JPH0336077Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、主として、蛍光灯等の放電灯を点灯
させる放電灯点灯回路に関する。

＜従来の技術＞ 半導体スイツチ回路を用いた放電灯点灯回路の
一つに、非直線性誘電体素子とサイリスタとを組
合せた半導体スイツチ回路方式に係るものがあ
る。第４図はその従来例を示し、１は蛍光灯等の
放電灯、２は誘導性安定器、３は雑音防止コンデ
ンサ、４は半導体スイツチ回路、Ｕ、Ｖは交流電
源入力端子、ａ及びｂは半導体スイツチ回路４の
交流入力端子である。

放電灯１は、放電電極を兼ねる一対の予熱フイ
ラメント１０１，１０２を有していて、予熱フイ
ラメント１０１，１０２が交流電源入力端子Ｕ、
Ｖに導かれる交流ラインイ，ロに直列に入るよう
に、交流ラインイ，ロに接続されている。誘導性
安定器２は、予熱フイラメント１０１，１０２と
直列に接続されている。

半導体スイツチ回路４は、ダイオード回路と、
サイリスタSCRと、ゲート回路と、非直線性誘
電体素子NLとを含んでいる。

ダイオード回路は、予熱フイラメント１０１，
１０２の後段において、交流ラインイ，ロに対し
て全波整流回路を構成するように接続されたダイ
オード回路D₁、D₂、D₄、D₅及びD₆を含んでい
る。

サイリスタSCRは、アノード及びカソードを、
ダイオード回路の整流出力側に接続してある。交
流電源入力端子Ｕ側が正極性となつたとき、ダイ
オードD₁、D₅、D₆を通して交流ラインイ，ロに
接続され、交流電源入力端子Ｕ側が負極性になつ
たとき、ダイオードD₂、D₄を通して交流ライン
イ，ロに接続される。サイリスタSCRのカソー
ドとアノードとの間には抵抗R₄が接続されてい
る。

サイリスタSCRのゲート回路は、交流ライン
イに対してダイオードD₃及び抵抗R₁の直列回路
を接続すると共に、抵抗R₁の一端とサイリスタ
SCRのカソードとの間にコンデンサC₁と抵抗R₂
との並列回路を接続し、抵抗R₁の一端を抵抗R₇
及び二端子型の半導体スイツチSBSの並列回路と
コンデンサC₂との直列回路を通してサイリスタ
SCRのゲートに接続し、ゲートとカソードとの
間に抵抗R₃を接続した回路構成となつている。

非直線性誘電体素子NLはその一端を交流ライ
ンロに接続すると共に、他端側を、抵抗R₆及び
抵抗R₅とツエナーダイオードZDとの直列回路に
対してダイオードD₄を並列に接続した回路を通
してサイリスタSCRのアノードに接続してある。
また、非直線性誘電体素子NLの他端と交流ライ
ンイとの間にはコンデンサC₃を接続してある。

上記の構成において、交流電源入力端子Ｕ−Ｖ
間に印加される交流電圧Euvが、端子Ｕ側を正と
する正サイクルには、ダイオードD₁、D₃、D₅及
びD₆がオン、ダイオードD₂、D₄がオフとなり、
第５図に示すような等価回路となる。この等価回
路図において、交流入力端子ａ−ｂ間に印加され
る電圧をV₀、コンデンサC₁の両端電圧をVc₁、コ
ンデンサC₂の両端電圧をVc₂、半導体スイツチ
SBSのブレークオーバ電圧をVb、抵抗R₂とコン
デンサC₁の並列合成インピーダンスをZrcとする
と、サイリスタSCRを導通させるための条件は
次のようになる。

Vc₁＞Vb＋Vc₂ ……(1) V₀＞｛（R₁＋Zrc）／Zrc｝（Vb＋Vc₂）……(2) 半導体スイツチSBSが導通するまでは、コンデ
ンサC₂の両端電圧Vc₂は略零であり、交流入力端
子ａ−ｂ間に印加される電圧V₀を、抵抗R₂及び
コンデンサC₁の合成並列インピーダンスZrcと、
抵抗R₁とで分圧したコンデンサC₁の両端電圧Vc₁
が、半導体スイツチSBSのブレークオーバ電圧
Vbを越えると、半導体スイツチSBSが導通状態
となる。そして、半導体スイツチSBS、コンデン
サC₂及び抵抗R₃の経路で郊ゲート電流が流れて、
サイリスタSCRが導通する。

半導体スイツチSBSの導通によりコンデンサ
C₂に電荷が蓄積されてゆき、その両端電圧Vc₂が
次第に高くなつてゆく。このことを、上記式(2)で
考えると、サイリスタSCRを駆動するに当つて、
交流入力端子ａ、ｂに印加する電圧V₀を次第に
大きくする必要があることを意味する。

上述のようにして、サイリスタSCRが導通す
ると、放電灯１のフイラメント１０１→サイリス
タSCR→フイラメント１０２のループで予熱電
流isが流れ、放電灯１のフイラメント１０１，１
０２が予熱される。この予熱電流isは誘導性安定
器２のイングクタンスにより、電源電圧Euvに対
して約90゜（電気角）の位相遅れを生じる。

次に、交流電源入力端子Ｕを負とすると負サイ
クルでは、ダイオードD₁、D₃、D₅及びD₆がオフ
になり、ダイオードD₂及びD₄がオンになるので、
第６図に示すような等価回路が得られる。ここ
で、予熱電流isは電源電圧Euvに対して約90゜の位
相遅れを生じるので、予熱電流isがサイリスタ
SCRの保持電流以下となる位相では、電源電圧
Euvは既に負サイクルに入つており、負のピーク
値にある。このため、予熱電流isが保持電流以下
になつたためにオフしようとしていたサイリスタ
SCRが、直接印加される負サイクルのピーク電
圧により再び導通状態になり、サイリスタSCR
及び抵抗R₆を通して非直線性誘電体素子NLに電
圧が印加される。非直線性誘電体素子NLは、印
加電圧Ｖと蓄積電荷Ｑとの関係が第７図に示すよ
うな可飽和特性を有し、飽和電圧Esに達するま
では充電電流を流すが、飽和電圧Es以上になる
と殆ど充電電流を流さない。このため、急激な電
流の変化を生じ、電流の時間的な変化（−di／
dt）と誘導性安定器２のインダクタンスＬとに依
存したパルス電圧が発生し、このパルス電圧が放
電灯１の両端に印加される。そして、フイラメン
ト１０１，１０２が充分に予熱されていれば、放
電灯１が前記パルス電圧によつて点灯する。

＜考案が解決しようとする課題＞ ところが、この従来の放電灯点灯回路は、第６
図の等価回路から明らかなように、負サイクルで
はサイリスタSCRのゲート回路に対して交流ラ
インイまたはロから電力を供給する回路が形成さ
れていない。即ち、負サイクル時にはサイリスタ
SCRのゲートを駆動する回路が存在しないので
ある。これは、従来の放電灯点灯回路が、ター
ン．オフ．タイムの長いサイリスタSCRを使用
し、正サイクルでのゲート駆動により生じた導通
状態を、オフさせることなく、負サイクルまで保
持する回路方式を採用しているためである。この
ため、従来の放電灯点灯回路では、ターン．オ
フ．タイムの長い特殊なサイリスタSCRを使用
しなければならず、コスト高になるないと言う問
題点があつた。

しかも、近年、サイリスタの製造方法がグラベ
ーシヨン型からプレーナ型へ変化し、スイツチン
グ速度が速くなつてきており、ターン．オフ．タ
イムの長い特殊なサイリスタの入手が困難になつ
ており、回路の実現が困難になつている。

そこで、本考案の課題は、上述した従来の問題
点を解決し、スイツチング速度の速いサイリスタ
を使用して回路を組んだ場合でも、正及び負のサ
イクルでサイリスタを駆動して予熱電流を流すと
共にパルス電圧を発生させて放電灯を点灯でき、
回路実現が容易で、コストを安価な放電灯点灯回
路を提供することである。

＜課題を解決するための手段＞ 上述した課題解決のため、本考案は、交流電源
入力端子と、放電灯と、誘導性安定器と、半導体
スイツチ回路とを含む放電灯回路であつて、 前記放電灯は、放電電極を兼ねる一対の予熱フ
イラメントを有していて、前記予熱フイラメント
が前記交流電源入力端子に導かれる交流ラインに
直列に入るように、前記交流ラインに接続されて
おり、 前記誘導性安定器は、前記予熱フイラメントと
直列に接続されており、 前記半導体スイツチ回路は、ダイオード回路
と、サイリスタと、ゲート回路と、非直線性誘電
体素子とを含み、 前記ダイオード回路は、前記予熱フイラメント
の後段において前記交流ラインに対して全波整流
回路を構成するように接続された少なくとも４つ
のダイオードを含み、 前記サイリスタは、交流入力電圧の正及び負の
両サイクルにおいて導通し得るように、アノード
及びカソードが前記ダイオード回路の整流出力側
に接続されており、 前記非直線性誘電体素子は、前記サイリスタの
正または負の何れか一方のサイクルの導通時に、
前記サイリスタに対して直列となるように、前記
ダイオード回路の一辺に挿入接続されており、 前記ゲート回路は、正または負の一方のサイク
ル時に前記交流入力電圧を分圧する一方向性分圧
回路と、前記分圧回路の分圧出力端及び前記サイ
リスタのゲートの間に接続され分圧電圧が所定値
になつたときに導通する二端子型の半導体スイツ
チと、前記ゲート及び前記カソードの間に接続さ
れていて前記半導体スイツチが導通するサイクル
時に電荷が蓄積され、蓄積電荷を他のサイクル時
に前記サイリスタのゲートに与えて導通を維持す
るコンデンサとを備えること を特徴とする。

＜作用＞ ゲート回路は、正または負の一方のサイクル時
に交流入力電圧を分圧する一方向性分圧回路と、
分圧回路の分圧出力端及びサイリスタのゲートの
間に接続され分圧電圧が所定値になつたときに導
通する二端子型の半導体スイツチと、ゲート及び
カソードの間に接続されていて半導体スイツチが
導通するサイクル時に電荷が蓄積され、蓄積電荷
を他のサイクル時に前記サイリスタのゲートに与
えて導通を維持するコンデンサとを備えるから、
例えば正サイクル時に交流入力電圧の分圧によつ
てゲートを駆動して、サイリスタを導通させると
同時に、この導通時にコンデンサを充電してお
き、次の負サイクル時にコンデンサ充電電荷によ
つてゲートを駆動できる。このため、負サイクル
時にもサイリスタの導通を維持することができ
る。つまり、見かけ上、ターン．オフ．タイムの
長いサイリスタを使用したのと同じ回路動作を、
ターン．オフ．タイムの短いサイリスタで実現で
きる。

そして、交流電源の一半サイクルにおいて交流
入力電圧が所定値に上昇したとき、ゲート回路に
よりサイリスタを導通させて予熱フイラメントに
予熱電流を流し、他の半サイクルにおいてゲート
回路によりサイリスタを導通させて非直線性誘電
体素子に充電電流を流して飽和させることによ
り、誘導性安定器にパルス電圧を発生させて放電
灯を駆動する。

従つて、入手の容易なスイツチング速度の速い
サイリスタを使用して回路を組んだ場合でも、正
及び負のサイクルでサイリスタを駆動して予熱電
流を流すと共に、パルス電圧を発生させて放電灯
を点灯できる。

＜実施例＞ 第１図は本考案に係る放電灯点灯回路の電気回
路接続図である。図において、第４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
実施例の特徴は、サイリスタSCRのゲートとカ
ソードとの間に、抵抗ＲとコンデンサＣとの直列
回路を接続したことである。

次に上述の放電灯点灯回路の回路動作について
説明する。

まず、正サイクル時には、第５図の等価回路に
おいて、抵抗R₃を抵抗ＲとコンデンサＣとの直
列回路によつて置換えた点を除いて、従来と同様
の回路構成及び回路動作となる。即ち、交流入力
端子ａ−ｂ間に印加される電圧V₀を、抵抗R₂及
びコンデンサC₁の合成並列インピーダンスZrc
と、抵抗R₁とで分圧して得られたコンデンサC₁
の両端電圧Vc₁が、半導体スイツチSBSのブレー
クオーバ電圧Vbを越え、半導体スイツチSBSが
導通状態となる。そして、半導体スイツチSBS、
コンデンサC₂及び抵抗R₃の経路でゲート電流が
流れて、サイリスタSCRが導通する。

ここで、本考案においては、サイリスタSCR
のゲートとカソードとの間に抵抗Ｒとコンデンサ
Ｃとの直列回路を接続してあるので、ブレークオ
ーバダイオードSBSの導通によるゲート駆動時
に、コンデンサＣが抵抗Ｒを通して時定数R.Cで
充電され電荷が蓄積される。

次に負サイクル時には、第６図の等価回路図に
おいて、抵抗R₃を抵抗ＲとコンデンサＣの直列
回路によつて置換えた等価回路となる。サイリス
タSCRのゲート回路に対して交流ラインイまた
はロから電力を供給する回路が形成されていない
が、正サイクルにおけるゲート駆動時に、コンデ
ンサＣに蓄積された電荷による充電電圧が、抵抗
Ｒを通してサイリスタSCRのゲート．カソード
間に加えられるから、サイリスタSCRはオフす
ることができず、継続してオン状態を維持する。
このように、負サイクルにおいても、コンデンサ
Ｃの蓄積電荷を利用して、サイリスタSCRのゲ
ートを駆動し、その導通状態を維持するので、タ
ーン．オフ．タイムの長い特殊なサイリスタを使
用する必要がなく、入手の容易なスイツチング速
度の速いサイリスタを使用して回路を組むことが
可能になる。

第２図は本考案に係る放電灯点灯回路の別の実
施例における電気回路である。この実施例では、
抵抗Ｒ及びコンデンサＣと並列に抵抗R₈を接続
してある。この回路構成によれば、抵抗Ｒ及びコ
ンデンサＣの時定数回路により、負サイクルでも
サイリスタSCRのゲートを駆動できることは勿
論であるが、更に、電源がオフになつた場合に、
コンデンサC₂に蓄積された電荷を、抵抗R₈、R₂
及びR₇の経路で確実に放電できるので、コンデ
ンサC₂の蓄積電荷による動作時間の変化を防止
することができる。

第３図は本考案に係る放電灯点灯回路の更に別
の実施例における電気回路図である。この実施例
では、コンデンサＣをサイリスタSCRのゲート
に直列に挿入接続するとともに、コンデンサＣの
一端とカソードとの間に抵抗Ｒを接続した構成と
なつている。

正サイクル時に半導体スイツチSBSの導通によ
りサイリスタSCRが導通すると、そのゲートカ
ソードとの間にコンデンサＣと抵抗Ｒとの直列回
路が接続され、コンデンサＣが充電される。そし
て、負サイクル時に、このコンデンサＣの充電電
圧によつてサイリスタSCRのゲートが駆動され
るので、サイリスタSCRはオフすることができ
ず、オン状態を維持する。

また、コンデンサC₂に蓄積された電荷に対し
ては、抵抗R₁、R₂及びR₇による放電経路が形成
されるので、電源オフ時にこの放電経路を通して
コンデンサC₂に蓄積された電荷を確実に放電し、
コンデンサC₂の蓄積電荷による動作時間の変化
を防止することができる。

更に、この第３図の実施例では、コンデンサＣ
とともに時定数回路を構成する抵抗Ｒを、コンデ
ンサC₂の蓄積電荷放電用抵抗として兼用してい
るので、部品点数を減少させることができる。

＜考案の効果＞ 以上述べたように、本考案は、スタータとなる
半導体スイツチ回路を、ダイオード回路、サイリ
スタ、ゲート回路及び非直線性誘電体素子を含ん
で構成する場合に、サイリスタのゲート回路は、
正または負の一方のサイクル時に交流入力電圧を
分圧する一方向性分圧回路と、分圧回路の分圧出
力端及びサイリスタのゲートの間に接続され分圧
電圧が所定値になつたときに導通する二端子型の
半導体スイツチと、ゲート及びカソードの間に接
続されていて半導体スイツチが導通するサイクル
時に電荷が蓄積され、蓄積電荷を他のサイクル時
に前記サイリスタのゲートに与えて導通を維持す
るコンデンサとを備えるから、スイツチング速度
の速いサイリスタを使用して回路を組んだ場合で
も、正及び負のサイクルでサイリスタを駆動して
予熱電流を流すと共にパルス電圧を発生させて放
電灯を点灯でき、回路実現が容易で、コストを安
価な放電灯点灯回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る放電灯点灯回路の電気回
路図、第２図は本考案に係る放電灯点灯回路に使
用される半導体スイツチ回路の別の実施例におけ
る電気回路図、第３図は同じく更に別の実施例に
おける電気回路図、第４図は従来の放電灯点灯回
路の電気回路図、第５図は同じく正サイクル時の
電気的等価回路図、第６図は同じく負サイクル時
の電気的等価回路図、第７図は非直線性誘電体素
子の印加電圧−蓄積電荷量のヒステリシス特性を
示す図である。 １……放電灯、２……誘導性安定器、４……放
電灯点灯回路、SCR……サイリスタ、NL……非
直線性誘電体素子、Ｒ……抵抗、Ｃ……コンデン
サ、R₁〜R₈……抵抗、C₁〜C₃……コンデンサ、
D₁〜D₆……ダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 交流電源入力端子と、放電灯と、誘導性安定
   器と、半導体スイツチ回路とを含む放電灯点灯
   回路であつて、 前記放電灯は、放電電極を兼ねる一対の予熱
   フイラメントを有していて、前記予熱フイラメ
   ントが前記交流電源入力端子に導かれる交流ラ
   インに直列に入るように、前記交流ラインに接
   続されており、 前記誘導性安定器は、前記予熱フイラメント
   と直列に接続されており、 前記半導体スイツチ回路は、ダイオード回路
   と、サイリスタと、ゲート回路と、非直線性誘
   電体素子とを含み、 前記ダイオード回路は、前記予熱フイラメン
   トの後段において前記交流ラインに対して全波
   整流回路を構成するように接続された少なくと
   も４つのダイオードを含み、 前記サイリスタは、交流入力電圧の正及び負
   の両サイクルにおいて導通し得るように、アノ
   ード及びカソードが前記ダイオード回路の整流
   出力側に接続されおり、 前記非直線性誘電体素子は、前記サイリスタ
   の正または負の何れか一方のサイクルの導通時
   に、前記サイリスタに対して直列となるよう
   に、前記ダイオード回路の一辺に挿入接続され
   ており、 前記ゲート回路は、正または負の一方のサイ
   クル時に前記交流入力電圧を分圧する一方向性
   分圧回路と、前記分圧回路の分圧出力端及び前
   記サイリスタのゲートの間に接続され分圧電圧
   が所定値になつたときに導通する二端子型の半
   導体スイツチと、前記ゲート及び前記カソード
   の間に接続されていて前記半導体スイツチが導
   通するサイクル時に電荷が蓄積され、蓄積電荷
   を他のサイクル時に前記サイリスタのゲートに
   与えて導通を維持するコンデンサとを備えるこ
   と を特徴とする放電灯点灯回路。 (2) 前記コンデンサは、直列に接続された抵抗を
   通して前記サイリスタのゲートとカソードとの
   間に接続されていることを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項に記載の放電灯点灯回
   路。 (3) 前記コンデンサ及び前記抵抗の直列回路に対
   して並列に他の抵抗を接続したことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第２項に記載の放電
   灯点灯回路。 (4) 前記コンデンサは、前記半導体スイツチと前
   記サイリスタのゲートとの間に直列に接続され
   ており、 前記コンデンサの前記半導体スイツチ接続側
   と前記サイリスタのカソードとの間に抵抗が接
   続されていること を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に
   記載の放電灯点灯回路。