JPS6111439B2

JPS6111439B2 -

Info

Publication number: JPS6111439B2
Application number: JP3385979A
Authority: JP
Inventors: Isao Kaneda
Original assignee: NEC Home Electronics Ltd
Current assignee: NEC Home Electronics Ltd
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1986-04-02
Also published as: JPS55126998A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は放電灯点灯装置に関し、特に高周波
高電圧発生手段を用いて少なくとも始動時に放電
ランプに高周波高電圧を与えるとともにフイラメ
ントを予熱する放電灯点灯装置に関する。

本件出願人は、先に、効率の改善とともに、限
流チヨークの小型かつ軽量化を可能とし、省資源
および省エネルギに関して極めて有力な毎サイク
ルスタート点灯方式の放電灯点灯装置を提案し
た。

第１図はこの発明の実施例の背景となる毎サイ
クルスタート点灯方式を用いた放電灯点灯装置を
示す回路図である。構成において、１は交流電源
であつて、限流装置としての限流チヨーク２を放
電ランプ３とによつて閉回路を構成する。放電ラ
ンプ３のフイラメント３１，３２の非電源側には
間欠高周波高電圧発振回路（以下間欠発振回路と
いう）４が並列接続される。この間欠発振回路４
は発振昇圧回路５と間欠発振用コンデンサ６との
直列接続からなる。この発振昇圧回路５は、発振
コンデンサ５１と、発振コンデンサ５１に並列接
続されるサイリスタ５２および昇圧インダクタ５
３の直列回路とによつて構成される。なお、この
間欠発振回路４は、間欠的に高周波発振動作をす
る限りにおいては、トライアツク等のゲート付き
サイリスタを用いるもの、さらにはインバータを
用いた高電圧発生手段に置換することもできる。

第２図は第１図の回路の等価回路を用いて計算
した放電ランプ３の点灯中の各部波形図であり、
第２図Ｄを除き高周波成分を無視したものを示
す。ここで、この第２図を参照して、第１図の回
路の動作について説明する。

交流電源１を投入すると、限流チヨーク２を介
して、放電ランプ３に第２図Ａに示すような電源
電圧ｅが印加されるとともに、間欠発振回路４に
も電圧ｅが印加される。間欠発振回路４において
は、電源電圧ｅが間欠発振用コンデンサ６を介し
てサイリスタ５２に印加される。そして、この電
源電圧ｅがサイリスタ５２のブレクオーバー電圧
に達すると、サイリスタ５２が導通して、発振コ
ンデンサ５１と昇圧インダクタ５３との協働作用
によつて、この発振回路５が発振動作を開始す
る。この発振回路５の発振動作は間欠発振用コン
デンサ６がなければ継続するものであるが、発振
回路５の発振動作に伴つてこの間欠発振用コンデ
ンサ６が次第に充電されて行き、かつこの間欠発
振用コンデンサ６の端子電圧Ｖ_C6が電源電圧ｅを
相殺することによつて、電源電圧ｅの立ち上がり
部分において各半サイクル毎に間欠的に発振する
ものとなる。したがつて、この間欠発振回路４か
らは、交流電源電圧ｅの各半サイクルの所定位相
毎に間欠発振出力Ｖ_Rが発生する。

この間欠発振出力Ｖ_Rは、第２図Ｄに示すよう
に、電源電圧ｅに重畳されて放電ランプ３に印加
される。同時に、電源１−限流チヨーク２−フイ
ラメント３１−間欠発振回路４−フイラメント３
２−電源１の経路でこの回路４の入力電流ｉ_Rが
流れる。したがつて、放電ランプ３のフイラメン
ト３１および３２がこの電流ｉ_Rによつて予熱さ
れる。

かくして、フイラメント３１および３２が予熱
されると、放電ランプ３の初始動電圧が低下し、
電源電圧ｅと間欠発振回路４の発振出力Ｖ_Rの和
電圧によつて放電ランプ３が始動点灯される。放
電ランプ３が点灯されると、第２図Ｃに示すよう
な放電ランプ３の管電流ｉ_Tが限流チヨーク２を
流れることによつて、そのインピーダンスが変化
して、入力電流ｉ_Rの出現期間は予熱時よりも短
くなる。入力電流ｉ_Rの休止期間はもちろん間欠
発振回路４が発振動作を停止しており、従つて各
半サイクルにおける放電ランプ３の点灯中は、入
力電流ｉ_Rに基づく予熱電流が減少する。また入
力電流ｉ_Rの休止期間はフイラメント３１，３２
の予熱が停止する。以下放電ランプ３が電源１の
各半サイクル毎の間欠発振回路４の発振出力Ｖ_R
によつて再点弧されながら電源電圧ｅによつて点
灯維持される。

ここで、管電圧Ｖ_Tは、第２図Ｂに示すよう
に、間欠発振期間による休止期間をもつた矩形波
となり、その実効値Ｖ_Tは在来点灯方式よりも
やゝ低目の値を示す。また、第２図Ｅに示すよう
な間欠発振回路４の間欠的な入力電流ｉ_Rが限流
チヨーク２を流れることにより、第２図Ｂに示す
ように管電圧Ｖ_Tの波形が入力電流ｉ_Rの影響で若
干高められる。入力電流ｉ_Rの出現位相は電源電
圧の変動にかかわらずほぼ一定であり、従つて、
管電流ｉ_Tの立上り位相は電源電圧ｅの変動にか
かわらずほぼ一定位相に保たれる。また前記入力
電流ｉ_Rは、もし電源電圧の増大によつて管電流
ｉ_Tが増大すれば、管電流ｉ_r波形の後端が次の半
サイクルの入力電流ｉ_Rの出現期間にくい込むこ
とによつて減少する特性があり、すなわち負の変
動係数を有する。これらは毎サイクルスタート点
灯方式における管電流ｉ_Tにの変動率が安定イン
ピーダンスの減少にかかわらず良好に保たれる理
由である。

前記管電圧Ｖ_T、管電流ｉ_T、間欠発振回路４へ
入力電流ｉ_R、発振出力電圧Ｖ_R並びに電源電圧ｅ
の波形から限流チヨーク２の瞬時無効電力（Ｖ_C
_Ｈ・ｉ）および蓄積エネルギＳを算出すると同図
ＦおよびＧに示す波形となる。すなわち、同図Ｆ
においてＳ１は発振期間（ｔ１〜ｔ２）に入力電
流ｉ_Rにより蓄積されるエネルギであり、Ｓ２は
電源電圧ｅが管電圧Ｖ_Tより高い期間（ｔ２〜ｔ
３）に管電流ｉ_Tによつて蓄積されるエネルギで
あり、Ｓ３は管電圧Ｖ_Tが電源電圧ｅより高い期
間（ｔ３〜ｔ４）に管電流ｉ_Tによつて放出され
るエネルギであり、Ｓ１＋Ｓ２＝Ｓ３なる関係が
成立する。

この第２図に示す波形に基づいて限流チヨーク
２の蓄積エネルギおよび必要なインダクタンスを
計算すれば、それぞれ、従来のグロー点灯方式に
比べて1/4および1/5程度となり、それだけ小型化
することができる。

なお、昇圧トランス構成のラピツドスタート方
式の安定器と比較すれば、これらの小型化比率は
さらに顕著となる。更に、このような点灯方式に
よれば電源電圧ｅと管電流ｉ_Tの位相差が従来点
灯方式よりも小さいので、力率改善コンデンサは
不要となり或いは極端に小容量とすることが可能
である。

このように、この発明の背景となる毎サイクル
点灯方式では、従来点灯方式に比べて省資源、省
エネルギについて多大な利点を有し、さらに管電
流の変動率が優れ、従来点灯方式に比べて安定器
が小型化できる利点がある。

第３図は第１図に示す回路で放電ランプ３を始
動点灯する際の始動所要電圧Ｖ_STおよび発振電圧
Ｖ_Rと電源投入からの時間ｔとの関係を示す特性
図である。図において、放電ランプ３のフイラメ
ント３１，３２の冷陰極状態ではフイラメント３
１，３２が十分に予熱されていないので、放電ラ
ンプ３を始動するためには比較的高い始動電圧Ｖ
_STを必要するが、フイラメント３１，３２が十分
に予熱された熱陰極状態では比較的低い始動電圧
でよい。このため、フイラメントの冷陰極状態に
必要とする比較的高い始動電圧Ｖ_ST以上の発振出
力電圧Ｖ_Rが得られるように発振コンデンの容量
や昇圧インダクタンスを選定すると、冷陰極グロ
ー放電によるスパツタを生じ、放電ランプ３の寿
命が短くなるという欠点があつた。そこで理想的
には第３図の鎖線Ｖ_R1（または２点鎖線Ｖ_R2）で
示すように、電源投入後一定時間は発振電圧を制
限しておき、一定時間経過後すなわちフイラメン
ト３１，３２が十分に予熱された後に発振電圧を
増大させて放電ランプ３を始動点灯させることが
望まれる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、高周波
高電圧発生手段を用いて少なくとも始動時に放電
ランプに高周波高電圧を印加するとともにフイラ
メントを予熱する放電灯点灯装置において、スパ
ツタを防止できかつ放電ランプの長寿命化が図れ
るにような放電灯点灯装置を提供することであ
る。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は、図面を参照して行なう以下の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

この発明を要約すれば、放電ランプを始動点灯
させるための高周波高電圧発生手段を、フイラメ
ントを含む第１の発振回路とフイラメントを含ま
ない第２の発振回路とで構成し、第２の発振回路
内に負特性サーミスタを介挿し、放電ランプの冷
陰極状態においては負特性サーミスタの作用で第
２の発振回路の発振動作を制限しておき、第１の
発振回路でフイラメントを予熱し、フイラメント
が十分に予熱された熱陰極状態において負特性サ
ーミスタが抵抗値を低下することに基づいて、第
２の発振回路の出力の制限を解除することによ
り、高められた発振回路の出力で放電ランプを始
動点灯させようとしたものである。

第４図はこの発明の一実施例の毎サイクルスタ
ート点灯方式による放電灯点灯装置の電気回路図
であり、特に例えば高周波高電圧発生手段の一例
の間欠発振回路４で２灯の放電ランプを直列点灯
させる場合を示す。構成において、交流電源１に
は、限流チヨーク２を介して２つの放電ランプ３
ａ，３ｂが直列接続される。この直列接続された
放電ランプ３ａ，３ｂのフイラメント３１ａ，３
２ｂの電源側端には、サイリスタ５２と昇圧イン
ダクタ５３と間欠発振用コンデンサ６の直列回路
が並列接続される。前記サイリスタ５２と昇圧イ
ンダクタ５３の直列回路には、発振コンデンサ５
１と負特性サーミスタ（以下サーミスタという）
７と昇圧インダクタ５３に磁気結合されてそのイ
ンダクタンスを増大するようなバイアス作用を行
なうプラスバイアスコイル５４との直列回路が並
列接続される。また、放電ランプ３ａのフイラメ
ント３１ａ，３２ａの非電源側端には、発振コン
デンサ５１ａが並列接続され、放電ランプ３ｂの
フイラメント３１ｂ，３２ｂの非電源側端には、
発振コンデンサ５１ｂが並列接続される。これに
よつて、サイリスタ５２と昇圧インダクタ５３と
間欠発振用コンデンサ６と発振コンデンサ５１
ａ，５１ｂの閉回路中にフイラメント３１ａ，３
２ａ，３１ｂ，３２ｂを含む第１の間欠発振回路
４１を構成する。また、発振コンデンサ５１とサ
イリスタ５２と昇圧インダクタ５３とプラスバイ
アスコイル５４とサーミスタ７との閉回路で発振
回路５を構成し、該発振回路５に間欠発振用コン
デンサ６を直列接続して成る回路でフイラメント
を含まない第２の間欠発振回路４２を構成する。

動作において、交流電源１が投入されると、限
流チヨーク２を介してフイラメント３１ａ−発振
コンデンサ５１ａ−フイラメント３２ａ−フイラ
メント３１ｂ−発振コンデンサ５１ｂ−フイラメ
ント３２ｂの経路で電流が流れ、発振コンデンサ
５１ａ，５１ｂが充電される。このコンデンサ５
１ａと５１ｂの直列回路の両端電圧がサイリスタ
５２のブレークオーバ電圧を越えると、該サイリ
スタ５２が導通し、第１の間欠発振回路４１が発
振動作を開始して、その発振電流によつてフイラ
メント３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３１ｂが予熱さ
れる。この第１の間欠発振回路４１の発振電圧
は、各発振コンデンサ５１ａ，５１ｂに分圧され
て、各放電ランプ３ａ，３ｂに印加されるため、
各放電ランプ３ａ，３ｂの印加電圧は低く始動点
灯しない。すなわち、電源投入直後ではサーミス
タ７の温度（自己発熱および周囲の各部品の発熱
による）が未だ上昇していないため、サーミスタ
７の抵抗値は比較的大きな値となつている。この
ため、サーミスタ７を含む発振回路５は事実上発
振動作しない。このとき、間欠発振用コンデンサ
６の作用により、間欠発振回路４１は電源電圧の
各半サイクル毎に発振するが、第１図の点灯中の
場合と異なり、予熱時には必ずしも間欠状発振と
はならず、このため大きい高周波発振電流によつ
てフイラメント３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂ
が予熱される。

前記放電ランプ３ａ，３ｂの各フイラメントが
十分に予熱された状態すなわち放電ランプ３ａ，
３ｂが熱陰極状態になると同時に、サーミスタ７
は第２の間欠発振回路４２の発振電流によつて次
第に温度が高められ、かつしたがつてその抵抗値
を電源投入時に比べて非常に小さい値まで低下す
る。これに応じて、それまで制限されていた発振
回路５の発振電圧がサーミスタ７の抵抗値の低下
とともに増大し、かつプラスバイアスコイル５４
によるバイアス作用によつて、第１の間欠発振回
路４１の発振電圧よりも高められた発振電圧が放
電ランプ３ａ，３ｂの両端に印加されるため、放
電ランプ３ａ，３ｂはその発振電圧によつて始動
点灯される。放電ランプ３ａ，３ｂが一旦始動点
灯すると、放電ランプ３ａ，３ｂが電源電圧ｅの
各半サイクル毎に再点弧されながら点灯維持され
る。

このように、放電ランプ３ａ，３ｂの冷陰極状
態において始動点灯のために放電ランプ３ａ，３
ｂの両端に印加される発振電圧が制限され、放電
ランプの熱陰極状態において発振電圧が増大され
るため、放電ランプ３ａ，３ｂのフイラメントに
は冷陰極状態において高電圧が印加されることな
く、かつしたがつて冷陰極状態でのグロー放電に
よるスパツタを防止でき、放電ランプの長寿命化
が図れる利点がある。

なお、前述の実施例では、サーミスタ７を発振
回路５の閉回路でありかつランプ電流径路外に介
挿した場合について説明したが、これに限ること
なく、発振径路５内のランプ電流径路、たとえば
ｐ１点に介挿してもよい。また、放電ランプの品
種によつてはプラスバイアスコイル５４を省略で
きる場合がある。

第５図はこの発明の他の実施例の放電灯点灯装
置を示す回路図である。構成において、交流電源
１には、限流チヨーク２を介して単一の放電ラン
プ３が直列接続される。この放電ランプ３のフイ
ラメント３１，３２の非電源側端には、発振回路
５と間欠発振用コンデンサ６とを直列接続して成
るフイラメントを含まない第２の間欠発振回路４
２が接続される。この発振回路５は、サイリスタ
５２および昇圧インダクタ５３の直列回路に対し
て、発振コンデンサ５１と昇圧インダクタ５３に
磁気結合されたプラスバイアスコイル５４とサー
ミスタ７の直列回路が閉列接続して構成される。
また、放電ランプ３のフイラメント３１，３２の
電源側端には、発振コンデンサ５１ｃと昇圧イン
ダクタ５３に磁気結合されたマイナスバイアスコ
イル５５の直列回路が並列接続される。この発振
コンデンサ５１ｃ−フイラメント３１−昇圧イン
ダクタ５３−サイリスタ５２−間欠発振用コンデ
ンサ６−フイラメント３２−マイナスバイアスコ
イル５５から成る閉回路で、フイラメントを含む
第１の間欠発振回路４１が構成される。この第１
および第２の間欠発振回路４１，４２で高周波高
電圧発生手段４を構成する。

なお、電源電圧の変動による弊害を除去するた
めに、交流電源１と、プラスバイアスコイル５４
およびサーミスタ７の接続点との間に、逆充電回
路８が接続される。この逆充電回路８は電源変動
により間欠発振用コンデンサ６の端子電圧が変動
してもこれを補償するように働くものであつて、
たとえばコンデンサ８１が用いられる。

動作において、交流電源１が投入されると、限
流チヨーク２−発振コンデンサ５１ｃ−マイナス
バイアスコイル５５の径路で電流が流れ、発振コ
ンデンサ５１ｃが充電される。このとき、電源投
入直後はサーミスタ７の抵抗値が大きいため、発
振コンデンサ５１ａはごく微小電流のみでしか充
電されない。そして、発振コンデンサ５１ｃの端
子電圧がサイリスタ５２のブレークオーバ電圧を
越えると、フイラメントを含む第１の間欠発振回
路４１が高周波発振動作を開始するが、このとき
コンデンサ５１ｃの充電電流がマイナスバイアス
コイル５５に流れることにより、該マイナスバイ
アスコイル５５は昇圧インダクタ５３のインダク
タンスを制限するように働く。したがつて、電源
投入直後における放電ランプ３の冷陰極状態で
は、第１の間欠発振回路４１のみが間欠発振動作
を行ない、かつマイナスバイアスコイル５５の作
用によつて、増大された発振電流によつてフイラ
メント３１，３２が予熱されるとともに、放電ラ
ンプ３の両端には比較的低い発振電圧しか印加さ
れない。この第１の間欠発振回路４１が間欠発振
動作を繰返し、フイラメント３１，３２を予熱し
ていき、サーミスタ７の抵抗値が温度上昇ととも
に低下すると、発振コンデンサ５１が充電され始
める。そして、放電ランプ３のフイラメントが十
分に予熱されて熱陰極状態になつたとき、サーミ
スタ７の抵抗値が最小となるため、コンデンサ５
１が十分に充電され、発振回路５の高周波発振動
作が行なわれる。この発振回路５の発振動作も、
間欠発振用コンデンサ６の作用により、各半サイ
クル毎に間欠発振となる。また、この発振回路５
のコンデンサ５１の充電電流がプラスバイアスコ
イル５４に流れ、昇圧インダクタ５３のインダク
タンスを増大させるように働くため、発振回路５
の発振電圧が増大される。これによつて、第１の
間欠発振回路４１の発振電圧よりも高められた第
２の間欠発振回路４２の発振電圧が放電ランプ３
の両端に印加されて、結果的には放電ランプ３が
熱陰極状態になると発振電圧が増大され、放電ラ
ンプ３は増大された発振電圧で始動点灯される。
放電ランプ３が一旦始動点灯すると、以後間欠発
振回路４１，４２の間欠発振動作による発振電圧
によつて、放電ランプ３が再点弧されながら点灯
維持される。

なお、前述の如く放電ランプを始動点灯したの
ち、交流電源１の電圧が上昇すると、逆充電回路
８およびサーミスタ７を介して間欠発振回路６の
一方端に与えられる逆充電電圧が高められるた
め、間欠発振用コンデンサ６はより早く逆充電さ
れかつしたがつて間欠発振回路４１，４２の間欠
発振動作期間を制限するように働き、ランプ電流
が減少して電源変動率が改善される。

なお、逆充電回路８の効果はその主体を占める
コンデンサ８１の静電容量が大きい程著しいが、
始動時サイリスタ５２の端子電圧を減少すること
によつて、サイリスタ５２を点弧できない場合が
あつた。しかし、この点はサーミスタ７によつ
て、始動時逆充電回路８の電流が制限される結果
回避され十分電源変動率を改善することができ
る。

この実施例においても、第４図の場合と同様に
して、放電ランプ３のスパツタを防止できかつ放
電ランプ３の長寿命化を図れる利点がある。ま
た、この実施例では逆充電回路８を設けているこ
とにより、電源電圧の変動率を改善できる利点も
ある。

なお、上記実施例はいずれも放電ランプの点灯
中に高周波高電圧発生手段が間欠的に発振動作し
て、その高周波高電圧で放電ランプを再点弧しな
がら点灯維持する毎サイクルスタート点灯方式の
放電灯点灯装置について説明したが、本発明は何
らこれに限定するものではなく、間欠発振用コン
デンサ６を省略して、始動時に高周波高電圧を発
生して放電ランプに印加するとともにフイラメン
トを予熱し、放電ランプの始動点灯後は高周波高
電圧発生手段が発振動作を停止し、電源電圧のみ
で点灯維持する一般の点灯方式の放電灯点灯装置
にも適用することができる。

以上のように、この発明によれば、冷陰極状態
における発振電圧を制限して、スパツタを防止で
きかつ放電ランプの長寿命化が図れるような放電
灯点灯装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる毎サイクルスタ
ート点灯方式を示す回路図である。第２図は第１
図の各部の波形を示す図である。第３図は放電ラ
ンプを始動点灯する際の始動所要電圧および発振
電圧と電源投入からの時間との関係を示す特性図
である。第４図および第５図はこの発明の一実施
例の放電灯点灯装置の回路図である。図において、１は交流電源、２は限流チヨー
ク、３，３ａ，３ｂは放電ランプ、４は高周波高
電圧発生手段、４１は第１の発振回路（第１の間
欠発振回路）、４２は第２の発振回路（第２の間
欠発振回路）、５は発振回路、５１，５１ａ，５
１ｂ，５１ｃは発振コンデンサ、５２はサイリス
タ、５３は昇圧インダクタ、５４はプラスバイア
スコイル、５５はマイナスバイアスコイル、６は
間欠発振用コンデンサ、７は負特性サーミスタ、
８は逆充電回路を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１交流電源と、限流装置と、熱陰極形の放電ラ
ンプとを直列接続して成る放電灯点灯装置におい
て、前記限流装置を介して前記交流電源に接続され
少なくとも始動時に高周波高電圧を発生して前記
放電ランプに印加するとともにフイラメントを予
熱する高周波高電圧発生手段を備え、前記高周波高電圧発生手段は、少なくともサイ
リスタおよび昇圧インダクタの直列回路と、前記
放電ランプのフイラメントを含んで該直列回路に
並列接続される第１の発振コンデンサと、放電ラ
ンプのフイラメントを含まずに該直列回路に並列
接続される第２の発振コンデンサとから構成さ
れ、それによつてフイラメントを含む第１の発振
回路とフイラメントを含まない第２の発振回路と
を有し、前記第２の発振回路内に、負特性サーミスタを
介挿したことを特徴とする放電灯点灯装置。２前記高周波高電圧発生手段は、前記サイリス
タおよび昇圧インダクタの直列回路にさらに間欠
発振用コンデンサを直列接続して構成され、少な
くとも放電ランプの点灯中に交流電源の各半サイ
クル毎に間欠的に高周波高電圧を発生して放電ラ
ンプに印加し、放電ランプを再点弧する特許請求
の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。３前記高周波高電圧発生手段は、放電ランプの
始動点灯後その動作を停止する電子スタータであ
る特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。４前記負特性サーミスタは、前記第２の発振回
路内のランプ電流径路に介挿される特許請求の範
囲第１項記載の放電灯点灯装置。