JPH0472360B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電灯調光装置に関するものである。

放電灯のランプ電圧が電源電圧とほぼ等しい場
合、昇圧トランスを用いることなく第１図に示す
ようにチヨークコイル２とランプ電流が極性反転
する時にターンオンし所定の電流値になつた時に
ターンオフするようなスイツチング回路４により
交流電源１で放電灯３を点灯させる毎サイクル点
灯装置は、従来一般に用いられているリーケージ
トランスを用いる点灯装置に比して軽量化と低損
失化をはかることができる。上記の毎サイクル点
灯装置における放電灯３の点灯中の動作を第２図
によつて説明する。図においてv₁は電源１の電圧
波形、v_lはランプ電圧波形、v_pは再点弧パルス電
圧、i_lはランプ電流、i_sはスイツチング回路４に
流れるスイツチング電流である。前の半サイクル
のランプ電流が流れ終る時刻t₁でスイツチング回
路４はターンオンし、該スイツチング回路４には
漸増するスイツチング電流i_sが流れチヨークコイ
ル２に電磁エネルギを蓄積する。上記スイツチン
グ電流i_sの値が所定の電流値Icut1になつた時刻t₂
でスイツチング回路４はターンオフする。そのた
めチヨークコイル２の両端には高圧パルス電圧v_p
が発生し放電灯３は再点弧する。その後放電灯３
にはチヨークコイル２に蓄積されたエネルギが電
源１からのエネルギに重畳して印加され、上記
Icut1を初期値とし半サイクルのランプ電流が流
れ終る時刻t₃までなめらかなランプ電流i_lが流れ
る。時刻t₃で極性が反転しそれ以降はt₁〜t₃と同
様な動作を繰返し定常点灯を続ける。上記の毎サ
イクル点灯装置において調光を行うためには、例
えば実開昭56−160000号公報記載のごとく、スイ
ツチング電流i_sの遮断電流値Icut1を小さくし時刻
t₂におけるランプ電流i_lの初期値を小さくする手
段があるが、この手段によるときは調光度を深く
したときに放電灯３の放電が不安定になり必要な
調光特性を得ることが難しいという欠点がある。

本発明は上記の欠点を除き調光度を深くしても
十分に安定して点灯する調光装置を得るために、
交流電源とチヨークコイルと上記交流電源の電圧
とほぼ同等のランプ電圧を有する放電灯とからな
る直列閉回路と、上記放電灯のランプ電流が各半
サイクル毎に極性反転するときにターンオンし、
上記ターンオンすることによりスイツチング電流
が単調増加して、所定の電流値になつたときにタ
ーンオフするように、上記放電灯と実質的に並列
にトランジスタスイツチ回路が接続され、かつ、
上記トランジスタのベースには電圧感心素子が接
続され、電流遮断能力を有するスイツチング手段
を備え、上記スイツチング手段がターンオンする
位相を、放電灯の全光点灯時に比べて所定の位相
だけ遅らせるための位相制御手段を上記スイツチ
ング手段に付加したことを特徴とする。

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。第３図は本発明による放電灯調光装置の原理
説明図、第４図は調光状態での動作を示す波形
図、第５図は本発明の実施例を示す回路図、第６
図は上記実施例のスイツチング回路の具体的な構
成例を示す回路図、第７図は上記実施例のスイツ
チング素子と置換えることができる別の実施例を
示す回路図、第８図は本発明のさらに他の実施例
を示す回路図である。第３図の原理説明図におい
てはスイツチングトランジスタ６と該スイツチン
グトランジスタ６にベース電流を供給するベース
制御回路７が、全波整流器５を介して放電灯３と
並列に接続され、スイツチング回路４を構成して
いる。このスイツチング回路４は通電中の電流を
遮断する能力を持つ。本回路の全光点灯時の動作
は上記第１図に示す従来例と同様であり、その動
作は第２図の波形図に示す通りである。本発明は
上記スイツチングトランジスタ６が調光時には全
光点灯時に比べて必要な位相だけ遅れてオンする
ように、上記ベース制御回路７を構成したことに
より調光を行うものである。この場合の動作を第
４図の波形図により説明すれば、前の半サイクル
の点灯期間中は上記スイツチング回路４がオフ状
態を保つているが、放電が終つた時刻t₅から位相
の遅れによつてスイツチング回路４がオンする時
刻t₆までの間はスイツチング回路４はオフ状態を
継続する。時刻t₆でスイツチング回路４がオンす
るとチヨークコイル２にスイツチング電流i_sが流
れ、所定の遮断電流値Icut2になつた時刻t₇でス
イツチング回路４はオフする。この時点で高圧パ
ルス電圧v_pが印加されて放電灯３は再点弧し、そ
の後なめらかなランプ電流i_lが半サイクルの終り
の時刻t₈まで流れる。時刻t₇までの間にチヨーク
コイル２を介して流れるスイツチング電流i_sは単
調増加し、チヨークコイル２に遮断電流値I_CUT2の
２乗に比例する電磁エネルギが貯えられる。ここ
で、電流遮断能力があるスイツチング回路４で電
流を遮断すると高圧パルス電圧V_Pが発生し、放
電灯３は再点弧する。しかし、一般には電源電圧
V1が低いと点灯持続が困難であつてすぐに消弧
するが、実際にはこの段階で前記電磁エネルギが
働き、放電灯３の失弧を阻止し、放電を持続する
ように作用する。この電磁エネルギの影響によつ
て、時刻t₇以降の期間に遮断電流値I_CUT2を初期値
とする十分なランプ電流i_lが供給され、安定な放
電が持続する。上記の動作が繰返されて放電灯３
は点灯するが、そのランプ出力は時刻t₅〜t₆の間
を休止期間とするため、遮断電流値Icut2を全光
点灯時の遮断電流値Icut1と等しくしてもランプ
電力は小さくなり調光状態が保たれる。上記遮断
電流値Icut2を全光点灯時の遮断電流値Icut1より
小さくすれば、調光度をさらに大きくすることが
できる。

またランプ電圧v_lの瞬時値はランプ電流i_lの値
にかかわらずほぼ一定である傾向を有するので、
ランプ電力を一定のにするためには放電灯３の点
灯期間が短くなるだけランプ電流i_iを大きくする
必要があり、したがつて電極の冷却度が小さく、
本発明の位相制御による調光装置の方が遮断電流
値だけを変化させる調光装置よりも安定した調光
動作を行うことができる。

動作安定についての説明を少し補足する。第４
図における時刻t₅からt₇までの間は放電休止期間
となる。このうちの時刻t₆までの期間はランプ電
力を減少させるように作用する。残りの時刻t₆以
降の期間の長さは、遮断電流値I_CUT2を加減して調
整することが可能であるが、この時刻t₆以降の期
間を現に長くするとランプ電力がかえつて増加す
るように作用する。それは遮断電流値I_CUT2の増加
にともなつて、その２乗に比例するチヨークコイ
ル２の電磁エネルギが増加し、それが時刻t₇以降
にランプ電力として消費されるためである。した
がつて、時刻t₆以前の期間によるランプ電力減少
分の一部は、時刻t₆以降の増加分によつて相殺さ
れることになる。この減少増加による相殺プロセ
スは一見すると無駄のようい思えるが、実際には
その分だけ遮断電流値I_CUT2の増加要因となり、調
光動作の安定化に寄与する。もつぱら、遮断電流
値I_CUT2のレベルのみを下げ、時刻t₆以降の期間を
短縮することによつて調光する前記の方式のもの
との差がここにあらわれる。

本発明においては調光の深度如何にかかわら
ず、チヨークコイル２に所要の電磁エネルギが確
保される。また、このチヨークコイル２にその電
磁エネルギを長く温存し、電流急減を妨げるいわ
ゆる慣性作用があるために、第４図の時刻t₇で再
点弧した放電灯３になめらかなランプ電流i_lが供
給され、再点弧後の不所望な失弧が阻止される。
このように、電磁エネルギの付勢によつて放電灯
３の点灯持続がはかられるが、この点は電源電圧
V₁の過少にもとづく不安定要因、調光による不
安定要因が重なる本発明実施上はとくに重要であ
る。

第５図に示す本発明の一実施例ではSSS（シリ
コンシンメトリカルスイツチ）８と調光切換スイ
ツチ１０と抵抗９の並列回路からなる位相制御手
段Ａを接続したスイツチング回路４０１を、チヨ
ークコイル２の巻線２０１と２０２の間に設けた
中間タツプに接続しているが、この位相制御手段
Ａを接続したスイツチング回路４０１は放電灯３
０１の両端に接続してもよい。上記スイツチング
回路４０１の具体的な構成例を第６図に示す。こ
の構成例は抵抗１８と抵抗１７と電圧感応スイツ
チ（例えばSBS）１６を直列に接続し、抵抗１８
の一端とSCR（シリコン制御整流素子）１２の陽
極を接続し、抵抗１８と抵抗１７の接続点を上記
SCR１２のゲートに、SCR１２の陰極をトラン
ジスタ１３のコレクタにそれぞれ接続し、抵抗１
７と電圧感応スイツチ１６の接続点をトランジス
タ１６のベースに接続し、電圧感応スイツチ１６
の一端と上記トランジスタ１３のエミツタとの間
にダイオード１４を介して抵抗１５を接続し、こ
れらを全波整流器５０１に接続して該全波整流器
５０１の交流側端子には並列にコンデンサ１９を
挿入しスイツチング回路４０１を構成している。
上記スイツチング回路４０１の電圧感応スイツチ
１６がオフ状態のとき、トランジスタ１３、
SCR１２は全波整流器５０１、抵抗１８、抵抗
１７を通してスイツチング回路４０１の両端電圧
を検知してターンオンし該スイツチング回路４０
１はオン状態となる。そしてスイツチング回路４
０１を流れる電流による抵抗１５の電圧降下によ
り、電圧感応スイツチ１６はその両端電圧がブレ
ークオーバ電圧に達するとターンオンする。この
ためトランジスタ１３はベース電流が０になりタ
ーンオフし、続いてSCR１２もターンオフしス
イツチング回路４０１はオフ状態になる。その後
電圧感応スイツチ１６はスイツチング回路４０１
両端の電圧が所定の電圧以上である間抵抗１８，
１７を通して保持電流以上の電流が流れオン状態
を保ち、スイツチング回路４０１はオフ状態を保
つ。スイツチング回路４０１の両端電圧が所定の
電圧以下に低下したとき、電圧感応スイツチ１６
はターンオフしスイツチング回路４０１はリセツ
トされる。上記の動作で放電灯３０１を全光点灯
することができる。なお上記回路中のダイオード
１４は電圧感応スイツチ１６のオン状態でトラン
ジスタ１３のエミツタ電位をベース電位より高く
保つために挿入したもので、上記スイツチング回
路４０１には保護用のアバランシエダイオード１
１を接続している。

つぎに本実施例の調光時の動作を第４図の波形
図により説明する。第５図のSSS８は電源電圧の
ピーク値より低いブレークオーバ電圧V_BOに設定
する。調光切換スイツチ１０を開いて調光状態に
すると、時刻t₅で前の半サイクル放電が終りスイ
ツチング回路４０１がオンになつても、SSS８は
電源電圧がV_BOより低いためにオンしない。時刻
t₆で電源１の電圧がSSS８のV_BOに達したときに
SSS８とスイツチング回路４０１がターンオンす
ることになる。時刻t₇でスイツチング回路４０１
がターンオフするとSSS８を流れる電流は保持電
流以下となりSSS８はターンオフする。時刻t₇〜
t₈間でスイツチング回路４０１を確実にオフ状態
に保つためには、抵抗９を通してスイツチング回
路４０１の上記電圧感応スイツチ１６の保持電流
以上の電流を流すようにする。なお時刻t₇〜t₈の
ランプ電圧v_lの瞬時値がSSS８のV_BO以下であれ
ば抵抗９はなくてもよい。

第７図は上記実施例のスイツチング素子である
SSS８と置換えることができる別の実施例を示す
回路図である。上記SSS８は電源１の電圧のピー
ク値以前の位相でしかターンオンできないため調
光度を十分大きくすることができない。第７図に
示す回路は抵抗２３，２５とコンデンサ２２，２
４よりなる二重積分回路とトリガ素子２１により
双方向性３端子サイリスタ２０を導通させるた
め、時刻t₆を電源１のピーク値以降の位相にする
ことが可能であり、調光度を100％近くすること
ができる。また本回路では抵抗２５あるいは抵抗
２３を変化させることによつて連続調光を行うこ
とができる。

本実施例は上記のように第７図に示した回路を
含む位相制御手段Ａをスイツチング回路４０１に
付加することにより、調光時には上記スイツチン
グ回路が全光点灯時の位相よりも遅れてオンし安
定した調光状態を得ることができる。

第８図は本発明による調光装置のさらに他の実
施例を示す回路図である。本実施例におけるスイ
ツチング回路４０１は基本的に第６図に示した前
記実施例の回路構成と同じである。本実施例の位
相制御手段Ａは、抵抗２６と抵抗２８と抵抗２９
を直列に接続し、抵抗２８には並列に抵抗３４と
コンデンサ２７を接続し、抵抗２９には並列にダ
イオード３０を接続し、抵抗２８と抵抗２９の両
端には電圧感応スイツチ３１および調光切換スイ
ツチ３２をそれぞれ並列に接続し、抵抗２８と抵
抗２９の接続点をトランジスタ１９のベースに接
続し、該トランジスタ１９のコレクタを上記スイ
ツチング回路４０１の抵抗１７と電圧感応スイツ
チ１６の接続点に接続し該電圧感応スイツチ１６
の他端には上記トランジスタ１９のエミツタおよ
び抵抗２９とダイオードの陽極との接続点を接続
し、抵抗２６の開放端を上記スイツチング回路４
０１のSCR１２の陽極に接続している。調光切
換スイツチ３２をオンにした全光点灯時には上記
実施例の全光点灯時と同様の動作を行う。調光切
換スイツチ３２がオフ状態で調光点灯を行う場合
の動作を第４図に示す波形図により説明する。前
の半サイクルの放電がほぼ終つた時刻t₅でスイツ
チング回路４０１の印加電圧が極性反転に伴い０
になるため電圧感応スイツチ１６および３１はい
ずれもターンオフする。その直後上昇するスイツ
チング回路４０１の電圧によりトランジスタ１９
が抵抗２６、コンデンサ２７を通してターンオン
する。この時間はトランジスタ１３、SCR１２
がターンオンする以前になるように設定してあ
る。上記トランジスタ１９がオン状態であれば
SCR１２およびトランジスタ１３はオフ状態を
保ち、全波整流器５、スイツチング回路４は実質
的にオフ状態である。またトランジスタ１９がオ
ン状態では電圧感応スイツチ１６を流れる電流が
保持電流以下であるため上記電圧感応スイツチ１
６はオフ状態に復帰している。時刻t₅〜t₆ではラ
ンプ電流が０であるため、スイツチング回路４０
１の両端には電源１の電圧が現われる。そのため
抵抗２６、コンデンサ２７を通してトランジスタ
１９はオン状態を保ちコンデンサ２７は充電され
る。時刻t₆でコンデンサ２７の電圧は電圧感応ス
イツチ３１のブレークオーバ電圧に達し該電圧感
応スイツチ３１がターンオンすると、トランジス
タ１９はオフ状態になり電圧感応スイツチ１６が
オフ状態であるためSCR１２およびトランジス
タ１３はターンオンする。コンデンサ３３はこの
ときのターンオンを確実に行うために挿入してあ
る。抵抗１５の電圧降下により電圧感応スイツチ
１６の両端電圧がブレークオーバ電圧に達した時
刻t₇で上記電圧感応スイツチ１６はターンオン
し、トランジスタ１３およびSCR１２がターン
オフしてスイツチング回路４０１はオフ状態にな
る。そのため高圧パルス電圧v_pを発生し放電灯３
０１は点灯する。その後抵抗１８，１７を通して
保持電流を流し電圧感応スイツチ１６がオン状態
を保ち、トランジスタ１９がオフ状態を保つよう
にして放電灯３０１の点灯を継続する。トランジ
スタ１９がオフ状態を保つためには時刻t₆で電圧
感応スイツチ３１がターンオンした後、時刻t₇ま
での間はコンデンサ２７の放電電流で上記電圧感
応スイツチ３１をオン状態に保つ必要があり、抵
抗３４はコンデンサ２７の放電時定数を長くし
て、コンデンサ２７の放電により時刻t₆〜t₇の間
電圧感応スイツチ３１をオン状態に保つために接
続している。時刻t₇〜t₈の間ではスイツチング回
路４０１の両端電圧によつて電圧感応スイツチ３
１には保持電流が流れオン状態を保つ。抵抗２８
はコンデンサ２７の放電用抵抗、ダイオード３０
はコンデンサ２７の放電時のシヤント抵抗、抵抗
２９はトランジスタ１９のベース、エミツタ間の
シヤント抵抗である。

上記のように本実施例は位相制御手段Ａを付加
することによつて、スイツチング回路４０１のト
ランジスタ１３およびSCR１２がターンオンす
る位相を全光点灯時の位相よりも遅らせることが
できるので安定した調光状態が得られる。

本発明は放電灯の毎サイクル点灯回路におい
て、上記のように電流遮断用スイツチング回路に
位相制御手段を付加することによつて、上記電流
遮断用スイツチング回路がオンになる位相を、全
光点灯時の位相より必要な位相だけ遅らせるよう
にしたため、調光度が深い安定した調光状態の調
光装置を得ることができる。また本発明の実施例
において、第７図に示す回路の抵抗２５および第
８図に示す回路の抵抗２６を可変抵抗にすれば、
連続調光を行う調光装置にすることができる。ま
た、本発明においては、スイツチング手段がター
ンオンすることによりスイツチング電流が単調増
加し、チヨークコイルに十分な電磁エネルギを蓄
積した状態で、スイツチング手段をターンオフす
る。したがつて、この状態では放電灯には電源電
圧に加えてチヨークコイル両端に発生している電
圧も加算されて印加する。そのため、電源電圧が
ランプ電圧に近い場合でも、チヨークコイルに蓄
積された電磁エネルギの付勢により放電灯が点灯
し、かつ、点灯を持続できる。換言すれば、本発
明によれば、電源電圧がランプ電圧に近い場合に
も調光をすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は毎サイクル点灯装置を示す回路図、第
２図は上記毎サイクル点灯装置の点灯中の動作波
形図、第３図は本発明による放電灯調光装置の原
理説明図、第４図は調光状態での動作波形図、第
５図は本発明の一実施例を示す回路図、第６図は
上記実施例のスイツチング回路の具体的な構成例
を示す回路図、第７図は上記実施例のスイツチン
グ素子と置換えることができる別の実施例を示す
回路図、第８図は本発明のさらに他の実施例を示
す回路図である。 １……交流電源、２……チヨークコイル、３０
１……放電灯、４０１……スイツチング回路、Ａ
……位相制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源とチヨークコイルと上記交流電源の
   電圧とほぼ同等のランプ電圧を有する放電灯とか
   らなる直列閉回路と、上記放電灯のランプ電流が
   各半サイクル毎に極性反転するときにターンオン
   し、上記ターンオンすることによりスイツチング
   電流が単調増加して、所定の電流値になつたとき
   にターンオフするように、上記放電灯と実質的に
   並列にトランジスタスイツチ回路が接続され、か
   つ、上記トランジスタのベースには電圧感応素子
   が接続され、電流遮断能力を有するスイツチング
   手段を備え、上記スイツチング手段がターンオン
   する位相を、放電灯の全光点灯時に比べて所定の
   位相だけ遅らせるための位相制御手段を上記スイ
   ツチング手段に付加した放電灯調光装置。