JPS6350840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、インバータを用いて直流電源の電
力を高周波に変換し、蛍光灯などの放電灯に印加
して点灯させる装置に関する。

直流電源の電力をインバータにより、数ＫHz以
上の高周波に変換し蛍光灯等の放電灯を点灯する
装置として従来から第１図に示す様な装置があつ
た。

第１図に於て、Ａはインバータで、トランジス
タ３ａ，３ｂ、インダクタ４、ベース帰還巻線５
Ｂとコレクタ巻線５Ｎとフイラメント巻線５Ｆと
二次巻線５Ｓとを有する出力トランス５、上記ト
ランジスタ３ａ，３ｂのベース抵抗６ａ，６ｂ、
チヨークコイル７とコンデンサ８の共振回路、上
記フイラメント巻線５Ｆと直列接続されたインダ
クタ９ａ，９ｂで構成されるプツシユプル形トラ
ンジスタインバータと称されるタイプのものであ
る。

１は直流電源、２はスイツチ、１０は放電灯で
１０ａ，１０ｂはその電極である。この装置に於
て、スイツチ２をオンすることにより直流電源１
が投入されると、直流電源１からスイツチ２及び
抵抗６ａ，６ｂを介してトランジスタ３ａ，３ｂ
にベース電流が流れる。この時、インダクタ４を
介して出力トランス５のコレクタ巻線５Ｎに直流
電源１の電圧が印加されており、出力トランス５
のベース帰還巻線５Ｂの作用によりトランジスタ
３ａ，３ｂは交互に開閉を繰り返す。これによ
り、出力トランス５の各巻線には高周波電圧が発
生し、フイラメント巻線５Ｆの出力電圧によつて
放電灯１０の電極１０ａ，１０ｂの予熱が行なわ
れる。同時に、二次巻線５Ｓの出力電圧が放電灯
１０の両端に印加されるので放電灯１０は放電を
開始し、点灯する。

この様にして放電灯１０を点灯させるものであ
るが、この従来の装置では、放電灯１０の始動時
に、その電極への予熱の開始と同時に放電灯１０
の両端に高い電圧を印加していた。この為、電極
の予熱が殆んど行なわれないうちに強制的に放電
を開始させる所謂コールドスタートを起こし易
く、これによつて電極に急激な損傷をもたらす場
合があつた。

このコールドスタートを防止する為には電極を
十分予熱してから放電を開始させればよいわけで
あり、従来、第２図に示す様な装置があつた。第
２図の装置に於て、Ａはインバータでチヨークコ
イル７と直列接続された、リレー等の接点で構成
される遅延スイツチ１１が設けられている以外は
第１図の構成と同様なものである。この装置で
は、放電灯１０の電極１０ａ，１０ｂが十分予熱
されてから遅延スイツチ１１をオンして放電を開
始させていた。しかしながら、この装置では遅延
スイツチ１１に高周波の高電圧が印加されるので
遅延スイツチ１１の耐圧が問題であつた。

また、この他に、特開昭55−60298号などで電
極を予熱する為のインバータを、放電灯を点灯す
るインバータとは別に設け、最初に、予熱を行な
うインバータを動作させ、しかる後に、放電灯を
点灯させるインバータを動作させて放電を開始さ
せる方法も従来から知られている。

しかし、この種の装置では、電極の予熱を行な
うインバータと、放電灯を点灯するインバータと
別々のインバータを必要とするので装置が高価に
なるという欠点があつた。

さらに、特開昭55−105994号に示されるよう
な、インバータのトランジスタを、そのベース電
流に制御して、非飽和領域で動作させることによ
り電極を予熱する方法も知られるが、この種の装
置においてはトランジスタを非飽和領域で動作さ
せるので損失が生じ、発熱が大きくなるという欠
点があつた。

本発明は上記欠点を除去しようとするものであ
り、電極の予熱専用のインバータを用いたり、イ
ンバータのトランジスタを非飽和領域で動作させ
たり、高周波の高電圧が印加される遅延スイツチ
を使用せずに、電極の予熱を行なつてから放電灯
を放電開始させることの出来る装置を提供するも
のである。

以下、図示実施例に従い本発明の詳細について
説明する。第３図は本発明の動作説明図であり、
第４図は本発明の一実施例を示す回路図である。
第４図に於て、１２は商用周波数の交流電流、２
はスイツチ、１３は全波整流器、Ａはインバータ
であり、ここでは出力トランス５を備えた自励式
のプツシユプル形トランジスタインバータで構成
される。ＢはこのインバータＡの動作を制御する
制御装置であり、上記スイツチ２の投入後、所定
時に信号を発生するタイマー装置Ｃを含んでい
る。１０は放電灯であり、１０ａ，１０ｂは電極
である。

なおインバータＡはトランジスタ３ａ，３ｂ、
コレクタ巻線５Ｎ、ベース帰還巻線５Ｂ、フイラ
メント巻線５Ｆ、二次巻線５Ｓから構成される出
力トランス５、コレクタ巻線５Ｎの中間と上記全
波整流器１３の出力側とに接続されたインダクタ
４、上記トランジスタ３ａ，３ｂのベース抵抗６
ａ，６ｂ、二次巻線５Ｓと並列に接続されたコン
デンサ８と、同じく二次巻線５Ｓと直列接続され
たチヨークコイル７の共振回路、フイラメント巻
線５Ｆと直列接続されたインダクタ９ａ，９ｂと
から構成されている。

また制御装置Ｂは上記スイツチ２を介して上記
交流電源１２に接続されたトランス１４、このト
ランス１４の出力を整流する成波整流器１５、こ
の全波整流器１５の両出力端に接続された抵抗１
６とコンデンサ１７、この抵抗１６とコンデンサ
１７の接続点に一方の端子が接続されたトリガ素
子１８、このトリガ素子１８の他方端子にアノー
ドが接続されたダイオード２０、アノードが上記
トランジスタ３ｂのエミツタに、カソードが上記
全波整流器１５の負端子に、ゲートがこのダイオ
ード２０のカソードに接続されたスイツチ素子と
してのサイリスタ１９とタイマー装置Ｃとで構成
され、この制御装置Ｂの出力信号は上記抵抗６
ａ，６ｂを介して上記トランジスタ３ａ，３ｂの
ベースに入力される。

さらにタイマー装置Ｃは上記全波整流器１５の
出力端に接続されたダイオード２６と電解コンデ
ンサ２３の直列回路と、この電解コンデンサ２３
と並列に接続された抵抗２１とコンデンサ２２の
直列回路およびこのコンデンサ２２と抵抗２１の
接続点ならびに上記サイリスタ１９のゲート間に
接続されたツエナーダイオード２４とダイオード
２５の直列回路から構成される。

次に詳細な動作について説明する。まずスイツ
チ２が閉じて、交流電源１２が供給されると、イ
ンバータＡには全波整流器１３を介して第３図イ
の様な電圧が印加される。また同時に制御装置Ｂ
のトランス１４にも所定の電圧が発生し、全波整
流器１５からやはり全波整流された脈流の直流電
圧が供給される。抵抗１６及びコンデンサ１７、
トリガ素子１８は、周知の位相制御パルス発生装
置と同様の動作を行ない、交流電源１２の各半サ
イクル毎に所定の位相で、例えば第３図イのθ₁に
示す位相でトリガパルスを発生する。この為、ス
イツチ素子１９、（ここではサイリスタで構成さ
れている。）は、位相θ₁で導通し、抵抗６ａ，６
ｂを介してインバータＡのトランジスタ３ａ，３
ｂにベース電流を、位相θ₀付近まで供給し続け、
トランジスタ３ａ，３ｂを飽和領域にてスイツチ
ング動作させる。従つて、インバータＡは、第１
図に示す装置と同様の原理により動作を開始し、
その出力トランス５の各巻線には第３図ロに示す
様な高周波交流電圧を発生する。

この時、放電灯１０の電極１０ａ，１０ｂは出
力トランス５に設けられたフイラメント巻線５Ｆ
の出力電圧によつて予熱される。しかし、二次巻
線５Ｓから放電灯１０の両端に印加される電圧
は、放電灯１０を放電開始させるには不十分であ
るので、まだ放電灯１０は点灯しない。

この電極１０ａ，１０ｂへの予熱が開始された
後、所定期間経過すると、制御装置Ｂのタイマー
装置Ｃのコンデンサ２２へ抵抗２１を通じて充電
された電圧が、ツエナーダイオード２４のツエナ
ー電圧を越える。この為、サイリスタ１９は、ダ
イオード２５を介して、連続的なトリガ信号を受
けるので、サイリスタ１９は、交流電源１２の殆
んど全期間にわたつて導通しているので、インバ
ータＡのトランジスタ３ａ，３ｂもこれに対応し
て動作し、出力トランス５の各巻線には第３図ハ
に示す様な電圧が発生する。この時、放電灯１０
の電極１０ａ，１０ｂは既に十分予熱されてお
り、放電灯１０は点灯する。

第４図の実施例では、インバータＡの出力トラ
ンス５に高周波交流電圧が発生する期間は第３図
イに示す位相θ₁からθ₀付近の様に設定した。しか
し、これを例えば、位相θ₁からθ₂の様に交流電源
１２の電圧の瞬時値が低い期間に設定することも
可能であり、この実施例を第５図に示す。

第６図はこの動作を説明するための図であり、
イはインバータＡへの入力直流電圧を示し、ロは
インバータＡの高周波出力電圧を示す。

第５図に於て制御装置Ｂのトランス１４には交
流電源１２が印加されていると、交流電源１２の
電圧の瞬時値が低い期間はトランジスタ２８がオ
フ状態になり、スイツチ素子１９（ここではトラ
ンジスタで構成されている。）を導通させてイン
バータＡの抵抗６ａ，６ｂに電流を供給する。こ
の場合も、タイマー装置Ｃは、所定時間を経過後
に、トランジスタ１９を連続的に導通させ、イン
バータＡを連続的に動作させて放電灯１０を点灯
することは同様である。

交流電源の電圧の低い期間を任意に設定するた
めには、例えば第５図の装置で、抵抗２９とトラ
ンジスタ２８の間に定電圧ダイオードなどを挿入
し、このツエナー電圧を適宜選定すれば、位相θ₁
→θ₀→θ₂を任意に設定できる。

また、実施例の説明では、インバータＡのトラ
ンジスタ３ａ，３ｂにベース電流を供給する電源
としては、交流電源１２を波破整流した脈流であ
つたが、これに限定されるものではない。

以上の説明では、インバータＡに供給される直
流電圧が脈流の全波整流の場合であつたが、調光
装置等を使用し、位相制御された交流電圧を供給
される場合も、全波整流器１３で全波整流した電
圧、第３図ニの様な状態を考えると本発明の装置
が適用できることは明らかである。

また、インバータＡの出力を停止する期間、例
えば、第３図ロの様にθ₀からθ₁までの破線の期間
は、インバータＡから放電灯１０の両端に印加す
る電圧と、電源１０ａ，１０ｂに印加する電圧と
によつて異なるが、一般に、この期間を、繰り返
し周期（θ₀からθ₀まで）に対し50％以上に設定す
ると、放電灯１０のコールドスタートを防止する
ことがより確実になる。

さらに、本発明の実施例では、放電灯の電極１
０ａ，１０ｂを予熱する装置として、インバータ
Ａの出力トランス５に設けたフイラメント巻線５
Ｆの出力からインダクタ９ａを介して行なつた。
これは、このインバータＡが共振回路（コンデン
サ８及びチヨークコイル７）を有する自励発振を
行なう場合に、放電灯が点灯した後に、電極１０
ａ，１０ｂに印加される電圧をインバータＡの出
力電圧の周波数が変化することを利用して適正化
したものであり、予熱する装置としてはこれに限
されない。また、出力トランス５をリーケージト
ランスとして構成し、チヨークコイル７を用いず
に、この出力トランス５のリーケージインダクタ
ンスを放電灯１０の電流制限に用いる場合は、フ
イラメント巻線５Ｆからインダクタ９ａを接続せ
ずに直接、電極１０ａ，１０ｂを予熱する様にし
てもよい。なぜならば、放電灯１０の点灯によ
り、フイラメント巻線５Ｆの出力電圧が低下し、
点灯中の予熱電圧が過大にならずに済むからであ
る。

要するに、インバータＡの出力から電極の予熱
を行なうものであればよい。

次に電極の予熱を行なう時間、つまりインバー
タＡの出力を繰り返し停止される期間に関して
は、発明者らが、40W及び110Wラピツドスター
ト形蛍光ランプで、電極の予熱開始後、電極の温
度が適正な温度（700〜800℃以上）に達するまで
の時間を調べたところ、第４図の様にインダクタ
９ａ，９ｂを使用する場合で、インダクタ９ａ，
９ｂの値を変化させたところ、短かければ１秒、
最長で５秒間程度予熱すれば必要な予熱が得ら
れ、かつ点灯までの待時間も許容できるものであ
つた。

上記の説明では、放電灯が１灯の場合について
示したが２灯以上の場合も同様に適用できること
は勿論である。

以上の様に、本発明の装置によれば、放電灯の
始動に際してコールドスタートを避けられるの
で、始動時の電極の損傷を少なくすることが出来
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の装置を示す回路図、
第４図、第５図は本発明による装置の一実施例を
それぞれ示す回路図、第３図及び第６図はその動
作の説明の為の図である。 図中符号１は直流電源、２はスイツチ、１０は
放電灯、１０ａ，１０ｂは電極、１２は商用交流
電源、１３は全波整流器、Ａはインバータ、Ｂは
制御装置、Ｃはタイマー装置である。なお同一符
号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用交流電源を全波整流した脈流の直流電源
   から供給される電力を高周波交流電力に変換する
   インバータで放電灯を点灯し、かつ前記インバー
   タの出力からこの放電灯の電極を予熱する装置に
   おいて、前記インバータの動作を制御する制御装
   置を備え、この制御装置は前記直流電源を供給し
   てから所定時間経過後に出力信号を発生するタイ
   マー装置を含んでおり、前記放電灯の始動時に、
   前記脈流の直流電圧が少なくとも所定値以上の期
   間毎に、前記インバータの出力を繰り返し停止さ
   せ、前記タイマー装置の出力信号が発生したと
   き、前記制御装置により前記インバータの出力を
   繰り返し停止させる期間を減少もしくは無くすこ
   とにより前記放電灯をコールドスタートを防止し
   て点灯することを特徴とする放電灯点灯装置。 ２ インバータの出力を停止する期間を、商用交
   流電源の各半サイクル毎に設けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の放電灯点灯装
   置。 ３ インバータの出力を繰り返し停止させる期間
   を、直流電源の電力供給後、１秒乃至５秒経過後
   に減少させることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の放電灯点灯装置。 ４ インバータが出力トランスを備え、この出力
   トランスに発生する出力から放電灯を点灯し、か
   つ前記放電灯の電極を予熱する出力をも供給する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
   項の何れかに記載の放電灯点灯装置。