JPH0624159Y2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、トランジスタインバータによって高周波電
圧で放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関し、特に放
電灯が正常に点灯できないほどの異常時における保護回
路を備えた放電灯点灯装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、例えば照明学会研究会資料LS-85-12〜18 P1
7，P20に示された、従来の放電灯点灯装置の回路図であ
る。第２図において、１は直流電源、２は直流電源１の
直流電圧を高周波電圧に変換する負荷電流帰還形の一石
式トランジスタインバータ（以下単にインバータとい
う）、３は電極３ａ，３ｂを有する放電灯、４は放電灯
３のランプ電流を制限するバラストチョーク、５は放電
灯３の両端に接続された始動コンデンサである。

次に、インバータ２の回路構成を説明する。６はスイッ
チングを行う主トランジスタで、エミッタが直流電源１
の負極に接続され、また、直流電源１の正極とコレクタ
間には出力トランス７と共振コンデンサ８とが並列に接
続されている。９は負荷回路に挿入された電流変成器
（以下CTと略記する）、１０，１１，１２は直流接続さ
れたそれぞれ発振起動抵抗，抵抗及びダイオードで、直
流電源１の正極と主トランジスタ６のベース間に発振起
動抵抗１０が、また、主トランジスタ６のベース・エミ
ッタ間に抵抗１１とダイオード１２とが接続されてい
る。

以上のような構成からなる放電灯点灯装置において、ま
ず、直流電源１を投入すると発振起動抵抗１０を介して
主トランジスタ６にベース電流が供給され、主トランジ
スタ６がオンに移行する。これにより、主トランジスタ
６を介して出力トランジスタ７あるいは負荷回路（バラ
ストチョーク４と電極３ａ，３ｂと始動コンデンサ５の
直列回路）に電流が流れ、この負荷電流がCT９を介して
主トランジスタ６の入力に正帰還され、コンデンサ１３
が充電されながら、主トランジスタ６はオン状態を保
つ。そして、この振動性のベース電流が逆方向へ流れる
ようになり、主トランジスタ６のジャンクションの蓄積
電荷が消去されると主トランジスタ６は急速にターンオ
フする。その後は、出力トランス７と共振コンデンサ８
で構成されるタンク回路に貯えられた電気エネルギが共
振し、上述の負荷回路に共振電流が流れる。この負荷電
流がCT９を介してダイオード１２を流れ主トランジスタ
６がオフ状態を保つ。そして、振動性の負荷電流によっ
て再びCT９の２次巻線９ｂに主トランジスタ６への正帰
還電流が流れるようになり、主トランジスタ６がターン
オフして上述の動作を繰り返し、例えば20〜50kHz程度
の高周波で主トランジスタ６はスイッチングを行う。こ
の時、始動コンデンサ５の容量をバラストチョーク４と
LC共振する値に設定してあるので、放電灯３の電極３
ａ，３ｂに高周波の共振電流が流れると同時に、始動コ
ンデンサ５の両端に高電圧が生じ、この電圧によって放
電灯３が点灯する。放電灯３が点灯した後は始動コンデ
ンサ５と並列に放電灯３のインピーダンスが接続された
形となり、これを負荷回路として、上述したのと同様
に、インバータ２が発振動作を継続し、放電灯３にバラ
ストチョーク４で制限される高周波電流が流れて放電灯
３の点灯が継続する。

［考案が解決しようとする課題］ 上述のような従来の放電灯点灯装置では、先ず、インバ
ータ２に直流電源１が投入されていてCT９に負荷電流が
流れない状態、例えば無負荷時にはインバータ２は発振
せずに、主トランジスタ６が直流電源１から発振起動抵
抗１０を介して供給されるベース電流によって直流バイ
アスされ、このベース電流のｈｆｅ（直流電流増幅率）
倍のコレクタ電流が直流電源１から出力トランス７を介
して供給される。そして、これによって、主トランジス
タ６の温度が徐々に上昇→ｈｆｅが上昇→コレクタ電流
が増加→主トランジスタ６の温度がさらに上昇するとい
う正帰還によって主トランジスタ６が熱破壊に至るとい
う問題があった。

また、負荷の異常状態、例えば第２図に示す放電灯３の
整流点灯時あるいは予熱継続時においては、インバータ
２の発振が異常となり、例えば主トランジスタ６の電力
ロスによる熱破壊に至るという問題があった。

この考案は上述のような課題を解決するためになされた
もので、上述のような異常時においても簡単で安価な回
路構成で回路部品の保護が図れる放電灯点灯装置を得る
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この考案に係る放電灯点灯装置は、電源投入から所定時
間インバータの主トランジスタにベース電流を供給する
時定数の異なる２つの時定数回路で構成される発振起動
遮断手段と、電源がＯＦＦのときにこの２つの時定数回
路をリセットするための回路とを備えたものである。

［作用］ この考案においては、直流電源投入から放電灯が点灯す
るのに必要な時間よりも長い時定数の第１時定数回路
と、これより短く、放電灯を点灯するには十分な時定数
の第２時定数回路とからなる発振起動遮断手段のいずれ
かの時定数回路でインバータのスイッチングトランジス
タにベース電流を供給するようになっているが、これら
の２つの時定数回路は次に説明するような場合に有効に
作用する。

まず、特に後の実施例で示すような自励式のインバータ
の場合、ランプの始動時インバータの発振が一時的に不
安定になったり、発振が停止しようとするような場合
は、発振起動電流を流し続けることによって安定なラン
プ電流に移行できるのが一般である。このため、電源を
投入してから、確実にランプが安定に点灯するための数
秒間は発振起動電流を流し続けておくことが要求され
る。一方、電源投入からインバータが安定に発振した後
は発振起動遮断手段によって所定時間後には上述の発振
起動電流を遮断する必要がある。大きい時定数の第１時
定数回路は上述のような電源投入時の放電の不安定に対
処するのに有効かつ適切である。

しかし、大きな時定数の第１時定数回路だけでは、次の
ような不具合が生ずる場合がある。すなわち、第１時定
数回路がチャージアップされた後、電源を一旦オフし、
例えば１秒以内の短時間で再投入した場合（こんな場合
意地悪的オンオフ操作といえる）、この時定数回路のコ
ンデンサの放電が少ないので主トランジスタに十分なベ
ース電流が供給されないため、直流電源が投入されてい
るにも拘らず、インバータが発振できない。つまり、ラ
ンプは不点灯のままとなる。

第２時定数回路はこの不具合に対処するために設けられ
たもので、第１時定数回路よりも１桁〜２桁小さい時定
数の回路としてこれに並列に設置したから、上述の直流
電源の再投入にかかる時間よりも十分に小さい時間でコ
ンデンサのチャージを放電できるので、直流電源の再投
入時にインバータが再発振するのに十分な起動電流が、
第１時定数回路に先立って第２時定数回路を介して主ト
ランジスタに供給される。そして、ランプは正常に点灯
されるようになる。

［実施例］ 第１図はこの考案の一実施例を示す放電灯点灯装置の回
路図である。図中、１０を除いて１〜１３は第２図の従
来装置と全く同一のものであるから、対応する部分に同
一符号を付してその説明を省略する。また、１４は発振
起動遮断手段、また、１５は発振停止手段で、主トラン
ジスタ６の異常発熱を検知して動作する例えば復帰型の
サーマルプロテクタ１６で構成されている。

発振起動遮断手段１４は次のように構成されている。抵
抗１７，１８が直列に直流電源１の両端に接続され、抵
抗１７，１８の接点と主トランジスタ６のベース間に、
コンデンサ１９と、コンデンサ２０と抵抗２１との２つ
の直列回路で構成される並列回路が接続されている。つ
まり、第１時定数回路２２がコンデンサ２０の直列回路
で構成され、第２時定数回路２３が抵抗１７、コンデン
サ１９の直列回路で構成されている。そして、抵抗１
７，２１、コンデンサ１９，２０は、第１時定数回路２
２が直流電源１の投入から放電灯３が点灯するのに必要
な時間よりも長い一定時間主トランジスタ６にベース電
流を供給でき、第２時定数回路２３が直流電源１の投入
から第１時定数回路２２よりも短い一定時間主トランジ
スタ６にベース電流を供給できるように定数設定されて
いる。

次に、回路動作について説明する。直流電源１が投入さ
れると、第１時定数回路２２あるいは第２時定数回路２
３を介して主トランジスタ６にベース電流が供給され、
従来装置と同様な動作でインバータ２が発振起動し、放
電灯３が点灯する。

ところで、直流電源１を投入してから一定時間後、コン
デンサ１９，２０はチャージアップされるので、第１時
定数回路２２あるいは第２時定数回路２３から主トラン
ジスタ６に供給されていたベース電流が遮断される。た
だし、第１時定数回路２２の時定数は直流電源１を投入
してから放電灯３が点灯するのに必要な時間より長く設
定してあるので、放電灯３が点灯する瞬間インバータ２
の発振が瞬時的に異常になっても発振は停止することは
なく確実に放電灯３が始動できる。つまり、通常的には
放電灯３は、従来と同様に、正常に点灯する。

ここで、放電灯３が点灯している状態で、電源をオフ
し、続いて直ちに再投入するような場合を想定する。こ
の時は、第２時定数回路２３のコンデンサ１９にチャー
ジアップされていた電荷は、コンデンサ１９→抵抗１８
→抵抗１１→ダイオード１２→コンデンサ１９の閉ルー
プで放電し、この放電時定数をマニュアルスイッチで直
流電源１を再投入するのに要する時間よりも短く設定し
ておくことによって、直流電源１を短時間で再投入した
場合でも、第２時定数回路２３によって主トランジスタ
６にベース電流が供給され、確実にインバータ２が発振
起動できるようになっている。つまり、本ケースにおい
ては第２時定数回路２３の作用が有効となる。

次に、放電灯３の寿命末期における整流点灯時あるいは
予熱継続時においては、このような場合、始動コンデン
サ５に放電灯３の正常点灯時よりも大きな負荷電流が継
続して流れ、そのため主トランジスタ６が電力ロスの増
加によって異常に温度上昇する。この異常温度上昇によ
ってサーマルプロテクタ１６の接点が開きインバータ２
の発振が停止する。この後主トランジスタ６の温度は低
下するのでサーマルプロテクタ１６の接点は再び閉じ
る。しかし、この時は前述のようにコンデンサ１９，２
０はいずれもチャージアップされているので、主トラン
ジスタ６に発振起動に必要なベース電流は供給されてい
ない。したがって、直流電源１が再投入されるまではイ
ンバータ２は再び発振することはないので、完全にイン
バータ２を保護できるようになっている。

次に、直流電源１が投入されていてCT９に負荷電流が流
れない状態、例えば無負荷時の場合には、前述のように
主トランジスタ６がぢ１時定数回路２２あるいは第２時
定数回路２３によって直流バイアスされるが、既述のよ
うに時定数が比較的大きい第１時定数回路２２を放電灯
３が点灯するに要する数秒程度に設定することによっ
て、主トランジスタ６の温度が上昇し始める前に直流バ
イアスがかかり発振を停止するから、インバータ２を保
護することができる。すなわち、本ケースでは第１時定
数回路２２が有効に作用する。

上述の実施例のように、インバータ２の構成部品の異常
温度上昇を検出し、発振を停止する手段として、比較的
大きな電流を流す経路に挿入できるような機械的接点を
有する復帰形サーマルプロテクタを用いることができ
る。

なお、上述の実施例では、インバータが負荷電流帰還形
の一石式トランジスタインバータについて説明したが、
これは例えば出力トランスの電圧帰還形のものでもよ
く、また二石式のものでもよい。また、発振起動遮断手
段あるいは発振停止手段もこの実施例に限ったものでは
ない。さらに、直流電源は商用交流電源を整流平滑した
ものでもよい。

［考案の効果］ 以上のようにこの考案によれば、電源投入から設定した
一定時間主トランジスタに発振起動に必要なベース電流
を供給する時定数の異なる２つの時定数回路で構成され
る簡単で安価な発振起動遮断手段を設けることによっ
て、電源投入時の放電を安定させると同時に、色々の点
灯モード、すなわち極端な場合例えば意地悪（悪戯？）
的な電源オン・オフ操作などに対応できる２つの起動電
流の制御条件を満たすことができてランプを正常に点灯
させることができる。つまり、発振起動遮断手段を時定
数の異なる２つの時定数回路で構成することによって、
短周期の電源オン・オフに対しても放電灯を確実に始動
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す放電灯点灯装置の回
路図、第２図は従来の放電灯点灯装置の回路図である。 図において、１は直流電源、６は主トランジスタ、１４
は発振起動遮断手段、１５は発振停止手段、１６はサー
マルプロテクタ、２２は第１時定数回路、２３は第２時
定数回路である。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電圧をトランジスタインバータを介し
   て高周波電圧に変換し放電灯を点灯させる放電灯点灯装
   置において、 直流電源と上記トランジスタインバータの主トランジス
   タのベース間に設けられ、直流電源投入から上記放電灯
   が点灯するのに必要な時間よりも長い所定時間上記主ト
   ランジスタにベース電流を供給した後電流を遮断するよ
   うに定数設定された第１時定数回路、及び直流電源投入
   から上記放電灯が点灯するのに十分で上記第１時定数回
   路よりも短い所定時間上記主トランジスタにベース電流
   を供給した後電流を遮断するように定数設定された第２
   時定数回路で構成される発振起動遮断手段と、 直流電源がＯＦＦのときに上記第１時定数回路及び上記
   第２時定数回路をリセットするための回路と を備えていることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】上記発振起動遮断手段は、上記トランジス
   タインバータの異常動作時にこのトランジスタインバー
   タの発振動作を停止させる発振停止手段を備え、 上記直流電源が投入されている状態において上記発振停
   止手段を動作させたとき、上記第１時定数回路及び上記
   第２時定数回路はリセットされないことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】発振停止手段がトランジスタインバータの
   回路構成部品の異常温度上昇を感知して動作するサーマ
   ルプロテクタであることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。