JP3198777B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス発生巻線により
始動時に放電灯に高圧パルスを印加する放電灯点灯装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の放電灯点灯装置として
は、図３に示すものが知られている。

【０００３】この放電灯点灯装置は、商用交流電源１に
昇圧用の電源トランス２の１次巻線である共通巻線２ａ
を中間タップｔ1 にて接続し、その電源トランス２の２
次巻線２ｂの両端にコンデンサ３を接続すると共にパル
ス発生回路４のパルス発生巻線５の１次巻線である共通
巻線５ａを介してコンデンサ６と抵抗７の並列回路、イ
ンダクタ８及びスイッチング素子としての第１の双方向
性３端子サイリスタ９の直列回路を接続し、さらにパル
ス発生回路４のパルス発生巻線５の２次巻線５ｂを介し
て放電灯１０を接続している。

【０００４】コンデンサ６と抵抗７の並列回路、インダ
クタ８及び第１の双方向性３端子サイリスタ９の直列回
路はパルス発生巻線５と共にパルス発生回路４を構成し
ている。

【０００５】放電灯１０の両端間に抵抗１１，１２の直
列回路からなるランプ電圧検出回路１３を接続し、抵抗
１２の両端間に発生するランプ電圧検出出力を制御回路
１４に供給している。

【０００６】制御回路１４は、抵抗１２の両端間にコン
デンサ１５並びに全波整流ダイオードブリッジ回路１６
の入力端子を接続している。そして全波整流ブリッジ回
路１６の出力端子間に、抵抗１７とコンデンサ１８の直
列回路からなるＣＲ時定数回路及び抵抗１９，２０の直
列回路からなる分圧回路を接続している。

【０００７】ＣＲ時定数回路のコンデンサ１８にプログ
ラマブル・ユニジャンクション・トランジスタ（以下、
ＰＵＴと称する。）２１のアノード、カソードを介して
定電圧ダイオード２２、発光ダイオード２３及び抵抗２
４の直列回路と抵抗２５との並列回路を接続している。

【０００８】ＰＵＴ２１のゲートは分圧回路の抵抗１
９，２０の接続点に接続している。定電圧ダイオード２
２はカソードをＰＵＴ２１のカソードに接続する極性で
接続されている。

【０００９】また、制御回路１４は、電源トランス２の
共通巻線２ａに対してその共通巻線２ａの端と中間タッ
プｔ2 間に抵抗２６及び双方向性フォトサイリスタ２７
を直列に介して抵抗２８とコンデンサ２９の直列回路か
らなるＣＲ時定数回路並びに第２の双方向性３端子サイ
リスタ３０を接続している。そして第２の双方向性３端
子サイリスタ３０のゲートを定電圧スイッチング素子３
１を介して抵抗２８とコンデンサ２９の接続点に接続し
ている。

【００１０】共通巻線２ａの中間タップｔ2 は、また抵
抗２６、フォトサイリスタ２７及び抵抗３２を直列に介
して第１の双方向性３端子サイリスタ９のゲートに接続
している。第１の双方向性３端子サイリスタ９のゲー
ト、端子間に抵抗３３を接続している。

【００１１】この従来装置は、電源１を投入すると、電
源トランス２の２次巻線２ｂから昇圧した交流電圧が発
生し、パルス発生巻線５を介して放電灯１０に印加す
る。始動時は放電灯１０は非点灯状態にあるので、放電
灯１０の両端間に印加される電圧は高くなる。従って、
抵抗１２の両端間に発生する分圧電圧も高くコンデンサ
１５はこの分圧電圧を充電し、全波整流ブリッジ回路１
６はコンデンサ１５の電圧を全波整流する。

【００１２】全波整流ブリッジ回路１６からの全波整流
電圧は抵抗１７とコンデンサ１８のＣＲ時定数回路に印
加し、コンデンサ１８が所定の時定数で充電される。そ
して所定の位相角でコンデンサ１８の充電によりＰＵＴ
２１のアノード電位がゲートバイアス電圧よりも高くな
り、ＰＵＴ２１がオン動作する。ＰＵＴ２１のオン動作
により発光ダイオード２３が点灯する。

【００１３】発光ダイオード２３からの光はフォトサイ
リスタ２７により受光され、フォトサイリスタ２７がオ
ン動作する。これにより第１の双方向性３端子サイリス
タ９のゲートにゲート電流が流れ、第１の双方向性３端
子サイリスタ９がオン動作する。こうして第１の双方向
性３端子サイリスタ９は第１の位相角、例えば６０°以
後でオン動作し、その後保持電流以下になるまでオン状
態を保持する。

【００１４】第１の双方向性３端子サイリスタ９がオン
動作するとコンデンサ６が充電し、その充電電荷がパル
ス発生巻線５の１次巻線５ａ及びインダクタ８のインダ
クタンスとコンデンサ６のキャパシタンスで決まる数Ｋ
Hzの発振周波数で減衰振動する。これによりパルス発生
巻線５の２次巻線５ｂに１次巻線５ａとの巻線比に基づ
いて高圧パルスが発生し、放電灯１０に印加する。

【００１５】一方、フォトサイリスタ２７がオン動作す
るとＣＲ時定数回路のコンデンサ２９が抵抗２８を介し
て所定の時定数で充電され、コンデンサ２９の充電電圧
が所定レベルに達すると、定電圧スイッチング素子３１
がオン動作し、これにより第２のサイリスタ３０がオン
動作する。こうして第２のサイリスタ３０のオン動作に
より第１の双方向性３端子サイリスタ９へのゲート電流
がバイパスされ、第１の双方向性３端子サイリスタ９は
第２の位相角、例えば１１０°以前でオフ動作する。

【００１６】第１の双方向性３端子サイリスタ９がオン
している期間では数ＫHzの減衰振動の高圧パルスが放電
灯１０に印加し、放電灯１０が始動点灯するようにな
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来装置で
は、第２の双方向性３端子サイリスタ３０に印加する電
圧は、商用交流電源１の電圧変動により変動する。例え
ば電源電圧が高めに変動すると、コンデンサ２９の充電
特性が変化し、第２の双方向性３端子サイリスタ３０が
オン動作するタイミングが早くなる。これにより第１の
双方向性３端子サイリスタ９がオフ動作する第２の位相
角が進み、第１の双方向性３端子サイリスタ９のオン時
間が短くなり、パルス波高値のアンバランスが生じる。

【００１８】また、電源電圧が低めに変動すると、コン
デンサ２９の充電特性が変化し、第２の双方向性３端子
サイリスタ３０がオン動作するタイミングが遅くなる。
これにより第１の双方向性３端子サイリスタ９がオフ動
作する第２の位相角が遅れ、 こうなると、第１の双方向
性３端子サイリスタ９がオフ動作しないまま次の半周期
までオン状態を保持することが生じ、その結果、片側の
半周期しか高圧パルスが発生しなくなり、放電灯１０の
電極の損傷による寿命低下を招く問題があった。

【００１９】そこで本発明は、パルス発生巻線にコンデ
ンサを介して接続した双方向性３端子サイリスタを、常
に一定の位相角でオン、オフ動作でき、これにより双方
向性３端子サイリスタのオン期間を常に一定にできる放
電灯点灯装置を提供する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源と放
電灯との間に介在するパルス発生巻線にコンデンサと双
方向性３端子サイリスタの直列回路を接続し、双方向性
３端子サイリスタをオン、オフ動作してパルス発生巻線
に減衰振動する高圧パルスを発生させ、双方向性３端子
サイリスタがオンしている間減衰振動する高圧パルスを
放電灯に印加する放電灯点灯装置において、放電灯の始
動時に交流電源電圧の半サイクル毎にその放電灯に印加
する比較的高い交流電圧を検出して双方向性３端子サイ
リスタのゲート電流を供給して双方向性３端子サイリス
タを所定の位相角でオン動作する第１のスイッチング制
御手段と、この第１のスイッチング制御手段によるオン
動作後、交流電源によって作動するＣＲ時定数回路によ
り所定時間遅延して双方向性３端子サイリスタのゲート
電流をバイパスすることによって双方向性３端子サイリ
スタをオフ動作する第２のスイッチング制御手段と、Ｃ
Ｒ時定数回路に印加する電圧を定電圧制御する定電圧制
御手段をＣＲ時定数回路と並列に設け、双方向性３端子
サイリスタを常に半周期における一定の位相角でオン、
オフするものである。

【００２１】

【作用】このような構成の本発明においては、始動時、
放電灯に印加する比較的高い電圧を検出して第１のスイ
ッチング制御手段が双方向性３端子サイリスタをオン動
作すると、パルス発生巻線に高圧パルスが発生して放電
灯に印加する。一方、第１のスイッチング制御手段が双
方向性３端子サイリスタをオン動作すると、ＣＲ時定数
回路が動作し、第２のスイッチング制御手段により所定
時間後に双方向性３端子サイリスタがオフ動作される。
このときＣＲ時定数回路には定電圧制御手段により常に
一定の電圧が印加されるので、ＣＲ時定数回路による遅
延時間は常に一定となり、双方向性３端子サイリスタが
オフ動作する位相角は交流電源電圧の半サイクル毎に一
定となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２３】図１に示すように、商用交流電源５１に昇
圧用の電源トランス５２の１次巻線である共通巻線５２
ａを中間タップｔ1 にて接続し、その電源トランス５２
の２次巻線５２ｂの両端にコンデンサ５３を接続すると
共にパルス発生回路５４のパルス発生巻線５５の１次巻
線である共通巻線５５ａを介してコンデンサ５６と抵抗
５７の並列回路、インダクタ５８及び第１の双方向性３
端子サイリスタ５９の直列回路を接続し、さらに前記パ
ルス発生回路５４のパルス発生巻線５５の２次巻線５５
ｂを介して放電灯６０を接続している。

【００２４】前記コンデンサ５６と抵抗５７の並列回
路、インダクタ５８及び第１の双方向性３端子サイリス
タ５９の直列回路は前記パルス発生巻線５５と共に前記
パルス発生回路５４を構成している。

【００２５】前記放電灯６０の両端間に抵抗６１，６２
の直列回路からなるランプ電圧検出回路６３を接続し、
前記抵抗６２の両端間に発生するランプ電圧検出出力を
制御回路６４に供給している。

【００２６】前記制御回路６４は、前記抵抗６２の両端
間にコンデンサ６５並びに全波整流ダイオードブリッジ
回路６６の入力端子を接続している。そして前記全波整
流ブリッジ回路６６の出力端子間に、抵抗６７とコンデ
ンサ６８の直列回路からなるＣＲ時定数回路及び抵抗６
９，７０の直列回路からなる分圧回路を接続している。

【００２７】前記ＣＲ時定数回路のコンデンサ６８にプ
ログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタ（以
下、ＰＵＴと称する。）７１のアノード、カソードを介
して定電圧ダイオード７２、発光ダイオード７３及び抵
抗７４の直列回路と抵抗７５との並列回路を接続してい
る。

【００２８】前記ＰＵＴ７１のゲートは前記分圧回路の
抵抗６９，７０の接続点に接続している。前記定電圧ダ
イオード７２はカソードを前記ＰＵＴ７１のカソードに
接続する極性で接続されている。以上は、制御回路６４
の一部を構成し、第１のスイッチング制御手段を構成し
ている。

【００２９】また、前記制御回路６４は、前記電源トラ
ンス５２の共通巻線５２ａに対してその共通巻線５２ａ
の端と中間タップｔ2 間に抵抗７６及び双方向性フォト
サイリスタ７７を直列に介して抵抗７８とコンデンサ７
９の直列回路からなるＣＲ時定数回路並びに第２の双方
向性３端子サイリスタ８０を接続している。そして前記
第２の双方向性３端子サイリスタ８０のゲートを定電圧
スイッチング素子８１を介して前記抵抗７８とコンデン
サ７９の接続点に接続している。

【００３０】前記共通巻線５２ａの中間タップｔ2 は、
また前記抵抗７６、フォトサイリスタ７７及び抵抗８２
を直列に介して前記第１の双方向性３端子サイリスタ５
９のゲートに接続している。前記第１のサイリスタ５９
のゲート、端子間に抵抗８３を接続している。以上は、
制御回路６４の残りを構成し、第２のスイッチング制御
手段を構成している。

【００３１】前記制御回路６４の抵抗７８とコンデンサ
７９の直列回路からなるＣＲ時定数 回路に定電圧制御手
段として、２個の定電圧ダイオード８４，８５を極性を
相反する向きにして直列に接続した直列回路を並列に接
続している。

【００３２】このような構成の実施例においては、電源
５１を投入すると、電源トランス５２の２次巻線５２ｂ
から昇圧した交流電圧が発生し、その交流電圧がパルス
発生巻線５５を介して放電灯６０に印加する。

【００３３】放電灯６０は、始動時は非点灯状態にある
ので、その放電灯６０の両端間に印加される電圧は高
く、従って、抵抗６２の両端間に発生する分圧電圧も高
くなる。

【００３４】この分圧電圧によりコンデンサ６５が充電
され、全波整流ブリッジ回路６６はコンデンサ６５の充
電電圧を全波整流する。

【００３５】全波整流ブリッジ回路６６からの全波整流
電圧は抵抗６７とコンデンサ６８のＣＲ時定数回路に印
加し、コンデンサ６８が所定の時定数で充電される。そ
して所定の位相角でコンデンサ６８の充電によりＰＵＴ
７１のアノード電位がゲートバイアス電圧よりも高くな
り、ＰＵＴ７１がオン動作する。

【００３６】ＰＵＴ７１がオン動作すると、定電圧ダイ
オード７２も導通し、発光ダイオード７３が点灯する。

【００３７】発光ダイオード７３からの光はフォトサイ
リスタ７７により受光され、これによりフォトサイリス
タ７７がオン動作する。こうして第１の双方向性３端子
サイリスタ５９のゲートにゲート電流が流れ、第１の双
方向性３端子サイリスタ５９がオン動作する。

【００３８】こうして第１の双方向性３端子サイリスタ
５９は第１の位相角、例えば６０°以後でオン動作し、
その後保持電流以下になるまでオン状態を保持する。

【００３９】第１の双方向性３端子サイリスタ５９がオ
ン動作するとコンデンサ５６が充電し、その充電電荷が
パルス発生巻線５５の共通巻線５５ａ及びインダクタ５
８のインダクタンスとコンデンサ５６のキャパシタンス
で決まる数ＫHzの発振周波数で減衰振動する。

【００４０】これによりパルス発生巻線５５の２次巻線
５５ｂに共通巻線５５ａとの巻線比に基づいて高圧パル
スが発生し、放電灯６０に印加する。

【００４１】一方、フォトサイリスタ７７がオン動作す
ると、中間タップｔ2 から交流電圧がフォトサイリスタ
７７を介して入力されるが、この交流電圧は定電圧ダイ
オード８４，８５の直列回路により図２に示すように定
電圧制御される。

【００４２】そしてこの定電圧制御された電圧が抵抗７
８とコンデンサ７９からなるＣＲ時定数回路に印加され
る。この電圧印加によりコンデンサ７９が抵抗７８を介
して所定の時定数で充電される。

【００４３】そしてコンデンサ７９の充電電圧が所定レ
ベルに達すると、定電圧スイッチング素子８１がオン動
作し、これにより第２の双方向性３端子サイリスタ８０
がオン動作する。

【００４４】こうして第２の双方向性３端子サイリスタ
８０のオン動作により第１の双方向性３端子サイリスタ
５９へのゲート電流がバイパスされ、第１の双方向性３
端子サイリスタ５９は第２の位相角、例えば１１０°以
前でオフ動作する。

【００４５】第１の双方向性３端子サイリスタ５９がオ
ンしている期間では数ＫHzの減衰振動の高圧パルスが放
電灯６０に印加し、放電灯６０が始動点灯するようにな
る。

【００４６】このように、抵抗７８とコンデンサ７９か
らなるＣＲ時定数回路に印加される電圧を定電圧ダイオ
ード８４，８５の直列回路により定電圧にしているの
で、商用交流電源５１の電源電圧が変動してもＣＲ時定
数回路に印加される電圧は常に一定に制御される。

【００４７】従って、電源電圧が変動しても第２の双方
向性３端子サイリスタ８０がオン動作するタイミングは
常に一定に制御され、第１の双方向性３端子サイリスタ
５９は第２の位相角で常にオフ動作することになる。

【００４８】従って、第１の双方向性３端子サイリスタ
５９のオン期間は電源電圧が変動してもそれには関係な
く常に一定となり、これによりパルス発生巻線５５から
は放電灯６０に対して常に均一な高圧パルスを印加させ
ることができる。また、第１の双方向性３端子サイリス
タ５９がオフされずに片側の半周期しかパルスが発生し
なくなるという不具合も生じないので、ランプ電極の損
傷による寿命低下も生じない。

【００４９】なお、前記実施例では１本のパルス発生巻
線５５で１次巻線５５ａと２次巻線５５ｂを構成し、１
次巻線５５ａを２次巻線５５ｂとの共通巻線とし、巻線
全体を限流インピーダンスとして作用させるものについ
て述べたが必ずしもこれに限定されるものではなく、１
次巻線と２次巻線が分離したパルストランスのようなも
のを使用し、２次巻線のみを限流インピーダンスとして
作用させるものであっても良い。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、パ
ルス発生巻線にコンデンサを介して接続した双方向性３
端子サイリスタを、常に一定の位相角でオン、オフ動作
でき、これにより双方向性３端子サイリスタのオン期間
を常に一定にでき、従って始動時に均一な高圧パルスを
安定して放電灯に印加できる放電灯点灯装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路図。

【図２】同実施例の定電圧ダイオードの直列回路の出力
波形図。

【図３】従来例を示す回路図。

【符号の説明】

５５…パルス発生巻線 ５６…コンデンサ ５９…第１の双方向性３端子サイリスタ ６０…放電灯 ６３…ランプ電圧検出回路 ６６…全波整流ダイオードブリッジ回路 ６７，６９，７０…抵抗 ６８…コンデンサ ７１…ＰＵＴ（プログラマブル・ユニジャンクション・
トランジスタ） ７３…発光ダイオード ７７…双方向性フォトサイリスタ ７８…抵抗 ７９…コンデンサ ８０…第２の双方向性３端子サイリスタ ８１…定電圧スイッチング素子 ８４，８５…定電圧ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と放電灯との間に介在するパル
   ス発生巻線にコンデンサと双方向性３端子サイリスタの
   直列回路を接続し、前記双方向性３端子サイリスタをオ
   ン、オフ動作して前記パルス発生巻線に減衰振動する高
   圧パルスを発生させ、双方向性３端子サイリスタがオン
   している間減衰振動する高圧パルスを放電灯に印加する
   放電灯点灯装置において、前記放電灯の始動時に交流電
   源電圧の半サイクル毎にその放電灯に印加する比較的高
   い交流電圧を検出して前記双方向性３端子サイリスタの
   ゲート電流を供給して前記双方向性３端子サイリスタを
   所定の位相角でオン動作する第１のスイッチング制御手
   段と、この第１のスイッチング制御手段によるオン動作
   後、交流電源によって作動するＣＲ時定数回路により所
   定時間遅延して前記双方向性３端子サイリスタのゲート
   電流をバイパスすることによって前記双方向性３端子サ
   イリスタをオフ動作する第２のスイッチング制御手段
   と、前記ＣＲ時定数回路に印加する電圧を定電圧制御す
   る定電圧制御手段を前記ＣＲ時定数回路と並列に設け、
   前記双方向性３端子サイリスタを常に半周期における一
   定の位相角でオン、オフすることを特徴とする放電灯点
   灯装置。