JPH03110793A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、蛍光灯等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装
置に係わり、特に、インバータ回路を用いて高周波点灯
させる放電灯点灯装置に関する。

（従来の技術） 従来、蛍光灯等の放電灯を高周波点灯させる放電灯点灯
装置は例えば第５図に示すように構成されている。直流
電源１から供給される直流電圧は電源スィッチ１ａを介
して高周波インバータ回路２の入力端子３ａ、３ｂへ入
力される。高周波インバータ回路２は、周知のように、
入力たし直流電圧を平滑する平滑コンデンサ４、インダ
クタンスコイル５、一対のスイッチングトランジスタ６
．７、共振コンデンサ８および発振トランス９からなる
自励式のプッシュプル発振回路で構成されている。そし
て、この高周波インバータ回路２の共振トランス９の２
次側巻線に接続された出力端子１０ａ、１０ｂの一方の
出力端子１０ａは限流チョークコイル１１を介して例え
ば冷陰極構造の放電灯１２の一方の電極１２ａに接続さ
れ、他方の出力端子１０ｂは放電灯１２の他方の電極１
２ｂに直接接続されている。

このような放電灯点灯装置において、電源スィッチ１ａ
を投入すると、高周波インバータ回路２が自励発振し、
出力端子１０ａ、１０ｂから高周波電圧が出力され、こ
の出力電圧が放電灯１２の電極１２ａ、１２ｂ間に印加
され、放電灯１２は放電開始し、この放電灯１２は点灯
する。なお、限流チョークコイル１１は放電開始時に過
大電流が流れるのを制限する機能を有する。

しかしながら、上記のように構成された放電灯点灯装置
においてもまだ解消すべき次のような課題がある。

すなわち、冷陰極構造の放電灯１２において、点灯開始
前は、電極１２ａ、１２ｂの温度は室温程度であるで、
このような低温条件下で電極１２ａ、１２ｂ間に放電を
開始させるためには、電ｔ５＋１２ａ、１２ｂ間にかな
り高い電圧を印加する必要がある。

したがって、高周波インバータ回路２から出力される高
周波電圧の電圧値を上昇される必要がある。出力電圧を
上昇させるには発振トランス９に、高い昇圧比（−巻線
比）が要求される。しかし、この高い巻線比を得るため
に１次側巻線の巻数を小さくすると、発振トランス９の
コアを大きくする必要がある。また、２次側巻線の巻数
を大きくすると発振トランス９全体が大型化する。

また、発振トランス９を小型化ることによって放電点灯
装置全体をさらに小型軽量に形成することが望まれてい
るが、一定電圧以上の出力電圧を維持した状態で発振ト
ランス９を小型化することは、絶縁耐圧等の制約があり
、非常に困難である。

また、限流チョークコイル１１により始動パルスを発生
させる場合、発生するパルス電圧は、始動時に放電灯１
２に流れる放電電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）に比例する
が、特に低温状態における放電灯１２の変化量（ｄ　ｉ
　／　ｄ　ｔ　）は小さくなる傾向にある。よって、充
分な始動パルスが得られない。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の放電灯点灯装置においては、放電灯
を点灯開始させるために一定電圧以上の出力電圧値が必
要であったので、発振トランスを小型化するにも一定の
限界があった。したがって、放電灯点灯装置全体を小型
化するのが困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
放電灯に並列にスイッチ回路を設けることにより、起動
電圧として限流チョークコイルの逆起電力を利用でき、
発振トランスの出力電圧を低下でき、発振トランスを小
型化することによって、装置全体を小型軽量に形成でき
る放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解消するために、本発明の放電灯点灯装置は
、電源に接続され高周波電力を出力する高周波インバー
タ回路と、この高周波インバータ回路の出力端子に限流
チョークコイルを介して接続された放電灯と、この放電
灯に並列接続されたスイッチ回路と、高周波インバータ
回路の出力電圧波形のピーク位置近傍で、かつ放電灯に
流れる放電電流が出力電圧波形と同位相を維持するタイ
ミングでスイッチ回路を開放させるスイッチ制御回路と
を備えたものである。

（作　用） このような構成の放電灯点灯装置であれば、放電灯に並
列接続されたスイッチ回路を、高周波インバータ回路の
出力電圧波形のピーク位置近傍で、かつ放電灯に流れる
放電電流が出力電圧波形と同位相を維持するタイミング
で開放するようにしている。したがって、開放直前まで
限流チョークコイルに電流が流れ、電磁エネルギが蓄積
される。そして、その電磁エネギーはスイッチ回路が開
放された瞬間に逆起電圧として放電灯の印加電圧波形に
重畳される。このとき、スイッチ回路の開放タイミング
が電圧波形のピーク位置近傍の時刻であるので、放電灯
には逆起電圧が重畳された電圧が印加され、たとえ高周
波インバータ回路の出力電圧のみでは放電灯を起動させ
る規定電圧未満であっても放電灯は点灯する。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の放電灯点灯装置の概略構成を示す回路
図である。なお、第５図と同一部分には同一符号が付し
である。したがって、重複する部分の説明を省略する。

また、この実施例においては第５図と同様に冷陰極構造
の放電灯１２を点灯する放電灯点灯装置について説明す
る。

直流電源１から電源スィッチ１ａを介して高周波インバ
ータ回路２へ入力され直流電圧はこの高周波インバータ
回路２にて高周波電力に変換される。そして、高周波イ
ンバータ回路２の一方の出力端子１０ａは限流チョーク
コイル１１を介して冷陰極構造の放電灯１２の一方の電
極１２ａに接続され、他方の出力端子１０ｂは放電灯１
２の他方の電極１２ｂに直接接続されている。

そして、放電灯１２に対して、スイッチ回路２１および
点灯検出回路２２がそれぞれ並列接続されている。また
、前記出力端子１０ａ、１０ｂ間にはスイッチ制御回路
２３が接続されている。

前記スイッチ回路２１は、図示するように、ダイオード
ブリッジ回路２１°ａと、このダイオードブリッジ回路
２１ｇを導通させるスイッチング用のトランジスタ２１
ｂとで構成されており、トランジスタ２１ｂのベースに
ハイ（Ｈ）レベル電圧が印加されるとスイッチ回路２１
は閉成される。

また、ベースにロー（Ｌ）レベル電圧が印加されると、
スイッチ回路２１は開放される。

前記点灯検出回路２２は放電灯１２の電極１２ａ、１２
ｂ間の電圧を検出することによって、放電灯１２が点灯
したことを検出する回路である。

すなわち、放電灯１２が放電開始すると、放電電流が流
れて電極間の電圧が低下するが、この電極間電圧が低下
してほぼ一定値に安定した時点でハイ（Ｈ）レベルの点
灯検出信号ａをスイッチ制御回路２３へ送出する。

前記スイッチ制御回路２３は、ピーク位置検出回路２３
ａとトリガー発生回路２３ｂと遅延回路２３ｃとで構成
されている。ピーク位置検出回路２３ａは、第２図に示
すように、高周波インバータ回路２から出力される出力
電圧波形すのピーク位相位置を検出して、ピーク検出信
号Ｃを次のトリガー発生回路２３ｂへ送出する。なお、
このピーク位置検出回路２３ａは点灯検出回路２２から
Ｈレベルの点灯検出信号ａが入力されると、検出動作を
停止する。

トリガー発生回路２３ｂはピーク検出信号Ｃの入力に応
動して微小パルス幅ΔＴを有するトリガー信号ｄを作成
して、遅延回路２３ｃへ送出する。

遅延回路２３ｃはトリガー信号ｄを微小時間τだけ遅延
させて導通信号ｅとしてスイッチ回路２１のトランジス
タ２１ｂのベースへ印加する。

このように構成された放電灯点灯装置の動作を第２図の
タイムチャートを用いて説明する。

まず、電源スィッチ１ａが投入されると、高周波インバ
ータ回路２の出力端子１０ａ、１０ｂ間には図示する電
圧波形すを有した高周波電圧が出力される。この時点で
は、放電灯１２は点灯していなくて、かつスイッチ回路
２１は開放されている。したがって、放電電流は流れて
いない。

そして、この出力電圧波形すにおけるピーク位置がピー
ク位置検出回路２３ａで検出され、遅延回路２３ｃから
ピーク位置から微小時間τだけ遅延された後に微小時間
ΔＴだけＨレベルとなる導通信号ｅがスイッチ回路２１
へ印加して、その微小時間ΔＴだけスイッチ回路２１が
導通する。

この場合、導通開始すると、放電灯１２が短絡されるの
で、放電灯１２の電極間電圧（端子電圧波形ｆ）が急激
に低下する。同時に、限流チョークコイル１１に電流が
流れて、この限流チョークコイル１１に電磁エネルギー
が蓄積される。そして、微小時間ΔＴ経過後にスイッチ
回路２１が開放されると、蓄積された電磁エネギーによ
ってスイッチ回路２１が開放された瞬間に逆起電圧が生
じ、この逆起電圧が放電灯１２の端子電圧波形ｆに重畳
される。そして、このスイッチ回路２１の開放タイミン
グは、出力電圧波形す、すなわち端子電圧波形ｆのピー
ク位置を微小位相経過した時刻であるので、図示するよ
うに、元の端子電圧波形ｆのピーク位置近傍にさらに大
きなピーク波形２４が生じる。したがって、このピーク
波形２４のピーク電圧が放電灯１２の電極１２ａ、１２
ｂ間に印加されるので、この放電灯１２は放電開始し、
放電電流ｇが通流開始する。

放電灯１２が点灯すると、放電電流が流れて電極間電圧
が低下してほぼ一定値に安定した時点で点灯検出信号ａ
がＨレベレへ変化する。よって、スイッチ制御回路２３
は動作を停止するので、スイッチ回路２１は開放状態を
維持する。

なお、スイッチ回路２１を微小時間ΔＴだけ導通ずるタ
イミングを高周波インバータ回路２の出力電圧波形すの
ピーク位置でなく、このピーク位置より微小時間だけ遅
らせて、かつ出力電圧波形すと放電電流波形ｇとが同位
相になるタイミングに設定した理由は、放電灯１２の電
極間電圧を遮断した時点で同一位相の電流が限流チョー
クコイル１１に流れる必要があるからである。

このように構成された放電灯点灯装置によれば、放電灯
１２の起動時に実際に放電灯１２の電極１２ａ、１２ｂ
間に印加される電極間電圧のピーク電圧は、スイッチ回
路２１を用いない元の端子電圧波形に比較して、ピーク
波形２４分だけ高くなる。したがって、この高くなった
ピーク電圧が放電灯１２を起動させるのに必要な規定電
圧値以上であればよいので、高周波インバータ回路２か
ら出力される出力電圧のピーク値が前記規定電圧以下で
あってもよい。

よって、発振トランス９の出力電圧を低下することがで
きるので、必要とする絶縁耐圧を低下でき、発振トラン
ス９を小型に形成できる。

また、放電灯１２の点灯状態における高周波インバータ
回路２の出力電圧値と放電灯１２に実際に印加されてい
る放電灯の電極間電圧値との差が、第５図に示す従来点
灯装置に比較して小さくなるので、限流チョークコイル
１１の容量を小さくできる。

このように、発振トランス９および限流チョークコイル
１１を小型に形成できるので、放電灯点灯装置全体を小
型軽量に形成できる。

第３図は本発明の他の実施例に係わる放電灯点灯装置の
概略構成を示す回路図である。第１図と同一部部分には
同一符号を付して重複する部分の説明を省略する。この
実施例においては予熱構造の放電灯３１を点灯する放電
灯点灯装置について説明する。

すなわち、第１図の冷陰極構造の放電灯１２の代りに、
ヒータ３１ａ、３１ｂを兼用した電極ををする放電灯３
１が接続されている。そして、ヒータ３１ａとヒータ３
１ｂとの間にスイッチ回路２１が介挿されている。また
、スイッチ制御回路３２内には、前述したピーク位置検
出回路２３ａ。

トリガー発生回路２３ｂ、遅延回路２３ｃの他に、この
遅延回路２３ｃの出力信号ｅの信号レベルを反転する反
転回路２３ｄが設けられている。

次に、このように構成された放電灯点灯装置の動作を第
４図のタイムチャートを用いて説明する。

先ず、電源スィッチ１ａが投入されると、スイッチ制御
回路３２が通電され、遅延回路２３ｃの出力信号ｅは反
転回路２３でレベル反転されてＨレベルとなる。したが
って、スイッチ回路２１は電源投入−に同期して導通状
態となる。

また、電源スィッチ１ａが投入されると、高周波インバ
ータ回路２の出力端子１０ａ、１０ｂ間には図示する電
圧波形すを存した高周波電圧が出力される。この時点で
は、放電灯１２は点灯していないが、スイッチ回路２１
が閉成されているので、各ヒータ３１ａ、３１ｂに限流
チョークコイル１１を介して予熱電流りが流れる。

そして、出力電圧波形すにおけるピーク位置がピーク位
置検出回路２３ａで検出され、遅延回路２３ｃから、ピ
ーク位置から微小時間τａだけ遅延された後に微小時間
ΔＴだけＨレベルとなる信号ｅが反転回路２３ｄでレベ
ル反転されてスイッチ回路２１へ印加して、その微小時
間ΔＴだけスイッチ回路２１が遮断される。

この場合、遮断開始すると、放電灯３１の各ヒータ３１
ａ、３１ｂへの予熱電流りが遮断される。

したがって、遮断以前に限流チョークコイル１１に蓄積
されている電磁エネギーによってスイッチ回路２１が開
放された瞬間に逆起電圧が発生し、この逆起電圧が放電
灯３１のヒータ３１ａ。

３１ｂを兼用する電極に印加されている端子電圧波形ｆ
に重畳される。そして、このスイッチ回路２１の開放タ
イミングが出力電圧波形ｂ１すなわち、端子電圧波形ｆ
のピーク位置を微小位相経過した時刻であるので、図示
するように、元の端子電圧波形ｆのピーク位置近傍にさ
らに大きなピーク波形３３が現れる。したがって、この
ピーク波形３３のピーク電圧が放電灯３１のヒータ３１
ａ。

３１ｂ間に印加されるので、この放電灯３１は放電開始
し、放電電流ｇが通流開始する。

放電灯３１が点灯すると、放電電流ｇが流れて電極間電
圧が低下してほぼ一定値に安定した時点で点灯検出信号
ａがＨレベレへ変化する。よって、スイッチ制御回路３
２は動作を停止するので、スイッチ回路２１は開放状態
を維持する。したがって、その時点で予熱電流りも遮断
される。

このように構成された、放電灯点灯装置であっても、低
い出力電圧で放電灯３１を起動させることが可能である
ので、先の実施例とほぼ同様の効果を得ることができる
。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば高圧放電ランプ等にも適用できる。また、
高周波インバータ回路２も自励共振型プッシュプル回路
を採用したが、昇圧用トランスを使用した他の型の高周
波インバータ回路に適用できることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の放電灯点灯装置によれば、
放電灯に並列にスイッチ回路を設け、このスイッチ回路
を高周波インバータ回路の出力電圧波形のピーク位置近
傍の時点で開放している。

したがって、起動電圧として限流チョークコイルの逆起
電力を利用できるので、発振トランスの出力電圧を低下
できる。その結果、発振トランスを小型化することによ
って、装置全体を小型に形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる放電灯点灯装置を示
す回路図、第２図は同実施例装置の動作を示すタイムチ
ャート、第３図は本発明の他の実施例に係わる放電灯点
灯装置を示す回路図、第４図は同実施例装置の動作を示
すタイムチャート、第５図は従来の放電灯点灯装置を示
す回路図である。 １・・・直流電源、２・・・高周波インバータ回路、９
・・・発振トランス、１０ａ、１０ｂ・・・出力端子、
１１・・・限流チョークコイル、１２．３１・・・放電
灯、２１・・・スイッチ回路、２２・・・点灯検出回路
、２３゜３２・・・スイッチ制御回路、２３ａ・・・ピ
ーク位置検出回路、２３ｂ・・・トリガー発生回路、２
３ｃ・・・遅延回路、２３ｄ・・・反転回路、２４．３
３・・・ピーク波形。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電源に接続され高周波電力を出力する高周波インバータ
   回路と、この高周波インバータ回路の出力端子に限流チ
   ョークコイルを介して接続された放電灯と、この放電灯
   に並列接続されたスイッチ回路と、前記高周波インバー
   タ回路の出力電圧波形のピーク位置近傍で、かつ前記放
   電灯に流れる放電電流が前記出力電圧波形と同位相を維
   持するタイミングで前記スイッチ回路を開放させるスイ
   ッチ制御回路とを備えた放電灯点灯装置。