JPS5815915B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放電灯点灯装置に関する。

放電灯を点灯するめに、電源スィッチを投入したときは
始動に必要な高電圧が発生し、又始動後においてはラン
プ電流を制御しつつ点灯維持に必要な電圧を放電灯に供
給することが必要である。

このような機能を簡単な構成で果すために電源に対しｔ
インダクタンス素子とコンデンサとの直列回路を放電灯
に直列接続するとともに、放電灯に並列にスイッチ素子
を接続した構成が別途提案されている。

この構成ではスイッチ素子を電源電圧の各半サイクル毎
に１回宛電流が零を横切る時点でオフとし、又前記電圧
の一定の位相でオンするようにしである。

これによれば始動時においてはスイッチ素子のオフ期間
中、コンデンサが充電されることによるコンデンサ電圧
と電源電圧とが重畳されて高電圧を発生し、これによっ
て放電灯を始動させ、又始動後においてはスイッチ素子
のオフ期間中、コンデンサとインダクタンス素子とによ
って電流を制御しつつランプ電流を供給し、又スイッチ
素子のオン期間中、放電灯のフィラメントを加熱しつつ
コンデンサ電圧を高めるようにし、電流の反転時にコン
デンサ電圧と電源電圧との重畳による電圧によって電源
電圧以上の電圧を発生させ、これによって放電灯の再点
弧を可能とする。

このような構成によればランプ電圧が電源電圧より高い
放電灯についても特に変圧器などの外電機構を利用しな
くともその始動並びに点灯維持が可能となる。

ところで前記した既提案の構成によると始動時スイッチ
素子をオン、オフさせると、電源電圧の数サイクル程度
でコンデンサ電圧が充分高くなりこれが電源電圧と重畳
された結果の電圧は放電灯を始動させるのに充分な値と
なる。

そのため放電灯は直ちに放電を開始し点灯状態に入るが
、このように短時間で始動すると、フィラメントの予熱
が充分でないままに始動することとなるので、コールド
スタートすることになり、ランプ寿命が著るしく短かく
なってしまう。

そのため既提案のような構成では、電源スィッチを投入
したときに動作を開始する遅延回路を用意し、フィラメ
ントが充分予熱されるまでの間、放電灯に電圧が印加さ
れないようにしておく必要がある。

又放電灯の始動時、点灯時を問わずスイッチ要素を繰返
してオン、オフしているが、これによりチョークコイル
の両端に高圧パルスが発生するようになり、これがスイ
ッチ素子に加わるようになる。

したがってスイッチ要素を半導体スイッチとした場合に
この高圧パルスによって破壊されてしまう恐れがある。

この発明は始動時に放電灯に、コンデンサ電圧と電源電
圧との重畳電圧が印加されるのを遅らすための遅延回路
を不用とすることを目的とする。

又この発明はスイッチ要素の破壊を防止することを目的
とする。

更にこの発明はインダクタンス素子の小型化、ランプ電
流の波形の改善を図ることを目的とする。

この発明は電源端子に対してインダクタンス素子とコン
デンサと放電灯とを直列接続した構成において前記イン
ダクタンス素子に並列にコンデンサを接続したことを特
徴とするものである。

第１図はこの発明の実施例を示す基本回路図で１は商用
交流電源の電源端子、２は熱陰極形の放電灯、３はイン
ダクタンス素子、４はコンデンサで、放電灯２、インダ
クタンス素子３及びコンデンサ４は電源端子１に直列に
接続されてあり、又放電灯４に並列に後記する第２図に
示す双方向性サイリスクのような半導体スイッチ素子５
が接続されである。

これらの構成は既知の構成とほぼ同じであるが、この発
明にしたがい、インダクタンス素子４に並列にコンデン
サ６を接続する。

上記の構成において、スイッチ素子５は商用交流電源の
各半サイクルの後半の成る位相においてオンとされ、又
その半サイクルの終期前後たとえば零を横切る時期にお
いてオフとされる。

スイッチ要素５がオンとされる期間、インダクタンス素
子３とコンデンサ４との直列共振により、コンデンサ４
に電荷が蓄積され、次のスイッチ要素５のオフ期間にコ
ンデンサ４の電圧と商用交流電源の電圧とが重畳されて
放電灯２に印加されることになる。

この重畳結果による放電灯２への印加電圧は放電灯２の
放電開始電圧以上となる。

しかしコンデンサ６がない場合この程度の電圧には電源
電圧の数サイクル程度で到達するので、放電灯２がコー
ルドスタートしてしまうことは前述したとおりである。

ところがコンデンサ６を設置した場合、スイッチ素子５
のオン期間において、コンデンサ４はインダクタンス素
子３とコンデンサ６瀝の並列回路を経て充電されるので
、その充電過程でコンデンサ６も充電される。

この充電がコンデンサ４の充電よりも早いようにしてお
けばコンデンサ６がインダクタンス素子３に放電し、イ
ンダクタンス素子３の電圧が高くなる。

この電圧が高くなると再びコンデンサ６が充電される。

以下これを繰返すことにより、コンデンサ４の充電が遅
れるようになり、その結果放電灯２の始動も遅れる。

したがって放電灯２のコールドスタートは特に遅延回路
を必要とせずに回避できるようになる。

放電灯２が点灯したあとでもスイッチ素子５が同様にオ
ン、オフされる。

これによってインダクタンス素子３に大きなサージ電圧
が発生するが、これはコンデンサ６によって吸収される
ため、このサージによって、半導体素子によってスイッ
チ素子５を構成したとしてもこれが破壊されるのが未然
に防止できるようになる。

又点灯後でもインダクタンス素子３とコンデンサ６との
間に充放電現象が生じる。

したがってインダクタンス素子３の電圧が下ろうとすれ
ばコンデンサ６が放電してその低下を防ぎ、又逆に高く
なろうとするとコンデンサ６が充電され、インダクタン
ス素子３に流れる電流の変化を防ぐようにする。

これによって電源電圧が変化してもランプ電流を一定に
保とうとする。

又この作用によってランプ電流の波形も方形波に近くな
るようになり、波形改善されることになるし、これによ
ってインダクタンス素子３もコンデンサ６を使用しない
場合よりも小容量のもので足りることになる。

第２図はこの発明の具体的回路図を示し、スイッチ素子
５として、双方向性のサイリスタ８を使用し、これを放
電灯２の両フィラメント間に接続するとともに、サイリ
スタ８のトリガ回路９を設けた構成である。

第３図に示す電源電圧Ａの各半サイクルの後半部分にお
ける成る位相においてトリガ回路９からトリガパルス（
第３図のＢ）が出て、これによりサイリスタ８がオンと
される。

又電源電圧が零を横切る時点においてサイリスタ８がオ
フとされる。

サイリスタ８のオン期間において、電源電圧により、フ
ィラメントはサイリスタ８を経て予熱される。

又オフ期間においてコンデンサ４の電圧と電源電圧とが
重畳されて放電灯２に印加される。

電源電圧の印加当初はコンデンサ６の存在によりコンデ
ンサ４の電圧は第３図のＣの前半に示すようにあまり昇
圧されることなく電源電圧の印加後約１秒（実験結果で
は７７／６０秒）から昇圧し、第３図Ｃの後半に示すよ
うに昇圧し、これが電源電圧に重畳され、放電灯２が点
灯する。

第４図は点灯後のランプ電圧ＬＶとランプ電流ＬＡとの
実測波形を示すもので、比較のために第５図にコンデン
サ６を設けない場合のランプ電圧ＬＶとランプ電流ＬＡ
とを示す。

両図から明らかなようにランプ電流は第４図の場合の方
が方形波に近くなっており、波高率したがって実効値が
大きくなっていることが理解される。

なお第４図、第５図中、点線で示した波形は電源電圧波
形である。

以上詳述したように、この発明によればコンデンサによ
る昇圧を利用して放電灯を始動させるにあたり、特に遅
延回路を用意しなくとも、放電灯のコールドスタートを
阻止することができ、又スインチ素子の破壊を防ぎラン
プ電流の波形改善並びにインダクタンス素子の小型化が
可能となるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す基本回路図、第２図は
同具体的回路図、第３図は動作説明用波形図、第４図、
第５図はランプ電流、ランプ電圧の波形図である。 １……交流電源端子、２……放電灯、３……インダクタ
ンス素子、４……第１のコンデンサ、５……スイツチ素
子、６……第２のコンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサよりも
   早く充電される容量をもつ第２のコンデンサとインダク
   タンス素子との並列回路とを熱陰極形の放電灯とともに
   交流電源に対して直列接続するとともに、前記交流電源
   の半サイクルの一定期間中オンとされ、その期間に充電
   された前記第１のコンデンサの電圧をオフ期間中に前記
   交流電源の電圧と重畳して前記放電灯に印加するための
   半導体スイッチ素子を前記放電灯に並列接続してなる放
   電灯点灯装置。