JPS5814493A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電灯に高圧パルスを印加して始動点灯させる
放電灯点灯装置に関するものであり、特に予熱始動形放
電灯の無接点始動装置において、始動にあたり、高く、
幅の広い始動パルスを発生させることにより迅速かつ確
実に始動させることのできる装置を提供することを目的
とする。

従来、放電灯の無接点始動装置を備えた点灯装置として
は、たとえば第１図に示すようなものが知られている。

第１図において、１は交流電源、２は電源スィッチ、３
ば誘導性安定器、４は予熱始動形放電灯（以下、単に放
電灯４と称す）、５．５’ばフィラメント電極、６は非
直線性誘電体素子、７はダイオード８と双方向性二端子
サイリスタ９（以下単に５ＳＳ９と称す）とからなる半
導体スイッ、チマ　、ある。

この点灯装置において、電源スィッチ２が投入されると
第２図に点線で示す波形のような交流電圧ＶＳが誘導性
安定器３を介して放電灯４のフィラメント電極５，５′
の間に印加される。このとき、交流電源１の端子ａが正
の半サイクルであると、ダイオ−゛ド８の順方向に電圧
が印加されるので、５ＳＳ９の端子電圧の瞬時値が５Ｓ
Ｓ９のブレークオーバー電圧未満では８８８９は遮断状
態であるが、端子電圧がブレークオーバー電圧を越え−
ると、第２図に示すように０１　で急激に導通して予熱
電流工ＰＨ１が交流電源１グ電源端子ｄ−電源スイッチ
２−誘導性安定器３−フィラメント電極６−ダイオード
８→８８８９１１→フイラメント電極６′−電源端子ｂ
→交流電源１の経路を流れる。この予熱電流ＸＰＨ４は
、安定器が誘導性安定器３であるため遅相電流となり、
電圧の次の半サイクルまで流れ続けるが、やがて予熱電
流ｌＰＨ１が低下し、８８８９の保持電流未満になると
、第２図に示すように０２で８８５９は遮断状態になる
。この半妥イクルでは電源端子ａが負であるので、ダイ
オー−ド８には逆方向の電圧が印加され、そのため８８
８９が導通しないので、電源電圧は非直線性誘電体素子
６に印加され、非直線性誘電体素子６の充電電流！ＮＬ
ｃ１が交流電源１−電源端子す。

フィラメント電極ぎ一非直線性誘電体素子ら一フィラメ
ント電極６−誘導性安定器３−電源スイノチ２−電源端
子ａ−タ流電源１の経路を流れ、非直線性誘電体素子６
が充電される。非直線性誘電体素子６は電圧ｙと電荷Ｑ
との関係が第３図に示すような可飽和特性を有している
。そのため、非直線性誘電体素子６の特性を電源電圧波
高値以下で可飽和領域に入るようにすることにより、第
２図Ｃに示すごとく非車線性誘電体素子６に流れる電流
ＩＮＬｃ１は急減する。

この電流ＸＮＬｃ１は誘導性安定器３を流れているので
、電流が急減することにより、誘導性安定器３の両端に
高電圧パルスが誘起され、放電灯４のフィラメント電極
５，６′間に第２図ａのランプ電圧ｖｆｉａ、における
ｖＰ、に示す高圧パルスが印電灯４のフィラメント電極
６，６′間には電源電圧ｖｓが印加され、この状態はラ
ンプ点灯まで続く。

放電灯４は、前記予熱電流ｌＰＨ１によりフィラメント
電極６，６′が加熱されるとともにフィラメント電極５
，５′間にｖＰｌなる高圧パルスが印加されることによ
り放電を開始する。

以上のように放電灯４は点灯されるが、放電灯４の封入
希ガスの種類が異なり比較的始動電圧が高い場合、ある
いは周囲温度が低い場合にも確実に点灯させようとする
と、点灯にはフィラメント電極を十分に予熱するととも
によシ高い電圧でかつ幅の広いパルスを印加する必要が
ある。

ところで、第１図に示す従来例で高い電圧でかつ幅の広
いパルスを出すためにはより大きな電流を急減させる必
要があるので、第３図に示すＶ−Ｑ特性をより急しゅん
な角形にして電圧印加時に充電電流がより急しゅんに減
少するようにするとともに、充電電流を増すために非直
線性誘電体素子６の容量を大容量にする必要がある。

しかしながら、非直線性誘電体素子６のＶ−Ｑ特性をよ
り急しゅんな角形にすることは製造上、の困難さがと覗
なう。また、非直線性誘電体素子６の容量を大きくする
ことは、非直線性誘電体素子に流れる充放電電流が増大
することにより電力請費が増大すること、および非直線
性誘電体素子６の形状が大ぎくなるという欠点がある。

本発明はこのような欠点を除去し、製造しやすい特性で
かつ小容量の非直線性誘電体素子を用いて、高い電圧で
かつ幅の広いパルスを誘導性安定器に誘起させることに
より、周囲温度が低い時にも比較的始動電圧の高い放電
灯を確実に点灯させ　゛ようとするものである。

本発明は、放電灯・と並列的にトランジスタスイッチ回
路を接続するとともに、前記トランジスタスイッチ回路
のトランジスタのベース電流を供給するようにトランジ
スタのコレクタ・ベース間に並列的に非直線性誘電体素
子を接続し、かつ前記非直線性誘電体素子の放電回路と
なるごとく、前記非直線性誘電体素子を介して前記放電
灯と並列的に抵抗を接続することにより、交流電圧が誘
導性安定器を介して放電灯に印加された際に、非直線性
誘電体素子に流れる充電電流によりトランジスタを駆動
し、前記非直線性誘電体素子の有する印加電圧Ｖと電荷
Ｑの特性の可飽和特性によシ充電電流が急減し、これに
ともないトランジスタのコレクタ電流が急減することに
よって前記誘導性安定器にパルス状のキック電圧を誘起
させて放電灯を始動するように構成したことを特徴とす
る。

゛さらに、予熱始動形放電灯の反電源側端子間に、前記
構成と同様にトランジスタスイッチ回路と非直線性誘電
体素子と抵抗とを接続するとともに、前記トランジスタ
スイッチ回路と導通方向が逆になるように一方向に導通
する半導体スイッチを並列に接続することにより、放電
灯に予熱電流を流すとともに、誘導性安定器にパルス状
のキック電圧を誘起させて放電灯を始動するように構成
したことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例の点灯装置について、第４図を
用いて詳細に説明する（なお゛、第４図において、第１
図の装置における構、成要素と対応するものについては
同一の符号を付す）。

第４図において、１は交流電源、２は電源スィッチ、３
は誘導性安定器、４は予熱始動形放電灯（以下、単に放
電灯＝と称す）、５，５’はフィラメント電極、６は非
直線性誘電体素子、７はダイオード８と双方向性二端子
サイリスタ９（以下、単にＳ；８８９と称す）とからな
る半導体スイッチ、１ｏはトランジスタ、１１は抵抗で
ある。

この実施例の動作を説明すると、今、電源スィッチ２が
投入されると第５図ａに破線で示す波形のような交燕電
圧ＶＳが誘導性安定器３を介して放電灯４のフィラメン
ト電極６−１，６′間゛に印加される。このとき、交流
電源１あ端子ａが正の半サイクルであると、ダイオード
８の順方向に電圧が印）４加されるので、５ＳＳ９の端
子電圧の瞬時値が５ＳＳｅのブレークオーバー電圧未満
であるときには、５ＳＳ９は遮断状態であるが、端子電
圧がブレークオーバー電圧を越えると第５図ａに示すよ
うに０４で急激に導通して、第６図すに示す予熱電流”
ＰＨ２が交流電源−電源端子ａ→電源スイッチ２−誘導
性安定器３−フィラメント電極６−ダイオード８→８８
８９→フイラメント電極６′→電源端子ｂ→交流電源１
の経路を流れる。この予熱電流ｌＰＨ２は安定器が誘導
性安定器３のため遅相電流となり、次の電圧の半サイク
ルまで流れ続ける。やがて予熱電流■　　が低下して５
ＳＳ９の保持電流未満になると、第６図ａ、ｂに示すよ
うに０６で５ＳＳｓは遮断する。この半サイクルでは電
源端子ａが負であるので、ダイオード８に阻止されて５
ｓｓｅは導通しないので、電源電圧は、非直線性誘電体
素子６に印加され、非直線性誘電体素子６の充電電流Ｉ
”　　が交流電源１−電源端子ｂ−フィラメント電極６
′−非直線性誘電体素子６→トランジスタ１ｏのベース
Ｂ→トランジスタ１０のエミッタＥ−’フィラメント電
極５−誘導性安定器３−電源スイッチ２−電源端子ａ−
交流電源１の経路を流れ、非直線性誘電体素子６が充電
される。このときトランジスタ１０のベースＢからトラ
ンジスタ１ｏのエミッタＥへ前記充電電流ＩＮＬｃ２が
流れるので、トランジスタ１０はベースＢに流れ込むベ
ース電流ＩＢに応じた導通状態になり、トランジスタ１
ｏの電流増幅率５１８倍だけのコレクタ電流−Ｉ６をト
ランジスタ１ｏめコレクタＣからエミッタＥへ流すこと
が可能となる。そのため、コレクタ電流ＩＣが交流電源
１→電源端子ｂ−フィラメント電極６′−トランジスタ
１ｏのコレクタＣ−トランジスタ１０のエミッタＥ−フ
ィラメント電極５−誘導性安定器３−電源スイッチ２−
電源端子ａ−交流電源１の経路を流れる。このコレクタ
電流ｌｃの大きさは前記経路の等個直列インピーダンス
によって制限されるが、電流増幅率ｈＦＥ　　のために
少なくとも充電電流ＩＮＬＣ２よりは大きな値になる°
。非直線性誘電体素子６は電圧Ｖと電荷Ｑとの関係が第
３図に示すような可飽和特性を有している。そのため、
非直練性誘電体素子６の特性を電源電圧波高値以下で可
飽和領域に入るようにすることによシ、第６図Ｃに示す
ごとく非直線性誘電体素子６に流れる充電電流”ＮＬＣ
２は急減する。これにともない、第６図ｄに示すごとく
トランジスタ１０に流れるコレクタ電流ＩＣも急減する
。充電電流ＩＮＬＣ２とコレ２）電流ＩＣとは同一方向
であって加算されて誘導性安定器３を流れているので、
両者の電流が急減することによシ、誘導性安定器３０両
端に高電圧パルスが誘起され、放電灯４のフィラメント
電極６，６′間に第６図ａのランプ電圧ｖム、における
ｖＰ２に示す高圧パルスが印加される。このように、充
電電流ＩＮＬＣ２とより大きなコレクタ電流ＩＣとを誘
導性安定器３に流すようにした場合には、充電電流”Ｎ
ＬＣ２のみを誘導性安定器３に流すようにした場合にく
らべてよシ大きな電流を流すようにした場合にくらべて
より大きな電流を流して誘導性安定器３により大きなエ
ネルギーを蓄積し、その後電流を充電電流ＩＮＬＣ２の
変化分だけでなくトランジスタ１ｏの電流増幅率ｈＦＥ
倍した変化分で急減させて蓄積した電磁エネルギーを放
出させることにより、誘導性安定器３に誘起する高圧パ
ルスの高さおよび幅をともに大きくすることができる。

パルス発生後は５ＳＳ９が再び導通するまで放電灯４の
フィラメント電極６，６′間には電源電圧ｖｓが印加さ
れる。さらに、パルス発生後火の半サイクルまでの間に
非直線性誘電体素子６の蓄積電荷は抵抗１１を介して放
電され、次の半サイクルになってから５ｓｓｅが再び導
通するまでは交流電源１により誘導性安定器３と抵抗１
１を介して非直線性誘電体素子６は充電されるが、５Ｓ
８９が導通することにより非直線性誘電体素子６の電荷
は非直線性誘電体素子６−ダイオード８−８８３９＝非
直線性誘電体素子６の経路で放電される。そのため、５
Ｓ８９が遮断状態になることから始まるパルス発生動作
の前に非直線性誘電体素子の電荷は放電されており、ノ
（ルス発生動作に支障はない。

また、抵填１１をトランジスタ１ｏのエミッタ・ペース
間に並列的に接続したので、トランジスタ１ｏのコレク
タ・エミッタ間電圧の最大許容値は、エミッタ・ペース
間開放時の許容値ｖｃＥＯでなく、抵抗接続時の許容値
ｖＣＥＨになる。一般に、ｖＣＥｏ＜ｖＣＥＲ＜ｖＣＥ
Ｓ（ＥＢ間短絡時におけるコレクタ・エミッタ間電圧の
最大許容値）くＶｃＢ（）（ＥＢ間間開待時おけるコレ
クタ・ベース間電圧の最大許容値）であり、抵抗１１の
抵抗値を小さくすれば、トランジスタ１０のコレクタ・
エミッタ間電圧の最大許容値をより高めて、ｖｃＢ。

に近づけることができ、トランジスタ１ｏに流れる電流
が急減し、誘導性安定器３に高いキック電圧が発生し、
トランジスタ１ｏのコレクタ・エミッタ間の順方向醜い
電圧が印加されても、キック電圧が抵抗１１に応じたＶ
ＣＥＲ以下であればトランジスタ１ｏは破壊されること
なく確実に放電灯に高圧パルスを印加することができる
。

゛以上述べたように、放電灯４は予熱されるとともに高
圧パルスを印加され、これらの状態は放電子が点灯する
まで続く。放電灯４は前記予熱電流ｌＰＨ２によりフィ
ラメント電極６，６′が加熱されるとともに、フィラメ
ント電極６，６′間にｖＰ２なる高圧パルスが印加され
ることにより放電を開始する。そして、小容量の非直線
性誘電体素子とトランジスタを用いてより大きな電流を
誘導性安定器３に流した後に急減させて、より高く広い
ノ（ルス電圧を放電灯４に印加するようにしたので、放
電灯の始動電圧が比較的高い場合、あるいは周囲温度が
低い場合にも、放電灯を確実に点灯させることができる
。

なお、半導体スイッチの作動電圧を電源電圧のピーク値
より低くかつランプ電圧のピーク値より高く設定してお
けば、放電灯点灯後には予熱動作をしない。

本発明の他の実施例の装置について、第６図を用いて説
明する。

抵抗１２．１３は非直線性誘電体素子６の充電電流”Ｎ
ＬＣ２およびトランジスタ１０のコレクタ電流ＩＣの突
入電流を制限するための抵抗である。

抵抗１４は、トランジスタ１ｏのコレクタ・工ミツ、り
間耐圧を増すための抵抗で、ＳＯＯΩ以下の小さな抵抗
値である。ダイオード１６は、電源端子ａが正のサイク
ルには抵抗１４全通して非直線性誘電体素子６に充電電
流が流れることを阻止するために入れている。

ダイオード１６を備えたことと、抵抗１１の抵抗値を２
にΩ以上の大きな値とすることにより、トランジスタ１
ｏによるパルス発生の半サイクルでなく他の半サイクル
、すなわち予熱開始サイクルにおいて非直線性誘電体素
子６に流れる電流を抵抗１１だけを流れる小さな電流に
制御することができる。これにより、充放電電流による
非直線性誘電体素子６の発熱を小さくできる。

一般に、非直線性誘電体素子は温度特性をもち、発熱に
より温度が高くなると静電容量が低くなり、このため充
電電流が小さくなる。これにより、点灯前で連続パルス
を印加している際に、放電電流が大きいと自己発熱によ
り充電電流が低下し、キリク電圧の高さが小さくなる。

第６図の実施例では、前記ダイオード１６を備えたこと
によりトランジスタ１０によるパルス発生のため以外の
火放電電流を小さくすることができ、非直線性、誘電体
素子６の自己発熱をおさえ、連続パルス印加時において
も高いキック電圧のパルスを安定して出すことができる
。

ダイオード１６はトランジスタ１０のコレクタ・エミッ
・り間にかかる逆電圧を防止するとともに、ベースから
コレクタに流れる電流を阻止し、電源端子ａが正のサイ
クルに、トランジスタ１ｏに電流が流れるのを防止して
いる。以上のような構成とすることにより、トランジス
タスイッチ回路の損失を少なくするとともに、トランジ
スタの破損を防止することができる。

以上の実施例においては放電灯４を予熱始動形放電灯と
し、放電灯の電源とは反対側に、トランジスタスイッチ
回路と非直線性誘電体素子と抵抗と、半導体スイッチと
を接続し、予熱動作およびパルス印、加動作を行なわせ
るようにしたが、予熱　　　　　　□、伸動形放電灯以
外の放電灯にあっては、放電灯と謳列にトランジスタス
イッチ回路を接続し、非直線性誘電体素子の充電電流を
トランジスタのベース電流としてトランジスタを駆動す
るように非直線性誘電体素子をトランジスタのコレクタ
およびベース間に並列的に接続するとともに、抵抗を介
して非直線性誘電体素子の放電を行なわせるように抵抗
を放電灯と並列的に接続することにより、高圧パルスを
誘導性安定器の両端に誘起させ放電灯の電極間に印加し
点灯させるようにできることはいうまでもない。

さらに、本発明の実施例では、半導体スイッチ−７に双
方向性２端子サイリスタ（８８８）ｅとダイオード８を
直列に接続して一方向に導通するように構成したものに
ついて述べたが、本発明はこれに限らず双方向性３端子
サイリスタなどの他の双方向性半導体スイッチング素子
にダイオードを接続したもの、あるいはシリコン制御整
°流素子などでもよく、またＰＮＰＮブレークオーバー
スイッチなどの単方向性半導体スイッチング素子単体あ
るいはさらにダイオードを接続したもの、ある辺ハトラ
ンジスタなどを用いたものでもよく、要するに１サイク
ル中の半サイクルにおいて一方向にのみ導通する半導体
スイッチであればよい。さらに、本実施例では安定器に
単一チヨーク形安定器を用いた例を示したが、これに限
らすリーケージ形など他の誘導性安定器であってもよい
ことはいうまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明の装置は、次の
効果を有している。

（１）非直線性誘電体素子を流れる電流によってトラン
ジスタを動作させて誘導性安定器に電流を流すように構
成しているので、高電圧で幅の広い始動パルスを発生す
ることができ、放電灯の始動電圧が高い場合、あるいは
周囲温度が低い場合にも放電灯を確実に点灯させること
ができる。

（２）トランジスタと組合わせることにより小容量の非
直−性誘電体素子を用いることができるので、点灯装置
を一小形にすることができる。

（３）非直線性誘電体素子のＶ−Ｏ特性を特別に゛角形
に変える必要がなく製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路図、第
２図はその動作波形図である。第３図は非直線性誘電体
素子の特性の一例を示す曲線図である。第４図は本発明
にかかる放電灯点灯装置の一実施例の回路図、第６図は
その動作波形図、第６図は本発明の他の実施例の回路図
である。 １・・・・・・交流電源、３・・・・・・誘導性安定器
、４・・・・・・予熱始動形放電灯、６・・・・・−非
直線性誘電体素子、７・・・・−・半導体スイッチ、１
ｏ・・・・・・・トランジスタ、１１・・・・・・抵抗
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１−名第
１図 第２図 Ｎｔｃｔ 第３＠ 第４図 第５図 第６図 ｂｌ、、２ｗ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）交流電源に誘導性安定器を介して放電灯が接続さ
   れており、前記放電灯と並列的に接続されたトランジス
   タスイッチ回路と、充電電流が前記トランジスタスイッ
   チ回路のベース電流となるごとく前記トランジスタスイ
   ッチ回路に接続された非直線性誘電体素子と、前記放電
   灯の両端間に前記非直線性誘電体素子と直列的に接続さ
   れた抵抗とを有することを特徴とする放電灯点灯装置。 ＠）放電灯が予熱始動形放電灯であって、前記予熱始動
   形放電灯の予熱フィラメントの電源側端子とは反対側の
   両端子間にトランジスタスイッチ回路と導通方向が逆に
   なるように並列に接続された一方向に導通する半導体ス
   イッチを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の放電灯点灯装置。 （３）トランジスタスイッチ回路はトランジスタのベー
   ス・コレクタ間に並列に接続された抵抗と、前記トラン
   ジスタのベースと前記非直線性誘電体素子間に挿入され
   かつ前記非直線性誘電体素子から前記トランジスタへ向
   かう方向に一電流が流れるよう接続されたダイオードと
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項に記載の放電灯点灯装置。