JPS61260597A - 定電力放電灯点灯装置 - 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】 〔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、位相制御す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
ｌには、ランプ電流を制御するための双方向性スイッチ
ング素子（以下トライア、りと称する）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放電
灯４との直列回路が接続されており、トライアック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ｌａ、ｌ
ｂ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、前記トライアック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ｌの一方の端子１ａと
、主チヨークコイル３と放電灯４との接続点に接続され
ている。

８はインピーダンス電圧検出回路で、前記トライアック
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ｔｉａｉの一方の端子１ａと、主チヨークコイル３と
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、前記インピーダンス電圧検出回路８からの電
圧検出信号を受け、放電灯始動時は前記インピーダンス
電圧に応動して前記トライアック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、トライアック２の導通位相
角を設定して、トライアック駆動用のパルスをトライア
ック２のゲート端子に向けて送出するものであり、電源
ｌの一方の端子１ａとトライアック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に人力されており、半サ
イクル毎に位相角の制御されたトライアック駆動用のゲ
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、トライアック２と主チヨークコイル３間の電圧に応
動して、トライアック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ック駆動パルスを出力し
、トライアック２を設定された位相角で導通させる。

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った場合、すなわ
ち上記インピーダンス電圧が一定値以下になった場合は
、電源電圧に応動して、トライアック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っている。

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放電灯、例えば大容゛世のメタルハ
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ｌＯ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、トライアック２
が非導通になった瞬間には、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
り掻めて大に設定されているので、約１５００　ＸσＶ
の電圧がトライブック２の両端子間に印加されるため、
トライアックとして耐圧が３０００　Ｖ程度のものを選
定する必要がある。

−ＩＩに耐圧３０００　Ｖのトライアックは定格電流が
１００〜５００Ａ程度に設定されており、トライブック
自体が非常に高価なものになる。ところが、一般の放電
灯におけるランプ電流は、せいぜいＩＯＡ程度であるか
ら、耐圧３０００　Ｖで定格電流１００〜５００　Ａの
トライチックを用いた場合は、定格電流のｌ／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、トライアック導通位相角制御装置を構成している
インピーダンス電圧検出回路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２００■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、２００　Ｖ電源用のものと互換性がな
くなっ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、低圧用のトライチックや
、低圧用のトライアッ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インピーダンス電圧
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
次巻線に放電灯と３つの巻線を磁気的に結合して構成し
たチョ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巻線にはトライアック
を接続し、該トライアックの導通位相角を、位相角制御
回路に入力される電源電圧及び前記安定器の第３ｔ！−
線のインピーダンス電圧に応じて変化させ、前記放電灯
に一定の電力を供給するように構成し、トライアック及
び該トライアックの導通位相角制御回路を高圧放電灯回
路から電気的に絶縁分離し、低圧用のトライアックや低
圧用の導通位相角制御回路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ッ
ク構成図である。図において、１１は商用交流電源（例
えば２００　Ｖ　）で、該電ｉｉｕの両端子１１ａ、１
１ｂ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、１４ｂ間には、３つの磁気的に結合された巻
線を有するチョ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放電灯１９の
直列回路が接続されている。安定器１５の第２巻ｉ％？
１１７の両端にはトライアック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２
１、及びインピーダンス電圧検出回路２２が接続されて
おり、該第３巻線１８の一端は同しく電源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１１　ａ　、　１１　ｂ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、インピーダン
ス電圧検出回路２２及び電源電圧検出回路２３からの検
出信号を受けて、トライアック２０の導通位相角を設定
して、トライアック２ｏ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ック駆動用
のゲートパルスを発生するように構成されている。

チョークコイル形安定器１５は、第４図＾及びそのｘ−
ｘ　’線に沿った断面図である第４図■）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
にはギャップ３２が形成されている。第１巻締１６は中
央脚３１ａのギャップ３２部分を囲むように中央脚３１
ａの中央部から下部に亘って配置されており、第２巻線
１７は第１巻線と離間して、その上方において中央脚３
１ａ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はチョークコイル形安定器１５の第３巻線１
８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。インピーダンス電圧検出回路２２は、ランプ電流
が流れることによって安定器１５の第１巻線１６に発生
するインピーダンス電圧を、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、インピーダンス電
圧とじて検出する。

一方、電源電圧検出回路２３は、電源電圧を検出して、
その検出信号と、前記インピーダンス電圧検出回路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２４においては、第１
図に示した従来のものと同様に、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に発生するインピーダンス電圧に応動して、
トライアック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
クル毎にゲートに駆動パルスを出力し、トライアック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った場合、すなわち上記イ
ンピーダンス電圧が一定値以下になった場合は、電源電
圧に応動して、トライアック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ッ
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ック
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。したがって、トライアック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、放電灯に対
して一定電力が供給される。

本実施例は、そのブロッ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１８、及びこれら
の巻線に接続されているトライチック２０の閉回路、ラ
ンプ電流零クロス検出回路２１　インピーダンス電圧検
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ョーク
コイル形安定器１５の第１巻線１６間に発生するインピ
ーダンス電圧を降圧して第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
ッ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１７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１
７の巻数比を選定すれば、トライア、り２０の耐圧も４
００■程度に低くすることができ１、低耐圧、大電流の
安価なトライアッ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ック２を流れている。し
たが弓で、一旦トライアノク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、放電灯４は不点灯
状態になってしまう。

これに対し、第３図に示す本実施例においては、トライ
アック２０がオフになりトライチック回路が開放状態に
なり、安定器１５の第２Ｓ線１７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、トライアック２０をａｉｌさせることによっ
て、第１巻線１６のインピーダンスを低減させ、定格ラ
ンプ電流の残りの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、たとえトライアックが故障してトライアック回
路がオフになっても、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％調光を行っ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。したがって、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、トライアック２０の導通位相角は、電源
電圧やインピーダンス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ｍｌの４０％流れるように設定しておくと、トラ
イアック２０の動作が一時的に不安定になっても、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１
８から、トライアック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°の全域に亘って位相制御を行う
ことができ、チョークコイル形安定器や、トライアック
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
、放電灯に定電力を供給するための電流制御用のトライ
アックや、該トライアッ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ッ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、安価で信軌性の高い定電力放
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
ロック回路図、第２図は、同じ〈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ック回路図、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ッ
ク回路図、第４図＾は、第３図に示した装置に適用する
チョークコイル形安定器の平面図、第４図ｔＢｌは、第
４図へのＸ−Ｘ′線に沿った断面図である。 図において、１１は電源、１２は絶縁形昇圧トランス、
１５はチョ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、１９は放電灯、２ｏとト
ライアック、２１はランプ電流零クロス検出回路、２２
はインピーダンス電圧検出回路、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
はギャップを示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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ョ
   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
   を制御して放電灯に供給される電力を制御する双方向性
   スイッチング素子と、該スイッチング素子の導通位相角
   を、電源電圧及び前記安定器の第１巻線のインピーダン
   ス電圧を降圧した第３巻線のインピーダンス電圧に応じ
   て制御する手段とを備え、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. （２）前記導通位相角制御手段は、前記安定器の第３巻
   線に接続されたランプ電流の零クロス時点を検出する零
   クロス検出回路を備えている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. （３）前記安定器の第２巻線と第３巻線の一端は電源の
   一端に共通に接続され、前記導通位相角制御手段は前記
   安定器の第３巻線に接続されたインピーダンス電圧検出
   回路と、電源に接続された電源電圧検出回路とを備え、
   両検出回路の検出信号に基づき前記双方向性スイッチン
   グ素子の導通位相角を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項記載の定電力放電
   灯点灯装置。
4. （４）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ッチ
   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項記載の定電力
   放電灯点灯装置。
5. （５）前記安定器の第２巻線に接続されている双方向性
   スイッ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、前記双方向性スイッ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、
   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項記載の定電力放電灯点灯装置。
6. （６）前記安定器の第１巻線を配置する鉄芯脚部分に空
   隙を設け、前記双方向性スイッチング素子の非導通時に
   、該第１巻線に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５項記
   載の定電力放電灯点灯装置。