JPH0665179B2 - 放電灯の点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、商用交流を全波整流し、この脈流又はこの脈
流を平滑化した直流電力によって、一対のスイッチング
素子および駆動用変圧器等からなるインバータを駆動さ
せ、このインバータの高周波出力で放電灯を点灯させる
装置に関するものである。

＜従来の技術＞ この種の放電灯を高周波点灯させる従来の装置は、商用
交流電源の商用交流を全波整流器で全波整流し、且つ平
滑コンデンサで平滑化した直流電力がインバータに供給
され、このインバータにおける駆動用変圧器の一対の駆
動巻線の各出力により一対のスイッチング素子が交互に
オン・オフされて放電灯に高周波電流が流れ、この高周
波電流の発生により、放電灯の両端にインダクタンス素
子およびキャパシタンス素子による直列共振によって高
電圧が発生し、放電灯が点灯状態に移行するよう構成さ
れている。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、従来の放電灯の点灯装置では、電源を投入し
て発振動作が開始されると同時に直列共振を起こし、こ
の直列共振電流によって放電灯のフィラメントが急速に
加熱され、放電灯の両端に高電圧が発生して直ちに点灯
状態に移行する。そのため、放電灯はそのフィラメント
が十分に予熱されていない状態で即座に点灯状態に移行
することになり、放電灯の点灯時におけるフィラメント
の損傷や損耗が激しく、これが放電灯の寿命を縮める要
因になっている。

そこで、このような不都合を解消するために、電源投入
時から一定時間が経過するまでの間、タイマ回路によ
り、直列共振回路の一部の回路構成素子を交流スイッチ
で開放又は短絡する等の手段によって直列共振の発生を
阻止し、インバータの発振動作により発生する高周波電
流で放電灯のフィラメントを予熱する構成とした点灯装
置が案出されている。しかしながら、この装置は、直列
共振の発生を電源投入時から一定時間が経過するまでの
間、遅延させているが、合成インピーダンスが大きいた
め、放電灯のフィラメントを十分に予熱するに至らな
い。

本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもの
で、放電灯の点灯開始時において、放電灯のフィラメン
トを十分に予熱できるとともに、点灯後の電力損失を無
くすようにした放電灯の点灯装置を提供することを目的
とするものである。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、前記した目的を達成するための技術的手段を
次のように構成した。即ち、商用交流を全波整流器で全
波整流し、この脈流又はこの脈流を平滑化した直流電力
をインバータに供給し、このインバータの高周波出力で
放電灯を点灯する装置において、前記全波整流器の正負
両極側出力端子間に接続された駆動用変圧器の一対の駆
動巻線の各出力により交互にオン・オフ制御される一対
のスイッチング素子と、この両スイッチング素子に対し
並列に直列接続された一対のコンデンサと、この両コン
デンサの中間接続点と前記両スイッチング素子の中間接
続点との間に直列接続された放電灯、インダクタンス素
子および一対の２次巻線がそれぞれダイオードを介して
放電灯の両端に接続されたフィラメント加熱用変圧器
と、放電灯に並列接続されたキャパシタンス素子と、前
記フィラメント加熱用変圧器に並列接続された交流スイ
ッチと、この交流スイッチのゲート端子に対し電源投入
時から一定時間経過後にゲート信号を出力するタイマ回
路とを備えてなることにより特徴づけられる。

＜作用＞ 電源が投入されると、全波整流器で全波整流された直流
電力がインバータに供給され、このインバータの駆動用
変圧器の一対の駆動巻線の各出力により一対のスイッチ
ング素子が交互にオン・オフ制御される。ここで、一方
のスイッチング素子がオン時には、全波整流器の正極側
出力端子から一方のスイッチング素子、放電灯の一方の
フィラメント、キャパシタンス素子、他方のフィラメン
ト、インダクタンス素子、フィラメント加熱用変圧器の
１次巻線および他方のコンデンサを介して電流が流れる
とともに、他方のスイッチング素子がオン時には、全波
整流器の正極側出力端子から一方のコンデンサ、フィラ
メント加熱用変圧器の１次巻線、インダクタンス素子、
放電灯の他方のフィラメント、キャパシタンス素子、一
方のフィラメントおよび他方のスイッチング素子を介し
て電流が流れる。

そして、電源投入時からタイマ回路に設定されたタイマ
時間が経過するまでの間、放電灯を含むキャパシタンス
素子およびインダクタンス素子からなる直列共振回路に
フィラメント加熱用変圧器の１次巻線が介挿接続され、
かつ、比較的高インピーダンスに計画されていることに
よって、直列共振は起こらない。そして、フィラメント
加熱用変圧器の１次巻線に電流が流れることにより、こ
の変圧器の一対の２次巻線にも電圧が誘起され、この各
２次巻線の出力がそれぞれダイオードにより半波整流さ
れて放電灯の両フィラメントに供給され、フィラメント
が十分に予熱される。そして、電源投入時からタイマ回
路に設定のタイマ時間が経過すると、タイマ回路から出
力されるゲート信号により交流スイッチがオンされてフ
ィラメント加熱用変圧器の１次巻線が短絡される。従っ
て、直列共振回路がLC直列共振を起こし、その直列共振
電流により放電灯の両フィラメント間に高電圧が発生し
て点灯状態に移行する。この点灯状態時においては、フ
ィラメント加熱用変圧器の１次巻線が交流スイッチで短
絡されており、この変圧器による電力損失は生じない。

＜実施例＞ 以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しなが
ら詳述する。

本発明の一実施例を示した図において、商用交流電源１
の商用交流を全波整流器２で全波整流し、この直流電力
を、発振回路４、補助スイッチング素子５、駆動用変圧
器６および一対の主スイッチング素子7,8等からなる他
励式インバータ３に供給し、このインバータの高周波出
力で放電灯Laを点灯する。

全波整流器２の正負両極側出力端子間に２個の電解コン
デンサ9,10が直列接続され、その中間接続点に、駆動用
変圧器６の１次巻線6Aの中間タップが接続され、この１
次巻線6Aの一端はトランジスタからなる補助スイッチン
グ素子５および抵抗11を介して全波整流器２の負極側出
力端子に接続され、且つ他端が逆流防止用ダイオード12
を介して全波整流器２の負極側出力端子に接続さてお
り、補助スイッチング５のオン・オフ制御により駆動用
変圧器６の１次巻線6Aの中間タップから直流電流が断続
的に供給されるので、１次巻線6Aに矩形波の交番電圧が
発生する。

前記補助スイッチング素子５をオン・オフ制御する発振
回路４は、主要構成要素である発振素子13として、この
実施例ではシグネティック社製の型名NE555の半導体集
積回路を示してあり、コンデンサおよび抵抗による時定
数を変えるだけで発振周波数およびデューディサイクル
を任意に可変できるものである。この実施例では、電源
端子Vccと接地端子GNDが電源供給用電解コンデンサ10の
両端に接続され、この電解コンデンサ10に対し並列で且
つ互いに直列接続された発振周波数決定用の２個のタイ
ミング抵抗14,15およびタイミングコンデンサ16におけ
る両タイミング抵抗14,15の中間接続点に放電端子DCが
接続され、抵抗15とコンデンサ16との中間接続点にスレ
ッショルド端子THおよびトリガ端子TRがそれぞれ接続さ
れ、タイミングコンデンサ16が両タイミング抵抗14,15
を介して充電および放電を繰り返すことによって自己発
振動作を行ない、出力端子OUTから出力する。また、自
己発振動作を行わせるためには、リセット端子RSを“0"
レベルにしないことが必要であり、この実施例ではリセ
ット端子RSを電源供給用コンデンサ10の充電正極側に接
続してある。さらに、コントロール電圧端子CVにはバイ
パスコンデンサ17が接続され、このバイパスコンデンサ
17により電源ノイズの影響を除去している。さらにま
た、出力端子OUTからの発振出力がベース抵抗18を介し
て補助スイッチング素子５のベースに入力されることに
よって、補助スイッチング素子５がオン・オフ制御され
る。

全波整流器２の正負両極側出力端子間に直列接続された
それぞれトランジスタからなる一対の主スイッチング素
子7,8は、それぞれベース抵抗19,20および抵抗21,22を
介して駆動用変圧器６の一対の２次巻線6B,6Cに接続さ
れ、各主スイッチング素子7,8はそれぞれ対応する２次
巻線6B,6Cに交互に誘起される電圧により交互にオン・
オフ制御される。

この両主スイッチング素子7,8に対しそれぞれ並列に且
つ互いに直列に一対の電解コンデンサ23,24が接続され
ており、両主スイッチング素子7,8の中間接続点と両コ
ンデンサ23,24の中間接続点との間には、インダクタン
ス素子26、放電灯La、この放電灯Laに並列接続されたキ
ャパシタンス素子27からなるLC直列共振回路およびフィ
ラメント加熱用変圧器28の１次巻線28Aが接続されてお
り、フィラメント加熱用変圧器28の一対の２次巻線28B,
28Cがそれぞれダイオード29,30を介して放電灯Laの両側
のフィラメントに接続されている。また、フィラメント
加熱用変圧器28には、この１次巻線を短絡して放電灯La
を点灯させるためのトライアック31が並列接続され、さ
らに、トライアック31のゲート端子には、電源投入時か
ら一定時間経過後にゲート信号を出力するタイマ回路32
が接続されており、このタイマ回路32には、駆動用変圧
器６に巻回された補助巻線6Dから電圧が入力される。

また、商用交流電源１と全波整流器２との間には、交流
器33が介挿接続されており、この変流器33の２次側出力
は、全波整流回路34により全波整流されて発振素子13へ
の電源供給用電解コンデンサ10の両端に供給される。

他の回路素子について説明すると、交流電源１の両端に
接続されたバリスタ等の保護素子35、コンデンサ36、ラ
インフィルタ37、コンデンサ38および全波整流器２の正
負両極側出力端子間に接続されたコンデンサ39は、外来
パルスの吸収の他に電源ノイズの混入或いは回路から電
源１に対しノイズが伝送されるのを防止するためのもの
である。また、全波整流器２の正負両極側出力端子間に
は抵抗40とツェナダイオード41とが直列接続されてお
り、発振素子13への電源電圧をツェナダイオード41のツ
ェナ電圧により安定化している。さらに、各電解コンデ
ンサ23,24には、それぞれ放電用抵抗42,43が波列接続さ
れている。さらにまた、両主スイッチング素子7,8に
は、それぞれダイオード44,45が並列接続されており、
各主スイッチング素子7,8は、対応する各ダイオード44,
45により駆動用変圧器６の各２次巻線6B,6Cおよびイン
ダクタンス素子26のパルス的な電磁エネルギを吸収して
いる。

次に、前記実施例の動作について説明する。電源投入さ
れると、商用電源１の商用交流が全波整流器２で全波整
流され、この脈流が抵抗40および電解コンデンサ９を介
して流れ、発振素子13の電源端子V_CCに供給され、発振
素子13が発振動作を開始して補助スイッチング素子５が
オン・オフ制御されると同時に電解コンデンサ10にも僅
かではあるが電荷が蓄積される。この補助スイッチング
素子５のスイッチング動作により、駆動用変圧器６の１
次巻線6Aの中間タップと一端間に断続的に直流電流が流
れるので、１次巻線6Aには矩形波の交番電圧が発生す
る。従って、駆動用変圧器６の一対の２次巻線6B,6Cに
交互に電圧が誘起され、且つ一対の主スイッチング素子
7,8が駆動回路を介して交互にオン・オフされる。これ
と同時、駆動用変圧器６の補助巻線6Dにも電圧が誘起さ
れ、この誘起電圧による電流がタイマ回路32に入力され
てタイマ回路32が計時動作を開始する。この時、トライ
アック31がオフ状態であってフィラメント加熱用変圧器
28が接続状態であり、１次巻線28Aのインピーダンスが
比較的高いために、LC直列共振は起こらない。

ここで、一方の主スイッチング素子７がオン状態となっ
た瞬間に、全波整流器２の正極側出力端子から一方の主
スイッチング素子７、放電灯Laの一方のフィラメント、
キャパシタンス素子27、放電灯Laの他方のフィラメン
ト、インダクタンス素子26、フィラメント加熱用変圧器
28の１次巻線28Aおよび他方のコンデンサ24を介して全
波整流器２の負極側出力端子に電流が流れる。次に、他
方の主スイッチング素子８がオン状態となった時に、一
方のコンデンサ23、フィラメント加熱用変圧器28の１次
巻線28A、インダクタンス素子26、放電灯Laの他方のフ
ィラメント、キャパシタンス素子27、放電灯Laの一方の
フィラメントおよび他方の主スイッチング素子８を介し
て全波整流器２の負極側出力端子に電流が流れ、このよ
うにインバータ３の駆動により高周波電流が発生する。

前記高周波電流がフィラメント加熱用変圧器28の１次巻
線28Aに流れることにより、一対の２次巻線28B,28Cにも
その巻数比に応じた電流が流れ始め、この電流がそれぞ
れダイオード29,30により半波整流されて放電灯Laの各
フィラメントに供給され、各フィラメントは強制的に十
分に予熱される。一方、高周波電流が流れると、この発
振レベルに応じた入力電流が変流器33の１次側に流れ、
交流器33の２次側にもその巻数比に応じた電流が流れ始
める。この電流は整流回路34により全波整流されて発振
素子13への電源供給用電解コンデンサ10の両端に印加さ
れて負荷に対し永続的にエネルギを供給するパワーが蓄
積されていく。発振回路４が発振動作を開始した後は、
発振素子13への電源供給は、変流器33から整流回路34を
介してのものが大部分となる。

そして、電源投入時から放電灯Laが十分に余熱されるに
必要な時間に設定されたタイマ回路32のタイマ時間が経
過すると、タイマ回路32からゲート信号が出力されてト
ライアック31がオン状態となり、フィラメント加熱用変
圧器28の１次巻線が短絡される。従って、インダクタン
ス素子26とキャパシタンス素子27とによるLC直列共振が
起こり、この直列共振電流により放電灯Laの両端間に高
電圧が発生して放電灯Laが直ちに点灯状態に移行する。
この点灯状態時、フィラメント加熱用変圧器28の１次巻
線28Aは短絡されるので、この変圧器28による電力損失
は生じない。

尚、本発明は前記説明並びに図示例にのみ限定されるも
のではなく、請求の範囲を逸脱しない限り種々の変形例
をも含有し得る。例えば、インバータ３は他励式のもの
を示したが、自励式のものを用いることもできる。ま
た、交流スイッチとしてトライアックを示したが、ダイ
オードブリッジとトランジスタを組み合わせたものを用
いてもよい。

＜発明の効果＞ 以上詳述したように本発明の放電灯の点灯装置によれ
ば、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子から
なるLC直列共振回路に、一対の２次巻線を有するフィラ
メント加熱用変圧器の１次巻線を介挿接続し、各２次巻
線の出力をそれぞれダイオードを介して放電灯の両フィ
ラメントに供給し、電源投入時から一定時間経過後にタ
イマ回路からのゲート信号による交流スイッチをオン
し、このオン状態の交流スイッチでフィラメント加熱用
変圧器の１次巻線を短絡する構成としたので、フィラメ
ント加熱用変圧器により放電灯のフィラメントを強制的
に十分に加熱した後に、直列共振による高電圧の発生に
より放電灯を点灯させることができ、放電灯の点灯時に
おけるフィラメントの損傷や損耗を格段に軽減できる。
また、点灯時にはフィラメント加熱用変圧器の１次巻線
を短絡するので、無用な電流が流れることによる電力損
失を防止できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の電気回路図である。 １……商用交流電源 ２……全波整流器 ３……インバータ ６……駆動用変圧器 6B,6C……２次巻線（駆動巻線） 7,8……スイッチング素子 23,24……コンデンサ 26……インダクタンス素子 27……キャパシタンス素子 28……フィラメント加熱用変圧器 28A……フィラメント加熱用変圧器の１次巻線 28B,28C……フィラメント加熱用変圧器の２次巻線 29,30……ダイオード 31……トライアック（交流スイッチ） 32……タイマ回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−271793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−130996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−4597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−149691（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−127098（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−110999（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−122398（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−118699（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−130996（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−150298（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】商用交流を全波整流器で全波整流し、この
   脈流又はこの脈流を平滑化した直流電力をインバータに
   供給し、このインバータの高周波出力で放電灯を点灯す
   る装置において、前記全波整流器の正負両極側出力端子
   間に接続された駆動用変圧器の一対の駆動巻線の各出力
   により交互にオン・オフ制御される一対のスイッチング
   素子と、この両スイッチング素子に対し並列に直列接続
   された一対のコンデンサと、この両コンデンサの中間接
   続点と前記両スイッチング素子の中間接続点との間に直
   列接続された放電灯、インダクタンス素子および一対の
   ２次巻線がそれぞれダイオードを介して放電灯の両端に
   接続されたフィラメント加熱用変圧器と、放電灯に並列
   接続されたキャパシタンス素子と、前記フィラメント加
   熱用変圧器に並列接続された交流スイッチと、この交流
   スイッチのゲート端子に対し電源投入時から一定時間経
   過後にゲート信号を出力するタイマ回路とを備えてなる
   ことを特徴とする放電灯の点灯装置。