JPS5824918B2 - discharge lamp lighting device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放電灯点灯装置の改良に関し、とくに電源電
圧に近いランプ電圧を有する放電灯の直接点灯をも可能
ならしめ得るように改良された放電灯点灯装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement of a discharge lamp lighting device, and more particularly to a discharge lamp lighting device improved to enable direct lighting of a discharge lamp having a lamp voltage close to the power supply voltage. It is.

近年、比較的低電圧の交流電源によっても放電灯を直接
点灯させることのできる放電灯点灯方式（組手サイクル
点灯方式）が種々提案されている。In recent years, various discharge lamp lighting methods (kumite cycle lighting methods) have been proposed that allow a discharge lamp to be directly lit even with a relatively low-voltage AC power source.

まず、との組手サイクル点灯方式の一例として、特開昭
５１−２５３８２号公報に提案されている方式について
、 第１図に示した基本的回路構成図を用いて簡単に説明す
る。First, as an example of the kumite cycle lighting method, the method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 51-25382 will be briefly explained using the basic circuit diagram shown in FIG.

すなわち、この方式は、電源１とインダクタンスからな
る安定器２と放電灯３とを直列に接続し、かつ上記放電
灯と並列にスイッチ回路４を接続（接続端子なＡ、Ｂで
示す）してなる基本的回路構成において、電源電圧の半
サイクルごとの適当な一定期間スイッチ回路４を短絡し
て安定器２のインダクタンスに電磁エネルギーを蓄積し
、その後スイッチ回路４を開放して前記蓄積エネルギー
を電源電圧に重畳して放電灯３に印加し、これを点灯さ
せる方式である。That is, in this system, a power source 1, a ballast 2 made of an inductance, and a discharge lamp 3 are connected in series, and a switch circuit 4 is connected in parallel with the discharge lamp (represented by connection terminals A and B). In the basic circuit configuration, electromagnetic energy is stored in the inductance of the ballast 2 by short-circuiting the switch circuit 4 for a certain period of time every half cycle of the power supply voltage, and then the switch circuit 4 is opened and the stored energy is transferred to the power supply. This is a method in which the voltage is superimposed on the voltage and applied to the discharge lamp 3 to turn it on.

上記の点灯方式によれば、これまで一般の低電圧電源（
例えばＡＣ１００Ｖの商用電源）では点灯が不可能であ
った放電灯（例えばランプ電圧１０５ｖの４０Ｗ螢光灯
）をも直接定格点灯させることができ、しかも点灯装置
全体を小型化できるという特長を有している。According to the above lighting method, conventional low voltage power supplies (
For example, it is possible to directly light a discharge lamp (for example, a 40W fluorescent lamp with a lamp voltage of 105V) that cannot be lit using an AC 100V commercial power supply, and the lighting device as a whole can be miniaturized. ing.

しかしながら、従来提案されているスイッチ回路４はい
ずれも動作信号を電源電圧のみから得るいわゆる”電源
同期型”であり、そのためにスイッチがオンになる位相
は通常電源電圧が零になる時点である。However, all of the conventionally proposed switch circuits 4 are of the so-called "power supply synchronous type" in which the operating signal is obtained only from the power supply voltage, and therefore the phase in which the switch is turned on is usually the point at which the power supply voltage becomes zero.

ところで、安定器２としてインダク。タンスを用いる限
り、電源電圧が零になる位相では放電灯３はまだ放電中
（言い替えるとインダクタンス中の電流は零になってい
ない）であり、この時点以降放電灯の両端間を短絡する
ことは、インダクタンスに光電されたエネルギーが有効
に放電灯に加わらないことになり、このため回路効率が
低下してしまう。By the way, the ballast 2 is an inductor. As long as an inductance is used, the discharge lamp 3 is still discharging in the phase where the power supply voltage becomes zero (in other words, the current in the inductance has not reached zero), and from this point on, it is impossible to short-circuit between both ends of the discharge lamp. , the energy photoelectrically transferred to the inductance is not effectively applied to the discharge lamp, resulting in a decrease in circuit efficiency.

また、電源電圧の変動、周囲温度の変化、電源周波数の
変更等によってランプ出力電力が変化する。Further, the lamp output power changes due to fluctuations in power supply voltage, changes in ambient temperature, changes in power supply frequency, and the like.

さらに、スイッチ回路での電力損もかなり生じている。Furthermore, considerable power loss occurs in the switch circuit.

したがって、本発明の目的は、上述した従来装置におけ
る問題点を解消し得る新規かつ独自のスイッチ回路構成
を有する放電灯点灯装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device having a new and unique switch circuit configuration capable of solving the problems of the conventional device described above.

上記の目的を達成するために、本発明においては、交流
電源と、インダクタンスからなる安定器と、放電灯との
直列閉回路を構成し、かつ上記放電灯と並列にスイッチ
回路を接続してなる基本的回路構成において、上記スイ
ッチ回路が放電灯の両端間に印加される電圧が実質上塔
となった時点でスイッチオンし、ついで該スイッチ回路
に流れ。In order to achieve the above object, the present invention configures a series closed circuit of an AC power source, a ballast made of an inductance, and a discharge lamp, and connects a switch circuit in parallel with the discharge lamp. In the basic circuit configuration, the switch circuit is switched on when the voltage applied across the discharge lamp has substantially reached a peak, and then the voltage flows through the switch circuit.

る電流が所定値に達した時点でスイッチオフするごとく
構成されていることを特徴としている。The device is characterized in that it is configured to be switched off when the current flowing through it reaches a predetermined value.

すなわち、本発明におけるスイッチ回路は、具体的には
、放電灯の両端間に接続された全波整流器と、該全波整
流器の出力端間に接続された電流遮断能シカのある片方
向性の制御極付半導体スイッチング素子と、該スイッチ
ング素子が上記放電灯の両端間に加わる電圧が実質上塔
となった時点でスイッチオンし、ついで該スイッチング
素子の通電電流が所定値に達した時点でスイッチオフす
るように該スイッチング素子のスイッチング動作を制御
する回路手段とを具備してなる。That is, the switch circuit in the present invention specifically includes a full-wave rectifier connected between both ends of a discharge lamp, and a unidirectional switch circuit having a current interrupting ability connected between the output ends of the full-wave rectifier. A semiconductor switching element with a control pole is turned on when the voltage applied between both ends of the discharge lamp becomes substantially a peak, and then the switch is turned on when the current flowing through the switching element reaches a predetermined value. and circuit means for controlling the switching operation of the switching element so as to turn it off.

このように、スイッチ回路のスイッチング動作を放電灯
の両端間に加わる電圧に同期して制御する、いわゆる「
放電電圧同期型」のスイッチ回路構成とするときには、
放電灯の両端間が短絡されるのは放電終了時、すなわち
インダクタンス中の電流が零になった時点であるから、
点灯回路中の蓄積エネルギーが有効に活用され、回路効
率が向上する。In this way, the switching operation of the switch circuit is controlled in synchronization with the voltage applied across the discharge lamp.
When configuring a switch circuit configuration of “discharge voltage synchronization type”,
The two ends of the discharge lamp are short-circuited at the end of discharge, that is, when the current in the inductance becomes zero.
Energy stored in the lighting circuit is effectively utilized, improving circuit efficiency.

また、スイッチ回路は常に一定の通電電流値に達した時
にオフするように構成されているので、従来問題と１１
っていた各種パラメータの変化に対してもランプ出力電
力は一定に保たれる。In addition, since the switch circuit is always configured to turn off when a certain current value is reached, the conventional problem and 11
The lamp output power remains constant even when various parameters change.

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.

第２図乃至第４図はいずれも本発明の放電灯点灯装置に
使用するスイッチ回路部の構成を示すもので、第２図は
基本的回路構成を、第３図及び第４図は予熱電極付放電
灯に適用できるよう電極予熱回路を付加した回路構成を
示している。Figures 2 to 4 all show the configuration of the switch circuit used in the discharge lamp lighting device of the present invention, with Figure 2 showing the basic circuit configuration and Figures 3 and 4 showing the preheating electrode. It shows a circuit configuration with an electrode preheating circuit added so that it can be applied to an attached discharge lamp.

各図において、同一符号は同一または均等部分を示すも
のとする。In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

いずれのスイッチ回路構成例においても、上述した電流
遮断能力のある片方向性の制御極付半導体スイッチング
素子としては、ゲートターンオフ（ＧＴＯ）特性を有す
る片方向性サイリスタ５が用いられている。In any of the switch circuit configuration examples, a unidirectional thyristor 5 having gate turn-off (GTO) characteristics is used as the above-mentioned unidirectional semiconductor switching element with a control pole capable of interrupting current.

先ず、第２図に示した基本的なスイッチ回路構成とその
動作について説明する。First, the basic switch circuit configuration and its operation shown in FIG. 2 will be explained.

片方向性サイリスタ５を用いてこれを交流スイッチとし
て動作させるために、全波整流器６が用いられる。A full-wave rectifier 6 is used to operate the unidirectional thyristor 5 as an AC switch.

サイリスタ５は前述したようにＧＴＯ特性を有するもの
で、そのカソード端には抵抗７、ダイオード８、コンデ
ンサ９の直並列回路が接続され、ゲート端には、通常の
（ＧＴＯ特性を有しない）サイリスタ１０か接続される
。As mentioned above, the thyristor 5 has GTO characteristics, and a series-parallel circuit of a resistor 7, a diode 8, and a capacitor 9 is connected to its cathode end, and a normal thyristor (not having GTO characteristics) is connected to its gate end. 10 are connected.

抵抗１１，１２，１３はサイリスタ１０の点弧制御回路
を構成し、抵抗１４はサイリスタ５の点弧制御回路を構
成する。Resistors 11, 12, and 13 constitute a firing control circuit for thyristor 10, and resistor 14 constitutes a firing control circuit for thyristor 5.

いまサイリスタ５が非導通でサイリスタ１０が導通して
いれば、抵抗１４に電流が流れていてもサイリスタ５は
点弧しない。If the thyristor 5 is currently non-conductive and the thyristor 10 is conductive, the thyristor 5 will not fire even if current flows through the resistor 14.

サイリスタ１０の導通は抵抗１１の電流で保持される。The conduction of the thyristor 10 is maintained by the current flowing through the resistor 11.

放電灯電流が流れなくなって放電灯の両端間電圧ひいて
はスイッチ回路部の接続端子Ａ、Ｂ間に加わる電圧が零
になると、抵抗１１の電流が零になってサイリスタ１０
が非導通となる。When the discharge lamp current stops flowing and the voltage across the discharge lamp and the voltage applied between the connection terminals A and B of the switch circuit section become zero, the current in the resistor 11 becomes zero and the thyristor 10
becomes non-conductive.

次に端子Ａ、Ｂ間に電圧が加わると、サイリスタ５のゲ
ート・カソード間は開放（サイリスタ１０が非導通のま
ま）になっているのでただちにサイリスタ５が点弧する
。Next, when a voltage is applied between terminals A and B, thyristor 5 immediately fires because the gate and cathode of thyristor 5 are open (thyristor 10 remains non-conductive).

つまり、サイリスタ５は実質的に放電灯の両端間電圧が
零の時点でオン動作することになる。In other words, the thyristor 5 turns on when the voltage across the discharge lamp is substantially zero.

これによって端子Ａ、Ｂ間の電圧は十分小さくなるため
、サイリスタ１０はまだ点弧しない。As a result, the voltage between terminals A and B becomes sufficiently small, so that thyristor 10 does not fire yet.

サイリスタ５の点弧により端子Ａ、Ｂ間に電流が流れ、
スイッチ回路４がオン状態となる。When thyristor 5 fires, a current flows between terminals A and B.
The switch circuit 4 is turned on.

この後は、サイリスタ５に流れる電流によって、抵抗７
０両端に電−圧が生じ、これが一定の大きさになると、
つまり、サイリスタ５に流れる電流か一定値に達すると
、抵抗１２に流れる電流によってサイリスタ１０が点弧
する。After this, the current flowing through the thyristor 5 causes the resistance 7 to
When a voltage is generated across 0 and reaches a certain level,
That is, when the current flowing through the thyristor 5 reaches a certain value, the current flowing through the resistor 12 causes the thyristor 10 to fire.

このとき、コンデンサ９の電荷は急には放電しないため
、サイリスタ５のカソード電位はゲート電位より高くな
り、サイリスタ５のゲートターンオフ特性によりサイリ
スタ５は急速に非導通となり、端子Ａ、Ｂ間の電流は急
速遮断される。At this time, since the charge in the capacitor 9 is not suddenly discharged, the cathode potential of the thyristor 5 becomes higher than the gate potential, and due to the gate turn-off characteristic of the thyristor 5, the thyristor 5 quickly becomes non-conductive, and the current between terminals A and B is rapidly shut off.

つまり、スイッチ回路４がオフ状態となる。これによっ
て第１図に示した安定器２（インダクタンス）に生じる
起電力（キック電圧）により放電灯３が点灯する。In other words, the switch circuit 4 is turned off. As a result, the discharge lamp 3 is lit by the electromotive force (kick voltage) generated in the ballast 2 (inductance) shown in FIG.

その後は、端子Ａ、 Ｂ間に放電灯電圧が発生するため
抵抗１１に電流が流れ、抵抗１２の電流に代ってサイリ
スタ１０の導通を維持する。Thereafter, since a discharge lamp voltage is generated between terminals A and B, a current flows through resistor 11, replacing the current through resistor 12 to maintain conduction of thyristor 10.

このため、サイリスタ５は、放電灯電圧が再び零になる
までは導通しない。Therefore, the thyristor 5 does not conduct until the discharge lamp voltage becomes zero again.

以上の動作が放電灯電圧の各半サイクル毎に繰返され、
スイッチ回路部は、常に放電灯電圧が零になってからス
イッチオンし、スイッチ通電電流が所定の値に達した時
にスイッチオンの動作（つまり、放電電圧同期型の動作
）を行うので、所期の目的が達成Δれる。The above operation is repeated for each half cycle of the discharge lamp voltage,
The switch circuit section always switches on after the discharge lamp voltage becomes zero, and performs the switch-on operation (in other words, discharge voltage synchronized operation) when the switch current reaches a predetermined value. The objective will be achieved.

第３図は第２図の基本回路構成に電極予熱回路を加えた
場合の実施例である。FIG. 3 shows an embodiment in which an electrode preheating circuit is added to the basic circuit configuration of FIG. 2.

サイリスタ１５はサイリスタ５に並列に接続され、抵抗
１６．１７コンデンサ１８はその点弧回路を形成する。Thyristor 15 is connected in parallel with thyristor 5, and resistor 16, 17 and capacitor 18 form its ignition circuit.

第２図の回路では、放電灯の点灯、不点灯に関係なく端
子Ａ、Ｂ間を流れる流派は同じで、予熱始動形放電灯の
場合、電極予熱電流が不足する。In the circuit shown in FIG. 2, the current flowing between terminals A and B is the same regardless of whether the discharge lamp is lit or not, and in the case of a preheating start type discharge lamp, the electrode preheating current is insufficient.

サイリスタ５が非導通になった時の安定器２（インダク
タンス）に発生するサージ電圧の太きさは、放電灯が点
灯している時には放電灯で吸収されるため放電灯が点灯
するかどうかで大巾に異なる。The magnitude of the surge voltage generated in the ballast 2 (inductance) when the thyristor 5 becomes non-conductive is absorbed by the discharge lamp when it is lit, so it depends on whether the discharge lamp is lit or not. Very different.

このサージ電圧を抵抗１６．１７コンデンサ１８で積分
してサイリスタ１５のトリガ電流（点弧電流）とすれば
、ランプ不点灯時にはサイリスタ１５がサイリスタ５に
引き続き（サイリスタ５のターンオフ後）点弧し、十分
な電極予熱電流が得られる。If this surge voltage is integrated by the resistor 16.17 capacitor 18 and used as the trigger current (ignition current) of the thyristor 15, when the lamp is not lit, the thyristor 15 will be fired following the thyristor 5 (after the thyristor 5 is turned off). Sufficient electrode preheating current can be obtained.

第４図は第３図の回路構成を一部変更した実施例を示す
ものである。FIG. 4 shows an embodiment in which the circuit configuration of FIG. 3 is partially modified.

第３図でサイリスタ１５の最大印加電圧はサージ電圧ま
でになる。In FIG. 3, the maximum applied voltage to the thyristor 15 is up to the surge voltage.

第４図はサイリスタ１５を抵抗Ｔ、ダイオード８の直列
回路と並列に接続している。In FIG. 4, a thyristor 15 is connected in parallel with a series circuit of a resistor T and a diode 8.

これによってサイリスタ１５の耐電圧を十分小さなもの
にできる。This allows the withstand voltage of the thyristor 15 to be made sufficiently small.

しかしサイリスタ１５が点弧する位相はサイリスタ５が
非導通の時であるため端子Ａ、Ｂ間はそのままでハ短絡
しない。However, since the phase in which the thyristor 15 fires is when the thyristor 5 is non-conducting, the terminals A and B remain as they are and are not short-circuited.

コンデンサ１９はサイリスタ１５が点弧するとサイリス
タ５をも同時に再点弧させるだめのものである。The capacitor 19 is used to simultaneously re-ignite the thyristor 5 when the thyristor 15 is activated.

つまり、サイリスタ１５が非導通でサイリスタ５が導通
の時に、コンデンサ１９にも充電される。That is, when thyristor 15 is non-conducting and thyristor 5 is conducting, capacitor 19 is also charged.

サイリスタ１０が点弧→サイリスタ５が非導通→サイリ
スタ１５が点弧となると、コンデンサ１９の光電電圧は
サイリスタ１５を通してサイリスタ１０のゲート・カソ
ード間に逆電圧を与えサイリスタ１０を急速に非導通に
し、これによってサイリスタ５が再点弧する。When the thyristor 10 is turned on, the thyristor 5 is turned off, and the thyristor 15 is turned on, the photoelectric voltage of the capacitor 19 applies a reverse voltage between the gate and cathode of the thyristor 10 through the thyristor 15, rapidly rendering the thyristor 10 non-conducting. This causes the thyristor 5 to fire again.

この間コンデンサ１８によってサイリスタ１５は導通を
維持しているため、端子Ａ、Ｂ間は短絡され、十分な予
熱が得られる６ 以上説明したように、本発明のスイッチ回路を放電灯点
灯装置に用いれば、従来の問題点が全て解消できる。During this time, the thyristor 15 maintains conduction by the capacitor 18, so terminals A and B are short-circuited, and sufficient preheating is obtained.6 As explained above, if the switch circuit of the present invention is used in a discharge lamp lighting device, , all the conventional problems can be solved.

また、回路構成に片方向性のスイッチング素子としてサ
イリスタを用いているため、トリガ電流を流すのみで、
自己導通しているので電力損が少なく、実用面からみる
と消費電力の節減になるという副次的効果もある。In addition, since the circuit configuration uses a thyristor as a unidirectional switching element, only the trigger current flows.
Since it is self-conducting, there is little power loss, and from a practical standpoint, it also has the secondary effect of reducing power consumption.

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

第１図は本発明による放電灯点灯装置の基本的回路構成
並びに動作原理説明図、第２図乃至第４図は本発明の実
施例を示す要部回路構成図である。 １・・・電源、２・・・安定器（インダクタンス）、３
・・・放電灯、４・・・スイッチ回路、５・・・ゲート
ターンオフ特性を有する片方向性サイリスタ、６・・・
全波整流器、７，１１，１２，１３，１４・・・抵抗、
８・・・ダイオード、９・・・コンデンサ、１０・・・
サイリスタ、Ａ、Ｂ・・・スイッチの接続端子。FIG. 1 is a diagram illustrating the basic circuit configuration and operating principle of a discharge lamp lighting device according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 are circuit configuration diagrams of main parts showing embodiments of the present invention. 1... Power supply, 2... Ballast (inductance), 3
...Discharge lamp, 4...Switch circuit, 5...Unidirectional thyristor having gate turn-off characteristics, 6...
Full wave rectifier, 7, 11, 12, 13, 14...resistance,
8...Diode, 9...Capacitor, 10...
Thyristor, A, B... Connection terminals for the switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 交流電源と、インダクタンスからなる安定器と、放
電灯との直列閉回路を構成し、かつ上記放電灯と並列に
スイッチ回路を接続してなる放電灯点灯装置において、
上記スイッチ回路が、上記放電灯の両端間に接続した全
波整流器と、該全波整流器の出力端間に接続された制御
極に逆トリガー信号を加えることによって通電電流を遮
断可能な片方向性のスイッチング素子と、該スイッチン
グ素子が上記放電灯の両端間に加わる電圧が実質上塔に
なった時点でスイッチオンし、ついで該スイッチング素
子の通電電流が所定値に達した時点でスイッチオフする
ように該スイッチング素子のスイッチング動作を制御す
る回路手段とを具備してなることを特徴とする放電灯点
灯装置。 ２ 上記のスイッチング素子がゲートターンオフ特性を
有するサイリスタであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の放電灯点灯装置。[Scope of Claims] 1. A discharge lamp lighting device comprising a series closed circuit of an AC power supply, a ballast made of an inductance, and a discharge lamp, and a switch circuit connected in parallel with the discharge lamp,
The switch circuit is unidirectional, capable of interrupting the energizing current by applying a reverse trigger signal to a full-wave rectifier connected between both ends of the discharge lamp and a control pole connected between the output ends of the full-wave rectifier. a switching element, and the switching element is configured to switch on when the voltage applied between both ends of the discharge lamp substantially reaches a peak, and then switch off when the current flowing through the switching element reaches a predetermined value. 1. A discharge lamp lighting device comprising: and circuit means for controlling the switching operation of the switching element. 2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the switching element is a thyristor having gate turn-off characteristics.