JPH08213181A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低電圧水銀灯を接続する電線の長さにかかわ
らず確実に始動点灯させることができ、且つ高耐圧の半
導体を必要とせず小型軽量化を図ることの可能な放電灯
点灯装置を提供する。 【構成】 商用電源１を全波整流した電圧を受けて動作
するアクティブフィルタ回路３と、該アクティブフィル
タ回路３の出力電圧を受けて動作する降圧チョッパ回路
４と、該降圧チョッパ回路４の出力電圧を低周波の矩形
波電圧に変換する矩形電圧発生回路５と、該矩形電圧発
生回路５の出力端にリレー５Ｇ，５Ｈを介して接続した
４つのダイオードと２つのコンデンサからなる倍電圧整
流回路とを備え、該倍電圧整流回路で得られる出力電圧
で低圧水銀灯６を始動点灯するように放電灯点灯装置を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、低周波の矩形波点灯
を行う、水冷式の高出力表面殺菌ランプ等として用いる
低圧水銀灯の点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、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の点灯装置としては、漏
洩変圧器と主コンデンサとからなる進相型安定器やチョ
ークコイル型安定器などの銅鉄形の安定器を用いたもの
から、小型軽量化を図るために高周波インバータを用い
た電子点灯方式が用いられるようになっており、水冷式
の高出力表面殺菌ランプ等として用いられる低圧水銀灯
の点灯装置にも、図３に示すような構成の、プッシュプ
ル定電流インバータを用いた高周波点灯装置が普及して
きている。

【０００３】次に、図３に示す高周波点灯装置の構成を
その動作と共に説明する。図３において、101 は商用電
源で、該商用電源101 からの交流電圧を全波整流器102
により直流電圧に変換し、その直流電圧を直流リアクト
ル103 を介して、スイッチングトランジスタ104 ，105
と転流コンデンサ106 とリーケージ構造のトランス107
からなるプッシュプル定電流インバータに入力する。そ
してプッシュプル定電流インバータにおいて、スイッチ
ングトランジスタ104 ，105 が交互に導通を繰り返し
て、一般的には数十ｋHzで発振を行い、リーケージトラ
ンス107 の２次巻線に、低圧水銀灯が不点灯時には、そ
の巻数に応じた電圧を発生させ、この電圧によって２次
巻線に接続された低圧水銀灯108 の放電を開始させ、プ
ッシュプル定電流インバータで制限される負荷電流で点
灯するようになっている。なお、低圧水銀灯を確実に点
灯させるためには、一般的に500 Ｖ以上の電圧が必要と
されている。

【０００４】ところで、低圧水銀灯を工業用の高出力表
面殺菌ランプとして使用する場合には、点灯装置から低
圧水銀灯設置個所までの距離が一定ではなく、設置され
る環境により数メートルから数十メートルに達するなど
様々である。点灯装置から低圧水銀灯設置個所までの距
離が長い場合には、点灯装置と低圧水銀灯とを接続する
電線のインダクタンス分が低圧水銀灯に直列に加わり、
負荷電流の限流要素となってしまう。また、この接続電
線のインダクタンス分は、接続電線の長さや、その引き
回しによって決まるため、低圧水銀灯の設置個所によっ
て異なり、低圧水銀灯を一定の定格負荷電流で点灯させ
ることは困難となる。

【０００５】そこで、このような高周波点灯方式に対し
て、低周波の矩形波点灯装置が考えられている。この低
周波の矩形波点灯装置は、図４に示すように、商用電源
１と、商用電源１より供給される交流電力を全波整流す
る整流回路２、整流回路２の出力電圧を昇圧する、昇圧
コイル32と昇圧用スイッチングトランジスタ31とダイオ
ード33とコンデンサ34とからなるアクティブフィルタ回
路３と、降圧用スイッチングトランジスタ41とフリーホ
イールダイオード42と降圧コイル43と平滑コンデンサ44
とからなる、前記アクティブフィルタ回路３の出力を定
電力化する降圧チョッパ回路４と、フルブリッジ形に接
続された４つのスイッチングトランジスタ51〜54からな
る、前記降圧チョッパ回路４の出力を低周波の矩形波電
力として低圧水銀灯６に供給する矩形波電圧発生回路５
とで構成されている。

【０００６】そして、このように構成されている低周波
の矩形波点灯装置においては、商用電源１からの交流電
力は整流回路２で整流され、その直流電力はアクティブ
フィルタ回路３で昇圧されて降圧チョッパ回路４へ入力
される。降圧チョッパ回路４ではスイッチングトランジ
スタ41の制御により定電力制御が行われ、矩形波電圧発
生回路５に入力され、該矩形波電圧発生回路５の動作に
よる低周波の矩形波電力が低圧水銀灯６に印加され、矩
形波点灯が行われるようになっている。

【０００７】この低周波の矩形波点灯方式を用いた場
合、低圧水銀灯６に流れるランプ電流は低周波の交流点
灯であるため、低圧水銀灯６と放電灯点灯装置を接続し
ている電線長が長くなりインダクタンス分が大きくなっ
ても、ランプ電流の限流要素にはならないため、低圧水
銀灯６は接続電線の長さにかかわらず、定格電流で点灯
することが可能となる。

【０００８】しかしながら、図４に示した矩形波点灯装
置は、トランスレスの構成であるため、低圧水銀灯を確
実に点灯させるための電圧は、アクティブフィルタ回路
３によって昇圧する必要がある。したがって、電源電圧
に対しての昇圧比が大きくなるため、回路損失が大きく
なり、またアクティブフィルタ回路３，チョッパ回路４
及び矩形波電圧発生回路５を構成する半導体も高耐圧化
する必要があり、点灯装置の小型化を妨げ、且つコスト
アップの原因となってしまう。

【０００９】また、上記低周波の矩形波点灯装置におい
て、図５に示すように、イグナイタ回路７を設け、低圧
水銀灯６を始動点灯させるように構成したものも考えら
れている。なお、イグナイタ回路７は降圧チョッパ回路
４の出力端に接続された抵抗71とコンデンサ72の直列回
路と、低圧水銀灯６と直列に接続された２次コイルを有
するパルストランス74と、前記抵抗71とコンデンサ72の
接続点とパルストランス74の１次コイルとの間に接続さ
れた２端子半導体スイッチ73とで構成されている。

【００１０】この放電灯点灯装置は、イグナイタ回路７
におけるパルストランス74で発生する高圧パルスにより
低圧水銀灯６を始動させるものであるため、図４に示し
た放電灯点灯装置における点灯動作のように、アクティ
ブフィルタ回路３の出力電圧を大幅に上昇させる必要は
なく、したがって回路損失の増大や、高耐圧の半導体を
使用する必要はなくなる。しかし、一般的には小形、軽
量化のため、ランプを始動させるためのパルストランス
はフェライトコアで構成されており、インダクタンス値
は小さく、ランプを始動させるためのパルス電圧の幅は
数μＳ程度と小さいため、低圧水銀灯への接続電線長が
長くなると、その分布容量によりパルストランスで発生
するパルス電圧が減衰し、接続電線長が長いほど、放電
灯の始動確率が低下してしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
低圧水銀灯の矩形波点灯装置においては、アクティブフ
ィルタ回路で昇圧させて低圧水銀灯を始動点灯させるよ
うに構成した場合には、回路損失が増大したり、高耐圧
の半導体を必要とし、点灯装置の小型化を妨げるという
問題点があり、またイグナイタ回路を設けて始動点灯さ
せるように構成した場合には、放電灯への接続電線長に
より始動確率が影響を受けてしまうという問題点があっ
た。

【００１２】本発明は、従来の低圧水銀灯の矩形波点灯
装置における上記問題点を解消するためになされたもの
で、低圧水銀灯へ接続する電線の長さにかかわらず確実
に始動点灯させることができ、且つ高耐圧の半導体を必
要とせず小型、軽量化を図ることの可能な放電灯点灯装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【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、商用電源電圧を全波整流した直
流電圧を受けて動作するアクティブフィルタ回路と、該
アクティブフィルタ回路の出力電圧を受けて動作する降
圧チョッパ回路と、該降圧チョッパ回路の出力電圧を低
周波の矩形波電圧に変換する４つのトランジスタのブリ
ッジ回路からなる矩形波電圧発生回路とを有する、低圧
水銀灯を低周波交流で点灯させる放電灯点灯装置におい
て、前記矩形波電圧発生回路の出力端に４つのダイオー
ドと２つのコンデンサよりなる倍電圧整流回路を接続
し、該倍電圧整流回路の出力端に低圧水銀灯を接続し
て、該低圧水銀灯を倍電圧直流始動させるように構成す
るものである。

【００１４】このように、矩形波電圧発生回路の出力端
に接続した倍電圧整流回路の出力端に低圧水銀灯を接続
しているので、矩形波電圧発生回路の出力を倍電圧整流
して、アクティブフィルタ回路の出力電圧の２倍の直流
電圧を低圧水銀灯に印加し、したがって低圧水銀灯に接
続される電線長にかかわらず確実に始動点灯させること
が可能となり、またアクティブフィルタ回路、降圧チョ
ッパ回路及び矩形波電圧発生回路には高耐圧の半導体を
必要とせず、小型、軽量化された放電灯点灯装置を実現
することができる。

【００１５】

【実施例】次に実施例について説明する。図１は本発明
に係る放電灯点灯装置の実施例を示す回路構成図であ
る。この実施例における商用電源１，全波整流回路２，
アクティブフィルタ回路３及び降圧チョッパ回路４の構
成は、図４に示した従来例と同一であり、同一符号を付
して示し、その説明を省略する。この実施例が、図４に
示した従来例と異なる点は、従来例においては、矩形波
電圧発生回路５の出力端、すなわちトランジスタ51のエ
ミッタとトランジスタ52のコレクタの共通接続点と、ト
ランジスタ53のエミッタとトランジスタ54のコレクタの
共通接続点との間に低圧水銀灯６を接続しているのに対
し、本実施例においては、矩形波電圧発生回路の出力端
に、ブリッジ接続した４つのダイオード５Ａ，５Ｂ，５
Ｃ，５Ｄからなる全波整流回路と、該全波整流回路を構
成するダイオード５Ａ，５Ｂに並列接続したコンデンサ
５Ｅ，５Ｆとで構成した倍電圧整流回路を接続し、ダイ
オード５Ａ，５Ｃの共通に接続したカソードと、ダイオ
ード５Ｂ，５Ｄの共通に接続したアノードとの間に、低
圧水銀灯６を接続した点である。そして、また、倍電圧
整流回路を構成するダイオード５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ
の中、ダイオード５Ａは一方のｃ接点のリレー５Ｇのノ
ーマルクローズ側を介して、トランジスタ51のエミッタ
とトランジスタ52のコレクタの共通接続点に接続し、ま
たダイオード５Ｄは、同様に、他方のｃ接点のリレー５
Ｈのノーマルクローズ側を介して、トランジスタ53のエ
ミッタとトランジスタ54のコレクタの共通接続点に接続
して放電灯点灯装置を構成している。

【００１６】次に、このように構成した実施例の動作に
ついて説明する。商用電源１が投入されると、アクティ
ブフィルタ回路３が動作し、例えば350 Ｖに設定された
直流電圧がコンデンサ34の両端に発生する。同時に降圧
チョッパ回路４のトランジスタ41も制御されたデューテ
ィサイクルでスイッチングを開始し、コンデンサ44が充
電される。また、矩形波電圧発生回路５においては、ト
ランジスタ51，54とトランジスタ52，53が低周波で交互
にオン・オフを繰り返す。この際、低圧水銀灯６が放電
を開始しない時点では、降圧チョッパ回路４のコンデン
サ44の充電電圧は、アクティブフィルタ回路３のコンデ
ンサ34の電圧と、ほぼ等しい電圧となる。

【００１７】次に、矩形波電圧発生回路５において、例
えばトランジスタ51，54が先に導通したとすると、トラ
ンジスタ51→コンデンサ５Ｆ→ダイオード５Ｄ→リレー
５Ｈ（ノーマルクローズ側）→トランジスタ54を介して
電流が流れ、コンデンサ５Ｆが充電される。次のサイク
ルでは、逆にトランジスタ52，53が導通状態となり、こ
れによりトランジスタ53→ダイオード５Ｃ→コンデンサ
５Ｅ→リレー５Ｇ（ノーマルクローズ側）→トランジス
タ52を介して電流が流れ、コンデンサ５Ｅが充電され
る。これらの動作が繰り返され、低圧水銀灯６が始動し
ないとすると、それぞれのコンデンサ５Ｅ，５Ｆは、ア
クティブフィルタ回路３のコンデンサ34とほぼ等しい電
圧となる。

【００１８】そして、低圧水銀灯６に対して、コンデン
サ５Ｅ，５Ｆの直列回路が並列に接続されているため、
低圧水銀灯６には、アクティブフィルタ回路３のコンデ
ンサ34の２倍の直流電圧が印加されることになる。例え
ば、アクティブフィルタ回路３の出力電圧を上記のよう
に350 Ｖに設定すると、低圧水銀灯６には約700 Ｖの直
流電圧が印加されることになり、低圧水銀灯６は充分に
始動することが可能になる。しかも、降圧チョッパ回路
４及び矩形波電圧発生回路５への印加電圧は、抑制する
ことが可能となる。

【００１９】低圧水銀灯６が放電を開始すると、トラン
ジスタ51，54が導通状態の時は、トランジスタ51→リレ
ー５Ｇ（ノーマルクローズ側）→ダイオード５Ａ→低圧
水銀灯６→ダイオード５Ｄ→リレー５Ｈ（ノーマルクロ
ーズ側）→トランジスタ54のルートで、降圧チョッパ回
路４で制限される電流が流れ、低圧水銀灯６を点灯させ
る。次のサイクルでは、逆にトランジスタ52，53が導通
状態になり、トランジスタ53→ダイオード５Ｃ→低圧水
銀灯６→ダイオード５Ｂ→トランジスタ52のルートで電
流が流れ、同様に低圧水銀灯６を点灯させる。そして、
上記動作を繰り返すことにより、低圧水銀灯６は点灯を
維持することが可能となるが、この場合、いずれのサイ
クルにおいても、ダイオード５Ａ，５Ｃの共通のカソー
ド側から電流が流れるため、低圧水銀灯６は直流点灯と
なってしまう。

【００２０】そこで、次の時点、例えば商用電源１を投
入し、低圧水銀灯６が直流点灯してから一定時間経過後
に、図２に示すように、リレー５Ｇ，５Ｈの接点をノー
マルオープン側に切り換え、倍電圧整流回路を矩形波電
圧発生回路５から切り離す。これにより電流は、トラン
ジスタ51，54が導通状態時には、トランジスタ51→リレ
ー５Ｇ（ノーマルオープン側）→低圧水銀灯６→リレー
５Ｈ（ノーマルオープン側）→トランジスタ54のルート
を流れ、次にトランジスタ52，53が導通状態になると、
トランジスタ53→リレー５Ｈ（ノーマルオープン側）→
低圧水銀灯６→リレー５Ｇ（ノーマルオープン側）→ト
ランジスタ52のルートを流れるため、低圧水銀灯６は矩
形波交流点灯となり、安定した放電を維持することが可
能となる。

【００２１】

【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、アクティブフィルタ回路で得られる直
流電圧を、矩形波電圧発生回路に接続した倍電圧整流回
路で２倍に昇圧して低圧水銀灯に印加して始動点灯する
ように構成しているので、低圧水銀灯を接続する電線長
の長さにかかわらず確実に始動点灯することができ、ま
た高耐圧の半導体を必要としないので、小型、軽量化さ
れた放電灯点灯装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の実施例を示す回
路構成図である。

【図２】図１に示した実施例において矩形波交流点灯時
における倍電圧整流回路のリレーの接続態様を示す図で
ある。

【図３】従来の高周波点灯装置の構成例を示す回路構成
図である。

【図４】従来の低周波の矩形波点灯装置の構成例を示す
回路構成図である。

【図５】従来の低周波の矩形波点灯装置の他の構成例を
示す回路構成図である。

【符号の説明】

１ 商用電源 ２ 全波整流回路 ３ アクティブフィルタ回路 ４ 降圧チョッパ回路 ５ 矩形波電圧発生回路 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ ダイオード ５Ｅ，５Ｆ コンデンサ ５Ｇ，５Ｈ リレー ６ 低圧水銀灯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源電圧を全波整流した直流電圧を
   受けて動作するアクティブフィルタ回路と、該アクティ
   ブフィルタ回路の出力電圧を受けて動作する降圧チョッ
   パ回路と、該降圧チョッパ回路の出力電圧を低周波の矩
   形波電圧に変換する４つのトランジスタのブリッジ回路
   からなる矩形波電圧発生回路とを有する、低圧水銀灯を
   低周波交流で点灯させる放電灯点灯装置において、前記
   矩形波電圧発生回路の出力端に４つのダイオードと２つ
   のコンデンサよりなる倍電圧整流回路を接続し、該倍電
   圧整流回路の出力端に低圧水銀灯を接続して、該低圧水
   銀灯を倍電圧直流始動させるように構成したことを特徴
   とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 前記倍電圧整流回路を、前記低圧水銀灯
   の直流始動後前記倍電圧整流回路を前記矩形波電圧発生
   回路より切り離すリレー接点を介して前記矩形波電圧発
   生回路に接続していることを特徴とする請求項１記載の
   放電灯点灯装置。