JPH08124693A - 放電灯用の調光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】広い範囲の調光が可能で、しかも、連続調光が
可能な放電灯用の調光装置を提供する。 【構成】調光装置としてのインバータ１は、単相の商用
電源２から交流入力２ａの供給を受けて、出力電圧Ｖ_i
の値が一定で、出力周波数Ｆ_i の値が連続して可変であ
る交流出力１ａを出力する。この出力１ａは、安定器４
を介して放電灯３に供給される。なお、インバータ１の
出力１ａは、その出力電圧Ｖ_i 値を，交流入力２ａの電
圧値が変動したとしても交流入力２ａの定格電圧Ｖ_C の
値に等しく、また、周波数Ｆ_i 値の最低値を，交流入力
２ａの定格周波数Ｆ_C の値に等しく設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、メタルハライドラン
プ，高圧水銀灯等の放電灯の調光に用いられる調光装置
に係わり、放電灯を連続調光すると共に、調光時に放電
灯が安定に発光できるように改良したその構成に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプ，高圧水銀灯等の
放電灯は、発光効率の高い光源であり、広い面積を照明
する場合のように大きい光度を必要とする照明用として
広く使用されている。これ等の放電灯においては、よく
知られたその特有の性質から、始動時には点灯動作時と
比較して高い電圧を必要とするものである。このため、
点灯動作時の放電灯において，その電圧値と電流値との
関係を安定化させる役目を果たさせると共に、始動時の
放電灯に高い電圧を与えるようにするために、放電灯に
は漏洩変圧器等のリアクタンス成分を持つ安定器が必ず
付属されている。

【０００３】電源として一定電圧値と一定周波数値を持
つ交流電源である商用電源を用いて動作される放電灯に
おいて、この放電灯の光度値の調整，いわゆる調光を行
うに当たっては、従来例においては、例えば、安定器に
タップを設けるとか、タップ付きの変圧器等を放電灯が
備える安定器と商用電源との間に介挿して，安定器に与
える入力電圧値を変化させることで行われている。これ
は、点灯時の放電灯の光度値は、放電灯に通流する電流
値が小さいほど低減し、この放電灯に通流する電流値
は、放電灯に与えられる電圧値が低いほど低減するとい
う、点灯動作時における放電灯の公知の特性を利用した
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る放電灯用の調光装置においては、放電灯の調光は可能
なのであるが、より良質な照明が求められるようになっ
てきている近年においては、次記することが問題となっ
てきている。すなわち、 タップ付きの変圧器等を介して給電される安定器から
出力されて放電灯に与えられる電圧、または、タップ付
き安定器から出力され放電灯に与えられる電圧は、その
電圧値が不連続であるので、連続した調光が要求される
場合には対応できない。

【０００５】放電灯の光度値を大幅に下げるために放
電灯に与える電圧値を大幅に下げると、放電灯の発光が
不安定（いわゆる、ちらつきが発生する。）となるの
で、放電灯の調光を可能とする範囲が狭い。この発明
は、前述の従来技術の問題点に鑑みなされたものであ
り、その目的は、広い範囲の調光が可能であり、しか
も、この広い調光範囲に対して連続調光が可能な放電灯
用の調光装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）商用電源を入力して、リアクタンス成分を持つ安定
器を備える放電灯に、安定器を介して可変電圧を供給す
る放電灯用の調光装置において、調光装置は、その出力
周波数値が連続して可変するインバータである構成とす
ること、または、 ２）前記１項に記載の手段において、インバータの出力
電圧値は、インバータの出力周波数値のいかんに関わら
ず一定値であると共に，商用電源の電圧値が変動しても
一定値に維持される構成とすること、または、 ３）前記１項に記載の手段において、インバータの出力
電圧値は、インバータの出力周波数値に対応させた値で
あると共に，商用電源の電圧値が変動しても一定値に維
持される構成とすること、さらにまたは、 ４）前記１項から３項までのいずれかに記載の手段にお
いて、放電灯の始動時においては、インバータの出力周
波数値，出力電圧値は、商用電源の定格周波数値，定格
電圧値にほぼ等しい値とし、放電灯の点灯動作時におい
ては、インバータの出力周波数値は、商用電源の定格周
波数値以上にする構成とすること、により達成される。

【０００７】

【作用】この発明においては、放電灯用の調光装置にお
いて、 調光装置を、その出力周波数値が連続して可変するイ
ンバータである構成とすることにより、一般に、リアク
タンスのインダクタンス値は、リアクタンスに通流する
交流電流が持つ周波数に比例した値となり、従って、リ
アクタンスに発生する電圧降下値は、通流する交流電流
が持つ周波数にほぼ比例した値となるものである。放電
灯が備える安定器においてもこの関係が成立するので、
前記の調光装置からの出力を入力した放電灯が備える安
定器においては、調光装置の出力する周波数値が高いほ
ど、安定器のリアクタンス成分における電圧降下値は増
大する。従って、調光装置を、その出力する電圧値が一
定値のもとに、出力する周波数値を連続して高くする
と、これに対応して、安定器が出力する電圧値である，
放電灯に与えられる電圧値は低下することになる。この
ことと、前述した放電灯が持つ特性とから、図４に示す
ように、点灯動作時の放電灯においては、調光装置が出
力する周波数Ｆ_i の値を連続して高くすることに対応し
て、放電灯に通流する電流Ｉ_lの値が連続して順次低減
されるので、放電灯から得られる光度φ_l の値は連続し
て低減されることとなる。すなわち、調光装置が出力す
る周波数を連続して変化させることで、放電灯を連続し
て調光することが可能となるのである。

【０００８】また、この発明においては、放電灯の光度
φ_l の値を下げることは、放電灯に通流する電流Ｉ_l の
持つ周波数Ｆ_i を上昇させることである。放電灯の特有
の性質から、放電灯に通流する電流Ｉ_l の持つ周波数Ｆ
_i が上昇することは、放電灯の灯内における放電がより
安定化することであるので、放電灯に与える電圧値が低
下することで発生する放電灯の発光の不安定化は解消さ
れるのである。

【０００９】前記の項において、インバータの出力
電圧値を、インバータの出力周波数値のいかんに関わら
ず一定値であると共に，商用電源の電圧値が変動しても
一定値に維持される構成とすることにより、前記項に
よる作用を果たしながら、商用電源の電圧値の変動時に
関しては、放電灯に与えられる電圧値が変動を受けるこ
とを無くすことが可能になるのである。

【００１０】前記の項において、インバータの出力
電圧値を、インバータの出力周波数値に対応させた値で
あると共に，商用電源の電圧値が変動しても一定値に維
持される構成とすることにより、放電灯が備える安定器
は、前述したように、点灯動作時の放電灯における電圧
値と電流値との関係を安定化させる機能を果たすと共
に、始動時の放電灯に高い電圧を与える機能を果たして
いるが、この両機能を果たすために、その製造条件に制
約を受けているものである。この発明においては、前記
項による作用を果たしながら、調光装置が持つ出力周
波数値と出力電圧値との前記の関係により、放電灯が備
える安定器に関しては、始動時の放電灯に高い電圧を与
える機能に重点を置いて製造することが可能となるので
ある。

【００１１】前記の〜項において、放電灯の始動
時においては、インバータの出力周波数値，出力電圧値
は、商用電源の定格周波数値，定格電圧値にほぼ等しい
値とし、放電灯の点灯動作時においては、インバータの
出力周波数値は、商用電源の定格周波数値以上にする構
成とすることにより、前記の〜項による作用を果た
しながら、放電灯が備える安定器に関しては、出力周波
数値が連続して可変であるインバータの出力の供給を受
けながらも、その始動時の放電灯に高い電圧を与えると
いう機能を、従来例の場合と同様に果たすことが可能と
なる。

【００１２】また、放電灯は、その点灯動作時に、供給
される電圧の周波数値が商用電源の定格周波数値を下回
ると、その点灯動作が不安定になるという特有の性質を
持っているものであるが、この発明による調光装置が持
つ出力周波数値は、このようなことの発生を解消させる
ものである。

【００１３】

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は、この発明の一実施例による放電灯
用の調光装置を周辺装置と共に示すブロック図である。
図１において、１は、単相の商用電源２から交流入力２
ａの供給を受けて、出力電圧Ｖ_i の値が一定で、出力周
波数Ｆ_i の値が連続して可変である交流出力１ａを出力
する調光装置としての、この発明によるインバータであ
る。３は、メタルハライドランプ，高圧水銀灯等の放電
灯であり、４は、放電灯３に付属される、漏洩変圧器等
のリアクタンス成分を持つ公知の安定器である。インバ
ータ１の出力１ａは、安定器４を介して放電灯３に供給
される。なお、インバータ１の出力１ａは、電圧Ｖ_i 値
を，交流入力２ａの電圧値が変動したとしても交流入力
２ａの定格電圧Ｖ_C の値に等しく、また、周波数Ｆ_i 値
の最低値を，交流入力２ａの定格周波数Ｆ_C の値に等し
く設定されている。

【００１４】図２は、放電灯３の始動時におけるインバ
ータ１の出力１ａの、電圧Ｖ_i ，周波数Ｆ_i および電流
Ｉ_i の値の経時変化を説明するグラフである。図２を用
いて、図１に示した関係で接続された、インバータ１，
安定器４および放電灯３でなる照明装置の、始動時の動
作を説明する。この照明装置では、時刻ｔ＝ｔ₀ で出力
１ａの供給が開始されたものとする。インバータ１の出
力１ａは、放電灯３の始動時においては、その電圧値Ｖ
_i は商用電源２の定格電圧値Ｖ_C と同一値に、また、そ
の周波数Ｆ_i 値は商用電源２の定格周波数値Ｆ_C と同一
値に設定されている。この時点では、放電灯３はまだ冷
状態に在ることもあり、その始動に際して、高い電圧が
必要となる。この高い始動電圧は安定器４から供給され
るが、インバータ１の出力１ａが前記のごとくに設定さ
れているので、放電灯３の始動時に放電灯３に高い電圧
を与えるという安定器４が持つ性能は支障無く発揮され
るのである。従来例の場合と同様に、インバータ１が供
給する出力電流Ｉ_i は、時刻ｔ＝ｔ₀ の直後においては
小さい値であるが、放電灯３が加熱されるに従って徐々
にその値を増大し、時間ｔ₁ の経過後に、始動状態の完
了，従って，点灯動作時になると、一定値の点灯時電流
値Ｉ_R に到達する。一般に放電灯においては、この始動
所要時間ｔ₁ は、５〜７分間前後であることが多いもの
である。インバータ１は、この始動所要時間ｔ₁ の間
は、その出力周波数Ｆ_i 値が商用電源２の定格電圧値Ｖ
_C と同一値に保持されるように制御される。そうして、
点灯動作時においては、放電灯３には、安定器４から点
灯時電流値Ｉ_R に比例する値のランプ電流Ｉ_l が供給さ
れ、放電灯３は、このランプ電流に対応する値の光度φ
_lで光束Φを供給することになる。

【００１５】この点灯動作時の適宜の時刻において、イ
ンバータ１を制御し、電圧Ｖ_i 値を一定値に保った状態
で、その出力１ａの周波数Ｆ_i の値を増大させると、作
用の項で図４を用いて説明したところにより、周波数Ｆ
_i の値を連続して高くすることに対応して、放電灯に通
流する電流Ｉ_l の値が連続して低減される。この結果、
放電灯３から得られる光度φ_l の値も連続して低減する
こととなり、放電灯３を連続して調光することが可能な
のである。そうして、インバータ１は、現在市場に存在
している放電灯３が持つ、放電灯３に供給される電圧の
周波数値Ｆ_i が商用電源２の定格周波数値Ｆ_C を下回る
と，その点灯動作が不安定になる、という特有の性質に
対処していることにもなるのである。

【００１６】また、この発明によるインバータ１を用い
て調光する照明装置においては、放電灯３の光度φ_l の
値を下げることは、放電灯３に通流する電流Ｉ_l の持つ
周波数Ｆ_i を上昇させることである。放電灯３の特有の
性質から、放電灯３に通流する電流Ｉ_l の持つ周波数Ｆ
_i が上昇することは、放電灯３の灯内における放電がよ
り安定化することである。これにより、従来例で有りえ
た放電灯３に与える電圧値が低下することで発生する放
電灯３の発光の不安定化の問題は、この発明によるイン
バータ１を用いる場合には発生しないのである。

【００１７】さらに、この発明によるインバータ１を用
いて調光する照明装置においては、インバータ１の出力
する電圧Ｖ_i 値は、交流入力２ａの電圧値が変動したと
しても、交流入力２ａの定格電圧Ｖ_C の値に等しい値と
なるように設定されているので、放電灯３に供給される
電圧は、交流入力２ａの電圧値の変動の影響を受けるこ
とは無い。このために、点灯動作時の放電灯３における
電圧値と電流値Ｉ_l との関係を安定化させる機能を果た
している安定器４は、少なくとも、交流入力２ａの電圧
値の変動に基づく、点灯動作時の放電灯３における電圧
値と電流値Ｉ_lとの関係を安定化させる機能を省略する
ことが可能となる。

【００１８】図３に、この発明による調光装置であるイ
ンバータ１を用いた照明装置の、実験結果の一例を示
す。この実験においては、使用された放電灯３は、７０
０〔Ｗ〕のメタルハライドランプであり、使用されたイ
ンバータ１は、出力電圧Ｖ_i 値は２００〔Ｖ〕，始動時
の出力周波数Ｆ_i 値は５０〔Ｈ_z 〕，点灯動作時の出力
周波数Ｆ_i の最高値は１４０〔Ｈ_z 〕である。なお、図
３中においては、放電灯３から供給される光束Φおよび
光度φ_l に対応する実測値は、放電灯３から一定距離離
れた位置における単位面積当たりの光束の値、すなわち
照度Ｌ_l 値としている。また、図３中には、ランプ電流
Ｉ_l および照度Ｌ_l については、出力周波数Ｆ_i 値が５
０〔Ｈ_z 〕における値を１００〔％〕として示してい
る。

【００１９】図３に示した実験結果によると、定格動作
時における照度Ｌ_l に対して、３０〔％〕を下まわる広
い範囲の調光を、連続して得ることができている。しか
も、この３０〔％〕を下まわる小さい照度Ｌ_l において
は、出力周波数Ｆ_i 値は、商用電源２の定格周波数５０
〔Ｈ_z 〕の２．８倍の値である１４０〔Ｈ_z 〕であるの
で、放電灯３に与えられる電圧値はかなり低下している
のであるが、安定な点灯動作を行うことができている。

【００２０】実施例における今までの説明では、インバ
ータの出力電圧Ｖ_i 値は、出力周波数Ｆ_i 値のいかんに
関わらず一定であるとしてきたが、これに限定されるも
のではなく、例えば、インバータの出力電圧Ｖ_i 値は、
出力周波数Ｆ_i 値を高くするに従って低下させるように
してもよいものである。これにより、放電灯３の調光範
囲を一層拡大したり、安定器４の設計自由度を増大する
ことが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】この発明においては、課題を解決するた
めの手段の項で説明した構成とすることにより次記する
効果を奏する。 放電灯の調光範囲が拡大され、しかも、連続した調光
を行うことが可能となる。また、 インバータの出力電圧値は、インバータの出力周波数
値のいかんに関わらず一定値であると共に，商用電源の
電圧値が変動しても一定値に維持される構成とすること
により、前記項による効果が得られると共に、商用電
源の電圧値の変動に基づく放電灯の電圧値の変動が発生
しないので、放電灯に付属する安定器を安価に製造する
ことが可能となる。また、 インバータの出力電圧値は、インバータの出力周波数
値に対応させた値であると共に，商用電源の電圧値が変
動しても一定値に維持される構成とすることにより、前
記項による効果が得られると共に、例えば、インバー
タの出力電圧値をインバータの出力周波数値が高くなる
に従って低下させることで、放電灯の調光範囲をさらに
拡大することが可能となると共に、放電灯に付属する安
定器を安価に製造することが可能となる。さらにまた、 放電灯の始動時においては、インバータの出力周波数
値，出力電圧値は、商用電源の定格周波数値，定格電圧
値にほぼ等しい値とし、放電灯の点灯動作時において
は、インバータの出力周波数値は、商用電源の定格周波
数値以上にする構成とすることにより、前記項による
効果が得られると共に、放電灯が持っている、低周波数
における不安定な点灯動作の発生を、回避することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による放電灯用の調光装置
を周辺装置と共に示すブロック図

【図２】図１に示した照明装置の放電灯の始動時におけ
る調光装置の出力値の経時変化を説明するグラフ

【図３】図１に示した照明装置の実験結果の一例を示す
グラフ

【図４】この発明による放電灯用の調光装置を用いた場
合の、調光装置の出力周波数値に対する放電灯から得ら
れる光束値の関係を説明するグラフ

【符号の説明】

１ 調光装置（インバータ） １ａ 交流出力 ２ 商用電源 ２ａ 交流入力 ３ 放電灯３ ４ 安定器４

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井出 英典 東京都千代田区外神田４丁目１番１号 ヤ マギワ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】商用電源を入力して、リアクタンス成分を
   持つ安定器を備える放電灯に、安定器を介して可変電圧
   を供給する放電灯用の調光装置において、 調光装置は、その出力周波数値が連続して可変するイン
   バータであることを特徴とする放電灯用の調光装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の放電灯用の調光装置にお
   いて、 インバータの出力電圧値は、インバータの出力周波数値
   のいかんに関わらず一定値であると共に，商用電源の電
   圧値が変動しても一定値に維持されることを特徴とする
   放電灯用の調光装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の放電灯用の調光装置にお
   いて、 インバータの出力電圧値は、インバータの出力周波数値
   に対応させた値であると共に，商用電源の電圧値が変動
   しても一定値に維持されることを特徴とする放電灯用の
   調光装置。
4. 【請求項４】請求項１から３までのいずれかに記載の放
   電灯用の調光装置において、 放電灯の始動時においては、インバータの出力周波数
   値，出力電圧値は、商用電源の定格周波数値，定格電圧
   値にほぼ等しい値とし、放電灯の点灯動作時において
   は、インバータの出力周波数値は、商用電源の定格周波
   数値以上にすることを特徴とする放電灯用の調光装置。