JPS6130400B2

JPS6130400B2 -

Info

Publication number: JPS6130400B2
Application number: JP3551576A
Authority: JP
Inventors: Kohei Yuhara; Minaki Aoike; Osamu Nomura
Original assignee: Toshiba Electric Equipment Corp
Current assignee: Toshiba Electric Equipment Corp
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1986-07-12
Also published as: JPS52118961A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電源と放電灯との間に高繰返し周波数
でON―OFFするスイツチング装置を介在させた
チヨツパ型の放電灯点灯装置に関する。

電流制限インピーダンスを小型化する目的で電
源と放電灯との間にスイツチング装置を介在させ
た、いわゆるチヨツパ型の放電灯点灯装置は、一
般に第１図に示すように構成されている。すなわ
ち１，２は交流電源０の端子であり、この端子
１，２間に安定器３と半導体スイツチ４とを直列
に介して放電灯５を接続している。そして、半導
体スイツチ４を制御回路６によつて比較的小さな
ON―DutyでON―OFF制御することにより放電
灯５のランプ電圧を実質的に上昇させ、これによ
り電源電圧とランプ電圧との差を小さくして安定
器３の電流制限インピーダンスを小さくさせてい
る。

しかし、上記第１図の装置には次のような欠点
がある。すなわち、放電灯５のランプ電圧と電源
電圧が比較的接近しているため電源電圧の変動に
より動作点が大きく移動し、電源変動特性が悪化
するという欠点がある。この欠点を除去するため
の一手段としてON―Dutyを全体的に小さくする
ことが考えられる。ところが電源が商用交流電源
であるような場合、電源電圧の瞬時値が連続的に
しかも比較的早く変化し、半サイクル中の電圧の
変化が著しい。したがつてこのような場合に全体
的にON―Dudyを小さくすると、電源電圧の小さ
い領域では放電が不安定となつて、放電灯のちら
つきあるいは立消え等の現象が生ずることにな
る。

一方、この種の放電灯点灯装置には、複数個の
ランプを順次高速度で切換えて点灯させる方式の
ものがあるが、この方式のものもランプ電圧が高
まるにつれ電源変動特性が著しく悪化し、特に電
源が脈流電源あるいは交流電源である場合にはラ
ンプにちらつきを生じる欠点があつた。米国特許
第3824428号明細書には電源電圧の変動に応じて
パルス幅を変化させる方式が開示されているが、
これはあくまで光出力の変動を抑制するための手
段であつて放電の安定化、特に電源の半サイクル
中における電圧変化に対しての放電の安定化を目
的としているものではない。

また、この種の放電灯点灯装置として、複数個
の放電灯を順次連動動作させて点灯させるように
し、入力力率の向上をはかるよにしたもの（松下
電工出願の特許）がある。これは第１灯目の点灯
動作により第２灯目を点灯制御し、第２灯目の点
灯動作により第３灯目の点灯制御を行なうといつ
た具合に連動動作させるようにしたものであるた
め、１灯でも不点灯の放電灯があると、他の放電
灯もその影響をうける欠点を有している。

本発明はこのような種々の事情を考慮してなさ
れたもので、電源電圧の瞬時値に応じて電源と放
電灯との間に設けたスイツチング装置のON期間
を制御することにより、電源の種類の如何に拘ら
ず、また放電灯の種るいや本数に拘りなく、安定
に放電灯を始動点灯させることができ安定要素を
極小にすることのできる放電灯点灯装置を提供す
ることを目的とする。

以下、本発明の詳細を図面に示す実施例によつ
て明らかにする。第２図は本発明の一実施例の概
略的構成を示す図である。第２図中、１０は電源
であり、この電源１０の端子１１，１２間には低
インピーダンスな安定器１３および高繰返し周波
数たとえば20kHz〜200kHz程度の周波数でON―
OFFするスイツチング装置１４とを直列に介し
て放電灯１５が接続されている。なお上記高繰返
し周波数の許容範囲は観念的には数ｋHz以上で上
限はない。但し実際上は20kHz以下にすると、可
聴周波数領域に入るので各種のうなり音が聞えて
好ましくない。また100kHz以上ではスイツチン
グ素子のスイツチングスピード等の関係で現実に
は困難であるうえ、ラジオ周波数妨害等の問題が
生じるので200kHz以上は不可能であろう。第２
図中、１６は制御装置であつて、これは前記電源
１０の電圧の瞬時値に応じて上記スイツチング装
置１４のON期間を変化させるものである。ここ
でいうON期間の変化とは、ON―DutyまたはON
―OFF繰返し周波数の変化の両方を含んでい
る。

第３図は上記第２図の具体的回路の一例を示し
た図である。したがつて、第２図に対応する部分
には第２図と同一符号を付してある。この第３図
において、電源１０は交流電源であり、安定器１
３は電流制限用の抵抗である。電源１０と放電灯
１５との間に介挿されたスイツチ部１４ａは、こ
のスイツチ部１４ａをON―OFF動作させる駆動
部１４ｂと共に、第２図に示したスイツチング装
置１４を構成している。上記スイツチ部１ａは４
個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からなる
ダイオードブリツジと、このダイオードブリツジ
の直流出力端間に接続されたNPNトランジスタ
TRとで構成されている。また駆動部１４ｂは、
発振器２２とこの発振器２２の出力を入力信号と
して作動する単安定マルチバイブレータ２８を主
要部としている。発振器２２はプログラマブル・
ユニジヤンクシヨン・トランジスタ２３と、抵抗
２４，２５，２６およびコンデンサ２７とから構
成されたもので、抵抗２４とコンデンサ２７との
時定数回路の時定数で決定される所定周期でトリ
ガパルスを送出する如くになつている。単安定マ
ルチバイブレータ２８は、上記発振器２２からの
トリガパルスによつてトリガされ、所定幅のパル
スを送出するものであるが、そのパルス幅は後述
する制御装置１６によつて制御される。上記単安
定マルチバイブレータ２８の出力パルスは電流増
幅器３２を介して前記スイツチ部１４ａのNPN
トランジスタTRのベース・エミツタ間に加えら
れる。電流増幅器３２はNPNトランジスタ３３
を増幅素子とし、このトランジスタ３３のベース
にコンデンサ３４と抵抗３５の並列回路を介して
前記単安定マルチバイブレータ２８からのパルス
出力を供給されるものとなつている。そして上記
トランジスタ３３のコレクタ電流をパルストラン
ス３６にて端子ａ，ｂ間に取り出し、これを前記
スイツチ部１４ａのトランジスタTRにおけるベ
ースおよびエミツタ間に加えるものである。

ところで、制御装置１６は電源１０に接続され
たトランス２０とこのトランス２０に接続された
全波整流回路２１とからなる電圧検出装置と、こ
の装置に接続された抵抗２９、PNPトランジスタ
３０、コンデンサ３１等からなるバイアス装置と
で構成されている。すなわちこの制御装置１６は
上記電圧検出装置によつて電源電圧の各半波にお
ける瞬時値を検出し、バイアス装置により上記検
出された瞬時値に応じた所定のバイアスを単安定
マルチバイブレータ２８に与えることにより、単
安定マルチバイブレータ２８の時定数を変化させ
て、単安定マルチバイブレータ２８から送出され
る出力信号のON期間すなわちパルス幅を変化さ
せるものである。つまり、この制御装置１６は前
記スイツチング装置１４のON―OFF繰返し周波
数を変化させないで、ON期間を変化させるもの
である。

上記の如く構成された第３図の回路は次のよう
に動作する。発振器２２を動作させると、所定周
期のパルスが単安定マルチバイブレータ２８のト
リガが入力端に印加する。このため単安定マルチ
バイブレータ２８が動作を開始する。この状態で
電源１０が投入されると、この電源１０からは第
４図ａに示すような正弦波交流電圧が送出され
る。この電源電圧はトランス２０および全波整流
回路２１からなる電圧検出装置によつて各半波ご
との瞬時値として検出されたのち、抵抗２９、ト
ランジスタ３０、コンデンサ３１からなるバイア
ス装置を介して単安定マルチバイブレータ２８の
バイアス入力端に時定数制御用バイアス電圧とし
て加えられる。したがつて、上記単安定マルチバ
イブレータ２８からは電源電圧の瞬時値に応じた
パルス幅を有する出力信号が送出される。この出
力信号は電流増幅回路３２によつて増幅されたの
ち、スイツチ部１４ａにおけるトランジスタTR
のベース・エミツタ間に順バイアス電圧として加
えられる。この電圧は第４図ｂに示すように、電
源電圧の大きさに応じてパルス幅を異にするパル
ス電圧である。このため上記トランジスタTRは
上記パルス電圧に応じてON―OFFする。したが
つて放電灯１５には上記トランジスタTRのON―
OFF動作に応じたパルス化された交流電圧が加
えられ、点灯する。第４図ｃは放電灯１５のラン
プ電圧波形であり、同図ｄは同じくランプ電流波
形である。これらの波形からわかるように、第４
図ａに示す電源電圧波形の各半波中における電圧
の低いところではON―Dutyが大きくなりランプ
電圧を下降させる。また各半波中の電圧の高いと
ころではON―Dutyが小さくなりランプ電圧を実
質的に上昇させる。この結果、放電灯１５はちら
つきなく安定に点灯する。ON―Dutyが大きい場
合にランプ電圧が下がり、ON―Dutyが小さい場
合にランプ電圧が上昇するもようは第５図に示す
とおりである。

第５図はけい光ランプFL40Sを直流電源を用い
スイツチング装置を繰返し周波数２０ＫHzでON
―OFF動作させたときのランプ電圧Ｖ_LPとラン
プ電流Ｉ_LPとの関係の実験結果を示す図である。
この第５図から明らかなように電流の波高値Ｉ_LP
一定として比較するとON―Dutyを100％、50
％、33％、25％と下げるに従つてランプ電圧が高
められる。この現象は、ON―Dutyを小さくする
と、放電灯内のイオンの電離期間がイオンの再結
合期間に比して小さくなり、それに伴なつてラン
プ電圧が上昇するものと考えられる。したがつ
て、脈動する電源電圧の瞬時値に応じてON―
Dutyを小さくしてやれば、ランプ電圧が上昇し
電源電圧の瞬時値に近づけることができる。つま
り、電源電圧の瞬時値の大きい部分では電源電圧
の瞬時値に近づくようにランプ電圧を上昇させる
ことができ、また、電源電圧の瞬時値の小さい部
分では電源電圧の瞬時値よりランプ電圧をかなり
低くすることができる。このため、小型低インピ
ーダンスの安定器で放電灯を安定に始動点灯させ
ることができる。これは第４図に示す実験波形か
らも理解される。なお、第５図中に電力一定ライ
ンを示す曲線が示されているが、これは、電源と
して直流電源を用い、図に示す各条件下での電力
一定点をプロツトしたもので、脈動電源を用いた
ときの各瞬時値下での電力を示すものではない。

なお、第３図に示した回路の電源回路は、たと
えば第６図に示すように、交流電源１０に全波整
流装置４０を接続した非平滑化直流電源により脈
流を供給するごとくにしたものでもよい。このよ
うな電源回路を備えたものの場合はスイツチング
装置のスイツチ部１４ａとしてはトランジスタ
TRを放電灯１５と直接的に直列接続することが
できると共に、電源電圧を検出する手段として抵
抗４１と４２とを直列接続した分圧回路４３を用
いることができる。

第７図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。この実施例は電源５０の端子５１，５２
間に低インピーダンスの安定器５３およびスイツ
チング装置５４を直列に介して複数個たとえば６
〜10個の放電灯５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…を並列
的に接続したものである。スイツチング装置５４
は各放電灯に対してそれぞれ直列に接続された複
数個のスイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ…と、
図示していない駆動部とから構成されている。し
かしてこのスイツチング装置５４はスイツチ部５
４ａ，５４ｂ，５４ｃ…によつて前記各放電灯５
５ａ，５５ｂ，５５ｃを前記電源５０に交互に接
続するものである。上記スイツチング装置５４の
ON期間を制御する制御装置５６は電源電圧の瞬
時値に応じてスイツチング装置５４の繰返し周波
数を変化させることにより、そのON期間を変化
させる如く構成されている。

第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄは第７図の回路の電源５
０として直流電源を接続し放電灯およびスイツチ
部が各々３個づつである場合の各部波形を示して
いる。ａは電源電圧、ｂは放電灯５５ａ，５５
ｂ，５５ｃのランプ両端電圧であつて、Ｘ，Ｙ，
Ｚは各放電灯のランプ電圧に相当している。ｃは
放電灯５５ａ，５５ｂ，５５ｃのランプ電流を示
しており、その包絡線は電源５０から流入する電
流に相当している。ｄは安定器５３の両端電圧を
示しており、この大きさは同図ａに示す電源電圧
から放電灯５５ａ，５５ｂ，５５ｃのランプ電圧
の和を差引いたものである。この第８図からわか
るように時刻t₁において、電源電圧がΔV₁だけ上
昇したとすると、制御装置５６によりスイツチ部
５４ａ，５４ｂ，５４ｃのON―OFFの周期が短
かくなる。すなわちスイツチング装置５４の繰返
し周波数が大きくなる。このため後述する理由に
よりランプ両端電圧Ｘ，Ｙ，ＺがΔV₂だけ上昇
し、ランプの電力を一定にすると共に、安定器５
３が負担するVA（あるいはＷ）の増加を抑制す
る。

第９図ａ，ｂは第７図の回路の電源５０として
交流電源を接続したときの各部波形を示したもの
で、ａにおけるＥは電源電圧波形、Ｕ，Ｖ，Ｗは
それぞれ放電灯５５ａ，５５ｂ，５５ｃの両端電
圧波形である。またｂは安定器５３の両端電圧波
形である。この第９図ａ，ｂからも明らかなよう
に、交流電源電圧の各半波におけるピーク値近傍
すなわち高電圧領域ではスイツチング装置の繰返
し周波数が高くなつており、零レベル近傍すなわ
ち低電圧領域ではスイツチング装置の繰返し周波
数が低くなつている。スイツチング装置の繰返し
周波数が高くなると、たとえON―Dutyが同じで
もランプ電圧は高くなるので、電流抑制作用が生
じ、安定器５３を小型できる。以下この理由を説
明する。

第１０図は第７図の回路に直流電源を接続し、
放電灯にけい光ランプFL40Sを使用した時の
FL40Sのランプ電圧Ｖ_LPとランプ電流Ｉ_LPの実測
値とを示したものである。ランプ電力を40W一定
とすると、繰返し周波数を10KHz，20KHz，
50KHzと上昇させるに従つてランプ電圧Ｖ_LPが上
昇する。この理由の詳細は明らかではないが、電
流の断続により、プラズマ中のイオンおよび電子
密度が変化することにより生ずるものと考えられ
る。この図から、電源電圧の瞬時値が大きい部分
においては周波数を高くすることによつてラン
プ電圧を上昇させることができ、また、電源電圧
の瞬時値の小さい部分においては周波数を低く
することによつてランプ電圧を低下できることが
判る。一方、一方、安定器の大きさと密接な関連
を有する安定器のVAが、第７図の如く構成する
ことにより小さくなる理由を以下具体例を挙げて
説明する。

電源を直流Ｖ_S＝200Vとし、FL40S3灯をおの
おの定格値40Wで点灯した場合について考える。
直流点灯時は第１０図の直流点灯時のＩ_LP―Ｖ_LP
曲線を参照するとＶ_LP＝106V，Ｉ_LP＝0.375Aで
あるから安定器（抵抗の場合）の消費電力Ｗ_DCは
次式のようになる。

Ｗ_DC＝（Ｖ_S−Ｖ_L）×Ｉ_L×ｎ＝（200−106）×0.375×３＝106（Ｗ）一方、第７図の如く回路を構成し、繰り返し周
波数を10KHzにしてFL40S3灯が33μｓのパル
ス幅で順次点灯している場合には、第１０図の
＝10KHzにおけけるＩ_LP―Ｖ_LP曲線を参照すると
Ｖ_L＝135V，Ｉ_V＝0.9Aであるから安定器の消費
電力Ｗは次式となる。

Ｗ＝（Ｖ_S−Ｖ_L）×Ｉ_L ＝（200−135）×0.9＝58.5（Ｗ）従つて第７図のように構成することにより、安
定器５３の消費電力は直流点灯時に比べて約50％
減少する。なおこの例から繰り返し周波数を更
に高めれば消費電力は一層減少することが理解さ
れるであろう。また直流電流の場合と同様に交流
電源の場合でも安定器５３のVAが減少すること
も理解されるであろう。

電源電圧とランプ電圧との差が小さくなると、
安定器の大きさあるいはVAが減少することは良
く知られた事実であるが、一般に電源電圧を減少
してランプ電圧に近づけると再点弧電圧が不足し
て放電が不安定となる。

ところが、本装置の場合には電源電圧を変化さ
せるのではなく、スイツチ部５４ａ，５４ｂ，５
４ｃのON―OFFの周期すなわち繰返し周波数を
ランプ電圧の瞬時値に応じて変化させてランプ電
圧をコントロールするので、電源変動特性を著し
く改善することができるという利点がある。

第１１図は第７図の具体的回路図を示してい
る。但し、放電灯およびスイツチ部を各々３個に
した場合である。第１１図において電源５０は商
用交流電源であり、５３は安定器で例えばインダ
クタンスを用いている。５５ａ，５５ｂ，５５ｃ
は放電灯であり、５４ａ，５４ｂ，５４ｃはダイ
オードブリツジとトランジスタを用いたスイツチ
部であつて、ａ，a′及びｂ，b′及びｃ，c′に入力
される信号によりそれぞれON―OFF制御され
る。制御装置５６は電源５０に接続されたトラン
ス６１およびこのトランス６１に接続された全波
整流回路６２からなる電圧検出装置と、この電圧
検出装置の出力に応じて周波数が変化するクロツ
クパルス発生回路６３とで構成され、上記クロツ
クパルスを後述するリングカウンタ６４へ送出す
るものとなつている。上記クロツクパルス発生器
６３はプログラマプル・コニジヤンクシヨン・ト
ランジスタ７３、抵抗７９，８１，８２およびコ
ンデンサ８０からなる発振器と、この発振器の時
定数回路すなわち抵抗７９とコンデンサ８０との
直列回路の時定数を電源電圧に応じて可変制御す
る二つのトランジスタ６８，６９とから構成され
ている。上記一方のトランジスタすなわち全波整
流回路６２の直流出力端間に接続されたNPNト
ランジスタ６８は上記整流回路６２の出力を増幅
するものであり、前記時定数回路の抵抗７９と並
列に接続されたPNPトランジスタ６９は上記
NPNトランジスタ６８の出力によりその導通度
を可変制御されることにより、時定数回路の時定
数を電源電圧の瞬時値に応じて変化させるもので
ある。

リングカウンタ６４は前記スイツチ部５４ａ，
５４ｂ，５４ｃと共にスイツチング装置５４を構
成するものであつて、少なくとも前記放電灯５５
ａ，５５ｂ，５５ｃの数に対応した段数のＪ―Ｋ
フリツプフロツプ７６，７７，７８と、これらの
フリツプフロツプ間に接続されたNAND回路７
４，７５とからなつている。しかしてこのリング
カウンタ６４は前記クロツクパルス発生回路６３
から供給される周波数が可変なクロツクパルスに
応じて作動し、各段の出力をそれぞれ電流増幅回
路６５，６６，６７を介して前記スイツチ部５４
ａ，５４ｂ，５４ｃに加え、これらのスイツチ部
５４ａ，５４ｂ，５４ｃを交互にON―OFF制御
するものである。上記電流増幅回路６５，６６，
６７は各々NPNトランジスタ７０，７１，７２
を増幅素子とし、その増幅出力をパルストランス
９０，９１，９２を介してスイツチ部５４ａ，５
４ｂ，５４ｃの各トランジスタのベース・エミツ
タ間に印加するものとなつている。

第１１図の如く構成された回路は次のように動
作する。電源５０を投入すると、この電源５０の
交流電圧が安定器５３を介して各放電灯５５ａ，
５５ｂ，５５ｃに同時に印加されようとする。し
かし各放電灯にはそれぞれスイツチ部５４ａ，５
４ｂ，５４ｃが直列に接続されており、これらが
次に述べるように順次作動するため、上記各放電
灯にはスイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４ｃのON
―OFF動作に対応した電圧が順次印加されるも
のとなる。すなわち、電源５０の電圧はトランス
６１、全波整流回路６２からなる電圧検出装置に
よつて検出され、これがNPNトランジスタ６８
により増幅されたのちPNPトランジスタ６９のベ
ース・エミツタ間に印加する。したがつて上記ト
ランジスタ６９は電源電圧の各半サイクルの電圧
変化すなわち瞬時値に応じてその導通度を変え
る。このため、クロツクパルス発生回路６３の時
定数回路の時定数が上記トランジスタ６９の導通
度に応じて可変制御される。したがつて、上記ク
ロツクパルス発生回路６３からは電源電圧の瞬時
値に応じた周波数のクロツクパルスが送出され
る。

今、電源電圧の瞬時的な変化が、第１２図ａの
如く比較的高い電圧から低い電圧に移行するもの
とする。そうすると、クロツクパルス発生回路６
３から送出されるクロツクパルスは第１２図ｂに
示す如く、電源電圧が比較的高い領域（図中左半
分）では比較的高い周波数のクロツクパルスが送
出され、電源電圧が比較的低い領域（図中右半
分）では比較的低い周波数のクロツクパルスが送
出される。このようなクロツクパルスがリングカ
ウンタ６４に入力すると、このカウンタ６４は上
記クロツクパルスの周波数に応じた速度で作動す
る。したがつてリングカウンタ６４の各段出力す
なわちＪ―Ｋフリツプフロツプ７６，７７，７８
の各Ｑ出力は第１２図ｃ，ｄ，ｅに示す如きもの
となる。すなわち電源電圧の高い領域では比較的
短い周期T₁でしかもクロツクパルスと略等い幅
のパルスが各段から順次繰返して送出される。ま
た電源電圧が低い領域では比較的長い周期T₂で
しかも幅の広いパルスが各段から順次繰返して送
出される。これらのパルスは各段出力毎にそれぞ
れ電流増幅回路６５，６６，６７により増幅され
第１２図ｆ，ｇ，ｈに示すようなパルス電流とな
つてスイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４ｃの各トラ
ンジスタのベース・エミツタ間に加えられる。し
たがつて上記スイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ
の各トランジスタは上記パルス電流波形に応じ第
１２図ｉ，ｊ，ｋに示す如く電流電圧の高い領域
では大きな繰返し周波数でON―OFF動作し、電
源電圧の低い領域では小さな繰返し周波数でON
―OFF動作する。このため各放電灯５５ａ，５
５ｂ，５５ｃには上記スイツチ部５４ａ，５４
ｂ，５４ｃのON―OFF動作に対応したON期間
において第１２図ａに示す電圧が印加されること
になる。その結果、放電灯５５ａ，５５ｂ，５５
ｃは点灯することになるが、上述したように電源
電圧が高い領域ではスイツチ部５４ａ，５４ｂ，
５４ｃの繰返し周波数が高いのでランプ電圧が上
昇し、逆に電源電圧が低い領域ではスイツチ部の
繰返し周波数が低いのでランプ電圧は上昇しな
い。このため、各放電灯５５ａ，５５ｂ，５５ｃ
には電源電圧の変化とは拘りなく略一定の電力が
供給され放電灯は安定に点灯することになる。故
に安定器５３のVAは小さくてよく、安定器５３
の小型化がはかれる。安定器５３を小型化できる
ということはそのインダクタンス分が小さくなる
ことを意味するので、力率改善用のコンデンサも
小さな容量のものでよいことになる。

一方、安定器５３を流れる電流は連続した電流
となるので、不点灯の放電灯が存在しない限り、
安定器５３にスパイク電圧が発生するおそれはな
い。なお、第１１図の回路ではコンデンサ８３が
放電灯およびスイツチ部を直列した回路の両端に
接続されているので、万一不点灯の放電灯があつ
たとしても、それに伴うスパイク電圧は上記コン
デンサ８３によつて吸収制限されることになる。
また上記コンデンサ８３は、安定器５３のインダ
クタンス分との関連で雑音発生防止にも寄与して
いる。

上記第１１図に示す実施例の如く製作した装置
についてバラストすなわち安定器５３の消費電力
を計測したところ12W以下であつた。又、制御装
置５６の消費電力は3W程度であつた。したがつ
て合計消費電力は15W程度である。これを従来方
式でたとえばFL40S3灯をシングルチヨークで点
灯した場合と比較すると極めて有利であることが
わかる。すなわち従来のものではバラストの消費
電力が8.35W×３＝25.05Wとなるので、本実施
例のものは従来のものに比べて約半分の消費電力
となる。放電灯の数が増加すれば安定器５３はさ
らに小さなものにすることができる。そして例え
ば８灯程度になると、もはや安定器５３は不要に
なり、制御装置５６とスイツチング装置５４にお
ける各スイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４ｃのトラ
ンジスタのスイツチングロスとの合計消費電力に
のみとなる。この場合の消費電力を計算してみる
と、制御装置５６の消費電力が3Wで、トランジ
スタのスイツチングロスが3W×８＝24Wである
から合計消費電力は27Wとなる。従来方式で８灯
を点灯させると、8.35W×８＝66.8Wとなるの
で、本方式の場合、従来のものに比べて50％以下
になる。

なお、バラストの皆無化をはかるには放電灯１
灯のON―Dutyを比較的小さく設定する必要があ
る。例えばFL40Sの場合には10〜15％以下にする
必要がある。したがつて、入力電流が連続する如
く構成するには６灯〜10灯程度の放電灯を順次切
換えて点灯させることが望ましい。故に10灯以上
の多数灯をバラスト無しで点灯制御する際には、
複数灯を並列接続したものを、６〜10組設け、こ
れらを順次切換えて点灯させるようにするとよ
い。

第１３図はその一例を示すものである。すなわ
ち５５ａ―１，５５ａ―２および５５ｂ―１，５
５ｂ―２および５５ｃ―１，５５ｃ―２，…はそ
れぞれ並列接続された複数組の放電灯群を示して
いる。そしてこれらの放電灯群は制御装置５６に
より制御されるスイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４
ｃによつて、順次電源に切換え接続されて点灯制
御されるものとなつている。なお、電源電圧の変
化に応じてスイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４ｃの
ON―OFF繰返し周波数制御を行なうものにあつ
ては、各放電灯間の特性のバラツキを吸収するた
めに第１３図にも示されているように微小な例え
ば数mH程度のインダクタンス５３′を電源と放
電灯群との間に直列に挿入すると効果的である。

又、スイツチ部５４ａ，５４ｂ，５４ｃはトラ
ンジスタ以外にもサイリスタ、トライアツク、ゲ
ートターンオフサイリスタ等も使用でき、制御回
路の構成も第１１図に示した実施例に限定される
ものではなく、同一の機能を有するものであれば
何でも良い。なお、スイツチ部にサイリスタを用
いた場合のサイリスタをOFFさせる手段として
は、周知の例えば「SCRとその応用」（日刊工業
新聞社発行）に示されているようなサイリスタリ
ングカウンタをスイツチ部に利用すればよい。す
なわち各放電灯と直列に接続された複数個のサイ
リスタを構成要素として含むリングカウンタを構
成すればよい。このようにすれば制御装置５６か
ら所定周期のパルス列を供給するのみで順次サイ
リスタをON―OFF制御できる。またスイツチ部
としてサイリスタを使用する場合において、電源
が交流電源であるときには一対のサイリスタを逆
並列接続し、パルストランスを介してゲート信号
を印加するようにすれば容易に実施可能である。

さらに第１１図に示した実施例においては電源
電圧の大きさに概ね比例関係となるようにクロツ
クパルスの周波数を変化させてスイツチング装置
を制御する場合を示したが、入力力率を高めるた
めに入力電流波形を電源電圧波形に近似させるよ
うに制御してもよい。

入力電流波形を電源電圧波形に近似させる手段
としては、例えば給電路に電流変成器を直列に介
挿し、この変成器により電源から供給される電流
値を検出し、この検出電流値と第１１図に示した
トランス６１、全波整流回路６２からなる電圧検
出装置で得た電源電圧の瞬時値とを比較し、この
比較出力で第１１図に示したPNPトランジスタ６
９の導通度を可変制御する手段が考えられる。

さらに第１１図に示した実施例では安定要素と
してインダクタンスを用いたが、コンデンサ、抵
抗あるいはこれらを組合せたインピーダンスを安
定要素として用いてもよい。また放電灯の本数に
関しては既に述べたところからも明らかなように
何灯の場合でも可能であり、１灯の場合も勿論実
施可能である。

このように、第７図、第１１図および第１３図
に示した実施例ではスイツチ部と放電灯との直列
回路をたとえば複数個並列に接続し、インピーダ
ンスを介して電源に接続するとともに、スイツチ
部を順次ON―OFFさせ、このON―OFFの繰返
し周波数を電源電圧の瞬時値に応じて変化させる
ようにしたので、ランプ電圧を大きくして安定要
素を非常に小さくし、ないしは零にできるととも
に、ランプ電圧をコントロールして変動特性を大
きく改善し、放電灯を安定に点灯させることがで
きる。更に安定要素の種類によらず、入力電流波
形を自由に形成して入力力率を効果的に高めるこ
とができ、力率改善用に他の素子を用いる必要が
なく、全体として小形、軽量、安価な多灯点灯回
路を得ることができる。又、入力電流が連続とな
るように周波数制御する場合には、パルス幅
（ON―Duty）制御方式に比べて抵抗、コンデン
サ、インダクタンス等のすべてのバラスト要素を
使用できる利点がある。但し、各放電灯毎の可変
制御は困難なので、前述したように電源と放電灯
との間に微小なインダクタンスを入れて各放電灯
間のバランスをとるような手段が必要ではある。
なお、ON―Duty制御方式との併用も可能であ
る。ON―Duty制御方式と併用した場合には電源
電圧の小さい部分における放電の安定化が容易に
できると共に、放電灯が少ない場合例えば２灯の
みの場合等であつても、バラストの皆無化が可能
になる。

以上説明したように本発明は電源と放電灯との
間に高繰返し周波数でON―OFFするスイツチン
グ装置を介挿し、制御装置によつて前記スイツチ
ング装置のON期間を前記電源電圧の瞬時値に応
じて瞬時値の大きい部分でON期間が小さくなる
ように変化させうるようにした放電灯点灯装置で
ある。そして本発明は上記構成を基本的構成(イ)と
した場合、下記の実施態様を含むものである。

(ロ) 前記制御装置は前記電源電圧の瞬時値に応じ
て前記スイツチング装置の繰返し周波数を変化
させることによりON期間を変化させることを
特徴とする前記(イ)の放電灯点灯装置。

(ハ) 前記制御装置は前記電源電圧の瞬時値に応じ
前記スイツチング装置の繰返し周波数を変化さ
せないでON期間を変化させることを特徴とす
る前記(イ)の放電灯点灯装置。

(ニ) 前記電源は交流電源および入力端が上記交流
電源に接続した全波整流装置からなる非平滑化
直流電源であることを特徴とする前記(イ)〜(ハ)の
放電灯点灯装置。

(ホ) 前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器出力を入力信号とする単安定マルチバイブ
レータと、前記電源および前記放電灯の間に直
列に挿入され上記バイブレータにより制御され
るトランジスタとを含むことを特徴とする前記
(イ)〜(ニ)の放電灯点灯装置。

(ヘ) 前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器の出力を入力信号とする単安定マルチバイ
ブレータと、前記電源および前記放電灯の間に
直列に挿入され上記バイブレータの出力により
制御されるトランジスタを含んでなり、前記制
御装置は、電源電圧の瞬時値を検知する電圧検
出装置と、この電圧検出装置の出力に応じて上
記単安定マルチバイブレータの出力信号のON
期間を制御するバイアス装置とを含んでなるこ
とを特徴とする前記(イ)の放電灯点灯装置。

(ト) 前記放電灯は、複数個であると共にその各各
が前記電源に対して並列に接続されてなり、前
記スイツチング装置は、各放電灯と直列に接続
された複数個のスイツチ部と、少なくとも上記
放電灯の数に対応した段数を有し各段の出力を
順次上記各スイツチ部に供給して各スイツチ部
を交互にON―OFF制御するシリングカウンタ
とを含んでなることを特徴とする前記(イ)の放電
灯点灯装置。

(チ) 前記制御装置は前記電源から供給される電流
を検出することにより電源電圧の瞬時値に応じ
て前記スイツチング装置を制御するようになさ
れていることを特徴とする前記(イ)〜(ト)の放電灯
点灯装置。

(リ) 前記放電灯は複数個であると共に、その各各
が前記電源に対して並列的に接続されてなり、
前記スイツチング装置は各放電灯と直列に接続
された複数個のサイリスタを構成要素として含
むリングカウンタからなることを特徴とする前
記(イ)または(チ)の放電灯点灯装置。

(ヌ) 前記放電灯は６〜10個であると共にその各々
が前記電源に対して並列的に接続されており、
前記スイツチング装置は各放電灯に交互に上記
電源を接続するように動作することを特徴とす
る前記(イ)〜(ニ)および(ト)〜(リ)の放電灯点灯装置。

したがつて、本発明によれば、電源と放電灯と
の間に介挿された高繰返し周波数でON―OFFす
るスイツチング装置が電源電圧の瞬時値に応じて
そのON期間が変化する如く制御されるので、電
源が交流電源あるいは非平滑化直流電源のように
一つのサイクル中に連続的にしかも激しく変化す
るようなものであつても、また放電灯の種類や本
数に拘りなく、放電灯をちらつきや立消え等を生
ずることなく安定に点灯させうると共に、安定要
素を極小にすることも可能な放電灯点灯装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の概略的構成を示すブロツ
ク図、第２図は本発明の一実施例の概略的構成を
示すブロツク図、第３図は同実施例の具体的回路
構成を示す図、第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄは同実施例
の動作説明用波形図、第５図は同実施例の作用説
明のためのランプ電流―ランプ電圧特性図、第６
図は第３図の電源回路部の変形を示す図、第７図
は本発明の他の実施例の概略的構成を示すブロツ
ク図、第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄは第７図の電源とし
て直流電源を用いた場合の動作説明用波形図、第
９図ａ，ｂは同じく第７図の電源として交流電源
を用いた場合の動作説明用波形図、第１０図は第
７図の作用を説明するためのランプ電流―ランプ
電圧特性を示す図、第１１図は第７図の具体的回
路構成を示す図、第１２図は第１１図の動作説明
用の波形図、第１３図は第７図の一部変形した例
を示すブロツク図である。１０，５０…電源、１３，５３…安定器（低イ
ンピーダンス）１４，５４…スイツチング装置、
１５，５５…放電灯、１６，５６…制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】１周期的に脈動する電圧を出力する電源と、こ
の電源から付勢される放電灯と、この放電灯と上
記電源との間に介挿された安定器と、上記電源と
上記放電灯との間に介挿された高繰返し周波数で
ON―OFFするスイツチング装置と、上記電源の
脈動電圧の瞬時値に応じて上記スイツチング装置
の繰返し周波数またはON―Dutyを上記瞬時値の
大きい部分でON期間が小さくなるように変化さ
せる制御装置とを具備したことを特徴とする放電
灯点灯装置。２前記電源は、交流電源および入力端が上記交
流電源に接続された全波整流装置からなる非平滑
化直流電源であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の放電灯点灯装置。３前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器出力を入力信号とする単安定マルチバイブレ
ータと、前記電源および前記放電灯の間に直列に
挿入され上記バイブレータにより制御されるトラ
ンジスタとを含むものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項記載の放電灯点
灯装置。４前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器の出力を入力信号とする単安定マルチバイブ
レータと、前記電源および前記放電灯の間に直列
に挿入され上記バイブレータの出力により制御さ
れるトランジスタを含んでなり、前記制御装置
は、電源電圧の瞬時値を検出する電圧検出装置
と、この電圧検出装置の出力に応て上記単安定マ
ルチバイブレータの出力信号のON期間を制御す
るバイアス装置とを含んでなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。５前記放電灯は、複数個であるとともにそのお
のおのが前記電源に対して並列に接続されてな
り、前記スイツチング装置は、各放電灯と直列に
接続された複数個のスイツチ部と、少なくとも上
記放電灯の数に対応した段数を有し、各段の出力
を順次上記各スイツチ部に供給して各スイツチ部
を交互にON―OFFするリングカウンタとを含ん
でなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の放電灯点灯装置。６前記放電灯は、複数個であるとともにそのお
のおのが前記電源に対して並列的に接続されてな
り、前記スイツチング装置は、各放電灯と直列に
接続された複数個のサイリスタを構成要素として
含むリングカウンタからなることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。７前記放電灯は、６〜10個であるとともにその
おのおのが前記電源に対して並列的に接続されて
おり、前記スイツチング装置は、各放電灯に交互
に上記電源を接続するように動作するものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
項、第５項および第６項の何れか１項に記載の放
電灯点灯装置。