JPS6362186A - 低圧ナトリウムランプ始動装置 - 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〕 この発明は、非線形コンデンサを用いた低圧ナトリウム
ランプの始動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、低圧ナトリウムランプの始動装置としては、第５
図に示すように、ブリッジギャップ１１を有する飽和鉄
心１２に一次巻線１３及び二次Ｓ線１４を施してなる磁
気漏れ変圧器１５の二次巻線１４に、第６図に示すよう
に、進相用コンデンサＣ，とその放電抵抗ＲＭの並列回
路と振動用コンデンサＣ５とを直列に接続してなるリー
ドピーク形安定器が用いられている。

そして磁気漏れ変圧器１５の一次巻線１３に、インター
ロックスイッチ１６を介して電源１７を接続し、振動用
コンデンサＣ５に並列に低圧ナトリウムランプ１８を接
続し、飽和鉄心１２と振動用コンデンサＣ８による高調
波の共振振動電圧を、磁気漏れ変圧器１５の二次ピーク
電圧に重ね合わせて高電圧を得て、低圧ナトリウムラン
プ１８を始動し、磁気漏れ変圧器１５の二次電圧の実効
値で放電を維持するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような低圧ナトリウムランプ始動用のリ
ードビーク形安定器は、その二次無負荷電圧はランプの
始動を容易にするため、第１表に示すように、いずれの
ランプ用のものにおいても３００ｖを超えるように設計
されている。

第１表 そのため、インターロック機構を存するランプソケット
を用い、ランプが装着されていない限りインターロック
スイッチ１６が投入できないような構成が採用されてい
る。

そして、−ａに二次無負荷電圧とランプ電圧の差によっ
て、安定器の大きさ１重量及びその電力損が決定される
が、従来の低圧ナトリウムランプ始動用のり一ドピーク
形安定器は、上記第１表に示すように、二次無負荷電圧
はランプ電圧の２．５〜５倍程度になっていてかなり高
いため、電力損失が多く、大型の安定器となっている。

本発明は、従来の低圧ナトリウムランプ始動装置におけ
る上記問題点を解消するためになされたもので、二次無
負荷電圧が３００ｖ以下の安定器を用いて容易に始動で
きるようにした低圧ナトリウムランプ始動装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本発明は、低圧ナトリウムランプに直列
に接続されたコンデンサを含む進相型安定器と、該ラン
プに並列に接続された非線形コンデンサを含む回路と、
同じく該ランプに並列に接続された、ダイオードと充電
抵抗の直列回路とで低圧ナトリウムランプ始動装置を構
成するものである。

このように構成することにより、電源電圧の各サイクル
毎に発生する高圧パルスを、その発生位置を順次移行し
ながら発生させ、それにより低圧ナトリウムランプの始
動しやすい電流零クロス位相近傍に多数の高圧パルスを
発生させて、二次無負荷電圧の低い安定器によっても容
易に低圧ナトリウムランプを点灯させることが可能とな
ると共に、始動装置の小型軽量化と低損失化を計ること
が可能となる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明に係る
低圧ナトリウムランプ始動装置の第１の実施例を示す回
路構成図である０図において、ｌは磁気漏れ変圧器２の
一次側に接続された電源で、磁気漏れ変圧器２の二次側
には、直列主コンデンサＣ８と放電抵抗Ｒ，の並列回路
と、低圧ナトリウムランプ３とが直列接続されている。

該ランプ３には、第２同人、　（Ｂｌに示すようなＶ−
Ｑ特性を有する強誘電体からなる非線形コンデンサＦＥ
Ｃが並列に接続されており、更にダ≧オードＤと充電抵
抗Ｒ１の直列回路が低圧ナトリウムランプ３に並列接続
されている。

次にこのように構成されている低圧ナトリウムランプ始
動装置の動作について説明する。電ａｌが投入されると
、正弦波電源電圧の第１の正の半サイクルの電圧が主コ
ンデンサＣ，ｌを通して非線形コンデンサＦＥＣに印加
され、充電電流が流れる。その充電電流は、充電電荷が
飽和する時点、すなわち非線形コンデンサＦＥＣの充電
電圧が飽和電圧Ｅ、に達した時点（位相角Ｐ＋）で急激
に零となる。

この時、第３図の電圧波形図で示すように、磁気漏れ変
圧器２のインダクタンスしにより、大きな正のパルス電
圧が発生する。次の負の半サイクルにおいても同様にし
て、位相角ＰＩ′　において負方向のパルス電圧が発生
する。またこの負の半サイクルにおいては、充電抵抗Ｒ
６，ダイオードＤを通して主コンデンサＣ，ｌに充電電
流が流れ、充電が行われる。

次に正弦波電源電圧の第２の正の半サイクルが印加され
ると、主コンデンサＣＩ４が先の負の半サイクルにより
図示のように充電されているため、非線形コンデンサＦ
ＥＣがその飽和電圧Ｅ、に達する時点は若干遅くなり、
したがって位相角Ｐ＋の時点より若干遅れた位相角Ｐ２
の時点において、パルス電圧が発生する。

一方、第２の負の半サイクルでは、主コンデンサＣ１４
の充電電圧に正弦波電圧が加わった電圧が非線形コンデ
ンサＦＥＣに印加されるため、非線形コンデンサＦＥＣ
が飽和電圧Ｅ、に達する時点は若干早くなり、したがっ
て位相角Ｐ、′　の位置より若干進んだ位相角Ｐ２′　
　の時点において負のパルス電圧が発生する。

以下同様にして、正弦波電圧の各サイクルにおいて、主
コンデンサＣ，Ｉの充電電圧が順次高くなるので、正パ
ルス電圧は順次遅れた時点（位相）で発生し、負パルス
は順次進んだ時点く位相）で発生するようになる。そし
て、主コンデンサＣ，の充電電圧が非線形コンデンサＦ
ＥＣの飽和電圧Ｅ。

に達すると、非線形コンデンサＦＥＣには充電電流はも
はや流れな（なるので、パルスの発生は停止する。なお
停止直前のパルス発生位置をＰイ。

Ｐ１′　として示す。

このように、パルス発生時点すなわち位相は、正弦波電
圧の各サイクル毎に順次移行していき、パルススキャニ
ング動作が行われるため、その間において電流零クロス
近傍をもスキャニングしながらパルス電圧を発生するこ
とになり、したがって、その中の電流零の位相より少し
後の点灯しやすい位相において発生したパルス、又はそ
の位相に最も近い位置で発生したパルスで、低圧ナトリ
ウムランプを容易に且つ確実に点灯することができる。

特に電流零の位相より少し後の位相において発生する負
パルスが有効に機能する。

なお、上記のようにパルス電圧は低圧ナトリウムランプ
が点灯しない場合でも、主コンデンサＣＨの充電電圧が
非線形コンデンサＦＥＣの飽和電圧Ｅ、に達すると停止
するが、それ以前においても該ランプが点灯した場合は
、低いランプ電圧に規制されて非線形コンデンサＦＥＣ
は飽和電圧Ｅ３に到らないようになるので、パルス電圧
の発生は停止する。

各サイクル毎の発生パルス間の位相角差は、充電抵抗Ｒ
２の値の選定により適宜設定することができる。また充
Ｔｉ抵抗Ｒ３が大きすぎると、主コンデンサＣＭの充電
電荷の放電抵抗Ｒイを通しての放電速度の方が速くなる
ため、主コンデンサＣＭの充電電圧が非線形コンデンサ
ＦＥＣの飽和電圧Ｅ、に達せず、したがってパルスの発
生は停止せず、低圧ナトリウムランプ３が点灯しない限
り、継続して発生することになる。なお、この場合でも
、非線形コンデンサＦＥＣの温度上昇により発生パルス
の高さは漸次小さくなるので、危険性は少なくなる。

なお、実験により求めたパルス発生の停止条件及びパル
ス発生の不停止条件の一例を示すと、次のとおりである
。

■パルス発生の停止条件 Ｒｃ≦ＲＨａ　”’ 但し　ａ　：　　０．９８９〜０．９９２■。２：二次
無負荷電圧（実効値） ■パルス発生の不停止の条件 ＲＭａｖＬ″〈ＲｃくＲ１１ 次に第４図に示した第２実施例について説明する。この
実施例は非線形コンデンサＦＥＣ単体の代わりに、非線
形コンデンサＦＥＣに、ＳＳＳ素子のような双方向性二
端子半導体スイッチ４を直列に接続したものであり、そ
の他の点は第１実施例と同様である。

この場合の動作は次のとおりである。すなわち、正弦波
電源電圧の各サイクルにおいて、双方向性二端子半導体
スイッチ４のブレークオーバ電圧■、。

を越えた時点で、非線形コンデンサＦＢＣに階段状の急
峻な電圧が印加されて、非線形コンデンサＦＥＣの急激
な充電が行われ、直ちに飽和電圧Ｅ。

に達して、電流を急激に遮断する。このため、より高さ
の大なるパルス電圧を発生する。そして正弦波電源電圧
の各サイクル毎に順次、上下のパルスの発生位置が移行
すること、及び主コンデンサＣ，の充電電圧が非線形コ
ンデンサＦＥＣの飽和電圧Ｅ３を越えたとき、パルスの
発生が停止することは、第１の実施例と全く同様である
。この実施例では、上記のように、より高いパルス電圧
が得られるので、高ワツトの低圧ナトリウムランプの始
動装置として好適である。

この実施例における、最初のパルスが発生する位相及び
パルス停止位相の一例を示すと次のとおりである。

ＦＥＣのＥｓ　：　２７０Ｖ 双方向性二端子半導体スイッチのＶ、。：　　１２０Ｖ
Ｃ１，ｌの値＝１０μＦ ＲＨＯ値：　　５００にΩ Ｒｃの値：２５〜３５にΩ の条件（なお、これは９０Ｗ形低圧ナトリウムランプに
対応する始動装置である）で、パルスを発生させると、
上部パルスは位相角４５＠で発生し、位相角１０２°で
停止した。一方、下部パルスは位相角２５２°で発生し
、位相角１５００で停止した。そしていずれのパルスも
パルス高さは２０００〜２５００　Ｖであった。

なお、半導体スイッチのｖ鳳。を低くするとパルス発生
のスタート位相は前方へ移行し、非線形コンデンサＦＥ
Ｃの飽和電圧Ｅ、を高くするとパルス停止位相は後方へ
移動する。

上記実施例では双方向性二端子半導体スイッチとして、
ＳＳＳ素子を用いたものを示したが、かかる半導体スイ
ッチとしては種々の素子を組合わせた同等の機能をもつ
回路構成のものを用いることができる。

また、上記各実施例は、各抵抗Ｒｕｎ　　Ｒｃの値を適
宜選択することにより、発生位置を順次移行しながら発
生するパルスは、その発生を１回の移行で停止するか、
あるいはパルス発生最終位相で継続して発生するもので
あるが、最終発生位相で継続してパルスを発生させるよ
う各抵抗の抵抗値を設定し、且つダイオードＤ又はダイ
オードＤと充電抵抗Ｒｃの直列回路に並列に、充電抵抗
Ｒ５と同程度の値の放電抵抗を挿入すると、次のような
効果が得られる。

すなわち、最終位相位置でパルスが継続して発生してい
る際に、低圧ナトリウムランプ３において主コンデンサ
Ｃ９の接続端側へ向けて瞬間的な管内アーキングが発生
した場合には、主コンデンサＣ，ｌは非線形コンデンサ
ＦＥＣの飽和電圧Ｅ。

を越えて充電されるため、パルスの発生は一旦停止する
。しかし前記放電抵抗を挿入した場合は、コンデンサＣ
Ｍの充を電圧は直ちに飽和電圧Ｅ。

以下に復帰し、最終位相位置でのパルスの継続発生が再
開される。

一方、このパルス継続発生中にランプ３において、主コ
ンデンサＣ，ｌの接Ｖｔｆａから他端へ向けての瞬間的
な管内アーキングが発生した場合は、主コンデンサＣオ
の充電電荷が完全に放電し、最初のパルス発生位相から
のパルススキャニング動作を再び開始させることになる
。そして、この動作が低圧ナトリウムランプの始動まで
繰り返されるので、低圧ナトリウムランプの点灯を更に
容易にすることが可能となる。

また本発明器よ、進相形安定器に対応する低圧ナトリウ
ムランプ始動装置に関するものであるが、本発明におけ
る低圧ナトリウムランプに並列接続する、ダイオ−ドロ
。充電抵抗Ｒｃｔ非線形コンデンサＦＥＣからなる始動
回路構成、あるいはダイオードＤ、充電抵抗Ｒｃ＋　非
線形コンデンサＦＥＣ，双方向性二端子半導体スイッチ
からなる始動回路構成は、遅相形安定器に対応する始動
装置としてそのまま適用可能であり、負の半サイクルで
発生するパルス高さは若干低下し、また本発明の如く発
生パルスのスキャニングは行われないけれども、低圧ナ
トリウムランプの始動１点灯を行わせることができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、電源電圧の各サイクル毎に正負の高圧パルスを、その
発生位置をそれぞれ順次移行しながら広範囲に亘って発
生させて低圧ナトリウムランプに印加するように構成し
たので、二次無負荷電圧を大幅に低下させた安定器を用
いて、ランプの始動しやすい位相のパルスで的確に低圧
ナトリラムランプを始動１点灯させることができる。し
たがって、低圧ナトリウムランプ用の進相型安定器を大
幅に小型軽量化し、且つ低損失化並びに省電力化を計る
ことができ、安価な低圧ナトリウムランプ用の始動装置
を提供することができる。

また、パルスの発生時点を順次移行させながら、該パル
スの発生を停止させることができるので、ランプ不点灯
時や、無負荷時におけるパルスの出放しを阻止し、ラン
プ回路の安定性の強化が計れる。更に、二次無負荷電圧
を低下させることができるため、インターロック機構を
不要とする等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る低圧ナトリウムランプ始動装置
の一実施例の回路構成図、第２図へ、（Ｂ）は、非線形
コンデンサＦＥＣのＶ−Ｑ特性を示す図であり、第２図
式は、多結晶体からなるものの特性図、第２図１）は、
単結晶体からなるもの特性図、第３図は、第１図に示し
た実施例におけるパルス発生態様を示す電圧波形図、第
４図は、第二実施例の回路構成図、第５図は、従来の低
圧ナトリウムランプ始動装置の磁気漏れ変圧器を示す図
、第６図は、従来の低圧ナトリウムランプ始動装置の一
例を示す回路構成図である。 図において、１は電源、２は磁気漏れ変圧器、３は低圧
ナトリウムランプ、４は双方向性二端子半導体スイッチ
を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低圧ナトリウムランプに直列に接続されたコンデ
   ンサを含む進相型安定器と、該ランプに並列に接続され
   た非線形コンデンサを含む回路と、同じく該ランプに並
   列に接続された、ダイオードと充電抵抗の直列回路とを
   備え、電源電圧の各サイクル毎に正負の高圧パルスを、
   その発生位置をそれぞれ順次移行しながら発生させるよ
   うに構成したことを特徴とする低圧ナトリウムランプ始
   動装置。
2. （２）前記非線形コンデンサを含む回路は、非線形コン
   デンサのみで構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の低圧ナトリウムランプ始動装置。
3. （３）前記非線形コンデンサを含む回路は、非線形コン
   デンサと双方向性二端子半導体スイッチの直列回路で構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の低圧ナトリウムランプ始動装置。