JPS5923639B2 - 放電灯点灯方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放電灯点灯方法に関し、特に負特性の放電ラ
ンプを正特性に改善して点灯できるようにした放電灯点
灯方法に関する。

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、毎年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年サイクルスタート点
灯方式に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（・て、１は商用周波数の交流電源であつて、
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ｂ’−接続されて（・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（゛る。前記高
圧回路４は発振コンデンサ５１に電流制御層「線形抵抗
素子の一例として示すサイリスタ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、間欠発振用コンテ
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、トラィアツ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（・た高圧発生
回路に置換することもできる。

第２図は第１図の動作を説明するための波形図Ｊ であ
る。以下に、第２図を参照して第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、限流チヨーク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℃・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の発振動作に伴つて間欠発振用コンデ
ンサ６が次第に充電されてＬ・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
つて、サイリスタ５２がオフ状態のままとなつて、昇圧
回路５が発振動作を停止する。従つて、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。この発振出力電圧ＶＲ（第２図
ａ参照）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、電源１一限流チヨーク２−フイラメント３１一
高圧回路４−フイラメント３２一電源１の経路で高圧回
路４の入力電流１Ｒ（第２図ｂ参？が流れて、フイラメ
ント３１，３２が予熱される。かくしてフイラメント３
１，３２が充分に予熱されると、高圧回路４からの発振
出力電圧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が始動点灯されると、放電ランプ３の管
電流１Ｔ（第２図ｂ参照）が限流チヨーク２を流れるこ
とによつて、そのインピーダンスが変化して、入力電流
１Ｒ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
フイラメント３１，３２の予熱が停止しており、従つて
放電ランプ３の点灯中は予熱電流が減少する。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
出力によつて再点弧されながら電源電圧によつて点灯維
持される。

こｋで、管電圧ＶＴ（第２図ａ参照）は、間欠発振期間
による休止期間をもつた矩形波となり、その実効値は在
来点灯方式よりもやや低目の値を示す。

また、高圧回路４の間欠的な入力電流が限流チヨーク２
を流れることにより、管電圧ＶＴの波形が入力電流１Ｒ
の影響で若干高められる。入力電流１Ｒの出現位相は電
源電圧の変動にかかわらず一定であり、従つて、管電流
１Ｔ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。また前記入力電流１Ｒは、もし電源電圧
ｅの増大によつて管電流１Ｔ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１Ｒの出現期間にく
℃・込むことによつて減少する特性があり、すなわち、
負の変動係数を有する。これらは毎サイクルスタート点
灯方式における管電流１Ｔ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
チヨーク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、従来のグロー点灯方式に比べ
て一および一程度となり、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ツ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υ・ては多大
な利点を有するものである。

ところが、背景となる毎半サイクルスタート点灯方式は
、昇圧回路５の発振期間中は昇圧回路５のインピーダン
スが小さ（゛ので、放電ランプ３の２次側が短絡状態と
なるため、その期間中、放電ランプ３には低周波交流電
源１から管電流が供給されな℃・ので、管電流１Ｔが第
２図ｂのように欠損部分を含み、発光効率が悪℃・と℃
・う欠点があつた。また、一般に、放電ランプ３は、第
３図に示す管電圧ＶＴと管電流１Ｔとの関係から明らか
なように、商用周波電源で点灯維持すると、負特性にな
る。

このように、放電ランプ３が負特性になると、限流チヨ
ーク２が必須となり、装置が大形化および重量化する。
さらに、周囲温度の高温時には、管電流１Ｔが増大し、
これに伴つて管電圧ＶＴが減少する結果、放電ランプ３
が再点弧し易くなる。

万一、高圧回路４が間欠発振動作する前に交流電源電圧
で放電ランプが再点弧すると、毎半サイクルスタート点
灯方式による点灯モードから在来点灯方式の点灯モード
に移行するため、ちらつきを生じたり、放電ランプ３の
安定な点灯を達成できなＬ・という欠点もある。なお、
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
おいても、放電ランプをやや正特性化できるが、充分に
正特性化するまでには至らな℃・ｏ第４図は放電ランプ
３に印加される電源電圧の周波数を変えた場合の管電圧
ＶＴと管電流１Ｔとの関係を表わす特性を示す。

図示から明らかなように、放電ランプは、電源電圧が低
周波の場合に負特性を示し、電源電圧が高周波となるに
従つて正特性に変わることがわかる。このように、放電
ランプ３を正特性に改善すれば、放電ランプ３の誤作動
を防止でき、また安定器を不要ある（・は極めて小形化
できることが従来から知られて℃・るが、従来の高周波
電源はその回路構成がきわめて複雑となり、高価となる
問題点があつた。それゆえに、この発明の主たる目的は
、高周波電圧の発生時にお℃・ても低周波交流電源から
放電ランプに低周波の管電流を流すことにより、効率の
向上を図れるように改良した放電灯点灯方法を提供する
ことである。

この発明の他の目的は低周波電力に対する高周波電力の
混交比率を高めて放電ランプを正特性化し、放電ランプ
の点灯動作の安定化を図り、安定器を小形化あるいは不
要化し得るような放電灯点灯方法を提供することである
。

以下に図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

第５図はこの発明の原理を表わすプロツク図である。

構成にお℃゛て、１は低周波交流電源であつて、限流装
置の→ｌの限流チヨーク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には、間欠高周波高電圧発生
回路（以下高圧回路）４とインピーダンス手段７の直列
回路が並列接続される。インピーダンス手段７は、高圧
回路４で発生された高周波電流を放電ランプ３に供給し
かつ高圧回路４の動作時にお℃゛て低周波交流電源周波
数に対して或るインピーダンスを呈して低周波交流電源
１から見て放電ランプ３の２次側が短絡するのを防止す
る機能を有する。第６図はこの発明の一実施例の具体的
な回路図である。

構成において、１は低周波交流電源であつて、限流チヨ
ーク２ど放電ランプ３の直列回路が接続される。放電ラ
ンプ３には高圧回路４とインピーダンス手段７の直列回
路が並列接続される。高圧回路４はこの発明の背景とな
る第１図の回路と同様に構成される。インピーダンス手
段７は、低周波制限用インダクタ７１と高周波伝達用コ
ンデンサ７２の並列回路から成る。第７図はこの実施例
の動作を説呻一るための波形図であり、特にＶＲは高圧
回路４の発振出力波形、ＶＴは管電圧波形、ＩＴは管電
流波形、ＩＲは高圧回路４の入力電流波形を示す。

動作にお（・て、交流電源１が投入されると、交流電源
１一限流チヨーク２一低周波制限用インダクタ７１一間
欠発振用コンデンサ６一発振コンデンサ５１−１の経路
で電流が流れ、発振コンデンサ５１を充電する。

発振コンデンサ５１の端子電圧が電流制御形非線形抵抗
素子の→１として示すサイリスタ５２のブレークオーバ
電圧ＶＢＯを超えると、サイリスタ５２が導通し、発振
コンデンサ５１と昇圧インダクタ５３とが協働して高周
波発振動作する。この昇圧回路５の発振電圧が間欠発振
用コンデンサ６および高周波伝達用コンデンサ７２を介
して放電ランプ３の両端に印加される。この高圧回路４
の発振動作期間中は、交流電源１から限流チヨーク２お
よび低周波制限用インダクタ７１を介して高圧回路４へ
低周波電流が流入するが、低周波制限用インダクタ７１
は交流電源１の周波数に対して或るインピーダンスを有
するため、放電ランプ３の２次側が短絡状態となるのを
防止するように働く。そして、昇圧回路５の発振電圧に
よつて放電ランプ３がトリガされて始動点灯され、放電
ランプ３には比較的小さな管電流１Ｔが流れる。昇圧回
路５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、発振電流によつて間欠発振用コ
ンデンサ６を充電するため、該間欠発振用コンデンサ６
が次第に高インピーダンスとなり、高圧回路４への入力
電流ＩＲが次第に減少する。これとは逆に放電ランプ３
への管電流１Ｔが次第に増大する。高圧回路４の発振動
作期間すなわち入力電流１Ｒの流入期間は、少なくとも
管電流１Ｔの増加期間を含むように間欠発振用コンデン
サ６の値が選ばれる。そして、高圧回路４の発振動作終
了後、管電流１Ｔはさらに上昇しピーク値を通つて次第
に減少する。以後同様にして、交流電源１の各半サイク
ル毎に交流電源１からの低周波入力電流が高周波電流に
混交して放電ランプ３に流れるため、管電流ＩＴの欠損
部分がなくなり、効率が向上する。また、上述のように
高圧回路４の発振動作中に放電ランプ３に低周波人力電
流が高周波電流に混交して流れるため、高圧回路４の発
振動作期間を第１図の従来の場合よりも長くすることが
でき、応じて低周波電流分を低減し得るので、放電ラン
プ３に供給される高周波電力と低周波電力との混交比率
が高められて、放電ランプ３が正特性となり、限流チヨ
ーク２は不要化ないし著しく小形化される。上述のよう
に、この実施例によれば、高圧回路４の発振開始より交
流電源から放電ランプに供給される低周波管電流を徐々
に増加させ、高周波電流と低周波電流とをオーバラツプ
させて、放電ランプに供給するようにしているため、放
電ランプを常に正特性に保つことができ、効率の向上を
図れる利点がある。

また、放電ランプ３を正特性化できるので、限流チョー
ク２が不要となるかまたは大幅に小形化できる利点もあ
る。さらに、高周波電源である高圧回路４と負荷である
放電灯３との間にインピーダンス回路７を介挿したので
、放電灯３の再点弧後も高圧回路４が発振動作を継続し
て、間欠発振用コンデンサ６が充電されてその端子電圧
が従来よりも高くなる結果、次の半サイクルでこの間欠
発振用コンデンサ６の端子電圧と電源電圧の和電圧がサ
イリスタ５２のブレークオーバ電圧ＶＢＯに達する位相
が進むので、周囲温度の異常（高温）にお℃・ても確実
に高圧回路４が先に作動しかつ放電ランプ３が交流電源
の各半サイクル毎の定位相で再点弧されるので、安定に
毎半サイクルスタート点灯方式で点灯することができ、
ちらつきを防止できる利へがある。さらに、管電流１Ｔ
の減少期間では、高周波電力の供給を停止するようにし
て（・るので、電力損が小さくなり、しかも放電ランプ
３が長寿命化される。

なお、第８図ａに示すように交流電源１からの低周波管
電流１Ｔ′に対して高圧回路４からの高周波管電流１Ｈ
を加極性に加えると、第８図ｂに示すように管電圧ＶＴ
波形に落ち込み部分が生ずるが、第９図ａに示すように
低周波管電流１Ｔ′に対して高周波管電流１１１を減極
性に加えると、第９図ｂのように管電圧ＶＴ波形に落ち
込み部分を生じなυ・ｏ第１０図はこの発明の他の実施
例の回路図である。

構成にお℃・て、低周波交流電源１には、限流チヨーク
２と熱陰極形の放電ランプ３が直列接続される。放電ラ
ンプ３のフイラメント３１，３２の２次側には、間欠発
振用コンデンサ６と低周波制限用インダクタ７１とダイ
オードブリツジ全波整流回路（以下整流回路）８の直列
回路が並列接続される。整流回路８は、ダイオード８１
〜８４をブリツジ接続して成り、その出力端にコンデン
サ８５およびトランジスタインバータ９が並列接続され
る。トランジスタインバータ９の出力は高周波伝達用コ
ンデンサ７２（または増幅回路１０と高周波伝達用コン
デンサ７２の直列回路）を介してフイラメント３１の非
電源側端に接続される。すなわち、この実施例にお℃・
ては、間欠発振用コンデンサ６とトランジスタインバー
タ９とで間欠高周波発生手段４′を構成し、低周波制限
用インダクタ７１のみでインピーダンス手段７を構成し
て（・る。動作において、交流電源１を投入すると、交
流電源１から限流チヨーク２−フイラメント３１間欠発
振用コンデンサ６一低周波制限用インダクタ７１−ダイ
オード８１−コンデンサ８５−ダイオード８２−フイラ
メント３２−１の経路で電流が流れ、コンデンサ８５を
図示極性に充電する。

そして、整流回路８で全波整流されかつコンデンサ８５
で一方極性に充電されて平滑化された直流電圧が、トラ
ンジスタインバータ９に与えられると、トランジスタイ
ンバータ９は直流電圧を高周波電圧に変換し、高周波伝
達用コンデンサ７２（または１０および７２）を介して
フイラメント３１に印加する。前記コンデンサ８５の充
電電流およびトランジスタインバータ９の入力電流の和
電流によつて、フイラメント３１，３２が予熱される。
フイラメント３１，３２が充分子熱されると、放電ラン
プ３が高周波電圧によつてトリガされて始動点灯する。
放電ランプ３の始動点灯後は放電ランプ３はトランジス
タインバータ９の高周波電圧によつて再点弧され、交流
電源１から放電ランプ３に供給される管電流が徐々に増
加し、他方トランジスタインバータ９の入力電流で間欠
発振用コンデンサ６を充電することにより、全波整流回
路８への入力電流が次第に低減される。そして、放電ラ
ンプ３は間欠発振用コンデンサ６の作用によるトランジ
スタイン ータ９の間欠発振動作終了後においては電源
電圧のみによつて点灯維持される。以下、このような動
作を交流電源１の各半サイクル毎に繰返えす。この実施
例においても、管電流の各半サイクル毎の増加期間中、
高周波電流を低周波交流電流に重畳して供給して℃゛る
ため、放電ランプを正特性化でき、安定した点灯が得ら
れるとともに、効率の向上を図かれ、しかも限流チヨー
ク２を不要化な℃・し著しく小形化できる利点がある。

のみならず、この実施例にお℃・ては、トランジスタイ
ンバータ９の入力電圧が放電ランプ３の管電圧に比例す
るようになつて℃゛るので、もし電源電圧変動や周囲温
度の変動によつて管電流が増大し、これに伴つて管電圧
が低下すると、トランジスタインバータ９の入力電流が
減少し、応じて高周波出力が減少するため、管電流を減
少させて管電流を一定化するように作動する。

以上のように、この発明によれば、間欠高周波発生手段
の動作中にも交流電源から放電ランプに管電流を供給す
ることにより、効率の向上を図かれ、低周波電力に対す
る高周波電力の混交比率を高めて放電ランプを正特性化
でき、安定器の小形化あるいは不要化ができ、しかも周
囲温度の変動にかかわらず放電ランプの毎半サイクルス
タート点灯方式による点灯動作の安定化を図れるなどの
特有の効果が奏される。

【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
灯方式の電気回路図である。 第２図は第１図の動作を説明するための波形図である。
第３図は管電圧ＶＴと管電流１Ｔとの関係を示す特性図
である。第４図は放電ランプに印加される周波数を変え
た場合の管電圧ＶＴと管電流１Ｔとの関係を示す特性図
である。第５図はこの発明の原理を表わすプロツク図で
ある。第６図はこの発明の一実施例の放電灯点灯方式に
よる放電灯装置を示す電気回路図である。第７図な℃・
し第９図は第６図の動作を説明するための管電圧ＶＴ，
管電流１Ｔと間欠高周波電圧ＶＲ，間欠高周波発生手段
の入力電流１Ｒ，高周波出力電流１Ｈとの関係を示す波
形図である。第１０図はこの発明の点灯方式による他の
実施例の放電灯点灯装置の電気回路図である。図にお℃
゛て、１は交流電源、２は限流装置（限流チヨーク）、
３は放電ランプ、４，４′は間欠高周波電圧発生手段（
高圧回路）、５は昇圧回路、５１は発振コンデンサ、５
２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はイン
ピーダンス手段、７１は低周波制限用インダクタ、７２
は高周波伝達用コンデンサ、８は全波整流回路、９はト
ランジスタインバータ、１０は増幅回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低周波交流電源と、 前記低周波交流電源に接続される放電ランプと、前記放
   電ランプに並列接続されかつ前記低周波交流電源によつ
   て付勢される間欠高周波電圧発生手段とを備え、前記低
   周波交流電源の各半サイクル毎に前記間欠高周波電圧発
   生手段が間欠的に高周波電圧を発生し、該高周波電圧を
   前記放電ランプに供給して該放電ランプを再点弧させ、
   放電ランプの再点弧後低周波交流電源で放電ランプを点
   灯維持する毎半サイクルスタート点灯方式による放電灯
   点灯方法において、前記放電ランプの２次側であつて、
   かつ前記間欠高周波電圧発生手段と直列に低周波制限用
   インダクタを含むインピーダンス手段を接続し、間欠高
   周波電圧発生手段の高周波電圧発生期間に、間欠高周波
   電圧発生手段から前記放電ランプに高周波電流を供給す
   るとともに、前記低周波交流電源からの低周波電流をも
   供給するようにした放電灯点灯方法。 ２ 前記低周波制限用インダクタに並列的に、高周波バ
   イパス機能を有する高周波バイパス手段が接続される、
   特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯方法。 ３ 前記高周波バイパス手段が、前記低周波制限用イン
   ダクタに直列並列接続された高周波伝達用コンデンサで
   ある、特許請求の範囲第２項記載の放電灯点灯方法。