JPH10270182A

JPH10270182A - 高圧放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH10270182A
Application number: JP7300897A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kamoi; 武志鴨井; Tsutomu Shiomi; 務塩見; Hiroyasu Eriguchi; 裕康江里口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実用
上問題のないレベルで再始動可能な高圧放電灯点灯装置
を提供する。【解決手段】点灯装置１は交流電源ＡＣから電源供給を
受けて高圧放電灯Ｌａに適性な電力を供給し、安定点灯
させる。また、パルス発生手段２は、高圧放電灯Ｌａが
絶縁破壊を起こして始動するような高電圧パルスＶｐ₃
を発生する。始動時にパルス発生手段２から出力される
高電圧パルスＶｐ₃の波高値は、消灯時間τと絶縁破壊
電圧の関係における絶縁破壊電圧の最大値Ｖｐ_MAX以下
であって、それよりも低い第２のピーク値Ｖｐ_MAX’以
上であり、且つ充分に長い消灯時間τ後に高圧放電灯Ｌ
ａを始動する場合の絶縁破壊電圧Ｖｐ_MIN以上に設定し
てある。その結果、高電圧パルスの波高値Ｖｐ₃を下げ
ることができ、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対し
て実用上問題のないレベルで再始動が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水銀ランプ、メタ
ルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等の高圧放電
灯を始動ないし再始動させ、かつ安定に点灯させる高圧
放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水銀ランプ、メタルハライドラ
ンプ、高圧ナトリウムランプ等の高圧放電灯は始動電圧
として高い電圧が必要であり、イグナイタにて発生させ
た数ｋＶ程度の高電圧パルスＶｐ₁を放電灯の両端に印
加して始動させている。但し、安定点灯していた高圧放
電灯が消灯すると、数ｋＶ程度の高電圧パルスＶｐ₁で
は、数分間から数十分間の再始動時間を要する。

【０００３】図８は安定点灯していた高圧放電灯が消灯
してからの経過時間（以下、「消灯時間」と呼ぶ。）
と、高圧放電灯が絶縁破壊するのに必要な電圧（以下、
「絶縁破壊電圧」と呼ぶ。）との関係を表すものであ
る。高圧放電灯は、安定点灯している状態から消灯する
と、消灯直後において高圧放電灯の発光管が非常に高
温、高圧となっているため、絶縁破壊電圧が安定点灯時
の電圧から短時間で急激に上昇し、その後、時間と共に
高圧放電灯の発光管温度が低下し、絶縁破壊電圧も低下
することが知られている。

【０００４】また、ある種の高圧放電灯、例えば、Ｄｙ
−Ｔｌ（ディスプロシュウム−タリュウム）系のメタル
ハライドランプのような複数種のガスを封入し発光させ
ているものでは、図９に示すように上記絶縁破壊電圧の
低下の過程において複数のピーク値を持つものがある。
上記何れの場合も絶縁破壊電圧がＶｐ₁となるまでの消
灯時間τ₁が再始動時間である。

【０００５】一方、安定点灯していた高圧放電灯の消灯
直後に瞬時に再始動させる（以下瞬時再始動と記す）瞬
時再始動型の高圧放電灯点灯装置においては、放電灯の
種類によっても異なるが、一般的に数１０ｋＶ程度の非
常に高い高電圧パルスＶｐ₂が必要になる。上記瞬時再
始動型の高圧放電灯点灯装置は、瞬時停電時に放電灯が
立ち消えしても、電源復帰後、瞬時に再始動するので、
保安灯として有効である。また消灯時間によらずに瞬時
に再始動する必要があることから、高電圧パルスＶｐ₂
は、放電灯が絶縁破壊するのに必要な電圧（絶縁破壊電
圧）の最大値以上に設定されている。また、一般的に高
圧放電灯はランプ寿命とともに電極の消耗によって絶縁
破壊電圧が上昇する傾向があることが知られており、高
電圧パルスＶｐ₂は上記のような経時的な絶縁破壊電圧
の上昇も含めた絶縁破壊電圧の最大値以上に設定されて
いる。

【０００６】上述のような瞬時再始動型の高圧放電灯点
灯装置の従来例を図１０に示す（特開平３−２７６５９
５号公報参照）。この従来例は次のように動作する。ま
ず交流電源ＡＣを投入すると、高圧放電灯Ｌａが始動し
ていないので、ａ点とｂ点との間に交流電源ＡＣの電圧
が発生する。またランプ電流が流れていないため、１次
巻線ｎ₄₁にランプ電流を流すランプ電流検出用カレント
トランスＴ₄の２次巻線ｎ₄₂には電圧が発生せず、それ
を受けて制御回路３’は非点灯と判別し、交流電源ＡＣ
の所定の位相に双方向性３端子サイリスタＱ₁₁が所定時
間オンになるようなオン信号を双方向性３端子サイリス
タＱ₁₁のゲートに印加する。なお制御回路３’は電源ト
ランスＴ₃を介して電源供給を受けている。

【０００７】すると、交流電源ＡＣ、トランスＴ₁の１
次巻線ｎ₁₁、インダクタＬ₁₁、コンデンサＣ₁₁、双方向
性３端子サイリスタＱ₁₁の閉回路に振動電流が流れる。
その際、トランスＴ₁の１次巻線ｎ₁₁に発生する電圧は
２次巻線ｎ₁₂により数ｋＶ程度の電圧に昇圧され、ａ点
−ｂ点間には交流電源ＡＣの電源Ｖｓに前記数ｋＶ程度
の昇圧電圧Ｖ_LPを重畳した電圧が図１１に示すように現
れる。

【０００８】この電圧によりコンデンサＣ₁₃に電荷が充
電され、コンデンサＣ₁₃の両端電圧がトリガ素子Ｑ₁₂の
オン電圧に到達すると、トリガ素子Ｑ₁₂がオンになり、
コンデンサＣ₁₃、インダクタＬ₁₂、トランスＴ₂の１次
巻線ｎ₂₁、トリガ素子Ｑ₁₂、コンデンサＣ₁₂の閉回路に
振動電流が流れる。その際、トランスＴ₂の１次巻線ｎ
₂₁に発生する電圧がトランスＴ₂で数１０ｋＶ程度に昇
圧され、高圧放電灯Ｌａの両端には図１１に示す電圧に
前記数１０ｋＶ程度の昇圧電圧Ｖ_HPを重畳した電圧が図
１２に示すように発生し、高圧放電灯Ｌａは図１２に示
す電圧により始動して点灯する。

【０００９】その際、トランスＴ₁の１次巻線ｎ₁₁およ
び２次巻線ｎ₁₂とトランスＴ₂の２次巻線ｎ₂₂とは高圧
放電灯Ｌａの限流要素として機能し、高圧放電灯Ｌａは
安定に点灯する。高圧放電灯Ｌａが点灯すると、ランプ
電流検出用のカレントトランスＴ₄の２次巻線ｎ₄₂に電
圧が発生し、これを受けて制御回路３’は点灯と判別
し、双方向性３端子サイリスタＱ₁₁のオン信号の出力を
停止する。ここで、電圧Ｖ_LPが発生しないとコンデンサ
Ｃ₁₃の両端電圧がトリガ素子Ｑ₁₂のオン電圧に到達しな
いように設定されているので、電圧Ｖ_HPも発生しなくな
る。

【００１０】交流電源ＡＣの電源電圧Ｖｓに電圧Ｖ_LPが
重畳され、さらに電圧Ｖ_HPが重畳された図１２に示す電
圧は高圧放電灯Ｌａが瞬時再始動するのに充分な値に設
定されている。さらに詳しく述べると、電圧Ｖ_HPにより
絶縁破壊をさせ、交流電源ＡＣの電源電圧Ｖｓと電圧Ｖ
_LPとによりアーク放電へ移行させる。点灯中に高圧放電
灯Ｌａが立ち消えした場合、カレントトランスＴ₄の２
次巻線ｎ₄₂の電圧により、制御回路３’が非点灯と判別
し、前記の交流電源ＡＣの投入から点灯までの動作を行
なう。

【００１１】したがって、瞬時停電等で高圧放電灯Ｌａ
が立ち消えした場合でも、電源が復帰した直後に瞬時に
再始動するので、保安灯として有効である。図１３は他
の従来例を示し、本出願人が特願平８−２４３９１８号
において提案したものである。この従来例は、図１３に
示すように、図１０におけるａ点−ｂ点間と高圧放電灯
Ｌａとの間の回路を磁気スイッチＭを用いた回路に置き
換えたものである。

【００１２】つまり、パルストランスＰＴとして２個の
２次巻線ｎ_2a，ｎ_2bを備えるものを用い、ａ点−ｂ点間
に２個のコンデンサＣ₁₀，Ｃ₁₆の直列回路と、パルスト
ランスＰＴの２個の２次巻線ｎ_2a,ｎ_2bの間に高圧放電
灯Ｌａを接続した直列回路とを接続し、磁気スイッチＭ
とパルストランスＰＴの１次巻線ｎ₁との直列回路をコ
ンデンサＣ₁₀に並列に接続してある。なお、図１０と同
じ構成の回路素子には同じ符号を付して説明は省略す
る。

【００１３】次に、本従来例の動作を説明する。交流電
源ＡＣを投入した直後には高圧放電灯Ｌａは始動してい
ないので、ａ点−ｂ点間の電圧は交流電源ＡＣの電源電
圧Ｖｓと等しくなる。また、ランプ電流が流れていない
から、ランプ電流検出用のカレントトランスＴ₄の１次
巻線ｎ₄₁にランプ電流が流れず、２次巻線ｎ₄₂には所定
の電圧が発生しない。つまり、２次巻線ｎ₄₂に接続され
た制御回路３’は高圧放電灯Ｌａが非点灯であると判断
し、交流電源電圧Ｖｓの所定の電圧位相において双方向
性３端子サイリスタＱ₁₁を所定時間だけオンにするよう
に、双方向性３端子サイリスタＱ₁₁のゲートにオン信号
を印加する。双方向性３端子サイリスタＱ₁₁がオンにな
ると、交流電源ＡＣからトランスＴ₁の１次巻線ｎ₁₁−
インダクタＬ₁₁−コンデンサＣ₁₁−双方向性３端子サイ
リスタＱ₁₁を通る経路で振動電流が流れる。この振動電
流によってトランスＴ₁の１次巻線ｎ₁₁に発生する電圧
がトランスＴ₁で昇圧されて２次巻線ｎ₁₂より数ｋＶ程
度の電圧が発生し、ａ点−ｂ点間には図１４に示すよう
に交流電源ＡＣの電源電圧Ｖｓに前記数ｋＶ程度の昇圧
電圧Ｖ_LPが重畳された電圧Ｖ₀₁が現れる。

【００１４】したがって、図１４のＡ点のような急峻に
変化する電圧によりコンデンサＣ₁₀，Ｃ₁₆が充電され
る。この電圧は、図１４より明らかなように、点灯装置
の電圧の周波数（交流電源ＡＣの周波数）よりも高い周
波数になる。つまり、充電周波数は点灯装置の電源周波
数よりも高くなる。コンデンサＣ₁₀の両端電圧は、パル
ストランスＰＴの１次巻線ｎ₁と磁気スイッチＭとの直
列回路に印加され、このとき磁気スイッチＭは飽和して
いないから高インピーダンスであってオフ状態になって
いる。つまり、ここではトランスＴ₁の２次側回路がコ
ンデンサＣ₁₀の充電電源を構成する。磁気スイッチＭに
印加された電圧を時間積分することにより得られる値
が、磁気スイッチＭの総磁束量に達し、磁気スイッチＭ
の両端電圧がオン電圧Ｖ_ONになると、コアが飽和して磁
気スイッチＭは低インピーダンスとなってオンになる。

【００１５】磁気スイッチＭがオンになると、パルスト
ランスＰＴの１次巻線ｎ₁と磁気スイッチＭとを通して
コンデンサＣ₁₀の電荷が放出され、パルストランスＰＴ
の１次巻線ｎ₁に放電周波数の振動電流が流れる。その
振動電流によりパルストランスＰＴの１次巻線ｎ₁に発
生する電圧がパルストランスＰＴの２次巻線ｎ_2a、ｎ _2b
で数１０ｋＶ程度に昇圧され、図１５に示すように、高
圧放電灯Ｌａの両端には電圧Ｖ₀₁に前記数１０ｋＶ程度
の昇圧電圧Ｖ_HPが重畳された電圧Ｖ₀₂が発生する。高圧
放電灯Ｌａは上記電圧Ｖ₀₂により始動し、点灯装置によ
り点灯維持される。

【００１６】高圧放電灯Ｌａが点灯すると、トランスＴ
₁の１次巻線ｎ₁₁および２次巻線ｎ ₁₂とパルストランＰ
Ｔの２次巻線ｎ_2a、ｎ_2bとは高圧放電灯Ｌａの限流要
素、つまり点灯装置として機能し、高圧放電灯Ｌａは安
定に点灯する。高圧放電灯Ｌａが点灯すると、カレント
トランスＴ₄の２次巻線ｎ₄₂に所定値以上の電圧が発生
し、制御回路３’は点灯と判別して双方向性３端子サイ
リスタＱ₁₁のオン信号の出力を停止する。これにより、
電圧Ｖ_LPが発生しなくなり、電圧Ｖ_HPも発生しなくな
る。

【００１７】一方、点灯中の高圧放電灯Ｌａが立ち消え
すると、カレントトランスＴ₄の２次巻線ｎ₄₂の両端電
圧が低下するから、制御回路３’では非点灯と判断し、
交流電源ＡＣの投入から高圧放電灯Ｌａの点灯までの上
述した始動動作と同様の動作を行なう。上述のように電
圧Ｖ₀₂が高圧放電灯Ｌａの瞬時再始動に充分な電圧とな
っていると、主に電圧Ｖ_HPにより高圧放電灯Ｌａの放電
路の絶縁破壊をさせることができ、さらに電圧Ｖ_LP，Ｖ
_Sによりアーク放電へ移行させることができる。ここ
に、コンデンサＣ₁₀−パルストランスＰＴの１次巻線ｎ
₁−磁気スイッチＭの閉回路よりなる放電回路に流れる
振動電流に対して、磁気スイッチＭでは断面積の十分に
大きい巻線を用いることで電流容量を確保しておけば、
磁気スイッチＭが故障することがなく高い信頼性が得ら
れる。

【００１８】また、コンデンサＣ₁₀の充電周波数が点灯
装置の電源周波数に対して高周波であるから、磁気スイ
ッチＭの両端電圧がオン電圧Ｖ_ONに達して磁気スイッチ
Ｍがオンになるまでの総磁束量は小さく、コアの断面積
を小さくすることができ、磁気スイッチＭを含む全体の
サイズの小型化が可能となる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の瞬時再始動
型の高圧放電灯点灯装置は、消灯時間によらず瞬時再始
動する必要があるので、Ｖ_HPは図８又は図９に示した絶
縁破壊電圧の最大値以上になっている。そのため、高電
圧パルスを発生させるためのパルストランスが大型化
し、且つ高価格になるという問題があった。また、耐圧
確保のために装置全体が大型化し、且つ高価格になると
いう問題があった。

【００２０】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実
用上問題のないレベルで再始動可能な高圧放電灯点灯装
置を提供しようとするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、高圧放電灯と、高圧放電灯に電
力を供給して安定点灯させる点灯装置と、高圧放電灯を
始動させるための高電圧パルスを発生するパルス発生手
段とを備え、パルス発生手段から出力される高電圧パル
スの波高値が、安定点灯していた高圧放電灯が消灯して
からの消灯時間と高圧放電灯の絶縁破壊電圧の関係にお
ける絶縁破壊電圧の最大値以下であって、且つ充分に長
い消灯時間後の絶縁破壊電圧の値以上に設定されて成る
ことを特徴とし、高電圧パルスの波高値を下げることが
でき、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実用上
問題のないレベルで再始動が可能となる。

【００２２】請求項２の発明は、上記目的を達成するた
めに、高圧放電灯と、高圧放電灯に電力を供給して安定
点灯させる点灯装置と、高圧放電灯を始動させるための
高電圧パルスを発生するパルス発生手段とを備え、パル
ス発生手段から出力される高電圧パルスの波高値が、安
定点灯していた高圧放電灯が消灯してからの経過時間と
ともに上昇する絶縁破壊電圧の最初のピーク値以下であ
って、且つ充分に長い消灯時間後の絶縁破壊電圧の値以
上に設定されて成ることを特徴とし、高電圧パルスの波
高値を下げることができ、小型、低価格で瞬時再始動の
要求に対して実用上問題のないレベルで再始動が可能と
なる。

【００２３】請求項３の発明は、上記目的を達成するた
めに、高圧放電灯と、２次巻線に高圧放電灯が接続され
たパルストランスを介して高圧放電灯に電力を供給し安
定点灯させる点灯装置と、点灯装置の出力から高圧放電
灯を始動させるための高電圧パルスを発生し、パルスト
ランスを介して高圧放電灯に印加するパルス発生手段と
を備え、パルス発生手段から出力される高電圧パルスの
波高値が、安定点灯していた高圧放電灯が消灯してから
の消灯時間と高圧放電灯の絶縁破壊電圧の関係における
絶縁破壊電圧の最大値以下であって、且つ充分に長い消
灯時間後の絶縁破壊電圧の値以上に設定されて成ること
を特徴とし、高電圧パルスの波高値を下げることがで
き、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実用上問
題のないレベルで再始動が可能となる。

【００２４】請求項４の発明は、上記目的を達成するた
めに、高圧放電灯と、２次巻線に高圧放電灯が接続され
たパルストランスを介して高圧放電灯に電力を供給し安
定点灯させる点灯装置と、点灯装置の出力から高圧放電
灯を始動させるための高電圧パルスを発生し、パルスト
ランスを介して高圧放電灯に印加するパルス発生手段と
を備え、パルス発生手段から出力される高電圧パルスの
波高値が、安定点灯していた高圧放電灯が消灯してから
の経過時間とともに上昇する絶縁破壊電圧の最初のピー
ク値以下であって、且つ充分に長い消灯時間後の絶縁破
壊電圧の値以上に設定されて成ることを特徴とし、高電
圧パルスの波高値を下げることができ、小型、低価格で
瞬時再始動の要求に対して実用上問題のないレベルで再
始動が可能となる。

【００２５】請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか
の発明において、高圧放電灯が、消灯時間と絶縁破壊電
圧との関係における絶縁破壊電圧が複数のピーク値を有
するような特性を持つことを特徴とする。請求項６の発
明は、請求項５の発明において、パルス発生手段から出
力される高電圧パルスの波高値が、消灯時間と絶縁破壊
電圧との関係における絶縁破壊電圧の複数のピーク値の
うちの第１のピーク値と第２のピーク値との間に設定さ
れて成ることを特徴とする。

【００２６】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、パルス発生手段から出力される高電圧パルスの波高
値が、消灯時間と絶縁破壊電圧との関係における絶縁破
壊電圧の複数のピーク値のうちの第２のピーク値以上に
設定されて成ることを特徴とする。請求項８の発明は、
請求項５又は６又は７の発明において、高圧放電灯が、
Ｄｙ−Ｔｌ（ディスプロシュウム−タリュウム）系のメ
タルハライドランプであることを特徴とする。

【００２７】請求項９の発明は、請求項１〜８の何れか
の発明において、パルス発生手段から出力される高電圧
パルスの波高値が絶縁破壊電圧よりも小さい期間におい
て高電圧パルスのエネルギを低減する手段を備えたこと
を特徴とし、不要な高電圧パルスの発生を抑制できて安
全性の向上が図れるとともに点灯装置の電気的ストレス
が低減でき、信頼性が向上できる。

【００２８】請求項１０の発明は、請求項１〜８の何れ
かの発明において、パルス発生手段が、高電圧パルスを
間欠的に発生させて成ることを特徴とし、不要な高電圧
パルスの発生を抑制できて安全性の向上が図れるととも
に点灯装置の電気的ストレスが低減でき、信頼性が向上
できるとともに、安定点灯していた高圧放電灯が消灯し
た際により早く再始動させることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本発明の実施形態１を図１に示す。点灯
装置１は従来例に示したような構成を有するものであっ
て、交流電源ＡＣから供給される交流電力から高電圧を
得て高圧放電灯Ｌａに適性な電力を供給し、安定点灯さ
せる。また、パルス発生手段２は、高圧放電灯Ｌａが絶
縁破壊を起こして始動するような高電圧パルスＶｐ₃を
発生する。ここで、高圧放電灯Ｌａには消灯時間と絶縁
破壊電圧との関係における絶縁破壊電圧が複数のピーク
値を有するような特性を持つもの、例えばＤｙ−Ｔｌ
（ディスプロシュウム−タリュウム）系のメタルハライ
ドランプを用いてもよい。

【００３０】また、始動時にパルス発生手段２から出力
される高電圧パルスＶｐ₃の波高値は、図２に示すよう
に安定点灯していた高圧放電灯Ｌａが消灯してからの経
過時間（消灯時間τ）と高圧放電灯Ｌａが絶縁破壊する
のに必要な電圧（絶縁破壊電圧）の関係における絶縁破
壊電圧の最大値Ｖｐ_MAX（第１のピーク値）以下であっ
て、それよりも低い第２のピーク値Ｖｐ_MAX’以上（つ
まり、第１のピーク値Ｖｐ_MAXと第２のピーク値Ｖｐ
_MAX’の間）であり、且つ充分に長い消灯時間τ後に高
圧放電灯Ｌａを始動する場合（これを、「初始動」と呼
ぶ。）の絶縁破壊電圧Ｖｐ_MIN以上に設定してある。

【００３１】上記のように高電圧パルスＶｐ₃の波高値
を設定した場合、絶縁破壊電圧が高電圧パルスＶｐ₃よ
りも高くなる期間τ₂〜τ₃（図２参照）では高電圧パ
ルスＶｐ₃が絶縁破壊電圧よりも低いために瞬時再始動
させることはできない。しかしながら、上記期間τ₂〜
τ₃以外の期間では高電圧パルスＶｐ₃が絶縁破壊電圧
よりも高いので、瞬時再始動が可能となる。

【００３２】そこで、本実施形態における高電圧パルス
Ｖｐ₃の値は、大抵の瞬時停電の停電時間や瞬時降電圧
の降電圧時間（全体の約８０％が０．３秒以内であるこ
とが知られている。）よりも消灯時間τ₂が長くなる
（τ₂＞０．３秒）ように設定してある。そのため、大
抵の瞬時停電や瞬時降電圧による立ち消え時、電源復帰
後に瞬時再始動が可能であり、保安灯として用いられた
場合にも実用上支障がないのである。そして、高電圧パ
ルスＶｐ₃を従来よりも低くできることから、小型、低
価格で瞬時再始動の要求に対して実用上問題のないレベ
ルで再始動が可能となる。

【００３３】上記のように高電圧パルスＶｐ₃の値を設
定することは、高圧放電灯Ｌａの寿命道程全域にわたっ
て高圧放電灯Ｌａの絶縁破壊電圧の最大値Ｖｐ_MAXより
も高電圧パルスＶｐ₃の値を低く設定できることを示し
ている。しかし、これはまた、高圧放電灯Ｌａの寿命道
程の初期においては、高電圧パルスＶｐ₃がかかる初期
の状態における絶縁破壊電圧の最大値Ｖｐ_MAX以上であ
って、以降寿命道程が進んで絶縁破壊電圧が上昇するこ
とにより、高電圧パルスの設定値Ｖｐ₃よりも高くなっ
た場合でも、上記と同様にして高電圧パルスが絶縁破壊
電圧を越える期間で始動させることができ、保安灯とし
て実用上支障はなく、同様の効果を得ることができるこ
とを示している。

【００３４】上述のように本実施形態では、パルス発生
手段２から出力される高電圧パルスの波高値Ｖｐ₃が、
安定点灯していた高圧放電灯Ｌａが消灯してからの消灯
時間τと高圧放電灯Ｌａの絶縁破壊電圧の関係における
絶縁破壊電圧の最大値Ｖｐ_MA _X以下であって、且つ充分
に長い消灯時間後の絶縁破壊電圧の値Ｖｐ_MIN以上に設
定されているので、高電圧パルスの波高値Ｖｐ₃を下げ
ることができ、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対し
て実用上問題のないレベルで再始動が可能となるという
利点がある。

【００３５】（実施形態２）図３は本発明の実施形態２
を示しており、パルス発生手段２で発生させた高電圧パ
ルスをパルストランスＰＴを介して高圧放電灯Ｌａに印
加して始動させるとともに、点灯装置１からパルストラ
ンスＰＴの２次巻線ｎ₂を介して適正な電力を高圧放電
灯Ｌａに供給することで安定点灯させている。

【００３６】本実施形態においても、始動時にパルス発
生手段２から出力される高電圧パルスＶｐ₃の波高値
は、実施形態１と同様に消灯時間τと絶縁破壊電圧の関
係における絶縁破壊電圧の最大値Ｖｐ_MAX以下であっ
て、初始動の絶縁破壊電圧Ｖｐ_MI _N以上に設定してある
ので、高電圧パルスの波高値Ｖｐ₃を下げることがで
き、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実用上問
題のないレベルで再始動が可能となる。

【００３７】（実施形態３）本発明の実施形態３の概略
回路図を図４に示す。点灯装置１は交流電源ＡＣの両端
に接続されたインダクタＬ₀から構成されている。ま
た、点灯装置１の出力端間には、パルストランスＰＴの
２次巻線ｎ₂及び高圧放電灯Ｌａの直列回路と並列に、
ダイオードブリッジＤＢと平滑コンデンサＣｓが接続さ
れている。

【００３８】本実施形態におけるパルス発生手段は、上
記ダイオードブリッジＤＢと平滑コンデンサＣｓから成
る全波整流回路、降圧チョッパ回路４、昇圧回路５並び
に放電回路６で構成される。降圧チョッパ回路４は平滑
コンデンサＣｓの両端に発生した直流電圧を入力電源と
し、制御回路３によりスイッチング素子Ｑ₀がスイッチ
ングされる。スイッチング素子Ｑ₀のオン期間には平滑
コンデンサＣｓからスイッチング素子Ｑ₀−インダクタ
Ｌ₁−コンデンサＣ_a1の経路で電流が流れ、スイッチン
グ素子Ｑ₀がオフの期間にはインダクタＬ₁に蓄積され
た磁気エネルギがコンデンサＣ_a1−ダイオードＤ₁の経
路で放出されるのである。したがって、コンデンサＣ_a1
の両端電圧は平滑コンデンサＣｓの両端電圧よりも降圧
される。

【００３９】昇圧回路５はコンデンサＣ_a1の両端間にＭ
ＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ₁と昇圧トラン
スＴ₁₁の１次巻線との直列回路を接続した構成を有し、
制御回路３’によってスイッチング素子Ｑ₁がスイッチ
ングされる。したがって、スイッチング素子Ｑ₁のオン
時に昇圧トランスＴ₁₁の１次巻線に電流が流れて昇圧ト
ランスＴ₁₁の２次巻線に昇圧された電圧が出力される。
この電圧によって放電回路６のコンデンサＣ₀が充電さ
れるのである。コンデンサＣ_a1の両端電圧が所定電圧Ｖ
_Ca1に達すると、スイッチング素子Ｑ₁をオンにして昇
圧トランスＴ₁₁の１次巻線にコンデンサＣ_a1の電荷の放
出による電流を流し、昇圧トランスＴ₁₁の２次巻線出力
によりコンデンサＣ_a2を充電するのである。

【００４０】コンデンサＣ_a2の充電過程において昇圧回
路５が具備する磁気スイッチＭ₂が飽和してオンになる
と、コンデンサＣ_a2の電荷が昇圧トランスＴ₁₂の１次巻
線と磁気スイッチＭ₂とを通して放電され、昇圧トラン
スＴ₁₂の２次巻線に昇圧された電圧が発生する。この電
圧を放電回路６のコンデンサＣ₀に印加してコンデンサ
Ｃ₀を充電するのである。このように磁気スイッチＭ₂
が飽和してオンになると、コンデンサＣ₀の電荷がパル
ストランスＰＴの１次巻線ｎ₁と磁気スイッチＭ₁とを
通して放電され、パルストランスＰＴの２次巻線ｎ₂に
数１０ｋＶ程度の高電圧パルスが発生する。そして、こ
の高電圧パルスが高圧放電灯Ｌａに印加されて高圧放電
灯Ｌａが始動するのである。上述の動作における各部の
波形を図５に示す。

【００４１】同図（ａ）に示すようにスイッチング素子
Ｑ₀が高周波でオンオフされることにより、平滑コンデ
ンサＣｓの両端電圧が降圧されて同図（ｃ）のようにコ
ンデンサＣ_a1が充電される。コンデンサＣ_a1の両端電圧
が数１００Ｖ程度の所定値に達すると、制御回路３’は
同図（ｂ）のようにスイッチング素子Ｑ₁をオンオフさ
せる。スイッチング素子Ｑ₁がオンになればコンデンサ
Ｃ_a1の電荷が昇圧トランスＴ₁₁の１次巻線およびスイッ
チング素子Ｑ₁を通して放電され、昇圧トランスＴ₁₁の
２次出力により同図（ｄ）のようにコンデンサＣ₀が充
電される。

【００４２】同図（ｅ）はコンデンサＣ₀の両端電圧
を、同図（ｆ）はパルストランスＰＴの２次巻線ｎ₂の
出力電圧をそれぞれ示している。高圧放電灯Ｌａが点灯
すれば、インダクタＬ₀とパルストランスＰＴの２次巻
線ｎ₂とが限流要素として機能し、高圧放電灯Ｌａが安
定に点灯する。また、高圧放電灯Ｌａが安定に点灯する
ようになると、所定のランプ電流が流れるから高圧放電
灯Ｌａと交流電源ＡＣとに１次巻線ｎ₄₁が直列接続され
たトランスＴ₄の２次巻線ｎ₄₂に所定の電圧が生じて制
御回路３’はスイッチング素子Ｑ₀，Ｑ₁のオンオフを
停止する。また、点灯中に立ち消えした場合には、カレ
ントトランスＴ₄の２次巻線ｎ₄₂に所定の出力電圧が得
られないから、制御回路３’が高圧放電灯Ｌａの非点灯
を検出して上述した交流電源ＡＣの投入から高圧放電灯
Ｌａの点灯までの動作を行なうのである。

【００４３】磁気スイッチＭ₁，Ｍ₂は、コアに巻線を
設けた可飽和リアクトルであって、オフ状態では、コア
が非飽和の高インダクタンス状態で大きなインピーダン
スになり、オン状態では、コアが飽和している低インダ
クタンス状態で小さなインピーダンスになっている。こ
のようなオン・オフ状態により、コンデンサＣ₀あるい
はコンデンサＣ_a1の電荷をパルストランスＰＴの１次巻
線ｎ₁あるいはトランスＴ₁₂の１次巻線を介して放電さ
せる経路をオンオフさせるのである。磁気スイッチ
Ｍ₁，Ｍ₂の両端に印加された電圧の時間積分値が磁気
スイッチＭ₁，Ｍ₂の総磁束量に到達するとコアが飽和
し、オフ状態からオン状態へ移行する。ここで、磁気ス
イッチＭ₁，Ｍ₂の総磁束量φは下式で表される。

【００４４】φ＝Ｎ×ΔＢ×Ｓ但し、Ｎは磁気スイッチＭ₁，Ｍ₂の巻線の巻数、ΔＢ
は磁気スイッチＭ₁，Ｍ ₂の動作磁束密度〔Ｔ〕、Ｓは
磁気スイッチＭ₁，Ｍ₂のコアの有効断面積〔ｍ ²〕で
ある。さらに降圧チョッパ回路５が具備するインダクタ
Ｌ₁の２次巻線ｎｂに発生する電圧を電源とし、ダイオ
ードＤ₂，Ｄ₃、インダクタＬ₂より構成される直流電
流源を、磁気スイッチＭ₁，Ｍ₂の２次巻線ｅｂ，ｅ₂
の直列回路に接続している。そして、コンデンサＣ₀，
Ｃ_a1両端に電圧が発生する以前に、磁気スイッチＭ₁，
Ｍ₂に発生する磁束と逆磁性の飽和領域まで磁化させて
いる。よって、オン状態で低インダクタンス状態の磁気
スイッチＭ₁，Ｍ₂を確実にオフさせることが可能とな
るとともに、動作磁束密度ΔＢが最大値に一定化され、
磁気スイッチＭ₁，Ｍ₂の性能を最大限に活用でき、且
つ磁気スイッチＭ₁，Ｍ₂のオン電圧も一定化し、始動
及び再始動性能がより安定する。

【００４５】なお、本実施形態においても始動時にパル
ス発生手段２から出力される高電圧パルスＶｐ₃の波高
値は、実施形態１，２と同様に消灯時間τと絶縁破壊電
圧の関係における絶縁破壊電圧の最大値Ｖｐ_MAX以下で
あって、初始動の絶縁破壊電圧Ｖｐ_MIN以上に設定して
あるので、高電圧パルスの波高値Ｖｐ₃を下げることが
でき、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実用上
問題のないレベルで再始動が可能となる。

【００４６】（実施形態４）本発明の実施形態４は、回
路構成及び基本的な動作については実施形態１〜３と共
通であるが、安定点灯していた高圧放電灯Ｌａが消灯し
た後の再始動時において、高圧放電灯Ｌａの絶縁破壊電
圧よりパルストランスＰＴの２次巻線ｎ₂から出力され
る高電圧パルスが低い間はパルストランスＰＴの２次巻
線ｎ₂から出力される高圧パルスエネルギを少なくする
手段を設けた点に特徴がある。

【００４７】図６は本実施形態におけるパルス発生手段
２の動作を説明するための図である。例えば、交流電源
ＡＣが停電して安定点灯していた高圧放電灯Ｌａが消灯
し、時間ｔ_OFF後に交流電源ＡＣが復帰した場合、時間
ｔ_OFFが消灯時間τ₂＜ｔ_OF _F＜τ₃のため、電源復帰
後からτ₃−ｔ_OFFまでの間では、絶縁破壊電圧よりも
高電圧パルスＶｐ₃の値の方が低いので、高電圧パルス
Ｖｐ₃を高圧放電灯Ｌａに印加しても瞬時に再始動させ
ることはできない。よって、電源復帰後のτ₃−ｔ_OFF
の期間はパルス発生手段２からパルスを発生させず、電
源復帰後からτ ₃−ｔ_OFFの経過後に高電圧パルスＶｐ
₃を高圧放電灯Ｌａに印加して瞬時再始動させる。

【００４８】ここで、上記のような動作は例えばマイコ
ン等から成る制御回路３における制御によって実現でき
るものであって、上記手段は制御回路３等により構成さ
れる。本実施形態によれば、高圧放電灯Ｌａを始動でき
ない期間に高電圧パルスを発生しないため、不要な高電
圧パルスの発生を抑制でき、安全性の向上が図れるとと
もに、点灯装置１の電気的ストレスも低減でき、信頼性
が向上するという利点がある。

【００４９】（実施形態５）本発明の実施形態５は、回
路構成及び基本的な動作については実施形態１〜３と共
通であるが、高圧放電灯Ｌａの始動及び消灯後の再始動
時において、高圧放電灯Ｌａに印加される高電圧パルス
Ｖｐ₃をパルス発生手段２にて間欠的に発生させる点に
特徴がある。

【００５０】図７は本実施形態におけるパルス発生手段
２の動作を説明するための図である。例えば、交流電源
ＡＣが停電して安定点灯していた高圧放電灯Ｌａが消灯
し、時間ｔ_OFF後に交流電源Ａが復帰すると、パルス発
生手段２は高電圧パルスＶｐ ₃を間欠的に発生する。上
記時間ｔ_OFFはτ₂＜ｔ_OFF＜τ₃であるため、電源復
帰後からτ₃−ｔ_OFFまでの間では、絶縁破壊電圧より
も高電圧パルスＶｐ₃の値の方が低いので、高電圧パル
スＶｐ₃を高圧放電灯Ｌａに印加しても瞬時に再始動さ
せることはできない。そして、電源復帰後からτ₃−ｔ
_OFFの時間が経過後に高圧放電灯Ｌａに高電圧パルスＶ
ｐ₃が印加されれば、高圧放電灯Ｌａを瞬時再始動させ
ることができる。

【００５１】ところで、絶縁破壊電圧よりも高電圧パル
スＶｐ₃の値の方が低い期間（τ₃−ｔ_OFF）は、高圧
放電灯Ｌａによってばらつきがあり、実施形態４のよう
に上記期間だけパルストランスＰＴの２次巻線ｎ₂から
出力される高電圧パルスのエネルギを少なくすることが
難しい場合がある。そこで、本実施形態のように高電圧
パルスＶｐ₃を間欠的に発生させることにより、実施形
態４と同様に不要な高電圧パルスの発生を抑制できると
ともに、絶縁破壊電圧よりも高電圧パルスの値Ｖｐ₃が
高く再始動が可能な状態のときにタイミングよく高圧放
電灯Ｌａに高電圧パルスＶｐ₃を印加できる。

【００５２】上述のように本実施形態によれば、高電圧
パルスＶｐ₃を間欠的に高圧放電灯Ｌａに印加するた
め、実施形態４と同様に不要な高電圧パルスの発生を抑
制でき、安全性の向上が図れるとともに、点灯装置１の
電気的ストレスも低減でき、信頼性が向上するという利
点の他に、安定点灯していた高圧放電灯Ｌａが消灯した
際により早く再始動させることができるという利点があ
る。なお、上記高電圧パスＶｐ₃を間欠的に発生させる
周期を短くする方が再始動可能な状態のときに、より効
果的にタイミングよく高電圧パルスＶｐ₃を高圧放電灯
Ｌａに印加できる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１の発明は、高圧放電灯と、高圧
放電灯に電力を供給して安定点灯させる点灯装置と、高
圧放電灯を始動させるための高電圧パルスを発生するパ
ルス発生手段とを備え、パルス発生手段から出力される
高電圧パルスの波高値が、安定点灯していた高圧放電灯
が消灯してからの消灯時間と高圧放電灯の絶縁破壊電圧
の関係における絶縁破壊電圧の最大値以下であって、且
つ充分に長い消灯時間後の絶縁破壊電圧の値以上に設定
されて成るので、高電圧パルスの波高値を下げることが
でき、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実用上
問題のないレベルで再始動が可能となるという効果があ
る。

【００５４】請求項２の発明は、高圧放電灯と、高圧放
電灯に電力を供給して安定点灯させる点灯装置と、高圧
放電灯を始動させるための高電圧パルスを発生するパル
ス発生手段とを備え、パルス発生手段から出力される高
電圧パルスの波高値が、安定点灯していた高圧放電灯が
消灯してからの経過時間とともに上昇する絶縁破壊電圧
の最初のピーク値以下であって、且つ充分に長い消灯時
間後の絶縁破壊電圧の値以上に設定されて成るので、高
電圧パルスの波高値を下げることができ、小型、低価格
で瞬時再始動の要求に対して実用上問題のないレベルで
再始動が可能となるという効果がある。

【００５５】請求項３の発明は、高圧放電灯と、２次巻
線に高圧放電灯が接続されたパルストランスを介して高
圧放電灯に電力を供給し安定点灯させる点灯装置と、点
灯装置の出力から高圧放電灯を始動させるための高電圧
パルスを発生し、パルストランスを介して高圧放電灯に
印加するパルス発生手段とを備え、パルス発生手段から
出力される高電圧パルスの波高値が、安定点灯していた
高圧放電灯が消灯してからの消灯時間と高圧放電灯の絶
縁破壊電圧の関係における絶縁破壊電圧の最大値以下で
あって、且つ充分に長い消灯時間後の絶縁破壊電圧の値
以上に設定されて成るので、高電圧パルスの波高値を下
げることができ、小型、低価格で瞬時再始動の要求に対
して実用上問題のないレベルで再始動が可能となるとい
う効果がある。

【００５６】請求項４の発明は、高圧放電灯と、２次巻
線に高圧放電灯が接続されたパルストランスを介して高
圧放電灯に電力を供給し安定点灯させる点灯装置と、点
灯装置の出力から高圧放電灯を始動させるための高電圧
パルスを発生し、パルストランスを介して高圧放電灯に
印加するパルス発生手段とを備え、パルス発生手段から
出力される高電圧パルスの波高値が、安定点灯していた
高圧放電灯が消灯してからの経過時間とともに上昇する
絶縁破壊電圧の最初のピーク値以下であって、且つ充分
に長い消灯時間後の絶縁破壊電圧の値以上に設定されて
成るので、高電圧パルスの波高値を下げることができ、
小型、低価格で瞬時再始動の要求に対して実用上問題の
ないレベルで再始動が可能となるという効果がある。

【００５７】請求項９の発明は、パルス発生手段から出
力される高電圧パルスの波高値が絶縁破壊電圧よりも小
さい期間において高電圧パルスのエネルギを低減する手
段を備えたので、不要な高電圧パルスの発生を抑制でき
て安全性の向上が図れるとともに点灯装置の電気的スト
レスが低減でき、信頼性が向上できるという効果があ
る。

【００５８】請求項１０の発明は、パルス発生手段が、
高電圧パルスを間欠的に発生させて成るので、不要な高
電圧パルスの発生を抑制できて安全性の向上が図れると
ともに点灯装置の電気的ストレスが低減でき、信頼性が
向上できるとともに、安定点灯していた高圧放電灯が消
灯した際により早く再始動させることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示すブロック図である。

【図２】同上の動作説明図である。

【図３】実施形態２を示す回路ブロック図である。

【図４】実施形態３を示す概略回路図である。

【図５】同上の動作説明図である。

【図６】実施形態４の動作説明図である。

【図７】実施形態５の動作説明図である。

【図８】高圧放電灯の消灯時間と絶縁破壊電圧との関係
を示す図である。

【図９】別の高圧放電灯の消灯時間と絶縁破壊電圧との
関係を示す図である。

【図１０】従来例を示す回路図である。

【図１１】同上の動作説明図である。

【図１２】同上の動作説明図である。

【図１３】他の従来例を示す回路図である。

【図１４】同上の動作説明図である。

【図１５】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１点灯装置２パルス発生手段Ｌａ高圧放電灯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧放電灯と、高圧放電灯に電力を供給
して安定点灯させる点灯装置と、高圧放電灯を始動させ
るための高電圧パルスを発生するパルス発生手段とを備
え、パルス発生手段から出力される高電圧パルスの波高
値が、安定点灯していた高圧放電灯が消灯してからの消
灯時間と高圧放電灯の絶縁破壊電圧の関係における絶縁
破壊電圧の最大値以下であって、且つ充分に長い消灯時
間後の絶縁破壊電圧の値以上に設定されて成ることを特
徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】高圧放電灯と、高圧放電灯に電力を供給
して安定点灯させる点灯装置と、高圧放電灯を始動させ
るための高電圧パルスを発生するパルス発生手段とを備
え、パルス発生手段から出力される高電圧パルスの波高
値が、安定点灯していた高圧放電灯が消灯してからの経
過時間とともに上昇する絶縁破壊電圧の最初のピーク値
以下であって、且つ充分に長い消灯時間後の絶縁破壊電
圧の値以上に設定されて成ることを特徴とする高圧放電
灯点灯装置。
【請求項３】高圧放電灯と、２次巻線に高圧放電灯が
接続されたパルストランスを介して高圧放電灯に電力を
供給し安定点灯させる点灯装置と、点灯装置の出力から
高圧放電灯を始動させるための高電圧パルスを発生し、
パルストランスを介して高圧放電灯に印加するパルス発
生手段とを備え、パルス発生手段から出力される高電圧
パルスの波高値が、安定点灯していた高圧放電灯が消灯
してからの消灯時間と高圧放電灯の絶縁破壊電圧の関係
における絶縁破壊電圧の最大値以下であって、且つ充分
に長い消灯時間後の絶縁破壊電圧の値以上に設定されて
成ることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】高圧放電灯と、２次巻線に高圧放電灯が
接続されたパルストランスを介して高圧放電灯に電力を
供給し安定点灯させる点灯装置と、点灯装置の出力から
高圧放電灯を始動させるための高電圧パルスを発生し、
パルストランスを介して高圧放電灯に印加するパルス発
生手段とを備え、パルス発生手段から出力される高電圧
パルスの波高値が、安定点灯していた高圧放電灯が消灯
してからの経過時間とともに上昇する絶縁破壊電圧の最
初のピーク値以下であって、且つ充分に長い消灯時間後
の絶縁破壊電圧の値以上に設定されて成ることを特徴と
する高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】高圧放電灯は、消灯時間と絶縁破壊電圧
との関係における絶縁破壊電圧が複数のピーク値を有す
るような特性を持つことを特徴とする請求項１〜４の何
れかに記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】パルス発生手段から出力される高電圧パ
ルスの波高値が、消灯時間と絶縁破壊電圧との関係にお
ける絶縁破壊電圧の複数のピーク値のうちの第１のピー
ク値と第２のピーク値との間に設定されて成ることを特
徴とする請求項５記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項７】パルス発生手段から出力される高電圧パ
ルスの波高値が、消灯時間と絶縁破壊電圧との関係にお
ける絶縁破壊電圧の複数のピーク値のうちの第２のピー
ク値以上に設定されて成ることを特徴とする請求項５記
載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項８】高圧放電灯は、Ｄｙ−Ｔｌ（ディスプロ
シュウム−タリュウム）系のメタルハライドランプであ
ることを特徴とする請求項５又は６又は７記載の高圧放
電灯点灯装置。
【請求項９】パルス発生手段から出力される高電圧パ
ルスの波高値が絶縁破壊電圧よりも小さい期間において
高電圧パルスのエネルギを低減する手段を備えたことを
特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の高圧放電灯点
灯装置。
【請求項１０】パルス発生手段は、高電圧パルスを間
欠的に発生させて成ることを特徴とする請求項１〜８の
何れかに記載の高圧放電灯点灯装置。