JPH07105273B2 - 低圧放電ランプを高い周波数で作動するための回路装置 - Google Patents

低圧放電ランプを高い周波数で作動するための回路装置

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JPH07105273B2
JPH07105273B2 JP1316612A JP31661289A JPH07105273B2 JP H07105273 B2 JPH07105273 B2 JP H07105273B2 JP 1316612 A JP1316612 A JP 1316612A JP 31661289 A JP31661289 A JP 31661289A JP H07105273 B2 JPH07105273 B2 JP H07105273B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、低圧放電ランプを高い周波数で作動するため
の回路装置であって、該回路装置には、電源電流整流
器、プッシュプル形式の周波発生器、直列共振回路、低
圧放電ランプ用の接続線路および能動高調波フィルタが
設けられており、この場合、 前記プッシュプル周波発生器は前記電源電流整流器の直
流電流出力側と接続されており、交番的にスイッチング
を行う２つのトランジスタと、制御回路と平滑コンデン
サを備え、その際、前記２つのトランジスタの間には中
間タップが設けられており、さらに前記直列共振回路
は、共振インダクタンスと、結合コンデンサと共振コン
デンサから構成されており、さらに前記低圧放電ランプ
用接続線路では、一方の線路が共振インダクタンスを介
してランプの第１の電極と、２つのトランジスタ間の中
間タップとを接続し、さらに他方の線路がランプの第２
の電極と整流器のプラス極および／またはマイナス極と
を接続し、さらに、 前記能動高調波フィルタは、前記電源電流整流器に直流
電流の順方向に接続された各２つのダイオードの２つの
直列接続体の並列接続体と、２つの第１ダイオードの間
の中間タップに接続された各コンデンサとから構成され
ており、さらに該各コンデンサは、２つのトランジスタ
の間の中間タップにおよび共振インダクタンスとランプ
の第１電極との間の中間タップにそれぞれ接続されてい
る形式の、低圧放電ランプを高い周波数で作動するため
の回路装置に関する。
従来技術 この種の回路装置は、ドイツ連邦共和国特許出願第3623
749号公報に記載されている。その際、複式ポンプシス
テムとして働く能動高調波フィルタはさらに１つの別の
コンデンサを有しており、このコンデンサにより、２つ
の第２ダイオード間の中間タップと２つのトランジスタ
間の中間タップとが接続されている。
このように構成された高調波フィルタは、“IEC−Publi
kation 82"によれば、ランプの電力が約36Wを上回らな
い限り、上記の回路装置において十分にそのフィルタ機
能を発揮する。しかしながら、それよりも高い電力の蛍
光灯を、あるいは複数個の並列または直列に接続された
蛍光灯をこの回路装置によって駆動するには、高調波フ
ィルタにおいてより大きな容量のポンプコンデンサが必
要とされる。しかし、それによりプッシュプル形式の周
波発生器において、回路装置の経済的な作動に関しても
はや是認することのできないスイッチング損失が生じ
る。さらに電流の零通過の際に極端に高い高調波成分
（跳躍的変化の発生）を有するような電源電流波形が生
じる。
発明の解決しようとする課題 したがって本発明の課題は、プッシュプル形式の周波発
生器および集積された高調波フィルタを備えた、経済的
に作動する回路装置を提供することであり、その際、高
調波能動フィルタが、より高い消費電力のランプまたは
複数個のランプを駆動する場合にも、IEC規格に適合す
る正弦波の電源電流の消費を保証するようにすることで
ある。また回路装置は簡単な構成を有するようにし、さ
らに少ない費用で製造できるようにする。
課題を解決するための手段 この課題は以下のようにして解決される。即ち、２つの
第２ダイオード間の中間タップが、インダクタンスを介
して、前記２つのトランジスタ間の中間タップと前記ラ
ンプの第１の電極との間に設けられた中間タップに接続
されていることにより解決される。
本発明の回路装置の有利な実施例が請求項２以下に記載
されている。
発明の利点 この場合、純インダクタンスを有する複式ポンプの分岐
路が設けられていることによって、無効電流ポンピング
成分が生じるが、この無効電流ポンピング成分は他の分
岐路のコンデンサの位相の進む無効電流ポンピング成分
に対して遅れている。そのため高調波フィルタの容量分
岐路において、低容量のコンデンサを使用することがで
きる。これらのコンデンサはトランジスタの遮断時にお
いて放電するので、トランジスタ投入接続期間に、スイ
ッチング損失に結びつく短絡放電を生じさせない。
ポンプインダクタンスの皮相電力の大きさは、回路装置
に必要な出力に基づいて決定される。しかし、このイン
ダクタンスの皮相電力は−最適な作動条件を保証するた
めには−少なくともランプチョークの皮相電力の25％は
有するべきである。
高調波フィルタにおいてポンプインダクタンスと直列に
接続されているコンデンサは、直流成分を分離するため
に用いられる。そのためこのコンデンサは直列共振回路
における結合コンデンサと同様の役割を果たす。このコ
ンデンサの容量は、このコンデンサがポンプインダクタ
ンスとともに作動周波数の範囲において共振周波数を有
する直列共振回路を形成しないように、選定しなければ
ならない。つまりできる限り低い共振周波数が生じるよ
うに設計すべきである。
２つの第１ダイオード間の中間タップとフィルタコンデ
ンサのプラス極とを接続しているコンデンサは、平滑コ
ンデンサにおける作動直流電圧を、高調波フィルタの容
量性部分からポンプエネルギーの過剰分を導出すること
により制限するために、使用される。このコンデンサの
容量値は、ランプチョークを含むポンプ素子および必要
とされる電源電流波形の総合的な設計に基づいて決定さ
れる。電源電流の波高値において電源電流整流器の充電
電流ピークが形成されかつその値が現行のIEC規格を満
たしている時に、前記コンデンサの容量値は最適であ
る。それに次ぐ効果としてこの別のコンデンサは、２つ
の第１ダイオード間の中間タップと２つのスイッチング
トランジスタ間の中間タップとを接続しているポンプコ
ンデンサとともに、第１トランジスタに対して並列の容
量を形成している。これにより付加的にスイッチング損
失の低減が達成される。
実施例の説明 本発明による回路装置を図面を用いて詳細に説明する。
第１図のブロック図は、低圧放電ランプ用の本願の発明
による回路装置の基本的な構成を示している。この回路
装置には高周波フィルタ１、電源電流整流器２ならび
に、制御回路と平滑コンデンサとを有するプッシュプル
形式の周波発生器３が含まれいる。このプッシュプル周
波発生器において直列に接続されている同方向に極性づ
けられているスイッチングトランジスタは、電源電流整
流器２の直流電流出力側を橋絡している。これらのスイ
ッチングトランジスタの中間タップM1と電源電流整流器
２のプラス極との間に、直列共振回路４を介して低圧放
電ランプLPが接続されている。
高調波フィルタは２つのダイオードD8およびD9からなる
直列回路により構成され、これらのダイオードは、電源
電流整流器２と低圧放電ランプLPの相応する電極との間
に、直流電流の順方向に接続されている。前記２つのダ
イオードD8,D9間の中間タップM2はコンデンサC7を介し
て、プッシュプル周波発生器３の２つのトランジスタ間
の中間タップM1と接続されている。さらに前記中間タッ
プM2はコンデンサC8を介して、直列共振回路４と低圧放
電ランプLPの相応する他方の電極と接続されている。こ
れら２つのダイオードD8,D9に並列に、２つの直列に接
続された別のダイオードD10およびD11が直流電流の順方
向に接続されている。その際、これら２つのダイオード
D10およびD11間の中間タップM4は、直流電流分離コンデ
ンサC9およびインダクタンスL2を介して、同じくプッシ
ュプル周波発生器３の２つのトランジスタ間の中間タッ
プM1と接続されている。さらに中間タップM2は、コンデ
ンサC10を介して、プッシュプル周波発生器３のフィル
タコンデンサのプラス極と接続されている。
第２図は、より高い出力の低圧放電ランプを作動するた
めの高調波フィルタを有する回路装置の詳細な回路図を
示す。電源入力側の各リード線に直接、電流が補償され
てないフィルタチョークFD1のブロックが接続されてお
り、さらに交流電流整流器の入力側に並列にフィルタコ
ンデンサC1が接続されている。続いて各リード線に、電
流が補償されるフィルタチョークFD2のブロックが接続
され、さらに前記整流器の入力側に並列に支持コンデン
サC2が接続されている。この高周波フィルタにダイオー
ドD1〜D4を有する電源電流整流器が接続されている。自
励式プッシュプル周波発生器は、逆極性ダイオードD6,D
7と接続されている２つのトランジスタT1,T2、前置抵抗
R2〜R5、制御トランス、さらに抵抗R1,R6を有する始動
用発生器、スタートコンデンサC3、ダイオードD5ならび
にダイアックDCにより構成されている。制御トランスは
フィードバック形式にしたがって働き、１次巻線RK1な
らびに２次巻線RK2,RK3から構成されている。ランプLP
は、電極E1の端子において１次巻線RK1を介して、２つ
のトランジスタT1,T2間の中間タップM1と接続されてお
り、他方の電極E2の端子において整流装置のプラス極と
接続されている。さらに共振インダクタンスL1、結合コ
ンデンサC5および共振コンデンサC6からなる直列共振回
路が設けられている。この場合、共振インダクタンスL1
および結合コンデンサC5は、制御トランスの１次巻線RK
1とそれに対応する、電極E1の端子との間に接続されて
いる。さらに共振コンデンサC6は、加熱回路側に設けら
れている電極E1およびE2の端子の間に接続されている。
さらにトランジスタT1,T2のスイッチング区間に並列
に、平滑コンデンサC4が設けられている。
低圧放電ランプを点孤し作動するための、プッシュプル
周波発生器ならびに直列共振回路を備えたこの種の回路
装置の動作は、W.Hirschmann（Siemens AG）の著作
「電子回路」の第148ページに明らかにされているの
で、ここではこれ以上詳細には説明しない。共振コンデ
ンサC6に直列に付加的に接続されているPTCレジスタKL
により電極の相応の予備加熱が行われる。
この回路装置はさらに高調波フィルタを有している。こ
のフィルタは、電源電流整流器のプラス極において、直
列のかつ直流電流に対して順方向に接続されている２つ
のダイオードD8,D9から構成されている。その際これら
２つのダイオードD8,D9間の中間タップM2はコンデンサC
7を介して、トランジスタT1,T2間の中間タップM1と接続
されており、さらにコンデンサC8を介して、共振インダ
クタンスL1と結合コンデンサC5との間の中間タップM3と
接続されている。さらに高調波フィルタは、２つの第１
ダイオードD8,D9に並列で、かつ相互に直列に直流電流
に対して順方向に接続されている別の２つのダイオード
D10,D11を備えている。この場合、これら２つのダイオ
ードD10,D11間の中間タップM4は、直流電流分離コンデ
ンサC9およびインダクタンスL2を介して、フィードバッ
クトランスの１次巻線RK1と共振インダクタンスL1との
間のタップM7に接続されている。１次巻線RK1と共振イ
ンダクタンスL1との間にポンプインダクタンスL2が接続
されていることにより、トランジスタのスイッチング特
性が最適化される。
プッシュプル周波数発生器と共働する高調波フィルタの
動作を以下に詳細に説明する。
ステップ1:トランジスタT2が導通状態になり、それによ
り中間タップM1の電位が中間タップ５の電位まで下降す
る。この電位は平滑コンデンサC4のマイナス極の電位と
等しい。ポンプコンデンサC7,C8およびインダクタンスL
1,L2は、「支持コンデンサC2における整流される電圧の
瞬時値」と「回路点M5における電位」との電位差に応じ
て充電される。
ステップ2:トランジスタT2が遮断され、回路点M1,M3お
よびM7の電位がインダクタンスL1の自己誘導電圧のため
に跳躍的に上昇し、そのためコンデンサC7,C8の電位も
上昇する。コンデンサC7,C8は平滑コンデンサC4よりも
高い電位になり、それによりコンデンサC4へ放電するこ
とができる。またインダクタンスL2のエネルギーもコン
デンサC4へ放電される。
ステップ3:トランジスタT1が切り換えられて、回路点M1
の電位が回路点M6の電位へ上昇する。この電位は平滑コ
ンデンサC4のプラス極の電位に相応する。共振インダク
タンスL1およびポンプインダクタンスL2は逆方向に充電
される。
ステップ4:トランジスタT1は遮断され、それによって共
振インダクタンスL1はコンデンサC7,C8へ放電する。そ
のためポンプコンデンサC7,C8は電源電圧の零通過の領
域において充電される。何故ならばポンプコンデンサC
7,C8の電位は、この領域において支持コンデンサC2にお
ける整流される電位の瞬時値に対してマイナスになるか
らである。
続いてステップ１が新たに開始され、エネルギー供給が
新たに始まる。高周波作動周波数の周期ごとにこのよう
に１回、エネルギーを平滑コンデンサに送る。電源電圧
の波高値において、ポンプコンデンサC7,C8は電源電圧
の波高値まで充電され、つづいて電圧は降下し、それに
より再びエネルギーが低減する。電源電圧の半波期間
に、支持コンデンサC2において整流される電圧の瞬時値
に応じて、平滑コンデンサC4にエネルギーが送り込まれ
る。
電源電圧の零通過領域では、回路点M5と電源整流器のプ
ラス極との間の電源電圧により定められる電位差は零で
あるが、それにもかかわらず電圧差が発生する：共振イ
ンダクタンスL1に蓄積されたエネルギーは、インダクタ
ンスL2に蓄積されたエネルギーと同様に、この範囲では
一部はコンデンサC7,C8を介してフィルタコンデンサC4
に送り戻される。
以下に記載の部品リストには、220Vの交流電流において
58Wの蛍光灯を作動するための回路装置に使用される回
路素子が示されている。
FD1:EF25 25mH FD2:EF20 50mH C1:120nF 250V〜 D1−D4:整流器−ブリッジ回路B250 C800 C2:220nF 250V〜R1 R6:510KΩ C3:47nF 250V− D5:IN4005 DC:N413M R2 R3:8.2Ω T1 T2:MJE130007 R4 R5:0.39Ω D6−D11:RGP10J C6:10nF 630V− C7:4.7nF 630V− RK1:9巻（10X6X4） RK2 RK3:3巻 C4:10μF 450V− L1:EF25 1.4mH C5:100nF 250V〜 C8:18nF 1000V− C9:150nF 400V− L2:EF20 2mH C10:12nF 400V− KL:PTCレジスタ 65Ω このような値を有する回路装置により、所定の電源電圧
を加えられた際に、0.9よりも大きい電源電力係数を持
つ電源電流の波形が得られる：電源電流の高調波成分
は、VDE/IECの指示するように、許容限度以下にある。
発明の効果 本発明により、プッシュプル周波発生器および集積され
た高調波フィルタを備えた低圧放電駆動用回路装置を経
済的に動作させることができ、さらに少ない費用で製造
することが可能となる。その際、高調波フィルタによ
り、高い電力のランプあるいは複数個のランプの効率の
よい駆動が実現される。
【図面の簡単な説明】
第１図は高電力の低圧放電ランプ用高調波フィルタを有
する本願の発明による回路装置のブロック図を示す。 第２図は高電力の低圧放電ランプ駆動用高調波フィルタ
を有する本願の回路装置の完全な回路図を示す。 １……高調波フィルタ、２……回路網電流整流器、３…
…プッシュプル周波発生器、４……直列共振回路、LP…
…ランプ、FD……フィルタインダクタンス、KL……PTC
レジスタ、RK1……１次巻線、RK2,RK3……２次巻線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】低圧放電ランプ（LP）を高い周波数で作動
    するための回路装置であって、該回路装置には、電源電
    流整流器（２）、プッシュプル形式の周波発生器
    （３）、直列共振回路（４）、低圧放電ランプ（LP）用
    の接続線路および能動高調波フィルタが設けられてお
    り、この場合、 前記プッシュプル周波発生器（３）は前記電源電流整流
    器（２）の直流電流出力側と接続されており、交番的に
    スイッチングを行う２つのトランジスタ（T1,T2）と、
    制御回路と平滑コンデンサ（C4）を備え、その際、前記
    ２つのトランジスタ（T1,T2）の間には中間タップ（M
    1）が設けられており、さらに前記直列共振回路（４）
    は、共振インダクタンス（L1）と、結合コンデンサ（C
    5）と共振コンデンサ（C6）から構成されており、さら
    に前記低圧放電ランプ（LP）用接続線路では、一方の線
    路が共振インダクタンス（L1）を介してランプ（LP）の
    第１の電極（E1）と、２つのトランジスタ（T1,T2）間
    の中間タップ（M1）とを接続し、さらに他方の線路がラ
    ンプ（LP）の第２の電極（E2）と整流器のプラス極およ
    び／またはマイナス極とを接続し、さらに、 前記能動高調波フィルタは、前記電源電流整流器（２）
    に直流電流の順方向に接続された各２つのダイオード
    （D8,D9;D10,D11）の２つの直列接続体の並列接続体
    と、２つの第１ダイオード（D8,D9）の間の中間タップ
    （M2）に接続された各コンデンサ（C7,C8）とから構成
    されており、さらに該各コンデンサは、２つのトランジ
    スタ（T1,T2）の間の中間タップ（M1）におよび共振イ
    ンダクタンス（L1）とランプ（LP）の第１電極（E1）と
    の間の中間タップ（M3）にそれぞれ接続されている形式
    の、低圧放電ランプ（LP）を高い周波数で作動するため
    の回路装置において、 ２つの第２ダイオード（D10,D11）間の中間タップ（M
    4）が、インダクタンス（L2）を介して、前記２つのト
    ランジスタ（T1,T2）間の中間タップ（M1）と前記ラン
    プ（LP）の第１の電極（E1）との間に設けられた中間タ
    ップ（M7）に接続されていることを特徴とする低圧放電
    ランプ（LP）を高い周波数で作動するための回路装置。
  2. 【請求項２】高調波フィルタにおけるインダクタンス
    （L2）に直列に直流電流分離コンデンサ（C9）が接続さ
    れている請求項１記載の回路装置。
  3. 【請求項３】高調波フィルタの２つの第１ダイオード
    （D8,D9）の間の中間タップ（M2）が、コンデンサ（C1
    0）を介して、平滑コンデンサ（C4）のプラス極と接続
    されている請求項１記載の回路装置。
JP1316612A 1988-12-07 1989-12-07 低圧放電ランプを高い周波数で作動するための回路装置 Expired - Lifetime JPH07105273B2 (ja)

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