JPH0340394A - ランプ点灯回路 - 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） 本発明は電圧逓倍技術を用いた簡単で非抵抗性の回路を
使用する高圧ナトリウム（ＨＰＳ）ランプの始動、点灯
維持、および再始動用の改善された回路に関する。

（従来の技術） 周知のようにＨＰＳランプは一般に始動が難しく、ラン
プがその温度を上げるに充分な通電後に消灯された場合
のその再始動のために特殊な回路が必要である。これは
通常ホット再始動と呼ばれ、ライン電圧よりかなり高い
電圧をランプにかけなければならないことが知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 始動および点灯維持のための回路と同様にそのようなラ
ンプのホット再始動のための多くの回路が開発されてお
り、それらの多くは極めて満足すべきものである。しか
しながら通常用いられる点幻維持回路は始動動作を行わ
せるために通常のバラストとは別に多くの抵抗および／
またはパルス変圧器を含んでいる。一般には低抵抗では
あるが大電力のこれら抵抗はかなりの発熱を伴うからそ
の熱が他の部品を損偏させることのないようにその熱を
排出するか四路をパッケージとするための特別の設計が
必要である。更に、発熱に加えて抵抗損が大きく、また
抵抗とパルス変圧器の使用により回路のコストが大きく
なる。

本発明の目的は損失を生じさせ熱を発生する抵抗性の要
素を必要としないという点で非抵抗性であるホット再始
動回路を有する、ＨＰＳランプ始動、点灯維持およびホ
ット再始動回路を提供することである。

他の目的は簡単であって部品の数が少なく且つパルス変
圧器を含まない回路を提供することである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明の高圧
）ＩＰＳランプの始動、点灯維ｔｊｉおよびホット再始
動回路は、交流電源に接続可能な端子と、高圧ナトリウ
ムランプに接続可能なコネクタ手段と、交流電源にまた
がるランプと直列となるようにこれら端子間に接続され
た誘導性のバラストから成る。このバラストは第１およ
び第２巻線部分を有し、それらの間にタップを備えてお
り、第２巻線部分の巻回数は第１巻線部分より充分大と
なっている。半導体スイッチがバラストの第１部分とラ
ンプコネクタとの接続部に接続され、またコンデンサが
タップと半導体スイッチの他端との間に接続される。電
圧応答のブレークダウン装置がこのスイッチに並列とな
っており、コンデンサ電圧に応じ、それがしきい値とな
ったときブレークダウンしてスイッチを導通させるよう
になっている。このスイッチとコンデンサは第１巻線部
分に接続されてスイッチが導通したときパルス電流がこ
の第１部分を流れて第２部分に大電圧を誘導し、それが
ランプに加えられてそれを点灯させる。充電回路がタッ
プとラインの他方の側との間に接続されており、この回
路は第１ダイオードとそれに直列のポンピングコンデン
サと、それに直列のチョークと、第１ダイオードとは逆
極性であってポンピングコンデンサと、上記スイッチと
コンデンサとの間の接続点との間に接続された第２ダイ
オードを含んでいる。これらのダイオードの極性はポン
ピングコンデンサが各交流サイクルの半分において充電
され、コンデンサが他の半サイクルにおいて、電源の振
幅よりポンピングコンデンサの電荷に比例する量だけ高
い電圧まで充電されるようにするものであり、コンデン
サの電圧がブレークダウン装置の導通まで各サイクルで
増大するようにしている。

（実施例） 第１図に示す回路においては端子１０と１１により一般
に２４０Ｖのライン電圧を有する適当な交流電源に接続
しうるようになっている。力率改善コンデンサ１２が端
子１０と１１の間に接続されている。誘導性のバラスト
１４の一端は端子１０に、他端は高圧ナトリウムランプ
１６の一方の端子に接続される。ランプ１６の他方の端
子は端子１１に接続される。かくしてバラスト１４とラ
ンプ１６は交流電源に対して直列回路をつくる。

バラスト１４は第１巻線部分１８とそれに誘導的に結合
された第２巻線部分１つを有するようなタップ形バラス
トであって、部分１８の巻線回数は部分１９のそれより
著しく少なく、好適にはバラストの巻回総数の約５％程
度となっている。タップ２０が巻線部分１８と１９の接
続点に設けである。

シリコン制御整流器（ＳＣＲ）等の半導体スイッチ２２
のアノードがバラストの第１部分１８の端部に接続され
ており、コンデンサ２４の一端がタップ２０に接続され
ている。このコンデンサ２４の他端は抵抗３７を介して
５ＣＲ２２のカソードに接続される。サイダック（双方
向性２端子サイリスタ）２６あるいは他のブレークダウ
ン装置が５ＣＲ２２のゲートとアノードの間に接続され
る。サイダック２６の特性が限流を必要とする場合には
限流抵抗２８がそれに直列に接続される。

以上から明らかなように、５ＣＲ２２、コンデンサ２４
およびサイダック２６はコンデンサ２４の電圧があるレ
ベルまで増大したとき、例えばそれがブレークダウン装
置のしきい値電圧になり、あるいはそれを越えたときサ
イダック２６が導通して５ＣＲ２２を導通させ、そして
コンデンサ２４を巻線部分１８を通して放電させるよう
に接続されている。これら巻線は誘導結合させているか
ら、在線部分１８は変圧器の１次巻線として作用して、
より巻回数の大きい巻線部分１９に電圧を誘導し、高電
圧をそこに発坐させ、この高電圧がランプ１６に加えら
れる。この形式の回路においては巻線関係を適正に選ぶ
ことによりランプを点灯させるに充分な高い電圧を発生
することができる。

コンデンサ２４の充電回路がタップ２０と端子１１の間
に接続される。この充電回路は第１ダイオード３０、ポ
ンピングコンデンサ３２および無線周波チョーク３４を
含み、これらはタップ２０と端Ｔ−ｌｌの間で直列とな
っている。第２のダイオード３６がコンデンサ２４とコ
ンデンサ３２の間に接続されており、その極性はダイオ
ード３０とは逆である。

５ＣＲ２２、サイダック２６、コンデンサ２４゜３２、
ダイオード３０．３６およびチョーク３４を含む回路を
スタータ回路４０と呼ぶ。このスタータ回路４０の動作
を次に述べる。

交流電源の半サイクルにおいて７伍流はチョーク３４、
コンデンサ３２およびダイオード３０を通じて流れてコ
ンデンサ３２を充電する。このコンデンサはコンデンサ
２４より充分小さい、例えば約０．０４７μＦのような
値をもつように選ばれる。次の半サイクルにおいてコン
デンサ２４が充電され、コンデンサ３２の電圧がその半
サイクルにおいて加わってコンデンサ２４に２．７ミリ
ジユ一ル程度のエネルギーを与える。５μＦ程度のコン
デンサ２４は１サイクルにおいて電源からのエネルギー
とコンデンサ３２からのエネルギーより多量のエネルギ
ーを必要とする。従って、次の半サイクルではコンデン
サ３２は再び充電されてその次の半サイクルでコンデン
サ２４に再びエネルギーを与え、サイクル毎にこのポン
ピング作用によってコンデンサ２４の電荷を増大させる
。上記の値をもつコンデンサについては、サイダック２
６を適当なブレークダウンレベルにする５２０Ｖのレベ
ルまでコンデンサ２４を充電するには約２５サイクルが
必要である。

コンデンサ２４の電圧がサイダック２６のブレークダウ
ン電圧になると、サイダック２６は導通し、５ＣＲ２２
を導通させそしてコンデンサ２４を巻線部分１８を介し
て放電させ、それにより巻線部分１９に高電圧を発生さ
せる。大形のコンデンサ２４はリアクトル１４の磁場に
例えば０．６７６ジユールのような、従来のＨＰＳスタ
ータの０．００５３ジユールと比較するとかなり大量の
エネルギーを与え、これがバラスト１４のコアを比較的
に高度に励起する。対応する崩壊磁界をつくるこの高度
に励起されたバラスト１４はランプ１６を冗全に放電さ
せ、そして低インピーダンス状態にし、この放電が運営
の交流電源により維持しうるようにする。コンデンサ２
４の放電は崩壊磁界により発生される接続電流と同じ方
向であって、５ＣＲ２２がこの崩壊磁界のエネルギーに
よりコンデンサ２４に与えられる瞬間的な逆バイアス電
圧によってオフとなるときにランプに流される電流を発
生する。

大形のコンデンサ２４のこの制御された段階的充電では
大きい電力損失を発生することのある大電力低直列抵抗
は不要である。このように、この回路は非常に効率がよ
く、熱を発生しない。

１０オームの巻線抵抗３７をすでに述べたように５ＣＲ
２２に直列に入れて高電圧パルスのピークを低くしその
パルスの幅を長くしている。これにより誘導性ストレス
が減少し、そのため安価な磁性部品を使用できるように
なる。この付加された抵抗は保持に小さいから、測定ｈ
１能な発熱を生じさせることはない。

ＳＣ：Ｒ２２が導通すると、バラスト１４に生じた高電
圧はランプ１６と同様にチョーク３４にも加えられる。

このチョーク３４はパルス周波数において非常に大きい
インピーダンスを与えるから、大部分の電圧がランプ１
６に加わり、スタータ同線４０の各部品をこの高電圧に
対して保護する。

コンデンサ１２もランプ１６の分市容量系にこの高電圧
が与えられるようにするための高周波バイパス素子とし
て作用する。何らかの理由でランプ１６が再点灯しない
ときは上述の高電圧サイクルが点灯するまでくり返され
る。ランプが再点灯すると、ランプの動作電圧がスター
タ回路４０の電圧を約１１０ボルトに固定し、それによ
りランプの動作中の高電圧発生プロセスを自動的にオフ
とさせる。

第２図はスタータ回路４０の他の形のバラストと共に使
用したものであり、この回路はタップ形自動ラグバラス
ト４４を有する。バラスト４４は、中性点４８およびタ
ップ４９，５０，５１．５２を有する１次巻線４６をＨ
し、これらタップは例えば１２０ボルト、２４０ボルト
、２７７ボルトおよび４８０ボルトに夫々接続しうる。

このバラストは更に２次巻線５４を有し、この巻線はタ
ップ５６を有して第１および第２巻線部分５８と５９を
形成しており、これら部分は前記の部分１８と１９と同
様にランプとスタータ回路４０とノ（に機能する。バイ
パスコンデンサ５７を２次巻線のスタート端と中性点４
８間に接続してスタート電流に対して低インピーダンス
の電路を与えることができる。この回路とその機能は第
１図に示すものとほぼ同様である。

第３図はスタータ回路の他の実施例を示す。このスター
タ回路６０は第１図と同様に交流電源、バラストおよび
ランプに接続される。このスタータ回路６０は６００Ｗ
の高圧ナトリウムランプ１６用に特に適したものである
。

スタータ回路６０の始動およびホット再始動部分は原理
的には第１図のものと同じであるが、より尖際的な部品
を示している。例えばコンデンサ６２は５μＦ、４００
Ｖｄｃのコンデンサであって、３５Ａ、８００Ｖの５Ｃ
Ｒ６３に接続される。

４個のサイダック６４が５ＣＲ６３のゲートとアノード
の間に接続されており、各サイダック６４のブレークダ
ウン電圧は１３５Ｖである。これらサイダックは６８０
オームの抵抗６５に直列となっている。

ポンピングコンデンサ６６は０．０４７μＦ１６３０Ｖ
ｄｃのコンデンサであって、チョーク６７は直列となっ
た２個の夫々５０ｍＨのチョークからなる。第１図のダ
イオード３０は２個のダイオード６９で置き換えられて
おり、これらダイオードの夫々は３Ａ、６００Ｖの整流
器である。

ダイオード６９と同じ旧式の２個のダイオード６８が第
１図のダイオード３６の代わりに用いられている。

これらの部品の変更に加えて、第３図の回路はランプ１
６が点灯できないときにこのスタータ回路を不動作とす
るためのディスエーブル回路をｈ゛する。このディスエ
ーブル回路はサーモスタット形スイッチ７０を含む。こ
のスイッチ７０はポンピングコンデンサ６６とダイオー
ド６８からなる充電回路と直列になって、ポンピングコ
ンデンサとコンデンサ６２を接続している。スイッチ７
０は通常は閉じたスイッチであって例えば１１０℃のよ
うな温度で開く。加熱抵抗７２がダイオードとコンデン
サからなるこの充電回路に並列に、そしてチョーク６７
に直列に接続されてこの一路が付勢されると抵抗７２に
電流が流れるようになっている。抵抗７２とスイッチ７
０は、抵抗７２の加熱によりスイッチ７０の温度が、周
囲温度により約３分から５分間上昇するように制御され
た熱的関係をもつように配置される。スイッチ７０が開
くと、エネルギーコンデンサ６２の段階的充電が停止す
る。スイッチ７０は電源電力がオフとなり、次にオンに
もどるまで抵抗７２の電流が接続するために開いたまま
となる。

この自動的な遮断特性はランプ】６の故障時の誘電体部
品の高電圧によるストレスを制限するために製品の寿命
と信頼性を向上させるものである。

第４図は、抵抗７８とチョーク８０に直列となったコン
デンサ７６を含む従来のＨＰＳ点灯装置を用いた第３図
の回路を基本とする回路を示しており、サイダック８２
または他の同様なブレークダウン装置がこの抵抗−コン
デンサ間の接続点とバラスト１４のタップとの間に接続
されている。

この回路はサイダックのブレークダウン電圧となるまで
抵抗７８はチョーク８０を通じてコンデンサ７６の電荷
を蓄積しそこでコンデンサ７６がバラストの第１部分１
８を介してｈｋ電して点灯電圧パルスをつくることによ
り従前通りに動作する。

当業者には明らかなように部品７６．７８゜８０．８２
を含む回路は周知である。この回路のこの部分はランプ
１６が冷えているときの通常の始動条件下でランプを始
動するように動作しうる。

通常、ランプは高電圧であって、比較的低エネルギーの
パルスで始動され、点弧およびアークの持続を行わせる
。しかしながら、そのような回路は一般にホットな状態
のランプの再始動には有効でない。回路４０または６０
は問題のないコールドランプの動作の開始にＨ効な従来
の始動回路によりこのホット再始動を行わせるために用
いることができる。これら２２の回路は互いに関連して
動作しそして何らの問題なく同じ始動構成に接続するこ
とができる。

第５図は第１図と基本的には同じであるが動作において
は熱的ではなく電子的であるカットオフ回路８６を含ん
でいる回路を示している。回路８６は１００μＦ程度の
、コンデンサ２４よりかなり大きい値を有するコンデン
サ８８を含む。約１００　ＫΩの放電抵抗９０がコンデ
ンサ８８と並列になっている。コンデンサ８８の直列充
電回路は抵抗９２とダイオード９４を含み、ダイオード
９４はコンデンサ２４の電荷とは逆の電荀がコンデンサ
８８に生じるような特性とされている。コンデンサ８８
はコンデンサ２４の充電路内にあるが、その値がかなり
大であるためコンデンサ８８の電荷の蓄積は比較的低い
率で行われる。コンデンサ８８の充電ｎ、１７間はその
容量と１５ＯＫΩ程度の抵抗９２により主として決まる
。

この回路が付勢されると、コンデンサ８８の直列電圧が
、コンデンサ２４に累積した前述の電圧に、サイダック
２６のブレークダウンを生じさせるには適当でない程度
に逆方向に近づくまでゆっくり上昇する。良好なランプ
は一般に第１パルスで始動する。０．２２μＦのポンピ
ングコンデンサ３０を用いることにより、０．４５秒毎
に１個のパルスが発生する。回路８６についての上記の
値を用いると４パルス後にパルスが停止しそして切られ
ている電力が再び入れられてスタータ回路が再び作動す
るときにのみ再び開始される。

このカットオフ回路は−３０”Ｃがら＋９０”Ｃまで変
化しうるランプのハウジングにおける周囲温度の変化に
ついて補填の必だがないという点で熱的なカットオフ回
路よりを利である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば損失と発熱のない、し
かも構造が簡１１１で部品数が少ない、安価なホット再
始動の可能なＨＰＳランプの点灯回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるホット再始動回路の接続図、第
２図は自動ラグバラストを用いた第１図と同様の回路の
接続図、第３図は熱的なディスエーブル装置を有する本
発明の他の実施例を示す接続図、第４図は本発明による
始動および点灯維持回路の他の実施例を示す接続図、第
５図は電子的ディスエーブル装置を有する本発明の他の
実施例を示す接続図である。 １２・・・力率改善コンデンサ、１４・・・誘導性バラ
スト、１６・・・高圧ナトリウムランプ、１８・・・第
１巻線部分、１９・・・第２巻線部分、２０・・・タッ
プ、２２・・・半導体スイッチ（ＳＣＲ）　、２４・・
・コンデンサ、２６・・・サイダック、２８・・・限流
抵抗、３２・・・ポンピングコンデンサ、４ｏ・・・ス
タータ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記要件の組合せから成る高圧ナトリウムランプの
   始動、点灯維持およびホット再始動のためのランプ点灯
   回路。 （イ）交流電源に接続可能な第１および第２端子； （ロ）高圧ナトリウムランプに接続可能なコネクタ手段
   ； （ハ）第１巻線部分と上記第１端子に接続されそしてこ
   の第１巻線部分より大きい巻線回数を有する第２巻線部
   分と、これら部分間の接続点に設けられたタップとを有
   し、上記第１端子と上記コネクタ手段の１個に接続され
   て使用時に上記交流電源にまたがり上記コネクタ手段に
   接続したランプと直列に挿入される誘導性バラスト； （ニ）一端においてこのバラストに接続されて上記第１
   部分がこの一端と上記タップとの間に接続された、制御
   可能な導電路を有する半導体スイッチ； （ホ）上記導電路の他端と上記タップとの間に接続され
   たコンデンサ； （ヘ）上記交流電源の振幅より大きいブレークダウン電
   圧を有し、上記コンデンサの電圧に応答してその電圧が
   ブレークダウン電圧を越えたとき導通して上記スイッチ
   を導通させ、それにより上記バラストの上記第１部分に
   電流が流れて上記ランプコネクタ手段に、それに接続さ
   れたランプを点灯させるべく加えられる高電圧を上記第
   ２部分に誘導するための、上記スイッチに接続された電
   圧応答ブレークダウン装置； （ト）上記タップと上記第２端子の間に接続されており
   、そして直列となった第１ダイオードとポンピングコン
   デンサとチョーク、並びに上記コンデンサとポンピング
   コンデンサとの間に接続され、上記ポンピングコンデン
   サが各交流サイクルの半分のペリオドにおいて充電され
   上記コンデンサが他の半分のペリオドで上記電源の半サ
   イクルの振幅より上記ポンピングコンデンサの電荷に比
   例する量だけ高い電圧に充電され、上記コンデンサの電
   圧が、上記ブレークダウン装置が導通するまで各サイク
   ルにおいて増大するように上記第１ダイオードとは逆極
   性となった第２ダイオードを含む充電回路。 ２、前記ランプが点灯されないときに予定のインターバ
   ル後に前記ポンピング回路手段を減勢させる回路手段を
   更に含む、請求項１記載の回路。 ３、前記ポンピング回路手段を減勢させる回路手段は前
   記コンデンサ用の充電回路に接続する第３コンデンサと
   、上記コンデンサの電荷に対向する方向に前記第３コン
   デンサを充電して上記コンデンサを前記ランプに加えら
   れるべき高電圧を発生するについて無効となるようにす
   るように極性を与えられたダイオードを含む、上記第３
   コンデンサを充電するための充電回路手段と、から成り
   、上記第３コンデンサは上記コンデンサより大きい値を
   有すると共に上記コンデンサが、上記第３コンデンサの
   電荷が上記コンデンサを無効にするに充分なものとなる
   前に予定の複数回放電するように長い時定数を有する、
   請求項２記載の回路。 ４、前記第２ダイオードと直列となった通常は閉じた熱
   的に作動されるスイッチと、前記交流電源に接続された
   加熱用抵抗とを更に含み、この加熱用抵抗とこのスイッ
   チがこの抵抗の電流がこのスイッチの温度を上昇させる
   ように良好な熱交換関係に装着されており、そしてこの
   スイッチは予定の回路動作インターバル後に開いて前記
   ランプがこのインターバル中に点灯していないとき前記
   ポンピング回路を不活性にするように選ばれている、請
   求項１記載の回路。