JPS6362194A - 蛍光放電灯点灯装置 - 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、蛍光放電灯の点灯装置に係り、特に、実質的
に安定器を使用しない回路によって作られた高周波パル
ス電圧により蛍光放電灯を点灯させると共に当該蛍光放
電灯の寿命末期には前記蛍光放電灯への給電を遮断する
機能を有し、かつ、当該装置の構成素子への過電流を制
御する機能を有する蛍光放電灯点灯装置に関する。

（従来の技術） 一般的に、蛍光放電灯は、その性質上、冷陰極にて放電
を開始させるに蛎、持続放電時の端子電圧の約数倍の電
圧をその端子間に印加しなければならない。このため、
蛍光放電灯には、その両極にフィラメントを設け、これ
を加熱することにより熱電子を放出させ、比較的低い電
圧で放電を開始するようになっている。また、持続放電
時においては、その供給電流が増加しても、その両端子
間電圧が一定値に近い値を示すという性質、いわゆる負
特性を有している。このため、蛍光放電灯を安定に点灯
させるためには、その放電開始時においては、蛍光放電
灯の持続放電電圧以上の電圧を蛍光放電灯の両電極間に
印加し、点灯後においては、蛍光放電灯と直列に接続し
た負荷（インダクタンス、コンデンサ、抵抗器等）によ
り蛍光放電灯に流れる電流を規制すると共に、電源の電
圧変動に対する蛍光放電灯流入電流を安定化し、常に安
定した状態で点灯させる機能を備えた蛍光放電灯点灯装
置が必要となる。

現在、最も広く使用されている蛍光放電灯点灯装置は、
商用周波数電源を直接利用するものが多く、一般的に用
いられる電圧（１００Ｖないしは２００Ｖ）では、冷陰
極の状態で放電を開始することができないので、グロー
ランプを使用して、−時的に蛍光放電灯のフィラメント
を加熱し、熱電子放出を行なわせて放電開始電圧を低下
させることにより放電を開始させ、放電後の放電電流は
、蛍光放電灯に直列に接続した負荷によって規制するよ
うになっている。

しかしながら、このような蛍光放電灯点灯装置では、点
灯させるまでに時間がかかり、放電電流を規制するイン
ダクタンスの体積、重量及び電力損失が大きいという欠
点がある。

このため、最近では、前記蛍光放電灯点灯装置の欠点を
解消するために、半導体を使用した蛍光放電灯点灯装置
が実用化されている。

この半導体を使用した蛍光放電灯点灯装置の一例として
、第３図に示すようなものがあり、次のように構成され
ている。

交流電源には、仁ユーズ１を介してコンデンサ２及びコ
ンデンサ３が夫々並列に接続され、ざらに、ヒユーズ１
に直列に接続されたインダクタンス４を介して全波整流
器６の交流入力端子が接続されている。そして、全波整
流器６の子端子には、抵抗器５が接続され、この抵抗器
５を介して接続されたコンデンサ７及び抵抗器８、抵抗
器９とダイオード１０の直列接続回路が全波整流器６の
一端子に接続されている。ざらに、抵抗器８と抵抗器９
との接続点には、全波整流器６の一端子に接続されたコ
ンデンサ１１と、抵抗器１２及びインダクタンス１３の
並列接続回路を介してトランジスタ１４のベースとが接
続されている。

さらに、トランジスタ１４のコレクタ端子には、抵抗器
５に接続されたインダクタンス１８及びコンデンサ２０
の並列回路が接続され、トランジスタ１４のエミッタ端
子には、全波整流器６の一端子に接続されたトランスの
巻線１７が、ダイオード１５を介して接続されている。

また、トランジスタ１４のコレクタとエミッタ間には、
ダイオード１６が接続されている。さらに、トランジス
タ１４のコレクタ端子には、トランスの巻線１９が接続
され、このトランスの巻線１９には、抵抗器５に接続さ
れた蛍光放電灯２７のフィラメント２６、トリガダイオ
ード２１、ダイオード２２、ダイオード２３、トランス
の巻線２５、フィラメント２６及びトランスの巻線２４
を直列に接続し、た回路が接続されている。

以上のように構成された蛍光放電灯点灯装置は、次のよ
うに動作する。

まず、交流電圧が全波整流器６に与えられると、全波整
流器６及び平滑用コンデンサ７によって、脈動の少ない
直流電圧が作られる。

そして、この電圧が発振用トランジスタ１４のベースに
印加されると、インダクタンス１８及びコンデンサ２０
で構成される発振回路で、その発振回路の回路定数に基
づいて、正弦波に近い４０ＫＨ２程度の高周波電圧が発
生する。

そして、この高周波電圧は当該巻線１９によって昇圧さ
れ、ざらに、１〜リガダイオード２１のブレークオーバ
ー電圧によって発生したパルス電圧を当該巻線２５に供
給すると共に、当該パルス電圧を当該巻線２４で昇圧し
て高電圧のパルスを発生させることにより、蛍光放電灯
２７を点灯させている。すなわち、トリガダイオード２
１のブレークオーバー電圧によって、パルス状の高電圧
が蛍光放電灯２７に印加されるまでは、フィラメント２
６の加熱が行なわれて熱電子を放出させ、その後発生し
たパルス状の高電圧によって蛍光放電灯２７を点灯して
いる。

一方、点灯した後は、前記巻線１９によって昇圧された
高周波電圧が、蛍光放電灯２７に印加ざれると共に、前
記巻線２４によって、その放電電流が規制され、蛍光放
電灯２７の放電を維持している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の蛍光放電灯点灯装置に
あっては、トランスの巻線１７に流れる帰還電流を多く
とっても、フィラメント２６間の印加電圧は、蛍光放電
灯２７の放電開始電圧以上にすることができない。つま
り、当該蛍光放電灯点灯装置の電源として、１００Ｖの
交流電源を使用して正弦波を発生させた場合、トランジ
スタ１４のコレクタ側に接続されているインダクタンス
１８及びコンデンサ２０で構成される発振回路で発生す
る発振電圧は、１４０〜１５０Ｖ位にしかならず、この
ために、蛍光放電灯２７を点灯させには、前記したよう
に、この電圧を昇圧する部品が必要となる。

また、蛍光放電灯２７の容量及びその種類によって、ト
ランスの巻線２４等に流れる電流の大きざが異なるので
、この回路に接続可能な蛍光放電灯２７の容量及びその
種類は、蛍光放電灯２７に電力を供給する回路に接続さ
れた各部品の容量によって決定される。すなわち、容量
の大きな蛍光放電灯を点灯させる場合には、この装置自
体の容積等が大きくなることになる。したがって、従来
の蛍光放電灯点灯装置では、接続する蛍光放電灯の容量
及びその種類に合致した専用の装置を用いなければなら
ないことになる。

さらに、蛍光放電灯は、一般的に周囲の温度に応じてそ
の抵抗値は大きく変化するという性質を持っているので
、周囲温度によって蛍光放電灯点灯装置を構成する素子
に流入する電流値が異なることになり、当該素子に流入
する電流が過電流となる恐れがあり、広範囲にわたる低
高温度域での安定した点灯を行なわせることが困難とな
る。

また、蛍光放電灯の寿命末期に起こる蛍光放電灯の間欠
点灯によって、蛍光放電灯点灯装置においては長時間過
度状態が持続されるために、当該蛍光放電灯点灯装置を
構成する素子、特に半導体素子は過熱ぎみになり、これ
らの素子の焼損を引起こす恐れがおる等の多くの問題点
がおった。

本発明は、このような従来の蛍光放電灯点灯装置におけ
る問題点に鑑みて成されたものであり、昇圧する部品を
必要とせず、かつ、接続する蛍光放電灯の容量及びその
種類のいかんに拘らず蛍光放電灯を点灯することが可能
であり、さらに、広範囲にわたる温度域で安定した点灯
をさせることができるばかりでなく、蛍光放電灯の寿命
末期における前記素子の過熱状態を防止すると共に蛍光
放電灯への給電を遮断することのできる蛍光放電灯点灯
装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明では、交流電源にノ
イズフィルタを介して整流器を接続し、当該整流器の直
流出力側に平滑回路を接続してなる電源回路と、発振用
コイル及び共振用コンデンサを並列接続してなる共振回
路と、当該共振回路にコンデンサを介して並列接続した
蛍光放電灯と、当該電源回路から給電され、前記共振回
路に持続的に間欠波形状の高周波電圧を発生させると共
に前記蛍光放電灯への過大電流の流入を防止する制御回
路と、当該制御回路を構成する素子の温度が所定値以上
となった時に＃２蛍充放電灯への給電を遮断する遮断回
路とを備えたことを特徴とする。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明に係る蛍光放電灯点灯装置の回路図で
おる。同図に示す回路は、大別すると、電源回路及び発
振回路に分けることができる。

電源回路は、交流電源にヒユーズ１を介して接続したコ
ンデンサ２及びコイル３６と、コンデンサ３及びコイル
４とからなる２種類の異なる周波数帯域を持つフィルタ
と、これらのフィルタを介して接続した全波整流器６と
、後述する自己バイアス用抵抗器３３に熱結合された感
熱リードスイッチ３５を介して全波整流器６の出力端子
に並列に接続した平滑用コンデンサ７とで構成されてい
る。

発振回路は、発振用トランジスタ１４０コレク夕と帰還
電圧阻止用ダイオード１５のカソード間に過大電圧防止
用の半導体素子３１を接続し、発振用トランジスタ１４
のベースに接続されるベース電流制御用抵抗器１冫１ ４のエミッタに接続した帰還電圧阻止用ダイオード１５
，帰還信号用コイル３７，帰還電圧阻止用ダイオード１
０及びベース電流調整用抵抗器９で形成される閉回路の
ベース電流制御用抵抗器１２に、ベース電圧供給用抵抗
器８及び帰還信号供給カップリングコンデンサ１１を接
続し、帰１電圧阻止用ダイオード１０に、自己バイアス
用抵抗器３３、帰還信号供給用コンデンサ３２及び定電
圧ダイオード３４を接続してなる制御回路と、発振用ト
ランジスタ１４のコレクタ及び全波整流器６に接続され
る発振用コイル２８並びに発振用コンデンサ２９で形成
される共振回路とで構成されている。

そして、負荷となる蛍光放電灯２７は、直列接続された
コンデンサ３０を介して、当該共振回路に並列に接続さ
れている。

なお、以上に記した回路を構成する各素子の回路定数は
、以下のように設定されている。

２：コンデンサ　０．２２μＦ ３：コンデンサ　１０００ｐＦ ４：コイル　４０μＨ ７：平滑用コンデンサ　１００μＦ ８：ベース電圧供給用抵抗器　８０にΩ９：ベース電流
供給用抵抗器　５００Ω１１：帰還信号供給用カップリ
ングコンデンサ０、４７μＦ １２：ベース電流制御用抵抗器　１００Ω２９：共振用
コンデンサ　７５０ｐＦ ３０：直流阻止用コンデンサ　０．２２μＦ３２：バイ
アス電圧平滑用及び帰還信号供給用コンデンサ０．４７
μＦ ３３：自己バイアス用抵抗器　５Ω ３６：コイル　４０μＨ 次に、このように構成された蛍光放電灯点灯装置の動作
を説明する。

まず、本装置に交流電圧が印加されると、この交流電圧
は全波整流器６によって整流されると共に、平滑用コン
デンサ７によってリップル率の少ない直流電圧に変換さ
れる。そして、この直流電圧は、ベース電圧供給用抵抗
器８及びベース電流制御用抵抗器１２を介して発振用ト
ランジスタ１４のベースに印加される。すると、発振用
トランジスタ１４のベース、エミッタ間は導通状態にな
り、発掘用トランジスタ１４のコレクタに接続された発
振用コイル２８及び共振用コンデンサ２９で構成された
共振回路に流入した電流によって、当該発振用コイル２
８に磁気的に接続した帰還信号用コイル３７に誘導電圧
が発生する。

そして、当該誘導電圧がコンデンサ３２及びコンデンサ
１１を介して発振用トランジスタ１４のベースに帰還さ
れると、前記共振回路は、発．搬用コイル２８と共振用
コンデンサ２９の素子定数により定まる共振周波数で持
続発振するようになる。

無負荷状態におけるこの持続発振状態をオシロスコープ
で見ると、当該共振回路から出力されるパルス波形の発
振周期は、約４０μｓであり、その波高値は、約１　５
００Ｖである。そして、蛍光放電灯２７が接続されてい
る状態で、本装置に交流電圧を印加すると、間欠パルス
状の電圧が蛍光放電灯２７に印加され、この波形の有す
る波高値は、蛍光放電灯２７の放電開始電圧よりも高い
ので、蛍光放電灯２７が放電を開始する。

次に、蛍光放電灯２７が持続放電状態になると、蛍光放
電灯２７の端子電圧は、維持電圧に低下し、前記共振回
路により発振される発振電圧も、維持電圧の値に近い矩
形状の電圧波形となる。このため、帰還信号用コイル３
７に発生する電圧は、発振用コイル２８に発生する電圧
波形変化の影響によって変化し、発振用トランジスタ１
４のベースに帰還される帰還量が制御されることになる
。

そして、前記したように、蛍光放電灯２７の持続放電状
態における端子間の電圧及び電流をオシロスコープで見
ると、前記共振回路から出力されるパルス電圧波形の発
振周期は、約６０μｓであり、その波高値は、約４００
Ｖであり、そのパルス電流波形の発振周期は、約６０μ
ｓであり、その波高値は、約１Ａである。

さらに、本装置に交流電圧を印加した後の蛍光放電灯２
７の端子間電圧及び電流の推移状態を見ると、蛍光放電
灯２７の端子間に印加されるパルス電圧の波高値は、回
路作動初期に最も高い値（約１７００Ｖ）を示し、作動
’１２０．５ｍＳまでは逐次減少し、１ｍＳ経過後にほ
ぼ定常状態になる。同様に、蛍光放電灯２７に流入する
電流の波高値は、作動ｍｏ、５ｍＳまでは逐次減少し、
０゜５ｍＳ経過後には、はぼ定常状態になる。

また、回路作動復の蛍光放電灯２７の端子間電圧及び電
流の経時変化状態を見ると、電圧の波高値は、回路の作
動後０．１５Ｓ付近で落込み、同時に電流の波高値は、
回路の作動後０．１５Ｓ付近で上昇する。この電圧及び
電流波高値の急変時に蛍光放電灯２７が放電を開始し、
発光状態となる。

そして、上記のようにして発光状態になった蛍光放電灯
２７及び本装置の周囲温度が急変した場合には、蛍光放
電灯２７の等価抵抗値は大きく変化（周囲温度が、例え
ば、−２５℃の低温の時と４０℃の高温の時とで蛍光放
電灯２７の等価抵抗値は大きく異なる。）し、このため
に、コンデンサ３２及び自己バイアス抵抗器３３に流入
する電流値が変化して、これらの素子に過電流が流れる
恐れがあるが、この過電流は、当該素子に並列に接続さ
れた定電圧ダイオード３４によって、一定値以下に規制
される。このために、本装置は、周囲温度変化が広範に
わたって急変した場合、または、低温下、高温下におい
ても、負荷の最適の状態を保つようにように制御される
ことになる。

また、蛍光放電灯２７が寿命末期になった場合には、蛍
光放電灯２７は間欠的に点灯を繰返す間欠点灯状態とな
り、本装置は長時間過度状態を持続することになる。こ
のために、発振用トランジスタ１４は通電、遮断を繰返
し、この時に発掘用トランジスタ１４のコレクタとエミ
ッタ間には高電圧（当該発振用トランジスタ１４の耐圧
よりも大きい電圧）がかかる恐れがあり、過大電圧防止
用の半導体素子（サージキラー）３１によって、この過
電圧により発振用トランジスタ１４の破損が防止される
。また、自己バイアス用抵抗器３３には、この抵抗器３
３が所定の温度以上になった時に接点を開く感熱リード
スイッチ（サーマルスイッチ）３５が密着されており、
この過度状態が長時間持続されることによって自己バイ
アス抵抗器３３の過熱が生じ、当該抵抗器３３の温度が
所定値以上になると、感熱リードスイッチ３５の接点が
開き、電源電圧の通電が遮断され、本装置の二次側の動
作が停止する。そして、当該抵抗器３３の温度が所定値
以下に低下すると、感熱リードスイッチ３５の接点が閉
じ、再び、本装置は二次側の動作を開始する。以上のよ
うに、本装置は自己バイアス用抵抗器３３の温度に応じ
て二次側の通電、遮断を繰返すことになる。

このように、本装置では、発掘用トランジスタ１４のベ
ースに帰還する電流を大きく取るように回路を構成した
ことにより、放電開始前においては、間欠パルス状の電
圧を発振し、放電開始後においては、矩形波状の電圧を
発振するようになっている。また、負荷（蛍光放電灯）
の容量等により、発振用トランジスタ１４のベースに帰
遷される帰還量が、発振用コイル２８と結合関係にある
帰還信号用コイル３７の作用及び定電圧ダイオード３４
によって、ある程度の周囲温度範囲において、その負荷
の最適の状態を保つように制御されるので、例えば、周
囲温度が一２５℃から４０℃の範囲内において、２０〜
４０Ｗのリング形蛍光放電灯、２０〜８０Ｗの直管形蛍
光放電灯、又は、各種のスリムライン等においても同一
の点灯装置で共用できる。

また、発振用トランジスタ１４０ベースに接続されてい
るベース電流制御用抵抗器１２を、可変抵抗器とするこ
とによって、調光機能をも持たせることが可能である。

ざらに、蛍光放電灯２７に直列に直流阻止用のコンデン
サ３０を接続しであるので、蛍光放電灯２７に流れる放
電電流には直流分が含まれれおらず、分極による暗部の
発生を防止できる。

なお、第１図においては、感熱リードスイッチ３５は、
二次側の電源端に設けたが、この場所に限定されること
はなく、電源電圧を遮断できる回路内であれば、どのよ
うな場所に設けても良い。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明に係る蛍光放
電灯点灯装置によれば、放電を開始させるだめの特別な
回路や、放電中の電流を規制する負荷等が不必要となる
ので、使用部品点数が少なくて済み、小型軽量となると
共に製造コストも低減できる。また、広範にわたる温度
変化の影響を最小限に抑えることができ、蛍光放電灯が
寿命末期になった場合には、過熱から当該装置の構成素
子を保護できるので、回路の動作の安定性及び信頼性が
極めて高くなり、さらには、冷陰極の状態で放電を開始
させることができるので、蛍光放電灯への配線は２本で
済み、多種の蛍光放電灯を同一装置にて点灯することが
可能になる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る蛍光放電灯点灯装置の回路図、
第２図は、従来の蛍光放電灯点灯装置の一例を示す回路
図である。 ２．３，４．５．３６・・・ノイズフィルタ、６・・・
全波整流器、　７・・・平滑用コンデンサ、１４・・・
発振用トランジスタ、 ２７・・・蛍光放電灯、 ２８・・・発振用コイル、２９・・・共振用コンデンサ
、３０・・・直流阻止用コンデンサ ３１・・・過大電圧防止用半導体（サージキラーン３２
・・・帰還信号供給用コンデンサ、３３・・・自己バイ
アス用抵抗器、 ３４・・・定電圧ダイオード、 ３５・・・感熱リードスイッチ、 ３７・・・帰還信号用コイル、。 特許出願人　　　　　株式会社　デンコ−社手続補正書 昭和６１年１０月９日 特許庁長官　　黒　１）　明　雄　　殿１、事件の表示 昭和６１年　特許願　第２０５．９３０号２、発明の名
称 蛍光放電灯点灯装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都　北区　西ケ原　４丁目１７番１号名
　称　　株式会社　デンコー社 代表者　　幸　１）　義　冶 ５、補正命令の日付 自発補正 ６、補正の対象 ７、補正の内容 明細書の第１８頁第１９行目と２０行目との間に次の文
を加入する。 ［また、本発明の蛍光放電灯点灯装置によって蛍光放電
灯を実際に点灯させる実験を行なった結果、その消費電
力は、４０Ｗの一般蛍光放電灯を点灯させた場合には、
常温時で２９Ｗであり、低温時で３２Ｗであった。そし
て、従来多用されている安定器を用いた蛍光放電灯点灯
装置による消費電力は通常５０Ｗ位であるから、本発明
の蛍光放電灯点灯装置によれば、約４０％の電力の節約
ができることになる。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電源にノイズフィルタを介して整流器を接続し、当
   該整流器の直流出力側に平滑回路を接続してなる電源回
   路と、 発振用コイル及び共振用コンデンサを並列接続してなる
   共振回路と、 当該共振回路にコンデンサを介して並列接続した蛍光放
   電灯と、 当該電源回路から給電され、前記共振回路に持続的に間
   欠波形状の高周波電圧を発生させると共に前記蛍光放電
   灯への過大電流の流入を防止する制御回路と、 当該制御回路を構成する素子の温度が所定値以上となっ
   た時に前記蛍光放電灯への給電を遮断する遮断回路とを
   備えたことを特徴とする蛍光放電灯点灯装置。