JPH04212291A - 高圧放電灯を点弧するのに適した回路配置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は交流電源によって付勢さ
れ、高圧放電灯を点弧するのに好適な回路配置であって
、第１の整流器および第１のコンデンサを有する第１の
直列回路と、これら第１の整流器と第１のコンデンサと
の接続点に接続され、少なくとも第１のスイッチング素
子および変成器の１次巻線を有する第２の直列回路と、
前記変成器の２次巻線に接続された出力端子と、第２の
整流器および第２のコンデンサを有する第３の直列回路
とを具え、前記第１および第２の整流器の導通方向を電
源に対して互いに異なる方向とした回路配置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】上述した型式の回路配置は、例えばアメ
リカ特許第４，２０９，７３０号明細書に記載されてい
る。

【０００３】この既知の回路配置の欠点は、それから発
生される点弧パルスが高度に均一であることである。こ
のことは、例えばこれらの点弧パルスのピーク電圧で見
た場合真実である。

【０００４】次にこのことをさらに説明する。既知の回
路配置においては、各電圧パルスは２つのコンデンサの
同時に行われる放電によって発生されているが、ある同
時放電は、その前の同時放電とは殆ど差がない。

【０００５】一方、高圧放電灯を点弧するのに必要とさ
れる点弧パルスのピーク電圧は、点弧すべき高圧放電灯
が温かいかまたは冷たいかに依存している。例えば、消
灯した直後の高圧放電灯は温かくなっている。したがっ
て、電源電圧に重畳して印加しなければならない点弧用
の電圧は、温かい高圧放電灯を点弧する場合の方が冷た
い高圧放電灯を点弧する場合に比べて高くする必要があ
る。

【０００６】したがって、既知の回路配置においては、
高圧放電灯に印加する電圧を、毎回冷たい高圧放電灯を
点弧するのに要する電圧よりも高くするかまたは冷たい
高圧放電灯を点弧するのに丁度良いが温かい高圧放電灯
を点弧するには不十分な値としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前者のようにする場合
には、高圧放電灯の構成部品が必要以上多数回に亘って
過度の高電圧に曝され、絶縁耐性が悪くなり、高圧放電
灯の寿命を短くする欠点がある。また、後者の場合には
温かい高圧放電灯を良好に点弧することができず、これ
また明らかに不都合である。

【０００８】本発明の目的は、冷たい高圧放電灯を点弧
するために過度に高いピーク値を有する点弧パルスを絶
えず与えるようなことなく、しかも冷たい高圧放電灯お
よび温かい高圧放電灯の双方を点弧することができるよ
うに構成した上述した種類の回路配置を提供しようとす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は高圧放電灯を点
弧するのに好適な回路配置において、前記第２の整流器
と第２のコンデンサとの接続点と、前記出力端子に接続
された第２の巻線に結合された変成器巻線との間の枝路
に第２のスイッチング素子を設けるとともに第１および
第２のスイッチング素子を交互に導通させる手段を設け
たことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明による回路配置の利点は、ＡＣ電源電圧
の負極性の半サイクル中だけでなく正極性の半サイクル
中にも点弧パルスを発生することができることである。 この正極性の半サイクル中の点弧パルスは、例えば冷た
いランプを点弧するのに専用に用いることがでる。そし
て、負極性の半サイクル中に発生される点弧パルスは高
いピーク値を有しており、したがって温かいランプを点
灯するのに適したものである。

【００１１】このことについてさらに説明する。先ず、
第１のコンデンサはＡＣ電源電圧の正の半サイクル中に
充電され、第２のコンデンサは負の半サイクル中に、第
１の整流器とは反対向きに接続された第２の整流器を介
して充電されるものとする。第１のコンデンサからの放
電電流は、スイッチング素子が導通状態にある第２の直
列回路を経て流れ、その結果変成器の２次巻線には電圧
パルスが誘起され、このパルスが出力端子を介してラン
プへ印加される。第２のコンデンサからの放電電流は第
２のスイッチング素子を経て流れ、変成器の作用によっ
て電圧ピークに変換され、同様にしてランプへ印加され
る。

【００１２】これらの２個のコンデンサの放電は交互に
行われる。その理由は、上述したようにコンデンサは或
る半サイクルで充電され、それに続く半サイクルで放電
するためである。これは２個のスイッチング素子を交互
に導通させることによって達成できる。スイッチング素
子を導通する際の遅れは、放電電流の波形、したがって
本発明の回路配置で発生すべき点弧電圧の波形特性を改
善することになる。スイッチング素子は、制御回路の電
圧が限界電圧に達するまでは導通しない制御スイッチン
グ素子とすることができる。

【００１３】本発明の回路配置においては、奇数番目の
半サイクル中に発生される点弧パルスを生成する回路部
分と、偶数番目の半サイクル中に発生される点弧パルス
を生成する回路部分とは少なくとも部分的に異なってい
るため、これらの点弧パルスのピーク値を異ならせるこ
とができる。したがって、例えば冷たいランプしか点灯
することができないパルスに続いて温かいランプを点灯
するのに適した高い値を有するパルスを発生させること
ができる。

【００１４】上述したように、本発明は、ＡＣ電源電圧
の正の半サイクル中だけでなく、負の半サイクル中にも
点弧パルスを発生させると云う技術思想に基づいて成さ
れたものである。さらに、本発明ではこれをコンデンサ
の個数を増やすことなく実現することができる。

【００１５】本発明の回路配置においては、例えば２個
の変成器を設け、低いピーク値を有する点弧パルスを第
１の変成器の２次巻線を介してランプへ印加することが
できる。この場合には、高いピーク値を有する点弧パル
スは第２の変成器の２次巻線を介してランプへ印加する
。このために、これらの変成器の巻線比は互いに異なる
ものとすることができる。

【００１６】本発明の回路配置の第１の好適実施例にお
いては、変成器の１次巻線と変成器巻線とを同一の巻線
を以て構成し、変成器の２次巻線と第２の巻線とを同一
の巻線を以て構成する。

【００１７】このような実施例の利点は、変成器が１つ
で足りるため、構成が簡単となることである。

【００１８】上述した好適実施例をさらに改善した実施
例においては、例えば第２のコンデンサを変成器の１次
巻線の口出タップへ接続し、第１のコンデンサをこの１
次巻線の一端に接続し、第１のコンデンサの放電電流が
流れる変成器の１次巻線の部分よりも少ない１次巻線部
分に第２のコンデンサの放電電流が流れるようにする。 このように構成すると、変成器の２次巻線、したがって
回路配置の出力端子には、第１のコンデンサの放電時よ
りも高い所望の電圧パルスが得られることになる。

【００１９】このような本発明の回路配置の実施例にお
いては、第１のコンデンサは第２の直列回路と相俟って
発振回路の一部を構成することになり、この発振回路の
両端には、第１のスイッチング素子が導通している動作
状態においてＡＣ電圧が発生される。また、第３の直列
回路は、第１のコンデンサ、第１のスイッチング素子お
よび変成器の１次巻線を有する発振回路部分をバイパス
することになる。

【００２０】本明細書で云う発振回路とは、少なくとも
コイルとコンデンサとを有し、ＤＣ電圧が印加され、コ
ンデンサが初期充電されていない状態でスイッチング・
オンされたときに、コンデンサ間の電圧がその最終値よ
りもオーバーシュートするような回路を意味するもので
ある。

【００２１】上述したような改善した実施例の利点は、
第２のコンデンサをきわめて簡単に第１のコンデンサよ
りも高い電圧まで充電することができることである。そ
の結果、第１のコンデンサから生成される点弧パルスよ
りも一層強力な点弧パルスを第２のコンデンサから発生
させることができる。

【００２２】このことについてさらに説明する。第１の
スイッチング素子が導通すると云うことは、例えばバラ
ストおよび第１のコンデンサより成るＬＣ回路がスイッ
チング・オンすると云うことである。第１のコンデンサ
はこのスイッチング・オン時にはバイアスを有している
が、その極性は発振回路に印加されている電源電圧の極
性とは一致しないものである。したがって、第１のコン
デンサは初期放電後、バイアス電圧の２倍の電圧まで逆
方向に充電される。

【００２３】第１のスイッチング素子が導通するよりも
早いタイミングで行われる第１のコンデンサの充電作用
によって、コンデンサのバイアスは回路配置のＡＣ電源
電圧のピーク値に実質的に等しくなるので、スイッチン
グ・オン動作によるコンデンサの逆方向充電電圧は、回
路配置のＡＣ電源電圧のピーク値の２倍に達するものと
なる。

【００２４】すなわち、第１のコンデンサのこのような
状態においては、このコンデンサ間に増大した電圧が現
れ、したがってこの第１コンデンサと、導通状態にある
第１のスイッチング素子および変成器の１次巻線との組
合せ回路の間にも増大した電圧が現れることになる。こ
の増大した電圧の極性は、この組合せ回路をバイパスす
る第３の直列回路がこの電圧で付勢されるようなもので
ある。したがって、第２のコンデンサは回路配置のＡＣ
電源電圧のピーク値を越える電圧まで充電されることに
なる。その理由は上述したように増大した電圧が第３の
直列回路の両端間に現れているためである。

【００２５】第２のスイッチング素子は、第１のスイッ
チング素子と同様にＡＣ電源回路に接続された制御回路
を有する制御スイッチング素子とすることができる。こ
の制御スイッチング素子を、電源電圧が適当な位相とな
る度にセンサの作用の下で導通させ、そしてその直後に
遮断する。

【００２６】本発明の回路配置の他の好適実施例におい
ては、２つのスイッチング素子の各々をブレークダウン
素子を以て構成する。

【００２７】この実施例の利点は、スイッチング素子に
対する制御回路を省くことができることである。すなわ
ち、第１のスイッチング素子は第２の直列回路に現れる
電圧に自動的に応答して動作し、第２のスイッチング素
子は、第２のコンデンサおよび変成器の１次巻線がその
一部を構成する回路に現れる電圧に自動的に応答して動
作するものとなる。

【００２８】この場合には、回路配置のＡＣ電源電圧の
或る半サイクル中に一方のスイッチング素子のブレーク
ダウンが起こり、次の半サイクル中に他方のスイッチン
グ素子のブレークダウンが起こる。このようにして２個
のスイッチング素子を簡単に交互に導通させることがで
きる。

【００２９】このような実施例の改善例においては、第
２のスイッチング素子のブレークダウン電圧を第１のス
イッチング素子のブレークダウン電圧よりも高くする。

【００３０】この改善例の利点は、第２のコンデンサが
最初により高い電圧まで充電される可能性が与えられ、
その後の放電中に発生される点弧パルスが良好なものと
なる点である。

【００３１】本発明の回路配置の第１の実施例のさらに
他の改善例においては、変成器の１次巻線の、第１のス
イッチング素子に接続した端とは反対側の端を変成器の
２次巻線と安定用バラストとの接続点に接続する。

【００３２】このような改善例の利点は、スイッチング
装置をランプの直列点弧装置として簡単に利用できるこ
とである。この場合には、２次巻線で発生されるパルス
が、安定用バラストを介して印加される主電源電圧に重
畳されることになる。

【００３３】

【実施例】図１において、符号１および２は入力端子を
示し、これらは約２２０Ｖ、５０Ｈｚのほぼ正弦波状の
ＡＣ電圧を発生する電源に接続される。入力端子１には
、誘導性の安定用バラスト３の一端を接続する。バラス
ト３の他端は変成器の２次巻線４の一端に接続する。 この２次巻線４の他端は出力端子５を構成し、高圧放電
灯６の電極に接続する。

【００３４】バラスト３と２次巻線４との接続点７を、
３つの枝路を有する並列回路の一端に接続する。この並
列回路の他端は入力端子２に接続する。並列回路の第１
の枝路は、抵抗８、整流器９および第１コンデンサ１０
を有する第１の直列回路で構成されている。整流器９と
第１のコンデンサ１０との接続点に、ブレークダウン素
子として構成した第１のスイッチング素子１１および符
号４で示した２次巻線を有する変成器の１次巻線１２を
具える第２の直列回路を接続する。

【００３５】並列回路の第２の枝路は、第２の整流器１
３および第２のコンデンサ１４を有する第３の直列回路
で構成する。これらの整流器１３とコンデンサ１４との
接続点をブレークダウン素子として構成した第２のスイ
ッチング素子１５の一端に接続する。この第２のスイッ
チング素子１５の他端は第１のスイッチング素子１１と
変成器の１次巻線１２との接続点１６に接続する。

【００３６】並列回路の第３の枝路はコンデンサ１７を
具えている。

【００３７】第１のスイッチング素子１１が導通状態に
あるときは、第１のコンデンサ１０は、第１のスイッチ
ング素子１１および変成器の１次巻線１２と共に発振回
路１，３，７，１２，１１，１０，２の一部を構成する
ものである。この場合、発振回路の誘導成分のほぼ全部
はバラスト３で構成されている。動作時には、この発振
回路に接続された入力端子１、２間にＡＣ電圧が現れる
。

【００３８】本実施例においては、第１のスイッチング
素子１１のブレークダウン電圧を約５００Ｖとし、第２
のスイッチング素子１５のブレークダウン電圧を約７５
０Ｖとする。

【００３９】本例の回路配置は次のように動作する。入
力端子１、２間にＡＣ電圧が印加され、入力端子１が入
力端子２に対して正となると、第１のコンデンサ１０は
回路１，３，７，８，９，１０，２を介して充電される
。この充電は、充電電圧が入力端子１、２間の電圧のピ
ーク値にほぼ等しくなるまで行われる。

【００４０】次の半サイクル中、入力端子１は入力端子
２に対して負となる。この場合に、第１のスイッチング
素子１１が導通しないとすれば、このスイッチング素子
間には電源電圧のピーク値のほぼ２倍の電圧が印加され
るはずである。この電圧は約２×３１０Ｖとなる。

【００４１】しかしながら、本例では、ブレークダウン
素子として構成したスイッチング素子１１は５００Ｖで
既に導通してしまう。このようにスイッチング素子１１
が導通すると、スイッチング・オン動作が行われ、第１
のコンデンサ１０間の初期バイアス電圧の極性は入力端
子１、２間に与えられる電源電圧の極性とは一致しない
。したがって、第１コンデンサ１０は急速に放電し、そ
の後逆方向にこの第１コンデンサに先に与えられていた
バイアス電圧よりも高い電圧まで充電される。その結果
、スイッチング素子１１、変成器の１次巻線１２および
バラスト３を経て電流が流れる。したがって、変成器の
作用によって２次巻線４間に高電圧が発生される。この
電圧がそのときに印加される電源電圧に重畳され、出力
端子５を経てランプ６へ印加されることになる。このよ
うにして発生された電圧は冷たい状態にあるランプを点
弧するのに好適なものである。

【００４２】上述した動作でもランプが点灯しない場合
には、回路配置は次のように動作する。第１コンデンサ
１０の電圧の極性が反転する間に、コンデンサ１０、ス
イッチング素子１１および変成器の１次巻線１４より成
る回路にも電圧が現れる。この電圧の極性は、第３の直
列回路の第２のコンデンサ１４がこれと同じ電圧まで充
電されるようなものである。この電圧は第１コンデンサ
１０の初期バイアス電圧よりも高いものである。入力端
子１、２間に与えられるＡＣ電源電圧の次の半サイクル
中に第２のスイッチング素子１５間の電圧が７５０Ｖに
達すると、このスイッチング素子は導通する。そして第
２のコンデンサ１４はこの第２のスイッチング素子およ
び変成器の１次巻線１２を介して急速に放電する。その
結果、２次巻線４を介してランプ６には高いピーク値を
有する点弧パルスが印加されることになる。この電圧は
勿論電源電圧に重畳される。このように重畳された電圧
は温かい状態にあるランプ６を点弧するのに十分なもの
である。

【００４３】上述した２つの点弧パルスによってもラン
プ６が点灯しない場合には、第１コンデンサ１０は再び
充電され、そして次の半サイクル中にスイッチング素子
１１は５００Ｖにおいて再び導通するので低いピーク値
を有する点弧パルスが再び発生される。

【００４４】ランプ６が点灯した場合には、接続点７と
入力端子２との間の電圧はこのランプの点灯電圧まで降
下し、したがってスイッチング素子１１および１５は非
導通状態を維持する。したがって、点弧装置はブロック
され、ランプ電流は回路１，３，４，６，２を経て流れ
るようになる。

【００４５】コンデンサ１７は、変成器の２次巻線４か
らの高周波電圧ピークを短絡させるように動作し、した
がってこの電圧ピークはバラスト（接続点７）には達せ
ず、ランプ（接続点１８）に達するようになる。

【００４６】上述した実施例においては、第１のスイッ
チング素子１１のブレークダウン電圧をほぼ５００Ｖと
し、第２のスイッチング素子１５のそれをほぼ７５０Ｖ
としたが、その他の部品の値は次のようにした。 コンデンサ１０：　　　　　　　　　　０．２μＦコン
デンサ１４：　　　　　　　　　　０．３μＦコンデン
サ１７：　　　　　　　　　　１０ｎＦ抵抗８：　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１５ＫΩ安定用バラス
ト：　　　　　　　　　　０．５ヘンリー変成器の変成
比１２／４：　　約１／５

【００４７】ランプ６は約７
０Ｗで動作電圧が約９０Ｖの高圧ナトリウム放電管とし
た。本発明の変形例においては、スイッチング素子１５
を接続点１６に接続する代わりに第２の変成器（図示せ
ず）の１次巻線に接続することができる。この１次巻線
の一端は接続点７に接続することができる。この１次巻
線に結合された２次巻線（図示せず）はランプ６と図１
の回路の接続点との間の枝路に例えば設けることができ
る。

【００４８】図２において、＋Ｖｓ　は図１の回路の入
力端子１、２間に印加される電源電圧の正のピーク値を
示し、−Ｖｓ　は負のピーク値を示すものである。ＶＰ
１は第１のコンデンサ１０の放電中に発生される点弧パ
ルスのレベルを示し、ＶＰ２は第２のコンデンサ１４の
放電中に発生される点弧パルスのレベルを示すものであ
る。ＶＰ２の絶対値はＶＰ１の絶対値よりも大きいもの
である。

【００４９】スイッチング素子１１および１５のブレー
クダウン電圧は、図２に示すように電源電圧がその最大
値になる瞬時に近い時点で点弧パルスが発生されるよう
な値に選択した。

【００５０】図２はさらに、ＶＰ１は正の半サイクル、
すなわち奇数番目の半サイクルに発生されることを示し
ている。このパルスは冷たい状態にあるランプ６を点灯
するのに適したものである。負の半サイクル、すなわち
偶数番目の半サイクル中は、より高いピーク値を有する
パルスＶＰ２が発生され、この、パルスは温かい状態に
あるランプ６を点灯するのに適したものである。

【００５１】上述した実施例ではＶＰ１はほぼ６０００
Ｖ、ＶＰ２はほぼ８０００Ｖである。

【００５２】図２は、ランプがない場合の波形を示した
ものであることは明らかである。

【００５３】

【発明の効果】上述したように本発明の回路配置によれ
ば、低いピーク値を有する点弧パルスと高いピーク値を
有する点弧パルスとを交互に発生することができ、しか
も最初に低いピーク値の点弧パルスを発生させることが
できる。したがって、ランプの絶縁材料を節約すること
ができるとともにランプが冷たい状態にあっても温かい
状態にあっても点灯させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回路配置で、高圧蒸気放電灯を点
灯するようにした実施例の構成を示す回路図である。

【図２】図１に示す回路配置において、点弧中時間ｔの
経過とともに発生される電圧の波形を示す波形図である
。

【符号の説明】

１　　入力端子 ２　　入力端子 ３　　バラスト ４　　変成器の２次巻線 ５　　出力端子 ６　　高圧蒸気放電ランプ ８　　抵抗 ９　　整流器 １０　　第１コンデンサ １１　　第１スイッチング素子 １２　　変成器の１次巻線 １３　　整流器 １４　　第２コンデンサ １５　　第２スイッチング素子 １７　　コンデンサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　交流電源によって付勢され、高圧放電
   灯を点弧するのに好適な回路配置であって、第１の整流
   器および第１のコンデンサを有する第１の直列回路と、
   これら第１の整流器と第１のコンデンサとの接続点に接
   続され、少なくとも第１のスイッチング素子および変成
   器の１次巻線を有する第２の直列回路と、前記変成器の
   ２次巻線に接続された出力端子と、第２の整流器および
   第２のコンデンサを有する第３の直列回路とを具え、前
   記第１および第２の整流器の導通方向を電源に対して互
   いに異なる方向としたものにおいて、前記第２の整流器
   と第２のコンデンサとの接続点と、前記出力端子に接続
   された第２の巻線に結合された変成器巻線との間の枝路
   に第２のスイッチング素子を設けるとともに第１および
   第２のスイッチング素子を交互に導通させる手段を設け
   たことを特徴とする回路配置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の回路配置において、前
   記変成器の１次巻線と変成器巻線とを同一の巻線を以て
   構成し、前記変成器の２次巻線と第２の巻線とを同一の
   巻線を以て構成したことを特徴とする回路配置。
3. 【請求項３】　　請求項２記載の回路配置において、前
   記第１のコンデンサが第２の直列回路と相俟って発振回
   路の一部を構成するようにし、この発振回路の両端間に
   、第１のスイッチング素子が導通している動作状態にお
   いてＡＣ電圧が発生されるようにし、前記第３の直列回
   路が、第１コンデンサ、第１スイッチング素子および変
   成器の１次巻線を具える発振回路の部分をバイパスする
   ように構成したことを特徴とする回路配置。
4. 【請求項４】　　請求項１、２または３記載の回路配置
   において、前記２つのスイッチング素子の各々をブレー
   クダウン素子を以て構成したことを特徴とする回路配置
   。
5. 【請求項５】　　請求項４記載の回路配置において、前
   記第２のスイッチング素子のブレークダウン電圧を前記
   第１のスイッチング素子のブレークダウン電圧よりも高
   くしたことを特徴とする回路配置。
6. 【請求項６】　　請求項２記載の回路配置において、前
   記変成器の１次巻線の、前記第１のスイッチング素子に
   接続した端とは反対側の端を前記変成器の２次巻線と安
   定用バラストとの接続点に接続したことを特徴とする回
   路配置。