JPH01500628A - 有極蛍光管の給電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 有極蛍光管の給電システム 本発明はほどんど瞬時に点灯しかつエネルギーを節約し得る有極蛍光管の給電シ ステムに間する。

現在使用されている大多数の蛍光管はいくつかの欠点を持つシステムによって給 電されている。その中の二つの主要な欠点は高エネルギー消費と管の急速な劣化 である。事実、リアクタンスからなる装置はバイメタル片の開きを管のフィラメ ントの間の混合ガスの付勢に利用している。この点灯は瞬間性に欠け、バイメタ ル片の数回の開きを必要とする。この繰返しの開きは管をちらつかせ、これが管 の寿命を短くする。さらに、リアクタンスはそれ自体の加熱のため多大のエネル ギーを消費する。さらに、このリアクタンスは主回路中に多大な無効電流を誘起 し、その分だけエネルギー消費を増大させる。

このため、半導体素子とトランスからなるシステムであって、エネルギー消費が 少なくて瞬時点灯が可能であり、少なくとも一つの高周波交流管の端子に付設す ることができるものを目指す研究がこれまでにもなされていた。

その中で、例えば、フランス明細書ＦＲ２５２０５７５に開示されたものは２個 の直列トランジスタを使用し、補助周波数発生回路によって供給された方形波シ グナルを増幅してそれをコイルＬ１．点灯ユニットと、充電コンデンサＣ３から なる直列発振回路に伝送する。

このシステムは周波数発生回路を省略して七れをトランスに置換し、そのトラン スが２個のトランジスタを交互に制御するために発振回路からサインシグナルを 取入れるものに改善された。この設計の簡単なシステムはフランス明細書ＦＲ２ ４７８９３３に開示されているが、それには二つの別な欠点がある。第一の欠点 は、その始動がランダムなことであり、第２の欠売はその期間は短いが、２個の トランジスタが同時に導通することである。この期間中、点灯ユニットは給電さ れないため消灯し、トランジスタは寿命に有害な高電流によって誤動作する。

上記問題を解決するためにいくつかの特許出願がなされている。その中で注目さ レル明細書は、ＥＰ０１７１１０８、ＤＥ３４１２９４４、ＷＯ３７１００７１ ９である。

回路の始動については一方のトランジスタに始動パルスを伝達することによって 解決される。これは降伏効果素子、すなわちダイアツタによってなされる。ダイ アックは一方がエミッタの接地されたトランジスタのベースに他方がコンデンサ と抵抗の間に接続され、そのコンデンサと抵抗は給電端子間において直列に接続 されてタイムベースを構成する。このようにして、コンデンサ端子の電圧がトラ ンジスタのベース対エミッタ電圧とダイアックの降伏電圧の和よりも高くなると 、ダイアックは始動パルスを通過させる。しかしながら、ＬＣ直列回路の充電コ ンデンサは一般に接地されているから、それを短絡させるトランジスタがダイア ックからのパルスによって導通する前に直列回路があらかじめ充電されているこ とが必要である。したがって、時定数コンデンサの電圧上昇中に直列回路を充電 させる別のシステムが必要になるが、これは回路全体を複雑にする。明細ＩＪＥ ＰＯ１７１１０８においては抵抗５１がトランジスタ１１を短絡し、明細書ＷＯ ３７１００７１９においては、ダイオード１７と並列接続のコンデンサ１９と抵 抗２１からなる回路がスイッチ１４を制御してコンデンサ１５をコンデンサエ８ によって充電させ、明細書ＤＥ３４１２９４．４においては、弱い充電電流がダ イオード３１と抵抗３２に流れる。

バイポーラ型トランジスタの動作時における重複の問題は、飽和状態からブロッ ク状態への移行時間がエミッタ対コレクタ電圧に直接依存するという事実によっ て生ずる。この現象は、一方では、トランジスタの熱的不安定性を意味し、他方 では、このシステムを持つ点灯ユニットの個数を制限する。この欠点を克服する ためには、より複雑なパワートランジスタの状態を同期化するシステムを使用し 、最悪の場合に各素子を破損に導くような電流の同期を防止しなければならない 。この問題を、ヨーロッパ明細書はコンデンサ３３等のタイム素子からなる複雑 な制御回路によって、明細書ＷＯ３７１００７１９はそれぞれの二次巻線によっ て制御されるいくつかのトランジスタを並列に配置することによって解決してい る。明細書ＤＥ３４１２９４４のシステムはたった一個の点灯ユニットしか備え ていない。

フランス明細書ＦＲ２４８７１４０に記載された装置は、これらの目的をより高 度な方法で解決している。その装置は電極とは関係ない放電ランプを使用し、そ の電極とは別の放電ランプのために少なくとも０．５ＭＨｚの周波数を発生する 。これは１００〜２００ＫＨｚの周波数が最適な蛍光管には使用することができ ない、さらに、交流電圧の形がコイルの寿命にとって有害になる。その上、この システムはいくつかの点灯ユニットを同時に接続することはできない、終りに、 この装置の光効率は８７１ｍ／Ｗにすぎないが、本発明は１２５１ｍ／Ｗの光効 率の達成を目指す。

本発明の目的は上記欠点を克服し得る有極蛍光管の給電システムを提供すること にあり、そのシステムは蛍光管の端子に高周波電圧を印加してその瞬時点灯を可 能にするだけでなく、従来のものに比べてエネルギー消費が４５〜５０％ｅ減少 する高い効率を有する。

前記目的を達成するため、本発明のシステムは電源に接続されて出力端子ｌＡ、 ＩＢに直流電圧を生ずる給電手段と、その出力端子の間に接続された直列の抵抗 とコンデンサから形成された時定数と、その出力端子の間に直列に接続された２ 個のパワートランジスタと一つの直列回路とからなる。その直列回路はトランス の一次巻線と、−個又は複数側の点灯ユニットと、コンデンサを含み、２個のト ランジスタの共通点に接続される。トランスの２個の二次巻線は前記トランジス タを制御する。又、システムは降伏効果を持つ双方向性導通素子、すなわちダイ アックを持ち、その一方は時定数の抵抗とコンデンサの間に、他方はトランジス タの制御回路に接続される。トランジスタの他方の制御回路の一つは出力端子Ｉ Ｂに接続される。このシステムはトランジスタがＭＯＳ型であり、点灯ユニット に直列のコンデンサが出力端子ＩＡに接続され、トランジスタがダイアックから のパルスによって飽和状態に移行するにつれてコンデンサ自体も充電することに 特徴がある。

他の利点と特徴は次の説明と図面に示された実施例から明らかにされる。添付の 図面に示すように、本発明の有極蛍光管の給電システムは給電手段１を備え、そ の給電手段は電源に接続され、その出力端子ＩＡ、ＩＢに直接電圧を生ずる。

周知の方法で、この給電手段１は入力端子間にネットワークからの交流を整流す るためのダイオードブリッジ２と、そのダイオードブリッジの出力端子間におい て整流電圧をフィルタするための電気化学タイプのコンデンサ３とを有する。

２個のコンデンサ４がアースとダイオードブリッジ入力端子の間に並列接続され 、さらに、そのコンデンサは給電手段ｌの入力端子間に接続される。これらのコ ンデンサ４はシステムに発生した高周波干渉を除去する。他方、起こり得る短絡 事故に対する保護のためヒューズ５力棉含電手段の入力端子の一方に、給電手段 に入力する電圧の強さを制限する抵抗６が入力端子の他方にそれぞれＰａ統され る。

抵抗８とコンデンサ９の直列接続によって形成された時定数７は端子ＩＡ、ＩＢ の間に接続される。

本発明の有極蛍光管の点灯システムは給電手段ｌの正端子と少なくとも一個の点 灯ユニットｌｌに直列に接続されたコンデンサ１０と、そのコンデンサ１０の充 電状態を点灯ユニットによって制御する２個の制御回路１２と、−次巻線が点灯 ユニット１１と制御回路１２の間に接続されて制御回路１２をコンデンサ１０の 充電によって制御するトランスとを含む、このコンデンサ１０は周知タイプのも のである。

ソースＳとゲー）Ｇの間の直列に接続されたＭＯ５型トランジスタ１４の制御回 路はトランスの二次巻線１５と、その二次巻線に直列に接続された抵抗１６と、 二次巻線１５と抵抗１６の間の直列接続に並列接続されたツェナーダイオード１ ７からなる。

ソースＳとゲートＧの間に接続され二次巻線１５と抵抗１６に並列するツェナー ダイオード１７はトランジスタのゲートＧに過大なバイアス電圧が印加されるこ とを規制してトランジスタ１４を保護する。

各制御回路１２のトランスの二次巻線１５は一次巻線１３と同じコア上において 逆位相に接続される。一方の制御回路１２．すなわち第一制御回路はトランジス タ１４のドレンＤとソースＳによってトランスの一次巻線１３と給電手段１の端 子ＩＢの間に接続される。他方の制御回路１２、すなわち第二制御回路はトラン ジスタ１４のドレンＤとソースＳによってコンデンサ１０とトランスの一次巻線 １３の間に接続される。

換言すると、２個のＭＯ５型パワートランジスタ１４は給電手段の端子ＩＡ、Ｉ Ｂの間に直列接続される。第一制御回路１２のトランジスタはそのソースＳを介 して端子ＩＢに接続される。第一制御回路１２のトランジスタ１４のドレンは第 二制御回路のトランジスタ１４のソースに接続される。第二制御回路のトランジ スタのドレンＤは給電手段の端子ｌＡに接続される。この直列回路のセンターす なわち２個のトランジスタ１４の共通点に接続された直列回路はトランスの一次 巻線１３と１点灯ユニツ）１１と、充電コンデンサ１０をこの順に備え、後者は 給電手段の端子ＩＡに接続される。

このように、回路は給電手段の端子間に接続されて第二制御回路のトランジスタ １４と、トランスの一次巻線１３と、点灯二二ッ）１１と、充電コンデンサｌＯ とを有する第一直列回路からなる。この直列回路は第二側ｍ回路のトランジスタ １４を介してトランスの一次巻線１３とコンデンサ１０の間を短絡する。

降伏効果を持つ双方向導通素子、すなわちダイアック１８は第一制御回路１２の トランジスタ１４のゲートＧと時定数７の間に接続される。このダイアック１８ は一方では抵抗８と時定数７のコンデンサ９の間に、他方では第一制御回路１２ のトランジスタ１４のゲートＧに接続される。

給電手段ｌが生きているとき１時定数７のコンデンサ９は抵抗８を介してコンデ ンサ９の端子電圧がダイアック１８のしきい電圧とトランジスタ１４のゲートと ソースの間に存在する弱い電圧の和に達するまで充電される。一度この電圧に達 すると、ダイアック１８は電流を流しその電圧は第一制御回路１２のトランジス タ１４のゲートＧに印加されてトランジスタを導通させる。このトランジスタの 導通はトランスの一次巻線１３と点灯ユニットを通じてコンデンサ１０を放電さ せる。

充電コンデンサ１０はトランスを通じて電圧パルスを発生する。この電圧パルス は一次巻線１３から二次巻線１５に伝達され、第−及び第二制御回路１２のトラ ンジスタ１４のゲートＧにバイアス変化を生じさせる。このバイアス変化は第一 制御回路１２のトランジスタ１４を非導通にするが第二制御回路１２のトランジ スタ１４の導通は可能にする。

第二制御回路のトランジスタの導通は一次巻線１３と点灯二二ツ）１１を通じて コンデンサ１０を放電させる。コンデンサ１０の放電による電圧パルスは一次巻 線１３内の二次巻線１５に伝達され、トランジスタ１４のゲートＧのバイアス変 化を起こさせる。このようにしてシステムは周波数Ｆで発振する０本発明のシス テムの周波数Ｆは比較的低く、１００ないし２００ＫＨｚの範囲である。この低 周波数は時定数７のコンデンサ９に比較的高い値を課する。

低電圧でスイッチするＭＯＳ型トランジスタの使用は降圧トランスの巻数を決め る。極端な例として、トランスの一次巻線を直径１２ｍｍのトロイドコアに１回 巻きし、各二次巻線を同じコアに２回巻きすることもできる。この巻数の減少は 、熱による電気損失を減少する。又、直列回路の電圧と電流の間に誘起する位相 変化はインダクションコイル１９の寸法を減少させる。さらに、トランスの外形 寸法は直径１２ｍｍ高さ５ｍｍの円柱にまで減少する。トランスの一次巻線が多 くても５巻でトランスの各二次巻線が多くても１０巻にすることが好ましい。

図示した好ましい実施例において、このシステムは２木の点灯ユニー／　）　１ １に給電するが、この本数に制限のないことはいうまでもない、このシステムは 数本の点灯ユニットにも又は１本の点灯ユニットにも給電することができる。各 点灯ユニットはトランスの一次巻線１３とコンデンサｌＯの間に並列接続される 。好ましい実施例によると、各点灯ユニー、ト１１は巻線１９と、電極２１を備 えた蛍光管２０と、その２個の電極すなわちフィラメント２１の間に直列接続さ れたコンデンサを有する。

点灯ユニツ）１１のコイル１９は高電圧を発生させて発光管２０の発光を保持す る。同じ蛍光管２０のフィラメント２１間に接続されたコンデンサ２２は発振の 一部を償い、フィラメント２１をわずかに加熱する。この効果は管内の電流の通 過に広いスペースを与える。

トランスの一次巻線に現われる高周波交流シグナルは多数の管の点灯を可能にす る０本発明のシステムの出力に現われる電圧はシステムの動作にも周波数にも影 響しない、管２０はシステムの出力ごとに２木づつ接続されることが望まし給電 電圧の不均斉による微少なパワーカット時において、点灯二二ッ）１１の瞬時再 点灯すなわちシステムの発振の再トリガーを必要に応じて回部にするため、必要 に応じて１本発明のシステムは、第一制御回路１２のトランジスタ１４が導通す るときに時定数７のコンデンサ９を急速充電する手段を有する。その手段はトラ ンジスタのソースＳが出力端子ＩＢにの接続されていることである。

好ましい実施例において、この手段はアノード側が時定数７に、カソード側がソ ースＳを出力端子ＩＢに接続したトランジスタ１４のドレンＤすなわち２個のト ランジスタ１４の共通点にそれぞれ接続されたダイオード２３と、給電手段ｌの 端子ＩＡとダイオード２３の７ノードの間に接続された抵抗２４とによって形成 される。

第一制御回路１２のトランジスタ１４が導通するとき、導通方向にバイアスされ たダイオード２３はコンデンサ９を急速に放電さる。この放電はトランジスタ１ ４の低い内部抵抗によってのみ制限される。ダイオード２３と第一制御回路１２ のトランジスタ１４との同期導通のため、抵抗２４はそのダイオードに逆方向に バイアスをかける。すなわちカソード電圧よりも７ノード電圧を低下させる。

この装置の有用性は、ＭＯＳ型トランジスタのスイッチ時間がシリンコンダイオ ードのスイッチ時間よりも一般的に短いという事実によるものである。ダイオー ド２３のカソードは７ノードに対して正であり、７ノーどの制御のより、ダイオ −）’２３Ｊｆパワートランジスタ１４と同期して導通する。トランジスタ１４ が導通するとき、この抑制は直ちに消失し、ダイオード２３はトランジスタ！４ と同位相で導通する。この特別な手段はダイオード２３の導通な加速する。この ダイオード２３と抵抗２４のＪｍ＆は本発明のシステムの完全な動作のため不可 欠であるが、これはシステムの発生する周波数が低いことによる。

他方、トランスの一次巻線１３によってトランジスタ１４の制御回路に伝達され た高電圧と、ＭＯＳ型トランジスタの急速なスイッチングによって、点灯ユニッ ト１１のコイル１９に無用の加熱を生じ効率が低下する。この不利益をさけるた め、コンデンサ２５と抵抗２６の直列接続を第一制御回路１２のトランジスタ１ ４のドレンＤと給電システム１の端子ＩＡの間に接続させる。このようにして、 第一制御回路１２のトランジスタ１４が導通するとき、コンデンサ２５は抵抗２ ６を通じて充電され、それによってシグナルの上昇波面のみならず、コンデンサ １０の放電により下障波面も減衰させる。その結果、シグナルは点灯ユニットの コイル１９により受け入れやすい形になる。さらに、このコンデンサ２５と抵抗 ２６の組合せはシステムの効率を約１０％増加させ、蛍光管２０におけるイオン 化電荷の貧弱な分布によるダークスポット現象を防止する。−例として、二本の ５０Ｗ蛍光管の場合、本発明のシステムの効率は１２５１ｍ／Ｗである。

次表は本発明の周波数１２５ＫＨｚシステムに使用された各電子素子の平均値で ある。

抵抗　（６）　４．７　Ω ”　（８）　３３０　ＫΩ ／／（２Ｂ）　１８　Ω ／／（２４）　３３０　ＫΩ ／／（１６）　４７　Ω コンデンサ（３）　１５０　ＩＬＦ ”　（２５）　５．６ｎＦ ”　（１０）　１００　ｎＦ ”　（２２）　３．３ｎＦ ”　（９）　１００　ｎＦ ”　（４）　１０　ｎＦ ＤＣダイアック　３２　Ｖ ダイオード（２３）　シリコンダイオード／Ｉ　（１７）　８．６Ｖツエナーダ イオードトランジスタ（１４）ＭＯＳ型 トランス 一次巻線（１３） 一回巻直径１２ｍｍトロイダルコア 二次＠線（１５） 二回巻直径１２ｍｍ）ロイダルコア コイル（１９） １１０回巻　直径１２ｍｍ　角型 断面ポット 本発明のシステムは有Ｍ光管の場合と同様な省エネルギー条件でガス放電ランプ （水銀蒸気）にも給電することができる。

本明細書から明らかなように、このシステムは電子素子が少ないので、それだけ システムが故障する危険も少ないといえる。この信頼性は適当な電子素子を選択 して完全な自動機械で回路を組立てることによってさらに向上する。その上、こ のシステムは形状寸法が小さいという利点がある。すなわち、２個のＭＯ３型パ ワートランジスタと、１個の給電用コンデンサと、１個の小さなトランス（１２ ｍｍＸ５ｍｍ）と電子チップ化された他の素子で、すべては４０ｍｍＸ２０ｍｍ Ｘ２０ｍｍよりも小さな容積に収まる。

本発明のシステムは有極蛍光管の瞬時点灯と、その寿命の延長と、効率の向上と 、電気エネルギーの節減を可能にする０本発明はその範囲を越えることなく、均 等な技術分野において修正と変更を施すことができることはいうまでもない。

ＡＮＮ三Ｘτ０°ＬＦ：ＥＤ；ＴＥＲＮ、八τｌ０ＮＡＬＳＥＡＲＣ：５ＲＥＰ ＯＲＴＯＮＩＮＴＥＲＮＡＴ！０ＮＡＬ　ＡＰＰｒｌＪＣＡＴｒＯＮ　Ｎｏ、　 ＰＣＴ／ＣＨ８７／Ｃロ０５５　（ＳＡ　１７１４４）ＤＥ−Ａ−３４１２９４ ４１７７’１Ｏ７８５Ｎｏｎｅ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．電源に接続されて出力端子（１Ａ、１Ｂ）に直流電圧を生ずる給電手段（１ ）と、 前記出力端子の間に接続された抵抗（８）とコンデンサ（９）の直列接続からな る時定数（７）と、 前記出力端子の間に直列接続された２個のパワートランジスタ（１４）と、前記 トランジスタ（１４）の共通点に接続されたものであって、２個の二次巻線が点 灯ユニット（１１）とコンデンサ（１０）を制御するトランスの一次巻線（１３ ）なる直列回路と、一端が前記時定数（７）の前記抵抗（８）とコンデンサ（９ ）の間に接続され他端が前記出力端子（１Ｂ）に接続されたトランジスタ（１４ ）の制御端子に接続されたダイアック（１８）すなわち降伏効果を有する双方向 性導通素子と、からなるシステムであって、 前記トランジスタはＭＯＳ型であり、 前記コンデンサ（１０）は前記ダイアック（１８）のパルスによって前記トラン ジスタ（１４）が飽和状態に達したときにのみ充電されるように前記端子（１Ａ ）に接続されたことを特徴とする有極蛍光管の給電システム。
2. ２．各ＭＯＳ型トランジスタ（１４）のソース（Ｓ）とゲート（Ｇ）の間に接続 されたトランジスタ制街回路は、トランスの二次巻線（１５）と、前記二次巻線 に直列接続された抵抗（１６）とに並列接続されたツユナーダイオード（１７） とからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有極蛍光管の給電システム 。
3. ３．トランスの一次巻線は５巻以下であり、各二次巻線は１０巻さ以下であるこ とを特徴としてなる請求の範囲第２項記載の有極蛍光管の給電システム。
4. ４．瞬時の再点灯又はシステムの発振再開を可能にする手段を含み、前記手段は アノードが時定数（７）に、カソードがソース（Ｓ）を出力端子（１Ｂ）に接続 されたトランジスタ（１４）のドレン（Ｄ）にそれぞれ接続されたダイオー（２ ３）と、出力端子（１Ａ）とダイオード（２３）のカソードに接続された抵抗（ ２４）とからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有極蛍光管の給電シ ステム。
5. ５．点灯ユニットに非矩形波の電圧を供着するために，給電手段（１）の出力端 子（１Ａ）とソース（Ｓ）が出力端子（１Ｂ）に接続されたトランジスタ（１４ ）のドレン（Ｄ）との間に接続されたコンデンサ（２５）と抵抗（２６）とから なる直列回路を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の有極蛍光管の給電 システム。