JP2002043083A - 蛍光ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光ランプの寿命末期によりフィラメントが
断線しても発振出力を確実に低下ひいては発振停止でき
る信頼性の高い蛍光ランプ点灯装置を提供する。 【解決手段】 蛍光ランプ１５が寿命末期等の理由によ
りそのフィラメントが片方でも断線すると、第２のコン
デンサ１７が電気的に切り離され実質的に第１のコンデ
ンサ１６のみがインダクタ１３との直列共振に関与する
ようになるが、何らかの原因により第１のコンデンサ１
６において絶縁破壊が発生したとしても、この第１のコ
ンデンサ１６として自己回復機能を有するメタライズド
フィルムコンデンサを用いることにより、コンデンサと
しての機能が維持されるため、インダクタ１３との直列
共振回路による発振動作を出力を絞る方向に正常に継続
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光ランプを高周
波点灯し蛍光ランプの寿命末期時における異常点灯を防
止する蛍光ランプ点灯装置およびこの蛍光ランプ点灯装
置を備えた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蛍光ランプを高周波点灯させる装
置においては、蛍光ランプの寿命末期時にフィラメント
が断線し蛍光ランプが半波放電することによる過入力、
この過入力に伴う異常温度上昇等による問題を防止する
ために保護手段を設けるようにしたものがある（従来技
術１）。

【０００３】保護手段としては、蛍光ランプのランプ電
圧、ランプ電流等から異常点灯状態を検知する検知手段
とこの検知手段からの検知検知信号に応じて蛍光ランプ
点灯装置の出力を停止ないしは低減させる手段とを備え
ている。また、異常温度上昇を検知して蛍光ランプ点灯
装置の出力を停止させる温度ヒューズを用いる場合もあ
る。

【０００４】ところが、従来技術１は、保護手段が必要
な分、確実にコストアップとなり、また、装置の小型化
を阻害することになる。温度ヒューズを用いるものは、
さらに、部品の特性ばらつき、被温度検知部品との結合
関係等により動作温度範囲を精度よく管理できないとい
う問題もある。

【０００５】この点、別の従来技術として、特開昭６３
−１７５３９１号公報に示されるものがある（従来技術
２）。この従来技術２は、インバータ回路の出力にイン
ダクタおよび第１のコンデンサの直列回路を接続し、第
１のコンデンサと並列に蛍光ランプを接続し、蛍光ラン
プの非電源側に第２のコンデンサを並列に接続したもの
である。これにより、放電ランプが点灯するまでは、イ
ンダクタと第１および第２のコンデンサの合成容量より
なる直列共振回路の共振作用により放電ランプの両端電
圧が昇圧される。また、放電ランプの非電源側に接続さ
れた第２のコンデンサは放電ランプの両極のフィラメン
トに予熱電流を流すためのものであり、その容量は放電
ランプの点灯後にフィラメント電流が過大にならないよ
うに設計される。

【０００６】この従来技術２によれば、直列共振回路中
のコンデンサを上記のように第１および第２のコンデン
サに分割しているので、蛍光ランプの点灯後にフィラメ
ントに過大な電流が流れることを防止しつつ、電源電圧
が低くても共振電圧を高めて蛍光ランプをスムーズに始
動させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の蛍
光ランプ、特に、点灯回路も電球形の外囲器中に内蔵さ
せる電球形蛍光ランプの場合、蛍光ランプ（発光管）の
寿命ととともに点灯回路の動作を何らかの形で停止させ
る必要がある。この点、蛍光ランプに２個のコンデンサ
を接続した従来技術２の場合、蛍光ランプが寿命末期に
なってフィラメントが断線したときでも、非電源側の第
２のコンデンサは電気的に切り離されるが電源側の第１
のコンデンサが存在することによりインバータ回路が発
振動作を継続しその出力を絞る方向に作用する。しか
し、何らかの原因により第１のコンデンサに絶縁破壊が
生じた場合にはショートしてコンデンサとして機能しな
くなるため、出力側が短絡状態となったインバータ回路
が異常発振状態を継続する可能性がある。このため、イ
ンバータ回路に対して過入力状態となり、回路部品が破
損するばかりでなく、発熱部品、配線板等を発煙、発火
させてしまうことも生じ得る。

【０００８】そこで、本発明は、蛍光ランプの寿命末期
によりフィラメントが断線しても発振出力を確実に低下
ひいては発振停止させることができる信頼性の高い蛍光
ランプ点灯装置及び照明装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の蛍
光ランプ点灯装置は、直流電源装置と；直流電源装置の
出力電圧をスイッチングするスイッチング装置と；スイ
ッチング装置の出力が供給されるインダクタおよびメタ
ライズドフィルムコンデンサによる第１のコンデンサの
直列回路と；第１のコンデンサが電源側フィラメント間
に位置するように第１のコンデンサに並列に接続される
蛍光ランプと；蛍光ランプの非電源側フィラメント間に
接続される箔形フィルムコンデンサによる第２のコンデ
ンサと；を具備していることを特徴とする。

【００１０】本発明および以下の発明において、特に限
定しない限り、各構成、用語等は次のように定義され
る。

【００１１】「直流電源装置」は、例えば商用交流電源
を入力して整流、整流平滑するもの、同じく、アクティ
ブフィルタ等の低歪化回路を介するもの、バッテリ等の
直流電源そのものを用いる構成等、種々適用可能であ
る。

【００１２】「スイッチング装置」は、１個のスイッチ
ング素子から構成されるものでも、一対以上のスイッチ
ング素子から構成されるものでもよい。また、スイッチ
ング素子としても、バイポーラトランジスタ、電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）、サイリスタ等の半導体スイッ
チング素子を適宜使用できる。

【００１３】「第１のコンデンサ」として用いられる
「メタライズドフィルムコンデンサ」は、フィルムコン
デンサの一種であって、フィルムの表面に蒸着された金
属膜が電極としての働きをもつコンデンサであり、金属
化フィルムコンデンサとも称される。このようなメタラ
イズドフィルムコンデンサは、アルミ箔が不要になると
ともに、自己回復機能により電圧的な裕度を最小限に抑
えることができフィルム厚さを極力薄くできることか
ら、著しく小形になるという特長を有する。また、この
ようなメタライズドフィルムコンデンサは、周知のよう
に自己回復機能（セルフヒーリング機能）を持つ。即
ち、一般的なフィルムコンデンサにおいて、フィルム内
に存在している導電性微粒子や傷、空隙等に起因して絶
縁破壊が発生すると、その部分が短絡（ショート）して
しまい、コンデンサとして機能しなくなる致命的な故障
となる。この点、メタライズドフィルムコンデンサの場
合には、絶縁破壊が生じても瞬時にコンデンサとして正
常な状態に回復する自己回復機能という独特の機能を有
する。この機能は、絶縁破壊個所にアークが発生し、そ
のアーク熱により短絡個所のフィルムと蒸着金属膜とが
溶融蒸発して爆発的にガスとなり、これが周辺に飛散す
るため、結果的に破壊孔周辺に絶縁間隙が形成され、ア
ークも消滅することによるもので、絶縁破壊が数回発生
しても静電容量に殆ど影響せず、コンデンサとしての機
能を維持し得る特長を有する。具体的には、メタライズ
ドポリエステルフィルムコンデンサなどを用いればよ
い。

【００１４】「第２のコンデンサ」として用いられる
「箔形フィルムコンデンサ」は、例えば、２枚のポリエ
ステルフィルムと２枚のアルミ箔とを交互に重ねて数十
回巻き取って構成されたものであり、フィルムコンデン
サとして一般的なものである。

【００１５】本発明において、蛍光ランプが正常な場
合、即ち、蛍光ランプのフィラメントを介して第２のコ
ンデンサが電気的に接続されている場合には、インダク
タと第１および第２のコンデンサの合成容量とによる直
列共振回路の共振による所定の高周波電力が蛍光ランプ
に供給されてこの蛍光ランプが点灯している。

【００１６】蛍光ランプが寿命末期等の理由によりその
フィラメントが片方でも断線すると、第２のコンデンサ
が電気的に切り離され実質的に第１のコンデンサのみが
インダクタとの直列共振に関与するようになる。ここ
に、何らかの原因により第１のコンデンサにおいて絶縁
破壊が発生したとしても、この第１のコンデンサとして
はメタライズドフィルムコンデンサが用いられ自己回復
機能を有し、コンデンサとしての機能が維持されるた
め、インダクタとの直列共振回路による発振動作を出力
を絞る方向に正常に継続させることができる。これによ
り、蛍光ランプのフィラメントが断線した場合の出力を
確実に絞り、遂には、発振を停止させて蛍光ランプを消
灯状態とさせることができる。よって、スイッチング装
置等の回路部品に通電が継続されることがなくなり、素
子の破壊、異常発熱等を防止できる。

【００１７】また、蛍光ランプの点灯中は、第１および
第２のコンデンサがインダクタと共振するので、第２の
コンデンサのみで所定の共振を行わせる場合に比して、
点灯中にフィラメントおよび第２のコンデンサに流れる
電流値を調整できる。例えば、点灯中にフィラメントに
流れる電流が大きくならないようにすることができる。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の蛍
光ランプ点灯装置において、第１および第２のコンデン
サは、互いの合成容量がインダクタと直列共振する場合
には蛍光ランプを点灯可能な高周波電力を出力し、第１
のコンデンサのみがインダクタと直列共振する場合には
蛍光ランプを点灯維持不可能な高周波電力を出力する値
に設定されていることを特徴とする。

【００１９】第１および第２のコンデンサは、第１のコ
ンデンサのみがインダクタと共振する場合には共振出力
として蛍光ランプが点灯維持不可能な高周波電力を出力
する値に設定されているが、この場合、蛍光ランプの消
灯後にインダクタおよび第１のコンデンサに流れる電流
の位相はスイッチング電圧に対して遅相でも進相でもよ
い。また、第１のコンデンサのみがインダクタと共振す
る場合には蛍光ランプのフィラメントが断線したような
寿命末期時には蛍光ランプが継続点灯することによる悪
影響を未然に防止することを狙ったものである。従っ
て、この場合の高周波出力は極力小さい方がよい。この
状態で第１のコンデンサが確実にコンデンサとして機能
するため、フィラメントが断線した場合に確実に発振出
力を絞ることができる。また、フィラメントが断線した
蛍光ランプを再始動しようとした場合、蛍光ランプを始
動できない高周波電力であることが好ましいこととな
る。このような高周波電力の出力値は、インダクタ、第
１のコンデンサおよび蛍光ランプの等価抵抗値からなる
共振出力特性とスイッチング周波数との関係により設定
可能である。

【００２０】請求項３記載の発明の照明装置は、照明器
具本体と；請求項１または２記載の蛍光ランプ点灯装置
と；を具備していることを特徴とする。

【００２１】本発明において、対象とする照明装置は、
一般照明用、表示灯、ＯＡ機器用等、どのようなもので
あってもよい。また、いわゆる電球形蛍光ランプを用い
るものであってもよい。

【００２２】本発明の照明装置は、請求項１または２記
載の蛍光ランプ点灯装置と同様な作用を有する照明装置
となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の蛍光ランプ点灯装置の一
実施の形態を図１に基づいて説明する。

【００２４】図１は本実施の形態の蛍光ランプ点灯装置
を示す回路図である。１は直流電源装置である。この直
流電源装置１は、交流電源２に接続される電流ヒューズ
３、この電流ヒューズ３を介して交流電源２に接続され
る高周波カットフィルタ４を有する。また、高周波カッ
トフィルタ４を介して交流電圧が入力される全波整流回
路５、この全波整流回路５の出力端子間に接続された平
滑コンデンサ６および限流用抵抗７を有する。

【００２５】８，９は互いに直列的に接続された一対の
電圧駆動型のスイッチング装置であり、本実施の形態で
は電界効果トランジスタが用いられている。スイッチン
グ装置８はＮ型であり、スイッチング装置９はＰ型であ
って、各々のソース同士が接続されてている。また、各
スイッチング装置８，９のゲートも互いに接続されてい
る。さらに、スイッチング装置８のソース・ドレイン間
には、コンデンサ１０と抵抗１１とが各々並列に接続さ
れている。

【００２６】１２は負荷回路である。この負荷回路１２
は、スイッチング装置９に対して並列的に設けられてお
り、限流用のインダクタ１３、直流カットコンデンサ１
４、蛍光ランプ１５の電源側フィラメント間に接続され
た第１のコンデンサ１６および蛍光ランプ１５の非電源
側フィラメント間に接続された第２のコンデンサ１７を
含んでいる。本実施の形態の負荷回路１２は、限流用イ
ンダクタ１３と第１および第２のコンデンサ１６，１７
の合成容量、または、限流用インダクタ１３と第１のコ
ンデンサ１６とが直列共振するように定数が設定されて
いる。

【００２７】ここに、第１のコンデンサ１６としては、
例えば、メタライズドポリエステルフィルムコンデンサ
（容量；０．００２２μＦ）なるメタライズドフィルム
コンデンサが用いられ、第２のコンデンサ１７として
は、例えば、ポリエステルフィルムコンデンサ（容量；
０．００５６μＦ）なる箔形フィルムコンデンサが用い
られている。

【００２８】１８は制御装置で、限流用インダクタ１３
に磁気結合された帰還手段１９を有し、この帰還手段１
９の出力はインダクタ２０およびコンデンサ２１の直列
共振回路に供給されるようになっている。主として、こ
の直列共振回路によって、帰還手段１９の出力電圧波形
が整形され、かつ、電圧値も決定される。この直列共振
回路の出力はコンデンサ２２を介して各スイッチング装
置８，９のゲート・ソース間に印加されるようになって
いる。また、各スイッチング装置８，９のゲート・ソー
ス間に対しては、定電圧素子２３，２４の直列回路が並
列に接続されている。抵抗２５，２６は抵抗１１ととも
に始動回路を構成する。

【００２９】次に、このような構成の蛍光ランプ点灯装
置の作用を説明する。電源スイッチ（図示せず）により
交流電源２が投入されると、直流電源装置１は、平滑コ
ンデンサ６の両端に所定の直流電圧を発生する。平滑コ
ンデンサ６の両端電圧が十分立上がる過程または十分に
立上がった後において、抵抗２５，２６，１１、帰還手
段１９の閉回路に直流電源装置１の出力電圧が印加され
る。これにより、実質抵抗２６の両端電圧が各スイッチ
ング装置８，９のゲート・ソース間に印加し、順方向と
なるＮ型のスイッチング装置８のスレッシュホールド電
圧に達すると、スイッチング装置８がオンする。

【００３０】スイッチング装置８がオンすると、直流電
源装置１からスイッチング装置のドレイン・ソースを介
して、負荷回路１２に電流が流れる。そして、負荷回路
１２に流れる電流は、限流用インダクタ１３、フィラメ
ント抵抗および第１および第２のコンデンサ１６，１７
の共振回路により共振電流となる。また、負荷回路１２
に流れる電流により帰還手段１９は出力を発生し、イン
ダクタ２０およびコンデンサ２１による直列共振回路に
より波形整形、昇圧されてスイッチング装置８をオンバ
イアスし、スイッチング装置９を逆バイアスする。

【００３１】負荷回路１２の共振電圧が極性反転するタ
イミングになると、インダクタ２０およびコンデンサ２
１よる直列共振回路の出力も反転して逆向きの出力を発
生する。従って、スイッチング装置８がオフし、スイッ
チング装置９がオンする。スイッチング装置９がオンす
ると、負荷回路１２にはスイッチング装置９を介して前
回とは逆向きの共振電流が流れる。

【００３２】以後、スイッチング装置８，９は交互にオ
ン・オフし、これに応じて負荷回路１２は蛍光ランプ１
５に高周波電圧を供給する。蛍光ランプ１５は、フィラ
メントを予熱された後、始動・点灯する。蛍光ランプ１
５の点灯前と点灯後とでは、蛍光ランプ１５の抵抗成分
の有無に応じて共振特性が変化する。蛍光ランプ１５の
点灯前の方が、共振の尖鋭度が大きくなるように設計さ
れている。

【００３３】そして、第１および第２のコンデンサ１
６，１７が電気的に接続されて蛍光ランプ１５が点灯し
ている期間は、負荷回路１２の電流の位相は電圧に対し
て遅れ位相になっている。即ち、限流用インダクタ１
３、第１および第２のコンデンサ１６，１７および蛍光
ランプ１５の共振回路の固有振動周波数に対してインダ
クタ２０およびコンデンサ２１による直列共振回路の共
振周波数を大きくしている。

【００３４】次に、蛍光ランプ１５が寿命末期に達して
そのフィラメントが断線すると、非電源側の第２のコン
デンサ１７が回路上切り離される。これにより、負荷回
路１２には実質的に限流用インダクタ１３、第１のコン
デンサ１６および蛍光ランプ１５が存在することにな
る。そして、この場合には、蛍光ランプ１５を点灯維持
不可能な高周波電力しか発生し得ず、かつ、負荷回路１
２の電流が進相位相となる周波数でスイッチング装置
８，９をオン・オフ制御する。即ち、限流用インダクタ
１３、第１のコンデンサ１６および蛍光ランプ１５の抵
抗成分からなる共振特性に関し、その共振周波数より小
さい周波数となるようにインダクタ２０およびコンデン
サ２１の定数を設定してある。加えて、本実施の形態で
は、第１のコンデンサ１６としてメタライズドポリエス
テルフィルムコンデンサが用いられているので、フィラ
メントの断線の前後を問わず、何らかの原因により絶縁
破壊を起こすような事態が生じても自己回復機能を有
し、コンデンサとしての機能が常に維持されるので、上
記のようにフィラメントが断線した場合の共振動作が正
常に継続され、出力を絞る動作が確実に行われる。つま
り、第１のコンデンサ１６として通常のフィルムコンデ
ンサを用いた場合には、絶縁破壊により短絡状態となっ
てしまいコンデンサとして機能しなくなると、負荷回路
１２の出力側が短絡状態となって異常発振動作をしてし
まうような可能性があるが、自己回復機能を有するメタ
ライズドポリエステルフィルムコンデンサによる第１の
コンデンサ１６であればこのような不具合を生じない。

【００３５】従って、フィラメントが断線した場合、蛍
光ランプ１５は直ちに消灯する。この蛍光ランプ１５の
消灯により、負荷回路１２の共振回路から蛍光ランプ１
５の抵抗成分が実質的に切り離される。

【００３６】なお、本実施の形態の場合、Ｎ型、Ｐ型の
スイッチング装置８，９を組合わせて用いることによ
り、帰還手段１９および制御装置１８を１個にできるの
で、装置全体の一層の小型化を図れる。第１のコンデン
サ１６としてメタライズドポリエステルフィルムコンデ
ンサを用いている点でも小型化を図れる。

【００３７】本発明の照明装置の一実施の形態を図２に
基づいて説明する。

【００３８】図２は本実施の形態の照明装置を簡略化し
て示す一部断面した正面図である。本実施の形態は、い
わゆる電球形蛍光ランプに適用されている。３０は照明
器具本体であり、口金部３１、ベース部３２およびカバ
ー３３を有する。３４は蛍光ランプであり、３個のＵ字
状バルブを相互に連結して１個の放電空間を形成してい
る。

【００３９】３５は蛍光ランプ点灯装置であり、配線基
板３６に電子部品３７を実装させて構成されており、主
として口金部３１およびベース部３２内に収納・支持さ
れている。蛍光ランプ点灯装置３５自体の回路構成は例
えば図１に示したような構成とされている。

【００４０】図２においては配線の図示を省略している
が、所定の配線が行われている。本実施の形態の場合に
おいても、蛍光ランプ３４の寿命等によりそのフィラメ
ントが断線すると、図１で説明した実施の形態の場合と
同様に作用する。

【００４１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、蛍光ラン
プ電源側に接続される第１のコンデンサをメタライズド
フィルムコンデンサとし、非電源側に接続される第２の
コンデンサを箔形フィルムコンデンサとしたので、蛍光
ランプが寿命末期等の理由によりそのフィラメントが片
方でも断線すると、第２のコンデンサが電気的に切り離
され実質的に第１のコンデンサのみがインダクタとの直
列共振に関与するようになるが、何らかの原因により第
１のコンデンサにおいて絶縁破壊が発生したとしても、
この第１のコンデンサとしてはメタライズドフィルムコ
ンデンサが用いられ自己回復機能を有し、コンデンサと
しての機能が維持されるため、インダクタとの直列共振
回路による発振動作を出力を絞る方向に正常に継続させ
ることができる。これにより、蛍光ランプのフィラメン
トが断線した場合の出力を確実に絞り、遂には、発振を
停止させて蛍光ランプを消灯状態とさせることができ
る。よって、スイッチング装置等の回路部品に通電が継
続されることがなくなり、素子の破壊、異常発熱等を防
止することができる。

【００４２】請求項２記載の発明によれば、第１および
第２のコンデンサが接続されている場合には蛍光ランプ
を点灯でき、第１のコンデンサのみがインダクタと共振
する場合には蛍光ランプを点灯維持不可能にしているの
で、蛍光ランプの寿命末期に伴うフィラメント断線を生
じた場合に異常点灯状態の継続を確実に防止することが
できる。

【００４３】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の発明の蛍光ランプ点灯装置の発明と同様な
効果を奏する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光ランプ点灯装置の一実施の形態を
示す回路図である。

【図２】本発明の照明装置の一実施の形態を簡略化して
示す一部断面した正面図である。

【符号の説明】

１；直流電源装置 ８，９；スイッチング装置 １３；インダクタ １５；蛍光ランプ １６；第１のコンデンサ １７；第２のコンデンサ ３０；照明器具本体 ３５；蛍光ランプ点灯装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源装置と；直流電源装置の出力電
   圧をスイッチングするスイッチング装置と；スイッチン
   グ装置の出力が供給されるインダクタおよびメタライズ
   ドフィルムコンデンサによる第１のコンデンサの直列回
   路と；第１のコンデンサが電源側フィラメント間に位置
   するように第１のコンデンサに並列に接続される蛍光ラ
   ンプと；蛍光ランプの非電源側フィラメント間に接続さ
   れる箔形フィルムコンデンサによる第２のコンデンサ
   と；を具備していることを特徴とする蛍光ランプ点灯装
   置。
2. 【請求項２】 第１および第２のコンデンサは、互いの
   合成容量がインダクタと直列共振する場合には蛍光ラン
   プを点灯可能な高周波電力を出力し、第１のコンデンサ
   のみがインダクタと直列共振する場合には蛍光ランプを
   点灯維持不可能な高周波電力を出力する値に設定されて
   いることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ点灯装
   置。
3. 【請求項３】 照明器具本体と；請求項１または２記載
   の蛍光ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴と
   する照明装置。