JPS58204498A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、インバータを用いて直流電源の電力を高周
波に変換し、螢光灯などの放電灯に印加して点灯させる
装置に関する。

直流電源の電力をインバータにより、数ＫＨｚ以上の高
周波に変換し螢光灯等の放電灯を点灯する装置は、従来
から一般に使用さ扛ていたリアクタを含む、いわゆるチ
ョークコイル形の安定器に比べ、損失が少なく、軽量で
あるなどのメリットを持ち、近年、普及してきた。

ところで、インバータ全使用して、放電灯を点灯する場
合は、インバータの出力電圧を低温等の悪乗注下でも放
電灯を確実に始動し２点灯させることが出来る様に十分
高く設定していたので次の様な現象が起き易かった。

つまり、放電灯の始動時に、その電極への予熱の開始と
同時に放電灯の両端に高い電圧を印加していた。この為
、電極の予熱が殆んど行なわれないうちに強制的に放電
を開始させる所謂コールドスタートを起こし易く、これ
によって電極に急激な損傷をもたらす場合があった。

このコールドスタートを防止する為には電極を十分予熱
してから放電を開始させればよいわけであり、これを実
現する装置として、先に発明者らは第１図に示す装置を
提案した。従来の装置、第１図に於て、（１）は商用周
波数の交流電源、（２）は全波整流器、（Ａ）はインバ
ータであり、ここでは出カドランス（５）を備えた自助
式のグツシーグル形トランジスタインバータで構成され
る。（Ｂ）はこのインバータ（４）の動作を制御する制
御装置であり、上記交流電源（１１の投入後、所定時に
信号を発生するタイマー装置（０）を含んでいる。（Ｌ
）は螢光灯などの放１′：１ 電灯であり、　（Ｌａ）　、　（Ｌｂ）は電極である。

なおインバータ（４）はトランジスタ（３ａ）　、　（
３ｂ）　。

コレクタ巻線（ｓＮ）、ベース帰還巻線（５Ｂ）　、フ
ィラメント巻線（５Ｆ）　、二次巻線（５Ｓ）から構成
される出カドランス（５）、コレクタ巻線（５Ｎ）の中
間と上記全波整流器（２）の出力側とに接続されたイン
ダクタ（４）。

上記トランジスタ（３ａ）、　（３ｂ）のベース抵抗（
６ａ）　。

（６ｂ）　、コレクタ巻線（５Ｎ）と並列に接続された
コンデンサ（５Ｃ）と、同じく二次巻線（５Ｓ）と等価
的に直列接続されたり一り−ジインダクタンスの共振回
路とから構成されている。

また制御装置（Ｂ）は上記交流電源（１）に接続された
トランス（７Ｉ、このトランス（７）の出力を整流する
全波整流器（８）、この全波整流器（８）の出力端子に
接続されたダイオード（９）及びコンデンサσＧ、抵抗
ｌと定電圧ダイオード０．抵抗ｔｉ：ｓ、トランジ＼ス
タ（１４゜叫、ダイオードαＳと、タイマー装置（０）
を構成する抵抗０優、コンデンサ■、ダイオードα９及
び定電圧ダイオード１８からなる 次に動作について説明する。まず、交流電源（１）が供
給されると、インバータ（蜀には全波整流器（２）を介
して第２図（７）の様な電圧が印加される。また同時に
ＩＩＪｍ装置（Ｂ）のトランス（７１にも所定の電圧が
発生し、全波整流器ｉ８ｉからやはり全波整流された脈
流の直流電圧が供給される。交流電源（１）の電圧の瞬
時値が低い期間は定電圧ダイオード＠の作用によりトラ
ンジスタ＋１４がオフ状態になり、ダイオード（社）を
介しトランジスタαｅにベース電流を供給シ、トランジ
スタ弱を導通させてインバータ囚の抵抗（６ａ）　、　
（６ｂ）に電流を供給する。

従がってインバータ囚のトランジスタ（３ａ）　、　（
３ｂ）にはベール電流が流れ始め、ベース帰還巻線（５
Ｂ）の作用によって２周知の如くインバータ（４）は自
励発振動作を行ない、出力゛トランス（５）の各巻線に
は出力電圧を生じる。

これによって放電灯（Ｌ）の電極（’Ｌａ）　、　（Ｌ
ｂ）は予熱される。第２図は、この様子を示し、第２図
（イ）は定電圧ダイオードＵのツェナー電圧によってト
ランジスタα勾が導通ずる様子を示しｌ　ＶＲＥＦ以上
ではインバータが出力全停止し、これより低いと、θ１
〜θ２の期間ではインバータが出力を発生する。（つ）
は、インバータが出力を停止している期間Ｔ２と発生し
ている期間Ｔ１を示し、交流電源（１）の各半サイクル
の周期をＴで示す。

またに）は電極（６ａ）、　（６ｂ）に印加される予熱
電圧。

すなわち、出カドランス（５）のフィラメント巻線（５
Ｆ）の出力を示す。この時、インバータが出力を停止し
ている期間Ｔ２は、全波整流器（８）の出力電圧と定電
圧ダイオードＵのツェナー電圧によって設定出来ること
は明らかである。この後、タイマー装置（Ｇりのコンデ
ンサ■の端子電圧が上昇し、定電圧ターイオード０ｇの
ツェナー電圧を越えると、トランジスタ０［９は夕゛イ
オードαｎを介して抵抗（１９から連続的にペース電流
が供給きれるので、もはや連続的に導通し続ける。この
為、インバータ（Ｎは出力を停止する期間Ｔ２が無くな
り、連続的に出力を発生するので放電灯は点灯する。

この様にＩ−で、放電灯のコールドスタートを防止する
ことが出来る。ところが、この第１図に示す従来の装置
では、インバータ（４）のトランジスタ（３ａ）　、　
（３ｂ）に対するペース電流の供給は、制御装置（Ｂ）
に使用したトランス（７）からダイオード（９）を介し
て得る様になっているのでトランス（７）などを必要と
し高価になりがちな欠点があった。また従来から、この
種のインバータのトランジスタ（３ａ）。

（３ｂ）に対するベース電流の供給方法としては２　ト
ランス（７）を使用せず第３図に示す様な方法も知られ
ていた。第３図は、この種の従来装置を示し。

第１図の装置と同様にインバータ（４）で放電灯（Ｌ）
を点灯する装置であり１図に於て、同符号部は第１図と
同様の動作を行なうので、それ以外の部分を説明する。

（５ａ）、　（５ｂ）は抵抗であり、インバータ囚の自
励発振動作を開始させるだめのベース電流を供給するの
で、交流電源は）を投入するとインバータ（Ｎは自励発
振動作を開始する。この時、出カドランス（５］に発生
した交流電圧を補助巻線（５Ｋ）で帰還し、ダイオード
（社）及びコンデンサ■で整流する。（Ｄ）はベース電
源回路である。この後は、インバータ（Ａ）のトランジ
スタには、抵抗（６ａ）　、　（６ｂ）を介して大半の
ベース電流を供給する。従がって。

例えば、商用交流電源＋１１の電圧が、　　１００Ｖや
２００Ｖの様に高くても、ベース電源回路（Ｄ）の電圧
は補助巻Ｍ　（５Ｋ）により、低く設定することが出来
るので、全てのベース電流全抵抗（５ａ）　、　（５ｂ
）　ｋ介して供給する場合に比較して、抵抗（５ａ）　
、　（５ｂ）の抵抗値を十分に大きくすることが可能な
ので、抵抗（５ａ）。

（５ｂ）さらに（６ａ）　、　（６ｂ）等の損失を減少
させることが出来た。

ところが、この従来の装置で、抵抗（５ａ）　、　（５
ｂ）の損失を減少させる為に、抵抗値を大きくしてゆき
、あまり大きくすると、商用交流電源（１）の電工が低
い場合や、負荷の放電灯（Ｌ）の種類によっては。

電源（１）を投入しても、インバータが正常な自励発振
動作が出来ず、放電灯を点灯することが出来ない現象が
生じることが判明した。

これは、電源山の投入時、まずインバータ囚のフィラメ
ント巻線（５Ｆ’）により、放電灯（Ｌ）の電極（Ｌａ
）、　（Ｌｂ）が予熱されるわけであるが、この時、予
熱電極（Ｌａ）　、　（Ｌｂ）は、その初期状態では、
正常な点灯状態に比べ、１７５〜１７１０程度の小さな
フィラメント抵抗しかない。との為、電源は）が投入さ
れ。

インバータ（Ａ）が発振動作を開始した瞬間に、瞬間的
にフィラメント巻ｉ　（５Ｆ）から過大な突入電流が流
れようとする。ところが、まだ、この時、べ一一ス電源
回路（Ｄ）のコンデンサ＠には、この突入電流を流すに
十分なだけのベース電流全トランジスタ（３ａ）　、　
（３ｂ）に供給し得る電荷が貯えられていない。この為
、インバータ囚は正常な発振動作が不可能になり、異常
発掘状態を継続して放電灯を点灯することが出来なくな
ってしまう現象であろうこの発明は上記欠点を除去しよ
うとするものであり、すなわち、予め、ベース電源回路
（Ｂ）のコンデンサａ［有］に必要な電荷を充電してお
き、その後。

インバータを動作開始させることを繰返すことにより確
実にインバータを自励発振させ、かつ放電灯のコールド
スタートを防止出来る装置である。

以下、この発明による装置の説明を行なう。

第４図は、この発明による装置の実施例を示し。

第５図は動作の説明の為の図である。

第４図に於て、（１）は扁用又流電源、（２」は全波整
流器、囚はインバータであり、ここでは自励式のブツシ
ュグル形トランジスタインバータで構成され（５１は出
カドランス、（Ｂ）はインバータ囚の動作を制御する制
御１装置であり、第１図、第３図の装置と同符号部は、
それぞれ相当部分を示す。（Ｌ）は螢光灯などの放電灯
であり、　　（Ｌａ）、　（Ｌｂ）は電極である。

制御装置（Ｂ）の（ｌｌａ）、　（ｌｌｂ）は抵抗、０
−は定電圧ダイオード、１３は抵抗、　ａａはトランジ
スタ、　ｔｉｓは定電圧ダイオード、α３は抵抗、■は
コンデンサでａａ。

α９．　ｃｌｎはタイマー装置（０）を構成し、１２１
１はダイオード、（支）はコンデンサ、（２４１はダイ
オード、■はトランジスタ、■は抵抗、＠は夕゛イオー
ド、（支）は定電圧ダイオード、（支）はコンデンサで
ありその静電容量はコンデンサのに比べ、はるかに小さ
くする。

また■はトランジスタである。

以上の様に構成された装置に於て、まず交流電源（１）
が投入されると、抵抗（ｌｌａ）、　（ｌｌｂ）で分圧
された電圧が定電圧ダイオード圓のツェナー電圧以上に
なる期間、第５図（７）のθ１からθ２の位相では、第
５図（イ）に示す様に位相θ１からθ２までのＴ１なる
期間、インバータＡヶ動作させることは第１図の装置と
同様であり、この状態で放電灯（Ｌ）の電極（Ｌａ）。

（Ｌｂ）を、出カドランス（５）のフィラメント巻＠（
５Ｆ）の出力で予熱する。この後、タイマー装置（０）
のコンデンサ■の端子電圧の上昇によりトランジスタの
を導通させるので、抵抗（ｌｌｂ）の端子電圧は、殆ど
生じなくなり、従がって定電暉ターイオードσ２に電流
が流れず、トランジスタ０番は常に非導通状態となるの
で、トランジスタ■はコンデンサ■に電圧が印加されて
いる間は、抵抗止を通じてベース電流が流れるので導通
し、コンデンサ器の電荷を抵抗（６ａ）　、　（６ｂ）
を介して、インバータ（４）のトランジスタ（３ａ）　
、　（３ｂ）のベースに供給し、インバータを自励発振
させる。この様に、所定時間後、タイマー装置（０）の
コンデンサ■の端子電圧が上昇すると、インバータ（４
）は連続的に動作するので放電灯は点灯する。

さて、この発明の装置の動作についてさらに詳細に説明
すると、まず、交流電源（１）を投入すると。

コンデンサのは、まだ補助巻線（５Ｋ）に電圧が発生し
ていないので、電圧が生じていない。この時。

全波整流器（２１から抵抗−を介して、コンデンサ＋２
１が充電され、このコンデンサ■は、第５図（つ）に示
す様な電圧に達する。すなわち、トランジスタ■が導通
状態であった位相θ２を過ぎると、前述の様にして、ト
ランジスタσ４が導通するので、トランジスタ■は非導
通状態になり、第５図（つ）の様にθ２を過ぎてから充
電によって端子電圧が上昇し、定電圧ダイオード囚のツ
ェナー電圧Ｖｚに達するまで上昇している。この後２位
相θ１でトランジスタＩが非導通になりトランジスタ■
が導通すると、コンデンサ艷の電荷が放電されインノ（
−夕（勾は発振開始する。この動作は、交流電源（１）
の各半サイクル毎に繰返すので、たとえ、最初の第１回
目の半サイクルにインバータが正常に自励発振動作が出
来なくても、タイマー装置（０）の動作が終了するまで
の間に、繰返すので２発振開始を確実なものにする。イ
ンバータ（Ａ）が、一度、正常に発振開始すれば、出カ
ドランス（５）の巻線（５Ｋ）に出力電圧が発生するの
で、もはや、コンデンサ（支）には、コンデンサ（支）
から十分な電圧が印刀口されるので２例えばコンデンサ
（支）の電圧は第５図に）の如くなる。以上の様にして
、放電灯（Ｌ）の電極（Ｌａ）　、　（Ｌｂ）の抵抗値
が初期状態では低くても、インバータを動作させない期
間中に、コンデンサーに充電しておくことで、抵抗−を
損失の少ない高抵抗匝を使用してもインバータを確実に
正常な発振動作させることが出来る。

第４図の実施例では、コンデンサ器と並列に定電圧ダイ
オードを構成したが、これは、抵抗−に接続される電源
の電圧が高いなどの理由で、コンデンサ器の電圧が高く
なり過ぎてしまう場合に有効であり、この様な、電圧上
昇の恐れが無い場合には不要である。また、実施例では
、コンデンサ器と直列にダイオード彌を接続し、コンデ
ンサ器を充電する様に構成したが、これはコンデンサ■
の静電容量が非常に犬さい侍に、コンデンサ２１をこれ
より、小さく設定することにより、抵抗■の抵抗値を小
さくしなくても、コンデンサ（支）の端子電圧を、正常
な発振動作開始に必要な電圧まで上昇させることが出来
る効果があり２コンデンサのが小容量であるか、又は抵
抗■に構成される電源の電圧が低ければ、コンデンサ■
に抵抗□□□から充電する様に構成してもよく、この場
合はコンデンサ■、ダイオード＠はなくても済ひ。

タイマー装置（Ｃ）も実施例に示す構成以外でも。

又流電源（１）の投入後、所定時間経過により、必要な
信号全発生する。あるいは所定の動作状態に達するもの
であればよく、インバータ（Ａ）のトランジスタ（３ａ
）　、　（３ｂ）へのベース電流の供給方法゛も、実施
例に示すトランジスタ■によるものに限定されず１例え
ば、タイマー装置（０）の動作終了後の放電灯の点灯時
に、抵抗（６ａ）　、　（６ｂ）に第５図（３）に示す
様な電圧を供給する様にしてもよい。

さらに以上の説明では、交流電源（１１の投入直後イン
バータ（５）が出力を発生している期間ＴＩ　（第５図
（イ）参照）は、商用交流電源（１）の各半サイクル毎
に、その瞬時値の低い期間である位相θ１からθ２にに
設けた。しかし、交流電源（１）を全波整流器（２）に
よって整流した後、平滑用コンデンサを接続するなどし
て、インバータ囚に脈流の直流でなく、連続的な、もっ
とリンプルの少ない直＃、電圧が印加される様な場合に
は、交流電源（１）の繰返し周期と異なる繰返し周期で
、インバータ（Ａ；Ｉが出力を発生する期間Ｔ１と出力
を停止する期間Ｔ２を設ける様に制御装置（Ｂｌを構成
しても同様の効果がある。

交流電源（１）として位相制御された電源を使用して、
インバータ囚の出力を変化させ放電灯（Ｌ）を調光する
場合にも適用できることはもち論であり。

この場合の電源投入直後のインバータ囚が出力を発生す
る期間Ｔ１の設定方法は、第５図（イ）の方法でなくて
もよい。

インバータ（４）は、実施例に示す、出カドランスとし
てリーグー“シトランスを使用した。プッシュプル形ト
ランジスタインバータに限定されず、出カドランスに、
インバータのスイッチントランジスタへ主たるベース電
流を供給する為の補助巻線（５Ｋ）相当部と、放電灯の
電極を予熱する巻線（５Ｆ）相当部ｆｔ！している自励
式トランジスタインバータであれば使用可能であり、当
然のことであるが。

放電灯は１灯でなく２灯以上の場合でもよい。要するに
、′￥ＩＬ源を投入した直後に、インバータを出力を発
生する期間と停止する期間を繰返して動作させて負荷の
放電灯の１槙全予熱する装置に於て。

インバータの出力を停止している期間中に、コンデンサ
に必要な電荷を充電し、この電荷をインノ（−タのスイ
ッチングトランジスタのベース電流として供給すること
を、インバータの出力の発生。

停止の繰返し毎に行ない、インバータを正常に発振動作
させ、所定時間経過後は、タイマー装置の動作により、
インバータの出力の発生、停止を行なう予熱動作を終了
し、放電灯を点灯さぞる装置である。

以上の様にこの発明の装置によれば、電源投入し、イン
バータが動作開始しようとした時に、負荷の放電灯の電
極の抵抗が低くても、確実にインバータを正常に発振動
作させることが出来るという利点を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は従来の装置を示す回路図、第２図はそ
の動作の説明図、第４図はこの発明による装置の一実施
例を示す回路図、第５図は動作の説明図である。 図中符号、（１）は交流′ｉｔ源、　　（３ａ）　、　
（３ｂ）はトランジスタ、（５）は出カドランス、　（
５Ｋ）は補助巻線、（５Ｆ）はフィラメント巻ｉ、　（
Ａ）はインバータ、（Ｂ）は制御装置、（Ｏ）はタイマ
ー装置、（Ｌ）は放電灯、　（Ｌａ）、　（Ｌｂ）は電
極 なお各図甲同−符号は同一または相当部分を示す。 代理人　葛　野　信　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　直流電源から供給される電力を高周波交流電
   力に変換し、放電灯を点灯するトランジスタインバータ
   と、このインバータを構成する出カドランスの出力で前
   記放電灯の電極を予熱し、かつ前記放電灯の始動時に、
   タイマー装置の動作終了まで前記インバータの出力を前
   記高周波交流の一周期より長い期間にわたって繰返し停
   止を行なうとともに前記出カドランスに設けた補助巻線
   の出力で前記インバータのスイッチング動作を行なうト
   ランジスタに前記放電灯の点灯中主たるペース電流を供
   給する制御装置を備えた装置に於て、前記制御装置は前
   記放電灯の始動時、前記インバータが出力の発生を停止
   している期間に抵抗を介して充電されたコンデンサの電
   荷を前記インバータの出力の発生している期間に、前記
   トランジスタのベースに供給する様に構成さ扛たことを
   特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）　　直流電源が商用交流電源を整流した脈流の直
   流であることを特徴とする特許請求の範囲第山頂記載の
   放電灯点灯装置。