JP2000348884A

JP2000348884A - 電極高圧放電ランプを始動および作動する方法および回路装置

Info

Publication number: JP2000348884A
Application number: JP2000150001A
Authority: JP
Inventors: Michael Boenigk; ベーニックミヒャエル; Klaus Guenther; ギュンタークラウス
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2000-12-15
Also published as: DE19923237A1; EP1054579A3; US6323604B1; EP1054579A2; CA2308915A1

Abstract

(57)【要約】【課題】バラストインピーダンスをもち電極を備えた
放電ランプを迅速かつ簡単に始動させ、そのために僅か
な電子コンポーネントしか必要としないように構成す
る。【解決手段】高圧放電ランプの口金または口金ケーシ
ングに回路装置ＳＣＨが統合されている。この回路装置
は、始動回路と導通角制御回路ＰＳから成る電力低減回
路とを組み合わせている。ランプＬに対し並列に接続さ
れたコンデンサＣ２により、回路装置入力電圧よりも著
しく高いトランスファ電圧が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
始動装置と、ランプに対し直接的にまたは間接的に並列
に接続されたコンデンサ（トランスファコンデンサＣ
２）が設けられており、該コンデンサは動作中、バラス
トインピーダンス（Ｌ１）とともに共振回路を成すよう
に構成されている、バラストインピーダンス（Ｌ１）を
もつ電極高圧放電ランプを始動および作動する回路装置
および方法に関する。

【０００２】この場合、たとえば高圧放電ランプおよび
超高圧放電ランプを対象としており、それらのランプは
良好な発光効率ゆえに照明技術のあらゆる分野にますま
す広まってきている。これらのランプは、それらの特別
な特性に起因して始動ないしは点弧や駆動がたいていは
難しい。このことは殊に、比較的高いキセノン圧力をも
つナトリウム高圧放電ランプについてあてはまる。発光
効率が傑出していることから、これらのランプは道路照
明に殊に適している。これに伴いこのようなランプによ
って、発光効率が基本的に低い既存のシステムたとえば
水銀ランプなどがしばしば置き換えられる。また、この
ような問題が出されたときには（同じ光束で）電力低減
の問題も解決しなければならないが、これによってエネ
ルギーが節約されることになる。

【０００３】さらに本発明は、放電ランプを始動および
駆動するための方法にも関する。たとえば、高い希ガス
充填圧力（典型的には２ａｔｍキセノン）によるナトリ
ウム高圧放電ランプの駆動ならびに比較的高い電力のた
めのバラストインダクタにおける電力の低減を可能とす
る回路について説明するが（この装置はレトロフィット
（retrofit）技術またはプラグイン（plug-in）技術と
して知られている）、この場合、たとえばランプの始動
は著しく高い冷間圧力ゆえに非常に難しい。

【０００４】

【従来の技術】（たとえば水銀ランプをナトリウム高圧
ランプに置き換えたときなどに）高圧放電ランプの始動
が困難になる問題点は、これまでたとえば特別な始動補
助手段、内部スタータまたは特別な点弧ガス混合物によ
って解消するよう試みられてきた。しかしはじめの２つ
の事例の場合、バラストインダクタには始動電圧によっ
て完全に負荷が加わるし、最後の事例の場合にはランプ
の照明工学的な特性が損なわれてしまう。

【０００５】水銀ランプのための既存のアークスポット
に対しそれらの電気的データ（たとえばインダクタ電流
の大きさなど）および照明工学的データ（たとえば光
束）に関してナトリウム高圧ランプを整合させること
は、これまでの手段では満足のいくよう解決することは
できなかった。

【０００６】DE-A 31 48 821, EP-A 181 666, EP-A 181
667, EP 168 087 には、レトロフィットの適用事例に
殊に適している回路装置について述べられている。殊に
DE-A31 48 821 には、コンデンサをベースとする始動補
助電極を備えた高圧放電ランプのための回路について述
べられており、その際、始動補助電極によって２つの主
電極間の電圧が高められるようになる。しかし、非常に
高い冷間充填電圧によるランプの始動は不可能である。
また、US 3 732 460 には、２０ｋＶまでのパルスを用
いた高速なコールドスタートおよびウォームスタートの
ための回路について説明されている。この回路は電極に
対し並列におかれたコンデンサを使用しており、これに
よって３倍の値まで無負荷電圧を高めることができる。

【０００７】さらに、非常に幅の広い（エネルギーの高
い）パルスを用いた回路が知られており、これによって
非常に高い冷間充填圧力によるアーク放電管の始動なら
びにトランスファ（transfer）が可能となる。しかしこ
の場合、整流されたＨＦパルスのために大きく容積のか
さむ始動インダクタが必要となる（DE-A 34 26 491）。
あるいは、バラストインダクタを短期間だけ短絡するい
わゆる内部スタータによって、比較的幅の広い始動パル
スが形成される。たとえば、US-A 5 336 974ならびに U
S-A 5 185 557 には、対応する装置が示されている。し
かし欠点を挙げると、その場合にはバラストインダクタ
に対し共通の始動電圧によって負荷がかかる。このこと
はたいていのバラストにとって害になる。

【０００８】ランプの電力低減に関しても多くの提案が
なされている。一般的な技術は導通角制御に基づくもの
であり、これについてはたとえば US-A 3 925 705 なら
びにDE-A 34 38 003 に記述されている。これら両方の
場合とも、半導体素子（たとえばサイダックまたはダイ
アックにより制御されるトライアック）に対しＲＣ素子
が並列接続されている。既存のバラストないしは安定器
の交換を避けるためにはレトロフィットランプ（retrof
it lamp）が用いられ、これによれば外管において放電
容器に対し並列にコンデンサが配置されている（WO 96/
21337 および EP 030 785）。この場合の欠点は、実現
が難しいこと、ならびに無線妨害規則の遵守にコストの
かかる措置がとられることである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、冒頭で述べた形式の回路装置において、電極を備
えた放電ランプを迅速かつ簡単に始動させ、そのために
僅かな電子コンポーネントしか必要としないように構成
すること、さらにこれに加えて、このようなランプを駆
動する方法、ならびにランプと回路装置から成るコンパ
クトな構成ユニットを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、ランプに対し並列に接続されたコンデンサを、回路
装置の入力電圧よりも高い電圧まで充電する手段が設け
られており、これにより電極に対し始動パルスのほか
に、回路入力電圧よりも高いトランスファ電圧が供給さ
れることにより解決される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明によれば、付属のランプに
対し並列に接続されたコンデンサが、必要とされるこれ
までもっぱら目標とされてきた（慣用の）無負荷電圧よ
りも高い電圧（トランスファ電圧 transfer voltage）
まで充電されるような回路装置が提供される。慣用のバ
ラストの場合、無負荷電圧は入力電圧に対応する。ブレ
ークダウンが行われた後、この電圧をただちにプラズマ
が使えるようになる。昇圧された電圧の形成は、以下の
措置のうちの少なくとも１つによって行われる。すなわ
ち、（有利には）共振回路におけるスイッチング過程、
共振による昇圧、またはそれら両方の組み合わせ。

【００１２】電力の低減は、それ自体周知の導通角制御
（上記参照）により行われる。この場合、最大許容無線
妨害電圧を遵守するため、ランプの始動後、ランプに対
し並列に接続されたコンデンサ（トランスファコンデン
サ）を電気回路から分離することができ、これによりコ
ンデンサに対する低抵抗のソースの周期的なスイッチン
グが回避される。

【００１３】放電ランプの場合には最初のブレークダウ
ン後、場合によってはアークの最終的なトランスファの
ために利用可能な電圧が非常に重要であることが判明し
た。

【００１４】非常に高い充填圧力をもつ放電ランプ（た
とえば典型的には１〜３ｂａｒの著しく高いキセノン充
填圧力をもつナトリウム高圧ランプ）は、最初のブレー
クダウンのために高い始動電圧が必要とされ、トランス
ファがほとんどうまく行えないため、始動が困難である
ことが多い。

【００１５】このようなランプの始動およびトランスフ
ァのためには、著しく高い電圧や電力をもつパルスが必
要である。また、高いトランスファ電圧により、最初の
ブレークダウン後にすでにアークのトランスファが容易
に成功するようになる。

【００１６】驚くべきことに、始動が非常にうまくいか
ないランプであっても始動および駆動させることのでき
る簡単な回路装置を見いだすことができた。この場合、
回路はほとんど複雑でなく、したがってコスト的に有利
であり、さらにスペースをとらないので、回路を少なく
とも部分的に付属のランプの口金に取り付けることがで
きる。始動パルスは本発明による回路方式によりかなり
狭く抑えることができるので（上述の従来技術の場合よ
りも少なくとも２倍から１０倍狭い）、容積のかさむイ
ンダクタンスは不要である。バラストインダクタンスに
対し、始動電圧によっても負荷が加わらない。

【００１７】本発明は、たとえばいわゆるレトロフィッ
トランプ（プラグイン）に適しており、この場合、典型
的な実例は、もともとのバラストインダクタを使用して
本来１２５Ｗの水銀ランプのためのアークスポットにお
いて、（２ａｔｍのキセノン冷間充填圧力をもつ）７０
Ｗのナトリウム高圧ランプを始動ならびに駆動するため
の回路装置である。格別有利な実施形態によれば、ラン
プ出力の設定（有利には出力低減）も同時に可能にな
る。

【００１８】本発明によれば、ランプに対し並列に接続
されたコンデンサ（トランスファコンデンサ）が、（慣
用の）所要無負荷電圧よりも高い電圧（トランスファ電
圧Ｕ _transfer＞√２×Ｕ_{line_eff}）まで充電される。ブ
レークダウンが行われた後、この電圧をプラズマがただ
ちに利用できるようになる。高められた電圧の供給は、
有利には共振回路におけるスイッチオン過程により行わ
れる。

【００１９】本発明による回路は２つの回路網に分割す
ることができ、つまり（導通角制御による）電力低減の
ための回路網と本来の始動回路のための回路網である。

【００２０】電力低減のため有利には周知の導通角制御
が用いられ、その際、使用される放電容器（たとえばナ
トリウム放電ランプ用にはセラミックスから成る）に応
じて、場合によってはシメリング電力（simmering powe
r）のための回路網は不要である（たとえば DE-A 34 38
003）。実例として使用されるランプ（ナトリウム蒸気
および２ａｔｍキセノンのレトロフィットランプ）は、
もともとそのアークスポットのために想定された水銀ラ
ンプと同じ照明工学的データを達成するために、ほぼ半
分の電力しか必要としない。たとえば１２０Ｗから約６
０Ｗへの電力の低減は、約１〜２ｍｓの位相角をもつ正
弦波の半波ごとにゲーティングすることにより行われ
る。スイッチ素子として有利にはトライアックが用いら
れる。位相角は、トライアックに対応づけられた点弧回
路（たとえばＲＣ素子およびダイアック）により定めら
れる。電源電圧が変化したときに位相角を安定化させる
ために（ダイアックのゲート点弧回路のコンデンサのた
めの充電電圧の安定化）、たとえばバリスタ、ダイアッ
ク、リミッタダイオードなどを挿入することができる。

【００２１】トライアック（ゲート点弧回路）の制御
は、一方の側だけ基準電位に直流電圧的に結合されるよ
うに設計することもできるし（図２参照）、あるいはダ
イレクトな結合が行われるように設計してもよい（図
３、図５）。

【００２２】本発明による回路装置の始動装置は、有利
には重畳始動装置を成している。電源電圧Ｕ₀ が印加さ
れスイッチ素子Ｓ１（たとえばトライアックＱ１）がス
イッチオンされた後、まずはじめに始動回路のトランス
ファコンデンサ（Ｃ２）がバラストインダクタＬ１の電
流（インダクタ電流）により充電される。トランスファ
コンデンサ（Ｃ２）はランプのバラストインダクタＬ１
とともに直列共振回路を成しており、ここで共振周波数
ｆ_r は、ｆ_r ＝１／（２π√Ｌ１Ｃ２）により定められている。

【００２３】スイッチ素子Ｓ１のスイッチオンにより、
この振動回路が励振される。

【００２４】そのつど導通角制御される正弦波の半波に
おけるスイッチオンは、跳躍的な動作（スイッチオン過
程）とみなすことができる。この場合、コンデンサＣ２
において、最大で２×Ｕ₀ の電圧上昇を生じさせること
ができる。

【００２５】比較的おそいスイッチ素子（ゆっくりとし
たサイリスタ形式またはトライアックあるいはスイッチ
素子Ｓ１を介した付加的な回路網）を使用した場合、給
電電圧が減少したとき（電源正弦波における低下部
分）、コンデンサＣ２に蓄積されたエネルギーが流れ戻
る可能性がある。このような条件のもとで、再びスイッ
チオン過程を引き起こすそのつど電源の新たな半波ごと
に、Ｕ_C2≒０Ｖである規定の初期条件が生じるようにな
る。

【００２６】高速なスイッチ素子（たとえば周波数サイ
リスタまたはゲート回路をクリアするための適切な回路
を備えたトライアック）を使用することにより、コンデ
ンサＣ２における電荷が保持されたままになる。このよ
うにすると、電源のそのつど新たな半波（スイッチオン
による跳躍）によってコンデンサＣ２において負のプリ
チャージが行われ、その結果、Ｃ２の再充電ないしは充
電にあたり高められた電流が生じるようになる。これに
よりＬ１において共振による電圧上昇が行われ、さらに
それがＣ２に伝達される。このメカニズムにより、電源
の各々の半波のときに電圧上昇がさらに高まることにな
る。そしてこれによって、電源電圧の２倍よりも大きい
昇圧が可能となる。

【００２７】Ｃ２の電荷の揺れ戻りを防止することによ
り、典型的には１〜１００ｍｓの半波をもつほぼ矩形の
トランスファ電圧が形成される。トランスファのために
は、５〜１５ｍｓの半波がとりわけ好適である。

【００２８】有利には、トランスファコンデンサＣ２に
も同様に、始動回路における付加的な回路網のスイッチ
素子（Ｓ２）を介して電圧が印加される（有利にはスパ
ークギャップが用いられる）。このスパークギャップの
点弧電圧に到達すると、スパークギャップがブレークダ
ウンし、有利にはさらに別の第３のコンデンサが充電さ
れる。このとき流れる電流（約１００Ａ）によって始動
トランスＴ１の１次巻線に電圧が発生し、この電圧は２
次巻線によって昇圧され、ランプの電極に印加される。
トランスファコンデンサＣ２によりこの高電圧が、残り
の回路（殊にバラストインダクタ）に対し阻止される。
さらにトランスファコンデンサにより、回路がランプへ
向かって閉じられる。この過程は１つの半波内で何度も
繰り返され、そのたびにトランスファコンデンサＣ２
（そこにおいて電圧降下が生じる）と第３のコンデンサ
Ｃ３（そこにおいて相応に電圧上昇が生じる）との間の
電荷の分配が行われる。これにより電源の半波の経過に
おいて、コンデンサＣ２は最終的にさらに高い電圧まで
充電される。この電圧をランプのためのトランスファ電
圧として使用することができ、その際、（高められたト
ランスファ電圧をもつ）トランスファコンデンサの電荷
量を、プラズマの加熱のために低抵抗で利用することが
できる。これに対し、（従来技術で利用されているよう
に）単にバラストインピーダンスによって制限される電
流では、アークのトランスファのために不十分であるこ
とが多い。

【００２９】始動トランスの１次回路にさらに別のイン
ピーダンスを用いることで、始動パルスの付加的な形成
を行うことができる。このインピーダンスは、有利には
（ＡＣのためには）インダクタＬ３により実現してもよ
いし、あるいは（ＤＣのためには）抵抗などによって実
現できる。

【００３０】また、始動ならびにランプにおけるアーク
のトランスファが行われた後、ランプに対し並列に接続
されたコンデンサ（トランスファコンデンサＣ２）を、
これに対し直列に接続されたスイッチ素子Ｓ３（有利に
はスパークギャップが用いられる）によって、回路から
分離することができる。このことはたとえば、許容無線
妨害電圧に関する法律上の規則を遵守するために望まし
く、その際、コンデンサに対する低抵抗のソースの周期
的なスイッチングが防止される。

【００３１】次に、図面を参照しながら実施例に基づき
本発明について詳しく説明する。

【００３２】

【実施例】図１には基礎となる回路図が示されている。
この場合、ランプＬに対し並列に接続されたトランスフ
ァコンデンサ（transfer capacitor）Ｃ２はスイッチ素
子Ｓ１の投入後、（抵抗Ｒ_Dを伴う）バラストインダク
タＬ１のインダクタ電流により充電される。さらに電圧
を高めるために、付加的な充電コンデンサＣ３がスイッ
チ素子Ｓ２を介して上記のトランスファコンデンサに対
し並列に接続されている。

【００３３】図２には回路装置の実現形態が示されてい
る。駆動すべきランプＬはたとえば、７０Ｗの出力をも
つナトリウム高圧ランプである。このランプは、同じ照
明工学的データを有する水銀ランプと置き換えられてい
る。この回路装置はバラストインダクタＬ１のケーシン
グ内であるかまたはランプ口金または口金ケーシング内
にじかに取り付けられており、あるいは別個の装置とし
てバラストインダクタＬ１の後段に接続されている。こ
の回路装置には、互いに直列に接続された２つの回路網
すなわち導通角制御回路ＰＳならびに重畳始動回路ＺＫ
が含まれている。

【００３４】１つの有利な実施例（図３）によればスイ
ッチ素子としてトライアックＱ１が用いられ、これはラ
ンプ電流回路において直列にバラストインダクタＬ１の
すぐ後に接続されている。この場合、直列に配置された
ＲＣの組み合わせＲ１，Ｒ２，Ｃ１から成るＲＣ素子に
より位相角が定まる。このＲＣ素子は、トライアックＱ
１の主電極に対し並列に位置している。トライアックＱ
１の規定された点弧はダイアックＱ２を介して行われ、
このダイアックＱ２によってトライアックの制御電極が
Ｒ２とＲ１との間の接点と接続される。（コンデンサＣ
１のための充電電圧の安定化に応じて）電源電圧が変化
したときに位相角を安定化するために、Ｒ１と第２の電
源電圧接点ＣＥ２との間にバリスタＲＶ１が挿入されて
いる。約１．２ｍｓの位相角で正弦波の半波をゲーティ
ングすることにより、電力の低減が行われる。

【００３５】（ＲＣ素子Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１およびダイア
ックＱ２から成る）トライアックの点弧回路は、一方の
側だけで基準電位に直流的に結合されている。このこと
によってきわめて簡単な設計が可能となる。点弧回路の
基本的な構成素子は点弧コンデンサＣ２であり、これは
ランプの電極に対し並列に導通角制御回路ＰＳの出力側
を橋絡している。なお、Ｃ２はＣ１よりも著しく大き
い。これにより基準電位に対する結合が行われ（Ｃ１を
充電することができる）、トライアックのトリガが可能
となる。

【００３６】電源電圧が印加された後、まずはじめにＣ
２がＣ１からの充電電流により充電され、トライアック
がトリガされた後、バラストインダクタＬ１の電流によ
り充電される。Ｃ２は、（バラストインダクタＬ１の抵
抗Ｒ_Dおよびスイッチ素子Ｓ１の抵抗Ｘ_S1を含めて）Ｌ
１とともに直列共振回路を成している。ここではＱ１
は、Ｒ_D／Ｘ_S1／Ｌ１／Ｃ２の示されている基本回路図
（図１）で説明したような対応するスイッチＳ１であ
る。

【００３７】つまり全体としてこの回路装置は、導通角
制御回路ＰＳ、Ｃ２を含む充電回路ＬＫ、ならびに付加
的な始動回路ＺＫＺから成る。

【００３８】図４および図５には格別有利な回路装置Ｓ
ＣＨが示されており、これは有利にはナトリウム高圧ラ
ンプＬの口金Ｓ（ねじの部分）に統合されている（図６
参照）。ランプは外管ＡＫおよびセラミックス放電容器
ＥＧを備えており、この容器内に２つの電極ＥＯが対置
されている。放電容器の充填にあたり水銀はやめ、ナト
リウムと約２ｂａｒのキセノンだけが用いられる（コー
ルド）。

【００３９】しかし回路装置ＳＣＨを少なくとも部分的
に、別個の口金ケーシングＳＧ（またはバラストインダ
クタとともに駆動装置内に）収容することもできる（図
７参照）。

【００４０】回路装置ＳＣＨは図４では基本回路とし
て、図５では具体的な実施形態として描かれている。図
５による回路の利点はトライアックＱ１（およびそれに
属するゲーティング回路）の所定の結合であり、これに
より比較的長いタイプであってもＣ２の充電の逆戻りが
防止され、やはり２*√２Ｕｏ＿ｅｆｆよりも大きい可
能な値をもつ矩形のトランスファ電圧が得られる。抵抗
Ｒ３によりトランスファ電圧のレベルを設定することが
できる。Ｒ３の大きさは位相角に強く依存している。最
大で達成可能なトランスファ電圧の大きさは、基本的に
コンデンサＣ２の品質ならびにトライアックＱ１の阻止
電圧により決まる。さらにスイッチ素子Ｓ３により、ラ
ンプの始動ならびにトランスファが行われた後、トラン
スファコンデンサＣ２の分離が行われる。ここではＳ３
として、ランプアーク電圧よりも大きいブレークダウン
電圧をもつスパークギャップＦ２が用いられる。このこ
とにより、コンデンサに対し低抵抗のソースがスイッチ
ングされたときに発生するような無線妨害電圧の増大が
回避される。なお、Ｒ２２の大きさはランプインピーダ
ンスに依存する。また、Ｃ４における電圧はいかなると
きでも対称でなくてはならない。

【００４１】（接点ＣＥ１とＣＥ２との間に加わる）電
源電圧を回路装置ＳＣＨへ供給することは、すでにまえ
から（つまり本来１２５Ｗの水銀ランプのために）使わ
れていたインダクタＬ１をもつバラストを介して行わ
れ、その際、このバラストは接点ＣＥ１とじかに接続さ
れている。これは慣用的なユニットである。

【００４２】導通角制御回路ＰＳにおけるすでに説明し
た部分のほかにこの回路装置には、ランプを始動するた
めにきわめて大きい高電圧パルスを発生させる別の回路
網ＺＫＺが含まれており、これは始動トランスＴ１，コ
ンデンサＣ３およびそれらの間に位置するスパークギャ
ップのかたちのスイッチ素子ＦＳ１によって構成されて
いる。

【００４３】Ｃ２の電圧はスパークギャップＦＳ１にも
加わる。スパークギャップＦＳ１の点弧電圧に到達する
と、スパークギャップがブレークダウンし、Ｃ３が充電
される。このとき流れる電流（約１００Ａ）によりＴ１
の１次巻線ＰＷにおいて電圧が発生し、この電圧は２次
巻線ＳＷを介して昇圧され、ランプＬに加えられる。コ
ンデンサＣ２により、回路の残りの部分（殊にランプバ
ラストインダクタＬ１）に高電圧が加わらないように阻
止される。さらにＣ２により、回路がランプに向かう方
向で閉じられる。この過程は１つの半波内で何度も繰り
返され、そのつどＣ２とＣ３との間で電荷の分配が行わ
れる（Ｃ３において電圧上昇、Ｃ２において電圧低
下）。始動回路ＺＫＺ内における付加的なインダクタＬ
２によって、始動パルスが付加的に変形される。

【００４４】図８には、図５の実施例に関して時間に基
づき電流／電圧経過特性が２１ｍｓの期間にわたり示さ
れている。図８のａ）には、バラストインダクタＬ１に
おける電流が（Ａで）示されている。図８のｂ）には、
始動コンデンサＣ２における電圧が（ｋＶで）示されて
いる。この場合、トランスファ電圧Ｕ＿Ｃ２は約０．７
ｋＶ（７００Ｖ）である。この電圧は、図４のｃ）に示
されているようにランプＬの各電極間にも均等に加わ
る。ここには、各電極間のアーク電圧も示されている。
また、こには始動パルスも示されている。さらに図４の
ｄ）には、インダクタＬ１における電圧も（ｋＶで）示
されている。

【００４５】この回路装置によりきわめてコンパクトな
実現形態が可能となり、その結果、高圧放電ランプの通
常のねじ口金や小さい（通常の）口金ケーシング内に取
り付けることができるようになる（図３）。その際、放
電容器における補助電極や外管における内部スタータも
不要である。

【００４６】用いられるコンポーネントに対する具体的
な値を、添付のリスト１および２に挙げた。

【００４７】図９には、トランスファ電圧が図５による
変形回路の始動パルスとともに（ｋＶ）で示されてい
る。この始動パルスは、約１０ｍｓ間隔で繰り返されて
いる。

【００４８】図１０には、２μｓの高い時間分解能で個
々の始動パルスが示されている。

【００４９】図１１には、図２による回路における無線
妨害電圧測定の結果が示されており、図１２には、図５
による回路における無線妨害電圧測定の結果が示されて
いる。

【００５０】図１３および図１４には回路装置の別の実
施例が示されている。これにより駆動されるランプはた
とえば、７０Ｗの出力をもつナトリウム高圧ランプであ
る。このランプは、同じ照明工学的データをもつ１２５
Ｗの水銀ランプと置き換えられている。回路装置はバラ
ストのケーシング内に取り付けられているか、または別
個の装置としてバラストの後段に接続されている。この
回路装置は、導通角制御装置ＰＳおよび基本始動回路Ｚ
Ｋという直列接続された２つの部分によって構成されて
いる。

【００５１】電力の低減は、約１．５ｍｓの位相角で正
弦波の半波ごとにゲーティングすることにより行われ
る。回路素子として、（バラストインダクタＬ１のすぐ
後ろでランプ電流回路に直列に接続された）トライアッ
クＱ１が用いられる。また、直列に配置されたＲＣの組
み合わせＲ１，Ｃ１から成るＲＣ素子により位相角が決
まる。このＲＣ素子は、トライアックＱ１の主電極に対
し並列におかれている。トライアックの所定の点弧はダ
イアックＱ２を介して行われ、このダイアックＱ２によ
ってトライアックの制御電極がＲ１とＣ１との間の接点
と接続される。

【００５２】（ＲＣ素子Ｒ１，Ｃ１とダイアックＱ２か
ら成る）トライアックの点弧回路は、基準電位に対し一
方の側で直流電流的に結合されているだけである。これ
によりトライアック点弧回路のきわめて簡単な実施形態
が可能となるだけでなく、ランプの始動回路も含めたス
イッチング過程も実現される。始動回路の基本構成要素
はコンデンサＣ２であり、これはランプの電極に対し並
列に導通角制御回路ＰＳの出力側を橋絡している。Ｃ２
をＣ１よりも著しく大きく選定するとよい（典型的には
１０〜１００倍大きい）。これによって基準電位に対す
る結合が行われ（Ｃ１を充電することができる）、トラ
イアックの点弧が可能となる。

【００５３】Ｃ２に加えてこの回路装置のランプ始動回
路ＺＫはさらにたとえば、それ自体周知の回路網を使用
している。また、それらに加えて重畳始動回路を利用す
ることもできる。電源電圧の印加後、まずはじめにＣ２
は充電電流によりＣ１により充電され、トライアックの
点弧後、バラストインダクタＬ１の電流により充電され
る。Ｃ２はＬ１およびその抵抗Ｒ_Dとともに、直列共振
回路を形成している。この場合、Ｑ１は、Ｒ_D／Ｌ１／
Ｃ１から成る直列回路を描いた基本回路図（図１４）に
示されているような対応するスイッチＳ１である。この
スイッチＳ１によって、跳躍的なスイッチオンがシンボ
リックに表されている。このようにして、電源電圧Ｕ₀
の２倍まで電圧を高めることができるようになる。

【００５４】リスト１（図３に関して）Ｒ１＝５６ｋＲ２＝６８０ｋＲＶ１＝バリスタ６０ＶＣ１＝１０ｎＦＣ２＝４７０ｎＦ／４００ＶＢ３２５２２ＭＫＴＣ３＝４７０ｎＦ／４００ＶＢ３２５２２ＭＫＴＬ１＝通常どおり（ＨＱ１２５Ｗ）Ｔ１＝Ｒ３６，Ｎ３０，４／１００Ｗｄｇｎ（Ｓｉｅ
ｍｅｎｓ）Ｌ２＝６μＨ，１．５ＡＳｉｅｍｅｎｓ５６５−
２Ｑ１＝たとえばＢＴＢ１２ＢＷＱ２＝ＤＢ３などＦＳ１＝〜３８０Ｖリスト２（図５に関して）Ｒ２１＝５６ｋＲ２２＝６８０ｋ（位相角１．２ｍｓ）Ｒ３＝トランスファ電圧６００Ｖについて〜６．８
ＭＲ２４＝６８０ｋＲＶ２＝バリスタ６０ＶＣ５＝１０ｎＦＣ２＝１００ｎＦ／６３０ＶＢ３２６５２ＭＫＴＣ３＝１００ｎＦ／６３０ＶＢ３２６５２ＭＫＴＣ４＝６．８ｎＦ／４００Ｖ（２００Ｖ〜）Ｃ７＝１ｎＦ（２３０Ｖ〜）Ｃ６＝１００ｐＦＬ１＝通常どおり（ＨＱ１２５Ｗ）Ｔ１＝Ｒ２５／１０，Ｎ２７，４／９０Ｗｄｇｎ（Ｓ
ｉｅｍｅｎｓ）Ｌ２＝６μＨ，１．５ＡＳｉｅｍｅｎｓ５６５−
２Ｑ１＝たとえばＢＴＡ１２ＢＷＱ２＝ＤＢ３などＦＳ１＝〜５５０ＶＦＳ２＝〜２３０Ｖ

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回路装置の基本回路図である。

【図２】図１による回路装置の実現形態である。

【図３】図１による回路装置の有利な実施形態の実現形
態である。

【図４】トランスファコンデンサの分離ならびにトライ
アック点弧回路の直流電流的結合の動作原理を示す回路
図である。

【図５】別の有利な実施例による回路装置の実例を示す
図である。

【図６】口金に統合された回路装置を備えたランプを示
す図である。

【図７】口金ケーシングに統合された回路装置を備えた
ランプを示す図である。

【図８】図５による回路に関する電流電圧経過特性を示
す図である。

【図９】図５による回路に関するトランスファ電圧およ
び始動パルスを示す図である。

【図１０】高い時間分解能で示す始動パルスを示す図で
ある。

【図１１】図２による回路の無線妨害電圧測定を示す図
である。

【図１２】図５による回路の無線妨害電圧を示す図であ
る。

【図１３】本発明による回路装置のさらに別の実施例を
示す図である。

【図１４】図１３による回路装置の基本原理を示す図で
ある。

【符号の説明】

ＰＳ導通角制御回路ＬＫ充電回路ＺＫ，ＺＫＺ始動回路ＬランプＳ口金ＳＧ口金ケーシングＳＣＨ回路装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クラウスギュンタードイツ連邦共和国ベルリンアマーリエンパーク３

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの始動装置と、ランプに
対し直接的にまたは間接的に並列に接続されたコンデン
サ（トランスファコンデンサＣ２）が設けられており、
該コンデンサは動作中、バラストインピーダンス（Ｌ
１）とともに共振回路を成すように構成されている、バラストインピーダンス（Ｌ１）をもつ電極高圧放電ラ
ンプを始動および作動する回路装置において、ランプに対し並列に接続されたコンデンサ（Ｃ２）を、
当該回路装置の入力電圧よりも高い電圧まで充電する手
段が設けられており、これにより電極に対し始動パルス
のほかに、回路入力電圧よりも高いトランスファ電圧が
供給されることを特徴とする、電極高圧放電ランプを始動および作動する回路装置。
【請求項２】高められたトランスファ電圧は、スイッ
チ素子（Ｓ１）または共振による増加またはこれら両方
の手段の組み合わせによりトリガされるスイッチオン過
程により供給される、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】トランスファコンデンサ（Ｃ２）に対し
直接的にまたは間接的に、付加的な始動回路（ＺＫＺ）
における１つまたは複数の別のコンデンサ（Ｃ３）がた
とえば別のスイッチ素子（Ｓ２）を介して並列に接続さ
れており、該別のコンデンサ（Ｃ３）は回路入力電圧よ
りも高い電圧まで充電され、それにより電極に対し高め
られたトランスファ電圧が供給される、請求項１記載の
回路装置。
【請求項４】前記始動装置は重畳回路として構成され
ている、請求項１記載の回路装置。
【請求項５】電力低減のための別のスイッチング回路
（ＰＳ）が設けられており、該別のスイッチング回路
（ＰＳ）はたとえば導通角制御を行う、請求項１記載の
回路装置。
【請求項６】前記別のスイッチング回路（ＰＳ）には
導通角制御回路が含まれており、該導通角制御回路は、
スイッチ素子（Ｑ１）と位相角を定める点弧回路たとえ
ばＲＣ素子（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１）を備えている、請求項
５記載の回路装置。
【請求項７】前記位相角は付加的に別の電子コンポー
ネントにより安定化されている、請求項６記載の回路装
置。
【請求項８】前記始動回路（ＺＫＺ）は、スイッチ素
子（Ｓ２）としてスパークギャップ（ＦＳ１）または半
導体スイッチを使用する、請求項３記載の回路装置。
【請求項９】前記ランプに対し直接的または間接的に
並列接続されたトランスファコンデンサ（Ｃ２）はラン
プのトランスファの後、直列接続されたスイッチ素子
（Ｓ３）により一方または両方のランプ電極から分離さ
れる、請求項１記載の回路装置。
【請求項１０】トランスファコンデンサ（Ｃ２）を電
気的に分離するための前記スイッチ素子（Ｓ３）は、ス
パークギャップ（ＦＳ２）または半導体スイッチであ
る、請求項９記載の回路装置。
【請求項１１】前記バラストインピーダンス（Ｌ１）
は別個のコンポーネント（誘導性バラスト）として構成
されている、請求項１から１０のいずれか１項記載の回
路装置。
【請求項１２】口金（Ｓ）と放電容器（ＥＧ）を備え
ており、該放電容器（ＥＧ）内に２つの電極（ＥＯ）が
配置されており、該電極は口金（Ｓ）内の回路（ＳＣ
Ｈ）と接続されている形式の、バラストインピーダンス（Ｌ１）を用いて作動させるた
めの高圧放電ランプにおいて、少なくとも１つの始動回路（ＺＫ）が設けられており、
該始動回路内で前記放電容器（ＥＧ）に対し並列にコン
デンサ（トランスファコンデンサ）Ｃ２が接続されてお
り、該コンデンサは動作中、前記バラストインピーダン
スとともに共振回路を成しており、該コンデンサは、電
気回路入力電圧よりも高い電圧まで充電され、放電容器（ＥＧ）内の電極に対し、前記入力電圧よりも
高いトランスファ電圧が供給されることを特徴とする、高圧放電ランプ。
【請求項１３】口金と少なくとも部分的に該口金内に
取り付けられた回路とを備え、該回路は請求項１から１
０のいずれか１項記載の回路装置を有することを特徴と
する、高圧放電ランプ。
【請求項１４】前記口金（Ｓ）はねじ部分および必要
に応じて付加的にケーシング（ＳＧ）を有しており、前
記回路は少なくとも部分的にねじ部分および／またはケ
ーシング部分に取り付けられている、請求項１２または
１３記載の高圧放電ランプ。
【請求項１５】ランプの放電容器（ＥＧ）には、少な
くとも金属蒸気および希ガスを有する充填物が含まれて
おり、前記希ガスは少なくとも１ｂａｒの冷間充填圧力
をもつ、請求項１２記載の高圧放電ランプ。
【請求項１６】放電容器内でたとえば１〜３ｂａｒの
著しく高い冷間充填圧力をもっており、ランプに対し直
接的にまたは間接的に１つまたは複数の電荷蓄積器（コ
ンデンサ）が並列接続されており、該電荷蓄積器は回路
装置入力電圧よりも高い電圧まで充電され、該電圧はト
ランスファ電圧として使用され、始動装置は重畳回路と
して構成されている、請求項１２記載の高圧放電ラン
プ。
【請求項１７】ランプ回路および始動回路は導通角制
御により給電され、これにより場合によっては電力低減
が可能となる、請求項１６記載の高圧放電ランプ。
【請求項１８】トランスファ電圧に対する電圧上昇
は、Ｒ／Ｌ／Ｃ直列回路における跳躍的なスイッチオン
および／またはトランスファコンデンサ（Ｃ２）におけ
る共振による昇圧によって行われる、請求項１２記載の
高圧放電ランプ。
【請求項１９】前記導通角制御は、ランプ電圧および
／またはランプ電流および／またはランプ出力を評価す
る開ループまたは閉ループ制御回路により制御される、
請求項１７記載の高圧放電ランプ。
【請求項２０】バラストインピーダンスをもつ高圧放
電ランプを始動する方法において、ランプに対し並列におかれたトランスファコンデンサ
（Ｃ２）を、回路装置入力電圧よりも高い電圧まで充電
し、ランプに対し回路装置入力電圧よりも高いトランス
ファ電圧を供給することを特徴とする、高圧放電ランプを始動する方法。
【請求項２１】高められたトランスファ電圧を、スイ
ッチオン過程または共振による昇圧またはそれら両方の
組み合わせにより行う、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】始動回路としてはたらく付加的な回路
網（ＺＫＺ）により、第２のスイッチ（Ｓ２）を用いて
第２のスイッチオン過程を生じさせる、請求項２０記載
の方法。
【請求項２３】始動装置の一部分を同時に、まえもっ
て定められたバラストインピーダンス（Ｌ１）に関連し
て電力低減を行わせるためにも使用する、請求項２１記
載の方法。