JP2004006161A - 放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプ - Google Patents
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Abstract
【課題】誤動作を防止させた放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】コンデンサC3の容量を22nF以下にすれば、一般的には調光器31のコンデンサC1の容量は小さくても0.15μFのため、コンデンサC3の容量をコンデンサC1に対して十分に小さくできる。インバータ主回路37の入力電圧が、商用交流電源eの電圧のピーク値の1/2にクリップされた後に、トライアックQ1の両端電圧が所定値以上に上昇するため、トライアックQ1は確実にオンする。トライアックQ1のオン動作は安定し、トライアックQ1は正負で対称のオン時間になる。
【選択図】 図1
【解決手段】コンデンサC3の容量を22nF以下にすれば、一般的には調光器31のコンデンサC1の容量は小さくても0.15μFのため、コンデンサC3の容量をコンデンサC1に対して十分に小さくできる。インバータ主回路37の入力電圧が、商用交流電源eの電圧のピーク値の1/2にクリップされた後に、トライアックQ1の両端電圧が所定値以上に上昇するため、トライアックQ1は確実にオンする。トライアックQ1のオン動作は安定し、トライアックQ1は正負で対称のオン時間になる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雑音を抑制した放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、平滑回路を用いた放電灯点灯装置は、商用交流電源の交流電圧をトライアックなどにより位相制御する位相制御形調光器に接続し、放電灯点灯装置に入力する交流電圧を位相制御形調光器で位相制御して、平均電圧を変化させることにより放電ランプをたとえば調光位相90°から180°まで消灯することなく制御している。
【0003】
そして、具体的には、位相制御形調光器はトライアックと並列に雑音防止用のコンデンサが接続され、放電灯点灯装置は位相制御形調光器に接続される両端間に同様に雑音防止用のコンデンサが接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位相制御形調光器に放電灯点灯装置を接続した場合、位相制御形調光器のコンデンサと放電灯点灯装置のコンデンサとが直列に接続された状態になり分圧コンデンサとなってしまい、位相制御形調光器のコンデンサと放電灯点灯装置のコンデンサとの関係によっては、トライアックの両端の電圧が上昇しやすくなり、部分平滑回路に充電電流が流れはじめる前にトライアックをオンさせてしまう。このとき、トライアックはオンを継続する為の保持電流が流れないので、しばらくののち、オフに至る誤動作をするおそれがある問題を有している。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、誤動作を防止させた放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の放電灯点灯装置は、交流電源の両端に接続された容量が22nF以下のコンデンサと;このコンデンサの両端に並列接続された整流手段と;この整流手段の出力を部分平滑する部分平滑回路と;この部分平滑回路の出力を変換し放電ランプを点灯させる変換手段とを具備したもので、たとえばトライアックなどのスイッチング素子およびこのスイッチング素子に並列のコンデンサを有し、スイッチング素子の動作により電力が変換される調光器などに接続しても、調光器のスイッチング素子に用いられるコンデンサは一般的に0.15μFないし0.47μF程度の容量が多いため、調光器に接続した場合にもコンデンサの容量は22nF以下であるので、スイッチング素子の両端電圧が分圧により必要以上に上昇することを防止でき、部分平滑回路への充電開始後にスイッチング素子にオン信号が入るようにできる。スイッチング素子の動作が確実になり、誤動作を防止する。
【0007】
請求項2記載の放電灯点灯装置は、請求項1記載の放電灯点灯装置において、整流手段は、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応するダイオードであるもので、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応しないと、コンデンサが22nF以下でもコンデンサの容量が大きい場合と同様に誤動作してしまうが、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応するダイオードを用いることにより、誤動作を確実に防止する。
【0008】
請求項3記載の電球形蛍光ランプは、蛍光ランプと;この蛍光ランプとは別個のランプと;請求項1または2記載の放電灯点灯装置と;放電灯点灯装置を収納するとともに蛍光ランプを支持するカバーと;放電灯点灯装置が電気的に接続されるとともにカバーの基端に配設された口金とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の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。
【0010】
図1は第1の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図、図2は電球形蛍光ランプのグローブを透視した側面図である。
【0011】
そして、図2において、1は調光可能な電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプ1は、たとえば定格入力電力が6Wないし25Wで動作し、本実施の形態では、100%出力で22Wで点灯するようになっている。そして、この電球形蛍光ランプ1は、カバー2、口金3、保持体4、蛍光ランプ5、および、図1に示す放電灯点灯装置である点灯回路16などにより構成され、基本的な状態では図1に示すように口金3側を上側としている。
【0012】
まず、カバー2は、本体あるいはベースなどともいわれ、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの耐熱性を有する合成樹脂にて略円筒状に一体に形成されている。そして、このカバー2には、下方に拡開する本体部11と、この本体部11の上側から略筒状である略円筒状に延設された口金取付部12とが形成され、内部に点灯回路16が収納されている。
【0013】
また、口金3は、E26形などのエジソン形の口金で、絶縁部3aと、この絶縁部3aの上端中央部に固定された導電性を有する先端口金部3bと、絶縁部3aの外周部に固定されソケットに螺合される導電性を有する螺合口金部3cとを備えている。
【0014】
そして、保持体4は、仕切体などともいわれ、ポリブチレンテレフタレートなどの耐熱性を有する合成樹脂にて形成され、カバー2に取り付けられている。
【0015】
そして、蛍光ランプ5は、先端が角形状をなし、一対の角隅部5a,5aを有するようにモールド成型によって略コ字状に屈曲形成された3個以上、例えば4本のU字状バルブであるバルブ5bによって構成されている。すなわち、放電ランプとしての発光管18は多角形状である正方形の四辺にバルブ5bの先端が沿うようにそれぞれ所定の位置に配置し、図示しない連通管で順次接続し、1本の放電路が形成されている。また、各バルブ5bは、内面に蛍光体膜が形成されるとともに、内側にアルゴンなどの希ガスおよび水銀が封入されている。なお、U字状とは、例えば、放電路が一方向側で折り返すように屈曲放電経路を形成する構造を有していることを意味し、バルブ5b先端が円弧状に形成されていることを意味するものではない。したがって、U字状の概念には先端が角形状のものや尖鋭状のものも含まれる。
【0016】
そして、カバー2を備えた外囲器は、定格電力100W形相当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。
【0017】
また、点灯回路16は図1に示すように、商用交流電源eに2線式の位相制御形の調光器31が接続され、商用交流電源eおよびこの調光器31で位相制御により出力電圧可変の交流電源32を構成している。また、2線式の調光器31は、トライアックQ1を備え、このトライアックQ1に対して直列にインダクタL3が接続され、トライアクQ1とインダクタL3との直列接続と、並列に雑音防止用の一般的には0.15μFないし0.47μF程度の容量のコンデンサC1が接続され、トライアックQ1のゲートにはトリガ用のダイアックQ2が接続され、このダイアックQ2は位相角設定用の可変抵抗R1を介してトライアックQ1の一端側に接続されるとともに、コンデンサC2を介してトライアックQ1の他端側に接続されている。そして、可変抵抗R1の抵抗値を変化させることにより可変抵抗R1およびコンデンサC2の時定数を変化させて、トライアックQ1がオンする位相を変化させ、平均電圧を変化させて全光点灯および調光点灯を設定する。
【0018】
また、調光器31を介した商用交流電源eには、抵抗R2を介してインピーダンス素子Z1が接続され、このインピーダンス素子Z1に対して並列に22nF以下、たとえば17nFの容量のコンデンサC3が接続されている。そして、調光器31を介した商用交流電源eにはトライアックQ1のスイッチングのアンバランスにより発生したいずれの方向の直流成分もカット可能なように極性を異ならせた16V耐圧程度の低圧の電解コンデンサC4および電解コンデンサC5の直列回路を介して、それぞれトライアックQ1のスイッチング周波数より十分に高い周波数に対応可能な4つのダイオードD1〜D4で構成された整流手段としての全波整流回路34の入力端子が接続されている。
【0019】
さらに、全波整流回路34の出力端子には、コンデンサC6および抵抗R3の並列回路が接続され、この抵抗R3に対して並列にノイズ除去用のインダクタL1、高周波バイパス用のコンデンサC7および抵抗R4の直列回路が接続され、発生する高周波ノイズを商用交流電源eに流出しないように除去するフィルタ回路35を構成している。
【0020】
そして、コンデンサC7には、非平滑直流電圧のピーク値がそのまま残存し全波整流回路34から出力された非平滑直流電圧の谷の部分を埋めて部分的な平滑電圧を形成する部分平滑回路36が接続されている。この部分平滑回路36は、このコンデンサC7に対して並列に、電解コンデンサC8、ダイオードD7、電解コンデンサC9の直列回路が接続され、電解コンデンサC8およびダイオードD7の接続点と全波整流回路34の負極との間にダイオードD7と逆極性にダイオードD8が接続され、電解コンデンサC8およびダイオードD7の直列回路に対して並列に逆極性のダイオードD9が接続されている。
【0021】
また、部分平滑回路36には、電力変換手段であるハーフブリッジ形のインバータ主回路37が接続されている。このインバータ主回路37は、抵抗R5および抵抗R6とコンプリメンタリペア形といわれる相補形のNチャネルでMOS形の電界効果トランジスタQ4およびPチャネルでMOS形の電界効果トランジスタQ5とが直列に接続され、周波数10kHz以上、好適には周波数20〜200kHzの高周波交流を出力する。また、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5は起動用の抵抗R7,R8,R9,R10の直列回路を介してダイオードD4とダイオードD3との接続点に接続されるとともに、抵抗R7および抵抗R11の直列回路を介して電解コンデンサC5および全波整流回路34の接続点に接続されている。さらに、電界効果トランジスタQ5のソース、ドレイン間には、コンデンサC10が接続されている。また、電界効果トランジスタQ4のゲートおよび抵抗R6を介したソース間には逆極性に接続されたツェナダイオードZD1およびツェナダイオードZD2の直列回路が接続されるとともに、ドライブ回路となる共振手段38を構成し電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5のゲートに直列に接続されるコンデンサC11およびインダクタTr1の二次巻線Tr1bが接続されている。
【0022】
そして、コンデンサC11に対して並列に、同様に電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5のゲートに直列に接続される並列コンデンサC12および発光管18を消灯させる安全回路となる切換手段としての電界効果トランジスタQ6の直列回路が接続されている。また、電界効果トランジスタQ6のソース、ゲート間には、コンデンサC15および抵抗R15の並列回路が接続され、電解コンデンサC9に対して並列に部分平滑回路36の電圧を分圧する抵抗R16および抵抗R17の直列回路が接続され、この抵抗R17に対して並列に部分平滑回路36に対応する電圧の平滑電圧値が現れるコンデンサC16が接続されている。そして、電界効果トランジスタQ6のゲートと部分平滑回路36の電圧を分圧する抵抗R16および抵抗R17の接続点との間に、ダイオードD11およびダイオードD11と逆極性で直列に接続された制御手段としてのツェナダイオードZD3が接続されている。
【0023】
また、抵抗R5を介した電界効果トランジスタQ4のソース、ドレイン間には、抵抗R21および抵抗R22の直列回路が接続され、抵抗R22に対して並列にコンデンサC17が接続され、このコンデンサC17に対して並列にツェナダイオードZD4およびコンデンサC18の直列回路を接続する。また、コンデンサC18に対して並列に抵抗R23を接続し、ツェナダイオードZD4およびコンデンサC18の接続点は抵抗R24を介して電界効果トランジスタQ7のゲートに接続され、この電界効果トランジスタQ7のドレインは補助共振用のコンデンサC19を介してコンデンサC11およびインダクタTr1の二次巻線Tr1bの接続点に接続され、電界効果トランジスタQ7のソースは電界効果トランジスタQ4のドレインおよび抵抗R6の接続点に接続する。一方、ツェナダイオードZD4のアノード、カソード間には、電界効果トランジスタQ7のコレクタ、エミッタが接続され、電界効果トランジスタQ7のコレクタ、ベース間には、コンデンサC21が接続され、電界効果トランジスタQ7のベース、エミッタ間には、抵抗R25およびコンデンサC22の並列回路が接続されている。
【0024】
さらに、抵抗R6を介した電界効果トランジスタQ5のドレイン、ソース間には、負荷回路39が接続され、この負荷回路39はインダクタTr1の一次巻線Tr1aおよび直流カット用のコンデンサC23の直列回路から単巻線トランスの昇圧トランスTr2の直列巻線Tr2bおよび抵抗R26に接続され、昇圧トランスTr2の共通巻線Tr2aは直列巻線Tr2bおよび限流インダクタL2を介して発光管18のフィラメントコイル18a,18bのそれぞれの一端に接続され、このフィラメントコイル18a,18bの他端間には始動用のコンデンサC24が接続されている。
【0025】
また、図3はインダクタの構造を示す断面図で、この図3に示すように、インダクタL1は、両端に鍔が形成されたフェノール樹脂製のボビン41を有し、このボビン41の中心軸にはたとえばフェライト製の棒状のコア42がこのボビン41に重力に対しても抜け落ちないように固定されていない状態で取り付けられ、コア42にはコイル43が巻回されて形成されている。そして、ボビン41の底部にはコア42の最短部分から3mm以上離隔した状態でボビン41と一体にピン44が突出して設けられ、このピン44にはコイル43の端部がそれぞれ絡げられ、回路基板24の表面のパターンとボビン41とが3mm以上離隔した状態で、回路基板24にはんだ付けされている。
【0026】
一方、図4は従来のインダクタの構造を示す断面図で、この図4に示すように、一般的な両端に鍔を有するドラムコア51にコイル52が巻回されて形成され、同様に、ドラムコア51の底部にはフェノール樹脂製のピン53が突出して設けられ、このピン53にはコイル52の端部がそれぞれ絡げられた状態で、回路基板24にはんだ付けされている。
【0027】
また、インダクタL1には、図5(a)に示す調光器31からの入力電圧の毎サイクルで、図5(b)に示すように大電流が流れる。そして、従来は、図5(b)に示す大電流が流れる毎に、ドラムコア51の鍔の部分が磁界により振動してコイル52とドラムコア51とが接触することによりうなりが発生するとともに、回路基板24とピン53との間でうなりが発生し、騒音となる。これに対し、図3に示すように、インダクタL1を形成すると、回路基板24の表面のパターンとボビン41とを3mm以上離すことにより、パターン自体のうなりが低減するとともに、棒状のコア42は垂直方向に振動するが、接触する相手がないため、うなりが発生しない。さらに、ボビン41にピン44を一体的に形成することによりうなりが発生しない。
【0028】
次に、上記実施の形態の点灯回路16の動作について説明する。
【0029】
まず、調光器31が接続されていないあるいは調光器31が全光点灯状態に設定されているときについて説明する。なお、点灯回路16は調光器31が接続されている商用交流電源eあるいは調光器31が接続されていない商用交流電源eのいずれにも対応可能である。
【0030】
商用交流電源eから、抵抗R10,R9,R8,R7,R11を通して、電界効果トランジスタQ4のゲート、ツェナダイオードZD1,ZD2、コンデンサC10に電流が流れ、電界効果トランジスタQ4をオンさせる。
【0031】
電界効果トランジスタQ4がオンすると、部分平滑回路36から、電界効果トランジスタQ4、コンデンサC11、インダクタTr1の一次巻線Tr1a、コンデンサC23、昇圧トランスTr2の直列巻線Tr2b、限流インダクタL2、フィラメントコイル18a、コンデンサC24、フィラメントコイル18b、抵抗R4に電圧が印加され、主としてコンデンサC11、インダクタTr1および限流インダクタL2などの共振により、電界効果トランジスタQ4がオフするとともに、電界効果トランジスタQ5がオンする。そして、これらの動作により電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5が、交互にオン、オフを繰り返す。
【0032】
この動作を繰り返し直流を高周波交流電圧に変換して発生し、フィラメントコイル18a,18bが予熱され、フィラメントコイル18a,18b間が所定値以上の電圧になると、発光管18が始動、点灯する。
【0033】
また、部分平滑回路36の電解コンデンサC8,C9のそれぞれには、全波整流回路34からの平滑直流電圧によって、非平滑直流電圧のピーク値の1/2の電圧が充電される。一方、放電時にはダイオードD7〜D9により、各電解コンデンサC8,C9が並列に放電する。このため、商用交流電源eの半波整流波形における谷の部分が埋められて、電解コンデンサC8,C9にいわゆる部分平滑電圧が発生する。このように部分平滑回路36を用いたことにより、調光によって非平滑直流電圧の導通角が変化するが、部分平滑回路36では非平滑直流電圧の導通角に応じて全波整流回路34から部分平滑回路36に流入する入力電流の大きさが変化するとともに、平滑化直流電圧も変化する。このため、調光による導通角の変化と、発光管18に供給されるランプ電流の大きさとが相関を示し、調光がスムースとなり、調光特性が良好になる。また、部分平滑回路36を用いることにより突入電流も防止できる。さらに、入力電圧が高くなるとコンデンサC17の両端子間の電圧が上昇してツェナダイオードZD4がオンして電界効果トランジスタQ7がオンしてコンデンサC19が電気的に接続されているので、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が低くなり、ランプ電流が増加して発光管18は明るくなる。
【0034】
次に、調光器31を接続して調光する場合について説明する。
【0035】
まず、調光器31のトライアックQ1を正確にオンさせるためには、トライアックQ1の両端電圧が一定になる必要がある。すなわちトライアックQ1の両端電圧は、商用交流電源eの電圧からインバータ主回路37の入力電圧を差し引いた電圧値になる。また、部分平滑回路36の平滑電圧の谷部に商用交流電源eのピークの電圧の1/2の電圧値の電圧が発生する。さらに、商用交流電源eの電圧の谷部では、インバータ主回路37の入力電圧は、商用交流電源eの電圧の1/2にクリップされる。
【0036】
ここで、調光器31のコンデンサC1に対して点灯回路16の入力側のコンデンサC3の容量が大きい場合、コンデンサC1およびコンデンサC3により商用交流電源eが分圧されるため、トライアックQ1がオフしている状態では、トライアックQ1の両端電圧が上昇してしまい、図7に示すように、トライアックQ1はオン→オフ→オンとなり、トライアックQ1の動作は不安定になる。
【0037】
一方、コンデンサC3の容量を22nF以下にすれば、一般的には調光器31のコンデンサC1の容量は小さくても0.15μFのため、コンデンサC3の容量をコンデンサC1に対して十分に小さくできる。このため、インバータ主回路37の入力電圧が、商用交流電源eの電圧のピーク値の1/2にクリップされた後に、トライアックQ1の両端電圧が所定値以上に上昇するため、図6に示すように、トライアックQ1は一回のトリガで確実にオンすることにより、トライアックQ1のオン動作は安定し、トライアックQ1は正負で対称のオン時間になる。
【0038】
また、調光器31の可変抵抗R1を操作することによりダイアックQ2の動作する位相角を変化させ、トライアックQ1の導通位相角が変化し、平均電圧を低下させて発光管18を調光する。すなわち、調光により入力電圧が低くなるとコンデンサC17の両端間の電圧が低下してツェナダイオードZD4がオフして電界効果トランジスタQ7がオフするので、共振手段38にコンデンサC19が電気的に接続されていない状態になり、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が全光点灯時の周波数f1より高いf2になり、ランプ電流が減少して発光管18は暗くなる。
【0039】
なお、調光器31で調光している状態で電源投入した場合には、コンデンサC17の電圧が低い状態でもコンデンサC21が充電されていないため、トランジスタQ8のベースにベース電流が供給され、トランジスタQ8がオンすることにより、電界効果トランジスタQ7がオンし、コンデンサC19が共振手段38に接続された状態になり、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が低くなり、ランプ電流が増加して発光管18は明るい状態で始動する。また、トランジスタQ8、コンデンサC21,C22および抵抗R25などの時定数は、始動から0.5秒ないし4秒程度、好適には0.8秒程度で充電されるようにし、図3に示すように、発光管18の始動後に、0.5秒ないし4秒程度、好適には0.8秒程度大きい電流を流して、フィラメントコイル18a,18bを早く暖め、フィラメントコイル18a,18bの劣化を防ぐ。また、コンデンサC21が充電された後には、トランジスタQ8のベース電流をなくし、トランジスタQ8がオフすることにより、電界効果トランジスタQ7がオフし、コンデンサC18が共振手段38に接続されていない状態になり、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が高くなり、ランプ電流を調光状態にして、発光管18を調光点灯する。
【0040】
また、調光の度合いが10%より大きい場合には、調光器31のダイアックQ2の位相角が所定値より小さいため休止期間が短く部分平滑回路36の電解コンデンサC9の電圧が所定値以上であるため、ツェナダイオードZD3がオンして帰還させ電界効果トランジスタQ6がオンし、いわゆる安全回路を作動させない状態の並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続し見掛け上の容量を大きくすることにより、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の補助共振周波数をたとえば125kHzと低くするとともに振幅を大きく、インバータ主回路37の出力を大きくした状態で発光管18が点灯を維持するようにするとともに、ツェナダイオードZD1およびツェナダイオードZD2でリミットが設定される電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の振幅を大きいたとえば24Vの状態にしておく。なお、ツェナダイオードZD3は、たとえば39Vでクランプするように設定しておく。
【0041】
そして、たとえば深調光し過ぎて下限値以上、たとえば10%以下に調光した場合には、調光器31のダイアックQ2の位相角が所定値以上に大きくなり休止期間が長くなると部分平滑回路36の電解コンデンサC9の電圧が低下する。この状態では、電界効果トランジスタQ6がオンしているため、補助共振が大きくたとえば24Vの状態であり、コンデンサC16の電圧が39V−24V=15V以下になると、ツェナダイオードZD3がオフして電界効果トランジスタQ6がオフし、安全回路を作動させた状態の並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続し、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の補助共振周波数をたとえば167kHzと高くするとともに振幅を小さくし、インバータ主回路37の出力を小さくした状態で発光管18を消灯させる状態に低下させるとともに、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の振幅を24Vより小さい20Vの状態にする。
【0042】
また、再び調光度合いを大きくしたとえば10%より大きい状態に戻すと、調光器31のダイアックQ2の位相角が所定値以上に大きくなり休止期間が短くなり部分平滑回路36のコンデンサC16の電圧が高くなる。この状態では、補助共振が20Vの状態であり、コンデンサC16の電圧が39V−20V=19V以上にならないと、ツェナダイオードZD3がオンして電界効果トランジスタQ6がオンし、並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続しない。そして、コンデンサC16の電圧が19V以上になると、ツェナダイオードZD3がオンして電界効果トランジスタQ6がオンし、並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続した状態にし、インバータ主回路37の出力を大きくした状態で発光管18を点灯させる状態に戻す。
【0043】
このように、発光管18が消灯する際の電源電圧と再点灯させる際の電圧とにヒステリシスを持たせることにより、たとえば発光管18が消灯した際に負荷が低下することにより電源電圧が上昇して再点灯し、この再点灯により負荷が増加して電源電圧が低下して消灯するハンチングを防止することができ、電源電圧の変動に対する発光管18の点灯および消灯が安定する。
【0044】
また、ヒステリシスは補助振幅を変化させることにより、発光管18を消灯させる際の電源電圧に対応させたコンデンサC10の電圧を15Vとし、発光管18を再点灯させる際の電源電圧に対応させたコンデンサC10の電圧を19V以上として持たせることにより、構成が複雑になることがない。
【0045】
なお、調光点灯時の発光管18の始動時に、低い周波数f1でインバータ主回路37を動作させると進相動作になるため、低い周波数f1で動作する時間を0.5秒ないし4秒程度以下にし、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5に過度のストレスを与えることを防止する。
【0046】
また、調光器31に1つの点灯回路16を接続した場合について説明したが、一般的には、1つの調光器31の定格電力は400W程度であるため、複数、たとえば4つ程度までの点灯回路16を接続しても同様の効果を得ることができる。
【0047】
さらに、コンデンサC3の容量を小さくしすぎると、雑音防止の機能が低下するので、容量が22μF以下で設計の際に許容される雑音に抑制できる程度の大きさ以上のものを選定する必要があり、コンデンサC6などの容量を大きくすることにより、雑音を抑制できる。
【0048】
また、全波整流回路34のダイオードD1〜D4のスイッチング速度が、トライアックQ1のスイッチング周波数より低い低速度のものを用いると、コンデンサC3の容量を大きくした場合と同様に、トライアックQ1のスイッチング動作が不安定になるため、ダイオードD1〜D4は、スイッチング速度がトライアックQ1のスイッチング周波数よりも十分に高いものを用いている。
【0049】
次に、他の実施の形態の点灯回路16を図8を参照して説明する。
【0050】
図8は他の実施の形態の点灯回路を示す回路図で、図8に示す点灯回路16は、図1に示す点灯回路16において、電解コンデンサC4および電解コンデンサC5の直列回路に対して並列に、それぞれツェナ電圧が電解コンデンサC4および電解コンデンサC5の耐電圧以下で極性を異ならせて接続したツェナダイオードZD5およびツェナダイオードZD6の直列回路を接続したものである。
【0051】
上述の調光器31は、トライアックQ1を用いているため全波調光をしているが、トライアックQ1に代えてたとえばサイリスタなどを用いて図9に示すように半波調光をする場合には、商用交流電源eが100Vの場合、電解コンデンサC4,C5には、40V程度の電圧が印加されるため、過電圧が印加されることになり、電解コンデンサC4,C5には好ましくない状態になる。しかしながら、電解コンデンサC4,C5に対して並列に、ツェナダイオードZD5,ZD6を接続することにより、電解コンデンサC4または電解コンデンサC5のいずれかに所定時間以上ツェナ電圧以上の電圧が印加されると,ツェナダイオードZD5またはツェナダイオードZD6がブレークオーバし、電解コンデンサC4または電解コンデンサC5のたとえば防爆弁が開放することを防止できる。
【0052】
【発明の効果】
請求項1記載の放電灯点灯装置によれば、調光器に接続した場合にもコンデンサの容量は22nF以下であるので、スイッチング素子の両端電圧が分圧により必要以上に上昇することを防止でき、部分平滑回路への充電が開始されたのちに、スイッチング素子にオン信号を与えることができるので、スイッチング素子の動作が確実になり、誤動作を防止できる。
【0053】
請求項2記載の放電灯点灯装置によれば、請求項1記載の放電灯点灯装置に加え、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応しないと、コンデンサが22nF以下でもコンデンサの容量が大きい場合と同様に誤動作してしまうが、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応するダイオードを用いることにより、誤動作を確実に防止できる。
【0054】
請求項3記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項1または2記載の放電灯点灯装置を用いて蛍光ランプを点灯させるので、それぞれの効果を奏することができる。
【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くとともにグローブを透視した側面図である。
【図3】同上インダクタを示す断面図である。
【図4】従来例のインダクタを示す断面図である。
【図5】同上図1に示す点灯回路の動作を示す波形図である。
(a)入力電圧
(b)インダクタL1電流
【図6】同上動作を示す波形図である。
(a)トライアックQ1電圧
(b)インバータ主回路入力電圧
(c)インバータ主回路入力電流
【図7】同上コンデンサC3の容量が大きい場合の動作を示す波形図である。
(a)トライアックQ1電圧
(b)インバータ主回路入力電圧
(c)インバータ主回路入力電流
【図8】他の実施の形態の点灯回路を示す回路図である。
【図9】同上他の実施の形態の調光器の動作を示す波形図である。
(a)全光時
(b)70%調光時
(c)50%調光時
【符号の説明】
1 電球形蛍光ランプ
2 カバー
3 口金
5 蛍光ランプ
16 放電灯点灯装置としての点灯回路
18 放電ランプとしての発光管
34 整流手段として全波整流回路
36 部分平滑回路
37 変換手段であるインバータ主回路
C3 コンデンサ
D1〜D4 ダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、雑音を抑制した放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、平滑回路を用いた放電灯点灯装置は、商用交流電源の交流電圧をトライアックなどにより位相制御する位相制御形調光器に接続し、放電灯点灯装置に入力する交流電圧を位相制御形調光器で位相制御して、平均電圧を変化させることにより放電ランプをたとえば調光位相90°から180°まで消灯することなく制御している。
【0003】
そして、具体的には、位相制御形調光器はトライアックと並列に雑音防止用のコンデンサが接続され、放電灯点灯装置は位相制御形調光器に接続される両端間に同様に雑音防止用のコンデンサが接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位相制御形調光器に放電灯点灯装置を接続した場合、位相制御形調光器のコンデンサと放電灯点灯装置のコンデンサとが直列に接続された状態になり分圧コンデンサとなってしまい、位相制御形調光器のコンデンサと放電灯点灯装置のコンデンサとの関係によっては、トライアックの両端の電圧が上昇しやすくなり、部分平滑回路に充電電流が流れはじめる前にトライアックをオンさせてしまう。このとき、トライアックはオンを継続する為の保持電流が流れないので、しばらくののち、オフに至る誤動作をするおそれがある問題を有している。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、誤動作を防止させた放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の放電灯点灯装置は、交流電源の両端に接続された容量が22nF以下のコンデンサと;このコンデンサの両端に並列接続された整流手段と;この整流手段の出力を部分平滑する部分平滑回路と;この部分平滑回路の出力を変換し放電ランプを点灯させる変換手段とを具備したもので、たとえばトライアックなどのスイッチング素子およびこのスイッチング素子に並列のコンデンサを有し、スイッチング素子の動作により電力が変換される調光器などに接続しても、調光器のスイッチング素子に用いられるコンデンサは一般的に0.15μFないし0.47μF程度の容量が多いため、調光器に接続した場合にもコンデンサの容量は22nF以下であるので、スイッチング素子の両端電圧が分圧により必要以上に上昇することを防止でき、部分平滑回路への充電開始後にスイッチング素子にオン信号が入るようにできる。スイッチング素子の動作が確実になり、誤動作を防止する。
【0007】
請求項2記載の放電灯点灯装置は、請求項1記載の放電灯点灯装置において、整流手段は、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応するダイオードであるもので、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応しないと、コンデンサが22nF以下でもコンデンサの容量が大きい場合と同様に誤動作してしまうが、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応するダイオードを用いることにより、誤動作を確実に防止する。
【0008】
請求項3記載の電球形蛍光ランプは、蛍光ランプと;この蛍光ランプとは別個のランプと;請求項1または2記載の放電灯点灯装置と;放電灯点灯装置を収納するとともに蛍光ランプを支持するカバーと;放電灯点灯装置が電気的に接続されるとともにカバーの基端に配設された口金とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の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。
【0010】
図1は第1の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図、図2は電球形蛍光ランプのグローブを透視した側面図である。
【0011】
そして、図2において、1は調光可能な電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプ1は、たとえば定格入力電力が6Wないし25Wで動作し、本実施の形態では、100%出力で22Wで点灯するようになっている。そして、この電球形蛍光ランプ1は、カバー2、口金3、保持体4、蛍光ランプ5、および、図1に示す放電灯点灯装置である点灯回路16などにより構成され、基本的な状態では図1に示すように口金3側を上側としている。
【0012】
まず、カバー2は、本体あるいはベースなどともいわれ、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの耐熱性を有する合成樹脂にて略円筒状に一体に形成されている。そして、このカバー2には、下方に拡開する本体部11と、この本体部11の上側から略筒状である略円筒状に延設された口金取付部12とが形成され、内部に点灯回路16が収納されている。
【0013】
また、口金3は、E26形などのエジソン形の口金で、絶縁部3aと、この絶縁部3aの上端中央部に固定された導電性を有する先端口金部3bと、絶縁部3aの外周部に固定されソケットに螺合される導電性を有する螺合口金部3cとを備えている。
【0014】
そして、保持体4は、仕切体などともいわれ、ポリブチレンテレフタレートなどの耐熱性を有する合成樹脂にて形成され、カバー2に取り付けられている。
【0015】
そして、蛍光ランプ5は、先端が角形状をなし、一対の角隅部5a,5aを有するようにモールド成型によって略コ字状に屈曲形成された3個以上、例えば4本のU字状バルブであるバルブ5bによって構成されている。すなわち、放電ランプとしての発光管18は多角形状である正方形の四辺にバルブ5bの先端が沿うようにそれぞれ所定の位置に配置し、図示しない連通管で順次接続し、1本の放電路が形成されている。また、各バルブ5bは、内面に蛍光体膜が形成されるとともに、内側にアルゴンなどの希ガスおよび水銀が封入されている。なお、U字状とは、例えば、放電路が一方向側で折り返すように屈曲放電経路を形成する構造を有していることを意味し、バルブ5b先端が円弧状に形成されていることを意味するものではない。したがって、U字状の概念には先端が角形状のものや尖鋭状のものも含まれる。
【0016】
そして、カバー2を備えた外囲器は、定格電力100W形相当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。
【0017】
また、点灯回路16は図1に示すように、商用交流電源eに2線式の位相制御形の調光器31が接続され、商用交流電源eおよびこの調光器31で位相制御により出力電圧可変の交流電源32を構成している。また、2線式の調光器31は、トライアックQ1を備え、このトライアックQ1に対して直列にインダクタL3が接続され、トライアクQ1とインダクタL3との直列接続と、並列に雑音防止用の一般的には0.15μFないし0.47μF程度の容量のコンデンサC1が接続され、トライアックQ1のゲートにはトリガ用のダイアックQ2が接続され、このダイアックQ2は位相角設定用の可変抵抗R1を介してトライアックQ1の一端側に接続されるとともに、コンデンサC2を介してトライアックQ1の他端側に接続されている。そして、可変抵抗R1の抵抗値を変化させることにより可変抵抗R1およびコンデンサC2の時定数を変化させて、トライアックQ1がオンする位相を変化させ、平均電圧を変化させて全光点灯および調光点灯を設定する。
【0018】
また、調光器31を介した商用交流電源eには、抵抗R2を介してインピーダンス素子Z1が接続され、このインピーダンス素子Z1に対して並列に22nF以下、たとえば17nFの容量のコンデンサC3が接続されている。そして、調光器31を介した商用交流電源eにはトライアックQ1のスイッチングのアンバランスにより発生したいずれの方向の直流成分もカット可能なように極性を異ならせた16V耐圧程度の低圧の電解コンデンサC4および電解コンデンサC5の直列回路を介して、それぞれトライアックQ1のスイッチング周波数より十分に高い周波数に対応可能な4つのダイオードD1〜D4で構成された整流手段としての全波整流回路34の入力端子が接続されている。
【0019】
さらに、全波整流回路34の出力端子には、コンデンサC6および抵抗R3の並列回路が接続され、この抵抗R3に対して並列にノイズ除去用のインダクタL1、高周波バイパス用のコンデンサC7および抵抗R4の直列回路が接続され、発生する高周波ノイズを商用交流電源eに流出しないように除去するフィルタ回路35を構成している。
【0020】
そして、コンデンサC7には、非平滑直流電圧のピーク値がそのまま残存し全波整流回路34から出力された非平滑直流電圧の谷の部分を埋めて部分的な平滑電圧を形成する部分平滑回路36が接続されている。この部分平滑回路36は、このコンデンサC7に対して並列に、電解コンデンサC8、ダイオードD7、電解コンデンサC9の直列回路が接続され、電解コンデンサC8およびダイオードD7の接続点と全波整流回路34の負極との間にダイオードD7と逆極性にダイオードD8が接続され、電解コンデンサC8およびダイオードD7の直列回路に対して並列に逆極性のダイオードD9が接続されている。
【0021】
また、部分平滑回路36には、電力変換手段であるハーフブリッジ形のインバータ主回路37が接続されている。このインバータ主回路37は、抵抗R5および抵抗R6とコンプリメンタリペア形といわれる相補形のNチャネルでMOS形の電界効果トランジスタQ4およびPチャネルでMOS形の電界効果トランジスタQ5とが直列に接続され、周波数10kHz以上、好適には周波数20〜200kHzの高周波交流を出力する。また、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5は起動用の抵抗R7,R8,R9,R10の直列回路を介してダイオードD4とダイオードD3との接続点に接続されるとともに、抵抗R7および抵抗R11の直列回路を介して電解コンデンサC5および全波整流回路34の接続点に接続されている。さらに、電界効果トランジスタQ5のソース、ドレイン間には、コンデンサC10が接続されている。また、電界効果トランジスタQ4のゲートおよび抵抗R6を介したソース間には逆極性に接続されたツェナダイオードZD1およびツェナダイオードZD2の直列回路が接続されるとともに、ドライブ回路となる共振手段38を構成し電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5のゲートに直列に接続されるコンデンサC11およびインダクタTr1の二次巻線Tr1bが接続されている。
【0022】
そして、コンデンサC11に対して並列に、同様に電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5のゲートに直列に接続される並列コンデンサC12および発光管18を消灯させる安全回路となる切換手段としての電界効果トランジスタQ6の直列回路が接続されている。また、電界効果トランジスタQ6のソース、ゲート間には、コンデンサC15および抵抗R15の並列回路が接続され、電解コンデンサC9に対して並列に部分平滑回路36の電圧を分圧する抵抗R16および抵抗R17の直列回路が接続され、この抵抗R17に対して並列に部分平滑回路36に対応する電圧の平滑電圧値が現れるコンデンサC16が接続されている。そして、電界効果トランジスタQ6のゲートと部分平滑回路36の電圧を分圧する抵抗R16および抵抗R17の接続点との間に、ダイオードD11およびダイオードD11と逆極性で直列に接続された制御手段としてのツェナダイオードZD3が接続されている。
【0023】
また、抵抗R5を介した電界効果トランジスタQ4のソース、ドレイン間には、抵抗R21および抵抗R22の直列回路が接続され、抵抗R22に対して並列にコンデンサC17が接続され、このコンデンサC17に対して並列にツェナダイオードZD4およびコンデンサC18の直列回路を接続する。また、コンデンサC18に対して並列に抵抗R23を接続し、ツェナダイオードZD4およびコンデンサC18の接続点は抵抗R24を介して電界効果トランジスタQ7のゲートに接続され、この電界効果トランジスタQ7のドレインは補助共振用のコンデンサC19を介してコンデンサC11およびインダクタTr1の二次巻線Tr1bの接続点に接続され、電界効果トランジスタQ7のソースは電界効果トランジスタQ4のドレインおよび抵抗R6の接続点に接続する。一方、ツェナダイオードZD4のアノード、カソード間には、電界効果トランジスタQ7のコレクタ、エミッタが接続され、電界効果トランジスタQ7のコレクタ、ベース間には、コンデンサC21が接続され、電界効果トランジスタQ7のベース、エミッタ間には、抵抗R25およびコンデンサC22の並列回路が接続されている。
【0024】
さらに、抵抗R6を介した電界効果トランジスタQ5のドレイン、ソース間には、負荷回路39が接続され、この負荷回路39はインダクタTr1の一次巻線Tr1aおよび直流カット用のコンデンサC23の直列回路から単巻線トランスの昇圧トランスTr2の直列巻線Tr2bおよび抵抗R26に接続され、昇圧トランスTr2の共通巻線Tr2aは直列巻線Tr2bおよび限流インダクタL2を介して発光管18のフィラメントコイル18a,18bのそれぞれの一端に接続され、このフィラメントコイル18a,18bの他端間には始動用のコンデンサC24が接続されている。
【0025】
また、図3はインダクタの構造を示す断面図で、この図3に示すように、インダクタL1は、両端に鍔が形成されたフェノール樹脂製のボビン41を有し、このボビン41の中心軸にはたとえばフェライト製の棒状のコア42がこのボビン41に重力に対しても抜け落ちないように固定されていない状態で取り付けられ、コア42にはコイル43が巻回されて形成されている。そして、ボビン41の底部にはコア42の最短部分から3mm以上離隔した状態でボビン41と一体にピン44が突出して設けられ、このピン44にはコイル43の端部がそれぞれ絡げられ、回路基板24の表面のパターンとボビン41とが3mm以上離隔した状態で、回路基板24にはんだ付けされている。
【0026】
一方、図4は従来のインダクタの構造を示す断面図で、この図4に示すように、一般的な両端に鍔を有するドラムコア51にコイル52が巻回されて形成され、同様に、ドラムコア51の底部にはフェノール樹脂製のピン53が突出して設けられ、このピン53にはコイル52の端部がそれぞれ絡げられた状態で、回路基板24にはんだ付けされている。
【0027】
また、インダクタL1には、図5(a)に示す調光器31からの入力電圧の毎サイクルで、図5(b)に示すように大電流が流れる。そして、従来は、図5(b)に示す大電流が流れる毎に、ドラムコア51の鍔の部分が磁界により振動してコイル52とドラムコア51とが接触することによりうなりが発生するとともに、回路基板24とピン53との間でうなりが発生し、騒音となる。これに対し、図3に示すように、インダクタL1を形成すると、回路基板24の表面のパターンとボビン41とを3mm以上離すことにより、パターン自体のうなりが低減するとともに、棒状のコア42は垂直方向に振動するが、接触する相手がないため、うなりが発生しない。さらに、ボビン41にピン44を一体的に形成することによりうなりが発生しない。
【0028】
次に、上記実施の形態の点灯回路16の動作について説明する。
【0029】
まず、調光器31が接続されていないあるいは調光器31が全光点灯状態に設定されているときについて説明する。なお、点灯回路16は調光器31が接続されている商用交流電源eあるいは調光器31が接続されていない商用交流電源eのいずれにも対応可能である。
【0030】
商用交流電源eから、抵抗R10,R9,R8,R7,R11を通して、電界効果トランジスタQ4のゲート、ツェナダイオードZD1,ZD2、コンデンサC10に電流が流れ、電界効果トランジスタQ4をオンさせる。
【0031】
電界効果トランジスタQ4がオンすると、部分平滑回路36から、電界効果トランジスタQ4、コンデンサC11、インダクタTr1の一次巻線Tr1a、コンデンサC23、昇圧トランスTr2の直列巻線Tr2b、限流インダクタL2、フィラメントコイル18a、コンデンサC24、フィラメントコイル18b、抵抗R4に電圧が印加され、主としてコンデンサC11、インダクタTr1および限流インダクタL2などの共振により、電界効果トランジスタQ4がオフするとともに、電界効果トランジスタQ5がオンする。そして、これらの動作により電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5が、交互にオン、オフを繰り返す。
【0032】
この動作を繰り返し直流を高周波交流電圧に変換して発生し、フィラメントコイル18a,18bが予熱され、フィラメントコイル18a,18b間が所定値以上の電圧になると、発光管18が始動、点灯する。
【0033】
また、部分平滑回路36の電解コンデンサC8,C9のそれぞれには、全波整流回路34からの平滑直流電圧によって、非平滑直流電圧のピーク値の1/2の電圧が充電される。一方、放電時にはダイオードD7〜D9により、各電解コンデンサC8,C9が並列に放電する。このため、商用交流電源eの半波整流波形における谷の部分が埋められて、電解コンデンサC8,C9にいわゆる部分平滑電圧が発生する。このように部分平滑回路36を用いたことにより、調光によって非平滑直流電圧の導通角が変化するが、部分平滑回路36では非平滑直流電圧の導通角に応じて全波整流回路34から部分平滑回路36に流入する入力電流の大きさが変化するとともに、平滑化直流電圧も変化する。このため、調光による導通角の変化と、発光管18に供給されるランプ電流の大きさとが相関を示し、調光がスムースとなり、調光特性が良好になる。また、部分平滑回路36を用いることにより突入電流も防止できる。さらに、入力電圧が高くなるとコンデンサC17の両端子間の電圧が上昇してツェナダイオードZD4がオンして電界効果トランジスタQ7がオンしてコンデンサC19が電気的に接続されているので、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が低くなり、ランプ電流が増加して発光管18は明るくなる。
【0034】
次に、調光器31を接続して調光する場合について説明する。
【0035】
まず、調光器31のトライアックQ1を正確にオンさせるためには、トライアックQ1の両端電圧が一定になる必要がある。すなわちトライアックQ1の両端電圧は、商用交流電源eの電圧からインバータ主回路37の入力電圧を差し引いた電圧値になる。また、部分平滑回路36の平滑電圧の谷部に商用交流電源eのピークの電圧の1/2の電圧値の電圧が発生する。さらに、商用交流電源eの電圧の谷部では、インバータ主回路37の入力電圧は、商用交流電源eの電圧の1/2にクリップされる。
【0036】
ここで、調光器31のコンデンサC1に対して点灯回路16の入力側のコンデンサC3の容量が大きい場合、コンデンサC1およびコンデンサC3により商用交流電源eが分圧されるため、トライアックQ1がオフしている状態では、トライアックQ1の両端電圧が上昇してしまい、図7に示すように、トライアックQ1はオン→オフ→オンとなり、トライアックQ1の動作は不安定になる。
【0037】
一方、コンデンサC3の容量を22nF以下にすれば、一般的には調光器31のコンデンサC1の容量は小さくても0.15μFのため、コンデンサC3の容量をコンデンサC1に対して十分に小さくできる。このため、インバータ主回路37の入力電圧が、商用交流電源eの電圧のピーク値の1/2にクリップされた後に、トライアックQ1の両端電圧が所定値以上に上昇するため、図6に示すように、トライアックQ1は一回のトリガで確実にオンすることにより、トライアックQ1のオン動作は安定し、トライアックQ1は正負で対称のオン時間になる。
【0038】
また、調光器31の可変抵抗R1を操作することによりダイアックQ2の動作する位相角を変化させ、トライアックQ1の導通位相角が変化し、平均電圧を低下させて発光管18を調光する。すなわち、調光により入力電圧が低くなるとコンデンサC17の両端間の電圧が低下してツェナダイオードZD4がオフして電界効果トランジスタQ7がオフするので、共振手段38にコンデンサC19が電気的に接続されていない状態になり、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が全光点灯時の周波数f1より高いf2になり、ランプ電流が減少して発光管18は暗くなる。
【0039】
なお、調光器31で調光している状態で電源投入した場合には、コンデンサC17の電圧が低い状態でもコンデンサC21が充電されていないため、トランジスタQ8のベースにベース電流が供給され、トランジスタQ8がオンすることにより、電界効果トランジスタQ7がオンし、コンデンサC19が共振手段38に接続された状態になり、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が低くなり、ランプ電流が増加して発光管18は明るい状態で始動する。また、トランジスタQ8、コンデンサC21,C22および抵抗R25などの時定数は、始動から0.5秒ないし4秒程度、好適には0.8秒程度で充電されるようにし、図3に示すように、発光管18の始動後に、0.5秒ないし4秒程度、好適には0.8秒程度大きい電流を流して、フィラメントコイル18a,18bを早く暖め、フィラメントコイル18a,18bの劣化を防ぐ。また、コンデンサC21が充電された後には、トランジスタQ8のベース電流をなくし、トランジスタQ8がオフすることにより、電界効果トランジスタQ7がオフし、コンデンサC18が共振手段38に接続されていない状態になり、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の発振周波数が高くなり、ランプ電流を調光状態にして、発光管18を調光点灯する。
【0040】
また、調光の度合いが10%より大きい場合には、調光器31のダイアックQ2の位相角が所定値より小さいため休止期間が短く部分平滑回路36の電解コンデンサC9の電圧が所定値以上であるため、ツェナダイオードZD3がオンして帰還させ電界効果トランジスタQ6がオンし、いわゆる安全回路を作動させない状態の並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続し見掛け上の容量を大きくすることにより、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の補助共振周波数をたとえば125kHzと低くするとともに振幅を大きく、インバータ主回路37の出力を大きくした状態で発光管18が点灯を維持するようにするとともに、ツェナダイオードZD1およびツェナダイオードZD2でリミットが設定される電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の振幅を大きいたとえば24Vの状態にしておく。なお、ツェナダイオードZD3は、たとえば39Vでクランプするように設定しておく。
【0041】
そして、たとえば深調光し過ぎて下限値以上、たとえば10%以下に調光した場合には、調光器31のダイアックQ2の位相角が所定値以上に大きくなり休止期間が長くなると部分平滑回路36の電解コンデンサC9の電圧が低下する。この状態では、電界効果トランジスタQ6がオンしているため、補助共振が大きくたとえば24Vの状態であり、コンデンサC16の電圧が39V−24V=15V以下になると、ツェナダイオードZD3がオフして電界効果トランジスタQ6がオフし、安全回路を作動させた状態の並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続し、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の補助共振周波数をたとえば167kHzと高くするとともに振幅を小さくし、インバータ主回路37の出力を小さくした状態で発光管18を消灯させる状態に低下させるとともに、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5の振幅を24Vより小さい20Vの状態にする。
【0042】
また、再び調光度合いを大きくしたとえば10%より大きい状態に戻すと、調光器31のダイアックQ2の位相角が所定値以上に大きくなり休止期間が短くなり部分平滑回路36のコンデンサC16の電圧が高くなる。この状態では、補助共振が20Vの状態であり、コンデンサC16の電圧が39V−20V=19V以上にならないと、ツェナダイオードZD3がオンして電界効果トランジスタQ6がオンし、並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続しない。そして、コンデンサC16の電圧が19V以上になると、ツェナダイオードZD3がオンして電界効果トランジスタQ6がオンし、並列コンデンサC12をコンデンサC11に対して並列に接続した状態にし、インバータ主回路37の出力を大きくした状態で発光管18を点灯させる状態に戻す。
【0043】
このように、発光管18が消灯する際の電源電圧と再点灯させる際の電圧とにヒステリシスを持たせることにより、たとえば発光管18が消灯した際に負荷が低下することにより電源電圧が上昇して再点灯し、この再点灯により負荷が増加して電源電圧が低下して消灯するハンチングを防止することができ、電源電圧の変動に対する発光管18の点灯および消灯が安定する。
【0044】
また、ヒステリシスは補助振幅を変化させることにより、発光管18を消灯させる際の電源電圧に対応させたコンデンサC10の電圧を15Vとし、発光管18を再点灯させる際の電源電圧に対応させたコンデンサC10の電圧を19V以上として持たせることにより、構成が複雑になることがない。
【0045】
なお、調光点灯時の発光管18の始動時に、低い周波数f1でインバータ主回路37を動作させると進相動作になるため、低い周波数f1で動作する時間を0.5秒ないし4秒程度以下にし、電界効果トランジスタQ4および電界効果トランジスタQ5に過度のストレスを与えることを防止する。
【0046】
また、調光器31に1つの点灯回路16を接続した場合について説明したが、一般的には、1つの調光器31の定格電力は400W程度であるため、複数、たとえば4つ程度までの点灯回路16を接続しても同様の効果を得ることができる。
【0047】
さらに、コンデンサC3の容量を小さくしすぎると、雑音防止の機能が低下するので、容量が22μF以下で設計の際に許容される雑音に抑制できる程度の大きさ以上のものを選定する必要があり、コンデンサC6などの容量を大きくすることにより、雑音を抑制できる。
【0048】
また、全波整流回路34のダイオードD1〜D4のスイッチング速度が、トライアックQ1のスイッチング周波数より低い低速度のものを用いると、コンデンサC3の容量を大きくした場合と同様に、トライアックQ1のスイッチング動作が不安定になるため、ダイオードD1〜D4は、スイッチング速度がトライアックQ1のスイッチング周波数よりも十分に高いものを用いている。
【0049】
次に、他の実施の形態の点灯回路16を図8を参照して説明する。
【0050】
図8は他の実施の形態の点灯回路を示す回路図で、図8に示す点灯回路16は、図1に示す点灯回路16において、電解コンデンサC4および電解コンデンサC5の直列回路に対して並列に、それぞれツェナ電圧が電解コンデンサC4および電解コンデンサC5の耐電圧以下で極性を異ならせて接続したツェナダイオードZD5およびツェナダイオードZD6の直列回路を接続したものである。
【0051】
上述の調光器31は、トライアックQ1を用いているため全波調光をしているが、トライアックQ1に代えてたとえばサイリスタなどを用いて図9に示すように半波調光をする場合には、商用交流電源eが100Vの場合、電解コンデンサC4,C5には、40V程度の電圧が印加されるため、過電圧が印加されることになり、電解コンデンサC4,C5には好ましくない状態になる。しかしながら、電解コンデンサC4,C5に対して並列に、ツェナダイオードZD5,ZD6を接続することにより、電解コンデンサC4または電解コンデンサC5のいずれかに所定時間以上ツェナ電圧以上の電圧が印加されると,ツェナダイオードZD5またはツェナダイオードZD6がブレークオーバし、電解コンデンサC4または電解コンデンサC5のたとえば防爆弁が開放することを防止できる。
【0052】
【発明の効果】
請求項1記載の放電灯点灯装置によれば、調光器に接続した場合にもコンデンサの容量は22nF以下であるので、スイッチング素子の両端電圧が分圧により必要以上に上昇することを防止でき、部分平滑回路への充電が開始されたのちに、スイッチング素子にオン信号を与えることができるので、スイッチング素子の動作が確実になり、誤動作を防止できる。
【0053】
請求項2記載の放電灯点灯装置によれば、請求項1記載の放電灯点灯装置に加え、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応しないと、コンデンサが22nF以下でもコンデンサの容量が大きい場合と同様に誤動作してしまうが、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応するダイオードを用いることにより、誤動作を確実に防止できる。
【0054】
請求項3記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項1または2記載の放電灯点灯装置を用いて蛍光ランプを点灯させるので、それぞれの効果を奏することができる。
【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くとともにグローブを透視した側面図である。
【図3】同上インダクタを示す断面図である。
【図4】従来例のインダクタを示す断面図である。
【図5】同上図1に示す点灯回路の動作を示す波形図である。
(a)入力電圧
(b)インダクタL1電流
【図6】同上動作を示す波形図である。
(a)トライアックQ1電圧
(b)インバータ主回路入力電圧
(c)インバータ主回路入力電流
【図7】同上コンデンサC3の容量が大きい場合の動作を示す波形図である。
(a)トライアックQ1電圧
(b)インバータ主回路入力電圧
(c)インバータ主回路入力電流
【図8】他の実施の形態の点灯回路を示す回路図である。
【図9】同上他の実施の形態の調光器の動作を示す波形図である。
(a)全光時
(b)70%調光時
(c)50%調光時
【符号の説明】
1 電球形蛍光ランプ
2 カバー
3 口金
5 蛍光ランプ
16 放電灯点灯装置としての点灯回路
18 放電ランプとしての発光管
34 整流手段として全波整流回路
36 部分平滑回路
37 変換手段であるインバータ主回路
C3 コンデンサ
D1〜D4 ダイオード
Claims (3)
- 交流電源の両端に接続された容量が22nF以下のコンデンサと;
このコンデンサの両端に並列接続された整流手段と;
この整流手段の出力を部分平滑する部分平滑回路と;
この部分平滑回路の出力を変換し放電ランプを点灯させる変換手段と;
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 整流手段は、入力される電圧の周波数より高い周波数に対応するダイオードである
ことを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 - 蛍光ランプと;
この蛍光ランプとは別個のランプと;
請求項1または2記載の放電灯点灯装置と;
放電灯点灯装置を収納するとともに蛍光ランプを支持するカバーと;
放電灯点灯装置が電気的に接続されるとともにカバーの基端に配設された口金と;
を具備したことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002160840A JP2004006161A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプ |
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JP2002160840A JP2004006161A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプ |
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ID=30430078
Family Applications (1)
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JP2002160840A Pending JP2004006161A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプ |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010245014A (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Tsung-Ein Tsai | 非抵抗発光負荷のための非点滅輝度調整装置 |
JP2011150930A (ja) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 照明器用電子バラスト回路 |
-
2002
- 2002-05-31 JP JP2002160840A patent/JP2004006161A/ja active Pending
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