JP4239808B2 - High pressure discharge lamp lighting device and lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高輝度放電灯等の高圧放電灯を点灯するための高圧放電灯点灯装置、及びこのような高圧放電灯点灯装置を備えた照明器具に関するものである。 The present invention relates to a high-pressure discharge lamp lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp such as a high-intensity discharge lamp, and a lighting fixture including such a high-pressure discharge lamp lighting device.
高圧放電灯の一種である高輝度放電灯(HIDランプ)は、高輝度、種類によっては高効率という特徴を持つことから幅広い分野で用いられている。特に高演色性を有するメタルハライドランプは近年、その特徴を生かし、屋内の店舗等のスポットライトやダウンライト等に利用されてきている。そのため、灯具のデザインも重要になり、より小型な灯具が好まれているから、灯具と高圧放電灯点灯装置である安定器とが一体の照明器具形態ではなく、ランプを収める灯具と安定器が離れた状態に設置され、ケーブル等で配線されることが増えてきている。特にランプを始動させるために安定器から高圧パルス電圧を出力するようなものにあっては、高圧パルス電圧がケーブルに連続的に印加されると配線の劣化が起こりやすくなるため、高圧パルス電圧印加による積算的なストレスに耐え得る配線を使用する必要があり、コスト的に不利である。この問題を解決したものに特許文献1に記載された発明がある(従来例1)。
A high-intensity discharge lamp (HID lamp), which is a type of high-pressure discharge lamp, is used in a wide range of fields because of its high brightness and high efficiency depending on the type. In particular, metal halide lamps having high color rendering properties have been used in recent years for spotlights and downlights in indoor stores, taking advantage of their characteristics. Therefore, the design of the lamp is also important, and smaller lamps are preferred, so the lamp and the ballast that is the high-pressure discharge lamp lighting device are not in the form of an integrated lighting fixture, but the lamp and ballast that house the lamp Increasingly, they are installed in a separated state and wired with a cable or the like. Especially when the high voltage pulse voltage is output from the ballast to start the lamp, if the high voltage pulse voltage is continuously applied to the cable, the deterioration of the wiring is likely to occur. It is necessary to use wiring that can withstand the cumulative stress caused by the above, which is disadvantageous in terms of cost. There exists invention described in
上記従来例1は、高圧放電灯の初始動に必要な時間(代表的には10秒)を計時する第1のタイマと、この第1のタイマを一定周期(代表的には2分)で間欠的に動作させる第2のタイマと、第1及び第2のタイマを少なくとも高圧放電灯の再始動に充分な時間(代表的には20分)以上動作させる第3のタイマとを備え、第1のタイマの計時時間中にのみイグナイタを動作させ、第3のタイマの計時時間の経過後はイグナイタを動作させないようにしたものである。このように上記従来例1では、高圧放電灯の初始動に充分な時間のイグナイタ動作を高圧放電灯の再始動に充分な時間以内で繰り返し行い得るようにしているため、ランプ不点時における高圧パルス電圧による電気雑音の発生や配線の劣化の可能性を可及的に低減することができる。 In the conventional example 1, the first timer that measures the time (typically 10 seconds) required for the initial start of the high-pressure discharge lamp, and the first timer at a constant cycle (typically 2 minutes). A second timer that operates intermittently, and a third timer that operates the first and second timers for at least a sufficient time (typically 20 minutes) for restarting the high-pressure discharge lamp, The igniter is operated only during the time measured by one timer, and the igniter is not operated after the time measured by the third timer has elapsed. As described above, in the conventional example 1, the igniter operation for a time sufficient for the initial start of the high pressure discharge lamp can be repeatedly performed within the time sufficient for the restart of the high pressure discharge lamp. The possibility of generation of electrical noise due to the pulse voltage and deterioration of the wiring can be reduced as much as possible.
上記従来例1は磁気回路を用いた安定器(いわゆる銅鉄安定器)であるが、近年においては安定器の軽量化・小型化・高機能化を目的として多くの電子部品を用いた電子安定器が放電灯点灯装置の主流となりつつある。 The above conventional example 1 is a ballast using a magnetic circuit (so-called copper iron ballast), but in recent years, an electronic stability using many electronic components for the purpose of reducing the weight, size and function of the ballast. Is becoming the mainstream of discharge lamp lighting devices.
図25は従来の電子安定器(高圧放電灯点灯装置)の一例(従来例2)を示す回路ブロック図である。この従来例2は、商用電源よりなる交流電源ACを全波整流する整流回路1と、整流回路1で整流された脈流電圧を所望の直流電圧に変換する昇圧チョッパ回路2と、昇圧チョッパ回路2の直流出力を降圧する降圧チョッパ回路3と、降圧チョッパ回路3の直流出力電圧を数十乃至数百Hzの低周波数で交番することにより高圧放電灯4に矩形波電圧を印加する極性反転回路5と、高圧放電灯4に始動用の高圧パルス電圧を印加するイグナイタ部31とを備えている。昇圧チョッパ回路2は、チョッパチョーク8、整流素子7、スイッチング素子6並びに平滑コンデンサ9を具備する従来周知の構成を有し、第1の制御回路10によりスイッチング素子6をPWM制御することで平滑コンデンサ9の両端に所望レベルに昇圧された直流出力電圧Vdcを得るものである。また、降圧チョッパ回路3は、スイッチング素子11、整流素子12、チョッパチョーク13並びに平滑コンデンサ14からなる従来周知の構成を有し、第2の制御回路15によりスイッチング素子11をPWM制御することで平滑コンデンサ14の両端に所望レベルに降圧された直流出力電圧を得るものである。但し、このような構成を有する昇圧チョッパ回路2並びに降圧チョッパ回路3は従来周知であるから詳しい動作説明は省略する。
FIG. 25 is a circuit block diagram showing an example (conventional example 2) of a conventional electronic ballast (high pressure discharge lamp lighting device). This conventional example 2 includes a
イグナイタ部31は2次側が極性反転回路5と高圧放電灯4の間に挿入されたパルストランス20と、パルストランス20の1次側にパルス電圧を印加するパルス発生器21とを具備し、極性反転回路5で極性反転された矩形波電圧に高圧パルス電圧を重畳させることで高圧放電灯4を始動するものである。なお、昇圧チョッパ回路2のインダクタ8には2次巻線が設けられ、この2次巻線に誘起される交流電圧をダイオード18で整流し、抵抗19で限流するとともにコンデンサ16で平滑することによって第1及び第2の制御回路10,15の動作電源を得ている。但し、コンデンサ16の両端電圧が第1及び第2の制御回路10,15の動作電圧以上となるためには、昇圧チョッパ回路2が動作してインダクタ8にある値以上の電流が流れている必要がある。また、コンデンサ16の出力を3端子レギュレータ等で安定化させる場合もある。
ところで上記従来例1においては、配線の傷や灯具とケーブルの不完全な接続(例えば、接続忘れなど)が万が一起きてしまうと、イグナイタで発生する高圧パルス電圧が約3乃至5kVであるため、ケーブルの導体を被覆している絶縁体の厚みが1.0mm程度であると隣り合う導体間で絶縁破壊が生じて放電する場合があり、このような放電が生じると高圧放電灯4が始動したときと似た状況になってイグナイタの動作が停止し、定常点灯時と同程度の電力が銅鉄安定器から配線を介して供給されてしまうことになるから、ケーブルに異常な発熱が生じる虞がある。
By the way, in the above-mentioned conventional example 1, if a damage to the wiring or incomplete connection between the lamp and the cable (for example, forgetting connection) should occur, the high voltage pulse voltage generated in the igniter is about 3 to 5 kV. When the thickness of the insulator covering the conductor of the cable is about 1.0 mm, there is a case where a dielectric breakdown occurs between adjacent conductors and discharge occurs. When such a discharge occurs, the high
一方、高圧放電灯は点灯時間の経過に伴ってランプ電圧が上昇する傾向にあるため、上記従来例1のような銅鉄安定器ではランプ電圧の上昇により再始動電圧も上昇するために点灯維持できなくなって立ち消えを起こしていた。これに対して上記従来例2のような電子安定器では、高圧放電灯の寿命末期においても再始動電圧が銅鉄安定器に比べて低く抑えられるため、なかなか立ち消えにならず、その点で高圧放電灯の寿命を延ばすことにもなっていた。しかしながら、上記従来例2のような電子安定器では立ち消えを起こさないために高圧放電灯に対して銅鉄安定器に比べてさらに負荷をかけることになるため、高圧放電灯内部の発光管が劣化してクラック等を起こす場合がある。そして、発光効率を向上させるために発光管を覆う外管内を真空にした高圧放電灯においては、上記クラック等を通して発光管内の発光物質等が外管内に漏洩する場合があり、真空であった外管内が真空でなくなることでガスの圧力が上昇するため、外管内の電位差がある導体間で放電(アーク放電)が起こることがある(以下、このようにして外管内に生じるアーク放電を「外管内放電」と呼ぶ)。この外管内放電が生じると、定格電流値を超える過電流が安定器から高圧放電灯に供給されることにより、安定器の温度が上昇して高圧放電灯の口金や器具のソケットあるいはケーブルにおいても通常より発熱して寿命劣化を招く虞がある。なお、このような外管内放電は電子安定器のみならず銅鉄安定器においても同様に起こりうる。 On the other hand, since the high voltage discharge lamp tends to increase the lamp voltage as the lighting time elapses, in the copper iron ballast as in the conventional example 1, the restart voltage also increases due to the increase of the lamp voltage, so that the lighting is maintained. I couldn't do it and had gone out. On the other hand, in the electronic ballast as in the above-mentioned conventional example 2, the restart voltage can be suppressed lower than that of the copper iron ballast even at the end of the life of the high-pressure discharge lamp. It was also supposed to extend the life of the discharge lamp. However, since the electronic ballast as in the above-mentioned conventional example 2 does not go out, the high-pressure discharge lamp is further loaded compared to the copper-iron ballast, so that the arc tube inside the high-pressure discharge lamp deteriorates. May cause cracks. In a high-pressure discharge lamp in which the inside of the outer tube covering the arc tube is evacuated in order to improve the luminous efficiency, the luminescent substance in the arc tube may leak into the outer tube through the cracks, etc. Since the gas pressure rises when the inside of the tube is no longer vacuumed, discharge (arc discharge) may occur between conductors with a potential difference in the outer tube (hereinafter referred to as arc discharge generated in the outer tube in this way. Called “in-tube discharge”). When this discharge in the outer tube occurs, an overcurrent exceeding the rated current value is supplied from the ballast to the high pressure discharge lamp, so that the temperature of the ballast rises and also in the base of the high pressure discharge lamp, the socket of the appliance, or the cable. There is a risk that heat will be generated more than usual, leading to deterioration of the service life. Such discharge in the outer tube can occur not only in the electronic ballast but also in the copper iron ballast.
一方、外管内放電を未然に防止する手段として外管内に窒素などの不活性ガスを封入する方法が知られているが、外管内の不活性ガスにより発光管の熱が外部へ伝わりやすくなり、発光管の温度が低下してしまうために発光効率が低下してしまうという課題がある。また外管内放電が起こって過電流が流れた時にこれを遮断する手段として、高圧放電灯の口金内に電流ヒューズを配設し、過電流により電流ヒューズを溶断させて供給電力を切断する方法も知られている。しかしながら、高圧放電灯の始動時には安定点灯時よりも大きな電流が流れるため、その電流値で溶断しない電流ヒューズを用いる必要があるため、外管内放電が生じて過電流が流れてもその電流値によっては電流ヒューズが溶断されるまでに長時間を要したり、溶断まで至らない場合がある。したがって、電流ヒューズによっては、安定器やソケット等の温度上昇を確実に防ぐことはできない。また口金が高温になるために電流ヒューズが酸化して、不導体になりランプが不点灯になる虞もある。 On the other hand, as a means of preventing discharge in the outer tube, a method of sealing an inert gas such as nitrogen in the outer tube is known, but the inert gas in the outer tube makes it easier for the heat of the arc tube to be transmitted to the outside, There is a problem that the luminous efficiency is lowered because the temperature of the arc tube is lowered. Also, as a means to shut off the overcurrent when an outer tube discharge occurs, there is also a method of disposing the current fuse in the base of the high pressure discharge lamp and cutting the supply power by blowing the current fuse due to the overcurrent. Are known. However, when starting a high-pressure discharge lamp, a larger current flows than when it is steadily lit, so it is necessary to use a current fuse that does not blow at that current value, so even if an overcurrent flows due to discharge in the outer tube, May take a long time before the current fuse is blown or may not blow. Therefore, the current fuse cannot reliably prevent the temperature rise of the ballast or the socket. Further, since the base becomes high temperature, the current fuse may be oxidized, resulting in a non-conductor and the lamp not being lit.
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、高圧放電灯への給電路に不具合が生じたり、高圧放電灯に外管内放電が生じた場合であっても異常な発熱が生じることを防ぐことができる高圧放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to generate abnormal heat even when a failure occurs in the power supply path to the high pressure discharge lamp or the discharge in the outer tube occurs in the high pressure discharge lamp. An object of the present invention is to provide a high pressure discharge lamp lighting device and a lighting fixture that can prevent the occurrence of the above.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、外部の電源から高圧放電灯に供給される電圧又は電流の少なくとも何れか一方を調整して高圧放電灯を点灯する点灯回路部と、高圧放電灯に始動用の高圧パルス電圧を印加するイグナイタ部と、高圧放電灯が点灯状態か否かを判別する点灯判別部と、点灯判別部で点灯状態でないと判別されている間に所定時間だけイグナイタ部の動作を可能とする第1のタイマ手段と、第1のタイマ手段を所定の時間間隔で繰り返し間欠動作させる第2のタイマ手段と、少なくとも高圧放電灯の再始動に充分な時間を計時するとともに該計時時間の経過後はイグナイタ部の動作を禁止する第3のタイマ手段と、第1及び第2のタイマ手段の動作によってイグナイタ部から高圧放電灯に高圧パルス電圧が印加された総時間を計時する第4のタイマ手段と、第4のタイマ手段による総時間が所定時間を経過した後に第2のタイマ手段よりも長い所定の時間間隔で第2のタイマ手段の代わりに第1のタイマ手段を繰り返し間欠動作させる第5のタイマ手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この発明によれば、第1のタイマ手段は、点灯判別部で点灯状態でないと判別されている間だけ所定時間のイグナイタ部の動作を可能とするから、例えば、高圧放電灯への給電路を形成するケーブルが高圧放電灯と接続されていない状況でイグナイタ部から出力される高圧パルス電圧によりケーブルの導体間で放電しても点灯判別部が点灯状態でないと判別し、第1乃至第3のタイマ手段の動作を継続させて高圧パルス電圧を間欠的に印加することで導体間において連続的な放電が生じず、ケーブルの異常な発熱を防止することができる。また、高圧放電灯が外管内放電を生じている場合においても、点灯判別部は点灯状態でないと判別するから、例え第1のタイマ手段動作中は外管内放電が生じるとしても第2のタイマ手段で第1のタイマ手段を休止させている間は高圧放電灯への給電が停止して外管内放電が継続されないために各部やソケットなどの異常な発熱を抑えることができる。さらに、高圧放電灯が充分に冷えてから高圧パルス電圧を印加することで再始動に要する時間を短くすることができる。 According to the present invention, the first timer means enables the igniter section to operate for a predetermined time only while it is determined that the lighting determination section is not in the lighting state. For example, the power supply path to the high pressure discharge lamp is provided. When the cable to be formed is not connected to the high-pressure discharge lamp, it is determined that the lighting determination unit is not in the lighting state even when the cable is discharged between the conductors of the cable by the high-voltage pulse voltage output from the igniter unit. By continuously applying the high voltage pulse voltage by continuing the operation of the timer means, no continuous discharge occurs between the conductors, and abnormal heat generation of the cable can be prevented. Further, even when the high pressure discharge lamp is causing the discharge in the outer tube, the lighting determination unit determines that the discharge is not in the lighting state. Therefore, even if the discharge in the outer tube occurs during the operation of the first timer means, the second timer means. Thus, while the first timer means is suspended, the power supply to the high-pressure discharge lamp is stopped and the discharge in the outer tube is not continued, so that abnormal heat generation in each part and socket can be suppressed. Furthermore, the time required for restart can be shortened by applying the high voltage pulse voltage after the high pressure discharge lamp has cooled sufficiently.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、第1のタイマ手段の前記所定時間内に、イグナイタ部の動作を可能とする第6のタイマ手段と、第6のタイマ手段を所定の時間間隔で繰り返し間欠動作させる第7のタイマ手段とを備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, in the invention of
この発明によれば、最低限の始動性を確保しつつ外管内放電の発生を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of discharge in the outer tube while ensuring the minimum startability.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、第1のタイマ手段の前記所定時間並びに第2のタイマ手段の前記所定時間間隔を、高圧放電灯の不点時における点灯回路部の出力電圧の実効値が所定値未満となるように設定したことを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、請求項1又は2の発明において、第1のタイマ手段の前記所定時間並びに第2のタイマ手段の前記所定時間間隔を、高圧放電灯の不点時において点灯回路部、イグナイタ部、点灯判別部若しくは第1乃至第7のタイマ手段を構成する回路部品の最大定格を超えないように設定したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the predetermined time of the first timer means and the predetermined time interval of the second timer means are set to a lighting circuit portion when the high-pressure discharge lamp is inconspicuous. It is characterized in that it is set so as not to exceed the maximum ratings of the circuit components constituting the igniter section, lighting determination section or first to seventh timer means.
この発明によれば、回路部品の劣化を抑制し、装置全体の長寿命化が図れる。 According to the present invention, deterioration of circuit components can be suppressed and the life of the entire apparatus can be extended.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記回路部品の最大定格は、当該回路部品の温度、電流、電圧又は電力の少なくとも何れか一つについての定格であることを特徴とする。
The invention according to
請求項6の発明は、請求項1〜5の何れかの発明において、第1及び第2のタイマ手段として、温度に応じて接点を開閉する復帰型の温度応答スイッチを用いることを特徴とする。
The invention of
請求項7の発明は、請求項1〜6の何れかの発明において、イグナイタ部の動作開始直後における第1のタイマ手段の前記所定時間を高圧放電灯の始動に十分な時間に設定したことを特徴とする。
The invention of
請求項8の発明は、請求項1〜7の何れかの発明において、第1のタイマ手段の前記所定時間並びに第2のタイマ手段の前記所定時間間隔を、高圧放電灯に外管内放電が発生しないように設定したことを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、外管内放電の発生が防止できる。 According to this invention, generation | occurrence | production of the discharge in an outer tube | pipe can be prevented.
請求項9の発明は、請求項1〜8の何れかの発明において、点灯回路部が銅鉄安定器からなることを特徴とする。 A ninth aspect of the invention is characterized in that, in any of the first to eighth aspects of the invention, the lighting circuit portion is formed of a copper-iron ballast.
請求項10の発明は、請求項9の発明において、イグナイタ部は外部電源から点灯回路部に供給される交流電源電圧のピーク付近に単一の高圧パルス電圧を出力することを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、最低限の始動性を確保しつつ外管内放電の発生を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of discharge in the outer tube while ensuring the minimum startability.
請求項11の発明は、請求項1〜8の何れかの発明において、点灯回路部が電子安定器からなることを特徴とする。 An eleventh aspect of the invention is characterized in that, in the invention of any one of the first to eighth aspects, the lighting circuit portion comprises an electronic ballast.
請求項12の発明は、請求項11の発明において、点灯回路部は矩形波交流を出力し、イグナイタ部は始動用の高圧パルス電圧を点灯回路部の出力矩形波電圧に重畳させることを特徴とする。
The invention of
請求項13の発明は、請求項12の発明において、イグナイタ部は出力矩形波電圧の半周期当たりに一度ずつ単一の高圧パルス電圧を重畳させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、最低限の始動性を確保しつつ外管内放電の発生を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of discharge in the outer tube while ensuring the minimum startability.
請求項14の発明は、請求項13の発明において、イグナイタ部は出力矩形波電圧の半周期を前半と後半に二分したときの前半部分に高圧パルス電圧を重畳させることを特徴とする。
The invention of
請求項15の発明は、請求項14の発明において、イグナイタ部は出力矩形波電圧が極性反転した直後に高圧パルス電圧を重畳させることを特徴とする。
The invention of
請求項16の発明は、請求項11の発明において、イグナイタ部は共振電圧を利用して高圧パルス電圧を発生することを特徴とする。
The invention of
請求項17の発明は、請求項1〜16の何れかの発明において、導体が厚さ1mm以下の絶縁体で被覆されてなる複数の電線が絶縁性を有する外皮で覆われたケーブルを介して点灯回路部から高圧放電灯への給電を行い、点灯回路部は数十乃至数百ヘルツの低周波で交番する矩形波電圧を出力し、イグナイタ部は点灯回路部の矩形波出力電圧に3乃至5kVの高圧パルス電圧を重畳させることを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in any one of the first to sixteenth aspects, a plurality of electric wires in which a conductor is covered with an insulator having a thickness of 1 mm or less are covered with a cable covered with an insulating outer skin. Power is supplied from the lighting circuit unit to the high pressure discharge lamp, the lighting circuit unit outputs a rectangular wave voltage alternating at a low frequency of several tens to several hundreds of hertz, and the igniter unit outputs 3 to 3 rectangular wave output voltages of the lighting circuit unit. A high voltage pulse voltage of 5 kV is superimposed.
請求項18の発明は、請求項1〜17の何れかの発明において、定格ランプ電力が35ワット乃至75ワットの高圧放電灯を負荷とし、第1のタイマ手段における所定時間を3乃至5秒とし、第2のタイマ手段における所定の時間間隔を1乃至3秒としたことを特徴とする。
The invention of
請求項19の発明は、請求項1〜17の何れかの発明において、定格ランプ電力が150ワットの高圧放電灯を負荷とし、第1のタイマ手段における所定時間を0.5乃至1.5秒とし、第2のタイマ手段における所定の時間間隔を1乃至3秒としたことを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in any one of the first to seventeenth aspects, a high-pressure discharge lamp with a rated lamp power of 150 watts is used as a load, and the predetermined time in the first timer means is 0.5 to 1.5 seconds. The predetermined time interval in the second timer means is 1 to 3 seconds.
請求項20の発明は、上記目的を達成するために、請求項1〜19の何れかの放電灯点灯装置を具備する照明器具であって、点灯回路部並びにイグナイタ部を収納するケースと、高圧放電灯の口金と接続されるソケット、並びに高圧放電灯の発する光を反射する反射器を具備した灯具と、導体が絶縁体で被覆されてなる複数の電線が絶縁性を有する外皮で覆われたケーブルとを備え、該ケーブルにより点灯回路部及びイグナイタ部をソケットに接続してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a twentieth aspect of the present invention is a lighting fixture including the discharge lamp lighting device according to any one of the first to nineteenth aspects, wherein the lighting circuit portion and the igniter portion are housed, and the high pressure A socket connected to the base of the discharge lamp, a lamp having a reflector that reflects light emitted from the high-pressure discharge lamp, and a plurality of wires in which the conductor is covered with an insulator are covered with an insulating outer sheath And a lighting circuit portion and an igniter portion connected to a socket by the cable.
この発明によれば、請求項1〜19の何れかの放電灯点灯装置と同様の作用を奏し、ケーブルやソケットの発熱を抑えることが可能な照明器具が提供できる。
According to this invention, there can be provided a lighting fixture that has the same effect as the discharge lamp lighting device according to any one of
本発明によれば、第1のタイマ手段は、点灯判別部で点灯状態でないと判別されている間だけ所定時間のイグナイタ部の動作を可能とするから、例えば、高圧放電灯への給電路を形成するケーブルが高圧放電灯と接続されていない状況でイグナイタ部から出力される高圧パルス電圧によりケーブルの導体間で放電しても点灯判別部が点灯状態でないと判別し、第1乃至第3のタイマ手段の動作を継続させて高圧パルス電圧を間欠的に印加することで導体間において連続的な放電が生じず、ケーブルの異常な発熱を防止することができるという効果がある。また、高圧放電灯が外管内放電を生じている場合においても、点灯判別部は点灯状態でないと判別するから、例え第1のタイマ手段動作中は外管内放電が生じるとしても第2のタイマ手段で第1のタイマ手段を休止させている間は高圧放電灯への給電が停止して外管内放電が継続されないために各部やソケットなどの異常な発熱を抑えることができるという効果がある。さらに、高圧放電灯が充分に冷えてから高圧パルス電圧を印加することで再始動に要する時間を短くすることができるという効果がある。 According to the present invention, the first timer means enables the igniter unit to operate for a predetermined time only while it is determined that the lighting determination unit is not in the lighting state. When the cable to be formed is not connected to the high-pressure discharge lamp, it is determined that the lighting determination unit is not in the lighting state even when the cable is discharged between the conductors of the cable by the high-voltage pulse voltage output from the igniter unit. By continuing the operation of the timer means and intermittently applying the high voltage pulse voltage, there is an effect that continuous discharge does not occur between the conductors, and abnormal heat generation of the cable can be prevented. Further, even when the high pressure discharge lamp is causing the discharge in the outer tube, the lighting determination unit determines that the discharge is not in the lighting state. Therefore, even if the discharge in the outer tube occurs during the operation of the first timer means, the second timer means. Thus, while the first timer means is suspended, the power supply to the high-pressure discharge lamp is stopped and the discharge in the outer tube is not continued, so that it is possible to suppress abnormal heat generation in each part and socket. Furthermore, the time required for restart can be shortened by applying the high voltage pulse voltage after the high pressure discharge lamp has cooled sufficiently.
(実施形態1)
本実施形態の高圧放電灯点灯装置(電子安定器)は、図1に示すように基本構成が従来例2と共通であって、商用電源よりなる交流電源ACを全波整流する整流回路1と、整流回路1で整流された脈流電圧を所望の直流電圧に変換する昇圧チョッパ回路2と、昇圧チョッパ回路2の直流出力を降圧する降圧チョッパ回路3と、降圧チョッパ回路3の直流出力電圧を数十乃至数百Hzの低周波数で交番することにより高圧放電灯4に矩形波電圧を印加する極性反転回路5と、高圧放電灯4に始動用の高圧パルス電圧を印加するイグナイタ部31とを備える。なお、従来例2と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 1)
The high pressure discharge lamp lighting device (electronic ballast) of the present embodiment has a basic configuration common to that of the conventional example 2 as shown in FIG. 1, and a
図2は極性反転回路5並びにイグナイタ部31の具体回路を示している。極性反転回路5は、4つのスイッチング素子Q1〜Q4のブリッジ回路で構成され、降圧チョッパ回路3の出力端間に互いに並列に接続された2組のスイッチング素子Q1とQ2,Q3とQ4の接続点間にイグナイタ部31を介して高圧放電灯4が接続されており、対角辺の位置にある2つのスイッチング素子Q1とQ4並びにQ2とQ3を交互にオンすることにより、降圧チョッパ回路3の直流出力電圧を数十乃至数百Hzの低周波数で交番して高圧放電灯4に矩形波電圧を印加するものである。
FIG. 2 shows specific circuits of the
またイグナイタ部31は、2次巻線が極性反転回路5と高圧放電灯4の間に挿入されたパルストランス20と、パルストランス20の2次巻線及び高圧放電灯4に対して並列に接続されたコンデンサ21a並びに抵抗21bと、パルストランス20の1次巻線を介してコンデンサ21aと並列に接続されたサイダック等の電圧応答素子21cとを具備する。そして、極性反転回路5から出力される矩形波電圧によってコンデンサ21aが充電され、コンデンサ21aの両端電圧が電圧応答素子21cのブレークオーバ電圧を超えると電圧応答素子21cがオンとなってコンデンサ21aに蓄積された電荷が電圧応答素子21c並びにパルストランス20の1次巻線を介して放電されるから、パルストランス20の2次巻線には昇圧された高圧パルス電圧が発生することになる。
The
第1の制御回路10は汎用のアクティブフィルタIC(例えば、モトローラ社製 SC33262DR2)を用いて構成され、昇圧チョッパ回路2のスイッチング素子6をPWM制御するものである。また第2の制御回路26はアナログICで構成されており、降圧チョッパ回路3のスイッチング素子11をPWM制御するとともに極性反転回路5の4つのスイッチング素子Q1〜Q4をオン・オフ制御するものである。ここで第2の制御回路26には、高圧放電灯4のランプ電圧に相当する降圧チョッパ回路3の直流出力電圧を分圧抵抗24,25で分圧して得られる検出電圧Vxを所定のしきい値と比較し、検出電圧Vxがしきい値を下回っていれば高圧放電灯4が点灯状態にあると判別して判別信号をオンとし、検出電圧Vxがしきい値を超えていれば高圧放電灯4が点灯状態にない、つまり消灯状態又は無負荷状態にあると判別して判別信号をオフとする点灯判別部26aが設けてある。この点灯判別部26aの判別信号はタイマ部29に入力されており、判別信号がオンからオフになったときにタイマ部29がトリガされて動作を開始し、判別信号がオフからオンになったときに動作を停止する。第2の制御回路26を汎用のスイッチングレギュレータ用コントロールIC(例えば、日本電気製 μPC494)で構成するとともに、点灯判別部26aをコンパレータICで構成しても構わない。
The
このタイマ部29は、例えば8ビットのマイクロコンピュータ(東芝製 TMP47C102Mなど)で構成され、イグナイタ部31の動作を可能とする所定時間(動作可能時間)T1と、動作可能時間T1を繰り返しカウントする際の時間間隔(間欠時間)T2と、高圧放電灯4の再始動に充分な時間(再始動時間)T3とを計時するものであって、図3に示すように動作可能時間T1のパルス幅を有する方形パルスを間欠時間T2毎に繰り返し出力するとともに、方形パルスの出力開始から再始動時間T3が経過した時点で方形パルスの出力を停止する。なお、マイクロコンピュータの代わりに汎用のタイマIC(例えば、日本電気製 μPC1555や松下電器産業製 AN6780など)を組み合わせて構成しても構わない。
The
而して、交流電源ACが投入されると第1の制御回路10が起動して昇圧チョッパ回路2を動作させるとともに第2の制御回路26も起動して降圧チョッパ回路3を動作させる。このとき、高圧放電灯4が消灯状態にあるから降圧チョッパ回路3の直流出力電圧は点灯状態のときよりもかなり高い電圧値(およそ300V)となり、検出電圧Vxがしきい値を超えるために点灯判別部26aからタイマ部29に対して出力される判別信号がオフとなってタイマ部29がトリガされる。そして、タイマ部29から第2の制御回路26に対して図3に示すような方形パルスが出力され、方形パルスのオン期間(動作可能時間T1)においては第2の制御回路26が降圧チョッパ回路3並びに極性反転回路5を動作させてイグナイタ部31より3乃至5kVの高圧パルス電圧を出力させ、方形パルスのオフ期間(間欠時間T2)においては第2の制御回路26が降圧チョッパ回路3並びに極性反転回路5を停止させてイグナイタ部31からの高圧パルス電圧の出力も停止させることにより、図4及び図5に示すように間欠時間T2毎に動作可能時間T1だけイグナイタ部31を動作させて矩形波電圧に重畳させた高圧パルス電圧を高圧放電灯4に印加する。なお、図5は動作可能時間T1において矩形波電圧に高圧パルス電圧が重畳した状態を示す波形図である。
Thus, when the AC power supply AC is turned on, the
ここで、タイマ部29においては動作可能時間T1の計時開始とともに再始動時間T3の計時も開始しており、高圧放電灯4が寿命末期で始動しない場合や高圧放電灯4がソケットに装着されていない場合(無負荷の場合)のように、再始動時間T3が経過するまでに高圧放電灯4が始動して点灯判別部26aから出力される判別信号がオンとならなければ、方形パルスの出力を停止することで第2の制御回路26に降圧チョッパ回路3並びに極性反転回路5を停止させてイグナイタ部31からの高圧パルス電圧の出力も停止させる。なお、再始動時間T3が経過する前に高圧放電灯4が始動すれば、降圧チョッパ回路3の直流出力電圧が高圧放電灯4の定格ランプ電圧(90乃至100V)まで低下するから、検出電圧Vxがしきい値を下回るために点灯判別部26aからタイマ部29に対して出力される判別信号がオフからオンとなってタイマ部29の動作が停止する。なお、高圧放電灯4が立ち消えしたときにも点灯判別部26aからタイマ部29に出力される判別信号がオンからオフに変化してタイマ部29がトリガされ、上述の動作が行われることになる。
Here, in the
ところで、本実施形態の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具は、例えば、図6に示すように高圧放電灯点灯装置を収納したケース100と、半球状の反射器101及びソケット102を具備する灯具103と、ケース100と灯具103の間に配線されて高圧放電灯点灯装置から高圧放電灯4への給電路となるケーブル104とで構成される。ケーブル104は、図7に示すように断面形状が円形の導体105aを絶縁体105bで被覆した2乃至3本の電線105が絶縁性を有する外皮(シース)106で覆われた平型のケーブル(例えば、VVFケーブルなど)からなる。ここで、この種の照明器具に通常使用されるケーブル104は導体105aの直径が1.6乃至2.0mmのものが多く、絶縁体105bの厚みは0.8mm程度であるから、ケーブル104の傷や灯具103とケーブル104の不完全な接続(例えば、接続忘れなど)が万が一起きてしまうと、イグナイタ部31から出力された3乃至5kVの高圧パルス電圧が1.6mm程度の厚みの絶縁体105bに印加され、絶縁体105bが絶縁破壊を起こして隣接する導体105a間で放電する可能性がある。そして、導体105a間で発生する放電によって降圧チョッパ回路3の直流出力電圧が消灯時あるいは無負荷時の電圧(およそ300V)から低下するが、点灯判別部26aにおけるしきい値を適切な値に設定すれば、このような放電を高圧放電灯4における放電と誤って判断することがなく、タイマ部29の動作を継続させて高圧パルス電圧を間欠的に印加することで導体105a間において連続的な放電が生じず、ケーブル104の異常な発熱を防止することができる。
By the way, the lighting fixture using the high pressure discharge lamp lighting device of the present embodiment includes, for example, a
本発明者らの実験によると、高圧パルス電圧のピーク値を5kV、300Vのときのパルス幅が約2.5マイクロ秒とし、降圧チョッパ回路3の直流出力電圧が約300Vのときに定格ランプ電力が150ワットのメタルハライドランプを負荷とした場合に、降圧チョッパ回路3の直流出力電圧が160Vのときの検出電圧Vxに相当する値にしきい値を設定すれば、導体105a間の放電が点灯判別部26aにて点灯と誤判別されることがないことが判った。また、同じ条件で高圧放電灯4(上記メタルハライドランプ)に高圧パルス電圧を印加してグロー放電からアーク放電に移行するまでに要する時間(始動時間)を計測したところ、高圧放電灯4の発光管のガス圧が充分に下がった状態からの始動(初始動)時では約0.5秒かかることが判った。したがって、タイマ部29の動作可能時間T1を約1秒とし、間欠時間T2を約2秒とすれば、ケーブル104が灯具103と接続されない状態で交流電源ACが投入された場合にケーブル104の導体105a間の放電による発熱が抑えられることになる。
According to the experiments by the present inventors, when the peak value of the high voltage pulse voltage is 5 kV and 300 V, the pulse width is about 2.5 microseconds, and the rated lamp power is when the DC output voltage of the step-down
また、高圧放電灯4が外管内放電を生じている場合においても、点灯判別部26aは点灯状態と誤判別することがないから、例え動作可能時間T1の間は外管内放電が生じるとしても間欠時間T2の間は高圧放電灯4への給電が停止して外管内放電が継続されないために各部やソケット102などの異常な発熱を抑えることができる。
In addition, even when the high
ところで、高圧放電灯では再始動時に発光管内のガス圧が上昇しているために始動しにくくなっており、例えばメタルハライドランプの場合には発光管内のガス圧が低下して再始動するには、通常、消灯後に3分以上の時間を要する。また、再始動時には高圧放電灯が絶縁破壊を起こしてグロー放電状態になってもすぐにアーク放電に移行しないことがあり、このような場合に短い間欠時間T2で高圧パルス電圧を印加するとグロー放電によって高圧放電灯が温められて一層始動しにくくなってしまうから、高圧放電灯が充分に冷えてから高圧パルス電圧を印加することが望ましい。 By the way, in a high pressure discharge lamp, it is difficult to start because the gas pressure in the arc tube is increased at the time of restart. For example, in the case of a metal halide lamp, the gas pressure in the arc tube is lowered to restart. Usually, it takes 3 minutes or more after the lights are turned off. Also, when restarting, even if the high-pressure discharge lamp breaks down and enters a glow discharge state, it may not immediately shift to arc discharge. In such a case, if a high-pressure pulse voltage is applied in a short intermittent time T2, glow discharge occurs. As a result, the high pressure discharge lamp is warmed and it becomes more difficult to start, so it is desirable to apply the high voltage pulse voltage after the high pressure discharge lamp has cooled sufficiently.
そこで、タイマ部29において、図8及び図9に示すように動作可能時間T1及び間欠時間T2の繰り返しによってイグナイタ部31から高圧放電灯4に高圧パルス電圧が印加された総時間T4を計時し、この総時間T4が初始動であれば十分に始動すると考えられる所定時間(<T3)を経過したら間欠時間T2よりも長い間欠時間T5(>T2)で動作可能時間T1を繰り返し間欠動作させるようにすれば、高圧放電灯4が充分に冷えてから高圧パルス電圧を印加することで再始動に要する時間を短くすることができるとともに、ケーブル104の劣化も抑えることができる。本発明者らの実験によると、定格ランプ電力が70ワットのメタルハライドランプ(松下電器産業製 MT70E−LW/PG)を3本用意し、動作可能時間T1を約5秒、最初の間欠時間T2を約2秒、総時間T4を約28秒、後の間欠時間T5を約25秒とした場合と、動作可能時間T1を約5秒、間欠時間T2を略2秒とした場合とで再始動に要する時間を比較したところ、前者の場合で3本のメタルハライドランプについて全て約3分の時間を要し、後者の場合では最も長いもので11分以上の時間を要した。ここで、動作可能時間T1を約5秒としたのは、一般的に定格ランプ電力が70ワットのメタルハライドランプは、定格ランプ電力がそれぞれ35ワットや150ワットのものに比べてグロー放電からアーク放電に移行するまでに長い時間を要するため、初始動の際に可能な限り一回目の動作可能時間T1内で始動させる必要があるからである。なお、再始動においては高圧放電灯4の個体差や周囲の環境によって再始動に要する時間が大きく変動するから、多少再始動に要する時間が長くなっても問題にならないことが多い。
Therefore, in the
ここで、本実施形態では降圧チョッパ回路3と極性反転回路5とを用いて低周波の矩形波電圧・電流を高圧放電灯4に供給する構成としたが、図10に示すようなフルブリッジ型のインバータ回路43やハーフブリッジ型のインバータ回路52を用いても構わない。
Here, in the present embodiment, the step-down
図10に示すフルブリッジ型のインバータ回路43は、昇圧チョッパ回路2の出力端間に各々ダイオードD1,D2が逆並列に接続された2つのスイッチング素子S1,S2の直列回路と、各々ダイオードD3,D4が逆並列に接続された2つのスイッチング素子S3,S4の直列回路とが互いに並列に接続されてブリッジ回路が構成されており、各直列回路の接続点間に高圧放電灯4を含む負荷回路並びにイグナイタ部31が接続されている。制御回路42はスイッチング素子S1〜S4をオン・オフ制御するものであって、図11に示すように一方の対角辺の位置にある2つのスイッチング素子S1,S4を高周波でオン・オフする期間と、他方の対角辺の位置にある2つのスイッチング素子S2,S3を高周波でオン・オフする期間とを低周波(数十乃至数百Hz)で交互に繰り返すことで矩形波のランプ電流を高圧放電灯4に供給している。
A full bridge
一方、図12に示すハーフブリッジ型のインバータ回路52は、整流回路1の出力端間に平滑コンデンサC1,C2の直列回路とともに並列接続された2つのスイッチング素子S5,S6の直列回路と、各スイッチング素子S5,S6に逆並列に接続されたダイオードD5,D6とを備え、平滑コンデンサC1,C2の接続点と、スイッチング素子S5,S6の接続点との間に高圧放電灯4を含む負荷回路並びにイグナイタ部31が接続されている。制御回路42はスイッチング素子S5,S6をオン・オフ制御するものであって、図13に示すように一方のスイッチング素子S5を高周波でオン・オフする期間と、他方のスイッチング素子S6を高周波でオン・オフする期間とを低周波(数十乃至数百Hz)で交互に繰り返すことで矩形波のランプ電流を高圧放電灯4に供給している。
On the other hand, the half-bridge
そして、図示しない点灯判別部で高圧放電灯4が点灯状態か否かを判別し、点灯状態でないと判別されたときにだけ、図示しないタイマを利用して動作可能時間T1のイグナイタ部38の動作を間欠時間T2毎に繰り返すことでケーブル104等の異常発熱を抑えることができるものである。
Then, a lighting determination unit (not shown) determines whether or not the high-
ところで、高圧放電灯用の安定器においては、定格出力電圧が300Vを超える場合には絶縁型とするか、若しくはインターロック機能(高圧放電灯を取り外したときに出力を自動的に遮断する機能)を設けることが義務づけられている(「電気用品の技術基準の解説」別表第6参照)ため、本実施形態の高圧放電灯点灯装置においても、高圧放電灯4の不点時における出力電圧の実効値が300V未満となるように動作可能時間T1並びに間欠時間T2を設定することが望ましい。つまり、出力電圧の実効値C(Vrms)は、図14(a)に示すように高圧パルス電圧が重畳した動作可能時間T1内の出力電圧(矩形波電圧)の実効値A(Vrms)と、間欠時間T2内の出力電圧の実効値B(Vrms)との平均値で表されるから、動作可能時間T1内の出力電圧の実効値A(Vrms)が300Vを超える場合であっても、動作可能時間T1と間欠時間T2を適当に設定することで出力電圧の実効値C(Vrms)を300V未満に抑えることができる。なお、図14(b)は動作可能時間T1において矩形波電圧に高圧パルス電圧が重畳した状態を示す波形図である。
By the way, in the ballast for high-pressure discharge lamps, when the rated output voltage exceeds 300V, it is an insulation type or an interlock function (function to automatically shut off the output when the high-pressure discharge lamp is removed). (See “Explanation of Technical Standards for Electrical Appliances”, Appendix 6), the high-voltage discharge lamp lighting device according to the present embodiment is also effective in the output voltage when the high-
(実施形態2)
本実施形態は、動作可能時間T1並びに間欠時間T2を、高圧放電灯4の不点時において各部を構成する回路部品の最大定格を超えないように設定する点に特徴がある。なお、本実施形態の回路構成並びに動作は実施形態1と共通であるから図示並びに説明は省略する。
(Embodiment 2)
The present embodiment is characterized in that the operable time T1 and the intermittent time T2 are set so as not to exceed the maximum ratings of the circuit components constituting each part when the high
例えば、イグナイタ部31の構成部品(回路部品)である抵抗21bに着目し、図15(a)に示すように高圧パルス電圧が重畳した矩形波電圧が高圧放電灯4に印加されているときに、図15(b)〜(d)に示すように抵抗21bの両端電圧、抵抗21bに流れる電流、並びに抵抗21bで消費される電力の実効値が抵抗21bの最大定格を超えないように動作可能時間T1及び間欠時間T2を適当に設定している。さらに、図15(e)に示すように抵抗21bの温度が許容値tmaxを超えないという条件も含めて動作可能時間T1及び間欠時間T2を適当に設定することが望ましい。
For example, paying attention to the
而して、高圧放電灯4の不点時に高圧パルス電圧が重畳された矩形波電圧を連続して印加する場合に最大定格を超える電圧印加、電流通電、電力消費、あるいは許容範囲を超える温度上昇が生じていた構成部品に対して、高圧パルス電圧が重畳された矩形波電圧を間欠的に印加することで電圧、電流、電力を最大定格以下に抑えるとともに温度上昇を許容範囲内に抑えることができ、構成部品の劣化を抑制して装置全体の長寿命化が図れるという利点がある。なお、本実施形態では動作可能時間T1並びに間欠時間T2の設定条件を決める対象としてイグナイタ部31の構成部品である抵抗21bを例示したが、これに限定する趣旨ではなく、高圧放電灯4の不点時に高圧パルス電圧が重畳された矩形波電圧を連続して印加する場合に最大定格を超える電圧印加、電流通電、電力消費、あるいは許容範囲を超える温度上昇が生じていた構成部品であれば構わない。
Thus, when a rectangular wave voltage superimposed with a high-voltage pulse voltage is continuously applied when the high-
(実施形態3)
本実施形態は、第1及び第2のタイマ手段として、温度に応じて接点を開閉する復帰型の温度応答スイッチを用いる点に特徴がある。
(Embodiment 3)
The present embodiment is characterized in that a return-type temperature response switch that opens and closes contacts according to temperature is used as the first and second timer means.
図16に示すように、サーマルプロテクタやバイメタルスイッチのような復帰型の温度応答スイッチ21dが抵抗21bと高圧放電灯4の間に直列に接続されるとともにイグナイタ部31の抵抗21bに近接して配置されている。但し、これ以外の構成については実施形態1と共通であるから図示並びに説明は省略する。
As shown in FIG. 16, a return-type
而して、交流電源ACが投入されると第1の制御回路10が起動して昇圧チョッパ回路2を動作させるとともに第2の制御回路26も起動して降圧チョッパ回路3並びに極性反転回路5を動作させる。矩形波電流が流れてイグナイタ部31の抵抗21bが発熱し、その温度が上昇して動作温度を超えるまでは温度応答スイッチ21dがその接点を閉じているため、イグナイタ部31が動作して高圧パルス電圧が矩形波電圧に重畳されることになる。そして、抵抗21bの温度が動作温度を超えると温度応答スイッチ21dが接点を開放するためにイグナイタ部31の動作が停止し、電流が流れなくなることで抵抗21bの温度が低下して動作温度を下回ると温度応答スイッチ21dが接点を閉じるために再びイグナイタ部31が動作する。すなわち、本実施形態においては温度応答スイッチ21dが接点を閉じている期間が動作可能時間T1となり、温度応答スイッチ21dが接点を開いている期間が間欠時間T2となる。
Thus, when the AC power supply AC is turned on, the
なお、温度応答スイッチ21dを近接して配置させる温度検出対象の部品はイグナイタ部31内の部品に限らず、高圧パルス電圧が矩形波電圧に重畳される動作可能時間T1において点灯時よりも発熱量が増える部品であれば構わない。また、温度応答スイッチ21dを回路内に挿入する位置についても、イグナイタ部31内に限定されるものではなく、結果的に高圧パルス電圧を間欠的に矩形波電圧に重畳できればどの位置でも構わない。また、復帰型の温度応答スイッチ21dとして自己発熱によって接点が開放するバイメタルスイッチなどを用いても良い。
Note that the temperature detection target component in which the
(実施形態4)
ところで、一般に高圧放電灯は発光管内の温度が十分に冷えている状態(初始動状態)においては、発光管内の封入物を励起させてアーク放電に移行させなければならないが、初始動状態では電極も冷えているから、熱電子放出のために電極を十分に温める必要がある。したがって、発光管内が高温になっている再始動時に比べて初始動時おいてアーク放電への移行に必要な高圧パルス電圧の印加時間が長くなる。
(Embodiment 4)
By the way, in general, in the high pressure discharge lamp, when the temperature in the arc tube is sufficiently cooled (initial start state), the enclosure in the arc tube must be excited to shift to arc discharge. Since it is also cold, it is necessary to warm the electrode sufficiently for thermionic emission. Therefore, the application time of the high voltage pulse voltage required for the transition to the arc discharge is longer at the initial start than at the restart when the inside of the arc tube is at a high temperature.
そこで本実施形態では、図17に示すように電源投入直後における動作可能時間T1’をその後の動作可能時間T1よりも長くして初始動時の始動性を向上している。なお、初始動時の高圧パルス電圧の印加時間(動作可能時間T1’)は、過去の実験・検証により約5〜10秒とすることが望ましい。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 17, the operable time T1 'immediately after the power is turned on is made longer than the subsequent operable time T1, thereby improving the startability at the initial start. Note that the application time of the high voltage pulse voltage at the first start (operation possible time T1 ') is preferably about 5 to 10 seconds based on past experiments and verifications.
ここで、発光管内の発光物質等が外管内に漏洩した異常な高圧放電灯(以下、「異常ランプ」と呼ぶ)においては、図18(b)に示すように高圧パルス電圧の印加に伴って外管内温度が上昇し、外管内温度が熱電子限界温度を超えてしまうと外管内でアーク放電に移行して外管内放電が生じてしまうから(図18(b)における曲線イ参照)、このような異常ランプにおいても外管内放電が生じないように動作可能時間T1,T1’並びに間欠時間T2を設定することが望ましい。本発明者らが行った実験によると、間欠時間T2を10秒に固定し、動作可能時間T1を2秒〜14秒まで2秒刻みで変化させて異常ランプに外管内放電が生じるかを確認したところ、動作可能時間T1が12秒までは外管内放電が発生せず、14秒以上で発生した。したがって、外管内放電の発生防止の観点から動作可能時間T1,T1’を約10秒以内とすることが望ましい。また、動作可能時間T1を10秒に固定し、間欠時間T2を2秒〜14秒まで2秒刻みで変化させて異常ランプに外管内放電が生じるかを確認したところ、間欠時間T2が6秒以上では外管内放電が発生せず、4秒以下で発生した。但し、間欠時間T2を長くしすぎると最初の動作可能時間T1内に高圧放電灯が始動しないと使用者が故障と誤解する虞があるため、間欠時間T2を約10秒以内とすることが望ましい。 Here, in an abnormal high pressure discharge lamp (hereinafter referred to as “abnormal lamp”) in which a luminescent substance or the like in the arc tube leaks into the outer tube, as shown in FIG. If the temperature inside the outer tube rises and the temperature inside the outer tube exceeds the thermoelectron limit temperature, it will shift to arc discharge in the outer tube and cause discharge inside the outer tube (see curve a in FIG. 18B). It is desirable to set the operable time T1, T1 ′ and the intermittent time T2 so that the discharge in the outer tube does not occur even in such an abnormal lamp. According to an experiment conducted by the present inventors, the intermittent time T2 is fixed to 10 seconds, and the operable time T1 is changed from 2 seconds to 14 seconds in steps of 2 seconds to confirm whether or not the discharge in the outer tube occurs in the abnormal lamp. As a result, the discharge in the outer tube did not occur until the operable time T1 was 12 seconds, and it occurred in 14 seconds or more. Therefore, it is desirable that the operable time T1, T1 'is within about 10 seconds from the viewpoint of preventing the occurrence of discharge in the outer tube. Further, when the operable time T1 is fixed to 10 seconds and the intermittent time T2 is changed from 2 seconds to 14 seconds in increments of 2 seconds, it is confirmed whether or not the discharge in the outer tube occurs in the abnormal lamp. The intermittent time T2 is 6 seconds. In the above, no discharge in the outer tube occurred, and it occurred in 4 seconds or less. However, if the intermittent time T2 is set too long, the user may misunderstand that the high pressure discharge lamp does not start within the first operable time T1, so the intermittent time T2 is preferably within about 10 seconds. .
而して、動作可能時間T1並びに間欠時間T2をそれぞれ約10秒に設定すれば、図18(b)における曲線ロに示すように異常ランプであっても外管内温度が熱電子限界温度に達して外管内放電が生じるのを防ぐことができる。 Thus, if the operable time T1 and the intermittent time T2 are each set to about 10 seconds, the temperature in the outer tube reaches the thermoelectron limit temperature even for an abnormal lamp as shown by the curve (b) in FIG. This can prevent the discharge in the outer tube.
(実施形態5)
本実施形態の高圧放電灯点灯装置は、交流電源ACと高圧放電灯4の間に挿入されたチョークコイルからなる限流要素(銅鉄安定器)40と、限流要素40を介して始動用の高圧パルス電圧を高圧放電灯4に印加するイグナイタ部41と、イグナイタ部41の動作を制御するタイマ回路部42とを備える。
(Embodiment 5)
The high pressure discharge lamp lighting device of the present embodiment is for starting through a current limiting element (copper iron ballast) 40 composed of a choke coil inserted between the AC power supply AC and the high
イグナイタ部41は、例えば特許文献1に開示された従来例1のように、限流要素40に設けたタップと交流電源ACの間にコンデンサ及びトライアックの直列回路が接続され、このトライアックが電圧応答素子によってターンオンされることで限流要素40から高圧パルス電圧を発生させるものである。タイマ回路部42は汎用のタイマIC等で構成されて動作可能時間T1、間欠時間T2、再始動時間T3等を計時するとともに、各時間T1,…に対応してイグナイタ部41の電圧応答素子やトライアックの動作を制御することにより、実施形態1と同様の動作、すなわち、間欠時間T2毎に動作可能時間T1だけ高圧パルス電圧をイグナイタ部41から出力させる。なお、図示は省略しているが限流要素40から高圧放電灯4に印加される印加電圧に基づいて高圧放電灯4が点灯状態か否かを判別する点灯判別回路が設けてあり、この点灯判別回路で点灯状態と判別されたときにタイマ回路部42が動作を開始し、非点灯状態と判別されたときにタイマ回路部42が動作を停止する。
In the
ここで上記構成のイグナイタ部41では、図20に示すように交流電源ACの電源電圧Vacの半周期毎に単一の高圧パルス電圧VPを出力するようにしている。すなわち、従来は始動性を高めるために電源電圧の半周期毎に複数の高圧パルス電圧を出力していたが、異常ランプにグロー放電が生じたときに外管内温度が上昇して外管内放電へと移行してしまう可能性が高くなってしまうので、電源電圧Vacの半周期毎に単一の高圧パルス電圧VPを出力することにより、最低限の始動性を確保しつつ異常ランプのグロー放電による電力消費を抑えるようにしている。また、実施形態1についても、図21に示すように極性反転回路5から高圧放電灯4に出力される矩形波電圧Vxの半周期毎に単一の高圧パルス電圧VPを重畳させれば、同様の作用効果が得られる。なお、イグナイタ部41から高圧パルス電圧VPを出力するタイミングは、単一の高圧パルス電圧VPによる始動性を高めるために電源電圧Vacのピーク付近若しくは位相が60度〜120度の範囲とすることが望ましく、実施形態1の場合には矩形波電圧が極性反転した直後若しくは半周期を前半と後半に二分したときの前半部分とすることが望ましい。
Here, the
(実施形態6)
本実施形態は、イグナイタ部31’が共振電圧を利用して高圧パルス電圧を発生する点に特徴があり、その他の構成及び動作は実施形態1と共通である。
(Embodiment 6)
The present embodiment is characterized in that the
本実施形態におけるイグナイタ部31’は、図22に示すように極性反転回路5と高圧放電灯4の間に挿入されたインダクタL1と、インダクタL1のタップとグランドの間に挿入されたコンデンサC1とで構成される共振回路からなる。この共振回路の共振周波数をf1とすると、極性反転回路5のスイッチング素子Q1,Q2を周波数f1で交互にオン・オフすることにより、スイッチング素子Q1のオン時にコンデンサC1が充電され、スイッチング素子Q2のオン時にコンデンサC1の充電電荷が放電されるため、このような共振動作を間欠時間T2毎に動作可能時間T1内で繰り返すことでインダクタL1に高圧パルス電圧を発生することができる(図23(a)参照)。
As shown in FIG. 22, the
ここで、インダクタL1のインダクタンス値並びにコンデンサC1の容量値がばらつくと共振周波数f1もばらつくので、共振周波数f1を含む周波数範囲内でスイッチング素子Q1,Q2のスイッチング周波数を連続的に変化させる、すなわち、図23(b)に示すようにスイープさせれば、部品定数(インダクタンス値や容量値)がばらついても共振回路のピーク電圧を利用して高圧パルス電圧を発生することが可能になる。なお、図23(b)は動作可能時間T1において共振電圧(高圧パルス電圧)をスイープさせた状態を示す波形図である。 Here, when the inductance value of the inductor L1 and the capacitance value of the capacitor C1 vary, the resonance frequency f1 also varies. Therefore, the switching frequency of the switching elements Q1, Q2 is continuously changed within the frequency range including the resonance frequency f1, that is, If sweeping is performed as shown in FIG. 23B, a high voltage pulse voltage can be generated using the peak voltage of the resonance circuit even if the component constant (inductance value or capacitance value) varies. FIG. 23B is a waveform diagram showing a state where the resonance voltage (high voltage pulse voltage) is swept during the operable time T1.
ところで、図24(b)に示すように動作可能時間T1内に高圧パルス電圧を出力する期間T11と、出力しない休止期間T12とを設けてイグナイタ部31’を間欠動作させるようにすれば、異常ランプにグロー放電が生じたときでも外管内温度の上昇を抑制して外管内放電の発生が防止できる。なお、これらの期間T11,T12はタイマ部29によって設定可能であり、タイマ部29が第6及び第7のタイマ手段となる。
By the way, as shown in FIG. 24B, if the
2 昇圧チョッパ回路
3 降圧チョッパ回路
4 高圧放電灯
5 極性反転回路
26 第2の制御回路
26a 点灯判別部
29 タイマ部
31 イグナイタ部
2 Step-up
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