JPH02201895A - 放電灯点灯装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、位相制御素子や高周波インバータ等を用い
て放電灯を点灯する装置に関し、特に、高圧放電灯のよ
うに点灯開始直後短絡状態となり、この短絡状態から定
常点灯状態まで比較的長時間を要する放電灯（ランプ）
用の点灯装置として好適な放電灯点灯装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の装置として、第２図に示す構成のものが
知られている。同図の装置は、ランプ電流検出回路１お
よびＰＷＭ制御回路２を具備し、ランプ電流検出回路１
により図示しない高圧放電灯のランプ電流ＩＬを検出し
、ＰＷＭ制御回路２でこの検出したランプ電流ＩＬに応
じたオン／オフデユーティのパルスを発生し、図示しな
い安定回路の半導体スイッチング素子のオン・オフ状態
をこのパルスに基づいて制御することによって、前記高
圧放電灯のランプ電流■５を安定化する。

以上の負帰還制御によりこの放電灯は安定点灯さねる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この装置においては、電源投入等により
高圧放電灯（ランプ）を始動する際、第３図に示すよう
に、前記安定回路の半導体スイッチング素子に大きなピ
ーク値を有する電流が流れるため、この半導体スイッチ
ング素子としてこのピーク値に耐えられるような大容量
のものを使用しなければならなず、これがコストアップ
につながるという不都合があフた。

例えばＺｋＷ級の水銀灯ではこのピーク値は１０数Ａに
も達し、半導体スイッチング素子として最大定格電流が
ＩＯＡのものを用いるか、１ランク上げて２０Ａのもの
を用いるかではコストが大幅に異なる。

そこで、実公昭５５−８０７７号公報に開示されている
ように、電源を投入してから概ね定常点灯状態に達する
までの間、ランプ電流をより少なくするように安定回路
の竿導体スイッチング素子のオン・オフ状態状態を制御
することも考えられる。しかし、このようにすると、点
灯開始してからランプ光量が増加して安定点灯状態とな
るまでの時間（始動時間）として比較的長時間を要する
という問題がある。

この発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、ランプ点灯開始直後のランプが開放状態から短絡
状態へ移行する過渡期におけるピーク電流を抑えるとと
もに、ランプの始動時間を短縮した放電灯点灯装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためこの発明では、放電灯のランプ
電力またはランプ電流を検出する検出回路と、半導体ス
イッチング素子とインダクタンス素子とを備え、前記検
出回路の出力に基づいて該スイッチング素子のオン・オ
フ状態を制御し前記ランプ電力またはランプ電流を安定
化する安定回路と、前記検出回路により検出される電力
または電流値が実質的に零であることに応じて前記スイ
ッチング素子のオン・オフ状態をランプ電流のより少な
い第１の状態に切り換え、前記電力または電流値が所定
値を越えたことに応じて前記スイッチング素子のオン・
オフ状態をランプ電流のより多い第２の状態に切り換え
る切換手段とを具備することを特徴としている。

［作用］ 上記構成によれば、電源投入時にはランプ電流または電
力はＯであるから、前記切換手段の作用により前記安定
回路のスイッチング素子はオン・オフ状態をランプ電流
のより少ない第１の状態に設定されている。したがって
、ランプ電流■。

は、第４図に実線で示すように変化し、半導体スイッチ
ング素子を流れる電流は、第３図に実線で示すように、
ピーク電流値が抑えられる。同図において、Ｔｏは電源
投入、Ｔ１は放電開始のタイミングであり、ＴｏからＴ
、までの時間は１秒程度である。放電開始後、放電状態
がグロー放電からアーク放電へ移行するに連れ、ランプ
抵抗は高抵抗状態から短絡状態へ移行し、ランプ電流は
急激に増加する。そして、このランプ電流の増加、し、
たがって電力は僅かな時間遅れをもって検出回路により
検出され、これがスイッチング素子のオン・オフ状態に
帰還されてランプ電流が制限される（時刻Ｔ、）。Ｔ、
からＴ２までの時間は約ｔｏｏｍｓである。また、ラン
プ電流（または電力）が検出されると、前記切換手段が
動作して前記安定回路のスイッチング素子のオン・オフ
状態をランプ電流のより多い第２の状態に切り換える（
時刻Ｔ３）、この状態では、ランプにほぼ一定の電流（
または電力）が供給され、ランプは徐々に加熱されて管
温度、管内の気圧、ランプ電圧および輝度が上昇し、定
常点灯状態に至る（時刻Ｔ４）。Ｔ、からＴ４までの時
間はランプ電流（したがって電力）が大きい程短いが、
この発明ではＴ３以後の時間におけるランプ電流を大き
い方に切り換えることによりＴ３からＴ４までの時間の
短縮を図っている。前記第１の状態は、例えばランプの
調光点灯状態と同じ状態、第２の状態は、例えばランプ
の全光点灯状態と同じ状態とすることができる。

［実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の
回路構成を示す。同図の装置は、第２図のものに対し、
ランプ電流切換回路３を付加したものである。４はラン
プを全光状態と調光状態とに切り換える調光スイッチで
、図は全光状態を示している。５はランプ電流設定回路
、６はバッファ用のアンプである。また、Ｐ　Ｗ　Ｍ　
＠Ｊ御回路２およびその後段の安定回路として本出願人
の出願に係る特開昭６３−２９９７８３号に開示した定
電力電源装置を用いている。この装置においては、半導
体スイッチング素子としてトランジスタを用い、この主
スイツチングトランジスタのコレクタ電流を安定化する
ことと、動作点をランプの定格電圧および定格電流に関
して特定の関係に設定することによってランプを定電力
駆動するようにしたものである。このため、電流検出回
路１においては、ランプ電流！、ではなく、前記主スイ
ツチングトランジスタのコレクタ電流ｒｃを検出するよ
うにしている。なお、このコレクタ電流■。とランプ電
流ＩＬとは相関性が比較的高い。

第３図は、第１図の装置における主スイツチングトラン
ジスタの電流変化を示すグラフ、第４図は、ランプ電流
の変化を示すグラフである。

次に、第１図の装置の動作を第３図および第４図のグラ
フを参照しながら説明する。

調光スイッチ４が図示のように全光側に設定されている
状態で電源が投入される（時刻Ｔ０）と、ランプ電流切
換回路３は、トランジスタ３１がコンデンサ３２により
ベースを接地電位に保たれてオフしているため、トラン
ジスタ３３がオンする。これにより、ランプ電流設定回
路５のトランジスタ５１がオフして分圧比が（Ｒ２＋Ｒ
３）／　（Ｒｘ　＋Ｒ２＋Ｒ３）と高い側に設定される
。

したがって、コレクタ電流負帰還制御系のループ利得が
高い側となり、コレクタ電流、したがってランプ電流は
低い側（調光状態）となる。この状態でランプは放電を
開始しく時刻ＴＩ）、ランプおよびコレクタ電流ＩＣが
急激に上男、するが、電流検出回路１がコレクタ電流工
。を検出することにより、ＰＷＭ制御回路２がコレクタ
電流Ｉｃを上記設定電流（調光状態）とすべく図示しな
い主スイツチングトランジスタのオン・オフ状態を制御
する。これにより、ランプ電流１１、およびコレクタ電
流■。はピーク電流となった直後、調光状態の電流に落
着く（時刻Ｔ２）。電流検出回路工の検出出力（正の電
圧）はランプ電流設定回路５で分圧された後、バッファ
アンプ６を介してＰＷＭ制御回路２に人力されるととも
に、ランプ電流切換回路３にも人力される。ランプ電流
切換回路３では、この正電圧信号によりコンデンサ３２
が充電され、トランジスタ３１のベース電位が上昇する
。そして、トランジスタ３１は、このベース電位がトラ
ンジスタ３１のオン電圧（約０．６Ｖ）を越えると、ト
ランジスタ３１がオンし、トランジスタ３３がオフする
。これにより、ランプ電流設定回路５のトランジスタ５
１がオンして分圧比が（Ｒ２）’／　（Ｒ１＋Ｒ２）と
低い側に切り換わる。したがって、負帰還ループの利得
が低くなり、コレクタ電流およびランプ電流は大きい側
（全光状態）に切り換わる（時刻Ｔ３　）。以後、この
状態でランプは放電を続け、ランプは短絡状態から徐々
に管壁温度、管内気圧、ランプ電圧および輝度が上昇し
、ついには定常点灯状態となる（時刻Ｔ４）。

第１図の装置において、負荷として２ｋＷの水銀灯を点
灯した場合、始動時間は約３分、主スイツチングトラン
ジスタとしての主スイツチングトランジスタの最大コレ
クタ電流■（ＭＡｘ、は約９Ａであった。これに対し、
全期間調光始動した場合の始動時間は約８分であった。

また、全期間全光始動した場合の最大コレクタ電流Ｉ　
（ＭＡＸ＋　は、第３図に示すように、約１２Ａであっ
た。したがって、同等の始動時間を達成する場合であっ
ても、この実施例によれば主スイツチングトランジスタ
は最大コレクタ定格電流ＩＣ（。、、＝１０Ａのものを
用いて充分安全動作領域内で動作させることができるの
に対し、全光始動する場合には最大コレクタ電流Ｉ　（
ＭＡＸＩ　が主スイツチングトランジスタの最大コレク
タ定格電流１　ｃ　（ｍａｘｌ　＝　ｉ、　ＯＡを越え
てしまい、安全動作領域を越えてしまうため、１ランク
上の例えば最大コレクタ定格電流ＩＣ（□。

＝２０Ａのものが必要となる。

以上のように、この実施例によれば、先ず、調光状態に
しておき、ランプが放電開始したことを検出して全光状
態に移行させるようにしたため、調光始動により主スイ
ツチングトランジスタの最大電流が低く抑えられるとと
もに、全光始動の場合と同等の立上り時間を実現するこ
とができる。

したがって、主スイツチングトランジスタとして定格の
低いものを使用することができ、使用するトランジスタ
等の１択の自由度が広がる。また、この実施例は、ＰＷ
Ｍ制御用ＩＣに対して僅かな付加回路で実現することが
できる。

［発明の適用範囲］ なお、この発明は、上述の実施例に限定されることなく
、適宜“変形して実施することができる。

例えば、上述においては、主スイツチングトランジスタ
のコレクタ電流を安定化し、もりてランプ電力を安定化
する場合について述べたが、ランプ電流を安定化するよ
うにしてもよい。

また、この発明は、実公昭５５−６０７７号に示された
ような交流電源の導通角を９イリスタ等の位相制御装置
によって制御し、ランプ電流または電力を制御する方式
の放電灯点灯装置にも適用可能である。

また、上述においては、調光始動、全光立上りとしてい
るが、半導体スーイッチング素子の定格が許せば１．立
上りを全売時より大電流で行なってもよい。また、半導
体スイッチング素子のより低定格化を望むなら、始動を
調光時より小電流に設定することも可能である。さらに
、調光機能がない装置に対してもランプ電流切換機能を
付加することにより、この発明を適用可能である。

［効果］ 以上のように、この発明によると、ランプ点灯開始直後
のランプが開放状態から短絡状態へ移行する過渡期にお
いて、ランプ駆動状態をランプ電流のより少ない状態と
しているため、ピーク電流を抑えることができる。した
がって、半導体スイッチング素子としてより小容量のも
のを用いることができ、装置の低コスト化に役立つ。

また、ランプ電流（または電力）を検出した後は、より
多くのランプ電流を流すようにしたため、始動時間の短
縮を図ることができる。

さらに、この発明の点灯装置は、ランプ電流（または電
力）を検出して始動時のランプ電流切換を行なうため、
ＨＩＤ（高輝度放電灯）やメタルハライドランプのよう
に一度消えるとランプが冷えるまで再始動しないランプ
用としても使用可能である。（タイマ等を用いてランプ
電流切換を行なうとすればランプが冷えるまでに設定時
間が経過してしまい高電流状態で点灯開始することにな
って半導体スイッチング素子が定格オーバーで破壊する
恐れが生じる。）

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の
回路図、 第２図は、従来の放電灯点灯装置の回路図、第３図は、
第１図の装置における半導体スイッチング素子の電流変
化を示すグラフ、 第４図は、第１図の装置におけるランプ電流の変化を示
すグラフである。 １：ランプ電流検出回路、 ２　：　ＰＷＭ制御回路、 ３：ランプ電流切換回路、 ４、調光スイッチ、 ５：ランプ電流設定回路、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電灯のランプ電力またはランプ電流を検出する
   検出回路と、 半導体スイッチング素子とインダクタンス素子とを備え
   、前記検出回路の出力に基づいて該スイッチング素子の
   オン・オフ状態を制御し前記ランプ電力またはランプ電
   流を安定化する安定回路と、 前記検出回路により検出される電力または電流値が実質
   的に零であることに応じて前記スイッチング素子のオン
   ・オフ状態をランプ電流のより少ない第１の状態に切り
   換え、前記電力または電流値が所定値を越えたことに応
   じて前記スイッチング素子のオン・オフ状態をランプ電
   流のより多い第２の状態に切り換える切換手段と を具備することを特徴とする放電灯点灯装置。