JPS636789A - 放電灯点灯装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、位相制御回路を用いて放電灯を安定に点灯せ
しめる放電灯点灯装置に関するものである。

（背景技術） 第５図は従来の放電灯点灯装置の回路図である。

交流電源１には、放電灯２と、トライアック３と、主イ
ンダクタンス素子４との直列回路が接続されている。ト
ライアック３には補助インダクタンス素子５が並列接続
されている。交流電源１には、また、降圧トランスＴが
接続されている。降圧トランスＴの２次側にはダイオー
ドブリッジＤＢ。

が接続されている。ダイオードブリッジＤＢ、の全波整
流出力端には、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１の直列回路が接続さ
れている。抵抗Ｒコの両端に生じる電圧Ｖ■は、タイマ
ーＩＣ（例えばＮＥＣ製μｐｃ１５５５）の２番ピンに
入力されている。ダイオードブリッジＤＢ、の全波整流
出力は、限流用の抵抗Ｒ４と逆流阻止用のダイオードＤ
１とを介して、コンデンサＣ２に充電される。コンデン
サＣ２の充電電圧は、ツェナダイオードＺ　Ｄ　＋にて
規制され、電源電圧Ｖｃｃが得られる。電源電圧Ｖｃｃ
は抵抗Ｒ９とコンデンサＣ３との直列回路よりなる時定
数回路に印加されている。コンデンサＣ４の両端電圧Ｖ
Ｃ＋は、タイマーＩＣの６番ビンに入力されている、タ
イマーＩＣの８番ビンと１番ピンは電源端子、４番ピン
はリセット端子、５番ピンはコントロール端子である。

６番ビンは７番ビンと接続されている。４番ピンは不要
の為、電源電圧Ｖｃｃに接続している。

主インダクタンス素子４には、２次巻線が設けられてい
る。この２次巻線にはダイオードブリッジＤＢ２が接続
されている。ダイオードブリッジＤＢ２の全波整流出力
は、抵抗Ｒｓ、Ｒ，とコンデンサＣ３よりなる平滑回路
に入力されている。コンデンサＣコの充電電圧■ｃ、は
、タイマーＩ−Ｃの５番ピンに入力されている。ダイオ
ードブリッジＤＢ２と、抵抗Ｒｓ　、　Ｒａ、及び、コ
ンデンサＣ１により、ランプ電流検出回路が構成されて
いる。

タイマーＩＣの３番ビンは出力端子であり、コンデンサ
Ｃ４と抵抗Ｒ２とからなる微分回路に接続されている。

コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２との接続点には、抵抗Ｒ６と
ダイオードＤ、の直列回路を介して、トライアック３の
ゲート端子Ｇが接続されている。コンデンサＣ１と、抵
抗Ｒ？、Ｒ，、及び、ダイオードＤ２により、トライア
ック３のトリガ回路が構成されている。

第６図は従来例回路の各部の動作波形を示す図である。

以下、第６図（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、従来例回
路の動作を説明する。まず、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の直列
回路は、タイマーＩＣの２番ピンにトリガ信号を与える
ものであり、抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３（第６図〈ａ）
）が’／３−Ｖｃｃ以下になると、タイマーＩＣの３番
ビン及び７番ビンが“’ＨｉＨｌ＋”レベルとなり、コ
ンデンサＣ１及びＣ４が充電される。６番ビンに印加さ
れているコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ＋（第６図（ｂ））
が、５番ビンに印加されている電圧■。、よりも大きく
なると、３番ビン及び７′＃ビンが“Ｌｏｗ”レベルと
なり、コンデンサＣ１は７番ビンを通して放電される。

また、コンデンサＣ１は、タイマーＩＣの３番ビン、１
番ビン、トライアック３の端子Ｔ、、Ｇ、ダイオードＤ
２、抵抗Ｒｓを通る経路で放電される。このときの放電
電流ｌ１ｌ（第６図（Ｃ））がトライアック３のトリガ
信号となり、このトリガ信号によってトライアック３の
導通位相角θが決定される。

第７図はトライアック３の導通位相角θと放電灯２のラ
ンプ電流Ｉ！ａとの関係を示す制御特性図、第８図は電
源投入後の導通位相角θの時間的変化を示す図である。

前記各図を参照しながら、電源投入後、放電灯２が定格
点灯状態となるまでの動作について説明する。

（ｉ）電源投入を炎、時刻ｔ０まで（位相θ１）放電灯
２が始動する前は、コンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３は
Ｏボルトであるため、タイマーＩＣの５番ビンに内部設
定されている２八・Ｖｃｃと、コンデンサＣＩの両端電
圧■。、とが比較され、２ム・Ｖｃｅ＜Ｖ。ｌとなった
ときに、θ１の位相でトライアック３がトリガされる。

（ｉｉ）時刻Ｌ１までのグロー放電時（θ１−θ３）グ
ロー放電中においては、第７図に示されるように、グロ
ー放電電流１Ｇに対応した位相θコとなり、やがて、ア
ーク放電に移行する。グロー放電からアーク放電に移行
した直後に流れる放電電流は、直前の位相θ、によって
定まるインピーダンスに支配されるため、過大な電流■
（θ、）が流れる。

（ｉｉｉ＞時刻１．直後のアーク放電時（θ、→θ、）
放電灯２が始動してアーク放電に移行すると、電流ｌ（
θ、）に見きった位相θ、に設定される。アーク放電へ
の移行によって、放電灯２は低インピーダンスとなり、
点灯回路には遅れ電流が流れる。

（；Ｖ）時刻１＋以降のアーク放電時（θ４→θ、）ア
ーク放電に移行して、放電灯２のランプ電圧Ｖ１ｇが上
昇すると、徐々にランプ電流Ｉ／ａが減少する。ランプ
電流１１ａが減少すると、導通位相角θが小さくなり（
進み〉、ランプ電流ＩＩ！ａを増加させるように動作す
る。したがって、導通位相角θはθ、からθ、となる。

こうして、ランプ電圧Ｖｉ＆が安定し、放電灯２は定格
ランプ電流１１ａ、導通位相角θ、で安定点灯となる。

安定点灯時においては、電源電圧Ｖｓが変動してもラン
プ電流１ｔ’ａの定電流性によって、定ランプ電力性を
呈し、発光輝度は安定するものである。

このような従来例回路においては、時刻１．におけるア
ーク放電への移行時に放電灯２が低インピーダンスで、
はとんど短絡状態となり、グロー放電時に設定されたθ
、の位相では、比較的インピーダンスの低い主インダク
タンス素子４を介して、過大な＠流Ｉ〈θ、）が流れ、
トライアック３の大容量化が必要となり、コストアップ
になるという問題がある。また、−時的に過電流が流れ
ると、電源電圧の降下等の悪影響が出るので、電源容量
や配線容量の大容量化が必要となり、これもコストアッ
プの原因になるという問題があった。

また、他の従来例として、放電灯始動直後の大電流を防
止するために、導通位相角θを予め遅らせてお〈従来例
がある。この従来例の動作を第９図及び第１０図を用い
て説明する０例えば、第５図回路におけるタイマーＩＣ
の５番ピンに、無負荷状態の時に一定の電圧を加えてお
くことによって、トライアック３の導通位相角を遅れた
位相θ−〈〉θＳ）に設定することができる。しかしな
がら、このような方法を用いても、放電灯２がグロー放
電を開始すると、位相制御部がグロー放電電流ＩＣを検
出して、トライアック３の導通位相角θがθ、からθ、
付近に直ぐに移行してしまう。これ以後の動作は、第５
図従来例と同様となり、アーク放電への移行直後には、
やはり過大な電流工（θコ）が流れる。つまり、放電灯
２の始動直後の大電流を抑制するために、導通位相角θ
を予めθ６まで遅らせておいても、グロー放電電流ＩＣ
を検出すると、導通位相角がθ、まで進んでしまうので
、アーク放電への移行直後には、やはり過電流が流れて
しまうという不都合がある。

これと同様の問題は、第４図に示されるように、始動器
を内蔵しているランプにおいても生じ得る。

すなわち、始動器を内蔵しているランプにおいては、始
動器電流ＩＳ丁が流れるので、電源投入直後にこの電流
ＩＳＴが検出されて、導通位相角がθ６からθ、付近に
移行してしまう。

さらに別の従来例として、特開昭５８−１５７０８５号
の放電灯点灯装置にあっては、放電灯の始動過程におけ
る位相制御方法が提案されている。

この従来例の目的とするところは、始動性能の改善にあ
って、始動過程の位相角を所定の範囲に固定しようとす
るものである。その動作は、第１１図に示されるように
、無負金時（イ）からグロー放電時（ロ）、非対称なア
ーク放電時（ハ）を経て、正常なアーク放電時（ニ）に
移行するに際して、グロー放電時（ロ）から非対称なア
ーク放電時（ハ）への移行を検出し、（ハ）の期間にお
ける導通位相角θを進ませて、始動を容易にしようとす
るものであり、始動時に大電流が流れることをｈ定した
発明である。したがって、グロー放電からアーク放電へ
の移行時における過電流を抑制しようとするものではな
い。

（発明の目的） 本発明の目的とするところは、位相制御にて点灯される
放電灯のアーク放電移行時における過電流を抑制できる
ようにした放電灯点灯装置を提供するにある。

（発明の開示〉 本発明に係る放電灯点灯装置は、第１図乃至第４図に示
されるように、補助インダクタンス素子５を並列接続さ
れたトライアック３のような位相制御素子と主インダク
タンス素子４とを介して放電灯２を交流電源１に接続す
る点灯回路と、放電灯２の状態に基づいて前記位相制御
素子の導通位相角θを制御する第１の制御手段と、少な
くとも電源投入後アーク放電に移行するまでの時間にお
いて第１の制御手段と切り替えられ、第１の制御手段に
より定まる導通位相角よりも遅れた導通位相角を設定す
る第２の制御手段とを有するものである。

本発明は、このように構成されているので、グロー放電
時においても位相制御素子の導通位相角θが進むことは
なく、アーク放電に移行した直後における過電流を抑制
することができる。本発明を、従来例（第９図及び第１
０図参照）と比較すると、従来例ではグロー放電電流１
ｃや始動器電流ＩｓＴの検出により、導通位相角θが電
流ＩＣや電流１ｓＴに対応する位相θ、まで進んだが、
本発明にあっては、少なくとも電源投入後アーク放電に
移行するまでの時間においては、導通位相角θが電流Ｉ
Ｃや電流ＩＳＴに対応する位相まで進むことはなく、導
通位相角θはそれよりも遅れた位相〈θ６）に設定され
るものである。

第１図は、本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の回
路図である。実施例の説明において、従来例と同一の要
素には同一の符号を付して重複する説明は省略する０本
実施例にあっては、−点鎖線で囲まれた回路Ａの部分が
従来例とは異なっており、コンデンサＣコの両端に抵抗
Ｒ９とコンデンサＣ１の直列回路を接続している。コン
デンサＣ５の両端には、抵抗Ｒ１０とツェナダイオード
ＺＤ。

を介してトランジスタＴｒ、のベース・エミッタ間が接
続されている。トランジスタＴｒ＋のコレクタ・エミッ
タ間は抵抗Ｒ１３を介して、コンデンサＣ２の両端に接
続されている。トランジスタＴｒ＋のコレクタは、トラ
ンジスタＴｒ２のベースに接続されている。トランジス
タＴｒ２がオンであるときには、タイマーＩＣの５番ビ
ンの電圧は、抵抗Ｒ１２を介して電源電圧Ｖｃｃにより
上昇する。コンデンサＣ１の両端電圧■ｃ、が高いとき
には、電圧ＶＣＳからダイオードＤ、の順方向電圧を滅
じた電圧がタイマーＩＣの５番ビンに印加される。

第２図はトライアック３の導通位相角θと放電灯２のラ
ンプ電流ＩＮａとの関係を示す特性図、第３図は電源投
入後の導通位相角θの時間的変化を示す図である。電源
投入直後においては、コンデンサＣ１の充電電圧ＶＣ５
は、ツェナダイオードＺＤ２のツェナ電圧ＶＺＤ２とト
ランジスタＴｒ、のベース・エミッタ間電圧■Ｂεとの
和よりも小さい、このため、トランジスタＴｒ、はオフ
となり、トランジスタ１゛「２はオンとなる。トランジ
スタＴｒ２がオンとなることにより、タイマーＩＣの５
番ビンの電圧■、は、抵抗Ｒ１□を介して電源電圧Ｖｃ
ｃにより上昇する。このため、■ｃ１〉■５となる導通
位相角θは遅れ、θ、に設定される。なお、抵抗Ｒ１２
の値をＵ！Ｊｆｆｉすることにより、始動に最適なθ６
の位相を設定することができる。

次に、グロー放電からアーク放電に移行する電流レベル
Ｉｃにまで達すると、アーク放電に移行し、直前の導通
位相角θ、によって決まる電流■（θ、）が流れる。こ
の電流は、従来の過電流工（θ、）と比べると、Ｉ（θ
））＞　Ｉ　（θ６）となるものであり、過電流を抑制
した良好な始動が可能となる。アーク放電移行後におい
て、コンデンサＣ１の充電電圧■ｃ、が上昇し、この電
圧ＶＣＳがツェナダイオードＺＤ、のツェナ電圧Ｖ　２
０２とトランジスタＴｒ＋のベース・エミッタ間電圧Ｖ
ＩＥどの和よりも大きくなると、トランジスタＴｒ＋が
オン、トランジスタＴｒｚがオフとなり、これ以後は、
従来例について説明した制御が行なわれる。アーク放電
に移行する直前の位相θ６によって流れる電流は、アー
ク放電に移行した半サイクルにおいて流れ、次の半サイ
クルではＩ〈θ６〉が既に流れているため、導通位相角
θはこれに対応する位相θ、となる０位相制御は、半サ
イクルに１回のトリガ信号で制御されているために、こ
れ以上の応答精度は求められないし、本発明において問
題にしている不都合も生じないものである。

なお、Ｃｓ’Ｒｓの時定数は次のように設定される。グ
ロー放電からアーク放電に移行する電流レベルｉｃにま
で達する時間をｔＣ＝　Ｌ、　−ｔ、、ツェナダイオー
ドＺＤ２のツェナ電圧をＶ　ＺＤ２、トランジスタＴｒ
ｌのベース・エミッタ間電圧を■Ｂεとすると、トラン
ジスタＴｒ、がオンして、トランジスタＴｒｚをオフと
する条件は次式で示される。

上式をｔＣ，について求めると、次のようになる。

前記０式が成立すると、第２の制御手段の動（ｔＥが完
了し、第１の制御手段の動作に切替わるものである。

第４図に示されるような始動器内成形の放電灯の場合、
ランプの始動前の電流は発光管犯に流れる電ｌｉＩ　ｃ
（グロー放電電流の最大値）だけではなく、抵抗ｒとグ
ローランプＧＬを含む始動器回路に分流する始動器電流
ＩＳＴが含まれる。この場合の動作は、第２図に示され
るように、始動器電流ＩＳＴが流れる動作点ｅとグロー
電流Ｉｃが流れる動作点ａとの間を何回か往復し、その
陵、動作点ｄ。

動ｆＴ点Ｃに至る経路ｅφＢ　−１ｄ　−）　Ｃを通り
、アーク放電への移行直後の電７ｆＬＩ　（θ６）は同
じとなる。すなわち、このような始動器内成形のランプ
においても、始動器電流ＩＳＴが流れている時間を、電
源投入後アーク放電に移行するまでの時間として考慮す
れば、同等の効果が得られるものである。

尚、実施例の説明においては、放電灯２のランプ電流１
１ａを検出する場自３例示したが、電圧ＶＣ１と全く同
じ検出出力が得られるのであれば、ランプ電圧■ｌａを
検出するように構成しても横わない。

〈発明の効果） 上述のように、本発明にあっては、放電灯の状態に基づ
いて第１の制御手段により設定される導通位相角よりも
遅れた導通位相角を設定する第２の制御手段を少なくと
も電源投入後アーク放電に移行するまでの時間において
用いているので、グロー放電時においても位相制御素子
の導通位相角が進むことはなく、アーク放電に移行した
直後における過電流を抑制御することができるという効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１１２は本発明の一実施例の回路図、第２図及び第３
図は同上の動作説明図、第４図は同上に用いる放電灯の
池の例を示す概略構成図、第５図は従来例の回路図、第
６図乃至第８図は同上の動作説明図、第９図及び第１０
図は池の従来例の動作説明図、第１１図はさらに池の従
来例の動作説明図である。 ■は交流電源、２は放電灯、３はトライアック、４は主
インダクタンス素子、５は補助インダクタンス素子、Ｉ
Ｃはタイマー、Ｒｓは抵抗、Ｃ６はコンデンサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）補助インダクタンス素子を並列接続された位相制
   御素子と主インダクタンス素子とを介して放電灯を交流
   電源に接続する点灯回路と、放電灯の状態に基づいて前
   記位相制御素子の導通位相角を制御する第１の制御手段
   と、少なくとも電源投入後アーク放電に移行するまでの
   時間において第１の制御手段と切り替えられ、第１の制
   御手段により定まる導通位相角よりも遅れた導通位相角
   を設定する第２の制御手段とを有して成ることを特徴と
   する放電灯点灯装置。