JPH0532880B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は放電灯の始動時に高電圧パルスを発生
させるための高電圧パルス発生回路を具備する高
圧放電灯点灯装置に関するものである。

〔背景技術〕

第１図は従来の一般的な点灯回路の回路図であ
る。交流電源１と高圧放電灯２との間には、限流
要素たるインダクタンスＬが接続されている。交
流電源１と高圧放電灯２との接続点とインダクタ
ンスＬの中間タツプとの間には、コンデンサC₁
と双方向性三端子サイリスタQ₁との直列回路が
接続されている。３は制御回路部であり、第２図
に示すように構成されている。端子ａ，ｂ間に印
加される電圧は電源トランスＴにて降圧され、ダ
イオードブリツジDB₁にて全波整流され、ダイオ
ードD₁を介してコンデンサC₂に充電される。コ
ンデンサC₂の充電電圧はタイマIC４の電源電圧
として供給されている。タイマIC４としては例
えばNECのμPC1555を使用する。タイマIC４の
端子はタイマ動作開始タイミングを決めるため
のトリガ信号を与えるものであり、端子の電圧
がコンデンサC₂の電圧の1/3以下になると、タイ
マIC４に立ち下がりトリガがかかり、端子お
よびがＨになり、コンデンサC₃，C₄への充電
が開始される。コンデンサC₃の電圧がコンデン
サC₂の電圧の2/3に達すると、端子，がＬに
なり、コンデンサC₃の電荷は端子，を経て
放電し、またコンデンサC₄の電荷は端子，、
ダイオードD₃およびパルストランスPT₁の１次
巻線を通る閉回路で放電する。このときパルスト
ランスPT₁の２次巻線に発生する電圧が抵抗R₅
およびダイオードD₄を介してサイリスタQ₁のゲ
ートに印加され、サイリスタQ₁がターンオンす
る。またこの放電時にコンデンサC₄の電圧は急
峻に低下する。抵抗R₁，R₂はダイオードブリツ
ジDB₁の出力電圧を分圧する抵抗であり、タイマ
IC４の端子に印加する電圧を決定している。
また抵抗R₃，R₄はそれぞれコンデンサC₃，C₄に
充電電流を供給するための抵抗である。コンデン
サC₆はタイマIC４における使用されていない端
子を交流的に接地するためのコンデンサであ
る。ダイオードD₂はパルストランスPT₁の１次
巻線に流れる電流をバイパスするためのダイオー
ドである。第２図の制御回路部３におけるパルス
トランスPT₁がトリガパルスを発生して、サイリ
スタQ₁がオンになると、インダクタンスＬの巻
線n₁とコンデンサC₁を介して急峻に電流が流れ、
インダクタンスＬの巻線n₂には高電圧パルスが発
生する。コンデンサC₁が充電されると、巻線n₁と
コンデンサC₁とからなるLC共振回路の働きによ
り逆方向に電流が流れようとするが、電流の方向
が反転する瞬間にサイリスタQ₁はオフするので、
高電圧パルスは１回発生するだけである。第３図
は高圧放電灯２の管電圧Vlaの変化を示してお
り、交流電源電圧に始動用の高電圧パルスが重畳
されている。高圧放電灯２が始動すると、制御回
路部３の端子ｃ，ｄ間の電圧が低下する。したが
つて抵抗Ra，Rbによつて分圧され、ダイオード
ブリツジDB₂を介してコンデンサC₅に充電される
電圧は低くなる。このためツエナダイオードZD₁
がオフして、抵抗R₆を介して抵抗R₇に流れる電
流が停止し、トランジスタQ₂はオフとなる。こ
のためコンデンサC₄からパルストランスPT₁の１
次巻線への放電経路は断たれ、高電圧パルスの発
生は停止するものである。一方無負荷時には端子
ｃ，ｄ間に印加される電圧は高いのでツエナダイ
オードZD₁、およびトランジスタQ₂はオンとな
り、高電圧パルスが発生するものである。第４図
は第１図および第２図における始動回路を機能的
にブロツク化して示したものである。第４図にお
いて、５は高圧放電灯２の管電圧Vlaを検出する
電圧検出部であり、第２図回路のＣ部に対応して
いる。７は電圧検出部５により検出した電圧が所
定の電圧以下であるときにはトリガ回路６の動作
を停止させる判別回路部であり、第２図回路のＢ
部に対応している。この判別回路部７は、機能的
には電圧検出部５の出力電圧が所定の電圧以下で
あるか否かを比較する電圧比較回路９と、電圧比
較回路９の出力に応じてトリガ回路６の動作を停
止させる停止回路８とから成り立つている。トリ
ガ回路６はサイリスタQ₁を点弧させるためのゲ
ートトリガパルスを発生する回路、またパルス位
相設定回路１０は交流電源電圧のゼロクロス点か
ら高電圧パルスが発生するまでの位相θを設定す
る回路であり、これらの回路６，１０は第２図回
路におけるＡ部に対応している。さらに１１は高
電圧パルス発生回路であり、第１図におけるイン
ダクタンスＬとコンデンサC₁、およびサイリス
タQ₁から構成されている。ところで高圧放電灯
２を使用した場合においては、始動直後は半波点
灯となつて不安定な点灯領域が一時期あり、アー
ク放電に移行すると管電圧Vlaは20〜30Vぐらい
になり、その後徐々に上昇して行く。このような
場合に、高圧放電灯がまだ充分にアーク放電に移
行しないうちに始動回路を停止すると、すぐにア
ークが消滅してしまい、再び始動回路を動作させ
て高圧放電灯２に高電圧パルスを印加しなければ
ならなくなつて、このために高圧放電灯の始動時
間が長くなるという欠点があつた。しかしなが
ら、充分にアーク放電に移行してから始動回路を
停止させるように設計した場合には、定常時にお
いても始動回路が間違つて動作するおそれがあつ
た。

第５図ａ，ｂはこのような従来例の問題点を説
明するための動作波形図である。第５図ａは高圧
放電灯２の始動時における管電圧Vlaの変化を示
すものであり、同図ｂは第５図ａに対応して始動
回路の動作期間と停止期間とを示したものであ
る。第５図ａにおいて、Vaは始動回路が動作す
るしきい値電圧で、Vla＜Vaのときに始動回路
が停止する。Vbは定常点灯時における管電圧
Vlaの最大値であり、Vcは始動時にアーク放電
に移行して完全に点灯したときにおける管電圧
Vlaの最大値にあたる。この電圧Vcは高圧放電
灯２を再始動させたときに最も高くなり、通常20
〜30V程度である。しきい値電圧Vaは、無負荷
時の管電圧V₀₂よりも小さく、かつ定常時におけ
る管電圧Vlaの最大値よりも大きく設定するもの
である。（Va＜Vbとすると、定常時においても
始動回路が動作してしまう。）しきい値電圧Vaを
上述のようにV₀₂＞Va＞Vbの範囲に設定して高
圧放電灯２を始動させた場合、第５図ａにおい
て、t₁の時点で始動回路は停止するが、t₁〜t₂の
間は半波放電であるために不安定であり、すぐに
立ち消えとなり、再びt₂〜t₃間のように始動回路
を動作させることになる。つまり、上記した従来
例では、V₀₂＞Vla＞Vbに構成しており、V₀₂＞
Vla＞Vaの関係がある場合には、トリガ回路６
ａの動作を開始させ、Va＞Vlaの関係にある場
合には、トリガ回路６ａの動作を停止させるよう
に構成することにより、点灯前の無負荷時には、
V₀₂＞Vla＞Vaの関係を満足して高圧パルスを発
生し、始動後の安定点灯中には、Va＞Vlaの関
係を満足して、高圧パルスの発生を停止するよう
に構成している。この場合には、始動直後は、半
波放電（一方向の極性はアーク放電し、他方向の
極性はグロー放電している放電状態）しているの
で、V₀₂＞Vla＞Vaの関係になつたり、またVa
＞Vlaの関係になつたりして、管電圧Vlaが不安
定となるという問題点があり、このため実質的に
始動時間が長くなるという欠点があり、特に寿命
末期に近い高圧放電灯２を用いた場合や電源電圧
が低い場合等においては、始動時間が非常に長く
なり、これを回避するためには始動パルスのエネ
ルギーを大きくする必要があり、回路設計上難点
があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上述のような問題点を解決するために
為されたものであり、放電灯が充分に安定な点灯
状態に移行してから始動回路を停止させるように
して始動時間が長くなることを防止し、しかも一
旦始動回路が停止した後には定常点灯状態におい
て不用意に始動回路が動作するような不都合を防
止できるようにした高圧放電灯点灯装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔発明の開示〕

以下本発明の構成を図示実施例について説明す
る。第６図は本発明の一実施例における制御回路
部３の構成を示しており、同図において電圧比較
回路９ａはヒステリシス特性を有している。トリ
ガ回路６ａや停止回路８ａの構成は、第４図従来
例のものと同様である。第７図ａ，ｂは本実施例
における判別回路部７ａの動作説明図である。同
図において、 V₀₂：無負荷時の高圧放電灯２の管電圧 Va：トリガ回路６ａの動作を開始させる動作電
圧 Vb：定常点灯時における管電圧Vlaの最大値 Ve：判別回路部７ａがトリガ回路６ａの動作を
停止させる停止電圧 Vc：始動時のアーク放電に移行して完全に点灯
したときにおける管電圧Vlaの最大値 とした場合に、 V₀₂＞Va＞Vb＞Ve＞Vcの関係が成立するよう
に、制御回路部３を設定するものである。

換言すれば、管電圧VlaがV₀₂＞Vla＞Vaの関
係にある場合には、トリガ回路６ａの動作を開始
させ、またVe＞Vla＞Vcの関係にある場合には、
トリガ回路６ａの動作を停止させるように構成し
ている。したがつて、本発明にあつては高電圧パ
ルスの発生停止は高圧放電灯２が充分に定常点灯
状態に移行してから行ない、かつ高電圧パルスの
発生停止後の高電圧パルスの発生再開は、前記高
電圧パルスの発生停止時における点灯状態よりも
不安定な点灯状態において行なうようにしている
ものである。

第８図は本発明の具体的な実施例を示すもので
ある。同図における端子ａ，ｂ，ｃ，ｄおよび端
子Ｘ，Ｙに接続するものである。第８図の回路に
おいで、コンデンサC₅の電圧が高いときには、
ツエナダイオードZD₂、トランジスタQ₄がオン、
トランジスタQ₃はオフであり、第２図従来例の
動作説明で述べたようなコンデンサC₄の電荷放
出によりパルストランスPT₁がトリガパルスを発
生し、サイリスタQ₁をオンにする。これによつ
てサイリスタQ₁とコンデンサC₁およびインダク
タンスＬを含む高電圧パルス発生回路１１は、高
電圧パルスを発生し、高圧放電灯２を始動させ
る。ツエナダイオードZD₂のツエナ電圧Vzは上
述の停止電圧Veを抵抗Ra，Rbにて分圧した電圧
にほぼ相当する。高圧放電灯２が始動すると、コ
ンデンサC₅の電圧が下がり、ツエナダイオード
ZD₂、トランジスタQ₄はオフ、トランジスタQ₃
はオフとなり、コンデンサC₄は充電されなくな
る。したがつてパルストランジスタPT₁はトリガ
パルスを発生しなくなり、サイリスタQ₁は点弧
されない。このため高電圧パルス発生回路１１に
よる高電圧パルスの発生は停止するものである。
またトランジスタQ₃がオンすると、コンデンサ
C₅から抵抗R₈、ダイオードD₅、抵抗R₁₀、トラン
ジスタQ₃に至る閉回路が形成される。ダイオー
ドD₅は抵抗R₄から電流が流れ込むことを阻止し
ているものである。高電圧パルスの発生が再開さ
れるのは、抵抗R₁₀に印加される電圧が、ほぼツ
エナダイオードZD₂のツエナ電圧に達するときで
あり、抵抗R₈と抵抗R₁₀の抵抗値の比率を適当に
設定することによつて、上述の動作電圧VaをVb
＜Va＜V₀₂と設定することができる。このような
回路構成によつて、高圧放電灯２の始動時には管
電圧Vlaが電圧Vc附近に低下するまで高電圧パ
ルス発生回路１１を動作させておくことができ
て、アーク放電にスムーズに移行させることがで
きる。また定常点灯時には高電圧パルス発生回路
１１の動作電圧Vaが、Va＞Vbであるので、不
用意に高電圧パルス発生回路１１が動作を開始す
るようなことはないものである。

次に第９図は本発明の他の実施例を示す回路図
である。本実施例は第８図実施例におけるＢ部を
シユミツトトリガ回路が構成したものである。同
図の回路において、コンデンサC₅の電圧が低い
ときには、抵抗R₁₂，R₁₃にて分圧される電圧は
低下し、トランジスタQ₆はオフ、トランジスタ
Q₅はオンである。このときトランジスタQ₅のコ
レクタに流れる電流をi_C2とすると、両トランジ
スタQ₅，Q₆の共通エミツタ抵抗R₁₇の電圧V_R17
は、ほぼi_C2R₁₇となる。コンデンサC₅の電圧が高
くなつて、抵抗R₁₂，R₁₃にて分圧される電圧が
トランジスタQ₆のベースエミツタ間をオンにす
るしきい値電圧V_BEと抵抗R₁₇の両端電圧V_R17と
の和を越えると、トランジスタQ₆のベース電流
が増加し始めて、トランジスタQ₆のコレクタ電
流i_C1が増加する。これによつて抵抗R₁₄の両端電
圧が上昇するから、抵抗R₁₆、抵抗R₁₈によつて
分圧されるトランジスタQ₅のベース電位は低下
し、トランジスタQ₅のコレクタ電流I_C2が減少す
るから、抵抗R₁₇の両端電圧は低下し、以下正帰
還作用によりトランジスタQ₆は瞬時にオンとな
り、トランジスタQ₅は瞬時にオフとなる。この
とき抵抗R₁₇の両端電圧V_R17は、ほぼi_C1R₁₇とな
る。そして次にコンデンサC₅の電圧が低下して、
抵抗R₁₂と抵抗R₁₃とで分圧される電圧が、トラ
ンジスタQ₆のベースエミツタ間をオンするしき
い値電圧V_BEと抵抗R₁₇の両端電圧V_R17との和よ
りも小さくなると、トランジスタQ₆はオフ、ト
ランジスタQ₅はオンとなる。トランジスタQ₅が
オンであるときには、コンデンサC₄の充電電流
はダイオードD₆およびトランジスタQ₅を介して
抵抗R₁₇にバイパスされるので、高電圧パルス発
生回路１１は動作しない。そして本実施例ではト
ランジスタQ₆がオンする動作電圧Vaは高く設定
し、トランジスタQ₆がオフする停止電圧Veは低
く設定することにより、第７図ａ，ｂに示すよう
なヒステリシス特性を有するようにしているもの
である。

なお上述の各実施例の説明においては、高圧放
電灯２の管電圧Vlaの変化によつて、始動状態か
ら定常点灯状態への移行を検出するようにしてい
るが、高圧放電灯２の管電流Ilaの変化を検出し
て、管電流Ilaが充分に上昇してから高電圧パル
ス発生回路１１を停止させるようにしてもよいも
のである。

〔発明の効果〕

本発明は前記のように構成して成るもので、以
下のような効果を奏する。即ち、一方向の極性は
アーク放電して正常な管電圧に近く、また他方向
の極性はグロー放電していて、無負荷電圧に近い
状態が不安定に続くというような始動直後の半波
放電している場合であつても、 （定常点灯時における管電圧の最大値）＞（トリ
ガ回路の動作を停止させる停止電圧） の関係に設定されており、 （トリガ回路の動作を停止させる停止電圧＞
（管電圧）＞（始動時のアーク放電に移行して完全
に点灯したときにおける管電圧の最大値） の関係を満足するまでは、パルスの発生を停止し
ないので、一旦停止したのち、再度パルスが発生
するという不都合がなくなり、高圧放電灯の始動
時間を実質的に短縮できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な高圧放電灯点灯装置の回路
図、第２図は同上に用いる従来の制御回路部の回
路図、第３図は同上の動作波形図、第４図は第２
図回路を機能的にブロツク化して示したブロツク
図、第５図は従来例の動作説明図、第６図は本発
明の一実施例のブロツク図、第７図は同上の動作
説明図、第８図は本発明の他の実施例の回路図、
第９図は本発明のさらに他の実施例の回路図であ
る。 ２は高圧放電灯、３は制御回路部、１１は高電
圧パルス発生回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧放電灯に印加する高電圧パルスを発生す
   る高電圧パルス発生回路と、前記高圧放電灯に前
   記高電圧パルス発生回路の高電圧パルスを印加さ
   せたり、また高電圧パルスの印加を停止させたり
   する制御回路部とを具備して成る高圧放電灯点灯
   装置において、無負荷時の高圧放電灯の管電圧
   V₀₂と、トリガ回路の動作を開始させる動作電圧
   Vaと、定常点灯時における管電圧の最大値Vb
   と、トリガ回路の動作を停止させる停止電圧Ve
   と、始動時のアーク放電に移行して完全に点灯し
   たときにおける管電圧の最大値Vcとの間に、 V₀₂＞Va＞Vb＞Ve＞Vc の関係が成立するように、前記制御回路部を設定
   したことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。