JPS6196698A - ガス放電ランプ点灯用回路 - 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】 本発明はガス放電ランプと交流電源との間に配置された
インダクタンスがＬのチョークコイルと、前記ランプに
接続した点弧装置とを存しており、正規のランプ動作電
流に対して増大した点弧電流を得るために、・容量値が
Ｃのコンデンサを前記チョークコイルの少なくとも一部
に並列に接続したガス放電ランプ点灯用回路に関するも
のである。

ガス放電ランプの動作時には、点弧処理中に屡）　　　
　　　々問題が生ずる。斯かる点弧処理は３つの段、即
ちブレークダウンと称される放電路の一部イオン化と、
これに続くランプ電極間の低電流グロー放電と、その後
におけるグロー放電から実際の高電流アーク放電への移
行との３つの工程役を含んでいる。この場合、屡々生ず
るランプの点弧し難い原因は、グロー放電からアーク放
電への移行が安定していないことにある。例えばＮａ／
Ｈｇアマルガムを充填したナトリウム高圧ランプの如き
アマルガム充填ランプでは、放電容器内のアマルガム分
布が不都合な場合に、電極に対する代わりにアマルガム
に対して放電が起こる。この結果、グロー放電からアー
ク放電への移行がさらに困難となり、ランプはグロー放
電状態のままとなり、点弧に失敗する。同様な問題は、
まだ熱いランプを再点弧する場合にも生ずる。この場合
には、グロー放電からアーク放電への移行が屡々過渡的
に、即ち交流半サイクルの僅かな部分で起こり、従って
放電現象が再びグロー放電に切換わってしまう。

所謂ヘテロダイン式の点弧装置によって冷ガス放電ラン
プを確実に点弧させることができ、かつまだ熱いランプ
を確実に再点弧させることができる（西独特許公開公報
第３１０８５４７号及び第３１０８５４８号並び米国特
許第３９４４８７６号公報参照）。これら従来の点弧回
路は２〜５ｋＶと７〜１５ｋＶとの間の点弧パルスを発
生する。しかしこれらの点弧回路は、例えば白熱電球に
代わるものとしてＥ−２７キヤツプを設ける必要のある
放電ランプ用の外部点弧装置として使用することはでき
ない。その理由は、点弧パルスの電圧がＥ−２７キヤツ
プ用に規定される許容電圧値以上となるからである。こ
れがため、斯様な用途には点弧回路をランプベース内に
収納させる必要がある。しかしこのことは、所要コンデ
ンサが相咥大きくなり、従ってランプ構造をコンパクト
にするのがさらに困難となることからして、非常に厄介
である。さらに前記両西独特許公開公報による点弧回路
では、これらの回路をランプベース内に収納させたとし
ても、所定の点灯条件の下ではキャップ接点間に、Ｅ−
２７キヤツプに対する許容値以上の電圧が依然発生する
。さらに、色特性を改善するためにナトリウム圧を上げ
たナトリウム高圧ランプに従来の点弧回路を用いる場合
、特に低い幹線電圧（１９８Ｖ）でまだ熱いランプを直
ちに再始動させることはできず、所定時間経過してから
でなければランプは再始動せず、特に例えば家庭用のよ
うな多くの用途への斯様なランプの使用は不都合である
ことを確かめた。

さらに、始動特性を改善するため、特に、グロー放電の
過程が過度に長くならないようにするために、始動電流
を著しく高めてランプを点灯させることも西独特許第６
２２１７１号明細書及び米国特許第３８９０５３７号明
細書から既知である。斯かる増大電流は交流幹線電圧の
少なくともほぼ半サイクルの間に流れるが、大抵の場合
、この半サイクルでも非常に長時間である。チョークコ
イルを用いる場合、斯様な増大電流はそのチョークコイ
ルに並列の電流通路に流すことができ、この場合斯かる
電流通路の交流インピーダンスはチョークコイルのイン
ピーダンスに匹敵する大きさとするか、又はそれよりも
小さくする。斯かる並列電流通路をそれ相当の大きなコ
ンデンサで構成すれば、グロー放電からアーク放電への
移行が改善されることは確かであるが、つぎに電流値を
ゼロにしてランプを消灯させてからランプを再点弧させ
るのは困。

難である。このことは、１９８３年４月１８〜２１日に
フランスのトウールーズにて開催された「光源の科学と
技術に関する第３回国際シンポジウム」にてファン・フ
ィレー（ｖａｎ　Ｖｌｉｅｔ）　により発表された「ガ
ス放電ランプの点弧」についての講演から明らかであり
、この講演では冒頭にて述べたような、チョークコイル
を抵抗又は大きなコンデンサで分路するようにした点灯
回路が発表された。

従って、本発明の目的は電流値がゼロになる時点におけ
る再点弧の問題が起こらず、冷間状態及び熱間状態のい
ずれでもランプを確実に点弧し得るように適切に構成配
置した、コンデンサにより分路されるチョークコイルを
有しているガス放電ランプ点灯用回路を提供する°こと
にある。

本発明は冒頭にて述べた種類のガス放電ランプる。

始動特性を改善するには、必ずしも従来行われているよ
うに、交流幹線電圧の少なくとも半サイクル部分の期間
中増大電流を流してランプを点弧させる必要はないと云
う−くべき事実を確かめた。

むしろ点弧処理中には半サイクルの僅か数分の１の期間
に非常に高い電流が流れるようにすれば十分である。

コンデンサの交流インピーダンスがチョークコイルのイ
ンピーダンスよりも蟲かに大きくても、点弧処理中には
コンデンサ、従ってランプには高いが、過渡的な充電電
流パルスを流すことができ、このパルスはランプを確実
に点弧させるのに十分である。これに対し、ランプの正
規の動作期間中にコンデンサに流れる電流はごく僅かで
ある。従って、ランプを増大光束で始動させることもで
き、この始動段の期間はさらに短縮される。

コンデンサの過度に高い充電電流がランプ又は他の回路
部分に及ぼす不所望な影響をなくすために、本発明の好
適例によれば、コンデンサに直列に抵抗値がＲのオーム
抵抗を接続し、この直列回路の時定数Ｒ−Ｃが１０μｓ
〜１ｍｓの範囲内にあるようにする。時定数Ｒ−Ｃはコ
ンデンサのパルス状充電時間が短くなり過ぎないように
選定する。

実際上、斯かる充電時間が短か過ぎると、ランプの点弧
特性を損なうことになる。短い充電時間は極めて高いピ
ーク電流を必要とするため、これらのピーク電流により
ランプが赤外放射を放ち、これが赤外放射で作動する遠
隔制御回路の作動を妨げることになる。

コンデンサがランプの消灯時に放電するようにするため
に（このことはつぎの点弧にとって有利である）、本発
明のさらに他の好適例によれば、別のオーム抵抗をコン
デンサに並列に接続し、このオーム抵抗とコンデンサと
による時定数が０．０５〜２０ｍ５の範囲内にあるよう
に斯かる別のオーム抵抗の抵抗値Ｒｇ　ｕ　ｓを選定す
る。この抵抗値Ｒ２□もチョークコイルのインピーダン
スよりも大きくする。

過負荷をなくし、かつエネルギーの節約をするために、
チョークコイルに並列の電流通路に配置する受動回路素
子はランプの点弧後にスイッチ・オフさせることができ
る。好ましくは、チョークコイルに並列の電流通路にス
イッチを設け、このスイッチをランプの点弧後に開放さ
せる。斯かるスイッチはバイメタルスイッチとするか、
又はランプの主電流回路内に配置されるスイッチングリ
レーの一部とすることができる。しかしこれらのスイッ
チは極めて迅速には作動せず、またランプの点弧電流が
高いため、スイッチの接点がやがて脆くなる。これがた
め、スイッチとしては迅速に作動し、しかも何等保守す
る必要のない例えばトランジスタ、トライアック又はサ
イリスクの如き半導体スイッチング素子を用いるのが有
利である。

以下図面につき本発明を説明する。

Ａ及びＢにて示す入力端子は例えば２２０Ｖ、　５０ｔ
ｌｚの交流幹線に接続する。これらの入力端子にはチョ
ークコイル１を経てガス放電ランプ２を接続する。接続
端子Ｃ及びＤの後方の回路部分はランプ２の実際の点弧
装置３であり、これはランプペニス内に一体に構成する
のが有利である。斯かる点弧装置３は高圧変圧器４を具
えており、この変圧器の二次巻線はチョークコイル１と
ランプ２との間に接続する。高圧変圧器４の一次巻線の
一端には阻止コンデンサ５と充電抵抗６との直列回路を
接続する。−次巻線の他端には対称的に切換ねる４層ダ
イオード７（サイダック（Ｓｉｄａｃ））　　（米国特
許第３．８６６、０８８号参照）の一端に接続し、この
ダイードの他端は阻止コンデンサ５と充電抵抗６との接
続点に接続する。この回路には高周波復帰コンデンサ８
を並列に接続する。上述した点弧装置３はスーパーヘテ
ロゲイン点弧装置として作動し、これはランプ２のベー
ス内に収納させることができる。点弧処理を開始するラ
ンプ２内におけるガス混合物の一次イオン化は点弧装置
３によって発生される点弧パルスによって開始される。

点弧パルスはつぎのようにして得られる。すわなち、 阻止コンデンサ５が充電抵抗６を経て充電され；　　　
　　　　この阻止コンデンサの電圧がサイダック７の降
服電圧以上の電圧値になると、サイダック７が直ちに低
オーム状態に切換わるため、阻止コンデンサ５は高圧変
圧器４の一次巻線を経て充電される。

この結果、変圧器４の二次巻線に高圧パルスが発生し、
このパルスが高周波復帰コンデンサ８を経てランプ２に
達する。阻止コンデンサ５が放電した後にはサイダック
７が再び非導通状態となる。

充電抵抗６の抵抗値及びサイダック７の降服電圧は、幹
線交流電圧の最大値付近にて約１〜５個の点弧パルスが
発生するように選定する。ランプ２が確実に点弧される
と直ちに端子ＣとＤとの間の電圧はランプ電圧にまで降
下し、サイダック７は最早降服電圧に達しなくなり、点
弧パルスは発生しなくなる。実際上、高周波復帰コンデ
ンサ８は極めて小形のものとすることができ、場合によ
ってはそのコンデンサを省くこともできる。その理　　
・由は、阻止コンデンサ５と充電抵抗６とを含む通路も
高周波復帰路として作用し得るからである。

チョークコイル１のインダクタンスは、正規の動作中、
即ちランプ２が加熱された後に公称ランプ電流が流れる
ように選定する。点弧装置３によって発生させた高圧パ
ルスにより、ランプ内にて一次イオン化が起こると、電
流はチョークコイル・１を経てランプ２に流れることが
できる。しかし、この電流はチョークコイル１のインダ
クタンスしによってほぼ公称ランプ電流に制限され、し
かもチョークコイルに流れる電流の増加率も制限される
ため、大抵の場合、斯かる電流そのものはランプ２を確
実に点弧させるのには不十分である。これがため、コン
デンサ９をオーム抵抗１０と直列に具えている電流通路
をチョークコイル１に並列に配置する。コンデンサ９の
容量値Ｃは、交流幹線の周波数に対するこのコンデンサ
のりアクタンスが数百オーム乃至数キロオームとなり（
コイル寸法に応じて）、従って斯かるリアクタンスがチ
ヨ列電流通路に流れる電流はごく少量である。しかし、
ランプの点弧時には高い充電電流がコンデンサ９を経て
、従ってランプ２を経て過渡的に流れる。この短い充電
電流はランプ２を点弧させるのに十分である。コンデン
サ９に直列に接続される抵抗１０は、過度に高くなる充
電電流がランプ２又は他の回路部分に及ぼす不所望な影
響をなくすために、充電電流を制限する作用をする。こ
の目的のためにオーム抵抗１０の抵抗値Ｒは、時定数が
１０μｓｅｃ〜１ｍ５ｅｃの範囲内にあり、従ってコン
デンサ９のパルス的充電時間が十分に長くなるように選
定する。

第２図に示した回路では、チョークコイル１に並列の電
流通路がコンデンサ９を具えているだけであり、この電
流通路はバイメタルスイッチ１１によってスイッチ・オ
フさせることができる。冷間状態ではバイメタルスイッ
チ１１の接点１２と１３が閉じて、コンデンサ９がチョ
ークコイル１に並列に接続され、このコンデンサの充電
電流が、第１図につき述べたようにランプ２に対する点
弧パルスを発生する。ランプ２の点弧後にはバイメタル
スイッチ１１のバイメタル細条が、これらに流れる電流
によって加熱されるため、接点１２と１３が開放する。

従って、並列電流通路が遮断されるため、ランプ２には
チョークコイル１を経て正規の電流だけが供給されるよ
うになる。

バイメタルスイッチはランプを消灯させた後に接点が閉
じるまでに所定の時間を要する。従って、この時間中に
はチョークコイルに並列の電流通路がまだ再び閉成され
ないため、依然熱いランプの確実な再点弧は必ずしも常
にできるとは限らない。

このような欠点は、バイメタルスイッチの代わりに、第
３図に示すようなスイッチングリレー１４を用いる場合
に回避することだできる。このスイッチングリレー１４
のリレーコイル１５はランプ２の主電流回路にふけるチ
ョークコイルｌと直列に配置する。実際のリレースイッ
チ１６はチョークコイル１に並列で、コンデンサ９とオ
ーム抵抗１０に直列の電流通路に配置する。この場合に
あけるランプの点弧は第１図につき述べた方法にて行わ
れる。

！　　　　　ランプの点弧後には、リレーコイル１５が
励磁されて、このコイルがリレースイッチ１６を開放す
るような高いランプ電流がリレーコイル１５に流れる。

第４図はリレーよりもさらに高速度で作動するスイッチ
ング素子を有している点灯回路を示したものである。チ
ョークコイル１に並列の電流通路はコンデンサ９、オー
ム抵抗１０及びトライアック１７を具えている。トライ
アック１７のゲート電極はトリガダイオード１８と保護
抵抗１９を介してコンデンサ２０に接続する。このコン
デンサ２０は抵抗２１を経て再び充電される。コンデン
サ２０の電圧がトリガダイオード１８の約３０Ｖの降服
電圧以上になると、トリガダイオード１８は導通し、従
ってトライアック１７も導通状態に切換えられる。抵抗
２１の抵抗値を適切に選定することによって、トライア
ック１７の減衰瞬時が点弧装置３の応答瞬時以前に位置
するようにして、点弧処理中に増大電流がランプ２に流
れるようにすることができる。ランプが確実に点弧され
てからは直ちに幹線交流電圧よりも遥かに低いランプ電
圧が抵抗２１とコンデンサ２０との直列回路の両端間に
以前供給される。これがため。

コンデンサ２０は最早トリガダイオード１８の降服電圧
にまで充電されなくなるため、トライアック１７はカッ
ト・オフされたままとなる。

コンデンサ９を放電させると共にランプ２を消灯させる
ために、第４図に示した回路にはコンデンサ９に並列に
別のオーム抵抗２２を接続し、この抵抗の抵抗値Ｒｚｕ
ｓを適当に選定して、放電時定数Ｒ，ｕＳ　−Ｃが０．
０５〜２０ｍ５ｅｃの範囲内の値となるようにする。こ
のようにすればランプの次期再点弧が容易となる。その
理由は、さもなければ所定の条件下で流れる充電電流が
小さくなり過ぎるからである。

第４図の回路に対し、第５図の回路ではチョークコイル
を２つの部分１ａと１ｂとに分割し、コンデンサ９とオ
ーム抵抗２２との並列回路にトライアック１７を並列に
接続した並列電流通路だけをチョークコイル部分１ａに
並列に接続する。チョークコイル部分１ｂはランプ２の
主電流回路に永久的に配置する。

上述した各実施例に用いた回路素子の代表的なデータは
例えばつぎの通りである。

コンデンサ５　　　　：０．０５μＦ コンデンサ８：０．旧μＦ コンデンサ９　　　：１μＦ コンデンサ２０　　　　　：　０．０２μＦ抵抗６　　
　　　　　：１２にΩ 抵抗１０　　　　　　　　：　７０Ω 抵抗１９　　　　　　　　：　２７Ω 抵抗２１　　　　　　　　：５ＱｋΩ 抵抗２２　　　　　　　　：ｌｋΩ チョークコイル１　　：Ｑ、５Ｈ サイダック　　７　：シンデンゲン社（Ｓｈ　ｉｎｄｅ
ｎｇｅｎｃｏｍｐａｎｙ）のＫＩＶ２６ トリガダイオード１８：バルブ社（Ｖａｌｖｅ　Ｃｏｍ
ｐａｎｙ）のＢＲｌｏｏ トライアック１７　　　：ＩＴＴ社のＩＴ８１２Ｍ高圧
変圧器４はコアのないものとし、変圧比が１＝６０のも
のとした。しかし、コアを有している変圧器及び単巻変
圧器の形態のものを使用することもできることは勿論で
ある。

僅か２００ｖの幹線電圧でも、上述したような素子、特
に第１．４及び５図に示した回路で７０Ｗのナトリウム
高圧ランプを確実に低温始動させることができた。さら
に、まだ熱いランプを約３秒後に再点弧させることがで
きた。これに対し、西独特許公開公報第３１０８５４７
号及び第３１０８５４８号に記載されている従来回路で
は、上述した素子と同じ素子を用い、かつ同程度の大き
さの点弧電圧を用いたとしても、再点弧までの経過時間
は１５秒以上であった。しかし、このように時間がかか
るのは、多くの用途にとって許容できないことである。

最後に、点弧装置は必ずしもスーパーヘテロゲイン点弧
装置とする必要はなく、例えばアンテナ式点弧装置（西
独特許公開公報第３１０９５３９号参照）の如き他のタ
イプのものとすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は抵抗とコンデンサとの直列回路によって分路さ
れるチョークコイルを有している本発明によるガス放電
ランプ点灯用回路の一例を示す回路図； 第２図はチョークコイルをバイメタルスイッチに直列の
コンデンサによって分路させるようにした本発明による
ガス放電ランプ点弧用回路の他の例を示す回路図； 第３図は第１図の回路におけるチョークコイル部分に追
加のスイッチングリレーを設けた同じく本発明による点
灯用回路の他の例を示す回路図；第４図はチョークコイ
ルに並列に配置した受動回路素子を半導体スイッチング
素子によってスイッチ・オフさせることのできるように
した同じ（本発明による点灯用回路のチョーク部分を示
す回路図； 第５図はチョ−クコイルを２分して示す第４図に示した
チョーク部分ど同様なチョーク部分を示す回路図である
。 Ａ、Ｂ・・・交流幹線接続用入力端子 Ｃ，Ｄ・・・点弧装置接続端子 １・・・チョークコイル ２・・・ガス放電ランプ　３・・・点弧装置４・・・高
圧変圧器　　　５・・・阻止コンデンサ６・・・充電抵
抗 ７・・・４層ダイオード（サイダック）８・・・高周波
復帰コンデンサ ９・・・コンデンサ　　　１０・・・オーム抵抗１１・
・・バイメタルスイッチ １２、１３・・・接点　　　　１４・・・スイッチング
リレー１５・・・リレーコイル　　− １６・・・リレースイッチ １７・・・トライアック　　１８・・・トリガダイオー
ド１９・・・保護抵抗　　　２０・・・コンデンサ２１
・・・抵抗　　　　　２２・・・オーム抵抗特許出願人
　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンフ
ァブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガス放電ランプと交流電源との間に配置されたイン
   ダクタンスがＬのチョークコイルと、前記ランプに接続
   した点弧装置とを有しており、正規のランプ動作電流に
   対して増大した点弧電流を得るために、容量値がＣのコ
   ンデンサを前記チョークコイルの少なくとも一部に並列
   に接続したガス放電ランプ点灯用回路において、前記コ
   ンデンサの容量性リアクタンスが１／ωＣ＞３ωＬ（ω
   は交流幹線の角周波数）となるようにしたことを特徴と
   するガス放電ランプ点灯用回路。 ２、前記コンデンサに直列に抵抗値がＲのオーム抵抗を
   接続し、該コンデンサとオーム抵抗との直列回路の時定
   数Ｒ・Ｃが１マイクロ秒乃至１ミリ秒の範囲内にあるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のガス放電ランプ点灯用回路。 ３、前記コンデンサに並列に別のオーム抵抗を接続し、
   該オーム抵抗の抵抗値をＲｚｕｓとして、前記コンデン
   サと該抵抗との放電時定数Ｒｚｕｓ・Ｃが０．０５乃至
   ２０ミリ秒の範囲内にあるようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１又は２項のいずれかに記載のガス放
   電ランプ点灯用回路。 ４、前記チョークコイルに並列の電流通路に配置した受
   動素子を、前記ランプの点灯後にスイッチ・オフし得る
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項
   のいずれかに記載のガス放電ランプ点灯用回路。 ５、前記チョークコイルに並列の電流通路がスイッチを
   含み、該スイッチを前記ランプの点弧後に開放されるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   のガス放電ランプ点灯用回路。 ６、前記スイッチをバイメタルスイッチとしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項に記載のガス放電ランプ
   点灯用回路。 ７、前記スイッチが前記ランプの主電流回路に配置され
   るスイッチングリレーの一部を形成するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のガス放電ラ
   ンプ点灯用回路。 ８、前記スイッチを半導体スイッチング素子としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のガス放電ラ
   ンプ点灯用回路。