JPS5936398B2 - 放電灯始動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放電灯１の両電極２、３を安定器６を介して
商用電源９に接続するとともに、前記両電極２、３間と
並列にスイッチ素子２Ｔを接続し、放電灯１が未点灯時
に導通、遮断の繰返し動作をスイッチ素子２Ｔにさせ、
スイッチ素子２７の導通時に安定器６の２次電流を流し
、スイッチ素子２Ｔの遮断時に安定器６のインダクタン
スの作用により高圧パルスを放電灯１に印加するととも
に放電灯１に放電々流を流して始動を進行せしめ、放電
灯１の点灯状態に移行時にスイッチ素子２Ｔを遮断継続
する放電灯始動装置において、放電灯１の始動初期に前
記スイッチ素子２Ｔの遮断期間を導通期間よりも短くし
、始動末期にスイッチ素子２Ｔの導通期間を遮断期間よ
りも短く制御するようにして成ることを特徴とする放電
灯始動装置に係り、その目的とするところは始動初期に
は安定器の２次電圧が非常に低い場合でも、充分にラン
プ電流を流して放電灯の始動時間を縮め、安定に放電灯
の始動を進めるとともに、始動末期にも点灯中のランプ
電流値に充分近づけてから装置を開放して始動失敗を皆
無にし点灯直後の立ち消えをなくした放電灯始動装置を
提供するにある。

第１図は従来の放電灯始動装置の回路を示すもので、ナ
トリウム灯のような放電灯１の両電極２、３を安定器６
の２次端子に接続し、安定器６の１次端子を電源スイッ
チ８を介して商用電源９に接続する。また放電灯１の両
電極２、３にダイオード１８、１９、２０、２１にて構
成されるダイオードブリッジ１７を介してトランジスタ
等からなるスイッチ素子２Ｔのコレクタ・エミッタを接
続し、更にスイッチ素子２Ｔに並列に抵抗２２、２３の
直列回路を接続し、抵抗２３と並列にコンデンサ２４を
接続した分圧平滑回路を接続する。図中２８は直流電源
で、この直流電源２８にトランジスタ３１、３２、抵抗
３０、３３、コンデンサ３４、３５、抵抗３６、３Ｔよ
りなる無安定マルチバイブレータ（以下無安定マルチと
略す）２９を接続し、更に直流電源２８と並列に抵抗４
３とトランジスタ４４の直列回路及び抵抗４０とトラン
ジスタ４１の直列回路を接続し、無安定マルチ２９のト
ランジスタ３２のコレクタから抵抗４２を介してトラン
ジスタ４４のベースに接続し、分圧平滑回路の抵抗２２
，２３の接続点から定電圧ダイオード２５を介してトラ
ンジスタ４１のベース端子に接続する。トランジスタ３
２のベース．エミツタ間にトランジスタ３８のコレクタ
．エミツタを接続し、トランジスタ３８のベースをトラ
ンジスタ４１のコレクタに接続する。かかる従来例回路
の動作は次の通りである。

電源スイツチ８を投入すると、安定器６の１次端子が商
用電源９に接続され、安定器６の２次端子側に無負荷電
圧が現われ、この無負荷電圧が放電灯１の両電極２，３
間に加るとともに、ダイオードプリツジＩＴを介して抵
抗．２２，２３の直列回路に加わり、抵抗２３の両端の
分圧電圧がコンデンサ２４により平滑さ札放電灯１が未
点灯時には放電灯１の両端電圧が高いためコンデンサ２
４の両端電圧も高く定電圧ダイオード２５を通過してト
ランジスタ４１にベース電流が流れ、トランジスタ４１
が導通する。その結果トランジスタ４１のコレクタ電圧
が低下し、トランジスタ３８は遮断状態となつている。
このため、直流電源２８に接続された無安定マルチ２９
が発振し、トランジスタ３２も導通遮断を繰返し、トラ
ンジスタ４４に抵抗４２を介してベース電流が流れて電
流増巾さ札スイツチ素子２Ｔも開閉する。商用電源９の
正の半サイクルにおいて、スイツチ素子２Ｔが導通した
際には、安定器６の２次端子の一端からダイオード１９
、スイツチ素子２Ｔ）ダイオード２１を介して安定器６
の２次端子の他端に至る閉回路にて安定器６のインダク
タンスにより制御されながら電流が流れ増加する。スイ
ツチ素子２Ｔが遮断状態に移行すると安定器６のインダ
クタンスの作用により、安定器６の２次端子間に高圧パ
ルス電圧が誘起し、放電灯１の両電極２，３間に印加さ
れるため、放電灯１は放電を開始し、安定器６に蓄えら
れた電磁エネルギーにより、放電灯１の両電極２，３間
にランプ電流が流れる。このランプ電流は安定器６の２
次無負荷電圧が放電灯１の点灯後の最低維持電圧程度に
低く設定しておいた場合にも安定器６のインダクタンス
に、スイ゜ツチ素子２Ｔの導通期間中に蓄積しておいた
電磁エネルギーにより、ランプ電流が減少しながらでも
流れ込む。無安定マルチ２９が反転し、スイツチ素子２
Ｔが再び導通すると、安定器６の２次電流が再び増加し
、上記の動作を繰返すことにより、商用電源９の半サイ
クル期間中にスイツチ素子２Ｔが、導通、遮断の動作を
行いダイオードプリジＩＴの作用により次の半サイクル
においても同様な動作を行なう。第２図は同上の各部の
動作のタイムチヤートを示すもので、第２図イは放電灯
両端電圧、第２図口は安定器６の２次出力電流、第２図
ハはスイツチ素子２７の導通、遮断の動作状態を示す。
スイツチ素子２７が導通している期間は放電灯１の両端
電圧は零となり、安定器６の出力電流が増加し、スイツ
チ素子２７が遮断した直後には放電灯１の両端にパルス
電圧が発生し、放電灯１の両電極２，３間が導通状態に
なると、第２図口の斜線で示した電流が放電灯１に流れ
、放電灯１の両端電圧はランプ電流が小さい間はほぼ安
定器６の２次側無負荷電圧を示している。上記の如く、
放電灯１にランプ電流が流れることにより、放電灯１の
両電極２，３間の導通性が良くなり、ランプ電流が増大
すると共に放電灯１の両端電圧も低下して行く。その結
果コンデンサ２４の充電々圧が低下し、あるところで、
定電圧ダイオード２５の両端電圧が基準電圧より低下し
、定電圧ダイオード２５に電流が流れなくなつてトラン
ジスタ４１が遮断しトランジスタ３８が導通することに
より、無安定マルチ２９が発振を停止し、そのためトラ
ンジスタ３２が遮断状態を継続し、トランジスタ４４が
導通状態となり、またスイツチ素子２Ｔが遮断状態とな
り、放電灯１は完全点灯へ至る・ところで第１図示の従
来例回路においては、電源スイツチ８投入から始動完成
まで、スイツチ素子２Ｔの導通及び遮断時間は各々一定
である。

即ち実験によると、電源スイツチ８の投入直後では放電
灯１の両電極２，３間の導電度が低く、インピーダンス
が高い状態である。始動初期においてはスイツチ素子２
Ｔが遮断時にランプ放電々流の減少が大であるため、導
通期間を長くして安定器６に流れる電流を充分大きくし
、スイツチ素子２Ｔを遮断する。またランプ放電々流の
減少が大であるから、できるだけランプ電流の大なる期
間を有効に利用するため、第２図口の斜線部の前半部分
を利用して遮断時間を短かくし、すぐに次の導通期間に
入る方がランプ放電々流の実効値が大となつた。また放
電灯１の両電極２，３間が充分放電し、インピーダンス
が小さく導電度が大きくなる始動末期には前記の場合と
は逆にスイツチ素子２Ｔが遮断時の際ランプ放電々流は
減少せず、ランプ放電々流の実効値を増加するためには
、スイツチ素子２Ｔの導通期間を短かくし、遮断期間を
長くする方が良く、安定器６の２次電圧を放電灯１の卑
灯維持に要する最低電圧付近に迄低減した場合には、ス
イツチ素子２７の遮断期間を長くして導通期間を短かく
した方がランプ放電々流が大となり、点灯後のランプ放
電々流に近づくため、スイツチ素子２Ｔを遮断継続して
放電灯１を完全点灯へと移行させる場合に点灯失敗や、
点灯直後の立ち消え等を生ずる恐れなく円滑に完全点灯
状態へと移行した。

しかしながら、かかる従来例にあつてはスイツチ素子２
Ｔの導通期間と、遮断期間との割合が一定であるため、
始動初期にはランプ放電々流が少なく始動時間が長くな
つたり、放電灯１の両電極２，３間のインピーダンスが
低くならず、始動状態へと移行しない場合が生じたり、
また始動末期の放電灯１のランプ放電々流が少なくスィ
ツチ素子２Ｔの遮断を継続し点灯状態に移行させようと
しても移行しなかつたり、点灯直後に立ち消えを起す等
の不都合を生じる場合が多いという欠点があつた。本発
明は上述の欠点に鑑みて提供せるもので、以下実施例に
より詳述する。

第３図は本発明の一実施例回路を示すもので、本実施例
回路では第１図示回路において、放電灯１に直列に放電
灯１の点灯検出素子として抵抗４６を挿入し、この抵抗
４６と熱的に結合させたサーミスタ４７と抵抗４８の並
列回路に抵抗４９を直列接続した直列回路を第１図示回
路の抵抗３Ｔの代りに接続したものである。次に本実施
例回路の動作を説明する。

電源スイッチ８を投入すると、投入直後では抵抗４６に
流れる電流が少ない。そのため抵抗４６に熱的に結合さ
れたサーミスタ４Ｔの温度は低く、その抵抗値は高い。
従つてサーミスタ４Ｔに並列に接続した比較的高い抵抗
値に設定された抵抗４８が支配的となつて、サーミスタ
４７と抵抗４８，４９の合成抵抗値が高い状態にある。
この結果無安定マルチ２９が反転し、トランジスタ３２
が導通し、トランジスタ３１が遮断してからコンデンサ
３５への充電する時定数が長くなり、トランジスタ３２
の導通期間が長くなる。そのためのトランジスタ４４の
遮断期間及びスイツチ素子２Ｔの導通期間も長くなる。
従つて放電灯１の両端電圧は第４図イの如くなり、また
安定器６の出力電流は第４図口の知くなり、スイツチ素
子２１の動作状態は第４図ハの知くなる。スイツチ素子
２７の導通期間中に安定器６のインダクタンスを介して
流れる２次側電流が充分大きくなつているので、スイツ
チ素子２７が遮断状態になつた期間安定器６のインダク
タンスに蓄積していた電磁エネルギーによつて流れる放
電灯１のランプ電流が第４図口の斜線部分に示す如く大
きくなる。向この斜線部分は従来例回路の場合より大き
い。このように始動初期の放電灯１の両電極２，３間の
導電度が悪い状態ではスイツチ素子２Ｔの導通期間の方
を遮断期間より多くして放電灯１のランプ電流を大なら
しめるため、始動の進行即ち放電灯１の両電極２，３間
の導電度の増大が速く、確実となりランプ電流が増大し
てゆく。ランプ電流の増大に従つて直列抵抗４６の発熱
が大きくなり熱的に結合したサーミスタ４７の抵抗が低
下してゆき、比較的低い抵抗値に設定された抵抗４９が
支配的となり、サーミスタ４Ｔと抵抗４８，４９の合成
抵抗値が低くなり、トランジスタ３２が導通した期間の
コンデンサ３５への充電する時定数が短かくなり、トラ
ンジスタ３１の遮断期間即ち、トランジスタ３２の導通
期間が短かくなり、トランジスタ４４の遮断期間、スイ
ツチ素子２７の導通期間もそれぞれ短かくなり、第５図
口の斜線部分に示すように遮断時に流れるランプ電流が
多くなり、完全点灯時に流れるランプ電流に近づく。こ
のためこの状態にて、第５図イに示すランプ電圧の低下
によりトランジスタ４１が遮断し、トランジスタ３８が
導通し、トランジスタ３２が遮断継続した状態に移行さ
せた際には点灯状態への移行が確実となる。また始動末
期に流れるランプ電流が、完全点灯後に流れる電流とほ
ぼ同等程度となつているため放電灯１の両電極２，３間
の導電度が充分良くなり、安定期６の２次電圧を点灯時
の放電維持電圧の限度近く迄低下した場合でも、始動失
敗がなく点灯直後の立ち消えもなくなる。向第５図ハは
スイツチ素子２７の動作状態を示す。第６図は本発明の
別の実施例に用いる無安定マルチ２９’の回路を示すも
ので、第３図実施例では、スイツチ素子２７の遮断時間
を一定とし、導通時間を始動初期では遮断時間よりも長
く、始動末期では短かくなるように制御を行なつたが、
本実施例では上記無安定マルチ２９′で、スイツチ素子
２Ｔの導通時間を一定にし、遮断時間を始動初期には導
通時間よりも短かくし、始動末期には長くなるよう制御
するようになつている。

即ち第１図示回路の無安定マルチ２９のトランジスタ３
２の遮断期間を支配している抵抗３６の代りに、正特性
サーミスタ５０と抵抗５１の並列回路に直列に抵抗５２
を接続した直列回路を接続し、正特性サーミスタ５０を
第３図と同様に放電灯１の直列抵抗４６と熱的結合を行
つたものである。向図中ａ端子は第３図回路におけるス
イツチ素子２Ｔのベースに接続し、ｂ端子は定電圧ダイ
オード２５のアノードに接続する。しかして、正特性サ
ーミスタ５０の温度が低く、その抵抗値が低い始動初期
には、正特性サーミスタ５０と抵抗５１，５２の合成抵
抗値は、低抵抗値に設定された抵抗５２が支配的で低く
なつており、そのためトランジスタ３２が遮断状態での
コンデンサ３４への充電時間が短かくなつて、トランジ
スタ３２の遮断時間が導通時市よりも短かくなる。

従つてスイツチ素子２Ｔの導通、遮断の動作も第Ｔ図ａ
のように遮断時間の方が導通時間よりも短かくなる。こ
のため第３図本案実施例と同様に放電灯１のランプ電流
を増加させることができる。放電灯１の両電極２，３間
の導通度が良くなつた始動末期には、正特性サーミスタ
５０の温度が上昇して抵抗値が増大するため、正特性サ
ーミスタ５０と抵抗５１，５２との合成抵抗値は、並列
抵抗５１が支配的となつて高くなり、トランジスタ３２
の遮断時間が長くなりスイツチ素子２？の遮断時間も第
７図ｂのように長くなり、始動末期のランプ電流が増大
して、トランジスタ３８の作用によりトランジスタ３２
及びスイツチ素子２７を遮断継続して点灯に至らせた場
合に点灯失敗や立消えがなくなる。第８図は本発明の他
の実施例回路を示すものであつて、かかる実施例回路で
は、安定器６として、単一チヨークコイルを介し、放電
灯１の両電極２，３間に並列にＧＴＯ，ＳＣＲ等の３端
子サイリスタのようなスイツチ素子２Ｔを接続し、無安
定マルチ６５により一定の発振信号を得て、この信号を
コンデンサ６１．抵抗６２により、波整形してトリガパ
ルスとし、このトリガパルスを抵抗６３、ダイオード６
４を介して単安定マルチ２９″のトランジスタ３２のベ
ースに加え、トランジスタ３２の導通期間を支配する抵
抗３Ｔと並列に抵抗５６とトランジスタ５５の直列回路
を接続し、抵抗Ｔ４を介してトランジスタ５５のベース
とトランジスタＴ２のコレクタを接続し、トランジスタ
７２と抵抗Ｔ３との直列回路を直流電源２８に接続し、
トランジスタＴ２のベースから抵抗Ｔ１及び定電圧素子
ＴＯを介して抵抗２２と２３との接続点に接続し更に、
スイツチ素子２Ｔのカソード、ゲート間に並列に抵抗６
８を接続し、スイツチ素子２Ｔのゲートからコンデンサ
６９を介してトランジスタ４４のコレクタに接続したも
のである。

しかして電源スイツチ８の投入直後の始動初期にあつて
は、スイツチ素子２Ｔの遮断時に生ずる放電灯１の両電
極２，３間電圧が大であるので、定電圧素子ＴＯ、抵抗
Ｔ１を介してトランジスタ７２のベース電流が流れてト
ランジスタＴ２が導通する。この結果トランジスタ５５
が遮断し、高抵抗値に設定せる抵抗３Ｔにより、単安定
マルチ２９〃のトランジスタ３２の導通期間は長くなつ
ている。このため一定周期でトリガする単安定マルチ２
９″のトランジスタ３２の遮断期間が短かくなる。トラ
ンジスタ３２が遮断から導通に移行すると、トランジス
タ４４が導通から遮断に移り、このためコンデンサ６９
を介してスイツチ素子２Ｔのゲート、カソード間に正方
向のゲート電流が流れ、スイツチ素子２Ｔのアノード、
カソード間が導通する。またトランジスタ３２が導通か
ら遮断へと移行すると逆にスイツチ素子２Ｔのゲート、
カソード間に逆電流が流れスイツチ素子２Ｔは遮断する
。トランジスタ３２の導通、遮断の動作に従つて、スイ
ツチ素子２Ｔは導通、遮断の動作を行い、始動初期には
スイツチ素子２Ｔは第９図ａに示すように導通期間が長
くなり遮断期間が短かくなる。始動が進行し、放電灯１
の両電極２，３間の導電度が良くなつて、放電灯両端電
圧が低くなると、コンデンサ２４の両端電圧が低下し、
ある所で定電圧素子ＴＯの基準電圧以下となつてトラン
ジスタＴ２が遮断し、トランジスタ５５が導通し、抵抗
３７と並列に抵抗５６が入り合成抵抗値が低くなる。こ
のためトランジスタ３２の導通期間が短かくなり遮断期
間が長くなる。その結果スイツチ素子２Ｔは第９図ｂに
示すように導通期間が短かくなり、遮断期間が長くなり
、放電灯１は点灯移行の失敗や点灯直後の立ち消え等を
起さずに完全但灯へ移行することができることになる。
第８図実施例の場合、第９図Ａ，ｂに示したようにスイ
ツチ素子２Ｔの遮断と導通の周期はａに示す始動初期と
ｂに示す始動末期共、無安定マルチ６５の周期が一定で
あるから同じとなつている。向、上記第３図、第６図及
び第８図に示す実施例回路は放電灯が１灯の場合の例を
述べているが、放電灯を多灯直列又は並列に接続した場
合にも本発明を応用することができる。

本発明は、放電灯の始動初期にスイツチ素子の遮断期間
を導通期間より短くするので、放電灯のランプ電流を大
きくして、始動時間を短かくし、安定に始動への移行を
行わせることができ、しかも放電灯の始動末期にスイツ
チ素子の導通期間を遮断期間よりも短く制御するので、
放電灯に流れるランプ電流を増大させ、点灯後のランプ
電流に近づけることができ、しかもスイツチ素子を点灯
状態へ移行時に遮断継続することにより、放電灯を安定
に点灯状態に移行させ、点灯失敗がなくまた点灯直前の
ランプ電流が十分大なるため点灯後の立ち消えを防止で
き安定に始動できるという効果を奏し、またそのため放
電灯の安定器の２次電圧を放電灯の点灯維持に必要な最
低電圧迄低減することにより、安定器の容量を低下し、
安定器の小型、低損失化、低重量化が実現でき、放電灯
点灯装置の総合効率を増大させ、力率改善用コンデンサ
容量をも少なくできるという優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路図、第２図イ，口，ハは各部のタ
イムチヤート、第３図は本発明の一実施例の回路図、第
４図イ，口，ハは同上の始動初期の各部のタイムチヤー
ト、第５図イ，口，ハは同上の始動末期の各部のタイム
チヤート、第６図は本発明の別の実施例に用いる無安定
マルチパイプレータの回路図、第？図ａは同上の始動初
期のスイツチ素子の動作状態のタイムチヤート、第７図
ｂは同上の始動末期のスイツチ素子の動作状態のタイム
チヤート、第８図は本発明の他の実施例の回路図、第９
図ａは同上の始動初期のスイツチ素子の動作状態のタイ
ムチヤート、第９図ｂは同上の始動末期のスイツチ素子
の動作状態のタイムチヤートであり、１は放電灯、２，
３は電極、６は安定器、９は商用電源、２７はスイツチ
素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放電灯の両電極を安定器を介して商用電源に接続す
   るとともに、前記両電極間と並列にスイッチ素子を接続
   し、放電灯が未点灯時に導通、遮断の繰返し動作をスイ
   ッチ素子にさせ、スイッチ素子の導通時に安定器の２次
   電流を流し、スイッチ素子の遮断時に安定器のインダク
   タンスの作用により高圧パルスを放電灯に印加するとと
   もに放電灯に放電々流を流して始動を進行せしめ、放電
   灯の点灯状態に移行時にスイッチ素子を遮断継続する放
   電灯始動装置において、放電灯の始動初期に前記スイッ
   チ素子の遮断期間を導通期間よりも短くし、始動末期に
   スイッチ素子の導通期間を遮断期間よりも短く制御する
   ようにして成ることを特徴とする放電灯始動装置。