JP4709638B2 - 電球形蛍光ランプ - Google Patents
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Description
電球形蛍光ランプの点灯回路は、直流電源1、駆動回路2及び負荷回路3から構成される。直流電源1及び負荷回路3は、一般的な仕様なので説明を省略する。駆動回路2は、主たる構成部品としてインバータ回路9(フィリップス社、UBA2024)を備える。インバータ回路9は、電圧制御形スイッチング素子10A、10Bと、発振制御回路11とから構成される。発振制御回路11は、スイッチング素子10A、10Bが交互にオンオフするように、スイッチング素子10A、10Bの制御端子にそれぞれ制御電圧を印加する。スイッチング素子10A、10Bが交互にオンオフすれば、インバータ回路9の端子5を介して負荷回路3に交流電圧が印加される。この交流電圧の周波数は、インバータ回路9に接続された抵抗素子12、コンデンサ13、15により定められる。
図7(a)はインバータ回路9の端子7の電圧、図7(b)はインバータ回路9の端子1の電圧、図7(c)はインバータ回路9の端子5に発生する交流電圧の周波数、図7(d)は蛍光管21の予熱電極22A、22Bに流れる電流を示す。
図7(c)に示すように、交流電圧の周波数は、時刻t1においてf1であり、端子1の電圧の上昇に伴って直線的に低下し、端子1の電圧が4Vに達した時刻t2でf2になる。時刻t2以降は周波数f2が維持される。ここで、f1は、インバータ回路9の仕様に基づき、蛍光管21の安定点灯時の周波数f2の2.5倍になる。f2は、f2=1/(1.1×コンデンサ13の容量値×抵抗素子12の抵抗値)で設定される。負荷回路3の共振周波数f0は、周波数f1とf2の間になるように設定されているので、周波数がf1からf2に低下する途中でコンデンサ18に蛍光管21を始動させるのに十分な共振電圧が発生する。その結果、時刻t0で蛍光管21が点灯する。
このような構成によれば、予熱時間はコンデンサ15の容量により定まるので、いかなる場合であっても予熱時間を固定的に設定することができる。
そこで、本発明は、予熱時間を従来よりも短縮することができる電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
また、前記抵抗体は、第1及び第2の抵抗素子からなり、前記第2の抵抗素子は、前記第2の抵抗値を有し、前記第1の抵抗素子は、前記第2の抵抗素子との並列合成抵抗が前記第1の抵抗値となるような抵抗値を有し、前記第2の抵抗素子は、前記第1の抵抗素子と前記スイッチ素子との直列接続体に並列接続されており、前記スイッチ制御手段は、前記蛍光管の点灯始動開始から所定時間が経過するまで前記スイッチ素子をオン状態とし、前記所定時間が経過すれば前記スイッチ素子をオフ状態とすることとしてもよい。
また、前記スイッチ素子は、Pチャネル形電界効果トランジスタであることとしてもよい。
また、前記スイッチ素子は、PNP形バイポーラトランジスタであることとしてもよい。
(実施の形態1)
<構成>
図1は、実施の形態1に係る電球形蛍光ランプの点灯回路を示す回路図である。
直流電源1は、商用交流電源4から交流電圧を受けて、抵抗素子5を介してダイオード6A及び6B、コンデンサ7A及び7Bで整流平滑し、ノイズフィルタ8を介して直流電圧を出力する。
発振制御回路11は、端子6及び端子4に接続されている。
コンデンサ14は、インバータ回路9の動作電源電圧を充電する役割を果たし、その一端はインバータ回路9の端子7に接続され、他端はインバータ回路9の端子2に接続されている。インバータ回路9の端子4と端子2はインバータ回路9の外部で接続されている。
コンデンサ16は、スイッチング素子10Aを駆動するための電源電圧を充電する役割を果たし、インバータ回路9の端子3と端子5との間に接続されている。
抵抗素子12及びコンデンサ13は直列回路を構成し、抵抗素子12はインバータ回路9の端子7と端子8との間に接続され、コンデンサ13はインバータ回路9の端子8と端子2との間に接続されている。
<動作>
次に点灯回路の動作について説明する。
図2(a)はインバータ回路9の端子8の電圧、図2(b)はスイッチング素子10Aのゲート電圧、図2(c)はスイッチング素子10Bのゲート電圧、図2(d)はインバータ回路9の端子5の電圧を示す。
インバータ回路9は、端子7に定電圧12Vを印加することにより、抵抗素子12を介して(トランジスタ23がオン状態の場合には、抵抗素子12及び抵抗素子24を介して)コンデンサ13を充電し、端子8の電圧をコンデンサ13の充電電圧として検出している。本明細書では、特に指定の無い場合、電圧はインバータ回路9の端子4と端子2である接地側電位からみた電圧を意味することとする。コンデンサ13の充電電圧が端子1の電圧に相当する電圧になった時点で端子8を介してコンデンサ13の電荷を一瞬で放電させる。インバータ回路9は、この動作を繰り返す。その結果、図2(a)に示すようにCR発振により、インバータ回路9の端子8の電圧波形はのこぎり波で発振する。
そうすると、図2(d)に示すように、インバータ回路9の端子5の電圧は、ほぼ矩形波状の電圧波形を示すことになる。
図3(a)は、インバータ回路9の端子7の電圧を示す。端子7の電圧は、商用交流電源4の投入後、0Vから12Vまで上昇する。
図3(b)は、インバータ回路9の端子1の電圧を示す。インバータ回路9は、端子7の電圧が11Vに達した時刻t1に、コンデンサ15の充電を開始する。そのため、端子1の電圧は、時刻t1から上昇し始める。商用交流電源4が投入されてから時刻1までの時間は数msである。また、時刻t1から端子1の電圧が12Vに達するまでの時間は、0.1秒以下になるように設定されている。この時間は、コンデンサ15の容量により定められる。
端子7の電圧は、商用交流電源4の投入後12Vまで上昇する。商用交流電源4の投入直後には、コンデンサ27はほとんど充電されていないので、抵抗素子25にはコンデンサ27を充電するための充電電流が流れる。したがってトランジスタ23のエミッタ−ベース間には、端子7の電圧を抵抗素子25と26で分圧した抵抗素子25の負性電圧がかかる。抵抗素子25と26の抵抗比は1対5程度にしているので、エミッタ−ベース間の電圧は−2V程度になる。実際はトランジスタ23のエミッタからベースを介して抵抗素子26、コンデンサ27に電流が流れ、エミッタからみたベース電圧はNP接合の順方向電圧である約−0.6Vとなりオン状態を維持する。その結果、トランジスタ23はオン状態となる。
交流電圧の周波数は、時刻t1では周波数f1であり、端子1の電圧の上昇とともに低下して時刻t3に周波数f3に達する。周波数f1は、発振用抵抗体が抵抗素子12と抵抗素子24との並列接続体となるので、発振用抵抗体が抵抗素子12のみとなる安定時の周波数f2の2.5倍より高い。また、周波数f3は、f3=1/(1.1×コンデンサ13の容量値×発振用抵抗体の抵抗値)で設定される。周波数f3は、周波数f1よりも低く、かつ、蛍光管21が放電を開始する周波数帯の最高周波数よりも高くなるように設定されている。
図3(e)は、蛍光管21の予熱電極22A、22Bに流れる電流を示す。予熱時間における予熱電流の大きさは、交流電圧の周波数に応じて定まる。時刻t1から時刻t3まで周波数が共振周波数f0に近づくにつれて予熱電流が増大する。時刻t3からt4まで周波数がf3で一定なので、予熱電流も略一定となる。周波数f3は蛍光管21が放電を開始する周波数帯の最高周波数よりも高いので、蛍光管21は未だ放電を開始しない。
上記の通り、予熱電極22A、22Bに流れる予熱電流の大きさは、交流電圧の周波数に応じて定まる。予め大きな予熱電流が流れるように周波数f3を設定しておくことにより、大きな予熱電流を予熱開始直後から流すようにすることができる。また、予熱時間は、抵抗素子26とコンデンサ27の時定数を変えることによって例えば0.5秒から1秒の適切な時間に設定することができる。
直流電源1、駆動回路2及び負荷回路3からなる点灯回路31が樹脂ケース32に収容されている。樹脂ケースの一端には電球用口金30が装着され、口金30の反対方向には蛍光管21が配置され、蛍光管21を覆うごとく光透過性グローブ33が配置されている。
(実施の形態2)
<構成>
図5は、実施の形態2に係る電球形蛍光ランプの点灯回路を示す回路図である。
PNP形バイポーラトランジスタ23及び抵抗素子12の並列接続体は、抵抗素子24と直列に接続されている。トランジスタ23のエミッタとベースとの間に抵抗素子25、トランジスタ23のベースとインバータ回路9の端子2との間に抵抗素子26とコンデンサ27とが接続されている。
<動作>
次に点灯回路の動作について説明する。
以上、本発明に係る電球形蛍光ランプについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)実施の形態では、PNP形バイポーラトランジスタを使用しているが、スイッチ素子であればこれに限らない。例えば、Pチャネル形電界効果トランジスタを使用しても同等の動作が可能である。
(2)実施の形態では、インバータ回路9としてフィリップス社製のUBA2024を用いることとして説明している。しかしながら、本発明は、CR回路のコンデンサに抵抗体を介して充電させ、充電電圧が所定電圧になればコンデンサに抵抗体を介さずに放電させ、当該充放電の周期に応じた周波数の交流電圧を共振回路に印加するインバータ回路であれば、UBA2024に限らない。
(3)実施の形態では、安定周波数f2が共振周波数f0よりも低い例で説明しているが、本発明は、これに限らない。安定周波数f2が、蛍光管21が放電を開始する周波数帯の最高周波数よりも低くなるようにしておけば、たとえ安定周波数f2が共振周波数f0より高くても、交流電圧の周波数が周波数f3から周波数f2に変化したときに蛍光管21は放電を開始することができる。
2 駆動回路
3 負荷回路
4 商用交流電源
5 抵抗素子
6A、6B ダイオード
7A、7B コンデンサ
8 ノイズフィルタ
9 インバータ回路
10A、10B 電圧制御形スイッチング素子
11 発振制御回路
12、24、25、26 抵抗素子
13、14、15、16、17、18、20、27 コンデンサ
19 インダクタ
21 蛍光管
22A、22B 予熱電極
23 PNP形バイポーラトランジスタ
30 電球用口金
31 点灯回路
32 樹脂ケース
33 光透過性グローブ
Claims (5)
- 予熱電極を有する蛍光管と、
前記蛍光管の予熱電極に直列接続された共振回路と、
抵抗体及びコンデンサが直列接続されてなる時定数回路と、
前記時定数回路のコンデンサに前記抵抗体を介して電荷を蓄積させ、電荷の蓄積量が所定量になれば前記コンデンサに前記抵抗体を介さずに電荷を放出させ、当該電荷の蓄積及び放出の周期に応じた周波数の交流電圧を前記共振回路に印加するインバータ回路と、
前記電荷の蓄積及び放出の周期が、前記蛍光管が放電を開始する周波数帯の最高周波数よりも高い第1の周波数に対応する第1の周期と、前記蛍光管が放電を開始する周波数帯の最高周波数よりも低い第2の周波数に対応する第2の周期とのいずれかになるように、前記時定数回路に含まれる抵抗体の抵抗値を、前記第1の周期に対応する第1の抵抗値と前記第2の周期に対応する第2の抵抗値とのいずれかに切り替えるスイッチ素子と、
前記蛍光管の点灯始動開始から所定時間が経過するまで、前記抵抗体の抵抗値が第1の抵抗値になるように前記スイッチ素子に切り替えさせ、前記所定時間が経過すれば、前記抵抗体の抵抗値が第2の抵抗値になるように前記スイッチ素子に切り替えさせるスイッチ制御手段と
を備えることを特徴とする電球形蛍光ランプ。 - 前記抵抗体は、第1及び第2の抵抗素子からなり、
前記第2の抵抗素子は、前記第2の抵抗値を有し、
前記第1の抵抗素子は、前記第2の抵抗素子との並列合成抵抗が前記第1の抵抗値となるような抵抗値を有し、
前記第2の抵抗素子は、前記第1の抵抗素子と前記スイッチ素子との直列接続体に並列接続されており、
前記スイッチ制御手段は、前記蛍光管の点灯始動開始から所定時間が経過するまで前記スイッチ素子をオン状態とし、前記所定時間が経過すれば前記スイッチ素子をオフ状態とすること
を特徴とする請求項1に記載の電球形蛍光ランプ。 - 前記抵抗体は、第1及び第2の抵抗素子からなり、
前記第1の抵抗素子は、前記第1の抵抗値を有し、
前記第2の抵抗素子は、前記第1の抵抗素子との直列合成抵抗が前記第2の抵抗値となるような抵抗値を有し、
前記第1の抵抗素子は、前記第2の抵抗素子と前記スイッチ素子との並列接続体に直列接続されており、
前記スイッチ制御手段は、前記蛍光管の点灯始動開始から所定時間が経過するまで前記スイッチ素子をオン状態とし、前記所定時間が経過すれば前記スイッチ素子をオフ状態とすること
を特徴とする請求項1に記載の電球形蛍光ランプ。 - 前記スイッチ素子は、Pチャネル形電界効果トランジスタであること
を特徴とする請求項2又は3に記載の電球形蛍光ランプ。 - 前記スイッチ素子は、PNP形バイポーラトランジスタであること
を特徴とする請求項2又は3に記載の電球形蛍光ランプ。
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