JPH09306683A - 放電灯用点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自励式の点灯インバータと予熱インバータを
適用した点灯装置について、出力電圧の電圧変動や周波
数の位相ずれによる発振を低減すること。 【解決手段】 点灯インバータ３から得られる第１出力
電圧Ｖ３と、予熱インバータ４から得られる第２及び第
３出力電圧Ｖ１３、Ｖ１４とを重畳して放電灯２に印加
する出力回路５について、第１出力電圧Ｖ３を誘起する
２次側コイルＬ３の始端と第３出力電圧Ｖ１４を誘起す
る２次側コイルＬ１４の始端とを接続し、第１出力電圧
Ｖ３を誘起する２次側コイルＬ３の終端と第２出力電圧
Ｖ１３を誘起する２次側コイルＬ１３の始端とを接続
し、放電灯２に印加する電圧変動を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波高電圧放電
灯用の点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コピー機等では、原稿を照射する光源と
して高周波かつ高電圧で駆動するＦＬＲランプや蛍光灯
等の熱陰極放電ランプが用いられている。このような光
源は、一般的にフィラメントを予熱しておかないとラン
プ寿命が短くなる性質を有している。そこで、コピー機
の如く頻繁に使用され、点滅回数の多い高周波点灯装置
では、光源に点灯用の高電圧を印加する前に、フィラメ
ントを予熱して長寿命化を図るようにしている。

【０００３】図４は、このような高周波点灯装置（以
下、「点灯装置」と略称する）の一例を示すもので、点
灯装置２１は、蛍光灯２２を点灯するための点灯用の自
励式インバータ（以下、「点灯インバータ」という）２
３と、蛍光灯２２のフィラメントを余熱するための余熱
用の自励式インバータ（以下、「余熱インバータ」とい
う）２４と、出力回路２５を備えている。なお、予熱イ
ンバータ２４の内部構成は、点灯インバータ２３と同様
であるので、内部構成の図示は省略した。

【０００４】以下に点灯動作を説明すると、スイッチＳ
をオン状態に切り換え、チョークコイルＬａを介してト
ランスＴ２１の１次側コイルＬ２１のセンタータップに
直流電源Ｅを供給し、スイッチングトランジスタＱ１、
Ｑ２のベースに、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してベース電流を
供給する。

【０００５】１次側コイルＬ１に通電されると、帰還コ
イルＬ２２に電圧が誘起する。そして、帰還コイルＬ２
２に誘起した電圧Ｖ１によって、例えばトランジスタＱ
１がオン状態に動作すると、図４に矢印で示すように電
流Ｉ１が流れる。また、トランジスタＱ２がオン状態に
動作すると、矢印で示す経路で電流Ｉ２が流れる。電流
Ｉ１、Ｉ２の流れる方向は、センタータップから見れば
逆方向であるから、トランジスタＱ１、Ｑ２の交互動作
によって２次側コイルＬ２３の両端には交流の出力電圧
Ｖ２３が誘起する。

【０００６】一方、予熱インバータ２４においても前記
のようなスイッチング動作が行われ、トランスＴ３１の
２次側コイルＬ３３、Ｌ３４に交流の出力電圧Ｖ３３、
Ｖ３４が誘起される。

【０００７】点灯インバータ２３は、発振周波数が４０
〜５０ＫＨｚで電圧３００Ｖ程度の出力電圧Ｖ２３を得
るように設定され、その出力電圧Ｖ２３は蛍光灯２２の
フィラメント間に印加される。また、予熱インバータ２
４は、発振周波数が２０〜３０ＫＨｚで電圧５Ｖ程度の
出力電圧Ｖ３３、Ｖ３４を得るように設定され、出力電
圧Ｖ３３、Ｖ３４は蛍光灯２２の両極のフィラメントそ
れぞれに印加される。

【０００８】次に、出力回路２５について説明すると、
図５に模式的に示したように黒点印を付した点灯インバ
ータ２３の２次側コイルＬ２３の始端に予熱インバータ
２４の２次側コイルＬ３４の終端が接続され、点灯イン
バータ２３の２次側コイルＬ２３の終端に予熱インバー
タ２４の２次側コイルＬ３３の始端が接続されている。
従って、予熱インバータ２４が駆動されている場合は、
周波数が２０〜３０ＫＨｚ、電圧５Ｖの出力電圧で蛍光
灯２２の両極のフィラメントそれぞれを予熱することに
なる。

【０００９】これに対し、点灯インバータ２３と予熱イ
ンバータ２４とが同時に駆動された場合、言い換えれば
点灯時にあっては、蛍光灯２２のフィラメント間に印加
される最大電圧は以下のようになる。即ち、点灯インバ
ータ２３の出力電圧Ｖ２３と予熱インバータ２４の出力
電圧Ｖ３３、Ｖ３４が同相となるとき３１０Ｖ、９０度
差になるとき３００．４Ｖ、１８０度差となるとき３０
０Ｖ、２７０度差となるとき３００．４Ｖになる。即
ち、蛍光灯２２にかかる電圧レベルが最大値で３００Ｖ
〜３１０Ｖに変動する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような大きな電圧
変動は、ランプピン位置の変動を引き起こし、点灯イン
バータ２３のスイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２が、
図６の正常時の動作から図７に示すように異常発振動作
を起こし場合によっては輝度のちらつき等を生じる。ま
た、蛍光灯２２にかかる電圧の変動により、ランプ電流
が図８に示す波形から図９に示すようにＡＭ変調された
ように変動する。このランプ電流の変動、すなわち図９
の波形におけるエンベロープ部分は可聴周波数になるの
で、騒音を発生する一つの原因となっている。

【００１１】このような問題を解消する手段として、自
励式インバータに代えて他励式インバータを適用するこ
とが考えられるが、他励式インバータを適用した場合は
回路構成が複雑になり、また生産コストも高くなるとい
う問題がある。

【００１２】本発明は、上記の実状に鑑みなされたもの
で、自励式インバータを用いながらも放電灯にかかる電
圧レベルの変動を減少し得るようにした放電灯用点灯装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、放電灯
を点灯する出力を発生する２次側コイルを備えた自励式
の第１インバータと、前記放電灯を余熱する出力を発生
する２つの２次側コイルを備えた自励式の第２インバー
タとを備えた放電灯用点灯装置において、前記第１イン
バータの２次側コイルの始端と前記第２インバータの一
方の２次側コイルの始端とを接続し、前記第１インバー
タの２次側コイルの終端と前記第２インバータの他方の
２次側コイルの始端とを接続し、前記第１インバータの
２次側コイルの両端と前記第２インバータの２つの２次
側コイルのそれぞれの終端とを前記放電灯への出力端と
してなることを特徴とする放電灯用点灯装置とすること
によって達成される。

【００１４】また、本発明の目的は、放電灯を点灯する
出力を発生する２次側コイルを備えた自励式の第１イン
バータと、前記放電灯を余熱する出力を発生する２つの
２次側コイルを備えた自励式の第２インバータとを備え
た放電灯用点灯装置において、前記第１インバータの２
次側コイルの始端と前記第２インバータの一方の２次側
コイルの始端とを接続し、前記第１インバータの２次側
コイルの終端と前記第２インバータの他方の２次側コイ
ルの始端とを接続し、前記第１インバータの２次側コイ
ルの両端と前記第２インバータの２つの２次側コイルの
それぞれの終端とを前記放電灯への出力端とすると共
に、前記第１インバータの２次側コイルの一方端と前記
一方端に始端が接続された前記第２インバータの２次側
コイルの終端とに切換スイッチを設け、前記切換スイッ
チにより複数の放電灯を選択的に予熱及び点灯するよう
にしたことを特徴とする放電灯用点灯装置とすることに
よっても達成される。

【００１５】本発明に係る上記特徴によれば、放電灯に
印加される点灯電圧は、第１インバータの２次側コイル
の電圧と、その電圧に第２インバータのいずれか一方の
２次側コイルの電圧が加算された電圧との変動に抑制さ
れ、したがって、放電灯に印加される点灯電圧の変動は
半減されることになり、電圧変動に伴って発生する種々
の問題を解消することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図３を参照して
本発明に係る放電灯用点灯装置の例を説明する。図１は
本発明に係る一例の放電灯用点灯装置の回路図、図２は
図１の回路説明図、図３は本発明に係る他の例の放電灯
用点灯装置の回路図である。なお、図において黒点は同
極性を示し、コイルの始端（巻き始め）を意味してい
る。

【００１７】図１において、１は点灯装置、２は放電灯
（この例では蛍光灯である。）、３は点灯インバータ、
４は予熱インバータ、５は出力回路、Ｅは直流電源であ
る。なお、予熱インバータ４の内部回路構成は、定性的
には点灯インバータ３の構成と同様でよいので、内部構
成については図示を省略しブロックで示している。

【００１８】点灯インバータ３は自励式で、変圧器（以
下、「トランス」という）Ｔ１には、１次側コイルＬ
１、帰還コイルＬ２および２次側コイルＬ３が巻回さ
れ、１次側コイルＬ１のセンタータップはチョークコイ
ル（インダクタ）Ｌａを介して直流電源Ｅの一方の極に
接続されている。また、１次側コイルＬ１の一端はスイ
ッチング素子であるトランジスタＱ１のコレクタに接続
され、他端はスイッチング素子であるトランジスタＱ２
のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１、Ｑ２
のエミッタはともに直流電源Ｅの他方の極に接続されて
いる。

【００１９】トランジスタＱ１、Ｑ２のベースは、抵抗
Ｒ１、Ｒ２を介して流電源Ｅの一方の極に接続されて、
また、帰還コイルＬ２に接続されている。トランスＴ１
の２次側コイルＬ３の両端は出力回路５に引き出されて
いる。

【００２０】一方、予熱インバータ４も自励式で、図示
を省略しているが点灯インバータ３と同様に構成され、
トランスＴ１１の１次側コイルＬ１１に直流電源Ｅが接
続され、また、両端にはスイッチングトランジスタが接
続されている。そして、トランスＴ１１の２つの２次側
コイルＬ１３、Ｌ１４のそれぞれ両端は出力回路５に引
き出されている。

【００２１】出力回路５では、点灯インバータ３のトラ
ンスＴ１の２次側コイルＬ３の始端と予熱インバータ４
のトランスＴ１１の２次側コイルＬ１４の始端が接続さ
れ、点灯インバータ３のトランスＴ１の２次側コイルＬ
３の終端と予熱インバータ４のトランスＴ１１の２次側
コイルＬ１３の始端が接続され、点灯インバータ３のト
ランスＴ１の２次側コイルＬ３の両端と予熱インバータ
４のトランスＴ１１の２次側コイルＬ１３、Ｌ１４それ
ぞれの終端とを蛍光灯２への出力端とされている。

【００２２】蛍光灯２は、両端に装着されたフィラメン
ト２ａ、２ｂが出力回路５の出力端に接続されるが、こ
の場合、一方のフィラメント２ａは、点灯インバータ３
のトランスＴ１の２次側コイルＬ３の終端と予熱インバ
ータ４のトランスＴ１１の２次側コイルＬ１３の終端間
に接続され、他方のフィラメント２ｂは、点灯インバー
タ３のトランスＴ１の２次側コイルＬ３の始端と予熱イ
ンバータ４のトランスＴ１１の２次側コイルＬ１４の終
端間に接続される。

【００２３】すなわち、フィラメント２ａは、予熱イン
バータ４のトランスＴ１１の２次側コイルＬ１３の出力
Ｖ１３により加熱され、フィラメント２ｂは、予熱イン
バータ４のトランスＴ１１の２次側コイルＬ１４の出力
Ｖ１４により加熱され、そして、フィラメント２ａ、２
ｂ間に印加される点灯インバータ３のトランスＴ１の２
次側コイルＬ３の出力Ｖ３により点灯される。

【００２４】このように構成された放電灯用点灯装置の
蛍光灯２を点灯させる際の動作を説明する。ただし、予
熱インバータ４は駆動されていて、トランスＴ１１の２
次側コイルＬ１３からＶ１３、２次側コイルＬ１４から
Ｖ１４の高周波電圧が出力さ、蛍光灯２のフィラメント
２ａ、２ｂは余熱されているものとする。

【００２５】この状態で、蛍光灯２を点灯するために、
点灯インバータ３のスイッチＳをオン駆動すると、抵抗
Ｒ１、Ｒ２を介してトランジスタＱ１、Ｑ２にベース電
流が供給され、トランジスタＱ１、Ｑ２のいずれもオン
状態になり、直流電源ＥからチョークコイルＬａを介し
てトランスＴ１の１次側コイルＬ１のセンタータップに
電流が供給され、帰還コイルＬ２に誘起される電圧Ｖ１
により、トランジスタＱ１、Ｑ２のいずれか一方の導通
が促進され、他方がオフされる。

【００２６】ついで、オン状態にあるトランジスタの導
通が飽和すると、帰還コイルＬ２に誘起される電圧−Ｖ
１により、オン状態にあるトランジスタがオフし、オフ
状態にあるトランジスタがオンし、以下この動作が繰り
返され、トランスＴ１の２次コイルＬ３に高周波高電圧
Ｖ３が誘起される。

【００２７】この場合、従来と同様に点灯インバータ３
の出力電圧Ｖ３を３００Ｖ、予熱インバータ４の出力電
圧Ｖ１３、Ｖ１４の電圧を５Ｖとすると、蛍光灯２のフ
ィラメント２ａ、２ｂ間に印加される最大電圧は以下の
ようになる。即ち、点灯インバータ３の出力電圧Ｖ３と
予熱インバータ４の出力電圧Ｖ１３、Ｖ１４が同相とな
るとき３０５Ｖ、９０度差になるとき３００Ｖ、１８０
度差となるとき３０５Ｖ、２７０度差となるとき３００
Ｖになる。

【００２８】すなわち、蛍光灯２のフィラメント２ａ、
２ｂ間に印加される電圧の変動は、３００Ｖ〜３０５Ｖ
に半減され、従って、従来例で説明したような点灯イン
バータ３の異常発振や、フィラメント電流の変動による
可聴周波数の発生等の問題は抑制される。

【００２９】図３は、前記図１の放電灯用点灯装置にお
いて、複数の蛍光灯２を切り換え点灯できるようにした
例を示すもので、この例の特徴部は、複数の蛍光灯２を
最小限の切り替えスイッチで切り替えるようにした点で
ある。そこで、出力回路５には、蛍光灯２の一方のフィ
ラメントに出力電圧をかける経路、即ちａ、ｂを付した
経路に２つの切換スイッチＳ１、Ｓ２が設けられてい
る。切換スイッチＳ１は、Ａ−ｂ間の出力電圧を２個の
蛍光灯２に個別に印加するようになっている。切換スイ
ッチＳ２はＡ−ａ間の出力電圧を２個の蛍光灯２に個別
に印加するようにされている。

【００３０】即ち、スイッチＳ１、Ｓ２が実線のように
切り換えられている場合、予熱及び点灯の如何を問わず
図３の右方に示した蛍光灯２に出力電圧が印加される。
これに対し、切換スイッチＳ１、Ｓ２が点線で示すよう
に切り換えられた場合は、図３の左方に示した蛍光灯２
に出力電圧が印加される。

【００３１】このように、複数の蛍光灯２を切り換える
ようにしても、前記図１の放電灯用点灯装置と同様の作
用効果を享受でき、また、複数の蛍光灯２の内待機して
いる蛍光灯２の一方のフィラメントは余熱状態に置か
れ、切り換え時の蛍光灯２の点灯を早めることができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、放電灯に印加される点灯電圧は、第１インバータの
２次側コイルの電圧と、その電圧に第２インバータのい
ずれか一方の２次側コイルの電圧が加算された電圧との
変動に抑制され、したがって、放電灯に印加される点灯
電圧の変動は半減されることになり、自励式インバータ
を用いながらも電圧変動に伴って発生する種々の問題を
解消することができる。

【００３３】また、複数の放電灯を併設される場合にあ
っても、放電灯の一つのフィラメントに印加される出力
経路にのみ切り替えスイッチを設けることにより、回路
構成は簡素になり、その操作も確実で簡単となる。ま
た、放電灯の一つのフィラメントは余熱状態におかれて
おり、点灯時の立ち上げも早くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電灯用点灯装置の一例の回路図
である。

【図２】図１の一例の動作説明図である。

【図３】本発明に係る放電灯用点灯装置の他の例の回路
図である。

【図４】従来の放電灯用点灯装置の構成を示す回路図で
ある。

【図５】図４の動作説明図である。

【図６】スイッチングトランジスタの動作態様を示す波
形図である。

【図７】スイッチングトランジスタの発振態様を示す波
形図である。

【図８】フィラメント電流の態様を示す波形図である。

【図９】フィラメント電流の異常を示す波形図である。

【符号の説明】

１ 放電灯用点灯装置 ２ 蛍光灯（放電灯） ３ 点灯インバータ回路 ４ 予熱インバータ回路 ５ 出力回路 Ｅ 直流電源 Ｑ１、Ｑ２ スイッチングトランジスタ Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ スイッチ Ｔ１、Ｔ１１ 変圧器（トランス） Ｌ３、Ｌ１３、Ｌ１４ ２次側コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電灯を点灯する出力を発生する２次側
   コイルを備えた自励式の第１インバータと、前記放電灯
   を余熱する出力を発生する２つの２次側コイルを備えた
   自励式の第２インバータとを備えた放電灯用点灯装置に
   おいて、前記第１インバータの２次側コイルの始端と前
   記第２インバータの一方の２次側コイルの始端とを接続
   し、前記第１インバータの２次側コイルの終端と前記第
   ２インバータの他方の２次側コイルの始端とを接続し、
   前記第１インバータの２次側コイルの両端と前記第２イ
   ンバータの２つの２次側コイルのそれぞれの終端とを前
   記放電灯への出力端としてなることを特徴とする放電灯
   用点灯装置。
2. 【請求項２】 第１インバータの２次側コイルの一方端
   と前記一方端に始端が接続された第２インバータの２次
   側コイルの終端とに切換スイッチを設け、前記切換スイ
   ッチにより複数の放電灯を選択的に予熱及び点灯するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載の放電灯用点灯
   装置。