JPH0461792A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、メタルハライドランプや高圧ナトリウムラン
プ等の高圧放電灯を始動点灯させるための放電灯点灯装
置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、高圧放電灯を始動点灯させるための装置が多数提
案されている。高圧放電灯は、例えば、オスラム社製の
ＨＱＩの場合、始動時に数ＫＶ程度の高圧パルス電圧を
ランプ両端に印加する必要があり、他の高圧放電灯でも
同程度の高圧パルス電圧を始動時に必要とする。このよ
うな高圧パルス電圧を発生させるために、以下に示すよ
うに、種々の方式が提案されている。

茫股涯り 第１４図は高圧放電灯の代表的な点灯装置のブロック回
路図である。交流電源Ｖｓの交流電圧は、安定器Ｂを介
して、イグナイタＩＧと高圧放電灯ＤＬに供給されてい
る。始動時には、イグナイタＩＧが上記の高圧パルス電
圧を発生させる。ところが、この種の高圧放電灯は点灯
中のランプ自身の動作温度が数百〜数千℃という非常に
高い温度に達しており、−度消灯すると、ランプ温度が
常温程度まで下がらないと再始動できず、この間、５〜
１０分程度の時間を要していた。そこで、再始動までの
時間を短縮するために、ランプ両−に、始動時よりも１
桁高い数十ＫＶの高圧パルス電圧を印加すると、消灯直
後のランプでも瞬時に再始動できることは一般的に知ら
れている。

に股蝕え 第１５図に示す点灯装置（特開昭５７−１．６５９９９
号公報参照）では、上記の原理により再始動に要する時
間を短縮している。すなわち、再始動用のスイッチＳ。

をＯＮすると、交流電源Ｖｓから交流電圧は昇圧トラン
スＴｒ＋で昇圧され、この昇圧された電圧が放電ギャッ
プＧの放電開始電圧に達すると、コンデンサＣ２、放電
ギャップＧ、パルストランスＴ「の１次巻線の閉回路で
放電する。この放電により、パルストランスＴｒの２次
巻線に数十ＫＶ程度の高圧パルス電圧が発生し、再始動
時のように始動しにくい状態でも高圧放電灯ＤＬを瞬時
に点灯させることができる０図中、Ｌｌは安定器であり
、Ｃ１は高圧パルス電圧を高圧放電灯ＤＬに印加するた
めの高周波バイパス用のコンデンサである。

この従来例では、昇圧トランスＴｒ、が１００Ｖ又は２
００Ｖの交流電圧を１次側の入力とし、２次側に数千Ｖ
の電圧を発生させているため、昇圧比が大きくなって、
２次巻線が非常に多くなる。

また、高電圧に耐えるように設計する必要があることか
ら、昇圧トランスＴｒｌが非常に大型化する。

さらに、ランプ点灯後は再始動用のスイッチＳ。

をオフにして、高圧パルス電圧の発生を停止させる必要
がある。

【股昨１ 第１６図はさらに他の従来例（特開昭５９−１９６５９
４号公報参照）を示している。この従来例では、コンデ
ンサＣ７とダイオードＤ　ｓｒ　ＩＤ　５２による倍電
圧整流回路を用いたことにより、昇圧比を小さくできる
と共に、昇圧トランスＴｒ＋がインバータ回路１により
高周波動作していることから、昇圧トランスＴｒ、の小
型化を実現できる。しかしながら、従来例２と同様に、
再始動用のスイッチＳ０を設ける必要があった。

Ｗ米昨−４− 第１７図は別の従来例の回路図である。この回路では、
安定器Ｂ（例えば、商用周波数の点灯回路、インバータ
による高周波点灯回路あるいは矩形波点灯回路）の２次
電圧でイグナイタＩＧが動作する方式としている。つま
り、安定器Ｂの端子ａ−ｂ間に発生する無負荷２次電圧
を整流回路３で整流し、スイッチング用のトランジスタ
Ｑ５を高周波でオン・オフ駆動し、昇圧トランスＴｒ＋
により２次側電圧を数千■まで昇圧し、整流用のダイオ
ードＤ５を介してコンデンサＣ２を充電する。そして、
コンデンサＣ２の電圧が放電ギャップＧの放電開始電圧
に達すると、コンデンサＣ２、パルストランスＴｒの１
次巻線、放電ギャップＧの閉回路で放電する。これによ
り、パルストランスＴｒの２次側に数十ＫＶの高圧パル
ス電圧が発生し、コンデンサＣ１を介して高圧放電灯Ｄ
Ｌに印加され、再始動時のように始動しにくい状態であ
っても瞬時に始動可能としている。

この従来例では、高圧放電灯ＤＬが点灯すると、安定器
Ｂの端子ａ−ｂ間の電圧は略ランプ電圧まで低下するの
で、イグナイタＩＧの出力も自動的に低下又は停止する
。これにより、高圧パルス電圧の発生も自動的に止まる
ので、専用のスイッチＳ０が不要となる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来例４では、イグナイタＩＧの動作時に安定器
Ｂの無負荷２次電圧が低下するので、高圧放電灯ＤＬに
グロー放電からアーク放電に移行するのに要する電力を
十分に供給することができず、始動性能が低下するとい
う問題が生じる。つまり、イグナイタＩＧが動作してい
ないときの安定器Ｂの無負荷２次電圧は、第１８図（ａ
）又は（ｂ）に示すような電圧となるが、イグナイタＩ
Ｇが動作すると、第１９図（ａ）又は（ｂ）のように低
下してしまう７図中、Ｖｐは高圧パルス電圧であり、そ
れ以外の実線は安定器Ｂの無負荷２次電圧である。

また、上記各図において、図（ａ）は高周波点灯の場合
の動作波形を示しており、図（ｂ）は低周波の矩形波点
灯の場合の動作波形を示している。第１９図（ａ）　、
　（ｂ）の場合に、第１８図（ａ）　、　（ｂ）の場合
に比べて無負荷２次電圧が低下するのは、はとんど常に
イグナイタＩＧを動作させているので、イグナイタＩＧ
での電力消費が大きくなり、安定器Ｂの内部インピーダ
ンスによる電圧降下が生じるためである。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、安定器の無負荷２次電圧で動作
するイグナイタを備えた高圧放電灯用の点灯装置におい
て、安定器の無負荷２次電圧の所定期間でのみイグナイ
タを動作させて、無負荷２次電圧の低下を最小限とし、
始動・再始動性能を良好とすることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、高圧放電灯ＤＬとパルストランスＴ「
の２次巻線と第１のコンデンサＣとで閉回路を構成し、
入力電源Ｅから給電されるインバータ回路１の出力に第
１のコンデンサＣを並列的に接続し、インバータ回路１
の出力を間欠的に昇圧し整流した電圧により充電される
第２のコンデンサＣ２と放電ギャップＧと前記パルスト
ランスＴ「の１次巻線とで閉回路を構成したことを特徴
とするものである。

なお、インバータ回路１により低周波の矩形波電圧を発
生させ、直流カット用のコンデンサＣ３をインバータ回
ｉ１′８］と昇圧回路２の間に挿入すれば、高圧パルス
電圧の発生期間を矩形波電圧の極性反転直後に限定する
ことができる。また、インバータ回路１により低周波の
矩形波電圧を発生させる第１の動作期間と、高周波電圧
を発生させる第２の動作期間とを交番させれば、高圧パ
ルス電圧の発生期間を第２の動作期間に限定することが
できる。さらに、直流カット用のコンデンサｃ３が無く
ても、昇圧回路２を間欠的に動作させれば、高圧パルス
電圧の発生時期を限定することができる。

［作用］ 本発明にあっては、このように、インバータ回路１の出
力を間欠的に昇圧し整流した電圧により高圧パルス電圧
発生用のコンデンサｃ２を充電するようにしたから、常
にインバータ回路１の出力が高圧パルス電圧発生のため
に消費されるわけではない。したがって、高圧パルス電
圧発生用のコンデンサＣ２の充電が休止される期間では
、インバータ回路１の出力によりアーク放電への移行を
促進するような電圧を高圧放電灯ＤＬに与えることがで
き、始動特性、再始動特性を改善できるものである。

［実施例１］ 第２図は本発明の第１実施例の回路図である。

以下、その回路構成について説明する。直流の入力電源
Ｅには、トランジスタＱ、、Ｑ、の直列回路と、トラン
ジスタＱ　２　、　Ｑ　４の直列回路が並列的に接続さ
れている。各トランジスタＱ１〜Ｑ、には、それぞれダ
イオードＤ１〜Ｄ、が逆並列に接続されている。トラン
ジスタＱ、、Ｑ、の接続点とトランジスタＱ　２　、　
Ｑ　４の接続点の間には、インダクタＬを介してコンデ
ンサＣ５が接続されており、このコンデンサＣ１の両端
には、パルストランスＴｒの２次巻線ｎ５を介して高圧
放電灯ＤＬが接続されている。

第３図は本実施例の動作波形図である。トランジスタＱ
、、Ｑ２は数１０ＫＨｚ程度の高周波で交互に動作し、
トランジスタＱ、、Ｑ４は１００〜数１００Ｈｚ程度の
低周波で交互に動作する。そして、１ヘランジスタＱ、
がオンのときには、トランジスタＱ、がオン・オフ動作
し、トランジスタＱ３がオンのときには、トランジスタ
Ｑ２がオン・オフ動作する。このとき、インダクタＬ１
とコンデンサＣ１はローパスフィルターとして作用する
ので、インバータ回路の端子ａ−ｂ間には、トランジス
タＱ、、Ｑ４の動作周波数と同じ周波数の矩形波電圧が
発生する。

次に、イグナイタＩＧの構成について説明する。

端子ａ−ｂ間には、直流カット用のコンデンサＣ１を介
してダイオードブリッジＤＢの交流入力端子が接続され
ており、ダイオードブリッジＤＢの直流出力端子ｅ−ｄ
間にはコンデンサＣ２が並列接続されている。コンデン
サｃ４の両端には、昇圧トランスＴｒ、の１次巻線ｎ、
がトランジスタＱ、を介して接続されている。トランジ
スタＱ５のベースには起動抵抗Ｒｇを介して起動電流が
供給されると共に、帰還巻線ｎ３がらベース抵抗Ｒ日を
介して駆動電流が供給される。これらの昇圧トランスＴ
ｒとトランジスタＱ、及び抵抗Ｒｇ、Ｒ日は一石自励式
のインバータ回路を構成しており、コンデンサＣ１に得
られた端子ｃ−ｄ間の電圧を昇圧する。発振トランスＴ
ｒｌの２次巻線ｎ２には、ダイオードＤ、を介してコン
デンサＣ３が接続されている。コンデンサＣ２は放電ギ
ャップＧを介してパルストランスＴｒの１次巻線ｎ、に
接続されている。

このイグナイタＩＧは、第４図に示すような端子ａ−ｂ
間の矩形波電圧を受けて動作するものであり、直流カッ
ト用のコンデンサＣ１が入力側に挿入されているので、
第５図に示すように、端子８５間の電圧の極性が反転し
たときにのみ、端子Ｃｄ間に電圧が発生する。この部分
の動作を第６図（、）〜（ｄ）に詳細に示す、端子ｃ　
−ｄ間に第６図（、）に示すような電圧が発生すると、
起動抵抗Ｒｇを介してトランジスタＱ５のベースに起動
電流が流れて、トランジスタＱ５がオンする。トランジ
スタＱ５がオンすると、昇圧トランスＴｒ、の１次巻１
ｉｎ＋に電圧が発生し、帰還巻線ｎ、にもその巻数比に
応じた電圧が発生する。この電圧でベース抵抗Ｒ８を介
してトランジスタＱ５に更にベース電流が流れて、トラ
ンジスタＱ５は完全にオンとなる。

これにより、第６図（ｂ）に示すように、トランジスタ
Ｑ、のコレクタ電流が流れる。この電流がある一定値以
上になると５今度はベース電流不足となり、トランジス
タＱ５のエミッターコレクタ間電圧ＶＣＥが上昇すると
共に、昇圧トランスＴ　ｒ　、の巻線旧＋ｎ３の電圧が
低下するため、よりベース電流不足となり、トランジス
タＱ、は急激にオフする。トランジスタＱ、がオフする
と、昇圧トランスＴｒｌに蓄積されたエネルギーは、ダ
イオードＤ５を介してコンデンサＣ２に充電される。そ
して、昇圧トランスＴｒ＋のエネルギーが放出し尽くさ
れると、トランジスタＱ、が再びオンして、以下、この
動作を繰り返す。これにより、コンデンサＣ２の電圧は
第６図（ｃ）に示すように上昇する。そして、放電ギヤ
ツブＧの放電開始電圧Ｖｃ（例えば、数千■）に達する
と、コンデンサＣ２に蓄積されている電荷は、パルスト
ランスＴｒの１次巻線口４、放電灯ギャップＧを介して
急激に放電し、このとき、パルストランスＴｒ２の巻数
比に応じた高圧パルス電圧（例えば、数十ＫＶ）が第６
図（ｄ）に示すように、パルストランスＴｒの２次巻数
ｎ、に発生し、高周波バイパス用のコンデンサＣ１を介
して高圧放電灯ＤＬに印加される。これにより、例えば
、ランプ消灯直後の非常に再始動しにくい状態にあって
も、高圧放電灯ＤＬは瞬時に点灯される。

第７図に始動時の高圧放電灯ＤＬの両端電圧の波形を示
している０図中、Ｖｐは高圧パルス電圧であり、ＶＯ２
は無負荷２次電圧である。

本実施例の特徴は、インバータ回路の出力端子ａ−ｂ間
の電圧極性反転直後のある一定期間のみイグナイタＩＧ
が動作し、高圧パルス電圧を発生させているので、高圧
パルス電圧の休止期間においては、インバータ回路の出
力端子ａ−ｂ間に十分な無負荷２次電圧を確保できるこ
とにある。これにより、高圧放電灯ＤＬをグロー放電が
らアーク放電に移行させるエネルギーを供給できるので
、高圧放電灯ＤＬの始動性能が非常に向上するものであ
る。また、高圧放電灯Ｄ　Ｌが始動点灯すると、端子ａ
−ｂ間の電圧は略ランプ電圧まで降下する。

例えば、無負荷２次電圧が２８０Ｖ程度であれば、高圧
放電灯ＤＬの始動後は、ランプ電圧は９０Ｖ程度まで降
下する。このため、イグナイタＩＧの動作は停止し、高
圧放電灯ＤＬの点灯中は高圧パルス電圧は完全に停止し
、高圧放電灯ＤＬは安定に点灯維持できるものである。

［実施例２］ 第８図は本発明の第２実施例の回路図である。

本実施例では、第２図に示す第１実施例におけるトラン
ジスタＱ、、Ｑ、とダイオードＤ、、Ｄ３に代えて、ト
ランジスタＱ、、Ｑ、とダイオードＤ　６．Ｄ　７を配
置し、トランジスタＱ２．Ｑ、とダイオードＤ２Ｄ、に
代えて、コンデンサＣｓ　、　Ｃ６を配置したものであ
り、ハーフブリッジ式のインバータ回路を構成している
。したがって、端子ａ−ｂ間に得られる電圧は、フルブ
リッジ式のインバータ回路を用いた第１実施例に比べる
と、約半分となる。

第９図は本実施例の動作波形図である。同図に示すよう
に、第１の期間Ｔ、では、トランジスタＱ、はオフであ
り、トランジスタＱ６が数１０ＫＨｚ程度の高周波でオ
ン・オフを繰り返し、第２の期間Ｔ２では、トランジス
タＱ６がオフとなり、トランジスタＱ７が上記の高周波
でオン・オフを繰り返す。これにより、端子ａ−ｂ間に
得られる電圧は、第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２とで
極性が反転する矩形波電圧となる。なお、イグナイタＩ
Ｇの回路構成は、第１実施例と同じであるので、図示を
省略している。

この実施例においても、インバータ回路の端子ａ−ｂ間
に得られる無負荷２次電圧は、第１及び第２の期間（Ｔ
ｌ＋Ｔ２）を−周期とした矩形波電圧となり、その電圧
の極性反転直後にのみ高圧パルス電圧が発生するもので
あり、第１実施例と同じ動作となる。

［実施例３］ 第１０図は本発明の第３実施例の回路図である。

本実施例では、ランプ始動時（無負荷時）において、第
１１図に示すように、期間１．．１．では高周波インバ
ータとして動作し、期間ｔ２．ｔ＜では第１実施例と同
様に低周波の矩形波インバータとして動作するものであ
る。高周波インバータとしての動作期間１．．１３にお
いては、例えば、１〜ランジスタＱとＱ４がオンのとき
、トランジスタＱ２とＱ３はオフとなり、逆に、トラン
ジスタＱ、とＱ、がオフのときは、１〜ランジスタＱ２
とＱ３はオンとなり、この動作を高周波的に交互に行う
ものである。

次に、本実施例で用いるイグナイタＩＧについて説明す
る。高周波インバータとしての動作期間１、．１３では
、トランジスタＱ１〜Ｑ、は高周波でスイッチング動作
しているので、昇圧トランスＴｒの１次側には、直流カ
ッＩ・用のコンデンサｃつを介して高周波の電圧が印加
され、その２次側には昇圧した電圧が発生する。この昇
圧された電圧をダイオードＤ、、、Ｄ５２にて全波整流
して、コンデンサＣ２に電荷を蓄積する。コンデンサｃ
２の電圧が上昇し、放電ギャップＧの放電開始電圧に達
すると、コンデンサＣ２の電荷はパルストランスＴｒの
１次巻線、放電ギャップＧを介して急激に放電する。こ
のとき、パルストランスＴｒの２次側には、その巻数比
に応じた高圧パルス電圧が発生し、コンデンサＣ１を介
して高圧放電灯ＤＬに印加される。つまり、本実施例で
は、高周波インバータとしての動作期間１．．１３にお
いてのみ、高圧パルス電圧が発生するものである。

一方、低周波の矩形波インバータとしての動作期間１２
，１．では、直流カット用コンデンサＣ１の存在により
、第１実施例と同様にイグナイタＩＧは不動作となる。

したがって、インバータ回路の端子ａ−ｂ間には、正規
の安定した無負荷２ン欠電圧が確保され、グロー放電か
らアーク放電に移行するためのエネルギーが十分に供給
されるので、始動性能が良好となる。また、高圧放電灯
ＤＬが点灯すれば、高周波インバータとしての動作期間
１．．１゜は省略し、第１実施例と同様の動作とすれば
良い。

あるいは、全期間ｔｌ〜ｔ、にわたって、イグナイタＩ
Ｇが動作しない程度の周波数でインバータ動作をさせて
も良い。これは第１又は第２実施例についても同様であ
る。

［実施例４］ 第１２図は本発明の第４実施例の回路図である。

第１実施例又は第２実施例に示すインバータ回路の端子
ａ−ｂ間に、第１２図に示すようなイグナイタＩＧを接
続すれば、直流カット用のコンデンサＣ１が無くても、
イグナイタＩＧを間欠的に動作させることができる。本
実施例では、イグナイタＩＧを間欠的に動作させるため
に、トランジスタＱ、を他励制御とし、間欠発振回路４
によってトランジスタＱ５を間欠的に高周波駆動してい
る。

つまり、矩形波電圧のほぼ全域に高圧パルス電圧を重畳
させるのではなく、第１３図に示すように、ある一定の
期間にのみイグナイタＩＧを動作させて、間欠的に高圧
パルス電圧Ｖｐを重畳させるものである。このようにす
ると、イグナイタＩＧが動作していない期間においては
、端子ａ−ｂ間に十分な無負荷２次電圧を確保でき、高
圧放電灯ＤＬの始動性能が向上するものである。

なお、蛍光灯用のスタータの分野において、例えば、特
開昭５８−１０３９７号公報の従来例に記載されている
ような毎サイクル点灯方式があるが、本発明では、主点
灯回路がインバータ回路で構成されており、そのインバ
ータ回路の出力で動作するイグナイタＩＧもインバータ
回路で構成されている点が異なる。また、イグナイタＩ
Ｇには、コンデンサＣ２の充電電荷を急激に放電させる
ための放電ギャップＧよりなるスイッチング素子を有し
ている点も異なり、本発明は高圧放電灯ＤＬに特に適合
した点灯装置となっている。

［発明の効果］ 本発明にあっては、上述のように、高圧放電灯を始動さ
せるための高圧パルス電圧を安定器の無負荷２次電圧を
電源として発生させる点灯装置において、高圧パルス電
圧をある一定期間にのみ発生させるようにしたことによ
り、高圧パルス電圧の発生していない期間では、高圧放
電灯に十分な無負荷２次電圧を印加することができ、始
動性能、再始動性能が非常に良好な放電灯点灯装置を提
供できるという効果がある。また、安定器の無負荷２次
電圧を電源として高圧パルス電圧を発生させていること
から、高圧放電灯の始動によりランプ電圧が低下すると
、自動的に高圧パルス電圧の発生が停止するので、雑音
の発生が少なくなり、また、放電ギャップの寿命が改善
されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の基本構成を示す回路図、第２図は本発
明の第１実施例の回路図、第３図乃至第７図は同上の動
作波形図、第８図は本発明の第２実施例の回路図、第９
図は同上の動作波形図、第１−０図は本発明の第３実施
例の回路図、第１１図は同上の動作波形図、第１２図は
本発明の第４実施例の回路図、第１３図は同上の動作波
形図、第１４図は従来例のブロック回路図、第１５図は
他の従来例の回路図、第１６図はさらに他の従来例の回
路図、第１７図は別の従来例の回路図、第１８図及び第
１９図は同上の動作波形図である。 １はインバータ回路、２は昇圧回路、３は整流回路、Ｃ
，、Ｃ２，Ｃ３はコンデンサ、Ｇは放電ギャップ、Ｔｒ
はパルス１〜ランス、ＤＬは高圧放電灯、Ｅは入力電源
である。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧放電灯とパルストランスの２次巻線と第１の
   コンデンサとで閉回路を構成し、入力電源から給電され
   る安定器の出力に第１のコンデンサを並列的に接続し、
   安定器の出力を間欠的に昇圧し整流した電圧により充電
   される第２のコンデンサと放電ギャップと前記パルスト
   ランスの１次巻線とで閉回路を構成したことを特徴とす
   る放電灯点灯装置。