JPH0414479B2

JPH0414479B2 -

Info

Publication number: JPH0414479B2
Application number: JP57141256A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sato
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1982-08-14
Filing date: 1982-08-14
Publication date: 1992-03-12
Also published as: JPS5931598A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、インバータの発振トランスの２次側
で所謂LC共振させてランプ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。

第１図は一般的な高周波点灯回路を示すもので
あり、図中１は２石のトランジスタTr₁Tr₂を用
いたプツシユプル自励インバータであり、このイ
ンバータ１は周知のようにスイツチング素子たる
トランジスタTr₁Tr₂が交互にオンオフを繰り返
して高周波出力を得、この高周波出力電圧を発振
トランスOTの出力巻線N₂に並列に接続されたコ
ンデンサC₂と漏れインダクタンスにより共振し
て昇圧せしめ、ランプ２を点灯させるものであ
る。尚、第１図に示す例ではランプ２を２個直列
接続した例を示し、ACは商用電源、DBは整流
回路を構成するブリツジ整流器、CHはチヨーク
である。このように、発振トランスOTの２次側
でLC振動により高周波電圧を昇圧する点灯方式
は、発振トランスOTの容量〔VA〕を低下させ
ることができ、そのため、損失、小型化の点で有
利である。ところが、この方式は発振周波数の基
本波に対して昇圧効果を得る場合、特に脈流点灯
においては、発振トランスOTの後述するギヤツ
プを小さくして、発振トランスOTの損失を低減
しようとすると、ランプ２再点弧時及びランプ２
消弧時において異常発振が生じるという欠点を有
している。

第２図に異常発振波形を示す。第２図ａはラン
プ電圧Vlaの波形、同図ｂはランプ電流Ilaの波形
を夫々示す。第３図は発振トランスOTの構造図
を示し、Ｅ形のコア３に夫々１次巻線N₁と２次
巻線（出力巻線）N₂を巻回してつき合せてギヤ
ツプＧを形成している。前述の異常発振の原因
は、発振トランスOTのギヤツプＧを小さくする
と、再点弧区間の発振周波数が低下し、コア３が
飽和しやすくなる。さらに、再点弧時、負荷が急
激に重くなりギヤツプＧを小さくしていること
で、発振トランスOTの１次側が２次側の影響を
受けやすくなつているため、過渡的に発振トラン
スOTの１次２次の起磁力の平衡がくずれ、異常
発振を引き起こすものと考えられる。従つて、安
定な発振出力を得るためにはギヤツプＧを増す必
要があり、発振トランスOTの損失が増加すると
いう欠点もあつた。尚、ここでいう再点弧区間
は、第２図に示すように電源に同期してランプ電
圧Vlaが立ち上り始めてから点灯するまでの区間
をいう。

本発明は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、異常発振を防止し、さらには発振トランスの
損失を低減させることを目的とした放電灯点灯装
置を提供するものである。

以下本発明の実施例を図面により詳述する。
尚、本発明を説明する前に本発明の基本となる発
明について説明する。第４図は具体回路図であつ
て、構成上は第１図の回路と同じである。ここ
で、プツシユプル自励式インバータ１において、
発振周波数の基本波に対して発振トランスOTの
２次側のLC共振（２次漏れインダクタンスとコ
ンデンサC₂）による昇圧点灯方式では、コンデ
ンサC₂の容量変化に対する特性は第５図に示す
ようになり、また、発振トランスOTの１次側か
ら見た高周波変換部の等価回路を第６図に示す。
第５図において、V₂は発振トランスOTの２次誘
起電圧、V_c2はコンデンサC₂の両端電圧、f_RはLC
共振時発振周波数、f_Oは無負荷発振周波数であ
る。第６図ａは無負荷時を示し、第６図ｂは共振
時を示し、第６図ｃは点灯時を示している。L₁
は発振トランスOTの１次巻線N₁のインダクタン
ス、L₂₁は漏れインダクタンス、Ｂは負荷抵抗で
あり、上記L₂₁、C₂₁、Ｒは１次換算値である。第
５図に示す特性は第６図ｂに示す共振時における
等価回路の特性であり、第５図における発振周波
数f_Rの周波数領域が異なる境界線より右側の周波
数が高い領域では２次電流I₂は、発振トランス
OTの２次誘起電圧V₂に対して遅相となり、左側
の発振周波数の低い領域では２次誘起電圧V₂に
対して進相の電流が流れる。そこで、便宜上、
各々遅相振動、進相振動と呼ぶことにすると、回
路が進相振動となるようにコンデンサC₂を決定
すればコンデンサC₂の両端電圧V_c2の特性曲線に
示すように昇圧効果があるが、発振周波数f_Rが低
いために従来例で述べたように、脈流点灯方式に
おいては異常発振が生ずる。そこで、従来生じて
いたこのような欠点をなくすために、以下のよう
な構成をとる。電源投入後、ランプ始動時は
発振トランスOTの２次電流I₂が２次誘起電圧V₂
に対して進相となるようにする。ランプ始動
後、再点弧時は発振トランスOTの２次電流I₂が
２次誘起電圧V₂に対して遅相となるようにする。
これらの事項は次の理由により可能である。即
ち、電源投入後、ランプ２は始動していないの
で、ランプ２のインピーダンスは無限大となり第
７図に示すように、発振トランスOTの出力巻線
N₂に接続されるのはコンデンサC₂だけとなり、
従つて２次電流I₂は２次誘起電圧V₂に対して進相
となるようにできる。ランプ２点灯後、再点弧時
第２図に示すようにランプ電流Ilaは微少ではあ
るが流れており、そのため、ランプ２とコンデン
サC₂とを含む第８図に示す点線で囲つた部分全
体の容量をC₂′とすれば、わずかではあるがC₂′＞
C₂となる。従つて、第５図に示す特性より、各
再点弧区間では２次電流I₂と２次誘起電圧V₂に対
して遅相にすることが可能である。以上の事柄を
考慮し、コンデンサC₂の容量をうまく選ぶこと
で上記で述べた構成にすることができる。

以下動作状態について説明する。電源投入後、
インバータ１の２石のトランジスタTr₁Tr₂は交
互にオンオフを繰り返して高周波発振を開始す
る。この時、発振トランスOTの２次側の漏れイ
ンダクタンスL₂₁とコンデンサC₂により、２次側
には進相電流が流れ、第５図に示すように進相側
で発振し、そのため、ランプ２は共振特性の低域
側領域で発振し且つコンデンサC₂の大きい両端
電圧V_c2により始動する。始動後は、再点弧時に
おいてはランプ２に微少電流が流れているため、
ランプ２は完全に無負荷ではなくて、第８図にお
けるコンデンサC₂の容量を含んだ全体の容量
C₂′と、２次漏れインダクタンスL₂₁により遅相電
流が流れる。この間の発振周波数は、第５図の特
性に示すように、始動時の周波数に比べて非常に
高くなる（点灯時の発振周波数より高くなる）。
そして、再点弧後の点灯状態においては、ランプ
インピーダンスが非常に小さくなり、LC振動が
くずれて２次漏れインダクタンスL₂₁が限流要素
として働き、ランプ２を点灯維持することにな
る。第９図はこの状態を示したものであり、コン
デンサC₂の容量の変化つまり発振トランスOTの
２次側に並列に接続されることになるコンデンサ
の容量C₂の変化により、LC共振の周波数が高域
と低域とに別れる境界線を介してランプ２の始動
点灯と再点弧とを別けたものである。即ち、境界
線を境に周波数の低減に対応する容量でランプ２
を始動点灯し、再点弧では異常発振防止のために
高域で発振するようにそれに対応する容量C₂で
ランプ２を再点弧したものである。尚、ランプ２
は１灯用の場合でも、再点弧区間ではランプ２に
微放電電流が流れていることにより、進相振動モ
ードがややくずれて、遅相モードに移行するた
め、適用できるものである。

第１０図乃至第１２図は本発明の実施例を示
し、第１０図は具体回路図を示している。第１０
図の回路は、第１図若しくは第４図の回路におい
て、コンデンサC₂とコンデンサC₂₀との直列回路
を発振トランスOTの出力巻線N₂に並列に接続
し、コンデンサC₂₀に並列にスイツチSWを接続
している。このスイツチSWがコンデンサC₂，
C₂₀の合成容量を、ランプ２の始動時と、ランプ
始動後再点弧時において切り替える切替スイツチ
を構成している。第１１図は発振トランスOTの
２次側の高周波変換部の等価回路であり、同図ａ
は無負荷時、同図ｂはスイツチSWをオフした時
の共振時、同図ｃはスイツチSWをオンした時の
共振時、同図ｄは点灯時を夫々示している。
L２１は発振トランスOTの２次漏れインダクタ
ンス、C₂₁はコンデンサC₂の容量、C₂₀′はコンデ
ンサC₂₀の容量、B₂₁は負荷抵抗を示し、L₂₁，
C₂₁，C₂₀′，R₂₁は全て１次換算値である。今、始
動時はスイツチSWをオフしておき、点灯後スイ
ツチSWをオンになるように設定しておく。２次
側のコンデンサ容量がC₂×C₂₀／C₂＋C₂₀の時進相共振、
またC₂の時遅相共振となるように、コンデンサC₂，
C₂₀の容量を選んでおけば、始動時には進相共振
となり、２次電流I₂は２次誘起電圧V₂に対して進
相となる。点灯後、再点弧時は遅相共振となり、
２次電流I₂は２次誘起電圧V₂に対して遅相とな
る。即ち、第１２図に示すように、ランプ２始動
時にはスイツチSWオフにより進相共振を行い、
点灯後はスイツチSWをオン状態とさせることで
ランプ２再点弧時、遅相共振を行う。このように
すれば、点灯後、再点弧、点灯の繰り返しが、遅
相モードで行われるため、進相、遅相モードを周
波数が移行することなく安定な発振が行われ、ま
た、再点弧時の発振周波数はかなり高い周波数
（点灯状態より大）となり、ランプインピーダン
スの急激な変動による発振トランスOTの飽和も
避けられ、従来生じていた異常発振が防止でき
る。従つて、発振トランスOTのギヤツプＧを狭
くしても異常発振を起こすことがなく、しかも発
振トランスOTの損失も大巾に低減できるもので
ある。

本発明は上述のように、複数のコンデンサによ
る合成容量を、電源投入後ランプ始動時は発振ト
ランスの２次電流が２次誘起電圧に対して進相と
なるように減少させると共に、ランプ始動後再点
弧時は発振トランスの２次電流が２次誘起電圧に
対して遅相となるように増加させるように切り替
える切替スイツチを設けたものであるから、電源
投入後ランプ始動時は切替スイツチを操作して、
発振トランスの２次電流が２次誘起電圧に対して
進相となるように減少させ、また、ランプ始動後
再点弧時は切替スイツチを再操作して、発振トラ
ンスの２次電流が２次誘起電圧に対して遅相とな
るように増加させることで、再点弧時の発振周波
数が点灯時の発振周波数より高くなり、従来のよ
うに発振トランスのギヤツプを小さくしても異常
発振を引き起こすことがなくなり、発振トランス
の損失も大幅に低減できるという効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はトランジスタインバータ式の点灯回路
図、第２図ａ，ｂは同上の動作波形図、第３図は
同上の発振トランスの構造図、第４図は本発明の
基本となる発明の具体回路図、第５図は同上の発
振トランスの２次コンデンサの容量変化に対する
共振周波数特性図、第６図ａ，ｂ，ｃは同上の等
価回路図、第７図は同上のランプ始動時における
等価回路図、第８図は同上のランプ点灯後再点弧
時における等価回路図、第９図は同上の特性図、
第１０図は本発明の実施例の具体回路図、第１１
図ａ〜ｄは同上の等価回路図、第１２図は同上の
特性図である。１はインバータ、２はランプ、N₂は出力巻線、
OTは発振トランス、I₂は２次電流、V₂は２次誘
起電圧、C₂はコンデンサを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１交流電源と、この交流電源の交流電圧を全波
整流して脈流電圧を出力する整流回路と、スイツ
チング素子の発振動作により発振トランスの出力
巻線に高周波電圧を発生させるインバータと、イ
ンバータの出力巻線およびこの出力巻線に並列に
接続された複数のコンデンサとで共振して得られ
た高周波共振電圧にて点灯せしめるランプとから
なる放電灯点灯装置において、上記複数のコンデ
ンサによる合成容量を、電源投入後ランプ始動時
は発振トランスの２次電流が２次誘起電圧に対し
て進相となるように減少させると共に、ランプ始
動後再点弧時は発振トランスの２次電流が２次誘
起電圧に対して遅相となるように増加させるよう
に切り替える切替スイツチを設けたことを特徴と
する放電灯点灯装置。