JP2002510844A - 高圧放電灯用電子式安定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高圧放電灯用電子式安定器に関し、整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４及びチョークコイルＴＲ２とコンデンサＣ４で構成される直流電源部２と、スイッチングトランジスタＫ１、Ｋ２及びコンデンサＣ１３とダイアクＤ１１で構成される出力変換部３と、ゲート整形用集積回路と、共振用コイルＴＲ４と共振用コンデンサＣ７、Ｃ８、Ｃ９及びＴＲ３で構成される出力整合部４と、ダイオードＤ７、Ｄ８及びコンデンサＣ５、Ｃ６で構成される直流電源緩衝部５と、直流電流検出用抵抗Ｒ１と直流電圧検出用抵抗Ｒ８、Ｒ９及び出力制御用集積回路ＩＣ３、演算器Ｕ２、抵抗Ｒ１５、演算器Ｕ１、抵抗Ｒ６、Ｒ７、比較器Ｕ３、抵抗Ｒ１１、比較器Ｕ４、抵抗Ｒ１４、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１５、比較器Ｕ５、抵抗Ｒ１６、コンデンサＣ１５で構成される出力制御部６と、ゲート変圧器７を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は高圧放電灯用電子式安定器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

放電灯(arc tube lamp)は数種類があり、家庭でよく使用される蛍光灯(fluore
scent lamp)と工場用照明灯(lighting)や道路に設けられた街路灯がある。蛍光
灯、紫外線灯(ultraviolet rays lamp)、低圧ナトリウム灯(low pressure sodiu
m vapor lamp)は低圧放電灯(low pressure discharge lamp)に属し、街路灯は高
圧放電灯(high pressure discharge lamp)に属する。低圧放電灯は特性上管(tub
e)の長さが長くて管内で発生する熱が外部に容易に放出されて管気圧(tube atmo
sphere)が点灯前や点灯後にも同一である。したがって、点灯初期や点灯後にも
低圧放電灯の管電圧は一定する。その結果、低圧放電灯は電子式安定器を容易に
採用可能である。高圧放電灯は水銀灯(mercury lamp)、高圧ナトリウム灯、金属
ハロゲン灯などがある。このような灯は高圧放電灯と称し、管長さが短い反面電
力が大きいのが特徴である。高圧放電灯が点灯すれば、館内に大変な高温プラズ
マ(plasma)状態となって館内空気圧が初期点灯前に比べて非常に高くなる。した
がって、一定量の管電流(tube currents)が印加される場合、点灯初期の管電圧
と点灯後の管電圧は多くの差がある。また、安定動作後にも灯の負性抵抗(negat
ive resistance impendence)特性により管電圧以上ではインピーダンスが高いが
、管電圧以下ではインピーダンスが低い。このような高圧放電灯を点灯するため
に従来の漏れ変圧器(leakage transformer)が使用されてきた。この漏れ変圧器
は電流源で動作し、ランプのインピーダンス(inductance)に関係なく電流量を制
限する機能をする。結果的に、点灯初期には管電圧が０電位に近く安定化したと
きに正常電位となる。しかし、漏れ変圧器のインダクタンスを大きくするために
、この変圧器を巻くことができる長いコイルが必要なので、漏れ変圧器の効率に
悪影響を及ぼす。

【０００３】 漏れ変圧器の短所を補完するために、電子式安定器は電子制御方式を使用する
。電子制御方式を使用するので、効率が高く、かさは小さく、重さも軽く、他の
追加される外部制御が容易であるという長所がある。

【０００４】 従来の電子式安定器に印加される直流電源は定電圧源(regulated voltage sou
rce)でなければならないし、リプル電圧がこの前記定電圧源に存在すれば、灯の
負性抵抗特性により灯の光が揺れるとか自動消灯されるとかする。また、灯に出
力される電源は電流源となるべきである。したがって、電子式安定器回路は望ま
しくコンバータ部とインバータ部で構成される。このコンバータ部とインバータ
部には数種類の制御方式があり、その長短所は詳細に後述する。

【０００５】 （コンバータ部） １）コンデンサ入力式制御方式(Condenser Input Type Control Method) ５０Hzまたは６０HzのＡＣ相応電源は全波整流(full wave rectify)され、前
記全波整流された電源内リプル率(ripple factor)を抑制するために大容量のコ
ンデンサが提供される。しかし、この制御方式において、入力力率(input power
factor)は５５％水準に落ちる。また、初期電源の印加時に流入電流(inrush cu
rrent)が大きく流れる。したがって、このような問題点のために大きな容量の電
子機器にはこの制御方式が使用されない。

【０００６】 ２）チョーク入力式制御方式(Choke Input Type Control Method) 前記コンデンサの入力時に制御方式で発生する問題点を解消するために、チョ
ークコイルはコンデンサの先端に挿入される。リプル率は電流値にしたがって可
変され、リプル率を減少させるためには大きい容量のチョークコイルを必要とす
る。しかし、この力率を向上させるためのチョークコイルは大きいサイズにデザ
インされるので、このチョーク入力式制御方式はあまり利用されない。

【０００７】 ３）チョッパレギュレータ式制御方式(Chopper Regulator Type Control Meth
od) この方式は、スイッチングトランジスタを使用してチョークコイルの容量を減
少する方式である。この方式は、ステップダウン(step-down)コンバータ方式と
ステップアップ(step-up)コンバータ方式に分けられる。ステップダウンコンバ
ータ方式で、制御電圧は入力電源より低くなり、ステップアップコンバータ方式
で制御電圧は入力電源より高くなる。したがって、ステップダウンコンバータと
ステップアップコンバータを同時に使用して制御電圧を任意に調整することがで
きる長所がある。しかし、この方式はスイッチングトランジスタを使用すること
で、電力損失をもたらし、スイッチングトランジスタと組み合わせられるフライ
ホイール(flywheel)ダイオードの逆回復電流(reverse recovery current)により
大変なノイズ(noise)を発生させる。

【０００８】 （インバータ部） １ ）直流電源制御方式 高圧放電灯において水銀灯は管内に水銀以外には別の物質がないが、高圧ナト
リウム灯や金属ハロゲン灯は光色(lighting color)の物質を電極に塗りつけてお
き、あるいは管の一部に塗布(past)しておいた。もし、とうにＤＣ電流電源が印
加されると、灯の両極は相互に同じ温度を有しない。これは、水銀灯を点灯する
のには問題はないが、ナトリウム灯や金属ハロゲン灯は要求される光色を発しな
いという問題がある。つまり、灯電源の印加のために定ＤＣ電源は交流電源に更
に変換されなければならない。したがって、この方式は水銀灯以外には使用が不
可能である。

【０００９】 ２ ）フルブリッジ(full bridge)方式による低周波数インバータ式制御方式 フルブリッジスイッチングトランジスタは低い周波数が周波数を変換して前記
チョッパレギュレータ形の入力を制御する。そして、このフルブリッジスイッチ
ングトランジスタがチョッパレギュレータのステップダウン回路で電流源を生成
する。もし、このフルブリッジスイッチングトランジスタが電流源で動作されな
いと、灯の負性抵抗インピーダンス特性により出力電流は理論上無限に流れる。
この方式は入力力率がよく、出力制御が安定化したという長所を有するが、短所
では効率が８４％程度で、ノイズが多いと部品の所要が多いことなどである。

【００１０】 ３ ）高周波数インバータ式制御方式 もしインバータ部の電源が定ＤＣ電源であれば、この方式は直列共振(series
resonant)コンデンサを用いて直列共振コンデンサを灯と並列に連結させるよう
になる。直列共振回路では直列共振用インダクタンスが電流源で動作するので、
灯は容易に点灯されうる。灯の電力制御は共振周波数より高い周波数により遂行
される。周波数を適用可能な制御方式で灯の電流や電力が検出されてスイッチン
グトランジスタの周波数を制御する。この方式の長所では単純な出力回路にある
。その反面、短所では直流電源が定電源でなければならないので、一般相応電源
（AC line power)が定電圧回路を通るように印加されなければならないことであ
る。また、灯が点灯中ある原因により自動消灯されると、直列共振回路のインピ
ーダンスが非常に低くなってスイッチングトランジスタに大変な電流が流れてス
イッチングトランジスタが破損される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】

したがって本発明の目的は、高力率を維持し、回路損失を最大限減少するため
に部品の数を簡素化した高圧放電灯用電子式安定器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成するために本発明は、入力電流をリプルが載せられた直
流電流に変換するための４つの整流ダイオードとチョークコイルと入力電力の導
通角を増加させる第１コンデンサを備えるコンデンサ部と、整流された直流電源
が印加される第１及び第２スイッチングトランジスタと、ダイアクが導通される
ようにダイアクに供給して第２スイッチングトランジスタをスイッチングさせて
第２スイッチングトランジスタの導通により出力整合部に自由共振信号が励振さ
れるようにする第２コンデンサと、ゲート変圧器により検出された共振信号が印
加され、ゲート保護用ツェナーダイオード内に制御された電圧を電源と第１電流
源を通るように前記第１スイッチングトランジスタのゲートに前記印加された信
号を印加し、逆起信号電圧が上昇するまでにはゲートに正のゲート電圧の信号を
ゲートに印加するが、もし電圧が減少すれば前記ゲートの電位が前記ゲート変圧
器の電位より高いので、第１トランジスタを導通して前記電源電位に到達するよ
うに負のゲート電位に低めて、前記第１及び第２スイッチングトランジスタが前
記励振信号に同期してスイッチされるので、前記スイッチングトランジスタの出
力は共振されて発振し続けるようにする第１及び第２ゲート整形用集積回路とか
ら構成されるインバータ部と、時定数を計算する共振用コイルと第１、第２、及
び第３共振用コンデンサ、管電圧に応じて巻線比を設定する変圧器で構成され、
出力が共振状態でないときに発生する逆起電力を直流電源緩衝部に戻す出力整合
部と、前記出力整合部で発生する逆起電力を入力するための第１及び第２ダイオ
ードと、前記入力された力が充電されて直流電圧のリプルを減少させる第３及び
第４コンデンサと、充電された電圧は直流電源の低い電位で前記第１及び第２ダ
イオードを通じて前記第３及び第４コンデンサに充電される電圧を補充させる第
３及び第４ダイオードとから備えられる直流電源緩衝部と、第１直流電流検出用
抵抗と第２及び第３直流電圧検出用抵抗から検出される値を出力制御用集積回路
内で乗算した値で制御し、前記ゲート変圧器の電流を制御するために第２電源を
制御するための第１オペアンプと、制御された電流が電圧に入力される第１抵抗
と、基準電圧で電圧を作動させる第２オペアンプと、前記動作された値が出力さ
れる第２抵抗器と、前記出力された値が前記第１オペアンプで設定された電源を
入力するための電源設定値に設定される第３抵抗と、温度センサの検出値が入力
される第１比較器と、比較値を設定し、もし検出温度が前記第１比較器内の設定
値より高いと、第１オペアンプの出力を遮断させるための第４抵抗器と、感光用
センサの検出値が入力される第２比較器と、比較値を設定し前記第２比較器で設
定値より検出された外部光が明るいと、前記第１オペアンプの出力を遮断させる
ための第５抵抗器と、第１オペアンプの出力遮断を解消させるための第１スイッ
チと、第１電流源で制御された電流値が電圧で示すときの値を基準電圧と比較し
て電流が多いと、前記第１オペアンプの出力を遮断させるための第３比較器と、
ランプの点灯中に消灯して更に点灯するときに要求される再点灯時間内にランプ
が点灯しないと、第１オペアンプの出力を遮断させるためのタイマーと、時間設
定の時定数を決定するための第６抵抗器と第５コンデンサと、電源電圧が不足す
るときは前記第１オペアンプの出力を遮断させる不足電圧遮断機と、前記出力整
合部で励振信号を検出し、前記検出された信号を前記第１及び第２ゲート整形用
集積回路に印加するための前記ゲート変圧器とを含んでなることを特徴とする高
圧放電灯用電子式安定器を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】

以下、本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】 本発明の説明において、関連した公知機能あるいは構成に対する具体的説明が
本発明の要旨を不明にする恐れがある場合、その詳細な説明は省略する。

【００１５】 本発明による高圧放電灯用安定器は相応電力を直流電源で整流したが、別途に
定電源回路を採択しなかった。その代わり、力率を９４％以上維持し、リプルを
最大限減少するために直流電源部２は出力の逆起電力(reflection power)を直流
電源緩衝部５に戻す。つまり、直流最小電圧は最大直流電圧の２／３程度となる
。また、灯電源を交流に転換するためには直列共振半波変換回路(half bridge i
nnverter)を使用した。直列共振半波変換回路は簡単で、部品の数が少なく所要
されるように構成される。既に、直列共振半波変換回路が開発されたが、直流電
源が定電圧でなければならないという問題点があった。すなわち、リプル電源が
載せられる直流電源に灯の電源が周波数変換をすると、点灯初期に変換された電
源には異常がなかった。しかし、管電圧が上昇すれば、灯の負性抵抗インピーダ
ンス特性によりリプル電圧で管電圧が大きく上昇する。その結果、灯の火花が揺
れ、ひどい場合は灯は自動消灯される。本発明による高圧灯用安定器はリプル電
源があっても安定したインバータ部を備える。

【００１６】 直列共振の電流をゲート変圧器ＴＲ５が検出し、この検出された電流をゲート
整形用(gate wave shaping)集積回路ＩＣ１、ＩＣ２に印加させる。ゲート整形
用集積回路ＩＣ１、ＩＣ２ではゲート波形をスイッチングトランジスタＫ１、Ｋ
２のゲート定格に相応し、スイッチング消失を減少するために波形を整形する。
もし、スイッチングトランジスタが直列共振の電流に同期してスイッチされると
、大変な量の電流がスイッチングトランジスタに流れるようになる。したがって
、この電流の流れは制御しなければならない。結局、ゲート変圧器ＴＲ５の電圧
が飽和電圧(saturation voltage)以上に上昇する。ゲート整形用集積回路ＩＣ１
、ＩＣ２ではゲート変圧器ＴＲ５の飽和地点を確認して極性を変換させる。もし
、ゲート変圧器ＴＲ５の飽和電圧が制御されると、スイッチング位相角が共振点
まで及ばなくスイッチングトランジスタの極性が反転されるので、共振周波数よ
り高く周波数が形成されて電流がスイッチングトランジスタに流れることを制限
する。共振点の外れる程度に応じて直列共振電流が減少する。出力制御部６はゲ
ート変圧器ＴＲ５の飽和電圧を制御する機能をする。コンデンサ部の低いリプル
電圧に共振点に近い部分でスイッチングトランジスタの極性が反転されるので、
出力制御部６に電流が多く流れ、高いリプル電圧に共振点から遠い部分でスイッ
チングトランジスタの極性が反転するので、電流が少なく流れる。したがって、
灯の電流が少ないと、灯の負性抵抗特性により管電圧が上昇して火花が揺れるよ
うになる。本発明による電子式安定器はリプル電圧が少ない方でも電流が多く流
れるので、火花が揺れる問題は決して発生しない。

【００１７】 出力制御部６で出力制御用集積回路ＩＣ３は直流電源と直流電圧をフィードバ
ックし、抵抗Ｒ６の設定値によりフィードバックされた直流電源を比べてゲート
変圧器ＴＲ５の電圧を制御する。出力制御用集積回路ＩＣ３内で電源は電力で増
加した値として制御されるので、灯の管電圧が相互に異なるとしても灯は同一の
電力を生産することができる。すなわち、もし灯が他の形態を持ち、あるいはい
ろいろの管電圧の定格を有するとしても、もし灯電力が同じであると、同一の電
力で点灯される。変換された高周波電源は出力変圧器ＴＲ３の単巻変圧器(autot
ransformer)に整合されて灯に印加される。この出力変圧器ＴＲ３は初期点灯電
圧を高め、もし入力電圧が変わっても出力電力制御の範囲内に管電流が存在する
ようにする。

【００１８】 例えば、本発明による電子式安定器と一般漏れ変圧器式安定器を比較した結果
（１７５Ｗ用）は下記の表１に示し、本発明による電子式安定器と日本のNation
al社の電子式安定器の他の比較結果（１５０Ｗ用）は下記の表２に示す。

【００１９】

【表１】 （注１）目のちらつき現象： 人の目は１/３０秒間常温網膜に残像が残っている。一般放電灯は１／６０秒
毎に光が点滅される。光の点滅時間が残像が形成される時間より短いので、人の
目では灯の点滅を確認することができない。しかし、物体の動きは数個の画像で
確認される。人の目で物体を注視するとき、人間の視覚を移動すれば、目はちら
つくようになる。例えば、このような現象は街路灯の下にいると不安であるが、
白熱灯の下にいると、暖かい感じがするようである。

【００２０】

【表２】 本発明による電子式安定器のそれぞれの回路の動作について説明する。

【００２１】 入力電源部１で相応電源はノイズフィルタ処理されて直流電源部２に入力され
る。

【００２２】 この直流電源部２で、入力電源部１から入力電流は整流ダイオードＤ１、Ｄ２
、Ｄ３、Ｄ４によりリプルが載せられる直流電源に変換される。チョークコイル
ＴＲ２とコンデンサＣ４は入力電流の導通角を増加させる。

【００２３】 整流された直流電源はスイッチングトランジスタＫ１、Ｋ２に印加される。こ
のとき、コンデンサＣ１３に電位が充電され、この充電された電圧はダイアクＤ
１１を導通させて前記スイッチングトランジスタＫ２を導通させる。つまり、ス
イッチングトランジスタＫ２の導通で出力整合部４に自由共振信号が励振され、
ゲート変圧器ＴＲ５はこの励振信号を検出し、検出された励振信号をゲート整形
用集積回路ＩＣ１、ＩＣ２に印加する。

【００２４】 ゲート整形用集積回路ＩＣ１、ＩＣ２に印加される信号はこのスイッチングト
ランジスタＫ１のゲートに印加され、ゲート保護用ツェナーダイオードで制限し
た電圧は電圧源Ｖ１と電流源Ａ１を経る。励振信号電圧が上昇するまでにはスイ
ッチングトランジスタＫ１のゲートに正ゲート電圧の信号に印加されるが、この
電圧が減少し始めるとゲートの電位が変圧器側の電位より高いので、トランジス
タＱ１が導通して結局ゲート電位を電圧源Ｖ１の電位に到達するまで負のゲート
電位に減少する。したがって、スイッチングトランジスタは励振信号と同期して
スイッチされるので、スイッチングトランジスタの出力は共振されて継続して発
振するようになる。

【００２５】 出力整合部４においては、共振用コイルＴＲ４と共振用コンデンサＣ７、Ｃ８
、Ｃ９が時定数設定のために提供されており、共振周波数は設定された時定数で
計算される。出力変圧器ＴＲ３は灯の管電圧により巻線比を設定する。このとき
、管電圧が高いと巻線比が増加し、その反面管電圧が低いと出力変圧器は除去さ
れる。もし、出力が共振状態でないと、出力整合部４で逆起電力が多く発生し、
この発生された逆起電力は直流電源緩衝部５に戻す。

【００２６】 この直流電源緩衝部５は出力整合部４で発生した逆起電力をダイオードＤ７、
Ｄ８を経てコンデンサＣ５、Ｃ６に充電させる。この充電された電圧は直流電圧
のリプルを減少させる。直流電源が低い電位のとき、コンデンサＣ５、Ｃ６に充
電された電圧はダイオードＤ５、Ｄ６を経て補充される。

【００２７】 出力制御部６において、オペアンプＵ２は直流電流検出用抵抗Ｒ１から検出さ
れた値を出力制御用集積回路ＩＣ３の直流電源検出用抵抗Ｒ８、Ｒ９から検出さ
れた値で増加させる。このオペアンプＵ２は電流源Ａ２を制御して結局ゲート変
圧器ＴＲ５の電流を制御する。この制御された電流は抵抗Ｒ１５に電圧に変化さ
れる。抵抗Ｒ７上の電圧がオペアンプＵ１の基準電圧と演算して抵抗Ｒ７に前記
演算された値が出力される。この出力された値は抵抗Ｒ６で電力設定値に設定さ
れてオペアンプＵ２に入力される。

【００２８】 温度センサの検出値が比較器Ｕ３に入力され、比較器Ｕ３の比較値は抵抗Ｒ１
１により設定される。もし、比較器で設定値より検出された温度が高いと、この
オペアンプＵ２の出力は遮断される。

【００２９】 感光センサ(photo sensor)の検出値が比較器Ｕ４に入力され、この比較器Ｕ４
の比較値は抵抗Ｒ４により設定される。比較器Ｕ４で設定値より外部光が明るい
と、オペアンプＵ２の出力は遮断される。

【００３０】 もし、スイッチＳＷ１の信号が入力されると、このオペアンプＵ２の出力遮断
は解消される。

【００３１】 電流源Ａ２で制御された電流値が抵抗Ｒ１５で電圧で示す。この電圧値は比較
器Ｕ５により基準電圧と比較し、もし電流が多いとオペアンプＵ２の出力は遮断
される。

【００３２】 一般に、灯の点灯中に灯が消灯されて更に点灯するとき再点灯時間が要求され
る。もし、要求された再点灯時間内に灯が点灯されないと、タイマーはオペアン
プＵ２の出力を遮断する。この要求された再点灯時間を設定するための時定数は
抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１５に決定される。

【００３３】 もし、電源電圧が不足すると、不足電圧遮断機はオペアンプＵ２の出力を遮断
する。

【００３４】 出力制御用集積回路ＩＣ３の電源は抵抗Ｒ５に印加される。

【００３５】 本発明による電子式安定器回路内に備える上記言及された部分について、下記
に詳細に説明する。

【００３６】 相応電源をダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４により直流電圧に変換される。
直流電源は変圧器ＴＲ２とキャパシタＣ４にフィルタリングされる。このフィル
タリングされた直流電源は前記スイッチングトランジスタＫ１、Ｋ２により高周
波交互切り替えられる。この高周波電源は共振用変圧器ＴＲ４とキャパシタＣ７
、Ｃ８、Ｃ８で共振される。この共振された電源は出力変圧器ＴＲ３を経て灯に
出力される。この共振信号はゲート変圧器ＴＲ５から検出され、ゲート整形用集
積回路ＩＣ１、ＩＣ２と前記出力制御用集積回路ＩＣ３に供給される。このゲー
ト整形用集積回路ＩＣ１、ＩＣ２では検出された信号を波形整形し、出力制御用
集積回路ＩＣ３は共振電流を同期化させ、ゲート変圧器ＴＲ５の出力を制御する
。抵抗Ｒ２、Ｒ３とコンデンサＣ１３、ダイオードＤ１１は共振するために初期
信号を発生するための装置として役割をする。直流電源緩衝部５でコンデンサＣ
５、Ｃ６とダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８は出力電源の逆起電力を直流電源
に還元する。コンデンサＣ１１、Ｃ１２はスイッチングトランジスタＫ１、Ｋ２
の電圧上昇率(dv/dt)を抑制する役割をする。入力電源供給部１でコンデンサＣ
１、Ｃ２、Ｃ３と変圧器ＴＲ１はノイズ放出を抑制する役割をする。もし、入力
電源が過度に印加されると、ツェナーダイオードＺＮＲはスイッチング素子が破
壊されないように保護される。抵抗Ｒ１は入力電流を検出し、抵抗Ｒ８、Ｒ９は
入力電圧を検出する。この抵抗Ｒ６、Ｒ７は出力電流設定用で、温度センサは放
熱板温度検出用センサとして機能をする。抵抗Ｒ１０、Ｒ１１は放熱板温度を設
定する機能をする。感光用センサが外部照度を検出し、この検出された外部照度
が低いとき、灯を点灯させる。この抵抗Ｒ１３、Ｒ１４は外部照度を設定する機
能をする。スイッチＳＷ１は遠隔点灯スイッチとして動作をし、この抵抗Ｒ１５
は出力電流を検出する機能をする。この抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１５は灯の消
灯後に再点灯する時間を設定する役割をする。

【００３７】 以上説明したように本発明による高圧放電灯用電子式安定器は従来の安定器と
比較するとき、次のようないろいろな長所がある。

【００３８】 １ ）ほぼ９０％以上の効率を有する。

【００３９】 電流が流れる経路の半導体の数を整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とス
イッチングトランジスタＫ１、Ｋ２を整流する装置により制限して半導体の損失
を低減する。出力電流が高周波なので、高周波表皮効果(high frequency skin e
ffect)により一般巻線で発生する抵抗損失を防ぐために各種変圧器は高周波コイ
ルで巻線されている。このコンデンサＣ１１、Ｃ１２でスイッチングトランジス
タＫ１、Ｋ２のターンオフさせるとき、コンデンサはゼロクロシングスイッチオ
フ動作を遂行してスイッチング損失が全く発生しない。なお、逆起電力は直流電
源緩衝部５に戻すことで、スイッチングトランジスタＫ１、Ｋ２のピーク電流を
減少させるようになる。（例えば、１７５Ｗ用漏れ変圧器式安定器の効率が８３
％である一方、本発明による電子式安定器の効率は９５％である。） ２ ）本発明による電子式安定器のかさが漏れ変圧器式安定器の０．３倍程度
に過ぎない。

【００４０】 出力電流は高周波なので、すべての変圧器のかさは高周波数に比べて減少する
ので、放熱板(heat skin)のサイズが相対的に小さい。（例えば、１７４Ｗ用漏
れ変圧器式安定器のかさが２５００cm^３である反面、本発明による電子式安定器
のかさは７５０cm^３である。） ３）本発明による電子式安定器の重さが、漏れ変圧器式安定器の０．２倍であ
る。

【００４１】 電流が高周波なので、すべての変圧器の重さが周波数に比べて減少するので、
放熱板の重さが相対的に軽い。（例えば、１７５Ｗ用漏れ変圧器式安定器の重さ
が７．１kgである一方、本発明による電子式安定器の重さは１kg内外である。）
したがって、反射パネル内に電子式安定器が設置可能であり、消費電力量が小さ
いので、反射パネル内の電子式安定器のシーリング(sealing)は温度増加に何ら
の影響も与えない。そして、温度センサが自動遮断されるように内蔵されて灯の
熱源が冷えず反射パネルに伝達されたときに火災の危険性がない。

【００４２】 ４）入力電圧の変動に関係なく出力電流は一定水準となる。

【００４３】 出力制御用集積回路ＩＣ３は直流電圧と直流電流を検出して電力制御をする。
例えば、入力電圧が±１０％範囲内で変動する場合、漏れ変圧器式安定器の出力
電圧は±２０％範囲内で変わるが、本発明による電子式安定器の出力電圧は±５
％範囲内で変動する。

【００４４】 ５）直流電源電圧が動作可能である。

【００４５】 一般漏れ変圧器式安定器は５０Hzや６０Hzの一般相応電源としてのみ動作する
。しかし、本発明による電子式安定器は既に交流を直流にフィタリングし、この
直流を高周波電流に変換するので、直流電源をすぐ印加させても動作する。した
がって、本発明による電子式安定器は車両用電源が印加され、変圧器ＴＲ３の巻
線比が変化されることで動作する。

【００４６】 ６）光のちらつき現象は全くない。

【００４７】 高周波電源が灯に印加されるので、本発明による電子式安定器にはこのような光
のちらつき現象が全然ない。

【００４８】 ７）外部電源遮断機なしに補助スイッチで灯を点滅される。

【００４９】 漏れ変圧器式安定器は電源を投入し遮断することにより、灯を点滅する。しか
し、本発明による電子式安定器で電源が常に印加されており、スイッチングトラ
ンジスタのゲートが遮断されるので、補助スイッチＳＷ１の動作で点滅可能であ
る。

【００５０】 ８）無負荷時に入力電流の流れが弱い。

【００５１】 高圧放電灯は電力が正常状態になると、管内の温度が大変に高く、管内の気圧
も高い。灯を消灯した後に灯の熱が速く冷えないので管内の気圧が高く、灯を更
に点灯したくても灯の初期点灯がなされない。このとき、漏れ変圧器式安定器で
入力電流は定格電流の２倍以上流れる。しかし、本発明による電子式安定器は電
流の流れが弱く、無負荷電力(unloading power)もほぼない。（例えば、１７５
Ｗ用漏れ変圧器式安定器の無負荷入力電流は２．５Ａで、本発明による電子式安
定器は０．２Ａである。） ９）灯の破損により灯の点灯が不可能なとき、初期点灯信号が除去される。

【００５２】 灯の破損などで灯の電流が流れない場合、コンデンサＣ１５、Ｃ１６を通じて
時間を設定してスイッチングトランジスタのゲートを遮断する。つまり、ゲート
信号を遮断すれば、灯の管電圧も０電位となる。したがって、灯の破損時に高電
源による火災発生の危険を防止することが可能である。

【００５３】 １０）温度センサが設けられる。

【００５４】 夏季に屋内に天井の温度は非常に高く上昇する。一般安定器は温度センサが内
蔵されないので、火災の危険に露出している。しかし、本発明による電子式安定
器は温度センサを内蔵して高温が印加されると、センサ動作を止める。

【００５５】 １１）初期電流制限が行われる。

【００５６】 初期点灯時に灯の電位は０電位に近い。このとき、一般漏れ変圧器式安定器で
入力電流は定格電流の２倍が流れる。本発明による電子式安定器は変圧器ＴＲ５
で検出され、管電流定格電流の１．５倍に制限されることにより、過多な熱が発
生することを防ぐ。

【００５７】 さらに、他の本発明による電子式安定器は外部照度により自動に点滅するので
、使用時に便利で、遠隔調整で点滅が可能である。

【００５８】

【発明の効果】

以上のように本発明の電子式安定器は、従来の漏れ変圧器や電子式安定器に比
べて、回路の構成が簡素で、高周波電源を出力することで効率が優れる。なお、
本発明による電子式安定器の重さ及びかさも少ない。また、上記した長所で、本
発明による電子式安定器のコストは一般安定器より約２倍程度である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の望ましい実施例による高圧放電灯用電子式安定器を示す回路図である
。

【符号の説明】

１ 電源入力部 ２ 直流電源部 ３ 出力変換部 ４ 出力整合部 ５ 直流電源緩衝部 ６ 出力制御部 ７ ゲート変圧器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電流をリプルが載せられた直流電流に変換するための４つの整流ダイオー
   ドとチョークコイルと入力電力の導通角を増加させる第１コンデンサを備えるコ
   ンデンサ部と、 整流された直流電源が印加される第１及び第２スイッチングトランジスタと、
   ダイアクが導通されるようにダイアクに供給して第２スイッチングトランジスタ
   をスイッチングさせて第２スイッチングトランジスタの導通により出力整合部に
   自由共振信号が励振されるようにする第２コンデンサと、ゲート変圧器により検
   出された共振信号が印加され、ゲート保護用ツェナーダイオード内に制御された
   電圧を電源と第１電流源を通るように前記第１スイッチングトランジスタのゲー
   トに前記印加された信号を印加し、逆起信号電圧が上昇するまでにはゲートに正
   のゲート電圧の信号をゲートに印加するが、もし電圧が減少すれば前記ゲートの
   電位が前記ゲート変圧器の電位より高いので、第１トランジスタを導通して前記
   電源電位に到達するように負のゲート電位に低めて、前記第１及び第２スイッチ
   ングトランジスタが前記励振信号に同期してスイッチされるので、前記スイッチ
   ングトランジスタの出力は共振されて発振し続けるようにする第１及び第２ゲー
   ト整形用集積回路とから構成されるインバータ部と、 時定数を計算する共振用コイルと第１、第２、及び第３共振用コンデンサ、管
   電圧に応じて巻線比を設定する変圧器で構成され、出力が共振状態でないときに
   発生する逆起電力を直流電源緩衝部に戻す出力整合部と、 前記出力整合部で発生する逆起電力を入力するための第１及び第２ダイオード
   と、前記入力された力が充電されて直流電圧のリプルを減少させる第３及び第４
   コンデンサと、充電された電圧は直流電源の低い電位で前記第１及び第２ダイオ
   ードを通じて前記第３及び第４コンデンサに充電される電圧を補充させる第３及
   び第４ダイオードとから備えられる直流電源緩衝部と、 第１直流電流検出用抵抗と第２及び第３直流電圧検出用抵抗から検出される値
   を出力制御用集積回路内で乗算した値で制御し、前記ゲート変圧器の電流を制御
   するために第２電源を制御するための第１オペアンプと、制御された電流が電圧
   に入力される第１抵抗と、基準電圧で電圧を作動させる第２オペアンプと、前記
   動作された値が出力される第２抵抗器と、前記出力された値が前記第１オペアン
   プで設定された電源を入力するための電源設定値に設定される第３抵抗と、温度
   センサの検出値が入力される第１比較器と、比較値を設定し、もし検出温度が前
   記第１比較器内の設定値より高いと、第１オペアンプの出力を遮断させるための
   第４抵抗器と、感光用センサの検出値が入力される第２比較器と、比較値を設定
   し前記第２比較器で設定値より検出された外部光が明るいと、前記第１オペアン
   プの出力を遮断させるための第５抵抗器と、第１オペアンプの出力遮断を解消さ
   せるための第１スイッチと、第１電流源で制御された電流値が電圧で示すときの
   値を基準電圧と比較して電流が多いと、前記第１オペアンプの出力を遮断させる
   ための第３比較器と、ランプの点灯中に消灯して更に点灯するときに要求される
   再点灯時間内にランプが点灯しないと、第１オペアンプの出力を遮断させるため
   のタイマーと、時間設定の時定数を決定するための第６抵抗器と第５コンデンサ
   と、電源電圧が不足するときは前記第１オペアンプの出力を遮断させる不足電圧
   遮断機と、 前記出力整合部で励振信号を検出し、前記検出された信号を前記第１及び第２
   ゲート整形用集積回路に印加するための前記ゲート変圧器とを含んでなる ことを特徴とする高圧放電灯用電子式安定器。