JPS5838491A - 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、高周波で放電灯を点灯し、かつ調光可能に
した放電灯点灯装置に関する。

蛍光灯などの放電灯をインバータ全使用し２〜３　ＫＨ
ｚ以上の高周波で点灯し、かつ調光を行うことはチラッ
キの少ない良好な調光が得られる点などから従来より試
みられていた。

交流電源全位相制御などによって制御し、その出力全全
波整流した直流電圧をインバータの入力とすることによ
シ調光を行う装置として従来から第１図に示すような装
置があった。この第１図において、■は交流電源で、２
は交流電源ｔ’１位相制御する調光装置であシ、双方向
性サイリスタ３およびこれの導通開始位相を制御する制
御回路４からなっている。

５は交流電源１の電圧全全波整流する全波整流装置、６
は前記調光装置２の出力全全波整流装置５で整流した直
流電圧を入力とするインバータであシ、ここでは共振回
路金有するブツシュゾル形トランジスタインバータで構
成されている。７は蛍光灯などの放電灯である。２ｉｌ
記インバータ６　ｋｌ、出カドランス８、スイッチング
トランジスタ９ａおよび９ｂ、高周波チョークコイル１
０．共振コンデンサ１１、バイアス抵抗１２ａおよび１
２ｂなどよ＃）構成されている。

すなわち、全波整流装［５の正側の出力端は出カドラン
ス８のコレクタ巻１ｔＭＲＣｔｓ　８ｃ２の中点に抵抗
されているとともに、バイアス抵抗１２ａ。

１２ｂを介してスイッチングトランジスタ９ａ。

９ｂのペースに接続さＪしている。コレクタ巻線８ｃｌ
、８ｃ２の各一端はスイッチングトランジスタ９ａ、９
ｂの各コレクタに接続されている。このコレクタ巻線Ｒ
ｃ’ｔと８ｃ２の各一端間には共振コンデンサ！■が接
続されている。

スイッチングトランジスタ９ａ、９ｂの両エミッタｔ」
共通にして高周波チョークコイル１ＯＴｈ介して全波整
流装置５の負［＋１１の出力端に接続されている。出カ
ドランス８のペース帰還巻ｌｖＪ！８ｂの両端はスイッ
チングトランジスタ９ａ、９ｂのペースＶＣ接続されて
いる。出カドランス８の２次巻線８Ｓの両端ｔま放電灯
７に接わ゛しされておシ、フィラメント巻＆ｌ　８　ｆ
ｘ　、　８　ｆｚは放電灯７のフィラメントに接続され
ている。

次に、第１図の放電灯点灯装置の動作についてｈ♀、す
ｊする。ペース帰還巻線８ｂの作用にょジインバータロ
に直流’Ｊｌ’／圧が印加されると抵抗１２ａおよび１
２ｂにバイアス電流が流れて発振を開始し。

２次巻線ＲｓＶＣ高周波出力電圧を生じるが、交流ｔｌ
Ｉ、源１が投入され、双方向サイリスタ３が制御回路４
の信号によって、交流電源ｌの谷半サイクルの全区間に
わたって導通していると、インバータ６の人力Ｖｔは全
波整流装置５で整流した第２図（イ）のような脈流の直
流電圧が印加され、インバータ６の発振動作によりその
２次巻線８Ｓには、第２図（ロ）に示すような高周波出
力電圧が発生し、放電灯７に印加される。

このとき、放電灯７には第２図（ハ）に示すような電流
が流れて点灯する。ここで放電灯７のｍ　６Ｍ、にはＴ
ｏなる電流の流れない休止期間が生じているが。

これは出カドランス８の２次巻＆！８Ｓの′電圧が放電
灯７を再点弧させるに十分な電圧に達するまでの期間に
相当する。

ここで制御回路４が双方向サイリスク３全導通開始させ
る位相をたとえば第２図に）のようにθｌなる位相にす
ると、インバータ６０入力はＩＪＩ、なる期間直流電力
が供給されないので、放電灯７に流れる電流もこれに対
応して第２図（ホ）のようになり休止期間が長くなり、
電流値が減少するとともに。

その光出力も減少する。

このように、双方向サイリスタ３を導通開始させる位相
全変化させることによって、放電灯７の光出力全変化さ
せる調光を行うことができ、　′？＋、た放電灯７には
インレ＜−夕６から高周波電力が供給されるので、チラ
ッキの少ない良好な調光を行うことができる。

ところが、このような１）ｒ相ｔｌｆｌＪ御によって調
光を行う用台、特に、交流霜′源Ｉを位相制御して複数
の点灯装置１ｔに電力全供給するときなど、給電線のイ
ンピーダンスなどの影響もあり、位相制御された電圧全
整流した後も第３図（ロ）のように供給された’Ｉｌｉ
源’＋、Ｍ、　Ｉｆの立上シには（ｒｌ相θＩの近くで
高いサージ電圧が重畳され易い。

このように高いサージ電圧を伴った直流１に圧がインバ
ータ６に印加されると、直流電圧が急激に筒くなったこ
とに相当し、そのＪυ」開放電灯７に流れる電流も第３
図（ハ）のように増大する。

１だ、放電灯７に流れる電流１ｃＴｌなる休止期間が生
じるため放電灯７内の残留イオンが減少し。

位相θｌで再び放電灯７に電圧が印加され放電しようと
するとき、再点弧電圧が高くなジグロー放電の電流が流
れ、その後アーク放電に移行する。このアーク放電に移
行する直前の再点弧時は瞬時電力が非常に大きくなる。

したがって仔１記のザーノ′屯比ＶＣよる放′ｉＬ灯７
の電流の増大と重なって、放電灯７の非常に大きな瞬時
電力全供給するためインバータ６のスイッチングトラン
ジスタ９ａ、９ｂのコＩ／クタ′Ｉｔｌ’、　ｔＡ（、
が定常値の３〜５倍にも達することがある。

これによってコ１／クタ餉；随が多い１υ」間は・ｑイ
アス抵抗Ｌ２ａ、１２ｂ、ペースリガ）遠巻１１１８１
）から供給されるスイッチングトランジスタ！ｌ　ａ　
、　９ｂのペース電流が不足し、スイッチングトランジ
スタ９ａ、９ｂｉｊ止規のスイッチング動作音すること
ができなくなり、トランジスタの損失が増大したり、あ
るいはスイッチングトランジスタ全破壊させてし１う恐
れがあった。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
ものであシ、スイッチングトランノスタのコレクタ電流
が増大してい／）Ｊυ］間に合せてスイッチングトラン
ジスタに供給するペース電流全増加し、スイッチングト
ランジスタが正規のスイッチング動体全行えるようにし
、スイッチングトランジスタの損失の増大、破壊を防止
できる放電灯点灯装置ｇを提供することを［１的とする
。

以下１図面に基づきこの発明の放電灯点灯装置の実施例
の説明を行う。４４図はその一実施例の回路図である。

この第４図において、構成の説明に際し、第１図と同一
部分には同一符号を付してその浦、明を省略し、第１図
とは異なる部分全室点的に述べることにする。この第４
図？第１図と比較しても明らかなように、第４図では第
１図の回路に新たにペース電源回路１３が付加されてい
るものである。このペース霜１源回路１３はスイッチン
グトランジスタ９　ａ　、　９　ｂのペース電流全制御
するための電源回路であり、以下のごとくに構成されて
いゐ。

すなわち、電ひ；（トランス１４の１次巻線は調光装置
２の出力端に接続されており、２次巻線は整流回路１５
（ダイオードブリッジによる）の入力端に接続されてい
る４、この整流回路１５の正側の出力端と負側の出力端
間には、抵抗２０とコンデンサ２１との直列回路が接続
されている。この抵抗２０とコンデンサ２１との接続点
ｔ１単汐：定マルチバイブレータ１６（以下、単安定マ
ルチと言う）に接続され、トリガ信号をこの単安定マル
チに供給するようになっている。

また、整流回路Ｉ５の正側の出力端り、ダイオード２２
を介して出力トランジスタ【７のコｌ／クタに接続され
ている。この出力トランジスタのペースは単安定マルチ
１６の出力端に接続されている。

単安定マルチ１６はダイオード２２のカッ−Ｐ　１１＋
１と整流回路１５の負側の出力端ｙｃ接続されている。

出力トランジスタ１７のエミッタは抵抗Ｌ　８　、１９
全それぞれ介してスイッチングトランジスタ９ａ。

９ｂのペースに接続されている。ダイオ−１′２２のカ
ソードと整流回路１５の負側の出力端間ＶＣはコンデン
サ２３が接続されている。。

次に１以上のように構成されたこの発明の放電灯点灯装
置の動作について説明する。交流１１Ｉ源！が印加され
ると調光装置２の出力電圧は、その導通開始位相によっ
て変化し全波整流装置５の出力（イ）、（ロ）のように
な゛る、。

ここで第３図（イ）は、調光装置２の導通角が１８０゜
の場合であや、第３図（ロ）は調光装置２の導通開始位
相が０□のときであり、サージ電圧が重畳されている。

このときは第１図に示す装置と同様放電灯７の電流と電
圧はそれぞれ第３図ｅつ、に）のようになり、アーク放
電に移行する直前で放電灯７の瞬時電力の増大とサージ
電圧による電流の増加によす、スイッチングトランジス
タ９ａ、９ｂのコレクタ電流は第３図（ホ）のようにな
る。

インバータ６に直流電圧が印加されると、第１図に示す
装置と同様の動作により放電灯７全点灯し、　ＩＡＩ光
装置ｕ２の４　ｉ＋ｉ１開始位相を変えることによって
放電灯７の調光全行うわけである。

ところが、ペース電源回路１３の動作によシ。

い１．第３図（ロ）に示す位相６１でペース電源回路１
３に電圧が印加されると、トランス１４で降圧、整流回
路１５で整流され、コンデンサ２３で平滑された電圧が
単安定マルチ１６に印加されるとともに抵抗２０．コン
デンサ２１で発生したトリガ信号が単安定マルチ１６に
印加されるため、単安定マルチ１６の出力が光生じ、出
力トランジスタＩ７は導通する。

このため、ダイオード２２とコンデンサ２３からなる直
流電源から出力トランジスタ１７．抵抗１８．１９’＆
介してスイッチングトランジスタ９ａ、９ｂのペース電
流として抵ＪｊＩ’、　ｌ　２　ａ　、　１２ｂおよび
ペース帰遠巻ｉｆＭ８ｂから供給されるペース電流に重
畳されて、スイッチングトランジスタ９ａ、９ｂに供給
される。これＩ／Ｃより、このスイッチングトランジス
タ９ａ、９ｂのペースＭｌ　流に増大させることができ
、スイッチングトランジスタ９ａ、９ｂのコレクタ電流
ｌＦ、が増大していても正常なスイッチング動作を行わ
せることができる。

単安定マルチ１６の遅延時間（第３図（へ）に示すＴ２
）が経過すると単安定マルチ１６の出力が遮断されて、
出力トランジスタ１７が遮断状態となシ。

ペース電源回路１３からの出力は無くなり、スイッチン
グトランジスタ９ａ、９ｂのペース電流は抵抗１２ａ、
１２ｂおよびペース帰還巻線８ｂから供給されるだけ左
なシ定常の値に減少し第３図（へ）に示すようになる。

このときは、コレクタ電流も定常値に下っておυ、イン
バータ６は正規のスイッチング動作全行な回数電灯７を
点灯し続ける。

このようにして、放電灯７がチーク放＊ＶＣ移行する面
前のスイッチングトランジスタ９ａ、９ｂのコ１ノクタ
電流が多いル」間はベース電紺、も多くすることができ
、その期間でのスイッチングトランジスタ９ａ、９ｂｉ
ｒ１ベース屯流が十分供給されるため正常なスイッチン
グ動作をさせることができる。

捷だ、放′１（を灯７の再点弧時にサー−）電圧が印加
されてスイッチングトランジスタ９ａ、９ｂのコ１ノク
タ電流が畜らに増加してもペース電流を十分に供給する
ことによシ正常なスイッチング動作を行うことができる
。

第５図はこの発明の放電灯点灯装置の第２の実施例ケ示
し、出力トランジスタ１７のコ１／クタヲダイオー１２
２のカンード側ではなくて、アノード側に接続したもの
である。このようにすることによシ、出力トランジスタ
１７の電源を第６図（イ）に示すように電源トランス１
４の出力を全波整流しただけの脈流としたものであシ、
動作は第４図に示す装置と同様である。

ここで導通開始位相が００に近い０２のときは、ペース
電源回路１３の整流回路１５の出力電圧も小さく、トラ
ンジスタ１７．抵抗１８．１９を介して出力されるペー
ス電流も第６図（ロ）に示すように少なくなυ、導通開
始位相が９０°に近いθ３のときは整流回路１５の出力
電圧が高くなって出力トランジスタ１７．抵抗１８，１
９に介して出力されるペース電流も第６図（うに示すよ
うＶＣ多くなる。

このときのインバータ６のスイッチングトランジスタ９
ａ、９ｂの導通開始位相直後のコレクタ電流は導通開始
位相によって異なり０°ＶＣ近い位相θ２では、インバ
ータ６に印加される入力電圧が調光装置２の導通開始面
後は低いため少なく、９０゜に近いθ３では入力電圧が
高いために多くなる。

したがって、導通開始位相によって導通開始直後のスイ
ッチングトランジスタ９ａ、９ｂ（７）コ１／クタ電流
の大きさに合わせてペース電源回路１３から供給するペ
ース電流を変化することができるので、導通開始直後の
スイッチングトランジスタ９　）１　、９　ｂのコ１／
クタ電流が多いときのスイッチング！ｌｆｌ＋作を導通
開始位相に関係なく最適にすることができる。

第７１轄この発明の放電灯点灯装置の第３の実施例全示
し、インバータ６のスイッチングトランジスタ９ａ　、
９ｂのペース電流の印加する位相を変化するようにした
場合である。

第’１７ＶＣおいて、２はインバータ６のスイッチング
トランジスタ９ａ、９ｂのペース電流の印加位相を制御
して調光する調光装置であシ、交流電源ｌ全降圧整流し
て得る直流電源２３．全波整流装置５の出力を分圧する
抵抗２４と可変抵抗器２５とを全波整流装置５の正側と
負側の出力端間に接続し、抵抗２４と可変抵抗２５との
接続点はツェナーダイオード２６を介してトランジスタ
２７のペースに接続されている。

トランジスタ２７のコ１７クタは直流電源２３の正極に
接続され、エミッタはペース電源回路１３の出力トラン
ジスタ１７のコ１／クタに接続されているとともに、狭
抗２８を介して、エミッタに接続されている。この出力
トランジスタ１７のペースとコｌ／クタ間には抵抗２９
とコンデンサ３０の直列回路が接続されている。この出
力トランジスタ１７のエミッタは抵抗１８．Ｌ９’ｅ介
してスイッチングトランジスタ９ａ、９ｂのペースに接
続されている。その他の構成は第４図と同様である。

次に、この第７図の実施例の動作についてＩｉ〜ｃ１明
する。交流電源ｌが印加されると、全波整流装置５全介
してインバータ６に脈流電圧が印加される。

一方、その脈流電圧は抵抗２４と可変抵抗器２５で分圧
される。この分圧された電圧がツェナーダイオ−Ｐ２６
の動作電圧以下のときはトランジスタ２７が遮断状態と
なシ、スイッチングトランジスタ９ａ、９ｂにペース電
流が供給されないため。

スイッチング動作は行なわれない。

全波整流装置５の出力が上昇し第８図（イ）Ｋ示す位相
θ４になると抵抗２４と可変抵抗器２５で分圧された電
圧がツェナーダイオード２６の動作電圧以上になるとき
、トランジスタ２７が導通シ、ペース電源回路１３に直
流電源２３を印加する。

このとき、出力トランジスタ１７がコンデンサ３０の充
電電流が流れている間導通し、抵抗１８゜１９’ｆ−介
して大きなペース電流全スイッチングトランジスタ９ａ
、９ｂに印加する。

コンデンサ３０の充電電流が流れ終ると、出カドラン・
ゾスタ１７が遮断状態となシ、ペース電流は抵抗２８お
よびＬ８，１９を介して供給されるため少なくなる。第
８図（ハ）にこのペース電流の波形を示す。

一方１位相がθｂに達すると、抵抗２４．可変抵抗器２
５で分圧される電圧がツェナーダイオード２６の動作電
圧以下になシ、トランジスタ２７が遮断状態となジイン
バータロは発振全停止する。

このようにして１位相θ４から位相θ５の間はインバー
タ６が発振し放電灯７全点灯する。また可変抵抗器２５
の抵抗値を変化することにょシ抵抗２４とで分圧される
電圧が変化し、ツェナーダイオ−１−２６の動作電圧に
達する位相が変化してｉ１１！Ｊ光できるものである。

第８図（イ）は全波整流回路５の出力電圧、第８図（ロ
）および（ハ）はそれぞれ放電灯７の電流、電圧を示し
、第８図に）はスイッチングトランジスタ９ａ。

９ｂのコレクタ電流を示してｈる。

このように、インバータ６のペース電流全断続して調光
する装置においても、前記の実施例と同様に放電灯７が
アーク放電に移行する直前にスイッチングトランジスタ
９ａ、９ｂのコレクタ電流が増大するために、その期間
ペース電流を増加してスイッチングトランジスタ９ａ、
９ｂが正規のスイッチング動体を行うようにすることは
スイッチングトランジスタ９ａ、９ｂの損失を減少させ
、破壊を防止するためには有効である、１また、ペース
電流を定常値よりも増加している時間Ｔ！はインバータ
６が発振を開始してから放電灯７がチーク放電に移行す
るまでのｌ＋、’１間であシ。

コレクタ電流が多い期間に相当する。一般に再点弧に必
要な時間はＯ，ｌ　ｍｓ　−１ｍｓであシ、シたがって
ペース電流の多い時間Ｔ、はＱ、１ｍｓ〜Ｌｍｓとする
ことが有効である。ペース電流はコレクタ電流が再点弧
時に定常時の３〜５倍に増加するため定常値の２〜６倍
に増加させることが有効である。

以上の説明では、インバータ６として高周波チョークコ
イルを備えたブツシュゾル形トランジスタインバータの
場合について説明したが、その他のインバータでも適用
できることはもち胸であり。

インバータのスイッチング動作を行なう半導体スイッチ
に放電灯の再点弧時だけ大きなペース電流を供給する手
段と１〜で第４図、第５図、第７図の各実施例において
はペース電源回路【３を示したが、この目的を実現でき
る手段であれば実施例のペース電源回路に限定されない
。

放電灯７は１灯の場合だけでなく２灯以上を点灯するよ
うに構成１−てもよい。

また、上記各実施例では調光装置１個にインバータ１個
が対応しているが、複数のインバータまたはインバータ
と全波整流装置を１個の調光装置。

あるいは全波整流装置に頂線しても、しい。

以上のようにこの発明の放電灯点灯装置によれば、放電
灯の再点弧時のインバータのスイッチングトランジスタ
のコレクタｔＷ　ｆｆｔｆ、が１曽大している川（間は
供給するベース電流も増加させ、その間開でも正常なス
イッチング動作をさせるようにしたのでスイッチングト
ランジスタのＩＪム失の増加７．（抑え。

破壊を防止できるという利点がある１゜

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯装置Ｗの構成を示す回路図、
第２図（イ）ないし第２図（１＋および第３図（イ）な
いし第３図（へ）はそれぞれ第１図の放電灯点灯装置ｉ
￥の動作を説明するための波形図、第４図ｔＪこの発明
の放電灯点灯装置の一実施例の構成を示す回路図、第５
図はこの発明の放電灯点灯装置の第２の実施例における
ペース電源回路を示す回路図、第６図（イ）ないし第６
図（ハ）は第５図のペース電源回路の動作’ｅ説明する
ための波形図、第７１ツＩけこの発明の放電灯点灯装置
の第３の実施例金示す回路図。 、第８１印ないし第８図０うはそれぞれ第７図の放電灯
点灯装置の動作を説明するだめの波形図である。 １・・父り’＋ｆ、電源、２・・・調光装置、３・・・
サイリスタ。 ４・・・ｉｌ＋ｌＪ御回路、５・・・全波整流装置、６
・・・インバータ、７・・放電灯、８・・・出カドラン
ス、９ａ、９ｂ・・・スイッチングトランジスタ、１３
・・・ベース電脈回路、１４・・・γｔｃＩＪＷトラン
ス、１５・−・蟹流回路。 １１ｉ・・単安シＦニマルチパイブレーク、Ｌ７・・・
出力トランジスタ、２２・・ダイオード、２６・・・ツ
ェナーダイオード、２７・・・トランジスタ。 なお１図中同一行号は同一または相当部分を示す。 代理人　葛　野　伯　−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源を入力とし出力に交流電圧を発生すると
   ともにスイッチングトランジスタラ主体にしたインバー
   タと、このインバータから出力される交流電圧によって
   点灯する放電灯と、この放電灯の放電電流をインバータ
   の発振周波数より低いＤ「定の繰返し周期で断続し、前
   記に電電流が流れる期間を変化させて調光を行う調光装
   置と、各周期の放電灯の再点弧時に合わせて上記スイッ
   チングトランジスタのペース電流を増加しその後減少さ
   せるように動作するペース電源回路とを備えたこと全特
   徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）前記直流電源は交流を調光装置で位相制御し。 かつ全波整流装置で全波整流した脈流電圧であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置
   。
3. （３）ペース電源回路が上記スイッチングトランジスタ
   のペース電流”を増加している時間が０．１ｍｓ〜１ｍ
   ｓの範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の放電灯点灯装置。
4. （４）ペース電源回路が放電灯の再点弧時に供給する上
   記スイッチングトランジスタのペース電流の大きさが位
   相制御を行う調光装置の導通開始位相によって変化する
   ように構成したことを特徴とする特Ｗト請求の範囲第２
   項記載の放電灯点灯装置。