JPH0351279B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は蛍光灯や希ガス放電灯などの低圧放電
灯（以下ランプと称する。）を高周波でかつ各半
サイクルに休止期間を与えて点灯する高周波点灯
装置に関する。

〔従来技術〕

従来、実公昭51−8160号公報には、休止期間を
有する矩形波状の交流電流を螢光ランプに流すと
ランプ効率が向上することが開示されている。こ
れは休止期間で冷却されたランプ内の電子が印加
期間で急速に加速され、高温の電子の密度が直流
点灯時や商用周波点灯時よりも高くなるためとさ
れている。また、本発明者らが休止期間を有する
高周波交流電圧で螢光ランプのような低圧水銀蒸
気放電灯を点灯することを種々研究した結果、実
公昭51−8160号公報に示された値より更にランプ
効率を向上させることができることが明らかにな
つた。

しかし、実公昭51−8160号公報に限定された、
四辺にトランジスタを配置したブリツジ回路の対
角線にランプを接続し、上記ブリツジ回路の入力
端に設けた他のトランジスタで休止期間を形成す
る装置などの矩形波状の出力電圧を発生するイン
バータを用いた装置では、例えランプ効率が向上
しても装置全体の総合効率が不十分であつたり装
置の容量が大きくなり易く、あるいはラジオノイ
ズが大きかつたりした。

本発明者らはそれらの点を改善するものとして
第１図に示したような装置を先に提案した。次
に、この装置について簡単に説明する。図におい
て、１１は直流電源で、交流電源１２、整流器１
３およびコンデンサ１４を備えている。１５は周
知の自励式プツシユプル形トランジスタインバー
タで、チヨークコイル１７、トランス１８、コン
デンサ２０、トランジスタ２１ａ，２１ｂ、抵抗
２２ａ，２２ｂおよびチヨークコイル２３を有し
ており、トランス１８の２次側にはほぼ正弦波状
の高周波出力電圧が発生する。１６はインバータ
１５の出力端間に接続された低圧放電灯である螢
光ランプ、１８ｆ，１８ｆはランプ１６の電極１
６ｆ，１６ｆを夫々予熱する予熱巻線であり、チ
ヨークコイル２３はランプ１６の電流を所定値に
保つための限流インピーダンスである。又、Ａは
ランプ１６と並列に設けられたスイツチ装置で、
交流端がランプ１６と並列に接続された全波整流
回路２４とこの整流回路２４の直流端に配置した
トランジスタ２５とにより構成される。１９はト
ランジスタ２５の動作を制御する制御装置であ
る。３３は変流器で、インバータ１５の出力電流
を検出して制御装置１９に入力する。

第２図は制御装置１９の構成を示し、３４は変
流器３３の出力抵抗、３５は変流器３３の出力を
整流する全波整流器、３１は定電圧ダイオード、
３６は駆動用の直流電源で例えばインバータ１５
のトランス１８に設けた補助巻線の出力を整流、
平滑するなどによつて構成できる。２９はトラン
ジスタ、３０，３２は抵抗である。又、第３図イ
は全波整流器３５の出力電圧を示し、第３図ロは
変流器３３の出力電圧を示し、これらは当然なが
らインバータ１５の出力電流とほぼ同位相で相似
波形である。

上記構成において、電源１１が投入されると、
周知のようにインバータ１５のトランジスタ２１
ａ，２１ｂは交互に開閉してインバータ１５は自
励発振を開始し、高周波電圧を発生する。ランプ
１６が放電を開始すると変流器３３は出力電圧を
発生し、このとき定電圧ダイオード３１の作用に
より第３図ロに示すようにインバータ１５の出力
電流の期間T_1aでトランジスタ２９が導通し、ト
ランジスタ２５を遮断する。従つて、この期間
T_1aで第３図ハのハツチング部に示すようにラン
プ１６の放電々流が流れる。このようにインバー
タ１５の出力電流の最大瞬時値近傍の電流がラン
プ１６に流れるようにすると、そうでない場合に
比し装置の容量を小さくでき、また装置の効率が
向上するという効果が得られる。

ところが、上記の装置ではランプ１６が何らか
の事情で正常に点灯しない場合にスイツチ装置Ａ
のトランジスタ２５に過大な電圧が印加されてし
まうという欠点があつた。その理由は、トランジ
スタ２５は第３図ハのθ₁からθ₂までの期間導通し
てQ₁で遮断されており、このときランプ１６が
正常に放電すれば問題ないが、ランプ１６が放電
しないあるいはランプ１６が接続されていない
と、チヨークコイル２３に流れていた電流が急激
に遮断されることになり、スイツチ装置Ａに高い
逆起電力が印加されるためであり、この状態が続
くとトランジスタ２５を損傷する恐れがあつた。

〔発明の概要〕

本発明は上記の欠点を除去しようとするもので
あり、ランプに電流が流れない場合にはスイツチ
装置を遮断状態とすることにより、スイツチ装置
の導通遮断に伴つて発生するチヨークコイルの逆
起電圧を防止し、トランジスタの損傷を防止する
ことを目的とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面とともに説明す
る。第４図において、インバータ１５のトランス
１８はここではリーケージトランスとして構成さ
れており、限流インピーダンスとしての作用も備
えている。従つて、トランス１８の二次巻線１８
Ｓの電圧はランプ１６の端子電圧と等しくなり、
検出巻線１８Ｋはやはりランプ１６の端子電圧と
相似な電圧となる。４０は全波整流器、４１，４
４は抵抗、４２は定電圧ダイオード、４３はコン
デンサ、４５はトランジスタで、他の構成は第１
図および第２図と同様である。

上記構成において、ランプ１６が正常に点灯し
ている時は検出巻線１８Ｋの電圧は低く、定電圧
ダイオード４２により阻止され、トランジスタ４
５は遮断状態であり、前述同様に第３図ハのハツ
チング部においてスイツチ装置Ａが遮断され、ラ
ンプ１６に放電々流が流れる。

次に、ランプ１６が点灯しないあるいはランプ
１６が接続されていない場合には、二次巻線１８
Ｓはほぼその二次無負荷電圧V₂となる。この二
次無負荷電圧V₂はランプ１６を放電開始させる
ために通常、ランプ１６の点灯中のランプ電圧の
２倍以上に設定されている。従つて、検出巻線１
８Ｋの出力電圧は高くなり、定電圧ダイオード４
２を介してコンデンサ４３を充電する。これによ
り、トランジスタ４５にベース電流が流れて導通
する。このため、スイツチ装置Ａのトランジスタ
２５にはベース電流が流れなくなつて遮断状態と
なり、トランジスタ２５にインバータ１５の出力
の半サイクル毎に逆起電圧による高電圧が印加さ
れることを防止できる。トランジスタ２５の遮断
状態はインバータ１５の出力周波数の１サイクル
以上続くようにする。

なお、第４図で最初にランプ１６が仮りに放電
していない状態であつたとすると、スイツチ装置
Ａは抵抗３０によりトランジスタ２５が導通する
ので、第３図ハに示すように電流が流れる。この
ため、変流器３３はランプ１６が放電していなく
ても出力を発生し、トランジスタ２５はθ₁〜θ₂の
間でオフし、ランプ１６にはT_1aの期間電流が流
れる。

尚、上記実施例では、ランプ１６の不点灯の検
出手段としてトランス１８の二次側に設けた検出
巻線１８Ｋを用いたが、ランプ１６の電流を検出
するなど他の手段であつても良い。

又、上記実施例ではランプ１６の点灯状態が非
対称放電状態になつてもこれを検出してスイツチ
装置Ａを遮断することができる。この非対称放電
はランプ１６の寿命末期などで電極１６ｆの電子
放射物質の消耗が激しい場合に発生し易く、この
状態では放電が困難な半サイクル側ではランプ１
６の端子電圧が高くなるので検出できる。ただ
し、この状態でスイツチ装置Ａを遮断状態に維持
するとランプ１６に流れる直流成分のため、誘導
性リアクタンスの限流インピーダンスは通常時よ
りその電流が増加してしまうことがある。従つ
て、例えば出力トランス１８やインバータ１５の
トランジスタ２１ａ，２１ｂの近傍などに熱応動
性の保護装置（一般にサーマルプロテクタと対さ
れる。）を設け、ランプ電流が増加し加熱した時
はこの加熱を保護装置で検出してランプ１６への
電流供給を停止させるようにすれば、一層安全性
を高めることができる。

この迄の説明から明らかなように、始動開始時
に放電しない場合や非対称放電を行つた場合など
の高電圧発生状態に対応する電圧を第２の所定値
として設定しておくことにより、高電圧発生を未
然に防止することができることが理解される。

又、スイツチ装置Ａは実施例では整流回路２４
とトランジスタ２５により構成したが、電界効果
トランジスタその他のスイツチング素子を用いた
ものでも同様の効果が得られる。また、スイツチ
装置Ａの接続は上記実施例以外でも可能であり、
例えばトランスの二次巻線１８Ｓと逆極性の付加
巻線を設けこれを介してスイツチ装置Ａを接続し
たり、上記実施例のようにチヨークコイル２３を
用いずにトランス１８がリーケージトランスとし
て構成されている場合では二次巻線１８Ｓに中間
タツプを設け、この中間タツプで形成される低圧
電路に接続したり、あるいは別の巻線を低圧電路
としても良い。さらに、スイツチ装置Ａと直列に
インピーダンスを接続し、スイツチ装置Ａに流れ
る電流を減少させるようにしても良い。又、ラン
プ１６と並列にその電極１６ｆ，１６ｆを介して
スイツチ装置Ａを接続し、その導通時に予熱電流
を流しても良い。また、ランプ１６の始動時に電
極１６ｆ，１６ｆの予熱を行つたり放電開始を容
易にするなどの目的で、スイツチ装置Ａの導通、
遮断動作を通常の点灯時と異らせるようにする手
段を付加しても良い。

又、インバータ１５の入力直流電圧は上記実施
例のように整流平滑した電源を用いる外に、第５
図イに示すように脈流の直流電圧、あるいは第５
図ハに示すようにピーク値の低い適当な補助電源
と組合せて構成した直流電圧なども使用できる。
また、このようにリツプルの多い電圧の場合、制
御装置の構成によつては第５図ニに示すようにあ
る電流値A_Lより低いピーク値を有するサイクル
ではスイツチ装置Ａは遮断状態のままとし、それ
以上のピーク値を有するサイクルでのみ動作を行
わせるようにしたものに適用しても良い。又、逆
にA_Lより低い期間にのみスイツチ装置Ａを動作
させるものに適用しても良い。又、ランプ電流の
限流インピーダンスとしては第１図の装置のよう
にチヨークコイル２３を使用したものでも良く、
インバータ１５としても例えば直列インバータや
ブリツジ形インバータで出力トランス１８を備え
たものでも良い。

又、インバータ１５の周波数には特に触れてい
ないが、特願昭56−110369号に開示されているよ
うにランプ効率向上の観点の他に、可聴騒音防止
とインバータのスイツチングトランジスタとして
のバイポーラ型トランジスタを使用する場合の損
失、ノイズなどの観点から、17KHz以上100KHz
以下が好ましい。また、前記実施例ではランプ１
６が一灯の場合について述べたが、二灯以上の場
合にも適用でき、低圧放電灯としては螢光ランプ
以外でもネオンやクリプトンなどを含む希ガス放
電灯にも適用できる。さらに、ランプ１６の始動
時の電極予熱や放電開始時にスイツチ装置Ａを定
常点灯時の動作と異らせるようにした装置にも適
用できる。

尚、実施例の説明において、定電圧ダイオード
３１、定電圧ダイオード４２の設定電圧はそれぞ
れ、第１の所定値及び第２の所定値に相当する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、放電灯に放
電々流が流れないなどの場合にスイツチ装置を完
全に遮断状態にするようにしており、スイツチ装
置の導通遮断に伴う高電圧の発生を防止すること
ができてスイツチ装置の損傷を防止することがで
きるとともに、放電灯が正常に点灯すれば自動的
に本来の休止期間をもつて点灯する状態に復帰す
ることができるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成図、第２図は従来の制
御装置の構成図、第３図は従来装置の動作波形
図、第４図は本発明装置の構成図、第５図は本発
明装置に適用可能な直流電源の各例における波形
図である。 １１……直流電源、１５……インバータ、１６
……ランプ、１８……出力トランス、１８Ｋ……
検出巻線、３３……変流器、３５，４０……全波
整流器、３１，４２……定電圧ダイオード、２
９，４５……トランジスタ、Ａ……スイツチ装
置。尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電圧をほぼ正弦波状の高周波出力電圧に
   変換し、誘導性リアクタンスの限流インピーダン
   スを介して放電灯を点灯するインバータ、インバ
   ータの出力に対して放電灯と並列に接続されたス
   イツチ装置、インバータの正弦波状出力を矩形波
   状に変換するため設定された第１の所定値より上
   記インバータの出力電極に対応した電圧が高いと
   きスイツチ装置を遮断するとともにインバータの
   出力電圧が、上記低圧放電灯の始動開始時に放電
   しない場合や非対称放電を行つた場合などの高電
   圧発生状態に対応する第２の所定値以上のときス
   イツチ装置をインバータの出力周波数の１サイク
   ル以上遮断する制御装置を備えたことを特徴とす
   る放電灯点灯装置。 ２ 前記インバータの出力トランスをリーケージ
   トランスで構成するととともに、放電灯の点灯状
   態を検出する検出手段としてリーケージトランス
   の二次側に検出巻線を設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。