JPH04206392A

JPH04206392A - 放電灯の起動点灯回路

Info

Publication number: JPH04206392A
Application number: JP33671390A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ishida; 耕一石田
Original assignee: TAKAYAMA SOGO
Current assignee: TAKAYAMA SOGO
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-28

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、水銀灯、高圧ナトリュム灯及びメタルハライ
ドランプ等の高圧放電灯を初期放電させる放電灯の起動
点灯回路に関する。

（従来の技術）従来、この種の起動点灯回路では、鉄心型巻き線のチョ
ークやり一ケージトランス等の電磁型の起動点灯安定器
を用いて、商用交流電源からの交流電圧を整流器で一定
の直流高電圧に整流して高圧放電ランプに供給し、上記
高圧放電灯の放電を行っていた。また、高圧放電灯の放
電開始電圧は、通常の点灯維持電圧より高く、特にナト
リュム灯等はその差か大きいので、従来の電磁型の安定
器では、回路のチョークやトランスのりアクタンスを変
化させることによりこれを解決し、さらに高い放電開始
電圧が必要な時は、回路のりアクタンスのキックパルス
を利用していた。

（発明が解決しようと課題）ところが、高圧放電灯は、消費電力の大きいものが多い
ので、電磁型の安定器もこれに伴い大型で重量も重く高
価なものとなり、また任意の調光が必要な場合にもこれ
に対応できないという欠点があった。

そこで、上記電磁型の安定器の代わりに電子回路で構成
された電子安定器が提唱されているが、上記電子安定器
には、起動電圧を印加して放電灯の放電を開始させる起
動点灯回路が必要になっていた。

本発明は、上述した事情に基づいてなされたもので、そ
の目的とするところは、通常の点灯維持電圧より高い放
電開始電圧を容易に得ることができる放電灯の起動点灯
回路を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、放電灯の放電が開始される
と、定常の放電維持電圧による正常点灯を行うことがで
きる放電灯の起動点灯回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段）この発明は、電源から供給される電源電圧を整流し、該
整流された電圧に基つき放電灯の起動及び点灯を行う放
電灯の起動点灯回路において、前記整流された電圧を加
圧及び減圧して放電灯供給電圧を発生させて前記放電灯
に供給する電圧供給手段と、前記電圧供給手段からの放
電灯供給電圧に、インダクタンス特性による所定の脈動
電圧を重畳する重畳手段と、前記放電灯供給電圧の供給
に応じた当該放電灯の放電開始を検出する放電検出手段
と、前記放電検出手段が放電開始を検出した際には、前
記電圧供給手段を制御し、前記放電灯供給電圧を減圧さ
せる供給制御手段と、前記放電開始の検出後、定常状態
で前記放電を維持させる放電維持手段とを備えて構成さ
れている。

（作用）この発明の起動点灯回路によれば、電源電圧を加圧して
放電開始電圧より高い起動電圧を放電灯に供給し、放電
開始を検知すると、放電開始電圧の供給を調整して、定
常の放電維持による点灯に移行する。

従って、放電開始電圧より高い起動電圧の供給が可能に
なり、放電灯は迅速に放電することができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を第１図乃至第４図の図面を参
照して説明する。

第１図は、本発明に係る放電灯の起動点灯回路の一実施
例を示す回路図である。図において、商用交流電源１０
からの電源電圧は、オートトランス１１で昇圧され、さ
らに整流器１２で直流電圧に整流される。整流器１２で
整流された直流電圧は、放電開始電圧としてスイッチン
グ用のトランジスタ１３を介してコイル１４に印加され
る。

なお、実施例では、オートトランスを用いてい　−るが
、これに限らずｎ倍電圧整流器でもよい。

コイル１４は、放電開始電圧に所定の脈動電圧を重畳し
た電圧の放電開始電圧を水銀灯等の放電灯１５に供給し
ており、放電開始電圧は、コイル１４のインダクタンス
特性によって抑えられ、徐々に放電維持電圧に近つく。

放電灯Ｉ５は、この放電を開始するに充分な放電開始電
圧が供給されると、直ちに放電を開始する。例えば、放
電灯１５のカス活性後の状態における定常の放電電流を
２，３［：Ａ）とし、その時の端子電圧を１００　［’
Ｖ）とすると、上記放電灯１５の端子電圧特性は、放電
を開始する際に、第２図に示すように変化させるのが望
ましい。そこで、本実施例では、第３図（ａ）〜（ｄ）
の出力波形で示すような電圧を上記放電灯１５に印加す
ることによって、放電を開始させている。すなわち、第
３図（ａ）は、放電の起動時を示し、出力波形は断続モ
ードで、放電電流としては０．２［Ａ）が流れている。

第３図（ｂ）は、放電の起動時から１分後を示し、出力
波形は断続モードで、放電電流としては０．８９　ＣＡ
］が流れている。第３図（Ｃ）は、放電の起動時から４
分後を示し、放電電流としては２．１（Ａ）か流れてい
る。第３図（ｄ）は、放電の起動時から５分後を示し、
放電電流としては２．３［Ａ）が流れている。

抵抗１６は、放電灯１５の放電により発生する放電電流
が流れる放電電流検知用の抵抗である。

上記放電電流が抵抗１６に流れると、オペアンプ２０の
子端子には電圧が発生する。また、抵抗１７゜１８は、
放電灯１５の放電時に上記放電灯１５に流れる電流を定
常の放電電流（実施例では、２．３〔Ａ〕）にするため
の基準電圧を設定するための分圧抵抗で、電源１９から
の電圧に基づいて設定した基準電圧をオペアンプ２０の
一端子に印加している。

オペアンプ２０は、上記子、一端子に供給される電圧を
比較し、比較結果に応じて変化する出力電圧をパルス幅
制御回路（以下、ｒＰＷＭ」という。）２１に印加して
いる。

ＰＷＭ２１は、オペアンプ２０からの出力電圧が加わる
と、上記出力電圧に応じて出力するパルスのパルス幅を
増減し、上記増減したパルス幅の電圧をトランジスタ１
３のベースに加えている。

上記電圧が加わると、トランジスタ１３は、そのパルス
幅に応じてオンになり、整流器１２からの放電開始電圧
は、トランジスタ１３のオンの時間だけコイル１４に印
加される。

次に、第１図に示した起動点灯回路の動作を説明する。

商用電源１０からの電源電圧は、オートトランス１１で
放電を開始するに充分な電圧に昇圧され、トランジスタ
１３のコレクタに加わる。この時点で放電電流は、まだ
抵抗１６に流れていないので、ＰＷＭ２１のパルス巾は
、最大のパルス巾である。

このため、トランジスタ１３は、全開となり、放電灯１
５にはコイル１４を介して放電を開始するに充分な起動
電圧が加わる。このため、放電灯１５は、第２図に示す
ように、ただちに放電を開始する。上記放電が開始され
ると、放電電流が抵抗１６に流れ、オペアンプ１９の子
端子に放電電圧が発生する。また、上記オペアンプ１９
の一端子には、分圧抵抗１７．１８で分圧された基準電
圧が印加され、上記基準電圧と放電電圧とにより、オペ
アンプ１９の出力端子の電圧が変化する。上記出力端子
の電圧が変化すると、ＰＷＭ２１は、出力する出力パル
スのパルス巾を減少させる。これに伴って、トランジス
タ１３のオン時間は、制御され、電圧減少方向に働き、
放電灯１５に印加する電圧を定常の放電維持電圧まで低
下させ、放電灯１５に流れる電流は予め設定した電流値
に維持されて、通常の点灯状態に移行する。これにより
、放電灯１５内のガスは活性化し、点灯が可能になる。

放電灯１５の点灯後には、ＰＷＭ２１は、放電灯１５に
流れる放電電流が設定電流（実施例では、２．３〔Ａ〕
）になるように、トランジスタ１３のパルス中制御を行
い、端子電圧を１００　（Ｖ）にし、放電電流を２．３
［Ａ）にしており、これにより放電灯１５は、安定した
放電を継続することができる。

従って、商用電源の電源電圧（１００〔Ｖ）　）が深夜
等の負荷の少ない時間帯で上昇した場合、従来のトラン
ス型の安定器では、第４図に示すように、水銀灯等の放
電灯１５の照度は、不必要に明るくなって、第５図に示
すように、消費電力が大幅に上昇して高価な水銀灯管の
寿命を下げる結果となるが、本実施例の起動点灯回路を
電子安定器として用いれば、商用電源の電源電圧が変動
しても、電子安定器は、ＰＷＭ２１のパルス巾制御によ
り、起動時には点灯維持電圧と同程度の放電開始電圧を
放電灯に加え、放電開始後は一定の放電維持電圧になる
ように電圧を徐々に上げて、上記放電灯に加えることが
できるので、常に一定の照度、電力を保つ定照度及び定
電力を実現でき、一定の消費電力によって放電灯を放電
させることかできる。

また、上記起動点灯回路を適切な設定にすることにより
、電力消費の効率が向上し、定照度で１０％〜２０％程
度、消費電力を低減することができる。

また、起動点灯回路の放電電流の調整で連続可変調光が
可能になる。

−また、定電力で放電灯の放電を行うことができるので
、チラッキのない高品質の照明を提供することができる
。

第６図は、本発明に係る放電灯の起動点灯回路の他の実
施例を示す回路図であり、ナトリュウム灯等の起動電圧
の高い放電灯を起動点灯させる場−合である。第６図で
は、上述した第１図と同一の構成部分は同一符号とし、
説明の都合上省略する。

なお、例えば、放電灯１５のガス活性後の状態における
定常電流を２．３ＣＡ〕とし、その時の端子電圧を１０
０　（Ｖ）とし、また上記放電灯１５には、起動時に６
　〔Ａ〕程度の電流が流れるものとすると、放電灯１５
の端子電圧特性は、放電を開始する際に、第７図に示す
ように変化させるのが望ましい。

図において、コイル１４と放電灯１５との間には高圧ト
ランス２２が接続されており、上記高圧トランス２２の
二次側には、ダイオード２３．２４が接続されている。

ダイオード２３は、高圧トランス２２からの交流高電圧
のうち、正電圧のみを電源１０からの電圧に重畳し、放
電開始用の高電圧として放電灯１５に印加して、上記放
電灯１５に流れる電流を６　〔Ａ〕にしている。また、
ダイオード２４は、高圧トランス２２への高電圧逆流防
止用のダイオードである。

放電電流が抵抗１６に流れると、オペアンプ２５の十端
子には電圧が発生する。また、抵抗２６゜２７は、電源
１９の電圧に基づき基準電圧を設定するための分圧抵抗
で、設定した基準電圧をオペアンプ２５の一端子に印加
している。

オペアンプ２５は、上記＋、一端子に供給される電圧を
比較し、比較結果に応じて変化する８力電圧をＰＷＭ２
８に印加して（′）る。

ＰＷＭ２８は、オペアンプ２５からの出力電圧が加わる
と、上記出力電圧に応じてパルス幅を増減し、上記増減
したパルス幅の電圧を高圧トランス２２の一次側に加え
ている。すなわち、放電電流が抵抗１６に流れると、オ
ペアンプ２５は、上記放電を検出し、ＰＷＭ２８は、オ
ペアンプ２５の出力端子から出力される検出結果（出力
電圧の変化）に応じて高電圧の出力を停止する。そして
、分圧抵抗１７．１８からの基準電圧と放電電圧とに応
じた出力電圧をオペアンプ２０から出力させ、ＰＷＭ２
１のパルス巾制御による設定電流で、放電灯１５は放電
を継続することができる。

従って、本実施例では、放電灯の起動時に、放電維持電
圧に高電圧を重畳して、上記放電灯に印加することがで
きるので、放電維持電圧と起動電圧との電位差が大きい
場合でも、放電灯の起動、安定した放電を行うことがで
きる。このため、本実施例の起動点灯回路を電子安定器
として用いれば、商用電源の電源電圧が変動しても、電
子安定器は、ＰＷＭ２１，２８のパルス巾制御により、
起動時には点灯維持電圧より高い放電開始電圧を放電灯
に加え、放電開始後はＰＷＭ２１のパルス巾制御により
、一定の放電維持電圧を上記放電灯に加えることができ
るので、常に一定の照度、電力を保つ定照度及び定電力
を実現でき、一定の消費電力によって放電灯を放電させ
ることができる。

また、起動時に必要な高電圧の起動電圧は、電源１０か
らの電圧に高圧トランス２２で発生した高電圧を重畳し
て生成しており、電源１０からの電圧は、放電開始時に
は小さく、徐々に大きくなって定常状態にさせることが
可能になるので、トランス１１の容量を軽減できると共
に、従来より多くの放電灯を１個のトランスに接続する
ことができ、これにより経済性を向上させることかでき
る。

なお、本実施例では、放電の検出によって高電圧の出力
を停止しているが、本発明は、これに限らす、他の手段
で高電圧の出力を停止させることも可能である。その手
段とは、例えばＰＷＭ２＋にタイマ２９を接続し、電源
１０がオンになってからの一定時間後を検出して、その
検出信号をＰＷＭ２１に出力する。そして、ＰＷＭ２１
は、上記検出信号が入力すると、オペアンプ２５か放電
灯１５の放電を検出しなくても上記一定時間後に高電圧
の出力を停止するものである。これにより、高電圧を加
圧する加圧手段の小型化を図ることができる。また、例
えば放電灯の不良により、オペアンプが放電灯の放電を
検出できないと、長時間、高電圧を加圧することにより
、ノイズが発生する。

上記タイマでカウントした一定時間後に高電圧の出力を
停止させれば、ノイズの発生を防ぐことができる。

第７図は、本発明に係る放電灯の起動点灯回路のさらに
他の実施例を示す回路図であり、起動時の電流を高速で
定格電流に立ち上げるラピッドスタートの起動点灯回路
の場合である。第７図では、上述した第１図と同一の構
成部分は同一符号とし、説明の都合上省略する。

上記抵抗１６は、第１図と同様、放電灯１５の放電によ
り発生する放電電流が流れる放電電流検知用の抵抗であ
り、放電電流が抵抗１６に流れると、オペアンプ２０の
子端子には電圧が発生する。

また、抵抗３］、、３２．３３は、放電灯１５の放電時
に上記放電灯１５に流れる電流を定常の放電電流（実施
例では、２．３　〔Ａ）　）にするための基準電圧を設
定するための分圧抵抗で、電源１９からの電圧に基づい
て設定した基準電圧をオペアンプ２０の一端子に印加し
ている。なお、抵抗３２と並行にリレイ回路３５の接点
３４が接続されており、上記接点３４は、通常オン状態
になっており、リレイ回路３５の励磁によって、オフ状
態になる。

オペアンプ２０は、上記＋、一端子に供給される電圧を
比較し、比較結果に応じて変化する出力電圧をパルス幅
制御回路（以下、「ＰＷＭ」という。）２１に印加して
いる。

また、放電電流が抵抗１６に流れることによって発生す
る電圧は、オペアンプ３０の子端子にも印加している。

抵抗３６．３７は、放電灯１５の放電時に上記放電灯１
５に流れる電流を定常の放電電流（実施例では、２．３
　〔Ａ］　）にするための基準電圧を設定するための分
圧抵抗で、電源１９からの電圧に基づいて設定した基準
電圧をオペアンプ３０の一端子に印加している。

オペアンプ３０は、上記＋、一端子に供給される電圧を
比較し、比較結果に応じて変化する出力電圧をリレイ回
路３５に印加している。

リレイ回路３５は、基準電圧以上の電圧が子端子に供給
された場合のオペアンプ３０からの出力電圧が加わると
、励磁して接点３４をオフ状態にさせている。

従って、オペアンプ２０の一端子に供給される基準電圧
は、放電灯１５に流れる電流を定常の放電電流（実施例
では、２．３　〔Ａ）　）にするため、起動時には高い
電圧に設定され、定常の放電電流になると、上記基準電
圧は、定常の放電電流を維持するため、上記起動時の電
圧よりは低い電圧に設定される。

ＰＷＭ２１は、オペアンプ２０からの出力電圧が加わる
と、上記出力電圧に応じてパルス幅を増減し、上記増減
したパルス幅の電圧をコイル１４に加えている。すなわ
ち、放電電流が抵抗１６に流れる前では、オペアンプ２
０は、高い基準電圧に設定され、ＰＷＭ２１は、オペア
ンプ２０の出力端子から出力される検出結果に応じて高
電圧の出力を行わせ、放電灯１５を短時間に放電させる
。

そして、放電電流が抵抗１６に流れ、オペアンプ３０が
上記放電を検知すると、リレイ回路３５は、オペアンプ
３０の出力端子から出力される検出結果に応して励磁し
、接点３４をオフ状態にする。

これにより、オペアンプ２０は、起動時の電圧よりは低
い基準電圧に設定され、ＰＷＭ２１は、オペアンプ２０
の出力端子から出力される検出結果に応じたパルス巾制
御によって放電の維持に必要な電圧の出力を行わせる。

このＰＷＭ２１のパルス巾制御により、放電灯１５は第
１図の起動点灯回路に比べて２分程度の短時間に放電し
、放電後は放電維持電圧によって放電を継続することが
できる。

また、本発明に係る起動点灯回路をブリッジ回路等で構
成し、放電灯に加える電圧を上記ブリッジ回路で交互に
印加する、つまり起動点灯回路をインバータ化すること
も可能である。

本発明に用いられる負荷は、放電灯であり、起動点灯回
路をインバータ回路で構成した場合には、放電灯はアン
テナの作用をして空中に電磁波を放射する。この電磁波
が多量に放射されると、電磁波はノイズとして他のＯＡ
機器やＦＡ機器等の動作に悪影響を与えることかある。

そこで、放電大テの外部表面の全部又は一部に、光の通
過を妨げない透明の導電膜のコーティング層又は導電性
の網を設け、上記コーティング層、導電性の網に接地用
導線を接続することも可能である。これにより、電磁遮
断を行い、電磁波を閉じ込めて外に出さないようにでき
るので、ノイズを良好に遮蔽することができる。上記コ
ーティング層は、金属等の導電性物質を極薄＜　（０，
５μ以下）蒸着又は鍍金することにより形成する。また
、導電性塗料を塗布してもよい。

また、上記放電灯は、通常金属製の照明器具に収められ
ている。そこで、上記照明器具の開口部を覆うように、
導電性の網や透明の導電膜をコーティングした透明の蓋
を取り付け、さらに上記照明器具に接地用の導線を接続
させて、照明器具、網、蓋を同電位で接地するようにし
て、電磁遮断を行い、ノイズを良好に遮蔽することも可
能であ　４゜る。

（発明の効果）以上説明したように、この発明の放電灯の起動点灯回路
によれば、電源から供給される電源電圧を整流し、該整
流された電圧に基つき放電灯の起動及び点灯を行う放電
灯の起動点灯回路において、前記整流された電圧から起
動電圧及び放電開始電圧を発生させて前記放電灯に供給
する供給手段と、前記供給手段からの起動電圧及び放電
開始電圧に所定の脈動電圧を重畳する重畳手段と、前記
起動電圧の供給に応じた当該放電灯の放電開始を検出す
る検出手段と、前記検出手段が放電開始を検出した際に
は、前記供給手段を制御し、前記放電灯へ放電開始電圧
を供給させる供給制御手段と、前記放電開始の検出後、
定常状態で前記放電を維持させる放電維持手段とを具え
たので、放電開始電圧より高い起動電圧の供給が可能に
なり、放電灯は迅速に放電して、定常の放電維持による
点灯に移行することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の一実施例を示し、第１図は本発明に
係る放電灯の起動点灯回路の一実施例を示す回路図、第
２図は第１図に示した放電灯の端子電圧特性を示す図、
第３図は放電開始の際に放電灯に印加される電圧の出力
波形を示す図、第１図は電源電圧と照度との関係を示す
図、第５図は電源電圧と消費電力との関係を示す図、第
６図は本発明に係る放電灯の起動点灯回路の他の実施例
を示す回路図、第７図は第６図に示した放電灯の端子電
圧特性を示す図である。１０・・・電源、１１・・・オートトランス、１２・・
・整流器、１３・・・トランジスタ、１４・・・コイル
、１５・・・放電灯、１６・・・放電電流検知用抵抗、
１７．１８゜２６．２７・・・分圧抵抗、２０．２５・
・・オペアンプ、２１．２８・・・パルス幅制御回路（
ＰＷＭ）　、２２・・・高圧用トランス、２３．２４・
・・ダイオード、２９・・・タイマ。出願人　　高　　　山　　　幸　　　払出願人　　石　
　　１）　　耕　　　−出願人　　石　　　毛　　　三
　　　部代理人　　弁理士　　長　門　侃　二第２図（Ｑ）直くｂ）助　Ｒｊｆ　（分）第３図（Ｑ）竺ｖ（ｂ）第３図（Ｃ）（ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電源から供給される電源電圧を整流し、該整流さ
れた電圧に基づき放電灯の起動及び点灯を行う放電灯の
起動点灯回路において、前記整流された電圧を加圧及び
減圧して放電灯供給電圧を発生させて前記放電灯に供給
する電圧供給手段と、前記電圧供給手段からの放電灯供
給電圧に、インダクタンス特性による所定の脈動電圧を
重畳する重畳手段と、前記放電灯供給電圧の供給に応じ
た当該放電灯の放電開始を検出する放電検出手段と、前
記放電検出手段が放電開始を検出した際には、前記電圧
供給手段を制御し、前記放電灯供給電圧を減圧させる供
給制御手段と、前記放電開始の検出後、定常状態で前記
放電を維持させる放電維持手段とを具えたことを特徴と
する放電灯の起動点灯回路。
（２）電源から供給される電源電圧を整流し、該整流さ
れた電圧に基づき放電灯の起動及び点灯を行う放電灯の
起動点灯回路において、前記整流された電圧を加圧及び
減圧して放電灯供給電圧を発生させて前記放電灯に供給
する第１の電圧供給手段と、前記第１の電圧供給手段か
らの放電灯供給電圧に、インダクタンス特性による所定
の脈動電圧を重畳する重畳手段と、前記放電灯供給電圧
の供給に応じた当該放電灯の放電開始を検出する放電検
出手段と、前記放電検出手段が放電開始を検出した際に
は、前記第１の電圧供給手段を制御し、前記放電灯供給
電圧を減圧させる第１の供給制御手段と、前記高電圧を
発生させ、前記第１の電圧供給手段からの放電灯供給電
圧に重畳して前記放電灯に供給する第２の電圧供給手段
と、前記放電検出手段が放電開始を検出した際には、該
第２の電圧供給手段を制御し、高電圧の発生を停止させ
る第２の供給制御手段と、前記放電開始の検出後、定常
状態で前記放電を維持させる放電維持手段とを具えたこ
とを特徴とする放電灯の起動点灯回路。
（３）電源から供給される電源電圧を整流し、該整流さ
れた電圧に基づき放電灯の起動及び点灯を行う放電灯の
起動点灯回路において、前記整流された電圧を加圧及び
減圧して放電灯供給電圧を発生させて前記放電灯に供給
する第１の電圧供給手段と、前記第１の電圧供給手段か
らの放電灯供給電圧に、インダクタンス特性による所定
の脈動電圧を重畳する重畳手段と、前記放電灯供給電圧
の供給に応じた当該放電灯の放電開始を検出する放電検
出手段と、前記放電検出手段が放電開始を検出した際に
は、前記第１の電圧供給手段を制御し、加圧されていた
前記放電灯供給電圧を減圧させる第１の供給制御手段と
、前記高電圧を発生させ、前記第１の電圧供給手段から
の放電灯供給電圧に重畳して前記放電灯に供給する第２
の電圧供給手段と、前記放電検出手段が放電開始を検出
した際には、該第２の電圧供給手段を制御し、高電圧の
発生を停止させる第２の供給制御手段と、前記電源電圧
の発生から所定時間後、前記第２の供給制御手段の制御
に優先して、前記第２の電圧供給手段を制御して前記高
電圧の発生を停止させる第３の供給制御手段と、前記放
電開始の検出後、定常状態で前記放電を維持させる放電
維持手段とを具えたことを特徴とする放電灯の起動点灯
回路。