JPH0646597B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、メタルハライドランプ等の高い始動電圧を
必要とする高圧放電灯の始動及び点灯を確実に且つ安定
に行えるようにした進相形放電灯点灯装置に関する。

〔従来の技術〕 従来、メタルハライドランプ等の始動電圧の高い放電灯
の進相形点灯装置としては、第10図に示すような構成の
ものが知られている。すなわち、リードピーク形より緩
い狭小磁路を形成した鉄心に２次コイルを巻回して構成
した漏洩変圧器101の１次側には電源102を接続し、２次
側には進相用の主コンデンサＣ_Ｍとランプ103を直列接
続した点灯回路に、パルストランスＰ．Ｔと、このパル
ストランスＰ．Ｔの一端に接続したパルス発生用コンデ
ンサＣ_Ｐと、充電抵抗Ｒと、前記パルストランスＰ．Ｔ
の中間タップと前記コンデンサＣ_Ｐとの間にスイッチン
グ素子104を接続してなるパルス発生回路105を介在させ
て接続し、パルス発生用コンデンサＣ_Ｐに充電された電
荷をスイッチング素子104で急激に放電させることによ
り、パルストランスＰ．Ｔの両端間にパルス電圧を誘起
させ、このパルス電圧をランプ103に印加して始動させ
るように構成されている。そして始動後は、漏洩変圧器
101の２次コイルのインダクタンスと主コンデンサＣ_Ｍ
による容量性インピーダンスで限流して点灯を続行する
ようになっている。

また第11図に示すように、同じく漏洩変圧器101の２次
側に進相用コンデンサＣ_Ｍを介してランプ103を接続し
た点灯回路に、グローランプＧＬと抵抗Ｒを直列接続し
た始動器106を用い、グローランプＧＬのスイッチング
動作によりパルス電圧を発生させて、ランプ103に印加
し始動させ点灯するようにした放電灯点灯装置などが知
られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで始動電圧の高い、例えばメタルハライドランプ
を始動点灯させる始動パルスとしては、一般にパルス幅
が0.5〜２msで、パルス高さが700〜1500Ｖのパルスエネ
ルギーの大きなパルスが適している。但しパルス高さが
2000Ｖ以上になると、外球内放電等の弊害が発生するお
それがあるため、パルス高さをあまり高くするのは好ま
しくない。

ところが、上記第10図に示したパルストランスを利用し
た移動器を用いた放電灯点灯装置においては、始動パル
スのパルス高さは十分高くすることができる。しかしな
がらパルス幅は、パルス発生用コンデンサＣ_Ｐの値と、
スイッチング素子104とコンデンサＣ_Ｐ間に接続されて
いるパルストランスＰ．Ｔの巻線によるインダクタンス
L_PTの積に比例するが、前記インダクタンスL_PTが小さい
ため、始動パルスのパルス幅は数１０μｓ程度と非常に
狭く、パルスエネルギーが小さいため、安定した始動を
行わせるの困難である。

また、緩い狭小磁路を形成した漏洩変圧器を直列コンデ
ンサと組み合わせて進相形安定器を構成している場合、
始動時における２次短絡電源I_S2には、第12図に示すよ
うに、比較的長い休止期間Ｔが現れる。そのため第13図
に示すように、ランプ点灯初期における各半サイクルの
再点弧電圧上昇ｈが高くなり、その発生時間ｔも比較的
長くなり、ランプの立ち消えが発生したり、フリッカー
と称するちらつき現象が生じ易いという欠点がある。

また、第11図に示した、グローランプからなる始動器を
用いた放電灯点灯装置においては、始動パルスのパルス
幅が極めて小さいばかりでなく、グローランプのスイッ
チング動作が不安定のため、パルス発生が一定せず、ラ
ンプの始動が不安定であり、またグローランプの経時変
化により、グローランプのスイッチングの切れが悪化
し、パルス高さも低減するという欠点がある。更にラン
プ点灯初期においては、前記第10図に示した放電灯点灯
装置と同様に、ランプの立ち消えやフリッカー現象が生
じ易いという問題点がある。

本発明は、従来のメタルハライドランプ等の始動電圧の
高い放電灯の進相形点灯装置における上記問題点を解決
するためになされたもので、パルス幅が広くパルス高さ
の十分な始動パルスを容易に発生させて確実に始動させ
ると共に、ランプ点灯初期における立ち消えやフリッカ
ー現象等が発生しないようにした放電灯点灯装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記問題点を解決するため、本発明は、漏洩変圧器の２
次側にコンデンサを介して放電灯を接続して点灯させる
進相形放電灯点灯装置において、２次コイル配置位置の
鉄心にギャップを設けて漏洩変圧器を構成し、放電灯と
並列に、パルス発生用コンデンサとダイオードとの直列
回路と該ダイオードに並列に接続したスイッチング素子
破壊防止用リアクタンスとスイッチング素子の直列回路
とからなる始動器を配設して構成するものである。

このように構成することにより、始動器に正の半波が印
加されたときには、ダイオードを通してパルス発生用コ
ンデンサが充電され、次いで負の半波が印加されたとき
には、半波電圧とパルス発生用コンデンサの充電電圧と
は破壊防止用リアクタンスを介してスイッチング素子に
印加される。パルス発生用コンデンサの充電電圧と半波
電圧との和がスイッチング素子の動作電圧を越えると、
スイッチング素子が導通し、スイッチング素子，漏洩変
圧器のコイル，主コンデンサ，パルス発生用コンデン
サ，破壊防止用リアクタンスの閉回路が形成されて、パ
ルス発生用コンデンサの充電電荷が急激に放電する。こ
れにより漏洩変圧器の２次コイルに高圧パルスが発生
し、ランプに印加されて始動が行われる。

この際、始動パルスの高さは、スイッチング素子の動作
電圧により十分な値に設定される。一方、パルス幅は漏
洩変圧器の２次コイルのインダクタンスとパルス発生用
コンデンサの値の積により設定されるが、本発明は上記
のように、漏洩変圧器がギャップを形成した鉄心に２次
コイルを配置して構成しているため、局部磁気飽和はな
く２次コイルのインダクタンスの直線性が改善されると
共に、僅かながら局部磁気飽和のある狭小磁路をもつ漏
洩変圧器の２次コイルに比べ大なるインダクタンスをも
たせることができる。

したがって始動パルスのパルス幅を容易に広くすること
ができて、大なるパルスエネルギーで確実な始動を行わ
せることはできる。更に２次コイルのインダクタンスの
直線性が改善されているため、始動時における２次短絡
電流並びにランプ電流波形の歪みが少なくなって電流休
止期間がなくなり、それによりランプ点灯初期における
再点弧電圧上昇は低くなり、発生する期間も短くなって
立ち消えやちらつき現象は有効に防止される。したがっ
て放電灯の始動から定常点灯に亘るまで安定した動作を
行わせることができる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明を単巻
式漏洩変圧器と直列コンデンサとを組み合わせた進相形
放電灯点灯装置に適用した回路構成を示す図である。１
は漏洩変圧器で、第２図に示すように構成されている。
すなわち、鉄心２の中央脚鉄心２ａの一部にはギャップ
３が形成されており、該ギャップ３が設けられていない
中央脚鉄心２ａ部分には１次コイル４が配置され、ギャ
ップ３が設けられている中央脚鉄心２ａ部分には２次コ
イル５が配置されている。なお６は鉄心の窓部に設けら
れているリークコアである。

ギャップ３の長さは、通常用いられている漏洩変圧器に
おける一般的な設計条件において、0.5〜５mm程度で、
好ましくは３〜４mmに設定される。またギャップ３との
関係においては、リークコア６の寸法の一例を示すと、
幅は鉄心窓幅の90％以下で、積み厚は鉄心窓幅の75％以
上に設定される。

そして、このように構成した漏洩変圧器１の１次コイル
４の一端ａとその中間タップｂとの間に電源７を接続
し、１次コイル４の他端ｃは２次コイル５の一端ｄと直
列に接続し、２次コイル５の他端ｅと１次コイル４の一
端ａ間には主コンデンサＣ_Ｍとその放電抵抗Ｒ_Ｈの並列
回路を介してメタルハライドランプ等の高圧ランプ８が
接続されている。そしてランプ８と並列に、パルス発生
用コンデンサＣ_ＰとダイオードＤの直列回路と、該ダイ
オードＤに並列に接続した、ＳＳＳ素子等の双方向性二
端子半導体スイッチング素子９とその破損防止用リアク
タンス10の直列回路とからなる始動器11が接続されてい
る。

このように構成された放電灯点灯装置において、電源７
が投入され、始動器11に正の半波が印加されると、パル
ス発生用コンデンサＣ_ＰにダイオードＤを通して充電電
流が流れ充電される。次いで始動器11に負の半波が印加
されると、パルス発生用コンデンサＣ_Ｐの充電電圧に負
の半波電圧が加わった電圧がスイッチング素子９に印加
される。この電圧がスイッチング素子９のブレークオー
バ電圧V_BOに達すると、スイッチング素子９が導通す
る。これにより、スイッチング素子９，漏洩変圧器１の
１次及び２次コイル４，５，主コンデンサＣ_Ｍ，パルス
発生用コンデンサＣ_Ｐ，破壊防止用リアクタンス10の閉
回路が形成され、パルス発生用コンデンサＣ_Ｐの充電電
荷が急激に放電する。これによって、漏洩変圧器１の２
次コイル５にパルス電圧は発生し、ランプ８に印加され
てランプ８が始動する。この始動パルスＰ発生時におけ
る２次無負荷電圧V₀₂を第３図に示す。ランプ８が始動
すると、漏洩変圧器１の２次コイル５のインダクタンス
と、主コンデンサＣ_Ｍの容量性インピーダンスで限流さ
れ、点灯が続行される。

ところで上記始動器11により発生する始動パルスＰのパ
ルス高さＨは、始動器11のスイッチング素子９のブレー
クオーバ電圧V_BOの値により設定される。ブレークオー
バ電圧V_BOの値を変えると、始動器11における半波倍電
圧波形とブレークオーバ電圧V_BOとの関係を示す第４図
からわかるように、ブレークオーバ電圧V_BOがV_BO1からV
_BO2，V_BO3，V_BO4にように順次大なるにしたがって、パ
ルス発生用コンデンサＣ_Ｐへの充電が進み、パルス高さ
Ｈの高い始動パルスＰが得られる。

一方、パルス幅Ｗは、漏洩変圧器１の２次コイル５のイ
ンダクタンスとパルス発生用コンデンサＣ_Ｐの値の積に
より設定されるが、本発明においては、漏洩変圧器１の
２次コイル５はギャップを設けた鉄心上に配置されてい
るため、２次コイルのインダクタンスは大になると共に
その直線性が改善されている。したがってパルス幅の広
いエネルギーの大なる始動パルスを発生させることがで
きる。

始動パルスの具体例を示すと、２次無負荷電圧V₀₂＝330
Ｖ，Ｃ_Ｐ＝１μＦ，スイッツチング素子のV_BO＝780Ｖと
した場合、パルス高さＨ＝900Ｖ，パルス幅Ｗ＝1.6〜2.
1msの始動パルスが得られた。

始動器11の動作と同期してランプ８が始動し、２次側が
短絡状態になる場合があり、その場合には始動器11のス
イッチング素子９にパルス発生用コンデンサＣ_Ｐからの
急激な放電電流が流入し、スイッチング素子９が破損す
るおそれが生ずるが、本発明においては、スイッチング
素子９と直列に破損防止用リアクタンス10が配置されて
いるので、短絡電流は阻止され、スイッチング素子９の
破損を防止することができる。

また始動時には、漏洩変圧器１の２次コイル５のインダ
クタンスの直線性が改善されているため、第５図及び第
６図に示すように、２次短絡電流I_S2並びにランプ電流
Ｉｌの波形の歪みが少なくなって電流休止期間がなくな
る。したがって点灯初期における再点弧電圧上昇ｈが低
くなり、発生する期間ｔも短くなって、立ち消えやちら
つき現象は有効に防止され、始動から定常点灯に至るま
で安定した動作を行わせることができる。

第７図は、本発明の他の実施例を示す回路構成図であ
る。この実施例は、本発明をセミ複巻式の漏洩変圧器と
直列コンデンサを組み合わせた進相形放電灯点灯装置に
適用したものである。21はセミ複巻式漏洩変圧器で、ギ
ャップの設けられていない中央脚鉄心部分に１次コイル
４ａと通常の変圧器用の第１の２次コイル５ａとを巻き
込んで配置し、ギャップの設けられている中央脚鉄心部
分には、本来の漏洩変圧器用２次コイル５ｂを配置した
ものである。そして両２次コイル５ａ，５ｂを直列接続
し、直列接続した両２次コイル５ａ，５ｂの両端間に直
列主コンデンサＣ_Ｍを介してランプ８を接続し、ランプ
８と並列に始動器11を接続したもので、前記第１実施例
と同様に動作し、同様な作用効果が得られるものであ
る。

第８図は、本発明の更に他の実施例を示す回路構成図で
ある。この実施例は、本発明を、完全複巻式の漏洩変圧
器と直列コンデンサを組み合わせた進相形放電灯点灯装
置に適用したものである。図において、31は完全複巻式
漏洩変圧器で、ギャップの設けられていない中央脚鉄心
部分に１次コイル31aを配置し、このギャップの設けら
れていない中央脚鉄心部分とギャップの設けられている
中央脚鉄心部分に跨がって２次コイル31bを配置したも
のである。そして２次コイル31bの両端間に主コンデン
サＣ_Ｍとその放電抵抗Ｒ_Ｈの並列回路を介してランプ８
を接続し、ランプ８と並列に始動器11を接続したもので
あり、前記第１及び第２実施例と同様にパルス幅の広い
始動パルスを発生してメタルハライドランプ等の始動電
圧の高い放電灯を確実に始動させると共に、点灯初期に
おける立ち消えやちらつき現象を有効に防止して安定し
た点灯を行わせることができる。

第９図は、本発明の更に他の実施例を示す回路構成図で
ある。この実施例は、第１図に示した第１実施例におい
て、漏洩変圧器１の１次側にチョーク12を直列接続して
構成したものである。この実施例によれば、前記第１実
施例の作用効果の他に、次のような作用効果を奏するも
のである。すなわち、漏洩変圧器１の１次側に直列接続
したチョーク12によりリアクタンスが増加するため、一
層電流波形が改善されると共に、２次側の主コンデンサ
Ｃ_Ｍの容量を小さくでき、それにより主コンデンサ電圧
が高くなるため、点灯維持電圧（＝主コンデンサ電圧Ｖ
_Ｃ−２次無負荷電圧V₀₂）が高くなり、立ち消え防止性
能が更に向上できる。

また一般に進相形安定器を用いた放電灯点灯装置を発電
機を用いて駆動する場合、２次短絡１次電流I_S1は、ほ
ぼ90°の進相形電流なので、始動時には発電機は進相形
運転となり制御が困難となる。したがって２次短絡１次
電流I_S1を定常時入力電流Ｉ_１の50〜60％以下にする必
要がある。本実施例においては、漏洩変圧器１の１次側
に直列にチョークを接続しているため、始動時の入力電
流すなわち２次短絡１次電流I_S1を、定常時入力電流Ｉ
_１の50〜60％程度に容易に設定することができる。した
がって発電機を電源とした場合においても、発電機にト
ラブルを発生させず、多数のランプを一括して電源に投
入して点灯することができる。

また、この実施例は単巻式の漏洩変圧器を用いるばかり
でなく、セミ複巻式あるいは完全複巻式の漏洩変圧器を
用いたものにも勿論適用できるものである。

上記各実施例では、始動器を構成するスイッチング素子
としてＳＳＳ素子の如き双方向性二端子半導体スイッチ
ング素子を用いたものを示したが、スイッチング素子と
してはＳＣＲやトライアック等を用いることもできる。

また上記各実施例において、主コンデンサＣ_Ｍと始動器
のパルス発生用コンデンサＣ_Ｐを、３端子付コンデンサ
として一体化することにより、始動器の小型・軽量化と
コストの低減化を計ることができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、漏洩変圧器のギャップを設けた鉄心に配置した２次
コイルの大なるインダクタンスにより、パルス幅の広い
始動パルスを発生させることができ、大なる始動エネル
ギーで始動電圧の高い高圧放電灯を確実且つ安定に始動
させることができる。また漏洩変圧器の２次コイルのイ
ンダクタンスの直線性が改善されるため、始動時の２次
短絡電流及びランプ電流の波形が改善され、電流休止期
間がなくなり、したがってランプ点灯初期における各半
サイクルの再点弧電圧上昇の高さ及び発生期間が、それ
ぞれ低く、短くなり、立ち消えやちらつき現象が有効に
防止される。またランプ点灯時の再点弧電圧が低くなる
ため、ランプの電極における熱電子衝撃等も少なくな
り、ランプの長寿命化を計ることができる。

また始動が容易になるため漏洩変圧器の２次電圧を低く
することが可能となり、したがって漏洩変圧器の小型，
軽量化を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る放電灯点灯装置の第１実施例を
示す回路構成図、第２図は、その漏洩変圧器の構成を示
す概略図、第３図は、始動パルス発生時の２次無負荷電
圧波形を示す図、第４図は、半波倍電圧波形とスイッチ
ング素子のブレークオーバ電圧との関係を示す図、第５
図及び第６図は、第１実施例における２次短絡電流波形
及びランプ電流波形を示す図、第７図は、本発明の第２
実施例を示す回路構成図、第８図は、本発明の第３実施
例を示す回路構成図、第９図は、本発明の第４実施例を
示す回路構成図、第10図及び第11図は、従来の放電灯点
灯装置を示す回路構成図、第12図は、従来の放電灯点灯
装置における２次短絡電流波形を示す図、第13図は、同
じくランプ点灯初期の再点弧電圧上昇波形を示す図であ
る。 図において、１は漏洩変圧器、３はギャップ、４は１次
コイル、５は２次コイル、８はランプ、９はスイッチン
グ素子、10はスイッチング素子破壊防止用リアクタン
ス、11は始動器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】漏洩変圧器の２次側にコンデンサを介して
   放電灯を接続して点灯させる進相形放電灯点灯装置にお
   いて、２次コイル配置位置の鉄心にギャップを設けて漏
   洩変圧器を構成し、放電灯と並列に、パルス発生用コン
   デンサとダイオードとの直列回路と該ダイオードに並列
   に接続したスイッチング素子破壊防止用リアクタンスと
   スイッチング素子の直列回路とからなる始動器を配設し
   たことを特徴とする放電灯点灯装置。