JPS58117691A - 可変高周波安定器回路 - Google Patents

可変高周波安定器回路

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JPS58117691A
JPS58117691A JP57235076A JP23507682A JPS58117691A JP S58117691 A JPS58117691 A JP S58117691A JP 57235076 A JP57235076 A JP 57235076A JP 23507682 A JP23507682 A JP 23507682A JP S58117691 A JPS58117691 A JP S58117691A
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

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】 発明の背景 本発明は、放電ランプの高周波数動作、特に、いわゆる
エネルギー節約形放電ランプ等の始虻および動作用の改
善された高周波安定器回路に関するものである。
気体放電ランプを始動および安定化する回路は。
安定から効果的な動作を与えることが一般に費京される
。正規動作中は、放電ランプは負のインピーダンス特性
を示T、したがって、ランプの貴のインピーダンス特性
を安定化して安定動作を与えるために、正の直列インピ
ーダンスまたは他の電流制限棒構を与えるためには、安
定器回路が必要とされる。このようなランプにおいて放
電、を開始させるのに必要な電田は、一般に、ランプの
公称lEh杵!、千よりもかなり高い。補助始動回路を
設けて、ランプ放電の始動のために高始動電圧を供給す
ることもできる。ランプ安定化機能は1通常、放電ラン
プに直列に接続されたインダクタまたは抵伝によって与
えられてきた。
放電ランプの高周波動作は%50〜60 Hzの低周波
lEI+作に対していくつかの特許の利点を与える。た
とえば、低圧水銀放電ランプの高周波動作は、低周波動
作よりも高い効率を与え、同時に、より小さな寸法の無
効要素を用いることを可能にし、その結果コストが減少
する。高周波動作は、しげしば、回路力率を改善し、安
定器における電力損失をかなり減少させる。
代表的な゛エネルギー節約”形の低圧水銀放電ランプは
、通常、ランプの放電空間の壁の内面に導電性フィルム
またはストリップを有している。
これら導電、性フィルムまたはストリップは、ランプが
クリプトン−ネオンまたはクリプトン−アルゴン充てん
ガスを有する場合でも、標準60 H2市源市汗でラン
プを始動および動作させることを可能にする。・この内
部導電性フィルムまたはストリップを有する工木ルギー
節約形ランプについての重大な問題は、高周波安定器と
一緒に用いる場合には、不可能ではないとして中、ラン
プを始動させるのが極めて困雛なことである。標準高周
波安定器の動作周波数(約15 KHz −50KHz
 )で番ゴ。
ランプ電極間に供給される交流電圧は、電接とランプの
内部導電性被膜との間に容量的に結合されて、ランプ電
極間に短絡を効果的に与え、これにより111.li付
近を越えたランプ外囲器内の充てんガスのイオン化な妨
げるものと考λられている。このことは、次の理由によ
る。Tなわち、供給周波数が増大すると、各W極と導電
壁との間のインピーダンスが、ランプ内の充てんガスの
完全なイオン化を行うには、we−111電圧降下が不
充分であるような値にまで減少Tるからである。その結
果。
ランプは点灯しない。しかし、エネルギー節約形ランプ
において最大の効率かつエネルギー節約を得るかめには
、ランプを始−させる可能な方法を見つけることができ
るならば、高周波高効率の躯1回路によってランプを作
動させることが望まししゝ0 インバータがランプの千点灯(Pre −1gn1ti
on藺間中に91周波数(たとえば22 KH2)で発
振し、ランプの通常動作中に約2 ? KHzに自動的
に増大させる気体放電ランプを動作させる静インノ(−
夕が、1981年1月18日にN、A、SChmitz
(シュミット)の名前で発行された肌S、特許4.24
6,177号明細書に述べられている。しかし、この米
国特許に開示されているインノ(−夕は。
エネルギー節約形放電ランプの高周波点灯に含まねる特
別の問題にはM俤していない。シュミ・ソトの静インバ
ータの設計においては、前述の点灯間−は認識されてお
らず、あるいはその解決方法若しくはその考察さえもな
んら示されていない、放電ランプの電流を調整マる他の
可変周波数インバータ回路が、1977年11月29日
にT、E、Andersonに与えられた米国特許第4
060761号明細書に、1980年9月2日にり、A
、Pa1ceに与えられた米国特許第4.220.89
6号明細書に、1980年10月29日にり、H,Wa
zkerの名前で発行された英国特許#EI;578.
087号明細書に開示されている。
したがって本発明の目的は、エネルギー節約形放電ラン
プ等の高周波点灯および動作のための改良した方法およ
び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、エネルギー節約形放電ランプの点
灯を促進させるために、正規の50〜60Hzより充分
大きいが梗準高周波安定器動作範囲(約15 KHz〜
50 KHz +よりも小さい周波数で第1高周波電圧
を発生する新規な可変高周波放電ランプ安定器回路を提
供することにある。
本発明のさらに他の目的は、エネルギー節約形放電、ラ
ンプに対して最適な点灯周波数および動作周波数を自動
的に発生する改良された高周波安定器回路を提供Tるこ
とにある。
また1本発明の目的は、種々の動作状態の本とで一定の
ランプ電流を与えるように、1作ランプのU[1高周波
駆動を提供することにある。
本発明の他の目的は、異なる動作ランプ電流を与えてラ
ンプの減光を行うために、動作ランプの口11高周波駆
動を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、軽量かつコンパクトで、高効
率の新規な可変高周波安定器回路を提供することにある
本発明のこれらの目的および他の目的は、信頼性の良い
ランプ点灯には好適であり且つ正規の50〜60 Hz
交流電源電圧よりも充分大きいが放電ランプの普通の高
周波動作節回よりも小さい第1周波数f8で放電ランプ
の高周波点灯電田を発生する手段を有する可変高周波安
定器回路を提供することによって達成される。高周波数
f6は、エネルギー節約形ランプの信帽性の良い点灯が
搾成されるように選定する。安定器回路は、さらに、ラ
ンプ電流をモニタし、ランプが動作(点灯)しているこ
とを示す振幅を有Tるランプを流れる電流を検知すると
丁ぐにその動作周波数を自動的に増大させる手段を具え
ている。ランプ動作中に動作周波数を自動的に調整し、
全光出力に対する所望レベルに、あるいは減少しか先出
力にランプ電流を一定に保持する手段を設ける。
本発明の好適な実施例 第1図は1本発明の第1実施例を示し、第2図は本発明
の第2実施例を示す。
第1図は、一部はプルツク図で一部は回路図で示す本発
明の好適な実施例をtttav的に示す。この新規な安
定器回路を、】対の低周波(たとえば60 KHz )
交流入力端子1.2に*Sして、tカを供給し安定器回
路および放電ランプを付勢することができる。
入力端子を、受動無am波干渉フィルタ(RFI)8に
結合する、フィルタ8の出力端子を、ブリッジ整流器(
図示せず)およびフィルタコンデンサC図示せず)を具
える交流−直流コンバータ装置に結合する。
コンバータ装置鳴で発生される直流電II電圧を。
プッシュプルインバータおよびインピーダンス整合僕成
器を有する直流−高周波コンバータ装置5に供艇;する
。このプッシュプルインバータは、変成器9の1次巻I
!80反対側端に接H,されたフレフタ電極を有するス
イッチング1カドランジスタロおよびフより構成されて
いる。トランジスタ6およびフのベース電極を、スイッ
チ駆勧器回路12の出力端子10および11にそれぞれ
接続する。1次巻@Sの中心タップを、小形かつ低値の
チョークコイル115を経てコンバータ1ilf14の
正の出力端子に結合する。スイッチングトランジスタ6
および7のエミッタ電極を、相互に接続して、コンバー
タ装置lt4の負の出力端子に接続する。
クランプダイオード14および15を、シランジスタロ
および7に、それぞれ、逆並列にmsして、トランジス
タを過剰電圧から保護する。イン4fり4F1Bとコン
デンサ】7とを%1次巻線8の端部端子間に直列に接続
する。ツェナーダイオード18を、インダクタ16とコ
ンデンサ1フとの接続点き、大地との間に接続する。要
素16〜1Bは、共に、変成器から1田スパイクを除去
するクランプ回路を構成する。
変成器の3次巻線19は、W流制限インダクタ2】を経
て第1放1ランプ20の一方の予熱%i極に結合された
1つの端子を有している。2次巻線19の他方の端部端
子を、轄2放電ランプ22の一方の予熱電極に結合マる
。ランプ20および22の他方の予熱電極を相互に=t
ip続して、ランプが変成器9の2次巻線の端部端子に
、安定器コイル21に直列に111Hされるようにする
。変成、器は、さらに、ランプiIOおよび92の最外
予熱電極に結合された電極ヒータ巻線28および24を
それぞれ具えている。仲の電極ヒータ巻1115を、2
個の放電ランプの相互接触された予熱tSに結合する。
コンデンサ26を、放電ランプ20に並列に!lI続し
て、ランプの連続点灯を促進マる。この放電ランプは、
放電空間(放電管)の壁の内側に導電性被膜を有するエ
ネルギー節約形低田水銀放電灯である。各ランプのワラ
)数は、約85ワツトである。ランプ直径は、約861
111である。各ランプの長さは、約12901IIm
である。各ランプの放電空間をゴ、クリプトンーアルゴ
ン混合気体ヲ有している、 全ランプ電流を、電流センサ、たとえばランプ電流を流
丁導線に磁気的に結合された電流ループ導1Ii127
によってモニタする。ランプが点灯すると、ランプ電流
に比例する高周波交流電流が、変成器27を経て、電流
−電圧愛換器として動作する第1“フ41”形の演算増
幅器(OP−ムMP)28の入力端子に供給される。O
P−AMP28への高周波交流入力信号を、0F−A)
IPの出力端子に結合されたコンデンサ!9の比例直流
雷、Wにisする。op−ムHPに直列にI!lI続さ
れた抵fi30とダイオード81とは、入力交流電流の
コンデンサ29の比例直流出力電圧への変換を助けるO バッファ増幅器段40は、検知されたランプ電流ニ対し
てスケーリング(scaling ) 榛能を与える。
分汗計41を、バッファ増幅器の出力端子と大地との間
に結合して、゛電圧制御発振器(VCO)82の制御入
力端子に供給されるロ流出力信号のレベルを設定するの
に用いる。増幅器4oは、また、@741”形OP−A
MPを具えることができる。波光(dimming )
動作を達成するために、分圧計41を用いることができ
る。vGOは、普通の集積回路であり、たとえば、モト
ローラ社の”4046”タイプの集権回路(IC)の半
分を具えることができる。抵抗32aおよび38は、コ
ンデンサ84と一緒に最低動作周波数(f6)または電
圧制御発振器82の始か点を調整あるいは設定し、およ
びその絶対周波数をも設定する。
零入力電圧で、抵抗aSaに対する抵@88の比に依存
する周波数fsが発生する。可変抵抗83を調整して、
エネルギー節約形ランプ20および22の信頼性の良い
点灯を可能にする周波数f8を発生させる。VC03m
への直流入力W庄が増大すると、分周器85のクロック
入力端子(0)に供給される出力パルスの周波数も増大
する。
分周器85は、たと犬ばRCA社の普通の”4018”
タイプの集#回路の半分である。分局器85は、縦続に
接続された周波数域少段の数に基いて、周波数を減少さ
せる。本実施例の場合には、彬一段で充分であり、した
がって4の周波数績少を生じさせる。すなわち、2で除
算する回路として働く。必要に応じて追加の段を用いる
ことができる。分周器8sの方形波出力電流を、ライン
86を経て、スイッチ駆動器回路1!の入力端子に6E
給する。スイッチ駆か器回路は、入力電流信号のレベル
を増大させて、直流−高周波コンバータSO[W6のシ
ランジスタロおよび)を駆動するのに充分な電流を供給
する、スイッチングトランジスタが、互いに排他的な期
間で交互に導通することが要求されるので、スイッチ駆
か器回路12は、非反転増幅器87と反転増幅器88と
によって#lf成され、180°位相のずれた方形波入
力信号を、トランジスタ?および6のペース11極に供
給して、一定瞬時に一方のhランジスタスイッチがオン
となり、他方のFランジスタスイッチがオフになるよう
にする。
一方のスイッチが常にオフとなり他方のスイッチがオン
となるようにTるためには、有限の遅延を発生させるの
が望ましい。
RFI入力フィルタ8の出力端子に結合さtll:入力
端子を有する調整電力#89を設けて、調整直流電圧を
供給し、論理回路を付勢する。瞥力源89は、すべての
論理回路の動作のために交流線から無損失直流電力を供
給する普通の電流ポンプ回路とすることができる。論理
回路を付勢するために用いられる電源の種類は、本発明
の動作には重要でない。
動作中、入力端子1および2が、最初に、交流電圧源た
とえば115 V 、 60 H2交流電源に接続され
る場合、零ランプ電流が存在する。vCO82への直流
入力信号電圧は、vCOが所望のランプ点灯周波数f8
の2倍の周波数で出力パルスを発生するようなレベルに
ある。 4°゛分周器85およびスイッチ駆動器回路1
2によって、スイッチングトランジスタ6および7が、
点灯周波vkf8で交互に導通およびしゃ断するように
駆かされる。シランジスタロがターンオンすると、トラ
ンジスタフがターンオフし、あるいけこの逆である。周
波数rsは、一般に、2伊のエネルギー陥約影ランプ2
0および!2の倍額性の良い点灯が、所望の濡廖範囲お
よび入力雷、圧範囲にわたって保証され月、つ安全な限
界に金敷したランプ電圧lr ;b’することができる
最高周波数である。電カドランジスタロおよび7の回路
は、プッシュプル直接駆動インバータ回路として動作し
、変成器9を軒でエネルキー節約形ランプに周波数がf
6の点灯重任を供給する。
ランプが点灯するとすぐに、変成器の2次回鮎に大きな
方形波の電流が流れる。実際には、ランプ11流の波形
は幾分ひずむので、正確な方形波としては発生しない。
電圧コンバータ28への電流は、すぐに(2サイクルリ
内に)、ランプ電流の流れに応じて、コンデンサ29の
直流電圧レベルを増大させる。vaos2は、その直流
入力信号σ)jIIJ大に順次応答してその周波数を増
大させ、これによりインバータ周波数を装置の設計動作
周波I2/foの方向に増大させる。この実施例では1
点灯周波vIf、は斂KHzであり、動作周波数f。は
約80 KH2である。分周器8bは、対称出力減刑の
発生を保証し、これにより偶数次の調波の発生を最小に
する。さらに、駆動から約±90°位相のすれたランプ
電流の変化は、動作周波数の2倍の周波数でvCOを変
化させる。したがって1周波数の全サイクルの終了時に
のみ1周波数変化が回路に発生する。その結果、サイク
ルずつの周波数制御が行われる。安定器要素すなわちイ
ンダクタ21のりアクタンスは、したがって、サイクル
ずつに変化する。周波数が点灯周波数f8から増大する
にしたがって、安定器インダクタ21の無効インピーダ
ンスが増大し、こねによりランプ電流のレベルを減少さ
せる。
所望の1作周波数に達するまでvCoの周波数は増大し
、これにより放電ランプの設計動作電流レベルを澱少さ
せる。
したがって回路は、ランプ電流を設計値の周辺で制御す
る。たとえば、ランプ電流が設計レベル以上に上昇しよ
うとする場合、電流は電流変繍器27によってモニタさ
ね、電流−重圧変換器28G」、VC0132への直流
入力信号を増大させる0VCOは、その周波数を順次増
大させ、これによりインバータ5の周波数を増大させる
。流ねる高IM波tlim流は、安定器インダクタ21
の無効インピーダンスを増大させ、このインダクタはラ
ンプmfmをその公称1作餘に制限または減少させよう
とする。ランプ電流が設計値却下に低下しようとする場
合には、逆の動作が発生する。このようにして、締波数
が変化し、ランプ11流を一定に評整または保持する方
向に安定器インピーダンスを変化させる〇 この制御電流によって一定に保たれるレベルは、分圧器
41によって設定される。この分l1lT−器の設定を
調整することによって、最大レベル以下の光出力を達成
することができる。すなわち、ランプを薄暗くすること
ができる。
第2図は、本発明の$2実施例を示す。この実施例では
、第1図に関連して説明した要素に類似の参″素には(
itじ番号を付して示す。入力端子1および2け、装置
を115 V 、 fl (l H2の交流電圧源に接
続する。RFIフィルタ8は、端子1および2を、交流
−直流コンバータ4に接続する。このコンバータは、直
流−高周波数コンバータ装置5用のろ波された直流動作
を圧に供給する、インバータ回路は、直列に′#−紗さ
れt安定器要素42を軒て、(第1図についての説明に
おいて述べた種類の)放電ランプ20を付勢する。
電流ループ回路27G:t、位相検出器48の1つの入
力端子に基準信号を供給する。位相検出器は。
!、EF制御発振器VOO8Slが他の部分である前述
したS検回路(IC1″’4(146″タイプの一計と
することができる。+o46IOのビン番号を図に示す
4(146IOのビン14け、基準入力信号を受信する
。ビン18は、位相検出器48の出力端子を、ループフ
ィルタ44の入力端子に結合する。
このフィルタは、抵抗45と大地に直列に#ドさねた抵
抗46およびコンデンサ47とから検数される。抵抗4
6の値は、抵抗45の抵Mv1の約10倍である。
抵抗45と抵抗46との間の接H点は、フィルタ44の
出力端子を榊成し、VCO82のビン9に結合さね、周
波数に比例TるtPP′ttvcoに供給する。抵Hs
2aおよび83を、vcoのビン11と大地とのmlに
、VCOのビン12と大地とのinにそわぞね接続Tる
。コンデンサ84をvc。
のビン6とビン7との間に結合し、VCOのビンらを大
地に接続する。
VCOR2のビン4は、可変周波数信号を分周器35に
結合Tる。この分局器は1分周器号を。
位相検出@S32の第2入力端子すなわち4046回路
のビン3とスイッチ駆動船回路12の入力端子とに順次
に供給する。スイッチ#虻器は、装置らのスイッチング
トランジスタ(第2図には示さず)を交々に駆動する。
要素82 、3 !S 、 43 、。
44等を有する閉ループ回路は1位相ロックループの閉
ループと同じように欅能する。
第1Vの回路におけるように、交流i力番才、入力端子
1および2に供給され、RFIフィルタ8においてろ波
さね、交流−*i、コンバータ4において整流およびろ
波さねる。整流された的流%汗を、装置i1!5内で高
周波交流信号に変換する、装置15のか作周波数は、V
CO82によって再び決定される。零ランプ電流で、す
なわち直重の前に、スイッチ駆動器12の出力周波数は
、点灯周波数f8であり、抵抗、82&、38およびコ
ンデンサ84の選庁によって設定される。抵抗82aに
関VfTる抵抗88の抵拍幼は、最小および最大の動作
周波数の両方を設定する周波数オフセットを与える。抵
抗82aおよびコンデンサ34は、基本周波[11作i
p囲を設定Tる。この基本周波微動作艶聞は、VCO(
40460路)のビン9の零入力電圧での最小周波数か
ら、ループフィルタ44により併給される最大出力tI
IFでの最大周波数まで変化する。この電圧は、もちろ
ん、位相検出器48のビン18からの出力レベルによっ
て決定される。ループフィルタおよび位相検出器は、差
駆動サンプ゛ル・ホールド回路として一緒に動作する。
ランプ電流番ま、電流センサ27によって再びモニタオ
ね、位相検出器48のビン14に併給される。零ランプ
電流に対して、入力は零であるので、ループフィルタの
出力は零である。ランプ20がA11ii、 t’+ 
Tると、ランプに直列の安定器リアクタンス42によっ
て制限されるランプ電流が流れる0VC032および安
定器リアクタンス42に対するjilI Nパラメータ
の選定は、装rの設計11作周波数をiノ定する。
>j、の設計11作周波数に対しては、ランプ電流は−
>i!となり、しかがって入力信号を位相検出器43(
404ft回路)のビン14に供給する。その結杯1、
VCO32を所望動作点に駆動するループフィルタ44
の出力端子に直流電圧レベルを生じる。N″′C′C除
算分局器85は、偶数僻の段を有Tるのが好適である。
正しいランプ1作電流か一度得らねると、閉ループ論理
回路は、必要にk、じて勢作謝波数を変化させて、この
電流餉を保F”F T ZIn 本発明回路は、ソリッドステージ可変周波数安シi!柩
として@*Fして、高周波数すなわち約15KH2以上
て動作する1伊り上の気体放電ランプのIN流を制限し
、60 Hz以上ではあるがいわゆる高周波安定器の通
常の動作周波数以下である所定の高周波電1:Ff、を
供給することによって、エネルキー節約形の低汗水銀放
電ランプの信頼性の良い点灯を与える。
放電ランプが点灯した後、回路は、ランプの効果的かつ
信頼性の良い高周波1作のための鯉適卿・作設計周波数
に周波数を自動的に増大させ1周波数制御を与えて、所
望光出力に対してランプ電流を一定に保持する。
本発明を、好適な実施例に基いて詳細に請明し斧。しか
し、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、当業者
であれは多くの蜜形および変更が可能なことは明らかで
ある。たとえば、安定器インダクタの代りに安定器コン
デンサを用いることができ、あるいは放電ランプは、面
外で番ゴなく並列に接MTることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例を示T図、第2図は、本
発明のtJK、2実施例を示す図である。 1.2・・・入力端子 3・・・受動無線周波干渉フィルタ 4・・・交流−的流コンバータ装置 5・・・+?4浦、−高周波フンバータ装置6.7・・
・和動トランジスタ 9・・・′4成器       12・・・スイッチ駆
勢器回路2(1,22・・・放畜ランプ  2)・・・
電流ループ導体32・・・?4fl−1一番;曲1発&
参  a5・・・分局器41・・・分汗計      
48・・・位相検出器44・・・ループフィルタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 少なくとも1個の気体放電ランプと、交流電圧でこ
    の気体放電ランプを点灯および動作させる回路とを具え
    る回路装置であって、点灯の際の周波&F8を少なくと
    もI KH2とし。 放電ランプの動作状態における周波数foを、前記周波
    数f°8よりも大きくシ、それぞれが制御電極を有する
    第1および第2スイツチングトランジスタを有する直流
    −高周波数コンバータ装置と。 このコンバータ装置の出力端子を前記放電’y ンフに
    結合する無効安定器インピーダンスと、 前記放電ランプを流れる電流を検知して、こねにより定
    まる制御信号を取り出す手段とを具える回路装置におい
    て、 前記放電ランプを、放電空間の壁の内側にmW性被被膜
    有する低圧水銀放電ランプとしたことを特徴とする回路
    装置。 l 特許請求の範囲第1項に記載の回路装置において、
    前記放電ランプの放電空間がクリプトンを含むことを特
    徴とする回路装置。
JP57235076A 1981-12-28 1982-12-27 可変高周波安定器回路 Granted JPS58117691A (ja)

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