JPH0765983A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電ランプを起動する際の、ランプの主電極
間が絶縁破壊した直後のグロー放電からアーク放電へ移
行する過程において、パルストランスが有するインダク
タンスを等価的に消滅させ、ランプ電流が流れ易い状態
にすることにより、放電ランプの起動、点灯を容易にす
る。 【構成】 起動パルス発生回路４を構成するパルストラ
ンス４１の一次巻線４７の両端にスイッチ素子４９を設
置し、放電ランプ３の主電極間が絶縁破壊したことを検
出してスイッチ素子４９を導通させるゲート回路５０を
付設することにより、放電ランプ３の主電極間が絶縁破
壊した直後のグロー放電からアーク放電へ移行する過程
でパルストランス４１の一次巻線４７を短絡する。これ
により、放電ランプ３に直列に接続されたパルストラン
ス４１の二次巻線４５，４６が有するインダクタンスを
等価的に消滅させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧発生手段により、
放電ランプを起動する放電灯点灯装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプ等の放電ランプ
を、起動・点灯するための放電灯点灯装置としては、従
来より、例えば図３および図４に示す特開平２−１０６
９７号公報のような構成が知られている。なお、図３は
従来の放電灯点灯装置の主にインバータ部を示す構成
図、また図４は放電ランプに起動パルスを供給すべき高
圧発生手段の構成図である。このような構成の放電灯点
灯装置では、ブリッジ構成を成す４個のＦＥＴ４０１〜
４０４によって構成されるインバータ回路において、対
角に配置された２組のＦＥＴ４０１，４０４；４０２，
４０３を互いにスイッチングすることにより、直流電源
回路の出力を交番させ、矩形波電力を放電ランプ４０７
へ供給し、安定点灯させている。４０５は起動パルス発
生部である。

【０００３】なお、放電ランプ４０７の起動時には、放
電ランプ４０７の主電極間を絶縁破壊させるための高電
圧を、起動パルス発生装置４０６を介して放電ランプ４
０７へ印加する。これにより、放電ランプ４０７が起動
すると、それ以後は、前述のブリッジ回路による矩形波
電力をもって安定点灯に至る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般にメタルハライド
ランプが起動・点灯するためには、主電極間を絶縁破壊
させるための高電圧を印加するとともに、グロー放電か
らアーク放電へ移行させるためのエネルギーを供給する
必要がある。なお、この種の放電ランプは、点灯中に発
光管内が高温・高圧になり、消灯後もしばらくの間はそ
の状態が維持される。したがって、消灯直後は再点灯が
非常に困難な状態になっており、主電極間の絶縁破壊に
高電圧が必要なだけでなく、グロー放電からアーク放電
へ移行させるためのエネルギーも非常に大きなものが要
求される。

【０００５】しかしながら、従来の放電灯点灯装置で
は、ランプの主電極間が絶縁破壊しても、グロー放電か
らアーク放電へ移行するためのエネルギー供給が十分で
はなく、移行途中で立ち消えたり、あるいは一発目の高
電圧パルス印加のみでは完全に点灯せず、数発のパルス
印加で点灯が成立するためちらつきが生じる等、ランプ
の主電極間が絶縁破壊しているにも関わらず、グロー放
電からアーク放電へ速やかに移行しない場合があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の放電灯点灯装置
は、上記目的を達成するために、直流電源回路と、前記
直流電源回路に接続された電流反転手段と、前記電流反
転手段の負荷として接続された放電ランプと、前記電流
反転手段と放電ランプとの間に接続された高圧発生手段
とを備え、前記高電圧発生手段はパルストランスを有
し、少なくとも前記放電ランプの起動時にその主電極間
の絶縁破壊を検知してその直後に前記パルストランスを
短絡すべく制御されることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】放電ランプの起動時において、放電ランプの主
電極間の絶縁破壊を検知して、パルストランスの一次巻
線を短絡することにより、パルストランスの二次巻線が
有するインダクタンスを等価的に消滅させる。これによ
り、ランプ電流が流れ易い状態になり、ランプの主電極
間の絶縁破壊直後からグロー放電を経てアーク放電への
移行過程において、十分なエネルギーを速やかにランプ
へ供給する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明における一実施例である放電灯
点灯装置の構成図である。図１において、１は直流電源
回路、２は電流反転手段であるインバータ回路、３は放
電ランプ、４は高圧発生手段である起動パルス発生回
路、５は制御回路である。

【０００９】ここで、インバータ回路２は、直流電源回
路１により駆動され、負荷である放電ランプ３に矩形波
電力を供給する。なお、本実施例では、インバータ回路
２はフルブリッジインバータ回路を構成している。起動
パルス発生回路４は、制御回路５から信号を受けて起動
パルスを発生し、放電ランプ３へ高電圧を印加する。こ
れらの動作により、放電ランプ３の主電極間が絶縁破壊
し、放電を開始すると、インバータ回路２から供給され
る低周波の矩形波電力により、放電ランプ３は徐々に安
定点灯に至る。

【００１０】つぎに、図１に示した本発明における放電
灯点灯装置の実施例を示す構成図をもとに、各部の基本
動作を説明する。まず、直流電源回路１は、直流電源１
１と、トランス１２と、スイッチング素子であるＦＥＴ
１３と、ダイオード１４と、コンデンサ１５を基本要素
として、フライバック方式で構成されている。なお、１
６はＦＥＴ１３を駆動するドライブ回路、１７は直流電
源回路１の出力電圧を検出する出力電圧検出回路、１８
は直流電源回路１の出力電流を検出する出力電流検出回
路である。

【００１１】直流電源回路１に電流が供給されると、制
御回路５より信号を受けてドライブ回路１６が駆動す
る。この出力信号によりＦＥＴ１３がオン・オフする
と、トランス１２の一次巻線を電流が交番し、これによ
りトランス１２の二次巻線に、その巻数比に応じて昇圧
された交流電力が出力される。このトランス１２の二次
巻線の両端に発生した交流電力は、ダイオード１４、コ
ンデンサ１５の経路を経て整流、平滑され、リップル成
分を持つ直流電圧が徐々に大きくなりながらコンデンサ
１５を充電する。

【００１２】なお、ドライブ回路１６は、制御回路５に
よりその動作が制御され、直流電源回路１の出力電圧を
設定する機能を有する。すなわち、出力電圧検出回路１
７が検出する直流電源回路１の出力電圧の変動に応じ
て、ＦＥＴ１３のオン・オフのデューティを変化させる
ことにより、直流電源回路１の出力電圧をあらかじめ設
定された電圧値となるように制御する。

【００１３】また、ドライブ回路１６は、直流電源回路
１の出力電流の上限値を設定、すなわち出力電流を制限
する機能を有し、出力電流検出回路１８が検出する信号
により、あらかじめ設定された上限値以上の出力電流が
流れないようにＦＥＴ１３のオン・オフのデューティを
変化させる機能をも有する。なお、本実施例では、ドラ
イブ回路１６は、直流電源回路１の出力電流の定電流機
能の方が、出力電圧の定電圧機能に優先してＦＥＴ１３
のオン・オフのデューティを設定するものとする。

【００１４】このようにして、ある状態の負荷に対する
直流電源回路１の出力電流が、設定された上限値以下の
場合は、直流電源回路１が定電圧動作をし、一定電圧を
出力する。しかしながら、直流電源回路１が負荷の状態
が変化して、設定された定電圧出力における出力電流制
限値以上の電流が流れようとすると、出力電圧は低下
し、設定された定電圧以下の値となる。したがって、こ
の場合は逆に直流電源回路１は定電流特性をもつことに
なり、設定された定電流値以上の出力電流は流れない。

【００１５】なお、本実施例では、放電ランプ３が起動
した後、放電ランプ３が音響的共鳴現象を起こさない程
度の低い周波数、例えば４００Ｈｚ程度の周波数で放電
ランプ３を点灯させている。したがって、パルストラン
ス４１の二次巻線４５，４６のインピーダンスは非常に
小さいので、ほとんど電流制限機能を有さない。そこ
で、前述の直流電源回路１の定電流出力機能をもって放
電ランプ３を安定点灯させている。

【００１６】よって、直流電源回路１の出力電圧は放電
ランプ３のランプ電圧にほぼ等しくなる。また、出力電
流もランプ電流にほぼ等しくなる。すなわち、ランプ電
力の制御は、出力電圧検出回路１７でランプ電圧にほぼ
等しい直流電源回路１の出力電圧を検出しながら、その
ランプ電圧に応じて直流電源回路１の出力の電流上限値
を制御することになる。

【００１７】つぎに、インバータ回路２の動作について
説明する。インバータ回路２は、ＦＥＴ２１，２２，２
３，２４がブリッジ構成を成しており、放電ランプ３を
流れる電流を反転し、点灯を維持する手段であるフルブ
リッジインバータ回路を構成している。なお、２０はド
ライブ回路であり、制御回路５から信号を受けて、ＦＥ
Ｔ２１，２４およびＦＥＴ２２，２３を互いに逆位相で
駆動する。

【００１８】すなわち、ＦＥＴ２１とＦＥＴ２４が同時
にオン・オフし、また、ＦＥＴ２２とＦＥＴ２３が同時
にオン・オフする。なお、ＦＥＴ２１，２４とＦＥＴ２
２，２３は、ある一定の休止期間であるデッドタイムを
もって、オン・オフを交互に繰り返す。したがって、Ｆ
ＥＴ２１とＦＥＴ２４がオンすると、直流電源回路１→
ＦＥＴ２１→パルストランス４１の二次巻線４５→放電
ランプ３→パルストランス４１の二次巻線４６→ＦＥＴ
２４→直流電源回路１の経路で電流が流れる。つぎに、
ＦＥＴ２２とＦＥＴ２３がオンすると、直流電源回路１
→ＦＥＴ２３→パルストランス４１の二次巻線４６→放
電ランプ３→パルストランス４１の二次巻線４５→ＦＥ
Ｔ２２→直流電源回路１の経路で電流が流れる。以後、
一定の休止期間であるデッドタイムを伴いながら、ＦＥ
Ｔ２１，２４とＦＥＴ２２，２３は互いにオン・オフを
繰り返し、負荷である放電ランプ３へ矩形波電力を供給
する。

【００１９】なお、本実施例の場合、放電ランプ３の安
定点灯時における直流電源回路１の出力電流上限値を、
放電ランプ３の定格電流値近傍に設定することにより、
点灯中の放電ランプ３は、直流電源回路１により電流制
限されて、低周波の交流電力で安定に点灯する。この際
の点灯周波数は、放電ランプ３に直列に接続されたパル
ストランス４１の二次巻線が有するインダクタンス成分
が、ランプ電流制御機能を有しない程度の低い周波数で
あるため、ランプ電流波形はほぼ矩形波となる。

【００２０】つぎに、起動パルス発生回路４の動作につ
いて説明する。起動パルス発生回路４は出力端にパルス
トランス４１を有し、その二次巻線４５，４６は、起動
パルス発生回路４の出力電圧を放電ランプ３に供給すべ
く、放電ランプ３に直列に接続されている。なお、本実
施例では、二分された二次巻線４５および４６の間に放
電ランプ３が配置されており、それらはインバータ回路
２を構成するコンデンサ２５に並列に接続されて閉ルー
プを形成している。

【００２１】また、コンデンサ４２は、ダイオード４３
を介して直流電源回路１を構成するコンデンサ１５に接
続されており、起動パルス発生回路４の直流電源として
の役割を果たす。なお、起動パルスが発生する際に、コ
ンデンサ４２の両端に充電されている電圧は、無負荷時
の直流電源回路１の出力電圧にほぼ等しい。ＦＥＴ４４
は、制御回路５から信号を受け、オン・オフ動作する。
ＦＥＴ４４は、パルストランス４１の一次巻線４７およ
びインダクタンス４８を介して直流電源であるコンデン
サ４２と接続、閉ループを構成しており、パルストラン
ス４１は、ＦＥＴ４４のオン・オフ動作により、フライ
バックトランスとして動作する。

【００２２】ＦＥＴ４４がオンすると、起動パルス発生
回路４の直流電源に相当するコンデンサ４２から、パル
ストランス４１の一次巻線４７およびインダクタンス４
８を介してＦＥＴ４４にドレイン電流が流れる。つぎ
に、ＦＥＴ４４がオフすると、それまで流れていたドレ
イン電流が急速に遮断される。パルストランス４１の一
次巻線４７はこのときインダクタンスとして作用するた
め、その両端にキック電圧を発生する。この際、一次巻
線４７の両端に発生したキック電圧をパルストランス４
１が昇圧し、二次巻線４５，４６の両端に出力する。

【００２３】パルストランス４１は、この高電圧を放電
ランプ３へ印加し、パルス電流をコンデンサ２５を介し
て還流させる。このとき、コンデンサ２５は、起動パル
スがインバータ回路２へ戻り、回路を破壊することを防
止する機能を有する。また、本実施例では、パルストラ
ンス４１の一次巻線４７と直列に、インダクタンス４８
が接続されている。これは、例えばパルストランス４１
が起動パルス発生時に飽和した際に、コンデンサ４２、
パルストランス４１の一次巻線４７およびＦＥＴ４４と
で構成される直列回路が短絡することを防止する機能を
有する。

【００２４】これらの過程を経ることにより、放電ラン
プ３は主電極間が導通して放電を開始し、インバータ回
路２を介して直流電源回路１により制限された交流電力
を供給されて、徐々に安定点灯に移行する。なお、本実
施例では、起動パルス発生回路４を構成するパルストラ
ンス４１の一次巻線４７と並列にスイッチ素子であるト
ライアック４９が接続されている。なお、トライアック
４９は、放電ランプ３の主電極間の絶縁破壊を検知して
動作するゲート回路５０により、その駆動が制御されて
いる。

【００２５】図２にゲート回路５０およびその周辺回路
の構成図を示す。ゲート回路５０は、パルストランス４
１の片側の二次巻線４６の低圧側に、高抵抗５１を介し
て接続されている。ゲート回路５０内部では、高抵抗５
１，５２により分圧された二次巻線４６の低圧側の電圧
を、コンパレータ５３で基準電圧と比較し、トライアッ
ク４９のゲート端子へ信号を出力する。

【００２６】放電ランプ３へ起動パルスが印加されて、
放電ランプ３の主電極間が導通するまでは、放電ランプ
３は解放状態であるから、二次巻線４６の低圧側の電位
は、直流電源回路１の出力電圧に等しい。しかし、放電
ランプ３の主電極間が導通すると、放電ランプ３は短絡
状態になり、二次巻線４６の低圧側の電位が急激に変化
する。ゲート回路５０は、この電位の変化を検知し、ト
ライアック４９のゲート端子へ信号を出力する。

【００２７】すなわちＦＥＴ４４が動作し、パルストラ
ンス４１の二次巻線４５，４６に高電圧が発生して放電
ランプ３の主電極間が導通すると、これをゲート回路５
０が検出する。続いて制御回路５より信号を受けてゲー
ト回路５０が動作し、トライアック４９が導通、パルス
トランス４１の一次巻線４７を短絡し、一次インダクタ
ンスを消滅させる。これにより、二次インダクタンスも
等価的にゼロとなり、ランプ電流が流れ易い状態にな
る。

【００２８】これに伴い、ランプの主電極間の絶縁破壊
直後からグロー放電を経てアーク放電への移行過程にお
いて、十分なエネルギーが速やかにランプへ供給され、
ランプの起動、点灯が容易になる。なお、アーク放電へ
の移行終了後は、二次巻線４６の低圧側の電位がランプ
電圧に相当する電圧に上昇するに伴い、本実施例では、
ゲート回路５０よりトライアック４９のゲート端子への
信号出力を停止し、トライアック４９を非導通にし、パ
ルストランス４１の一次巻線４７を解放する。

【００２９】以上のように、本実施例によれば、放電ラ
ンプの主電極間の絶縁破壊した直後に、パルストランス
の一次巻線を短絡させることにより、グロー放電からア
ーク放電への移行を速やかに実現し、簡単な構成で放電
ランプの始動性を向上した点灯装置を提供することが可
能になる。なお、本実施例では、ランプ電流を反転し、
放電ランプの点灯を維持する手段として、フルブリッジ
インバータ回路を用いたが、これは例えばハーフブリッ
ジインバータ回路など、同等の機能を有する他の構成の
ものでも構わない。

【００３０】また、本実施例ではインバータ回路を構成
するスイッチ素子としてＦＥＴを用いたが、例えばトラ
ンジスタ等でも良い。さらに、パルストランスは、本実
施例のように二次巻線を分割した構成のものに限らず、
例えば単巻線のものでも良い。また、本実施例では、起
動パルスの発生手段として半導体スイッチ素子であるＦ
ＥＴを用いたが、これ以外にも同等の手段、例えばトラ
ンジスタやサイリスタ等を用いても良く、放電ギャップ
など、半導体スイッチ素子以外のものを用いても構わな
い。

【００３１】また、パルストランスの一次巻線を短絡す
る手段についても、本実施例のようにトライアックを用
いる場合だけではなく、同等の機能を有する他の素子を
用いたものでも構わない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の放電灯点灯装置によれば、放電ランプが起動する際
の、放電ランプの主電極間の絶縁破壊直後のグロー放電
からアーク放電への移行過程において、十分なエネルギ
ーを速やかにランプに供給することが可能となり、簡単
な構成で、放電ランプの起動、点灯を確実に実現する放
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】

【図１】本発明の一実施例の放電灯点灯装置の構成図で
ある。

【図２】同じく本発明の一実施例の放電灯点灯装置のゲ
ート回路の構成図である。

【図３】従来例の放電灯点灯装置のインバータ部の構成
図である。

【図４】従来例の放電灯点灯装置の起動パルス発生部の
一例の構成図である。

【符号の説明】

１ 直流電源回路 ２ インバータ回路 ３ 放電ランプ ４ 起動パルス発生回路 ５ 制御回路 ４１ パルストランス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源回路と、前記直流電源回路に接
   続された電流反転手段と、前記電流反転手段の負荷とし
   て接続された放電ランプと、前記電流反転手段と放電ラ
   ンプとの間に接続された高圧発生手段とを備え、前記高
   電圧発生手段はパルストランスを有し、少なくとも前記
   放電ランプの起動時にその主電極間の絶縁破壊を検知し
   てその直後に前記パルストランスを短絡すべく制御され
   ることを特徴とする放電灯点灯装置。