JPS5915038Y2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は放電灯点灯装置に関し、特に毎半サイクルス
タート点灯方式によって放電ランプを始動点灯するもの
において、放電ランプを始動再点弧するための非線型発
振昇圧回路の出力が放電ランプのフィラメントロスに影
響されないような放電灯点灯装置に関する。

第１図はこの考案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り
、特に放電ランプの一例として１１０Ｗのランプに有利
に用いられる回路図である。

構成において、１は交流電源であって、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のフイラメン）３１．３２の非電源側に高
周波高電圧発生手段の一例として示す高圧回路４が接続
されている。

前記高圧回路４はコンデンサ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
れた非線型発振昇圧回路（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。

第２図は第１図の回路の等何回路を用いて計算の結果観
測された点灯中の各部波形において、第２図りを除き高
周波成分を無視した波形を示す。

以下には、この波形図を参照して上述のごとくの構成の
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に第２図Ａに示すような電源電圧ｅが印加されると
共に、高圧回路４にも電源電圧ｅが印加される。

高圧回路４においては、電源電圧ｅが間欠発振用コンデ
ンサ６を介し７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、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ｅ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、この昇圧回路５からは、交流電源電圧ｅ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ｅに重畳されて放電ランプ３
に印加される。

同時に電源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の径路で高圧回路
４の入力電流ｉＲが流れる。

かくしてフィラメント３１．３２が予熱されると、高圧
回路４からの発振出力ｖＲ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が点灯されると、第２図Ｃに示すような放
電ランプ３の管電流１１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ｉ
Ｒの出現期間は予熱時よりも短くなる。

入力電流ｉＲの休止期間はもちろん高圧回路４が発振動
作を停止しており、従って各半サイクルにおける放電ラ
ンプ３の点灯中は、入力電流ｉＲに基づく予熱電流は減
少する。

また入力電流ｉＲの休止期間はフイラメン） ３１．３
２の予熱が停止する。

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

ここで、管電圧ｖＴは、第２図Ｂに示すように、間欠発
振期間による休止期間をもった矩形波となり１．その実
効値ｖ１は在米点灯方式まりもや・低目の値を示す。

また、第２図Ｅに示すような高圧回路４の間欠的な入力
電流ｉＲが限流チョーク２を流れることにより、第２図
Ｂに示すように管電圧■□の波形が入力電流ｉＲの影響
で若干高められる。

入力電流ｉＲ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１１の立上り位相は電源電
圧ｅの変動にかかわらず一定位相に保たれる。

また前記入力電流ｉＨは、もし電源電圧の増大によって
管電流ｉ、が増大すれば、管電流ｉＴ波形の後端が次の
半サイクルの入力端子ｉＲ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。

これらは毎半すイクルスタート点灯方式における管電流
ｉ。

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。

前記管電圧ｖ１、管電流ｉ□、高圧回路４への入力電流
ｉＲ１発服振出力電圧ＶＲ並びに電源電圧ｅの波形から
限流チョーク２の瞬時無効電力（ＶＣＨ−ｉ ）および
蓄積エネルギＳを算出すると同図ＦおよびＧに示す波形
となる。

すなわち、同図ＦにおいてＳｌは発振期間（ｔ １〜ｔ
２）に入力電流ｉＨにより蓄積されるエネルギであり、
Ｓ２は電源電圧ｅが管電圧■１より高い期間（ｔ２〜ｔ
３）に管電流１１によって蓄積されるエネルギであり、
Ｓ３は管電圧Ｖ□が電源電圧よσ高い期間（ｔ３〜ｔ４
）に管電流ｉＴによって放出されるエネルギで゛あり、
Ｓ１＋Ｓ２−５３なる関係が成立する。

この第２図に示す波形に基づいて限流チョーク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此べてモおよび士程度
となり、それだけ小形化することができる。

なお、上記の小型化比率は、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、これらの小型化
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ｅと管電流
ｉ□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、本件考案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。

しかしながら、前述の第１図のような毎半サイクルスタ
ート点灯方式においては、高周波高電圧を発生する発振
回路内に放電ランプ３のフィラメントを含まないため、
発振出力がフィラメント抵抗によって低下しないが、高
圧回路４の入力電流ｉＲはフィラメント予熱電流として
は不足するため、昇圧回路５中の発振閉回路内にフィラ
メント３１、３２を挿入し、入力電流ｉＲよりも値の大
きい発振電流をもってフイラメン）３１．３２を充分予
熱する場合、すなわち電子予熱回路の場合はフィラメン
トロスによって発振回路のＱが低下し、特に再点弧時ラ
ンプ３に放電破壊電流が流れると、さらにＱが低下して
発振エネルギが不足して点灯条件によっては再点弧の不
安定を来すという問題点を含む。

特に周囲温度が低温の場合にその影響が著しくなり、場
合によってはサイリスタが異常導通するという問題点が
ある。

これに対して、放電ランプのフィラメントロスによって
昇圧回路の発振出力が低下するのを防止するために、２
個の昇圧回路５を縦続接続した２連スタータで放電ラン
プ３を点灯することが考えられる。

ところが、２連スタータを用いた場合は、両スタータ回
路の発振周波数の差によってビートが生じ、量産的に管
理が困難であるという問題点に遭遇する。

また、２連スタータを用いた場合は、回路構成が複雑と
なりかつしたがって高価になるという問題点を含む。

それゆえに、−この考案の主たる目的は、回路構成が簡
略化されかつ安価であって、フィラメントロスによる昇
圧回路の発振出力の低下を防止して充分な起動エネルギ
が得られるような放電灯点灯装置を提供することである
。

この考案を要約すれば、フィラメントを予熱して放電ラ
ンプを始動点灯させるための非線型発振昇圧回路として
、フィラメントを含む第１の発振回路だけでなく、発振
回路のＱの低下を防止するためにフィラメントを含まな
い第２の発振回路を設け、フィラメントロスによる昇圧
回路のＱの激減を防止するようにしたものである。

第３図はこの考案の一実施例を示す電気回路図である。

この実施例は、たとえば放電ランプの一例として１１０
Ｗのランプを有利に点灯するための回路である。

構成において、交流電源１には、単巻型限流装置の一例
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
続される。

放電ランプ３のフイラメン） ３１．３２の非電源側に
は、高周波高電圧発生手段の一例として示す高圧回路４
が接続される。

この高圧回路４は、発振昇圧回路Ｑの低下を防止するた
めのコンデンサ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発振昇圧
回路（以下昇圧回路）５に対して、間欠発振用コンデン
サ６を直列接続した回路である。

また、フィラメント３１．３２の電源側には、フィラメ
ントを予熱するためのコンデンサ７が並列接続される。

すなわち、この考案の注目すべき特徴は、昇圧インダク
タ５３とサイリスタ５２と間欠発振用コンテ゛ンサ６と
フィラメント予熱用コンデンサ７とから戒る閉回路でフ
ィラメント３１および３２を含む第１の発振回路を構成
し、かつ昇圧インダクタ５３とサイリスタ５２とコンデ
ンサ５１とから成る閉回路でフイラメンＩ・を含まない
第２の発振回路を構成したことである。

動作において、交流電源１が接続されると、ヌ流電源１
からの電流が限流チョーク２を介してコンテ゛ンサ７に
流れると同時に、フィラメント３１−間欠発振用コンテ
］ンサ６−コ、ンテ゛ンサ５１−フィラメント３２を介
してコンデンサ５１に流れ、コンデンサ７およびコンテ
゛ンサ５１を充電する。

コンテ゛ンサ７および５１の充電電圧がサイリスタ５２
のブレークオーバ電圧を越えると、サイリスタ５２が導
通する。

応じて、コンデンサ７と昇圧インダクタ５３とが協働し
て発振動作して高周波高電圧を発生し、この第１の発振
経路内の発振電流と交流電源の低周波電流とが重畳して
フイラメン） ３１．３２に流れ、フィラメント３１．
３２を予熱する。

これと同時にコンデンサ５１と昇圧インダクタ５３とが
協働して発振動作して第２の発振回路を構成し、この第
２の発振回路は発振回路内にフイラメン） ３１．３２
を含まないので無損失であり、常に高い発振条件を確保
することによって、第１の発振回路のＱが低下するのを
防止するように働く。

このためフィラメント３１．３２を含む第１の発振回路
が、フィラメント抵抗によるロスによって発振出力を低
下しても、第２の発振回路によってＱの低下が防止され
るため、発振出力の激減を防止する。

なお、第３図において、間欠発振用コンデンサ６は昇圧
インダクタ５３に直列接続してもよい。

第４図はこの考案の他の実施例の回路図である。

この構成において、この実施例ではフィラメント３１．
３２の電源側に、フィラメント予熱用コンデンサ７と予
熱電流をコントロールするためのインダクタ８とを直列
接続した回路を並列接続し、フィラメント３１，３２の
非電源側にこの実施例の特徴となる高圧回路４′を並列
接続する。

この高圧回路４′は、間欠発振用コンデンサ６と、この
実施例の昇圧回路５′と、昇圧回路に含まれる昇圧イン
ダクタ５３に対してプラスバイアスとなるように結合さ
れたバイアスコイル５４とを直列接続して成る。

この実施例の昇圧回路５′は、昇圧インダクタ５３と逐
次起動する第１のサイリスタ５２ ａと第２のサイリス
ク５２ ｂとの直列回路に発振コンデンサ５１を並列接
続し、かつサイリスタ５２ ａと５２ ｂとの直列回路
に点弧促進するための抵抗５５およびコンデンサ５６の
直列回路を並列接続し、サイリスタ５２ ｂに逐次起動
用抵抗５７を並列接続して成る。

そして、この実施例では間欠発振用コンデンサ６とバイ
アスコイル５４と昇圧インダクタ５３とサイリスタ５２
ａおよび５２ ｂと予熱用コンデンサ７とインダクタ
８との閉回路でフィラメント３１゜３２を含む第１の発
振回路を構成し、昇圧インダクタ５３とサイリスタ５２
ａおよび５２ ｂとコンデンサ５１との閉回路でフィ
ラメントを含まない第２の発振回路を構成する。

この実施例は原理的には第３図の動作と同様であるため
、共通する部分は簡単に説明しこの実施例によってもた
らされる特有の動作を説明する。

まず、交流電源１が接続されると、コンデンサ７がイン
ダクタ８を介して充電されるとともに、コンテ゛ンサ５
１が間欠発振用コンテ゛ンサ６およびバイアスコイル５
４を介して充電される。

このコンデンサ５１の充電電流によって、バイアスコイ
ル５４が昇圧インダクタ５３のコアの磁束密度変化幅を
成るバイアスレベルまで上げておき、その昇圧能力を高
める作用をさせる。

また、バイアスコイル５４の作用によって、サイリスタ
５２ ａおよび５２ ｂの導通位相を遅らせるように作
用する。

そして、コンテ゛ンサ５１の充電電圧から昇圧インダク
タ５３の阻止電圧を減じた電圧（あるいは点弧促進回路
５５、５６の端子電圧）がサイリスタ５２ ａと５２
ｂに按分されどちらか一方のサイリスタのブレークオー
バ電圧に達したとき、昇圧インダクタ５３の飽和時間だ
けおくれて、一方のサイリスタが導通し、他方のサイリ
スタは微小時間おくれて導通ずる。

なお、導通の順序は夫々のサイリスタのブレークオーバ
電圧と逐次起動抵抗５７によって定まる。

これによって、コンデンサ７とインダクタ８と昇圧イン
ダクタ５３とが協働して発振動作し、この高周波発振電
流と電源からの電流とが重畳してフィラメント３１，３
２に流れ、フィラメントを予熱するが、このときインダ
クタ８の作用によって予熱電流がコントロールされる。

すなわち、この閉回路は専らフイラ、メント予熱用とし
て使用される。

これと同時に、コンデ゛ンサ５１と昇圧インダクタ５３
とが協働して発振動作し、第１の発振回路のフィラメン
トロスによる発振出力の低下を防止しつつ、始動用の発
振高電圧を発生する。

第５図はこの考案のさらに他の実施例の回路図である。

特に、この実施例では４０Ｗの放電ランプを２灯直列点
灯する回路である。

構成において、交流電源１には、限流装置としての限流
チョーク２と放電ランプ３ａと放電ランプ３ｂとが直列
接続される。

放電ランプ３ａのフィラメント３１ ａの電源側と放電
ランプ３ｂのフィラメント３２ ｂの電源側との間には
、フィラメント３１ ａおよび３２ｂを予熱するための
コンテ゛ンサ７が並列接続される。

また、フィラメント３１ ａおよび３２ ｂの非電源側
には、高圧回路４が接続される。

この高圧回路４は、放電抵抗１０が並列接続された間欠
発振用コンデンサ６に、昇圧インダクタ５３およびサイ
リスタ５２の直列回路と、前記昇圧インダクタ５３のコ
アに磁気結合されたバイアスコイル５８およびコンデン
サ５１の直列回路とを並列接続して成る昇圧回路５を直
列接続して成る。

この間欠発振用コンテ゛ンサ６と昇圧インダクタ５３と
の接続点とフィラメント３２ ａの非電源側との間にコ
ンデンサ９１が接続され、かつサイリスタ５２とコンデ
ンサ５１との接続点とフイラメン） ３１ ｂの非電源
側との間にコンデンサ９２が接続される。

動作において、交流電源１が接続されると、電源からの
電流が限流チョーク２を介してコンデンサ７に流れると
ともに、限流チョーク２−フイラメン） ３１ ａ−間
欠発振用コンデンサ６〈バイアスコイル５８−コンデン
サ５１．コンデンサ９１−フィラメント３２ａ、３１ｂ
−コンデンサ９２〉フィラメント３２ ｂを介して流れ
、コンデンサ７、５１．９１および９２がそれぞれ充電
される。

このとき、コンデンサ５１の充電電流によってバイアス
コイル５８が昇圧インダクタ５３をプラスバイアスする
。

コンデンサ５１の充電電圧がサイリスタ５２のブレーク
オーバ電圧を越えると昇圧インダクタ５３の飽和を待っ
て、サイリスタ５２が導通するため、コンデンサ７と昇
圧インダクタ５３とが協働して発振動作し、コンデンサ
７−フィラメント３１ ａ−間欠発振用コンデンサ６−
昇圧インダクタ５３−サイリスタ５２−フィラメント３
２ ｂを介して発振電流に電源電流を重畳した電流が流
れ、フィラメント３１ａおよびフィラメント３２ ｂが
予熱される。

また、コンデンサ９１および９２と昇圧インダクタ５３
とが協働して発振動作し、その発振電流がコンデンサ９
２−フィラメント３１ ｂ−フィラメント３２３−コン
デンサ９１−昇圧インダクタ５３−サイリスタ５２の閉
回路に流れ、フィラメント３２ ａおよび３１ ｂを予
熱する。

これと同時に、コンデンサ５１と昇圧インダクタ５３と
が協働して発振動作し、前記フィラメントを含む二つの
第１の発振回路の発振出力が低下するのを防止する。

これらの放電ランプ３ａおよび３ｂの各フィラメントが
充分子熱さＲると、、放電ランプ３ａおよび３ｂは点灯
起動し、以後高圧回路４は間欠発振用コンデンサ６の作
用１こよって各半サイタルごとに同様の発振動作を繰り
返す。

点灯中においては、コンデンサ５１を含む閉回路の高能
率によって放電ランプ３ａ、３ｂは低高温雰囲気にかか
わらず充分な発振エネルギによって安定に再点弧される
。

上述のごとく、この実施例によれば二つの第１の発振回
路内にそれぞれ２つずつのフィラメントを含むように構
成し、その発振電流でフィラメントを高周波予熱し、か
つフィラメントを含まない第２の発振回路によって第１
の発振回路の発振出力の低下を防止するため、フィラメ
ントロスによる発振出力の低下が防止でき、安定な再点
弧状態が得られる。

すなわち、フィラメントロスによる発振出力の低下を防
止できるため、低温時において再点弧が不安定になった
り、サイリスタが異常導通し放電ランプがちらつき点灯
するのを防止できる。

さらに、フィラメントを含む第１の発振回路とフィラメ
ントを含まない第２の発振回路において、昇圧インダク
タとサイリスタとを共通的に利用しているため、回路構
成がきわめて簡略化されかつ安価となる。

なお、上記実施例はいずれもフィラメントの電源側に少
なくとも電極予熱用コンデンサ、非電源側に昇圧インダ
クタとサイリスタと間欠発振用コンデンサの直列回路と
高能率化のためのコンデンサを接続しているが、この電
源、非電源側の関係は逆転して非電源側に少なくとも予
熱用発振コンデンサ、電源側にサイリスタを含む回路に
入れ換えても同様な動作と効果を得ることができる。

以上のように、この考案によれば、回路構成が簡略化さ
れかつ安価であってフィラメントロスによる発振出力の
低下が防止でき、毎半サイクルスタート点灯方式におけ
る再点弧が安定化され、始動能力が向上された放電灯点
灯装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の背景となる毎半サイクル点灯方式に
よる放電灯点灯装置の電気回路図である。 第２図は第１図の各部の波形図である。第３図はこの考
案の基本的実施例の回路図である。 第４図および第５図はこの考案の他の実施例の回路図で
ある。 図において、１は交流電源、２は限流チョーク（限流装
置）、３，３ａ、３ｂは放電ランプ、３１゜３２、３１
ａ、 ３１ ｂ、 ３２ ａ、 ３２ ｂはフィラメ
ント、４は高圧回路、５は非線型発振昇圧回路、５１は
コンデンサ、５２．５２ ａ、 ５２ ｂはサイリスタ
、５３は昇圧インダクタ、５４および５８はバイアスコ
イル、５７は逐次起動抵抗、６は間欠発振用コンデンサ
、７はフィラメント予熱用コンテ゛ンサ、８はインダク
夕、 ９１゜ ９２はコンデンサを示す。

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）交流電源と、 単巻型限流装置と、 前記限流装置を介して前記交流電源電圧が与えられる熱
   陰極形放電ランプと、 前記限流装置を介して交流電源によって付勢されて高周
   波高電圧を発生する非線型発振昇圧回路と、 前記非線型発振昇圧回路の発振動作を各半サイクル毎に
   間欠的に規制する間欠発振規制手段とを備え、 前記非線型発振昇圧回路は、前記放電ランプのフィラメ
   ントを含む第１の発振回路と、前記放電ランプのフィラ
   メントを含まない第２の発振回路とから構成されること
   を特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）前記非線型発振昇圧回路の第１の発振回路は、少
   なくとも半導体スイッチング素子と昇圧インダクタとの
   直列回路に対して、前記放電ランプのフィラメントを含
   むように少なくとも第１のコンデンサを並列接続して戊
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第（１）項
   記載の放電灯点灯装置。
3. （３）前記非線型発振昇圧回路の第２の発振回路は、少
   な・くとも半導体スイッチング素子と昇圧インダクタと
   の直列回路に対して、前記放電ランプのフィラメントを
   含まないように少なくとも第２のコンデンサを並列接続
   して成ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第（
   １）項記載の放電灯点灯装置。
4. （４）前記半導体スイッチング素子と昇圧インダクタと
   の直列回路を、前記第１の発振回路と前記第２の発振回
   路に共通的に用いることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第（２）項または第（３）項記載の放電灯点灯装
   置。
5. （５）前記間欠発振規制手段は、少なくとも前記昇圧イ
   ンダクタおよびサイリスタの直列回路に対して直列接続
   された間欠発振用コンデンサであることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第（２）項ないし第（４）項のい
   ずれかに記載の放電灯点灯装置。
6. （６）前記昇圧インダクタは、磁気バイアス手段が設け
   られることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第（２
   ）項ないし第（４）項のいずれかに記載の放電灯点灯装
   置。