JP2613874B2 - Dc−acコンバータ - Google Patents

Dc−acコンバータ

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JP2613874B2
JP2613874B2 JP61260830A JP26083086A JP2613874B2 JP 2613874 B2 JP2613874 B2 JP 2613874B2 JP 61260830 A JP61260830 A JP 61260830A JP 26083086 A JP26083086 A JP 26083086A JP 2613874 B2 JP2613874 B2 JP 2613874B2
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    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/2806Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without electrodes in the vessel, e.g. surface discharge lamps, electrodeless discharge lamps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低圧放電灯の点弧及び給電を行うためのDC
−ACコンバータであって、直流電源に接続される2つの
入力端子を具え、これらの入力端子は、制御電極を有す
る半導体スイッチング素子と、第1コイルと、一方の枝
路に放電灯が結合され他方の枝路に容量素子を含む並列
回路との直列回路を介して相互に接続され、半導体スイ
ッチング素子の制御電極及び主電極が変成器の二次巻線
によって相互に接続され、この変成器の一次巻線は前記
並列回路の一部を構成し、更に起動回路が設けられたDC
−ACコンバータに関する。
この型のDC−ACコンバータは、公開されたオランダ国
特許出願第8004175号(特公平2−43432号)から既知で
ある。
このコンバータを用いて、例えば、動作周波数が少な
くとも0.5MHzである無電極低圧放電灯或いは小型低圧水
銀放電灯に給電が行われる。このコンバータは高い効率
を持つことが見出されている。
コンバータを起動するために、特にコンバータの入力
端子を相互に接続する抵抗器とコンデンサとの直列回路
からなる起動回路が、半導体スイッチング素子の制御回
路の中に接続されている。更にこの起動回路は、双方向
降伏素子(ダイアック)を含む枝路を有し、この降伏素
子の一端は前記抵抗器とコンデンサとの間の接続点に接
続され、他端は半導体スイッチング素子の制御電極に接
続される。
起動回路にコンデンサ及び前記降伏素子を用いること
によって、しばしば無線妨害レベルの増大が起きること
が見出された。実際に、前記コンデンサは抵抗器を介し
てダイアックの降伏レベルまで繰り返し充電され、その
後で動作状態のコンバータにおける起動パルスが供給さ
れる。更に、高温においては、ダイアックの降伏電流が
動作時間の間増加することが見出されている。信頼性の
ある起動のためには、降伏電流をかなり高くし、これが
前記抵抗器をも流れるように回路を設計する必要があ
る。この場合には付加的な熱損失が発生する。これは、
特にコンバータと電灯とが一体化されて小型装置を形成
する場合には欠点となる。
本発明の目的は、妨害信号が可能な限り低減され、降
伏素子を不要にする起動回路を具えたDC−ACコンバータ
を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明によるDC−ACコンバ
ータは、最初の文節で述べた型のDC−ACコンバータにお
いて、起動回路が、半導体スイッチング素子の他の主電
極と制御電極との間に接続された抵抗器と、制御電極と
変成器の二次巻線の一端との間に配置されたコンデンサ
とを具えることを特徴とする。
本発明によるコンバータの起動回路は、双方向性降伏
素子を不要にする。このコンバータが動作する際には、
給電幹線上に妨害信号を発生しない。更に、起動回路の
動作の際のエネルギー消費が著しく減少する。更に、必
要な部品の数が既知の回路に比べて減少する。このよう
な特長により、このコンバータの回路全体を、例えば無
電極低圧水銀放電蛍光灯の基部のような小型の電灯の基
部の中に容易に組み込むことができる。
本発明は、コンバータのスイッチングに際して、先
ず、制御電極の電圧がスイッチング素子を導通させるの
に充分な高い値になるまで、スイッチング素子の制御電
極と主電極との間に配置されたコンデンサが充電される
との認識に基づいている。この結果、直列に配置されて
いる回路に含まれる共振回路を通してかなり大きな電流
が突然流れる。この共振回路は、変成器の一次巻線とコ
ンデンサとを一方とする並列回路と第1コイルである。
この並列回路は、更に無電極放電灯の巻線を含む。共振
回路は、突然の大電流が流れることによって振動を開始
する。続いて、この回路に含まれる一次巻線が半導体ス
イッチング素子を動作させる。このスイッチング素子に
は、これ以外の起動パルスは印加されない。
起動回路中のコンデンサの静電容量は、このコンバー
タの動作周波数におけるインピーダンスが小さくなるよ
うに選択される。起動用の抵抗器の抵抗値は、動作中の
熱損失が無視できるようになる値であることが好まし
い。
前記半導体スイッチング素子はMOS−FETであることが
望ましい。
次に、添付図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明によるDC−ACコンバータの実施例を示
す図であり、この図においては、これに無電極低圧水銀
放電灯が接続されている。
交流電源(220V、50Hz)に接続するための入力端子が
1及び2で表示されている。これらの端子は、電流制限
抵抗器3及びヒューズ4を介して、全波整流器5にて接
続される。この整流器の出力電圧はコンデンサ6によっ
て平滑化される。コンデンサ6、高周波コンデンサ7及
びコイル8が、幹線干渉抑制フィルタを構成する。この
整流器の出力端子9及び10は同時にDC−ACコンバータの
入力端子でもあり、これらの間にコンデンサ11が接続さ
れている。
入力端子9と10とは、半導体スイッチング素子(パワ
ーMOS−FET)12、コンデンサ13、第1コイル14、及び、
一方がコイル15であり他方が変成器17の一次巻線とコン
デンサ18との直列接続である並列回路からなる第1直列
回路によって、相互に接続されている。コイル15は、図
中では説明的に19で表示されている無電極放電灯中の放
電路に結合されている。更に、この回路は、第2半導体
スイッチング素子(パワーMOS−FET)20を含む。この半
導体スイッチング素子20は、半導体スイッチング素子12
と直列に接続され、且つ端子10に接続されている。一次
巻線16の両端は、帰還信号の位相を最適化するために抵
抗器30で橋絡されている。
変成器17は、2つの二次巻線21及び22を有する。巻線
21はスイッチング素子12の制御回路の一部分を構成し、
スイッチング素子12の制御電極とその主電極との間に接
続されている。巻線21の両端は、逆向きに接続された2
つのツェナーダイオード23及び24の直列接続からなる電
圧制限回路により、コンデンサ29を介して接続されてい
る。巻線22はスイッチング素子20の制御回路の一部分を
構成し、逆向きに接続された2つのツェナーダイオード
26及び27の直列接続からなる電圧制限回路により、コン
デンサ25を介して接続されている。
このコンバータの起動回路は、パワーMOS半導体スイ
ッチング素子12の制御回路の一部分を構成する。この起
動回路は抵抗器28及びコンデンサ29からなり、抵抗器28
はスイッチング素子12の主電極と制御電極との間に接続
され、コンデンサ29は前記制御電極と二次巻線21の一端
との間に接続されている。
この回路は以下に説明するように動作する。端子1及
び2が交流電源に接続されると、整流器5を介して、コ
ンデンサ6、7及び11が、交流電源から得られる交流電
圧のピーク値まで迅速に充電される。この直流電圧は、
直列回路28、29、21、13、14及び15の両端に現れる。コ
ンデンサ29及び13は、コンデンサ29の両端の電圧が、半
導体スイッチング素子12が導通状態になる閾値に到達す
るまで、抵抗器28を介して充電される。スイッチング素
子12が導通状態になると、素子12、13、14、並びに15、
16及び18の並列回路を通ってかなり大きな電流が流れ
る。続いてこの回路に発振が生じ、その後変成器17に生
じる交流電圧によって、スイッチング素子12が非導通状
態になり且つスイッチング素子20が導通状態になる。こ
れにより、コンデンサ11を通る電流が生じ、その後スイ
ッチング素子20が再び非導通状態になり、スイッチング
素子12が再び導通状態になり、以後これが繰り返され
る。
ここに示された実施例においては、上記の回路素子
は、大略次の表に示された値を持つ。
上記の表に示さてさ素子を含む回路に結合され、18W
のパワーを持つ無電極放電灯(19)が、公開されたオラ
ンダ国特許出願第8400409号に記載されている。コイル1
5は、球形放電容器の中央部品に設けられた強磁性コア
の回りの巻線として形成されている。
整流器5の直列抵抗器(3)と平滑コンデンサ6との
RC時定数は、起動回路28及び29の共振時定数より短い。
起動回路は、直流電源が幹線電圧のピーク値に到達した
後まで動作しない。一般的に、上記の前者の共振時定数
が後者のそれの500乃至1500分の1の場合に、上記の回
路によって良好な結果が得られる。前記の表に示された
値においては前者は後者のほぼ1300分の1である。
代替実施例においては、並列回路が、無電極放電灯19
に代わってフック状に折り曲げられた放電管を具える低
圧水銀蒸気放電灯を含む。この場合には、コイル15が放
電管の両端に存在する2つの電極の直列配置によって置
き換えられ、同時に、2つの電極に接続された電源線の
間に、正の温度係数を持つ抵抗器が接続される。
また、本発明のDC−ACコンバータは、スイッチング素
子を一つだけ含む回路によっても実現することができ
る。このような回路を第2図に示す。
このDC/ACコンバータは入力端子9及び10を有し、こ
れらの端子は直流電源に接続されている。直流電源は端
子1、2及び3乃至8の素子で構成されており、これは
第1図の回路のそれと同一である。DC/ACコンバータの
入力端子9と10は、制御電極を有する半導体スイッチン
グ素子12、第1コイル14及び並列回路からなる直列回路
によって相互に接続されている。この並列回路は、一方
の枝路にコイル15を含み、他方の枝路に変成器17の一次
巻線16とコンデンサ18との直列回路を含む。一次巻線16
の両端が、帰還信号の位相を最適にするために抵抗器30
で接続されている。半導体スイッチング素子12の制御電
極と一つの主電極が、変成器17の二次巻線21によって接
続されている。起動回路がコンバータに組込まれてい
る。この起動回路は、半導体スイッチング素子12の制御
電極と他の主電極との間に接続された抵抗器28を含む。
コンデンサ29が、制御電極と変成器17の二次巻線21の一
端との間に接続されている。
この回路図に示された回路は以下のように動作する。
入力端子1、2が給電幹線に接続されると、コンバー
タの入力端子9、10に直流電圧が現われる。この直流電
圧は、抵抗器28−コンデンサ29−二次巻線21−第1コイ
ル14−コイル15の直列接続の両端にかかる。すると、コ
ンデンサ29の両端の電圧が半導体スイッチング素子12の
導通状態になる閾値に達するまで、抵抗器28を介してコ
ンデンサ29が充電される。続いて半導体スイッチング素
子12及び第1コイル14、並びにコイル15、一次巻線16及
びコンデンサ18の並列回路を通ってかなり大きい電流が
流れる。続いて並列回路に発振が起きる。各振動周期の
第1の部分の間は、二次巻線21に発生する電圧によって
半導体スイッチング素子12が非導通になるように変化す
る。各振動周期の他の部分の間は、半導体スイッチング
素子12が導通になるように変化する。この振動周期の他
の部分の間に半導体スイッチング素子12によって導通さ
れる電流が、並列回路の振動を維持する。
この回路図に示されたスイッチング素子を一つだけ含
むコンバータ回路においては、第1図に含まれているコ
ンデンサ13は不要である。第1図に示された実施例の回
路においては、スイッチング素子20が導通状態の時電流
を供給するためにコンデンサ13が設けられている。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施例の回路図である。 1、2……交流電源接続端子 3……電流制限抵抗器 4……ヒューズ 5……全波整流器 6……平滑コンデンサ 7……高周波コンデンサ 8、14、15……コイル 9、10……コンバータ入力端子 11、13、18、25、29……コンデンサ 12、20……半導体スイッチング素子 16……一次巻線 17……変成器 19……低圧放電灯 21、22……二次巻線 23、24、26、27……ツェナーダイオード

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低圧放電灯の点弧及び給電を行うためのDC
    −ACコンバータであって、直流電源に接続される2つの
    入力端子を具え、これらの入力端子は、制御電極を有す
    る半導体スイッチング素子と、第1コイルと、一方の枝
    路に低圧放電灯を含み且つ容量素子を含む並列回路との
    直列回路を介して相互に接続され、半導体スイッチング
    素子の制御電圧及び一の主電極が変成器の二次巻線によ
    って相互に接続され、この変成器の一次巻線は前記並列
    回路の一部を構成し、更に起動回路が設けられたDC−AC
    コンバータにおいて、起動回路が、半導体スイッチング
    素子の他の主電極と制御電極との間に接続された抵抗器
    と、制御電極と変成器の二次巻線の一端との間に配置さ
    れたコンデンサとを具えることを特徴とするDC−ACコン
    バータ。
  2. 【請求項2】入力端子が平滑コンデンサを含む整流器に
    接続され、前記コンデンサと整流器の1つの抵抗器との
    直列接続の共振時定数が、起動回路の抵抗器とコンデン
    サとの共振時定数より短いことを特徴とする請求項1に
    記載のDC−ACコンバータ。
JP61260830A 1985-11-04 1986-11-04 Dc−acコンバータ Expired - Lifetime JP2613874B2 (ja)

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