JP2007311317A - 電球形蛍光ランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主光源として蛍光ランプと補助光源を備える電球形蛍光ランプ装置を構成する上で、既存機能のものと補助光源を実装した高機能のものとの回路基板の共通化を図る。
【解決手段】この電球形蛍光ランプ装置は、入力される電源の状態を監視し、通電、通電停止、再通電のタイミングに応じて蛍光ランプ１８および補助光源（発光ダイオードＤ５３）のうちのいずれか一方を点灯させるようにインバータＩＮＶおよびＬＥＤ駆動ＩＣ２２を制御する制御用マイコン２３と；インバータＩＮＶを主とする部品が実装された第１の回路基板２４と；この第１の回路基板２４に立設され、ＬＥＤ駆動ＩＣ２２および制御用マイコン２３が実装された第２の回路基板２５と；を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば蛍光ランプなどの主光源と補助光源とを備える電球形蛍光ランプ装置に関する。

家庭などの白熱電球用のソケットに装着可能なＥ２６口金を備え、インバータを内蔵した省電力型の電球形蛍光ランプ装置が商品化されている。

電球形蛍光ランプ装置の先行技術としては、発光管を調光制御する機能を有する点灯回路と、内部に点灯回路を収納するケースと、このケースに端部で発光管を支持するホルダーを備え、点灯回路を第１の回路基板と第２の回路基板との直交配置で実現した蛍光ランプ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、照明ユニットの中に、第１照明素子（蛍光放電容器）と第２照明素子（ＬＥＤ）とを備え、通常の光とオリエンテーションの光（ナイトランプ）との切り替えを行う一体型光源の技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
このように、電球形蛍光ランプ装置は、単なる明かりから高機能化の傾向にあり、これらの機能を組み合わせて実装することが望まれている。
特許第３３１９４６０号公報 特表２００４−５３８６０１号公報

しかしながら、電球形蛍光ランプ装置の点灯回路の実装スペースは、ランプ室の底部（ホルダー内）から金具までの間の小さなスペースに限られており、これ以上の回路および部品の実装が困難な状況にある。

また、点灯回路話構成する回路基板は、高機能化させた場合であっても既存の点灯回路との部品の共通化によるコストダウンが望ましい。

しかし、上記従来の調光制御を可能とした装置の場合、第２の回路基板にインバータ制御ＩＣやオペアンプなどの主要点灯回路を実装していることから回路の分離は不可能である。
さらに、上記一体型光源の技術の場合、第１照明素子と第２照明素子との点灯回路が密接に連携しているため、第１照明素子のみを備えるものとの回路基板の共通化は不可能である。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、既存機能のものと高機能のものとの回路基板の共通化を図りつつ高機能化を実現することができる電球形蛍光ランプ装置を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、請求項１記載の発明の電球形蛍光ランプ装置は、主光源としての蛍光ランプと；前記蛍光ランプに対して補助的な光源として機能する補助光源と；前記蛍光ランプを点灯させるインバータと；前記補助光源を点灯させる補助光源駆動回路と、入力される電源の状態を監視し、通電または通電停止のタイミングに応じて前記蛍光ランプおよび前記補助光源のうちのいずれか一方が順次点灯動作を変更して点灯するように前記インバータおよび前記補助光源駆動回路を制御する制御用集積回路とを具備したことを特徴とする。

請求項１記載の発明では、電源の状態を監視し、通電または通電停止のタイミングに応じて蛍光ランプおよび補助光源のうちのいずれか一方が順次点灯動作を変更して点灯するようにインバータおよび補助光源駆動回路を制御する制御用集積回路を備えることで、例えば壁スイッチなどのオン・オフ操作で調光可能な小型でしかも高機能な電球形蛍光ランプ装置を実現することができる。

請求項２記載の発明の電球形蛍光ランプ装置は、請求項１記載の電球形蛍光ランプ装置において、前記制御用集積回路は、前記通電状態からの通電停止、通電再開が所定のタイミングで行われた場合に前記蛍光ランプおよび前記補助光源のうちの少なくとも一方を調光制御することを特徴とする。
この請求項２記載の発明では、通電状態からの通電停止、通電再開が所定のタイミングで行われた場合に蛍光ランプおよび補助光源のうちの少なくとも一方を調光制御するので、例えば壁スイッチなどのオン・オフ操作で調光可能な電球形蛍光ランプ装置を提供することができる。

請求項３記載の発明の電球形蛍光ランプ装置は、請求項１または２いずれか記載の電球形蛍光ランプ装置において、前記インバータを主とする前記蛍光ランプの点灯回路を実装した第１の回路基板と、前記補助光源駆動回路および制御用集積回路が実装され、前記第１の回路基板に立設された第２の回路基板とを具備したことを特徴とする。
この請求項３記載の発明では、インバータを主とする蛍光ランプの点灯回路を実装した第１の回路基板に、補助光源駆動回路および制御用集積回路が実装された第２の回路基板を立設したことで、カバー内の小さなスペースに２つの光源を点灯させるための高機能な点灯回路を実装できる。

請求項４記載の発明の電球形蛍光ランプ装置は、請求項３記載の電球形蛍光ランプ装置において、前記補助光源からの配線をリード線で前記補助光源駆動回路に接続すると共に、前記電源の状態を監視するための回路、前記蛍光ランプの点灯を制御するための回路、前記補助光源駆動回路および前記制御用集積回路への電源を受けるための回路を、前記第１の回路基板の回路に並列に接続したことを特徴とする。
この請求項４記載の発明では、第２の回路基板の有無によって第１の回路基板の主光源点灯動作を妨げないように互いの回路を接続したことで、第１の回路基板については、高機能なものと既存機能のものに共通して利用することができる。

以上説明したように本発明によれば、既存機能のものと高機能のものとの回路基板の共通化を図りつつ高機能化を実現することができる電球形蛍光ランプ装置を提供することができる。

図１、２に示すように、符号１１は、電球形蛍光ランプ本体である。この電球形蛍光ランプ本体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２及びホルダー６、透光性を有するグローブ１７、ホルダー６に支持されてグローブ１７に収納された主光源としての蛍光ランプ１８、補助光源としての発光ダイオードＤ５３、グローブ１７に収納され、発光ダイオードＤ５３を支持するＬＥＤ支持部材７を備えている。

補助光源は、蛍光ランプ１８に対して補助的な光源、例えば常夜灯やムードランプなどとして機能するものである。
この実施形態では、補助光源を、３個の発光ダイオードＤ５３で構成した例を示したが、発光ダイオードは、一つ以上あれば、１個や２個でもよく、また４個や５個でもよい。本発明は、発光ダイオードの数に限定されるものではない。なお、補助光源としては、発光ダイオードＤ５３の他に、例えば有機ＥＬなどの光源を用いてもよい。

口金１２、カバー１４およびグローブ１７などは外囲器を構成している。外囲器は、定格電力が、例えば４０Ｗタイプ，６０Ｗタイプタイプ，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。

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ている。このカバー１４は、上方に拡開する開口部を有する略円筒状をなし、その下端部には、エジソンタイプのＥ２６形などの口金１２が被せられた上で、接着剤などにより接着して固定されている。

なお、口金１２をカバー１４に支持させるための手段は、接着の他、既知の支持手段、例えばポンチによる機械的固着、すなわちカシメなどによって支持してもよい。

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の上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。

蛍光ランプ１８は、３本または４本のほぼＵ字状のガラスバルブ３１を連結させたものである。このガラスバルブ３１の内面には、蛍光体が塗布された図示しない蛍光体層が形成されている。ガラスバルブ３１の内部には、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ている。このガラスバルブ３１の両端には、図示しない一対の電極が封装されている。この蛍光ランプ１８は、放電ランプまたは発光管などとも言う。

ガラスバルブ３１は、略同形状の３本の管体３３ａ,３３ｂ,３３ｃを有している。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の一端は、つなぎ部となる連通管部３６を介して順次接続されており、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本体１１に組み込まれた状態において、各管体３３ａ~３３ｃの頂部は、電球形蛍光ランプ本体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ている。また、各管体３３ａ~３３ｃは、断面三角形の各辺に対応して配置されている。

この他、ガラスバルブ３１としては、１本の細長いガラス管を鞍形に湾曲したものを用いることもできる。さらにはガラス管をスパイラルに巻回することによって、管体３３ａ，３３ｂ，３３ｃをコンパクトな形に形成し、しかも内部に屈曲された放電路を形成することができる。

ホルダー６は、仕切板６１、基板部６２、嵌合段部６３、取付片部６４などを有している。

仕切板６１は、カバー１４に固定されている。仕切板６１は、円板状をなす基板部６２を備えている。基板部６２には、各管体３３ａ~３３ｃの端部を挿入した上で、接着剤にて接着されている。つまり蛍光ランプ１８は、ホルダー６に固定されている。

また、ホルダー６の基板部６２には、複数の管体３３ａ~３３ｃに囲まれたほぼ中心位置に発光室Ａの側に突出するようにＬＥＤ支持部材７が固定されている。つまり、ＬＥＤ支持部材７は、ホルダー６のほぼ中心位置から蛍光ランプ１８の側に突設されている。
なお、ＬＥＤ支持部材７は、管体３３ａと管体３３ｂとの間に設けられているが、図１では、ＬＥＤ支持部材７および発光ダイオードＤ５３の形状を分かり易くするために、正面に近い側の管体３３ａを点線で示している。

ＬＥＤ支持部材７は、内部が空洞の筒状部７ａを有している。筒状部７ａの内部には、ＬＥＤ取り付け用の基板１５と第１の回路基板２４との間を接続する電気配線であるリード線８が挿通されている。ＬＥＤ取り付け用の基板１５は、ＬＥＤ支持部材７の筒状部７ａの先端部に取り付けられている。

ＬＥＤ支持部材７の筒状部７ａの先端部には、段部７ｂと係止用の爪７ｃが設けられている。これら段部７ｂと係止用の爪７ｃには、半田付けする面をホルダー６の側に向けてＬＥＤ取り付け用の基板１５が係止（固定）されている。

ＬＥＤ取り付け用の基板１５は、３個の発光ダイオードＤ５３を実装するだけの最低の面積のものであり、例えば三つ葉の形状とされており、３個の発光ダイオードＤ５３は、中心から約１２０度の角度で配置されている。

ＬＥＤ取り付け用の基板１５は、部品配置面と半田面とを貫通する貫通孔を有している。この基板１５の貫通孔の部分の半田面には、半田付け用のランド（図示せず）が設けられており、部品配置面から貫通孔を通じて半田面へ挿通された発光ダイオードＤ５３の端子と筒状部７ａの内部を通されたリード線８とが半田付けされている。

発光ダイオードＤ５３の端子には、ＬＥＤ取り付け用の基板１５の表面からの高さを一定にするため、貫通孔よりも径の大きなチューブ１３が挿通されている。

ＬＥＤ取り付け用の基板１５は、発光ダイオードＤ５３の本体部を実装すると共に発光ダイオードＤ５３の端子と第１の回路基板２４との間を接続するリード線８をホルダー６および筒状部７ａを通じて接続するものである。
なお、発光ダイオードＤ５３の端子とリード線８を接続するための半田付けランドはそれぞれ別個に設けても良い。

ＬＥＤ支持部材７は、反射機能を発揮させるために表面の色が白色または銀色となるように形成されており、その材質は、耐熱性樹脂、金属、ガラス、セラミックのいずれかからなるものである。

なお、ＬＥＤ支持部材７の筒の外形は、太すぎると、Ｕ字状のガラスバルブ３１に近づきすぎて光の再吸収率が高くなったり、例えば管体３３ａからＬＥＤ支持部材７を介した反射側の管体３３ｃまたは管体３３ｂの側への光の透過効果が低下して全光束が低下する恐れがあるため、例えばφ８ｍｍ以下にすることが好ましい。

ＬＥＤ支持部材７は、直下照度をできるだけ多く取るため、グローブ１７と発光ダイオードＤ５３の先端との間隔が例えば３ｍｍ〜１０ｍｍとなるように発光ダイオードＤ５３を支持している。発光ダイオードＤ５３とグローブ１７との距離が近いほど直下照度が高くなるが、製造ばらつきを考慮して互いが接触しない程度に離す必要があり、互いの間隔は、上記３ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。

換言すれば、発光ダイオードＤ５３は、ガラスバルブ３１の端部の電極より離すようにホルダー６の面からＬＥＤ支持部材７の高さの分だけ底上げされている。
つまり、発光ダイオードＤ５３は、少なくともそのＬＥＤチップ部分が複数の管体３３ａ~３３ｃにより囲まれた中のほぼ中心位置であって、かつその先端部分がＵ字状のガラスバルブ３１の先端よりも、ホルダー６の上端部を基準位置とした場合に、その位置から離れる方向に所定距離だけ突出して取り付けられている。

また、ホルダー６の基板部６２の外周部には、下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。この嵌合段部６３は、カバー１４の内側に嵌合され、さらに、この嵌合段部６３とカバー１４との間にグローブ１７の嵌合縁部を嵌合された状態で、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。

嵌合段部６３の下側には、取付片部６４が設けられている。取付片部６４は、上方から見た場合にほぼ円筒状をなすものである。この取付片部６４には、縁部から突設した係止爪などによる嵌合あるいは接着などにより、点灯回路２の第１の回路基板２４が取り付けられている。第１の回路基板２４には、部品実装面からほぼ垂直に第２の回路基板２５が取り付けられている。

第１の回路基板２４には、複数のリード線挿入孔が設けられており、各リード線挿入孔に第２の回路基板２５から突設された４本のリード線２６を挿通させる形で立設した上で、これらのリード線２６と第１の回路基板２４に設けられた半田付け用ランドとを半田付けして基板同士を固定すると共に互いの回路を接続している。

なお、上記以外の第１の回路基板２４に対する第２の回路基板２５の取り付け方法としては、第２の回路基板２５を、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とし、第１回路基板２４に実装したソケットに第２の回路基板２５を着脱自在に装着してもよい。

ここで、図３を参照して点灯回路２の回路構成について説明する。
図３に示すように、点灯回路２は、水平状、すなわち蛍光ランプ１８の長手方向と垂直に配置される第１の回路基板２４と、この第１の回路基板２４に、蛍光ランプ１８の長手方向に向けて立設された第２の回路基板２５とを備えている。

第２の回路基板２５には、制御用マイコン２３から入力される調光ＰＷＭ信号またはＩＣ停止信号ＩＣＳＴによって発光ダイオードＤ５３を点灯させるためのＬＥＤ駆動回路としてのＬＥＤ駆動ＩＣ２２、制御用集積回路としての制御用マイコン２３、第１の回路基板２４との回路接続用のリード線２６、ＬＥＤ駆動ＩＣ２２および制御用マイコン２３の電源を受けるための分圧回路（抵抗素子Ｒ５１、Ｒ５２）、チャージポンプ回路ＣＰ（抵抗素子Ｒ５３およびダイオードＤ５２からなるブートストラップ回路）、発光ダイオードＤ５３からのリード線８を接続するためのラッピングピン９が実装されている。抵抗素子Ｒ５１、Ｒ５２は、電源用分圧抵抗である。

ラッピングピン９は、第２の回路基板２５に部品端子に挿通して半田付けし実装している。ラッピングピン９には、ＬＥＤ取り付け用の基板１５からＬＥＤ支持部材７の筒状部７ａの空洞内を通じて引き出された２本のリード線８が回巻して接続されている。なお、リード線８は、第２の回路基板２５の端子部に直接半田付けされていても良い。

また、第２の回路基板２５には、この基板を第１の回路基板２４に立設する際に、半田付けにより第１の回路基板２４に接続される端子部４１〜４４が設けられている。

端子部４１は、この基板の接地配線（回路）が接続される端子である。端子部４２は、第１の回路基板２４のインダクタＬ１の一端よりこの基板に実装されたＬＥＤ駆動ＩＣ２２および制御用マイコン２３への直流電源ＶＤＤの供給を受けるための配線（分圧回路）が接続される端子である。

端子部４３は、第１の回路基板２４のフューズＦＵの一端より電源電圧を受けて制御用マイコン２３が電源監視を行うための配線（回路）が接続される端子である。

端子部４４は、第１の回路基板２４のスイッチング素子Ｑ５のゲートに接続される配線が接続される端子（回路）であり、照明を発光ダイオードＤ５３へ切り替える際に制御用マイコン２３から出力されたインバータ停止信号ＩＳＴをチャージポンプ回路ＣＰを介してスイッチング素子Ｑ５へ入力しインバータＩＮＶを停止させる。

すなわち、これらの端子４１、４２、４３、４４により、電源の監視、インバータＩＮＶの発信停止、各ＩＣの直流電源ＶＤＤをとるための回路が第１の回路基板２４の回路に並列に接続されている。

制御用マイコン２３とＬＥＤ駆動ＩＣ２２とは基板内の配線（信号線）で接続されている。制御用マイコン２３は、調光ＰＷＭ信号を信号線を通じてＬＥＤ駆動ＩＣ２２へ送ることで、ＬＥＤ駆動ＩＣ２２は、調光ＰＷＭ信号に応じた輝度で発光ダイオードＤ５３を点灯および減光、つまり調光する。

発光ダイオードＤ５３を調光するための制御方法としては、フィルタをかけたＰＷＭ信号による調光の他、ＤＣ電圧調光、およびロジック信号による調光などの調光方法がある。ＰＷＭ信号による調光方法とＤＣ電圧による調光方法では、発光ダイオードＤ５３を駆動する電圧を可変して発光ダイオードＤ５３の輝度を調節する。また、ロジック信号を使う調光方法では、帰還電圧を直接変えて発光ダイオードＤ５３の輝度を調節する。

制御用マイコン２３は、通電状態からの通電停止、通電再開が所定のタイミングで行われた場合に蛍光ランプ１８および発光ダイオードＤ５３のうちいずれか一方を選択して点灯するようにインバータＩＮＶおよびＬＥＤ駆動ＩＣ２２を制御する。

換言すれば、制御用マイコン２３は、入力される電源の状態を監視し、通電または通電停止のタイミングに応じて蛍光ランプ１８および発光ダイオードＤ５３のうちの少なくとも一方が順次点灯動作を変更して点灯するようにインバータＩＮＶおよびＬＥＤ駆動ＩＣ２２を制御する。この図３の例では、制御用マイコン２３によって発光ダイオードＤ５３のみが減光（調光）される。

ＬＥＤ駆動ＩＣ２２は、制御用マイコン２３から入力される調光ＰＷＭ信号によって発光ダイオードＤ５３を点灯（調光）する。また、ＬＥＤ駆動ＩＣ２２は、制御用マイコン２３から入力されるＩＣ停止信号ＩＣＳＴによって動作を停止し、発光ダイオードＤ５３を消灯する。

第１の回路基板２４には、低周波交流電源ＡＳからの交流電源が壁スイッチＳＷを通じて供給されるフューズＦＵ１、ノイズフィルタＮＦおよび整流平滑回路ＲＳ、インバータＩＮＶ、ドライブ共振回路ＤＲＣ、インバータ発振停止回路ＩＯＳＣなどを含む駆動信号発生回路、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５および限流インダクタＬ３などの負荷回路が実装されている。なお、点灯回路２は、必要に応じて他の構成を付加したり、または省いたりすることが許容される。

第１の回路基板２４に実装される具体的な部品は、例えばフューズＦＵ，インダクタＬ１、整流平滑回路ＲＳを構成するダイオードブリッジＦＢＲ（以下ブリッジ形全波整流回路ＦＢＲと称す）、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３、ダイオードＤ３，Ｄ５０、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１１…、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２、抵抗素子Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１２）、インダクタＬ１，Ｌ３、帰還変圧器ＮＳＴなどである。

低周波交流電源ＡＳは、この例の場合、商用１００Ｖ交流電源、つまり家庭用のＡＣ電源である。フューズＦＵ１にはブリッジ形全波整流回路ＦＢＲの電源入力端に接続されている。

整流平滑回路ＲＳは、ブリッジ形全波整流回路ＦＢＲおよび平滑コンデンサＣ２からなる。平滑コンデンサＣ２には、電解コンデンサが用いられている。つまり整流平滑回路ＲＳは、低周波交流を平滑化された直流に変換する手段であって、その交流入力端がノイズフィルタＮＦおよび口金１２などを介して低周波交流電源ＡＳに接続され、直流出力端に平滑化直流を出力するものであり、整流機能および平滑化機能を含んでいる。

なお、この例では、ブリッジ形全波整流回路ＦＢＲは、整流機能を実現する手段であり、これ以外に任意所望により各種の整流回路を採用することができる。整流機能を実現する手段としては、ブリッジ形全波整流回路ＦＢＲの他、例えば倍電圧形全波整流回路、センタータップ形全波整流回路、半波整流回路などを用いることができる。

平滑コンデンサＣ２は、平滑化機能を実現する手段であり、脈流を含んだ不完全な平滑化を許容する。平滑化機能については、種々の平滑回路を任意所望に採用することができる。しかし、電球形蛍光ランプの白熱電球との代替性を高めるためおよび高調波含有率を公的な規格値内に収めるためには、平滑化機能の回路素子として用いる電解コンデンサの静電容量をなるべく小さく抑えて、電解コンデンサを小形化することが肝要である。

ノイズフィルタＮＦは、整流平滑回路ＲＳの直流出力側において線路に直列に挿入されたインダクタＬ１および同じく入力側において線路間に並列的に接続されたコンデンサＣ１を備える。

ノイズフィルタＮＦは、インバータＩＮＶのスイッチングによって発生する高周波ノイズを低周波交流電源ＡＳ側に流出させないように除去する回路である。ここで「高周波」とは、周波数１０ＫＨｚ以上を意味し、好ましくは周波数２０ＫＨｚ〜３０ＭＨｚである。

インバータＩＮＶは、外部の壁スイッチのオン・オフ操作により供給、または供給停止される交流電源をＡＣ／ＤＣ変換して得られた直流電源を基に高周波駆動することで、蛍光ランプ１８を点灯させる。

インバータＩＮＶは、ハーフブリッジ形インバータであり、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を主体として構成されている。
第１のスイッチング素子Ｑ１は、例えばＮチャンネル形ＭＯＳＦＥＴである。この第１のスイッチング素子Ｑ１のドレインは、整流平滑回路ＲＳの直流出力端の正極に接続されている。

第２のスイッチング素子Ｑ２は、例えばＰチャンネル形ＭＯＳＦＥＴである。この第２のスイッチング素子Ｑ２のソースは第１のスイッチング素子Ｑ１のソースに接続されている。第２のスイッチング素子Ｑ２のドレインは、整流平滑回路ＲＳの直流出力端の負極に接続されている。
これにより、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路の両端間、すなわちインバータＩＮＶの入力端に整流平滑回路ＲＳから出力される平滑化直流電圧が印加される。

インバータＩＮＶは、起動回路ＳＴを有している。起動回路ＳＴは、抵抗器Ｒ２、Ｒ３および後述するドライブ保護回路ＤＰからなる。抵抗器Ｒ２は、平滑コンデンサＣ２の一端と第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートとの間に接続されている。抵抗器Ｒ３は、第２のスイッチング素子Ｑ２のソース・ドレイン間に接続されている。

すなわち、インバータＩＮＶは、直流を交流に変換する手段であり、各種回路方式のインバータを用いることができる。その中でも、コストが低くて小形化しやすいハーフブリッジ形インバータが好適である。また、インバータＩＮＶは、入力端、出力端および制御端を備えていて、入力端には直流電圧が印加され、出力端には高周波電圧が現れる。

制御端には第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するための後述する駆動信号発生回路からの駆動信号が入力する。また、第１および第２のスイッチング素子は、電流駆動形のスイッチング手段、例えばバイポーラ形トランジスタ、ならびに電圧駆動形のスイッチング手段、例えば電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などいずれの駆動形式のものであってもよい。

なお、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が高周波スイッチングを行なうために、起動回路ＳＴなどの付随的な回路を高周波インバータに付設する。

また、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、同一極性および相補形のいずれでもよい。なお、ＦＥＴは、電圧ドライブ形のスイッチング素子であるため、駆動が容易である。また、ＭＯＳＦＥＴは、安全動作領域による制約の少ない電力用のスイッチング素子として効果的である。

さらに、エンハンスメント形ＭＯＳＦＥＴは、電源投入時の処理が容易で電力用のスイッチング手段として好適である。また、Ｎチャンネル形ＭＯＳＦＥＴが現状では商品ラインアップが豊富であるから、有利である。しかし、要すれば、Ｐチャンネル形ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。

本実施形態では、一方のスイッチング素子にＮチャンネル形ＭＯＳＦＥＴを用い、他方のスイッチング素子にＰチャンネル形ＭＯＳＦＥＴを用いることにより、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を相補形に構成している。

第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、駆動端子を備えていることが許容される。そして、駆動端子に所定の極性の駆動信号が供給されたときに駆動、すなわちオンされる。エンハンスメント形ＭＯＳＦＥＴにおいては、駆動端子であるところのゲートと、ソースとの間に駆動信号であるところのゲート電圧が印加されたときに、チャンネルが形成されてオン状態になる。したがって、ゲート電圧が印加されない状態ではオフ状態を維持する。

第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、平滑化直流電圧が印加されるように直列的に接続されており、整流平滑回路ＲＳから見て第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が直列的な接続関係にある。第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と整流平滑回路ＲＳとの間に他の回路部品、例えばインダクタや抵抗器などが介在していてもよい。また、第１および第２のスイッチング素子の間に回路部品を介在させてもよい。

直流カットコンデンサＣ３、限流インダクタＬ３および共振コンデンサＣ４の直列回路によって負荷回路が構成される。直流カットコンデンサＣ３は、インバータＩＮＶから直流成分が負荷回路に流入しないようにするためのものである。

直流カットコンデンサＣ３の静電容量が相対的に大きいた、主として限流インダクタＬ３および共振コンデンサＣ４が負荷共振回路を構成している。つまり負荷回路は、インバータＩＮＶから出力される高周波交流により作動して蛍光ランプ１８を安定に点灯する回路手段である。

蛍光ランプ１８を始動して安定に点灯させるために、始動用のコンデンサＣ５からなる始動回路が備えられている。始動回路は、例えば共振コンデンサＣ４と並列的に接続して構成する。この他、点灯回路２には、蛍光ランプ１８の一対の電極１ａ，１ｂを所要温度に加熱するための電極加熱回路が付設される。

駆動信号発生回路は、帰還変圧器ＮＳＴ、ドライブ共振回路ＤＲＣ、インバータ発振停止回路ＩＯＳＣおよびインバータＩＮＶなどを備える帰還形の回路であり、インバータＩＮＶを自励式として駆動する。

駆動信号発生回路は、駆動信号を発生してインバータＩＮＶの第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動する手段であるが、インバータＩＮＶを自励制御してもよく、他励制御してもよい。自励制御は、インバータＩＮＶの高周波出力を帰還して駆動信号を形成し、インバータＩＮＶを駆動する。また、他励形の場合には、ドライバＩＣを主体として用いることで外部回路を簡単化、かつ、コンパクト化することができる。

帰還変圧器ＮＳＴは、コア、１次巻線ｗｐおよび２次巻線ｗｓなどからなる。コアは、ドラム形のフェライトコアであり、磁路が開放されている。１次巻線ｗｐは、負荷回路ＬＣの直流カットコンデンサＣ３とスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のソースの間に挿入されている。２次巻線ｗｓは、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のソースと、ドライブ共振コンデンサＣ７および結合コンデンサＣ８の接続点との間に接続されている。

ドライブ共振回路ＤＲＣは、ドライブ共振コンデンサＣ７および帰還変圧器ＮＳＴを直列に接続することで、ドライブ共振コンデンサＣ７と帰還変圧器ＮＳＴのインダクタンスとの実効的な合成静電容量とで形成される直列共振回路である。

インバータ発振停止回路ＩＯＳＣは、スイッチング素子Ｑ５とコンデンサＣ８、ダイオードＤ５０からなる。スイッチング素子Ｑ５は、ＭＯＳＦＥＴを利用している。スイッチング素子Ｑ５のゲートには、第２の回路基板２５の端子４４が接続されている。端子４４よりインバータ停止信号ＩＳＴが入力されることで、スイッチング素子Ｑ５がオンする。

スイッチング素子Ｑ５がオン状態になると、第２のスイッチング素子Ｑ２のべースが短絡するためインバータＩＮＶは発振しなくなる。また、端子４６よりインバータ停止信号ＩＳＴが入力されなければ、スイッチング素子Ｑ５がオフ状態を維持するので、インバータＩＮＶは発振する。

ドライブ保護回路ＤＰは、一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の逆直列回路からなる。ドライブ保護回路ＤＰは、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に接続されている。ドライブ保護回路ＤＰは、所要の駆動電圧を越える電圧を吸収して、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートを過電圧から保護する。

次に、この電球形蛍光ランプ装置の動作について説明する。
（蛍光ランプ点灯動作）
ユーザが壁スイッチＳＷをオン操作して交流電源が供給されると、整流平滑回路ＲＳにより平滑化された直流電圧がインバータＩＮＶの入力端間に印加される。

すると、整流平滑回路ＲＳにより平滑化された直流電圧は、起動回路ＳＴにも印加される。これにより、コンデンサＣ３が充電されて第２のスイッチング素子Ｑ２のベース端子に供給し、第２のスイッチング素子Ｑ２がオンする。

そして、インバータＩＮＶが起動して帰還変圧器ＮＳＴの誘起に基づく自励発振により、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン・オフ動作を行い、２次電圧が誘起される。この２次電圧がインダクタＬ３と共振コンデンサＣ４との直列共振により高められて蛍光ランプ１８に印加される。また、ユーザがこのまま壁スイッチＳＷに対して何も操作しない場合は、蛍光ランプ１８が点灯する。

（発光ダイオードＤ５３の点灯動作）
点灯回路２へ電源が供給されると、始動開始から所定時間後に蛍光ランプ１８が通常どおり点灯し、発光ダイオードＤ５３は消灯したままになる。
一方、電源供給後、ユーザが壁スイッチＳＷをオフ操作→オン操作を１秒〜２秒程度の間にすばやく行うと、電源監視を行っていた制御用マイコン２３から、インバータ停止信号ＩＳＴと調光ＰＷＭ信号が出力される。
すると、スイッチング素子Ｑ５がオンし、スイッチング素子Ｑ２の発振が停止する。また、ＬＥＤ駆動ＩＣ２２は、駆動電圧を発光ダイオードＤ５３へ印加し、発光ダイオードＤ５３を点灯させる。
これにより、蛍光ランプ１８が点灯せず、発光ダイオードＤ５３のみが全点灯するので、発光ダイオードＤ５３が全点灯した「ＬＥＤ点灯状態」で照明することができる。

（サイクリック点灯動作）
発光ダイオードＤ５３のみが点灯した「ＬＥＤ点灯状態」で、ユーザが壁スイッチＳＷをオフ操作→オン操作を１秒〜２秒程度の間にすばやく行うと、電源監視を行っていた制御用マイコン２３からはインバータ停止信号ＩＳＴが出力されたまま調光ＰＷＭ信号が可変される。これにより、蛍光ランプ１８が点灯しないまま発光ダイオードＤ５３のみが減光（調光）されるので、常夜灯として、暗い明かりの「ＬＥＤ減光状態」で照明することができる。

この「ＬＥＤ減光状態」から、ユーザが壁スイッチＳＷをオフ操作→オン操作を１秒〜２秒程度の間にすばやく行うと、電源監視を行っていた制御用マイコン２３からのインバータ停止信号ＩＳＴの出力が停止され、ＩＣ停止信号ＩＣＳＴが出力されたままになる。これにより、蛍光ランプ１８が点灯し、発光ダイオードＤ５３が消灯した状態「ＦＬ点灯状態」となり、通常の明るい照明の状態となる。

この後、ユーザが壁スイッチＳＷをオフ操作→オン操作を１秒〜２秒程度の間にすばやく行う操作を繰り返すことで、上記「ＬＥＤ点灯状態」→「ＬＥＤ減光状態」→「ＦＬ点灯状態」という状態がサイクリックに繰り返される。なお、この例のような「ＬＥＤ点灯状態」→「ＬＥＤ減光状態」→「ＦＬ点灯状態」というサイクリック動作のうち、「ＬＥＤ減光状態」は、特に設けなくても良い。

このようにこの実施形態の電球形蛍光ランプ装置によれば、電源を監視し、通電、通電停止および再通電が所定タイミング、例えば商用電源を通電後に通電停止、再通電が１秒〜２秒程度の短い間に行われた場合、蛍光ランプ１８および発光ダイオードＤ５３のうちのいずれか一方を点灯させるようにインバータＩＮＶおよびＬＥＤ駆動ＩＣ２２を制御する制御用マイコン２３を備えたことで、主光源と補助光源との切り替え点灯機能、調光機能という高機能化を実現することができる。

また、上記所定タイミングの電源変動が順に検出された場合に、照明状態をサイクリックに調光する回路を制御用マイコン２３およびＬＥＤ駆動ＩＣ２２などの集積回路を実装することで実現したので、壁スイッチＳＷのオン・オフ操作での調光機能を電球形蛍光ランプ装置で実現することができる。

さらに、蛍光ランプ１８を点灯させるための回路および部品を実装した第１の回路基板２４に、発光ダイオードＤ５３を点灯および調光する制御用マイコン２３およびＬＥＤ駆動ＩＣ２２を実装した第２の回路基板２５を立設したことで、高機能を実現するための回路および部品を電球形蛍光ランプ装置のカバー１４内部という小さいスペースに収容することができる。

また、第２の回路基板２５に端子４２、端子４３、端子４４を設けて、第１の回路基板２４に半田付けし、発光ダイオードＤ５３からの配線をリード線８とラッピングピン９で第２の回路基板２５に接続すると共に、電源の状態を監視するための配線、蛍光ランプ１８の点灯を制御するための配線、ＬＥＤ駆動ＩＣ２２および制御用マイコン２３への電源を受けるための配線を、第１の回路基板２４の回路に並列に接続したことで、第１の回路基板２４から第２の回路基板２５を取り外した状態で、発光ダイオードＤ５３を持たない既存の電球形蛍光ランプ装置の点灯回路として第１の回路基板２４を適用できる。

つまり、第１の回路基板２４と第２の回路基板２５の回路を、第２の回路基板の有無によって第１の回路基板の主光源点灯動作を妨げないように接続したことで、既存機能のものと高機能のものとの回路基板の共通化を図ることができる。

この結果、既存機能のものと高機能のものとの回路基板の共通化を図りつつ電球形蛍光ランプ装置の高機能化を実現することができる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではない。
補助光源駆動回路は、上記実施形態のようなＬＥＤ駆動ＩＣ２２（集積回路）以外に、例えば限流素子とスイッチ素子とからなる基板実装用部品で構成されていても良い。

また、上記実施形態では、蛍光ランプ１８と発光ダイオードＤ５３のうち発光ダイオードＤ５３を減光させる調光回路の例について説明したが、図４に示すように、制御用マイコン２３の中に他励発振器２３ａを設け、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート信号を出力することで、蛍光ランプ１８を調光しても良い。すなわち、制御用マイコン２３に設けた他励発振器２３ａが、制御用マイコン２３からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート信号を出力する。

制御用マイコン２３は、通常の電源監視により、電源が検出されたことを検出すると、起動用のゲート信号を出力し、蛍光ランプ１８が始動を開始する所定期間経過後に点灯用のゲート信号を出力して、蛍光ランプ１８が通常点灯する。

その後、電源のオフ→オンが行われたときは、「ＦＬ調光状態」として蛍光ランプ１８が調光点灯するような周波数のゲート信号が他励発振器２３ａから出力される。これにより、「ＦＬ調光状態」→「ＬＥＤ点灯状態」→「ＬＥＤ減光状態」→「ＦＬ点灯状態」というサイクリック動作が可能になる。

本発明の一つの実施形態の電球形蛍光ランプ装置の構成を示す一部断面正面図。 図１の電球形蛍光ランプ装置の点灯回路の概観構成を示す斜視図。 点灯回路の回路構成を示す図。 点灯回路の他の例を示す図。

符号の説明

２…点灯回路、６…ホルダー、７…ＬＥＤ支持部材、８…リード線、９…ラッピングピン、１１…電球形蛍光ランプ、１２…金具、１３…チューブ、１４…カバー、１５…ＬＥＤ取り付け用の基板、１７…グローブ、１８…蛍光ランプ、２２…ＬＥＤ駆動ＩＣ、２３…制御用マイコン、２４…第１の配線基板、２５…第２の配線基板、Ｄ５３…発光ダイオード。

Claims (4)

1. 主光源としての蛍光ランプと；
   前記蛍光ランプに対して補助的な光源として機能する補助光源と；
   前記蛍光ランプを点灯させるインバータと；
   前記補助光源を点灯させる補助光源駆動回路と；
   入力される電源の状態を監視し、通電または通電停止のタイミングに応じて前記蛍光ランプおよび前記補助光源のうちのいずれか一方が順次点灯動作を変更して点灯するように前記インバータおよび前記補助光源駆動回路を制御する制御用集積回路と；
   を具備したことを特徴とする電球形蛍光ランプ装置。
2. 前記制御用集積回路は、
   前記通電状態からの通電停止、通電再開が所定のタイミングで行われた場合に前記蛍光ランプおよび前記補助光源のうちの少なくとも一方を調光制御することを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ装置。
3. 前記インバータを主とする前記蛍光ランプの点灯回路を実装した第１の回路基板と；
   前記補助光源駆動回路および制御用集積回路が実装され、前記第１の回路基板に立設された第２の回路基板と；
   を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の電球形蛍光ランプ装置。
4. 前記補助光源からの配線をリード線で前記補助光源駆動回路に接続すると共に、前記電源の状態を監視するための回路、前記蛍光ランプの点灯を制御するための回路、前記補助光源駆動回路および前記制御用集積回路への電源を受けるための回路を、前記第１の回路基板の回路に並列に接続したことを特徴とする請求項３記載の電球形蛍光ランプ装置。

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