JP2000277282A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 突入電流を回避するために特別な素子を設け
る必要もなく、確実、かつ、経済的に突入電流を抑制で
きるような放電灯点灯装置を得る。 【解決手段】 放電灯１１を含む負荷回路９に高周波電
圧を印加し、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置におい
て、商用交流電圧を整流する整流回路３と、コンデンサ
１３とコンデンサ１５とが直列接続され、整流回路３の
出力と並列に接続されるコンデンサ回路と、互いに直列
接続され、整流回路の出力と並列に接続された、トラン
ジスタ４とトランジスタ５とを交互に駆動して、整流回
路３が整流した電圧を高周波電圧に変換する発振回路８
を含む高周波電力供給回路と、トランジスタ４とトラン
ジスタ５との接続点と、コンデンサ１３とコンデンサ１
５との接続点との間に接続されたコイル１６と、商用交
流電圧が０Ｖとなったときに、発振回路８の動作を開始
させる発振回路制御回路１８とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、放電灯に高周波
電力を供給する放電灯点灯装置に関するものである。特
に商用電源投入時に装置内に急峻な電流が流れるのを抑
制するためのものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の放電灯点灯装置の回路図
である。この図４は、従来から一般に知られているコン
デンサインプット型の放電灯点灯装置である（以下、
「従来例」という）。従来例では、商用電源１の電源投
入により印加される交流電圧を、ノイズフィルタ２を介
して整流回路３で整流し、コンデンサ１３で平滑して直
流電圧とする。この電圧を、直列接続した第１及び第２
のスイッチング素子であるトランジスタ４及び５に印加
する。発振回路８はトランジスタ４、５にそれぞれ交互
にベース電圧を印加し、トランジスタ４及び５を高速度
で交互にＯＮ・ＯＦＦするよう駆動させる。これによ
り、トランジスタ４と５との接続点に接続された負荷回
路９（放電灯１１を含む）に高周波の電力を供給し、放
電灯１１を点灯させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図５は従来例の回路に
おける各部の波形図である。従来例のような回路構成で
は、商用電源１の電源投入時にコンデンサ１３に５０Ａ
程度の過大な電流が瞬間的に流れる（以下、この電流を
「突入電流」という。）。そのため、この放電灯点灯装
置を複数個接続し、リレースイッチ等で一斉に電源投入
した場合には、そのリレーが故障してしまう等の問題を
引き起こすことがあった。

【０００４】図６は従来の放電灯点灯装置の一例を示す
回路図である。図６の装置では、突入電流を回避するた
めに、整流回路３の出力端とコンデンサ１３との間にサ
ーミスタ２０を接続し、サーミスタ２０を介してコンデ
ンサ１３へ電流が流れ込むようにして、コンデンサ１３
に流れようとする急峻な電流を抑制する。

【０００５】図７は従来の放電灯点灯装置の他の一例を
示す回路図である。図７の装置では、突入電流を回避す
るために抵抗２１とサイリスタ２２を用いている。商用
電源１投入時の急峻な電流の上昇を抵抗２１に吸収さ
せ、ある一定の時間経過後にサイリスタ２２をＯＮさせ
て、サイリスタ２２を介して電流を流し、突入電流を抑
制しようとするものである。

【０００６】しかし、図６や図７のような装置は、大き
な電流が流れる経路上に何らかの素子を挿入し、抵抗と
コンデンサとの直列接続回路を構成することによりエネ
ルギーを吸収させてコンデンサ１３へに流れる突入電流
を抑制するものである。そのため、図６の装置では、電
流を抑制する必要のない通常点灯時でもサーミスタ２０
に電流が流れて発熱してしまうという問題があった。ま
た、図７においては、抵抗２１とサイリスタ２２に定格
の大きい素子を使わなければならないため、装置のコス
トが高くなるという問題があった。ここで、図６におい
て、サーミスタ２０は、常温では抵抗値を持ち、発熱す
ると抵抗値がほとんどなくなるものが使用される。した
がって、電源投入時は抵抗として機能し、ここを流れる
電流により発熱すると、短絡状態に近くなる。しかし、
長時間点灯又は繰り返し点灯等によりサーミスタが発熱
状態にあるときに電源を投入すると、サーミスタは短絡
状態に近いため、突入電流抑制の効果はなくなってしま
うという問題があった。また、サーミスタの抵抗値の変
化が少ないものを使用すれば突入電流は抑制できるが、
通常点灯時の回路損失が増え、回路全体の効率の低下を
招く結果となる。図７においては、サイリスタ２２がＯ
ＦＦからＯＮになるまでの時間を積分タイマ２３により
制御しているため、例えば電源をＯＦＦした直後に再び
ＯＮした場合等、積分タイマ２３のコンデンサに電荷が
残っているときに電源が投入されると、サイリスタ２２
がＯＮ状態のままスタートすることとなり、突入電流抑
制の効果はなくなってしまうという問題があった。以上
より、上記の方法は、回路の状態によっては突入電流を
抑制できない場合が生じるという問題があった。

【０００７】そこで、この発明では、より確実で、しか
も突入電流を回避するために特別な素子を設ける必要も
なく、経済的に突入電流を抑制できるような放電灯点灯
装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る放電灯点灯装置は、放電灯を含む負荷回路に高周波電
圧を印加し、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置におい
て、商用交流電圧を整流する整流回路と、第１のコンデ
ンサと第２のコンデンサとが直列接続され、整流回路の
出力と並列に接続されるコンデンサ回路と、整流回路の
出力と並列に接続された第１のスイッチング素子と第２
のスイッチング素子とを交互に駆動して、整流回路が整
流した電圧を高周波電圧に変換する高周波電力供給回路
と、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子
との接続点と、第１のコンデンサと第２のコンデンサと
の接続点との間に接続されたコイルと、商用交流電圧が
０Ｖとなったと判断すると、高周波電力供給回路の動作
を開始させる高周波電力供給回路制御回路とを備えてい
る。

【０００９】また、この発明の請求項２に係る放電灯点
灯装置は、放電灯を点灯させるのに必要となる電力を負
荷回路に供給できるように、高周波電圧の周波数及びコ
イルのインダクタンスを設定するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態に係
る放電灯点灯装置の回路図である。１は商用電源であ
り、通常用いられる交流電圧電源である。２はノイズフ
ィルタであり、商用電源１からの電圧波形をノイズを除
去した正弦波形にする。３は整流回路であり、正弦波形
を整流する。

【００１１】４及び５はトランジスタであり、スイッチ
ング素子である。トランジスタ４のエミッタとトランジ
スタ５のコレクタとが接続されている。また、整流回路
３とトランジスタ４、５とは並列に接続されている。８
は発振回路であり、トランジスタ４及び５にそれぞれ交
互にベース電圧を印加し、スイッチング素子であるトラ
ンジスタ４及び５を発振周波数（駆動周波数）で交互に
動作させるものである。この発振回路８により、発振周
波数を制御することでトランジスタ４及びトランジスタ
５の駆動周波数を変えることができる。６及び７はダイ
オードであり、回生電流を流すために設けられている。
ダイオード６のカソードとトランジスタ４のコレクタと
が接続され、ダイオード６のアノードとトランジスタ４
のエミッタとが接続されている。同様に、ダイオード７
のカソードとトランジスタ５のコレクタとが接続され、
ダイオード７のアノードとトランジスタ５のエミッタと
が接続されている。トランジスタ４及び５、ダイオード
６及び７、発振回路８でインバータ回路を構成する。

【００１２】９は負荷回路であり、バラストコイル１
０、放電灯１１及び予熱用コンデンサ１２で構成され
る。バラストコイル１０は放電灯１１に流れる電流を制
限する。放電灯１１は、この放電灯点灯装置により点灯
させる実質的な負荷である。予熱用コンデンサ１２は、
放電灯１１と接続され、放電灯１１の点灯時に、放電灯
１１の電極を予熱するために設けられている。また、１
４は直流カット用コンデンサであり、負荷回路９と直列
接続される。この直流カット用コンデンサ１４が、通常
時にバラストコイル１０と共振回路を構成する。

【００１３】１３及び１５はコンデンサである。コンデ
ンサ１３とコンデンサ１５とは直列に接続されている。
この回路と整流回路３とは並列に接続されている。ま
た、この回路とトランジスタ４及び５とは並列に接続さ
れている。ここで、コンデンサ１５は、トランジスタ４
及び５の駆動周波数に同期して完全な充放電を行える程
度に選定する。また、コンデンサ１５に比べて、コンデ
ンサ１３を相対的に大容量（約１００００倍程度）とす
る。１６はコイルである。コイル１６は、トランジスタ
４のエミッタ及びトランジスタ５のコレクタ間の接続点
とコンデンサ１５及びコンデンサ１３の間の接続点に挿
入される。コイル１６は、負荷回路９のバラストコイル
１０とは独立して接続されている。

【００１４】１７はゼロクロス検出回路である。ゼロク
ロス検出回路１７はノイズフィルタ２と整流回路３との
接続点と接続され、商用電源１の交流電圧の位相角が０
ｄｅｇとなるときを検出するための回路である。１８は
発振回路制御回路である。発振回路制御回路１８は、ゼ
ロクロス検出回路１７の検出に基づいて、発振回路８の
動作開始の制御を行うものである。

【００１５】なお、ここで、図１ではバラストコイル１
０と予熱用コンデンサ１２とで第１の共振回路を形成
し、またコイル１６とコンデンサ１５とで第２の共振回
路を形成している。第１の共振回路は電流共振し、第２
の共振回路は電圧共振する。電流共振とは、電流の制御
のための共振であり、電圧共振とは、電圧の制御のため
の共振である。この第２の共振回路を構成することで質
の高い放電灯点灯装置を得ることができる。本実施の形
態は、特別に突入電流対策用の素子を利用することな
く、利用されている素子を利用し、経済的、効率的に突
入電流を抑えようとするものである。

【００１６】次に本実施の形態における商用電源１を投
入した時の放電灯点灯装置の動作について説明する。ト
ランジスタ４及びトランジスタ５がＯＦＦで駆動してい
ない場合には、商用電源１が投入されても、コンデンサ
１５の容量がコンデンサ１３に比べて大変小さいので、
突入電流はほとんど生じない。トランジスタ４が駆動す
る（ＯＮする）と、整流回路３の出力から、トランジス
タ４、コイル１６を介してコンデンサ１３に電流が流れ
込む経路ができる。しかも、トランジスタ４の駆動周波
数は一般に５０ｋ〜１００ｋＨｚ前後であるため、ＯＮ
期間は非常に小さい。したがって、コイル１６のインピ
ーダンスは高くなる分、電流は流れにくくなり、突入電
流のような過大な電流はコンデンサ１３に流れ込まなく
なる。ただ、ここで、放電灯１１を予熱、放電及び点灯
させるための電力は負荷回路９に供給する必要がある。
そのために、発振回路８の発振周波数及びコイル１６の
インダクタンスはそれに合わせて調整しなければならな
い。

【００１７】図２は商用電源１の電圧の位相が９０ｄｅ
ｇの場合の本実施の形態の動作を説明するための各部波
形図である。商用電源１の電圧の位相が９０ｄｅｇの時
に発振を開始し、トランジスタ４及び５を駆動させると
突入電流が最大になる。この実施の形態の放電灯点灯装
置では、前述した従来の放電灯点灯装置の波形図（図
５）と比較してみるとわかるように、突入電流が抑えら
れる。

【００１８】図３は商用電源１の電圧の位相が０ｄｅｇ
の場合の本実施の形態の動作を説明するための各部波形
図である。商用電源１の電圧の位相が０ｄｅｇの時にト
ランジスタ４及び５を駆動させると突入電流を小さくす
ることができる。そこで、ゼロクロス検出回路１７及び
発振回路制御回路１８により、商用電源１の電圧が０Ｖ
となったときに、発振回路８の駆動を開始させること
で、大幅に突入電流を抑制することができる。図３は、
図５及び図２に比べても大幅に突入電流を抑制すること
ができることを示している。

【００１９】以上のように実施の形態によれば、商用電
源１の電源が投入され、トランジスタ４が駆動すると、
整流回路３の出力から、トランジスタ４、コイル１６を
介してコンデンサ１３に電流が流れ込む経路ができ、大
きな電流が流れる経路上に特別に突入電流対策用の素子
を追加しなくても、突入電流を抑制することができる。
また、ゼロクロス検出回路１７及び発振回路制御回路１
８により、商用電源１の電圧が０Ｖ（電圧の位相が０ｄ
ｅｇ）となったときに、発振回路８の駆動を開始させ、
トランジスタ４及び５を駆動させるようにしたので、さ
らに突入電流を抑制することができる。

【００２０】なお、本発明の実施の形態においては、ゼ
ロクロス検出回路１７を抵抗とトランジスタとを用いて
構成したが、商用電源の０点が検出できれば、他の構成
の回路であってもよい。また、本発明の実施の形態にお
いては、コンデンサ１３及び１５の関係については、電
源ライン側に容量の小さいコンデンサを、グラウンドラ
イン側に容量の大きいコンデンサを接続し、Ｈｉｇｈサ
イド・トランジスタ４の最初のＯＮタイミングを商用電
源の０点に合わせるものを挙げたが、電源ライン側に容
量の大きいコンデンサを、グラウンドライン側に容量の
小さいコンデンサを接続し、Ｌｏｗサイド・トランジス
タ５の最初のＯＮタイミングを実施の形態と同様のもの
としても、実施の形態と同様の突入電流抑制効果が得ら
れる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、商用電源
が印加され、発振回路が動作を開始したときに、コンデ
ンサに流入する突入電流を、放電灯の点灯に必要な基本
回路上の素子のみで抑制することができ、大電流が流れ
る経路上に特別な素子を追加しなくてもコンデンサに流
れ込む突入電流を抑制することができる安価な放電灯点
灯装置を得ることができる。さらに、商用電源が０Ｖと
なったときに、発振回路の動作を開始させるようにした
ので、さらに突入電流抑制の効果を高めることができ
る。また、本発明においては、商用電源の０Ｖ時の検出
により発振開始時を決定するので、回路構成が安価なだ
けでなく、いかなる回路状態においても確実に突入電流
を抑制することができる。

【００２２】また、本発明によれば、放電灯を点灯させ
るのに必要となる電力を負荷回路に供給できるように、
高周波電圧の周波数及びコイルのインダクタンスを設定
するようにしたので、突入電流を抑えつつ、安定した放
電灯点灯装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置
の回路図である。

【図２】 商用電源１の電圧の位相が９０ｄｅｇの場合
の本実施の形態の動作を説明するための各部波形図であ
る。

【図３】 商用電源１の電圧の位相が９０ｄｅｇの場合
の本実施の形態の動作を説明するための各部波形図であ
る。

【図４】 従来の放電灯点灯装置の回路図である。

【図５】 従来例の回路における各部の波形図である。

【図６】 従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路図で
ある。

【図７】 従来の放電灯点灯装置の他の一例を示す回路
図である。

【符号の説明】

１ 商用電源、２ ノイズフィルタ、３ 整流回路、
４，５ トランジスタ、６，７ ダイオード、８ 発振
回路、９ 負荷回路、１０ バラストコイル、１１ 放
電灯、１２ 予熱用コンデンサ、１３，１５ コンデン
サ、１４ 直流カット用コンデンサ、１６ コイル、１
７ ゼロクロス検出回路、１８ 発振回路制御回路。

フロントページの続き (72)発明者 永井 敏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 江口 健太郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 西 健一郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 柴田 浩治 神奈川県鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱 電機照明株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA02 BA03 BB01 BC01 BC03 CA16 DB03 DD04 EA06 GA01 GB12 GC04 HA06 HB03 5H007 BB03 CA01 CB04 CB17 CB22 CC01 CC07 DA05 DB01 DC02 DC05 GA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電灯を含む負荷回路に高周波電圧を印
   加し、前記放電灯を点灯させる放電灯点灯装置におい
   て、 商用交流電圧を整流する整流回路と、 第１のコンデンサと第２のコンデンサとが直列接続さ
   れ、該整流回路の出力と並列に接続されるコンデンサ回
   路と、 互いに直列接続され、該整流回路の出力と並列に接続さ
   れた、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素
   子とを交互に駆動して、前記整流回路が整流した電圧を
   高周波電圧に変換する高周波電力供給回路と、 前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング
   素子との接続点と、前記第１のコンデンサと前記第２の
   コンデンサとの接続点との間に接続されたコイルと、 前記商用交流電圧が０Ｖとなったときに、前記高周波電
   力供給回路の動作を開始させる高周波電力供給回路制御
   回路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 前記放電灯を点灯させるのに必要となる
   電力を前記負荷回路に供給できるように、前記高周波電
   圧の周波数及び前記コイルのインダクタンスを設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。