JPS63187595A - 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】 〔技術分野〕 この発明は予熱始動型の放電ランプ（蛍光ランプ等）を
点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来の放電灯点灯装置は、第８図に示すように、交流型
Ｒ１を整流器２で全波整流するとともにコンデンサ３で
平滑してなる直流型ａ１２から発振トランス４．トラン
ジスタ５．コンデンサ７およびダイオード６よりなる１
石式のインバータ１３に供給し、制御回路８でもってト
ランジスタ５を高周波でスイッチングすることにより発
振トランス４の２次側に正弦波状の高周波電圧を発生さ
せ、この高周波電圧でもって放電ランプ９を点灯させる
ようになっている。

上記のインバータ１３は、制御回路８によりトランジス
タ５のオン期間の長さを増減することにより発振トラン
ス４の２次電圧を増減させることができるものである。

−ＩＩに、蛍光ランプのような予熱始動型の放電ランプ
は、まずフィラメントに予熱ＴＬ？ａを流してフィラメ
ントを十分に熱した後高電圧を両フィラメント間に印加
して始動点灯させる方法が寿命的に良いとされている。

このように放電ランプを先行予熱して始動点灯させるた
めに、第８図の放電灯点灯装置は、電源投入直後の予熱
期間は、制御回路８からトランジスタ５へ与えるドライ
ブ信号のハイレベル期間を第９図（Ａ）のように短くし
てトランジスタ５のオン期間を短くし、予熱期間終了後
は、上記ドライブ信号のハイレベル期間を第１０図（Ａ
）のように長くしてトランジスタ５のオン期間を長＜シ
ている。

第１２図は上記の放電ランプ９における放電開始電圧と
フィラメント温度との関係を示すもので、予熱期間中は
放電ランプ９への印加電圧を放電開始電圧より低（抑え
る必要がある。

トランジスタ５のオン期間が短いと、トランジスタ５が
オンからオフになる瞬間のコレクタ電流Ｉｏを第９図（
Ｃ）のように低く抑えることができる。この結果、トラ
ンジスタ５のオフ時のコレクタ電圧■。Ｆ、を第９図（
Ｂ）のように低く抑え、したがって発振トランス４の２
次電圧を低く抑えることができる。この予熱期間Ｔ１に
おいては、発振トランス４の２次電圧、すなわち放電ラ
ンプ９の両フィラメント間への印加電圧■ｏを第１３図
に示すように放電ランプ９の放電開始電圧ＶＰより低い
一定のレヘルに設定することにより、放電ランプ９のフ
ィラメントにコンデンサからなる限流インピーダンス素
子１０およびコンデンサからなる予熱用インピーダンス
素子１１を通して、予熱電流を流してフィラメントの予
熱を行っている。

放電ランプ９のフィラメントが十分に熱せられて予熱が
完了すると、制：１１１回路８がトランジスタ５のオン
期間を長くするようにドライブ信号を変化させるが、こ
の場合には、トランジスタ５がオンからオフになる瞬間
のコレクタ電圧流Ｉ。を第１Ｏ図（Ｃ）のように増加さ
せることができる。この結果、トランジスタ５のオフ時
のコレクタ電圧ＶＣＥを第１０図（Ｂ）のように増大さ
せ、したがって発振トランス４の２次電圧、すなわち放
電ランプ９の両フィラメント間への印加電圧Ｖ。を第１
３図のように増大させることができ、Ｍ？！ランプ９の
両フィラメント間への印加電圧■０が放電開始電圧■、
より高くなって放電ランプ９が点灯に至る。

また、この放電灯点灯装置では、発振トランス４の２次
電圧が低いとき（予熱期間）は発振周波数が高いことか
ら放電ランプ９のフィラメントに直列接続されている限
流インピーダンス素子１０゜予熱用インピーダンス素子
１１のインピーダンスが低くなり、そのため放電ランプ
９のフィラメントに電流が流れやすくなり、発振トラン
ス４の２次電圧が高いとき（予熱期間終了後）は発振周
波数が低いことから放電ランプ９のフィラメントに電流
が流れにくくなる。

第１１図は、第８図の各部の波形図で、（Ａ）は放電ラ
ンプ９の両フィラメント間に加えられるランプ電圧■Ｌ
Ａ、（Ｂ）は放電ランプ９に流れるランプ電流１．Ａ、
（Ｃ）は放電ランプ９のフィラメントに加えられるフィ
ラメント電圧■４、（Ｄ）は放電ランプ９のフィラメン
トに流れるフィラメント電流■、である。

上記の放電灯点灯装置において、電源投入から点灯する
までの始動時間を短くするには、予熱期間を短くすれば
よい。ところが、予熱期間を短くすると、フィラメント
の予熱が不十分な状態で放電開始されることになり、フ
ィラメントに塗布したエミノク材料が飛散し、放電ラン
プ９に黒化現象が生し、放電ランプ９の寿命が短くなる
という問題がある。

短い予熱期間で予熱を十分に行って放電ランプ９の寿命
が短くならないようにするには、放電ランプ９の両フィ
ラメント間への印加電圧を高めることが考えられる。

ところが、実際に印加電圧を高めると、電源投入直後に
おいてフィラメントが冷えているときは、放電ランプ９
の放電開始電圧が高く、印加電圧を高めても、その値が
冷陰掻放電開始電圧より小さければ放電ランプ９の両フ
ィラメント間で放電が行われることなく予熱が行われる
が、予熱が行われることによりフィラメント温度が上昇
すると、それに応して第１２図に示すように放電ランプ
９の放電開始電圧が低くなり、フィラメント温度が十分
に上昇する前に放電ランプ９への印加電圧が放電開始電
圧を超えてしまい、予め決められた予熱期間が終わる前
に予熱が不十分な状態で放電が開始されることになる。

このように予熱が不十分な状態で放電が始まると、放電
ランプ９のフィラメントに塗布されたエミッタ材料が飛
敗し、放電ランプ９の寿命が短くなるという問題がある
。この問題を避けるには、予熱期間における放電ランプ
９への印加電圧は、放電ランプ９の最低放電開始電圧を
超えて高くすることはできない。

したがって、寿命の点から予熱期間を短くすることがで
きず、始動時間が長いという問題は解消されない。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、放電ランプの寿命を短くすることな
く始動時間を短くすることができる放電灯点灯装置を提
供することである。

〔発明の開示〕

この発明の放電灯点灯装置は、電圧可変型の交流電源と
、この交流電源の両端間に接続した予熱始動型の放電ラ
ンプおよび限流インピーダンス素子の直列回路と、前記
放電ランプの一対のフィラメントの両川電源側電極端子
間に接続した予熱用インピーダンス素子と、前記交流電
源の電ａ電圧を予熱朋間中徐々に下降させるとともに予
熱期間終了後に上昇させる制御回路とを備えたものであ
る。

この発明の構成によれば、電圧可変型の交流電源の電源
電圧を制御１１１回路により予熱朋間中徐々に下降させ
るとともに、予熱終了後に上昇させるようにしたため、
電源投入直後の電源電圧を高くするとともに予熱終了時
の電源電圧を低くすることができ、したがって電源投入
直後の放電ランプの放電開始電圧が貰いときは７４Ｂ電
圧を放電ランプの放電開始電圧に近づけて放電ランプの
フィラメントへ予熱電力を多く供給することができ、し
かも予熱が進んでフィラメント温度が上昇し放電開始電
圧が低下したときにも電源電圧を放電開始電圧より低い
状態に保持することができる。このため、短い予熱時間
でフィラメントの予熱を十分に行うことができ、しかも
予熱途中に電源電圧が放電開始電圧より高くなって放電
することもなく、したがって放電ランプの寿命を短くす
ることなく始動時間を短くすることができる。

実施例 この発明の一実施例を第１図ないし第６図に基づいて説
明する。この放電灯点灯装置は、第１図に示すように、
電圧可変型の交流電源１４と、この交流電源１４の両端
間に接続した予熱始動型の放電ランプ９およびコンデン
サからなる限流インピーダンス素子１０の直列回路と、
放電ランプ９の一対のフィラメントの両非電源側電掻端
子間に接続したコンデンサからなる予熱用インピーダン
ス素子１１と、交流１ｉｉｉ１ｆｆ１４の電源電圧を予
熱期間中徐々に下降させるとともに予熱期間終了後に上
昇させる制御回路１５とを備えている。

この放電灯点灯装置は、制御回路１５の構成が従来例と
異なるのみで、その他は従来例と同じ構成である。電圧
可変型の交流型１１１ｔ１４は、直流電源１２とインバ
ータ１３とで構成される。

そして、直流電ｔＡ１２からインバータ１３に給電し、
制御回路１５でもってトランジスタ５を高周波でスイッ
チングすることにより発振トランス４の２次側に正弦波
状の高周波電圧を発生させ、この高周波電圧でもって放
電ランプ９を先行予熱して放電ランプ９を点灯させるよ
うになっている。

この場合、制御１１１回路１５は、電源投入直後の予熱
期間は、トランジスタ５へ与えるドライブ１３号のハイ
レヘル朋間を時間の経過とともに徐々に短くしてトラン
ジスタ５のオン期間を徐々に短くし、予熱期間終了後は
上記ドライブ信号のハイレヘルＸＪＩ　間を徐々に長く
してトランジスタ５のオン期間を徐々に長くしている。

上記の動作でもって、放電ランプ９の両フィラメント間
への印加電圧■ｏは、第２図に示すように予熱期間Ｔ２
中徐々に下降していくことになり、このときに放電ラン
プ９の両フィラメントに限流インピーダンス素子１０お
よび予熱用インピーダンス素子１１を通して予熱電流を
流して両フィラメントの予熱を行う。この際、放電ラン
プ９の両フィラメントへの印加電圧■ｏは、放電開始電
圧■、を超えない範囲で、電源投入時の初期値を最高に
設定するとともに勾配を最小に設定する。

予熱期間Ｔ２が終了すると、上記の制御回路１５の動作
でもって放電ランプ９の両フィラメント間への印加電圧
■ｏが徐々に上昇していくことになり、放電ランプ９の
両フィラメント間への印加電圧■。が放電開始電圧■、
より高くなって放電ランプ９が点灯に至る。

なお、限流インピーダンス素子１０および予熱用インピ
ーダンス素子１１の作用については従来例と同しである
。

この放電灯点灯装置は、電圧可変型の交流電源１４のＴ
ＬｔＡ電圧を制’＋Ｂ回路１５により予熱期間中栓々に
下降させるとともに、予熱期間終了後に上昇させるよう
にしたため、電源投入直後の電源電圧を高くするととも
に予熱期間終了時の電＃電圧を低くすることができ、し
たがって電源投入直後の放電ランプの放電開始電圧Ｖ、
が高いときは放電ランプ９の両フィラメントへの印加電
圧■。を放電ランプ９の放電開始電圧■、に近づけて放
電ランプ９のフィラメントにＹ−熱電力を多く供給する
ことができ、しかも予熱が進んでフィラメント温度が上
昇し放電開始電圧■、が低下したときにも放電ランプ９
の両フィラメントへの印加電圧■。

を放電開始電圧Ｖ、より低い状態に保持することができ
る。このため、短い予熱時間でフィラメントの予熱を十
分に行うことができ、しかも予弘途中に電源電圧が放電
開始電圧Ｖ、より高くなって放電することもなく、した
がって放電ランプ９の寿命を短くすることなく始動時間
を短くすることができる。

ここで、放電ランプ９の予誂についてもう少し説明する
。放電ランプ９のフィラメントに予り九を与えるために
は、放電開始電圧（第１２図）より低い電圧を放電ラン
プ９に印加し、放電ランプ９が点灯しない状態を保ち、
フィラメントをハしていかなければならない。上記の放
電開始電圧は、電源投入直後々に減少しでいく。これは
、フィラメントで消量される電力によるジュール熱によ
ってフィラメント温度が上昇するためである。

本実施例においては、放電開始電圧がフィラメント温度
の上昇に従って低下していくことに着眼し、電源投入時
には、冷陰極放電開始電圧より低い最大電圧を放電ラン
プ９に印加し、その後放電開始電圧より低い電圧を保ち
つつ、予熱終了時の印加電圧Ｖ。がその時の放電開始電
圧■、より低い電圧になるように印加電圧ｖｏを減少さ
せ、その後、再び印加電圧ｖｏを上昇させ放電ランプ９
を点灯させるように、印加電圧Ｖ。を加えるようにした
ものであり、印加電圧■。の変化は第２図に示したとお
りである。

このように放電ランプ９へ印加電圧Ｖｏを加えることで
、予熱量を増加させることができる。その理由は以下の
とおりである。印加電圧ｖｏとフィラメント電流、フィ
ラメント電圧との間には正の相関があり、印加電圧■ｏ
を第２図のように加えることで、フィラメント電流およ
びフィラメント電圧ともに従来例より増加し、予熱期間
を同じとすればフィラメント温度が従来例より高くなり
、またフィラメント温度を同じ値まで上昇させるための
予熱時間が従来例より短くなる。

第３図は増加の程度を説明するためのフィラメントＴＬ
流Ｉ、の振幅の時間変化（ＩＦ□は従来例、ＩＦ２は実
施例）を示し、第４図はフィラメント電圧Ｖ、の振幅の
時間変化（ＶＦ、は従来例、ＶＦ２は実施例）を示し、
斜線の部分が増加分を示している。

第５図は第１図における制御回路１５の具体構成を示す
回路図である。第５図において、ＩＣ。

は、汎用タイマ集積回路（例えばμＰ　Ｃ１５５５：Ｎ
ＥＣ社製）からなる無安定マルチハイブレーク、ＩＣ２
は同汎用タイマ集積回路からなる単安定マルチバイブレ
ーク、ＩＣ３は同汎用タイマ集積回路からなる無安定マ
ルチバイブレークである。

無安定マルチバイブレークＩＣ，は、抵抗Ｒ１゜Ｒ２，
コンデンサＣ１，および５番端子への入力電圧によって
３番端子（出力端子）からの出力電圧の動作周波数が決
定される。単安定マルチバイブレーク■Ｃ２は、無安定
マルチバイブレークＩＣ，の出力によってトリガされる
。この華安定マルチバイブレークＩＣ２の３番端子から
の出力電圧がハイレベルとなる期間は抵抗Ｒ４，コンデ
ンサＣ２の時定数によって決まる。したがって無安定マ
ルチバイブレークＩＣ，および単安定マルチバイブレー
タＩＣ２によって矩形波発生回路が構成され、その出力
、すなわち単安定マルチバイブレークＩＣ２の３番端子
からの出力電圧が第１図のトランジスタ５に入力され、
その電圧がハイ。

ローを繰返すことによりトランジスタ５がオンオフを繰
返ず。

一方、無安定マルチバイブレークＩＣ３は、電源投入後
一定時間３番端子からの出力電圧をハイにするタイマと
して作用し、その時間は抵抗Ｒ５゜コンデンサＣ４の時
定数によって決まる。

１Ｃ４はインピーダンス変換用のボルテージホロワであ
る。

第６図は第５図の各部のタイムチャートを示し、（Ａ）
は単安定マルチバイブレークＩＣ３の出力ヲ示し、（Ｂ
）はボルテージホロワおよび無安定マルチバイブレーク
の５番端子への入力電圧を示し、（Ｃ）は無安定マルチ
バイブレータＩＣ，の動作周波数の変化を示し、（Ｄ）
は単安定マルチハイブレークｌＣ２の動作周波数の変化
を示し、（Ｅ）はインバータ１３からの出力電圧を示し
ている。

つぎに、制御回路１５の動作を第６図を参照して説明す
る。電源が投入されると、単安定マルチバイブレーク■
Ｃ３の出力が第６図（Ａ）のようにハイレベルになり、
トランジスタＴＲ，がオンとなるので、抵抗Ｒ６〜Ｒ９
によって決まる電圧がボルテージホロワＩＣ４を介して
無安定マルチバイブレークＣＩの５番端子に入力される
。電源投入後、コンデンサＣ７が充電されていくに従っ
てボルテージホロワＩＣ４へ加えられる電圧が第６図（
Ｂ）のように下降していき、したがって無安定マルチバ
イブレークＩＣ，０５番端子へ加えられる電圧も下降し
ていく。

この結果、無安定マルチバイブレークＩＣ，の動作周波
数が第６図（Ｃ）のように徐々に低くなり、この結果、
単安定マルチバイブレークＩＣ２の動作周波数が第６図
（Ｄ）のように徐々に低くなり、したがって発振トラン
ス４の２次電圧、すなわち放電ランプ９への印加電圧が
第６図（Ｅ）のように徐々に下降していくことになる。

その後、単安定マルチバイブレータ■Ｃ３の出力が第６
図（Ａ）のようにローレヘルになると、トランジスタＴ
Ｒ，がオフとなり、コンデンサＣ６の充電が始まり、コ
ンデンサＣ６が充電されていくに従いボルテージホロワ
ＩＣ４への印加電圧が第６図（Ｂ）のように抵抗Ｒ７，
Ｒ８で決まる値まで上昇し、したがって無安定マルチバ
イブレータＩＣ，０５番端子へ入力される電圧ηＶ上昇
する。

この結果、無安定マルチバイブレータの動作周波数が第
６図（Ｃ）のように徐々に高くなり、この結果、単安定
マルチバイブレーク■Ｃ２の動作周波数が第６図（Ｄ）
のように徐々に高くなり、したがって発振トランス４の
２次電圧、すなわち放電ランプ９への印加電圧が第６図
（Ｅ）のように徐々に上昇していくことになる。

このような制御動作を行うことで、電源投入時には冷陰
極放電を開始しない最大電圧を放電ランプ９に印加し、
その後放電ランプ９を点灯させない状態を保ちつつフィ
ラメントに予熱を与え、予熱終了後に放電ランプ９を点
灯させることができる。

この発明の他の実施例を第７図に基づいて説明する。こ
の放電灯点灯装置は、他動式ハーフブリッジインバータ
回路を用いて、放電ランプを高周波点灯させるものであ
り、交流室ｆｉ２１．整流器２２、コンデンサ２３，２
４．　　インダクタ２５゜放電ランプ２６．コンデンサ
２７．トランジスタ２Ｂ、２９．ダイオード３０．３１
．制御回路３２で構成されており、制御回路３２によっ
てトランジスタ２８．２９を交互にオンオフさせること
で放電ランプ２６に高周波電力を供給して放電ランプ２
６を点灯させるようにしている。

このような放電灯点灯装置においては、インダクタ２５
とコンデンサ２７の直列共振回路のインピーダンスがト
ランジスタ２８．２９の動作周波数で決まり、高周波数
のときは、コンデンサ２７が低インピーダンスであるの
で、コンデンサ２７の両端電圧が低くなり、放電ランプ
２６への印加電圧も低くなる。逆に、低周波数のときは
、コンデンサ２７が高インピーダンスであるので、コン
デンサ２７の両端電圧が高（なり、放電ランプ２６への
印加電圧も高くなる。

したがって、前記の実施例と同様に制御回路３２によっ
てトランジスタ２８．２９の動作周波数を変化させるこ
とで、放電ランプ２６への印加電圧を第１図の場合と同
しように変化させることができ、第１図の実施例と同様
の効果が得られる。

なお、上記実施例では、予熱期間終了後放電ランプへ印
加する電圧を徐々に上昇させるようにしたが急上昇させ
てもよい。

〔発明の効果〕

この発明の放電灯点灯装置によれば、電圧可変型の交流
電源の電ｔＸ電圧を制御回路により予熱期間中栓々に下
降させるとともに、予熱期間終了後に上昇させるように
したため、電源投入直後の電源電圧を高くするとともに
予熱期間終了時の電源電圧を低くすることができ、した
がって電源投入直後のｈ！ｌ電ランプの放電開始電圧が
高いときは電＃電圧を放電ランプの放電開始電圧に近づ
けて放電ランプのフィラメントの予熱電力を多く供給す
ることができ、しかも予熱が進んでフィラメント温度が
上ｙＩ′シ放電開始電圧が低下したときにも電源電圧を
放電開始電圧より低い状態に保持することができる。こ
のため、短い予熱時間でフィラメントの予熱を十分に行
うことができ、しかも予熱途中に電源電圧が放電開始電
圧より高くなって放電することもなく、したがって放電
ランプの寿命を短くすることなく始動時間を短くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は放
電ランプへの印加電圧の時間変化を示す図、第３図はフ
ィラメント電流の時間変化を示す図、第４図はフィラメ
ント電圧の時間変化を示す図、第５図は制御回路の具体
構成を示す回路図、第６図はその各部のタイムチャート
、第７図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第８図
は従来例を示す回路図、第９図は第８図の回路の予熱時
の各部の波形図、第１Ｏ図は同じく第８図の回路の点灯
時の各部の波形図、第１１図は同じく第８図の回路の各
部のタイムチャート、第１２図は放電開始電圧とフィラ
メントＩＬ度の関係を示す特性図、第１３図は従来例に
おける放電ランプへの印加電圧の時間変化を示す図であ
る。 １４・・・交流ＴＬ源、１５・・・制御回路、９・・・
放電ランプ、ｌＯ・・・限流インピーダンス素子、１１
・・・予熱用インピーダンス素子 ＥＰ霧ｔ １４−２芝電源 １５−朱制御口路 ９−一一放宣うンフ・ １０−〜−眼充インビー９・シ又拳夕 １１・−子部目インビー９ン又秦チ 第１図 一つィラメン１−　Ｍ（”　Ｃ］ 第１２図 一昭習 第　１３　　図 一醍 ｍ２ｒ”１ 第７図 フ 第４図 □　時間 第６図 第１１図 」 」 ｇ　　　　　　　　　　　　　　（Ｊ（Ｊ〉−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電圧可変型の交流電源と、この交流電源の両端間に接
   続した予熱始動型の放電ランプおよび限流インピーダン
   ス素子の直列回路と、前記放電ランプの一対のフィラメ
   ントの両非電源側電極端子間に接続した予熱用インピー
   ダンス素子と、前記交流電源の電源電圧を予熱期間中徐
   々に下降させるとともに予熱期間終了後に上昇させる制
   御回路とを備えた放電灯点灯装置。