JPH03205789A - 蛍光灯点灯装置の保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は可飽和型のトランスの１次側を高周波インバー
タで付勢し、一このトランスの２次側に蛍光管を含むＬ
Ｃ直列共振回路を負荷した蛍光灯点灯装置における、蛍
光管の寿命末期などに生ずるいわゆる片側エミッション
放電Ｃ片工ご放電とも略す、即ち蛍光管の両端のタング
ステンフィラメントに被覆されて放電のための電子放出
（エミッション）を容易化し、且つフィラメントの寿命
を延ばすエミッタの飛散程度が両電極間でアンバランス
となり、一方の電極の放電々流が他方の電極の放電々流
より大となり交流の点灯電流に直流分が重畳する形とな
る放電をいう。このとき出力トランスが直流偏磁されて
過電流となる。）等の異常時における蛍光灯点灯装置の
保護方法に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。

【従来の技術】

この種の蛍光灯点灯装置の異常検出方法としては次のよ
うな方法が知られている。即ち多灯並列点灯装置におい
て、■各灯毎に電流検出回路を設けて、この各々の電流
検出回路の過電流検出情報の論理和を取る。■各々の放
電灯の両端電圧ないしは共振用コンデンサの両端電圧の
片エミ放電時のアンバランスを検出し、この検出情報の
論理和を取る。Ｏ各灯共通の電源ラインの電流を括めで
１個所で測定して、その異常を検出する。 また蛍光灯装置の保護方法としては、上記のように過大
電流等の異常を検出するとインバータの出力を下げ、ま
たは放電を秒単位で断続させ、実効的な放電管電流を下
げる。 ただし電源投入直後の予熱時には、定常時に比べ大きな
点灯電流が流れるので、この過渡電流による異常検出回
路や保護回路の誤動作を防ぐために、電流検出回路に時
定数回路を付加し、過渡的な検出変化量に対しては感度
を下げて不感とする。

【発明が解決しようとする課Ｈ】

しかしながら前述のように、多灯並列点灯装置において
その異常検出のために各々の灯に電流ないしは電圧検出
回路を設けた場合は、部品点数増加によコストアップの
問題があり、 また共通ラインでの電流検出には次のような問題がある
。即ち多灯の場合、直流電源のどちらか一方から見た場
合に、片エミッションになっているフィラメントが、同
極側にある場合は良いが、異極側にある場合は、片エミ
ッションの影響が相殺されて電流検出量の変化が小さく
検出感度が著しく落ちる。その結果、異常検出不能のま
まさらに不安定な放電状態になる。また並列点灯装置の
場合には、１灯ないしは複数灯の管抜または管不点灯等
の検出は事実上不可能となる。その結果、極度の減光な
いしは点滅等になる。 また前記のように過電流ないしは片工，７ションの検出
時に蛍光灯点灯装置を保護するためにインバータ出力を
絞る方法、あるいは放電を秒単位でＯＮ−ＯＦＦ断続さ
せる方法については、前者番こは軽負荷による雑音発生
の問題があり、後者にはＯＮ−ＯＦＦ時の大きな雑音発
生の問題がある。 そこで本発明は前記の問題を解消し得る蛍光灯点灯装置
の保護方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

前記の課題を解決するために本発明の保護方法は、『（
交流電源ｌ，整流平滑回路３などを介して作られた）直
流電源を半導体スイッチング手段（４など）を介し開閉
して得た交流電圧で可飽和型のトランス（出力トランス
７など）の１次回路を付勢し、このトランスの２次回路
の誘起電圧を蛍光管（１０など）を含むリアクトル（８
など）とコンデンサ（９など）との直列回路に印加する
蛍光灯点灯装置であって、 前記蛍光管のフィラメント（ＦＬなど）は前記直列回路
に直列に挿入され、同じくこの蛍光管の放電回路は前記
コンデンサに並列に接続され、起動開始時点（電源投入
時点ｔｏなど）から前記フィラメントの予熱が終るまで
の第１の所定期間（予熱期間Ｔ１など）中は、前記交流
電圧の周波数は前記リアクトルとコンデンサとの直列共
振周波数より高い所定の周波数に維持され、前記第１の
所定期間の経過後は前記交流電圧の周波数はほぼ前記直
列共振周波数に等しい所定の周波数に切換えられて前記
蛍光管の点灯が行われる蛍光灯点灯装置において、 前記第１の所定期間が経過し、さらに前記蛍光管の放電
状態が定常状態に落着くまでの第２の所定期間（放電開
始過渡期間Ｔ２など）が経過したのち、前記トランスの
１次電流の大きさ（電流検出電圧Ｖｉｌなど）が所定値
（基準電圧Ｖｒなと）を上回ったときは、前記半導体ス
イッチング手段を開放するように』するものとする。

【作　用】

寿命末期で片エミッションとなった蛍光管は放電々流が
正逆アンバランスとなる。その結果、出力トランスがア
ンバランス分だけ直流励磁され、■次側に飽和電流が流
れる。この飽和電流は定常時に比し、検出感度として充
分に大きな量となるので、この飽和電流から蛍光管、従
って蛍光灯点灯装置の異常を検出する。 但し電源投入時から予熱終了後まで１次電流の検出回路
を不感として起動予熱時の誤動作を防ぐ。 そしてこのように異常を検知したらインバータの発振を
停止し且つこの状態を保持することで異常の進行を防ぐ
。

【実施例】

以下、第１図ないし第７図に基づいて本発明の実施例を
説明する。第１図は本発明の蛍光灯点灯装置の基本構戒
の実施例を示す。同図の回路は共振インダクタンス８（
８Ａ，８Ｂ）と共振コンデンサ９（９Ａ，９Ｂ）とをそ
れぞれ直列に接続してＬＣ直列共振回路を構成し、かつ
この直列回路にそれぞれ蛍光管１０（ＩＯＡ，ＩＯＢ）
のフィラメントＦＬを挿入し、そしてこの蛍光管１０Ａ
，　ＩＯＢの放電回路がそれぞれ共振コンデンサ９Ａ，
９Ｂと並列になるようにした、いわゆる蛍光灯２灯用イ
ンノ＼一夕回路として構成されている。交流電源１はノ
イズフィルタ２を通し整流平滑回路３にて平滑直流ない
しは脈流の直流に整流される。半導体スイッチング素子
４（４Ａ．４Ｂ）は駆動回路５にて交互にＯＮ−ＯＦＦ
され、高周波電圧を作り出す。この高周波電圧は、直流
カソトコンデンサ６を通して出力トランス７の１次回路
に印加される。この出力トランス７は本例では単巻トラ
ンスであるが、絶縁トランスを用いても良い。この出力
トランス７にて放電に必要な電圧迄昇圧された２次回路
の高周波電圧が前記のＬＣ直列共振回路に印加される。 ここで電源投入時のインバータの発振周波数（但しこの
周波数は駆動回路５がスイッチング素子４Ａ，４Ｂを開
閉駆動する周波数によって定められる．）ｆＯはＬＣ直
列共振回路の自己共振周波数ｆ＝１／２πＩ「Ｆより充
分大きく取り、コンデンサ９Ａ，９Ｂの両端電圧が蛍光
管１０（ＩＯＡ，　ＩＯＢ）の放電開始電圧よりも低く
なるようにする。 この時、出力トランス７の２次電流はほとんどコンデン
サ９Ａ．９Ｂを通して流れるため、蛍光管１０Ａ，ＩＯ
Ｂは放電しない状態でそのフィラメントが充分に熱せら
れる。こうして予熱時間中、フィラメントは充分熱せら
れ、予熱時間が終ると、インバータの発振周波数は自己
共振周波数ｆの近く、ないしは少し下迄、下げられる。 こうして共振インダクタンス８のインピーダンスωＬと
共振コンデンサ９のインピーダンス１／ωＣの大きさが
近くなると、コンデンサ９Ａ．９Ｂの両端に大きな電圧
が発住し、蛍光管１０Ａ，　ＩＯＢが放電する。この時
、蛍光管１０ＡおよびＩＯＨの各２つのフィラメントＦ
Ｌが正常であるならば、各々のフィラメントＦＬから放
出される電子量に大きな差は無い。 第２図はこのときの出力トランス７の２次電流１２とこ
れに対応する１次電流口との各波形を示す。即ち２次電
流１２の波形は正負対称であり、１次電流１１の波形も
正常である。 しかし蛍光管１０の寿命末期になると、前記の片側エミ
ッション放電を生ずる。即ち１つの管内のいずれか一方
のフィラメントのエミソタがより多く飛散し、蛍光管内
の２つのフィラメントの放出電子量に差が出てくる。第
３図はこのときの２次電流ｉ２とこれに対応する１次電
流口との各波形を示す。即ち２次電流１２は正負非対称
となる。 この場合、出力トランス７は磁束飽和型トランスであり
、２次側負荷電流１２に正負の差が出るとこの差分だけ
直流励磁され、片側飽和に入る。このため、■次電流ｉ
ｆは片側に大きな飽和電流ｉｓが流れる。この１次側電
流を電流変或器１１にて検出する。電流変戒器には負担
抵抗１２が接続される。この構威により片側エミッショ
ン放電時に実用上定常時の２倍の検出量を得ることがで
きる。 第４図は電流変或器ｌ１の電流検出量を、整流ブリッジ
ＤＢと平滑コンデンサ１３とを用いて直流とした実施例
である。直流変換された電流検出量は、分圧抵抗１４．
１５にて適当な電圧レベルに調整され、電流検出電圧Ｖ
ｉｌとして電圧比較器１６の一方の（＋）入力端子へ人
力される。また電圧比較器１６の他方の（−）人力端子
には基準電圧Ｖｒが入力される。この比較器１Ｇにて比
較された２つの電圧Ｖｉｌ，Ｖｒは比較器出力１６ａを
異常時にＬレベル（“Ｏ”）からＨレベル（“１”）へ
反転するように働く。 抵抗１８は比較器１６にオープンコレクタを使用した時
のプルアップ抵抗である。反転して論理レベル“１”と
なった比較器出力１６ａは、帰還ダイオードＩ７を通し
て人力へ正帰還され、比較器Ｉ６はラッチング状態に入
る。この出力信号１６ａを駆動回路５に入力し、スイッ
チング素子４Ａ，４Ｂを開閉する発振を停止させる。こ
の場合、直流電源１９はインバータ出力が停止してもこ
の停止状態が完全に確保されるように第１図の整流平滑
回路３内の主回路の平滑直流電源（図外）などより供給
する。 第５図は電流変成器１１の電流検出部にピークホールド
回路を使用した実施例である。即ち同図では電流変成器
１１の出力を整流ブリッジＤＢを介し整流して負担抵抗
１２Ａに与え、この抵抗１２Ａの両端電圧のピーク値を
電圧フォロヮＶＦＩを介してピークホールドコンデンサ
２１に記憶する。そしてこのコンデンサ２１に保持され
たピーク値をもう一つの電圧フォロワＶＦ２を介して電
圧比較器ｌ６の（＋）入力端子への電流検出電圧Ｖｉｌ
とするものである。この第５図の回路によっても第４図
と同様の過電流（飽和電流ｉｓ）を検出することができ
る。 第６図は上述の異常電流検出の誤動作を防ぐために、起
動時の正常の大きな点灯電流を不感とするように第４図
または第５図（但しこの例では第４図）の回路に付加さ
れるデッドタイム回路の実施例を示す。第６図では予熱
タイマ２５にて始動から一定期間（第７図の予熱期間Ｔ
Ｉ）の予熱時間が作り出される。この予熱時間終了後、
さらに時限用抵抗２２と時限用コンデンサ２３により、
その時定数分（第７図の放電開始過渡期間Ｔ２）だけ遅
れた信号が作り出されたのち、トランジスタ２４がＯＮ
となる。このトランジスタ２４の出力２４ａをこの図の
ように第４図の比較器１６の検出入力端（十人力端子）
、あるいは第５図の電圧フォロヮＶＦＩまたはＶＦ２の
検出入力端と接続することにより、始動時から一定時間
（第７図の不感期間Ｔ４）が経過するまでは、１次電流
ｉｆの検出を不感とすることができる。 第７図は始動後の検出量としての電流検出電圧Ｖｉｌと
トランジスタ出力２４ａとの推移を表わしたタイムチャ
ートである。即ち時点１０で電源投入した後、予熱期間
ＴＩ中は約６５ｋＨｚの発振であり、電流検出電圧Ｖｉ
ｌは、点灯後の定常期間Ｔ３の該電圧Ｖｉｌよりも高く
なる。次に予熱期間ＴＩの経過した時間ｔ１にてインバ
ータの発振周波数は定常時の４５ｋＨｚ前后の発振周波
数に切替えられ、蛍光管は放電を開始するが、この切替
わり直後の過渡期間Ｔ２では、電流検出電圧Ｖｉｌは一
時的に急増（オーバシュート）する。この過渡期間Ｔ２
は管温度が低温時または低電源電圧時のような放電し難
い環境では長めになる。この期間Ｔ２が長い程、その分
、不感期間Ｔ４を長くする必要がある。

【発明の効果】

本発明によれば、交流電源１，整流平滑回路３を介して
作られた直流電源を半導体スイッチング素子４を介し開
閉して得た交流電圧で可飽和型の出力トランス７の１次
回路を付勢し、このトランス７の２次回路の読起電圧を
蛍光管１０を含むリアクトル８とコンデンサ９との直列
回路に印加する蛍光灯点灯装置であって、 前記蛍光管１０のフィラメン｝ＦＬは前記ＬＣ直列回路
に直列に挿入され、同じくこの蛍光管１０の放電回路は
前記コンデンサ９に並列に接続され、起動開始時点とし
ての電源投入時点１０から前記フィラメントＦＬの予熱
が終るまでの予熱時間ＴＩ中は、前記交流電圧の周波数
は前記リアクトル８とコンデンサ９との直列共振周波数
より高い所定の周波数に維持され、 前記予熱期間Ｔ１の経過後は前記交流電圧の周波数はほ
ぼ前記直列共振周波数に等しい所定の周波数に切換えら
れて前記蛍光管の点灯が行われる蛍光灯点灯装置におい
て、 前記予熱期間ＴＩが経過し、さらに前記蛍光管の放電状
態が定常状態に落着くまでの放電開始過渡期間Ｔ２が経
過したのち、前記トランスの１次電流１１の大きさを表
わす電流検出電圧Ｖｉｌが基準電圧Ｖｒを上回ったとき
は、前記半導体スイノチング素子４を開放するようにし
たので、次のような効果を得ることができる。 （１）多灯の場合でも検出は１回路にて可能であり、過
電流ばかりでなく片エミッション放電時でも確実な検出
ができる。 （２）管の寿命の度合による不安定な放電状態になるこ
となく回路を保護できる。 （３）始動し難い状態でも不感時間を充分取ることによ
り、誤動作を防ぎ、検出レベルも高く取れ、検出感度を
上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の点灯装置の基本構成の実施例を示すブ
ロック回路図、 第２図，第３図は第１図の動作説明用の波形図、第４図
，第５図はそれぞれ第１図と異なる本発明の電流検出回
路の実施例を示す図、 第６図は本発明のデッドタイム回路の構威の実施例を示
す図、 第７図は本発明による起動時の電流検出電圧の推移と不
感期間との関係を示すタイムチャートである。 １：交流電源、３；整流平滑回路、４（４Ａ，４Ｂ）二
半導体スイッチング素子、５：駆動回路、６：直流カッ
トコンデンサ、７：出力トランス、８（８Ａ．８Ｂ）：
共振インダクタンス、９（９Ａ，９Ｂ）：共振コンデン
サ、１０（ＩＯＡ，ＩＯＢ）　　：蛍光管、ＦＬ：フィ
ラメント、１ｌ：電流変成器、１２．１２Ａ：負担抵抗
、ｉｌ：１次電流、１２　：２次電流、ＤＢ：整流ブリ
ッジ、１３：平滑コンデンサ、１４．　１５＝抵抗、１
６：電圧比較器、Ｖｉｌ：電流検出電圧、Ｖｒ　：基準
電圧、１７：帰還ダイオード、１８：プルアップ抵抗、
１９：直流電源、ＶＦＩ，　ＶＦ２：電圧フォロワ、２
ｌ：ピークホールドコンデンサ、２２：時限用抵抗、２
３：時限用コンデンサ、２４：トランジスタ、２４ａ　
　：　｝ランジスタ出力、２５：予熱タイマ、ＬＯ　：
電源投入時点、Ｔｌ　：予熱期間、Ｔ２　：放電開始過
渡期間、Ｔ３　：定常期間、Ｔ４　：不感期矛２図 オ３図 オ ６図 オ　７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直流電源を半導体スイッチング手段を介し開閉して
   得た交流電圧で可飽和型のトランスの１次回路を付勢し
   、このトランスの２次回路の誘起電圧を蛍光管を含むリ
   アクトルとコンデンサとの直列回路に印加する蛍光灯点
   灯装置であって、前記蛍光管のフィラメントは前記直列
   回路に直列に挿入され、同じくこの蛍光管の放電回路は
   前記コンデンサに並列に接続され、 起動開始時点から前記フィラメントの予熱が終るまでの
   第１の所定期間中は、前記交流電圧の周波数は前記リア
   クトルとコンデンサとの直列共振周波数より高い所定の
   周波数に維持され、 前記第１の所定期間の経過後は前記交流電圧の周波数は
   ほぼ前記直列共振周波数に等しい所定の周波数に切換え
   られて前記蛍光管の点灯が行われる蛍光灯点灯装置にお
   いて、 前記第１の所定期間が経過し、さらに前記蛍光管の放電
   状態が定常状態に落着くまでの第２の所定期間が経過し
   たのち、前記トランスの１次電流の大きさが所定値を上
   回ったときは、前記半導体スイッチング手段を開放する
   ようにしたことを特徴とする蛍光灯点灯装置の保護方法
   。