JP2003317988A - インバータ装置および電球形蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】実装効率を向上したインバータ装置および電球
形蛍光ランプを提供する。 【解決手段】ハーフブリッジ形のインバータ回路72のイ
ンバータ主回路73は、相補形となるＭＯＳ形のＮチャネ
ルおよびＰチャネルの電界効果トランジスタQ1，Q2を有
している。電界効果トランジスタQ1，Q2を４ピン端子の
同一パッケージに収容したスイッチング用チップとして
いる。また、電界効果トランジスタQ1、Q2のゲート・ソ
ース間に設けられる少なくとも一対のツェナーダイオー
ドZD1、ZD2を同一のパッケージに収容したツェナーダイ
オードチップ77としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相補形のインバー
タ装置およびこのインバータ装置を用いた電球形蛍光ラ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｎチャネルの電界効果トランジス
タおよびＰチャネルの電界効果トランジスタを直列に接
続した相補形のハーフブリッジ形のインバータ回路が知
られている（例えば、特開2001-155883号公報）。この
インバータ回路は、２つの素子となるＮチャネルの電界
効果トランジスタおよびＰ形の電界効果トランジスタを
それぞれ別部材で実装し、ＮチャネルおよびＰチャネル
の電界効果トランジスタのゲートおよびソースをそれぞ
れ別々に１つのゲート制御回路に接続している。

【０００３】また、それぞれの電界効果トランジスタの
共通接続されたゲートおよびソースにはアノードを共通
にして直列接続された一対のツェナーダイオードを設け
ている。これらダイオードは、ゲート・ソース間の電圧
値を一定値以下に抑える等のために用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においては、一対のツェナーダイオードとして、アキ
シャル部品を使用していた。このため、配線基板等の基
板への実装面積が大きくなってしまい、インバータ装置
としての小形化の障害となっていた。また、実装上の関
係で、一対のツェナーダイオードが異なる箇所、異なる
部品の近傍に配置されることがあり、影響を受ける温度
に差が生じ、温度特性上ツェナー電圧にずれが生じるこ
ともあった。

【０００５】また、相補形の電界効果トランジスタを用
い、１つのゲート制御回路にＮ形およびＰ形の電界効果
トランジスタのゲートを接続して部品数の減少、装置の
小形化を図ってはいるが、まだ、個々の電界効果トラン
ジスタの実装スペース、両トランジスタ間の回路パター
ンの引き回し等が必要になり、実装効率の向上を図りに
くい問題を有している。したがって、この点でも装置全
体の小形化の障害となっていた。

【０００６】特に、近年普及しつつある電球形蛍光ラン
プの場合には、インバータ装置部分の一層の小形化が要
求され、このため、基板の実装面積が狭いため、より効
率的に実装する必要がある。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、実装効率を向上するとともに特性の安定化も図れる
インバータ装置およびこのインバータ装置を用いた電球
形蛍光ランプを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のインバー
タ装置は、直流電源装置と；それぞれのゲートおよびソ
ースを共通接続され、直流電源装置の出力端間に互いに
直列的に接続された交互にオンオフする相補形の一対の
電界効果トランジスタと；一対の電界効果トランジスタ
の共通接続されたゲートおよびソース間に制御信号を供
給する共通のゲート制御回路と；アノードまたはカソー
ドを共通にして直列接続された少なくとも一対のツェナ
ーダイオードを同一パッケージに内蔵してなり、一対の
電界効果トランジスタの共通接続されたゲートおよびソ
ース間に設けられたツェナーダイオードチップと；を具
備している。

【０００９】本請求項および以下の請求項の発明におい
ては、特に断らない限り、つぎの構成は次のように定義
される。直流電源装置は、直流電圧を供給できるもので
あれば何でもよいが、商用電源電圧を整流平滑したよう
な略一定でフラットに近い電圧を供給できるものが、比
較的簡単かつ安価に構成できる点で好ましい。

【００１０】ゲート制御回路は、発振手段を内蔵したい
わゆる他励方式のものであっても、インバータ装置の出
力の一部を帰還するいわゆる自励方式のものであっても
よい。自励方式の場合には、相補形の電界効果トランジ
スタを用いて、各ゲートおよびソースに対してゲート制
御回路を共通化したことによる部品点数の削減および装
置の小形化の効果が大きい。

【００１１】ツェナーダイオードチップは、２端子のも
のでも、３端子以上のもでもよい。また、正の温度特性
を有するものは、温度上昇することによってツェナー電
圧が大きくなり、このことは一般にフェールセーフに作
用することが多いので、有効である。さらに、一対以上
のツェナーダイオードを内蔵するか否かは、使用される
目的、抑制しようとする電圧対象等によって任意に決定
されるものである。

【００１２】請求項１の発明は、同一のパッケージに内
蔵したツェナーダイオードチップを基板に取付けること
により、従来は少なくとも２個取付けていたツェナーダ
イオードの取付けが完了する。したがって、ツェナーダ
イオード間のパターン配線等も不要である。さらに、少
なくとも一対以上のツェナーダイオードは一体的で、略
同じ場所に配置されることにより、熱的には同じ影響を
受けるようになり、温度特性によりツェナー電圧が変化
しても相互にばらつくことが抑制される。

【００１３】請求項２記載のインバータ装置は、直流電
源装置と；相補形で構成された一対の電界効果トランジ
スタ、それぞれの電界効果トランジスタのゲートに共通
に接続される端子、それぞれの電界効果トランジスタの
ソースが共通に接続される端子、およびそれぞれの電界
効果トランジスタのドレインがそれぞれ別個に接続され
る端子の４つの端子を同一パッケージ内に有するスイッ
チング用チップと；このスイッチング用チップの電界効
果トランジスタを交互にオンオフ制御するゲート制御回
路と；アノードまたはカソードを共通にして直列接続さ
れた少なくとも一対のツェナーダイオードを同一パッケ
ージに内蔵してなり、スイッチング用チップのゲート端
子およびソース端子間に設けられたツェナーダイオード
チップと；を具備している。

【００１４】請求項２の発明は、さらに、スイッチング
用チップを取付ければ、一対の相補形の電界効果トラン
ジスタの取付けが完了する。したがつて、一層、取付
け、回路の引き回しを簡潔にでき、実装効率が向上す
る。

【００１５】請求項３記載の電球形蛍光ランプは、放電
ランプと；放電ランプを点灯させる請求項１または２記
載のインバータ回路と；放電ランプを支持するとともに
インバータ回路が収容されたカバーと；カバーに取り付
けられた口金とを具備している。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の発明の作用を有するインバータ装置を用いることによ
り、電球形蛍光ランプとしても小形化を図れる。

【発明の実施の形態】以下、本発明のインバータ装置お
よび電球形蛍光ランプの一実施の形態を図面を参照して
説明する。

【００１７】図２は電球形蛍光ランプの一部を切り欠い
て示す側面図で、図２に示すように、11は電球形蛍光ラ
ンプで、この電球形蛍光ランプ11は、口金12を有するカ
バー14、このカバー14に収納された点灯回路16、透光性
を有するグローブ17、このグローブ17に収納された放電
ランプ18を備えている。そして、口金12、カバー14およ
びグローブ17から構成される外囲器は、定格電力が例え
ば６０Ｗタイプや１００Ｗタイプの白熱電球などの一般
照明用電球の規格寸法に近似する外形に形成されてい
る。なお、一般照明用電球とはＪＩＳ Ｃ ７５０１に
定義されるものである。

【００１８】そして、カバー14は、ポリブチレンテレフ
タレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂などにて形成
されたカバー本体21を備えている。このカバー本体21
は、下方に拡開する開口部を有する略円筒状をなし、上
端部に、エジソンタイプのＥ２６形などの口金12が被せ
られ、接着剤またはかしめなどにより固定されている。

【００１９】また、グローブ17は、透明あるいは光拡散
性を有する乳白色などで、ガラスあるいは合成樹脂によ
り、白熱電球などの一般照明用電球のガラス球と略同一
形状の滑らかな曲面状に形成されているとともに、開口
部の縁部には、カバー14の下端開口部の内側に嵌合する
図示しない嵌合縁部が形成されている。なお、このグロ
ーブ17は、拡散膜などの別部材を組み合わせ、輝度の均
一性を向上することもでき、あるいは省略することもで
きる。

【００２０】また、点灯回路16は、水平状、すなわち放
電ランプ18の長手方向と垂直に配置される回路基板24を
備え、図３に示すように、この回路基板24の両面すなわ
ち口金12側である上面に折り曲げ可能なフレキシブル基
板25が装着され、回路基板24の上面およびフレキシブル
基板25に図１に示す点灯回路16が装着されている。

【００２１】そして、回路基板24の上面には、比較的耐
熱性が高い部品が配置され、フレキシブル基板25にはチ
ップ状の比較的耐熱性が低い部品が配置されている。こ
のように、フレキシブル基板25に部品を配設して、放電
ランプ18の発熱により温度が高くなる回路基板24から離
間することにより、比較的耐熱性の低い部品であっても
温度を低下させることができる。また、フレキシブル基
板25の柔軟性を利用して効率良くカバー14内にコンパク
トに収納可能である。特に、チップ部品の場合、はんだ
面の温度が上昇することにより電気的接続が不安定にな
るおそれも防止できる。

【００２２】なお、回路部品の実装スペースが回路基板
24に十分確保されていれば、フレキシブル基板25を設け
ずに点灯回路16を構成してもよい。

【００２３】また、放電ランプ18は、ガラスバルブ31を
有し、このガラスバルブ31の内面に蛍光体が塗布された
図示しない蛍光体層が形成され、ガラスバルブ31の内部
にアルゴンなどの希ガスや水銀などを含む放電ガスとな
る封入ガスが封入され、ガラスバルブ31の両端に図示し
ない一対の電極が封装されている。

【００２４】そして、ガラスバルブ31は、略同形状の３
本の管体33a，33b，33cを有し、これら管体33a〜33c
は、ガラス製の断面略円筒状であって中間部で滑らかに
湾曲されて頂部を有する略Ｕ字状に形成されている。ま
た、ガラスバルブ31の中間部の各管体33a，33bの両端
と、ガラスバルブ31の両端の各管体33b，33cの一端とが
つなぎ部となる連通管部36を介して順次接続されて１本
の連続した放電路37が形成されている。さらに、ガラス
バルブ31が電球形蛍光ランプ11に組み込まれた状態にお
いて、各管体33a〜33cの頂部は、電球形蛍光ランプ11の
上下方向を長手方向とする中心軸を中心とする所定の円
周上に等間隔で位置され、また、各管体33a〜33cが断面
三角形の各辺に対応して配置されている。

【００２５】また、放電ランプ18は、蛍光ランプ固定部
材でありまた点灯回路固定部材である支持手段としての
仕切板61に取り付けられ、この仕切板61がカバー14に固
定されている。すなわち、仕切板61は、円板状をなす基
板部62を備え、この基板部62に各管体33a〜33cの端部を
挿入したうえ接着剤にて接着などして、放電ランプ18が
仕切板61に固定されている。また、基板部62の外周部か
らは、上側に向かいさらに外側に向かう嵌合段部63が形
成されている。そして、この嵌合段部63をカバー14の内
側に嵌合し、さらに、この嵌合段部63とカバー14との間
にグローブ17の嵌合縁部を嵌合した状態で、嵌合段部63
とカバー14との間に接着剤を充填することにより、これ
らの部材が互いに固定されている。また、嵌合段部63の
上側には、円筒状などをなす取付片部64が突設され、こ
の取付片部64に、嵌合あるいは接着などして、点灯回路
16の回路基板24が取り付けられている。

【００２６】そして、図１は点灯回路の構成を説明する
回路図で、この点灯回路16は、商用交流電源ｅにヒュー
ズF1を介してフィルタを構成するコンデンサC1が接続さ
れ、このコンデンサC1にはフィルタを構成するインダク
タL1を介して全波整流器71の入力端子が接続されてい
る。また、この全波整流器71の出力端子には平滑用のコ
ンデンサC2が接続されて直流電源装置Ｅを構成し、この
直流電源装置ＥのコンデンサC2には高周波を発生するハ
ーフブリッジ形のインバータ回路72のインバータ主回路
73が接続されている。なお、直流電源装置Ｅを構成する
素子の多くは、回路基板24の表面に取り付けられてい
る。

【００２７】また、インバータ主回路73は、コンデンサ
C2に対して並列に、スイッチング素子である互いに相補
形となるＭＯＳ形のＮチャネルのトランジスタとしての
電界効果トランジスタQ1およびＭＯＳ形のＰチャネルの
トランジスタとしての電界効果トランジスタQ2が直列に
接続されている。Ｎチャネルの電界効果トランジスタQ1
およびＰチャネルの電界効果トランジスタQ2は互いのソ
ースが接続されている。そして、電界効果トランジスタ
Q1および電界効果トランジスタQ2は、図４に示すよう
に、４ピン端子の同一パッケージに収容されてスイッチ
ング用チップ74とされ、図２および図３に示すように、
回路基板24の表面に実装されている。また、図５に示す
ように、チップ74は、電界効果トランジスタQ1のドレイ
ン端子Ｄ（Ｎ）、電界効果トランジスタQ1および電界効
果トランジスタQ2の共通のソース端子Ｓ、電界効果トラ
ンジスタQ1および電界効果トランジスタQ2の共通のゲー
ト端子Ｇ、電界効果トランジスタQ2のドレイン端子Ｄ
（Ｐ）の、４つの端子を有している。なお、スイッチン
グ用チップ74は面実装形のものであってもよい。

【００２８】さらに、電界効果トランジスタQ2のドレイ
ン、ソース間には、帰還用の電流変成器CTの入力巻線CT
-1、直流カット用のコンデンサC3および共振用兼バラス
トチョークL3を介して、放電ランプ18の両端のフィラメ
ントコイル18a，18bの一端がそれぞれ接続されている。
前記一方のフィラメントコイル18aの一端と他方のフィ
ラメントコイル18bとの一端間には共振兼始動用のコン
デンサC4が接続され、一方のフィラメントコイル18aの
他端と他方のフィラメントコイル18bとの他端間には予
熱兼始動用のコンデンサC5が接続されている。

【００２９】前記電界効果トランジスタQ1、Q2のゲート
とソースとの間には、コンデンサC6およびコンデンサC7
の直列回路が接続され、コンデンサC7には前記電流変成
器CTの出力巻線CT-2が並列接続されており、これらコン
デンサC7および出力巻線CT-2は共振可能に定数設定され
ている。そして、前記コンデンサC6および電流変成器CT
はゲート制御回路76を構成している。前記コンデンサC6
は直流カット用および後述の始動回路75の一部を兼用し
ている。

【００３０】また、電界効果トランジスタQ1および電界
効果トランジスタQ2のゲート・ソース間には、過電圧印
加抑制のためにツェナーダイオードZD1およびツェナー
ダイオードZD2の直列回路が接続されている。これらツ
ェナーダイオードZD1およびツェナーダイオードZD2は、
図６に示すように、同一のパッケージに内蔵されてツェ
ナーダイオードチップ77として構成されている。このよ
うなツェナーダイオードチップ77としては、例えば、Ｎ
ＥＣ社製のプレーナ形シリコンダブル定電圧ダイオード
を用いることができる。このツェナーダイオードチップ
77は、図２および図３に示されるように、ゲート制御回
路の構成部品とともにフレキシブル基板25に実装されて
いる。

【００３１】75は前記始動回路であり、コンデンサC2と
電界効果トランジスタQ1のゲートおよび電界効果トラン
ジスタQ2のゲートとの間に抵抗R1を接続し、また、この
抵抗R1と直列かつ前記コンデンサC6と並列に抵抗R2を接
続しており、さらに、電界効果トランジスタQ2のドレイ
ン、ソース間に、抵抗R4を接続している。C8はスイッチ
ング改善用のコンデンサである。

【００３２】なお、インバータ主回路73は互いに直列的
に接続されたスイッチング素子を２対以上有するたとえ
ばフルブリッジ形のものでもよい。さらに、放電ランプ
18は両方のフィラメントコイル18a，18bが予熱される形
式のものでも、一方または両方のフィラメントコイル18
a，18bが予熱されない形式のものでもよい。

【００３３】そして、点灯回路16に電源が投入される
と、商用交流電源ｅの電圧を全波整流器71で全波整流
し、コンデンサC2で平滑する。すなわち、直流電源装置
Ｅが直流電圧を出力する。

【００３４】まず、コンデンサC6、C7に充電されること
により、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタQ1のゲー
トに電圧が印加され、電界効果トランジスタQ1がオンす
る。電界効果トランジスタQ1のオンにより電流変成器C
T、コンデンサC3、バラストチョークL3、コンデンサC4
およびコンデンサC5の閉路に電圧が印加され、電流変成
器CT、コンデンサC3、バラストチョークL3、コンデンサ
C4およびコンデンサC5は共振回路を形成する。そして、
電流変成器CTの出力巻線CT-2に電圧が誘起され、ゲート
制御回路76のコンデンサC6と共振して電界効果トランジ
スタQ1のオンを維持し、電界効果トランジスタQ2をオフ
させる電圧を発生する。

【００３５】ついで、電流変成器CT、コンデンサC3，バ
ラストチョークL3、コンデンサC4およびコンデンサC5の
共振電圧が反転すると出力巻線CT-2には前回と逆の電圧
が発生し、ゲート制御回路76は電界効果トランジスタQ1
をオフさせ、電界効果トランジスタQ2をオンさせる電圧
を発生する。さらに、電流変成器CT、コンデンサC3、バ
ラストチョークL3、コンデンサC4およびコンデンサC5の
共振電圧が反転すると、電界効果トランジスタQ1がオン
するとともに、電界効果トランジスタQ2がオフする。以
後、同様に、電界効果トランジスタQ1および電界効果ト
ランジスタQ2が交互にオン、オフして、共振電圧が発生
し、コンデンサC4およびコンデンサC5に並列接続された
放電ランプ18はフィラメントコイル18a，18bが予熱され
つつ始動電圧を印加されて、始動、点灯する。

【００３６】また、ツェナダイオードZD1およびツェナ
ダイオードZD2により、電界効果トランジスタQ1および
電界効果トランジスタQ2のゲート電圧を一定化するとと
もに、ゲートを過大な電圧から保護している。

【００３７】上記実施の形態によれば、Ｎチャネルおよ
びＰチャネルの電界効果トランジスタQ1，Q2を同一パッ
ケージ74内に収納することにより、４ピン端子にするこ
とができ、回路基板24におけるＮチャネルおよびＰチャ
ネルの電界効果トランジスタQ1，Q2の占有面積を小さく
できるとともに、回路の引き回しを簡素化でき、特に、
回路基板24の小形化が求められる電球形蛍光ランプ11に
適している。

【００３８】他の実施の形態を図７を参照して説明す
る。

【００３９】図７はフレキシブル基板を示す説明図で、
この図７に示す実施の形態は、図３に示すフレキシブル
基板25の表面に絶縁シート78を貼着したものである。

【００４０】このように、フレキシブル基板25の表面に
絶縁シート78を貼着することにより、フレキシブル基板
25および回路基板24の電気部品あるいはパターンが電気
的に接触することを防止できるため、実装密度を高くで
きる。なお、絶縁シート78をフレキシブル基板25の両面
に貼着すればより絶縁を確実にできる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１記載のインバータ装置は、相補
形の電界効果トランジスタであるので、ゲート、ソース
を共通に接続でき、ゲート制御回路を共通にできるう
え、少なくとも一対のツェナーダイオードを同一のパッ
ケージに内蔵してなるツェナーダイオードチップとした
ため、取付けを簡単化できるとともに、実装スペース、
配線スペースを少なくして装置全体の小形化を図れる。
しかも、少なくとも一対のツェナーダイオードは一体化
され、同じ場所に配置されるので、影響を受ける温度の
差が少なく、温度特性によるツェナー電圧のばらつきも
少なく、安定した特性を得られる。

【００４２】請求項２記載の発明は、さらに、相補形の
電界効果トランジスタを同一パッケージのスイッチング
用チップとしたので、基板への取付け、回路の引き回し
を簡潔にでき、一層実装効率を向上できる。

【００４３】請求項３記載の電球形蛍光ランプは、請求
項１または２記載のインバータ装置を用いるので、特性
が安定で、小形化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の点灯回路を示す回路図
である。

【図２】同上電球形蛍光ランプの一部を切り欠いて示す
側面図である。

【図３】同上回路基板にフレキシブル基板が取り付けら
れた状態を示す斜視図である。

【図４】同上電界効果トランジスタが４ピン端子の同一
パッケージに収容されている状態を示す説明図である。

【図５】同上接続状態を示す説明図である。

【図６】 同上ツェナーダイオードが同一パッケージに
収容されている状態を概念的に示す説明図である。

【図７】 同上フレキシブル基板を示す説明図である。

【符号の説明】

11…電球形蛍光ランプ、12…口金、14…カバー、18…放
電ランプ 72…インバータ回路、74…スイッチング用チップ、76…
ゲート制御 回路、77…ツェナーダイオードチップ、Q1，Q2…電界効
果トランジスタ

フロントページの続き (72)発明者 岩井 直子 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA02 AC02 AC11 BA03 BB01 BC01 CA16 CB06 DB03 GA03 GB12 GB18 GC02 HA03 5C043 AA12 CC09 CD10 DD39 5H007 AA00 BB03 CA02 CB12 DB01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源装置と；それぞれのゲートおよび
   ソースを共通接続され、直流電源装置の出力端間に互い
   に直列的に接続された交互にオンオフする相補形の一対
   の電界効果トランジスタと；一対の電界効果トランジス
   タの共通接続されたゲートおよびソース間に制御信号を
   供給する共通のゲート制御回路と；アノードまたはカソ
   ードを共通にして直列接続された少なくとも一対のツェ
   ナーダイオードを同一パッケージに内蔵してなり、一対
   の電界効果トランジスタの共通接続されたゲートおよび
   ソース間に設けられたツェナーダイオードチップと；を
   具備していることを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】直流電源装置と；相補形で構成された一対
   の電界効果トランジスタ、それぞれの電界効果トランジ
   スタのゲートに共通に接続される端子、それぞれの電界
   効果トランジスタのソースが共通に接続される端子、お
   よびそれぞれの電界効果トランジスタのドレインがそれ
   ぞれ別個に接続される端子の４つの端子を同一パッケー
   ジ内に有するスイッチング用チップと；このスイッチン
   グ用チップの電界効果トランジスタを交互にオンオフ制
   御するゲート制御回路と；アノードまたはカソードを共
   通にして直列接続された少なくとも一対のツェナーダイ
   オードを同一パッケージに内蔵してなり、スイッチング
   用チップのゲート端子およびソース端子間に設けられた
   ツェナーダイオードチップと；を具備していることを特
   徴とするインバータ装置。
3. 【請求項３】放電ランプと；放電ランプを点灯させる請
   求項１または２記載のインバータ装置と；放電ランプを
   支持するとともにインバータ装置が収容されたカバー
   と；カバーに取り付けられた口金と；を具備しているこ
   とを特徴とする電球形蛍光ランプ。