JPH0735359Y2

JPH0735359Y2 - 放電灯の点灯装置

Info

Publication number: JPH0735359Y2
Application number: JP5706592U
Authority: JP
Inventors: 幸雄渡辺; 也晃渡辺
Original assignee: 株式会社共進電機製作所
Priority date: 1992-08-13
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2005-08-09
Also published as: JPH0617196U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ＬＣ直列共振回路を有
するインバータの高周波出力により放電灯を点灯させる
放電灯の点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の放電灯の点灯装置は、他励式ま
たは自励式のインバータの高周波出力で放電灯に高周波
電流を流すことにより、放電灯の両端間に、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
って高電圧を発生させ、放電灯を点灯状態に移行するよ
う構成されている。

【０００３】ところで、放電灯の寿命末期においては、
放電灯の両放電電極のエミッション状態に大きな差が生
じ、遂には何れか一方の電極が所謂「エミッションレ
ス」状態となって有効に電子放射しなくなり、放電灯は
半波放電状態で点灯されることになる。前述のＬＣ直列
共振回路を有するインバータを備えた放電灯の点灯装置
では、エミッションレス状態においてインダクタンス素
子およびキャパシタンス素子を通じ過大な電流が流れる
ために、遂にはインバータのスイッチング素子が破壊さ
れることがある。

【０００４】このような事態発生を未然に防止するため
に、インバータの直列共振回路の構成要素であるインダ
クタンス素子に流れる電流に相当する直流信号レベルを
設定基準レベルと常に比較して監視し、エミッションレ
ス状態になると直列共振回路を通じ過大な電流が流れて
該直流信号レベルが設定基準レベル以上になることによ
りエミッションレス状態を検知するエミレス感知回路を
設け、このエミレス感知回路からエミレス検知信号が出
力された時のみインバータの発振周波数を定常点灯時の
周波数から外れる周波数に切り換えることにより、直列
共振回路のインピーダンスが高くなり、それによって放
電灯電流が減少することでインバータの回路素子等の破
壊を未然に防止するようにした装置が案出されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】然し乍ら、前述の直流
信号レベルは、電源電圧の変動に応じて変化し、また放
電灯の種類によっても相違するが、設定基準レベルが常
に一定であるため、実使用時には、例えば電源電圧が定
格の１１０〜１１５パーセントの過電圧になると、前述
の直流信号レベルが設定基準電圧（例えば５．６Ｖと固
定である）以上となってエミレス感知回路が誤動作し、
インバータの発振周波数が定常点灯時の周波数から外れ
て放電灯が微放電状態となり、数秒後に点灯するといっ
た状態を断続的に繰り返す不都合が生じる。

【０００６】そこで本考案は、電源電圧の変動や放電灯
の種別（同じワット数でもメーカー毎に差異があり、ま
た同一メーカーのものでも省電形と普通形とで差異があ
る）の相違等に対し誤動作することなく、且つエミッシ
ョンレス状態を正確に検知してインバータの構成要素の
スイッチング素子等を破損することなく確実に保護する
ことのできる放電灯の点灯装置を提供することを技術的
課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記した課題
を達成するための技術的手段として、放電灯の点灯装置
を次のように構成した。即ち、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、放電灯に並列接続されたキャパシタン
ス素子と放電灯に直列接続されたインダクタンス素子と
からなる直列共振回路およびスイッチング素子を備えた
前記インバータと、前記インダクタンス素子または前記
直列共振回路に介挿接続された他のインダクタンス素子
から変流器的に導出された２次巻線と、この２次巻線の
出力を整流した直流レベルにより放電灯の通常の始動ま
たは定常点灯の正常負荷状態とエミッションレス発生等
による異常負荷状態との別を判別する判別手段と、この
判別手段からの異常検出信号の出力時に前記インバータ
の発振周波数を定常点灯時の周波数から外れる周波数に
切り換える周波数制御回路とを具備し、前記判別手段
を、前記２次巻線の半サイクル毎に発生する２種の被比
較用電位の何れか一方が該両比較用電位の平均値に対応
する基準用電位より低下した時に前記異常検出信号を出
力する判別回路と、該異常検出信号の出力を異常負荷状
態が解消されない限り維持するラッチ回路とにより構成
したことを特徴としている。

【０００８】また、前記判別回路を、前記２次巻線の両
端にそれぞれ設けた整流部と、この両整流部に個別に接
続されてそれぞれ同一条件で前記被比較用電位を各々発
生させる２個の被比較用電位発生部と、前記２次巻線の
半サイクル毎に発生する２種の電位を合成して放電灯が
正常負荷状態時に前記両比較用電位発生部の発生電位よ
りも各々低く且つ放電灯が異常負荷状態時に前記両被比
較用電位発生部のうちの低い方の発生電位よりも高い前
記基準用電位を発生するよう設定された基準用電位発生
部と、各々の反転入力端子に前記各被比較用電位発生部
が個別に接続され、且つ各々の非反転入力端子に前記基
準用電位発生部が共通接続された２個のコンパレータと
を具備し、前記各コンパレータから互いにレベルの相違
する信号を前記異常検出信号として出力する構成とし
た。

【０００９】

【作用】電源投入されて放電灯が点灯状態に移行する動
作は、既存装置と同様である。そして、放電灯が定常点
灯している場合には、判別回路にそれぞれ発生する２種
の被比較用電位は略同じ値であって何れも基準用電位よ
りも高いため、両コンパレータの出力信号は共にローレ
ベルであってこの信号レベルにラッチ回路により保持さ
れる。即ち、異常検出信号が出力されないことにより周
波数制御回路がインバータの発振周波数を定常点灯時の
周波数に保持する。この放電灯の定常点灯時に、判別回
路において、電源電圧の変動に伴って両被比較用電位が
変化するが、それに応じて基準用電位も変化するので、
基準用電位が各被比較用電位に対し低いという相対関係
を如何なる条件のもとにおいても常に保持する。従っ
て、電源電圧の変動や放電灯の種別の相違等によって異
常検出信号を出力する誤動作は生じない。

【００１０】そして、放電灯が寿命末期となってエミッ
ションレス状態となり、半波放電状態で点灯されなくな
ると、インダクタンス素子或いは直列共振回路に介挿接
続されたインダクタンス素子から変流器的に導出された
２次巻線の半サイクル毎の２種の被比較用電位に差が生
じ、何れか一方の被比較用電位が基準用電位よりも低下
する。そのため、何れか一方のコンパレータの出力信号
がハイレベルとなって他方のコンパレータのローレベル
信号と共に異常検出信号として出力され、、且つこの異
常検出信号の出力状態がラッチ回路により保持される。
この異常検出信号により周波数制御回路がインバータの
発振周波数を定常点灯時の周波数から外れる周波数に切
り換えるので、直列共振回路のインピーダンスが高くな
って放電灯電流が減少し、インバータの回路素子が破損
することなく保護される。

【００１１】

【実施例】以下、本考案の好適な実施例について図面を
参照しながら詳述する。本考案の一実施例のブロック構
成図を示した図１において、電源投入されると、商用交
流電源（１）の商用交流が全波整流器（２）で全波整流
され、且つ平滑コンデンサ（３）で平滑されて直流電力
に変換される。この直流電力が、抵抗（４）および制御
電源用電解コンデンサ（５）を介して周波数制御回路
（６）の周波数制御用ＩＣ（７）の電源端子（Ｖｃｃ）
に供給され、周波数制御用ＩＣ（７）が抵抗（８）によ
り決定される定常点灯時の周波数で高周波発振動作を行
ない、その発振出力によりパルストランス（９）に矩形
波の交番電圧が発生する。

【００１２】一方、放電灯（１０）に並列接続されたキ
ャパシタンス素子（１１）およびインダクタンス素子
（１２）からなるＬＣ直列共振回路、一対のスイッチン
グ素子（１３），（１４）および一対のコンデンサ（１
５），（１６）からなる他励式インバータ（１７）にお
いて、パルストランス（９）に発生する交番電圧によっ
て一対のスイッチング素子（１３），（１４）が交互に
オン・オフされてインバータ（１７）に高周波電流が流
れる。そして、周波数制御回路（６）の発振周波数は、
抵抗（８）により定常点灯時の周波数に設定されている
ので、キャパシタンス素子（１１）とインダクタンス素
子（１２）とによるＬＣ直列共振が起こり、この直列共
振により放電灯（１０）の両端間に高電圧が発生して放
電灯（１０）が直ちに点灯し、それに放電灯（１０）自
体のインピーダンスが加わって直列共振から外れ、安定
した点灯状態に移行する。

【００１３】そして、放電灯（１０）が寿命末期となっ
てエミッションレス状態となり、半波放電状態となって
正常点灯状態でなくなった時、インバータ（１７）の直
列共振回路では直列共振状態が断続的に繰り返えされる
ので、直列共振回路のインダクタンス素子（１２）およ
びキャパシタンス素子（１１）を通じて定常点灯状態よ
りも過大な電流が流れる。この過大な電流が、インダク
タンス素子（１２）に変流器的に巻回導出された２次巻
線（１８）を通じて取り出されるとともに、後述の第１
の判別回路（１９）および第２の判別回路（２０）によ
り過大電流がエミッションレス状態の発生に起因するも
のであるか否かを判別され、エミッションレス状態の発
生であると判別した場合に、第２の判別回路（２０）か
ら出力されるハイレベル信号によりラッチ回路（２１）
が周波数制御回路（６）のスイッチングトランジスタ
（２２）をオン状態にラッチして抵抗（２３）が定常発
振用抵抗（８）に並列接続され、それにより周波数決定
用の合成抵抗値が変化することにより周波数制御用ＩＣ
（７）の発振周波数が直列共振回路の共振点より高い周
波数に切り換わる。そのため、キャパシタンス素子（１
１）およびインダクタンス素子（１２）からなる直列共
振回路のインピーダンスが高くなって放電灯電流が減少
し、エミッションレス状態時のインバータ（１７）の回
路素子への過度な負担が加わることによる破損を未然に
防止するとともに、放電灯電流が減少するので、それに
伴って点灯装置自体の入力電流も減少して節電効果を得
る。

【００１４】次に、第１の判別回路（１９）、第２の判
別回路（２０）およびラッチ回路（２１）をそれぞれ詳
細に示した図２において、インダクタンス素子（１２）
に変流器的に巻回導出された２次巻線（１８）の出力
が、第１の判別回路（１９）のダイオード（２４），
（２５）により整流された後に、更に個別のダイオード
（５１），（５２）を通じ半サイクル毎に個別のコンデ
ンサ（２６），（２７）に充電されて直流電圧に変換さ
れ、この各電圧がそれぞれ２個の抵抗（２８），（２
９）および（３０），（３１）で分圧された後に、被比
較用電位として各々個別のコンパレータ（３２），（３
３）の各反転入力端子（−）に入力される。一方、２次
巻線（１８）の出力がダイオード（２４），（２５）に
より整流された後にダイオード（３４），（３５）を介
して合成され、更に、抵抗（３６）および電解コンデン
サ（３７）により直流電源がつくられる。この直流電源
がが２個の抵抗（３８），（３９）により分圧されて基
準用電位としてそれぞれ抵抗（４０），（４１）を介し
各コンパレータ（３２），（３３）の各非反転入力端子
（＋）に入力される。尚、（４２），（４３）はオープ
ンコレクタ回路を機能させるためのプルアップ抵抗であ
る。

【００１５】この第１の判別回路（１９）におけるＡ点
およびＢ点にそれぞれ発生する各被比較用電位並びにＣ
点に発生する基準用電位の設定について以下に説明す
る。先ず、表１および表２はこれらの各電位を設定する
ための基本となる実測結果の数値を示し、表１は、電源
電圧が９０パーセントの場合の各実測値を示し、正常な
放電灯における図２のＤ点，Ｅ点の各電位（Ｖ１），
（Ｖ２）、この各電位（Ｖ１），（Ｖ２）のそれぞれの
平均値となるＦ点の電位（Ｘ１）、エミッションレス状
態の放電灯ににおける図２のＤ点，Ｅ点の各電位
（Ｖ₁），（Ｖ₂）、この各電位（Ｖ₁），（Ｖ₂）の
それぞれの平均値となるＦ点の電位（Ｘ２）、正常な放
電灯におけるこのＦ点の電位（Ｘ１）からエミッション
レス状態の放電灯のＤ点の電位（Ｖ₁）の減算値、該Ｆ
点の電位（Ｘ１）からエミッションレス状態の放電灯の
Ｅ点の電位（Ｖ₂）の減算値、エミッションレス状態の
放電灯の平均値となるＦ点の電位（Ｘ２）からエミッシ
ョンレス状態の放電灯のＤ点の電位（Ｖ₁）の減算値、
エミッションレス状態の放電灯の平均値となるＦ点の電
位（Ｘ２）からエミッションレス状態の放電灯のＥ点の
電位（Ｖ₂）の減算値をそれぞれ示したものである。

【００１６】表２は、電源電圧が１２０パーセントの場
合の各実測値を示し、正常な放電灯における図２のＤ
点，Ｅ点の各電位（Ｖ１），（Ｖ２）、この各電位（Ｖ
１），（Ｖ２）のそれぞれの平均値となるＦ点の電位
（Ｘ１）、エミッションレス状態の放電灯ににおける図
２のＤ点，Ｅ点の各電位（Ｖ₁），（Ｖ₂）、この各電
位（Ｖ₁），（Ｖ₂）のそれぞれの平均値となるＦ点の
電位（Ｘ２）、正常な放電灯におけるこのＦ点の電位
（Ｘ１）からエミッションレス状態の放電灯のＤ点の電
位（Ｖ₁）の減算値、該Ｆ点の電位（Ｘ１）からエミッ
ションレス状態の放電灯のＥ点の電位（Ｖ₂）の減算
値、エミッションレス状態の放電灯の平均値となるＦ点
の電位（Ｘ２）からエミッションレス状態の放電灯のＤ
点の電位（Ｖ₁）の減算値、エミッションレス状態の放
電灯の平均値となるＦ点の電位（Ｘ２）からエミッショ
ンレス状態の放電灯のＥ点の電位（Ｖ₂）の減算値をそ
れぞれ示したものである。

【００１７】このように、電源電圧の変動に伴いＤ点、
Ｅ点の各電位（Ｖ１），（Ｖ₁）および（Ｖ２），（Ｖ
₂）およびＦ点の電位（Ｘ１），（Ｘ２）が変化するの
で、前述の従来装置のように、これらの何れかの電位を
一定の基準電圧と比較してエミッションレス状態の検知
を行なうようにすると、正常な放電灯においても入力の
過電圧時にエミッションレス状態であると誤検知する不
都合が生じる場合がある。そこで本考案では、Ｄ点およ
びＥ点の各電位に対応するＡ点およびＢ点の各電位を、
それぞれ同一定数の抵抗（２８），（２９）、（３
０），（３１）およびコンデンサ（２６），（２７）を
用いて同一条件で検知するよう設定する。そのため、正
常な放電灯（１０）においては、電源電圧の変動や放電
灯（１０）の種別の相違等に拘わらずＡ点およびＢ点の
各電位が略同じ値となる。これに対しＣ点の電位を、放
電灯（１０）が正常状態においてＡ点およびＢ点の何れ
の電位よりも低く、且つエミッションレス状態の放電灯
（１０）においてＡ点またはＢ点のうちの低い方の電位
よりも高い値として検知するよう各抵抗（３６），（３
８），（３９）を設定する。

【００１８】従って、電源電圧の変動に伴ってＡ点およ
びＢ点にそれぞれ発生する各被比較用電位が変化する
が、それに対応してＣ点に発生する基準用電位も変化す
るので、放電灯（１０）が通常に始動または定常点灯し
ている正常負荷状態では、Ｃ点の基準用電位がＡ点およ
びＢ点の何れの被比較用電位よりも低いという相対関係
を常に維持するため、両コンパレータ（３２），（３
３）の各出力信号は常に“０”である。そして、４個の
ナンドゲート（４４）〜（４７）により排他的論理和回
路に構成された第２の判別回路（２０）は、両入力信号
が共に“０”であることにより常に“０”の信号を出力
しており、更に、３個のナンドゲート（４８）〜（５
０）によりフリップフロップに構成されたラッチ回路
（２１）は、入力信号が“０”であることにより常に
“０”の出力信号を維持してスイッチングトランジスタ
（２２）をオフ状態にラッチしている。

【００１９】そして、放電灯（１０）が寿命末期となっ
てエミッションレス状態が発生すると、Ａ点またはＢ点
の何れか一方の被比較用電位がＣ点の基準用電位よりも
低くなるので、第１の判別回路（１９）の何れか一方の
コンパレータ（３２）または（３３）の出力信号が
“１”となって他方の“０”の出力信号と共に異常検出
信号として出力され、第２の判別回路（２０）が、両入
力信号が“０”，“１”となることによりエミッション
レス状態の発生と判別して出力信号が“１”となり、ラ
ッチ回路（２１）を構成するフリップフロップをセット
状態にする。そして、タイマー回路（５３）を経て周波
数制御回路（６）のスイッチングトランジスタ（２２）
がオン状態にラッチされ、抵抗（２３）が定常発振用抵
抗８に並列接続され、それにより周波数決定用の合成抵
抗値が変化することにより周波数制御用ＩＣ（７）の発
振周波数が直列共振回路の共振点より高い周波数に切り
換わる。そのため、前述のようにキャパシタンス素子
（１１）およびインダクタンス素子（１２）からなる直
列共振回路のインピーダンスが高くなって放電灯電流が
減少し、エミッションレス状態時のインバータ（１７）
の回路素子への過度な負担が加わることによる破損を未
然に防止する。

【００２０】次に、エミッションレス状態で消灯してい
る放電灯（１０）を交換すべく取り外してパルストラン
ス９の２次側が無負荷状態になると、直列共振回路に電
流が流れなくなる。ここで、例えば放電灯（１０）の取
外し状態の検出回路（図示せず）によりラッチ回路（２
１）をリセット状態としてスイッチングトランジスタ
（２２）をオフさせ、周波数制御回路（６）の発振周波
数が元の定常点灯時の周波数に戻される。そのため、新
たな放電灯を装置に装着した時点で、商用交流電源
（１）を一旦遮断しなくても即座に点灯する。

【００２１】図３は他の実施例の一部の回路構成を示
し、第２の判別回路（５４）を２個のノアーゲート（５
６），（５７）を直列接続した構成とし、ラッチ回路
（５５）を２個のノアーゲート（５８），（５９）で構
成したものである。

【００２２】尚、本考案は前記実施例に限定されるもの
ではなく、請求の範囲を逸脱しない限り種々の変形例を
も包含し得る。例えば、定常発振用抵抗に抵抗を直列接
続する手段で発振周波数を切り換えるようにしてもよ
く、また、周波数制御回路の発振周波数、コンデンサを
切り換えて時定数を変えることにより切り換えるように
してもよい。

【００２３】

【考案の効果】以上のように本考案の放電灯の点灯装置
によると、インバータのインダクタンス素子から変流器
的に導出された２次巻線に半サイクル毎に発生する２種
の被比較用電位の何れか一方が該両比較用電位の平均値
に対応する基準用電位より低下した時に前記異常検出信
号を出力する構成としたので、電源電圧の変動に伴って
両被比較用電位が変化するが、それに応じて基準用電位
も変化するので、放電灯が正常状態時には、基準用電位
が各被比較用電位に対し低いという相対関係を如何なる
条件のもとにおいても常に保持するため、電源電圧の変
動や放電灯の種別の相違等によって異常検出信号を出力
する誤動作を確実に防止できる。

【００２４】そして、放電灯が寿命末期となってエミッ
ションレス状態になると、２次巻線の半サイクル毎の２
種の被比較用電位に差が生じ、何れか一方の被比較用電
位が基準用電位よりも低下することにより異常検出信号
を出力し、周波数制御回路がインバータの発振周波数を
定常点灯時の周波数から外れる周波数に切り換えるの
で、直列共振回路のインピーダンスが高くなって放電灯
電流が減少し、インバータの回路素子等の破壊を未然に
防止することができるとともに、省電力化を図ることが
できる。

【表１】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のブロック構成図である。

【図２】同上、要部の電気回路図である。

【図３】本考案の他の実施例の一部の電気回路図であ
る。

【符号の説明】

６周波数制御回路１０放電灯１１キャパシタンス素子１２インダクタンス素子１３スイッチング素子１４スイッチング素子１７インバータ１８２次巻線１９第１の判別回路２０，５４第２の判別回路２１，５５ラッチ回路３２，３３コンパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−146199（ＪＰ，Ａ) 実開平３−64499（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−32399（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】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、放電灯に並列接続されたキャパシタンス素子と放電
灯に直列接続されたインダクタンス素子とからなる直列
共振回路およびスイッチング素子を備えた前記インバー
タと、前記インダクタンス素子または前記直列共振回路
に介挿接続された他のインダクタンス素子から変流器的
に導出された２次巻線と、この２次巻線の出力を整流し
た直流レベルにより放電灯の通常の始動または定常点灯
の正常負荷状態とエミッションレス発生等による異常負
荷状態との別を判別する判別手段と、この判別手段から
の異常検出信号の出力時に前記インバータの発振周波数
を定常点灯時の周波数から外れる周波数に切り換える周
波数制御回路とを具備し、前記判別手段を、前記２次巻
線の半サイクル毎に発生する２種の被比較用電位の何れ
か一方が該両比較用電位の平均値に対応する基準用電位
より低下した時に前記異常検出信号を出力する判別回路
と、該異常検出信号の出力を異常負荷状態が解消されな
い限り維持するラッチ回路とにより構成したことを特徴
とする放電灯の点灯装置。
【請求項２】前記判別回路を、前記２次巻線の両端に
それぞれ設けた整流部と、この両整流部に個別に接続さ
れてそれぞれ同一条件で前記被比較用電位を各々発生さ
せる２個の被比較用電位発生部と、前記２次巻線の半サ
イクル毎に発生する２種の電位を合成して放電灯が正常
負荷状態時に前記両比較用電位発生部の発生電位よりも
各々低く且つ放電灯が異常負荷状態時に前記両被比較用
電位発生部のうちの低い方の発生電位よりも高い前記基
準用電位を発生するよう設定された基準用電位発生部
と、各々の反転入力端子に前記各被比較用電位発生部が
個別に接続され、且つ各々の非反転入力端子に前記基準
用電位発生部が共通接続された２個のコンパレータとを
具備し、前記各コンパレータから互いにレベルの相違す
る信号を前記異常検出信号として出力するようにしたこ
とを特徴とする「請求項１」に記載の放電灯の点灯装
置。