JPS6138596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放電灯点灯装置に関するものであ
る。

従来、この種の放電灯点灯装置は第１図に示す
ように、商用電源Vsとインダクタンス素子Ｌと
放電灯FLとを直列接続して第１閉回路を形成す
るとともに、商用電源Vsとインダクタンス素子
Ｌとの直列回路にスイツチ素子Ｑを接続して第２
閉回路を形成し、第２図に示すように商用電源
Vsの各半サイクル中にスイツチ素子Ｑを一定期
間オンしてこのオン期間中にインダクタンス素子
Ｌにエネルギを蓄積し、前記商用電源Vsの各半
サイクル中のスイツチ素子Ｑのオフ期間に上記蓄
積されたエネルギを商用電源Vsに重畳して放電
灯FLに印加して点灯するようにスイツチ素子Ｑ
の制御回路１を形成していた。図中、Ｂは全波整
流器、ZNRは耐圧補償素子である。ここに、上記
制御回路１では、ランプ電圧Vl₃の反転する時点
を検出し、スイツチ素子Ｑのベース電流Ibを一定
期間流すことによつてスイツチ素子Ｑをオンさせ
るようになつており、ベース電流Ibは第３図ａに
示すようになつている。ここに、時刻t₁からt₂の
間はスイツチ素子Ｑが導通しており、電源Vs−
インダクタンス素子Ｌ―放電灯FLの閉回路に第
３図ｄに示すような電流IQが流れる。次に時刻t₂
において、スイツチ素子Ｑがオフに転ずると、ス
イツチ素子Ｑのオン期間中にインダクタンス素子
Ｌに蓄えられていたエネルギが商用電源Vsに重
畳して放電灯FLの両端に加わり、ランプ電圧Vla
は第３図ｂに示すように瞬時に大きなパルス状電
圧となり、放電灯FLは再点弧する。したがつ
て、その後はランプ電圧Vlaが反転しようとする
時刻t₃まで第１の閉回路を電流が流れる。時刻t₃
で再びスイツチ素子Ｑがオンに転じて前述の動作
を繰り返す。なお、第３図ｂの破線は商用電源
Vsの電圧波形、第３図ｃはインダクタンス素子
Ｌを流れる主回路電流Isの電流波形、第３図ｅは
放電灯FLに流れるランプ電流Ilaの電流波形であ
る。また、一般に、始動時に放電灯FLに印加す
るエネルギは再点弧時よりも大きなものが必要で
あり、スイツチ素子Ｑのオン期間は、点灯時のオ
ン期間よりも始動時のオン期間が長くなるように
設定されている。

ところで、このような従来例にあつては、スイ
ツチ素子Ｑのオン期間を制御する制御回路１に制
御用直流電源を給電する電源回路を別に設ける必
要があり、商用電源Vsを降圧する電源トランス
および整流平滑回路を用いて形成していたので、
回路構成が複雑になつて大形化し、コストが高く
なるという問題があつた。また、商用電源Vsの
電源電圧が変動した場合においてランプ電流が増
減して点灯状態が不安定になるという問題があつ
た。また、ランプ電流を一定に制御するために、
第１の閉回路にカレントトランスCTを挿入し、
カレントトランスCTにて検出されたランプ電流
に基いてスイツチ素子Ｑのオン期間をフイードバ
ツク制御して、放電灯FLを安定点灯させること
も考えられるが、この場合、カレントトランス
CTを別に設ける必要があり、コストが高くなる
という問題があつた。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、制御回路の電源回
路およびランプ電流を検出してフイードバツク信
号を得るためのランプ電流検出手段を簡単な構成
で得ることができ、電源電圧の変動によつてラン
プ電流が変動することがなく、しかも小形で安価
な放電灯点灯装置を提供することにある。

以下実施例ついて図面を用いて説明する。第４
図は本発明一実施例のブロツク回路図であり、第
１図従来例と同様の放電灯点灯装置において、イ
ンダクタンス素子Ｌに２次巻線L′を設け、上記２
次巻線L′の誘起電圧を整流平滑した直流電圧がス
イツチ素子Ｑを制御する制御回路１の電源電圧と
して入力されるとともに、上記直流電圧をランプ
電流に比例した電圧として該直流電圧に基いてス
イツチ素子Ｑのオン期間を制御することによりラ
ンプ電流をほぼ一定に保つランプ電流制御回路３
を設けたものであり、スイツチ素子Ｑのオン期間
を制御する制御回路１に給電する電源をインダク
タンス素子Ｌに設けた２次巻線L′の誘起電圧を整
流平滑することによつて容易に得ることができ、
従来例のように商用電源Vsを降圧する電源トラ
ンスなどを用いる必要がなく、構成が簡単になつ
て小形化、低コスト化が図れるようになつてお
り、また、ランプ電流を検出してフイードバツク
信号を得るためのランプ電流検出手段も上記２次
巻線L′を用いて形成できるので、制御回路の電源
回路およびランプ電流検出手段を簡単な構成で得
ることができ、電源電圧の変動によつてランプ電
流が変動することがなく、しかも小形で安価な放
電灯点灯装置を提供することができるようになつ
ている。

第５図は具体回路例を示すもので、制御回路１
は、インダクタンス素子Ｌの２次巻線L′の誘起電
圧を整流平滑して安定化する電圧安定回路２と、
スイツチ素子Ｑのオン期間を適当に設定して放電
灯FLに流れるランプ電流を制御するランプ電流
制御回路３と、放電灯FLの耐端電圧の反転時点
を検出するランプ電圧零点検出回路４と、スイツ
チ素子Ｑのベース電流を供給する発振回路５とで
形成されている。ここに、電圧安定回路２は整流
用ダイオードブリツジBD、平滑コンデンサC₁，
C₂、ダイオードD₁、トランジスタQ₁およびツエ
ナーダイオードZD₂、抵抗R₂〜R₆などによつて形
成され、ツエナーダイオードZD₂のツエナー電圧
V₀にに安定化された一定電圧が出力される。ま
た、ツエナーダイオードZD₁、PUTS₁は遅延オン
回路を形成しており、商用電源Vsの投入時にお
いて、抵抗R₁を介して充電されるコンデンサC₂
の充電電圧がV₀を越えた時点でPUTS₁がオン
し、トランジスタQ₁がオンしてスイツチ素子Ｑ
のベースに電流が流れてスイツチ素子Ｑをオンさ
せる。これによつて第２の閉回路に電流が流れて
インダクタンス素子Ｌの２次巻線L′に誘起電圧が
発生し、この誘起電圧をVoよりも高く設定して
おくことにより、電圧安定回路にてこの誘起電圧
を整流平滑して安定化した一定電圧Voを得るこ
とができることになる。また、ランプ電流制御回
路３は、平滑コンデンサC₀の耐端電圧Vc₁により
充電されるコンデンサC₃、トランジスタQ₂、ツ
エナーダイオードZD₃および抵抗R₇，R₈にて形成
されており、平滑コンデンサC₁の両端電圧Vc₁は
主回路電流Isの大きさとほぼ比例した電圧にな
り、その電圧を抵抗R₇を介してコンデンサC₃に
充電し、この充電電圧をトランジスタQ₂で電流
増幅しツエナーダイオード，D₃のツエナー電圧
V₁を差引いて電圧が抵抗R₈の両端に生じるよう
にしておく、したがつて、抵抗R₈の電圧は平滑
コンンサC₁の電圧、さらに主回路電流Isの大きさ
にほぼ比例した電圧となる。したがつて、後述の
発振回路５と組合せ、抵抗R₈の両端電圧が高い
とスイツチ素子Ｑのオン時間を短くするように制
御すれば主回路電流、即ちランプ電流を一定にで
きる。又、トランジスタQ₃、コンデンサC₄、ダ
イオードD₂および抵抗R₉〜R₁₃よりなるランプ電
圧零点検出回路４は、端子ａからランプ電圧Vla
を検出し、抵抗R₉，R₁₀で分圧し、Vla＝０にな
るとトランジスタQ₃がオフになる。トランジス
タQ₃のコレクタ電圧の変化をコンデンサC₄、抵
抗R₁₂，R₁₃で微分するが、発振回路５のトランジ
スタQ₄を完全オンさせ、コンデンサC₅の電荷を
放電させる必要があるため、ダオードD₂で一定
巾をもつトリガを作り、トランジスタQ₄のベー
スに印加する。つぎに、トランジスタQ₄〜Q₆、
ツエーダイオードZD₄、ダイオードD₃、コンデン
サC₅および抵抗R₁₄〜R₂₀にて形成される単安定
マルチバイブレータよりなる発振回路５をコンデ
ンサC₅の動作を中心に説明する。トリガが入る
までコンデンサC₅は充電された状態にある。ス
イツチ素子Ｑのオン期間を決定する発振回路５の
コンデンサC₅には、ランプ電流制御回路３の出
力にて制御されるトランジスタQ₆を介して充電
する第１の充電回路と、ランプ電圧を整流した電
圧にて抵抗R₁₇を介して充電する第２の充電回路
とを設け、トランジスタQ₆よりなる第１の充電
回路による充電速度と抵抗R₁₇よりなる第２の充
電回路による充電速度よりも充分速くしておく。
ランプ電圧零点検出回路４からトランジスタQ₄
にトリガが入ると、コンデンサC₅の両端電圧Vc₅
は瞬時に放電してリセツトされる。さて、電圧
Vc₅がツエナーダイオードZD₄のツエナー電圧よ
り高い場合にはトランジスタQ₅がオンして端子
ｂの電位が零となり、スイツチ素子Ｑはオフす
る。したがつて、電圧Vc₅がリセツトされた瞬時
にスイツチ素子Ｑはオン状態に転じ、そのオン時
間はコンデンサC₅の充電時間によつて定まる。
ところで、２通りの充電経路の内、トランジスタ
Q₆の充電速度が大きいので、トランジスタQ₆に
よつてコンデンサC₅は急速に充電される。ただ
し、最終の充電電位はトランジスタQ₆のベース
電位、即ち、抵抗R₈の端子電圧によつて定ま
り、これとトランジスタQ₆のエミツタ電位（コ
ンデンサC₅の端子電圧）と等しくなつたときト
ランジスタQ₆はオフし、以後は抵抗R₁₇によつて
充電される。したがつて、コンデンサC₅は第６
図ａのように２段階に分割された充電が行なわれ
る。第６図ａでt₁〜t₃が全充電時間、t₁〜t₂がトラ
ンジスタQ₆による充電時間、t₂〜t₃が抵抗R₁₇に
よる充電時間で、時刻t₂はトランジスタQ₆のベー
ス電位によつて定まる。第６図ａでV₄はツエナ
ーダイオードZD₄のツエナー電圧である。したが
つて、トランジスタQ₆のベース電位を変化する
ことによつて第６図ｂのように全充電時間をt₁〜
t₃′からt₁〜t₃に変化できる。最短時間はトラン
ジスタQ₆のベース電位と電圧V₄が等しいとき
で、トランジスタQ₆のみで充電され、最長時間
はトランジスタQ₆のベース電位が零のときで、
抵抗R₁₇によつてのみ充電される。この充電電位
をツエナーダイオードZD₄で検出すると、トラン
ジスタQ₅はオンし、、端子ｂの電位が０となつて
スイツチ素子Ｑはオフする。しかも、スイツチ素
子Ｑのオン期間はトランジスタQ₆のベース電位
を変えると自由に広範囲にわたつてコントロール
できる。尚、トランジスタQ₆はNPN形トランジ
スタを使用しているが、PNP形トランジスタを使
用した場合には、トランジスタQ₆は常に能動状
態に保たねばならないため、ベース制御回路が相
当に複雑になり、しかもトランジスタQ₆自身の
ばらつきの影響も大きいが、第５図のものではト
ランジスタQ₆の制御回路が簡単にでき、電流制
限用抵抗R₁₆を挿入しておけばトランジスタQ₆の
ばらつきも殆んど無関係となる。

第７図および第８図はスイツチ素子Ｑのオン期
間と主回路電流Isとの関係を示したもので、第７
図はオン期間が短かい場合で、第８図は長い場合
である。スイツチ素子Ｑがオンしている間にイン
ダクタンス素子Ｌに流れる電流は一定であるか
ら、第７図のオン期間t₁〜t₂と第８図のオン期間
t₁〜t₃の主回路電流Isの増加の傾きは等しい。し
たがつて、スイツチ素子Ｑのオン期間が長い程、
スイツチ素子Ｑがオフした時点での電流値は大き
い。放電灯FLに流れる電流はスイツチ素子Ｑが
オフした時点でのインダクタンス素子Ｌの電流を
初期値として決定され、初期値が大きい程（オン
期間が長い程）以後の電流が増大する。したがつ
て、主回路電流Isが小さくなければオン期間を長
くなるように自動制御すれば主回路電流Isを一定
に制御できる。具体的にはオン期間を短くするに
はトランジスタQ₆のベース電位を高くすればよ
い。ところで、主回路電流Isが大きくなると、平
滑コンデンサC₁の端子電圧が高くなり、これを
ランプ電流制御回路３で変換してトランジスタ
Q₆のベースに接続することによりフイードバツ
クが実現できる。

第９図は本発明の他の実施例で、トランジスタ
Q₆の電界効果トランジスタを用いるとともに、
トランジスタQ₃のベースにツエナーダイオード
ZD₅を直列接続して検出効果を高めたものであ
る。これは浮遊容量等によつてランプ電圧零点検
出が困難で検出ミスが生じたり、回路定数のばら
つきにより抵抗R₁₀の値が大巾に異なるという欠
点を解決したもので、ツエナーダイオードZD₅に
よつて検出レベルを変化させ、ランプ電圧零点検
出を確実にできる。

本発明は上述のように、商用電源とインダクタ
ンス素子と放電灯とを直列接続して第１閉回路を
形成するとともに商用電源とインダクタンス素子
との直列回路にスイツチ素子を接続して第２閉回
路を形成し、商用電源の各半サイクル中にスイツ
チ素子を一定期間オンしてこのオン期間中にイン
ダクタンス素子にエネルギを蓄積し、前記商用電
源の各半サイクル中のスイツチ素子のオフ期間に
上記蓄積されたエネルギを商用電源に重畳して放
電灯に印加して点灯する如くして成る放電灯点灯
装置において、前記インダクタンス素子に２次巻
線を設け、上記２次巻線の誘起電圧を整流平滑し
た直流電圧がスイツチ素子を制御する制御回路の
電源電圧として入力されるとともに、上記直流電
圧をランプ電流に比例した電圧として該直流電圧
に基いてスイツチ素子のオン期間を制御すること
によりランプ電流をほぼ一定に保つランプ電流制
御回路を設けたものであり、制御回路の電源回路
およびランプ電流を検出してフイードバツク信号
を得るためのランプ電流検出手段を簡単な構成で
得ることができ、電源電圧の変動によつてランプ
電流が変動することがなく、しかも小形で安価な
放電灯点灯装置を提供することができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯装置の基本回路図、
第２図および第３図は同上の動作説明図、第４図
は本発明一実施例のブロツク回路図、第５図は同
上の具体回路図、第６図ａ，ｂは同上のスイツチ
素子のオン期間を決めるコンデンサの電圧波形
図、第７図ａ，ｂは同上のスイツチ素子のオン期
間が短い場合の動作説明図、第８図ａ，ｂは同上
のスイツチ素子のオン期間が長い場合の動作説明
図、第９図は本発明の他の実施例の回路図であ
る。 ３……ランプ電流制御回路、４……ランプ電圧
零点検出回路、Vs……商用電源、Ｌ……インダ
クタンス素子、FL……放電灯、Ｑ……スイツチ
素子、C₅……コンデンサ、R₁₇……抵抗、Q₃……
トランジスタ、Q₆……トランジスタ、ZD₅……ツ
エナーダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用電源とインダクタンス素子と放電灯とを
   直列接続して第１閉回路を形成するとともに商用
   電源とトンダクタンス素子との直列回路にスイツ
   チ素子を接続して第２閉回路を形成し、商用電源
   の各半サイクル中にスイツチ素子を一定期間オン
   してこのオン期間中にインダクタンス素子にエネ
   ルギを蓄積し、前記商用電源の各半サイクル中の
   スイツチ素子のオフ期間に上記蓄積されたエネル
   ギを商用電源に重畳して放電灯に印加して点灯す
   る如くして成る放電灯点灯装置において、前記イ
   ンダクタンス素子に２次巻線を設け、上記２次巻
   線の誘起電圧を整流平滑した直流電圧がスイツチ
   素子を制御する制御回路の電源電圧として入力さ
   れるとともに、上記直流電圧をランプ電流に比例
   した電圧として該直流電圧に基いてスイツチ素子
   のオン期間を制御することによりランプ電流をほ
   ぼ一定に保つランプ電流制御回路に設けたことを
   特徴とする放電灯点灯装置。 ２ スイツチ素子のオン期間を決定する発振回路
   のコンデンサを、ランプ電流制御回路の出力にて
   制御されるトランジスタを介して充電する第１の
   充電回路と、ランプ電圧を整流した電圧にて抵抗
   を介して充電する第２の充電回路とを設け、第１
   の充電回路による充電速度を第２の充電回路によ
   る充電速度よりも速くするとともに、上記コンデ
   ンサを第１の充電回路にて所定電圧まで充電した
   後第２の充電回路にて充電するようにしたことを
   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。 ３ 上記トランジスタとして電界効果トランジス
   タを使用したことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の放電灯点灯装置。