JPH0440838B2 - - Google Patents

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JPH0440838B2
JPH0440838B2 JP57086284A JP8628482A JPH0440838B2 JP H0440838 B2 JPH0440838 B2 JP H0440838B2 JP 57086284 A JP57086284 A JP 57086284A JP 8628482 A JP8628482 A JP 8628482A JP H0440838 B2 JPH0440838 B2 JP H0440838B2
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discharge lamp
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capacitor
frequency
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Masami Furuta
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放電灯を高周波で点灯させる点灯装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a lighting device for lighting a discharge lamp at high frequency.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エネルギの節約が叫ばれる今日、省エネルギの
波は照明分野にも押し寄せ、消費電力の低減が盛
んに進められている。
In today's world where people are clamoring for energy conservation, the wave of energy conservation is also hitting the lighting field, and efforts are being made to reduce power consumption.

照明の省電力化の手法として、(1)光源の発光効
率の向上、点灯装置の電力損の低減、器具効率の
上昇等によるデバイスの高効率化、(2)照明設計、
照明制御等のソフトウエアによるシステマチツク
な運用管理、(3)明るさ感の向上のようないわゆる
視覚的効率の上昇の3つの方法が考えられてい
る。中でも、デバイスの高効率化は省電力化の根
幹をなすもので、最も重要な要素の1つである。
Techniques for reducing power consumption in lighting include (1) increasing the efficiency of devices by increasing the luminous efficiency of light sources, reducing power loss in lighting devices, and increasing fixture efficiency; (2) lighting design;
Three methods are being considered: (3) systematic operational management using software such as lighting control, and (3) increasing so-called visual efficiency, such as improving the sense of brightness. Among these, improving device efficiency is the basis of power saving and is one of the most important factors.

本来高効率光源である蛍光灯は省エネルギ時代
にマツチした光源と言えるが、更にそれ自身の発
光効率の向上を目指して省電力ランプが開発され
実用化されている。一方、点灯装置の省電力化の
方法として安定器の電力損を低減する方法があ
り、従来よりの鉄と銅よりなる安定器の材質変更
による省電力安定器、商用周波数でのランプ電流
安定化インピーダンスと始動点灯維持用の一部回
路を半導体に置き換えたハイブリツド電子安定器
があるが、いずれも電力損の低減には限りがあ
る。
Fluorescent lamps, which are originally high-efficiency light sources, can be said to be a light source suitable for the energy-saving era, but power-saving lamps have been developed and put into practical use with the aim of further improving their own luminous efficiency. On the other hand, there are ways to reduce the power loss of the ballast as a way to save power in lighting devices, such as changing the material of the conventional ballast made of iron and copper to save energy and stabilize the lamp current at commercial frequencies. There are hybrid electronic ballasts that replace some of the impedance and starting/maintaining circuits with semiconductors, but there is a limit to how much power loss can be reduced.

このような背景のもとに蛍光灯の高周波点灯は
上記2つの省電力効果をもつものとして近年特に
注目されている。蛍光灯を高周波で点灯すると商
用周波点灯時よりもランプの発光効率が約10〜20
%上昇することは従来より知られていたが、点灯
装置の技術的問題とコストパフオーマンスにより
1部の特殊用途にのみ限定されていた。しかしな
がら、最近の半導体技術の進歩により、特にパワ
ートランジスタに高耐圧、高信頼性のものが概開
発され、又、高周波磁心材料の改良がなされ、実
現の可能性が高まりつつある。
Against this background, high-frequency lighting of fluorescent lamps has attracted particular attention in recent years as it has the above-mentioned two power-saving effects. When a fluorescent lamp is lit at high frequency, the luminous efficiency of the lamp is approximately 10 to 20 times higher than when lit at commercial frequency.
Although it has been known for a long time that the lighting device has a % increase, it has been limited to only some special applications due to technical problems and cost performance of the lighting device. However, with recent advances in semiconductor technology, high voltage and high reliability power transistors in particular have been developed, and high frequency magnetic core materials have been improved, increasing the possibility of realization.

この点に着目した従来例として、第1図に示す
ような定電流形プツシユプルトランジスタインバ
ータによる放電灯高周波点灯装置が知られてい
る。これを同図を参照して説明すると、1は交流
電源、2はノイズフイルタ、3は起動回路、4は
異常時停止回路、5は放電灯である。まず交流電
源1より出力される商用交流はダイオードブリツ
ジ6により整流される。通常この後に平滑用電解
コンデンサが接続されるが、これを除き、脈動で
動作させることにより90%以上の高力率を達成し
ている。この脈動電圧は定電流インダクタ7及び
トランジスタ8,9を介してインバータトランス
10の1次巻線11に印加される。1次巻線11
の両端にはコンデンサ12が接続されており、並
列共振回路を構成している。トランジスタのベー
スは、インバータトランスの帰還巻線13に接続
され帰還作用により発振動作を行うとともにバイ
アス抵抗14,15,16,17によりベース電
流が供給される。18はベースドライブ巻線で、
ダイオード19、コンデンサ20と共にベースド
ライブ電流用の低電圧供給回路を形成し、ベース
電流を適正にすると共に、ベースドライブ抵抗に
よる損失の低減をはかつている。巻線13の帰還
作用によりトランジスタ8,9が交互にオン・オ
フを繰返すと巻線11には正弦波交流電圧が発生
する。一方、トランジスタのコレクタ電流は、定
電流インダクタ7の効果により、台形波状とな
り、ピーク電流が小さくなることより、VCEsat
による損失が小さくなる。又、並列共振のため、
コレクタ電圧が正弦波状になり、コレクタ直流変
換回路が零の時点でスイツチングするためスイツ
チングロスが非常に小さくなるという特徴があ
る。
As a conventional example that focuses on this point, a discharge lamp high-frequency lighting device using a constant current type push-pull transistor inverter as shown in FIG. 1 is known. To explain this with reference to the figure, 1 is an AC power supply, 2 is a noise filter, 3 is a starting circuit, 4 is an abnormality stop circuit, and 5 is a discharge lamp. First, the commercial AC output from the AC power supply 1 is rectified by the diode bridge 6. Normally, a smoothing electrolytic capacitor is connected after this, but with the exception of this, a high power factor of over 90% is achieved by operating with pulsation. This pulsating voltage is applied to the primary winding 11 of the inverter transformer 10 via the constant current inductor 7 and transistors 8 and 9. Primary winding 11
A capacitor 12 is connected to both ends of the capacitor 12, forming a parallel resonant circuit. The base of the transistor is connected to the feedback winding 13 of the inverter transformer to perform an oscillation operation due to the feedback action, and a base current is supplied by bias resistors 14, 15, 16, and 17. 18 is the base drive winding,
Together with the diode 19 and the capacitor 20, it forms a low voltage supply circuit for the base drive current, which makes the base current appropriate and reduces loss due to the base drive resistance. When the transistors 8 and 9 alternately turn on and off due to the feedback action of the winding 13, a sinusoidal AC voltage is generated in the winding 11. On the other hand, the collector current of the transistor becomes a trapezoidal waveform due to the effect of the constant current inductor 7, and the peak current becomes small, so V CE ( sat )
The loss caused by this will be reduced. Also, due to parallel resonance,
The collector voltage becomes a sine wave and the collector DC conversion circuit switches at zero, so the switching loss is very small.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながらこの反面、上記の装置では出力に
商用のリツプルを含み蛍光灯の発光効率が上がら
ないばかりかちらつきの原因となる。また、絶縁
トランスを採用しているため一次二次の結合が問
題となり、構造によつては、かなりの損失になる
恐れがある。さらに蛍光灯フイラメントには二次
巻線の一部が常に接続されているため、点灯時に
もフイラメント電流が流れ熱損失となつて効率の
低下原因となつている。
However, on the other hand, the above device includes commercial ripples in the output, which not only does not improve the luminous efficiency of the fluorescent lamp but also causes flickering. Furthermore, since an isolation transformer is used, primary-secondary coupling becomes a problem, and depending on the structure, there may be considerable loss. Furthermore, since a part of the secondary winding is always connected to the fluorescent lamp filament, a filament current flows even when the lamp is lit, causing heat loss and reducing efficiency.

この発明は上記の欠点を除去して、より高効率
で放電灯のちらつきのない放電灯高周波点灯装置
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and provide a high-frequency discharge lamp lighting device with higher efficiency and no flickering of the discharge lamp.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的は本発明によれば、交流電源の出力を
直流変換回路により直流に変換し、さらに周波数
変換器により高周波に変換し、放電灯に接続され
るコンデンサとリアクトルからなる直列共振回路
に該高周波を供給して該放電灯を点灯させる装置
において、前記直流変換回路は交流電源側より交
流を全波整流する整流回路、該整流回路に対し直
列に接続されたリアクトルおよび並列に接続され
たスイツチング素子により全波整流電圧をチヨツ
ピングするチヨツパ回路、チヨツピングされた電
圧を平滑して直流電圧とするダイオードとコンデ
ンサからなる平滑回路からなり、かつ前記チヨツ
パ回路は、スイツチング素子の導通期間を可変し
て前記周波数変換器への平滑電圧の増減をしうる
パルス制御手段を有することにより達成される。
This purpose, according to the present invention, is to convert the output of an AC power supply into DC using a DC conversion circuit, further convert it into high frequency using a frequency converter, and transmit the high frequency into a series resonant circuit consisting of a capacitor and a reactor connected to the discharge lamp. In the device for lighting the discharge lamp by supplying a current, the DC conversion circuit includes a rectifier circuit that full-wave rectifies the AC from the AC power source side, a reactor connected in series to the rectifier circuit, and a switching element connected in parallel. The chopper circuit consists of a chopper circuit that chops a full-wave rectified voltage, and a smoothing circuit consisting of a diode and a capacitor that smooths the chopped voltage into a DC voltage. This is accomplished by having pulse control means that can increase or decrease the smoothing voltage to the converter.

〔作 用〕[Effect]

従つて本発明に係わる放電灯高周波点灯装置に
おいては、直列変換回路を用いたことにより、入
力の全波整流電圧を直接チヨツピングして平滑し
ているため、電源側からみた商用インピーダンス
が高くなり力率が向上すると共に、リツプルが極
めて少ない為、後段に接続される放電灯のちらつ
きが除去される。また、高周波であるため平滑に
用いるコンデンサの容量が小さくなり、平滑回路
が小形となる。更にチヨツパ回路のスイツチング
素子の導通期間を可変することにより、直流電圧
の大きさを自由に変えることができ、放電灯にお
ける調光を無段階に変えることが可能となるとと
もに、管電圧の高い高容量の蛍光灯も点灯するこ
とができる。
Therefore, in the discharge lamp high-frequency lighting device according to the present invention, the input full-wave rectified voltage is directly stepped and smoothed by using a series conversion circuit, so the commercial impedance seen from the power supply side becomes high and the power is increased. In addition to improving efficiency, ripples are extremely small, eliminating flickering from discharge lamps connected to subsequent stages. Furthermore, since the frequency is high, the capacitance of the capacitor used for smoothing is small, making the smoothing circuit compact. Furthermore, by varying the conduction period of the switching element of the chopper circuit, the magnitude of the DC voltage can be freely changed, making it possible to steplessly change the dimming in the discharge lamp, and also to Capacitive fluorescent lamps can also be lit.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の構成を第2図の実施例回路を参
照して説明する。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be explained with reference to the embodiment circuit shown in FIG.

まず21は直流電源を、ノイズフイルタ22を
介して直流変換回路23に入力する。直流変換回
路23は入力側よりダイオードブリツジ24から
なる整流回路と、リアクトル25、トランジスタ
26、及びトランジスタ26のオン・オフを制御
するパルス制御手段27からなるチヨツパ回路
と、ダイオード28、コンデンサ29からなる平
滑回路とから構成されている。
First, 21 inputs a DC power source to a DC conversion circuit 23 via a noise filter 22 . The DC conversion circuit 23 includes, from the input side, a rectifier circuit consisting of a diode bridge 24, a chopper circuit consisting of a reactor 25, a transistor 26, and a pulse control means 27 for controlling on/off of the transistor 26, a diode 28, and a capacitor 29. It consists of a smoothing circuit.

直流変換回路23の次段には、例えばトランジ
スタ30,31をスイツチング手段とするインバ
ータ回路からなる周波数変換器32が接続されて
おり、その出力側には、コンデンサ33とリアク
トル34からなる直列共振回路が構成されてい
る。すなわちこの直列共振回路に直列に飽和トラ
ンス35を入れ共振電流に従つて二次電圧を発生
させ、トランジスタ30,31を交互にオン・オ
フするようにしてある。これにより直列共振が連
続する。
A frequency converter 32 consisting of an inverter circuit using, for example, transistors 30 and 31 as switching means is connected to the next stage of the DC conversion circuit 23, and a series resonant circuit consisting of a capacitor 33 and a reactor 34 is connected to the output side of the frequency converter 32. is configured. That is, a saturation transformer 35 is inserted in series with this series resonant circuit to generate a secondary voltage according to the resonant current, thereby turning the transistors 30 and 31 on and off alternately. This causes series resonance to continue.

直列共振回路を構成するコンデンサ33の両端
には放電灯36が付勢され、この共振電圧で点灯
するようにしてある。また一対のフイラメント3
7,38すなわちコンデンサ33の両端には、ダ
イオード39,40がそれぞれその極性を対向し
て接続され、フイラメント電流が交互に流れるよ
うにしてある。ダイオード39,40にそれぞれ
並列に接続されたコンデンサ41,42はフイラ
メントが断線した際、あるいは異常電圧が生じた
際の回路保護手段として作用する。更にフリーホ
イール用にダイオード43,44を、ダンパ用に
比較的容量の大きなコンデンサ45を接続してい
る。
A discharge lamp 36 is energized across the capacitor 33 constituting the series resonant circuit, and is turned on with this resonant voltage. Also a pair of filaments 3
Diodes 39 and 40 are connected to both ends of the capacitor 33, with their polarities facing each other, so that filament currents flow alternately. Capacitors 41 and 42 connected in parallel to diodes 39 and 40, respectively, act as circuit protection means when the filament is disconnected or when an abnormal voltage occurs. Furthermore, diodes 43 and 44 are connected for freewheeling, and a capacitor 45 with a relatively large capacity is connected for damper.

次にこのように構成された装置の動作を第3図
の動作波形を用いて説明する。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained using the operation waveforms shown in FIG.

第3図においてaは全波整流後の波形、bはチ
ヨツパ波形、cは波形bの拡大図、dは平滑され
た直流電圧波形、eは直列共振型インバータの出
力波形で放電灯36の両端波形を示す。
In FIG. 3, a is the waveform after full-wave rectification, b is the chopper waveform, c is an enlarged view of waveform b, d is the smoothed DC voltage waveform, and e is the output waveform of the series resonant inverter at both ends of the discharge lamp 36. Shows waveform.

交流電源21の出力を、ノイズフイルタ22を
介してダイオードブリツジ24にて第3図aに示
すように全波整流する。全波整流した直流電圧
を、同図b乃至cに示すようにトランジスタ26
の導通時にリアクトル25にエネルギを蓄積し、
遮断時に放出するチヨツパ回路にてチヨツピング
する。更にこれをダイオード28、コンデンサ2
9からなる平滑回路にて平滑し、同図dに示すよ
うな直流電圧にする。上記述べた直流変換回路に
よれば、入力の全波整流電圧を直接チヨツピング
してその後平滑しているため、電源側からみた商
用インピーダンスが高くなり力率が向上すると共
に、リツプルが極めて少ない為、後段に接続され
る放電灯のちらつきが除去される。また高周波で
あるためコンデンサ29の容量が小さくなり、平
滑回路が小形で低価格になる。更にトランジスタ
26の導通期間T1を可変することにより、直流
電圧の大きさDCを自由に変えることができ、放
電灯における調光を無段階に変えることが可能と
なるとともに、管電圧の高い高容量の蛍光灯も点
灯することができる。つまり、導通期間T1を長
くすることにより、直流電圧の大きさDCが高く
なり、このDCの増加に伴い周波数変換器の周波
数が高く(後述)なり放電灯への電流が増加さ
れ、放電灯の輝度が高められる。逆に導通期間T
1を短くすることにより、直流電圧の大きさDC
が低くなり、このDCの減少に伴い周波数変換器
の周波数が低く(後述)なり放電灯への電流が減
少され、放電灯の輝度が低められる。これらは導
通期間の設定により自由に無段階に行える。ま
た、チヨツパ回路により全波整流電圧の平滑、高
周波化(第3図b)を図つているため、非常に安
定した直流電圧(第3図d)が得られ、周波数変
換器のみにより単に高周波点灯をさせるものに比
して発光効率を約10%向上させることができる。
The output of the AC power source 21 is passed through a noise filter 22 and subjected to full-wave rectification by a diode bridge 24 as shown in FIG. 3a. The full-wave rectified DC voltage is transferred to the transistor 26 as shown in b to c of the same figure.
Energy is stored in the reactor 25 when conduction occurs,
Chopping is performed using the chopping circuit that releases electricity when the circuit is cut off. Furthermore, connect this to diode 28 and capacitor 2.
The voltage is smoothed by a smoothing circuit consisting of 9 to obtain a DC voltage as shown in d of the same figure. According to the above-mentioned DC conversion circuit, the input full-wave rectified voltage is directly chopped and then smoothed, so the commercial impedance seen from the power supply side increases, the power factor improves, and ripples are extremely small. Flickering from discharge lamps connected to the subsequent stage is eliminated. Furthermore, since the frequency is high, the capacitance of the capacitor 29 is small, making the smoothing circuit small and inexpensive. Furthermore, by varying the conduction period T1 of the transistor 26, the magnitude of the direct current voltage DC can be freely changed, making it possible to steplessly change the dimming of the discharge lamp, and also making it possible to change the dimming of the discharge lamp steplessly. Fluorescent lights can also be turned on. In other words, by lengthening the conduction period T1, the magnitude of the direct current voltage DC increases, and as this DC increases, the frequency of the frequency converter increases (described later), the current to the discharge lamp increases, and the current to the discharge lamp increases. Brightness can be increased. On the other hand, the conduction period T
By shortening 1, the magnitude of the DC voltage DC
As the DC decreases, the frequency of the frequency converter decreases (described later), the current flowing to the discharge lamp decreases, and the brightness of the discharge lamp decreases. These can be freely performed steplessly by setting the conduction period. In addition, since the chopper circuit is used to smooth the full-wave rectified voltage and increase the frequency (Figure 3 b), a very stable DC voltage (Figure 3 d) can be obtained, and the high frequency lighting can be easily achieved using only a frequency converter. Luminous efficiency can be improved by approximately 10% compared to those that do.

次に、上記変換回路の出力を供給されて高周波
に変換する周波数変換器を直列共振回路とともに
説明する。
Next, a frequency converter that is supplied with the output of the conversion circuit and converts it into a high frequency will be explained together with a series resonant circuit.

まず、放電灯36の始動時において、上記回路
では2つのスイツチング手段としてのトランジス
タ30,31は完全に平衡していないので起動回
路46から信号がトランジスタ31のベースに出
力されるとトランジスタ31は導通して、コンデ
ンサ45−ダイオード39−コンデンサ33−フ
イラメント38−リアクトル34−飽和トランス
35−トランジスタ31のコレクタ−エミツタを
介して電流が流れる。するとトランジスタ31の
ベースは飽和トランス35の二次巻線47に接続
されているため自励動作が行われる。一方、飽和
トランス35により二次巻線48に誘起される電
圧は、トランジスタ30を遮断する方向であるか
らオフに保つ。こののちトランジスタ31のコレ
クタ電流がどんどん増していくと、飽和トランス
35に生じる磁束も時間とともに増していく。と
ころがトランス35に生じる磁束の大きさは飽和
磁束で頭打ちして、それ以上増えない。このため
飽和トランス35の二次電圧は誘起されなくなつ
て、トランジスタ31はオフする。その後は直列
共振回路に蓄えられた電流が減少波形に追従し
て、フリーホイールダイオード43を通して流れ
電流は減少する。次に、この電流が直列共振回路
の作用により逆方向に変わると同様にしてトラン
ジスタ30がオンし、飽和トランス35−リアク
トル34−ダイオード40−コンデンサ33−フ
イラメント37−コンデンサ45−トランジスタ
30で構成される閉回路に電流を流す。このよう
な放電灯36の始動時には放電灯のフイラメント
に電流が流れるだけであり、フイラメント間つま
り放電灯は高インピーダンス状態であるので、放
電灯のフイラメント間に流れる電流は極めて小さ
い。
First, when starting the discharge lamp 36, the transistors 30 and 31 as two switching means are not completely balanced in the above circuit, so when a signal is output from the starting circuit 46 to the base of the transistor 31, the transistor 31 becomes conductive. A current flows through the capacitor 45, the diode 39, the capacitor 33, the filament 38, the reactor 34, the saturation transformer 35, and the collector and emitter of the transistor 31. Then, since the base of the transistor 31 is connected to the secondary winding 47 of the saturation transformer 35, a self-excitation operation is performed. On the other hand, the voltage induced in the secondary winding 48 by the saturation transformer 35 is in the direction of cutting off the transistor 30, so it is kept off. Thereafter, as the collector current of the transistor 31 increases steadily, the magnetic flux generated in the saturation transformer 35 also increases with time. However, the magnitude of the magnetic flux generated in the transformer 35 reaches a ceiling at the saturation magnetic flux and does not increase any further. Therefore, the secondary voltage of the saturation transformer 35 is no longer induced, and the transistor 31 is turned off. After that, the current stored in the series resonant circuit follows the decreasing waveform, and the current flowing through the freewheel diode 43 decreases. Next, when this current changes in the opposite direction due to the action of the series resonant circuit, the transistor 30 turns on in the same way, and the transistor 30, which is composed of the saturation transformer 35, the reactor 34, the diode 40, the capacitor 33, the filament 37, the capacitor 45, and the transistor 30, turns on. A current is passed through a closed circuit. When the discharge lamp 36 is started, current only flows through the filament of the discharge lamp, and since the filaments, that is, the discharge lamp are in a high impedance state, the current flowing between the filaments of the discharge lamp is extremely small.

このようにして、スイツチング手段としてのト
ランジスタが交互にオン・オフを繰り返し、直列
共振型インバータ動作となつて高周波の交流電圧
を発生し、放電灯36はコンデンサ33を流れる
電流によつてフイラメントの予熱が行われ、この
ウオーミングアツプ後放電を開始する。
In this way, the transistors serving as the switching means are alternately turned on and off, operating as a series resonant inverter to generate a high-frequency AC voltage, and the discharge lamp 36 preheats the filament by the current flowing through the capacitor 33. After this warming-up, discharge starts.

次に放電灯36が点灯するとフイラメント3
7,38間に放電電流が流れコンデンサ33に流
れていた電流の多くが放電灯36に側路される。
この時のフイラメント37,38間は純抵抗Rと
考えることができフイラメント37,38自体の
抵抗rがフイラメント37,38間の抵抗Rに比
べて極めて小さく無視できる程度なので、等価回
路的にはコンデンサ33に抵抗Rが並列接続さ
れ、この並列回路がリアクトル34に直列接続さ
れているような状態となる。この放電灯の点灯に
より、コンデンサ33へ流れていた電流が放電灯
間へも流れるようになり、これに伴い放電灯の両
端電圧及び飽和トランスの飽和時点も前記始動時
の状態から変化するが、周波数変換器32の動作
方法が同じなので点灯後は安定した負荷電流が流
れて安定した点灯が行われる。
Next, when the discharge lamp 36 lights up, the filament 3
A discharge current flows between 7 and 38, and most of the current flowing through the capacitor 33 is diverted to the discharge lamp 36.
At this time, the resistance between the filaments 37 and 38 can be considered to be a pure resistance R, and the resistance r of the filaments 37 and 38 itself is extremely small and can be ignored compared to the resistance R between the filaments 37 and 38, so in terms of an equivalent circuit, the capacitor A resistor R is connected in parallel to the reactor 33, and this parallel circuit is connected in series to the reactor 34. By lighting the discharge lamp, the current flowing to the capacitor 33 also flows between the discharge lamps, and accordingly, the voltage across the discharge lamp and the saturation point of the saturation transformer change from the state at the time of starting. Since the operating method of the frequency converter 32 is the same, a stable load current flows after lighting, and stable lighting is performed.

このような周波数変換器において、トランジス
タ30,31のオン・オフの速度は飽和トランス
35からの誘起電圧によつて決定される。つま
り、直流変換回路23からの直流電圧CDが高く
なると、これに伴いトランジスタ30,31のコ
レクタ電流が多くなり、飽和トランス35に生じ
る磁束が増す。これにより飽和トランス35が飽
和磁束で頭打となる時間が早まり、二次電圧の誘
起、消滅が早まり、トランジスタ30,31のオ
ン・オフが早められ、周波数が高くなる。逆に直
流変換回路23からの直流電圧DCが低くなると、
これに伴いトランジスタ30,31のコレクタ電
流が少なくなり、飽和トランス35に生じる磁束
が少ない。これにより飽和トランス35が飽和磁
束で頭打となる時間が遅くなり、二次電圧の誘
起、消滅が遅くなり、トランジスタ30,31の
オン・オフが遅められ、周波数が低くなる。この
ように周波数が高められると放電灯への電流が増
加され放電灯の輝度が高められ、周波数が低くな
ると放電灯への電流が減少され放電灯の輝度が低
められる。つまり、直流変換回路23からの直流
電圧の可変に応じて周波数変換器の周波数が変化
し、併せて放電灯の輝度が変化し、無段階な輝度
の調整が行える。
In such a frequency converter, the on/off speed of the transistors 30 and 31 is determined by the induced voltage from the saturation transformer 35. That is, as the DC voltage CD from the DC conversion circuit 23 increases, the collector currents of the transistors 30 and 31 increase accordingly, and the magnetic flux generated in the saturation transformer 35 increases. As a result, the time for the saturation transformer 35 to reach a plateau with the saturation magnetic flux is accelerated, the induction and extinction of the secondary voltage is accelerated, the on/off of the transistors 30 and 31 is accelerated, and the frequency becomes higher. Conversely, when the DC voltage DC from the DC conversion circuit 23 becomes low,
Accordingly, the collector currents of the transistors 30 and 31 decrease, and the magnetic flux generated in the saturation transformer 35 decreases. As a result, the time for the saturation transformer 35 to reach a plateau with the saturation magnetic flux is delayed, the induction and extinction of the secondary voltage is delayed, the on/off of the transistors 30 and 31 is delayed, and the frequency is lowered. In this way, when the frequency is increased, the current to the discharge lamp is increased and the brightness of the discharge lamp is increased, and when the frequency is decreased, the current to the discharge lamp is decreased and the brightness of the discharge lamp is lowered. That is, the frequency of the frequency converter changes in accordance with the variation of the DC voltage from the DC conversion circuit 23, and the brightness of the discharge lamp changes accordingly, allowing stepless brightness adjustment.

さらに直列共振のコンデンサ33の両端には、
負荷となる放電灯36が接続されているため正弦
波にほぼ近い交流電圧が印加され、発光効率を向
上している。また、放電灯始動時にはフイラメン
トの予熱電流と、高い放電電圧が必要となるが、
放電灯は始動時に高インピーダンスのため放電灯
に流れる電流は極めて小さく、コンデンサ33と
リアクトル34の純粋な直列共振となつて高電
流、高電圧が発生し放電灯の始動を容易にするこ
とができる。このため瞬時点灯が可能となる。
Furthermore, at both ends of the series resonant capacitor 33,
Since the discharge lamp 36 serving as a load is connected, an alternating current voltage almost like a sine wave is applied, improving luminous efficiency. Additionally, when starting a discharge lamp, a preheating current for the filament and a high discharge voltage are required.
Since the discharge lamp has a high impedance when starting, the current flowing through the discharge lamp is extremely small, and pure series resonance between the capacitor 33 and the reactor 34 generates high current and voltage, making it easy to start the discharge lamp. . Therefore, instantaneous lighting is possible.

また、フイラメント37,38の両端にはダイ
オード39,40を接続し、フイラメントに交互
に電流を流して損失を半減しているため、特に点
灯安定時にはフイラメント熱損失を減らすことが
できるという効果がある。
In addition, diodes 39 and 40 are connected to both ends of the filaments 37 and 38, and current is passed through the filaments alternately to reduce the loss by half, which has the effect of reducing filament heat loss, especially when the lighting is stable. .

更にまた、トランジスタ30,31は負荷が共
振電流であるため、導通時に逆回復電流が流れず
損失が非常に小さくなつている。
Furthermore, since the load of the transistors 30 and 31 is a resonant current, no reverse recovery current flows when the transistors are turned on, so that the loss is extremely small.

尚、第2図のの実施例回路において、直流変換
回路から複数の周波数変換器を並列に接続するこ
とによつて、異なる定格を有する放電灯を同時に
点灯させることも可能であり、前述したトランジ
スタ26の導通期間を可変することに伴う放電灯
の無段階調光作用も相まつてさまざまな多様性が
要求される家庭屋内照明(例えばシヤンデリア
等)において顕著な効果が期待される。
In addition, in the embodiment circuit shown in FIG. 2, by connecting a plurality of frequency converters from the DC converter circuit in parallel, it is possible to simultaneously light discharge lamps having different ratings. Coupled with the stepless dimming effect of the discharge lamp by varying the conduction period of 26, remarkable effects are expected in home indoor lighting (for example, chandeliers, etc.) where various versatility is required.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかな様に本発明によれば、
交流電源の出力を直流変換回路により直流に変換
し、さらに周波数変換器により高周波に変換し、
放電灯に接続されるコンデンサとリアクトルから
なる直列共振回路に該高周波を供給して該放電灯
を点灯させる装置の該直流変換回路に全波整流電
圧をチヨツピングするチヨツパ回路とチヨツピン
グされた電圧を平滑して直流電圧とするダイオー
ドとコンデンサからなる平滑回路を具備したこと
により、入力の全波整流電圧を直接チヨツピング
して平滑することになり、電源側からみた商用イ
ンピーダンスが高くなり力率が向上すると共に、
リツプルが極めて少ない為、後段に接続される放
電灯のちらつきが除去される。また高周波である
ため平滑回路のコンデンサの容量が小さくなり、
平滑回路を小型で低価格のものとすることができ
る。更にチヨツパ回路のスイツチング素子の導通
期間を可変することにより、直流電圧の大きさを
自由に変えることができ、放電灯における調光を
無段階に変えることが可能となると共に、管電圧
の高い高容量の蛍光灯も点灯できる。また、チヨ
ツパ回路により全波整流電圧の平滑、高周波化を
図つているため、非常に安定した直流電圧が得ら
れ、周波数変換器のみにより単に高周波点灯をさ
せるものに比して発光効率を約10%向上させるこ
とができ、極めて効率の良い放電灯の点灯装置が
比較的簡単に構成されるという産業上極めて多大
な効果を有するものである。
As is clear from the above description, according to the present invention,
The output of the AC power supply is converted to DC using a DC conversion circuit, and then converted to high frequency using a frequency converter.
A chopper circuit that chops a full-wave rectified voltage to the DC conversion circuit of a device that lights the discharge lamp by supplying the high frequency to a series resonant circuit consisting of a capacitor and a reactor connected to the discharge lamp, and a chopper circuit that smooths the chopped voltage. Equipped with a smoothing circuit consisting of a diode and a capacitor that converts the voltage into a DC voltage, the input full-wave rectified voltage is directly chopped and smoothed, increasing the commercial impedance seen from the power supply side and improving the power factor. With,
Since the ripple is extremely low, flickering of the discharge lamp connected to the subsequent stage is eliminated. Also, because the frequency is high, the capacitance of the smoothing circuit capacitor becomes smaller.
The smoothing circuit can be made small and inexpensive. Furthermore, by varying the conduction period of the switching element of the chopper circuit, it is possible to freely change the magnitude of the DC voltage, making it possible to steplessly change the dimming of the discharge lamp, and also to adjust the voltage at high tube voltages. Capacitive fluorescent lights can also be lit. In addition, since the chopper circuit smoothes the full-wave rectified voltage and increases the frequency, an extremely stable DC voltage can be obtained, and the luminous efficiency is approximately 10 %, and an extremely efficient discharge lamp lighting device can be constructed relatively easily, which has an extremely large effect industrially.

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

第1図は従来の放電灯高周波点灯装置の回路
図、第2図は本発明の一実施例を説明する回路
図、第3図は本発明を説明するための各部波形図
である。 21:交流電源、23:直流変換回路、30,
31:トランジスタ、32:周波数変換器、3
3:コンデンサ、34:リアクトル、35:飽和
トランス、36:放電灯。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional discharge lamp high-frequency lighting device, FIG. 2 is a circuit diagram for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a waveform diagram of each part for explaining the present invention. 21: AC power supply, 23: DC conversion circuit, 30,
31: Transistor, 32: Frequency converter, 3
3: Capacitor, 34: Reactor, 35: Saturation transformer, 36: Discharge lamp.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 交流電源に接続され交流電源の出力を直流に
変換する直流変換回路と、前記直流変換回路の出
力側に接続され該直流変換回路からの出力を高周
波に変換するインバータ回路からなる周波数変換
器と、前記周波数変換器の出力側に接続されるコ
ンデンサとリアクトルからなる直列共振回路と、
前記直列共振回路のコンデンサに並列に接続され
る放電灯とを備え、前記放電灯と前記直列共振回
路とに前記高周波を供給して該放電灯を点灯させ
る装置において、前記直流変換回路は交流電源側
より、交流を全波整流する整流回路、該整流回路
に対し直列に接続されたリアクトルおよび並列に
接続されたスイツチング素子により全波整流電圧
をチヨツピングするチヨツパ回路、チヨツピング
された電圧を平滑して直流電圧とするダイオード
とコンデンサからなる平滑回路の順で形成されて
おり、かつ前記チヨツパ回路は、スイツチング素
子の導通期間を可変して前記周波数変換器への平
滑電圧の増減をしうるパルス制御手段を有するこ
とを特徴とする放電灯高周波点灯装置。
1. A frequency converter consisting of a DC conversion circuit connected to an AC power supply and converting the output of the AC power supply into DC, and an inverter circuit connected to the output side of the DC conversion circuit and converting the output from the DC conversion circuit into a high frequency. , a series resonant circuit consisting of a capacitor and a reactor connected to the output side of the frequency converter;
A discharge lamp connected in parallel to a capacitor of the series resonant circuit, and a device for supplying the high frequency to the discharge lamp and the series resonant circuit to light the discharge lamp, wherein the DC conversion circuit is connected to an AC power supply. From the side, there is a rectifier circuit that performs full-wave rectification of alternating current, a chopper circuit that chops the full-wave rectified voltage using a reactor connected in series with the rectifier circuit, and a switching element connected in parallel, and a chopper circuit that smooths the chopped voltage. A smoothing circuit is formed in order of a diode and a capacitor for generating a DC voltage, and the chopper circuit is a pulse control means that can increase or decrease the smoothed voltage to the frequency converter by varying the conduction period of the switching element. A high-frequency lighting device for a discharge lamp, comprising:
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JPS5622317U (en) * 1979-07-31 1981-02-27

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