JPH06196284A - ランプ点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無駄な電力消費を低減すると共に、点灯対象
のランプの特性に依存せず輝度を安定化できるランプ点
灯回路を提供すること。 【構成】 電流検出調光回路４４によってランプ３に流
れる管電流Ｉo を電圧Ｖｂとして検出すると共に、電圧
Ｖｂを直流電源１の電圧Ｖinによって補正し、電圧Ｖｂ
をチョッパ駆動制御回路４５に負帰還してチョッパ回路
４６を駆動制御する。このチョッパ回路４６によって電
圧Ｖinを断続し、インバータ回路４７のドライブ用トラ
ンジスタ471,472 のベースにバイアスとして印加する。 【効果】 消費電力量の少ないインバータ回路のドライ
ブ回路への印加電圧を制御しているので、電力損失を大
幅に低減することができる。さらに、入力される直流電
圧の変動、及びランプの印加電圧の変動等によるランプ
の輝度変化を防止することができ、常に設定された輝度
でランプを点灯することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路を用い
たランプ点灯回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２に示すような自励式のインバ
ータ回路を用いたランプ点灯回路が知られている。図に
おいて、１は直流電源、２はランプ点灯回路、３は冷陰
極管等からなるランプである。ランプ点灯回路２は、ス
イッチ回路２１、チョッパ回路２２、インバータ回路２
３及びチョッパ駆動制御回路２４から構成されている。

【０００３】スイッチ回路２１は、ランプ点灯回路２の
動作状態を切り替える回路で、ＰＮＰ型のトランジスタ
211 、抵抗器212 〜214 、及びコンデンサ215,216 から
構成されている。トランジスタ211 のベース・エミッタ
間には抵抗器212 が接続されると共に、ベースは抵抗器
213 を介してリモート端子ＲＭに接続され、エミッタは
ヒューズＦＵを介して入力端子ＩＮに接続されると共に
コンデンサ215 を介して接地されている。ている。ま
た、トランジスタ211 のコレクタは抵抗器214 の一端に
接続され、抵抗器214 の他端はコンデンサ216 を介して
接地されている。

【０００４】チョッパ回路２２は、Ｎチャネルの電界効
果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称する）221 及び抵抗
器222,223 から構成され、ＦＥＴ221 のゲート・ソース
間には抵抗器222 が接続されると共に、ソースはトラン
ジスタ211 のエミッタに接続されている。また、ＦＥＴ
221 のゲートは抵抗器223 の一端に接続されている。

【０００５】インバータ回路２３は、変圧器Ｔ、ＮＰＮ
型のトランジスタ231 、ＰＮＰ型のトランジスタ232 、
抵抗器233,234 、チョークコイル235 、及びコンデンサ
236,237 から構成される自励型のものである。即ち、変
圧器Ｔの一次巻線t1の中間タップはチョークコイル235
を介してＦＥＴ221 のドレインに接続され、一次巻線t1
の一端はトランジスタ231 のコレクタに接続されてい
る。また、一次巻線t1の他端はトランジスタ232 のコレ
クタに接続され、一次巻線t1の両端間に二はコンデンサ
236 が接続されている。さらに、トランジスタ231 のベ
ースは抵抗器233を介して一次巻線t1の中間タップに接
続されると共に三次巻線t3の一端に接続され、トランジ
スタ232 のベースは抵抗器234 を介して一次巻線t1の中
間タップに接続されると共に三次巻線t3の他端に接続さ
れている。また、トランジスタ231,232 のそれぞれのエ
ミッタは接地されている。一方、変圧器Ｔの二次巻線t2
の一端はコンデンサ237 を介して一方の出力端子ＯＵＴ
１に接続され、他端は接地されると共に他方の出力端子
ＯＵＴ２に接続され、出力端子ＯＵＴ１とＯＵＴ２との
間にはランプ３が接続されている。

【０００６】チョッパ駆動制御回路２４は、コントロー
ルＩＣ２５、抵抗器241 〜243 、可変抵抗器244 及びコ
ンデンサ245 から構成され、コントロールＩＣ２５内に
はＮＰＮ型のトランジスタ251 、比較器252 、減算器25
3 、発振器254 、及び定電圧発生回路255 が備えられる
と共に、スイッチ回路２１の抵抗器214 の他端から出力
される電圧Ｖccによって動作し、ＦＥＴ221 のオンオフ
状態を制御するようになっている。即ち、トランジスタ
251 のコレクタは抵抗器223 の他端に接続され、エミッ
タは接地されている。トランジスタ251 のベースには比
較器252 の出力電圧Ｖ１が印加され、比較器252 の反転
入力端子には発振器254 から出力される三角は電圧Ｖtr
が入力され、第１の非反転入力端子には減算器253 の出
力電圧Ｖ２が入力されている。さらに、比較器252 の第
２の非反転入力端子には定電圧発生回路255 から出力さ
れる定電圧Ｖrfを直列接続した抵抗器241,242 及び可変
抵抗器244 によって分圧した電圧Ｖ３が入力されてい
る。また、発振器254 の発振周波数は抵抗器243 及びコ
ンデンサ245 によって構成される時定数回路によって決
定される。

【０００７】さらに、減算器253 の非反転入力端子には
定電圧Ｖｒが入力され、反転入力端子には定電圧Ｖrfが
入力されている。

【０００８】前述の構成よりなるランプ点灯回路２によ
れば、入力端子ＩＮに直流電源１の正極が、また接地端
子ＧＮＤに直流電源１の負極がそれぞれ接続され、リモ
ート端子ＲＭにローレベルの信号が入力されるとスイッ
チ回路２１を介してチョッパ駆動制御回路２４に電圧Ｖ
ccが印加され、ランプ点灯回路２が駆動される。この
際、チョッパ駆動制御回路２４の比較器252 は反転入力
端子に入力される三角波電圧Ｖtrと、第１及び第２の非
反転入力端子に入力される電圧Ｖ２，Ｖ３のうちの低い
方の電圧とを比較し、この比較結果に基づいて二値化さ
れたハイレベル或いはローレベルの電圧Ｖ１を出力す
る。これにより、トランジスタ251 のオンオフ状態が周
期的に切り替わり、これに伴いチョッパ回路２２のＦＥ
Ｔ221 のオンオフ状態も周期的に切り替わる。従って、
インバータ回路２３に入力される電圧が断続的に遮断さ
れ、インバータ回路２３への供給エネルギーがチョッパ
回路２２のＦＥＴ221 のオン時間に対応したものとさ
れ、ランプ３の輝度が所定値に維持される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のランプ点灯回路２においては、インバータ回路
２３の変圧器Ｔに入力される供給電力量の大きな直電圧
をチョッパ回路２２によって断続しているので、電力損
失が大きい。また、直流電源１の電圧変動、或いはラン
プ３の管電圧の変動又はバラツキ等によってランプ３の
輝度が変化してしまうという問題点があった。

【００１０】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、無駄
な電力消費を低減すると共に、点灯対象のランプの特性
に依存せず輝度を安定化できるランプ点灯回路を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、複数のスイッチング素子を
含むドライブ回路と変圧器とを有し、該変圧器に入力さ
れた直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備
え、該インバータ回路から出力される交流電流をランプ
に通電してランプを点灯させるランプ点灯回路におい
て、前記直流電圧を入力し、該直流電圧を所定周期で断
続的に出力するチョッパ回路と、前記変圧器に入力され
る直流電圧及び前記ランプへの通電電流に基づいて、前
記チョッパ回路の駆動を制御するチョッパ駆動制御回路
とを設けると共に、前記ドライブ回路は、前記チョッパ
回路の出力電圧に基づいて動作状態と非動作状態とが切
り替わるランプ点灯回路を提案する。

【００１２】また、請求項２では、請求項１記載のラン
プ点灯回路において、前記チョッパ回路の動作時間と非
動作時間の割合を変化する効率可変手段を設けたランプ
点灯回路を提案する。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１によれば、インバータ回路の
変圧器に入力される直流電圧及び点灯対象となるランプ
への通電電流に基づいて、チョッパ駆動制御回路によっ
てチョッパ回路の駆動が制御され、さらに該チョッパ回
路によって、入力された直流電圧は所定周期で断続的に
出力され、該チョッパ回路の出力電圧に基づいて前記イ
ンバータ回路のドライブ回路の動作状態、非動作状態が
切り替えられる。また、前記入力された直流電圧は直接
前記インバータ回路の変圧器に入力される。従って、消
費電力量の少ない前記ドライブ回路への印加電圧を制御
することにより、前記インバータ回路の変圧器に入力さ
れた直流電圧は交流電圧に変換され、前記ドライブ回路
の動作時間に基づく所定量の電流がランプに通電され
る。

【００１４】また、請求項２によれば、効率可変手段に
よって前記チョッパ回路の動作時間と非動作時間の割合
が変化され、前記チョッパ回路から前記ドライブ回路へ
の電圧印加時間が変化される。これにより、前記ドライ
ブ回路の動作時間が変化し、前記インバータ回路から出
力される電流の実行値が変化し、前記ランプの輝度が変
わる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図１は一実施例のランプ点灯回路４を示す回路
図である。図において、４１はスイッチ回路、４２は基
準電圧生成回路、４３は発振回路、４４は電流検出調光
回路、４５はチョッパ駆動制御回路、４６はチョッパ回
路、４７はインバータ回路である。

【００１６】スイッチ回路４１は、ランプ点灯回路４の
動作状態を切り替える回路で、ＰＮＰ型のトランジスタ
411 、抵抗器412 〜414 、及びコンデンサ415,416 から
構成されている。トランジスタ411 のベース・エミッタ
間には抵抗器412 が接続されると共に、ベースは抵抗器
413 を介してリモート端子ＲＭに接続され、エミッタは
ヒューズＦＵを介して入力端子ＩＮに接続されると共に
コンデンサ415 を介して接地されている。また、トラン
ジスタ411 のコレクタは抵抗器414 の一端に接続されて
いる。

【００１７】基準電圧生成回路４２は、抵抗器421 〜42
4 、ツェナーダイオード425 及びコンデンサ426 から構
成され、３種類の定電圧Ｖrf1 ，Ｖrf2 ，Ｖccを出力す
る。即ち、抵抗器421 には直列接続された抵抗器422,42
3 が並列接続され、これらの抵抗器に直列に抵抗器424
が接続されている。さらに、これらの抵抗器は抵抗器42
4 をアノード側にして、並列接続されたツェナーダイオ
ード425 及びコンデンサ426 に並列に接続されている。
また、ツェナーダイオード425 のカソードはスイッチ回
路４１の抵抗器414 の他端に接続され、アノードは接地
されている。これにより、ツェナーダイオード425 のカ
ソードから定電圧Ｖccが、また抵抗器422,423 の接続点
から定電圧Ｖrf1 がそれぞれ出力されると共に、抵抗器
421,424の接続点から定電圧Ｖrf2 が出力される。

【００１８】発振回路４３は、周知の無安定自走マルチ
バイブレータからなり、演算増幅器からなる比較器431
、抵抗器432 及びコンデンサ433 によって構成されて
いる。抵抗器432 とコンデンサ433 は直列接続され、そ
の接続点は比較器431 の反転入力端子に接続されてい
る。また、抵抗器432 の他端は比較器431 の出力端子に
接続されると共に、定電圧Ｖrf1 が印加されている。さ
らに、コンデンサ433 の他端は接地され、比較器431 の
非反転入力端子には定電圧Ｖrf2 が入力されている。こ
れにより、抵抗器432 とコンデンサ433 の接続点から三
角波電圧Ｖtrが出力される。

【００１９】電流検出調光回路４４は、点灯対象のラン
プ３に流れる管電流Ｉo を検出し、これに対応した電圧
Ｖａを出力すると共に、可変抵抗器の調整に対応して出
力電圧Ｖｂを変化させる。即ち、電流検出調光回路４４
は、ダイオード441a,441b 、抵抗器442 〜447 、コンデ
ンサ448,449 及び可変抵抗器ＶＲによって構成され、抵
抗器442 は他方の出力端子ＯＵＴ２と接地端子ＧＮＤと
の間に接続されている。また、直列接続された抵抗器44
4 と可変抵抗器ＶＲにコンデンサ449 が並列接続され、
これらと抵抗器443 が直列接続されると共に、これらと
抵抗器445 並びにコンデンサ448 が並列接続されてい
る。さらに、これらの一端、即ち抵抗器443 の一端は抵
抗器446 を介してダイオード441a,441b のカソードに接
続され、他端は接地されている。また、抵抗器443 とコ
ンデンサ449 との接続点は抵抗器447 を介してスイッチ
回路４１のトランジスタ411 のコレクタに接続されてい
る。さらに、ダイオード441 のアノードは抵抗器443 の
一端に、ダイオード442 のアノードは抵抗器443 の他端
にそれぞれ接続されている。

【００２０】これにより、ランプ３を流れる管電流Ｉo
は抵抗器443 によって電圧に変換された後、ダイオード
441,442 によって整流されて、管電流Ｉo は電圧として
検出される。さらに、抵抗器444 〜447 、可変抵抗器Ｖ
Ｒ及びコンデンサ448,449 によって構成されるフィルタ
によって平滑されると共に、可変抵抗器ＶＲの抵抗値を
変化することによりコンデンサ449 の端子間電圧Ｖｂが
変化される。また、コンデンサ449 の端子間電圧Ｖｂは
抵抗器447 の存在により入力電圧Ｖinによっても変化さ
れ、電圧Ｖｂは管電流Ｉo が減少すると低下し、電圧Ｖ
inが低下することによっても低下する。

【００２１】チョッパ駆動制御回路４５は、演算増幅器
からなる比較器451 によって構成され、比較器451 の反
転入力端子には電圧Ｖｂが印加されると共に、非反転入
力端子には三角波電圧Ｖtrが印加されている。これによ
り、比較器451 は電圧Ｖｂと三角波電圧とを比較し、比
較結果に基づく二値化信号、即ちハイレベル或いはロー
レベルの電圧Ｖｃを出力する。従って、電圧Ｖｂが低下
すると、出力電圧Ｖｃがローレベルである割合が増加す
る。

【００２２】チョッパ回路４６は、ＰＮＰ型のトランジ
スタ461 、抵抗器462,463 及びコンデンサ464 から構成
され、トランジスタ461 のベース・エミッタ間には並列
接続された抵抗器462 及びコンデンサ464 が接続される
と共に、エミッタはスイッチ回路４１のトランジスタ21
1 のエミッタに接続されている。また、トランジスタ46
1 のベースには抵抗器463 を介して電圧Ｖｃが印加され
ている。これにより、トランジスタ461 は電圧Ｖｃのレ
ベルにに対応してオン・オフ状態が切り替えられる。

【００２３】インバータ回路４７は、変圧器Ｔ、ＮＰＮ
型のトランジスタ471 、ＰＮＰ型のトランジスタ472 、
抵抗器473,474 、チョークコイル475 、及びコンデンサ
476,477 から構成される自励型のものである。即ち、変
圧器Ｔの一次巻線t1の中間タップはチョークコイル475
を介してトランジスタ411 のエミッタに接続され、入力
される直流電圧Ｖinが印加される。また、一次巻線t1の
一端はトランジスタ471 のコレクタに接続され、一次巻
線t1の他端はトランジスタ472 のコレクタに接続される
と共に、一次巻線t1の両端間にはコンデンサ476 が接続
されている。

【００２４】さらに、トランジスタ471 のベースは三次
巻線t3の一端に接続されると共に抵抗器473 を介してチ
ョッパ回路４６のトランジスタ461 のコレクタに接続さ
れ、トランジスタ472 のベースは三次巻線t3の他端に接
続されると共に抵抗器474 を介してトランジスタ461 の
コレクタに接続されている。また、トランジスタ471,47
2 のそれぞれのエミッタは接地されている。一方、変圧
器Ｔの二次巻線t2の一端はコンデンサ477 を介して一方
の出力端子ＯＵＴ１に接続され、他端は接地されてい
る。また、出力端子ＯＵＴ１とＯＵＴ２との間にはラン
プ３が接続されている。

【００２５】前述の構成よりなる本実施例によれば、入
力端子ＩＮに直流電源１の正極が、また接地端子ＧＮＤ
に直流電源１の負極がそれぞれ接続され、リモート端子
ＲＭにローレベルの信号が入力されると、チョークコイ
ル475 を介して変圧器Ｔに直流電圧Ｖinが、またスイッ
チ回路４１を介して各比較器431,451 に駆動電圧がそれ
ぞれ印加されると共に、チョッパ駆動制御回路４３に定
電圧Ｖrf1 、Ｖrf2 が印加され、ランプ点灯回路２が駆
動される。

【００２６】この際、図３に示すように、チョッパ駆動
制御回路４５の比較器451 は非反転入力端子に入力され
る三角波電圧Ｖtrと、反転入力端子に入力される電圧Ｖ
ｂとを比較し、この比較結果に基づいて二値化されたハ
イレベル或いはローレベルの電圧Ｖｃを出力する。これ
により、チョッパ回路４６のトランジスタ461 のオンオ
フ状態が周期的に切り替わり、これに伴いインバータ回
路４７のトランジスタ471,472 のバイアスが変化され、
トランジスタ461 がオン状態のときのみインバータ回路
４７が動作して、変圧器Ｔの二次巻線t2に電圧Ｖo が発
生し、ランプ３に電流Ｉo が通電される。

【００２７】従って、供給電力量の少ないトランジスタ
471,472 のバイアス電圧を断続することにより、インバ
ータ回路４７の動作・非動作状態を切替え、ランプ３へ
の通電電流量を変化させて所定の輝度を維持しているの
で、従来に比べて無駄な電力消費、即ち電力損失を大幅
に低減することができる。また、電流検出調光回路４４
の可変抵抗器ＶＲの抵抗値を変えることにより容易にラ
ンプ３の輝度を調節することができる。

【００２８】また、ランプ３を流れる管電流Ｉo の値が
電流検出調光回路４４によって電圧Ｖｂとして負帰還さ
れ、これに基づいてチョッパ回路４６が駆動されるの
で、管電流Ｉo の実行値Ｉo(RMS)は設定値に対応して一
定に保たれ、ランプ３の特性の違いによる管電圧の変動
又はバラツキ等によってランプ３の輝度が変化すること
がなく常に設定輝度で点灯させることができる。さら
に、電圧Ｖｂは抵抗器452の介在により入力電圧Ｖinの
変動によっても変化するので、直流電源１の電圧Ｖinが
変動した場合においても、常に設定輝度でランプ３を点
灯させることができる。

【００２９】さらにまた、従来例において用いていたコ
ントロールＩＣは高価であると共に、動作周波数にも制
限があり、ランプ３のちらつき及び可聴ノイズの発生と
いった問題があったが、本実施例においてはコントロー
ルＩＣを用いず汎用の比較器を用いて回路を構成してい
るので、コストを低減させることができると共に可聴ノ
イズの発生を防止することができる。

【００３０】尚、本実施例の構成は一例でありこれに限
定されないことは言うまでもないことである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、消費電力量の少ないインバータ回路のドライブ
回路への印加電圧を制御することにより、前記インバー
タ回路から前記ドライブ回路の動作時間に基づく所定量
の電流がランプに通電されるので、従来のように電力量
の大きい変圧器への入力電圧を断続する必要がなく、無
駄な電力消費を大幅に低減することができる。さらに、
前記インバータ回路の変圧器に入力される直流電圧及び
点灯対象となるランプへの通電電流に基づいて、チョッ
パ駆動制御回路によってチョッパ回路の駆動が制御さ
れ、該チョッパ回路の出力電圧に基づいて前記ドライブ
回路の動作・非動作が切り替わるので、入力される直流
電圧の変動、及び前記ランプの印加電圧の変動等による
前記ランプの輝度変化を防止することができ、常に設定
された輝度でランプを点灯することができるという非常
に優れた効果を奏するものである。

【００３２】また、請求項２によれば、上記の効果に加
えて、効率可変手段によって前記チョッパ回路の動作時
間と非動作時間の割合が変化されると、前記チョッパ回
路から前記ドライブ回路への電圧印加時間が変化するの
で、前記ランプの輝度を容易に調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図

【図２】従来例を示す回路図

【図３】本発明の一実施例の動作を説明する波形図

【符号の説明】

１…直流電源、２…ランプ点灯回路、３…ランプ、４１
…スイッチ回路、411…トランジスタ、412 〜414 …抵
抗器、415,416 …コンデンサ、４２…基準電圧生成回
路、421 〜424 …抵抗器、425 …ツェナーダイオード、
426 …コンデンサ、４３…発振回路、431 …比較器、43
2 …抵抗器、433 …コンデンサ、４４…電流検出調光回
路、441a,441b …ダイオード、442 〜447 …抵抗器、44
8,449 …コンデンサ、ＶＲ…可変抵抗器、４５…チョッ
パ駆動制御回路、451 …比較器、４６…チョッパ回路、
461 …トランジスタ、462,463 …抵抗器、464 …コンデ
ンサ、４７…インバータ回路、Ｔ…変圧器、471、,472
…トランジスタ、473,474 …抵抗器、475 …チョークコ
イル、476,477 …コンデンサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のスイッチング素子を含むドライブ
   回路と変圧器とを有し、該変圧器に入力された直流電圧
   を交流電圧に変換するインバータ回路を備え、該インバ
   ータ回路から出力される交流電流をランプに通電してラ
   ンプを点灯させるランプ点灯回路において、 前記直流電圧を入力し、該直流電圧を所定周期で断続的
   に出力するチョッパ回路と、 前記変圧器に入力される直流電圧及び前記ランプへの通
   電電流に基づいて、前記チョッパ回路の駆動を制御する
   チョッパ駆動制御回路とを設けると共に、 前記ドライブ回路は、前記チョッパ回路の出力電圧に基
   づいて動作状態と非動作状態とが切り替わる、 ことを特徴とするランプ点灯回路。
2. 【請求項２】 前記チョッパ回路の動作時間と非動作時
   間の割合を変化する効率可変手段を設けたことを特徴と
   する請求項１記載のランプ点灯回路。