JPH04249892A - ガス放電ランプを動作させる電力回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス放電ランプに直流励
起を与える電力回路に関するものである。更に詳しくは
、本発明はメタルハライドランプの直流動作に対して自
動的かつ順次に所望の伝達関数を与える安定回路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】その所望の伝達関数をそなえた安定回路
はメタルハライドランプのようなガス放電ランプに所要
の電圧および電流の条件を与える。これにより、ガス放
電ランプはそれの種々の動作モ―ド、すなわち（１）初
期の高電圧降伏すなわち始動モ―ド、（２）グロ―から
ア―クへの遷移すなわちグロ―モ―ド、および（３）定
常状態のア―ク、すなわちラン（ｒｕｎ　）モ―ドの間
、適正に動作する。これらのモ―ドにはそれぞれ、ガス
放電ランプを適正に動作させるための異なる電圧および
電流の必要条件がある。ランプがその始動モ―ドからグ
ロ―モ―ド、その後ランモ―ドへと遷移するように種々
の電流および電圧の必要条件が自動的かつ順次与えられ
ることが望ましい。同様に、ランプがそのランモ―ドか
らグロ―モ―ドまたは始動モ―ドに戻る場合これらの電
圧および電流の状態が自動的に与えられることが望まし
い。

【０００３】ガス放電ランプに流れる安定回路が作る電
流は、これらのランプがその動作モ―ドに入ったり、そ
れから戻るとき通常サ―ジに出会う。たとえば、ランプ
が電離してグロ―モ―ドに入るとき、この入ることによ
って流れる電流は比較的大きな値であり、比較的高速に
変化する。その結果、安定回路の結合された回路構成要
素、特にランプ自体が有害な影響を受けることがある。 動作モ―ドの間にランプに与えられる電流の最大値を制
限し、また関連した電流の最大変化速度を制限する手段
を安定回路に設けることが望ましい。

【０００４】ガス放電ランプを動作させるための必要条
件を与えるために使用されるインピ―ダンス素子が通常
、安定回路に含まれている。通常の交流電源で動作する
安定回路のこれらのインピ―ダンス素子によって、関連
する力率の低下について望ましくない条件が生じ、その
結果、交流電源に対して進み電流または遅れ電流が生じ
る。その結果生じる低い力率は導線の寸法をきめなけれ
ばならない照明設備の設計者および付加的な無効電力を
供給しなければならない電力会社にとって心配事となる
。０．９０以上の電源に対する高力率を示すように容易
に適合できる手段を安定回路に設けることが望ましい。 ランプの定常状態またはランモ―ドの間にこの高力率を
示すことが特に望ましい。

【０００５】

【発明の目的】したがって、本発明の１つの目的はガス
放電ランプに給電する交流電源に対して容易に適合し、
高力率を示す手段をそなえた安定回路を提供することで
ある。

【０００６】本発明のもう１つの目的は適正なランプ性
能を生じつつランプがその始動モ―ド、グロ―モ―ドま
たはランモ―ドに移ったりそれから戻ったりできるよう
に自動的にガス放電ランプに対して所望の電流および電
圧の条件を示す安定回路を提供することである。

【０００７】本発明の更にもう１つの目的は始動モ―ド
、グロ―モ―ド、およびランモ―ドの動作の間ランプに
与えられる電流量および電流の変化速度を制限する手段
をそなえた安定回路を提供することである。

【０００８】

【発明の概要】本発明によれば、始動モ―ド、グロ―モ
―ドおよびランモ―ドの動作の間、自動的かつ順次に直
流励起を与えることにより交流電源からガス放電ランプ
を動作させるために安定回路が設けられる。

【０００９】安定回路には入力フィルタ段、交流−直流
変換器、および所定の降伏特性の電子スイッチング素子
をそなえた発振器が含まれている。入力フィルタ段には
コンデンサとインダクタが含まれており、１個のコンデ
ンサは特にランプのランモ―ドの動作の間、交流電源に
対して比較的高い力率を示すように選定されたインピ―
ダンス値をそなえている。交流−直流変換器は出力段を
そなえており、出力段の直流電圧は始動モ―ド、グロ―
モ―ド、およびランモ―ドの動作の間、ガス放電ランプ
のインピ―ダンス値によってきまる。発振器は交流−直
流変換器の出力段に接続され、また出力段をそなえてい
る。発振器の出力段は発振器出力をランプに結合する手
段として第１のインダクタを含む構成要素で構成され、
他の構成要素は動作周波数を制御する。発振器のスイッ
チング手段の降伏特性の選定により、（１）出力段の直
流電圧が始動モ―ドの間のガス放電ランプのインピ―ダ
ンス値に対応するときスイッチング手段が導電状態とさ
れ、（２）交流−直流変換器の出力段の直流電圧がラン
モ―ドの動作の間のガス放電ランプのインピ―ダンス値
に対応するときスイッチング手段は非導電状態に維持さ
れる。

【００１０】発明と考えられる主題は請求の範囲に記載
してある。しかし、本発明、その動作方法、上記以外の
目的および利点は付図を参照した以下の説明からより良
く理解することができよう。

【００１１】

【実施例の説明】図１はガス放電ランプ１２を動作させ
るための安定回路の概略図である。ガス放電ランプ１２
は米国特許第４，１６１，６７２号に述べられているよ
うな高効率メタルハライドランプかまたはガス放電を示
す任意の直流動作ランプとすることができる。安定回路
１０には入力フィルタ段１４、交流−直流変換器１６、
および始動回路１８が含まれている。安定回路１０は電
圧が交流１２０Ｖで周波数が６０Ｈｚの通常の交流電源
２０からその励起を受けることができる。日本や欧州諸
国で使用されているような電源２０も本発明で使用する
ことができる。

【００１２】安定回路１０は表１に示すような型名また
は公称素子値の複数の通常の素子で構成される。

【００１３】

【表１】表１ 素子　　　　　　　　　　　　　　　　値または型式Ｃ
１　　　　　　　　　　　　　　　　　１．５Ｃ２　　
　　　　　　　　　　　　　　　４．０Ｃ３　　　　　
　　　　　　　　　　　　１．２Ｃ４　　　　　　　　
　　　　　　　　　０．１５Ｃ５　　　　　　　　　　
　　　　　　　０．０２２Ｌ１　　　　　　　　　　　
　　　　　　０．９５ヘンリ―Ｌ２　　　　　　　　　
　　　　　　　　１００マイクロヘンリ―Ｒ３　　　　
　　　　　　　　　　　　　１ＭＲ４　　　　　　　　
　　　　　　　　　１２ＫＲ５　　　　　　　　　　　
　　　　　　１Ｒ６　　　　　　　　　　　　　　　　
　１０ＫＲ７　　　　　　　　　　　　　　　　　１０
ＭＳ１　　　　　　　　　　　　　　　　　サイダック
（Ｓｉｄａｃ　）Ｄ１　−Ｄ４　　　　　　　　　　　
ＩＮ４００７ＤおよびＤ７　　　　　　　　　サンケン
ＲＣ２（ファストリカバリ型２ＫＶ）Ｄ６　およびＤ８
　　　　　　　ＧＰ１０Ｎ（ファストリカバリ型１．１
ＫＶ）Ｔ１　　　　　　　　　　　　　　　　　タップ
付きインダクタここで、抵抗（Ｒ）値の単位はオ―ムで
あり、コンデンサ（Ｃ）の値の単位はマイクロファラド
である。

【００１４】安定回路１０は始動モ―ド、グロ―モ―ド
、およびランモ―ドの間に種々のレベルの直流励起の印
加によって放電ランプを動作させる。安定回路１０の表
１に示された本発明の回路構成要素の型および数値は、
決定され始動モ―ド、グロ―モ―ド、およびランモ―ド
の間に生ずるランプのインピ―ダンス値に相互関連して
いる回路１０の所望の伝達関数を自動的かつ順次に与え
るように選定されている。安定回路１０は始動モ―ド、
グロ―モ―ドおよびランモ―ドの動作に出入りするとき
ランプに対して自動的にこれらの関数を与える。

【００１５】本発明に関連した安定回路１０は必要な電
圧条件および電流条件を含む直流励起をランプ１２に与
える。これによりガス放電ランプ１２が（１）ガス放電
ランプの初期降伏を起すため約１ＫＶの高印加電圧を必
要とする初期状態から遷移して、（２）約３００ボルト
のコンプライアンスまたはグロ―電圧を必要とする一般
にグロ―モ―ドと呼ばれる正抵抗領域にランプが入った
後、（３）ランプはその最終のア―クモ―ドすなわちラ
ンモ―ドに入る。１ＫＶの高電圧が印加され、ランプが
始動条件を満足するまで再度印加される。後で説明する
ように、本発明の始動回路が作成する始動信号は従来の
方法に比べて放電ランプの始動を改善または助長する。 降伏すなわち始動モ―ドが完了すると、ランプはグロ―
モ―ドに入ってグロ―モ―ドを完了した後、ランモ―ド
に入る。

【００１６】ランプがランモ―ドに達すると、ランプに
印加される直流電圧は約３００ボルトのコンプライアン
スまたはグロ―電圧から約３０ボルトに変り、それから
ランモ―ドの間にゆっくりと約９０ボルトまで上昇する
。ランプのランモ―ドの間のア―ク条件が満足され、温
度がその定常状態値に達すると、ランプはそのランすな
わち定常状態の条件に達し、安定回路１０はこのような
状態の維持に備える。

【００１７】図１の安定回路１０の入力フィルタ段１４
は電源２０の両端間に配置され、コンデンサＣ１　およ
びＣ２　ならびにインダクタＬ１　で構成される。後で
図５を参照して更に詳しく説明するように、１つのコン
デンサＣ１　のインピ―ダンス値はランプ１２のランモ
―ドの間に安定回路１０が交流電源２０に対して比較的
高い力率を示すように選定されている。構成要素Ｌ１　
およびＣ２　は不減衰共振周波数が約８０ＨｚであるＬ
Ｃ回路を構成する。このＬＣ回路は電源２０からの１２
０ボルト６０サイクルの信号を増幅して約３００ボルト
とし、これが交流−直流変換器１６に印加される。交流
−直流変換器１６は全波整流器として配置されたダイオ
―ドＤ１　からＤ４　で構成され、この全波整流器は直
流出力電圧を供給し、これがコンデンサＣ３　によって
濾波される。

【００１８】交流−直流変換器１６の出力段の直流電圧
は始動モ―ド、グロ―モ―ドおよびランモ―ドの間に下
降的に進むガス放電ランプのインピ―ダンス値Ｒτによ
って左右され、決定される。これについては図２を参照
して更に説明する。

【００１９】図２はランモ―ドの間の回路の一次近似、
すなわち１０％について有効である図１の構成要素を示
す。図２はランモ―ドに関する等価回路の設定の中間図
を表わす。まずランプ抵抗がＲτであると仮定し、また
ランプに流れる電流、したがってインダクタＴ１　に流
れる電流が連続であるということからブリッジ変換器に
対するランプインピ―ダンスを変えることができる。図
示するように、Ｔ１　は２つの相互結合されたインダク
タとして動作する２つの巻線Ｔ１　ＡおよびＴ１　Ｂで
構成される。図２に示すように変圧器Ｔ１　は単に、整
流された電流の交流成分を濾波するためのインダクタと
して動作する。このＲτの仮定およびＴ１　のこの濾波
条件に基いて、ラン回路の等価回路は図３に示すように
なる。

【００２０】図３は入力段１４を示している点で図２と
同様であるが、Ｌ１が直列抵抗Ｒ１　およびインダクタ
ンスＬで構成されている点が異なる。図３はランモ―ド
に関する等価回路を表わし、またランモ―ドの動作に対
応する後述する回路１０の伝達関数に関連する式（１）
および（２）も表わしている。図３は２ポ―ト回路網形
式の等価回路を示している。回路網の入力電圧はＶ１　
と表わされ、電源２０に対応している。回路網の出力電
圧はＶ２　と表わされる。Ｖ２　はＣ２　の両端間で測
定し得る反射されたランプ電圧に対応する交流電圧であ
る。Ｌ１　およびＲ１　を通って流れる電流はＩと表わ
される。図３に示される電流Ｉは次の式（１）で表わす
ことができる。

【００２１】 　　　　　　　　　　　　　　Ｉ＝Ｉ１　−Ｉｃ１　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（１）但し、Ｉ１　は電源Ｖ１
　から流れる電流であり、Ｉｃ１はコンデンサＣ１　を
通って流れる電流である。

【００２２】電流Ｉは更に次の式（２）によって表わす
ことができる。

【００２３】 　　　　　　　　　　　　　　Ｉ（ｊω）＝Ｉ１　（ｊ
ω）−ｊ（Ｖ１　ωＣ１　）　　　　　　　　　　（２
）但し、ωはＶ１　の電源周波数であり、ω＝２π・６
０＝３７７ラジアン／秒。

【００２４】Ｖ２　の両端間の抵抗Ｒ２　は直列抵抗Ｒ
１より大幅に大きく、式（３）で表わされる値となる。

【００２５】 　　　　　　　　　　　　　　Ｒ２　＝（π２　／８）
Ｒτ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（３）但し、Ｒτはランモ―ドの間のラ
ンプ抵抗である。

【００２６】図３の等価回路に示された電流および電圧
の条件は式（４）とする下記の伝達関数Ｇ１　で表わさ
れる。

【００２７】

【数４】 但し、Ｒ１　＜＜Ｒ２　と仮定する。電源周波数が６０
Ｈｚの場合は、ω＝２π・６０＝３７７（ラジアン／秒
）である。

【００２８】式（４）すなわち上記の伝達関数Ｇ１　は
（１）減衰係数ε，（２）ラジアン／秒の単位で表わし
たＶ１　の周波数ω，（３）ラジアン／秒の単位で表わ
したフィルタ１４の固有周波数ωｎ　、および（４）図
３に示されている抵抗、コンデンサおよびインダクタの
構成要素で表わされる。式（４）の伝達関数はＬ１　お
よびＣ２　で構成された回路はランプ特性によって定め
られるように任意の、そしてすべての負荷の要求に応じ
て、始動、グロ―およびランの３つの動作モ―ドの間に
ランプに対する適正な電圧および電流を確立することを
示している。式（４）の伝達関数が図４にプロットされ
ており、減衰係数は陰変数になっている。

【００２９】図４のＸ座標は量ω／ωｎ　を０．１から
８．０まで常用対数目盛で示してある。図４には２つの
Ｙ座標がある。第１のＹ座標は“ｌｏｇ　の大きさ”を
意味し、Ｌｍ　＝２０ＬＯＧ　　Ｇ１　（ｊω）と表わ
される従属変数Ｌｍ　を表わす。第１の量Ｌｍ　はデシ
ベル（ｄｂ）単位で表わされている。第２のＹ座標は電
源２０と図３のＲ２　についての前述したような反射さ
れたランプ電圧との間の位相角を表わし、度単位で表わ
されている。図では量Ｌｍ　は−３０ｄｂから１５ｄｂ
の範囲にあり、位相角は０度（同相）から−１８０度の
範囲にある。

【００３０】図４は１群の特性曲線のプロットを示す。 減衰係数の値は２２Ａの下に０．１０，０．１５，０．
２０，０．２５，０．３０，０．５０，０．７１，およ
び１．００としてまとめられている。これらの値２２Ａ
は（１）曲線の上側プロット部分２２Ｂ、（２）曲線の
中心プロット部分２２Ｃ、および（３）曲線の下側プロ
ット部分２２Ｄに相互関連している。上側プロット２２
Ｂと下側プロット２２Ｄは連続しており、Ｌｍ　が−７
．５ｄｂ、位相角が９０°、量ω／ωｎ　が１．０の交
差点に集束すなわち合流する。量２２Ａの下側合流点に
関連する１２ｄｂ／オクタ―ブの中断点が図４の参照番
号２４で表わされている。回路１０の種々の動作モ―ド
に対応する負荷軌線２６が図４に示すように主としてプ
ロット２２Ｃに関連した１群の特性曲線の上に重畳され
ている。 グロ―モ―ドに対する所望の動作点が負荷軌線の上で参
照番号２８で表わされ、ランモ―ドに対する所望の動作
点が参照番号３０で表わされている。動作点３０は減衰
係数０．７１の曲線に関連するプロット２２Ｃ自体の上
にあり、動作点２８は減衰係数０．１０に関連するプロ
ット２２自体の上にある。しばらくしてランプ１２が古
くなるにつれて、定常状態動作点３０が垂直負荷軌線２
６の上を動く（進む）。たとえば、動作点は減衰係数曲
線０．７１から減衰係数曲線０．５に向って上方に動く
。更に、図３でＶ１　と表わされた電源２０が変化する
につれて、動作点３０は同様に図４の動作点３０の上ま
たは下に動く。ランモ―ドの動作点３０が０．５の減衰
係数値よりも下らないことが望ましい。

【００３１】印加電圧Ｖ１　が加えられた場合の図３の
回路の入力を表わす伝達関数にともに関連する下記の式
（５）および（６）を参照して、ガス放電ランプ１２の
ランモ―ドの間の安定回路１０の動作について更に説明
することができる。

【００３２】 　　　　　　　　　　　　　　Ｇ２　（ｊω）＝Ｉ（ｊ
ω）／Ｖ１　（ｊω）　　　　　　　　　　　　　　（
５）この式（５）は下記のように表わすことができる。

【００３３】

【数５】 上式でω＝３７７ラジアン／秒＝一定（線路周波数）、
Ｚ０　＝５００，ωｎ　＝５００，Ｖ１　＝１２０Ｖで
あれば、これらを上式に代入すると、このとき式（６）
として下記の式が得られる。

【００３４】

【数６】 ε＝０．７１であれば位相角θ＝４５°である。

【００３５】伝達関数Ｇ２　はランプがラン回路の負荷
となったとき後で説明するようにして電力線電圧に対す
る電流の位相角が単一の無効構成要素Ｃ１　によって容
易に補正されるような電流を設定するように回路が反応
することを示す。式（５）および（６）の項はＺ０　を
付加した点を除いて式（３）および（４）について述べ
たのと同じである。Ｚ０　はＬ１　およびＣ２　で表わ
されるフィルタ１４の特性インピ―ダンスである。ここ
で注意しなければならない点は式（３）および（４）の
どの項にもＣ１　が欠けていることである。容易に得ら
れる所望の力率に於けるＣ１　の効果に対する背景を記
述するためにＣ１　を入れていない。

【００３６】ω，Ｚ０　，ωｎ　およびＶ１　に対する
量の値を式（５）に関連して示したが、これらの値およ
び量を式（５）に代入することにより、Ｉ（ε）に対す
る式（６）の値が得られる。更に、ランモ―ドに対する
減衰係数を０．７１と仮定し、式（６）の量を使用する
ことにより、４５°の位相角が得られる。ランモ―ドの
間この４５°の位相角を仮定すると、電流はランプ１２
の両端間の印加電圧に比べて４５°だけ遅れることがわ
かる。このとき生じる力率はガス放電ランプの動作にと
って好ましくない。これはこのような動作で一定の電力
がランプ１２の両端間に印加され維持されることが望ま
しいときに特にそうである。図３の等価回路をそなえ図
３のＣ１　の助けのない安定回路の入力電流の位相角を
減衰係数の関数として表わしたものが図５に示されてい
る。

【００３７】図５のＹ軸はＩとＶ１　との間の位相角θ
（ε）は正の＋９０°近傍に山があり、−９０°近傍に
谷がある。図５のＸ軸は減衰係数εを表わし、また図４
について前に説明した、安定回路１０のランモ―ドに関
連する減衰係数量０．７１を示している。図５では０．
７１の減衰係数との交点が−４５°の角度に対応してい
る。本発明ではコンデンサＣ１　の値の選択によって力
率をほぼ１にすることにより−４５°のこの位相角が補
正される。たとえば、Ｃ１　を持つ入力フィルタについ
ての前の説明の場合、Ｃ１　の値を１．５から３．０マ
イクロファラドの範囲で選択することができる。コンデ
ンサＣ１　を持つ入力フィルタ１４の利点の１つは単一
の容量性素子Ｃ１　の値の選択によって所望の力率が容
易に得られるということである。力率補正を行なうため
のこの選択容易な容量の方法はランモ―ドの動作の間に
生じるＩのほぼ正弦波的な性質に一部負っている。この
方法によって、０．９０以上の力率が得られる。

【００３８】１．５から３．０マイクロファラドという
Ｃ１　の値は通常の６０Ｈｚの電源に対応するものであ
る。 これらの所望の値は欧州や日本のように電源周波数が変
ると変化する。更に、希望する場合には、３．０マイク
ロファラドの値より大きくして、位相角θ（ε）が正（
＋）すなわち進み量となるようにしてもよい。所望の位
相角θ（ε）を得るため単一の構成要素を選択できるこ
とは本発明の重要な特徴である。本発明の実施により、
Ｌ１　およびＣ２　の値の選択によって得られるコンプ
ライアンス電圧に対して必要とされる所望の増幅を設計
者はまず設定することができる。次に設計者はランプの
所望のラン動作に対する所望の伝達関数を決定すること
ができる。次に最後に、設計者は所望の力率を得るため
Ｃ１　の特定の値を選択することができる。

【００３９】ランモ―ドの動作に入る前に、ランプはグ
ロ―モ―ドを通過する。グロ―モ―ドでは、ランプ１２
はそのコンプライアンスまたはグロ―電圧のため直流約
３００ボルトを必要とし、またランプがア―ク状態とな
ってランモ―ドに入れるようにするために約１０ミリア
ンペアの電流を必要とする。グロ―モ―ドでは、安定回
路１０は１０８ボルトから１３２ボルトに変化し得る電
源線路電圧を受け、これをＬ１　およびＣ２　の共振回
路網の動作により増幅する。次に図１の回路網はＬ１　
−Ｃ２　の出力を整流して約３００ボルトの直流とする
。

【００４０】図４で動作点３０から動作点２８に向って
負荷軌線２６に沿って上方に動いた場合、減衰係数の値
が小さくなるにつれて、中心プロット２２ｃのピ―キン
グの増大によって示されるように出力電圧Ｖ２　が大き
くなる。グロ―モ―ドの間、ランプ抵抗の公称値は約３
０Ｋであり、したがって図３で前に説明した抵抗Ｒ２　
は３０Ｋである。Ｒ２　のこの３０Ｋの値および式（５
）および（６）について与えられた他の量を式（５）お
よび（６）に代入することにより、８．３３×１０−３
に等しい減衰係数εの値が得られる。

【００４１】この減衰係数０．００８３３に後述する始
動回路の残りの構成要素（たとえばＣ４　およびＲ５　
）による値が加算され、等価減衰係数がほぼ０．１とな
る。 図４に示すように、０．１のこの減衰係数によって７ｄ
ｂ（約２．４）の充分な増幅が得られ、ランプはランモ
―ドに遷移する。

【００４２】本発明の主要な特徴はランプ動作の個別モ
―ドに対して必要とされる回路が区分され、自動的かつ
順次に所望の回路伝達関数を与えることてある。ランプ
のランモ―ドの間に生じるア―ク条件が何らかの理由で
消滅した場合、（交流−直流変換器１６のＣ３　（図示
しない）を含む）図２に示される素子で主として構成さ
れるグロ―回路が自動的に作動される。同様に、ランプ
電流がランモ―ドまたはグロ―モ―ドで消滅すると常に
始動回路が自動的に作動される。交流−直流変換器の電
圧出力がサイダックＳ１　の降伏特性に対応する２４０
ボルトより大きいときは、常に図１および図６のサイダ
ックＳ１　が導電状態とされるからである。サイダック
Ｓ１　を用いる始動回路を図６を参照して更に説明する
。

【００４３】図６の始動回路１８の主要な特徴は比較的
高い直流電圧レベル（約１２００ＶＤＣ）を作成するこ
とであり、この上に繰返し速度が約２．５ミリ秒のパル
ス（約３００ＶＤＣ）が生じる。一般に、この信号は発
振回路によって作成され、その電圧出力はＴ１　によっ
て増幅され、Ｄ６　およびＤ８　によって整流され、Ｃ
５　によって濾波される。これにより充分な振幅でほぼ
直流の電圧が作成され、ランプは導電状態となる。この
作成された信号は従来技術の方法に比べて放電ランプを
より良く始動する。

【００４４】始動回路１８のサイダックＳ１　は次のよ
うな降伏電圧特性を持つように選定される。すなわち（
１）変換器１６の出力段の直流電圧たとえば３００ボル
トが、始動モ―ドの間に生じるガス放電ランプのインピ
―ダンス値たとえば５００キロオ―ムに対応するとき、
サイダックＳ１　が導電状態とされる。そして（２）２
４０ボルトより低い直流電圧および約９０ボルトより低
い直流電圧が、それぞれランモ―ドおよびグロ―モ―ド
の間に生じるガス放電ランプのインピ―ダンス値、たと
えば２５０オ―ムと３０キロオ―ムに対応するとき、サ
イダックＳ１　が非導電状態に維持される。

【００４５】交流−直流変換器１６の出力が約２４０Ｖ
ＤＣを超えたとき（通常は約３００ＶＤＣ）、これは４
００Ｈｚの弛張発振器を励起する。弛張発振器はＲ４　
，Ｃ４　，Ｓ１　およびＴ１　Ａで構成され、Ｒ４　お
よびＣ４　の値で発振周波数が主として決定される。３
００ＶＤＣのレベルによってサイダックＳ１　は導電状
態となり、その結果、第１のエネルギ―蓄積手段として
の役目を果し、約２４０Ｖの蓄積値を持つコンデンサＣ
４　が相互結合された巻線を持つＴ１　に放電し、高電
圧が作成される。巻線Ｔ１　ＡおよびＴ１Ｂをそなえた
Ｔ１　の動作により約９６０Ｖの電圧が作成され、これ
がＣ４　の２４０Ｖおよび変換器１６の３００Ｖに加算
されて、Ｔ１　の両端間に約１５００Ｖの電圧が生じる
。これはＴ１　Ｂ両端間のパルス状波形３２として示さ
れている。この１５００Ｖの信号はダイオ―ドＤ６　お
よびＤ８　とともにダイオ―ドＤ７　で整流され、１５
００ＶＤＣの信号は第２のエネルギ―蓄積素子コンデン
サＣ５を充電する方向に向けられる。この信号はＣ５　
の高速放電を防止する抵抗Ｒ６　を介してＬ２　の入力
にも現われ、信号３４として図示されている。

【００４６】図示するように、信号３４のパルス波形は
ピ―ク振幅が約１５００ＶＤＣで、これが約１２００Ｖ
ＤＣの値まで減衰する。信号３４の減衰時定数は約１０
ｍｓｅｃであり、Ｃ５　の選定値（０．２２マイクロフ
ァラド）およびランプ１２のインピ―ダンス値（約５０
０Ｋ）によって決定される。信号３４の繰返し速度は約
２．５ミリ秒である。信号３４の特性、特にそれからパ
ルスが伸びる高直流レベルによって、従来の方法に比べ
て放電ランプの始動が容易になる。

【００４７】始動回路１８には更に、ダイオ―ド構成Ｄ
８　およびＤ６　に接続されたインダクタＬ２　を含め
ることが好ましい。このインダクタは始動モ―ドからグ
ロ―モ―ドに入る間、ランプに印加される電流の振幅お
よび変化速度を制限するため前に述べた選定値になって
いる。 図６に示す２個のダイオ―ドＤ８　およびＤ６　は単一
の高電圧型ダイオ―ドで置き換えてもよい。

【００４８】信号３４を作成するための径路を設ける他
に、抵抗Ｒ６　はランプ１２からコンデンサＣ５　への
インピ―ダンス径路を大きくすることによりランプがバ
ックア―キング（ｂａｃｋ　ａｒｃｉｎｇ　）状態にな
りにくくする。バックア―キングとは、ランプ１２の高
ｄｉ／ｄｔ状態によって通常生じるもので、ア―クがラ
ンプの１つの電極の背後に生じることを意味する。ダイ
オ―ドＤ７　はＣ５　の充電を容易にし、その結果、ラ
ンプ１２の受ける高電圧リップルが小さくなる。Ｃ５　
の充電時間はＣ５　およびＴ１　Ｂの直列抵抗に関連し
ている。

【００４９】更に、ダイオ―ドＤ５　を始動回路に設け
、スイッチング手段Ｓ１　がその非導電状態にあるとき
逆バイアスされるように配置することが好ましい。この
配置で、Ｄ５　はクランプ作用を行ない、サイダックＳ
１　を通る電流が急に止められるたびにＴ１　Ｂの出力
（Ｄ５　，Ｄ６　およびＤ７　に取り付けられた側）が
負（電圧）になる。ダイオ―ドＤ５　はこの負電圧をク
ランプし、Ｄ６　およびＤ８　が過大な逆電圧により破
壊されないようにする。

【００５０】始動回路１８のインダクタＴ１　はタップ
付きインダクタであることが好ましく、信号３４の作成
のための昇圧作用を行なうため変圧器のかわりに使用さ
れる。タップ付きインダクタを使用することにより、電
力回路の製造性が向上し、コストが低減するとともに、
高電圧回路の効率が向上する。

【００５１】安定回路１０のもう１つの改良が図１の抵
抗Ｒ５　およびＲ３　で表わされている。抵抗Ｒ５　は
低抵抗値であり、実際には保護作用を行なうヒュ―ズで
ある。 抵抗Ｒ３　はブリ―ダ作用を行ない、Ｃ１　およびＣ２
　を放電するための径路を形成する。

【００５２】本発明の実施により、ランプが（１）始動
モ―ドの動作から（２）グロ―モ―ドの動作へ、更に（
３）ランモ―ドの動作へと移るにつれて自動的に進む所
望の伝達関数をそなえた安定回路が得られることが明ら
かになった。メタルハライドランプの任意の動作モ―ド
の間に所望の伝達インピ―ダンスが自動的に得られる。

【００５３】更に、本発明に係るランプが始動モ―ドか
らグロ―モ―ドに入るときに通常生じる電流サ―ジの振
幅および変化速度が本発明の実施によって制限されるこ
とも明らかになった。

【００５４】更に、本発明の実施により安定回路１０に
対して０．９以上の高力率を与える単一リアクタンス素
子Ｃ１　の適応選択が容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による安定回路の概略回路図である。

【図２】ガス放電ランプのランモ―ドの動作に対応する
安定回路の主要構成要素を示す回路図である。

【図３】ランモ―ドの動作の間の安定回路の等価回路で
ある。

【図４】本発明の安定回路に関連する１群の特性曲線を
示すグラフである。

【図５】補正されていない入力電流の位相角と減衰比と
の関係を示すグラフである。

【図６】本発明に関連する始動回路を示す回路図である
。

【符号の説明】

１０　　安定回路 １２　　ガス放電ランプ １４　　入力フィルタ段 １６　　交流−直流変換器 ２０　　交流電源 Ｃ１　，Ｃ２　，Ｃ４　，Ｃ５　　　コンデンサＤ６　
，Ｄ７　，Ｄ８　　　ダイオ―ドＬ１　，Ｌ２　　　イ
ンダクタ Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ４　，Ｒ６　　　抵抗Ｓ１　　　サ
イダック Ｔ１　　　インダクタ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　交流電源から作成された直流励起によ
   りガス放電ランプを動作させるための電力回路であって
   、上記ガス放電を（１）ガス放電ランプの中で初期ア―
   ク放電を起すため高電圧を必要とする初期モ―ドすなわ
   ち始動モ―ドから（２）グロ―モ―ドに移し、次に（３
   ）最終ア―クモ―ドすなわちランモ―ドに移すように電
   圧および電流を発生する電力、回路に於いて、（Ａ）コ
   ンデンサ（Ｃ１　，Ｃ２　）およびインダクタ（Ｌ１　
   ）を含む入力フィルタ段であって、１個のコンデンサ（
   Ｃ１　）が特に上記ランモ―ドの動作の間、上記交流電
   源に対して比較的高い力率を示すように選定されたイン
   ピ―ダンス値を持っている入力フィルタ段、（Ｂ）直流
   電圧が上記ガス放電ランプのインピ―ダンス値Ｒ２　に
   よってきまる出力段を有する交流−直流変換器であって
   、上記インピ―ダンス値が始動モ―ドからグロ―モ―ド
   、ランモ―ドに進むにつれて低下するような交流−直流
   変換器、および（Ｃ）所定の降伏電圧特性の電子スイッ
   チング素子（Ｓ１　）を有する発振器であって、上記素
   子（Ｓ１　）は上記交流−直流変換器の上記出力段に接
   続され、当該発振器は高電圧を発生するために相互結合
   された巻線を持つインダクタ（Ｔ１　）を含む構成要素
   を有する出力段を持ち、他の構成要素の値は上記発振器
   の周波数を設定するように選定され、また上記降伏電圧
   特性は（１）上記出力段の上記出力電圧が上記始動モ―
   ドの間の上記ガス放電ランプのインピ―ダンス値に対応
   するとき上記スイッチング手段（Ｓ１　）が導電状態と
   なり、また（２）上記出力段の上記直流電圧が上記ラン
   モ―ドのインピ―ダンス値に対応するとき上記スイッチ
   ング手段（Ｓ１　）がその非導電状態に維持されるよう
   に選定されている発振器、を含むことを特徴とする電力
   回路。
2. 【請求項２】　　上記発振器の出力段と上記ガス放電ラ
   ンプとの間にインダクタ（Ｌ２　）が挿入されており、
   該インダクタの値は上記始動モ―ドから上記グロ―モ―
   ドに入る際に上記ランプに印加される電流の振幅と変化
   速度を制限するように選定されている請求項１記載の電
   力回路。
3. 【請求項３】　　更に、上記スイッチング素子と上記イ
   ンダクタ（Ｔ１　）との間に接続され、上記スイッチン
   グ素子が導通状態とされたとき蓄積したエネルギ―を上
   記インダクタ（Ｔ１　）に放電するエネルギ―蓄積素子
   （Ｃ４　）、上記蓄積素子の上記放電エネルギ―から昇
   圧された出力電圧を作成する上記インダクタ（Ｔ１　）
   、上記ランプに印加するための出力電圧を作成するよう
   に上記インダクタ（Ｔ１　）の出力電圧を整流する第１
   の整流手段（Ｄ６　，Ｄ８　）、上記インダクタ（Ｔ１
   　）の上記出力電圧を整流し、上記出力電圧を第２のエ
   ネルギ―蓄積素子（Ｃ５　）に向ける第２の整流手段（
   Ｄ７　）、上記第２のエネルギ―蓄積素子の急速な放電
   を防止し、かつ上記第２のエネルギ―蓄積素子のエネル
   ギ―を上記第１の整流手段の出力電圧に結合して上記ラ
   ンプ起動のために上記ランプに印加される始動信号を形
   成し、該始動信号が次の特性、すなわち約１５００ＶＣ
   のピ―ク振幅から１２００ＶＤＣの値まで減衰し、減衰
   時定数は上記第２のエネルギ―蓄積素子の値と上記始動
   の間の上記ランプのインピ―ダンスによって決定されて
   約１０ミリ秒であり、上記始動信号の繰り返し速度は約
   ２．５ミリ秒である特性を持つようにする手段（Ｒ６　
   ）、を含むことを特徴とする請求項１記載の電力回路。
4. 【請求項４】　　電圧クランプとしての役目を果すダイ
   オ―ド（Ｄ５　）を上記発振器の上記出力段の両端間に
   接続して、上記第１および第２の整流手段（Ｄ６　，Ｄ
   ７　，Ｄ８　）の降伏を防止するために上記スイッチン
   グ手段（Ｓ１　）が非導電状態にあるとき該ダイオ―ド
   （Ｄ５　）が逆バイアスされるように配置されている請
   求項３記載の電力回路。
5. 【請求項５】　　上記インダクタ（Ｔ１　）はタップを
   有しており、上記発振器の上記出力段の上記構成要素は
   抵抗（Ｒ４　）とコンデンサ（Ｃ４　）の直列接続を含
   んでおり、上記コンデンサ（Ｃ４　）の一端は上記イン
   ダクタ（Ｔ１　）のタップに接続され、上記抵抗（Ｒ４
   　）の一端が上記ランプの一端に接続され、上記スイッ
   チング手段（Ｓ１　）の一端が上記の直列接続された抵
   抗（Ｒ４　）とコンデンサ（Ｃ４　）との間の結合点に
   接続され、その他端が上記交流−直流変換器の出力段に
   接続されている請求項１記載の電力回路。
6. 【請求項６】　　上記入力フィルタ段が入力コンデンサ
   Ｃ１　と出力コンデンサＣ２　との間に内部抵抗値Ｒ１
   　のインダクタＬ１を設けたπ形フィルタとして構成さ
   れ、上記入力フィルタ段がグロ―モ―ドの間に所要のラ
   ンプ電圧を確立し、また０．９０以上の高力率でランプ
   を電源に連結する手段としての役目を果す請求項１記載
   の電力回路。
7. 【請求項７】　　上記ランモ―ドの間に生じ、上記π形
   フィルタを含む２ポ―ト回路網として表わされる等価回
   路をそなえ、（１）回路網の入力電圧がＶ１　とされ、
   （２）回路網の出力電圧がＶ２　とされ、（３）Ｌ１お
   よびＲ１　を流れる電流がＩとされ、（４）上記Ｒ１　
   より充分に大きい抵抗Ｒ２　の両端間にＶ２　が接続さ
   れ、Ｒ２　の値が Ｒ２　＝（π２　／８）Ｒτ とされ、Ｒτが上記ランモ―ドの間のガス放電ランプの
   インピ―ダンスである請求項６記載の電力回路。
8. 【請求項８】　　電流および電圧の条件が等価回路の伝
   達関数（Ｇ１　）により 【数１】 と表わされ、εは減衰係数である請求項７記載の電力回
   路。
9. 【請求項９】　　電流および電圧のラン条件が等価回路
   の伝達関数（Ｇ２　）によって と表わされ、これは 【数２】 と表わすことができる請求項７記載の電力回路。
10. 【請求項１０】　　ω＝３７７（ラジアン／秒）、Ｚ０
    　＝５００，ωｎ　＝５００，Ｖ１　＝１２０ボルト（
    ＡＣ）であり、Ｉ（ε）が 【数３】 である請求項９記載の電力回路。
11. 【請求項１１】　　ε＝０．７１，Ｃ１　が約１．５マ
    イクロファラドから約３．０マイクロファラドの範囲に
    あり、Ｖ１　およびＩ１　が正弦波量である請求項１０
    記載の電力回路。