JPS6364295A - 放電灯電源装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、キセノン放電ランプ等をパルス点灯する放電
灯電源装置に関し、特に入力電圧の変動があっても、常
に一定の電力を供給することができる放電灯電源装置に
関するものである。

〔従来の技マネｉ〕

第１０図は、キセノン放電ランプをパルス点灯する従来
の放電灯電源装置の回路図である。第１０図において、
５１は交流室、Ｂ、５２はリーケジ・トランス、５３は
充放電コンデンサ、５４は過飽和リアクトル、５５はラ
ンプ始動回路、Ｌはキセノン放電ランプである。

上記の回路構成によれば、リーケジ・トランス５２とコ
ンデンサ５３と過会包和すアク）ル５４とにより交流電
源５１の交流電圧をパルス波形とし、これにより、キセ
ノン放電ランプしに第１１図に示す波形のパルス電流（
放電電ｉ＝　ｌ　＋りをＬζすことができる。

−Ｓ的に、キセノン放電ランプＬにパルス電流を流すと
、通常の発光効率の２〜３倍の光量が得られることが知
られているや しかしながら、上記の如き回路構成の放電灯電源装置で
は、過飽和リアクトル５４が配置しであるので、装置が
大型で重くなり、しかも高価なものとなり、その上、定
電力性もない。したがって、このような装置は産業界で
は背反していない。

第１２図は、過飽和リアクトルの代わりに双方向性スイ
ッチイング素子（以下、トライアックと称する）を用い
た従来の放電灯電源装置の回路図である。第１２図にお
いて、５１〜５３及びＬは第１０凹と同様でり、５６は
トライアック、５７は比較パルス発生回路（Ｐ、Ｃ）、
５８はキセノン放電ランプＬの電流を検出する電流Ｉ上
出器、５９はパルス・トランス、６Ｑは放電ランプの始
動回路、６１はバイパス抵抗、である。また、抵抗６２
とコンデンサ６３とはトライアックのターンオフ時の過
電圧からトライアックを保護するためのＲＣスナバ−回
路である。

上記の回路構成によれば、キセノン放電ランプＬの電流
検出器５８により、キセノン放電ランプＬの放電電流を
Ｉ★出し、その結果に基づいて、比較パルス発生回路５
７は、トライアック５６のゲートに送るトリガーパルス
の位相を制御し、トライ７フク５６が導通状態となる時
期を調整する。

すなわち、キセノン放電ランプＩ４の放電電流が多いと
きは、トライアック５６の導通時間を短くし、逆に放電
電流が少ないときは、トライアック５６の導通時間を長
くするように、トライアック５６に送るトリガーパルス
の位相を制：Ｊａすることにより、キセノン放電ランプ
Ｌに一定電力を供給する。

また、トライアック５６が非導通状態の間は、キセノン
放電ランプＬが立ち消えしないように、バイパス抵抗６
１を介して電力が供給される。このようにして、第１１
図に示すパルス波形と同様の波形のパルス電流をキセノ
ン放電ランプしに供給している。尚、上記の回路構成に
よれば、ｉ！ｌ胞和胞子リアクトルいていないので、装
置の小型化・軽量化を図ることができる。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、係る従来の放電灯電源装置では、キセノ
ン放電ランプＬに供給されるランプ電力は、ランプ電圧
とランプ電流との積であるから、前述の如くランプ電流
が定電流となるように制４１ｉＩすると、万一、ランプ
電圧が上昇した場合には、過入力となってしまうという
欠点がある。たとえば、−ｉ的に、キセノン放電ランプ
等の放電灯はノ？命末期にランプ電圧が１肩する。この
ため、従来の放電灯電源装置のように、ランプ電流が一
定シこなるように制御■すると、放電灯の寿命末；明に
は、ランプ電力が増加して放電ランプの温度が上昇し、
これにより、ランプ電圧が上昇し、この結果更にランプ
電力が増力αするので、ランプ電圧の上昇により、ラン
プ電力が増加し、これによりまたランプ電圧が上昇する
という現象を繰り返し、やがて、キセノン放電ランプＬ
は極度の過入力となり、キセノン放電ランプＬが破壊さ
れる等の事故が生ずるようになる。

未発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、ラ
ンプ電圧が上昇しても、過入力とならないようにすると
共に、入力端子の変動があっても、放電灯に対し、常に
一定の電力を供給することができる放電灯電５装置を供
給することを目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記の目的を達成するための本発明は、交流１掠と、該
交流電源に電流制限インピーダンス素子を介して接続さ
れた充ＩＪ）１．電コンデンサと、負荷であろ力′１．
電灯と、前記交流電源と前記充放電コンデンサ、の電力
を前記放７Ｓ灯にｒｉｉ７記放電記音電灯する始動手段
を介して供給する双方向性スイッチイング素子と、入力
電圧を検出する検出手段と、該）★山手段の出力信号に
基づいて前記双方向性スイッチイング素子のゲートに加
えるトリガーパルスの位相を制御する位相制御回路と、
前記双方向性スイッチイング素子が非導通状態のときに
前記放電灯に電力を供給するバイパス回路とにより構成
したものである。

〔作用〕

本発明は前記の構成により、放電灯に供給される入力電
圧を検出して、その入力電圧が変動したときには、双方
向性スイッチイング素子のゲートに加えるトリガーパル
スの位相を調整することにより、放電灯には、入力電圧
が変動しても常に一定の電力を供給することができ、ま
た、入力電圧を検出して放電灯へ定電力を供給するよう
にしているので、放電灯の寿命末期のように放電灯電圧
が上昇したときには、放電灯電力を減少することができ
る。

（実施例） 以下に本発明の第１の実施例を第１図乃至第６図を参照
して説明する。第１図は本発明の第１の実施例である放
電灯型ａ装置の回路図である。第１図において、１は交
流ＴＵＢ、２はりアクドル、３は充放電コンデンサ、４
は放電ランプ始動用のパルス・トランス、５はランプの
始動回路（Ｐ。

Ｇ）、６はトライアック、７はバイパス抵抗、８ａはＲ
Ｃスナバ−回路用の抵抗、８ｂはＲＣスナバ−回路用の
コンデンサ、９は比較パルス発生回路（Ｐ、Ｃ）、１０
は入力電圧検出回路（Ｖ。

Ｄ）、１１は入力スイッチ、１２は遅延リレー（Ｔ、Ｄ
）　、１２ａは遅延リレー１２の接点、Ｌは放電ランプ
である。

次に、上記の如く構成された回路の動作について説明す
る。先ず、人力スイッチ１１を投入すると、パルス・ト
ランス４と始動回路５によってパルス電圧が発生する。

しかし、まだ、トライアック６が非導通状態であるので
、放電ランプＬには電流が流れず、放電ランプＬが点灯
するまでの半サイクルの間に充放電コンデンサ３へ充電
電流が流れる０次に、トライブック６が比較パルス発生
回路９からのトリガー電流によって、導通状態となると
、交流電源１からリアクトル２を介して流れる電流と、
充放電コンデンサ３の放電電流との合成電流が放電ラン
プＬに流れる。この充放電コンデンサ３の放電電流によ
り、光束のピーク値が発生する。やがて、交流電源１の
電圧が反転し、トライアック６が非導通状態となると、
次の半サイクルでトライアック６が比較パルス発生回路
９からのトリガー電流によって、再び導通状態となるま
での間は、放電ランプＬが既に始動しているので、放電
ランプしには、トライアフクロと並列に接続されている
バイパス抵抗７を介してバイパス電流が流れる。これは
、放電ランプＬが冷えて再点弧電圧が上昇し、立ち消え
することを防止するためである。一定時間経過すると、
放電ランプＬの放電が安定し、パルス・トランス４によ
るパルス電圧は不要となるので、遅延リレー１２が動作
し、その接点１２ａが開状態となり、パルス電圧の発生
を停止する。パルス電圧の発生を停止した後は、各半サ
イクル毎にトライアフクロにトリガー電流を送って導通
状態とすることによって、第１１図に示す波形と同様の
放電電流を得ることができる。

ところで、トライアック６に与えるトリガー電流の位相
角φは、Φが大きくなると、放電ランプＬに供給する電
力が少なくなり、逆にΦが小さくなると、放電ランプＬ
に供給する電力が大きくなる。今、第２図で示すように
、入力電圧が正常のとき（Ｖｚ。。）のトリガー電流の
位相角が、たとえばΦ、であったとする。ここで、何ら
かの原因により、第２図の実線（■２２゜）で示すよう
に入力電圧が上昇すると、入力端子検出回路１０がこれ
を検知して、信号を比較パルス発生回路９に送る。比較
パルス発生回路９はこの信号を受けて、トリガー位相角
を正常時のΦ１よりも大きな中２としたトリガーパルス
をトライアック６に送る。

これにより、入力電圧が上昇しすることによる放電ラン
プＬの消費電力の上昇を防止することができろ、また、
逆に、何らかの原因により、第２図の点線（Ｖ＋＊。）
で示すように入力電圧が下降すると、入力電圧検出回路
ｌＯがこれを検知して、信号を比較パルス発生コ路９に
送る。比較パルス発生回路９はこの信号を受けて、トリ
ガー位相角を正常時のΦ、よりも小さなΦ、としたトリ
ガーパルスをトライアンクロに送る。これにより、入力
電圧が下降して放電ランプＬの消ＩＪ電力が下降するの
を防止することができる。

このように、上記の構成による実施例によれば、第１２
図に示す従来の装置のように、放電ランプの放電電流を
検知して、その放電電流が一定値となるようにトライア
ックに加えるトリガーパルスの位相角を制御し、その結
果、放電ランプに定電力を供給するのと異なり、放電ラ
ンプへの入力端子を検出して、トライアックに加えるト
リガーパルスの位相角を制御し、これにより、放電ラン
プに定電力を供給するので、ランプ電圧の上昇によるラ
ンプ電力の上昇を押さえることができる。

すなわち、第１２図に示す従来の放電灯電源装置で、放
電ランプへの供給電力を定電力とするには、ランプ電圧
が一定であることが前提である。

このため、従来の装置では、ランプ電圧が上昇すると第
３図の直線（イ）に示すように、ランプ電圧に比例して
ランプ電力も上昇してしまうという欠点がある。これに
対し、木実ＩＨ例である放電打電ａ装置では、放電ラン
プ側のランプ電圧が上昇するとランプ電流が減少し、ラ
ンプ電圧が下降すると、ランプ電流が増加し、基本的に
リアクトル制御であり、かつ入力電圧の変動のみに追従
する開ループ帰還回路である。したがって、ランプ電圧
とランプ電力との関係は、入力電圧をパラメータにする
と、第３図の曲線（ロ）・　（ハ）・　（ニ）のように
なり、ランプ電圧が上昇すると、逆にランプ電力が減少
することがわかる。

次に、上記のことを数式を用いて説明する。第１２図に
示す従来の放電灯電源装置では、ランプ電圧ＶＺが一定
、また開ループ帰還回路となっているので、ランプＮ流
Ｉ　Ｑも一定となっている。

したがって、ランプ電力Ｗｆ！は力率をＣＯ３θ２する
と、 Ｗｌ＝Ｖｌ×ＩＡｃｏｓ８１ となる。よって、ランプ電圧■βがΔＶｌ！ｉ化すると
、それに比例してランプ電力ＷｌもΔＶｌの比率だけ変
化し、第３図（イ）に示すにような直線となる。

これに対し、本実施例装置は、基本的にランプ側はりア
クドル点灯であるため、第１図に示す回路を簡略化すれ
ば、第４図の実線で示す回路と同等であると考えること
ができる。したがって、本実施例装置のランプ電圧とラ
ンプ電流の曲線は第５図に示すように略２次曲線となり
、ランプが短絡状態となると、短絡電流Ｉｓが流れ、ま
たランプが開放状態となると、ランプの端子間には入力
電圧に等しい無負荷電圧■１が生じる。また、定格では
Ｖｅ、ｌｅの点で安定する。これは実験によって容易に
得られる。したがって、ランプ電流は １１’＝−ｃｘＶｊ！”　＋Ｉｓ　　（ｅｘ：定数）と
なり、ランプ電力は、前記のように〜￥７！＝ＩＩ！・
Ｖｊ！−ｃｏｓθであるから、ランプ電力は、Ｗｌ−（
−α■β’　＋ｌ５Ｖｎ）ＣＯ３θとなり、ランプ電圧
■２とランプ電力Ｖ／　Ｑとの関係は３次曲線となる。

すなわち、ランプ電圧Ｖβとランプ電力Ｗｌとの関係は
第６図の実線で示す３次曲線に近似する。ここで、本実
施例装置の回路では、実際にはランプに並列に充放電コ
ンデンサが挿入されているので、第４図に示す回路に充
放電コンデンサＣ０が接読された状態を考、えると、ラ
ンプ電圧の低いところでは、リアクトル２゜と充放電コ
ンデンサＣ０との共振電圧■２により、定格電流よりも
、更に多くの充放電コンデンサＣ０の放電電流と、入力
側からのベース電流とが流れるため、ランプ電力が多く
なり、またランプ電圧の高い方は、逆に少なくなる。し
たがって、ランプ電圧とランプ電力の関係を示す３次が
１線は、正確には、第６図の一点鎖線で示す曲線のよう
にランプ電圧の低いところで最大電流となる。

実験の結果、充放電コンデンサＣ０がない場合、ランプ
電力が最大値となるランプ電圧のイ・直）よ、無負荷電
圧の５５％程度となる。これに対し、充放電コンデンサ
Ｃ０がある場合は、リアクトル２゜と充放電コンデンサ
Ｃ６との共振電圧の１５３６程度のところが最大電力と
なる。したがって、本実施例装置を、ランプ定格電圧が
低く、始動電圧の高いキセノン放電ランプ等にもちいれ
ば、無負荷電圧が高い割りには、ランプ電圧の低いとこ
ろで最大電力となり、ランプ電圧が高くなるに伴ってラ
ンプ電力は小さくなるので、たとえば、ランプの寿命末
期にランプ電圧が上昇しても、過電力とならない。また
、入力電圧の変動を検知して、定電力性を維持する開ル
ープ帰還回路が設けであるので、ランプの放電の不安定
性に左右されずに、安定した定電力性能を保ことができ
る。

以上述べたように、本実施例装置は、放電ランプの放電
電流を検出して定電力とする閉ループ帰還方式と異なり
、放電ランプへの入力電圧を検出して定電力とする開ル
ープ帰還方式であるので、閉ループ帰還方式のように、
ランプの放電の不安定性による誤動作を注じることもな
く、また、開ループ帰還方式に加えて、充放電コンデン
サとりアクドルとの共振電圧により、ランプ電圧の低い
ところでランプ電力が最大となるので、ランプの寿命末
期にランプ電圧が上昇しても、Ａｒ４力とならないよう
にすることができる。更に、本実施例装置は、双方向性
スイノチイング素子の位相制御による効果的なパルス電
流により、ランプ点灯を行うことができるので、写真製
版やコピー用の電源として、産業的効果は多大である。

第７図は本発明の第２の実施例である放電灯電源装置の
回路図である。第２の実施例が第１の実施例と異なるの
は、バイパス抵抗７が、リアクトル２とトライアフクロ
の両端に並列に接続されている点にある。また、第２の
実施例の作用・効果は第１の実施例と同様である。

第８図は本発明の第３の実施例である放電灯電源装置の
回路図である。第３の実施例が第１の実施例と異なるの
は、−次側に昇圧トランスＴを配置した点にある。第３
の実施例によれば、始動性の特に悪い放電灯や定格電圧
が比較的高い放電灯の点灯を確実に制御することができ
る。その他の作用・効果は第１の実施例と同様である。

第９図は本発明の第４の実施例である放電灯電源装置の
回路図である。第４の実施例が第１の実施例と異なるの
は、−次側に昇圧トランスとチョークとを合わてリーケ
ージトランスＴｆにて代用している点にある。第４の実
施例の作用・効果は第３の実施例の作用・効果と同様で
ある。

尚、上記の実施例では、バイパス回路に抵抗を用いた場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、これはインピーダンスやりアクドルのような
ものでも良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、入力電圧を検出し
て、その変動に応じて双方向性スイッチイング素子を制
御するので、入力電圧の変動があっても、放電灯に対し
、常に一定の電力を供給することができると共に、放電
灯電圧が上昇したときにも、放電灯が過入力とならない
放電灯電源装置を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である放電ｋＴ電源装置
の回路図、第２［ａは放電ランプの入力電圧波形を示す
図、第３図はランプ電圧（Ｖ７りとランプ電力（ＷＩｔ
）との関係を示す図、第４図は第１図の回路を簡略化し
た回路図、第５図はランプ電圧（ｖｇとランプ電流（１
１）との関係を示す図、第６図はランプ電圧（ｖｌ）と
ランプ電力（Ｗｌ）との関係を示す図、第７図は第２の
実施例を示す回路図、第８図は第３の実施例を示す回路
図、第９図は第４の実施例を示す回路図、第１０図と第
１２図はそれぞれ従来の放電灯電源装置の回路図、第１
１図は第１０図に示す従来の放電打電７ＦＡ装置におけ
る放電ランプの放電電流波形を示す図である。 １・・・交流電源、２・・・リアクトル、３・・・充放
電コンデンサ、４・・・パルス・トランス、５・・・始
動回路、６・・・　トライアック、７・０．バイパス抵
抗、８ａ・・・抵抗、８ｂ・・・コンデンサ、９・・・
比較パルス発生回路、１０・・・入力電圧検出回路、１
１・・・入力スイッチ、１２・・・遅延リレー、Ｌ・・
・放電ランプ。 笥１０ 笛２図 ？’５Ｚ 箋４Σ　　　　　　　　　　　篤５図 →　しｔ（ランフ′１遍）−２ヨ亡、ン第６図 箋７図 箋８図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源と、該交流電源に電流制限インピーダン
   ス素子を介して接続された充放電コンデンサと、負荷で
   ある放電灯と、前記交流電源と前記充放電コンデンサの
   電力を前記放電灯に前記放電灯を始動する始動手段を介
   して供給する双方向性スイッチイング素子と、入力電圧
   を検出する検出手段と、該検出手段の出力信号に基づい
   て前記双方向性スイッチイング素子のゲートに加えるト
   リガーパルスの位相を制御する位相制御回路と、前記双
   方向性スイッチイング素子が非導通状態のときに前記放
   電灯に電力を供給するバイパス回路とを具備することを
   特徴とする放電灯電源装置。
2. （２）前記始動手段は、始動用のパルス・トランスと、
   始動回路と、前記放電灯に通電開始してから一定時間経
   過後に前記始動回路への電源の供給を断切する遅延リレ
   ーとからなるものである特許請求の範囲第１項記載の放
   電灯電源装置。
3. （３）前記バイパス回路は、抵抗よりなり、前記双方向
   性スイッチイング素子が非導通状態のときに前記放電灯
   に流れる主電流よりも少ない電流を前記放電灯に流すた
   めに、前記双方向性スイッチイング素子に並列に接続さ
   れているものである特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の放電灯電源装置。