JPS6010595A - 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】 この発明は電圧の印加期間と休止期間とを有する高周波
交流電圧で、螢光ランプや希ガス放電灯のような低圧放
電灯を点灯する高周波点灯装置に関するものである。

従来実公昭５６−８１６０号公報には休止期間を有する
矩形波状の交流電流を螢光ランプに流すとランプ効率が
向上することが開示されている。これは休止期間で冷却
されたランプ内の電子が印加期間で急速に加速され、高
温の電子の密度が直流点灯時や商用周波点灯時よりも高
くなるためとされている。また本発明者らが、休止期間
を有する高周波交流電圧で螢光ランプのような低圧水銀
蒸気放電灯を点灯することを種々研究した結果、実公昭
５１−８１６０号公報に示された値より更にランプ効率
を向上させることができることが明らかになった。

しかし実公昭５１−８１６０号公報に限定された。

４辺にトランジスタを配置したブリッジ回路の対角線に
ランプを接続し、上記ブリッジ回路の入力端に設けた他
のトランジスタで休止期間を形成する装置などの矩形波
状の出力電圧を発生するインバークを用いた装置では、
たとえランプ効率が向上しても、装置全体の総合効率が
不十分であったり装置の容量が大きくなり易く、あるい
はラジオノイズが大きかったりした。

本発明者らはそれらの点を改善するものとして第１図に
示したような装置を先に提案した。次にこの装置につい
て簡単に説明する。

図においてαυは平滑化直流電源、α引ま周知の自励式
プッシュプル形トランジスタインバータで。

トランス（ＩＳの２次側にははｙ正弦波状の高周波出力
電圧が発生する。αｅはインバータａ四の出力端間に接
続された低圧放電灯である螢光ランプ、（１ｓｆ）（１
８ｆ）はランプｎｅノ電極（１６ｆ）（１６ｆ）ヲ夫々
予熱スル予熱巻線、（ハ）はランプ（ｌυの電流を所定
値に保つための誘導性の限流インピーダンスであるチョ
ークコイル、（Ａ）はランプαｅと並列に設けたスイッ
チ装置で交流端がランプαυと並列に接続された全波整
流回路（財）と、この整流回路（財）の直流端に配置し
たトランジスタ（ハ）とにより構成されている。（１１
はトランスμＢに設けた電源巻想（ｉｓａ）を電源とす
るトランジスタ（ホ）の制御装置である。

第２図は制御装置←傷の詳細を示す回路図で、（イ）は
巻線（１８ｄ）に誘起した正弦波状の高周波電圧を全波
整流するダイオードブリッジ、＠は逆流防止ダイオード
（ハ）を介してダイオードブリッジ（ハ）の直流端に接
続された平滑化コンデンサ、翰は抵抗（７）を介してコ
ンデンサ（５）と並列に設けたトランジスタで、そのコ
レクタはトランジスタ（ハ）のベースに。

またそのエミッタはトランジスタ（ハ）のエミッタに夫
々接続されている。また（３１）はトランジスタ翰のベ
ースに設けた定電圧ダイオードで、抵抗（６２）を介し
てダイオードブリッジ（ハ）の正極に接続されている。

このような構成のものにおいて電源（Ｉｅが投入される
と９周知のようにインバータａ！９のトランジスタ（２
１ａ）（２１ｂ）は交互に開閉してインバータａ５は自
励発振を開始し９巻線（１８ｄ）には第３図の図（イ）
に示したような正弦波状の電圧が発生し、定電圧ダイオ
ード（３１）の端子電圧は図（ロ）のようになる。図に
おいてハツチング部分は定電圧ダイオード（６１）の遮
断期間であり、空白部分は導通期間である。

従って導通期間Ｔ１ではトランジスタ翰は導通し。

遮断期間’ｒＯでは遮断して１図（ハ）に示したような
信号をトランジスタ（ハ）に入力するその結果トランジ
スタ（ハ）は図に）に示したように、インバータａつの
出力電圧ｖＢの最大瞬時値近傍の期間Ｔ１では遮断して
図のハツチング部のような電圧をランプ（Ｉｅに印加し
、電圧ｖＢの立下り部ＴＯ１及び立上り部ＴＯ２では導
通して休止期間ＴＱを形成する。この様な動作によって
ランプＱｅが点灯する。ランプ（１６１には第３図に）
の・パッチング部に示す様な立上りの早い電圧、電流が
供給され、高い発光効率が得られる。

なお９期間Ｔｏ１．Ｔｏ２ではトランジスタ（ハ）に電
流が流れる。従がって、インバータａ！９の出力電流は
。

はぼ図に）の実線で示す様な正弦波状のものとなる。

これ故、従来のブリッジ回路を用いたもの（図に）のＶ
Ａ　）に比較し装置の容量を小さくでき、かつインバー
タａシの出力電圧、電流が正弦波状であるため高調波成
分が少なくラジオノイズも少ない。またトランジスタ（
２１ａ）（２１ｂ）の遮断時の電圧は正弦波鴨、状であ
るので従来装置よりもスイッチング損失が少なく装置全
体としての総合効率は良好となる。このような構成の装
置の動作をより詳しく研究した結果以下のようなことが
明らかになった。

第４図（イ）は制御装置四のダイオードブリッジ（ハ）
の出力電圧ＶＤＢと定電圧ダイオード（３１）のツェナ
ー電圧ＶＺを示し１図（ロ）はスイッチ装置のトランジ
スタ（ハ）の遮断期間Ｔ１ａを、また図（ハ）はインバ
ータ（Ｌ場の出力電流を示す。出力電流はチョークコイ
ル（ハ）の存在によりインバータ（ＩＧの出力電圧すな
わちダイオードブリッジ（イ）の出力電圧ＶＤＢより位
相が遅れている。

出力電圧ＶＤＢを定電圧ダイオード（５１）でクリップ
し１期間Ｔ１を形成する。ところが、インバータ（Ｉ！
１９の出力電圧すなわちダイオードブリッジ（４）の出
力型ξは高周波であるためトランジスタ（２）及びトラ
ンジス−４署等があまりスイッチング速度が速くない場
合は、トランジスタ（ハ）の遮断期間Ｔ１ａはＴ１定電
圧ダイオード（３１）の導通期間よりもｔ、ｄだけ遅庇
てし１まう。しかし、インバータα場の出力電流もその
位相が電源巻線（１１Ｍ）よりも０１だけ遅れているの
で、ランプ（Ｌｅには第４図（ハ）のハツチング部の如
くインバータα９の出力電流の最大瞬時値近傍の電流が
流れる。しかし、この様な装置では、インバータα９の
出力電流と電源巻線（１８ｄ）の電圧との位相差が非常
に大きい場合や、制御装置（１１やスイッチ装置（Ａ）
のトランジスタｃｌ！９ａｌｌなどに高速のものを使用
し遅れ時間が予定値と異なったりすると所望の位相でラ
ンプＨに電流を供給できない恐れが生じる。

そのような場合には出力電流の瞬時値の低い部の電流が
ランプ（Ｉｅに流れるため、所定の電力をランプ（Ｉｅ
に供給するためには装置の容量が太き（なり、またトラ
ンジスタ（ハ）には出力電流の最大瞬時値近傍の電流が
流れるため装置の効率が低下するという欠点があった。

本発明は上記欠点を除去する目的でなされたもので、イ
ンバータの出力電流を検知し、この信号によりスイッチ
装置を開閉制御することにより。

インバータの出力電流と出力電圧との位相差が太きい場
合にも適切にランプに電流を供給できる装置を提供する
ものである。第５図は本発明の一実施例を示す回路図で
１図に於て、第１図と同符号は同一または相当部分を示
す。また第６図は本発明の装置に使用される制御装置ａ
ｌを具体化した一例である。第５図に於て（６３）は変
流器で、インバータａ！９の出力電流を検出して制御装
置←優に入力する。第６図に於て（６３）は上記変流器
、　（３４）は変流器（３３）の出力抵抗、　（３５）
は変流器（３３）の出力を整流する全波整流器、　（５
１）は定電圧ダイオード。

（６６）は駆動用の直流電源であり１例えば、インバー
タ（１’９のトランス（＋１６に設けた補助巻線の出力
を整流、平滑するなどで構成できる。そのようなものは
第２図のものとはｙ同様のものであり、定電圧ダイオー
ド（６１）の入力信号が変流器（６１）の出力を全波整
流したものである点と、トランジスタ（６７）と抵抗（
３８）とよりなる信号送転回路が付加されている点とで
異なるものである。また、第４図に）は変流器（３３）
の出力電圧を示し、当然ながらインバータａ暖の出力電
流とほぼ同位相、相似波形である。

以上の様に構成された装置に於て、まずランプｆｌＧが
放電を開始する前は変流器（昂）は出力電圧を発生せず
、トランジスタ（ハ）は遮断状態を持続するのでランプ
αｅにはインバータ（ＩＢ９の出力電圧がそのま〜印加
されており放電開始を容易にする。

次にランプａｅが放電を開始すると変流器（３３）は出
力電圧を発生する。この時、定電圧ダイオード（３１）
の作用により第４図に）に示す様に、インバータμ騰の
出力電流の最大瞬時値を含む期間Ｔ１ａでトランジスタ
翰が導通し、トランジスタ（ハ）を遮断する。従がって
、この期間Ｔ１ａで第４図（ハ）のハツチング部の如（
ランプα０に放電電流が流れる。

このようにインバータα９の出力電流の最大瞬時値近傍
の電流がランプ（１Ｇに流れるようにすると。

そうでない場合に比し、装置の容量を小さくでき。

また装置の効率が向上するという効果が得られる。

次に他の実施例について説明する。第５図の実施例では
インバータα９の入力直流電圧のりツプルが少ない場合
について説明した。しかし入力直流電圧のリップルが大
きい脈動直流電圧の場合、すなわち第７図（イ）の如く
商用交流電源を整流しただけの脈流の場合や図（９の如
く低いピークを有する補助直流電圧を重量した場合への
適用について説明する。この時、ランプ（ＩＢの電流は
スイッチ装置（Ａ）が無い場合は図（ロ）及び図に）の
如くなる。ここで。

第６図と同様な制御装置ａ９において、変流器（３３）
の出力電圧を検知する定電圧ダイオード（６１）による
設定レベルを第７図の図（ロ）及び図に）Ｋ示す所定値
ＡＬのレベルに設定したとする。すると、ＡＬよリピー
ク値が高い部分では第４図の説明と同様の動作を行なう
が、これよりピーク値の低い部分ではスイッチ装置（Ａ
）は遮断状態を持続する。この様にすることにより、ラ
ンプ電流の最大瞬時値が所定値ＡＩ、より大きな期間で
だけ休止期間を設け、ラランプ電流の瞬時値の低い期間
では休止期間のない電流を流すことにより更にランプ（
ＩＧの効率を向上することが出来る。

以上の説明では、制御装置０は変流器（６３）を使用し
た例を述べたが、他の方法例えば抵抗等を用いて電流を
検出する様な他の手段でもよい。また出力電流瞬時値の
検知に定電圧ダイオード（６１）を用いタカ、コンパレ
ータエＣのようなものを用いても同様な効果が得られる
。また更にスイッチ装置（Ａ）は実施例では、整流回路
（ハ）とトランジスタ（ハ）との組合せであったが、電
界効果トランジスタその他のスイッチング素子を用いた
ものでも同様の効果が得られる。

インバータ０！９は出力端子にほぼ正弦波状の出力電圧
が得られるものであれば例えば直列インバータのような
ものでもよく、ランプ電流を所定値忙設定する限流イン
ピーダンス（ハ）は誘導性リアクタンスのインダクタン
スでなく容量性リアクタンスのコンデンサでもよい。

さらに、上記説明ではインバータ（１！９の出力端にチ
ョークコイル（ハ）を用いた場合について説明したが、
インバータ（ｌ！９のトランス０υがリーケージトラン
スとして構成されていてもよい。

スイッチ装置（Ａ）の配置は実施例以外にも可能であり
、トランスの二次巻線（１８Ｂ）と逆極性の付加巻線を
設け、これを介してスイッチ装置（Ａ）を接続したり、
トランス顛が、リーケージトランスの場合であれば、二
次巻線に中間タップを設け、この中間タップで形成され
る低圧電路に接続したりしてもよい。あるいは、このス
イッチ装置（Ａ）と直列にインピーダンスを接続しスイ
ッチ装置（Ａ）に流れる電流を減少させるなどしてもよ
い。また更にランプαｅと並列にその電極（１６ｆ）（
１６ｆ）を介してスイッチ装置（Ａ）を接続し、その導
通時に予熱電流を流す様にしてもよい。また、ランプ（
ｌｅの始動時には、放電開始後も、安定させるため、若
干の時間はスイッチ装置（Ａ）を動作させずに維持して
もよい。

前記の記述ではインバータα→の周波数には特に触れな
かったが、特願昭５６−１１０３６９号公報に詳細に開
示した如（、休止期間Ｔｇを設けることによって得られ
るランプ効率の向上は１ＫＨ２あたりから認められｙ　
８０　ＫＨｚにおいてもなお相当の効率向上が得られた
。しかし不快な可聴騒音を防止する観点からは約１７　
ＫＨ２以上が好ましくまたトランジスタ（ハ）にバイポ
ーラ型トランジスタを使用する場合にはそのスイッチン
グ損失を少なくするために１００　ＫＨｚ以下が好まし
い。

上記実施例ではすべてランプαｅは１灯であったが１例
えば直列に接続された。２灯以上のランプｉｃｅでも同
様の効果が得られる。

また上記各実施例においては低圧放電灯はすべて螢光ラ
ンプ（ＩＧであったが、休止期間Ｔ。を設けることによ
るランプ効率の向上はネオンランプｔＩｅやクリプトン
ランプｔｌＧのような希ガス放電灯でも認められたので
、この発明はそれらの低圧放電灯ＯＧにも適用できる。

この発明は以上説明したとうり、インバータの出力電圧
と出力電流との間に位相差を有するものにおいて、上記
出力電流を検知してその最大瞬時値近傍の電流を低圧放
電灯に供給することにより。

小容量の装置で効率よく休止期間を有する電力を上記低
圧放電灯に供給できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の回路図、第２図はその要部回路、第
３図はその説明図、第４図はこの発明の必要性を示す説
明図、第５図はこの発明の一実施例を示す回路図、第６
図はその要部回路図、第１図は異なる実例節の説明図で
ある。 図においてａ岨まインバータ、　（ＩＱは低圧放電灯。 （１’Ｊ＆ま制御装置、（２）は限流インピーダンス、
（Ａ）はスイッチ装置である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人大岩増雄 嬉　３　図 總　４　図 第　６　図 第　７　図 手続補正書（自発） 持許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭５８−１１７８５２号２、発明
の名称　放電灯点灯装置 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　称　
（６０１）三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 ４、代理人 （連Ｉ８先０３：２＋３）３１２１’１ＩＪｒ部）５、
補正の対象 Ｆ！Ａ細曹の発明の詳細な説明の欄。 補正の内容 明細書をつぎのとおり訂正する。 ページ　行　訂　正　前　訂　正−後 １０１６　ことによシ更にラン　ことによｐ２ンプａｅ
プａｅの　の 手続補正書（自発） 昭和　５％　９Ｊ−１１３ＥＩ 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭５８−１１７８５２号２、発明
の名称 放電灯点灯装置 ３　補正をする当 代表者片山仁へ部 ４、代理人 明細書の発明の詳細な説明Ｑ）欄９図面の簡単な説明の
欄および図面 明細書をつぎのとおり訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　直流電圧をはｙ正弦波状の高周波出力電圧に変
   換し、リアクタンス性の限流インピーダンスで低圧放電
   灯を点灯するインバータ、このインバータの出力側に設
   けられ、その遮断時に上記低圧放電灯に放電電流を供給
   するスイッチ装置、及び上記低圧放電灯の点灯時に、上
   記インバータの出力電流を検知して、その最大瞬時値近
   傍では上記スイッチ装置を遮断する制御装置を備えた放
   電灯点灯装置。 （２）直流電圧が脈動直流電圧であるものにおいて、イ
   ンバータの出力電流の最大瞬時値が所定値以下の期間で
   はスイッチ装置が遮断状態を持続するように構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１１項記載の放電灯
   点灯装置。