JPH0550839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、位相制御形安定器を用いた定電力
特性を有する放電灯点灯装置に関する。

〔従来技術〕

従来、位相制御形安定器を用いた定電力放電灯
点灯装置としては、第１図に示すような構成のも
のが知られている。すなわち、図において、１は
交流電源で、該電源１には、ランプ電流を制御す
るための双方向性スイツチング素子（以下トライ
アツクと称する）２と、主チヨークコイル３と、
水銀ランプやナトリウムランプ等の高圧放電灯４
との直列回路が接続されており、トライアツク２
にはバイパスリアクトル５が並列に接続されてい
る。６は電源電圧検出回路で、交流電源１の両端
子１ａ，１ｂに接続されている。７はランプ電流
の零交叉時点を検出し、前記トライアツク２の導
通位相角の設定を半サイクル毎に開始させるため
の同期信号を送出するランプ電流零クロス検出回
路であり、電源１の一方の端子１ａと、主チヨー
クコイル３と高圧放電灯４との接続点に接続され
ている。８は電圧検出回路で、前記トライアツク
２と主チヨークコイル３の直列回路間の電圧を検
出するものであり、前記ランプ電流零クロス検出
回路７と同様に電源１の一方の端子１ａと、主チ
ヨークコイル３と高圧放電灯４との接続点に接続
されている。９は比較パルス発生回路で、前記電
源電圧検出回路６からの電源電圧検出信号と、前
記電圧検出回路８からの電圧検出信号を受け、放
電灯始動時は前記電圧検出回路８で検出した電圧
に応動して前記トライアツク２の導通位相角を設
定し、また放電灯始動後、ランプ電圧が所定値に
達したのちは、電源電圧に応動して、トライアツ
ク２の導通位相角を設定して、トライアツク駆動
用のパルスをトライアツク２のゲート端子に向け
て送出するものであり、電源１の一方の端子１ａ
とトライアツク２のゲートに接続されている。な
お、前記ランプ電流零クロス検出回路７からの同
期信号は前記比較パルス発生回路９に入力されて
おり、半サイクル毎に位相角の制御されたトライ
アツク駆動用のゲートパルスを発生するようにし
ている。

このように構成されている放電灯点灯装置にお
いて、電源が投入されて放電灯が始動すると、ラ
ンプ電圧が零の状態から放電灯の点灯動作が安定
状態になり、ランプ電圧が所定値になるまでは、
比較パルス発生回路９において、トライアツク２
と主チヨークコイル３間の電圧に応動して、トラ
イアツク２の導通位相角が設定され、ランプ電流
零クロス検出回路７からの同期信号をうけて、半
サイクル毎にゲートにトライアツク駆動パルスを
出力し、トライアツク２を設定された位相角で導
通させる。

高圧放電灯４の封入金属の蒸気圧が上昇して正
常な点灯状態になり、ランプ電圧が一定値以上に
なつた場合、すなわち上記電圧検出回路８で検出
されるトライアツク２と主チヨークコイル３間の
電圧が一定値以下になつた場合は、電源電圧に応
動して、トライアツク２の導通位相角が設定さ
れ、半サイクル毎にゲートパルスを送出する。こ
れにより一定の電力が放電灯４に供給され、ラン
プの発光出力が所定レベルを保つようになつてい
る。

ところが、このような放電灯点灯装置におい
て、高い作動電圧を必要とする高圧放電灯、例え
ば大容量のメタルハライドランプやキセノンラン
プ等を点灯動作させる場合には、第２図に示すよ
うに、昇圧トランス１０を用い点灯装置に二次側
の高電圧を印加するようにしている。

このように昇圧トランスを用い、例えば1500V
という高圧の二次電圧を印加する場合には、トラ
イアツク２が非導通になつた瞬間には、バイパス
リアクトル５のインピーダンスが主チヨークコイ
ル３のインピーダンスより極めて大に設定されて
いるので、約1500×√２Ｖの電圧がトライアツク
２の両端子間に印加されるため、トライアツクと
して耐圧が3000V程度のものを選定する必要があ
る。一般に耐圧3000Vのトライアツクは定格電流
が100〜500A程度に設定されており、トライアツ
ク自体が非常に高価なものになる。ところが、一
般の高圧放電灯におけるランプ電流は、せいぜい
10A程度であるから、耐圧3000Vで定格電流100
〜500Aのトライアツクを用いた場合は、定格電
流の1/10以下の電流制御に用いることになり、極
めて不経済である。

また、トライアツク導通位相角制御装置を構成
している電圧検出回路８及びランプ電流零クロス
検出回路７も、通常の商用電源用、例えば200V
用のものが使用できず、新たに設計される高圧用
のものを用いる必要があり、200V電源用のもの
と互換性がなくなつてしまうという問題点が生ず
る。

〔発明の目的〕

本発明は、上記定電力放電灯点灯装置を、高電
圧を必要とする高圧放電灯の点灯装置として用い
る場合の問題点を解消するためになされたもの
で、低圧用のトライアツクや、低圧用のトライア
ツク導通位相角制御装置を構成しているランプ電
流零クロス検出回路や電圧検出回路などをそのま
ま用いることの可能な、高電圧点灯回路用の定電
圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、絶縁形昇圧トランスの一次巻線に電
源を、二次巻線に高圧放電灯と３つの巻線を磁気
的に結合して構成したチヨークコイル形安定器の
第１巻線との直列回路をそれぞれ接続し、前記安
定器の第２巻線にはトライアツクを接続し、該ト
ライアツクの導通位相角を、比較パルス発生回路
に入力される電源電圧及び前記安定器の第３巻線
の電圧に応じて変化させ、前記高圧放電灯に一定
の電力を供給するように構成し、トライアツク及
び該トライアツクの導通位相角を制御する比較パ
ルス発生回路等を高圧放電灯回路から電気的に絶
縁分離し、低圧用のトライアツクや低圧用の導通
位相角を制御する比較パルス発生回路等を使用で
きるようにするものである。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第３図は、本発
明に係る高圧回路用の定電力放電灯点灯装置の一
実施例のブロツク構成図である。図において、１
１は商用交流電源（例えば200V）で、該電源１
１の両端子１１ａ，１１ｂ間には、絶縁形の昇圧
トランス１２の一次巻線１３が接続されており、
該トランス１２の二次巻線１４の端子１４ａ，１
４ｂ間には、３つの磁気的に結合された巻線を有
するチヨークコイル形安定器１５の第１巻線１６
と、負荷たる高圧の作動電圧を必要とする高圧放
電灯１９の直列回路が接続されている。安定器１
５の第２巻線１７の両端にはトライアツク２０が
接続されており、該第２巻線の一端は電源の一方
の端子１１ａに接続されている。

安定器１５の第３巻線１８の両端には、第１図
に示した従来のものと同一構成のランプ電流零ク
ロス検出回路２１、及び安定器電圧検出回路２２
が接続されており、該第３巻線１８の一端は同じ
く電源１１の一方の端子１１ａに接続されてい
る。２３は電源電圧検出回路で、電源１１の両端
子１１ａ，１１ｂ間に接続されている。２４は比
較パルス発生回路で、第１図に示した従来のもの
と同じ構成のものであり、安定器電圧検出回路２
２及び電源電圧検出回路２３からの検出信号を受
けて、トライアツク２０の導通位相角を設定し
て、トライアツク２０のゲートに駆動パルスを供
給するように構成されている。なお、第１図に示
した従来のものと同様に、ランプ電流零クロス検
出回路２１からの同期信号は、前記比較パルス発
生回路２４に入力され、半サイクル毎に位相角の
制御されたトライアツク駆動用のゲートパルスを
発生するように構成されている。

チヨークコイル形安定器１５は、第４図Ａ及び
そのＸ−X′線に沿つた断面図である第４図Ｂに
示すように、３脚鉄芯３１を用いており、その中
央脚３１ａの下方にはギヤツプ３２が形成されて
いる。第１巻線１６は中央脚３１ａのギヤツプ３
２部分を囲むように中央脚３１ａの中央部から下
部に亘つて配置されており、第２巻線１７を第１
巻線と離間して、その上方において中央脚３１ａ
の周りに配置されている。また第３巻線１８は第
１巻線１６の外周に配設されている。

このように構成されている定電力放電灯点灯装
置の動作は次のとおりである。すなわち、ランプ
電流零クロス検出回路２１はチヨークコイル形安
定器１５の第３巻線１８に発生する電圧からラン
プ電流の零クロス時点を検出する。安定器電圧検
出回路２２は、ランプ電流が流れることによつて
安定器１５の第１巻線１６に発生する電圧を、所
定の巻数比で定まる値に変換した第３巻線１８の
発生電圧を検出する。

一方、電源電圧検出回路２２は、電源電圧を検
出して、その検出信号と、前記安定器電圧検出回
路２２からの検出信号とを、それぞれ比較パルス
発生回路２４へ入力する。比較パルス発生回路２
４においては、第１図に示した従来のものと同様
に、高圧放電灯１９の始動時からランプ電圧が所
定値に達するまでは、安定器１５の第３巻線１８
に発生する電圧に応動して、トライアツク２０の
導通位相角が設定され、ランプ電流零クロス検出
回路２１からの同期信号を受けて、半サイクル毎
のゲートに駆動パルスを出力し、トライアツク２
０を設定された位相角で導通させる。

ランプ電圧が一定値以上になつた場合、すなわ
ち上記安定器電圧検出回路２２で検出される電圧
が一定値以下になつた場合は、電源電圧に応動し
て、トライアツク２０の導通位相角が設定され、
半サイクル毎にゲートパルスを送出してトライア
ツク２０を導通させる。

安定器１５の第２巻線１７間に接続されたトラ
イアツク２０が導通すると、安定器１５の第１巻
線１６のインピーダンスが低下する。したがつ
て、トライアツク２０の導通位相角がランプ電圧
又は電源電圧に応動して制御されることにより、
第１巻線を通して流れる電流を制御し、ランプ電
圧及び電源電圧の変動に拘らず、高圧放電灯に対
して一定電力が供給される。

本実施例は、そのブロツク構成図から明らかな
ように、安定器１５の第２巻線１７や第３巻線１
８、及びこれらの巻線に接続されているトライア
ツク２０の閉回路、ランプ電流零クロス検出回路
２１、安定器電圧検出回路２２、並びに比較パル
ス発生回路２４や電源電圧検出回路２３はいずれ
も、昇圧トランス１２の二次巻線１４に接続され
ているランプ回路から、電気的に完全に絶縁され
ている。

そして、放電灯始動時、すなわち負荷短絡時に
チヨークコイル形安定器１５の第１巻線１６間に
発生する電圧を降圧して第３巻線１８に発生する
電圧を、電源電圧にほぼ等しくなるように、第１
巻線及び第３巻線の巻数比を設定すると、昇圧ト
ランスを用いない第１図に示した低圧放電灯点灯
装置に用いているトライアツクの導通位相角制御
装置を構成している各回路を、そのまま使用する
ことができるようになり、電圧も低く、二次高圧
回路から完全絶縁されているので、導通位相角制
御装置を構成する各回路を安全に動作させること
ができる。

また、放電灯始動時に安定器１５の第２巻線１
７に発生する電圧が電源電圧に近い値になるよう
に、第２巻線１７の巻数比を選定すれば、トライ
アツク２０の耐圧も、400V程度に低くすること
ができ、、低耐圧、大電流の安価なトライアツク
を使用することができる。

本実施例が、第１図及び第２図に示した従来の
装置よりも優れている点としては、他に次のよう
な点がある。すなわち、第１図及び第２図に示し
た従来の装置においては、バイパスリアクトル５
は高圧放電灯４の再点弧電圧を押さえるだけの電
流しか流さないように構成されているため、ラン
プ電流は殆どトライアツク２を流れている。した
がつて、一旦トライアツク２が故障し、バイパス
リアクトル５の並列回路が開放されると、高圧放
電灯４は不点灯状態になつてしまう。

これに対し、第３図に示す本実施例において
は、トライアツク２０がオフになりトライアツク
回路が開放状態になり、安定器１５の第２巻線１
７に電流が流れない状態において、第１巻線１６
に定格ランプ電流の40％程度が流れるように、第
１巻線１６のインピーダンスを調整しておき、ト
ライアツク２０を導通させることによつて、第１
巻線１６のインピーダンスを低減させ、定格ラン
プ電流を残りの60％分を増加させて、正常時には
第１巻線１６に定格ランプ電流を流させるように
設定しておくと、たとえトライアツクが故障して
トライアツク回路がオフになつても、放電灯１９
は40％の調光状態となり、この状態を維持し不点
灯状態となることはない。

なお、60％調光を行つた時に定電力を供給でき
るようにするには、安定器１５における第２巻線
１７の開放状態において、その第１巻線１６に定
格ランプ電流の最低40％の電流を流すように設計
しておくことが必要である。したがつて、上記の
ように第２巻線１７の開放時に第１巻線に定格ラ
ンプ電流の40％程度流れるように設計しておけ
ば、トライアツク２０の導通位相角は、電源電圧
や安定器電圧検出回路２２で検出される電圧に応
じて一定電力を供給するように制御されるから、
約60〜100％調光状態で定電力点灯を行わせるこ
とができる。

また、以上のように第２巻線開放時に、第１巻
線に定格ランプ電流の40％流れるように設定して
おくと、トライアツク２０の動作が一時的に不安
定になつても、第１巻線１６には定格ランプ電流
の40％が流れているため、第１巻線１６に磁気的
に密に結合している第３巻線１８から、トライア
ツク２０の導通位相角を制御するための零クロス
点を確実に検出することができ、点灯装置を安定
に動作させることができる。

更に、第１及び第２図に示した従来装置では、
ランプ電流に対して60°以上の導通位相角制御を
行うと、放電灯の発光効率が低下し、ちらつきが
多くなり実用に供しえなくなる。これに対し、本
実施例では、第１巻線に定格ランプ電流の40％以
上の電流が流れるように構成できるので、０〜
180°の全域に亘つて位相制御を行うことができ、
チヨークコイル形安定器や、トライアツクの導通
位相角制御回路のばらつきを容易に調整すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明
によれば、放電灯を高圧回路で点灯動作をさせる
場合においても、高圧放電灯に定電力を供給する
ための電流制御用のトライアツクや、該トライア
ツクの導通位相角制御手段を構成する各回路を、
すべて低圧で動作させることができ、従来の低圧
用のトライアツクやその制御手段をそのまま使用
することが可能となり、安価で信頼性の高い定電
力放電灯点灯装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の定電力放電灯点灯装置の一構
成例のブロツク回路図、第２図は、同じく従来の
高電圧用の定電力放電灯点灯装置の一構成例のブ
ロツク回路図、第３図は、本発明の定電力放電灯
点灯装置の一実施例のブロツク回路図、第４図Ａ
は、第３図に示した装置に適用するチヨークコイ
ル形安定器の平面図、第４図Ｂは、第４図ＡのＸ
−X′線に沿つた断面図である。 図において、１１は電源、１２は絶縁形昇圧ト
ランス、１５はチヨークコイル形安定器、１６は
第１巻線、１７は第２巻線、１８は第３巻線、１
９は放電灯、２０とトライアツク、２１はランプ
電流零クロス検出回路、２２は安定器電圧検出回
路、２３は電源電圧検出回路、２４は比較パルス
発生回路、３１は３脚鉄芯、３２はギヤツプを示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源を一次巻線に接続した絶縁形の昇圧
   トランスと、３つの巻線を磁気的に結合して構成
   され、その第１巻線を前記昇圧トランスの二次巻
   線に接続したチヨークコイル形安定器と、該安定
   器の第１巻線と直列に前記昇圧トランスの二次巻
   線に接続した始動時低ランプ電圧となる高圧放電
   灯と、前記安定器の第２巻線に接続され、前記第
   １巻線を流れる電流を制御して前記高圧放電灯に
   供給される電力を制御する双方向性スイツチング
   素子と、前記安定器の第３巻線に接続され該第３
   巻線に発生する電圧を検出する安定器電圧検出回
   路と、電源に接続された電源電圧検出回路と、前
   記安定器電圧検出回路と電源電圧検出回路からの
   電圧検出信号を入力し、前記高圧放電灯の始動時
   は前記安定器電圧検出回路からの電圧検出信号に
   応じて導通位相角を設定した駆動パルスを前記双
   方向性スイツチング素子に出力し、前記高圧放電
   灯始動後ランプ電圧が所定値に達したことを前記
   安定器電圧検出回路からの電圧検出信号より検出
   した後は、前記電源電圧検出回路からの電圧検出
   信号に応じて導通位相角を設定した駆動パルスを
   前記双方向性スイツチング素子に出力する比較パ
   ルス発生回路とを備え、前記比較パルス発生回路
   からの駆動パルスにより前記双方向性スイツチン
   グ素子の導通位相角を制御して、前記高圧放電灯
   に一定電力を供給するように構成したことを特徴
   とする定電力放電灯点灯装置。 ２ 前記安定器の第３巻線に接続され該第３巻線
   に発生する電圧から前記高圧放電灯のランプ電流
   の零クロス時点を検出して同期信号を出力する零
   クロス検出回路を備え、前記同期信号を前記比較
   パルス発生回路に入力して、前記駆動パルスを該
   同期信号に同期させて出力するように構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の定電
   力放電灯点灯装置。 ３ 前記安定器の第１巻線と第２巻線は、その間
   に漏洩磁束が発生するように、鉄芯脚に離間して
   配設されており、該第２巻線に流れる電流を前記
   双方向性スイツチング素子により制御することに
   より、前記第１巻線を流れるランプ電流を間接的
   に制御するように構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の定電力
   放電灯点灯装置。 ４ 前記安定器の第２巻線に接続されている双方
   向性スイツチング素子の非導通時における第１巻
   線に流れるランプ電流は、定格ランプ電流の40〜
   70％に設定され、前記双方向性スイツチング素子
   の導通位相角を０〜180°の範囲で変化させて正常
   時におけるランプ電流を常に定格電流に近くなる
   ように制御することにより、高圧放電灯に一定電
   力を供給することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の定電力放電灯点灯装置。 ５ 前記安定器の第１巻線を配置する鉄芯脚部分
   に空〓を設け、前記双方向性スイツチング素子の
   非導通時に、該第１巻線の流れるランプ電流を定
   格値の40〜70％に設定することを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の定電力放電灯点灯装置。