JP3067994B2 - 高周波インバータ応用の蛍光灯の点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱陰極蛍光放電灯
で、一般に蛍光灯と呼称されている汎用の照明用蛍光放
電灯又はスリムライン（以下代表的に蛍光灯と総括・略
称する）を利用した汎用の照明・展示・装飾・舞台・テ
レビスタジオ等々の照明分野に係り、該蛍光灯の高周波
インバータ点灯装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この分野における高周波インバータ応用
の蛍光灯の点灯装置としては、１石又は２石のトランジ
スタ・ＦＥＴ等の半導体素子を利用した自励式インバー
タを応用する蛍光灯の点灯装置が一般的であった。これ
等はすべて従来の慣用技術手段であり周知であるので詳
記しないが、一例として「図５・図６」を表示したので
概要を説明する。

【０００３】両図中の記号は、共通部品は共用で図中の
１は直流電源で電池又は商用電源から、所望の電圧・電
流を供給する整流直流電源、１３はトランジスタ。１５
は、ラピッドスタート式の蛍光灯、１６は近接導体で低
電圧での始動を補助する効果がある。図５はブロッキン
グ型自励発振方式で、図中１４はブロックキングトラン
ス、１３のトランジスタ単石で弛張発振を行なわせるも
ので自励によりスイッチングを反復して所望の高周波出
力をリケージトランスの２次側の図中１５の蛍光灯に印
加点灯せしむる装置で、最も簡易な回路で安価・軽便で
あるため、２０Ｗ以下のスタンド照明、バッテリー利用
のポータブル照明．．自動車の室内照明等に広く応用さ
れている。

【０００４】図６はジェンセン型自励発振方式で、図中
の１７は可飽和ドライブトランス、１８は高周波リケー
ジトランスでトランジスタ１３ａ・１３ｂを交互にスイ
ッチングして効率よく安定に高周波出力が得られる最も
一般的な装置でありラピッドスタート専用の汎用電子安
定器・インバータ照明器具等々に最も広く一般的に応用
されている。

【０００５】前記のような高周波インバータの蛍光灯の
点灯装置はすべて周知の慣用技術をもとに自由に設計・
仕様の選択が可能である。これ等は、従来の商用の点灯
装置と比較して、小型・軽量であること、ラピッド点灯
であること、低温特性が良好なこと、フリッカがないこ
と、光電変換効率が１０ＫＨｚで１２〜３％、２０ＫＨ
ｚで１７〜８％向上するために同一照度に設定すると、
この分が省エネルギになる等々の優れた利点があり、こ
の利点を活用した商品が市販され、それ相当の効果を奏
上している。

【０００６】然し乍ら、大部分の装置は１灯若しくは２
灯用で、出力が小さいため電波障害も少なく、微分高電
圧波形や１０〜４０％とデューティが低く狭い歪んだイ
ンパルス状の電圧波形でも、波高値が放電開始電圧を超
えると始動点灯がなされ、照度が安定に確保されれば外
見上では他の特性の良否の判別がつき難いために点灯時
の管電圧波形が管寿命に与える影響や始動時の過度現象
に因る管の劣化によるフィラメントの断線・黒化等々が
重視されていない傾向があった。

【０００７】又更に加えて、従来技術では高周波インバ
ータ電源の負荷としてはラピッドスタート方式の蛍光灯
（以下ＦＬＲ管と略称する）の使用が一股的であり、一
方の商用電源では大多数の既存照明装置には、最も安価
・軽便なグロースタート方式の蛍光灯（以下ＦＬ管と略
称する）の使用が一般的であり、それぞれの目的に適合
する二種類の管種（引例＝ＦＬ−４０とＦＬＲ−４０）
を揃えて判別して使用することが必要不可欠であった。

【０００８】

【発明が解決しょうとする課題】前記の様な数々の利点
を有する高周波インバータ応用の蛍光灯点灯装置にも欠
点があり、出力波形に非直線歪みに因る高調波（ハーモ
ニックス）成分が多く、不整合・不平衡に起因する定在
波の不要幅射（スプリアスラジエーション）を発生し
て、ＢＣＩ・ＴＶＩ・ＣＰＵＩ等々の他の放送・通信・
情報設備機器に電波雑音陣害（ノイズインタフェア）を
与える欠陥が埋蔵されていた。

【０００９】又一方では、多数灯の同時使用を必要とす
るテレビスタジオ・舞台照明・看板照明・展示照明・店
舗・事務所・ビル照明等々の業務用では、限定領域に多
数のインバータ点灯装置が集合・集積せられると、単体
では起こり得ない相互干渉によるビート障害・フリッカ
・自己点滅や不点灯・照度不揃い等々の他に、雑音障害
が複雑顕著となり、従来のサイリスタ調光等の特定周波
数だけの障害対策が通用せず高周波の不平衡に因る不要
幅射の空中漏電で漏電ブレィカが誤作動する等々の特有
の欠陥の埋蔵が判明したものである。

【００１０】この発明は高周波インバータのメリットで
あるフリッカレスを活用した多数灯の蛍光灯を、極めて
電波雑音障害に厳しいＴＶスタジオ内で使用した時に、
従来のインバータに潜在する欠点が判明した際に発想し
たもので、従来の高周波インバータを多数集積した時に
潜在した欠陥を除去・改良する目的で新たな技術思想の
創作に到達したものである。

【００１１】更には、この発明者が先に提案した特許公
開Ｎｏ；昭和６４−５０３９６号の発明による、従来技
術では一般的ではない、ＦＬ管を高周波インバータの負
荷として応用して、低温特性の向上と省電力の実現を達
成した改良点灯装置の技術思想の創作であるが、この構
成を補足・応用して汎用の蛍光灯照明のＦＬ管とＦＬＲ
管の互換・混在使用を可能とする技術手段として進展さ
せ４Ｗ〜１１０Ｗ迄の全蛍光灯を最も単純なグロースタ
ート方式の直列結線での実用を可能とする等々の、更な
る改良にも関するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の様に従
来の蛍光灯用高周波インバータを多数集積した時に生ず
る欠点である、電波雑音障害と相互干渉を僅少にするた
めの改良が主体的な目的で、副次的には１灯当りの光電
変換効率の向上、総合損失の低下更なる小型軽量化・装
置の簡素化を同時に達成し、点灯波形を、基本正弦波若
くは正弦波状波（以下これを修正正弦波と略称）に修正
して無理なく始動点灯せしめ蛍光灯の管寿命の延長をも
計ることを目的とするものである。

【００１３】従来の商用周波数での蛍光灯の特性はアー
ク放電領域では負性抵抗特性であるが周波数が高くなる
と徐々に正抵抗領域に移行して、電圧・電流が正弦波状
となってくることは公知の現象特性であった。

【００１４】又一方では、従来の高周波のインバータの
周波数を３０ＫＨｚ以上にすると２０ＫＨｚのものより
２〜３％光電変換効率が向上して更に小型・軽量化が可
能なことは公知であるが、費用対効果の点では、不経済
でメリットがなく一般的に利用されることは少なかっ
た。

【００１５】この発明では、従来の蛍光灯を複数灯同時
点灯する装置の欠点を除去する目的を達成するための技
術手段として。

【００１６】（１）、歪みの無い高周波の修正正弦波を
応用して高調波を抑制、高調波に因る電波雑音障害を僅
少とするために、少くなくとも５０％以上のデューティ
を保持する他励とする。デューティが低いと歪みが増加
するため、真正な正弦波を所望すれば、少なくとも２π
／３≒６７％以上とすることが望ましい

【００１７】（２）、１μＳより速い立上がりを持った
矩形波で±１５０Ｖ以下の波高値の低電圧出力をローイ
ンピーダンス電力電送することで、不要幅射を抑制して
電波雑音障害を減少させると共に、このＭＨｚ帯の立上
りを応用して、蛍光灯自体の静電特性との相乗作用によ
る低電圧始動に利用する。

【００１８】（３）、インバータと蛍光灯を隔離し、こ
の間を汎用の配線ケーブルで接続する手段を採ること
で、蛍光灯側の器具を簡素・軽量とする。

【００１９】（４）、インバータ出力と配線ケーブルと
をインピーダンス整合させるために、高周波トランスを
使用して２次側を単相３線として負荷をバランスするこ
とで、不平衡に因る定在波を僅少として、両相が逆相で
中性点で高周波の漏電電流分が相殺されるので、効果的
に電波雑音障害を減らす手段である

【００２０】（５）、蛍光灯側にＬ／Ｃ共振素子を設け
て、同調共振を利用して基本正弦波に修正し、この修正
正弦波で蛍光灯を無理なく点灯。管寿命の延長を計る。

【００２１】（６）、インバータの高周波の周波数の設
定には、波形歪の原因ともなる負性抵抗特性を呈示する
比較的低域の高周波帯を避けて、蛍光灯の低温環境下で
の正抵抗特性を最優先要件として選定することが不可欠
である。

【００２２】蛍光灯がアーク放電領域での負性抵抗特性
を喪失して、正抵抗特性に移行する領域は、一般的に蛍
光灯の混合ガス比率とガス圧・水銀量・管経・管長・環
境温度等々のファクタに依つても異なるが、最も代表的
な４０Ｗ蛍光灯では、２５℃の室温下で６〜７ＫＨｚ、
−１０℃の冷凍庫内でも、一般市販の１５ＫＨｚ以上の
周波数であれば十分である。

【００２３】然し、この発明では、４Ｗ〜１１０Ｗ迄の
全蛍光灯とスリムライン蛍光管を、ＦＬ管・ＦＬＲ管の
区別なく全く同一の回路構成のＬ／Ｃの直列同調共振で
使用することを実現するために、限流（バラスト）素子
が無く、蛍光灯自身の正抵抗特性を安定器とする基本技
術思想と、寒冷な過酷条件下でも、正抵抗特性を確保す
る必要から十二分に余裕をとり、４ＯＫＨｚ以上に設定
する選択が望ましい。

【００２４】但し一般的な温度環境下で正抵抗特性を顕
示する領域であれば、１５〜３０ＫＨｚの周波数帯で
も、全く同一・同等の作用・効果を呈し実用可能なこと
は勿論である。

【００２５】前記の目的から選定した４０ＫＨｚ以上の
高周波帯を利用する他励の矩形波インバータに高周波ト
ランスを使用してローインピーダンス整合した不平衡出
力を配線ケーブルで蛍光灯の周辺まで延長する。この延
長ケーブルの先端の蛍光灯にはＬ／Ｃの直列共振素子を
介して接続して高周波の修正正弦波で無理の無い始動点
灯を行ない、波形歪の少い無雑音インバータを提供する
ための技術手段である。

【００２６】個々の蛍光灯に付加する共振素子は、ＬＣ
のみの超小型のもので、１００〜１５０ｇの軽量で、
（３０ｍｍ^３）のスペースがあれば取付が可能で、極め
て集積度の高い多数灯の蛍光灯を相互干渉のない同周波
・同相で、一括点灯するための技術手段である。

【００２７】更にＦＥＴ応用の高速度スイッチングに依
り２５０〜５００ｎＳのシャープな立上がりの矩形波出
力を５０％以上のデューティで送出し、この出力は高周
波整合トランスを介して５０〜１５０Ω程度のローイン
ピーダンスの平衡型で出力電圧±１５０Ｖの波高値以下
の低圧矩形波の高周波単相３線とするのが最善の選択で
ある。この出力に汎用の３芯Ｆケーブル（ＶＶＦ）か３
芯キャブタイヤ（ＶＣＴ）を使用して、５０〜１５０Ω
にインピーダンス整合した高周波の電力電送で終端抵抗
に高周波領域での蛍光灯の正抵抗の並列抵抗で効率良く
消費せしむる技術手段で定在波を残留させず、終端整合
抵抗で消費させて、不要幅射を僅少にし電波雑音障害を
抑制することを可能とするものである。

【００２８】但し、常温環境下で４〜５００Ｗ以下の小
電力の装置であれば、電波雑音障害も少ないので、高周
波トランス応用の単相３線でなくとも、低圧・ローイン
ピーダンス整合のみの不平衡の２芯配線でも十分な効果
を奏上することは勿論である

【００２９】

【発明の構成】この発明の目的を達成するための装置の
構成を、実施例の一例を添付図面の、図１の点灯装置回
路構成図、及び図２の制御部回路ブロック構成図の、両
図を引用して詳細に説明する図２の図中の８は高周波発
振器で、この引例ではＣＭＯＳインバータ４５８４のア
ステーブルマルチバイブレータで所望のベースクロック
信号を発振する。

【００３０】一例として６５ＫＨｚでの応用例を引用す
ると、前記の８の高周波発信器は、６５０ＫＨｚ（図４
の図Ａの信号電圧波形）を発振する。次に図中９は分周
器でＣＭＯＳの４０１７のリングカウンタで正確に１／
１０に分周する。１０はゲート回路でＣＭＯＳの４０７
２を使用して４／５ ｘ２にパルスを合成して、８０％
デューティで図４の図Ｃ・図Ｄの様な制御電圧信号を、
ＣＭＯＳのバッファ４０５０で増幅して、図１の図中の
３ａ・３ｂ、ここではパワーＭＯＳ−ＦＥＴで東芝製の
２ＳＫ−４４７のゲートを制御信号で交互にドライブ高
速度にスイッチングして、図中の１の直流電源から、図
中２のプッシュプルトランスを介して、図Ｅの様なシャ
ープな立上りの矩形波電圧出力を、２次側の図中４の単
相３線電力電送フィーダに送出する。

【００３１】４は、この矩形波高周波電力を離れた箇所
に配設した蛍光灯回路まで、低損失で不要輻射を僅少と
し、効率良く電送するための饋電線（フィーダ）で、高
周波用フィーダが低損失であり、望ましいことは勿論で
あるが、高価で入手にも難があり実用的ではないので、
汎用のＶＶＦ・ＶＲＦ・ＶＫＦ又は、ＶＦＦ・ＶＣＴ等
の配線ケーブルがインピーダンスが５０〜１５０Ω程度
であるために、逆にこのインピーダンスにトランスの方
を整合（マッチング）させて目的を達成させている

【００３２】５ａ・５ｂは共振コイルＬ、７ａ・７ｂは
共振コンデンサＣで、６ａ・６ｂの蛍光灯に図の様に直
列に結線して、引例では高周波の基本波の６５ＫＨｚに
直列同調共振させて、図４のＥ図の様な９０度遅れた正
弦波に修正して蛍光灯に印加して点灯させている。

【００３３】図１の発明の構成には、主要であり不可欠
であるが、該分野に於ける従来の技術では一般的でない
技術手段としては。

【００３４】Ｉ、デューティを少くとも５０％以上に設
定するために他励の発振回路を使用する。（２π／３≒
６７％以上が望ましい。）

【００３５】ＩＩ、矩形波出力電圧を±１５０Ｖ以下に
設定して、汎用の配線ケーブルとインピーダンス整合す
るために高周波電力トランスを使用する。

【００３５】ＩＩＩ、汎用の配線ケーブルを高周波の電
送フィーダとして転用する。（以下単に電送フィーダと
略称する）

【００３６】ＩＶ、矩形波の高周波の基本波と同調共振
するためＬ／Ｃの共振素子を挿入して修正正弦波とした
電圧・電流を蛍光灯に印加点灯する。

【００３７】ｖ、蛍光灯自体の正抵抗特性を利用して、
終端整合抵抗・Ｑダンプ抵抗・限流抵抗の３用途に使役
すること。等々である。

【００３８】上記の実施例の一例を図１の様に接続して
構成した蛍光灯の点灯装置を基に、この発明の作用及び
効果を詳細に説明する。

【００３９】

【作 用】この発明は、複数のインバータを使用した複
数の蛍光灯を集積した際に生ずる相互干渉や電波雑音障
害を僅少とするための改良が主たる目的であるので、該
分野に於て最も条件の厳しい、テレビジョンのスタジオ
内で１系統に４０Ｗ蛍光灯Ｘ１２灯を、５０〜１００Ｍ
のフィーダの延長で８系統９６灯使用した、６５ＫＨｚ
用の実例を引用して説明する。

【００４０】各系統の周波数は６５ＫＨｚ±１ＫＨｚ以
内で各蛍光灯に印加する矩形波電圧は±１４１Ｖ（波高
値）でＡ相Ｂ相にそれぞれ６灯ずつ高周波の相バランス
をとって並列に接続する。系列間の照度差は±５〜１０
％で実用上の支障はなく、相互干渉は計測不能であっ
た。特に電波障害については、絶体値の計測が不能なた
め類似条件の従来の５８ＫＨｚＫの電子安定器６台と、
この発明を１２灯用照明器具に応用したものをＢＣバン
ド（０、５〜１、６ＭＨｚ）で高調波（ハーモニック
ス）のみの全域に渡る計測相対値の比較では、６〜１０
ｄｂ程度低い数値を表示し、雑音障害の僅少な装置とな
っている。

【００４１】一方では、この発明は従来の技術思想上で
は一般的でない、この発明特有の作用として。

【００４２】（１）、矩形波の立上がりを１μＳより高
速度のスイッチングをさせることで、半導体損失を減ら
すと共に、矩形波のままで５０〜１５０Ω程度のローイ
ンピーダンスの電送フィーダで低損失で電送して、Ｌ／
Ｃ共振素子を介して蛍光灯に印加させると、このＬは、
オープン磁路のＥ−３０のコァに３重巻装したコイルで
巻線間浮遊容量（ストレィ）≧１００ｐＦと大きく、Ｃ
はメタライズド・ポリエステル又はポリプロピレンで損
失角（ｔａｎδ）の少ないＣであるが、静電容量が０、
００６８μＦと大きいために、Ｃ自体の固有共振周波数
（ナチュラルレゾナンス）は、数百ＫＨｚ以下であり、
１μＳ＝１ＭＨｚ以上の周波数帯では、インダクティブ
であるために蛍光灯にはこの１ＭＨｚ以上の短波帯成分
の高調波電圧が直接印加されたと等価になり、蛍光塗料
は静電励起発光がなされる。

【００４３】この時蛍光灯自体は、無極放電に近い静電
誘導電界をガラス管壁に表皮沿面する全面に形成して、
従来の近接導体を使用せずに、管内壁の蛍光塗料と、管
外壁の全面と外気との接合表面の湿気や汚濁とを対極と
した、ガラス円筒（シリンドリカル）コンデンサとして
作動するので、極めて有効な静電近接導体として作用し
て低電圧での蛍光灯の始動点灯を補助する。

【００４４】（２）、汎用の配線ケーブルのインピーダ
ンスを基にして高周波トランスを整合させ、対地バラン
スをとり不要輻射を僅少にするため平衡形出力を設け±
１５０Ｖ以下の高周波低圧の単相三線（２φ３Ｗ）とし
て、負荷の蛍光灯の正抵抗を同灯数並列に、Ａ相・Ｂ相
にバランスして終端抵抗として利用することで、高周波
の対地バランスも取れ、互に相殺するので、電波雑音障
害を僅少にして有効に電力電送が出来る。従来のインバ
ータの多数集積使用時の不平衡の不要幅射に因る空中漏
電で、漏電ブレーカの誤作動が起きるトラブルをも未然
に防ぐことが可能となる。

【００４５】（３）、６５ＫＨｚの高周波点灯時のＦＬ
−４０Ｗの定格管電圧が、±１３ＯＶ〜１５０Ｖ（ｒｍ
ｓ）程度であるのに対して、矩形波出力の波高値電圧
は、１４１Ｖ（ｐｖ）以下と低く設定されており、始動
の立上りのアーク放電移行の瞬間のみに残留する過度現
象時の負性抵抗特性に因るＬ／Ｃ同調共振短絡を回避す
ると共にコイルの実効Ｑ＝（ωＬ／ｒ）を３〜１０程度
の範囲で負荷の蛍光灯条件を配慮して±２００〜６００
Ｖｒｍｓ程度の中で最適値を選定して、フィラメントが
充分加熱されない時点の冷陰極起動を抑制して、無理の
ない始動点灯をせしむる技術手段を応用することで、従
来の技術では高周波インバータの負荷としては一般的で
はなく、始動時に冷陰極に近似した瞬時点灯がなされ、
高周波では充分なイオンスポット加熱がなされず、不向
きとされたＦＬ管の使用を可能として、従来の商用電源
利用のＦＬＲ管と等価のソフトスタートのラピッド始動
を実現することが可能となった。

【００４６】（４）、この発明に利用する蛍光管はＦＬ
管でもＦＬＲ管でも全く同一のグロースタート方式の直
列結線でほぼ同一・同等の作動特性を提示するので混合
・互換は自由である。

【００４７】この理由は、この点灯方式では安定器のな
い所謂バラストレス点灯で、点灯後の定常時の蛍光灯は
正抵抗領域にありしかも低電圧で極性の反転速度が速す
ぎ通常のイオン衝撃に依るスポット加熱の熱電子放射は
僅少で、常時過度共振に依存する加熱電流を確保するこ
とが不可欠で、主動電流が減少して管抵抗が上がるとＣ
の進相バイパス電流が増加してフィラメント温度が上昇
しバランスが保持されＦＬ管もＦＬＲ管と同等に作動し
て、常時フィラメント電流を確保、この発明特有の作用
を提示する。この作用に依り、従来の技術思想を逸脱し
たＦＬ管・ＦＬＲ管の混合・互換の自由選択が可能とな
ったのである。

【００４８】

【実施例】この発明の実施の一例を図１の実施回路構成
図及び図２の制御部の回路ブロック構成図の両図を参照
・引用して詳細に説明する。ここでは、最も代表的なＦ
Ｌ−４０Ｗ蛍光灯を１２灯並列に１インバータで点灯す
る装置の仕様を表示する。

【００４９】両図中の１は、直流電源で１００ＶＡＣを
整流して、１５００μＦ２００Ｖの電解コンデンサに充
電した直流、２は高周波トランスで、ＴＤＫ社製ＥＩ−
５０のＨ７Ｃ４のコアの標準巻枠に、１次２次共に同一
同等の巻線で０、５φのポリウレタン銅線１０本を１束
線で並列（バィファイラー）に１７Ｔｘ４を２重層に分
割巻装。１次２次共に一方の巻始めと他方の巻終わりを
直列になるように接続（１７Ｔｘ２＝３４Ｔ）して各々
のセンタータップは、１次側は１の直流電源の＋側。２
次側は高周波のニュートラルで電力出力端側の中性点Ｃ
接地側にそれぞれ接続するＥＩコアのギャップは０、２
５ｍ／ｍである。この仕様では、±１４１Ｖの波高値の
矩形波電力を送出する。

【００５０】図中の４は配線ケーブルで汎用のＶＶＦ・
ＶＣＴ・ＶＦＦ・ＶＲＦ・ＶＫＦ若しくはＶＳＦのツィ
ストペァ配線で、５０〜１５０Ωのロウインピーダンス
の電送フィーダで、図中２の高周波トランスとインピー
ダンス整合して高周波の矩形波電力を僅少な不要輻射で
有効に電力電送する。

【００５１】５はＬで７のＣと直列同調共振して、矩形
波の基本波を修正正弦波に整合変換する。６ａ・６ｂの
グロースタート方式のＦＬ蛍光灯に印加して始動点灯を
させるものである。この５・６・７の蛍光灯の点灯回路
を１２灯分作成して、Ａ相に６灯、Ｂ相に６灯づつ並列
にバランスしてフィーダに結線する。この５のＬには、
ＴＤＫ製のＨ７Ｃ１又はＨ７Ｃ４のＥＩ−３０の標準巻
枠にポリウレタン銅線の０、３５φを９２Ｔ三重巻装し
て、Ｅコァのみ挿入した開放磁路のチョークで８１０μ
Ｈを得る。このＬの数値には、６の蛍光灯はＦＬ管で両
フィラメントのＬ分７０μＨを加算して、総合して８８
０μＨとする。

【００５２】７のＣ＝０、００６８μＦとで設定周波数
の６５ＫＨｚに同調共振させる。６の蛍光灯とＬ／Ｃの
結線は図示の様に直列に接続する。Ｃは商用のグロー管
の取付け位置に置き換えて結線するか、又はグロー管ケ
ースにＣのみを内蔵して置換して構成する。

【００５３】上記の様な技術手段に基づいて構成された
装置を作動させると、図２の図中の８の発振器は６５０
ＫＨｚＫのベースクロックを発振する。９の１０進のリ
ングカウンタと、１０の４入力オァとバッファを介し
て、８０％デューティの制御電圧信号を得る。この信号
を３ａ・３ｂのＦＥＴに交互に印加して、１の直流電源
（＋１４１Ｖ）から、２の高周波トランスを介して、４
の出力端子に１μＳより速い立上がりの±１４１Ｖ矩形
波電力が送出される。４のインピーダンス整合した電送
フィーダを経由して、５のＬと７のＣでＬ／Ｃ直列同調
共振して、６の蛍光灯のフィラメントに過度短絡電流を
流通させ急速に加熱して熱電子の放射を促進する。

【００５３】この時既に蛍光灯は１ＭＨｚ以上の短波帯
成分に因る静電誘導電界の近接導体の効果に依り低電圧
の始動条件は整っているが、フィラメント温度の低い時
間内に過度電圧で冷陰極に近い瞬時アーク放電（この瞬
間だけ負性抵抗性を提示）を起こして過度短絡に因るＦ
Ｌ管の損傷と負荷短絡を抑制するために、予め共振時に
発生するＱ倍の過度電圧を±２００〜６００Ｖｒｍｓ程
度の範囲から負荷の管条件（主に常用環境温度を基準と
する）に適切な昇圧電圧値（４０ＷのＦＬ管では±２０
０〜３００Ｖ程度）と比較的低めに設定することが不可
欠でこの発明の極めて重要な技術手段の選択である。こ
れを達成するために。

【００５４】Ｉ、矩形波出力の波高値電圧を±１５０Ｖ
以下、ここでは±１４１Ｖの電圧値に設定する。（±５
０Ｖ以下であればＱ＝８〜１０と上限に設定）

【００５５】ＩＩ、コイルの実効Ｑ＝ωＬ／ｒの値（こ
の引用例では≒３）を選定する。このＱの数値の設計に
は、コイルの巻線の線径と巻数、及びコアの材質・透磁
率・ギヤップ・形状等の組合せを変更することで対応す
る。

【００５６】ＩＩＩ、当該周波数での共振回路のＬ／Ｃ
の組合せ数値を選択すること。この三要件の組合せ数値
を選択して過度短絡電流・過度共振電圧・始動立上り時
間等々を制御する設計仕様上の選択を行ない蛍光灯に無
理の無いソフトスタート始動を行なうことも、この発明
の技術思想の原理である。

【００５７】この様にすると、従来では高周波インバー
タの負荷としては不適切なＦＬ管−（グロースタート
管）が、ＦＬＲ管（ラピッドスタート管）と同等にフィ
ラメント温度の上昇に従って比較的低電圧で、歪みの少
い修正正弦波でソフト始動がなされ６５ＫＨｚの高周波
領域下で完全な正抵抗特性で蛍光灯に無理のない点灯を
せしむることを可能として、従来技術では一般的でない
ＦＬ管を高周波インバータの負荷として、ＦＬＲ管と等
価に無理なく始動点灯せしめ応用することを実現させた
のである。

【００５８】図３に、この発明の他の実施例の一例とし
て従来公知の慣用技術であるハーフブリッジインバータ
回路を表示しているが、この発明では電源部・制御部・
出力部構成の技術手段は無関係であり、要はデューティ
５０％以上で、１μｓより速い立上りを持ち±１５０ｖ
以下の波高値電圧の矩形波電力が得られれば良く、従来
周知の慣用技術手段による設計・仕様の選択で他の組合
せ回路でも結果出力が条件に適合する装置であれば、同
一・同等の作用・効果を奏上することは勿論である。

【００５９】この発明特有の作用・効果は上記の矩形波
出力に更に図中の４の電送フィーダ及び、５のＬ、６の
ＦＬ蛍光管、７のＣの３素子の組合せによる直列共振回
路との構成に依り、矩形波の基本波から、直列Ｌ／Ｃ共
振の修正正弦波を整合変換する過程での相乗作用に依り
奏上せられる故である。

【００６０】

【発明の効果】 、上記の第１図の様に結線された点灯回路の入力に１
μＳ＝１ＭＨｚ以上のシャープな立上りを持った矩形波
電圧が電力電送フィーダを介して印加されるとＬの巻線
間のストレイ容量と、フィラメントのＬ分と、Ｃの誘導
性のために直接蛍光灯に印加されたと等価となる。管自
身が持つ静電容量に依る静電誘導電界の近接導体の効果
で、低電圧での始動点灯を補助するために従来の近接導
体は一切不要である。

【００６１】、次にＬ／Ｃの直列同調共振に依る短絡
過度電流が両フィラメントを流通する、この時のＬの直
流抵抗は１、４Ω、フィラメントの直流抵抗は室温の２
５℃で４、２ΩＸ２であったが表皮効果（スキンエフェ
クト）に依る実効抵抗は大きく、共振時の実効Ｑ＝（ω
Ｌ／γ）≧３程度で過度共振短絡電流でフィラメントを
急速に加熱する。この過度電流値は、Ｌの線経とＬ：Ｃ
の比率の組合せを変えることで、自由に設定が可能であ
るが、共振時のＱは３〜１０程度の範囲内に取ることが
適当で無理のない修正正弦波で蛍光灯を徐々にソフトな
始動点灯をさせて、寿命を延長する効果がある。

【００６２】、この発明では、同調共振のままで点灯
を持続させる場合の、各管種の定格電流・電力を規定す
る最適値があるので、以下に列記する。但し、（本定格
は、±１４１Ｖの矩形波電圧で６５ＫＨｚ同調共振用の
１引例である） １、スリムライン（２０φ管）Ｉ＝０、２Ａ、Ｌ＝２、
７ｍＨ：Ｃ＝０、００２２μＦ。 ２、スリムライン（２０φ管）Ｉ＝０、３Ａ Ｌ＝１、
８ｍＨ：Ｃ＝０、００３３μＦ。 ３、２０〜４０Ｗ蛍光灯 Ｉ＝０、３６Ａ Ｌ＝０、
８８ｍＨ：Ｃ＝０、００６８μＦ ４、６０〜１１０Ｗ蛍光灯 Ｉ＝０、５Ａ Ｌ＝０、
６６ｍＨ：Ｃ＝０、００９μＦ。 の組合せの４種類で全ラピッド蛍光灯とグロー蛍光灯を
実用的にカバーすることが可能となるので、器種を簡素
化する効果がある。

【００６３】但し、これ以外のＬ・Ｃの組合わせにより
自由に所望の定格を設定可能なことは勿論であるが、本
発明にこのＬ・Ｃの組合せも重要であるが構成要件の一
部分に係わるだけの設計仕様上の選択でありこれ以上言
及しない。

【００６４】、その上、結線方法は全蛍光灯共に同一
の簡単な直列グロースタート方式配線で、従来技術では
有り得ない１１０ＷのＦＬＲ管も、±１５０Ｖ以下の矩
形波電源から直列共振のＬ／Ｃのみで点灯時管電圧±２
４０Ｖｒｍｓの正弦波に昇圧して、何の支障もなく基本
波の同調共振修正正弦波で点灯保持させることを可能と
しこの発明特有の効果を奏上する。

【００６５】従来の技術思想からすれば、ＦＬＲ管とＦ
Ｌ管とでは、作動原理も異なり加熱陰極も前者は、直流
抵抗が室温２５℃下で２、４Ω、インダクタンスが、約
２０μＨでヒーター電圧が３、８Ｖ〜４、２Ｖ、電流
０、４Ａである。後者は直流抵抗が室温２５℃下で４、
２Ω、インダクタンスが約３５μＨでフィラメント電圧
６〜８Ｖ、電流０、３〜０、３５Ａである。ＦＬＲ管は
アノードピンが別設され管電流が分流され、ＦＬ管の様
なイオン衝撃に依るスポット加熱が活用されず常時ヒー
ター電流の外部流入が必要不可欠な、他励熱陰極蛍光灯
である。

【００６６】この発明の加熱陰極はＦＬ管に於ても、蛍
光灯が正抵抗特性であり、矩形波電源が低圧であるた
め、常時同調共振による昇圧電圧の印加保持が不可欠
で、Ｃの進相バイパス電流（０、３±０，０２Ａ）でフ
ィラメントの加熱を継続しないと点灯の保持が不能にな
るからである。厳密には、両者の加熱電流はラピッド管
はグロー管よりも、１０〜１５％増加させる方が合理的
であるが、２５℃の室温下で実用上の照度差は１０％以
内であり通常は屋内使用の汎用照明では、管の偏差程度
内で収まるので、特に支障はなく同一同等の回路・結線
で互換共用を可能としたのである。

【００６７】、５０〜１５０Ωのインピーダンス整合
に因る平衡型の高周波の電力電送で他の放送通信機器に
障害を与える電波障害の原因となる不要幅射を僅少と
し、空中漏電による漏電ブレィカーの誤作動を防止する
効果がある。

【００６８】、広いパルス巾（５０％以上のデューテ
ィ）の矩形波を使用することで、基本波正弦波を歪なく
修正して高調波に因る電波雑音障害を減少させ電力効率
の向上を図る効果がある

【００６８】、従来の商用の安定器が４０Ｗで、１、
５〜２Ｋｇ・１１０Ｗで、２〜４Ｋｇもの重量があった
が、この発明のＬ／Ｃの共振素子は管種に関係なく、１
００〜１５０ｇと超小型・軽量で３０ｍｍ^３のスペース
があれば取付可能で１／１０〜１／２０の容積・重量と
なり、照明器具への重量負担が無くなるので、構造・取
り付けが簡単で多数灯の集積を容易にする効果がある。

【００６９】、従来の高周波インバータ装置では、作
動中の管の交換は高圧パルスが発生し、電力がラピッド
管の片側のヒーターに集中し新管を即断線させる危険が
あるため絶対禁止事項であった。この発明では直列結線
のために、回路の一部が離れると直列同調共振が解か
れ、点灯時には±３４０Ｖｐｖの１１０Ｗ管でさえも±
１５０Ｖｐｖ以下の矩形波低電圧となるので、何の危険
も支障もなく安全で作動中でも、自由に管の交換を可能
とする効果がある。従つて、従来のインターロック装置
は一切不要となる。

【００７０】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例の配線回路構成図である。

【図２】この発明の１実施例「

【図１】」の１制御信号配線回路ブロック図。

【図３】この発明の他の１実施例の配線回路構成図。

【図４】この発明の１実施例の制御信号の各部出力電圧
波形図及び電力出力波形と、蛍光灯の管電圧波形図。

【図５】従来公知の自励インバータのＦＬＲ蛍光灯の点
灯装置の１例回路図。

【図６】従来公知の他の自励インバータのＦＬＲ蛍光灯
の点灯装置の１例回路図。

【００７１】

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂは、電池又は整流直流電源。 ２は、高周波プッシュプルトランス。 ３ａ、３ｂは、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ。 ４は、電力電送フィーダ。 ５ａ、５ｂ、５ｎは、共振コイルＬ。 ６ａ、６ｂ、６ｎは、ＦＬ蛍光灯。 ７ａ、７ｂ、７ｎは、共振コンデンサＣ。 ８は、高周波ベースクロック発信器。 ９は、１０進のリングカウンタ。 １０は、デュアル４入力オァ。 １１は、バッファ。 １２は、ホトカップラ。 １３、１３ａ、１３ｂは、トランジスタ。 １４は、ブロッキング発振トランス。 １５ａ、１５ｂ、１５ｎは、ＦＬ蛍光灯。 １６、１６ａ、１６ｎは、近接導体。 １７は、可飽和ドライブトランス。 １８は、高周波リケージトランス。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源を利用する高周波インバータ応
   用の蛍光灯の点灯装置において、 ５ ０％以上のデューティおよび１μＳより速い立上がり
   を持つ±１５０Ｖ以下の他励の低圧矩形波出力を送出す
   る手段と、この出力にインピーダンス整合して接続され
   た汎用の電源配線ケーブルを高周波の単相３線電力電送
   フィーダとして利用延長する手段とが備えられており、 電力電送 フィーダの出力側に２灯以上の蛍光灯が相バラ
   ンスを取り配置されて、電力電送フィーダの各相出力配
   線の片線が共振コイルＬを介して蛍光灯の一方のフィラ
   メントの一端に接続され、電力電送フィーダの中性帰線
   が蛍光灯の他方のフィラメントの一端に接続されている
   とともに、蛍光灯の両方のフィラメントの非電源側両端
   間に共振コンデンサＣが接続されており、 共振 コイルＬは３〜１０のＱ値を有し、且つ共振コンデ
   ンサＣはｔａｎδの僅少なものであり、 インバータの基本周波数とＬＣの固有共振周波数とを直
   列同調共振させて 蛍光灯が印加始動され、常時同調共振
   を持続したバラストレス点灯を保持して進相フィラメン
   ト電流が確保されていることを特徴とする高周波インバ
   ータ応用の蛍光灯の点灯装置。