JPS60150588A - 半導体スイツチ回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、主として、放電灯点灯回路を構成するのに好
適な半導体スイッチ回路に関する。

従来技術 半導体スイッチを用いた放電灯点灯回路としては従来よ
り種々の方式のものが提案されているが、その中の一つ
に、第１図に示すように非直線性誘電体素子とサイリス
タ等の半導体スイッチング素子とを組合せた方式のもの
がある。第１図において、■は蛍光灯等の放電灯、２は
誘導性安定器、３は半導体スイッチ回路、４は非直線性
誘電体素子、Ｕ及びＶは電源端子である。前記放電灯１
は両端にフィラメント１０１ａ及び１ｏ１ｂを有し、こ
のフィラメントｌ０１ａ及びｌ０１ｂの間に、前記非直
線性誘電体素子４と、ダイオード５及び抵抗６の並列接
続回路を接続しである。

前記半導体スイッチ回路３は、サイリスタ等の三端子半
導体スイッチング素子３１を、ダイオード３２．３３を
介して前記放電灯ｌに対して直列的に、かつ前記非直線
性誘電体素子４に対して並列的に接続して構成されてい
る。半導体スイッチング素子３１のゲートトリガ電圧は
、カソードとゲートとの間に抵抗３４を接続すると共に
、ゲートとアノードとの間に抵抗３５を接続し、前記抵
抗３４と並列にコンデンサ３Ｂを接続した構成となうヤ
いる。３７はダイオードである。

ｈ記の構成において、電源端子Ｕ−Ｖ間に第２図の破線
で示すような交流電源電圧ｅｕマを印加すると、交流電
源電圧ｅｕｖが正の半サイクルで」二昇して行く過程で
、半導体スイッチング素子３１のゲートに、抵抗３５と
、抵抗３４及びコンデンサ３６の並列回路とのインピー
ダンス比によって分圧された電圧が印加される。そして
、この電圧が、半導体スイッチング素子３１のゲートオ
ン電圧に達する位相０１で、半導体スイッチング素子３
１がターン、オンする。

半導体スイッチング素子３１がターン、オンすると、安
定器２→フイラメント１０１ａ→ダイオ一ド３２→半心
体スイッチング素子３１→ダイオード３３→フィラメン
）　１ｏＩｂのループでフィラメント予熱電流１１が流
れ始める。このフィラメント予熱電流１１は半導体スイ
ッチング素子３１の保持電流以下となる位相θ２まで茨
れ続け、位相θ２で半導体スイッチング素子３１はター
ン、オフする。

一方、電源電圧ｅｕｖの正の半サイクル時には、非直線
誘電体素子４にも充電電流１２が流れ、非直線性誘電体
素子４が正方向に充電される。フィラメント予熱電流ｆ
ｚは、誘導性安定器２のインダクタンス分のため、電源
電圧ｅｕｖに対して約９０°　（電気角）の位相〃れを
生じるから、位相θ２でフィラメント予熱電流１１が零
になった時は、電源電圧ｅｕマは負のサイクルに入って
おり、ステップ状の電圧が、ダイオード５→非直線性誘
電体素子４→半導体スイッチング素子３１→ダイオード
３７の経路で印加される。このため、一端、オフしかか
った半導体スイッチング素子３１が再動作し、充電電流
ｉ３が流れる。非直線性誘電体素子４は、第３図に示す
ような非直線性を示し、急速に飽和するから、電流ｉ３
が急激に減少する。

このため、誘導性安定器２のインダクタンス分と電流ｉ
３の時間微分に比例した逆起電力Ｖｐが発生し、放電灯
１の両端に印加される。逆起電力Ｖｐが発生した後、半
導体スイッチング素子３０１が再動作するまでは、非直
線性誘電体素子４には電源電圧ｅｕマが印加される。

以上のサイクルが、放電灯１が点灯するまで繰返される
。放電灯ｌが点灯した後は、その両端電圧が半導体スイ
ッチング素子３０１の動作電圧より低くなるので、半導
体スイッチング素子３０１は動作しなくなる。

従来技術の問題点 ところで、半導体スイッチング素子３１は、周囲温度が
低くなるにつれてゲートトリガ電圧が高くなる温度特性
を有するため、フィラメント予熱電流ｉｘの流れ始める
点弧位相θ１が、低温になる程遅れ１反対に高温になる
程、進む傾向にある。ところが、放電灯１を点灯させる
に当っては、低温になればなる程、半導体スイッチング
素子３１の動作時間を長くしてフィラメント予熱電流１
１を充分に流し、フィラメント１ｏｌａ、１０１ｂを充
分に予熱する必要がある。つまり、半導体スイッチング
素子３１の温度特性が、実際に要求される温度特性に対
して相反する特性となっているのである。このため、従
来の半導体スイッチ回路を使用した放電灯点灯回路にお
いては、低温時に点灯しにくくなる欠点があった。

本発明の目的 そこで本発明は、半導体スイッチング素子の点弧位相の
温度特性を補償し、放電灯点灯回路に使用した場合には
、低温時にフィラメント予熱電流を充分に流して確実に
点灯させると共に、高温時には動作時間を短縮して速や
かに点灯させ得る！１′−導体スイッチ回路を提供する
ことを目的とする。

本発明の構成 １−記目的を達成するため、本発明に係る半導体スイッ
チングは、半導体スイッチング素子のグー１−　、カソ
ード間に、ある温度特性を持つ一個または複数個の誘電
体素子を接続し、前記誘電体素子の温度特性を利用して
、前記半導体スイ、ンチング素子の動作電圧の温度特性
を任意に設定することを特徴とする。

即ち、例えば第１図の従来例において、半導体スイッチ
ング素子３１のゲート、オン電圧の温度特性を、コンデ
ンサ３６の温度特性によって、第４図のように制御する
のである。第４図の点線ＡＩ、Ａ２で示す曲線が本発明
に係る半導体スイッチ回路の点弧位相一温度特性、実線
Ｂが従来のものの特性である。

より共体的には、コンデンサ３６に正の容品一温度特性
を持たせることにより、第４図に示すような制御が可能
である。コンデンサ３６に正の容借一温度特性を持たせ
た場合は、低温になるにつれて、コンデンサ３６の容歇
仙が小さくなり、半導体スイッチング素子３１の点弧位
相０１が第４図の特性Ａｘの如く進むようになる。高温
になった場合はこの逆で、点弧位相θ１が遅れるように
なる。

従って、平導体スイッチング素子３１の点弧位相θ１の
温度特性を補償し、放電灯点灯回路に使用した場合には
、低温時にフィラメント予熱電流を充分に流して確実に
点灯させると共に、高温時には動作時間を短縮して速や
かに点灯させ得る半導体スイッチ回路を提供することが
できる。

また、コンデンサ３６として、半導体スイッチング素子
３１の温度特性と相補的関係の温度特性を有するものを
使用した場合には、第４図の曲線Ａ２で示す如く、点弧
位相θ工を温度変動に無関係な一定の値に設定し、半導
体スイッチング素子３１の動作電圧を、温度の影響を受
けない一定値にすることができる。なお、実際的な放電
灯点灯回路においては、コンデン３Ｂとして、高温時の
６酢が低温時の容部の２信置にとなる特性のものを使用
することが望ましい。

第５図は本発明に係る半導体スイッチ回路を備えた放電
灯点灯回路の電気回路接続図である。図において、第１
図と同一の参照符号は同一性ある構成部分を示している
。この実施例では、半導体スイッチング素子３１のゲー
トにダイアック等で成るトリ力素子３８を接続し、該ト
リガ素子３８によって寥導体スイッチング素子３１をト
リ力させる構成となっている。一般に、サイリスタで構
成されるＡｌｌ、導体スイッチング素子３１に比べて、
ダイアック等で構成できるトリガ素子３８の方が、温度
による動作電圧（トリガ電圧）の変動は小さい。しかし
ながら、この種のトリガ素子３８も負の温度係数を有す
るから、第１図で説明したように、低温での放電灯点灯
に不利である。

そこで、トリガ素子３８の一端と、半導体スイッチング
素子３１のカソードとの間に、正の容酸一温度特性を有
する誘電体素子３６を接続して、トリガ素子３８の持つ
負の温度特性を補償し、半導体スイッチング素子３１の
点弧位相θｌを、第４図の特性ＡＩ或いはＡ２の如く設
定するのである。

本発明の効果 以ト述へたように、本発明に係る半導体スイッチ回路は
、半導体スイッチング素子のゲート、カソード間に、あ
る温度特性を持つ一個または複数個の誘電体素子を接続
し、前記誘電体素子の温度特性を利用して、前記半導体
スイッチング素子の動作電圧の温度特性を任意に設定す
ることを特徴とするから、半導体スイッチング素子の点
弧位相の温度特性を補償し、放電灯点灯回路に使用した
場合には、低温時にフィラメント予熱電流を充分に流し
て確実に点灯させると共に、高温時には動作時間を短縮
して速やかに点灯させ得る半導体スイッチングを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯点灯回路の電気回路接続図、第２
図は第１図に示した従来の放電灯点灯回路の放電府内端
子間電圧波形図、第３図は非直線性誘電体素子の印加電
圧−蓄積電荷重のヒステリシス特性を示す図、第４図は
本発明に係る半導体スイッチ回路の点弧位相一温度特性
を従来のものと比較して示す図、第５図は本発明に係る
半導体スイッチングを備えた放電灯点灯回路の電気回路
接続図である。 ｌ・・・放電灯　２・・・誘導性安定器３・・・半導体
スイッチ回路 ４・・・非直線性誘電体素子 ３１・・・半導体スイッチング素子 ３６・・・誘電体素子 ３８−−Φトリガ素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　半導体スイッチング素子のゲート、カソード間
   に、ある温度特性を持つ一個または複数個の誘電体素子
   を接続し、前記誘電体素子の温度特性を利用して、前記
   半導体スイッチング素子の動作電圧の温度特性を任意に
   設定することを特徴とする半導体スイッチ回路。
2. （２）　前記半導体スイッチング素子のゲートにｉ・リ
   ガ素子を接続し、前記誘電体素子に蓄積された電荷を前
   記Ｉ・リガ素子を通して前記半導体スイッチング素子の
   ゲートに印加する半導体スイッチ回路であって、前記誘
   電体素子またはこれに並列に接続された別の誘電体素子
   の温度特性を利用して、前記半導体スイッチング素子の
   動作電圧の温度特性を任意に設定することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の半導体スイッチ回路。
3. （３）　＠記誘電体素子は正の温度特性を有することを
   特徴とする特許請求の範囲１１項または第２項に記載の
   半導体スイッチ回路。
4. （４）　前記誘電体素子は、前記半導体スイッチング素
   子の動作電圧を、温度の影響を受けない一定値にする温
   度特性を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の半導体スイッチ回路。
5. （５）　前記誘電体素子は、高温時の容部が低温時の吉
   事−の２倍以−にあることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の半導体スイッチ回路。