JPH0527239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は高圧放電灯を高周波点灯せしめるため
の放電灯点灯装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来から放電灯点灯装置の小型軽量化および低
損失化が強く望まれている。しかるに従来の一般
的な放電灯点灯装置にあつては、低周波用のチヨ
ークコイル、トランス、コンデンサ等を単独で或
いは組み合わせて使用しているので、寸法、重量
共に大きかつた。特に高圧放電灯では蛍光灯に比
べて放電灯寸法そのものが小さいので、点灯装置
の照明器具内蔵を考えた場合にはその収納スペー
スが余り大きくは確保できないという問題があつ
た。ところで蛍光灯にあつては、点灯装置の小型
軽量化、低損失化、及び発光効率の向上等を狙い
としてスイツチングトランジスタ等を使用した高
周波点灯装置が実用化されている。かかる高周波
点灯装置は高圧放電灯に適用しても蛍光灯と同様
の効果があり、その実用化が待望されている。

しかしながら、高圧放電灯の高周波点灯時にお
いては、音響的共鳴に起因するアークの不安定
（ゆらぎ、立ち消え、発光管破壊等）が存在する
ことが従来知られている（Journal of Applied
Physics49(5)、may1978 p2680〜2683及びその参
考文献）。またその防止策についても矩形波点灯
や周波数の限定等の各種の方法が知られている
（例えば、IES TRANSACTION
DECEMBER1969“Initial Characteristics of
High Intensity Discharge Lamps on High
Frequency Power”）。

上述のような高圧放電灯の高周波点灯時に発生
するアークの不安定さの形成メカニズムは、次の
ようなものであると考えられている。すなわち、
まず電気的入力の高周波変動が発生し、これによ
つて発光管内ガスの圧力変化が生じて、特別の周
波数にて定在圧力波が発生し、限度以上の圧力振
幅によりアークの不安定さが発生するというもの
である。ここで、“特別の周波数”とは、いわゆ
る音響的共鳴周波数であつて、アークのデイメン
ジヨン（現実的には発光管形状）と発光管内の音
速とで決定されるものであり、上記の音速は管内
ガスの平均分子量とイオン温度とが決まれば決定
されるものであるので、それらの値さえ判れば比
較的簡単に求めることができるものである。一
方、上述の“限度以上の圧力振幅によるアークの
不安定さ”がどの音響的共鳴周波数で起こるのか
については、非線形の領域の問題であつて、単純
にその答を求める訳にはいかないものである。

しかして本発明者は、高圧放電灯の高周波点灯
の検討過程において、次のような技術的課題が存
在することを見出した。すなわち、定常点灯時に
おいて定格点灯では音響的共鳴によるアークの不
安定が生じないような設計をしておいたとしても
（これは例えば点灯周波数の限定により達成でき
るが）、高圧放電灯の始動から定常点灯に移行す
る過程始動過程と称するにおいて、アークの不安
定さが生じるということである。このような問題
が生じるのは、次のような理由によるものである
と推定される。すなわち高圧放電灯が始動時から
定常点灯時に移行する始動過程においては、アー
クの状態（管内圧力、温度変化等）が時々刻々変
わつているので、いわゆる音響的共鳴周波数も
時々刻々変わつている。そして上記の各音響的共
鳴周波数に対する前述の圧力振幅の増幅度合いも
夫々異なつている。したがつて仮に定常点灯時に
おいて音響的共鳴によるアークの不安定を避ける
周波数設計などを施したとしても、上述のように
始動時から定常点灯時に移行する過程にあつては
音響的共鳴周波数自身も異なり、圧力振幅の増幅
度合いも異なるために、この定常点灯に移行する
過程においてはアークの不安定が生じる可能性が
残るものである。第１図は始動時から定常時に移
行する過程における管電力の経時変化を示す図で
あり、図中×印はアークの不安定を示し、○印は
アークの安定を示している。なお、図示特性は、
例えば松下電子工業(株)製メタルハライドランプ
250W（M250・Ｌ／BU）を使用した場合を示す
ものである。

〔発明の目的〕

本発明は上記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、高圧放電灯を高周
波点灯する場合において、始動から定常点灯に移
行する過程で生じるアークの不安定さを解消する
ことにある。

〔発明の開示〕

（構成） 第２図は本発明の基本構成を示すもので、(1)は
電流あるいは低周波電源にて高圧放電灯５を点灯
させる第１の点灯手段、(2)は定常点灯時において
音響的共鳴が発生しない周波数の高周波電源にて
高圧放電灯５を高周波点灯させる第２の点灯手
段、(3)は高圧放電灯５が始動点灯状態か略定常点
灯状態かを検出する点灯状態検知手段、(4)は点灯
状態検知手段３出力に基いていずれの点灯手段
１，２で高圧放電灯５を点灯させるかを切換制御
する点灯制御手段であり、高圧放電灯５を第１の
点灯手段１にて始動点灯するとともに第２の点灯
手段２にて定常点灯させている。

しかして、本発明のあつては、高圧放電灯５の
始動点灯を第１の点灯手段１により直流あるいは
低周波電源を用いて行なつているので、始動点灯
時における音響的共鳴を回避することができ、し
かも、高圧放電灯５の定常点灯時における高周波
点灯周波数を音響的共鳴の発生しない周波数に設
定しているので、始動点灯状態から定常点灯状態
に亘つて音響的共鳴によるアークの不安定が生じ
ることがなく、高圧放電灯５を常に安定に点灯さ
せることができるようになつている。なお、点灯
状態検知手段３は、高圧放電灯５の管電圧、管電
流、管電力、光束などに基いて点灯状態を検知す
る直接的方法あるいは点灯後の経過時間に基いて
点灯状態を検知する間接的方法のいずれを用いて
形成しても良い。また、第１の点灯装置１を完全
に時間的変化のない直流電源とすれば、高圧放電
灯５の電極に加わるストレスが大きくなるため、
一定の長い周期で極性が変化する直流（きわめて
低い周波数の矩形波状交流）電源を用いる方が良
い。このときの限流要素は抵抗でなければならな
いが、白熱灯を限流用抵抗として用いることによ
り始動時の光束補償機能を持たせることができ
る。

（実施例 １） 第３図は本発明一実施例を示すもので、第１の
点灯回路１は直流電源１０と、限流用白熱ランプ
１１と、発振回路１２出力にて駆動される極性切
換用リレー１３の接点１３ａ，１３ｂとで形成さ
れ、接点１３ａ，１３ｂは長周期で反転（オンオ
フデユーテイ50％）されるようになつており、長
周期で極性が反転される直流電圧（かなり低い周
波数の矩形波電圧）を出力する。発振回路１２は
タイマ用IC１２ａ（NEC社製μPC1555c）と、発
振周波数設定用の抵抗R₁〜R₃およびコンデンサ
C₁とで形成されており、タイマ用IC１２ａの制
御端子がＨレベルのとき発振動作する。図中、
Q₁はリレードライブ用トランジスタ、（Vcc）は
回路電源である。第２の点灯回路２は直流電源１
０にて駆動される自励発振式の高周波インバータ
回路２０にて形成され、高周波インバータ回路２
０はスイツチング用トランジスタQ₂，Q₃と、発
振トランスOTと、共振用コンデンサC₂と、限流
用チヨークコイルL₁とで構成され、定常点灯時
において音響的共鳴が発生しない周波数の高周波
電圧を出力する。点灯状態検知手段３は高圧放電
灯５の点灯（点灯スイツチのオン）と同時に始動
するタイマ回路３０にて形成され、抵抗R₄およ
びコンデンサC₃にて設定される所定時間すなわ
ち高圧放電灯５が点灯されてから定常点灯状態に
なるのに要する時間だけ、タイマIC３０ａ（NEC
社製μPC1555c）出力がＨレベルとなつて始動点
灯信号Vsが出力される。この始動点灯信号Vsに
よつてトランジスタQ₄がオンされ、点灯制御手
段４を構成する点灯切換用リレー４０が駆動され
てリレー接点４０ａ，４０ｂの常開側（NO側）
がオンする。したがつて、始動点灯時において、
第１の点灯手段１から出力される長周期で極性が
反転する直流電圧が高圧放電灯５に印加されて高
圧放電灯５は直流点灯され、従来例のように音響
的共鳴が発生してアークが不安定になることがな
い。一方、所定時間経過後タイマIC３０ａ出力
が“Ｌ”レベルとなつて始動点灯信号Vsが出力
されなくなると、トランジスタQ₄がオフして点
灯切換用リレー４０のリレー接点４０ａ，４０ｂ
の常開側（NC側）がオンする。したがつて、高
圧放電灯５が定常点灯状態となつて後において
は、第２の点灯手段２から出力される高周波電圧
が高圧放電灯５に印加され高電圧放電灯５は音響
的共鳴が発生しない周波数で高周波点灯される。

（実施例 ２） 第４図は他の実施例を示すもので、第１の点灯
手段１を商用交流電源１５と限流用チヨークコイ
ル１６とで形成し、第２の点灯手段２をダイオー
ドブリツジ２１および平滑回路２２よりなる電源
回路と、高周波インバータ回路２０とで形成した
ものであり、他の構成は実施例１と同様である。
なお、平滑回路２２がダイオードD₁〜D₃、コン
デンサC₅，C₆およびチヨークコイルL₂とで形成
されており、両コンデンサC₅，C₆はダイオード
D₁を介して直列的に充電されるとともに、両コ
ンデンサC₅，C₆の充電電荷はダイオードD₂，D₃
を介して並列的に放電され、高周波インバータ回
路２０にリツプルの少ない直流電圧を供給するよ
うになつている。

しかして、高圧放電灯５の始動点灯時におい
て、点灯切換リレー４０のリレー接点４０ａ，４
０ｂの常開側（NO側）がオンされて商用交流電
源１５が限流用チヨークコイル１６を介して高圧
放電灯５に印加されるようになつているので、高
圧放電灯５の始動点灯時に音響的共鳴が発生する
ことなく、アークが不安定になることなく定常点
灯に移行させることができる。定常点灯移行後は
前記実施例と同様リレー接点４０ａ，４０ｂの常
閉側（NC側）がオンして高周波インバータ回路
２０出力が高圧放電灯５に印加され、音響的共鳴
が発生しない周波数で高周波点灯されることにな
る。なお、第１の点灯手段１に用いられる限流用
チヨークコイル１６は始動過程においてのみ短時
間（例えば150秒過程）だけ通電されるものであ
るので、小型のものを使用することができ、商用
交流電源１５にて高圧放電灯５を定常点灯させる
場合に用いる限流用チヨークコイル（銅鉄型安定
器）に比べて小型軽量化が可能である。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、直流あるいは低周波電
源にて高圧放電灯を点灯させる第１の点灯手段
と、定常点灯時において音響的共鳴が発生しない
周波数の高周波電源にて高圧放電灯を高周波点灯
させる第２の点灯手段と、高圧放電灯が始動点灯
状態か略定常点灯状態かを検出する点灯状態検知
手段と、点灯状態検知手段出力に基いていずれの
点灯手段で高圧放電灯を点灯させるかを切換制御
する点灯制御手段とを具備し、高圧放電灯を第１
の点灯手段にて始動点灯するとともに第２の点灯
手段にて定常点灯するようにしたものであり、始
動時から定常点灯状態に移行するまでの間直流あ
るいは低周波電源にて高圧放電灯を点灯させてい
るので、始動時から定常点灯に移行する過程にお
いて時々刻々変化する音響的共鳴周波数に対して
も適切に対応でき、アークの不安定さが解消さ
れ、定常点灯時に音響的共鳴が生じない周波数で
高圧放電灯を高周波点灯することにより、始動点
灯から定常点灯に亘つて常にアークが安定し、ア
ークの不安定に起因するゆらぎ、立ち消え、発光
管破壊などが発生することがないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の動作説明図、第２図は本発明
の構成を示すブロツク回路図、第３図は同上の一
実施例を示す回路図、第４図は同上の他の実施例
を示す回路図である。 １，２は点灯手段、３は点灯状態検知手段、４
は点灯制御手段、５は高圧放電灯である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流あるいは低周波電源にて高圧放電灯を点
   灯させる第１の点灯手段と、略定常点灯時におい
   て音響的共鳴が発生しない周波数の高周波電源に
   て高圧放電灯を高周波点灯させる第２の点灯手段
   と、高圧放電灯が始動点灯状態か略定常点灯状態
   かを検出する点灯状態検知手段と、点灯状態検知
   手段出力に基いていずれかの点灯手段で高圧放電
   灯を点灯させるかを切換制御する点灯制御手段と
   を具備し、高圧放電灯を第１の点灯手段にて始動
   過程を点灯するとともに第２の点灯手段にて略定
   常点灯せしめて成る放電灯点灯装置。