JPS6355892A - 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］ 本発明は、自局式インバータ回路の高周波出力にて放電
灯を点灯する放電灯点灯装置に関するものである。

［背景技術］ 従来、この種の放電灯点灯装置としては第４図に示す直
列形インバータ回路１を用いたものがある。この放電灯
点灯装置は、直流電源Ｅを入力とし、インバータ回路１
を主スイッチング素子であるトランジスタＱ、、Ｑ２、
ダイオードＤ、、Ｄ２、カレントトランスである駆動ト
ランスＴい及びコンデンサＣ１にて構成し、負荷をチョ
ークコイルＩ、いコンデンサＣ２、及び放電灯のよりな
る共振回路Ａにて構成している。なお、ダイオードＤ１
゜Ｄ２は必ずしも必要ではない。駆；！ｆｌ）ランスＴ
１の１大巻Ａ！ｉｔ　ｎ　＋は共振回路Ａに直列に）ｐ
入されでおり、共振回路Ａに流れる電流にて極性の異な
る２次巻Ｍ　ｎ　２　？　ｎ　ｚに誘起される電圧をト
ランジスタＱ、、Ｑ２の帰還入力端子としてのベースに
印加して、トランジスタＱ、、Ｑ２を交互にスイッチン
グする。このインバータ回路１は、直流電源Ｅが印加さ
れたときインバータ回路１を起動するための起動回路を
備え、この起動回路をダイアックのような双方向性トリ
が素子Ｑ１、抵抗Ｒ１、及びコンデンサＣフにて構成し
である。なお、自励式インバータ回路１としては、ハー
フプリツノ形インバータ回路１であってもよい。

上述した回路の動作は次の通りである。すなわち、電源
スィッチＳＷｌがオンするとコンデンサＣ０が抵抗Ｒ５
を介して充電され、コンデンサＣ７の電圧がダイアック
Ｑ３のブレークオーバー電圧に達するとコンデンサＣ１
はトランジスタＱ２のべ一入・エミッタ接合を介して放
電する。この放電によりトランジスタＱ２が初めて導通
し、直流電源Ｅ→コンデンサＣ１→共振回路Ａ→駆動ト
ランスＴ１の１次巻線ｎ、→トランジスタＱ２→直流電
源Ｅを介して電流が流れてコンデンサＣ１を充電する。

この電流は駆動トランスＴ１の１大巻ｉｎ＋を流れるか
ら、２個の２次＠Ｍｎ２．　ｎ３に電圧が誘起する。２
次巻１１Ａ　ｎ　ｙの誘起電圧はトランジスタＱ２の導
通状態を維持する極性（順電圧）を有する。その後コン
デンサＣ５を充電しようとして電流は増加するが、充電
が進むにつれて電流は次第に減少し、やがて零に近付い
た時に、駆動トランスＴ１による帰還電圧がトランジス
タＱ１には順電圧、トランジスタＱ２には逆電圧となっ
てトランジスタＱ２はオフし、トランジスタＱ１はオン
する。すると共振回路Ａ１駆動トランスＴ１に１大巻ｉ
ｎ＋とトランジスタＱ、とで閉回路ができてコンデンサ
Ｃ３は放電を始める。このコンデンサＣＩの放電による
振動で以後トランジスタＱ１をオフしトランジスタＱ２
をオンさせるというようｉこコンデンサの充放電を繰り
返し、両トランジスタＱ１、Ｑ２を交互にオンオフして
共振回路Ａに電流を流し、コンデンサＣ２の電圧を放電
灯αに印加して放電灯ｔを点灯させる。

第５図は、上記の放電灯点灯回路に、調光機能を追加し
た回路図である。トランジスタＱ２のべ一入・エミッタ
間には１１スイッチング素子であるトランジスタＱ４が
接続され、このトランジスタＱ４の制御端子であるベー
スには負荷電流を検出するカレントトランスＴ２が調光
用スイッチＳＷ２を介して接続され、この調光用スイッ
チＳＷ２を切り換えることにより、全点灯と調光とを切
り換えるもので、オンすれば調光、オフすれば全点灯と
なる。

以下、全点灯時及び調光状態について説明する。

なお、第６図は調光用スイッチＳＷ２をオフした全点灯
時の各部の波形を示し、第７図は調光用スイッチＳＷ２
をオンした調光時の各部の波形を示す。まず、調光用ス
イッチＳＷ２をオフした全点灯時には、１６図（ａ）に
示すようにインバータ回路１１のトランジスタＱ、、Ｑ
２は、上述の第４図回路と同様に動作し、ある一定のス
イッチング周期で９．′Ｔｉにスイッチングし、放電灯
Ｑ７の点灯状態を保っている。図中のＩ　Ｑ＋ｔ　Ｉ　
０２は各トランジスタＱ、、Ｑ２のコレクタ電流であり
、■旧、Ｉ　Ｄ２は各ダイオードＤ　Ｉ−Ｄ　２を流れ
る電流である。なお、第６図及び第７図において、りａ
）はチョークＬ、に流れる負荷電流■Ｌを示し、（ｂ）
は放電灯負荷ｅに流れるランプ電流ＩＱ、ａを示し、（
Ｃ）はトランジスタＱ２のベース電流ｌ１ｌ１２、（ｄ
）はトランジスタＱ。

のべ一入電流Ｉ　ａい（ｅ）は駆動トランスＴ１の２大
巻＃ｉｎ３の両端電圧Ｖｎ、、（ｆ）はトランジスタＱ
２のベース・エミッタ間電圧■Ｂε２、（ｇ）はトラン
ジスタＱ４のコレクタ・エミッタ間電圧■ｃｌ：い（ｈ
）はトランジスタＱ、のコレクタ電流ＩＱ４を示す。ま
た、第５図回路において抵抗Ｒｔ、ダイオードＤ４はト
ランジスタＱ、のべ一入電流が所定値に設定されトラン
ジスタＱ、のベース・エミッタ間の耐圧に問題がなけれ
ば、抵抗Ｒ７、ダイオードＤ５はなくてもよい。またカ
レントトランスＴ２の一端からトランジスタＱ４のベー
ス端間にチョークコイルやコンデンサなどからなる位相
素子を接続してもよい。

次に、調光用のスイッチＳＷ２がオンされたとき、カレ
ントトランスＴ２から抵抗Ｒ？、グイオ−ドＤ、を通し
てトランジスタＱ４に電流が供給され、トランジスタＱ
４がオンする。この時、駆動トランスＴ１の１次巻線口
、に流れる電ｔｉｔ　Ｉ　ｔは、コンデンサＣ２に流れ
る電流とランプ電流工αａとの合成電流が流れる。この
電流は１５図の調光用トランスＴ２に流れるランプ電流
ＩＱａに比べ位相が進んでいる。このようすを第６図の
６）（ｂ）に示す。

この位相差を利用してランプ電流１（７，ａをトランス
Ｔ２で検出し、その信号をトランジスタＱ、に与える。

第７図の（ｄＬ　（ｈ）にトランジスタＱ、のべ一入電
流１８４とコレクタ電流Ｉｃ４を示す。トラン７スｙＱ
＜がオンすることによりトランジスタＱ２のベース電流
ＩＢ２が負に引っ張られ急速にオフするようになり、主
トランジスタＱ、、Ｑ２のオン期間がアンバランスとな
るのである。この結果コンデンサＣ４の電圧が全点灯時
に比べて低くなり負荷電流が抑えられる。

次にこの調光方式を理論的に説明する。第８図の負荷は
、第５図と同様にチョークＬｌ、コンデンサＣ２と放電
灯負荷のを含む共振回路Ａとじである。第９図にインバ
ータ回路１の出力電圧ｅｏｒｔ＞及び共振回路Ａへの入
力電圧ｅｌ　Ｄ）を示す、第９図（ａ）、（ｂ）は全点
灯の動作の場合であり、トランジスタＱ、がオフ、トラ
ンジスタＱ２がオンする期間Ｔ、と、トランジスタＱ１
がオフ、トランジスタＱ２がオンする期間Ｔ２がほぼ等
しい時のトランジスタＱ１の両端電圧である出力電圧ｅ
ｏ（ｔ）は、図示するように直流成分電圧Ｅ０と交流成
分電圧ｅ＋（ｔ）を合成した電圧となる。共振回路Ａに
は＠　９　ｅＵ（Ｅｌ）に示す出力電圧６０（ｔ）より
コンデンサＣ０で直流成分電圧Ｅ。をカットされた電圧
ｅ、が印加される。

次に第９図（ｃ）、（ｄ）は調光動作の場合で、トラン
ジスタＱ、がオフ、トランジスタＱ２がオンとなる期間
Ｔ、と、トランジスタＱ１がオン、トランジスタＱ、の
両端電圧である出力電圧ｅ。（１）は同図に示すように
直流成分電圧Ｅ０と交流成分電圧ｅ＋（ｔ）を合成した
電圧となる。第９図（ａ）の場合に比べて同図（６）の
出力電圧ｅｏ（ｔ）はトランジスタＱ、のオン期間Ｔ２
が長いので小さくなる。従って第９図（ｃ）の場合の直
流成分電圧Ｅ０と交流成分電圧ｅ。

（１）は小さくなり、共振負荷Ａに供給される同図（ｄ
）に示す交流成分電圧ｅｌ（ｔ）は小さくなり、共振負
荷Ａの供給電力が小さくなる。そのため放電灯しは調光
される。

ここで、第５図のダイオードＤ４は調光用のトランジス
タＱ、の逆コレクタ電流を流れないようにして、トラン
ジスタＱ４のスイッチング損失を低減するようにしたも
のである。

次に無負荷時、エミレス時などにインバータ回路１が破
損することを防止する保護回路２を備えた従来回路を第
１０図に示す。この保護回路２は、駆動トランスＴ、の
２大巻ｔｒｉｌ　ｎ　３と一緒に検出巻線【１、を巻回
し、この検出巻線ｎ、にて１次巻線ｎ１に流れる電流を
検出することにより保護動作を什う。

なお、検出８＃ｉ　ｎ、は２次ａ＃１ｔｎｓの極性と同
一にしである。そして、この保護回路２を、上記検出巻
＃ａ　ｎ　４、比較器ｒｃ、、サイリスタＱ７、ダイオ
ードＤ３、抵抗Ｒ、、Ｒ、、コンデンサＣ４などにて枯
成しである。

この保護回路２の動作は次にようになる。無負荷時、エ
ミレス時などには、放電灯ｔには殆ど電流が流れず、ト
ランジスタＱ、、Ｑ、にはチタークコイルＬ、とコンデ
ンサＣ２による大きな共振電流が流れ、駆動トランスＴ
１の１次巻線ｎ、にも同様の電流が流れる。この電流を
トランスＴ、の検出巻＃ｉｎ４、ダイオードＤ６、抵抗
Ｒｓ　＝　Ｒｓ、コンデンサＣ４により検出する。この
電圧電圧ｅを比較器ＩＣ＋（例えば、ＮＥＣｇｌのオペ
アンプμＰＣ４５１）により基準電圧Ｅと比較する。な
お、比較器■Ｃ１の基準電圧としてはツェナグイオード
ＺＤ、により作成しである。また、比較器■Ｃ１の電源
Ｖｅｃは、直流電源Ｅを抵抗などにて分圧して作成した
直流電源であり、その他には電池などを用いてもよい、
第１１図（ａ）、（ｂ）に示すように無負荷時、または
エミレス時などの異常時、正常点灯時に比較して検出巻
＃Ｉｎ、の検出電圧Ｖ１１４が大きくなるので、検出電
圧ｅ〉基準電圧Ｅとなり、比較器ＩＣ７の出力がハイレ
ベルとなり、サイリスタＱ５がオンして、トランスＴ１
の検出巻線ｎ１が短絡される。

この検出巻線ｎ、が短絡されたときには、２次８ｍｎ２
ｔｎ３は検出巻線ｎ、に電気的に結合して（するため、
２次巻線１２ｔｎ３による帰還電流がトランジスタＱ　
＋　ｔＱ２に流れなくなり、インバータ回路１の発振が
停止する。なお、直流電源ＥｎスイッチＳＷＩを投入し
、起動回路によりインバータ回路１が発振を開始したと
きには、負荷である共振回路Ａが一瞬無負荷状態となる
が、直ぐに放電灯αが点灯するので、検出電圧ｅは基準
電圧Ｅまで達せず、従って保護回路２が動作しないから
、放電灯αを正常に点灯することができる。

ところが、上述の第１０図回路では、放電灯αの脱着を
繰り返したとき、駆動トランスＴ、の１次巻線ｎ、に大
きな共振電流が流れ、２大巻＃ｉ　ｎ　ｙに過渡電圧が
発生し、この電圧がトランジスタＱ。

のベース・エミッタ間に印加され、耐圧オーバで破壊す
る恐れがある。そこで、第１２図に示すように、ダイオ
ードＤ７〜Ｄ、からなる電圧規制回路３を用いてトラン
ジスタＱ４のベース・エミッタ間に接続し、トランジス
タＱ、のベース・エミッタ間電圧が耐圧以上に上昇しな
いようにしたものがある。さらに詳しくは、正常点灯時
には、駆動トランスＴ１の２次巻線ｎ３の電圧は、ダイ
オードＤ４及びダイオードＤ、〜Ｄ、の合計のオン電圧
より低いので、ダイオードＤ、〜Ｄｔはオンせず、トラ
ンジスタＱ、の動作には何等の影響も与えない。

そして、放電灯ｔの脱着などにより過渡電圧が発生した
場合には、ダイオードＤ、とダイオードＤ７〜Ｄ、がオ
ンしてトランジスタＱ、のベース・エミッタ間電圧をダ
イオードＤ７〜Ｄ、のオン電圧に規制することにより、
トランジスタＱ４の破壊を保護できるのである。第１３
図（ａ）は、保護用のダイオードＤ７〜Ｄ、かない場合
で、駆動トランスＴ１の２次巻線ｎ３の電圧Ｖｎ３がそ
のままトランジスタＱ４のベース・エミッタ間に印加さ
れる。このときのベース・エミッタ間に印加される電圧
はトランジスタＱ、のベース・エミッタ間の絶対最大定
格電圧を超えるので、破壊のおそれがある。第１３図（
ｂ）は保護用のダイオードＤア〜Ｄ、がある場合で、過
渡時の２大巻＃ｉｎ３に誘起される電圧Ｖｎ３は、ダイ
オードＤ、〜Ｄ、のオン電圧まで抑えられ、トランジス
タＱ、のベースφエミッタ間を保護できるのである。

ところが、上述のトランジスタＱ、のスイッチ損失を低
減するダイオードＤい及びトランジスタＱ４のベース・
エミッタ間の保護用のダイオードＤ７〜Ｄ、がオンする
ことにより、無負荷時、またはエミレス時などの異常時
を検出する検出８＃ｓ。

ｎ、の電圧Ｖｎ４のピーク値がけずられる問題があった
。この様子を第１４図に示す。ｆＸＳ１４図（ａ）は保
護用のダイオードＤ７〜Ｄ、かない場合の検出巻線ｎ、
の電圧Ｖｎ４であり、同図（ｂ）が保護用ダイオードＤ
ア〜Ｄ、を備えた場合の検出巻線ｎ４の電圧Ｖｎ４を示
す図である。このように、検出巻線ｎ、の電圧Ｖｎ４が
ピーク値が低下すると、検出電圧ｅが低下し、異常時で
あるにも拘わらず、検出電圧ｅが基準電圧Ｅ以下となり
、異常時を検出できず、インバータ回路１のトランジス
タＱ、、Ｑ、に大きな電流が流れて破壊される恐れがあ
った。

また、第１５図に示すように、トランジスタＱ２のベー
ス・エミッタ間の保護のムコめに、ツェナダイオードＺ
Ｄ２を用いる場合もあり、このツェナダイオードＺＤ２
により２大巻ｉｎｓの逆電圧をカットするが、上述の保
護用のダイオードＤ７〜Ｄ、と同様に検出巻線ｎ、のビ
ーク電圧もカットされるので、上述のダイオードＤ１〜
Ｄ、と同様の問題が生じる。

［発明の目的１ 本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、放電灯の脱着による過渡電圧から
調光用のトランジスタのベース・エミッタ間を保護でき
、しかも無負荷、あるいはエミレス時などの異常時にイ
ンバータ回路を保護する保護回路に影響を与えることが
ない放電灯点灯装置を提供することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明は、直流電源を人力とし、チョークコイル、コン
デンサ、及び放電灯よりなる共振回路を負荷とする自励
式インバータ回路と、上記共振回路に直列に挿入された
１次巻線、及び上記イン・ぐ−タ回路の主スイッチング
素子を駆動する２次巻線、上記２次巻線に一緒に巻回さ
れ２次巻線とは極性を異ならせて巻回され１次巻線に流
れる電流を検出する検出巻線を有する駆動トランスと、
上記主スイッチング素子の帰還入力端に副スイッチング
素子を並列接続し副スイッチング素子の制御端に調光用
スイッチを介して出力の一部を帰還することにより放電
灯を調光する調光回路と、上記駆動トランスの検出巻線
出力にて無負荷時にインパーン回路の発振を停止する保
護回路と、放電灯の脱着時に２次巻線に誘起される過渡
電圧が副スイツチ素子の制御端子に印加されないように
電圧値を抑える電圧規制回路とを備え、検出巻線を２次
巻線とは極性が異なるように巻回し、電圧規制回路によ
る電圧規制の影響が保護回路に及ばないようにしたもの
である。

（実施例） 第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示す図であり、
本実施例は駆動トランスＴ、の検出巻線ｎ、の極性を２
次巻線ｎ、の極性と逆にしたものであり、他の構成は上
述の第１２図回路と同様である。

以下、本実施例の動作について説明する。本実施例は上
記電圧規制回路３であるダイオードＤ。

〜Ｄ、の電圧を規制する動作が行なわれるのは、２大巻
＃ｉ　ｎ　３の始端側を正極とする電圧が誘起されたと
きであり、始端側を正極とする電圧が誘起されたときに
は電圧規制回路３は働かない。つまり、第１４図（ｂ）
に示すように、検出巻１ｉ　ｎ　４の終端を正極とする
電圧が誘起されたときには、電圧規制回路３は何等の影
響も与えず、過渡電圧がそのまま生じる。従って、上述
のように検出巻ＡＩ　ｎ　＜の極性を２次＠　線ｎ−の
極性と異ならせることにより、２大巻Ｈｎコの始端を正
極とする電圧が誘起されたときには、保護回路２は無負
荷、あるいはエミレスなどの異常状態を検出せず、２大
巻＃ｉ　ｎ　３の終端を正極とする電圧が誘起されたと
きに、保護回路２は検出＠　＃ｉＬ　ｎ−の電圧Ｖｎ、
にて無負荷ある。いはエミレスなどの異常状態を検出す
るようにしである。

このため、電圧規制回路３の影響が保護回路２の動作に
影響を与元ることがないのである。

［発明の効果Ｊ 本発明は上述のように、直流電源を入力とし・チョーク
コイル、コンデンサ、及び放電灯よりなる共振回路を負
荷とする自励式インバータ回路と・上記共振回路に直列
に挿入された１次巻線、及び上記インバータ回路の主ス
イッチング素子を駆動する２次巻線、上記２次巻線に一
緒に巻回され２次巻線とは極性を異ならせて巻回され１
次巻線に流れる電流を検出する検出巻線をイアする駆動
トランスと、上記主スイッチング素子の帰還入力端に副
スイッチング素子を並列接続し副スイッチング素子の制
御端に調光用スイッチを介して出力の一部を帰還するこ
とにより放電灯を調光する調光回路と、上記駆動トラン
スの検出巻線出力にて無負荷時にインバータ回路の発振
を停止する保護回路と、放電灯の脱着時に２次巻線に誘
起される過渡電圧が副スイツチ素子の制御端子に印加さ
れないように電圧値を抑える電圧規制回路とを備乏でお
り、検出巻線を２次巻線とは極性が異なるように８回す
ることにより、電圧規制回路により２次る線に誘起され
る電圧が所定値以上に上昇しないように規制を行ってい
るときには、保護回路は無負荷あるいはエミレスなどの
１次巻線に大きな電流が流れていることを検出する動作
を行わず、電圧規制回路の不動作時に保護回路は１次巻
線に流れる電流を検出する動作を行うことができ、この
ため電圧規制回路による電圧規制の影響が保護回路に及
ばない効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部回路図、第２図及び第
３図は同上の動作説明図、第４図は従来例を示す回路図
、第５図は他の従来例を示す回路図、第６図及び第７図
は同上の動作説明図、＃ｒＪ８図は同上の原理図、第９
図は同上の説明図、第１０図はさらに他の従来例の回路
図、１１１図は同上の動作説明図、第１２図はさらに他
の従来例の要部回路図、第１３図及１第１４図は同上の
動作説明図、Ｐｔ５１５図は別の従来例を示す回路図で
ある。 Ｑ、、Ｑ２はトランジスタ、Ｔ、は駆動トランス、ｎｌ
は１次巻線、ｎ？Ｔ１３は２次巻線、ｎ、は検出巻線、
１はインバータ回路、２は保護回路、３は電圧規制回路
である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第１閃 第６図 第７図 第８図 第９図 第１４ ′＋図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源を入力とし、チョークコイル、コンデン
   サ、及び放電灯よりなる共振回路を負荷とする自励式イ
   ンバータ回路と、上記共振回路に直列に挿入された１次
   巻線、及び上記インバータ回路の主スイッチング素子を
   駆動する２次巻線、上記２次巻線に一緒に巻回され２次
   巻線とは極性を異ならせて巻回され１次巻線に流れる電
   流を検出する検出巻線を有する駆動トランスと、上記主
   スイッチング素子の帰還入力端に副スイッチング素子を
   並列接続し副スイッチング素子の制御端に調光用スイッ
   チを介して出力の一部を帰還することにより放電灯を調
   光する調光回路と、上記駆動トランスの検出巻線出力に
   て無負荷時にインバータ回路の発振を停止する保護回路
   と、放電灯の脱着時に２次巻線に誘起される過渡電圧が
   副スイッチ素子の制御端子に印加されないように電圧値
   を抑える電圧規制回路とを備えて成ることを特徴とする
   放電灯点灯装置。