JPS6241393B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放電灯点灯装置に関し、特に、たと
えば複数の発振回路を含む多連スタータによつて
放電ランプを点灯する放電灯点灯装置に関る。

本出願人は、先に、効率の改善とともに、限流
チヨークの小型、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、毎半サ
イクルスタート点灯方式（以下、便宜的に毎サイ
クルスタート点灯方式という）を提案した。

第１図はこの発明の背景となる毎サイクルスタ
ート点灯方式を用いた放電灯点灯装置を示す電気
回路図である。構成において、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
チヨーク２と放電ランプ３の直列回路が接続され
ている。放電ランプ３のフイラメント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が接続されている。

前記高圧回路４は発振コンデンサ５１にサイリ
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、間欠発振用コンデンサ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、トライアツク等のゲート
付サイリスタを用いるもの、更にはインバータを
用いた高圧発生回路に置換することもできる。

以下に第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
においては、高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をブレークイーバさせるために昇圧回路
５が発振動作を開始して、高周波高電圧を発生す
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
電されていき、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の印加電圧がそのブレークオーバ
電圧に達しなくなり、昇圧回路５が発振動作を停
止するため電源電圧の各半サイクル毎の立上り部
分において間欠的に発振するものとなる。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―限流チヨ
ーク２―フイラメント３１―高圧回路４―フイラ
メント３２―電源１の経路で高圧回路４の入力電
流が流れて、フイラメント３１，３２が予熱され
る。

かくてフイラメント３１，３２が充分に予熱さ
れると、高圧回路４からの発振出力にトリガされ
て放電ランプ３が始動される。

以下放電ランプ３が電源１の半サイクル毎に高
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。

こゝで、管電圧は、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、管電圧の波形が入力電流の影響で若
干高められる。入力電流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。また前記入力電流は、もし電源電
圧の増大によつて管電流が増大すれば、管電流波
形の後端が次の半サイクルの入力電流の出現期間
にくい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
ンダクタを計算すれば、それぞれ、従来のグロー
点灯方式に比べて１／４および１／５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サイクル
スタート点灯方式では、省資源、省エネルギにつ
いては多大な利点を有するものである。

ところで、上述の毎サイクルスタート点灯方式
において、放電ランプ３の始動時には、フイラメ
ント３１，３２を充分に予熱する必要がある。

しかるに、上述の毎サイクルスタート点灯方式
においては、始動時に高圧回路４への間欠的な入
力電流によつてフイラメント３１，３２を予熱す
るようにしているため、フイラメント予熱電流が
不足しやすい。そこで、例えば間欠発振用コンデ
ンサ６の容量を大きくして、高圧回路４の発振期
間を大きくすることによつて、入力電流を大きく
することが考えられる。しかしながら、このよう
な方法は次のような新らたな問題点を生じる。

すなわち、上述のような毎サイクルスタート点
灯方式は、電源電圧の各半サイクルの所定位相毎
に間欠発振して放電ランプを再点弧させているた
め、間欠発振期間中は放電ランプ３に管電流が流
れず、放電ランプが発光しない、のみならず、間
欠発振期間中フイラメントが加熱されるため、フ
イラメントロスがある。従つて、上述のように間
欠発振用コンデンサ６の容量を大きくして、高圧
回路４の間欠発振期間を大きくすることは、放電
ランプの発光効率を低下させる原因となる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、始動時
における予熱電流を増大するとともに、点灯後に
予熱電流を減少させて効率を向上でき、しかも安
価な放電灯点灯装置を提供することである。

この発明は、要約すれば、複数の発振回路を用
いて予熱電流を増大させ、放電ランプの始動点灯
後には複数の発振回路のうちの１つの発振回路の
発振動作を停止させて予熱電流を減少させるよう
にしたものである。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は以下に図面を参照して行なう詳細な説明から
一層明らかとなろう。

第２図はこの発明の一実施例の放電灯点灯装置
の基本回路を示す図である。構成において、交流
電源１には、限流チヨーク２と放電ランプ３との
直列回路が接続され、該放電ランプ３に対して並
列にこの実施例の特徴となる高圧回路４が接続さ
れる。この高圧回路４は、発振回路としての第１
の昇圧回路５ａと、間欠発振用コンデンサ６に対
してインダクタの一例の昇圧インダクタ７とスイ
ツチ８との直列回路を並列接続して成る発振回路
５ｃと、発振回路としての第２の昇圧回路５ｂと
の直列回路から構成される。第１の昇圧回路５ａ
は、電流制御形非線形抵抗素子の一例としてサイ
リスタ５２ａと昇圧インダクタ５３ａとフイラメ
ント３１を直列接続した回路に対して発振コンデ
ンサ５１ａを並列接続して成り、発振経路内に一
方のフイラメント３１を含むように回路構成され
る。また、第２の昇圧回路５ｂは、サイリスタ５
２ｂと昇圧インダクタ５３ｂとフイラメント３２
とを直列接続した回路に対して発振コンデンサ５
１ｂを並列接続してなり、発振経路内にフイラメ
ント３２を含むように回路構成される。

なお、第１および第２の昇圧回路５ａ，５ｂに
含まれる発振コンデンサ５１ａ，５１ｂおよび間
欠発振用コンデンサ６のそれぞれの容量は、第
１、第２の昇圧回路５ａ，５ｂおよび発振回路５
ｃそれぞれの発振出力単独では放電ランプ３を始
動点灯できないような値に選ばれる。

動作において、スイツチ８を開いておいて、電
源１を投入すると、電源１―限流チヨーク２―発
振コンデンサ５１ａ―間欠発振用コンデンサ６―
発振コンデンサ５１ｂ―電源１の経路で電流が流
れ、発振コンデンサ５１ａ，５１ｂがそれぞれ充
電される。そして、第１の昇圧回路５ａにおける
発振コンデンサ５１ａの端子電圧がサイリスタ５
２ａのブレークオーバ電圧を越えると、発振コン
デンサ５１ａと昇圧インダクタ５３ａとが協働し
て発振動作を開始する。そして、発振コンデンサ
５１ａ―フイラメント３１―昇圧インダクタ５３
ａ―サイリスタ５２ａ―発振コンデンサ５１ａの
経路で電流が流れ、フイラメント３１が予熱され
る。また、第２の昇圧回路５ｂにおける発振コン
デンサ５１ｂの端子電圧がサイリスタ５２ｂのブ
レークオーバ電圧を越えると、第１の昇圧回路５
ａと同様にして第２の昇圧回路５ｂが発振動作を
開始する。そして、発振コンデンサ５１ｂ―フイ
ラメント３２―昇圧インダクタ５３ｂ―サイリス
タ５２ｂ―発振コンデンサ５１ｂの経路で電流が
流れ、フイラメント３２が予熱される。この昇圧
回路５ａ，５ｂ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いき、その端子電
圧が上昇していく。間欠発振用コンデンサ６の端
子電圧がある値に達したときスイツチ８を閉じる
と、間欠発振用コンデンサ６と昇圧インダクタ７
とが協働して発振回路５ｃが発振動作を開始す
る。この第１の昇圧回路５ａ、第２の昇圧回路５
ｂおよび発振回路５ｃの発振出力が重畳されて高
いビート電圧を生じる。このビート電圧が放電ラ
ンプ３に印加される。この発振回路５ｃの発振動
作によつて、発振回路５ｃのインピーダンスは小
さくなり、間欠発振用コンデンサ６が存在してい
るにもかかわらず、第１図とは異なり昇圧回路５
ａ，５ｂが連続的に発振動作する。すなわち、フ
イラメント３１，３２はそれぞれ低周波の入力電
流よりも大きい高周波の発振電流で予熱され、し
かも発振回路５ｃの発振動作によつて連続的に予
熱されるため、予熱電流は第１図の従来装置に比
較して格段に大きくなる。

かくして、フイラメント３１および３２が急速
かつ充分に予熱されると、前記ビート電圧によつ
て放電ランプ３が始動点灯する。放電ランプ３の
始動点灯後スイツチ８を開くと、発振回路５ｃが
発振動作を停止する。スイツチ８が開かれたこと
によつて、間欠発振用コンデンサ６が有効化さ
れ、第１の昇圧回路５ａおよび第２の昇圧回路５
ｂの発振出力を間欠的に規制する。すなわち、第
１の昇圧回路５ａまたは第２の昇圧回路５ｂの発
振動作に伴つて間欠発振用コンデンサ６が次第に
充電されていき、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５２ａまたは５２ｂの印加電圧が
そのブレークオーバ電圧に達しなくなり、昇圧回
路５ａまたは５ｂが発振動作を停止するため、電
源電圧の各半サイクル毎の立上り部分において間
欠的に発振するものとなる。そして、昇圧回路５
ａ，５ｂの間欠発振出力が電源電圧に重畳されて
放電ランプ３に印加され、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。

第３図はこの発明の一実施例の放電灯点灯装置
の具体的な電気回路図である。構成において、こ
の第３図は以下の点を除いて第２図と同じであ
る。すなわち、第１の昇圧回路５ａの昇圧インダ
クタ５３ａにはプラスバイアス巻線５３ｃが設け
られ、このプラスバイアス巻線５３ｃは発振コン
デンサ５１ａに直列接続される。また、第２の昇
圧回路５ｂの昇圧インダクタ５３ｂにもプラスバ
イアス巻線５３ｄが設けられ、このプラスバイア
ス巻線５３ｄが発振コンデンサ５１ｂに直列接続
される。さらに、発振回路５ｃに含まれる間欠発
振用コンデンサ６に対して昇圧インダクタ７とサ
イリスタ８１と８２との直列回路が並列接続さ
れ。このサイリスタ８１，８２の和のブレークオ
ーバ電圧は、管電圧VTよりも高い電圧に選ばれ
ている。なお、この発振回路５ｃの昇圧インダク
タ７に対して限流用コンデンサ９を介挿してもよ
い。また、この第３図においても、第１、第２の
昇圧回路５ａ，５ｂおよび発振回路５ｃのそれぞ
れの発振出力では放電ランプ３を始動点灯できな
いように、各発振コンデンサ５１ａ，５１ｂおよ
び間欠発振用コンデンサ６の容量が選ばれる。

動作において、電源１を投入すると発振コンデ
ンサ５１ａ，５１ｂおよび間欠発振用コンデンサ
６がそれぞれ充電されて、第１の昇圧回路５ａお
よび第２の昇圧回路５ｂが発振動作を開始する。
このとき、プラスバイアス巻線５３ｃ，５３ｄ
は、それぞれ昇圧インダクタ５３ａ，５３ｂをプ
ラスバイアスして発振電圧を増大させる。この昇
圧回路５ａ，５ｂ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いく。このた
め、間欠発振用コンデンサ６の端子電圧がサイリ
スタ８１，８２のブレークオーバ電圧を越えると
発振回路５ｃが発振動作を開始する。そして、そ
れぞれの発振出力が重畳され高いビート電圧とな
つて放電ランプ３に印加される。放電ランプ３の
フイラメント３１，３２が充分に予熱されると、
放電ランプ３は高圧回路４の発振ビート電圧によ
つて始動点灯される。

放電ランプ３が始動点灯されると、放電ランプ
３の管電流が限流チヨークを流れることによつ
て、そのインピーダンスが変化して、管電圧VT
が低下する。発振回路５ｃのサイリスタ８１，８
２は、そのブレークオーバ電圧が管電圧VTより
も高く選ばれているため、放電ランプ３の点灯後
は導通しなくなる。したがつて、発振回路５ｃは
放電ランプ３の始動点灯後に発振動作を停止す
る。そして、昇圧回路５ａ，５ｂはそれぞれ間欠
発振用コンデンサ６の作用によつて発振期間が電
源電圧の各半サイクル毎の立上り部分において間
欠的に発振する。同時に、入力電流の出現期間は
発振期間のみとなるため、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。

このように、高圧回路４を第１の昇圧回路５
ａ、第２の昇圧回路５ｂおよび発振回路５ｃによ
つて構成し、かつそれぞれの発振出力では放電ラ
ンプ３を始動点灯できないように、それぞれの発
振回路を構成する部品の定数を選び、各発振出力
を重畳して放電ランプ３に与えて放電ランプ３を
始動するとともに予熱電流を増大させ、始動点灯
後には発振回路５ｃの発振動作を停止して予熱電
流を減少させることができる。したがつて、発光
効率を向上させることができるとともに、各発振
回路を構成する部品定数を小さくできるため、コ
スト的にも安価にすることができる。また、始動
点灯時には３つの発振回路、すなわち昇圧回路５
ａ，５ｂ，５ｃの発振出力を重畳してビート電圧
を得るようにしているため、昇圧回路５ａ，５ｂ
の発振コンデンサ５１ａ，５１ｂの容量を小さく
して発振周波数をあげることができ騒音を小さく
することができる。

第４図は、この発明の他の実施例の放電灯点灯
装置の電気回路図である。構成において、電源１
には限流チヨーク２と放電ランプ３の直列回路が
接続され、放電ランプ３のフイラメント３１の非
電源側端とフイラメント３２の電源側端に対して
間欠発振用コンデンサ６と発振コンデンサ５１と
の直列回路が並列接続される。発振コンデンサ５
１に対してフイラメント３２とサイリスタ５２と
昇圧インダクタ５３との直列回路が並列接続され
て昇圧回路５ａが構成される。また、間欠発振用
コンデンサ６とフイラメント３との直列回路に対
して昇圧インダクタ７とサイリスタ８１との直列
回路が並列接続されて発振回路５ｃが構成され
る。なお、発振回路５ｃに限流用コンデンサ９を
介挿してもよい。

動作において、電源１を投入すると間欠発振用
コンデンサ６を介して発振コンデンサ５１が充電
されてサイリスタ５２が導通して昇圧回路５ａが
発振動作を開始する。昇圧回路５ａの発振動作に
伴つて間欠発振用コンデンサ６が充電され、その
端子電圧でサイリスタ８１が導通して発振回路５
ｃが発振動作を開始する。そして、それぞれの発
振出力が重畳されビート電圧が放電ランプ３に印
加されるとともに、フイラメント３１が発振回路
５ｃの発振電流によつて予熱され、フイラメント
５２が昇圧回路５ａの発振電流によつて予熱され
る。そして、フイラメント３１，３２が充分に予
熱されたのち、放電ランプ３は発振回路５ｃの発
振出力と昇圧回路５ａの発振出力とによるビート
電圧によつて始動点灯される。放電ランプ３の始
動点灯後には管電圧VTが低下しサイリスタ８１
が導通しなくなる。それによつて、発振回路５ｃ
の発振動作が停止する。

なお、上記各実施例では発振回路５ｃを可飽和
型の昇圧インダクタ７を用いて構成する場合につ
いて説明したが、線型インダクタを用いて構成し
てもよい。

以上のように、この発明によれば、複数の発振
回路を設け、始動時は複数の発振回路を発振動作
させて予熱電流を増大することができ、しかも、
放電ランプの始動点灯後には複数の発振回路のう
ちの１つの発振回路の発振動作を停止して予熱電
流を減少させて、放電ランプの発光効率を向上す
ることができる。さらに、各発振回路の部品定数
を小さく選ぶことができるため、放電灯点灯装置
を安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる毎サイクルスタ
ート点灯方式を用いた放電灯点灯装置を示す電気
回路図である。第２図はこの発明の一実施例の基
本的な回路を示す回路図である。第３図はこの発
明の一実施例の具体的な電気回路図である。第４
図はこの発明の他の実施例の電気回路図である。 図において、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、３１，３２はフ
イラメント、４は間欠高周波高電圧発生回路（高
圧回路）、５ａ，５ｂは発振回路（昇圧回路）、５
ｃは発振回路、５１，５１ａ，５１ｂは発振コン
デンサ、５２，５２ａ，５２ｂ，８１，８２は電
流制御形非線形抵抗素子（サイリスタ）、５３，
５３ａ，５３ｂは昇圧インダクタ、６は間欠発振
用コンデンサ、７はインダクタを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源と、限流装置と、前記限流装置を介
   して前記交流電源に接続される放電ランプと、前
   記放電ランプの始動点灯後に発振動作を停止しな
   い発振回路と電源電圧の各半サイクル毎に間欠的
   に発振するように規制する間欠発振用コンデンサ
   を含み、放電ランプの始動点灯後にその発振動作
   を停止するようにした発振回路を含む複数の発振
   回路を直列接続した高周波高電圧発生回路とを具
   備し、前記高周波高電圧発生回路を放電ランプに
   並列接続し、かつ放電ランプの始動点灯後におい
   て、発振動作を停止しない発振回路は発振動作を
   停止する発振回路の間欠発振用コンデンサを介し
   て放電ランプに電気的に接続されることを特徴と
   する放電灯点灯装置。 ２ 前記発振動作を停止する発振回路は間欠発振
   用コンデンサにインダクタと電流制御形非線形抵
   抗素子との直列回路を並列接続して構成される特
   許請求の範囲第１項に記載の放電灯点灯装置。 ３ 前記インダクタは昇圧インダクタである特許
   請求の範囲第２項に記載の放電灯点灯装置。