JPH04229596A - 改善された高輝度放電ランプ持続方法および回路 - Google Patents

改善された高輝度放電ランプ持続方法および回路

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JPH04229596A
JPH04229596A JP3149261A JP14926191A JPH04229596A JP H04229596 A JPH04229596 A JP H04229596A JP 3149261 A JP3149261 A JP 3149261A JP 14926191 A JP14926191 A JP 14926191A JP H04229596 A JPH04229596 A JP H04229596A
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lamp
circuit
voltage
coupled
ballast
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JP3149261A
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Wojciech W Byszewski
ヴォイチェク・ダブリュー・ビセウスキ
Brian Dale
ブライアン・デイル
Philip D Gregor
フィリプ・ディー・グレガー
A Bowman Budinger
エイ・ボウマン・ブディンガー
Yan M Li
ヤン・ミン・リ
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GTE Laboratories Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S315/05—Starting and operating circuit for fluorescent lamp

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

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】
【従来技術】本発明は高輝度放電（ＨＩＤ）ランプの寿
命にわたるランプ持続性の改善に関するものである。詳
述すると、本発明は高輝度放電ランプ始動中のカソード
物質の叩出しないしスパッタリング放出を減ずるための
方法を提供するものである。
【０００２】メタルハライド高輝度放電ランプの始動過
程は、ブレークダウン、グロー、グローからアークへの
遷移（以下、グロー−アーク間遷移という）および熱電
子アークという４つの相から成る。これら４つの相の各
相では、高電圧および低圧力という条件でカソード面で
の高エネルギーイオンの衝撃による電極材料の叩出しが
助長される。上記４つの始動相のそれぞれの相で叩き出
されるタングステン原子の相対数は変化可能でありそし
て放電条件に大きく依存する。
【０００３】グロー相期間中に叩き出される原子の有効
数は比較的少ない。同様に、少数のタングステン原子だ
けがブレークダウンの形成期間中に叩き出される。この
プロセスは非常に迅速でありそして対応する電流は比較
的小さいからである。
【０００４】始動プロセスにおける最も高いタングステ
ンの叩出し割合はグロー−アーク間遷移期間中に生じ、
叩出しはこの遷移に必要とされる高電圧および大電流と
いう条件下で高められる。タングステンの叩出しはさら
に、叩出し閾値をしばしば越える降下ないしドロップ電
圧、大電流および低ガス圧により特徴付けられる熱電子
アーク相でも生ずる。タングステンの叩出しにとって必
要なしきいのイオンエネルギーは約４０ｅＶである。グ
ロー−アーク間遷移は数分の１秒で生じ、それゆえ標準
的には１００Ｗのメタルアークランプで４０秒間続く熱
電子アーク相よりも非常に短い。それゆえ、熱電子アー
ク期間中の叩出し割合はグロー−アーク間遷移での叩出
し割合よりも小さいけれども、熱電子アーク相の長さは
その熱電子アーク相の間に叩出される原子の相対数が、
熱電子アーク相以外の他の全ての始動相を組合せたもの
のそれを越えることを可能ならしめる。かかる事情のラ
ンプでは、熱電子アーク相期間中に叩出されるタングス
テン原子は壁面黒化の主要原因であることが多い。１０
０Ｗのメタルアークランプの通常の動作において、熱電
子アーク相電流は実効値が約４５Ｖのドロップ電圧で実
効値が約１Ａである。これは、１．５Ａのピーク電流お
よび６５Ｖのピーク電圧に対応する。熱電子アーク相期
間中にランプは熱せられ、水銀凝縮物およびメタルハラ
イドの気化が生じてガス圧の上昇を招く。最終的な安定
化したアーク放電期間中の高圧力は、放電を通じて発光
管壁へ拡散可能な叩出し原子の数を可能な限り最小にす
る。高圧力条件の下では叩出された原子のほとんどのも
のがカソードの方へ戻る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】こうして、高輝度放電
ランプ始動動作における熱電子アーク相期間中のスパッ
タリング放出の減少によりランプ壁全体の黒化が抑えら
れ、改善された持続性を有するランプが得られる。本発
明は熱電子アーク相期間中のスパッタリング放出のかか
る減少を、開路電圧の増加またはバラストインピーダン
スの減少したがって熱電子アーク相期間中にランプに通
ずる電流の増加によって、実現するものである。
【０００６】
【発明の構成】本発明は、高輝度放電ランプの始動動作
中の電極のスパッタリング放出を減ずる方法および装置
を開示する。本方法には始動電流の増大によるカソード
降下電圧の減少が含まれる。大電流は高輝度放電ランプ
始動動作における熱電子アーク相期間中のスパッタリン
グ放出割合を低下させる。電流増加の方法は、始動中の
バラストインピーダンスの低下によってまたは電源から
の開路電圧の増加によって実施できる。
【０００７】本発明の一実施例には、ランプ回路と直列
にキャパシタを配置することが含まれる。ランプの始動
動作期間中、直列のキャパシタはインピーダンスを低下
させ、ランプの始動が完了した後は、キャパシタはバイ
パスが行われそれゆえバラストは通常の動作条件へ復帰
する。キャパシタ、トライアックおよびタイミング回路
を使用して、この機能を遂行する一つの回路を述べる。
【０００８】
【好ましい実施例の説明】本発明は、ランプの始動動作
における熱電子アーク相期間中のスパッタリング放出を
除去または減ずるとともに、ランプの通常動作期間中は
、動作条件を不変に維持することによりランプの持続性
を改善するバラスト回路および方法を開示する。本方法
は、ランプ始動の熱電子アーク相期間中にランプ電圧を
低下させそしてランプ電流を増加させる変化可能なバラ
スト回路パラメータを使用する。本発明は、追加のリア
クタンス部材および所定の条件と出会ったときにこのリ
アクタンス部材の賦活または賦活解除を行う切換え部材
を備えた回路をランプおよび既存のバラストと直列に接
続する修正により変化可能なインピーダンスが実現され
る。上述の回路は、始動相の期間中ならびに完全に発現
したアーク期間中、最適化が行われる変化可能な安定化
インピーダンスを提供する。
【０００９】ランプの持続性に関して発光管壁でのタン
グステン原子の被着が原因で劣化が生ずる。かかる損傷
のほとんどのものが、放電の圧力が比較的低くカソード
降下電圧が比較的高いランプ始動期間中に生ずる。連続
発光のランプ、１０時間ごとに再始動される発光ランプ
と５時間ごとに再始動される発光のランプのルーメンな
いし光束出力の比較を行うために、光束の持続性に関す
る測定を行った。再始動の前にランプを２時間冷却した
。第１図は１７５Ｗのメタルアークランプについてのデ
ータを包含しており、第２図は４００Ｗのメタルアーク
ランプについてのデータを包含している。発光時間が同
じランプについて、両方の図は、始動回数の増加ととも
に持続性が劣化することを示している。始動動作により
生ずる持続性の劣化は１００Ｗのメタルアークランプに
ついても予想される。タングステンについてのスパッタ
リング放出収率曲線が１００Ｗのメタルアークランプで
観察される熱電子アークカソード降下電圧の範囲（４０
〜１００Ｖ）での衝突イオンエネルギーに対して強い依
存性を示す。
【００１０】ランプ電圧の関数としてのタングステン線
放出強度の測定を行った。シルバニア製の１００Ｗメタ
ルアークランプをこれらの測定について使用した。熱電
子アーク期間中のカソードでの電圧降下は、バラストに
供給される線電圧の変化を通じて、ランプへ供給される
開路電圧により制御した。開路電圧の増加は放電を通じ
て大電流を生じ、結果的に低いカソード降下電圧を生ず
る。１００Ｗメタルアークランプを作動させるのに使用
したバラストは、１１０Ｖ線で作動せられたとき、２５
５Ｖという開路電圧実効値を与える。第３図は２１０Ｖ
へ減ぜられた開路電圧実効値に対応する始動中のランプ
電圧および電流を図示する。熱電子アーク期間中のピー
ク電圧は、この波形から分かるように、約８５Ｖである
。第４図は、３２５Ｖへ上昇した開路電圧実効値に対応
する始動動作中のランプ電圧および電流を図示する。 この場合熱電子アーク期間中にわずか約４０Ｖの電圧ピ
ークが測定されている。
【００１１】第５図に集められているタングステン放出
強度の分光測定値によって、熱電子アークのドロップ電
圧が低いときに激しくない放出をそして熱電子アークの
ドロップ電圧が高いときに大きな放出を示している。第
６図および第７図は、ピーク電圧が約９０Ｖである場合
（６ａ）とピーク電圧が約５０Ｖの場合（７ａ）のタン
グステン放出強度を比較するオシロスコープ記録を示す
（６ｂ、７ｂ）。モノクロメータの入口スリットはベー
ス電極の先端近傍の帯域に向けられている。その結果、
上記の２つの図は、調べられている帯域に最も近いベー
ス電極がカソードである場合、主に電圧の負の半サイク
ルでのタングステン原子の放出を図示する。熱電子アー
クのドロップ電圧が４０Ｖよりも低いときには何らの放
出も観察されなかった。
【００１２】第３図〜第７図のデータは、始動前に電極
面での凝縮被着物を除去する仕方でランプの調整を行っ
た後で得たものである。ランプ内の凝縮物は、ランプは
わずか数秒間だけ作動せられそして再始動を行うまで冷
却せられるので壁面の同じ場所にとどまる。このことは
、第５図に図示されているように、種々のランプ電圧で
のタングステン放出強度の比較を可能にする。
【００１３】常用中の高輝度放電ランプは始動前に電極
に凝縮物が被着している。この始動動作モードでは、凝
縮物それ自体がブレークダウン相およびグロー放電相期
間中、発光管壁で再分配が行われる。一般に、凝縮物が
電極にある状況でランプが始動されるときの熱電子アー
ク電圧は清浄な電極で始動されるときよりも低い。上述
したように、バラスト開路電圧は、熱電子アーク相の期
間中、カソード降下電圧それゆえ結果的にこの熱電子ア
ーク相の期間中に叩き出されるタングステン原子の数に
相当な影響を与える。ランプが、凝縮物が電極にある状
況で始動されるとき、一方の電極は、他方の電極よりも
、熱電子アーク期間中高い電圧降下を呈示することが多
い。以後、電圧降下が大きいカソードに焦点を当てて説
明する。
【００１４】通常の始動条件（始動時に凝縮物が電極に
ありそして開路電圧の実効値が２５５Ｖである）の下で
のランプ電圧およびタングステン放出が第８ａ図および
第８ｂ図に図示されている。観察される電極（ベース電
極）のカソードサイクル期間中の電圧降下は対向電極に
ついてよりも高い。熱電子アークのほとんどの部分につ
いて、電圧降下は６５Ｖであり、始動後３．７５秒で一
時的に１００Ｖへ増加する。これに対応してタングステ
ン放射（第８ｂ図）もまた３．７５秒で増加する。第９
ａ図および第９ｂ図で、バラスト開路電圧は実効値２９
０Ｖへ高めた。このバラスト開路電圧の増加で、熱電子
アーク電圧降下は約４５Ｖである。熱電子アーク電圧波
形は、２５５Ｖの通常の開路電圧で作動するランプ（第
８図）よりも滑らかである。第９ｂ図の熱電子アーク期
間中のタングステン放出は第８ｂ図に図示されているタ
ングステン放出と比較して相当に減ぜられている。
【００１５】上述の説明で、熱電子アーク相期間中、ラ
ンプを通ずる電流増加を生ずるどのようなバラストの修
正もスパッタリング放出を減ずるかまたはこれを除去す
る低いカソード降下電圧を招くことが明らかになった。 以下の例はかかる修正を実現できる種々の方法の詳細を
明らかにするものである。バラスト−ランプ系の簡略図
が第１０図に図示されている。バラストは、入力が交流
線であり出力がランプを駆動する単巻変圧器として図示
されている。
【００１６】熱電子アーク期間中のランプ電圧の低下の
ためにはこの相の期間中大きなランプ電流が維持されな
ければならない。ランプが最終的な作動条件に到達した
ときパワーがランプの仕様と合うようランプ電流が制限
されなければならない。所望される電流の遷移が第１１
ａ図に図示されている。この電流の遷移は、開路電圧の
変化（第１１ｂ図）またはバラストインピーダンスの変
化（第１１ｃ図）を通じてバラストにより制御できる。 時間ｔ１　での遷移はプリセット時に生ずるよう設定で
きまた（ランプが熱くなるにしたがって増加する）ラン
プ電圧レベルによりトリガー可能である。時間ｔ１　は
ランプの熱的性質を特徴付けておりまた熱電子アーク相
の終了を示す。１００Ｗのメタルアークランプについて
、時間ｔ１　は標準的には約５０秒である。
【００１７】開路電圧の変化は、２つの交互変圧器およ
び時点ｔ１　でランプを高開路電圧ポートから低電圧ポ
ートへ再結合するであろう切換手段を備えたバラストを
使用することにより実現可能である。両方の２次巻線は
等しいインピーダンスを有するべきである。第１２ａ図
には模式図が図示されており、Ｌはバラストインピーダ
ンスを表す。バラスト回路インピーダンスの変化はイン
ダクタンスの変化（第１２ｂ図）により、または、キャ
パシタンスの変化（第１２ｃ図）により実現可能である
。 第１２ｂ図では、インダクタンスＬはバラスト回路に含
まれており、そしてインダクタンス値は切換手段を閉成
することにより熱電子アーク期間中減ずることができ、
それゆえ電流が増大する。時点ｔ１で、切換手段は開放
され、回路のインダクタンスの増加を生じそれゆえ電流
の低下を生ずる。キャパシタは熱電子アーク相期間中、
バラスト回路で能動状態であり、そして、ランプが最終
的なアークに達するときに、時点ｔ１　での切換手段の
閉成によりバイパスが行われる。
【００１８】本発明を実施するのに必要なバラスト修正
が、ランプおよび既存のバラストと直列に追加の回路を
配置することにより実施できれば非常に有利であり、そ
れにより既存のバラストの再設計が回避される。それゆ
え、直列キャパシタを用いた最後の解決方法（第１２ｃ
図）についてのみ詳述する。この例では、第１２ｃ図の
通りキャパシタがバラストおよびランプと直列に配置さ
れている。キャパシタは、誘導性バラストと比較して、
リアクタンスが負性のインピーダンス（以下、負性リア
クタンスインピーダンスという）を有しているので、ラ
ンプ回路の有効インピーダンスを低下させる。その一方
で、切換手段Ｓが閉成されるときは、回路インピーダン
スは増加する。実際には、切換手段Ｓはトライアックの
ような半導体素子であり、始動相の終了の際に閉成され
る。
【００１９】熱電子アーク相期間中のタングステンのス
パッタリング放出の除去にとって必要なランプ電流にお
けるバラストインピーダンスは約１８５オームと測定さ
れている。２５５Ｖの開路電圧で必要なランプ電流を得
るためには、約１５０オームのインピーダンスが必要で
ある。このことは、直列キャパシタから３５オームの負
性リアクタンスインピーダンスを必要とし、これは、６
０Ｈｚで７６マイクロファラッドのキャパシタンスを使
用して実現できる。熱電子アーク相が終了して最終的な
アーク状態が確立されると、キャパシタは短絡されそし
てバラストはその最終的なインピーダンスが約１５０オ
ームとなる。
【００２０】米国特許第４、７１４、８６２号は、キャ
パシタがインダクタと並列に配置されており、インダク
タのバイパスを行いそれにより過渡パルスが与えられラ
ンプの点弧が行われる回路を開示する。キャパシタンス
の値は、そのインピーダンスがインダクタンスのインピ
ーダンス値の３倍以上の大きさであるよう選択されてい
る。
【００２１】本発明の直列キャパシタの目的は、回路イ
ンピーダンスの低下により長時間、大きな電流を提供し
その結果始動相期間中のタングステンのスパッタリング
放出をできるだけ最小にすることである。回路は誘導性
インピーダンスよりも非常に低い容量性インピーダンス
を使用する。
【００２２】第１３図では、直列キャパシタＣ１　がト
ライアックによる切換素子ＴＲ１と並列に配置されてい
る。始動相期間中、キャパシタＣ１　はランプおよびバ
ラストインダクタンスと直列であり全体のインピーダン
スの低下によってランプ電流を増大させる。トライアッ
クＴＲ１　のゲート電極はトリガ信号を受容するとき、
トライアックはオン状態へ切り替わりそしてキャパシタ
の短絡を行い、定常状態の動作を行うための当初のバラ
ストインピーダンスを再度確立する。
【００２３】トリガ回路は５Ｖの直流電圧の供給を必要
とする。電流が最初ランプおよびインダクタＬ１　を通
じて流れるとき、５Ｖ供給は迅速に確立される。キャパ
シタＣ３　が可変抵抗Ｒ２　を通じて充電を開始する。 オペアンプＯＰ１　はキャパシタＣ３　の電圧と分圧回
路Ｒ３　およびＲ４　が発生するプリセット電圧とを比
較する。キャパシタＣ３　の電圧がプリセット電圧を越
えるとき、オペアンプＯＰ１　の出力は突然増加し５Ｖ
供給へ接近する。これはタイミング位相を決定し、キャ
パシタはその後短絡が行われる。
【００２４】ところで、この時点でのキャパシタＣ１　
の電圧は、インピーダンスとランプ電流とにより決定さ
れる交流ピーク電圧とゼロとの間のいずれの値を取って
もよい。トライアック切換手段は、キャパシタの放電に
よる非常に大きなサージ電流により、損傷の危険を冒す
ことなく閉成できない。したがって、トライアックはキ
ャパシタの交流電圧の零交差に非常に接近した時点でオ
ン状態へ切り替えられなければならない。これは、トラ
ンジスタＴ１　、Ｔ２　、Ｔ３　およびＴ４　およびこ
れらに関連付けられた回路により実現される。オペアン
プの出力はこの回路のための正電源として使用される。 トランジスタＴ４　は、零交差直後に幅狭の正向きパル
スを提供する。このパルスはトライアックＴＲ１　をト
リガーするのに使用され、その結果キャパシタが短絡す
る。
【００２５】最終的な結果として、バラストインピーダ
ンスは、Ｒ２　およびＣ３　の時定数により決定される
時間期間の間、Ｃ１　というリアクタンス性のインピー
ダンスにより決定される量だけ減ぜられる。この時間が
経過した後、バラストインピーダンスは、Ｃ１　を横切
る交流波形の零交差点で、Ｃ１　をトライアックＴＲ１
　を用いて短絡することにより増加せられる。 部品の値 第１３図の部品について使用される値は以下のとおりで
あるが、これらの値は臨界的なものではない。 Ｒ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１０オームＲ２　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１メガオームのポテンショ
メータ Ｒ３　、Ｒ４　、Ｒ５　、Ｒ１０、Ｒ１１　　１００キ
ロオームＲ６　、Ｒ７　、Ｒ８　、Ｒ９　　　　　　　
　　４．７キロオームＣ１　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　８０マイクロファラッド Ｃ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２０００マイクロファラッド Ｃ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１００マイクロファラッド ＯＰ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ＵＡ７９８ＴＣＴＲ１　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　ＥＣＧ５６０３
【００２６
】直列キャパシタを持った１００Ｗのメタルアークラン
プおよび直列キャパシタを持たない１００Ｗのメタルア
ークランプの始動動作期間中、電圧波形と電流波形とタ
ングステン放出波形を記録した。タングステン放出は、
主としてスパッタリング放出プロセスが原因で電極から
除去された発光管内のタングステン原子の存在を示す。 これらの原子は最終的には発光管壁に被着し、発光管壁
の透過性を低下させ、光束持続性の低下を招く。
【００２７】標準的なバラストを有する１００Ｗメタル
アークランプについての電圧波形と電流波形とタングス
テン放出波形を第１４図に示す。直列キャパシタの追加
で、電流は増加しそれゆえランプ降下電圧がこの相の期
間中、非常に少量のタングステン放射が観察されるよう
なレベルへ低下した（第１５図参照）。この差は直列キ
ャパシタを早めに短絡した結果を図示する第１６図でも
証明されている。この場合、ランプは所定の場所のキャ
パシタを用いて始動が行われそして切換手段が時間ｔ２
　で閉成されキャパシタを短絡した。電流の減少、降下
電圧の増加およびタングステン放出の非常に際立った増
加が時間ｔ２で開始された。これは明らかにランプ始動
期間中のキャパシタの役割を証明するものである。この
ことは、電極のスパッタリング放出の減少それゆえ壁面
黒化の減少によりランプ持続性を改善する。
【００２８】キャパシタと切換回路とを備えたバラスト
−ランプ系を調べるために促進寿命試験を行った。キャ
パシタがランプと直列に接続された状況で、（切換時間
ｔ１　を５０秒に設定した場合）始動回数５００回およ
び４時間の連続動作時間までこの回路の性能に何らの変
化も検出されなかった。
【００２９】リアクタンス部品を接続または接続してい
ない切換手段をトリガーする代替手法が、所定の時間が
経過した後ではなく、ランプ電圧が所定の値へ上昇した
ときにトライアックをトリガーすることである。ランプ
内の圧力が最終的なアーク相への転換直前に上昇するに
応じて、ランプ電圧が上昇する。ランプ電圧は感知可能
でありそして回路の修正でトライアックをトリガーする
のに使用可能である。
【００３０】始動動作のグロー相期間中高電圧がランプ
に現れる。グロー相期間中の時期尚早のトリガー動作を
回避するために注意が払われなければならない。結果的
には、ブレークダウン相、グロー相およびグロー−アー
ク間転換相期間中、トリガー回路を不作動状態に維持す
る上述のタイミング回路を使用するのが便利である。ト
リガ回路は、 （１）プリセット遅延時間（この遅延時間は、高電圧過
渡遷移が出現しないよう十分長いものとしなければなら
ない）が経過し、 （２）ランプ電圧が上昇して所定の値を越え、そして（
３）キャパシタを横切る交流波形が零交差点にある（ト
ライアックが損傷を受けるのを回避するためである）と
いう３つの条件が充足されたときに賦活されるべきであ
る。上述の回路はこれら３つの条件のうちの２つの条件
（１番目の条件および３番目の条件）を実現するので、
２番目の条件に合うようわずかな回路の追加だけが必要
である。第１７図は第１３図に図示の回路の修正例であ
り、出力段は、トライアック切換手段をターンオンする
のにランプ電圧から発生される追加の信号が必要とされ
るよう変更されている。
【００３１】第１３図において、トランジスタＴ４　の
コレクタからの出力はトライアックのゲートに直接印加
されている。第１７図の電圧トリガー回路では、トラン
ジスタＴ４　の出力はトランジスタＴ５　のベースに供
給されトライアックのゲートにはトランジスタＴ５　の
エミッタ回路の抵抗Ｒ１３から供給されている。抵抗Ｒ
９　に対する抵抗Ｒ１３の比は、、トランジスタＴ４　
からのパルスだけでは非常に少なくトライアックをトリ
ガできないよう選択されている。
【００３２】ランプ電圧がツェナーダイオードＺ２　の
ブレークダウン電圧を越えたとき、ＳＣＲ１　がターン
オンされ、トランジスタＴ５　のコレクタがＯＰ１　か
らの供給電圧に接近するよう上昇させる。これはトラン
ジスタＴ５　を賦活し、零交差点で生ずるトランジスタ
Ｔ４　からのパルスがここに抵抗Ｒ１３を横切る十分な
電圧のスイングないし振れを発生し、トライアックＴＲ
１　がトリガできるようにする。Ｒ１３およびＲ１４の
適当な値がそれぞれ１．２キロオームと２．７キロオー
ムである。 部品の値 第１７図の部品について使用される値は以下に掲げるも
のを除き第１３図と同様であり、これらの値は臨界的な
ものではない。 Ｒ１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１０キロオームＲ１３　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１．２キロオームＲ１
４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２．７キロオームＳＣＲ１　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　ＥＣＧ５４００Ｚ２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＥＣ
Ｇ５０４３Ｚ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　ＥＣＧ５０２４Ｄ３　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＥＣＧ１２
５Ｔ５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ＥＣＧ１２８
【００３３】この回路は、オペ
アンプからの供給電圧が時間の経過により上昇し、ラン
プ電圧がツェナーダイオード電圧を越えそしてＳＣＲ１
　をターンオンしそしてトランジスタＴ４　からの零交
差パルスが賦活されたＴ５　により増幅されたという３
つの条件と合致した後にのみトライアックをトリガする
。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々の点灯サイクルのランプ、すなわち連続動
作のランプ、１０時間ごとに再始動されるランプおよび
５時間ごとに再始動されるランプについて、１７５Ｗの
メタルアークランプの光束持続性を表す図である。
【図２】種々の点灯サイクルのランプ、すなわち連続動
作のランプ、１０時間ごとに再始動されるランプおよび
５時間ごとに再始動されるランプについて、４００Ｗの
メタルアークランプの光束持続性を表す図である。
【図３】実効値が２１０Ｖの開路電圧を有するバラスト
を使用した場合の、１００Ｗのメタルアークランプの始
動動作期間中のランプ電圧対時間ならびにランプ電流対
時間の関係を示すグラフ図である。
【図４】実効値が３２５Ｖの開路電圧を有するバラスト
を使用した場合の、１００Ｗのメタルアークランプの始
動動作期間中のランプ電圧対時間ならびにランプ電流対
時間の関係を示すグラフ図である。
【図５】１００Ｗのメタルアークランプの熱電子アーク
相期間中のタングステン放出強度対ランプ電圧の関係を
示すグラフ図である。
【図６】実効値が２２０Ｖのバラスト開路電圧を用いた
場合の、１００Ｗメタルアークランプの熱電子アーク電
圧波形およびタングステン放射波形を表すグラフ図であ
る。
【図７】実効値が３２５Ｖのバラスト開路電圧を用いた
場合の、１００Ｗメタルアークランプの熱電子アーク電
圧波形およびタングステン放射波形を表すグラフ図であ
る。
【図８】実効値が２５５Ｖの開路電圧を有するランプバ
ラストを使用した場合の、１００Ｗメタルアークランプ
の始動動作期間中の電圧およびタングステン放射を表す
グラフ図である。
【図９】実効値が２９０Ｖの開路電圧を有するランプバ
ラストを使用した場合の、１００Ｗメタルアークランプ
の始動動作期間中の電圧およびタングステン放射を表す
グラフ図である。
【図１０】簡単なランプ−バラスト回路を図示する模式
図である。
【図１１】本発明のバラストにより発生される電流の変
化と、開路電圧の変化またはバラストインピーダンスの
変化によってどのようにして電流の変化が実現されるか
を示す概念図である。
【図１２】必要な電流を変化を発生する可能な種々の回
路修正を図示する概念図である。
【図１３】本発明を実行するための回路の例を示す回路
図である。
【図１４】標準的なバラストを使用した場合の１００Ｗ
メタルアークランプの始動動作期間中の電圧、電流およ
びタングステン放出波形を図示するグラフ図である。
【図１５】直列キャパシタを備えたバラストを使用した
場合の１００Ｗメタルアークランプの始動動作期間中の
電圧、電流およびタングステン放出波形を図示するグラ
フ図である。
【図１６】早めに短絡される直列キャパシタを備えたバ
ラストを使用した場合の１００Ｗメタルアークランプの
始動動作期間中の電圧、電流およびタングステン放出波
形を図示するグラフ図である。
【図１７】本発明を実行するための代替回路を図示する
回路図である。
【符号の説明】
Ｃ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　直列キャパシタＣ３　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　キャパシタＬ１　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　インダクタＯＰ
１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　オ
ペアンプＲ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　可変抵抗Ｒ３　およびＲ４　　　　　　　
　　　　　　　　分圧回路Ｒ９　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　抵抗Ｒ１３　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　抵抗Ｔ１　、Ｔ
２　、Ｔ３　、Ｔ４　、　　　　トランジスタＴ５　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　トラ
ンジスタＴＲ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　トライアック（切換素子）

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流電源により高輝度放電ランプを点弧し
    且つこれを作動するための回路において、前記交流電源
    へ結合された入力と交流出力とを有する誘導性バラスト
    と、当該誘導性バラストの前記交流出力に結合され且つ
    前記高輝度放電ランプおよび当該バラストと直列に結合
    されたキャパシタと、当該キャパシタと並列に接続され
    た切換手段と、当該切換手段の動作を制御し、ランプ始
    動動作の開始時から所定の時間が経過した後に、当該切
    換手段が当該キャパシタを電気的に分路するようにさせ
    る制御手段とを備えたことを特徴とする回路。
  2. 【請求項２】前記誘導性バラストは単巻変圧器から構成
    されている請求項１の回路。
  3. 【請求項３】前記切換手段はトライアックから構成され
    ている請求項１の回路。
  4. 【請求項４】前記制御手段は、直流電圧を発生するため
    の手段と、当該直流電圧発生手段に結合されており、始
    動動作期間中に、前記所定の時間が経過した後にタイミ
    ング信号を発生するためのタイミング回路と、前記タイ
    ミング信号を受信するための第１入力と前記キャパシタ
    に結合された第２入力とを備えており、前記キャパシタ
    の瞬時電圧を検出し、前記所定の時間の経過後および当
    該キャパシタの瞬時電圧が実質的に零であるときに前記
    切換手段の分路動作を生じさせるトリガ信号を発生する
    瞬時電圧検出手段とから構成されている請求項１の回路
    。
  5. 【請求項５】前記直流電圧発生手段は、前記高輝度放電
    ランプと直列に結合され電圧を発生するインダクタと、
    当該インダクタの前記電圧を前記直流電圧へ変換するた
    めの整流およびろ波手段とから構成されている請求項４
    の回路。
  6. 【請求項６】前記タイミング回路はオペアンプを備えて
    いる請求項４の回路。
  7. 【請求項７】前記瞬時電圧検出手段は、それぞれが前記
    キャパシタに結合されたベース端子を有し、それぞれが
    第１方形波と第２方形波を発生する第１トランジスタお
    よび第２トランジスタと、前記第１方形波を第２方形波
    に関して遅延させるための手段と、前記第１方形波を受
    信するよう結合されたベースを有しており、当該第１方
    形波を反転するための第３のトランジスタとを備えてお
    り、ここで、前記第２トランジスタおよび第３トランジ
    スタはＡＮＤゲートを形成しており、前記瞬時電圧検出
    手段はさらに、当該ＡＮＤゲートの出力に結合されたベ
    ース端子を有し、当該ＡＮＤゲートからの出力信号を反
    転し前記トリガ信号を発生する第４トランジスタを備え
    ている請求項４の回路。
  8. 【請求項８】前記制御手段は、前記瞬時電圧検出手段に
    結合されたランプ電圧感知手段を備えており、当該ラン
    プ電圧感知手段は、ランプ電圧が所定の値に到達するま
    では前記切換手段の電気的な分路動作を禁止する請求項
    ４の回路。
  9. 【請求項９】前記ランプ電圧感知手段は、前記ランプに
    結合されたゲート端子と前記タイミング回路からの直流
    電圧を受信するよう結合されたアノード端子とを有する
    シリコン制御整流器と、前記シリコン制御整流器のカソ
    ード端子に結合されたコレクタ端子と、前記瞬時電圧検
    出手段からのトリガ信号を受信するようになされたベー
    ス端子と、前記切換手段に結合されたエミッタ端子とを
    有するトランジスタとから構成されている請求項８の回
    路。
  10. 【請求項１０】前記の所定のランプ電圧は約８０ないし
    ８５ボルトである請求項８の回路。
  11. 【請求項１１】高輝度放電ランプを点弧し且つこれを作
    動させるための回路において、第１交流電圧を提供する
    第１交流電源と、当該第１交流電圧よりも低い第２交流
    電圧を提供するための第２の交流電源と、入力と交流出
    力切換手段とを有しており、当該切換手段は前記第１交
    流電源または前記第２交流電源を前記入力へ結合できる
    ようになされている誘導性バラストと、前記切換手段の
    動作を制御し、ランプの始動動作期間中は前記第１交流
    電源が前記誘導性バラストの入力に結合されまた通常の
    ランプ動作期間中は、前記第２の交流電源が前記誘導性
    バラストの入力に結合されるようになされた制御手段と
    を備えている回路。
  12. 【請求項１２】前記バラストは単巻変圧器である請求項
    １１の回路。
  13. 【請求項１３】交流電源により高輝度放電ランプを点弧
    しこれを作動するための回路において、前記交流電源へ
    結合された入力と、前記高輝度放電ランプに結合された
    交流出力とを有する誘導性のバラストと、前記誘導性バ
    ラストに結合されており、当該誘導性バラストのインダ
    クタンスを減ずるバイパス手段と、当該バイパス手段の
    動作を制御し、ランプの始動期間中、当該バイパス手段
    が投入されランプが通常動作に到達した後は投入されな
    いようにする制御手段とから構成されている回路。
  14. 【請求項１４】前記バラストは単巻変圧器である請求項
    １３の回路。
  15. 【請求項１５】前記バイパス手段は前記バラストのイン
    ダクタンスの一部に分路を形成する切換手段から構成さ
    れている請求項１３の回路。
  16. 【請求項１６】高輝度放電ランプと交流電源との間に結
    合されたバラストを有する高輝度放電ランプの始動方法
    において、所定の時間の間、電流を通常の始動電流より
    も高いレベルへ高め、ランプが始動したときに、高めら
    れた始動電流の印加を中止し、ランプへ印加される動作
    電流が通常に戻るようにすることからなる高輝度放電ラ
    ンプの始動方法。
JP3149261A 1990-05-25 1991-05-27 改善された高輝度放電ランプ持続方法および回路 Withdrawn JPH04229596A (ja)

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