JP3327966B2 - 安定器回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流−交流変換器が設
けられた放電ランプ点灯用安定器回路であって、低周波
交流電圧源に接続するための一対の交流入力端子と、前
記の直流−交流変換器に接続するための第１及び第２直
流入力端子と、前記の交流入力端子を前記の直流入力端
子に結合する第１及び第２ダイオードを含む整流回路
と、前記の直流入力端子に結合されたバッファキャパシ
タ手段と、前記の第１及び第２直流入力端子間に直列接
続された第１及び第２スイッチングトランジスタと、ラ
ンプ接続端子と誘導性手段とを含む負荷回路と、この負
荷回路を一方の交流入力端子に結合する結合回路と、第
１及び第２スイッチングトランジスタのそれぞれの制御
電極に結合され、これらスイッチングトランジスタを高
周波で導通状態及び遮断状態に交互に駆動する手段とを
具えた安定器回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述した安定器回路は欧州特許出願第９
２２０３６５１．２号明細書に開示されている。結合回
路は直流−交流変換器の構成に応じた構成素子を有しう
るが、負荷回路と交流入力端子との間の、インピーダン
スがほぼ零に等しい接続ラインとすることもできる。こ
のような安定器回路はこれを低電力のけい光ランプを動
作させるのに用いた場合に比較的大きな力率を有すると
いうことを確かめた。しかし、比較的大きな電力を消費
するけい光ランプを上述した安定器回路で点灯させる場
合には、力率はしばしば比較的低くなるか或いは線路電
流ひずみに関する国の規格さえも満足しなくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的大きな電力を消費するけい光ランプを比較的大きな力
率で点灯させるのに適した安定器回路を提供せんとする
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流−交流変
換器が設けられた放電ランプ点灯用安定器回路であっ
て、低周波交流電圧源に接続するための一対の交流入力
端子と、前記の直流−交流変換器に接続するための第１
及び第２直流入力端子と、前記の交流入力端子を前記の
直流入力端子に結合する第１及び第２ダイオードを含む
整流回路と、前記の直流入力端子に結合されたバッファ
キャパシタ手段と、前記の第１及び第２直流入力端子間
に直列接続された第１及び第２スイッチングトランジス
タと、ランプ接続端子と誘導性手段とを含む負荷回路
と、この負荷回路を一方の交流入力端子に結合する結合
回路と、第１及び第２スイッチングトランジスタのそれ
ぞれの制御電極に結合され、これらスイッチングトラン
ジスタを高周波で導通状態及び遮断状態に交互に駆動す
る手段とを具えた安定器回路において、前記の誘導性手
段がＬＣ回路を以って構成され、このＬＣ回路が放電ラ
ンプと、第１及び第２スイッチングトランジスタ間の第
１相互接続点と、前記の第１及び第２直流入力端子のう
ちの一方の直流入力端子とに結合されていることを特徴
とする。

【０００５】本発明によるＬＣ回路は、バッファキャパ
シタ手段に帰還されるエネルギーを、整流回路を経て到
来する部分と、スイッチングトランジスタ又はこれらス
イッチングトランジスタと並列に接続されたダイオード
手段を経て到来する部分とに有効に分割する。構成素子
を適切に選択することにより、直流−交流変換器はバッ
ファキャパシタ手段の電圧を低周波交流電源電圧のピー
ク値よりも高い値まで上昇させる高周波昇圧変換器のよ
うに動作する。従って、交流電源からの大きなキャパシ
タ充電電流が避けられ、これにより力率を高くするとと
もに電源電流中の高周波成分を低くする。本発明による
安定器回路は、この安定器回路で点灯されるけい光ラン
プが比較的大きな電力を消費する場合でも比較的大きな
力率を提供するということを確めた。

【０００６】バッファキャパシタ手段への電流はそのす
べてが交流電圧源から供給されるのではなく部分的に直
流−交流変換器から取出される為、比較的小さなバッフ
ァキャパシタ手段を用いることができる。

【０００７】けい光ランプがその点灯中直流電流を流さ
ないようにするためには、結合回路が第１キャパシタを
有するようにするのが有利である。

【０００８】本発明による安定器回路の好適例では、前
記のＬＣ回路が、放電ランプの一端と前記の第１相互接
続点との間に直列に接続された第１及び第２インダクタ
と、これら第１及び第２インダクタの相互接続点と前記
の一方の直流入力端子との間に結合された第２キャパシ
タとを具えるようにする。このようにすることにより、
バッファキャパシタ手段への高周波電流の帰還を極めて
有効にしうるということを確かめた。

【０００９】本発明による安定器回路の好適例では、前
記のバッファキャパシタ手段が前記の第１及び第２直流
入力端子間に直列に接続された第３及び第４キャパシタ
を具え、前記の第１及び第２ダイオードは前記の第１及
び第２直流入力端子間に直列に接続されており、これら
第１及び第２ダイオード間の第２相互接続点が第１の交
流入力端子に結合され、前記の第３及び第４キャパシタ
間の第３相互接続点が第２の交流入力端子に結合されて
いるようにする。この好適例では、整流回路とバッファ
キャパシタ手段とが倍電圧回路を構成する。この特徴に
よれば、低周波交流電圧の振幅がランプ電圧に比べて比
較的低い場合に用いて極めて適した好適例が得られる。

【００１０】本発明による安定器回路の他の好適例で
は、前記の第１及び第２ダイオードが前記の第１及び第
２直流入力端子間に直列に接続され、これら第１及び第
２直流入力端子間には第３及び第４ダイオードが直列に
接続され、第１及び第２ダイオード間の第２相互接続点
が第１の交流入力端子に結合され、第３及び第４ダイオ
ード間の第３相互接続点が第２の交流入力端子に結合さ
れているようにする。この他の好適例は、比較的大きい
力率が得られるということを確かめた比較的簡単な回路
である。

【００１１】後者の２つの好適例では、更に、前記の第
２及び第３相互接続点間に接続され、第３インダクタと
第５キャパシタとの直列回路を有する回路により他の昇
圧効果を得るようにする。この他の昇圧効果によれば、
整流回路を経る帰還がバッファキャパシタ手段を、低周
波交流電源電圧の振幅がその最大値付近にある際に電源
電流のピークが発生しないようにするのに充分高い電位
まで充電する。結合回路を第２及び第３相互接続点のい
ずれか一方に接続する場合には、直流−交流変換器から
整流回路を経てバッファキャパシタ手段へエネルギーを
帰還するのを極めて有効に達成しうるということを確か
めた。

【００１２】第１及び第２スイッチングトランジスタの
それぞれの制御電圧に結合され、これらスイッチングト
ランジスタを高周波で導通状態及び遮断状態に交互に駆
動する手段が変圧器を有していない場合には、第１及び
第２スイッチングトランジスタの各々に対し並列にダイ
オード手段を接続し、帰還エネルギーの一部に対する通
路を形成するようにする必要がある。

【００１３】前記の交流入力端子と前記の整流回路との
間にフィルタ回路を結合することにより、低周波交流電
圧源が高周波電流により影響されないようにすることが
できる。

【００１４】

【実施例】図１を参照するに、第１キャパシタ９及び第
１インダクタ６より成るＥＭＩ（電磁障害）フィルタ５
に結合された一対の交流入力端子１，２に低周波交流電
源電圧、例えば１２０ボルト、６０Ｈｚが与えられる。
このＥＭＩフィルタ５は第２インダクタ７及び第２キャ
パシタ１０を経て倍電圧回路８の入力端子３，４に結合
されている。第１及び第２インダクタ６及び７は交流電
源端子２と倍電圧回路８の入力端子４との間に直列に接
続されている。第１キャパシタ９は入力端子１，２間に
結合され、第２キャパシタ１０は入力端子１と、インダ
クタ６及び７間の相互接続点との間に接続されている。

【００１５】倍電圧回路８は、半ブリッジ高周波直流−
交流変換器１５の直流入力端子１３，１４間に直列に接
続された一対のダイオード１１，１２と、これら直列接
続ダイオード１１，１２と並列に結合された一対の直列
接続バッファキャパシタ１６，１７とを有する。

【００１６】直流入力端子１３，１４には一対の直列接
続スイッチングトランジスタ１８及び１９が結合されて
いる。トランジスタ１８及び１９のそれぞれの両端間に
は第３ダイオード３７及び第４ダイオード３８が逆極性
でそれぞれ結合されている。ダイオード１１，１２の相
互接続点３には放電ランプ２０、例えばけい光ランプの
一端がキャパシタ２１を介して結合されている。放電ラ
ンプ２０の他端はインダクタ２３を経てスイッチングト
ランジスタ１８，１９間の相互接続点２２に接続すると
いうことは知られている。この既知の接続を図に破線で
示してある。しかし本発明によれば、１つのインダクタ
２３の代りに、直列に接続した第１インダクタ２４及び
第２インダクタ２５を有し、これらの相互接続点をキャ
パシタ２６を経て直流入力端子１４に結合したＬＣ回路
を用いる。

【００１７】放電ランプの電極２７及び２８は正の温度
係数（ＰＴＣ）の抵抗２９とキャパシタ３０との直列接
続回路を経て相互接続されている。このＰＴＣ抵抗２９
及びキャパシタ３０の直列接続回路と並列に他のキャパ
シタ３１が接続されている。ＰＴＣ抵抗２９は、ランプ
の点弧前にランプ電極を加熱する予熱電流路を形成す
る。この電流路は通常の予熱回路である。相互接続点２
２はスナバキャパシタ３２により他の相互接続点３３に
接続されており、このスナバキャパシタはスイッチング
トランジスタ中の損失を低減させるよう動作する。

【００１８】通常の制御回路３４は、スイッチングトラ
ンジスタ１８及び１９の一方のトランジスタがオンの際
に他方のトランジスタがオフとなり、一方のトランジス
タがオフの際に他方のトランジスタがオンとなるように
これらスイッチングトランジスタを交互にオン及びオフ
駆動する。この制御回路はＩＣ駆動型とすることができ
るも、相互接続点２２及び３３間に接続された負荷回路
の一部とするのが好ましく、インダクタ２４及び２５と
直列の一次巻線と、スイッチングトランジスタ１８及び
１９のベース及びエミッタ電極にそれぞれ結合され適切
に位相合せされた第１及び第２の二次巻線とを有する変
成器を以って構成することができる。これらスイッチン
グトランジスタのベース回路中でこれら二次巻線と直列
にそれぞれ抵抗を接続することができる。このようにし
て自己発振型の高周波直流−交流変換器を形成しうる。
スイッチングトランジスタを駆動する正確な方法は本発
明にとって臨界的なものではなく、これらトランジスタ
に対する種々の他の駆動方法をも用いることができ、こ
れらによっても回路を満足に動作せしめうる。

【００１９】ランプ２０、キャパシタ３１、インダクタ
２４，２５及びキャパシタ２６は実質的に、半ブリッジ
直流−交流変換器（インバータ）を高周波で自己発振せ
しめる共振回路を構成する。

【００２０】高周波の直流−交流変換器１５の動作を開
始するために始動回路３５を設けることができる。この
回路の詳細も通常のものであり当業者にとって周知であ
る為、その説明を省略する。

【００２１】ランプ回路中の共振エネルギーを電解バッ
ファキャパシタ１６，１７に戻すための高周波通路を構
成する分離ダイオード１１，１２及びキャパシタ２１を
介する昇圧作用の為に交流電源からの入力電流は正弦波
形に極めて近似し、従ってこれらバッファキャパシタの
各々の両端間の電圧は端子１，２における交流電源から
の線間電圧よりも常に高くなる。キャパシタ１０及びイ
ンダクタ７はバッファキャパシタに対する昇圧回路の一
部である。共振回路からキャパシタ２１を経て戻るエネ
ルギーはインダクタ７の両端間に電圧を生ぜしめるよう
に機能する。この電圧は交流線間電圧に加わり、バッフ
ァキャパシタ電圧よりも高い電圧に向って上昇しようと
するも、ダイオード１１又は１２によりバッファキャパ
シタ電圧にクランプされる。従って、エネルギーはダイ
オード１１，１２を経てバッファキャパシタに戻され
る。インダクタ２５及びキャパシタ２６より成るＬＣ回
路によりバッファキャパシタ１６及び１７に対する追加
の昇圧作用が行なわれる。インダクタ２３のような１つ
のインダクタの代りにＬＣ回路を用いることにより、キ
ャパシタ１６，１７に供給される帰還エネルギーを有効
に分割することができる。すなわち、この帰還エネルギ
ーの一部をランプからキャパシタ２１を経て取出し、他
の一部をＬＣ回路２４，２５及び２６から取出すことが
できる。ダイオード３７及び３８はエネルギーをバッフ
ァキャパシタに戻す通路を形成する。トランジスタ１８
及び１９を駆動するのに変成器を用いる場合には、ダイ
オード３７及び３８を省略することができる。その理由
は、二次巻線とトランジスタのコレクタ−ベース接合と
がエネルギーをバッファキャパシタに戻すための低イン
ピーダンス通路を構成する為である。この場合、トラン
ジスタのコレクタ−ベース接合がダイオード機能を呈す
る。

【００２２】電流を分離ダイオード１１及び１２を経て
キャパシタ１６，１７に駆動する一種の電流源として動
作するインダクタ７により他の昇圧動作が得られる。

【００２３】本発明回路の他の変形例では、相互接続点
３３と入力端子１４との間にキャパシタ３６を接続する
ことができる。キャパシタ２１及び３６を適切に選択す
ることにより、半ブリッジ直流−交流変換器はバッファ
キャパシタ１６及び１７の各々の電圧をピークの線間電
圧よりも高い値まで上昇させる高周波昇圧変換器のよう
に作用する。これにより、線間電圧源からの大きないか
なる容量性充電電流をも回避し、これにより回路力率を
改善し、線路電流の高周波を減少せしめる。力率が改善
される為、回路は著しく低い入力電流を流すようにな
る。

【００２４】上述したように、キャパシタ１６及び１７
への入力リプル電流は低周波（６０Ｈｚ）交流電源から
完全に取出されるのではなく、高周波半ブリッジ直流−
交流変換器から部分的に取出される為、小さなキャパシ
タを用いることができ、これらの小さなキャパシタによ
って依然としてリプル電圧を低く維持することができ
る。

【００２５】図２の回路は、図１の倍電圧回路（１１，
１２，１６，１７）がダイオードブリッジ（１１，１
２，４１，４２）と直流端子１３及び１４を互いに接続
するキャパシタ１６とで置き換えられているという点で
図１の回路と相違する。この図２の回路は図１の回路と
同様に動作する為、その詳細な説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による安定器回路の一実施例を示す回
路図である。

【図２】 本発明の他の実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

１，２ 交流入力端子 ５ ＥＭＩフィルタ ８ 倍電圧回路 13，14 直流入力端子 15 半ブリッジ直流−交流変換器 18，19 スイッチングトランジスタ 20 放電ランプ 34 制御回路 35 始動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔ ｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (56)参考文献 特開 昭57−84597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−274094（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/02 H05B 41/24 H05B 41/282

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流−交流変換器が設けられた放電ラン
   プ点灯用安定器回路であって、 低周波交流電圧源に接続するための一対の交流入力端子
   と、 前記の直流−交流変換器に接続するための第１及び第２
   直流入力端子と、 前記の交流入力端子を前記の直流入力端子に結合する第
   １及び第２ダイオードを含む整流回路と、 前記の直流入力端子に結合されたバッファキャパシタ手
   段と、 前記の第１及び第２直流入力端子間に直列接続された第
   １及び第２スイッチングトランジスタと、 ランプ接続端子と誘導性手段とを含む負荷回路と、 この負荷回路を一方の交流入力端子に結合する結合回路
   と、 第１及び第２スイッチングトランジスタのそれぞれの制
   御電極に結合され、これらスイッチングトランジスタを
   高周波で導通状態及び遮断状態に交互に駆動する手段と
   を具えた安定器回路において、 前記の誘導性手段がＬＣ回路を以って構成され、このＬ
   Ｃ回路が放電ランプと、第１及び第２スイッチングトラ
   ンジスタ間の第１相互接続点と、前記の第１及び第２直
   流入力端子のうちの一方の直流入力端子とに結合されて
   いることを特徴とする安定器回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の安定器回路において、
   前記の結合回路が第１キャパシタを有していることを特
   徴とする安定器回路。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の安定器回路にお
   いて、前記のＬＣ回路が、放電ランプの一端と前記の第
   １相互接続点との間に直列に接続された第１及び第２イ
   ンダクタと、これら第１及び第２インダクタの相互接続
   点と前記の一方の直流入力端子との間に結合された第２
   キャパシタとを具えていることを特徴とする安定器回
   路。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の安
   定器回路において、前記のバッファキャパシタ手段が前
   記の第１及び第２直流入力端子間に直列に接続された第
   ３及び第４キャパシタを具え、前記の第１及び第２ダイ
   オードは前記の第１及び第２直流入力端子間に直列に接
   続されており、これら第１及び第２ダイオード間の第２
   相互接続点が第１の交流入力端子に結合され、前記の第
   ３及び第４キャパシタ間の第３相互接続点が第２の交流
   入力端子に結合されていることを特徴とする安定器回
   路。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の安
   定器回路において、前記の第１及び第２ダイオードが前
   記の第１及び第２直流入力端子間に直列に接続され、こ
   れら第１及び第２直流入力端子間には第３及び第４ダイ
   オードが直列に接続され、第１及び第２ダイオード間の
   第２相互接続点が第１の交流入力端子に結合され、第３
   及び第４ダイオード間の第３相互接続点が第２の交流入
   力端子に結合されていることを特徴とする安定器回路。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載の安定器回路にお
   いて、前記の第２及び第３相互接続点間に接続され、第
   ３インダクタと第５キャパシタとの直列回路を有する回
   路が設けられていることを特徴とする安定器回路。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のいずれか一項に記載の安
   定器回路において、前記の結合回路の端子が前記の第２
   相互接続点に接続されていることを特徴とする安定器回
   路。
8. 【請求項８】 請求項４〜６のいずれか一項に記載の安
   定器回路において、前記の結合回路の端子が第３相互接
   続点に接続されていることを特徴とする安定器回路。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一項に記載の安
   定器回路において、前記の第１及び第２スイッチングト
   ランジスタの各々に並列にダイオード手段が結合されて
   いることを特徴とする安定器回路。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
    安定器回路において、前記の交流入力端子と前記の整流
    回路との間にフィルタ回路が結合されていることを特徴
    とする安定器回路。