JPH0261996A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インバータ装置を用いて放電灯を高周波点灯
させる放電灯点灯装置に関するものである。

［従来の技術］ 第７図は従来の放電灯点灯装置の回路図である。

この点灯装置にあっては、トランジスタＴｒ、がオン、
オフを繰り返すことにより放電灯１ａに高周波電力を供
給する一方式インバータ回路を用いている。インバータ
回路を用いた放電灯点灯装置は、回路効率が高く、小型
軽量化できる特徴を有する。

以下、その回路構成について説明する。商用交流；源Ｖ
ｓはダイオードブリッジＤＢにて全波整流され、コンデ
ンサＣ３にて平滑されて、直流電源Ｅが得られる。コン
デンサＣ１には、トランジスタＴｒ、のコレクタ・エミ
ッタ間を介して、インダクタＬ＋とコンデンサＣ２の並
列回路が接続されている。トランジスタＴｒｌのコレク
タ・エミッタ間には、ダイオードＤ、が逆並列接続され
ている。

トランジスタＴｒ、のベースには、制御回路３の発振出
力が供給されている。インダクタＬ、とコンデンサＣ２
の並列回路には、放電灯１ａのフィラメントＬ、ｆ２の
電源側端子が限流用のインダクタＬ２を介して接続され
ている。放電灯１ａのフィラメントｒ＋、ｒｚの非電源
側端子間には、予熱用のコンデンサＣ３が並列接続され
ている。放電灯ｌａのフィラメントｆ２とインダクタＬ
２の接続点の電圧Ｖａは、抵抗Ｒ，，Ｒ２にて分圧され
て、制御回路３にて検出されている。制御回路３の動作
電源電圧は、コンデンサＣＩから抵抗Ｒ４を介してコン
デンサＣ１を充電し、ツェナダイオードＺＤ、にて電圧
規制することにより得られている。この第７図に示す回
路においては、直流電源Ｅの電圧ＶＩ）ｃは高々１４０
Ｖ程度であり、放電灯１ａが４０Ｗ級のランプ電圧Ｖｉ
ａの高いものであれば、直流電圧ＶＤＣにランプ電圧Ｖ
１ａをｍ畳させた電圧Ｖ　ａ＝　Ｖ　ＤＣ＋　Ｖ　Ｉａ
がグランドレベル（０■）を下回ることら稀ではない。

ところで、放電灯ｆａが蛍光灯のような熱陰極型の放電
灯である場合には、放電が容易に起こるようにフィラメ
ントｒｌ、ｈにエミッタと呼ばれる熱電子放出物質を塗
布しており、このエミッタが消耗した状態をエミッタレ
ス（以後「エミレス」という）と呼んでいる。一般にエ
ミレス状態の放電灯をインバータ装置で点灯させると、
半波放電により限流要素であるインダクタのｌ！１和や
、Ｌ、Ｃ振動を用いている回路では振動の乱れを生じ、
スイッチング素子に異常電流が流れ、素子の発熱や破損
などの原因となる。この一方式インバータ回路では、上
側のフィラメントｆ、がエミレス状態になったときは、
限流−インダクタＬ２の飽和によりトランジスタＴｒｌ
に過電流が流れ、素子の発熱を生じ、下側のフィラメン
）・ｆｌがエミレス状態になったときには、インダクタ
し、の飽和によりインダクタＬ、の発熱を生じる。そこ
で、第７図に示す回路では、放電灯１ａがエミレス状態
に陥ったことを制御回路３にて検出し、インバータ装置
の発振を抑制又は停止させるようにしている。この制御
回路３は、放電灯１ａとインダクタＬ２との接続点の電
圧Ｖａを検出している。放電灯１！ａが点灯すると、放
電灯ｆｆａのフィラメントｒ２とインダクタＬ２の接続
点には、Ｖ　ａ　＝　Ｖ　ＤＣ−Ｖ　Ｉａの電圧が現れ
る。

第８図は、放電灯１ａが正常状態である場合と、異常状
態である場合の検出電圧Ｖａの違いを示している。同図
から分がるように、エミレス状態になったフィラメント
からは電子の放出が無いため、放電灯１ａはいわゆる半
波数電状悪となる。例えばフィラメントｒＩがエミレス
状態になった場合には、ランプ電流はフィラメント「２
からの電子放出のみによって流れることになる。このと
き、ランプ電流によるランプ電圧Ｖ１ａが発生するが、
フィラメントｒ２側がフィラメントｒＩ側に対して高電
圧になっても、フィラメントｒ、からの電子放出が乏し
く、ランプ電流が流れないため、このときは正常点灯時
のランプ電圧Ｖｌａより高くなる。フィラメントｒ２が
エミレス状態になった場合は、その逆となる。

したがって、従来例においては、第８図に示すように、
検出電圧Ｖａの上限値■、と下限値Ｖ２の間を正常時の
電圧と決めて、電圧Ｖｎが上限値Ｖ、より大きいか、下
限値■２よりも小さいときには、放電灯１ａが異常状態
であると判定していた。

［発明が解決しようとする課Ｍ１ ところが、使用する放電灯ｌａのワット数が例えば４０
Ｗのように高いワット数である場合においては、放電灯
１ａのランプ電圧ＶＺ＆が元々高いので、電源電圧ＶＤ
Ｃの低下等が生じたときや、放電灯ｅａのガス圧のばら
つきによりランプ電圧■ｅａがばらついたときには、正
常点灯状懲においても、第８図における検出電圧Ｖ　ａ
　−Ｖ　ＤＣＶ　１　ａが負電位になってしまうことが
ある。そのような場合には、前述の設定レベルの下限値
■、を、回路のグランドレベルに対して負の値に設定す
る必要があり、制御回路３の電源を正負両電源とする必
要があり、コストが増大するという問題があった。また
、負電圧を検出するために、ダイオードブリッジを用い
て検出電圧を整流する方法もあるが、整流出力のアース
ラインが主回路のアースラインとは異なるために、整流
出力を検出信号として制御回路にり−えるときに、フォ
トカプラ等を泪いて絶縁する必要があり、実用化が困難
であった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、放電灯の異常状πの検出を単一
電源で行い得るようにした放電灯点灯装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る放電灯点灯装置にあっては、上記の課題を
解決するために、第１図に示すように、放電灯１ａの一
端が直流電源Ｅの第１の極（正極）に接続され、放電灯
１ａの他端が限流要素（インダクタＬ２）とスイッチン
グ素子（トランジスタＴ　ｒ　、　）を介して直流電源
Ｅの第２の極（負極）に接続され、スイッチング素子が
導通、非導通を繰り返すことにより放電灯ｆ’ａに高周
波電力を供給するインバータ装置を備え、放電灯Ｉａと
限流要素の接続点の電圧Ｖａを一定レベルの直流電圧を
重畳させて検出し、検出電圧を所定レベルの電圧と比較
することにより放電灯１’ａの異常状態を判定する手段
を備えることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明にあっては、このように、放電灯１ａと限流要素
の接続点の電圧Ｖａを一定レベルの直流電圧を重畳させ
て検出するようにしたから、放電灯Ｌａのガス圧のばら
つきや管壁温度の変動によるランプ電圧■１ａの変動、
あるいは電源電圧ＶＤＣの低下などにより、放電灯１ａ
と限流要素の接続点の電圧Ｖａが直流電源Ｅの第１及び
第２の各種の電位の間に存在しない状態が生じても、一
定レベルの直流電圧の重畳により、直流電源Ｅの第１及
び第２の各種の電位の間に検出電圧をレベルシフトする
ことができ、したがって、検出電圧のレベル比較を容易
に行うことができるものである。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の回路図である１本実施例に
あっては、第７図の従来例に定電流回路１を追加したも
のである。定電流回路１はトランジスタＴ　ｒ　２　、
　Ｔ　ｒ　３よりなるカレントミラー回路を含み、コン
デンサＣ１に得られる制御電源電圧Ｖｃｃからトランジ
スタＴｒ２を介して抵抗Ｒ１に定電流Ｉ　＝（Ｖｃｃ−
ＶＢＦり／　Ｒｙを流して、これと同じ電流をトランジ
スタＴｒ３とダイオードＤ２を介して抵抗Ｒ２にも流す
ものである。■８εはトランジスタＴ　ｒ２．　Ｔ　ｒ
　３のベース・エミッタ間電圧降下分である。抵抗Ｒ２
には、ｒ　ＸＲ２＝（Ｖｃｃ−ＶＢＥ）ＸＲ２／Ｒ，の
直流定電圧Ｖｄが余分に発生する。この直流定電圧Ｖｄ
は、重ね合わせの原理により、電圧Ｖａを抵抗Ｒ１，Ｒ
２にて分圧した電圧に線形的に重畳されるので、検出回
路２への入力電圧ＶＲ２は、第２図に示すように、上記
直流定電圧Ｖｄの分、レベルシフトされることになる。

したがって、検出回路２への入力電圧を負にならないよ
うに設定することができる。従来例では、正負両電位で
レベルの比較をしなければならないので、正負両電源が
必要であったが、本発明では正電位側でのみレベル比較
を行えば良いので、検出回路２は単一電源で駆動でき、
回路構成が簡単化できるものである。

第３図は本発明の他の実施例の回路図である。

本実施例にあっては、第７図の従来例にレベルシフト回
路４を追加したものである。レベルシフト回路４は、限
流用のインダクタＬ２に２次巻線を設けて、この２次巻
線に発生する高周波電圧を、ダイオードＤ３にて整流し
、ツェナダイオードＺＤ２とコンデンサＣ３により電圧
規制及び平滑して、直流定電圧Ｖｄを発生させ、下側フ
ィラメントｒ２の電圧Ｖａの分圧抵抗Ｒ，，Ｒ２と直列
に印加するものである。したがって、分圧抵抗Ｒ，，Ｒ
２の接続点の電圧は、第７図の従来例における抵抗Ｒ６
に生じる電圧ＶＲ２に、直流定電圧Ｖｄが１ｉ畳された
電圧となり、検出回路２は正電位側でのみレベル比較を
行えば良く、回路構成が簡ｍになるものである。

なお、上記各実施例において、上側フィラメントｒ、の
エミレス状態の検出は、直流定電圧Ｖｄが重畳された分
、検出電圧の上限値■Ｉを上げることにより従来例と同
様に検出可能である。下側フィラメントｒ２のエミレス
状態の検出についても、直流定電圧Ｖｄが重畳された分
、検出電圧の下限値■２を上げることは言うまでもない
。

また、第２図の動作波形図では、下側フィラメントｆ２
がエミレス状態であるときに、検出回路２の入力電圧が
正電位になるように直流定電圧Ｖｄのレベルを設定しで
あるが、少なくとも放電灯４ａの正常状態において検出
回路２の入力電圧が正電位であれば、下側フィラメント
「２がエミレス状態であるときに、検出回路２の入力電
圧が負電位になることでエミレス状態の検出が可能であ
る。

以上の実施例では一方式インバータ回路を例示したが、
第４図に示すように、直列共振型のインバータ回路に本
発明を適用しても同様な効果が得られる。この回路は、
第１図又は第３図に示す一方式のインバータ回路におけ
るインダクタし、とコンデンサＣ２の並列回路に代えて
、トランジスタＴｒ、にダイオードＤ４を逆並列接続し
、た回路を接続しており、また、直流成分カッ■・用の
コンデンサＣ８をインダクタＬ２と直列に接続して成り
、インダクタＬ２とコンデンサＣ５とで直列共振回路を
構成している。コンデンサＣ９はコンデンサＣ３に比べ
て大容量であるので、共振には寄与しない。

各トランジスタＴ　ｒ　４　、　Ｔ　ｒ　１にはドライ
バ５．６を介して制御回路３から駆動電流が供給され、
トランジスタＴ　ｒ　ｌ、　Ｔ　ｒ　４が交互にオンさ
れることにより、放電灯１ａに高周波電力が供給される
ものである。

また、実施例に示した回路例では、放電灯１ａの上側フ
ィラメントｒ、が直流電源Ｅの正極に接続されていて、
放電灯１ａの下側フィラメントｆ２に、Ｖａ＝　Ｖ　Ｄ
Ｃ−Ｖ　１ｍの電圧が発生し、この電圧Ｖａが負電位に
なるのは電源電圧■。。が低く、ランプ電圧Ｖ１ｍが高
い場合のみであったが、第５図に示すように、放電灯Ｉ
！ａの一端が直流電源Ｅの負極、つまりアースライン側
に接続しであるような場合には、放電灯Ｎａの上側フィ
ラメントｆ１の電圧は、第６図に示すように正負両方向
に振動し、下側フィラメントｆ２がエミレス状態である
ことの派別は負電位でのレベル比較により行う必要があ
るが５本発明を適用すれば、このような場合においても
直流電圧を重畳することにより、正電位側で検出するこ
とが可能となるものである。

［発明の効果〕 本発明によれば、上述のように、放電灯の一端が直流電
源の第１の極に接続され、放電灯の他端が限流要素とス
イッチング素子を介して直流電源の第２の極に接続され
、スイッチング素子が導通、非導通を繰り返すことによ
り放電灯に高周波電力を供給するインバータ装置を備え
る放電灯点灯装置において、放電灯と限流要素の接続点
の電圧を一定レベルの直流電圧を重畳させて検出し、検
出電圧を所定レベルの電圧と比較することにより放電灯
の異常状態を判定するようにしたから、元々ランプ電圧
の高い放電灯を使用した堝６において、そのガス圧のば
らつきや管壁温度の変動によるランプ電圧の変動や、電
源電圧の低下があっても、放電灯の異常状態を確実に判
定することができ、しかも、従来例のように、検出回路
や制御回路の電源として正負両電源を用いる必要がなく
、安価に構成できるという効県がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は同上の動
作波形図、第３図は本発明の他の実施例の回路図、第４
図は本発明を適用できる放電灯点灯装置の他の例を示す
回路図、第５図は本発明を適用できる放電灯点灯装置の
さらに他の例を示す回路図、第６図は同上の動作波形図
、第７図は従来例の回路図、第８図は同上の動作波形図
である。 １は定電流回路、２は検出回路、３は側御回路、Ｅは直
流電源、Ｔ　ｒ　＋はトランジスタ、１ａは放電灯、■
、２はインダクタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電灯の一端が直流電源の第１の極に接続され、
   放電灯の他端が限流要素とスイッチング素子を介して直
   流電源の第２の極に接続され、スイッチング素子が導通
   、非導通を繰り返すことにより放電灯に高周波電力を供
   給するインバータ装置を備え、放電灯と限流要素の接続
   点の電圧を一定レベルの直流電圧を重畳させて検出し、
   検出電圧を所定レベルの電圧と比較することにより放電
   灯の異常状態を判定する手段を備えて成ることを特徴と
   する放電灯点灯装置。