JP2003531460A - ガス放電ランプ用イグナイタ回路 - Google Patents

ガス放電ランプ用イグナイタ回路

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JP2003531460A
JP2003531460A JP2001576723A JP2001576723A JP2003531460A JP 2003531460 A JP2003531460 A JP 2003531460A JP 2001576723 A JP2001576723 A JP 2001576723A JP 2001576723 A JP2001576723 A JP 2001576723A JP 2003531460 A JP2003531460 A JP 2003531460A
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Abstract

(57)【要約】 ガス放電ランプ用のイグナイタ回路は、誘導性の点孤パルス発生回路と、容量性のタイミング回路とを具えている。パルス発生回路は、タイミング回路におけるコンデンサと電気的に直列に接続されて、電流の流れを単方向に限定する単方向電圧感応スイッチを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、ガス放電ランプをそれらの動作電圧よりも非常に高い電圧で点孤す
るためのイグナイタ回路、特に斯種ランプの点孤に関するものである。
【0002】 〔従来の技術〕 ガス放電ランプに共通する特性は、その負抵抗及び高い点孤電圧にある。斯
種のランプを附勢する回路装置は、一般に負抵抗を補償するために安定器のよう
な限流手段を具えており、また、ランプを点孤させるために高電圧パルスを発生
するためのイグナイタ回路を具えることもよくある。斯種のイグナイタ回路は通
常、ランプが点孤するまで高電圧パルスを連続して発生させるための電圧感応ス
イッチ(例えば、サイダック)を具えている。ランプの点孤時に、ランプ間の電
圧は高い開路電圧(OCV)から低電圧に低下し、これにより前記スイッチが非
導通状態に変わって、パルスの発生を終了させる。斯種の安定器の一例が米国特
許第5319286号に開示されている。
【0003】 状況によって、イグナイタ回路には、電圧感応スイッチが故障する個所に過剰
なストレスがかかることがある。これは特に、安定して点孤されないランプに斯
様な高電圧パルスを繰り返し供給するイグナイタ回路にとっては問題である。
【0004】 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、点孤パルスの発生中に電圧感応スイッチにかかるストレスを
軽減するガス放電ランプ点孤用の回路を提供することにある。
【0005】 ガス放電ランプ点孤用の通常の回路装置は、電圧感応スイッチを含む誘導性の
パルス発生回路と、パルスをどのくらいの頻度で発生させるのかを決定するタイ
ミングコンデンサを含むタイミング回路とを具えている。このような回路装置は
スイッチに流れる交流電流を発生し、これがスイッチにかかるストレスを高める
と共にタイミング回路の動作に悪影響を及ぼすことを確かめた。安定して点灯さ
せることができないランプか、又は安定した点孤状態にするのに多数の点孤パル
スを必要とするランプの場合に、斯様な交流電流は、コンデンサの迅速な充電及
び/又は放電に悪影響を及ぼし、タイミング回路はスイッチが許容し得る速度よ
りも速い速度でパルスを繰り返し発生させてしまうようになる。
【0006】 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、ガス放電ランプ点孤用の回路装置が、パルスの発生率を制限
するタイミングコンデンサを有するタイミング回路と、前記コンデンサに電気的
に直列に接続される単方向電圧感応スイッチを有する誘導性のパルス発生回路と
を具えるようにする。この回路装置は、各パルスの発生中、スイッチ及びコンデ
ンサに流れる直列電流を一方向に限定する。
【0007】 〔発明の実施の形態〕 本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【0008】 図1はWO00/69224に記載されている安定器を示す。特に、図1は、直流電源
12と、両端子間に出力コンデンサ145が接続される出力端子141及び14
3を有しているコンバータ14と、コミュテータ16と、イグナイタ回路Iとを
具えている安定器を示している。この模範的な例におけるコンバータは、電流源
として作用すると共に、直流電源12によって供給される電圧よりも低い電圧を
コミュテータ16及びイグナイタ回路Iに供給するダウンコンバータである。コ
ミュテータ16は、周期的に反転する電流を変圧器30の二次巻線34を経て及
び電気ケーブル34を経てガス放電ランプLに供給するために設けられている。
【0009】 イグナイタ回路Iは、二次巻線34の他に、インダクタ22、一次巻線32、
サイダック(sidac)S及び抵抗28とコンデンサ29との並列回路を具えてお
り、これらは全てコンバータ14の出力端子141と143との間に電気的に直
列に接続される。好ましくは、WO00/69224=US6,144,171に記載されている
ように、変圧器は全ランプ電流では飽和しないタイプのもの(例えば、ギャップ
ド変圧器)とし、コンデンサ36を二次巻線34の両端間に電気的に接続してい
る。これはコンバータ14によって伝えられるリプル電流を低減させる。
【0010】 インダクタ22は、ブレークオーバ時にサイダックに流れる電流の変化率を抑
えることによりサイダックを保護する。コンデンサ36は、ギャップド変圧器を
使用する際に、一次巻線32から二次巻線34への結合が低減されるのを補償す
る。コンデンサ36は変圧器30の二次回路の共振周波数も調整し、且つランプ
Lの点孤パルスの規制が、安定器を使用する意図の、ケーブル38の長さによっ
て悪影響を受けるような、変動負荷キャパシタンスを含む負荷条件の全ての範囲
に亘って満足されるように、点孤パルスを整形する。
【0011】 作動に当り、直流電源によりコンバータ14に電力が供給された後には、この
コンバータの内部スイッチング回路(図示せず)が出力コンデンサ145を充電
する。サイダックSの両端間の電圧はコンデンサ145間の電圧に等しくなる。
この電圧がサイダックのブレークオーバ電圧に達すると、コンデンサ145は電
流パルスを一次巻線32、サイダックS及び並列RC回路28,29を経て放電
し、二次巻線34に高電圧パルスを発生する。電流パルスは、コンデンサ29が
コンデンサ145の電圧に近い電圧値に充電されるとなくなり、サイダックに流
れる電流は、これを導通状態に保つのには低くなり過ぎる。その結果、サイダッ
クはOFF(すなわち、非導通状態)に切り替わり、コンデンサ29は抵抗28を
経て放電する。
【0012】 斯かる第1高電圧パルス(変圧器30により高電圧に変換されたパルス)がラ
ンプLを点孤させた場合には、ランプのインピーダンスが低い値に降下して、コ
ンデンサ145をサイダックSのブレークオーバ電圧よりもずっと低い電圧に放
電させ、イグナイタ回路は非活動状態になる。しかし、イグナイタ回路は待機状
態のままであり、これはランプが消灯すれば直ちに再起動する。
【0013】 パルスがランプを点孤しない場合には、サイダックの両端間の電圧が再びその
ブレークオーバ電圧以上になるまでコンデンサ29は抵抗28を経て放電し、パ
ルス発生シーケンスが繰り返される。このRCタイミング回路の時定数は、サイ
ダックのブレークオーバをコミュテータの一周期当り一度よりも多い頻度にする
のを防ぐのに十分なように長くしている。
【0014】 イグナイタ回路Iの利点の1つは、消灯したランプを迅速に再始動させることが
できることにある。このことは、電力が瞬時的に失われる場合に有利であるが、
ランプが最初のパルスでしっかり始動しない場合にサイダックに過剰なストレス
がかかることがよくあることが確かめられた。このような状態では、イグナイタ
回路がランプを繰り返し点灯させることを試み、サイダックが故障することがあ
る。
【0015】 斯様な故障は2つの有力な要因によるものと想定される。その1つの要因は、
イグナイタ回路における様々な共振によって発生されて、サイダックを通過する
リンギング電流パルスである。図1の例を一例として用いると、ランプLが点孤
状態にない場合には常に、コンバータ14がコンデンサ145をサイダックのブ
レークオーバ電圧に達するまで充電し、この瞬時にサイダックの両端間の電圧は
急激に殆どゼロにまで低下し、実質上、フルのブレークオーバ電圧がインダクタ
22と一次巻線32との直列回路間に現れる。インダクタ22は飽和し易く、従
って、殆ど全ての電圧が一次巻線間に極めて迅速に現れて、この電圧が高い昇圧
比(例えば、15:1)で二次巻線34に結合される。これにより二次巻線によ
って発生される高電圧パルスはコミュテータ16によってランプL間に供給され
る。このパルスの一部の期間中には、インダクタ22、一次巻線32、変圧器3
0の漏れインダクタンス、サイダックS、コンデンサ29を含む共振回路を経て
、また、変圧器による結合によりコンデンサ36を経て電流が流れる。この複雑
な共振回路は、一次巻線32及びコンデンサ29を主要素子とする一次共振回路
と、変圧器の漏れインダクタンス及びコンデンサ36主要素子とする二次共振回
路との2つの部分を含むものと見なすことができる。
【0016】 1.0ミリ秒/区分の時間スケールで示した図2Aは、図1の回路によってメタル
ハライドランプの始動中に同時に発生される第1及び第2の模範的な波形iS及び
Lを示す。波形iSはサイダックSを流れる電流を表わし、ここには3つのリン
ギング電流パルスPsを示してある。波形vLはランプL間の電圧を表わし、ここ
には各転流期間がTの3つの連続する転流期間中におけるランプ間の正と負が交
互する電圧を示してある。波形vLには3つのリンギング高圧パルスPLも示して
あり、これらのパルスは変圧器30の出力端子に発生し、且つ電流パルスPsが変
圧器の一次巻線32に流れることによりランプ間に供給される。
【0017】 他の有力な要因は、ランプが点孤し始める際のRCタイミング回路とサイダッ
クとの相互作用である。ランプ点孤時のランプインピーダンスの急激な低下は、
コンデンサ145を放電させるだけでなく、サイダックがOFF状態に切り替わる
前にコンデンサ29を少なくとも部分的に放電させる。これは、斯様な放電が生
じて、サイダックがOFF状態に切り替わる際にコンデンサ29に残っている電圧
の度合いに応じて、RCタイミング回路によって発生される遅延を低下させる。
ランプが点孤し始め、これによりコンデンサ29を或る程度放電させるも、ラン
プが消えている場合には、サイダックは再び殆ど又は全く遅延なくブレークオー
バし得る。これは特に、ランプがしっかり点孤する前に、ランプが繰り返し点孤
に失敗する場合か、又はランプを安定して点孤させることができない(例えば、
ランプが不良であるか、ランプが寿命に近づいているため)場合に、サイダック
にかなりのストレスをかけることになる。このような状況では、イグナイタ回路
がコミュテータの転流速度よりも遥かに高い割合でパルスを発生することになる
。0.1ミリ秒/区分の時間スケールで示した図2Bは、単一コミュテータ期間の一
部の期間中における斯様な多数のパルス発生の例を示している。このような高い
パルス発生率は、サイダックをその規格以上の電力レベルで作動させることにな
る。
【0018】 本発明によれば、タイミングコンデンサと電圧感応スイッチが相互作用するよ
うにイグナイタ回路を変更する。特に、図1の回路におけるサイダックSに電気
的に直列にダイオードを図3に示すように接続する。これら2つの回路素子は相
俟って単方向電圧感応スイッチを形成し、これは電流を一方向にのみ流すように
する。これはコンデンサ29がサイダックを経て放電するのを防ぐ。この結果、
コンデンサ29は、コンデンサ145の電圧によって決められた正の電圧に予想
どおりに充電し、サイダックがブレークオーバする割合を予想どおりに制限する
【0019】 サイダックとRCタイミング回路に直列にダイオードを設けることにより、リ
ンギングもなくなる。これを図2C及び図2Dに示してある。5.0マイクロ秒/区
分の時間スケールで示した図2Cは、図1のサイダックに流れるリンギング電流
パルスPsのうちの1つのパルスを示している。図3に示すように、ダイオードD
を挿入することにより、サイダックには各パルスの最初のピーク部分しか流れな
くなる。2マイクロ秒/区分の時間スケールで示した図2Dは図3の回路装置の動
作中にダイオードD及びサイダックSを流れる実際のイグナイタ電流パルスPsを示
す。
【0020】 このようにして、サイダックでの電力消費は2通りの方法で低減される。先ず
は、イグナイタの電流パルスがサイダックを通過する割合が、容量性のタイミン
グ回路によって予想どおりに制御される。第2として、各電流パルスの期間中に
消費されるエネルギーが、多数のピークリンギングパルスのエネルギーから最初
のピークパルスのエネルギーだけに軽減される。
【0021】 本発明はパルスタイプのイグナイタを有する多様な安定器に有利に使用するこ
とができる。図4は単方向電圧感応スイッチを容量性のタイミング回路に組み込
んだ本発明による代表的な磁気安定器の実施例を示す。この安定器は交流電源4
0と、単巻変圧器42とを有し、この変圧器の一次巻線42A及び二次巻線42
Bはガス放電ランプLに電気的に直列に接続される。
【0022】 サイダックSとダイオードDを具えている単方向電圧感応スイッチは、コンデ
ンサ44及び一次巻線42Aに電気的に直列に接続される。また、抵抗46とR
Fブロッキングコイル48がダイオードの陰極端子と、ランプLを交流電源40
に電気的に接続する導体との間に接続される。
【0023】 動作中、電源40からの交流電力の各正サイクル中に、コンデンサ44は、変
圧器42、抵抗46及びコイル48を含む経路を経て充電する。ランプがまだ点
孤していない場合には、コンデンサ44は、その電圧がサイダックSのブレーク
オーバしきい値以上になるまで充電し続け、そのしきい値に達すると、コンデン
サは一次巻線42A、サイダックS及びダイオードDを含む経路を経て放電し、
交流電源40と変圧器42との直列回路によって高電圧の点孤パルスがランプL
に供給される。サイダックSに流れる電流がゼロに近づくと、このサイダックは
OFF状態に切り替わり、コンデンサの電圧は、その電圧が再びサイダックのブ
レークオーバ電圧以上になるまで交流電源の電圧に追従する。抵抗46はコンデ
ンサ44と共にタイミング回路を形成する。この回路のRC時定数は、交流電源
信号の位相に対するコンデンサの充電電圧の位相偏移を決定する。斯かる時定数
は、ブレークオーバ電圧が交流電力のピーク電圧近くにて発生し、且つ交流電力
の半サイクル毎に1つの点孤パルスだけを発生するように定めるのが有利である
。図3の例の場合と同様に、ダイオードDは、コンデンサ44とサイダックSを
含む直列回路を流れる電流パルスの高周波リンギングを防止する。さもなければ
、ランプが点孤(サイダックをターンオフ)する際のコンデンサの瞬時電圧が予
想通りの電圧値にならなくなり、サイダックに同じように過剰なストレスがかか
ることになる。
【0024】 図4の例は、交流電源電圧の正の半サイクル中にのみ点孤パルスを発生し得る
ようにする。図5は、正と負の両半サイクル中に点孤パルスを発生可能にする例
を示す。この安定器の回路装置は、互いに逆極性に電気的に接続される2つの逆
極性単方向電圧感応スイッチを具えていることを除けば、図4の回路と同じであ
る。正の半サイクルの期間中には、コンデンサ44はサイダックS1とダイオー
ドD1を具えている第1スイッチを経て一方向に放電する。負の半サイクルの期
間中には、コンデンサ44はサイダックS2及びダイオードD2を具えている第
2スイッチを経て反対方向に放電する。
【0025】 なお、本発明はここに開示した模範的な特定の回路装置での使用に限定される
ものでなく、また開示した単一タイプの単方向電圧感応スイッチの使用に限定さ
れるものでもない。例えば、図6に示すような別の構成のスイッチを用いること
もできる。このスイッチは、ダイオードDに電気的に直列に接続されると共に、
電圧感応トリガ回路を有するトライアックを具えている。このトリガ回路は、ト
ライアックのゲートとトライアックの第1端子との間に電気的に接続されるツェ
ナーダイオードTと、トライアックのゲートとその第2端子との間に電気的に接
続される抵抗R60を具えている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が改良の対象とする回路装置の概略図である。
【図2】 A、B及びCは図1の回路装置の動作中に発生する波形を示す図であ
り、Dは本発明による回路装置に発生する波形を示す図である。
【図3】 本発明の第1実施例による回路装置の概略図である。
【図4】 本発明の第2実施例による回路装置の概略図である。
【図5】 本発明の第3実施例による回路装置の概略図である。
【図6】 代替回路素子の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オスカー デーロー オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン 6 Fターム(参考) 3K072 AA11 AC11 AC19 BA05 BB01 CB04 DD06 GA05 GB01 3K083 AA13 AA46 AA88 BA02 BA05 BA25 BA49 BC16 BC20 BC37 BC47 CA32

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス放電ランプ用のイグナイタ回路であって、当該回路が: a) ランプに電気的に接続するように適合させる昇圧変圧器の一次巻線と; b) 前記変圧器に電気的に接続され、前記一次巻線に電流パルスを発生するた
    めのパルス発生器と; を具え、前記パルス発生器が、電気的に直列に接続される回路素子、即ち: i タイミングコンデンサと; ii 前記電流パルスの発生中に前記コンデンサに流れる電流の流れを一方向に
    限定するための単方向電圧-感応電流スイッチと; を含むことを特徴とするガス放電ランプ用イグナイタ回路。
  2. 【請求項2】 前記単方向電圧-感応電流スイッチが、ダイオードと電気的に直
    列に接続されるサイダックを具えていることを特徴とする請求項1に記載のイグ
    ナイタ回路。
  3. 【請求項3】 ガス放電ランプ用のイグナイタ回路であって、当該回路が: a) 変圧器の一次巻線と; b) 前記変圧器に電気的に接続され、前記一次巻線に電流パルスを発生するた
    めのパルス発生器と; c) 前記ランプに電気的に接続する前記変圧器の二次巻線と; を具え、前記パルス発生器が、電気的に直列に接続される回路素子、即ち: i 電圧-感応電流スイッチと; ii コンデンサを含むタイミング回路と; iii 前記電流パルスの発生中に前記コンデンサに流れる電流の流れを一方向
    に限定するためのダイオードと; を含むことを特徴とするガス放電ランプ用イグナイタ回路。
  4. 【請求項4】 前記電圧感応電流スイッチが、ダイオードと電気的に直列に接続
    されるサイダックを具えていることを特徴とする請求項3に記載のイグナイタ回
    路。
  5. 【請求項5】 前記タイミング回路がRCタイミング回路を具えていることを特
    徴とする請求項3に記載のイグナイタ回路。
  6. 【請求項6】 前記タイミング回路が前記コンデンサと電気的に並列に接続され
    る抵抗を具えていることを特徴とする請求項3に記載のイグナイタ回路。
  7. 【請求項7】 前記タイミング回路が前記コンデンサと電気的に直列に接続され
    る抵抗を具えていることを特徴とする請求項3に記載のイグナイタ回路。
  8. 【請求項8】 ガス放電ランプ用の始動兼動作回路であって、当該回路が: a) 直流電源と; b) 前記ランプ及び前記直流電源に電気的に接続され、前記ランプを周期的に
    反転する極性で附勢するコミュテータと; c) 変圧器の一次巻線と; d) 前記変圧器に電気的に接続され、前記一次巻線に電流パルスを発生するた
    めのパルス発生器と; e) 前記ランプに電気的に接続する前記変圧器の二次巻線と; を具え、前記パルス発生器が、電気的に直列に接続される回路素子、即ち: i 電圧-感応電流スイッチと; ii 容量性のタイミング回路と; iii 前記容量性のタイミング回路への充電電流の流れを一方向に限定するた
    めのダイオードと; を含むことを特徴とするガス放電ランプ用始動兼動作回路。
  9. 【請求項9】 ガス放電ランプを点孤させるためのパルスを発生するための回路
    装置であって、当該回路装置が、前記パルスを発生するパルスレートを制限する
    タイミングコンデンサを含むタイミング回路と、単方向電圧感応スイッチを含む
    誘導性のパルス発生回路とを具え、前記スイッチが前記コンデンサと電気的に直
    列に直列に接続されて、該スイッチ及び該コンデンサを経て流れる共通の直列回
    路電流を一方向に限定するようにしたことを特徴とするガス放電ランプ点孤用の
    パルス発生回路装置。
  10. 【請求項10】 ガス放電ランプを点孤させるためのパルスを発生するための回
    路装置であって、当該回路装置が、前記パルスを発生するパルスレートを制限す
    るタイミングコンデンサを含むタイミング回路と、交流導通する電圧感応スイッ
    チを含む誘導性のパルス発生回路とを具え、前記電圧感応スイッチ及び前記タイ
    ミングコンデンサにダイオードを電気的に接続して、該スイッチ及び該コンデン
    サを経て流れる共通の直列回路電流を一方向に限定するようにしたことを特徴と
    するガス放電ランプ点孤用のパルス発生回路装置。
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