JP2968532B2 - ガス放電ランプの点灯及び給電回路 - Google Patents

ガス放電ランプの点灯及び給電回路

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JP2968532B2 JP63332788A JP33278888A JP2968532B2 JP 2968532 B2 JP2968532 B2 JP 2968532B2 JP 63332788 A JP63332788 A JP 63332788A JP 33278888 A JP33278888 A JP 33278888A JP 2968532 B2 JP2968532 B2 JP 2968532B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流電圧源に接続されるように構成されて
いて、整流素子、コイル及び駆動回路に接続されていて
高周波スイッチされる半導体スイッチング素子が設けら
れたDC/DCコンバータに接続されている整流ブリッジを
有し、前記DC/DCコンバータが前記ランプを内蔵してい
る高周波DC/ACコンバータの入力端子に接続されていて
かつ半導体スイッチング素子を有し、キャパシタが当該
入力端子の間に接続されていて、前記コンバータにより
取り出される電流を測定するセンサが前記入力端子の一
方と前記DC/ACコンバータの半導体スイッチング素子と
の間に配設されている、ガス放電ランプを点灯し供給す
る電気回路に関するものである。
この種の回路は英国公開特許公報2,016,222号に示さ
れている。この公開公報には、高周波DC/ACコンバータ
に接続されている順方向コンバータの様なDC/DCコンバ
ータを有する電源回路が示されている。このDC/DCコン
バータは、これに接続されている高周波スイッチングDC
/ACコンバータ用の電流源として機能する。このDC/ACコ
ンバータにより矩形波電流がランプに印加される。この
回路は、ランプの電流強度を測定するセンサを有し、こ
のセンサはこのセンサに接続されている制御回路によっ
てその電流強度を一定の参照電流と比較する。この制御
回路は、これに接続され、かつ順方向コンバータの半導
体スイッチング素子に働く駆動回路と共に、ランプに供
給される電流強度が既定値に設定されるように、当該ス
イッチング素子の導電状態と非導電状態を決める。
しかしながら、この既知の回路の欠点は、（例えば、
エイジングによる場合とか、低圧水銀蒸気放電ランプを
温度の高い場所で使う場合の様に）低いランプ電圧でラ
ンプを動作させる場合には、ランプの電力消費量、換言
すれば光出力が、低減してしまうと言うことである。希
ガスの組成比が通常の組成比からずれていて動作電圧が
通常のものより低くなっている低圧水銀蒸気放電ランプ
をこの既知の回路で動作させると、このようなランプの
光出力は受け入れられないほど低いレベルに低下してし
まうことが判明している。
本発明の目的は、動作中、ランプの電力消費を実質上
一定にする回路を提供することによって前述の問題を解
決することにある。
第１パラグラフに記載した種類の放電ランプの点灯及
び給電回路の特徴は、前記ランプには周波数依存インピ
ーダンスが直列に接続されていて、前記DC/DCコンバー
タ内の前記半導体スイッチング素子の前記駆動回路が制
御回路に接続されかつ前記キャパシタの両端に配設さ
れ、前記キャパシタの両端の電圧を前記半導体スイッチ
ング素子の通電状態の周波数と周期を調整することによ
ってある値に設定し、前記センサを前記DC/ACコンバー
タの前記半導体スイッチング素子の前記駆動回路に接続
されている第二制御回路に接続し、前記DC/ACコンバー
タの前記スイッチング素子の通電状態の周波数及び／又
は周期を調整することが出来、その結果前記ランプの電
力消費を調整することが出来る点である。
本発明の回路に於いては、動作中、アップコンバータ
の様なDC/DCコンバータ内の半導体スイッチング素子の
周波数及び導通状態の周期を適切に選択することによっ
て、入力端子に接続されているキャパシタの直流電圧を
一定にすることが出来る。DC/ACコンバータの半導体ス
イッチング素子の通電状態の周期及び周波数を適切に選
択すると、センサとそれに接続されている制御回路とに
よって、取り出されるキャパシタ電流を、実質上一定に
する事が出来る。（キャパシタは、そのエネルギを電源
からDC/DCコンバータを介して受け取る。）ランプに直
列接続された素子のインピーダンスを周波数の制御によ
って変化させることが出来るので、キャパシタから取り
出されるパワー、つまりランプの電力消費を、一定に保
つ事が出来る。スイッチング素子、ランプに直列接続さ
れたコイル及びセンサに於る損失も可能な限り小さくす
ることが出来る。
本発明の回路に組み込まれたランプの光出力は望まし
いものである。ランプの経年変化によってランプ電圧の
低下が発生しても、光の出力は一定に保たれる。
本発明は、特に、動作電圧が放電ランプの温度変化に
よって変化する低圧水銀蒸気放電ランプの使用に効果が
ある。この放電管が外側容器に依って囲まれているコン
パクト蛍光ランプが動作している間、動作電圧は、放電
管の雰囲気の温度が増大すると容易に低下してしまう。
従って、本回路は、その様なコンパクト蛍光ランプに組
み込むのに非常に適している。本発明の回路によって、
広い温度に渡ってランプの電力消費を一定に保つことが
可能となる。
本発明の回路によると、型の異なるランプを同一のパ
ワーに設定する事が出来る。
本発明の回路の望ましい実施例に於いては、DC/DCコ
ンバータの半導体スイッチング素子のスイッチング周波
数とDC/ACコンバータのスイッチング素子の周波数とを
互いに等しく又は整数倍の関係にする。
動作中、DC/ACコンバータの入力端子の間に配設され
たキャパシタを流れる電流は、互いに完全に又は部分的
に補償し合う。そのため、キャパシタの負荷が相対的に
低くなり、その結果この素子の寿命が延びる。
本発明の回路の特別な実施例に於いては、キャパシタ
の両端の電圧を、DC/DCコンバータの半導体スイッチン
グ素子の通電状態の周波数と周期を設定することによっ
て、連続的に設定することが可能になり、その結果ラン
プの電力消費も調整することが可能となる。DC/DCコン
バータに、例えばフライバックコンバータを使用する
と、使用者はキャパシタの両端に既定電圧を与えること
が出来、その結果ランプの明るさを低下させることが出
来る。しかしながら、キャパシタから取り出される電流
は常に一定に維持される。キャパシタの両端のDC電圧
は、減光されたランプの電力消費量に比例する。DC/DC
コンバータのスイッチング素子によってランプを減光さ
せることは、DC/ACコンバータのスイッチング素子とコ
イルの電力損失を減光特に相対的に低く出来ると言う効
果を生じる。
例に基づいて、添付図面を参照し、本発明を詳細に説
明する。
図面に於いて、参照番号１は管状低圧水銀蒸気放電ラ
ンプを示す。このランプは予備加熱が可能な電極２と３
を有している。このランプは、入力端子４と５を介して
交流（例えば、220Vの交流）電圧源に接続可能な回路内
に配備される。これらの端子は、入力フィルタ６を介し
て整流ブリッジ７に接続されている。このブリッジは、
アップコンバータの形態のDC/DCコンバータの入力端子
８と９に接続されている出力端子を有している。端子８
はコイル10と整流素子（ダイオード）11からなる直列分
岐に接続されている。コイル10と整流素子11との接続点
は、そのエミッタが端子９に接続されている半導体スイ
ッチング素子12のコレクタに接続されている。ここで
は、半導体スイッチング素子にはトランジスタが用いら
れている。実際の場合、当該素子はMOS−FETである。ト
ランジスタ12のベースは駆動回路13に接続されている。
この駆動回路によりスイッチング素子12が高周波の導通
状態と非導通状態を採る事が可能となる。駆動回路13は
基準電圧を有する制御回路14に接続されていて、これに
よりスイッチング素子12の導通状態と非導通状態の周期
と周波数が、端子16と17の間に配置されたキャパシタ15
の両端の直流電圧が一定となる様に決められる。端子16
と17はランプ１を内蔵するDC/ACコンバータの入力端子
である。端子16と17には、キャパシタ18と、（電源２と
３に並列に接続されたキャパシタ19を有する）ランプ１
とランプと直列に接続されている周波数依存インピーダ
ンス20（例えば、コイル）からなる直列分岐が接続され
ている。第一半導体スイッチング素子21とセンサ22（コ
ンバータ（以下の記載参照）によってキャパシタから取
り出される電流を測定するために）、また、18、１及び
20に直列に接続されている。キャパシタ18とランプ１と
の接続点にも接続されているキャパシタ23は、センサ22
（例えば、低抵抗値の抵抗、ホール素子又はその他のDC
電流センサ）とスイッチング素子21との接続点にも接続
されている。キャパシタ18、（キャパシタ19を有する）
ランプ１及びコイル20を有する回路は、第二の半導体ス
イッチング素子24によってシャントされている。
２個のスイッチング素子21と24は、線図的に示されて
いる駆動回路21aと24aによって交互に高周波の導通状態
と非導通状態をとる様に構成されている。駆動回路21a
と24aは、（例えば、トランスを介し、かつオランダ国
公開特許公報第8,400,923号に記載されているように形
成されて）共に結合されている。この結合は図中破線に
よって線図的に示されている。これら２個の半導体スイ
ッチング素子21と24はフリーホイール・ダイオード25と
26（これらはMOS−FETに集積化されている）によってシ
ャントされている。
センサ22は、センサ22の両端で測定された電圧（つま
りコンバータに流れる電流）を回路28が発生する基準電
圧と比較する制御回路27に接続されている。
制御回路27は、２個の駆動回路21aと24aに接続されて
いる。これらの駆動回路は、２個の半導体スイッチング
素子21と24のスイッチング周波数のみならずこれらの素
子が導通状態にある一周期当りの時間を制御する。一周
期とは、スイッチング素子が一回の導通状態と一回の非
導通状態にある周期（「デューティサイクル」）のこと
を言う。キャパシタ15に流れる電流、つまりランプ１の
電力消費は、制御回路27により一定に保たれる。
コンバータは、コンバータの高周波スイッチングを始
動させる始動回路（図示せず）を有する。
このような回路は前述のオランダ国公開特許公報第8,
400,923号に記載されている。
図示の回路は次のように動作する。端子４と５を電源
に接続した後、キャパシタ15の両端の一定電圧は、半導
体スイッチング素子12の非通電状態／導通状態の周波数
とデューティサイクルとを選択することに依って実現さ
れる。素子10、11及び12はいわゆるアップコンバータを
構成する。キャパシタ15の両端の電圧は、端子８と９の
間の電圧のピーク値よりも高い。
始動回路（図示せず）によりDC/ACコンバータが始動
され、スイッイング素子21と24は交互に高周波の導通状
態と非導通状態をとる。ランプ１の電力はキャパシタ15
から得られる。このキャパシタから取り出される電力は
センサ素子22の手段によって一定に維持される。この素
子の両端の測定された電圧は、制御回路27により28から
の基準電圧と比較される。もし、例えば、ランプの両端
の電圧が低下すると、ランプ電力消費を一定に保つため
にはランプ電流を増加させなければならない。これは半
導体スイッチング素子21と24のスイッチング周波数を減
少させることによって実現される。コイル20のインピー
ダンスが減少しキャパシタ19のインピーダンスが増大
し、これによりランプ電流が増大する。この結果、ラン
プ電力消費は一定に保たれる。
実際の実施例に於いて、DC/ACコンバータの周波数は
ほぼ28KHzである。DC/DCコンバータの周波数は56KHzで
ある。DC/DCコンバータをフライバック・コンバータに
より形成すると、キャパシタ15の直流電圧が調整可能と
なりスイッチの周波数又はデューティサイクルを変化さ
せることによってランプ１の消費量を制御する事（減光
効果）が出来る。
フライバック・コンバータのデューティサイクルを調
整して、キャパシタ15の両端の電圧をある低い値にする
事によって、ランプの電力消費を制御する事が出来る。
DC/ACコンバータの周波数は実質上一定であることが判
明した。DC/ACコンバータのランプ１、キャパシタ19及
びインピーダンス20からなる分岐の両端の電圧のみが、
キャパシタ15の両端の電圧に比例して低くなる。周波数
を大きく変更させずにランプの明るさを低くできる事は
効果がある。ラジオに対する障害電波の危険性は、周波
数を変更させてランプを減光させる回路に比較して少な
い。
この実施例に於いて、ランプは32Wの消費電力を有す
る管状の低圧水銀蒸気放電ランプ（TL−D h.f.）であ
る。キャパシタ15の容量は47μＦ、キャパシタ19のそれ
は10nFである。キャパシタ18と23の容量は0.5μＦであ
る。コイル10は約2mHの値を有し、コイル20はほぼ3.2mH
の値を有する。センサ素子22は0.1Ωの抵抗である。ダ
イオード11はBYV 26C（フィリップス社製）である。半
導体スイッチング素子12、21及び24は、BUZ 76（フィリ
ップ社製）型のMOS−FETである。220V（AC）、50Hzの電
圧が端子４と５の間に印加される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の回路の実施例を線図的に示す。 １……管状低圧水銀蒸気放電ランプ、2,3……電極、4,
5,8,9……入力端子、６……入力フィルタ、７……整流
ブリッジ、10……コイル、11……整流素子、12……半導
体スイッチング素子、13,21a,24a……駆動回路、14……
制御回路、15,18,19,23……キャパシタ、16,17……端
子、20……インピーダンス、21……第一半導体スイッチ
ング素子、22……センサ、24……第二半導体スイッチン
グ素子、25,26……フリーホイール・ダイオード、27…
…制御回路、28……回路、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−116794（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123695（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−204496（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−26795（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−77860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−87169（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−16100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 41/14 - 41/42

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流電圧源に接続されるように構成されて
    いて、整流素子、コイル及び駆動回路に接続されていて
    高周波スイッチされる半導体スイッチング素子が設けら
    れたDC/DCコンバータに接続されている整流ブリッジを
    有し、前記DC/DCコンバータが前記ランプを内蔵してい
    る高周波DC/ACコンバータの入力端子に接続されていて
    かつ半導体スイッチング素子を有し、キャパシタが当該
    入力端子間に接続されていて、前記コンバータにより取
    り出される電流を測定するセンサが前記入力端子の一方
    と前記DC/ACコンバータの半導体スイッチング素子との
    間に配設されている、ガス放電ランプの点灯及び給電回
    路に於て、前記ランプには周波数依存インピーダンスが
    直列に接続されていて、前記DC/DCコンバータ内の前記
    半導体スイッチング素子の前記駆動回路が制御回路に接
    続されかつ前記キャパシタの両端に配設され、前記キャ
    パシタの両端の電圧を前記半導体スイッチング素子の通
    電状態の周波数と周期を調整することによってある値に
    設定し、前記センサを前記DC/ACコンバータの前記半導
    体スイッチング素子の前記駆動回路に接続されている第
    二制御回路に接続し、前記DC/ACコンバータの前記スイ
    ッチング素子の通電状態の周波数及び／又は周期を調整
    することが出来、その結果前記ランプの電力消費を調整
    することが出来る事を特徴とする電気回路。
  2. 【請求項２】前記DC/DCコンバータ内の前記半導体スイ
    ッチング素子のスイッチング周波数と前記DC/ACコンバ
    ータ内のスイッチング素子の周波数が互いに等しいか、
    又は整数倍の関係にある事を特徴とする請求項（１）記
    載の電気回路。
  3. 【請求項３】前記キャパシタの両端の電圧を、前記DC/D
    Cコンバータ内の前記半導体スイッチング素子の周波数
    と導通状態の期間を設定する事によって、連続的に設定
    する事が可能である事を特徴とする請求項（１）又は
    （２）記載の電気回路。
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