JP4376996B2 - 蛍光灯の直流点灯装置 - Google Patents

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    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は蛍光灯の直流点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
蛍光灯は商用交流で発光しているものと高周波の交流で発光するものがある。また直流で発光するものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光灯を流れている電流が交流であれば、発光やチラツキや暗くなる問題がある。高周波方式には電磁ノイズの環境問題がある。また従来直流方式には内部の回路構成が高周波スイッチング方式であるため、電磁ノイズがやはり発生し、しかも複雑で高価である。コンデンサ降圧回路を採用した直流点灯装置もあるが、調光機能を付けることによって効率が悪くなる、又、暗端効果などの問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するため、本発明が講じた手段を、発明の説明図である図1、図3〜図6、図8、図11を参照しながら説明する。
【0005】
具体的に請求項1の発明は、図1に示すように、蛍光灯のフィラメントの一端に始動用スタータ1が直列に接続されていて、上記フィラメントの他端には逆阻止用第一ダイオード2を経て定電流直流電源3を、高電圧維持用抵抗4を経て高圧直流電源5が直列に接続されている構成とするものである。さらに、上記フィラメントの他端には、図12のように、極性を変えるためと電源OFF用に3接点2回路スイッチ12が接続されていて、3接点の中間の接点を短絡している構成とする。
【0006】
3に示すように、請求項1の発明の構成において、定電流直流電源3は交流電源6と整流回路BD1の間にコンデンサC1と電圧ゼロスイッチグ素子SW1を直列に接続されたものからなり、上記のコンデンサC1に検出回路8を並列に接続されて、周期ごとに充電又は放電の電荷が所定の量になると、上記の電圧ゼロスイッチング素子SW1がOFFになるよう制御されているものであってもよい(これに対応する発明は請求項に記載なし)
【0007】
請求項2の発明は、図4に示すように、請求項1の発明の構成において、高圧直流電源5に制御スイッチSW2を入れて、点灯した後OFFさせる制御手段を備えている構成とするものである。
【0008】
請求項3の発明は、図5、図6に示すように、請求項1の発明の構成において、高圧直流電源5の出力は鉄心トランスT1である時、上記高圧維持用抵抗を逆阻止用第二ダイオード10で、セラミクトランス11である時、上記高圧維持用抵抗値をゼロ抵抗で置き換え、その上、高電圧発生時間はスタータ1がOFFになる瞬間と同期させる手段を備えている構成とするものである。
【0009】
請求項4の発明は、図8に示すように、請求項1の構成において、定電流直流電源3の出力端に、極性を変える用と電源OFF用に3接点2回路スイッチ12が接続されていて、3接点の中間の接点を電源OFF用に使う構成とするものである。上記高圧直流電源5の両端に制御スイッチSW3が接続されていて、上記制御スイッチSW3は点灯用高電圧が発生する時はOFF、点灯電流が流れる時はONになるように制御されるとともに、上記3接点2回路スイッチ12の第2接点を短絡している。
【0010】
請求項5の発明は、図11に示すように、請求項1の発明の構成において、蛍光灯とその一端につながっているスタータ1が多数あり、蛍光灯の他端をそれぞれ直列に接続させて、各スタータを逐次にOFFさせる構成とするものである。
【0011】
請求項6の発明は、上記いずれかの発明の構成において、定電流直流電源の出力端にパワーサーミスタが直列に接続されている構成とするものである。
【0012】
【作用】
請求項1の発明の構成により、始動する時、始動用スタータ1がONし、定電流直流電源3からの電流が逆阻止用第一ダイオード2を通して蛍光灯のフィラメントを加熱する。一方、高圧直流電源5は高電圧維持用抵抗4があるので、始動用スタータがONしても高電圧が維持されている。次に、始動用スタータ1がOFFすると、高圧直流電源5の電流は逆阻止用第一ダイオード2に阻止されているため、蛍光灯管内を流れるしかない、しかも点灯する前に蛍光灯の「抵抗」が高電圧維持用抵抗4より遥かに大きいので、高電圧がほぼそのまま蛍光灯の両端に加わっている。点灯した後蛍光灯の両端の電圧がすぐ下がるので、定電流直流電源3からの電流が逆阻止用第一ダイオード2を通って蛍光灯を点灯させる。極性を変えるためと電源を断続させるためのスイッチが一緒になっているので、電源スイッチを入れる度に、極性が前の状態と異なる確率が高くなる。また、3接点2回路スイッチ12の2回路の電源OFF用接点2を短絡しているので、毎回電源スイッチがOFFすると、蛍光灯に残留する電荷が迅速に放電できる。
【0013】
請求項2の発明の構成により、もともと高圧直流電源5は点灯する瞬間だけが必要であるので、高圧直流電源5の入力電源側又は出力側に制御スイッチSW2を入れて、点灯した後OFFさせる。
【0014】
請求項3の発明の構成により、スタータがOFFになると同時に、高圧直流電源5からは瞬時に高電圧を発生し、蛍光灯を点灯させ、それから定電流直流電源3が点灯電流を流す。従って高圧維持用抵抗が不要となる。高圧直流電源5の出力が普通の鉄心トランスである場合は、定電流直流電源3を短絡させないように逆阻止用第二ダイオード10をいれる。セラミクトランス11の場合は、もともと「内部抵抗」が大きいので、逆阻止用第二ダイオード10をいれなくてもよい。
【0015】
請求項4の発明の構成により、始動する時、始動用スタータ1がONし、定電流直流電源3からの電流が、高圧直流電源5を通して蛍光灯のフィラメントを加熱する。高圧直流電源5の制御スイッチSW3は高電圧が加わる瞬間にOFFになるように制御されるので始動用スタータがONして高電圧が印加される。点灯した後制御スイッチSW3はONになり、蛍光灯の両端の電圧がすぐ下がるので、定電流直流電源3からの電流が蛍光灯を点灯させる。極性を変えるためと電源を断続させるためのスイッチが一緒になっているので、電源スイッチを入れる度に、極性が前の状態と異なる確率が高くなる。また、3接点2回路スイッチ12の2回路の電源OFF用第2接点を短絡しているので、毎回電源スイッチがOFFすると、蛍光灯に残留する電荷が迅速に放電できる。
【0016】
請求項5の発明の構成により、スタータを備えた蛍光灯が多数直列に接続されている場合、始動のとき各スタータがまずON、各蛍光灯が加熱する。それから各スタートが逐次にOFFすることによって、始動用高電圧が逐次に各蛍光灯に加わって、逐次に点灯させる。
【0017】
請求項6の発明の構成により、定電流直流電源3の出力端にパワーサーミスタが直列に接続されているため、始動時、蛍光灯の負抵抗による不安定を高い抵抗で有効に抑えて、安定になり次第にパワーサーミスタの抵抗が低くなり、ロスが減少する。
【0018】
【実施例】
図12は本発明を簡易蛍光灯の直流点灯装置に実施する一例である。上下は対称になっている。高圧直流電源はCa〜Cd,Da〜Ddからなる正負倍圧整流回路である。定電流直流電源はC1、BD1、C2、RD1からなるコンデンサ降圧回路を基本とする。
【0019】
3接点2回路スイッチがONする時(図では接点3に行く時)スタータがまずONし、交流電源の電流がコンデンサC1で限流され、BD1で整流され、C2で平滑され、RD1で更に限流されて、蛍光灯のフィラメントを加熱する。その時RD1の抵抗が大きいので、C2の両端電圧が高く維持できる。同様に倍圧整流回路の出力も、高圧維持用抵抗4によって維持されている。
【0020】
次にスタータがOFFすると、定電流直流の通路が一時遮断されるが、高電圧直流がほぼ全額蛍光灯の両端に加わり、発光させる。発光した蛍光灯の両端電圧が低いので、定電流直流が蛍光灯を通して流れる。時間がたつとRD1の抵抗が小さくなり、それにつれて熱損も小さくなる。
【0021】
3接点2回路スイッチがOFFする時(図では接点2に行く時)接点2が短絡されて、蛍光灯に残留する電荷を迅速に放電する。従って蛍光灯を頻繁に付けたり、消したりすることができる。しかも、毎回スイッチがONする時、接点1に行くか接点3に行くか任意であるので、極性固定による「暗端」問題が改善される。
【0022】
図13は調光機能付きの蛍光灯直流点灯装置に実施する一例である。高圧直流電源はR1、C3、T1、SW4からなる。定電流直流電源はC1、BD1、SW1、C2、IC2、IC3からなる。
【0023】
電源スイッチK1を入れると、極性識別回路IC1が交流入力の瞬間の極性を判別する。その出力が四つのスイッチング素子(Sa〜Sd)を制御し、SaとSdがONするかSbとScがONするかを決定する。
【0024】
初めはゼロボルトスイッチSW1がONしているので、定電流直流電源は上記実施例1と同様に流れる。但し、調光するため、パワーサーミスタのかわりに定電流回路IC2を直列に入れている。この定電流回路両端に電圧検出回路IC3を設けていて、定電流を維持する最低限必要な電圧を監視し、超えればSW1をOFFさせ、低ければSW1をONさせる。
【0025】
定電流がブリッジ回路(13)とスタータを通して蛍光灯を加熱する。一方R1によって分流された電流がC3を充電する。ある電圧を超えると、パルススイッチSW4がONになる。すると、C3が一瞬の間に鉄芯トランスの一次側に放電し、二次側から高い電圧が発生する。同時にスタータをOFFさせると、蛍光灯が点灯する。
【0026】
【発明の効果】
請求項1の発明により、逆阻止用第一ダイオードと高電圧維持用抵抗を通して、高圧直流電源と定電流直流電源との分離を簡単に実現した。また、非常に簡単、廉価な方法で、蛍光灯の直流点灯装置の特有な「暗端問題」を解決した。
【0027】
請求項2と請求項3の発明により、高圧維持用抵抗によるロスをなくした。
【0028】
請求項4の発明によって、極性を変えるための接点2回路スイッチが比較的低い電圧の定電流直流電源に接続できるようになり、特に上記のスイッチが電子回路で構成された場合は、スイッチング素子の耐圧が低くなり、コスト面で有利である。また、非常に簡単、廉価な方法で、蛍光灯の直流点灯装置の特有な「暗端問題」を解決した。
【0029】
請求項5の発明により、一つの回路で多数の蛍光灯を点灯できるようになった。廉価の上に省電効果が大きい。
【0030】
請求項6の発明は、非常に簡単で廉価な方法で、蛍光灯の始動時の不安定問題を解決した。しかも普通の固定抵抗よりロスが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】は請求項1記載の発明にかかる蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図2】は蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図3】は蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図4】は請求項2記載の発明にかかる蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図5】は請求項3記載の発明にかかる蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図6】は請求項3記載の発明にかかる蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図7】は蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図8】は請求項記載の発明にかかる蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図9】は蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図10】は蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図11】は請求項5記載の発明にかかる蛍光灯の直流点灯装置の説明図
【図12】は請求項1記載の発明の実施例の簡易蛍光灯直流点灯装置
【図13】は調光機能付き直流点灯装置である。
【符号の説明】
1 蛍光灯スタータ
2 逆阻止用第一ダイオード
3 定電流直流電源
4 高電圧維持用抵抗
5 高圧直流電源
6 交流電源
8 検出回路
10 逆阻止用第二ダイオード
11 セラミクトランス
12 3接点2回路スイッチ
14 センタタップ方式共振型インバータ点灯回路
15 ブリッジ方式共振型インバータ点灯回路
K1 交流電源スイッチ
SW1 電圧ゼロスイッチ
SW1,SW2,SW3,SW4 制御スイッチ
Sa,Sb,Sc,Sd スイッチング素子
IC1 極性識別回路
IC2 定電流回路
IC3 電圧検出回路
K1 交流電源スイッチ
BD1 ブリッジ
C1 限流用コンデンサ
C2 平滑用コンデンサ
C3 充放電用コンデンサ
C4 高周波短絡用コンデンサ
R1 充電用抵抗
T1 鉄心トランス
Ca,Cb,Cc,Cd 倍圧整流用コンデンサ
Da,Db,Dc,Dd 倍圧整流用ダイオード、RDI パワーサーミスタ

Claims (6)

  1. 蛍光灯のフィラメントの一端に始動用スタータ(1)が直列に接続されていて、上記フィラメントの他端に、極性変更及び電源断続用の3接点2回路スイッチ(12)の共通接点が接続され、
    上記3接点2回路スイッチ(12)の第1接点には、逆阻止用第一ダイオード(2)を経て定電流直流電源(3)と、高電圧維持用抵抗(4)を経て高圧直流電源(5)とが接続され
    上記3接点2回路スイッチ(12)の第3接点には、上記逆阻止用第一ダイオード(2)を経て上記定電流直流電源(3)と、上記高電圧維持用抵抗(4)を経て上記高圧直流電源(5)とが、上記第1接点とは逆極性に接続され、
    上記3接点2回路スイッチ(12)の第2接点を短絡していることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
  2. 請求項1記載の蛍光灯の直流点灯装置において、上記高圧直流電源(5)に制御スイッチ(SW2)を直列に入れて、この制御スイッチ(SW2)を、蛍光灯が点灯してからOFFさせることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
  3. 請求項1記載の蛍光灯の直流点灯装置において、上記高圧直流電源(5)の出力手段が鉄心トランス(T1)である時、上記高圧維持用抵抗(4)を逆阻止用第二ダイオード(10)で置き換え、セラミクトランス(11)である時、上記高圧維持用抵抗(4)をゼロとした構成で、上記の高電圧発生時間を上記スタータ(1)がOFFになる瞬間と同期させることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
  4. 蛍光灯のフィラメントの一端に始動用スタータ(1)が直列に接続されていて、上記フィラメントの他端に、高圧直流電源(5)を直列に介して、極性変更及び電源断続用の3接点2回路スイッチ(12)の共通接点が接続され、
    上記3接点2回路スイッチ(12)の第1接点には、定電流直流電源(3)が接続され、
    上記3接点2回路スイッチ(12)の第3接点には、上記定電流直流電源(3)が、上記第1接点とは逆極性に接続され、
    上記高圧直流電源(5)の両端に制御スイッチ(SW3)が接続されていて、上記制御スイッチ(SW3)は点灯用高電圧が発生する時はOFF、点灯電流が流れる時はONになるように制御され、
    上記3接点2回路スイッチ(12)の第2接点を短絡していることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
  5. 請求項1記載の蛍光灯の直流点灯装置において、上記スタータ(1)を備えた蛍光灯が多数あり、それらをそれぞれ直列に接続させて、各スタータを逐次にOFFさせることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の蛍光灯の直流点灯装置において、定電流直流電源(3)の出力端にパワーサーミスタ(RD1)が直列に接続されていることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
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