JPS63313497A - スイッチング回路配置 - 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】 本発明は、少な（とも１つの高圧放電灯の安定放電の点
弧及び作動のためのスイッチング回路配置であって、コ
ンデンサ及びスイッチング素子を含む枝路を介して互に
結合される少なくとも２つの放電灯接続点を設けられ、
コンデンサも充電電源に接続されるスイッチング回路配
置に関する。

この種のスイッチング回路配置はヨーロッパ特許第１１
１９５６号明細書に記載されている。これにおいてはト
ランジスタが、コンデンサ及び接続された放電灯間のス
イッチング素子として設けられている。この既知のスイ
ッチング回路配置ではトランジスタを適切に制御して整
流された電源電圧がゼロになる毎にコンデンサから電流
が供給されるようにしている。これは放電灯のガス充填
の残留電離の維持、従って電源電圧の増大時における放
電の再点弧には好適である。

かかる再点弧の好適特性のため高圧放電灯の迅速な起動
が得られる。本明細書において用語“起動”は点弧時に
おける最初の降伏と、安定放電状態との間における放電
灯の動作を意味する。コンデンサ及び放電灯間の電気接
続にスイッチング素子を設けた場合、コンデンサからの
電流供給を時間につき制限でき、これはスイッチング回
路配置における放散損に対し有利である。

高圧放電灯の点弧及び再点弧に当り次の段階を認識する
ことができる。

（ａ）　　放電灯は非点弧状態にあり、放電灯の両端間
の電圧が電源電圧に等しくなる。

（ｂ）　　点弧パルスに起因して放電灯において降伏が
起り、放電灯の両端間の電圧が急激に減少して数十ボル
トになる。

（ｃ）　　放電灯が起動し、放電灯の両端間の電圧が急
激な減少後、放電灯の安定放電に対応する値へ増大し、
電源から電流が供給される。

段階（ｃ）においては異なる形式の放電灯に対しては、
放電灯の両端間の電圧が安定放電に対応する値より遥に
大きい値まで迅速に増大し、次いで安定放電の値へ徐々
に減少するという現象が起る。

この現象は特に、小電力高圧ナトリウム放電灯及び高圧
ハロゲン化金属放電灯において起る。

安定放電において１００ｖの公称電圧を有する放電灯に
ついては放電灯の両端間の電圧は降伏の直後には５００
■に増大し得る。放電灯の両端間の電圧の急激な増大に
起因して、放電を維持する電流を放電灯に供給する何等
かの手段を講じないと放電が消弧してしまう。

一般に放電灯は誘導特性を有する安定器と共に作動させ
る。かかる状態では降伏直後の電源による電流供給は比
較的緩慢に行われる。従って電源による電流の継続は高
圧放電灯の点弧及び起動の臨界点となる。

例えば、室内照明又は自動車の照明用に高圧放電灯を使
用した場合には、迅速な起動だけでなく、高温の再点弧
も要求される。放電灯の高温再点弧は電源の遮断による
消弧後の短時間における放電灯の点弧であり、一方、放
電灯のガス状充填材には残留電離はほぼ存在しない。放
電灯のガス状充填材が依然として比較的高い温度従って
比較的高い圧力を有することに起因してつまり対応して
、点弧電圧が高くなる。従って実際上数キロｖ〜数十手
口Ｖの点弧パルスを必要とすることが証明されている。

前記用途に対する高圧放電灯の他の使用形態においては
点弧に際し放電灯が直ちに光を放出することが所望され
る。これを達成するための手段は常温において少なくと
も６．７　ｋＰａの圧力を有する放電灯キセノンの充填
を添加することである。これによって点弧電圧も増大す
る。更にこれにより放電灯の両端間の電圧が急激に増大
するレベルへ降伏の直後に到達する。

最初の降伏直後の電流の供給は、極めて高い点弧及び再
点弧電圧を有するかかる放電灯の点弧に対し重要事項で
あることが見出されており、これを達成するためには放
電灯の降伏及びコンデンサと直列のスイッチング素子の
スイッチングの間の遅延を最小にする必要がある。しか
しスイッチング素子として使用される半導体素子は一般
に比較的緩慢にスイッチング動作を行うか、又は高速ス
イッチング形式のものは極めて高価である。スイッチン
グトランジスタを使用することの付加的な欠点は制御回
路を必要とすることであり、制御回路自体も遅延作用を
行う。

本発明の目的は、スイッチング素子を使用する一方、放
電灯における降伏後極めて迅速にコンデンサから簡単な
態様において電流を供給できるスイッチング回路配置を
提供するにある。かかる目的を達成するため本発明のス
イッチング回路配置はスイッチング素子をガス充填降伏
素子としたことを特徴とする。

かかるスイッチング回路配置は制御回路が余計なものと
なり、更に、電流の極めて迅速な供給を行うことができ
るという利点を有する。更に、かかる降伏素子は良好な
高電圧耐性を示す。

低い公称電力を有する高圧放電灯は一般に普通の給電幹
線に対し増大した周波数で作動させる。

かかる放電灯に対しては非正弦電圧を有する給電もしば
しば使用される。かかる状態では、再点弧を好適ならし
める手段は一般に必要ない。従って、降伏素子の降伏電
圧を適切に高く選定して、点弧パルスの発生時にのみ降
伏が起るようにすることができる。これは、コンデンサ
の大きさの選定に当り放電灯の点弧及び起動動作のみ重
要事項となるという利点を有する。

降伏素子の導通状態においてコンデンサの放電を十分長
い時間にわたり存在させるためには、コンデンサと直列
にインピーダンス、例えば、抵抗及び／又は誘導コイル
を接続する有利である。特に、このインピーダンスを適
切に構成配置してコンデンサの放電電流のみこのインピ
ーダンスｌｉＥれ、充電電源から導出される充電電流が
前記インピーダンスを流れないようにすると好適である
。

充電電源は給電電源で構成することができる。

コンデンサの両端間の電圧を増大するためには電圧増大
回路網、例えば、ダイオード及びコンデンサの縦続回路
をコンデンサ及び給電電源の間に配置できる。また給電
電源を電圧増大コンバータとすることもできる。また別
個の充電電源を使用することもできる。またこれ等を組
合せて使用することもできる。

以下図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図においてＡ及びＢは直流電源を接続するための接
続点を示し、Ｃ及びＤは放電灯２を接続する放電灯接続
点を示す。放電灯接続点Ｃはコンデンサ８を介して接続
点Ｂに接続する。放電灯接続点りはスイッチＳ１及びダ
イオード９の並列回路を介して接続点Ａに結合する。接
続点Ｂはダイオード１０を介してダイオード９に接続し
、かつスイッチＳ２を介してスイッチＳ１に接続する。

放電灯接続端子りと、ダイオード９及びダイオード１０
の共通接続点１２との間に起動器３及び安定化コイル１
の直列回路を配設する。コンデンサ４を以って構成した
コンデンサと、降伏素子５と、インピーダンス７を含む
枝路を、放電灯２及び起動器３に並列に接続する。コン
デンサ４及び降伏素子５の共通接続点を抵抗６を介して
接続点Ａに接続する。

スイッチＳ１及びＳ２は制御回路１１を介して制御する
。

図示のスイッチング回路配置は転流順方向コンバータで
ある。

具体例においては放電灯は３００Ｋにおいて５バールキ
セノンを添加され、かつ９０Ｖの放電灯電圧において３
５Ｗの公称電力を有する高圧ハロゲン化金属放電灯とし
た。この放電灯により放射された光は約２５００　Ｋの
色温度及び８０以上の演色指数Ｒ１を有した。スイッチ
ング回路配置は３００　Ｖの直流電源に接続した。スイ
ッチＳ１及びＳ２はＭＯＳＦＥＴの形態とし、作動に当
り２５　ｋＨｚの周波数で交互に切換えた。転流は具体
例では１００　Ｈｚの周波数で行われた。コンデンサ８
は４７μＦの値を有し、安定化コイル１は１７ｄの値と
した。コンデンサ４は１０ｎＦの値を有し、抵抗６は４
０　ｋΩとした。降伏素子は３５０■の降伏電圧を有す
るガス充填降伏カートリッジとした。インピーダンス７
は１０Ωの抵抗で構成した。

既知の形態の起動器３は１５　ｋＶの点弧パルスを発生
するよう適切に構成配置した０発生した点弧パルスは放
電灯２と、インピーダンス７、降伏素子５及びコンデン
サ４の直列回路とに供給された。

点弧パルスの発生時に降伏素子５が降伏し、導通状態へ
移行する。

放電灯の起動に際してはスイッチＳ１だけが高い周波数
で切換えられ、転流は起らない０点弧に好適ならしめる
ためコンデンサ８は起動に当り図示しないスイッチによ
り短絡するようにできる。

他の具体例では放電灯として、３００Ｋにおいて１０バ
ールの圧力でＸ、を添加した３５Ｗ高圧ハロゲン化金属
放電灯を使用した。この場合抵抗６は接続端子Ａには接
続せず、別の１００ｖ電源に接続した。抵抗６の値は１
５０にΩに増大した。この場合コンデンサ４の値は１５
０　ｎＦとした。インピーダンス７は１５０Ωの抵抗及
び１＋ｍＨのコイルの直列回路で構成した。降伏素子５
の降伏電圧は１２００　Ｖとした。

第２図には５バールキセノンを添加され３５Ｗの公称電
力を有する具体的な放電灯における電圧及び電流の変化
を示す、縦軸には放電灯の端子電圧をｖ単位で示しかつ
放電灯を流れる電流をｍＡ単位で示し、横軸には時間を
μ秒で示す。曲線Ｉは放電灯の端子電圧を示し、曲線■
は放電灯を流れる電流を示し、曲線■はコンバータによ
って供給される電流部分を示し、曲線■はコンデンサ４
によって供給される電流部分を示す。Ｐにおける電圧パ
ルスは点弧パルスであり、これはこの場合１５ｋＶにな
る。放電灯における降伏はＱにおいて起り、然る後電圧
はＲにおける数十ボルトへ急激に減少し、次いで電圧は
迅速に増大し、成る時間後緩慢に減少する。具体例では
約１秒後に公称電圧に到達した。一層小さい値の安定化
コイルを使用することにより、コンバータによって供給
される電流部分を曲線■に沿って一層迅速に増大できる
。従って電流の供給を一層迅速に行うことができる。

しかし、放電灯を流れる電流の脈動も増大し、その結果
音響的共振に起因する不安定が起る恐れがあるという難
点がある。

第３図は本発明によるスイッチング回路配置の変形例を
示し、第１図におけると同じ要素は同じ番号で示す。本
例ではフライバックコンバータが使用され、これは３０
０Ｋにおいて６バールの圧力におけるキセノンを有する
３５Ｗ高圧ハロゲン化金属放電灯を作動させるのに好適
である。変成器１０２゜スイッチ５１００、制御回路１
０１、ダイオード１０３及びコンデンサ１０４を以って
構成したコンバータは接続点Ａ及びＢに接続すべき１２
Ｖ蓄電池を介して給電するのが好適である。起動器３と
直列のコイル１はコンバータ及び放電灯接続点りの間に
配置する。コイル１及び起動器３の間にダイオード１１
０を配置する。コンバータはコンデンサ１０４の両端間
に約１８５ｖの最大電圧を発生する。更にスイッチング
装置にはコンデンサ４を充電するための１５００Ｖの充
電電源を接続する接続ピンＥ及びＦを設ける。降伏素子
５は１６００Ｖの降伏電圧を有する。

上記回路配置における降伏電圧の付加的利点は、コイル
１に流れる全電流が放電灯に使用され、かつ所定の状態
のもとでコンデンサ４を充電するよう作動しないことで
ある。

上記実施例では起動器は、点弧パルスが変成器を介して
放電灯と直列に発生するよう構成される。

しかし本発明はかかる起動器の使用に限定されるもので
はない。本発明のスイッチング回路配置では、点弧パル
スが放電灯に並列に発生すること及び／又はアンテナを
介し放電灯の放電容器に供給されることの可能な起動器
も使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路図、 第２図はその作動説明図、 第３図は本発明の変形例の回路図である。 １・・・安定化コイル　　　２・・・放電灯３・・・起
動器　　　　　　５・・・降伏素子７・・・インピーダ
ンス　　１１・・・制御回路１０１・・・制御回路 特許出願人　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン Ｒ６，１ Ｆ２Ｏ，３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも１つの高圧放電灯の安定放電の点弧及び
   作動のためのスイッチング回路配置であって、コンデン
   サ及びスイッチング素子を含む枝路を介して互に結合さ
   れる少なくとも２つの放電灯接続点を設けられ、コンデ
   ンサも充電電源に接続されるスイッチング回路配置にお
   いて、スイッチング素子をガス充填降伏素子としたこと
   を特徴とするスイッチング回路配置。