JP2004531040A - 内部冷位置を有する管形蛍光灯の操作装置 - Google Patents

Abstract

内部冷位置を有するとともに水銀蒸気圧が前記冷位置を加熱することにより制御されうる蛍光灯の操作装置において、前記冷位置の温度又は前記冷位置に近接する位置の温度が温度センサ（１５）によって測定されるとともに、コイル加熱器電力が前記蛍光灯の温度が最適な範囲内に維持されるように制御されることを特徴とする操作装置。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載されるような電子操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来式の管形蛍光灯において、水銀蒸気圧は、温度が上昇すると指数関数的に増加する。低温において、管形蛍光灯の光束は、圧力が増加すると光を発生させるのに利用できる水銀原子の個数が増えるため、最初に水銀蒸気圧の増加及び温度の上昇とともに増大する。より高温かつより高い水銀蒸気圧においては、温度が上昇すると自己吸収による損失が増加して、その結果として光束は減少する。最適な動作温度は中間にある。
【０００３】
１４〜３５Ｗ及び２４〜８０Ｗの新しいＴ５管形蛍光灯は、加熱コイル、特に管形蛍光灯の刻印端部にある加熱コイルの下流に冷位置を備えており、これにより該コイルによって冷位置を加熱することにより水銀蒸気圧を制御することができる。
【０００４】
Ｔ５管形蛍光灯は、２５°の周囲温度において、コイルを加熱することなしに蛍光灯内部が３５°の最適な動作温度に達するように設計されている。Ｔ５管形蛍光灯は、特に、温度変化に非常に敏感に反応して、最適な動作温度が維持されない場合、換言すれば、水銀蒸気圧が最適に調節されない場合には光束が大幅に減少する。電子安定器（ＥＶＧ−elektronische Vorschaltgerate)とも呼ばれる、減光されないようにするより近代的な操作装置でＴ５蛍光灯を使用すると動作温度が維持される。
【０００５】
管形蛍光灯の減光はランプ電力の低下により管形蛍光灯の温度低下を引き起こす。最大光束の１０％において、管形蛍光灯の周囲温度に、すなわち管形蛍光灯内部の温度は約２５°に低下する。このことは光束をさらに大きく減少させる。温度が最適でないことによるこうした光束の余分な減少を防ぐために、いくつかの形態の減光可能安定器は管形蛍光灯の加熱コイルを減光と無関係な加熱コイル電流を用いて加熱する作用をする。その結果として、パルス幅変調によって電気的に１０％に減光することにより光束もまた最大光束の１０％に減少する。コイル加熱器電流は減光とは無関係であるため、減光されない蛍光灯は約４５℃の動作温度に達する。前記のように、動作温度が高すぎると自己吸収損失が増大する。このため、このタイプの電子安定器の最大光束値は減光されないようにする安定器の最大光束値より低くなる。
【０００６】
従って、この欠点を克服するために、コイル加熱器電力が減光の度合いに呼応しかつ蛍光灯の種類によって調節されるタイプの電子安定器が開発された。
【０００７】
Ｔ５蛍光灯とともに用いられる商業的に入手可能な電子安定器は、減光されるようになっているか否かに関わりなく、変動する周囲温度において最適な蛍光灯温度を維持することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、省エネルギーの操作装置を提供することにある。
本発明の好適な実施例は、従属請求項の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
冷位置における温度又は冷位置に近接する位置における温度を測定する一方で、冷位置側においてコイルを加熱して測定される温度が一定に維持されるようにすることの利点は、それによって蛍光灯の減光及び周囲温度の変動に関わりなく最適な水銀蒸気圧が維持されるところにある。
【００１０】
最適な蒸気圧に調節する最良かつ最も確実な方法は、蛍光灯内の水銀蒸気圧を決定するのは冷位置の上における蛍光灯のアルミキャップの温度であるから、この温度を測定することである。
【００１１】
有利には、本発明により提供される制御装置は、蛍光灯の物理的限界によって与えられる可能性の範囲内において、いかなる周囲温度及び減光状態においてもそれぞれの最大光効率に合わされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
好適な実施例を以下に添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
図１は、本発明に従った操作装置のブロック図である。
図２は、操作装置の構造的構成要素の回路を含む、操作装置の回路図である。
【実施例】
【００１３】
図１に、本発明に従った操作装置が図示されている。好ましくは、この装置は、Ｔ５管形蛍光灯１２を制御する。この管形蛍光灯は、加熱コイル１３及び１４を内蔵しており、冷位置は、コイル１３の下流に設けられる。この操作装置は、電力線フィルタ１と、整流器ブリッジ回路２と、ＨＦ（高周波）発生器３と、パルス幅変調器４と、ＦＥＴ電力増幅器５と、安全スイッチ及び電圧制御用構成部材６と、低電圧電源９と、コイル加熱器調整器１０と、コイル加熱器１１と、減光要素安定器８と、温度センサ１５とからなる。
【００１４】
図２に示されているように、電力線フィルタ１は、たとえば鉄芯を備える２個のチョーク２５及び２６とコンデンサ２７及び２８とによって実施されうる。さらに、また他のチョーク２４とまた他のコンデンサ２１とが、電力線フィルタ１内に配設されうる。整流器ブリッジ２は、好ましくは、４個のダイオード３１、３２、３３及び３４によって構成される。コンデンサ２９及び３０を配設して、ダイオードのＯＮ時及びＯＦＦ時における高周波雑音をさらに抑制することができる。加えて、整流器ブリッジ回路２は、直流電圧のリップルを減少させるために、１個以上の電解コンデンサ３５及び３６を含む。高周波発生器３は、集積回路４３と抵抗器５０及び５２とコンデンサ５１及び４２とを組み合わせたものによって実施される。
【００１５】
当該技術分野において、パルス幅変調器４をどのように設計しなければならないかは周知である。ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）電力増幅器５は、好ましくはＦＥＴ３８及び４０によって構成される。また、抵抗器３９及び４１を配設して、ＦＥＴ３８及び４０のＯＮ時及びＯＦＦ時における過度に高い電流から集積回路４３を保護することができる。さらにまた、ＦＥＴ電力増幅器５は、直流電圧成分を抑圧するためにコンデンサ３７を、管形蛍光灯へのインピーダンス負荷出力電圧を供給するためにチョーク６３を含む。管形蛍光灯は負性差動抵抗を有し、以って一般的な動作範囲において電圧の低下にもかかわらず電流が増加するため、インピーダンス負荷電圧を用いて管形蛍光灯を駆動することが必要である。
【００１６】
高周波を選択する理由は、周波数が増大すると、低誘導性コイルは十分なリアクタンスを生じるからである。このため、チョーク６３の構造的寸法は、周波数が高くなると小さくなる。コンデンサ３７の一方の電極は両方のＦＥＴに、他方の電極はチョーク６３の端子に接続される。管形蛍光灯の維持電圧１６は、チョーク６３の他方の端子とＦＥＴ電力増幅器の動作電圧との間で得られる。
【００１７】
この好適な実施例において、安全スイッチと電圧制御用構成部材６は、抵抗器４８、５８、６６とサイリスタ５４とコンデンサ５７及び５９とダイオード５３、５５、５６及び６０とによって実施される。特に、抵抗器６６は、ダイオード５３及び５５とともに、このシステムによって供給される電圧が高すぎて操作装置及び／又は管形蛍光灯を破壊しかねない場合に、操作装置のスイッチが切られることを確実にする。維持電圧は、特に、抵抗器５８、６１、６２とダイオード５６、６０とコンデンサ５７及び５９とによって監視される。
【００１８】
管形蛍光灯がまだ点弧されていない限り、電力増幅器は、コンデンサ３７及び６５とコイル６３とによって形成される共振回路により、管形蛍光灯の２個のフィラメントの間において約８００Ｖの維持電圧を発生させる。管形蛍光灯の点弧と同時に、前記共振回路が管形蛍光灯を介して分圧されるため、この電圧は約２００〜３００Ｖに降下する。パルス幅変調器と、該変調器とともに、電力増幅器とは、点弧電圧が維持電圧のスイッチＯＮ後０．５〜１秒以内に２００〜３００Ｖに降下しなかった場合、換言すれば管形蛍光灯が点弧されなかった場合には、電圧制御用構成部材６における維持電圧制御回路によりスイッチが切られる。
【００１９】
また他の実施例において、管形蛍光灯の点弧は、電力用トランジスタのドレイン電流を測定することによって判断される。点弧と同時に、この電流は時間平均的に増大する。この目的のために、好ましくは、抵抗器が負の供給電圧とトランジスタ４０のドレインとの間において接続され、このトランジスタを横切る電圧降下はダイオード６０を介して維持電圧制御回路に印加される。
【００２０】
供給電圧制御装置７は、同様に、パルス幅変調器に影響を与える。供給電圧制御装置７はパルス幅変調を変化させて管形蛍光灯が供給電圧の揺らぎにかかわりなく同じ明るさで点灯するようにする。このことは、特に一部の欧州諸国と米国とにおいては、公称本線電圧が２２０〜２４０Ｖの間において変動するため、有用である。これにより、国に特有の現象は供給電圧制御装置７によって補償される。
【００２１】
低電圧電源は、減光要素安定器８とコイル加熱器調整器１０とに対して１５Ｖの直流電圧を発生させる。管形蛍光灯を減光させるために、電位差計又は光電池が、減光要素安定器８に減光器引き込み部１６を介して接続される。減光要素安定器８は、電圧、又は減光器引き込み部における抵抗を測定する。スイッチＯＮと同時に、コイル加熱器調整器１０は、コイル加熱器１１を制御して、いずれの加熱コイル１３及び１４も全電力で０．３〜０．５秒間にわたって加熱された後にＦＥＴ電力増幅器５が管形蛍光灯に維持電圧を供給するようにする。
【００２２】
白熱フィラメントの予熱はいわゆる温態始動として知られている。温態始動は加熱コイル１３及び１４の損耗を減少させる。始動させない場合の管形蛍光灯の寿命は、運転時間にして約２０，０００時間である。頻繁な冷態始動、換言すれば加熱コイルを予熱することなしに始動させることにより、この寿命は、運転時間にして約５，０００時間に短縮される。
【００２３】
ある好適な実施例においては、一旦蛍光灯が始動せしめられると、加熱コイル１３のみが加熱される。加熱コイル１４は、電力増幅器が維持電圧を供給するときにコイル加熱器自体が電力増幅器５の短絡回路となることがないように、コイル加熱器から完全に分離される。
【００２４】
コイル加熱器による電力増幅器の短絡の問題は、コイル加熱器が交流により加熱され、かつ各加熱コイルに１個ずつの２個の二次巻線からなる変圧器がコイル加熱器に設けられると、より一層減少できる。
【００２５】
始動後に、加熱コイルにおける加熱電力は、コイル加熱器調整器１０により、温度センサ１５によって測定される温度が一定に維持されるように制御される。この目的のために、温度センサの出力信号は、コイル加熱器調整器１０に印加される。さらにまた、コイル加熱器調整器は、減光要素安定器８から制御信号を受信する。後者の信号は、一時的減光プロセスによる制御の向上をもたらす。減光が不意に増減調整されても、温度センサ１５は、ランプ電力とともに変化するアルミキャップの温度に遅れを伴ないながら反応するだけである。換言すれば、コイル加熱器の制御は、ＰＩＤ調節器によって行うことができ、ここでＰ＝比例、Ｉ＝積分、Ｄ＝微分である。特に、微分要素が、減光要素安定器から得られる信号に基づいて計算される。
【００２６】
さらにまた、減光要素安定器は、減光に対応してパルス幅変調器に影響を与える。
【００２７】
また他の好適な実施例においては、加熱コイル１３だけではなしに加熱コイル１４も動作時に好ましくは同じ加熱電力で加熱される。この実施例の場合は、蛍光灯における温度、以って水銀蒸気圧は、特に周囲温度の変動が大きい場合にも最適な範囲内に維持される。
また他の好適な実施例では、加熱コイル１４は、たとえ始動時でも加熱されない。この実施例は、コイル加熱器における構造的要素の節減をもたらすとともに、加熱コイル１４に電気接続を行なうことを可能にする。この実施例は、特に管形蛍光灯が稀にしかスイッチＯＮ及びＯＦＦされない場合に有利である。対応する回路は、図２に示されている。
【００２８】
図２に、安定器が減光され得ない管形蛍光灯用電子安定器の実施例が示されている。高周波回路が本線引き込み部からＨＦ絶縁変圧器６４によって片側でデカップリングされることにより、回路網に高周波が負荷されることが防がれる。この絶縁変圧器６４は、２個の同一の巻線からなり、以って１：１の変圧比をもたらす。これらの方策により、ダイオード３１〜３４によって構成されるブリッジ整流器を横切って高価なデカップリングコンデンサを用いなくてもよくなる。低周波交流供給電流だけが前記ブリッジ整流器に印加される。直流電圧成分は共振回路コンデンサ３７によって処理されるため、高周波回路におけるデカップリングコンデンサを排除することができる。
【００２９】
チョーク６３の無効電流成分は、適切に設計することによってほぼ完全に補償される。前記変圧器６４による高周波のデカップリングは、高周波雑音による回路網の汚染を減らして、より高い動作周波数が集積回路４３とトランジスタ３８及び４０により構成される電力増幅器とにより用いられうるようにする。前記のように、このことにより、あまり誘導性がなく、従って小さい寸法のチョークを用いることが可能になる。高周波の放出は、変圧器６４と管形蛍光灯２０内において加熱されない加熱コイルとの間に短い接続が設けられる場合、換言すれば操作装置が前記加熱コイルの近くに取り付けられる場合に、特に低く維持される。
【００３０】
前記の構成部材６による安全スイッチは、たとえ管形蛍光灯２０が故障しても電力増幅器３８及び４０が破壊されない程度まで改良された。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に従う操作装置のブロック図である。
【図２】操作装置の構成部材の回路を含む、操作装置の回路図である。

Claims (8)

1. 冷位置を加熱することによって内部の水銀蒸気圧が制御される内部冷位置を有する管形蛍光灯（１２）の操作装置において、前記冷位置の温度又は前記冷位置に近接する位置の温度が温度センサ（１５）によって測定されるとともに、コイル加熱器電力が前記蛍光灯（１２）の温度が最適な範囲内に維持されるように制御されることを特徴とする操作装置。
2. 前記温度センサ（１５）は前記蛍光灯のキャップ内において前記冷位置の近くに配置されることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. Ｔ５管形蛍光灯用であることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
4. 前記管形蛍光灯は、高周波発生器（３）と電力増幅器（５）とによって発生される高周波で作動され、パルス幅変調器（４）により前記高周波のパルス幅を変化させて発光電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作装置。
5. 更に供給電圧制御装置（７）が設けられてその出力信号が前記パルス幅変調器（４）に供給され、それによって接続されている管形蛍光灯（１２）により発生される光束が供給電圧のレベルとは無関係になるように制御されることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。
6. 前記操作装置は更に減光要素安定器（８）を備え、同様にその出力信号が前記パルス幅変調器（４）に供給され、それによって接続されている管形蛍光灯（１２）の光束が減光器引き込み部（１６）に接続されている抵抗器又は前記減光器引き込み部（１６）に印加されている電圧に従って減光されるようにされていることを特徴とする請求項４又は５に記載の操作装置。
7. 更に前記温度センサ（１５）からの出力信号を受信して加熱コイル（１３）のコイル加熱電力を制御するコイル加熱器調整器（１０）が設けられ、前記コイル加熱器調整器（１０）は更に前記減光要素安定器（８）からの信号が供給されていることを特徴とする請求項６に記載の操作装置。
8. − 整流器（２；３１、３２、３３、３４）と、
   − 高周波発生器（３）と、
   からなる管形蛍光灯の操作装置において：
   前記高周波発生器（３）の出力信号は、高周波変圧器（６４）に印加され、前記高周波変圧器の二次巻線の一方の端部は一方の加熱コイルの端子に接続されるとともに、前記二次巻線の他方の端部は前記管形蛍光灯の他方の加熱コイルの端子に接続されることを特徴とする操作装置。