JP2636239B2 - 蛍光ランプに対する安定器 - Google Patents

蛍光ランプに対する安定器

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JP2636239B2
JP2636239B2 JP62113391A JP11339187A JP2636239B2 JP 2636239 B2 JP2636239 B2 JP 2636239B2 JP 62113391 A JP62113391 A JP 62113391A JP 11339187 A JP11339187 A JP 11339187A JP 2636239 B2 JP2636239 B2 JP 2636239B2
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ヴァルター・ヒルシュマン
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は蛍光ランプの安定器に関する。
(従来技術とその問題点) 安定器は、交流網電圧が印加される整流回路を有す
る。この整流回路の平滑化された電圧は、チョッパ回路
において回路網電圧よりもずっと高い周波数でチョッピ
ングされ、パルス列に形成される。このパルス列は、電
流制限装置を介して2つのランプ電極が有する端部の一
方の組に加えられる。電極端部の他方の組は点灯回路に
接続されている。
第1図は、ヴァルター・ヒルシュマン(Walter Hirsc
hmann)の“エレクトロニクシャルトゥンゲン(Elektro
nikschatungen)”(ベルリン(Berlin),ミュンヘン
(Mnchen),ジーメンス・アーゲー(Siemens.AG)1
982:147〜148頁)に開示されているような周知の回路を
示すブロックダイヤグラムである。
第1図では、228Veff,50Hzを有する通常の回路網電圧
がフィルタへ印加される。フィルタの出力は整流/フィ
ルタ回路に接続されているが、この整流/フィルタ回路
の出力は例えば320Vの直流である。この直流電圧は通常
のスタータ回路に印加され、スタータ回路はさらにチョ
ッパ回路へ直流電圧を供給する。チョッパ回路では、例
えば周波数が1KHzから1MHzで電圧が310Vssのパルス列が
発生される。このパルス列は電流制限用のチョークコイ
ルを介して蛍光ランプの2つの電極が有する端子の一方
の組に印加され、また電極端子の他方の組は点灯回路に
接続されている。この点灯回路は例えば数nFの容量を有
する。
蛍光ランプは、構造の種類及び封入ガスのタイプに応
じて30Veffから150Veffの間の点灯電圧(burning volta
ge)を有する。蛍光ランプを動作させるために使用され
る高周波交流電圧ULのポイント・トゥ・ポイント電圧
は波形によってランプ点灯電圧よりも約3倍の大きさを
有する。すなわち、今の場合、90Vss及び450Vssの間で
ある。第1図に示す周知の回路においては、ランプ回路
の回路網電圧は、最大ランプ点灯電圧よりも常に高くな
ければならない。
回路網電圧が中間の電圧、例えば100Veffあるいは120
Veffを有する場合には、平滑化された直流電圧として各
々約130Vあるいは160Vしか得られないため、問題が生ず
る。チョッピングを行なった後で、例えば100Vss以下の
低ランプ点灯電圧を有し電流制限用チョークコイルが設
けられた蛍光ランプのみを特に方策を講ずることなく駆
動できる。こうした場合のみに、回路網電圧はランプ点
灯電圧よりも少し高くなる。
蛍光ランプの負のインピーダンス特性のために、ラン
プ点灯電圧ULSSがチョッピングされた直流の電圧Ussよ
りも少し低いだけで蛍光ランプの動作はすでに不安定と
なる。これは、非常に低い自己インダクタンスを有する
電流制限用チョークコイルのみを使用していることに起
因する。回路網電圧よりも高いランプ点灯電圧、例えば
120Vssから450Vssのランプ点灯電圧を有するランプは、
単にチョークコイルのみによって電流が制限されている
場合には全く動作させることができない。
ビラード(Villard)回路あるいはデロン(Delon)回
路として知られているタイプの倍電圧整流回路(“バウ
エレメンテ・デル・エレクトロニク・ウント・イーレ・
グルントシャルトゥンゲン(Bauelemente der Elektron
ik und ihre Grundschaltungen)”(ボエゼル(Bse
r),ケーラ(Khler),ヴァイクト(Weigt)著 第
7版220頁参照)を用いて整流電圧を上げることも可能
であるが、この場合には2つの電解コンデンサの容量を
2倍にする必要がある。なぜなら、50Hzから100Hzのリ
ップルが増大する。すなわち光束の変動が生ずるからで
ある。
一方、前述したW.ヒルシュマンの“エレクトロニクシ
ャルトゥンゲン”の144頁に開示されている変圧器を用
いてチョッピングされた方形波電圧を増幅することもで
きる。この場合の欠点は、さらに別のコイルを使用する
必要が生じ、この結果コストが高くなり、またロスが増
大してシステムの発光効率が低下することである。
米国特許第4,544,863号には、供給される比較的低周
波数の回路網電圧を動作に適した高周波電圧に変換する
蛍光ランプの安定器が開示されている。変換された高周
波電圧は、直列に接続されたコイル及びコンデンサを介
して蛍光ランプに印加される。しかし、周知のこの回路
は独立して制御される発振器(vibrator)に基づいて動
作するが、この発振器は安定器のコンポーネントを正確
な大きさに設定する必要があり、その結果回路が固定化
されてしまう。
(発明の目的) この発明の目的は、蛍光ランプを駆動するための自励
(self exciting)の、従って、調整範囲を広くできる
安定器を提供することである。
(従来の問題点および発明の目的を解決するための手
段) この発明においては、電流制限回路の出力端における
電圧を蛍光ランプへ印加する前に増幅することで問題を
解決している。電圧の増幅は、この発明の回路をさらに
発展させた別の回路によって行なわれる。この回路は、
LC共振回路を用いており、蛍光ランプはこの共振回路の
コンデンサと並列に接続されている。
すなわち、この発明の蛍光ランプに対する安定器は、
交流回路網電圧に対する整流回路と、チョッパ回路18
と、電流制限回路20と、点灯回路28とを含み、チョッパ
回路18が整流された電圧を回路網の周波数よりも高い周
波数でチョッピングしてパルス列を形成し、このパルス
列が電流制限回路20を介して蛍光ランプ26の2つの電極
22,24の一方の組に印加され、また2つの電極22,24の他
方の組が点灯回路28に接続され、さらに電流制限回路20
と蛍光ランプ26の電極22,24の間に電圧増幅回路30が設
けられており、この電圧増幅回路30と蛍光ランプの電極
の前記一方の組との間にチョッパ回路18へフィードバッ
ク信号を送る制御変圧器38が接続されている。なお、前
記電圧増幅回路30は、そのインダクタンスLが電流制限
に用いられるチョークコイル32と、キャパシタンスCと
を有するコンデンサ34とより成るLC直列共振回路であ
る。
(作用) 交流回路網電圧は整流され、チョッパ回路へ入力され
る。次いで電流制限回路と蛍光ランプの電極の間に設け
られた電圧増幅回路である選ばれたインダクタンスを持
つチョークコイルと、選ばれた容量を持つコンデンサと
より成るLC直列共振回路を通り、さらにこの共振回路の
コンデンサの一方の連結点に接続された制御変圧器を経
由し、コンデンサの他方の連結点に接続された回線と共
に蛍光ランプの1組の電極端子に所要の増幅電圧を加え
る。この電圧は供給電圧よりも著しく高いピーク点灯電
圧をもつので、十分に強い点灯効果を生ずる。また点灯
中、ランプのフイラメント破損などによってランプが回
路から断絶されたときには、変圧器巻線が電源から断た
れるので、チョッパ回路が自動的に電源から切られ、回
路部材等に重大な故障を生じない。
この発明による安定器の他の特長や利点は、添付図面
に基づいて説明する以下の実施例より明らかとなろう。
(実施例) 以下、この発明の安定器の実施例を第2図〜第5図に
基づいて説明する。第2図はこの発明による安定器のラ
ンプに近接した部分に関する第1の実施例を示す。チョ
ッパ回路18の入力側には、100Vから160Vの大きさの整流
されフィルタを通された電圧UGが印加される。チョッ
パ回路18の入力電圧は、75Veffから120Veffの間の中位
の回路網交流電圧から整流及びフィルタリングによって
得られたものである。チョッパ回路18からは、100Vssか
ら160Vssの間の電圧Ussを有する方形波パルス列が電流
制限回路20へ送られる。この電流制限回路20はチョーク
回路であり、その出力端からは整形され電圧ULを有す
るパルス列が発生する。そして、このパルス列は周知の
構造を有するランプ26へ供給される。この発明において
は、電圧増幅回路30が電流制限回路20と蛍光ランプ26と
の間に接続されている。電圧増幅回路30の2つの入力端
子には電圧LLが印加され、また電圧増幅回路30の2つ
の出力端子は蛍光ランプ26の電極端子22,24の一方の組
に接続されている。このように、ランプを動作させるの
に十分な高い電圧LL′がランプに供給される。従来の
安定器の場合におけるように、ランプが有する2つの電
極端子22,24の他方の端子は点灯回路28に接続されてい
る。
第3図は非常に簡単な構造を有する電圧増幅回路の詳
細を示している。この電圧増幅回路は、例えば3.3nFの
容量CRを有するコンデンサ34及び、例えば1.7mHの自己
インダクタンスLDrを有する電流制限用のチョークコイ
ル32をスイッチングして共振回路を形成させるだけであ
る。第3図に示した実施例では、コンデンサ34の入力側
は蛍光ランプ26の電極端子24に接続されており、一方電
極端子22は制御変圧器38の一次巻線に接続されている。
この場合、コンデンサ34はチョークコイル32と制御変圧
器38の一次巻線の間の連結点42に接続されている。
第3図にはさらにチョッパ回路18が示されている。チ
ョッパ回路18の一方の出力端子は、コンデンサ34の一端
及び蛍光ランプの電極端子24の一方に接続されている。
また、チョッパ回路18の他の出力端子は絶縁用のコンデ
ンサ36を介してチョークコイル32に接続されている。
ここに示されたこの発明による安定器の実施例におい
ては、直列に接続されたチョークコイル32及びコンデン
サ34から成る直列共振回路と、チョッパ回路18に適した
制御変圧器38とによって、制御変圧器38を介してフィー
ドバック信号がランニングスピードで発生される。
もし蛍光ランプが消されたり、故障したりした場合に
は、制御変圧器38のフィードバック機能は中断され、そ
の結果チョッパ回路18が遮断される。このことは、ラン
プが故障した場合、例えばランプのリーズフィラメント
が切れた場合には、安定器は自動的に遮断されることを
意味する。
第3図に示したこの発明による安定器の動作は以下の
通りである。
安定器の付属装置における動作周波数あるいはその高
調波周波数は、直列共振回路の基本共振周波数に近い値
である。すなわち、共振周波数fresは、 ここにLはチョークコイル32のインダクタンス、Cは
コンデンサ34の容量(図中Cres)である。
共振回路は上記のインダクタンスと容量との大きさは
基づいて、予め定められたエネルギWを保持する。その
エネルギは両者の相対関係に従って電界と磁界において
交互の蓄えられる。
すなわち、 またコンデンサ34に印加される電圧、すなわち蛍光ラ
ンプ26への入力電圧UL′は次式で与えられる。
UL′=I(L/C)0.5 (3) すなわち、コンデンサ34に加えられる電圧の大きさ
は、チョッパ回路18から出力されるピーク間電圧Ussと
前記の比L/Cの関数である。
前述のことは、明らかに蛍光ランプが一般に、その点
灯電圧よりも比較的高い入力電圧UL′を印加されても特
に問題なく、すなわち回路部品の実質的な付加を必要と
せずに、十分点灯されることを示している。しかし電力
の回路網電圧が比較的低い場合には、そのままの入力で
は点灯は不可能である。
しかし、蛍光ランプ26を点灯するのに必要とされる高
い電圧は容易に発生することができる。点灯回路が容量
性であると、2つのコンデンサが並列に接続されている
ことから、その容量CはCR+CZと増大し、それに応じ
て共振周波数は低くなる。点灯後、チョークコイル32と
コンデンサ34から成る共振回路はランプの等価インピー
ダンス(lamp equivalent impedance)によって減衰
し、コンデンサ34に加えられる電圧はランプパラメータ
によって決定される。これによって、共振回路のQ値
(quality factor)は自動的に所望の値へ低下するだろ
う。
第4図はこの発明による安定器の第2実施例を示して
いる。この実施例においては、絶縁用のコンデンサ36は
ランプの電極端子22と制御変圧器38との間に挿入されて
いる。今まではブロックダイヤグラムの形でのみ示され
ていた回路のコンポーネントは、このような態様を基本
として構成されている。これらのコンポーネントは2つ
のバイポーラスイッチングトランジスタT1,T2を用いて
自励発振(free−oscillating)を行なうプッシュプル
形のセミブリッジ回路を形成している。入力回路に接続
されたキャパシタC1とインダクタンスFEDRは相互干渉を
抑制するのに用いられている。整流及びフィルタリング
によって約150Vの直流電圧が回路網電圧から発生され、
セミブリッジ回路に供給される。トリガ回路16が単一の
パルス列によってプッシュプル段の発振を開始する。ト
ランジスタT1とトランジスタT2の中央において150Vssの
ほぼ方形な高周波電圧が正と負の極の間に発生する。発
生周波数は負荷回路の状態によって変化する。
発振が開始すると、インダクタンスL1を有するチョー
クコイル32と、並列に接続された容量Cresを有するコン
デンサ34及び点灯回路28の容量性成分とによって直列共
振回路が形成される。この容量は例えば6nFである。直
流電圧を遮断するコンデンサ36は点灯回路と直列に接続
されていて、47nFの容量C6を有する。直流電圧をカット
するコンデンサ36の容量C6が47nFと比較的大きいことか
ら、共振回路の容量はなお約6nFである。制御変圧器38
の一次巻線RKlaと、蛍光ランプ26の電極端子22も点灯回
路28と直列に接続されている。制御変圧器38の二次巻線
RKlb,RKlcを介して、制御変圧器38はセミブリッジ回路
を制御し、定常的な発振を維持している。前述した共振
回路はそれぞれの分岐点における電極によって若干減衰
するのみである。これによって、既に述べたように直列
共振回路の基本周波数に非常に近い動作周波数へ自動的
に落ち着く。
電極の継続加熱中に、ランプ始動中の加熱部分の第2
位相において、点灯回路の容量性成分は約3nFまで減少
するであろう。これによって加熱電流が減少し、同時に
その減衰度も小さくなる。この結果、共振回路の共振度
の鋭さを示すQ値が実質的に増して、ランプに印加され
る電圧が増加する。このプロセスは蛍光ランプ26の点灯
電圧が所要値に到達されるまで続き、その時点でランプ
は最適の温度まで予加熱される。このようにして点灯電
圧に達すると、ランプ内でアーク放電が生じ、最高の周
波数が発振される。
動作時には、共振回路は比較的低抵抗のアーク放電に
よって減衰し、周波数は共振周波数よりも明らかに低く
なる。しかし、共振回路の効果はなお充分に大きく、蛍
光ランプに供給を行なう。蛍光ランプの最大点灯電圧
は、供給電圧よりも明らかに大きい。こうしたことは、
ランプが純粋に誘導性の部材によって駆動されている場
合には不可能である。
共振回路を減衰させるためには、電流制限用のチョー
クコイル32にコンデンサ34を追加することが必要とされ
るだけである。
既述した自励発振回路の周波数が、個々の要求に自動
的に順応することは明らかである。予熱を加えている
間、周波数は約40KHzから定常的に増大し、約50KHzの点
灯電圧に達するまで増大を続ける。動作時には、周波数
は35KHzまで低下する。
蛍光ランプ26が故障した場合に、回路が減衰せずに共
振動作を行ない、高パワーが入力して発振器を破壊する
ことのないように、最初の実施例において既述したよう
に遮断装置を設けなければならない。これは、ランプ電
流と加熱電流を制御変圧器38の一次巻線に流すことによ
ってのみ実現できる。この実施例においては、一次巻線
RK1aもコンデンサ34の分岐部(branching)の後側でス
イッチされる。このように、この実施例においてはラン
プが故障した時、発振のフィードバックは行なわれず発
生器は静止した状態に留まる。
第5図は第4図の実施例に対応しているが、トリガ回
路及び点灯回路がより詳細に記述されている。このトリ
ガ回路はヴァルター・ヒルシュマンの“エレクトロニク
シャルトゥンゲン”の148頁及び150頁に開示されている
ものに対応し、またスタータ回路は独国特許第3,441,99
2号公報に開示されているものに対応している。
かくてトリガ回路16は、点灯パルスを与えるために、
トランジスタT1,T2およびトライアックDIACを含み、レ
ジスタR1とキャパシタC4によって形成されたR/C回路
と、レジスタR1とキャパシタC4の接合点と2つのトラン
ジスタT1,T2の中央接合点との間に接続されたダイオー
ドD2を含んでいる。またこれに加えて各トランジスタの
ベースレジスタR2,R3が接続されている。他方、点灯回
路28はコンデンサC7,C8およびコンデンサC8の両端に接
続されたポシティブ温度レジスタKLを含んでいる。初
め、電流は冷たいレジスタKLを通って流れ、コンデンサ
C8が短絡される。流れた電流が冷たいレジスタKLを加熱
すると、通電しなくなり逆にコンデンサC8が効果的に作
動し、最終的にはコンデンサC7,C8は次式によるキャパ
シタンス(静電容量)Cを形成することとなり、一層安
定した点灯を継続させる。
(発明の効果) この発明の蛍光ランプに対する安定器はランプ回路へ
供給される電圧を非常に簡単に増幅できるため、良好な
ランプ動作を得ることができる。特に、この新しい回路
構成によれば100V程度の比較的低い回路網電圧のもとで
も、高いランプ点灯電圧を起生してランプを良好に動作
させることができる。また自己励起のために、この発明
による安定器によれば自動的な順応が可能であり、それ
ぞれの調整範囲を広くでき、比較的少数のコンポーネン
トによって安定器を構成できる。このため、安定器はよ
り堅固になり、製造コストも合理的なものとなる。
上述した実施例は単にこの発明による安定器を説明す
るためのものであり、発明を制限するものではない。従
って、この発明は発明の精神及び範囲を逸脱しない限り
いかなる形においても実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は蛍光ランプに対する従来型の安定器のブロック
図、第2図から第5図はこの発明による安定器の実施例
を示しており、第2図は安定器の動作原理を示すブロッ
ク図、第3図は第2図の中間部分のブロックを回路コン
ポーネントとして示した安定器の回路図、第4図はトリ
ガ回路と点灯回路以外をコンポーネントで示した安定器
の全回路の詳細図、第5図はすべてをコンポーネントで
示した安定器の回路詳細図である。 18……チョッパ回路、20……電流制限回路 22,24……電極端子、26……蛍光ランプ 28……点灯回路、30……電圧増幅回路 32……チョークコイル、34……コンデンサ 38……制御変圧器、42……連結点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング・タウシュ ドイツ連邦共和国 デー8025 ウンテル ハッハインク,ブッサルトシュトラッセ 34 (72)発明者 ヴァルター・ヒルシュマン ドイツ連邦共和国 デー8000 ミュンヘ ン 82,ファウストシュトラッセ 70 (56)参考文献 特開 昭54−25426(JP,A) 特開 昭59−173995(JP,A) 特開 昭61−126795(JP,A) 実開 昭55−128400(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蛍光ランプに対する安定器であって、交流
    回路網電圧を整流する整流回路(14)と、前記整流回路
    (14)の出力電圧を交流回路網電圧の周波数よりも高い
    周波数でチョッピングし、チョークコイル(32)及び前
    記チョッパ回路(18)にフィードバック信号を送る制御
    変圧器(38)の直列回路を介して蛍光ランプ(26)の第
    1電極(22)に接続される第1出力端子と蛍光ランプ
    (26)の第2電極(24)に接続される第2出力端子間に
    パルス列を出力するチョッパ回路(18)と、蛍光ランプ
    (26)の第1電極(22)及び第2電極(24)に接続され
    る点灯回路(28)と、前記チョークコイル(32)と前記
    制御変圧器(38)との接続点と前記チョッパ回路(18)
    の第2出力端子と前記蛍光ランプ(28)の第2電極(2
    4)との接続点間に接続され、前記チョークコイル(3
    2)と直列共振回路を形成して電圧増幅回路を構成する
    コンデンサ(34)とを備えた蛍光ランプに対する安定
    器。
  2. 【請求項2】前記制御変圧器(38)と前記蛍光ランプ
    (26)の第1電極間に絶縁用コンデンサ(36)を接続
    し、前記絶縁用コンデンサ(36)の容量を前記コンデン
    サ(34)の容量より充分大きい値に設定した特許請求の
    範囲第1項に記載の蛍光ランプに対する安定器。
JP62113391A 1986-05-09 1987-05-09 蛍光ランプに対する安定器 Expired - Lifetime JP2636239B2 (ja)

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DE3615605 1986-05-09
DE3615605.1 1986-05-09

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JPS6324600A JPS6324600A (ja) 1988-02-01
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US (1) US4775822A (ja)
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