JPS6024559B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は子熱型放電灯を用いる放電灯点灯装置に関する
ものである。

一般に放電灯は負性抵抗を有するため、電流を制限して
安定化させる安定器が必要であり、商用電源の場合、ィ
ンダクタンス素子やコンデンサ又はその組合せによる安
定回路が用いられている。

従釆これらの安定回路を用いた場合、電源電圧はランプ
電圧の１．５〜２．針音位の大きさが必要であり、ラン
プ電圧程度の電源電圧により直接昇圧トランスを介する
ことなく放電灯を点灯させることは不可能であり、この
ため例えば、ＡＣ．１００Ｖの商用電源にて、４０Ｗの
蟹光灯を点灯させることは全く出来なかった。このため
、ィンダクタンス素子の容量が大きくなり、形状大、重
量大、損失大となる欠点があった。このような欠点に鑑
みて提案されたのが第１図従来例回路であり、この回路
では商用電源１と、主回路のィンダクタンス素子Ｌと、
放電灯２とにより、第１閉回路を構成すると共に、商用
電源１と、上記ィンダクタンス素子Ｌ，と、例えば半導
体スイッチ素子等により構成されるスイッチ要素３とに
より第２閉回路を形成し、スイッチ要素３を放電灯２に
並列穣続したものである。

第２図は上記スイッチ要素３のオン、オフモードを示し
たものであり、同図のように商用電源１の半サイクルの
略前半でオンし、一定時間後にオフするものである。

商用電源１からィンダクタンス素子Ｌを通して、スイッ
チ要素３に電流が流れると、ィンダクタンス素子Ｌにェ
ネルギの蓄積がなされ、スイッチ要素３のオフ時にこの
ェネルギが商用電源１の電圧に車畳して放電灯２に印加
する。この動作を繰り返すことにより放電灯２の点灯期
間中、常に再点弧がなされ、例えばＡＣＩＯＯＶの商用
電源１にて４０Ｗの蟹光灯（ランプ電圧１０５Ｖ）を直
接定格点灯することができ電源電圧に近いランプ電圧を
有する放電灯も容易に点灯することが可能となる。しか
し、第１図回路においては、放電灯２のフィラメントの
子熱に対する配慮がないため、蟹光灯のような子熱型の
放電灯を用いる場合予熱用のトランス等の子熱手段が別
に必要であり、スイッチ要素３の遮断直前にィンダクタ
ンス素子Ｌに流れる電流がづ・さし、位相においてスイ
ッチ要素３を遮断した場合には、放電灯２の低温度状態
などにおける始動性能が悪く、始動しなくなることがあ
り、また、スイッチ要素３のオン期間を長くとり、ィン
ダクタンス素子Ｌ，に流れる電流が大きいところでスイ
ッチ要素３を遮断した場合には、始動性能は高いが、始
動時及び点灯中の電極損耗が大きくなる。

（オン期間及び位相を略固定したとして）更にまたスイ
ッチ要素３の遮断時の放電灯２両端電圧の変化率が大き
く、雑音が発生する恐れがある。またその変化率を抑制
するため、放電灯２に並列、雑防コンデンサを挿入した
場合には、スイッチ要素３のオン時の突入電流によるス
イッチ要素３の劣化や雑音の発生が生じる。またスイッ
チ要素３の遮断期間が一定であり、子熱電流が小さいこ
とにより始動時間が長く、始動直前の放電灯２への印加
ェネルギが小さいため周囲温度低下時等に確実な始動が
できず、点灯中の放電灯２へ印加ェネルギが大なること
による陰極損耗の増大、ランプ発光効率の減少等の問題
がある。本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので
、その目的とするところは予熱型放電灯の始動時間が短
かく、しかも確実に始動点灯でき、さらに陰極損耗が少
ない放電灯点灯装置を提供するにある。第３図は本発明
の基本的な実施例図を示し、第４図はその具体回路図で
ある。商用電源１と、主回路のィンダクタンス素子Ｌと
、放電灯２とにより、第１脚回路を形成すると共に、商
用電源１と、主回路のィンダクタンス素子Ｌ，と放電灯
２の一方のフィラメントＦ．と、例えばトランジスタ、
ＧＴ○、ＳＣＲ等のような遮断機能を有する半導体等の
スイッチ要素３と、放電灯２の他方のフィラメントＦ２
とによる第２閉回路を形成し、該スイッチ要素３を放電
灯２の非電源側の電極間に接続して放電灯２に並列接続
したものである。かかる実施例にあっては第１図回路の
動作を行なうものであるが、放電灯２の始動時において
スイッチ要素３の導適時に放電灯２の両フィラメントＦ
，，Ｆ２に子熱電流が供給され、別に子熱用トランス等
の子熱手段がなくても、子熱して容易に蟹光灯のような
子熱型の放電灯２を始動点灯させることができる。更に
本実施例の動作を第４図の具体回路及び第５図の各部の
電圧電流波形図によって詳細に説明する。放電灯２のフ
ィラメントＦ，，Ｆ２の非電源側の電極間にはダイオー
ドＤ，，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４から構成される整流ブリッジ
４の入力端を接続し、この整流ブリッジ４の出力端間に
トランジスタからなるスイッチ要素３を接続して、スイ
ッチ要素３を整流ブリッジ４を介して放電灯２に並列接
続している。５はスイッチ要素３のオン、オフ動作を制
御するための制御回路である。

しかして、スイッチ要素３、整流ブリッジ４、制御回路
５にてスイッチ部Ａを構成する。今商用電源１により、
第５図ａの破線に示すような電源電圧を与えるとィンダ
クタンス素子Ｌ、放電灯２のフィラメントＦ，，Ｆ２を
介して整流ブリッジ４の出力端には全波整流電圧が生じ
て、スイッチ要素３に印加される。一方商用電源１に１
次巻線を接続したトランスＴの２次巻線電圧をダイオー
ドブリッジＤ５にて全波整流し、抵抗Ｒ３，Ｒ５を介し
てスイッチ要素３たるトランジスタへべ−ス電流を流し
て、スイッチ素子３をオン動作させ、ィンダクタンス素
子Ｌ、放電灯２のフィラメントＦ，、整流ブリッジ４、
スイッチ要素３、整流ブリッジ４、フィラメントＦ２を
介して、商用電源１から略半サイクルの前半に電流が流
れ、ィンダクタンス素子Ｌにはヱネルギが蓄積されるこ
とになる。電源位相が進むと共に抵抗Ｒ，，Ｒ２，Ｒ４
の関係で決まる所定の位相に達すると、第５図ａの時刻
ｔ，（つまり商用電源１の波高値付近の割合が多く、予
熱電流がフィラメントＦ，，Ｆ２に多く流れるように商
用電源１の投入直後に半サイクルより少し短かし、程度
とオン期間を設定する）で補助用のスイッチ素子たるサ
ィリスタＳを点弧するに足るゲート電流が与えられ、サ
ィリスタＳは導適する。この導通により、スイッチ要素
３へのベース電流の供給が停止し、スイッチ要素３はオ
フする。その結果ィンダクタンス素子Ｌ，に蓄積された
ヱネルギが商用電源１の電圧と同極性の方向に第５図ａ
の実線で示したように、放電灯２の両端に高電圧が発生
する。このため、ランプ電圧前後の比較的低い電源電圧
にても放電灯２を十分定格点灯できることとなる。第５
図ｂはスイッチ要素３に流れる電流、同図ｃはランプ電
流、同図ｄは入力電流の波形をそれぞれ示している。点
灯中だけでなく、始動時にも同様に子熱電流と高電圧が
放電灯に印加されるので、始動できる。第６図は、本発
明の第２の実施例の回路図を示し、かかる実施例にあっ
ては、放電灯２と並列にコンデンサＣ，と、主回路のィ
ンダクタンス素子Ｌに比べてィンダクタンス値が小さい
ィンダクタンス素子Ｌ２との直列回路を放電灯２のフィ
ラメントＦ，，Ｆ２の非電源側の電極間に接続したもの
である。

かかる実施例の場合、放電灯２の両端電圧はスイッチ要
素３のオフ動作時の過渡状態により、ィンダクタンス素
子Ｌ，、コンデンサＣ，にて直列共振を起こし、放電灯
２の未点灯時には、第７図ａのように放電灯２の両端に
振動電圧が発生する。このように高圧振動パルスの中が
広くなることにより、放電灯２の始動及び再点弧性能が
高くなり、特に第７図ａの１番目の振動電圧Ｐ，だけで
なく、振動により発生する２番目の振動電圧Ｐ２、第３
番目の振動電圧Ｐ３が非常に有効となる。また振動電圧
の波高値が低減できるため、トランジスタ等のスイッチ
要素の遮断時の波高電圧を抑えられて信頼性が向上し、
耐電圧性能低減によるコストダウンが図れ、また更に放
電灯２の両端電圧の変化率が小さくなるため、雑音の低
減等の効果があり、更にィンダクタンス素子Ｌ２がコン
デンサＣ，と直列に入っているため、トランジスタ等の
スイッチ要素３の導適時にコンデンサＣ，の電荷による
スイッチ要素３へのラッシュカレントが低減し、スイッ
チ要素３の劣化が少なくなる上に雑音発生が減少する等
の効果がある。第７図ｂは点灯後の放電灯２の両端電圧
を示す。第８図は本発明の第３の実施例回路を示し、こ
の実施例回路は直列２灯点灯回路を構成するものである
が、かかる実施例にあっては、両放電灯２，２′の一組
のフィラメントＦ２，Ｆ，′を並列に接続し、両放電灯
２，２′の残りのフィラメントＦ，，Ｆ２′の非電源側
の電極間に上記と同様なスイッチ部Ａを子熱用のトラン
スＨＴの１次巻線を介して接続し、トランスＨＴの２次
巻線を前記フィラメントＦ２，Ｆ，′に並列接続したも
のであって、共通のスイッチ部Ａにて２灯の放電灯２，
２′を直列点灯して安価に製作できるようにしたもので
ある。

第９図は本発明の第４の実施例回路を示し、かかる実施
例にあっては並列２灯点灯回路を構成しており、ィンダ
クタンス素子Ｌ，，Ｌ，′を夫々介して商用電源１に並
列接続した放電灯２，２′の各フィラメントＦ，，Ｆ２
，Ｆ，′，Ｆ２′の非電源側極間に各々にダイオードブ
リッジ等の整流ブリッジ４，４′を接続し、これらの整
流ブリッジ４，４′を介して、１組のスイッチ要素３を
放電灯２，２′に並列接続し、このスイッチ要素３を放
電灯２，２′に並列接続し、このスイッチ要素３並びに
このスイッチ要素３を制御する制御回路５を共通に使用
するもので、構成が簡単で製作費が安価となる。

さらに各放電灯２，２′に印加される振動電圧を平衡化
させるため、例えばコンデンサ等の平衡要素７を両放電
灯２，２′の両フィラメントＦ，，Ｆ，′間に接続して
いる。第１０図は本発明の第５の実施例の回路構成を示
し、第１１図はその具体回路を示す。かかる実施例にあ
っては、放電灯２のフィラメントＦ，，Ｆ２の非電源側
の電極間にコンデンサＣ，とィンダクタンス素子Ｌに比
べて小さなィンダクタンス値を有するィンダクタンス素
子Ｌ２との直列回路を接続し、この直列回路に整流ブリ
ッジ４を介して、スイッチ要素３を接続したもので、ス
イッチ要素３は、直流電源部８を電源として動作する位
相調整回路９の信号にて作動する駆動回路１０‘こて点
弧制御されるようになっている。位相調整回路９は放電
灯回路に商用電源１の電圧印加直後には第１２図ｄに示
すように商用電源１の半サイクルよりやや短かし、程度
にスイッチ要素３のオン期間を長くとり、充分な子熱電
流を放電灯２のフィラメントＦ，，Ｆ２へ流し、且つス
イッチ要素３に流れる電流、即ちィンダクタンス素子Ｌ
に流れる電流が比較的小さくなってからスイッチ要素３
」をオフするように信号を出力するようになっており
、第１２図ａのようにランプ電圧の波高値を抑制して放
電灯２が袷陰極放電することを防ぎ、放電灯２の陰極（
フィラメントＦ．，Ｆ２）の損耗を防ぎ、寿命を長寿命
とするとともにフィラメントＪＦ，，Ｆ２の子熱を短時
間に行なうものである。第１２図ｂはそのときにスイッ
チ要素３に流れる電流波形図であり、同図ｃは入力電流
波形図である。さて次いで、始動直前に至ると第１３図
ｄに示すようにスイッチ要素３のオン期間を第１３図々
示の場合より短くし、例えば商用電源１の略１／４のサ
イクル程度とし、第１３図ｂに示すようにィンダクタン
ス素子Ｌ，に流れる電流の大きな位相にて、スイッチ要
素３を遮断することにより、第１３図ａに示すように高
い波高値を持った振動電圧を加えることとなり、低周囲
温度、高温高湿度等の雰囲気でも放電灯２を確実に始動
させることができるようになっており、更にまた放電灯
２の始動が完了し、点灯中においては第１４図ｄに示す
ように、スイッチ要素３のオン期間をさらに短かくし、
同図ｂのようにィンダクタンス素子Ｌ，に流れる電流の
小さい位相でスイッチ要素３を遮断し、放電灯２の点灯
維持に必要な最小程度の電圧に同図ａのように波高値を
抑制し、放電灯２の電流休止期間を短くすることにより
、点灯中のランプ電流を抑制し放電灯２のフィラメント
Ｆ，，Ｆ２の電極の消耗を少なくし、発光期間の増加に
よる総合効率の向上ができるようになっている。第１３
図ｃ並びに第１４図ｃは入力電流の波形を示す。次に第
１１図具体回路にて更にこの実施例の動作を説明する。
即ちトランスＴｏ、ダイオードブリッジＤ６、抵抗Ｒ８
、定電圧ダイオード血，からなる直流電源部８により商
用電源１に同期した台形状直流電源を得、位相調整回路
９の比鮫的大きな抵抗値よりなる抵抗Ｒ９と、コンデン
サＣ３によるタイマ回路により、電源投入直後にはコン
デンサＣ３の両端電圧を低くしてトランジスタＴｒに抵
抗Ｒ９を介して流れるベース電流を４・さくし、トラン
ジスタＴｒのエミツタ・コレクタ端子間の抵抗を大とし
、更に駆動回路１０の抵抗Ｒ，．を介してコンデンサＣ
４に流れる電流を小さくし、コンデンサＣ４のチャージ
アップを遅くするとともに２端子サィリスタＱ，を介し
て３端子サィリスタＱ２の導適する位相を遅延し、抵抗
Ｒ，３を介してスイッチ要素３のベース電流が流れる期
間を長くし、第１２図の各図に示すような動作となる。
＜尚３端子サィリスタＱ２が導適すればトランジスタか
らなるスイッチ要素３のベース電流はタ遮断されること
になる。＞スイッチ要素３のべ−ス電流が流れる期間を
長くし、第１２図に図示するような動作となる。（Ｑ２
が導適すればトランジスタＴｒのベース電流は遮断する
。）次いで、短時間後にコンデンサＣ３の両端電圧が大
きくなって０くるとトランジスタＴｒのベース電流が増
加し、結果として３端子サイリスタＱ２の導通位相が遠
くなり、第１３図に図示するような動作となる。同様に
して充分な時間経過後には、コンデンサＣ３の両端電圧
が充分高くなり、結果として３機夕子サィリスタＱ２の
導通位相が更に遠くなり、第１４図に示した動作となる
。また第１５図、第１６図、第１７図は第１０図の回路
において、位相調整回路９として、スイッチ要素３のオ
ン位相を変化させ、予熱電流、振動電圧の波高値を始動
の０経過に従って位相調整を行なうように制御した場合
の動作過程における各部の波形図を示し、第１５図ａは
、電線スイッチ投入直後のランプ電圧の波形図であり、
同図ｃに示すようにスイッチ要素３のオン位相を商用電
源１の略１／８サイクル付近夕として子熱電流を増加さ
せるとともに、オフ時の電流を同図ｂのように小さくし
て同図ａのようにオフ後の振動電圧の波高値を抑制し、
始動直前には第１６図のｃのように電源位相の零点付近
に位相を進めてスイッチ要素３のオフ時の電流を同図ｏ
ｂのように大きくし、振動電圧を同図ａのように高くし
て、始動性能を高め、点灯後は第１７図のｃのようにさ
らに位相を略マイナス１′８のサイクル付近に設定して
、同図ｂのようにスイッチ要素３のオフ時の電流を小さ
くして、再点弧に必要な最小限程度に電流を抑えると共
に、放電灯２に流れる電流を増加して、発光効果を高め
ることができ、第１２図、第１３図、第１４図のように
動作させた場合と同様の効果を生ずる。第１７図ａはラ
ンプ電圧を示す。本発明は上述のように構成した放電灯
点灯装置において、スイッチ要素のオン期間を、商用電
源投入直後には商用電源の波高値付近の割合を多くする
ことにより予熱電流を多くすると共にオフ直前の子熱電
流の瞬時値が小さくなるように設定してあるので、子熱
手段がなくても放電灯のフィラメントを十分に子熱する
ことができ、従って放電灯が低温度状態などでも始動性
能を向上させることができるものであり、しかも放電灯
の始動時にはスイッチ要素のオン期間を商用電源の半サ
イクルの前半部付近を中心にし予熱電流を減じると共に
、オフ直前の子熱電流の瞬時値が大きくなるように子熱
電流の波高値付近に設定したので、スイッチ要素のオフ
時に大きな始動パルスが発生させることができて確実に
始動点灯させることができ、更に放電灯の点灯中はスイ
ッチ要素のオン期間を、商用電源の半サイクルの開始部
付近を中心にし、子熱電流の瞬時値を減少させると共に
オフ直前の予熱電流の瞬時値も４・さくなるように商用
電源の半サイクルの前半部付近に設定するから、点灯中
の放電灯への印加ェネルギが大きくならず、フィラメン
ト（陰極）の損耗が少なくて済むという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の回路構成図、第２図は
同上の動作説明図、第３図は本発明の第２の実施例の回
路構成図、第４図は同上の具体回路図、第５図ａ乃至ｄ
は同上の動作説明用の各部の波形図、第６図は本発明の
第３の実施例の回路構成図、第７図ａ，ｂは同上の動作
説明用の波形図、第８図は本発明の第４の実施例の回路
構成図、第９図は本発明の第５の実施例の回路構成図、
第１０図は本発明の第６の実施例の回路構成図、第１１
図は同上の具体回路図、第１２図ａ〜ｄ、第１３図ａ〜
ｄ、第１４図ａ〜ｄは夫々同上の動作説明用の各部の波
形図、第１５図ａ〜ｃ、第１６図ａ〜ｃ、第１７図ａ〜
ｃは第１０図回路の別の使用例の動作説明用の各部の波
形図であり、１は商用電源、２，２′は放電灯、３はス
イッチ要素、６は電圧吸収素子、Ｌ，Ｌ２はィンダクタ
ンス素子、Ｃ，はコンデンサである。 第ｌ図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第の図 第ーー図 第！２図 第ー３図 弟ー４図 第ー５図 第！６図 第ー７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用電源と、主回路を構成するインダクタンス素子
   と、予熱型放電灯とにより第１閉回路を形成すると共に
   、該予熱型放電灯の非電源側両極間に並列的にスイツチ
   要素を接続し、前記商用電源の各半サイクル中に一定期
   間オンしてこのオン期間中にインダクタンス素子にエネ
   ルギを蓄積し、この商用電源の各半サイクル中の次のス
   イツチ要素のオフ期間に上記蓄積エネルギを商用電源に
   重畳して放電灯に印加し、始動点灯させる放電灯点灯装
   置において、上記スイツチ要素のオン期間を、商用電源
   投入直後には商用電源の波高値付近の割合を多くするこ
   とにより予熱電流を多くすると共にオフ直前の予熱電流
   の瞬時値が小さくなるように設定し、放電灯の始動時に
   はスイツチ要素のオン期間を、商用電源の半サイクルの
   前半部付近を中心にし予熱電流を減じると共に、オフ直
   前の予熱電流の瞬時値が大きくなるように予熱電流の波
   高値付近に設定し、放電灯の点灯中はスイツチ要素のオ
   ン期間を、商用電源の半サイクルの開始部付近を中心に
   し、予熱電流の瞬時値を減少させると共にオフ直前の予
   熱電流の瞬時値も小さくなるように商用電源の半サイク
   ルの前半部付近に設定する制御手段を備えたことを特徴
   とする放電灯点灯装置。 ２ 上記スイツチ要素のオン期間を商用電源の投入直後
   に半サイクルより少し短かく設定し、放電灯始動時には
   略４分の１サイクル程度に設定し、放電灯点灯中は更に
   短かく制御する制御手段を設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。 ３ 上記スイツチ要素のオン期間を商用電源の略半サイ
   クルの一定値とすると共に、オン開始位相を商用電源の
   投入直後では略８分の１サイクル付近とし、始動時には
   略電源位相の零点付近にし、かつ点灯中は略マイナス８
   分の１サイクル付近となるように制御する制御手段を設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電
   灯点灯装置。