JPS63997A - 予熱始動型放電灯点灯装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体素子を用いて予熱始動および点灯を行
う予熱始動型放電灯点灯装置に関するものである。

従来の技術 一般に、蛍光灯などの予熱始動型放電灯の点灯装置とし
ては、まずフィラメント電極に電流を流して電極を予熱
してから、次に始動パルスを加える機能をもった点灯装
置が必要である。このような点灯装置として、小型で、
且つ安価であるため、グロースタータ方式が従来から多
く使用されている。しかし、グロースタータの点灯装置
は、構造上グロースタータが閉路し予熱始動型放電灯の
電極に電流を流せるようになるまでに、グロースタータ
の電極放電によってバイメタルを動作させるための時間
が必要であるのと、パルスの発生のタイミングが不適当
であったり、パルスの電圧が不十分であるなどの場合が
起きるため、電源投入から点灯に至るまでに、２秒ない
し４秒の時間が必要であった。また、始動時において、
ちらつきが発生するなどの問題もあり、グロースタータ
方式に代る点灯装置として、点灯所要時間が短く始動時
にちらつきを発生しないように改善した半導体などの電
子部品を使用した点灯装置が提案されている。第３図は
従来の予熱始動型放電灯点灯装置を示す。

第３図では、商用電源１の端子の一方に誘導性要素を含
む安定器２を接続し、この安定器２の他端と前記商用電
源１の他方の端子との間に、点線で囲った半導体回路３
を直列に接線した放電灯４の両フィラメント電極５およ
び６を接続しである。

この半導体回路３は、ダイオード７と半導体スイッチ８
が直列に接続され、このダイオード７と並列にパルス発
生用のトランジスタ９が接続すれている。上記トランジ
スタ９のベースとエミッタの間に、ベースからエミッタ
方向に導通するサイリスタ１０と抵抗１４が直列接続さ
れ、前記トランジスタ９のコレクタとエミッタ間に抵抗
１１および１２を直列に接続している。また、前記抵抗
１１と１２の接続点は前記サイリスタ１ｏのゲートに接
続されている。１３は前記トランジスタ９のベースとコ
レクタ間に接続された抵抗である。

このように構成された点灯装置の動作について説明する
。この点灯装置は交流サイクルのうち一方の半サイクル
でフィラメント電極に電流を流し、他方の半サイクルで
パルス電圧を発生するよう構成されている。前記半導体
スイッチ８は、ＳＳＳと呼ばれている双方向性二端子サ
イリスタで、両端子間に加わる電圧がブレークオーバ電
圧を越えると双方に導通状態になるものである。

電源を投入すると、半導体スイッチ８のブレークオーバ
電圧を越えた時点から、フィラメント電極６．ダイオー
ド７と半導体スイッチ８の直列回路を通シ、フィラメン
ト電極５、安定器２の方向に電流が流れ、放電灯４のフ
ィラメント電極５および６を予熱する。上記半導体スイ
ッチ８は一旦導通すると、電流が保持電流以下になるま
で導通状態を維持するので、その半サイクルが終るまで
電流は流れる。

次に、点灯パルス発生側の半サイクルに移ると、電流は
予熱時とは逆方向となり、先ず安定器２からフィラメン
ト電極５、半導体スイッチ８を通ってトランジスタ９の
コレクタに至る。トランジスタ９のベースは抵抗１３に
よってコレクタ電位へ引き上げられているため、トラン
ジスタ９は導通状態にあり、電流はトランジスタ９を通
ってフィラメント電極６へと流れはじめる。電源電圧の
上昇とともに、抵抗１１および１２の直列回路の両端の
電圧は、抵抗１４の電圧降下の増大につれ上昇するため
、抵抗１２の両端の電圧も上昇していく。抵抗１２の両
端の電圧は、サイリスタ１０のゲートに加えられている
ため、この電圧がサイリスタ１ｏのターンオン電圧を越
えるとサイリスタ１０は導通する。サイリスタ１ｏが導
通すると、トランジスタ９のベースがエミッタの電位よ
り低くなシ、トランジスタ９が瞬時にオフ状態となる。

このとき、安定器２、フィラメント電極５、半導体スイ
ッチ８、トランジスタ９、抵抗１４およびフィラメント
電極６へと流れていた電流が瞬時に遮断されるため、安
定器２の誘導要素によって大きなエネルギを持ったパル
スが発生する。

以上の動作を電源投入時から交流電源のサイクル毎に繰
り返し、フィラメント電極５および６の予熱が進行して
条件が整ったとき、放電灯４は点灯する。

半導体スイッチ８のブレークオーバ電圧は、電源電圧よ
シ低く、放電灯４の管電圧より高く選定されているので
、放電灯４が点灯すると同時に半導体スイッチ８に印加
される電圧はブレークオーバ電圧以下となって導通しな
くなシ、半導体回路３には電流は流れなくなる。したが
って、予熱動作もパルス発生動作も停止して放電灯４は
点灯状態を維持する。

発明が解決しようとする問題点 しかし、この従来構成の点灯装置は、前述したグロース
タータ方式の点灯装置の問題点を改善して、１秒程度の
即時点灯が可能であるとともて、始動時のちらつきも発
生しない特性を有するが、電源投入時から交流電源のサ
イクル毎に点灯パルスが発生するため、放電灯４のフィ
ラメント電極が全く温まっていない時から点灯パルスが
印加される状態になシ、フィラメント電極に塗布してあ
るエミッタの消耗が激しく、放電灯の寿命を短くすると
いう問題があった。

問題点を解決するための手段 上記問題を解決するために、本発明は、放電灯のフィラ
メント電極へ予熱電流を流したとき発生するフィラメン
ト電圧が一定の電圧以上になったとき、始めて動作する
ように半導体スイッチを構成し、放電灯のフィラメント
電極が十分に予熱できるまで予熱電流のみを流して、点
灯パルスの発生は停止させておき、中分子熱できた時に
始めて点灯パルスを発生させるようにして、フィラメン
ト電極に塗布しであるエミッタの消耗を抑制し、放電灯
の寿命を大幅に延長させるものである。

作用 予熱の時にフィラメント電極の両端に発生するフィラメ
ント電圧は、使用する放電灯の種類や予熱方法によって
異なるが、十分に予熱された状態のとき２０Ｖから３０
Ｖ程度の電圧が発生する。

本発明は、電源を投入した直後は、フィラメント電極の
温度が低く抵抗値も低いため、発生するフィラメント電
圧は低いが、予熱電流によりフィラメント電極の温度が
上昇するに従って発生するフィラメント電圧も上昇して
くることを利用し、この電圧が一定値以上になったとき
半導体スイッチが動作し始めるようにするものである。

そしてこの半導体スイッチによって、トランジスタに流
れている電流を電流波形の最大値付近で遮断する動作を
開始させることによシパルス電圧を発生させて、放電灯
を点灯状態にさせるものである。

実施例 本発明の実施例を第１図によシ説明する。商用電源１の
一方の端子に誘導性要素を含む安定器２を接続し、この
安定器２と商用電源１の他方の端子との間に、点線で囲
って示した半導体回路３ａが直列に接続された放電灯４
の両フィラメント電極６および６を接続している。

この半導体回路３は、放電灯４の両フィラメント電極５
および６の間に、ダイオード７と半導体スイッチ８が直
列に接続されておシ、このうちのダイオード７と並列に
パルス発生用トランジスタ９が接続されている。上記ト
ランジスタ９のコレクタとベース間には抵抗１３が接続
されており、ベースとエミッタ間にはエミッタ方向に導
通するようサイリスタ１ｏが接続されている。上記サイ
リスタ１０のゲートは、ツェナーダイオード１６と抵抗
１６の直列回路を介して、前記トランジスタ９のコレク
タに接続されている。

−方、放電灯のフィラメント電極６の両端には、フィラ
メント電圧を整流し充電できるよう、ダイオード１６、
抵抗１９およびコンデンサ１７が直列に接続されるとと
もに、抵抗１９とコンデンサの接続点から抵抗１８を通
して、前述のツェナーダイオード１６と抵抗１６の接続
点にコンデンサ１７の電圧を供給するようになっている
。

このように構成された点灯装置の動作について説明する
。この点灯装置は交流サイクルのうち一方の半サイクル
でフィラメント電極５および６に予熱電流を流し、他の
半サイクルでパルス電圧を発生するように構成されてい
る。

半導体スイッチ８は、前述の従来例で使用されているも
のと同じ双方向性二端子サイリスタである。

電源を投入すると、半導体スイッチ１０のブレークオー
バ電圧を越えた時点から電流は、フィラメント電極６か
らダイオード７、半導体スイッチ８、フィラメント電極
５、安定器２へと流れ、フィラメント電極５および６を
予熱する。上記半導体スイッチ８は一旦導通すると、電
流が保持電流以下になるまで導通状態を維持するので、
その半サイクルが終るまで電流は流れる。

次にパルス発生側の半サイクルに移ると、電流は予熱時
と逆方向となり、安定器２からフィラメント電極６、半
導体スイッチ８を通ってトランジスタ９のコレクタへ至
る。トランジスタ９のベースは抵抗１３によってコレク
タ電位へ引き上げられているため、電流はトランジスタ
９を通ってフィラメント電極６へと流れはじめる。この
ときトランジスタ９のベースに接続されているサイリス
タ１ｏがターンオンすれば、トランジスタ９に流れる電
流を遮断してキックパルスを発生するが、本実施例にお
いては、後述のようにフィラメント豆 電極および６が中分子熱されないとサイリスタ１０が動
作しないため、パルスを発生せずトランジスタ９に流れ
る電流は、その半サイクルが終るまで流れて予熱側のサ
イクルに移行する。以上の動作を繰シ返しながら、フィ
ラメント電極６および６を予熱をする。

フィラメント電極６は、予熱が進行するにつれて温度が
上昇するため、そのフィラメント抵抗が上昇してフィラ
メント電圧はだんだん上昇してくる。このフィラメント
電圧は、ダイオード１６で整流され充電抵抗１９を通し
てコンデンサ１７を充電する。コンデンサ１７に充電さ
れた電圧は、抵抗１８全通してツェナーダイオード１５
のカンード側に接続されている。あわせて、抵抗１６を
通してパルス発生側の半サイクルの脈流電圧もツェナー
ダイオード１６のカンード側に加えであるので、交流リ
ップルを含んだ直流電圧がツェナーダイオード１６に加
わるようになる。このツェナーダイオード１５のツェナ
ー電圧は、放電灯４のフィラメント電極６が十分に予熱
されたとき発生する最少限の電圧に選定しているので、
予熱が十分にできた状態になると、直流に含まれた前述
のリップル電圧の波形における波高値の高い部分でサイ
リスタ１ｏのゲートをトリガーする。サイリスタ１ｏが
ターンオンすると、トランジスタ９のベース電流を遮断
し、トランジスタのコレクタからエミッタに流れている
電流を、交流波形の波高値の高い位置で瞬時に遮断する
ので、安定器２の誘導性要素によって高い電圧のパルス
が発生することになる。パルスが発生するときは、フィ
ラメント電極５および６はすでに中分子熱されているの
で、はとんど最初のパルスで放電灯４は点灯する。

、　フィラメント電極５および６の予熱の進行度合いは
電源電圧および周囲温度などによって変化する。すなわ
ち、電源電圧が高いときは速やかに十分な予熱状態にな
るが、電源電圧が低いと遅くなる。また、周囲温度が高
いときは速く、低いときは遅い。放電灯を消してすぐ再
始動する場合は、フィラメント温度が高い状態であるの
“で、当然よシ速く十分な予熱状態になる。このように
いろいろと変化する条件下知おいても、予熱電流によっ
てフィラメント電極５．６の温度が上昇し、−定のフィ
ラメント電圧が発生するまではサイリスタ１ｏは動作し
ないので、点灯パルスは発生しない。

したがって、常にフィラメント電極５および６の予熱状
態が十分な一定の状態のとき、点灯パルスが放電灯４に
加わるよう動作するので、−発の点灯パルスで放電灯４
は点灯状態となる。

半導体スイッチ８のブレークオーバ電圧は電源電圧より
低く、放電灯４の管電圧より高く選定されているので、
放電灯４が点灯すると同時に半導体スイッチ８に印加さ
れる電圧は、ブレークオーバ電圧以下となって導通しな
くなシ、半導体回路３には電流は流れなくなる。したが
って従来例と同じように、予熱動作とパルス発生動作は
停止して放電灯４は点灯状態を維持する。

第２図は、本発明の実施例における電源電圧に対する放
電灯の予熱時間の関係を表わしたグラフである。このグ
ラフによると、定格の１００ｖにおいては約１秒の予熱
時間となっているが、１１０Ｖでは約０．５秒、電圧の
低い９０Ｖにおいては約３．５秒と、電源電圧によって
予熱時間が変化していることがわかる。これらのように
予熱時間を条件に応じて自動的に調整する機能を持って
いるので一発の点灯パルスで放電灯を点灯させることが
できる。

実施例で３０ワツトの蛍光灯を、電格電圧で３０秒オン
、３０秒オフで点滅テストを実施した結果、８万回を過
ぎた時でも点灯パルスによる蛍光灯管端部の黒化は認め
られなかった。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、放電灯のフィラメ
ント電極に流す予熱電流によって放電灯のフィラメント
電極を中分子熱した後、点灯に必要なパルスを放電灯の
フィラメントに加えるものであるため、電源電圧の変動
によって予熱速度が変化しても、常に必要十分な予熱状
態になった後、パルスを発生するよう予熱時間を自動的
に自己コントロールする機能を備えていることとなり、
−発のパルスで放電灯を点灯させることができる。

従って、始動点灯時に放電灯のフィラメント電極に加わ
るパルスは、必要最少限であり、かつ、中分子熱できた
状態のとき加わるので、フィラメント電極に塗布しであ
るエミッタの消耗が極端に少なく、放電灯の寿命を大幅
に伸ばせる予熱始動型放電灯点灯装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による予熱型放電灯点灯装置の一実施例
の回路図、第２図は同予熱型放電灯点灯装置における電
源電圧と予熱時間の関係をあられした特性図、第３図は
従来の半導体式点灯装置の回路図である。 １・・・・・・商用電源、２・・−・・・安定器、３，
３ａ・・・・・・半導体回路、４・・・・・・放電灯、
６．６・・・・・・フィラメント電極、７・・・・・・
ダイオード、８・・・・・・半導体スイッチ、９・・・
・・・トランジスタ、１ｏ・・・・・・サイリスタ、１
１．１２，１３，１４，１８，１８．１９・・・・・・
抵抗、１６・・・・・・ツェナーダイオード、１６・・
・・・・ココンデンサ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ず一
一一山″！Ａ’ｔｄ。 ２−１吏巷 み−ｖ８ネ＠路 ４−一一方ズ電ｆ１ ５・６°−−フうラハト償ユ本シ ｑ　−−−Ｌランジ゛スタ イｏ−−−πイリＺり ｆ３．ｆ６．ｔ８．ｆｑ−−一私Ｊ友 １５−−−ツエ大−ダイス−Ｌ゛ １７−−−コンデンプ 第２図 ／を源貫圧ＣＶ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電灯の両電極フィラメントのそれぞれの一方の端子間
   に接続され、誘導要素を含む安定器と交流電源とからな
   る第１の直列回路と、前記両電極フィラメントのそれぞ
   れの他方の端子間に接続され、所定の電圧以上の電圧の
   印加により双方向に導通する第１の半導体スイッチとダ
   イオードとからなる第２の直列回路と、前記ダイオード
   に並列に接続され、制御信号により前記ダイオードと逆
   方向の導通が遮断される第２の半導体スイッチと、前記
   電極フィラメントの端子間のフィラメント電圧に応じて
   前記第２の半導体スイッチを遮断する制御信号を発生す
   る手段とよりなる予熱始動型放電灯点灯装置。