JPH0279395A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、Ｄ　Ｃ／Ａ　Ｃ変換するインバータ回路を
有した放電灯点灯装置、特に点灯開始時の特性を改善し
た放電灯点灯装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は一般的なインバータ回路を有した放電灯点灯装
置の概略構成を示す図である。図において、１は直流電
源、２はその出力直流を放電灯３の点灯用交流電源に変
換するインバータ回路、４はバラストとして設けられた
電流制限用のインダクタンス素子である。

上記の点灯装置においては、直流電源１からの直流がイ
ンバータ回路２にて交流に変換され且つ昇圧され、この
交流がインダクタンス素子４を通して放電灯３に供給さ
れる。この時、図示していないが、周知の放電灯始動回
路が作動して放電灯３が点灯する。また、放電灯３の再
始動の際、管温度が高い場合には高電圧を印加して点灯
させる必要がある。

上記の点灯装置においては、始動直後の放電灯３に加わ
る電圧は定常時の半分程度になり、放電灯３が定格光束
を出すまで徐々にその印加電圧が上昇する特性がある。

また、始動直後の放電灯３に流れる電流は、インバータ
回路２の出力電圧が一定であれば、バラスト（インダク
タンス素子４）が入っているため、あまり大きくならな
い。

従９て、始動直後の放電灯３に入る電力は定格時の半分
程度となり、定常状態になるにつれて徐々に増加するの
で、放電灯３が定格光束を出すまでには多少の時間がか
かる。

第９図は高圧発生回路５をインバータ回路２の後段に設
けた例を示したものである。この点灯装置は、高圧発生
回路５で発生した高電圧により放電灯３を始動させ、そ
の後はインバータ回路２により安定時（定常時）の電力
を放電灯３に供給するようになっている。

また、図示していないが、上記高圧発生回路５に代えて
、インバータ回路２にリーケージ特性を持ったトランス
を使用し、高インピーダンスになっている放電灯３の始
動時に安定時の数倍の電圧を供給するようにした点灯装
置も提案されている。この場合、始動後の放電灯３は低
インピーダンスになるが、この時上記リーケージ特性に
よりトランスの出力は垂下し、安定時に適した電力を供
給することができる。

更に、放電灯３の始動時と安定時のインピーダンスの違
いにより共振モードが変化するＬＣ共振回路等を利用し
たものもあり、このような点灯装置においても、始動時
に高圧を供給し、安定時には安定時に適した電圧を供給
することができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような従来の放電灯点灯装置にあ
っては、次のような問題点があった。

ａ、始動時に放電灯から定格光束が得られるまでに時間
がかかり、光束の立上り特性が悪い。

ｂ、直流電源側の電圧変動等より放電灯に安定した電流
を流すことができず、光束が変化すると共に、放電灯の
寿命が短い。

Ｃ０高圧発生回路を使用した場合には、その停止回路及
び再起動回路などが必要となり、回路構成が複雑になる
。

ｄ、リーケージトランスを使用した場合には、効率が悪
くなると共に、発生できる高圧にも限度があり、装置が
大形になる。

ｅ、ＬＣ共振回路等を使用した場合には、発生できる高
圧に限度がある。

この発明は、上記のような問題点に着目してなされたも
ので、始動時の放電灯の光束の立上り特性が良く、放電
灯に安定した電流を流すことができ、放電灯の寿命が長
く、しかも簡単な回路構成の放電灯点灯装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、その出力直
流を放電灯点灯用の交流に変換するインバータ回路と、
このインバータ回路に流れる直流電流を定電流制御する
定電流回路を備えたものである。

また、この発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、その
出力直流を安定化する直流安定化回路と、この直流安定
化回路の出力を放電灯点灯用の交流に変換するインバー
タ回路と、前記直流安定化回路からインバータ回路に流
れる電流を定電流制御する電流制御回路と、そのインバ
ータ回路に流れる定電流を放電灯の始動時に光束の変化
に応じて設定するシーケンス設定回路を備えたものであ
る。

〔作用〕

この発明の放電灯点灯装置においては、放電灯点灯用の
インバータ回路に流れる電流が放電灯の始動時に光束の
変化に応じて制御されるので、放電灯の始動時の光束の
立上りが速く、また定電流制御により安定した電流が放
電灯に流れるので、放電灯の寿命が長い。

〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図である。

図中、１は直流電源、２はその出力直流を放電灯３の点
灯用の交流に変換するインバータ回路、４は電流制限用
のインダクタンス素子、６はインバータ回路２に流れる
直流電流を定電流制御する定電流回路で、その直流電流
を放電灯３の始動時に光束の変化に応じて制御する。

第２図は上記定電流回路６の具体例を示す回路図である
。第２図（ａ）に示すものは降圧チョッパ形レギュレー
タとして構成した例、第２図（ｂ）に示すものは昇圧チ
ョッパ形レギュレータとして構成した例を示している。

この昇圧形の場合には、トランジスタＱ１のＯＮデユー
ティにより入力電圧Ｅｉｎ以上の出力電圧を任意に設定
することができ、負荷電流ＩＬを流した時に検出電圧ｖ
　（Ｖ＝ＩＬ＋ｒ＋　）が出力される（ｒ＋は抵抗Ｒ３
の抵抗値）。そして、この検出電圧Ｖが一定になるよう
にトランジスタＱ、のＯＮデユーティを制御すれば、負
荷インピーダンスに関係なく負荷に一定の電流を流すこ
とができる。図中、７はトランジスタＱ１のＯＮ。

ＯＦＦを制御する制御部、Ｌｌはコイル、Ｄｌはダイオ
ード、Ｃ１はコンデンサである。

また、第３図はインバータ回路２の一例を示したもので
ある。図中、８はトランス、９はトランジスタＱ２．Ｑ
３のＯＮ、ＯＦＦを制御する制御部である。

上記のように、直流電源１とインバータ回路２の間に定
電流回路６を介装した構成の点灯装置においては、定電
流回路６の設定電流値は、放電灯３の安定時の最適端子
電圧と、インダクタンス素子４での電圧降下分と、イン
バータ回路２のトランス８の巻数比と、放電灯３の安定
時の電流値により決定される値に設定される。そして、
この定電流回路６は、第２図（ａ）、（ｂ）に示したチ
ョッパ形のスイッチングレギュレータ（一般のスイッチ
ングレギュレータでも良い）で構成するのが、効率の上
から望ましい。

電源投入時は、放電灯３は励起されておらず、高インピ
ーダンスとなっている。この時、定電流回路６は上記設
定された電流値を流すことができないので、出力電圧を
上昇させる。この出力電圧値は、直流電源１の電圧値か
ら定電流回路６での電圧降下分を差引いた値まで上昇さ
せる。その際、最初は電流がほとんど流れていないので
、放電灯３の端子間には定電流回路６の出力電圧と上記
トランス８の一次巻線Ｎ、と二次巻線Ｎｓの巻数比Ｎ　
ｓ　／　Ｎ　ｐで決まる電圧が印加される。

ここで、一般にメタルハライドランプ等の高圧放電灯の
始動電圧は、安定時の電圧の３倍以上必要である。そこ
で、上記トランス８の巻数比Ｎ　ｓ　／　Ｎ　ｐを適当
に選んで必要な始動電圧を得ることにより、放電灯３は
点灯開始する。この時、巻数比が大きく不都合な場合（
電源電圧が低い場合）には、第２図（ｂ）に示した昇圧
チョッパ形スイッチングレギュレータを使用すれば良い
。

その後、放電灯３が始動してインピーダンスが下がるに
従フて、定電流回路６は制御範囲内の定電流領域に達し
、出力電圧は降下する。そして、放電灯３には安定時に
必要で十分な電力が供給される。なお、上記トランス８
に軽いリーケージ特性を持たせることにより、電流制限
用のインダクタンス素子４は不要となる。また、インバ
ータは自励式でも他励式でも構わない。

この定電流回路６を用いた点灯装置においては、放電灯
３に安定した電流を流すことができ、放電灯３の寿命が
延びる。また、特別に高圧発生回路等を必要としないの
で、回路が簡単になると共に、チョッパ形スイッチング
レギュレータを用いることにより電力効率が良く、小形
化を図ることができる。更に、放電灯３のインピーダン
スの変化に応じて定電流回路６が出力電圧値を自動的に
補正するので、電流制御用のバラスト（インダクタンス
素子４）は必要最低限のもので良く、あるいはなくても
良い。また、始動後の高圧停止回路、立消え時の再始動
検出回路等は不要である。

第４図はこの発明の他の実施例による放電灯点灯装置の
回路構成図である。図において、１は直流電源、２はそ
の出力直流を安定化する直流安定化回路１０の出力を放
電灯３の点灯用の交流に変換するインバータ回路、４は
電流制限用のインダクタンス素子、１１は直流安定化回
路１０からインバータ回路２に流れる電流を定電流制御
する電流制御回路である。

第５図は上記直流安定化回路１ｏと電流制御回路１１の
詳細を示す回路図である。この回路は、昇圧チョッパ形
定電流レギュレータとして構成した例であり、トランジ
スタＱ４のＯＮデユーティ（ｄｕｔｙ）を制御部（Ｇｏ
ｎｔ）　１２によフて変化させることにより、出力電流
を任意に設定することができるようになっている。図中
、１３はインバータ回路２に流れる定電流を放電灯３の
始動時に光束の変化に応じて設定するシーケンス設定回
路で、負荷電流１１．により検出される検出電圧Ｖ　（
Ｖ＝■、７・ｒ２）がその設定電圧と等しくなるように
負荷インピーダンスの変化に応じて出力電圧を制御し、
負荷電流１１４を一定にする。但し、ｒ２は抵抗Ｒ２の
抵抗値である（以下、同様とする）。

なお、図中１４はコンパレータ、Ｒ２はコイル、Ｄ２は
ダイオード、Ｃ２はコンデンサである。

第６図はシーケンス設定回路１３の一例を示したもので
ある。この回路は、タイマ回路１５及び基準電圧源１６
を有しており、その基準電圧Ｖｒｅｆあるいはこれを抵
抗Ｒ３、Ｒ４で分圧した電圧が上記コンパレータ１４に
人力される。図中、Ｑ５はトランジスタ、Ｒ５は抵抗、
Ｃ３はコンデンサである。

次に動作について説明する。

インバータ回路２は、直流安定化回路１ｏから安定した
直流出力を受け、これを放電灯点灯用の交流に変換する
。そして、この交流電力がインダクタンス素子４を通し
て放電灯３に供給され、放電灯３が点灯する。その際、
電流制御回路１１により、一定の電流が放電灯３に与え
られるので、直流電源１の出力に変動があっても放電灯
３に安定した電流を流すことができ、放電灯３の寿命が
長くなる。また、この電流制御回路１１にはシーケンス
設定機能を持たせてあり、放電灯３の始動時に光束の変
化に応じた制御が行われる。即ち、放電灯３は点灯を開
始してから定格の光束に達するまでに数１０秒から数分
の立上り時間がかかるが、本実施例の点灯装置では、点
灯開始時の放電灯３に定常時の数倍の電流が注入され、
放電灯３が定格光束に達したところで徐々に安定時の電
流が放電灯３に注入される。

第７図は上述の放電灯３の始動時における動作のタイミ
ング図である。この時、第６図のタイマ回路１５は電源
を投入してから時刻ｔ１までトランジスタＱ５をＯＮに
し、時刻ｔ１以後はトランジスタＱ５をＯＦＦにす′る
ような信号を出力する。このため、コンパレータ１４に
入力される電圧は、時刻ｔ１までは電圧Ｖｒｅｆ、時刻
（８からｔ２まではコンデンサＣ３の電荷が抵抗Ｒ４を
通って放電するので徐々に降下する電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆ
　＋　Ｖ　ｒ　ｅ　ｆ□となる。この時刻ｒ４＋ｒ３ ｔｌからｔ２までの時間は、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ３
の時定数により設定することができる。

そして、時刻ｔ２以後はＶｒｅｆ−の電ｒ４＋ｒ３ 圧がそのままコンパレータ１４に入力される。これによ
り、安定した電流を放電灯３に供給することができ、ま
た放電灯３の光束の立上りを速くすることができる。第
７図中、ｉ、は放電灯３の点灯開始時の電流、１２は安
定時の電流をそれぞれ示している。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、放電灯の電源回路に
定電流源を用いた構成としているので、次のような効果
が得られる。

イ、放電灯始動時の光束の立上りが速い。

口、放電灯に安定した電流を流すことができ、光束が安
定すると共に、放電灯の寿命が長くなる。

ハ、高圧発生回路が不要で、回路構成が簡単になる。

二、装置が小形になる。

ホ、必要な高圧を発生させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
（ａ）、（ｂ）は第１図の定電流回路の具体例を示す回
路図、第３図は第１図のインバータ回路の一例を示す回
路図、第４図はこの発明の他の実施例を示す回路構成図
、第５図は第４図の直流安定化回路と電流制御回路の詳
細を示す回路図、第６図は第５図のシーケンス設定回路
の一例を示す回路図、第７図は第４図の放電灯の始動時
における動作を示すタイミング図、第８図は従来の放電
灯点灯装置の回路構成図、第９図は他の従来例を示す回
路構成図である。 １・・・・・・直流電源 ２・・・・・・インバータ回路 ３・・・・・・放電灯 ４・・・・・・インダクタンス素子 ６・・・・・・定電流回路 ８・・・・・・トランス １０・・・・・・直流安定化回路 １１・・・・・・電流制御回路 １３・・・・・・シーケンス設定回路 出願人　　スタンレー電気株式会社 ０ワ 、１ と

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源と、その出力直流を放電灯点灯用の交流
   に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に流
   れる直流電流を定電流制御する定電流回路を備えたこと
   を特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）直流電源と、その出力直流を安定化する直流安定
   化回路と、この直流安定化回路の出力を放電灯点灯用の
   交流に変換するインバータ回路と、前記直流安定化回路
   からインバータ回路に流れる電流を定電流制御する電流
   制御回路と、そのインバータ回路に流れる定電流を放電
   灯の始動時に光束の変化に応じて設定するシーケンス設
   定回路を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。