JPS6052560B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電源を整流するかあるいはバッテリより
なる直流電源を使用し、その電圧を昇圧した高電圧交流
出力に変換して３個の放電灯を点灯する場合に適し、簡
単で効率のよい放電灯点灯装置を提供するにある。

第１図乃至第２図は此程放電灯点灯装置の従来例を示
し、Ｅは直流電源で、交流電源を整流するかあるいはバ
ッテリよりなる。

Ｌｉ、Ｌ２は インダクタンス、Ｔｌ、Ｔ２はトランジ
スタよりなる半導体スイッチング素子で、インダクタン
スレと半導体スイッチング素子Ｔｌとよりなる直列回路
と、他方インダクタンスＬ２と半導体スイッチング素子
レとよりなる直列回路との二組が電源スイッチｓを介し
て直流電源Ｅの両端に並列接続される。 一方のインダ
クタンスＬｉの両端にはコンデンサＣｌを、他方のイン
ダクタンスＬ２の両端にはコンデンサＣ２が接続され、
また半導体スイッチング素子Ｔｌ、Ｔ。

には各スイッチング素子Ｔｌ、Ｔ。に逆方向並列に帰還
用のダイオードＤ、、Ｄ。が接続され、一方のインダク
タンスレと半導体スイッチング素子Ｔｌとの接続点Ａと
、他方のインダクタンスレと半導体スイッチング素子Ｔ
。との接続点Ｂとの間に、放電灯ｌと例えばコンデンサ
またはインダクタンスよりなるリアクタンスｘｃとの直
列回路を接続してある。 前記インダクタンスＬｉ、Ｌ
２には二次巻線ｎｌ、ｎ２が設けられ、その出力が抵初
只、、Ｒ２を通して半導体スイッチング素子Ｔｌ、Ｔ。

の制御入力となつている。 Ｐは起動パネル発生回路で
あり、抵抗Ｒ、、コンデンサＣｓ、スイッチング素子Ｑ
）ダイオードＤａからなる。

そして、インダクタンスＬｉ、Ｌ）の巻線と二次巻線ｎ
、、ｎ２の極性は図示の如くである。 かゝる放電灯点
灯装置で、電源スイッチＳがオンすると抵抗Ｒ３を通し
てコンデンサＣｓが充電され、その端子電圧が上昇する
。

この端子電圧がスイッチング素子Ｑのスイッチング電圧
に達するとコンデンサＣ，の電荷は半導体スイツチング
素子Ｔ１を通して放電し半導体スイツチング素子Ｔ１を
オンする。したがつて直流電源ＥよりインダクタンスＬ
１、半導体スイツチング素子Ｔ１を通して電流が流れ、
半導体スイツチング素子Ｔ１がオフするとインダクタン
スレとコンデンサＣ１との閉回路に振動が発生し、この
結果インダクタンスＬ１の磁束の一部と鎖交する二次巻
線ｎ１の端子Ｂ，ｂ″間に発生する電圧Ｖｂｂ″によつ
て他の組の半導体スイツチング素子Ｔ２がオフからオン
になり、その半導体スイツチング素子Ｔ２を一定期間オ
ン状態とし、交流電源ＥよりインダクタンスＬ２、半導
体スイツチング素子Ｔ２を通して電流が流れ、半導体ス
イツチング素子Ｔ２がオフするとインダクタンス！、コ
ンデンサＣ２の閉回路の振動によつてインダクタンスＬ
２の磁束の一部と鎖交する二次巻線ｊの端子Ａ，ａ″間
に発生する電圧Ａａ″によつて他方半導体スイツチング
素子Ｔ１をオンさせる。前記動作の繰り返しによつて両
半導体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２は交互にオン、オフ
し、インダクタンスＬｌ，Ｌ２の誘導起電力によつてリ
アクタンスＸｃを介し放電灯ｅに高圧の電圧Ｖ３を印加
する。

そして半導体スイツチング素子Ｔ１のオン、オフの繰り
返し動作によつて動作状態におけるコンデンサＣ３の電
荷はダイオードＤ，を通つて放電しスイツチング素子Ｑ
はオフ状態を保つこと）なる。

か）る従来の放電灯点灯装置では、１個の放電灯′を点
灯するのに二組の振動回路を必要とするので所要資材多
く経済的でないと共に、放電灯ｅを点灯させた場合にそ
のランプ電圧は放電灯自身のもつ特性により決定され所
定の電圧値以上にはならないものである。

したがつてリアクタンスＸｃに印加される電圧は電圧Ｖ
３とランプ電圧の差となり、ランプ電圧が低いほどリア
クタンスＸｃに印加される電圧は大きく回路効率面から
不利となる。しかもランプ電圧が所定値以上にならない
ことは発光効率の面からも不利となる。本発明は上述理
由に鑑みてランプ電圧を上昇させることにより効率が改
善され、発光効率のよい簡易構成の放電灯点灯装置とす
るものである。

第３図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、第
１、第２、第３インダクタンスＬｌ，ｌ−．，Ｌ３と、
帰還電流用のダイオードＤｌ，Ｄ２，Ｄ３をそれぞれ並
列接続する第１、第２、第３半導体スィッチング素子Ｔ
ｌ，Ｔ２，Ｔ３とで構成される三組の直列回路を直流電
源Ｅの両端に並列接続すると共に前記第１、第２、第３
インダクタンスＬｌ，Ｌ，，Ｌ３と第１、第２、第３半
導体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３の夫々の接続点
ＡＢ，ＢＣ，ＡＣ間に挿入する各放電灯Ｅｌ，ｅ２，ｅ
３とリアクタンスＣ４，Ｃ５，Ｃ６の直列回路を設けて
なる振動回路とし、前記三組の第１、第２、第３インダ
クタンスＬｌ，Ｌ２，Ｌ３には夫々二次巻線Ｎｌ，ｎ２
，へを設けてその出力を相互に他の組のインダクタンス
Ｌｌ，Ｌ２，Ｌ３と接続する第１、第２、第３半導体ス
イツチング素子Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３の交互制御入力とし、
その半導体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３のオフ動
作時に発生する各インダクタンス素子Ｌｌ，Ｌ２，Ｌの
誘導起電力を放電灯Ｅｌ，′２，ｅ３に印加する如く構
成すると共にいずれか一組の半導体スイツチング素子Ｔ
１を電源投入時オン動作させる起動パルス発生回路Ｐを
設けてなる放電灯点灯装置とするものである。前記起動
パルス発生回路Ｐは直流電源Ｅの投入によつて充電され
る抵抗Ｒ４とコンデンサＣ，よりなる充電回路を有し、
そのコンデンサＣ７の両端電圧をスイツチング素子Ｑに
より検出して一組の第１半導体スイツチング素子Ｔ１を
オン動作させると共に、交互制御入力によりその第１半
導体ス”イツチング素子Ｔ１が繰り返し動作するときに
前記コンデンサＣ，の電荷をその半導体スイツチング素
子Ｔ１を通して放電させる如く構成する。

而して、電源スイツチＳがオンすると、抵抗Ｒ４を通し
てコンデンサＣ７が充電され、コンデンーサＣ，の端子
電圧がスイツチング素子Ｑのスイツチング電圧に達する
とスイツチング素子Ｑのオン動作により第１組の第１半
導体スイツチング素子Ｔ１がオンとなる。したがつて第
１インダクタンスＬ１、第１半導体スイツチング素子Ｔ
１を通して・電流１１が流れるが第４図の時刻ちで第１
半導体スイツチング素子Ｔ１がオフすると第１インダク
タンスＬ１とコンデンサＣ１との閉回路に振動が発生す
る。この結果、インダクタンスレの磁束の一部と鎖交す
る二次巻線ｎ１の端子Ａ，ａ″間に発生する逆極性でし
かも降圧された電圧Ｖａ，ａ″によつて第２組の第２半
導体スイツチング素子Ｔ２にベース電流１Ｂ２が供給さ
れ、第２半導体スイツチング素子Ｔ２はオフからオンに
なる。第２半導体スイツチング素子Ｔ２を時ｎ１〜Ｔ２
の一定期間オン状態にするので、直流電源Ｅより第２イ
ンダクタンス！、第２半導体スイツチング素子Ｔ２を通
して電流が流れ、時刻らで第２半導体スイツチング素子
Ｔ２がオフすると第２インダクタンス！、コンデンサＣ
２の閉回路に振動が発生し、第２インダクタンスＬ２の
磁束の一部と鎖交する二次巻線ｎ１の端子ｂ−ｂ″間に
発生する電圧Ｖｂｂ″によつて第３組の第３半導体スイ
ツチング素子Ｔ３にベース電流１Ｂ３が供給され、第３
半導体スイツチング素子Ｔ３は時Ｎ．２〜Ｔ３の一定期
間オン状態となる。

第３半導体スイツチング素子Ｔ，がオフからオンになる
と、直流電源Ｅより第３インダクタンス！、第３半導体
スイツチング素子Ｔ３を通し電流１３を通し電流１３が
流れるが、時刻ちで第３半導体スイツチング素子Ｔ３が
オフすると、第３インダクタンス！、コンデンサＣ３の
閉回路に振動が発生し、第３インダクタンスＬ，の磁束
の一部と鎖交する二次巻線への端子ｃｍｃ″間に発生す
る電圧Ｖｃｃ′によつて、第１半導体スイツチング素子
Ｔ１にベース電流１Ｂ１が供給され第１半導体スイツチ
ング素子Ｔ１は時亥！１ｔ３〜Ｔ，の一定期間オン状態
となる。

第１半導体スイツチング素子Ｔ１がオフからオンになる
と、直流電源Ｅより第１インダクタンス！、第１半導体
スイツチング素子Ｔ１を通して電流１１が流れ、第１半
導体スイツチング素子Ｔ１が時刻ζでオフすると、第１
インダクタンスＬ１コンデンサＣ１の閉回路に振動が発
生し、第１インダクタンスレの磁束の一部と鎖交する二
次巻線ｎ１の端子ａ−ａ″間に発生する電圧Ｖａａ″に
よつて、再び第２半導体スイツチング素子Ｔ２にベース
電流Ｉ２が供給され、この第２半導体スイツチング素子
Ｔ２は一定期間オン状態となる。

ここで、前記各二次巻線Ｎｌ，ｒｌ２，ｎ３の各端子間
電圧Ｖａａ″，Ｖｂｂ″，Ｃｃ″が負の時でも、各半導
体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３の各コレクタ電流
１１，ｉ２・Ｉ３が流れる理由について、第６図を参照
して説明する。

第６図は第１半導体スイツチング素子Ｔ１に関係する波
形図で、該スイツチング素子Ｔ１のベース・エミツタ間
電圧は同図ｅに示すようになる。ここで、時刻Ｔ３より
ベース電流１Ｂ１が流れ始めるまでの期間ｔ″３及びベ
ース電流１Ｂ１が負になり、第３インダクタンスＬ３と
第３コンデンサＣ３による振動電圧Ｖ３により逆バイア
スされる期陣″４は極めて小さくなつている（上記期俳
″３，ｔ″４は、第３インダクタンスＬ３の二次巻線〜
の比を変え、端子間電圧Ｖｃｃ″を変えることにより、
つまり端子間電圧Ｖｃｃ″を大きくする程小さくなる）
。また、コレクタ電流１１のキヤリア畜績による遅れ等
によるターンオフタイムのため、ベース電流１Ｂ１が負
になつた直後でもコレクタ電流１１は流れ、期間ｔ″４
経果後１１＝０となるのである。また、上述の如く上記
期間ら，ｔ″，は、実際は図示のものより極めて小さく
（判り易いように第４図及び第６図では長く図示してい
る入振動周期より小さいので、スイツチング素子Ｔ１が
オンする期間（時刻ら〜Ｔ４）は、インダクタンスＬ３
、コンデンサＣ３の固有振動周期の半分になり、その振
動周期に周期してスイツチング素子Ｔ１はオン、オフす
るのである。

上記する動作の繰り返しによつて三組の第１、第２、第
３半導体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３は交互にオ
ン、オフするので第１、第２、第３インダクタンスＬｌ
，Ｌ．，Ｌ３の誘導起電力による接続点Ａ−Ｂ間の電圧
ＶＡＢｓＢ−Ｃ間の電圧ＶＢＣｌＣ−Ａ間の電圧ＶＣＡ
は高圧交流電圧となつてリアクタンスＣ４，Ｃ５，Ｃ６
を介して放電灯Ｅｌ，ｅ２，ｅ３に印加され、３個の各
放電灯Ｅｌ，ｅ２，ｅ３を点灯し、第１、第２、第３半
導体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３をオン、オフす
る振動周期は数ＫＨｚから１００ＫＨｚ位に設定される
。

次に、第２図及び第４図におけるコレクタ電流１１，ｉ
２，ｉ３の動作波形について、第７図乃至第１０図を参
照して説明する。１第２図（従来例）ね場合のコレクタ
電流１１，１２は、重負荷（負荷の消費電力が大きい場
合）の例を示しており、第４図（本発明の実施例）の場
合のコレクタ電流１１，ｉ２，ｉ３は軽負荷（負荷の消
費電力が小さい場合）の例を示している。

従つて、従来例を軽負荷とすれは、第７図のｂの如き波
形となり、実施例を重負荷とすれば、第８図のｂの如き
波形となる。

２第４図に示す期腓，−Ｔ３では、Ｖｃｃ″の負の電圧
によつて逆バイアスされていて、トランジスタＴ１と並
列接続された帰還ダイオードＤ１に帰還電流１Ｄ１が流
れる（第９図及び第１０図参照）。

第４図の場合、トランジスタＴ１がオンする期間ｔ″２
（第１０図参照）は、第３インダクタンスＬ３、コンデ
ンサＣ３の固有振動周期の半分になる。

（Ｌｌ，Ｃｌ，Ｌ，，Ｃ２，Ｌ３，Ｃ３を同じ値に設定
すると、Ｌｌ，Ｃｌの固有振動周期と同じであるので、
ｔ″１＝ｔ″２になる。）第２図の場合に比較し、トラ
ンジスタＴ１のオンする期間が長くなり、コレクタ電涛
，がオフする時点のインダクタンスＬ１の電磁エネルギ
ーが大きくなるので、インダクタンスレに誘起される電
圧も大きく、帰還ダイオードＤ１に流れる期間も大きく
なつている。

（第２図の場合ではトランジスタＴ１がオフして、イン
ダクタンスＬ１に振動電圧が誘起する期間と、トランジ
スタＴ１及び帰還ダイオードＤ１に流れる期間を合成し
た期間とがほぼ一致しているのに対して、第４図の場合
では、トランジスタＴ１及び帰還ダイオードＤ１に流れ
る期間を合せた期間の方が大きい。）従つて、上記１，
２に示す理由により、コレクタ電流１１，ｉ２，ｉ３は
第２図及び第４図に示すようになる。

第５図は本発明の他の実施例であり、同図において、Ｐ
″は起動パルス発生回路で、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ７
との並列回路と、２個のダイオードＤ４，Ｄ５の逆方向
並列回路とを直列にして交流電源Ａｃを整流した直流電
源Ｅの両端に接続し、その直並列の充電回路て第１、第
２、第３半導体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３のバ
イアス回路を構成する。而して、起動動作は全波整流器
Ｒｅｃの正端子より抵抗Ｒ４を介して各二次巻線Ｎ３，
ｎｌ，ｎ２および各半導体スイツチング素子Ｔｌ，Ｔ２
，Ｔ３のベース．エミツタに電流を供給して起動させる
ものであり、例えば、：次巻線ｊの極性が順バイアスの
場合、抵抗Ｒ１→第１の半導体スイツチング素子Ｔ１の
ベース．エミツタ→ダイオードＤ４→二次巻線ｊ一抵抗
Ｒ１を介して半導体スイツチング素子Ｔ１をオンさせ、
逆バイアスの場合、二次巻線Ｎ３→ダイオードＤ５→第
１の半導体スイツチング素子Ｔ１のエミツタ．ベース→
抵抗Ｒ１→二次巻線Ｎ３で逆バイアスさせる。

なお、抵抗Ｒ４及びダイオード八によつて流れる電流に
よるダイオード八のオン電圧分及び全波整流器Ｒｅｃの
負の電位より二次巻線ｊの電位が高いので起動しやすく
なつている。このようにして各半導体スイツチング素子
Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３の特性の差によつていずれか一組の半
導体スイツチング素子がオンし、そしてオフすると他の
半導体スイツチング素子が順次オン、オフを繰り返えし
起動される。尚、この実施例におけるフイラメント回路
Ｆｌ，ｆ２，ｆ３は図外予熱回路に接続されるものであ
る。

そして、前記各実施例における半導体スイツチング素子
に代えて両方向性半導体スイツチング素子を用い、直流
電源に代えた交流電源により駆動する如く構成しても差
支えなく作動することができる。上述するように本発明
によれば、コンデンサを並列接続する第１、第２、第３
インダクタンスと第１、第２、第３半導体スイツチング
素子とで構成される三組の直列回路を直流電源の両端に
並列接続すると共に前記第１、第２、第３インダクタン
スと、帰還電流用のダイオードを並列接続する第１、第
２、第３半導体スイツチング素子の夫々の接続点間に挿
入する三組の放電灯とリアクタンスの直列回路を設けて
なる振動回路とし、前記三組のインダクタンスには夫々
二次巻線を設けてその出力を相互に他の組のインダクタ
ンスと接続する半導体スイツチング素子の交互制御入力
とし、その半導体スイツチング素子のオフ動作時に発生
する各インダクタンスの誘導起電力を放電灯に印加する
如く構成すると共に、いずれか一組の半導体スイツチン
グ素子を電源投入時オン動作させる起動パルス回路を設
けてなる放電灯点灯装置とすることによつて、従来の如
くコンデンサを並列接続したインダクタンスと半導体ス
イツチング素子とを直列構成した二組の振動回路と帰還
タイオートをもつて１個の放電灯しか点灯できなかつた
ものが、本発明では一組の振動回路を付加することによ
つて３個の放電灯を点灯することができ、しかも各放電
灯に印加される電圧は夫々休止期間が存在すること）な
り、高周波動作で放電灯に電力を供給する場合に、休止
期間の無い場合ど比較してランプ電圧が上昇するもので
あるから、本発明は従来に比しランプ電圧の上昇によつ
て回路効率がよくなり、かつ、ランプ発光効率の低下が
無くなり、簡易でしかも効率の良い放電灯点灯装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２図は従来の放電灯点灯装置を示し、第１
図は回路図、第２図は動作波形図である。 第３図乃至第５図は本発明放電灯点灯装置の実施例を示
し、第３図は一実施例の回路図、第４図は各部動作波形
図、第５図は他の実施例の回路図、第６図は第３図に示
す実施例の第１半導体スイツチング素子に関する動作波
形図、第７図乃至第１０図は上記第２図及び第４図にお
けるコレクタ電流の動作波形の異なりを説明するための
図で、第７図は従来例の波形図、第８図は本発明に係る
波形図、第９図は要部回路図、第１０図は第９図に係る
動作波形図である。Ｌｌ，Ｌ，，Ｌ３・・・インダクタ
ンス、Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ，・・・・半導体スイツチング素
子、Ｐ・・・起動パルス発生回路）Ｃｌ９Ｃ２９Ｃ３素
＄ｏコンデンサ〜Ｄｌ９Ｄ２９Ｄ３・Ｏ帰還ダイオード
、Ｒ４・・・抵抗、Ｃ７・・・コンデンサ、Ｃ４，Ｃ５
，Ｃ６・・・リアクタンス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンデンサを並列接続する第１、第２、第３インダ
   クタンスと帰還電流用のダイオードを逆方向に並列接続
   する第１、第２、第３半導体スイッチング素子とで構成
   される三組の直列回路を直流電源の両端に並列接続する
   と共に前記第１、第２、第３インダクタンスと第１、第
   ２、第３半導体スイッチング素子の夫々の接続点間に挿
   入する三組の放電灯とリアクタンスの直列回路を設け、
   前記三組のインダクタンスには夫々に二次巻線を設けて
   その出力を相互に他の組のインダクタンスと接続する半
   導体スイッチング素子の交互制御入力とし、その半導体
   スイッチング素子のオフ動作時に発生する各インダクタ
   ンスの誘導起電力を放電灯に印加する如く構成すると共
   にいずれか一組の半導体スイッチング素子を電源投入時
   オン動作させる起動パルス発生回路を設けてなる放電灯
   点灯装置。