JPS5878394A - 放電灯定入力点灯装置 - 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】 本発明は放電灯の始動過程における入力電流を定格安定
時の入力電流程度に抑え得るようにした放電灯定入力点
灯装置に関するものである。

第１図（ａ）は一般的な２灯用の放電灯点灯装置の回路
図を示すものであり、各放電灯Ｌ＋、Ｔ、ｚにはそれぞ
れ主チヨークＣＨ＋　、　ＣＨ２が直列に接続されてい
る。Ｑｏは制御用のトライアック、ｉｌｌはその制御回
路であり、トライアックＱＯの両端にはコンデンサ（＋
、抵抗Ｒ１の直列回路と補助チョークＣ１１ｓとか並列
的に接続されている。また商用電源Ｅの両端には力率改
善用のコンデンサｃｏが接続されている。

第１図（ｂ）はかかる放電灯点灯装置のラシーｊ電流１
ｅと交流電源電圧Ｖｓとの関係を示しており、同図にお
いてＴは交流ｓｒｓ電圧Ｖｓのゼ０り０１時点から交流
制御素子Ｑｏがオフするまでのオン位相角を＼また八Ｔ
は交流制御素子Ｑｏがオフしてから再びオンするまでの
オフ位相角を表わしている。このような放電灯点灯装置
に接続される放電灯Ｌ＋　、　Ｌｍが点灯中に高圧の蒸
気圧を有する放電灯、例えば水銀灯やメタルハライド灯
、高圧ナトリウム灯などである場合には、始動直後から
定格点灯へ移行する間において、放電灯Ｌ＋、Ｌｔのイ
ンピータンスは始動直後は著しく低く、以後放電灯Ｌ＞
　、　Ｌｘの蒸気圧の上昇と共に放電灯Ｌ＋　、　Ｌｍ
のインピータンスは上昇し、定格点灯状態で一定になる
。この為放電灯Ｌ＋　、　Ｌｘのラシづ電流Ｉｔを限流
する主チヨークＣＨ１、ＣＨ２の誘導リアクタンスが一
定であると一始動状態から点灯状態へ移行する間におい
ては、定格点灯時に比べて太きいうンつ電流１１が主チ
ヨークＣＨ＋　、　ＣＨ２ｆ流れることになる。そこで
このような性質を持つ放電灯Ｌｓ　、　Ｌｍ　ｆ定入力
始動するためには、第１図（ａ）に示す主回路において
、始動直後はトライアックＱｏのオフ位相角ΔＴを長く
してラシプ電流１ｇｋ絞り込み、定格点灯に移行するに
したがってオフ位相角Δτ？短くすればよいことかわか
る。

ところで始動過程において放電灯Ｌ＋　、　Ｌｘのコン
タクタンスが変化するということは、それによってラン
プ電流Ｉｅの電源電圧Ｖｓに対する位相も変化すること
を意味し、始動直後はランプ電流Ｉｅの位相が遅れるた
めにオン位相角Ｔとオフ位相角へＴとの関係は第２図の
Ａ点に示す位置にあり、定格に近づくにりれてランプ電
流Ｉｅの位相角遅れが減少するので、オン位相角Ｔとオ
フ位相角ΔＴとの関係は第２図のＢ点に示す位置に移行
する。したがって第２図に示す制御条件・が放電灯Ｌｒ
　、　Ｌｍ　ｆ定入力始動するための制御条件となるも
のである。

ところで第１図に示すように２灯の放電灯ＬＬ。

Ｌ２ヲ点灯した時の転流位相は一灯づつ点灯した放電灯
Ｌｌ、Ｌ２のそれぞれの転流位相のほぼ中間に来ると考
えてよく、例えばメタルハライド灯、水銀灯等を点灯す
る場合には電ｉｌ！オンと同時に放電灯Ｌ＋　、　Ｌｍ
は始動し、両者ともうンウコ−）タクタｙスの高い状態
からスタートするため、第２図に示す制御条件で定入力
始動できる。

しかしながら、第８図に示すようにし−５１２１とバイ
メタルスイッチ（３）よりなるサーマルスイッチ１４）
により始動する高圧ナトリウム灯し？Ｉｆ始動する場合
には、始動時に十分な＋ツク電圧ｔ、　ｄｉ／ｄｔ　葡
得るためＹｃＶｉ、し−夕電流を確保する必要があるｏ
しかし水銀灯等と一緒に点灯すると、水銀灯は電源オン
と同時に始動するが、高圧ナトリウム灯はまずし−９１
２）の予熱に入る。ところがし−タ（２１の］シタフタ
シスに比べて水銀灯の始動直後の］シタフタシスは十分
に高いため、転流位相角は遅れ、第２図の制御条件では
交流制御素子Ｑｏのオフ位相角ΔＴ’に増大してし一夕
電流をも絞り込んでしまうため、高圧ナトリウム灯は始
動が内錐であるＯ また高圧ナトリウム灯を２灯始動する場合には、両方と
もし一夕］２）の予熱時にはコンタクタンスが低いため
に転流位相の遅れは少なく、オフ位相角ΔＴれＬ小さく
ヒータ電流は十分に確保される。

このうち−灯が始動すると始動した放電灯ＬＩ、　Ｌｍ
のコンタクタンスが高くなるために転流位相は始動した
放電灯Ｌｓ、Ｌｖに合わせて遅れ、前述したように２灯
目の高圧ナトリウム灯のし一タ電流ケ絞り込み、始！ｉ
］を困難にする。

本発明はこのような点に鑑みて為されたものであり、サ
ーマルスタータ會内蔵する高圧ナトリウム灯の１灯点灯
時と２灯点灯時とについて制御条ｆｆ−ｆｆ１切り換え
ることによって、２灯の高圧ナトリウム灯を定入力始動
できるようにした放電灯定入力点灯装置を提供すること
を目的とするものである０ 以下本発明の構成を図示実施例について説明する。まず
、第４図は本発明の前提となる１灯用の放電灯定入力点
灯装置の制御回路の構成を示すづｏｌｙり図であり、商
用電源Ｅの両端には電源電圧のゼロクロス検出回路ｆｉ
１１が接続されており、このｔ！Ｏり０ス検出回路（５
）からは、第５図（ｄ）に示すようなｔ！ｏり０ス検出
信号が出力される。このｔ！。

りＯス検出信号は電源電圧のｔ！ｏり０ス点より一定位
相ＴＯまでＬレベルを保つようになっている。

トライア゛”）９Ｑｏの両端には転流位相検出１川路ｉ
ｏ１が接続されており、この転流位相検出回路（６）か
らは、第３図（Ｃ）に示すような転流位相検出出力が得
られるようになっている。すなわち、トライアックＱｏ
がオフしたときには、トライアックＱｏの両端に第５図
（ｂ）　Ｋ示すような電圧が発生するので、この電圧全
検出して第５図（Ｃ）に示すように転流位相検出出力を
Ｈレベルとし、また電源電圧の′ｔ！０９０ス時点でこ
の転流位相検出出力音Ｌレベルとするようにしている。

しかしてｔ！０り０ス検出回路（６）の出力はアップカ
ウンタ（７）の０−ド端子（７））に入力されてかり、
アラつカウンタ（７）ではぜ０り０ス検出信号がＬレベ
ルである問に初期値設定回路（８）により初期値ヲウリ
セットされ、ｔ！０クロス検出信号がＨレベルに立ち上
がる位相ＴＯにおいてカウントを開始する。アップカウ
ンタ（７）はり０ツク発生回路（９ａ）からの第１２０
ツクＣＫ、　ｉカウントして、ｌりずつカウントアツプ
されるようになっているものである。一方、転流位相検
出回路（６）の出力はラッチ回路（１０）の０−ド端子
（１０＋）とタウンカウンタ（１１）の０−ド端子（１
１１）にそれぞれ入力されるようになっている。転流位
相検出回路（６）の出力が立ち上がると、第１９０ツク
ＣＫＩをカウントするアップカウンタ（７）の出力がラ
ッチ回路（ｌＯ）に読み込まれる。ラッチ回路（１０）
では次の半サイクルにおける転流位相検出回路（６）の
出力の立ち上がり時までの間読み込んだ出力全保持する
ようになっている。タウンカウンタ（Ｕ）では転流位相
検出回路（６）の出力がＬレベルにあるときにラッチ回
路（１０）が保持している前の半サイクルにおけるアッ
プカウンタ（７）の出力音読み込むものである０転流位
相検出回路ｉｌ＋の出力がＨレベルになると、タウンカ
ウンタ（１１）は読み込んだ値を初期値として・りＤツ
ク発生回路（９ｂ）からの第２９０ツクＣＫｇにより１
つずつ減算されて行くものである。タウンカウンタ（１
１）の出力がｔ！ｏＫなると、ｔ！ｏ比較比較回路餌場
れを検出し、トリガ回路（１樽に信号會送る。このとき
トリガ回路０１はトライアうりＱｏをターンオンするた
めのトリ力信号を発生するものである。

第６図はアップカウンタ（７）とタウンカウンタ（＋ｔ
ｌのカウント値の変化を示すものであり、同図において
Ｔ（１−＋　は前の半サイクルにおけるオン位相角を表
わしており、またΔＴは前記オン位相角Ｔｎ−１の次の
半サイクルにおけるオン位相角ＴｎＶｃ続くオフ位相角
奮表わしている。すなわち前の半サイクルのオン位相角
Ｔｎ−１のうち、セ０り０ス検出パルスが立ち下がって
から再び立ち上がるまでの位相角Ｔｏにおいて、アップ
カウンタ（７）に初期値Ｄｏが読み込まれ１ｔ！０り０
ス検出パルスが立ち上がるとアップカウンタ（７）がカ
ウントアツプ動作ケ開始するっそしてトライアックＱｏ
がターンオフすると、転流位相検出回路（６）の出力に
より、アップカウンタ（７）のカウント値Ｕｃがラッチ
回路（１０）にホールドされる。しかしてこのラッチ回
路（ｌＯ）の出力は、上述のように次の半サイクルにお
いて転流位相検出回路１６）の出力がＬレベルである間
にタウンカウンタ（ｌＯに入力され、転流位相検出回路
（６）の出力が立ち上がると、タウン力つｙり（■）が
カウントタウ−７ｕＪ作を開始し、タウンカウンタ（１
１）のカウント値がゼロになると、トライアックＱｏが
ターンオンするようになっている。したがってオシ位相
角Ｔｎ−１とオフ位相角Ｔｎとの関係はア・リプカウン
タ（７）にプリセットされる初期値ＵＯと、第１および
第２りＯツクＣＫ１．　ＣＫ＊の周期の比率によって定
まることになる。そしてオン位相角Ｔ（１−１が太きい
ときにはオフ位相角ΔＴも大きくなり、反対にオン位相
角Ｔｎ−１が小さいときにはオフ位相角ΔＴも小さくな
り、結局第２図の制御架ｅｐヲ満足するようになるもの
である。

しかして本発明の放電灯定入力点灯装置においては、第
４図に示すような１灯用の放電灯定入力点灯装置の制御
回路ｆｌ）　ｋ前提として、これに１灯点灯検出回路（
Ｉ４）などを付加して、第７図に示すような制御回路ｆ
ｉｌ　ｋ構成したものである。同図において、（国はア
ップカウンタ（７）の代わりに設けられたアツ″ｊタウ
ンカウシタであり、カウンタ切換回路（１匂によりカウ
ントタウン動作とカウントタウン動作とを切換可能とし
たものである。

ｌ灯点灯検出回路（Ｉ４）は例えば、第８図に示すよう
な回路で構成されるものであり、主チ３−りＣＨｔ　、
　ＣＩｈ　ｉｃ　Ｖ１２次巻線カ設けられており、各２
次巻線にはタイオードブリツーｆＤＢＩ　、　ＤＢ２が
接続されている０タイオードブリツヂＤＢ＋　、　Ｄｌ
ｈの出力倶ｊには、Ｓ　Ｓ　Ｓ　（１７凰）（１７＊）
とトランジスタＴ、１゜Ｔｒｉ　ｆ含む放電灯点灯検出
回路（１８＋Ｍ１８ｚ）が形成されており、タイオート
づリッヂＤＢ＋の側についてその構成全説明すると、ま
ずタイオードづり・シー１！′ＤＢ＋の出力端には抵抗
ＲノとＳ　Ｓ　Ｓ　（１７＋）およびコシデンサＣ２の
直列回路が接続されており、コシデンサＣｍの両端には
抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴｒｓのベース端子およ
びエミッタ端子が接続されている。またトランジスタＴ
ｒ＋の］レクタ喘子には抵抗Ｒｉｉ介して電源ＶＣＣが
接続されている。トランジスタＴｒＩ・Ｔｒｓの］レフ
５端子は排他的オア回路（Ｉ９）の入力に接続され、こ
の排他的オア回路（−の出力を１灯点灯検出回路Ｈの出
力としているものである。

次にこのｌ灯点打検出回１１１８−の動作について説明
すると、放電灯Ｌ＋　、　Ｌｘが点灯したときには、主
チヨークＣＨ＋　、　ＣＨｉの２次巻線に電圧が生じ、
これ會タイオードブリッヂＤＢｓ　、　ＤＢｚにより全
波整流しｆＣ電圧がＳ　Ｓ　Ｓ　（１７ｔ）（１７ｇ）
のブレークオーバ電圧を越えると、Ｓ　Ｓ　Ｓ　（１７
＋）（１７ｚ）は導通し、コシデンサＣ２、Ｃｍが充電
されてトランジスタＴｒｙ。

Ｔｒｉがオンになる。これによってトランジスタＴｒｎ
、ＴＩ’＊のコレクタ端子はＬレベルとなるものである
。放電灯Ｌ１．　Ｌｍがオフの時には主チョークＣＨ１
，Ｃ市の２次巻線には″電圧が生じず、トランジスタ１
’ｒ＋、Ｔｒｙのコレクタ端子はＨレベルとなるもので
ある。またし−夕電流が流れている場合については＼し
−９電流は放電灯Ｌｓ　、　Ｉ２の点灯時におけろラン
プ電流よりは小さいので、ランプ電流が流れたときには
Ｓ　Ｓ　Ｓ　（１７＋）（１７２）が導通し、反対にし
−９電流か流れたときＫ）よＳ　Ｓ　Ｓ　（１７１）（
１７２）が導通しないようにＳ　Ｓ　Ｓ　（１７＋）（
１７ｇ）のブレークオーバ電圧の値全設定しておく。こ
うすることによってトランジスタＴｒｌ、’ｌ”ｒｇは
放電灯Ｌ＋　、　Ｌｘが予熱状態のと＠Ｖ′ｃはオフ状
態となり、放電灯Ｌ＋　、　Ｉ２が始動したときにだけ
オン状態となるものである。ところで排他的オア回路（
Ｉ９）は入力の論理値が一致しないときにのみ出力かＨ
レベルとなるので、いずれか−力の放電灯し＋、Ｌ＊の
みが点灯しているときには、ｌ灯点灯検出回路（Ｉ４）
の出力はＨレベルとなり、両方の放電灯Ｌ１．Ｌｘが共
に点灯しているとき、または共に予熱中であるときには
出力がＬレベルとなるものである。

一方カウシタ切換回路α！ｉｔ！ｏ９ｏス点がら位相角
が約４０°離れた点において、第す図（ｅ）に示すよう
に出力がＨレベルとなり、電源電圧ＶＳの１！０り０ス
点において出力がＬレベルとなるものである０このカラ
ｙり切換回路（ｌ呻の出力は、ｌ灯点灯検出回路（１４
１の出力とともにアンド回路−の入力に接続される。し
たがって１灯点灯検出回路（Ｉ４）の出力がＨレベルの
ときには、アシド回路（ホ）の出力は第５図（ｅ）のよ
うに変化し、出力がＬレベルであるときにはアップタウ
ンカウンタ（ｌ１９ｔ−加算動作させ、出力がＨレベル
であるときにはアップタウンカウンタ（１５）′ｆｔ減
算動作させるものである。また１灯点灯検出回路（１４
）の出力がししベルのと！には、アンド回Ｗ！Ｉ−の出
力は常にＬレベルとなり、アップタウンカウンタ（Ｉ荀
は加算動作のみ全行なう。したかって２灯の放電灯Ｌｌ
、　Ｌｔが共に点灯しているときには、アップタウンカ
ウンタ（１５）はアラづカウンタ１７）として動作し、
第４図に示す回路と同様の定入力制御音実現できるよう
になっている。

しかしていずれか一方の放電灯Ｌｌ、　Ｌｍが点灯した
と＠には、上述のように１灯点灯検出回路θ荀の出力が
Ｈレベルとなるので、アップタウンカウンタθ０はカウ
ンタ切換回＠（鴎の出力により加算動作と減算動作とが
切り換えられるものであるが、上述のようにカラシタ切
換回路（ｌ呻の出方はセ□り０２点から約４０°離れた
点においてＨレベルとなるように設定されているので、
オシ位相角Ｔ。−１が４０°以下のときには、アップタ
ウンカウンタ（Ｉ５）が減算動作に移行する前にトライ
アックＱ、がターンオフして転流位相検出回路（６）の
出方の立ち上がりによりラッチ回路（１ｏ）にアツ′ｊ
タウン力つシタθ荀のカウント値がホールドされるから
、結局アラづタウンカウンタ（ＩＩはアップカウンタ（
７）としてのみ機能することになる。一方、オン位相角
が４０’以上のときには、トライアックＱ、がターンオ
フする前にアッ″ｊタウンカリンク（＋５）が減算動作
に移行するから、トライアックＱｏのターシオフ時にラ
ッチ回路（ｌＯ）にホールドされるアップタウシカウン
タ（１６）のカウント値はカウントアツプ動作のみを行
なった場合よりも小さくなる。したがって半サイクル後
にラッチ回ｍ　ｔｉｏ＋からタウンカウンタ（１１）に
入力される初期値は、オン位相角Ｔ１１−＋が４θ°よ
りも大きくなるにつれて小さくなるものであり、したが
りてタウンカウンタＩｇのカウント値がぜ０になるまで
の時間は短くなり、オフ位相角ΔＴは小さくなる。第９
図は以上のような本発明の動作を図示したものであ、す
、オン位相角Ｔｌ−１か４０°以下のときには、オフ位
相角ΔＴＦｉ第表図の回路の場合と同様の変化を示すが
、放゛嶋灯Ｌｌ、　Ｌｘが１灯のみ点灯している場合に
おいて、オシ位相角Ｔｌ−１が４０°よりも大きいとき
にはオン位相角Ｔｌ−ｔが大きくなるにつれてオフ位相
角ΔＴが小さくなるように動作するものであるｏしたが
って放電灯Ｌ＋、Ｌ−のうちいずれか一方が点灯してコ
ンタクタンスが高くなり、ランプ電流の位相が遅れてオ
ン位相角ＴＨ−１が著しく遅れた場合においても、本発
明にあってはｌ灯のみが点灯状態である場合に限り、オ
フ位相角ΔＴｉ小さくするように動作するので、点灯し
なかった方の放電灯Ｌｓ　、　Ｌｓのし−９電流を充分
に確保することができ、またオフ位相角へＴが小さくな
っても点灯しているのはｌ灯のみであるので、極端に大
きなラン″ｊ電流か流れるようなことはないものである
。

なおアップタウンカリンク（＋５）の加算動作と減算動
作との変更点ｆｆ１ｔ！０りＤス点から約４０°離れた
点としたのは］シヒュータシ！ュレーショシの結果に基
づくものであり、主チョークＣＨｒ、Ｃ出を８０Ｖ／＆
８Ａとし、補助インタフタンスＣＨｓを６６■１０．７
５Ａとし、４００Ｗ相当の放電灯會２灯点灯する時にし
一夕電流ｉｔ低０．８Ａ確保するために必要とされる制
御条件である。第０図の特性は、かかる制御栄ｐ＋”ｉ
満たすものであり、横軸をオン位相角Ｔ（１−Ｉ　Ｘ縦
軸をオフ位相角へＴとしたときに、座標上の（４０°、
４０°）の点に変曲点を有し、オシ位相角Ｔ１１−＋か
４０°以下のときの直線の傾きは１．０乃至１．４程に
となっているものである。

本発明は以上のように構成されており、始動時にサーマ
ルスタータの閉成によりし−９電流を供給される一対の
高圧ナトリウム灯のうち、いずれか一方のみが点灯して
いる状態において交流制御素子のオン位相角が所定値以
上のときには、オン位相角が大きくなるにつれてオフ位
相角が小さくなるように制御する制御回路を設けたから
、いずれか一方の高圧ナトリウム灯が点灯して主回路の
コンタクタンスが高くなり、ラン″ｊ電流の位相が遅れ
てオン位相角が著しく遅れた場合においても、本発明に
あっては１灯のみが点灯している場合に限り、交流制御
素子のオフ位相角？小さくするように動作するので、点
灯しなかった方の放電灯のし−９電流を充分に確保する
ことができるという利点があり、またこのようにオン位
相角が大きい場合においてオフ位相角が小さくなるのは
ｌ灯のみが点灯している場合に限られるので、オフ位相
角が小さくなったとしても極端に大きなランプ電流が流
れるようなことはないという利点を有するものである〇

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は一般的な放電灯点灯装置の回路図、同図
（ｂ）は同上の動作波形図、第２図は定入力制御時のオ
ン位相角とオフ位相角との関係を示す図、第８図はサー
マルスタータを有する放電灯点灯装置の回路図、第４図
は本発明の前提となる放電灯定入力点灯装置の要部プ０
ツク図、第５図（ａ）〜（ｅ）および第６図は同上の動
作波形図、第７図は本発明の一実施例の制御回路のブロ
ック図、ｍ８図は同上の１灯点灯検出回路の回路図、第
９図は同上のオン位相角とオフ位相角との関係？示す図
であるＯ ＋１１１４：制御回路、（６）はゼロクロス検出回路、
（６）は転流位相検出回路１１４）Ｆｉ、ｌ灯点灯検出
回路、ＣＨ，。 ＣＨ２は主チヨーク、Ｌｌ、Ｌｍは放電灯、Ｑｏは交流
制御素子・Ｅは商用電源〆である。 代理人　弁理士　　石　１）長　七

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉｌｌ　　始動時にサーマルスタータの閉成によりし−
   ５電流を供給される高圧ナトリウム灯を限流インタフタ
   シスと直列に接続した回路’（ｍｌ対並列接続した回路
   を交流制御素子全弁して交流電源に接続し、交流電源″
   市圧の１！０り０ス時点ケ検出する嘔 ゼロクロス検出回路と、交流制御素子のオフ時へ検出す
   る転流位相検出回路と、一対の高圧ナトリウム灯のうち
   いずれかｌ灯のみが点灯している状態を検出するｌ灯点
   灯検出回路と（Ｉ−設け、ｌ灯点灯検出回路の１灯点灯
   非検出動作時には、交流電源電圧の１！０り０ス時点か
   ら交流制御素子がオフするまでのオン位相角が大きくな
   るにつれて、交流制御素子がオフしてから再びオンする
   までのオフ位相角が大きくなるように制御し、ｌ灯点灯
   検出回路の１灯点灯検出動作時においてオン位相角が所
   定値以上のときにはオン位相角が大きくなるにつれてオ
   フ位相角が小さくなるように制御する制御回路を設けて
   成ることを特徴とする放電灯定入力点灯装置。