JPH05508966A - 少なくとも一つのガス放電ランプを駆動する回路 - Google Patents
少なくとも一つのガス放電ランプを駆動する回路Info
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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】
少なくとも一つのガス放電ランプを駆動する回路発明の背景
本発明は、ガス放電ランプを駆動する回路に関し、さらに詳しくは、蛍光ランプ
を駆動する回路に関するが、それに限定されるものではない。
複数の蛍光ランプを駆動する一般的な従来の回路では、インバータを介してDC
電源から給電される高周波共振回路からランプは駆動される。一般に、これらの
ランプは変圧器(transformer)を介して共振回路の出力に結合され
、出力結合変圧器の小さな個々の巻線から加熱電流がランプのフィラメントに与
えられる。
従来の蛍光ランプ駆動回路では、ランプが点灯するレベルまで逓増(r a m
p )する電圧を出力結合変圧器に印加することによって回路を通電していた
。出力変圧器電圧が瞬時に点灯レベル(striking 1evel)に達す
る回路に比べ、このような従来の回路はある利点を有する。フィラメントが十分
に加熱される前に、この点灯電圧がランプのフィラメント間に印加されると、ラ
ンプの寿命は著しく短縮する。このように点灯電圧を早まって印加することによ
り、ランプが点灯すると、十分に加熱されていないフィラメントの材料が飛び散
り(sputter)、フィラメントを損なう。出力結合変圧器が点灯レベルま
で逓増、すなわち連続的に増加することを許すことにより、電圧が点灯レベルに
達する前にフィラメントがある程度予熱される。
しかし、このような逓増電圧回路はフィラメントの最適予熱を行なわない。これ
はフィラメント予熱電流(この電流は出力結合変圧器電圧に比例する)は、一定
の最適レベルで維持されずに、低い値から高い値に逓増するためである。また、
このような逓増電圧回路は、逓増電圧を発生制御するために高度な複雑性(およ
び一般に高コスト)を必要とする。
発明の概要
本発明に従って、加熱可能なフィラメントを有する少なくとも一つのガス放電ラ
ンプを駆動する回路が提供され、この回路は:
電圧源に接続する入力端子;
ガス放電ランプのフィラメントに接続する出力端子:入力端子と出力端子とに結
合され、ガス放電ランプに印加される高周波出力電圧を発生する発振器手段;入
力端子と発振器手段とに結合され、第1所定の遅延後誘導性昇圧回路からなり、
かつ入力端子と発振器手段とに結合された昇圧手段であって、該昇圧手段が起動
された場合に、発振器手段に昇圧出力電圧を発生させ、該昇圧手段が起動されな
い場合に、非昇圧出力電圧を発生させる昇圧手段;および
昇圧手段に結合され、第2所定の遅延後に、昇圧手段を起動する昇圧起動手段;
によって構成され、
該第2所定の遅延は第1所定の遅延よりも長く、第1所定の遅延後かつ第2所定
の遅延前に、発振器手段によって発生される非昇圧出力電圧は、フィラメントを
加熱するのに十分であるが、ランプの点灯を開始するのに不十分であり、また第
2所定の遅延後に発振器手段によって発生される昇圧出力電圧は、ランプの点灯
を開始するのに十分であり、そのため第1所定の遅延と第2所定の遅延との間の
期間において点灯前にフィラメントが予加熱される。
このような回路により、ランプの点灯前にフィラメントを最適に予加熱すること
ができる。なぜならば、第1所定の遅延後かつ第2所定の遅延前に発振器手段に
よって発生される非昇圧出力電圧は、フィラメントを最適に予備加熱するような
定常値に選ばれるためである。従って、このような回路は、ランプの点灯前にフ
ィラメント予備加熱を簡単かつ最適に行なうことができ、最短安全時間でランプ
を点灯することができ、ランプの寿命を延ばすことができる。
図面の簡単な説明
本発明による一つの蛍光ランプ駆動回路について、添付の図面を参照して一実施
例としてのみ説明する。
第1図は、3つの蛍光ランプを駆動する駆動回路の概略回路図である。
好適な実施例の詳細な説明
第1図において、3つの蛍光ランプ102,104,106を駆動する回路10
0は、60Hzの周波数で約120vのAC電源電圧を受け取る2つの入力端子
108,110を有する。全波整流ブリッジ回路112は、入力端子108.1
10にそれぞれ接続された2つの入力ノード114.116を有し、2つの出力
ノード118,120を有する。ブリッジ112の出力ノード118は、接地電
圧レール122に接続されている。
有芯インダクタ124(約4.5mHのインダクタンスを有する)は、ブリッジ
112の出力ノード120に接続された一方の端部を有し、ノード126に接続
された他方の端部を有する。電界効果トランジスタ(FET)12g(BUZ9
0型)のドレイン電極は、ノード126に接続されている。電界効果トランジス
タ(FET)128のソース電極は、抵抗130 (約1.60の値を有する)
を介して、接地電圧レール122に接続されている。ダイオード132 (MU
R160型)の陽極はノード126に接続され、その陰極は出カッ・−ド134
に接続されでいる。接地電圧レール122は、出力ノード136に接続されてい
る。
抵抗138(約2MΩの抵抗値を有する)は、ブリッジ112の出力ノード12
0とノード140との間に接続されている。コンデンサ142(約0.0039
μFの容量を有する)は、ノード140と接地電圧レール122との間に接続さ
れている。電流モード制御集積回路(IC)144 (ASTECSemlco
nductor社製A33845fJ1)のRT/CT入力(ビン4)は、ノー
ド140に接続される。電流モード制御IC144の”REG出力(ビン8)は
、抵抗146(約10にΩの抵抗値を有する)を介して、ノード140に接続さ
れ、かつ、コンデンサ148 (約0.22PFの容量を有する)を介して接地
電圧レール122に接続される。電流モード制御IC144の制御信号出力(ビ
ン6)は、抵抗150(約200の抵抗値を有する)を介して、FET128の
ゲート電極に接続される。また、FET128のゲート電極は、抵抗152(約
22にΩの抵抗値を有する)を介して接地電圧レール122にも接続されている
。
2つの抵抗154,156 (約974にΩおよび5.36にΩの抵抗値をそれ
ぞれ有する)は、中間ノード158を介して、出力端子134と接地電圧レール
122との間で直列接続されている。電流モード制御IC144のvF3人力(
ビン2)は、抵抗160(約47にΩの抵抗値を有する)を介してノード158
に接続される。電流モード制御IC144のCOMP出力(ビンl)は、直列接
続された抵抗162(約LOOKΩの抵抗値を有する)とコンデンサ164(約
0.1μFの容量を有する)とを介して、そのVFR入力(ビン2)に接続され
る。電流モード制御工C144の電流センス入力(ビン3)は、コンデンサ16
6 (約470pFの容量を有する)を介して接地電圧レール122に接続され
、かつ、抵抗168(約IKΩの抵抗値を有する)を介してFET12gのソー
ス電極に接続されている。
電流モード制御IC144のvcc入力(ビン7)は、抵抗170(約240に
Ωの抵抗値を有する)を介してブリッジ整流器出力ノード120に接続され、か
つ、コンデンサ172(約100μFの容量を有する)を介して接地電圧レール
122に接続されている。電流モード制御ICI44のGND入力(ビン5)は
、接地電圧レール122に接続される。インダクタ124と同じコアに巻かれた
巻線137は、接地電圧レール122に接続された一方の端部を有し、ダイオー
ド139を介してIC144のvcc入力(ビン7)に接続された他方の端部を
有する。
電源出力端子134.136は、2つのnpnffiバイポーラ・トランジスタ
178,180 (それぞれBUL45型)によって形成された半プリンジ・イ
ンバータの入力ノード174.176に接続される。トランジスタ178のコレ
クタ電極は入力ノード174に接続され、そのエミッタ電極はインバータの出力
ノード182に接続されている。トランジスタ180のコレクタ電極はノード1
82に接続され、そのエミッタ電極は入力ノード176に接続されている。2つ
の電解コンデンサ184,186 (それぞれ約100□Fの値を有する)は、
中間ノード188を介してインバータ入力ノード174と176との間で直列接
続されている。以下で説明する理由により、抵抗190(約IMΩの値を有する
)およびコンデンサ192 (約0.1μFの値を有する)は、中間ノード19
2を介してインバータ入力ノード174と176との間で直列接続されている。
インバータ出力ノード182は、インダクタ196(約5.35mHの値を有す
る)とコンデンサ198(約10nFの値を有する)とによって形成された直列
共振タンク回路に接続される。インダクタ196およびコンデンサ198は、ベ
ース結合変圧器202 (これについては以下で詳細に説明する)を介して、イ
ンバータ出力ノード182とノード188との間で直列接続されている。ベース
結合変圧器202は、同じコア208に巻かれた一次巻11200(約8巻数)
と2つの二次巻線204,206 (それぞれ約24巻数)とを含む。二次巻線
204,206は、インバータ・トランジスタ178.180それぞれのベース
電極とエミッタ電極との間で反対の極性で接続されている。
以下で説明する理由により、トランジスタ180のベース電極は、ダイアック2
10(約32Vの耐圧を有する)を介してノード194に接続される。
出力結合変圧器212の一次巻線214は、インダクタ196と直列接続され、
コンデンサ198とベース結合変圧器202の一次巻線と並列接続されることに
よって直列共振インダクタ196とコンデンサ198とによって形成されるタン
ク回路から出力電流が流れる。変圧器212の一次巻線214はノード215に
おいてセンタ・タップされ、このノード215はダイオード215A、215B
を介してインバータ入力ノード174,176にそれぞれ結合されている。
出力結合変圧器212は、同じコア226に巻かれた一次巻線214(約70巻
数)、主要二次巻線216(約210巻数)および4つのフィラメント加熱用二
次巻線218.220,222,224 (それぞれ約3巻数)を含む。
主要二次巻線216は、出力端子228,230両端で接続され、これらの出力
端子228,230の間に3つの蛍光ランプ102,104,106が直列接続
されている。
ランプ102,104,106それぞれは、その対向する両端において一対のフ
ィラメント102Aと102B、104Aと104Bおよび106Aと106B
をそれぞれ有する。フィラメント加熱用二次巻線218は出力端子228と出力
端子232との両端で接続され、その間でランプ102のフィラメント102A
が接続されている。フィラメント加熱用二次巻線220は、出力端子234,2
36との両端で接続され、その間でランプ102のフィラメン)102Bとラン
プ104のフィラメント104Aとが並列に接続されている。フィラメント加熱
用巻線222は出力端子238,240の両端で接続され、その間にランプ10
4のフィラメント104Bとランプ106のフィラメント106Aとが並列に接
続されている。フィラメント加熱用二次巻線224は出力端子230と出力端子
242との両端で接続され、その間にランプ106のフィラメント106Bが接
続されている。
集積回路144およびその関連素子は昇圧回路を形成し、この昇圧回路は起動さ
れると、出力端子134と136との間に昇圧出力電圧を発生する。このような
昇圧回路の詳細な動作については、例えば、米国特許出願第07/665.83
0号において詳細に説明されており、これは本出願と同じ出願人に譲渡され、そ
の開示は参考として本明細書に含まれる。
トランジスタ178,180.インダクタ196.コンデンサ198および関連
素子は、自己発振インバータ回路を形成し、このインバータ回路は起動されると
、出力結合変圧器212の一次巻線214両端で高周波(例えば40KHz)A
C電圧を発生する。出力結合変圧器の二次巻線218.220,222,224
に発生する電圧は、ランプ・フィラメント102Aと102B、104Aと10
4Bおよび106Aと106Bを加熱し、出力結合変圧器の二次巻!216に発
生する電圧は、ランプ102,104゜106を流れる電流を駆動する。このよ
うな自己発振インバータ回路の詳細な説明については、例えば、米国特許出願″
CIRC1JIT FORDRIVING A GAS DISCHARGEL
AMP LOAD″、Mihail S、 Mo1sin & Kent E。
Crouseにおいて詳細に説明されており、これは本出願と同じ日付で出願さ
れ、本出願と同じ出願人に譲渡されている。
この同時係属出願の開示は、参考として本明細書に含まれる。
第1図の回路の動作では、入力端子108,110両端に120V、60Hzの
電圧が印加されると、ブリッジ112はノード120と接地電圧レール122と
の間に、120Hzの周波数を有する単極の全波整流されたDC電圧を発生する
。
この回路が最初に通電すると、以下で説明する理由により、ブリッジ回路112
の出力ノード118と120との間に接続された抵抗容量性分圧器(resis
tive−capacitivedividers) 170 、l 72によ
って昇圧IC144の起動が制御される。ブリッジ回路112が最初にその出力
ノード118と120との間にDC電圧を発生すると、この電流は抵抗170に
流れ始め、コンデンサ172の充電を開始する。従って、このコンデンサ両端の
電圧は、それ自体の値と抵抗170の値とに依存するレートで上昇する。コンデ
ンサ172両端の電圧がIC144のターンオン閾値に達すると、IC144の
ビン7で印加されるこの電圧はIC144を起動して、出力端子134と136
との間の電圧を昇圧する。一旦起動されると、巻線137は「ブートストラップ
(bootstrap)J電源として機能し、IC144が起動状態に維持され
ることを保証する。以下で説明する理由により、第1図の回路の好適な実施例に
おける各部品の数値は、回路の初期通電から昇圧IC144の起動までの間に約
0.7秒の遅延が発生するように選択される。
昇圧IC144が起動されない場合、非昇圧電圧が出力端子134と136との
間に現われ、自己発振インバータを通電する。第1図の回路の好適な実施例では
、出力端子134と136との間で発生する非昇圧電圧は、約170Vの値を有
する。以下でさらに詳細に説明するように、自己発振インバータが非昇圧電圧に
よって通電されると、二次巻線218,220,222,224において電流を
発生させるのに十分な電圧を変圧器の一次巻線214に発生し、フィラメント1
02Aと102B、104Aと104Bおよび106Aと106Bを加熱するが
、しかし、二次巻線216に電圧を発生させ、ランプ102,104,106を
点灯させるのに十分な電圧は発生しない。
昇圧IC144が起動されると、FET12gの導通を制御するビン6において
パルス幅変調信号を発生する。FET128が導通できるようになると、ブリッ
ジ112によって発生される単極DC!圧の実質的にすべてがインダクタ124
両端に現われ、このインダクタに電流を流す。
FET l 28が導通できなくなると、この誘導性電流により、インダクタ両
側の電圧が増加する。この増加された電圧すなわち昇圧電圧は、ダイオード13
2を介して出力端子134に印加される。出力端子134と136との間の昇圧
電圧はコンデンサ134,186を充電して、出力端子134,136両端にお
いて出力電圧を発生し、この電圧は自己発振インバータを通電する。第1図の回
路の好適な実施例では、出力端子134,136両端の昇圧電圧は、約250v
の値を有する。以下でさらに詳細に説明するように、自己発振インバータが昇圧
電圧によって通電すると、二次巻!216においてランプ102,104,10
6を点灯させる電圧を発生させ、かつ、二次巻線218,220.220,22
4においてフィラメント102Aと102、B、104Aと104Bおよび10
6Aと106Bを加熱し続ける電圧を発生させるのに十分な電圧が変圧器の一次
巻線214に発生する。
トランジスタ178,180によって形成される自己発振インバータ、インダク
タ196.コンデンサ198およびその関連素子において、インダクタ196お
よびコンデンサ198はLC直列共振回路を形成し、この回路は、トランジスタ
178,180によって形成されるインバータを介して出力端子134,136
両端で印加される昇圧または非昇圧電圧によって励起され、約40KHzの公称
負荷時局波数(nominal 1oaded frequency)で共振す
る。
共振回路によって発生する高周波電圧は、変圧器212の一次巻線214両端に
現われ、この電圧は二次巻線216に比較的高い電圧を発生し、かつ、二次巻線
218,220.222,224に比較的低い電圧を発生する。二次巻線218
,220,222,224における比較的低い電圧は、フィラメントに加熱電流
を供給し、二次巻線216における比較的高い電圧は直列の3つのランプ102
,104.106両端に印加され、二次巻線216両端の電圧が十分高い場合に
はこれらのランプを点灯させる。
この回路がまず通電されると、以下で説明する理由により、自己発振インバータ
の起動は、IC144およびその関連素子によって形成される昇圧回路の出力端
子134と136との間に接続された抵抗容量性分圧!190,192によって
制御される。ブリッジ回路112がその出力ノード118と120との間にDC
電圧を発生しており、かつ、昇圧IC144が起動される前に、約170vの非
昇圧電圧が出力端子134,136両端に発生する。この非昇圧電圧により、抵
抗190に電流が流れ始め、コンデンサ192の充電を開始する。従って、コン
デンサ192両端の電圧は、それ自体の値と抵抗190の値とに依存する率で増
加する。コンデンサ172両端の電圧がダイアック210の耐圧値(約32v)
に達すると、この電圧はダイアックを介してトランジスタ180のベースに印加
される。
この印加電圧により、トランジスタ180はオンになり、トランジスタ178,
180.インダクタ196.コンデンサ198および関連素子によって形成され
る自己発振インバータを動作状態にする。以下で説明する理由によや、第1図の
回路の好適な実施例における部品の数値は、この回路の初期通電から自己発振イ
ンバータの起動までの間に約40ミリ秒の遅延を設けるように選択される。
上記のように、自己発振インバータが起動した状態で、約170Vの非昇圧電圧
が出力端子134,136両端に現われると、二次巻!118,120,122
,124に発生する電圧はフィラメント102Aと102B、104Aと104
Bおよび106Aと106Bを加熱するのには十分であるが、しかし、二次巻線
216に発生する電圧はランプを点灯させるのに十分でないように、第1図の回
路は構成される。しかし、約250vの昇圧電圧が出力端子134.136両端
に現われると、二次巻線218,220.222,224に発生する電圧はフィ
ラメントを加熱し続け、二次巻!216に発生する電圧は、ランプを点灯するの
に十分となる。
従って、(i)出力端子134,136両端の非昇圧電圧がフィラメント102
Aと102B、104Aと104Bおよび106Aと106Bを加熱させるが、
ランプ102.104,106を点灯させず、(i i)自己発振インバータの
起動と昇圧回路の起動との間に約2/3秒(0゜66=0.7−0.04)の遅
延があり、(i i i)出力端子134,136両端の昇圧電圧がフイラメン
)102Aと102B、104Aと104Bおよび106Aと106Bを加熱し
続けるだけでなく、ランプ102,104゜106を点灯させるように構成する
ことによって、第1図の回路はランプが点灯される前にランプ・フィラメントを
簡単かつ効果的に予備加熱することが理解される。
第1図の回路は予備加熱動作段階を点灯動作段階から完全に分離し、(例えば、
点灯前に最小安全遅延を与えるように選ばれた値で定常加熱電流により)予備加
熱を最適に行なうことができることが理解される。また、点灯前に安全に予備加
熱することにより、ランプの早まった点灯の危険が排除され、ランプ・フィラメ
ントに対する破損の危険を取り除き、ランプの寿命を長くすることが理解される
。
第1図では3つのランプを駆動する回路について説明してきたが、本発明は3つ
のランプを駆動することに限定されないことはもちろんである。本発明は任意の
数のランプを駆動する回路にも適用されることが理解される。
第1図の回路の異なる素子を起動することに関する特定の遅延および特定の電圧
レベルは、蛍光または他のガス放電ランプの興なる種類に適するように必要に応
じて変えることができることが理解される。
ガス放電ランプ駆動回路において発振器回路および昇圧回路を駆動する際に異な
る遅延を与え、かつ、非昇圧状態において回路によって発生される電圧がフィラ
メントを加熱するのに十分であるが、複数のガス放電ランプを点灯させるのに不
十分であり、昇圧状態では点灯させるのに十分であるように構成するという本発
明の概念から逸脱せずに、上記の実施例に対してさまざまな修正や変形が当業者
に明らかであることが理解される。
要約書
加熱可能なフィラメント(102Aと102B、104Aと104B、106A
と106B)を有するガス放電ランプ(102,104,106)を駆動する回
路は、ランプに印加される高周波出力電圧を発生する自己発振型直列共振発振器
(196,198,178,180);第1遅延後に発振器を起動する抵抗容量
性分圧器(190,192);昇圧ICが起動されると、発振器に昇圧出力電圧
を発生させ、起動されない場合に非昇圧出力電圧を発生させる誘導性昇圧IC(
144);および第2N延後に昇圧工Cを起動させる抵抗容量性分圧器(170
,172)を含む。第2遅延は、第1N延よりも実質的に長い。非昇圧出力電圧
は、フィラメント巻線を加熱するのに十分であるが、ランプを点灯させるのには
不十分であり、昇圧出力電圧はランプを点灯させるのに十分である。従って、第
1N延と第2N延との間の期間において点灯前にフィラメントは予備加熱される
。
国際調査報告
M N)−I ANG A NNEX ANhJEXE
Claims (10)
- 1.加熱可能なフィラメントを有する少なくとも一つのガス放電ランプを駆動す る回路であって:電圧源に接続される入力端子; 前記ガス放電ランプの前記フィラメントに接続される出力端子; 前記入力端子と前記出力端子とに結合され、前記ガス放電ランプに印加される高 周波出力電圧を発生する発振器手段; 前記入力端子と前記発振器手段とに結合され、第1所定の遅延後に前記発振器手 段を起動する発振器起動手段;誘導性昇圧回路によって構成される昇圧手段であ って、前記入力端子と前記発振器手段とに結合され、前記昇圧手段が起動されて いる場合に前記発振器手段に昇圧出力電圧を発生させ、前記昇圧手段が起動され ていない場合に非昇圧出力電圧を発生させる昇圧手段;および前記昇圧手段に結 合され、第2所定の遅延後に前記昇圧手段を起動する昇圧起動手段; によって構成され、 前記第2所定の遅延は前記第1所定の遅延よりも長く、前記第1所定の遅延後か つ前記第2所定の遅延前に前記発振器手段によって発生される非昇圧電圧は前記 フィラメントを加熱するのに十分であるが、前記ランプを点灯させるためには不 十分であり、前記第2所定の遅延後に前記発振器手段によって発生される昇圧出 力電圧は、前記ランプを点灯させるのに十分であり、そのため前記第1所定の遅 延と前記第2所定の遅延との間の期間において点灯前にフィラメントが予備加熱 されることを特徴とする回路。
- 2.前記発振器手段と前記出力端子との間に結合された出力結合変圧器手段を含 む請求項1記載の回路。
- 3.前記発振器手段は、自己発振直列共振回路からなることを特徴とする請求項 1または2記載の回路。
- 4.誘導性昇圧回路は、昇圧集積回路を含むことを特徴とする請求項1,2また は3記載の回路。
- 5.前記発振器起動手段は、抵抗容量性分圧器からなることを特徴とする請求項 1及至4記載の回路。
- 6.前記昇圧起動手段は、抵抗容量性分圧器からなることを特徴とする請求項1 及至5記載の回路。
- 7.前記第1所定の遅延と前記第2所定の遅延との間の前記期間は、実質的に2 /3秒であることを特徴とする請求項1及至6記載の回路。
- 8.前記第1所定の遅延は実質的に40ミリ秒であることを特徴とする請求項1 及至7記載の回路。
- 9.前記第2所定の遅延は実質的に0.7秒であることを特徴とする請求項1及 至8記載の回路。
- 10.少なくとも一つの蛍光ランプを駆動するように構成されることを特徴とす る請求項1記載の回路。
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