JPS6160559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電灯点灯装置に関する。

一般に、放電灯点灯装置として高周波変換回路
を用いた高周波点灯が知られている。高周波点灯
は商用周波の様な低周波点灯よりもランプの発光
効率がすぐれ、中でも振巾が一定な高周波による
点灯が最も効率が高くなることが知られている。

振巾の一定な高周波を得る為に、３相電源の各
相間電圧を高周波変換し、各高周波出力を直列に
合成することにより振巾がほぼ一定な高周波を得
る点灯回路がある。第１図は３相電源の関係を示
すものであり、第２図イは３相入力による高周波
変換回路を用いた点灯装置を示すもので、ロは各
相入力及び出力Ｖ_putの電圧波形を示す。

この３相電源を入力とする高周波変換回路を用
いた点灯装置で問題となるのは、３つの高周波変
換回路内のスイツチングの同期のとり方である。

即ち、この点灯装置での特長である高周波出力
の振巾をほぼ一定にする為には、スイツチングト
ランジスタの動作を、３つの高周波変換回路にお
いて同一にする必要がある。

そこで同期をとる為には、一般に自励式、他励
式の２種類あることが知られている。この場合、
自励式は１つの高周波変換回路の自励発振に合わ
せて、他の２つの高周波変換回路のスイツチング
トランジスタが動作することである。

また他励式は、上記３つの高周波変換回路の外
に、今１つの高周波変換回路を付加し（この高周
波変換回路を同期回路と呼ぶ）、その自励発振に
合わせて３つの高周波変換回路のスイツチングト
ランジスタを動作する方式である。

自励式においては、同期回路が不要で、点灯装
置の小型、軽量化を図ることが可能であるが、同
期信号に１つの高周波変換回路の振動波形を用い
ている。即ち、１つの自励式による高周波変換回
路と、２つの他励式による高周波変換回路により
構成されている。

そして、上記同期信号となる振動波形は商用周
波で脈流している。

その為、自励式による高周波変換回路は問題な
いが、他の２つの高周波変換回路は振動波形が、
2/3πづつ遅れているので同期信号が適当な値と
ならない。即ち、これらの高周波変換回路が商用
電源のピーク値付近ではトランジスタのスイツチ
ングに要する駆動信号も大となる。しかし、その
場合自励式による高周波変換回路は2/3πずれて
いるので、振動波形の振巾は小であり、その為駆
動信号も小である。これが原因で他励式の２つの
高周波変換回路でスイツチングが正常にされない
場合が多く生じる。

以上の理由から、現在３相電源を入力とする高
周波変換回路を用いた点灯装置は、外に１つの高
周波変換回路を付加し、この回路を同期回路とす
る他励式が用いられている。

しかし、この他励式による点灯装置においても
次に述べるような欠点がある。

第３図は従来の回路の一例を示す。

同期のとり方は、前述したように他励式であ
り、３つのプツシユプル型インバータ２，３，４
で構成された高周波変換回路の他に同期回路５と
して、直流電源による高周波変換回路（これもプ
ツシユプル型インバータで構成されている）を付
加し、この出力波形を同期信号として各高周波変
換回路に入力している。

ここで問題となるのは、この同期回路が直流電
源による高周波変換回路である為、出力波形、即
ち同期信号波形としては振巾が一定な高周波とな
る、ということである。即ち３つの高周波変換回
路には絶えず等しい同期信号、言い換えると、ト
ランジスタの駆動電流が供給されていることにな
る。

しかし各高周波変換回路の振動波形は商用周波
数で脈流しており、それに伴ないトランジスタの
コレクタ電流も脈流している（第４図）。

それ故、第４図のＡの区間ではトランジスタの
駆動電流（ベース電流）に対してコレクタ電流は
十分流れているが、コレクタ電流の小さいＢ区間
において同じベース電流を供給するとベース電流
が過剰に流れることになりオーバードライブとい
う現象を勢じる。即ち、コレクタ電流の変化に対
して一定のベース電流の供給がオーバードライブ
を生じる要因となるのである。

ここでさらに詳しく説明すると次のようにな
る。

トランジスタを高速スイツチング素子として使
用する場合、重要な点に駆動という事がある。あ
るトランジスタを駆動するにも最適な駆動条件が
あり、その要因としてはコレクタ電流Ｉ_C、ベー
ス電流Ｉ_B、直流電流増巾率ｈ_FEがあげられる。
これらによる関係式はＩ_B＝Ｉ_C×Ｋ／ｈ_FEとな
る。今ｋはオーバードライブフアクタと呼ばれ、
通常1.5〜２で決める。

この関係式により、トランジスタ動作時にある
コレクタ電流が流れるとそのコレクタ電流によつ
てｈ_FEが決まり、それによつて求まるＩ_Bが理論
的には最適駆動電流となるわけである。その場
合、実際の駆動電流として、理論上の最適電流よ
りも非常に大きい電流が流れていると、そのトラ
ンジスタはオーバードライブという現象を生じ、
不安定な振動を起こすことは広く知られている。
これはスイツチング時間が長くなる為、スイツチ
ング損失が大きくなり、発熱、さらにはトランジ
スタの破壊にまでつながり大きい問題となる。

上記背景のもとに従来回路では同期回路から各
高周波変換回路に同じ駆動信号を与えている為、
各相入力電圧の大小によつてトランジスタがオー
バードライブの現象を生じ振動が不安定になり、
点灯装置としての信頼性に欠けるといつた大きな
欠点があつた。

本発明は前述の欠点を除去する為に提案された
もので、同期回路の出力を各高周波変換回路の発
振トランスの１次側の振動波形を整流し高周波成
分を平滑した電圧と重畳することにより、各高周
波変換回路のスイツチングトランジスタに最適な
駆動条件を供給し、オーバードライブの問題をな
くし点灯回路の損失低減、信頼性の向上を可能と
する放電灯点灯装置を提供することにある。

次に本発明を実施例について説明する。

第５図は本発明の実施例を示すものである。本
発明の放電灯点灯装置は３相電源１と、この３相
電源１の各相間電圧３相を各々入力とした高周波
変換回路２，３，４と各々変換回路の出力１次側
を変圧した振動波形を整流し平滑して起動用の直
流電源電圧に加え高周波変換回路２，３，４の同
期信号に重畳する変換回路５，６，７と、高周波
変換回路２，３，４の出力とそれぞれ絶縁された
２次巻線を直列に接続した端子間に、電流制限要
素８及び電流制限要素８を介して接続した放電灯
９及び前記の高周波変換回路２，３，４の変換を
同期する同期回路１０とで構成されている。また
変調回路５の２１は発振トランス１８に設けられ
た１次電圧の帰還用巻線であり、この出力側は整
流平滑回路を介してトランジスタ２４，２５のベ
ースと直流電源２６を介してトランジスタ２４，
２５のエミツタに接続されている。他の変調回路
６，７についても同様である。

なお、図において高周波変換回路３，４および
変調回路６，７についてはその内部構成が省略さ
れているが、高周波変換回路２および変調回路５
と同一構成である。

次に本発明装置の動作について説明する。

高周波変換回路２，３，４は、３相電源の各相
電圧を入力とし、その変換同期は同期回路１０に
より得ている。

同期回路１０は、直流電源１１，１２が投入さ
れると、ブツシユプル型・インバータを構成して
いるので、スイツチングトランジスタ１３，１４
が、交互にオン、オフを高周波的に繰り返し、コ
ンデンサ１６の両端に第６図に示すような電圧波
形υ_１を得る。さて、この波形は発振トランス１
７の２次巻線に誘導され、巻線イ−ロ，ハ−ニ，
ホ−ヘは同一の第６図の波形を得、これが高周波
変換回路２，３，４に入力され、各々のトランジ
スタ対のオン、オフの同期をとることになる。即
ち、上記同期回路１０の出力電圧は第５図υ_Dの
電圧である。その時、各高周波変換回路２，３，
４の発振トランス１８，１９，２０の両端には、
第７図のように商用周波を包絡線とする高周波振
動電圧υ_２を得る。この高周波変換回路２，３，
４の発振トランス１８，１９，２０における１次
巻線と同一鉄芯上に帰還巻線２１，２２，２３を
付加すると、この巻線の両端には高周波変換回路
２，３，４の１次巻線の両端波形と同様な高周波
電圧波形を得る。

この高周波電圧波形を整流回路に入力すると、
その出力は第８図のようになる。さらにこの波形
をローパスフイルタによつて高周波成分を減衰さ
せると第９図のような波形を得る。

この第９図に示される電圧は、第５図中υ_Bに
おける電圧である最低値υ_nioがあるのは、直流
電源を付加して起動が確実に行なえるようにする
ためである。この電圧によつて各高周波変換回路
２，３，４において入力電圧が高い時には、第９
図の電圧も高く、これによつて駆動させるスイツ
チングトランジスタへのベース電流も多く流れ
る。逆に、入力電圧が低い時には第９図の電圧も
低くなる為、スイツチングトランジスタへのベー
ス電流も減少し、過剰にベース電流が流れオーバ
ードライブになるという問題はなくなる。

上記の動作によつて、各高周波変換回路２，
３，４の発振トランス１８，１９，２０の両端に
発生する第７図のような高周波振動は２次巻線に
誘導され、この出力波形は各高周波変換回路２，
３，４で位相が2/3πづつずれている。この出力
を直列に合成することにより振巾がほぼ一定な高
周波を得、放電灯９は電流制限要素８を介して安
定に点灯することになる。

本発明は叙上のように、３相電源を入力とする
高周波変換回路において従来例のように一定の振
巾のベース電流を供給するのではなく、各高周波
変換回路の入力電圧に従がい、ベース電流を変化
させ得るバイアス回路を付加することによつて入
力電圧が大きい時はベース電流も多く流し、逆に
入力電圧が小さい時にはベース電流も絞り込むこ
とが可能となり、各高周波変換回路のスイツチン
グトランジスタはオーバードライブすることなく
最適駆動条件で動作せしめることができる。

この結果、トランジスタにおける電力損失を小
さくし、発熱を生じず、安定した高周波発振を行
ない、点灯回路として高い信頼性を得ることを可
能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は３相電源の関係、第２図イは３相入力
による高周波変換回路を用いた点灯装置、ロは電
圧波形、第３図は従来装置、第４図は電圧υ_１，
υ₁′の波形、第５図は本発明装置、第６図〜第９
図は各部の波形を示す。 １……交流電源、２，３，４……高周波変換回
路、５，６，７……変調回路、８……電流制限要
素、９……放電灯、１０……同期回路、１１，１
２……直流電源、１３，１４……トランジスタ、
１６……コンデンサ、１７……発振トランス、１
８，１９，２０……発振トランス、２１，２２，
２３……帰還巻線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３相電源と、該３相電源の各相間電圧３相を
   各々入力とし、該各相間電圧を全波整流し、該整
   流出力に接続した一対のトランジスタの交互のス
   イツチング動作により、高周波電圧を発生する３
   組の高周波変換回路の出力端を直列接続し、ほぼ
   一定な高周波出力電圧を得、該高周波出力電圧で
   放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、該ト
   ランジスタのバイアス電源回路として、該高周波
   変換回路の各発振トランスにトランジスタ駆動用
   帰還巻線を設け、該帰還巻線の出力を整流し、平
   滑する回路の出力を該トランジスタのベースのバ
   イアス電圧として加え、これによつて該トランジ
   スタのベース電流が、該３相電源の各相入力電圧
   によつて変化するようにしたことを特徴とする放
   電灯点灯装置。