JPS641919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は放電ランプを高周波点灯させるトラ
ンジスタインバータ式放電灯点灯装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来のトランジスタインバータ式放電灯点灯装
置は、第１図に示すように、交流電源１に接続し
た全波整流器２の負荷側に入力チヨークコイル等
のインダクタンス要素３を介してトランジスタイ
ンバータ４を接続し、このトランジスタインバー
タ４の負荷として蛍光ランプ等の放電ランプ５を
接続している。この場合、トランジスタインバー
タ４は、発振トランス６の一次巻線６ａ，６ｂの
直列回路に発振用トランジスタ７，８をプツシユ
プル接続するとともに共振用コンデンサ９を並列
接続し、発振用トランジスタ７，８のベースをそ
れぞれベース抵抗１０，１１を介して共通接続
し、この共通接続点をベース抵抗１２およびイン
ダクタンス要素３を介して全波整流器２の正側出
力端に接続し、また、一次巻線６ａ，６ｂの接続
点をインダクタンス要素３を介して全波整流器２
の正側出力端に接続し、発振用トランジスタ７，
８の共通エミツタを全波整流器２の負側出力端に
接続し、帰還巻線６ｃの両端をそれぞれ発振用ト
ランジスタ７，８のベースに接続している。そし
て、放電ランプ５が発振トランス６の二次巻線６
ｄおよび予熱巻線６ｅ，６ｆに接続されている。
なお、１３および１４はフイラメント電流調整用
コイルである。

つぎに、このトランジスタインバータ式放電灯
点灯装置の動作について説明する。交流電源１を
投入すると、交流電源１が全波整流器２で全波整
流され、入力ラインに直列に入つているインダク
タンス要素３を通して発振用トランジスタ７，８
のコレクタ・エミツタ間に電圧が加えられる（イ
ンダクタンス要素３は、トランジスタインバータ
４の負荷側から電源を見たときに高周波に対して
高インピーダンスを示し、負荷に対して一定電流
を流す）。これを同時にベース抵抗１０〜１２に
より発振用トランジスタ７，８にバイアスが与え
られる。このときに回路のわずかのアンバランス
によりいずれか一方（例えば発振用トランジスタ
７）にコレクタ電流が流れ始める。その結果、主
電流は、全波整流器２の正側→インダクタンス要
素３→一次巻線６ａ→発振用トランジスタ７（コ
レクタ・エミツタ間）→全波整流器２の負側の経
路で流れる。

発振用トランジスタ７に電流が流れ始めると、
一次巻線６ａに電圧が発生し、帰還巻線６ｃ、二
次巻線６ｄおよび予熱巻線６ｅ，６ｆにそれぞれ
の巻数比による電圧が誘起される。２個の発振用
トランジスタ７，８のベース間に接続された帰還
巻線６ｃに誘起した電圧は発振用トランジスタ７
を順バイアスして急峻にオンするとともに発振用
トランジスタ８を逆バイアスして急峻にオフにす
る。

一次巻線６ａに発生した電圧は、共振用コンデ
ンサ９、発振トランス６、インダクタンス要素３
および負荷が共振回路を構成しているため、帰還
巻線６ｃにおける電圧の誘起と同時に極性が反転
し、発振用トランジスタ８がオンになりはじめ
る。すると、主電流は、全波整流器２の正側→イ
ンダクタンス要素３→一次巻線６ｂ→発振用トラ
ンジスタ８（コレクタ・エミツタ間）→全波整流
器２の負側の経路で流れる。一次巻線６ｂに電流
が流れ始めると、一次巻線６ｂに発生する電圧
は、発振用トランジスタ７がオンのときと全く逆
の極性で帰還巻線６ｃ、二次巻線６ｄおよび予熱
巻線６ｅ，６ｆに電圧を誘起させ、帰還巻線６ｃ
の電圧で急峻に発振用トランジスタ８がオンとな
るとともに発振用トランジスタ７がオフとなる。

このようにして、トランジスタインバータ４
は、スイツチング作用を繰返し、直流を交流に変
換する。

また、予熱巻線６ｅ，６ｆに誘起された電圧
は、放電ランプ５の両方のフイラメントに予熱電
流を流し、始動を補助する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来のトランジスタインバ
ータ式放電灯点灯装置は、放電ランプ５として、
例えば40Wの節電型の蛍光ランプを用いる場合、
その蛍光ランプに封入されているガスの性質上、
始動性能が悪い傾向にあり、このような蛍光ラン
プを確実に始動させようとすれば、二次巻線６ｄ
にV_O-Pで900V〜1000Vの高電圧を印加しなけれ
ばならず、発振トランス６の設計上の制約（無負
荷二次電圧を高くする）が多くなるという欠点が
あつた。

したがつて、この発明の目的は、発振トランス
の無負荷二次電圧の制約を受けることなく放電ラ
ンプの始動を容易にかつ確実に行えるトランジス
タインバータ式放電灯点灯装置を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、発振トランスの二次電圧がその一
次および二次の巻数比だけでは決まらず、一次側
の共振用コンデンサの容量によつても左右され、
共振用コンデンサの容量を増加すると二次電圧が
低下し、容量を減少させると二次電圧が上昇する
という現象を利用して放電ランプの始動を確実に
行うようにしている。すなわち、このトランジス
タインバータ式放電灯点灯装置は、直列接続した
第１および第２の二次巻線と、帰還巻線と、二次
巻線とを有する発振トランスと、エミツタどうし
を共通接続し、直列接続した第１および第２の一
次巻線の両端にコレクタをそれぞれ接続し、帰還
巻線の両端にベースをそれぞれ接続した第１およ
び第２の発振用トランジスタと、この第１および
第２の発振用トランジスタのコレクタ間に接続し
た共振用コンデンサと、二次巻線に接続した放電
ランプと、第１および第２の発振用トランジスタ
の共通エミツタと第１および第２の一次巻線の共
通接続点との間にインダクタンス要素を介して接
続した直流電源と、始動時における共振用コンデ
ンサの容量を点灯後の共振用コンデンサの容量よ
り少なくして始動時のみ発振トランスの二次電圧
を上昇させる容量可変手段とを備える構成にして
いる。

〔作用〕

この発明の構成においては、第１および第２の
発振用トランジスタの共通エミツタと第１および
第２の一次巻線の共通接続点との間にインダクタ
ンス要素を介して直流電源を接続するとともに、
始動時における共振用コンデンサの容量を点灯後
の共振用コンデンサの容量より少なくして始動時
のみ発振トランスの二次電圧を上昇させる容量可
変手段を設けているので、始動時は、共振コンデ
ンサの容量が少なくて第１および第２の発振用ト
ランジスタがオーバードライブ状態となり、発振
トランスの二次電圧が点灯後より高い状態とな
り、この高い二次電圧が放電ランプに印加されて
放電ランプが始動することになる。

放電ランプが点灯すれば、共振用コンデンサの
容量が多くなつて発振トランスの二次電圧は下が
る。

上記において、共振用コンデンサの容量が少な
くなると発振トランスの二次電圧が高くなるのは
以下に述べるような動作が行われるからであると
推測される。すなわち、共振用コンデンサの容量
が少なくなると、共振用コンデンサに流れる電流
が減少し、したがつて発振用トランジスタに流れ
るコレクタ電流が減少することになる。一方、発
振用トランジスタのベース電流は、コレクタ電流
の減少にかかわらず同じ値であるため、発振用ト
ランジスタはオーバードライブ状態となる。この
結果、発振用トランジスタのスイツチング特性が
悪化し、スイツチングタイムが長くなり、第１お
よび第２の発振用トランジスタの同時オン期間が
長くなる。

この第１および第２の発振用トランジスタの同
時オン期間は、インダクタンス要素に過大な電流
が流れ、この電流によりインダクタンス要素にエ
ネルギが蓄積される。インダクタンス要素に蓄積
されるエネルギは、第１および第２の発振用トラ
ンジスタの同時オン期間が長いほど上記電流が増
加することから、第１および第２の発振用トラン
ジスタの同時オン期間が長いほど大きいと考えら
れる。

そして、インダクタンス要素に蓄積されたエネ
ルギは、インダクタンス要素の定電流作用によ
り、同時オン期間の終了後の電流が減少するとき
に放出され、このときにインダクタンス要素の両
端に生じる電圧が直流電源の電圧に加算されて第
１および第２の発振用トランジスタを介し第１お
よび第２の一次巻線に印加されることになる。こ
のときの一次巻線への印加電圧は、直流電源の電
圧のみの場合より高く、したがつて発振トランス
の二次巻線の誘起電圧もそれに合わせて高くな
る。

〔実施例〕

この発明の第１の実施例を第２図に示す。すな
わち、このトランジスタインバータ式放電灯点灯
装置は、交流電源１の電圧を降圧するトランス１
５と、トランス１５の二次電圧を整流および平滑
する全波整流器１６およびコンデンサ１７と、こ
のコンデンサ１７の両端電圧により作動するスイ
ツチング回路からなる二次電圧調整用の容量可変
手段１８と、この容量可変手段１８に応答して共
振用コンデンサ９に接続・切り離しされる共振用
コンデンサ１９とを、第１図の回路に付加してい
る。

つぎに、この実施例の動作について説明する。
交流電源１の投入直後に、抵抗２０およびコンデ
ンサ２１で決まる時定数で、コンデンサ２１が充
電される。充電初期は、コンデンサ２１の両端電
圧が略0VであつてSBS２２が遮断しており、ト
ランジスタ２３も遮断している。そのため、リレ
ー２４は励磁されず、リレー接点２４ａはNC側
に切り替わつており、共振用コンデンサ１９が切
り離し状態となつている。その結果、発振トラン
ス６の一次側は共振用コンデンサ９のみとなつて
小容量であり、この結果発振用トランジスタ７，
８がオーバードライブ状態となつて二次巻線６ｄ
に放電ランプ５の始動に十分な高電圧が誘起さ
れ、放電ランプ５が点灯する。

その後、コンデンサ２１の充電が進み、コンデ
ンサ２１の両端電圧が増大すると、SBS２２が導
通してトランジスタ２３も導通する。それによ
り、リレー２４が励磁されてリレー接点２４ａが
NO側に切り替わり、発振トランス６の一次側に
は２個の共振用コンデンサ９，１９が接続された
状態となつて容量が増加し、この結果発振用トラ
ンジスタ７，８が適正ドライブ状態となつて発振
トランス６の二次巻線６ｄの誘起電圧は低下す
る。このとき、共振用コンデンサ９，１９の容量
増加による共振周波数の低下に伴つて発振周波数
が低下し、放電ランプ５に対する限流要素がイン
ダクタンス成分であることから、放電ランプ５へ
の供給電力は共振用コンデンサ１９が切り離され
ている場合よりも大きく、したがつてランプ出力
も大きいものとなる。

なお、この状態は、放電ランプ５の点灯中は持
続する。

交流電源１を遮断して放電ランプ５を消灯すれ
ば、容量可変手段１８は初期状態にもどる。

なお、２５は抵抗、２６および２７はそれぞれ
ダイオードである。

ここで、共振用コンデンサ容量を減少させると
発振トランス６の二次電圧が上昇する理由を詳し
く説明する。周波数をωとしたときに、共振用コ
ンデンサ容量Ｃが減少すると、共振用コンデンサ
のリアクタンス値X_C（＝−１／ωC）の絶対値は
増加する。共振用コンデンサのリアタクンス値
X_Cが増加すると、共振用コンデンサに流れる電
流が減少する。この際、インバータ発振周波数ｆ
は、 ｆ＝1/2π√ の関係式により高くなる。ここで、Ｌは発振トラ
ンス６の一次巻線６ａ，６ｂのインダクタンスで
ある。

共振用コンデンサに流れる電流が減少すると、
この共振用コンデンサに流れる電流と発振トラン
ス６の一次巻線６ａ，６ｂに流れる電流との合成
電流である発振用トランジスタ７，８のコレクタ
電流も減少することになる。

発振用トランジスタ７，８のコレクタ電流が減
少すると、ベース電流がベース抵抗１０，１１，
１２の抵抗値により一定値に設定されていること
から、発振用トランジスタ７，８は流れるコレク
タ電流に対して過剰なベース電流が供給されるオ
ーバードライブ状態となる。この結果、発振用ト
ランジスタ７，８のスイツチング特性が悪化し、
スイツチングタイムが長くなる。

上記のように発振用トランジスタ７，８のスイ
ツチングタイムが長くなると、両発振用トランジ
スタ７，８が同時にオン状態になる期間が長くな
る。発振用トランジスタ７，８が同時にオンとな
ると、発振用トランジスタ７，８の同時オン期間
は電源側に挿入されているインダクタンス要素
（インダクタンス値はL₃）３に過大な電流Ｉが流
れ、この電流Ｉによりインダクタンス要素３に1/
２L₃I²で表されるエネルギが蓄積される。インダ
クタンス要素３に蓄積されるエネルギは、発振用
トランジスタ７，８の同時オン期間が長いほど電
流Ｉが増加するので、発振用トランジスタ７，８
の同時オン期間が長いほど大きいと考えられる。
なお、上記インダクタンス要素３によつて発振用
トランジスタ７，８に流れる過電流が抑制され、
発振用トランジスタ７，８が保護される。また、
発振用トランジスタ７，８が適正ドライブ状態の
ときにも、スイツチングタイムが完全に零ではな
いので、同時オン期間はいくらかは生じる。

そして、インダクタンス要素３に蓄積されたエ
ネルギは、インダクタンス要素３の定電流作用に
より、同時オン期間の終了後の電流Ｉが減少する
ときに放出され、このときにインダクタンス要素
３の両端に生じる電圧V_L3が交流電源１を全波整
流器２で整流してなる直流電源の電圧に加算され
発振用トランジスタ７，８を介し発振トランスの
一次巻線６ａ，６ｂに印加されることになる。こ
のときの一次巻線６ａ，６ｂへの印加電圧は、上
記の直流電源の電圧のみの場合より高く、したが
つて発振トランス６の二次巻線６ｄの誘起電圧も
それに合わせて高くなる。

なお、以上に述べたところの共振用コンデンサ
の容量を減少させることによつて発振トランス６
の二次電圧が上昇することは、実機を用いた実験
によつて実証されている。

この実施例のトランジスタインバータ式放電灯
点灯装置は、交流電源投入後の一定時間は共振用
コンデンサ１９を切り離し状態にして小容量とし
ているため、発振用トランジスタ７，８がオーバ
ードライブ状態となつて発振用トランジスタ７，
８の同時オン期間が長くなり、この同時オン期間
にインダクタンス要素３に蓄積されたエネルギの
放出によつて発振トランス６の一次電圧が高くな
り、従つて二次電圧も高くなり、放電ランプ５の
始動を容易かつ確実に行え、また前記一定時間の
経過後は共振用コンデンサ１９を接続して容量を
大きくして発振周波数を下げているため、点灯後
の放電ランプへの供給電力を増大させることがで
き、したがつてランプ出力を増大させることがで
き、効率を高くできる。

なお、共振用コンデンサ容量を増加させて発振
用トランスの二次電圧を低下させたときに、ラン
プ出力が増大するのは、放電ランプ５の限流要素
が、この実施例ではインダクタンス成分であつ
て、周波数が低くなるとインピーダンスが低くな
るからである。

この発明の第２の実施例を第３図に示す。すな
わち、このトランジスタインバータ式放電灯点灯
装置は、第２図の容量可変手段１８に代えて、容
量可変手段２８を用いている。この容量可変手段
２８は、第２図のコンデンサ２１、抵抗２５およ
びダイオード２６に代えて、正特性サーミスタ２
９を用いている。この場合、正特性サーミスタ２
９は、発振トランス６または発振用トランジスタ
７，８等の発熱体の近傍に設置される。

つぎに、この実施例の動作について説明する。
交流電源１の投入直後は、周囲温度が低温である
ため、正特性サーミスタ２９の温度も低く、した
がつてその抵抗値が低くなつている。そのため、
この正特性サーミスタ２９の両端電圧が低く、
SBS２２が遮断しており、トランジスタ２３も遮
断している。したがつて、リレー２４は励磁され
ず、リレー接点２４ａはNC側に代り替わつてお
り、共振用コンデンサ１９が切り離し状態となつ
ている。その結果、発振トランス６の一次側に共
振用コンデンサ９が接続されるのみとなり、二次
巻線６ｄに放電ランプ５の始動に十分な高電圧が
透起され、放電ランプ５が点灯する。

放電ランプ５の点灯により前記発熱体が発熱し
て正特性サーミスタ２９の温度が上昇する。それ
により、正特性サーミスタ２９の両端電圧が上昇
し、SBS２２が導通してトランジスタ２３も導通
する。それにより、リレー２４が励磁されてリレ
ー接点２４ａがNO側に切り替わり、発振トラン
ス６の一次側には２個の共振用コンデンサ９，１
９が接続された状態となり、第１の実施例と同様
に発振トランス６の二次電圧は低下するがランプ
出力が増大し、放電ランプ５の点灯中はこの状態
を持続する。

交流電源１を遮断して放電ランプ５を消灯すれ
ば、発熱体の温度が低下し、容量可変手段２８は
初期状態にもどる。

このように、この実施例のトランジスタインバ
ータ式放電灯点灯装置は、正特性サーミスタ２９
で発熱体の温度を検知することにより、低温時
（始動時）は共振用コンデンサ１９を切り離し状
態にしているため、発振トランス６の二次電圧が
高くなり、放電ランプ５の始動を容易かつ確実に
行え、また高温時（放電ランプ５の点灯後）は共
振用コンデンサ１９を接続するようにしているた
め、第１の実施例と同様にランプ出力が増大して
効率が高くなる。

この発明の第３の実施例を第４図に示す。すな
わち、このトランジスタインバータ式放電灯点灯
装置は、第３図の容量可変手段２８に代えて、容
量可変手段３０を用いている。この容量可変手段
３０は、第３図の正特性サーミスタ２９に代えて
負特性サーミスタ３１を用いるとともに抵抗２０
と負特性サーミスタ３１の接続位置を交換したも
ので、その他の構成は第３図のものと同様であ
る。

このトランジスタインバータ式放電灯点灯装置
の動作は、第３図のものと略同様で、低温時には
SBS２２が遮断して共振用コンデンサ１９が切り
離し状態となり、高温時にはSBS２２が導通して
共振用コンデンサ１９が接続される。

この実施例の効果は前述の実施例と同様であ
る。

なお、実施例では共振用コンデンサ１９の接
続・切り離しをタイマおよび温度センサを用いて
行つたが、放電ランプ５の点灯を検知する光セン
サを用いて行つてもよい。

〔発明の効果〕

この発明のトランジスタインバータ式放電灯点
灯装置は、直列接続した第１および第２の一次巻
線と、帰還巻線と、二次巻線とを有する発振トラ
ンスと、エミツタどうしを共通接続し、前記直列
接続した第１および第２の一次巻線の両端にコレ
クタをそれぞれ接続し、前記帰還巻線の両端にベ
ースをそれぞれ接続した第１および第２の発振用
トランジスタと、この第１および第２の発振用ト
ランジスタのコレクタ間に接続した共振用コンデ
ンサと、前記二次巻線に接続した放電ランプと、
前記第１および第２の発振用トランジスタの共通
エミツタと前記第１および第２の一次巻線の共通
接続点との間にインダクタンス要素を介して接続
した直流電源と、始動時における前記共振用コン
デンサの容量を点灯後の前記共振用コンデンサの
容量より少なくして始動時のみ前記発振トランス
の二次電圧を上昇させる容量可変手段とを備えて
いるので、発振トランスの無負荷二次電圧の制約
を受けることなく始動時に発振トランスの二次電
圧を高くすることができ、放電ランプの始動を容
易にかつ確実に行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランジスタインバータ式放電
灯点灯装置の回路図、第２図はこの発明の第１の
実施例の回路図、第３図はこの発明の第２の実施
例の要部回路図、第４図はこの発明の第３の実施
例の要部回路である。 １……交流電源、２……全波整流器、４……ト
ランジスタインバータ、５……放電ランプ、６…
…発振トランス、６ａ，６ｂ……一次巻線、６ｃ
……帰還巻線、６ｄ……二次巻線、７，８……発
振用トランジスタ、９……共振用コンデンサ、１
８……容量可変手段、１９……共振用コンデン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直列接続した第１および第２の一次巻線と、
   帰還巻線と、二次巻線とを有する発振トランス
   と、エミツタどうしを共通接続し、前記直列接続
   した第１および第２の一次巻線の両端にコレクタ
   をそれぞれ接続し、前記帰還巻線の両端にベース
   をそれぞれ接続した第１および第２の発振用トラ
   ンジスタと、この第１および第２の発振用トラン
   ジスタのコレクタ間に接続した共振用コンデンサ
   と、前記二次巻線に接続した放電ランプと、前記
   第１および第２の発振用トランジスタの共通エミ
   ツタと前記第１および第２の一次巻線の共通接続
   点との間にインダクタンス要素を介して接続した
   直流電源と、始動時における前記共振用コンデン
   サの容量を点灯後の前記共振用コンデンサの容量
   より少なくして始動時のみ前記発振トランスの二
   次電圧を上昇させる容量可変手段とを備えたトラ
   ンジスタインバータ式放電灯点灯装置。 ２ 前記共振用コンデンサが２個からなり、前記
   容量可変手段が前記直流電源の投入後の一定時間
   は前記共振用コンデンサの一方を切り離しその一
   定時間の経過後は前記共振用コンデンサの一方を
   接続するタイマスイツチ回路である特許請求の範
   囲第１項記載のトランジスタインバータ式放電灯
   点灯装置。 ３ 前記共振用コンデンサが２個からなり、前記
   容量可変手段が周囲温度が低温のときは前記共振
   用コンデンサの一方を切り離し周囲温度が高温の
   ときは前記共振用コンデンサの一方を接続する温
   度検知スイツチ回路である特許請求の範囲第１項
   記載のトランジスタインバータ式放電灯点灯装
   置。 ４ 前記共振用コンデンサが２個からなり、前記
   容量可変手段が周囲照度の高低に対応して前記共
   振用コンデンサの一方を接離する光検知スイツチ
   回路である特許請求の範囲第１項記載のトランジ
   スタインバータ式放電灯点灯装置。