JPS6158958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、フイラメント予熱型の放電灯を点灯
する放電灯始動装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来、この種の放電灯始動装置は、第５図に示
すように、電源１に電源スイツチ１３及び安定器
２を介してフイラメント予熱型の放電灯３を接続
し、この放電灯３のフイラメント４，４′非電源
側端子間に始動用高圧を発生するパルス発生回路
５と、フイラメント予熱を制御する予熱通電用ス
イツチ回路６と、予熱通電用スイツチ回路６を制
御する予熱制御回路９とを接続し、放電灯始動時
には、負の半サイクルにおいて始動用高圧パルス
を印加しつつ、正の半サイクルにおいて予熱電流
を流して点灯へと移行させ、放電灯点灯中は、放
電灯３の両端電圧の低下等を検知して始動用高圧
パルスの発生を停止するとともに、予熱制御回路
９により予熱電流を遮断している。しかしなが
ら、このような従来例にあつては、放電灯３が寿
命のためにフイラメント４，４′が放電不良とな
つたり、放電灯３のガラス管の破損等により管内
真空度が異常に低下して放電灯３が正常点灯不能
状態なると、放電灯両端電圧に基いてフイラメン
ト予熱を制御している予熱制御回路９は、フイラ
メント４，４′に予熱電流を流し続けるようにな
つていた。

この場合、予熱通電用スイツチ素子等の電子回
路部品及び安定器２には、異常電流が流れ続ける
ことになり、温度上昇して発煙、劣化等が生じる
と共に、始動機能を失う故障状態に陥る恐れがあ
つた。また、不要な電力損失も大きくなり、しか
も、温度上昇を防止するために放熱フイン等を付
加する必要が生じ、始動装置の全体形状が大きく
なるという問題があつた。また、周囲温度が低い
場合において、負の半サイクルにおいて高圧パル
スの印加により微放電を行つているにも拘わら
ず、次の正の半サイクルで予熱を行うために放電
灯３に印加される電圧が低くなつて放電が持続せ
ず、正常点灯に移行できない場合があるという問
題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、放電灯の寿命、管
内真空度の低下等による異常点灯時に、フイラメ
ントの予熱電流が流れ続けて電子回路部品、安定
器等の温度上昇による発煙や破損を防ぐことがで
きるとともに不要な電力消費を防止することがで
き、さらにまた、周囲温度が低い場合における始
動特性を改善することができる放電灯始動装置を
提供することにある。

〔発明の開示〕

（実施例） 第１図は本発明一実施例を示すもので、１は商
用周波の電源で、この電源１に電源スイツチ１３
及びチヨークコイルのような安定器２を介して放
電灯３のフイラメント４，４′の一端を接続す
る。この放電灯３のフイラメント４，４′の非電
源側端子には、始動用高圧パルスを発生するパル
ス発生回路５が接続されており、このパルス発生
回路５は、前記電源１の負の半サイクル期間に順
方向となる３端子サイリスタ１４と、抵抗１６が
並列接続されたコンデンサ１５との直列回路及び
抵抗１７，１８の直列回路をフイラメント４，
４′の非電源側端子間に接続し、抵抗１７，１８
の接続点をサイリスタ１４のゲート端子に接続し
て形成されている。また、このパルス発生回路５
と並列に、電源１の正の半サイクル期間に順方向
となる方向に予熱通電用スイツチ素子たる予熱通
電用サイリスタ６ａとダイオード１９の直列回路
が接続されている。

さらにまた、上記パルス発生回路５と並列に、
放電灯両端電圧を整流して分圧平滑した分圧電圧
を形成する分圧平滑回路７と、上記分圧電圧と基
準電圧とを比較して該分圧電圧が基準電圧より高
いときに予熱通電用スイツチを導通させると共に
該分圧電圧が基準電圧よりも低いときに予熱通電
用スイツチ素子を遮断させる予熱制御信号を出力
する比較スイツチ回路８と、該予熱制御信号によ
り予熱通電用サイリスタ６ａを制御するスイツチ
制御回路９ａとよりなる予熱制御回路９が接続さ
れている。

ここに、分圧平滑回路７は、電源１の負の半サ
イクルに順方向となるダイオード２０と抵抗２
１、及び抵抗２２の直列回路をフイラメント４，
４′の非電源側端子に接続し、抵抗２２と並列に
コンデンサ２３を接続して形成されている。

また、比較スイツチ回路８は、分圧平滑回路７
の抵抗２２の両端に、NPNトランジスタ２４の
エミツタ、ベース端子とツエナーダイオード等の
定電圧素子２５との直列回路を接続し、トランジ
スタ２４のコレクタ端子と直列に、制御用スイツ
チ素子たるNPNトランジスタ１０のエミツタ、
コレクタ端子を接続して形成されている。

また、スイツチ制御回路９ａは、トランジスタ
１０のコレクタ端子と共通端子ｅ（予熱通電用サ
イリスタ６ａのカソードに接続）との間に接続さ
れた抵抗２８と、コンデンサ２６と、ダイオード
２７がベース、エミツタ端子間に逆並列接続され
るとともにコレクタ端子が抵抗３１及びダイオー
ド３２を介してフイラメント４の非電源側端子に
接続されたNPNトランジスタ２９と、トランジ
スタ２９のコレクタ、エミツタ端子にベース、エ
ミツタ端子がそれぞれ接続されるとともにコレク
タ端子が抵抗３３及びダイオード１９を介してフ
イラメント４の非電源側端子に接続されたトラン
ジスタ３０とで形成されており、トランジスタ３
０のコレクタ端子が予熱通電用サイリスタ６ａの
ゲートに接続されている。

一方、電源投入から一定時間経過後に予熱遮断
信号を出力する限時スイツチ回路３８は、分圧平
滑回路７の抵抗２２と並列に接続されたコンデン
サ１１及び抵抗１２の直列回路よりなる時定数回
路と、抵抗２２に並列接続されたトランジスタ３
４及び抵抗３５の直列回路と、コンデンサ１１及
び抵抗１２の接続点とトランジスタ３４のベース
端子との間に接続される抵抗３６及び定電圧ダイ
オードのような定電圧素子３７の直列回路とで形
成されており、予熱通電用サイリスタ６ａの導通
用予熱制御信号の出力を停止させる制御用スイツ
チ素子たるトランジスタ１０をトランジスタ３４
のコレクタ出力として出力される予熱遮断信号に
て制御するようになつている。すなわち、トラン
ジスタ１０のベース端子には、抵抗３９，４０，
２２にて分圧されたトランジスタ３４のコレクタ
電圧が印加されており、電源１が投入されてから
時定数回路及び定電圧素子３７にて設定される一
定時間後にトランジスタ１０を遮断するようにな
つている。また、この一定時間は、正常な放電灯
始動時の予熱時間よりも長く設定している。

第２図は実施例の動作説明図であり、第２図イ
は電源１の電圧波形、同図ロは放電灯３の両フイ
ラメント４，４′の非電源側端子間の電圧波形、
同図ハは始動回路に流れる電流波形、同図ニは抵
抗２２の両端の分圧電圧波形をそれぞれ示してい
る。

まず最初に、放電灯３が正常な場合において、
電源スイツチ１３を閉成した直後の通常の始動動
作について説明する。いま、電源１の負の半サイ
クルにおいて、パルス発生回路５のコンデンサ１
５の両端電圧は抵抗１６により放電されて０にな
つており、３端子スイツチ素子１４は遮断状態に
なつている。次に、予熱通電サイリスタ６ａを通
して流れていた予熱電流が時刻t₂で０となると、
予熱通電用サイリスタ６ａが遮断して放電灯３の
両端に第２図イのように既に負の波高値付近に達
している電源１から急激に負の電圧が加わる。こ
こに、抵抗１８，１７による分圧比をうまく選定
しておくことにより、抵抗１８，１７にて分圧さ
れた電圧により３端子スイツチ素子１４のゲー
ト、カソード間にゲート電流が流れ、３端子スイ
ツチ素子１４は直ぐにターンオンしてそのアノー
ド、カソード間が導通状態となり、電源１からフ
イラメント４′、３端子スイツチ素子１４、コン
デンサ１５、フイラメント４、安定器２、スイツ
チ１３を通して電流が流れ、コンデンサ１５の端
子電圧が３端子スイツチ素子１４のカソード側が
正になる方向（図示した極性）に増大する。次
に、コンデンサ１５の端子電圧の上昇に従い、コ
ンデンサ１５から３端子スイツチ素子１４のカソ
ード、ゲート、抵抗１７を通る閉回路を通して３
端子スイツチ素子１４のゲートに対し、逆方向に
電流が流れて増大してゆき、３端子スイツチ素子
１４のアノードからカソードに流れる電流と、ゲ
ートに流れる逆電流との比が一定値となる時刻t₃
にて３端子スイツチ素子１４が遮断し、安定器２
のインダクタンスにより第２図ロの実線で示す如
き高圧パルス電圧Vpが発生する。この場合、電
源スイツチ１３を閉成した直後においては、放電
灯３の両フイラメント４，４′は温度が低いため
に高圧パルスVpが印加されても放電灯３は点灯
せず、電源電圧波形が負の半サイクルから時刻t₄
で正の半サイクルに移行するまでの間、放電灯３
の両端電圧波形も第２図ロの実線の如き波形とな
る。

ところで、放電灯３の両端電圧は、分圧平滑回
路７のダイオード２０にて整流されるとともに、
抵抗２１，２２により分圧され、コンデンサ２３
により平滑されており、放電灯３が未点灯時に
は、第２図ニの実線で示す如き、充放電電圧波形
よりなる分圧電圧が発生する。

比較スイツチ回路８のトランジスタ２４及び定
電圧素子２５により構成される回路は、定電圧素
子２５にて設定される基準電圧と、分圧平滑回路
７から出力される分圧電圧の比較を行う回路であ
り、放電灯３の未点灯時には、抵抗２２の両端電
圧が定電圧素子２５で決まる電圧より大となり、
定電圧素子２５を通してトランジスタ２４のベー
ス、エミツタ端子間に電流が流れ、トランジスタ
２４は導通して電源スイツチ１３の投入後の短時
間の間は、予熱通電用サイリスタ６ａを導通させ
る予熱制御信号が出力される。なお、この場合、
後述のようにトランジスタ１０も電源投入から一
定時間の間導通しているので、予熱制御信号はそ
のまま出力され、スイツチ制御回路９ａへ入力さ
れる。

このとき、スイツチ制御回路９ａでは、ダイオ
ード２７、コンデンサ２６、トランジスタ１０，
２４を通して流れる電流によりコンデンサ２６が
図示した極性に充電されている。ここに、時間が
経過して電源電圧波形が負の半サイクルから０点
（時刻t₄）を経過して正の半サイクルに移行する
と、ダイオード３２、抵抗３１を通してトランジ
スタ２９のコレクタ端子に正電圧が加わることに
なるので、コンデンサ２６に蓄えられた電荷はト
ランジスタ２９のベース、エミツタ端子間、抵抗
２８の閉ループを介して放電されてトランジスタ
２９が導通状態となり、ダイオード３２、抵抗３
１を通してトランジスタ２９のコレクタ、エミツ
タ端子間を流れ、コレクタ、エミツタ端子間電圧
が低下してトランジスタ３０は遮断状態になる。
このため、ダイオード１９を介して予熱通電用サ
イリスタ６ａのアノード、カソード端子間に加わ
つた正電圧により抵抗３３、予熱通電用サイリス
タ６ａのゲート、カソード端子を通るトリガ電流
が流れ、時刻t₅にて予熱通電用サイリスタ６ａが
導通し、電源１から安定器２、放電灯３のフイラ
メント４、ダイオード１９、予熱通電用サイリス
タ６ａ、フイラメント４′を通して予熱電流が第
２図ハの時刻t₅〜t₇に示す如く流れる。この予熱
電流は電源電圧波形が正の波高値を過ぎて低下
し、時刻t₆にて正から負の半サイクルに移行した
後も、安定器２のインダクタンスにより流れ続
け、時刻t₇で０となつて予熱通電用サイリスタ６
ａが遮断する。

以上の動作を繰り返すことにより放電灯３のフ
イラメント４，４′は正の半サイクルで予熱され
ることにより温度上昇し、負の半サイクルで高圧
パルスVpが印加され、予熱の進行に従つて点灯
状態に移行して負の半サイクルで第２図ロに破線
で示すような点灯波形となり、その波高値が低く
なる。この状態に移行すると、第１図の分圧平滑
回路７の分圧電圧は、第２図ニの破線にて示す如
く低下し、定電圧素子２５により設定される基準
電圧以下となつてトランジスタ２４のベース電流
が流れなくなり、トランジスタ２４が遮断してコ
ンデンサ２６が充電されなくなる。このコンデン
サ２６の電荷が短時間後に放電すると、正の半サ
イクルでトランジスタ２９が遮断状態となり、ダ
イオード３２、抵抗３１を通してトランジスタ３
０のベース、エミツタ端子間に電流が流れ、トラ
ンジスタ３０が導通し、抵抗３３を通して流れる
電流はトランジスタ３０のコレクタ、エミツタ端
子間に流れ、トランジスタ３０のコレクタ、エミ
ツタ端子間電圧が低下して、予熱通電用サイリス
タ６ａのゲート電流が流れなくなり、予熱通電用
サイリスタ６ａが遮断し、放電灯３は正方向にも
点灯して完全点灯となる。

以上は放電灯３が正常な場合について述べたも
のであるが、放電灯３が寿命のため、放電不能と
なつたり、ガラス管の破損等により管内気圧が高
くなつたりした異常状態での始動動作について説
明する。

いま、電源スイツチ１３を閉成すると、電源１
の負の半サイクルにて抵抗２２の両端には第２図
ニの実線で示す電圧が生じ、限時スイツチ回路３
８のコンデンサ１１は、図示した極性に充電され
る。ここに、放電灯３が異常により点灯しない場
合、コンデンサ１１の両端電圧が抵抗１２、コン
デンサ１１の容量値で決まる充電時定数、及び定
電圧ダイオード３７の電圧で決まる一定時間後
に、定電圧ダイオード３７の基準電圧以上に達す
ると、トランジスタ３４のベース電流が流れてト
ランジスタ３４が導通状態になり、トランジスタ
３４のコレクタ、エミツタ端子間電圧が低下して
予熱遮断信号が出力される。

このトランジスタ３４のコレクタ、エミツタ端
子間電圧は、抵抗３９，４０，２２にて分圧され
ているため、トランジスタ３４のコレクタ、エミ
ツタ間電圧が高い場合には、抵抗３５、抵抗３９
を介してトランジスタ１０のベース、エミツタ端
子間にベース電流が流れ、トランジスタ１０は導
通状態であるが、トランジスタ３４が導通してコ
レクタ、エミツタ端子間電圧が低くなつた時に
は、ベース電流が流れなくなつてトランジスタ１
０は遮断状態となる。したがつて、比較スイツチ
回路８から予熱通電用サイリスタ６ａを導通させ
る予熱制御信号が出力されなくなり、スイツチ制
御回路９ａのコンデンサ２６が充電されなくなつ
て前述と同様にして予熱電流が遮断されて安定器
２及び始動回路の電子部品の温度上昇を未然に防
止するようになつている。

また、電源スイツチ１３の投入後、予熱遮断用
の限時スイツチ回路３８が動作し、予熱通電用サ
イリスタ６ａが遮断して予熱電流が強制的に停止
される迄に要する予熱遮断時間は、コンデンサ１
１の容量値及び抵抗１２の抵抗値を調整すること
により、正常な放電灯３の点灯に要する予熱時間
よりも長く設定しておくことにより、正常な放電
灯３の始動時には、トランジスタ１０の遮断より
もトランジスタ２４が先に遮断し、正常な放電灯
３の点灯には何等影響を与えない。

ところで、周囲温度が低下した場合において、
電源スイツチ１３の投入後に一定時間予熱して負
の半サイクルで放電が開始されても、周囲温度が
低く、しかも電源電圧が低い場合などの悪条件の
もとでは、放電灯３の両フイラメント４，４′間
の放電電流は、まだ十分に大きくなつておらず弱
い放電が行なわれているので、放電灯３の両端電
圧が十分に低減されない状態が持続している。従
つて、負の半サイクル側でパルス電圧が発生を続
けるか、もしくはパルス発生と消減を繰り返し、
また、分圧平滑回路７のコンデンサ２３の両端電
圧もまだ高いので、トランジスタ２４が導通し続
け、予熱通電用サイリスタ６ａも導通状態を続け
て未点灯状態を持続することがある。

このように、負の半サイクル側で放電が不完全
なために放電灯３の両端電圧が高くなつており、
予熱通電用サイリスタ６ａを導通状態にする状況
であつても、本発明にあつては、限時スイツチ回
路３８の時定数回路にて設定される一定時間後に
トランジスタ３４が導通してトランジスタ１０が
遮断し、予熱通電用サイリスタ６ａが強制的に遮
断されるようになつているので、放電灯３を正常
点灯に移行させることができるようになつてい
る。すなわち、予熱通電用サイリスタ６ａが強制
的に遮断されると、正の半サイクルに放電灯３の
両端に印加される電圧は、予熱通電用サイリスタ
６ａが導通している場合の低い電圧（第２図ロの
時刻t₄〜t₅の実線）から予熱通電用サイリスタ６
ａが遮断した場合の高い電圧（同図イの時刻t₄〜
t₆における、ほぼ電源電圧のピーク値に相当する
電圧）となるため、前の負の半サイクル側では不
完全ながらも放電が開始されていることも加わつ
て、この正の半サイクル側で放電点灯し、次の負
の半サイクルでは前の半サイクルで点灯したため
正、負のイオンが充分に放電管内に残つているた
め導電性が著しく良くなり、完全な放電へと移行
するようになつている。

また、本発明は、多灯点灯回路にも同様に適用
でき、同様の効果が得られることは言うまでもな
く、しかも多灯点灯回路に用いた場合には、異常
状態の放電灯以外の正常な放電灯は全部点灯させ
ることができるので、実用価値を高めることがで
きる。

第３図は、他の実施例を示すもので、パルス発
生回路５としてSSS等の２端子サイリスタ４１、
コンデンサ４２、パルストランス４３、ダイオー
ド４６、抵抗４７を利用した弛張発振回路を用
い、限時スイツチ回路３８のスイツチ素子として
SCR等の３端子サイリスタ４４を用い、比較ス
イツチ回路８の比較スイツチ用のトランジスタ２
４と、予熱遮断制御用のトランジスタ１０の位置
を逆転し、予熱通電用サイリスタ６ａのゲート、
カソード間に保護用抵抗４５を挿入したもので、
第１図に示した実施例と全く同様の作用を行うこ
とができる。

また、第４図は、第１図のパルス発生回路５の
ゲートトリガ用抵抗１８の代わりに、コンデンサ
４８を用いたもので、放電灯３の異常等により限
時スイツチ回路３８が動作し、放電灯３の両端間
に電源電圧波形が現れると、電圧変化dv／dtが
小さくなつてゲートトリガ電流が低下し、パルス
発生素子が遮断することによりパルス発生をも停
止させるようにしたものであり、空中や電源線を
通して雑音が発生することによる通信障害も同時
になくすことができるようになつている。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、電源に安定器を介して
フイラメント予熱型の放電灯を接続し、上記放電
灯のフイラメント端子の非電源側端子間に、始動
用高圧パルスを発生するパルス発生回路と、フイ
ラメントへの通電を制御する予熱通電用スイツチ
素子と、放電灯両端電圧波形に基いて予熱通電用
スイツチ素子を制御する予熱制御回路とを接続
し、上記予熱制御回路を、放電灯両端電圧を整流
して分圧平滑した分圧電圧と基準電圧とを比較し
て該分圧電圧が基準電圧より高いときに予熱通電
用スイツチを導通させると共に該分圧電圧が基準
電圧よりも低いときに予熱通電用スイツチ素子を
遮断させる予熱制御信号を出力する比較スイツチ
回路と、該予熱制御信号により予熱通電用スイツ
チ素止を制御するスイツチ制御回路とで形成して
成る放電灯始動装置において、電源投入から一定
時間経過後に予熱遮断信号を出力する限時スイツ
チ回路を設けるとともに、上記予熱遮断信号が出
力されたときに予熱通電用スイツチ素子の導通用
予熱制御信号の出力を停止させる制御用スイツチ
素子を比較スイツチ回路に設け、上記一定時間を
正常な放電灯始動時の予熱時間よりも長く設定し
たものであり、放電灯が正常に点灯しなかつた場
合には、電源投入から一定時間後に予熱が強制的
に停止されるようになつているので、放電灯の寿
命、管内真空度の低下等による異常点灯時に、フ
イラメントの予熱電流が流れ続けて電子回路部
品、安定器等の温度上昇による発煙や破損を防ぐ
ことができるとともに、不要な電力消費を防止す
ることができるという効果があり、また、周囲温
度が低下した際などの始動時において、高圧パル
スにより微放電が行なわれているにも拘わらず予
熱が行なわれる期間にその微放電が停止するため
に正常点灯に移行できない場合にあつても、限時
スイツチ回路により設定される一定時間後に予熱
が強制的に停止されたときに正常点灯へ移行させ
ることができ、周囲温度が低い場合の放電灯の始
動特性を改善できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の回路図、第２図は同
上の動作説明図、第３図は他の実施例の回路図、
第４図はさらに他の実施例回路図、第５図は従来
例の回路図である。 １は電源、２は安定器、３は放電灯、４，４′
はフイラメント、５はパルス発生回路、６ａは予
熱通電用サイリスタ、７は分圧平滑回路、８は比
較スイツチ回路、９ａはスイツチ制御回路、９は
予熱制御回路、１０は制御用スイツチ素子、１３
は電源スイツチ、３８は限時スイツチ回路であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源に安定器を介してフイラメント予熱型の
   放電灯を接続し、上記放電灯のフイラメント端子
   の非電源側端子間に、始動用高圧パルスを発生す
   るパルス発生回路と、フイラメントへの通電を制
   御する予熱通電用スイツチ素子と、放電灯両端電
   圧波形に基いて予熱通電用スイツチ素子を制御す
   る予熱制御回路とを接続し、上記予熱制御回路
   を、放電灯両端電圧を整流して分圧平滑した分圧
   電圧と基準電圧とを比較して該分圧電圧が基準電
   圧より高いときに予熱通電用スイツチを導通させ
   ると共に該分圧電圧が基準電圧よりも低いときに
   予熱通電用スイツチ素子を遮断させる予熱制御信
   号を出力する比較スイツチ回路と、該予熱制御信
   号により予熱通電用スイツチ素子を制御するスイ
   ツチ制御回路とで形成して成る放電灯始動装置に
   おいて、電源投入から一定時間経過後に予熱遮断
   信号を出力する限時スイツチ回路を設けるととも
   に、上記予熱遮断信号が出力されたときに予熱通
   電用スイツチ素子の導通用予熱制御信号の出力を
   停止させる制御用スイツチ素子を比較スイツチ回
   路に設け、上記一定時間を正常な放電灯始動時の
   予熱時間よりも長く設定したことを特徴とする放
   電灯始動装置。