JPS5848396A - 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】 本発明は、放電灯を高周波点灯し、かつ調光が可能な放
電灯点灯装置に関する。

従来、放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置は数多く
知られており、発光効率の向上或いは装置の小型軽量化
などの成果がみられる。しかるに、この種の高周波点灯
による放電灯点灯装置は、例えば交流電源を入力とし、
この交流電源を位相制御することによって調光点灯する
構成とした場合、放電灯のフィラメント加熱を適正に行
なうことができず、満足な調光は困難であった。なお、
放電灯を低周波電源にて調光点灯するものとして、例え
ば第１図に示す構成としたものが知られている。

第１図中、ｌは商用周波の交流電源で、この交流電源ｌ
に調光装置２が接続しである。この調光装置２は、トラ
イアック等の調光素子３及び弛張発振回路等の位相制御
回路４から構成されている。

調光装置２には安定器５が接続されており、安定器５の
漏洩トランス６の入力巻線は調光装置２の出力端に接続
されており、州力巻線は進相コンデンサ８を介して放電
灯９に接続されている。又、フィラメントトランス７の
入力巻線は調光装置２の入力端に接続され、ており、こ
のフィラメントトランス７の出力巻線に放電灯９のフィ
ラメントが接続されている。

ここで、交流電源１が投入され調光装置２より位相制御
された電圧が発生すると、漏洩トランス６を介して放電
灯９が調光点灯される。このとき、フィラメントトラン
ス７には、調光装置２の出力に関係なく交流電源１より
一定電圧が印加されるので、放電灯９のフィラメントに
一定の予熱電流が供給される。これにより調光の度合が
深くなり、放電灯９を暗く点灯させる場合でもフィラメ
ントを充分加熱することができ、放電灯９は良好な調光
特性をもって点灯される。

しかるに、上記従来の放電灯点灯装置は、低周波で放電
灯９を点灯する構成であるため、高周波で点灯するもの
に比較して発光効率が低く、かつ装置の小型・軽量化が
難しかった。又、このものは、フィラメントを、１常時
加熱しておくために、図からも明らかなように安定器５
への入力線として必ず３線を必要とし、しかもこのうち
の１線を調光装置２の入力端に、他の２線を調光装置２
の出力端に接続しなければならず、安定器５を含む配線
が難しいため、作業が極めて面倒であり、又このことは
不経済であるばかりか誤配線の原因になる等の欠点があ
った。

これに対し、放電灯を高周波点灯して発光効率の向上と
装置の小型軽量化を図りながら、調光時においてもフィ
ラメントを適正に加熱でき、管端黒化のおそれのない構
成とした放電灯点灯装置として、例えば特願昭５４−１
２５６６６号に明記されているように、第２図に示した
放電灯点灯装置が提案されている。

第２図中、１１は交流電源で、この交流電源１１に電力
調整装置１２が接続されている。電力調整装置１１１２
は交流電源１１の出力から位相制御整流出力を得るもの
で、例えば′トライアック等の調光素子１３及び弛張発
振回路等の位相制御回路１４からなる周知の調光装置１
５と全波整流回路１６とからなっている。

１７は高周波発生装置で、本実施例において、前記整流
回路１６の一出力端に直列接続された定電流インダクタ
ンス１８、およびこのインダクタンス１８を介して前記
整流回路１６の出力端子間に接続されたインバータ回路
１９を有している。

前記インバータ回路１９は、例えばプッシュプル形をな
すもので、トランジスタ２０，２１．バイアス抵抗２２
，２３、共振コンデンサ２４および出カドランス２５よ
りなっている。ここで、出カドランス２５は、１次巻線
２５□、２次巻線２５□、帰還巻線２５．及びフィラメ
ント巻線２５．　、２５．　ヲ有している。このような
インバータ回路１９は周知であるので、詳細な説明は省
略する。

２６は直流電源で、その出力端子を上記全波整流回路１
６の出力端子間に接続されている。直流電源２６は前記
整流回路１６の入力端子に降圧トランス２７を介して接
続される全波整流回路２８を有し、この整流回路２８の
出力端子間にコンデンサ２９を接続するとともｌこ、こ
のコンデンサ２９を図示の極性をもつダイオード３ｏを
介して上記整流回路１６の出力端子間に接続しである。

すなわち、前部コンデンサ２９は調光装置１５の出力に
よって充電され、上記電力調整装置１２の位相制御整流
出力の低レベル間に放電して、位相制御整流出力の休止
期間を補うようにしている。

そして、上記インバータ回路１９の出カドランス２５の
２次巻線２５□に放電灯３１が接続されている。又、出
カドランス２５のフィラメント巻線２５４、２５．は放
電灯３１のフィラメントに接続されている。

ここで、交流電源１１を投入すると、調光素子１３より
第３図（ａ）に実線で示す如く、ある設定された導通角
をもつ位相制御出力電圧ｖ１が発生する。これに伴ない
直流電源２６における降圧トランス２７の出力巻線側に
、同図（ａ）に破線で示した電圧■２が発生し、全波整
流回路２８を介してコンデンサ２９を図示の極性に充電
する。全波整流回路１６の出力端には、上記出力電圧Ｖ
、を全波整流した電圧ｖ′１とこの電圧ｖ′、）の休止
期間を補うコンデンサ２９の両端電圧、即ち直流電圧Ｖ
、とが合成された第３図（ｂ）に示す電圧ｖ４が発生し
、これがインバータ回路１９に与えられる。この場合、
ｖ’、＞ｖ３のときはダイオード３ｏがカットオフ状１
１りなり、電圧ｖｔがインバータ回路１９に与えられ、
ｖ′１〈ｖ、になると今度は電圧ｖ３がインバータ回路
１９に与えられる〇 従って、インバータ回路１９の出カドランス２５の１次
巻線２５□には第３図（Ｃ）に示すような、例えば２０
〜４０　ｋ）（Ｚ程度の高周波電圧Ｖ、が発生し、これ
番こより２次巻線２５□側の放電灯３１に第３図（ｄ）
に示すような高周波電圧Ｖ６が与えられる。なお、第３
図（Ｃ）　ｔ　（ｄ）に示す高周波電圧Ｖ６９　ｖ＠は
理解を容易にするため包絡線とともに示しである。

ここで、コンデンサ２９の両端電圧■、による高周波発
生装置１７の出力が放電灯３１の放電維持電圧より小さ
く、シかも調光時のフィラメント予熱に充分な値になる
ように電圧Ｖ、の値を設定すれば、放電灯３１は第３図
（ｄ）に示す高周波電圧Ｖ、のＡ点、つまり放電灯３１
の放電開始電圧で放電を始め、Ｂ期間は略一定の放電電
圧で放電が保たれ、その後Ｃ期間は放電電圧以下で放電
を停止する。この場合、放電灯３１には第３図（ｅ）に
示す高周波電流が流れ、これをもって調光出力が得られ
る。又、放電灯３１の放電が停止する０期間においても
、上記コンデンサ２９の両端電圧Ｖ。

がインバータ回路１９に与えられ、出カドランス２５の
２次巻線２５２に高周波電圧■６が発生して詔り、これ
がフィラメント巻線２５４　ｅ　２５ｍより放電灯３１
のフィラメントに加熱用として与えられる。

しかし、かかる装置においては、実際には放電灯３１の
両端に加わる高周波電圧ｖ６がＣ期間、つまり放電電圧
以下になっても、放電灯３１を流れる高周波電流はすぐ
には零にならず、第３図（ｅ）に示す如くある一定期間
Ｔは流れつづける。コンデンサ２９の両端電圧Ｖ、が大
きいほど、上記期間Ｔが広がるとともに、この期間Ｔに
おいて放電灯３１を流れつづける高周波電流の値も大き
くなる。そして、上記期間Ｔにおいては、放電灯３１の
高周波電流が休止している場合に比べ、出カドランス２
５の２次巻線２５．に発生する高周波電圧■、の値が低
下する。従って、コンデンサ２９の両端電圧Ｖ、の値を
大きして、放電灯３１のフィラメント加熱用の高周波電
圧の値を大としようとしても、期待する電圧を得ること
はできない。又、上記期間Ｔも放電灯の発光に寄与する
わけであり、これは調光度合を深めるのに不都合である
等の欠点があった。

本発明は上記欠点を除去したものであり、調光点灯時の
放電灯のフィラメント予熱を適正に行ない、調光度合を
深めることができるようにした放電灯点灯装置を提供す
ることを目的とする。

以下、第４図以下とともに本発明の一実施例につき説明
する。第４．５図は夫々本発明になる放電灯点灯装置の
一実施例の回路図及びその各部の信号波形図を示す。第
４図中、第２図と同一構成部分には同一符号を付しであ
る。

第４図中、全波整流回路１６の出力端子間には電圧レベ
ル検出回路３３が接続してあり、この電圧レベル検出回
路３３にはタイマ回路３４を接続するとともに、トラン
ジスタ２０．２１のエミツタと全波整流回路１６のマイ
ナス側出力端子との間ニトランジスタ３５を挿入し、こ
のトランジスタ３５のベースをタイマ回路３４の出力側
に接続してなる高周波出力制御回路３２を設けである。

ここで、電圧レベル検出回路３３は、全波整流回路１６
の両端電圧ｖ４の電圧レベルを検出し、所定レベルに対
し電圧ｖ４が高い値から低い値へと移行した場合に、ト
リガパルスを発生するものである。タイマ回路３４は、
通常はトランジスタ３５をオンし、上記電圧レベル検出
回路３３からのトリガパルスにより、トランジスタ３５
を設定された期間ｔだけオフさせる作用を行なうもので
ある。

次に、上記構成になる放電灯点灯装置の動作につき説明
する。交流電源１１の投入により調光素子１３より第５
図（ａ）に示すある設定された導通角をもつ位相制御電
圧Ｖ１が発生し、この出力電圧ｖ１を全波整流した電圧
と直流電源２６のコンデンサ２９の両端電圧、つまり直
流電圧■、とが合成された第５図（ｂ）に示す電圧ｖ４
が発生する。なお、直流電圧Ｖ、の値は高周波発生装置
１７の出も調光時のフィラメント予熱に充分な値にでき
るが１これに限定されなくともよい。

今、電圧レベル検出回路３３の動作レベルをｖａとする
と％Ｖ’、＞Ｖａの場合にはトランジスタ３５はオンで
あり、電圧ｖ４がインバータ回路１９に与えられる。ｖ
′１が降下してｖ′１＝ｖａとなると、電圧レベル検出
回路３３からタイマ回路３４にトリガパルスが送られ、
タイマ回路３４はトランジスタ３５を上記設定期間ｔだ
けオフするので、インバータ回路１９への入力電圧は零
になる。設定期間ｔが経過後は、また電圧ｖ４がインバ
ータ回路１９に与えられる。

従って、インバータ回路１９の入力電圧ｖ′４は、第５
図（Ｃ）に示すような波形となり、インバータ回路１９
の出カドランス２５の１次巻線２５□には第５図（ｄ）
に示す高周波電圧Ｖ、が発生し、これにより２次巻線２
５□側の放電灯３１に第５図（ｅ）に示す高周波電圧ｖ
６が与えられる。

これにより、放電灯３１は第５図（ｅ）に示す高周波電
圧Ｖ、のＡ点、つまり放電灯３１の放電開始電圧で放電
を始め、Ｂ期間は略一定の放電電圧で放電が保たれ、そ
の後Ｃ期間は放電電圧以下で放電停止する。放電灯３１
の放電が停止する０期間においても、上記タイマ回路３
４の設定期間を経過後はトランジスタ３５がオンし、電
圧Ｖ−がインバータ回路１９に与えられる。その結果、
出カドランス２５の２次巻線２５．に本実施例の場合、
コンデンサ２９の充電電圧値の設定値により、放電灯３
１の放電開始電圧より充分小さい高周波電圧ｖ６が発生
しており、これがフィラメント巻線２５、　、２５．よ
り放電灯３１のフィラメント加熱用として与えられる。

ここで、フィラメント巻線２５４゜２５、は上記２次巻
線２５！＃こ磁気的に密結合しているので、フィラメン
ト巻線２５．　、２５．の出力波形は上記２次巻線２５
．の出力波形、即ち第５図（Ｃ）＃ど示す高周波電圧■
、に対し相似波形となる。

又、上記Ｂ期間において放電灯３１を流れる高周波電流
は第５図（ｆ）に示すようになり、０期間に入るとすぐ
に流れなくなる。

従って、このような構成であるから、交流電源の半サイ
クルに１度、発振を停止する期間を設けることにより、
直流電源の設定値を高くでき、調光時にもフィラメント
加熱を適正に行なえるので、放電灯のちらつき、管端晶
化等がなく、又調光度合を深くでき、すぐれた調光点灯
特性が得られる。

次に、本発明の他の実施例につき第６図とともに説明す
る。第６図中、第４図と同一構成部分には同一符号を付
しである◎本実施例の場合、調光素子１３の出力端子側
に位相制御検出回路３６を設け、この位相制御検出回路
３６の出力線とタイマ回路３４の出力線とを、オア回路
３７を介してトランジスタ３５のベースに接続しである
。位相制御検出回路３６は、調光素子１３の出力電圧が
全導通の場合、即ち全光状態に設定された場合はトラン
ジスタ３５のベースをオンする信号を出力し、非導通期
間のある場合、即ち調光状態に設定された場合はトラン
ジスタ３５のベースをオフする信号を出力するものであ
る。又、コンデンサ２９の両端電圧、即ち直流電圧Ｖ、
による高周波発生装置１７の出力は、放電灯３１の放電
開始電圧以下で、かつ放電維持電圧以上となるように直
流電圧Ｖ、の値を設定しである。

ここで、先ず電力調整装置１２の調光素子１３が全光状
態、即ち全導通に設定され７た場合、交流電源の投入を
まりで調光素子１３より第７ｍ（ａ）に示した電圧ｖ１
が発生し、全波整流回路１６の出力端には調光素子１３
の出力電圧ｖ１を全波整流した電圧ｖｔと直流電圧■、
とが合成された第７図（ｂ）に示した電圧■４が発生す
る。一方、位相制御検出回路３６からはトランジスタ３
５のオン信号がオア回路３７に送られるので、電圧レベ
ル検出回路３３よりトランジスタ３５０オフ信号がオア
回路３７に送られてもトランジスタ３５のベースにはオ
ン信号が与えられることになり、トランジスタ３５は常
時オンとなる。従って、インバータ回路１９の入力電圧
■−は第７図（Ｃ）に示した如くになり、出カドランス
２５の１′冬巻線２５．ニ第’１図１ｄ）に示した高周
波電圧Ｖ、が発生し、２次巻線２５、に同図（ｅ）に示
した高周波電圧Ｖ、が発生する。

この場合、上記高周波電圧Ｖ、は放電灯３１の放電維持
電圧以上となるよう直流電圧■、を設定しであるため、
放電灯３１には第７図（ｆ）に示す連続した休止期間の
ない高周波電流が流れ、放電灯３１の発光効率を高くす
ることができる。

次に、電力調整装置１２が調光状態の位相制御゛整流出
力を発生するように設定した場合、調光素子１３の出力
に第７図（１１）に示す電圧ｖｔ、全波整流回路１６の
出力端に同図（ｔ／）　Ｋ示す電圧ｖ４が発生する。こ
の場合、調光素子１３の出力電圧ｖ１は非導通期間を有
するので、位相制御検出回路３６からオア回路３７には
トランジスタ３５のオフ信号が送られる。従ってオア回
路３７よりトランジスタ３５のベースに送られる制御信
号はタイマ回路３４の出力信号と同一になり、インバー
タ回路１９の入力電圧■−は第７図（ｃ’）に示した如
くタイマ回路３４の設定期間ｔだけ休止期間をもつ波形
となる。そして、中カドランス２５の１次巻線２５１に
は第７図（のに示した高周波電圧Ｖ、が、又２次巻線２
５．には同図（ｅ’）に示した高周波電圧ｖ６が夫々発
生する。高周波電圧Ｖ、の値は、０期間中はタイマ回路
３４の設定期間ｔにおいて零となり、設定期間を経過後
も放電灯３１の放電開始電圧以下となるように直流電圧
Ｖ、の値を設定しであるので、０期間においては放電灯
３１は放電停止する。従って、第７図（りに示すように
上記高周波電圧ｖ６のＢ期間のみ放電灯３１には高周波
電流が流れ、これをもって調光出力が得られる。

この場合、Ｃ期間において上記設定期間を経過後に出カ
ドランス２５の２次巻線２５．に発生する高周波電圧Ｖ
、の値は、放電灯３１の放電開始電圧以下であればよい
のでかなり大きな値にでき、従ってフィラメント巻線２
５４．２５．に発生する電圧も大きくできるので放電灯
３１のフィラメントを適正に加熱しうる。

又、この調光状態においては放電灯３１を流れる高周波
電流には休止期間が存在するので、放電灯３１の発光効
率は全党状態の場合より低下する。

このように、第６図に示した放電灯点灯装置によれば、
全光状態では放電灯の発光効率が高く効率のよい点灯が
可能であり、調光を行なう際には、放電灯の発光効率を
全党時より低くして調光度合を深めることができ、しか
もフィラメントを適正に加熱することができる。

なお、上記各実施例において、電力調整装置１２は、例
えば第８図に示した如＜、１台の調光装置１５に対し複
数の全波整流装置１６％を接続した構成としてもよい。

又、直流電源２６を高周波発生装置１７の出力の一部か
ら得る場合は、例えば第９図に示した如く、１台の電力
調整装置１２で複数の高周波発生装置１７を動作させる
構成としてもよい。

ざらに又、前記各実施例において、トランジスタ２０．
２１のかわりに他のスイッチング素子を用いてインバー
タ回路１９への入力電圧を遮断・導通させるようにして
もよい。又、インバータ回路１９への入力電圧の遮断・
導通により高周波出力を制御する方法だけでなく、イン
バータ回路１９のトランジスタ２０．２１のベースドラ
イブ回路を制御して高周波出力を制御する構成としても
よい。

以上説明したように、本発明になる放電灯点灯装置によ
れば、放電灯を高周波点灯するので、効率の向上、装置
の小型軽量化を図ることができ、又位相制御整流出力が
所定レベル以下のときに直流電圧を供給し、又所定レベ
ル以下のときに高周波出力を遮断する構成としているた
め、例えば交流電源の半サイクルに１度発振を停止する
期間を設け、直流電源の設定値を高くシ、これにより調
光時にもフィラメント加熱を適正に行ないえ、放電灯の
ちらつき、管端黒化等を良好に防止でき、かつ調光度合
を深くできるので、すぐれた調光点灯特性を得ることが
できる等の効果を奏する。

又、本発明になる放電灯点灯装置によれば、高周波発生
装置が放電灯の放電維持電圧以下の電圧を出力するよう
構成することにより、放電灯を放電開始電圧で放電させ
て放電停止期間を設けることができ、これにより調光を
可能となし得、さらに又、高周波発生装置が放電灯の放
電開始電圧以下で、かつ放電維持電圧以上の電圧を出力
するよは高周波出力の速断期間を設けず、非導通期間の
ある場合は高周波出力の遮断期間を設けた構成とするこ
とにより、全光状態では放電灯の発光効率が高く効率の
よい点灯が可能であり、調光を行なう際には、放電灯の
発光効率を全光時より低くして調光度合を高めることが
でき、しかもフィラメントを適正に加熱できる等の効果
を奏する。

さらに又、直流電源は位相制御出力の整流出力を整流平
滑したものでも、或いは高周波出力の一部を整流平滑し
たものでもよく、後者の場合には、１台の電力調整装置
で複数の高周波発生装置を動作させることができる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の放電灯点灯装置の一例の回路図
、第３図は第２図に示した放電灯点灯装置の各部の信号
波形図、第４図、第５図は夫々本発明になる放電灯点灯
装置の一実施例の回路図及びその各部の信号波形図、第
６図、第７図は夫々本発明になる放電灯点灯装置の他の
実施例の回路図及びその各部の信号波形図、第８図、第
９図は夫々本発明になる放電灯点灯装置の変形例を示す
回路図である。 １１・・−・・・交流電源、１２−一電力調整装置、１
５・−・・・・−調光装置、１７・・・・・・・−高周
波発生装置、２６・・−一直流電源、３２−−−一高周
波出力制御装置、３６　・−−一位相制御検出回路。 代理人　葛野信− −４； 第７図 （ｂ）（Ｂ＞□ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　交流電源と、この交流電源の出力から位相制
   御整流出力を発生する電力調整装置と、上記位相制御整
   流出力を入力して高周波出力を発生する高周波発生装置
   と、上記高周波出力により点灯されるとともにフィラメ
   ントを加熱される放電灯と、上記高周波発生装置に上記
   位相制御整流出方が所定レベル以下のときに直流電圧を
   供給する直流電源と、上記位相制御整流出力が所定レベ
   ル以下のとき上記高周波発生装置の高周波出力を遮断し
   、その後再び上記高周波出力を上記放電灯及び前記フィ
   ラメントに印加する高周波出力制御装置とを具備してな
   る放電灯点灯装置。 （２）前記直流電源は、前記高周波発生装置が前記放電
   灯の放電維持電圧以下の電圧を出力するように、出力電
   圧値を設定されてい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；嚇記直流電源は、前記高周波発生装置が前記放電
   灯の放電開始電圧以下で、かつ放電維持電圧以上の電圧
   を出力するように出力電圧値を設定されており、かつ前
   記高周波出力制御装置は、前記電力調整装置の位相制御
   整流出力が全導通の場合は、前記高周波発生装置の高周
   波出力の速断期間を設けず、非導通期間のある場合は、
   前記高周波発生装置の高周波出力の速断期間を設けるよ
   うに設定した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〇 （４）前記直流電源は、前記電力調整装置における位相
   制御出力の整流出力を整流平滑したものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   に記載の放電灯点灯装置。 （５）前記直流電源は、前記高周波発生装置の高周波出
   力の一部を整流平滑したものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の放
   電灯点灯装置。