JPH039598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スイツチングを用いて電源電圧にほ
ぼ等しい放電電圧を有する放電灯を点灯する毎サ
イクル点灯回路に係り、無負荷動作など異常時に
も破壊することはない、信頼性の高い放電灯点灯
装置に関するものである。

〔発明の背景〕

放電灯点灯回路の小形軽量化、省電力化を目的
とした毎半サイクル点灯方式は、点灯中のランプ
電圧が電源電圧に近接している場合に変圧器によ
る昇圧を行なわないで、チヨークコイルと毎半サ
イクルの初期に１回又は複数回オンオフ動作を行
なうスイツチ回路により点灯する方式である。こ
の方式の点灯回路においては、点灯維持に必要な
インダクタンスを流れる電流の遮断エネルギーが
大きいため、ランプ寿命末期などランプが点灯灯
せず無負荷状態で動作したとき、発生パルス電圧
が過大となり、スイツチ回路保護用のアバランシ
エダイオードなどの定電圧素子の電力容量を過度
に大きくする必要がある。また、高圧放電ランプ
などにおいては、外管中の構体間で放電すること
があり、このような場合構体に振動が生じ、長期
間の間には破壊等の恐れがある。さらに、高圧放
電ランプでは瞬時の停電などで立消えた後、電源
が復帰してもすぐには再点灯できず、不点灯状態
で上記スイツチ回路が動作を続ける場合が生じ
る。ランプは全く放電しない状態で徐々に冷却さ
れていく。そして、高圧放電ランプで微放電可能
になつたとき、この微放電でランプの冷却が停止
し、それ以上進まない場合がある。しかも、この
微放電電流によつては、電極が十分な熱電子放射
を得るほぼ可熱されず、微放電状態で動作が安定
し、正常アーク放電により点灯状態に移行しない
場合が生じる。

これらの動作上の難点は無負荷時のパルス電圧
のエネルギーが過大であることによつて生じる。
なお、この種の装置として関連するものには例え
ば実開昭55−114993号公報等が挙げられる。

〔発明の目的〕

したがつて、本発明の目的は、毎半サイクル点
灯回路において、無負荷動作時の電流遮断動作を
間欠的にすることにより、発生パルス電圧の平均
エネルギーを小さくし、上記の欠点を無くした放
電灯点灯装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、点灯中のランプイン
ピーダンスは無負荷状態時に比べて著しく小さい
ため、点灯中の再点孤時のパルス電圧のピーク値
が無負荷時に比べて低下することに着目し、本発
明ではこの差電圧をアバランシエダイオードなど
の定電圧素子で検知し、無負荷時に定電圧素子に
流れる電流を用いてスイツチ回路のオンオフ動作
を間欠的にするように放電灯点灯装置を構成した
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。同図において、１は交流電源、２はチヨーク
コイル、３は放電ランプ、AB端に接続した部
分、４は交流スイツチ回路、５は全波整流器、６
はスイツチング用のトランジスタ、８はバイアス
用のダイオード、９はエミツタ抵抗、１０はSBS
（Silicon Bilateral Switch）のような電圧感応
スイツチ、１１は制御極に電流または電圧が印加
されないときはオフ状態を保つスイツチ素子で、
本実施例ではトランジスタを用いている。１５は
定電圧素子でアバランシエダイオードである。１
４はコンデンサ、１２，１３は抵抗である。

最初に、点灯中の第１図の回路動作を第４図イ
の波形を参照して説明する。時刻t₁で前の半サイ
クルの放電が終るとランプ両端電圧v_Lが０になる
ためスイツチ１０を流れる電流が保持電流以下に
低下し、スイツチ１０はターンオフする。そし
て、電源電圧v₁がt₂で０でないため、その直後に
立上る電圧により抵抗７を通してトランジスタ６
はベースドライブされAB端子間はオン状態とな
る。これにより、入力電流i₁は電源１→チヨーク
コイル２→スイツチ回路４を通して流れ、チヨー
クコイル２に電磁エネルギーを充電する。入力電
流i₁は時刻t₁〜t₂で徐々に増加して行き、それに
伴ない抵抗９の電圧、さらにはトランジスタ６の
ベース電位は徐々に上昇する。そして、時刻t₂で
のトランジスタ６のベース電位はスイツチ１０の
ブレークオーバ電圧に達し、スイツチ１０はター
ンオンする。このためトランジスタ６のベース電
流が流れなくなり、トランジスタ６はターンオフ
する。スイツチ６の電流増幅率は十分大きいの
で、抵抗７の抵抗値は十分大きく、AB端子間は
時刻t₂でオフ状態になる。時刻t₂でチヨークコイ
ル２を流れる電流Icが遮断されるため高圧パルス
V_Rが発生し、ランプ３は再点孤する。それに引
続きチヨークコイル２の充電エネルギーが電源１
の電圧に重畳してランプ３に流れ、半サイクルの
放電を維持する（時刻t₂〜t₄間）。時刻t₂〜t₄では
AB端子間にはランプ放電電圧が印加されてお
り、この電圧は抵抗７を通してスイツチ１０の電
流を保持電流以上の値に保つているので、スイツ
チ１０はターンオフすることはない。そして、時
刻t₄で半サイクルの放電が終り、AB端子間の電
圧が０になるとスイツチ１０の電流が保持電流以
下に低下しスイツチ１０はターンオフする。時刻
t₄以後、以上の動作をくり返し、定常点灯を行な
う。以上の動作において、時刻t₂，t₅，…で発生
するパルス電圧はランプ３に吸収されて低くなつ
ており、アバランシエダイオード１５のアバラン
シエ電圧以下であるためトランジスタ１１はオフ
状態を保つており、トランジスタ１１〜アバラン
シエダイオード１５の部分の回路は点灯中は全く
動作には関係ない。

ランプ３の寿命時、あるいは高圧放電ランプの
瞬時停電などよる立消え後の無負荷状態における
動作を第４図ロのランプ３の両端の電圧波形によ
り説明する。同図ロにおいてV_Rは点灯中の再点
孤電圧であり、同図イの波形図にも示している。
動作は、時刻t₁₁で電源スイツチが投入され、時
刻t₁₂までの間にパルスは発生しなかつたとする。
その場合はスイツチ１０がオフ状態を保つてお
り、極性が反転した時刻t₁₂以後、第４図イの時
刻t₁〜t₂期間と同様な動作でチヨークコイル２→
スイツチ回路４を通して電流が流れる。そして、
同図ロの時刻t₁₃でスイツチ１０がターンオンし、
トランジスタ６がターンオフすることにより、ス
イツチ回路４はターンオフし、チヨークコイル２
の両端に高圧パルスが発生する。このパルス電圧
は電源１に重畳され、ランプ３に印加されるが、
これによる吸収はないため、アバランシエダイオ
ード１５のアバランシエ電圧V_AVL以上に達し、
コンデンサ１４に充電される。この電圧は抵抗１
３を通してトランジスタ１１のベースドライブ電
流を供給するため、スイツチ１０のゲート・カソ
ード端子間が短絡される。そのため、コンデンサ
１４、抵抗１３の放電時定数で決まる時間の間、
スイツチ１０はオン状態を保ち、スイツチ回路４
は動作しない。そして、時刻t₁₆までにはコンデ
ンサ１４の放電は完了し、トランジスタ１１はオ
フ状態になるため、時刻t₁₆でスイツチ１０はタ
ーンオフし、時刻t₁₇で再びパルス発生動作を行
なう。そして、同じ動作をくり返すが、この動作
は数半サイクル間欠動作となり、目的とした動作
を達成できる。

第２図は本発明の別の実施例を示したものであ
る。この回路では第１図の場合より高いパルス電
圧を発生することが可能なようにスイツチ素子に
トランジスタ６０１とSCR６０２を直列接続し
ている。SCR２０はランプ３０１の両電極をラ
ンプ３０１の始動時に予熱するための制御スイツ
チである。２１はSCR２０のトリガー制御回路
である。コンデンサ１４の充電回路は、SCR１
７、抵抗１９を通して電源１から充電する。
SCR１７のゲート・トリガーはSCR６０２、ト
ランジスタ６０１の保護用ダイオード１５２，１
５１、ダイオード２３を通して行なう。ダイオー
ド２３は１度充電したコンデンサ１４の電荷がア
バランシエダイオード１５１→アバランシエダイ
オード１５２を通して放電しないためのものであ
る。

第２図の回路の電流遮断動作および点灯動作は
第１図の回路の場合と変りない。ただし、トラン
ジスタ６０１，SCR６０２の動作は下記のとお
りである。ターンオフ動作はランプ両端電圧の全
波整流された直流電圧により、抵抗７０２，，７
０１を通してトランジスタ６０１をターンオン
し、引続きSCR６０２をターンオンすることに
より達成される。つぎに、ターンオフ動作は、ス
イツチ１０がターンオンすることにより、トラン
ジスタ６０１のベース電流が供給されなくなり、
トランジスタ６０１はターンオフする。それによ
り、チヨークコイル２を流れる電流はコンデンサ
１６に転流し、その電圧が徐々に上昇する。その
間、SCR６０２のカソード電流は０となり、
SCR６０２のアノード電流は抵抗７０１を通し
てゲート逆電流として流れ出す。そして、コンデ
ンサ１６の電圧が保護ダイオード１５１のアバラ
ンシエ電圧に達する以前にSCR６０２はオフ状
態を回復し、スイツチ回路全体がターンオフす
る。

第２図の回路の電源スイツチ投入以後の動作は
つぎの通りである。SCR６０２、トランジスタ
６０１がオンし、所定の電流の時点でオフする
と、高圧パルス電圧が発生する。このパルス電圧
は制御回路２１を通してSCR２０をゲートトリ
ガーし、ターンオンせしめる。すると、SCR６
０２のカソード電位がゲート端より下がりターン
オンし、半サイクルのランプ電極予熱電流が流れ
る。この予熱電流が流れ終ると、再び、電流遮
断、パルス発生動作を行ない同じ動作をくり返
す。この動作でSCR２０はパルス電圧がアバラ
ンシエダイオード１５１，１５２のアバランシエ
電圧に達する以前にターンオンするため、コンデ
ンサ１４には全く充電されず、半サイクル毎のラ
ンプ電極予熱動作を確実に行なう。そして、電極
予熱に必要な所定の時間予熱した後は、パルス発
生しても制御回路２１を通してSCR２０はトリ
ガーされなくなるように制御回路２１が構成され
ているため、予熱動作は停止する。そして、高圧
パルスが発生しランプ３０１が点灯する。この場
合、ランプ３０１の始動のパルス電圧によつては
コンデンサ１４は充電されないようにアバランシ
エダイオード１５１，１５２等の定数を決めてお
く。点灯後の動作は前に述べた通りである。

ランプ３０１が点灯しない場合は、高圧パルス
はアバランシエダイオード１５２，１５１を通し
てSCR１７のゲートトリガーを行なう。これに
より、電源１の抵抗１９接続端が＋（プラス）で
あつた場合、抵抗１９、SCR１７を通してコン
デンサ１４は充電される。この電圧は抵抗１３、
トランジスタ１１のベースを通して放電すること
によりトランジスタ１１をオン状態に保ち、先に
述べた第４図ロのように電流遮断、すなわちパル
ス発生動作を間欠動作とする。

第３図は本発明のさらに別の改良された実施例
である。チヨークコイル２０１は中間タツプ付チ
ヨークコイルでスイツチ回路はその中間タツプと
電源１の他端との間に接続している。ランプ３０
２はメタルハライドランプのような高圧蒸気放電
ランプを接続しているが、蛍光ランプなど他の放
電ランプでもよい。ランプ３０２が瞬時の立消け
直後のように点灯不能の状態でスイツチ回路が動
作を続ける場合、発生したパルス電圧はダイオー
ド１５２，１５１，２３を通してコンデンサ１４
に充電される。この電圧は抵抗１３１を通してコ
ンデンサ１４１を充電し、トランジスタ１１には
コンデンサ１４１の電圧と抵抗１３２により決ま
るベース電流が流れる。このように、トランジス
タ１１のベースドライブ回路にさらに１段積分回
路を付加することにより、トランジスタ１１がタ
ーンオンするまでの時間を遅らせ、第４図ハのよ
うに時刻t₂₃，t₂₅，t₂₇に連続して複数発のパルス
電圧を発生させることが出来、その後、パルス発
生をある期間停止することが可能である。この回
路で抵抗１３１、コンデンサ４１４で構成される
CR積分回路をさらにつけ加えると、連続発生パ
ルス個数をさらに多くできる。

第５図および第６図は本発明のスイツチングト
ランジスタ６（又は６０１）のベース制御端の変
形接続実施例を示す。第５図はトランジスタ１１
のコレクタをトランジスタ６の々ベース端に接続
している。この接続でもトランジスタ１１がオン
のときトランジスタ６は非導通を保つのでパルス
発生動作を停止することができる。第６図はスイ
ツチ１０をSCR１０２とスイツチ１０１とで構
成した場合で、この場合はトランジスタ１１を用
いず、SCR１０２のゲートに直接抵抗１３と抵
抗１２との接続端を接続することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、インダクタ
ンス充電型の毎半サイクル点灯回路において、無
負荷動作時に発生する高圧パルス電圧を、定電圧
素子で検知し、CR時定数で決まる時間の間、ス
イツチ回路をオフ状態に保ち、間欠動作とするこ
とができるため、高エネルギーの高圧パルスによ
るランプスイツチ回路のの破壊を防止し、高圧放
電ランプの再始動動作を確実にすることが可能で
ある。なお、この方式はランプ始動後、動作を停
止するスタータ回路においても、無負荷動作を長
く続け種々合の問題を生じる場合には適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明による実施例
の回路図、第５図および第６図は本発明のスイツ
チ回路の一部分の変形回路図、第４図イ，ロ，ハ
は動作波形図である。 １……交流電源、２，２０１……チヨークコイ
ル、３，３０１，３０２……放電ランプ、４……
スイツチ回路、５……全波整流器、６，６０１，
１１……トランジスタ、６０２，１７，１０２…
…SCR、１０，１０１……スイツチ（SBS）、１
５，１５１，１５２……定電圧ダイオード、８，
２３……ダイオード、１４，１４１……コンデン
サ、７，９，１２，１３，１８，１９，２２，１
３１，１３２，７０１，７０２……抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源とチヨークコイルと放電ランプとの
   直列回路と上記放電ランプと実質的に並列に接続
   されて毎半サイクルの初期にオン・オフ動作を行
   なつて上記放電ランプを再点弧するスイツチ回路
   とにより構成された放電灯点灯装置にいて、上記
   スイツチ回路が上記スイツチ回路のターンオフ動
   作により発生するパルス電圧を定電圧素子で検出
   し、上記パルス電圧の値が所定値より大きい時上
   記定電圧素子を通してコンデンサに充電させ、上
   記コンデンサの放電電流により上記スイツチ回路
   の動作を停止するように構成されていることを特
   徴とする放電灯点灯装置。