JPS6224596A - 放電灯の点灯装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、メタルハライドランプ等の高圧放電灯から螢
光灯等の低圧放電灯に至る各種の放電灯を高周波電力で
始動、点灯させる放電灯の点灯装置に関するものである
。

く従来の技術〉 この種の放電灯を高周波点灯する装置は種々案出され実
用化されている。一般に、高圧放電灯を高周波電力によ
り点灯させると、発光効率が上昇し、高周波によって安
定器を構成するチョークコイル或いはトランス類を小形
にできるために安定器を小形、軽量にでき、これにより
チョークコイルやトランス類の銅損や鉄損が少なくなっ
て安定器の電力損失を大幅に低減できる等の種々の利点
があるために、広く用いられている。この種の従来の放
電灯の点灯装置の一般的な構成は、商用交流電源を全波
整流器で全波整流し平滑回路で平滑した直流電力を、イ
ンバータに供給し、このインバータの高周波出力を放電
灯に給電するようになっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、放電灯を１００ＫＨｚ前後の高周波電圧で付
勢しようとすると、高周波電圧を得るためのトランジス
タ等のスイッチング素子のスイッチングに伴う電力損失
が増大して、場合によっては格別なスイッチング制御装
置を必要とする。従って、実際には５０ＫＨｚ以下の２
０〜５０Ｋ）！ｚ程度が一般的な実用範囲である。

しかしながら、高周波点灯は、前述のような利点がある
反面、２０〜５０ＫＨｚ程度の高周波で高圧放電灯を点
灯させた場合、音響的共鳴現象と称される放電アーク柱
のゆらぎが生じて非常に不安定な現象となり、場合によ
っては立ち消え現象を起すことがある。これを解消する
ために、１００ＫＨｚ程度の高周波で点灯させようとす
ると、スイッチング素子を１００Ｋ）ｌｚ程度の周波数
でスイッチングさせることによる遷移用が生じる。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたもので、一
般に市販されている安価なスイッチング素子を用いて１
００ＫＨｚ前後の高周波でスイッチングしても遷移用が
少なく、音響的共鳴現象や立ち消え現象の生じることの
ない放電灯の点灯装置を提供することを目的とするもの
である。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、前記目的を達成するために、第１図に示すよ
うに商用交流電源１を全波整流器２で全波整流し平滑用
コンデンサ３で平滑した直流電力をインバータ４に供給
し、インバータ４の高周波電力を放電灯５に印加してこ
れを点灯させるものにおいて、前記インバータ４を構成
する一対の発振トランジスタ４１．４２のベース駆動回
路７を、相補対称形トランジスタ回路７１１．７’１２
および７２１．７２２を二段連設した増幅回路７１゜７
２が２個一対として設けられるとともに、この両増幅回
路７１．７２がディジタル信号回路６から出力される個
別のディジタル信号により高速駆動されて前記一対の発
振トランジスタ４１．４２を交互にオン・オフする構成
としたことを要旨とするものである。

く作用〉 前記構成としたことにより、ベース駆動回路７の各増幅
回路７１．７２に個別のディジタル信号が入力されると
、それぞれの相補対称形トランジスタ回路のＰＮＰ形と
ＮＰＮ形のトランジスタのバイアス関係が逆であるから
交互にオンされ、各増幅回路７１．７２において、初段
目のトランジスタ回路７１１．７２１とが二段目のトラ
ンジスタ回路７１２，７２２とが相互に干渉し、出力信
号が例えばハイレベルからローレベルに反転する時に、
導通状態に移行しようとするトランジスタが発振トラン
ジスタ４１．４２のベース領域の残存キャリアおよび出
力側のトランジスタの残存キャリアが急速に抜き去られ
るので、発振トランジスタ４１又は４２が急速に遮断状
態となる。このようにディジタル信号により高速駆動さ
れるベース駆動回路７により一対の発振トランジスタ４
１゜４２が交互にオン・オフされるので、この発振トラ
ンジスタ４．１．４２をＤ級又はＥ級動作させることが
でき、発振トランジスタ４１．４２として安価なバイポ
ーラ・トランジスタを用いてこれを１００ＫＨｚ前後の
高周波でスイッチングしても遷移用が少なく、音響的共
鳴現象が生じたり、立ち消え現象を起したりすることな
く安定状態で放電灯が始動、点灯される。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を第２図以下の図面に基いて詳
細に説明する。

第２図において、商用交流電源１の商用交流をブリッジ
形全波整流器２で全波整流した後に平滑用電解コンデン
サ３で平滑化して得られた直流電力が、定電流インダク
タ８を介してインバータ４に供給される。

一方、電源スィッチ９を投入すると、電源トランス１０
の二次巻線１０１，１０２の出力がそれぞれ全波整流器
１１．１２で全波整流された後、何れも電解コンデンサ
１３１，１４１および定電圧ダイオード１３２，１４２
により構成された定電圧回路１３．１４で一定電圧化さ
れ、一方の定電圧回路１３の直流定電圧がディジタル信
号回路６の電源端子Ｖｃｃ、ＧＮＤに印加されるととも
に、他方の定電圧回路１４に設定されたディジタル信号
回路６のディジタル信号のハイレベルより僅かに高い直
流定電圧がベース駆動回路７の電源端子Ｖｃｃ、ＧＮＤ
に印加される。これにより両回路６，７が駆動され、デ
ィジタル回路６の二つの出力端子０１，０２からは、後
述する動作により例えばハイレベル信号のデユーティ比
が６０〜８０％であるディジタル信号が所定の位相差で
それぞれ出力され、この両ディジタル信号は、ベース駆
動回路７の二つの入力端子１１．Ｉ２に入力されて増幅
され、ベース駆動回路７が高速駆動して二つの発振トラ
ンジスタ４１．４２のベースに前記ディジタル信号に応
じたベース電流が供給され、発振トランジスタ４１．４
２が交互にオン・オフされる。従って、インバータ４は
、この交互にオン・オフされる一対の発振トランジスタ
４１゜４２と、−次巻線４３ａ、４３ｂの中点に全波整
流器２の直流出力が印加された発振トランス４３と、発
振用コンデンサ１５とにより、発振トランス４３の二次
巻線４３ｃに高周波電圧を発生させ、この高周波電圧に
より高圧放電灯５が始動、点灯される。尚、スナバ−回
路１６は一対の発振トランジスタ４１．４２を１００Ｋ
Ｈｚ前後の高周波で適正にスイッチング動作させるため
の保護装置であり、又安定化回路１７は一対の発振トラ
ンジスタ４１．４２を安定にＤ級又はＥ緩動作させるた
めの補助機能を有する。

次に、ディジタル信号回路６を、その電気回路を示した
第３図および各部の出力波形を示した第４図に基いて詳
説する。

このディジタル信号回路６は、非安定マルチバイブレー
タ６１と単安定マルチバイブレータ６２と２個のナント
ゲート６３．６４とにより構成され、両マルチバイブレ
ータ６１．６２は、市販のＩＣを用いて構成でき、又、
単安定マルチバイブレータ６２は、ｒｃの外部端子６２
１，６２２に例えばコンデンサと抵抗を接続して準安定
状態の期間が設定される。

前記構成としたディジタル信号回路６は、電源スィッチ
９が投入されると、非安定マルチバイブレータ６１が直
ちに自動発振を起こし、そのＡ点およびＢ点にそれぞれ
第４図（ａ）、　（ｂ）図に示すような波形の信号が出
力され、この百出力信号をトリガパルスとして入力され
た単安定マルチバイブレーク６２は、その０点およびＤ
点から第４図（Ｃ）。

（ｄ１図に示すような波形の信号を出力する。そして、
Ａ点とＤ点の各信号およびＢ点と０点の各信号がそれぞ
れナントゲート６４．６３に入力され、両ナントゲート
６３．６４の出力点Ｅ、Ｆつまりディジタル信号回路６
の再出力端子０１，０２からはそれぞれ第４図（Ｑ）、
　（Ｉ１図に示すような波形のディジタル信号が出力さ
れる。この両ディジタル信号は、ハイレベルのデユーテ
ィ比が６０〜８０％になるように設定されている。即ち
、第４図において、 ＝０．６〜０．８ になるようローレベル期間’ｒｔ　、　ＴＩ　’および
ハイレベル期間Ｔ２．Ｔ２’がそれぞれ設定され、この
同一の両ディジタル信号が所定の位相のずれをもって再
出力端子Ｏｆ、０２から出力される。

この両ディジタル信号により高速駆動されるベース駆動
回路７を、その電気回路を示した第５図に基いて詳説す
る。

このベース駆動回路７は、２種の入力ディジタル信号に
対応して同一構成の二つの増幅回路７１゜７２が並設さ
れて成る。説明を簡略化するために両増幅回路７１．７
２における同一のものには同一の符号が付しである。そ
して、特性のそろったＰＮＰ形トランジスタＱ１とＮＰ
Ｎ形トランジスタＱ２とが電源端子Ｖｃｃ、ＧＮＤ間に
直列接続され、両トランジスタＱｌ、Ｑ２の各ベースが
コンデンサＣ１および２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して相
互に接続されるとともに、第２の抵抗Ｒ２にコンデンサ
Ｃ２が並列接続されて初段目の増幅用の相補対称形トラ
ンジスタ回路７１１，７２１が構成され、一方のトラン
ジスタ回路７１１の両抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列接続点が一
方の入力端子１１として導出され、他方のトランジスタ
回路７２１の両抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列接続点が他方の入
力端子Ｉ２として導出されている。また、各ＰＮＰ形ト
ランジスタＱ１のベースが順方向のトランジスタ保護用
ダイオードＤＩを介して電源端子Ｖｃｃに接続されてい
る。

二段目の増幅用の相補対称形トランジスタ回路７１２．
７２２は、特性のそろったＮＰＮ形トランジスタＱ３と
ＰＮＰ形トランジスタＱ４が抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して両
電源端子Ｖｃｃ、ＧＮＤ間に直列接続され、この両トラ
ンジスタＱ３．Ｑ４の各ベースは共通接続されるととも
に抵抗Ｒ５とコンデンサＣ３の並列回路を介して前記初
段目のトランジスタ回路７１１，７２１の両トランジス
タＱｌ、Ｑ２の各コレクタの共通接続点に接続された回
路構成になっている。この二段目のトランジスタ回路７
１２，７２２の出力側となる両トランジスタＱ３．Ｑ４
の各エミッタの共通接続点は、抵抗Ｒ６を介して一方が
順方向のダイオードＤ２を経て発振トランジスタ４１の
コレクタ端子に接続され、且つ他方が抵抗Ｒ７とコンデ
ンサＣ４の並列回路を経て発振トランジスタ４１のベー
ス端子に接続されている。又、他方のトランジスタ回路
７２２においても同様に回路構成されて、発振トランジ
スタ４２のコレクタ端子およびベース端子に接続されて
いる。そして、両ベース端子と電源端子ＧＮＤとの各間
に抵抗Ｒ８が接続されている。尚、前記ダイオードＤ２
は、発振トランジスタ４１．４２を完全な飽和領域で動
作させず、活性領域と飽和領域の境界域で動作させるた
めのクランプダイオードである。

前記構成としたベース駆動回路７の動作に付いて説明す
ると、一方の出力端子１１に先ずローレベル信号が入力
されたとすると、第１および第３のトランジスタＱｌ、
Ｑ３が即時に導通するとともに、このローレベル期間Ｔ
１において第２および第４のトランジスタＱ２．Ｑ４が
不導通状態を保持するから、前述のローレベル信号の入
力と同時に一方の発振トランジスタ４１が導通ずる。

次に入力端子１１にハイレベル信号が入力されると、導
通状態のトランジスタＱｌ、Ｑ３が不導通になるととも
に、第２および第４のトランジスタＱ２．Ｑ４が導通状
態へと移行する過程において発振トランジスタ４１のベ
ース領域並びに出力側の第３のトランジスタＱ３の領域
における残存キャリアが急速に抜き去られるので、発振
トランジスタ４１が急速に遮断状態となる。即ち、発振
トランジスタ４１が高速駆動によりオン・オフされる。

他方の発振トランジスタ４２も同様に高速駆動でオン・
オフされる。このように、ハイレベル信号のデユーティ
比が６０〜８０％であるディジタル信号のローレベルで
一対の発振トランジスタ４１．４２を交互にオン・オフ
させることと、ベース駆動回路７を高速駆動するよう構
成したことにより、発振トランジスタ４１．４２のオン
・オフ動作をＤ級又はＥ緩動作させることができる。

一般にバイポーラ・トランジスタを１００ＫＨｚ前後の
高周波でスイッチングすると、遷移損が支配的となるが
、前述のようにＤ級又はＥ緩動作させると遷移損が少な
くなる。従って、発振トランジスタ４１．４２として安
価なバイポーラ・トランジスを用いても、遷移損の少な
い状態で高速動作をさせることができ、音響的共鳴現象
や立ち消え現象を起したりするようなこともない。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
請求の範囲を逸脱しない限り種々の実施態様が考えられ
るのは勿論であり、例えば、実施例では、高圧放電灯の
点灯に付いて説明したが、蛍光灯等の低圧放電灯の点灯
にも使用することができ、斯る場合は、１００ＫＨｚの
高周波で始動するので、始動電圧が現在一般的に使用さ
れている２０〜５０ＫＨｚの周波数で始動する場合に比
し低くなり、トランスの容量を小さくできるので、小型
、軽量化を図れる利点がある。

〈発明の効果〉 以上のように本発明の放電灯の点灯装置によると、一対
の発振トランジスタのベース駆動回路を、相補対称形ト
ランジスタ回路を二段連設した増幅回路を２（ｆｌｉｔ
一対として設けるとともに、この両増幅回路がディジタ
ル信号から出力される個別のディジタル信号により高速
駆動されて前記一対の発振トランジスタを交互にオン・
オフする構成としたので、このベース駆動回路により、
一般に市販されている安価なバイポーラ・トランジスタ
を発振トランジスタとして用いて１００ＫＨｚ前後の高
周波でスイッチングさせることができるので、大幅にコ
ストダウンできる利点があり、又、１００ＫＨｚ前後の
高周波で始動・点灯されることで装置自体の電力損失が
低減され、更に発光効率も向上するので、経済的効果の
極めて大きいものとなる。

しかも、遷移損が少なく、音響的共鳴現象と称される放
電アーク柱のゆらぎが生じたり、立ち消え現象を起した
りすることがなく、安定に始動させ、且つ安定した点灯
状態を保持することができる。

更に又、高圧放電灯だけでなく最も需要の多い螢光灯等
の低圧放電灯の点灯装置としても通用できる汎用性を備
え、斯る場合には、現在一般に用いられている２０〜５
０ＫＨｚの発振周波数のものよりも始動電圧が低くなる
ことによってトランスの容量を小さくでき、装置自体を
格段に小型、軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

各図面は本発明の放電灯の点灯装置の一実施例を示し、
第１図はブロック図、第２図は電気回路図、第３図はデ
ィジタル信号回路の電気回路図、第４図（ａ）〜（ｆ１
図はそれぞれ第３図の各部の動作電圧の波形図、第５図
はベース駆動回路の電気回路図である。 １・・−商用交流電源 ２−・−全波整流器 ４−　インバータ ４１．４２−・発振トランジスタ ５−放電灯 ６−ディジタル信号回路 ７−ベース駆動回路 ７１．７２−・増幅回路 ７１１．７１２，７２１，７２２・−・・−相補対称形
トランジスタ回路 Ｑ　１−Ｐ　Ｎ　Ｐ形トランジスタ Ｖｃｃ−・−電源端子 Ｄｌ−保護用ダイオード Ｄ２・・・・クランプダイオード 特許出願人　　株式会社共進電機製作所代　理　人　　
弁理士　　西１）　新 築１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用交流電源を全波整流した直流電力をインバー
   タに供給し、このインバータから高周波出力を得るよう
   になった放電灯の点灯装置において、前記インバータを
   構成する一対の発振トランジスタのベース駆動回路が、
   相補対称形トランジスタ回路を二段連設した増幅回路が
   ２個一対として設けられるとともに、この両増幅回路が
   ディジタル信号回路から出力される個別のディジタル信
   号により高速駆動されて前記一対の発振トランジスタを
   交互にオン・オフする構成となったことを特徴とする放
   電灯の点灯装置。
2. （２）前記両増幅回路における前記ディジタル信号が入
   力される各初段目のトランジスタ回路のＰＮＰ形トラン
   ジスタのベースと前記ベース駆動回路の電源端子との間
   に、保護用ダイオードをそれぞれ設けたことを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第１項記載の放電灯の点灯装置。
3. （３）前記ベース駆動回路において、前記一対の発振ト
   ランジスタのそれぞれのベースとコレクタとの間にクラ
   ンプダイオードを設けたことを特徴とする前記特許請求
   の範囲第１項又は第２項の何れかに記載の放電灯の点灯
   装置。