JPS5834594A - 放電灯装置 - 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、放電灯装置に関するものである。

近年、放電灯装置では、その起動方式としてグロースタ
ータ方式に代わり、半導体を利用した無接点方式が多く
提案されている。その−例として、４Ｉ会昭４８−２８
７２６号公報に代表されるように非線形（可飽和）コン
デンサを利用したものが提案されている。そこで、第１
図に示すように非線形コンデンナ會用いた回路例により
その動作の概略を説明すると、まず、スイッチ（１）を
投入すると回路に電圧が印加され、８８８　（シリコン
シンメトリカルスイッチ）（２）のブレークオーバ電圧
ｖＢＯに達してこの８８８　（２）がターンオンすると
、電源（３）から安定器（４）−放電管（５）の予熱フ
ィラメント（放電電極兼用）　（５４）−ダイオードＤ
ｔ　−８８８（２）−予熱フィラメント（５リースイツ
チ（１）へと電流が流れ、放電管（５）の予熱フイラメ
ン）　（ｓａ）（ｓＪ）　ｔ−加熱する。このとき、他
の回路要素にも電流は流れるが、回路抵抗が大きい丸め
殆んど８８８　（２）に流れる。そして、商用交流電源
（３）の位相が反転すると、その電流はダイオードＤｓ
で阻止されるため、殆んどの電流はスイッチ（１）−予
熱フィラメント（５＾）−ダイオードＤｍ−非線形コン
デンサ（６）−抵抗Ｒ８−予熱フイラメン）　Ｃ５４）
−安定４１（４）へと流れる。これにより、非線形コン
デンサ（６）両端の電圧が上がり、その固有の可飽和特
性に従い電荷Ｑが飽和点に入シ、電流が急減することに
なる。このような非線形コンデンサ（６）のスイッチ作
用により、安定（至）（４）のインダクタンスｔ″Ｌと
すれば放電管（５）の予熱フィラメンｉ −）　（５Ｍ）（５４）間にはＶＰ＝Ｌ丁のパルス電圧
が発生する。すなわち、１サイクルの内、半サイクルで
予熱フィラメン）　（５ｍ）（１＞４）の予熱他の半サ
イクルでパルス電圧を発生させるものでＴｏシ、放電管
（５）　カ点灯するまで繰返される。第２図（−）はこ
のような放電管（５）がまだ点灯していない間における
放電管（５）に対する印加電圧を示す。

ここで、８８Ｂ　（２）のブレークオーバ電圧ＶＢＯは
、電源電圧ｔｉｔ　％放電管（５）点灯時の予熱フィラ
メン）　（５ｍ）（ｓ４）関（Ｄ　電圧ｔ　ＶＬとする
と、Ｖｓ　＞　ＶＢＯ＞　ＶＬとなるように設定されて
いる丸め、放電管（５）が点灯するに至ると、８８Ｂ（
２）がターンオフ状態となるので放電管（５）の予熱フ
ィラメン）　（５ｏ）（ｓＪ）に予熱電流が流れないよ
うになるというものである。しかしながら、放電管（５
）の点灯時においても他の半サイクルでは非線形コンデ
ンサ（６）が回路的に通断されていないため、放電管（
５）の管電圧ＶＸＩにょ９非線形コンデンｔ（６）がス
イッチ作用を継続し、第２図（イ）に示すようなパルス
電圧を発生し続けることくなる。このパルス電圧は、た
とえば３ｍｗで３００ｖ１１度となる。

このように、放電管（５）の点灯中に常に非線形コンデ
ンサ（６）に高電圧が印加されるため、この非線形コン
デンサ（６）の寿命が短かく、′また、耐圧を高くしな
ければならないため、非線形コンデンサ（６）が大証で
高価なものとなる。また、放電管（５）の点灯中に非線
形コンデンサ（６）自身歪み振動を発生することになり
、振動ｆを生じ、これが耳ざゎ９で、ユーザーのクレー
ムとなっている。さらに、このようなパルス電圧のため
ラジオ雑音にも悪影響を与えるものである。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、非線形
コンデンサの耐圧を低くしてその高寿命化、小型化およ
びコストダクンを図９つつ点灯時の雑音をなくすことが
できる放電灯装置を得ることを目的とするものである。

本発明の一実施例￥Ｃ第３図な−し第Ｓ図に基づいて説
明する。まず、第３図は基本回路構成を示すもので、交
流電源（７）に対しそれぞれスイッチ（８）、安定器（
９）を介して放電管（２）の放電電極を兼用する予熱フ
ィラメント（１０＆）（１０４）が接続されている。そ
して、この予熱フイラメン）　（ｌｏａ）（ｔｏ−１）
関には放電管（至）に並列的にダイオードＤＩと半導体
スイッチ（６）との直列回路が接続されている。また、
放電管（ト）に対して非線形コンデンサ斡が保匪抵抗Ｒ
ｔ−介して並列的に接続されている。ついで、この非線
形ノ コンデンサ（２）に直列にスイッチング素子へ４が接続
されている。このスイッチング素子ｏ４には逆流阻止半
導体素子としてのダイオードＤＩとコンデンサＣとが並
列に接続されている。

このような構成において、スイッチ（８）ｔ−投入する
と回路に商用交流電圧が印加され、半導体スイッチ（２
）にかかる電圧がそのブレークオーバ電圧に達するとこ
の半導体スイッチ（ロ）がターンオンし、安定器（９）
−予熱フイラメン）　（１０４）−ダイオードＤＩ−半
導体スイッチ（ロ）−予熱フィラメント（１０＾）−ス
イッチ（８）に電流が流れ、放電管（７）の予熱フイラ
メン）　（１０ｍ）（１０−Ｊ）ｉｋ予熱する。そして
、交流電源電圧が反転し、かつ、安定器（９）による遅
れ予熱電流が半導体スイッチ（２）の保持電流以下とな
り、この半導体スイッチ（６）がターンオフすると、ス
イッチ（８）−予熱フイラメン）　（１０Ｍ）−ダイオ
ードＤｓ−非線形コンデンサ（２）−抵抗Ｒ−子熟熱フ
ィラメント１０勺−安定器（９）に非線形；ンデンサ斡
への充電電流が流れる。このため、非線形コンデンサ（
２）両端の電圧は上がり、その固有の可飽和特性に従い
電荷Ｑが飽和点に入り電流が急減する。このような非線
形コンデンサ（至）のスイッチ作用により、安定器（９
）のインダクタンスをＬとすると放電管叫の予熱フイラ
メン）　（１０４）（１０’）間、すなわち放電電極間
にはｄ（ ５１丁なるパルス電圧が発生する。そして、この非線形
コンデンサ（２）の充電電圧と電源電圧との差がスイッ
チング素子α→のブレークオーバ電圧に達すると、この
スイッチング素子α◆がターンオンして、非線形コンデ
ンサ（６）−スイッチング素子α◆−予熱フイラメｙ　
）　（１０リースイツチ（８）−交流電源（７）−安建
器（９）−予熱フィラメン）　（１０４）−抵抗Ｒ−非
綜形コンデンサ（至）のループで非線形コンデンサ（至
）の充電電圧が放電される。このような動作が放電管Ｑ
Ｏが点灯するまで繰返される。

ここで、半導体スイッチ（２）のブレークオーバ電圧Ｖ
ＢＯＩは、電源電圧をｖｌ、放電管（転）点灯時の予熱
ツイツタ／（１０す（１０４）間の電圧ｔ−ｖＬとする
Ｊ−、Ｖｌ　＞ＶＢＯｌ＞ＶＬとなるように設定されて
いるので、放電管（至）が点灯するに至ると、半導体ス
イッチ（２）はターンオフ状態を維持し予熱フィラメン
ト（１（Ｃ）（１（）４）に予熱電流は流れない。ま九
、他の半サイクルでも、スイッチング素子α４に印加さ
れる電圧がそのブレークオーバ電圧ＶＢＯＩＩ以下とな
り、このスイッチング素子α◆がターンオフ状ＩｏＩを
維持し、非線形コンデンサα１がスイッチ作用を示さず
第２図←）の如きパルス電圧が発生しなくなる。

しかして、半導体スイッチ（６）、スイッチング素子α
◆としては、その−例として１ｇ４図に示すように８８
８　（１２ａ）、ＳＤ（二端子サイリスタ）（１４りに
よシ具体化される。ここで、パルス電圧により　非線形
コンデンサ斡には第６図に示すように電源電圧ｖｌよυ
少し高い電圧が充電される。そして、この非線形；ンデ
ンサ（２）の充電電圧ＶＢＮＤと電源電圧ｖ１との差の
電圧によりコンデンサＣが充電されるため、充電電圧Ｖ
ｉＩ＊ｎは徐々に減少する。しかし、この充電電圧ＶＢ
ＮＤの減少は電源電圧Ｖｌの減少よシ少ないノテ、（Ｖ
ｅｘ−Ｖｌ　）は大きくな９、ＣＯ値カ５Ｄ（１４＆）
のブレークオーバ電圧ＶＢＯＩに達すると、このＳＤ（
１４Ｍ）がターンオンして非線形コンダンｔａｌの充電
電圧が放電されることになる。この場合、効率よくパル
ス電圧を発生させるためには電源電圧が反転してから一
度に充電電圧ＶＢＮＤ　ｔ−放電させる必要がＴｏＤ　
、８Ｄ（１４８）のターンオンのタイミング制御が問題
となる。この点につき、コンデンサＣがなければｊＩＧ
図（晶）に示すようにＳＤ　（１４りの両端電圧Ｖ８Ｄ
は半サイクルの間に数回ブレークオーバ電圧ＶＢＯＩに
遍し８Ｄ　（１４９）がターンオン・ターンオフを繰返
すことにな〕効率よくパルス電圧を発生させることがで
きないが、ＳＤ　（１４ｍ）に並列にコンデンサＣが接
続されているので、第６図（→に示すように半サイクル
の間に１回だけタイきングよくブレークオーバ電圧ＶＢ
ＯＩに違せることが容易となり動作が安定する。

そして、放電管αＱの点灯後は非線形コンデンサ（２）
、ＳＤ　（１４ａ）にかかる印加電圧ＶＢＮＤ’、ｖ８
Ｄ′ハ第７図（＆）（イ）に示すようになり　、ＢＤ　
（１４ｍ）には籐７図（→に示すようにブレークオーバ
電圧ＶＢＯＩ以下の電圧ＶＩＩＤ’しかかからないので
、このＳＤ　（１４＾）はターンオフ状態を維持し、非
線形コンデンサ（至）の放電回路が遮断されて、第２図
←）に示した加重パルス電圧が発生しなくなる。

したがって、本実施例によれば、５Ｄ（１４６）　（ス
イッチング素子俵◆）に並列にダイオードＤｆｉとコン
デンサＣとを接続して、５Ｄ（１４りのターンオンのタ
イミング制御を行なわせることにより、点灯時において
非線形コンデンサ（至）にがかる電圧ｔ−第７図（−）
に示すように低くすることができ、その耐圧が低くてよ
いことになる。このため、非線形コンデンサ（６）の寿
命が延び、その厚さを薄くすることができることにより
、同一容量の非線形コンデンサ（２）を得る場合にその
電極面積を小さくすることができ、非線形コンデンサ斡
の小屋化が実現でき安価となる。また、放電管（６）点
灯時のノイズが改良される。すなわち、従来のパルス電
圧による大変耳ざわｐな唸Ｊ）を完全になくすことがで
きるものであり、同時にラジオ雑音もパルス電圧が発生
しなくなることによυグロースタート方式と同様に良好
となる。もつとも、始動時にあっては従来と同様である
が、始動時間が約ＯＪ秒と短いため唸りおよびラジオ雑
音は問題とはならない。さらに、このように８０（１４
りに並列にコンデンサＣｔ接続する仁とにより、この８
０　（１４りの動作を確実なものにしひいては放電灯起
動装置の動作を安定から確実なものとすることができ、
始動時の雑貴防止効来も大きい。しかも、コンデンサＣ
の存在により、電源電圧Ｖｌの変動に対してもスイッチ
ング素子ｏ４のターンオンのタイ々ングを安定させ、タ
イミングを失することがない。

ところで、本実施例において使用される非線形コンデン
サ（ロ）は第８図に示す如き温度特性を有するものであ
る。そこで、８Ｄ（１４ｍ）のターンオンのタイミング
制御を行なう雑音防止ｔ−兼ねぇコンデンサＣの温度特
性をこの非線形コンデンサ（２）の温度特性に近似した
ものとすれば、上述した効果を一層向上させることがで
きる。ま九、放電灯起動装置の低温始動および高温始動
を改善することもできる。これは、コンデンサＣの温度
特性と非線形コンデンサ（２）の温度特性とを合わせる
ことにより、常に一定のタイミングでＳＤ（１４ｍ）　
（スイッチング索子α◆）をターンオンさせることがで
き、低温、高温時に従来の放電灯起動装置に比べ、よシ
よいパルスを発生させることができるためである。

なお、本実施例では安定器（９）としてシングルチョー
ク温のものを示すが、変圧器証安定益であってもよい。

また、半導体スイッチ（２）、スイッチング素子ａ４と
しては同様の機能を持つもので′ｈす、半導体スイッチ
（６）にＳＤＱ用い、スイッチング素子α◆にｓｓｓ　
ｅ用いてもよい他、−例を挙げれば３１９図（ａ）に示
すようにトライアックに）、同図（イ）に示すようにサ
イリスタ（ロ）も用いることができる。

今、第１０図にスイッチング素子ｃＡ４としてサイリス
タ（１４Ｊ）　を用いた例を示す。この場合、サイリス
タ（１４＋）のターンオｙのタイ電ングはコンデンサＣ
１抵抗Ｒｍ　、Ｒｓ　、ツェナダイオードＺＤでとるも
のである。この回路にあっては、；ンデンナＣがなくて
もサイリスタ（１４＋）のターンオンのタイきングをと
ることかで會るが、非線形コンデンサ（２）にかかる印
加電圧ＶＩＩＮＤ’が第１１図（・）に示すように高く
なってしまう。しかして、この場合もコンデンサＣの存
在により、非線形コンデンサ（２）の印加電圧ＶＢＮＤ
’　ｔ。

第１１図（４に示すように低下させることができ、非線
形コンデンｔｏｌの耐圧および寿命を改善できる。

本発明は、上述し友ように非線形；ンデンサに直列に接
続されたスイッチング素子に対し、逆流阻止半導体素子
と；ンデンサとを並列に接続したので、この逆流阻止半
導体素子とコンデンサとによりスイッチング素子のター
ンオンのタイミング制御を行なうことができるとともに
コンデンサを雑音防止用としても用いることができ、よ
って放電灯時におけるパルス電圧の発生をなくし非線形
コンデンサにかかる電圧を低電圧とすることができ、こ
の結果、非線形コンデンサとしてはその耐圧を低くする
ことができ、その高寿命化、小臘化およびコストダウン
を図ることがで龜、同時に点灯時の雑音をなくすことが
できるものでおる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図←）Ｐ）はその動
作波形図、第３図は本発明の一実施例を示す回路図、第
４図はその具体例を示す回路図、第５図は動作を示す電
圧波形図、１ｉＸ６図（−）（イ）はターンオンのタイ
ンングを示す電圧波形図、第７図（−）（つは点灯後の
電圧波形図、第８図は非線形コンデンサの温度特性図、
第９図（ａ）（号は変形例を示す回路図、第１０図はそ
の具体的回路図、第１１図（ａ）　（４）はその電圧波
形図である。 ９・・・安定器、１０・・・放電管、１０ａ〜１０４・
・・予熱フィラメント、１ト・・半導体スイッチ、１３
・・・非線形コンデンサ、１４・・・スイッチング素子
、Ｃ・・・コンデンサ、Ｄ２・・・ダイオード（逆流阻
止半導体素子）−毛、１　図 ｊＺ図 〕も、Ｊ図 づ私Ｕ図 ｊも５図 、３’Ｓ６　図 （ＣＬ）　　　　　　　　　　　　　（＆）１０図 Ｉすし、−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電電極を兼ねる予熱ライ２メン）１有する放電管と、
   この放電管および予熱フィラメントに直列的に接続され
   る安定器と、前記放電管および予熱フィラメントととも
   に直列的ループを形成しつつこの放電管に対し並列的と
   なる半導体スイッチと、前記放電管に対して並列的に接
   続される非線形コンデンサとを備えた放電灯装置におい
   て、この非線形コンデンサの放電回路に非線形コンデン
   サと直列に接続されるスイッチング素子を設け、このス
   イッチング素子に並列に接続される逆流阻止半導体素子
   とコンデンサとを設けたことｔ−特徴とする放電灯装置
   。