JP2003530678A - 非線型共振インダクタを有するランプ安定器 - Google Patents

非線型共振インダクタを有するランプ安定器

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JP2003530678A
JP2003530678A JP2001575783A JP2001575783A JP2003530678A JP 2003530678 A JP2003530678 A JP 2003530678A JP 2001575783 A JP2001575783 A JP 2001575783A JP 2001575783 A JP2001575783 A JP 2001575783A JP 2003530678 A JP2003530678 A JP 2003530678A
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switching
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ウェー ボーイ アーノルド
エム イェー デ ベイル アドリアヌス
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Koninklijke Philips NV
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Philips Electronics NV
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Abstract

(57)【要約】 放電ランプ点灯用ハーフブリッジコンバータが、放電ランプと直列の非線型コイルを有する。適切な設計を行うことにより、ランプ電流の周波数とランプ出力との間の関係を、比較的広い範囲のランプ出力に亙って明白にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、電圧電源に接続する為の入力端子と、 高周波電流を発生するインバータと を具えるランプ給電用スイッチング装置であって、前記インバータが、 前記入力端子に結合されたスイッチング手段と、 このスイッチング手段に結合され、このスイッチング手段を交互に導通及び非
導通とするように制御する周波数ｆの制御信号を発生する制御回路と、 この制御回路に結合され、周波数ｆを調整する調光回路と、 第１容量性素子を含む回路により相互接続されたランプ接続端子と誘導性素子
との直列接続回路を有し、前記スイッチング素子に結合された負荷回路と を具えている当該スイッチング装置に関するものである。 本発明は更に、小型ランプにも関するものである。
【０００２】 上述した種類のスイッチング装置は既知である。既知のスイッチング装置のユ
ーザーは、調光回路により制御信号の周波数を調整することにより、スイッチン
グ装置で給電されるランプの光束を調整することができる。この場合、比較的簡
単な手段によりランプを調光することができる。容量性素子のキャパシタンスを
比較的小さく選択すると、制御信号の周波数とランプ出力との間の関係がランプ
の出力範囲全体に亙って明白となる。しかし、この場合、制御信号の周波数を可
調整とする必要がある範囲は比較的大きくなる。このことにより実際に問題を生
ぜしめる。その理由は、制御回路にしばしば含まれている集積回路は、通常比較
的高い周波数を有する制御信号を発生させることができない為である。容量性素
子のキャパシタンスを増大させることにより、周波数を調整しうるようにする必
要のある範囲を減少させる。しかし、容量性素子のキャパシタンスを大きくする
と、制御信号の周波数とランプ出力との間の関係が通常、ランプの出力範囲全体
に亙って明白とはならないという欠点がある。この場合実際に、調光範囲が制限
され、ランプ出力が比較的低い値にある場合に、ランプが不安定となりやすい。
【０００３】 本発明の目的は、制御信号の周波数を比較的僅かな範囲に亙って調整すること
により、スイッチング装置により給電されるランプを広い範囲に亙って調光する
ことができ、それにもかかわらず調光範囲全体に亙ってランプの点灯を安定にす
る前記スイッチング装置を提供せんとするにある。
【０００４】 この目的のために、本発明による前述した種類のスイッチング装置は、前記誘
導性素子における電流の振幅が最大であり、ランプ出力が最大値を有する際のこ
の誘導性素子のインダクタンスの瞬時値をＬmax とし、この誘導性素子における
電流の振幅が最大であり、ランプ出力がその最大値の２０％を有する際のこの誘
導性素子のインダクタンスの瞬時値をＬ２０とした場合に、 Ｌ２０／Ｌmax ≦０．７ を満足するように、この誘導性素子を構成したことを特徴とする。
【０００５】 本発明によるスイッチング装置における制御信号の周波数を調光回路により増
大させると、負荷回路における電流の周波数も増大する。その結果、ランプの点
灯電圧や、誘導性素子を流れる電流の振幅も増大する。誘導性素子を流れる電流
の振幅の増大により、誘導性素子のインダクタンスの実効値が減少する。その理
由は、インダクタンスの瞬時値は誘導性素子を流れる電流の各高周波周期の一部
中比較的低くなり、この誘導性素子の飽和度がかなり大きくなる為である。制御
信号の周波数の増大に応答してインダクタンスの実効値が減少することにより、
ランプ出力の比較的広い範囲に亙って制御信号の周波数とランプ出力との間に明
白な関係が存在するようになる。換言すれば、ランプを広い範囲に亙って調光さ
せることができ、ランプの点灯は調光範囲全体に亙って安定となる。
【０００６】 好適な結果は特に、Ｌ２０／Ｌmax ≦０．５とした本発明によるスイッチング
装置の例で得られた。
【０００７】 好適な結果は、スイッチング手段が２つのスイッチング素子の直列接続回路を
有し、インバータがいわゆるブリッジ回路を構成するようにした本発明によるス
イッチング装置の例でも得られた。
【０００８】 本発明によるスイッチング装置における誘導性素子は極めて簡単な構成にする
ことができることも確かめた。誘導性素子が、銅ワイヤの巻線が設けられたＩ型
コアを有するようにした本発明によるスイッチング装置により、特に優れた結果
が得られた。
【０００９】 本発明によるスイッチング装置は比較的簡単で、従って小型の構成を有しうる
為、このスイッチング装置は、 希ガスを有する充填剤と２つの電極とが設けられた光透過性放電容器と、 この放電容器に連結されたランプハウジングと、 電気接点が設けられ、前記ランプハウジングに連結された口金と、 前記電極と前記電気接点との間に結合され、電源電圧からランプ電流を発生さ
せる電子安定器と を有する小型ランプの電子安定器に用いるのに完全に適したものとなる。
【００１０】 本発明によるスイッチング装置の実施例と、本発明による小型ランプの実施例
とを以下に図面を参照して詳細に説明する。 ランプが接続される本発明によるスイッチング装置の一実施例を示す図１にお
いて、参照符号Ｋ５及びＫ６は、幹線電圧源（５０Hz、２２０Ｖ）に接続するた
めの第１及び第２端子をそれぞれ示す。端子Ｋ５は、本例ではダイオードブリッ
ジより成る整流器ＧＭの第１入力端に接続されている。端子Ｋ６はこの整流器Ｇ
Ｍの第２入力端に接続されている。この整流器ＧＭのそれぞれの出力端子は入力
端子Ｋ１及びＫ２にそれぞれ接続されている。入力端子Ｋ１は、キャパシタＣ１
を介して入力端子Ｋ２に接続されている。端子Ｋ５及びＫ６と、ダイオードブリ
ッジ整流器ＧＭと、キャパシタＣ１とが相俟って電圧電源を構成し、この電圧電
源に入力端子が接続される。他の構成素子及び回路素子の全てが相俟って、高周
波ランプ電流を発生するインバータを構成する。キャパシタＣ１は、第１スイッ
チング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２の直列接続回路により橋絡されて
おり、この直列接続回路が本実施例におけるスイッチング手段を構成している。
第１スイッチング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２の制御電極が制御回路
Sc１のそれぞれの出力端に接続され、この制御回路Sc１が、第１スイッチング素
子及び第２スイッチング素子を、交互に導通及び非導通にする周波数ｆの制御信
号を発生する。制御回路Sc１の入力端は回路素子Ｄの出力端に接続されている。
この回路素子Ｄは、周波数ｆを調整する調光回路を構成する。第２スイッチング
素子Ｓ２は、コイルＬ1 、ランプ接続端子Ｋ３、ランプＬＡ、ランプ接続端子Ｋ
４及びキャパシタＣ２の直列接続回路により橋絡されている。ランプＬＡは、本
例における第１容量性素子を構成するキャパシタＣ３により橋絡されている。コ
イルＬ1 と、ランプ接続端子Ｋ３及びＫ４と、キャパシタＣ２及びＣ３とが相俟
って本例における負荷回路を構成する。コイルＬ1 は誘導性素子を構成する。
【００１１】 図１に示す実施例の動作は以下の通りである。 端子Ｋ５及びＫ６を幹線電圧源（５０Hz、２２０Ｖ）に接続すると、制御回路
Sc１がスイッチング素子Ｓ１及びＳ２を交互に導通及び非導通にする。従って、
これら２つのスイッチング素子の共通点には、ほぼ方形波の高周波電圧が存在す
る。このほぼ方形波の高周波電圧の為に、インバータの負荷回路に高周波電流が
流れる。従って、ランプＬＡにも高周波電流が流れる。ユーザーが回路素子Ｄに
より制御信号の周波数ｆを増大させると、コイルＬ1 を流れる高周波電流の周波
数も増大する。その結果、ランプ出力や、ランプの光束も減少し、一方、コイル
Ｌ1 を流れる高周波電流の振幅は増大する。コイルＬ1 を、その実効インダクタ
ンスがランプ出力のいかなる調整値に対してもほぼ一定となるように選択した場
合、周波数ｆとランプ出力との関係は、図３に示した通りとなった。この図３に
おいては、周波数ｆを横軸に沿ってｋHzでプロットしてあり、ランプ出力を縦軸
に沿ってＷでプロットしてある。使用したランプは、５５Ｗの定格出力を有する
型番ＰＬ（フィリップス社製）の低圧水銀放電ランプとした。約２７．５Ｗより
も低いランプ出力の場合、ランプ出力と周波数ｆとの間に明白な関係がもはや存
在しないことが分る。従って、２７．５Ｗよりも低いランプ出力を調整すること
ができない。しかし、本発明によれば、コイルＬ1 における電流の周波数が高く
しかも振幅も高い際にコイルＬ1 が実質的に飽和値に達するように、このコイル
Ｌ1 を選択する。コイルＬ1 は特に、 Ｌ２０／Ｌmax ＝０．５ がほぼ満足されるように構成する。ここに、Ｌmax は、誘導性素子における電流
の振幅が最大で、ランプ出力が最大値を有する際の誘導性素子のインダクタンス
の瞬時値であり、Ｌ２０は、誘導性素子における電流の振幅が最大で、ランプ出
力が最大値の２０％となった際の誘導性素子のインダクタンスの瞬時値である。
この飽和の結果として、ランプの調光中コイルＬ1 のインダクタンスの実効値は
減少する。その結果、図４に示す周波数ｆとランプ出力との関係が得られる。こ
の図４は、実際上ランプ出力の全範囲に亙って周波数ｆとランプ出力との間に明
白な関係が存在することを示している。これらの結果は、５５Ｗの定格出力を有
する型番ＰＬ（フィリップス社製）の低圧水銀放電ランプに対しても得られた。
図５は、関連のコイルのインダクタンスの瞬時値をコイル中の電流の瞬時振幅の
関数として示す。コイル中の電流の瞬時振幅を横軸に沿ってｍＡでプロットして
ある。コイルの瞬時インダクタンスを縦軸に沿ってμＨでプロットしてある。コ
イルの飽和は、ランプ電流の比較的高い瞬時振幅で比較的高くなること明らかで
ある。使用したコイルは、フィリップス社の型番３Ｃ８５の材料より成るＩ型コ
アを中心とする銅ワイヤの巻線より成る。
【００１２】 図２における符号８は、水銀及び希ガスを含有する充填剤と、２つの電極（図
示せず）とが設けられた光透過性放電容器を示す。この放電容器の壁部上には発
光層が設けられている。符号６は、放電容器８に連結されたランプハウジングを
示し、符号３は、電気接点（１及び２）が設けられランプハウジングに連結され
た口金を示す。符号Ｂは、（導体Ｅを介して）接点（１、２）と、（導体９を介
して）電極との間に結合され、高周波ランプ電流を発生する本発明によるスイッ
チング装置を線図的に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ランプが接続される本発明によるスイッチング装置の一実施例を示す
線図である。
【図２】 本発明による小型ランプの一実施例を示す。
【図３】 ランプ出力とランプ電流の周波数との関係を示す。
【図４】 ランプ出力とランプ電流の周波数との関係を示す。
【図５】 図１に示す実施例を実際に構成した場合の誘導性素子のインダクタン
スを、この誘導性素子を流れる電流の瞬時値の関数として示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アドリアヌス エム イェー デ ベイル オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 3K072 AA02 AC02 AC11 BA03 BB01 BC01 CA16 DB03 DC07 DC08 DD03 DD04 GA02 GB12 HA05 HA06 HA09 3K098 CC41 DD22 DD37 EE14 EE20 EE33 EE34 EE40 GG03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電圧電源に接続する為の入力端子と、 高周波電流を発生するインバータと を具えるランプ給電用スイッチング装置であって、前記インバータが、 前記入力端子に結合されたスイッチング手段と、 このスイッチング手段に結合され、このスイッチング手段を交互に導通及び非
    導通とするように制御する周波数ｆの制御信号を発生する制御回路と、 この制御回路に結合され、周波数ｆを調整する調光回路と、 第１容量性素子を含む回路により相互接続されたランプ接続端子と誘導性素子
    との直列接続回路を有し、前記スイッチング素子に結合された負荷回路と を具えている当該スイッチング装置において、 前記誘導性素子における電流の振幅が最大であり、ランプ出力が最大値を有す
    る際のこの誘導性素子のインダクタンスの瞬時値をＬmax とし、この誘導性素子
    における電流の振幅が最大であり、ランプ出力がその最大値の２０％を有する際
    のこの誘導性素子のインダクタンスの瞬時値をＬ２０とした場合に、 Ｌ２０／Ｌmax ≦０．７ を満足するように、この誘導性素子を構成したことを特徴とするスイッチング装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のスイッチング装置において、 Ｌ２０／Ｌmax ≦０．５ としたことを特徴とするスイッチング装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のスイッチング装置において、前記スイッ
    チング手段が２つのスイッチング素子の直列接続回路を有していることを特徴と
    するスイッチング装置。
  4. 【請求項４】 請求項１、２又は３のいずれか一項に記載のスイッチング装置に
    おいて、前記誘導性素子が、銅ワイヤの巻線が設けられたＩ型コアを有している
    ことを特徴とするスイッチング装置。
  5. 【請求項５】 希ガスを有する充填剤と２つの電極とが設けられた光透過性放電
    容器と、 この放電容器に連結されたランプハウジングと、 電気接点が設けられ、前記ランプハウジングに連結された口金と、 前記電極と前記電気接点との間に結合され、電源電圧からランプ電流を発生さ
    せる電子安定器と を有する小型ランプにおいて、 前記電子安定器が請求項１に記載したスイッチング装置を有していることを特
    徴とする小型ランプ。
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EP00201255 2000-04-06
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