JPH088081A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平滑用コンデンサに異常に高い充電電圧がか
かる危険を簡便かつ安価に防止する。 【構成】 交流電源電圧を整流する整流回路２２の出力
端子ａ，ｂ間に平滑用コンデンサ３４を並列に接続し、
第１のトランジスタ３０と第２のトランジスタ３１との
直列接続体をコンデンサ３４に並列接続する。第２のト
ランジスタ３１を出力端子ａ，ｂ間に給電用インダクタ
４９を介して接続し、第１のトランジスタ３０に共振用
コンデンサ３８および共振用インダクタ３７を介して放
電ランプ４０を接続する。第１のトランジスタ３０にア
バランシェ型またはツェナ型ダイオード３２を逆並列接
続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路を備え
た放電ランプ点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３に示すように回路構成された
放電ランプ点灯装置が知られている（特開平３−２７６
５９８号公報）。この場合、交流電源１にフィルタ回路
２を介して整流回路３が接続され、整流回路３にチョッ
パ回路４を介して接続されたインバータ回路５に放電ラ
ンプ６が接続されている。

【０００３】インバータ回路５は、直列接続された２個
のトランジスタ７，８と、両トランジスタ７，８のそれ
ぞれに逆並列接続されたダイオード９，１０と、直列接
続された２個のコンデンサ１１，１２と、トランス１３
とを備え、２個のトランジスタ７，８の直列接続点と、
２個のコンデンサ１１，１２の直列接続点との間に一次
巻線１３ａを接続したトランス１３の二次巻線１３ｂに
放電ランプ６が接続されている。また、トランス１３の
帰還巻線１３ｃがトランジスタ７のベース・エミッタ間
に抵抗１４を介して接続され、帰還巻線１３ｄがトラン
ジスタ８のベース・エミッタ間に抵抗１５を介して接続
されている。１６，１７は起動用抵抗を示す。

【０００４】一方、チョッパ回路４は、平滑用コンデン
サ１８、トランジスタ８、インダクタ１９およびダイオ
ード９からなるので、トランジスタ８とダイオード９と
は、インバータ回路５およびチョッパ回路４に兼用され
ることになる。

【０００５】この回路では、交流電源１からフィルタ回
路２を通じて整流回路３に入力された交流電圧が、整流
回路３で全波整流される。チョッパ回路４に脈流電圧が
印加されると、インダクタ１９およびダイオード９を通
じて平滑用コンデンサ１８に充電電流が流れ込む。一方
の起動用抵抗１７に電流が流れてトランジスタ８がオン
に転じると、平滑用コンデンサ１８からコンデンサ１
１、トランス１３の一次巻線１３ａおよびトランジスタ
８を通じて電流が流れ、トランス１３と２個のコンデン
サ１１，１２とからなる共振系が電気振動を開始する。
最初、トランジスタ８をオン、トランジスタ７をオフに
する電圧がトランス１３の帰還巻線１３ｃ，１３ｄに誘
起されるが、前記共振系の電気振動に伴い、両トランジ
スタ７，８はオン・オフを交互に繰り返す。

【０００６】トランジスタ８がオンのとき、インダクタ
１９に流れる電流は当該インダクタンスによって制限さ
れるが、時間とともに増大する。トランジスタ８にはこ
の電流のほかに、平滑用コンデンサ１８から前記共振系
を通じた電流も流れる。次いで、トランジスタ８がター
ンオフすると、インダクタ１９に蓄積されていたエネル
ギがダイオード９を通じて平滑用コンデンサ１８に放電
され、同時に、トランジスタ７がオンに転じる。前記共
振系は電気振動を続けるので、以後は、チョッパ回路４
とインバータ回路５とが上述した動作を繰り返し、放電
ランプ６は点灯を維持する。

【０００７】交流電源１の瞬時値が低いときは、インダ
クタ１９に流れる電流の増加率が低く、トランジスタ８
のターンオフ時のインダクタ１９の蓄積エネルギは小さ
い。このため、平滑用コンデンサ１８の充電電圧は低
く、負荷への入力電流は小さいのであるが、逆に、交流
電源１の瞬時値が高いときは負荷への入力電流が大きく
なるので、入力電流は交流電源１の波形とほぼ相似した
波形となる。このため、電源入力の力率は高く、高調波
成分の発生を少なく抑えることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる放電ラ
ンプ点灯装置においては、トランジスタ８が自体の損傷
または周辺回路部品の損傷等によってオンに転じない場
合、平滑用コンデンサ１８の充電電圧が異常に上昇し
て、このコンデンサ１８が破裂するという危険があっ
た。この対策として、保護回路を付加することが考えら
れるが、そうすると、装置が大型化するのみならずコス
ト高を招く。

【０００９】したがって本発明の目的は、平滑用コンデ
ンサに異常に高い充電電圧がかかる危険を簡便かつ安価
に防止できる放電ランプ点灯装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によると上述した
目的を達成するために、交流電源電圧を整流する整流回
路の出力端子間に平滑用コンデンサを並列に接続し、第
１スイッチ素子と第２スイッチ素子との直列接続体を前
記コンデンサに並列に接続するとともに、第２スイッチ
素子を前記出力端子間に給電用インダクタを介して接続
し、第１スイッチ素子に共振用コンデンサおよび共振用
インダクタを介して放電ランプを接続し、かつ、第１ス
イッチ素子にアバランシェ型またはツェナ型整流手段を
逆並列接続してなることを特徴とする放電ランプ点灯装
置が提供される。

【００１１】

【作用】本発明においては、第１スイッチ素子と第２ス
イッチ素子との直列接続体を平滑用コンデンサに並列に
接続し、第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とを交互
にオン・オフ動作させるのであるが、共振用コンデンサ
および共振用インダクタ等とともに共振回路を構成する
第１スイッチ素子に対し、アバランシェ型またはツェナ
型整流手段を逆並列接続するので、平滑用コンデンサの
充電電圧が異常に上昇したときに、前記整流手段が短絡
モードとなる。つまり、第１スイッチ素子がオン状態に
転移できない事態が発生しても、これに代わって前記整
流手段が平滑用コンデンサに対する異常な電荷蓄積を防
ぐので、平滑用コンデンサの破裂の危険をとり除くこと
ができる。

【００１２】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。

【００１３】図１に示す実施例の放電ランプ点灯装置
は、交流電源２０にヒューズ２１を介して接続された整
流回路２２と、整流回路２２の出力端子ａ，ｂ間にフィ
ルタ回路２３およびダイオード２４を介して接続された
インバータ回路２５と、インバータ回路２５とフィルタ
回路２３との間に接続された駆動制御回路２６とからな
る。

【００１４】フィルタ回路２３は、インダクタ２７、ダ
イオード２８およびコンデンサ２９からなるが、インダ
クタ２７およびダイオード２８は、端子ａとダイオード
２４との間に直列に接続されており、コンデンサ２９
は、インダクタ２７およびダイオード２８の直列接続点
と端子ｂとの間に接続されている。

【００１５】一方、インバータ回路２５は、その入力端
子ｃ，ｂ間に直列に接続された第１および第２のトラン
ジスタ３０，３１と、両トランジスタ３０，３１にそれ
ぞれ逆並列接続された２個のダイオード３２，３３と、
入力端子ｃ，ｂ間に接続された平滑用コンデンサ３４
と、カレントトランス３５の一次巻線３６に直列に接続
された共振用インダクタ３７と、第１のトランジスタ３
０、共振用インダクタ３７および蛍光ランプ４０等とと
もに閉ループを構成する共振用コンデンサ３８と、コン
デンサ３９とからなる。ただし、ダイオード３２はアバ
ランシェ型ダイオードからなる。

【００１６】駆動制御回路２６のカレントトランス３５
は、一方の二次巻線４１を第１のトランジスタ３０のベ
ース・エミッタ間に抵抗４２を介して接続し、他方の二
次巻線４３を第２のトランジスタ３１のベース・エミッ
タ間に抵抗４４を介して接続している。また、フィルタ
回路２３のコンデンサ２９に、抵抗４５とコンデンサ４
６との直列接続体が並列に接続されており、この直列接
続体の直列接続点と第１のトランジスタ３０のエミッタ
との間に、ダイオード４７が順方向に接続されており、
前記直列接続点と第２のトランジスタ３１のベースとの
間に、トリガ素子４８が接続されている。さらに、ダイ
オード２８とダイオード２４との直列接続点と第２のト
ランジスタ３１のコレクタとの間に、給電用インダクタ
４９が接続されている。

【００１７】整流回路２２による全波整流で得られた脈
流電圧が、フィルタ回路２３およびダイオード２４を通
じてインバータ回路２５に印加されると、平滑用コンデ
ンサ３４に充電電流が流れ込む。同時に、抵抗４５を通
じてコンデンサ４６に充電電流が流れ込む。コンデンサ
４６の充電電圧がトリガ素子４８のブレークダウン電圧
に達すると、コンデンサ４６の充電電圧が第２のトラン
ジスタ３１のベースに供給されて、第２のトランジスタ
３１がオンとなる。

【００１８】このため、平滑用コンデンサ３４から、共
振用コンデンサ３８、コンデンサ３９、共振用インダク
タ３７、カレントトランス３５の一次巻線３６および第
２のトランジスタ３１を通じて電流が流れ、この電流は
時間とともに増加する。そして、インバータ回路２５の
共振用インダクタ３７および共振用コンデンサ３８等か
らなる共振系が電気振動を開始する。最初、第２のトラ
ンジスタ３１をオンに、第１のトランジスタ３０をオフ
にする電圧がカレントトランス３５の二次巻線４１，４
３に誘起されるので、第２のトランジスタ３１はオンの
状態を維持するが、前記共振系の電気振動に伴い、両ト
ランジスタ３１，３０はオン・オフを交互に繰り返す。

【００１９】第２のトランジスタ３１のオン時に給電用
インダクタ４９に流れる電流は、インダクタ４９のイン
ダクタンスによって制限されるが、時間と共に増加す
る。この電流のほかに前記共振系からの電流も第２のト
ランジスタ３１に流れるので、次いで第２のトランジス
タ３１がターンオフすると、給電用インダクタ４９に蓄
積されていたエネルギが、ダイオード３２を通じて平滑
用コンデンサ３４に放電され、第１のトランジスタ３０
がオンに転じる。前記共振系は電気振動を続けるので、
蛍光ランプ４０は点灯を維持する。

【００２０】交流電源２０の瞬時値が低いときは、給電
用インダクタ４９に流れる電流の増加率が低く、オン時
間が常に同一であれば、第２のトランジスタ３１のター
ンオフ時におけるインダクタ４９の蓄積エネルギは小さ
く、平滑用コンデンサ３４の充電電圧も低く、負荷への
入力電流は交流電源２０の瞬時値に応じて小さくなる。
逆に、交流電源２０の瞬時値が高いときは、給電用イン
ダクタ４９に流れる電流の増加率が高く、オン時間が常
に同一であれば、第２のトランジスタ３１のターンオフ
時のインダクタ４９の蓄積エネルギは大きく、平滑用コ
ンデンサ３４の充電電圧は高くなる。また、負荷への入
力電流も大きくなるので、交流電源２０の波形にほぼ相
似した波形の入力電流が流れ、電源入力の力率が高く、
電源入力電流の高調波成分を少なく抑えることができ
る。

【００２１】ところで、かかる放電ランプ点灯装置にお
いて、第１のトランジスタ３０がなんらかの事情で動作
しない異常時を想定すると、この場合も、インバータ回
路２５の共振用インダクタ３７および共振用コンデンサ
３８等からなる共振系が、平滑用コンデンサ３４と第２
のトランジスタ３１とともに閉ループを構成するので、
カレントトランス３５の二次巻線４３に誘起された電圧
が、第２のトランジスタ３１にベース電流を供給し続け
る。このため、第２のトランジスタ３１がオンになるま
で、交流電源２０からの電力供給が継続され、第２のト
ランジスタ３１のターンオフ直前まで給電用インダクタ
４９に蓄積されていたエネルギが、ダイオード３２を通
じて平滑用コンデンサ３４に流れ込む。このとき、イン
バータ回路２５の共振用インダクタ３７と共振用コンデ
ンサ３８とからなる共振系は共振しているが、周波数が
高いためにコンデンサ３９の両端子間電圧は上昇せず、
蛍光ランプ４０は放電を開始しない。平滑用コンデンサ
３４に充電電流が流れるにもかかわらず、それを蛍光ラ
ンプ４０で消費しないので、平滑用コンデンサ３４の充
電電圧が異常に上昇してしまう。

【００２２】一般に、平滑用コンデンサ３４として用い
られる電解コンデンサは、定格電圧の１．１〜１．５倍
を越える電圧が印加されると、漏れ電流が流れて電解液
が温度上昇し気化するので、やがて破裂にいたる。

【００２３】そこで本実施例の放電ランプ点灯装置で
は、平滑用コンデンサ３４の両端子間電圧が定格値の
１．３倍程度になったときにブレークダウンするアバラ
ンシェ型ダイオード３２を、第１のトランジスタ３０に
逆並列接続している。つまり、平滑用コンデンサ３４に
異常に高い電圧がかかる前に、ダイオード３２が第１の
トランジスタ３０に代わって短絡モードに転じるので、
平滑用コンデンサ３４の破裂が防止できる。

【００２４】ダイオード３２が短絡状態に転じたときの
等価回路を図２に示す。この場合、インバータ回路２５
の共振用インダクタ３７と共振用コンデンサ３８とから
なる共振系が、交流電源２０から独立して閉回路を形成
するので、カレントトランス３５には電流が流れない。
カレントトランスの二次巻線４３に電圧が誘起されな
い。つまり、第２のトランジスタ３１にベース電流が供
給されないので、第２のトランジスタ３１はオンとなら
ず、交流電源２０からの電力供給が遮断されて、放電ラ
ンプ点灯装置はその動作を停止させる。なお、ダイオー
ド３２は、インバータ回路の基本構成に必要な素子であ
るので、部品点数を増加させることにはならない。

【００２５】上述した実施例では、ブレークダウン特性
を有するアバランシェ型のダイオード３２を用いたが、
ツェナダイオート等のツェナ特性を有する整流手段を用
いてもよい。この場合、異常時に逆方向電流が整流手段
に流れても、短絡状態に達するまで比較的長い時間を要
するが、短絡状態に転じたのちの動作は上述と同様であ
る。また、第１のトランジスタ３０にＦＥＴを使用する
ときは、これに内蔵のダイオードでもってダイオード３
２を形成することができる。

【００２６】さらに、第１および第２のトランジスタ３
０，３１はスイッチ素子であれば、その種類は問わな
い。また、蛍光ランプ以外の放電ランプの点灯に適用で
きるのは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の放電ランプ点灯装
置においては、共振回路のスイッチ素子が動作不能とな
ることによる危険を、部品点数を増やすことなく簡単な
構成で解消でき、しかも、電源入力の力率が高く、高調
波成分を少なく抑え得るので、放電ランプを安全に始動
・点灯させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の電気
回路図

【図２】本発明の一実施例におけるアバランシェ型ダイ
オードの短絡時の等価回路図

【図３】従来の放電ランプ点灯装置の電気回路図

【符号の説明】

２２ 整流回路 ２５ インバータ回路 ３０，３１ トランジスタ ３２ アバランシェ型ダイオード ３４ 平滑用コンデンサ ３７ 共振用インダクタ ３８ 共振用コンデンサ ４９ 給電用インダクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源電圧を整流する整流回路の出力
   端子間に平滑用コンデンサを並列に接続し、第１スイッ
   チ素子と第２スイッチ素子との直列接続体を前記コンデ
   ンサに並列に接続するとともに、第２スイッチ素子を前
   記出力端子間に給電用インダクタを介して接続し、第１
   スイッチ素子に共振用コンデンサおよび共振用インダク
   タを介して放電ランプを接続し、かつ、第１スイッチ素
   子にアバランシェ型またはツェナ型整流手段を逆並列接
   続してなることを特徴とする放電ランプ点灯装置。