JPS63244587A - 放電灯点灯回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放電灯点灯回路に関し、特に複数の放電灯を
直列点灯する場合における、始動性を改善した放電灯点
灯回路に関する。

［従来の技術］ 従来、蛍光灯等の放電灯の非絶縁形の高周波点灯装置に
おいては、複数の放電灯を用いる場合には、各放電灯を
直列接続し、これをインバータ回路によって生成される
高周波高電圧により点灯していた。そして、各放電灯の
始動性を改善するために各放電灯の周辺あるいは近辺に
いわゆるスターティングエイドと称する電極を設け、電
源投入時にまずこの電極と放電灯の電極との間で微放電
を生じさせるよう構成されていた。

［発明が解決し、ようとする問題点］ しかしながら、このような従来形の放電灯点灯回路にお
いては、始動性を改善するために特別の電極を設ける必
要があり照明器具の構造が複雑になりかつコストが上昇
するという不都合があった。

本発明の目的は、前述の従来形における問題点に鑑み、
非絶縁形の放電灯点灯回路において、スターティングエ
イドのような特別な電極を設けることなく始動性の改善
を可能とし、それにより電灯電圧を低くして照明器具の
信頼性を向上させることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係わる放電灯点灯回路においては、一方の出力
端子が安定電位を供給するいわゆる非絶縁型の高周波イ
ンバータ手段と、複数の直列接続された放電灯とを備え
、複数の放電灯のうち始動電圧のより低い放電灯を前記
インバータ手段の安定電位側の出力端子に接続する。

［作用］ 上述の構成において、高周波インバータ手段の安定電位
側出力端子の電圧はアース電圧に近い値となっているの
に対し、インバータ手段の他の出力端子は、インダクタ
などの限流器を介して放電灯に接続されるからその対地
電圧は前記安定電位側の出力端子の電圧に比較してかな
り高くなる。

従って、複数の放電灯のうち、始動電圧のより低い放電
灯を安定電位側に接続し、始動電圧のより高い放電灯を
対地電圧が高い出力端子に接続することにより、始動電
圧のより高い放電灯も容易に点灯できるようになり各放
電灯の始動性が改善される。従って、スターティングエ
イドのような特別の電極を設ける必要がなくなりかつ点
灯回路の出力電圧を低くして信頼性を向上させることが
できる。

［実施例］ 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係わる放電灯点灯回路を
示す。同図の回路は、ダイオードブリッジＤＢと平滑コ
ンデンサＣ４とを有する直流電源部１、コンデンサＣ１
とインダクタＬ１により構成される並列共振回路および
スイッチングトランジスタＴｒｌ−ｈそして限流器とし
てのインダクタＬ２を有するインバータ回路部２を備え
ている。

直流電源部の出力端子間すなわち平滑コンデンサＣ４の
両端子間にはスイッチングトランジスタＴｒｉとコンデ
ンサＣ１およびインダクタＬ１による並列共振回路とが
直列接続されているが、この直流電源部の安定電位側の
出力端子すなわち並列共振回路が接続された側の端子ａ
とスイッチングトランジスタおよび共振回路の接続点側
の端子Ｃとの間にはインダクタＬ２を介して例えば２個
の放電灯ＦＬＩおよびＦＬ２が直列接続されている。

そしてこれらの放電灯ＦＬＩおよびＦＬ２のうち始動電
圧のより低いものが端子ａ側に接続される。

例えば放電灯が蛍光灯であり、各蛍光灯が３２ワツト型
および４０ワツト型のものである場合には、始動電圧の
より低い３２ワツト型のものが放電灯ＦＬＩとして端子
ａ側に接続され、始動電圧のより高い４０ワツト型のも
のが放電灯ＦＬ２としてインダクタし２側に接続される
。

以上のような構成において、ダイオードブリッジＤＢに
より、商用電源などのＡＣ入力電源が整流され、コンデ
ンサＣ４により平滑されて前記端子ａとスイッチングト
ランジスタＴｒｉのエミッタ側端子すなわち端子すとの
間に直流電圧が生成される。そして、スイッチングトラ
ンジスタＴｒｌが自励または他励によりオン・オフされ
ると端子ａおよび０間に高周波かつ高電圧の電圧が発生
し、この電圧がインダクタＬ２を介して放電灯ＦＬＩお
よびＰＬ２の直列回路に印加される。この場合、各放電
灯ＦＬＩおよびＰＬ２のランプホルダなどは浮遊容量等
により等価的に接地されてアース電位となっているので
、まずこのランプホルダと各放電灯ＦＬＩおよびＦＬ２
の電極との間で微放電が始まりこの微放電に基づき最終
的に各放電灯ＦＬＩおよびＦＬ２のそれぞれの電極間で
放電が行われ各放電灯が点灯する。

ところで、上述の構成においては、インバータ回路部の
出力端ａはダイオードブリッジＤＢを介して直接ＡＣ入
力電源に接続されているから、該端子ａの電圧はアース
電位とほとんど同じになる。

これに対して、端子Ｃには高周波の高電圧が発生するか
ら放電灯ＦＬ２の一方の電極にも高電圧が印加される。

従って、放電灯ＦＬ２の対地電圧ＶＢが放電灯ＦＬＩの
対地電圧ＶＡよりも高くなる。このため、放電灯ＦＬ２
として始動電圧の高いものを接続し放電灯ＦＬＩとして
始動電圧のより低いものを接続することにより双方の放
電灯の始動が効果的に行われ、点灯回路の始動性が改善
される。

第３図は本発明の第２の実施例に係る放電灯点灯回路の
ブロック回路を示す。同図の回路は、第１図のものに対
し、インバータ回路部２として自励式の準Ｅ級１石式ト
ランジスタインバータを用い、かつインバータ回路部２
の動作を制御するための調光切換回路部３、全光始動回
路部４、ソフトスタート回路部５、電源電圧・温度補償
回路部６、無負荷停止回路部７、およびスイッチング改
善回路部８を付加したものである。

インバータ回路部２は、直流電源端子ａとＣとの間に単
巻トランスＴ１の一次巻線Ｌ１とコンデンサＣｔとの並
列共振回路およびスイッチングトランジスタＴｒｉのコ
レクタ・エミッタを直列接続し、単巻トランスＴＩの巻
き上げ端子ＣにインダクタＬ２、始動電圧の高い方のラ
ンプＦＬ２および始動電圧の低い方のランプＦＬＩをこ
の順序で直列接続し、ランプＦＬＩの他方のフィラメン
トは直流電源正側端子ａに接続している。また、インダ
クタＬ２には帰還巻線Ｌ２ｆが設けてあり、この帰還巻
線Ｌ２ｒは一端をコンデンサＣ３とインダクタＬ３との
直列回路を介してトランジスタＴｒｉのベースに接続し
他端を直流電源負側端子すに接続しである。また、トラ
ンジスタＴｒｉのベースと直流電源負側端子すとの間に
可変抵抗回路ＶＲを接続しである。さらに、螢光ランプ
ＦＬＩおよびＦＬ２の直列回路の両端のフィラメントの
非電源側端子ｒ２とｒ４との間にランプ起動用コンデン
サＣ２を接続しである。

このインバータ回路部２においては、交流電源ＡＣが投
入され、直流電源回路部２より直流電圧が発生すると、
起動用抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴｒｉにベース電
流が供給され、トランジスタＴｒｉのコレクタ電流がイ
ンダクタＬｌとコンデンサＣｔとの並列共振回路および
インダクタＬ２とコンデンサＣ２との直列共振回路を介
して流れる。

これにより、トランジスタＴｒｉは、インダクタＬ２、
帰還巻線Ｌ　２ｆ、コンデンサＣ３およびインダクタＬ
３を介してのコレクタからベースへの正帰還、ならびに
Ｌｌ、Ｌ２．Ｃ１，Ｃ２からなるコレクタ回路の共振に
より発振を開始する。

第３図において、コンデンサＣ３およびインダクタＬ３
は、トランジスタＴｒｉのターンオフ時ベース電流を引
き抜いてトランジスタＴｒｌのスイッチングロスを低減
するためのものである。可変抵抗回路部ＶＲはトランジ
スタＴｒｉのオン時コンデンサに充電された電荷をトラ
ンジスタＴｒｉのオフ時放電するコンデンサリセット回
路である。

この可変抵抗回路部ＶＲは、トランジスタＴｒ８のベー
ス電流に応じた抵抗値の抵抗として作用し、この抵抗値
を可変することにより、インバータ回路部２の発振周波
数を可変することができる。すなわち、第２図を参照し
て、トランジスタＴｒｉのオン期間Ｔ’ｏｎにトランジ
スタＴｒｉにはコンデンサＣ３を介してベース電流が流
れ、コンデンサＣ３は帰還巻線Ｌ２ｆ側が＋、トランジ
スタＴｒｉのベース側が−となる向きに充電される。こ
のコンデンサＣ３の電荷は、トランジスタＴｒｉの次の
オフ期間ＴｏＨにコンデンサＣ３から帰還巻線Ｌ２ｆ、
可変抵抗ＶＲおよびインダクタＬ３を経由してコンデン
サＣ３に戻る経路で放電される。

トランジスタＴｒ８のベース電流を減少して可変抵抗回
路ＶＲの等価抵抗値を大きくすると、コンデンサＣ３の
放電（リセット）の時定数が長くなる。ここで、トラン
ジスタＴｒｌのオフ期間Ｔ　ｏｆ’ｌ’はこのトランジ
スタＴｒｉのコレクタに接続された上記共振系により定
まるためほぼ一定である。従って、トランジスタＴｒｉ
のオフ期間Ｔ　ａｒｔ中に放電される電荷量、すなわち
オン期間Ｔｏｎ中に充電可能な電荷量が少なくなる。つ
まり、コンデンサＣ３はトランジスタＴｒｉのオン時、
トランジスタＴｒｉのベース電流が流れると早期に充電
され、トランジスタＴｒｉは早期にベース電流が減少し
、上記正帰還によりオフする。この結果、トランジスタ
Ｔｒｉのオン期間Ｔｏｎが短縮され、発振周波数が上昇
する。

第３図の回路においては、トランジスタＴｒｉのコレク
タ共振系の固有周波数をこのインバータ回路部２の発振
周波数より低く設定しであるため、インバータ回路部２
の発振周波数を上昇させて固有周波数から離せばランプ
電流は低減し、一方、インバータ回路部２の発振周波数
を下降させて固有周波数に近づければランプ電流は増加
する。したがって、この回路においては、可変抵抗回路
部ＶＲの抵抗値を所定の値に設定してランプＦＬを全光
点灯するとともに、可変抵抗ＶＲの抵抗値をより高い値
に可変しまたは切り換えてインバータ回路部２の発振周
波数を上昇させ、ランプ電流を低減してランプＦＬを調
光点灯することができる。

次に、第３図の回路の全体動作を説明する。

第３図において、ロータリスイッチＳＷ１は電源スィッ
チと全光／調光切換スイッチとを兼用しており、調光時
は図示の位置に設定されて直流電源回路部１および調光
切換回路部３に交流電源ＡＣからの例えば１００　Ｖの
交流電力を供給する。

全光時は直流電源回路部２にだけ交流電力を供給する。

また、上記可変抵抗回路部ＶＲのトランジスタＴｒ８の
ベースには、ソフトスタート回路部５、全光始動回路部
４および調光切換回路部３の動作に応じて、ゼナーダイ
オードＺＤのゼナー電圧によ　　゛り定まる低い方の電
圧（調光時）とダイオードＤＢの整流出力により定まる
高い方の電圧（全光時）との２種類の電圧をさらに電源
電圧と温度により補償した電圧に基づく電流が流れる。

ロークリスイッチＳＷ１が電源断状態から調光状態に切
り換えられると、交流電源ＡＣからの交流電圧が、ヒユ
ーズＦや正特性サーミスタＰＴＨ等で構成される保護回
路部およびバリスタＺＮＲや平衡トランジスタ等で構成
される雑音防止・サージ吸収回路部を介して直流電源回
路部１に供給される。直流電源回路部１は、この交流電
圧をダイオードブリッジＤＢで整流し、コンデンサＣ４
で平滑して直流電圧を発生する。この直流電圧は、イン
バータ回路部２の起動用抵抗Ｒ３介してスイッチングト
ランジスタＴｒｉのベースに供給される。

これにより、インバータ回路部２は発振を開始し、トラ
ンジスタＴｒｉのコレクタに交流電圧Ｖｃｌ（第２図）
が発生する。単巻トランスＴ２は、巻線Ｌ１がコンデン
サＣＢと並列共振回路を形成するとともに、交流電圧Ｖ
ｃｌを昇圧しトランスＴ３の一次巻線であるインダクタ
Ｌ２を介してコンデンサＣ２、ランプＦＬＩおよびＦＬ
２からなるランプ回路に印加する。

ここで、ランプＦＬＩおよびＦＬ２は未だ点灯しておら
ず開放状態であるため、このトランジスタＴｒｉのコレ
クタに接続された共振系のＱは高い。

このため、インダクタＬｌ、Ｌ２、コンデンサＣ２およ
び螢光ランプＦｌ、Ｆ２の経路にインダクタＬ２および
コンデンサ０２等の共振による点灯時より大きな電流が
流れ、これにより、螢光ランプＦ１．Ｆ２が予熱される
。このとき、コンデンサＣ２の両端、したがって螢光ラ
ンプＦ１とＦ２の直列回路の両端には上記共振による点
灯時より高い電圧が発生しており、この電圧が螢光ラン
プＦｌ、Ｆ２の冷却時放電開始電圧より高ければ螢光ラ
ンプＦｌ、Ｆ２は電源投入後予熱されることなく直ちに
点灯（コールドスタート）してしまう。このようなコー
ルドスタートを防止するため、後述のソフトスタート回
路部５が設けである。

また、トランスＴ３の二次巻線に誘起される交流電圧が
ダイオードＤＢおよびコンデンサＣ１７により整流平滑
され、これが各回路部３〜７に供給される。

ソフトスタート回路部５においては、以下、第４図のタ
イムチャートを参照して説明すると、電源投入時、全光
始動回路部４のコンデンサＣ１３の端子電圧は零であり
トランジスタＴｒ５がオフしているため、トランジスタ
Ｔｒ６がオンしている。したがって、このソフトスター
ト回路部５からはゼナーダイオードＺＤのゼナー電圧で
ある調光時と同じ電圧が電源電圧・温度補償回路部７を
介して可変抵抗回路部ＶＲのトランジスタＴｒ８のベー
スへ印加される。これにより、トランジスタＴｒ８の等
価抵抗は調光時と同じ高い方の抵抗値となり、インバー
タ回路部２は発振周波数が全光モード動作時より高く、
上記共振回路に流れる電流およびコンデンサＣ２の両端
に生じる電圧が全光モード動作時よりも低い調光モード
で動作する。調光モード時のこれらの電流および電圧は
、コンデンサＣ２の値を選択することにより点灯時の特
性にほとんど影響を与えることなく設定することができ
る。ここでは、ランプＦｌ、Ｆ２オフ状態でコンデンサ
Ｃ２の両端に生じる電圧が、インバータ回路部２を調光
モードで動作させたときにランプＦｌ、Ｆ２を放電開始
させる電圧より低く、全光モードで動作させたときにラ
ンプＦｌ、Ｆ２を放電開始させる電圧より高くなるよう
に設定しである。・ 全光始動回路部４において、コンデンサＣ１３は抵抗Ｒ
９を介して充電される。そして、電源投入後、コンデン
サＣ１３の端子電圧が上昇し、この端子電圧を抵抗Ｒ１
２とＲｌＢとで分圧した電圧によりトランジスタＴｒ５
がオンする（第４図時刻ｔｌ）と、ソフトスタート回路
部５のトランジスタＴｒ６がオフし、可変抵抗回路部Ｖ
ＲのトランジスタＴｒ８のベース電流は多い方シミ切り
換わりインバータ回路部２は全光モードとなる。これに
より、ランプＦｌ、Ｆ２には放電開始電圧より高い電圧
が印加され、ランプＦｌ、Ｆ２は放電を開始し点灯する
。

この際、前述したように、放電開始電圧の高い方のラン
プをＦＬ２の位置に配置することにより、点灯が容易に
なる。点灯後は始動用コンデンサＣ２に並列に接続され
ているランプＦｌ、Ｆ２が低インピーダンスとなるため
、負荷共振系のＱが下がり、ランプＦｌ、Ｆ２はインダ
クタＬ２により電流を限流されて安定に点灯する。

調光切換回路部３においては、調光状態に設定されたロ
ータリスイッチＳＷＩを介して入力する交流電圧をダイ
オードＤ１およびコンデンサＣ１２により整流平滑して
トランジスタＴｒ２のベースに供給している。これによ
り、トランジスタＴｒ２がオンしトランジスタＴｒ３が
オフしている。

この状態で、上記全元始回路部４において、コンデンサ
Ｃ１３がさらに抵抗Ｒ９を介して充電され、その端子電
圧が上昇してこの端子電圧を抵抗ＲＩＧとＲ１１とで分
圧した電圧によりトランジスタＴｒ４がオンする（第４
図時刻ｔ２）と、トランジスタＴｒ５がオフし、ソフト
スタート回路部５のトランジスタＴｒ６がオンし、可変
抵抗回路部ＶＲのトランジスタＴｒ８のベース電流は少
ない方に切り換わりインバータ回路部２は調光モードと
なる。これにより、以後、ランプＦｌ、Ｆ２は調光状態
で点灯する。

一方、ロータリスイッチＳＷＩが全光点灯位置に設定さ
れているときは、調光切換回路部３に交流電圧は供給さ
れず、トランジスタＴｒ２がオフとなる。したがって、
トランジスタＴｒ３がオン、トランジスタＴｒ４がオフ
、トランジスタＴｒ５がオン、トランジスタＴｒ８がオ
フとなり、可変抵抗回路部ＶＲのトランジスタＴｒ８の
ベースには多い方の電流が流れ、トランジスタＴｒ８の
等価抵抗値は低い方となるためインバータ回路部２は全
光モードとなる。これにより、ランプＦｌ、Ｆ２は全光
点灯する。

第４図において実線はロークリスイッチＳＷ１を調光状
態に設定したとき、破線は全光状態に設定したときの各
部の動作を示す。

なお、上述からも分るように、この装置においては、コ
ンデンサＣ１３および抵抗Ｒ９はソフトスタート回路部
５および全光点灯回路部４双方のタイマ回路を兼ねてい
る。

電源電圧・温度補償回路部６においては、直流電源電圧
を抵抗Ｒ１とサーミスタＥＲ２とで分圧した電圧をトラ
ンジスタＴｒ７のベースに印加している。したがって、
電源電圧が上昇すると、トランジスタＴｒ７のベース電
圧が上昇してトランジスタＴｒ７のコレクタ電流、すな
わちトランジスタＴｒ８のベース電流が減少し、トラン
ジスタＴｒ８の等価抵抗値が上昇してインバータ回路部
２の発振周波数が上昇し、ランプ電流が低減する。一方
、電源電圧が下降すると、上述とは逆にランプ電流が増
加する。これにより、電源電圧の変動に対してランプ電
流を安定化することができる。

また、温度が低下すると、サーミスタＥＲＩおよびＥＲ
２の抵抗値が減少する。そして、サーミスタＥＲＩの抵
抗値の減少によりトランジスタＴｒ７のエミッタ電圧が
上昇し、サーミスタＥＲ２の抵抗値の減少によりトラン
ジスタＴｒ７のベース電圧が低下する。したがって、ト
ランジスタＴｒ７のコレクタ電流、すなわちトランジス
タＴｒ８のベース電流が増加し、トランジスタＴｒ８の
等価抵抗値が低下してインバータ回路部２の発振周波数
が下降し、始動時のランプ電圧および点灯時のランプ電
流が増加する。これにより、低温時の始動性能および低
温点灯時の光出力を確保することができる。

第３図の装置において、ランプＦｌ、Ｆ２オフ時、すな
わち無負荷時はインダクタＬ２とコンデンサＣ２等によ
る共振電流がトランジスタＴｒｉに流れる。この共振電
流は、ランプ点灯時より大きいため、この状態が続くと
トランジスタＴｒｉにストレスが蓄積したり、最悪の場
合はトランジスタＴｒｌが熱暴走して破壊してしまう。

無負荷時停止回路部７はこれを防止するためのものであ
る。

無負荷時には負荷時より大きな電流がインダクタＬ２に
流れる。したがって、トランスＴ３の二次巻線Ｌ２ｓに
誘起される電圧も無負荷時の方が大きい。無負荷時停止
回路部７において、無負荷時、ダイオードＤＢの整流出
力が上昇し、その状態が所定の時間継続すると、コンデ
ンサＣ１４は抵抗Ｒ１７，Ｒ１８等を介して充電され、
その端子電圧が上昇する。そして、この端子電圧が、定
電圧素子ＳＢ５のオン電圧より高くなると、ＳＢ５がオ
ンする。これにより、サイリスタＳＣＲがオンし、トラ
ンジスタＴｒ９がオンしてトランジスタＴｒｉがオフし
、インバータ回路部２は発振を停止する。

この停止状態は、電源を一旦遮断して再投入するまで継
続する。

第５図は、本発明の第３の実施例に係る放電灯点灯装置
の回路構成を示す。同図の装置は、第３図の装置の調光
切換回路部３、全光点灯回路部４、ソフトスタート回路
部５および無負荷時停止回路部７を時定数回路部分を除
きＩＣ化したものである。なお、第５図の装置において
は、ソフトスタートの時定数と全光点灯の時定数とを別
個に設けである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、スターティングエイド
のような特別の電極などを使用することなく、放電灯点
灯回路の始動性を改善できるから、照明器具の構造が簡
単になりかつコストも低下させることができる。更に、
本発明によれば、始動性が改善された結果点灯回路の出
力電圧を低く設計できるためスイッチングトランジスタ
の破壊などを生じることがなくなり装置の信頼性をより
向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係わる放電灯点灯回路の
構成を示す回路図、 第２図は、第３図におけるインバータ回路の各部波形図
、 第３図は、本発明の他の実施例に係る放電灯点灯回路の
構成を示す回路図、 第４図は、第３図の装置の各部動作を説明するためのタ
イミングチャート、そして 第５図は、本発明のさらに他の実施例に係る放電灯点灯
回路の構成を示す回路図である。 １：直流電源回路部、２：インバータ回路部、３：調光
切換回路部、４：全光点灯回路部、５：ソフトスタート
回路部、 ＤＢ：ダイオードブリッジ、 Ｃ４：平滑用コンデンサ、Ｃ１：コンデンサ、ＬＬ、Ｌ
２：インダクタ、 Ｔ　ｒｌ　ニスイツチングトランジスタ、ＦＬＩ、ＦＬ
２　：放電灯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方の出力端子が安定電位を供給する高周波インバ
   ータ手段と、複数の直列接続された放電灯とを備え、該
   放電灯のうち始動電圧のより低い放電灯を前記安定電位
   側に接続したことを特徴とする放電灯点灯回路。 ２、前記高周波インバータ手段は直流電源の出力端子間
   に直列接続された並列共振回路とスイッチングトランジ
   スタとを有し、前記複数の直列接続された放電灯のうち
   始動電圧のより低いものを該並列共振回路が接続された
   前記直流電源の出力端子側に接続し、該並列共振回路と
   スイッチングトランジスタとの接続点からインダクタを
   介して前記複数の放電灯のうち始動電圧のより高いもの
   に接続した特許請求の範囲第１項に記載の放電灯点灯回
   路。