JPS6227518B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はサイリスタ等の流通角制御用スイツ
チング素子によつて調光を行うようにした放電灯
点灯装置に関する。

放電灯の調光を行う一般的な方法は、放電灯の
電源側に直列にサイリスタ等のスイツチング素子
を接続して、電源電圧を流通角制御するようにし
たものである。

しかしながら、このようなスイツチング素子を
用いた従来の放電灯点灯装置は、サイリスタで流
通角制御した電圧を単に放電灯に印加するだけで
あつたため、調光を深くしたとき、すなわちサイ
リスタの導通角を大きくしたときにはランプ電流
の休止期間（サイリスタのオフ期間）が長期化し
て、その休止期間の間に放電灯の励起状態が悪く
なつて放電灯の再点弧電圧（再点弧するために必
要な電圧）が高くなり、結局再点弧に失敗するこ
とが多かつた。また、これを解決するために電源
電圧を昇圧するリーケージトランスと、フイラメ
ントを常時加熱して再点弧電圧を低くするヒータ
ートランスとを設ける装置も実用に供されていた
が、３線式になるとともに大型化し、且つ効率が
悪くなる欠点があつた。

この発明の目的は、サイリスタ等の流通角制御
用スイツチング素子を用いた放電灯点灯装置にお
いて、簡単な構成で広範囲な調光が行えて、しか
もランプ電流の休止期間のない放電灯点灯装置を
提供することにある。

この発明は、放電灯の電源側に半サイクル毎に
流通角制御を行う流通角制御用のスイツチング素
子と第１のインダクタとの直列回路を接続すると
ともに、放電灯の非電源側に、前記スイツチング
素子のオン期間において放電灯入力電流で共振
し、前記スイツチング素子のオフ期間において共
振時に充電された共振充電電圧を前記放電灯に印
加する、コンデンサおよび第２のインダクタの直
列回路を含む共振インピーダンス回路を接続した
ことを特徴とする。

以下この発明に係る放電灯点灯装置を図面を参
照して説明する。

第１図はこの発明にかかる放電灯点灯装置の基
本ブロツク図、第２図は同装置の構成例を示す図
である。第３図はＡ〜Ｃは同装置の動作を説明す
るための図、第４図は同装置の起動時の電圧−電
流波形図、第５図は同装置の動作特性図、第６図
は同装置の全点灯時の電圧−電流波形図、第７図
は同装置の減光時の電圧−電流波形図である。

第１図において、Ｓはスイツチング素子、Ｚ１
は放電灯入力電流で共振する共振インピーダンス
回路である。第２図において、上記スイツチング
素子ＳがトライアツクＴとその制御を行うトリガ
回路が対応し、共振インピーダンス回路Ｚ１がコ
ンデンサＣ１とインダクタＬ１との直列回路が対
応する。Ｌ２は限流インダクタで第１図のインピ
ーダンス回路Ｚ２に対応する。

以上の構成において、まず起動前においてトラ
イアツクＴが適当な位相でオンすると、トライア
ツクＴ、限流インダクタＬ２、放電灯の一方のフ
イラメント、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、
放電灯の他方のフイラメントの経路を電流Ｉ１が
流れる。この段階において、インピーダンス回路
Ｚ１，Ｚ２すなわちインダクタＬ１，Ｌ２、コン
デンサＣ１の直列回路は、共振条件を満足する値
にあつて、コンデンサＣ１の共振充電電圧を電源
電圧Ｅ以上に高める。また、この昇圧動作と同時
に電流Ｉ１によつてフイラメントｆを予熱する。
電流Ｉ１がトライアツクＴの保持電流以下となつ
てトライアツクＴがオフすると、放電灯Ｌの両端
にコンデンサＣ１の共振充電電圧が印加される。
なお、トライアツクＴがオフしている間はインダ
クタＬ１，Ｌ２に電流が流れないためこれらのイ
ンダクタの両端に誘導電圧が発生しない。このた
めトライアツクＴがオフしている期間では、共振
充電電圧が殆どそのまま放電灯に印加される。

第３図Ａ〜Ｃにおいてａ〜ｇ間の動作により詳
細に説明する。

（ａ−ｂ） ａ点でトライアツクＴがオンすると、電流（予
熱電流）Ｉ１が同図Ａの矢印方向に流れはじめ
る。インダクタＬ１，Ｌ２にはこのとき自己誘導
によつて図の様な極性が電圧が生じる。コンデン
サＣ１には前の半サイクルでの残留電圧（共振充
電電圧）がある。インダクタＬ２が自己誘導電圧
とコンデンサＣ１の電圧とは極性が逆であり、且
つ電流Ｉ１による逆極性の充電電荷によつてコン
デンサＣ１の電圧は急速に減少する。このためａ
−ｂ間でのランプ両端電圧は殆ど相殺されたまま
ｂ点に到る。

ｂ点では電流Ｉ１の時間変化率（ｄ／dt）Ｉ１
＝０であることから、インダクタＬ１，Ｌ２の自
己誘導電圧は０である。したがつてｂ点では電源
電圧とコンデンサＣ１の両端電圧とが一点で交わ
る。すなわちｂ点では、電流Ｉ１が最大値となる
一方、電源電圧とコンデンサ電圧とが平衡する瞬
間である。このｂ点の少し前でコンデンサＣ１の
電圧極性が逆転している。

（ｂ−ｃ） 第３図Ｂはｂ−ｃ間の状態を示している。ｃ点
の少し前で電源電圧が逆相になるが、電流（予熱
電流）Ｉ１はもうしばらく流れ続け、Ｃ点でトラ
イアツクＴの保持電流に到達する。このときトラ
イアツクＴがオフし、電源との接続が切れる。Ｃ
点でトライアツクＴがオフするまでは、インダク
タＬ２の自己誘導電圧とコンデンサＣ１の共振充
電電圧とは殆ど相殺している。

すなわち、ｂ−ｃおよびａ−ｂ間は、放電灯Ｌ
のフイラメントｆを予熱する位相であつて、起動
電圧が印加されていない位相である。

（ｃ−ｄ） 第３図Ｃはｃ−ｄ間の状態を示している。Ｃ点
では、上記のようにトライアツクＴがオフし、電
源が切り離される。このＣ点からトライアツクＴ
が再びオンするｄ点までは電流Ｉ１＝０である。
このためインダクタＬ１，Ｌ２の自己誘導電圧＝
０である。この結果、コンデンサＣ１の共振充電
電圧が放電灯Ｌの両端に印加され、これが起動電
圧となる。

要するにｃ−ｄ間は放電灯Ｌの両端に起動電圧
が印加される位相であり、フイラメントｆの予熱
が行われない位相である。共振充電電圧は、図の
例では電源電圧の振幅の約２倍に達している。

（ｄ−ｇ） ｄ−ｇ間についたは、ｄをａに、ｅをｂに、ｆ
をｃに、ｇをｄに対応させ、各々において電源電
圧Em、電流Ｉ１、自己誘導電圧、共振充電電圧
の極性を入れ替えたものとなる。ｄ−ｆ間はフイ
ラメントｆを余熱する位相であり、ｆ−ｇ間は起
動電圧を印加する位相である。

一方、点灯時においても入力電流lin−ｄが保
持電流以下となつて、トライアツクＴがオフする
と、予熱時と同様にコンデンサＣ１に充電された
共振充電電圧が放電灯Ｌの両端に印加される。こ
のときコンデンサＣ１に充電された共振充電電圧
は、トライアツクＴのオン時における共振作用に
よつて電源電圧より相当高く昇圧されているた
め、その電圧で放電灯Ｌが再度点弧し、管内には
上記共振充電電圧に基づく放電電流が流れる。そ
してこの放電電流がゼロになつたほぼ直後、つま
り管内がまだ高励起状態にあるときに再び電源電
圧によつて再点弧し（このときすでにトライアツ
クＴはオンしている。）、以下半サイクル毎に共振
充電電圧と電源電圧とによる２回の再点弧が繰り
返されていく。すなわち、放電灯Ｌは電源電圧に
よつて再点弧してから入力電流lin−ｄが供給さ
れなくなつた直後に再び共振充電電圧で再点弧
（再再点弧）する動作が半サイクル毎に繰り返さ
れていく。このため、入力電流lin−ｄがゼロに
なつた直後からランプ電流が流れなくなる。いわ
ゆる休止期間がなくなり、ランプ電流はほぼ連続
的に流れるようになる。この結果、調光を深くし
ても発光状態が良好に保たれ、所謂立ち消え減少
を防止することが出来る。また、ランプ電圧の変
化が小さいことから、第５図に示すようにフイラ
メントに流れる陰極残留電流Irの調光の程度にか
かわらずほぼ一定に保たれるため、ヒータトラン
スを用いてフイラメント加熱を行うと同じ効果、
すなわちフイラメントに対して十分な熱エミツシ
ヨンを常に一定に与えてランプ寿命の短縮を防ぐ
効果がある。

第６図に示すように、全点灯時における共振充
電電圧（一点鎖線で示す）は、電源電圧のほぼ２
倍程度に昇圧されていて、トライアツクＴのオフ
期間の最初のタイミングｔ１での共振充電電圧ｖ
２は放電灯の再点弧可能な電圧（再再点弧電圧）
Ｖ２を十分に上回る大きさでフイラメント間に印
加される。したがつて点灯時においてはｔ１での
再再点弧が殆ど確実になされる。このためトライ
アツクのオフ期間全体に渡つて放電灯の高励起状
態が維持され、次の半サイクルでの放電灯の再点
弧可能な電圧（再点弧電圧）がそれ程上昇しな
い。すなわち次の半サイクルに入つて殆どすぐに
再点弧する。これは放電灯の再点弧電圧がそれ程
高くないために、この電圧を電源電圧が早いタイ
ミングで越してしまうからである。図では放電灯
の再点弧電圧がＶ１であり、この電圧Ｖ１を電源
電圧が越えて再点弧した時点をｔ２としている。
このときの電源電圧は最大値vmaxよりも低い電
圧ｖ１である。このことから電源電圧によつても
再点弧が確実に行われることになる。すなわち、
再点弧を失敗することなく確実に点灯を維持する
ことが出来る。

しかも点灯時では、第６図から明らかなように
半サイクルの間に２回の点弧（電源電圧による再
点弧と、トライアツクオフの最初の時点での共振
充電電圧による再再点弧）があるために倍周波点
灯に近づくことになつて、所謂フリツカレス状態
を形成することが出来る。このため調光を深めて
もチラツキのない点灯を維持出来る利点がある。

第７図は減光時における波形図であるが、この
場合でも上記の全点灯時と同様に電源電圧ｖ１′
による再点弧と（このとき再点弧電圧はｖ１′で
タイミングはｔ２′）、共振充電電圧ｖ２′による
再再点弧（このときの再再点弧電圧はＶ２′でタ
イミングはｔ１′）が確実に行われる。減光時に
おいはトライアツクのオフタイミングが早くなる
が、共振充電電圧がかなり大きく、しかもこのオ
フタイミングが再再点弧された以降の放電灯の高
励起状態が次の半サイクルに入るまで十分に維持
され、電源電圧による再点弧も容易になるからで
ある。

第８図は上記実施例の点灯装置と従来の点灯装
置のフリツカ特性比較図である。図のＡは従来の
装置の特性を示し、Ｂは本実施例の装置の特性を
示している。この図から明らかなように、調光を
深くするに応じて（光量を少なくするに応じて）
上記実施例の点灯装置のフリツカが相対的に少な
くなることが分かる。

第９図はこの発明の他の実施例の回路図であ
る。上記実施例と構成において相違する部分は、
インピーダンス回路Ｚ１に並列的に雑音防止コン
デンサCNを接続し、さらに同回路Ｚ１に直列に
正特性サーミスタPTCを接続した点である。こ
の構成によれば、インダクタＬ１を小さくするこ
とが出来、それによつて装置全体の軽量、小型化
を実現することが出来る。また、放電灯Ｌの雑音
を除去することも出来る。

以上のようにこの発明によれば、リーケージト
ランスやヒータートランス用いることなく、簡単
な構成で休止期間のない、しかもフリツカのな
い、且つ広範囲に渡つて調光をプリセツトするこ
との出来る放電灯点灯装置を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る放電灯点灯装置の基本
ブロツク図、第２図は同装置の構成例を示す図で
ある。第３図Ａ〜Ｃは同装置の動作を説明するた
めの図、第４図は同装置の記動時の電圧−電流波
形図、第５図は同装置の動作特性図、第６図は同
装置の全点灯時の電圧−電流波形図、第７図は同
装置の減光時の電圧−電流波形図である。また第
８図は上記実施例の点灯装置と従来の点灯装置の
フリツカ特性比較図である。第９図はこの発明の
他の実施例の回路図である。 Ｌ……放電灯、Ｚ１……共振インピーダンス回
路、Ｔ……トライアツク（スイツチング素子）、
Ｌ１……第２のインダクタ、Ｌ２……第１のイン
ダクタ、Ｃ１……コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放電灯の電源側に半サイクル毎に流通角制御
   を行う流通角制御用のスイツチング素子と第１の
   インダクタとの直列回路を接続するとともに、放
   電灯の非電源側に、前記スイツチング素子のオン
   期間において放電灯入力電流で共振し、前記スイ
   ツチング素子のオフ期間において共振時に充電さ
   れた共振充電電圧を前記放電灯に印加する、コン
   デンサおよび第２のインダクタの直列回路を含む
   共振インピーダンス回路を接続したことを特徴と
   する放電灯点灯装置。