JPH04277497A - 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】本発明は放電灯を起動し、点灯制
御する放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高圧放電灯は発光効率はよいが
始動電圧が高い。この種の放電ランプの始動、点灯手段
として、図２に示すように、パルストランス２と点灯管
３を直列または並列に接続してなる始動回路１を放電ラ
ンプ４と並列に接続し、パルストランス２の二次コイル
に発生される高電圧を放電ランプ４の内部もしくは外部
に設けた始動用補助電極５に印加する方法がある。この
方法はすでに特開昭５８−１２６７００号公報で知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、放電ランプ、
とくにメタルハライドランプなどの高圧放電灯を一旦消
灯した後の再始動時（熱間再始動時）においては、通常
の始動時よりも高い始動電圧と、大きな始動エネルギー
を必要とする。しかし、この種の放電灯点灯装置では、
再始動時に放電ランプへ供給される始動エネルギーが小
さく、放電ランプの状態によっては、十分な始動エネル
ギーが供給できない場合があった。

【０００４】本発明は上記課題に留意し、熱間再始動時
にも安定して再始動が可能な放電灯点灯装置を提供しよ
うとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流
電源により駆動されて発振する高周波インバータと、こ
の高周波インバータの出力端に接続されたチョークコイ
ルとコンデンサの直列回路からなる共振回路と、この共
振回路の共振電圧が印加された放電ランプと、放電ラン
プ内もしくは外部近傍に設けられた始動用補助電極と、
前述の共振回路の共振電圧が印加され、その印加電圧に
より発生周期が変化する高電圧パルスを発生し、そのパ
ルスを補助電極に入力する起動パルス発生装置と、放電
ランプの状態を検出する検知装置とを備え、この検知装
置の出力信号により高周波インバータの発振周波数また
はデューティー比を可変して放電ランプの点灯を制御す
る点灯制御手段を有するものである。

【０００６】

【作用】上記構成の本発明の放電灯点灯装置は、共振回
路の共振エネルギを利用し、共振して発生した共振電圧
を放電ランプに印加するとともに始動用補助電極駆動の
ための起動パルス発生装置の電源ともするものである。 高周波インバータの出力の周波数が共振回路の共振周波
数に一致したときは共振回路が励起され共振回路にエネ
ルギが蓄積され、高い共振電圧が得られる。この高い電
圧が放電ランプに印加されるとともに起動パルスの電源
となり、起動パルス発生装置からは発生周期の短い高密
度の高電圧パルスが発生する。とくに熱間再始動時には
上記方法により十分なエネルギが供給される。定常点灯
時には高周波インバータの出力周波数を変えることによ
り共振回路の共振電圧が変化し、注入するエネルギを調
整する。すなわち、共振電圧が下がったときは、放電ラ
ンプに印加されるパルスが低減されるとともに、記号パ
ルス発生装置の電源電圧が低下するので高電圧パルスの
発生周期が長くなるかまたは発生が停止される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例の放電灯点灯装置を
添付図面に基づいて説明する。図１に示す放電灯点灯装
置の構成要素として、１１は電源装置、１２、１３はコ
ンデンサ、１４はチョークコイル、１５は放電ランプ、
１６は起動パルス発生装置、１７は始動用補助電極、１
８は検知装置、１９は点灯制御手段としての点灯制御装
置であり、電源装置１１はコンデンサ１２、チョークコ
イル１４、検知装置１８を介して放電ランプ１５を始動
、点灯するように接続されている。また、電源装置１１
は、直流電源２０、放電ランプ１５をコンデンサ１２、
チョークコイル１４を介して駆動する高周波インバータ
２１、発振回路２２で構成されており、発振回路２２は
、点灯制御装置１９により制御され、これにより高周波
インバータ２１の発振周波数が制御される。この周波数
がＬＣ直列共振回路を構成するコンデンサ１２、１３が
有するキャパシタンス、およびチョークコイル１４が有
するインダクタンスによって決定される共振周波数とな
るように制御されたときに、放電ランプ１５に並設され
たコンデンサ１３の両端に高電圧が発生する。

【０００８】ここで、起動パルス発生装置１６はパルス
トランス２３と、充電回路２４と、放電ギャップ２５と
で構成され、コンデンサ１３の両端に高電圧が発生する
と、その高周波出力を充電回路２４の出力端に接続され
たコンデンサ２６へ充電する。コンデンサ２６に充電さ
れた電圧が、放電ギャップ２５のブレークダウン電圧に
達すれば、放電ギャップ２５がブレークダウンし、パル
ストランス２３の一次巻線２７を介して、コンデンサ２
６に充電された電荷が放電される。これにより一次巻線
２７の両端にパルス電圧が発生し、二次巻線２８へ伝達
され、放電ランプ１５の発光管内もしくは発光管外に設
けた始動用補助電極を介して高いパルス電圧を、放電ラ
ンプ１５に印加する。放電ランプ１５に高電圧パルスが
印加されると、放電ランプ１５の主電極間がブレークダ
ウンする。検知装置１８はこのときの状態すなわちラン
プ電流の変化を検出し、点灯制御装置１９へ検出信号を
伝達する。なお、この際、検知装置１８はインピーダン
スが小さく、コンデンサ１２、１３、およびチョークコ
イル１４で構成される直列共振回路の共振条件、また、
発生させた高電圧パルスの減衰や吸収、およびランプ電
流の制限には影響しないものとする。

【０００９】このような構成要素からなる放電灯点灯装
置の動作を説明する。直流電源２０の出力電圧が、抵抗
２９を介してトランス３０の一次巻線の中点に供給され
ると、発振回路２２からの信号によりトランジスタ３１
、３２が交互にスイッチングし、抵抗２９と、トランス
３０の一次巻線と、トランジスタ３１、またはトランジ
スタ３２の一方を介して電流が流れ、トランス３０のそ
れぞれの二次巻線には、スイッチング素子であるＦＥＴ
３３、３４を駆動するドライブ回路３５、３６を動作さ
せるために、点灯制御装置１９で設定された発振周波数
で交番する交流電圧が出力される。この際、ＦＥＴ３３
、３４は、点灯制御装置１９で設定された休止期間を伴
いつつ、交互にオン・オフする。なお、チョークコイル
１４が有するインダクタンス成分は、放電ランプ１５が
点灯したときにはランプ電流を制限するインダクタンス
となる。また、コンデンサ１２は、ＦＥＴ３３がオン、
ＦＥＴ３４がオフの期間に電荷を充電し、逆にＦＥＴ３
３がオフ、ＦＥＴ３４がオンの期間に電荷を放電するこ
とにより、放電ランプ１５の点灯を維持させる機能を有
し、共振電圧発生時にはキャパシタンス成分のひとつと
して作用する。またチョークコイル１４は、ランプ電流
制限機能を有するとともに、共振電圧発生時のインダク
タンス成分としても作用する。

【００１０】本実施例では、直流電源２０が投入された
ときに、高周波インバータ２１は、まず２ｋＨｚ程度の
低い周波数で発振し、この低い周波数の電圧をコンデン
サ１２、１３、およびチョークコイル１４で構成される
直列共振回路に供給する。この際に生じる低い周波数の
電圧に、共振回路による高い周波数の共振電圧が重畳さ
れると、検知装置１８はこの共振電圧を検出する。点灯
制御装置１９はこの検出電圧により、高周波インバータ
２１の発振周波数をたとえば１００ｋＨｚ前後の高い周
波数に変化させる。この高い周波数が、直列共振回路の
共振周波数付近に設定されていると、コンデンサ１３の
両端に数百〜数ｋＶ程度の共振電圧が発生する。ここで
起動パルス発生装置１６を構成する充電回路２４は、コ
ンデンサ１３と並列に接続されており、コンデンサ１３
の両端の電圧が共振により上昇するにともない、充電回
路２４の出力端に接続されたコンデンサ２６の両端に発
生する電圧も上昇する。その電圧により放電ギャップ２
５がブレークダウンすれば、放電ギャップ２５を介して
高周波出力がパルストランス２３の一次巻線２７に入力
され、その結果、昇圧されたパルス電圧がパルストラン
ス２３の二次巻線２８に発生し、始動用補助電極１７を
介して放電ランプ１５に印加される。これにより放電ラ
ンプ１５の主電極間がブレークダウンし、初期放電を開
始する。なお、コンデンサ１３は、印加された高電圧パ
ルスが、電源装置１１側へ還流するのを防止する機能も
有する。

【００１１】この際、放電ランプ１５にはあらかじめ共
振によりコンデンサ１３の両端に発生した数百〜数ｋＶ
程度に相当する高い共振電圧が供給されている。したが
って、本方式では、放電ランプ１５が初期放電を開始し
てから、アーク放電へ移行するまでに必要な始動エネル
ギーの大部分を、この際に供給された共振電圧でまかな
うことができる。したがって、起動パルス発生装置１６
から放電ランプ１５へ印加する高電圧パルスは、放電ラ
ンプ１５の主電極間をブレークダウンし、初期放電を開
始させるのに必要なだけの、極めてパルス幅が狭い、エ
ネルギーが小さいパルス電圧で充分となる。

【００１２】以上のようにこれら一連の動作によって、
放電ランプ１５は、グロー放電からアーク放電への移行
途中で立消えることなく、容易に起動、点灯することが
可能となる。なお、この方式は、放電ランプの中でも、
とくに大きな始動エネルギーを必要とするメタルハライ
ドランプなどを始動、再始動させる場合に有効で有り、
初期始動と再始動の必要エネルギに応じて点灯制御装置
により最適制御が行われる。。

【００１３】放電ランプ１５が点灯すれば、放電ランプ
１５のインピーダンスが低下し、多くの電流が放電ラン
プ１５を通して流れて、コンデンサ１２、１３、および
チョークコイル１４で構成される直列共振回路が共振を
維持できなくなる。これにより、コンデンサ１３の両端
に供給される電圧、したがって、起動パルス発生装置１
６を構成する充電回路２４の入力電圧が低下して、自動
的に起動パルスの発生周期が長くなるかまたは停止する
。

【００１４】この際、検知装置１８は、直列共振回路を
流れる電流が急激に変化したことを検出することにより
、放電ランプ１５が起動したことを検知する。ついで、
点灯制御装置１９は、検知装置１８の検出信号により、
高周波インバータ２１の発振周波数が、１０ｋＨｚ程度
の低い周波数になるように制御する。これはチョークコ
イルのインピーダンスを低下させて定常点灯に必要な電
流を確保するためである。その後は、ランプ電圧が低い
ときは、高周波インバータ２１の発振周波数を低くして
、チョークコイル１４を通して放電ランプ１５に流れる
電流を大きくし、また、ランプ電圧が高いときには高周
波インバータ２１の発振周波数を高くしてチョークコイ
ル１４を通して放電ランプ１５に流れる電流を小さくし
て、放電ランプ１５が定格点灯するように定常動作の制
御がなされる。

【００１５】なお、充電回路２４の入力インピーダンス
は、コンデンサ１３と比較して充分に大きく、コンデン
サ１２、１３、およびチョークコイル１４で構成される
直列共振回路の共振条件には影響を与えないものとする
。

【００１６】このように、本実施例では、放電ランプ１
５のグロー放電からアーク放電への移行に必要なエネル
ギーの大部分を共振電圧により供給できるため、従来例
と異なり、始動用補助電極から供給される高電圧パルス
が有するエネルギーが僅かなものであっても放電ランプ
を容易に再始動させることができる。なお、パルストラ
ンスで発生させる高電圧パルスは、放電ランプ１５の主
電極間をブレークダウンさせ得る高さを有するものであ
れば、エネルギーの小さなものでも良く、したがってパ
ルストランスを小型化でき、これにより、従来例よりも
小型のパルストランスを用いても確実な始動、再始動を
実現できる放電灯点灯装置を提供することができる。

【００１７】なお、本実施例では、放電ランプ１５の起
動・点灯を検知する手段として、放電ランプ１５のイン
ピーダンスの変化にともなう共振電流の変化を検出した
が、この他に、ランプ電流やランプ電圧、光出力など、
ランプの起動・点灯を確認できるランプ特性に関するも
のであれば他のものでも構わない。

【００１８】また、本実施例では、電源装置１１をシリ
ーズインバータ回路で構成したが、出力電圧の極性が交
番し、同様の効果が得られるもの、たとえばブリッジイ
ンバータ回路などを用いても差し支えない。また本実施
例では、点灯中のランプ電流を、コンデンサ１２、チョ
ークコイル１４で制限するようにしたが、高周波インバ
ータ前段の直流電源で、電流制限するようにしたもので
も良く、高周波インバータに用いた半導体素子のチョッ
パ動作によっても良い。また、高周波インバータは、共
振動作中は出力電圧の極性を交番させるインバータ動作
をするが、点灯中は低周波の交流出力、または直流出力
を出すようにしても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明より明らかなように、本発明の
放電灯点灯装置によれば、高周波インバータとその出力
に共振する共振回路を設け、その高周波インバータの出
力周波数を制御し、変化する共振電圧を電源とすること
により、放電ランプの状態に応じた最適な電源電圧を放
電ランプに印加することができる。放電ランプ内もしく
は外部近傍に設けた始動用補助電極を介して放電ランプ
へ印加させる高電圧パルスも始動、再始動、定常動作各
々に最適な周期で印加されるので、放電ランプの再始動
を確実にし、かつパルストランスの小型化が可能な放電
灯点灯装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の放電灯点灯装置の構成を示す
ブロック図

【図２】従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１１　　電源装置 １３　　コンデンサ １４　　チョークコイル １５　　放電ランプ １６　　起動パルス発生装置 １７　　始動用補助電極 １８　　検知装置 １９　　点灯制御装置 ２０　　直流電源 ２１　　高周波インバータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電圧を発生する直流電源と、前記直流
   電源の出力に接続され高周波出力を有する高周波インバ
   ータと、前記高周波インバータの出力端に接続されたイ
   ンダクタンスとコンデンサの直列回路と、前記直列回路
   の共振電圧が加えられる放電ランプと、前記放電ランプ
   内もしくは外部近傍に設けられた始動用補助電極と、前
   記直列回路の共振電圧が加えられ、前記共振電圧に応じ
   て高圧パルスの発生周期が変化するとともに前記始動用
   補助電極に前記高圧パルスを印加する起動パルス発生装
   置と、前記放電ランプの状態を検知する検知装置とを具
   備し、前記検知装置の出力信号により前記高周波インバ
   ータの高周波出力の周波数またはデューティー比を変化
   する点灯制御手段を有する放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】起動パルス発生装置が、放電ランプの起動
   時に高圧パルスを発生し、定常点灯時には前記高圧パル
   スの発生を停止する請求項１記載の放電灯点灯装置