JPH05109494A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低い電圧で始動できるようにすることによっ
て、トランスの容量を低減し、全体の小型化および高効
率化を図る。 【構成】一対の放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ を直列に接続する。一
方の放電灯Ｌ₂ に始動補償用のコンデンサＣ₁₁，Ｃ₁₂の
直列回路を並列に接続する。両放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ の直列
回路にトランスＴにより電源電圧を昇圧して得た２次電
圧を印加することによって、両放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ を逐次
始動する。コンデンサＣ₁₂にスイッチング素子Ｓとチョ
ークコイルＣＨとの直列回路を並列接続する。コンデン
サＣ₁₁，Ｃ ₁₂への充電時にコンデンサＣ₁₂の端子電圧が
スイッチング素子Ｓのブレークオーバ電圧を超えるとコ
ンデンサＣ₁₂が放電する。このとき発生するトランスＴ
の２次電圧Ｖ₂ よりも高いパルス電圧が放電灯Ｌ₂ に印
加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直列接続された一対の
放電灯を順次点灯させる２灯直列逐次始動形の放電灯点
灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直列接続した一対の放電灯を
点灯させる放電灯点灯装置として、図１１に示すような
ラピッドスタート形の放電灯点灯装置が知られている。
電源電圧Ｖ₁ は漏洩磁束形のトランスＴにより昇圧さ
れ、トランスＴの２次電圧Ｖ₂ が一対の放電灯Ｌ₁ ，Ｌ
₂ の直列回路に印加される。トランスＴは、図１２に示
すように、Ｉ形の内鉄芯１１とコ形の一対の外鉄芯１２
とを組み合わせて略日字状に形成された鉄芯を備え、内
鉄芯１１と外鉄芯１２との中間部間に形成されたリーケ
ージパス１３を挟んでトランスコイル部１４とチョーク
コイル部１５とが巻装される。リーケージパス１３は、
鉄芯内を通る磁束の一部を漏洩させる。また、内鉄芯１
１にはスリットギャップ１６が設けられている。トラン
スコイル部１４は３個の予熱巻線１４ａ，１４ｂ，１４
ｃを備え、各予熱巻線１４ａ，１４ｂ，１４ｃが放電灯
Ｌ₁ ，Ｌ₂ のフィラメントに接続されることによって、
予熱が行われるようになっている。チョークコイル部１
５と放電灯Ｌ₂ との間には、進相用のコンデンサＣ₂ が
挿入され、コンデンサＣ₂ には消灯時にコンデンサＣ₂
の電荷を放電する抵抗Ｒが並列に接続される。したがっ
て、トランスコイル部１４には遅相電流が流れ、チョー
クコイル部１５には進相電流が流れるのであって、いわ
ゆるリードピーク形の高力率放電灯点灯装置が構成され
る。また、放電灯Ｌ₂ には高インピーダンス要素として
の始動補償用のコンデンサＣ₁ が並列に接続され、ま
た、両放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ の直列回路には雑音防止用のコ
ンデンサＣ₃ が並列に接続される。

【０００３】この構成の放電灯点灯装置では、電源電圧
Ｖ₁ がトランスＴに印加されると、放電灯Ｌ₁ −コンデ
ンサＣ₁ という経路でコンデンサＣ₁ への充電電流が流
れることによって放電灯Ｌ₁ に２次電圧Ｖ₂ が印加さ
れ、放電灯Ｌ₁ が微放電始動される。放電灯Ｌ₁ が微放
電始動されれば、放電灯Ｌ₁ を通して流れる電流とコン
デンサＣ₁ のインピーダンスとの積であるコンデンサＣ
₁ の端子電圧が２次電圧Ｖ₂ に近くなるから、放電灯Ｌ
₂ に２次電圧Ｖ₂ に近い電圧が印加されて放電灯Ｌ₂ も
始動する。このようにして両放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ が始動す
れば、大きな電流が流れて主放電状態に移行するのであ
る。この構成の放電灯点灯装置では、一対の放電灯
Ｌ₁ ，Ｌ₂ に始動電圧を逐次印加するから、２次電圧Ｖ
₂ を１本の放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ の始動電圧の２倍よりも低
い電圧に設定することができ、トランスＴを小型化でき
るという利点を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放電灯の始
動に必要な電圧は、図１３に示すように、電源周波数が
高いほど高くなることが知られている。図１３は、ＦＬ
Ｒ４０Ｓ／Ｍ−Ｘ・３６について周囲温度を５℃として
測定した結果であって、横軸は対数目盛りでとってあ
る。また、放電灯の始動に必要な電圧は、周囲温度が低
くなるほど高くなることが知られている。したがって、
電源周波数が高い場合や周囲温度が低い場合には、トラ
ンスＴの２次電圧Ｖ₂ が放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ を点灯させる
には不十分になり、主放電に移行できないという問題が
生じることになる。

【０００５】このような問題を回避するためには、トラ
ンスＴの出力電圧を高く設定して余裕を持たせることが
考えられるが、その場合には、トランスＴの容量が大き
くなって全体に大型化するという問題が生じる。また、
トランスＴの出力電圧を高く設定すると、トランスＴの
２次側磁路が飽和して２次側鉄損が増大し、２次側イン
ダクタンスの減少によって放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ に流れるラ
ンプ電流の波形が歪み、効率が低下するという問題もあ
る。

【０００６】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、放電灯の直列回路への印加電圧は比較的低く
設定しながらも、電源周波数が高い場合や周囲温度が低
い場合であっても確実に放電灯を点灯できるようにする
ことによって、小容量のトランスを用いることができる
ようにし、全体の小型化および高効率化を図った放電灯
点灯装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、一対の放電灯を直列に接続し、一方の
放電灯に始動補償用のコンデンサを並列に接続するとと
もに、両放電灯の直列回路に１本の放電灯の始動電圧の
２倍よりも低い電圧を印加する２灯直列逐次始動形の放
電灯点灯装置において、始動補償用のコンデンサを並列
接続した放電灯に対して始動時に上記印加電圧よりも高
いパルス電圧を印加できるパルス発生回路を設けている
のである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、始動補償用のコンデンサを
並列接続した放電灯に対して、放電灯の直列回路への印
加電圧よりも高いパルス電圧を始動時に印加できるの
で、周囲温度が低いときや電源周波数が高いときのよう
に放電灯が始動しにくい条件下であっても、トランスの
容量を大きくすることなく放電灯を点灯させることが可
能になるのである。その結果、トランスの容量の増大に
伴う全体を大型化を防止することができ、しかも、ラン
プ電流の波形歪みの増大を抑制して高効率で動作するこ
とになる。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）本実施例では、図１に示すように、始動補
償用のコンデンサを一対のコンデンサＣ₁₁，Ｃ₁₂を直列
接続して構成し、ＳＳＳ等の双方向２端子サイリスタよ
りなるスイッチング素子ＳとチョークコイルＣＨとの直
列回路を、一方のコンデンサＣ₁₂と並列に接続した点が
図１１に示した従来構成とは異なっている。スイッチン
グ素子Ｓは、両端電圧が所定のブレークオーバ電圧以上
になると導通するものであって、コンデンサＣ₁₂の端子
電圧に呼応してオン・オフするようになっている。ここ
において、コンデンサＣ₁₂とスイッチング素子Ｓとチョ
ークコイルＣＨとによってパルス発生回路が構成される
のである。他の構成は図１１に示した従来構成と同様で
ある。

【００１０】次に動作を説明する。電源電圧Ｖ₁ がトラ
ンスＴに印加されると、トランスＴの両端には２次電圧
Ｖ₂ が発生する。ここで、コンデンサＣ₂ および抵抗Ｒ
による電圧降下を無視すると、放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ の直列
回路の両端に２次電圧Ｖ₂ が印加されることになる。こ
こで、コンデンサＣ₁₂の端子電圧がブレークオーバ電圧
を超えるまでスイッチング素子Ｓはオフ状態であるか
ら、電源周波数の各半サイクルについて、放電灯Ｌ₁ を
通してコンデンサＣ₁₁，Ｃ₁₂に充電電流が流れることに
よって、放電灯Ｌ₁ に始動電圧Ｖ₂ が印加され、放電灯
Ｌ₁ が微放電始動されることになる。コンデンサＣ₁₁，
Ｃ₁₂の充電が進むと、コンデンサＣ₁₂の端子電圧がスイ
ッチング素子Ｓのブレークオーバ電圧を超え、スイッチ
ング素子Ｓがオンになる。スイッチング素子Ｓがオンに
なれば、コンデンサＣ₁₂の電荷はスイッチング素子Ｓお
よびチョークコイルＣＨを通して放電されるから、充電
電流とは逆向きに、図４に示すようなパルス状の放電電
流Ｉ₃ が流れることになる。放電電流Ｉ₃ の継続時間は
チョークコイルＣＨの大きさにより設定される。放電電
流Ｉ₃ が流れるとコンデンサＣ₁₂は逆向きに充電される
から、図６に実線で示すように、時刻ｔ₁ でスイッチン
グ素子Ｓがオンになると（破線は放電電流Ｉ₃ を示
す）、コンデンサＣ₁₁，Ｃ₁₂の接続点の電位は急速に低
下して負電位になる。ここで、コンデンサＣ₁₂の端子電
圧の低下によって、時刻ｔ₂ においてスイッチング素子
Ｓがオフになると、微放電電流Ｉ₁ によってコンデンサ
Ｃ₁₂が再び充電されることになる。このとき、コンデン
サＣ₁₁，Ｃ₁₂の接続点が負電位であることから、放電灯
Ｌ₁ とコンデンサＣ₁₁との直列回路の両端間の電位差が
大きくなって放電灯Ｌ₁を通して流れる微放電電流が急
激に増加する。また、トランスＴのインダクタンスによ
って放電灯Ｌ₁ に共振電流が流れるから、放電灯Ｌ₁の
インピーダンスが低下するのであって、放電灯Ｌ₁ から
コンデンサＣ₁₁に向かう電流Ｉ₂ が大きくなる。図５の
実線はコンデンサＣ₁₁の両端電圧を示している。スイッ
チング素子Ｓがオフになって放電灯Ｌ₁ に流れる電流Ｉ
₂ が大きくなると、放電灯Ｌ₂ には両コンデンサＣ₁₁，
Ｃ₁₂の両端電圧を加算した図７に示す電圧波形の電圧が
印加される。すなわち、図８に示すような電圧波形を有
していてトランスＴの２次電圧Ｖ₂ よりも高いパルス電
圧が、放電灯Ｌ₂ が始動するまで繰り返して印加される
のである。また、放電灯Ｌ₂ が始動するまでは、放電灯
Ｌ₁ に対して図２に示すような電流Ｉ₁ が流れ、放電灯
Ｌ₁ を通してコンデンサＣ₁₁に流れる電流Ｉ₂ は図３の
ようになる。このような構成では、トランスＴの２次電
圧のピーク電圧が２００Ｖであるときに、放電灯Ｌ₂ に
印加される電圧のピーク電圧としては５４０Ｖが得られ
た。

【００１１】両放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ が点灯して主放電状態
に移行すれば、スイッチング素子Ｓはオン・オフする必
要がないから、放電灯Ｌ₁ ，Ｌ₂ の点灯後はコンデンサ
Ｃ₁₂に印加される電圧が、スイッチング素子Ｓのブレー
クオーバ電圧を超えないように定数設定を行う。 （実施例２）本実施例は、図９に示すように、実施例１
におけるコンデンサＣ₁₁を省略して図１１に示した始動
補償用のコンデンサＣ₁ と並列にスイッチング素子Ｓを
接続したものである。したがって、放電灯Ｌ₂に印加さ
れる電圧は、コンデンサＣ₁ の端子電圧であって、図６
に示したような電圧波形の電圧が印加されることにな
る。この場合、トランスＴの２次電圧のピーク電圧が２
００Ｖである場合に、放電灯Ｌ₂ への印加電圧のピーク
電圧としては４００Ｖが得られた。他の構成および動作
は実施例１と同様である。

【００１２】（実施例３）本実施例は、図１０に示すよ
うに、スイッチング素子ＳにトランスＴ₁ を直列接続
し、この直列回路を放電灯Ｌ₂ に並列に接続しているの
であって、スイッチング素子Ｓおよび放電灯Ｌ₂の接続
点とトランスＴ₁ のタップとの間に始動補償用のコンデ
ンサＣ₁ を接続したものである。

【００１３】本実施例の構成によれば、スイッチング素
子ＳがオンになってコンデンサＣ₁ の電荷が放電される
際に、トランスＴ₁ によって昇圧された電圧が放電灯Ｌ
₂ に印加されることになり、始動が容易になるのであ
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明は上述のように、始動補償用のコ
ンデンサを並列接続した放電灯に対して、放電灯の直列
回路への印加電圧よりも高いパルス電圧を始動時に印加
できるので、周囲温度が低いときや電源周波数が高いと
きのように放電灯が始動しにくい条件下であっても、ト
ランスの容量を大きくすることなく放電灯を点灯させる
ことが可能になるという利点がある。その結果、トラン
スの容量の増大に伴う全体を大型化を防止することがで
き、しかも、ランプ電流の波形歪みの増大を抑制して高
効率で動作するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す回路図である。

【図２】実施例１の一方の放電灯に流れる電流波形を示
す動作説明図である。

【図３】実施例１の放電灯を通してコンデンサに流れる
電流波形を示す動作説明図である。

【図４】実施例１の始動補償用コンデンサの放電電流を
示す動作説明図である。

【図５】実施例１の一方のコンデンサの両端電圧を示す
動作説明図である。

【図６】実施例１の他方のコンデンサの両端電圧を示す
動作説明図である。

【図７】実施例１の両コンデンサの直列回路の両端電圧
を示す動作説明図である。

【図８】実施例１の両コンデンサの直列回路の両端電圧
を示す動作説明図である。

【図９】実施例２を示す回路図である。

【図１０】実施例３を示す要部回路図である。

【図１１】従来例を示す回路図である。

【図１２】従来例で用いるトランスの外観斜視図であ
る。

【図１３】放電灯の電源周波数と始動電圧との関係を示
す動作説明図である。

【符号の説明】

Ｃ₁ コンデンサ Ｃ₁₁ コンデンサ Ｃ₁₂ コンデンサ Ｌ₁ 放電灯 Ｌ₂ 放電灯 Ｓ スイッチング素子 Ｔ トランス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の放電灯を直列に接続し、一方の放
   電灯に始動補償用のコンデンサを並列に接続するととも
   に、両放電灯の直列回路に１本の放電灯の始動電圧の２
   倍よりも低い電圧を印加する２灯直列逐次始動形の放電
   灯点灯装置において、始動補償用のコンデンサを並列接
   続した放電灯に対して始動時に上記印加電圧よりも高い
   パルス電圧を印加できるパルス発生回路を設けたことを
   特徴とする放電灯点灯装置。