JPH0795476B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【技術分野】

本発明は、始動時に高いパルス高圧を必要とする放電灯
を点灯するための放電灯点灯装置に関する。

【背景技術】 第３図には、始動時に高圧パルスを必要とする放電灯の
点灯装置の一従来例を示してある。ここに、V₁は交流電
源、CHはチョークコイル、DLは始動時に高圧パルスを必
要とする放電灯であり、交流電源V₁とチョークコイルCH
と放電灯DLとにより主点灯回路が構成されている。この
放電灯点灯装置には放電灯DLに点灯させるための放電灯
始動回路２が含まれており、C₁はコンデンサ、R₁は抵抗
であり、交流電源V₁から抵抗R₁を介してコンデンサC₁に
電荷が供給される。チョークコイルCHの巻き線N₁とN
₂（N₁＜N₂）との間にはタップが立てられていて変圧器
１として使用されており、このタップには上記コンデン
サC₁が接続され、コンデンサンC₁と抵抗R₁との間の中点
とチョークコイルCHとの間にはトライアックQ₁が接続さ
れていてチョークコイルCHの巻き線N₁とコンデンサC₁と
により振動回路が構成されており、コンデンサC₁に充電
された電荷がトライアックQ₁の導通により巻き線N₁を介
してパルス状の電流として放出されるようになってい
る。Q₂は電圧応答スイッチで、放電灯DLと並列に挿入さ
れたコンデンサC₂と抵抗R₂の中点から引き出されてトラ
イアックQ₁のゲートに接続されている。しかして、抵抗
R₂を介して交流電源V₁からコンデンサC₂に充電された電
圧が電圧応答スイッチQ₂のブレークオーバ電圧に達する
と、電圧応答スイッチQ₂がブレークオーバして導通し、
トライアックQ₁をターンオンさせる。トライアックQ₁が
導通するとコンデンサC₁に充電されていた電荷は、巻き
線N₁を介してパルス状の電流として放出され、パルス状
の電流により巻き線N₁に発生した電圧は巻き線N₂で昇圧
され、このためチョークコイルCHには高圧パルスが発生
し、この高圧パルスが交流電源V₁の電圧に重畳されて放
電灯DLに印加され、この結果放電灯DLは高圧パルスが印
加されて始動し、点灯状態に入る。放電灯DLは点灯状態
に入ると、電圧が低下し、主点灯回路により点灯状態を
保持される。第４図には第３図の電気回路における主要
波形を示してある。同図（ａ）は交流電源V₁の電圧波形
であって正弦波形を示してあり、同図（ｂ）はコンデン
サC₂の両端の電圧Vc₂であって交流電源V₁のゼロ点から
時間t₁後に電圧応答スイッチQ₂のブレークオーバ電圧に
達してこの時に電圧応答スイッチQ₂及びトライアックQ₁
が導通することを表している。第４図（ｃ）はトライア
ックQ₁がターンオンした後にトライアックQ₁に流れるパ
ルス電流Iq₁を示してあり、この波形は振動回路の定数C
₁とN₁とでほぼ決定される共鳴周波数の減衰振動となっ
ている。同図（ｄ）はチョークコイルCHの両端に発生す
る電圧Vchであり、巻き線N₁に発生した電圧が電磁誘導
により巻き線N₂に昇圧されるので、チョークコイルCHに
発生する電圧Vchとしては同図（ｄ）のように減衰振動
状の高圧パルスとなるのである。 第５図に示すものは他の従来例であり、同一素子には同
一の符号を付してある（以下同じ。）。この第５図の電
気回路が第３図の電気回路と異なるところは、第３図の
電気回路ではチョークコイルCHが限流用と高圧パルス発
生のための昇圧用とを兼ねていたのに対し、第５図の電
気回路では限流用のチョークコイルCH′と高圧パルス発
生のための昇圧用の変圧器１として使用されるパルスト
ランスPTとを分離して独立させた点にある。つまり、第
３図の従来例では、限流に必要なインダクタンスの値か
らチョークコイルCHの巻き線の巻き線の和N₁＋N₂が自動
的に決まってしまうので、必要な高圧パルスの高さ及び
幅を得るためのN₁とN₂との比を決定できず、良好な設計
ポイントを得られなかったので、第５図の従来例ではチ
ョークコイルCH′とパルストランスPTとに分離したので
ある。この結果、限流用の定数はチョークコイルCH′だ
けで決定され、パルストランスPTでは必要な波形を得る
のに必要な条件だけで巻き線の巻き数N₁,N₂を決定で
き、高圧パルスを発生させるための設計の自由度が大き
くなっているのである。 次に、第６図に更に他の従来例を示す。これは直流電源
V₂を用いて放電灯DLに点灯しようとするものである。こ
の電子回路においては、直流電源V₂とスイッチング素子
Q₃とチョークコイルCH₂とコンデンサC₃とスイッチング
素子Q₅とにより一方のチョッパ回路が構成され、直流電
源V₂とスイッチング素子Q₄とコンデンサC₃とチョークコ
イルCH₂とスイッチング素子Q₆とにより他方のチョッパ
回路が構成されており、スイッチング素子Q₃及びスイッ
チング素子Q₄が高周波スイッチング動作を行っている。
また、D₁,D₂,D₃,D₄は慣流用ダイオードである。しかし
て、スイッチング素子Q₅が閉成され且つスイッチング素
子Q₆が開成されていると、スイッチング素子Q₃の高周波
スイッチングによりコンデンサC₃の両端には略直流電圧
が発生し、逆にスイッチング素子Q₆が閉成され且つスイ
ッチング素子Q₅が開成されていると、スイッチング素子
Q₄の高周波スイッチングによりコンデンサC₃の両端には
前記の場合と逆極性の略直流電圧が発生する。従って、
スイッチング素子Q₅とスイッチング素子Q₆とを一定の周
波数で交互に開閉させることにより、コンデンサC₃の両
端には、スイッチング素子Q₅,Q₆の開閉周波数と同じ周
波数の矩形波状交流電圧が発生する。そして、この交流
電源と等価なコンデンサC₃が第５図の放電灯点灯回路と
同様な動作を行う放電灯始動回路２に接続されているの
で、放電灯DLが安定に点灯されるのである。 ところで第３図、第５図及び第６図に示した３つの従来
例における高圧パルスの発生状況を検討すると、次のこ
とが明らかになった。第７図（ａ）には、トライアック
Q₁に流れる電流Iq₁の波形を時間軸方向に大きく拡大し
たものを示し、第７図（栄）には、第４図（ｂ）に示す
パルストランスPTの巻き線N₂の両端に発生した高圧パル
スの電圧Vn₂の波形を時間軸方向に大きく拡大したもの
を示すが、図示のように電流Iq₁及び電圧Vn₂には点灯動
作時に巻き線N₁とコンデンサC₁の定数で決まる振動回路
の周波数よりも大きな周波数の振動波形が表れており、
破線で示す設計波形の上には設計上意図したよりも大き
な振動数の高圧パルスが表れている。一般に、放電灯DL
を始動させるためには、放電灯DLに印加される高圧パル
スが一定時間T₀以上ある一定のレベルV₀以上に維持され
ている必要がある。つまり、放電灯DLの一端より開始し
てアーク放電が他端に達して放電灯DL内でアーク放電が
安定するまでの時間、あるいは安定したアーク放電を起
こすのに必要なエネルギーを放電灯DLに供給するのに必
要な時間以上の間、高圧パルスが一定レベルに維持され
ている必要があるのである。このため、安定に点灯動作
を行うように巻き線N₁やコンデンサC₁の定数を設計して
も、実際には第７図（ａ）（ｂ）に示すように設計振動
数よりも大きな振動数の高圧パルスが発生することにな
ると、高圧パルスの一定レベルV₀以上の維持時間T₁が小
さくなり、実際の放電灯DLにおいては確実に始動するこ
とができないという問題があった。この原因を追及した
結果、本発明の出願人たちは、第一の従来例（第３図）
のチョークコイルCHや第二の従来例（第５図）及び第三
の従来例（第６図）のパルストランスPTに寄生する浮遊
容量Cs₁,Cs₂によるものであることを突き止めた。即
ち、第８図（ａ）（ｂ）に示すように、チョークコイル
CHやパルストランスPTに浮遊容量Cs₁,Cs₂がのってお
り、しかもこの容量Cs₁,Cs₂の値は一般にコンデンサC₁
の値よりも大幅に小さいため、大きな周波数の寄生振動
が表れたものである。 以上の問題は、特に第６図に示したような回路において
は大きな問題となる。つまり、電子回路を用いて放電灯
点灯回路を構成する場合、装置の軽量小形化のためには
インダクタンスの小形化が要求されるが、インダクタン
スを小さくすると浮遊容量が増大するからである。 また、一定レベルV₀以上の時間幅T₁が広げるためには、
チョークコイルCHやパルストランスPTで発生する高圧パ
ルスのピーク値を大きくすることが考えられるが、そう
すると他の電気部品の耐圧上問題があり、耐圧の大きな
電気部品を用いるとコストが高くつき、あるいはコンデ
ンサC₁の容量を大きくして基本的な振動回路の周期を大
きくすることも考えられるが、こうするとコンデンサC₁
の容量が大きくなって高価格化するという難点があっ
た。

【発明の目的】

本発明は叙上のような技術的背景に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは放電灯に印加される点
灯用の電圧に寄生している振動の周波数を小さくして放
電灯の点灯を確実に行えるようにすることにある。

【発明の開示】

本発明は放電灯点灯回路は、すくなくとも始動時に高圧
パルスを必要とする放電灯DLと高圧パルス発生用の変圧
器１の高圧側巻き線N₂とが閉回路内に存在する放電灯始
動回路２を含む放電灯点灯装置において、前記放電灯始
動回路２の始動時の寄生振動周波数より小さな周波数で
あって放電灯DLの始動に必要な電圧レベルに必要な時間
だけ印加電圧を保持させることのできる容量のコンデン
サC₄を上記変圧器１の低圧側巻き線N₁と高圧側巻き線N₂
とのうち少なくともいずれか一方に接続して成ることを
特徴とするものである。しかして、前記コンデンサC₄を
変圧器１に接続することにより、変圧器１に寄生してい
る小さな浮遊容量Cs₁,Cs₂とこのコンデンサC₄との合成
容量を大きくすることができ、合成容量を大きくするこ
とにより放電灯DLに印加する電圧に寄生している高周波
パルスの周期を大きくすることができ、放電灯DLを安定
に点灯させるのに必要な一定レベルの電圧V₀に印加電圧
を長い時間維持させることができ、この維持時間を放電
灯DLを確実に点灯させるのに必要な時間よりも長くなる
ようにコンデンサC₄の容量を選んであるので、確実に放
電灯DLを点灯させることができるのである。しかも、変
圧器１にコンデンサC₄を負荷するだけであるので、電気
回路が複雑になることがなく、放電灯始動回路２の昇圧
用のコンデンサC₁の容量を大きくしたりすることもな
く、また変圧器１で発生する高圧パルスのピーク値を大
きくすることもないものである。 以下本発明の実施例を添付図に基いて詳述する。第１図
に示すものは本発明の一実施例であり、従来例として示
した第５図の電気回路において、パルストランスPTの低
圧側の巻き線N₁の両側にコンデンサC₄を接続したもので
ある。従って、前記した第５図の動作と同様な動作を行
うものであるが、ただパルストランスPTにコンデンサC₄
を接続したことにより浮遊容量Cs₁とコンデンサC₄との
合成容量が大きくなり、このためパルストランスPTの高
圧パルスにのる寄生振動の周波数が小さくなる。第２図
（ａ）にはトライアックQ₁に流れる電流Iq₁の波形を時
間軸方向に大きく拡大したものを示してあり、第２図
（ｂ）にはチョークコイルCHの両端に発生した高圧パル
スの電圧Vchの波形を時間軸方向に大きく拡大したもの
を示してあるが、図示のように始動時に高圧パルスの上
にのっている寄生振動の周期が大きくなっているため、
高圧パルスがピーク時から始動に必要な電圧レベルV₀ま
で電圧が落ちるまでの時間T₂が始動に必要な時間T₀より
も長くなり、コンデンサC₁などの容量はそのままで電圧
のピーク値なども極端に大きくすることなく確実に放電
灯DLを始動できるようにすることができるものである。
即ち、このコンデンサC₄の容量は放電灯始動回路２の始
動時の寄生振動数を小さくすることができるもので、電
圧がピークから放電灯DLの始動に必要とされるレベルV₀
に維持されている間の時間T₂（レベルV₀でのパルス幅）
が放電灯DLの始動に必要とされる時間T₀よりも大きくな
るように選定されるものである。 なお、コンデンサC₄は高圧側巻き線N₂に接続してもよ
く、両巻き線N₁,N₂の双方に接続しても良い。 また、従来例として示した第３図の電気回路のチョーク
コイルCHの巻き線N₁,N₂にコンデンサC₄を接続しても良
く、同じく第６図に示した電気回路のパルストランスPT
の巻き線N₁,N₂にコンデンサC₄を接続しても良い。

【発明の効果】

本発明は、叙述のごとくすくなくとも始動時に高圧パル
スを必要とする放電灯と高圧パルス発生用の変圧器の高
圧側巻き線とが閉回路内に存在する放電灯始動回路を含
む放電灯点灯装置において、前記放電灯始動回路の始動
時の寄生振動周波数より小さな周波数であって放電灯の
始動に必要な電圧レベルに必要な時間だけ印加電圧を保
持させることのできる容量のコンデンサを上記変圧器の
低圧側巻き線と高圧側巻き線とのうち少なくともいずれ
か一方に接続してあるから、変圧器に寄生している小さ
な浮遊容量とこのコンデンサとの合成容量を大きくする
ことができ、合成容量を大きくすることにより放電灯に
印加する電圧に寄生している高周波パルスの周期を小さ
くすることができ、放電灯を安定に点灯させるのに必要
な一定レベルの電圧に印加電圧を長い時間維持させるこ
とができ、この維持時間を放電灯を確実に点灯させるの
に必要な時間よりも長くなるようにコンデンサの容量を
選んであるので、確実に放電灯を点灯させることができ
るのである。しかも、変圧器にコンデンサを負荷するだ
けであるので、電気回路が複雑になることがなく、放電
灯始動回路の昇圧用のコンデンサの容量を大きくしたり
することもなく、また変圧器で発生する高圧パルスのピ
ーク値を大きくすることもないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第２図は
同上の動作を説明するための波形図、第３図は従来例の
電気回路図、第４図は同上の主要波形を示す波形図、第
５図は他の従来例の電気回路図、第６図は更に他の従来
例の電気回路図、第７図は夫々第４図の一部分の拡大
図、第８図（ａ）（ｂ）は夫々チョークコイル及びパル
ストランスに寄生した浮遊容量を示す説明図である。 １……変圧器、２……放電灯始動回路、N₁,N₂……変圧
器の巻き線、C₄……コンデンサ、DL……放電灯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】すくなくとも始動時に高圧パルスを必要と
   する放電灯と高圧パルス発生用の変圧器の高圧側巻き線
   とが閉回路内に存在する放電灯始動回路を含む放電灯点
   灯装置において、前記放電灯始動回路の始動時の寄生振
   動周波数より小さな周波数であって放電灯の始動に必要
   な高圧レベルに必要な時間だけ印加電圧を保持させるこ
   とのできる容量のコンデンサを上記変圧器の低圧側巻き
   線と高圧側巻き線とのうち少なくともいずれか一方に接
   続して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。