JP3125517B2

JP3125517B2 - 蛍光ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP3125517B2
Application number: JP13033093A
Authority: JP
Inventors: 正芳業天; 和彦伊藤; 信久 ▲吉▼川; 崇之今井; 哲哉田原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JPH06342695A

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
２４を介して抵抗２２とトランジスタ２５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
２５のベースには、抵抗２８を介してダイオード２４が
接続されており、また抵抗２９とコンデンサ３０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
２６がトランジスタ２５のベース−エミッタ間に接続さ
れている。コンデンサ３０はツェナーダイオード２７お
よび抵抗２３を介してサイリスタ２６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２１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２５のベースに
は抵抗２８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２４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２６のゲートにコンデンサ３０の電荷がツェナーダイ
オード２７および抵抗２３を通じて流れ、サイリスタ２
６がオンする。その結果、トランジスタ２５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、始動装置のタイマー回路がトランジ
スタ２５のコレクタ−エミッタ間の電圧だけで動作して
おり、トランジスタ２５のコレクタに流れる予熱電流が
異なるとトランジスタ２５のコレクタ−エミッタ間の電
圧もそれに応じて異なってくるため、タイマー回路の動
作時間が大きく異なってくる。したがって、同一始動装
置を用いてインダクタンス値が大きい安定器２で小電力
の蛍光ランプを始動する時、その予熱電流が小さくなる
ために、タイマー回路の動作時間は長くなり、最悪の場
合、タイマー回路のコンデンサ３０に充電される電圧が
サイリスタ２６のゲートに電流を流すことができない低
い電圧で安定し、予熱電流が連続的に流れ、安定器２の
発熱や蛍光ランプ３の端部黒化を生じるばかりでなく、
蛍光ランプ３を始動することができないという問題があ
った。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、同一始動装置で異なる電力の蛍光ラ
ンプと安定器を使用した場合においても、安定器の発熱
や蛍光ランプの端部黒化を生じることがなく、さらに蛍
光ランプを１回のパルスで確実に始動できるという汎用
性を有する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
予熱電極間に第１のダイオード（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
出力信号により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、前記第１のダ
イオードのカソードは前記蛍光ランプの非電源側で前記
予熱電極に接続されており、前記タイマー回路が第２の
ダイオードを通して流れる電流に基づく電圧と前記トラ
ンジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧とによって動作
するごとく、前記第２のダイオードのアノードを前記第
１のダイオードのカソードに接続し、かつ前記第２のダ
イオードのカソードを前記タイマー回路に接続した構成
を有している。

【０００８】

【作用】この構成により、電源電圧が正のサイクルの
時、トランジスタに予熱電流が流れコレクタ−エミッタ
間に電圧が発生し、この電圧によりタイマー回路のコン
デンサが充電される。また電源電圧が負のサイクルの
時、第２のダイオードを介してタイマー回路のコンデン
サに充電電流が流れ、コンデンサの電位は上昇する。し
たがって、半波の予熱電流が小さくトランジスタのコレ
クタ−エミッタ間の電圧が低い場合においても、負のサ
イクルで一定の交流電源の半波電圧によりタイマー回路
のコンデンサが充電されるため、予熱電流の変化による
タイマー回路の動作時間の変動を最小限に抑え、さら
に、コンデンサの電圧がサイリスタのゲートに電流を流
すことができない低い電圧で安定する現象を防止するこ
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第１のダイオ
ード６を介してコレクタ−エミッタが接続されたトラン
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８，９，１９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、ダイオード６のカソードと、タイマー回路１１の抵
抗９とコンデンサ１０との接続点間に接続された第２の
ダイオード２０と、タイマー回路１１のコンデンサ１０
の電圧と抵抗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ためのサイリスタ１２、ツ
ェナーダイオード１３および抵抗１４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のコレ
クタ−エミッタとダイオード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１８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２１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および
ダイオード１６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を介してトランジスタ
７のコレクターエミッタ間に多大のコレクタ電流が流れ
る。この時、抵抗８、抵抗９およびコンデンサ１０で構
成されたタイマー回路１１に印加される電圧は、図２に
示すように、トランジスタ７のコレクタ−エミッタ電圧
波形となる。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。一方、電源電圧が
負のサイクルの時、ダイオード２０を介してタイマー回
路１１に電流が流れ、コンデンサ１０および抵抗１９を
通る経路と抵抗９および抵抗８を通る経路との２つの電
流経路が形成される。コンデンサ１０および抵抗１９を
通る電流はコンデンサ１０を同じ極性に充電しコンデン
サ１０の電圧は上昇する。同時に抵抗９および抵抗８を
通る電流により抵抗９に電圧降下が生じ、抵抗８と抵抗
９との接続点であるツェナーダイオード１３のカソード
の電位はコンデンサ１０の電位より低くなる。したがっ
て電源電圧が負のサイクルの時、コンデンサ１０の電圧
上昇は抵抗９の電圧降下で打ち消されトランジスタベー
ス駆動手段１５にはコンデンサ１０の電圧上昇分が出力
されない。タイマー回路１１の出力電圧である抵抗８と
抵抗９との接続点の電圧は、図３に示すようにタイマー
回路１１の抵抗分の一部を構成する抵抗９に発生する電
圧とコンデンサ１０との電圧の加算電圧となる。このと
き、抵抗９に発生する電圧は、電源電圧が正のサイクル
時、およそトランジスタ７のコレクタ−エミッタ電圧を
抵抗９と抵抗８とで分圧したものとなり、そのため、抵
抗９の電圧波形はトランジスタ７のコレクタ−エミッタ
電圧波形と相似である。電源電圧が負のサイクル時、抵
抗９に発生する電圧は、電源電圧を抵抗９と抵抗８とで
分圧したものとなり、負の電圧となり、電源電圧波形と
相似である。また、コンデンサ１０の電圧波形は、電源
電圧が正のサイクルである予熱半波サイクルごとにＴ_p
＝Ｃ₁₀・（Ｒ₈＋Ｒ₉）（ここで、Ｃ₁₀はコンデンサ１０
の容量値、Ｒ₈，Ｒ₉は抵抗８，９の抵抗値をそれぞれ表
す）、負の半サイクルではＴ_n＝Ｃ₁ ₀・Ｒ₁₉（Ｒ₁₉は抵
抗１９の抵抗値を表す）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の抵抗９の電圧値を
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に近づいたとき、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。

【００１２】ダイオード２０が無い場合、電源電圧が正
のサイクル時のみコンデンサ１０が充電され、負のサイ
クル時、コンデンサ１０に充電された電荷は抵抗９、抵
抗８、抵抗１４、トランジスタの７のベース−エミッタ
およびダイオード１６を通って放電されるため、トラン
ジスタ７のコレクタ−エミッタ電圧が小さいときにはコ
ンデンサ１０の電圧がサイリスタ１２のターンオンのた
めの所定電圧Ｖｔに達しない低い電圧で安定し、サイリ
スタ１２をターンオンしないことがある。これは、例え
ば同一始動装置を用いて異なる定格電力の蛍光ランプを
始動する場合、小さい電力の蛍光ランプの始動時に生じ
やすい現象である。この現象が生じると、延々と予熱電
流が流れ安定器が発熱し発煙等の危険性がある。

【００１３】しかし、ダイオード２０を備えることによ
り、トランジスタ７のコレクタ−エミッタ電圧が小さい
場合においても、負のサイクルでダイオード２０を通し
てコンデンサ１０が充電されるために、コンデンサ１０
の電圧は確実に上昇し、サイリスタ１２のターンオンの
ための所定電圧Ｖｔに確実に達するので、前記現象を防
止することができる。

【００１４】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、タイマー回路
１１は、ツェナーダイオード１３を通じてサイリスタ１
２のゲート端子に電流を流し、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が発生する。このパルス電圧はトラ
ンジスタ７のコレクタ端子とエミッタ端子間に発生し、
抵抗１７とサージアブソーバ１８とからなる直列回路に
より蛍光ランプを始動させるに十分なほぼ一定の電圧値
まで吸収され、トランジスタ７の過電圧による破壊を防
止する。サージアブソーバ１８の両端にかかる電圧値が
蛍光ランプ３を始動させるに十分な値の場合、抵抗１７
の値は０Ωであってもよい。同時にこのパルス電圧は蛍
光ランプ３にも印加され、蛍光ランプ３を点灯させる。

【００１５】また、この時のインダクタンスの保有する
エネルギーＷ_Lは、（１）式で表される。

【００１６】Ｗ_L＝Ｌ・Ｉ・Ｉ／２・・・・・・（１）ここで、Ｌは安定器２のインダクタンス値、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であ
る。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Ｗ_L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２１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。

【００１７】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
高い周波数まで延びていない性能の悪い安定器でも、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。

【００１８】さらに同一始動装置で異なる定格電力の安
定器、蛍光ランプに使用した場合も確実に始動すること
ができ、危険性もない。

【００１９】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。

【００２０】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と直列
に抵抗９を挿入するだけの簡単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できる。
また、この回路により、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。さらに、ダイオード６のカソードとタイマー回路
との間にダイオード２０を接続することにより異なる定
格電力の安定器、蛍光ランプにも使用できる。

【００２１】一例を示せば、図１に示す回路構成におい
て、抵抗８が抵抗値６２ｋΩ、抵抗９が抵抗値１．８ｋ
Ω、抵抗１９が抵抗値１５０ｋΩ、コンデンサ１０が容
量値３３μＦ、ツェナーダイオード１３がツェナー電圧
６．２Ｖのものをそれぞれ用いて、実験したところ、パ
ルス電圧が１回で確実に始動できることが確認された。

【００２２】さらに、前記定数の同一始動装置で２０Ｗ
直管蛍光ランプと３０Ｗ丸型蛍光ランプを確実に始動で
きることが確認された。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１
２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。

【００２３】

【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、同一始動装置で異なる電力の蛍光ランプ
と安定器を使用した場合においても、安定器の発熱や蛍
光ランプの端部黒化を生じることがなく、さらに蛍光ラ
ンプを１回のパルス電圧で確実に始動できるという汎用
性を有する蛍光ランプ点灯装置を提供するものである。

【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８，９，１４，１７，１９抵抗１０コンデンサ１１タイマー回路１２サイリスタ１３ツェナーダイオード１５トランジスタベース駆動制御手段１８サージアブソーバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今井崇之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者田原哲哉大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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第１のダイオード（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
回路の出力信号により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、前記第
１のダイオードのカソードは前記蛍光ランプの非電源側
で前記予熱電極に接続されており、前記タイマー回路が
第２のダイオードを通して流れる電流に基づく電圧と前
記トランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧とによっ
て動作するごとく、前記第２のダイオードのアノードを
前記第１のダイオードのカソードに接続し、かつ前記第
２のダイオードのカソードを前記タイマー回路に接続し
たことを特徴とする蛍光ランプ点灯装置。