JPS59110382A - インバ−タ回路 - Google Patents

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】 本発明は高周波電圧で電気器具を機能させるだめのイン
バータスイッチに関するものである。このインバータス
イッチは、直流電源の正負極に接続されたインバータを
有し、該インバータの出力部には、インダクタンスとキ
ャパシタンスよシなる直列共振回路が少なくとも１つ接
続させられ、また、該直列共振回路と直列に接続された
電気器具は、別の側において、直流電源の、インバータ
に電流を供給する極に接続され、また、該電気器具と並
列に、もう１つのコンデンサが接続される。

この種のスイッチは、例えば組合せスイッチの形におい
て知られている。そうした組合せスイッチにおいて、例
えば１つの導線の不慮のしゃ〜「により、あるいは何ら
かの理由で出力負荷が接続されていないことによシ、出
力負荷が急に変化すると、電圧が急激に高ｔシ、その結
果、スイッチ、特にその絶縁に危険を及ばず。

更に、螢光灯を、高周波電圧、例えば２０　ＫＨ２もし
くはそれ以とで使用することが、既に知られている。螢
光灯を高周波の電圧で使用することにより、この徳のラ
ンプにおける光の収益率が高められ、また、ランプを機
能させるだめの構成要素も、この場合、パワーロスが僅
少であり、従って、従来の５０もしくは６０Ｈｚの標準
周波数で螢光灯を使用する場合に比して、より小型に作
られ得る。ランプの始動のために必要な高い電圧を得る
ために、上述のスイッチにおいては、ランプに対して直
列共振回路が設けられ、該直列共振回路は、極めて速か
に電圧を上昇させて、ランプを始動させる。この場合、
前もって加熱された電極を有するニア／プもしくは前も
って加熱されていない電極を有するランプφ；使用され
る。ランプが、何らかの理由で、始動電圧に達したにも
かかわらず始動しないようなことがあると、その場合に
もやけシ、電圧社、スイッチに悪影響を及ぼす値まで上
昇する。これはまた、この種のスイッチを使用する螢光
灯において、ランプが装１着されていなかったシ、装着
されてはいても、ソケットとの接触が不充分であったシ
した時にも起こることである。前もって加熱した電極を
有するランプを使用した場合にもやはシ、電圧は異常な
までに急激に１昇し、その結果、電極は、加熱を受ける
べく充分な時間を持庭ず、むしろ、急激な電圧と昇なら
びに高電圧のために、冷電極のままで始動する。このこ
とは、ランプの寿命に影響を及ばず。パワーロスの少な
い直列共振回路を使用することによるこのような急減な
電圧上昇をゆるめるには、従ってまた共振回路の作用を
抑制するには、直列共振回路を構成するスイッチエレメ
ントと直列に、オーム抵抗を挿入することが、原理的に
可りピである。と記装置は、確かに、所期の結果、すな
わち電圧と昇が充分にゆるやかにされて゛、電極がその
加熱のだめの充分な時間を得るという結果をもたらしけ
する。

しかしながら、そうした抵抗を使用すれば、ランプの使
用に際して常にパワーロスをともなう欠点がある。

本発明の目的は、はとんどパワーロスのない直列共振回
路を使用することによるそれ自体としては極めて急激で
限界不定の電圧上昇を制限し、場合によっては、こうし
た電圧と昇が無制御の状態で起こるのではなしに、その
回路の許容電圧値程度にまで、これをゆるやかにすると
いうことである。更に、電気器具として、前もって加熱
された＊極を有する螢光灯を使用する場合、こうした電
圧１昇の起こる間において、該′ｔＷＬ極を貫流する電
流は、これらの電極を加熱するべく充分な時間を有し、
従って、ランプは電極の熱い状態で始動し、また、てれ
と結びついた直列共振回路の抑制は、実質的に、パワー
ロスをともなうことなく作用するようにする。１記目的
は、本発明に従えば、次のようにして達成される。すな
わち、インバータと平行に、かつ直流電源の正負極の間
に、２個の整流器を電流の通電方向が同じになるように
直列に接続し、これらの整流器を結ぶ導線は、もう１つ
のコンデンサを介在させたうえで、電気器具と直列共振
回路とを結ぶ導線もしくは直列共振回路のスイッチエレ
メント同士を結ぶ導線に接続されておシ、その際、１配
置列につながれた整流器の通電方向は、直流電源の低い
方のポテンシャルから尚い方のポテンシャルへ向けられ
ている。ひとつのネットワークを介して電気器具のパワ
ー導線に平行に位置させられた上記整流器によシ、スイ
ッチを入れた際の電圧上昇は、言わば電圧が安定するま
での間、制限される。スイッチがその通常の作動点に達
すると、本発明の処置によって、電流の波高値が制限さ
れるが、このことは、電気器具の寿命を永くするように
作用する。

直列共振回路と電気器具の間に変圧器を設けたことによ
り、到達可能なインピーダンスを電気、器具に適合させ
ることが可能となる。

スイッチのための構造１のコストを可能な限シ低く維持
すべく、本発明のもう１つの特徴によれば、直列共振回
路のインダクタンスは１次変圧器コイルの一部をなすよ
うにされる。

ネガティブな抵抗特性を有する複数個の電気器具を唯ひ
とつのインバータに結合可能にすべく、本発明によれば
、インバータの出力部には、互いに並列に接続された直
列共振回路が位置させられ、これらの直列共振回路の各
々には、ひとつのコンデンサと並列に接続された電気器
具が位置させられ、まだ、２つの整流器を結ぶ導線は、
互いに並列に接続されたコンデンサを介して、電気器具
とそれらに所属する導線もしくは個々の直列共振回路の
スイッチエレメント同士を結ぶ導静に接続される。

電気器具、特にランプに何らかの欠陥があって、そのた
めに全く点灯できない場合には、点灯電圧は絶えずと昇
し続け、ついにはスイッチの絶縁が、その最も弱い個所
において破壊するに至る。スイッチは、そのために破壊
される。これを回避すべく、整流器を結ぶ導線もしくは
直列共振回路と電気器具を結ぶ導線もしくは直列共振回
路のスイッチエレメントを結ぶ導線には、Ｒ−０エレメ
ントからなる緩動ユニットを有する分圧器が接続され、
該 一分圧器は、ひとつのスイッチを介して、インバータと
作用結合された関係にある。これにより、点灯電圧が過
度に高まった場合、もしくは高すぎる電圧がある一定の
調ｗＪ司龍な畏さの時間もしくは任意に選択可能な長さ
の時間を越えてスイッチにかかったような場合に、調節
の可能性ないし遮断の可能性が与えられる。

ネガティブな抵抗特性を有する電気器具のだめの始動電
圧を調節するため、および選択するため、本発明におい
ては、ランプの電極の間に直列に接続させられ、ランプ
のガス放電路と平行に設けられたコンデンサのりアクタ
ンスは、ランプに接続された直列共振回路のコンデンサ
のりアクタンスよシ本１例えば約２ないし５倍程大きい
。

以下、図面を参照して説明すると、第１図において、螢
光灯１は、その一方の電極２をもって直流電源Ｖ＋−Ｖ
−の正極３に接続され、スイッチＢを介して開閉自在と
なっている。ランプ１の他方の電極４は、そく流コイル
５とコンデンサ６よシなる直列共振回路５−６を介して
、電子インバータ７の出力部１７に接続され、該インバ
ータ７は、直流′ｔＩＬｇの正負極６−８に接続されて
いる。ラング１の２つの電極２−４は、ひとつのコンデ
ンサ９を介して直列に接続、されている。インバータ７
と平行に、かつ直流電源Ｖ　−Ｖ−の正負極６およ＋ び８の間に、２つの整流器を電流の通過方間が同じにな
るように直列に接続した整流器ダイオード１ｏ−ｉｉが
接続させられる。これら２つの整流器ダイオード１０−
１１の結合導線１２は、もう１つのコンデンサ１６を介
在させたうえで、ランプ１と直流共振回路５−６を結ぶ
導線に接続されている。前記インバータ７は、例えば、
発振周波数が２０　ＫＨｚである。インダクタンヌもし
くはそく流コイル５ならびにコンデンサ６よシなる直列
共振回路５−６は、パヮーロヌが可能な限り小さくなる
ようにそれぞれの値を決められる。その共振周波数は、
インバータ７の発振周波数に相当し得る。

第１図から第６図までにおいて、ランプ１，１′は、イ
ンバータ７の矩形のシンボルに比して司成り小さく描い
であるが、これは単に図を分かシ易にとっては、何ら問
題にならない。なぜなら、ラング１，１′はと記インバ
ータよりも可成り大きいのが常であり、電子構成部分で
あるインバータは、わずかな寸法しか持たないからであ
る。このことについては、理解の完全を期すべく、ここ
に記しておく。

さて・第１図において、スイッチＳが閉じられ、従９て
またインバータ７が直流電源■。−■−に接続されると
、直列共振回路５−６のそく流回路５ならびにコンデン
サ６における電圧は極めて急激に１昇し、その結果、ラ
ンプ１の電極と並列に設けられたコンデンサ９にも、そ
れに応じた高い電圧が印加される。インバータ７０作用
に応じて、４線８においてポテンシャルが高まり、その
結果、該ホｆ’　７シヤルは、導線１４のポテンシャル
の値よシも高い値を得る。このことは、コンデン男６と
整流器１０を越えである値の電流が流れるという結果を
もたらし、この電流の回路は、整流器ダイオード１０、
コンデンサ１６および６、そく流コイル５、インバータ
７、ならびにこのインバータ７を整流器ダイオード１０
と結ぶ導線８によって構成される。これによシ、共振回
路は抑制される。なぜなら、そく流コイル５を流れる電
流の一部は、コンデンサ１６と整流ダイオード１０を流
れるからで、従って、ランプ１におけるコンデンサ９の
ためには、該コンデンサに対して減少した電流しか存し
ないからである。従って、このコンデンサ９には、わず
かな電圧しか印加され得ない。

これは、導、％１１４のポテンシャルが導線６のポテン
シャルに比してより高い値に達した場合にも、全く同様
である。この場合においてもやはり、共振電流の一部は
、言わばランプ１によって、すなわちコンデンサ９によ
って分流させられ、その結果、コンデンサ９においては
、電圧は比較的緩慢にしかと昇せず、従ってまた、電極
２および４を加熱するだめの充分な時間が与えられ、そ
のため、電極２および４が加熱された状態になって初め
て、始動電圧に達することになる。この、ランプ１によ
って分流させられた共振部分′電流は、そく流コイル５
．コンデン？６および１３、整流器ダイオード１１を通
って流れ、結合導ｆ１Ｍ３を経てインバータ７へ流れる
。この場合、ランプ１は、コンデンサ１６および整流器
ダイオード１１によって構成された回路に対して分路の
関係に接続される。

始動時の過渡状態の間、整流器ダイオード１０および１
１は、それらと接続されるコンデンサ１６とで構鴫され
る回路で、交互に、かつ導線諸部分のポテシャル差に応
じて、ランプ１に対する分路を形成し、この分路を介し
て、その都度、高い共振電流の一部が流れて、ランプに
は過渡のｉｌｔ流が流れガいようにする。

さて、ランプ１が点灯すると、それによってコンデンサ
９は実質的に短絡され、共振回路５−６は、ランプ１の
ガス放電路の抵抗によって、抑制される。このガス放電
路の抵抗は大体、オーム抵抗と考えて良い。この、ガス
放電路の抵抗は、共振回路を抑制する。該共振回路の共
振状態は、基本的には変わらないが、電圧の値は、もは
や当初の高さには達しない。ランプ１が始動するとただ
ちＫ、整流器１０および１１を電流は流れなくなる。そ
のだめ、電流もまだ、コンデンサ１６によって阻止され
、従って、ランプの回路は、この「始動補助回路ユニ７
　）　ｊ　１０−１１−１５によって影響を受けること
はなくなる。従って、チョークコイル５を流れる電流は
、ランプのためにのみ存し、コンデンサ９によって作動
中に吸収される電流は、極めてわずかである。

この種のランプにおいては、始動電圧の定常点灯電圧に
対する比率は、３：１−７：１の範囲である。

以下、本発明を限定することなく、幾つかの数値を例と
してあげることにする。これらの数値は、始動電圧が約
５００ボルトの５８ワツトランプに対するもので、該ラ
ンプにおける電極加熱電流は、２人よりも小さく、該ラ
ンプは、発振周波数約８０ＫＨ２で作動させられる。

コンデンサ６＝９．０ｎＦ コンデンサ９＝３．３ｎＦ コンデンサ１３＝４．７ｎＦ インダクタンス（そく流コイル）５＝０．８５ｍａスイ
ッチエレメントの値を上記のようにすることによシ、加
熱電流ならびに始動電圧は、回路の許容し得る範囲の値
をとることになシ、従って、あまシにも高い加熱電流が
流れた場合、およびあまシにも高い電圧がまだ始動して
いないランプに印加された場合に起こるアバランシェ放
電は回避される。

第２図に示す回路は、すべての本質的な点において、第
１図のそれと等しいが、次の点において異なっている。

すなわち、第２図の場合においては、コンデンサ１６は
、直列共振回路５−６の、インダクタンス（そく流コイ
ル）５とコンデンサ６を結ぶ導線１６に接続さ゛れてい
る。第１図の回路の場合には、最頂点における電圧尖端
は、始動時の過渡状態の間において直接的に制限されて
いたのに対し、第２図の回路の場合には、電圧１昇は、
電圧のその都度の零基準値と最頂値との間において中貼
させられる。従って、電圧の時間的経過は、階段状の間
を有し、そのため、電圧は、その有効値を減少させられ
る。第６図に示す回路は、上記の回路に類似した態様を
示す。この第６図の場合、共振回路のインダクタンスす
なわちそく流コイルは、１“わば２つの部分そく流コイ
ル５′および５“に分割されており、コンデンサ１６は
、これら２つの部分そく流コイル５′と５“の間に接続
されている。

第４図に示す回路は、２つのランプ１および１′を機能
させるものである。この場合、インバータ７の出力部に
は、互いに並列につながれた直列共振回路５−６および
５’−６’が接続される。これらの直列共振回路はそれ
ぞれ、これまでの例において示したと同様に、導線１４
もしくは１４′を介して、ランプ１，１′のうちの１つ
に接続されている。

２つの整流器ダイオード１０および１１は、この場合に
おいてもやはシ、供給電圧の正負極６および８０間に接
続され、それらの結合導線１２は、対にして設けられた
コンデンサ１６および１６′を介して、ランプ１もしく
は１′とその直列共振回路５−６；５’−６’を結ぶ導
＃１４もしくは１４′に接続されている。これらのコン
デンサ１６もしくは１６′の上記接続は、第２もしくは
６図との関連において説明したのと同様の作用でなされ
得る。この回路の作用は、第１図の回路のそれと等しい
。

始動電圧に達しだにもかかわらず、ランプが何らかの理
由で点灯しないようなことがもしもあると、第１−４図
に示した回路は、電圧を上昇させ続け、遂には絶縁がそ
の最も弱い個所を破壊するか、もしくは直列共振回路の
出力電圧が最終値に達するという結果をもたらす。これ
を防ぐべく、第５図に示す回路には、緩動ユニッ）（Ｒ
−（！ユニット）を介して、分圧器１８が接続され、該
分圧器１８は、遮ｖ［器１９を介して、インバータ７と
作用結合されている。スイッチＳが閉じられ、かつラン
プ１が所定時間の経過後において始動しない場合には、
緩動ユニットによって前もって定められた時間の経過し
た後、かつＩＬ圧が一定の上限に達した後、インバータ
７は、１ｍ１ｊｒ器１９を介して遮断される。第５図の
実施例においては、遮−ｆ器の制御のために、抑制回路
（１０−１１−１３）における電圧が使用される。回路
は、遮断器が作動した時には、遮断原因が除去されてし
まうまで機能しない。

第６図は、２個のランプを使用するだめの回路を示し、
該回路は、基本的には、第４図のものと同じ構造に作ら
れる。この場合にもやは９、遮断器が設けられている。

遮〜ｒ器を制御するための電圧は、この場合、２つの直
列共振回路において調整される。すなわち、直列共振回
路５と６ないし５′と６′の間において調整される。ラ
ンプのうちの１つが始動しない時には、回路全体が機能
しなくなる。

不発明の装置すなわち回路によって、電圧上昇は、一方
ではランプの始動時間幅において、他方では［＋１を充
分に加熱するのに必要な長さの時間幅に対して、互いに
最良に調整され、それと結びつけられた直列共振回路の
抑制が、ランプの作動中において、効率低下をともなう
ということはない。

第７図は、蛍光灯１を有する回路を示し、この回路は、
次の点を除けば、第１図に示したものと本質的に同じで
ある。すなわち、ラング１に所属するコンデンサ９は、
ランプ全体に対して並列に接続されている。従って、ラ
ンプのｔ＆に結合されてはいない。この場合のランプは
、冷電極の状態で始動させられるタイプのものである。

この例の場合においても、本発明の処置により、ランプ
が破損している場合に電圧が無制限に上昇することはな
くなシ、始動電圧は、回路の許容電圧以下の値に抑えら
れる。

これまでに示した実施例においては、ランプ１゜１′は
、直流電圧の正極６とインバータ７の出力部１７の間に
接続されていたが、基本的には、ランプ１，１′をイン
バータフの出力部１７と直流電源の負＆８の間に接続す
ることも当然可能である。

これは、第１図において１点肪２０で示す。そして、こ
の、第１図の点線２０で示したのと同様のことが、第２
図から７図までの回路についても該当する。

第８図は、電気器具１を有する回路を示し、この電気器
具１は、ここでは、電気回路に電流を供給するだめのス
イッチ部として形成されており。

該電気器具については、詳しい図示は省略しである。こ
の場合、電気器具１と直列共振回路５−６の間には変圧
器２１が接続され、該変圧器２１は、複巻変圧器もしく
は単巻変圧器として作られていてよい。更に、変圧器２
１の１次コイルの一部を直列共振回路のインダクタンス
として形成することも可能である。

これまでに述べた実施例においては、ＩＬ電気器具して
、冷電極もしくは前もって加熱した電極を有する蛍光灯
、あるいはスイッチ部が説明されていたが、そうした電
気器具以外の電気器具を本発明の回路に接続することも
可能である。

第１図の点線２５により、コンデンサ１６を直列共振回
路５−６に接続する際の、もう１つの可能性が示されて
いる。また、直列共振回路のスイッチエレメント、すな
わちインバータフ７．５とコンデンサ乙の位置を交換す
ることもげ能である。

そのような配置は、例えば、第２図の場合について行い
得ることであるが、その他の例についても同様である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１ないし第６図は、蛍
光灯を機能させるための基本的な回路を示す図、第４図
は、第１図の回路を２個のランプに対して使用する場合
を示す図、第５図は、第１図の回路に遮断装置を備えた
回路を示す図、第６図は、第５図の回路を２個のランプ
に対して使用する場合を示す図、第７図は、前もって加
熱された電極を有しない蛍光灯を機能させるためのスイ
ッチを示す図、第８図は、１つの変圧器、ならびにスイ
ッチ部として形成された電気器具を有する回路を示す図
である。 １・・・電気器具　　　　　２，４・・・′ＩＩＬ′Ｉ
ＩＬ６．８・・・直流電源の正負極 ５−６・・・直列共振回路　７・・・インバータ９・・
・コンデンサ　　　　１０．１１・・・整流器１２．１
４，１６・・・導　線 １６・・・コンデンサ　　　１７・・・出力部１８・・
・分圧器　　　　　１９・・・遮〜［器２１・・・変圧
器 出　願　人　　　ツームトーペル・アクツィエンゲゼル
シャフト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　直流電源の正負極に接続されるインバータを
   有し、該インバータの出力部には、少なくとも１つの、
   インダクタンスとキャパシタンスよシなる直列共振回路
   が接続され、該直列共振回路と直列に接続された電気器
   具は、他方の側において、インバータに電流を供給する
   直流を源の一方の極に接続され、また、該電気器具と並
   列にもう１つのコンデンサが設けられた、電気器具を高
   周波電圧で機能させるだめのインバータ回路であって、
   インバータ７と並列に、かつ直流電源Ｖ＋−Ｖ−の正負
   極６，８０間に、２つの、Ｔｔｑの通電方向の等しい整
   流器１０．１１が直列に接続され、前記２つの整流器１
   ０，１１を結ぶ導線１２は、もう１つのコンデンサ１３
   ．１３’を介在させたうえで、電気器具１，１′と直列
   共振回路５−６；５’−６’ｉをＲ１ぶ４線１４．１４
   ’、もしくは直列共振回路５−６．５’−６’のスイッ
   チエレメント５，６：５’。 ６′同士を結ぶ導ｌ１ｌｉ１１６に接続されており、ま
   だ、直列に接続された前記整流器１０．１１の通電方向
   は、直流電源■や一■−の正負極３，８の、低い方のポ
   テンシャルから高い方のポテンシャルへ向けられている
   ことを特徴とするインバータ回路。 （２）直列共振回路５−６と電気器具１の間には、変圧
   器２１が接続されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のインバータ回路。 （３）　　直列共振回路５−６のインダクタンス５は、
   変圧器の１次コイルの一部であることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載のインバータ回路。 （４）　　インバータ７の出力部には、互いに並列の直
   列共振回路５−６ｉ５’−６’が接続され、これらの直
   列共振回路の各々には、コンデンサ９，９′に対して並
   列の電気器具１，１′が接続され、まだ、２つの整流器
   １０，１１の結合溝ＩＩＪ１１２は、互いに並列のコン
   デンサ１３．１３’を介して、電気器具１．１′とそれ
   らに所属する直列共振回路５−６；５’−６’を結ぶ導
   Ｉｗ１４．１４’、もしくは個々の直列共振回路のスイ
   ッチエレメント５．　６　ｉ　５’、　　６’、　を結
   ぶ４？！Ｍ１６．１６’に接続されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１
   つに記載のインバータ回路。 （５１整流器１０．１１を結ぶ導線１２、もしくは直列
   共振回路５−６；５’−６’と電気器具１，１′を結ぶ
   導線、もしくは直列共振回路のスイッチエレメント５．
   ６１５’、　　６’を結ぶ導線１６には、主としてＲ−
   ０ユニツトよシなる緩動ユニットを有する分圧器１８が
   接続され、該分圧器１８は、遮断器１９を介して、イン
   バータ７と作用結合されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第４項までのいずれか１つに記載の
   インバータ回路。 （６）電気器具１として、螢光灯が設けられることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
   か１つに記載のインバータ回路。 （７）　　ランプ１，１′の電極２．４　ｉ　２’、　
   　４’の間に直列につながれ、う／プのガス放電路に対
   して並列のコンデンサ９，９′のりアクタンスは、ラン
   プにアクタンスよりも、例えば約２ないし５倍大きいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第６項の
   いずれか１つに記載のインバータ回路。