JPS649719B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波インバータ回路を用いて螢光灯
のごとき予熱形の放電灯を始動点灯させる放電灯
点灯装置の改良に関する。

高周波インバータ回路を用いて予熱形の放電灯
を始動点灯させる装置は一般に第１図に示すよう
な回路構成となつている。同回路において、交流
電源１１の電圧（第２図ａ）は整流部１２におい
て整流され前記交流電源電圧の２倍の周波数成分
を含む直流電圧に変換される（第２図ｂ）。この
直流電圧はインバータ回路１３ａによつて交流電
源周波数の２倍の周波数成分を含む高周波電圧に
変換されリーケージトランス１３ｂの出力側に昇
圧されてあらわれ（第２図ｃ）、放電灯１４に印
加される。

そこで前記リーケージトランス１３ｂの出力側
に発生する高周波電圧の値を予め適当な値に設定
しておけば放電灯１４は始動しランプ電流が流れ
る。このランプ電流は前記リーケージトランス１
３ｂによつて適当な値に制限され放電灯１４は点
灯を持続する。

かかる点灯装置では一般に、始動特性の悪い放
電灯を使用した場合でも、あるいは始動条件の悪
い環境（例えば低温雰囲気中）で使用した場合で
も放電灯を確実に始動させることができるよう
に、リーケージトランス１３ｂの出力電圧を放電
灯１４の定格ランプ電圧よりもかなり高く設定し
てあるのが普通である。例えば、定格電力40W、
定格ランプ電圧100Vの螢光灯を始動させる場合
はリーケージトランス１３ｂの出力電圧は実効値
で約400V程度となるように設計してある。

ところが、かように放電灯に定格ランプ電圧よ
りもかなり高い電圧を印加して始動点灯させるよ
うにしておくと、始動特性の悪い放電灯を使用し
た場合や始動条件の悪い環境で点灯する場合は何
ら問題はないが、反対に始動特性の良い放電灯を
使用した場合や始動条件の良い環境で放電灯を始
動させると、放電灯の電極が十分に温らないうち
に電極間に放電が生ずる、いわゆる冷陰極放電が
発生し、電極物質が激しく消耗する。

その結果、数百回程度の点滅を行なうと放電灯
の端部が黒化し、更に点滅を繰返すと最後には電
極物質が消耗しきつて放電灯は点灯しなくなつて
しまうという大きな問題点があつた。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされた
もので、目的とするところは、始動特性の悪い放
電灯を使用した場合や始動条件の悪い環境におい
て放電灯を容易確実に始動させられることは勿論
のこと、始動特性の良い放電灯を使用した場合や
始動条件の良い環境下でも放電灯に早期黒化が生
ずるのを防いで長寿命を維持させることができ、
しかも構成が簡単で取扱いが容易である等の特長
を有する、高周波インバータ回路を有する放電灯
点灯装置を提供することである。

以下、本発明の実施例を図について説明する。
第３図において、３１は交流電源、３２は前記交
流電源の電圧をその２倍の周波数成分を含む直流
電圧に変換する整流部である。また３３は前記直
流電圧を前記周波数成分を含む高周波電圧に変換
するインバータ部であつて、このインバータ部は
トランジスタTγ₁・Tγ₂、コンデンサＣ、抵抗
R₁，R₂，R₃及びリーケージトランスＴ等で構成
された一般的なものである。

インバータ部３３のリーケージトランスＴの出
力側には予熱形の放電灯３４が接続されており、
該放電灯３４の予熱電極は前記リーケージトラン
スＴの出力側に付設された予熱巻線n₁，n₂によつ
て加熱される。３５は放電灯と並列に接続したト
ライアツクのごとき半導体スイツチング素子、３
６は前記半導体スイツチング素子を電源周波の各
半サイクル毎に適当な位相角で導通させるための
ゲート信号発生部である。

次にこの点灯装置の動作について説明する。

交流電源３１が投入されると、交流電源電圧は
整流部３２によつて交流電源周波数の２倍の周波
数成分を含む直流電圧に整流される。この直流電
圧はインバータ部３３によつて前記の周波数成分
を含む高周波電圧に変換されリーケージトランス
Ｔの出力側に昇圧されてあらわれ、放電灯３４に
印加される。同時にリーケージトランスＴに付設
した予熱巻線n₁，n₂によつて放電灯３４の予熱電
極が加熱される。このように予熱電極を加熱させ
つつ高周波電圧を印加する状態にすることを始動
操作という。

上記の状態においてゲート信号発生部３６を働
かせて交流電源周波の各半サイクル毎にある位相
角で半導体スイツチング素子３５が導通するよう
にしておくと、その導通期間中リーケージトラン
スＴの出力側は短絡状態となり放電灯３４には電
圧が印加されなくなる。そして交流電源のサイク
ルが反転すると半導体スイツチング素子３５は自
然転流により非導通状態となりリーケージトラン
スＴの出力側には再び高周波電圧があらわれるが
リーケージトランスの出力側の再度の短絡により
消滅し、以後一定時間同じ動作を繰返す。このよ
うに構成することにより始動操作時に放電灯の予
熱電極間に印加される高周波電圧の値、殊に放電
開始に大きく影響する電圧実効値を制限すること
が可能である。

従つて、半導体スイツチング素子３５の動作時
間と導通位相角を予め適当に設定しておくことに
よつて、放電灯の始動操作開始から一定の時間例
えば１秒間程度だけ放電灯に印加される高周波電
圧の実効値を制限して電極間に直ちに放電が生ず
るのを防止し、電極が十分に温つてから電極間に
放電が開始されるようにすることができる。高周
波電圧の実効値を制限するにあたつては、始動特
性の良い放電灯を用いた場合あるいは始動条件の
良い環境下で点灯した場合でも放電灯が放電しな
いような値に出力電圧を設定しておく必要がある
ことは勿論である。

なお、前記の場合、放電灯に加わる高周波電圧
の実効値を制限するためにインバータ部３３の出
力トランスの出力側を半導体スイツチング素子３
５により短絡状態にしても、リーケージトランス
Ｔを用いているので短絡電流は一定値以上流れず
装置は正常に動作する。

さらに、半導体スイツチング素子３５の導通位
相角を制御するためのゲート信号発生部３６とし
ては、一定の位相角で半導体スイツチング素子を
導通させるものだけでなく、位相角が次第に変る
もの例えば第５図に示すような回路構成のものを
用いてもよい。

同図の回路では、交流電源が投入されると、半
導体スイツチング素子３５の両端には交流電源周
波数の２倍の周波数成分を含む高周波電圧が印加
される。そして回路中のａ点がｂ点より高電位の
時に抵抗R₄、ダイオードＤ、コンデンサC₂を通
じてコンデンサC₃に電流が流れコンデンサC₃は
徐々に充電される。そして交流電源のある位相角
の時点でコンデンサＣの電位はトリガー用スイツ
チング素子Ｓのブレークオーバー電圧V_BOに達
し、該トリガー用スイツチング素子Ｓを導通させ
る（第４図ｃ）。このためコンデンサC₃の電位は
トリガー用スイツチング素子Ｓを通して半導体ス
イツチング素子３５のゲートに流れ込み該半導体
スイツチング素子３５が導通する。

半導体スイツチング素子３５は一旦導通状態に
なると、ターンオフタイムの関係で高周波成分に
よる電圧の極性反転によつては非導通状態とはな
らず導通状態を維持する。そして交流電源周波が
反転した時点で自然転流により阻止状態となる。

然る後コンデンサC₃は再び充電されトリガ用
スイツチング素子Ｓがブレークオーバーする時点
で半導体スイツチング素子３５は再び導通する
が、この時点は最初に導通した時点よりやや遅れ
た時点となる。

その理由は、コンデンサC₂が最初の交流電源
の半サイクルで若干充電されたためコンデンサ
C₃に流れ込む電流が若干減少しそれによりブレ
ークオーバー電圧に達するまでの時間が長くなつ
たことによる。

以上の動作を繰返しているとコンデンサC₂の
電位は上昇し、それにつれて回路中のＣ点の電位
も上昇し、ｃ点−ｂ点間の電位がツエナーダイオ
ードZDのツエナー電圧V_Zに達すると電流はツエ
ナーダイオードZDの方に流れるようになり、コ
ンデンサC₃は充電されなくなる。その結果ゲー
ト信号の発生は止まり（第４図ｂ）、以後半導体
スイツチング素子３５は非導通状態となる。この
ようにして、ゲート信号の発生が停止するまで半
導体スイツチング素子３５の導通位相角は次第に
変化する。第４図ａはそれに応じて放電灯に加わ
る高周波電圧の波形を示すものである。

なお、半導体スイツチング素子３５を交流電源
の各周期毎に確実にオン・オフさせる目的で、半
導体スイツチング素子３５と直列に10〜20Ω程度
の抵抗を挿入し、交流電源周波のゼロボルト付近
で半導体スイツチング素子３５に流れる電流をタ
ーンオフタイム以上の間確実に保持電流以下にす
ることもできる。

さらに、半導体スイツチング素子３５は放電灯
３４と並列的に接続されておればよく、第６図の
ように接続しても同じ効果が得られる。

以上の説明から明らかなように、本発明は高周
波インバータ回路を用いて予熱形の放電灯の始動
点灯させる装置において、放電灯と並列にトライ
アツクのような半導体スイツチング素子を接続
し、該半導体スイツチング素子を放電灯の始動操
作開始から一定の時間だけ電源周波の各半サイク
ル毎にある位相角で導通させることにより、始動
操作時に放電灯に印加される高周波電圧の実効値
を制限し、もつて放電灯の予熱電極が十分に温ら
ないうちに放電が生ずるのを防止するように構成
したものである。

このような構成にすると、次のような効果が得
られる。第１には、始動特性の良い放電灯を用い
た場合や始動条件の良い環境下で放電灯を始動さ
せても予熱電極が十分に温らないうちに放電が生
ずる、いわゆる冷陰極放電現象を完全に防止する
ことができ放電灯の早期黒化およびそれに伴なう
短寿命化を有効に防止できることである。

第２には、半導体スイツチング素子の導通位相
角と動作時間を変えることにより、放電灯に印加
される高周波電圧の実効値とそれを制限する時間
を任意に設定できるため、始動特性の異る放電灯
を使用する場合や異る始動環境のもとにおいても
巾広く使用できる利点がある。

第３には、インバータ部に何ら手を加えること
なく、その出力側において放電灯と並列に半導体
スイツチング素子とそのゲート信号発生装置を付
加しただけであるから構造が簡単で、組立、保
守、調整等の取扱が容易である等の利点がある。

このように、本発明に係る放電灯点灯装置は
種々の利点を有し産業上の利用価値は大きいもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯装置の回路図、第２
図は同装置における各部の電圧波形図、第３図は
本発明に係る放電灯点灯装置の回路図、第４図は
同装置における各部の電圧波形図、体５図は同装
置のゲート信号発生部一例の回路図、第６図は発
明の他の実施例を示す一部回路図である。 第３図において、３１…交流電源、３２…整流
部、３３…インバータ部、３４…放電灯、３５…
半導体スイツチング素子、３６…ゲート信号発生
部、Ｔ…リーケージトランス、n₁，n₂…予熱巻
線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源電圧をその２倍の周波数成分を含む
   直流電圧に変換する整流部３２と、前記直流電圧
   を前記周波数成分を含む高周波電圧に変換してリ
   ーケージトランスＴの出力側に昇圧された高周波
   電圧を得るようにしたインバータ部３３と、前記
   リーケージトランスＴの出力側に接続され該出力
   側に付設された予熱巻線n₁，n₂で予熱電極を加熱
   すると共に前記高周波電圧を印加して始動させる
   放電灯３４とを具備した放電灯点灯装置におい
   て、 前記放電灯３４と並列に半導体スイツチング素
   子３５を接続しておき、該半導体スイツチング素
   子３５を前記放電灯３４の始動操作開始から一定
   の時間だけ電源周波の各半サイクル毎に適当な位
   相角で導通させるように構成したことを特徴とす
   る放電灯点灯装置。