JPS62296395A - 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】 ３、発明の詳細な説明 （技術分野） 本発明は、他励駆動式インバータによる放電灯点灯装置
に関するものである。

（背景技術） 第７図は従来の放電灯点灯装置の回路図である。

交流電源ＡＣの電源電圧は、ダイオードブリッジＤＢに
て整流され、コンデンサＣ０にて平滑され、直流電圧と
される。この直流電圧は、リーケージトランスＴ、の１
次側と半導体スイッチ素子Ｑ１との直列回路に印加され
る。リーケージトランスＴ、の２次側には、コンデンサ
Ｃ２を介して放電灯ＤＬ、、ＤＬ２が接続され、各放電
灯の非電源側にはりアクタンス素子（コンデンサＣｓ　
、　Ｃ４）が接続され、放電灯フィラメントの予熱回路
が構成されている。半導体スイッチ素子Ｑ、には、ダイ
オードＤ１が逆並列接続される。また、回路のインダク
タンス成分と共振状態を呈するコンデンサＣ９がスイッ
チ素子Ｑ１の両端に並列接続される。このコンデンサＣ
１の接続される位ｌは、リーケージトランスＴ１の１次
コイルの両端でも構わない。

半導体スイッチ素子Ｑ、の制御極には、他励信号発生回
路ＳＧの出力がドライブトランスＴ２と導通禁止回路Ｂ
とを介して入力されている。他励信号発生回路ＳＧは、
平滑コンデンサＣ０に接続された制御部電源回路ＰＷか
ら電源供給を受けている。

第８図（イ）は半導体スイッチ素子Ｑ１をオン・オフ制
御するための他励信号（“Ｈｉｇｌ＋”レベルのとき他
励オン信号、″Ｌｏｗ”レベルのとき他励オフ信号と呼
ぶことにする）を示す、他励オン信号にて半導体スイッ
チ素子Ｑ、がオンされると、リーケージトランスＴ、の
１次側を介して、第８１２Ｉ（ハ）に示されるような電
流が流れる。他励オフ信号にて半導体スイッチ素子Ｑ１
がオフされると、回路のＬＣ成分に蓄えられたエネルギ
ーのために、リーケージトランスＴ、はコンデンサＣＩ
と共振し、第８図（ニ）に示すような共振コンデンサ電
流が流れ、半導体スイッチ素子Ｑ、の両端には、第８図
（ロ）に示されるような共振電圧が生じる。この共振電
圧がゼロになると、共振電流はダイオードＤ。

を介して流れ、また、ダイオード電流（第８図（ホ））
がゼロになると、他励信号により半導体スイッチ素子Ｑ
、に前サイクルと同様に電流が流れる（第８１２１（ハ
））、このようにして、発振を継続して行く、そして、
この共振によってリーケージトランスＴ、の２次側に生
じる電圧をリーケージインダクタンスとコンデンサＣ２
を介して放電灯に印加し、点灯させる。

ところで、フィラメントの断線時や、放電灯が接続され
ていない場合や、放電灯の脱着時による過渡状態等の無
負荷時においては、リアクタンス素子が接続されていな
いので、回路の固有振動周期が大きく変化し、周期が大
となる。このため、無負荷時の回路の固有振動周波数は
放電灯点灯時に比べて低い、このように、回路の固有振
動周期が変化した場合においても、他励駆動式では他励
信号の周期に従って半導体スイッチ素子Ｑ１が強制的に
オンされるために、共振コンデンサＣ１の電圧が高い状
態で半導体スイッチ素子Ｑ１がオンすることがあり、コ
ンデンサＣ１からのラッシュ１！流が半導体スイッチ素
子Ｑ、に流れて、大きな電力損失３発生し、また半導体
スイッチ素子Ｑ。

の破損を生じることもある。そこで、第７図の回路にお
いては、スイッチ素子電圧検出回路Ａと導通禁止回路Ｂ
とを設けている。半導体スイッチ素子Ｑ、の両端電圧は
スイッチ素子電圧検出回路Ａにより検出されている。ス
イッチ素子電圧検出回路Ａの検出出力は、導通禁止回路
ＢのＮＯＲ回路Ｇ２に入力されている。導通禁止回路Ｂ
は半導体スイッチ素子Ｑ１が両端電圧を有する期間中に
、他励オン信号が発生しても半導体スイッチ素子Ｑ１の
導通を禁止するための回路である。ＮＯＲ回路Ｇ２の他
方の入力には、他励信号発生回路ＳＧからの他励信号を
ＮＯＴ回路回路にて反転した信号が入力されている。

無負荷時においては、インバータ回路の固有振動周期が
点灯時よりも長くなり、スイッチ素子電圧は第８図（へ
）に示されるように、長周期の振動電圧となるが、この
電圧の発生期間をスイッチ素子型圧検出回１１８Ａにて
検出し、その検出出力（第８図（ト）〉が°゛Ｈ“レベ
ルである期間中は、導通禁止回路Ｂが他励オン信号の通
過を阻止するので。

半導体スイッチ素子Ｑ−の駆動信号は第８図（チ）に示
すようになり、半導体スイッチ素子Ｑ　Ｉ　ｈｃ両端電
圧を有する期間中は半導体スイッチ素子Ｑ。

がオンされることはない、したがって、無負荷時におい
て、インバータ回路の固有振動周波数が点灯時に比べて
低（なっても、共振コンデンサＣ９の電圧が高い状態で
他励信号により半導体スイッチ素子Ｑ１が導通されるこ
とはなく、共振コンデンサＣ１からのラッシュ電流が半
導体スイッチ素子Ｑ、に流れることは防止できる。

この回路にあっては、他励信号のオン／オフ・デユーテ
ィを変化させることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１に
流れる電流が変化するため、共振電流値が変化し、放電
灯に印加される電圧を変えることができ、放電灯を点灯
に至らせない予熱状態と、点灯状態と、調光状態とを設
定することができる、他励信号のデユーティを変えるこ
とは、他励信号発生回路ＳＧの内部で発振周波数を決め
るためのＣＲ時定数回路における抵抗値を切り替えるこ
とで容易に行うことができる。

しかしながら、デユーティ切替時の過渡状態においては
、放電灯のコンダクタンスが変化して一定状態に達する
までに時間がかかり、そのため、インバータ回路の振動
が定常状態に達するのに時間がかかる。この過渡状態に
おいて、前述した（半導体スイッチ素子電圧）＞Ｏの時
における他励信号の禁止動作を行うと、第９図に示され
るような別の発振モードに移行してしまい、この発振モ
ードでは周波数が著しく低下し、出力電圧が低下して、
予熱用のオン・デユーティから点灯用のオン・デユーテ
ィへの切換時に放電灯が点灯しない、或いは、調光用の
オン・デユーティに切り換える時に放電灯が立ち消えす
る場合があることが判った。

この動作モードは放電灯の非電源側にリアクタンス素子
を含む予熱回路を有しているために、リーケージトラン
スＴ、の２次側での振動が、リーケージトランスＴ、の
１次側での振動に重畳された波形となっている。上述の
ように、（半導体スイッチ素子電圧）〉０の時における
他励信号の禁止動作があると、デユーティ切換時の過渡
状態において、放電灯のコンダクタンスの急激な変化に
より、半導体スイッチ素子電圧がゼロに戻らないことが
あれば、このような振動モードに移行したまま安定して
しまい、元に戻らなくなる。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、放電灯を始動、点灯、調光の
各状態に切り換える際の過渡状態において、別の発振モ
ードに移行することなく、確実に点灯に至らせることが
できるようにした他励駆動式インバータによる放電灯点
灯装置を提供するにある。

（発明の開示） 本発明に係る放電灯点灯装置は、第１図乃至第６図に示
されるように、直流電源ＶＤＣと、直流電源ＶＤＣに対
して＋１６方向である半導体スイッチ素子Ｑ、と、直流
電源ＶＯＣに対して逆方向で半導体スイッチ素子Ｑ１に
並列接続されたダイオードＤ、と、半導体スイッチ素子
Ｑ、に直列接続されたり一ケージトランスＴ、のような
インダクタンス要素と、インダクタンス要素と共振状態
を呈するコンデンサＣ３と、半導体スイッチ素子Ｑ１の
オンオフにより発生する共振電圧を安定要素を介して印
加される放電灯Ｄ　Ｌ、、Ｄ　Ｌ２とを含み、放電灯の
各状態でそれぞれ所定の導通条件で半導体スイッチ素子
Ｑ、を繰り返し導通制御する他励信号発生回路ＳＧと、
少なくとも無負荷時には半導体スイッチ素子Ｑ、が両端
電圧を有する期間は他励信号が前記半導体スイッチ素子
Ｑ、の導通側（１極に入力されることを禁止する導通禁
止回路Ｂとを含むインバータ回路において、放電灯の状
態が変化する過渡期間に前記導通禁止回路Ｂの動作を停
止する回路を設けたものである。

すなわち、本発明にあっては、半導体スイッチ素子Ｑ、
のデユーティを切り換える時や、電源段人後の一定期間
などのように、放電灯の状態が変化する過渡期間におい
ては、半導体スイッチ素子Ｑ１が両端電圧を有するとき
に半導体スイッチ素子Ｑ、の導通を禁止する回路の動作
を停止させ、他励信号により強制的に半導体スイッチ素
子Ｑ１をオンオフ駆動させ、放電灯のコンダクタンスが
安定するまでの過渡状態を乗り切らせるものである。こ
の過渡状態の持続時間は放電灯によって異なり、約０．
１〜１饋ｓｅｃである。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面と共に説明す
る。なお、実施例回路において、従来例回路と同一の要
素については同一の符号をけして重複する説明は省略す
る。

大１１０− 第１図は本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の回路
図であり、第２図はその動作説明図である０本実施例に
あっては、半導体スイッチ素子Ｑ１としてトランジスタ
を用いている。他励信号発生ｏｎｓｃの出力は、ＮＯＴ
回路Ｇ１にて反転され、ＮＯＲ回路Ｇ２に入力される。

ＮＯＲ回路回路の他方の入力には、スイッチ素子電圧検
出回路Ａの出力がＡＮＤ回路回路を介して入力されてい
る。

ＮＯＲ回路Ｇ２の出力は、ドライブトランスＴ２を介し
てトランジスタＱ１の制御極たるベースに入力されてい
る。

制御部電源回路ＰＷでは、他励信号発生回路ＳＧに電源
電圧（第２図（イ））を供給すると共に、電源電圧の立
ち上がり時に、“Ｌ”レベルとなる信号を出力し、この
信号はＡＮＤ回路回路に入力される。デユーティ切換信
号発生回路ＣＨＧでは、他励信号のデユーティを変化さ
せるためのデユーティ切換信号（第２図（ロ））を他励
信号発生回路ＳＧに出力すると共に、その立ち上がり時
及び立ち下がり時に゛Ｌパレベルとなる信号を出力し、
この信号はＡＮＤ回路回路に入力される。したがって、
ＡＮＤ回路回路の出力は制御部電源電圧の立ち上がり時
と、デユーティ切換信号の立ち上がり時及び立ち下がり
時において、°“Ｌ”レベルとなり、これがタイマート
リガ信号〈第２図（ハ））となる、タイマー回路ＴＭは
、タイマートリガ信号が“Ｌ°゛レベルどなった時点か
ら、所定のタイマー期間τの間だけ出力が“°Ｈ”レベ
ルとなり、タイマー期間τの経過１表は出力が“Ｌ°″
レベルとなる。タイマー回路ＴＭの出力は、ＮＯＴ回路
回路にて反転され、タイマー回路反転出力（第２図（ニ
））として、ＡＮＤ回ｎＧ、に入力される。このため、
スイッチ素子電圧検出回路Ａの検出出力は、タイマー回
路反転出力がＨ”レベルである期間にのみ、ＡＮＤ回路
回路を通過する（第２図（ホ））、シたがって、制御部
電源電圧の立ち上がり時や、デユーティ切換信号の立ち
上がり時又は立ち下がり時から所定のタイマー期間τが
経過するまでは、他励信号の禁止動作は停止されるもの
であり、この期間においては、半導体スイッチ素子Ｑ１
は他励信号でそのまま駆動される。第３図は、デユーテ
ィ切換時の動作波形を示しており、タイミング１＋にお
いて、他励信号（第３図（ロ））のオン・デユーティを
切り換えた場き、スイッチ素子電圧（第３図（イ）〉が
高い時点でも半導体スイッチ素子Ｑ、が導通している。

このようにすることにより、オンデユーテイの切換時に
おける過渡的な振動モードの乱れから別モードでの発振
に移行して、放電灯が立ち消疋する等の不都合を防止す
ることができる。

本実施例においては、無負荷の場合には、デユーティの
切換時のタイマー期間τの間は他励信号で駆動されるた
めに、ラッシュ電流が流れるが、タイマー期間τの経過
により、過渡状態を過ぎて放電灯のコンダクタンスが安
定し、回路の振動モードが安定したら、前述した（半導
体スイッチ素子電圧）〉０の時における他励信号の禁止
動作が再開されるから、半導体スイッチ素子Ｑ、へのラ
ッシュ電流の流入は防止され、したがって、電力損失は
大きくならない。

火１１舛３工 第４図は本発明の池の実施例の回路口であり、第５図及
び第６図はその動作説明図である。第４図において、ａ
〜ｄの各端子は互いに接続されている０本実施例にあっ
ては、無負荷検出回路りを設けて、振動モードが安定し
ている期間（前記τ以外の期間）において、無負荷であ
るか否かを判別し、無負荷である場合には、デユーティ
切換時においても、スイッチ素子電圧が高い時の導通分
禁止するようになっている。したがって、本実施例にあ
っては、無負荷時のデユーティ切換時においても半導体
スイッチ素子Ｑ１にラッシュ電流が流れることはない。

第４図の回路における無負荷検出回路りは、無負荷を判
別するための方法として、無負荷時の固有振動の周期が
他励信号のオフ期間よりも長くなることを利用しており
、スイッチ素子電圧が高いときに他励オン信号が現れた
場合には、無負荷であると判別している。第５図は、こ
の無負荷判別の原理を説明するための波形図であり、同
図（イ）は無負荷時におけるスイッチ素子電圧を示し、
同図〈口）は他励信号を示している。同図（ロ）の他励
オン信号のうち、斜線を付した部分は、スイッチ素子電
圧が高いときに他励オン信号が現れた堝きに相当し、無
負荷検出回路りは、この状態を検出した場合に無負荷で
あると判別している。

無負荷検出回路りには、無負荷状磨を検出した時に、検
出結果を記憶しておくためのＲＳフリップフロップＦＦ
、を設けである。制御部電源回路ＰＷから出力される電
源電圧の立ち上がり時に“Ｌ″゛゛レベルる信号は、Ｎ
ＯＴ回路Ｇ６にて反転され、ＲＳフリップフロップＦＦ
、のリセット人力Ｒに入力される。したがって、電源電
圧の立上り時にはリセット人力Ｒが°″Ｈ”レベルとな
り、ＲＳフリップフロップＦＦ、はリセットされる。他
励信号発生回路ＳＧの出力と、スイッチ素子電圧検出回
路Ａの出力と、タイマー回路の反転出力とは、ＡＮＤ回
路回路に入力され、ＡＮＤ回路回路の出力はＲＳフリッ
プフロップＦ　Ｆ　＋のセット人力Ｓとされている。そ
れ故、タイマー回路ＴＭのタイマー期間τが経過して発
振モードが安定した期間において、スイッチ素子電圧（
第５図（イ））が高い時に、他励信号（第５図（ロ））
が発生することにより、セット人力Ｓが゛Ｈ″゛レベル
となってＲＳＳフリップフロラ１Ｆ、がセットされ、そ
のＱ出力（第６図（ホ））が“°Ｈ″レベルとなる。Ｒ
ＳフリップフロップＦＦ、のＱ出力が”Ｈ”レベルにな
ると、０Ｒ回路Ｇ、の出力は常に°°Ｈ°゛レベルとな
るから、第６図（へ）に示されるように、ＡＮＤ回路回
路はスイッチ素子電圧検出回路Ａの検出出力を常時通過
させる。したがって、デユーティ切換信号（第６図（ロ
））が発生しても、導通禁止回路Ｂは動作するものであ
り、無負荷時のラッシュ電流が防止される。無負荷でな
い場合には、ＲＳフリップフロップＦＦ、がセットされ
ることはないから、実施例１の場合と同様の動作となる
。

なお、実施例においては、タイマー回路ＴＭを用いて、
振動モードの切替わり期間を決めているが、振動モード
の実際の切換完了を検出するようにしても良い。

（発明の効果） 上述のように、本発明にあっては、共振型の他励式イン
バータ回路において、半導体スイッチ素子に電圧が印加
されている期間に、スイッチ素子の導通を禁止する導通
禁止回路の動作を、放電灯の状態が変（ヒする過渡期間
には停止する回路を設けたものであるから、インバータ
の発振モードが周波数の低い別の発振モードに移行して
しまうことを防止することができ、確実に正常な発振モ
ードに移行させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の回路
図、第２図及び第３図は同上の動作説明図、第４図は本
発明の他の実施例の回路図、第５図及び第６図は同上の
動作説明図、第７図は従来例の回に’８図、第８図及び
第９図は同上の動作説明図である。 ＶＤＣは直流電源、Ｑｌは半導体スイッチ素子、ＤＩは
ダイオード、Ｃ１はコンデンサ、Ｔ１はり一ケージトラ
ンス、ＤＬ、、ＤＬ２は放電灯、ＳＧは他励信号発生回
路、ＣＨＧはデユーティ切換信号発生回路、人はスイッ
チ素子電圧検出回路、Ｂは導通禁止回路、ＴＭはタイマ
ー回路、Ｇ、はＡＮＤ回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源と、直流電源に対して順方向である半導
   体スイッチ素子と、直流電源に対して逆方向で半導体ス
   イッチ素子に並列接続されたダイオードと、半導体スイ
   ッチ素子に直列接続されたインダクタンス要素と、イン
   ダクタンス要素と共振状態を呈するコンデンサと、半導
   体スイッチ素子のオンオフにより発生する共振電圧を安
   定要素を介して印加される放電灯と、放電灯の各状態で
   それぞれ所定の導通条件で半導体スイッチ素子を繰り返
   し導通制御する他励信号発生回路と、少なくとも無負荷
   時には半導体スイッチ素子が両端電圧を有する期間は他
   励信号が前記半導体スイッチ素子の導通制御極に入力さ
   れることを禁止する導通禁止回路とを含むインバータ回
   路において、放電灯の状態が変化する過渡期間に前記導
   通禁止回路の動作を停止する回路を設けて成ることを特
   徴とする放電灯点灯装置。