JP3085023B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents

Discharge lamp lighting device

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JP3085023B2
JP3085023B2 JP12573193A JP12573193A JP3085023B2 JP 3085023 B2 JP3085023 B2 JP 3085023B2 JP 12573193 A JP12573193 A JP 12573193A JP 12573193 A JP12573193 A JP 12573193A JP 3085023 B2 JP3085023 B2 JP 3085023B2
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和彦 伊藤
信久 ▲吉▼川
哲哉 田原
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は放電ランプ点灯装置、特
に、点灯装置を放電ランプと一体化した電球形放電ラン
プに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp lighting device, and more particularly to a bulb-type discharge lamp in which the lighting device is integrated with a discharge lamp.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の放電ランプの点灯装置としては、
図4に示すようなものが知られている(特開昭63−1
93495公報)。
2. Description of the Related Art Conventional lighting devices for discharge lamps include:
The one shown in FIG. 4 is known (JP-A-63-1).
93495).

【0003】図4において、商用電源1に接続された整
流器2に平滑コンデンサ3が接続され、コンデンサ15
と発振トランス4の1次巻線4Aとの並列体にスイッチ
ングトランジスタ9が直列に接続されている。また、電
流制限用インダクタンス素子6と一対の電極5A,5B
を有する蛍光ランプ5とが直列に接続され、その両電極
間にダイオード素子7と両方向性半導体制御素子8との
直列体からなる始動回路が接続されている。発振トラン
ス4の2次巻線4Bの一端は、ベース電流制限用コンデ
ンサ10とインダクタンス素子11を介してトランジス
タ9のベースに接続され、他端は平滑コンデンサの負端
子に接続されている。また、トランジスタ9の起動抵抗
として抵抗14が、ベース電流制限用コンデンサ10の
リセット回路としての抵抗12とダイオード13との直
列体に直列に接続されている。
In FIG. 4, a smoothing capacitor 3 is connected to a rectifier 2 connected to a commercial power source 1 and a capacitor 15 is connected to the rectifier 2.
A switching transistor 9 is connected in series with a parallel body of the oscillation transformer 4 and the primary winding 4A. The current limiting inductance element 6 and the pair of electrodes 5A, 5B
Are connected in series, and a starting circuit composed of a series body of a diode element 7 and a bidirectional semiconductor control element 8 is connected between both electrodes. One end of the secondary winding 4B of the oscillation transformer 4 is connected to the base of the transistor 9 via the base current limiting capacitor 10 and the inductance element 11, and the other end is connected to the negative terminal of the smoothing capacitor. Further, a resistor 14 is connected in series with a resistor 12 as a reset circuit for the base current limiting capacitor 10 and a diode 13 as a starting resistor of the transistor 9.

【0004】次に、上記した従来の放電ランプ点灯装置
の回路動作について説明する。商用電源1を投入する
と、交流電圧が整流器2、平滑コンデンサ3によって整
流平滑され、抵抗14を介してトランジスタ9がオンす
る。このとき、コレクタ電流は平滑コンデンサ3の正極
→発振トランス4の1次巻線4A→トランジスタ9のコ
レクタ→トランジスタ9のエミッタ→平滑コンデンサ3
の負極へと流れる。そして、発振トランス4の2次巻線
4Bからトランジスタ9のベースへ順方向に電流が流れ
トランジスタ9はオン維持する。次にトランジスタ9の
コレクタ電流が増加し、不飽和となると2次巻線4Bの
起電力が反転しトランジスタ9がターンオフする。そし
て、ベース電流制限用コンデンサ10のベース電位を負
とする方向に充電されていた電荷がリセット回路を介し
て放電され、ベース電位が再び上昇してくると、トラン
ジスタ9はオン状態になり、以後以上の動作を繰り返
す。この結果、発振トランス4の1次巻線4Aに高周波
電圧が発生し、両方向性半導体制御素子8がブレークオ
ーバーし予熱電流が、平滑コンデンサ3→電流制限用イ
ンダクタンス素子6→蛍光ランプ5の電極5A→ダイオ
ード素子7→両方向性半導体制御素子8→蛍光ランプ5
の電極5B→トランジスタ9のコレクタへと流れる。発
振トランス4の高周波電圧が逆サイクルの時、ダイオー
ド素子7によって予熱電流が阻止され蛍光ランプ5に高
周波電圧が印加され、半波予熱半波電圧印加によって、
蛍光ランプ5が始動し、以後、前記高周波電流が蛍光ラ
ンプ5に流れて点灯維持する。トランジスタ9がオン
時、ベース電流はベース電流制限用コンデンサ10とイ
ンダクタンス素子11との直列体によって制限される。
Next, the circuit operation of the above-described conventional discharge lamp lighting device will be described. When the commercial power supply 1 is turned on, the AC voltage is rectified and smoothed by the rectifier 2 and the smoothing capacitor 3, and the transistor 9 is turned on via the resistor 14. At this time, the collector current is the positive electrode of the smoothing capacitor 3 → the primary winding 4A of the oscillation transformer 4 → the collector of the transistor 9 → the emitter of the transistor 9 → the smoothing capacitor 3.
To the negative electrode. Then, a current flows from the secondary winding 4B of the oscillation transformer 4 to the base of the transistor 9 in the forward direction, and the transistor 9 is kept on. Next, when the collector current of the transistor 9 increases and becomes unsaturated, the electromotive force of the secondary winding 4B is inverted and the transistor 9 is turned off. Then, the charge that has been charged in the direction of making the base potential of the base current limiting capacitor 10 negative is discharged through the reset circuit, and when the base potential rises again, the transistor 9 is turned on. The above operation is repeated. As a result, a high-frequency voltage is generated in the primary winding 4A of the oscillating transformer 4, the bidirectional semiconductor control element 8 breaks over, and the preheating current is reduced to the smoothing capacitor 3 → the current limiting inductance element 6 → the electrode 5A of the fluorescent lamp 5. → Diode element 7 → Bidirectional semiconductor control element 8 → Fluorescent lamp 5
5B → the collector of the transistor 9. When the high frequency voltage of the oscillating transformer 4 is in a reverse cycle, the preheating current is blocked by the diode element 7 and the high frequency voltage is applied to the fluorescent lamp 5.
The fluorescent lamp 5 is started, and thereafter, the high-frequency current flows through the fluorescent lamp 5 to maintain lighting. When the transistor 9 is turned on, the base current is limited by the series body of the base current limiting capacitor 10 and the inductance element 11.

【0005】次に、回路が高温状態になった時や商用電
源電圧が上昇した時に、コレクタ電流が増加し発振トラ
ンス4の2次巻線4Bの電圧も上昇するが、インダクタ
素子11のインダクタンスが温度上昇とともに減少する
特性のものを用いているのでこの共振直列回路の抵抗成
分(=(1/ωC)−ωL)が大きくなり、ベース電流
を減少させ、トランジスタ9のオン時間を減少させる。
その結果、トランジスタ9の損失が減少し、熱暴走を防
止できるものである。
Next, when the temperature of the circuit becomes high or the commercial power supply voltage rises, the collector current increases and the voltage of the secondary winding 4B of the oscillation transformer 4 also rises. Since a resistor having a characteristic that decreases with an increase in temperature is used, the resistance component (= (1 / ωC) −ωL) of the resonance series circuit increases, so that the base current is reduced and the on-time of the transistor 9 is reduced.
As a result, the loss of the transistor 9 is reduced, and thermal runaway can be prevented.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年、器具を小型化す
るため点灯回路を小さくすることが望まれ、また、放電
ランプと点灯回路とを一体化した電球形蛍光ランプの、
点灯回路をより小型にし、点灯回路を非常な高温環境に
設置する必要性が生じている。しかし、半導体スイッチ
素子を用いるため、その温度限界付近で使用すると、周
囲温度上昇や使用状態によっては半導体スイッチ素子が
容易に熱破壊し点灯回路が破壊されるという問題があっ
た。また、これを防ぐため、従来例の放電ランプ点灯装
置のように、特殊な素子およびベース回路を設けると、
形状が大きくなったり高価になったりするという問題が
あった。
In recent years, it has been desired to reduce the size of a lighting circuit in order to reduce the size of an appliance. In addition, a compact fluorescent lamp in which a discharge lamp and a lighting circuit are integrated,
There is a need for smaller lighting circuits and for installing the lighting circuits in very high temperature environments. However, since the semiconductor switch element is used, if it is used near its temperature limit, there is a problem that the semiconductor switch element is easily thermally destroyed and the lighting circuit is destroyed depending on an increase in ambient temperature or a use condition. In order to prevent this, if a special element and a base circuit are provided as in a conventional discharge lamp lighting device,
There was a problem that the shape became large or expensive.

【0007】本発明は小型で簡単・安価な構成でもっ
て、高温環境下でも安全に放電ランプを始動・点灯する
ことのできる放電ランプ点灯装置を提供するものであ
る。
An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device which has a small, simple and inexpensive configuration and can start and light a discharge lamp safely even in a high temperature environment.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプ点灯
装置は、放電ランプとインダクタンス素子とコンデンサ
と半導体スイッチ素子とで閉回路を構成し、前記半導体
スイッチ素子のオンオフ動作により前記放電ランプを始
動する放電ランプ点灯装置において、1次巻線電流を放
電ランプ電流とし2次巻線出力により前記半導体スイッ
チ素子を駆動するカレントトランスを備え、前記カレン
トトランスのコアの飽和磁束密度をBms(mT)とし、
前記コアの温度をTcore(℃)とし、前記半導体スイッ
チ素子の熱破壊開始温度に達する時の前記コア温度以上
の温度をTh(℃)としたとき、前記コアの飽和磁束密
度Bms(mT)と前記コアの温度Tcore(℃)とが、 Bms=−a・Tcore+b (ただし、a>0(Tcore≦Thにおいて一定)、b=
定数)なる関係を満足する構成を有する。
A discharge lamp lighting device according to the present invention comprises a closed circuit including a discharge lamp, an inductance element, a capacitor, and a semiconductor switch element, and starts the discharge lamp by turning on and off the semiconductor switch element. And a current transformer for driving the semiconductor switching element by a secondary winding output with a primary winding current as a discharge lamp current, and a saturation magnetic flux density of a core of the current transformer as Bms (mT). ,
When the temperature of the core is Tcore (° C.), and the temperature equal to or higher than the core temperature when the temperature reaches the thermal breakdown start temperature of the semiconductor switch element is Th (° C.), the saturation magnetic flux density Bms (mT) of the core is The core temperature Tcore (° C.) is as follows: Bms = −a · Tcore + b (where a> 0 (constant when Tcore ≦ Th), b =
Constant).

【0009】[0009]

【作用】点灯回路のカレントトランスの2次巻線出力電
圧ピーク値VCT2(peak)はカレントトランスコアの飽和
磁束密度Bmsにほぼ比例し、VCT2(peak)は半導体スイ
ッチ素子の駆動信号値と半導体スイッチ素子のオン時間
にほぼ比例し、半導体スイッチ素子の駆動信号ピーク値
と半導体スイッチ素子のオン時間が点灯回路の消費電力
と半導体スイッチ素子の電流にほぼ比例し、点灯回路の
消費電力と半導体スイッチ素子の電流は半導体スイッチ
素子の発熱と動作温度にほぼ比例する。そのため、半導
体スイッチ素子の動作温度が通常の動作範囲からなんら
かの原因で上昇しても、その温度上昇はカレントトラン
スコアの温度Tcoreを上昇させ、それに応じてコアの飽
和磁束密度Bmsが低下し、VCT2(peak)が低下し、半導
体スイッチ素子の駆動電流ピーク値と半導体スイッチ素
子のオン時間が低下し、点灯回路の消費電力と半導体ス
イッチ素子の電流が低下する。そのため、半導体スイッ
チ素子の発熱と動作温度の上昇が抑制される。さらに、
本発明では前記コアの飽和磁束密度Bmsとコア温度Tco
reとの関係を前記のように、半導体スイッチ素子の熱破
壊開始温度に達するときのカレントトランスコア温度以
上の温度Thまで一定にしているので、半導体スイッチ
素子の通常の動作温度範囲を使用限界温度付近まで上昇
できることになる。
The peak output voltage V CT2 (peak) of the secondary winding of the current transformer of the lighting circuit is almost proportional to the saturation magnetic flux density Bms of the current transformer core, and V CT2 (peak) is the same as the drive signal value of the semiconductor switch element. It is almost proportional to the ON time of the semiconductor switching element, and the drive signal peak value of the semiconductor switching element and the ON time of the semiconductor switching element are almost proportional to the power consumption of the lighting circuit and the current of the semiconductor switching element. The current of the switch element is approximately proportional to the heat generated by the semiconductor switch element and the operating temperature. Therefore, even if the operating temperature of the semiconductor switch element rises for some reason from the normal operating range, the rise in temperature raises the temperature Tcore of the current transformer core, and accordingly, the saturation magnetic flux density Bms of the core decreases, and V CT2 (peak) decreases, the drive current peak value of the semiconductor switch element and the ON time of the semiconductor switch element decrease, and the power consumption of the lighting circuit and the current of the semiconductor switch element decrease. Therefore, the heat generation of the semiconductor switch element and the rise in the operating temperature are suppressed. further,
In the present invention, the core saturation magnetic flux density Bms and the core temperature Tco
As described above, since the relationship with re is constant up to a temperature Th that is equal to or higher than the current transformer core temperature when the thermal switching start temperature of the semiconductor switch element is reached, the normal operating temperature range of the semiconductor switch element is limited to the operating limit temperature. You will be able to climb to the vicinity.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1に示すように、本発明実施例の放電ラ
ンプ点灯装置は、放電ランプである蛍光ランプ25とコ
ンデンサ24とチョークコイル27とカレントトランス
28の1次巻線と半導体スイッチ素子であるトランジス
タ29のコレクタ・エミッタとからなる閉回路と、トラ
ンジスタ29のエミッタにコレクタを接続した半導体ス
イッチ素子であるトランジスタ30と、トランジスタ2
9,30に並列に接続した平滑コンデンサ3と、平滑コ
ンデンサ3に出力端を接続した交流電源1を整流する整
流回路2と、平滑コンデンサ3に並列接続された抵抗3
1とコンデンサ32との直列回路と、この直列回路の中
点とトランジスタ30のベースとの間に接続したトリガ
素子33と、蛍光ランプ25の他端に接続したコンデン
サ26とを備えている。また、カレントトランス28の
2次巻線の内1つは抵抗34を介してトランジスタ29
のベース・エミッタ間に接続され、2次巻線の他の1つ
は抵抗35を介してトランジスタ30のベース・エミッ
タ間に接続されている。このような点灯回路は蛍光ラン
プ25と一体化された電球形蛍光ランプ36となってい
る。
As shown in FIG. 1, the discharge lamp lighting device according to the embodiment of the present invention includes a fluorescent lamp 25 as a discharge lamp, a capacitor 24, a choke coil 27, a primary winding of a current transformer 28, and a semiconductor switching element. A closed circuit including a collector and an emitter of the transistor 29; a transistor 30 which is a semiconductor switch element having a collector connected to the emitter of the transistor 29;
9 and 30, a smoothing capacitor 3 connected in parallel to the smoothing capacitor 3, a rectifier circuit 2 for rectifying an AC power supply 1 having an output terminal connected to the smoothing capacitor 3, and a resistor 3 connected in parallel to the smoothing capacitor 3.
1 and a capacitor 32, a trigger element 33 connected between the midpoint of the series circuit and the base of the transistor 30, and a capacitor 26 connected to the other end of the fluorescent lamp 25. One of the secondary windings of the current transformer 28 is connected to a transistor 29 via a resistor 34.
And the other one of the secondary windings is connected through a resistor 35 between the base and the emitter of the transistor 30. Such a lighting circuit is a bulb-type fluorescent lamp 36 integrated with the fluorescent lamp 25.

【0012】図2(a)はカレントトランス28のコア
の温度特性を示し、図2(b)はカレントトランス28
の2次巻線出力電圧VCT2の温度特性を示す。カレント
トランス28のコアには飽和磁束密度Bmsとそのコア温
度Tcoreとの関係は図2(a)の曲線Aに示される。こ
の曲線Aは次式で表わされる。
FIG. 2A shows the temperature characteristics of the core of the current transformer 28, and FIG.
5 shows the temperature characteristics of the secondary winding output voltage V CT2 . The relationship between the saturation magnetic flux density Bms and the core temperature Tcore of the core of the current transformer 28 is shown by a curve A in FIG. This curve A is represented by the following equation.

【0013】 Bms=−a・Tcore+b …………… (1) (ただし、a>0(Tcore≦Thにおいて一定),b=
定数) (Thはバイポーラ構造のトランジスタ29,30の動
作時の熱破壊開始温度160〜175℃に達するときの
カレントトランス28のコア温度以上の温度、約185
℃) ここで、aはコア材質自体によって一定の係数であり、
フェライトコアで1〜2のものを用いる。また、Th以
上においてはコアの一般的性質としてaはより小さくな
って行く。また、図2(a)、(b)において、曲線A
は本発明のコアの特性を、曲線Bは従来のコアの特性を
示す。温度T3は通常の定格点灯時の動作温度、T1は電
源電圧や周囲温度などの使用条件の悪い時の動作温度、
Bms3はコア温度T3の時のコアの実効飽和磁束密度、B
ms2はコア温度T1の時の実効飽和磁束密度、Bms1は従
来のコアのコア温度T1の時の実効飽和磁束密度、V
CT23はT3の時のカレントトランス28の2次巻線出力
電圧ピーク値、VCT22はT1の時の2次巻線出力電圧ピ
ーク値、VCT21は従来のコアのT1の時の2次巻線出力
電圧ピーク値である。また、カレントトランス28の1
次巻数と2次巻数は、抵抗34,35とから構成するベ
ース回路上、トランジスタ29,30がカレントトラン
ス28の飽和するまでは飽和動作するように、かつ、入
力電力と発振周波数と始動電圧が適正になるように設定
する。
Bms = −a · Tcore + b (1) (where a> 0 (constant when Tcore ≦ Th), b =
(Th is a temperature equal to or higher than the core temperature of the current transformer 28 when the thermal breakdown starting temperature 160 to 175 ° C. when the bipolar transistors 29 and 30 are operated is about 185)
A) is a constant depending on the core material itself,
Use a ferrite core of 1-2. Above Th, a becomes smaller as a general property of the core. Also, in FIGS. 2A and 2B, the curve A
Shows the characteristics of the core of the present invention, and curve B shows the characteristics of the conventional core. Temperature T 3 normal operating temperature at the time of rated lighting, T 1 is the operating temperature of the bad times of use conditions such as a power supply voltage and ambient temperature,
Bms 3 is the effective saturation magnetic flux density of the core at the core temperature T 3 ,
ms 2 is the effective saturation magnetic flux density when the core temperature T 1 of, effective saturation magnetic flux density when the BMS 1 is a core temperature T 1 of the conventional core, V
CT23 secondary winding output voltage peak value of the current transformer 28 when the T 3, V CT22 secondary winding output voltage peak value at T 1, V CT21 is 2 when the T 1 of the conventional core This is the peak output voltage of the next winding. In addition, 1 of the current transformer 28
The number of secondary windings and the number of secondary windings are set so that transistors 29 and 30 perform a saturation operation until the current transformer 28 saturates on the base circuit formed by the resistors 34 and 35, and the input power, oscillation frequency and starting voltage are changed. Set to be appropriate.

【0014】次に、このような放電ランプ点灯装置の動
作について説明する。蛍光ランプ25の始動前に交流電
源1から整流回路2を介して交流電圧が整流されて平滑
コンデンサ3が充電されると同時に、抵抗31を介して
コンデンサ32が充電され、その電圧がトリガ素子33
のブレークダウン電圧に達すると、コンデンサ32の電
荷がトランジスタ30のベースに供給され、トランジス
タ30がオンする。トランジスタ30がオンすると、交
流電源1から整流回路2を介してコンデンサ24と蛍光
ランプ25の予熱電極とコンデンサ26とチョークコイ
ル27とカレントトランス28とトランジスタ30に電
流が増加しながら流れる。次いでカレントトランス28
の1次巻線に流れる電流によってカレントトランス28
のコアが磁気飽和すると、2次巻線の出力がなくなり、
トランジスタ30に供給していたベース電流を供給でき
なくなるのでトランジスタ30がターンオフする。同時
に、カレントトランス28とトランジスタ29を介して
コンデンサ24へ流れるチョークコイル27に蓄積され
ていたエネルギーによる電流は時間とともに減少する電
流であるため、2次巻線の出力極性が反転しており、ト
ランジスタ29をオン、トランジスタ30をオフしてい
る。そして、この電流はチョークコイル27とコンデン
サ24,26とで共振し、この電流が反転してカレント
トランス28のコアが磁気飽和すると、2次巻線の出力
がなくなり、トランジスタ29に供給していたベース電
流を供給できなくなるのでトランジスタ29がターンオ
フし、次いで再びトランジスタ30がターンオンする。
以後この動作を繰り返す。
Next, the operation of such a discharge lamp lighting device will be described. Before the fluorescent lamp 25 is started, the AC voltage is rectified from the AC power supply 1 via the rectifier circuit 2 to charge the smoothing capacitor 3, and at the same time, the capacitor 32 is charged via the resistor 31.
, The charge of the capacitor 32 is supplied to the base of the transistor 30, and the transistor 30 is turned on. When the transistor 30 is turned on, current flows from the AC power supply 1 to the capacitor 24, the preheating electrode of the fluorescent lamp 25, the capacitor 26, the choke coil 27, the current transformer 28, and the transistor 30 via the rectifier circuit 2 while increasing. Next, the current transformer 28
The current flowing through the primary winding of the current transformer 28
When the core is magnetically saturated, the output of the secondary winding disappears,
Since the base current supplied to the transistor 30 cannot be supplied, the transistor 30 is turned off. At the same time, the current due to the energy stored in the choke coil 27 flowing to the capacitor 24 via the current transformer 28 and the transistor 29 is a current that decreases with time, so that the output polarity of the secondary winding is inverted, and the transistor 29 is turned on and the transistor 30 is turned off. This current resonates in the choke coil 27 and the capacitors 24 and 26, and when this current is reversed and the core of the current transformer 28 is magnetically saturated, the output of the secondary winding disappears and is supplied to the transistor 29. Since the base current cannot be supplied, the transistor 29 is turned off, and then the transistor 30 is turned on again.
Thereafter, this operation is repeated.

【0015】上記の電流は、蛍光ランプ25の予熱電極
を流れて電極を加熱する。同時に蛍光ランプ25には共
振によって大きな電圧が印加され、蛍光ランプ25は電
極温度が上昇し点灯する。
The above current flows through the preheating electrode of the fluorescent lamp 25 to heat the electrode. At the same time, a large voltage is applied to the fluorescent lamp 25 due to resonance, and the fluorescent lamp 25 is turned on when the electrode temperature increases.

【0016】次に、蛍光ランプ25が点灯している時の
回路動作を説明する。トランジスタ30がオンすると、
このとき、平滑コンデンサ3と整流回路2からコンデン
サ24と蛍光ランプ25の予熱電極とコンデンサ26お
よび蛍光ランプ25の予熱電極とチョークコイル27と
カレントトランス28の1次巻線とトランジスタ30と
を介して電流が流れる。この電流は、コンデンサ24と
チョークコイル27との共振電流を構成する。この電流
によりコンデンサ24が充電されるとともに、カレント
トランス28の2次巻線に電圧VCT2が発生し、抵抗3
5を介してトランジスタ30のベース電流(Ib=(V
CT2−Vbe)/R35)(ただし、R35は抵抗35の抵抗
値)が流れてトランジスタ30をオン維持する。また、
同時に2次巻線出力はトランジスタ29のベース−エミ
ッタ間に逆方向に印加されトランジスタ29をオフ維持
する。ここで、VCT2は共振状態に比例して変化すると
ともに、チョークコイル27のインダクタンスとの分圧
から2次巻線出力電流によってコアの磁束低減分の電圧
低下した電圧であり、時間と共に増加する。温度T3
ときの所定の実効飽和密度Bms3に相当する電圧VCT23
にまで増加したとき、所定電流値でカレントトランス2
8が磁気飽和により、2次巻線出力電圧がゼロとなり、
トランジスタ30を所定のオン時間でターンオフする。
Next, the circuit operation when the fluorescent lamp 25 is on will be described. When the transistor 30 is turned on,
At this time, from the smoothing capacitor 3 and the rectifier circuit 2, the capacitor 24, the preheating electrode of the fluorescent lamp 25, the capacitor 26, the preheating electrode of the fluorescent lamp 25, the choke coil 27, the primary winding of the current transformer 28, and the transistor 30. Electric current flows. This current forms a resonance current between the capacitor 24 and the choke coil 27. The capacitor 24 is charged by this current, and a voltage V CT2 is generated in the secondary winding of the current transformer 28, and the resistance 3
5, the base current of the transistor 30 (Ib = (V
CT2 -Vbe) / R 35) (provided that, R 35 is the resistance value of the resistor 35) is turned on keeping transistor 30 flows. Also,
At the same time, the output of the secondary winding is applied in the reverse direction between the base and the emitter of the transistor 29 to keep the transistor 29 off. Here, V CT2 changes in proportion to the resonance state, and is a voltage that is reduced by the magnetic flux of the core due to the secondary winding output current from the divided voltage with the inductance of the choke coil 27, and increases with time. . A voltage V CT23 corresponding to a predetermined effective saturation density Bms 3 at the temperature T 3
When the current transformer 2
8 is magnetic saturation, the output voltage of the secondary winding becomes zero,
The transistor 30 is turned off at a predetermined ON time.

【0017】次いで、カレントトランス28の磁気飽和
が解消されると、前記共振電流はチョークコイル27と
トランジスタ29のベース・エミッタからコレクタへと
減少しつつ流れ続ける電流によってトランジスタ29は
オンになり、トランジスタ30はオフを維持する。そし
て、この電流はチョークコイル27とコンデンサ24,
26とで共振し、この電流が反転してカレントトランス
28のコアが再び磁気飽和すると、2次巻線の出力がな
くなり、トランジスタ29に供給していたベース電流を
供給できなくなるのでトランジスタ29がターンオフ
し、次いで再びトランジスタ30がターンオンする。以
後この動作を繰り返す。この時入力電力Wsはトランジ
スタ30のオン期間によって主に決まる。始動直後は点
灯装置の温度は全体的に低く、蛍光ランプ25や他の部
品の発熱によって各部の温度は上昇して行き、やがて定
格点灯時の設定温度で平衡する。この時、入力電力は図
3(a)の入力電力の温度特性図に示すように、所定の
入力電力Ws3となる。またこの時、カレントトランス2
8のコア温度Tcoreはトランジスタ29,30や他の部
品により加熱され温度T3で平衡する。
Next, when the magnetic saturation of the current transformer 28 is eliminated, the transistor 29 is turned on by the choke coil 27 and the current which continues to decrease while flowing from the base / emitter of the transistor 29 to the collector. 30 remains off. This current is supplied to the choke coil 27 and the capacitor 24,
When this current is reversed and the core of the current transformer 28 is magnetically saturated again, the output of the secondary winding is lost and the base current supplied to the transistor 29 cannot be supplied, so that the transistor 29 is turned off. Then, the transistor 30 is turned on again. Thereafter, this operation is repeated. At this time, the input power Ws is mainly determined by the ON period of the transistor 30. Immediately after the start, the temperature of the lighting device is generally low, and the temperature of each part rises due to heat generated by the fluorescent lamp 25 and other components, and eventually equilibrates at the set temperature at the rated lighting. At this time, the input power is as shown in a temperature characteristic diagram of the input power in FIG. 3 (a), a predetermined input power Ws 3. At this time, the current transformer 2
Core temperature Tcore of 8 to equilibrium at a temperature T 3 is heated by the transistors 29 and 30 and other components.

【0018】以上の動作により、蛍光ランプ25の放電
維持を行うことができ、このような動作を繰り返すこと
により、蛍光ランプ25は一定レベルで点灯維持でき
る。
By the above operation, the discharge of the fluorescent lamp 25 can be maintained. By repeating such an operation, the fluorescent lamp 25 can be kept on at a constant level.

【0019】次に電源電圧変動や点灯環境の悪化などに
より動作点が移動し、点灯装置全体の温度が上昇しする
と、カレントトランス28のコア温度Tcoreも上昇し、
図2(a)の曲線Aに示すように実効飽和密度Bmsが低
下する。そのため、図2(b)の曲線Aに示すようにカ
レントトランス28の2次巻線電圧ピーク値VCT2(pe
ak)も低下する。これにともない、トランジスタ30の
オン期間が低下しコレクタ電流ピーク値も低下するとと
もに、それに応じて発振周波数が上昇し、共振系のイン
ピーダンスが増加し、蛍光ランプ25のランプ電流を低
減する。そのため、図3(a)の曲線Aに示すように入
力電力Wsも低下する。その結果、点灯装置全体の発熱
量が低下するとともに、トランジスタ29,30の温度
も図2(a)の曲線Aに示すように、温度上昇の増加率
が低下するようにできる。
Next, when the operating point moves due to power supply voltage fluctuations or deterioration of the lighting environment and the temperature of the entire lighting device rises, the core temperature Tcore of the current transformer 28 also rises,
As shown by a curve A in FIG. 2A, the effective saturation density Bms decreases. Therefore, as shown by a curve A in FIG. 2B, the secondary winding voltage peak value V CT2 (pe
ak) also decreases. Along with this, the ON period of the transistor 30 decreases and the peak value of the collector current also decreases, and accordingly the oscillation frequency increases, the impedance of the resonance system increases, and the lamp current of the fluorescent lamp 25 decreases. Therefore, the input power Ws also decreases as shown by the curve A in FIG. As a result, the heat generation amount of the entire lighting device is reduced, and the temperature of the transistors 29 and 30 can be reduced at the rate of increase in temperature as shown by the curve A in FIG.

【0020】本実施例では、カレントトランス28のコ
アには飽和磁束密度Bmsとそのコア温度Tcoreとの関係
は上記(1)式で表わされるものを用いているので、通
常の温度変動要因による最大コア温度T1では上記直線
性の範囲内にあることになり、カレントトランスの巻数
比と抵抗34,35の値によって、温度上昇に対して十
分入力電力とコレクタ電流を小さくでき、トランジスタ
29,30の温度を熱暴走開始温度以下になるように設
定できる。
In the present embodiment, the relationship between the saturation magnetic flux density Bms and the core temperature Tcore is expressed by the above equation (1) for the core of the current transformer 28. At the core temperature T 1 , the input power and the collector current can be sufficiently reduced with respect to a temperature rise by the turns ratio of the current transformer and the values of the resistors 34 and 35. Can be set to be equal to or lower than the thermal runaway start temperature.

【0021】また、トランジスタ29,30の熱暴走開
始温度は、一般にトランジスタの動作状態および構造ば
らつきによって変動し、トランジスタ損失の大きい状態
およびターンオフ時使用電流の大きい状態ほど低い温度
で熱暴走し、一般にシリコンバイポーラトランジスタの
場合、150〜220℃まで変化する。図3(b)はト
ランジスタ29,30の温度特性を示しており、本実施
例では、トランジスタ29,30のコレクタ電流を温度
上昇に伴い低下させる構成であり、かつ、トランジスタ
の少なくとも熱暴走開始点までコアの特性を一定にして
いるので、熱暴走開始点をより高温側にできるととも
に、図3(b)の曲線Aに示すように、トランジスタ2
9,30の温度は、周囲温度が異常に上昇しても、点灯
装置の周囲温度自体が熱暴走開始点以上にならない限
り、熱暴走しないようにできる。
The thermal runaway onset temperature of the transistors 29 and 30 generally fluctuates due to the operating state and structural variation of the transistors. The thermal runaway occurs at a lower temperature as the transistor loss increases and the turn-off current increases. In the case of a silicon bipolar transistor, the temperature varies from 150 to 220C. FIG. 3B shows the temperature characteristics of the transistors 29 and 30. In the present embodiment, the collector current of the transistors 29 and 30 is configured to decrease as the temperature rises. Since the core characteristics are kept constant up to this point, the thermal runaway starting point can be set to a higher temperature side, and the transistor 2 can be turned off as shown by the curve A in FIG.
Even if the ambient temperature rises abnormally, the temperatures 9 and 30 can be set such that the thermal runaway does not occur unless the ambient temperature of the lighting device itself exceeds the thermal runaway start point.

【0022】また、本実施例の放電ランプ点灯装置で
は、カレントトランス28をトランジスタ29,30の
駆動に用いるとともに、そのコア材質を所定条件のもの
を用いるだけの簡単・安価・小型の回路構成で、より高
温領域でトランジスタ29,30を使用できるので、よ
り小型で安全な点灯装置および電球形蛍光ランプ36を
実現できる。
In the discharge lamp lighting device according to the present embodiment, the current transformer 28 is used for driving the transistors 29 and 30, and the core material thereof has a simple, inexpensive and small-sized circuit configuration in which only those having predetermined conditions are used. Since the transistors 29 and 30 can be used in a higher temperature region, a smaller and safer lighting device and a compact fluorescent lamp 36 can be realized.

【0023】一例を示せば、図1に示す回路構成におい
て、チョークコイル27のインダクタンスが1.2m
H、コンデンサ24が0.068μF、コンデンサ26
が15000pF、平滑コンデンサ3が47μF、交流
電源電圧120Vの定数で、マンガン・亜鉛を主体とし
図2(a)曲線Aに示す特性を有するコア材質(トミタ
電機製コア材質2F8)のカレントトランス28を用い
た25W電球形蛍光ランプを製作し、実験したところ、
図3(a)の曲線Aに示すとおり、この蛍光ランプを安
全に点灯維持でき、良好な結果が得られた。
For example, in the circuit configuration shown in FIG. 1, the inductance of the choke coil 27 is 1.2 m.
H, the capacitor 24 is 0.068 μF, the capacitor 26
Is a constant of 15000 pF, the smoothing capacitor 3 is 47 μF, and the AC power supply voltage is 120 V. The 25W bulb-type fluorescent lamp used was manufactured and tested.
As shown by the curve A in FIG. 3 (a), the fluorescent lamp could be safely kept on, and good results were obtained.

【0024】なお、図3(a)曲線Bは、図2(a)の
曲線Bに示す従来の特性を有するコア材質のカレントト
ランスを用いた25W電球形蛍光ランプの温度特性図を
示しており、これは、上記(1)式を満足していないた
めトランジスタが熱破壊した。
The curve B in FIG. 3A is a temperature characteristic diagram of a 25 W light bulb-shaped fluorescent lamp using a current transformer of a core material having the conventional characteristics shown in the curve B in FIG. 2A. This did not satisfy the above equation (1), so that the transistor was thermally destroyed.

【0025】上記実施例では、半導体スイッチ素子とし
てバイポーラトランジスタ29,30としたが、FET
等を用いてもよい。この場合、カレントトランス28の
2次巻線出力電流はほとんど流れず、2次巻線出力電圧
によって制御されることになるが、半導体スイッチ素子
としての動作は同一である。また、このとき、FETは
基本的に熱暴走しない素子であるが熱破壊は発生し、こ
の現象に対して同様の設定により同様の効果を得られ
る。また、本実施例において点灯回路はシリーズインバ
ータを用いたが他の1石インバータなどのものでも同様
の効果が得られる。
In the above embodiment, the bipolar transistors 29 and 30 are used as the semiconductor switch elements.
Etc. may be used. In this case, the secondary winding output current of the current transformer 28 hardly flows, and is controlled by the secondary winding output voltage, but the operation as the semiconductor switch element is the same. At this time, the FET is basically an element that does not run away from the heat, but thermal destruction occurs, and the same effect can be obtained by setting the same for this phenomenon. Further, in this embodiment, a series inverter is used as the lighting circuit, but the same effect can be obtained by using another single inverter.

【0026】また、本実施例では、蛍光ランプと点灯回
路とを一体化し、カレントトランス28を加熱しやすい
ようにしたが、点灯回路はランプと分離していても点灯
回路自体が小型であれば同様の効果が得られる。
In this embodiment, the fluorescent lamp and the lighting circuit are integrated to facilitate heating of the current transformer 28. However, even if the lighting circuit is separated from the lamp, if the lighting circuit itself is small, Similar effects can be obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電ラン
プ点灯装置は、所定の温度特性のカレントトランスで半
導体スイッチ素子を駆動することにより、より高温領域
で半導体スイッチ素子を使用でき、小型・安価で、かつ
簡単な構成で、安全に放電ランプを始動・点灯維持でき
る。
As described above, the discharge lamp lighting device of the present invention can use the semiconductor switch element in a higher temperature region by driving the semiconductor switch element with the current transformer having a predetermined temperature characteristic, and can reduce the size and size of the device. With a low-cost and simple configuration, the discharge lamp can be started and lit safely.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である放電ランプ点灯装置の
回路図
FIG. 1 is a circuit diagram of a discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)カレントトランス28のコアの温度特性
図 (b)カレントトランス28の2次巻線出力電圧VCT2
の温度特性図
FIG. 2A shows a temperature characteristic diagram of a core of a current transformer 28. FIG. 2B shows a secondary winding output voltage V CT2 of the current transformer 28.
Temperature characteristic diagram

【図3】(a)入力電力の温度特性図 (b)トランジスタ29,30の温度特性図FIG. 3 (a) Temperature characteristic diagram of input power (b) Temperature characteristic diagram of transistors 29 and 30

【図4】従来の放電ランプ点灯装置の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional discharge lamp lighting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9,29,30 トランジスタ 24,26 コンデンサ 25 放電ランプ 27 チョークコイル 28 カレントトランス 9, 29, 30 Transistor 24, 26 Capacitor 25 Discharge lamp 27 Choke coil 28 Current transformer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−86394(JP,A) 特開 平2−216796(JP,A) 特開 昭61−221581(JP,A) 特開 昭63−86395(JP,A) 特開 昭63−193495(JP,A) 特開 昭63−218197(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24 H05B 41/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-86394 (JP, A) JP-A-2-216796 (JP, A) JP-A-61-221581 (JP, A) JP-A-63-86 86395 (JP, A) JP-A-63-193495 (JP, A) JP-A-63-218197 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05B 41/24 H05B 41 / 02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 放電ランプとインダクタンス素子とコン
デンサと半導体スイッチ素子とで閉回路を構成し、前記
半導体スイッチ素子のオンオフ動作により前記放電ラン
プを始動する放電ランプ点灯装置において、1次巻線電
流を放電ランプ電流とし2次巻線出力により前記半導体
スイッチ素子を駆動するカレントトランスを備え、前記
カレントトランスのコアの飽和磁束密度をBms(mT)
とし、前記コアの温度をTcore(℃)とし、前記半導体
スイッチ素子の熱破壊開始温度に達する時の前記コア温
度以上の温度をTh(℃)としたとき、前記コアの飽和
磁束密度Bms(mT)と前記コアの温度Tcore(℃)と
が、 Bms=−a・Tcore+b (ただし、a>0(Tcore≦Thにおいて一定)、b=
定数)なる関係を満足することを特徴とする放電ランプ
点灯装置。
1. A discharge lamp lighting device in which a discharge lamp, an inductance element, a capacitor, and a semiconductor switch element constitute a closed circuit, and the discharge lamp lighting device starts the discharge lamp by turning on and off the semiconductor switch element. A current transformer for driving the semiconductor switching element by a secondary winding output as a discharge lamp current, wherein a saturation magnetic flux density of a core of the current transformer is represented by Bms (mT).
When the temperature of the core is Tcore (° C.), and the temperature equal to or higher than the core temperature when the temperature reaches the thermal destruction start temperature of the semiconductor switching element is Th (° C.), the saturation magnetic flux density Bms (mT ) And the core temperature Tcore (° C.), Bms = −a · Tcore + b (where a> 0 (constant when Tcore ≦ Th), b =
A discharge lamp lighting device satisfying the following relationship:
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