JPH0646598B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、漏洩変圧器と直列コンデンサを組み合わせ
た進相形安定器を用いた放電灯点灯装置、特にメタルハ
ライドランプ等の始動電圧の高い高圧放電灯の始動に適
した放電灯点灯装置に関する。

〔従来の技術〕

進相形安定器を用いた放電点灯装置は、電源電圧の変動
に対する定電力特性や、立ち消え特性等において優れた
特性を備えているので、近年、広く用いられるようにな
っている。

第４図は、かかる進相形安定器を用いた放電灯点灯装置
の一構成例を示す回路構成図である。図において、101
は漏洩変圧器で、その一次側には電源102が接続され、
２次側には直列主コンデンサＣ_Ｍとその放電抵抗Ｒ_Ｈの
並列回路と、メタルハライドランプ等の高圧ランプ103
とが直列接続されている。そしてランプ103には、ＳＳ
Ｓ素子のような双方向性二端子半導体スイッチング素子
104とパルス発生用コンデンサＣ_Ｐの直列回路からなる
始動器が並列に接続されている。

そして、このように構成された放電灯点灯装置におい
て、電源102が投入されると、正弦波電圧が主コンデン
サＣ_Ｍを通してスイッチング素子104に印加され、その
波高値がスイッチング素子104のブレークオーバ電圧V_BO
を越えた時点でスイッチング素子104が導通し、パルス
発生用コンデンサＣ_Ｐに階段状の急激な電圧が印加され
て、該コンデンサＣ_Ｐに急激な充電電流が流れる。これ
により漏洩変圧器101の２次コイルのインダクタンスと
の直列共振によってパルス電圧が誘起され、そのパルス
電圧がランプ103に印加されて該ランプ103を始動させる
ようになっている。そして始動後は、漏洩変圧器101の
２次コイルのインダクタンスと直列主コンデンサＣ_Ｍに
よる容量性インピーダンスで限流され、点灯を続行する
ようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで一般に、放電灯には始動し易い電流位相があ
り、その位相で放電灯に高圧パルスを印加してやると、
極めて容易に始動が行われるものである。直列コンデン
サを用いた進相形安定器の場合は、第５図に示すよう
に、ランプ電流Ｉｌは２次無負荷電圧V₀₂に対して進み
位相となり、この電流Ｉｌが零となる位相（零クロス位
相）Ｐ_０から、２次無負荷電圧V₀₂波形に対して45°遅
れの位相P₄₅までの間、好ましくはランプ電流Ｉｌが零
となる位相を少し越えた位相Ｐ_Ｄにおいて、放電灯に高
圧パルスを印加させてやることにより、容易に始動させ
ることができる。なお第４図において、Ｖｌはランプ電
圧波形を示す。

ところが、上記第４図に示した従来の放電灯点灯装置に
おいては、スイッチング素子104のブレークオーバ電圧V
_BOの大きさ等の理由により、２次無負荷電圧V₀₂に対し
て、60°〜70°の遅れ位相でしか始動パルスを発生させ
ることができず、このパルス発生を、２次電圧V₀₂に対
して50°程度の遅れ位相より前の進んだ位相で行わせる
とは困難であり、したがって上記始動容易な電流零クロ
ス位相から２次電圧V₀₂に対して45°遅れの位相までの
間で始動パルスを発生させることは、殆ど不可能であ
る。

またスイッチング素子の動作電圧をあまり高くとれない
ので、発生するパルス電圧もあまり高くならず、したが
って始動電圧の高いメタルハライドランプ等の高圧放電
灯を確実に安定して始動・点灯させることは困難であっ
た。

本発明は、従来の放電点灯装置における上記問題点を解
消するためになされたので、放電灯の始動し易い位相
で、パルスエネルギーの大きい始動パルスを発生させ、
始動・点灯を確実に行わせ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。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記問題点を解決するため、本発明は、交流電源に漏洩
変圧器と直列コンデンサとを組み合わせた進相形安定器
を介してランプを接続し点灯するようにした放電灯点灯
装置において、パルス発生用コンデンサとスイッチング
素子の直列回路と、ダイオードとスキャニング用抵抗の
並列回路に充電用抵抗を直列接続した回路とを並列接続
してなる半波倍電圧式始動器を、ランプに並列に接続し
て構成するものである。

このように構成することにより、電源電圧の各サイクル
毎に半波倍電圧回路の出力電圧によりスイッチング素子
が動作することによって発生する始動パルスの発生位相
が直列コンデンサの充電の進行に伴って、順次進んだ位
相へ移行する。この始動パルスのスキャニング動作によ
り、ランプ始動に最も好ましい位相で始動パルスを発生
させることが可能になり、しかも半サイクル期間に直列
コンデンサに充電された充電電圧を次の半サイクル電圧
に加える半波倍電圧を利用してスイッチング素子を駆動
させるようにしているため、発生パルスのパルス高さを
高くすることができ、これにより確実に安定した始動を
行わせることができる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明を、単
巻式漏洩変圧器と直列コンデンサを組み合わせた進相安
定器を用いた放電灯点灯装置に適用した実施例の回路構
成を示す図である。１は漏洩変圧器で、第２図に示すよ
うに構成されている。すなわち、鉄心２の中央脚鉄心２
ａの一部にはギャップ３が形成されており、該ギャップ
３が設けられていない中央脚鉄心２ａ部分には１次コイ
ル４が配置され、ギャップ３が設けられている中央脚鉄
心２ａ部分には２次コイル５が配置されている。なお６
は鉄心の窓部に設けられているリークコアである。

そしてこのように構成された漏洩変圧器１の１次側には
電源７を接続し、２次側には、直列主コンデンサＣ_Ｍと
その放電抵抗Ｒ_Ｍとの並列回路を介して、メタルハライ
ドランプ８が接続されている。そしてランプ８の両端子
間には、ダイオードＤとスキャニング用抵抗Ｒ_ｒの並列
回路に充電用抵抗Ｒ_ｃを直列接続した回路と、パルス発
生用コンデンサＣ_Ｐとスイッチング素子破壊防止用リア
クタンスＬ_ＳとＳＳＳ素子のような双方向性二端子半導
体スイッチング素子９の直列回路との並列回路からなる
半波倍電圧式始動器10が接続されている。

このように構成された放電灯点灯装置において、電源７
が投入されると、正の半サイクルにおいて、充電用抵抗
Ｒ_Ｃ及びダイオードＤを介して直列主コンデンサＣ_Ｍが
充電される。次に負の半波が印加されると、主コンデン
サＣ_Ｍ，パルス発生用コンデンサＣ_Ｐ，破壊防止用リア
クタンスＬ_Ｓを介して、スイッチング素子９には、主コ
ンデンサＣ_Ｍの充電電圧と半波電圧とを加算した電圧が
印加され、その電圧がスイッチング素子９のブレークオ
ーバ電圧V_BOに達したとき、例えば第３図に示すよう
に、２次電圧に対して90°遅れた位相Ｐ_ＳにおいてV_BO
に達したとすると、その位相Ｐ_Ｓにおいてスイッチング
素子９が導通し、パルス発生用コンデンサＣ_Ｐに急激に
充電電流が流れて、漏洩変圧器１の２次コイル５と共振
作用により高圧パルスV_PSが発生する。

次の正の半波が印加されると、再び主コンデンサＣ_Ｍへ
の充電が行われ、次の負の半波が印加されたときには、
スイッチング素子９には先の負の半波の印加時より充電
の進んだ主コンデンサＣ_Ｍの充電電圧と半波電圧が印加
され、位相Ｐ_Ｓより進んだ位相Ｐ_Ｃにおいて、その加算
電圧がスイッチング素子９のブレークオーバ電圧V_BOに
達し、その位相Ｐ_Ｃでスイッチング素子９が導通して同
様に高圧パルスV_PCを発生する。なお負の半波が印加さ
れるときには、主コンデンサＣ_Ｍの充電電荷はスキャニ
ング用抵抗Ｒ_ｒを通して放電されるが、その放電量は正
の半波の時の充電量より少ないので、主コンデンサＣ_Ｍ
の充電電圧は順次高くなっていく。

以下同様にして、正の半サイクル毎に主コンデンサＣ_Ｍ
の充電が進行して、その充電電圧が高くなるため、スイ
ッチング素子９の導通位相が前方の進んだ位相に移行す
る。したがって始動パルスは、順次進んだ位相へスキャ
ニングしながら移行して発生することになる。

そして、主コンデンサＣ_Ｍへの充電が完了した最終位相
Ｐ_ｌで、パルス発生の移行を停止し、その最終位相Ｐ_ｌ
でランプ８が始動するまでパルス発生を継続する。

最終パルス発生位相Ｐ_ｌは、スイッチング素子９のブレ
ークオーバ電圧V_BOの選び方とスキャニング用抵抗Ｒ_ｒ
及び充電用抵抗Ｒ_Ｃの値により決定することができるの
で、その位相Ｐ_ｌを最も始動し易い位相又はその近傍に
設定することにより、容易にランプを始動させることが
できる。なおスキャニング用抵抗Ｒ_ｒ及び充電用抵抗Ｒ
_ｃの値により、スキャニングの速度も変えることができ
る。

以上のようにして、放電灯は最初のパルススキャニング
動作により通常は始動するが、何らかの原因で最初のパ
ルススキャニング動作で始動しない場合があり、パルス
スキャニング最終位相でパルスを継続して発生しても放
電灯の始動には至らないが、放電灯の瞬間的な放電（管
内アーキング）を生じさせることがある。

管内アーキングが発生すると、主コンデンサＣ_Ｍの充電
電荷は完全に放電し、したがって最初のパルス発生位相
からパルススキャニング動作が再び開始することにな
る。そして以上の動作が放電灯始動まで繰り返されるの
で、放電灯を確実に始動させることができる。

上記始動器10により発生する始動パルスのパルス高さ
は、スイッチング素子９のブレークオーバ電圧V_BOの値
により設定されるが、倍電圧方式をとっているため、こ
のブレークオーバ電圧V_BOを大きく設定することがで
き、したがってパルス高さの高い始動パルスが得られ
る。また始動パルスのパルス幅は、漏洩変圧器の２次コ
イルによるインダクタンスとパルス発生用コンデンサＣ
_Ｐの値の積により設定されるが、本実施例では漏洩変圧
器１の２次コイルはギャップを設けた鉄心上に配置され
ているため、２次コイルのインダクタンスは大にするこ
とができ、したがってパルス幅の広いエネルギーの大な
る始動パルスをスキャニングさせながら発生させること
ができる。

また本実施例では、２次コイル配置位置の鉄心にギャッ
プを設けた漏洩変圧器を用いているので、２次短絡電流
及びランプ電流の波形が改善され、電流休止期間がなく
なり、それによりランプ点灯初期における各半サイクル
の再点弧電圧上昇の高さ及び発生時間がそれぞれ低く、
短くなり、立ち消えやちらつき現象を有効に防止するこ
とができる。

また本実施例においては、パルス発生用コンデンサＣ_Ｐ
が充電された時点で、ランプ８が始動して２次側が短絡
状態になる場合があり、その場合には始動器10のスイッ
チング素子９にパルス発生用コンデンサＣ_Ｐからの急激
な放電電流が流入し、スイッチング素子９が破損するお
それが生ずるが、本実施例では、スイッチング素子９と
直列に破壊防止用リアクタンスＬ_Ｓが配置されているの
で、短絡電流は阻止され、スイッチング素子９の破損を
防止することができる。

上記実施例は単巻式の漏洩変圧器を用いたものを示した
が、本発明はセミ複巻式あるいは完全複巻式の漏洩変圧
器を用いたものにも勿論適用できるものである。

更に本実施例では、２次コイルの配置位置の鉄心にギャ
ップを設けて構成した漏洩変圧器と直列コンデンサを組
み合わせた進相形安定器を用いた放電灯点灯装置に、本
発明を適用したものを示したが、本発明は、リードピー
ク形のものより緩い狭小磁路を形成した鉄心に２次コイ
ルを巻回した局部磁気飽和の少ない漏洩変圧器と、直列
コンデンサとを組み合わせた進相形安定器を用いた放電
灯点灯装置にも適用することができ、パルス幅の広い始
動パルスをスキャニングさせながら発生させ、安定した
始動を行わせることができる。

また上記実施例では、始動器を構成するスイッチング素
子としては、双方向性二端子半導体スイッチング素子を
用いたものを示したが、スイッチング素子としては、Ｓ
ＣＲやトライアック等の素子を用いることができ、同様
な作用効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、パルス高さが高くパルスエネルギーの大きい始動パ
ルスを、電源電圧の各サイクル毎にその発生位置をそれ
ぞれ順次移行しながら発生させるようにしたので、放電
灯の始動し易い位相のパルスで確実に安定して始動・点
灯させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る放電灯点灯装置の実施例を示す
回路構成図、第２図は、その漏洩変圧器の構成を示す概
略図、第３図は、始動パルス発生態様を示す説明図、第
４図は、従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路構成
図、第５図は、２次無負荷電圧波形、ランプ電圧波形及
びランプ電流波形を示す図である。 図において、１は漏洩変圧器、３はギャップ、４は１次
コイル、５は２次コイル、８はランプ、９はスイッチン
グ素子、10は始動器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源に漏洩変圧器と直列コンデンサと
   を組み合わせた進相形安定器を介してランプを接続し点
   灯するようにした放電灯点灯装置において、パルス発生
   用コンデンサとスイッチング素子の直列回路と、ダイオ
   ードとスキャニング用抵抗の並列回路に充電用抵抗を直
   列接続した回路とを並列接続してなる半波倍電圧式始動
   器を、ランプに並列に接続し、高圧始動パルスを、その
   発生位置を順次移行しながら発生させるように構成した
   ことを特徴とする放電灯点灯装置。