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JP3210690B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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Publication number
JP3210690B2
JP3210690B2 JP18506191A JP18506191A JP3210690B2 JP 3210690 B2 JP3210690 B2 JP 3210690B2 JP 18506191 A JP18506191 A JP 18506191A JP 18506191 A JP18506191 A JP 18506191A JP 3210690 B2 JP3210690 B2 JP 3210690B2
Authority
JP
Japan
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discharge lamp
voltage
pulse
pressure discharge
inverter
Prior art date
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Application number
JP18506191A
Other languages
English (en)
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JPH0529087A (ja
Inventor
浩史 野呂
務 塩見
正二郎 木戸
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Publication of JPH0529087A publication Critical patent/JPH0529087A/ja
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータで直流電源
の電圧を矩形波電圧に変換し、この矩形波電圧にイグナ
イタで高圧パルスを重畳して高圧放電灯に印加する放電
灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置の
一般的な構成を図5に示す。この放電灯点灯装置では、
ハーフブリッジ構成あるいはフルブリッジ構成のインバ
ータからなる安定器Aを用いて矩形波電圧を発生させ、
この矩形波電圧を高圧放電灯Laに印加し、さらに上記
安定器Aの出力を電源として動作するイグナイタ2で高
圧パルスを発生させ、この高圧パルスを安定器Aの出力
に重畳してバイパスコンデンサC1 を介して高圧放電灯
Laに印加する。そして、イグナイタ2から印加される
高圧パルスにより高圧放電灯Laを始動し、安定器Aに
よる矩形波電圧により高圧放電灯Laの点灯を維持す
る。なお、安定器Aは交流電源eを整流する整流回路あ
るいは整流平滑回路を備えている。
【0003】ところで、上記放電灯点灯装置において、
インバータとして矩形波出力を発生するものを用いてあ
る理由は、インバータが正弦波出力を発生するものであ
ると、スイッチS1 のオン時点のばらつきなどにより高
圧パルスの発生時点にばらつきがあると、図10(a)
の負極側に示すように高圧パルスのピーク値が大きく変
動し、これに伴ってランプ電流も大きく変動する。この
ため、パルスの発生のためにタイミングを制御する回路
を必要とする。
【0004】しかし、矩形波出力を発生するインバータ
の場合には、電圧が一定である期間が長いため、正弦波
のように瞬時的に電圧が変動するもののように、高圧パ
ルスの発生時点のばらつきが差ほどに問題とならない。
このため、この種のイグナイタ2を用いる放電灯点灯装
置の場合には、インバータは矩形波出力を生じるもので
あることが好ましいのである。
【0005】この種の放電灯点灯装置におけるイグナイ
タ2の具体構成を図6に示す。このイグナイタ2では、
例えば安定器としてのインバータ(整流あるいは整流平
滑回路を含む)1から数10Hzの矩形波電圧が印加さ
れ、この電圧でコンデンサC 2 が抵抗R1 を介して充電
される。そして、トライアック等のスイッチ(外部から
トリガ信号が与えられると、オンするスイッチ)S1
オンすると、2次巻線n2 が高圧放電灯Laに直列に接
続されたパルストランスPT1 の1次巻線n1を介し
て、コンデンサC2 の充電電荷が放電される。この際
に、パルストランスPT1 の1次巻線n1 に流れる電流
により、2次巻線n2 に高圧パルス電圧が誘起され、こ
の高圧パルス電圧がバイパスコンデンサC1 を介して高
圧放電灯Laに印加され、高圧放電灯Laが始動され
る。
【0006】ここで、パルストランスPT1 の2次巻線
2 には図7(a)に示す波形の高圧パルスが発生す
る。そして、従来では図7(b)に示すように上記高圧
パルスの内でピーク値が最大となるパルスの極性と、イ
ンバータの矩形波出力の極性とを一致させることによ
り、高圧パルスのピーク値を底上げしていた。この種の
イグナイタ2により高圧放電灯Laを始動させる(つま
りはグロー放電からアーク放電に移行させる)場合、一
般的に次の2通りの方法が考えられる。
【0007】第1の方法としては、パルス幅の狭い(例
えば、数10ns)パルスを数100Hz以上のサイク
ルで発生させ、高圧放電灯Laをグロー放電からアーク
放電に移行させる方法がある。第2の方法としては、パ
ルス幅の広い(例えば、数μs)パルスを2〜3発発生
させ、高圧放電灯Laをグロー放電からアーク放電に移
行させる方法がある。
【0008】上記2つの方法における違いは、パルス1
個当たりのエネルギにあり、特にグロー放電後の押し込
み電流に大きな違いがある。ここで、上記第1の方法の
場合には、高速でスイッチングできる素子(例えばスパ
ークギャップ等)が必要であり、現在のところそのよう
な素子はコストが高く、かつスイッチング精度を上げる
のが難しく、またノイズを発生する等の理由から、第2
の方法が一般的によく用いられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧放電灯
Laに流れる電流は、図9(a)に示すように、インバ
ータの矩形波出力による電流と、イグナイタ2から高圧
パルスによる電流との2つの要素があり、これらを足し
合わせた同図(b)に示す電流が高圧放電灯Laに流れ
る。
【0010】そして、高圧パルスを高圧放電灯Laに印
加したときの高圧放電灯Laに流れるランプ電流は図8
に示すようになることが分かっている。つまり、図8
(b)に示すように、高圧放電灯Laがアーク放電を開
始した直後に、高圧放電灯Laの高圧側から低圧側に流
れる電流は少なく、その次に逆方向に流れる電流の方が
多くなる(図中ピークAよりもピークBの絶対値の方が
大きくなる)。なお、上述のように電流が振動するの
は、高圧放電灯Laに直列に接続されたパルストランス
PT1 の2次巻線n2 とバイパスコンデンサC1 からな
るLC回路による。
【0011】ここで、図8(a)における高圧放電灯L
aが放電を開始するまではランプ電流は流れない(同図
のイで示す期間)。そして、高圧放電灯Laの放電が開
始すると、正のサイクルの残り期間(図8のロで示す期
間)にランプ電流が流れる。言い換えれば、図8のロで
示す期間にしかランプ電流が流れない。これに対して、
その次の負のサイクルに流れる電流は図8のニで示す全
ての期間に電流が流れる。従って、たとえ高圧放電灯L
aの放電開始時点が早くなったとしても、電流のピーク
値はBの方がAよりも高くなるのである。
【0012】従って、図6に示す従来のイグナイタ2で
は、高圧放電灯Laに流れる電流のピーク値が低くな
り、高圧放電灯Laをグロー放電からアーク放電へ移行
させるには不十分な押し込み電流しか流すことができな
い。そこで、上記ランプ電流の図8(b)のAで示すピ
ーク電流を上げて押し込み電流を増やすことが考えられ
る。この場合には、図6のバイパスコンデンサC1 の容
量を大きくしたり、パルストランスPT1 の1次巻線n
1 にかかる電圧を高くしたりして、エネルギを増大させ
ればよい。しかし、このようにした場合には、イグナイ
タ2が大型になってしまう問題があった。しかも、高圧
パルス電圧のピーク値は、例えば高圧放電灯Laのソケ
ットの構造、耐圧、高圧線の耐圧等の問題から無闇に高
くするという訳には行かず、自ずと制限がある。本発明
は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目的とす
るところは、適度に押し込み電流を増加させることがで
きる放電灯点灯装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、直流電源の電圧を矩形波電圧に変換す
るインバータと、このインバータの出力に高圧パルスを
重畳して高圧放電灯に印加するイグナイタとを備え、上
記イグナイタが最大ピーク値を有するパルスの極性をイ
ンバータの矩形波出力と逆極性となるように高圧パルス
を発生するようにしてある。
【0014】
【作用】本発明は、上述のように構成することにより、
実際に高圧放電灯に流れるランプ電流を、本来イグナイ
タの備える能力を有効に発揮させるまで増加させ、これ
により押し込み電流を増加し、高圧放電灯をスムーズに
始動させるようにしたものである。
【0015】
【実施例】
(実施例1)図1及び図2に本発明の一実施例を示す。
本実施例では、図1に示すように、直流電圧を矩形波電
圧に変換するインバータ1としてハーフブリッジ構成の
ものを用いてある。このインバータ1は、直流電圧が印
加される電圧端子a,bの両端にスイッチS2 ,S3
コンデンサC3,C4 とを夫々直列に接続し、スイッチ
2 ,S3 の接続点及びコンデンサC3 ,C4 の接続点
の間に、限流インダクタンス素子L1 を介して高圧放電
灯Laを接続してある。なお、スイッチS2 ,S3 には
夫々ダイオードD1 ,D2 が並列に接続され、スイッチ
2 ,S3 は交互にオン,オフし、c−d間に矩形波電
圧を印加する。
【0016】そして、イグナイタ2は、図6で説明した
従来例と同じ構成となっている。具体的には、限流イン
ダクタンス素子L1 と高圧放電灯Laとの間にパルスト
ランスPT1 の2次巻線n2 を挿入し、この2次巻線n
2 と高圧放電灯Laとの直列回路の両端にコンデンサC
2 と抵抗R1 の直列回路を接続し、コンデンサC2の両
端にスイッチS1 を介してパルストランスPT1 の1次
巻線n1 を接続してある。そして、バイパスコンデンサ
1 は2次巻線n2 と高圧放電灯Laとの直列回路の両
端に接続してある。但し、本実施例では、図6の従来例
では逆極性となるように巻装していたパルストランスP
1 の1次巻線n1 ,n2 を、同極性に巻装してある点
が異なる。
【0017】いま、始動時に例えばスイッチS2 がオン
しているとすると、このとき電源端子a→スイッチS2
→インダクタンス素子L1 →コンデンサC2 →抵抗R1
→コンデンサC4 →電源端子bの経路と、コンデンサC
3 に充電された電荷を電源として、コンデンサC3 →ス
イッチS2 →インダクタンス素子L1 →コンデンサC 2
→抵抗R1 →コンデンサC3 の経路とで、コンデンサC
2 を充電する電流が流れ、この電流が流れているときに
スイッチS1 がオンしたとすると、コンデンサC2 の充
電電荷でパルストランスPT1 の1次巻線n1 に電流が
流れ、2次巻線n2 に巻始め(黒丸)方向を正とする高
圧パルスが誘起される。この高圧パルスによりコンデン
サC1 を介して高圧放電灯Laには、インバータ2の矩
形波出力とは逆方向の電圧が印加される。つまり、図2
(a)に示すように、イグナイタ2の最大ピーク値を有
するパルスの極性がインバータ1の矩形波出力の極性と
逆になる。
【0018】そして、この高圧パルスによりコンデンサ
1 が充電され、今度はコンデンサC1 の充電電荷を電
源としてコンデンサC1 →2次巻線n2 →高圧放電灯L
a→コンデンサC1 の経路で、図8のところで説明した
ピークを生じるB点のランプ電流が流れる。このときの
ランプ電流の方向は、インバータ1の矩形波出力により
流れるランプ電流と流れる方向が一致している。このた
め、このときランプ電流は多くなり、つまりは押し込み
電流を多くすることができる。従って、高圧放電灯La
を速やかにグロー放電からアーク放電に移行させて始動
させることができ、始動性が向上する。しかも、このよ
うに1つの高圧パルスにおいて押し込み電流を増加させ
る効果が得られると、複数の高圧パルスとして見れば、
さらに押し込み電流を増加する効果は顕著となる。
【0019】以降、上記コンデンサC1 及び2次巻線n
2 によるLC回路により振動電流が流れるが、この振動
電流の振幅は減衰するので、殆ど高圧放電灯Laの始動
に影響は与えない。なお、上述の場合にはスイッチS2
がオンした場合について説明したが、スイッチS3 がオ
ンした場合は、図2の矩形波電圧が負極性である部分に
示すように、極性が逆となるだけで、上述の場合と同様
にしてインバータ1の矩形波出力により流れるランプ電
流と、イグナイタ2により流れる最大のランプ電流との
極性が一致し、押し込み電流を増加させることができ
る。
【0020】ところで、瞬時再始動時における高圧パル
スの電圧は十数kVであり、矩形波電圧は高圧パルスの
数%程度であるので、矩形波電圧の正負は無視できるほ
ど小さく、瞬時再始動性に何等問題はない。この点をさ
らに詳述すると、一般に、メタルハライドランプ等の高
圧放電灯では、瞬時再始動時のランプ電圧は百数十Vで
あり、点灯維持するにはその倍程度の電圧(約300
V)が必要とされる。この状態で、高圧パルスのピーク
電圧が15kVであるとし、イグナイタ2の最大ピーク
値を有するパルスが現れる極性がインバータ1の矩形波
出力の極性と逆でないとしても、高圧放電灯に印加され
るランプ電圧は14.7kV(15kV−300V)
で、逆である場合には15.3kV(15kV+300
V)であり、矩形波電圧の正負に関係なく高圧放電灯に
印加されるランプ電圧に大差なく、矩形波電圧の正負は
無視して差支えない。
【0021】なお、上記実施例の場合にはインバータ1
がハーフブリッジ構成の場合について説明したが、図1
におけるe−e’線から右の部分を、図3に示すように
夫々ダイオードD3 ,D4 が並列に接続されたスイッチ
4 ,S5 の直列回路としても、つまりはフルブリッジ
構成としても、上記図1の場合と同様の効果を得ること
ができる。なお、このフルブリッジ構成のインバータ1
の場合には、スイッチS2 ,S5 とスイッチS3 ,S4
とを夫々組として交互にオン,オフして、c−d間に矩
形波電圧を発生する。
【0022】(実施例2)図4に本発明の他の実施例を
示す。本実施例の場合にはコンデンサC2 の充電電荷に
より高圧パルスを発生するパルストランスPT1 及びス
イッチS1 に加えて、コンデンサC2 の充電電荷により
高圧パルスを発生するパルストランスPT 1 ’及びスイ
ッチS1 ’を設けたものである。
【0023】本実施例の動作は2つのパルストランスP
1 ,PT1 ’の2次巻線n1 ,n 1 ’の夫々に誘起さ
れる高圧パルスを加算した電圧が、バイパスコンデンサ
1 を介して高圧放電灯Laに印加されるだけで、実質
的には上記実施例1の場合と同様の動作で、押し込み電
流を増加させて、始動性を向上することができる。な
お、本実施例の場合には、パルストランスPT1 ,PT
1 ’とパルストランスを2分割することになるので、1
個当たりのパルストランスの耐圧を実施例1の場合に半
分にすることができ、絶縁性の問題を解消しやすい利点
がある。
【0024】
【発明の効果】本発明は上述のように、直流電源の電圧
を矩形波電圧に変換するインバータと、このインバータ
の出力に高圧パルスを重畳して高圧放電灯に印加するイ
グナイタとを備え、上記イグナイタが最大ピーク値を有
するパルスの極性をインバータの矩形波出力と逆極性と
なるように高圧パルスを発生しているので、実際に高圧
放電灯に流れるランプ電流を、本来イグナイタの備える
能力を有効に発揮させるまで増加させることができ、押
し込み電流を増加して、高圧放電灯をスムーズに始動さ
せることができ、しかも本来イグナイタの備える能力を
有効利用するので、イグナイタが大型化したり、無闇に
高圧パルスのピーク電圧が高くなるという心配もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】同上の動作を示す説明図である。
【図3】インバータをフルブリッジ構成にする場合の要
部回路図である。
【図4】他の実施例のイグナイタを示す回路図である。
【図5】従来例の概略的な回路図である。
【図6】同上のイグナイタの具体構成を示す回路図であ
る。
【図7】同上の動作説明図である。
【図8】同上において押し込み電流が不足する理由の説
明図である。
【図9】同上の実際に高圧放電灯に流れるランプ電流の
説明図である。
【図10】同上のインバータとして矩形波出力を発生す
るものを用いる理由の説明図である。
【符号の説明】
1 インバータ 2 イグナイタ La 高圧放電灯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−283394(JP,A) 特開 昭62−26792(JP,A) 特表 平6−500887(JP,A) 特表 平6−500888(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24 - 41/298

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源の電圧を矩形波電圧に変換する
    インバータと、このインバータの出力に高圧パルスを重
    畳して高圧放電灯に印加するイグナイタとを備え、上記
    イグナイタが最大ピーク値を有するパルスの極性をイン
    バータの矩形波出力と逆極性となるように高圧パルスを
    発生して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。
JP18506191A 1991-07-25 1991-07-25 放電灯点灯装置 Expired - Lifetime JP3210690B2 (ja)

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