JPH0371760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、放電灯を共振形のインバータ装置
にて高周波点灯するようにした放電灯点灯装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の放電灯点灯装置として、第１図
に示すように構成したものがある。すなわち、こ
の装置は交流電源ACを全波整流回路１に接続し、
この整流回路１に定電流インダクタ２を介してイ
ンバータ装置たとえばトランジスタインバータ３
を続している。このインバータ３はプツシユプル
接続されたトランジスタ４，５、バイアス抵抗
６，７の他に、出力トランス８およびこの出力ト
ランス８のインダクタンス成分と共振回路を形成
する共振コンデンサ９を有している。上記出力ト
ランス８は１次巻線８１、２次巻線８２、フイラ
メント巻線８３１，８３２および帰還巻線８４を
有するもので、２次巻線８２、フイラメント巻線
８３１，８３２に放電灯１０を接続している。こ
こで、図面中１１はバラスト要素としてのコンデ
ンサである。

このものは、交流電源ACの交流電圧が整流回
路１を介して整流され、インバータ３に与えられ
ると、バイアス抵抗６，７を介してトランジスタ
４，５にベースバイアスが与えられる。すると、
トランジスタ４，５のわずかなアンバランスによ
り一方が先にオンする。いま、トランジスタ４が
先にオンすると、出力トランス８の１次巻線８１
に電流が流れ、１次巻線８１のインダクタンス成
分と共振コンデンサ９により共振電圧が発生し、
これにより帰還巻線８４も起電力を生じこの共振
電圧が反転する時点で今度はトランジスタ５がオ
ンし、トランジスタ４がオフする。このように以
下トランジスタ４，５が交互にオン、オフして出
力トランス８の２次巻線８２に高周波の共振電圧
が発生するとともにフイラメント巻線８３１，８
３２にフイラメント予熱のための出力が発生し、
放電灯１０が点灯される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、放電灯の始動電圧は常温時に比べ低
温時ではかなり高めになることが知られている。
このため、従来では予め低温時の始動特性を考慮
して、出力電圧が高めになるようにインバータを
設計している。

しかしながら、このように出力電圧を高めに設
計しておくことは、トランジスタおよび出力トラ
ンス等の部品として大容量のものを用いる必要が
あり、高価で大形になつてしまうものである。

また、インバータの出力電圧と放電灯のランプ
電圧との差はバラスト要素が分担するものである
が、上記のように出力電圧が高いとそれだけバラ
スト要素を大形にしなければならず、この点から
も装置が大形化するとともに、点灯装置としての
効率が低下してしまうものである。

さらに、半波放電するような寿命末期の放電灯
が接続された場合、本来は点灯して欲しくないに
もかかわらず出力電圧が高いために点灯してしま
う。そして、このように寿命末期の放電灯が半波
放電状態で継続点灯すると、出力トランスの２次
側が直流負荷になるため、トランスが偏磁されて
電力損失が増大して発熱するばかりでなく、トラ
ンジスタ等の電子部品を破壊する虞があつた。

なお、放電灯の始動時のみ高パルス電圧を発生
して放電灯の始動補助を行うものとしては、点灯
管のようなスタータを用い誘導性安定器（バラス
ト要素）から高パルス電圧を発生させるものが知
られている。あるいは、商用電源等のような低周
波で点灯するものであつて、直列共振回路を付加
し、放電灯の始動時には前記直列共振回路を作用
させるものも提案されている（登録実用新案第
370214号公報）。さらに、スタータを高周波点灯
装置に用いたものも提案されている（特公昭44−
15839号公報）。

しかしながら、これらのものは、いずれも点灯
電源電圧にこの電源電圧の半サイクル時間に比し
て極めて短時間（幅が狭い）の高パルス電圧を重
畳しようとするものであつて、点灯電源電圧の基
本波自体の振幅を高めるものではない。したがつ
て、点灯電源が商用電源のような低周波電源の場
合は、それでも相当幅の広いパルス電圧を得られ
るかも知れないが、前記特公昭44−15839号公報
のもののように放電灯の点灯電圧（発振器の出力
電圧）が高周波電圧の場合には、基本波そのもの
が幅の狭いものであるので、極めて幅の狭いパル
ス電圧しか得られないものである。よく知られて
いるように、放電灯の始動性には、パルス電圧の
エネルギーすなわちパルス幅およびパルス高さが
密接に影響する。したがつて、前記公報のような
ものでは、パルス幅が狭い分パルス高さを極めて
高くする必要が生じ、この結果、雑音（うなり
音、ラジオノイズ）、絶縁破壊の問題や、高パル
ス電圧が１次巻線側にも発生してトランジスタ等
の電子部品を破壊するといつた問題が生じる。ま
た、スタータを用いるものにおける他の問題点と
しては、スタータの動作を放電灯の両端電圧に応
じて制御するようにしているため、スタータの動
作電圧の設計が困難であり、放電灯が寿命末期に
近づいてそのランプ電圧が上昇すると、スタータ
が誤動作して放電灯が点滅を繰り返してちらつ
き、使用者に不快感を与えるということもある。

このように、スタータを用いてあるいは共振回
路を用いて高電圧を発生させ、この高電圧を電源
電圧に重畳する方式を高周波点灯装置に用いたも
のでは、基本波自体の振幅を高めることができな
いために上述した各種の問題がある。

本発明は、上記従来の問題点を除去するために
なされたもので、確実な放電灯の始動性を得られ
るとともに、寿命末期の放電灯の点灯継続による
問題を防止でき、しかも、比較的構成が簡単で装
置の小形化、高効率化も得られ経済的に有利な放
電灯点灯装置を提供することを目的とするもので
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、共振回路を備え、この共振回路の共
振電圧を出力するいわゆる共振形のインバータ装
置にて放電灯を点灯するものであつて、上記共振
回路の共振定数を変化可能に構成し、放電灯の始
動時前記共振回路の共振定数をインバータ装置の
スイツチング周期より長い所定周期で繰り返し変
化させることによつて前記共振電圧自体の振幅を
高める過渡振動を生じさせることを構成上の特徴
とするものである。

（作用） 本発明は、インバータ装置の共振回路の共振定
数を変化させて、共振電圧すなわちインバータ装
置の出力電圧そのものの振幅を高めるようにした
から、従来の基本波に高パルス電圧を重畳するも
のに比し幅の広い高電圧を得られる。したがつ
て、波高値を従来のものより低くでき、雑音（う
なり音、ラジオノイズ）、絶縁劣化、スイツチン
グ装置の破壊といつた問題を解消または軽減しな
がら確実な始動性を達成できる。また、点灯時は
放電灯の点灯維持に必要な程度の低い電圧になる
から、バラスト要素を小容量化して高効率化、装
置の小形化が可能となる。さらに、放電灯の寿命
末期時等放電灯の両端電圧が上昇した場合、従来
の点灯管のように誤動作して放電灯をちらつかせ
たりすることがないし、半波放電を継続してイン
バータ装置を破壊することもない。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

第２図は第１の実施例を示すもので、第１図と
同じ部分には同じ符号を付してある。本実施例に
おいて、出力トランス８の２次巻線８２と並列に
コンデンサ１２とスイツチング回路１３との直列
回路を接続し、前記スイツチング回路１３のオン
時には前記コンデンサ１２が１次巻線８１側に接
続されたコンデンサ９とともに出力トランス８の
インダクタンス成分と共振回路を形成するように
している。

前記スイツチング回路１３は、たとえば第３図
に示すように、サイリスタ１３１、ダイオード１
３２、トラジスタ１３３および抵抗１３４，１３
５よりなるもので、トランジスタ１３３にベース
バイアスが与えられる毎にサイリスタ１３１がオ
ンするようにし、このスイツチング回路１３のオ
ン、オフにより共振回路の共振定数を変化させる
ようにしている。

１４は駆動回路で、前記スイツチング回路１３
をインバータ装置３のスイツチング周期より長い
周期でオン、オフさせるものである。本実施例で
は、スイツチ１５を介して上記整流回路１の出力
端子間に接続されている。そして、予め設定され
た所定周期たとえば10ms毎に１〜2msのパルス
出力を発生するようにしている。このような駆動
回路１４自体は周知のものから適宜構成できるも
のである。

なお、本実施例においては、バラスト要素とし
てのコンデンサ１１を無くし、出力トランス８の
リーケージインダクタをバラスト要素として利用
している。

つぎに本実施例の作用を説明する。いま、スイ
ツチ１５をオフし、駆動回路１４、スイツチング
回路１３を切離した状態ではインバータ装置３は
上述したように出力トランス８の１次巻線８１の
インダクタンス成分とコンデンサ９とで並列共振
する。したがつて、出力トランス８の２次巻線側
にはこのときの共振電圧が出力される。

ついで、スイツチ１５をオンすると、駆動回路
１４が所定周期のパルス出力を発生し、スイツチ
ング回路１３は第４図ａに示すように所定周期で
オン、オフされる。ここで、スイツチング回路１
３がオフ時は前述のとうり共振回路は出力トラン
ス８のインダクタンス成分とコンデンサ９で形成
される。スイツチング回路１３がオン時は、トラ
ンス８の２次巻線８２側にコンデンサ１２が接続
されることから、このコンデンサ１２の容量成分
は１次巻線と２次巻線との巻数比に応じて１次側
に換算されてコンデンサ９に並列接続されたのと
同じことになる。これによりインバータの共振回
路は共振定数が変化する。本実施例において、ス
イツチング回路１３のオン時はオフ時より共振回
路の尖鋭度（Ｑ）が高まるように設定してある。
この結果、スイツチング回路１３がオン、オフ動
作すると共振系が交互に切換えられることから、
このとき過渡振動が生じトランス８の２次巻線８
２側に第４図ｂに示す波形の出力電圧が発生す
る。これはスイツチ１５をオフしてスイツチング
回路１３のオン、オフ動作を停止したときの出力
電圧に比べかなり高いピーク値を有するものであ
る。なお、第４図ｂは共振電圧の振幅の大小関係
を示すもので、簡略化して示すものである。

したがつて、スイツチング回路１３をオン、オ
フ動作したときの過渡振動による出力電圧を放電
灯１０の始動電圧より十分高く設定し、スイツチ
ング回路１３のオン、オフ動作を停止したときの
出力電圧を放電灯１０の点灯維持にのみ必要な程
度の大きさに設定することにより、始動時にスイ
ツチ１５を閉じることで放電灯１０を確実に始動
でき、始動点灯後にスイツチ１５を開くことで安
定して放電灯１０を点灯維持できることになる。

このように、放電灯１０の始動時のみ出力電圧
を高くし、点灯後は点灯維持に必要なだけの電圧
に低下させることにより、放電灯１０が寿命末期
になつて、半波放電を行うようになつてランプ電
圧が上昇した場合には、もはや点灯を維持できな
くなるので、半波放電点灯の継続により出力トラ
ンス８が偏磁する等の従来の問題点を除去できる
ものである。また、出力電圧を放電灯１０の始動
時のみ高めるようにしているので、バラスト要素
を小容量化でき、効率を向上できるとともに装置
を小形化できるものである。さらに、共振電圧そ
のものの振幅を高めるのであつて、従来のよう
に、共振電圧に幅の狭いパルス電圧を重畳しよう
とするものではないから、波高値をそれほど高く
しなくても十分なエネルギを得られ、高パルス電
圧を発生させることによる雑音（うなり音、ラジ
オノイズ）、絶縁破壊、スイツチング装置の破壊
といつた問題を解消または軽減できるものであ
る。

さらにまた、放電灯１０の始動時、低い出力電
圧にて放電灯１０のフイラメントを十分予熱した
後、出力電圧を高めて放電灯１０を始動するよう
なこともできるので、放電灯１０の熱電子の発生
をスムーズにして始動特性の一層の改善を図るこ
ともできるものである。

つぎに、この発明の他の実施例を第５図を参照
して説明する。第２図と同じ部分には同じ符号を
付して説明を省略する。本実施例において、出力
トランス８の１次巻線８１側に共振コンデンサ９
と並列にコンデンサ１２とスイツチング回路１３
との直列回路を接続している。

このような本実施例においても、スイツチング
回路１３をオン、オフ動作したときと、オン、オ
フ動作を停止したときとで、放電灯１０の始動に
必要な高い出力電圧と点灯維持にのみ必要な出力
電圧とが得られ、上記第１の実施例と同様な作用
効果を奏する。

さらに、本発明の他の実施例を第６図を参照し
て説明する。本実施例においても、第２図と同じ
部分には同じ符号を付して説明を省略する。本実
施例は、コンデンサ１２とスイツチング回路１３
との直列回路を省略し、出力トランス８に直流励
磁巻線８５を設け、この直流励磁巻線８５に直流
電源１６、スイツチング回路１７、抵抗１８を互
いに直列接続している。

本実施例においては、スイツチング回路１７を
オン、オフ動作すると、出力トランス８が直流励
磁、非励磁を繰り返す。これに伴つて出力トラン
ス８のインダクタンス成分が変化するので、共振
回路の共振定数が変化し、過渡振動が生じて高い
共振電圧が得られる。したがつて、スイツチング
回路１７をオン、オフ動作したときと、オン、オ
フ動作を停止したときとで、放電灯１０の始動に
必要な出力電圧と点灯維持にのみ必要な電圧とが
得られ、上記各実施例と同様の作用効果を奏す
る。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるもの
ではなく、要旨を変更しない範囲で適宜変形して
実施できるものである。たとえば、上記実施例で
はトランジスタインバータについて述べたが、他
のインバータ装置であつてもよい。また、本発明
は、けい光ランプ、高輝度放電灯等始動時高電圧
を要するものに用いて好適なものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は、放電灯の始動時
共振回路の共振定数を変化して、過渡振動を生じ
させ、もつて、共振電圧自体の振幅を高くするよ
うにしたから、放電灯の始動に要する高い電圧を
得られ、点灯後は相対的に低い電圧にできるか
ら、放電灯を確実に始動できるとともに、寿命末
期放電灯の半波放電継続による問題を防止でき
る。また、点灯時は点灯維持できる程度の低い電
圧にできるから、バラスト要素を小容量化して、
高効率化、小形化の達成が可能なものである。

また、従来の電源電圧（インバータ装置の出力
電圧）に幅の狭いパルス電圧を重畳するものに比
し、波高値を低くできるから、雑音（うなり音、
ラジオノイズ）、絶縁劣化、スイツチング装置の
破壊といつた問題を解消または軽減できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯装置の一例を示す回
路図、第２図は本発明の一施例を示す回路図、第
３図は同実施例に用いられるスイツチング回路の
回路図、第４図は同実施例の作用を示す波形図、
第５図および第６図はそれぞれ本発明の異なる他
の実施例を示す回路図である。 １…全波整流回路、３…インバータ装置、４，
５…トランジスタ、８…出力トランス、９…共振
コンデンサ、１０…放電灯、１２…コンデンサ、
１３，１７…スイツチング回路、１４…駆動回
路、１５…スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電圧を高周波でスイツチングするスイツ
   チング装置と、このスイツチング装置のスイツチ
   ング出力を供給されて共振するとともに共振定数
   を変化可能な共振回路とを有し、上記共振回路に
   より生じた共振電圧を出力する共振形のインバー
   タ装置と； このインバータ装置の出力により付勢される放
   電灯と； 上記共振回路に設けられオン、オフすることに
   よつて上記共振回路の共振定数を変化させるスイ
   ツチング回路と； 上記放電灯の始動時上記スイツチング回路を予
   め設定された上記スイツチング装置のスイツチン
   グ周期より長い所定周期で繰り返しオン、オフ制
   御して上記共振回路の共振定数を変化させること
   によつて、上記共振電圧自体の振幅を高める過渡
   振動を生じさせる駆動回路と； を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。 ２ 上記インバータ装置は、スイツチング用のト
   ランジスタと、このスイツチング用のトランジス
   タに１次巻線を直列接続された出力トランスと、
   この出力トランスに関連的に設けられこの出力ト
   ランスのインダクタンス成分と共振回路を形成す
   るコンデンサと、を有してなるものであることを
   特徴とする特許請求の範囲１記載の放電灯点灯装
   置。 ３ 上記スイツチング回路は、オン、オフされる
   ことによつて、上記出力トランスの１次巻線また
   は２次巻線側にコンデンサを電気的に挿脱するも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲２記載
   の放電灯点灯装置。 ４ 上記スイツチング回路は、オン、オフされる
   ことによつて、上記出力トランスに対する直流励
   磁を制御して出力トランスのインダクタンス成分
   を変化させるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲２記載の放電灯点灯装置。