JPH04253193A - 放電灯点灯装置 - 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、スイッチング素子をス
イッチングして直流電源から作成した電圧を高圧放電灯
に印加して高圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の放電灯点灯装置を図５に
示す。この放電灯点灯装置では、直流電源１の電圧Ｖ１
　をトランジスタＱ１　、ダイオードＤ１　、チョーク
コイルＬ１　及びコンデンサＣ１で構成された降圧チョ
ッパ回路１０で降圧し、この降圧電圧を高圧放電灯２に
印加して直流点灯するものである。この放電灯点灯装置
においては高圧放電灯２の両端電圧（　以下、ランプ電
圧と呼ぶ）　Ｖ２　の変化に応じてトランジスタＱ１　
のオンデューティを可変して高圧放電灯２への供給電力
を適宜調整するようにしてあり、高圧放電灯２のランプ
電圧Ｖ２の変化に応じたパルス幅の信号を出力する制御
回路１１’と、この制御回路１１’の出力に応じてトラ
ンジスタＱ１　をオン，　オフするドライブ回路４とを
備えている。ここで、制御回路１１’はパルス幅制御用
ＩＣ（例えば、テキサスインスツルメンツ社製ＴＬ４９
４等）　３を用いたもので、このＩＣ３は外付け抵抗Ｒ
１　〜Ｒ６　及び内蔵するオペアンプ５とで、ランプ電
圧Ｖ２　を抵抗Ｒ１　，Ｒ２　で分圧した電圧と電圧Ｖ
ｒｅｆ　を抵抗Ｒ５　，Ｒ６　で分圧して作成した基準
電圧との差分出力を出力する差動増幅回路が構成される
と共に、外付け抵抗Ｒｓ及びコンデンサＣｓとの時定数
で決まる周波数の鋸波を出力する発振回路７を内蔵し、
さらに内蔵するオペアンプ６と電圧Ｖｒｅｆ　を分圧す
る分圧抵抗Ｒ７　，Ｒ８　で、発振回路７の出力と抵抗
Ｒ７　，Ｒ８　による分圧電圧とを比較するコンパレー
タが構成されている。

【０００３】また、上記ドライブ回路４は、パルストラ
ンスＰＴ１　及びトランジスタＱ１０及び抵抗Ｒ９　，
Ｒ１０で構成してある。上記制御回路１１’では、ラン
プ電圧Ｖ２　が上昇すると、差動増幅回路の出力が低下
し、このときＩＣ３からは降圧チョッパ回路１０のトラ
ンジスタＱ１　のオンデューティを大きくする出力が得
られる。但し、その最大オンデューティＤｍａｘ　はコ
ンパレータの出力で制限されている。なお、この最大オ
ンデューティは抵抗Ｒ８　の両端電圧を低くすることに
より大きくすることができる。

【０００４】さらに、具体的には制御回路１１’は次の
ようにトランジスタＱ１　のオンデューティを制御する
。 つまり、直流電源１が供給されて高圧放電灯２が無負荷
状態にあるときには、ランプ電圧Ｖ２　がほぼ直流電源
１の電圧Ｖ１　に等しい無負荷電圧Ｖ０２となっている
。この際には高圧放電灯２を始動点灯させるように（つ
まりは、高圧放電灯２が点灯してランプ電圧が低下する
ように）　オンデューティＤは最大となっている（図６
のＤ）　。そして、高圧放電灯２がグロー放電からアー
ク放電に移行して始動に至ると、その始動直後にはラン
プ電圧Ｖ２　が０Ｖ（実際のランプ電圧Ｖ２　は数十Ｖ
）　となる。 この際には、直流電源１の電圧Ｖ１　は殆どチョークコ
イルＬ１　に印加され、ランプ電流Ｉ２　はトランジス
タＱ１　のオンデューティＤで決まる。ここで、始動し
た直後においては図６中のＡ付近で示すようにオンデュ
ーティＤが小さく制御され、これによりランプ電流Ｉ２
　が過電流となることが防止される。このようにして高
圧放電灯２が始動すると、その後は高圧放電灯２のイン
ピーダンスが高くなる。この際にオンデューティＤを図
６のＡで固定すると、ランプ電流Ｉ２　が減少するので
、高圧放電灯２に適切な電流を流すために、ランプ電圧
Ｖ２　の上昇に伴ってオンデューティＤを大きくするい
わゆるウォームアップを行う。このようにしてランプ電
圧Ｖ２　を定格ランプ電圧Ｖ０１となるようにオンデュ
ーティＤを制御して、高圧放電灯２が定常点灯するよう
にする。以降はランプ電圧Ｖ２　に変動に応じてトラン
ジスタＱ１　のオンデューティＤを制御してランプ電圧
Ｖ２　が定格ランプ電圧Ｖ０１に保たれる。但し、高圧
放電灯２の寿命末期等になると、オンデューティＤをい
くら大きくしてもランプ電圧Ｖ２　が定格ランプ電圧Ｖ
０１となるように制御できず、この場合には異常に大き
なランプ電力が高圧放電灯２に供給されることになるの
で、これを防止するためにトランジスタＱ１　のオンデ
ューティＤは制御回路１１’で制限するようにしてある
。この最大オンデューティは抵抗Ｒ８　の両端電圧と発
振回路７の出力とを比較するコンパレータで設定される
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の放電
灯点灯装置では次の問題があった。つまり、定常点灯付
近においてランプ電圧Ｖ２　の上昇に応じてオンデュー
ティＤを増大させる制御を行うと、例えばランプ電圧Ｖ
２　が上昇し、これに伴ってオンデューティＤが増大し
てランプ電流が大きくなり、さらにこのランプ電流の増
加に応じてランプ電圧が上昇するという動作を繰り返し
、ランプ電圧Ｖ２　が上昇しすぎ、このため図６に示す
Ｂ−Ｄに示すように最大オンデューティを制限してある
にもかかわらず立消えを起こすことがあった。

【０００６】高圧放電灯２では、定常点灯状態で、ラン
プ電流を変化させてもランプ電圧が余り変動しない定電
圧特性を有するものと、ランプ電流を変化させると、ラ
ンプ電流を一定とするようにランプ電圧が変化する定電
流特性を有するものとの２種類がある。ここで、上述の
ような現象を起こす高圧放電灯２は、後者の定電流特性
を有するものである。このような定電流特性を示す高圧
放電灯２としては、高圧ナトリウムランプ、高演色型高
圧ナトリウムランプ等がある。また、メタルハライドラ
ンプ（水銀ランプに金属よう化物を封入して、発光効率
や演色性等を改善したもの）でも金属よう化物の種類や
封入量によって定電流特性を示すものがある。

【０００７】即ち、定電流特性を有する高圧放電灯２を
点灯する放電灯点灯装置において、ランプ電圧Ｖ２　の
上昇に伴ってオンデューティＤを増大させる制御を行う
と、高圧放電灯２を安定に点灯することができない。ま
た、たとえ定常点灯したとしても、高圧放電灯２毎にラ
ンプ電圧Ｖ２　が大幅にばらつき、光色が変化し（色ば
らつきを生じ）、実用上問題が生じる。

【０００８】そこで、図６中のＡ−Ｂにおいてランプ電
圧Ｖ２　の下降に伴ってオンデューティＤを増大させる
というように逆方向に制御を行うことが考えられるが、
この場合には始動時に過大な電流が流れるという問題が
あり、またウォームアップ時に適切な電流が流れないの
で、ランプ電圧Ｖ２　が上昇しきれず、定常点灯に移行
せずに低いランプ電圧の状態にとどまるという問題を起
こす。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、始動から定常点灯にス
ムーズに移行させて安定に点灯させることができる放電
灯点灯装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、高圧放電灯が始動されて定常点灯する
過程において高圧放電灯が適宜ウォームアップされた時
点を高圧放電灯の特性から検出する検出手段と、始動か
ら上記ウォームアップ時点に至るまでの期間は検出手段
の出力に応じてスイッチング素子のスイッチングを制御
して高圧放電灯に供給する電力を増加させるように制御
すると共に、ウォームアップ時点から定常点灯に至るま
での期間は高圧放電灯に供給する電力を減少させるよう
に制御する制御手段を備えている。

【００１１】

【作用】本発明は、上述の構成を備えることにより、高
圧放電灯が定常点灯する付近では制御手段により高圧放
電灯に供給される電力を抑え、定電流特性を有する高圧
放電灯であっても、ランプ電圧が立消えを起こすまで上
昇するということが起こらないようにして、高圧放電灯
を始動から定常点灯までスムーズに移行させるようにし
たものである。しかも、ウォームアップ時点から定常点
灯に至るまでの期間は高圧放電灯のランプ電圧を抑える
方向に制御手段が動作することにより、高圧放電灯毎の
ランプ電圧のばらつきを抑制して少なくできるようにし
て、高圧放電灯毎に光色が変化するということを防止で
きるようにしたものである。

【００１２】

【実施例】（実施例１）図１に本発明の一実施例を示す
。本実施例の放電灯点灯装置は、直流電源１の電圧を降
圧チョッパ回路１０で降圧して高圧放電灯２に印加して
、高圧放電灯２を直流点灯する主回路部、及び制御回路
１１の出力に応じてトランジスタＱ１　をオン，　オフ
するドライブ回路４に関しては図５と同じであり、本実
施例では制御回路１１の構成が異なる。本実施例の制御
回路１１は、図１に示すように、ランプ電圧Ｖ２　を検
出する抵抗Ｒ１　，Ｒ２　と、これら抵抗Ｒ１　，Ｒ２
　による分圧電圧と所定電圧との差分を増幅する増幅回
路８と、上記分圧電圧とアース電位との差分を増幅する
増幅回路９と、抵抗Ｒｓ及びコンデンサＣｓとの時定数
で決まる周波数の鋸波を出力する発振回路７と、上記夫
々の増幅回路８，９の夫々ダイオードＤ２　，Ｄ３　を
介する出力と発振回路７の出力とを比較してトランジス
タＱ１　のオンデューティＤを決めるパルス幅信号を出
力するコンパレータ１２とで構成してある。ここで、上
記増幅回路８は例えば図２の（ａ）に示すようにオペア
ンプ１３と抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とで構成すればよく、ま
た増幅回路９は同図（ｂ）に示すようにオペアンプ１４
及び抵抗Ｒ１３，Ｒ１４で構成すればよい。

【００１３】いま、ランプ電圧Ｖ２　が増幅回路８の抵
抗Ｒ１１，Ｒ１２で設定された電圧以下である場合、増
幅回路８の出力は小さく、ランプ電圧Ｖ２　が上昇する
に伴って出力電圧が低下する増幅回路９の出力がコンパ
レータ１２に入力される。この場合には、ランプ電圧Ｖ
２が上昇するに伴って、発振回路７の出力が増幅回路９
の出力よりも大きい期間が長くなり、コンパレータ１２
の出力であるパルス幅信号のハイレベル期間が長くなる
。よって、図５の従来例で説明したと同様に（図６のＡ
−Ｂの動作）、ランプ電圧Ｖ２　に上昇に伴ってオンデ
ューティＤが増大させるように制御回路１１が動作する
ことになる。

【００１４】そして、上記ランプ電圧Ｖ２　が増幅回路
９の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２で設定された電圧以上になると
、増幅回路８の出力は上記増幅回路９の出力に影響を与
えない程度に小さくなり、このためランプ電圧Ｖ２　が
一定電圧以上の場合には、ランプ電圧Ｖ２　が上昇する
に伴って出力が増加する増幅回路９の出力がコンパレー
タ１２に入力され、制御回路１１はランプ電圧Ｖ２　の
上昇に伴ってオンデューティＤを減少させるように動作
する。上記制御回路１１の動作をランプ電圧Ｖ２　とコ
ンパレータ１２の入力電圧Ｖ３　との関係で示すと、図
３（ａ）に示すようになり、ランプ電圧Ｖ２　が抵抗Ｒ
１１，Ｒ１２で設定された電圧以下の場合には図中のＡ
’−Ｂ’のように入力電圧Ｖ３が変化し、上記電圧以上
になると、図中のＢ’−Ｃ’のように入力電圧Ｖ３　が
変化する。これをランプ電圧Ｖ２　とオンデューティＤ
との関係で示すと、図３（ｂ）に示すようになる。

【００１５】ここで、Ｂ’点のランプ電圧Ｖ２　は、高
圧放電灯２が適宜ウォームアップされる時点（ウォーム
アップ状態に不足がなく、スムーズに定常点灯に移行可
能な状態）における電圧に設定してある。よって、図３
（ｂ）におけるＡ−Ｂの期間は高圧放電灯２が始動時点
からウォームアップ時点に至る期間であり（以下、この
際の制御回路１１の動作モードを始動モードと呼ぶ）、
Ｂ−Ｃ期間はウォームアップ時点から定常点灯に移行す
る期間である（以下、この際の制御回路１１の動作モー
ドを点灯モードと呼ぶ）。

【００１６】上述のように制御を行えば、定常点灯の付
近では制御回路１１が点灯モードで動作するので、ラン
プ電圧Ｖ２　が上昇した場合に、オンデューティＤを減
少してランプ電流を抑える方向に制御されるので、高圧
放電灯２が定電流特性を有するものであっても、ランプ
電圧Ｖ２　が上昇しすぎて立消えを起こすということが
ない。しかも、上述のように制御回路１１を動作させる
と、高圧放電灯２毎にランプ電圧Ｖ２　にばらつきがあ
っても、制御回路１１が点灯モードの制御によりランプ
電圧Ｖ２　のばらつきを抑えるように働き、このため銅
鉄型の安定器で高圧放電灯２を点灯した場合に比べて、
非常にランプ電圧Ｖ２　のばらつきを少なくすることが
できる。従って、色温度のばらつきも抑えることができ
、光色が変化するということが少なくなる。

【００１７】ところで、上述の制御回路１１の点灯モー
ドの制御では、高圧放電灯２が寿命末期となってランプ
電圧Ｖ２　が高くなった場合には、オンデューティＤが
非常に小さくなり、高圧放電灯２が立消えを起こすこと
がある。そこで、ある程度以上にランプ電圧Ｖ２　が高
くなった場合にはそれ以上にオンデューティＤを小さく
しないように制御することが好ましい。この場合には図
２（ａ）中の増幅回路８の出力に破線で示すようにツェ
ナダイオードＺＤを接続し、増幅回路８の出力がある程
度以上に大きくならないように制限してやればよい。つ
まりは、図３（ａ）における破線の位置で入力電圧Ｖ３
　を制限する。この際のランプ電圧Ｖ２　とオンデュー
ティＤとの関係は図３（ｃ）に示すようになり、図中の
Ｃ−ＤがオンデューティＤの制限モードを示す。なお、
高圧放電灯２が寿命末期の場合以外に、高圧放電灯２は
急激にランプ電流が低下したときに、高圧放電灯２は負
特性を有するために、ランプ電圧Ｖ２　が急に上昇する
現象を起こす。従って、このような場合にも高圧放電灯
２に立消えを起させない働きもある。

【００１８】さらに、制御回路１１の始動モードの制御
により高圧放電灯２を短時間で安定点灯に移行させるこ
とができる。つまり、従来は１つの制御モードで始動と
安定点灯の両者を満足させるようにしてあったために、
両者を両立させることが困難であったが、始動モードと
点灯モードに分けると、始動モードでは始動時の制御だ
けを考慮した制御を行えばよく、従って光束の立上げを
早くでき、短時間で安定点灯に移行させることができる
のである。また、制御回路１１の制御モードを上述のよ
うに２つにすると、設計的な自由度が大幅に増す利点も
ある。

【００１９】（実施例２）図４は本発明の他の実施例を
示す図であり、降圧チョッパ回路１０の出力をフルブリ
ッジ構成としたインバータ回路１５を介して高圧放電灯
２に印加するようにしたものであり、トランジスタＱ１
　が高周波でスイッチングされ、インバータ回路１５の
トランジスタＱ２　〜Ｑ５　は低周波でスイッチングさ
れ、高圧放電灯２には矩形波電流が流される。なお、制
御回路１１にはトランジスタＱ２　〜Ｑ５　のスイッチ
ングを制御する回路を含み、トランジスタＱ１　は上述
の実施例で説明したと同様にして動作制御される。本実
施例は高圧放電灯２を交流点灯するので、上述の実施例
よりも高圧放電灯２にとっては好ましい点灯方式であり
、高圧放電灯２の寿命を長くできるなどの利点が得られ
る。

【００２０】このように本発明は直流点灯、矩形波点灯
あるいは高周波点灯のいずれにも適用できる。なお、上
述の場合にはオンデューティ制御について説明したが、
周波数制御としてもよく、要は高圧放電灯２が適宜ウォ
ームアップされるまでは高圧放電灯２に供給する電力を
増大させ、ウォームアップ後は減少させるように制御す
ればよいのである。さらに、上述の場合にはランプ電圧
Ｖ２　に応じてオンデューティＤを制御するようにして
いたが、高圧放電灯２のウォームアップ状態を判定でき
るランプ特性であれば、他のランプ特性に応じてオンデ
ューティＤを制御するようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上述のように、高圧放電灯が始
動されて定常点灯する過程において高圧放電灯が適宜ウ
ォームアップされた時点を高圧放電灯の特性から検出す
る検出手段と、始動から上記ウォームアップ時点に至る
までの期間は検出手段の出力に応じてスイッチング素子
のスイッチングを制御して高圧放電灯に供給する電力を
増加させるように制御すると共に、ウォームアップ時点
から定常点灯に至るまでの期間は高圧放電灯に供給する
電力を減少させるように制御する制御手段を備えている
ので、高圧放電灯が定常点灯する付近では制御手段によ
り高圧放電灯に供給される電力を抑え、定電流特性を有
する高圧放電灯であっても、ランプ電圧が立消えを起こ
すまで上昇するということが起こらず、高圧放電灯を始
動から定常点灯までスムーズに移行させることができる
。しかも、ウォームアップ時点から定常点灯に至るまで
の期間は高圧放電灯のランプ電圧を抑える方向に制御手
段が動作するので、高圧放電灯毎のランプ電圧のばらつ
きを抑制して少なくでき、高圧放電灯毎に光色が変化す
るということを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示す回路図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は同上の構成回路の具体回路図
である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は同上の動作説明図である。

【図４】他の実施例の回路図である。

【図５】従来例を示す回路図である。

【図６】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１　　直流電源 ２　　高圧放電灯 ４　　ドライブ回路 ７　　発振回路 ８，９　　増幅回路 １０　　降圧チョッパ回路 １１　　制御回路 １２　　コンパレータ Ｑ１　　　トランジスタ Ｒ１　，Ｒ２　　　抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　スイッチング素子をスイッチングして
   直流電源から作成した電圧を高圧放電灯に印加して高圧
   放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、高圧放電灯
   が始動されて定常点灯する過程において高圧放電灯が適
   宜ウォームアップされた時点を高圧放電灯の特性から検
   出する検出手段と、始動から上記ウォームアップ時点に
   至るまでの期間は検出手段の出力に応じてスイッチング
   素子のスイッチングを制御して高圧放電灯に供給する電
   力を増加させるように制御すると共に、ウォームアップ
   時点から定常点灯に至るまでの期間は高圧放電灯に供給
   する電力を減少させるように制御する制御手段を備えて
   成ることを特徴とする放電灯点灯装置。