JPS61148798A - 放電灯点灯装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は高圧放電灯及び瞬時始動形の補助光源を設け
、高圧放電灯の始動時や再始動時、その高圧放電灯の光
束が充分に立ち上がるまでの間、補助光源によって光不
足を補償する放電灯点灯装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来、この種の放電灯点灯装置としては例えば直流ｌｉ
源に高周波インバータ回路を接続し、そのインバータ回
路の出力端子に高圧放電灯であるメタルハライドランプ
並びに始動回路を並列に接続し、一方、補助光源として
ハロゲンランプを設け、メタルハライドランプの始動開
始とともにハロゲンランプを点灯してメタルハライドラ
ンプの立ち上がり時の光不足を補償し、その後メタルハ
ライドランプのランプ電流などを検出してメタルハライ
ドランプが定常状態になったときハロゲンランプを消灯
するものが知られている。

ところでメタルハライドランプのような高圧放電灯にお
いてはランプ電圧ＶＬとランプ電流■Ｌと点灯回路の負
荷特性で決まるＶＬ−ＩＬ特性が第９図に示すようにな
り、始動時にはａ点位置にあるＶＬ、ＩＬが時間ととも
に曲線上を左へ移動し、ｂ点位置で安定する。なお、再
始動時においてはランプ温度が高（なっているためＶＬ
、ＩＬがａ点とｂ点との間の任意の位置からスタートす
ることになり、最初から高い光出力が得られる。

そして安定点ではメタルハライドランプの光束は充分に
立ち上がっている。すなわち、メタルハライドランプの
出力は例えばランプの温度が常温状態から始動させる場
合を考えると第１０図の（ａ）に示すように変化する。

一方、上述した従来のハロゲンランプはメタルハライド
ランプが安定点灯する頃になると第１０図の（ｂ）に示
すようにＯＦＦする。従って、メタルハライドランプと
ハロゲンランプとによる全光出力は第１０図の（Ｃ）に
示すようにハロゲンランプをＯＦＦする直前に最大とな
り、ハロゲンランプのＯＦＦとともに急激に低下し、不
連続的な光束変化を招く。このため従来のものでは光束
の変化が目に感じてしまい照明効果が悪い問題があった
。

このため例えばメタルハライドランプと電球とを直列に
接続し、始動点灯時のランプ電圧が低いときには電球に
大きな電圧が印加して電球が明るく点灯し、その後メタ
ルハライドランプが安定点灯へ移行するにつれてランプ
電圧が上昇して電球に印加される電圧が徐々に低下し、
やがて電球が実質的に消灯するものがあるが、しかしこ
のものではメタルハライドランプが点灯している最中も
電球の両端にはあｉ電圧が印加されており、常に電球で
の電力消費があって効率が悪い画題かあった。また、メ
タルハライドランプと電球＆！直列に接続しているため
、ランプ電圧が上昇す泰と一球に印加される電圧がその
分低下するが、電球における光出力は電圧に対応して低
下せず電圧の低下以上（ＷＣＣＶ２）１．：低−Ｆｔう
。と、ヶ９１、必ためメタルハライドランプのランプ電
圧が上昇すると電嫌はほとんど消えた状態となり全光出
力の変動が大きい問題があっｋ。また、ランプがまだ暖
かい内に点灯開始する再始動時においては最初からラン
プ電圧がある程度轟くなちでいるので、電球がほとんど
点灯しない状態となり、立ち上がり時の光補償が充分に
できない問題があった。

［発明の目的］ この発明はこのような問題を解決するために為されたも
ので、始動時は勿論、再始動時においても補助光源によ
る光補償を確実にでき、しかも補助光源の初期光束値を
高圧放電灯の始動時及び再始動時の温度状態に応じて変
化できるとともに高圧放電灯の光束の立ち上がりに応じ
て補助光源の光出力を徐々に低下できて全光出力の変動
を極力抑えることができ、かつ高圧放電灯の効率低下を
招く虞れがない放電灯点灯装置を提供することを目的と
する。　　− ［発明の概要１　　″ この発明は、高圧放電灯を点灯制御回路で点灯制御する
とともにその高−圧放電灯の点灯初期における光出力不
足を瞬時始動形の補助光源で補うようにしたものにおい
て、高圧放電灯の点灯状態を検出回路で検出し、その検
出回路の検出信号に基づいて補助光源制御回路を動作し
、その補助光源制御回路は、補助光源の点灯及び消灯を
制御するとともに、高圧放電灯の温度状態を検出し、そ
の高圧放電灯が点灯を開始するときの温度が低いときに
は補助光源の初期光束値を大きく設定し、かつその高圧
放電灯が点灯を開始するときの温度が高いときには補助
光源の初期光束値を小さく設定し、かつ高圧放電灯の温
度上昇とともにその補助光源の光出力を徐々に低下制御
するようにしたものである。

〔発明の実施１３ｉ！ｌＪ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように直流電源１に電源スィッチ２を介し
て点灯制御回路３を接続している。前記点灯制御回路３
はインバータトランス４、一対のＮＰＮ形トランジスタ
５．６及びこの両トランジスタ５．６を交互にオン、オ
フ制御するトランジスタ駆動回路７からなるプッシュプ
ル形インバータ回路で構成され、上記インバータトラン
ス４の２次側出力を全波整流回路８及びチョークコイル
９を介し、さらに平滑コンデンサ１０で平滑して直流化
して出力している。前記点灯制御回路３の出力端、すな
わち前記平滑コンデンサ１０の両端間に始動回路１１並
びに高圧放電灯であるメタルハライドランプ１２を並列
に接続している。

また、前記直流電源１に電源スィッチ２を介して補助光
源であるハロゲンランプ１３を点灯制御する補助光源制
御回路１４を接続している。前記補助光源制御回路１４
は前記直流電源１に電源スィッチ２及びハロゲンランプ
１３を直列に介してＮＰＮ形の制御用トランジスタ１５
を接続し、そのトランジスタ１５を制御回路１６からの
出力によって駆動制御している。また、前記補助光Ｉ　
ＩＩ３御回路１４はＶＲＥＦ端子に抵抗１７．１８の直
列回路を接続するとともに、その抵抗１８にコンデンサ
１９並びにＰＮＰ形のトランジスタ２０を並列に接続し
ている。そして前記トランジスタ２０のベースを抵抗２
１を介してコレクタに接続するとともに前記メタルハラ
イドランプ１２の点灯状態を検出する検出回路としての
ランプ電流検出コイル２２に接続している。前記制御回
路１６は例えば市販されているスイッチングレギュレー
タ用のＩＣ−ＴＬ４９４　（テキサスインスツルメント
社製）で構成され、入力端子であるプツトタイムコント
ロール端子ＣＴに入力される電圧レベルに応じて前記制
御用トランジスタ１５をスイッチングするデユーティ比
を変化し、すわわち入力電圧レベルが大きくなるに従っ
てオン期間が徐々に短くなるようにスイッチング制御し
、かつその入力電圧レベルが所定のレベルに達するとそ
の！＋１６１１用トランジスタ１５をオフ制御する。ま
た、ＶＲＥＦ端子の電圧は電源スィッチ２のオフ操作に
よって直ぐにゼロレベルになるように設定されている。

このような構成の本発明実施例においては電源スィッチ
２を投入すると点灯制御回路３及び始動回路１１が動作
し、メタルハライドランプ１２に高圧パルス印加して始
動を開始する。このとき最初の始動でメタルハライドラ
ンプ１２の管の温度が常温にあればのランプ１２の光出
力１１第２図の（ａ）のグラフ「イＪで示すように略５
０　ｓｅｃ後に１００％出力になるように徐々に立ち上
がる。

一方、始動開始当初はメタルハライドランプ１２にラン
プ電流がほとんど流れていないので、トランジスタ２０
のベース電圧は低くそのトランジスタ２０はオン状態と
なっている。しかして、制御回路１６のコントロール端
子ＣＴへの入力電圧レベルは低くなっており、制御回路
１６によって制御用トランジスタ１５は１００％オン動
作される。

その後メタルハライドランプ１２にランプ電流が流れる
ようになるとトランジスタ２０がオフ動作し、抵抗１７
を介してコンデンサ１９への充電が開始される。これに
よりコントロール端子ＣＴの入力電圧レベルが徐々に上
昇するようになり、制御回路１６よってトランジスタ１
５のスイッチングのオン期間が徐々に短くなるように制
御され、ハロゲンランプ１３の光出力は第２図の（ｂ）
のグラフ「口」に示すように徐々に低下するようになる
。しかして、メタルハライドランプ１２とハロゲンラン
プ１３とを合わせた全光出力は第２図の（Ｃ）のグラフ
「ハ」に示すようにメタルハライドランプ１２の略１０
０％出力に近い状態となる。このようにして始動時にお
けるメタルハライドランプ１２の光出力の不足分をハロ
ゲンランプ１３によって補償することができる。しかも
光束の変化はそれ程なく、照明効果に悪影響を与える虞
れはない。

その後、メタルハライドランプ１２が安定点灯している
状態で電源スィッチ２をオフ操作すると、メタルハライ
ドランプ１２及びハロゲンランプ１３が直ちに消灯する
。そしてこの消灯後に電源スィッチ２を再投入するとメ
タルハライドランプ１２は再始動する。このときメタル
ハライドランプ１２の温度は常温状態よりも高くなって
いる。この温度はメタルハライドランプ１２が消灯して
いた時間に略対応して低くなる。一方、電源スィッチ２
をオフ操作するとコンデンサ１９の充電電荷が主に抵抗
１８を介して放電される。なお、抵抗１７を介しても放
電されるが抵抗１７の抵抗値は抵抗１８の抵抗値よりも
かなり大きいので一応無視して考えられる。しかして、
メタルハライドランプ１２が消灯している時間が短けれ
ば再始動時制−回路１６のコントロール端子ＣＴへの入
力電圧レベルは高い状態にあり、またメタルハライドラ
ンプ１２が消灯している時間が長ければ再始動時制御回
路１６のコントロール端子ＣＴへの入力電圧レベルは低
い状態にある。従って、メタルハライドランプ１２にお
いては第２図の（ａ）に消灯時間が２ｓｅｃ　、　５ｓ
ｅｃ　１１０ｓｅｃ　、　２０ｓｅｃ　。

３　Ｑ　ＳｅＣの場合を実線で、６０ｓｅｃの場合を点
線で示すように、消灯時間が短くランプ１２の温度が＾
い状態で再始動する場合にはメタルハライドランプ１２
は鏝初から高い光出力で点灯動作を開始し、消灯時間が
長くなってランプ１２の温度が低くなる程再始動時のメ
タルハライドランプ１２の光出力は低下する。一方、こ
れに対応して第２図の（ｂ）に示すように消灯時間が短
い状態ではコントロール端子ＣＴのレベルが高く制御用
トランジスタ１５がほとんどオン期間がない状態でスタ
ートする。従って、ハロゲンランプ１３はほとんど点灯
されない。逆に消灯時間が長くなる程コントロール端子
ＣＴのレベルが低くなり、制御用トランジスタ１５のス
タート時のオン期間が長くなる。従って、ハロゲンラン
プ１３は消灯時間が長い程大きな初期光束値をもって点
灯を開始するようになる。そして前述した始動時のとき
と同様にメタルハライドランプ１２の光束の立上がりと
ともにハロゲンランプ１３の光出力は徐々に低下する。

しかして、再始動時における全光出力の変化は消灯時間
が２ｓｅｃ　、　５ｓｅｃ　、　１０ｓｅｃ　、２０ｓ
ｅｃ　１３０ｓｅｃ　、　６０ｓｅｃの場合に対して第
２図の（Ｃ）に示すように変化する。すなわち、再始動
時においてはメタルハライドランプ１２の消灯時間が短
くランプ温度が高い状態ではメタルハライドランプ１２
の立上がり時の光出力が大きいので、ハロゲンランプ１
３の初期光束値が小さく抑えられ、メタルハライドラン
プ１２の消灯時間が長くランプ温度が低い状態ではメタ
ルハライドランプ１２の立上がり時の光出力が小さいの
で、ハロゲンランプ１３の初期光束値が大きくなって確
実な光補償を行なう。

このように再始動時においてもメタルハライドランプ１
２の光束不足をハロゲンランプ１３によって確実に補償
することができる。しかも、再始動時のメタルハライド
ランプ１２の温度状態を消灯時間から予測し、その消灯
時間の長さに応じてハロゲンランプ１３の初期光束値を
変化させ、かつメタルハライドランプ１２の光束の立上
がりとともにハロゲンランプ１３の光出力を徐々に低下
させているので、再始動時においても全光出力にそれ程
大きな変動がなく、照明効果に悪影響を与える虞れはな
い。また、メタルハライドランプ１２とハロゲンランプ
１３とは電源に対して並列に接続されているので、ハロ
ゲンランプ１３を電源から切離して完全に消灯させるこ
とができ、またメタルハライドランプ１２にはハロゲン
ランプを介さずにランプ電流を供給することができ、ハ
ロゲンランプによってメタルハライドランプの効率が低
下する虞れはない。

次にこの発明の他の実施例を図面を参照して説明する。

なお、前記実施例と同一の部分には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。

先ず、第３図に示すものは補助光源制卸回路１４におい
て、抵抗１７にカソードをＶＲＥＦ端子側にしてダイオ
ード３１を並列に接続するとともに、抵抗１８に対して
コンデンサ１９をダイオード３２を順方向に介して並列
に接続し、ざらにそのダイオード３２に抵抗３３を並列
に接続したものである。なお、抵抗３３の抵抗値は抵抗
１８の抵抗値に比べて小さく設定している。

このような構成においては電源スィッチ２をオフ操作し
たときコンデンサ１９に充電されていた電荷は主として
抵抗３３、ダイオード３１を介してＶＲＥＦ端子（電源
オフ時ゼロボルトになる。）に早い速度で放電される。

これによってメタルハライドランプ１２の消灯時間の長
さに応じた温度低下に、よりマツチングした内容でコン
デンサ１９のレベル低下を図ることができる。従って、
メタルハライドランプ１２を再始動するときにはその光
出力は消灯時間の長さによって第４図の（ａ）に示すよ
うになるが、このときのハロゲンランプ１３の初期光束
値の変化は第４図の（ｂ）に示すようになって、再始動
時におけるメタルハライドランプ１２の光束不足をより
確実に補償することができ、全光出力としては第４図の
（Ｃ）に示すように再始動の開始時からより１００％に
近い状態となり、すぐれた照明効果が得られる。

なお、先の実施例において抵抗１８の抵抗値を小さくし
て放電時定数を小さくすることも考えられるが、このよ
うにしたのでは制御回路１６のコントロール端子ＣＴへ
の入力電圧レベルが充分に高くならず、場合によっては
ハロゲンランプ１３が完全に消灯できなくなる問題が生
じる。しかして、本実施例ではこのような問題をも解決
している。

また、第５図に示すものはダイオード３１に抵抗１７を
介してＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５１を並列に接
続し、またダイオード３２に代えてＮＰＮ形トランジス
タ５２を使用し、そのトランジスタ５２のベースを抵抗
５３を介して前記ＦＥＴ５１と抵抗１７との接続点に接
続している。

この実施例においてもｌｉ源スイッチ２をオフ操作した
ときコンデンサ１９に充電されていた電荷は主として抵
抗３３、ダイオード３１を介して■ＲＥＦ端子（電源オ
フ時ゼロボルトになる。）に早い速度で放電するので前
記実施例と同様の効果が得られる。また、この実施例で
はダイオードに換えてトランジスタ５２を使用している
ので、コンデンサ１９の充電レベルがゼロのときから始
動するような場合に制御回路１６のコントロール端子Ｃ
Ｔへの入力電圧は最初においてＯＶ状態から略０．１Ｖ
（トランジスタ５２の飽和時のコレクタ、エミッタ間電
圧）程度位しか上昇しないので。

ハロゲンランプ１３が最初において急に減光するような
現象は起こらない。この点ダイオードを使用した場合に
は最初において制御回路１６のコントロール端子ＣＴへ
の入力電圧がＯ■状態から略０．６〜０．７Ｖ（ダイオ
ードの順方向降下電圧）まで急激に上昇するので、ハロ
ゲンランプ１３が最初において急に暗くなるような現象
が生じる。

さらにこの実施例では抵抗１７にＦＥＴ５１を直列に接
続してコンデンサ１９への充電をＦ　ＥＴ５１、抵抗１
７、トランジスタ５２を介して行なうようにしているの
で、ＦＥＴ５１による定電流制御が行われ、これにより
コンデンサ１９の充電電圧が時間に比例して上昇するよ
うになる。しかして、制御回路１６のコントロール端子
ＣＴへの入力電圧が時間に比例して上昇し、トランジス
タ１５のオン期間が時間に比例して徐々に短くなる。

これにより、ハロゲンランプ１３は直線的に減光するよ
うになり、丁度メタルハライドランプ１２の光束の立上
がり時の光不足を補うのに適合するようになる。従って
、始動時や再始動時におけるメタルハライドランプ１２
とハロゲンランプ１３とによる全光出力をさらに１００
％状態に近付けることができる。

すなわち、メタルハライドランプ１２を再始動！るとき
にはその光出力は消灯時間の長さによって第６図の（ａ
）に示すようになるが、このときのハロゲンランプ１３
の初期光束値の変化は第６図の、（ｂ）に示すようによ
り清らかになって、再始動時におけるメタルハライドラ
ンプ１２の光束不足をより確実に補償することができ、
全光出力としては第６図の（Ｃ）に示すように再始動の
開始時から略１００％に近い状態となり、ざらにすぐれ
た照明効果が得られる。

また、第７図に示すものはメタルハライドランプ１２の
外管７１にそのランプの温度状態を直接的に検出する熱
電対７２を添設し、その熱電対７２の出力を演算増幅器
７３の一方の入力端子（＋）に入力するとともに基準電
圧７４を他方の入力端子（−）に入力し、その演算増幅
器７３の出力を制御回路１６のデッドタイムコントロー
ル端子０丁に供給するようにしたものである。

この実施例のおいてはメタルハライドランプ１２が点灯
を開始してその光束が立上がり、ランプ濃度が上昇する
と熱電対７２がその温度を検出して温度に対応した出力
を演算増幅器７３に供給する。しかして、演算増幅器７
３からは熱電対７２の出力上昇とともに上昇する電圧が
出力され制御回路１６のコントロール端子ＣＴに供給さ
れる。

こうしてメタルハライドランプ１２の光束の立上がりと
ともにハロゲンランプ１３は徐々に減光するようになり
、メタルハライドランプ１２の始動時や再始動時におけ
る光束の立上がり時の光不足をハロゲンランプ１３によ
って補うことができる。

なお、メタルハライドランプ１２を再始動する場合には
ランプ温度がある程度高くなっているが、このようなと
きには熱雷対７２の出力もある程度高くなっているので
、演算増幅器７３の出力も高く、従ってハロゲンランプ
１３は前記実施例と同様にメタルハライドランプ１２の
温度状態に応じた初期光束をもって点灯動作を開始する
ようになる。

従って、この実施例においても前記実施例と同様の効果
が得られるものである。

さらに第８図に示すものは熱電対に代えて正特性サーミ
スタ８１を使用し、そのサーミスタ８１をＶＲＥＦ端子
に抵抗８２を介して接続し、その抵抗８２とサーミスタ
８１との接続点を制御回路１６のコントロール端子ＣＴ
に接続したものである。

この実施例においてもメタルハライドランプ１２の温度
によってサーミスタ８１の内部抵抗が正特性変化するの
で、メタルハライドランプ１２の光束の立上がりととも
にハロゲンランプ１３は徐々に減光するようになる。従
って、この実施例においても前記実施例と同様の効果が
得られるものである。なお、この実施例においては抵抗
８２とサーミスタ８１を入れ替えることによって正特性
サーミスタの代りに負特性サーミスタも使用することが
できる。

なお、前記各実施例においては補助光源としてハロゲン
ランプを使用したものについて述べたが必ずしもこれに
限定されるものではなく、白熱電球や蛍光灯などを使用
したものであってもよい。

また、前記各実施例においては高圧放電灯（メタルハラ
イドランプ）を直流点灯させるものについて述べたが必
ずしもこれに限定されるものではなく、交流点灯させて
もよい。また、前記実施例では高圧放電灯の温度を検出
するものとして熱雷対及びサーミスタを述べたがその他
の感熱素子も使用することができる。

さらに、前記実施例では高圧放電灯の温度状態の検出を
ＣＲ時定数回路の放電速度や充電速度によって間接的に
行なうもの及び熱電対やサーミスタで直接行なうものに
ついて述べたが、この他高圧放電灯のランプ電流やラン
プ電圧の変化によって間接的に検出するものであっても
よい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば始動時は勿論、再
始動時においても補助光源による光補償を確実にでき、
しかも補助光源の初期光束値を高圧放電灯の始動時及び
再始動時の温度状態に応じて変化できるとともに高圧放
電灯の光束の立ち上がりに応じて補助光源の光出力を徐
々に低下できて全光出力の変動を極力抑えることができ
、かつ高圧放電灯の効率低下を招く虞れがない放電灯点
灯装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は同
実施例におけるメタルハライドランプとハロゲンランプ
の光出力及びその全光出力の時間変化を示すグラフ、第
３図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第４図は同
実施例におけるメタルハライドランプとハロゲンランプ
の光出力及びその全光出力の時間変化を示すグラフ、第
５図はこの発明のさらに他の実施例を示す回路図、第６
図は同実施例におけるメタルハライドランプとハロゲン
ランプの光出力及びその全光出力の時間変化を示すグラ
フ、第７図及び第８図はこの発明のさらに他の実施例を
示す回路図、第９図はメタルハライドランプの負荷特性
を示すグラフ、第１０図は従来例におけるメタルハライ
ドランプとハロゲンランプの光出力及びその全先出力の
時間変化を示すグラフである。 １・・・直流電源、３・・・点灯制御回路、１１・・・
始動回路、１２・・・メタルハライドランプ　（高圧放
電灯）、１３・・・ハロゲンランプ（補助光源）、１４
・・・補助光源制御回路、１５・・・制御用トランジス
タ、１６・・・制御回路、１７．１８・・・抵抗、１９
・・・コンデンサ、２０・・・ＰＮＰＮ上形ンジスタ、
２２・・・ランプ電流検出コイル。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第９図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧放電灯と、この高圧放電灯を点灯制御する点
   灯制御回路と、前記高圧放電灯の点灯初期における光出
   力不足を補う瞬時始動形の補助光源と、前記高圧放電灯
   の点灯状態を検出する検出回路と、この検出回路の検出
   信号に基づいて前記補助光源の点灯及び消灯を制御する
   手段を有するとともに、前記高圧放電灯の温度状態を検
   出し、その高圧放電灯が点灯を開始するときの温度が低
   いときには前記補助光源の初期光束値を大きく設定し、
   かつその高圧放電灯が点灯を開始するときの温度が高い
   ときには前記補助光源の初期光束値を小さく設定し、か
   つ前記高圧放電灯の温度上昇とともにその補助光源の光
   出力を徐々に低下制御する手段を有する補助光源制御回
   路とを具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）補助光源制御回路は、高圧放電灯の点灯後におい
   て温度が安定化したとき前記補助光源を消灯制御するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯
   装置。
3. （３）補助光源制御回路は、ＣＲ時定数回路を設け、高
   圧放電灯の点灯後その時定数回路のコンデンサに充電を
   開始するとともに、消灯に応動して放電を行ない、前記
   高圧放電灯の点灯後その高圧放電灯の温度状態に対応し
   た前記コンデンサの充電電圧のレベル変化に基づいて補
   助光源の光出力を徐々に低下制御することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。