JPS644319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧蒸気放電灯を点灯するための放電
灯点灯装置に関するものである。

一般に、高圧蒸気放電灯（以下HIDランプと
呼ぶ）は、不飽和蒸気圧型と飽和蒸気圧型とがあ
り、前者の代表として高圧水銀灯が、後者では高
圧ナトリウム灯がある。これらのHIDランプは
通常第１図の回路で点灯される。第１図中１は商
用電源、２は限流インダクタンス、３はHIDラ
ンプである。この回路による安定器では、水銀
灯、高圧ナトリウム灯を点灯させることはできる
が、始動時及び点灯時の電気的特性を向上させる
ことができず、これを向上させるには安定器も大
型で重量も重くならざるを得ない。それは、
HIDランプ３のもつ特性からである。つまり、
HIDランプ３は起動した直後は、安定点灯時に
比べ、ランプ内コンダクタンスが非常に大きく、
従つてランプ電流が多く流れる為、配線容量を小
さくするといつた省資材ニーズより、始動時にお
ける定入力性（始動時の入力電流が定格点灯時の
入力電流以下になるような特性）が要求されてい
るが、前述した欠点も考慮して、この要求を実現
する方法として、ランプ出力を交流制御素子５で
制御する第２図の様な位相制御方式がある。第２
図回路において４は交流制御素子５を制御する制
御部である。この方式では、始動時の定入力性を
小型・軽量に実現できるばかりでなく、他の特性
も容易に制御ができる。例えば、電源変動による
電力変動率といつた特性である。この様な特性は
ランプ負荷状態を検出して制御する必要がある
が、HIDランプ３の種類により、この検出信号
が異なる。つまり水銀灯は不飽和蒸気圧型ランプ
である為、そのランプ特性として定電圧性（ラン
プ電圧一定）をもち、従つて検出信号はランプ電
流が適切である。ところが高圧ナトリウム灯はラ
ンプ特性が定電流性（ランプ電流が一定）である
ことから検出信号はランプ電圧が適切である。こ
の様に第２図に示す位相制御方式では、その制御
に必要な検出信号をHIDランプ３の種類に合わ
せて変える必要のあることから、次の様な欠点が
あつた。即ち同一点灯装置で異なつた種類の
HIDランプについて、定入力始動あるいは定電
力性（ランプ電力の変動等を小さく抑える）とい
つた性能を実現することが不可能であり、このた
め水銀灯用安定器、高圧ナトリウム灯用定電力型
安定器といつたランプ個別用の安定器した実現で
きていない問題があり、従つて量産によるコスト
低減を図れず、施工時もHIDランプの種類を間
違えて取りつけると点灯せず、施工性が悪いとい
う問題があつた。

本発明は上記欠点に鑑みて提供したものであつ
て、１つの安定器で、水銀灯、マルチハロゲン灯
（メタルハライド）、高圧ナトリウム灯といつた異
なる種類のHIDランプを点灯制御できるように
し、もつて安定器を量産可能とすることによるコ
スト低減を図るとともに混光比をHIDランプを
取り換えるだけで自由に変えられ、混光照明が特
別な工事なしで行なえるようにし、またHIDラ
ンプの種類をモニタで知ることができるように
し、HIDランプ交換時の種類の間違いをなくし
て、保守を容易とした放電灯点灯装置を提供する
ことを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を図面により詳述する。
本発明は、異なる特性のもつHIDランプを同一
の点灯装置で始動・点灯制御する為に、その
HIDランプの種類を電源投入直後に検出し、予
め組み込まれたHIDランプの種類毎の制御方法
の中から負荷となつているHIDランプに最適な
制御方法を上記検出信号に合せて選択し、この制
御方法による制御を行うことを可能にしている。
従つて本発明の要点はこのHIDランプの種類の
検出方法にあり、以下にその詳細について述べ
る。

即ち現在大きく特性が異なるHIDランプは、
水銀灯、マルチハロゲン灯のグループと高圧ナト
リウム灯とであり、前述した様に前者は定電圧性
であり、後者は定電流性をもつている。そこでこ
れらのHIDランプを区分する検出手段は、その
起動方法にあると認められる。つまり、前者の
HIDランプは、低電圧始動型で電源電圧を印加
するだけで起動が可能であり、これは管内に始動
補助用として、ペニングガスを含んでいるからで
ある。従つて400Wクラスのランプは200Vの電源
電圧を印加するとグロー放電に入り、次第にアー
ク放電へ移行する。しかし高圧ナトリウム灯は、
管内に高圧パルス（2500〜3000V）を発生し得る
始動器が内蔵されており、この高圧のパルスで起
動する。このパルスは通常第２図の２のチヨーク
より発生するキツク電圧であり、従つて高圧ナト
リウム灯は電源投入後は、始動器内常閉バイメタ
ルにヒータ電流が流れ、バイメタルが開くとチヨ
ーク２よりのキツク電圧が発生して起動するよう
になつている。

この様に高圧ナトリウム灯は、電源投入直後は
チヨークのインダクタンスとバイメタルの抵抗よ
りなる回路の定常電流が流れるが、その他の
HIDランプはグロー放電に入る為、チヨークに
流れる電流位相が乱れる。本発明はこの現象の違
いをとらえて、ランプの種類を検出できる様にし
た検出回路を具備した放電灯点灯装置を提供しよ
うとするものである。

以下に述べる本発明の一実施例は、高圧ナトリ
ウム灯の電源投入直後のヒータ電流の位相を基準
にしてそれ以外の位相になれば、水銀灯やマルチ
ハロゲン灯であると見なす方法について示してい
る。第３図は、第２図回路におけるチヨーク２に
流れる電源投入直後の電流波形ａと電源電圧波形
ｂとのタイミング関係を、水銀灯のグロー放電状
態の１例により示したものである。第３図ａでの
チヨーク２の電流波形の斜線部は、イはグロー放
電の特有な状態で、HIDランプ３が完全なアー
ク放電に至つていない為、非導通と導弾状態をラ
ンダムにくり返す結果を生じ、電源の負の半波
で、HIDランプ３が非導通となり、第２図中の
バイパスチヨーク６を介して、高インピーダンス
状態のHIDランプ３に微小な電流が流れること
を示している。また第３図のロは正常な位相制御
による交流制御素子５のオフ時にチヨーク６を流
れるバイパス電流部分である。この様に、水銀灯
やマルチハロゲン灯は、電源投入直後よりグロー
放電に入る為、チヨーク２の電流（ランプ電流と
同じ）位相が不安定であるが、高圧ナトリウム灯
の場合、第４図に示す様に電源投入直後より一定
時間、チヨーク２の電流位相は定常位相となる。
この定常位相はHIDランプ内の常閉バイメタル
スイツチが閉じている間だけ生じるもので、チヨ
ーク２及び６のインダクタンス値、交流制御素子
５の導通位相及び、バイメタルスイツチの抵抗分
と電源電圧で決まるものである。なお第３図及び
第４図においてａはチヨーク２に流れる電流波
形、ｂは電源電圧波形を示している。従つて本発
明はこのランプ電流位相が、商用電源の各半サイ
クルで、基準位相（ここでは電源電圧位相）より
検出してT₀であるか否か判断し、位相がT₀であ
れば、高圧ナトリウム灯と認識し、もしT₀でな
ければ水銀灯やマルチハロゲン灯であると認識す
るようにしている。第５図にその実施例回路のブ
ロツク図を示す。

次に第５図実施例回路の動作状態を説明する。
電源位相検出回路７でゼロクロス点の検出パルス
を第６図イのように発生し、これを受けて、第４
図に示すように、電源電圧波形ｂのゼロクロス点
からT₀時間遅れたチヨーク２に流れる電流位相
ａのゼロクロス点t₁の時点において、T₀位相パル
ス発生回路８が、T₀位相パルスを同図ロのよう
に発生する。即ち第６図のタイミングチヤートに
おいて時刻t₂でこのT₀位相パルスが発生し、同様
に時刻t₅，t₉でも電源位相に同期してこのT₀位相
パルスが発生している。今、ランプ電流位相検出
回路９の検出信号ハが、第６図の様なグロー放電
状態を示していた場合、T₀位相パルスロと検出
信号ハの論理積は“Ｌ”レベルであり、この負荷
であるHIDランプ３は水銀灯もしくは、マルチ
ハロゲン灯と比較回路１０で判断でき、その判断
出力をラツチ回路１１へ送りラツチする。比較時
間設定用タイマ１２の出力ニは比較回路１０の動
作開始とその終了とをコントロールするもので、
時刻t₀で比較動作を開始し、時刻t₃で終了させる
為に設けている。つまり出力信号ニの“Ｈ”の期
間、信号ロとハが比較回路１０内のアンドゲート
に入力され、このアンドゲートの出力を、信号ハ
に同期して出力しラツチ回路１１へラツチする。
かくてこのアンドゲート出力が“Ｈ”であれば高
圧ナトリウム灯、“Ｌ”であればその他のランプ
とみなし、制御条件が選択されることになる。そ
してこの判断を行うのは比較時間設定用タイマ１
２出力が“Ｈ”の間に限定され、この信号は電源
投入直後より高圧ナトリウム灯のバイメタルスイ
ツチが開くまでの間に発生させるものであり、発
生時間は少くとも電源の１サイクル分は要する。
次に制御条件の選択はラツチ回路１１の出力信号
で行うが、電源投入直後は予め“Ｌ”にセツトさ
れ、水銀灯やマルチハロゲン灯用の制御条件が選
択され制御されており、これは第６図中の時刻
t₂，t₆，t₁₀で変化する可能性がある為、結局選択
される制御条件は、時刻t₁₀で更新されたラツチ
回路１１の出力信号に従うことになる。なおこの
実施例ではランプ電流位相が、特定のT₀位相に
全く合致していなくても、T₀位相パルス内に入
つていれば一致しているものとみなすことになつ
ている。これは、高圧ナトリウム灯のバイメタル
抵抗のばらつきや、電源電圧の変動、あるいは限
流チヨークのインダクタンスのばらつきを考慮し
て検出巾をもたせる必要からである。かくして制
御部１３では前記ラツチ回路１１の出力を受けて
制御条件の選択を行い、さらに第２図従来例と同
様にランプ状態検出部１４からのランプ状態につ
いてのデータを入力して導通位相の決定を行い、
トリガパルス発生回路１５を作動して交流制御素
子５をオンするのである。

第７図は本発明の別の実施例を示すものであつ
て、前述の第５図実施例のものの場合、ランプ電
流位相がグロー放電期間中に乱れるHIDランプ
が水銀灯やマルチハロゲン灯であることから、高
圧ナトリウム灯のヒータ電流位相近傍にランプ電
流位相が入るかどうかを検出して、HIDランプ
の種類を検知していたが、この方法ではグロー放
電の状態によつてはランプ電流位相が、比較回路
が動作する期間でも誤まつてヒータ電流位相近傍
（第６図のT₀位相パルスロのパルス巾内）に入る
恐れがあり、確実にHIDランプの種類を検出で
きない場合を生じるおそれがある。第７図の実施
例はかかる問題点を解決したものであつて、高圧
ナトリウム灯のヒータ電流位相の近傍以外の位相
領域でランプ電流位相を検出する方法であり、も
しこの領域に入れば、水銀灯やマルチハロゲン灯
と判断できる。なぜなら高圧ナトリウム灯の場
合、ヒータ電流位相が定常であり、前記領域に入
る可能性が全くないからである。

かくてこの第７図の実施例は前述の第５図の実
施例におけるT₀位相パルスロをインバータ１６
で反転して、比較回路１０に入力するようにした
ものである。従つてこの第７図実施例の動作状態
を示すタイミングチヤートは、第６図中のロを逆
転したものと同様であり、第８図のようになる。
T₀位相パルスロの逆転パルスホと検出信号ハと
の信号のアンドを比較回路１０でとり、検出信号
ハに同期してラツチ回路１１へ比較回路１０の出
力をラツチする。そうしてラツチ回路１１出力が
“Ｈ”となれば、高圧ナトリウム灯のヒータ電流
が流れていないと判断し、負荷のHIDランプは
水銀灯もしくはマルチハロゲン灯とみなすもので
ある。従つてこの実施例は、HIDランプの種類
の検出を、高圧ナトリウム灯でないランプであ
る、と検出する方法であり、もしランプ電流位相
がグロー放電の状態でパルスホの“Ｌ”レベル期
間内に入つたとしても、アンドゲートをもつ比較
回路１０出力は“Ｌ”となり、水銀灯やマルチハ
ロゲン灯とは判断しない。比較回路１０出力が
“Ｈ”とならない限り、水銀灯やマルチハロゲン
灯とみなさない為、本実施例では電源投入直後は
ラツチ回路１０を“Ｌ”に初期設定し、制御条件
を高圧ナトリウム灯用に選択するようにしてい
る。

本発明は上述のように構成したものであるか
ら、すなわち、商用電源に交流制御素子と限流イ
ンダクタンスと高圧蒸気放電灯とを直列接続した
主回路と、上記交流制御素子の導通トリガ位相を
高圧蒸気放電灯に流れるランプ電流位相に従い制
御する制御部と、上記ランプ電流位相が電源周期
に同期した毎半サイクルの特定位相に一致するか
否かを検出する比較回路と、この比較回路が動作
するタイミングと期間とを与える比較時間タイマ
回路と、前記比較回路出力をランプ電流位相に同
期して保持すると共に、上記制御部に導通トリガ
位相の信号として出力するラツチ回路とを具備し
たものであるから、比較時間タイマ回路によりタ
イミングと期間とを与えられた比較回路によりラ
ンプ電流位相が電源周期に同期した毎半サイクル
の特定位相に一致するか否かを検出し、この検出
出力をラツチ回路によりランプ電流位相に同期し
て保持すると共に、上記制御部に導通トリガ位相
の信号として出力することで、特に、ランプ電流
位相が特定の位相に一致するか否かにより、接続
された高圧蒸気放電灯が高圧ナトリウム灯である
かあるいは水銀灯やマルチハロゲン灯であるかを
自動的に判別検知することができ、この判別検知
結果に応じてその高圧蒸気放電灯の種類に応じた
制御条件により自動的に点灯制御することが可能
になるものであり、各種の高圧蒸気放電灯に対し
て安定器が共用されることになるため、安定器が
量産可能になつてコストの低減を図ることができ
る効果を有するとともに、あらゆる種類の高圧蒸
気放電灯を１種の安定器で点灯できるため、混光
比を高圧蒸気放電灯の取り換えだけで自由に変え
られ、混光照明が特別な工事を必要とすることな
く得られるようにし、また高圧蒸気放電灯の種類
をモニタ等で知ることが可能になるため、ランプ
交換時の種類の間違いをなくし、保守作業を容易
なものにすることができる効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路図、第２図は位相制御方
式による他の従来例の回路図、第３図は水銀灯か
マルチハロゲン灯の場合のチヨーク電流波形と電
源電圧波形の波形図、第４図は高圧ナトリウム灯
の場合のチヨーク電流波形と電源電圧波形の波形
図、第５図は本発明の一実施例のブロツク図、第
６図は同上のタイムチヤート、第７図は本発明の
別の実施例のブロツク図、第８図は同上のタイム
チヤートであり、１は商用電源、２はチヨーク
（限流インダクタンス）、３はHIDランプ（高圧
蒸気放電灯）、４は制御部、５は交流制御素子、
１０は比較回路、１１はラツチ回路、１２は比較
時間タイマ回路、１６はインバータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用電源に交流制御素子と限流インダクタン
   スと高圧蒸気放電灯とを直列接続した主回路と、
   上記交流制御素子の導通トリガ位相を高圧蒸気放
   電灯に流れるランプ電流位相に従い制御する制御
   部と、上記ランプ電流位相が電源周期に同期した
   毎半サイクルの特定位相に一致するか否かを検出
   する比較回路と、この比較回路が動作するタイミ
   ングと期間とを与える比較時間タイマ回路と、前
   記比較回路出力をランプ電流位相に同期して保持
   すると共に、上記制御部に導通トリガ位相の信号
   として出力するラツチ回路とを具備して成ること
   を特徴とする放電灯点灯装置。 ２ 比較回路を２入力アンドゲートで構成して成
   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。 ３ 前記特定位相で発生するパルス信号をインバ
   ータを介して比較回路に入力するように構成して
   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。