JPH06208893A

JPH06208893A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH06208893A
Application number: JP273393A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Ishibashi; 橋弘孝石
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】回路構成を複雑化することなしに、容易にホ
ット再始動を可能にする放電灯点灯装置を得る。【構成】第１の放電手段（70）は放電灯（ 100）にグ
ロー放電を生じさせる。第２の放電手段（30，50）は放
電灯（ 100）にアーク放電を生じさせる。放電制御手段
（80）は、始動時にグロー放電からアーク放電へ移行さ
せ、消灯時にアーク放電からグロー放電へ移行させると
共に、所定の時間だけグロー放電を持続させるように第
１及び第２の放電手段（70，30，50）を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水銀高圧放電灯のよう
な高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水銀高圧放電灯は、始動のための高い電
圧によるグロー放電状態から点灯を維持するための低い
電圧によるアーク放電状態へ移行して点灯させる。この
場合、始動時は常温であるため、ランプ内のアマルガム
の蒸気圧は低圧であるが、放電開始と共に、放電電流に
よって温度が上昇し高圧となって発光する。

【０００３】このため、消灯直後はランプ内の蒸気圧が
非常に高い状態で放電路が跡切れてしまうことになる。
この状態では再放電させ難いため、再点灯するには管壁
の温度がある程度下がるまで待たなければならなかっ
た。

【０００４】近年、消灯直後であっても再始動させる、
いわゆる、ホット再始動回路が、例えば、特開平2-2881
98号公報や特開平3-403948号公報等に開示されている。
これらのホット再始動回路はいずれも高電圧、大電流の
電力を投入するものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したホット再始動
回路を有する放電灯点灯装置にあっては、一度に大電力
を供給するようにしているため、回路構成が複雑化する
という問題があった。

【０００６】この発明は、上記の問題点を解決するため
になされたもので、回路構成を複雑化することなしに、
容易にホット再始動を可能にする放電灯点灯装置を得る
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、放電灯にグロ
ー放電を生じさせる第１の放電手段と、放電灯にアーク
放電を生じさせる第２の放電手段と、始動時にグロー放
電からアーク放電へ移行させ、消灯時にアーク放電から
グロー放電へ移行させると共に、所定の時間だけグロー
放電を持続させるように第１及び第２の放電手段を制御
する放電制御手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】この発明においては、消灯時にアーク放電から
グロー放電へ移行させると共に、所定の時間だけグロー
放電を持続させるようにしたので、このグロー放電中に
点灯操作すれば、特に、高電圧、大電流の電力を投入す
る回路がなくとも容易にホット再始動させることができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図１はこの発明の一実施例の構成を示す
回路図である。同図において、商用交流電源10に整流回
路20が接続されている。商用交流電源10は50Hzまたは60
HzのAC100Ｖの電圧を供給するもので、整流回路20は２
個のダイオード及び２個のコンテンサをブリッジ接続し
て倍電圧の脈流に変換するものである。整流回路20の出
力端には脈流を平滑して直流にする平滑コンデンサ25
と、平滑された直流を入力するチョッパ30が接続されて
いる。

【００１０】チョッパ30は、サイリスタやトランジスタ
等のスイッチング素子でなり、チョッパ制御回路120 に
よって生成されたオンオフ信号をゲート端子に受けて、
直流電圧をパルス状の電圧に変換して出力するものであ
る。このとき、チョッパ制御回路120 は、放電制御信号
Ｑによって動作すると共に、チョッパ30の出力側に設け
られた電流検出器110 の電流検出値が、予め設定した値
になるように、例えば、オフ期間を変えたオンオフ信号
を作成するものである。従って、チョッパ30からは予め
設定された電流が出力される。

【００１１】また、チョッパ30の出力側には直流リアク
トル40が接続されており、平滑化された直流電流がイン
バータ回路50に送り込まれるようになっている。なお、
チョッパ30と並列にフライホィールダイオード45が接続
されており、このフライホィールダイオード45は直流リ
アクトル40に蓄えられたエネルギーを放出させるもので
ある。

【００１２】インバータ回路50は、チョッパ30から出力
された直流を、50Hz〜120Hz の交流に変換する直流交流
変換器である。これは４個のスイッチングトランジスタ
TR₁，TR₂，TR₃，TR₄を単相ブリッジ接続し、かつ、
各スイッチングトランジスタTR₁，TR₂，TR₃，TR₄に
逆流阻止用のダイオードＤ₁，Ｄ₂，Ｄ₃，Ｄ₄を逆並
列接続して構成されている。

【００１３】また、インバータ回路50には、各スイッチ
ングトランジスタTR₁及びTR₄と、TR₂及びTR₃とを交
互に所定周波数でオンオフ制御するインバータ制御回路
60が接続されている。インバータ制御回路60は、放電制
御信号Ｒによって動作すると共に、図示省略の発振器で
所定の周波数の矩形波を作成し、この矩形波をスイッチ
ングトランジスタTR₁，TR₂，TR₃，TR₄に送ることに
より、インバータ回路50から矩形波の交流を出力させる
ものである。

【００１４】インバータ回路50の出力端子には、高圧放
電灯100 が接続されている。高圧放電灯100 は、例え
ば、水銀高圧放電灯であり、50Hz〜120Hz の周波数で点
灯させることに適したものである。なお、インバータ回
路50の正負出力端子間には、高圧放電灯100 に加えられ
る後述する高圧パルスの影響を除去するバイパスコンデ
ンサ55も接続されている。

【００１５】一方、高圧放電灯100 に高電圧を印加する
高電圧発生回路70が設けられている。この高電圧発生回
路70は、スイッチ動作をするイグナイタオンオフ回路71
と、発振回路72と、圧電トランス73とで構成されてい
る。このうち、イグナイタオンオフ回路71は、放電制御
信号Ｐによってオンオフ制御されるもので、オン時には
平滑コンデンサ25で平滑化された直流電圧を発振回路72
に供給するものである。発振回路72は、直流電圧が供給
されたとき、圧電トランス73に固有の共振周波数に一致
する交流電圧を発生して圧電トランス73の一次側に印加
するものである。圧電トランス73は、一次側に交流電圧
を印加して共振振動したとき、二次側に高圧パルスを発
生して高圧放電灯100 に印加するものである。因みに、
圧電トランス73は、圧電セラミックに電圧を加えると機
械歪みを生じるという現象、及び機械振動を圧電セラミ
ックに加えると起電力を生じるという現象を、一体の固
体の中で併せて利用し、昇圧特性を得るものである。

【００１６】また、整流回路20の出力側に放電制御回路
80が接続されている。この放電制御回路80は直流電圧に
よって動作する複数のタイマを有し、メインスイッチ１
に応動して放電制御信号Ｐ，Ｑ，Ｒを出力してそれぞれ
イグナイタオンオフ回路71、チョッパ制御回路120 及び
インバータ制御回路60に加えるものである。

【００１７】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて、図２をも参照して以下に説明する。先ず、商用
交流電源10の交流は、整流回路20によって倍電圧整流さ
れて脈流となる。この脈流は平滑コンデンサ25により平
滑されて直流としてチョッパ30に供給される他、動作電
源として高電圧発生回路70及び放電制御回路80等に供給
される。放電制御回路80はメインスイッチ１がオン操作
されたとき、非アクティブ状態（論理レベルの「Ｌ」に
対応し、以下、単に「Ｌ」という）からアクティブ状態
（論理レベルの「Ｈ」に対応し、以下、単に「Ｈ」とい
う）に変化する放電制御信号Ｐ，Ｑ，Ｒを発生してイグ
ナイタオンオフ回路71、チョッパ制御回路120及びイン
バータ制御回路60に加える。

【００１８】そして、イグナイタオンオフ回路71は放電
制御信号Ｐが「Ｈ」のとき、平滑コンデンサ25で平滑し
て得られた直流を発振回路72に供給する。これによっ
て、発振回路72は発振して、圧電トランス73に固有の共
振周波数に一致する交流電圧を圧電トランス73の一次側
に印加する。このとき、圧電トランス73は共振振動し、
その二次側に高圧放電灯100 を始動させるに必要な高電
圧を発生する。この結果、高圧放電灯100 にはグロー放
電が生起される。なお、放電制御信号Ｐは比較的短時間
にて「Ｌ」にされる。

【００１９】また、「Ｈ」の放電制御信号Ｑが加えられ
たときにチョッパ制御回路120 は動作を開始し、チョッ
パ30は、インバータ回路50に入力される電流値が予め設
定した値になるようにオン、オフせしめられる。

【００２０】さらに、「Ｈ」の放電制御信号Ｒが加えら
れたときに、インバータ制御回路60は点灯及び点灯維持
のための交流が高圧放電灯100 に供給されるようにイン
バータ回路50を制御する。この場合、インバータ制御回
路60は単相ブリッジ接続された４個のスイッチングトラ
ンジスタTR₁，TR₂，TR₃，TR₄のうち、スイッチング
トランジスタTR₁及びTR₄と、TR₂及びTR₃とを交互に
所定周波数でオンオフ制御する。これによって、高圧放
電灯100 にアーク放電が生起されてその状態が維持され
ると共に、高圧放電灯100 の点灯状態が維持される。

【００２１】次に、メインスイッチ１をオフ操作した場
合には、放電制御回路80は即時に放電制御信号Ｐを
「Ｈ」にし、若干の時間遅れを以て放電制御信号Ｑ及び
Ｒを「Ｌ」にし、さらに、所定の時間、例えば、５分を
経過した段階で放電制御信号Ｐを「Ｌ」にする。しかし
て、メインスイッチ１をオフ操作した時点で高電圧発生
回路70が動作してグロー放電を生じさせ、これに僅か遅
れた時点でチョッパ30及びインバータ回路50によるアー
ク放電が停止せしめられて消灯され、さらに、消灯から
所定時間が経過するまでグロー放電が継続する。

【００２２】図２は放電制御信号Ｐ，Ｑ，Ｒの状態変化
を示すタイムチャートである。すなわち、放電制御信号
Ｐはメインスイッチがオン操作された時刻ｔ₁にて
「Ｌ」から「Ｈ」に変化し、時刻ｔ₃にて「Ｈ」から
「Ｌ」に変化する。従って、この時刻ｔ₁から時刻ｔ₃
まで高電圧発生回路70が動作して高圧放電灯100 内にグ
ロー放電を生じさせる。また、メインスイッチがオン操
作された時刻ｔ₁から僅かに遅れた時刻ｔ₂にて、放電
制御信号Ｑ及びＲは共に「Ｌ」から「Ｈ」に変化する。
これによってチョッパ30及びインバータ回路50が動作し
て高圧放電灯100 にアーク放電を生じさせ、これを点灯
状態に保持する。そして、時刻ｔ₄にてメインスイッチ
がオフ操作されると、放電制御信号Ｐは「Ｌ」から
「Ｈ」に変化し、時刻ｔ₆まで「Ｈ」に保持される。こ
の間、高圧放電灯100 内はグロー放電が継続する。ま
た、時刻ｔ₄にてメインスイッチがオフ操作されてから
僅かの時間を経過した時刻ｔ₃で放電制御信号Ｐ及びＱ
は共に「Ｌ」に変化し、この時点にてアーク放電が停止
すると共に、高圧放電灯100 は消灯せしめられる。この
場合、時刻ｔ₅から時刻ｔ₆までの時間Ｔは略５分程度
に設定される。

【００２３】かくして、高圧放電灯100 を消灯させた
後、約５分間はグロー放電状態が維持されるため、この
間にメインスイッチ１をオン操作すれば直ぐにアーク放
電が生起され、特別な高電圧大電流の電源を設けなくと
も、ホット再始動が可能となる。

【００２４】ここで、高電圧発生回路70を第１の放電手
段、チョッパ30及びインバータ回路50を第２の放電手段
とすれば、放電制御回路80は、始動時にグロー放電から
アーク放電へ移行させ、消灯時にアーク放電からグロー
放電へ移行させると共に、所定の時間だけグロー放電を
持続させるように制御する放電制御手段となって、本発
明と対応している。

【００２５】図３は本発明の他の実施例の構成を示す回
路図である。図中、図１と同一又は同効の要素には同一
の符号を付してその説明を省略する。これは前述の高電
圧発生回路70の機能を、リアクトル93及びコンデンサ94
でなる共振回路に持たせたものである。インバータ回路
91及びインバータ制御回路92は、放電制御信号Ｓが
「Ｈ」であるか「Ｌ」であるかによって周波数の異なる
交流電圧を出力する。すなわち、放電制御信号Ｓが
「Ｈ」のとき周波数がｆ₀の交流電圧を出力し、放電制
御信号Ｓが「Ｌ」のときにはこれよりも格段に低い周波
数ｆ₁の交流電圧を出力する二つのモードを有してい
る。この場合、ｆ₁：ｆ₀は１：２〜３程度に選定され
ている。一方、リアクトル93及びコンデンサ94でなる共
振回路は周波数ｆ₀に共振するように選ばれており、周
波数ｆ₀の交流電圧に共振したときコンデンサ94の両端
に高電圧を発生させて高圧放電灯100 にグロー放電を生
じさせ、反対に、周波数ｆ₁の交流電圧に対して低電圧
を発生させて高圧放電灯100 にアーク放電を生じさせ
る。なお、共振時に高圧放電灯100 に流れる電流はリア
クトル93によって低く抑えられるが、周波数ｆ₁による
非共振時にはリアクトル93のインピーダンスが低下する
ために比較的大きな電流が供給され、これによってアー
ク放電状態を維持させることができる。

【００２６】しかして、この実施例は、インバータ回路
91と、リアクトル93及びコンデンサ94でなる共振回路と
に、放電灯にグロー放電を生じさせる機能と、アーク放
電を生じさせる機能との両方を持たせたものと言える。

【００２７】図４は放電制御回路80から出力される放電
制御信号Ｑ及びＳの変化を示すタイムチャートである。
すなわち、時刻ｔ₁にてメインスイッチをオン操作する
と、これ応じて放電制御信号Ｑ及びＳの両方が「Ｈ」に
される。従って、チョッパ制御回路120 によってチョッ
パ30が駆動されると共に、インバータ回路91が周波数ｆ
₀の交流電圧を出力するため、高圧放電灯100 にグロー
放電を生じさせる。時刻ｔ₁から僅かな時間を経過した
時刻ｔ₂にて放電制御信号Ｓは「Ｈ」から「Ｌ」に変え
られる。このとき、インバータ回路91は周波数がｆ₁の
交流電圧を発生して高圧放電灯100 にアーク放電を生じ
させ、これを点灯する。そして、時刻ｔ₃にてメインス
イッチがオフ操作されたとすると、これよりも僅かに遅
れた時刻ｔ₄にて、放電制御信号Ｓは再び「Ｈ」にされ
る。そして、Ｔ時間、例えば、５分を経過した段階にて
この放電制御信号Ｓは「Ｌ」にされ、これと同時に放電
制御信号Ｑも「Ｌ」にされる。よって、時刻ｔ₄から時
刻ｔ₅まで高圧放電灯100にグロー放電を生じさせるこ
とができる。

【００２８】かくして、図３に示した実施例によって
も、始動時にグロー放電からアーク放電へ移行させ、消
灯時にアーク放電からグロー放電へ移行させると共に、
所定の時間だけグロー放電を持続させるように制御する
ことができる。

【００２９】なお、図３に示した実施例においては、周
波数ｆ₁の交流電圧によって点灯状態を維持したが、音
響共鳴現象を回避するために、周波数ｆ₁の交流電圧の
代わりに、周波数ｆ₁を中心周波数とするＦＭ変調波を
用いるようにしてもよい。

【００３０】なおまた、本発明は水銀高圧放電灯に適用
を限定されるものではなく、例えば、キセノンランプ、
高圧ナトリウムランプ等にも適用可能であることは言う
までもない。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように本発
明によれば、始動時にグロー放電からアーク放電へ移行
させ、消灯時にアーク放電からグロー放電へ移行させる
と共に、所定の時間だけグロー放電を持続させるように
制御するので、回路構成を複雑にすることなく、容易に
ホット再始動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す回路図。

【図２】本発明の一実施例の動作を説明するためのタイ
ムチャート。

【図３】本発明の他の実施例の構成を示す回路図。

【図４】本発明の他の実施例の動作を説明するためのタ
イムチャート。

【符号の説明】

１メインスイッチ３０チョッパ５０インバータ回路６０インバータ制御回路７０高電圧発生回路８０放電制御回路９０ＦＭ変調回路１００高圧放電灯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電灯にグロー放電を生じさせる第１の放
電手段と、前記放電灯にアーク放電を生じさせる第２の
放電手段と、始動時にグロー放電からアーク放電へ移行
させ、消灯時にアーク放電からグロー放電へ移行させる
と共に、所定の時間だけグロー放電を持続させるように
前記第１及び第２の放電手段を制御する放電制御手段と
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。