JPH0395896A - 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、インバータ回路を使用した放電灯点灯装置に
関する。

［従来の技術］ 従来、この種の放電灯点灯装置としては第５図に示すも
のが知られている。これは交流電Ｒ１に全波整流ダイオ
ードブリッジ回路２の交流入力端子を接続し、そのブリ
ッジ回路２の出力端子にショットニー回路３を接続して
直流電源４を形成している。

前記ショットニー回路３は、前記ブリッジ回路２の出力
端子の正極側をダイオード５のカソードに直接接続する
と共に、コンデンサ６を介してダイオード７のアノード
並びにダイオード８のカソードに接続している。また前
記ブリッジ回路２の出力端子の負極側を前記ダイオード
８のアノードに直接接続すると共に、コンデンサ９を介
して前記ダイオード７のカソード並びに前記ダイオード
５のアノードに接続している。

前記直流電源４に１石の自励式インバータ回路ｌＯを接
続している。

前記インバータ回路１０は、ＮＰＮ形のスイッチングト
ランジスタ１１を設け、そのトランジス夕１１のコレク
タを出力トランス１２の１次巻線と共振用コンデンサ１
３との並列回路を介して直流電源の正極端子に接続し、
エミッタを直流電源の負極端子に接続している。前記ト
ランジスタ１１のベースを起動用抵抗１４を介して前記
直流電源４の正極端子に接続すると共に、電流変成器１
５の２次巻線の一端並びにダイオード１６のカソードに
接続している。前記電流変成器１５の２次巻線の他端は
コンデンサ１７を介して前記トランジスタ１１のエミッ
タに接続している。前記ダイオード１６のアノードは抵
抗１８を介して前記トランジスタ１｝のエミッタに接続
している。

前記インバータ回路１０の出力端子、すなわち前記出力
トランス１２の２次巻線に前記電流変成器１５の１次巻
線を介して放電灯１つの各フィラメント電極１９ａ，１
９ｂの一端を接続している。そして前記放電灯１つの各
フィラメント電極１９ａ，１９ｂの他端間に始動コンデ
ンサ２０を接続している。

この点灯装置においては、直流電源４が投入されると、
起動用抵抗１４を介してトランジスタ１１のベースにベ
ース電流が供給されトランジスタ１１がオンする。これ
により共振用コンデンサ１３及び出力トランス１２の１
次巻線に電流が流れ、出力トランンス１２の２次巻線か
ら放電灯１つのフィラメント電極１９ａ１始動コンデン
サ２０，放電灯１９のフィラメント電極１９ｂ１電流変
戊器１５の１次巻線に負荷電流が流れ、各フィラメント
１９ａ，１９ｂが予熱される。また負荷電流が流れると
、電流変成器１５の２次巻線に電圧が誘起され、トラン
ジスタ１１のベースに正帰しされると共にコンデンサ１
７が充電される。

こうしてトランジスタ１１はオン状態を保持する。

そして電流変成器１５のコアが磁気飽和すると電流変成
器１５の２次巻線に誘起される電圧が低下し、ベース電
流が逆方向に流れるようになる。

こうしてトランジスタ１１は急速にターンオフする。こ
のとき電流変成器１５の磁気飽和はコンデンサ１７の充
電電流量に依存し、コンデンサ１７の容量が大きいほど
磁気飽和は遅くなりトランジスタ１１のオン期間が長く
なる。すなわちトランジスタ１１のオン期間はコンデン
サ１７の容量によって決まる。

その後は出力トランス１２の１次巻線と共振用コンデン
サ１３で構成されるタンク回路に蓄えられた電気エネル
ギーが共振し放電灯１つの負荷回路に共振電流が流れる
。そして負荷電流が電流変成器１５、コンデンサ１７を
介して抵抗１８とダイオード１６の直列回路に流れトラ
ンジスタ１１のオフ状態を保持する。

その後共振負荷電流によって電流変成器１５の２次巻線
にトランジスタ１１への正帰還電流が流れるようになり
トランジスタ１１はターンオンする。

以上の動作が繰り返されることによってトランジスタ１
１は例えば３０ＫＨｚ〜５０Ｋ｝Ｉｚの高周波でスイッ
チングすることになる。このとき始動コンデンサ２０の
容量は出力トランス１２のリ一ケージインダクタンスと
ＬＣ共振する値に設定されているので放電灯１９の各電
極１９ａ，１９ｂに高周波の共振電流が流れると同時に
始動コンデンサ２０の両端間に高電圧が発生し、この高
電圧によって放電灯１つは始動点灯するようになる。

放電灯１９が点灯した後は始動コンデンサ２０と並列に
放電灯１９のインピーダンスが接続された形となり、こ
れを負荷としてインバータ回路１０が発振動作を継続し
放電灯１９に出力トランス１２のリ一ケージインダクタ
で制限される高周波電流が流れ点灯を維持する。

［発明が解決しようとする課題］ このような放電灯点灯装置では第６図の（ａ）に示す交
流電源波形に対して直流電源４から出力される電圧波形
は第６図の（ｂ）に示すように部分平滑された波形の谷
部（Ａ区間）と平滑されない山部（Ｂ区間）とからなり
、この電圧波形がインバータ回路１０に供給される。

従ってインバータ回路１０から放電灯１９を介して流れ
るランプ電流波形は第６図に示すようにＡ区間において
極端にランプ電流が低下する波形となりランプ発光効率
が低下する問題があった。

また交流電源電圧が変動するとそれによって直流電源電
圧が変動しその結果放電灯の光出力が変動する問題があ
った。

そこで本発明は、ランプ発光効率を向上でき、しかも電
源電圧の変動に対して光出力を略一定にできる放電灯点
灯装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、交流電源からの交蝉電圧を整流し得られる脈
流電圧の谷間を部分的に平滑して直流電圧を出力する直
流電源と、この直流電源に接続され、スイッチングトラ
ンジスタのスイッチング動作により入力される直流電圧
を高周波電圧に変換するインバータ回路と、このインバ
ータ回路からの高周波電圧によって点灯される放電灯と
、インバータ回路から放電灯への電力供給路中に１次巻
線が直列に介挿され、２次巻線がスイッチングトランジ
スタのベース、エミッタ間にコンデンサを介して接続さ
れた電流変成器と、直流電源からの直流電圧を検出し、
その直流電圧を反転増幅する電圧反転増幅回路と、この
電圧反転増幅回路出力に応動し、直流電圧が高レベルの
ときスイッチングトランジスタのベース、エミッタ間に
接続される回路の容量が小さくなる方向に制御し、直流
電圧が低レベルのときスイッチングトランジスタのベー
ス、エミッタ間に接続される回路の容量が大きくなる方
向に制御する容量可変回路を設けたものである。

［作用］ このような構或の本発明においては、直流電源から出力
される電圧波形が高レベルのときにはスイッチングトラ
ンジスタのベース、エミツタ間に接続される回路の容量
が小さくなるように制御されるのでスイッチングトラン
ジスタのオン期間が短くなりインバータ回路の発振周波
数が高くなる。

しかして放電灯に流れるランプ電流は減少制御される。

また直流電源から出力される電圧波形が低レベルのとき
にはスイッチングトランジスタのベース、エミッタ間に
接続される回路の容量が大きくなるように制御されるの
でスイツチングトランジスタのオン期間が長くなりイン
バータ回路の発振周波数が低くなる。しかして放電灯に
流れるランプ電流は増加制御される。

こうして直流電源の電圧波形の山部ではランプ電流が減
少制御され、また谷部ではランプ電流が堆加制御される
ことによりランプ電流は変動の少ない電流となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、交流電源２１に全波整流ダイオー
ドブリッジ回路２２の交流入力端子を接続し、そのブリ
ッジ回路２２の出力端子にショットニ−回路２３を接続
して直流電源２４を形成している。

前記ショットニー回路２３は、前記ブリッジ回路２２の
出力端子の正極側をダイオード２５のカソードに直接接
続すると共に、コンデンサ２６を介してダイオード２７
のアノード並びにダイオード２８のカソードに接続して
いる。また前記ブリッジ回路２２の出力端子の負極側を
前記ダイオード２８のアノードに直接接続すると共に、
コンデンサ２９を介して前記ダイオード２７のカソード
並びに前記ダイオード２５のアノードに接続している。

前記直流電源２４に１石の自励式インバータ回路３０を
接続している。

前記インバータ回路３０は、ＮＰＮ形のスイッチングト
ランジスタ３１を設け、そのトランジスタ３１のコレク
タを出力トランス３２のｌ次巻線と共振用コンデンサ３
３との並列回路を介して前記直流電源２４の正極端子に
接続し、エミッタを前記直流電源２４の負極端子に接続
している。前記トランジスタ３１のベースを起動用抵抗
３４を介して前記直流電源２４の正極端子に接続すると
共に、電流変成器３５の２次巻線の一端並びにダイオー
ド３６のカソードに接続している。

前記電流変成器３５の２次巻線の他端はコンデンサ３７
を介して前記トランジスタ３１のエミッタに接続してい
る。前記コンデンサ３７にはダイオード３８が並列に接
続されている。前記ダイオード３８はそのアノードが前
記電流変成器３５の２次巻線の他端に接続される向きに
なっている。

前記ダイオード３６のアノードは前記トランジスタ３］
のエミッタに接続している。

前記インバータ回路３０の出力端子、すなわち前記出力
トランス３２の２次巻線に前記電流変成器３５の１次巻
線を介して放電灯３つの各フィラメント電極３９ａ，３
９ｂの一端を接続している。そして前記放電灯３つの各
フィラメント電極３９ａ，３９ｂの他端間に始動コンデ
ンザ４０を接続している。

前記直流電源２４の出力端子間にはまた電圧反転１曽幅
回路４１が接続されている。

前記電圧反転増幅回路４１は、前記直流電源２４の出力
端子間に抵抗４２を介してコンデンサ４３を接続すると
共に、抵抗４４．４５を直列接続した分圧回路を接続し
ている。前記コンデンサ４３には定電圧ダイオード４６
が並列に接続されている。そして前記定電圧ダイオード
４６のカソ一ドを抵抗４７を介してＮＰＮ形トランジス
タ４８のコレクタに接続し、前記抵抗４４．４５の接続
点を前記トランジスタ４８のベースに接続している。前
記トランジスタ４８のエミツタは抵抗４９を介して前記
直流電源２４の出力端子の負極側に接続している。

前記インバータ回路３０のスイッチングトランジスタ３
１のベース、エミッタ間に接続された回路に介挿されて
いる前記コンデンサ３７に並列に容量可変回路５０を接
続している。

前記容量可変回路５０は前記コンデンサ３７に補助コン
デンサ５１を介してＦＥＴ　（電界効果トランジスタ）
５２を並列に接続し、そのＦＥＴ５２にダイオード５３
をそのカソードをＦＥＴ５２のドレイン側にして並列に
接続している。

そして前記電圧反転増幅回路４１のトランジスタ４８の
コレクタを前記容量可変回路５０のＦＥＴ５２のゲート
に接続し、この両回路４１，５０は周波数変換回路を構
成している。

次に本実施例の作用について述べる。

直流電源２４が投入されるとインバータ回路３０は発振
動作を開始し放電灯３つの各フィラメント電極３９ａ，
３９ｂに予熱電流を流すと共にその電極間に高電圧を印
加し放電灯３９を始動点灯する。こうして放電灯３９は
点灯動作されることになる。

この動作において、交流電諒２１からの電圧波形が第２
図の（ａ）に示す波形であるとすると、直流電源２４か
ら出力される電圧波形は第２図の（ｂ）に示すようにな
る。

しかして電圧反転増幅回路４１の抵抗４４，４５の接続
点には第２図の（ｅ）に示す電圧波形が発生する。この
電圧波形はトランジスタ４８のベースに印加されるので
そのトランジスタ４８のコレクタには第２図の（ｄ）に
示す電圧波形が発生する。この電圧波形は容量可変回路
５０のＦＥＴ５２のゲートに供給される。

ここでＦＥＴ５２はＡ級増幅動作を行い、ゲートに入力
される電圧の大小によってコンデンサ５１の放電時定数
、充電時定数が変化する。すなわちＦＥＴ５２のゲート
電圧の大小によりコンデンサ５１に予めＦＥＴのゲート
電圧に応じた直流電位が重畳され、見掛上コンデンサ５
１の容量が可変されることになる。

直流電源２４の電圧波形が高レベルとなるＢ区間ではＦ
ＥＴ５２のゲートに入力される電圧は第２図の（ｄ）に
示すように低下するので電流変成器３５の２次巻線に接
続される回路の容量が小さくなる。しかしてスイッチン
グトランジスタ３１のオン期間が短くなりインバータ回
路３０の発振周波数は高くなる。これにより放電灯３９
に流れるランプ電流はＢ区間においては第２図の（ｅ）
に示すように減少制御される。

また直流電源２４の電圧波形が低レベルとなるＡ区間で
はＦＥＴ５２のゲートに入力される電圧は第２図の（ｄ
）に示すように高くなるので電流変成器３５の２次巻線
に接続される回路の容量が大きくなる。しかしてスイッ
チングトランジスタ３１のオン期間が長くなりインバー
タ回路３０の発振周波数は低くなる。これにより放電灯
３９に流れるランプ電流は八区間においては第２図の（
ｅ）に示すように増加制御される。

こうして直流電源２４の電圧波形において低レベルとな
るＡ区間においてはランプ電流が増加し、また高レベル
となるＢ区間においてはランプ電流が減少するので、放
電灯３つに流れるランプ電流は第２図の（ｉｌ！）に示
すように増減変化の少ない電流となり、放電灯の発光効
率を向上できる。

また交流電源２１の電圧が第２図の（ａ）に点線で示す
ように変動すると直流電源２４の出力電圧も第２図の（
ｂ）に点線で示すように変動する。従ってトランジスタ
４８のベースに印加される電圧も第２図の（ｃ）に点線
で示すように変動するので、ＦＥＴ５２のゲートに印加
される電圧が第２図の（ｄ）に点線で示すように変動す
る。

しかして電源電圧が大きくなる方向に変動したときには
インバータ回路３０の発振周波数が高くなり、ランプ電
流を抑制する。また電源電圧が小さくなる方向に変動し
たときにはインバータ回路３０の発振周波数が低くなり
、ランプ電流を増加させる。

こうして電源電圧の変動があってもランプ電流を安定化
でき放電灯の先出力を略一定に保持できる。

次に本発明の他の実施例を図面を参照して説明する。な
お、前記実施例と同一の部分には同一符号を付して詳細
な説明は省略する。

第３図に示すものは、インバータ回路として負荷電流帰
還形の２石ハーフブリッジ自励式インバータ回路６０を
使用している。

前記インバータ回路６０は１対のＮＰＮ形スイッチング
トランジスタ６１．６２の直列回路と１対のコンデンサ
６３．６４の直列回路を設け、その各直列回路を直流電
源２４の出力端子に接続している。前記各トランジスタ
６１．６２にはダイオード６５．６６が並列に接続され
ている。

前記各トランジスタ６１．６２の接続点を第１の電流変
成器６７の１次巻線、第２の電流変或器６８の１次巻線
を直列に介し、さらにインダクタ６９を介して放電灯３
つの一方のフィラメント電極３９ａの一端に接続してい
る。

前記コンデンサ６３．６４の接続点を前記放電灯３９の
他方のフィラメント電極３９ｂの一端に接続している。

前記他方のトランジスタ６２のベースを前記第１の電流
変或器６７の２次巻線の一端並びにダイオード７０のカ
ソードに接続している。

前記第１の電流変成器６７の２次巻棒の他端はコンデン
サ７１を介して前記トランジスタ６２のエミッタに接続
している。前記コンデンサ７１にはダイオード７２が並
列に接続されている。前記ダイオード７２１まそのアノ
ードが前紀第ｌの電流変戊器６７の２次巻線の他端に接
続される向きになっている。

前記ダイオード７０のアノードは前記トランジスタ６２
のエミッタに接続している。

前記一方のトランジスタ６１のベースを前記第２の電流
変戊器６８の２次巻線の一端並びにダイオード７３のカ
ソードに接続している。

前記第２の電流変成器６８の２次巻線の他端はコンデン
サ７４を介して前記トランジスタ６１のエミッタに接続
している。前記コンデンサ７４にはダイオード７５が並
列に接続されている。前記ダイオード７５はそのアノー
ドが前記第２の電流変成器６８の２次巻線の他端に接続
される向きになっている。

前記ダイオード７３のアノードは前記トランジスタ６１
のエミッタに接続している。

前記直流電源２４の出力端子間にはまた電圧反転増幅回
路８１が接続されている。

前記電圧反転増幅回路８１は、前記直流電源２４の出力
端子間に抵抗８２を介してコンデンサ８３を接続すると
共に、抵抗８４．８５を直列接続した分圧回路を接続し
ている。前記コンデンサ８３には定電圧ダイオード８６
が並列に接続されている。そして前記定電圧ダイオード
８６のカソードを抵抗８７を介してＮＰＮ形トランジス
タ８８のコレクタに接続すると共に第１、第２のフォト
カプラ８９．９０の発光ダイオード８９Ｄ，９０Ｄを直
列に介してＮＰＮ形トランジスタ９１のコレクタに接続
している。前記抵抗８４．８５の接続点を前記トランジ
スタ８８のベースに接続している。前記トランジスタ８
８のコレクタを前記トランジスタ９１のベースに接続し
ている。前記トランジスタ８８のエミッタを抵抗９２を
介して前記直流電源２４の出力端子の負極側に接続し、
また前記トランジスタ９１のエミッタを抵抗９３を介し
て前記直流電源２４の出力端子の負極側に接続している
。

前記インバータ回路６０の他方のスイッチングトランジ
スタ６２のベース、エミッタ間に接続された回路に介挿
されている前記コンデンサ７１に並列に第１の容量可変
回路９４を接続している。

前記第１の容量可変回路９４は前記コンデンサ７１に補
助コンデンサ９５を介して前記第１のフォトカプラ８９
のフォトトランジスタ８９Ｔを並列に接続し、そのフォ
トトランジスタ８９Ｔにダイオード９６をそのカソード
をフォトトランジスタ８９Ｔのコレクタ側にして並列に
接続している。

前記インバータ回路６０の一方のスイッチングトランジ
スタ６１のベース、エミツタ間に接続された回路に介挿
されている前記コンデンサ７４に並列に第２の容量可変
回路９７を接続している。

前記第２の容量可変回路９７は前記コンデンサ７４に補
助コンデンサ９８を介して前記第２のフォトカブラ９０
のフォトトランジスタ９０Ｔを並列に接続し、そのフォ
トトランジスタ９０Ｔにダイオード９つをそのカソード
をフォトトランジスタ９０Ｔのコレクタ側にして並列に
接続している。

この実施例においては、直流電源２４の電圧レベルが大
きくなると電圧反転増幅回路８１におけるトランジスタ
８８のベースバイアスが深くなりトランジスタ９１のベ
ース電圧が小さくなる。しかしてフォトカプラ８９．９
０の発光ダイオード８９Ｄ．９０Ｄに流れる電流が減少
し、フォトトランジスタ８９Ｔ，９０Ｔの内部抵，抗が
大きくなる。こうして第１、第２の容量可変回路９４．
９７によりスイッチングトランジスタ６２．６１のベー
ス、エミッタ間の回路の容量が減少しインバータ回路６
０の発振周波数は高くなる。従ってランプ電流は減少制
御される。

また直流電源２４の電圧レベルが小さくなると電圧反転
増幅回路８１におけるトランジスタ８８のベースバイア
スが浅くなりトランジスタ９１のベース電圧が大きくな
る。しかしてフォトカブラ８９．９０の発光ダイオード
８９Ｄ，９０Ｄに流れる電流が増加し、フォトトランジ
スタ８９Ｔ，９０Ｔの内部抵抗が小さくなる。こうして
第１、第２の容量可変回路９４．９７によりスイッチン
グトランジスタ６２．６１のベース、エミッタ間の回路
の容量が増加しインバータ回路６０の発振周波数は低く
なる。従ってランプ電流は増加制御される。

このように本実施例においても前記実施例と同様の効果
が得られるものである。

なお、前記実施例では直流電源としてショットニ−回路
を使用したものについて述べたが必ずしもこれに限定さ
れるものではなく、例えば第４図に示すようにダイオー
ドブリッジ回路２２の出力端子にコンデンサｉｏｏ，イ
ンダクタ１０１，ダイオード１０２の直列回路を接続し
、インダクタ１０１とダイオード１０２のカソードとの
接続点をダイオード１０３．１０４を直列に介してイン
バータ回路のスイッチングトランジスタ３１のコレクタ
に接続した高周波電力帰還の直流電源を使用してもよく
、また低力率の完全平滑の直流電源を使用してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、電源電圧波形のレ
ベルが高いときにはインバータ回路の発振周波数を高く
し、また電源電圧波形のレベルが低いときにはインバー
タ回路の発振周波数を低くすることにより、ランプ発光
効率を向上でき、しかも電源電圧の変動に対して光出力
を略一定にできる放電灯点灯装置を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は回路図、第２図は各部の電圧、電流波形図、第３
図は本発明の他の実施例を示す回路図、第４図は直流電
源の他の実施例を示す回路図、第５図及び第６図は従来
例を示すもので、第５図は回路図、第６図は各部の電圧
、電流波形図である。 ２４・・・直流電源、 ３０・・・インバータ回路、 ３１・・・スイッチングトランジスタ、３５・・・電流
変成器、 ３つ・・・放電灯、 ４１・・・電圧反転増幅回路、 ５０・・・容量可変回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源からの交流電圧を整流し得られる脈流電
   圧の谷間を部分的に平滑して直流電圧を出力する直流電
   源と、この直流電源に接続され、スイッチングトランジ
   スタのスイッチング動作により入力される直流電圧を高
   周波電圧に変換するインバータ回路と、このインバータ
   回路からの高周波電圧によって点灯される放電灯と、前
   記インバータ回路から前記放電灯への電力供給路中に１
   次巻線が直列に介挿され、２次巻線が前記スイッチング
   トランジスタのベース、エミッタ間にコンデンサを介し
   て接続された電流変成器と、前記直流電源からの直流電
   圧を検出し、その直流電圧を反転増幅する電圧反転増幅
   回路と、この電圧反転増幅回路出力に応動し、直流電圧
   が高レベルのとき前記スイッチングトランジスタのベー
   ス、エミッタ間に接続される回路の容量が小さくなる方
   向に制御し、直流電圧が低レベルのとき前記スイッチン
   グトランジスタのベース、エミッタ間に接続される回路
   の容量が大きくなる方向に制御する容量可変回路を設け
   たことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）容量可変回路は、前記スイッチングトランジスタ
   のベース、エミッタ間に接続されたコンデンサに補助コ
   ンデンサを介して増幅素子を接続してなり、電圧反転増
   幅回路出力により前記増幅素子をＡ級動作させることを
   特徴とする請求項（１）記載の放電灯点灯装置。
3. （３）電圧反転増幅回路の出力部にフォトカプラの発光
   ダイオードを設け、容量可変回路の増幅素子として前記
   フォトカプラのフォトトランジスタを使用し、そのフォ
   トトランジスタをＡ級動作させることを特徴とする請求
   項（１）又は（２）記載の放電灯点灯装置。