JP2003017279A

JP2003017279A - 高圧放電ランプの点灯制御装置および点灯制御方法

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Publication number: JP2003017279A
Application number: JP2001196694A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Torii; 守鳥居
Original assignee: Nestor KK
Current assignee: Nestor KK
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】小型かつ低コストの定電圧回路装置を用い
て、複数の高圧放電ランプによる消費電力を節約できる
ようにする。【解決手段】交流電源１１からの電力は、定電圧回路
装置ＲＧを介して、負荷としての複数の安定器１５−１
〜１５−ｎおよび高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎに
供給される。定電圧回路装置ＲＧは、負荷の消費電力を
調整するために、交流電源１１の出力電圧を変更して出
力できるようになっている。複数の安定器１５−１〜１
５−ｎおよび高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎは並列
接続されており、それぞれに遅延回路１４−１〜１４−
ｎが直列に接続されている。遅延回路１４−１〜１４−
ｎは、複数の高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎが同時
に点灯開始することを避けるために、各高圧放電ランプ
１６−１〜１６−ｎへの電力の各供給開始タイミングを
それぞれ異ならせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水銀ランプ、メタ
ルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどの高圧放
電ランプ（ＨＩＤランプ）を複数同時に点灯制御する高
圧放電ランプの点灯制御装置および点灯制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の高圧放電ランプ９１−１〜
９１−ｎを同時に点灯制御するために、図９に示すよう
に、複数の高圧放電ランプ９１−１〜９１−ｎと複数の
安定器９２−１〜９２−ｎとをそれぞれ直列接続した複
数組の直列回路を並列接続し、各直列回路に交流電源９
３からの電力をブレーカ９４および電源スイッチ９５を
介して供給するようにしていた。そして、これらの高圧
放電ランプ９１−１〜９１−ｎと安定器９２−１〜９２
−ｎとの各間に、調光器としての可変リアクトル９６−
１〜９６−ｎをそれぞれ介装し、可変リアクトル９６−
１〜９６−ｎのリアクタンスを適宜値に設定して、高圧
放電ランプ９１−１〜９１−ｎの照度を調節できるよう
にしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高圧放電ラン
プ９１−１〜９１−ｎは通常天井に配置されており、図
９の一点鎖線よりも右の部分は天井裏の高所に配置され
ている。したがって、調光器としての可変リアクトル９
６−１〜９６−ｎを調節することにより、高圧放電ラン
プ９１−１〜９１−ｎを調光することは容易ではない。
これにより、上記従来装置によれば、高圧放電ランプ９
１−１〜９１−ｎの照度は実質的に固定されており、明
るいことが必要なときに高圧放電ランプ９１−１〜９１
−ｎの照度を上げ、それほど明るいことが必要でないと
きに高圧放電ランプ９１−１〜９１−ｎの照度を下げる
という調光操作をすることによって、電力の十分な節約
を図ることができなかった。

【０００４】この問題に鑑み、本発明者は、高圧放電ラ
ンプ９１−１〜９１−ｎの調光を簡単に行える高圧放電
ランプの点灯制御装置を提案する。この提案装置は、図
１０に示すように、交流電源９３、ブレーカ９４および
電源スイッチ９５と、高圧放電ランプ９１−１〜９１−
ｎおよび安定器９２−１〜９２−ｎとの間に、交流電源
９３の電源電圧を変更して出力することが可能な定電圧
回路装置９７を接続して、交流電源９３からの電力を定
電圧回路装置９７を介して高圧放電ランプ９１−１〜９
１−ｎおよび安定器９２−１〜９２−ｎの各組に共通に
供給するようにしたものである。これによれば、調光器
としての定電圧回路装置９７を高所以外の適当な位置に
配置でき、同定電圧回路装置９７の出力電圧を変更する
ことにより高圧放電ランプ９１−１〜９１−ｎを調光で
きるので、消費電力の節約を簡単に行える。しかし、高
圧放電ランプ９１−１〜９１−ｎは、その点灯初期にお
いて定格電流の数倍の電流が流れるので、前記高圧放電
ランプ９１−１〜９１−ｎを一斉に点灯開始させようと
すると、定電圧回路装置９７として極めて大きな定格電
流を有するものが必要になり、定電圧回路装置９７が大
型化するとともにコストも高くなるという問題があっ
た。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたものであり、その目的は、小型かつ低コストの定
電圧回路装置を用いて、複数の高圧放電ランプによる消
費電力を節約できる高圧放電ランプの点灯制御装置およ
び点灯制御方法を提供することにある。

【０００６】前記目的を達成するために、本発明の特徴
は、並列に接続された複数の高圧放電ランプに交流電源
からの電力を同時に供給して、複数の高圧放電ランプを
同時に点灯制御する高圧放電ランプの点灯制御装置にお
いて、交流電源の出力側に接続されるとともに交流電源
の出力電圧を変更して出力することが可能に構成され
て、交流電源からの電力を複数の高圧放電ランプに共通
に供給する定電圧回路装置と、複数の高圧放電ランプに
それぞれ直列に接続されて、定電圧回路装置を介した複
数の高圧放電ランプへの電力の各供給開始タイミングを
それぞれ異ならせる複数の遅延回路とを備えたことにあ
る。

【０００７】また、本発明を方法の観点からとらえれ
ば、本発明の特徴は、並列に接続された複数の高圧放電
ランプに交流電源からの電力を同時に供給して、複数の
高圧放電ランプを同時に点灯制御する高圧放電ランプの
点灯制御方法において、交流電源の出力側に接続されて
交流電源の出力電圧を変更して出力することが可能な定
電圧回路装置を介して、交流電源からの電力を複数の高
圧放電ランプに対して共通に供給するとともに、交流電
源から定電圧回路装置を介して複数の高圧放電ランプへ
供給される電力の各供給開始タイミングを複数の高圧放
電ランプごとにそれぞれ異ならせるようにしたことにあ
る。

【０００８】これらの場合、定電圧回路装置を介した交
流電源から複数の高圧放電ランプへの電力供給開始タイ
ミングにおける各高圧放電ランプごとのずれ時間を、点
灯開始時に高圧放電ランプに流れる大きな過渡電流が定
常状態に復帰するまでの時間（例えば、６０秒程度）に
設定するとよい。

【０００９】前記本発明の特徴によれば、定電圧回路装
置により、複数の高圧放電ランプへ供給される電圧は一
括して変更される。そして、この定電圧回路装置は天井
裏のような高所ではなく、操作し易い位置に配置でき
る。したがって、複数の高圧放電ランプの調光を必要に
応じて簡単に行うことでき、消費電力の節約を簡単に行
うことができる。また、本発明によれば、複数の高圧放
電ランプに電力が供給され始めるタイミングがそれぞれ
異なるので、すなわち各高圧放電ランプの点灯開始タイ
ミングがそれぞれ異なるので、複数の高圧放電ランプが
同時に点灯開始することを避けることができる。したが
って、高圧放電ランプの点灯開始時に流れる大きな過渡
電流に起因して定電圧回路装置に大きな電流が流れるこ
とを回避でき、定電圧回路装置としてそれほど大きな定
格電流を有するものが必要でなくなるので、定電圧回路
装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図１は同実施形態に係る高圧放電
ランプの点灯制御装置をブロック図により示している。

【００１１】この点灯制御装置は、定電圧回路装置ＲＧ
を備えている。定電圧回路装置ＲＧは、その入力端子ａ
１，ａ２にて、交流電源１１、ブレーカ１２および電源
スイッチ１３からなる直列回路に接続されている。この
定電圧回路装置ＲＧは、交流電源１１の出力電圧Ｖ１を
入力端子ａ１，ａ２にて入力し、同入力した電源電圧Ｖ
１を設定された電圧だけ減圧して出力電圧（負荷電圧）
ＶＬとして出力端子ａ３，ａ４に出力する。

【００１２】この定電圧回路装置ＲＧの出力端子ａ３，
ａ４には、ｎ個の遅延回路１４−１〜１４−ｎ、ｎ個の
安定器１５−１〜１５−ｎおよびｎ個の高圧放電ランプ
（ＨＩＤランプ）１６−１〜１６−ｎをそれぞれ直列接
続したｎ組の直列回路がそれぞれ並列に接続されてい
る。ただし、「ｎ」は、２以上の整数である。

【００１３】遅延回路１４−１〜１４−ｎは、定電圧回
路装置ＲＧを介した複数の高圧放電ランプ１６−１〜１
６−ｎへの電力の各供給開始タイミングをそれぞれ異な
らせるもので、それぞれ図２に示すように構成されてい
る。各遅延回路１４−１〜１４−ｎは、タイマ回路１４
ａ、可変抵抗器１４ｂ、リレーコイル１４ｃおよびリレ
ースイッチ１４ｄからそれぞれなる。タイマ回路１４ａ
は、端子ｂ１，ｂ２にて定電圧回路装置ＲＧの出力端子
ａ３，ａ４にそれぞれ接続され、定電圧回路装置ＲＧの
出力電圧ＶＬを入力する。そして、このタイマ回路１４
ａは、定電圧回路装置ＲＧからの電力の供給開始から所
定時間を計測して、同所定時間の計測中にはリレーコイ
ル１４ｃを非通電状態に制御し、同所定時間の計測終了
後にリレーコイル１４ｃを通電状態に切換える。

【００１４】可変抵抗器１４ｂはタイマ回路１４ａに接
続されていて、前記所定時間の設定のために操作される
もので、その設定状態に応じて同所定時間が変更され
る。リレーコイル１４ｃは、タイマ回路１４ｃに接続さ
れていて、その非通電状態にてリレースイッチ１４ｄを
オフ状態に保ち、その通電状態にてリレースイッチ１４
ｄをオン状態に切換える。リレースイッチ１４ｄは、端
子ｂ１，ｂ３間に接続されていて、オフ状態にて端子ｂ
１，ｂ３間の接続を遮断し、オン状態にて端子ｂ１，ｂ
３間の接続を維持する。

【００１５】安定器１５−１〜１５−ｎは、高圧放電ラ
ンプ１６−１〜１６−ｎを安定して点灯させるもので、
それぞれ図３に示すように構成されている。各安定器１
５−１〜１５−ｎは、コイル１５ａおよびコンデンサ１
５ｂからなる直列回路を備えていて、同直列回路は端子
ｃ１，ｃ２にて各遅延回路１４−１〜１４−ｎの端子ｂ
２および定電圧回路装置の出力端子ａ４にそれぞれ接続
されている。コイル１５ａとコンデンサ１５ｂとの接続
点は端子ｃ３に接続されている。

【００１６】高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎは、水
銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムなど
によって構成される。各高圧放電ランプ１６−１〜１６
−ｎの一端は安定器１５−１〜１５−ｎの端子ｃ３に接
続され、同各高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎの他端
は定電圧回路装置ＲＧの出力端子ａ４に接続されてい
る。

【００１７】前記のように構成した高圧放電ランプの点
灯制御装置においては、その施工時に、各遅延回路１４
−１〜１４−ｎの可変抵抗器１４ｂを操作することによ
り、タイマ回路１４ａによって計測される所定時間を設
定する。この場合、定電圧回路装置ＲＧを介して交流電
源１１から複数の高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎへ
の電力供給開始タイミングを各高圧放電ランプ１６−１
〜１６−ｎごとにそれぞれ異ならせるために、各遅延回
路１４−１〜１４−ｎの可変抵抗器１４ｂの抵抗値はそ
れぞれ異なる値に設定されて、同各遅延回路１４−１〜
１４−ｎの各設定時間はそれぞれ異なる値に設定され
る。なお、各遅延回路１４−１〜１４−ｎにて設定され
る設定時間のずれ量は、点灯開始時に高圧放電ランプ１
６−１〜１６−ｎに流れる大きな過渡電流が定常状態に
復帰するまでの時間（例えば、６０秒程度）に設定する
とよい。

【００１８】そして、この点灯制御装置の使用にあたっ
ては、電源スイッチ１３を投入する。この電源スイッチ
１３の投入により、定電圧回路装置ＲＧは交流電源１１
からの電力を遅延回路１４−１〜１４−ｎ、安定器１５
−１〜１５−ｎおよび高圧放電ランプ１６−１〜１６−
ｎの各直列回路に供給し始める。この場合、交流電源１
１の電源電圧Ｖ１は、定電圧回路装置ＲＧにより所定の
出力電圧（負荷電圧）ＶＬに低減されて出力される。

【００１９】また、このとき、遅延回路１４−１〜１４
−ｎは、定電圧回路装置ＲＧから各高圧放電ランプ１６
−１〜１６−ｎへの各電力の供給開始タイミングを、前
記設定された時間だけそれぞれ遅らせる。これにより、
各高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎは、前記異なる各
設定時間の経過ごとに順次点灯する。言い換えれば、各
高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎの点灯開始タイミン
グが前記設定時間のずれ時間ずつ順次ずれる。

【００２０】このことを、「ｎ」が「４」である場合を
例にして、図４のタイムチャートを用いて説明する。こ
の場合、各高圧放電ランプ１６−１〜１６−４の定常電
流をＩcとするとともに、同各高圧放電ランプ１６−１
〜１６−４の点灯開始時には、定常電流Ｉcに対して初
期増加電流Iiを加えた電流が流れるものとする。また、
各高圧放電ランプ１６−１〜１６−４の各点灯開始タイ
ミングをT1〜T4とする。その結果、定電圧回路装置ＲＧ
に流れる最大電流は、時間T1〜T2においてＩi＋Icとな
る。そして、定電圧回路装置ＲＧに流れる最大電流は、
各時間T2〜T3，T3〜T4およびT4以降において、それぞれ
Ｉi＋２・Ｉc，Ｉi＋３・Ｉc，Ｉi＋４・Ｉcとなる。これ
に対して、高圧放電ランプ１６−１〜１６−４を同時に
点灯開始させた場合には、定電圧回路装置ＲＧに流れる
最大電流は４・(Ｉi＋Ｉc)となり、この最大電流４・(Ｉi
＋Ｉc)は前記実施形態の最大電流Ｉi＋４・Ｉcに比べて
かなり大きい。なお、前記両最大電流の差は、ｎが
「４」よりも大きくなるに従ってより大きくなる。

【００２１】上記作動説明からも理解できるように、上
記実施形態によれば、定電圧回路装置ＲＧにより、複数
の高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎへ供給される電圧
は一括して変更される。そして、この定電圧回路装置Ｒ
Ｇは天井裏のような高所ではなく、操作し易い位置に配
置できる。したがって、複数の高圧放電ランプ１６−１
〜１６−ｎの調光を必要に応じて簡単に行うことでき、
消費電力の節約を十分に図ることができる。

【００２２】また、上記実施形態によれば、複数の高圧
放電ランプ１６−１〜１６−ｎに電力が供給され始める
タイミングがそれぞれ異なるので、すなわち各高圧放電
ランプ１６−１〜１６−ｎの点灯開始タイミングがそれ
ぞれ異なるので、複数の高圧放電ランプ１６−１〜１６
−ｎが同時に点灯開始することを避けることができる。
したがって、高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎの点灯
開示時に流れる大きな過渡電流に起因して定電圧回路装
置ＲＧに大きな電流が流れることを回避でき、定電圧回
路装置ＲＧとしてそれほど大きな定格電流を有するもの
が必要でなくなるので、定電圧装置ＲＧの小型化および
低コスト化を図ることができる。

【００２３】さらに、上記実施形態の説明では、定電圧
回路装置ＲＧについては詳細に説明しなかったが、次
に、本発明の高圧放電ランプの点灯制御装置に好適な定
電圧回路装置ＲＧの具体例を説明しておく。

【００２４】この定電圧回路装置ＲＧは、図５に示すよ
うに、入力端子ａ１に接続された電源ラインＬ１を備え
るとともに、入力端子ａ２および出力端子ａ４に接続さ
れた電源ラインＬ２を備えている。電源ラインＬ1は、
変成器２１の２次側コイル２１ｂを介して出力端子ａ３
に接続されている。

【００２５】変成器２１の１次側コイル２１ａの一端は
電源ラインＬ１に接続され、同コイル２１ａの他端はス
イッチング用のトランジスタ２２，２３を介して電源ラ
インＬ２に接続されている。変成器２１の１次側コイル
２１ａの巻線数は２次側コイル２１ｂの巻線数よりも大
きく、１次側コイル２１ａの巻線数の２次側コイル２１
ｂの巻線数に対する比は数倍（本実施形態では５倍）に
設定されている。

【００２６】トランジスタ２２，２３は共にＮＰＮ型半
導体トランジスタで構成され、トランジスタ２２のコレ
クタは変成器２１の１次側コイル２１ａの他端に接続さ
れており、トランジスタ２３のコレクタは電源ラインＬ
２に接続されている。トランジスタ２２，２３の各エミ
ッタは共通に接続されて、制御信号発生回路４０のゲー
ティング信号Ｇ１，Ｇ３用の各一対の出力端子のうちの
各基準電圧側端子にそれぞれ接続されている。トランジ
スタ２２のベースは、制御信号発生回路４０のゲーティ
ング信号Ｇ１用の一対の出力端子のうちのゲーティング
信号側端子に接続されている。トランジスタ２３のベー
スは、制御信号発生回路４０のゲーティング信号Ｇ３用
の一対の出力端子のうちのゲーティング信号側端子に接
続されている。

【００２７】トランジスタ２２のコレクタとエミッタと
の間には、半導体一方向性素子を構成するダイオード２
４と、抵抗およびコンデンサからなるスナバ回路２５と
がそれぞれ並列に接続されている。ダイオード２４のア
ノードはトランジスタ２２のエミッタ側に接続され、ダ
イオード２４のカソードはトランジスタ２２のコレクタ
側に接続されている。トランジスタ２３のコレクタとエ
ミッタとの間には、半導体一方向性素子を構成するダイ
オード２６と、抵抗およびコンデンサからなるスナバ回
路２７とがそれぞれ並列に接続されている。ダイオード
２６のアノードはトランジスタ２３のエミッタ側に接続
され、ダイオード２６のカソードはトランジスタ２３の
コレクタ側に接続されている。

【００２８】変成器２１の１次側コイル２１ａの両端間
には、半導体一方向性スイッチ素子を構成するサイリス
タ３１，３２と、抵抗およびコンデンサからなるスナバ
回路３３が並列に接続されている。サイリスタ３１のア
ノードおよびサイリスタ３２のカソードは共通に接続さ
れ、制御信号発生回路４０のゲーティング信号Ｇ４用の
一対の出力端子のうちの各基準電圧側端子（トランジス
タ２２のコレクタ）にそれぞれ接続されている。サイリ
スタ３１のカソードおよびサイリスタ３２のアノードは
共通に接続され、制御信号発生回路４０のゲーティング
信号Ｇ２用の一対の出力端子のうちの各基準電圧側端子
（電源ラインＬ１）にそれぞれ接続されている。サイリ
スタ３１のゲートは、制御信号発生回路４０のゲーティ
ング信号Ｇ２用の一対の出力端子のうちのゲーティング
信号側端子に接続されている。サイリスタ３２のゲート
は、制御信号発生回路４０のゲーティング信号Ｇ４用の
一対の出力端子のうちのゲーティング信号側端子に接続
されている。

【００２９】また、変成器２１の１次側コイル２１ａの
両端間には、同コイル２１ａの短絡用のリレースイッチ
３４が接続されている。このリレースイッチ３４は、常
閉型に構成され、後述する制御信号発生回路４０の制御
によりオフ状態に切換えられる。

【００３０】次に、制御信号発生回路４０について、図
６を参照しながら詳細に説明する。電源ラインＬ１，Ｌ
２は、制御信号発生回路４０の電源入力端子Ｖ+，Ｖ-に
接続されている。電源入力端子Ｖ+，Ｖ-には、電源トラ
ンス４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅがそれぞ
れ接続されている。電源トランス４１ａ，４１ｂ，４１
ｃ，４１ｄ，４１ｅには、整流器４２ａ，４２ｂ，４２
ｃ，４２ｄ，４２ｅがそれぞれ接続されている。整流器
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅは、直流電圧
Ｖ00，Ｖ01，Ｖ02，Ｖ03，Ｖ04をそれぞれ独立して出力
する。これらの直流電圧Ｖ01，Ｖ02，Ｖ03，Ｖ04は、ゲ
ーティング信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を出力するため
のドライブ回路４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを駆動
するための電源電圧である。直流電圧Ｖ00は、制御信号
発生回路４０内のドライブ回路４３ａ，４３ｂ，４３
ｃ，４３ｄを除く各回路を駆動するための電源電圧であ
る。

【００３１】制御信号発生回路４０は、出力電圧（負荷
電圧）ＶＬを設定するためのポテンショメータ４４を有
する。このポテンショメータ４４は、操作子４５により
操作されて設定電圧Ｖsetを差動増幅器４６を介して比
較器４７の正側入力(＋)に供給する。なお、設定電圧Ｖ
setは差動増幅器４６の正側入力に供給されている。

【００３２】比較器４７は、両入力端子にそれぞれ入力
された電圧を比較して出力するもので、比較器４７の負
側入力(−)には、鋸歯状波変換器４８が接続されてい
る。鋸歯状波変換器４８は、電源入力端子Ｖ+，Ｖ-に供
給されている交流電源電圧を入力して、同電圧波形信号
（正弦波形信号）を鋸歯状波波形信号に変換して出力す
る。この場合、鋸歯状波波形信号は、入力した交流電源
電圧波形信号と同期しており、図７に示すように、交流
電源電圧波形信号の半サイクルを一周期とし、かつ交流
電源電圧波形信号の半サイクルの開始時に急激に立ち上
がって、その後徐々に減少していく鋸歯状波波形を示
す。したがって、比較器４７は、図７に示すゲーティン
グ信号Ｇ２，Ｇ４をオア合成したような信号を出力す
る。

【００３３】比較器４７の出力は、正負振分け回路５１
に供給されている。正負振分け回路５１は、交流電源電
圧波形信号の正の半サイクルにおける比較器４７の出力
と、負の半サイクルにおける比較器４７の出力とを振分
けて出力する。なお、この明細書では、電源ラインＬ２
に対して電源ラインＬ１の電圧が正であるとき正の半サ
イクルといい、電源ラインＬ２に対して電源ラインＬ１
の電圧が負であるとき負の半サイクルという。この場
合、正の半サイクルにおける比較器４７の出力はドライ
ブ回路４３ｂに供給されるとともに、負の半サイクルに
おける比較器４７の出力はドライブ回路４３ｄに供給さ
れる。この振分けのために、正負振分け回路５１には、
図７に示すように、交流電源電圧波形信号の正の半サイ
クルにおいてハイレベルとなり、負の半サイクルにおい
てローレベルとなる矩形波信号Ｖsynが矩形波変換器５
２から供給されるようになっている。矩形波変換器５２
は、電源入力端子Ｖ+，Ｖ-に供給されている交流電源電
圧を入力して、同電圧波形信号（正弦波形信号）を矩形
波信号Ｖsynに変換して出力する。

【００３４】ドライブ回路４３ｂ，４３ｄは、前記正負
振分け回路５１からの出力をゲーティング信号Ｇ２，Ｇ
４として各一対のゲーティング信号出力端子からそれぞ
れ出力する。ドライブ回路４３ａ，４３ｃは、ドライブ
回路４３ｂ，４３ｄに供給される信号をインバータ回路
５３，５４により反転した信号をそれぞれ入力して、ゲ
ーティング信号Ｇ１，Ｇ３として出力する。

【００３５】また、この制御信号発生回路４０には、定
電圧回路装置ＲＧの出力端子ａ３すなわち負荷に印加さ
れている負荷電圧ＶＬ（交流電圧）が、フィードバック
制御端子Ｖfbに入力されている。この交流電圧は、電圧
変換トランス５５によりフィードバック電圧に変換され
て、実効値変換器５６に入力される。実効値変換器５６
は、入力したフィードバック電圧を２乗演算した後に積
分して、同積分結果の平方根を計算することによって実
効値を算出し、同算出した実効値を表す電圧を差動増幅
器４６の負側端子(−)に供給する。すなわち、実効値変
換器５６は、フィードバック電圧の実効値を表すアナロ
グ信号を差動増幅器４６の負側端子に供給する。

【００３６】さらに、制御信号発生回路４０は、電源ス
イッチ１３の投入から所定時間を計測するタイマ回路６
１を備えている。この所定時間は、数分から１０数分程
度の時間に設定されるもので、この定電圧回路装置ＲＧ
では例えば１５分に設定されている。タイマ回路６１
は、電源入力端子Ｖ+，Ｖ-に接続されており、電源スイ
ッチ１３の投入に伴う交流電源電圧の供給開始時に時間
計測を開始して、所定時間の計測を終了するまで制御停
止信号を出力し続ける。なお、タイマ回路６１は、整流
器４２ａからの直流電圧Ｖ00を入力して、前記時間計測
を行うようにしてもよい。

【００３７】このタイマ回路６１には、ドライブ回路６
２が接続されている。ドライブ回路６２は、タイマ回路
６１からの制御停止信号を受けて、ドライブ回路４３
ａ,４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの入力端子に接続されたス
イッチング回路６３ａ,６３ｂ，６３ｃ，６３ｄをオン
状態に制御する。これらのスイッチング回路６３ａ,６
３ｂ，６３ｃ，６３ｄは、オン状態により、正負振分け
回路５１およびインバータ回路５３，５４からドライブ
回路４３ａ,４３ｂ，４３ｃ，４３ｄへの信号入力をそ
れぞれ禁止する。また、ドライブ回路６２は、タイマ回
路６１からの制御停止信号の発生中、リレーコイル６４
を非通電状態としていて、それ以外のとき同リレーコイ
ルを通電状態に保つ。このリレーコイル６４の非通電に
より、変成器２１の１次側コイル２１ａの両端に接続し
たリレースイッチ３４をオン状態に保つ。

【００３８】次に、上記のように構成した定電圧回路装
置ＲＧの動作を説明しておく。電源スイッチ１３の投入
により、交流電源１１からの交流電圧Ｖ１が定電圧回路
装置ＲＧに供給され始める。これにより、制御信号発生
回路４０内の電源トランス４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４
１ｄ，４１ｅにも交流電源電圧がそれぞれ供給され、整
流器４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅから直流
電圧Ｖ00，Ｖ01，Ｖ02，Ｖ03，Ｖ04が出力され始めて、
制御信号発生回路４０内の各回路も作動し始める。

【００３９】この電力供給の開始直後においては、タイ
マ回路６１は電力供給の開始から所定時間（例えば、１
５分）の間、制御停止信号をドライブ回路６２に出力し
続ける。ドライブ回路６２は、制御停止信号の発生中、
スイッチング回路６３ａ,６３ｂ，６３ｃ，６３ｄをオ
ン状態に制御して、正負振分け回路５１およびインバー
タ回路５３，５４からドライブ回路４３ａ,４３ｂ，４
３ｃ，４３ｄへの信号入力をそれぞれ禁止する。したが
って、この状態では、ドライブ４３ａ,４３ｂ，４３
ｃ，４３ｄからは、ゲーティング信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ
３，Ｇ４は出力されない。

【００４０】これにより、トランジスタ２２，２３およ
びサイリスタ３１，３２はオフ状態に保たれて、負荷に
対する電力供給の調節制御は何もなされない。このよう
に、不安定な初期の作動状態で定電圧回路装置ＲＧの作
動が制御がなされないことは、定電圧回路装置ＲＧの作
動上にも好ましいことである。

【００４１】一方、この状態では、タイマ回路６１およ
びドライブ回路６２の制御により、リレーコイル６４は
非通電状態にあり、リレースイッチ３４はオン状態にあ
る。このことは、変成器２１の１次側コイル２１ａの短
絡を意味するので、２次側コイル２１ｂの誘起電圧Ｖ２
は「０」であり、負荷に印加される負荷電圧ＶＬは、交
流電源電圧Ｖ１そのものである。したがって、電源スイ
ッチ１３の投入から所定時間（例えば、１５分）の間
は、交流電源１０からの大きな交流電圧が負荷に直接供
給される。これは、負荷としての高圧放電ランプ１６−
１〜１６−ｎの点灯開始直後の所定時間の間に高圧放電
ランプ１６−１〜１６−ｎに大きな電圧を印加させ続け
ることを意味し、高圧放電ランプ１６−１〜１６−ｎの
安定点灯の点からも、高圧放電ランプ１６−１〜１６−
ｎの寿命の点からも好ましい。

【００４２】前記電源の投入から所定時間が経過する
と、タイマ回路６１は所定時間の計測を終了して、制御
停止信号のドライブ回路６２への出力を停止する。これ
により、ドライブ回路６２は、スイッチング回路６３
ａ,６３ｂ，６３ｃ，６３ｄをオフ状態に切換え、以降
この状態を維持する。したがって、ドライブ回路４３
ａ,４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、正負振分け回路５１お
よびインバータ回路５３，５４からの出力信号に応じた
動作をし始めて、ゲーティング信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，
Ｇ４を出力し始める。一方、ドライブ回路６２はリレー
コイル６４を通電状態に切換えるので、リレースイッチ
３４もオフ状態に切換えられて、負荷への電力の供給が
トランジスタ２２，２３およびサイリスタ３１，３２の
オン・オフ状態によって制御され始める。

【００４３】次に、この定電圧回路装置ＲＧの動作につ
いて説明する。操作子４５によってポテンショメータ４
４にて設定されている設定電圧がＶsetであれば、比較
器４７は同設定電圧Ｖsetと鋸歯状波変換器４８からの
鋸歯状波波形信号Ｖcomとを比較して、図７に示すゲー
ティング信号Ｇ２，Ｇ４をオア合成したような信号を正
負振分け回路５１に出力する。正負振分け回路５１は、
矩形波変換器５２からの矩形波信号Ｖsynを用いて、前
記入力した信号を交流電源電圧Ｖ１の正の半サイクルと
負の半サイクルに振り分けて、ドライブ回路４３ｂ，４
３ｄにそれぞれ供給する。また、インバータ回路５３，
５４は、前記ドライブ回路４３ｂ，４３ｄに供給された
信号を反転してドライブ回路４３ａ，４３ｃに供給す
る。したがって、ドライブ回路４３ａ，４３ｂ，４３
ｃ，４３ｄは、トランジスタ２２、サイリスタ３１、ト
ランジスタ２３およびサイリスタ３２に、図７に示すゲ
ーティング信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４をそれぞれ出力
する。

【００４４】図７の期間ｔ１〜ｔ２（位相角０〜α）に
おいては、ゲーティング信号Ｇ１のみがハイレベルであ
り、トランジスタ２２はオン状態に切換えられる。この
とき、交流電源電圧Ｖ１は正の半サイクル（電源ライン
Ｌ２に対して電源ラインＬ１の電圧が正）であり、かつ
サイリスタ３１，３２およびリレースイッチ３４はオフ
状態に保たれているので、電源ラインＬ１から変成器２
１の１次側コイル２１ａ、トランジスタ２２およびダイ
オード２６を介して電源ラインＬ２に電流が流れる。こ
の場合、１次側コイル２１ａの両端間の電圧は交流電源
電圧Ｖ１にほぼ等しく、変成器２１の２次側コイル２１
には、交流電源電圧Ｖ１に変成器２１の巻線数比（２次
側巻線数を１次側巻線数で除した値であり、例えば１／
５）を乗じた誘起電圧Ｖ２が発生する。なお、１次側コ
イル２１ａに流れる電流は、２次側コイル２１ｂを流れ
る電流に変成器２１の前記巻線数比を乗じた小さな値で
ある。

【００４５】したがって、この期間ｔ１〜ｔ２では、交
流電源電圧Ｖ１から誘起電圧Ｖ２を減じた電圧Ｖ１−Ｖ
２が、出力端子ａ３，ａ４から出力されて負荷電圧ＶＬ
＝Ｖ１−Ｖ２として負荷に印加される。具体的には、交
流電源電圧Ｖ１の時刻ｔ２における瞬時値がＶＰであ
り、２次側コイル２１ｂの誘起電圧Ｖ２の時刻ｔ２にお
ける瞬時値がＶＳであれば、瞬時値が時刻ｔ１にて
「０」であり、かつ時刻ｔ２にてＶＰ−ＶＳとなるよう
な正弦波状電圧が負荷に印加される。

【００４６】また、期間ｔ２〜ｔ３（位相角α〜π）に
おいては、ゲーティング信号Ｇ２のみがハイレベルであ
り、サイリスタ３１はオン状態に切換えられる。このと
きも交流電源電圧Ｖ１は正の半サイクルであり、トラン
ジスタ２２，２３はオフ状態に保たれているので、電源
ラインＬ１から変成器２１の１次側コイル２１ａを介し
た電流が電源ラインＬ２に流れることはない。この場
合、変成器２１の１次側コイル２１ａはサイリスタ３１
を介して短絡された状態にあり、変成器２１は変流器と
して作用し、２次側コイル２１ｂを流れる電流に変成器
２１の巻線数比を乗じた小さな電流が１次側コイル２１
ａおよびサイリスタ３１を介して還流するのみである。

【００４７】また、この場合、１次側コイル２１ａの両
端間の電圧はほぼ「０」であるので、２次側電圧Ｖ２も
ほぼ「０」であり、出力端子ａ３，ａ４から負荷には交
流電源電圧Ｖ１がそのまま負荷電圧ＶＬとして出力され
る。

【００４８】また、期間ｔ３〜ｔ４（位相角π〜π＋
α）においては、ゲーティング信号Ｇ３のみがハイレベ
ルであり、トランジスタ２３がオン状態に切換えられ
る。このとき、交流電源電圧Ｖ１は負の半サイクルであ
り、サイリスタ３１，３２およびリレースイッチ３４は
オフ状態に保たれているので、電源ラインＬ２からトラ
ンジスタ２３、ダイオード２４および変成器２１の１次
側コイル２１ａを介して電源ラインＬ１に電流が流れ
る。この場合も、１次側コイル２１ａの両端間の電圧は
交流電源電圧Ｖ１にほぼ等しく、変成器２１の２次側コ
イル２１には、交流電源電圧Ｖ１に変成器２１の巻線数
比を乗じた誘起電圧Ｖ２が発生する。なお、この場合
も、１次側コイル２１ａに流れる電流は、２次側コイル
２１ｂを流れる電流に変成器２１の前記巻線数比を乗じ
た小さな値である。したがって、この期間ｔ３〜ｔ４で
も、前記正の半サイクルの場合と同様、交流電源電圧Ｖ
１から誘起電圧Ｖ２を減じた電圧Ｖ１−Ｖ２が、出力端
子ａ３，ａ４から出力されて負荷電圧ＶＬとして負荷に
印加される。

【００４９】さらに、期間ｔ４〜ｔ５（位相角π＋α〜
２π）においては、ゲーティング信号Ｇ４のみがハイレ
ベルであり、サイリスタ３２はオン状態に切換えられ
る。このときも交流電源電圧Ｖ１は負の半サイクルであ
り、トランジスタ２２，２３はオフ状態に保たれている
ので、電流が電源ラインＬ２から変成器２１の１次側コ
イル２１ａを介して電源ラインＬ１に流れることはな
い。この場合も、変成器２１の１次側コイル２１ａはサ
イリスタ３２を介して短絡された状態にあり、変成器２
１は変流器として作用し、２次側コイル２１ｂを流れる
電流に変成器２１の巻線数比を乗じた小さな電流が１次
側コイル２１ａおよびサイリスタ３２を介して還流する
のみである。

【００５０】また、この場合も、１次側コイル２１ａの
両端間の電圧はほぼ「０」であるので、２次側電圧Ｖ２
もほぼ「０」であり、出力端子ａ３，ａ４から交流電源
電圧Ｖ１がそのまま負荷電圧ＶＬとして出力されて負荷
に印加される。

【００５１】このように動作する結果、上記定電圧回路
装置ＲＧは、時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４の所定期間に
負荷に印加される電圧の低下分だけ出力電圧（負荷電
圧）ＶＬを低下させて、負荷で消費される電力を低減す
る。また、操作子４５の操作により設定電圧Ｖsetを設
定変更するだけで、前記所定期間を簡単に変更すること
ができ、この所定期間の変更によって出力電圧（負荷電
圧）ＶＬを変更できるとともに消費電力を調節できるの
で、簡単に出力電圧（負荷電圧）ＶＬおよび消費電力の
調整を行うことができる。

【００５２】また、出力電圧（負荷電圧）ＶＬの切換え
制御は、交流電源電圧信号の半サイクル毎にただ１回行
われ、その基本周波数は交流電源電圧の周波数である。
また、変成器２１にて減算される電圧ＶＳは交流電源電
圧ＶＰに比して低いことより電圧歪みも小さく抑えるこ
とができので、電圧の切換えによる高調波成分が低周波
となる。その結果、高調波が直接伝搬するラインノイズ
（高周波ノイズ）により、この定電圧回路装置ＲＧと同
一の交流電源１０に接続した医療機器、精密機器など電
気機器に悪影響を与えることがなくなる。また、電磁放
射ノイズ（高周波ノイズ）により、この定電圧回路装置
ＲＧの周辺の電気機器および医療機器などの精密機器な
どに悪影響を与えることもなくなる。

【００５３】さらに、変成器２１の１次側コイル２１ａ
に流れる電流も変成器２１の巻線数比に応じて小さく抑
えられるので、トランジスタ２２，２３およびサイリス
タ３１，３２のオン状態からオフ状態への遷移時、オフ
状態からオン状態への遷移時における消費電力も小さく
抑えることができる。

【００５４】また、上記実施形態においては、出力電圧
（負荷電圧）ＶＬがフィードバック電圧として制御信号
発生回路４０に供給されている。そして、このフィード
バック電圧は、実効値変換器５６にて実効値に変換さ
れ、差動増幅器４６の負側入力に供給されている。した
がって、負荷電圧ＶＬの実効値が低下すれば、差動増幅
器４６は比較器４７の正側入力(＋)に入力される電圧を
高める方向に作用する。したがって、図７の期間ｔ１〜
ｔ２，ｔ３〜ｔ４が減少するとともに、期間ｔ２〜ｔ
３，ｔ４〜ｔ５が増加する方向に制御され、負荷電圧Ｖ
Ｌは上昇する。

【００５５】逆に、負荷電圧ＶＬの実効値が上昇すれ
ば、差動増幅器４６は比較器４７の正側入力(＋)に入力
される電圧を低下させる方向に作用する。したがって、
図７の期間ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４が増加するととも
に、期間ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５が減少する方向に制御
され、負荷電圧ＶＬは減少する。その結果、このフィー
ドバック制御により、出力端子ａ３，ａ４から出力され
て負荷に印加される電圧が安定し、負荷に対する電力調
節も安定する。

【００５６】なお、上記サイリスタ３１，３２およびス
ナバ回路３３を図８のように変形することもできる。こ
の変形例においては、変成器２１の１次側コイル２１ａ
の両端間には、スイッチング用のトランジスタ７１，７
２が直列に接続されている。トランジスタ７１，７２は
共にＮＰＮ型半導体トランジスタで構成され、トランジ
スタ７１のコレクタは変成器２１の１次側コイル２１ａ
の他端に接続されており、トランジスタ７２のコレクタ
は１次側コイル２１ａの一端（電源ラインＬ１）に接続
されている。トランジスタ７１，７２の各エミッタは共
通に接続されて、制御信号発生回路４０のゲーティング
信号Ｇ２，Ｇ４用の各一対の出力端子のうちの各基準電
圧側端子にそれぞれ接続されている。トランジスタ７１
のベースは、制御信号発生回路４０のゲーティング信号
Ｇ２用の一対の出力端子のうちのゲーティング信号側端
子に接続されている。トランジスタ７２のベースは、制
御信号発生回路４０のゲーティング信号Ｇ４用の一対の
出力端子のうちのゲーティング信号側端子に接続されて
いる。

【００５７】トランジスタ７１のコレクタとエミッタと
の間には、半導体一方向性素子を構成するダイオード７
３と、抵抗およびコンデンサからなるスナバ回路７４と
がそれぞれ並列に接続されている。ダイオード７３のア
ノードはトランジスタ７１のエミッタ側に接続され、ダ
イオード７３のカソードはトランジスタ７１のコレクタ
側に接続されている。トランジスタ７２のコレクタとエ
ミッタとの間には、半導体一方向性素子を構成するダイ
オード７５と、抵抗およびコンデンサからなるスナバ回
路７６とがそれぞれ並列に接続されている。ダイオード
７５のアノードはトランジスタ７２のエミッタ側に接続
され、ダイオード７６のカソードはトランジスタ７２の
コレクタ側に接続されている。他の部分に関しては上記
実施形態と同一である。

【００５８】このように構成した変形例においても、ゲ
ーティング信号Ｇ２，Ｇ４がローレベルである図７の期
間ｔ１〜ｔ２（位相角０〜α）および期間ｔ３〜ｔ４
（位相角π〜π＋α）においては、トランジスタ７１，
７２はオフ状態に保たれる。そして、この状態では、ト
ランジスタ２２，２３のオン・オフ制御のもとに、変成
器２１の１次側コイル２１ａを介して電源ラインＬ１と
電源ラインＬ２との間に電流が流れる。

【００５９】一方、期間ｔ２〜ｔ３（位相角α〜π）に
おいては、ゲーティング信号Ｇ２がハイレベルであるた
めに、トランジスタ７１がオン状態に切換えられて、変
成器２１は変流器として作用し、２次側コイル２１ｂを
流れる電流に変成器２１の巻線数比（２次側巻線数を１
次側巻線数で除した値であり、例えば１／５）を乗じた
電流が１次側コイル２１ａ、トランジスタ７１およびダ
イオード７５を介して還流するのみである。また、期間
ｔ４〜ｔ５（位相角π＋α〜２π）においても、ゲーテ
ィング信号Ｇ４がハイレベルであるために、トランジス
タ７２がオン状態に切換えられて、変成器２１は変流器
として作用し、２次側コイル２１ｂを流れる電流を変成
器２１の巻線数比を乗じた電流が１次側コイル２１ａ、
トランジスタ７２およびダイオード７３を介して還流す
るのみである。

【００６０】これらのトランジスタ７１およびダイオー
ド７５の動作は、上記サイリスタ３１の動作と同じであ
る。また、トランジスタ７２およびダイオード７３の動
作は、上記サイリスタ３２の動作と同じである。したが
って、この変形例に係る定電圧回路装置ＲＧにおいて
も、上述した定電圧回路装置ＲＧと同様に動作するの
で、上述した効果が期待される。

【００６１】また、上記定電圧回路装置ＲＧの具体例に
おいては、変成器２１の１次側コイル２１ａに交流電源
電圧を印加して負荷電圧ＶＬを電源電圧Ｖ１よりも小さ
く制御する期間を、交流電源電圧波形の正負の各半サイ
クルの前部分に設けるようにした。しかし、負荷電圧Ｖ
Ｌを電源電圧Ｖ１よりも小さく制御する期間を、交流電
源電圧波形の正負の各半サイクルの後部分に設けるよう
にしてもよい。この場合、鋸歯状波変換器４８から比較
器４７に出力される鋸歯状波波形信号として、交流電源
電圧波形信号と同期した信号であって、交流電源電圧波
形信号の半サイクルを一周期とし、かつ同交流電源電圧
波形信号の半サイクルの開始時から徐々に増加し同半サ
イクルの終了時に急激に立ち下がる鋸歯状波波形信号を
採用するようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る高圧放電ランプの
点灯制御装置の電気配線図である。

【図２】図1の遅延回路の詳細回路図である。

【図３】図1の安定器の詳細回路図である。

【図４】図1の複数の高圧放電ランプの点灯状態を説
明するためのタイムチャートである。

【図５】図1の点灯制御装置に好適な一例を示す定電
圧回路装置の電気回路図である。

【図６】図５の制御信号発生回路のブロック図であ
る。

【図７】図５および図６の各部の信号波形図である。

【図８】図５の定電圧回路装置の変形例を示すブロッ
ク図である。

【図９】従来の高圧放電ランプの点灯制御装置の電気
配線図である。

【図１０】本発明者の提案装置に係る高圧放電ランプ
の点灯制御装置の電気配線図である。

【符号の説明】

ＲＧ…定電圧回路装置、１１…交流電源、１３…電源ス
イッチ、１４−１〜１４−ｎ…遅延回路、１４ａ…タイ
マ回路、１４ｃ…リレーコイル、１４ｄ…リレースイッ
チ、…１５−１〜１５−ｎ…安定器、１６−１〜１６−
ｎ…高圧放電ランプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列に接続された複数の高圧放電ランプに
交流電源からの電力を同時に供給して、同複数の高圧放
電ランプを同時に点灯制御する高圧放電ランプの点灯制
御装置において、前記交流電源の出力側に接続されるとともに同交流電源
の出力電圧を変更して出力することが可能に構成され
て、同交流電源からの電力を同複数の高圧放電ランプに
共通に供給する定電圧回路装置と、前記複数の高圧放電ランプにそれぞれ直列に接続され
て、前記定電圧回路装置を介した同複数の高圧放電ラン
プへの電力の各供給開始タイミングをそれぞれ異ならせ
る複数の遅延回路とを備えたことを特徴とする高圧放電
ランプの点灯制御装置。
【請求項２】並列に接続された複数の高圧放電ランプに
交流電源からの電力を同時に供給して、同複数の高圧放
電ランプを同時に点灯制御する高圧放電ランプの点灯制
御方法において、前記交流電源の出力側に接続されて同交流電源の出力電
圧を変更して出力することが可能な定電圧回路装置を介
して、同交流電源からの電力を前記複数の高圧放電ラン
プに対して共通に供給するとともに、前記交流電源から前記定電圧回路装置を介して前記複数
の高圧放電ランプへ供給される電力の各供給開始タイミ
ングを前記複数の高圧放電ランプごとにそれぞれ異なら
せるようにしたことを特徴とする高圧放電ランプの点灯
制御装置。