JPS5875794A - Illumination system - Google Patents

Illumination system

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JPS5875794A
JPS5875794A JP57178237A JP17823782A JPS5875794A JP S5875794 A JPS5875794 A JP S5875794A JP 57178237 A JP57178237 A JP 57178237A JP 17823782 A JP17823782 A JP 17823782A JP S5875794 A JPS5875794 A JP S5875794A
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JP
Japan
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voltage
transistor
ballast
capacitor
lamp
Prior art date
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Pending
Application number
JP57178237A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ト−マス・イ−・ヘスタ−
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Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Original Assignee
Litton Systems Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Litton Systems Inc filed Critical Litton Systems Inc
Publication of JPS5875794A publication Critical patent/JPS5875794A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5383Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a self-oscillating arrangement
    • H02M7/53832Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a self-oscillating arrangement in a push-pull arrangement
    • H02M7/53835Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a self-oscillating arrangement in a push-pull arrangement of the parallel type
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2821Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a single-switch converter or a parallel push-pull converter in the final stage

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気的照明システム、特に実質的に効率が高
められた照明システムに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to electrical lighting systems, and more particularly to lighting systems with substantially increased efficiency.

本発明は、ハロゲン化金属、水銀蒸気、高圧又は低圧の
ナトリウム、又は螢光ランプとランプバラストとを用い
た型のシステムに特に向けられている。
The present invention is particularly directed to systems of the type using metal halides, mercury vapor, high or low pressure sodium, or fluorescent lamps and lamp ballasts.

前記のランプ及びそれらのランプを用いたシステムは全
て、電力全効率的に用いるということを主目的として改
良されてきた。エネルギの価格が上がったので、エネル
ギを節約する実用的で高価で効率的なシステムの必要性
についての検討が一層重要となっているが、一方使用者
の効率を上げることが一般に不満足なままとなっている
All of the aforementioned lamps and systems using them have been improved with the primary goal of using power in an all-encompassing manner. As the price of energy has increased, consideration of the need for practical, expensive, and efficient systems that conserve energy has become even more important, while increasing user efficiency remains generally unsatisfactory. It has become.

当業者は種々のバラスト及びシステムの形態に極めて精
通している。従って、その種々の形態のバラスト及びシ
ステムは文献において述べられてきている。特に、照明
システムの効率を高めるという目的のため、及びランプ
の平均寿命を、過去の電磁バラストにおいて経験したこ
とのある寿命以上に更に延ばすために、電気バラストは
近年開発されてきた。
Those skilled in the art are very familiar with the various ballast and system configurations. Accordingly, ballasts and systems in their various forms have been described in the literature. Electric ballasts have been developed in recent years, particularly for the purpose of increasing the efficiency of lighting systems and to further extend the average life of lamps beyond those experienced with electromagnetic ballasts in the past.

更に、背景技術及び例が米国特許第4,277,726
号で与えられている。この米国特許はロバート ブイ 
バーク(Robert V、 Burke )に対して
1981年7月7日に発行され、本出願人に譲渡された
。その米国特許の技術内容をここで引用する。
Further background art and examples are provided in U.S. Pat. No. 4,277,726.
It is given by the number. This U.S. patent was filed by Robert Bui.
Robert V. Burke, July 7, 1981, and assigned to the applicant. The technical content of that US patent is quoted here.

米国特許第4.277.726号で説明によると、電子
バラストは一般的に交流ラインの電圧を直流電圧に変換
する整流器、即ちトランジスタを含む。このトランジス
タは発振回路中に配置され、このトランジスタと変成器
とが協働し発振器の作用によって変成器の一次側に発生
したAC電流を変成して変成器の2次側に高い電圧を発
生させ、ランプに電力全供給している。
As described in U.S. Pat. No. 4,277,726, electronic ballasts typically include a rectifier, or transistor, that converts an AC line voltage to a DC voltage. This transistor is placed in an oscillator circuit, and this transistor and a transformer work together to transform the AC current generated on the primary side of the transformer by the action of the oscillator, and generate a high voltage on the secondary side of the transformer. , providing full power to the lamp.

手元1は、照明システムを与えることによって当該技術
の教示及び方向からの基本的出発点を与えるものと確信
する。他方、多相電力はモータの及びその他の強電機器
の電源として用いられてきたが、本出願人は本発明の多
相照明システムが予期しない程早い払い戻し期間(pa
y bac、k period ) f与え、かつ特定
のバラスト成分の相殺を行なうということを発見した。
We believe that Hand 1 provides a basic starting point from the teachings and direction of the art by providing lighting systems. On the other hand, although polyphase power has been used to power motors and other heavy-duty electrical equipment, Applicants have discovered that the polyphase lighting system of the present invention provides an unexpectedly fast payback period (pa
y bac , k period ) f and to cancel out certain ballast components.

例として、好ましい多相バラストについて説明する。こ
のバラストは前記のシステムで使用するのに適する。本
質的に、好ましいバラストは上記で引用した米国特許第
4277726号に記載されたものを変更したものであ
る。
By way of example, a preferred polyphase ballast will be described. This ballast is suitable for use in the system described above. Essentially, the preferred ballast is a modification of that described in the above-cited US Pat. No. 4,277,726.

好ましい実施例の記載から明らかとなるように、本発明
のシステムは特定の電力処理成分(power −ha
ndling components )の相殺に役に
立つ。従って、その結果費用が節約され、信頼性が増し
、そして効率が高くなる。
As will be apparent from the description of the preferred embodiments, the system of the present invention utilizes certain power-handling components.
ndling components). Therefore, the result is cost savings, increased reliability, and increased efficiency.

更に特に、本発明は一般に電子バラストの整流段に使用
されるフィルタを省略した。このフィルタの省略により
照明システムの全体の費用効率が実質的に向上するとい
う予期しない結果が得られた。他の従来技術のバラスト
も同様に本発明に従って変更され比較の基礎として用い
られる。
More particularly, the present invention eliminates the filters commonly used in the rectification stage of electronic ballasts. The unexpected result is that the omission of this filter substantially increases the overall cost efficiency of the lighting system. Other prior art ballasts were similarly modified in accordance with the present invention and are used as a basis for comparison.

先ず第1図を参照すると、米国特許第 4277726号に記載のバラストが示されている。こ
のバラストは、整流された直流電流及び電圧をインダク
タ31及びキャパシタ32.33’に含む1π“フィル
タに結合させるために単相ACC電源ウライン結合され
たダイオード21,22,23.24f:含む全波整流
器を含むものとして示されている。
Referring first to FIG. 1, there is shown a ballast described in U.S. Pat. No. 4,277,726. This ballast includes full-wavelength diodes 21, 22, 23. Shown as including a rectifier.

ろ波する前の全波整流直流電圧は、電源周波数の2倍の
周波数、例えば2 X 60 H2で48チの大きさの
重畳されたリップル電圧を有するということは当該技術
においては公知である。(この点については「ラジオ技
術のための参考データJ (Reference Da
te ForRadio Engineers )第4
編、ITT%NY;1964、p306全参照されたい
。)以下に第1図示の回路の構成と動作について詳述す
る。この回路は第1のNPN型トランジスタ1、第2の
NPN型トランジスタ3、及び変成器5を含む。変成器
5は中央にタップを有する1次巻線7、低電圧フィード
バック巻線9、中央にタップを有する高電圧2次巻a1
1、低電圧2次巻線13.15及び17並びに付加的低
電圧巻線19を含み、その全ての巻線は2本の平行線で
示された間隙を有する磁性フェライトコア上に巻き回さ
れている。トランジスタ1のコレクタは1次巻線の一方
の端子に接続され、トランジスタ3のコレクタは1次巻
線7の他方の端子に接続されている。キャパシタ4は1
次巻線の両端子間に接続され、それによって、1次巻線
7とキャパシタ4とは、L−C弁列共振回路を成してい
る。説明のため、リードワイヤ6は回路の中性点又は共
通基準点である。ワイヤ6はトランジスタ1及び3のエ
ミッタに接続され、ツェナーダイオード8は1次巻線7
の中央のタップと両トランジスタ1及び3のエミッタと
の間に接続されている。ダイオード8はそのカソードが
1次巻線の中央のタップに接続されている状態となるよ
うな極性になっている。
It is known in the art that a full wave rectified DC voltage before filtering has a superimposed ripple voltage of magnitude 48 at a frequency twice the power supply frequency, for example 2 x 60 H2. (Reference data for radio technology J (Reference Da
te ForRadio Engineers) 4th
ed., ITT% NY; 1964, p. 306. ) The configuration and operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described in detail below. The circuit includes a first NPN transistor 1, a second NPN transistor 3, and a transformer 5. The transformer 5 has a centrally tapped primary winding 7, a low voltage feedback winding 9, and a centrally tapped high voltage secondary winding a1.
1, comprising low-voltage secondary windings 13, 15 and 17 and an additional low-voltage winding 19, all windings of which are wound on a magnetic ferrite core with a gap indicated by two parallel lines. ing. The collector of transistor 1 is connected to one terminal of the primary winding, and the collector of transistor 3 is connected to the other terminal of primary winding 7. capacitor 4 is 1
The primary winding 7 and the capacitor 4 are connected between both terminals of the secondary winding, thereby forming an L-C valve train resonant circuit. For purposes of illustration, lead wire 6 is the neutral or common reference point of the circuit. Wire 6 is connected to the emitters of transistors 1 and 3, and Zener diode 8 is connected to primary winding 7.
is connected between the center tap of and the emitters of both transistors 1 and 3. Diode 8 is polarized such that its cathode is connected to the center tap of the primary winding.

以下に更に詳細に説明する。インダクタ1゜は、1次巻
線Tの中央のタップに接続された一方の端子を有し、そ
れによってインダクタ10と1次巻線7とは直列になっ
ている。フィードバック巻線9の両端子は図示されてい
るようにトランジスタ1及び3のそれぞれのベースに接
続されている。前記の回路は一般的にプッシュプル型の
インバータ発振器の回路である。図の左手側に、一般的
ブ、リッジ整流器のアームa及びbに120Vの交流電
源を接続するための端子が備えられている。ブリッジ整
流器は4つの整流ダイオード21゜22.23.及び2
4から成シ、ブリッジ整流器及び他の回路要素はブリッ
ジの両入方アーム間に接続されたバリスタ25によって
保護されている。リセット可能な感熱回路ブレーカ29
は、一方のリードと電気的0N−OFF照明スイッチと
に直列に図示の120Vの交流ライン源及びブリッし整
流器の第1の入力アームに接続されている。他方の電源
リードはブリッジの他方の入力アームに直接接続されて
いる。ブリッジ整流器の一方の出力アームdはチョーク
インダクタ34に直列に中性点ワイヤ6に接続され、他
方の出力アームCはインダクタ、31の一方の端子に接
続されている。キャパシタ32はインダクタ31及び3
4の一方の端子に接続されている。
This will be explained in more detail below. Inductor 1° has one terminal connected to the center tap of primary winding T, so that inductor 10 and primary winding 7 are in series. Both terminals of feedback winding 9 are connected to the respective bases of transistors 1 and 3 as shown. The circuit described above is generally a push-pull type inverter oscillator circuit. On the left-hand side of the figure, terminals are provided for connecting a 120V AC power source to arms a and b of a conventional bridge rectifier. The bridge rectifier consists of four rectifier diodes 21°22.23. and 2
The bridge rectifier and other circuit elements are protected by a varistor 25 connected between both incoming arms of the bridge. Resettable thermal circuit breaker 29
is connected to the first input arm of the illustrated 120V AC line source and bridge rectifier in series with one lead and an electrical ON-OFF light switch. The other power lead is connected directly to the other input arm of the bridge. One output arm d of the bridge rectifier is connected to the neutral wire 6 in series with a choke inductor 34, and the other output arm C is connected to one terminal of the inductor, 31. Capacitor 32 is connected to inductors 31 and 3
Connected to one terminal of 4.

キャパシタ32よシも大きな容量値を有するキャパシタ
33はチョーク31及び34の出力端子間に接続されて
いる。インダクタ31の出力端子はインダクタ10の入
力端子に接続されている。
A capacitor 33 having a larger capacitance value than the capacitor 32 is connected between the output terminals of the chokes 31 and 34. The output terminal of inductor 31 is connected to the input terminal of inductor 10.

インダクタ34はインダクタ31と同じインダクタンス
値を有する。鉄心を示すU字形の線で示すように、両イ
ンダクタ31及び34は鉄を材料とする同じ鉄心上に並
置して巻1〈か2本巻きにして形成されている。これは
実用上経済的に構成するためである。なぜなら、動作中
各巻線を通って流れる電流が互いに逆方向に流れるから
である。
Inductor 34 has the same inductance value as inductor 31. As shown by the U-shaped line indicating the iron core, both inductors 31 and 34 are formed in one or two turns on the same iron core, which is juxtaposed. This is for practical and economical construction. This is because the current flowing through each winding during operation flows in opposite directions.

明らかに、ブリッジ整流器及び素子31゜32及び33
から成る「π」フィルタは120Vの交流RMS入力か
らの部分的にろ波された直流電圧及び電流を与える。
Obviously, the bridge rectifier and elements 31, 32 and 33
A "π" filter consisting of provides a partially filtered DC voltage and current from a 120V AC RMS input.

高抵抗35はインダクタ31の出力端子とトランジスタ
1のベースとの間に接続されている。抵抗35はまた2
次巻線9を介してトランジスタ3のベースに接続されて
いる。
A high resistance 35 is connected between the output terminal of the inductor 31 and the base of the transistor 1. Resistor 35 is also 2
The secondary winding 9 is connected to the base of the transistor 3.

低電圧2次巻線19はダイオード26及びキャパシタ2
8に直列に接続され、ダイオード26のカソード端子は
キャパシタの正極「+」で示される端子に接続されてい
る。キャパシタ28及び巻線19の一方の端子は共に中
性点6に接続されている。
The low voltage secondary winding 19 has a diode 26 and a capacitor 2.
8 in series, and the cathode terminal of the diode 26 is connected to the positive terminal of the capacitor indicated by "+". One terminal of the capacitor 28 and the winding 19 are both connected to the neutral point 6.

一般的ダーリントントランジスタ30は各々NPN型の
2つのトランジスタから成る。
A typical Darlington transistor 30 consists of two transistors, each of the NPN type.

このダーリントントランジスタでは各トランジスタのコ
レクタは共通接続され、第1のトランジスタのエミッタ
が第2のトランジスタノヘースに接続され、第2のトラ
ンジスタのエミッタが図に記号で示されている出力を与
える。ダーリントントランジスタのコレクタfはキャパ
シタ28の「+」端子に接続される。ダーリントントラ
ンジスタのエミッタgは、低抵抗39に直列に接続され
ている0抵抗39は、トランジスタ1のベースに接続さ
レカつ巻線9を介してトランジスタ3のベースに接続さ
れている。中程度の抵抗36はダ−リントントランジス
タ30のエミッタとコレクタ端子との間に接続され、抵
抗39に対してのダーリントントランジスタ30のシュ
ント抵抗路を与える。抵抗37及びキャパシタ38はイ
ンダクタ31の出力端子と中性回路6との間の回路に直
列に接続され、R−C型タイミング回路網を成す。ツェ
ナーダイオード40は、素子37.38間の接続点とダ
ーリントントランジスタ30の制御端子りとの間に接続
されている。第1図の右側を参照すると、低電圧2次巻
線13が第1の螢光灯41ヒータの両端子間に接続され
、低電圧2次巻線15は第2の螢光灯43のヒータの両
端子間に接続されている。低、電圧2次巻線17は並列
回路のランプ41及び43の残りのヒータ端子の各々に
接続されている。図示の如く、高電圧2次巻線11の中
央のタップは保護の目的で接地され、2次巻線11の一
方の端子は直列負荷キャパシタ45に直列にランプ43
のヒータ端子に接続されている。
In this Darlington transistor, the collectors of each transistor are connected in common, the emitter of the first transistor is connected to the base of the second transistor, and the emitter of the second transistor provides the output shown symbolically in the figure. The collector f of the Darlington transistor is connected to the "+" terminal of the capacitor 28. The emitter g of the Darlington transistor is connected in series with a low resistance 39, which is connected to the base of the transistor 1, and connected to the base of the transistor 3 via the winding 9. A medium resistor 36 is connected between the emitter and collector terminals of Darlington transistor 30 to provide a Schundt resistance path of Darlington transistor 30 to resistor 39. A resistor 37 and a capacitor 38 are connected in series in a circuit between the output terminal of the inductor 31 and the neutral circuit 6, forming an R-C type timing network. Zener diode 40 is connected between the junction between elements 37 and 38 and the control terminal of Darlington transistor 30. Referring to the right side of FIG. 1, a low voltage secondary winding 13 is connected across the terminals of the first fluorescent lamp 41 heater, and a low voltage secondary winding 15 is connected across the heater of the second fluorescent lamp 43. connected between both terminals. A low, voltage secondary winding 17 is connected to each of the remaining heater terminals of lamps 41 and 43 in the parallel circuit. As shown, the center tap of the high voltage secondary winding 11 is grounded for protection purposes, and one terminal of the secondary winding 11 is connected to a lamp 43 in series with a series load capacitor 45.
connected to the heater terminal.

第2のキャパシタ47及びランプの接続はキャパシタ4
5に並列に巻線11の一方の端子とランプ41の対応す
るヒータカソード端子との間で行なわれている。2次巻
線11の他方の端子は低電圧巻線17から出ているリー
ドに共通に接続されている。また巻線11は回路中に現
われるように各ランプの残りのカソードに印加され、キ
ャパシタ及びランプの直列結合を2次巻線に接続する。
The connection between the second capacitor 47 and the lamp is the capacitor 4
5 between one terminal of the winding 11 and the corresponding heater cathode terminal of the lamp 41. The other terminal of the secondary winding 11 is commonly connected to a lead emerging from the low voltage winding 17. Winding 11 is also applied to the remaining cathode of each lamp as it appears in the circuit, connecting the series combination of the capacitor and lamp to the secondary winding.

第1図示のバラストの動作について説明する。使用者が
照明スイッチ114を操作して、120V50又は60
 Hz の交流ライン電圧をダイオード21乃至24□
から成るブリッジ整流器に接続する。電流は感熱ブレー
カ29を介してブリッジに流れ込む。ブリッジ整流器の
「+」及び「−」の出力アーム間には全波整流脈動直流
電圧としての出力が現われる。
The operation of the ballast shown in the first figure will be explained. The user operates the light switch 114 to select 120V50 or 60V.
Hz AC line voltage through diodes 21 to 24□
connected to a bridge rectifier consisting of Current flows into the bridge via thermal breaker 29. The output appears between the "+" and "-" output arms of the bridge rectifier as a full-wave rectified pulsating DC voltage.

この整流電圧はインダクタ31及びキャパシタ32.3
3から成るπフィルタに供給される。このπフィルタは
適度のリップル成分を有する直流電圧を与えるために脈
動直流を部分的に「平滑化」又はろ波する。これは当業
者には公知の如くバラストの直流電圧源として働き、電
流を抽出する「負荷」を与えた状態においてさえ部分的
にろ波された直流電圧を与える。一般に直流電流は電源
の「+」側から回路内に流入し、回路から中性点6を介
してもどる。インダクタ31及びインダクタ34は、高
周波エネ゛ルギに対して高い電気的インピーダンスを与
えるという付加的機能を有する。その高周波エネルギは
実質的に50又は60 Hz のライン周波数以上であ
る。またインダクタ31及び34は、回路内で生じた過
渡現象がブリッジ整流回路又は交流ラインに到達しない
ようにまた入力力率を改善するようにその過度現象を発
生する。好ましくは、小さな直流電流が直流電源の+側
力λら高抵抗35を介してトランジスタ1及び3のベー
スに流れる。この電流は、トランジスタ1及び3によっ
て必要とされる最小ベース駆動電流を与えるのに十分で
あり、この電流はトランジスタ1及び3を発振モードで
動作させる。この発振モードにおいて、トランジスタ1
及び3は、バラストを使用し得る全ての考えられる周囲
温度において1次巻線7の各半分を介して電流を流す。
This rectified voltage is applied to the inductor 31 and capacitor 32.3.
A π filter consisting of 3 is supplied. This π filter partially "smoothes" or filters the rippled DC to provide a DC voltage with a moderate ripple component. This acts as a ballast DC voltage source, as known to those skilled in the art, and provides a partially filtered DC voltage even under a "load" that extracts current. Generally, direct current flows into the circuit from the "+" side of the power supply and returns from the circuit via the neutral point 6. Inductor 31 and inductor 34 have the additional function of providing high electrical impedance to high frequency energy. The radio frequency energy is substantially above the line frequency of 50 or 60 Hz. Inductors 31 and 34 also prevent transients occurring in the circuit from reaching the bridge rectifier circuit or the AC line and improve the input power factor. Preferably, a small DC current flows from the positive side power λ of the DC power supply through the high resistance 35 to the bases of the transistors 1 and 3. This current is sufficient to provide the minimum base drive current required by transistors 1 and 3, and this current causes transistors 1 and 3 to operate in oscillation mode. In this oscillation mode, transistor 1
and 3 conduct current through each half of the primary winding 7 at all possible ambient temperatures at which the ballast may be used.

特定の動作条件において好ましい場合には発振を開始さ
せるための他の公知の手段を用いてもよい。その一方の
トランジスタが作動開始すると、直流電流がインダクタ
10を介して1次巻線の中央タップに流れる。ここでト
ランジスタ1がバイアスされて導通又はON状態となり
、電流を1次巻線の半分及びトランジスタ1のコレクタ
を介して中性点6に流し、更に負の電力源端子にもどし
、変成器の鉄心に対応する磁束線を発生しかつ2次巻線
に電圧を誘導する。
Other known means for initiating oscillation may be used if desired under particular operating conditions. When one of the transistors starts operating, a direct current flows through the inductor 10 to the center tap of the primary winding. Transistor 1 is now biased into conduction or an ON state, allowing current to flow through half of the primary winding and the collector of transistor 1 to neutral point 6 and back to the negative power source terminal and into the transformer iron core. generates magnetic flux lines corresponding to and induces a voltage in the secondary winding.

トランジスタ3が導通状態にありトランジスタ1が非導
通状態にある時には、電流はインダクタ10.1次巻線
の中央タップ、1次巻線の残りの半分、及びトランジス
タ3のコレフタ、コレクタに流れ、更に中性点6を介し
て電力源に再びもどる。それによって変成器の鉄心に対
応する前記と反対の極性の磁束を発生する。それは、他
方の半分の1次巻線を介して流れる電流が反対の方向で
あるからである。1次巻線を介して流れる電流が反対方
向なので、1次巻線に電流全交互に流すという動作は、
磁気的作用によって変成器の鉄心内に変化する磁場を発
生する。その交流電圧は2次巻線11.13.15.9
.17.及び19の各々に発生する。
When transistor 3 is conducting and transistor 1 is non-conducting, current flows through inductor 10, the center tap of the primary winding, the other half of the primary winding, and the collector, collector of transistor 3, and It returns again to the power source via neutral point 6. This generates a magnetic flux of opposite polarity corresponding to the transformer core. This is because the current flowing through the other half's primary winding is in the opposite direction. Since the currents flowing through the primary windings are in opposite directions, the operation in which all the currents flow alternately through the primary windings is
The magnetic action generates a changing magnetic field within the transformer core. The AC voltage is the secondary winding 11.13.15.9
.. 17. and 19.

フィードバック巻線によってトランジスタ1.371−
4のトランジスタのベースに印加される電圧はトランジ
スター、3の他方のトランジスタに印加される電圧に対
して180゜位相がずれている。なぜならば各々のベー
スは2次巻線9の反対側の端子にそれぞれ接続、、1□
1 されている。このフィードバック電圧は一方のトランジ
スタを導通又はON状態にするようバイアスし、他方の
トランジスタ’zOFF状態にするようバイアスする。
Transistor 1.371- by feedback winding
The voltage applied to the base of transistor 4 is 180° out of phase with the voltage applied to the other transistor of transistor 3. This is because each base is connected to the opposite terminal of the secondary winding 9, 1□
1 has been done. This feedback voltage biases one transistor into a conducting or ON state and biases the other transistor into an OFF state.

1次巻線の電流が反対方向に流れた時、フィートノくツ
ク2次巻線9の電圧も反対の極性となり、従って他方の
トランジスタiON状態にし、一方のトランジスターj
z O、F F状態にするようノくイアスする。電圧フ
ィードバックのために自己保持発振においてトランジス
タ1及び3がON及びOFF状態に交互に切り換わる速
度又は周波数は発振器の周波数であり、これは回路の本
来の電気的特性によって支配される。1次巻線にもたら
された変成器の有効インダクタンス、電気“的負荷及び
キャパシタ4を含む電気的負荷によって1次巻線でトラ
ンジスタ回路に与えられたインダクタンス、キャi<シ
タンス、及び抵抗等の電気的特性は本質的に並列共振L
C回路を規定し、このLCl路はその共振周波数で切り
換わり本質的にその共振周波数で高周波発振を生じる。
When the current in the primary winding flows in the opposite direction, the voltage in the secondary winding 9 also has the opposite polarity, thus making the other transistor iON and one transistor j
z O, FF Iasu to put it in F state. The speed or frequency at which transistors 1 and 3 alternately switch ON and OFF states in self-holding oscillation due to voltage feedback is the oscillator frequency, which is governed by the inherent electrical characteristics of the circuit. The effective inductance of the transformer introduced in the primary winding, the inductance imparted to the transistor circuit in the primary winding by the electrical load and the electrical load including the capacitor 4, the capacitance, and the resistance etc. Electrical characteristics are essentially parallel resonance L
C circuit is defined, and this LCl path switches at its resonant frequency to produce a high frequency oscillation essentially at that resonant frequency.

このインノく−タ回路では、インダクタ10のインダク
タンスは1次巻線7の自己インダクタンスに比べて大き
な値である。即ち、インダクタ10と1次巻線7の自己
インダクタンスとの間の比率は最小で2.5:1、最大
で10:1乃至100:1である。この関係により、1
次巻線に流れ込む電流は本質的に一定となる。
In this inductor circuit, the inductance of the inductor 10 is larger than the self-inductance of the primary winding 7. That is, the ratio between the inductor 10 and the self-inductance of the primary winding 7 is at least 2.5:1 and at most 10:1 to 100:1. Due to this relationship, 1
The current flowing into the next winding will be essentially constant.

前記の様に、変成器動作によって発生された2次巻線1
9の低い交流電圧は、半波整流フィルタ回路内に配置さ
れた充電コンデンサ28乃至整流器26によって半波整
流される。
As mentioned above, the secondary winding 1 generated by the transformer operation
The low AC voltage of 9 is half-wave rectified by a charging capacitor 28 to a rectifier 26 arranged in a half-wave rectifying filter circuit.

それによって、直流電圧が正の極性の符号が付されたキ
ャパシタ28に発生される。この直流源からの電流は先
ず中程度の大きさの抵抗36及び低抵抗39を介してト
ランジスタ1及び3のベースに流れ、それによってそれ
らのトランジスタに付加的動作ベース駆動電流を与える
。従って、前記の抵抗35を介して供給された極めて小
さなバイアス電流が補足される。このようにしてブリッ
ジ整流器から直情印加する代わりに駆動電流全供給する
ことによって、I2R損失及びユニットの全体の電気的
効率が向上する。
Thereby, a DC voltage is generated across the capacitor 28, which is marked with a positive polarity. Current from this DC source first flows through medium sized resistor 36 and low resistor 39 to the bases of transistors 1 and 3, thereby providing additional operating base drive current to those transistors. Therefore, the very small bias current supplied via the resistor 35 mentioned above is supplemented. By supplying the full drive current instead of directly from the bridge rectifier in this manner, I2R losses and the overall electrical efficiency of the unit are improved.

次のことに注目されたい。即ち一担螢光ランプが以下に
示すようにして作動すると、螢光ランプは負荷のかかつ
ていないキャパシタンスから2次巻線における有効抵抗
に変化する。そしてこの効果は、前記の共振回路の分離
的な負荷として、1次巻線に反射されてもどっていく。
Please pay attention to the following. That is, when a single-stage fluorescent lamp operates as described below, the fluorescent lamp changes from an unprecedented capacitance in the load to an effective resistance in the secondary winding. This effect is then reflected back to the primary winding as a separate load on the resonant circuit.

それによって、インバータ発振器についての新しい共振
周波数となる新しい回路条件となる。
This results in new circuit conditions resulting in a new resonant frequency for the inverter oscillator.

次に注目すべきことを示す。即ちこの共振回路素子とし
ての機能に加えてキャパシタ4は電気的負荷の電気的非
線形性の結果として生じ得る全ての高周波エネルギを吸
収するように働く。この電気的負荷は、他の場合におい
ては変成器5の1次巻線から2次巻線への漏れインダク
タンスによって1次巻線へ結合されてもどされる。また
キャパシタ4は、同様にインダクタ10からその回路位
置に存在する多少の過渡現象は全て平滑化する。ツ工ナ
ーダイオード8は、アノードからカソードへの一方の方
向については通常のダイオードと同様に電流を流し、そ
の反対の方向にはその逆方向の電圧のレベルがそのダイ
オードの特徴とする逆方向ブレークダウン電圧レベルを
越すまでは逆方向に電流が流れるのを阻止するが、その
ブレークダウン電圧レベルを越えるとダイオードは電流
を逆方向に流す。ここでツェナーダイオードは通常不導
通であり、十分に大きい過渡電圧が両端子間に発生した
時にのみ逆方向に電流を流すような極性になっている。
The following points should be noted. That is, in addition to this function as a resonant circuit element, the capacitor 4 serves to absorb any high frequency energy that may arise as a result of the electrical nonlinearity of the electrical load. This electrical load is otherwise coupled back to the primary winding by the leakage inductance from the primary to the secondary winding of the transformer 5. The capacitor 4 also smoothes out any transient phenomena that may exist from the inductor 10 to that circuit location. The Zugner diode 8 allows current to flow in one direction from the anode to the cathode like a normal diode, and in the opposite direction, the voltage level in the opposite direction is the characteristic of the diode. The diode prevents current from flowing in the reverse direction until the breakdown voltage level is exceeded, at which point the diode allows current to flow in the reverse direction. Zener diodes are normally non-conducting and are polarized so that they conduct current in the opposite direction only when a sufficiently large transient voltage occurs across their terminals.

このダイオードはそのような過渡電圧がトランジスタに
到達するの全阻止する。
This diode blocks all such voltage transients from reaching the transistor.

2次巻線に発生した交流電圧、特に2次巻線11の高電
圧は、巻数比N、即ち1次巻線に対する2次巻線の巻数
比と同様に1次巻線7の電圧に部分的に依存する。抵抗
36を介してインバータトランジスタに流れる制限され
たベース駆動電流のみを供給することによって、1次巻
線の電圧及び1次巻線の電流は必然的に制限され、その
制限により、次により小さな磁場が発生し、従ってトラ
ンジスタ1及び3が完全な導通状態にある時即ち、飽和
している時に比べて小さな電圧が2次巻線11に加わる
。巻線13.15及び17に加わる交流電圧がいずれに
しても4v程度に極めて低いなら、それらの巻線の目的
についてのこの制限の効果は重要ではなく、その低電圧
での電流はそのような各ヒータ巻線によって関連するラ
ンプヒータに供給される。しかしながら、キャパシタ4
5及びランプ43、並びにキャパシタ47及びランプ4
1から各々構成される直列負荷回路の各々に印加される
電圧は、2次巻線11にある時間に発生される電圧がそ
れらのランプの必要な起動電圧よりも小さくなるように
なっている。この電圧は起動電圧よシも約り0%小さい
。従って巻線11に加わる交流電圧の低い方のピーク、
即ちランプが始動する電圧以下のピーク電圧はランプカ
ソードが加熱されてもランプが起動しないという点で回
路のこの部分において重要である。
The alternating current voltage generated in the secondary winding, especially the high voltage in the secondary winding 11, is partially affected by the voltage in the primary winding 7 in the same way as the turns ratio N, that is, the turns ratio of the secondary winding to the primary winding. depends on By providing only a limited base drive current to the inverter transistors through resistor 36, the primary winding voltage and primary winding current are necessarily limited, which in turn limits the smaller magnetic field. Therefore, a smaller voltage is applied to the secondary winding 11 than when the transistors 1 and 3 are fully conductive, that is, when they are saturated. If the alternating voltage applied to windings 13, 15 and 17 is in any case very low, on the order of 4v, the effect of this limitation on the purpose of those windings is unimportant, and the current at that low voltage is Each heater winding supplies an associated lamp heater. However, capacitor 4
5 and lamp 43, and capacitor 47 and lamp 4
The voltages applied to each of the series load circuits, each constructed from 1, are such that the voltage developed at a given time in the secondary winding 11 is less than the required starting voltage of those lamps. This voltage is also about 0% smaller than the starting voltage. Therefore, the lower peak of the AC voltage applied to the winding 11,
That is, a peak voltage below the voltage at which the lamp starts is important in this portion of the circuit in that the lamp will not start even if the lamp cathode is heated.

再び、第1図示のインダクタ31の右側の端子における
直流出力について、120vの交流が回路に印加されそ
して整流された時、直流電流は抵抗37、及びキャパシ
タ38、タイミング回路網を介して流れる。当業者には
理解されるように、直列R−C回路が有する特性は、所
定の直流電圧φ;そのRC回路に印加されると電流が抵
抗を介して流れ、ある時間キャパシタをゆっくりと充電
する。それはキャパシタに電圧が発生することかられか
る。その結果、電源の電圧レベルが均一化する。このキ
ャパシタ38に発生した電圧は公知の様に時間に対して
対数的に変化する。キャパシタに加わる電圧が印加され
た直流源の電圧レベルの約63%の電圧レベルまで均一
化するのに必要とされる時間は(1/RC)秒に等しい
。ここでRは単位をオームとした抵抗値であり、Cは単
位をファラッドとしたキャパシタンス値である。しかし
ながら、インダクタ31の端子に現わる電圧が一定では
なく前記の様にいくらかのリップルを含むので、回路の
時定数は前記の表現から数学的に求められた値にほぼ等
しいが、回路の正確な時定数は実験によって最も好まし
く求められる。
Again, for the DC output at the right terminal of inductor 31 shown in the first diagram, when 120V AC is applied to the circuit and rectified, the DC current flows through resistor 37 and capacitor 38, and the timing circuitry. As will be understood by those skilled in the art, a series RC circuit has the property that a predetermined DC voltage φ; when applied to that RC circuit, current flows through the resistor and slowly charges the capacitor over a period of time. . This is because a voltage is generated across the capacitor. As a result, the voltage level of the power supply becomes uniform. The voltage generated across the capacitor 38 varies logarithmically with respect to time, as is well known. The time required for the voltage across the capacitor to equalize to a voltage level of approximately 63% of the voltage level of the applied DC source is equal to (1/RC) seconds. Here, R is a resistance value in ohms, and C is a capacitance value in farads. However, since the voltage appearing at the terminals of inductor 31 is not constant and contains some ripple as mentioned above, the time constant of the circuit is approximately equal to the value determined mathematically from the above expression, but the exact value of the circuit is The time constant is most preferably determined by experiment.

バラストに電圧を印加した後の時間に、キャパシタ38
の電圧が第1の所定の電圧レベル、約20Vに達する。
At some time after applying voltage to the ballast, capacitor 38
reaches a first predetermined voltage level, approximately 20V.

本出願人は、この電圧全ツェナーダイオード40につい
ての「トリガ電圧レベル」とみなす。そして、これは1
20Vの交流がバラストの入力に印加された時から約0
.15秒後に起こる。同時に、このことは、2次巻線1
1がヒータランプを始動させるには不十分な時間ヒータ
巻線がヒータ電流をランプカソードに供給できるように
する。
Applicant regards this voltage as the "trigger voltage level" for the full Zener diode 40. And this is 1
Approximately 0 from the time 20V AC is applied to the ballast input
.. Happens after 15 seconds. At the same time, this means that the secondary winding 1
1 allows the heater winding to supply heater current to the lamp cathode for an insufficient time to start the heater lamp.

その時間が経過している間、キャパシタ38の電圧は、
ツェナーダイオード40を1ブレークダウン」又は一般
的に使用される状態、即ちダーリントントランジスタ3
0の制御入力、ベースhの方向へ逆方向直流電流を流す
状態に切り換える「トリガ電圧レベル」に達する。次に
、ダーリントントランジスタ30は補助直流電源のキャ
パシタ28からダーリントントランジスタ30のコレク
タ及びエミッタを介しての電流の導通を開始する。
During that period of time, the voltage on capacitor 38 is
1 breakdown of Zener diode 40 or commonly used condition, i.e. Darlington transistor 3
When the control input is 0, a "trigger voltage level" is reached that switches the state to flow a reverse direct current in the direction of the base h. Darlington transistor 30 then begins conducting current from capacitor 28 of the auxiliary DC power source through the collector and emitter of Darlington transistor 30.

この追加の電流が抵抗36の分流路内に流れ、更に抵抗
39を介してスイッチングトランジスタ1及び3のベー
スへと流れる。
This additional current flows in the shunt of resistor 36 and further through resistor 39 to the bases of switching transistors 1 and 3.

前記の動作モードを検討すると、ベース駆動電流が大き
くなると、各スイッチングトランジスタは前記の共振動
作モードでは高周波交流の各半周期において大電流を流
す。この時、変成器の1次巻線内にはより大きな電流が
流れ、磁心には大きな磁場が発生し、そして最後に高電
圧2次巻線、、、、1.1 ’に含−む変成器の出力2
次巻線の各々に大電圧が誘導される。
Considering the aforementioned mode of operation, as the base drive current increases, each switching transistor conducts a large current in each half cycle of the high frequency alternating current in the aforementioned resonant mode of operation. At this time, a larger current flows in the primary winding of the transformer, a large magnetic field is generated in the magnetic core, and finally the high voltage secondary winding,... Output 2 of the device
A large voltage is induced in each of the secondary windings.

再びキャパシタ38に注目するとこのキャパシタ38の
連続的充電が行なわれた結果、このキャパシタ38の両
端子間の電圧が前記の閾電圧以上に上昇し、ベースhに
おいてダーリントントランジスタ30が大きな駆動を受
け、そのエミッタからコレクタ回路へと更に十分な導通
が行なわれる。従って、スイッチングトランジスタ1及
び3のベースにより大きなベース駆動電流が供給される
。この電流は、トランジスタ30が飽和電流に達する時
まで増加しつづける。この電流の飽和はダーリントント
ランジスタ30を介してトランジスタ1及び3のベース
に印加されるベース駆動電流に対しての上限を与えると
いう効果がある。
Paying attention to the capacitor 38 again, as a result of the continuous charging of the capacitor 38, the voltage between both terminals of the capacitor 38 rises above the threshold voltage, and the Darlington transistor 30 at the base h receives a large drive. Further sufficient conduction is provided from the emitter to the collector circuit. Therefore, a larger base drive current is supplied to the bases of switching transistors 1 and 3. This current continues to increase until the time when transistor 30 reaches saturation current. This current saturation has the effect of providing an upper limit to the base drive current applied to the bases of transistors 1 and 3 via Darlington transistor 30.

前記の様に、本来巻線11に発生した高電圧高周波数交
流は第1のレベルを有し、このレベルはランプを始動さ
せる電圧よりも小さい。高電圧2次巻線11の電圧は1
つのランプの必要とするランプ始動電圧、・にまで次第
にレベルが上昇する。ランプ電流は次第に更に完全に好
ましい明るさを与え始める。
As previously mentioned, the high voltage, high frequency alternating current originally generated in winding 11 has a first level, which level is less than the voltage that starts the lamp. The voltage of the high voltage secondary winding 11 is 1
The level gradually rises to the lamp starting voltage required by the two lamps. The lamp current gradually begins to give a more complete desired brightness.

正確に同一構造の螢光ランプは2つとないので、一方の
ランプは他方のランプよりも始動するのに低い電圧を必
要とし、そして一方のランプは他方のランプよりも約1
/10秒短い時間で始動する。
Because no two fluorescent lamps are exactly the same, one lamp requires a lower voltage to start than the other, and one lamp requires approximately 100% less voltage than the other lamp.
/Starts in 10 seconds less time.

従って図示の装置では、ダーリントントランジスタ30
が電子スイッチの第1の機能を与える。このスイッチは
前記の所定の時間の後、非導通状態から導通状態に切り
換わシ、主に抵抗36によって設定される第1のレベル
から始まる回路のインバーター発振器部分のスイッチン
グトランジスタ3に与えるベース駆動電流を増加させる
。その後でダーリントントランジスタ30はベース駆動
レベルを高い第2レベルに壕で次第に増加させる制御増
幅器として機能する。
Therefore, in the illustrated device, Darlington transistor 30
provides the first function of the electronic switch. This switch switches from a non-conducting state to a conducting state after said predetermined time and provides base drive to the switching transistor 3 of the inverter oscillator part of the circuit starting from a first level set primarily by the resistor 36. Increase current. Darlington transistor 30 then functions as a control amplifier that gradually increases the base drive level to a higher second level.

起動させる前には、各ランプはこのシステム内では小さ
いキャパシタンスとしての機能を示す。しかしながら、
−担始動すると、ランプは大電流を流しエネルギを消費
する。ここで直列キャパシタンスは回路内に流れる電流
を制限する働きをする。その結果、インバータ発振器の
共振周波数は高電流負荷がかかった状態において低い周
波数へとシフトする。
Before activation, each lamp functions as a small capacitance within the system. however,
- When started, the lamp draws a large current and consumes energy. Here, the series capacitance serves to limit the current flowing in the circuit. As a result, the resonant frequency of the inverter oscillator shifts to a lower frequency under high current loads.

ダーリントントランジスタ30がベース駆動電流を増加
しつづけるので2次巻線の電圧は第2のランプが始動す
るまで更に増加する。
As Darlington transistor 30 continues to increase the base drive current, the voltage on the secondary winding increases further until the second lamp starts.

次に一担第2ランプが起動すると2次巻線11に流れる
電流が更に増加する。その結果発振器の速度又は周波数
が更に低下する。本出願人はこの動作モードを次に示す
2つの意味において「ソフト始動」とみなす01つは、
ハムを起こす過渡現象を生じ得る2次巻線回路への大き
いサージ電流を発生させるような両ランプの同時始動を
行なわないことであり、もう1つは出力電圧が起動レベ
ルまで次第に上昇するので、他の場合に比べてそれよシ
もゆつくシ起動電流が変化するということである。私見
として、後者の結果としてランプのカソードにストレス
が加わるのが防止され、ランプの寿命が延びる。
Next, when the second lamp is activated, the current flowing through the secondary winding 11 further increases. As a result, the speed or frequency of the oscillator is further reduced. The applicant considers this mode of operation to be "soft start" in two senses:
Avoid starting both lamps at the same time, which would create large surge currents in the secondary winding circuits that could create hum-inducing transients, and avoid starting both lamps at the same time, since the output voltage will gradually rise to the starting level. This means that the starting current changes more slowly than in other cases. In my opinion, the latter result prevents stress on the lamp cathode and extends lamp life.

第2図を参照されたい。本図には、本発明の好ましい実
施例のバラスト100が図示されている。バラスト10
0は、それぞれ60Hz  の交流電力源のラインφA
、φB、φCに結合され、それによって一対の気中放電
ランプ41.43’r点灯させている。特に、バラスト
100はダイオード102,104゜106.108,
110,112から成る3相全波整流器を含んでいる。
Please refer to Figure 2. Illustrated in this figure is a ballast 100 of a preferred embodiment of the present invention. Ballast 10
0 is the line φA of the AC power source of 60 Hz, respectively.
, φB, φC, thereby lighting a pair of air discharge lamps 41,43'r. In particular, the ballast 100 includes diodes 102, 104, 106, 108,
It includes a three-phase full-wave rectifier consisting of 110 and 112.

この整流器は、ライン114,116の間に電源の周波
数の6倍即ち360H2で4.2%のリップルを有する
直流電圧を発生する。(「ラジオ技術者のための参考デ
ータ」の第3,07頁を参照されたい。) リップル電圧を実質的に縮小することにより、第1図示
のキャパ、:シタ32,33及びインダクタ31等の整
流器を省略することができる。従って、第2図示のる波
していない整流電流はインダクタ110と抵抗135と
の接続に直接結合される。
This rectifier produces a DC voltage between lines 114, 116 with a ripple of 4.2% at 6 times the frequency of the power supply, or 360H2. (See page 3, 07 of ``Reference Data for Radio Engineers.'') By substantially reducing the ripple voltage, the capacitors shown in the first diagram: the capacitors 32, 33 and the inductor 31, etc. A rectifier can be omitted. Accordingly, the unwavering rectified current shown in FIG. 2 is coupled directly to the connection between inductor 110 and resistor 135.

注目すべきことは、第1図示の通常のパワースイッチ1
14を、(本出願人が発見した。)スクエア ディー 
カムパニー(5quare DCompany )製の
クラス2510、タイプにの手動モータ始動スイッチ等
の3相パワースイツチによって好ましく置きかえること
もできる。このスイッチは内装用照明スイッチのために
典型的に用意される空間に一物理的に収容され得る。
What should be noted is that the ordinary power switch 1 shown in the first diagram
14 (discovered by the applicant) Square D
It may also be preferably replaced by a three-phase power switch, such as a Class 2510, type manual motor start switch manufactured by 5quare D Company. The switch may be physically housed in the space typically reserved for interior light switches.

前記の3相交流電力源φA、φB、φC及びダイオード
ブリッジ回路102,104゜106.108,110
,112以外の構成は、第1図示のものとほとんど同じ
である。
The three-phase AC power sources φA, φB, φC and the diode bridge circuits 102, 104゜106, 108, 110
, 112 is almost the same as that shown in the first figure.

大きなインダクタ31.34(第1図)は第2図示の回
路には必要がない。々ぜなら、それらのインダクタ31
.34によって行なわれる力率の修正は、3相電力の高
力率によって相殺されてしまうから′である。一対の1
 mHのインダクタが整流器とインバータとの間に結合
されている。しかし、これらのインダクタは第1図の回
路のものとは異なった目的で設けられている。即ち、そ
の目的とは、インバータ周波数が電力ラインに反射され
ることを防止することである。
The large inductors 31, 34 (FIG. 1) are not needed in the circuit shown in FIG. If so, those inductors 31
.. 34 is offset by the high power factor of the three-phase power. a pair of 1
A mH inductor is coupled between the rectifier and the inverter. However, these inductors are provided for a different purpose than that of the circuit of FIG. That is, the purpose is to prevent the inverter frequency from being reflected onto the power line.

ダーリントントランジスタ30(第1図)及びそれに関
連したツェナーダイオード40は第2図では削除されて
いる。ダーリントントランジスタ30は第1図の単相回
路において、2つのランプが同時に起動するのを防止す
るために使用されている。このような同時点灯は、ダー
リントントランジスタ30及びツェナーダイオード40
が設けられていない場合キャパシタ31(第1図)の寸
法に起因して起こる。特に、キャパシタ33のオープン
回路電圧は、そのキャパシタ33の必要とされる負荷電
圧を与えるために、大きくする必要がある。その大きな
オープン回路電圧は2つのランプを瞬間的に起動させる
Darlington transistor 30 (FIG. 1) and associated Zener diode 40 have been omitted from FIG. Darlington transistor 30 is used in the single phase circuit of FIG. 1 to prevent two lamps from starting at the same time. Such simultaneous lighting is achieved by the Darlington transistor 30 and the Zener diode 40.
This occurs due to the dimensions of the capacitor 31 (FIG. 1) if it is not provided. In particular, the open circuit voltage of capacitor 33 needs to be large to provide the required load voltage of that capacitor 33. The large open circuit voltage instantly activates the two lamps.

第2図示の回路では、キャパシタ33の無負荷電圧と最
大負荷電圧との間の調整が本来的に良好なので、前記ダ
ーリントントランジスタ等を設ける必要がなくなってい
る。
In the circuit shown in the second diagram, since the adjustment between the no-load voltage and the maximum load voltage of the capacitor 33 is inherently good, there is no need to provide the Darlington transistor or the like.

本発明の照明システム及びバラストは通常のシステム及
びデバイスよりも優れている多くの利点を有する。第1
に、整流フィルタを省略したことにより、直接的に費用
が節約でき、バラストの信頼性を向上することができ、
そしてバラストの効率を上げることができる。
The lighting systems and ballasts of the present invention have many advantages over conventional systems and devices. 1st
Second, the elimination of rectifying filters directly saves money and improves ballast reliability.
And the efficiency of the ballast can be increased.

製造費用を節約することは、2つの大型のキャパシタ3
2.33及びインダクタ31(第1図示)を省略するこ
とによって達成される。
To save manufacturing costs, two large capacitors 3
This is achieved by omitting 2.33 and the inductor 31 (first shown).

3相整流器を構成するために2つのダイオードを付加し
てもさほどその費用の節約の達成の障害とはならない。
The addition of two diodes to form a three-phase rectifier does not significantly impede the achievement of cost savings.

バラストの信頼性が増す理由は、省略されたキャパシタ
が一般的に電解コンデンサであり、これは当業者の知る
ところによれば信頼性の計算における統計上の[弱いリ
ンク(weak Link ) Jとして知られている
。発振器の周波数が交流電力ラインを介して反射される
のを防止するためにある型のrfrJフィルタリングを
与えることを望んだとしても、そのろ波された波形が高
周波数低エネルギーの波形なので、キャパシタ及びイン
ダクタは極めて小さくかつ安価となる。それでも、更に
インダクタに上薬をぬる工程を省略することができる。
The reason for the increased reliability of the ballast is that the omitted capacitor is generally an electrolytic capacitor, which is known to those skilled in the art as a statistical weak link in reliability calculations. It is being Even if you wanted to provide some type of RFRJ filtering to prevent the oscillator frequency from being reflected through the AC power line, the capacitor and The inductor will be extremely small and inexpensive. Even so, it is possible to further omit the step of applying a coating agent to the inductor.

この工程は知り得る限りの従来技術では60 Hz の
ハムを除去するために実施される。
This step is performed in the known prior art to eliminate the 60 Hz hum.

バラストの効率が向上するのは、通常の固体バラストの
整流フィルタが5%までの損失を生じ得るからである。
Ballast efficiency is improved because typical solid ballast rectifier filters can suffer losses of up to 5%.

そのようなフィルタ中のインダクタは、インダクタが本
来有する電気抵抗に起因する所謂「■2R」損失と、イ
ンダクタの鉄心中の磁束によって発生させられた電磁誘
導損失との両方、を生じる。そのようなフィルタに一般
的に用いられる電解コンデンサは前記の5チの損失のう
ちの約1チの原因となる。T’riad / Vtra
d部品番号B140R8及び8240R8等の通常の電
子バラスト90−程度の効率を達成しているが、本発明
のバラストは94乃至95%の効率を達成することが発
見された。
The inductor in such a filter causes both so-called "2R" loss due to the inherent electrical resistance of the inductor and electromagnetic induction loss caused by the magnetic flux in the iron core of the inductor. The electrolytic capacitors commonly used in such filters account for approximately 1 out of the 5 losses noted above. T'riad/Vtra
It has been discovered that the ballast of the present invention achieves efficiencies of 94-95%, while conventional electronic ballasts such as part numbers B140R8 and 8240R8 achieve efficiencies as low as 90-.

前記の損失が減少することによって、バラストの動作温
度が低下する。信頼性は動作温度に反比例するので、そ
の動作温度が低下することによ、って信頼性が向上する
By reducing these losses, the operating temperature of the ballast is reduced. Since reliability is inversely proportional to operating temperature, lowering the operating temperature increases reliability.

第3図乃至第5図は、本発明のシステムのバラストによ
って達成された相対的効率、電力損失、及び力率を現在
市販されている単相電気バラストのものと比較して図示
する。特に、第2図示の好ましい実施例に従って構成さ
れた本発明のバラストのプロトタイプを第7図示の多く
のテスト装置に接続した。
FIGS. 3-5 illustrate the relative efficiency, power loss, and power factor achieved by the ballast of the system of the present invention compared to that of currently commercially available single phase electric ballasts. In particular, a prototype ballast of the present invention constructed in accordance with the preferred embodiment shown in FIG. 2 was connected to a number of test apparatuses shown in FIG.

Triad / Utrad of Huntingt
on 、 Indiandが販売している部品番号B1
40R8で示される120v単相電気バラストを、第6
図示のテスト装置に接続した。同様に、Tr、iad 
/Utradが販売する部品番号B240R8の270
■電気バラストを第6図示のテスト装置に接続した。
Triad/Utrad of Hunting
on, Part number B1 sold by Indian
A 120v single phase electric ballast designated 40R8 was installed in the sixth
Connected to the test equipment shown. Similarly, Tr, iad
/Part number B240R8 270 sold by Utrad
■The electric ballast was connected to the test equipment shown in Figure 6.

第3図乃至第5図示の様に、本発明のバラストは、単相
バラストよりも著しく効率的で、電力損失が小さく、そ
してより理想的な力率を与えた。
As shown in FIGS. 3-5, the ballast of the present invention was significantly more efficient than single phase ballasts, had lower power losses, and provided a more ideal power factor.

本発明のシステムによるとライン負荷は更に本質的に平
衡する。当業者は、3相電力が一般的に住宅用でない建
築物内に送られ、その位相が3つの枝のように分離し、
各校は多数のランプに独立的に給電するということが知
られている。各ブランチに等しい負荷を与えることが望
ましいが、各ブランチにある照明のバンクが独立的動作
するので、一般的にほとんど全ての「ON」及びrOF
FJのバラストの組合せについて不平衡な負荷となって
しまう。対照的に、本発明のシステムは全てのバラスト
の「ON」及びrOFFJの組合せについて本質的に平
衡している。
With the system of the present invention, line loads are also essentially balanced. Those skilled in the art will appreciate that three-phase power is typically routed within non-residential buildings and that the phases are separated into three branches;
It is known that each school independently powers a number of lamps. Although it is desirable to have equal loading on each branch, since the banks of lights in each branch operate independently, it is common for almost all "ON" and rOF
This results in an unbalanced load on the combination of FJ ballasts. In contrast, the system of the present invention is essentially balanced for all ballast "ON" and rOFFJ combinations.

最後に、本発明のバラストの高効率及び平衡した負荷特
性は、−回路毎りのランプが多くなシ、それによって必
要となる配線の量が減少する。
Finally, the high efficiency and balanced load characteristics of the ballast of the present invention - more lamps per circuit, thereby reducing the amount of wiring required.

以上の説明はもちろん例示にすぎず、本発明の範囲をそ
の例示に制限するべきではない。
The above description is, of course, only an example, and the scope of the present invention should not be limited to the example.

本発明は特許請求の範囲によってのみ制限される。The invention is limited only by the scope of the claims.

当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく多くの
変更及び改変をすることができるということは理解され
る。
It will be appreciated by those skilled in the art that many changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.

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

第1図は、米国特許第4277726号に記載されたバ
ラストを説明する図であり、第2図は本発明に従って構
成された好ましい照明システムを説萌する図であり、 第3図乃至第5図は、本発明に従って構成された照明シ
ステムの効率、電力損失、及び力率をそれぞれ示す試験
データのグラフを示す図であり、 第6図及び第7図は、第3図乃至第5図に示された第1
図及び第2図の単相バラスト及び3相バラストのデータ
を得るために用いた試験回路をそれぞれ示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 気中放電ランプ・・・・・・・・・・141,143多
相電力源・・・・・・・・・・・・・・・φA、φB、
φCバラスト・・・・・・・・・・・・・・・・・・1
00出 願 人 : リドン システムズ、インコーポ
レーテッド図面の浄書(内容に変更なし) 432− 出力電力(W) 出力電力(W) 人力電力(W) F19J 手続補正書 昭和57年11月22日 特許庁長官 若杉和夫殿 1、事件の表示昭和57年 特許 願第178237号
2、 発明の名称 3、 補正をする者 事件との関係特許出願人 4、代理人 5、補正の対象  「 図  面」 (1)別紙の如く、正式図面1通を提出致します。 111
FIG. 1 is a diagram illustrating the ballast described in U.S. Pat. No. 4,277,726, FIG. 2 is a diagram illustrating a preferred lighting system constructed in accordance with the present invention, and FIGS. 6 and 7 are graphs of test data showing the efficiency, power loss, and power factor, respectively, of a lighting system constructed in accordance with the present invention; FIGS. The first
FIG. 3 is a diagram showing test circuits used to obtain data for the single-phase ballast and the three-phase ballast shown in FIG. 3 and FIG. 2, respectively. [Explanation of symbols of main parts] Air discharge lamp・・・・・・・・・141,143 Multiphase power source・・・・・・・・・φA, φB,
φC ballast・・・・・・・・・・・・・・・・・・1
00 Applicant: Ridon Systems, Inc. Engraving of drawings (no changes in content) 432- Output power (W) Output power (W) Human power (W) F19J Procedural amendment November 22, 1980 Commissioner of the Patent Office Mr. Kazuo Wakasugi 1, Indication of the case 1982 Patent Application No. 178237 2, Title of the invention 3, Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant 4, Agent 5, Subject of the amendment "Drawings" (1) We will submit one official drawing as shown in the attached sheet. 111

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、起動電圧及び動作電圧を必要とする気中放電ランプ
を含む型の照明システムに用いられ、前記起動電圧及び
動作電圧を与える多相電力源に前記ランプを結合させる
ことを特徴とするバラスト。 2、特許請求の範囲第1項に記載のバラストにおいて、 前記多相電力源は3相電源であること全特徴とするバラ
スト。 3、 多相交流電力源、 起動電圧及び動作電圧を必要とする型の複数の気中放電
ランプ、及び 前記ランプを前記多相電力源に結合させ、かつ前記ラン
プが起動するまで前記起動電圧を与え前記ランプが起動
した後は動作電圧を与えるように作動するバラストを備
えたことを特徴とする照明システム。 4、起動電圧及び動作電圧を必要とする気中放電ランプ
を含む型の照明システム全作動させる方法において、 多相交流電力源を前記システムに結合させる過程を含む
ことを特徴とする照明システムを作動させる方法。
Claims: 1. For use in lighting systems of the type that include air discharge lamps that require a starting voltage and an operating voltage, the lamp being coupled to a multiphase power source that provides the starting and operating voltages. A ballast featuring 2. The ballast according to claim 1, wherein the multiphase power source is a three-phase power source. 3. a multiphase AC power source; a plurality of air discharge lamps of a type requiring a starting voltage and an operating voltage; and coupling the lamps to the multiphase power source and applying the starting voltage until the lamps start. A lighting system comprising: a ballast operative to provide an operating voltage after the lamp has been activated. 4. A method for operating a complete lighting system of the type including an air discharge lamp requiring a starting voltage and an operating voltage, comprising the step of coupling a multiphase alternating current power source to said system. How to do it.
JP57178237A 1981-10-09 1982-10-09 Illumination system Pending JPS5875794A (en)

Applications Claiming Priority (2)

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US31025881A 1981-10-09 1981-10-09
US310258 1981-10-09

Publications (1)

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DE (1) DE3236856A1 (en)
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GB (1) GB2108338A (en)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4630005A (en) * 1982-05-03 1986-12-16 Brigham Young University Electronic inverter, particularly for use as ballast
GB2275140B (en) * 1993-02-13 1997-06-18 Kijima Co Ltd Push-pull inverter

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US2983846A (en) * 1959-08-17 1961-05-09 Westinghouse Electric Corp Electrical system for energizing load apparatus

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BR8205907A (en) 1983-09-06
GB2108338A (en) 1983-05-11
IT8249223A0 (en) 1982-10-07
DE3236856A1 (en) 1983-04-21
AU8870282A (en) 1983-04-14
FR2514600A1 (en) 1983-04-15

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