JPS632298A - 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】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は、負荷変動に応じて負荷電力を制御することが
できる放電灯点灯装置に関する。すなわち、負荷電圧対
負荷電力の特性を所望の関係になるよう制御することが
できる放電灯点灯装置を提案するものである６本発明は
定電力インバータや放電灯の定電力安定器、さらには高
圧ナトリウムランプ用の定色温度点灯装置への応用が可
能である。

［従来の技術］ 第２図中の（ａ）曲線は、交流電源から誘導性リアクタ
ンスを介して給電される負荷抵抗の電力対電圧の典型的
特性を示す。

例えば、商用交流電源からチョークコイルを介して接続
される放電灯等がこのような特性を有する。

すなわち、負荷電圧ＶＲが高くなるに従って負荷電力Ｗ
Ｒは上昇して行くが、ある時点でピーりに達し、その後
は下降する傾向にある。

このような特性は、放電灯のように負荷電圧の値が個々
にバラついていたり、動作の過程で変化するような負荷
の場合には、負荷の入力電力が変動することになるので
、放電灯の発光光束や色特性等の変化が生じて好ましく
ない場合がある。

そこで、高圧ナトリウムランプのごとき放電灯を一定の
色温度で点灯しようとするときは。

電力対電圧特性を右下がりの領域で使うことも提案さて
いるが（特開昭５５−１２４９９１号）、この場合、負
荷電圧値が高くなるとランプが立消えを起しやすくなる
ので実用上問題となっていた。かかる問題を解決するた
めにランプの動作電圧がある程度高くなると、これを検
知して高圧パルスを発生させて立消えを防止する方法も
提案されているが（特開昭５６−９１３９９号）、高圧
パルス発生手段を必要とするので装置が複雑となり、高
圧パルスによる回路への悪影響も生ずるという欠点があ
った。

〔発明の目的］ 本発明は上述のような従来点灯回路にみられた欠点を除
去した新規な放電灯点灯装置を提供するものである。

［発明の構成及び作用コ 本発明を説明するにあたり、本発明の基礎となっている
放電灯点灯装置の特性について述べる。この装置の回路
構成を第４図に示す。

この回路は基本的にトランジスター石を用いた他励式イ
ンバータ回路である。図において、Ｅは直流電源、Ｌは
補助インダクタ、Ｃ工及びＣ２はキャパシタ、Ｄ工はダ
イオード、Ｌｍは主インダクタ、Ｑはトランジスタ、Ｒ
Ｌは負荷抵抗、ＳＧはトランジスタを駆動するための発
振器をそれぞれ示す。この回路において発振器ＳＧの発
振周波数は主インダクタＬｍ、キャパシタＣ１及びＣ２
，負荷抵抗ＲＬからなるＬＣＲ振動回路の固有振動数に
等しいか、それに近い値に設定される。このような条件
のもとに回路を動作させると、主インダクタＬｍ、キャ
パシタＣ２゜負荷抵抗ＲＬからなる経路に正弦波状の高
周波電流が発生し、負荷に電力が投入される。

この回路は、Ｅ級増幅器として知られ、変換効率が比較
的高いという利点を有する。この回路において、負荷電
力と負荷電圧の関係は基本的に第２図（ａ）曲線のよう
になり上に凸の曲線となる。

いま、負荷抵抗ＲＬが放電灯であるとすれば、放電灯に
とって適した動作電圧の範囲が存在し。

動作電圧がその範囲によりはずれると放電灯は適正な動
作をしなくなる。例えば、動作電圧が低すぎると入力が
入らないので所望の光学特性が得られず、また、動作電
圧が高すぎると光学特性が変化したり放電が不安定とな
り立消えを起したりする。負荷の変動要因は放電灯のバ
ラツキのほか放電灯の寿命中の特性変化等である。

これらの要因のため放電灯負荷は他の負荷に比較して負
荷変動範囲は大きい。

この変動範囲は放電灯の種類によっても異なるが、高圧
ナトリウムランプ等は特に負荷変動が大きいので、個々
のランプによって分光分布が異なり発光色がバラついて
不快な感じを与える場合がある。

本発明はかかる放電灯の点灯特性のバラツキを小さくす
る点灯装置を提供するものである。

すなわち、本発明を用いると負荷の電力対電圧特性を第
２図（ｂ）又は（ｃ）のように制御することができるの
で、負荷電圧のバラツキを補償するように負荷電力を制
御することが可能となり、これによりランプ間の光学特
性バラツキ又は寿命期間中の特性変化を小さくすること
ができる。

本発明に係る点灯装置の一例を第１図について説明する
。同図において、放電灯ＤＬを点灯するための主回路は
第４図と同様であり、トランジスタロー石と主インダク
タＬｍ、キャパシタＣ１及びＣ２、負荷放電灯りしで構
成される一石式高周波インバータである。ただし、イン
バータの動作のための直流電源を得るために商用交流電
源を整流する整流回路ＲＦＣと必要であれば平滑用キャ
パシタＣＯを備えるほかに、本発明の構成上の特徴とし
て、交流入力回路に３端子交流サイリスタＴＨを備える
ことである。

サイリスタＴＨは放電灯ＤＬの電圧若しくは電流の値に
応動して入力電流の位相角を制御するためのものである
。

第１図の例では主インダクタＬｍに２次巻線ｎを設け、
これに誘起される電圧を利用して最終的にサイリスタＴ
Ｈの点弧位相が制御される。

２′次巻線ｎの端子電圧は整流器ＲＥＣ，で整流されキ
ャパシタＣ３により平滑化された直流電圧となる。この
電圧はサイリスタ点弧回路Ｇに印加される。点弧回路Ｇ
は、この直流電圧値にサイリスタ点弧回路のためのパル
スを発生する。

この回路は負荷電圧が定格値のとき定格電力が投入され
るようにサイリスタＴＨの位相角が設定されている。い
ま、負荷の電圧が定格値よりも低くなった場合、負荷電
流が増大するので主インダクタＬｍの端子電圧が上昇す
る。

〜　　　この電圧上昇は主インダクタＬｍの２次巻ｉｎ
より取り出されるので、点弧回路Ｇの印加直流電圧も上
昇する。このため点弧回路Ｇの点弧パルスの数が増えて
サイリスタＴＨの位相格が大きくなり結果的に入力が上
昇する。逆の場合。

同様のプロセスにより入力が減少する。この度合の調節
は、整流器ＲＦＣ，からの直流出力の大きさを加減する
ための抵抗Ｒ１，Ｒ２の比を変えることによりなされる
。

すなわち、点弧回路Ｇに印加する直流電圧の大きさを変
えることによって負荷の電力対電圧特性の傾きを第２図
（ｂ）のようにすることができ、この場合は負荷電力が
一定となるが、第２図（ｃ）のように右下がりの電力特
性にすると、特開昭５５−１２４９９１号に示されるよ
うに、高演色高圧ナトリウムランプの色温度のバラツキ
を小さくすることができる。

図の例では負荷電流を検呂しているが、負荷電圧を検出
する方法を用いても同様の効果を得ることができる。

本発明のもう一つの特徴は、放電灯を高周波で動作させ
る点にある。放電灯の点灯周波数を例えば２０　Ｋ　Ｈ
ｚ以上の高い周波数で動作させると点灯波形（ランプ電
圧）は、第３図（ｂ）のように正弦波状になり商用商波
点灯時（第３図（ａ））に見られるような再点弧電圧の
ピークの存在が無くなる。このことはランプ電圧が高く
なってもランプの立消えが起りにくくなることを示して
いる。

また、高周波点灯とすることでインダクタやキャパシタ
等の回路部品が小形になるので点灯装置を小さくするこ
とができる。しかし、反面、高圧放電灯を点灯する場合
は、音響共鳴現象が生じることがある。この現象は１０
ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの範囲で顕著に［察されるが、１
００ＫＨｚ以上では特定の周波数でわずかに生じる程度
にまで減少し、２００　Ｋ　Ｈｚ以上では皆無になる。

従って、周波数を１００ＫＨｚ以上の点に選ぶことによ
ってこの問題は殆ど解決されるが、１００ＫＨｚ以上と
なると一般的な高周波インバータではトランジスタのス
イッチングロスが増加するので、インバータの電力変換
効率が低下することにより全体としてロスが増えて装置
はそれほど小形にならない。

しかしながら１本発明で使用するインバータは１００Ｋ
Ｈｚ以上の周波数でも変換効率を９１％以上と高くする
ことができ、装置を充分小さくすることができる。

「発明の効果口 以上説明したように、本発明は一石他励式のインバータ
の負荷電力制御を負荷電圧に応じて入力側に設けた３端
子サイリスタの導通角制御を行なうことにより達成する
ものであり、これを放電灯負荷に応用することにより定
電力の点灯装置を提供でき、又は放電灯の光学特性、特
に色特性のバラツキを従来の点灯装置よりも小さくする
ことができる。しかも回路の変換効率も条件を選べば高
くできること、及び電力用トランジスタが一石ですむこ
とから装置を小形。

軽量にすることができる。

加えるに、高周波点灯とすることによりランプの立消え
が起こりにくくなり、従来技術に見るような立消対策を
する必要が無くなった。

更に、点灯周波数を１００ＫＨｚ以上に選ぶことにより
音響共鳴現象を回避することができ、かつ電力変換効率
も高く維持できることから小形、高効率の放電灯点灯装
置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放電灯点灯装置の回路図、第２図
は第１図又は第４図の回路における電圧対電力特性曲線
図、第３図（ａ）、（ｂ）は周波数を電源電圧及びラン
プ電圧波形の関係図、第４図は第１図回路の基礎となっ
ている一石他励式インバータの回路図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源（ＰＳ）を位相制御するための３端子サ
   イリスタ（ＴＨ）を備え、その出力を整流して得られる
   直流電源から、補助インダクタ（Ｌ＿１）を介して第１
   のキャパシタ（Ｃ＿１）とトランジスタ（Ｑ）の並列回
   路が接続され、該並列回路の両端から主インダクタ（Ｌ
   ＿ｍ）と第２のキャパシタ（Ｃ＿２）の直列接続を介し
   て放電灯（ＤＬ）を負荷するインバータ回路において、
   負荷電圧若しくは負荷電流の大きさに対応する直流電圧
   を得る整流部分（ＲＥＣ＿２）と該直流電圧に対応する
   パルス列を発生するゲート回路（Ｇ）を備え、該ゲート
   回路（Ｇ）のパルス出力を前記サイリスタ（ＴＨ）のゲ
   ートに印加することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. （２）インバータの動作周波数が１００ＫＨｚ以上に選
   択されることを特徴とする特許請求範囲第１項に記載の
   放電灯点灯装置。