JPS5824916B2 - 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し、特に、たとえば毎半
サイクルスタート点灯方式において、放電ランプの始動
時にはフィラメントを十分な予熱電流で予熱し７、しか
も点灯後に予熱電流を零ないし減少させ電力損を低減し
て効率を高めるような放電灯点灯装置に関する。

本出願人は、先に、効率の改善とともに、限流チョーク
の小型、軽量化を可能ならしめ、省資源および省エネル
ギに関して極めて有力な、毎半サイクルスタート点灯方
式を提案した。

第１図はこの発明の背景となる毎半サイクルスタート点
灯方式を用いた放電灯点灯装置を示す電気回路図である
。

構成において、１は商用周波数の交流電源であって、限
流装置の一例としての限流チョーク２と放電ランプ３の
直列回路が接続されている。

放電ランプ３のフィラメント３１゜３２の非電源側に間
欠高周波高電圧発生回路（以下高圧回路）４が接続され
ている。

前記高圧回路４は発振コンデンサ５１にサイリスタ５２
および昇圧インダクタ５３の直列回路を並列接続して構
成された高周波高電圧発生回路（以下昇圧回路）５に、
間欠発振用コンデンサ６を直列接続した回路である。

なお、前記高圧回路４は間欠的に高周波発振動作する限
りにおいては、トライアック等のゲート付サイリスタを
用いるもの、更にはインバータを用いた高圧発生回路に
置換することもできる。

以下に第１図の構成の動作について説明する。

電源１を投入すると、限流チョーク２を介して放電ラン
プ３に電源電圧が印加されると共に、高圧回路４にも電
源電圧が印加される。

高圧回路４においては、電源電圧が間欠発振用コンデン
サ６を介してサイリスタ５２に印加され、このサイリス
タ５２をブレークオーバさせるために昇圧回路５が発振
動作を開始する。

この発振動作は間欠発振用コンデンサ６がなければ継続
するものであるが、昇圧回路５の発振動作に伴って間欠
発振用コンデンサ６が次第に充電されていき、かつこの
間欠発振用コンデンサ６の端子電圧が電源電圧を相殺す
ることによって、電源電圧の立上り部分において各半サ
イクル毎に間欠的に発振するものとなる。

従って、この高圧回路４からは、交流電源電圧の各半サ
イクルの所定位相毎に間欠発振出力が発生する。

この発振出力は、電源電圧に重畳されて放電ランプ３に
印加される。

同時に、高圧回路４の発振動作中に、電源１−限流チヨ
ーク２−フィラメント３１−高圧回路４−フィラメント
３２−電源１の経路で高圧回路４の入力電流が流れて、
フィラメント３１．３２が予熱される。

かくして、フイラメン）３１．３２が充分に予熱される
と、高圧回路４からの発振出力にトリガされて放電ラン
プ３が始動される。

放電ランプ３が始動点灯されると、放電ランプ３の管電
流が限流チョーク２を流れることによって、そのインピ
ーダンスが変化して、入力電流の出現期間は予熱時より
も短くなる。

入力電流の休止期間はもちろん高圧回路４が発振動作を
停止し、かつフィラメント３１．３’２の予熱が停止し
ており、従って放電ランプ３０点灯中は予熱電流は減少
する。

以下放電ランプ３が電源１の各半サイクル毎に高圧回路
４の発振出力によって再点弧されながら電源電圧によっ
て点灯維持される。

こ＼で、管電圧は、間欠発振期間による休止期間をもっ
た矩形波となり、その実効値は在来点灯方式よりもＪＰ
＋低目の値を示す。

また、高圧回路４の間欠的な入力電流が限流チョーク２
を流れることにより、管電圧の波形が入力電流の影響で
若干高められる。

入力電流の出現位相は電源電圧の変動にかかわらず一定
であり、従って、管電流の立上り位相は電源電圧の変動
にかかわらず一定位相に保たれる。

まだ前記入力電流は、もし電源電圧の増大によって管電
流が増大すれば、管電流波形の後端が次の半サイクルの
入力電流の出現期間にくい込むことによって減少する特
性があり、すなわち、負の変動係数を有する。

これらは毎半サイクルスタート点灯方式における管電流
の変動率が安定インピーダンスの減少にかかわらず良好
に保たれる理由である。

限流チョーク２の蓄積エネルギおよび必要なインダクタ
ンスを計算すれば、それぞれ、従来のグロ一点灯方式に
比べてｌ／４およびｌ／５程度となり、それだけ小形化
することができる。

なお、昇圧トランス構成のラピッドスタート方式の安定
器と比較すれば、これらの小形化比率はさらに顕著とな
る。

更に、このような点灯方式によれば電源電圧と管電流の
位相差が従来点灯方式よりも小さいので力率改善コンデ
ンサは不要となり或いは極端に小容量とすることが可能
である。

このように、本件発明の背景となる毎半サイクルスター
ト点灯方式では、省資源、省エネルギについては多大な
利点を有するものである。

ところで、放電ランプの効率は、一般に次式で表わされ
る。

この電力損は、限流チョーク２による損失（例えば４０
Ｗの放電ランプの場合５．５ Ｗ ）と、電子スタータ
または本件発明の背景となる毎半サイクルスタート点灯
方式における昇圧回路の損失（２Ｗ）と、放電ランプの
フィラメント損（すなわち電極損、５．５ Ｗ ）との
和である。

上式の関係から、効率を向上させようと思えば、電力損
を小さくすればよい。

しかし限流チョーク損および昇圧回路の損失を無くする
ことは困難であるため、電極損をできる限り低減すれば
よいことが理解できる。

そこで、電極損を零にするだめに、放電ランプの点灯後
におけるフィラメント加熱電流ｉｆを零にするために電
子スイッチング素子を用いて放電ランプの始動点灯後手
熱電流を遮断することが考えられる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、始動時の予熱電
流を増大させかつ点灯後に予熱電流を減少させて効率を
高めた放電灯点灯装置を提供することである。

この発明は、要約すれば、間欠高周波高電圧発生手段に
含まれる間欠発振用コンデンサに対してトランスの１次
巻線と電流制御形非線形抵抗素子との直列回路を並列接
続し、始動時に前記電流制御形弁線形抵抗素子を導通せ
しめて間欠発振用コンデンサの放電電流をトランスに流
して２次巻線に誘起される電圧で放電ランプの少なくと
も１つのフィラメントを予熱するようにしたものである
。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は以下
に図面を参照して行なう詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

第２図はこの発明の一実施例の電気回路図である。

構成において、この第２図は以下の点を除いて第１図と
同じである。

すなわち、高圧回路４を放電ランプ３のフィラメント３
１．３２の電源側端に並列接続するとともに、間欠発振
用コンデンサ６に対してフィラメント３１とトランス７
の１次巻線７１と電流制御形弁線形抵抗素子の一例とし
ての第２のサイリスタ８との直列回路を並列接続し、ト
ランスＴの２次巻線７２を放電ランプ３の一方側のフィ
ラメント３２に接続したものである。

動作において、電源１を投入すると、限流チョーク２を
介して放電ランプ３に電源電圧が印加されるとともに、
高圧回路４にも電源電圧が印加される それによって、
第１図の説明と同様にして昇圧回路５が発振動作を開始
する。

そして、昇圧回路５０発振動作に伴って間欠発振用コン
デンサ６が次第に充電されていくが、第１図と異なりこ
の間欠発振用コンデンサ６の端子電圧がサイリスタ８の
ブレークオーバ電圧を越えると、サイリスタ８が導通し
て間欠発振用コンデンサ６−ｉ次巻線９１−サイリスタ
８−６の経路で間欠発振用コンデンサ６の放電電流が流
れる。

この放電電流によってトランス７の２次巻線７２に電圧
が誘起されてフィラメント３２に印加される。

間欠発振用コンデンサ６が放電し終ると、サイリスタ８
が非導通状態となるため、昇圧回路５は第１図と異なり
連続発振動作し、間欠発振用コンデンサ６は再び充電さ
れ始め、その端子電圧がサイリスタ８のブレークオーバ
電圧ＶＢＯを越えるとサイリスタ８が導通する。

以下同様の動作を繰り返えして、フィラメント３１，３
２が予熱される。

かくして、フイラメン）３１．３２が十分に予熱される
と、高圧回路４から発振出力にトリガされて放電ランプ
３が始動される。

放電ランプ３の始動点灯後には、放電ランプ３の両端電
圧が管電圧に低下するだめ、間欠発振用コンデンサ６に
充電される充電電圧が低下し、サイリスタ８がブレーク
オーバしなくなる。

したがって、トランス７の１次巻線７１に昇圧回路５の
発振電流が流れなくなるため、２次巻線７２に電圧が誘
起されなくなる このだめ、高圧回路４は第１図と同様
に、交流電源１の各半サイクル毎に間欠的に発振動作し
て高周波高電圧を発生し、放電ランプ３を再点弧して毎
半サイクルスタート点灯方式により点灯維持する。

すなわち、放電ランプ３の始動点灯後には、フィラメン
ト３２に流れる予熱電流をなくして電極損を低減させる
ことができ、かつしたがって放電ランプ３の効率を高め
ることができる。

第３図はこの発明の他の実施例の電気回路図である。

構成において、交流電源１と限流チョーク２と２つの放
電ランプ３ａと３ｂとが直列接続される。

放電ランプ３ａ、３ｂのフィラメント３１ａ、３２ｂの
電源側に高圧回路４が接続される。

昇圧回路５は前述の第２図と同様にして構成されるが、
放電ランプ３ａ、３ｂが２打直列接続され電源電圧を高
くすることにより、サイリスタのブレークオーバ電圧を
高めるために、昇圧インダクタ５３に対して２つのサイ
リスタ５２および５４が直列接続される。

この昇圧回路５に対して間欠発振用コンデンサ６が直列
接続されかつこの間欠発振用コンデンサ６に対してトラ
ンス７の１次巻線７１と２つのサイリスタ８１および８
２とが並列接続される。

そして、トランス７１の第１の２次巻線７２が２打直列
接続された放電ランプ３ａ、３ｂのそれぞれのフィラメ
ント３２ａ。

３１ｂに並列接続される。

また、第２の２次巻線７３はフィラメント３１ａに接続
され、第３の２次巻線７４はフィラメント３２ｂに接続
される。

動作において、電源１を投入すると、昇圧回路５が発振
動作を開始しかつ高圧回路４が間欠発振動作を開始する
。

そして、高圧回路４の入力電流によって間欠発振用コン
デンサ６が充電され、その充電電圧がサイリスタ８１お
よび８２のブレークオーバ電圧を越えると、トランスＴ
の１次巻線７１に放電電流が流れて各２次巻線７２，７
３゜および７４に電圧が誘起され、前記と同様にそれぞ
れの誘起電圧によって各フイラメン）３１ａ。

３２ａ、３１ｂ、３２ｂが予熱される。

放電ランプ３ａ、３ｂの始動点灯後には、間欠発振用コ
ンデンサ６の充電電圧が低くなり、サイリスタ８１およ
び８２がブレークオーバしなくなる。

しだがって、トランス７の各２次巻線７２，７３および
７４に電圧が誘起されなくなり、フィラメント３１ａ、
３２ａ、３１ｂ、３２ｂの予熱が停止し、以後交流電源
１の各半サイクル毎に高圧回路４が間欠的に高周波高電
圧を発生して放電ランプ３を再点弧する。

したがって電極損をなくすことができ効率を高めること
ができる。

第４図はこの発明のさらに他の実施例を示す電気回路図
である。

この第４図は以下の点を除いて第３図と同じである。

すなわち、トランス７には１つの２次巻線７２を設け、
この２次巻線７２に誘起さるる電圧によって放電ランプ
３ａ、３ｂのフィラメント３２ａ、３１ｂを予熱し、放
電ランプ３ａのフイラメン）３１ ａは間欠発振用コン
テンサ６の放電電流で直接予熱し、放電ランプ３ｂのフ
ィラメント３２ｂは高圧回路４の入力電流によって予熱
するようにしだものである。

この第４図においても放電ランプ３ａ、３ｂの始動点灯
後には、サイリスタ８１および８２が非導通状態になる
ので、フィラメント３１の予熱を停止することができる
とともに、２次巻線７２に電圧が誘起されなくなり放電
ランプ３ａ、３ｂのフィラメント３１ａ、３２ａ、３１
ｂの予熱を停止することができる。

この第４図に示す放電灯点灯装置は、若干電力損は増す
が、放電ランプ３ａ、３ｂの点灯後に万−間欠発振用コ
ンデンサ６や発振コンデンサ５１が短絡したり、サイリ
スタ８１および８２が短絡しただめ、電源１−限流チヨ
ーク２−高圧回路４−フィラメン）３２ｂ−電源１の閉
回路に過大電流が流れだ場合、フィラメン）３２ｂが過
大電流によって切れるので、過大電流による各部品の損
傷を防止することができるという利点がある。

なお、上述の第３図および第４図では、放電ランプ３ａ
、３ｂを２打直列接続した場合について説明したが、こ
れに限ることなく放電ランプ３ ａ ｐ３ｂを２灯並列
接続するようにしてもよい。

以上のように、この発明によれば、間欠発振用コンデン
サに対してトランスの１次巻線と電流側。

両弁非線形抵抗素子との直列回路を並列接続し、放電ラ
ンプの始動前には間欠発振用コンデンサからの放電電流
によって誘起されるトランスの２次巻線で放電ランプの
少なくとも１つのフィラメントを予熱するようにしたか
ら、放電ランプの始動時は十分な予熱電流でフィラメン
トを予熱でき、しかも放電ランプの始動点灯後には電流
制御形非線形抵抗素子をブレークオーバさせないように
しているため、予熱を停止することにより、放電ランプ
の始動点灯後の電極積を低減でき、かつしたがって効率
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる毎半サイクルスタート点
灯方式の放電灯点灯装置の電気回路図である。 第２図はこの発明の一実施例の放電灯点灯装置の電気回
路図である。 第３図はこの発明の他の実施例の電気回路図である。 第４図はこの発明のさらに他の実施例を示す電気回路図
である。 図において、１は交流電源、２は限流装置（限流チョー
ク）、３．３ａ、３ｂは放電ランプ、３１ａ、３２ａ、
３１ｂ、３２ｂはフィラメント、４は間欠高周波高電圧
発生手段（高圧回路）、５は昇圧回路、５１は発振コン
デンサ、５２，５４゜８．８１，８２は電流制御形非線
形抵抗素子（サイリスタ）、５３は昇圧インダクタ、６
は間欠発振用コンデンサ、７はトランス、７１は１次巻
線、７２．７３．７４は２次巻線を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源、限流装置、前記限流装置を介して前記交
   流電源に接続される少なくとも１灯の熱陰極形の放電ラ
   ンプ、ならびに少なくとも一端が少なくとも一つのフィ
   ラメントの電源側になるように放電ランプに並列接続さ
   れた、間欠発振用コンデンサを含み前記交流電源の各半
   サイクルの所定位相毎に間欠的に高周波高電圧を発生し
   て前記放電ランプを再点弧する間欠高周波高電圧発生手
   段を備えだ放電灯点灯装置において、前記間欠発振用コ
   ンデンサに対してトランスの１次巻線とＮＫ制制御弁非
   線形抵抗素子の直列回路を並列接続し、前記トランスの
   ２次巻線を前記放電ランプの少なくとも１つのフィラメ
   ントに接続した、放電灯点灯装置。