JPS5871594A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は白熱光源と機能的に同様であって１、　　主
な光源がアーク灯であり、その補助に予備のフィラメン
ト光源を持、ち、且つ普通の６０ヘルン１１０ボルト源
で動作する小型にまとまった［高周波数１の電源装置を
持つ照明装置に関する。

更に具体的に云えば、この発明は、アーク灯を点弧しよ
うと試みる間、予備照明のレベルを高めると共に電磁干
渉の大きさを少なくづる様に設ｉ１された手段に関する
。

この発明は、白熱灯に代るコストが比較的安くてエネル
ギ効率のよい装置を作ろうとする努力の結果である。白
熱灯は供給された人Ａｌ１分の電気１ネルギを熱に変換
し、可視光に変換される群は小さな百分率にすぎず、普
通は１０％未満である。

エネルギのコストが上昇するにつれて、更によい効率で
電気エネルギを光に変換する照明装置に対する需要が起
った。最近、米国特許第４，１６１゜６７２号に記載さ
れている様に、家庭用の白熱幻と比肩し得る様な効率並
びに光出力を持つ一層小型でワット数が一層小さいメタ
ルハライド・ランコストの安い手段を用いて、予備照明
が出来る様になっている様にすると共に、２つの光源に
対づる異なった電気条件を充たすことが出来れば、エネ
ルギ効率の点で家庭用の寸法の白熱灯に代り得るもので
ある。

この発明の照明装置の電源は、普通は非飽和動作をする
様に制御されたフェライト変圧器とトランジスタ・スイ
ッチを主な素子とダる初期の高周波電源を発展さけたも
のである。こういう電源が係属中の１９８１年６月４日
出願の米国特許出願通し番号用１５６．２２９号に記載
されでいる。

前述の電源は持続的な高周波エネルギを発生し、これは
アークを開始する為の高圧点弧電圧から始まり、金属蒸
気灯が比較的低い電圧でかなりの電力を要求する時の、
グローからアークへの移行の間続き、そしてアークが低
い電圧で安定して、ウオームアツプの開始並びに直流動
作の始まりを表わす時に終了する。

ウオームアツプまそは、高周波エネルギがアーク灯に使
われると共に、予備照明を発生するフィラメントの付勢
にも使われる。普通の起動では、アーク灯に高周波エネ
ルギが必要な時間は１／１０秒位に短く、数秒以上か）
ることは滅多にない。

同時に、回路は予備照明の約８００ルーメンを発生する
。アーク灯が高温状態で点弧し損い、「高温再起動」を
必要とする場合、持続的な高周波の印加は数分間も続く
ことがある。然し、アーク灯が点弧出来ず、どうしても
点弧出来ない時、ヒコーズ又は他の何等かの手段が高周
波動作を終了させるまで、回路は［過早点弧（ｏｒｅ　
−１ｇｎ１ｔｉｏｎ）　ｉ状態にと望まる。理想的には
、電磁干渉をごく少なくする為、高周波エネルギを印加
する持続時間は、いずれの場合もごく短くすべきである
。起動手順の際の予備照明は、アーク灯の最終的な照明
レベルになるべく近いことが好ましいが、一般的には装
置の放熱制限の為に妥協しなければならない。

従って、この発明の目的は、アーク灯を利用した改良さ
れた照明装置を提俄することである。

この発明の別の目的は、主たる光源がアーク放電灯であ
って、有利な形で制御されるフィラメント光源を補助と
して使う改良された照明装置を提供することである。

この発明の別の目的は、起動、再起動、又はアーク灯の
故障の場合、電磁干渉を最小限に抑えた改良された照明
装置を提供することである。

この発明の別の目的は、主たるアーク放電灯を予備のフ
ィラメント光源と組合せ、起動手順の一部分の間、予備
照明を増加する様にした改良された照明装置を提供する
ことである。

この発明の上記並びにその他の目的が、直流電源と、金
属蒸気アーク灯と、アーク灯の状態に応答する動作回路
とで構成された照明装置によって達成される。動作回路
はアーク灯の安定器作用をすると共に予備照明を発生す
る白熱抵抗フィラメントと、逓昇出力電圧をアーク灯に
結合する交番電気エネルギ変成手段と、スイッチング手
段とで構成される。動作回路の素子を相互接続して、直
流源からの電流を幾つかの形でフィラメント及びアーク
灯に結合する手段を設ける。アーク灯の導電が開始する
まで、アーク灯を起動する為に変成手段の入力に周期的
な形で電流を供給するのと交互して、電流を直流形式で
フィラメントに結合して有用な光を発生する。アーク灯
が導電−してからウオームアツプまで、電流を持続的な
周期的な形でフィラメンｉ−に結合して有用な光を発生
すると共に、アーク灯の変化に合せて、持続的な周期的
な形で変成手段の入力に結合する。ウオームアツプの間
並びにアーク灯の平常の運転動作の間、電流を直列形式
で直列のフィラメント及びアーク灯に結合して、アーク
灯を付勢すると共にその安定器作用をする。アーク灯の
平常の運転動作の間、フィラメントの■ネルギ散逸は小
さすぎて、有用な光を発生しない。

アーク灯が導電する前、比較的長い期間の間、直流電流
をフィラメントに供給し、比較的短（Ｘ期間の間、変成
手段の人力に周期的な電流を供給することが好ましい。

典型的な期間は直流電流が８秒、周期的な電流が８ミリ
秒である。

更に具体的に云えば、［スイッチング手段１は直流源の
出力端子の両端にフィラメントと直列に接続されたシリ
コン制御整流器で構成された第１のスイッチング手段と
、安定な非導電の第１の状態及び準安定の導電−非導電
の第２の状態を持つトランジスタで構成された第２のス
イッチング手段とを有する。

更に、第１のスイッチング手段がオンぐある時に第２の
スイッチング手段の準安定状態を防止すると共に、第１
のスイッチング手段がＡ）である時に第２のスイッチン
グ手段の準安定状態を許容づる制御手段を設ける。起動
手順で、第１のスイッチング手段が導電した後に第２の
スイッチング手段の準安定状態が始まることが好ましい
。

この発明の別の面として、更に制御手段が、アーク灯の
導電に応答して、アーク灯の導電が開始した後、第１の
スイッチング手段をオフに保つ手段を有する。この電流
レベルは典型的には数ミリアンペアである。更に制御手
段が、アーク灯の電気状態に応答して、第２のスイッチ
ング手段の状態を制御１６手段を含む。制御°単段は、
アーク灯が非導電である時の第１のスイッチング手段の
オフ状態の間、第２のスイッチング手段を準安定状態に
保ち、アーク灯が導電してからウオームアツプするまで
は持続的な準安定状態に保ち、アーク灯のウオームアツ
プの間並びに平常の運転動作の間、安定状態に保つ。

フィラメントの直流付勢、並びに過早点弧の間にアーク
灯に対する周期的な点弧電圧の印加の持続時間を夫々設
定する−のに使われるシリコン制御整流器のオン及びオ
フ時間のタイミングが、鋸歯状発振器によって定められ
る。鋸歯状発振器はフツク接続の相補形の１対のトラン
ジスタと組合Ｕで用いられるコンデンサ並びに関連部品
で構成される。このコンデンサは大きな抵抗を介してゆ
っくりした速度で反復的に充電され、その後フック回路
の導電によって急速に放電する。フック回路の放電は、
トランジスタの逆バイアス入力接合によって設定され且
つ第２のトランジスタのベースに印加されるツェナ電圧
を、第２のトランジスタのエミッタの電圧が十分に越え
た時に行われる。

第２のトランジスタのエミッタは、充電される時にその
電圧が増加りるコンデンサに結合される。

フック回路の導電は、第２のトランジスタの入力接合が
順バイアスされることによって行われる。

コンデンサの放電を利用して、ＳＣＲをオフに転じ、第
２のスイッチング手段の一部分であるトランジスタの準
安定動作を開始する。

回路の時定数は、アーク灯が導電する前の期間には、ト
ランジスタ・スイッチの準安定動作の前にＳＣＲの導電
期間が発生ずる様に選ばれる。アーク灯が導電した後、
トランジスタ・スイッチの状態は、動作回路で感知した
アーク灯の電流及び電圧の関数である。アーク灯がウオ
ーム状態に入ると、準安定動作は続けられなくなる。

アーク灯が導電する前の（高周波動作の短い期間と交互
する）直流動作の長い期間の影響により、点弧が起る前
の８秒の間、予備照明の平均レベルが典型的には１１０
０ルーメンまで増加１−る。この後の高周波動作の８ミ
リ秒の間に点弧が行われると、これが普通であるが、予
備照明は８００ルーメンで更に数秒間続けられる。高周
波動作の期間を短縮したことにより、ｅｍｉ　　（電磁
干渉）が発生するオン時間がｉ　ｏｏｏ分の１に減少し
、然もアーク灯を点弧づるのに必要な経過時間を目立っ
て増加しない。高温再起動の際、又はアークの故障の際
、１２時間の自分率は同じ様に小さいま）である。ｅｎ
ｉが可聴効果として検出し得る時、各々の短縮した期間
が短い「ピーラ」音としで聞こえ、その後次の期ｉまで
の数秒間の沈黙が続く。

この干渉は連続的な高周波動作はど問題にならない。こ
ういう長い期間全体にわたり、フイラメンｉ〜が一層高
い光レベルで動作する。

この発明の新規な特徴は特許請求の範１１１１に記載し
であるが、この発明自体、並びにその目的及び利点は、
以下図面について説明する所から最もよく理解されよう
。

第１図には普通の低周波数（５０乃至６０１−１７）の
交流電源からアーク灯を動作させる効率の良い照明装置
が示されている。この発明は係属中の１９８０年６月４
日出願の米国特許出願通し番号１５６．２２９号に記載
された照明装置の変形である。この変形は、以下説明す
る様に主に起動動作に影響するが、電磁干渉を少なくす
ると共に、前□掲出願の照明装置よりも、信頼性を高め
る様に設計されている。照明装置は光を発生ずる対案成
体と、対案成体にミノＪを供給する電源装置とで構成さ
れ、照明装置の成る素子は光の発生と安定器作用の両方
の作用を持っている。対案成体が硝子外被９を含み、そ
の中に効率の高いアーク灯１１及びフィラメント抵抗素
子１２が入っている。抵抗素子１２はアーク灯の安定器
になると共に補助の光源になる。電源装置が、硝子外被
９をねじ込み口金１４に取付ける頑丈なケース１ｏを含
む。

口金１４は照明装置を普通のアーク灯コンセントに機械
的に取付は且つ電気的に接続づる。装置が起動並びに動
作状態の間、アーク灯の所要の付勢を行うと共に、補助
光源を使うことによって、瞬時照明を発生する。

この発明では、アーク灯に点弧電圧を印加する際、短い
デユーティサイクルを設定する新規な手段を設ける。

第１図に見られる様に、この発明の照明装置は寸法的に
は白熱灯と同じであって便利である。電源装置はねじ込
み口金１４と対案成体の間の場所を占める。

この照明装置は白熱灯と同じ便利さで、オンに転じ、再
起動し又はオフに転することが出来る。

外被９の中に収容された補助白熱素子１２を使うことに
より、普通アーク灯を始動Ｊる時に伴う光の発生の遅延
がそれ程問題にならなくなっている。

この特徴は、低温起動の後にアーク灯が一杯の明るさに
達するのに必要な１／２分間の期間、又は高温再起動に
必要な更に長い期間の間、特に関心の持たれる所である
。

第１図では、アーク灯１１は正の電極又は陽極を下（口
金に近い方）に、そして負の電極又は陰極を上（口金か
ら遠いｈ）にして示されている。

２つの電極が小さな石英容器の両端に封入されており、
この容器の輪郭は中央領域が直径が１／２吋未満の一層
大ぎな断面になっていることを別にすると、円筒型であ
る。アーク灯は具体的に小してないが、その内部に球形
又は楕円形の中央室があり、この中央室に電離性混合物
のアルゴン、電離性起動ガス、高温になると蒸発する水
銀、及び沃化ナトリウム及びスカンジウムの様な蒸発性
金属塩が充填されている。動作する時、電極の間にアー
クが形成され、それが室全体にわたって照明を発生する
。今延べた様な種類の小型の低電力の灯はメタルハライ
ド・ランプ又は金属蒸気灯と呼ばれる。適当な灯が米国
特許第４．１６１．６７２号に更に詳しく記載されてい
る。

光の発生はアーク灯１１とフィラメント抵抗１２とが分
担づる。フィラメント抵抗はアーク灯に対する抵抗安定
器の役割もする。平常の「最終運転、」動作では、フィ
ラメント抵抗１２がアーク灯に流れる電流を通すが光の
主な発生はアーク灯で行われる。アーク灯の起動又は再
起動の時、フィラメント抵抗１２が補助照明を発生する
。

アーク灯は普通に使う時に幾つかの相異なる状態を持ち
、各々の動作状態が別々の付勢を必要とする。実用的な
観点からすると、アーク灯は段階丁乃至■と記す３つの
本質的な活動状態及び不作動状態を持つ”Ｃいる。

段ＩＩＩでは、「点弧」が行われる。点弧の持続時間は
１秒又は２秒より長くないのが普通であり、普通の場合
には設計によって８ミリ秒未満にすることが出来る。こ
れは、適当な高い電圧によってアーク対内に収容されて
いるガスの「電気的な降伏」を起し、アーク灯の最高電
圧を下げ始めるのに要する時間ぐある。後の状態は「グ
「１−放電」の設定とも呼ばれる。

定義として点弧は過早点弧と区別する。過早点弧は点弧
に先立つ期間であって、その持続時間は所定の放電灯及
び電源装置で予測覆ることが出来、その間は普通はアー
ク灯内の最適でない物理的な状態の為に、点弧が起り得
ない期間である。（過早点弧については後で説明する。

） 点弧が起ると、アーク放電灯が１０００乃至２５００ボ
ルトの点弧電圧で降伏し、アーク灯の電圧は典型的には
１５ボルトに突然に低下し、その後、内部に収容された
ガスの電離レベルが増加して［グ［１−からアークへの
移行」にはいるにつれて、一般的には一層低い電圧でア
ーク灯は２度目の点弧をすることがある。段階Ｉでは、
こ）Ｃ考えている様なｉＱ閉のアーク灯は、約８ミリ秒
のパルス駆動期間の間、持続時間がマイクロ秒のパルス
を使って、１０００乃至２５００ボルトを必要とする。

段階■のグｎ−からアークへの移行は、１／１０秒から
場合によって４秒までに及び、一層持続的な電離レベル
及び一層低い最高電圧を特徴とする。段階■が始まると
、放電は典型的には不安定であって、最高値及び最小値
の間を変化し、放電電圧は、１５ボルト近くの最小１ｆ
ｆｊ　’ｅはね返りながら、絶えず一層低い最高値に向
って低下する。ガス導電の平均レベルが増加するにつれ
て、アーク灯の最高電圧が下がり、消費電力が増加し、
アーク灯内部の温度も高くなる。最高アーク電圧が５０
０乃至１５０ボルト近辺の値を通って下がる時、金属蒸
気灯は一層実質的なエネルギ（典型的には２乃至８ワツ
ト）を要求する。

段階■は［アーク］の設定と共に始まる。このアークは
、陰極の一部分が熱電子放出温度に達する時に起り、電
子雑音が消滅する。段階■から段階■への（通常）認め
られる移行では、放電電圧は不安定な性格を持たなくな
り、約１５ボルトの初期値を保つ。段階■では、アーク
灯は持続的な低インピーダンスを持ち、これは短期間（
マイクロ秒）正の抵抗ぐあり、長Ｉｌ１間（ミリ秒）負
性抵抗である。過大な加熱及び破壊を防１１″Ｉｌｌる
為に諒流安定器が必要である。

ウオームアツプ期間は、段階■の初期部分Ｃあるが、３
０乃至９０秒続くのが普通である。つＡ−ムアップ期間
の間、アーク灯は一杯の動作温度に達し、内部に収容さ
れたガスはその最終的な高い動作圧力に達する。アーク
灯前後の電圧は典型的には８６ボルトの値まで増加し、
それに伴つＣアーク灯の］ンダクタンスが減少する。最
終運転状態になると、アーク灯は最大の電力（典型的に
は２７ワ、ット）を吸収し、最大の光出力が発生される
。

過早点弧期間は、その時の周囲状態でゼロの公称最小値
、及びアークが中断されて高温再起動が必要な場合の約
１分又は２分の最大値を持つ可変の期間Ｃある。通常の
動作中にアーク灯を脱勢づると、アーク灯は短い時間の
間、高温にあって高いガス圧力を持っている。アーク灯
が高温にある間に再びアークをとばす為には、必要な電
圧は低温始動の場合より１桁程度高くなる（例えば１０
乃至３０ＫＶ）。アーク灯の熱時定数によって、高温の
動作状態から、普通の電圧で再びアークが点弧される点
まで冷却するのに要づる時間が定まる。

ウオ−ムツプの間並びに高温再起動の過早点弧期間の間
、利用者にとっては補助照明が特に重要であり、この補
助照明は正常な起動手順並びに高温再起動の両方の間発
生される。ウオームアツプの間、アーク灯の次第に増加
する光出力に合せで、補助照明が徐々に減少する。最終
運転状態では、補助照明は発生されない。

アーク灯並びに予備の光発生フィラメントに対する適当
な動作用電力が、第２図に示す電源から供給される。ア
ーク灯が最終運転状態にある時、電源が抵抗安定器作用
と共に約１４５ボルトの直流エネルギを供給する。この
安定器作用によっＣ、アーク灯の電圧は８６ボル１〜に
減少し、アーク対の動作電力が２７ワツトに保たれる。

この期間の間、安定器としＣ作用するフィラメント１２
に流れる電流は、それを高温に保つのに十分であるが、
フィラメントに有用な光を発生覆るには不充分である。

過早点弧では、電源は高周波数（４０ＫＨ７）の交番成
分を持つ一連の高周波−り向パルスを発生する。この交
番成分が、変成器作用並びに整流の後、点弧の為にアー
ク灯に印加される。この結果、直流再生波形は約２５０
０ボルトの尖頭振幅を持ち、電力レベルは比較的低い。

過早点弧の間、パルスが短い期間で、すＭ型的には持続
時間が８ミリ秒で、８秒の間隔で発生される。アーク灯
が白弧すると、高周波パルスが連続的になり、グ［１−
からアークへの移行を招き、その時アーク灯はかなりの
電力を要求する。

他方、アーク灯の過早点弧及び点弧の間、フィラメント
１２も電力を受け、予備照明を供給づる。

過早点弧の間、一方パルスがオフ状態にある時。

補助電流通路が閉じ、この通路が略一杯の直流電力（７
０ワツト）をフィラメン１〜抵抗に印加する。

こうしＣフィラメントの光出力は約１１００ルーメンか
ら始まり、急速に変化するが、アーク灯のウオームアラ
１まで、この値を保つと思われる。

過早点弧でも点弧でも、パルスの間、かなりの高周波電
力（５６ワツト）がフィラメントに印加されて、ウオー
ムアツプまでのアーク灯の移行が完了するまで、幾分一
層低いレベルＣ連続的な予備照明を供給する。

グローからアークへの移行では、高周波エネルギが予備
照明を供給し、その間アーク灯が４００乃至２００ボル
トのレベルを通過する時にアーク灯が利用し得る高周波
電力は最大値、典型的には８ワツトまで増加する。アー
ク灯が利用し得る電力がこの様に増加することは、アー
ク灯の状態が電源に対する負荷に影響を与えるので、パ
ルス繰返し速成が３５ＫＨ７まで下がることによって達
成される。この様に利用し得る電力を増加ηることによ
り、高圧金属蒸気灯がウオームアツプ動作に確実に移行
することが保証される。

ウオームアツプが行われると、電源装置の高周波動作が
終り、高度は電源が１２０Ｈ２のりツーゾルを含む直流
出力を発生し、それが直列のアーク灯及びフィラメント
抵抗に印加される。ウオームアツプの初めに於けるフィ
ラメン１〜抵抗の役’Ｈ）は、実質的に一杯の光出力を
発生（ると共にアーク灯の安定器作用をするという２者
を合せたものである。安定器作用により、アーク灯の初
期電力消費が、アーク電圧が約１５ボルトまで下がる時
、約１０ワツトに保たれる。ウオームアツプが続くと、
フィラメント抵抗は消費電力の小さい安定器どして作用
し、その値は無視し得ると共に、アーク幻によって発生
される光が増加する。

照明装置の電気回路を第２図に示しであるが、その主な
部品は、アーク灯１１．６０Ｈｚ　１２０ボルトを直流
に変換する直流電１（１４，１５゜１６）、直Ｆ＆電源
から供給された電気エネルギを対果成体を作動づるのに
必要な形に変換する動作回路（１７乃至４５）、及び動
作回路で安定器ｎｍをすると共に予備の光を発生するフ
ィラメント抵抗（１２）である。照明装置は放電灯、予
備光源及び動作回路の状態によって特徴づけられる６つ
の動作状態を持っている。これらの状態は、前に述べた
ことをまとめるものであるが、下記の表に小されている
。

照明装置の直流電源回路は普通のものである。

エネルギが６０ヘルツ１２０ボルトの交流源からプラグ
１４及び２つの入力接続部を介して、両波整流器ブリッ
ジ１５の交流入力端子に供給される。

ブリッジの正の出力端子が直流？Ｎ　ＷＡの正の出り端
子になり、ブリッジの負の出力端子が直流電源の共通点
又は基準出力端子になる。ろ波コンデンサ１′６−廖直
流電源の出力端子の間に接続され、交流リップルを少な
くする。アーク灯１１の平常の運転動作中の直流電源の
出力は、約１／３アンペアの電流で１４５ボルトであり
、約４８ワツトの出力電力を発生゛し、その内の２７ワ
ツトがアーク灯で消費される。高温再起動の際に照明装
置が直流電源から要求する電力は、約７３ワツトであり
、アーク放電灯のウオームアツプ中に要求される最大値
は約６８ワツトである。

直流電源から電力を取出して、対果成体にエネルギを供
給する動作回路は、次の様に接続された素°子１７乃￥
４８で構成される。即ち、フィラメント抵抗１２、ダイ
オード１７、アーク灯１１、ダイオード１８及びアーク
灯電流感知抵抗３３が、この順に直流電源の正の端子及
び共通端子の間（。

直列に接続される。直流諒からアーク刻へ電流が流れ易
くする様な極性に接続されたダイオード１７は、陽極が
相互接続端子（又は節）２６に結合され、陰極がアーク
灯１１の−ｈの端子に結合されている。アーク灯は所要
の分極を持つが、陽極ダイオード１７の陰極に結合され
、陰極がダイオード１８の陽極に結合される。ダイオー
ド１８の陰極は電流感知爪抗３３の−ｈの端イに結合さ
れる。この用途では、ダイオード１７は実際には高圧性
能を確実にする為に、２つの直列接続の装置で構成され
ている。

動作回路の説明を続けると、トリガ式単安定固体スイッ
チが設けられ、その一部分が電力１〜．ノンジスタ１９
、透性変圧器２０及び受動部品２８（Ｊよって構成され
ている。電力トランジスタ（，１ベース、エミッタ及び
コレクタ電極を持っている。逓昇変圧Ｍ２０は高周波動
作（＞２０ＫＨｚ　）用のフェライト鉄心、主たる１次
巻線２１　、ニドたる２次巻１１２２．１次制御巻線２
３及び２次制御巻線２４を持っており、これらの巻線は
全て鉄心に付設されている。制御巻線はＩ・ランジスタ
の導電を制御するが、その制御作用の向きは、フェライ
ト鉄心の磁気状態に応答して、単安定動作をし、鉄心の
完全な飽和を避ける。主たる１取巻Ｉ！２１は点を打っ
てない方の端子がコンデンサ２５を介して源の正の端子
に結合され、点を打った方の端子がフィラメント抵抗１
２とダイオード１７の間の相互接続端子２６に接続され
ている。変圧器２゜の主たる２次巻線２２の点を打って
ない方の端子が端子２６に結合され、点を打った方の端
子がダイオード２７を介してアーク灯１１の陽極に接。

続されている。スイッチング・トランジスタ１９のエミ
ッタが１次制Ｍ１巻線２３の３角印をっけてない方の端
子に結合される。１次制御巻線２３の３角印をつ１ノた
方の端子はダイオード１８の陰極に接続され、このダイ
オードの陽極がアーク灯１１の陰極に接続されている。

アーク灯の陰極がダイオード１８及び抵抗３３を直列に
通って共通の直流端子に接続される。トランジスタ１９
のベースがクランプ・ダイオード２８の陰極に結合され
、このダイオードの陽極が共通直流端子に結合される・
。２次制御巻Ｉ！２４の３角印をつけＣない／］の端子
がトランジスタ１８のベースに結合され、３角印をつけ
た方の端子がエミッタに接続され（いる。トランジスタ
１９０ベースは、各々の導電サイクルを開始する為にト
リガ・パルスを印加りる点である。

１〜ランジスタ３０が、それに付設された部品ど共に、
固体スイッチング・トランジスタ１９を繰返してオンに
転するトリガ発撮器を形成する。トリガ発振器は、アー
ク灯の電気状態に起因りる電気状態に応答して、オン及
びオフに転するとＪｔ　［周波数を偏移する。トランジ
スタ・３００１ミツタがトランジスタ１９のエミッタに
結合され、ベースがコンデンサ３１を介してトランジス
タ１恒）のベースに結合され、］レレフが抵抗３２を介
しＣ相互接続端子２６に接続される。電１１感知ｊｋ　
Ｊｔ器が、ダイオード１７の陽極とトランジスタ：１０
のベースの間に接続された抵抗３４、およびトランジス
タ３０のベースと共通直流端子の間に接続された抵抗３
５によって構成される。ウオームアラＩ及び最終運転動
作は共に、照明装置の直流状態であるが、その間、ダイ
オード１７が順バイアスされ、トランジスタ３０のベー
スに出る分圧器の出力電■１はアーク灯電圧に比例する
。照明装置の高周波状態の間、電流がアーク灯に送出さ
れる高周波の半サイクルの間は、ダイオード１７が逆バ
イアスされて非導電であり、その為、分圧器の電圧は変
圧器回路に対するアーク灯の負荷作用を反映し、アーク
灯電圧の間接的な目安である。トランジスタ３０のエミ
ッタをアーク灯１１と直列の抵抗３３０基準側とは反対
側の端子に接続したことにより、トリガ発振器は、抵抗
３３に発生されるアーク灯電流に比例する電圧の形で、
アーク灯電流に応答する。トリが発振器は、上に述べた
２つの感知電圧の差に対して、上に述べた様に応答する
様に接続されているＣ・ 過早点弧期間の間、発振器の動作に知いデユーティ・サ
イクルを加える回路により、動作回路が完了する。発振
器のオン期間の間、逐次的なパルスがアーク灯に印加さ
れ、フィラメント抵抗１２に交流励振が印加される。発
振器のオン期間の間、フィラメント抵抗に直流励振が加
えられる。これらの状態が前掲の表に示されている。デ
コー丁イ・サイクル形動作を行うの己関係する回路が、
５ＣＲ３６、フック接続の１対のトランジスタ３３７．
３８、ダイオード３９、コンデンサ４０．４１及び抵抗
１３．２９−１４２乃至４６を含む。後（判るが通常の
アーク灯起動順序では、Ｓ　ＣＲ３６が最初に導電して
、数秒間導電を続け、フィラメント抵抗を付勢すると共
に、発振器の動作を防止づる。ＳＣＲの非導電は数ミリ
秒の間続くが、イの間、トリガ発振器が作用し、アーク
灯に対する高周波の点弧電圧を発生すると共にフィンメ
ン；〜を高周波で励振する。５ＣＲ３６の導電期間及び
非導電期間が、フック接、続の１対のトランジスタ３３
７．３８、コンデン１）４０及び他の部分を利用りる鋸
歯状発振器によって定められる。

ＳＣＩ≧３６は陽極が相互接続端子２６に接続され、陰
極がアーク灯１１の陰極に接続される。この陰極は素子
１８．３３を介して共通直流端子に直列接続される。５
ＣＲ３６の陰極は抵抗４２を介して共通直流端子に接続
される。ＳＣＲのゲートが抵抗４３を介して直流源の正
の出力端子に接続される。ＳＣＲのゲートを陰極の間に
コンデンサ４１が接続されでいる。

フック接続の１対のトランジスタは入力側のＰＮＰトラ
ンジスタ３７と出力側のＮＰＮトランジスタ３８で構成
される。トランジスタ３７の］レクタがトランジスタ３
８のベースに接続され、トランジスタ３−８のエミッタ
がトランジスタ３７のベースに接続される。入力トラン
ジスタ３７のエミッタが抵抗１３を介して整流器ブリッ
ジ１５の入力端子に接続される。トランジスタ３７のエ
ミッタは直列接続のコンデンサ４０及びダイオード３９
を介して、５ＣＲ３６のゲートにも接続される。ダイオ
ード３９の陽極がＳＣＲのゲートに接続される。抵抗４
４がダイオード３９の陰極及び二１ンデンサの一方の端
子を共通直流端イに接続・する。トランジスタ３７のベ
ースが抵抗４５を介して正の電流出力端子に接続され、
トランジスタ３８のベースが抵抗４６を介して相な接続
端イ２０に接続される。出力トランジスタ３８の］レク
タが抵抗２９を介しＣスイッチング・トランジスタ１９
０ベースに″接続される。

以上説明した動作回路は、照明装置の複相／ｆ需要１ネ
ルギを供給する。動作回路は、アーク灯の感知された状
態に応答して作用し、前掲の表に小した状態をとる。動
作回路の最終運転状態を最初に取上げる。

照明装置の最終運転状態では、動作回路は抵抗安定器作
用により、アーク灯を直流で付勢りると共に、アーク灯
の電流並びに電圧を監視して、初期のアーク失敗の徴候
を感知する。直流源の電Ｊ＋−は１２０Ｈｚのリップル
が１５乃〒２０％ある。。

最終運転動作では、アーク電圧は８６ボルトぐあっで、
アーク灯に２７ワツト、そしＣ主にフィン。

メント抵抗１２で２０ワツトが消費される。Ｗ、出力は
２０００ルーメンであり、１５０ワツトの白熱灯が発生
する出力に近い。１４５ボルトの直流源（１４，１５，
１６）からアーク灯に供給されるｔａが、フィラメント
抵抗１２、ダイオード１７、アーク灯１１、ダイオード
１８及び電流感知抵抗３３を含む直列通路に流れる。

最終運転状態では、アーク灯の動作点は、主に安定器抵
抗１２、アーク灯の性質並びに直流源の出力電圧によっ
て決定される。最終運転電流（これは約１／３アンペア
）の為、抵抗１２の消費電力はアーク灯の消費電力より
小さくなり、それが小さづぎる為に、有用な光を発生す
ることが出来ない。

アーク灯のウオームアツプ状態はその前の段階■とは際
立った違いがあり、徐々に最終運転状態に移行する。段
階■（即ち、グローがらアークへの移行）では、電離状
態は設定されているが、アーク灯の平均電流、消費電力
並びに光出力は小さく、放電が不安定である。ウオーム
アツプの開始と共に、放電が安定化し、アーク灯の平均
電流、消費電力及び光出力が増加づる。最終運転状態Ｉ
＼の移行は滑らかであつ（、電圧が約１５ポル１〜から
８６ボルトの最終電圧まで徐々に増加し、アーク灯の消
費電力が１０ワツトから２７ワツトへ徐々に増加し、光
出力はｂｉｔ初は小さいが、最終Ｍ＋　、１、Ｃ徐々に
増加する。ウオームアツプの間、アーく）対内では、電
極、外被及び内部に収容されＩＪ万スは、最終動作湿度
に達し、ガス圧力が最終顧よ（−増加づる。典型的には
ウオームアラ１は３０乃金４５秒続く。

ウオームアツプの間、動作回路は、アーク灯の電流に応
答して、徐々に電気的な変化をりる。）′−り灯の過大
な電力消費が防Ｉトされ、予備照明（Ｌ、アーク灯の照
明が小ざな値から大きな最終（「１よ（゛増加Ｊるにつ
れ、最大の光出力から最小の光出力へ変化して行く。

過早点弧、点弧及びグローからアークへのＲｈでは、動
作回路の変圧器２０、トランジスタ・スイッチ１９及び
トリガ発振器（’３０　”？’　）は、高周波出力を発
生する上で積極的な役割を果たり。これは、発生される
付勢が主に直流ぐあるウオームアツプ及び最終運転の時
の受動的な役割とは対照的である。グローからアークへ
の移行とウオームアツプとの間で起る高周波電気出力の
急激な変化は、アーク灯の状態に応答して起るものであ
る。

高周波出力が短いデユーティ・→Ｊイクルから連続動作
に変わる過早点弧と点弧の間、並びに動作周波数が低下
する点弧とグ〇−からアークへの移行との間の、動作回
路の電気出力の変化も、アーク灯の状態に応答し−Ｃ起
る。

前に述べた様に、短いデユーティ・サイクル（典型的に
はオン時間とオ’ニア、、ｉｉ間の比が１対１０００）
が、高周波パルスに加えられる。過早点弧では、最初の
高周波パルスより前の比較的長い期間の間、並びにこの
後の高周波パルスの間の同じ様に長い期間の間、５ＣＲ
３６が導電し、その導電により、フィラメントを付勢づ
る為の低インピーダンスの直流通路が出来る。同時に、
それが節２６の電圧をクランプし、トリガ発振器又はト
ランジスタ・スイッチの高周波動作を防止する。ＳＣＲ
が非導電になると、高周波出力が出て、アーク灯及びフ
ィラメントの両方に印加され、その結果は前掲の表に示
す様になる。過早点弧期間のデコーティ・サイクル作動
を詳しく説明する萌に、ｓ　ｃ　ｒ＜側が非導電で、高
周波動作が連続的に↑−丁われでいると仮定して、回路
の動作を説明する。

過早点弧の間のデユーティ・サイクル形動ｆＬ　ｊ１９
びに点弧時のグローからアークへの移行の間の連続動作
のいずれの間も、動作回路は、甲安定１〜．ノンジスタ
・スイッチの高周波スイッチング動作の結果として、高
周波の付勢出力を発！Ｆりる。］・ノンジスタ・スイッ
チのスイッチング動作によ０、逓昇変圧器２０主たる１
次巻線２１にリギング及び交流成分が発生し、変圧器の
出力に逓シイ交流成分が発生し、フィラメント抵抗１２
に十に一／ｊ向性の脈動電流が発生する。

主たる１次巻線の交流の流れは次の様にしく起る。トラ
ンジスタ１つがその入力接合に印加された適当なトリガ
信号によってオンに転じたと仮定すると、直流源の正及
び共通端子の間に変位電流通路が閉じる。この通路はコ
ンデンサ２５、主たる１次巻線２１、ＮＰＮスイッチン
グ・トランジスタ１９（：コレクタ及びエミッタ電Ｍ＋
）、１次帰還巻線２３及σ電流感知抵抗３３をこの順に
含む。

スイッチング・トランジスタは導電する時に低インピー
ダンスを呈し、コンデンサ２５．１次帰還巻線２３及び
抵抗３３も低インピーダンスである。

回路の電流が増加づると、２次帰還巻線２４に誘導結合
された１次帰還巻線２３が、トランジス々の入り回路に
再生帰還を発生し、このトランジスタを一層強くオンに
転する。この為、トランジスタが導電すると、変圧器の
１次巻線に電流が急速に積成し、主に１次側インダクタ
ンスによって制限される。然し、電力変圧器の鉄心が所
定の磁束レベルに達するまで、電流の積成が続く・そう
いう磁束レベルに達した点で、帰還が反転して負帰還形
になり、鉄心が一杯に飽和する前に、トランジスタ１９
をオフに転する。トランジスタ１９の導電が中断づるこ
とにより、前に述べた１次巻線を通る電流に対する通路
が開き、］コンデンサ５が巻線２１のインダクタンスと
共撤１Ｊる。この回路に貯蔵されたエネルギの一部分が
、フィラメント抵抗１２を通る逆り面電流、そしてその
ｖ！！１．１順方向電流として散逸される。即ら、電流
の流れ（，１、最初は、トランジスタ１９が導電しでい
た旧、１次巻線の点を打った方の端子から流れでいたが
、その後間もなく反転し、今疫は＠流が、ｊンデンｊＪ
２５からフィラメント１２を介して点を打つ１こｈの端
子に流込む。

変圧器の１次巻線の両端に現われる高周波交番電圧を変
成したものが、巻線２１から遠１ｚ’　ｌｉ　’７）谷
線２２の端子に現われる。この出力が巻線２２　ｈｌら
コンデンサ２７を介してアーク灯１１の陽極（こ印加さ
れる。この出力は、ダイオード１７が存イ１することに
より、一方向性のパルス状ｒネル１′の形をしている。

ダイオード１７の陽極が２次巻線の点を打ってない方の
端子に結合され、陰極がｔＪ−り灯の陽極に結合されて
いる。ダイオード１７は、スイッチング・トランジスタ
がオフに転じ！、時、発生される逓袢出力電圧をアーク
灯に中力１１することか出来る様にすると共に、スイッ
チング・トランジスタが導電している時、発生された出
力電圧を印加出来なくする様な極性に接続されている。

この発明では、今述べた高い加速点弧電圧の印加は、フ
ィラメント１２を直流付勢する比較的長い期間の前後の
短い期間に抑えられる。次にデユーティ・サイクル形動
作について詳しく説明する。

照明装置が付勢された時、最初の外部回路の応答は、最
初の８秒の間、予備フィラメントを最大の明るさく１１
００ルーメン）でオンに転することである。この為回路
は、高周波動作が開始する前に、５ＣＲ３６を導電する
ことが出来る様に覆る。Ｓ　ＣＲが導電すると、ＳＣＲ
が８秒後にオフに転するまで、高周波動作が阻止される
。

ＳＣＲのターンオンによって、初期のフィラメントの直
流による付勢が次の様に行われる。ブリッジ１５に交流
電圧が印加されると、コンデン枡１６はブリッジの出力
に発生する電圧から急速に充電される。この直流電圧が
フィラメント１２を介し′Ｃ３ＣＲ３６の陽極が印加さ
れ、抵抗４３を介してＳＣＲのゲートに印加され、そこ
でコンデンサ４１が正に充電し始める。ＳＣＲの陰極（
よ実質的に大地電位にあり、抵抗４２を介して大地（こ
接続されていて、導電しでいないから、Ｓ　ＣＨのター
ンオンを行う為には、］ンデン４ノ４１４まＩ［Ｘさな
電圧（＋０．７ボルト）まで充電しさえすれＩＳよい。

ＳＣＲのターンオン時間は、６通は回路ｆ／付勢されて
から１ミリ秒未満の遅延の後に１ずろ。

一旦ＳＣＲが導電すると、直流源の正の端ｆｂＸらフィ
ラメント１２、ＳＣＲ（陽極及び陰極）、ダイオード１
８及び２Ａ−ムの抵抗３３を介して直流基準端子に至る
直列の電流通路が出来る。この回路はフィラメント１２
を通る電流に対する低インピーダンス通路となり、フィ
ラメント抵抗（１７０ワツトの消費電力並びに１１００
ルーメンの照明を発生する様に設定されている。

この用途では、ＳＣＲは＝１ストに見合った効ψのある
ものである。ＳＣＲはフィラメント１２を通る最初の電
流を通づから、これはフイラメンＩ・をその抵抗値が小
さい低温状態から、フィラメントの抵抗が高くなる実質
的に加熱された状態へ持って来る大きな初期電流を通す
。８秒後にＲＦ励振が続く時、フィラメントは実質的に
加熱されていて、抵抗値が大きい。フィラメントを通る
最初の電流をスイッチング・トランジス、りではなく、
ＳＣＲに通り様にすることにより、特別に定格の大きい
ＳＣＲを必要とせずに、定格の小さいスイッチング・ト
ランジスタを使うことが出来る。

回路の設計は、トランジスタ・スイッチの高周波動作が
起る前に、５ＣＲ３６がオンに転する様に保証すると共
に、ＳＣＲがオフに転するまで、高周波動作を禁止づる
。ＳＣＲのターンオン時間は、ゲート電圧に影響を与え
る抵抗４３及びコンデン＋ｊ４１によって定められた時
定数によって主に制御される。トリガの発振器の電圧に
よるターンオンも、分圧器３４．３５に結合されたトラ
ンジスタ３０のベース電位に関係する。発振器のベース
回路の時定数は小さく、ベース電位は通常は節２６の電
圧ｄ比として増加する。■ツタ電圧がゼロであると仮定
すると、この比は、人、力接合が順バイアス（例えば０
．６ボルト）されるまく・、トランジスタが導電するの
を禁止し、節２６に１００ボルト近い電圧を必要とする
。コンデンサ４１及び抵抗４３を調節することにより、
通常ＩＪ　ＳＣＲが事前にターンオンすることが保証さ
れる。

図面に記入した数値が実用的である。

前に述べた始動時点の後、Ｂ十電圧が′−ｌン１゛ンサ
１６の充電につれて上昇（１マイクロ秒あたり約１ボル
ト）し、トランジスタ３０を付勢りる節２６の電圧も上
昇する。然し、　８　Ｓ　ＣＲ３６がオンに転すると、
節２６と基準電位の間に低インピーダンス通路が出来、
節２６を数ボルト（人イ本＋３Ｖ）に保ち、トランジス
タ３０は導電し／、トい様にり−る。

鋸歯状発振器として動作するフック接続の１λ・１のＰ
ＮＰ及びＮＰＮトランジスタ３７．３８の調時されたタ
ーンオンの結果とし°て、ＳＣＲのターンオフが起る。

人力トランジスタ３７のベースが、ろ波］ンデン＋Ｊ１
６の正の端子から始まり、抵抗４５、（ｌ−ランジスタ
３７のベース）、トランジスタ３８、抵抗２９、巻線２
４．２３及び抵抗３３を介して直流基準端子に至る回路
に接続されている。トランジスタ３７のエミッタがコン
デンサ４０の一方の端子に結合されている。このコンデ
ンサは、２２メグオームの抵抗１３を介してブリッジ１
５の入力側で交流線路の共通端子に接続された充電通路
に接続されている。この充電通路が抵抗４４及びダイオ
ード４７を含む。コンデンサ４０の他方の端子が抵抗４
４を介して大地に接続されると共に、ダイオード３９を
介してＳＣＲのゲートに接続される。ＳＣＲが導電する
時、このゲートは比較的小さい正の電位（０，７ボルト
）にある。

起動時点の後、コンデンサ４０が交流源の交互のサイク
ルで充電する。電荷増分は、抵抗１３の数値が大きい為
に小さく、トランジスタ３７のエミッタ電位をベースに
対して更に正にする向きである。ＮＰＮトランジスタ３
８が反転形式に接続され、その入力接合に逆バイアスが
印加される。

この逆バイアスされた接合のツェナ電圧を基準゛電圧と
して利用して、フック回路の点弧閾値を決定する。トラ
ンジスタ３８のエミッタが抵抗４５を介してＢ十端子に
接続されると共に、トランジスタ３８のベースが抵抗４
６を介して、ＳＣＲの導電によって基準電位近くに保た
れている節２６に接続されることにより、トランジスタ
３８の人力接合の逆方向降伏が起る。この降伏により、
抵抗４５．４６によって設定されたマイクＩ】アンベノ
′の電流レベルで、逆方向ツェナ導電が発生する。

この逆方向漏洩電流は、電流は、ツ］−す時伏電「１に
よって、節２６及び直流基準電位に対し、トランジスタ
３７のベースに成る電位を設定づることが出来る。トラ
ンジスタ３７のエミッタ側の１ンデンサ４０の電圧が、
１−ランジスタ３７のベースに設定された電圧（約１０
ボルト）よりもダイＡ−ド１個分の効果だけ正になると
、フック回路か導電し、低インピーダンスへの魚速に切
換ねる。

この低インピーダンスがトランジスタ３７．３３ε）を
直列に通る電流通路を作る。トランジスタ３８はトラン
ジスタ３７に対するベース電流を供給し、トランジスタ
３７がトランジスタ３８に対するベース電流を供給する
。フック接続された対の１〜ランジスタが導電すること
により、］コンデンサ０が、直列接続の部品３７．３８
．２９．２４・、２３．３３．４４を含む通路を介して
高速で放電する。

コンデンサの放電により、急峻な過渡状態が発生し、ト
ランジスタ３０．１９をオンに転じ、高周波回路の動作
を開始すると共に５ＣＲ３６の導電を終了させる。トラ
ンジスタ・スイッチ１９の導電の開始は急峻であり、こ
れは実質的な再生作用に助けら′れて、５ＣＲ３６の陽
極に入る電流をその保持電流より小さな値に減少する。

ＳＣＲの陽極電流が減少すると同時に、コンデンサ４０
が抵抗４４を介して放電することにより、ダイオード３
９の陰極が直流基準電圧に対して負（典型的には一３ボ
ルト）に駆動され、ダイオード３９を順バイアスし、コ
ンデン’＋４１　（ＳＣＲのゲートと並列）を放電させ
、ゲートを逆バイアスし、貯蔵電荷を取去る。その結果
ＳＣＲがターンオフする。

第２図に゛示す様に制御巻線２３．２４の接続５：、ｔ
から共通直流端子に接続されている抵抗４Ｂは随意選択
の部品である。その作用は、ＳＣＲのターンオフを助け
る為に、スイッチング・トランジスタ１９の初期３２時
間を伸ばすことである。ＳＯＲが導電していて、フック
回路が点弧して１−ランジスタ１９の準安定動作期間が
開始される前は、ＳＣＲ電流の一部分が巻線２３及び抵
抗４８を介し【共通直流端子に逆方向に流れる。この結
果、鉄心には残留磁束が設定され、これは所定の鉄心寸
法に対し、トランジスタ１９をＡノに転する０帰遠が開
始されるレベルに磁束が達する時間を引伸ばす。これに
よってトランジスタの初期導電期間が実効的に伸び、確
実なＳＣＲのターンオフを保証する助けになる。

ＳＣＲがターンオフの後にＡフ状態にとずまろ期間は約
８ミリ秒である。これは大体−ｌンデンリ４０を放電さ
せ、Ｓ　ＣＲのゲートが充電する１ンデンサ４１を通じ
て再びターンオン閾値に達する様にするのに必要な時間
である。ＳＣＲのオフ時間が前に述べたコンデンサ４０
の放電通路にある素子と、コンデンサ１６のＢ十端子か
ら抵抗４３及びダイオード３９を通る電流との両方によ
って制御される。前に述べた様にＳＣＲのＡフ期間がト
リガ発振器３０及びトランジスタ・スイッチ１９の高周
波動作の持続時間を決定する。

ＳＣＲの導電期間は大体８秒に設定され、これはフック
接続の対の１〜ランジスタ３７．３８を点弧す″るのに
ｈする時間である。］コンデンサ４０び抵抗１３の数値
により、フック形Ｊミッタ接続の］ンｆンサ充電回路の
時定数が定まる。二」ンデンザの充電速度は充電源の電
圧の関数である。比較的低電圧の充電源を利用すること
が出来れば、］コンデンサ４０び抵抗１３の実用的な数
値で、比較的長い充電時間（８秒）が得られる。これは
、抵抗１３をブリッジ１５の交流源端子の一方に接続す
ることによって達成される。こうすると、その平均値〈
５４ボルト）が電源の直流出力の様な別の源よりもずっ
と低い様な半波整流のｉｆ弦重重Ｉが交流線路ノ」＼ら
得られる。ＳＣＨの導電のタイミングで重要なのは、フ
ック回路に対′するＩ：、（弧閾（１１１を決定する基
準電位を設定するトランジスタ３）３のツーしり一電圧
である。上に述べた種々のバシメータを正しく選択する
ことにより、ｓ　ｃ　ｒ＜のオン１．１間の制御が行わ
れる。

反転形式のＮＰＮｉ−ランジスタ３８の、ｖＪ伯ニＪ、
す、逆バイアスされたその人力接合を利用しく、基準電
位を設定することが出来る。別の利１ｊ、口、Ｌ、言過
の動作に較べで、電流利得が目立つで減少りることぐあ
る。（比較の為に云うと、この動１’ｌ　（−・役立つ
Ｎ　Ｐ　Ｎ　ｔ−ランジスタは、普通の様式の１００に
対して、反転形式て゛は１０の′市流利１！１をＦ′ビ
）ことが出来る。）過大な利得は、低い電流レベルでの
フック回路の導電を長引かせる傾向があり、フック回路
のターンオフの好ましいタイミンηを妨げる恨れがある
。

最初は抵抗４４を介して］ンゲンリ４（）が放電するこ
とによって負に押えられていたＳ　に　Ｒｒｎグ−トが
、８ミリ秒の期間の終り近くに、休止レベルに近づく。

アーク灯が降伏しないと、抵抗４３、ダイオード３９及
び抵抗４４の電流によって設定されたゲートの休止電位
は、ｓ　ｃ　ｒ＜をオンに転じ、次の８秒の導電サイク
ルを開始づるのに十分である。然し、８ミリ秒の高周波
期間の結果として、アーク灯が降伏すれば、既にオフで
あるＳＣＲは、ダイオード１８及び抵抗３３に流れるア
ーク電流（典型的には３０乃至５０ｍａ）によってオフ
に保たれる。これによって５ＣＲ３６の陰極には、ＳＣ
Ｒをオフ状態に逆バイアスする適当な向きの正の電位が
得られる。この為、アーク降伏の始めに流れるアーク灯
電流が、加速点弧期間を確実に終了させる。

ｓ　ｃ　１ｉ−がオフに保たれていると、この時高周波
回路が段階■及び段階■の残りの部分にわたって、連続
的に動作する。過早点弧期間の後は、８ミリ゛ｉめ＾周
波期間を開始したフック回路の放電が繰返すことは望ま
しくない。段階■又はＨの間にフック回路の放電がある
と、高周波発振に過渡状態が導入され、アーク灯を最終
運転状態に向つｌ移行させるのに必要な正常なエネルギ
の移送が中断される。こういう可能性を避ける為、抵抗
４０を介してトランジスタ３８にベース電流を供給Ｃ」
る節２６の電圧により、ノック回路を安定な、発振しな
いオン状態にバイアスづる。

段階■では、アーク灯が最小型［モ及び最大電流の期間
を経由する。この両方の状態を感知し、それを利用して
トリが・トランジスタ３０の人力（−逆バイアスを印加
し、こうしてこれ以上の高周波振動を防止する。ウオー
ムアツプ及び最終運転状態の間、アーク灯は直流電源か
ら、安定器どしく作用するフィラメント抵抗を介して付
勢される。

こういう状態では、フック回路を誤つＣ点弧りることに
よって高周波発振器が再びトリガすることは、アークが
中断される慣れを防止する為に避（Ｊるべきである。こ
の目的のため、節２６の電１１から抵抗４６を介しＣ、
フック回路の１〜ランジスタ３８をオンに転することに
より、ア・ンク回路の′々定なオン状態を保証する。段
階■の間、節２６の電圧はアーク灯の°電圧より小さな
量、即ち順バイアスされたダイオード１７の両端の降下
だけ高い。

アークが中断してアーク灯が過早点弧状態に復帰づる場
合、フック回路が再び作動されて鋸歯状発振器の作用を
する。ＳＣＲがオンに転じて、フィラメント抵抗から予
備の光を発生し、節２６の電圧は直流基準レベルに近い
小さい値に下がる。これによってトランジスタ３８のベ
ースからバイアスが取去られ、フック回路がオフ状態に
リセットされ、過早点弧の鋸歯状振動サイクルが開始さ
れる。

このデユーティ・サイクル形の構成は、照明装置に有効
な「寿命の終り」順序を持たせる。前に述べた様に、デ
」−ティ・サイクル動作は過早点弧の間に起り、高周波
動作がＧＡＴ期間にわたって続く間は途切れる。アーク
灯が普通は経年変化の為に不良になったと仮定すると、
その故障がアーク導電を妨げることがある。この状態は
制御回路によって、軌道の失敗として確認され、ｈ周波
動作が８秒のオフ期間及び８ミリ秒のオン期間の間続く
。この期間の間、フィラメント１２が発光し、前に記載
した７０ワツトの電力を消費づる。

フィラメント抵抗は予備の為にだけ使う様に設置、１さ
れているから、この様式の寿命が短くなる様に選ぶこと
が出来る。アーク灯はアークがウオームアツプに移行す
る様式で故障することもあるが、電極が焼けている為、
フィラメントはアークを翰持するのに適切な運転電圧を
供給出来ない。この状態では、デユーティサイクルが普
通に作用しＣ、アーク灯を起動さけ、その後大体３０乃
〒４０秒後、アーク灯が消え、高湿自起動が始められる
。

高温再起動期間は普通は約１分間であり、Ｓ　ＣＲ３６
を介してフィラメントがその直流電源から連続的に付勢
される期間Ｃある。アークが自らノノークを支えること
が出来なくなる前の期間は、ノイラメントが比較的短い
時間オンになっている期間である。この故障様式では、
フィラメン］・の実際のデユーティ・サイクルは、アー
クが完全に故降りる場合の大体半分に減少していること
があり、したがってフィラメントが焼損するまて゛の１
１５間は２倍になる。前に述べた様に、アーク灯が起動
舊る時又は故障状態にある時に発生されるｅｍｉ干渉は
、８秒の間隔を持つ短いビーブ音の−続きであり、従っ
て利用者にとってあまり問題がない。

アーク灯を起動する発振に８秒のオフ及び８ミリ秒のオ
ンのデユーティ・サイクルを使うことによってｅｍｉを
減少する利点の他に、幾つかの部品に対して熱応力が減
少することにより、信頼性が改善される。特にこの点で
利益を受ける部品は、アーク灯を始動するのに使われる
高周波振動に関連した部品、即ち変圧器２０、トランジ
スタ１９．３０、抵抗３２及びダイオード２８である。

高温再起動の様な延長した過早点弧期間では、これらの
部品はいずれも内部電力装置の為に、変化する大きさの
熱応力を受けている。高周波発振で８秒オーフ及び８ミ
リ秒オンのデユーティ・サイクルを使うと、これらの各
々の部品の平均消費電力は１０００　：　１の率で減少
する。更に、アーク灯の点弧に必要な高い電圧が短い８
ミリ秒の期間しか印加されない。この為、高圧の期間が
短いことにより、持続的な高い電圧による部品の長期的
な劣化が少なくなる。これは主に変圧器２０、ダイオー
ド１７並びにこれらの部品を取付けた［Ｇす路根にとっ
て有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は主な光源としてのアーク灯、予備の光源及び小
型の電源装置を用いた、標準型の宵月ソケットに接続す
るのに適したこの発明の照明装置の見取り図、第２図は
照明装置の回路図である。 主な符号の説明 １１：アーク灯 １２：フィラメント １５：ダイオード・ゾリッジ １７：ダイオード ２０：変圧器 １９．３０．３７．３８＋　１〜ランジスタ３６：ＳＣ
Ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １〉イの一方が基準端子である２つの出力端ｆを持つ直
   流電諒と、電気状態に応じた付勢を心髄とする金属蒸気
   アーク灯と、動作回路とを右し、該動作回路は、印加電
   圧と共に実質的に抵抗値が増加して前記アーク灯に対す
   る予備灯となる白熱抵抗フィラメント、前記アーク灯に
   対して逓昇出力電圧を結合する交番電気エネルギ変成手
   段、第１のスイッチング手段、安定な非導電の第１の状
   態及び準安定の導電−非導電の第２の状態を持つ第２の
   スイッチング手段、前記直流源からの電流を結合する相
   互接続手段、及び制御手段で構成されており、前記相互
   接続手段は、前記アーク灯を起動する為に前記変成手段
   の入力に周期的な形で電流を供給するのと交互して、有
   用な光を発生する為に前記フィラメント及び前記第１の
   スイッチング手段に直列に直流形式で前記直流源からの
   電流を結合し、有用な光を発生する為に前記フィラメン
   トに対して持続的な周期的な形で電流を結合すると共に
   、前記アーク灯の変化に合せて前記変成手段の入力に持
   続的な周期的な形で電流を結合し、且つ前記アーク灯を
   付勢してその安定器作用をする為に、前記フィラメント
   並びに前記アーク灯に直列に直流形式で電流を結合し、
   前記アーク灯の平常の運転動作の間、前記フィラメン１
   −に於ける散逸は有用な光を発生するには小さすぎる様
   になっており、前記制御手段は、照明装置の起動並びに
   再起動の間、前記第１のスイッチング手段を比較的長い
   期間の間オンに、そして比較的知い期間の間オフに反復
   的に転する手段を有し、第１のスイッチング手段のオン
   状態は前記第２のスイッチング手段の準安定状態を阻市
   すると共にそのオフ状態は準安定状態を許容し、更に前
   記制御手段が、前記アーク灯の電気状態に応答して、該
   アーク灯が導電した後は前記第１のスイッチング手段を
   オフに保つと共に、前記第２のスイッチング手段を、前
   記アーク灯が非導電である時の前記第１のスイッチング
   手段のオフ状態の間は準安定状態に、アーク灯が導電し
   た後ウオームアツプするまでは持続的な準安定状態に、
   そして前記アーク灯のウオームアツプ及び平常の運転動
   作の間は前記準安定状態に保つ手段を有する照明装置。 ２、特許請求の範囲１）に記載した照明装置に於Ｃ１前
   記第２のスイッチング手段の準安定動作の周波数が可聴
   周波数より高り、工記第１のスイッチング手段のオフ時
   間がアーク灯が起動する確率が高くなる位に長い照明装
   置。 ３）特ｉｉＴ請求の範囲２）に記載した照明装置に於て
   、前記第１のスイッチング手段のオフ時間が２０ミリ秒
   未満であり、前記第１のスイッチング手段のオン時間が
   少なくとも１秒であつＣ、アーク灯の即座の起動又は再
   起動に見合って、問題になる電磁干渉を減少した照明装
   置。 ４）特許請求の範囲３）に記載した照明装置に於て、起
   動の際、前記第２のスイッチング手段の準安定状態より
   前に前記第１のスイッチング手段がオンに転する照明装
   置。 ５）特許請求の範囲２）に記載した照明装置に於て、前
   記変成手段が１次巻線、及びその一方の端子に逓昇出力
   電圧を発生する２次巻線を持つ変圧器であり、２次巻線
   の他方の端子が前記１次巻線に接続されており、前記動
   作回路が、前記１次巻線と直列に接続された第１のコン
   デンサを持ち、前記フィラメントが直列接続された第１
   のコンデンサ及び１次巻線と並列に接続され、この並列
   の組合せが前記第１のスイッチング手段と直列に前記直
   流源の両端に接続されており、前記第２のスイッチング
   手段の準安定動作により、゛前記フィラメント及び前記
   変圧器の入力に周期的な電流が流れ、第２のコンデンサ
   が前記２次巻線と直列に接続され、前記フィラメント及
   びアーク灯の間の直列通路で、前記直列接続された第２
   のコンデンサ及び２次巻線と並列にダイオードが接続さ
   れ、該ダイオードは、前記第２のスイッチング手段が安
   定状態にある時、前記直流線からの直流電流をアーク灯
   に通すと共に、前記第２のスイッチング手段が準安定状
   態にある時、前記アーク灯に結合された逓昇出力電圧を
   整流する様な極性に接続されている照明装置。 ６）特許請求の範囲５）に記載した照明装置に於て、前
   記第２のスイッチング手段の状態の制御が、アーク灯の
   状態、第１のスイッチング手段の状態又は第２のスイッ
   チング手段の状態に関係した前記動作回路の電流及び電
   圧状態に応ｒ５りる照明装置。 ７）特許請求の範囲６）に記載した照明ａ置に於て、前
   記フィラメント、前記第１のスイッチング手段、前記第
   ２のスイッチング手段及び前記ダイオードの一方の端子
   が共通の節に接続され、核部の電圧は前記第１及び第２
   のスイッチング手段が非導電である時はアーク電圧に関
   係づると共に、第１又は第２の手段が導電しているかど
   うかにも関係し、前記第２のスイッチング手段の状態は
   前記節の電圧に応答し、前記第１のスイッチング手段の
   導電によって該電圧が低下すると、前記第２のスイッチ
   ング手段の準安定状態が阻止される様にした照明装置。 ８）特許請求の範囲６）に記載した照明装置に於て、前
   記第１及び第２のスイッチング手段に対する電流応答人
   力がアーク灯及び基準端子の間に接続されｔこインピー
   ダンスに接続され、この為、アーク灯の電流は第１のス
   イッチング手段並びに／又は第２のスイッチング手段が
   オンに転するのを禁止する様な向きである照明装置。 ９）特許請求の範囲８）に記載した照明装置に於て、前
   記第１のスイッチング手段が鋸歯状発振器に接続され、
   該発振器はコンデンサと、該コンデンサに接続されてい
   て、当該第３のスイッチング手段が非８！電である時に
   該コンデンサを充電ηることが出来る様にすると共に、
   当該第３のスイッチング手段が導電する時に前記コンデ
   ンサを放電することが出来る様にする第３のスイッチン
   グ手段とを有し、充電時間は比較的長く、放電り間は比
   較的短く、更に前記発振器が、前記コンデンサの放電エ
   ネルギを前記第１及び第２のスイッチング手段に結合し
   て、前記第１のスイッチング手段をオフに転すると共に
   前記第２のスイッチング手段の準安定状態を開始する手
   段を有する照明装置。 １０）特許請求の範囲８）に記載した照明装置に於て、
   前記第１のスイッチング手段がシリコン制御整流器であ
   り、前記第２のスイッチング１段がバイポーラ・トラン
   ジスタであり、前記第３のスイッチング手段がフック接
   続の１対のトランジスタである照明装置。 １１）特許請求の範囲１０）に記載した照明装置に於て
   、前記第３のスイッチング手段が第２及び第３のトラン
   ジスタを持つ相補形のフック接続の１対のトランジスタ
   であり、］ンデンサの一方の端子が値の小さい第１の抵
   抗を介して前記基準端子に接続され、コンデンサの他方
   の端子が値の大きい第２の抵抗を介して充電電圧源に接
   続され、前記第２のトランジスタのエミッタ電極がコン
   デンサの前記他方の端子に結合され、前記第２のトラン
   ジスタのベース電極が前記第３のトランジスタの−Ｌミ
   ッタに結合されると共に第３の抵抗を介して前記直８ｉ
   源のＭ準端子でない端子に結合され、前記第３のトラン
   ジスタのベース及び前記第２のトランジスタのコレクタ
   が一緒に接続されて、第４の抵抗を介して前記節に接続
   され、前記第３のトランジスタの］レクタが低インピー
   ダンス通路を介して前記直流基準端子に接続される照明
   装置。 １２、特許請求の範囲１１）に記載した照明装置に於て
   、前記シリコン制御整流器が導電すると、前記節の電位
   並びに前記第３のトランジスタのベースが基準電位近く
   の値にクランプされ、こ°の為、前記第３のトランジス
   タのエミッタが第３の抵抗を介して基準端子でない出力
   端子に接続されることにより、前記第３のトランジスタ
   の入力接合に逆電圧が印加されて、予定の電圧で該接合
   のツェナ降伏が起る様にし、前記コンデンサの他方の端
   子の電位が累積電荷を増加すると共に前記第２のトラン
   ジスタの入力接合の逆バイアスを、該接合が順バイアス
   されるまで減少しで、前記フック接続の１対のトランジ
   スタの導電が悠速に増加して、第１のスイッチング手段
   のターンオフが起る共に、第２のスイッチング手段の準
   安定状態が開始される様にした照明装置。 １３）特許請求の範囲１２）に記載した照明装置に於て
   、前記直流電源が交流入力端子及び直流出力端子を持つ
   ダイオード・ブリッジを含み、前記充電電圧源が該ブリ
   ッジの入力端子である照明装置。 １４）２つの出力端子を持つ直流電源と、ぞの電気状態
   に応じた付勢を必要とする金属蒸気アーク灯と、アーク
   灯の状態に応答する動作回路とを有し、該動作回路は、
   印加電圧と共に実質的に暇抗偵が増加してアーク灯に対
   する予備灯となる白熱抵抗フィラメント、アーク灯に逓
   昇出力電圧を結合する交番電気エネルギ変成手段、スイ
   ッチング手段、及び相互接続手段で構成され、該相互接
   続手段は前記直流電源からの電流を、アーク灯が非導電
   である時、アーク灯を起動４る為に前記変成手段の人力
   に周期的な形の電流とし′Ｃ結合ηるのと交互して、有
   用な光を発生する為に前記フィラメントに直流形式で結
   合し、アーク灯がＳ電した後はウオームアツプするまで
   、有用な光を発生する為に前記フィラメントに持続的な
   周期的な形で結合すると共に、アーク灯の変化に合せて
   前記変成手段の入力に持続的な周期的な形で結合し、且
   つアーク灯のウオームアツプ及び平常の運転動作の間、
   アーク灯を付勢してその安定器作用をする為に、直列の
   フィラメント及びアーク灯に直流形式で結合し、アーク
   灯の平常の運転動作の間、前記フィラメントのエネルギ
   散逸は有用な光を発生するには小さすぎる様にした照明
   装置。 １５）特許請求の範囲１４）に記載した照明装置に於て
   、前記アーク灯が非導電Ｃある時、これと交代的に前記
   直流電流が比較的長い期間の間前記フィラメントに対し
   て供給され、前記周期的な電流が比較的短い期間の間、
   前記変成手段の人力に供給される照明装置。 １６）特許請求の範囲１５）に記載した照明装置に於て
   、前記スイッチング手段が、前記出力端子の間に前記フ
   ィラメン１へと１列接続されたシリコン制御整流器で構
   成される第１のスイッチング手段と、安定な非導電の第
   １の状態及び準安定のＳ電−非導電の第２の状態を持つ
   トランジスタで構成された第２のスイッチング手段とで
   構成され制御手段を設けて、前記第１のスイッチング手
   段がオンである時は前記第２のスイッチング手段の準安
   定状態を阻止すると共に、前記第１のスイッチング手段
   がオフである時は、前記第２のスイッチング手段の準安
   定状態を許容ケる様にした照明装置。 １７）特許請求の範囲１６〉に記載した照明装置に於て
   、前記制御手段は、起動又は再起動の時前記第２のスイ
   ッチング手段の準安定状態より前に、前記第１のスイッ
   チング手段を導電さける照明装置。 １８）特許請求の範１ＨＩ１７）に記載した照明装置（
   於て、前記制御手段が、前記アーク灯の導電に応答して
   、アーク灯の導電が開始した後、前記第１のスイッチン
   グ手段をオフに転する手段を含む照明装置。 １９）特許請求の範囲１８）に記載した照明装置に於て
   、前記制御手段が、アーク灯の電気状態に応答して前記
   第２のスイッチング手段を、アー、　　り灯が非導電で
   ある時は、前記第１のスイッチング手段のオフ状態の量
   率安定状態にし、アーク灯が導電した後ウオームアツプ
   するまでは、持続的な準安定状態に保ち、アーク灯のウ
   オームアツプ並びに平常の運転動作の間、前記準安定状
   態に保つ手段を有する照明装置。