JPS63244598A - 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】 ［発明の利用分野］ 本発明は、螢光ランプ等の予熱形放電灯を高周波で調光
点灯する装置に関し、特に交流電源より高周波出力を発
生して放電灯を点灯するとともにこの高周波出力を可変
または切換することにより調光可能にした放電灯点灯装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の装置として、高周波でオン・オフするス
イッチング素子を有し直流電源より高周波出力を発生す
る自励式のインバータと、この高周波出力を供給されて
点灯する予熱形放電灯と、上記スイッチング素子のオン
・オフのデユーティおよび／または周波数を可変して上
記放電灯に供給される電力を可変しこの放電灯を調光点
灯するものが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このような放電灯点灯装置においては、イン
バータの発振周波数を負荷回路の共振周波数から遠ざけ
ることにより放電灯への供給電力を減少して調光してい
るため、調光を深くすると発振のためのループ利得が下
がってインバータの回路動作が不安定になる。このため
、回路条件にもよるが、通常、７０％程度までしか調光
できず、これ以上深い調光はできないという不都合があ
った。

本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
インバータの回路動作を不安定にすることなく、より深
い調光が可能な放電灯点灯装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、交流電源より脈流
出力を発生する整流装置と、この脈流出力を高周波出力
に変換する変換装置と、この高周波出力により点灯され
る放電灯とを具備する放電灯点灯装置において、コンデ
ンサと、このコンデンサを充電する高周波電圧源および
整流回路と、上記脈流出力の瞬時値に応じた所定の期間
このコンデンサの充電電荷を上記変換装置に補助電力と
して供給するスイッチ装置と、このコンデンサを上記補
助電源供給用としての位置と上記整流装置の平滑用とし
ての位置とに切換接続する切換装置とを設けたことを特
徴とする。

本発明において高周波とは、商用電源等の交流電圧を整
流して得られた脈流出力（例えば１００Ｈｚまたは１２
０Ｈｚ）の周波数より高い周波数であり、一般的には可
聴周波数（２０ＫＨ２程度）より高い周波数である。

［作用コ 本発明において、コンデンサを整流装置の平滑用として
の位置に接続した場合には上記整流装置とコンデンサ等
により整流平滑回路、例えばコンデンサ入力形整流回路
が形成され、変換装置には第２図（ａ）に示すような平
滑直流電圧（以下、全平滑出力という）が供給される。

一方、補助電力供給用としての位置に接続した場合には
上記整流装置から出力される脈流出力の瞬時電圧が所定
の期間より低い期間だけ比較的低電圧直流により埋め合
された第２図（ｂ）に示すような直流電圧（以下、部分
平滑出力という）が供給される。したがって、コンデン
サの接続位置を切り換えることにより、変換装置への入
力電圧が切り換えられ、放電灯を段調光することができ
る。本発明者等の実験では、全光と５０％調光とを切り
換えることができた。また、この場合、変換装置におい
ては入力電圧以外の動作条件は変化しないため、変換装
置が自励式インバータの場合であっても動作が不安定に
なることはなかった。

なお、特開昭５８−３８４９８号には、変換装置への入
力回路を部分平滑と非平滑とを切り換える例が開示され
ているが、このものは、部分平滑と非平滑の切換のみで
５０％もの段調光は難しい他、調光（非平滑）時、位相
制御した交流電圧を入力した場合、ランプへの供給電力
に休止期間が生じ、フィラメントに予熱されない期間が
生じるため、フィラメント寿命に悪影響がある。

［効果］ 本発明によれば、 ■調光度合を高められる。

■調光時も回路動作が不安定化しない。

■調光時は整流装置にコンデンサを含まないため、入力
力率が高力率となる。

等の効果が実現される。

［実施例］ 以下、図面を用いて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る放電灯点灯装置の回路構成を示す
。同図の放電灯点灯装置においては、図示しない交流電
源に整流回路１の全波整流器ＤＢを接続しこの整流器Ｄ
Ｂの整流出力端子間に補助電源回路２の補助電力供給用
コンデンサＣＯとコンデンサＣＯの充放電電流限流用の
インダクタＬＯとアイソレート用ダイオードＤＯとの直
列回路を接続するとともに高周波変換装置としての準Ｅ
級自励式シングルトランジスタインバータ３を接続して
いる。なお、整流回路１のコンデンサＣ４は比較的小容
量のノイズ防止用コンデンサである。

補助電源回路２においては、コンデンサＣＯおよびイン
ダクタＬＯの接続点と整流回路１の負側整流出力端子と
の間に光量切換用スイッチＳＯを接続しである。

インバータ３は、スイッチングトランジスタＴｒｉのコ
レクタと整流回路１の正側端子との間にインダクタＬ１
とコンデンサＣ１とのＬＣ共振回路および限流（バラス
ト）用インダクタＬ２と負荷である螢光ランプＦＬとの
直列回路を接続し、インダクタＬ２に設けた帰還巻線Ｌ
２ｆ’を一端はコンデンサ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
端は整流回路負側端子に接続しである。また、トランジ
スタＴｒｉのベースと整流回路負側端子との間に抵抗Ｒ
１とダイオードＤ３との直列回路を接続し、トランジス
タＴｒｉのエミッタをダイオードＤ２を介して整流回路
負側端子に接続し、トランジスタＴｒｉのコレクタと補
助電源回路２のインダクタＬＯおよびダイオードＤＯの
接続点とをダイオードＤｉを介して接続しである。さら
に、螢光ランプＦＬの各フィラメントの非電源側端子す
とｄとの間にランプ起動用コンデンサＣ２を接続しであ
る。

次に以上のように構成した装置の作用を述べる。

今、交流電源が投入されると、全波整流器ＤＢより全波
整流出力が発生し、これがインバータ３に与えられる。

これにより、インバータ３では図示しない起動抵抗を介
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Ｃ１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Ｌ３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。

スイッチＳＯのオフ（開放）時、補助電源回路２におい
ては、インバータ３のトランジスタＴｒｉが高周波でオ
ンする度に、整流回路１の整流出力端子に対してコンデ
ンサＣＯ、インダクタＬＯ、ダイオードＤＩおよびトラ
ンジスタＴｒｉからなる回路が形成され、コンデンサＣ
Ｏは、この回路で充電される。コンデンサＣＯの充電電
荷は、整流回路１の整流出力が電源周波数の半サイクル
ごとに所定電圧すなわち本実施例においてコンデンサＣ
Ｏの充電電圧以下になるとダイオードＤＯおよびインダ
クタＬＯを介して放電し、この放電出力をインバータ３
に与える。第２図（ｂ）にスイッチＳＯのオフ時インバ
ータ３の入力される電圧（部分平滑）波形を示す。イン
バータ３は、はぼこの部分平滑電圧を包路線とする高周
波電圧を発生してランプＦＬに供給する。この装置にお
いては、この状態でランプＰＬを調光点灯するように設
定しである。

一方、スイッチＳＯのオン（閉成）時、コンデンサＣＯ
は整流器ＤＢの直流出力端子に直接接続されることとな
り、補助電源回路２は動作を禁止されるとともに、整流
回路１はコンデンサ入力形の整流装置を構成することと
なる。これにより、インバータ３へは第２図（ａ）に示
すような整流平滑された直流電圧が供給される。したが
って、インバータ３は、第２図（ｂ）の部分平滑出力よ
り平均電圧の高い第２図（、ａ）の全平滑出力を概略の
包路線とする高周波出力を発生する。この状態で、ラン
プＦＬは全光点灯する。

第１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Ｔｒｉのスイッチングロスを低減
するためのものである。抵抗Ｒ１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の
オフ時放電するコシデンサリセット用抵抗である。

このインバータ３は、このリセット用抵抗Ｒ１を可変す
ることにより、インバータ回路２の発振周波数を可変す
ることができる。すなわち、トランジスタＴｒｌのオン
期間トランジスタ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Ｌ２ｒ側が
＋、トランジスタＴｒｌ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の次のオフ期間に帰還巻線Ｌ２ｆ’に誘起される
オン時とは逆向きの電圧により抵抗Ｒ１およびインダク
タＬ３を介して放電される。

抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすると、コンデンサＶＲ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Ｔｒｉのオフ期間は、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のオフ期間中に
放電される電荷量、すなわちオン期間中に充電可能な電
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Ｔｒｌ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のオン期間が短縮され、発
振周波数が上昇する。

第１図の装置においては、トランジスタＴｒｉのコレク
タ負荷共振系の固有周波数をこのインバータ３の発振周
波数より低く設定しであるため、インバータ３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、この装置においては、抵抗Ｒ１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、抵
抗Ｒ１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。

従来は、抵抗Ｒ１を可変または切り換えることによって
のみ、ランプＦＬを調光していた。したがって、調光時
は、インバータ３の発振周波数が上記固有周波数から大
幅にずれ、このため、発振ループの利得が減少して発振
が不安定になるという不都合があった。これに対し、第
１図の装置においては、インバータ３への入力電圧を切
り換えることにより調光している。このため、第１図の
装置においては、調光時も発振ループの利得はほとんど
変わらず、したがって発振が不安定になることもない。

また、上記入力電圧の切換もコンデンサＣＯをスイッチ
ＳＯにより部分平滑用と全平滑用とに切り換えるだけと
いう単純な方法により実現している。

［他の実施例］ なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく、適
宜変形して実施することができる。例えば上述において
は、インバータとして準Ｅ級自励式シングルトランジス
タインバータを用いているが、プッシュプル形等の他の
形式のインバータを用いてもよい。また、上述において
は段調光する例につい説明したが、従来法と組み合わせ
ることにより連続調光することも可能である。例えば、
従来法により、安定調光可能な例えば１００〜７５％の
調光は全平滑状態で抵抗Ｒ１を可変することにより行な
い、８０〜５０％またはそれ以下の調光は部分平滑状態
に切り換えて抵抗Ｒ１を可変することにより行なうよう
にすればよい。

また、上述した例においては、全平滑と部分平滑との切
換のみによって１００％と５０％との段調光を実現した
が、スイッチＳＯによる全平滑と部分平滑との切換に連
動して抵抗Ｒ１の抵抗値も切り換えるようにすれば、さ
らに大幅の段調光を実現すること、も可能である。

【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図は、第１図のスイッチＳＯの切換の前後における
インバータ入力電圧波形図である。 １：整流回路、２：補助電源回路、 ３：インバータ回路、ＦＬ二クランプ ＣＯ：コンデンサ、Ｄｏ、Ｄｉ：ダイオード、ＳＯ：光
量切換スイッチ、ＤＢ：整流器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電圧を整流して脈流電圧を出力する第１の整流
   装置と、 高周波でオン・オフするスイッチング素子を含み上記整
   流装置の出力を高周波電圧に変換する変換装置と、 この高周波出力を供給されて点灯する放電灯と、充電電
   荷を上記変換装置に補助電力として供給可能なコンデン
   サと、 このコンデンサによる上記変換装置への電力供給期間を
   制御するスイッチ装置と、 上記スイッチング素子のオン・オフ周期に関連して断続
   的に上記コンデンサに充電電流を供給する高周波電圧源
   および第２の整流装置と、 上記コンデンサを上記補助電流供給用としての位置と上
   記第１の整流装置の平滑用としての位置とに切換接続す
   る切換装置と を具備することを特徴とする放電灯点灯装置。 ２、前記変換装置は、１石式トランジスタインバータで
   ある特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。 ３、前記高周波電圧源はスイッチング素子のスイッチン
   グによりエネルギーを供給されるＬＣ並列共振回路また
   はＬＣ直列共振回路である特許請求の範囲第２項記載の
   放電灯点灯装置。 ４、前記高周波電圧源は前記変換装置の出力の一部を利
   用してなるものである特許請求の範囲第３項記載の放電
   灯点灯装置。 ５、前記変換装置は、高周波でオン・オフするスイッチ
   ング素子を有しこのスイッチング素子のオン・オフのデ
   ューティおよび／または周波数を可変することにより前
   記放電灯への供給電力を可変するものである特許請求の
   範囲第１〜４項のいずれか１つに記載の放電灯点灯装置
   。