JPH08288080A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH08288080A
JPH08288080A JP11646995A JP11646995A JPH08288080A JP H08288080 A JPH08288080 A JP H08288080A JP 11646995 A JP11646995 A JP 11646995A JP 11646995 A JP11646995 A JP 11646995A JP H08288080 A JPH08288080 A JP H08288080A
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JP
Japan
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circuit
discharge lamp
switching element
frequency
self
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Application number
JP11646995A
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English (en)
Inventor
Koji Kawamoto
幸治 川本
Masakazu Ushijima
昌和 牛嶋
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KAWAMOTO DENSHI SETSUKEISHITSU KK
NAKANO DENKI SEISAKUSHO KK
Original Assignee
KAWAMOTO DENSHI SETSUKEISHITSU KK
NAKANO DENKI SEISAKUSHO KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自励式インバータ回路を使用した放電灯点灯
装置において、スイッチング素子の制御端子間に、制御
電圧を切断する補助スイッチング素子、その切断時間を
設定するタイマ回路、そのタイマ回路の時定数を変更し
て自励式インバータ回路の発振周波数を調整する周波数
制御回路を設けることにより、スイッチング素子の同時
点孤を防止して放電灯の安全性を高め、かつ、放電灯に
調光機能も付与する。 【構成】 直流電源1と、スイッチング素子2、3、補
助スイッチング素子8、9、タイマ回路10、11、周
波数制御回路12でなる自励式インバータ回路Jと、チ
ョークコイル5、転流コンデンサ6、放電灯7でなる負
荷回路Fよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、住居、事務所あるいは
工場等において使用する蛍光灯等の放電灯点灯装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、住居、事務所あるいは工場等にお
ける蛍光灯等の放電灯点灯装置の電源としては、一般的
に商用周波電源が使用されているが、電源周波数を高く
すると、ちらつきが少なくなり、照明効率も増加し、安
定器も小型軽量となるため、数百ヘルツないし数十キロ
ヘルツの高周波電源も使用されている。
【0003】また、この高周波電源を得る回路として
は、一般的に商用周波交流を整流した直流を電源とし
て、回路中の転流コンデンサにより転流を行う自励式イ
ンバータ回路が使用されている。
【0004】次に、従来の自励式インバータ回路を使用
した放電灯点灯装置Soの一例を説明すると、図9に示
すように、直流電源Eに開閉器Swを介して直列に接続
されたトランジスタでなるスイッチング素子Q1、Q2
と、そのスイッチング素子Q2と並列に接続されたチョ
ークコイルLtおよび転流コンデンサCtでなる共振回
路と、その共振回路に直列に挿入された直流阻止用コン
デンサCoと、転流用コンデンサCtと並列に接続され
て、その転流コンデンサCtを流れる電流で予熱される
蛍光灯等でなる放電灯Kと、共振回路を流れる負荷電流
をスイッチング素子Q1、Q2のベースに帰還する電流
トランスTと、スイッチング素子Q2を起動する起動回
路Rよりなる。
【0005】以上の構成によりなる放電灯点灯装置So
により放電灯Kを点灯するには、開閉器Swを閉じて、
スイッチング素子Q1、Q2に直流電源Eを接続し、起
動回路Rを作動すると、スイッチング素子Q2がオンに
なり、チョークコイルLt、転流コンデンサCtでなる
共振回路に電流が流れて、電流トランスTによりスイッ
チング素子Q1、Q2のベースに帰還され、スイッチン
グ素子Q1がオン、スイッチング素子Q2がオフにな
り、直流電源Eより共振回路に電流が流れて、電流トラ
ンスTにより再びスイッチング素子Q1、Q2に帰還さ
れ、スイッチング素子Q1がオフ、スイッチング素子Q
2がオンになり、以下同様の動作を繰り返すことによっ
て、共振回路の共振周波数で発振が開始される。
【0006】さらに、共振回路に流れる電流により放電
灯Kのフィラメントが予熱されるとともに、転流コンデ
ンサCtの両端の共振電圧が上昇し、放電灯Kの放電開
始電圧に達した時に放電開始して、放電灯Kが点灯す
る。
【0007】なお、放電が開始された後は、放電灯自身
の発熱等によって放電電圧が低下するがチョークコイル
Ltによって電流が制限されるので放電電流は安定す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来、工場等における
蛍光灯等の放電灯の照明効率を向上させるために使用さ
れる放電灯点灯装置の構成および作用は、上述したとお
りであるが、例えば図9に示す回路では、発振周波数は
チョークコイルLt、転流コンデンサCtおよび放電灯
Kによって決定され、外部信号によって変更することは
不可能である。
【0009】また、共振回路のインピーダンスZは、チ
ョークコイルLtのインダクタンスをL(H)、転流コ
ンデンサCtのキャパシタンスをC(F)、放電灯の等
価抵抗をR(Ω)、角周波数をω(ω=2πf、fは周
波数)として、数1で表される。
【0010】
【数1】 そこで、共振回路の共振条件は、上式の虚数部分を0と
して数2で、共振周波数は数3で表される。
【0011】
【数2】
【数3】 数3において、L>CR2 、すなわち、R<√(L/
C)の場合には、ωは実数として存在しないので、回路
のインピーダンスは誘導性となり、負荷電流が共振せ
ず、自励式インバータ回路は発振継続することが不可能
となる。
【0012】また、複数の放電灯を点灯する場合、放電
灯の特性が同じ場合には、共振条件も同じで、同時点灯
も可能であるが、特性が異なる場合には、数3における
Rすなわちωが異なって共振条件が一致せず、同時点灯
は困難なものとなる。
【0013】さらに、放電灯点灯初期、外乱、あるい
は、回路起動時の過渡状態にスイッチング素子Q1、Q
2が同時点孤し、スイッチング素子Q1、Q2の破壊も
起こり得るが、定格の大きいスイッチング素子を使用し
て防止していた。
【0014】本発明は上述した従来の欠点を除去するた
めになされたものであって、自励式インバータ回路のス
イッチング素子の制御端子間に、制御電圧をバイパスし
て切断する補助スイッチング素子と、該補助スイッチン
グ素子のスイッチング時間を設定するタイマ回路と、該
タイマ回路の時定数を変更して自励式インバータ回路の
発振周波数を調整する周波数制御回路を設けることによ
り、共振条件が成立しない場合においても回路動作を可
能とし、かつ、直流電源に直列に接続された一対のスイ
ッチング素子の同時点孤を防止し、さらに、複数かつ、
特性の異なる放電灯の同時点灯を可能とすることを課題
とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、直流
電源と、その直流電源に接続されたスイッチング素子お
よびスイッチング素子の制御端子間に負荷電流を帰還す
る電流トランスでなる自励式インバータ回路と、その自
励式インバータ回路の出力端子間に接続されたチョーク
コイル、転流コンデンサおよび放電灯でなる負荷回路と
よりなる放電灯点灯装置において、スイッチング素子の
制御端子間に、そのスイッチング素子の制御電圧をバイ
パスして切断する補助スイッチング端子と、その補助ス
イッチング端子のスイッチング時間を設定するタイマ回
路と、そのタイマ回路の時定数を変更して自励式インバ
ータ回路の発振周波数を調整する周波数制御回路とを設
けてなる放電灯点灯装置とすることにより、上記課題を
解決しようとするものである。
【0016】
【発明の作用および効果】上記構成によりなる本発明に
おいては、自励式インバータ回路のスイッチング素子の
制御端子間に、補助スイッチング素子、タイマ回路およ
び周波数制御回路を設けた放電灯点灯装置とすることに
より、自励式インバータ回路の発振周波数を共振周波数
よりも高い範囲において自由に設定して、共振条件が成
立しない場合でも動作させることができる。
【0017】また、制御電圧の切断時間を適切に選択す
ると、一対のスイッチング素子の同時点孤を防止するこ
とができる。
【0018】さらに、複数の放電灯を点灯する場合に
は、自励式インバータ回路の発振周波数を各放電灯の共
振回路の共振条件よりも高い範囲に設定すると、同時に
点灯させることができる。
【0019】また、周波数制御回路を作動すると、自励
式インバータ回路の外乱等による動作周波数の変動を抑
制し、あるいは、自励式インバータ回路の発振周波数を
変化させて、放電灯を調光することもできる。
【0020】すなわち、放電灯の安全性を高め、複数の
放電灯の点灯装置を集約して設備コストを低減し、さら
に、調光機能を付与する効果もある。
【0021】
【実施例】以下引き続き、本発明の放電灯点灯装置の要
旨をさらに明確にするため、図1ないし図6を使用して
一実施例を説明する。
【0022】Sは本発明による放電灯点灯装置であり、
直流電源1と、その直流電源1の出力端子1a、1b間
に開閉器1cを介して接続されたFETでなる一対のス
イッチング素子2、3と負荷電流をスイッチング素子
2、3の制御端子21、22、31、32間に帰還する
電流トランス4等よりなる自励式インバータ回路Jと、
その自励式インバータ回路Jの出力端子J1、J2間に
接続されたチョークコイル5とこのチョークコイル5に
直列に接続された転流コンデンサ6とこの転流コンデン
サ6に並列に接続された放電灯7でなる負荷回路Fとよ
りなる。
【0023】さらに、スイッチング素子2、3の制御端
子21、22および制御端子31、32間には、電流ト
ランス4よりの制御電圧をバイパスして切断するトラン
ジスタ等でなる補助スイッチング素子8、9と、その補
助スイッチング素子8、9を所定時間間隔でオン、オフ
するタイマ回路10、11と、負荷回路Fの周波数変動
を検出し、タイマ回路10、11の時定数を変えて発振
周波数を安定させる周波数制御回路12等が接続されて
いる。
【0024】また、スイッチング素子2、3にはこれら
をバイパスするダイオード13、14が並列に設けられ
ており、さらに、スイッチング素子3にはトリガ回路等
でなる自励式インバータ回路Jの起動回路15が接続さ
れており、また、負荷回路Fには直流阻止用コンデンサ
16が直列に接続されている。
【0025】次に、本実施例の作用について説明する。
まず、開閉器1cを閉じ、直流電源1を自励式インバー
タ回路Jに接続し、起動回路15を作動すると、スイッ
チング素子3がオンとなり、負荷回路Fに負荷電流が流
れ、その負荷電流が電流トランス4によりスイッチング
素子2、3の制御端子21、22、31、32間に帰還
されて、スイッチング素子2がオン、スイッチング素子
3がオフになり、図2に示す負荷に流れる電流は時間と
ともに増加する。
【0026】次に、制御回路12およびタイマ回路10
により、負荷回路Fの共振周期よりも短い一定時間後に
補助スイッチング素子8をオンして、制御端子21、2
2間をバイパスすると、スイッチング素子2はオフする
が、負荷回路Fは誘導性であるため、負荷電流は直ちに
0とならないので、図3に示すとおり、ダイオード14
を流れて次第に減少し、図4に示すように、ほとんど0
となった時に、電流トランス4による帰還電圧が反転し
て、スイッチング素子3がオンになり、図5に示すよう
に、逆方向の電流が増加し、以下同様の作用を繰り返し
て、負荷回路Fには、一定周期の高周波電流が流れて、
放電灯6を点灯することができる。
【0027】なお、自励式インバータ回路Jの動作の途
中で、外乱等によりダイオード13あるいはダイオード
14を流れる電流が増加した場合に、自励式インバータ
回路Jの発振周波数は低下し、放電灯6を流れる電流は
増加するが、その場合には、周波数制御回路12によ
り、タイマ回路10、11の時定数を短くして周波数を
上昇させて元に戻すことにより、放電灯6を流れる電流
を安定させることができる。
【0028】また、周波数制御回路12によって自励式
インバータ回路Jの発振周波数を調整し放電灯6を流れ
る電流の周波数を変化させると、調光することもでき
る。
【0029】なお、自励式インバータ回路Jが動作して
発振を継続する条件は、負荷が発振周波数において誘導
性であることであり、負荷に共振点が存在する必要はな
いため、例えば、放電灯6の点灯電圧が十分低い場合に
は、点灯中に転流コンデンサ6を撤去しても発振および
放電灯の点灯は継続される。
【0030】また、自励式インバータ回路は、前記実施
例の回路構成に限定されるものでなく、例えば、スイッ
チング素子はFETとしたがバイポーラトランジスタ、
SIT、IGBT等でもよく、回路方式も並列型とした
がフルブリツジ型、プッシュプル型あるいはシングル型
でもよく、フライホイールダイオードを別置したがスィ
ツチング素子の寄生ダイオードでもよく、制御電圧を切
断する方法も電流トランスにおけるFETを制御する巻
線を直接バイパスしているが、図6に示すように、スィ
ッチング素子を電流トランスの巻線とFETの制御端子
間に入れるとか、あるいは、図7に示すように、ロジッ
クゲートGを用いるとか、あるいは、図8に示すよう
に、電流トランスに設けた別巻線Mをバイパスしてもよ
く、タイマ回路はそれぞれのスイッチング素子に一つづ
つ設けているが一つのタイマ回路で兼用してもよい。こ
の回路では、直流電源の後に電源Swを設けているが、
他の方法により直流電源を切断してもよい。例えば、直
流電源が整流回路である場合、その入力の交流電源にS
wを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における放電灯点灯装置を示
す説明図である。
【図2】本発明の上記実施例における放電灯点灯装置の
動作状況を示す説明図である。
【図3】本発明の上記実施例における放電灯点灯装置の
動作状況を示す説明図である。
【図4】本発明の上記実施例における放電灯点灯装置の
動作状況を示す説明図である。
【図5】本発明の上記実施例における放電灯点灯装置の
動作状況を示す説明図である。
【図6】本発明におけるスイッチング素子の制御電圧切
断方法の他の一実施例を示す説明図である。
【図7】本発明におけるスイッチング素子の制御電圧切
断方法の他の一実施例を示す説明図である。
【図8】本発明におけるスイッチング素子の制御電圧切
断方法の他の一実施例を示す説明図である。
【図9】従来の放電灯点灯装置の一実施例を示す説明図
である。
【符号の説明】
1 直流電源 2、3 スイッチング素子 4 電流トランス 5 チョークコイル 6 転流コンデンサ 7 放電灯 8、9 補助スイッチング素子 10、11 タイマ回路 12 周波数制御回路 F 負荷回路 J 自励式インバータ回路 S 放電灯点灯装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、該直流電源に接続されたス
    イッチング素子および該スイッチング素子の制御端子間
    に負荷電流を帰還する電流トランスでなる自励式インバ
    ータ回路と、該自励式インバータ回路の出力端子間に接
    続されたチョークコイル、転流コンデンサおよび放電灯
    でなる負荷回路とよりなる放電灯点灯装置において、前
    記スイッチング素子の前記制御端子間に、該スイッチン
    グ素子の制御電圧をバイパスして切断する補助スイッチ
    ング素子と、該補助スイッチング素子のスイッチング時
    間を設定するタイマ回路と、該タイマ回路の時定数を変
    更して前記自励式インバータ回路の発振周波数を調整す
    る周波数制御回路とを設けてなることを特徴とする放電
    灯点灯装置。
JP11646995A 1995-04-17 1995-04-17 放電灯点灯装置 Pending JPH08288080A (ja)

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