JPS62237698A - 放電ランプ用電子バラスト - 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】 本発明は螢光ランプ用電子バラストに関する。

電子バラストは、ランプに供給される電圧の周波数を主
給電線周波数（５０／６０１１ｚ）から極めて高い周波
数、例えば３０にＨｚへ変換するため螢光ランプと共に
現在使用されている。このようにすると、例えばランプ
をちらつかせることなく作動でき、電力消費量が低く、
効率が高（なる（主に力率の改善による）といったいく
つかの利点を有する。

いくつかの種類の電子バラスト、例えば欧州特許出願第
００７５１７６号に記載のバラストは、１次巻線が螢光
ランプにドライブ電流を供給するよう接続されているト
ランスの２次巻線によってベースがドライブされる２つ
のスイッチングトランジスタを使用する高周波発振器を
使用している。ランプへの電流の供給は、ランプと並列
に接続されたコンデンサが放電する間に行なわれる。

しかしながら２つのトランジスタを使用すると、スイッ
チング上の問題が生じる。特にスイッチング回路内でト
ランジスタを使用すると、一方のトランジスタがオンに
なるとすぐに他方のトランジスタがオフにならず、双方
のトランジスタが同時にオンになる時間が生じ、電圧波
形がひずむという問題がある。

英国特許第１４７１１５０号は、トランスの１次巻線を
ドライブするＬＣ発振回路によってＣ級動作するようバ
イアスをかけられた一つのトランジスタを使用するバラ
ストを記載している。トランスの２次巻線は、ランプへ
ＨＴ電圧を供給するのと、ランプの点弧フィラメントの
双方をヒートアップする電流を供給するのに使用される
。この場合、ランプが存在していなく、バラストが不注
意でオフにされたとすると、電流および電圧が供給され
続けるので安全の点から危険である。

本発明の特徴の一つによれば、電源に接続できる電源端
子と、電源入力端ををし、ランプを作動させるための高
周波交流電圧を発生するよう作動できるトランジスタ発
振回路と、放電ランプの点弧フィラメントの両端に接続
できる第１および第２ランプコネクタ端とから成り、電
源端子は第１ランプコネクタ端子に接続され、作動フィ
ラメントが第１ランプコネクタ端子と第２ランプコネク
タ端子との間に接続されたときバラストの作動が可能と
なるようトランジスタ発振回路の電源入力端は第２ラン
プコネクタ端子に接続される放電ランプ用電子バラスト
が提供される。

一実施態様では、電圧供給端子は交流電源とこの交流電
源からトランジスタ発振回路に直流電圧を供給するため
の整流手段から成る電源に接続され、第１ランプコネク
タ端子は、交流電源に接続され、第２ランプコネクタ端
子は整流手段を介してトランジスタ発振回路に接続され
る。

トランジスタ発振回路は、制御電極を有する一つのトラ
ンジスタと制御可能な通路とから構成でき、制？［極は
第１トランス巻線を介してドライブされるよう結合され
、制御可能な通路は高周波共振回路を介して前記電源端
子に接続され、高周波共振回路は第２トランス巻線と並
列に接続されたコンデンサから成り、第１および第２ト
ランス巻線はいずれも同じトランスの巻線である。

第１および第２巻線はトランスの１次巻線を形成でき、
このトランスの２次巻線はランプに１盲記高周波電圧を
供給するよう放電ランプの両端に接続するようになって
いる。更にランプの点弧フィラメントは、２次巻線の一
部の両端に接続できる。

トランジスタ発振回路トランジスタに調整自在にバイア
スをかけてランプを作動させるため供給される高周波交
流電圧の大きさを変えるためのバイアス手段を設けるこ
とができる。

本明細書で使用する高周波なる用語は、１Ｋｌｌｚより
高い、好ましくは１０Ｋｌｌｚより高い周波数を意味す
る。

トランジスタ発振回路のトランジスタはＡ級動作するよ
うバイアスをかけることが好ましい。

従って本発明の第２の特徴によれば、直流電圧からラン
プ作動用高周波交流電圧を発生するためのトランジスタ
発振回路を含み、ランプ作動用前記高周波交流電圧を供
給するようランプの外部端子の両端に接続できる第２巻
線を有する出力トランスが設けられ、このトランスは前
記トランジスタ発振回路のうちの共振回路をコンデンサ
と共に形成する１次巻線を有し、前記トランジスタ発振
回路は前記トランスのフィードバック巻線に結合された
制御電極を有する一つのトランジスタと、前記共振回路
に結合された制御通路と、Ａ級動作するようトランジス
タにバイアスをかけるためのバイアス回路から成る放電
ランプ用電子バラストが提供される。

かかる回路は次の特徴を有する。

（ｉ）入力波形と出力波形が実質的に１８０゜位相がず
れていること。（ｉｉ））ランジスタの出力とランプが
トランス結合されること。（ｉｉｉ　）カットオフされ
たフィードバック信号による入力信号がないとき、トラ
ンジスタはトランジスタを作動させるスタンバイ電流と
してアイドリング電流を使用すること。（ｉｖ））ラン
ジスタは増幅モードで作動し、休止コレクタすなわち制
御通路の電流が出力電流の振れの最大値と最小値の中間
となるよう通常バイアスがかけられることである。

かかる措造および特徴は、簡単になり、高周波歪／妨害
が少なくなり、経済的（部品が少な（消費電力も少ない
）であり、フィードハックによってより安定に作用する
よう出力に対する入力の制御を良好にできるという利点
を生じさせる。

Ａ級と対照的に通常使用されるＢ級および０級は次の特
徴を有する。

Ｂ級二人力と出力が同相であり、一つのトランジスタを
使用すると、このトランジスタより簡単にヒートアップ
し、ロスが大となる。

Ｃ級二半位相導通角となり、トランジスタのバイアス制
ｉｌｌがより困難となる。

本発明をより良好に理解し、かつ発明がどうように作動
するかを示すため添附図面を参照して例により説明する
。

第１図は主給電線電源例えば２４０Ｖおよび５０Ｈｚを
受けるための入力端りおよびＮを存するラインフィルタ
ーとバラストを示す。

バラストと共に使用すべき螢光ランプは参照番号ｌで示
され、第１および第２点弧フィラメント２．３を有する
。このランプは例えばフィリップス社のＴＬＤ５４．３
６Ｗランプにすることができる。

第１図中の破線Ｘ−Ｘの左側に示したラインフィルター
はバラストを作動させる主給電線周波数を通過させると
共に、主給電線に対して高周波成分が戻るのを防止する
よう作動し、作動ラインおよび中性ライン内にそれぞれ
設けら、れた２つのチョークＬ１およびし２と、作動ラ
インと中性ラインとの間に直列に接続された２つのコン
デンサＣ２、Ｃｊに並列に接続されたＣ１を含む容量性
回路とから成る。コンデンサＣ２およびＣ３の接合点は
アースされ、作動ライン内に０．５　Ａのフユーズが接
続されている。

各チョークは第３図に示されるようなＥ−１形状のコア
配列を有し、Ｅ断面の寸法は次の通りである。

ＩＩ　＝　３．２５　ｃｒｍ Ｌ　＝　４　　　ｃｎ＋ ａ＝１．２５ｃｍ Ｃ＝０．７５ｃｍ ｈ＝２．１ｃ！ｌｌ コアの厚さは１．３　ｃｒｍであり、巻線はコアの中心
突出部に５ＷＧ３２を１０００回巻かれたものであり、
双方のチョークは同じである。

このトランス回路では次の容量値が適当であることがわ
かった。

ｃ、＝０．０４７μＦ ｃ、＝０．０３３μＦ ｃ、＝０．００３３μＦ 上記ラインフィルターの利点は入力波形が５０１１ｚで
実質的に正弦波状になり、主給電線回路に加わる妨害が
できる限り小さくなることである。同様に第１図の巻′
ｆｌＩｃＬ　Ｓの両端に生じる出力波形もピークツーピ
ークで９００■の４２ＫＩＩｚの実質的に正弦波となる
。第７図および８図にこれら波形を示す。

次に第１図を参照して破線ｘ’−ｘの右側のバラストに
ついて説明する。作動入力端りと螢光ランプｌのフィラ
メント２の一端に取りはずし自在に接続される端子４の
間に抵抗器Ｒ２が接続される。フィラメント２の他端に
取りはずし自在に接続される第２端子５はダイオードブ
リッジＤ、〜Ｄ４状の整流手段の２つの極を介して中性
入力端りに接続されており、ブリフジの別の２つの極の
間には電解コンデンサＣ４が接続されている。別のフィ
ラメント３には取りはずし自在な端子４′および５′も
設けられている。これら端子４．５．４′および５′は
ランプｌに取りはずし自在に接続されるソケットまたは
プラグから形成される。

並列に接続された第２可変バイアス抵抗器およびコンデ
ンサＣＳと第２可変バイアス抵抗器Ｒ２がコンデンサＣ
４に対して並列となるよう直列接続されている。この回
路は、トランジスタＴＳをＡ級作動させるバイアスをか
けるよう作動する。

トランジスタＴＳは第１可変抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ
２、抵抗器Ｒ５の並列回路との接合点６に接続されたベ
ースＢおよびアース接続されたエミッタＥを有する。コ
レクターＣはＬＣ発振回路Ｏ８を介して電解コンデンサ
Ｃ１の極および第１可変抵抗器に接続され、ＬＣ発振器
Ｏ８のコイル部分Ｌ３はトランスＴＲ，の−次巻線の一
部によって構成され、容量性部分はコンデンサＣ６によ
って形成されている。トランスＴＲ，のフィードバック
巻線Ｌ４はトランジスタのベースＢと前記接合点６との
間に接続されている。トランスＴＲ。

の二次巻線は螢光ランプ３に負荷をかけるためのもので
あり、ランプの高電圧および第二ランプフィラメント・
３の電圧をそれぞれ発生するための２つの部分Ｌｓ、Ｌ
＋、を有する。第２図にトランス巻線の配列をより明瞭
に示す。フェライトスイッチングトランスが適当である
。トランスの巻線回数はコールドスタートを防止すると
共に、可聴ノイズを防止するため開始周波数が５　ＫＨ
ｚよりも十分裔くなるようし、の両端の開回路電圧を制
限するよう選択される。トランジスタＴＳのコし・フタ
ＣとエミッタＥとの間には、両者の間でのピークツーピ
ークの振れを制限するようダイオードクランプＤ、たと
えば直列接続されたフィリップス社のＢＹ５２７Ｘ２が
接続される。

この回路の作動は次の通りである。

入力端子りおよびＮに主給電線の電圧が印加されると、
この電圧はラインフィルターを通過し、ラインフィルタ
ーはライン妨害すなわちノイズを除去するよう電圧をろ
波する。この電圧は次にダイオードＤ　Ｉ−Ｄ　ａを使
って整流され、回路作動電圧まで電解コンデンサＣ４を
充電する。コンデンサＣ１が充分に充電されると抵抗Ｒ
２を介してトランジスタ′ＦＳのベースＢに流れるベー
ス電流はトランジスタをＯＮにする。このためコレクタ
電流はトランスＴＲの一次巻線の一部Ｌ３を流れる。こ
れにより２つの作用がある。

ｉ）トランスの一次巻線の一部り、内に出カドランス電
圧が誘導され、ランプ１にＨＴ電圧が与えられる。

１ｉ））ランスのベースドライブ部分Ｌ４内に逆電圧が
生じ、トランジスタをＯＦＦにする。

トランジスタＴＳがオフであると、このコンデンサが巻
線Ｌ３を通して更に電流を受けることを阻止する充電電
圧に達するまで１次巻線の発振器の巻線Ｌ３からの電流
によってコンデンサ６は充電される。次にコンデンサＣ
６は従来のＬＣ発振回路におけるように放電して巻線Ｌ
３、従って２次巻線Ｌ５に逆電流を流す。コンデンサＣ
６は、ベース電流を再びトランスのベースドライブ部分
Ｌ４にも流し、トランジスタをオンしてこのプロセスを
繰返す。従って、２次巻線には主配線の周波数よりも高
い周波数でランプをドライブするための電圧および電流
を誘導し、この周波数はＬＣ発振回路Ｏ８の発振周波数
に依存する。代表的には、ランプの作動周波数は３０Ｋ
ＩＩｚ以上にできる。

高周波を使用することの利点は、バラスト／ランプ回路
の電力消費量が低（なり、従ってランプ作動中の温度増
加も少なくなる。更に高周波の使用によりランプ使用中
のちらつき（フリッカ−）が実質的になくなる。第１図
の実施態様のテストで３７にｌｌｚで作動すると、電源
は３９．６　Ｗで、電流は１３７ｍＡで力率は９３．５
５％であった。

４７、６　Ｋ１１ｚでは対応する値は４７．８　Ｗ、２
１０ｍＡおよび９８．８％であった。

フィラメントを加熱するための電流およびランプ用ＨＴ
電圧は、同じトランス巻線からとられているので、低ス
タートアップで結合されたランプに高速電力供給される
。

第１図から明らかなように抵抗器Ｒ１およびランプコネ
クタ端子４、フィラメント２およびランプコネクタ端子
５によって入力端りからダイオードブリッジに電流が流
れる。従って、螢光ランプが切れたときの保護対策とし
てまたはランプが使用中に不作動となれば、フィラメン
ト２を通る電流路がないので、バラストは作動しない。

次に第４図を参照して、ランプ故障時に作動するカット
オフ装置について述べる。ここのカットオフ装置は、ラ
ンプの両端の過度の電圧を検出するよう設計されており
、ダイオードブリッジＤ１−０４とアースの間に直列に
接続された抵抗器Ｒ４，１２Ｖリレ一巻線６およびサイ
リスタ７から成る。サイリスタ７は、トランジスタＴＳ
のベースＢに順次接続された電解コンデンサＣ７および
ツェナーダイオード８から成る回路を介してトリガーが
かけられる。コンデンサＣ７がダイオード８のツェナー
電圧に充電されるとすぐにサイリスタ７のトリガーが引
かれる。リレー６の一方の接点端子はアースに接続され
ているが、他方の端子１０はトランジスタＴＳのベース
に接続されている。サイリスタ７のトリガーとアースの
間には抵抗器Ｒ５が接続され、ツェナーダイオード８の
カソードとアースの間にはダイオードＤ６が接続されて
いる。ランプが故障しているが、フィラメントがまだ作
動している場合、または点弧できる能力がない場合、コ
ンデンサＣ７はサイリスタを点弧するのに充分に充電さ
れる。

第５図にカットオフ装置の別の例を示す。バラストの他
の部品は、第１図を参照して示したものと同じである。

この例の装置は第４図を参照して説明した装置に類似す
るが、サイリスタフのトリガリングはトランスＴＲ２で
１テなわれ、このトランスＴＲ２は、トランスＴｌ’？
１の巻線の両端に接続された巻線Ｌ７とサイリスタをト
リガするのに使用される可変抵抗器Ｒ７と並列接続され
た別の巻線Ｌ８を有する。この回路は、第１図を参照し
て説明した回路よりも鋭敏であり、次のように作動する
。

スタートアップ中に不適正な負荷があると、点弧トラン
スＴＲ２の２次巻線Ｌ８にサイリスタ７のトリガーを引
くのに充分な電圧が誘導される。

トリガーが引かれると、サイリスタ７は導通し、リレー
６はオンされ、端子９はリレー６の端子１０に接触する
ので、バラストのトランジスタＴＳのベースＢはアース
に接続される。従って、トランジスタの作動が阻止され
る。サイリスタは両端の電圧がゼロに低下すると、導通
を停止−シ、端子９と１０との接続部を開ける。

５０Ｈｚの２４０Ｖの主給電線電圧に対しては、上記図
に示した部品の例として次の値が適当である。

Ｃ４：０．４７μＦ　　　　　　２４０ＶＡＣＣ５：０
．００３３μＦ　　　４００ＶＣ６：０，００３３μＦ
　　２０００ＶＤＣＣ７：２μＦ　　　　　　　　　２
５Ｖ１）Ｌ−Ｃ４：ダイオード　ｌＮ４００７Ｒ１：１
２０Ω　　２０〜４０ｗ土１０％Ｒ２：　　３９にΩ　
　　　　　２Ｗ Ｒ１３９０Ω Ｒ４：　　　２２　ＫΩ　　　　　　２ＷＲ５：　　　
３３０Ω　　　　　０．５　ＷＴＳ：　　　ＢＯ２０８
Ａ 従って、部品（すなわち抵抗器、コンデンサ、およびト
ランスの巻線の数）の値を変えることにより１１０Ｖ、
１００ｖ、２００Ｖおよび２２０Ｖの電源電圧を使用す
ることができる。

バイアス手段Ｒ２、Ｒ３を使用してトランジスタのバイ
アスを調節し、特性曲線上のトランジスタの作動点を変
えることにより、従ってコレクタの出力電圧を変えるこ
とによりディミング機能を実施することができる。代替
例として入力電流および電圧を変えるよう電源を直列に
外部ディマーを接続できる。

第６図は２つのランプ２０，２１を有する回路を示し、
ランプの各々は関連するトランジスタ発循回路を有する
。この回路はそれぞれのダイオードＤ７、Ｄ８およびフ
ユーズＦ２、Ｒ３によってバラストの整流手段Ｄｉ−Ｄ
４に接続される。第４図および第５図に示すように自動
カットオフ手段が含まれる。この手段は第６図では２３
で示される。

最後に第４図および第５図に示すカットオフ回路はリレ
ーを含むが、このリレーは電子スイッチング回路を使用
する全電子システムと交換できる。

そのようなシステムの一例を第９図に示す。発振器トラ
ンジスタＴＳのエミッタは常時導通のトランジスタ’ｒ
’ｓ１を介してブリッジＤｉ−Ｄ４へ結合されている。

かくして、Ｒ６とＲ７とはトランジスタＴＳＩを導通さ
せるよう常時バイアスしている。もし発振器が故障ラン
プで作動し始めるとき、又はランプがないとき、変圧器
ＴＲＩの逆起電力は巻！Ｉ、％Ｌ７によりダイオードＤ
７へ送られ、整流してから抵抗Ｒ８とコンデンサＣ８と
へ送られる。コンデンサＣ８はこの逆起電力の存在中、
そしてその値が大きく、そして充分な時間その大きさで
あるとすると、トランジスタＴＲ２はオンとなり、Ｒ５
の電圧降下でサイリスタ７をトリガーする。Ｒ６を流れ
る電流はバイパスしてサイリスタ７を通り、トランジス
タＴＲＩはオフし、そして発振器を停止する。

ランプが良好な状態にあると、ランプは点灯し、そして
変圧器ＴＲＩに、従って巻！Ｌ７に電圧降下を生じさせ
る。Ｒ７の電圧は低過ぎてカットオフ回路を作動しない
。ダイオードＤ８はトランジスタＴＳＩをオフするとき
の電流を吸収する。この場合、ブリッジからランプのフ
ィラメントへの結合は、力７トオフ回路がランプの不存
在を検出するので外される。

適当な素子としては次のものがある。

Ｒ７１２巻回（３７番線５ＷＧ） Ｒ５１５０Ω Ｒ６４７Ｋ Ｒ７４７Ｋ Ｒ８３００Ｋ Ｒ９２７０Ω Ｃ８０，０５μＦ

【図面の簡単な説明】

第１図はラインフィルタを有する螢光ランプ用高周波バ
ラストの回路図、第２図はバラスト用トランス巻線の一
例を示す図、第３図はラインフィルタ用トランスの一例
を示す図、第４図は高周波カットオフ装置の一例を示す
図、第５図は高周波カットオフ装置の別の例を含む第１
図のバラストを示し、第６図は２つの放電ランプを有す
る装置を示し、第７図および第８図はラインフィルタの
入力波形および出力波形をそれぞれ示す。第９図はカッ
トオフ装置の別の実施例を示す。 ■・・・螢光ランプ ２．３・・・フィラメント、 ４、　４’、　　５．　５’・・・端子、ＴＲＩ・・・
トランス、 ＴＳ・・・トランジスタ、 Ｄｉ−Ｄ４　・　・　・ダイオード、 Ｏ８・・・発振器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電ランプを作動するための高周波交流電圧を発
   生するトランジスタを有するトランジスタ発振回路と、 放電ランプの故障又は不存在に応答してトランジスタ発
   振回路を不能化するランプ応答手段と、 を備えることを特徴とする放電ランプ用電子バラスト。
2. （２）前記のランプ応答手段がランプのフィラメントに
   またがって接続するための端子を備え、この端子はフィ
   ラメントが存在しないとき前記のトランジスタ発振回路
   を不能化するよう接続されている特許請求の範囲第１項
   記載の電子バラスト。
3. （３）トランジスタ発振回路はスイッチング手段を備え
   、そして電子バラストは高周波電圧が所与の値を越える
   と、これに応答してスイッチング手段をトランジスタ発
   振回路を不能化する方向に作動させる手段を備えている
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の電子バラスト
   。
4. （４）スイッチング手段が半導体スイッチング手段であ
   る特許請求の範囲第３項記載の電子バラスト。
5. （５）過大な高周波電圧に応答してスイッチング手段を
   作動するサイリスタを備える特許請求の範囲第３又は４
   項記載の電子バラスト。