JP2001176689A

JP2001176689A - 蛍光灯制御装置

Info

Publication number: JP2001176689A
Application number: JP35604399A
Authority: JP
Inventors: Moriyuki Ohata; 盛幸大畠
Original assignee: SI ELECTRONICS KK
Current assignee: SI ELECTRONICS KK
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】高力率を実現できると共に入力電流高調波成
分を低減でき、然も、大幅にコストを低減することがで
きる蛍光灯制御装置を提供する。【解決手段】蛍光灯制御装置１０は、蛍光灯２６両端
のフィラメント２８、２８間に接続されるコンデンサＣ
Ｆ及びフィラメント２８に直列に接続されるチョークコ
イル２４とを具備して成る負荷回路１９を設ける。商用
電源ＡＣを全波整流する整流装置１２と、発振回路１８
と、この発振回路１８の出力周波数に基づいた周波数の
電圧を整流装置１２より負荷回路１９に印加するための
スイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２とを設ける。整流
装置の出力電圧を監視し、出力電圧波形の瞬時値が低下
する領域において、発振回路１８の出力周波数を上げる
監視回路（入力電圧監視回路ブロック２０）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発振回路を用いて
蛍光灯を点灯させる蛍光灯制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の蛍光灯制御装置はコンデン
サインプットタイプのものが知られている。コンデンサ
インプットタイプの蛍光灯制御装置は、蛍光灯の両端に
設けられたフィラメントを介し、蛍光灯と並列にコンデ
ンサが接続されると共に、フィラメントを介し蛍光灯に
直列にチョークコイルが接続されている。そして、平滑
コンデンサが設けられた整流回路で整流された電力によ
ってフィラメントが予熟された後、両フィラメント間に
発生した自由電子を電圧共振により、蛍光管に高電圧を
印加し、蛍光灯を点灯させていた。即ち、図５は一般的
な蛍光灯制御装置１００であり、交流電源ＡＣに整流平
滑回路１０１と、高周波変換回路１０２と、蛍光灯点灯
回路１０３とが順次接続され、これによって、蛍光灯点
灯回路１０３に接続された蛍光灯２６を点灯できるよう
に構成されている。

【０００３】一方、各種電子・電気機器を電力系統に接
続するとき、機器の電源入力の整流装置、位相制御回
路、又は、部品の非線形負荷回路などによって、入力電
流が電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の正弦波でない
ために入力電流高調波が発生していた。また、近年の電
気製品の整流方法でコンデンサインプットタイプのもの
は、接続された機器の入力電流に多くの入力電流高調波
成分を含んでおり、これによって、電源電圧波形の歪み
（高調波歪み）を引き起こしていた。高調波歪みが発生
すると進相コンデンサやトランスの過熱、焼損、或い
は、異音の発生、制御機器の誤動作などの発生が生じる
と共に、寿命の劣化などの支障があった。

【０００４】前記、コンデンサインプットタイプの整流
平滑回路１０１（図６）はブリッジ型の整流ダイオード
Ｄ１００の出力側に平滑コンデンサ（電解コンデンサ）
Ｃ１０１が設けられたもので、入力正弦波のピーク時に
のみ平滑コンデンサへＣ１０１充電電流が流れるため、
図７に示す如き入力電圧Ｖ１０１に対して入力電流Ａ１
０１波形の導通角が狭く、力率の低下として把握されて
いる。該コンデンサインプットタイプの入力電流Ａ１０
１の入力電流高調波が増えると、同じ電源系統に接続さ
れている他の機器に障害を与え社会問題にまで発展して
きている。

【０００５】そこで、電気機器・電子機器などに障害が
発生するのを防止するため、政府機関より各電気機器及
び電子安定器などから発生する入力電流高調波成分の規
制値のガイドラインが提示されている。政府機関より掲
示された電子安定器の入力電流高調波成分の規制値は最
も厳しい値であるため、複雑な回路を組み込んで高調波
を低減させているものもあるが、複雑な回路を組むと部
品点数が多くなると共に電子安定器が大きくなってしま
う。このため、電子安定器の製造に多大な手間がかか
り、電子安定器のコストが高騰してしまう。

【０００６】そこで、電子安定器のコストを低減すると
共に、高調波歪みを少なくした種々の蛍光灯制御装置が
開発されてきているが、力率を改善し、比較的高調波の
少ない部分平滑方式の整流平滑回路１０２を図８に示
す。この蛍光灯制御装置は、ブリッジ型の整流ダイオー
ドＤ１０１の両出力間に、平滑コンデンサ（電解コンデ
ンサ）Ｃ１０２、チョークコイル１０３、ダイオードＤ
１０２が直列に接続されている。また、チョークコイル
１０３とダイオードＤ１０２の間には整流ダイオードＤ
１０３が接続され、この整流ダイオードＤ１０３にトラ
ンジスタＴＲ（コレクタ）が接続され、トランジスタＴ
Ｒ（エミッタ）はダイオードＤ１０２とブリッジ型の整
流ダイオードＤ１０１の接続点に接続されている。

【０００７】このように、蛍光灯制御装置１００の整流
平滑回路１０１に部分平滑方式を用いることにより、入
力平滑コンデンサへＣ１０２流れる充電電流を入力正弦
波のピーク時だけでなく、入力正弦波のピーク時前後に
幅広く流れるため、図９に示す如き入力電圧Ｖ１０１に
対して入力電流Ａ１０２波形の導通角を広くして力率を
改善すると共に、入力電流Ａ１０２波形を正弦波に近づ
け入力電流高調波の発生を低減させていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、力率を
改善し入力電流高調波成分を低減させる部分平滑方式の
蛍光灯制御装置を使用して蛍光灯を点灯させても、第５
入力電流高調波の発生があった。このため、入力電流高
調波を政府機関の厳しい規制値内に入れることができな
い問題があった。

【０００９】そこで、高力率で入力電流高調波成分を低
減でき、然も、コストも低減することができる蛍光灯制
御装置の開発が望まれていた。

【００１０】本発明は、係る従来技術の課題を解決する
ために成されたものであり、高力率を実現できると共に
入力電流高調波成分を低減でき、然も、大幅にコストを
低減することができる蛍光灯制御装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち、請求項１の発明の
蛍光灯制御装置は、蛍光灯両端のフィラメント間に接続
されるコンデンサ及びフィラメントに直列に接続される
チョークコイルとを具備して成る負荷回路と、商用電源
を全波整流する整流手段と、発振回路と、この発振回路
の出力周波数に基づいた周波数の電圧を整流手段より負
荷回路に印加するためのスイッチング素子とを有した蛍
光灯制御装置であって、整流手段の出力電圧を監視し、
この出力電圧波形の瞬時値が低下する領域において、発
振回路の出力周波数を上げる監視回路を備えたものであ
る。

【００１２】また、請求項２の発明の蛍光灯制御装置
は、上記に加えて、整流手段は、全波整流装置と全波整
流素子とを備え、全波整流装置の出力をスイッチング素
子を介して負荷回路に印加すると共に、全波整流素子の
出力を監視回路に印加するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の蛍光灯制御装置１０の
電気回路のブロック図、図２は本発明の蛍光灯制御装置
１０を構成する全波整流装置１２の拡大図、図３は同図
２の全波整流装置１２への入力電圧Ｖ１と入力電流Ａ１
を示す図、図４は全波整流装置１２の出力波形と、電圧
レベル検出回路２１の出力波形と、波形成形回路２３の
出力波形と、発振回路１３の発振周波数の変化特性との
関係を示す図をそれぞれ示している。尚、各図において
同一符号で示すものは同一のものとする。

【００１４】蛍光灯制御装置１０は、複数の蛍光灯２６
を点灯させる所謂多灯式の蛍光灯制御装置１０（電子安
定器とも称す）で、全波整流手段としての全波整流装置
１２と、発振回路ブロック１３と、入力電圧監視回路ブ
ロック２０と、パルストランス１４と、高周波出力スイ
ッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２と、負荷回路１９と、
全波整流手段としての全波整流素子１２Ａとから構成さ
れている。図中ＡＣは交流２００Ｖ、５０Ｈｚ／６０Ｈ
ｚなどの商用電源（以降説明の便宜上交流２００Ｖ、５
０Ｈｚで説明を行なう）で、この商用電源ＡＣにはノイ
ズフィルター回路１１が接続されノイズフィルター回路
１１の出力側は全波整流装置１２と全波整流素子１２Ａ
にそれぞれ接続されている。

【００１５】全波整流装置は、図２に示す如き一方の全
波整流装置１２を構成するブリッジ型の整流ダイオード
Ｄ１と、この整流ダイオードＤ１の出力側両端に直列に
接続された約２μＦと小容量のフィルムコンデンサＣ
１、Ｃ２とから構成されている。この全波整流装置１２
は入力された商用電源ＡＣを整流ダイオードＤ１で全波
整流し、両フィルムコンデンサＣ１、Ｃ２に充電するよ
うに構成されている。尚、全波整流装置１２に設けられ
たコンデンサＣ１、Ｃ２は、一時的に電荷を蓄えること
を目的とし、平滑機能整流を有していない所謂無平滑方
式とされる。また、整流ダイオードＤ１の入力電圧Ｖ１
と入力電流Ａ１との関係を図３に示している。尚、フィ
ルムコンデンサＣ１、Ｃ２の容量が大きいと力率が悪化
するため小容量のフィルムコンデンサとしている。

【００１６】整流ダイオードＤ１の出力（プラス側）に
は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）から成る高周波
出力スイッチング素子ＦＥＴ２のドレイン端子に接続さ
れ、整流ダイオードＤ１の出力（マイナス側）には、こ
れもまた電界効果型トランジスタから成る高周波出力ス
イッチング素子ＦＥＴ１のソース端子に接続されてい
る。そして、整流ダイオードＤ１の出力（プラス側）に
接続された高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ２のソー
ス端子と、整流ダイオードＤ１の出力（マイナス側）に
接続された高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ１のドレ
イン端子とが接続されている。

【００１７】高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ２のソ
ース端子と、高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ１のド
レイン端子間にはチョークコイル２４が接続され、この
チョークコイル２４は蛍光管２７の一端に設けられたフ
ィラメント２８に接続されている。また、チョークコイ
ル２４は複数（この場合、７５０μＨのチョークコイル
４個）並列に接続されており、各チョークコイル２４は
複数の蛍光管２７の一端に設けられたフィラメント２８
にそれぞれ接続されている。尚、図１では説明の都合上
蛍光管２７を一つだけ図示している。

【００１８】また、各蛍光管２７の他端に設けられたフ
ィラメント２８は全波整流装置１２の整流ダイオードＤ
１に接続された両フィルムコンデンサＣ１、Ｃ２間に接
続されている。各蛍光管２７の両フィラメント２８、２
８間にはコンデンサＣＦ（この場合、０．００６８μ
Ｆ）のが接続されると共に、図示しないが照度調整用の
コンデンサ（この場合、０．００３９μＦ）がコンデン
サＣＦにフィラメント２８を介し、並列に接続されてい
る。

【００１９】即ち、蛍光灯２６（蛍光管２７）両端に設
けられた両フィラメント２８、２８間に接続されたコン
デンサＣＦとフィラメント２８に直列に接続されたチョ
ークコイル２４から負荷回路１９が構成されている。そ
こで、共振周波数を５６ＫＨｚになるように設定する
と、チョークコイル２４が７５０μＨの場合、蛍光管２
７と並列接続されたコンデンサＣＦと照度調整コンデン
サとの容量和（０．００６８μＦ＋０．００３９μＦ＝
０．０１０７μＦ）とで共振周波数は５６ＫＨｚとな
る。

【００２０】前記、ノイズフィルター回路１１は、蛍光
灯制御装置１０の動作により発生したノイズ成分が交流
電源ＡＣに流出してしまうのを防止するため設けられて
おり、このノイズフィルター回路１１でノイズ成分を交
流電源ＡＣに流出するのを防止する技術は従来より周知
の技術であるため詳細な説明を省略する。該ノイズフィ
ルター回路１１の出力側には入力電圧監視回路ブロック
２０が接続されており、この入力電圧監視回路ブロック
２０の入力側には、前記全波整流装置１２に並列に接続
された他方の全波整流素子１２Ａ（ブリッジ型の整流ダ
イオードＤ２）が設けられている。整流ダイオードＤ２
の入力側の一方は、抵抗Ｒ１を介してノイズフィルター
回路１１の一側に接続され、他方はノイズフィルター回
路１１の他側に接続されている。

【００２１】また、入力電圧監視回路ブロック２０は、
監視回路としての電圧レベル検出回路２１と、絶縁回路
２２と、波形成形回路２３とが設けられており、この電
圧レベル検出回路２１は、入力電圧監視回路ブロック２
０の入力電圧波形を電力系回路（全波整流装置１２）の
出力側の電圧変動に影響されない状態で監視できるよう
に構成されている。係る、電圧レベル検出回路２１は、
整流ダイオードＤ１で全波整流された所定範囲の波形を
検出できるように構成されている。この場合、他方の全
波整流素子１２Ａ（整流ダイオードＤ２）の出力が監視
回路（電圧レベル検出回路２１）に印加されることによ
り、交流電源ＡＣの整流波形の所定範囲を検出できるよ
うに構成されている。

【００２２】この全波整流素子１２Ａにて商用電源ＡＣ
が全波整流されると、例えば０Ｖ〜２８０Ｖｏ−ｐ（図
４のＶＣ１矢印範囲）の整流波形（電圧波形）Ｆ１が出
力され、電圧レベル検出回路２１はこの整流波形Ｆ１の
電圧１２０Ｖ（図４のＶＣ２矢印範囲）より低い範囲の
値を、所定周期（１０ｍｓｅｃ）毎に検出できるように
構成されている。即ち、電圧レベル検出回路２１では、
整流ダイオードＤ２の出力電圧の１２０Ｖより低い値を
検出してＯＮ／ＯＦＦ信号の電圧波形Ｆ２Ａ（この場
合、図中点線Ｃ、点線Ｄ間の１本線で図示している）と
して矩形波の検出波形Ｆ２（図４）を出力している。
尚、整流ダイオードＤ２で全波整流された波形から１２
０Ｖより低い値を検出する技術は従来より周知の技術で
あり詳細な説明を省略する。

【００２３】また、絶縁回路２２は、全波整流装置１２
の出力側に接続された負荷回路１９の変動で検出する電
圧が変動しないよう、電圧レベル検出回路２１と負荷回
路１９とを絶縁できるように構成されている。この場
合、絶縁回路２２にはホトカプラが設けられており、こ
れによって負荷回路１９と電気的に絶縁している。尚、
ホトカプラを用いて電気回路を電気的に絶縁する技術に
ついては、従来より周知の技術であるため詳細な説明を
省略する。

【００２４】一方、蛍光灯２６の特性は、蛍光管２７電
流が多く流れている場合は、蛍光管２７内に電流は流れ
易く、瞬時（この場合、例えば０．５ｍｓｅｃ程度の時
間）電圧が低くなった場合でも蛍光管２７内の電子は消
滅せず蛍光灯２６は通常点灯する。しかし、所定時間電
圧が低下すると、蛍光管２７内の電流は流れ難く一旦蛍
光管２７内の電子が消滅してしまう。該一旦蛍光管２７
内の電子が消滅してしまうと再び蛍光管２７内に自由電
子を発生させるためには多くのエネルギーが必要であっ
た。係る、入力電流高調波は蛍光管２７内の電子の発生
及び消滅時などに発生する。

【００２５】また、蛍光灯２６は、蛍光管２７の両フィ
ラメント２８、２８間に発生した放電により点灯させて
おり、整流ダイオードＤ１で全波整流された電圧波形
は、０Ｖ〜２８０Ｖｏ−ｐの脈流波形（整流波形Ｆ１）
となる（図４）。そして、整流ダイオードＤ１で全波整
流された電圧波形は、蛍光灯２６の点灯電圧が一瞬でも
１００Ｖ程度まで低下すると通常点灯状態の特性（この
場合、一定以上の高周波電流が蛍光管２７に流れている
間は、両フィラメント２８、２８間は抵抗体状態とな
り、通常点灯の特性を維持することができるようになる
ことを言う）を失ってしまい、電源電圧が低下した時間
だけ蛍光灯２６電流が０になってしまう。即ち、図４の
整流波形Ｆ１と点線Ｃ、Ｄとの交差部分は１２０Ｖを示
しており、点線Ｃ、Ｄより内側の１２０Ｖより低い部分
（この場合１００Ｖ程度以下）では通常点灯状態の特性
を失って蛍光灯２６は一瞬消灯状態となる。

【００２６】このため、蛍光灯２６の入力電圧が０Ｖ〜
２８０Ｖｏ−ｐの範囲で電圧変化する整流波形Ｆ１を入
力電圧源として蛍光灯２６を点灯させた場合、蛍光灯２
６は一瞬消灯しては点灯を行なう動作を繰り返すことと
なる。該蛍光灯２６が一瞬消灯しては点灯を行なう際に
は入力電流高調波の発生もある。そこで、電源電圧が低
下しても蛍光管２７に常に抵抗体状態の特性を維持させ
る制御が可能となれば、図３の如き入力電流Ａ１波形は
入力電圧Ｖ１に比例近似して変化するので入力電流高調
波対策が可能となる。

【００２７】他方、従来の銅鉄チョークを使用して蛍光
灯２６を点灯させた場合、商用電源ＡＣをそのままの周
波数で蛍光灯２６の点灯に使用しているため、例えば２
０ｍｓｅｃ（５０Ｈｚ）に一回の割合で一瞬０Ｖ程度ま
で電圧が低下する。このため、蛍光灯２６点灯時は、所
定周期（例えば２０ｍｓｅｃ）毎に一回瞬時消灯を繰り
返えすこととなり、点灯した蛍光灯２６の光は目にちら
つきを感じる現象が発生する。

【００２８】また、前記全波整流装置１２は電力系であ
り、全波整流装置１２の出力電圧は接続された負荷回路
１９の状態によって変動してしまう。このため、電圧監
視回路２０を全波整流装置１２の出力側と電気的に導通
すると、アースラインから一方の全波整流装置１２の出
力側の変動電圧が全波整流素子１２Ａに回り込んで、正
確に電圧検出の監視をできなくなってしまう。そこで、
電圧レベル検出回路２１と波形成形回路２３との間に絶
縁回路２２を設け、一方の全波整流装置１２の出力側の
電圧変動で電圧レベル検出回路２１での電圧検出に僅か
な誤差がでてしまうのを防止している。

【００２９】ここで、大電流が流れた直後の蛍光管２７
電流はとぎれ難く、一旦蛍光管２７電流の減少、或い
は、とぎれてしまうと、前述の如き自由電子の再生に大
きなエネルギーが必要になる性質があるので、蛍光灯２
６は蛍光管２７電流の急激な変化を嫌う特性を有してい
る。そこで、一方の全波整流装置１２の整流ダイオード
Ｄ１で全波整流された電圧波形が１２０Ｖ以下になった
場合でも、蛍光管２７電流はとぎれ難くすれば、蛍光灯
２６をちらつき難く、安定して点灯でき、これによっ
て、入力電流高調波対策を行なうことも可能となる。

【００３０】そこで、全波整流装置１２の整流ダイオー
ドＤ１の出力電圧波形（整流波形Ｆ１）が低下する領域
（図４Ｃ、Ｄ間）であっても瞬時の消灯を繰り返えすこ
となく安定して蛍光灯２６を点灯できるように波形成形
回路２３を設けている。該波形成形回路２３の入力波形
は、整流ダイオードＤ１で全波整流された整流波形Ｆ１
の低い、例えば１２０Ｖ以下の領域（図４点線Ｃ、Ｄ
間）の電圧波形Ｆ２ＡをＯＮ／ＯＦＦ信号に変換し、こ
のＯＮ／ＯＦＦ信号を成形して後述する所定の成形波形
Ｆ３に成形している。

【００３１】即ち、波形成形回路２３は、電圧レベル検
出回路２１にて１０ｍｓｅｃ間隔で検出した１２０Ｖよ
り低い電圧波形Ｆ２Ａを時間の経過と共に変化する高調
波を少なくできる制御波形Ｆ３Ａに成形し、この制御波
形Ｆ３Ａで発振回路１３の発振周波数を制御している。
波形成形回路２３にて成形された制御波形Ｆ３Ａは、図
４点線Ｃ、Ｅ間の如き波形に成形される。この場合、制
御波形Ｆ３Ａは、時間の経過に伴って電圧を低くしてい
き、底部に近づくに従って更に緩やかに低くし、時間が
点線Ｄまで経過した時点で今度は緩やかに元の電圧まで
戻す制御波形Ｆ３Ａに成形している。尚、制御波形Ｆ３
Ａの一番低い電圧は、例えば整流波形Ｆ１の約２０Ｖ〜
３０Ｖ相当にさせている。また、波形成形回路２３で波
形を成形する技術については周知の技術であるため詳細
な説明を省略する。

【００３２】即ち、蛍光灯２６は、前述したように蛍光
管２７電流の急激な変化を嫌う特性を有しているため、
波形成形回路２３は、電圧レベル検出回路２１で検出し
た電圧波形Ｆ２Ａを成形し点線Ｃから急激に電圧を下げ
ずに徐々に下げて行き、点線Ｄに達したら急激に電圧を
上げずに徐々に電圧を上げる制御波形Ｆ３Ａにして、成
形した制御波形Ｆ３Ａを蛍光管２７の特性に合わせて自
由電子が徐々に増加できるように１２０Ｖ範囲より少許
時間が経過した点線Ｅまで後にずらしている。この制御
波形Ｆ３Ａによって、後述する発振回路１８の発振周波
数を所定の発振周波数に変換し、蛍光灯２６の両フィラ
メント２８、２８間を所定の抵抗体状態にして、蛍光管
２７電流が滑らかに減少するようにすると共に、滑らか
に立ち上がるようにして、蛍光管２７電流が急激な変化
してしまうのを防止している。

【００３３】前記、入力電圧監視回路ブロック２０の出
力側は発振回路ブロック１３に接続されている。発振回
路ブロック１３は、発振回路１８と、始動回路１６と、
保護回路１７と、制御装置１５とから構成されており、
発振回路１８の基本周波数は４５ＫＨｚに設定されてい
る。該発振回路１８の基本周波数は蛍光灯２６の始動
時、制御装置１５からの始動信号により７２ＫＨｚに制
御されると共に、通常点灯時は入力電圧監視回路ブロッ
ク２０からの信号によって４５ＫＨｚ〜６３ＫＨｚに変
化するように構成されている。尚、全波整流装置１２の
出力電圧波形（整流波形Ｆ１）が発振回路１８の発振周
波数で制御（この場合、両高周波出力スイッチング素子
ＦＥＴ１、ＦＥＴ２）されることにより蛍光灯２６は点
灯する。

【００３４】始動回路１６は蛍光灯２６の点灯を開始さ
せるもので、発振回路１８の発振周波数を制御できるよ
うに構成されている。この始動回路１６は電源が投入さ
れてから発振回路１８発振周波数を約２秒間、約７２Ｋ
Ｈｚに維持することにより蛍光管２７の両フィラメント
２８、２８を予熱できるように構成されている。そし
て、予熱が完了した後は緩やかに周波数を低くしてい
き、共振点に近づいて点灯可能な共振電圧になったとき
に蛍光灯２６は点灯する。その後、設定周波数で安定し
て蛍光灯２６は点灯するように構成されている。

【００３５】また、保護回路１７は、蛍光灯２６の寿命
末期時などには回路条件によって全波整流装置１２の出
力電流（整流波形Ｆ１）が異常に増加して火災などの危
険が発生してしまうのを防止するため設けられている。
係る、蛍光灯２６と共振コンデンサとは並列に接続され
ており、蛍光灯２６の点灯時は共振状態から外れ、蛍光
灯２６の消灯時は共振状態になるように構成されてい
る。

【００３６】また、蛍光灯２６が全光している状態では
発振回路１３の基本周波数を共振点から程良くずらして
おくと、出力電圧／電流の異常増加は発生しない。ま
た、蛍光灯２６の寿命末期、或いは、調光時に何らかの
理由で蛍光灯２６が不灯になると高い電圧の発生があ
り、回路の損傷や、回路の損傷から火災などが発生する
危険性がある。係る回路の損傷を防止するため、全光
（銅鉄チョーク比１００％照度）時には、例えば蛍光灯
２６が点灯しなくても安全性が確保され回路異常にはな
らないが、調光（７０％照度）時の蛍光管２７末期の不
灯時には出力電圧が高くなりすぎるのでそれを防止する
ため回路保護を設けている。

【００３７】また、蛍光灯２６の調光時或いは何らかの
理由で蛍光灯２６が不灯になり高い電圧が発生して負荷
回路１９に異常と認められる高い電圧が発生した場合、
制御装置１５はそれを検出して保護回路１７を動作させ
る。即ち、制御装置１５は、調光時に負荷異常が発生し
た場合、発振回路１３を制御して全光状態の発振周波数
に自動的に切り替える。これによって、蛍光灯２６の寿
命末期、或いは、調光時に何らかの理由で蛍光灯２６が
不灯になっても、発振回路１３の周波数を共振点から程
良くずらしているので、高い電圧の発生は防止され、火
災などの危険性は回避される。

【００３８】ここで、実験結果から蛍光灯２６が消え難
い発振周波数条件は、チョークコイル２４と合成コンデ
ンサ容量の共振点の周波数５６ＫＨｚに対して、５６Ｋ
Ｈｚ〜６３ＫＨｚの周波数で点灯させこるとが蛍光管２
７電流が少ない場合でも蛍光灯２６の点灯状態を維持す
ることができた。即ち、チョークコイル２４と合成コン
デンサ容量の共振点の周波数５６ＫＨｚに対して、５６
ＫＨｚ〜６３ＫＨｚの範囲の周波数で蛍光灯２６を点灯
させることにより、蛍光管２７が抵抗体（蛍光管２７に
電流が流れ易くなる）を維持でき、蛍光灯２６が消え難
くなった。

【００３９】前記発振回路１８は波形成形回路２３で成
形された成形波形Ｆ３の電圧が高い場合は、低い周波数
（この場合、４５ＫＨｚ）に制御され、波形成形回路２
３で成形された成形波形Ｆ３の電圧が低い場合は、高い
周波数（この場合、６３ＫＨｚ）に制御している。係
る、発振回路１８は、波形成形回路２３で成形された制
御波形Ｆ３Ａの電圧が高い場合は、自動的に低い周波数
に制御すると共に、波形成形回路２３で成形された制御
波形Ｆ３Ａの電圧が低い場合は、自動的に高い周波数に
制御している。該発振回路１８は、制御波形Ｆ３Ａを元
にＦＭ波にて４５ＫＨｚ〜６３ＫＨｚに制御している。

【００４０】即ち、発振回路１８は、制御波形Ｆ３Ａの
電圧が低い電圧の場合は高い周波数を出力し、制御波形
Ｆ３Ａの電圧が高い電圧の場合は低い周波数を出力する
と共に、制御波形Ｆ３Ａが高い電圧から低い電圧に徐々
に変化している場合、発振周波数は低い周波数から高い
周波数に変化し、制御波形Ｆ３Ａが低い電圧から高い電
圧に徐々に変化している場合、発振周波数は高い周波数
から低い周波数に変化するように、制御波形Ｆ３Ａの電
圧に応じて６３ＫＨｚ〜４５ＫＨｚ間で可変する変調波
形Ｆ４を出力する（図４）。尚、発振回路１８に使用し
ているＩＣは、制御電圧が高くなると発振周波数が低く
なり、制御電圧が低くなると発振周波数が高くなるＩＣ
が用いられている。

【００４１】また、発振回路ブロック１３にはパルスト
ランス１４が接続されている。パルストランス１４の一
方の出力端子は、全波整流装置１２の出力（プラス側）
に接続された高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ２のゲ
ート端子に接続され、パルストランス１４の他方の出力
端子は、全波整流装置１２の出力（マイナス側）に接続
された高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート端
子に接続されている。そして、発振回路１８の発振周波
数によって両高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ１、Ｆ
ＥＴ２は交互に切り替わる。この場合、全波整流装置１
２の整流ダイオードＤ１で整流された出力電圧（整流波
形Ｆ１）は、制御波形Ｆ３Ａにて制御される発振回路１
８の発振周波数で両高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ
１、ＦＥＴ２が交互に切り替わり蛍光灯２６は点灯す
る。尚、パルストランス１４は発振回路ブロック１３と
両高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２とを
絶縁している。

【００４２】以上の構成で次ぎに蛍光灯制御装置１５の
動作を説明する。図示しないスイッチが入れられると、
商用電源ＡＣはノイズフィルター回路１１を介して全波
整流装置１２で整流され、両高周波出力スイッチング素
子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２に印加される。そして、制御装置
１５によって始動回路１６は電源が投入されてから約２
秒間発振回路１３の発振周波数を約７２ＫＨｚに維持
し、これによって蛍光管２７の両端のフィラメント２
８、２８を予熱する。その後、始動回路１６は緩やかに
周波数を低くしていき、周波数が共振点に近づいて点灯
可能な共振電圧になったとき蛍光灯２６は点灯する。そ
の後、制御装置１５は発振回路１３の設定周波数で蛍光
灯２６を点灯させる。

【００４３】そして、入力電圧監視回路ブロック２０に
設けられた電圧レベル検出回路２１が整流ダイオードＤ
２にて整流された検出波形Ｆ２の電圧波形Ｆ２Ａを検出
すると、波形成形回路２３にて電圧波形Ｆ２Ａを成形波
形Ｆ３に成形し、この成形波形Ｆ３から変調波形Ｆ４に
して、発振回路１８の発振周波数を所定の発振周波数に
変換し蛍光灯２６を点灯させる。これにより、発振回路
１３は、蛍光灯２６の入力電圧が低下した場合でも蛍光
管２７に常に抵抗体状態の特性を維持させることが可能
となる。

【００４４】係る場合、蛍光灯２６の入力電圧がとぎれ
た場合、発振回路１３の出力周波数は制御波形Ｆ３Ａに
て制御されて、両フィラメント２８、２８間に所定の抵
抗体を発生させることができる。これにより、蛍光灯２
６の通常点灯時の特性を維持することができるようにな
る。即ち、蛍光灯２６の入力電圧がとぎれた場合、両フ
ィラメント２８、２８間に所定の抵抗体を発生させるこ
とにより、蛍光管２７に電流を流すことができるので、
蛍光管２７電流の急激な変化を防止することが可能とな
る。これにより、入力電流高調波を大幅に低減させるこ
とが可能となる。

【００４５】また、調光している４本の蛍光灯２６中１
本（この場合複数本でも差し支えない）が寿命末期に達
し不灯になって高い電圧が発生し、制御装置１５が負荷
回路１９の異常を検出し、異常と認められる高い電圧の
場合は、保護回路１７を動作させる。保護回路１７は発
振回路１３の発振周波数を自動的に通常点灯時の全光時
の周波数（４５ＫＨｚ）に切り替える。この場合、保護
回路１７は発振回路１３の発振周波数を制御して共振点
から程良くずらして、蛍光灯２６を点灯させるようにし
ているので、寿命末期の蛍光灯２６が不灯になった場合
でも高い電圧の発生を抑えられる。これにより、出力電
圧／電流の異常増加の発生が防止され、火災などの危険
性を回避することが可能となる。尚、蛍光灯制御装置１
０使用時の高調波データを次ぎに示す。基本波を１０
０．０とした場合、第３高調波１９．０％、第５高調波
５．６％、第７高調波２．２％、第９高調波１．８％で
あった。

【００４６】このように、蛍光灯制御装置１０は全波整
流装置１２の出力電圧（実際は全波整流素子１２Ａの出
力電圧）を監視し、全波整流装置１２の出力電圧波形が
低下する領域において、発振回路１３の出力周波数を上
げる入力電圧監視回路ブロック２０を備えているので、
蛍光灯２６の入力電圧が低下した場合でも、発振回路１
３の出力周波数を所定の周波数に変換して両フィラメン
ト２８、２８間に所定の抵抗体状態を発生させることが
可能となる。これにより、蛍光灯２６の通常点灯の特性
を維持することができるようになると共に、蛍光灯２６
への急激な電流変化を防止することができるようにな
る。従って、高調波歪み、力率、効率、スイッチイング
素子の発熱等を大幅に改善することが可能となり、入力
電流高調波を大幅に低減させることができるようにな
る。

【００４７】特に、全波整流装置１２を所謂無平滑方式
に構成しているので、力率を大幅に改善することが可能
となる。これにより、蛍光灯制御装置１０の小型化及び
軽量化を容易に行なうことができ、安価で好適な蛍光灯
制御装置１０を製造することが可能となると共に、蛍光
灯制御装置１０の組立性、運搬性などを極めて向上させ
ることができるようになるものである。

【００４８】また、全波整流装置１２は一方のブリッジ
型の整流ダイオードＤ１と、他方の全波整流素子１２Ａ
（ブリッジ型の整流ダイオードＤ２）とを備え、電圧レ
ベル検出回路２１と負荷回路１９とを絶縁しているの
で、電圧レベル検出回路２１は負荷回路１９の負荷変動
の影響を断ち切ることができるようになる。これによ
り、電圧レベル検出回路２１を安定動作させることがで
き、交流電源ＡＣの微少な電圧変化も検出することがで
きるようになる。これにより、電圧レベル検出回路２１
で極めて小さな電圧変化も確実に検出することができる
ようになる。従って、蛍光灯２６の入力電圧が低下した
場合でもその低下した箇所からずれることなく確実に抵
抗体状態の特性を維持させることができ、これによって
入力電流高調波の発生を確実に低減させることができる
ようになる。

【００４９】尚、実施例では多灯式の蛍光灯制御装置１
０として４灯の蛍光灯２６を点灯させ説明をしたがこれ
に限らず、蛍光灯２６は一灯、或いは、４灯以上点灯さ
せるような蛍光灯制御装置にしても差し支えない。

【００５０】また、電圧レベル検出回路２１を他方の全
波整流素子１２Ａを介して交流電源ＡＣの電圧変動を検
出したが、これに限らず、電圧レベル検出回路２１を一
方の全波整流装置１２の出力側に接続し、その出力電圧
の変動を検出しても本発明は有効である。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述した如く請求項１の発明によれ
ば、整流手段の出力電圧を監視し、この出力電圧波形の
瞬時値が低下する領域において、発振回路の出力周波数
を上げる監視回路を備えているので、例えば蛍光灯の入
力電圧が瞬時低下した場合でも、蛍光灯制御装置は発振
回路の出力周波数を上げて両フィラメント間に所定の抵
抗体状態を発生させて、蛍光灯の通常点灯の特性を維持
することができるようになる。これにより、蛍光管電流
が滑らかに減少できるようになると共に、滑らかに立ち
上がるようになるので、蛍光管電流が急激に電流変化し
てしまうのを防止することができるようになり、高調波
歪み、力率、効率、スイッチイング素子の発熱等を大幅
に改善することが可能となる。従って、入力電流高調波
の発生を防止することができ、蛍光灯制御装置の実用効
果大なるものである。

【００５２】特に、整流装置に例えば電界コンデンサを
使用した平滑回路を設けていないので、力率を大幅に改
善することが可能となる。従って、蛍光灯制御装置の実
用効果を大幅に向上させることができるようになる。ま
た、整流装置を平滑整流とせずに所謂無平滑方式に構成
することで、従来用いていた銅鉄チョークが不要とな
り、蛍光灯制御装置の小型化と軽量化を容易に行なうこ
とができるようになる。本発明により、力率と効率を大
幅に改善されるので、電気消費量を低減させることがで
きるので省エネが図れることは最大の利点である。ま
た、安価で好適な蛍光灯制御装置を製造することが可能
となる。更に、平滑回路を用いずとも前記制御により、
蛍光灯へのちらつきも最小限に抑えられている。従っ
て、組立性、運搬性などを極めて向上させることが可能
となり、蛍光灯制御装置の利便性を大幅に向上させるこ
とができるようになるものである。

【００５３】また、請求項２の発明は、上記に加えて、
整流手段は、全波整流装置と全波整流素子とを備え、全
波整流装置の出力をスイッチング素子を介して負荷回路
に印加すると共に、全波整流素子の出力を監視回路に印
加するようにしているので、例えば、全波整流素子の出
力側に接続された監視回路を負荷回路と絶縁することに
より、監視回路を負荷回路の負荷変動の影響を断ち切る
ことができ、監視回路を安定して動作させることがで
き、微少な電圧変化も検出することができるようにな
る。これにより、監視回路は極めて小さな電圧変化も確
実に検出することができるようになる。従って、蛍光灯
の入力電圧が低下した場合でもその低下した箇所からず
れることなく確実に抵抗体状態の特性を維持させること
ができ、これによって入力電流高調波の発生を確実に低
減させることができるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光灯制御装置の電気回路のブロック
図である。

【図２】本発明の蛍光灯制御装置を構成する全波整流装
置の拡大図である。

【図３】同図２の全波整流装置への入力電圧波形と入力
電流を示す図である。

【図４】全波整流装置の出力波形と、電圧レベル検出回
路の出力波形と、波形成形回路の出力波形と、発振回路
の発振周波数の変化特性との関係を示す図である。

【図５】一般的な蛍光灯制御装置のブロック図である。

【図６】従来のコンデンサインプットタイプの整流平滑
回路の図である。

【図７】同図６の入力電圧の波形と入力電流の波形を示
す図である。

【図８】従来の部分平滑方式の整流平滑回路の図であ
る。

【図９】同図８の入力電圧の波形と入力電流の波形を示
す図である。

【符号の説明】

１０蛍光灯制御装置１２全波整流装置１２Ａ全波整流素子１３発振回路ブロック１４パルストランス１５制御手段１６始動回路１７保護回路１８発振回路１９負荷回路２０入力電圧監視回路ブロック２１電圧レベル検出回路２２絶縁回路２３波形成形回路２４チョークコイル２６蛍光灯２７蛍光管２８フィラメントＡ１入力電流Ｖ１入力電圧ＡＣ商用電源Ｄ１整流ダイオードＤ２整流ダイオードＦ１整流波形Ｆ２検出波形Ｆ２Ａ電圧波形Ｆ３成形波形Ｆ３Ａ制御波形Ｆ４変調波形ＦＥＴ１高周波出力スイッチング素子ＦＥＴ２高周波出力スイッチング素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光灯両端のフィラメント間に接続され
るコンデンサ及びフィラメントに直列に接続されるチョ
ークコイルとを具備して成る負荷回路と、商用電源を全
波整流する整流手段と、発振回路と、この発振回路の出
力周波数に基づいた周波数の電圧を前記整流手段より前
記負荷回路に印加するためのスイッチング素子とを有し
た蛍光灯制御装置において、前記整流手段の出力電圧を監視し、この出力電圧波形の
瞬時値が低下する領域において、前記発振回路の出力周
波数を上げる監視回路を備えたことを特徴とする蛍光灯
制御装置。
【請求項２】整流手段は、全波整流装置と全波整流素
子とを備え、前記全波整流装置の出力をスイッチング素
子を介して負荷回路に印加すると共に、前記全波整流素
子の出力を監視回路に印加することを特徴とすることを
特徴とする請求項１の蛍光灯制御装置。