JPS60148087A - 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】 □〔技術分野〕 本発明は、高圧放電灯を高周波で点灯させる放電灯点灯
装置に関するものである。

〔背景技術〕

一般的に放電灯点灯装置の小型、著量、低損失化は望ま
れているところであるが、従来一般の放電灯点灯装置に
あっては、チョーしコイル、トランス、］ンヂン＋ｊ等
の単独、あるいは組合せであるので、寸法、重量共に大
きく、螢光灯に比べ尚正数電灯では放電灯寸法そのもの
が小さいので、点灯装置の照明器具内蔵を考えた場曾な
どは、その収納スペースがとれない等の問題があった。

また、最近、螢光灯にあっては、点灯装置の小型、軽量
、低損失化及び開光効率の向上を狙いとして、スイッチ
ングトランジスタ等を使用した高周波点灯装置が実用化
されている。この高周波点灯装置は高圧放電灯に適用し
ても螢光灯と同様の効果があり、実用化が待望されてい
る。

ところで、高圧放電灯の高周波点灯時において以下のよ
うな問題がある。すなわち、尚正数゛疏灯の高周波点灯
時には音響的共鳴周波数に起因するアークの不安定、例
えば、ゆらき゛、立ち萌え、発光管破壊などが存在する
ことが従来知られている（　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａ
ｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　４９（５）、Ｍａｙ　
１９７８　Ｆ２６８０〜２６８３及びその参考文献）。

そして、その防止策についても矩形波点灯や周波数の限
足等％種方法が知られている（　ｅｘ　ＩＥＳ　ＴＲＡ
ＮＳＡＣＴＩＯＮ　ＤＥＣＥＭＢＥＲ１９６９Ｎ　Ｉｎ
１ｔｉａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　
Ｈｉｇｈ　ＩｎｔｅｎｓｉｔｙＤｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌ
ａｒｒｌｐｓ　ｏｎ　Ｈｉｇｈ　−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
　Ｐｏｗｅｒ“）。

上述の高圧放電灯の高周波照灯時に発生するアークの不
安ださの形成メカニズムは仄の如きものと考えられてい
る。すなわち、■心気的入力の鍋周波変動→■発光管同
カスの圧力変化→＠特別の周波数にて屋在圧力波発生→
■限度以上の圧力振巾によりアークの不安定さ発生であ
る。同、ここで、「特別の周波数」とは、所謂音響的共
鳴周波数であって、アークのディメンジョン（現実的に
は発光管ｊヒ状）と、発光管内の音速とで決定されるも
のであり、上記音速はガスの平均分子量とイオン温度が
決まれば決まるので、それらの値括え判れば比較的簡単
にめることができる。また、［限度以上の圧力振巾によ
るアークの不安定さ」がどの音響的共鳴周波数で起こる
のかについては、非線形の領域の問題であって、単純に
その答をめる訳にはいかない。

ところで、高圧放電灯の高周波点灯の検討過程において
、以下の課題が存在する。すなわち、高圧放電灯の定常
点灯時において、音響的共鳴周波数によるアークの不安
定が生じないような設計にしておいたとしても（これは
例えば、照灯周波数の限定により達成できるが）、電源
電圧が変動した場合まで含めて考えると、アークの不安
定（が生じる可能性が強いということである。

上記課題の原因は次の理由によるものであると推足され
る。即ち、電源電圧変動時においては、定常点灯時に対
しアークの状態が変わっており、従って、前述の「特別
の周波数」即ち、音響的共鳴周波数及び該周波数に於け
る「限度以上の圧力振巾」即ち、アークの不安定さに陥
いり易さ加減が両者共変わっており、仮に、足漕点灯時
に於いて音響的共鳴を避ける点灯周波数設計な−どを施
したとしても、電源電圧が変動した場合、上記理由（で
より音響的共鳴によるアークの不安定が生じ、電源電圧
変＃まで考慮した場合、安定な点灯周波載設＝ｔは極め
て困難なものであった。

第１図は上記状態を説明するための具体例で、負荷とし
て検子電子工業製メタルハライドランプ２５０Ｗ（Ｍ；
２５０・Ｌ／ＢＵ）を使用した場合の容管電流（点灯上
流）に対する安定点灯周波数領域を示すもの（斜線部分
）である。第１図から明らかなように、定格点灯時の安
定点灯周波数と、電源゛Ｃは圧変動によって生じるであ
ろう管電流変化に対する安定点灯周波数領域は完全には
一致せず、しかも、管４流の低い場合即ち、４源電圧の
低い場合の方が、安定点灯周波数領域が小さくなってお
り、かつ、放電灯のばらつき等による安定点灯周波数の
ばらつき等を考慮すると、例えば、１つの周波数で電源
重圧変動を含めて、安定に点灯することは極めて困難で
あった。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点に鑑みて提供したものであって、高圧
放電灯の電源低下時に生じるアークの不安定さを解消す
ることを目的とした放電灯点灯装置を提供するものであ
る。

〔発明の開示〕

以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

第１図かられかるように、電源電圧の低下にょ９ランプ
電流が小感くなるに従ってアーク安だ領域は少なくなっ
ていく。ランプ電流が１．８Ａ以上では、照灯周波数が
１００　ＫＨｚ以上でほぼ安定であるが、ランプ電流が
１．６　Ａ　Ｋなると、点灯周波数が１００〜１２０　
ＫＨｚでも不安定領域が広がっている。しかし、更に周
波数を上げて実験した結果、点灯周波数が１４０　ＫＨ
ｚ以上になると、ランプ電流が１．６Ａでもアークは安
定となっている。つま９、発光管内に存在するすべての
固有振動数以上の周波数となっており、アークを安定に
点灯できているものと考えられる。よって、電源の電圧
変動を考慮して安定に点灯６せようとすれは、上記のよ
うな非常に高い周波数で点灯すれば坑いことになる。し
かしながら、実際はそのような高い周波数で点灯式せる
と、雑音が問題となってくる。また、高周波発生装置と
して通常用いられるトランジスタインバータの場合、ス
イツチンタ半導体素子のスイツチンＪＯスが大きくなる
という問題も生じてくる。

したがって、本発明では通常の定常点灯時は比較的低い
安ボ周波数領域で点灯妊せ、電源−Ｒ動による電圧低下
によりランプ電流が低下した場合、アークが安定する商
い周波数に切り換えて点灯させようとするものである。

そして、ランプ電流低下時は、点灯周波数が高くてもラ
ンプ電力は小きくなるので、雑音やスイッチン５０スと
も比較的不妊くなるものである。

以下、具体的に説明する。第２図は具体回路図を示し、
図中Ｖｓは直流電源、（１）は高周波発生装置で、直流
電源Ｖｓからの直流電力を発振回路（２）で決められる
高周波の変流出力に変換し、高圧放′市灯しに供給する
。筒周波発生装置ｆ１）は、］ンヂンサＣ１Ｃ，、主ス
イッチンタトランジスタＱ１Ｑ２、正弦波発生用インタ
フタンスＬ１および限流用］ンタクタンスＣ３からなる
ハーフブリッジインバータ回路で構成でれている。ＤＩ
Ｄ２は転流用タイオードである。（２）は発振回路で、
タイマーＩＣのようなｌＣｆ５）と、外付は用の抵抗Ｒ
４Ｒ５、］ンヂンサｃ４とで基本発振回路が構成され、
抵抗Ｒ，Ｒ５、コンデンサｃ４よシなる時定数により、
ＩＣ（５）の出力端からは定常時の点灯周波数の２倍の
発振周波数を出力する。

そして、この周波数はＩＣ＋６１によって分周され、各
出力端Ｑ司からの分周出力はゲートＧｔＧｚを介してト
ランジスタＱ３Ｑ４に加えられる。そして、これらトラ
ンジスタＱ３Ｑ４のオンオフのスイッチンｊ＃作によっ
てパルストランスＴＩＴ２を介して発振用トランジスタ
ＱＩＱ２を駆動するようにしている。（２）は抵抗Ｒ７
〜Ｒ９、ツェナータイオードｚ２、トランジスタＱ５　
Ｑ６　Ｊ？よびリレーＲｙ等から成る電源電圧検出回路
で、抵抗Ｒ７とＲ８との直列回路が直流電源Ｖｓに並列
に接続してあり、直流電源Ｖｓの電圧が定格値の場合に
は、ツェナーダイオードｚ２がオン状態となって、トラ
ンジスタＱ、をオン、トランジスタＱ６をオフとし、リ
レーＲｙを非励磁とするようにしている。リレーＲＹの
励磁によジオン駆動される接点ＳＷは抵抗Ｒ６と直列回
路を構成し、この直列回路は抵抗Ｒ４に並列に接続８れ
ている。接点ＳＷが閉成されると、抵抗Ｒ３に抵抗Ｒ６
が並列に接続δれることになシ、基本発振回路の時定数
を小さくシ、発振周波数を高くするようにしている。（
４）は定電圧回路で、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、コンデンサＣ５
、ツェナータイオードＺ１およびトランジスタＱ７等か
ら構成され、直流電源Ｖｓを抵抗Ｒ，Ｒ２で分圧した後
、ツェナータイオードｚ１、トランジスタＱ７で定電圧
Ｖｃｃを得ている。この定電圧Ｖｃｃが発振回ｇ（２１
および電源電圧検出回路（３）に供給でれる。冑、電源
電圧検出回路τ３）、接点ＳＷ１抵抗Ｒ６等で制御手段
が構成される。

次に、動作について述べる。今、仮に直流電源Ｖｓの電
圧が定格値であるとする。この時、ツェナータイオード
Ｚ２がオン状態になるため、トランジスタＱ５はオンな
り、トランジスタＱ６はオフになるため、リレーＲｙの
ソレノイドには励磁電流が流れず、これに連動する接点
ＳＷは開のままである。

発４ａｌ路（２）の発掘周波数は上述のように、ＩＣ＋
５１、］ンデン＋ｊＣい抵抗Ｒ４Ｒｓ　Ｒ６よシ決まシ
、ここで２倍の周波数を発振させてい、る。今、接点Ｓ
Ｗはオフであるため、この発振周波数は抵抗Ｒ４Ｒ５、
コンデンサＣ４の時定数で決まる。この発掘周波数をｌ
Ｃｆ６）により分局してゲートＧ、　Ｇ、によシ２つに
分け、このゲート出力にてトランジスタＱ３　Ｑ−を夫
々オンオフきせる。これが各々ベースドライブ用トラン
スＴ１Ｔ２を介してトランジスタＱＩ０２をオンオフさ
せることにより、コンデンサＣｌＣ２、トランジスタＱ
ＩＱ！、タイオードＤ１Ｄ、、インタフタンスＬ１、］
ンタクタンスＣ３、ランプして構成でれるハーフブリッ
ジインバータが動作し、ランプＬは正弦波で高周波点灯
する。

ここで、何らかの原因で直流電源Ｖｓの電圧が低下する
と、該電圧を検知している抵抗Ｒ７Ｒ，Ｒ９とツェナー
タイオードｚ２が働いてツェナータイオードｚ２がオフ
になる。そのため、トランジスタＱ５はオフ、トランジ
スタＱ６はオンになシ、リレーＲ）ｌのソレノイドに励
磁電流が流れて接点ＳＷが閉じる。

従って、基本発振回路の時定数は（ｌ　Ａ＜　＜　＋　
ｌ　／Ｒｅ　）ｅ　Ｒ４ｅ　ｃ４で決定てれ、この時定
数は先の値よシ小さくなって発振周波数が上がることに
なる。従って、電源電圧が低下しても点灯周波数が高く
（例えば１４０　ＫＨｚ　）なるために、アークを不安
定にさせることなく安定に点灯名せることかできるもの
である。

〔発１１の効果〕 不発ｌ：ｌ１１は上述のように、高圧放電灯の発雷点灯
時において屯源市圧が低下した場合に、音・−的共鳴周
波数に起因する高圧放電灯におけるアークの不安定の発
生を防止する定常点灯周波数より高い周波数で上記放電
灯を点灯ちせる制御手段を具備したものであるから、放
電灯の発雷点灯時に電源電圧が低下しても制御手段にま
り定常点灯周波数よりも高い周波数で点灯させるために
、電源電圧低下時においてランプ電流が低下した場合で
もアークの不安定領域を経ずに点灯することができる効
果を奏し、しかも、定常点灯周波数よりも高い周波数で
点灯させるのは電圧低下時だけであるために、電圧低ド
に伴なうランプ電流の減少にょシランづ電力が小さくな
って、比較的雑音を抑えることもできると共に、高周波
発生装置に用いられるスイッチンジ半導体素子のスイッ
チングロスも抑えることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

ｆＪ１図は点灯周波数とランプ電流とに３−けるアーク
の安定領域を示す図、第２図は本尤明の実施例の具体回
路図である。 Ｌは高圧放電灯、Ｖｓは直流電源を示す。 代理人　升埋士　石　１）長　七

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋１）高圧放電灯を高周波で点灯する放電灯点灯装置に
   おいて、上記高圧放′市灯の足常点灯時において電源電
   圧が低下した場脅に、音響的共鳴周波数に起因与る高圧
   放電灯におけるアークの不安定の発生を防止する定常点
   灯周波数より高い周波数で上記放電灯を点灯させる制御
   手段を具備して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。