JPH0644516B2 - 放電灯始動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、進相形安定器と組み合わせて高低圧放電灯を
点灯する放電灯始動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

進相形安定器は電源電圧の変動に対する特性、立消え特
性等において優れた特性を示すので、近年、放電灯の安
定器に使用されている。第５図はかかる進相形安定器と
組み合わせた従来の放電灯始動装置の回路図である。第
５図において、１は交流電源、２は磁気漏れ変圧器、３
はコンデンサ、４は放電抵抗、５は双方向性二端子半導
体スイッチング素子、たとえばＳＳＳ（Silicon symmet
rical switch）、６はコンデンサ、７は放電灯である。

以下第６図をも参照して従来の放電灯始動装置の動作に
ついて説明する。第６図は従来の放電灯始動装置のパル
ス発生状態図である。

交流電源１が印加され、ＳＳＳ５に加わる電圧がＳＳＳ
５のブレークオーバー電圧Ｖｂになると、ＳＳＳ５は急
激に導通状態となる。このとき磁気漏れ変圧器２のイン
ダクタンスにより、第６図のＡ点で正の高圧パルスが発
生する。そしてＳＳＳ５は電源電圧の零クロス点Ｂで一
旦非導通状態に移行する。次に、電源電圧が反転してＳ
ＳＳ５に逆方向の電圧が加わると、同様にして、第６図
のＣ点で今度は負の高圧パルスが発生する。以下正弦波
交流電源の各サイクル毎に正と負の高圧パルスが発生
し、かかる高圧パルスにより放電灯が点灯される。この
高圧パルスは、ＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂの
値を適宜選ぶことにより、発生する位置を変えることが
できる。尚、放電抵抗４は、放電灯７の消灯後、コンデ
ンサ３に溜まった電荷を放電し、残留電荷による人体へ
の悪影響を避けるためのものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、一般に放電灯を点灯するには始動しやすい電
流位相（負荷電流の零クロス点よりも少し後の位相）が
あり、その時点で高圧パルスを印加すると、極めて容易
に放電灯を点灯することができる。このような高圧パル
スを発生する位相制御は、チョークコイルを用いた遅相
形安定器の場合は、簡単に行うことができる。しかしな
がら、進相形安定器を使用した場合はかかる高圧パルス
を発生する位相制御は容易ではない。

第７図は進相形安定器を使用した場合の動作波形図であ
る。第７図においてＶ₀₂は無負荷波形、Ｖ_２は負荷電圧
波形、Ｉ_２は負荷電流波形を示す。コンデンサを用いた
進相形安定器の場合は、第７図に示すように、負荷電流
Ｉ_２は、二次無負荷電圧Ｖ₀₂に対して進み位相（約４０
度）となる。したがって、この負荷電流Ｉ_２が零となる
位置を少し越えた位相、たとえば第７図Ｐ点において、
負荷電流Ｉ_２と同方向の高圧パルスを印加すれば、放電
灯を確実に点灯することができる。

しかし、従来の放電灯始動装置は、ＳＳＳ５のブレーク
オーバー電圧Ｖｂを変えても、電源電圧と同相である無
負荷電圧の零クロス点より進んだ位置にパルスを発生す
ることはできないので、進相形安定器を使用した放電灯
を点灯するのは容易ではなかった。

本発明は、上記実情に基づいてなされたものであり、進
相形安定器を用いた放電灯を容易かつ確実に点灯するこ
とができる放電灯始動装置を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明は、コンデンサを有
する進相形安定器と組み合わせて、交流電源により放電
灯を点灯する放電灯始動装置において、前記交流電源に
調整可能なバイアス電圧を加えるために前記進相形安定
器の出力端に設けられたバイアス回路と、半導体スイッ
チング素子を含み前記放電灯と並列に接続されたパルス
発生回路とを設け、前記バイアス回路の回路素子の値を
変えることにより前記交流電源に加えるバイアス電圧を
変えて前記交流電源の各サイクル毎に、少なくとも正負
いずれかのパルスをその位相を順次変えて発生するよう
に構成したものである。

〔作用〕

本発明は前記の手段により、進相形安定器に使用してい
るコンデンサを利用して交流電源に調整可能なバイアス
電圧を加え、交流電源の各サイクル毎に半導体スイッチ
ング素子が急激に導通状態となったときに発生するパル
スの位置を、コンデンサの充電量に応じて交流電源の各
サイクル毎に少しづつ移行することができる。また、バ
イアス電圧や半導体スイチング素子のブレークオーバー
電圧を適宜変えることにより、発生するパルスの発生開
始位置や発生終了位置を容易に制御することができる。
これにより、交流電源の各サイクル毎に、負荷電流の零
クロス点より少し遅れた位置に負荷電流と同方向のパル
スを発生することができるので、進相形安定器と組み合
わせた放電灯を容易かつ確実に点灯することができる。

〔実施例〕

以下に本発明の１実施例である放電灯始動装置を第１図
乃至第４図を参照して説明する。第１図は本発明の１実
施例である放電灯始動装置の回路図である。第１図にお
いて、第５図と同様の機能を有するものは同一の符号を
付してその詳細な説明を省略する。第１図において、Ｐ
Ｔはパルストランス、ｐはパルストランスＰＴの１次巻
線、ｓはパルストランスＰＴの２次巻線、Ｄはダイオー
ド、Ｃｐはバイパス用のコンデンサ、Ｃｒはパルス幅調
整用のコンデンサ、Ｒｎはコンデンサ３の放電抵抗、Ｒ
ｆはヒューズ作用とＳＳＳ５の最大許容電流調整用の抵
抗、Ｒｃはコンデンサ３の充放電回路を構成する抵抗、
ＴＲはタイマ、ｔｒはタイマＴＲの接点である。

次に、上記のように構成された放電灯始動装置の動作に
ついて第２図乃至第４図をも参照して説明する。今、Ｓ
ＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂとコンデンサ３への
充電電圧Ｖｉ（以下バイアス電圧とも称する）との和が
正弦波交流電源の最高値Ｖｍよりも小さなるように設定
してあるとする。第２図はこのときのパルス発生状態図
である。交流電源１が投入されると、正弦波交流電源１
の第１の正の半サイクルの電圧がコンデンサ３を通じ
て、パルストランスＰＴの１次巻線ｐと抵抗Ｒｆとコン
デンサＣｒとＳＳＳ５と接点ｔｒとから成る直列回路に
印加する。そして、ＳＳＳ５に印加する電圧がＳＳＳ５
のブレークオーバー電圧Ｖｂ以上になると、ＳＳＳ５は
急激に導通状態となる。この時、磁気漏れ変圧器２のイ
ンダクタンスにより、第２図のＸ_１点で正の高圧パルス
が発生する。そして、ＳＳＳ５は電源電圧の零クロス点
で、一旦非導通状態に移行する。次に、電源電圧が反転
してＳＳＳ５に逆方向の電圧が加わると正の半サイクル
においても、同様にして今度は第２図のＸ_２点で負の高
圧パルスが発生する。また、この負の半サイクルでは、
充放電抵抗ＲｃとダイオードＤを通じてコンデンサ３に
充電電流が流れ、第１図に示す向きに充電が行われる。

次に、第２の正の半サイクルの電圧がコンデンサ３を通
じて前記直列回路に印加すると、コンデンサ３は第１の
負の半サイクルの間に第１図のように充電されているた
め、ＳＳＳ５に印加する電圧がＳＳＳ５のブレークオー
バー電圧Ｖｂ以上になるのは、第１の正の半サイクルの
ときよりも遅れる。したがって、第２の正の半サイクル
で発生した高圧パルスの位相は第１の正の半サイクルの
間に発生した高圧パルスの発生開始位相Ｘ_１よりも若干
遅れる。また、第２の負の半サイクルでは、コンデンサ
３の充電電圧Ｖｉに正弦波電圧が加わった電圧が前記直
列回路に加わるので、ＳＳＳ５に印加する電圧がＳＳＳ
５のブレークオーバー電圧Ｖｂ以上になるのは、第１の
負の半サイクルのときよりも早くなる。したがって、第
２の負の半サイクルで発生する高圧パルスの位相は第１
の負の半サイクルの間に発生した高圧パルスの発生開始
位相Ｘ_２よりも若干進む。また、第２の負の半サイクル
でコンデンサ３は充電され、その充電量は第１の負のサ
イクルにおける充電量よりも若干多くなる。ここでコン
デンサ３の充電量、すなわち直流バイアスの程度は、抵
抗ＲｃとダイオードＤとから成るコンデンサ３の充電回
路と、抵抗Ｒｎと抵抗Ｒｃとから成る放電回路とにより
決まる。したがって、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｎとの値を調整
することにより、各サイクル毎に発生する高圧パルスの
位相角差を調整することができる。ここで、抵抗Ｒｎと
抵抗Ｒｃとを加えた値は放電抵抗４による影響を少なく
するため放電抵抗４の約１／３位とする。また、高圧パ
ルスの発生開始位相と最終発生位相は、ＳＳＳ５のブレ
ークオーバー電圧Ｖｂとバイアス電圧Ｖｉによって決ま
る。すなわち、高圧パルスの発生開始位相は直流バイア
スを零にすることにより、ＳＳＳ５のブレークオーバー
電圧Ｖｂと一致する。また高圧パルスの最終発生位相は
直流バイアスとＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂを
加えた値によって定まる。したがって、その値が正弦波
交流電源の最高値Ｖｍと同じになるように両者の値を選
ぶことにより、正弦波交流電源の最高値Ｖｍの位置で高
圧パルスを発生することもできる。

以下、第３、第４・・・・と電源電圧の正弦波が移行するに
したがって、コンデンサ３の充電量が多くなるので正の
高圧パルスは位相が徐々に遅れ、逆に負の高圧パルスの
位相は徐々に進み、高圧パルスの最終発生位相は正の高
圧パルスの場合は、コンデンサ３の充電電圧Ｖｉ（バイ
アス電圧）とＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂとを
加えた値（第２図Ｙ_１点）となり、また負の高圧パルス
の場合はＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂからコン
デンサ３の充電電圧Ｖｉを引いた値（第２図Ｙ_２点）と
なる。すなわち、コンデンサ３の充電が完了するまで、
正の高圧パルスは第２図に示す発生開始位相Ｘ_１点から
最終発生位相Ｙ_１点までの間、正弦波交流電源の正の各
サイクル毎に順次遅れた位置に発生し、同様に負の高圧
パルスは第２図Ｘ_２点からＹ_２点までの間、正弦波交流
電源の負の各サイクル毎に順次進んだ位置に発生する。

このように、正の高圧パルスは各サイクル毎にＸ_１点か
らＹ_１点に向けて順次遅れた位置に発生し、負の高圧パ
ルスは各サイクル毎にＸ_２からＹ_２点に向けて順次進ん
だ位置に発生するので、コンデンサの充電電圧すなわち
バイアス電圧Ｖｉを変えたり、ＳＳＳ５のブレークオー
バー電圧Ｖｂを変えることにより、負の高圧パルスの発
生位相を正弦波交流電源の零クロス点よりも進んだ位
置、すなわち負荷電流の零クロス点よりも少し遅れた位
置にすることができる。この結果、進相形安定器を使用
した放電灯７でも、負荷電流の零クロス点よりも少し遅
れた位相でも高圧パルスを発生することができ、放電灯
７を容易かつ確実に点灯することができる。また、高圧
パルスの高さはＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂと
パルストランスＰＴの巻数比とヒューズ抵抗Ｒｆとの値
によって決定され、高圧パルスの幅はパルストランスＰ
Ｔの一次巻線ｐのインダクタンスとコンデンサＣｒの容
量との積により決定される。このように高圧パルスの高
さや幅は抵抗ＲｆやコンデンサＣｒの値を変えることに
より調整することができるので、放電灯の始動に最適の
パルス、たとえばパルス電圧が高いと始動し易い放電灯
には電圧の高いパルスを、また、パルス幅が広いと始動
し易い放電灯には幅の広いパルスを供給することができ
る。

次に、正の正弦波電源電圧の最高値Ｖｍからバイアス電
圧Ｖｉを引いた値がＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖ
ｂよりも少なくなるように設定する。第３図はこのとき
のパルス発生状態図である。交流電源１の投入当初は正
の高圧パルスは第３図のＸ_１点で、また負の高圧パルス
はＸ_２点で発生し、各サイクル毎に正と負の高圧パルス
を発生するが、コンデンサ３への充電が安定すると、正
の正弦波電源電圧の最高値Ｖｍからバイアス電圧Ｖｉを
引いた値がＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂ以下に
なるので、正の高圧パルスは発生しなくなる。すなわ
ち、正の高圧パルスはＳＳＳ５のブレークオーバー電圧
Ｖｂとバイアス電圧Ｖｉとの和が正弦波電源電圧の最高
値Ｖｍと等しくなった時点（第３図Ｙ_１点）が最終発生
位相となり、以後のサイクルでは発生しない。したがっ
てＹ_１点で正の高圧パルスが発生した以後のサイクルで
は負の高圧パルスのみが発生するようになる。また、負
の高圧パルスはコンデンサの充電が飽和した時点（第３
図Ｙ_２点）が最終発生位相になる。したがって、負荷電
流の零クロス点よりも少し遅れた位相で負荷電流と同方
向の負の高圧パルスが多数発生する反面、不要な正の高
圧パルスの発生数が減少する。このため、回路に使用し
ている他の電子部品への高圧パルスによる悪影響を最小
限に押さえることができる。

次に、ＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂを正弦波電
源電圧の最高値Ｖｍよりも高い値に設定する。第４図は
このときパルス発生状態図である。交流電源１の投入当
初はＳＳＳ５のブレークオーバー電圧Ｖｂは正弦波電源
電圧の最高値Ｖｍよりも高いので、正、負双方の高圧パ
ルスとも発生しないが、コンデンサ３への充電量が増え
て、コンデンサ３の充電電圧Ｖｉと正弦波電源電圧の負
の最高値Ｖｍとの和がＳＳＳ５のブレークオーバー電圧
Ｖｂよりも高くなったときに、その時点（第４図Ｘ
_２点）から負の高圧パルスが発生し、コンデンサ３の充
電が安定する時点（第４図Ｙ_２点）まで各サイクル毎に
順次位相の進んだ負の高圧パルスが発生する。このよう
に、交流電源１の投入の当初から負の高圧パルスのみを
発生することもできる。これにより、正の高圧パルスに
よる他の電子部品に与える悪影響を防止することができ
る。

ところで、充電されたコンデンサ３は、放電灯７が第１
図の矢印の方向に放電するとコンデンサ３の電荷が零と
なって初期状態に戻り、本来の進相形安定器のコンデン
サとしての役目を果たす。

尚、コンデンサＣｐは発生した高圧パルスを、磁気漏れ
変圧器２を介さずに放電灯７に供給するためのバイパス
用のコンデンサであり、これにより、高圧パルスを効率
よく放電灯７に供給することができる。また、タイマＴ
Ｒは放電灯７が点灯するのに必要な充分の時間の経過後
に、前記直列回路をＯＦＦ状態とする。これにより、放
電灯７の始動後は、高圧パルスの発生を停止することが
できる。

上記の本実施例によれば、ＳＳＳ５のブレークオーバー
電圧から正弦波交流電源の最高値までの間で、任意の位
置で高圧パルスを発生し、任意の位置で高圧パルスの発
生を停止することができる。

また、本実施例によれば、高圧パルスの発生位置の調整
範囲が広く、しかも進相形安定器と組み合わせて使用し
たときに必要な負の高圧パルスのみを発生することもで
きる。

また、本実施例は高圧パルスを順次発生するのに、進相
形安定器のコンデンサを用いるので、特別にコンデンサ
を設ける必要がなく、回路が簡易なものとなり、しかも
安価な装置とすることができる。

更に、上記の本実施例によれば、パルストランスを有し
ているので、ステップアップしたパルス電圧を発生する
ことができるだけでなく、パルストランスの２次巻線の
直列リアクタンスを調整することにより、負荷電流の波
形の改善や、放電灯のフリッカ防止、メタルハライドラ
ンプの再点弧電圧の上昇による立消え防止等を図ること
ができる。また、パルストランスをフリッカ・立消え防
止用チョークと兼用することもできる。

尚、上記実施例では半導体スイッチング素子として、Ｓ
ＳＳを用いたが、たとえばＳＣＲ等の他の半導体スイッ
チング素子を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、進相形安定器のコ
ンデンサを利用して正弦波交流電圧にバイアス電圧を加
え、そのバイアス電圧と半導体スイッチング素子のブレ
ークオーバー電圧を変えることにより、負荷電流の零ク
ロス点より少し遅れた位置に負荷電流と同方向のパルス
を発生するので、進相形安定器を用いた放電灯を容易か
つ確実に点灯することができる放電灯始動装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である放電灯始動装置の回路
図、第２図から第４図はパルス発生状態図、第５図は進
相形安定器と組み合わせた従来の放電灯始動装置の回路
図、第６図は従来の放電灯始動装置のパルス発生状態
図、第７図は進相形安定器を使用した場合の動作波形図
である。 １……交流電圧、２……磁気漏れ変圧器、３……コンデ
ンサ、４……放電抵抗、５……双方向性二端子半導体ス
イッチング素子、７……放電灯、ＰＴ……パルストラン
ス、Ｄ……ダイオード、Ｃｐ・Ｃｒ……コンデンサ、Ｒ
ｎ・Ｒｆ・Ｒｃ……抵抗、ＴＲ……タイマ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−138695（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−83362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−148174（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−45477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−151999（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−177495（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−51296（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−9800（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−16609（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンデンサを有する進相形安定器と組み合
   わせて、交流電源により放電灯を点灯する放電灯始動装
   置において、前記交流電源に調整可能なバイアス電圧を
   加えるために前記進相形安定器の出力端に並列に設けら
   れたバイアス回路と、半導体スイッチング素子を含み前
   記出力端に並列に接続されたパルス発生回路とを設け、
   前記バイアス回路の回路素子の値を変えることにより前
   記交流電源に加えるバイアス電圧を変えて前記交流電源
   の各サイクル毎に、少なくとも正負いずれかのパルスを
   その位相を順次変えて発生するように構成したことを特
   徴とする放電灯始動装置。
2. 【請求項２】前記パルス発生回路は、発生したパルスを
   昇圧するパルストランスを含むものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の放電灯始動装置。
3. 【請求項３】前記バイアス回路は、前記コンデンサに電
   荷を充電する充電回路と、前記コンデンサに充電した電
   荷を放電する放電回路とから成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の放電灯始動装置。