JP2002203696A

JP2002203696A - 蛍光灯点灯装置

Info

Publication number: JP2002203696A
Application number: JP2000402811A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sako; 浩行迫; Hiroshi Matsushima; 寛松島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】フィラメント断線時にフィラメントピン間に
発生するグロー放電、及びランプ寿命末期の片エミレス
状態時に共振コンデンサに充電された電荷の放電により
発生するパルス電流によってフィラメント部近傍が過熱
されることのない蛍光灯点灯装置を提供する。【解決手段】交流電源１の整流電圧が入力される平滑
コンデンサ４には並列に制御回路５によって駆動される
スイッチング素子６，７が接続され、スイッチング素子
７には、共振コイル９とカップリングコンデンサ８と共
振コンデンサ１１との直列回路が並列に接続され、共振
コンデンサ１１に並列に出力トランス１２の１次巻線１
２ａが接続される。出力トランス１２の２次巻線１２ｂ
は、蛍光ランプ１０の各フィラメント１０８，１０８の
一方に接続され、各フィラメント１０８両端には予熱電
源２１，２２が各々接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光灯点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現状、蛍光灯を点灯させる為の点灯装置
としてインバータ式点灯装置が普及しつつあり、地球温
暖化対策（ＣＯ₂削減）の流れの中、従来の銅鉄式安定
器からこのインバータ式点灯装置への変換の流れが加速
しつつある。また同時に蛍光灯についても、高効率ラン
プの開発が進み、従来からある管径の太い直管型蛍光ラ
ンプから、管径の細いＨｆ高周波専用ランプヘ、また丸
管型蛍光ランプについても、管径の細い二重管型の蛍光
ランプなどの開発が行われ商品化されている。

【０００３】これらの照明器具をいろいろな空間に対応
させる為に直管型蛍光管を折り曲げた構造のランプも従
来から開発されており、よく知られているのが直管型蛍
光管を一度折り曲げた構造の２本管型蛍光ランプ、２度
折り曲げた構造の４本管型蛍光ランプ、更に近年ランプ
の発光効率を更に高める為に、ランプ管径を１２．５ｍ
ｍにして３度折り曲げた構造の６本管型蛍光ランプもよ
く知られている。

【０００４】これら、２本型、４本型、６本型蛍光ラン
プはいずれもランプフィラメント部が片側方向に隣接す
る構造になっている為に、総称して片口金型蛍光ランプ
と呼ばれ、近年、特に６本管型蛍光ランプを使用したダ
ウンライト器具が高効率蛍光灯照明器具として普及して
きている。

【０００５】この片口金型蛍光ランプの口金部は樹脂に
て構成されており、樹脂温度を厳しく管理していた。例
えば、上記６本型蛍光ランプを搭載したダウンライト器
具においては口金樹脂部の融点に対して、ランプ点灯時
（使用時）の温度を１５０度で管理しており、口金樹脂
部の熱変色、変形が起こらないようにしていた。

【０００６】前記蛍光ランプがランプ寿命末期状態にな
った時にランプ口金部樹脂の温度が異常過熱により変
色、変形に至る要因として下記２つの異常過熱モードが
考えられる。フィラメント断線時にフィラメントピン間
に発生するグロー放電によりフィラメント近傍のガラス
部が過熱される１つめの異常過熱モードと、ランプ寿命
末期の片エミレス状態により半波放電に至り、ランプに
並列に接続された共振コンデンサに充電された電荷の急
激な放電により発生するパルス電流によって過熱される
２つめの異常過熱モードの２つの異常過熱モードが現在
考えられている。

【０００７】まず、１つめの異常過熱モードとして、フ
ィラメント断線後のフィラメントピン間放電による異常
過熱モードについて説明する。蛍光ランプはその両端に
設置されたフィラメント間の放電現象により発光させる
ことが基本的な原理であり、前記フィラメント（タング
ステンを主成分とする）には電子放電放射物質（エミッ
タ）が塗布されており、その電子放射物質エミッタの放
射により放電を維持させることが出来る。そのエミッタ
もランプを点灯させることにより徐々に少なくなり、い
わゆるランプ寿命時にはこのエミッタが飛散、もしくは
蒸発により無くなった状態（いわゆるエミッタレス＝エ
ミレス）になることはよく知られている。この一方のフ
ィラメントのエミッタが無くなった片エミレス状態にな
ると、エミッタの無くなったフィラメントからは電子が
非常に飛びにくくなり、どちらか一方のエミッタが残っ
ている側のフィラメントからの放電による半波放電モー
ドに至ってしまう。このときエミッタが無くなった側の
フィラメント近傍は、エミッタが無くなることによりタ
ングステンの抵抗値の増加、陰極降下電圧の増加による
フィラメント部近傍への電力集中によりフィラメントが
異常過熱し、その熱がフィラメント近傍のガラス管に伝
達され、その近傍の口金樹脂が熱により変色、変形して
しまう問題がある。特に、フィラメントが過熱後断線
し、更に前記フィラメント近傍の異常過熱が増加してし
まう問題が最近判ってきた。

【０００８】次に、そのメカニズムについて説明する。

【０００９】寿命末期にフィラメントが断線したとき、
フィラメントピン間に印加される電圧がある値Ｖｅ以上
であると、その電界で加速された電子がフィラメントピ
ン（封入線）の間で気体を電離し、放電が始まる。そし
て放電を維持するための陰極降下電圧が生じ、フィラメ
ントピンが過熱され、その熱により口金が発熱する。

【００１０】ある電圧Ｖｅの値はその蛍光ランプの封入
ガス種や圧力、あるいは使用環境（周囲温度など）によ
って異なり、この電圧Ｖｅについて以下説明する。ここ
で議論の対象としているピン間距離は約１ｃｍ（から２
ｃｍ）であり、このガス圧領域及びこの距離で発生する
放電は、一般的に負グロー放電と呼ばれる。この放電は
陽光柱と異なり、「照明学会誌、第８３巻、第１１号
（Ｈ１１）：低圧放電の高周波点灯に於ける希ガスの陰
極降下電圧に及ぼす影響」で示されているように印加電
圧がほとんど陰極降下電圧に等しく、この陰極降下電圧
によって加速された電子が電離を引き起こし、かつ圧力
（原子密度）差からその電離はほとんどが希ガスで起こ
る、という形態である。

【００１１】したがって、ある電圧Ｖｅは封入された希
ガスの電離電圧に相当すると考えて良く、実際にアルゴ
ン水銀（アルゴン４００Ｐａ、水銀０．８Ｐａ）の蛍光
灯の場合、そのフィラメントにある一定電流を流し続け
ると、そのピン間のピーク電圧が約２０数Ｖで放電が発
生し、その維持電圧は低い方で約１７Ｖであった（室
温）。これ以上フィラメントにある一定電流を流し続け
ても前記１７Ｖ〜２０数Ｖ以上上昇することなく一定の
電圧となる。このことは、フィラメントを介して電流が
流れるのではなく、フィラメント間の放電電流として流
れることを意味している。

【００１２】図５にフィラメントピン間で発生するフィ
ラメント間電圧Ｖｆ（以後、電極間電圧と呼ぶ）の波形
を示す。これはエミッタが十分に存在しており、電極温
度も非常に高い状態である。つまり、ピン間に最も放電
が起きやすい状況を再現したと考えられる。

【００１３】次にこの電極間電圧Ｖｆの波形について以
下に考察する。アルゴンの電離電圧は約１５Ｖであり、
アルゴンを電離するには１５Ｖ以上のエネルギーが必要
であるが、それだけではなく、それ以上の電圧がある時
間（電離を引き起こすのに必要な時間）印加されること
が必要である。図５に示す電極間電圧Ｖｆの正側の維持
電圧が約２２Ｖと高いのは、陰極部分の温度、面積など
の条件の違いであると考えられる。（従って本発明で
は、アルゴンの電離電圧以下にピン間の電圧を抑えるこ
とで、このメカニズムが原因で引き起こされる口金の発
熱を防ぐことを特徴としている。）次に、半波放電によ
りランプに並列に接続された共振コンデンサに電荷が充
電され、パルス状の電流が断線後のフィラメントピンに
流れる２つめの異常過熱モードについて説明する。

【００１４】図６は従来の蛍光灯点灯装置の回路構成を
示し、交流電源１は、高調波を低減するフィルター回路
２と、交流電源１の出力を整流する全波整流器３とを介
して平滑コンデンサ４に接続され、整流、平滑される。
平滑コンデンサ４には並列にスイッチング素子６，７の
直列回路が接続され、スイッチング素子６，７は制御回
路５によって駆動される。スイッチング素子７には、カ
ップリングコンデンサ８と共振コイル９と共振コンデン
サ１１との直列回路が並列に接続され、共振コンデンサ
１１に並列に蛍光ランプ１０のフィラメントを介して蛍
光ランプ１０が接続され、スイッチング素子６，７が交
互にオン・オフすることによって、蛍光ランプ１０に高
周波の点灯電力が供給される。ここで、フィルター回路
２と全波整流器３と平滑コンデンサ４とスイッチング素
子６，７の直列回路とカップリングコンデンサ８、共振
コイル９、共振コンデンサ１１の直列回路とで、交流電
源１を高周波電力に変換して蛍光ランプ１０に電力を供
給するインバータ回路を構成している。

【００１５】図７は、図６の回路において蛍光ランプ１
０が、ランプ寿命末期に片側フィラメントが先にエミレ
ス状態になった時の回路構成の一部を示し、図８
（ａ），（ｂ）にはそのときの蛍光ランプ１０のランプ
電流Ｉ１０の波形と、蛍光ランプ１０に並列に接続され
た共振コンデンサ１１の充電電圧Ｖ１１の波形とを各々
示す。蛍光ランプ１０の一方のフィラメントのエミッタ
が無くなり片エミレス状態になった場合（図７において
は、蛍光ランプ１０の下側）、ランプ電流Ｉ１０は図７
の矢印の向きに流れ、共振コンデンサ１１には図７の＋
−の極性に電荷が充電され、電圧Ｖ１１の波形は図８
（ｂ）のように一方の極性にＤＣ成分がのったピーク電
圧Ｖｐ１の高い電圧波形となる。

【００１６】更にフィラメントが断線した場合、図９に
示す回路状態に移行する場合がある。まず、フィラメン
ト間が蒸着物質により短絡した回路６０が構成された状
態で、フィラメント断線時の放電スポットの関係で、フ
ィラメントが残っていない側のピンにスポットが形成さ
れそのピンを通じて他方のフィラメント間とで放電継続
する場合が希に発生する。

【００１７】この場合、更に共振コンデンサ１１の充電
電圧が上昇し、図１０（ａ），（ｂ）のような蛍光ラン
プ１０のランプ電流Ｉ１０の波形と、蛍光ランプ１０に
並列に接続された共振コンデンサ１１の充電電圧Ｖ１１
の波形となる。図１０（ｂ）に示すように、共振コンデ
ンサ１１の充電電圧Ｖ１１は前記ピーク電圧Ｖｐ１より
もさらに高いピーク電圧Ｖｐ２を有し、そのピーク電圧
Ｖｐ２により、蛍光ランプ１０を介して充電された電荷
が急激に放電され、図１０（ａ）に示すように、蛍光ラ
ンプ１０のランプ電流Ｉ１０は高いピーク電流Ｉｐ２を
有するパルス電流となる。

【００１８】実際の測定では、条件によっても異なる
が、数十Ａのピーク電流Ｉｐ２を有するパルス電流が流
れる場合があり、非常に高いピーク電流Ｉｐ２を有する
パルス電流が発生することにより、その電流を受ける側
のピン部が異常に過熱してピン部がすぐに細り、その後
ピン部とガラス部の結合部が非常に過熱されることによ
り口金が発熱する。

【００１９】共振コンデンサ１１が蛍光ランプ１０を挟
んでカップリングコンデンサ８と共振コイル９側に接続
されている場合は、このメカニズムが発生する。また、
共振コンデンサ１１が蛍光ランプ１０を挟んでカップリ
ングコンデンサ８と共振コイル９の反対側にある場合、
フィラメント断線で共振コンデンサ１１への電気的接続
が切れれば問題ないが、一般に高周波点灯に於いては点
灯周波数が電離周波数より高く、プラズマが常時存在し
ているためにそれを通じて共振コンデンサ１１と電気的
に接続する場合が多い。したがってこの場合も前記２つ
めの異常過熱モードを考慮に入れる必要がある。このパ
ルス電流は共振コンデンサ１１が存在する場合に蛍光ラ
ンプ１０の片側電極が断線すると原理的に必ず発生す
る。

【００２０】次に、図１１（ａ），（ｂ），図１２に６
本管型蛍光ランプの構成を示す。６本管型蛍光ランプ
は、樹脂製の口金部１００の上面に、直管型蛍光管を折
り曲げたガラス管１０１が立設され、口金部１００とガ
ラス管１０１との接合部付近にフィラメント部１０２が
設けられている。口金部１００の下面に設けた電極１０
３は、口金部１００の内部を通ってガラス管１０１内部
に至る引き出し線１０４と、融点の高いガラスからなる
ビード部１０７上に設けられたリード部１０５とを介し
て、ガラス管１０１内フィラメント１０８に接続される
（この構成をＡタイプとする）。また、フィラメント部
１０２の構成は、図１３に示すように、ビード部１０７
の代わりにステムガラス部１０６を用いるものもある
（この構成をＢタイプとする）。

【００２１】上記Ａタイプのフィラメント構造において
は、フィラメント１０８の断線時の放電による熱を直接
受ける部分がビード部１０７であり、Ｂタイプのフィラ
メント構造においては、フィラメント１０８の断線時の
放電による熱を直接受ける部分がステムガラス部１０６
であり、Ａ，Ｂタイプのフィラメント構造は、フィラメ
ント１０８の断線時の電極管のグロー放電による熱伝導
が若干異なり、Ｂタイプのフィラメント構造の方が、Ａ
タイプと比較して熱伝導が若干大きくなる。

【００２２】また、前記図６に示した従来の蛍光灯点灯
装置の入力部にＤＣ−ＤＣコンバータ（チョッパ回路）
を搭載し、入力力率を改善した回路方式もよく知られて
いる。

【００２３】さらに、前述したランプ寿命末期時にフィ
ラメント１０８の片エミレス状態時の半波放電を検出し
てスイッチング素子６，７（インバータ回路）の発振を
停止させ、口金部１００の過熱を保護する回路手段、も
しくはフィラメント断線を検出する回路方式など、いく
つかの提案がなされており、特に最もフィラメント部１
０２が異常過熱するフィラメント断線後の検出回路につ
いては、フィラメント断線検出回路などの方式の提案も
既にある。

【００２４】しかし、フィラメント断線後、フィラメン
ト１０８間が放電してしまうと、見かけ上フィラメント
１０８が存在してしまう状態になって、そのインピーダ
ンスが変化してしまうだけの結果となり、非常に複雑な
フィラメント断線検出回路（フィラメントインピーダン
ス検出回路）が必要になってくるという欠点を有してい
る。従来例としては特開平１０−１６２９８４号公報に
開示されている。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事由に
鑑みてなされたものであり、その目的は、フィラメント
断線時にフィラメントピン間に発生するグロー放電、及
びランプ寿命末期の片エミレス状態時に共振コンデンサ
に充電された電荷の放電により発生するパルス電流によ
ってフィラメント部近傍が過熱されることのない蛍光灯
点灯装置を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、片口
金タイプの蛍光灯と、交流電源を高周波電力に変換して
前記蛍光灯に電力を供給するインバータ回路と、前記蛍
光灯の各フィラメントに接続して電圧を供給するフィラ
メント予熱回路部と、前記インバータ回路の共振回路の
共振コンデンサを一次巻線のみに並列に接続し、前記蛍
光灯を二次巻線に接続した出力トランスとを備えること
を特徴とする。

【００２７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記フィラメント予熱回路部から前記蛍光灯のフィ
ラメントに供給する電圧を前記蛍光灯に封入されている
ガス成分の電離電圧以下に設定したことを特徴とする請
求項１記載の蛍光灯点灯装置。

【００２８】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、前記フィラメント予熱回路部は、各々のフ
ィラメントに対応して独立した予熱電源を備えることを
特徴とする。

【００２９】請求項４の発明は、請求項１または２の発
明において、前記フィラメント予熱回路部は、前記出力
トランスに巻回した予熱巻線と、前記予熱巻線に直列に
接続したコンデンサとから構成され、前記各フィラメン
トは前記予熱巻線とコンデンサとに直列に接続されるこ
とを特徴とする。

【００３０】請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれ
かの発明において、前記インバータ回路は、前記交流電
源からの入力の高調波を低減するチョッパ回路を備えた
ことを特徴とする。

【００３１】請求項６の発明は、請求項１または２の発
明において、前記フィラメント予熱回路部は、前記イン
バータ回路の共振回路の共振コイルに巻回した予熱巻線
を備えることを特徴とする。

【００３２】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、前記フィラメント予熱回路部は、前記チョッパ回路
の有するチョッパチョークコイルに巻回した予熱巻線を
備えることを特徴とする。

【００３３】請求項８の発明は、請求項１または２の発
明において、前記インバータ回路は、前記交流電源から
の入力を高力率にする入力力率改善回路と、出力波形を
略一定にするチャージポンプ回路とを備えることを特徴
とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３５】（実施形態１）本実施形態の回路構成は図
１に示すように、交流電源１は、高調波を低減するフィ
ルター回路２と、交流電源１の出力を整流する全波整流
器３とを介して平滑コンデンサ４に接続され、整流、平
滑される。平滑コンデンサ４には並列にスイッチング素
子６，７の直列回路が接続され、スイッチング素子６，
７は制御回路５によって駆動される。スイッチング素子
７には、共振コイル９とカップリングコンデンサ８と共
振コンデンサ１１との直列回路が並列に接続され、共振
コンデンサ１１に並列に出力トランス１２の１次巻線１
２ａが接続される。出力トランス１２の２次巻線１２ｂ
は、蛍光ランプ１０の各フィラメント１０８，１０８の
各一端に接続され、各フィラメント１０８両端にはフィ
ラメント予熱回路部として予熱電源２１，２２が各々接
続される。ここで、フィルター回路２と全波整流器３と
平滑コンデンサ４とスイッチング素子６，７の直列回路
とカップリングコンデンサ８、共振コイル９、共振コン
デンサ１１の直列回路とで、交流電源１を高周波電力に
変換するインバータ回路を構成している。

【００３６】次に本実施形態の動作について説明する。
交流電源１は、フィルター回路２と全波整流器３と平滑
コンデンサ４によって整流、平滑され、制御回路５の駆
動信号によってスイッチング素子６，７が交互にオン・
オフすることによって、共振コイル９とカップリングコ
ンデンサ８と共振コンデンサ１１との共振回路に高周波
電流を供給する。そして、この共振回路の共振動作によ
って高周波電力が発生し、その電力を出力トランス１２
の１次巻線１２ａから２次巻線１２ｂに伝達、供給して
いる。２次巻線１２ｂの両端は、蛍光ランプ１０のフィ
ラメント１０８，１０８の各一端に接続されて、蛍光ラ
ンプ１０に点灯電力を供給し、フィラメント１０８，１
０８の各両端は、高周波の予熱電圧を供給する予熱電源
２１，２２に各々接続される。

【００３７】予熱電源２１，２２の出力電圧は、フィラ
メント１０８の電極間電圧Ｖｆ＜１５Ｖ（アルゴンガス
の電離電圧）となるように設定され、フィラメント１０
８への印加電圧をランプ封入ガス（本実施形態ではアル
ゴンガス）の電離電圧以下に設定することにより、ラン
プフィラメント１０８が断線したときにフィラメントピ
ン間の放電をなくして、フィラメント近傍の過熱を防止
することができる。

【００３８】さらに、蛍光ランプ１０の寿命末期に、片
エミレス状態になって半波放電モードになった場合にお
いても、出力トランス１２の１次巻線に接続された共振
コンデンサ１１には電荷が充電されるが、共振コンデン
サ１１は、直接蛍光ランプ１０に接続されていないため
（出力トランス１２を介して接続されているため）、共
振コンデンサ１１からのパルス電流は蛍光ランプ１０に
流れ込まず、フィラメント近傍の過熱を防止することが
できる。

【００３９】（実施形態２）本実施形態の回路構成を図
２に示し、基本的な構成は実施形態１と同様であり、同
様の構成、要素には同一の符号を付して説明は省略す
る。

【００４０】本実施形態においては、フィルター回路２
は、交流電源１に並列に接続されるコンデンサ５０、及
びコイル４９を介して交流電源１に並列に接続されるコ
ンデンサ５１とからなる。

【００４１】また、フィラメント１０８，１０８に高周
波の予熱電圧を供給するフィラメント予熱回路部は、出
力トランス１２に巻回した予熱巻線１２ｃ，１２ｄと、
予熱巻線に各々直列に接続した限流コンデンサ１３，１
４とから構成され、フィラメント１０８，１０８は、予
熱巻線１２ｃと限流コンデンサ１３との直列回路、予熱
巻線１２ｄと限流コンデンサ１４との直列回路に各々接
続される。

【００４２】フィラメント予熱回路部の出力電圧は、フ
ィラメント１０８の電極間電圧Ｖｆ＜１５Ｖ（アルゴン
ガスの電離電圧）となるように設定され、フィラメント
１０８への印加電圧をランプ封入ガス（本実施形態では
アルゴンガス）の電離電圧以下に設定することにより、
ランプフィラメント１０８が断線したときにフィラメン
トピン間の放電をなくして、フィラメント近傍の過熱を
防止することができる。

【００４３】さらに、蛍光ランプ１０の寿命末期に、片
エミレス状態になって半波放電モードになった場合にお
いても、出力トランス１２の１次巻線に接続された共振
コンデンサ１１には電荷が充電されるが、共振コンデン
サ１１は、直接蛍光ランプ１０に接続されていないため
（出力トランス１２を介して接続されているため）、共
振コンデンサ１１からのパルス電流は蛍光ランプ１０に
流れ込まず、フィラメント近傍の過熱を防止することが
できる。

【００４４】なお、本実施形態においては、フィラメン
ト予熱回路部として、出力トランス１２に巻回した予熱
巻線を用いているが、共振コイル９に巻回した予熱巻線
９ａ，９ｂを用いてもよい。

【００４５】（実施形態３）本実施形態の回路構成を図
３に示し、基本的な構成は実施形態１，２と同様であ
り、同様の構成、要素には同一の符号を付して説明は省
略する。

【００４６】本実施形態は、全波整流器３と平滑コンデ
ンサ４との間に昇圧チョッパ回路１６を設けたもので、
昇圧チョッパ回路１６は、チョッパチョークコイル１７
を介して全波整流器３の出力に並列接続されたスイッチ
ング素子１９と、スイッチング素子１９を駆動する制御
回路２０と、チョッパチョークコイル１７に一端を直列
接続されたチョッパダイオード１８とから構成され、チ
ョッパダイオード１８の他端は平滑コンデンサ４の正極
に接続される。

【００４７】次に昇圧チョッパ回路１６の動作について
説明する。制御回路２０がスイッチング素子１９をオン
・オフさせることによって、平滑コンデンサ４の両端電
圧を所望の電圧にまで昇圧させることができ、さらにチ
ョッパチョークコイル１７に連続して電流を流すことに
よって交流電源１からの入力の高調波を低減させること
ができる。

【００４８】また、実施形態２と同様に、フィラメント
１０８，１０８に高周波の予熱電圧を供給するフィラメ
ント予熱回路部は、出力トランス１２に巻回した予熱巻
線１２ｃ，１２ｄと、予熱巻線に各々直列に接続した限
流コンデンサ１３，１４とから構成され、フィラメント
１０８，１０８は、予熱巻線１２ｃと限流コンデンサ１
３との直列回路、予熱巻線１２ｄと限流コンデンサ１４
との直列回路に各々接続される。

【００４９】フィラメント予熱回路部の出力電圧は、フ
ィラメント１０８の電極間電圧Ｖｆ＜１５Ｖ（アルゴン
ガスの電離電圧）となるように設定され、フィラメント
１０８への印加電圧をランプ封入ガス（本実施形態では
アルゴンガス）の電離電圧以下に設定することにより、
ランプフィラメント１０８が断線したときにフィラメン
トピン間の放電をなくして、フィラメント近傍の過熱を
防止することができる。

【００５０】さらに、蛍光ランプ１０の寿命末期に、片
エミレス状態になって半波放電モードになった場合にお
いても、出力トランス１２の１次巻線に接続された共振
コンデンサ１１には電荷が充電されるが、共振コンデン
サ１１は、直接蛍光ランプ１０に接続されていないため
（出力トランス１２を介して接続されているため）、共
振コンデンサ１１からのパルス電流は蛍光ランプ１０に
流れ込まず、フィラメント近傍の過熱を防止することが
できる。

【００５１】なお、本実施形態においては、フィラメン
ト予熱回路部として、出力トランス１２に巻回した予熱
巻線を用いているが、チョッパチョークコイル１７に巻
回した予熱巻線１７ａ，１７ｂを用いてもよい。

【００５２】また、実施形態１においても本実施形態で
用いた昇圧チョッパ回路１６を同様に挿入してもよい。

【００５３】（実施形態４）本実施形態の回路構成は図
４に示すように、交流電源１は、高調波を低減するため
に交流電源１に並列に接続されるコンデンサ５０、及び
コイル４９を介して交流電源１に直列に接続されるチョ
ークコイル５２とからなるフィルター回路２と、交流電
源１の出力を整流する全波整流器３とを介してコンデン
サ５３に接続され、整流される。コンデンサ５３には並
列にスイッチング素子６，７の直列回路が接続され、ス
イッチング素子６，７は高耐圧ドライバー回路５４によ
って駆動される。

【００５４】スイッチング素子６，７の直列回路に並列
に接続されたチョークコイル２４、電解コンデンサ２
５、及びダイオード３６の直列回路と、電解コンデンサ
２５とダイオード３６との接続中点とスイッチング素子
６，７の接続中点とに接続されたダイオード２７とから
降圧チョッパ回路２３が構成される。

【００５５】スイッチング素子７には、共振コイル９
と、共振コンデンサ１１と、カップリングコンデンサ８
と、並列接続されたダイオード３１及びコンデンサ３２
との直列回路が並列に接続され、共振コンデンサ１１に
並列に出力トランス１２の１次巻線１２ａが接続され
る。また、ダイオード３１及びコンデンサ３２の並列回
路と全波整流器３の負出力との間にダイオード３３が接
続される。

【００５６】カスタムＩＣ３５は、高耐圧ドライバー回
路５４に制御信号を出力して、高耐圧ドライバー回路５
４にスイッチング素子６，７を交互にオン・オフする駆
動信号を出力させるもので、電源は、フィルター回路２
の出力の一端からダイオード３４、抵抗３６，３７を介
する電源経路と、出力トランス１２に巻回した補助巻線
１２とダイオード２９と抵抗３０とを介する電源経路と
を有し、平滑用の電解コンデンサ４３とフィルタ用のコ
ンデンサ４８とを介して供給される。

【００５７】抵抗３９〜４２、コンデンサ４７は、カス
タムＩＣ３５が高耐圧ドライバー回路５４に出力する制
御信号の発振周波数を設定するための素子であり、コン
デンサ４４〜４６、抵抗３８は、カスタムＩＣ３５の動
作上、機能上、接続される。

【００５８】また、フィラメント１０８，１０８の各両
端に高周波の予熱電圧を供給するフィラメント予熱回路
部は、出力トランス１２に巻回した予熱巻線１２ｃ，１
２ｄと、予熱巻線に各々直列に接続した限流コンデンサ
１３，１４とから構成され、フィラメント１０８，１０
８は、予熱巻線１２ｃと限流コンデンサ１３との直列回
路、予熱巻線１２ｄと限流コンデンサ１４との直列回路
に各々接続される。

【００５９】ここで、フィルター回路２と全波整流器３
と降圧チョッパ回路２３とスイッチング素子６，７の直
列回路とカップリングコンデンサ８、共振コイル９、共
振コンデンサ１１の直列回路とで、交流電源１を高周波
電力に変換するインバータ回路を構成している。

【００６０】次に本実施形態の動作について説明する。
交流電源１は、フィルター回路２と全波整流器３によっ
て整流される。そして、整流電圧は、降圧チョッパ回路
２３にて所望の電圧に降圧され、カスタムＩＣ３５の出
力する制御信号に応じて高耐圧ドライバー回路５４が出
力する駆動信号がスイッチング素子６，７を交互にオン
・オフさせることによって、共振コイル９とカップリン
グコンデンサ８と共振コンデンサ１１との共振回路に高
周波電流が供給される。このとき、降圧チョッパ回路２
３によって電源投入時の突入電流を抑制して入力の力率
を改善することができ、また降圧チョッパ回路２３は電
解コンデンサ２５に電荷を蓄積するチャージポンプ回路
を構成しているので出力リプルを低減して波高率を改善
することができる。

【００６１】そして、この共振回路の共振動作によって
高周波電力が発生し、その電力を出力トランス１２の１
次巻線１２ａから２次巻線１２ｂに伝達、供給してい
る。２次巻線１２ｂの両端は、蛍光ランプ１０のフィラ
メント１０８，１０８の各一端に接続して、蛍光ランプ
１０に点灯電力を供給する。

【００６２】フィラメント予熱回路部の出力電圧は、フ
ィラメント１０８の電極間電圧Ｖｆ＜１５Ｖ（アルゴン
ガスの電離電圧）となるように設定され、フィラメント
１０８への印加電圧をランプ封入ガス（本実施形態では
アルゴンガス）の電離電圧以下に設定することにより、
ランプフィラメント１０８が断線したときにフィラメン
トピン間の放電をなくして、フィラメント近傍の過熱を
防止することができる。

【００６３】さらに、蛍光ランプ１０の寿命末期に、片
エミレス状態になって半波放電モードになった場合にお
いても、出力トランス１２の１次巻線に接続された共振
コンデンサ１１には電荷が充電されるが、共振コンデン
サ１１は、直接蛍光ランプ１０に接続されていないため
（出力トランス１２を介して接続されているため）、共
振コンデンサ１１からのパルス電流は蛍光ランプ１０に
流れ込まず、フィラメント近傍の過熱を防止することが
できる。

【００６４】前記実施形態１〜４に示すように本発明
は、蛍光ランプ１０の寿命によって、片側のフィラメン
ト１０８の電子放射性物質であるエミッタが飛散、もし
くは蒸発により無くなるいわゆる片エミレス状態になっ
た時に、フィラメント部の過熱によりフィラメント１０
８が断線した後、フィラメントピン間で発生する電極間
電圧を蛍光ランプ１０に封入されている物質の電離電圧
以下にすることによりフィラメント断線後の電極間放電
現象を無くすことで、フィラメントピンの過熱から、フ
ィラメント１０８を保持しているガラス管、ピン近傍の
ガラス管の過熱を防止し、さらに、ランプ寿命末期の片
エミレス時の半波放電によってフィラメント１０８が断
線した後に、共振コンデンサ１１の充電電荷が放電する
際に発生するパルス電流によるフィラメント部の異常過
熱を防止するものである。

【００６５】なお、前記実施形態１〜４にて説明した回
路以外でも、インバータ回路方式、フィラメント間加熱
方式に限らずに、電極間電圧Ｖｆ＜１５Ｖ（アルゴンガ
スの電離電圧）になるように設定したことにより、フィ
ラメント断線時の電極間放電の発生が無く、フィラメン
ト部の異常過熱が発生しない蛍光灯点灯装置であれば本
発明に含まれる。

【００６６】さらに本発明は、フィラメント特性が同一
でランプ電力が異なる複数の負荷に対応したインバータ
回路において、ランプ負荷に応じて検出レベルを変える
ような複雑な制御を必要とせず、電極間電圧Ｖｆ＜１５
Ｖ（アルゴンガスの電離電圧）に設定することにより、
ランプ口金部１００が樹脂で構成されている片口金ラン
プの寿命末期の保護回路として有効な手段である。

【００６７】そして前記実施形態１〜４は、特にアルゴ
ンガスが封入されているランプについて説明したが、複
数のガス、例えばアルゴンガス、ネオンガス、クリプト
ンガスが封入されている蛍光ランプを用いる場合には、
ガスの混合比によって実質的な電離電圧は異なってく
る。その比率によってはペニング効果の影響も現れてく
ることも考えられ、電離電圧はかなり低くなる可能性も
あるが、前記実施形態１〜４で示した電離電圧とはこれ
らを考慮した実質的な値を意味している。

【００６８】

【発明の効果】請求項１の発明は、片口金タイプの蛍光
灯と、交流電源を高周波電力に変換して前記蛍光灯に電
力を供給するインバータ回路と、前記蛍光灯の各フィラ
メントに接続して電圧を供給するフィラメント予熱回路
部と、前記インバータ回路の共振回路の共振コンデンサ
を一次巻線のみに並列に接続し、前記蛍光灯を二次巻線
に接続した出力トランスとを備えるので、ランプ寿命末
期の片エミレス状態時に共振コンデンサに充電された電
荷の放電により発生するパルス電流によってフィラメン
ト部や口金部が過熱することを防止するという効果があ
る。

【００６９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記フィラメント予熱回路部から前記蛍光灯のフィ
ラメントに供給する電圧を前記蛍光灯に封入されている
ガス成分の電離電圧以下に設定したので、フィラメント
断線時にフィラメントピン間に発生するグロー放電によ
りフィラメント近傍のガラス部が過熱されることを防止
することができるという効果がある。

【００７０】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、前記フィラメント予熱回路部は、各々のフ
ィラメントに対応して独立した予熱電源を備えるので、
蛍光灯に封入されているガス成分の電離電圧以下にした
電圧をフィラメント予熱回路部から前記蛍光灯のフィラ
メントに供給することができるという効果がある。

【００７１】請求項４の発明は、請求項１または２の発
明において、前記フィラメント予熱回路部は、前記出力
トランスに巻回した予熱巻線と、前記予熱巻線に直列に
接続したコンデンサとから構成され、前記各フィラメン
トは前記予熱巻線とコンデンサとに直列に接続されるの
で、簡単な構成の回路で請求項３と同様の効果を奏す
る。

【００７２】請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれ
かの発明において、前記インバータ回路は、前記交流電
源からの入力の高調波を低減するチョッパ回路を備えた
ので、入力の高調波成分を低減して、雑音を低減させる
ことができるという効果がある。

【００７３】請求項６の発明は、請求項１または２の発
明において、前記フィラメント予熱回路部は、前記イン
バータ回路の共振回路の共振コイルに巻回した予熱巻線
を備えるので、請求項４と同様の効果を奏する。

【００７４】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、前記フィラメント予熱回路部は、前記チョッパ回路
の有するチョッパチョークコイルに巻回した予熱巻線を
備えるので、請求項４と同様の効果を奏する。

【００７５】請求項８の発明は、請求項１または２の発
明において、前記インバータ回路は、前記交流電源から
の入力を高力率にする入力力率改善回路と、出力波形を
略一定にするチャージポンプ回路とを備えるので、入力
及び出力からの雑音を低減することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の回路構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の実施形態２の回路構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施形態３の回路構成を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施形態４の回路構成を示す図であ
る。

【図５】従来例の動作の第１の説明図である。

【図６】従来例の回路構成を示す図である。

【図７】従来例の動作を説明するための第１の回路構成
図である。

【図８】従来例の動作の第２の説明図である。

【図９】従来例の動作を説明するための第２の回路構成
図である。

【図１０】従来例の動作の第３の説明図である。

【図１１】６本管型蛍光ランプの構成図である。

【図１２】フィラメント部の第１の構造図である。

【図１３】フィラメント部の第２の構造図である。

【符号の説明】

１交流電源４平滑コンデンサ５制御回路６，７スイッチング素子８カップリングコンデンサ９共振コイル１０蛍光ランプ１１共振コンデンサ１２出力トランス１２ａ１次巻線１２ｂ２次巻線２１，２２予熱電源１０８フィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA02 AA05 AA07 BA03 BA05 BB01 BC01 BC03 CA11 CA16 DB04 DD04 EA01 FA10 GB12 GC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片口金タイプの蛍光灯と、交流電源を高
周波電力に変換して前記蛍光灯に電力を供給するインバ
ータ回路と、前記蛍光灯の各フィラメントに接続して電
圧を供給するフィラメント予熱回路部と、前記インバー
タ回路の共振回路の共振コンデンサを一次巻線のみに並
列に接続し、前記蛍光灯を二次巻線に接続した出力トラ
ンスとを備えることを特徴とする蛍光灯点灯装置。
【請求項２】前記フィラメント予熱回路部から前記蛍
光灯のフィラメントに供給する電圧を前記蛍光灯に封入
されているガス成分の電離電圧以下に設定したことを特
徴とする請求項１記載の蛍光灯点灯装置。
【請求項３】前記フィラメント予熱回路部は、各々の
フィラメントに対応して独立した予熱電源を備えること
を特徴とする請求項１または２記載の蛍光灯点灯装置。
【請求項４】前記フィラメント予熱回路部は、前記出
力トランスに巻回した予熱巻線と、前記予熱巻線に直列
に接続したコンデンサとから構成され、前記各フィラメ
ントは前記予熱巻線とコンデンサとに直列に接続される
ことを特徴とする請求項１または２記載の蛍光灯点灯装
置。
【請求項５】前記インバータ回路は、前記交流電源か
らの入力の高調波を低減するチョッパ回路を備えたこと
を特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の蛍光灯点灯
装置。
【請求項６】前記フィラメント予熱回路部は、前記イ
ンバータ回路の共振回路の共振コイルに巻回した予熱巻
線を備えることを特徴とする請求項１または２記載の蛍
光灯点灯装置。
【請求項７】前記フィラメント予熱回路部は、前記チ
ョッパ回路の有するチョッパチョークコイルに巻回した
予熱巻線を備えることを特徴とする請求項５記載の蛍光
灯点灯装置。
【請求項８】前記インバータ回路は、前記交流電源か
らの入力を高力率にする入力力率改善回路と、出力波形
を略一定にするチャージポンプ回路とを備えることを特
徴とする請求項１または２記載の蛍光灯点灯装置。