JPS6338836B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放電灯始動点灯装置の改良に関す
る。

近年けい光灯等の放電灯始動点灯装置として点
灯管に代えて電子式スタータを使用したものが開
発されている。しかし従来のものは電源の供給開
始直後から交流の半サイクルで予熱電流を放電灯
の予熱電極に流し、他の半サイクルでパルス電圧
を発生させるものであつたため予熱電極が充分に
暖まらないうちに両予熱電極間に高圧パルスが印
加されることになり、予熱電極の劣化を急速に招
き放電灯寿命を短かくする問題があつた。

そこで本発明者らは第１図に示す回路構成を基
本に十分に電極を予熱できる回路構成を検討し
た。すなわち第１図において１は商用交流電源で
ある。前記交流電源１に安定器２を介して放電灯
３の各予熱電極３f₁，３f₂の一端を接続してい
る。そして、前記放電灯３の両予熱電極３f₁，３
f₂の他端間に双方向性２端子サイリスタ４を介し
てダイオード５と電子スイツチ回路６との並列回
路を接続している。このような構成にしたのは、
予熱電流を一方の半サイクルではダイオード５を
介して流し、他の半サイクルでは電子スイツチ回
路６を介して逆方向に予熱電流を流し、一定時
間、すなわち十分に電極が予熱されてから電子ス
イツチ回路をオフし、このとき安定器２に発生す
る誘導電圧を放電灯３に印加しようと考えたから
である。

本発明者らは、上記の電子スイツチ回路６の構
成として最初に第７図に示す回路を考え出した。
この回路は、一定時間経過後に一方の半サイクル
時の予熱電流を遮断するスイツチ機能を有するス
イツチ回路１０１と、前記スイツチ回路１０１を
トリガーする定電圧導通素子１０２、この定電圧
導通素子１０２が導通する時間を制御する第１の
時定数回路１０３を第２の時定数回路１０４とか
ら構成される。第１の時定数回路１０３は抵抗１
０５とコンデンサ１０６とで構成され、第２の時
定数回路１０４は抵抗１０５とダイオード１０
７、抵抗１０８、コンデンサ１０９で構成されて
いる。

この回路は次のような動作をする。すなわち電
源が投入され、双方向性サイリスタ４に印加され
る電圧がブレークオーバー電圧V_BOを越えるとサ
イリスタ４が導通し、その半サイクルの間ダイオ
ード５または電子スイツチ回路６を介して予熱電
流が流れる。電流がゼロになるとサイリスタ４が
遮断されるが、逆半サイクルにおけるサイリスタ
４への印加電圧がサイリスタのブレークオーバ電
圧V_BOを越えるとサイリスタ４が再び導通し、前
の半サイクルとは逆方向の予熱電流がダイオード
５または電子スイツチ回路６のうち前の半サイク
ルで予熱電流が流れなかつた方を流れる。このよ
うな半サイクル毎の予熱がくり返されていくうち
に第２の時定数回路１０４のコンデンサ１０９に
はダイオード１０７を介して電流が流れ、電荷が
チヤージされて電位が上昇していく。たとえばダ
イオード１０７のアノード側の電位をv₁とすると
v₁は第８図に示すごとく、徐々に上昇していく。
ここでv₁がリツプル成分を含むのは抵抗１１０と
抵抗１０８の分圧回路による影響で、電源電圧の
サイクルにあわせた振動がコンデンサ１０９の電
位上昇の上にのつかつてあらわれる。一方v₁が定
電圧導通素子１０２の導通電圧v_zを越えると、第
１の時定数回路１０３を構成するコンデンサ１０
６に蓄積された電荷が定電圧導通素子１０２を介
して流れ、コンデンサ１０６が一定量放電すると
定電圧導通素子１０２はオフとなり、コンデンサ
１０６には電荷が再度充電される。充電されると
再度v₁は定電圧導通素子１０２の導通電位v_zを越
えるから定電圧導通素子１０２は再びオンし、以
後同様のオン・オフをコンデンサ１０９の充電期
間の間くり返す（第８図t₀₁区間）。さらにコンデ
ンサ１０９の充電が十分になされていくとリツプ
ル成分の影響に関係なくv₁はv_zを越えるから、常
時定電導通素子１０２はオン・オフをくり返すこ
とになる。このオン・オフが振動となつてあらわ
れる（８図t₀₂区間）。

ここで定電圧導通素子１０２のオン・オフはス
イツチ回路１０１のオン・オフを制御しているが
v₁がはじめてv_zを越えるときはコンデンサ１０９
や１０６を充電する方向にスイツチ回路１０１を
介して予熱電流が流れていて、このため定電圧導
通素子１０２が導通した瞬間に予熱電流が遮断さ
れ、安定器２にパルス電圧が発生する。このパル
ス電圧は定電圧導通素子１０２オン・オフにあわ
せて発生するからv₁がv_zを越えた直後の数サイク
ルの間では前述のとおりコンデンサ１０６，１０
９の充電期間の半サイクルの間数発のパルスが発
生する（第８図t₀₂区間）これによつて何回かの
パルスを受けて放電灯は点灯する。尚、第９図に
おいてＶは放電灯のフイラメント間電圧でありｉ
はサイリスタ４に流れる電流である。放電灯が点
灯するとランプ電圧は低下してサイクル４のブレ
ークオーバー電圧V_BO以下になるので予熱回路は
遮断され、その動作を停止する。

上記放電灯始動点灯装置の動作においては、v₁
がv_zを越えている間はコンデンサ１０６の充放電
の振動に応動して一定間隔でスイツチ回路１０１
が作動する。このため、スイツチ回路１０１に予
熱電流が流れているときは、スイツチ回路１０１
のスイツチ動作に応動して安定器２に高圧パルス
が発生し、これが放電灯３に印加される。この高
圧パルスの発生するタイミングは予熱サイクルと
は関係のないコンデンサ１０６の充放電の振動に
よつて決まるので、放電灯に印加されている電源
電圧がランプの放電維持電圧以下になつている時
にはパルスが印加される（第９図P₁）こともあ
る。このようなパルス電源電圧が放電維持電圧以
下になつている時にパルスが印加されていても放
電灯は放電に移行できないため、放電灯からみれ
ば多くの場合エミツタの飛散をもたらす衝撃パル
スでしかない。

本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたもので、常に予熱電極が充分に予熱されてか
ら両予熱電極間に高圧パルスを印加することがで
きるだけでなく、始動に殆んど寄与しないパルス
の発生を防止して電極の損傷を抑えた電子式の放
電灯始動点灯装置を提供することを目的とする。

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図は全体の回路構成を示し、１は商用交流
電源である。前記交流電源１に安定器２を介して
放電灯３の各予熱電極３f₁，３f₂の一端を接続し
ている。そして、前記放電灯３の両予熱電極３
f₁，３f₂の他端間に双方向性２端子サイリスタ４
を介してダイオード５と電子スイツチ回路６との
並列回路を接続している。上記ダイオード５は図
示極性に、すなわちカソードを予熱電極３f₁側に
して接続されている。なお、前記放電灯３の両予
熱電極３f₁，３f₂の他端間に図中点線で示すよう
に雑音防止コンデンサを接続してもよい。

前記電子スイツチ回路６は本発明の特徴をなす
もので、具体的には第２図に示すように抵抗６
１、ダイオード５とは逆極性に接続されるダイオ
ード６２、抵抗６３及びコンデンサ６４をこの順
番に直列に接続してある。ダイオード６２と抵抗
６３とコンデンサ６４は分圧回路６５を形成し、
抵抗６１と抵抗６３とコンデンサ６４とでCR時
定数回路６６を形成している。また負荷抵抗６７
をコレクタ側に介して接続された半導体スイツチ
素子としての出力トランジスタ６８、このトラン
ジスタ６８のベース・エミツタ間にコレクタ・エ
ミツタ間が接続された制御用トランジスタ６９が
設けられ、この二個のトランジスタ素子がスイツ
チ回路６９ａを構成している。そして前記分圧回
路６５の抵抗６１とダイオード６２との接続点を
定電圧導素子としてのツエナーダイオード７０を
介して前記制御用トランジスタ６９のベースに接
続している。前記抵抗６１とダイオード６２との
直列回路にはコンデンサ６４の放電用抵抗７１が
並列に接続され、前記制御用トランジスタ６９の
ベース・エミツタ間には抵抗７２が並列に接続さ
れ、かつ前記出力トランジスタ６８のベース・コ
レクタ間には前記負荷抵抗６７を介して抵抗７３
が並列に接続されている。

次にこのように構成された本発明実施例装置の
動作について第３図の電圧ｖ、電流ｉの各波形に
もとづいて述べる。なお電圧ｖは放電灯３の両予
熱電極３f₁，３f₂の他端間の瞬時電圧、電流ｉは
サイリスタ４を介して流れる電流である。交流電
源１の供給が開始され時刻t₁に電圧ｖがサイリス
タ４のマイナス側のブレークオーバ電圧−V_BOに
達するとサイリスタ４が導通する。しかして交流
電流ｉの半波が電源１→予熱電極３f₂→ダイオー
ド５→サイリスタ→予熱電極３f₁→安定器２→電
源１の閉回路で流れ両予熱電極３f₁，３f₂を予熱
する。なお電流ｉは安定器２のインダクタンスに
よつて位相が遅れる。そして時刻t₂になるとｉ＝
Ｏとなつてサイリスタ４が非導通になり、電圧ｖ
は急速に上昇する。時刻t₃で電圧がサイリスタ４
のプラス側のブレークオーバ電圧＋V_BOに達する
とサイリスタ４が導通し、今度は電子スイツチ回
路６に電流ｉが流れる。電子スイツチ回路６にお
いては出力トランジスタ６８が導通し、負荷抵抗
６７を介して電流が流れる。また抵抗６１、ダイ
オード６２、抵抗６３を介してコンデンサ６４へ
の充電電流が流れる。ここで分圧回路６５の出力
電圧すなわちダイオード６２と抵抗６３とコンデ
ンサ６４との直列回路の端子間電圧はリツプルを
含んだ波形となる。一方この時の充電電圧はわず
かであるため、出力電圧のピーク値はツエナーダ
イオード７０のツエナー電圧以下であり、ツエナ
ーダイオード７０は非導通のままである。時刻t₄
になると電流ｉ＝Ｏとなつてサイリスタ４が非導
通となり電圧Ｖはマイナス側へ上昇するようにな
る。そして時刻t₅になると電圧ｖが−V_BOに達し
てサイリスタ４が導通しダイオード５を介して両
予熱電極３f₁，３f₂に予熱電流が流れる。時刻t₆
になるとｉ＝Ｏとなつてサイリスタ４が非導通に
なり、電圧ｖは急速に上昇する。そして時刻t₇で
電圧ｖがサイリスタ４のプラス側のブレークオー
バ電圧＋V_BOに達するとサイリスタ４が導通し、
さらに電子スイツチ回路６に電流ｉが流れCR時
定数回路６６のコンデンサ６４への充電が再び開
始される。ここで、コンデンサ６４には前回充電
された電荷が蓄積されており、今回によつて充電
がさらに蓄積されるようになる。以後このような
両予熱電極３f₁，３f₂の予熱とコンデンサ６５へ
の電荷の蓄積が適当回数繰り返えされ、やがて両
予熱電極３f₁，３f₂が充分に予熱された時刻t_oで
電子スイツチ回路６において分圧回路６５の出力
電圧すなわちダイオード６２、抵抗６３、コンデ
ンサ６４の直列回路のリツプルを含んだ端子間電
圧（以下v₁とする。第２図参照）のピーク値はツ
エナーダイオード７０のツエナー電圧V_zを越え
る。v₁の上昇を図示したものが第４図である。v₁
は抵抗６１、ダイオード６２、抵抗６３、コンデ
ンサ６４かななるCR時定数回路６６によつて定
まる電位上昇v₀と、このv₀の上にのつている予熱
サイクルによる電位変動を分圧回路６５により分
圧した値の和である。従つて、v₁がV_zを越える
ときは第５図に示すようにはじめは予熱サイクル
のピーク付近において短かい間だけ越える。予熱
がくり返されるうちにv₀が上昇していくのでv₁が
v_zを越えている時間は長くなつていくが、いずれ
にしても１サイクル毎に１回、v₁がv_zを越える。
v₁がv_zを越えた縮間にスイツチ回路６９ａが予熱
電流を遮断してパルスが発生するから、パルス発
生するのは電源電圧がピーク付近にあるときだけ
であり、そのパルス発生数も１回だけである。パ
ルス電圧が発生するタイミングが電源電圧がピー
ク付近のときということは、パルス電圧が印加さ
れるときに放電灯３には放電維持電圧以上の電圧
が印加されていることを表わす。このためパルス
電圧印加によつて放電灯３が点灯状態に移行しよ
うとするときには常に移行できるだけの電圧が放
電灯３に印加されているのであり、従来のように
パルス電圧印加により放電灯３が点灯状態に移行
しようとしたとき放電灯３には放電維持電圧以下
の電圧しか印加されていないために放電灯３が点
灯状態に移行できないということがない。

以上のような１サイクル１回の、しかも放電維
持電圧以上の電圧印加時におけるパルス電圧印加
をくり返すことにより放電灯３は始動点灯する。
なお、放電用抵抗７１は電源１を切つた時コンデ
ンサ６４電荷を放電用抵抗を通して放電させるた
めのもので、これにより再始動に備えることがで
きる。このように放電灯３の両予熱電極３f₁，３
f₂が充分に予熱されるまでは両予熱電極３f₁，３
f₂間に高圧なパルス電圧が印加されることがない
から予熱電極の急速な劣化を防止でき放電灯の短
命化を防止できる。

次にこの発明の他の実施例を図面を参照して説
明する。なお電子スイツチ回路６以外の回路につ
いては前記実施例と同一なので省略し。電子スイ
ツチ回路６について述べる。また前記実施例と同
一部分には同一符号を付し、詳細な設明は省略す
る。

第６図に示すものは出力トランジスタ６８のベ
ース・エミツタ間に回路の発熱を検知して上記出
力トランジスタ６８の通電量を制御する感熱抵抗
素子としての負特性サーミスタ７４を接続したも
ので、このものにおいては放電灯３の劣化等によ
つて長時間点灯されない事態が生じると負荷抵抗
６７や出力トランジスタ６８等の発熱を検知して
抵抗値を減少し、それによつて出力トランジスタ
６８のベース・エミツタ間電圧を低下させトラン
ジスタ６８を介して流れる電流を制御することが
できる。このように異常発生から回路保護ができ
る。なおこの実施例においても前記実施例と同様
の効果が得られるのは勿論である。

なお、上記実施例の中でCR時定数回路の抵抗
６３とコンデンサ６４を入れかえてもよい。また
ツエナーダイオード７０をダイオード６２と抵抗
６３との接続点に接続してもよく、特にこうした
場合、抵抗６１とダイオード６２は入れ替えるこ
とができる。

以上詳述したようにこの発明によれば放電灯の
両予熱電極間に電子式のスイツチ回路で高圧パル
スを印加させて始動点灯させるものにおいて常に
両予熱電極が充分に予熱されてから高圧パルスを
印加させることができるので、高圧パルスによる
予熱電極の劣化によつて生じる放電灯の寿命低下
を防止できる放電灯始動点灯装置を提供できるも
のである。

しかも上記高圧パルスは放電灯に放電維持電圧
以上の電圧が電源から供給されているタイミング
で発生するので、電極の損傷を促すことの少ない
放電灯始動点灯装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示すも
ので、第１図は全体の回路図、第２図は電子スイ
ツチ回路の具体回路図、第３図は放電灯の両予熱
電極間電圧とサイリスタを介して流れる電流との
関係を示す波形図、第４図及び第５図は第２図の
実施例回路における電位上昇説明図、第６図はそ
の他の実施例の電子スイツチ回路の具体的回路
図、第７図は本発明の前提となる回路図、第８図
はその電位上昇説明図、第９図は第７図の動作波
形図である。 １……交流電源、２……安定器、３……放電
灯、４……双方向性２端子サイリスタ、５……ダ
イオード、６……電子スイツチ回路、６１，６３
……抵抗、６２……ダイオード、６４……コンデ
ンサ、６５……分圧回路、６６……CR時定数回
路、６８……出力トランジスタ、６９……制御用
トランジスタ、６９ａ……スイツチ回路、７０…
…定電圧導通素子（ツエナーダイオード）、７４
……感熱抵抗素子（サーミスタ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の予熱電極を有する放電灯、この放電灯
   と交流電源との間に接続された少なくともインダ
   クタンスを含む電流制限インピーダンス、前記各
   予熱電極間に挿入接続された双方向性サイリスタ
   と特定方向の予熱電流を通電する第一のダイオー
   ドとの直列回路、及び前記第一のダイオードと並
   列に介挿された電子スイツチ回路とを具備してな
   る放電灯始動点灯装置において、前記電子スイツ
   チ回路は コンデンサ並びに分圧回路をなす少なくとも二
   つの抵抗素子及び第一のダイオードと逆極性に接
   続された第二のダイオードとのCR時定数回路、 前記CR時定数回路と並列的に接続された半導
   体スイツチ素子よりなり、前記第１のダイオード
   と逆極性の予熱電流を通電するスイツチ回路、 及び前記CR時定数回路と前記スイツチ回路の制
   御端子との間に介挿され、前記CR時定数回路の
   コンデンサと抵抗素子との直列回路の端子間電圧
   がスイツチ回路に予熱電流が流れる半サイクル毎
   に１回所定レベルに達したとき導通して前記スイ
   ツチ回路を流れる予熱電流を遮断する制御をおこ
   なう定電圧導通回路 とを有してなることを特徴とする放電灯始動点灯
   装置。