JPH0693394B2 - 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や高圧ナトリウムラ
ンプ等の高輝度放電灯（HIDランプ）を点灯するのに好
適な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や高圧ナトリウムランプ等
の、いわゆるHIDランプを点灯するための放電灯点灯装
置には、リードピーク（RP）形，コンスタントワッテー
ジ（CW）形，単巻式コンスタントワッテージ（CWA）形
等の進相形安定器が用いられている。

リードピーク形安定器を用いた放電灯点灯装置は、第８
図に示すように、ブリッジギャップによる狭小磁路102
を設けた鉄心101を用い、該鉄心に１次コイル103と２次
コイル104を、狭小磁路102部分に２次コイル104が配置
されるように設けて漏洩変圧器106を構成し、第９図に
示すように、該漏洩変圧器106の２次側にコンデンサ107
を介してランプ108を接続して点灯するように構成され
ている。なお第８図において、105はリークコアを示し
ており、また第９図において、109は電源を示してい
る。

このリードピーク形安定器を用いた放電灯点灯装置にお
いては、漏洩変圧器106の狭小磁路102による局部磁気飽
和によって、第10図に示すような高圧の尖頭形２次電圧
V_2Rを発生させ、この尖頭形２次電圧V_2Rによりランプ10
8を始動させ、電流制限は漏洩変圧器106の２次コイル10
4のインダクタンスとコンデンサ107による容量性インピ
ーダンスで行うようにしている。したがって特別の外部
始動器を用いることなく、始動電圧，再点弧電圧の高い
HIDランプを点灯させることができるようになってい
る。

またCW形安定器及びCWA形安定器を用いた放電灯点灯装
置は、共に第11図（Ａ），（Ｂ）に示すように、リード
ピーク形のものより緩い狭小磁路102a又は102bを形成し
た鉄心101に２次コイルを巻回した複巻式漏洩変圧器106
a又は単巻式漏洩変圧器106bを用い、CW形は第12図に、C
WA形は第13図に示すような回路構成でランプを点灯させ
るものである。なお第12図及び第13図においては、第９
図に示したリードピーク形安定器を用いた放電灯点灯装
置と同一又は同等の部材には同一符号を付して示してお
り、また110は始動器を示している。

このCW形又はCWA形安定器を用いた放電灯点灯装置は、
漏洩変圧器の狭小磁路102a又は102bにより、リードピー
ク形安定器を用いたものよりも緩い磁気飽和を生じさ
せ、第14図に示すような２次電圧V_2Cを発生させてHIDラ
ンプを点灯するものである。始動は外部始動器110によ
る高電圧パルスを利用し、電流制限は同じく容量性イン
ピーダンスで行うもので、外部始動器110と組み合わせ
て比較的低い２次電圧でHIDランプを点灯させるように
したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来の上記リードピーク形,CW形,CWA形安定
器を用いた放電灯点灯装置においては、いずれも第15図
に示すように、２次短絡電流I_S2に比較的長い休止期間
Ｔが現れる。その休止期間Ｔはリードピーク形の場合は
約2ms、CW形及びCWA形の場合は約5msである。そのため
第16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。

リードピーク形安定器を用いた点灯装置において、始動
を容易にし且つ立ち消えを防止するために２次電圧のピ
ーク値を高くするには、２次側電圧を高くする必要があ
り、２次巻線の巻数が多くなってリアクタンス分が増大
し、大型・コスト高となるという問題点が生ずる。

またCW形,CWA形安定器を用いた点灯装置においては、第
17図（Ａ）に示すように波形改善用チョーク111を２次
側に直列に付加すると、２次短絡電流I_S2は第17図
（Ｂ）に示すように改善され、立ち消えやフリッカーを
効果的に防止することができるが、この場合もやはり大
型・コスト高になるという問題点がある。

またこれらの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゜の進相電流なので、始動時には発電機は進相運転
となり制御が困難となる。したがってこの２次短絡１次
電流を定常時入力電流I₁の50〜60％以下にする必要があ
る。しかしながら上記従来の放電灯点灯装置において
は、２次短絡１次電流I_S1と定常時入力電流I₁とはほぼ
同程度であり、したがってこれらの放電灯点灯装置を発
電機と組み合わせて、多数の放電灯を一斉に即時投入さ
せることはできないという問題点がある。

本発明は、従来のリードピーク形,CW形,CWA形等の進相
形安定器を用いた放電灯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、簡単な構成で点灯初期
における２次短絡電流波形並びにランプ電流波形を改善
し、立ち消えやちらつき現象を有効に防止し安定した点
灯を行え、且つ発電機を用いた場合においても即時投入
ができるようにした進相形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、漏洩変圧器のギャップ
を設けていない鉄心部分に１次側コイルを配置し、ギャ
ップを設けている鉄心部分に２次側コイルを配置して、
１次側コイルの一端と２次側コイルの一端とを接続する
と共に、１次側コイルの他端と２次側コイルの他端とを
２次側出力端とし、前記１次側コイルと２次側コイルの
接続点における電圧Vcomと２次無負荷電圧V₀₂との比Vco
m/V₀₂を0.6以上に設定し、且つ漏洩変圧器の１次側にチ
ョークを直列に接続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、２次コイルのインダク
タンスの直線性が、第１図の実線で示す電圧−電流特性
曲線からわかるように、改善され、更に漏洩変圧器の１
次側に接続したチョークによるリアクタンスの増加によ
り、２次短絡電流並びにランプ電流の波形の歪みが少な
くなって電流休止期間がなくなる。したがって再点弧電
圧上昇の高さはチョーク形安定器並に低くなり、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。また１次側に直列接続したチョークにより
リアクタンスが増加するため、２次側のコンデンサ容量
を小さくでき、それによりコンデン電圧が高くなるため
点灯維持電圧（＝コンデンサ電圧V_C−２次無負荷電圧V
₀₂）が高くなり、立ち消え防止性能が更に向上する。

またVcom/V₀₂≧0.6に設定する理由は次のとおりであ
る。すなわち、本発明においては上記のように電流波形
改善のため、ギャップを形成した鉄心部分に２次コイル
を配置しているが、このため２次コイルによる動作時の
発生電圧はかなり低下する。そのためランプ点灯維持と
ランプ始動に必要な２次電圧を得るためには、Vcom/V₀₂
は0.6以上に設定する必要がある。電流波形改善の点か
らは、この比は0.6以下にするのがより好ましいが、必
要な２次電圧の確保が困難になるため、上記のように0.
6以上とする必要がある。なお接続点電圧Vcomは、無負
荷時と負荷時において僅か（例えば2V程度）しか差が現
れないので、無負荷電圧あるいは負荷電圧のいずれの電
圧を対象としてもよい。

また漏洩変圧器の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I₁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用いて動作させる場
合においても、多数の放電灯を一括して即時投入させる
ことが可能となる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第２図は本発明をCWA形
安定器を用いた放電灯点灯装置に適用した実施例の漏洩
変圧器１の構成を示す図である。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、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、第３図の、この構成の漏洩変圧器を用いた放電
灯点灯装置の回路構成図に示すように、２次コイル５の
一端ａは２次側出力端とし、２次コイル５の他端ｂは１
次コイル４の一端ｃと直列に接続し、１次コイル４の他
端ｄは１次及び２次側の共通端子とし、また１次コイル
４の中間タップｅと１次コイル４の他端ｄとの間には小
さなチョーク７を直列接続した電源８が接続されるよう
になっている。なおチョーク７としては、定格入力電流
I₁を流したときのチョーク両端間電圧Vchが、ランプ点
灯時のVed（第３図に示した１次コイル４のe-d間電圧）
の30％以下、すなわち、Vch≦0.3Vedとなる程度のチョ
ークを用いる。

そして１次コイル４と２次コイル５との接続点の電圧、
すなわちb-d間の電圧Vcomと、a-d間の２次無負荷電圧V
₀₂との比Vcom/V₀₂は、0.6以上になるように設計されて
いる。

このように構成された漏洩変圧器１には、前記第３図の
点灯装置の回路構成図に示すように、その２次側にコン
デンサ10を介してランプ11が接続されて点灯されるよう
になっている。なお第３図において、12は始動器で、13
は放電抵抗である。

そしてこのように構成した放電灯点灯装置においては、
従来と同様に、電源８を投入しランプ11に漏洩変圧器１
の２次電圧をコンデンサ10を介して印加すると共に、始
動器12より高圧パルスを印加することにより始動を行
い、始動後はチョーク７及び漏洩変圧器１の２次コイル
５のインダクタンスとコンデンサ10の容量性インピーダ
ンスで限流され、点灯が続行される。

この始動時における２次短絡電流I_S2とランプ電流I_Iを
測定したところ、第４図及び第５図にそれぞれ示すよう
な波形が得られ、電流休止期間がなくなっていることが
確認された。これにより再点弧電圧上昇の高さが低くな
り、その発生期間も短くなり、立ち消えやちらつき現象
は全く発生しなかった。

本発明の上記実施例における２次短絡電流I_S2の波高率
は、1.55〜1.7程度となり、従来のCWA形の安定器を用い
た放電灯点灯装置における２次短絡電流の波高率2.5〜
2.7と比較して、電流波形が格段に改善されていること
がわかる。またランプ電流Ilの波高率も1.45〜1.55程度
で、これも従来のCWA形のもののランプ電流の波高率1.7
〜1.8に比べ改善されている。なお本発明における１次
側のチョーク７を設けない場合においても、２次短絡電
流I_S2及びランプ電流Ilの波形は改善されるが、本発明
のように１次側にチョーク７を設けることにより、リア
クタンスが増加して一層電流波形の改善がなされている
ことが確認された。

また本発明における１次側に接続されたチョークにより
リアクタンスが増加するため、２次側のコンデンサ容量
が小さくなり、それによりコンデンサ電圧が高くなって
点灯維持電圧が高くなるため、立ち消え性能が格段に改
善されている。

リードピーク形安定器を用いた放電灯点灯装置において
立ち消えやちらつき現象を抑えるためには、先に述べた
とおり安定器の２次電圧を高くしなければならないが、
本発明においては立ち消えやちらつきの防止は、電流波
形の改善や点灯維持電圧の改善で行っていて漏洩変圧器
の２次電圧を高くする必要はなく、リードピーク形漏洩
変圧器の２次電圧の70〜75％程度に低く設計することが
できるため、漏洩変圧器を小型，軽量にすることがで
き、リードピーク形のものに比して体積及び重量におい
て、いずれも60〜65％にすることができる。

またランプ点灯安定時におけるランプ電圧Vlとランプ電
流Ilを測定したところ、第６図（Ａ）に示すような波形
が得られた。これを対比するため、従来のCWA形安定器
を用いた放電灯点灯装置におけるランプ電圧波形とラン
プ電流波形を示すと、第６図（Ｂ）に示すような波形で
ある。これらの波形図からわかるように、ランプ電流波
形が改善され、ちらつきのない安定した点灯が行われて
いることがわかる。

また本発明においては１次側に小さなチョークを直列に
接続しているため、始動時の２次短絡１次入力電流（ほ
ぼ90゜の進み電流）I_S1を定常時入力電流（僅かな進み
電流）I₁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て用いた場合においても、
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させることができる。

第７図は、本発明の第２実施例を示す回路構成図であ
る。この実施例は、複巻式の漏洩変圧器を用いるもの
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（漏洩変
圧器の１次側コイル）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を配置して、前記第１の２次コイル5a
と第２の２次コイル5bとを直列接続したもので、この場
合も第１及び第２の２次コイル5a,5bの接続点の電圧Vco
mと２次無負荷電圧V₀₂との比Vcom/V₀₂が0.6以上に設定
するものであり、その他の構成は第１実施例と同様であ
る。そしてこの第２実施例においても、前記第１実施例
と全く同様に動作し、同様の作用効果を奏するものであ
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、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時間
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。まら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。更に１
次側に直列接続した小さなチョークによりリアクタンス
が増加するため、２次側のコンデンサ容量を小さくで
き、それによりコンデンサ電圧が高くなるため点灯維持
電圧が高くなって、立ち消え現象が一層有効に阻止され
る。

また漏洩変圧器の２次コイル配置位置の鉄心にギャップ
を設けること並びに１次側に直列接続したチョークによ
り電流波形を改善して立ち消えやちらつき現象を防止し
ているため、漏洩変圧器の２次電圧を低くすることが可
能となり、したがって該漏洩変圧器の小型，軽量化を計
ることができ、また２次電圧を低く設計できるので、ラ
ンプ点灯時におけるランプ電圧上昇により過入力となる
ような事態の発生を防止することができる。

またVcom/V₀₂≧0.6に設定しているため、ランプ点灯維
持並びにランプ始動に必要な２次電圧を容易に得ること
ができる。

更にまた本発明においては、１次側に小さなチョークを
直列に接続しているため、始動時の２次短絡１次電流を
定常時入力電流の50〜60％程度に容易に設定することが
でき、したがって発電機を電源として用いる場合におい
ても、発電機に障害を与えることなく多数のランプを一
括して投入点灯させることが可能となる等の効果が得ら
れる。

【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に用いる漏洩変
圧器の２次コイルの電圧−電流特性を示す図、第２図
は、本発明の第１実施例の漏洩変圧器の構成を示す概略
図、第３図は、第１実施例の回路構成図、第４図及び第
５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６図（Ａ），（Ｂ）は、本発明
及び従来の放電灯点灯装置におけるランプ電圧，ランプ
電流を示す図、第７図は、本発明の第２実施例の回路構
成図、第８図は、従来のリードピーク形安定器として用
いる漏洩変圧器の構成を示す概略図、第９図は、従来の
リードピーク形安定器を用いた放電灯点灯装置を示す回
路構成図、第10図は、第９図に示した点灯装置における
安定器２次電圧波形を示す図、第11図（Ａ），（Ｂ）
は、従来のCW形又はCWA形安定器に用いる漏洩変圧器の
鉄心構造を示す図、第12図は、従来のCW形安定器を用い
た放電灯点灯装置の回路構成図、第13図は、従来のCWA
形安定器を用いた放電灯点灯装置の回路構成図、第14図
は、第12図及び第13図に示した点灯装置における安定器
２次電圧波形を示す図、第15図は、第９図，第12図及び
第13図に示した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16図は、同じくそのランプ点灯初
期の再点弧電圧上昇波形を示す図、第17図（Ａ），
（Ｂ）は、従来の放電灯点灯装置における２次短絡電流
波形改善手段を示す図及びその改善２次短絡電流波形を
示す図である。 図において、１は漏洩変圧器、２は鉄心、３はギャッ
プ、４は１次コイル、５は２次コイル、７はチョーク、
10はコンデンサ、11はランプを示す。

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、漏洩変圧器のギャップを設けていない鉄心部分に
   １次側コイルを配置し、ギャップを設けている鉄心部分
   に２次側コイルを配置して、１次側コイルの一端と２次
   側コイルの一端とを接続すると共に、１次側コイルの他
   端と２次側コイルの他端とを２次側出力端とし、前記１
   次側コイルと２次側コイルの接続点における電圧Vcomと
   ２次無負荷電圧V₀₂との比Vcom/V₀₂を0.6以上に設定し、
   且つ漏洩変圧器の１次側にチョークを直列に接続したこ
   とを特徴とする放電灯点灯装置。