JPH04296495A

JPH04296495A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH04296495A
Application number: JP3060662A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sato; 勝己佐藤; Naokage Kishimoto; 直景岸本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-20
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JP3003876B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯の寿命末期を検
出する機能を有する放電灯点灯装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来例を示し、この回路はハーフ
ブリッジインバータであり、電源Ｅに直列に接続された
スイッチ素子Ｑ１　，Ｑ２　の交互のオン，オフにより
負荷である放電灯Ｌに高周波電力を供給し点灯させるも
のである。尚、スイッチ素子のＱ１　にはトランジスタ
を用い、Ｑ２　はＦＥＴを用いている。スイッチ素子Ｑ
１　にはダイオードＤ１　を逆方向に並列に接続し、ま
た、スイッチ素子Ｑ２　にトランジスタを用いた場合に
は、同様にダイオードを逆方向に並列に接続する。

【０００３】スイッチ素子Ｑ１　，Ｑ２　は起動回路１
にて起動され、スイッチ素子Ｑ２　は単安定マルチバイ
ブレータ２及びオン期間制御部３でオン期間が制御され
る。また、予熱タイマー４が設けてある。尚、起動回路
１、単安定マルチバイブレータ２、オン期間制御部３、
予熱タイマー４等で制御部５が構成される。直列に接続
されたスイッチ素子Ｑ１　，Ｑ２　のうち、低圧側のス
イッチ素子Ｑ２　は制御部５からの駆動信号でオン，オ
フし、高圧側のスイッチ素子Ｑ１　は限流チョークＬ１
　の２次巻線電圧により駆動される。

【０００４】図８（ａ）に示す単安定マルチバイブレー
タ２のＨレベルの出力により、低圧側のスイッチ素子Ｑ
２　がオンすると、放電灯Ｌ→コンデンサＣ２　→限流
チョークＬ１　→スイッチ素子Ｑ２　と電流が流れ、ス
イッチ素子Ｑ２　がオフすると、高圧側のスイッチ素子
Ｑ１　に図８（ｃ）に示す２次巻線電圧によりベース電
流が供給され、図８（ｄ）に示すようにスイッチ素子Ｑ
１　がオンする。スイッチ素子Ｑ１　のオンによりコン
デンサＣ２　に蓄積された電荷が放電灯Ｌ→スイッチ素
子Ｑ１　→限流チョークＬ１　と放電し、電流が流れる
。

【０００５】スイッチ素子Ｑ１　がオフすると、限流チ
ョークＬ１に蓄積されたエネルギーのため電流は、スイ
ッチ素子Ｑ２　のダンパーダイオード→限流チョークＬ
１　→コンデンサＣ２　→放電灯Ｌ→電源Ｅと流れるた
め、スイッチ素子Ｑ１　のオフ時は、スイッチ素子Ｑ２
　の両端電圧は、スイッチ素子Ｑ１　のオン時に電源Ｅ
が印加されたのに対し、ダンパーダイオードの順方向電
圧まで下がる。これを抵抗Ｒ１　，Ｒ２　で検出，分圧し、制御部５に
入力する。制御部５の単安定マルチバイブレータ２は、
この検出信号の立ち下がりと同期して、スイッチ素子Ｑ
２　にオン信号を出力する。

【０００６】つまり、スイッチ素子Ｑ１　がオフしてか
ら、スイッチ素子Ｑ２　をオンさせるように制御し、ス
イッチ素子Ｑ１　，Ｑ２　を交互にオン，オフさせ発振
を継続する。尚、図８（ｅ）は限流チョークＬ１　に流
れる電流波形であり、同図（ｆ）はスイッチ素子Ｑ２　
のドレイン・ソース間電圧ＶＤＳである。制御部５は電
源投入時より一定期間スイッチ素子Ｑ２　のオン期間を
短くし、コンデンサＣ１　の電圧を放電灯Ｌの始動電圧
以下にし、放電灯Ｌのフィラメントを先行予熱し、熱電
子放出を行わせ、その後、オン期間を長くすることによ
り、コンデンサＣ１　の電圧を上昇させ、放電灯Ｌを点
灯させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放電灯は寿
命末期になると、フィラメントに塗布している熱電子放
射物質（エミッタ）が飛散し蒸発するために、フィラメ
ントからの熱電子放射が行われなくなり、半波放電及び
管電圧の上昇により始動電圧が高くなる等変化を生じる
。

【０００８】このような寿命末期の放電灯を図７の回路
で点灯させた場合、以下のような問題が発生する。すな
わち、寿命末期の放電灯は管電圧が高く、等価抵抗値が
正常ランプと比べ大きいため、限流チョークＬ１　、コ
ンデンサＣ１　、放電灯Ｌで構成される振動回路の共振
周波数ｆ０　が正常ランプ点灯時に比べ高くなり、その
ため、全点灯時のオン期間になるようにスイッチ素子Ｑ
２　を制御すると、共振周波数ｆ０　に近付くため、振
動電流が図９（ｂ）に示すように、スイッチ素子Ｑ２　
のオン中にスイッチ素子Ｑ２　の電流ＩＤ　が零に戻る
波形になる。

【０００９】限流チョークＬ１　の電圧は振動電流に対
し、図９（ｃ）示すように、９０°位相の進んだ波形と
なるが、正常ランプ点灯時のようにスイッチ素子Ｑ２　
がその電流ピーク値近辺でオフする（図８（ｂ））のに
対し、図９（ｂ）のように零近くになってから切るので
は、図９（ｃ）に示すように、限流チョークＬ１　の２
次巻線電圧は位相の進んだ波形となり、スイッチ素子Ｑ
２　のオン期間中にスイッチ素子Ｑ１　をオンさせよう
とし、同時オンを生じる。この同時オンは、電源Ｅを短
絡することであるため、大電流が流れスイッチ素子Ｑ１
　，Ｑ２　の破壊を生じる。

【００１０】図１０の回路は、この同時オンを防止した
回路であり、スイッチ素子Ｑ１　のベース・エミッタ間
にダイオードＤ３　を接続し、スイッチ素子Ｑ２　のド
レインをスイッチ素子Ｑ１　のベースに接続し、スイッ
チ素子Ｑ２　のオン中は振動電流をダイオードＤ３　→
スイッチ素子Ｑ２　へと流し、スイッチ素子Ｑ１　のベ
ース・エミッタ間電圧をダイオードＤ３　の順方向電圧
に逆バイアスし、スイッチ素子Ｑ１　をオフさせるもの
である。図９に示す動作波形は図１０の回路での波形で
あり、スイッチ素子Ｑ１　，Ｑ２　の同時オンを抑制し
ている。

【００１１】しかし、この回路においても、スイッチ素
子Ｑ２　の電流が零に戻るような波形であれば、ダイオ
ードＤ３　の電流が零になるため、スイッチ素子Ｑ１　
は逆バイアスされず、スイッチ素子Ｑ１　に限流チョー
クＬ１　の２次巻線電圧からベース電流が供給され、同
時オンを生ずることがある。このような寿命末期の放電
灯を点灯した時に生ずる同時オン現象を未然に防止する
方法として、寿命末期の放電灯を検出し、発振を止める
なり、発振周波数を高くし、出力を低減する方法が考え
られ、寿命末期の放電灯を検出する方法として次に示す
方法があった。

【００１２】すなわち、図１２に示すように、寿命末期
の放電灯を検出する方法として、管電圧が高くなること
を検出する方法である。この方法は、ランプ電圧検出回
路６を用いて、放電灯Ｌの管電圧を検出するものである
。しかし、管電圧は、図１１に示すように温度依存性が
あり、管壁温度の変化に対して図示のような特性を持ち
、正常ランプとの誤検知を防止するため、検出レベルを
図示のように設定する必要があり、寿命末期の放電灯を
低温時に検出することが困難であり、同時オンの現象を
低温時に防止することはできなかった。

【００１３】また、電流で検出する方法も考えられ、ス
イッチ素子Ｑ２　のソースに抵抗を接続し、抵抗両端電
圧で検出する方法がある。しかし、電流検出方式では、
寿命末期の放電灯と正常な放電灯では大きな差がでず、
同時オンの電流が流れたことによるラッシュ電流を検出
することにより可能であった。この方法では検出するた
めに少なくとも１回は同時オン電流を流すことが必要で
あり、スイッチ素子の信頼性が損なわれる。

【００１４】本発明は、上述の点に鑑みて提供したもの
であって、寿命末期の放電灯を確実に検出し、しかも、
同時オン電流を流すことなくスイッチ素子のストレスを
低減す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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、放電灯の寿命
末期において高圧側のスイッチ素子のオン期間が変化す
ることを検出する検出手段と、この検出手段出力にて低
圧側のスイッチ素子のオンオフ期間を短くする制御手段
とを設けたものである。

【００１６】

【作　　用】而して、検出手段の出力にて放電灯の寿命
末期において高圧側のスイッチ素子のオン期間が変化す
ることを検出した場合に、制御手段により低圧側のスイ
ッチ素子のオンオフ期間を短くして、スイッチ素子の同
時オンモードを未然に回避し、過電流、発熱等のスイッ
チ素子へのストレスを低減している。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。制御部５は、無安定マルチバイブレータＩＣ１　
、Ｄ−フリップフロップＩＣ２　，ＩＣ３　、Ｒ−Ｓフ
リップフロップ７等から構成されている。この回路では
、スイッチ素子Ｑ１　，Ｑ２　が交互にオン、オフを繰
り返して放電灯Ｌを高周波点灯させるものであり、スイ
ッチ素子Ｑ１　は限流チョークＬ１　に発生する電圧と
同期した駆動信号を二次巻線により得ており、また、ス
イッチ素子Ｑ２　は、制御部５によりそのオン信号を送
出されて駆動される、いわゆる、自励他制式のインバー
タ回路である。ダイオードＤ１　，Ｄ２　、コンデンサ
Ｃ１　，Ｃ２　から成る回路は倍電圧整流平滑回路であ
る。

【００１８】制御部５の動作は次の通りである。無安定
マルチバイブレータＩＣ１　は、ここでは汎用タイマー
用ＩＣ”５５５”を用いている。Ｄフリップフロップ（
以下、Ｄ−ＦＦという）ＩＣ２　は、ここでは、Ｃ入力
が入る度に、Ｑ出力が反転するＴフリップフロップとし
て動作している。また、ＤフリップフロップＩＣ３　は
、Ｒ入力がＬレベルの時、Ｃ入力が入るとその時のＤ入
力の状態がＱ出力として現れるものである。ノアゲート
Ｇ８，Ｇ９　から成る回路は、Ｒ−Ｓフリップフロップ
７であり、Ｓ入力にＨレベルが入ると、Ｑ出力がＨレベ
ルになるものである。

【００１９】リセット回路６は、例えば、電源投入時等
において、Ｒ−Ｓフリップフロップ７のＱ出力を確実に
Ｌレベルに設定するためのものである。放電灯Ｌが正常
に点灯している場合について先ず説明する。Ｄ−ＦＦＩ
Ｃ２　からは、スイッチ素子Ｑ２　をオン、オフさせる
ための駆動パルスが送出されるが、スイッチ素子Ｑ１　
がオンしている状態で、スイッチ素子Ｑ２　にはオン信
号が入らない様に、インバータゲートＧ２　及びアンド
ゲートＧ１　が設けられている。即ち、スイッチ素子Ｑ
１がオン状態の時は、抵抗Ｒ３　，Ｒ４　の両端には、
高電圧が印加されているため、インバータゲートＧ２　
の入力にはＨレベルが入っている。

【００２０】従って、インバータゲートＧ２　出力は、
Ｌレベルとなるため、アンドゲートＧ１　を介して、ス
イッチ素子Ｑ２　のゲートには確実にＬレベル信号が入
る様になっている。ここで、Ｄ−ＦＦＩＣ２　出力とイ
ンバータゲートＧ２　出力の関係は、放電灯Ｌが正常点
灯している場合は、Ｄ−ＦＦＩＣ２　出力のＬレベルの
期間より、インバータゲートＧ２　入力がＨレベルの期
間の方が長くなるように設定されている。

【００２１】図２に各部の動作波形を示す。ここで、図
２（ｃ）に示すように、インバータゲートＧ２　入力の
立上り、立下りの時間遅れは、抵抗Ｒ３　，Ｒ４　及び
インバータゲートＧ２　の入力容量による時定数によっ
て生じるものである。また、インバータゲートＧ３　〜
Ｇ６　は、Ｄ−ＦＦＩＣ３　のＣ入力に対し、Ｄ入力が
若干遅れて入る様に、遅延時間を設けるために挿入され
ている。

【００２２】波形を参照すればわかる様に、Ｄ−ＦＦＩ
Ｃ２　のＱ出力が立下ると（図２（ｂ））、その後ノア
ゲートＧ７　からは、図２（ｇ）に示すように、パルス
出力が送出（これは、Ｄ−ＦＦＩＣ２　のＱ出力がＬレ
ベルになった後、インバータゲートＧ２　入力がＨレベ
ルになるのは、上記時定数に従うためである。）される
が、ノアゲートＧ７　出力の立下り時において、Ｄ−Ｆ
ＦＩＣ３　のＤ入力には、インバータゲートＧ３　〜Ｇ
６　による遅延時間のため、Ｌレベルが入っているため
、Ｄ−ＦＦＩＣ３　のＱ出力は図２（ｉ）に示すように
Ｌレベルのままである。

【００２３】従って、Ｒ−Ｓフリップフロップ７のＱ出
力はＬレベルであるため、トランジスタＱ３　はオフと
なり、トランジスタＱ４　，Ｑ５　から成るカレントミ
ラー回路８の電流は抵抗Ｒ７　によってのみ決まり、そ
の値によって、コンデンサＣ５　に充電電流が流れ、無
安定マルチバイブレータＩＣ１　の発信周期が決まる。次に、放電灯Ｌが寿命末期状態になった場合について説
明する。正常点灯時とランプ寿命末期時のスイッチ素子
Ｑ１　，Ｑ２　のオン、オフ状態を比較した動作波形を
図３に示す。即ち、スイッチ素子Ｑ２　のゲート信号が
ＨレベルからＬレベルになり、スイッチ素子Ｑ２　がタ
ーンオフした時点を基準にみた場合、正常点灯時に（図
３（ａ））に比べ、図３（ｂ）のランプ寿命末期時（以
下エミレス時と言う）は、限流チョークＬ１　の電流の
位相が進むことがわかる。すると、限流チョークＬ１　
の二次巻線電圧の位相も進むことなり、従って、スイッ
チ素子Ｑ１　のオン期間が短くなる。

【００２４】尚、ここでスイッチ素子Ｑ２　のゲート信
号のＨ区間が正常点灯時に比べ、エミレス時長くなって
いるが、これは、スイッチ素子Ｑ１のオン期間が短くな
ったために、図２におけるインバータゲートＧ２　の入
力のＨ区間が短くなり、結果的にＤ−ＦＦＩＣ２　のＱ
出力Ｈ期間が、アンドゲートＧ１　を介して、スイッチ
素子Ｑ２のゲートにそのまま入力されるためである。

【００２５】制御部５の各部動作波形を図４に示す。即
ち、スイッチ素子Ｑ１　のオン期間が短くなり、Ｄ−Ｆ
ＦＩＣ２　のＱ出力がＬレベルの間（図４（ｂ））に、
図４（ｃ）に示すようにインバータゲートＧ２　の入力
がＨレベルからＬレベルになる。すると、図４（ｄ）（
ｆ）（ｇ）（ｈ）に示すように、インバータゲートＧ２
　の出力がＨレベル、インバータゲートＧ１　０　の出
力がＬレベル、Ｄ−ＦＦＩＣ２　のＱ出力がＬレベルと
なるため、ノアゲートＧ７　の出力はＨレベルとなる。

【００２６】そして、インバータゲートＧ６　の出力は
遅延するためＨレベルであり、従って、Ｄ−ＦＦＩＣ３
　のＣ入力が入った時は、Ｄ入力がＨレベルなので、Ｄ
−ＦＦＩＣ３　のＱ出力から、図４（ｉ）に示すように
パルス出力が送出される。よって、Ｒ−Ｓフリップフロ
ップ７のＱ出力をＨレベルにセットし、トランジスタＱ
３　をオン状態にする。従って、トランジスタＱ４　の
コレクタ電流は、抵抗Ｒ７　とＲ６　の並列抵抗値によ
って決まる様になるため、コンデンサＣ５　の充電電流
が増加し、従って、無安定マルチバイブレータＩＣ１　
の発振周期が短くなる。従って、インバータの動作周波
数が高くなり、出力を制限するため、過電流あるいは発
熱といったストレスを低減できることになる。

【００２７】尚、抵抗Ｒ３　，Ｒ４　、インバータＧ２
　〜Ｇ６　，Ｇ１　０　、ノアゲートＧ７　、Ｄ−ＦＦ
ＩＣ３　、Ｒ−Ｓフリップフロップ７等で検出手段を構
成し、また、カレントミラー回路８、無安定マルチバイ
ブレータＩＣ１　、Ｄ−ＦＦＩＣ２　、アンドゲートＧ
１　等で制御手段を構成している。（実施例２）実施例２を図５に示す。ここで、Ｄ−ＦＦＩＣ３　は図
１と同様であり、図１と異なる部分は、リセット回路及
びＲ−Ｓフリップフロップの代わりに、無安定マルチバ
イブレータＩＣ４及びＤフリップフロップＩＣ５　を用
いた部分である。

【００２８】動作は次の様になる。正常点灯時は、第一
の実施例で説明した様に、Ｄ−ＦＦＩＣ３　のＱ出力は
常にＬレベルなので、Ｄ−ＦＦＩＣ５　のＣ入力には何
らのパルスも加わることがないため、Ｄ−ＦＦＩＣ５　
のＱ出力もＬレベルのままである。一方、放電灯Ｌがエ
ミレス状態になると、Ｄ−ＦＦＩＣ３　のＱ出力から図
６（ｂ）に示すようにパルスが出るため、無安定マルチ
バイブレータＩＣ４　の出力がＨレベルの時（図４（ａ
））、アンドゲートＧ１　１　を介してＤ−ＦＦＩＣ５
　にＣ入力が入り、この時、Ｄ入力は常にＨレベルに接
続（Ｖｃｃは制御電源）してあるので、Ｄ−ＦＦＩＣ５
　のＱ出力から図６（ｅ）に示すようにＨレベルが送出
される。

【００２９】ところが、無安定マルチバイブレータＩＣ
４　の出力がＬレベルになると同時に、インバータゲー
トＧ１　２　を介して、Ｄ−ＦＦＩＣ５　はＲ入力が入
るため（図６（ｄ））、Ｄ−ＦＦＩＣ５　はリセットさ
れ、Ｑ出力はＬレベルになる。その後、無安定マルチバ
イブレータＩＣ４　出力がＨレベルの時に、Ｄ−ＦＦＩ
Ｃ３　のＱ出力からパルスが送出されると、図６（ｅ）
に示すように再びＤ−ＦＦＩＣ５のＱ出力がＨレベルに
セットされる。

【００３０】即ち、この実施例は、無安定マルチバイブ
レータＩＣ４　により、周期的にリセットパルスを出す
ことにより、インバータの周波数アップ動作を周期的に
解除している。この様にすることによって、例えば、ラ
ンプが正常点灯している際に、ノイズ等によって、エミ
レス状態と誤判定してもすぐに正常点灯に復帰できるた
め、ノイズ等に強いエミレス検出回路を提供できること
になる。また、スイッチング素子に対しても、第一の実
施例と同様、ストレス低減の効果が期待できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上述のように、放電灯の寿命末
期において高圧側のスイッチ素子のオン期間が変化する
ことを検出する検出手段と、この検出手段出力にて低圧
側のスイッチ素子のオンオフ期間を短くする制御手段と
を設けたものであるから、検出手段により放電灯の寿命
末期において高圧側のスイッチ素子のオン期間が変化す
ることで寿命末期の放電灯を確実に検出でき、また、検
出手段の出力にて放電灯の寿命末期において高圧側のス
イッチ素子のオン期間が変化することを検出した場合に
、制御手段により低圧側のスイッチ素子のオンオフ期間
を短くして、スイッチ素子の同時オンモードを未然に回
避し、過電流、発熱等のスイッチ素子へのストレスを低
減することができる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の具体回路図である。

【図２】正常点灯時の動作波形図である。

【図３】（ａ）は正常点灯時の場合の動作波形図である
。（ｂ）はランプ寿命末期の場合の動作波形図である。

【図４】ランプ寿命末期の場合の動作波形図である。

【図５】実施例２の要部具体回路図である。

【図６】図５の動作波形図である。

【図７】従来例の具体回路図である。

【図８】図７の正常時の場合の動作波形図である。

【図９】寿命末期の場合の動作波形図である。

【図１０】他の従来例の回路図である。

【図１１】従来例の説明図である。

【図１２】更に他の従来例の回路図である。

【符号の説明】

５　　制御部Ｑ１　　　高圧側のスイッチ素子Ｑ２　　　低圧側のスイッチ素子Ｌ　　放電灯Ｃ３　　　コンデンサＣ４　　　コンデンサＬ１　　　限流チョーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　直流電源に交互にオンオフする一対の
スイッチ素子を並列に接続し、両スイッチ素子に並列に
ダイオードを逆方向に夫々接続し、高圧側のスイッチ素
子の両端に、放電灯、カップリング用コンデンサ、限流
チョークの直列回路を接続し、放電灯の両端にコンデン
サを接続し、低圧側のスイッチ素子のオン期間を制御す
る制御部を設け、高圧側のスイッチ素子は上記限流チョ
ークに設けた２次巻線電圧で駆動するようにした放電灯
点灯装置において、放電灯の寿命末期において高圧側の
スイッチ素子のオン期間が変化することを検出する検出
手段と、この検出手段出力にて低圧側のスイッチ素子の
オンオフ期間を短くする制御手段とを設けたことを特徴
とする放電灯点灯装置。