JPS6241396B2

JPS6241396B2 -

Info

Publication number: JPS6241396B2
Application number: JP5826080A
Authority: JP
Inventors: Takuya Komoda; Satoshi Kubota
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1987-09-02
Also published as: JPS56153694A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、水銀灯、メタルハライド灯、高圧ナ
トリウム灯等の高圧放電灯の点灯装置に関するも
ので、その目的とするところは、部品のばらつき
等により始動時放電灯に流入する電流が減少し、
放電灯が定格点灯に達せず、又、限流用チヨーク
のインピーダンスのばらつきによりインピーダン
スが増大した場合に始動時電流が減少して放電灯
が定格点灯に達しないという従来の欠点を、放電
灯電圧検出回路その他の制御部の機能および正常
な動作を損なうことなく除去することにあり、他
の目的とするところは、水銀灯安定器直結型高圧
ナトリウム灯のように、放電灯内部に始動用バイ
メタルスイツチを内蔵し、限流素子に発生するキ
ツク電圧で起動する放電灯をも安定に起動させ、
起動後は始動時電流を充分に流して安定な点灯状
態に移行させることにある。

従来の放電灯点灯装置は、交流電源Ｅに交流制
御素子S₁、限流用チヨークCH₂、放電灯Ｌを直列
に接続したものを接続する。交流制御素子S₁の両
端には、限流用補助チヨークCH₁、および抵抗
R₁₉とコンデンサC₇の直列回路を接続する。１は
電源電圧より一定位相進んだ電圧を発生させる基
準電圧発生回路で、交流電源Ｅに抵抗R₁、コン
デンサC₁の直列回路を接続し、抵抗R₁とコンデ
ンサC₁の接続点とコンデンサC₁の他端（以下ア
ースラインという。）の間に、抵抗R₂、コンデン
サC₂の直列回路を接続し、抵抗R₂とコンデンサ
C₂の接続点とアースラインの間に、抵抗R₃とコ
ンデンサC₃の直列回路を接続する。コンデンサ
C₃の両端に全波整流ブリツジDB₁の入力端を接続
する。全波整流ブリツジDB₁の出力端には抵抗R₄
を接続する。このようにして抵抗R₄の両端に
は、第２図ｂのように第２図ａに示す電源電圧よ
り一定位相進んだ電圧V₁が発生する。２は放電
灯Ｌの両端電圧を検出する放電灯電圧検出回路
で、放電灯Ｌの両端にトランスT₁の１次側を接
続し、トランスT₁の２次側は全波整流ブリツジ
DB₂の入力端に接続する。全波整流ブリツジDB₂
の正の出力端に抵抗R₁₅を接続し、抵抗R₁₅の他端
と全波整流ブリツジDB₂の負の出力端に抵抗
R₁₄、およびコンデンサC₅を接続する。また、全
波整流ブリツジDB₂の負の出力端と、全波整流ブ
リツジDB₁の負の出力端を接続する。（以下この
ラインをマイナス側という。）以上のようにし
て、コンデンサC₅の両端には第２図ｃのような
整流された直流電圧V₂が発生する。３は基準電
圧発生回路１で発生した電圧V₁と放電灯電圧検
出回路２で発生した電圧V₂とを比較し、交流制
御素子S₁を制御するトリガパルスを発生させる比
較パルス発生回路である。放電灯電圧検出回路２
のコンデンサC₅と抵抗R₁₅の接続点にダイオード
D₁のアノードを接続し、ダイオードD₁のカソー
ドには抵抗R₁₃、およびダイオードD₂のカソード
を接続する。抵抗R₁₃の他端はマイナス側に接続
する。ダイオードD₂のアノードはトランジスタ
Tr₁のベースに接続され、トランジスタTr₁のコ
レクタは抵抗R₁₀、抵抗R₁₁の直列回路に接続す
る。抵抗R₁₁の他端はマイナス側に接続する。ト
ランジスタTr₁のエミツタは基準電圧発生回路１
の全波整流ブリツジDB₁の正の出力端に接続し、
トランジスタTr₁のエミツタとベースの間に抵抗
R₁₂を接続する。抵抗R₁₀と抵抗R₁₁の接続点にト
ランジスタTr₂のベースを接続し、エミツタはマ
イナス側に接続し、コレクタはトランジスタTr₃
のベースと抵抗R₉に接続する。トランジスタTr₃
のエミツタはマイナス側に接続し、コレクタは抵
抗R₃、およびトランジスタTr₄のベースに接続す
る。トランジスタTr₄のエミツタはマイナス側に
接続し、コレクタは抵抗R₇とコンデンサC₄の接
続点に接続する。抵抗R₇，R₈，R₉の他端はとも
に接続される。コンデンサC₄の他端はパルスト
ランスT₂の１次側に接続され、この１次側の他
端はマイナス側に接続される。コンデンサC₄
と、抵抗R₇の接続点にはプログラマブル・ユニ
ジヤンクシヨン・トランジスタ（以下PUTとい
う。）S₂のアノードを接続し、カソードはマイナ
ス側へ、ゲートは抵抗R₅と抵抗R₆の接続点に接
続する。抵抗R₆の他端はマイナス側に接続す
る。４はパルス発生用の電源部で、比較パルス発
生回路３に電源を供給する。限流用チヨークCH₂
の両端にトランスT₃の１次側を接続し、２次側
は全波整流ブリツジDB₃の入力端に接続する。全
波整流ブリツジDB₃の正の出力端に抵抗R₁₆と抵
抗R₁₇の直列回路を接続し、抵抗R₁₆と抵抗R₁₇の
接続点と、全波整流ブリツジDB₃の負の出力端と
の間に、コンデンサC₆を接続する。抵抗R₁₇の他
端と、全波整流電ブリツジDB₃の負の出力端との
間にツエナーダイオードZD₁を接続する。全波整
流ブリツジDB₃の負の出力端はマイナス側に接続
する。抵抗R₁₆と抵抗R₁₇の接続点と、比較パルス
発生回路３の抵抗R₅の他端を接続し、電源部４
の抵抗R₁₇とツエナーダイオードZD₁との接続点
には比較パルス発生回路３の抵抗R₇、抵抗R₈、
抵抗R₉の接続点を接続する。交流制御素子S₁の
ゲートにはダイオードD₃のアノードを接続し、
カソードには抵抗R₁₈を接続し、ダイオードD₃の
カソードと抵抗R₁₈の他端は比較パルス発生回路
３のパルストランスT₂の２次側に接続する。

基準電圧発生回路１で発生した電圧V₁と、放
電灯電圧検出回路２で発生した電圧V₂とが比較
パルス発生回路３のダイオードD₁，D₂と抵抗R₁₃
のＴ形に接続された回路で比較される。もし、
V₁＞V₂ならばダイオードD₂のアノードからカソ
ードにむかつて電流が流れ、トランジスタTr₁が
ONしている。したがつて、トランジスタTr₂も
ON、トランジスタTr₃はOFF、トランジスタTr₄
はONとなり、コンデンサC₄は抵抗R₇を通じて充
電されない。しかるに、V₁≦V₂となればダイオ
ードD₂のアノードからカソードへ電流が流れな
くなるため、トランジスタTr₁がOFFし、上述と
反対にトランジスタがスイツチングされてトラン
ジスタTr₄がオフする。すると、抵抗R₇を通じて
コンデンサC₄が充電されはじめる。このコンデ
ンサC₄の電圧を第２図ｄのような電圧Vc₄とす
る。一方PUT S₂のゲートには抵抗R₅、抵抗R₆に
よつて分圧された電圧がかかつてい。Vc₄がこの
ゲート電圧より高くなつた瞬間にPUT S₂がON
し、コンデンサC₄に充電されていた電荷がPUT
S₂、パルストランスT₂の１次側を通じて放電
し、パルストランスT₂の２次側のｂ―ａ間に、
第２図ｅのようなトリガパルスを生じ、これで交
流制御素子S₁をトリガする。このものにあつて
は、放電灯Ｌが始動した直後は放電灯Ｌのコンダ
クタンスが大きく、したがつて、放電灯Ｌの両端
電圧が低く、したがつてV₂が低い。よつて、V₁
とV₂の交点はおくれ、交流制御素子S₁の点弧位
相がおくれることにより、放電灯Ｌに過大な電流
が流入することを防止する。放電灯Ｌが定格点灯
に移行するにつれて放電灯Ｌのコンダクタンスは
減少し、管電圧が上昇する。それにつれて、V₂
が上昇し、V₁との交点はすすみ、交流制御素子
S₁の点弧位相が進み、放電灯Ｌに流入する電流を
制御する。

しかしながら、実際製造を行なう際、使用する
部品の定数がばらつく。特に基準電圧発生回路１
のＣ、Ｒがばらついた場合、第２図ｂにおける基
準電圧V₁の電源電圧に対する位相が、本来設定
すべき値より遅れることがある。そうすると、始
動時の交流制御素子S₁の点弧位相角も遅れ、その
結果放電灯Ｌに流入する電流を絞り込むこととな
る。さらに、限流用チヨークCH₂のインピーダン
スも製造上、ばらつきはさけられず、インピーダ
ンスが大きい場合、放電灯Ｌに流入する電流が絞
り込まれる。これらを調整するには抵抗R₁₅，R₁₆
をボリウムにして調整するが、これらを変化させ
ると、放電灯電圧検出回路２及び電源部４の動作
を損い、放電灯Ｌが定格点灯状態になつた場合の
動作が損われる。又、上述のように放電灯Ｌに流
入する電流が減少すると、始動より定格点灯時ま
でに要する時間が非常に長くなるか、あるいは、
定格点灯状態に移行しない状態になり、又、放電
灯Ｌの放電電極に与えるストレスが大となり、放
電灯Ｌが短寿命となるという欠点を有していた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、以
下実施例により詳細に説明する。

第３図において、１は基準電圧発生回路、２は
放電灯電圧検出回路、３は比較パルス発生回路、
４は電源部で、これらは第１図のものと同じであ
る。Ｚはインピーダンス素子で、限流用チヨーク
CH₂と放電灯Ｌとの接続点と、トランスT₁とT₂
との接続点との間に接続したものである。

インピーダンス素子Ｚは、交流電源Ｅの周波数
において適当なインピーダンスを有するもの、例
えば、抵抗、コンデンサ、低周波チヨークなどを
用いることができる。

本発明の実施例の部分を模式的に描くと第４図
のごとくになる。ここで、Z₁〜Z₅は Z₁：限流用チヨークCH₂ Z₂：トランスT₃の１次側巻線 Z₃：インピーダンス素子Ｚ Z₄：放電灯Ｌ Z₅：トランスT₁の１次側巻線に対応する。

第４図において、図のように流れる電流をi₁，
i₂，i₃ととると次式に示す回路方程式が成立す
る。

(1)式の第１式は、電源→ａ→ｂ→ｃ→電源の閉
回路第２式は、電源→ａ→ｂ→ｃ→電源の閉
回路第３式は、ａ→ｂ→ｄ→ａの閉回路について立式したものである。

(1)式をi₁，i₂，i₃について解くと、 i₁＝−Ｖ｛（Z₂＋Z₅）Z₃＋Z₂（Z₄ ＋Z₅）｝／△ …(2) i₂＝−Ｖ｛Z₃（Z₁＋Z₄）＋Z₁（Z₄ ＋Z₅）｝／△ …(3) i₃＝−Ｖ｛Z₁（Z₂＋Z₅）−Z₂（Z₁ ＋Z₄）｝／△ …(4) となる。ただし、さて、インピーダンスＺを挿入することにより
トランスT₃の１次巻線、および放電灯電圧検出
回路２のトランスT₁の１次巻線に誘起される電
圧にどのような影響をおよぼすかを実際的な数値
を代入して調べてみる。絶対値的に取り扱うと、 Z₁：30Ω Z₂：10KΩ Z₃：1KΩ Z₄：始動時はほぼインピーダンスは０Ωと見な
せるので０Ω Z₅：20KΩ Ｖ：100V これらの値を(2)、(3)、(4)式に代入してi₁，i₂，i₃
をもとめると、 i₁≒4.17A i₂≒11.4mA i₃≒10.9mA となり、Z₅を流れる電流、すなわちトランスT₁
の１次巻線に流れる電流は0.5mAとなる。一方、
Z₃＝０の場合に同様に値をもとめてみると、 i₁≒3.33A i₂＝10mA i₃＝10mA となり、トランスT₁の１次巻線に流れる電流は
0mAとなる。

以上の計算結果が示すとおり、インピーダンス
素子Ｚを挿入することにより、放電灯Ｌに流入す
る電流を増加させることができ、その効果は絶大
である。その上、上述の計算結果が示すとおり、
トランスT₁，T₃に流入する電流にほとんど影響
を与えず、放電灯電圧検出回路２および電源部４
の動作をそこなうことなく、放電灯電流を増加さ
せることができる。また、この関係は放電灯Ｌが
定格点灯状態に達した後も同様で、上記２回路の
動作を損うことがないことは明らかである。

また、インピーダンス素子Ｚに高周波インダク
タンス素子を用い、その特性を高周波（10KHz
以上）は阻止し、低周波（商用周波）では、適当
なインピーダンス（必要なランプ電流を前述の(2)
式に代入して得られたZ₃の値）をもつように設計
すれば、水銀灯安定器直結型高圧ナトリウム灯の
ような始動時限流用チヨークCH₂に高電圧キツク
パルスを発生させて起動させる放電灯Ｌを放電灯
電圧検出回路２に高圧を印加することなく、点灯
させることができ、かつ、高圧ナトリウム灯は放
電灯の性質上、始動時電流が少なく、定格点灯に
達しにくいが、このような放電灯Ｌを点灯して
も、前述したように、始動時（商用周波数）高周
波インダクタンス素子に抵抗分を含んでいるの
で、放電灯Ｌの入力電流を増加させることができ
安定な始動から定格点灯への移行を得ることがで
きる。この実施例の回路図を第５図に示す。HF
が高周波インダクタンス素子、Ｌが水銀灯安定器
直結型高圧ナトリウム灯であり、他は第３図の対
応する番号のそれと同じである。

叙上のように本発明は、限流用チヨークの両端
に電源部のトランスとインピーダンス素子の直列
回路を接続し、前記トランスとインピーダンス素
子との接続点と放電灯の他端との間に放電灯電圧
検出回路のトランスを接続したから、放電灯電圧
検出回路その他の機能および正常な動作を損なう
ことなく、部品のばらつきにより放電灯が定格点
灯に達しないことがなくなり、又、インピーダン
ス素子を高周波インダクタンス素子で形成したか
ら、水銀灯安定器直結型高圧ナトリウム灯のよう
に放電灯内部に始動用バイメタルスイツチを内蔵
し、限流素子に発生するキツク電圧で起動する放
電灯をも安定に起動でき、起動後は始動時電流を
充分に流して安定な点灯状態に移行できるという
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯装置の回路図、第２
図ａ〜ｅは同上の要部電圧波形図、第３図は本発
明の一実施例の回路図、第４図は同上の等価回路
図、第５図は本発明の他の実施例の回路図であ
る。１…基準電圧発生回路、２…放電灯電圧検出回
路、３…比較パルス発生回路、４…電源部、Ｅ…
交流電源、S₁…交流制御素子、CH₂…限流用チヨ
ーク、Ｌ…放電灯、T₁…トランス、T₃…トラン
ス、Ｚ…インピーダンス素子、HF…高周波イン
ダクタンス素子。

Claims

【特許請求の範囲】１交流電源に交流制御素子、限流用チヨークお
よび放電灯を直列接続し、電源電圧より一定位相
進んだ全波整流電圧を発生する基準電圧発生回路
と、放電灯の両端電圧を検出する放電灯電圧検出
回路と、基準電圧発生回路の出力と放電灯電圧検
出回路の出力とを比較して前記交流制御素子を制
御するパルスを出力する比較パルス発生回路と、
限流用チヨークの両端電圧を検出して比較パルス
発生回路に電圧を供給する電源部とを具備して成
る放電灯点灯装置において、限流用チヨークの両
端に電源部のトランスとインピーダンス素子の直
列回路を接続し、前記トランスとインピーダンス
素子との接続点と放電灯の他端との間に放電灯電
圧検出回路のトランスを接続して成ることを特徴
とする放電灯点灯装置。２インピーダンス素子を高周波インダクタンス
素子で形成して成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。