JPS62156Y2

JPS62156Y2 -

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Publication number: JPS62156Y2
Application number: JP1977110712U
Authority: JP
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1987-01-06
Also published as: JPS5436972U

Description

【考案の詳細な説明】この考案はインバータを使用して蛍光ランプを
点灯する放電灯点灯装置に関するものである。

蛍光ランプは管内の水銀蒸気圧が蛍光ランプ近
傍の周囲温度（以下単に周囲温度と記す。）によ
つて変化するため、ランプ電圧及びランプ電流が
第１図に示すように周囲温度によつて変化する。
また、蛍光ランプから発する光束とランプの消費
電力の比であるランプ効率（単位はlm／Ｗ）は
第２図に示すようにランプの周囲温度、ランプ管
壁温度によつて異なり、ランプ管壁温度T₂ある
いはそのときの周囲温度T₁のように最も動作に
適した、いわゆるランプ効率が最大になる温度が
存在し、この温度より高くても、低くてもランプ
効率は低下するが、この考案は蛍光ランプの点灯
時の周囲条件、例えば周囲温度、ランプ管壁温度
等が適正値から外れようとした場合にインバータ
を低損失の動作状態に維持し、その結果ランプ管
壁温度を適正値に維持し、ランプ効率の高い点灯
状態とすることができる放電灯点灯装置を提供す
ることを目的とする。

この考案に供る放電灯点灯装置は、蛍光ランプ
と直列に接続される容量性または誘導性の第１の
インピーダンス素子と、前記蛍光ランプと並列に
接続される誘導性または容量性の第２のインピー
ダンス素子と、前記蛍光ランプに直流電源の電力
を交流電力に変換して供給するインバータと、前
記蛍光ランプの点灯時の周囲温度または管壁温度
を検出し、この検出出力に基づいて前記インバー
タの発振周波数をインバータのスイツチング素子
の損失を減少させるように変化させる、即ち、イ
ンバータに対する負荷の力率を補償するように変
化させる制御回路とを具備してなることを特徴と
するものである。

ここで、具体的実施例の説明に先立ち、この考
案の放電灯点灯装置の概要を述べると、この考案
の装置は、従来から提案されている負荷である蛍
光ランプの出力（明るさ）を一定に制御しようと
するものでなく、出力周波数を変化することによ
りインバータを低損失の状態に維持し、この制御
に伴なつて、管壁温度を適正な値に制御し、その
結果ランプの発光効率を高く維持している。

以下この考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第３図はこの考案の一実施例を示すもので、１
はインバータ、２は直流電源、３は蛍光ランプ、
４はこの蛍光ランプ３と直列に接続されたインダ
クタ（例えばチヨークコイル）、５は前記蛍光ラ
ンプ３と並列になるコンデンサであり、前記イン
バータ１はトランジスタ１１ａ，１１ｂ、インダ
クタ１２、トランス１３等からなり、トランジス
タ１１ａ，１１ｂは制御回路６によつて開閉駆動
される。また、前記蛍光ランプ３はそのフイラメ
ント端子３ａ，３ｂがフイラメント予熱回路（図
示せず）に接続される。

前記制御回路６は第６図に示すように検出回路
６１、発振回路６２、駆動回路６３からなり、こ
れを具体化すると第７図に示すようになる。ここ
では周囲条件として周囲温度をとり、これをサー
ミスタ６１ａで検出して電気信号に変換し、トラ
ンジスタ６１ｂで増幅する。発振回路６２はトラ
ンジスタ６２ａ，６２ｂ等で構成した無安定マル
チバイブレータを用い、この発振周波数を前記ト
ランジスタ６１ｂのコレクタ電位に応じて変化さ
せる。すなわち、周囲温度が高い場合には、サー
ミスタ６１ａの抵抗が小さくなり、トランジスタ
６１ｂの出力電圧（コレクタ電圧）が上昇するの
で、発振回路６２の発振周波数は高くなる。この
信号が駆動回路６３に送出され、その出力である
駆動信号によりトランジスタ１１ａ，１１ｂが短
い周期でオン、オフされる。また、周囲温度が低
い場合には、サーミスタ６１ｂの抵抗が大きくな
り、トランジスタ６１ｂの出力電圧が低くなるの
で、発振回路６２の発振周波数は低くなり、トラ
ンジスタ１１ａ，１１ｂは長い周期でオン、オフ
される。

なお、駆動回路６３はスイツチングトランジス
タ６３ａ，６３ｂ、トランス６３ｃ等で構成され
ている。

ここで上記構成のものの動作説明を具体的に行
なうに先立ち、概念的説明をまず行なうと、ま
ず、ランプが適正な周囲温度管壁温度で点灯さ
れている時はインバータを低損失な状態に設定し
ておく。

例えば周囲温度低下すると、インバータの
損失増加し、かつランプ発光効率低下する。

そこでインバータ周波数変化させ、インバ
ータ低損失に復帰させる。このインバータの周波
数変化により、ランプ電流は増加し、ランプ水銀
蒸気圧上昇しランプ効率は上昇する。

他方、上記の段階で周囲温度が適正値から高
くなつた場合には、水銀蒸気圧が高過ぎた状態と
なり、インバータの周波数変化が、ランプ電流を
減少させる方向と一致するのでランプ水銀蒸気圧
を低下させランプ効率が上昇することになる。

そして上記〜の各段階の動作を更に補足す
ると、上記の段階で、インバータは、蛍光ラン
プとLC（第１及び第２のインピーダンス）を含
む負荷回路が共振的な状態、すなわち負荷回路の
力率が１に近い状態であると低損失にあり、当
初、ランプ効率が高い最適な状態で、上記の様に
設定しておく。

上記の段階で、周囲温度が変化すると、ラン
プは、たとえ、そのランプ電流が変化しなくて
も、管壁温度が変化し、これがランプ内部の水銀
蒸気圧変化をもたらし、これ故ランプ電圧が変化
する。

上記の段階では、このランプ電圧変化によ
り、負荷回路の力率が低下し、インバータの損失
が増加する。

この時、ランプ自身も、水銀蒸気圧が最適値か
らずれているので、ランプ発光効率は低下してい
る。

上記の段階ではインバータは、負荷回路の力
率を１に近づける様な方向へ周波数を変化する。

この時の周波数変化が、ランプと並列に接続さ
れた第２のインピーダンスの電流変化を抑制する
方向と一致している。

次に実施例の装置の動作について具体的に説明
する。制御回路６からの駆動信号によりトランジ
スタ１１ａ，１１ｂが所定の周期で交互にオン、
オフすると、直流電源２からインダクタ１２を通
つてトランス１３に電流が流れ、その出力巻線に
所定周波数の交流電圧が発生する。この電圧はイ
ンダクタ４を介して蛍光ランプ３に印加され、蛍
光ランプ３のフイラメント端子３ａ，３ｂに予熱
電圧が印加されているものとすると、蛍光ランプ
３は点灯する。このとき、蛍光ランプ３に流れる
電流はインダクタ４を通る遅れ電流であり、蛍光
ランプ３と並列なコンデンサ５に流れる電流は進
み電流である。トランジスタ１１ａ，１１ｂに流
れるコレクタ電流はインダクタ１２のインダクタ
ンスが十分大きく、かつ蛍光ランプ３と直列のイ
ンダクタ４及び並列のコンデンサ５の値が適当に
選定されているものとすると、第４図イに示すよ
うに矩形波状の波形となる。

なお、第４図イ，ロ，ハは、第３図に示す様な
インバータのトランジスタ１１ａ或は１１ｂに流
れるコレクタ電流波形を、様々な動作状態の場合
につき、わかり易く示したもので、第４図イの波
形は蛍光ランプ３を含むインバータ１の負荷力率
が１に近づいた場合であり、このような状態で点
灯しているときはトランジスタ１１ａ，１１ｂの
損失は非常に少ない。

なお、インバータ１を低損失で動作させるため
には、蛍光ランプ３を含むインダクタ４側の回路
とコンデンサ５とが構成する並列回路が、並列共
振に近づく様に、インバータ１の動作周波数を設
定すればよい。

このようにインバータ１の損失が非常に少なく
なるようにインバータ１の出力周波数を設定した
状態で蛍光ランプ３の周囲温度が低下したとする
と、第１図に示すように蛍光ランプ３のランプ電
圧は上昇し、ランプ電流は減少する。このため、
インダクタ４の電流が減少し、トランス１３の出
力電流はコンデンサ５に流れる進み電流によつて
相対的に進相電流が増加するようになり、蛍光ラ
ンプ３を含む負荷は全体として進相負荷となり、
トランジスタ１１ａ，１１ｂのコレクタ電流は第
４図ロに示すように振幅が徐々に低下する波形と
なつて、トランジスタ１１ａ，１１ｂの損失が増
加する。同時にランプ３の管壁温度はその最適値
T₂よりも低くなり、第２図に示すようにランプ
効率も低下する。

ところが、この実施例では周囲温度の低下が検
出回路６１で検出され、発振回路６２の発振周波
数が減少してトランジスタ１１ａ，１１ｂのオ
ン、オフ周期が長くなる。その結果、インダクタ
４を流れる蛍光ランプ３の電流が増加し、蛍光ラ
ンプ３を含むインバータの負荷力率が１に近づ
き、トランジスタ１１ａ，１１ｂのコレクタ電流
は第４図イに示すような損失の少ない波形とな
る。また、蛍光ランプ３の電流の増加によつてラ
ンプ管壁温度が上昇し、ランプ効率が最大となる
ような温度になる。

一方、蛍光ランプ３の周囲温度が高くなつた場
合は、蛍光ランプ３のランプ電圧が下がり、ラン
プ電流、すなわちインダクタ４を流れる電流が増
加する。これにより蛍光ランプ３を含む負荷は全
体として遅相負荷となりこのため、トランジスタ
１１ａ，１１ｂのコレクタ電流は第４図ハに示す
ように振幅が徐々に大きくなる波形となる。この
場合にも周囲温度の変化は検出回路６１で検出さ
れて発振回路６２の発振周波数が高くなり、イン
ダクタ４を流れる電流は減少する。すなわち、コ
レクタ電流の波形が第４図イに示す波形へと変化
するとともに、ランプ３の管壁温度はランプ効率
が最大になるような温度に近づく。

以上の説明で述べた様に、実施例の装置は、イ
ンバータを、低損失に維持させる様に、その出力
周波数を変化させるものであり、この周波数変化
が、ランプ効率をも高く維持する方向へのランプ
電流変化と一致するものである。

第５図は周囲温度とインバータ１の発振周波数
との関係を示すものであり、周囲温度の上昇に伴
つて周波数を高くするような制御形態がとられる
ことになる。

なお、上記説明では蛍光ランプ３と直列のイン
ピーダンス素子としてインダクタ４を、並列のイ
ンピーダンス素子としてコンデンサ５を用いた
が、蛍光ランプ３と直列のインピーダンス素子と
してコンデンサを用い、並列のインピーダンス素
子としてインダクタあるいはトランス１３に設け
るギヤツプによるリーケージインダクタンスを利
用するようにしてもよい。ただし、この場合には
制御回路６の制御動作は前述の動作と逆にする必
要がある。

第８図はこの考案の他の実施例を示すもので、
インバータ１′としてそのトランジスタ１１ａ，
１１ｂのコレクタ電流の波形が適切な動作状態で
は正弦波状となる形式のインバータを用いたもの
であり、蛍光ランプ３と直列にインダクタ４を、
並列にコンデンサ５を設けることは前記実施例と
同様である。

前記インバータ１′はトランジスタ１１ａ，１
１ｂダイオード１４，１５，コンデンサ１６，１
７等からなり、適切な動作状態ではトランジスタ
１１ａ，１１ｂのコレクタ電流の波形が第９図イ
に示すように正弦波状になり、そのときトランジ
スタ１１ａ，１１ｂの損失が最も少なくなる。

すなわち、トランジスタ１１ａ，１１ｂの交互
のオン、オフにより発生する交流で蛍光ランプ３
が点灯しているとき、コンデンサ１６または１７
とインダクタ４を通つて流れる電流と、コンデン
サ５を流れる電流とを適切に選択することによつ
てトランジスタ１１ａ，１１ｂのコレクタ電流の
波形を正弦波状とすることが可能である。

ところで、このような構成であつても周囲温度
が変化するとランプ電圧等が変わることには変わ
りはなく、例えば周囲温度が低くなると蛍光ラン
プ３のランプ電圧が上昇し、コンデンサ５に流れ
る電流が増加してトランジスタ１１ａ，１１ｂの
コレクタ電流は第９図ロに示すように進相の電流
になり、損失が大きくなる。したがつて、この場
合にはトランジスタ１１ａ，１１ｂのオン、オフ
周期が長くなるように駆動信号が制御回路６から
出され、コレクタ電流の波形が正弦波状に近づい
て損失が軽減されるとともに、ランプ電流が増加
してランプ管壁温度が最大のランプ効率となるよ
うに上昇する。

一方、周囲温度が高い場合には、トランジスタ
１１ａ，１１ｂのコレクタ電流の波形が第９図ハ
に示すように変形するので、このときにはトラン
ジスタ１１ａ，１１ｂのオン、オフ周期を短くす
るような駆動信号が制御回路６から出力される。
つまり、蛍光ランプ３と並列に接続された第２の
インピーダンス素子であるコンデンサ５の電流
は、周囲温度の高低により、低高と変化しようと
する。ところが、前述の如く、インバータ１の出
力周波数は、この周囲温度の高低により、同じく
高低と変化するので、コンデンサ５の電流の変化
は減少する方向である。

このような駆動信号を発生する制御回路６は、
前記実施例と略同様な回路構成である。すなわ
ち、第７図に示す検出回路６１、発振回路６２は
同じで、駆動回路６３の２つのトランジスタ１１
ａ，１１ｂを駆動する出力部分が互いに絶縁され
る構成とすればよい。

なお、上記各実施例では周囲温度を検出してイ
ンバータ１，１′の発振周波数を変化させたが、
ランプ管壁温度を検出してインバータの発振周波
数を制御してもよい。

蛍光ランプの周囲温度や管壁温度の検出に当つ
ては制御回路６の検出回路６１を蛍光ランプ３の
近傍に適当な手段で配置するなどを行えば良い。

なお、ランプの周囲温度または管壁温度を検出
してその検出結果に基きインバータの発振周波数
を変化させているので、ランプ電流またはランプ
電圧の検出結果によりインバータの発振周波数を
変化させる場合に比べ、ランプを常に最適状態に
て点灯させることができる。すなわち、一般にラ
ンプは周囲温度、管壁温度が低い場合には、同程
度の発光を得ようとすればランプ電流を多くする
必要があるので、ランプ電流の検出のみによる制
御では、周囲温度または管壁温度の変化に対し充
分には対応し得ないが、この考案ではこのような
ランプの特性を考慮に入れてランプを最適な状態
で点灯制御することができる。

以上のようにこの考案によれば、常時インバー
タを低損失の状態で動作させて蛍光ランプを点灯
することができ、ひいては蛍光ランプを効率のよ
い点灯状態に維持することが可能となり、節電や
動作信頼度の点で、有益である。

また、この考案装置では、蛍光ランプの管壁温
度または周囲温度を検出するようにしているので
インバータなどの温度、蛍光ランプの電流、或い
は電圧を検出するようにしたものと違つて、いつ
も正確に動作し得、インバータを常に低損失動作
状態に維持するとともにランプ効率が高く、最適
な点灯状態とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は蛍光ランプの特性図、第３
図はこの考案に係る放電灯点灯装置の一実施例を
示す回路図、第４図イ，ロ，ハ及び第５図は同装
置の動作説明のための波形図及び特性図、第６図
は制御回路のブロツク図、第７図は制御回路の具
体例を示す回路図、第８図はこの考案の他の実施
例を示す回路図、第９図イ，ロ，ハは動作説明の
ための波形図である。１，１′……インバータ、２……直流電源、３
……蛍光ランプ、４……インダクタ、５……コン
デンサ、６……制御回路、１１ａ，１１ｂ……ト
ランジスタ、１２……インダクタ、１３……トラ
ンス、１４，１５……ダイオード、１６，１７…
…コンデンサ、６１……検出回路、６１ａ……サ
ーミスタ、６１ｂ……トランジスタ、６２……発
振回路、６２ａ，６２ｂ……トランジスタ、６３
……駆動回路。なお、図中同一符号は同一または
相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

蛍光ランプと直列に接続される容量性または誘
導性の第１のインピーダンス素子と、前記蛍光ラ
ンプと並列に接続される誘導性または容量性の第
２のインピーダンス素子と、前記蛍光ランプに直
流電源の電力を交流電力に変換して供給するトラ
ンジスタインバータと、このインバータの発振周
波数を変化させる制御回路であつて前記蛍光ラン
プの点灯時の上記蛍光ランプの近傍の周囲温度ま
たは管壁温度を検出する検出回路、この検出回路
の出力で発生する周波数を変化させる発振回路、
この発振回路の発振周波数で前記インバータのト
ランジスタを開閉駆動する駆動回路を含み、前記
第１及び第２のインピーダンス素子と前記蛍光ラ
ンプとで構成される前記インバータに対する負荷
の力率を補償するように前記インバータの発振周
波数を変化させる制御回路とを具備してなる放電
灯点灯装置。