JPS63195998A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、商用交流を全波整流し且つ平滑して得られた
直流電力または直流電源の直流電力によって発振回路、
スイッチング素子および出力トランスからなる他動イン
バータを駆動させ、このインバータの高周波出力で放電
灯を点灯する装置に関するものである。

〈従来の技術とその問題点〉 この種のインバータを備えた放電灯の点灯装置において
は、これの動作時において負荷の異常状態が発生した場
合、例えば放電灯の寿命末期におけるエミッションレス
の状態が発生した場合に、インバータのスイッチング素
子の損失が大きくなってこれの温度が上昇し、やがてス
イッチング素子が破壊されることがある。そのため、ス
イッチング素子に放熱器を付設して温度上昇の軽減を図
ったり、各回路構成部品に熱容量の大きいものを使用し
たりして温度上昇対策を講じている。また、インバータ
の出力トランスにおいても、前述の負荷の異常状態が発
生した場合には、直流偏磁のために異常状態が発生する
から、これの防止策として出力トランスとして大型のも
のを用いている。

このようにインバータの各回路構成部品に温度上昇対策
を講じているために、インバータが大型化するとともに
高価となる欠点がある。

〈目的〉 本発明は、このような従来の問題点に漏みなされたもの
で、インバータの回路構成部品自体に大型化を招く温度
上昇防止機構を設けることなく、スイッチング素子の異
常な温度上昇を検出した時にインバータの発振周波数を
切り換えて負荷電流を低減させることにより、インバー
タの各回路構成部品の温度上昇を抑制し、安価で小型化
を達成したインバータ方式の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〉 本発明の放電灯の点灯装置は、前記目的を達成するため
に、発振回路と、この発振回路によりオン・オフ制御さ
れるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン
・オフ動作により直流電力が断続的に供給され負荷とし
ての放電灯に交流電力を供給する出力トランスとで構成
されるインバータを備えた放電灯の点灯装置において、
前記スイッチング素子に熱接触状態に設けられてこれの
温度を感知する感温素子と、前記発振回路の発振周波数
の可変手段と、前記感温素子が前記スイッチング素子の
温度上昇を検知した時に負荷電流を低減すべき発振周波
数に前記可変手段を切換え制御する切換え手段とを具備
した構成を特徴とするものである。

〈作用〉 負荷としての放電灯に例えばエミッションレス状態等の
異常状態が発生すると、この異常状態によってスイッチ
ング素子の損失が大きくなってこれの温度が異常上昇す
る。この温度上昇を感温素子が懇知してインバータの発
振周波数の可変手段が切換え手段により切換えされ、発
振周波数が可変されて負荷電流が低減し、この負荷電流
の低減によりスイッチング素子およびインバータの他の
回路構成部品の温度が低下または上昇を抑制されてこれ
らの破壊を防止する。

〈実施例〉 以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

本発明の一実施例を示した第１図において、交流電源１
の商用交流が全波整流器２により全波整流された後、平
滑用コンデンサ３で平滑されて直流電力に変換され、こ
の直流電力がインバータの発振回路４および出力トラン
ス５に供給される。

発振回路４の主要構成要素である発振素子６は、電圧比
較器、ＳＲ７９７１７０７１回路およびトランジスタバ
・ノファー回路等を内蔵した半導体集積回路からなり、
例えばシグネティソクス社製のＮＥ５５５が用いられる
。この発振素子６は電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤ間
に抵抗７を介して直流電力が供給されて駆動し、発振周
波数決定用素子であるタイミング抵抗８．９とタイミン
グコンデンサ１０の各値により決定される時定数に対応
する発振周波数で発振動作する。ここで、発振素子６の
放電端子ＤＣとスレッショルド端子ＴＨとの間に直列接
続されたダイオード１１と抵抗１２とによりタイミング
コンデンサ１０の充電と放電との条件を違えている。

発振素子６の出力端子ＯＵＴからの発振出力が、これの
発振周波数の可変手段である４進リプルカウンタ１３に
入力される。この４進リプルカウンタ１３は２個のフリ
ップフロップ１３１，１３２が直列接続された公知のも
ので、前段のフリップフロップ１３１の出力端子Ｑ１お
よび後段のフリップフロップ１３２の出力端子Ｑ２から
は、それぞれ発振周波数を２および２に分周した周波数
信号が出力される。即ち、後段のフリップフロップ１３
２の出力周波数は前段のフリップフロップ１３１のそれ
に対して２となる。

この両フリフプフロップ１３１．１３２の各出力が、そ
れぞれ個別のフォトカブラ１４．１５の各フォトトラン
ジスタ１４Ｂ、１５Ｂおよび波形改善用のコンデンサ１
６と抵抗１７との並列回路を介してトランジスタからな
るスイッチング素子１８のベースに印加され、スイッチ
ング素子１８がオン・オフ制御される。中間タップが全
波整流器２の正側の直流出力端に接続された単巻形の出
力トランス５は、その一方の巻線端がスイッチング素子
１８に接続され、スイッチング素子１８のオン・オフ動
作により直流電力が断続的に供給され、他方の巻線端に
発生する高周波交流電力を、コンデンサからなる限流素
子１９を介して負荷となる放電灯２０に供給される。

次に前述の発振周波数の可変手段である４進リプルカウ
ンタ１３の両出力端子Ｑ、、Ｑ、の各出力信号を切換え
制御する切換え手段の構成について説明すると、全波整
流器２の両直流出力端間に、発振素子６に供給される電
源を安定化するための抵抗７とツェナダイオード２２お
よび前述のフォトカプラ１５の発光ダイオード１５Ａが
直列接続されており、抵抗７とツェナダイオード２２の
接続点と全波整流器２の負側の直流出力端との間に、サ
イリスタ２３と前述のフォトカプラ１４の発光ダイオー
ド１４Ａとの直列回路およびスイッチング素子１８に熱
接触状態に対設されたサーミスタからなる感温素子２４
とこれの抵抗値検出用の抵抗２５との直列回路がそれぞ
れ接続されており、感温素子２４と抵抗２５との接続点
がツェナダイオード２６を介してサイリスタ２３のゲー
トに接続され、サイリスタ２３のゲートが抵抗２７を介
して全波整流器２の負側の直流出力端に接続されている
。なお、図において各フォトカプラ１４．１５を便宜上
２分割して図示してあり、２分割した両側のａ、ｂ、ｃ
、ｄの各点はそれぞれ同一点を示し、また、感温素子２
４の両側端子Ａ、Ｂはそれぞれ接続端子Ａ’　、Ｂ’に
接続されている。

次に、前記実施例の作用について説明する。いま放電灯
２０が正常点灯している場合、スイッチング素子１８は
余分な負担がかからないので温度が上昇することがなく
、この温度を感知する感温素子２４は通常の抵抗値を保
持する。従って、感温素子２４に流れる電流は少なく、
この電流による抵抗２５の両端電圧がツェナダイオード
２６のツェナ電圧以下であってツェナダイオード２６お
よびサイリスク２３が共に非導通状態であり、他方のツ
ェナダイオード２２を通じて他方のフォトカプラ１５の
発光ダイオード１５Ａに電流が流れ、この発光ダイオー
ド１５Ａが発光駆動され、且つフォトトランジスタ１５
Ｂがオン状態となる。そのため、リプルカウンタ１３の
第１の出力端子Ｑ１からのみ発振回路４の発振周波数を
〃に分周した周波数信号が取り出され、且つこの周波数
信号でスイッチング素子１８がオン・オフ制御され、こ
のスイッチング素子１８のオン・オフ動作により出力ト
ランス５に直流電力が断続的に供給され、それにより出
力トランス５で得られた高周波交流電力が放電灯２０に
供給されて放電灯２０が点灯状態を維持する。

そして、負荷の放電灯２０に異常状態が発生した場合、
例えば放電灯２０が寿命末期に至ってエミッショッレス
状態が発生した場合、または周囲温度が上昇した場合、
負荷電流が増大し、スイッチング素子１８は損失が大き
くなって温度が異常に上昇する。それに伴って感温素子
２４の抵抗値が減少していき、この感温素子２４の電流
が増大して抵抗２５の両端電圧が上昇していく。この抵
抗２５の両端電圧がツェナダイオード２６のツェナ電圧
以上になると、ツェナダイオード２６が導通状態となっ
てサイリスク２３のゲートに電流が流れ、サイリスタ２
３が導通状態となってフォトカプラ１４の発光ダイオー
ド１４Ａに電流が流れ、このフォトカプラ１４のフォト
トランジスタ１４Ｂが導通状態となる。勿論のことなが
ら、この時フォトカブラ１５の発光ダイオード１５Ａは
オフ状態となりフォトトランジスタ１５Ｂは非導通状態
となる。従って、リプルカウンター３の第２の出力端子
Ｑ２から発振回路４の発振周波数をＡに分周した周波数
信号が取り出される。即ち、この周波数信号は前述の第
１の出力端子Ｑ、からの周波数信号に対し半分の周波数
となる。ここで、コンデンサからなる限流素子１９のイ
ンピーダンス値Ｚは、なることによって太き（なり、負
荷電流が減少することによりスイッチング素子１８およ
びインバータの他の回路構成部品の温度が低下し、これ
らの破壊を防止する。

第２図は本発明の他の実施例を示し、同図において第１
図と同−若しくは同等のものには同一の符号を付してあ
り、第１図との相違点は、限流素子２８としてチョーク
コイルを用い、それに伴ってリプルカウンター３の第１
および第２の出力端子Ｑ＋、Ｑｚを、第１図とは逆にそ
れぞれ他方のフォトカプラ１５および一方のフォトカプ
ラ１４の各フォトトランジスタ１５Ｂ、１４Ｂに接続し
た構成のみである。

即ち、限流素子２８として用いたチョークコイルのイン
ピーダンス値Ｚは、衆知のようにＺ＝２πｆＬで表され
るから、第１図の場合と同様に放電灯２゜の異常状態発
生時に前記インピーダンス（ＩＩＺを高くする効果を得
るためには、発振周波数ｆを異常状態時に高くする必要
がある。そこで、リプルカウンタ１３と両フォトカプラ
１４．１５の各フォトトランジスタ１４Ｂ、１５Ｂとを
前述のように第１図の場合と逆にしてあり、放電灯２０
が異常状態となって一方のフォトカプラ１４がオン状態
となると、リプルカウンタ１３の高い周波数信号が取り
出される。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示し、同図におい
て第１図および第２図と同−若しくは同”等のものには
同一の符号を付しである。そして、コンデンサ２９、抵
抗３０およびラインフィルタ３１は、電源ノイズの混入
或いは回路から電源に対してノイズが伝送されるのを防
止するためのもので、平滑用コンデンサ３には放電用抵
抗３２が並列接続されている。この抵抗３２は、インバ
ータの停止時にコンデンサ３の充電電荷を放電して回路
の安全を保つためのものである。電源投入された初期時
、全波整流器２で整流された直流電力がコンデンサ３３
を介し、コンデンサ３７とにより分圧され、発振素子６
に対しこれの発振動作に必要な電力が供給され、発振素
子６が発振動作を開始し、発振素子６の発振により出力
トランス５を介して放電灯２０に高周波交流電力が供給
される。

次に発振回路４′について説明すると、発振素子６は、
前述のように半導体集積回路からなり、コンデンサおよ
び抵抗の定数を変えるだけで発振周波数を任意に可変で
きるものである。トリガ端子ＴＲとスレッショルド端子
ＴＨの接続点と接地端子ＧＮＤとの間にタイミングコン
デンサ１０が接続され、トリガ端子ＴＲとスレッショル
ド端子ＴＨの接続点と放電端子ＤＣとの間に、ダイオー
ド１１と第１図および第２図に示した抵抗１２と実質的
に同等の周波数微調整用の可変抵抗１２′の直列回路と
、２個のタイミング抵抗９Ａ、９Ｂの直列回路とが接続
されている。ここで、両タイミング抵抗９Ａ、９Ｂは、
第１図および第２図で示したタイミング抵抗９の抵抗値
を所定の比率で分割した各抵抗値をそれぞれ有している
。この一方の抵抗９Ａにスイッチ３８が並列に接続され
ており、このスイッチ３８は感温素子２４の電流量が増
大した時にオフ状態に切換えられるもので、例えば、感
温素子２４に流れる電流がベースに入力されるＮＰＮ形
トランジスタ、または感温素子２４に流れる電流により
励磁されるリレーの接点等により構成できる。前記発振
素子６は、タイミングコンデンサ１０が充電および放電
を繰り返すことによって自己発振動作を行い、出力端子
ＯＵＴから発振出力する。この自己発振動作を行わせる
ためには、リセット端子Ｒ３を“Ｏ”レベルにしないこ
とが必要であり、実施例では、全波整流器２の両直流出
力端子間に直列接続された２個の電源供給用のコンデン
サ３９．４０の接続点に接続されている。また、コント
ロール端子ＣＶにはバイバスコンデンサ４１が接続され
、このバイパスコンデンサ４１により電源ノイズの影否
を除外している。

従って、放電灯２０が正常点灯している場合にはスイッ
チング素子１８の温度が上昇することがなく、これを感
知する感温素子２４が通常の抵抗値を保持していること
により、スイッチ３８を作動すべき電流が感温素子２４
に流れないので、スイッチ３８がオン状態を保持し、タ
イミングコンデンサ１０は両タイミング抵抗９Ｂを通じ
て放電される。そして、負荷の放電灯２０に異常状態が
発生した場合、スイッチング素子１８は損失が大きくな
って温度が異常に上昇する。それに伴って感温素子２４
の抵抗値が減少して電流量が増大していき、スイッチ３
８が作動されてオフ状態となり、一方のタイミング抵抗
９Ａが９Ｂに追加接続される。そのため、タイミングコ
ンデンサ１０がタイミング抵抗９Ａ、９Ｂを介して放電
されるから、放電時間が長くなり、従って発振周波数が
低くなる。ここで、限流素子１９としてコンデンサが用
いられているから、第１図の場合と同様に発振周波数が
低くなることにより限流素子１９のインピーダンス値が
増大して負荷電流が減少する。

第４図は第３図の変形実施例であって、第２図と同様に
チョークコイルを限流素子２８として用いた場合の第３
図に対し構成が相違する発振回路４″のみを示しである
。タイミング抵抗９として第３図の２個のタイミング抵
抗９Ａ、９Ｂの合成抵抗値と等しい抵抗値を有するもの
を１個設けるとともに、第３図のタイミングコンデンサ
１０に代わりこれの容量を所定の比率で２分割した各容
量をそれぞれ有する２個のタイミングコンデンサ１０Ａ
。

１０Ｂを直列接続し、これの一方のタイミングコンデン
サＩＯＡにスイッチ３８を並列接続した構成になってい
る。

チョークコイルを限流素子２８として用いたので、第２
図の場合と同様に、放電灯２０の異常状態の発生時に、
限流素子２８のインピーダンス値を大きくして負荷電流
を低減させるためには、発振周波数を高（する必要があ
る。そこで、スイッチ３８をオンして一方のタイミング
コンデンサ１０Ａを短絡する。そのため、放電時間が長
くなって発振周波数が低くなる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明の放電灯の点灯装置によると
、インバータのスイッチング素子に感温素子を熱接触状
態で設け、この感温素子がスイッチング素子の温度上昇
を検知した時に切換え手段を作動させて発振周波数の可
変手段を切換え制御し、負荷電流が低減すべき発振周波
数に切換える構成としたので、放熱器や熱容量の大きい
回路部品を用いると云った温度上昇対策を何ら講じるこ
となく、負荷の異常状態時におけるインバータの回路構
成部品の温度上昇を阻止してこれらの破壊を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は何れも本発明の放電灯の点灯装置の
それぞれ異なる実施例の電気回路図、第４図は本発明の
さらに他の実施例の一部の電気回路図である。 ４．４’、４”・・・発振回路 ５・・・出力トランス ６・・・発振素子 ８．９．９Ａ、９Ｂ、１２・・・タイミング抵抗１０、
ＩＯＡ、１０Ｂ・・・タイミングコンデンサ１３・・・
リプルカウンタ １３１．１３２・・・フリップフロップ１４、１５・・
・フォトカプラ １８・・・スイッチング素子 ２０・・・放電灯 ２４・・・感温素子 ３８・・・スイッチ 特許出願人　　　　株式会社共進電機製作所代　理　人
　　　　　　　弁理士　西１）新第４図 手続ネ甫正占（自発） 昭和６２年　３月２７日 昭和６２年　特　許　願　第２７６２３号２、考案の名
称 放電灯の点灯装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　大阪市住吉区殿辻１丁目５番９号氏名　　株式
会社共進電機製作所 代表者　　渡辺幸謹 ４、代理人 住所　　大阪市北区兎我野町１５番１３号ミユキビル　
　電話（０６）　３１５−７４８１〜２６、補正の対象
　　　　　明細書及び図面補正の内容 （１）明細書の第８頁第５行目および同頁第７行目にそ
れぞれ記載の「抵抗７」を「抵抗７１」に補正する。 （２）図面の第１図および第２図をそれぞれ別紙の通り
補正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振回路と、この発振回路によりオン・オフ制御
   されるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオ
   ン・オフ動作により直流電力が断続的に供給され負荷と
   しての放電灯に交流電力を供給する出力トランスとで構
   成されるインバータを備えた放電灯の点灯装置において
   、前記スイッチング素子に熱接触状態に設けられてこれ
   の温度を感知する感温素子と、前記発振回路の発振周波
   数の可変手段と、前記感温素子が前記スイッチング素子
   の温度上昇を検知した時に負荷電流を低減すべき発振周
   波数に前記可変手段を切換え制御する切換え手段とを具
   有したことを特徴とする放電灯の点灯装置。
2. （２）前記可変手段が、前記発振回路の出力端子に直列
   接続された複数個のフリップフロップで構成したｎ進リ
   プルカウンタからなり、前記切換え手段が、前記感温素
   子により択一的に駆動される一対のフォトカプラからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の放電
   灯の点灯装置。
3. （３）前記発振回路を、半導体集積回路からなる発振素
   子とこれに接続された発振周波数決定用のタイミング抵
   抗およびタイミングコンデンサとにより構成するととも
   に、前記可変手段を、前記タイミング抵抗またはタイミ
   ングコンデンサを切換える構成としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の放電灯の点灯装置。