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JPS6130400B2 - - Google Patents
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JPS6130400B2 - - Google Patents

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JPS6130400B2
JPS6130400B2 JP3551576A JP3551576A JPS6130400B2 JP S6130400 B2 JPS6130400 B2 JP S6130400B2 JP 3551576 A JP3551576 A JP 3551576A JP 3551576 A JP3551576 A JP 3551576A JP S6130400 B2 JPS6130400 B2 JP S6130400B2
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JP
Japan
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discharge lamp
power supply
power source
voltage
switching device
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Application number
JP3551576A
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Japanese (ja)
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JPS52118961A (en
Inventor
Kohei Yuhara
Minaki Aoike
Osamu Nomura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Electric Equipment Corp
Original Assignee
Toshiba Electric Equipment Corp
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Publication date
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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電源と放電灯との間に高繰返し周波数
でON―OFFするスイツチング装置を介在させた
チヨツパ型の放電灯点灯装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a chopper-type discharge lamp lighting device in which a switching device that turns on and off at a high repetition rate is interposed between a power source and a discharge lamp.

電流制限インピーダンスを小型化する目的で電
源と放電灯との間にスイツチング装置を介在させ
た、いわゆるチヨツパ型の放電灯点灯装置は、一
般に第1図に示すように構成されている。すなわ
ち1,2は交流電源0の端子であり、この端子
1,2間に安定器3と半導体スイツチ4とを直列
に介して放電灯5を接続している。そして、半導
体スイツチ4を制御回路6によつて比較的小さな
ON―DutyでON―OFF制御することにより放電
灯5のランプ電圧を実質的に上昇させ、これによ
り電源電圧とランプ電圧との差を小さくして安定
器3の電流制限インピーダンスを小さくさせてい
る。
A so-called chopper type discharge lamp lighting device in which a switching device is interposed between a power source and a discharge lamp for the purpose of reducing the current limiting impedance is generally constructed as shown in FIG. That is, 1 and 2 are terminals of an AC power supply 0, and a discharge lamp 5 is connected between these terminals 1 and 2 via a ballast 3 and a semiconductor switch 4 in series. Then, the semiconductor switch 4 is controlled by the control circuit 6 to a relatively small size.
By controlling ON-OFF with ON-Duty, the lamp voltage of the discharge lamp 5 is substantially increased, thereby reducing the difference between the power supply voltage and the lamp voltage, and reducing the current limiting impedance of the ballast 3. .

しかし、上記第1図の装置には次のような欠点
がある。すなわち、放電灯5のランプ電圧と電源
電圧が比較的接近しているため電源電圧の変動に
より動作点が大きく移動し、電源変動特性が悪化
するという欠点がある。この欠点を除去するため
の一手段としてON―Dutyを全体的に小さくする
ことが考えられる。ところが電源が商用交流電源
であるような場合、電源電圧の瞬時値が連続的に
しかも比較的早く変化し、半サイクル中の電圧の
変化が著しい。したがつてこのような場合に全体
的にON―Dudyを小さくすると、電源電圧の小さ
い領域では放電が不安定となつて、放電灯のちら
つきあるいは立消え等の現象が生ずることにな
る。
However, the apparatus shown in FIG. 1 has the following drawbacks. That is, since the lamp voltage of the discharge lamp 5 and the power supply voltage are relatively close to each other, the operating point moves significantly due to fluctuations in the power supply voltage, resulting in a disadvantage that the power supply fluctuation characteristics deteriorate. One way to eliminate this drawback is to reduce the ON-Duty overall. However, when the power source is a commercial AC power source, the instantaneous value of the power source voltage changes continuously and relatively quickly, and the voltage changes significantly during a half cycle. Therefore, in such a case, if ON-Dudy is made small overall, the discharge becomes unstable in a region where the power supply voltage is low, and phenomena such as flickering or extinguishing of the discharge lamp will occur.

一方、この種の放電灯点灯装置には、複数個の
ランプを順次高速度で切換えて点灯させる方式の
ものがあるが、この方式のものもランプ電圧が高
まるにつれ電源変動特性が著しく悪化し、特に電
源が脈流電源あるいは交流電源である場合にはラ
ンプにちらつきを生じる欠点があつた。米国特許
第3824428号明細書には電源電圧の変動に応じて
パルス幅を変化させる方式が開示されているが、
これはあくまで光出力の変動を抑制するための手
段であつて放電の安定化、特に電源の半サイクル
中における電圧変化に対しての放電の安定化を目
的としているものではない。
On the other hand, some discharge lamp lighting devices of this type have a method of sequentially switching multiple lamps at high speed to light them, but even with this method, the power supply fluctuation characteristics deteriorate significantly as the lamp voltage increases. Particularly when the power source is a pulsating current power source or an alternating current power source, there is a drawback that the lamp may flicker. U.S. Patent No. 3,824,428 discloses a method of changing the pulse width according to fluctuations in the power supply voltage.
This is merely a means for suppressing fluctuations in optical output, and is not aimed at stabilizing the discharge, particularly against voltage changes during a half cycle of the power supply.

また、この種の放電灯点灯装置として、複数個
の放電灯を順次連動動作させて点灯させるように
し、入力力率の向上をはかるよにしたもの(松下
電工出願の特許)がある。これは第1灯目の点灯
動作により第2灯目を点灯制御し、第2灯目の点
灯動作により第3灯目の点灯制御を行なうといつ
た具合に連動動作させるようにしたものであるた
め、1灯でも不点灯の放電灯があると、他の放電
灯もその影響をうける欠点を有している。
Furthermore, as a discharge lamp lighting device of this type, there is a device (patent filed by Matsushita Electric Works) in which a plurality of discharge lamps are sequentially operated in conjunction with each other to light them, thereby improving the input power factor. This is so that the lighting operation of the first light controls the lighting of the second light, and the lighting action of the second light controls the lighting of the third light, and so on. Therefore, if even one discharge lamp is not lit, other discharge lamps are also affected.

本発明はこのような種々の事情を考慮してなさ
れたもので、電源電圧の瞬時値に応じて電源と放
電灯との間に設けたスイツチング装置のON期間
を制御することにより、電源の種類の如何に拘ら
ず、また放電灯の種るいや本数に拘りなく、安定
に放電灯を始動点灯させることができ安定要素を
極小にすることのできる放電灯点灯装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention was made in consideration of these various circumstances, and by controlling the ON period of a switching device installed between the power supply and the discharge lamp according to the instantaneous value of the power supply voltage, it is possible to control the type of power supply. An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of stably starting and lighting a discharge lamp, regardless of the type and number of discharge lamps, and capable of minimizing stability factors. .

以下、本発明の詳細を図面に示す実施例によつ
て明らかにする。第2図は本発明の一実施例の概
略的構成を示す図である。第2図中、10は電源
であり、この電源10の端子11,12間には低
インピーダンスな安定器13および高繰返し周波
数たとえば20kHz〜200kHz程度の周波数でON―
OFFするスイツチング装置14とを直列に介し
て放電灯15が接続されている。なお上記高繰返
し周波数の許容範囲は観念的には数kHz以上で上
限はない。但し実際上は20kHz以下にすると、可
聴周波数領域に入るので各種のうなり音が聞えて
好ましくない。また100kHz以上ではスイツチン
グ素子のスイツチングスピード等の関係で現実に
は困難であるうえ、ラジオ周波数妨害等の問題が
生じるので200kHz以上は不可能であろう。第2
図中、16は制御装置であつて、これは前記電源
10の電圧の瞬時値に応じて上記スイツチング装
置14のON期間を変化させるものである。ここ
でいうON期間の変化とは、ON―DutyまたはON
―OFF繰返し周波数の変化の両方を含んでい
る。
Hereinafter, details of the present invention will be clarified with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention. In Fig. 2, 10 is a power supply, and a low impedance ballast 13 is connected between terminals 11 and 12 of this power supply 10, and a low impedance stabilizer 13 is connected to the ON--
A discharge lamp 15 is connected in series with a switching device 14 that is turned off. Note that the permissible range of the above-mentioned high repetition frequency is conceptually several kHz or more, and there is no upper limit. However, in practice, setting the frequency below 20kHz falls into the audible frequency range, which is undesirable as various types of humming sounds can be heard. Moreover, it is actually difficult to operate at 100 kHz or higher due to the switching speed of the switching element, and problems such as radio frequency interference may occur, so it would be impossible to operate at 200 kHz or higher. Second
In the figure, 16 is a control device that changes the ON period of the switching device 14 according to the instantaneous value of the voltage of the power source 10. The change in ON period here means ON-Duty or ON
-Includes both changes in OFF repetition frequency.

第3図は上記第2図の具体的回路の一例を示し
た図である。したがつて、第2図に対応する部分
には第2図と同一符号を付してある。この第3図
において、電源10は交流電源であり、安定器1
3は電流制限用の抵抗である。電源10と放電灯
15との間に介挿されたスイツチ部14aは、こ
のスイツチ部14aをON―OFF動作させる駆動
部14bと共に、第2図に示したスイツチング装
置14を構成している。上記スイツチ部1aは4
個のダイオードD1,D2,D3,D4からなる
ダイオードブリツジと、このダイオードブリツジ
の直流出力端間に接続されたNPNトランジスタ
TRとで構成されている。また駆動部14bは、
発振器22とこの発振器22の出力を入力信号と
して作動する単安定マルチバイブレータ28を主
要部としている。発振器22はプログラマブル・
ユニジヤンクシヨン・トランジスタ23と、抵抗
24,25,26およびコンデンサ27とから構
成されたもので、抵抗24とコンデンサ27との
時定数回路の時定数で決定される所定周期でトリ
ガパルスを送出する如くになつている。単安定マ
ルチバイブレータ28は、上記発振器22からの
トリガパルスによつてトリガされ、所定幅のパル
スを送出するものであるが、そのパルス幅は後述
する制御装置16によつて制御される。上記単安
定マルチバイブレータ28の出力パルスは電流増
幅器32を介して前記スイツチ部14aのNPN
トランジスタTRのベース・エミツタ間に加えら
れる。電流増幅器32はNPNトランジスタ33
を増幅素子とし、このトランジスタ33のベース
にコンデンサ34と抵抗35の並列回路を介して
前記単安定マルチバイブレータ28からのパルス
出力を供給されるものとなつている。そして上記
トランジスタ33のコレクタ電流をパルストラン
ス36にて端子a,b間に取り出し、これを前記
スイツチ部14aのトランジスタTRにおけるベ
ースおよびエミツタ間に加えるものである。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the specific circuit shown in FIG. 2 above. Therefore, parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same reference numerals as in FIG. 2. In this FIG. 3, the power supply 10 is an AC power supply, and the ballast 1
3 is a current limiting resistor. The switch section 14a inserted between the power source 10 and the discharge lamp 15 constitutes the switching device 14 shown in FIG. 2, together with a drive section 14b that turns the switch section 14a on and off. The switch part 1a is 4
A diode bridge consisting of diodes D1, D2, D3, and D4, and an NPN transistor connected between the DC output terminals of this diode bridge.
It consists of TR. Further, the drive section 14b is
The main parts are an oscillator 22 and a monostable multivibrator 28 that operates using the output of the oscillator 22 as an input signal. The oscillator 22 is programmable.
It is composed of a unidirectional transistor 23, resistors 24, 25, 26, and a capacitor 27, and sends out a trigger pulse at a predetermined period determined by the time constant of a time constant circuit of the resistor 24 and capacitor 27. It's becoming like that. The monostable multivibrator 28 is triggered by a trigger pulse from the oscillator 22 and sends out a pulse with a predetermined width, and the pulse width is controlled by a control device 16, which will be described later. The output pulse of the monostable multivibrator 28 is passed through a current amplifier 32 to the NPN voltage of the switch section 14a.
It is added between the base and emitter of transistor TR. Current amplifier 32 is NPN transistor 33
is used as an amplifying element, and the pulse output from the monostable multivibrator 28 is supplied to the base of this transistor 33 via a parallel circuit of a capacitor 34 and a resistor 35. The collector current of the transistor 33 is taken out between terminals a and b by a pulse transformer 36, and is applied between the base and emitter of the transistor TR of the switch section 14a.

ところで、制御装置16は電源10に接続され
たトランス20とこのトランス20に接続された
全波整流回路21とからなる電圧検出装置と、こ
の装置に接続された抵抗29、PNPトランジスタ
30、コンデンサ31等からなるバイアス装置と
で構成されている。すなわちこの制御装置16は
上記電圧検出装置によつて電源電圧の各半波にお
ける瞬時値を検出し、バイアス装置により上記検
出された瞬時値に応じた所定のバイアスを単安定
マルチバイブレータ28に与えることにより、単
安定マルチバイブレータ28の時定数を変化させ
て、単安定マルチバイブレータ28から送出され
る出力信号のON期間すなわちパルス幅を変化さ
せるものである。つまり、この制御装置16は前
記スイツチング装置14のON―OFF繰返し周波
数を変化させないで、ON期間を変化させるもの
である。
By the way, the control device 16 includes a voltage detection device consisting of a transformer 20 connected to the power source 10 and a full-wave rectifier circuit 21 connected to the transformer 20, and a resistor 29, a PNP transistor 30, and a capacitor 31 connected to this device. It consists of a bias device consisting of, etc. That is, this control device 16 uses the voltage detection device to detect the instantaneous value of each half-wave of the power supply voltage, and uses the bias device to apply a predetermined bias to the monostable multivibrator 28 according to the detected instantaneous value. By changing the time constant of the monostable multivibrator 28, the ON period, that is, the pulse width of the output signal sent from the monostable multivibrator 28 is changed. In other words, this control device 16 changes the ON period without changing the ON-OFF repetition frequency of the switching device 14.

上記の如く構成された第3図の回路は次のよう
に動作する。発振器22を動作させると、所定周
期のパルスが単安定マルチバイブレータ28のト
リガが入力端に印加する。このため単安定マルチ
バイブレータ28が動作を開始する。この状態で
電源10が投入されると、この電源10からは第
4図aに示すような正弦波交流電圧が送出され
る。この電源電圧はトランス20および全波整流
回路21からなる電圧検出装置によつて各半波ご
との瞬時値として検出されたのち、抵抗29、ト
ランジスタ30、コンデンサ31からなるバイア
ス装置を介して単安定マルチバイブレータ28の
バイアス入力端に時定数制御用バイアス電圧とし
て加えられる。したがつて、上記単安定マルチバ
イブレータ28からは電源電圧の瞬時値に応じた
パルス幅を有する出力信号が送出される。この出
力信号は電流増幅回路32によつて増幅されたの
ち、スイツチ部14aにおけるトランジスタTR
のベース・エミツタ間に順バイアス電圧として加
えられる。この電圧は第4図bに示すように、電
源電圧の大きさに応じてパルス幅を異にするパル
ス電圧である。このため上記トランジスタTRは
上記パルス電圧に応じてON―OFFする。したが
つて放電灯15には上記トランジスタTRのON―
OFF動作に応じたパルス化された交流電圧が加
えられ、点灯する。第4図cは放電灯15のラン
プ電圧波形であり、同図dは同じくランプ電流波
形である。これらの波形からわかるように、第4
図aに示す電源電圧波形の各半波中における電圧
の低いところではON―Dutyが大きくなりランプ
電圧を下降させる。また各半波中の電圧の高いと
ころではON―Dutyが小さくなりランプ電圧を実
質的に上昇させる。この結果、放電灯15はちら
つきなく安定に点灯する。ON―Dutyが大きい場
合にランプ電圧が下がり、ON―Dutyが小さい場
合にランプ電圧が上昇するもようは第5図に示す
とおりである。
The circuit of FIG. 3 constructed as described above operates as follows. When the oscillator 22 is operated, a pulse with a predetermined period is applied to the input terminal of the monostable multivibrator 28 to trigger it. Therefore, the monostable multivibrator 28 starts operating. When the power supply 10 is turned on in this state, a sine wave AC voltage as shown in FIG. 4a is sent out from the power supply 10. This power supply voltage is detected as an instantaneous value for each half-wave by a voltage detection device consisting of a transformer 20 and a full-wave rectifier circuit 21, and is then passed through a monostable bias device consisting of a resistor 29, a transistor 30, and a capacitor 31. It is applied to the bias input terminal of the multivibrator 28 as a bias voltage for time constant control. Therefore, the monostable multivibrator 28 sends out an output signal having a pulse width corresponding to the instantaneous value of the power supply voltage. After this output signal is amplified by the current amplification circuit 32, the output signal is
A forward bias voltage is applied between the base and emitter of the This voltage is a pulse voltage whose pulse width varies depending on the magnitude of the power supply voltage, as shown in FIG. 4b. Therefore, the transistor TR turns ON and OFF according to the pulse voltage. Therefore, in the discharge lamp 15, the above transistor TR is turned on.
A pulsed AC voltage corresponding to the OFF operation is applied to turn on the light. FIG. 4c shows the lamp voltage waveform of the discharge lamp 15, and FIG. 4d shows the lamp current waveform. As can be seen from these waveforms, the fourth
In each half-wave of the power supply voltage waveform shown in Figure a, the ON-Duty increases at low voltage points, causing the lamp voltage to drop. In addition, the ON-Duty decreases at high voltage points during each half-wave, substantially increasing the lamp voltage. As a result, the discharge lamp 15 lights stably without flickering. Figure 5 shows how the lamp voltage decreases when ON-Duty is large, and increases when ON-Duty is small.

第5図はけい光ランプFL40Sを直流電源を用い
スイツチング装置を繰返し周波数20KHzでON
―OFF動作させたときのランプ電圧VLPとラン
プ電流ILPとの関係の実験結果を示す図である。
この第5図から明らかなように電流の波高値ILP
一定として比較するとON―Dutyを100%、50
%、33%、25%と下げるに従つてランプ電圧が高
められる。この現象は、ON―Dutyを小さくする
と、放電灯内のイオンの電離期間がイオンの再結
合期間に比して小さくなり、それに伴なつてラン
プ電圧が上昇するものと考えられる。したがつ
て、脈動する電源電圧の瞬時値に応じてON―
Dutyを小さくしてやれば、ランプ電圧が上昇し
電源電圧の瞬時値に近づけることができる。つま
り、電源電圧の瞬時値の大きい部分では電源電圧
の瞬時値に近づくようにランプ電圧を上昇させる
ことができ、また、電源電圧の瞬時値の小さい部
分では電源電圧の瞬時値よりランプ電圧をかなり
低くすることができる。このため、小型低インピ
ーダンスの安定器で放電灯を安定に始動点灯させ
ることができる。これは第4図に示す実験波形か
らも理解される。なお、第5図中に電力一定ライ
ンを示す曲線が示されているが、これは、電源と
して直流電源を用い、図に示す各条件下での電力
一定点をプロツトしたもので、脈動電源を用いた
ときの各瞬時値下での電力を示すものではない。
Figure 5 shows the FL40S fluorescent lamp turned on using a DC power supply and the switching device at a repetition frequency of 20KHz.
- FIG. 7 is a diagram showing the experimental results of the relationship between the lamp voltage V LP and the lamp current I LP when the lamp is operated in the OFF state.
As is clear from Fig. 5, the current peak value I LP
When compared with constant ON-Duty of 100% and 50
%, 33%, and 25%, the lamp voltage increases. This phenomenon is thought to be due to the fact that when the ON-Duty is reduced, the ionization period of ions in the discharge lamp becomes shorter than the ion recombination period, and the lamp voltage increases accordingly. Therefore, depending on the instantaneous value of the pulsating power supply voltage, the ON-
By reducing the duty, the lamp voltage increases and can be brought close to the instantaneous value of the power supply voltage. In other words, in parts where the instantaneous value of the power supply voltage is large, the lamp voltage can be increased so as to approach the instantaneous value of the power supply voltage, and in parts where the instantaneous value of the power supply voltage is small, the lamp voltage can be increased much more than the instantaneous value of the power supply voltage. It can be lowered. Therefore, the discharge lamp can be stably started and lit using a small, low-impedance ballast. This can also be understood from the experimental waveforms shown in FIG. Note that the curve showing the constant power line is shown in Figure 5, but this is a plot of the constant power point under each condition shown in the figure when a DC power source is used as the power source. It does not indicate the power under each instantaneous value when used.

なお、第3図に示した回路の電源回路は、たと
えば第6図に示すように、交流電源10に全波整
流装置40を接続した非平滑化直流電源により脈
流を供給するごとくにしたものでもよい。このよ
うな電源回路を備えたものの場合はスイツチング
装置のスイツチ部14aとしてはトランジスタ
TRを放電灯15と直接的に直列接続することが
できると共に、電源電圧を検出する手段として抵
抗41と42とを直列接続した分圧回路43を用
いることができる。
The power supply circuit of the circuit shown in FIG. 3 is, for example, as shown in FIG. 6, in which a pulsating current is supplied by a non-smoothed DC power supply in which a full-wave rectifier 40 is connected to an AC power supply 10. But that's fine. In the case of a device equipped with such a power supply circuit, a transistor is used as the switch portion 14a of the switching device.
The TR can be directly connected in series with the discharge lamp 15, and a voltage dividing circuit 43 in which resistors 41 and 42 are connected in series can be used as means for detecting the power supply voltage.

第7図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。この実施例は電源50の端子51,52
間に低インピーダンスの安定器53およびスイツ
チング装置54を直列に介して複数個たとえば6
〜10個の放電灯55a,55b,55c…を並列
的に接続したものである。スイツチング装置54
は各放電灯に対してそれぞれ直列に接続された複
数個のスイツチ部54a,54b,54c…と、
図示していない駆動部とから構成されている。し
かしてこのスイツチング装置54はスイツチ部5
4a,54b,54c…によつて前記各放電灯5
5a,55b,55cを前記電源50に交互に接
続するものである。上記スイツチング装置54の
ON期間を制御する制御装置56は電源電圧の瞬
時値に応じてスイツチング装置54の繰返し周波
数を変化させることにより、そのON期間を変化
させる如く構成されている。
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the terminals 51 and 52 of the power supply 50 are
For example, a plurality of low impedance stabilizers 53 and switching devices 54 are connected in series between them.
~10 discharge lamps 55a, 55b, 55c... are connected in parallel. Switching device 54
is a plurality of switch parts 54a, 54b, 54c... connected in series to each discharge lamp, respectively;
It is composed of a driving section (not shown). However, this switching device 54 is
4a, 54b, 54c...
5a, 55b, and 55c are alternately connected to the power source 50. The switching device 54
A control device 56 that controls the ON period is configured to change the ON period by changing the repetition frequency of the switching device 54 in accordance with the instantaneous value of the power supply voltage.

第8図a,b,c,dは第7図の回路の電源5
0として直流電源を接続し放電灯およびスイツチ
部が各々3個づつである場合の各部波形を示して
いる。aは電源電圧、bは放電灯55a,55
b,55cのランプ両端電圧であつて、X,Y,
Zは各放電灯のランプ電圧に相当している。cは
放電灯55a,55b,55cのランプ電流を示
しており、その包絡線は電源50から流入する電
流に相当している。dは安定器53の両端電圧を
示しており、この大きさは同図aに示す電源電圧
から放電灯55a,55b,55cのランプ電圧
の和を差引いたものである。この第8図からわか
るように時刻t1において、電源電圧がΔV1だけ上
昇したとすると、制御装置56によりスイツチ部
54a,54b,54cのON―OFFの周期が短
かくなる。すなわちスイツチング装置54の繰返
し周波数が大きくなる。このため後述する理由に
よりランプ両端電圧X,Y,ZがΔV2だけ上昇
し、ランプの電力を一定にすると共に、安定器5
3が負担するVA(あるいはW)の増加を抑制す
る。
Figure 8 a, b, c, d are the power supplies 5 of the circuit in Figure 7.
0, the DC power supply is connected, and the waveforms of each part are shown when there are three discharge lamps and three switch parts each. a is the power supply voltage, b is the discharge lamp 55a, 55
The voltage across the lamp of b, 55c, X, Y,
Z corresponds to the lamp voltage of each discharge lamp. c indicates the lamp current of the discharge lamps 55a, 55b, and 55c, and its envelope corresponds to the current flowing from the power source 50. d indicates the voltage across the ballast 53, the magnitude of which is obtained by subtracting the sum of the lamp voltages of the discharge lamps 55a, 55b, and 55c from the power supply voltage shown in a of the figure. As can be seen from FIG. 8, if the power supply voltage increases by ΔV 1 at time t 1 , the control device 56 shortens the ON-OFF cycle of the switch sections 54 a, 54 b, and 54 c. That is, the repetition frequency of the switching device 54 increases. Therefore, for reasons to be explained later, the voltages X, Y, and Z across the lamp rise by ΔV 2 , keeping the lamp power constant and increasing the ballast 5.
Suppress the increase in VA (or W) borne by 3.

第9図a,bは第7図の回路の電源50として
交流電源を接続したときの各部波形を示したもの
で、aにおけるEは電源電圧波形、U,V,Wは
それぞれ放電灯55a,55b,55cの両端電
圧波形である。またbは安定器53の両端電圧波
形である。この第9図a,bからも明らかなよう
に、交流電源電圧の各半波におけるピーク値近傍
すなわち高電圧領域ではスイツチング装置の繰返
し周波数が高くなつており、零レベル近傍すなわ
ち低電圧領域ではスイツチング装置の繰返し周波
数が低くなつている。スイツチング装置の繰返し
周波数が高くなると、たとえON―Dutyが同じで
もランプ電圧は高くなるので、電流抑制作用が生
じ、安定器53を小型できる。以下この理由を説
明する。
9a and 9b show the waveforms of various parts when an AC power source is connected as the power source 50 of the circuit in FIG. This is the voltage waveform across 55b and 55c. Further, b is a voltage waveform across the ballast 53. As is clear from FIGS. 9a and 9b, the repetition frequency of the switching device is high near the peak value in each half-wave of the AC power supply voltage, that is, in the high voltage region, and the repetition frequency of the switching device is high near the zero level, that is, in the low voltage region. The repetition frequency of the device is getting lower. When the repetition frequency of the switching device becomes higher, the lamp voltage becomes higher even if the ON-Duty is the same, so a current suppressing effect occurs and the ballast 53 can be made smaller. The reason for this will be explained below.

第10図は第7図の回路に直流電源を接続し、
放電灯にけい光ランプFL40Sを使用した時の
FL40Sのランプ電圧VLPとランプ電流ILPの実測
値とを示したものである。ランプ電力を40W一定
とすると、繰返し周波数を10KHz,20KHz,
50KHzと上昇させるに従つてランプ電圧VLPが上
昇する。この理由の詳細は明らかではないが、電
流の断続により、プラズマ中のイオンおよび電子
密度が変化することにより生ずるものと考えられ
る。この図から、電源電圧の瞬時値が大きい部分
においては周波数を高くすることによつてラン
プ電圧を上昇させることができ、また、電源電圧
の瞬時値の小さい部分においては周波数を低く
することによつてランプ電圧を低下できることが
判る。一方、一方、安定器の大きさと密接な関連
を有する安定器のVAが、第7図の如く構成する
ことにより小さくなる理由を以下具体例を挙げて
説明する。
Figure 10 shows a DC power supply connected to the circuit in Figure 7,
When using a fluorescent lamp FL40S as a discharge lamp
This figure shows the actual measured values of the lamp voltage V LP and lamp current I LP of FL40S. If the lamp power is constant 40W, the repetition frequency is 10KHz, 20KHz,
As the frequency increases to 50KHz, the lamp voltage V LP increases. Although the details of the reason for this are not clear, it is thought that this occurs because the ion and electron density in the plasma changes due to the intermittent current. From this figure, it is possible to increase the lamp voltage by increasing the frequency in areas where the instantaneous value of the power supply voltage is large, and by lowering the frequency in areas where the instantaneous value of the power supply voltage is small. It can be seen that the lamp voltage can be lowered. On the other hand, the reason why the VA of the ballast, which is closely related to the size of the ballast, is reduced by configuring it as shown in FIG. 7 will be explained below using a specific example.

電源を直流VS=200Vとし、FL40S3灯をおの
おの定格値40Wで点灯した場合について考える。
直流点灯時は第10図の直流点灯時のILP―VLP
曲線を参照するとVLP=106V,ILP=0.375Aで
あるから安定器(抵抗の場合)の消費電力WDC
次式のようになる。
Let us consider the case where the power supply is DC V S =200V and three FL40S lights are lit at the rated value of 40W.
When DC is lit, I LP - V LP when DC is lit as shown in Figure 10.
Referring to the curve, since V LP =106V and I LP =0.375A, the power consumption W DC of the ballast (in the case of a resistor) is as follows.

DC=(VS−VL)×IL×n =(200−106)×0.375×3 =106(W) 一方、第7図の如く回路を構成し、繰り返し周
波数を10KHzにしてFL40S3灯が33μsのパル
ス幅で順次点灯している場合には、第10図の
=10KHzにおけけるILP―VLP曲線を参照すると
L=135V,IV=0.9Aであるから安定器の消費
電力Wは次式となる。
W DC = (V S - V L ) x I L x n = (200 - 106) x 0.375 x 3 = 106 (W) On the other hand, configure the circuit as shown in Figure 7 and set the repetition frequency to 10 KHz to use FL40S3 lamps. When the are turned on sequentially with a pulse width of 33 μs, referring to the I LP - V LP curve at = 10 KHz in Figure 10, V L = 135 V and I V = 0.9 A, so the consumption of the ballast is The electric power W is expressed by the following formula.

W=(VS−VL)×IL =(200−135)×0.9=58.5(W) 従つて第7図のように構成することにより、安
定器53の消費電力は直流点灯時に比べて約50%
減少する。なおこの例から繰り返し周波数を更
に高めれば消費電力は一層減少することが理解さ
れるであろう。また直流電流の場合と同様に交流
電源の場合でも安定器53のVAが減少すること
も理解されるであろう。
W = (V S - V L ) x I L = (200-135) x 0.9 = 58.5 (W) Therefore, by configuring as shown in Figure 7, the power consumption of the ballast 53 is reduced compared to when DC lighting is performed. Approximately 50%
Decrease. It will be understood from this example that if the repetition frequency is further increased, the power consumption will be further reduced. It will also be understood that the VA of the ballast 53 decreases in the case of an AC power supply as well as in the case of a DC current.

電源電圧とランプ電圧との差が小さくなると、
安定器の大きさあるいはVAが減少することは良
く知られた事実であるが、一般に電源電圧を減少
してランプ電圧に近づけると再点弧電圧が不足し
て放電が不安定となる。
When the difference between the power supply voltage and the lamp voltage becomes smaller,
It is a well-known fact that the size or VA of the ballast decreases, but in general, when the power supply voltage is reduced to approach the lamp voltage, the restriking voltage becomes insufficient and the discharge becomes unstable.

ところが、本装置の場合には電源電圧を変化さ
せるのではなく、スイツチ部54a,54b,5
4cのON―OFFの周期すなわち繰返し周波数を
ランプ電圧の瞬時値に応じて変化させてランプ電
圧をコントロールするので、電源変動特性を著し
く改善することができるという利点がある。
However, in the case of this device, instead of changing the power supply voltage, the switch parts 54a, 54b, 5
Since the lamp voltage is controlled by changing the ON-OFF cycle of 4c, that is, the repetition frequency, according to the instantaneous value of the lamp voltage, there is an advantage that the power supply fluctuation characteristics can be significantly improved.

第11図は第7図の具体的回路図を示してい
る。但し、放電灯およびスイツチ部を各々3個に
した場合である。第11図において電源50は商
用交流電源であり、53は安定器で例えばインダ
クタンスを用いている。55a,55b,55c
は放電灯であり、54a,54b,54cはダイ
オードブリツジとトランジスタを用いたスイツチ
部であつて、a,a′及びb,b′及びc,c′に入力
される信号によりそれぞれON―OFF制御され
る。制御装置56は電源50に接続されたトラン
ス61およびこのトランス61に接続された全波
整流回路62からなる電圧検出装置と、この電圧
検出装置の出力に応じて周波数が変化するクロツ
クパルス発生回路63とで構成され、上記クロツ
クパルスを後述するリングカウンタ64へ送出す
るものとなつている。上記クロツクパルス発生器
63はプログラマプル・コニジヤンクシヨン・ト
ランジスタ73、抵抗79,81,82およびコ
ンデンサ80からなる発振器と、この発振器の時
定数回路すなわち抵抗79とコンデンサ80との
直列回路の時定数を電源電圧に応じて可変制御す
る二つのトランジスタ68,69とから構成され
ている。上記一方のトランジスタすなわち全波整
流回路62の直流出力端間に接続されたNPNト
ランジスタ68は上記整流回路62の出力を増幅
するものであり、前記時定数回路の抵抗79と並
列に接続されたPNPトランジスタ69は上記
NPNトランジスタ68の出力によりその導通度
を可変制御されることにより、時定数回路の時定
数を電源電圧の瞬時値に応じて変化させるもので
ある。
FIG. 11 shows a specific circuit diagram of FIG. However, this is a case where the number of discharge lamps and switch parts is three each. In FIG. 11, a power source 50 is a commercial AC power source, and 53 is a stabilizer using, for example, an inductance. 55a, 55b, 55c
is a discharge lamp, and 54a, 54b, and 54c are switch parts using diode bridges and transistors, and are turned on and off by signals input to a, a', b, b', and c, c', respectively. controlled. The control device 56 includes a voltage detection device consisting of a transformer 61 connected to the power source 50 and a full-wave rectifier circuit 62 connected to the transformer 61, and a clock pulse generation circuit 63 whose frequency changes according to the output of the voltage detection device. The clock pulse is sent to a ring counter 64, which will be described later. The clock pulse generator 63 has an oscillator composed of a programmable conjunction transistor 73, resistors 79, 81, 82, and a capacitor 80, and a time constant circuit of this oscillator, that is, a series circuit of a resistor 79 and a capacitor 80. It is composed of two transistors 68 and 69 that are variably controlled according to the power supply voltage. The NPN transistor 68 connected between the DC output terminals of the one transistor, that is, the full-wave rectifier circuit 62, amplifies the output of the rectifier circuit 62, and the NPN transistor 68 connected in parallel with the resistor 79 of the time constant circuit. Transistor 69 is the above
The degree of conductivity is variably controlled by the output of the NPN transistor 68, thereby changing the time constant of the time constant circuit in accordance with the instantaneous value of the power supply voltage.

リングカウンタ64は前記スイツチ部54a,
54b,54cと共にスイツチング装置54を構
成するものであつて、少なくとも前記放電灯55
a,55b,55cの数に対応した段数のJ―K
フリツプフロツプ76,77,78と、これらの
フリツプフロツプ間に接続されたNAND回路7
4,75とからなつている。しかしてこのリング
カウンタ64は前記クロツクパルス発生回路63
から供給される周波数が可変なクロツクパルスに
応じて作動し、各段の出力をそれぞれ電流増幅回
路65,66,67を介して前記スイツチ部54
a,54b,54cに加え、これらのスイツチ部
54a,54b,54cを交互にON―OFF制御
するものである。上記電流増幅回路65,66,
67は各々NPNトランジスタ70,71,72
を増幅素子とし、その増幅出力をパルストランス
90,91,92を介してスイツチ部54a,5
4b,54cの各トランジスタのベース・エミツ
タ間に印加するものとなつている。
The ring counter 64 includes the switch portion 54a,
It constitutes the switching device 54 together with 54b and 54c, and at least the discharge lamp 55
J-K with the number of stages corresponding to the numbers of a, 55b, 55c
Flip-flops 76, 77, 78 and a NAND circuit 7 connected between these flip-flops
It consists of 4,75. However, the ring counter 64 is connected to the clock pulse generating circuit 63.
The switch section 54 is operated in response to a variable frequency clock pulse supplied from the switch section 54, and outputs from each stage are sent to the switch section 54 via current amplifying circuits 65, 66, and 67, respectively.
In addition to the switch sections 54a, 54b, and 54c, these switch sections 54a, 54b, and 54c are alternately controlled to turn on and off. The current amplification circuits 65, 66,
67 are NPN transistors 70, 71, 72, respectively.
is used as an amplifying element, and its amplified output is passed through pulse transformers 90, 91, 92 to switch sections 54a, 5.
The voltage is applied between the base and emitter of each transistor 4b and 54c.

第11図の如く構成された回路は次のように動
作する。電源50を投入すると、この電源50の
交流電圧が安定器53を介して各放電灯55a,
55b,55cに同時に印加されようとする。し
かし各放電灯にはそれぞれスイツチ部54a,5
4b,54cが直列に接続されており、これらが
次に述べるように順次作動するため、上記各放電
灯にはスイツチ部54a,54b,54cのON
―OFF動作に対応した電圧が順次印加されるも
のとなる。すなわち、電源50の電圧はトランス
61、全波整流回路62からなる電圧検出装置に
よつて検出され、これがNPNトランジスタ68
により増幅されたのちPNPトランジスタ69のベ
ース・エミツタ間に印加する。したがつて上記ト
ランジスタ69は電源電圧の各半サイクルの電圧
変化すなわち瞬時値に応じてその導通度を変え
る。このため、クロツクパルス発生回路63の時
定数回路の時定数が上記トランジスタ69の導通
度に応じて可変制御される。したがつて、上記ク
ロツクパルス発生回路63からは電源電圧の瞬時
値に応じた周波数のクロツクパルスが送出され
る。
The circuit configured as shown in FIG. 11 operates as follows. When the power source 50 is turned on, the AC voltage of the power source 50 is applied to each discharge lamp 55a, via the ballast 53.
55b and 55c at the same time. However, each discharge lamp has switch parts 54a and 5, respectively.
4b and 54c are connected in series and operate sequentially as described below.
- Voltages corresponding to the OFF operation are applied sequentially. That is, the voltage of the power supply 50 is detected by a voltage detection device consisting of a transformer 61 and a full-wave rectifier circuit 62, and this is detected by a voltage detection device consisting of a transformer 61 and a full-wave rectifier circuit 62.
After being amplified by , it is applied between the base and emitter of the PNP transistor 69 . The transistor 69 therefore changes its conductivity in response to the voltage change or instantaneous value of each half-cycle of the supply voltage. Therefore, the time constant of the time constant circuit of the clock pulse generating circuit 63 is variably controlled in accordance with the degree of conductivity of the transistor 69. Therefore, the clock pulse generating circuit 63 sends out a clock pulse having a frequency corresponding to the instantaneous value of the power supply voltage.

今、電源電圧の瞬時的な変化が、第12図aの
如く比較的高い電圧から低い電圧に移行するもの
とする。そうすると、クロツクパルス発生回路6
3から送出されるクロツクパルスは第12図bに
示す如く、電源電圧が比較的高い領域(図中左半
分)では比較的高い周波数のクロツクパルスが送
出され、電源電圧が比較的低い領域(図中右半
分)では比較的低い周波数のクロツクパルスが送
出される。このようなクロツクパルスがリングカ
ウンタ64に入力すると、このカウンタ64は上
記クロツクパルスの周波数に応じた速度で作動す
る。したがつてリングカウンタ64の各段出力す
なわちJ―Kフリツプフロツプ76,77,78
の各Q出力は第12図c,d,eに示す如きもの
となる。すなわち電源電圧の高い領域では比較的
短い周期T1でしかもクロツクパルスと略等い幅
のパルスが各段から順次繰返して送出される。ま
た電源電圧が低い領域では比較的長い周期T2
しかも幅の広いパルスが各段から順次繰返して送
出される。これらのパルスは各段出力毎にそれぞ
れ電流増幅回路65,66,67により増幅され
第12図f,g,hに示すようなパルス電流とな
つてスイツチ部54a,54b,54cの各トラ
ンジスタのベース・エミツタ間に加えられる。し
たがつて上記スイツチ部54a,54b,54c
の各トランジスタは上記パルス電流波形に応じ第
12図i,j,kに示す如く電流電圧の高い領域
では大きな繰返し周波数でON―OFF動作し、電
源電圧の低い領域では小さな繰返し周波数でON
―OFF動作する。このため各放電灯55a,5
5b,55cには上記スイツチ部54a,54
b,54cのON―OFF動作に対応したON期間
において第12図aに示す電圧が印加されること
になる。その結果、放電灯55a,55b,55
cは点灯することになるが、上述したように電源
電圧が高い領域ではスイツチ部54a,54b,
54cの繰返し周波数が高いのでランプ電圧が上
昇し、逆に電源電圧が低い領域ではスイツチ部の
繰返し周波数が低いのでランプ電圧は上昇しな
い。このため、各放電灯55a,55b,55c
には電源電圧の変化とは拘りなく略一定の電力が
供給され放電灯は安定に点灯することになる。故
に安定器53のVAは小さくてよく、安定器53
の小型化がはかれる。安定器53を小型化できる
ということはそのインダクタンス分が小さくなる
ことを意味するので、力率改善用のコンデンサも
小さな容量のものでよいことになる。
Now, it is assumed that the instantaneous change in the power supply voltage shifts from a relatively high voltage to a low voltage as shown in FIG. 12a. Then, the clock pulse generation circuit 6
As shown in Figure 12b, clock pulses of relatively high frequency are sent out from 3 in the region where the power supply voltage is relatively high (the left half in the figure), and clock pulses with a relatively high frequency are transmitted in the region where the power supply voltage is relatively low (the right half in the figure). half), relatively low frequency clock pulses are sent out. When such a clock pulse is input to the ring counter 64, the counter 64 operates at a speed corresponding to the frequency of the clock pulse. Therefore, the outputs of each stage of the ring counter 64, that is, the JK flip-flops 76, 77, 78
The respective Q outputs are as shown in FIG. 12c, d, and e. That is, in a region where the power supply voltage is high, pulses having a relatively short period T1 and approximately the same width as the clock pulse are repeatedly sent from each stage. Further, in a region where the power supply voltage is low, pulses having a relatively long period T2 and a wide width are repeatedly sent out from each stage in sequence. These pulses are amplified by current amplifier circuits 65, 66, and 67 for each stage output, and become pulse currents as shown in FIG.・Added between the vines. Therefore, the switch parts 54a, 54b, 54c
According to the pulse current waveform, each transistor operates on and off at a large repetition frequency in the region of high current and voltage, as shown in Figure 12 i, j, and k, and turns on at a small repetition frequency in the region of low power supply voltage.
- OFF works. Therefore, each discharge lamp 55a, 5
5b, 55c have the above-mentioned switch parts 54a, 54.
The voltage shown in FIG. 12a is applied during the ON period corresponding to the ON-OFF operation of 54b and 54c. As a result, the discharge lamps 55a, 55b, 55
c will be lit, but as mentioned above, in the region where the power supply voltage is high, the switch parts 54a, 54b,
Since the repetition frequency of 54c is high, the lamp voltage increases, and conversely, in a region where the power supply voltage is low, the repetition frequency of the switch section is low, so the lamp voltage does not increase. For this reason, each discharge lamp 55a, 55b, 55c
A substantially constant power is supplied to the discharge lamp regardless of changes in the power supply voltage, and the discharge lamp is stably lit. Therefore, the VA of the ballast 53 may be small, and the ballast 53
can be made smaller. The fact that the ballast 53 can be made smaller means that its inductance is smaller, so the capacitor for power factor correction can also be of smaller capacity.

一方、安定器53を流れる電流は連続した電流
となるので、不点灯の放電灯が存在しない限り、
安定器53にスパイク電圧が発生するおそれはな
い。なお、第11図の回路ではコンデンサ83が
放電灯およびスイツチ部を直列した回路の両端に
接続されているので、万一不点灯の放電灯があつ
たとしても、それに伴うスパイク電圧は上記コン
デンサ83によつて吸収制限されることになる。
また上記コンデンサ83は、安定器53のインダ
クタンス分との関連で雑音発生防止にも寄与して
いる。
On the other hand, the current flowing through the ballast 53 is a continuous current, so unless there is an unlit discharge lamp,
There is no risk of a spike voltage occurring in the ballast 53. In the circuit shown in FIG. 11, the capacitor 83 is connected to both ends of the circuit in which the discharge lamp and the switch section are connected in series, so even if a discharge lamp goes out, the resulting spike voltage will be absorbed by the capacitor 83. Absorption will be limited by
The capacitor 83 also contributes to the prevention of noise generation in relation to the inductance of the ballast 53.

上記第11図に示す実施例の如く製作した装置
についてバラストすなわち安定器53の消費電力
を計測したところ12W以下であつた。又、制御装
置56の消費電力は3W程度であつた。したがつ
て合計消費電力は15W程度である。これを従来方
式でたとえばFL40S3灯をシングルチヨークで点
灯した場合と比較すると極めて有利であることが
わかる。すなわち従来のものではバラストの消費
電力が8.35W×3=25.05Wとなるので、本実施
例のものは従来のものに比べて約半分の消費電力
となる。放電灯の数が増加すれば安定器53はさ
らに小さなものにすることができる。そして例え
ば8灯程度になると、もはや安定器53は不要に
なり、制御装置56とスイツチング装置54にお
ける各スイツチ部54a,54b,54cのトラ
ンジスタのスイツチングロスとの合計消費電力に
のみとなる。この場合の消費電力を計算してみる
と、制御装置56の消費電力が3Wで、トランジ
スタのスイツチングロスが3W×8=24Wである
から合計消費電力は27Wとなる。従来方式で8灯
を点灯させると、8.35W×8=66.8Wとなるの
で、本方式の場合、従来のものに比べて50%以下
になる。
When the power consumption of the ballast, that is, the ballast 53 of the apparatus manufactured as in the embodiment shown in FIG. 11 was measured, it was 12 W or less. Further, the power consumption of the control device 56 was about 3W. Therefore, the total power consumption is about 15W. Comparing this with the conventional method, for example, when three FL40S lights are lit with a single-ch yoke, it can be seen that it is extremely advantageous. That is, in the conventional type, the power consumption of the ballast is 8.35W x 3 = 25.05W, so the power consumption in the present embodiment is about half that of the conventional type. If the number of discharge lamps increases, the ballast 53 can be made even smaller. For example, when the number of lights becomes about 8, the ballast 53 is no longer necessary, and the power consumption becomes only the total power consumption of the control device 56 and the switching loss of the transistors of each switching section 54a, 54b, 54c in the switching device 54. Calculating the power consumption in this case, the power consumption of the control device 56 is 3W and the switching loss of the transistor is 3W×8=24W, so the total power consumption is 27W. When 8 lights are turned on using the conventional method, the power consumption is 8.35W x 8 = 66.8W, which is less than 50% of the conventional method.

なお、バラストの皆無化をはかるには放電灯1
灯のON―Dutyを比較的小さく設定する必要があ
る。例えばFL40Sの場合には10〜15%以下にする
必要がある。したがつて、入力電流が連続する如
く構成するには6灯〜10灯程度の放電灯を順次切
換えて点灯させることが望ましい。故に10灯以上
の多数灯をバラスト無しで点灯制御する際には、
複数灯を並列接続したものを、6〜10組設け、こ
れらを順次切換えて点灯させるようにするとよ
い。
In addition, to eliminate ballast, use discharge lamp 1.
It is necessary to set the light ON-Duty relatively small. For example, in the case of FL40S, it needs to be 10 to 15% or less. Therefore, in order to configure the system so that the input current is continuous, it is desirable to sequentially switch and light about 6 to 10 discharge lamps. Therefore, when controlling the lighting of 10 or more lights without ballast,
It is preferable to provide 6 to 10 sets of multiple lights connected in parallel, and to switch these lights on in sequence.

第13図はその一例を示すものである。すなわ
ち55a―1,55a―2および55b―1,5
5b―2および55c―1,55c―2,…はそ
れぞれ並列接続された複数組の放電灯群を示して
いる。そしてこれらの放電灯群は制御装置56に
より制御されるスイツチ部54a,54b,54
cによつて、順次電源に切換え接続されて点灯制
御されるものとなつている。なお、電源電圧の変
化に応じてスイツチ部54a,54b,54cの
ON―OFF繰返し周波数制御を行なうものにあつ
ては、各放電灯間の特性のバラツキを吸収するた
めに第13図にも示されているように微小な例え
ば数mH程度のインダクタンス53′を電源と放
電灯群との間に直列に挿入すると効果的である。
FIG. 13 shows an example. i.e. 55a-1, 55a-2 and 55b-1, 5
5b-2, 55c-1, 55c-2, . . . each indicate a plurality of sets of discharge lamps connected in parallel. These discharge lamp groups are controlled by switch sections 54a, 54b, 54 controlled by a control device 56.
c, the lights are sequentially connected to the power source and the lighting is controlled. Note that the switch parts 54a, 54b, 54c change depending on the change in the power supply voltage.
For those that perform ON-OFF repetition frequency control, in order to absorb variations in characteristics between each discharge lamp, a small inductance 53' of, for example, several mH, is connected to the power supply as shown in Figure 13. It is effective to insert the lamp in series between the lamp and the discharge lamp group.

又、スイツチ部54a,54b,54cはトラ
ンジスタ以外にもサイリスタ、トライアツク、ゲ
ートターンオフサイリスタ等も使用でき、制御回
路の構成も第11図に示した実施例に限定される
ものではなく、同一の機能を有するものであれば
何でも良い。なお、スイツチ部にサイリスタを用
いた場合のサイリスタをOFFさせる手段として
は、周知の例えば「SCRとその応用」(日刊工業
新聞社発行)に示されているようなサイリスタリ
ングカウンタをスイツチ部に利用すればよい。す
なわち各放電灯と直列に接続された複数個のサイ
リスタを構成要素として含むリングカウンタを構
成すればよい。このようにすれば制御装置56か
ら所定周期のパルス列を供給するのみで順次サイ
リスタをON―OFF制御できる。またスイツチ部
としてサイリスタを使用する場合において、電源
が交流電源であるときには一対のサイリスタを逆
並列接続し、パルストランスを介してゲート信号
を印加するようにすれば容易に実施可能である。
Furthermore, in addition to transistors, thyristors, triacs, gate turn-off thyristors, etc. can also be used for the switch parts 54a, 54b, and 54c, and the configuration of the control circuit is not limited to the embodiment shown in FIG. 11, but may have the same functions. Anything is fine as long as it has the following. In addition, when a thyristor is used in the switch part, a well-known method for turning off the thyristor is to use a well-known thyristor ring counter as shown in "SCR and its Applications" (published by Nikkan Kogyo Shimbun) in the switch part. do it. That is, it is sufficient to configure a ring counter including a plurality of thyristors connected in series with each discharge lamp as a component. In this way, the thyristors can be sequentially controlled to turn on and off by simply supplying a pulse train of a predetermined period from the control device 56. Further, when using a thyristor as the switch section, if the power source is an AC power source, this can be easily implemented by connecting a pair of thyristors in antiparallel and applying a gate signal via a pulse transformer.

さらに第11図に示した実施例においては電源
電圧の大きさに概ね比例関係となるようにクロツ
クパルスの周波数を変化させてスイツチング装置
を制御する場合を示したが、入力力率を高めるた
めに入力電流波形を電源電圧波形に近似させるよ
うに制御してもよい。
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 11, the switching device is controlled by changing the frequency of the clock pulse so that it is approximately proportional to the magnitude of the power supply voltage, but in order to increase the input power factor, The current waveform may be controlled to approximate the power supply voltage waveform.

入力電流波形を電源電圧波形に近似させる手段
としては、例えば給電路に電流変成器を直列に介
挿し、この変成器により電源から供給される電流
値を検出し、この検出電流値と第11図に示した
トランス61、全波整流回路62からなる電圧検
出装置で得た電源電圧の瞬時値とを比較し、この
比較出力で第11図に示したPNPトランジスタ6
9の導通度を可変制御する手段が考えられる。
As a means for approximating the input current waveform to the power supply voltage waveform, for example, a current transformer is inserted in series in the power supply line, the current value supplied from the power supply is detected by this transformer, and this detected current value and the value shown in FIG. The PNP transistor 6 shown in FIG.
Means for variably controlling the degree of conductivity of 9 can be considered.

さらに第11図に示した実施例では安定要素と
してインダクタンスを用いたが、コンデンサ、抵
抗あるいはこれらを組合せたインピーダンスを安
定要素として用いてもよい。また放電灯の本数に
関しては既に述べたところからも明らかなように
何灯の場合でも可能であり、1灯の場合も勿論実
施可能である。
Further, in the embodiment shown in FIG. 11, an inductance is used as a stabilizing element, but a capacitor, a resistor, or a combination of these impedances may be used as a stabilizing element. As for the number of discharge lamps, as is clear from what has already been said, it is possible to use any number of discharge lamps, and of course, it is also possible to use one lamp.

このように、第7図、第11図および第13図
に示した実施例ではスイツチ部と放電灯との直列
回路をたとえば複数個並列に接続し、インピーダ
ンスを介して電源に接続するとともに、スイツチ
部を順次ON―OFFさせ、このON―OFFの繰返
し周波数を電源電圧の瞬時値に応じて変化させる
ようにしたので、ランプ電圧を大きくして安定要
素を非常に小さくし、ないしは零にできるととも
に、ランプ電圧をコントロールして変動特性を大
きく改善し、放電灯を安定に点灯させることがで
きる。更に安定要素の種類によらず、入力電流波
形を自由に形成して入力力率を効果的に高めるこ
とができ、力率改善用に他の素子を用いる必要が
なく、全体として小形、軽量、安価な多灯点灯回
路を得ることができる。又、入力電流が連続とな
るように周波数制御する場合には、パルス幅
(ON―Duty)制御方式に比べて抵抗、コンデン
サ、インダクタンス等のすべてのバラスト要素を
使用できる利点がある。但し、各放電灯毎の可変
制御は困難なので、前述したように電源と放電灯
との間に微小なインダクタンスを入れて各放電灯
間のバランスをとるような手段が必要ではある。
なお、ON―Duty制御方式との併用も可能であ
る。ON―Duty制御方式と併用した場合には電源
電圧の小さい部分における放電の安定化が容易に
できると共に、放電灯が少ない場合例えば2灯の
みの場合等であつても、バラストの皆無化が可能
になる。
In this way, in the embodiments shown in FIGS. 7, 11, and 13, a plurality of series circuits of the switch section and the discharge lamp are connected in parallel, and connected to the power supply via impedance, and the switch section and the discharge lamp are connected in parallel. Since the parts are turned ON and OFF sequentially, and the repetition frequency of this ON and OFF is changed according to the instantaneous value of the power supply voltage, it is possible to increase the lamp voltage and make the stability factor very small or even zero. By controlling the lamp voltage, the fluctuation characteristics can be greatly improved, and the discharge lamp can be lit stably. Furthermore, regardless of the type of stabilizing element, the input current waveform can be freely formed to effectively increase the input power factor, there is no need to use other elements for power factor improvement, and the overall design is small, lightweight, and An inexpensive multi-lamp lighting circuit can be obtained. Furthermore, when controlling the frequency so that the input current is continuous, there is an advantage that all ballast elements such as resistors, capacitors, and inductances can be used compared to the pulse width (ON-Duty) control method. However, since variable control for each discharge lamp is difficult, it is necessary to provide a means to balance each discharge lamp by inserting a small inductance between the power supply and the discharge lamp, as described above.
Note that it can also be used in conjunction with the ON-Duty control method. When used in conjunction with the ON-Duty control method, it is possible to easily stabilize discharge in areas where the power supply voltage is low, and it is also possible to eliminate ballasts even when there are few discharge lamps, such as only two lamps. become.

以上説明したように本発明は電源と放電灯との
間に高繰返し周波数でON―OFFするスイツチン
グ装置を介挿し、制御装置によつて前記スイツチ
ング装置のON期間を前記電源電圧の瞬時値に応
じて瞬時値の大きい部分でON期間が小さくなる
ように変化させうるようにした放電灯点灯装置で
ある。そして本発明は上記構成を基本的構成(イ)と
した場合、下記の実施態様を含むものである。
As explained above, the present invention inserts a switching device that turns ON and OFF at a high repetition frequency between a power source and a discharge lamp, and a control device controls the ON period of the switching device according to the instantaneous value of the power supply voltage. This is a discharge lamp lighting device that can change the ON period so that it becomes smaller in the portion where the instantaneous value is large. When the above configuration is taken as the basic configuration (a), the present invention includes the following embodiments.

(ロ) 前記制御装置は前記電源電圧の瞬時値に応じ
て前記スイツチング装置の繰返し周波数を変化
させることによりON期間を変化させることを
特徴とする前記(イ)の放電灯点灯装置。
(b) The discharge lamp lighting device according to (a) above, wherein the control device changes the ON period by changing the repetition frequency of the switching device according to the instantaneous value of the power supply voltage.

(ハ) 前記制御装置は前記電源電圧の瞬時値に応じ
前記スイツチング装置の繰返し周波数を変化さ
せないでON期間を変化させることを特徴とす
る前記(イ)の放電灯点灯装置。
(c) The discharge lamp lighting device according to (a) above, wherein the control device changes the ON period without changing the repetition frequency of the switching device according to the instantaneous value of the power supply voltage.

(ニ) 前記電源は交流電源および入力端が上記交流
電源に接続した全波整流装置からなる非平滑化
直流電源であることを特徴とする前記(イ)〜(ハ)の
放電灯点灯装置。
(d) The discharge lamp lighting device of (a) to (c) above, wherein the power source is a non-smoothed direct current power source comprising an alternating current power source and a full-wave rectifier whose input end is connected to the alternating current power source.

(ホ) 前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器出力を入力信号とする単安定マルチバイブ
レータと、前記電源および前記放電灯の間に直
列に挿入され上記バイブレータにより制御され
るトランジスタとを含むことを特徴とする前記
(イ)〜(ニ)の放電灯点灯装置。
(E) The switching device includes an oscillator, a monostable multivibrator that uses the output of the oscillator as an input signal, and a transistor inserted in series between the power source and the discharge lamp and controlled by the vibrator. Featured above
The discharge lamp lighting device of (a) to (d).

(ヘ) 前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器の出力を入力信号とする単安定マルチバイ
ブレータと、前記電源および前記放電灯の間に
直列に挿入され上記バイブレータの出力により
制御されるトランジスタを含んでなり、前記制
御装置は、電源電圧の瞬時値を検知する電圧検
出装置と、この電圧検出装置の出力に応じて上
記単安定マルチバイブレータの出力信号のON
期間を制御するバイアス装置とを含んでなるこ
とを特徴とする前記(イ)の放電灯点灯装置。
(f) The switching device includes an oscillator, a monostable multivibrator that uses the output of the oscillator as an input signal, and a transistor that is inserted in series between the power source and the discharge lamp and is controlled by the output of the vibrator. The control device includes a voltage detection device that detects the instantaneous value of the power supply voltage, and turns on the output signal of the monostable multivibrator according to the output of this voltage detection device.
The discharge lamp lighting device according to (a) above, comprising a bias device for controlling a period.

(ト) 前記放電灯は、複数個であると共にその各各
が前記電源に対して並列に接続されてなり、前
記スイツチング装置は、各放電灯と直列に接続
された複数個のスイツチ部と、少なくとも上記
放電灯の数に対応した段数を有し各段の出力を
順次上記各スイツチ部に供給して各スイツチ部
を交互にON―OFF制御するシリングカウンタ
とを含んでなることを特徴とする前記(イ)の放電
灯点灯装置。
(G) The discharge lamps include a plurality of units, each of which is connected in parallel to the power source, and the switching device includes a plurality of switch units connected in series with each discharge lamp, It is characterized by comprising a shilling counter having a number of stages corresponding to at least the number of the discharge lamps and sequentially supplying the output of each stage to each of the switch parts and controlling each switch part alternately on and off. The discharge lamp lighting device of (a) above.

(チ) 前記制御装置は前記電源から供給される電流
を検出することにより電源電圧の瞬時値に応じ
て前記スイツチング装置を制御するようになさ
れていることを特徴とする前記(イ)〜(ト)の放電灯
点灯装置。
(h) The control device is configured to control the switching device according to the instantaneous value of the power supply voltage by detecting the current supplied from the power supply. ) discharge lamp lighting device.

(リ) 前記放電灯は複数個であると共に、その各各
が前記電源に対して並列的に接続されてなり、
前記スイツチング装置は各放電灯と直列に接続
された複数個のサイリスタを構成要素として含
むリングカウンタからなることを特徴とする前
記(イ)または(チ)の放電灯点灯装置。
(li) The discharge lamp is a plurality, and each of the discharge lamps is connected in parallel to the power source,
The discharge lamp lighting device according to (a) or (h) above, wherein the switching device comprises a ring counter including as a component a plurality of thyristors connected in series with each discharge lamp.

(ヌ) 前記放電灯は6〜10個であると共にその各々
が前記電源に対して並列的に接続されており、
前記スイツチング装置は各放電灯に交互に上記
電源を接続するように動作することを特徴とす
る前記(イ)〜(ニ)および(ト)〜(リ)の放電灯点灯装置。
(n) There are 6 to 10 discharge lamps, each of which is connected in parallel to the power source,
The discharge lamp lighting device described in (a) to (d) and (g) to (i) above, wherein the switching device operates to alternately connect the power source to each discharge lamp.

したがつて、本発明によれば、電源と放電灯と
の間に介挿された高繰返し周波数でON―OFFす
るスイツチング装置が電源電圧の瞬時値に応じて
そのON期間が変化する如く制御されるので、電
源が交流電源あるいは非平滑化直流電源のように
一つのサイクル中に連続的にしかも激しく変化す
るようなものであつても、また放電灯の種類や本
数に拘りなく、放電灯をちらつきや立消え等を生
ずることなく安定に点灯させうると共に、安定要
素を極小にすることも可能な放電灯点灯装置を提
供することができる。
Therefore, according to the present invention, a switching device that is inserted between a power source and a discharge lamp and turns on and off at a high repetition frequency is controlled so that its ON period changes in accordance with the instantaneous value of the power source voltage. Therefore, even if the power source changes continuously and drastically during one cycle, such as an AC power source or an unsmoothed DC power source, and regardless of the type or number of discharge lamps, the discharge lamp can be used. It is possible to provide a discharge lamp lighting device that can stably light the lamp without flickering or turning off, and can also minimize the stability factor.

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

第1図は従来の装置の概略的構成を示すブロツ
ク図、第2図は本発明の一実施例の概略的構成を
示すブロツク図、第3図は同実施例の具体的回路
構成を示す図、第4図a,b,c,dは同実施例
の動作説明用波形図、第5図は同実施例の作用説
明のためのランプ電流―ランプ電圧特性図、第6
図は第3図の電源回路部の変形を示す図、第7図
は本発明の他の実施例の概略的構成を示すブロツ
ク図、第8図a,b,c,dは第7図の電源とし
て直流電源を用いた場合の動作説明用波形図、第
9図a,bは同じく第7図の電源として交流電源
を用いた場合の動作説明用波形図、第10図は第
7図の作用を説明するためのランプ電流―ランプ
電圧特性を示す図、第11図は第7図の具体的回
路構成を示す図、第12図は第11図の動作説明
用の波形図、第13図は第7図の一部変形した例
を示すブロツク図である。 10,50…電源、13,53…安定器(低イ
ンピーダンス)14,54…スイツチング装置、
15,55…放電灯、16,56…制御装置。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional device, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a specific circuit configuration of the same embodiment. , Fig. 4 a, b, c, and d are waveform diagrams for explaining the operation of the same embodiment, Fig. 5 is a lamp current-lamp voltage characteristic diagram for explaining the action of the same embodiment, and Fig. 6
The figure shows a modification of the power supply circuit shown in FIG. 3, FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the present invention, and FIGS. Waveform diagrams for explaining the operation when a DC power source is used as the power source, Figures 9a and b are waveform diagrams for explaining the operation when an AC power source is used as the power source in Figure 7, and Figure 10 is a waveform diagram for explaining the operation when an AC power source is used as the power source in Figure 7. 11 is a diagram showing the specific circuit configuration of FIG. 7, FIG. 12 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG. 11, and FIG. 13 is a diagram showing lamp current-lamp voltage characteristics to explain the operation. 7 is a block diagram showing a partially modified example of FIG. 7. FIG. 10,50...power supply, 13,53...ballast (low impedance) 14,54...switching device,
15,55...discharge lamp, 16,56...control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 周期的に脈動する電圧を出力する電源と、こ
の電源から付勢される放電灯と、この放電灯と上
記電源との間に介挿された安定器と、上記電源と
上記放電灯との間に介挿された高繰返し周波数で
ON―OFFするスイツチング装置と、上記電源の
脈動電圧の瞬時値に応じて上記スイツチング装置
の繰返し周波数またはON―Dutyを上記瞬時値の
大きい部分でON期間が小さくなるように変化さ
せる制御装置とを具備したことを特徴とする放電
灯点灯装置。 2 前記電源は、交流電源および入力端が上記交
流電源に接続された全波整流装置からなる非平滑
化直流電源であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の放電灯点灯装置。 3 前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器出力を入力信号とする単安定マルチバイブレ
ータと、前記電源および前記放電灯の間に直列に
挿入され上記バイブレータにより制御されるトラ
ンジスタとを含むもので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項記載の放電灯点
灯装置。 4 前記スイツチング装置は、発振器と、この発
振器の出力を入力信号とする単安定マルチバイブ
レータと、前記電源および前記放電灯の間に直列
に挿入され上記バイブレータの出力により制御さ
れるトランジスタを含んでなり、前記制御装置
は、電源電圧の瞬時値を検出する電圧検出装置
と、この電圧検出装置の出力に応て上記単安定マ
ルチバイブレータの出力信号のON期間を制御す
るバイアス装置とを含んでなることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の放電灯点灯装置。 5 前記放電灯は、複数個であるとともにそのお
のおのが前記電源に対して並列に接続されてな
り、前記スイツチング装置は、各放電灯と直列に
接続された複数個のスイツチ部と、少なくとも上
記放電灯の数に対応した段数を有し、各段の出力
を順次上記各スイツチ部に供給して各スイツチ部
を交互にON―OFFするリングカウンタとを含ん
でなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の放電灯点灯装置。 6 前記放電灯は、複数個であるとともにそのお
のおのが前記電源に対して並列的に接続されてな
り、前記スイツチング装置は、各放電灯と直列に
接続された複数個のサイリスタを構成要素として
含むリングカウンタからなることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の放電灯点灯装置。 7 前記放電灯は、6〜10個であるとともにその
おのおのが前記電源に対して並列的に接続されて
おり、前記スイツチング装置は、各放電灯に交互
に上記電源を接続するように動作するものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2
項、第5項および第6項の何れか1項に記載の放
電灯点灯装置。
[Scope of Claims] 1. A power supply that outputs a periodically pulsating voltage, a discharge lamp energized from this power supply, a ballast inserted between this discharge lamp and the above power supply, and the above power supply. and the above discharge lamp at a high repetition frequency.
A switching device that turns ON and OFF, and a control device that changes the repetition frequency or ON-Duty of the switching device according to the instantaneous value of the pulsating voltage of the power supply so that the ON period becomes small in the portion where the instantaneous value is large. A discharge lamp lighting device characterized by comprising: 2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the power source is a non-smoothed DC power source comprising an AC power source and a full-wave rectifier whose input end is connected to the AC power source. 3. The switching device includes an oscillator, a monostable multivibrator using the output of the oscillator as an input signal, and a transistor inserted in series between the power source and the discharge lamp and controlled by the vibrator. A discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2. 4. The switching device includes an oscillator, a monostable multivibrator using the output of the oscillator as an input signal, and a transistor inserted in series between the power source and the discharge lamp and controlled by the output of the vibrator. , the control device includes a voltage detection device that detects the instantaneous value of the power supply voltage, and a bias device that controls the ON period of the output signal of the monostable multivibrator according to the output of the voltage detection device. A discharge lamp lighting device according to claim 1, characterized in that: 5. The discharge lamp is a plurality, and each of the discharge lamps is connected in parallel to the power source, and the switching device includes a plurality of switch parts connected in series with each discharge lamp, and at least the discharge lamp. A ring counter having a number of stages corresponding to the number of electric lights, and a ring counter that sequentially supplies the output of each stage to each of the above-mentioned switch parts and turns each switch part on and off alternately. The discharge lamp lighting device according to scope 1. 6. A plurality of the discharge lamps are each connected in parallel to the power source, and the switching device includes a plurality of thyristors connected in series with each discharge lamp as a component. 2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, comprising a ring counter. 7 The number of the discharge lamps is 6 to 10, each of which is connected in parallel to the power source, and the switching device operates to alternately connect the power source to each discharge lamp. Claims 1 and 2 are characterized in that:
5. The discharge lamp lighting device according to any one of Items 5 and 6.
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