JP2003157995A - 調光可能な高周波蛍光ランプ照明装置 - Google Patents

調光可能な高周波蛍光ランプ照明装置

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JP2003157995A
JP2003157995A JP2002244276A JP2002244276A JP2003157995A JP 2003157995 A JP2003157995 A JP 2003157995A JP 2002244276 A JP2002244276 A JP 2002244276A JP 2002244276 A JP2002244276 A JP 2002244276A JP 2003157995 A JP2003157995 A JP 2003157995A
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fluorescent lamp
frequency
terminal
cathode
power source
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Hu Anhua
ファー フー オン
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/36Controlling
    • H05B41/38Controlling the intensity of light
    • H05B41/39Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
    • H05B41/3925Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by frequency variation

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】周波数を変調できる高周波電源および調光を行
うために適合する回路で構成した調光可能な高周波蛍光
ランプ照明装置を提供する。 【解決手段】調光可能な高周波蛍光ランプ照明装置は、
周波数変調可能な電源(1)と、ランプチューブ(3)
と電気配線部品とからなる蛍光ランプ(2)とから構成
される。電気配線部品は、インダクターLと、キャパシ
ターCと、サーミスターRTから構成され、インダクタ
ーLの一端子が前記電源の出力端子の一方に接続され、
他方の端子がランプチューブのカソードのa端子に接続
され、前記キャパシターCとサーミスターRTが並列接
続された後、ランプチューブのカソードのb端子とd端
子に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光ランプ照明装
置に関し、特に、周波数を変調できる高周波電源を使用
し、蛍光ランプの照度調節を行うようにした調光可能な
高周波蛍光ランプ照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、室内の照明装置として様々なタイ
プの蛍光ランプがある。そして多くの場合、蛍光ランプ
が白熱電球を置換して室内照明の主流となってきた。し
かしながら、蛍光ランプの調光については、現在でも解
決しきれていない問題である。従って、調光が必要な状
況のもとではいまだ白熱電球と簡単な「サイリスター調
相調光器」によって満足できる調光効果を得ていた。
【0003】最近では、「サイリスター調相調光器」を
使用して調光を行うコンパクトタイプの蛍光ランプが製
品として市販されている。しかしながら、この調光可能
な蛍光ランプは、回路が複雑で、体積が大きく、信頼性
が低く、また、コストが高いという問題点があり、この
タイプの照明が広く普及するには困難があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来の調光可能な蛍光ランプの問題点を解決することを課
題とし、周波数を変調できる高周波電源および調光を行
うために適合する回路で構成した調光可能な高周波蛍光
ランプ照明装置を提供することを目的とする。前記の電
源は蛍光ランプに調光を行うことができる外、調光を行
わない場合にも広く使用される。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る調光可能な高周波蛍光ランプ照明装置
は、周波数変調可能な電源と、ランプチューブと電気配
線部品とからなる蛍光ランプから構成され、前記電気配
線部品は、インダクターLと、キャパシターCと、サー
ミスターRTから構成され、インダクターLの一端子が
前記電源の出力端子の一方に接続され、他方の端子がラ
ンプチューブのカソードのa端子に接続され、前記キャ
パシターCとサーミスターRTが並列接続された後、ラ
ンプチューブのカソードのb端子とd端子に接続され
る。
【0006】上記の調光可能な高周波蛍光ランプ照明装
置において、前記キャパシターCとサーミスターRTが
直列接続された後、ランプチューブのカソードのb端子
とd端子に接続される。
【0007】上記の調光可能な高周波蛍光ランプ照明装
置において、前記インダクターLが2つの巻線l1
2 を有し、巻線l1 がランプチューブのカソードの
a、b端子に接続され、もう1つの巻線l2 がランプ
チューブのカソードのc、d端子に接続される。
【0008】上記の調光可能な高周波蛍光ランプ照明装
置において、前記インダクターLの誘導抵抗が1mH〜
20mHであり、前記キャパシターCの容量が1nF〜
20nFであり、前記サーミスターRTの冷抵抗が10
KΩより小さい。上記の調光可能な高周波蛍光ランプ照
明装置において、前記電源がフィルタおよび整流回路
と、力率調整回路と、周波数制御およびスイッチ回路と
を有し、その周波数制御範囲は10〜200KHzであ
る。
【0009】上記の記載からわかるように、本発明によ
る調光可能な高周波蛍光ランプ照明装置は、蛍光ランプ
回路部品が、1つのインダクターL、1つのキャパシタ
ーC、1つのサーミスターRTのただ3つの部品のみを
有するため、その回路部品は、低周波電源の蛍光ラン
プ、例えば、数十の回路部品を有するコンパクトタイプ
の蛍光ランプと比べ、数において大幅に減少されること
は明らかである。
【0010】また、従来の、分離した電子バラストを持
つ円筒状チューブの蛍光ランプにおける数十の回路部品
を有する独立した電子バラストに、本発明の高周波電源
ラインあるいは回路を適用する場合、前記の3つの部品
で簡素化される。更に、インダクティブバラストとスタ
ータを使用する蛍光ランプについてもまた、小さな体積
のインダクター、キャパシター、感温抵抗を用いて簡素
化される。
【0011】以上の説明のように、本発明の重要な特性
は、回路を構成する際の部品の大幅な簡素化を可能にす
るものであり、高周波電源を有する蛍光ランプのコスト
を大幅に低下することができ、また、体積が小さく、信
頼性に優れ、安定な調光機能が得られる。
【0012】従って、周波数変調可能な高周波電源と調
光可能な高周波蛍光ランプは、2つの別個の製品である
にもかかわらず、通常それらは相互に調和して用いられ
ている。それ故、特に照明システムが、本発明の周波数
変調可能な高周波電源と調光可能な高周波蛍光ランプか
ら構成されて使用される時、任意に電源周波数を変調す
ることにより、調光を安定的に行わせるという目的を達
成できる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1ないし図3を参照すると、本
発明の実施形態に係る調光可能な高周波蛍光ランプ照明
装置は、周波数変調可能な高周波電源1と、ランプチュ
ーブ3と電気配線部品から構成される蛍光ランプ2を備
えている。そして、電源1は、フィルタおよび整流回路
11と、力率調整回路12と、周波数制御およびスイッ
チ回路13とからなる独立した装置である。この電源1
の入力は商用電源であり、出力は高周波の電源である。
蛍光ランプへの調光を実現するために、周波数制御およ
びスイッチ回路13には電源の周波数を変調できる手動
ノブが設けられている。
【0014】周波数の制御範囲は、10KHz〜200
KHzであり、その出力(高周波)電圧は、通常230
Vで商用電源電圧の230Vと同じであるが、商用電源
電圧以上であってもよい。よって前記電源の出力端の電
力線は、商用電源に用いられる電力線と同じである。こ
れは周波数が高い故でありフレキシブルな撚り線の使用
は好ましくない。使用の際、蛍光ランプは、通常のラン
プホルダーを通じて上記の高周波電源に接続される。
【0015】蛍光ランプ2は、調光可能な高周波蛍光ラ
ンプであり、ランプチューブ3と電気配線部品とを備え
る。それは、商用電源を用いる通常の蛍光ランプの電気
配線部品とは以下に述べるように異なる。すなわち、使
用されるランプチューブ3は、例えば、円筒状チューブ
タイプ、リング状チューブタイプ等の蛍光ランプであっ
て全く同じであり、ただ、分離型電子バラストまたは誘
導バラストが異なる。この理由は、調光可能な高周波蛍
光ランプとして、高周波電源の適用の必要性に加えて、
調光の目的を達成しなければならないからである。
【0016】電気配線部品は、インダクターLと、キャ
パシターCと、サーミスターRTを含む。これらはラン
プチューブ3と次の3つの接続方式で接続される。
【0017】第1の電気配線部品の接続は、前記インダ
クターLが単一の誘導子部品であり、その一端が電源1
の1方の出力端子に接続され、他端がランプチューブ3
のカソードのa点と接続され、前記キャパシターCとサ
ーミスターRTが並列に接続された後、ランプチューブ
3のカソードのb、d点と接続され、また、電源1のも
う一方の出力端子はランプチューブ3のカソードのc点
と接続されている。
【0018】図4を参照すると第2の電気配線部品の接
続は、前記インダクターLが主インダクターと2つの巻
線l1 とl2 を有し、1つの巻線l1 がランプチュ
ーブ3のカソードのa、b点に接続され、他の1つの巻
線l2 がランプチューブ3のカソードのc、d点に接
続されている。そして、蛍光ランプの電気配線部品の接
続において、主インダクター、キャパシターC、サーミ
スターRT、電源1、ランプチューブ3の接続は、前記
第1の電気配線部品の接続と同様である。
【0019】上記構成の照明装置における調光の原理に
ついて説明する。蛍光ランプの調光は、電源の出力周波
数の調節によって達成される。インダクターLが蛍光ラ
ンプ2の電気配線部品中に接続されて電流の整流を行い
(図3参照)、また、インダクターLの誘導抵抗は動作
周波数の上昇に伴って上昇するので、インダクターLの
誘導抵抗が上昇する時、ランプチューブ3に供給される
パワーは低下し、ランプチューブの照度も低下する。従
って、電源1の出力周波数を変調することによって調光
の目的が達成される。
【0020】調光する際のカソードの温度補償原理につ
いて説明する。ランプチューブ3は通常ホットカソード
で動作するものである。すなわち、ランプチューブが点
灯する時、そのカソードは必ず所定の温度を有し、十分
な熱電子射出能力を維持するようにされなければならな
い。カソードの温度が必要とされる最低の温度を下回る
場合、当該カソードがエネルギーの大きなイオン衝撃を
受けて早期にカソードが損傷する。調光の際、ランプチ
ューブに供される出力パワーが低下するとカソードの温
度が低下し、必要とされる温度より低下することは避け
られない。従って、カソードの温度補償は、ランプチュ
ーブの寿命を確保するために必要な手段である。
【0021】この理由により本発明では、ランプチュー
ブ3が動作する時、該チューブのカソードに十分な温度
を持たせる。それには主として2つの熱源による方法が
ある。その第一の方法は、ランプチューブ3が放電する
時にカソードがイオン衝撃を受けて温度上昇するもので
あり、第二の方法は、キャパシターCを流れる電流がカ
ソードを加熱するものである。
【0022】図3を参照すると、調光の際に周波数が上
昇することによってキャパシターCの容量抵抗が低下
し、キャパシターCを流れる電流が増加するので、当該
ランプチューブ3のパワー低下で生じるカソードの温度
低下の問題点が補償される。
【0023】より大きな温度補償を得るために、図4に
示される回路が設計された。回路の整流インダクターL
には、2つのカップリング巻線l1 とl2 が付加さ
れ、それぞれの巻線がランプチューブのカソードに接続
されている。調光の際に、周波数の上昇によって整流イ
ンダクターの誘導抵抗が上昇し、すなわち、インダクタ
ーの電圧が増加してカップリング巻線に誘導される電圧
も増加し、カソードの温度もより大きな補償が得られる
ものである。
【0024】図5を参照すると第3の電気配線部品の接
続は、インダクターLと電源1とランプチューブ3との
間の接続が前記第一の電気配線部品の接続と同じである
ことを除き、異なるところはただ、キャパシターCとサ
ーミスターRTとが直列に接続された後、ランプチュー
ブ3のカソードのb、d点と接続された点である。
【0025】本発明の実施形態に係る回路構成におい
て、1つの電源と1つまたはそれ以上の蛍光ランプによ
り照明装置または照明システムとすることができる。例
えば、図6には4つの蛍光ランプを接続し、電力線を通
じて蛍光ランプの調光が可能な回路を構成する。この
際、接続した蛍光ランプの数にはよらず、単に、接続さ
れた蛍光ランプのパワーの総和あるいはトータルのパワ
ーが調光できる高周波蛍光ランプの電源出力の規定出力
を超えなければよい。
【0026】しかしながら、接続した蛍光ランプの数が
多くなり、且つ、同時に点灯する場合電源に対して瞬間
的に大きな負荷がかかる。この負荷を軽減するために、
図5に示す調光可能な高周波蛍光ランプの電気配線回路
が提案される。図5から明らかなように、キャパシター
Cを流れる電流は、ランプが点灯する時にサーミスター
RTにより制限を受けて瞬間的な衝撃電流が軽減され
る。これにより、ランプの点灯時に高周波電源への衝撃
が軽減される。
【0027】前記第1〜第3の電気配線部品の接続にお
いて、インダクターLの誘導抵抗が1mH〜20mHで
あり、キャパシターCの容量が1nF〜20nFであ
り、前記サーミスターRTの冷抵抗は10KΩより小さ
い。
【0028】
【実施例】本照明装置の実施例を以下に示す。定格出力
が100Wの高周波電源を使用し、長さ15Mの並行な
電線に、出力が9WのE27型の標準蛍光ランプチュー
ブを10個並列に接続した。前記高周波電源の回路は、
図2に示されるような既存の回路により構成することが
できる。図2の右側の周波数制御およびスイッチ回路1
3には可変抵抗R19があり、これにより電源の出力周
波数が調整される。
【0029】調光可能な高周波蛍光ランプの電気配線部
品の接続は、図5に示す要素によって形成されている。
上記のように接続されたランプチューブの性能を測定し
た結果は以下のようであった。
【0030】1.高周波電源の出力電圧は200V〜3
50Vであった。 2.高周波電源の出力の基本周波数は40KHzであっ
た。 3.調光の際の周波数変化は40KHz〜90KHzで
あった。 4.「調光可能な高周波蛍光ランプ」の照度の変化幅は
100%〜20%であった。 5.調光の全過程において、蛍光ランプの点灯は点滅す
ることなく安定し、カソードが十分な温度を維持し蛍光
ランプの寿命は損なわれなかった。 6.調光の全過程において、システムの力率は0.95
以上であった。 7.装置はEN55015の電磁気干渉に関する要求に
適合していた。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の調光可能
な高周波蛍光ランプは、回路を構成する際の部品の大幅
な簡素化を可能にするものであり、高周波電源を有する
蛍光ランプのコストを大幅に低下することができ、ま
た、体積が小さく、信頼性に優れ、安定な調光あるいは
変調機能が得られる。すなわち、照明システムが、本発
明の周波数変調可能な高周波電源と調光可能な高周波蛍
光ランプから構成されて使用される時、任意に電源周波
数を調整あるいは変調することにより、調光を安定的に
行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る回路原理を示す概略ブロック図で
ある。
【図2】本発明に係る周波数変調可能な高周波電源の回
路を示すブロック図である。
【図3】本発明に係る蛍光ランプの電気配線部品の第一
の接続構成を示す図である。
【図4】本発明に係る蛍光ランプの電気配線部品の第二
の接続構成を示す図である。
【図5】本発明に係る蛍光ランプの電気配線部品の第三
の接続構成を示す図である。
【図6】本発明の電源と蛍光ランプを使用して電源線を
通じて構成した実施例の回路を示す概略ブロック図であ
る。
【符号の説明】
1…周波数変調可能な高周波電源 2…蛍光ランプ 3…ランプチューブ 11…フィルタおよび整流回路 12…力率調整回路 13…周波数制御およびスイッチ回路 L…インダクター C…キャパシター RT…サーミスター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K072 AA02 AC02 AC04 AC11 BA05 BB01 BC01 CB02 DB03 DB09 DC05 HA06 3K098 CC41 CC62 DD20 EE03 EE20 EE33 EE40 FF13

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数変調可能な電源(1)と、 ランプチューブ(3)と電気配線部品とからなる蛍光ラ
    ンプ(2)とから構成される調光可能な高周波蛍光ラン
    プ照明装置において、 前記電気配線部品は、インダクターLと、キャパシター
    Cと、サーミスターRTから構成され、インダクターL
    の一端子が前記電源の出力端子の一方に接続され、他方
    の端子がランプチューブのカソードのa端子に接続さ
    れ、前記キャパシターCとサーミスターRTが並列接続
    された後、ランプチューブのカソードのb端子とd端子
    に接続されたことを特徴とする調光可能な高周波蛍光ラ
    ンプ照明装置。
  2. 【請求項2】周波数変調可能な電源(1)と、 ランプチューブ(3)と電気配線部品とからなる蛍光ラ
    ンプ(2)とから構成される調光可能な高周波蛍光ラン
    プ照明装置において、 前記電気配線部品は、インダクターLと、キャパシター
    Cと、サーミスターRTから構成され、インダクターL
    の一端子が前記電源の出力端子の一方に接続され、他方
    の端子がランプチューブのカソードのa端子に接続さ
    れ、前記キャパシターCとサーミスターRTが直列接続
    された後、ランプチューブ(3)のカソードのb端子と
    d端子に接続されたことを特徴とする調光可能な高周波
    蛍光ランプ照明装置。
  3. 【請求項3】前記インダクターLがさらに2つの巻線l
    1 とl2 を有し、巻線l1 がランプチューブ(3)
    のカソードのa、b端子に接続され、もう1つの巻線l
    2がランプチューブ(3)のカソードのc、d端子に接
    続されたことを特徴とする請求項1に記載の調光可能な
    高周波蛍光ランプ照明装置。
  4. 【請求項4】 前記インダクターLの誘導抵抗が1mH〜
    20mHであり、前記キャパシターCの容量が1nF〜
    20nFであり、前記サーミスターRTの冷抵抗が10
    KΩより小さいことを特徴とする請求項1〜3のいずれ
    か1項に記載の調光可能な高周波蛍光ランプ照明装置。
  5. 【請求項5】前記電源がフィルタおよび整流回路(1
    1)と、力率調整回路(12)と、周波数制御およびス
    イッチ回路(13)とを有し、その周波数制御範囲は1
    0〜200KHzであることを特徴とする請求項1〜3
    のいずれか1項に記載の調光可能な高周波蛍光ランプ照
    明装置。
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