JP2593593B2 - ガス放電ランプを動作させる電力回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス放電ランプに直流励
起を与える電力回路に関するものである。更に詳しく
は、本発明はメタルハライドランプの直流動作に対して
自動的かつ順次に所望の伝達関数を与える安定回路に関
するものである。
起を与える電力回路に関するものである。更に詳しく
は、本発明はメタルハライドランプの直流動作に対して
自動的かつ順次に所望の伝達関数を与える安定回路に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】その所望の伝達関数をそなえた安定回路
はメタルハライドランプのようなガス放電ランプに所要
の電圧および電流の条件を与える。これにより、ガス放
電ランプはそれの種々の動作モ―ド、すなわち（１）初
期の高電圧降伏すなわち始動モ―ド、（２）グロ―から
ア―クへの遷移すなわちグロ―モ―ド、および（３）定
常状態のア―ク、すなわちラン（run ）モ―ドの間、適
正に動作する。これらのモ―ドにはそれぞれ、ガス放電
ランプを適正に動作させるための異なる電圧および電流
の必要条件がある。ランプがその始動モ―ドからグロ―
モ―ド、その後ランモ―ドへと遷移するように種々の電
流および電圧の必要条件が自動的かつ順次与えられるこ
とが望ましい。同様に、ランプがそのランモ―ドからグ
ロ―モ―ドまたは始動モ―ドに戻る場合これらの電圧お
よび電流の状態が自動的に与えられることが望ましい。
はメタルハライドランプのようなガス放電ランプに所要
の電圧および電流の条件を与える。これにより、ガス放
電ランプはそれの種々の動作モ―ド、すなわち（１）初
期の高電圧降伏すなわち始動モ―ド、（２）グロ―から
ア―クへの遷移すなわちグロ―モ―ド、および（３）定
常状態のア―ク、すなわちラン（run ）モ―ドの間、適
正に動作する。これらのモ―ドにはそれぞれ、ガス放電
ランプを適正に動作させるための異なる電圧および電流
の必要条件がある。ランプがその始動モ―ドからグロ―
モ―ド、その後ランモ―ドへと遷移するように種々の電
流および電圧の必要条件が自動的かつ順次与えられるこ
とが望ましい。同様に、ランプがそのランモ―ドからグ
ロ―モ―ドまたは始動モ―ドに戻る場合これらの電圧お
よび電流の状態が自動的に与えられることが望ましい。
【０００３】ガス放電ランプに流れる安定回路が作る電
流は、これらのランプがその動作モ―ドに入ったり、そ
れから戻るとき通常サ―ジに出会う。たとえば、ランプ
が電離してグロ―モ―ドに入るとき、この入ることによ
って流れる電流は比較的大きな値であり、比較的高速に
変化する。その結果、安定回路の結合された回路構成要
素、特にランプ自体が有害な影響を受けることがある。
動作モ―ドの間にランプに与えられる電流の最大値を制
限し、また関連した電流の最大変化速度を制限する手段
を安定回路に設けることが望ましい。
流は、これらのランプがその動作モ―ドに入ったり、そ
れから戻るとき通常サ―ジに出会う。たとえば、ランプ
が電離してグロ―モ―ドに入るとき、この入ることによ
って流れる電流は比較的大きな値であり、比較的高速に
変化する。その結果、安定回路の結合された回路構成要
素、特にランプ自体が有害な影響を受けることがある。
動作モ―ドの間にランプに与えられる電流の最大値を制
限し、また関連した電流の最大変化速度を制限する手段
を安定回路に設けることが望ましい。
【０００４】ガス放電ランプを動作させるための必要条
件を与えるために使用されるインピ―ダンス素子が通
常、安定回路に含まれている。通常の交流電源で動作す
る安定回路のこれらのインピ―ダンス素子によって、関
連する力率の低下について望ましくない条件が生じ、そ
の結果、交流電源に対して進み電流または遅れ電流が生
じる。その結果生じる低い力率は導線の寸法をきめなけ
ればならない照明設備の設計者および付加的な無効電力
を供給しなければならない電力会社にとって心配事とな
る。０．９０以上の電源に対する高力率を示すように容
易に適合できる手段を安定回路に設けることが望まし
い。ランプの定常状態またはランモ―ドの間にこの高力
率を示すことが特に望ましい。
件を与えるために使用されるインピ―ダンス素子が通
常、安定回路に含まれている。通常の交流電源で動作す
る安定回路のこれらのインピ―ダンス素子によって、関
連する力率の低下について望ましくない条件が生じ、そ
の結果、交流電源に対して進み電流または遅れ電流が生
じる。その結果生じる低い力率は導線の寸法をきめなけ
ればならない照明設備の設計者および付加的な無効電力
を供給しなければならない電力会社にとって心配事とな
る。０．９０以上の電源に対する高力率を示すように容
易に適合できる手段を安定回路に設けることが望まし
い。ランプの定常状態またはランモ―ドの間にこの高力
率を示すことが特に望ましい。
【０００５】
【発明の目的】したがって、本発明の１つの目的はガス
放電ランプに給電する交流電源に対して容易に適合し、
高力率を示す手段をそなえた安定回路を提供することで
ある。
放電ランプに給電する交流電源に対して容易に適合し、
高力率を示す手段をそなえた安定回路を提供することで
ある。
【０００６】本発明のもう１つの目的は適正なランプ性
能を生じつつランプがその始動モ―ド、グロ―モ―ドま
たはランモ―ドに移ったりそれから戻ったりできるよう
に自動的にガス放電ランプに対して所望の電流および電
圧の条件を示す安定回路を提供することである。
能を生じつつランプがその始動モ―ド、グロ―モ―ドま
たはランモ―ドに移ったりそれから戻ったりできるよう
に自動的にガス放電ランプに対して所望の電流および電
圧の条件を示す安定回路を提供することである。
【０００７】本発明の更にもう１つの目的は始動モ―
ド、グロ―モ―ド、およびランモ―ドの動作の間ランプ
に与えられる電流量および電流の変化速度を制限する手
段をそなえた安定回路を提供することである。
ド、グロ―モ―ド、およびランモ―ドの動作の間ランプ
に与えられる電流量および電流の変化速度を制限する手
段をそなえた安定回路を提供することである。
【０００８】
【発明の概要】本発明によれば、始動モ―ド、グロ―モ
―ドおよびランモ―ドの動作の間、自動的かつ順次に直
流励起を与えることにより交流電源からガス放電ランプ
を動作させるために安定回路が設けられる。
―ドおよびランモ―ドの動作の間、自動的かつ順次に直
流励起を与えることにより交流電源からガス放電ランプ
を動作させるために安定回路が設けられる。
【０００９】安定回路には入力フィルタ段、交流−直流
変換器、および所定の降伏特性の電子スイッチング素子
をそなえた発振器が含まれている。入力フィルタ段には
コンデンサとインダクタが含まれており、１個のコンデ
ンサは特にランプのランモ―ドの動作の間、交流電源に
対して比較的高い力率を示すように選定されたインピ―
ダンス値をそなえている。交流−直流変換器は出力段を
そなえており、出力段の直流電圧は始動モ―ド、グロ―
モ―ド、およびランモ―ドの動作の間、ガス放電ランプ
のインピ―ダンス値によってきまる。発振器は交流−直
流変換器の出力段に接続され、また出力段をそなえてい
る。発振器の出力段は発振器出力をランプに結合する手
段として第１のインダクタを含む構成要素で構成され、
他の構成要素は動作周波数を制御する。発振器のスイッ
チング手段の降伏特性の選定により、（１）出力段の直
流電圧が始動モ―ドの間のガス放電ランプのインピ―ダ
ンス値に対応するときスイッチング手段が導電状態とさ
れ、（２）交流−直流変換器の出力段の直流電圧がラン
モ―ドの動作の間のガス放電ランプのインピ―ダンス値
に対応するときスイッチング手段は非導電状態に維持さ
れる。
変換器、および所定の降伏特性の電子スイッチング素子
をそなえた発振器が含まれている。入力フィルタ段には
コンデンサとインダクタが含まれており、１個のコンデ
ンサは特にランプのランモ―ドの動作の間、交流電源に
対して比較的高い力率を示すように選定されたインピ―
ダンス値をそなえている。交流−直流変換器は出力段を
そなえており、出力段の直流電圧は始動モ―ド、グロ―
モ―ド、およびランモ―ドの動作の間、ガス放電ランプ
のインピ―ダンス値によってきまる。発振器は交流−直
流変換器の出力段に接続され、また出力段をそなえてい
る。発振器の出力段は発振器出力をランプに結合する手
段として第１のインダクタを含む構成要素で構成され、
他の構成要素は動作周波数を制御する。発振器のスイッ
チング手段の降伏特性の選定により、（１）出力段の直
流電圧が始動モ―ドの間のガス放電ランプのインピ―ダ
ンス値に対応するときスイッチング手段が導電状態とさ
れ、（２）交流−直流変換器の出力段の直流電圧がラン
モ―ドの動作の間のガス放電ランプのインピ―ダンス値
に対応するときスイッチング手段は非導電状態に維持さ
れる。
【００１０】発明と考えられる主題は請求の範囲に記載
してある。しかし、本発明、その動作方法、上記以外の
目的および利点は付図を参照した以下の説明からより良
く理解することができよう。
してある。しかし、本発明、その動作方法、上記以外の
目的および利点は付図を参照した以下の説明からより良
く理解することができよう。
【００１１】
【実施例の説明】図１はガス放電ランプ１２を動作させ
るための安定回路の概略図である。ガス放電ランプ１２
は米国特許第４，１６１，６７２号に述べられているよ
うな高効率メタルハライドランプかまたはガス放電を示
す任意の直流動作ランプとすることができる。安定回路
１０には入力フィルタ段１４、交流−直流変換器１６、
および始動回路１８が含まれている。安定回路１０は電
圧が交流１２０Ｖで周波数が６０Hzの通常の交流電源２
０からその励起を受けることができる。日本や欧州諸国
で使用されているような電源２０も本発明で使用するこ
とができる。
るための安定回路の概略図である。ガス放電ランプ１２
は米国特許第４，１６１，６７２号に述べられているよ
うな高効率メタルハライドランプかまたはガス放電を示
す任意の直流動作ランプとすることができる。安定回路
１０には入力フィルタ段１４、交流−直流変換器１６、
および始動回路１８が含まれている。安定回路１０は電
圧が交流１２０Ｖで周波数が６０Hzの通常の交流電源２
０からその励起を受けることができる。日本や欧州諸国
で使用されているような電源２０も本発明で使用するこ
とができる。
【００１２】安定回路１０は表１に示すような型名また
は公称素子値の複数の通常の素子で構成される。
は公称素子値の複数の通常の素子で構成される。
【００１３】
【表１】表１ 素子 値または型式 Ｃ1 １．５ Ｃ2 ４．０ Ｃ3 １．２ Ｃ4 ０．１５ Ｃ5 ０．０２２ Ｌ1 ０．９５ヘンリ― Ｌ2 １００マイクロヘンリ― Ｒ3 １Ｍ Ｒ4 １２Ｋ Ｒ5 １ Ｒ6 １０Ｋ Ｒ7 １０Ｍ Ｓ1 サイダック（Sidac ） Ｄ1 −Ｄ4 ＩＮ４００７ ＤおよびＤ7 サンケンＲＣ２（ファストリカバリ型２ＫＶ） Ｄ6 およびＤ8 ＧＰ１０Ｎ（ファストリカバリ型１．１ＫＶ） Ｔ1 タップ付きインダクタ ここで、抵抗（Ｒ）値の単位はオ―ムであり、コンデン
サ（Ｃ）の値の単位はマイクロファラドである。
サ（Ｃ）の値の単位はマイクロファラドである。
【００１４】安定回路１０は始動モ―ド、グロ―モ―
ド、およびランモ―ドの間に種々のレベルの直流励起の
印加によって放電ランプを動作させる。安定回路１０の
表１に示された本発明の回路構成要素の型および数値
は、決定され始動モ―ド、グロ―モ―ド、およびランモ
―ドの間に生ずるランプのインピ―ダンス値に相互関連
している回路１０の所望の伝達関数を自動的かつ順次に
与えるように選定されている。安定回路１０は始動モ―
ド、グロ―モ―ドおよびランモ―ドの動作に出入りする
ときランプに対して自動的にこれらの関数を与える。
ド、およびランモ―ドの間に種々のレベルの直流励起の
印加によって放電ランプを動作させる。安定回路１０の
表１に示された本発明の回路構成要素の型および数値
は、決定され始動モ―ド、グロ―モ―ド、およびランモ
―ドの間に生ずるランプのインピ―ダンス値に相互関連
している回路１０の所望の伝達関数を自動的かつ順次に
与えるように選定されている。安定回路１０は始動モ―
ド、グロ―モ―ドおよびランモ―ドの動作に出入りする
ときランプに対して自動的にこれらの関数を与える。
【００１５】本発明に関連した安定回路１０は必要な電
圧条件および電流条件を含む直流励起をランプ１２に与
える。これによりガス放電ランプ１２が（１）ガス放電
ランプの初期降伏を起すため約１ＫＶの高印加電圧を必
要とする初期状態から遷移して、（２）約３００ボルト
のコンプライアンスまたはグロ―電圧を必要とする一般
にグロ―モ―ドと呼ばれる正抵抗領域にランプが入った
後、（３）ランプはその最終のア―クモ―ドすなわちラ
ンモ―ドに入る。１ＫＶの高電圧が印加され、ランプが
始動条件を満足するまで再度印加される。後で説明する
ように、本発明の始動回路が作成する始動信号は従来の
方法に比べて放電ランプの始動を改善または助長する。
降伏すなわち始動モ―ドが完了すると、ランプはグロ―
モ―ドに入ってグロ―モ―ドを完了した後、ランモ―ド
に入る。
圧条件および電流条件を含む直流励起をランプ１２に与
える。これによりガス放電ランプ１２が（１）ガス放電
ランプの初期降伏を起すため約１ＫＶの高印加電圧を必
要とする初期状態から遷移して、（２）約３００ボルト
のコンプライアンスまたはグロ―電圧を必要とする一般
にグロ―モ―ドと呼ばれる正抵抗領域にランプが入った
後、（３）ランプはその最終のア―クモ―ドすなわちラ
ンモ―ドに入る。１ＫＶの高電圧が印加され、ランプが
始動条件を満足するまで再度印加される。後で説明する
ように、本発明の始動回路が作成する始動信号は従来の
方法に比べて放電ランプの始動を改善または助長する。
降伏すなわち始動モ―ドが完了すると、ランプはグロ―
モ―ドに入ってグロ―モ―ドを完了した後、ランモ―ド
に入る。
【００１６】ランプがランモ―ドに達すると、ランプに
印加される直流電圧は約３００ボルトのコンプライアン
スまたはグロ―電圧から約３０ボルトに変り、それから
ランモ―ドの間にゆっくりと約９０ボルトまで上昇す
る。ランプのランモ―ドの間のア―ク条件が満足され、
温度がその定常状態値に達すると、ランプはそのランす
なわち定常状態の条件に達し、安定回路１０はこのよう
な状態の維持に備える。
印加される直流電圧は約３００ボルトのコンプライアン
スまたはグロ―電圧から約３０ボルトに変り、それから
ランモ―ドの間にゆっくりと約９０ボルトまで上昇す
る。ランプのランモ―ドの間のア―ク条件が満足され、
温度がその定常状態値に達すると、ランプはそのランす
なわち定常状態の条件に達し、安定回路１０はこのよう
な状態の維持に備える。
【００１７】図１の安定回路１０の入力フィルタ段１４
は電源２０の両端間に配置され、コンデンサＣ1 および
Ｃ2 ならびにインダクタＬ1 で構成される。後で図５を
参照して更に詳しく説明するように、１つのコンデンサ
Ｃ1 のインピ―ダンス値はランプ１２のランモ―ドの間
に安定回路１０が交流電源２０に対して比較的高い力率
を示すように選定されている。構成要素Ｌ1 およびＣ2
は不減衰共振周波数が約８０HzであるＬＣ回路を構成す
る。このＬＣ回路は電源２０からの１２０ボルト６０サ
イクルの信号を増幅して約３００ボルトとし、これが交
流−直流変換器１６に印加される。交流−直流変換器１
６は全波整流器として配置されたダイオ―ドＤ1 からＤ
4 で構成され、この全波整流器は直流出力電圧を供給
し、これがコンデンサＣ3 によって濾波される。
は電源２０の両端間に配置され、コンデンサＣ1 および
Ｃ2 ならびにインダクタＬ1 で構成される。後で図５を
参照して更に詳しく説明するように、１つのコンデンサ
Ｃ1 のインピ―ダンス値はランプ１２のランモ―ドの間
に安定回路１０が交流電源２０に対して比較的高い力率
を示すように選定されている。構成要素Ｌ1 およびＣ2
は不減衰共振周波数が約８０HzであるＬＣ回路を構成す
る。このＬＣ回路は電源２０からの１２０ボルト６０サ
イクルの信号を増幅して約３００ボルトとし、これが交
流−直流変換器１６に印加される。交流−直流変換器１
６は全波整流器として配置されたダイオ―ドＤ1 からＤ
4 で構成され、この全波整流器は直流出力電圧を供給
し、これがコンデンサＣ3 によって濾波される。
【００１８】交流−直流変換器１６の出力段の直流電圧
は始動モ―ド、グロ―モ―ドおよびランモ―ドの間に下
降的に進むガス放電ランプのインピ―ダンス値Ｒτによ
って左右され、決定される。これについては図２を参照
して更に説明する。
は始動モ―ド、グロ―モ―ドおよびランモ―ドの間に下
降的に進むガス放電ランプのインピ―ダンス値Ｒτによ
って左右され、決定される。これについては図２を参照
して更に説明する。
【００１９】図２はランモ―ドの間の回路の一次近似、
すなわち１０％について有効である図１の構成要素を示
す。図２はランモ―ドに関する等価回路の設定の中間図
を表わす。まずランプ抵抗がＲτであると仮定し、また
ランプに流れる電流、したがってインダクタＴ1 に流れ
る電流が連続であるということからブリッジ変換器に対
するランプインピ―ダンスを変えることができる。図示
するように、Ｔ1 は２つの相互結合されたインダクタと
して動作する２つの巻線Ｔ1 ＡおよびＴ1 Ｂで構成され
る。図２に示すように変圧器Ｔ1 は単に、整流された電
流の交流成分を濾波するためのインダクタとして動作す
る。このＲτの仮定およびＴ1 のこの濾波条件に基い
て、ラン回路の等価回路は図３に示すようになる。
すなわち１０％について有効である図１の構成要素を示
す。図２はランモ―ドに関する等価回路の設定の中間図
を表わす。まずランプ抵抗がＲτであると仮定し、また
ランプに流れる電流、したがってインダクタＴ1 に流れ
る電流が連続であるということからブリッジ変換器に対
するランプインピ―ダンスを変えることができる。図示
するように、Ｔ1 は２つの相互結合されたインダクタと
して動作する２つの巻線Ｔ1 ＡおよびＴ1 Ｂで構成され
る。図２に示すように変圧器Ｔ1 は単に、整流された電
流の交流成分を濾波するためのインダクタとして動作す
る。このＲτの仮定およびＴ1 のこの濾波条件に基い
て、ラン回路の等価回路は図３に示すようになる。
【００２０】図３は入力段１４を示している点で図２と
同様であるが、Ｌ1が直列抵抗Ｒ1 およびインダクタン
スＬで構成されている点が異なる。図３はランモ―ドに
関する等価回路を表わし、またランモ―ドの動作に対応
する後述する回路１０の伝達関数に関連する式（１）お
よび（２）も表わしている。図３は２ポ―ト回路網形式
の等価回路を示している。回路網の入力電圧はＶ1 と表
わされ、電源２０に対応している。回路網の出力電圧は
Ｖ2 と表わされる。Ｖ2 はＣ2 の両端間で測定し得る反
射されたランプ電圧に対応する交流電圧である。Ｌ1 お
よびＲ1 を通って流れる電流はＩと表わされる。図３に
示される電流Ｉは次の式（１）で表わすことができる。
同様であるが、Ｌ1が直列抵抗Ｒ1 およびインダクタン
スＬで構成されている点が異なる。図３はランモ―ドに
関する等価回路を表わし、またランモ―ドの動作に対応
する後述する回路１０の伝達関数に関連する式（１）お
よび（２）も表わしている。図３は２ポ―ト回路網形式
の等価回路を示している。回路網の入力電圧はＶ1 と表
わされ、電源２０に対応している。回路網の出力電圧は
Ｖ2 と表わされる。Ｖ2 はＣ2 の両端間で測定し得る反
射されたランプ電圧に対応する交流電圧である。Ｌ1 お
よびＲ1 を通って流れる電流はＩと表わされる。図３に
示される電流Ｉは次の式（１）で表わすことができる。
【００２１】 Ｉ＝Ｉ1 −Ｉc1 （１） 但し、Ｉ1 は電源Ｖ1 から流れる電流であり、Ｉc1はコ
ンデンサＣ1 を通って流れる電流である。
ンデンサＣ1 を通って流れる電流である。
【００２２】電流Ｉは更に次の式（２）によって表わす
ことができる。
ことができる。
【００２３】 Ｉ（ｊω）＝Ｉ1 （ｊω）−ｊ（Ｖ1 ωＣ1 ） （２） 但し、ωはＶ1 の電源周波数であり、 ω＝２π・６０＝３７７ラジアン／秒。
【００２４】Ｖ2 の両端間の抵抗Ｒ2 は直列抵抗Ｒ1よ
り大幅に大きく、式（３）で表わされる値となる。
り大幅に大きく、式（３）で表わされる値となる。
【００２５】 Ｒ2 ＝（π2 ／８）Ｒτ （３） 但し、Ｒτはランモ―ドの間のランプ抵抗である。式
（３）は、次のようにして求められる。図２において、
交流−直流変換器が電流連続モードであると仮定する
と、整流電圧Ｖｒは｜Ｖｍ ｓｉｎ ωｔ｜となる。こ
こで、Ｖｍは電源電圧の振幅の最大値である。Ｒτにお
ける電力は、Ｐdc＝（２Ｖｍ／π）2 ／Ｒτとなる。い
ま、交流−直流変換器の交流側で整流器と負荷が平衡
し、整流器の損失が無いと仮定すると、Ｒ2 の電力は、
Ｐac＝（Ｖｍ）2 ／２Ｒ2 となる。Ｐac＝Ｐdcから、式
（３）が得られる。
（３）は、次のようにして求められる。図２において、
交流−直流変換器が電流連続モードであると仮定する
と、整流電圧Ｖｒは｜Ｖｍ ｓｉｎ ωｔ｜となる。こ
こで、Ｖｍは電源電圧の振幅の最大値である。Ｒτにお
ける電力は、Ｐdc＝（２Ｖｍ／π）2 ／Ｒτとなる。い
ま、交流−直流変換器の交流側で整流器と負荷が平衡
し、整流器の損失が無いと仮定すると、Ｒ2 の電力は、
Ｐac＝（Ｖｍ）2 ／２Ｒ2 となる。Ｐac＝Ｐdcから、式
（３）が得られる。
【００２６】図３の等価回路に示された電流および電圧
の条件は式（４）とする下記の伝達関数Ｇ1 で表わされ
る。
の条件は式（４）とする下記の伝達関数Ｇ1 で表わされ
る。
【００２７】
【数４】 但し、Ｒ1 ＜＜Ｒ2 と仮定する。電源周波数が６０Hzの
場合は、ω＝２π・６０＝３７７（ラジアン／秒）であ
る。
場合は、ω＝２π・６０＝３７７（ラジアン／秒）であ
る。
【００２８】式（４）すなわち上記の伝達関数Ｇ1 は
（１）減衰係数ε，（２）ラジアン／秒の単位で表わし
たＶ1 の周波数ω，（３）ラジアン／秒の単位で表わし
たフィルタ１４の固有周波数ωn 、および（４）図３に
示されている抵抗、コンデンサおよびインダクタの構成
要素で表わされる。式（４）の伝達関数はＬ1 およびＣ
2 で構成された回路はランプ特性によって定められるよ
うに任意の、そしてすべての負荷の要求に応じて、抵抗
の値が変るのみで、グロ―およびランの２つの動作モ―
ドの間にランプに対する適正な電圧および電流を確立す
ることを示している。式（４）の伝達関数が図４にプロ
ットされており、減衰係数は陰変数になっている。
（１）減衰係数ε，（２）ラジアン／秒の単位で表わし
たＶ1 の周波数ω，（３）ラジアン／秒の単位で表わし
たフィルタ１４の固有周波数ωn 、および（４）図３に
示されている抵抗、コンデンサおよびインダクタの構成
要素で表わされる。式（４）の伝達関数はＬ1 およびＣ
2 で構成された回路はランプ特性によって定められるよ
うに任意の、そしてすべての負荷の要求に応じて、抵抗
の値が変るのみで、グロ―およびランの２つの動作モ―
ドの間にランプに対する適正な電圧および電流を確立す
ることを示している。式（４）の伝達関数が図４にプロ
ットされており、減衰係数は陰変数になっている。
【００２９】図４のＸ座標は量ω／ωn を０．１から
８．０まで常用対数目盛で示してある。図４には２つの
Ｙ座標がある。第１のＹ座標は“log の大きさ”を意味
し、Ｌm ＝２０ＬＯＧ Ｇ1 （ｊω）と表わされる従属
変数Ｌm を表わす。第１の量Ｌm はデシベル（db）単位
で表わされている。第２のＹ座標は電源２０と図３のＲ
2 についての前述したような反射されたランプ電圧との
間の位相角を表わし、度単位で表わされている。図では
量Ｌm は−３０dbから１５dbの範囲にあり、位相角は０
度（同相）から−１８０度の範囲にある。
８．０まで常用対数目盛で示してある。図４には２つの
Ｙ座標がある。第１のＹ座標は“log の大きさ”を意味
し、Ｌm ＝２０ＬＯＧ Ｇ1 （ｊω）と表わされる従属
変数Ｌm を表わす。第１の量Ｌm はデシベル（db）単位
で表わされている。第２のＹ座標は電源２０と図３のＲ
2 についての前述したような反射されたランプ電圧との
間の位相角を表わし、度単位で表わされている。図では
量Ｌm は−３０dbから１５dbの範囲にあり、位相角は０
度（同相）から−１８０度の範囲にある。
【００３０】図４は１群の特性曲線のプロットを示す。
減衰係数の値は２２Ａの下に０．１０，０．１５，０．
２０，０．２５，０．３０，０．５０，０．７１，およ
び１．００としてまとめられている。これらの値２２Ａ
は（１）曲線の上側プロット部分２２Ｂ、（２）曲線の
中心プロット部分２２Ｃ、および（３）曲線の下側プロ
ット部分２２Ｄに相互関連している。上側プロット２２
Ｂと下側プロット２２Ｄは連続しており、Ｌm が−７．
５db、位相角が９０°、量ω／ωn が１．０の交差点に
集束すなわち合流する。量２２Ａの下側合流点に関連す
る１２db／オクタ―ブの中断点が図４の参照番号２４で
表わされている。回路１０の種々の動作モ―ドに対応す
る負荷軌線２６が図４に示すように主としてプロット２
２Ｃに関連した１群の特性曲線の上に重畳されている。
グロ―モ―ドに対する所望の動作点が負荷軌線の上で参
照番号２８で表わされ、ランモ―ドに対する所望の動作
点が参照番号３０で表わされている。動作点３０は減衰
係数０．７１の曲線に関連するプロット２２Ｃ自体の上
にあり、動作点２８は減衰係数０．１０に関連するプロ
ット２２自体の上にある。しばらくしてランプ１２が古
くなるにつれて、定常状態動作点３０が垂直負荷軌線２
６の上を動く（進む）。たとえば、動作点は減衰係数曲
線０．７１から減衰係数曲線０．５に向って上方に動
く。更に、図３でＶ1 と表わされた電源２０が変化する
につれて、動作点３０は同様に図４の動作点３０の上ま
たは下に動く。ランモ―ドの動作点３０が０．５の減衰
係数値よりも下らないことが望ましい。
減衰係数の値は２２Ａの下に０．１０，０．１５，０．
２０，０．２５，０．３０，０．５０，０．７１，およ
び１．００としてまとめられている。これらの値２２Ａ
は（１）曲線の上側プロット部分２２Ｂ、（２）曲線の
中心プロット部分２２Ｃ、および（３）曲線の下側プロ
ット部分２２Ｄに相互関連している。上側プロット２２
Ｂと下側プロット２２Ｄは連続しており、Ｌm が−７．
５db、位相角が９０°、量ω／ωn が１．０の交差点に
集束すなわち合流する。量２２Ａの下側合流点に関連す
る１２db／オクタ―ブの中断点が図４の参照番号２４で
表わされている。回路１０の種々の動作モ―ドに対応す
る負荷軌線２６が図４に示すように主としてプロット２
２Ｃに関連した１群の特性曲線の上に重畳されている。
グロ―モ―ドに対する所望の動作点が負荷軌線の上で参
照番号２８で表わされ、ランモ―ドに対する所望の動作
点が参照番号３０で表わされている。動作点３０は減衰
係数０．７１の曲線に関連するプロット２２Ｃ自体の上
にあり、動作点２８は減衰係数０．１０に関連するプロ
ット２２自体の上にある。しばらくしてランプ１２が古
くなるにつれて、定常状態動作点３０が垂直負荷軌線２
６の上を動く（進む）。たとえば、動作点は減衰係数曲
線０．７１から減衰係数曲線０．５に向って上方に動
く。更に、図３でＶ1 と表わされた電源２０が変化する
につれて、動作点３０は同様に図４の動作点３０の上ま
たは下に動く。ランモ―ドの動作点３０が０．５の減衰
係数値よりも下らないことが望ましい。
【００３１】印加電圧Ｖ1 が加えられた場合の図３の回
路の入力を表わす伝達関数にともに関連する下記の式
（５）および（６）を参照して、ガス放電ランプ１２の
ランモ―ドの間の安定回路１０の動作について更に説明
することができる。
路の入力を表わす伝達関数にともに関連する下記の式
（５）および（６）を参照して、ガス放電ランプ１２の
ランモ―ドの間の安定回路１０の動作について更に説明
することができる。
【００３２】 Ｇ2 （ｊω）＝Ｉ（ｊω）／Ｖ1 （ｊω） （５） この式（５）は下記のように表わすことができる。
【００３３】
【数５】 上式でω＝３７７ラジアン／秒＝一定（線路周波数）、
Ｚ0 ＝５００，ωn ＝５００，Ｖ1 ＝１２０Ｖであれ
ば、これらを上式に代入すると、このとき式（６）とし
て下記の式が得られる。但し、Ｒ 1 ＜＜Ｒ 2 と仮定す
る。
Ｚ0 ＝５００，ωn ＝５００，Ｖ1 ＝１２０Ｖであれ
ば、これらを上式に代入すると、このとき式（６）とし
て下記の式が得られる。但し、Ｒ 1 ＜＜Ｒ 2 と仮定す
る。
【００３４】
【数６】 ε＝０．７１であれば位相角θ＝４５°である。
【００３５】伝達関数Ｇ2 はランプがラン回路の負荷と
なったとき後で説明するようにして電力線電圧に対する
電流の位相角が単一の無効構成要素Ｃ1 によって容易に
補正されるような電流を設定するように回路が反応する
ことを示す。式（５）および（６）の項はＺ0 を付加し
た点を除いて式（３）および（４）について述べたのと
同じである。Ｚ0 はＬ1 およびＣ2 で表わされるフィル
タ１４の特性インピ―ダンスである。ここで注意しなけ
ればならない点は式（３）および（４）のどの項にもＣ
1 が欠けていることである。容易に得られる所望の力率
に於けるＣ1 の効果に対する背景を記述するためにＣ1
を入れていない。
なったとき後で説明するようにして電力線電圧に対する
電流の位相角が単一の無効構成要素Ｃ1 によって容易に
補正されるような電流を設定するように回路が反応する
ことを示す。式（５）および（６）の項はＺ0 を付加し
た点を除いて式（３）および（４）について述べたのと
同じである。Ｚ0 はＬ1 およびＣ2 で表わされるフィル
タ１４の特性インピ―ダンスである。ここで注意しなけ
ればならない点は式（３）および（４）のどの項にもＣ
1 が欠けていることである。容易に得られる所望の力率
に於けるＣ1 の効果に対する背景を記述するためにＣ1
を入れていない。
【００３６】ω，Ｚ0 ，ωn およびＶ1 に対する量の値
を式（５）に関連して示したが、これらの値および量を
式（５）に代入することにより、Ｉ（ε）に対する式
（６）の値が得られる。更に、ランモ―ドに対する減衰
係数を０．７１と仮定し、式（６）の量を使用すること
により、４５°の位相角が得られる。ランモ―ドの間こ
の４５°の位相角を仮定すると、電流はランプ１２の両
端間の印加電圧に比べて４５°だけ遅れることがわか
る。このとき生じる力率はガス放電ランプの動作にとっ
て好ましくない。これはこのような動作で一定の電力が
ランプ１２の両端間に印加され維持されることが望まし
いときに特にそうである。図３の等価回路をそなえ図３
のＣ1 の助けのない安定回路の入力電流の位相角を減衰
係数の関数として表わしたものが図５に示されている。
を式（５）に関連して示したが、これらの値および量を
式（５）に代入することにより、Ｉ（ε）に対する式
（６）の値が得られる。更に、ランモ―ドに対する減衰
係数を０．７１と仮定し、式（６）の量を使用すること
により、４５°の位相角が得られる。ランモ―ドの間こ
の４５°の位相角を仮定すると、電流はランプ１２の両
端間の印加電圧に比べて４５°だけ遅れることがわか
る。このとき生じる力率はガス放電ランプの動作にとっ
て好ましくない。これはこのような動作で一定の電力が
ランプ１２の両端間に印加され維持されることが望まし
いときに特にそうである。図３の等価回路をそなえ図３
のＣ1 の助けのない安定回路の入力電流の位相角を減衰
係数の関数として表わしたものが図５に示されている。
【００３７】図５のＹ軸はＩとＶ1 との間の位相角θ
（ε）は正の＋９０°近傍に山があり、−９０°近傍に
谷がある。図５のＸ軸は減衰係数εを表わし、また図４
について前に説明した、安定回路１０のランモ―ドに関
連する減衰係数量０．７１を示している。図５では０．
７１の減衰係数との交点が−４５°の角度に対応してい
る。本発明ではコンデンサＣ1 の値の選択によって力率
をほぼ１にすることにより−４５°のこの位相角が補正
される。たとえば、Ｃ1 を持つ入力フィルタについての
前の説明の場合、Ｃ1 の値を１．５から３．０マイクロ
ファラドの範囲で選択することができる。コンデンサＣ
1 を持つ入力フィルタ１４の利点の１つは単一の容量性
素子Ｃ1 の値の選択によって所望の力率が容易に得られ
るということである。力率補正を行なうためのこの選択
容易な容量の方法はランモ―ドの動作の間に生じるＩの
ほぼ正弦波的な性質に一部負っている。この方法によっ
て、０．９０以上の力率が得られる。
（ε）は正の＋９０°近傍に山があり、−９０°近傍に
谷がある。図５のＸ軸は減衰係数εを表わし、また図４
について前に説明した、安定回路１０のランモ―ドに関
連する減衰係数量０．７１を示している。図５では０．
７１の減衰係数との交点が−４５°の角度に対応してい
る。本発明ではコンデンサＣ1 の値の選択によって力率
をほぼ１にすることにより−４５°のこの位相角が補正
される。たとえば、Ｃ1 を持つ入力フィルタについての
前の説明の場合、Ｃ1 の値を１．５から３．０マイクロ
ファラドの範囲で選択することができる。コンデンサＣ
1 を持つ入力フィルタ１４の利点の１つは単一の容量性
素子Ｃ1 の値の選択によって所望の力率が容易に得られ
るということである。力率補正を行なうためのこの選択
容易な容量の方法はランモ―ドの動作の間に生じるＩの
ほぼ正弦波的な性質に一部負っている。この方法によっ
て、０．９０以上の力率が得られる。
【００３８】１．５から３．０マイクロファラドという
Ｃ1 の値は通常の６０Hzの電源に対応するものである。
これらの所望の値は欧州や日本のように電源周波数が変
ると変化する。更に、希望する場合には、３．０マイク
ロファラドの値より大きくして、位相角θ（ε）が正
（＋）すなわち進み量となるようにしてもよい。所望の
位相角θ（ε）を得るため単一の構成要素を選択できる
ことは本発明の重要な特徴である。本発明の実施によ
り、Ｌ1 およびＣ2 の値の選択によって得られるコンプ
ライアンス電圧に対して必要とされる所望の増幅を設計
者はまず設定することができる。次に設計者はランプの
所望のラン動作に対する所望の伝達関数を決定すること
ができる。次に最後に、設計者は所望の力率を得るため
Ｃ1 の特定の値を選択することができる。
Ｃ1 の値は通常の６０Hzの電源に対応するものである。
これらの所望の値は欧州や日本のように電源周波数が変
ると変化する。更に、希望する場合には、３．０マイク
ロファラドの値より大きくして、位相角θ（ε）が正
（＋）すなわち進み量となるようにしてもよい。所望の
位相角θ（ε）を得るため単一の構成要素を選択できる
ことは本発明の重要な特徴である。本発明の実施によ
り、Ｌ1 およびＣ2 の値の選択によって得られるコンプ
ライアンス電圧に対して必要とされる所望の増幅を設計
者はまず設定することができる。次に設計者はランプの
所望のラン動作に対する所望の伝達関数を決定すること
ができる。次に最後に、設計者は所望の力率を得るため
Ｃ1 の特定の値を選択することができる。
【００３９】ランモ―ドの動作に入る前に、ランプはグ
ロ―モ―ドを通過する。グロ―モ―ドでは、ランプ１２
はそのコンプライアンスまたはグロ―電圧のため直流約
３００ボルトを必要とし、またランプがア―ク状態とな
ってランモ―ドに入れるようにするために約１０ミリア
ンペアの電流を必要とする。グロ―モ―ドでは、安定回
路１０は１０８ボルトから１３２ボルトに変化し得る電
源線路電圧を受け、これをＬ1 およびＣ2 の共振回路網
の動作により増幅する。次に図１の回路網はＬ1 −Ｃ2
の出力を整流して約３００ボルトの直流とする。
ロ―モ―ドを通過する。グロ―モ―ドでは、ランプ１２
はそのコンプライアンスまたはグロ―電圧のため直流約
３００ボルトを必要とし、またランプがア―ク状態とな
ってランモ―ドに入れるようにするために約１０ミリア
ンペアの電流を必要とする。グロ―モ―ドでは、安定回
路１０は１０８ボルトから１３２ボルトに変化し得る電
源線路電圧を受け、これをＬ1 およびＣ2 の共振回路網
の動作により増幅する。次に図１の回路網はＬ1 −Ｃ2
の出力を整流して約３００ボルトの直流とする。
【００４０】図４で動作点３０から動作点２８に向って
負荷軌線２６に沿って上方に動いた場合、減衰係数の値
が小さくなるにつれて、中心プロット２２ｃのピ―キン
グの増大によって示されるように出力電圧Ｖ2 が大きく
なる。グロ―モ―ドの間、ランプ抵抗の公称値は約３０
Ｋであり、したがって図３で前に説明した抵抗Ｒ2 は３
０Ｋである。Ｒ2 のこの３０Ｋの値および式（５）およ
び（６）について与えられた他の量を式（５）および
（６）に代入することにより、８．３３×１０-3に等し
い減衰係数εの値が得られる。
負荷軌線２６に沿って上方に動いた場合、減衰係数の値
が小さくなるにつれて、中心プロット２２ｃのピ―キン
グの増大によって示されるように出力電圧Ｖ2 が大きく
なる。グロ―モ―ドの間、ランプ抵抗の公称値は約３０
Ｋであり、したがって図３で前に説明した抵抗Ｒ2 は３
０Ｋである。Ｒ2 のこの３０Ｋの値および式（５）およ
び（６）について与えられた他の量を式（５）および
（６）に代入することにより、８．３３×１０-3に等し
い減衰係数εの値が得られる。
【００４１】この減衰係数０．００８３３に後述する始
動回路の残りの構成要素（たとえばＣ4 およびＲ5 ）に
よる値が加算され、等価減衰係数がほぼ０．１となる。
図４に示すように、０．１のこの減衰係数によって７db
（約２．４）の充分な増幅が得られ、ランプはランモ―
ドに遷移する。
動回路の残りの構成要素（たとえばＣ4 およびＲ5 ）に
よる値が加算され、等価減衰係数がほぼ０．１となる。
図４に示すように、０．１のこの減衰係数によって７db
（約２．４）の充分な増幅が得られ、ランプはランモ―
ドに遷移する。
【００４２】本発明の主要な特徴はランプ動作の個別モ
―ドに対して必要とされる回路が区分され、自動的かつ
順次に所望の回路伝達関数を与えることてある。ランプ
のランモ―ドの間に生じるア―ク条件が何らかの理由で
消滅した場合、（交流−直流変換器１６のＣ3 （図示し
ない）を含む）図２に示される素子で主として構成され
るグロ―回路が自動的に作動される。同様に、ランプ電
流がランモ―ドまたはグロ―モ―ドで消滅すると常に始
動回路が自動的に作動される。交流−直流変換器の電圧
出力がサイダックＳ1 の降伏特性に対応する２４０ボル
トより大きいときは、常に図１および図６のサイダック
Ｓ1 が導電状態とされるからである。サイダックＳ1 を
用いる始動回路を図６を参照して更に説明する。
―ドに対して必要とされる回路が区分され、自動的かつ
順次に所望の回路伝達関数を与えることてある。ランプ
のランモ―ドの間に生じるア―ク条件が何らかの理由で
消滅した場合、（交流−直流変換器１６のＣ3 （図示し
ない）を含む）図２に示される素子で主として構成され
るグロ―回路が自動的に作動される。同様に、ランプ電
流がランモ―ドまたはグロ―モ―ドで消滅すると常に始
動回路が自動的に作動される。交流−直流変換器の電圧
出力がサイダックＳ1 の降伏特性に対応する２４０ボル
トより大きいときは、常に図１および図６のサイダック
Ｓ1 が導電状態とされるからである。サイダックＳ1 を
用いる始動回路を図６を参照して更に説明する。
【００４３】図６の始動回路１８の主要な特徴は比較的
高い直流電圧レベル（約１２００ＶＤＣ）を作成するこ
とであり、この上に繰返し速度が約２．５ミリ秒のパル
ス（約３００ＶＤＣ）が生じる。一般に、この信号は発
振回路によって作成され、その電圧出力はＴ1 によって
増幅され、Ｄ6 およびＤ8 によって整流され、Ｃ5 によ
って濾波される。これにより充分な振幅でほぼ直流の電
圧が作成され、ランプは導電状態となる。この作成され
た信号は従来技術の方法に比べて放電ランプをより良く
始動する。
高い直流電圧レベル（約１２００ＶＤＣ）を作成するこ
とであり、この上に繰返し速度が約２．５ミリ秒のパル
ス（約３００ＶＤＣ）が生じる。一般に、この信号は発
振回路によって作成され、その電圧出力はＴ1 によって
増幅され、Ｄ6 およびＤ8 によって整流され、Ｃ5 によ
って濾波される。これにより充分な振幅でほぼ直流の電
圧が作成され、ランプは導電状態となる。この作成され
た信号は従来技術の方法に比べて放電ランプをより良く
始動する。
【００４４】始動回路１８のサイダックＳ1 は次のよう
な降伏電圧特性を持つように選定される。すなわち
（１）変換器１６の出力段の直流電圧たとえば３００ボ
ルトが、始動モ―ドの間に生じるガス放電ランプのイン
ピ―ダンス値たとえば５００キロオ―ムに対応すると
き、サイダックＳ1 が導電状態とされる。そして（２）
２４０ボルトより低い直流電圧および約９０ボルトより
低い直流電圧が、それぞれランモ―ドおよびグロ―モ―
ドの間に生じるガス放電ランプのインピ―ダンス値、た
とえば２５０オ―ムと３０キロオ―ムに対応するとき、
サイダックＳ1 が非導電状態に維持される。
な降伏電圧特性を持つように選定される。すなわち
（１）変換器１６の出力段の直流電圧たとえば３００ボ
ルトが、始動モ―ドの間に生じるガス放電ランプのイン
ピ―ダンス値たとえば５００キロオ―ムに対応すると
き、サイダックＳ1 が導電状態とされる。そして（２）
２４０ボルトより低い直流電圧および約９０ボルトより
低い直流電圧が、それぞれランモ―ドおよびグロ―モ―
ドの間に生じるガス放電ランプのインピ―ダンス値、た
とえば２５０オ―ムと３０キロオ―ムに対応するとき、
サイダックＳ1 が非導電状態に維持される。
【００４５】交流−直流変換器１６の出力が約２４０Ｖ
ＤＣを超えたとき（通常は約３００ＶＤＣ）、これは４
００Hzの弛張発振器を励起する。弛張発振器はＲ4 ，Ｃ
4 ，Ｓ1 およびＴ1 Ａで構成され、Ｒ4 およびＣ4 の値
で発振周波数が主として決定される。３００ＶＤＣのレ
ベルによってサイダックＳ1 は導電状態となり、その結
果、第１のエネルギ―蓄積手段としての役目を果し、約
２４０Ｖの蓄積値を持つコンデンサＣ4 が相互結合され
た巻線を持つＴ1 に放電し、高電圧が作成される。巻線
Ｔ1 ＡおよびＴ1ＢをそなえたＴ1 の動作により約９６
０Ｖの電圧が作成され、これがＣ4 の２４０Ｖおよび変
換器１６の３００Ｖに加算されて、Ｔ1 の両端間に約１
５００Ｖの電圧が生じる。これはＴ1 Ｂ両端間のパルス
状波形３２として示されている。この１５００Ｖの信号
はダイオ―ドＤ6 およびＤ8 とともにダイオ―ドＤ7 で
整流され、１５００ＶＤＣの信号は第２のエネルギ―蓄
積素子コンデンサＣ5を充電する方向に向けられる。こ
の信号はＣ5 の高速放電を防止する抵抗Ｒ6 を介してＬ
2 の入力にも現われ、信号３４として図示されている。
ＤＣを超えたとき（通常は約３００ＶＤＣ）、これは４
００Hzの弛張発振器を励起する。弛張発振器はＲ4 ，Ｃ
4 ，Ｓ1 およびＴ1 Ａで構成され、Ｒ4 およびＣ4 の値
で発振周波数が主として決定される。３００ＶＤＣのレ
ベルによってサイダックＳ1 は導電状態となり、その結
果、第１のエネルギ―蓄積手段としての役目を果し、約
２４０Ｖの蓄積値を持つコンデンサＣ4 が相互結合され
た巻線を持つＴ1 に放電し、高電圧が作成される。巻線
Ｔ1 ＡおよびＴ1ＢをそなえたＴ1 の動作により約９６
０Ｖの電圧が作成され、これがＣ4 の２４０Ｖおよび変
換器１６の３００Ｖに加算されて、Ｔ1 の両端間に約１
５００Ｖの電圧が生じる。これはＴ1 Ｂ両端間のパルス
状波形３２として示されている。この１５００Ｖの信号
はダイオ―ドＤ6 およびＤ8 とともにダイオ―ドＤ7 で
整流され、１５００ＶＤＣの信号は第２のエネルギ―蓄
積素子コンデンサＣ5を充電する方向に向けられる。こ
の信号はＣ5 の高速放電を防止する抵抗Ｒ6 を介してＬ
2 の入力にも現われ、信号３４として図示されている。
【００４６】図示するように、信号３４のパルス波形は
ピ―ク振幅が約１５００ＶＤＣで、これが約１２００Ｖ
ＤＣの値まで減衰する。信号３４の減衰時定数は約１０
msecであり、Ｃ5 の選定値（０．２２マイクロファラ
ド）およびランプ１２のインピ―ダンス値（約５００
Ｋ）によって決定される。信号３４の繰返し速度は約
２．５ミリ秒である。信号３４の特性、特にそれからパ
ルスが伸びる高直流レベルによって、従来の方法に比べ
て放電ランプの始動が容易になる。
ピ―ク振幅が約１５００ＶＤＣで、これが約１２００Ｖ
ＤＣの値まで減衰する。信号３４の減衰時定数は約１０
msecであり、Ｃ5 の選定値（０．２２マイクロファラ
ド）およびランプ１２のインピ―ダンス値（約５００
Ｋ）によって決定される。信号３４の繰返し速度は約
２．５ミリ秒である。信号３４の特性、特にそれからパ
ルスが伸びる高直流レベルによって、従来の方法に比べ
て放電ランプの始動が容易になる。
【００４７】始動回路１８には更に、ダイオ―ド構成Ｄ
8 およびＤ6 に接続されたインダクタＬ2 を含めること
が好ましい。このインダクタは始動モ―ドからグロ―モ
―ドに入る間、ランプに印加される電流の振幅および変
化速度を制限するため前に述べた選定値になっている。
図６に示す２個のダイオ―ドＤ8 およびＤ6 は単一の高
電圧型ダイオ―ドで置き換えてもよい。
8 およびＤ6 に接続されたインダクタＬ2 を含めること
が好ましい。このインダクタは始動モ―ドからグロ―モ
―ドに入る間、ランプに印加される電流の振幅および変
化速度を制限するため前に述べた選定値になっている。
図６に示す２個のダイオ―ドＤ8 およびＤ6 は単一の高
電圧型ダイオ―ドで置き換えてもよい。
【００４８】信号３４を作成するための径路を設ける他
に、抵抗Ｒ6 はランプ１２からコンデンサＣ5 へのイン
ピ―ダンス径路を大きくすることによりランプがバック
ア―キング（back arcing ）状態になりにくくする。バ
ックア―キングとは、ランプ１２の高di／dt状態によっ
て通常生じるもので、ア―クがランプの１つの電極の背
後に生じることを意味する。ダイオ―ドＤ7 はＣ5 の充
電を容易にし、その結果、ランプ１２の受ける高電圧リ
ップルが小さくなる。Ｃ5 の充電時間はＣ5 およびＴ1
Ｂの直列抵抗に関連している。
に、抵抗Ｒ6 はランプ１２からコンデンサＣ5 へのイン
ピ―ダンス径路を大きくすることによりランプがバック
ア―キング（back arcing ）状態になりにくくする。バ
ックア―キングとは、ランプ１２の高di／dt状態によっ
て通常生じるもので、ア―クがランプの１つの電極の背
後に生じることを意味する。ダイオ―ドＤ7 はＣ5 の充
電を容易にし、その結果、ランプ１２の受ける高電圧リ
ップルが小さくなる。Ｃ5 の充電時間はＣ5 およびＴ1
Ｂの直列抵抗に関連している。
【００４９】更に、ダイオ―ドＤ5 を始動回路に設け、
スイッチング手段Ｓ1 がその非導電状態にあるとき逆バ
イアスされるように配置することが好ましい。この配置
で、Ｄ5 はクランプ作用を行ない、サイダックＳ1 を通
る電流が急に止められるたびにＴ1 Ｂの出力（Ｄ5 ，Ｄ
6 およびＤ7 に取り付けられた側）が負（電圧）にな
る。ダイオ―ドＤ5 はこの負電圧をクランプし、Ｄ6 お
よびＤ8 が過大な逆電圧により破壊されないようにす
る。
スイッチング手段Ｓ1 がその非導電状態にあるとき逆バ
イアスされるように配置することが好ましい。この配置
で、Ｄ5 はクランプ作用を行ない、サイダックＳ1 を通
る電流が急に止められるたびにＴ1 Ｂの出力（Ｄ5 ，Ｄ
6 およびＤ7 に取り付けられた側）が負（電圧）にな
る。ダイオ―ドＤ5 はこの負電圧をクランプし、Ｄ6 お
よびＤ8 が過大な逆電圧により破壊されないようにす
る。
【００５０】始動回路１８のインダクタＴ1 はタップ付
きインダクタであることが好ましく、信号３４の作成の
ための昇圧作用を行なうため変圧器のかわりに使用され
る。タップ付きインダクタを使用することにより、電力
回路の製造性が向上し、コストが低減するとともに、高
電圧回路の効率が向上する。
きインダクタであることが好ましく、信号３４の作成の
ための昇圧作用を行なうため変圧器のかわりに使用され
る。タップ付きインダクタを使用することにより、電力
回路の製造性が向上し、コストが低減するとともに、高
電圧回路の効率が向上する。
【００５１】安定回路１０のもう１つの改良が図１の抵
抗Ｒ5 およびＲ3 で表わされている。抵抗Ｒ5 は低抵抗
値であり、実際には保護作用を行なうヒュ―ズである。
抵抗Ｒ3 はブリ―ダ作用を行ない、Ｃ1 およびＣ2 を放
電するための径路を形成する。
抗Ｒ5 およびＲ3 で表わされている。抵抗Ｒ5 は低抵抗
値であり、実際には保護作用を行なうヒュ―ズである。
抵抗Ｒ3 はブリ―ダ作用を行ない、Ｃ1 およびＣ2 を放
電するための径路を形成する。
【００５２】本発明の実施により、ランプが（１）始動
モ―ドの動作から（２）グロ―モ―ドの動作へ、更に
（３）ランモ―ドの動作へと移るにつれて自動的に進む
所望の伝達関数をそなえた安定回路が得られることが明
らかになった。メタルハライドランプの任意の動作モ―
ドの間に所望の伝達インピ―ダンスが自動的に得られ
る。
モ―ドの動作から（２）グロ―モ―ドの動作へ、更に
（３）ランモ―ドの動作へと移るにつれて自動的に進む
所望の伝達関数をそなえた安定回路が得られることが明
らかになった。メタルハライドランプの任意の動作モ―
ドの間に所望の伝達インピ―ダンスが自動的に得られ
る。
【００５３】更に、本発明に係るランプが始動モ―ドか
らグロ―モ―ドに入るときに通常生じる電流サ―ジの振
幅および変化速度が本発明の実施によって制限されるこ
とも明らかになった。
らグロ―モ―ドに入るときに通常生じる電流サ―ジの振
幅および変化速度が本発明の実施によって制限されるこ
とも明らかになった。
【００５４】更に、本発明の実施により安定回路１０に
対して０．９以上の高力率を与える単一リアクタンス素
子Ｃ1 の適応選択が容易に行なえる。
対して０．９以上の高力率を与える単一リアクタンス素
子Ｃ1 の適応選択が容易に行なえる。
【図１】本発明による安定回路の概略回路図である。
【図２】ガス放電ランプのランモ―ドの動作に対応する
安定回路の主要構成要素を示す回路図である。
安定回路の主要構成要素を示す回路図である。
【図３】ランモ―ドの動作の間の安定回路の等価回路で
ある。
ある。
【図４】本発明の安定回路に関連する１群の特性曲線を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】補正されていない入力電流の位相角と減衰比と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図６】本発明に関連する始動回路を示す回路図であ
る。
る。
１０ 安定回路 １２ ガス放電ランプ １４ 入力フィルタ段 １６ 交流−直流変換器 ２０ 交流電源 Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ4 ，Ｃ5 コンデンサ Ｄ6 ，Ｄ7 ，Ｄ8 ダイオ―ド Ｌ1 ，Ｌ2 インダクタ Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ4 ，Ｒ6 抵抗 Ｓ1 サイダック Ｔ1 インダクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・マーティン・ミナークツィッ ク アメリカ合衆国、オハイオ州、ノース・ ローヤルトン、ダグラス・コート、9280 番 (56)参考文献 特開 昭62−93899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−110997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−64099（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32398（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−88295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−62100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−65696（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−48789（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−23632（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (11)
- 【請求項１】 交流電源から作成された直流励起により
ガス放電ランプを動作させるための電力回路であって、
上記ガス放電を（１）ガス放電ランプの中で初期ア―ク
放電を起すため高電圧を必要とする初期モ―ドすなわち
始動モ―ドから（２）グロ―モ―ドに移し、次に（３）
最終ア―クモ―ドすなわちランモ―ドに移すように電圧
および電流を発生する電力、回路に於いて、（Ａ）コン
デンサ（Ｃ1 ，Ｃ2 ）およびインダクタ（Ｌ1 ）を含む
入力フィルタ段であって、１個のコンデンサ（Ｃ1 ）が
特に上記ランモ―ドの動作の間、上記交流電源に対して
比較的高い力率を示すように選定されたインピ―ダンス
値を持っている入力フィルタ段、（Ｂ）直流電圧が上記
ガス放電ランプのインピ―ダンス値Ｒ2 によってきまる
出力段を有する交流−直流変換器であって、上記インピ
―ダンス値が始動モ―ドからグロ―モ―ド、ランモ―ド
に進むにつれて低下するような交流−直流変換器、およ
び（Ｃ）所定の降伏電圧特性の電子スイッチング素子
（Ｓ1 ）を有する発振器であって、上記素子（Ｓ1 ）は
上記交流−直流変換器の上記出力段に接続され、当該発
振器は高電圧を発生するために相互結合された巻線を持
つインダクタ（Ｔ1 ）を含む構成要素を有する出力段を
持ち、他の構成要素の値は上記発振器の周波数を設定す
るように選定され、また上記降伏電圧特性は（１）上記
出力段の上記出力電圧が上記始動モ―ドの間の上記ガス
放電ランプのインピ―ダンス値に対応するとき上記スイ
ッチング手段（Ｓ1 ）が導電状態となり、また（２）上
記出力段の上記直流電圧が上記ランモ―ドのインピ―ダ
ンス値に対応するとき上記スイッチング手段（Ｓ1 ）が
その非導電状態に維持されるように選定されている発振
器、を含むことを特徴とする電力回路。 - 【請求項２】 上記発振器の出力段と上記ガス放電ラン
プとの間にインダクタ（Ｌ2 ）が挿入されており、該イ
ンダクタの値は上記始動モ―ドから上記グロ―モ―ドに
入る際に上記ランプに印加される電流の振幅と変化速度
を制限するように選定されている請求項１記載の電力回
路。 - 【請求項３】 更に、上記スイッチング素子と上記イン
ダクタ（Ｔ1 ）との間に接続され、上記スイッチング素
子が導通状態とされたとき蓄積したエネルギ―を上記イ
ンダクタ（Ｔ1 ）に放電するエネルギ―蓄積素子
（Ｃ4 ）、上記蓄積素子の上記放電エネルギ―から昇圧
された出力電圧を作成する上記インダクタ（Ｔ1 ）、上
記ランプに印加するための出力電圧を作成するように上
記インダクタ（Ｔ1 ）の出力電圧を整流する第１の整流
手段（Ｄ6 ，Ｄ8 ）、上記インダクタ（Ｔ1 ）の上記出
力電圧を整流し、上記出力電圧を第２のエネルギ―蓄積
素子（Ｃ5 ）に向ける第２の整流手段（Ｄ7 ）、上記第
２のエネルギ―蓄積素子の急速な放電を防止し、かつ上
記第２のエネルギ―蓄積素子のエネルギ―を上記第１の
整流手段の出力電圧に結合して上記ランプ起動のために
上記ランプに印加される始動信号を形成し、該始動信号
が次の特性、すなわち約１５００ＶＣのピ―ク振幅から
１２００ＶＤＣの値まで減衰し、減衰時定数は上記第２
のエネルギ―蓄積素子の値と上記始動の間の上記ランプ
のインピ―ダンスによって決定されて約１０ミリ秒であ
り、上記始動信号の繰り返し速度は約２．５ミリ秒であ
る特性を持つようにする手段（Ｒ6 ）、を含むことを特
徴とする請求項１記載の電力回路。 - 【請求項４】 電圧クランプとしての役目を果すダイオ
―ド（Ｄ5 ）を上記発振器の上記出力段の両端間に接続
して、上記第１および第２の整流手段（Ｄ6 ，Ｄ7 ，Ｄ
8 ）の降伏を防止するために上記スイッチング手段（Ｓ
1 ）が非導電状態にあるとき該ダイオ―ド（Ｄ5 ）が逆
バイアスされるように配置されている請求項３記載の電
力回路。 - 【請求項５】 上記インダクタ（Ｔ1 ）はタップを有し
ており、上記発振器の上記出力段の上記構成要素は抵抗
（Ｒ4 ）とコンデンサ（Ｃ4 ）の直列接続を含んでお
り、上記コンデンサ（Ｃ4 ）の一端は上記インダクタ
（Ｔ1 ）のタップに接続され、上記抵抗（Ｒ4 ）の一端
が上記ランプの一端に接続され、上記スイッチング手段
（Ｓ1 ）の一端が上記の直列接続された抵抗（Ｒ4 ）と
コンデンサ（Ｃ4 ）との間の結合点に接続され、その他
端が上記交流−直流変換器の出力段に接続されている請
求項１記載の電力回路。 - 【請求項６】 上記入力フィルタ段が入力コンデンサＣ
1 と出力コンデンサＣ2 との間に内部抵抗値Ｒ1 のイン
ダクタＬ1を設けたπ形フィルタとして構成され、上記
入力フィルタ段がグロ―モ―ドの間に所要のランプ電圧
を確立し、また０．９０以上の高力率でランプを電源に
連結する手段としての役目を果す請求項１記載の電力回
路。 - 【請求項７】 上記ランモ―ドの間に生じ、上記π形フ
ィルタを含む２ポ―ト回路網として表わされる等価回路
をそなえ、（１）回路網の入力電圧がＶ1 とされ、
（２）回路網の出力電圧がＶ2 とされ、（３）Ｌ1およ
びＲ1 を流れる電流がＩとされ、（４）上記Ｒ1 より充
分に大きい抵抗Ｒ2 の両端間にＶ2 が接続され、Ｒ2 の
値が Ｒ2 ＝（π2 ／８）Ｒτ とされ、Ｒτが上記ランモ―ドの間のガス放電ランプの
インピ―ダンスである請求項６記載の電力回路。 - 【請求項８】 電流および電圧の条件が等価回路の伝達
関数（Ｇ1 ）により 【数１】 と表わされ、εは減衰係数である請求項７記載の電力回
路。 - 【請求項９】 電流および電圧のラン条件が等価回路の
伝達関数（Ｇ2 ）によって と表わされ、これは 【数２】 と表わすことができる請求項７記載の電力回路。 - 【請求項１０】 ω＝３７７（ラジアン／秒）、Ｚ0 ＝
５００，ωn ＝５００，Ｖ1 ＝１２０ボルト（ＡＣ）で
あり、Ｉ（ε）が 【数３】 である請求項９記載の電力回路。 - 【請求項１１】 ε＝０．７１，Ｃ1 が約１．５マイク
ロファラドから約３．０マイクロファラドの範囲にあ
り、Ｖ1 およびＩ1 が正弦波量である請求項１０記載の
電力回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US505,100 | 1990-04-03 | ||
| US07/505,100 US5059867A (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Ballast circuit with improved transfer functions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04249892A JPH04249892A (ja) | 1992-09-04 |
| JP2593593B2 true JP2593593B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=24009021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3094971A Expired - Lifetime JP2593593B2 (ja) | 1990-04-03 | 1991-04-02 | ガス放電ランプを動作させる電力回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5059867A (ja) |
| EP (1) | EP0450831B1 (ja) |
| JP (1) | JP2593593B2 (ja) |
| CA (1) | CA2038221C (ja) |
| DE (1) | DE69105227T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE9015674U1 (de) * | 1990-11-15 | 1992-03-12 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, 8000 München | Getaktetes Schaltnetzteil für den Betrieb einer Entladungslampe |
| US5313142A (en) * | 1992-03-05 | 1994-05-17 | North American Philips Corporation | Compact fluorescent lamp with improved power factor |
| US5387848A (en) * | 1992-03-05 | 1995-02-07 | Philips Electronics North America Corporation | Fluorescent lamp ballast with regulated feedback signal for improved power factor |
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- 1990-04-03 US US07/505,100 patent/US5059867A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-14 CA CA002038221A patent/CA2038221C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-26 DE DE69105227T patent/DE69105227T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-26 EP EP91302609A patent/EP0450831B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-02 JP JP3094971A patent/JP2593593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE69105227T2 (de) | 1995-07-13 |
| US5059867A (en) | 1991-10-22 |
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| EP0450831A3 (en) | 1991-12-18 |
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| CA2038221A1 (en) | 1991-10-04 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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