JPS6168896A - 高圧蒸気放電灯用毎半サイクル点灯装置 - 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】 〔発明の第１ｊ用分野〕 本発明は、スイッチング回路を用いて電源電圧にほぼ等
しいランプ電圧を有する高圧蒸気放電灯を点灯する毎半
サイクル点灯装置に係り、％ｌこ、これらのうちスイッ
チング回路を、安定器として用いるチョークコイルの中
間タップに接続してなる点灯装置の損失低減に関するも
のである。

〔発明の背景〕

放電灯点灯装置の小形軽量化、省電力化を目的とした、
他生サイクル点灯方式は点灯中のランプのランプ電圧が
電源電圧ｌζ近接している場合ｌζ変圧器による昇圧を
行なわないでチョークコイルとスイッチング回路とによ
り点灯する方式である。

この方式の点灯装置において（才通常、スイッチング回
路をランプと差列に接続するが、スイッチング回路には
ランプ始動時と点灯中に高電圧パルスが印加されるため
に上記スイッチング回路は千ボルト前後の高耐圧スイツ
チ素子を用いて構成される０そのため１点灯装置は価格
的に非常に普くなり製品的欠点となる。

前記スイッチング回路に印加さｎる電圧を低下するため
の従来例として、特開昭５２−１３２５６６号公報に記
載の放電灯点灯装置がある。この従来例の回路構成を第
１図に示す０この回路の動作は交流ｉｉｒ、源１の各半
サイクルの前半のある一定期間に各牛サイクル毎に１回
スイッチ素子７をオンし、このオン期間中に上記インダ
クタンス２の中間タップより交流電源１側の巻線４にエ
ネルギを蓄積し、スイッチ素子７のオフ期間中に上記蓄
積エネルギを、交流電源１に重畳して、放電灯３に印加
することによって放電灯３を定常”点灯するものである
０ この動作において、ランプ３への始動および点灯中の点
弧パルスはチョークコイル２の両端に発生するが、この
電圧は巻線４と巻線５との巻数比に分割され、スイッチ
ング回路端子Ａ、Ｂ間には交流電源１の電圧に巻線４の
電圧が重畳して発生する。そのため、端子Ａ、Ｂ間の電
圧はランプ３の両端に発生する電圧より低くなり、その
電圧は巻線４の比率が小さいほど低くなる。

ところで、第１図の点灯回路において、正常動作を行な
うためには、スイッチ素子７のターンオントリガー信号
は、ランプ電流または入力電流が０になった時刻あるい
は電源１の電圧値が所定の値になった時刻を検知して発
生する。こｎらの方式は螢光ランプなどのランプ電圧が
一定に近い場合には問題ない。しかしながら、メタルハ
ライドランプや高圧ナトリウムランプなどの高圧蒸気放
電灯の場合では点灯初期はほとんど短絡状態になるため
、スイッチ素子７の回路動作にトラブルを生ずることに
なる。

第４図は高圧蒸気放電灯の点灯初期の電流電圧波形を示
す。この図ではスイッチング回路をとりはずした形での
動作波形である。この図から明らかなように入力電流工
１がＯの時刻１２（この時刻ｔ２はランプ電流がＯにな
る時刻と一致する）においてはスイッチング回路の端子
Ａ、Ｂ間にはｖ、２の電圧が発生していることになる。

一方、この端子Ａ、Ｂ間には分布容重またはスイッチン
グ特性を安定化するための接続容量１３　’　６１接続
され、スイッチ素子７の損失となり、その結果、発熱、
ひいては破壊の原因となる。また、ランプ電流工、がＯ
になる時刻ｔ２の位相はランプインピーダンスの増加に
伴なって徐々に変化するため、電源電圧ｖ１を検知して
スイッチ素子７をトリガーする場合も同じ問題点が発生
する。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は低価格で、かつ。

高信頼性の高圧蒸気放電灯用の組手サイクル点灯装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明においては、上述した
構成の点灯装置において、スイッチング回路を、スイッ
チング回路の両端電圧がほぼ零である時にターンオンし
、スイッチング回路を流れる電流が所定値になった時に
ターンオフするように構成して電圧蒸気放電灯用組手サ
イクル点灯装置を構成したことを特徴としているＱ かかる本発明の特徴的な構成により、点灯初期から定常
点灯に至る全点灯期間においてターンオン時の並列接続
容蓋からスイッチング回路への突入電流を無くすること
が可能となる。その結果、スイッチング回路の損失が小
さくなると共に、スイッチング回路の構成も簡単となる
。つまり１本発明によって低価格で信頼性の高い高圧蒸
気放電灯用毎半サイクル点灯装置が提供可能となる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を実施例により詳述する。

第２図は本発明による高圧蒸気放電灯用毎半サイクル点
灯装置のスイッチング回路部分の回路構成を示したもの
である。このスイッチング回路はＣ，Ｄの端子が第１図
のＣ，Ｄ端子にトランジスタ７に置換しで接続され、使
用されるものである。

同図において、７はスイッチ素子でトランジスタを用い
ているが、パワーＭＯ８ＦＥＴ、ゲートターンオフＳＣ
Ｒなど他のスイッチ素子を用いてもよい。１１は８８８
のような電圧感応スイッチで、たとえばその両端に８ｖ
程度の電圧が印加されるとスイッチオン状態になるスイ
ッチ素子である。

１２はトランジスタ７を保膿するためのアバランシエダ
イオードである。

つぎに、このスイッチング回路の動作を第５図げ）　、
　（０）および第６図げ）　、　（０）に示した電圧電
流波形を参照して説明する。第１図の交流電源１が投入
されると、その電圧はチョークコイル２の巻線４を通し
て全波整流器６で全波整流されて第２図のＣ，Ｄ端子間
に生じる。この時点では電圧感応スイッチ１１はオフ状
態であるため、抵抗１０を通してトランジスタ７はター
ンオンし、Ｃ，Ｄ端子間はオン状傅となり、チョークコ
イル２の巻線４を通して漸増電流力Ｓ流れる。これによ
り抵抗９の電圧は徐々に上昇し、これに伴ないトランジ
スタ７のベース端子電圧力Ｓ上昇する。そして所定の電
流値になったとき電圧感応スイッチ１１はターンオンし
、トランジスタ７のベース電流が供給さｎなくなる。そ
のためトランジスタ７はオフ状態になり、Ｃ，Ｄ端子間
はオフ状態となる。これによりＡ、Ｂ端子間にはパルス
電圧が発生し、この電圧はチョークコイル２の巻数比で
決まる値まで昇圧さｎてランプ３に印加され、こｎを始
動する。

それによりランプ３のインピーダンスは低下し、ランプ
両端短絡電流に近い値の電流が流れる。この状態での各
部波形を第５図（イ）、（０）に示す０同図（イ）は入
力電圧ｖ１とＡ、Ｂ端子間電圧ｖＡＢとを、同図（０１
は入力電流工、とＡ、Ｂ端子間に流れるスイッチング電
流ＩＡＢとを各々示す。この状態ではスイッチング回路
は働かなくとも点灯を持続することは可能であるが、ス
イッチング回路は動作を続けている。すなわち、前回遮
断動作後電圧感応スイッチ１１はオン状態を続けている
。そして、時刻ｔ１でＡ、Ｂ端子間電圧■ＡＢが０とな
り、電圧感応スイッチ１１を流れる電流は保持電流値以
下になるため電圧感応スイッチ１１はターンオフする。

これにより、引続き印加される電圧によりトランジスタ
７は抵抗１０を通してドライブされターンオンする。こ
の時刻ｔ１の直前のＡ、Ｂ端子間電圧■Ｊ、ＢはほぼＯ
であるため、トランジスタ（スイッチ）７には接続容量
１３′の放電電流がパルス状に流れること（才ない。そ
して、時刻ｔ１〜ｔ２の間でスイッチング電流工。は三
角波状に流れるが、入力′？を流工１はこの期間では逆
源性電流が流れており、スイッチング電流■ＡＢが重畳
されて不連続波形となる。そして、時刻【２でパルス発
生するｂｌこれは不要のものである。そして、時刻Ｃ３
で入力電流工、は衡性が逆転し１時刻【４〜時刻ｔ５で
スイッチング回路が動作し、以上の動作をくり返して、
徐々ｌこランプ３のアーク温度カＳ上昇し、その両端電
圧は上昇していく。この状態でのランプ電流は入力端子
工、からスイッチング電流工、成分を除いた波形となり
、全期間にわたり、休止期間なく流ｎでいる。

ランプ３のアーク温度が上昇し、放１Ｊｔ電圧が高くな
った状態での波形を第６図（イ）、　（０）に示す。同
図（イ）は電＃、電圧Ｖ１とスイッチング回路の端子Ａ
。

Ｂ間電圧ｖＡＢとの波形を示す。同図（ロ）は入力電流
工、とスイッチング回路の端子Ａ、Ｂ間を流れる電流Ｉ
え８との波形を示す。入力電流■１の波形で時刻ｔ、〜
ｔ３、時刻ｔ４〜【２．・・・・・・の部分はランプを
流となる。時刻ｔ３〜ｔ４、時刻ｔ６〜ｔ７．・・・・
・・の期間でも巻線４．５の巻数の比率によってはラン
プ３の両端電圧がその放電電圧以上に上昇し、放電電流
が流れる場合がある。

この場合の動作は前の半サイクルの放電が終了する以前
の時刻ｔ３にＡ、Ｂ端子間電圧■□３がＯ近くまで低下
する。これにより、抵抗１０を通して流れる電圧感応ス
イッチ（ＳＢＳ）１１の電流は保持電流以下に低下して
陶、圧感応スイッチ１１はターンオフする。この時点で
の電源電圧■１の電圧はＯでないので、抵抗１０を通し
てトランジスタ７は直ちにベースドライブされ、Ａ、Ｂ
端子間は直ち１ζオン状態となる。これにより、スイッ
チング回路電流ＩＡＢｂ：１時刻ｔ３〜ｔ４の期間で破
線のように流れる。そして、スイッチング電流工、ＬＢ
が所定の電流値に達した時刻ｔ４でトランジスタ７のベ
ース端電位が電圧感応スイッチ１１のブレークオーバ電
圧に運して電圧感応スイッチ１１がターンオンジ、トラ
ンジスタ７のベース電流が０となり、Ａ、Ｂ端子間はオ
フ状態となる。よって。

時刻ｔ４では高電圧パルスが発生し、ランプ３は再点弧
し、引続きランプ３には時刻ｔ４〜【６で入力電流工、
と同じ電流が流れる。そして、時刻【６でＡ、Ｂ端子間
電圧■、Ｂの低下により、電圧感応スイッチ１１がオフ
状態となり、その結果、Ａ。

Ｂ端子間はオン状態となり、再び上記の動作をくり返す
。この動作のくり発しにより定常点灯を行なう。

この動作においては、ランプ３の放電電圧が、電源電圧
ｖ１の値と同等になるため、時刻ｔ、の位相（１入力電
流工、がＯになる直前まで移＠してきており、パルス発
生位相は、確実にランプ放電極性の反転位相と一致し、
組手サイクル点灯の正常動作を行なうこととなる。さら
にこの場合もＡ。

Ｂ端子間電圧ｖＡＢが０の状態でトランジスタ７はター
ンオフするために、接続容１１１３’の放電による突入
電流は流れることなく、正常な動作を行なう。

なお、第５図ケ）、（ロ）のランプ３の低インピーダン
ス状態から第６図（イ）、（ｑのランプ３の高インピー
ダンス状態への移行過程は入力電流１１が徐々に移行す
る動作となる。そのため、ランプ３のインピーダンスが
増大するに従がい、スイッチング電流工Ａｌｌの遮断時
刻は入力篭流工、の牛サイクルの′通流が流れ終る以後
に移動し、これが貴点弧パルスとなるので、定常状態へ
の移行過程でランプ３が消灯することはない。

第３図は本発明の別の実施例におけるスイッチング回路
部分の構成を示したものである。この構成では、ランプ
３の始動に必要な数百〜数千Ｖの電圧の発生を可能にす
るために、スイッチ素子をトランジスタ７１と直列にさ
らに５ＣＲ７２を接続している。トランジスタ７１、Ｓ
Ｃ几７２はパワーＭＯ８ＦＥＴなど他のスイッチ素子で
もよいことはもちろんである。このスイッチング回路の
動作を確実にするためＡ、Ｂ端子間にはコンデンサ１３
を接続した。１２１，１２２はトランジスタ７１、ＳＣ
Ｒ，７２を保護するためのアバランシェダイオードであ
り、ダイオード１４、コンデンサ１５、ダイオード１６
．抵抗１７からなる回路は直流遮断動作を各半サイクル
に１回に限定するために設けた回路である。

このスイッチング回路の点灯動作は第２図の場合とほと
んど同じであるため、要点のみを述べる。

Ａ、Ｂ端子間電圧が０に近づくと電圧感応スイッチ１１
がヨーンオフし、引続きトランジスタ７１．５ＣＲ７２
は抵抗１０１，１０２を通してトリガーされてターンオ
ンし、Ａ、Ｂ端子間はオン状態となる。そして、スイッ
チング電流工。が所定の値になったときに電圧感応スイ
ッチ１１はターンオンし、トランジスタ７１はターンオ
フする。このためスイッチング電流ＩＡＢはコンデンサ
１３に転流し、この電圧が、徐々に上昇していく。この
間、５ＣＲ７２には、カソード電流はＯとなり、５ＣＲ
７２のゲートから抵抗１０２→寛圧感応スイツチ１１を
通して流れるゲートターンオフトリガ電流が流こる。こ
れｌこよりトランジスタ７１がターンオフしてからその
両端電圧がアバランシェダイオード１２１のアバランシ
ェ電圧に達するまでの期間に５ＣＲ７２はターンオフ状
態となる。

こ乙により、Ａ、Ｂ端子間のターンオフ動作は完了する
が、８ＣＲ７２が確実にターンオフを行なうには、５Ｃ
Ｒ７２のターンオフ回復時間以内にＡ、Ｈ端子間の′−
圧値がアバランシェダイオード１２１のアバランシェ電
圧以上にならないように、コンデンサ１３の容量値を設
定する必要がある。

この場合にはターンオン時のコンデンサ１３の放電によ
る突入電流が特に大きな問題となる。

通常、ターンオフ動作により発生するパルス電圧ｉｆｆ
振動を伴ない、このバックスイングが０点を切ると電圧
感応スイッチ１１はターンオフし、再びＡ、Ｂ端子間が
オン状態になり、電流遮断動作を行なう。ダイオード１
４、コンデンサ１５、ダイオード１６、抵抗１７からな
る回路はこの再動作を防止するための回路である。即ち
、トランジスタ７１がターンオフする直前に抵抗９によ
り生じた電圧はダイオード１４を通してコンデンサ１５
に充電される。そして、トランジスタ７１．５ＣＲ７２
がターンオフした後、暫時、ダイオード１６、抵抗１７
を通してコンデンサ１３の放電電流が電圧感応スイッチ
１１を流れ、上記バックスイング発生時も電圧感応スイ
ッチ１１の電流を保持電＃、値以上に保つ。これにより
、確実に多重ＲＷｔｒｍ作を防止することができる。さ
らに、コンデンサ５の接続によりターンオン時のラッシ
ュ電流が流ｎたとき抵抗９に発生する電圧をダイオード
１４で吸収し、ターンオン直後に電圧感応スイッチ１１
のターンオンによるＡ、Ｂ端子間がターンオフする誤動
作を確実に防止することができる。

なお、この回路部分の構成は螢光ランプなど一般の放電
ランプの場合も有効であり、第３図のＡ。

Ｂ端子を一般の放電ランプの両端に接続しｆＳ場合にも
同じ効果を有することは、上の動作説明から明らかであ
る。

〔発明の効果〕

本発明によｎば、中間タップを用いたチョークコイルを
介して高圧蒸気放電灯を点灯する組手サイクル点灯装置
において、上記中間タップと交流電源の非チョークコイ
ル側端間に接続したスイッチング回路のリセットオよび
それに続くターンオン動作をその両端電圧を検知して行
なうようにしたことにより、ランプ始動時の低インピー
ダンス領域から定常点灯中の高インピーダンス領域まで
の広い動作範囲で、上記スイッチング回路のターンオン
時の並列容量の放電による突入電流を無くすることがで
きるので、信頼性の高いスイツチン電流はアンペアオー
ダーが必要であり、この動作による損失がかなり大きい
。そのために、並列容量かなの突入電流を防止し、スイ
ッチ素子の損失を小さく保つことは信頼性の面から特に
重要である。また、この構成は非常にシンプルであり、
半導体回路を用いた放電灯点灯回路が従来の漏洩変圧器
形に比して高価格であるという欠点を一挙に解決できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯用組手サイクル点灯装置の基本構
成図、第２図および第３図は各々本発明による高圧蒸気
放電灯用毎半サイクル点灯装置のスイッチング回路部分
の回路構成図、第４図は第１図に示した点灯装置におけ
る点灯初期の電圧電流波形図、第５図（イ）、（ロ）は
各々第２図に示した点灯装置における始動時の電圧電流
波形図、第６図（イ）　、　（Ｏ）は各々第２図に示し
た点灯装置における定常点灯時の電圧電流波形図である
。 １・・・交流電源、２・・・巻線４，５から成る中間タ
ップ付チョークコイル、３・・・高圧蒸気放電灯、６・
・・全波整流器、７，７１．７２・・・制御極付半導体
スイッチ素子、１１・・・電圧感応スイッチ、１２゜１
２１．１２２・・・アバランシェダイオード、８゜１４
．１６・・・ダイオード、１３．１３’　　、１５・・
・コンデンサ、１０，１０１，１０２，９．１７・・・
抵抗。 代理人　弁理士　小　川　勝　男 ＴＪ１図 ￥Ｊ　ｚ　図 ″ｆＪ３図 第４図 第５図 ″ｆＪｔ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流電源とチョークコイルと上記交流電源の電圧値
   前後の放電電圧値を有する高圧蒸気放電灯とを直列に接
   続し、上記チョークコイルに設けた中間タップと上記交
   流電源の非チョークコイル側端との間に点灯周期の毎半
   サイクルに一回オン・オフ動作を行なうスイッチング回
   路を接続してなるものであつて、上記スイッチング回路
   の両端電圧がほぼ零である時にターンオンし、かつ、上
   記スイッチング回路を流れる電流が所定値になつた時に
   ターンオフするように上記スイッチング回路が構成され
   ていることを特徴とする高圧蒸気放電灯用毎半サイクル
   点灯装置。