JPH01232698A - 放電灯点灯装置 - 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〕 この発明は、メタルハライドランプ等の高い始動電圧を
必要とする高圧放電灯の始動及び点灯を確実に且つ安定
に行えるようにした進相形放電灯点灯装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、メタルハライドランプ等の始動電圧の高い放電灯
の進相形点灯装置としては、第１０図に示すような構成
のものが知られている。すなわち、リードピーク形より
緩い狭小磁路を形成した鉄心に２次コイルを巻回して構
成した漏洩変圧器１０１の１次側には電Ｂ１０２を接続
し、２次側には進相用の主コンデンサＣＭとランプ１０
３を直列接続した点灯回路に、パルストランスＰ、Ｔと
、このパルストランスＰ、Ｔの一端に接続したパルス発
生用コンデンサＣ２と、充電抵抗Ｒと、前記パルストラ
ンスＰ、Ｔの中間タップと前記コンデンサＣ７との間に
スイッチング素子１０４を接続してなるパルス発生回路
１０５を介在させて接続し、パルス発生用コンデンサＣ
１に充電された電荷をスイッチング素子１０４で急激に
放電させることにより、パルストランスＰ、Ｔの両端間
にパルス電圧を誘起させ、このパルス電圧をランプ１０
３に印加して始動させるように構成されている。そして
始動後は、漏洩変圧器１０１の２次コイルのインダクタ
ンスと主コンデンサＣＭによる容量性インピーダンスで
限流して点灯を続行するようになっている。

また第１１図に示すように、同じく漏洩変圧器１０１の
２次側に進相用コンデンサＣＩ４を介してランプ１０３
を接続した点灯回路に、グローランプＧＬと抵抗Ｒを直
列接続した始動器１０６を用い、グローランプＧＬのス
イッチング動作によりパルス電圧を発生させて、ランプ
１０３に印加し始動させ点灯するようにした放電灯点灯
装置などが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで始動電圧の高い、例えばメタルハライドランプ
を始動点灯させる始動パルスとしては、一般にパルス幅
がＯ５５〜２Ｕで、パルス高さが７００〜１５００Ｖの
パルスエネルギーの大きいパルスが適している。但しパ
ルス高さが２０００　Ｖ以上になると、外球内放電等の
弊害が発生するおそれがあるため、パルス高さをあまり
高くするのは好ましくない。

ところが、上記第１０図に示したパルストランスを利用
した始動器を用いた放電灯点灯装置においては、始動パ
ルスのパルス高さは十分高くすることができる。しかし
ながらパルス幅は、パルス発生用コンデンサＣ７の値と
、スイッチング素子１０４とコンデンサＣＰ間に接続さ
れているパルストランスＰ、Ｔの巻線によるインダクタ
ンスＬ□の積に比例するが、前記インダクタンスＬ□が
小さいため、始動パルスのパルス幅は数１０〃３程度と
非常に狭く、パルスエネルギーが小さいため、安定した
始動を行わせるのは困難である。

また、緩い狭小磁路を形成した漏洩変圧器を直列コンデ
ンサと組み合わせて進相形安定器を構成している場合、
始動時における２次短絡電流ｌ。

には、第１２図に示すように、比較的長い休止期間Ｔが
現れる。そのため第１３図に示すように、ランプ点灯初
期における各半サイクルの再点弧電圧上昇りが高くなり
、その発生時間ｔも比較的長くなり、ランプの立ち消え
が発生したり、フリフカ−と称するちらつき現象が生じ
易いという欠点がある。

また、第１１図に示した、グローランプからなる始動器
を用いた放電灯点灯装置においては、始動パルスのパル
ス幅が極めて小さいばかりでなく、グローランプのスイ
ッチング動作が不安定のため、パルス発生が一定せず、
ランプの始動が不安定であり、またグローランプの経時
変化により、グローランプのスイッチングの切れが悪化
し、パルス高さも低減するという欠点がある。更にラン
プ点灯初期においては、前記第１０図に示した放電灯点
灯装置と同様に、ランプの立ち消えやフリッカ−現象が
生じ易いという問題点がある。

本発明は、従来のメタルハライドランプ等の始動電圧の
高い放電灯の進相形点灯装置における上記問題点を解決
するためになされたもので、パルス幅が広くパルス高さ
の十分な始動パルスを容易に発生させて確実に始動させ
ると共に、ランプ点灯初期における立ち消えやフリッカ
−現象等が発生しないようにした放電灯点灯装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、漏洩変圧器の２次側にコンデン
サを介して放電灯を接続して点灯させる進相形放電灯点
灯装置において、２次コイル配置位置の鉄心にギャップ
を設けて漏洩変圧器を構成し、放電灯と並列に、パルス
発生用コンデンサとダイオードとの直列回路と該ダイオ
ードに並列に接続したスイッチング素子破壊防止用リア
クタンスとスイッチング素子の直列回路とからなる始動
器を配設して構成するものである。

このように構成することにより、始動器に正の半波が印
加されたときには、ダイオードを通してパルス発生用コ
ンデンサが充電され、次いで負の半波が印加されたとき
には、半波電圧とパルス発生用コンデンサの充電電圧と
が破壊防止用リアクタンスを介してスイッチング素子に
印加される。

パルス発生用コンデンサの充電電圧と半波電圧との和が
スイッチング素子の動作電圧を越えると、スイッチング
素子が導通し、スイッチング素子。

漏洩変圧器のコイル、主コンデンサ、パルス発生用コン
デンサ、破壊防止用リアクタンスの閉回路が形成されて
、パルス発生用コンデンサの充電電荷が急激に放電する
。これにより漏洩変圧器の２次コイルに高圧パルスが発
生し、ランプに印加されて始動が行われる。

この際、始動パルスの高さは、スイッチング素子の動作
電圧により十分な値に設定される。一方、パルス幅は漏
洩変圧器の２次コイルのインダクタンスとパルス発生用
コンデンサの値の積により設定されるが、本発明は上記
のように、漏洩変圧器がギャップを形成した鉄心に２次
コイルを配置して構成しているため、局部磁気飽和はな
く２次コイルのインダクタンスの直線性が改善されると
共に、僅かながら局部磁気飽和のある狭小磁路をもつ漏
洩変圧器の２次コイルに比べ大なるインダクタンスをも
たせることができる。

したがって始動パルスのパルス幅を容易に広くすること
ができて、大なるパルスエネルギーで確実な始動を行わ
せることができる。更に２次コイルのインダクタンスの
直線性が改善されているため、始動時における２次短絡
電流並びにランプ電流波形の歪みが少な（なって電流体
止期間がなくなり、それによりランプ点灯初期における
再点弧電圧上昇は低くなり、発生ずる期間も短くなって
立ち消えやちらつき現象は有効に防止される。したがっ
て放電灯の始動から定常点灯に亘るまで安定した動作を
行わせることができる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明を単巻
式漏洩変圧器と直列コンデンサとを組み合わせた進相形
放電灯点灯装置に適用した回路構成を示す図である。■
は漏洩変圧器で、第２図に示すように構成されている。

すなわち、鉄心２の中央脚鉄心２ａの一部にはギャップ
３が形成されており、該ギャップ３が設けられていない
中央脚鉄心２ａ部分には１次コイル４が配置され、ギャ
ップ３が設けられている中央脚鉄心２ａ部分には２次コ
イル５が配置されている。なお６は鉄心の窓部に設けら
れているリークコアである。

ギャップ３の長さは、通常用いられている′ａ洩変圧器
における一般的な設計条件において、０．５〜５　ｍｍ
程度で、好ましくは３〜４鶴に設定される。

またギャップ３との関係において、リークコア６の寸法
の一例を示すと、幅は鉄心窓幅の９０％以下で、積み厚
は鉄心窓幅の７５％以上に設定される。

そして、このように構成した漏洩変圧器１の１次コイル
４の一端ａとその中間タップｂとの間に電源７を接続し
、１次コイル４の他端Ｃは２次コイル５の一端ｄと直列
に接続し、２次コイル５の他端ｅと１次コイル４の一端
ａ間には主コンデンサＣ８とその放電抵抗ＲＭの並列回
路を介してメタルハライドランプ等の高圧ランプ８が接
続されている。そしてランプ８と並列に、パルス発生用
コンデンサＣ２とダイオードＤの直列回路と、該ダイオ
ードＤに並列に接続した、ＳＳＳ素子等の双方向性二端
子半導体スイッチング素子９とその破１員防止用リアク
タンス１０の直列回路とからなる始動器１１が接続され
ている。

このように構成された放電灯点灯装置において、電源７
が投入され、始動器１１に正の半波が印加されると、パ
ルス発生用コンデンサＣＰにダイオードＤを通して充電
電流が流れ充電される。次いで始動器１１に負の半波が
印加されると、パルス発生用コンデンサＣ７の充電電圧
に負の半波電圧が加わった電圧がスイッチング素子９に
印加される。

この電圧がスイッチング素子９のブレークオーバ電圧■
、。に達すると、スイッチング素子９が導通ずる。これ
により、スイッチング素子９．漏洩変圧器１の１次及び
２次コイル４，５．主コンデンサＣＭ、パルス発生用コ
ンデンサＣ１，破壊防止用リアクタンス１０の閉回路が
形成され、パルス発生用コンデンサＣ７の充電電荷が急
激に放電する。

これによって、漏洩変圧器１の２次コイル５にパルス電
圧が発生し、ランプ８に印加されてランプ８が始動する
。この始動パルスＰ発生時における２火源負荷電圧Ｖ。

２を第３図に示す。ランプ８が始動すると、漏洩変圧器
ｌの２次コイル５のインダクタンスと、主コンデンサＣ
，の容量性インピーダンスで限流され、点灯が続行され
る。

ところで上記始動器１１により発生する始動パルスＰの
パルス高さＨは、始動器１１のスイッチング素子９のブ
レークオーバ電圧■９゜の値により設定される。ブレー
クオーバ電圧ＶＩ＠の値を変えると、始動器１１におけ
る半波倍電圧波形とブレークオーバ電圧■、。との関係
を示す第４図かられかるように、ブレークオーバ電圧Ｖ
、。が■、。１から■８゜２゜■、。１．■、。４のよ
うに順次大なるにしたがって、パルス発生用コンデンサ
Ｃ７への充電が進み、パルス高さＨの高い始動パルスＰ
が得られる。

一方、パルス幅Ｗは、漏洩変圧器ｌの２次コイル５のイ
ンダクタンスとパルス発生用コンデンサＣ１の値の積に
より設定されるが、本発明においては、漏洩変圧器１の
２次コイル５はギャップを設けた鉄心上に配置されてい
るため、２次コイルのインダクタンスは大になると共に
その直線性が改善されている。したがってパルス幅の広
いエネルギーの大なる始動パルスを発生させることがで
きる。

始動パルスの具体例を示すと、２火源負倚電圧Ｖｏｚ＝
　３３０Ｖ、Ｃｐ　＝　１μＦ、スイッチング素子の■
、。−７８０ｖとした場合、パルス高さ１（＝９００■
、パルス幅Ｗ＝１．６〜２．１ｍｓの始動パルスが得ら
れた。

始動器１１の動作と同期してランプ８が始動し、２次側
が短絡状態になる場合があり、その場合には始動器１１
のスイッチング素子９にパルス発生用コンデンサＣ１か
らの急激な放電電流が流入し、スイッチング素子９が破
損するおそれが生ずるが、本発明においては、スイッチ
ング素子９と直列に破損防止用リアクタンス１０が配置
されているので、短絡電流は阻止され、スイッチング素
子９の破損を防止することができる。

また始動時には、漏洩変圧器１の２次コイル５のインダ
クタンスの直線性が改善されているため、第５図及び第
６図に示すように、２次短絡電流■、８並びにランプ電
流Ｉｔの波形の歪みが少なくなって電流体止期間がな（
なる。したがって点灯初期における再点弧電圧上昇りが
低くなり、発生する期間ｔも短くなって、立ち消えやち
らつき現象は有効に防止され、始動から定常点灯に到る
まで安定した動作を行わせることができる。

第７図は、本発明の他の実施例を示す回路構成図である
。この実施例は、本発明をセミ複巻式の漏洩変圧器と直
列コンデンサを組み合わせた進相形放電灯点灯装置に適
用したものである。２１はセミ複巻式漏洩変圧器で、ギ
ャップの設けられていない中央脚鉄心部分に１次コイル
４ａと通常の変圧器用の第１の２次コイル５ａとを巻き
込んで配置し、ギャップの設けられている中央脚鉄心部
分には、本来の漏洩変圧器用２次コイル５ｂを配置した
ものである。そして両２次コイル５ａ、５ｂを直列接続
し、直列接続した両２次コイル５ａ。

５ｂの両端間に直列主コンデンサＣＩ４を介してランプ
８を接続し、ランプ８と並列に始動器１１を接続したも
ので、前記第１実施例と同様に動作し、同様な作用効果
が得られるものである。

第８図は、本発明の更に他の実施例を示す回路構成図で
ある。この実施例は、本発明を、完全複巻式の漏洩変圧
器と直列コンデンサを組み合わせた進相形放電灯点灯装
置に適用したものである。

図において、３１は完全複巻式漏洩変圧器で、ギャップ
の設けられていない中央脚鉄心部分に１次コイル３１ａ
を配置し、このギャップの設けられていない中央脚鉄心
部分とギャップの設けられている中央脚鉄心部分に跨が
って２次コイル３１ｂを配置したものである。そして２
次コイル３１ｂの両端間に主コンデンサＣＭとその放電
抵抗Ｒイの並列回路を介してランプ８を接続し、ランプ
８と並列に始動器１１を接続したものであり、前記第１
及び第２実施例と同様にパルス幅の広い始動パルスを発
生してメタルハライドランプ等の始動電圧の高い放電灯
を確実に始動させると共に、点灯初期における立ち消え
やちらつき現象を有効に防止して安定した点灯を行わせ
ることができる。

第９図は、本発明の更に他の実施例を示す回路構成図で
ある。この実施例は、第１図に示した第１実施例におい
て、漏洩変圧器１の１次側にチョーク１２を直列接続し
て構成したものである。この実施例によれば、前記第１
実施例の作用効果の他に、次のような作用効果を奏する
ものである。すなわち、漏洩変圧器Ｉの１次側に直列接
続したチョーク１２によりリアクタンスが増加するため
、−層電流波形が改善されると共に、２次側の主コンデ
ンサＣ，Ｉの容量を小さくでき、それにより主コンデン
サ電圧が高くなるため、点灯維持電圧（＝主コンデンサ
電圧Ｖｃ　　２火源負荷電圧■。２）が高くなり、立ち
消え防止性能が更に向上できる。

また−触に進相形安定器を用いた放電灯点灯装置を発電
機を用いて駆動する場合、２次短絡１次電流Ｉ！ｌは、
はぼ９０＠の進相電流なので、始動時には発１を機は進
相運転となり制御が困難となる。

したがって２次短Ｖ＆１次電流＋ｓ＋を定常時入力電流
■１の５０〜６０％以下にする必要がある。本実施例に
おいては、漏洩変圧器ｌの１次側に直列にチョークを接
続しているため、始動時の入力電流すなわち２次短絡１
次電流■、を、定常時入力端子Ｉｔ　の５０〜６０％程
度に容易に設定することができる。したがって発電機を
電源とした場合においても、発電機にトラブルを発生さ
せず、多数のランプを一括して電源に投入して点灯する
ことができる。

また、この実施例は単巻式の漏洩変圧器を用いるばかり
でなく、セミ複巻式あるいは完全複巻式の漏洩変圧器を
用いたものにも勿論適用できるものである。

上記各実施例では、始動器を構成するスイッチング素子
としてＳＳＳ素子の如き双方向性二端子半導体スイッチ
ング素子を用いたものを示したが、スイッチング素子と
してはＳＣＲやトライアック等を用いることもできる。

また上記各実施例において、主コンデンサＣＭと始動器
のパルス発生用コンデンサＣ１を、３端子付コンデンサ
として一体化することにより、始動器の小型・軽量化と
コストの低減化を計ることができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、漏洩変圧器のギャップを設けた鉄心に配置した２次コ
イルの大なるインダクタンスにより、パルス幅の広い始
動パルスを発生させることができ、大なる始動エネルギ
ーで始動電圧の高い高圧放電灯を確実且つ安定に始動さ
せることができる。また漏洩変圧器の２次コイルのイン
ダクタンスの直線性が改善されるため、始動時の２次短
絡電流及びランプ電流の波形が改善され、電流体止期間
がなくなり、したがってランプ点灯初期における各半サ
イクルの再点弧電圧上昇の高さ及び発生期間が、それぞ
れ低く、短くなり、立ち消えやちらつき現象が有効に防
止される。またランプ点灯時の再点弧電圧が低くなるた
め、ランプの電極における熱電子衝撃等も少なくなり、
ランプの長寿命化を計ることができる。

また始動が容易になるため漏洩変圧器の２次電圧を低く
することが可能となり、したがって漏洩変圧器の小型、
軽量化を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る放電灯点灯装置の第１実施例を
示す回路構成図、第２図は、その漏洩変圧器の構成を示
す概略図、第３図は、始動パルス発生時の２次無負荷電
圧波形を示す図、第４図は、半波倍電圧波形とスイッチ
ング素子のブレークオーバ電圧との関係を示す図、第５
図及び第６図は、第１実施例における２次短絡電流波形
及びランプ電流波形を示す図、第７図は、本発明の第２
実施例を示す回路構成図、第８図は、本発明の第３実施
例を示す回路構成図、第９図は、本発明の第４実施例を
示す回路構成図、第１０図及び第１１図は、従来の放電
灯点灯装置を示す回路構成図、第１２図は、従来の放電
灯点灯装置における２次短絡電流波形を示す図、第１３
図は、同じくランプ点灯初期の再点弧電圧上昇波形を示
す図である。 図において、１は漏洩変圧器、３はギャップ、４は１次
コイル、５は２次コイル、８はランプ、９はスイッチン
グ素子、１０はスイッチング素子破壊防止用リアククン
ス、１１は始動器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、漏洩変圧器の２次側にコンデンサを介して放電灯を
   接続して点灯させる進相形放電灯点灯装置において、２
   次コイル配置位置の鉄心にギャップを設けて漏洩変圧器
   を構成し、放電灯と並列に、パルス発生用コンデンサと
   ダイオードとの直列回路と該ダイオードに並列に接続し
   たスイッチング素子破壊防止用リアクタンスとスイッチ
   ング素子の直列回路とからなる始動器を配設したことを
   特徴とする放電灯点灯装置。