JPS6023480B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流電源Ｅとィンダクタンス素子Ｌとコンデ
ンサＣと放電灯１とよりなる第１の閉回路及び上記交流
電源Ｅと上記インダクタンス素子Ｌと上記コンデンサＣ
と上記放電灯１に実質的に並列接続されたサィリスタＴ
とぶりなる第２の閉回路を具備し、交流電源Ｅの各半サ
イクル毎に上記サィリス夕Ｔにトリガ信号を供給する弛
張発振回路Ａを形成し、放電灯１の始動及び定常点灯の
維持を行うようにした放電灯点灯回路において、上記弛
張発振回路ＡのコンデンサＣ．を基準電圧源電圧と変動
電圧源電圧とにより充電するようにし、この変動電圧源
を放電灯１の始動前後で大きく電圧状態が変化しかつ主
回路電流に応じて電圧状態が変動する要素部分に設定し
て成ることを特徴とする放電灯点灯装置に係り、その目
的とするところはサィリスタの誤動作による放電灯始動
の失敗を防止するとともに負荷電力変動を改善した放電
灯点灯装置を提供するにある。

第１図は本発明の前提となる従来例回路を示し、放電灯
１に並列にサィリスタＴを接続し、インダクタンス素子
ＬとコンデンサＣと放電灯１とよりなる第１の開回路、
及び上記ィンダクタンス素子ＬとコンデンサＣとオン状
態のサィリスタＴとよりなる第２の閉回路の２個の振動
開回路を組合せ利用し、放電灯１を始動及び点灯するよ
うにしたものであり、以下第１図従来例回路の始動時の
動作について第２図タイムチャートを参照しながら説明
する。

今電源電圧Ｖ＾ｃを有する交流電源Ｅが投入されると、
この電源電圧Ｖ＾ｃにより抵抗Ｒ，，Ｒ２を介して弛張
発振回路ＡのコンデンサＣ，が充電され初め、このコン
デンサＣ，の端子電圧Ｖｃ，がシリコン双方向性スィッ
チＳ斑（以下単にＳ茂という）のブレークオーバ電圧Ｖ
Ｂ〇に達した位相ｔ，においてこのＳＢＳはオンし、サ
イリスタＴがトリガされて導適する。ごのためサィリス
タＴには第２の閉回路によるＬＣ振動電流ＩＴが流れ、
この電流ＩＴが零を切ろうとする位相らでサィリスタＴ
はオフするものである。このときコンデンサＣの端子電
圧ｙｃは第２図のようにある電圧に充電されており、サ
ィリスタＴのオフ後はこの電圧を維持する。・次の電源
電圧Ｖ＾ｃの半サイクル中の位相らで再びサィリスタＴ
がオンすると「前記第２の閉回路の振動作用により電源
電圧Ｖ＾ｃとコンデンサＣの端子電圧Ｖｃとが重畳され
、前の半サイクルよりも大きい振動電流が流れることに
なり、コンデンサＣは前の半サイクルより高い亀圧まで
充電され、この半サイクルの位相ｔ２にてサィリスタＴ
はオフされる。一方放電灯１には蚤源電圧Ｖ＾ｃとコン
デンサＣの端子電圧Ｖｃとの和が印加されるかも上記の
如く黍半サイクル毎にコンデンサＣの端子電圧ｙｃが上
昇するので、この電圧Ｖ＾ｃ十Ｖｃは数サイクル後には
放鱈灯１の始動電圧に達し、その電圧で放電灯１が始動
するものである。なお上記電圧ＶＡｃ十Ｖｃは理論的に
は無限大まで級数的に上昇するが、現実的には回路中の
抵抗成分等により電源電圧Ｖ＾ｏの数サイクル後にある
レベルまで達すると、その電圧で平衡する。第２図中ａ
は交流電源Ｅの電圧Ｖ＾ｃ、ｂはサィリスタＴに流れる
電流ＩＴ〜ｃはコンデンサＣの端子電圧Ｖｃ、ｄはサィ
リスタＴの端子電圧ＶＴの波形を夫々示すものである。
一方上述のようにして始動された放電灯１は、上記サィ
リスタＴのオフ時にコンデンサＣに蓄積されたエネルギ
ーを利用し、点灯を維持されるものであって、以下放電
灯１始動後の動作を第３図タイムチャートにより説明す
る。今放電灯１が始動したとすると、第３図ｂに示すよ
うなランプ電流１，が流れ始め、このとき電源電圧Ｖ＾
ｃの半サイクル内の位相ら‘こおいてサィリスタＴがオ
ンすると「放電灯１はサィリスタＴによって短絡され、
サィリスタＴには第３図ｃに示すような電流１？が流れ
初める。ところでこの電流ＩＴは前述のように純枠なＬ
Ｃ振動電流であり、サィリスタＴがオフ時に流れるラン
プ電流１，よりも強い振動電流となるため、コンデンサ
Ｃにはより高い電圧が充電されることになる。この後、
サィリスタＴに流れる電流ＩＴが零を切ろうとする位相
ｔ２でサイリスタＴはターンオフし、このときコンデン
サＣは上記のように十分高い電圧にまで充電されている
。そしてこのサィリスタＴのオフ期間においてコンデン
サＣの端子電圧と電源電圧Ｖ＾ｃとか重畳されて放電灯
１に印加され、放電灯１は再点弧して第３図ｂのような
うンブ電流１・が流れ、以下上述の動作を繰返して放電
灯１は定常点灯を維持するのである。なお第３図におい
て、ａは電源電圧Ｖ＾ｃ、ｂはランプ電流１，、ｃはサ
ィリスタＴに流れる電流１丁、ｄは鰭源電流１＾ｃを夫
々示すものである。第１図従来例回路は上述のようにし
て放電灯１の始動及び定常点灯を行うものであって、定
常点灯時においてサィリスタＴのオン期間に第２の閉回
路の強い振動作用によってコンデンサＣにェネルギを蓄
積することができ、放電灯１の定常点灯維持に必要な電
源電圧Ｖ＾ｃを低下し、装置の小型軽量化を達成できる
ものである。

しかしながら、第１図従来回路においては、弛張発振回
路部は負荷状態、のいかんに拘わらず一定の位相でサィ
リスタＴにトリガ信号を与えている。ところが一方前述
の第２図、第３図による動作説明でも明らかなように、
第１図従来例回路にあっては、始動時と定常点灯時とで
は動作モードが全く異なっており、必要な始動電圧を与
えるサィリスタＴのトリガ時期と放電灯１に定格電流を
供聯合するトリガ時期を一定にするということは全体的
な設計の自由度を束縛し、下記の如き点で不都合を生じ
る。例えば放電灯１の周囲温度が低い場合、ィンダクタ
ンス素子Ｌ又はコンデンサＣがばらつきにより設計より
小さくなったとき等において、始動失敗を起す危険があ
った。以下上記の理由による始動失敗の状況を第４図タ
イムチャートを参照しながら説明する。今放電灯１の周
囲温度が低くなると、始動直後の放電灯１の等価インピ
ーダンスが小さくなっており、巨視的に見ると「放電灯
１およびサィリスタＴはいずれか一方に常に電流が流れ
ており、上記放電灯１とサィリスタＴの並列回路は１つ
の抵抗成分と見ることができ、ィンダクタンス素子Ｌと
、コンデンサＣと上言己抵抗成分との直列回路には進相
電流が流れていると考えることができる。放電灯１の等
価インピーダンスが下がったときには、上記抵抗成分の
抵抗値も下がるので、上記進相電流はその位相がより進
むものである。（抵抗成分が小さくなるにつれて進みは
９００に近づく。）一方、微視的に見ると、放電灯１に
電流が流れている期間においては、ィンダクタンス素子
Ｌ、コンデンサＣおよび放電灯１による振動系において
振動周期が短くなる。上記２つの作用により、始動直後
のランプ電流１，が第４図ｃの電源電流１＾ｃに斜線で
示したような電流波形になったとき、この電源電流１＾
ｃが零を切る位相ｔ２はその電源電圧Ｖ＾ｃの半サイク
ル内の位相ｔ，よりも前であるため、ランプ電流１，は
上記位相ｔ２にも流れ続けようとし、位相りこ達した後
サィリスタＴがオンすると、このサィリスタＴを流れる
電流は、第４図ｃに点線で示した始動成功時のそれと全
く反対方向になる。そしてこのサィリスタＴを流れる電
流は位村封３まで流れ続け、この位相ｔ３にてサィリス
タＴはオフするが、このサイリスタＴオフ後のコンデン
サＣの端子電圧Ｖｃは電源亀圧Ｖ＾。と逆極性にあるた
め、両電圧の和の電圧Ｖ＾ｃ＋Ｖｃは放電灯１の点孤軍
圧に達することができずに放電灯１は再点弧せず、次の
位相Ｌ‘こおいて再びサィリスタＴがオンすると、やは
り放亀灯１の始動成功時と逆方向の電流が流れ、放電灯
１の始動に失敗する問題があった。また第１図従釆例回
路はサィリス夕Ｔのオン期間においてコンデンサＣへの
ェネルギ蓄積を行うことにより、等価的に電源電圧Ｖ＾
ｃを低下し、従って限流要素としてのィンダクタンス素
子ＬやコンデンサＣの小型化を計ることができるもので
あるが、反面インダクタンス素子やコンデンサＣ等の限
流要素を小型化することに起因して負荷変動率が悪化す
るという難点があった。即ち具体的には第２図に示すよ
うな放電灯１の始動前の状況にあっては、前述のように
電圧Ｖ＾ｃ十Ｖｃは回路内の抵抗成分によって電源電圧
Ｖ＾ｃの数サイクル後にあるレベルに達すると、その電
圧で平衡するのであるが、サィリスタＴがターンオンさ
れる位相ｔ，の僅かな変動でもこの平衡電圧値は大きく
変動し、その変動まで含めて考えるとサィリスタＴの耐
圧上極めて不利になるという難点が生じるものであり、
また定常点灯時においても、ィンダクタンス素子Ｌ及び
コンデンサＣの小型化、電源電圧Ｖ＾ｃの低下そのもの
による負荷電力変動の悪化は避けがたいものであった。
本発明は上述の点に鑑みて提供せるものであって、以下
本発明の一実施例を図面により詳述する。

第５図は本発明の一実施例回路を示し、第１図従来例回
路の弛張発振回路Ａに帰還トランスＴｆを付加して構成
したものであり、基本的な動作は前述の通りであるが、
主回路のィンダクタンス素子Ｌを１次巻線とした帰還ト
ランスＴｆの２次巻線を交流ツェナー素子血に直列接続
し、この帰還トランスＴｆの２次電圧ＶＬ２の極性を交
流ッェナー素子ＺＤの端子電圧Ｖｚ。に対して逆極性と
し、電圧Ｖ２Ｄ＋ＶＬ２により弛張発振回路Ａのコンデ
ンサＣ，を充電するようにして構成されている。また第
６図は第５図回路の動作説明図で、同図ａは源電圧Ｖ＾
ｃの波形、同図ｂ、ｃはィンダクタンス素子Ｌの端子電
圧ＶＬで夫々放電灯１始動直前及び始動直後のものを示
し、また同図ｄ、ｅは電圧Ｖ２ｏ＋ＶＬ２で夫々放電灯
１の始動直前及び始動直後の波形を示すものであって、
同図ｄ、ｅにおいて点線は交流ツェナー素子ＺＤの端子
電圧Ｖｚｏ波形である。しかして今放電灯１の始動直前
、即ち第６図ｂ、ｄの状態に着目したとき、今何らかな
原因でィンダクタンス素子Ｌの電流ＩＬが増加すると、
第６図ｄの斜線の部分が増加するため、電圧Ｖｚ。

十ＶＬ２が低下してサィリスタＴをオンする位相ｔ，を
後へ移動させ、ィンダクタンスＬの電流をＩＬを減少す
る方向に働く。一方この電流ＩＬが設定よりも低下しよ
うとする場合にあっては、上記と全く逆の動作が行なわ
れ、主回路電流は増加させられる。次に放電灯１の定常
点灯時、即ち第６図ｃ、ｅの状態のときに着目すると、
今何らかの原因でランプ電流１，が増加すると同図ｅの
斜線部分の面積が変化し、このとき電圧Ｖ２。十ＶＬ２
としては低下する方向に働くように設計しておけば、位
相ｔ，が後方へ移動し、ランプ電流１，を減少させる方
向に働かせることができるものであり、またランプ電流
１，が設定よりも低下しようとする場合は上述と逆の動
作が行なわれるものである。更に第６図からも明らかな
ように、一般に放電灯１の定常点灯時の電圧Ｖｚｏ＋Ｖ
Ｌ２は放電灯１の始動直前の電圧Ｖ２。十ＶＬ２よりも
大きく、従って放電灯１の始動直後に位相ｔ，は前方へ
移行し、始動失敗を防止することができるものである。
第７図は本発明の他の実施例を示し、ィンダクタンス素
子Ｌとして単巻漏洩変圧器を使用した点、変動電圧源を
帰還巻線Ｔｆ，，Ｔｆ２から得るようにして交流ッヱナ
−素子ＺＤを用いた基準電圧源に対して全く独立的に設
けた点、変動電圧源として上述の帰還巻線Ｔｆ，，Ｔｆ
２によりＶＬ２十Ｖ＾ｃ２を用いるようにした点におい
て第５図実施例と異なっているものである。

これは第５図回路におし、て、放電灯１の始動直前及び
直後の位相しの補償中が異なりすぎ、適当な変動の始動
電流と定常ランプ電流との組合せを得ることが困難な場
合に適用できるものであり、電圧Ｖ＾ｃ２を変動電圧源
に導入することにより「始動電流変動の主要図である電
源電圧ＶＡｃ変動に対応させている。なお電圧ＶＬ２は
定常ランプ電流変動の補償又は放電灯１の始動失敗防止
には効果的に働くように設定でき、電圧Ｖ＾ｃ２はこれ
らのときに悪影響を与えないものである。上述のように
本発明は、弛張発振回路のコンデンサを基準電圧源電圧
と変動電圧源電圧とにより充電するようにし、この変動
電圧源を放電灯の始動前後で大きく電圧状態が変化する
主回路部分に設定したので、放電灯始動時から定常点灯
の移行時におけるサィリスタの動作を安定化させること
ができ、放電灯の始動失敗を完全に除去することができ
たものであり、また同時に上記変動電圧源を主回路電流
に応じて電圧状態が変動する要素部分に設けたので、負
荷電力変動を簡単な回路構成により補償でき、設計が容
易であるとともに低価格化可能であり、また高い信頼性
を確保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図は本発明の前提となる従来例の回路図、第２図は
同上の始動時の動作説明図、第３図は同上の定常点灯時
の動作説明図、第４図は同上の始動失敗時の動作説明図
、第５図は本発明一実施例の回路図、第６図は同上の動
作説明図、第７図は本発明の他の実施例の回路図であり
、Ｅは交流電源、Ｌはィンダクタンス素子、Ｃはコンデ
ンサ、１は放電灯、Ｔはサィリス夕、Ｃ，はコンデンサ
、Ａは弛張発振回路である。 第１図 第５図 第２図 第７図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源とインダクタンス素子とコンデンサと放電
   灯とよりなる第１の閉回路及び上記交流電源と上記イン
   ダクタンス素子と上記コンデンサと上記放電灯に実質的
   に並列接続されたサイリスタとよりなる第２の閉回路を
   具備し、交流電源の各半サイクル毎に上記サイリスタに
   トリガ信号を供給する弛張発振回路を形成し、放電灯の
   始動および定常点灯の維持を行うようにした放電灯点灯
   回路において、上記弛張発振回路のコンデンサを基準電
   圧源電圧と変動電圧源電圧とにより充電するようにし、
   この変動電圧源を、コンデンサの充電が放電灯の始動前
   には遅れ始動後には早くなるように設定するとともに、
   放電灯の始動前および始動後においてコンデンサの充電
   が主回路電流の増加によつて遅れ減少によつて早くなる
   ように設定して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。