JPS62241294A - 放電ランプ点灯装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は放電ランプを始動・点灯する装置に関するもの
である。

従来の技術 従来の放電ランプ点灯装置の回路図を第３図に示す。

第３図において、１は交流電源、７は直流電源であって
ダイオード２．．３．４．５とコンデンサー６とで構成
され交流電源１の出力を入力して整流し直流を出力する
。８は放電ランプである高圧ナトリウムランプ、１４は
降圧形チ□ヨッパのパワー回路であってインダクタンス
要素であるトランス９とダイオード１０とコンデンサ１
１と抵抗１２とトランス９に一端を接続した制御端子付
スイッチング素子であるトランジスタ１３とで構成され
、トランジスタ１３のオン時にトランス９を介して高圧
ナトリウムランプ８に電流を流し、トランジスタ１３の
オフ時にはトランス９に蓄えた電磁エネルギーをダイオ
ード１ｏを介して高圧ナトリウムランプ８に流し、ラン
プを直流で点灯する。コンデンサ１１はランプ電圧を平
滑し、抵抗１２はトランス９の２次巻線９ａがらトラン
ジスタ１３へのベース電流を制限する。２ｏは電流検出
手段である抵抗であり、ランプ電流に比例した電圧をそ
の両端に発生する。２４は電圧検出手段であって、抵抗
２５とこの抵抗２５をエミッタに接続したトランジスタ
２６とで構成され、抵抗２５の反エミッタ側とトランジ
スタ２６のベースとの間にランプ電圧を印加する。その
ため、抵抗２５にランプ電圧にほぼ等しい電圧が加わる
ことになり、トランジスタ２６のコレクタがら抵抗２５
に制限されたランプ電圧にほぼ比例した電流が、演算手
段２１に出力される。演算手段２１は、抵抗１５．１６
．１７と、電流検出手段である抵抗２０と、演算増幅器
１８と、電圧基準器１９とで構成されている。電圧検出
手段２４がら出力されたランプ電圧に比例した電流は抵
抗１５．１６゜１７．２０を介して流れ、抵抗１５の両
端にはランプ電圧に比例した電圧が発生ずる。この抵抗
１５と電流検出手段の抵抗２０のそれぞれに発生する電
圧を加えたものは、ランプ電圧上ランプ電流のそれぞれ
に所定の係数を乗じた後加算した電圧に相当する。この
電圧を抵抗１６．１７で分圧し、演算増幅器１８の非反
転端子に入力し、さらに電圧基準器１９の出力を、演算
増幅器の反転端子に入力し、前記非反転端子入力と比較
し、非反転端子入力が一定値を越えた場合に、演算増幅
器１８の゛出力端子から信号を出力する。２２は制御手
段であるトランジスタであり、演算手段２１の出力信号
を入力してオン・オフする。２３は、演算手段２１と制
御手段用トランジスタ２２とからなる制御回路であり、
トランジスタ２２のコレクタを出力端としてトランジス
タ１３のベース・エミッタ間を短絡して、トランジスタ
１３をオン・オフさせる。

以上のように構成されているので、ランプ電圧およびラ
ンプ電流を電圧検出手段２４および電流検出手段２０で
検出して、演算手段２１により一定の電圧と比較してラ
ンプ電圧およびランプ電流に所定の係数を掛けた後の加
算結果が一定値を越えたときにトランジスタ２２をオン
してトランジスタ１３をオフにする。このように、前記
加算結果が一定値となるようにトランジスタ１３をオン
・オフ制御することにより、高圧ナトリウムランプ８を
個々の色温度のばらつきを小さくして直流点灯できるも
のである。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の点灯装置では、まず、放電ランプ始動
時において、放電ランプに始動電圧が加わると放電ラン
プがブレークダウンし放電ランプは、はぼ同時にアーク
放電に移行する。このとき、アーク放電に移行した直後
は、高圧ナトリウムランプの発光管内蒸気圧が低く急激
にランプ電圧が低下する。その後、発光管内蒸気圧が上
昇するまでのしばらくの間、ランプ電圧の低い状態を続
ける。第３図の放電ランプ点灯装置では、ランプ電圧お
よびランプ電流に所定の係数を掛けた後−５＝ の加算結果が一定値となるようにトランジスタ１３をオ
ン・オフ制御する。そのため、所定の定常点灯時の点灯
特性よりもランプ電圧が小さいこの始動時には、制御回
路２３は非常に大きなランプ電流を流して高圧ナトリウ
ムランプ８の特性が所定の特性となるようにトランジス
タ１３を制御する。そのため、高圧ナトリウムランプ８
の電極や発光管に過大の負荷を加えることになり、寿命
を短くしたり、また、放電ランプ点灯装置の回路素子の
定格が大きなものになり高価になったりする問題があっ
た。また、ランプインピーダンスが低下すると、自励式
チョッパの場合、回路の発振周波数が低下し騒音を発生
する場合も生じるという問題点もあった。上記問題点を
改善するものとして、たとえば特開昭５５−２５９８０
号公報にあるように、始動時も定格ランプ電流以下にな
るように降圧形チョッパで定ランプ電流制御を行ない、
電流検知抵抗を負性サーミスタとして熱的に負帰還をか
けた例があるが、この方式では、始動時間が長くなった
り、正確な制御には不向きであるという問題点があった
。

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するため、出力電圧の極性が
一定である電源と、放電ランプと、前記電源の出力端と
前記放電ランプとの間に接続され少なくともインダクタ
ンス要素と制御端子付スイッチング素子とを有し前記ス
イッチング素子のオン・オフにより前記インダクタンス
要素を介して放電ランプに電力を供給するパワー回路と
、前記放電ランプの定常点灯時の前記スイッチング素子
のオフ期間よりも少なくとも長い所定の時間の後に信号
を出力するタイマー回路と、前記スイッチング素子のス
イッチングに同期して前記タイマー回路をリセットする
リセット回路と、前記放電ランプの少なくとも一つ以上
の光電気特性の瞬時値を検出する検出手段と、この検出
手段の出力信号を入力し放電ランプの瞬時特性に応じて
前記スイッチング素子をオン・オフ制御するとともに前
記タイマー回路の出力信号に応じて前記スイッチング素
子をオンする制御回路とを備えたものである。

作用 本発明は前記した構成により、ランプ電圧が定常点灯時
より小さい所定の電圧以下の場合、発振周期の途中で所
定の時間でスイッチング素子を強制的にオンすることに
よって、ランプ電流ピーク値をあまり上げずにランプ電
流の平均値および実効値を上げることができる。

実施例 第１図は本発明の点灯装置の実施例を示す回路図である
。第２図は本発明の点灯装置の始動時と定常点灯時の各
部の電圧電流を示したタイムチャートである。第１図に
おいて、１から２０と２４から２６は第３図の従来例と
同じであり、交流電源１の電圧を整流平滑する出力電圧
の極性が一定の電源である直流電源７により降圧形チヨ
・ソノ（方式のパワー回路１４に直流電圧を供給し、制
御回路３７によってランプ電圧およびランプ電流に所定
の係数を掛けた後の加算結果が一定値となるようにトラ
ンジスタ１３をオン・オフ制御（トランジスタ１３のコ
レクタ電流波形を第２図すに示す）することによって、
放電ランプである高圧ナトリウムランプ８の少なくとも
定常点灯時にランプ電圧が高い程ランプ電流が小さい所
定の特性になるようにし、放電ランプ個々の色温度のば
らつきを小さくして直流点灯できるものである（平滑前
のランプ電流に相当するトランス９の電流波形を第２図
ａに示す）。

従来例の放電ランプ点灯装置と異なるのは、制御回路３
７とタイマー回路４４とリセット回路４７である。タイ
マー回路４４において、４２は一端をコンデンサ３５に
接続した抵抗、４３は一方を抵抗４２の他端に接続した
コンデンサ、３８は一端をコンデンサ３５に接続した抵
抗、３９は抵抗３８の他端をコレクタに接続したトラン
ジスタ、４０はトランジスタ３９のベースとコンデンサ
４３との間にトランジスタ３９のベースに順方向に接続
した定電圧ダイオードであり、トランジスタ３９のエミ
ッタを出力端として出力信号電流（第２図ｅ）が制御回
路３７に出力される。コンデンサ４３はコンデンサ３５
の両端に発生する電圧により抵抗４２を介して充電され
コンデンサ４３の両端に発生する電圧は時間とともに徐
々に太き（なり（第２図ｄ）、定電圧ダイオード４０の
ツェナー電圧とトランジスタ３９とトランジスタ１３の
ベース・エミッタ間電圧と電流検出手段２０の電圧を加
えた値より太き（なったとき、定電圧ダイオード３９を
介してトランジスタ３９のベースに電流が供給され、ト
ランジスタ３９がオンしてタイマー回路４４の出力信号
電流（第２図ｅ）がコンデンサ３５から抵抗３８とトラ
ンジスタ３９のコレクタ・エミッタを介して出力され、
制御回路３７に入力される。なお、このタイマー回路４
４からの入力は、そのまま制御回路３７を通りトランジ
スタ１３のベースに接続されている。そのため、トラン
ジスタ１３のベースにトランス９の２次巻線９ａに発生
していた逆方向電圧にさからって電流が供給されトラン
ジスタ１３を強制的にオンさせる。なお、本実施例にお
いては、コンデンサ４３の充電電圧が定電圧ダイオ−ド
４０のツェナー電圧とトランジスタ３９とトランジスタ
１３のベース・エミッタ間電圧と電流検出手段２０の電
圧を加えた値より大きくなる時間すなわち、タイマー回
路４４から出力信号の出力される時間は定常点灯時のト
ランジスタ１３のオフ期間よりも長く、かつ、回路の発
振周期を所定の値以下の可聴周波数にならないようなト
ランジスタ１３のオフ期間に設定する。リセット回路４
７において、４６は抵抗、４５は抵抗４６をベースに接
続したトランジスタであり、トランジスタ４５のコレク
タ・エミッタ間にコンデンサ４３を接続し演算増幅器１
８の出力信号であるトランジスタ］３のターンオン信号
（第２図ｆ）を入力してトランジスタ４５をオン状態に
しコンデンサ４３の両端を短絡してコンデンサ４３に蓄
えられた電荷を放電する。演算増幅器１８の出力信号は
トランジスタ１３のターンオフ信号でありトランジスタ
１３がターンオフすると同時にコンデンサ４３に蓄えら
れた電荷を放電し、その後コンデンサ４３は再び充電す
る。そのため本実施例においては、トランジスタ１３の
オフ期間のピークを設定できる。制御回路３７は点灯制
御回路部３３とターンオン用電源３６とで構成されてい
る。点灯制御回路部３３は従来例の制御回路に制御回路
の出力端であるトランジスタ３２のベースと演算増幅器
１８の出力端との間に抵抗３１を設けただけであり、回
路動作は従来例と同じで（トランジスタ３２のコレクタ
電圧を第２図Ｃに示す）抵抗１５．１６．１７．３１と
、演算増幅器１８と、電圧基準器１９と、トランジスタ
３２で構成されている。電圧検出手段２４から出力され
たランプ電圧に比例した電流は抵抗１．５．］、６，１
．７と電流検出手段の抵抗２０を介して流れ、抵抗１５
の両端にはランプ電圧に比例した電圧が発生する。この
抵抗１５と電流検出手段の抵抗２０のそれぞれに発生す
る電圧を加えたものは、ランプ電圧とランプ電流のそれ
ぞれに所定の係数を乗じた後加算した電圧に相当する。

この電圧を抵抗１６．１７で分圧し、演算増幅器１８の
非反転端子に入力し、さらに電圧基準器１９の出力を、
演算増幅器の反転端子に入力し、前記非反転端子入力と
比較し、非反転端子入力が一定値を越えた場合に、演算
増幅器１８の出力端子から出力信号を出力し、抵抗３１
を介して出力信号をトランジスタ３２に入力し、トラン
ジスタ３２をオンし、トランジスタ３２のコレクタを出
力端としてトランジスタ１３のベースに接続して、この
ベース・エミッタ間を短絡して、トランジスタ１３をオ
フさせる。ターンオン用電源３６はダイオード３４とコ
ンデンサ３５とで構成され、コンデンサ３５の両端には
トランジスタ１３のオン時にトランス９の２次巻１Ｊ１
９ａに発生した電圧によりダイオード３４を介して充電
される。

以上のような構成により、ランプ始動時のように、ラン
プ電圧が低い場合、タイマー回路４４のコンデンサ４３
の充電電圧がタイマー回路４４から出力信号を出力する
電圧を越えタイマー回路４４−から出力信号が出力され
る。そのため、第２図のａに示すようにトランス９の電
流が零になるまえに強制的にトランジスタ１３をオンす
る。また、トランジスタ１３がオンし、ランプ電圧とラ
ンプ電流のそれぞれに所定の係数を乗じた後の加算結果
が一定値を越えた場合、演算増幅器１８の出力端からト
ランジスタ１３のターンオフ信号が出力され同時にター
ンオフ信号がリセット回路４７に入力されコンデンサ４
３に蓄えられた電荷を放電し、その後コンデンサ４３は
再び充電されコンデンサ４３の充電電圧がタイマー回路
４４から出力信号を出力する電圧を越えるとタイマー回
路４４から出力信号が出力される。また定常点灯状態に
おいてコンデンサ４３はコンデンサ３５の両端に発生す
る電圧によって抵抗４２を介して充電されるが、タイマ
ー回路４４から出力信号を出力する電圧を越える前にト
ランス９を流れる電流が零になるのでタイマー回路４４
から出力信号が出力される前にトランジスタ１３がオン
し、ランプ電圧とランプ電流のそれぞれに所定の係数を
乗じた後の加算結果が一定値を越えた場合、演算増幅器
１８の出力端からトランジスタ１３のターンオフ信号が
出力され同時にコンデンサ４３に蓄えられた電荷を放電
し、その後コンデンサ４３は再び充電される。

このような構成にしたので、ランプ始動時のようにラン
プ電圧、力く低い場合タイマー回路４４がら出力信号が
出力されるのでトランジスタ１３が強制的にオンし、第
２図のａに示すようにトランス９の電流が零になるまえ
に強制的にトランジスタ１３をオンさせるので平滑前の
ランプ電流に相当するトランス９の電流のピーク値は同
じでも始動時のトランス９の電流の平均値および実効値
を大きくすることができるのでランプ電流を大きくする
ことができ回路素子の定格は同一で、始動時間を速くで
きすみやかに始動点灯できる。また、本実施例において
は、タイマー回路４４の電源として制御回路３７内にト
ランス９の２次巻線電圧９ａに発生ずる電圧を電圧源と
するターンオン用電源３６を設けている。そのため、ラ
ンプ電圧が低いほどインダクタンス９の両端には大きな
電圧が発生し２次巻線９ａにはそれに比例する大きな電
圧が発生するのでコンデンサ３５の両端に発生する電圧
が太き（なりコンデンサ４３はランプ電圧が低いほど速
くタイマー回路４４から出力信号が出力される電圧まで
充電されトランジスタ１３のオフ期間が短かくなりラン
プ電流の平均値または実効値を大きくすることができる
。そのため、ランプ始動直後最もランプ電圧が低くその
後徐々にランプ電圧が大きくなるので始動直後最も大き
なランプ電流が流れその後徐々にランプ電流が小さくな
るようにできるので、始動時間を速（できすみやかに定
常点灯へ移行できる。また本実施例の点灯装置では、タ
イマー回路によって回路の発信周波数が可聴周波数にな
らないように設定しているので始動時の雑音をなくすこ
とができる。また、始動時だけ所定のオフ期間で発振し
始動後は自励発振にできるので、トランジスタ１３の駆
動回路を他励にした場合と比較して構成が簡単になり小
形・安価にできる。

なお、以上の実施例では、高圧ナトリウムランプ８は、
他の蛍光ランプなどの放電ランプであっても良く、特に
メタルハライドランプなどの動作電流の大きなＨＩＤラ
ンプに効果がある。また、トランス９の２次巻線９ａか
ら制御回路３７の電源を供給したが直流電源７の出力な
ど他からとっても良い。また、演算増幅器１８の入力信
号は、入力電圧と入力電流に関係したものでもよいし、
入力電圧とランプ電流に関係したものでもよいし、ラン
プ電圧と入力電流に関係したものでもよいし、放電ラン
プの瞬時特性なら光や磁界などの他のものでもよい。ま
た、リセット回路４７の入力はスイッチング素子めター
ンオフ信号を用いたがターンオン信号を用いてもよ＜、
トランジスタ１３のターンオン信号をリセット回路４７
に入力することによってトランジスタ１３がオンするタ
ーンオン時にコンデンサ４３の電荷が放電され、その後
充電されコンデンサ４３の両端に発生する電圧が徐々に
増加する。なおコンデンサ４３の充電電圧がタイマー回
路４４の出力信号が出力される電圧まで増加する時間は
回路の発振周期よりも短く、かつ、トランジスタ１３の
オン期間よりも長くするとコンデンサ４３の充電電圧の
増加の途中でトランジスタ１３がオフし、コンデンサ４
３の充電電圧がタイマー回路４４から出力信号が出力さ
れる電圧まで増加するとタイマー回路４４から出力信号
が出力され、トランジスタ１３がオンする。トランジス
タ１３がオンすることによってリセット回路４７にター
ンオン信号が入力されコンデンサ４３の電荷を放電する
。すなわちこの場合回路の発振周期を正確に−定に制御
でき、ランプ電流の実効値または平均値を大きくするこ
とができる。また、コンデンサ４３の充電電圧がタイマ
ー回路４４の出力信号が出力される電圧まで充電される
時間を定常点灯時の回路の発振周期よりも長（、始動時
の回路の発振周期よりも短く、トランジスタ１３のオン
期間よりも長くすると始動時だけ回路の発振周期を正確
に一定に制御でき、ランプ電流の実効値または平均値を
太き（することができ、定常点灯時は従来例と同様の制
御をすることができる。また、直流電源７は、交流を整
流平滑したが、電池や他のスイッチング電源などであっ
ても良い。また、パワー回路１４は、自励のインバータ
などの他のものでも、インダクタンス要素とトランジス
タやサイリスタなどの制御端子付スイッチング素子とを
有し前記スイッチング素子のオン・オフにより放電ラン
プに電力を供給するものであれば良い。また、トランジ
スタ１３の駆動や制御回路は、他の構成でも良い。また
タイマー回路はＣＲタイマーでなくても他の構成でもよ
く、デジタルタイマーなどでもよい。また、リセット回
路も他の構成でもよい。また、定常点灯時、制御回路３
７によるランプ制御特性は、ランプ電圧およびランプ電
流に所定の係数を掛けた後の加算結果が一定値となるよ
うにトランジスタ１３をオン・オフ制御すようにしたが
、他の特性であっても良い。また、電圧検出手段２４は
、他の構成でも良い。

発明の効果 本発明は、以上のような簡単で安価な構成により、正確
で安全にかつすみやかに放電ランプを始動点灯できる放
電ランプ点灯装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における放電ランプ点灯装
置の回路図、第２図は、同点灯装置の始動時と定常点灯
時の各部の電圧電流を示したタイムチャート、第３図は
従来の放電ランプ点灯装置の回路図である。 １・・・交流電源、７・・・直流電源、８・・・高圧ナ
トリウムランプ、１４・・・降圧形チョッパのパワー回
路、２３．４１・・・制御回路、２４・・・電圧検出手
段、４４・・・タイマー回路、４７・・・リセット回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 出力電圧の極性が一定である電源と、放電ランプと、前
   記電源の出力端と前記放電ランプとの間に接続され少な
   くともインダクタンス要素と制御端子付スイッチング素
   子とを有し前記スイッチング素子のオン・オフにより前
   記インダクタンス要素を介して放電ランプに電力を供給
   するパワー回路と、前記放電ランプの定常点灯時の前記
   スイッチング素子のオフ期間よりも少なくとも長い所定
   の時間の後に信号を出力するタイマー回路と、前記スイ
   ッチング素子のスイッチングに同期して前記タイマー回
   路をリセットするリセット回路と、前記放電ランプの少
   なくとも一つ以上の瞬時特性を検出する検出手段と、こ
   の検出手段の出力信号を入力し放電ランプの瞬時特性に
   応じて前記スイッチング素子をオン・オフ制御するとと
   もに前記タイマー回路の出力信号に応じて前記スイッチ
   ング素子をオンする制御回路とを備えた放電ランプ点灯
   装置。