JPS6319972B2 - - Google Patents

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L₁，L₂には
それぞれ主チヨークCH₁，CH₂が直列に接続され
ている。Q₀は制御用のトライアツク、１はその
制御回路であり、トライアツクQ₀の両端にはコ
ンデンサC₁、抵抗R₁の直列回路と補助チヨーク
CH₃とが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C₀が接続
されている。第１図ｂはかかる放電灯点灯装置の
ランプ電流I_lと交流電源電圧V_sとの関係を示して
おり、同図においてＴは交流電源電圧V_sのゼロ
クロス時点から交流制御素子Q₀がオフするまで
のオン位相角を、またΔTは交流制御素子Q₀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L₁，L₂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L₁，
L₂のインピーダンスは始動直後は著しく低く、
以後放電灯L₁，L₂の蒸気圧の上昇と共に放電灯
L₁，L₂のインピーダンスは上昇し、定格点灯状
態で一定になる。この為放電灯L₁，L₂のランプ
電流I_l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、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
大きいランプ電流I_lが主チヨークCH₁，CH₂を流
れることになる。そこでこのような性質を持つ放
電灯L₁，L₂を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ツ
クQ₀のオフ位相角ΔTを長くしてランプ電流I_lを
絞り込み、定格点灯に移行するにしたがつてオフ
位相角ΔTを短くすればよいことがわかる。

ところで始動過程において放電灯L₁，L₂のコ
ンダクタンスが変化するということは、それによ
つてランプ電流I_lの電源電圧V_s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I_lの
位相が遅れるためにオン位相角Ｔとオフ位相角
ΔTとの関係は第２図のＡ点に示す位置にあり、
定格に近づくにつれてランプ電流I_l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。
したがつて第２図に示す制御条件が放電灯L₁，
L₂を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L₁，
L₂を点灯した時の転流位相は一灯づつ点灯した
放電灯L₁，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源オンと同時に放
電灯L₁，L₂は始動し、両者ともランプコンダク
タン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３図に示すようにヒータ２と
バイメタルスイツチ３よりなるサーマルスイツチ
４により始動する高圧ナトリウム灯L_oを始動す
る場合には、始動時に十分なキツク電圧Ldi／dt
を得るためには、ヒータ電流を確保する必要があ
る。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
灯はまずヒータ２の予熱に入る。ところがヒータ
２のコンダクタンスに比べて水銀灯の始動直後の
コンダクタン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Q₀の
オフ位相角ΔTを増大してヒータ電流をも絞り込
んでしまうため、高圧ナトリウム灯は始動が困難
である。

また高圧ナトリウム灯を２灯始動する場合に
は、両方ともヒータ２の予熱時にはコンダクタン
スが低いために転流位相の遅れは少なく、オフ位
相角ΔTは小さくヒータ電流は十分に確保され
る。このうち一灯が始動すると始動した放電灯
L₁，L₂のコンダクタンスが高くなるために転流
位相は始動した放電灯L₁，L₂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ヒー
タ電流を絞り込み、始動を困難にする。

本発明はこのような点に鑑みて為されたもので
あり、サーマルスタータを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
件を切り換えることによつて、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。

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ブ
ロツク図であり、商用電源Ｅの両端には電源電圧
のゼロクロス検出回路５が接続されており、この
ゼロクロス検出回路５からは、第５図ｄに示すよ
うなゼロクロス検出信号が出力される。このゼロ
クロス検出信号は電源電圧のゼロクロス点より一
定位相T₀までＬレベルを保つようになつている。
トライアツクQ₀の両端には転流位相検出回路６
が接続されており、この転流位相検出回路６から
は、第５図ｃに示すような転流位相検出出力が得
られるようになつている。すなわち、トライアツ
クQ₀がオフしたときには、トライアツクQ₀の両
端に第５図ｂに示すような電圧が発生するので、
この電圧を検出して第５図ｃに示すように転流位
相検出出力をＨレベルとし、また電源電圧のゼロ
クロス時点でこの転流位相検出出力をＬレベルと
するようにしている。しかしてゼロクロス検出回
路５の出力はアツプカウンタ７のロード端子７₁
に入力されており、アツプカウンタ７ではゼロク
ロス検出信号がＬレベルである間に初期値設定回
路８により初期値をプリセツトされ、ゼロクロス
検出信号がＨレベルに立ち上がる位相T₀におい
てカウントを開始する。アツプカウンタ７はクロ
ツク発生回路９ａからの第１クロツクCK₁をカウ
ントして、１つずつカウントアツプされるように
なつているものである。一方、転流位相検出回路
６の出力はラツチ回路１０のロード端子１０₁と
ダウンカウンタ１１のロード端子１１₁にそれぞ
れ入力されるようになつている。転流位相検出回
路６の出力が立ち上がると、第１クロツクCK₁を
カウントするアツプカウンタ７の出力がラツチ回
路１０に読み込まれる。ラツチ回路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を保持する
ようになつている。ダウンカウンタ１１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
ツチ回路１０が保持している前の半サイクルにお
けるアツプカウンタ７の出力を読み込むものであ
る。転流位相検出回路６の出力がＨレベルになる
と、ダウンカウンタ１１は読み込んだ値を初期値
として、クロツク発生回路９ｂからの第２クロツ
クCK₂により１つずつ減算されて行くものであ
る。ダウンカウンタ１１の出力がゼロになると、
ゼロ比較回路１２がこれを検出し、トリガ回路１
３に信号を送る。このときトリガ回路１３はトラ
イアツクQ₀をターンオンするためのトリガ信号
を発生するものである。

第６図はアツプカウンタ７とダウンカウンタ１
１のカウント値の変化を示すものであり、同図に
おいてT_o-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
T_o-1の次の半サイクルにおけるオン位相角T_oに
続くオフ位相角を表わしているる。すなわち前の
半サイクルのオン位相角T_o-1のうち、ゼロクロ
ス検出パルスが立ち下がつてから再び立ち上がる
までの位相角T₀において、アツプカウンタ７に
初期値U₀が読み込まれ、ゼロクロス検出パルス
が立ち上がるとアツプカウンタ７がカウントアツ
プ動作を開始する。そしてトライアツクQ₀がタ
ーンオフすると、転流位相検出回路６の出力によ
り、アツプカウンタ７のカウント値U_cがラツチ
回路１０にホールドされる。しかしてこのラツチ
回路１０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６の出力がＬレベルで
ある間にダウンカウンタ１１に入力され、転流位
相検出回路６の出力が立ち上がると、ダウンカウ
ンタ１１がカウントダウン動作を開始し、ダウン
カウンタ１１のカウント値がゼロになると、トラ
イアツクQ₀がターンオンするようになつている。
したがつてオン位相角T_o-1とオフ位相角T_oとの
関係はアツプカウンタ７にプリセツトされる初期
値U₀と、第１および第２クロツクCK₁，CK₂の周
期の比率によつて定まることになる。そしてオン
位相角T_o-1が大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T_o-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
制御条件を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１を前提として、これに１灯
点灯検出回路１４などを付加して、第７図に示す
ような制御回路１を構成したものである。同図に
おいて、１５はアツプカウンタ７の代わりに設け
られたアツプダウンカウンタであり、カウンタ切
換回路１６によりカウントアツプ動作とカウント
ダウン動作とを切換可能としたものである。

１灯点灯検出回路１４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、主チヨーク
CH₁，CH₂には２次巻線が設けられており、各２
次巻線にはダイオードブリツヂDB₁，DB₂が接続
されている。ダイオードブリツヂDB₁，DB₂の出
力側には、SSS１７₁，１７₂とトランジスタTr₁，
Tr₂を含む放電灯点灯検出回路１８₁，１８₂が形
成されており、ダイオードブリツヂDB₁の側につ
いてその構成を説明すると、まずダイオードブリ
ツヂDB₁の出力端には抵抗R₂とSSS１７₁および
コンデンサC₂の直列回路が接続されており、コ
ンデンサC₂の両端には抵抗R₃を介してトランジ
スタTr₁のベース端子およびエミツタ端子が接続
されている。またトランジスタTr₁のコレクタ端
子には抵抗R₄を介して電源Vccが接続されてい
る。トランジスタTr₁，Tr₂のコレクタ端子は排
他的オア回路１９の入力に接続され、この排他的
オア回路１９の出力を１灯点灯検出回路１４の出
力としているものである。

次にこの１灯点灯検出回路１４の動作について
説明すると、放電灯L₁，L₂が点灯したときには、
主チヨークCH₁，CH₂の２次巻線に電圧が生じ、
これをダイオードブリツヂDB₁，DB₂により全波
整流した電圧がSSS１７₁，１７₂のブレークオー
バ電圧を越えると、SSS１７₁，１７₂は導通し、
コンデンサC₂，C₃が充電されてトランジスタ
Tr₁，Tr₂がオンになる。これによつてトランジ
スタTr₁，Tr₂のコレクタ端子はＬレベルとなる
ものである。放電灯L₁，L₂がオフの時には主チ
ヨークCH₁，CH₂の２次巻線には電圧が生じず、
トランジスタTr₁，Tr₂のコレクタ端子はＨレベ
ルとなるものである。またヒータ電流が流れてい
る場合については、ヒータ電流は放電灯L₁，L₂
の点灯時における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SSS１７₁，１７₂が
導通し、反対にヒータ電流が流れたときにはSSS
１７₁，１７₂が導通しないようにSSS１７₁，１７
_２のブレークオーバ電圧の値を設定しておく。こ
うすることによつてトランジスタTr₁，Tr₂は放
電灯L₁，L₂が予熱状態のときにはオフ状態とな
り、放電灯L₁，L₂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１
９は入力の論理値が一致しないときにのみ出力が
Ｈレベルとなるので、いずれか一方の放電灯L₁，
L₂のみが点灯しているときには、１灯点灯検出
回路１４の出力はＨレベルとなり、両方の放電灯
L₁，L₂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。

一方カウンタ切換回路１６はゼロクロス点から
位相角が約40゜離れた点において、第５図ｅに示
すように出力がＨレベルとなり、電源電圧V_sの
ゼロクロス点において出力がＬレベルとなるもの
である。このカウンタ切換回路１６の出力は、１
灯点灯検出回路１４の出力とともにアンド回路２
０の入力に接続される。したがつて１灯点灯検出
回路１４の出力がＨレベルのときには、アンド回
路２０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ツプダウンカウンタ１
５を加算動作させ、出力がＨレベルであるときに
はアツプダウンカウンタ１５を減算動作させるも
のである。また１灯点灯検出回路１４の出力がＬ
レベルのときには、アンド回路２０の出力は常に
Ｌレベルとなり、アツプダウンカウンタ１５は加
算動作のみを行なう。したがつて２灯の放電灯
L₁，L₂が共に点灯しているときには、アツプダ
ウンカウンタ１５はアツプカウンタ７として動作
し、第４図に示す回路と同様の定入力制御を実現
できるようになつている。

しかしていずれか一方の放電灯L₁，L₂が点灯
したときには、上述のように１灯点灯検出回路１
４の出力がＨレベルとなるので、アツプダウンカ
ウンタ１５はカウンタ切換回路１６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、上述のようにカウンタ切換回路１６の出力
はゼロクロス点から約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、オン位相
角T_o-1が40゜以下のときには、アツプダウンカウ
ンタ１５が減算動作に移行する前にトライアツク
Q₀がターンオフして転流位相検出回路６の出力
の立ち上がりによりラツチ回路１０にアツプダウ
ンカウンタ１５のカウント値がホールドされるか
ら、結局アツプダウンカウンタ１５はアツプカウ
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、トライアツクQ₀
がターンオフする前にアツプダウンカウンタ１５
が減算動作に移行するから、トライアツクQ₀の
ターンオフ時にラツチ回路１０にホールドされる
アツプダウンカウンタ１５のカウント値はカウン
トアツプ動作のみを行なつた場合よりも小さくな
る。したがつて半サイクル後にラツチ回路１０か
らダウンカウンタ１１に入力される初期値は、オ
ン位相角T_o-1が40゜よりも大きくなるにつれて小
さくなるものであり、したがつてダウンカウンタ
１１のカウント値がゼロ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り、
オン位相角T_o-1が40゜以下のときには、オフ位相
角ΔTは第４図の回路の場合と同様の変化を示す
が、放電灯L₁，L₂が１灯のみ点灯している場合
において、オン位相角T_o-1が40゜よりも大きいと
きにはオン位相角T_o-1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。したがつて放電灯L₁，L₂のうちいずれか
一方が点灯してコンダ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T_o-1が著しく
遅れた場合においても、本発明にあつては１灯の
みが点灯状態である場合に限り、オフ位相角ΔT
を小さくするように動作するので、点灯しなかつ
た方の放電灯L₁，L₂のヒータ電流を充分に確保
することができ、またオフ位相角ΔTが小さくな
つても点灯しているのは１灯のみであるので、極
端に大きなランプ電流が流れるようなことはない
ものである。

なおアツプダウンカウンタ１５の加算動作と減
算動作との変更点をゼロクロス点から約40゜離れ
た点としたのはコンピユータシミユレーシヨンの
結果に基づくものであり、主チヨークCH₁，CH₂
を80V／3.3Aとし、補助インダクタンスCH₃を
66V／0.75Aとし、400W相当の放電灯を２灯点灯
する時にヒータ電流を最低0.8A確保するために
必要とされる制御条件である。第９図の特性は、
かかる制御条件を満たすものであり、横軸をオン
位相角T_o-1、縦軸をオフ位相角ΔTとしたとき
に、座標上の（40゜，40゜）の点に変曲点を有し、
オン位相角T_o-1が40゜以下のときの直線の傾きは
1.0乃至1.4程度となつているものである。

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ヒータ電流を供
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
コンダクタンスが高くなり、ランプ電流の位相が
遅れてオン位相角が著しく遅れた場合において
も、本発明にあつては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を小さくす
るように動作するので、点灯しなかつた方の放電
灯のヒータ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１
灯のみが点灯している場合に限られるので、オフ
位相角が小さくなつ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。

【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３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ブロツク図、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ツク図、第８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を示す図であ
る。 １は制御回路、５はゼロクロス検出回路、６は
転流位相検出回路、１４は１灯点灯検出回路、
CH₁，CH₂は主チヨーク、L₁，L₂は放電灯、Q₀
は交流制御素子、Ｅは商用電源である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 始動時にサーマルスタータの閉成によりヒー
   タ電流を供給される高圧ナトリウム灯を限流イン
   ダクタンスと直列に接続した回路を１対並列接続
   した回路を交流制御素子を介して交流電源に接続
   し、交流電源電圧のゼロクロス時点を検出するゼ
   ロクロス検出回路と、交流制御素子のオフ時点を
   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１灯のみが点灯している状
   態を検出する１灯点灯検出回路とを設け、１灯点
   灯検出回路の１灯点灯非検出動作時には、交流電
   源電圧のゼロクロ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、１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。