JPH0797909B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、交流電源を整流平滑した直流電源をインバー
タ回路に供給し、放電灯が取り外された場合に上記イン
バータ回路の発振を停止する機能を備えた放電灯点灯装
置に関するものである。

［背景技術］ 従来、この種の放電灯点灯装置では交流電源を電源スイ
ッチを介して整流回路に入力し、この整流回路出力を平
滑用コンデンサにて平滑してインバータ回路に直流電源
を供給し、無負荷状態になったときにはインバータ回路
の発振を停止する機能を備えたものがある。但し、放電
灯を外したときにはインバータ回路自体が発振動作でき
なくなる回路構成のものは除く。

しかし、上述の放電灯点灯装置においては、負荷を取り
外した状態、つまり無負荷状態においては、インバータ
回路の動作を停止する発振停止回路を備えているため
に、インバータ回路の発振動作は停止するが、整流回路
出力にて平滑用コンデンサは充電されているから、交流
電源の供給を電源スイッチにて遮断しても、上記平滑コ
ンデンサには充電された電荷が蓄積された状態となって
いる。このため、一般の人は電源の供給を遮断したか
ら、安全であると思い、コンデンサの残留電荷には配慮
しない傾向があり、注意を喚起していても感電する恐れ
が十分にある。たとえば、一例としては装置の動作状態
の検査時、或いは修理調整時にうっかり高電圧がかかっ
ているインバータ回路出力に触れて感電するといったミ
スが発生しやすい。しかも直流感電であるために、非常
に危険であり、人命事故にもなりかねない。このような
事故を防止するために、電気用品取締法などにより規則
（電源スイッチを遮断してから１分間以内にDC30V以下
になること）が決められて規制されている。従って、一
般には平滑用コンデンサに並列の抵抗を接続し、上記規
則を励行できるように抵抗値を定めて安全性を高くする
ことが為されている。

しかし、この場合には放電を迅速に行うため、抵抗の値
を低くする必要があり、このように抵抗値を低くする
と、損失が大きくなるとともに、部品寸法が大きくな
り、コストが高くなるという問題があった。

また、他の方法として、例えば電源スイッチを開成する
ことにより動作するリレーの常閉接点を用い、抵抗値の
低い抵抗とリレー接点との直列回路を平滑用コンデンサ
の両端に接続し、電源スイッチが開成された状態でリレ
ーが不動作となることにより、リレー接点が閉成し、平
滑用コンデンサ、リレー接点、抵抗の閉回路にて平滑用
コンデンサに蓄積された電荷を放電する方法が考えられ
るが、部品寸法及びコストの点で問題があることに変わ
りはない。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、無負荷状態でインバータ回路の動作
を停止する発振停止回路を備えたものにおいて、無負荷
時に交流電源が電源スイッチにて遮断されたとき、平滑
用コンデンサに蓄積された電荷を瞬時に放電して感電を
防止することができる安全性の高い放電灯点灯装置を提
供することにある。

［発明の開示］ （実施例１） 第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す図であり、
交流電源ACが電源スイッチSWを介して直流電源部１に接
続されており、この直流電源部１は整流回路Recと平滑
用コンデンサC₀とで構成され、この直流電源部１にて交
流電源ACを整流平滑して作成された直流電源はインバー
タ回路２に供給される。このインバータ回路２出力には
放電灯３が接続される。この放電灯点灯装置は上記放電
灯３が取り外された状態、つまり無負荷状態を検出する
無負荷検出部４を備えており、この無負荷検出部４出力
にて発振停止制御部５がインバータ回路２の発振動作を
停止する。尚、本実施例においては、従来例にて述べた
発振停止回路を無負荷検出部４、及び発振停止制御部５
にて構成している。以上は本願発明の前提となる回路構
成に関する説明であるが、次に本発明の特徴とする構成
について説明する。本実施例においては電源スイッチSW
の開閉状態を検出、つまり交流電源ACの直流電源部１へ
の供給状態を検出する入力電源停止検出部６と、この入
力電源停止検出部６が電源スイッチSWが開成されたこと
を検出したときの出力にインバータ回路２を再動作させ
て平滑用コンデンサC₀に充電された電荷を放電させる発
振停止解除制御部７とを備えている。

以下、動作について説明する。まず、放電灯３がインバ
ータ回路２に接続された状態で、電源スイッチSWが閉成
されているときには、直流電源部１の整流回路Recにて
交流電源ACは整流されるとともに平滑用コンデンサC₀に
て平滑され、直流電源に変換される。この直流電源はイ
ンバータ回路２にて高周波交流電源に変換され、放電灯
３の始動点灯を行うものである。このときには勿論無負
荷検出部４及び発振停止制御部５ともに動作することは
なく、インバータ回路２は通常出力を放電灯３に供給す
る。いま、放電灯３が取り外されて、無負荷状態となっ
たとすると、無負荷検出部４が無負荷状態を検出し、こ
の無負荷検出部４出力にて発振停止制御部５を動作させ
ることにより、インバータ回路２の発振動作は停止され
る。このとき、平滑用コンデンサC₀には交流電源ACによ
って電源が蓄積されている。そして、電源スイッチSWを
開成すれば、入力電源停止検出部６が電源スイッチSWの
開成状態を検出し、この入力電源停止検出部６出力にて
発振停止解除制御部７が動作し、発振停止制御部５のイ
ンバータ回路２の発振停止動作を解除することにより、
直流電源部１の平滑用コンデンサC₀の充電電荷を電源と
してインバータ回路２が動作し、この平滑用コンデンサ
C₀の充電電荷が放電されるまで、インバータ回路２は動
作する。このとき無負荷状態であるため、平滑用コンデ
ンサC₀の充電エネルギにとっては無負荷発振するインバ
ータ回路２は比較的に重い負荷となるため、平滑用コン
デンサC₀の電荷は瞬時に放電されるものである。

第２図は上述の第１図回路の具体回路を示す図である。
第２図中の左側には交流電源ACを電源スイッチSWを介し
て整流回路Recに接続し、交流電源ACを整流した直流電
源と、通常の直流電源Ｅを用いた場合とを示している。
いずれの場合にも平滑用コンデンサC₀を介してインバー
タ回路２が接続されている。尚、直流電源Ｅを用いた場
合には、平滑用コンデンサC₀は内部インピーダンスを低
くする働きも兼ねているものである。ここでインバータ
回路２はトランジスタQ₁,Q₂、２個の２次巻線n₂,n₃を有
した駆動トランスT₁、サイリスタQ₃及びコンデンサC₃等
からなる起動回路８にて構成されている。さらに負荷回
路はコンデンサC₁,C₂、放電灯ｌ、及びチョークコイルL
₁からなる。ここでコンデンサC₁はコンデンサC₂より充
分に容量が大きいものである。本具体回路は平滑用コン
デンサC₀の両端にトランジスタQ₁,Q₂の直列回路を接続
し、トランジスタQ₁と並列に放電灯３及び駆動トランス
T₁の１次巻線n₁の直列回路を接続し、放電灯３に流れる
負荷電流にて駆動トランスT₁の２次巻線n₂,n₃を介して
両トランジスタQ₁,Q₂のベースに電流帰還をかけてトラ
ンジスタQ₁,Q₂を発振させるものであり、詳細な動作に
関しては説明を省略する。また起動回路８は電源が供給
されたとき、コンデンサC₃が充電され、この充電電圧に
てサイリスタQ₃を点弧してトランジスタQ₂をオンするこ
とによりインバータ回路２を起動させるものである。本
具体回路では無負荷時にインバータ回路２に発振動作を
停止する機能を有しており、無負荷検出部４をダイオー
ドD₄、抵抗R₄,R₅にて構成し、発振停止制御部５をトラ
ンジスタQ₄,Q₅、抵抗R₆,R₇にて構成している。

無負荷時にインバータ回路２の発振の停止を行う動作を
概略的に説明する。まず、放電灯３が接続された状態で
は、所定電圧が無負荷検出部４の両端に印加され、抵抗
R₅の両端電圧がトランジスタQ₅のベースに印加されるた
め、トランジスタQ₅がオンし、トランジスタQ₄がオフと
なる。このため、発振停止制御部５は不動作状態とな
り、インバータ回路２は通常の発振動作を行う。いま放
電灯３が取り外され無負荷状態となったときには、コン
デンサC₁、ダイオードD₄、抵抗R₄,R₅の充電回路が構成
される。そして、コンデンサC₀は充電され、コンデンサ
C₁の両端電圧は直流電源部１の出力電圧まで上昇する。
このため、抵抗R₅の両端には電圧が生じず、トランジス
タQ₅がオフとなる。このためトランジスタQ₄のベースに
は抵抗R₆を介してベース電流が流れ、トランジスタQ₄が
オンとなり、駆動トランスT₁の２次巻線n₃に誘起された
電圧は、トランジスタQ₂のベースに印加されることな
く、トランジスタQ₄にてバイパスされるため、トランジ
スタQ₂はオフとなり、インバータ回路２は不動作とな
る。このとき電源スイッチSWは閉じているので、整流回
路Rec出力あるいは直流電源Ｅによって平滑用コンデン
サC₀は充電される。

さらに、本実施例においては直流電源Ｅを用いた場合に
は入力電源停止検出部６を分圧抵抗r₁,r₂にて構成し、
交流電源ACを用いた場合には、抵抗r₁,r₂、コンデンサC
₄、ダイオードD₇にて構成し、発振停止解除制御部７を
ゲートＧ、抵抗r₃、ダイオードD₆にて構成している。そ
して、直流電源Ｅ及び交流電源ACを用いた場合ともに、
電源スイッチSWを介した両端に入力電源停止検出部６を
接続し、発振停止解除制御部７出力を発振停止制御部５
のトランジスタQ₅のベースに接続している。ここで、直
流電源Ｅを用いた場合には平滑用コンデンサC₀の電圧に
よる誤動作を生じないように電源スイッチSWと平滑用コ
ンデンサC₀の正極側端子との間にアイソレーション用の
ダイオードD₅を挿入する。また、交流電源ACを用いる場
合の入力電源停止検出部６のダイオードD₇は逆流防止用
のダイオードであり、コンデンサC₄は交流電源ACを平滑
するとともに瞬時停電時に誤動作することを防止するた
めに抵抗r₂の両端に接続してある。

この入力電源停止検出部６及び発振停止解除検出部７の
動作について説明する。いま、電源スイッチSWが閉じて
いる時には抵抗r₂の両端に電圧が発生し、この電圧はイ
ンバータであるゲートＧにて反転される。従って、発振
停止解除制御部７の出力はローレベルとなり、発振停止
制御部５のトランジスタQ₅のベースには何等の影響も与
えない。いま、電源スイッチSWが開かれたとすると、直
流電源Ｅは入力電源停止検出部６に印加されなくなり、
抵抗r₂の両端電圧は０となる。従って、ゲートＧの出力
はハイレベルとなり、上述の発振停止制御部５の動作に
て説明したと同様にしてトランジスタQ₅がオンし、トラ
ンジスタQ₄がオフとなる。このため、無負荷状態で無負
荷検出部４にて発振停止制御部５が動作してインバータ
回路２の動作が停止されている場合、発振停止解除制御
部７出力にてインバータ回路２は再度動作状態になり、
平滑用コンデンサC₀に充電された電荷にてインバータ回
路２が発振動作する。しかし、このインバータ回路２の
動作は無負荷発振であるから、平滑用コンデンサC₀の負
荷としてのインバータ回路２は重くなり、平滑用コンデ
ンサC₀に充電された電荷は急速に放電されることにな
り、平滑用コンデンサC₀の放電により、インバータ回路
２の発振動作は自然と停止するものである。

（実施例２） 第３図は本発明の他の実施例を示す図であり、本実施例
においては放電灯３を用いており、上述の第１の実施例
は自励式のインバータ回路２であったが、本実施例では
無安定マルチマイブレータAM₁の発振にてトランジスタQ
₇をオンオフさせ、駆動トランスT₁の２次巻線n₂,n₃に誘
起される電圧にてトランジスタQ₁,Q₂を交互にスイッチ
ングさせる他励式のインバータ回路２′を用いたもので
ある。また無負荷検出部４をトランジスタQ₆、ダイオー
ドD₈,D₉、チョークコイルL₀、コンデンサC₅で構成し、
発振停止制御部５をダイオードD₁₀、コンデンサC₆、抵
抗r₄からなる微分回路９、及び単安定マルチマイブレー
タMM、トランジスタQ₈にて構成している。さらに入力電
源停止検出部６をカレントトランスCT、ダイオード
D₁₁、コンデンサC₇にて構成し、発振停止解除制御部７
を単安定マルチマイブレータAM₂、トランジスタQ₉にて
構成したものである。尚、本実施例の無負荷検出部４は
無負荷状態となったことを放電灯３に流れる電流にて検
出するものであり、このため放電灯ｌのフィラメントが
切断されたときにも放電灯３に電流が流れるようにフィ
ラメントの両端にコンデンサC₀₁,C₀₂を夫々接続してあ
る。

以下、本実施例の動作について説明する。まず、無負荷
検出部４の動作について説明しておく。放電灯ｌは正常
に点灯している時には第４図（ｂ）に示すように電流ｉ
は電圧ｅの位相に対して遅相になるようにチョークコイ
ルL₁,コンデンサC₂が設定されている。このように遅相
に設定することにより、帰還ダイオードD₁,D₂には回復
電流がほとんど流れない。しかし、進相となると、帰還
ダイオードD₁,D₂には大きな回復電流が流れ、この電流
が帰還ダイオードD₁からトランジスタQ₂を介して直流電
源Ｅ（インバータ回路２′から見た場合の平滑用コンデ
ンサC₀出力）に流れるか、またはトランジスタQ₁から帰
還ダイオードD₂を介して直流電源Ｅに流れ、この瞬間に
は直流電源Ｅを帰還ダイオードD₁,トランジスタQ₂また
はトランジスタQ₁,帰還ダイオードD₂で見掛け上短絡し
たように急峻な電流が流れる。そこで、放電灯３を外し
た状態を無負荷検出部４にて検出するために、電流ｉが
進相になるようにコンデンサC₀₁,C₀₂を選んである。こ
の電流ｉが進相となったとき、帰還ダイオードD₁,D₂に
流れる電流i₀を第４図（ａ）に示してある。上述のよう
に放電灯３を外すことにより、電流ｉが進相になると、
帰還ダイオードD₁,D₂には大きな回復電流が流れるが、
このときチョークコイルL₀にはこの電流変化に比例した
電圧が発生する。このチョークコイルL₀の電圧にてコン
デンサC₅がダイオードD₉を介して充電される。このコン
デンサC₅の電位の変化を第５図（ａ）に示す。このよう
にコンデンサC₅が充電されたとき、トランジスタQ₆にベ
ース電流が流れ、トランジスタQ₆がオンする。このトラ
ンジスタQ₆のオンにより発振停止制御部５の微分回路９
に電圧が印加されて微分され、単安定マルチマイブレー
タMMをトリガする第５図（ｃ）に示すトリガパルスが作
成される。このトリガパルスにて単安定マルチマイブレ
ータMM出力がハイレベルとなり、同図（ｅ）に示すよう
にトランジスタQ₈がオンする。したがって、無安定マル
チマイブレータAM₁の出力はトランジスタQ₈にてバイパ
スされ、同図（ｆ）に示すようにトランジスタQ₇がオフ
し、トランジスタQ₁,Q₂のベース電流が供給されず、両
トランジスタQ₁,Q₂ともにオフする。ここで、単安定マ
ルチマイブレータMMの準安定期間はできる限り長くして
あり、単安定マルチマイブレータMMが安定状態に復帰し
た後、トランジスタQ₈がオフし、トランジスタQ₇が無安
定マルチマイブレータAM₁出力にてスイッチングされ、
再びトランジスタQ₁,Q₂が発振動作を開始するが、上述
したと同様にして瞬時にコンデンサC₅が充電されるため
に、さらにインバータ回路２の発振が停止されるといっ
たように上記動作を繰り返すものである。尚、第５図
（ｇ）は放電灯３を外したときの開放端の両端電圧を示
す図であり、第６図はこの波形を拡大した図である。こ
の第５図（ｇ），第６図ともに発振状態が解るように発
振期間を長くしてあるが、実際には上述したように単安
定マルチマイブレータMMの準安定状態をできる限り長く
してあるために、発振期間は極めて短く、数パルス以下
となっている。このため見掛け上はインバータ回路２′
は発振を停止しているように見える。また、放電灯３を
つないで正常に放電灯３が点灯を行っている時には、第
４図（ｂ）に示すように帰還ダイオードD₁,D₂を流れる
電流i₀の立ち上がりは負のdi₀/dtを持ち、コンデンサC₀
は充電されない。上述した状態においては直流電源Ｅか
ら見た全負荷は放電灯３を外した状態であるから軽く、
平滑用コンデンサC₀は充分に充電された状態になってい
る。

この状態で電源スイッチSWが開かれた場合について説明
する。まず、通常状態、つまり電源スイッチSWが閉開さ
れた状態においては、カレントトランスCTの２次側に誘
起された電圧はダイオードD₁₁にて整流されるとともに
コンデンサC₇にて平滑され、トランジスタQ₉のベースに
印加される。従ってトランジスタQ₉は通常状態ではオン
状態を保持しており、無安定マルチマイブレータAM₂出
力はトランジスタQ₇に供給されることはない。いま、電
源スイッチSWが開成されたとすると、カレントトランス
CTの２次側には電圧が誘起されなくなる。このため、ト
ランジスタQ₉がオフし、無安定マルチマイブレータAM₂
の出力がトランジスタQ₇に供給され、トランジスタQ₇に
てインバータ回路２′が平滑用コンデンサC₀に充電され
た電荷を電源として無負荷発振する。したがって、平滑
用コンデンサC₀の電荷は急速に放電され、平滑用コンデ
ンサC₀の電荷が放電されたときには自然にインバータ回
路２′の発振も停止するものである。尚、さらに平滑用
コンデンサC₀の放電時間を短くする必要があるときに
は、無安定マルチマイブレータAM₂の発振周波数を無安
定マルチマイブレータAM₁の発振周波数より高くすれ
ば、インバータ回路２′に流れる電流が多くなり、平滑
用コンデンサC₀の放電時間が積極的に短くできる。

以上を一般化した制約条件にまとめると、インバータ回
路２′の無負荷状態の位相モードが SW“閉”のとき SW“開”に切換時 条件 遅相fy₁ 遅相fy₂ fy₁＞fy₂ 進相fx₁ 進相fx₂ fx₁＜fx₂ とし、周波数fx₂,fy₂をインバータ回路２′の固有共振
周波数に近付けるように無安定マルチマイブレータAM₂
の発振周波数を予め設定しておくことにより、上述と同
様の効果を得ることができる。尚、固有共振周波数が２
個以上存在するインバータ回路２′ではそのどれかの固
有共振周波数に近付ければよいが、実用上、半導体素子
の定格性能や実装状態に制約される場合には、経済上有
利な固有共振周波数に近付ける方法を取れば良い。ま
た、上述の本実施例においてはインバータ回路２′の周
波数を制御して所期の目的を達成しているが、デューテ
ィ比を制御しても良いことは容易に考えられる。さらに
本実施例では見掛け上インバータ回路２′の発振動作が
停止するものを挙げて説明したが、第１の実施例と同様
に完全にインバータ回路の発振が停止するものでも適用
できることは言うまでもない。また、入力電源停止検出
部６として第８図に示すように平滑用コンデンサC₀の充
電電流を検出することにより、電源スイッチSWの開閉状
態を検出しても良いものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、交流電源に電源スイッチを介し
て接続された整流回路と、整流回路の出力に接続された
平滑用コンデンサと、平滑コンデンサの両端に接続され
高周波電圧を出力するインバータ回路と、インバータ回
路の出力に接続された放電灯と、放電灯が取り外された
場合に上記インバータ回路の発振を停止する発振停止回
路と、上記電源スイッチが開成されたことを検出する入
力電源停止検出部と、上記発振停止回路によりインバー
タ回路の発振を停止し、且つ上記入力電源停止検出部が
入力電源の停止を検出した場合に、上記平滑用コンデン
サに充電された電荷を上記インバータ回路の発振により
放電させるために上記発振停止回路の発振停止状態を解
除する発振停止解除制御部とを備えているので、無負荷
時において電源スイッチが開成されたことが入力電源停
止検出部にて検出されたときには、発振動作が停止され
ているインバータ回路を発振停止解除制御部出力にて再
動作させ、このときのインバータ回路の無負荷発振によ
り瞬時に平滑用コンデンサに充電された電荷を放電する
ことができ、電源スイッチをオフしたときには電気はな
いという誤認による感電事故の危険がなくなり安全性が
向上し、また予め装備しているインバータ回路を用い、
比較的に簡単な回路構成で済む入力電源停止検出部及び
発振停止解除検出部を追加するだけであるから、安価な
装置とすることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の回路構成を示すブロック図、
第２図は同上の具体回路図、第３図は本発明の他の実施
例を示す回路構成図、第４図乃至第７図は同上の動作説
明図、第８図は本発明の他の入力電源停止検出部を示す
回路図である。 １は直流電源部、2,2′はインバータ回路、３は放電
灯、４は無負荷検出部、５は発振停止制御部、６は入力
電源停止検出部、７は発振停止解除制御部、ACは交流電
源、Ｅは直流電源、SWは電源スイッチ、C₀は平滑用コン
デンサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源に電源スイッチを介して接続され
   た整流回路と、整流回路の出力に接続された平滑用コン
   デンサと、平滑コンデンサの両端に接続され高周波電圧
   を出力するインバータ回路と、インバータ回路の出力に
   接続された放電灯と、放電灯が取り外された場合に上記
   インバータ回路の発振を停止する発振停止回路と、上記
   電源スイッチが開成されたことを検出する入力電源停止
   検出部と、上記発振停止回路によりインバータ回路の発
   振を停止し、且つ上記入力電源停止検出部が入力電源の
   停止を検出した場合に、上記平滑用コンデンサに充電さ
   れた電荷を上記インバータ回路の発振により放電させる
   ために上記発振停止回路の発振停止状態を解除する発振
   停止解除制御部とを備えて成ることを特徴とする放電灯
   点灯装置。