JPH06325880A - 蛍光灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ランプ寿命の短縮を抑制でき、小形、軽量、
低コストで簡易な蛍光灯点灯装置を提供する。 【構成】 蛍光灯６の２つのフィラメント９ａ，９ｂ間
に始動用コンデンサ７が直列に接続され、フィラメント
９ａの他端に直流カット用コンデンサ４及びチョークコ
イル５が直列に接続され、フィラメント９ａ，９ｂにそ
れぞれ並列に抵抗器８ａ，８ｂが接続されている。制御
回路３によりインバータ回路２が制御され、インバータ
回路２が出力するパルス電圧によって調光が行なわれ、
調光時に流れる予熱電流は抵抗器８ａ，８ｂに分流しフ
ィラメント９ａ，９ｂに流れる電流が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、調光機能を有するイン
バータ手段を備えた蛍光灯点灯装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】共振形のシリーズインバータ回路は巻線
部品が少なく小型軽量で効率が高いため、近年、これを
使用した放電灯点灯装置が定着しつつある。

【０００３】図２はこの種の簡易な従来の蛍光灯点灯装
置を示しており、図２において、１は直流電源、２はイ
ンバータ回路、３は制御回路、４は直流カット用コンデ
ンサ、５はチョークコイル、６は蛍光灯、７は始動用コ
ンデンサ、９ａ，９ｂは蛍光灯６のフィラメントであ
り、インバータ回路２と制御回路３とからインバータ手
段が構成され、直流カット用コンデンサ４とチョークコ
イル５と始動用コンデンサ７とフィラメント９ａ，９ｂ
とからＬＣ直列共振回路が構成されている。

【０００４】蛍光灯６の点灯始動時には、速やかに点灯
させるために始動用コンデンサ７の電流で蛍光灯６のフ
ィラメント９ａ，９ｂを予熱し、次いで、ＬＣ共振によ
り発生する高電圧で点灯する。また、蛍光灯６の点灯中
にはチョークコイル５がランプ電流に対する限流素子と
して作用する。

【０００５】以上のような蛍光灯点灯装置をそのまま調
光装置として流用しても、安定した点灯状態は得られ
ず、また、ランプの寿命が極端に短くなる。上記蛍光灯
点灯装置がランプを調光し点灯状態を変化させることを
考慮していないためである。

【０００６】インバータ手段の制御回路３により調光が
可能な方式の１つとして、パルス幅制御方式がある。該
パルス幅制御方式は、インバータ回路２のスイッチング
素子の導通幅を制御するものであり、インバータ回路２
から出力されるパルス電圧におけるパルスの立ち上がり
から立ち下がりまでの区間とパルスの立ち下がりから立
ち上がりまでの区間との比率（デューティー比）を調光
制御信号によって変えることにより調光するものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
なパルス幅制御方式により調光を行なう従来の蛍光灯点
灯装置においては、調光によりランプ電流が減少する
と、ランプ電圧が増加し始動用コンデンサ７に流れる電
流が増加するため、蛍光灯６のフィラメント９ａ，９ｂ
に過剰な予熱電流が流れるので、定格動作時に比べラン
プの寿命が大幅に短くなるという問題点がある。

【０００８】このような問題点を解消するため、始動用
コンデンサ７のインピーダンスを大きくする場合を考え
る。インバータ回路２の動作周波数に対応して決定され
るＬＣ直列共振回路の直列共振周波数は、直流カット用
コンデンサ４のキャパシタンスと始動用コンデンサ７の
キャパシタンスとチョークコイル５のインダクタンスと
により決まる。直流カット用コンデンサ４のキャパシタ
ンス、始動用コンデンサ７のキャパシタンス、チョーク
コイル５のインダクタンスＬをそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｌ
とすると、ＬＣ直列共振回路の直流共振周波数ｆは、 ｆ＝１／｛２π×（Ｌ×Ｃ）^1/2 ｝ で示される。ただし、Ｃ＝（Ｃ１×Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ
２）である。

【０００９】ここで、始動用コンデンサ７のインピーダ
ンスを大きく即ちキャパシタンスＣ２を小さくするとチ
ョークコイル５のインダクタンスＬを大きくする必要が
生じる。そして、チョークコイル５のインダクタンスＬ
を大きくすると限流素子としてのチョークコイル５のイ
ンピーダンスが増えるため、蛍光灯６は１００％点灯時
に定格ランプ電流を得られなくなり、特に調光時には点
灯を維持できなくなる。

【００１０】本発明は、上記に鑑みなされたものであっ
て、ランプ寿命の短縮を抑制でき、調光が可能で、簡易
な蛍光灯点灯装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、調光時に蛍光灯のフィラメントに流れる
電流を制限するための素子として抵抗を上記フィラメン
トに並列に接続するものである。

【００１２】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、蛍光灯点灯装置を対象とし、蛍光灯のフィラメント
の一端に直列に接続された始動用コンデンサと、上記フ
ィラメントの他端に直列に接続されたインダクタと、上
記フィラメントに並列に接続され該フィラメントを流れ
る電流を低減する抵抗と、上記フィラメント、始動用コ
ンデンサ、インダクタ及び抵抗を有する直列共振回路に
パルス電圧を供給するインバータ手段とを備えている構
成とするものである。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
に、上記インバータ手段のパルス電圧はそのパルスのデ
ューティー比が可変である構成を付加するものである。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明の構成に、上記インバータ手段のパルス電圧は、
そのパルスの繰り返し周波数が上記直列共振回路の直列
共振周波数以上の周波数の範囲内において可変である構
成を付加するものである。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
の発明の構成に、上記インバータ手段のパルス電圧のパ
ルスの繰り返し周波数と上記直列共振回路のリアクタン
スとは、上記パルス電圧のパルスの繰り返し周波数ｆ１
と上記直列共振回路の直列共振周波数ｆ２との比ｆ１／
ｆ２が、１≦ｆ１／ｆ２≦１．１を満たすように設定さ
れている構成を付加するものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明の構成により、調光時におい
て、従来、蛍光灯のフィラメントに全て流れていた予熱
電流は上記フィラメントに並列に接続された抵抗に分流
する。このため、蛍光灯のフィラメントに流れる電流は
調光時においても適正値にすることが可能であり、ラン
プ寿命の短縮を抑えることができる。また、直列共振回
路の抵抗成分は、上記抵抗と蛍光灯のフィラメントの抵
抗成分とを合成したものとなり、従来の蛍光灯のフィラ
メントのみの抵抗成分に比べて抵抗値が小さくなる。こ
れにより、直列共振回路の共振の鋭さを表わすＱ値が大
きくなり蛍光灯の起動のしやすさを向上させることがで
きる。

【００１７】請求項２又は請求項３の発明の構成によ
り、インバータ手段において、パルス電圧のパルスのデ
ューティー比を変化させる、又は、パルス電圧のパルス
の繰り返し周波数を直列共振回路の直列共振周波数以上
の周波数の範囲内において変化させることによって調光
を行なうことができる。

【００１８】請求項４の発明の構成により、インバータ
手段のパルス電圧のパルスの繰り返し周波数が直列共振
回路の直列共振周波数に近いため充分な始動電圧を得る
ことが可能であり、且つ、誘導性の状態で蛍光灯を点灯
させることができるためインバータ手段のスイッチング
素子の損失を少なくすることが可能である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２０】図１は上記実施例に係る蛍光灯点灯装置を
示しており、図１において、１は直流電源、２はインバ
ータ回路、３は制御回路、４は直流カット用コンデン
サ、５はチョークコイル、６は蛍光灯、７は始動用コン
デンサ、８ａ，８ｂは抵抗器、９ａ，９ｂは蛍光灯６の
フィラメントであり、インバータ回路２と制御回路３と
からインバータ手段が構成され、直流カット用コンデン
サ４とチョークコイル５と始動用コンデンサ７と抵抗器
８ａ，８ｂとフィラメント９ａ，９ｂとからＬＣ直列共
振回路が構成されている。

【００２１】インバータ回路２は直流電源１の出力電圧
を約３５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数のパルス
電圧に変換する。インバータ手段の制御回路３はインバ
ータ回路２に調光制御信号を供給して蛍光灯６の調光状
態を制御する。インバータ手段では、インバータ回路２
のパルス電圧のパルスの周波数をＬＣ直列共振回路の直
列共振周波数以上の周波数の範囲内において変化させて
調光を行なう周波数制御方式及びインバータ回路２のパ
ルス電圧のパルスのデューティー比を変化させて調光を
行なうパルス幅制御方式並びに上記周波数制御とパルス
幅制御を同時に行なう制御方式のうちの何れかが用いら
れる。

【００２２】また、インバータ回路２のパルス電圧のパ
ルスの周波数がＬＣ直列共振回路の直列共振周波数以上
で且つ該直列共振周波数の１．１倍以下の範囲内に入る
ように、直流カット用コンデンサ４、始動用コンデンサ
７及びチョークコイル５の合成リアクタンスは設定され
る。これにより、インバータ回路２のパルス電圧のパル
スの周波数がＬＣ直列共振回路の直列共振周波数に近い
ため充分な始動電圧を得ることが可能であり、且つ、誘
導性の状態で蛍光灯を点灯させることができるためイン
バータ回路２のスイッチング素子の損失を少なくするこ
とが可能である。

【００２３】さらに、蛍光灯６のフィラメント９ａ，９
ｂにそれぞれ並列に抵抗器８ａ，８ｂが接続されてい
る。抵抗器８ａ，８ｂの抵抗値を決定するために、抵抗
器８ａ，８ｂがない状態で調光を行ない、このときにフ
ィラメント９ａ，９ｂに流れる電流を測定する。こうし
て求められた測定値に基づいて、フィラメント電流の最
大値がフィラメント９ａ，９ｂの最大定格電流以下にお
さまるように抵抗値が選択され抵抗器８ａ，８ｂに設定
される。

【００２４】次に、以上のように構成された蛍光灯点灯
装置の動作を説明する。蛍光灯６の始動時には、インバ
ータ回路２のパルス電圧がＬＣ直列共振回路の直列共振
周波数に近い周波数で掃引されると、同時に、始動用コ
ンデンサ７に流れる電流がフィラメント９ａ，９ｂの予
熱電流として作用し、直列共振周波数に近い周波数で発
生した高電圧が蛍光灯６に印加される。蛍光灯６の点灯
時には、ランプ電流に対してチョークコイル５が限流素
子として作用し、また、始動用コンデンサ７に流れる電
流が常時フィラメント９ａ，９ｂの予熱電流として作用
し点灯状態を維持する。

【００２５】図２に示す従来の蛍光灯点灯回路では、調
光時にフィラメント９ａ，９ｂに流れる過剰の予熱電流
を抑えるために、例えば、始動用コンデンサ７のインピ
ーダンスを大きくしようとしても他の素子の回路定数を
調整するのが非常に困難である。図１に示す本実施例の
蛍光灯点灯装置では、フィラメント９ａ，９ｂにそれぞ
れ並列に抵抗８ａ，８ｂが接続されているため、ランプ
電圧に影響を与えずフィラメント９ａ，９ｂに流れる予
熱電流のみを減らすことができる。蛍光灯６の起動時に
は、調光方式に関わらず共振による大電流を分流し過剰
な電流を抑制することができる。また、調光時には、パ
ルス幅制御による調光方式では調光により共振状態に近
づくにつれて増加するフィラメント電流を分流すること
ができる。

【００２６】また、蛍光灯の起動のしやすさは共振の鋭
さに影響されるが、該共振の鋭さを表すＱ値は、共振角
周波数ωと共振回路中のインダクタンスＬと抵抗成分ｒ
との間に、Ｑ＝（ω×Ｌ）／ｒで示される関係がある。
従って、蛍光灯の起動をしやすく即ちＱ値を大きくする
には、インダクタンス又は周波数を大きく若しくは抵抗
成分を小さくすればよい。しかし、インダクタンスの大
きなコイルを使用すると、該コイルにより抵抗成分が大
きくなるため、他部品との調整が難しく安定な点灯状態
を得ることが困難である。また、周波数を大きくするこ
とは、蛍光灯点灯に許される周波数や調光範囲によって
制限を受ける。本実施例では、抵抗成分である蛍光灯６
のフィラメント９ａ，９ｂにそれぞれ並列に抵抗８ａ，
８ｂを接続することによって、他部品との調整を特に行
なうことなく、ＬＣ直列共振回路中の合成抵抗成分を小
さくできるので起動のしやすさを向上させることができ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係る蛍光灯点灯装置によると、蛍光灯のフィラメントを
流れる電流を低減することができるため、調光時におい
ても上記フィラメントを流れる電流を適正値とすること
が可能であり、ランプ寿命の短縮を抑えることができ
る。また、直列共振回路の抵抗成分を従来に比べて小さ
くすることができるため、直列共振回路の共振の鋭さを
表わすＱ値を大きくすることが可能であり、蛍光灯の起
動のしやすさを向上させることができる。

【００２８】請求項２又は請求項３の発明に係る蛍光灯
点灯装置によると、インバータ手段のパルス電圧のパル
スのデューティー比を変化させる、又は、上記パルス電
圧のパルスの繰り返し周波数を直列共振回路の直列共振
周波数以上の周波数の範囲内において変化させることに
よって調光を行なうことができる。

【００２９】請求項４の発明に係る蛍光灯点灯装置によ
ると、インバータ手段のパルス電圧のパルスの繰り返し
周波数が直列共振回路の直列共振周波数に近いため充分
な始動電圧を得ることが可能であり、且つ、誘導性の状
態で蛍光灯を点灯させることができるためインバータ手
段のスイッチング素子の損失を少なくすることが可能で
ある。

【００３０】従って、本発明によると、安定な蛍光灯の
点灯を確保でき、ランプ寿命の短縮を抑制でき、調光が
可能であり、小形、軽量、低コストで簡易な蛍光灯点灯
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る蛍光灯点灯装置を示す
回路図である。

【図２】従来の蛍光灯点灯装置を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ インバータ回路 ３ 制御回路 ４ 直流カット用コンデンサ ５ チョークコイル ６ 蛍光灯 ７ 始動用コンデンサ ８ａ，８ｂ 抵抗器 ９ａ，９ｂ フィラメント

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光灯のフィラメントの一端に直列に接
   続された始動用コンデンサと、上記フィラメントの他端
   に直列に接続されたインダクタと、上記フィラメントに
   並列に接続され該フィラメントを流れる電流を低減する
   抵抗と、上記フィラメント、始動用コンデンサ、インダ
   クタ及び抵抗を有する直列共振回路にパルス電圧を供給
   するインバータ手段とを備えていることを特徴とする蛍
   光灯点灯装置。
2. 【請求項２】 上記インバータ手段のパルス電圧はその
   パルスのデューティー比が可変であることを特徴とする
   請求項１に記載の蛍光灯点灯装置。
3. 【請求項３】 上記インバータ手段のパルス電圧は、そ
   のパルスの繰り返し周波数が上記直列共振回路の直列共
   振周波数以上の周波数の範囲内において可変であること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蛍光灯点灯
   装置。
4. 【請求項４】 上記インバータ手段のパルス電圧のパル
   スの繰り返し周波数と上記直列共振回路のリアクタンス
   とは、上記パルス電圧のパルスの繰り返し周波数ｆ１と
   上記直列共振回路の直列共振周波数ｆ２との比ｆ１／ｆ
   ２が、 １≦ｆ１／ｆ２≦１．１ を満たすように設定されていることを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載の蛍光灯点灯装置。