JPS6126196B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電灯の定格電圧と同等程度の電圧を
有する交流電源でしかも放電灯を良好に点灯でき
る放電灯点灯装置に関するものである。

第１図は本発明の前提となる基本回路例を示す
ものであつて、放電灯Ｌ_Aの定格電圧とほぼ等し
いかやや低い電圧を有する交流電源Ｖ_ACとコンデ
ンサC₁とインダクタンスL₁と放電灯Ｌ_Aとを直列
に接続した第１の閉回路を形成するとともにこの
第１の回路に一部重複して上記交流電源Ｖ_ACと上
記コンデンサC₁と補助インダクタンスL₂とスイ
ツチング素子S₁とを直列に接続した第２の閉回路
を形成し、交流電源Ｖ_ACの各半サイクル毎に一回
一定期間上記スイツチング素子を導通するように
した放電灯点灯装置であつて、上記スイツチング
素子としてトライアツクを使用した回路例であ
る。しかしてこの第１図の放電灯点灯装置は、何
らかの方法で始動し、定常点灯状態に移行させた
後は、第２図のタイムチヤートに示すように動作
し、放電灯Ｌ_Aの定常点灯を維持するものであ
り、この第２図においてイは交流電源Ｖ_ACの電圧
波形、ロは入力電流波形、ハはランプ電流波形、
ニはランプ電圧波形、ホはスイツチング素子S₁に
流れる電流波形である。第１回回路において交流
電源Ｖ_AC、コンデンサC₁、インダクタンスL₁及
び放電灯Ｌ_Aより構成された主回路は進相的であ
り、従つて第２図ロに示すように入力電流Vinは
交流電源Ｖ_ACに対し位相が進んでいる。そこで今
第２図ホに示すように時刻t₀においてスイツチン
グ素子S₁がオンしたとすると、交流電源Ｖ_AC、コ
ンデンサC₁、補助インダクタンスL₂及びスイツ
チング素子S₁よりなる第２の閉回路はLC振動的
であるため、第２図ホのように電流Ｉ_Sが上記ス
イツチング素子S₁に流れることになる。このとき
コンデンサC₁の両端電圧は、上記スイツチング
素子S₁がオンしたときの振動的充電電流流Ｉ_Sに
よつて高められ、時刻t₁にてスイツチング素子S₁
がオフした以降はこの高められたコンデンサC₁
の端子電圧と交流電源Ｖ_ACの電圧とが重量され、
次の半サイクルにおける時刻t₀まで放電灯Ｌ_Aは
点灯を維持することになるものであり、次の半サ
イクルにおいても時刻t₀以降は前述と同様の動作
を繰返し、放電灯Ｖ_ACの定常点灯が維持される。
なおスイツチング素子S₁のオン期間中においても
前記第１の閉回路には連続的な電流が流れ、ラン
プ電流Ｉ_LAは第２図ハに示すような極めてなめら
かな波形となるものであり、また入力電流Iinは
ランプ電流Ｉ_LAハとスイツチング素子S₁電流Ｉ_S
ホとが重量した第２図ロのような波形になるもの
であつて、この第２図ロにおいて斜線部分がスイ
ツチング素子S₁オン時におけるコンデンサC₁の
振動的充電電流Ｉ_Sの部分である。かくして第１
図の基本回路は上述のように動作し、放電灯Ｌ_A
の定格電圧にほぼ等しいかやや低い交流電源Ｖ_AC
電圧で放電灯Ｌ_Aを定常点灯状態に維持すること
が可能となり、インダクタンスL₁やコンデンサ
C₁の電力容量が小さくてもすむようになつて小
型軽量化された放電灯点灯装置を提供することが
できたものである。

ところで第３図は第１図回路において放電灯Ｌ
_Aを取り外したときのタイムチヤートを示してい
るものであり、この場合の動作を以下説明する。
第３図において時刻Ｔ_ONに交流電源Ｖ_ACが投入さ
れ、回路に同図イに示すような交流電源Ｖ_AC電圧
が印加されたとき、この後最初の半サイクルの時
刻t₀でスイツチング素子S₁がオンしたとすると、
交流電源Ｖ_AC、コンデンサC₁、補助インダクタ
ンスL₂、スイツチング素子S₁の第２の閉回路よ
りなる直列振動系が形成され、スイツチング素子
S₁には第３図ロに示すような振動電流Ｉ_Sが流れ
る。そこでこの振動電流Ｉ_Sが反転しようとする
時刻t₁において上記スイツチング素子S₁はオフす
るのであるが、このときコンデンサC₁は同図ハ
に示すように充電され、次の半サイクルの時刻t₀
までこの充電電圧を維持する。一方この次の半サ
イクルに至ると再び時刻t₀でスイツチング素子S₁
がオンして再び前述の直列振動系が形成される。
このときコンデンサC₁の電圧は交流電源Ｖ_ACの
電圧に対し加極的になつており、従つて振動は前
の半サイクルのそれよりも強められ、第３図ロに
示すように前の半サイクルの電流Ｉ_Sよりもピー
ク値が大きな電流Ｉ_Sが流れ、コンデンサC₁は同
図ハのように前の半サイクルよりも高い電圧にま
で充電される。この電流Ｉ_Sが反転しようとする
時刻t₁でスイツチング素子S₁は再びオフレ、コン
デンサC₁は前の半サイクルよりも高い電圧に充
電された状態を次の半サイクルの時刻t₀まで維持
する。かくてコンデンサC₁の両端電圧Ｖ_C１は第
３図ハに示すように交流電源Ｖ_ACの各半サイクル
毎に級数的に増加していき、ついには交流電源Ｖ
_ACの電圧の数倍乃至十数倍にも達することにな
る。ところが、このようにコンデンサC₁の端子
電圧Ｖ_C１が増加するときには、第３図ニに示す
ようにスイツチング素子S₁の両端に印加される電
圧Ｖ_Sを級数的に増大することになり、結局コン
デンサC₁及びスイツチング素子S₁の耐圧不足に
よる破壊を生じることになり、これを防止するた
めには極端に耐圧が高い上記素子を使用する他な
く、価格的にも性能的にも望ましくないものであ
つた。即ち第１図の基本回路は前述のような大き
な利点を有するものであるが、反面放電灯Ｌ_Aを
取り外したときやあるいは放電灯Ｌ_Aの寿命等で
放電灯Ｌ_Aが不点灯状態になつたとき等におい
て、スイツチング素子S₁やコンデンサC₁に異常
な高電圧がかかつてしまうという問題点を有して
いた。

そこで従来、第４図に示すような放電灯Ｌ_Aが
接続される二次側端a₁，a₂の電圧を検出し、
無負荷であることが判別されたときに第２閉回路
のスイツチング素子S₁がオンするのを防止し、も
つて無負荷時の異常昇圧を防止するようにした回
路が提案されている。即ち第４図従来例回路にお
いて、抵抗R₁、コンデンサC₂及びトリガ素子S₀
はスイツチング素子S₁のトリガ制御回路で、この
従来例では無負荷時にこのトリガ制御回路より出
力されるトリガパルスの発生を補助スイツチング
素子S₂及び第２補助スイツチング素子S₃により停
止するようにしてある。抵抗R₄，R₅、コンデン
サC₃、トリガ素子S₄、ダイオードD₅はSCRによ
り形成された補助スイツチング素子S₂のトリガ制
御部で、正常点灯時にはパルスを発生せず、無負
荷昇圧時にのみ補助スイツチング素子S₂を点弧さ
せる。また抵抗R₆，R₇はPUTにより形成された
第２の補助スイツチング素子S₃の制御部であり、
この補助スイツチング素子S₃が導通するのは交流
電源Ｖ_ACの電圧が負の位相にありしかも回路二次
側端a₁，a₂の電圧V₀₂が正電圧のときであ
る。またダイオードD₄、抵抗R₂，R₉、コンデン
サC₄よりなる回路は、SCRにより構成された補
助スイツチング素子S₂に常時順バイアスを印加し
ておき、一旦この補助スイツチング素子S₂が導通
状態になつた後はこの回路より補助スイツチング
素子に保持電流を流し上記導通状態を維持しよう
とするものである。抵抗R₆はコンデンサC₁の放
電抵抗である。

第５図は第４図回路の動作説明のためのタイム
チヤートであつて、同図中イは交流電源Ｖ_ACの電
圧、ロは入力電流Iin、ハはコンデンサC₁の両端
電圧Ｖ_C１、ニは次側端a₁，a₂の電圧Vo₂の各
波形を示している。しかして第４図回路にあつて
は、電源投入後、電圧Vo₂は前述のようにして交
流電源Ｖ_ACの半サイクル毎に昇圧していき、この
電圧Vo₂があらかじめ設定されたレベルを時刻t₁
に越すと補助スイツチング素子S₂にトリガパルス
が入力する。コンデンサC₄は補助スイツチング
素子S₂を導通維持するに足る正電荷が交流電源Ｖ
_ACから充電されており、この補助スイツチング素
子S₂は導通を開始し、以後それを維持する。従つ
て、それ以後はスイツチング素子S₁に正のトリガ
パルスは入らない。このようにして正トリガパル
スの入力が一回止まると、コンデンサC₁の両端
電圧Ｖ_C１が反転せずに、その前の半サイクルに
おける電圧を保持するので、電圧Ｖ_ACとＶ_C１と
の差として現われる電圧Ｖ_C０も正の直流にな
る。この時交流電源Ｖ_ACが負でかつ出力電圧Ｖ_O
２が正という状態になるのでPUTにより構成さ
れた第２の補助スイツチング素子S₃が導通し始
め、スイツチング素子S₁の負トリガも短絡され
る。この後出力電圧Ｖ_O０が負の領域に入るまで
スイツチング素子S₁にはトリガが全く入らず、コ
ンデンサC₁の両端電圧Ｖ_C１の放電曲線に従つ
て、出力電圧Ｖ_O２も減衰していく。やがて負の
トリガパルス発生時点における出力電圧Ｖ_O２が
時刻t₂に負の領域に入ると、第２の補助スイツチ
ング素子S₃はオフし負のパルスがスイツチング素
子S₁に入るが、この時スイツチング素子S₁に印加
されている電圧は電圧Ｖ_ACとの差であるから、ス
イツチング素子S₁の点弧による昇圧は微少なもの
である。そして、次のサイクルでも再びスイツチ
ング素子S₁が点弧され、電圧Ｖ_O２及びＶ_C１が微
少に昇圧され、以後この動作を繰り返し、出力電
圧Ｖ_O２は十分低く押えられるのである。

ところがかかる第４図のような従来例回路にあ
つては、雑音等で誤つて補助スイツチング素子S₂
にトリガパルスが入力された場合正常点灯時にも
無負荷時用の回路が動作し、正常な放電灯点灯動
作を維持できない問題を有し、また一旦無負荷状
態なると、その後無負荷放電灯Ｌ_Aを接続したと
しても上述のような無負荷時用の回路動作が続
き、正常な点灯状態に移行できないという問題が
あつた。

本発明は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、正常点灯時に無負荷時用の回路が誤動作して
第２閉回路中のスイツチング素子の導通を遮断す
るようなことをなくして常に安定に正常点灯状態
を維持するようにし、しかも無負荷状態において
負荷を接続したときには自動的に正常点灯状態に
複帰するようにした放電灯点灯装置を提供するこ
とを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を図面により詳述する。
第６図は本発明の一実施例回路を示すものであつ
て、第４図回路に比べると、補助スイツチング素
子S₂の順バイアス用電源として第４図従来例の場
合交流電源Ｖ_ACを使用していたのに対し、この第
６図実施例回路は出力電圧Ｖ_O２から得るように
しているの点で異なつている。なお図中STはス
タータで、二次側端a₁，a₂に放電灯Ｌ_Aを接
続するに際し、図示のように放電灯Ｌ_Aに並列に
スタータSTを接続しても良い。このスタータST
としては、その両端a₁′，a₂′の電圧が所定値
を越えると導通する２端子双方向性サイリスタの
ようなものがあり、第６図においてランプＬ_Aを
接続すると、スタータSTの両端a₁′，a₂′に高
い電圧が現れ、スタータSTが導通してランプＬ_A
のフイラメントに電流が流れて予熱を行うように
なつている。スタータSTは各半サイクル毎に
（電流が反転する際に）非導通になつて、その非
導通時に発生するパルス電圧によつてランプＬ_A
が始動される。一方ランプＬ_Aが点灯中は第７図
イのように電圧V₀₂が低下してしまい値電圧以下
になるからスタータSTは動作を停止する。この
ようにスタータSTは主にランプＬ_Aのフイラメン
トを予熱することによりランプＬ_Aを始動し易く
するものであるから、ランプＬ_Aの両端電圧を検
出して予熱電流を与えるものであれば他の構成で
あつても良い。しかしてこの第６図実施例回路は
基本的動作としては前記第４図従来例と全く同一
の動作が得られるものであるが、補助スイツチン
グ素子S₂の順バイアス用電源となるコンデンサ
C₄の充電電圧源として回路の出力電圧Ｖ_O２を使
用している。第７図イ，ロ，ハは点灯時及び無負
荷時の検出前後の出力電圧Ｖ_O２波形を示してい
るが、この第７図中ハより明らかなように、検出
後（無負荷時用回路の作動後）における出力電圧
Ｖ_O２は正の直流成分を多く持つているため、こ
れを利用することとして出力電圧Ｖ_O２の正の半
波を整流してコンデンサC₄を充電し、これによ
り無負荷時には検出の前後にかかわらず点灯時よ
りもかなり大きなコンデンサC₄の両端電圧Ｖ_C４
が得られるようにし、このコンデンサC₄の電圧
Ｖ_C４により無負荷時にのみ補助スイツチング素
子S₂にその保持電流以上の電流が流れるようにし
たものである。即ち抵抗R₂，R₃，R₉及びコンデ
ンサC₄の値を、無負荷時にのみ補助スイツチン
グ素子S₂の保持電流以上の電流を流し、点灯時に
は保持電流以下の電流しか流れないようにしてお
くことにより、点灯時に仮に雑音等で補助スイツ
チング素子S₂にトリガパルスが入力したとしても
この補助スイツチング素子C₂は導通状態に維持
されることがないため誤動作を生じることがな
く、また無負荷状態において放電灯を接続して負
荷状態にすると、スタータSTが働いて予熱電流
を流すので、電圧V₀₂が低下してコンデンサC₄の
電荷は抵抗R₉を通じて放電し、コンデンサC₄の
両端電圧Ｖ_C４が下がり、補助スイツチング素子
S₂がオフになつて無負荷時用の回路動作が自動的
に解除されることになるものである。

第８図は本発明の別の実施例を示すものであつ
て、第６図実施例回路において補助スイツチング
素子S₂をSCRで構成していたのに対し、この第
８図実施例においてはNPN形のトランジスタに
より補助スイツチング素子S₂を構成している。ま
た点灯時と無負荷時を判別するための閾値として
第６図実施例の場合SCRの保持電流を利用して
いたが、この第８図実施例にあつてはコンデンサ
C₄の正極と補助スイツチング素子S₂たるトラン
ジスタのベースとの間に抵抗R₃やダイオードD₅
の他、ツエナーダイオードZDを直列に挿入接続
し、このツエナーダイオードZDのツエナー電圧
により上記判別を行うようにしたものである。

本発明は上述のように、スイツチング素子の導
通を遮断する補助スイツチング素子を設け、放電
灯接続側の二次電圧を半波整流した電圧により抵
抗を介して充電されるとともに適当な放電用抵抗
が並列接続されたコンデンサの両端電圧を上記補
助スイツチング素子の順バイアスとし、放電灯が
接続されていない無負荷時のみ上記補助スイツチ
ング素子の導通が維持されるように抵抗およびコ
ンデンサの値を設定したものであるから、点灯時
と無負荷時とで大きく相違する半波整流成分の差
を利用することができるようになり、従つて正常
点灯時の雑音成分などによつて無負荷時用の回路
が誤動作を生じるようなことをなくして安定な点
灯状態を得ることができ、しかも負荷供給時には
自動的に無負荷時用の回路動作が解除されるよう
にして復帰操作等の必要をなくした放電灯点灯装
置を提供したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となる基本回路例の回路
図、第２図は同上の正常点灯時のタイムチヤー
ト、第３図は同上の無負荷時のタイムチヤート、
第４図は従来例の回路図、第５図は同上の無負荷
時のタイムチヤート、第６図は本発明一実施例の
回路図、第７図はイ，ロ，ハは同上の点灯時及び
無負荷時検出前後の出力電圧波形図、第８図は本
発明の別の実施例の回路図であり、Ｌ_Aは放電
灯、Ｖ_ACは交流電源、C₁はコンデンサ、L₁はイ
ンダクタンス、L₂は補助インダクタンス、S₁は
スイツチング素子、S₂は補助スイツチング素子で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放電灯の定格電圧とほぼ等しいかやや低い電
   圧を有する交流電源とコンデンサとインダクタン
   スと放電灯とを直列に接続して形成した第１の閉
   回路、及び上記交流電源と上記コンデンサと補助
   インダクタンスとスイツチング素子とを直列に接
   続して形成した第２の閉回路を有し、交流電源の
   各半サイクル毎に一回一定期間上記スイツチング
   素子を導通するようにした放電灯点灯装置におい
   て、放電灯の両端電圧を検出して無負荷時に導通
   し上記スイツチング素子の導通を遮断する補助ス
   イツチング素子を設け、放電灯接続側の二次電圧
   を半波整流した電圧により抵抗を介して充電され
   るとともに適当な放電用抵抗が並列接続されたコ
   ンデンサの両端電圧を上記補助スイツチング素子
   の順バイアス電圧とし、放電灯が接続されていな
   い無負荷時のみ上記補助スイツチング素子の導通
   が維持されるように抵抗およびコンデンサの値を
   設定して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。