JP2842098B2 - 蛍光ランプ点灯装置 - Google Patents

蛍光ランプ点灯装置

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JP2842098B2 JP28734592A JP28734592A JP2842098B2 JP 2842098 B2 JP2842098 B2 JP 2842098B2 JP 28734592 A JP28734592 A JP 28734592A JP 28734592 A JP28734592 A JP 28734592A JP 2842098 B2 JP2842098 B2 JP 2842098B2
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哲哉 田原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蛍光ランプ点灯装置、特
に予熱電極を有する蛍光ランプのための半導体スイッチ
素子を利用した始動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、蛍光ランプの始動装置としては、
グロースタータが主として用いられていたが、これは、
始動時間が長い、寿命が短い等の欠点がある。最近、半
導体スイッチ素子を利用した始動装置が開発されている
が、高価で需要が限られていた。このために、半導体ス
イッチ素子を用いた始動装置で安価な回路装置の開発が
望まれている。上記要請に基づいて安価なトランジスタ
を半導体スイッチ素子として用いた図4に示すような回
路が提案されている(特開平3−252096号公
報)。
【0003】図4において、この蛍光ランプ点灯装置
は、交流電源1に接続された安定器2と一対の予熱電極
4,5を有する蛍光ランプ3との直列回路を備えるとと
もに、蛍光ランプ3の非電源側予熱電極間にダイオード
6を介して抵抗21とトランジスタ7のコレクタ−エミ
ッタとの直列回路が接続されている。トランジスタ7の
ベースには、抵抗14を介してダイオード6が接続され
ており、また抵抗8とコンデンサ10とから構成された
タイマー回路によって制御されるサイリスタ12がトラ
ンジスタ7のベース−エミッタ間に接続されている。コ
ンデンサ10はツェナーダイオード13および抵抗22
を介してサイリスタ12のゲート回路に接続されてい
る。蛍光ランプ3の非電源側予熱電極間には、雑音防止
コンデンサ19が接続されている。
【0004】次に、このように構成された点灯装置の動
作について説明する。交流電源1が投入されると、電源
電圧が正のサイクルの時、トランジスタ7のベースには
抵抗14を介してベース電流が供給されるために、交流
電源1からダイオード6を介してコレクタ電流が流れ
る。このように予熱電流が半波流れて蛍光ランプ3の予
熱電極4,5を予熱していき、タイマー回路にて設定さ
れた時間に達すると、タイマー回路によってサイリスタ
12のゲートにコンデンサ10の電荷がツェナーダイオ
ード13および抵抗22を通じて流れ、サイリスタ12
がオンする。その結果、トランジスタ7のコレクタ電流
がオフされるために、安定器2のインダクタンスによる
パルス電圧が発生し、蛍光ランプ3が点灯する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の点灯装置では、タイマー回路にて設定された時間に
達するタイミングは、コンデンサ10の電圧がツェナー
ダイオード13のツェナー電圧とサイリスタ12のター
ンオンに要するゲート−カソード間電圧との加算値を越
えた付近の電圧になる時であり、ツェナー電圧やコンデ
ンサの静電容量等のばらつきや変化等によってばらつ
く。そのため、パルス電圧をいつも所定の交流電源位相
で発生させることは難しく、交流電源位相に応じた蛍光
ランプ3両端の電圧・電流値の小さい時にトランジスタ
7をターンオフしてしまうことがあり、この時には、パ
ルス電圧が小さくなるために、蛍光ランプ3を始動でき
ないという問題があった。
【0006】本発明は蛍光ランプを1回の始動パルスで
確実に始動することができ、しかも構成が簡単な蛍光ラ
ンプ点灯装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の蛍光ランプ点灯
装置は、交流電源に接続されるべき安定器と予熱電極付
蛍光ランプとの直列回路と、前記蛍光ランプの非電源側
予熱電極間にダイオードおよび電流検出素子を介してコ
レクタとエミッタを接続したトランジスタと、前記トラ
ンジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧で動作する抵抗
とコンデンサとを有するタイマー回路と、前記タイマー
回路のコンデンサの電圧と前記電流検出素子に発生する
電圧との加算電圧にて前記トランジスタをスイッチング
するトランジスタベース駆動制御手段とを備えたもので
ある。
【0008】
【作用】本発明によると、トランジスタのコレクタ−エ
ミッタ間の電圧で動作するタイマー回路のコンデンサの
電圧と電流検出素子に発生する電圧との加算電圧にてト
ランジスタをスイッチングすることにより、タイマー回
路のコンデンサと抵抗との時定数に従って上昇するコン
デンサの電圧に毎サイクルごとのトランジスタのコレク
タ−エミッタ間の電流波形が重畳される。その結果、ゆ
っくり上昇するコンデンサ電圧がトランジスタベース駆
動制御手段のオンのための所定電圧に近づいた時、コン
デンサ電圧に重畳した毎サイクルの重畳電圧リプルのピ
ークによって、トランジスタベース駆動制御手段をオン
させることになる。そのため、蛍光ランプを始動するた
めのパルス電圧は、蛍光ランプの両端の電圧・電流位相
のピーク付近で常に発生することとなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。
【0010】図1に示すように、本発明実施例の蛍光ラ
ンプ点灯装置は、交流電源1に接続された安定器2と一
対の予熱電極4,5を有する蛍光ランプ3との直列回路
と、蛍光ランプ3の非電源側予熱電極間にダイオード6
を介してコレクタとエミッタを接続したトランジスタ7
と、トランジスタ7のコレクタ−エミッタ間の電圧で動
作する抵抗8および電解コンデンサからなるコンデンサ
10で構成されたタイマー回路11と、タイマー回路1
1のコンデンサ10の電圧と電流検出素子である抵抗9
に発生する電圧との加算電圧にてトランジスタ7をスイ
ッチングするサイリスタ12、ツェナーダイオード1
3、抵抗14および抵抗20からなるトランジスタベー
ス駆動制御手段15と、トランジスタ7とそのコレクタ
−エミッタと直列に接続されたダイオード16との直列
回路に並列に接続された抵抗17とサージアブソーバ1
8との直列回路とを備えている。蛍光ランプ3の非電源
側予熱電極間には、通常のとおり雑音防止コンデンサ1
9が接続されている。
【0011】次に、このような点灯装置の動作について
説明する。蛍光ランプ3の始動前は電源電圧が正のサイ
クルの時、トランジスタ7のベースには抵抗14、ダイ
オード16および抵抗9を介してベース電流が供給され
るために、交流電源1からダイオード6および抵抗9を
介して多大のコレクタ電流が流れる。この時、タイマー
回路11のコンデンサ10とサイリスタ12との間にト
ランジスタ7のエミッタ電流が流れるごとく挿入された
抵抗9の両端に蛍光ランプ3の予熱電流とほぼ等しい波
形の電圧が発生する。このように予熱電流が半波流れて
蛍光ランプ3の予熱電極4,5が予熱される。タイマー
回路11の出力電圧は、抵抗9に発生する電圧がサイリ
スタ12のゲート−カソード間に対して正電圧となるよ
うに、コンデンサ10とサイリスタ12とを接続してい
るので、サイリスタ12のカソードに対して図3に示す
ように電流検出用の抵抗9に発生する電圧とコンデンサ
10の電圧との加算電圧となる。また、コンデンサ10
の電圧波形は、予熱半波サイクルごとにT=C10×R8
(ここで、C10はコンデンサ10の容量値、R8は抵抗
8の抵抗値をそれぞれ表す)なる時定数でゆっくり上昇
する。そのため、タイマー回路11の出力電圧波形はコ
ンデンサ10の電圧に毎サイクルごとに予熱電流が抵抗
9に流れることにより発生する電圧を重畳したものとな
る。その結果、ゆっくり上昇するコンデンサ電圧がサイ
リスタ12のターンオンのための所定電圧Vtに近づい
た時、コンデンサ10の電圧に重畳した毎サイクルの重
畳電圧リプルのピークによって、サイリスタ12をター
ンオンさせることになる。したがって、パルス電圧は、
蛍光ランプ3の両端の電圧・電流位相のピーク付近で常
に発生することとなる。すなわち、タイマー回路11に
て設定された時間tsの電流・電圧位相のピーク付近に
なると、抵抗9とタイマー回路11によって、サイリス
タ12のゲート端子にコンデンサ10と交流電源1から
の電荷が抵抗20およびツェナーダイオード13を通じ
て流れ、サイリスタ12をオンする。次に、トランジス
タ7のコレクタ電流が、そのピーク値付近でオフされる
ために、安定器2のインダクタンスによるパルス電圧V
Lが発生し、蛍光ランプ3を点灯させる。この時のパル
ス電圧VLは、抵抗17とサージアブソーバ18とによ
って一定の大きさとなり、(1)式で表される。
【0012】 VL=I×(L/(C19+CL))1/2 ・・・・・・ (1) (ここで、Iはトランジスタ7のターンオフ直前のイン
ダクタンス電流、Lは安定器2のインダクタンス値、C
19は雑音防止コンデンサの容量値、CLは浮遊容量を表
す)また、この時のインダクタンスの保有するエネルギ
ーWLは、(2)式で表される。
【0013】 WL=L×I×I/2 ・・・・・・ (2) すなわち、トランジスタ7のコレクタ電流にほぼ等しい
インダクタンスの電流が、そのピーク値付近でオフされ
るために、安定器2に発生するパルス電圧のエネルギー
となるWLは、パルス発生位相中最大のものとなる。そ
のため、雑音防止コンデンサ19等によるパルス電圧の
低下を小さくできるとともにパルス幅も広くでき、した
がって、蛍光ランプ3のブレークダウン後のアーク放電
への移行のためのエネルギーも常に大きくできる。その
結果、本発明の点灯装置で発生したパルス電圧は、蛍光
ランプ3をより安定に始動しやすくできる。同時に、電
流位相のピーク付近で蛍光ランプ3をブレークダウンで
きるので、ブレークダウン直後のアーク放電電流も大き
くでき、かつ、この電流半サイクル期間も十分に長くで
きるため、ブレークダウン直後のアーク放電状態を安定
にできる。そのため、周囲温度の低い状況でも蛍光ラン
プ3をより安定に始動できる。
【0014】また、パルス幅を広くできるので、安定器
2の周波数−インダクタンス特性が30〜40kHzの
高い周波数まで伸びていない悪い性能の安定器でも、蛍
光ランプを点灯するための所定のパルス電圧を確保で
き、汎用性のより高い蛍光ランプ点灯装置を得ることが
できる。
【0015】次に、蛍光ランプ3が点灯すると、非電源
側予熱電極間の電圧も点灯時ランプ電圧に低下する。ま
た、蛍光ランプ3が点灯している時、コンデンサ10の
電位は抵抗9により交流半サイクルではほとんど低下せ
ず、サイリスタ12をオンさせ続ける。すなわち、トラ
ンジスタ7のオフを維持し、パルス発生動作を停止す
る。その結果、蛍光ランプ3は安定点灯する。
【0016】以上のように、本発明実施例の蛍光ランプ
点灯装置は、タイマー回路11のコンデンサ10とサイ
リスタ12のカソード間に抵抗9を挿入するだけの簡単
で安価な構成でパルス電圧の発生位相を予熱電流半サイ
クルのピーク値付近に設定できる。また、抵抗9として
は数10mΩの小さな抵抗で十分効果があるので、プリ
ント基板のパターンやジャンパー線によって抵抗9を得
ることができ、この場合は構成をより簡単なものにでき
る。さらに、本発明実施例では電流検出用素子として抵
抗9を用いているので、予熱電流波形を電圧波形に忠実
に変換でき、予熱電流ピークをより正確に検出でき、蛍
光ランプ3の始動をより確実にできる。また、この蛍光
ランプ3を1回のパルス電圧で周囲状況によらず汎用安
定器で確実に、しかも、安定に始動できる。そのため、
回路がより簡単・安価にできる。
【0017】なお、上記実施例では、トランジスタのベ
ース駆動制御手段として、タイマー回路11の出力電圧
に所定値までは、トランジスタ7をオンしタイマー回路
11の出力電圧が所定値に達した時にサイリスタ12を
ターンオンしトランジスタ7をオフする回路構成の例を
あげたが、このような回路構成に限定されるものではな
いことはもちろんである。また、ダイオード16は必ず
しも必要ない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光ラン
プ点灯装置は、安価な構成にて蛍光ランプを1回のパル
ス電圧で確実に始動できるというすぐれた効果を有する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である蛍光ランプ点灯装置の
回路図
【図2】トランジスタのコレクタ−エミッタ電圧波形図
【図3】タイマー回路の出力電圧波形図
【図4】従来の蛍光ランプ点灯装置の回路図
【符号の説明】
1 交流電源 2 安定器 3 蛍光ランプ 4,5 予熱電極 7 トランジスタ 8,9 抵抗 10 コンデンサ 11 タイマー回路 12 サイリスタ 15 トランジスタベース駆動制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 和繁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−252094(JP,A) 特開 昭57−134891(JP,A) 特開 昭57−172698(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源に接続されるべき安定器と予熱電
    極付蛍光ランプとの直列回路と、前記蛍光ランプの非電
    源側予熱電極間にダイオードおよび電流検出素子を介し
    てコレクタとエミッタを接続したトランジスタと、前記
    トランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧で動作する
    抵抗とコンデンサとを有するタイマー回路と、前記タイ
    マー回路のコンデンサの電圧と前記電流検出素子に発生
    する電圧との加算電圧にて前記トランジスタをスイッチ
    ングするトランジスタベース駆動制御手段とを備えたこ
    とを特徴とする蛍光ランプ点灯装置。
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