JPH08502624A - ブースタを有する並列共振安定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス放電ランプを動作させる安定器は、電圧ブースタと、ハーフ・ブリッジ・インバータと、並列共振回路とを有する。最初に電力が安定器に印加される時、インバータ制御部がインバータの動作を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】 ブースタを有する並列共振安定器 発明の背景 ガス放電ランプに給電するための電子安定器は、高い力率，低い全高調波歪み ，および高い効率を備えなければならない。同時に、安定器は経済的に製造でき なければならない。加えて、安定器は素早くランプを起動しなくてはならない。 電子安定器は、比較的低い周波数（約６０Ｈｚ［へルツ］）のＡＣ（交流）電 力を比較的高いＡＣ電力に変換するものである。ランプを長寿命化するためには 、ガス放電ランプに供給されるＡＣ電力は正弦波でなければならない。 ランプ用正弦波電力を得るために、共振回路（resonant circuit）が用いられ る。共振回路は、直列共振回路と並列共振回路の２種類がある。直列共振回路は 、コンデンサと直列なインダクタを有し、並列共振回路はコンデンサと並列なイ ンダクタを有する。インダクタのインダクタンスおよびコンデンサのキャパシタ ンスは、通常３０ＫＨｚ（キロヘルツ）程度の選択された高周波数で共振回路が 共振するように選択される。 並列共振回路を有する安定器は、直列共振回路を有する安定器よりも、一般的 に安価に作成することができる。しかしながら、並列共振回路はそれにかかる電 圧が低いと損失が大きくなるため、直列共振回路よりも効率が低い。 したがって、高い力率と低い全高調波歪みとを達成する、並列共振回路を用い た安定器が望まれる。 図面の簡単な説明 第１図は、並列共振回路を有する安定器の概略図である。 好適な実施例の詳細な説明 第１図は、安定器の端子８に結合されるＡＣ電力源（図示せず）からの電力を １組のガス放電ランプに給電するための安定器を示す。 第１図を全体的に参照すると、ブースタ回路１０はその入力が端子８、したが ってＡＣ電源に結合される。端子８は、殆どの場合スイッチを介してＡＣ電源に 切断可能に結合される。ブースタ回路１０の出力は、高いＤＣ電圧電力をインバ ータ１４の入力に提供する。インバータ制御部１２は、ブースタ回路１０がラン プを駆動（strike）するのに十分高い電圧を生成するまで、インバータ１４の動 作を禁止する。インバータ１４は、電流供給用インダクタ２０と共に、高い周波 数のＡＣ電力を並列共振タンク回路（parallel resonant tank circuit）１６に 提供する。並列共振タンク回路１６は、高い周波数のＡＣ電力を正弦波ＡＣ電力 に変換し、ガス放電ランプ６８，７０に給電する。 第１図をより詳細に参照して、端子８はＡＣ電源を前記回路に接続する。ブー スタ回路１０（オーバーシュートを有す る）は、その入力が端子８に結合される。ランプを駆動するためには、起動時に 高電圧が必要である。このために、ブースタ回路１０は「オーバーシュート」を 提供する、即ちブースタ回路１０の出力は起動時に非常に高くなることによって 、ランプの駆動を助ける。起動後、ブースタ回路１０はその出力に、端子８に提 供されるＡＣ電圧のピークよりも高い電圧を発生する。オーバーシュートを有す るブースタ回路は、Ｋonopkaに発行された米国特許第５，１９１，２６３号に詳 細に説明され、その内容は本願にも含まれるものとする。 しかしながら、ブースタ回路１０の動作は瞬間的なものではない。端子８がＡ Ｃ電力源に接続された後、ブースタ回路１０の出力がランプを駆動するのに十分 になるまでには、短い期間がある。この期間の間、インバータ１４の動作は禁止 される。 ブースタ回路１０は、電流供給インダクタ２０に結合される。並列共振回路６ ３が用いられるので、適正な動作には電流源が必要となる。かかる電流源は、電 流供給インダクタ２０によって提供される。 コンデンサ２２は、電流供給インダクタ２０と並列に結合され、電流供給イン ダクタの漏れに起因する「リンギング（ringing）」を除去する。「リンギング 」とは、電流供給インダクタの分数調波発振（subharmonic oscillation）のこ とであり、安定器の他の素子を破損する可能性がある。 抵抗２４，２６は分圧ネットワーク（voltage divider network）を形成し、 ノード２５がこの分圧ネットワークの出力となる。二方向性二端子サイリスタ（ diac）３４がノード ２５をインバータ１４と結合する。起動時、ノード２５の電圧は二方向性二端子 サイリスタ３４が壊れるには不十分である。 ブースタ回路１０の電圧出力が十分高くなると、二方向性二端子サイリスタ３ ４は壊れる。抵抗２４，２６の値を変えることによって、ノード２５の電圧を調 整し、二方向性二端子サイリスタ３４の破壊を容易にすることができる。 二方向性二端子サイリスタ３４が壊れると、二方向性二端子サイリスタ３４と 安定器の下側レールとの間に結合される抵抗２８が、二方向性二端子サイリスタ を通過する電流を制限する。抵抗２８を介してノード２５に結合されるコンデン サ３０は、インバータ１４が動作開始する前の期間中に、充電される。二方向性 二端子サイリスタ３４が壊れた後、コンデンサ３０に蓄積されたエネルギは、抵 抗２８および二方向性二端子サイリスタ３４を通じてインバータ１４に放出され る。コンデンサ３０に蓄積されたエネルギがインバータ１４を起動する。 インバータ１４が動作を開始した後、ノード２５とインバータ１４との間に結 合されたダイオード３２が、ノード２５の電圧を公称レベル（nominal level） に維持する。ダイオード３２は、そのアノードがトランジスタ３８，４８間のト ランジスタ接合に結合され、そのカソードがノード２５に結合される。 インバータ１４は、自己発振型（sclf-oscillating）のハーフ・ブリッジ・イ ンバータ（half-bridge inverter）である。トランジスタ３８，４８は、安定器 の上側レールと下側 レールとの間に結合される。トランジスタ３８，４８は、ほぼ５０％のデューテ ィ・サイクルで、周期的にオンおよびオフされる。トランジスタ４８がオフ（即 ち、導電しない）の時、トランジスタ３８はオン（即ち、導電する）となる。そ して、逆も同様である。トランジスタ３８，４８のオンおよびオフは、並列共振 タンク回路１６の共振周波数に等しい周波数で切り替えられる。 トランジスタ３８は、抵抗４０とそれに並列なコンデンサ４２および巻線（wi nding）４５とで構成されるタンク回路によって制御される。トランジスタ４８ は、抵抗４４とそれに並列なコンデンサ４６および巻線４７で構成されるタンク 回路によって制御される。巻線４７は、巻線４５と反対の極性を有する。 ダイオード３６，５０は、それぞれトランジスタ３８，４８と並列に接続され 、トランジスタがオフの場合電流はトランジスタを迂回してここを流れるように するものである。 並列共振タンク回路１６は、変圧器（transformer）６３の一次巻線６２と並 列なコンデンサ６１を有する。コンデンサ６１のキャパシタンスおよび一次巻線 ６２のインダクタンスの選択は、並列共振タンク回路が約３０ＫＨｚ（キロヘル ツ）の周波数で発振するように行われる。 並列共振タンク１６が共振状態にある時、変圧器６３の二次巻線６５において 生成された電流が、巻線４５、４７内で電流を形成する。巻線４５内の電流は、 巻線４７内の電流とは１８０度位相がずれる。したがって、トランジスタ３８は 、トランジスタ４８がオフになる時にオンになり、トランジス タ４８は、トランジスタ３８がオフになる時オンになる。 変圧器６３の二次巻線６５は、ランプ６８，７０と並列となる。安定化コンデ ンサ６４がランプ７０に直列に配され、安定化コンデンサ６６がランプ６８に直 列に配される。安定化コンデンサ６４，６６は、ランプ６８，７０を流れる電流 を制限するものである。 上述の構成部分の形状および構造に対して、ここに記載した発明から逸脱する ことなく、多くの変更が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１周波数で動作するＡＣ電力源によって少なくとも１つの蛍光ランプを付 勢する安定器であって： 前記ＡＣ電力源に切断可能に結合された端子； 入力と出力とを有する電圧ブースタであって、前記電圧ブースタ入力は前記Ａ Ｃ電力源に結合され、前記電圧ブースタの出力はＤＣである、前記電圧ブースタ ； 入力と出力とを有するインバータであって、前記インバータ入力は前記電圧ブ ースタの出力に結合され、前記インバータ出力は前記第１周波数よりも高い第２ 周波数のＡＣ電圧を有する、前記インバータ；および 入力と出力とを有する並列共振回路であって、前記並列共振回路の入力は前記 インバータ出力に結合され、前記並列共振回路の出力は実質的に正弦波であり、 前記並列共振回路の出力は少なくとも１つの蛍光ランプに結合されている、前記 並列共振回路； から成ることを特徴とする安定器。 ２．前記端子が初期状態において前記ＡＣ電力源に接続されるとき、短期間の間 前記インバータの動作を禁止するインバータ制御部をさらに含むことを特徴とす る請求項１記載の安定器。 ３．前記インバータは自己共振型ハーフ・ブリッジ・インバータであることを特 徴とする請求項２記載の安定器。 ４．前記制御部は分圧ネットワークを含み、前記分圧ネットワークの出力が前記 インバータの起動を制御することを特徴 とする請求項３記載の安定器。 ５．前記分圧ネットワークは、第２抵抗と並列な構成の第１抵抗と、抵抗および コンデンサの直列構成とを含むことを特徴とする請求項４記載の安定器。 ６．前記第１抵抗と前記並列構成との接合部は、前記分圧ネットワークの出力で あることを特徴とする請求項５記載の安定器。 ７．前記インバータは少なくとも１つのトランジスタを含み、前記トランジスタ はベース，エミッタ，コレクタとを有することを特徴とする請求項６記載の安定 器。 ８．前記分圧ネットワークの出力は前記トランジスタの前記ベースに結合され、 前記安定器が前記ランプを駆動するのに十分な高電圧を得るまで、前記トランジ スタの前記コレクタから前記エミッタに電流が流れないようにすることを特徴と する請求項７記載の安定器。 ９．第１周波数で動作するＡＣ電力源によって少なくとも１つの蛍光ランプを付 勢する安定器であって： 前記ＡＣ電力源に切断可能に結合された端子； 入力と出力とを有する電圧ブースタであって、前記電圧ブースタ入力は前記Ａ Ｃ電力源に結合され、前記電圧ブースタの出力電圧はブースタ起動中の短い期間 において、前記電圧ブースタの入力よりも大きくなる、前記電圧ブースタ； 入力と出力とを有する自己発振型ハーフ・ブリッジ・インバータであって、前 記インバータ入力は前記電圧ブースタの出力に結合され、前記インバータ出力は 前記第１周波数よりも高い第２周波数のＡＣ電圧を有する、前記インバータ； 入力と出力とを有する並列共振回路であって、前記並列共振回路の入力は前記 インバータ出力に結合され、前記並列共振回路の出力は実質的に正弦波であり、 前記並列共振回路の出力は少なくとも１つの蛍光ランプに結合される、前記並列 共振回路； 第１および第２抵抗を含む分圧ネットワークを含むインバータ制御部であって 、前記第１および第２抵抗の接合部が前記インバータ制御部の出力であり、前記 インバータ制御部の出力は前記ハーフ・ブリッジ・インバータのトランジスタの 前記ベースに結合され、前記端子が最初に前記ＡＣ電力源に接続された後、ブー スタの起動中の短い期間にわたって前記インバータの動作を遅らせる、インバー タ制御； から構成されることを特徴とする安定器。