JPS6129200Y2

JPS6129200Y2 -

Info

Publication number: JPS6129200Y2
Application number: JP10159377U
Authority: JP
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1986-08-28
Also published as: JPS5428973U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は負荷の放電灯の点灯を行うトランジ
スタインバータに関するものである。

直流電源により負荷の放電灯を点灯させるため
にトランジスタインバータが使用されており、こ
のトランジスタインバータは、従来一例として第
１図のように構成されている。このトランジスタ
インバータは自励式のプツシユプル形トランジス
タインバータと称されるものであり、図におい
て、１は直流電源、２はインダクタ、３は発振ト
ランスで、N₁およびN₂は発振トランス３の一次
巻線、Ｎ_Bは同帰還巻線、Ｎ_Sは同二次巻線であ
る。また４ａおよび４ｂはトランジスタ、５はコ
ンデンサ、６は負荷の放電灯、７はダイオード、
８および９はコンデンサ、１０および１１は抵
抗、１２はバイア用の抵抗である。

このように構成された従来のトランジスタイン
バータにおいて、直流電源１が接続されている
と、トランジスタ４ａおよび４ｂは、抵抗１２を
介してベース電流が流れ、かつ帰還巻線Ｎ_Bの発
生する電圧によつて交互に開閉し、いわゆる自励
発振を行う。そして、この時、二次巻線Ｎ_Sに生
じた電圧が放電灯６に印加されるので、この放電
灯６が点灯する。

従来のトランジスタインバータは以上のようで
あるが、このトランジスタインバータにおいて抵
抗１２は、直流電源１が投入された際に、自励発
振を開始させるとともに、トランジスタ４ａおよ
び４ｂのベースに適当なバイアスを与える作用を
なす。この時、インダクタ２、発振トランス３の
漏れインダクタンスおよびコンデンサ５などの作
用によつて、トランジスタ４ａおよび４ｂのコレ
クタ電流波形はほゞ矩形波状になる。この様子を
わかり易く示した図が第２図であり、放電灯６の
点灯時は第２図Ａに示すように、ピーク値I₁のコ
レクタ電流が流れる。この時の二次巻線Ｎ_Sの出
力電圧は第５図ロに示すような波形となる。ここ
で、トランジスタ４ａおよび４ｂのコレクターエ
ミツタ間電圧に高いパルス状の電圧が印加されな
いように、つまりトランジスタ４ａおよび４ｂの
各々の導通期間比デユーテイーサイクル（図中
ｔ_１／Ｔ_１×100（％））を50％強にするように抵抗１
２は設定されている。ところが、放電灯６は、その
両端に電圧が印加されてから実際に点灯するまで
の期間（以下起動時という）、高インピーダンス
である。すなわち、起動時、トランジスタインバ
ータは非常に軽負荷となつている。このため、起
動時はトランジスタ４ａおよび４ｂのコレタク電
流が放電灯６の点灯時に比べて非常に少ない。し
かるに、トランジスタ４ａおよび４ｂのベースに
は、点灯時と同じバイアスが抵抗１２によつて与
えられており、これにより起動時のトランジスタ
４ａおよび４ｂ各々のデユーテイーサイクルが非
常に大きくなつてしまう。この様子を示した図が
第２図Ｂである。すなわち、トランジスタ４ａお
よび４ｂのコレクタ電流のピーク値I₂は点灯時の
ピーク値I₁より小さいが、デユーテイーサイクル
（図中ｔ_２／Ｔ_２×100（％）は50％を大きく越えてし
まう。また、図ではコレクタ電流波形を矩形波に近
似して示してあるが、その動作開始部分（流れ始
めの部分）および遮断部分に振動が生じる場合も
ある。そして、このようにトランジスタ４ａおよ
び４ｂのデユーテイーサイクルが極端に大きくな
ると、各トランジスタが導通状態から遮断状態へ
移つるターンオフ移行時に、トランジスタにその
コレクタ・エミツタ間電圧が印加され始めている
にもかかわらず、まだコレクタ電流が完全に停止
していない状態、すなわち安全動作領域を越える
現象を生じる可能性がある。また、これは、対に
なつた一次巻線N₁，N₂を有する発振トランス３
を備えたプツシユプル形トランジスタインバータ
で特に生じ易く、トランジスタ４ａおよび４ｂの
動作軌跡（負荷線）が安全動作領域を越えてしま
うような危険がある。

第５図は動作説明用波形図であり、第５図ニは
第１図に示す従来装置における起動時の二次巻線
Ｎ_Sの出力電圧波形を示す。このように、起動時
には非常に軽負荷であるために過大なベース電流
が流れ、トランジスタ４ａおよび４ｂのデユーテ
イサイクルが第２図Ｂに示すように大きくなつて
しまい、二次巻線Ｎ_Sの出力電圧波形は歪んだも
のになる。従つて、軽負荷時に流れるコレクタ電
流に相応した適切なベース電流を供給することに
より第５図イに示すような歪の少い二次巻線Ｎ_S
電圧を得ることができる。又、ベース電流をさら
に減少させると、起動時においてもトランジスタ
４ａ，４ｂは飽和せず、能動領域で動作するので
二次巻線Ｎ_Sの出力電圧は第５図ホのように低下
する。とのように、トランジスタ４ａ，４ｂのベ
ース電流を適切な値に設定することにより起動時
にトランジスタ４ａ，４ｂを適正に動作させるこ
とができ、二次巻線Ｎ_Sの出力電圧を適切に設定
することができる。なお、起動時ベース電流を過
大に減少させると放電開始動作に影響を及ぼすの
で、当然ながら、インバータが発振起動を行なえ
る程度以上のベース電流の供給を確保する必要が
ある。

上述の起動、点灯動作時の二次巻線Ｎ_Sの出力
電圧波形などを示したものが第５図イ，ロ，ハで
あり、イは起動時における二次巻線Ｎ_Sの出力電
圧波形、ロは放電灯６の点灯時の二次巻線Ｎ_Sの
出力電圧波形、ハは放電灯６の点灯時の放電灯電
流すなわち二次巻線Ｎ_Sの出力電流波形を示す。
このように、起動時と点灯時で二次巻線Ｎ_Sの出
力電圧周波数は変化し、この実施例ではコンデン
サ５の存在により点灯時は周波数が低くなる。

負荷の放電灯６を例えば水銀ランプとすれば放
電灯６が放電開始するまでは、インバータの出力
電圧は無負荷状態でありベース電流を減少させて
第５図イの様な電圧を発生させると、放電灯６を
放電開始させるに十分な電圧が発生している。な
お、水銀ランプでは予熱出力を必要とするフライ
メントが無く、その放電開始前は、インバータの
出力電圧は、無負荷状態であり、第５図イの如く
高い。これに対し螢光ランプでは、放電開始前も
フイラメントで電力を消費しているので、ベース
電流を減少させるとインバータの出力電圧はホの
如く低下する。水銀ランプの放電開始電圧は、
200V程度のものが多く、螢光ランプではランプ
の管長が異なると放電開始電圧が変化するが、一
般に水銀ランプの場合より高いことが多い。

放電灯の放電開始電圧と印加電圧の周波数に関
しては、まだ定量的に解明されておらず、対象と
する放電灯毎に適宜設定する。この後、ベース電
流を増加させれば放電灯の電流を定常時の値にま
で増加できる。

次に負荷の放電灯６が螢光ランプであれば、起
動時すなわちフイラメントの予熱時には例えば第
５図ホの様にインバータの出力電圧を低下させ
る。インバータの出力電圧が低いと螢光ランプの
放電開始が困難になるが、この起動動作中に、螢
光ランプのフイラメント２３ａ，２３ｂはフイラ
メント予熱巻線Ｎ_Fの出力電圧で予熱され、その
温度が上昇してゆく。フイラメントの温度が適度
な温度に達すれば、螢光ランプは放電開始電圧が
低下することは既に知られており、フイラメント
の温度が上昇することにより放電灯は放電開始す
ることが出来る。

なお、螢光ランプを使用した場合の起動時の出
力電流波形は、第５図ホの出力電圧波形とほぼ相
似であるが、トランジスタ４ａ，４ｂのベース電
流を減少させているので定常点灯時より少い。

この考案は上記の点に鑑みなされたもので、放
電灯の点灯時と起動時とトランジスタのベース電
流を変化させるようにしたので、安全に動作させ
ることのできるトランジスタインバータを提供す
ることを目的とする。

以下この考案の一実施例を便宜上第１図と同一
部分に同一符号を付して第３図を参照して説明す
ると、第３図において、１は直流電源、２はイン
ダクタ、３は発振トランスで、N₁およびN₂は発
振トランス３の一次巻線、Ｎ_Bは同帰還巻線、Ｎ_S
は同二次巻線である。また、４ａおよび４ｂはト
ランジスタ、５はコンデンサ、６は負荷の放電
灯、７はダイオード、８および９はコンデンサ、
１０および１１は抵抗、１３は直流電源、１４は
放電灯６の点灯を検出する検出装置、１５は出力
制御装置であつて、抵抗１２〜出力制御装置１５
はバイアス装置１６として設けられている。

このように構成されたトランジスタインバータ
において、直流電源１が接続されていると、トラ
ンジスタ４ａおよび４ｂは、抵抗１２を介してベ
ース電流が流れ、かつ第１図と同様の帰還作用に
よつて交互に開閉し、自励発振を行う。そして、
この時、発振トランス３の二次巻線Ｎ_Sに生じた
電圧が放電灯６に印加されるが、この放電灯６が
点灯するまでの期間、起動時は、上記抵抗１２を
流れる電流が少なくなるように、つまり上記トラ
ンジスタ４ａおよび４ｂ各々のベース電流を小さ
くするようにバイアス（バイアス装置１６）の出
力制御装置１５が設定されている。したがつて、
このトランジスタインバータにおいては、起動時
でも、トランジスタ４ａおよび４ｂのコレクタ電
流のデユーテイーサイクルが第２図Ｂに示すよう
な極端な大きさとはならず、適切に動作させるこ
とができる。次に、放電灯６が点灯すると、それ
を検出装置１４が検出してバイアスの出力制御装
置１６を動作させ、抵抗１２を流れる電流を増加
させる。このため、トランジスタ４ａおよび４ｂ
のベース電流が増加し、放電灯６の点灯時のコレ
クタ電流波形が第２図Ａに示すような波形となる
もので、これにより適切な動作を行わせることが
できる。

この点を解り易く示すものが第５図イ，ロ，ハ
であり、イは起動時における二次巻線Ｎ_Sの出力
電圧波形、ロは放電灯６の点灯時の電圧波形、ハ
は放電灯６の点灯時の電流波形を示す。このよう
に、起動時と点灯時で二次巻線Ｎ_Sの出力電圧周
波数が変化し、この実施例ではコンデンサ５の存
在により点灯時は周波数が低くなる。

第４図はバイアス装置１６の具体的回路図の一
例であり、この図において第３図と同一部分は同
一符号を付してその説明を省略するが、１３は直
流電源、１７は放電灯６の点灯を検出するための
変換器、１８は全波整流器、１９はコンデンサ、
２０および２２は抵抗、２１はトランジスタであ
る。

このように構成されたバイアス装置１６におい
ては、起動時には、比較的大きな抵抗２２を介し
て抵抗１２に少ない電流が流れて、トランジスタ
４ａおよび４ｂのベース電流が少ない状態にあ
る。次に、放電灯６が点灯すると、それが変流器
１７によつて検出されるとともに、全波整流器１
８によつて整流されたその出力信号によつてコン
デンサ１９の電位が上昇する。そして、抵抗２０
を介してトランジスタ２１のベースに電流が流れ
ることによりトランジスタ２１の出力側（エミツ
タ側）の電位が上昇するので抵抗１２を流れる電
流が増加するもので、これにより点灯時、トラン
ジスタ４ａおよび４ｂのベース電流を増加させる
ことができる。

なお、上記バイアス装置１６において、直流電
源１３は直流電源１と共用してもよい。また、上
記バイアス装置１６においては、放電灯６の点灯
を、放電灯６の電流により変流器１７で検出する
ものであるが、この方法以外にも、点灯によつて
発する光を検出する、あるいは放電灯６の電圧変
化を検出するなどの方法を用いることができる。
さらにバイアス装置１６の具体例としては第４図
のものに限定されるものではなく、要するに放電
灯６の起動時と点灯時でトランジスタ４ａおよび
４ｂのベース電流を変化させることができるもの
であればよい。

また、上記実施例では、自励式のプツシユプル
形トランジスタインバータについて説明したが、
とくに直流電源１に対して、等価的に直列接続さ
れたインダクタを有するものに適している。さら
に、負荷の放電灯６として螢光ランプを使用し、
そのフイラメントの予熱を、発振トランス３に設
ける予熱巻線によつて行うような場合には、上述
した起動時に対して螢光ランプの予熱時を相当さ
せることも可能である。

この螢光ランプに適用した場合を第６図に示
す。図において、２３はフイラメント２３ａを有
する螢光灯、Ｎ_Fは発振トランス３の二次側に設
けられたフイラメント２３ａの予熱巻線、２４は
予熱電流を制御するコンデンサであり、他の構成
は第３図と同じである。この装置では、螢光ラン
プ２３の点灯に先立つフイラメント２３ａが予熱
されるので、この予熱時のトランジスタ４ａ，４
ｂのコレクタ電流に相応したベース電流を供給
し、その後点灯時に相応するベース電流へと増加
させれば良い。又、予熱時のトランジスタインバ
ータのトランジスタのベース電流を極端に減少さ
せ、第５図ホに示すように二次巻線Ｎ_Sの出力電
圧を低下させても良い。このことは二次巻線Ｎ_S
の出力電圧が高く、螢光ランプ２３がコールドス
タート（フイラメント２３ａが予熱されずに点灯
開始してしまう。）し易い場合に有効である。
尚、螢光ランプ２３の場合には必ずしも点灯を検
出する必要はなく、フイラメント２３ａが充分に
予熱されるために必要な時間を経過した後にトラ
ンジスタ４ａ，４ｂのベース電流を点灯時に相応
する値に増加させれば良い。この場合は例えばバ
イアス装置１６にタイマー装置を設ければ良い。
又、負荷の螢光ランプが多灯の場合にも本考案は
適用できる。また、この螢光ランプの場合は、螢
光ランプが接続されていない無負荷時と、フイラ
メントの予熱は行つているが点灯は開始していな
い予熱時と、完全に点灯している点灯時につい
て、それぞれの場合でトランジスタ４ａおよび４
ｂのベース電流を変化させるように、検出装置１
４を備えたバイアス装置１６を構成することも可
能である。

以上詳述したように、この考案によるトランジ
スタインバータによれば、負荷の放電灯の起動時
（又は予熱時）点灯時に対し、トランジスタにそ
れぞれ適切なベース電流を供給するようにしたの
で、安全に動作させることができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランジスタインバータを示す
構成図、第２図ＡおよびＢは動作を説明するため
の波形図、第３図はこの考案によるトランジスタ
インバータの一実施例を示す構成図、第４図はバ
イアス回路の具体的回路図、第５図は本考案およ
び従来の動作説明用波形図、第６図は本考案を螢
光ランプに適用した場合の構成図である。１……直流電源、３……発振トランス、４ａ，
４ｂ……トランジスタ、６……放電灯、１２……
抵抗、１３……直流電源、１４……検出装置、１
５……出力制御装置、１６……バイアス装置。な
お、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

直流電源に接続され、これと直列に接続された
インダクタを含むプツシユプル形トランジスタイ
ンバータにおいて、上記トランジスタインバータ
を構成するトランジスタのベース電流を変化させ
る出力制御装置を設け、放電灯の起動時（又は予
熱時）の上記ベース電流を、点灯時の上記ベース
電流より小さくしたことを特徴とするトランジス
タインバータ。