JPH0336076Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、蛍光灯等の放電灯を点灯させる放電
灯点灯回路に関する。

＜従来の技術＞ 半導体スイツチ回路を用いた放電灯点灯回路の
中の一つに、第６図に示すように非直線性誘電体
素子とサイリスタとを組合せた方式のものがあ
る。第６図において、１は蛍光灯等の放電灯、２
は誘導性安定器、３はサイリスタ回路、４は非直
線性誘電体素子、５は雑音防止コンデンサ、Ｕ、
Ｖは交流電源入力端子である。

放電灯１は両端に放電電極を兼ねる予熱フイラ
メント１０１ａ及び１０１ｂを有していて、予熱
フイラメント１０１ａ及び１０１ｂが交流電源入
力端子Ｕ、Ｖに導かれる交流ラインに直列に入る
ように、交流ラインに接続されている。誘導性安
定器２は予熱フイラメント１０１ａ及び１０１ｂ
と直列に接続されている。

サイリスタ回路３はサイリスタ３０１のアノー
ドとゲートとの間にツエナーダイオード３０２及
び抵抗３０３の直列回路を接続すると共に、ゲー
トとカソードとの間に抵抗３０４及びコンデンサ
３０５の並列回路を接続した回路構成となつてい
る。６〜９はダイオード、１０及び１１は抵抗、
１２はコンデンサ、ａ及びｂは半導体スイツチ回
路に対する交流入力端子である。

上記の構成において、交流電源入力端子Ｕ−Ｖ
間に印加される交流電圧Euvが、交流電源入力端
子Ｕ側を正とする正サイクルにある時に、ダイオ
ード６及び８がオン、ダイオード７及び９がオフ
となり、第７図に示すような等価回路となる。こ
の等価回路図から明らかなように、正サイクル時
にはサイリスタ３０１のアノード及びゲートを交
流電源入力端子Ｕ、Ｖに直接的に接続した回路と
なり、サイリスタ３０１のアノードとゲートとの
間には、電源電圧Euvにほぼ等しい電圧Eabが印
加される。この電圧Eabは、ツエナーダイオード
３０２及び抵抗３０３の直列回路と、抵抗３０４
及びコンデンサ３０５の並列回路とによつて分圧
される。そして、第９図に示すように、抵抗３０
４及びコンデンサ３０５の並列回路の分圧電圧
Vgtが、サイリスタ３０１のゲート・トリガ電圧
に達する位相θ₁で、サイリスタ３０１がターン．
オンし、誘導性安定器２→予熱フイラメント１０
１ａ→サイリスタ３０１→予熱フイラメント１０
１ｂのループで予熱電流isが流れ、この電流によ
り予熱フイラメント１０１ａ，１０１ｂが予熱さ
れる。予熱電流isがサイリスタ３０１の保持電流
以下になる位相θ₂でサイリスタ３０１がターン．
オフする。

一方、負サイクル時にはダイオード６及び８が
オフ、ダイオード７及び９がオンとなるので、第
８図に示すような等価回路となり、電源電圧Eab
が非直線性誘電体素子４とコンデンサ１２とによ
つて分圧され、コンデンサ１２による分圧電圧
Vcがサイリスタ３０１のアノードとゲートとの
間に印加される。即ち、非直線性誘電体素子４の
分圧電圧をVnとしたとき、 Vc＝Eab−Vn の電圧Vcがサイリスタ３０１のアノードとゲー
トとの間に印加される。この電圧Vcは、ツエナ
ーダイオード３０２及び抵抗３０３の直列回路
と、抵抗３０４及びコンデンサ３０５の並列回路
との間で分圧され、分圧電圧Vgtが、サイリスタ
３０１のゲートに印加される。

ここで、予熱電流isは誘導性安定器２のインダ
クタンス分のため、電圧に対して約90度（電気
角）の位相遅れを生じるから、予熱電流isが保持
電流以下になる位相θ₂（第９図）では、電源電圧
Euvは負サイクルのピークにある。このため、サ
イリスタ３０１のゲート回路にステツプ状の電圧
Vgtが印加され、サイリスタ３０１が再びター
ン．オンし、非直線性誘電体素子４がサイリスタ
３０１を通して急激に充電される。非直線性誘電
体素子４は、その印加電圧Ｖと蓄積電荷量Ｑとの
関係が第１０図に示すような可飽和特性を有し、
飽和電圧Es以上の電圧で著しい非直線性を示す。
このため、電流の時間的変化の割合di／dtと誘導
性安定器２のインダクタンスＬとに依存した、電
源電圧より遥かに高いパルス状電圧Vpが誘起し、
放電灯１に印加される。

このようにして、電源電圧Euvの一サイクル毎
に、正サイクル時には予熱電流isを流し、次の負
サイクルにパルス状電圧Vpを発生させる作用を
繰返す。そして、予熱フイラメント１０１ａ，１
０１ｂが充分に予熱されると、パルス状電圧Vp
によつて放電灯１がトリガされて点灯し、放電を
開始する。

＜考案が解決しようとする課題＞ ところで、第６図に示した従来の放電灯点灯回
路においては、負サイクル時にサイリスタ３０１
のゲート回路に印加される電圧Vcは、 Vc＝Eab−Vn となる。この式から明らかなように、負サイクル
時にサイリスタ３０１のゲート回路に印加される
電圧Vcは、非直線性誘電体素子４の分圧電圧に
依存する。ところが、非直線性誘電体素子４の分
圧電圧Vnは非直線性誘電体素子４自体の温度特
性によつて大幅に変動する。このため、分圧電圧
Vnの変動につれてサイリスタ３０１のゲート回
路に印加される電圧Vgtも大幅に変動してしま
う。このため、温度変動の影響を受けずに、サイ
リスタ３０１を安定に駆動することが困難であつ
た。

この問題点を解決する手段として、従来は、サ
イリスタ３０１として、ターン．オフ．タイムの
長い特殊なサイリスタを使用し、電源電圧Euvの
正サイクルでゲート駆動により導通状態になつた
サイリスタ３０１を、オフさせることなく、その
まま負サイクルまで導通させる方式を採用してい
た。しかし、近年、サイリスタの製造方法がグラ
ベーシヨン型からプレーナ型へ変化し、スイツチ
ング速度が速くなつてきており、ターン．オフ．
タイムの長い特殊なサイリスタ３０１の入手が困
難になつている。

また、放電灯１が点灯した後、コンデンサ１２
を通して非直線性誘電体素子４に充電電流が流れ
るため、非直線性誘電体素子４が振動音を発生す
るいわゆる「鳴き」の問題があつた。この鳴きの
問題を解決する手段として、コンデンサ１２を取
り除くことが考えられるが、この場合には、非直
線性誘電体素子４とサイリスタ３０１のゲート回
路のインピーダンスとで分圧された電圧が、サイ
リスタ３０１のゲート回路に印加される。このた
め、サイリスタ３０１のゲートが再駆動され、放
電灯１が点灯しているにも拘らず、再パルスが発
生し、放電灯１の黒化現象を招く等、寿命短縮化
の問題を生じる。

そこで、本考案の課題は、上述する従来からの
問題点を解決し、非直線性誘電体素子の温度特性
の影響を受けることがなく、サイリスタを安定に
駆動することができ、しかも「鳴き」の問題を生
じることのない放電灯点灯回路を提供することで
ある。

＜課題を解決するための手段＞ 上述した課題解決のため、考案は、交流電源入
力端子と、放電灯と、誘導性安定器と、半導体ス
イツチ回路とを含む放電灯点灯回路であつて、 前記放電灯は、放電電極を兼ねる一対の予熱フ
イラメントを有していて、前記予熱フイラメント
が前記交流電源入力端子に導かれる交流ラインに
直列に入るように、前記交流ラインに接続されて
おり、 前記誘導性安定器は、前記予熱フイラメントと
直列に接続されており、 前記半導体スイツチ回路は、ダイオード回路
と、サイリスタと、ゲート回路と、非直線性誘電
体素子とを含み、 前記ダイオード回路は、前記予熱フイラメント
の後段において前記交流ラインに対して全波整流
回路を構成するように接続された少なくとも４つ
のダイオードを含み、 前記サイリスタは、アノード及びカソードが前
記ダイオード回路の整流出力端間に接続されてお
り、 前記非直線性誘電体素子は、前記サイリスタの
正または負の何れか一方のサイクルの導通時に前
記サイリスタに対して直列となるように、前記ダ
イオード回路の一辺に挿入接続されており、 前記ゲート回路は、第１のゲート駆動回路と、
第２のゲート駆動回路とを含み、 前記第１のゲート駆動回路は、前記交流ライン
の一方と前記カソード間に接続され、正のサイク
ルにおいて順方向となる前記ダイオードを通して
得られる前記交流入力電圧を分圧し、分圧電圧を
前記ゲートとカソード間に供給する一方向性の分
圧回路でで構成されており、 前記第２のゲート駆動回路は、前記交流ライン
の他方と前記カソード間に接続され、負のサイク
ルにおいて順方向となる前記ダイオードを通して
得られる前記交流入力電圧を分圧し、分圧電圧が
前記第１のゲート駆動回路の分圧電圧と同一極性
となるように前記ゲートとカソード間に供給する
一方向性の分圧回路で構成されていること を特徴とする。

＜作用＞ 交流電源の一半サイクルにおいて交流電源電圧
が所定値に上昇したとき、ゲート回路によりサイ
リスタを導通させて予熱フイラメントに予熱電流
を流し、他の半サイクルにおいてゲート回路によ
りサイリスタを導通させて非直線性誘電体素子に
充電電流を流して飽和させるようになつているか
ら、予熱電流を流した後に、非直線性誘電体素子
の非直線性を利用して誘導性安定器にパルス電圧
を発生させ、確実に点灯させることができる。

ゲート回路は、第１のゲート駆動回路と、第２
のゲート駆動回路とを含み、第１のゲート駆動回
路は交流ラインの一方とカソード間に接続され、
正のサイクルにおいて順方向となるダイオードを
通して得られる交流入力電圧を分圧し、分圧電圧
をゲートとカソード間に供給する一方向性の分圧
回路で構成されており、第２のゲート駆動回路は
交流ラインの他方とカソード間に接続され、負の
サイクルにおいて順方向となるダイオードを通し
て得られる交流入力電圧を分圧し、分圧電圧が第
１のゲート駆動回路の分圧電圧と同一極性となる
ようにゲートとカソード間に供給する一方向性の
分圧回路で構成されているから、正サイクル時の
みならず、負サイクル時にも、非直線性誘電体素
子の温度特性の影響を受けることなく、サイリス
タを安定にターン．オンさせることができる。こ
のため、ターン．オフ．タイムの長い特殊なサイ
リスタを使用する必要がなくなると同時に、非直
線性誘電体素子との間で交流電圧を分圧するコン
デンサも不要となり、「鳴き」の問題も解決され
る。

＜実施例＞ 第１図は本考案に係る放電灯点灯回路の電気回
路接続図、第２図は第１図に示した放電灯点灯回
路の放電灯端子間電圧の波形図、第３図は半導体
スイツチ回路の回路図である。図において、第６
図と同一の参照符号は同一性ある構成部分を示し
ている。半導体スイツチ回路は、ダイオード回路
１３〜１６と、サイリスタ３０１と、ゲート回路
と、非直線性誘電体素子NLとを含んでいる。

ダイオード回路は、予熱フイラメント１０１
ａ，１０１ｂの後段において、交流ラインに対し
て全波整流回路を構成するように接続されたダイ
オード１３〜１６によつて構成されている。

サイリスタ３０１は、アノード及びカソードが
ダイオード回路１３〜１６の整流出力端子間に接
続されている。ダイオード１３及び１６の極性
は、交流入力端子ａ−ｂ間に印加される交流入力
電圧Eabが、交流入力端子ａ側を正とする正サイ
クル電圧に対して順方向となるように定めてあ
る。ダイオード１４，１５は交流入力電圧Eab
が、交流入力端子ａ側を負とする負サイクル電圧
に対して順方向となるように定めてある。また、
サイリスタ３０１の第１のゲート駆動回路を構成
するツエナーダイオード３０２、抵抗３０３，３
０４及びコンデンサ３０５は、ダイオード１３よ
り交流入力端子ａ側の位置と、サイリスタ３０１
のカソードとの間に接続してある。更に、このゲ
ート回路に対して並列的に、交流入力端子ａ側を
負とする負サイクル時電圧に対して順方向となる
ダイオード１４を接続してある。

非直線性誘電体素子４は、その一端をサイリス
タ３０１のアノードに対して抵抗１１を通して接
続し、他端側をダイオード１５及び抵抗１７の並
列回路を通して交流入力端子ｂ側に接続してあ
る。サイリスタ３０１の第２のゲート駆動回路を
構成する抵抗１８は、抵抗３０４及びコンデンサ
３０５の並列回路と分圧回路を形成するように、
非直線性誘電体素子４の他端側とサイリスタ３０
１のゲートとの間に接続されている。

次に、第２図の波形図を参照して動作を説明す
る。

まず、電源電圧Euvが正サイクルにあるとき
は、第４図に示した等価回路により、サイリスタ
３０１が位相θ₁でターン．オンして予熱電流isが
流れ、放電灯１の予熱フイラメント１０１ａ及び
１０１ｂが予熱される。予熱電流isがサイリスタ
３０１の保持電流以下になると、サイリスタ３０
１がターン．オンする。

一方、負サイクル時には、第５図に示したよう
な等価回路となり、抵抗１８と、抵抗３０４及び
コンデンサ３０５の並列回路との間で分圧された
分圧電圧Vgt₂が、サイリスタ３０１のゲートに
印加される。

予熱電流isは誘導性安定器２のインダクタンス
分のため、電圧に対して約90度（電気角）の位相
遅れを生じるから、予熱電流isが保持電流以下に
なる位相θ₂では、電源電圧Euvは負サイクルのピ
ークにある。このため、サイリスタ３０１のゲー
ト回路にステツプ状の電圧Vgt₂が印加され、サ
イリスタ３０１が再びターン．オンし、非直線性
誘電体素子４がサイリスタ３０１を通して急激に
若電される。非直線性誘電体素子４は、既に第１
０図で説明したように飽和電圧Es以上の電圧で
著しい非直線性を示す。このため、電流の時間的
変化の割合di／dtと誘導性安定器２のインダクタ
ンスＬとに依存した、電源電圧より遥かに高いパ
ルス状電圧Vpが誘起し、放電灯１に印加される。

このようにして、電源電圧Euvの一サイクル毎
に、正サイクル時には予熱電流isを流し、次の負
サイクルでパルス状電圧Vpを発生させる作用を
繰返す。そして、予熱フイラメント１０１ａ，１
０１ｂが充分に予熱されると、前記パルス状電圧
Vpによつて放電灯１がトリガされて点灯し、放
電を開始する。

ここで、交流入力端子ａ，ｂに入力された交流
電圧Eabが正サイクルにあるときは、ダイオード
１３，１６がオン、ダイオード回路１４，１５が
オフとなり、非直線性誘電体素子４をサイリスタ
３０１に対して非直線性誘電体素子４を並列に接
続した回路となる。

また、サイリスタ３０１の第１のゲート駆動回
路は、交流入力電圧Eabを、ツエナーダイオード
３０２及び抵抗３０３の直列回路と、抵抗３０４
及びコンデンサ３０５によつて分圧してゲートを
駆動するように、交流入力端子ａ−ｂ間に直列に
接続した回路となる。従つて、抵抗３０４及びコ
ンデンサ３０５の並列回路の分圧電圧Vgt₁が、
サイリスタ３０１のゲート．トリガ電圧に達する
位相で、サイリスタ３０１がターン．オンする。
即ち、正サイクル時にはサイリスタ３０１は非直
線性誘電体素子４の温度特性の影響を受けること
なく、ターン．オンする。

次に、負サイクル時には、ダイオード１３，１
６及びツエナーダイオード３０２がオフ、ダイオ
ード１４，１５がオンとなり、第５図に示すよう
に、非直線性誘電体素子４をサイリスタ３０１に
対して直列に接続した回路構成となる。従つて、
サイリスタ３０１を通して非直線性誘電体素子４
に対する充電作用が行なわれ、非直線性誘電体素
子４の非直線性を利用して誘導性安定器２にパル
ス電圧を発生させることができる。

また、サイリスタ３０１の第２のゲート駆動回
路は、交流入力電圧Eabを、抵抗１８と、抵抗３
０４及びコンデンサ３０５の並列回路とによつて
分圧してゲートを駆動するように、交流入力端子
ａ−ｂ間に直列に接続した回路構成となる。従つ
て、抵抗３０４及びコンデンサ３０５の並列回路
の分圧電圧Vgt₂が、サイリスタ３０１のゲート．
トリガ電圧に達する位相で、サイリスタ３０１が
ターン．オンすることなるから、正サイクル時の
みならず、負サイクル時にも、非直線性誘電体素
子４の温度特性の影響を受けることなく、サイリ
スタ３０１を安定にターン．オンさせることがで
きる。このため、ターン．オフ．タイムの長い特
殊なサイリスタを使用する必要がなくなると同時
に、非直線性誘電体素子４との間で交流電圧Eab
を分圧するコンデンサも不要となり、「鳴き」の
問題も解決される。

しかも、正サイクル時のゲート回路が、ツエナ
ーダイオード３０２及び抵抗３０３の直列回路
と、抵抗３０４及びコンデンサ３０５とによつて
構成されるのに対し、負サイクル時には抵抗１８
と、抵抗３０４及びコデンサ３０５の並列回路と
によつて構成されるので、正サイクル時と負サイ
クル時とでゲート回路定数を異ならせ、正及び負
サイクルにおいて、サイリスタ３０１を最適なタ
イミングで駆動することができる。

＜考案の効果＞ 以上述べたように、本考案によれば、次のよう
な効果が得られる。

(a) 放電灯は放電電極を兼ねる一対の予熱フイラ
メントを有していて予熱フイラメントが交流電
源入力端子に導かれる交流ラインに直列に入る
ように、交流ラインに接続されており、誘導性
安定器は、予熱フイラメントと直列に接続され
ており、半導体スイツチ回路を構成するダイオ
ード回路は予熱フイラメントの後段において交
流ラインに対して全波整流回路を構成するよう
に接続された少なくとも４つのダイオードを含
み、サイリスタは、アノード及びカソードがダ
イオード回路の整流出力端子間に接続されてお
り、非直線性誘電体素子はサイリスタの正また
は負の何れか一方のサイクルの導通時にサイリ
スタに対して直列となるように、ダイオード回
路の一辺に挿入接続されており、交流電源の一
半サイクルにおいて交流電源電圧が所定値に上
昇したとき、ゲート回路によりサイリスタを導
通させて予熱フイラメントに予熱電流を流し、
他の半サイクルにおいてゲート回路によりサイ
リスタを導通させて非直線性誘電体素子に充電
電流を流して飽和させるようにしてあるから、
予熱電流を流した後に、非直線性誘電体素子の
非直線性を利用して誘導性安定器にパルス電圧
を発生させ、確実に点灯させることの可能な放
電灯点灯回路を提供できる。

(b) ゲート回路は、第１のゲート駆動回路と、第
２のゲート駆動回路とを含み、第１のゲート駆
動回路は交流ラインの一方とカソード間に接続
され、正のサイクルにおいて順方向となるダイ
オードを通して得られる交流入力電圧を分圧
し、分圧電圧をゲートとカソード間に供給する
一方向性の分圧回路で構成されており、第２の
ゲート駆動回路は交流ラインの他方とカソード
間に接続され、負のサイクルにおいて順方向と
なるダイオードを通して得られる交流入力電圧
を分圧し、分圧電圧が第１のゲート駆動回路の
分圧電圧と同一極性となるようにゲートとカソ
ード間に供給する一方向性の分圧回路で構成さ
れているから、正サイクル時のみならず、負サ
イクル時にも、非直線性誘電体素子の温度特性
の影響を受けることなく、サイリスタを安定に
ターン．オンさせることがで、ターン．オフ．
タイムの長い特殊なサイリスタを使用する必要
がなく、非直線性誘電体素子との間で交流電圧
を分圧するコンデンサも不要となり、「鳴き」
の問題を生じることのない放電灯点灯回路を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る放電灯点灯回路の電気回
路接続図、第２図は第１図に示した放電灯点灯回
路の放電灯端子間電圧の波形図、第３図は本考案
に係る放電灯点灯回路を構成する半導体スイツチ
回路の電気回路接続図、第４図は同じく正サイク
ル時の電気的等価回路図、第５図は同じく負サイ
クル時の電気的等価回路図、第６図は従来の半導
体スイツチ回路を用いた放電灯点灯回路の電気回
路接続図、第７図は同じく正サイクル時の電気的
等価回路図、第８図は同じく負サイクル時の電気
的等価回路図、第９図は第８図に示した従来の放
電灯点灯回路の放電灯両端子間電圧波形図、第１
０図は非直線性誘電体素子の印加電圧−蓄積電荷
量のヒステリシス特性を示す図である。 １……放電灯、２……誘導性安定器、３……サ
イリスタ駆動回路、３０１……サイリスタ、３０
２……ツエナーダイオード、３０３，３０４……
抵抗、３０５……コンデンサ、４……非直線性誘
電体素子、１３〜１６……ダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 交流電源入力端子と、放電灯と、誘導性安定器
   と、半導体スイツチ回路とを含む放電灯点灯回路
   であつて、 前記放電灯は、放電電極を兼ねる一対の予熱フ
   イラメントを有していて、前記予熱フイラメント
   が前記交流電源入力端子に導かれる交流ラインに
   直列に入るように、前記交流ラインに接続されて
   おり、 前記誘導性安定器は、前記予熱フイラメントと
   直列に接続されており、 前記半導体スイツチ回路は、ダイオード回路
   と、サイリスタと、ゲート回路と、非直線性誘電
   体素子とを含み、 前記ダイオード回路は、前記予熱フイラメント
   の後段において前記交流ラインに対して全波整流
   回路を構成するように接続された少なくとも４つ
   のダイオードを含み、 前記サイリスタは、アノード及びカソードが前
   記ダイオード回路の整流出力端間に接続されてお
   り、 前記非直線性誘電体素子は、前記サイリスタの
   正または負の何れか一方のサイクルの導通時に前
   記サイリスタに対して直列となるように、前記ダ
   イオード回路の一辺に挿入接続されており、 前記ゲート回路は、第１のゲート駆動回路と、
   第２のゲート駆動回路とを含み、 前記第１のゲート駆動回路は、前記交流ライン
   の一方と前記カソード間に接続され、正のサイク
   ルにおいて順方向となる前記ダイオードを通して
   得られる前記交流入力電圧を分圧し、分圧電圧を
   前記ゲートとカソード間に供給する一方向性の分
   圧回路で構成されており、 前記第２のゲート駆動回路は、前記交流ライン
   の他方と前記カソード間に接続され、負のサイク
   ルにおいて順方向となる前記ダイオードを通して
   得られる前記交流入力電圧を分圧し、分圧電圧が
   前記第１のゲート駆動回路の分圧電圧と同一極性
   となるように前記ゲートとカソード間に供給する
   一方向性の分圧回路で構成されていることを特徴
   とする放電灯点灯回路。