JPH01186790A - 放電ランプの点灯装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、インバーター回路により高周波で放電ラン
プを点灯させる装置にかかわり、とくにインバーター回
路の入力電圧が、部分的に平滑された直流電源を用いた
放電ランプの点灯装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、本発明者が先に特願昭６２−１２７８０８号
として提案した放電ランプの点灯装置の回路図を示して
いる。

図において、（１）は直流電源で、商用交流電源（１６
）を整流する整流器（１７）の出力端子間にコンデンサ
（２０）、（２１）と、このコンデンサ（２０）、（２
１）に充電方向のダイオード（２２）を直列に接続する
とともに、各コンデンサ（２０）、（２１）の両端をそ
れぞれ放電方向のダイオ、−ド（２３）、（２４）が接
続されている。（２）は直流電源（１）の電源電圧を高
周波電圧に変換する負荷電流帰還形の一石自動式トラン
ジスタインバーター、（３）は電極（３ａ）、（３ｂ）
を有する放電ランプ、（４）は放電ランプ（３）のラン
プ電流を制限するパラストチョーク、（５）は放電ラン
プ（３）の両端に接続された始動コンデンサである。

つぎにトランジスタインバーター（２）の回路構成を説
明する。（６）はスイッチング動作を行う主トランジス
タで、エミッタが直流電源（１１（７）　負ｍに接続さ
れ、また直流電源（１）の正極とコレクタ間には出カド
ランス（７）と共振コンデンサ（８）とが並列に接続さ
れている。（９）は負荷回路に挿入された一次巻線（９
ａ）および二次巻線（９ｂ）を有する電流変成Ｎ（以下
ＣＴという）、頭、（１１）、（１２）は直列接続され
た発振起動抵抗、抵抗およびダイオードで、直流電源（
１）の正極と主トランジスタ（６）のベース間に発振起
動抵抗ＱＯ）が、また主トランジスタ（６）のベース・
エミッタ間に抵抗（１１）とダイオード（１２）とが接
続されている。また、主トランジスタ（６）の入力部に
は周波数切換え回路（２５）が接続されており、つぎの
ように構成されている。

ＣＴ　（９１の二次巻ｔ！　（９ｂ）と直列に接続され
ているコンデンサ（２６）と並列に接続された補助コン
デンサ（２７）と、この補助コンデンサ（２７）に直列
に接続された切換えスイッチ、（２８）で構成され、こ
の切換えスイッチ（２８）は互いに逆並列接続されたト
ランジスタ（２９）とダイオード（３０）で構成されて
いる。そして、抵抗（３１）と抵抗（３２）が、トラン
ジスタインバーター（２）の入力端子間に直列に接続さ
れ、これらの中点とトランジスタ（３３）のベース間に
定電圧ダイオード（３４）が接続されている。また、抵
抗（３５）、（３Ｂ）がトランジスタインバーター（２
）の正の入力端に接続され、他端がそれぞれトランジス
タ（３７）のベースとコレクタに接続されている。さら
に、抵抗（３８）、（３９）、コンデンサ（４０）がト
ランジスタ（２９）のベースとトランジスタ（３７）の
コレクタ間接続されている。

つぎに、かかる構成の放電ランプの点灯装置の動作につ
いて説明する。第４図はこのための第３図の各部波形図
で、（ａ）は商用交流電源（１６）の電圧波形、（ｂ）
は直流電源（１）の電圧波形、（ｅ）は抵抗（３２）の
端子電圧波形で、ｖ２は定電圧ダイオード（３４）のツ
ェナー電圧レベルを示し、（ｄ）はトランジスタ（２９
）のＯＮ、ＯＦＦを示す図、（ｅ）は放電ランプ（３）
のランプ電流波形で点線はこの高周波ランプ電流の包絡
線を示している。

第３図において、直流電源（１）が投入されると、発振
起動抵抗α〔を介して主トランジスタ（６）にベース電
流が供給され、主トランジスタ（６）がオン（ＯＮ）に
移行する。これにより、主トランジスタ（６）を介して
出カドランス（７）あるいは負荷電・　路（パラストチ
ンーク（４）と電極（３ａ）、（３ｂ）と始動コンデン
サ（５）の直列回路）に電流が流れ、この負荷電流がＣ
Ｔ　（９）を介して出力トランジスタ（６）の入力に正
帰還され、コンデンサ（１３）が充電されながら、主ト
ランジスタ（６）はオン状態を保つ。そして、この振動
性のベース電流が逆方向に流れるようになり、主トラン
ジスタ（６）は急速にターンオフする。すなわち、ＣＴ
（９１の二次巻Ｍ　（９ｂ）のインダクタンスとコンデ
ンサ（２６）　（あるいはコンデンサ（２７）を含むこ
ともある）のＬＣ共振によって主トランジスタ（６）の
ＯＮ（導通）期間が決定される。その後は出カドランス
（７）と共振コンデンサ（８）で構成されるタンク回路
に貯えられた電気エネルギーが共振し、上記負荷回路に
共振電流が流れる。この負荷電流がＣＴ　（９１を介し
てダイオード（１２）を流れ、主トランジスタ（６）が
オフ状態を保つ。そして、共振負荷電流によって再びｃ
　Ｔ　（９）の二次巻線（９ｂ）に主にトランジスタ（
６）への正帰還電流が流れるようになり、主トランジス
タ（６）がターンオンして上記の動作を繰り返し、たと
えば２０〜５０ＫＨｚ程度の高周波で主トランジスタ（
６）はスイッチングを行う。このとき、始動コンデンサ
（５）の容量をバラストチ算−り（４）とＬＣ共振する
値に設定しであるので、放電ランプ（３）の電流（３ａ
）、（３ｂ）に高周波の共振電流が流れると同時に始動
コンデンサ（５）の両端に高電圧が生じ、この電圧によ
って放電ランプ（３）が点灯する。放電ランプ（３）が
点灯した後は、始動コンデンサ（５）と並列に放電ラン
プ（３）のインピーダンスが接続された形となり、これ
を負荷回路として上述の動作と同様にトランジスタイン
バーター（２）が発振動作を継続し、放電ランプ（３）
にバラストチコーク（４）で制限される高周波電流が流
れる。

このときの周波数切換え回路（２５）の動作をつぎに説
明する。

第４図（ｂ）に示す部分平滑された直流電圧波形の各サ
イクルにおけるＡ区間とＢ区間は、それぞれ第４図（ｅ
）に示すように、抵抗（３２）の端子電圧が定電圧ダイ
オード（３４）のツェナー電圧■２よりも小さい区間と
大きい区間で設定されている。したがって、まずＢ区間
ではトランジスタ（３３）がＯＮｌ　トランジスタ（３
７）が０ＦＦ１トランジスタ（２９）がＯＮとなってお
り、つまり、切換えスイッチ（２８）がＯＮ状態となっ
ており、二次巻線（９ｂ）と直列にコンデンサ（２６）
と補助コンデンサ（２７）の並列回路が接続され、トラ
ンジスタインバーター（２）はこの共振条件で決定され
る発振周波数ｆ、で発振している。

一方、Ａ区間ではトランジスタ（３３）がＯＦ　Ｆ　。

トランジスタ（３７）がＯＮｌ　トランジスタ（２９）
がＯＦＦとなり、すなわち切換えスイッチ（２８）がＯ
ＦＦ状態となっている。したがって、Ｂ区間と比較して
二次巻１！！　（９ｂ）と直列接続されろコンデンサ容
量が小さくなるので前述の主トランジスタの導通期間が
短（なり、トランジスタインバーター（２）の発振周波
数ｆ、がｆ　ａ＞　ｆ　ｂとなっている。

ところで、トランジスタ（２９）とトランジスタ（３７
）間に挿入きれている抵抗（３８）、（３９）、コンデ
ンサ（４０）の回路はトランジスタインバーター（２）
の発振周波数がｆ１→ｆ１あるいはｆ、→ｆ、にゆるや
かに切り換わるように考慮したもので、これによって、
この装置から発生する騒音を防止できろ。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような放電ランプの点灯装置においては、高周波
でスイッチング動作する主トランジスタ（６）のＯＮ期
間は、主に直流電源（１）→放電ランプ（３）→バラス
トチコーク（４）→ＣＴ　（９１の一次巻！　（９１）
神主トランジスタ（６）→直流電源（１）のループでラ
ンプ電流が流れ、高周波のコレクタ電流Ｉ０は概略第５
図に示すようなビーク値Ｉｃｅ、を有する波形となり、
ランプ電流が大きいほどＩＯｌが大きくなる。

ところで、第４図におけろＡ区間とＢ区間において、こ
の１．、を比較すると、第１にトランジスタインバータ
ー（２）の入力電流電圧についてはＡ区間の方がＢ区間
よりも低いこと、第２にトランジスタインバーター（２
］の発振周波数については、Ａ区間の方がＢ区間よりも
高く、シたがってへ区間におけるバラストチョーク（４
）のインピーダンスがＢ区間よりも大きいことによって
、Ａ区間と比較し、Ｂ区間のＩ６．が倍程度に大きくな
る。また、直流電源（１）がほぼ完全に平滑された直流
電源の場合は全区間にわたってＩｏｐがほぼ同じ値（こ
の値を■。、ｆとする）となる。

以上の理由から、上記装置では、放電ランプのランプ電
流実効値を同じに設定する場合、第４図（ｂ）に示した
直流電源（１）の電圧波形のピーク位相付近における■
。、が上記■。９．よりも大きくなり、したがって、主
トランジスタ１６）の損失が大きくなったり、また主ト
ランジスタ（６）としてコレクタ電流定格値が大きく高
価なトランジスタを用いなければならない課題があった
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の放電ランプの点灯装置は、インバーター回路
の部分平滑された入力直流電圧波形の各サイクルにおい
て、部分平滑区間の全区間を含むＡ区間のインバーター
の発振周波数を、それ以外の区間となるＢ区間に対して
、放電ランプのバラスト素子が低インピーダンスとなる
ように制御する周波数切換え回路を備えたものである。

〔作用〕

この発明の放電ランプの点灯装置においては、周波数切
換え回路によって、インバーター回路の入力電圧に同期
してインバーター回路の発振周波数は各サイクルの部分
平滑された区間（Ａ区間）以外の区間（Ｂ区間）におい
て、バラスト素子が低インピーダンスとなるように刷部
される。したがって、Ａ区間とＢ区間における高周波の
ランプ電流値の差が小さくできるので、主トランジスタ
の高周波のコレクタ電流のピーク値の差を小さくし、主
トランジスタの損失を抑え、コレクタ電流定格低下を可
能にする。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、第３
図の本発明者が先に提案した装置と比較すると、抵抗（
３５）とこの抵抗（３５）に直列接続されたトランジス
タ（３３）がなくな９、定電圧ダイオード（３４）の１
ノード端子はトランジスタ（３７）のベースに接続され
ている点が異なっており、その他は第３図に示す装置の
回路構成と同様であるので説明を省略する。

つぎに、かかる構成の放電ランプの点灯装置の動作につ
いて説明する。第２図はこのための第１図の各部波形図
で、第４図と同様（＆）は商用交流電源（１６）の電圧
波形、（ｂ）は直流電源（１９）の電圧波形、（ｃ）は
抵抗（３２）の端子電圧波形で、ｖつは定電圧ダイオー
ド（３４）のツェナー電圧レベルを示し、（ｄ）はトラ
ンジスタ（２９）のＯＮ、ＯＦＦを示す図、（ｅ）は放
電ランプ（３）のランプ電流波形で点線はこの高周波ラ
ンプ電流の包絡線を示している。

第１図において、直流電源（１）が投入されると、発振
起動電流叫を介して発振起動電流が流れ、前述の従来装
置と同様の動作でトランジスタインバーター（２）が発
振し、放電ランプ（３）が点灯する。このときの周波数
切換え回路の動作をつぎに説明する。

第２図（ｂ）に示す部分平滑された直流電圧波形の各サ
イクルにおけるＡ区間とＢ区間は、それぞれ第２図（ｅ
）に示すように、抵抗（３２）の端子電圧が定電圧ダイ
オード（３４）のツェナー電圧ｖ２よりも小さい区間と
大きい区間で設定されている。したがって、まずＢ区間
ではトランジスタ（３７）がＯＮ、）ランジスタ（２９
）がＯＦＦとなっており、つまり、切換えスイッチ（２
８）がＯＦＦ状態となっており、二次巻線（９ｂ）と直
列にコンデンサ（２６）と補助コンデンサ（２７）の並
列回路が接続され、トランジスタイン、バーター（２）
はこの共振条件で決定される発振周波数ｆｂで発振して
いる。

一方、Ａ区間ではトランジスタ（３７）がＯＦＦ。

トランジスタ（２９）がＯＮとなり、すなわち切換えス
イッチ（２８）がＯＮ状態となっている。したがって、
Ｂ区間と比較して二次巻線（９ｂ）と直列接続されるコ
ンデンサ容量が大きくなるので前述の主トランジスタの
導通期間が長くなりトランジスタインバーター（２）の
発振周波数ｆ、がｆｌ＜　ｆ　ｂとなっている。

第２図（ｅ）および第４図（ｅ）のランプ電流波形を比
較すると第２図（ｅ）の方が、Ａ区間とＢ区間での高周
波のランプ電流値の差が小さくなっていることがわかる
。

ところで、この実施例のように始動コンデンサ（５）と
パラストチョーク（４）の共振現象によって始動コンデ
ンサ（５）に発生する高電圧によって放電ランプ（３）
を始動させる始動方式の場合、上記のように発振周波数
をｆ　、＜　ｆ　ｂとなる′ように制御することによっ
てＡ区間における放電ランプ（３）の放電維持が困難と
なる場合は、出カドランス（７）による昇圧が有効とな
る。

また、放電ランプ（３）のランプ電流値の少ないＡ区間
における発振周波数ｆ、をたとえば赤外線リモートコン
トローラの変調周波数の上限値以上でその近傍に設定す
ることによって、発振周波数ｆ　−＜　ｆ　ｂとなるの
で、赤外線リモートコントローラ応用機器に対して障害
をおよぼす確率は低いものとなる。

なお、上記実施例ではトランジスタインバーターが負荷
電流帰還形の一方式のものについて説明したが、これは
たとえば出カドランスの電圧帰還形のものでもよく、周
波数切換え回路（２５）および切換えスイッチ（２８）
の構成もこれらに限ったものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、トランジスタ
インバーターの入力電流電圧を部分平滑することによる
商用交流電源の入力力率が高力率で、ランプ発光効率向
上を維持できる特長を活かしつつ、トランジスタインバ
ーターの発振周波数を刷部する周波数切換え回路を設け
ることによって、Ａ区間とＢ区間における高周波のラン
プ電流値の差を小さくし、これによって主トランジスタ
の高周波のコレクタ電流■。

のピーク値■。、の差を小さくすることによって、主ト
ランジスタに関して損失を小さ（でき、また比較的コレ
クタ電流定格が小さく安価なトランジスタを用いること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の各部波形図、第３図は本発明者が先に提案した放
電ランプの点灯装置の回路図、第４図は第２図に対応す
る第３図の各部波形図、第５図は第３図に示す主トラン
ジスタのコレクタ電流波形図である。 図において、（１）は直流電源、（２）はトランジスタ
インバーター、（３）は放電ランプ、（４）はパラスト
チョーク、（５）は始動コンデンサ、（２５１は周波数
切換え回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源を整流し、得た脈流の直流電圧の各間を部分的
   に平滑してなる直流電源と、この部分平滑された直流電
   圧を高周波電圧に変換するインバーター回路と、この高
   周波電圧によって点灯する放電ランプと、この放電ラン
   プのランプ電流を制限するリアクタンス成分のバラスト
   素子とで構成される放電ランプの点灯装置において、上
   記部分平滑された直流電源の電圧波形の各サイクルにお
   いて、部分平滑された区間の全てを含むＡ区間のインバ
   ーター回路の発振周波数を、そのＡ区間以外の区間であ
   るＢ区間に対して上記バラスト素子が低インピーダンス
   となるように制御する周波数切換え回路を備えたことを
   特徴とする放電ランプの点灯装置。