JPS58126696A - 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】 本発明は交流電源にトライアックのごとき交流制＃素子
とチョークコイルのごとき限渡りアクドルと縄圧水蝦ラ
ングのごとき放電灯とを直列に接続して、交流制御素子
の導通位相角を放電灯点灯回路の動作状態に心して適宜
−節することによって交流電源の牛サイクル毎のランプ
ＩＥ流埴を制御するようｅこ構成さ７″Ｌ／こ放電灯点
灯装置の改良に関するものである。

上記のような放電灯点灯装置は限流リアクトルによる電
訛静」限作用の一部を交流１１１＃巣子のごとき半導体
素子で行わせるため装置全体が小形・軽重となることに
加えて、交流制＃素子の導通位相相角を放電灯点灯回路
の動作状態に応じて適宜調節することによって放電灯の
電流や電力を適当に制御することができるため、最近は
＾王水鍜ランプや＾圧ナトリウムランプ等の＾圧放電灯
の点灯装置として急速に普及しつつある。

かかる放電灯点灯装置の一例と′シ！、第１図に示すよ
うに、交流電＃ｌに交流制御素子２と＠流すアクトル３
と放電灯４を置夕１ｊＫ接続して点灯回路を構成すると
ともに、該点灯回路の動作状態に応じて変化する信号、
例えば交５を制＃索子２の両端電圧と限流リアクトル３
の両端電圧を加え合せた電圧を検出するために前記交流
制御素子２と限流リアクトル３の直列回路に跨って絶縁
トランス５、整流回路６、等を接続して基準電圧回路を
構成する一方、交流電源１に絶縁トランス７、整流回路
８、抵抗９及びコンデンサｌＯ等を接続して交流電源電
圧の半サイクル毎に所定の位相で前記コンデンサ１０を
充放電させるタイマー回路を構成し、該タイマー回路の
コンデンサの充電電圧と前記基準電圧回路の基準電圧と
をプログラマブルユニジャンクショントランジスタ（以
下ＰＵＴという）１１により比較し、陶者の値が一致し
た時点でトリガーパルスを発生させて交流制＃素子２を
導通させるように構成したものが提案されている。

このような点灯装［′において、交流電＃１を投入ぃ点
灯回路に第２図（ａ）に示すような交流電圧を印加する
と第２図（ｂ）にホすような交流制御Ｋｌ素子２の端子
電圧を検知する回路が働いて該交流制御素子のターンオ
フ位相にｌ”Ｊ期して第２図（Ｃ）に示すようにタイマ
ー回路のコンデンサ１０が充電されはじめる。そしてこ
の光電電圧が点灯回路の交流制御素子２のｌＡ端電圧と
＠渡りアクドル３の両端電圧を加え曾せた電圧を降圧整
流してなる基準電圧■・の埴に一致すると第２図（ｄ）
に示すようなトリガーパルスか発生し交流制御素子２が
導通するため第２図（ｅ）　ＶＣ示すようなラング電流
が流れる。放電灯が安定した＊’ｉｃ源電圧の上昇又は
低下等により放電灯のランプ電力が増加又は減少すると
基準電圧Ｖ−も破線Ｖｍ、又は点線Ｖｓａ、で示すよう
に上昇又は低ドするためトリガーパルスの発生時点が後
方又Ｆｉ前方にずれランプｌ１Ｉｃ流を減少又は増加さ
せるためう／／１１Ｌ力が一定に保たれる。

従来、この他の点灯装置Ｉｔにおいて、タイマー回路の
コンデンサ１０の光電は、一般に第１図ＶＣｙｒ＜すよ
うに交流１算電圧を絶縁トランス７で降圧し整流回路８
で整流した後抵抗１２、ゼナータ゛イオード１３等から
なる定電圧回路を通して得られる電圧にて抵抗９とコン
デンサ１０からなる時定数回路のコンデンサを光電する
手段が用いられている。第３図（ａ）はかかる手段を用
いたときのコンデンサの充電電圧の時間的変化を示すも
のである。

ところが、上記のような従来装置においては、次のよう
な大きな欠点があった。第１の欠点はコンデンサの充電
電圧と比較すべき基準電圧の変化の巾を増巾器等により
相当大きくしないと十分な電流制御、電力制御ができな
いことである。すなわち、第３図（１１）において、基
準電圧■−の上昇値Ｖｓａ。

と下降値ｖ町の巾が小さいとコンデンサ光電電圧との一
致点の巾即ちトリガーパルス発生位相角θ、。

θ２の関１４本狭くなりトリガーパルスの発生位相角が
大きく変化しないため十分な電波・電力ｆｉｌｊｉｉ４
Ｉができない結果となる。このような問題は例えばコン
デンサ容置を小さくするといったように回路の時定数を
適宜選択することによって第３図（ａ）の塊線で不すよ
うにコンデンサの充電電圧の変化を緩かにすることによ
っても解決できるが、このような手段を採ると位相角θ
の値が後方に移動し本来の位相角が得られないため、一
般には増巾器により基準電圧の変化の巾を大きくしてや
らなければならなかった。従来装置の第２の欠点は、基
準電圧ｖ１１が例えば±１０％震動した場合、トリガー
パルスの発生位相角を元の値から前後にほぼ同じ割合だ
け変化するのＶこ対して放電灯のラング電ｆＩｔ＃ｉ正
弦波で変化するため正確な電力制御ができないことであ
る。すなわち、第３図（ａ）において基準電圧■菖にお
けるトリガーパルスの発生位相角をθ。とじ、基準電圧
Ｖ町及びＶガにおけるトリガーパルスの発生位相角を０
１及びθ２とした場合、第３図（ｂ）に示すようＶｃフ
ラング流がｉ！ｔｌＪ御される面積の関係はＳ＋＞Ｓｔ
となり、基準電圧の変化量が同じでも等しい量の電流ｔ
ｅ制御制御側力制御きない。このような問題は第１図中
に破線で示すように、基準電圧回路の電圧源にゼナーダ
イオード１４と抵抗１５とからなる非線形回路を接続し
て、基準電圧が一定値からはあまり上昇しないようにし
て、即ち、第３図（ａ）に示すように■町′がＶ町′と
なるようＫしてｖ町”１ｍとｖ＃Ｉ−Ｖ町Ｏ間隔ｔ−Ｖ
町／Ｖ諷＜Ｖ、−Ｖ町トスルコとＫより解決できるが、
このような手段全裸るとゼナーダイオードの温度特性に
よってランプ１カ特性が大きな影響を受けるため、回路
構成素子の選択・調整に手間がかかる欠点がある。

本発明は以上のような点に鑑みてなきれたもので、タイ
マー回路のコンデンサの充電方法及びその充電電源【工
夫することにより、前記のような従来装置の欠点を一挙
に解決したものである。

第４図Ｆｉ４名門ケ実施した放電灯点灯装置の具体的回
路の一例を示すものである。同図においてＩＦ′ｉ交流
１ｉ源で、これには放電灯２と限流リアクトル３と交流
制御素子４が直列に接続されており点灯回路を構成して
いる。５Ｆｉ交流制＃素子４と並列に接続された高イン
ピーダンス素子で交流制御素子４が不導通の場合でも点
灯回路に僅かな電流を流すことＫよって放電灯の立消え
を防止する目的で接続されるものである。前記限流リア
クトル３と交流制御素子４の直列回路の両端には絶縁ト
ランス６がｆＡ続されており、核ｅ縁）ランス６の出力
側には整流し；鮎７、分圧抵抗８・９が接続されており
、これらは基準電圧回路を構成している。この基準電圧
回路は点灯回路の限流リアクトル３の両端電圧と交流制
御素子４の両端電圧を加え合せた重圧を検出して降圧整
流して基準電圧とし該基準軍圧全ＰＵＴＩＯのゲートに
入力として与える作用をする。また、この基準電圧回路
には抵抗１１とコンデンサ１２のＣＲ時定数回路からな
るタイマー回路が接続されており、前記基準電圧回路の
電圧源と抵抗１１１−１コンデンサ１２の主光’１回路
全構成し１いる。１１交流電源１には別の絶縁トランス
１３が接続されており、該絶縁トランス１３の出力側に
Ｆｉ整流回路１４及び抵抗１６、ゼナーダイオード１８
等からなる直流定電圧源全通して抵抗１９とダイオード
２０からなるコンデンサ１２の副充電回路が設けである
。抵抗１５とゼナーダイオード１８はトランジスタ等を
駆動するための定電圧回路素子である。さらに、交流制
御素子４の両端には絶縁トランス２０、整流回路２１ｔ
−介して交流％ＩＪ　ａｔｌ　ｇ子４のターンオフ位相
検出回路２２が接続しである。このターンオフ位相検出
回路２２はタイマー回路に対して交流制御素子４のター
ンオフ位相に同期してコンデンサ１２の充電が開始され
るよう信号を与える作用をするものである。

次にこのような回路構成の点灯装置の動作について説明
する。先ず？、Ｒ電源１ｔ−投入すると放電灯２、限流
リアクトル３、高インピーダンス素子４からなる回路を
通して放電灯２に電圧が加わり同放電灯２は始動する。

放電灯の始動と同時にタイマー回路にも電圧が加わり、
他方ターンオフ位相検出回路２２も動作するため、交Ｒ
１ｉｌｌ　（ｌｉＵ素子４のターンオフ位相に同期して
コンデンサ１２の充電が開始する。この場合先ず、コン
デンサ１２は主に抵抗１９とダイオード２０からなる細
光１回路を通して、抵抗１６とゼナーダイオード１８か
らなる定電圧回路によって般定された一定電圧値まで急
激に充電される。そして一定電圧値に達した後は抵抗ｌ
ｌ′に通して正規の主充電回路によって緩やかに光電さ
れる。第５図はこの場合のコンデンサ１２の充！電圧の
時間的変化を示すものである。このような手段によると
、コンデンサの充！電圧の変化は一定電圧値■。に達す
る迄Ｆｉ急激で直線的に立ち上るが、それ以降は図のよ
うに横にねた曲線を描く。従って、一定電圧値に達した
後の部分において基準電圧Ｖ冑と比較すると、該基準電
圧■ｍの変化Ｖｌｌｌｌ＋　、　■ｍ２に対するトリガ
ーパルスの発生位相角”ｌ＋θ、の変化も大きくなるた
め、基準電圧の変化が小さくても十分な電流・電力制御
か可能となる。前記のような構成に加えて、本発明では
、コンデンサ１２の充１市圧が予め設定され念一定電圧
値Ｖ。Ｋ達したら、それ以後はコンデンサ１２全基準電
圧回路の電圧源と抵抗体１１からなる主光電回路によっ
て基準電圧の変化に応動きせて光電するように構成しで
ある。第６図はその場合のコンデンサ１２０充ｔＷ圧の
変化を示すもので、基準電圧■惰の変化によりコンデン
サの光電電圧曲線も変化することを示し１いる。このよ
うにすると、基準電圧■■の増加又は減少の変化量が同
じでもトリガーパルスの発生位相角θ。

に対するθ１．θ、の変化量はθ１−θ。くθ・−θ、
となり、これによって＠６図ｆｂ）に示すようにランプ
電流が制限される面積はＳ、キＳ、となり正確な１カ制
御が可能となる。なお、第３図（ｂ）及び第６図（ｂｌ
　Ｆｉ説明の便宜上ランプ電流波形を正弦波で示し工い
るが、実際には高インピーダンス素子５等の回路構成素
子により多少形状の異ったものとなる。第７図は第６図
における基準電圧とコンデンサ充電電圧の交点Ｐ。−Ｐ
、・Ｐ、の変化を調べるために、縦軸に限流リアクトル
の両端電圧と交流制御素子の両端電圧を加え合せた電圧
の降圧整流電圧をとり、横軸に交流制御素子のトリガー
パルスの発生位相角をとって、基準電圧とコンデンす充
ｔＷ圧を相関連させて変化はせたときの交点をプロット
したｉ！ｌ１ｍ（以７　Ｖ（ｔ　−を曲線という）であ
る。同図Ａ曲線から明らかなように、基準電圧の変化量
（実線は始動時、破ｌｉＩは安定時）が同じでもトリガ
ーパルス発生位相角□の変化量は異ったものとなる。ま
た、放電灯始動時には限流リアクトルの両端電圧と交流
制御素子の両端電圧を加え合せた電圧は高いので、トリ
ガーパルスの発生位相角は後方に移動し始動時の過大電
流は制限されることとなる。なお、本発明で重要な点は
、タイマー回路のコンデンサをその充ｗｔ圧が一定値に
達するまでは主に副充電回路により充電し、一定値に達
したら主充電回路により基準電圧に応動させて変化させ
る点であり、−」充電回路を設けることなく、単にコン
デンサ光！１１圧を基準電圧の変化に応動させても本発
明のよう表効果は得られない。このことは次の計算式に
よっても明らかにすることができる。

い贅、本発明のようにタイマー回路のコンデンサを主充
電回路とは独立した副充電回路によって充電することな
く、単に基準電圧の電圧源より充電するように構成した
回路の１！部を示すと第８図のようになるが、この回路
では、 ＰＵＴのアノード電圧：ＶＣ＝ＶＣＴ（１−ｅ　　Ｒ４
Ｃｌ　　’）−（２１となるが、トリガーパルスの発生
時期はＶＧ　＝　ＶｃＯ時であるから、 従って、Ｒ１、Ｒ，、Ｒ，、Ｃ，の値をそれぞれ一定と
すれば、ｔ＝一定 ここで上記回路の具体的実施例としてＶＣＴ　＝　２２
．９Ｖ（始動時最大値）　、Ｒ＋　＝　８．１７１船、
Ｒｔ＝３２．９９ｋｌｌ　、Ｒ＊＝３０．０３１ｃ（”
ｌ　、ｃ、＝ｏ１００６μＦとしてＶＣＴ　−を曲線を
描くと第７図Ｂ曲線のようになり、基準゛酸圧が変化し
てもトリガーパルスの発生位相角は変らないことがわか
る。

次に、本発明のごとくタイマー回路のコンデンサを基準
電圧の電圧源からの主光電回路と、これとけ独立したｌ
！Ｉ］光電回路とによって光電するようにした回路構成
の狭部を不すと第９図のとおりであるが、この回路では
、 十Ｖｉ：・・・・・・・・・（２） （但しｈｓ　、　Ｒｏが良に比べて十分小さいものとす
る）となり、トリカーパルスの発生時期はＶＧ＝ＶＣの
時であるから、 ここで上記回路の具体例としてＶｅｒ＝　２２．９　Ｖ
（始動時最大値）　、ＲＩ＝８．１７１罰、　Ｒｔ＝＝
　３２．９９蹟。

Ｒ４−３０，０３ｋＱ　、Ｃ，−０，１００６μＦ’ｋ
（３ｉ式に代入すると、第７図Ａ＠腋のｔがＶＣＴの降
下によって前方ＶＣ＃動することがわかる。

以上の祝明から明らかなように、本発明に係る故邂灯点
月装置は次のような数々の利点を備えている。

弄す、タイマー回路のコンデンサを一定電圧イ直に達す
る一チでは刷光電回路を通じて象徴に光電し、それ以降
は主光斑回路を通じて緩かに充電するようＶこし、この
緩かＶこ光電する部分において基準電よと比較するよう
にしたので、基準油：圧の変化音が少なくても確実な電
流・電力電１ｊ伽ができることである１、圀えはタイマ
ー回路のコンアンサを主光斑回路のみによって充電する
場合に比較すると、本発明の場合は約２倍程度のトリガ
ーパルス発生位相角の変化が得られるため、特殊な増巾
回路を用いなくても済む利点がある。

次に、タイマー回路のコンデンサの充電電圧が一定値に
逢するまでは独立した電圧源より主に副充電回路を通じ
てコンデンサを充電し、それ以降は基準電圧の電圧源よ
り基準電圧の変化に応動させてコンデンサを光電するよ
うに構成したので、基準電圧の上外又は低下の巾が同じ
場合に、従来のようにゼナーダイオード等によって基準
電圧の巾を変えるような手段を用いなくてもトリガーパ
ルス発生位相角の変化の巾を変えることができ正確な電
流・重力制御がｂ］籠となる。

さらに、上記のようなコンデンサ光電回路に加えて点灯
回路の交流制御素子両端電圧と限流リアクトルの内端電
圧を加え合せた電圧を整流して基準電圧としているため
、放電灯始動時におけるトリガーパルスの発生位相角を
遅らせることができ、始動時の過大なフンブ’［流を小
ａくすることがでＡ　◇、 なお、回路をａｒａｂ又するうえでは、タイマー回路の
コンアンサを急激に光電するための副充電回路を設置る
とともに、基準電圧の電圧源を利用して主光電回路を構
成すればよいから、構成が簡単で調整も容易であり、小
形低コストにできる等、技術的価１的のみならず、経隣
的価値も多大であり、産業上のオｌ：用（ａ値は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯装置のｐｊ路図、第２図に１
０］装置の製作時における各部の電流・篭圧波杉区、第
３図は同装置のタイマー回路のコンデンサ光電回路の変
化曲線図、第４図は本発明に係る放電灯点灯装置の回路
図、第５図反び第６図は同装置ｅこおけるタイマー回路
のコンデンサ光電車圧の変化曲線図、第７図は同装置に
おける基準′電圧とコンデンサ光電車圧の一致点の変化
曲線図、絹８図は従来装置の要部回路図、第９図は本発
明製画の要部回路図である。 第４図ＶＣおいて、１・・交流電源、２・・放電灯、３
・・・限流リアクトル、４・・・交流制御素子、１ｏ・
・ＰＵＴ、１１・・・抵抗体、１２・・・コンデンサ、
２゜・・ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１交流電源に交流！ＩＩＩＪ御素子と＠流すアクト
   ルと放電灯を直列に接続してなる点灯回路と、該点灯回
   路の動作状態に応じて変化する信号を検出して基準電圧
   とする基準電圧回路と、交流電源電圧の半サイクル毎に
   所定の位相角でコンデンサを充放電させるタイマー回路
   とを備え、該タイマー回路のコンデンサの充電電圧と前
   記基準電圧とを比較して両者の値が一致した時点でトリ
   ガーパルスを発生して交流制御素子を導通させるように
   構成した点灯装置において、前記タイマー回路のコンデ
   ンサを、その充電電圧が予め設定された一定電圧ＭＫ達
   するまでは交流電源電圧を降圧ＪＩｉしたｔｉ流流電電
   圧源り副充電回路を通じて急激に充電し、それ以後は基
   準電圧回路の電圧源より主充電回路を通して基準電圧の
   変化罠応動させて緩かに充電し、かつこの緩かに充電す
   る部分においてコンデンサの充電電圧を基準電圧と比較
   するように構成したことを％黴とする放電灯点灯装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置にお
   いて、基準電圧回路の基準電圧隊は点灯回路の交流制御
   素子の両端電圧と限流リアクトルの両端電圧を加え合せ
   た電圧を検出して降圧整流する回路をもって構成したこ
   とを特徴とする放電灯点灯装置。 （３）　　％詐請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置
   において、タイマー回路のコンデンサは点灯回路の交流
   制御素子のターンオフ位相に同期して光電が開始される
   ように構成したことを％倣とする放電灯点灯装置。 （４）％許−求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置にお
   いて、タイマー回路のコンデンサを急激に充電するため
   の細充電回路は、交流１１＃電圧を整流したのち定電圧
   回路を通して得られた電圧源にダイオードと必賛に応じ
   てインピーターンス素子とを接続してなる回路をもって
   構成したことを％黴とする放電灯点灯装置。