JP4367754B2

JP4367754B2 - 蛍光ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP4367754B2
Application number: JP2003321427A
Authority: JP
Inventors: 是如山下; 金吾大村; 充男横田; 政彦川瀬; 修二椿
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: ATE453208T1; EP1416517A3; US7012376B2; CN100401858C; EP1416517B1; DE60330641D1; EP1416517A2; CN1499911A; US20040085767A1; JP2005108442A

Description

本発明は、電子点灯回路を用いて蛍光発光管を点灯させる蛍光ランプ点灯装置に関する。

近年、蛍光ランプの点灯装置としては、省エネルギーを図るために、インバータ型の電子点灯装置が主流となっている。特に、省エネルギー光源である点灯装置内蔵の蛍光ランプにおいては、ランプの高効率化を図るために、インバータ型の電子点灯回路の普及が進んでいる。

従来の蛍光ランプとしては、例えば特許文献１に示されたものがある。すなわち、一般的な蛍光ランプは、図２に示すような構成となっている。電子点灯回路３が構成された回路基板２０は、樹脂ケース５の端部に装着された口金６と蛍光発光管２との間に配置されており、この回路基板２０に挿入実装用の電子部品が実装されている。

また、従来の蛍光ランプは、図３に示すような電子点灯回路を有している。以下に、図３を参照して、その回路の構成について説明する。

電子点灯回路３は、蛍光発光管２と、電源１３と、インバータ回路部１４とを備えている。インバータ回路部１４は、蛍光発光管２に内蔵された一方の電極フィラメント７の端子ａが直接接続され、また、直列に接続された電流制御用のインダクタンス素子１５を介して、蛍光発光管２に内蔵された他方の電極フィラメント８の端子ａ’が接続されている。また、コンデンサ１８および正特性サーミスタ（以下、ＰＴＣサーミスタとする）１９は、電極フィラメント７の端子ｂと電極フィラメント８の端子ｂ’の間に、それぞれ並列接続されている。また、負特性サーミスタ（以下、ＮＴＣサーミスタとする）１６は、電極フィラメント７の端子ａと端子ｂとの間に接続され、ＮＴＣサーミスタ１７は、電極フィラメント８の端子ａ’と端子ｂ’との間に接続されている。
特開２００１−３５７９８９号公報

上述した蛍光ランプは、回路基板の口金と対向する面に、平滑用コンデンサ，共振用コンデンサ，共振用コイル，ＰＴＣサーミスタ，およびＮＴＣサーミスタなどのような比較的大きな挿入実装用の電子部品が実装されており、各部品は互いに近接している。

ここで、蛍光ランプを一旦定常点灯させた後に、電源をオフした場合、ＮＴＣサーミスタとその他の部品との近接状態によって、ＮＴＣサーミスタの冷却速度が異なってくる。

さらに、ＮＴＣサーミスタと近接する部品が、ＰＴＣサーミスタなどのように自己発熱する部品である場合、その自己発熱によってＮＴＣサーミスタが冷めにくくなり、フィラメントの予熱効率を維持するのに必要なオフ時間、すなわち復帰時間が長くなる。

したがって、再始動時において、電極フィラメントに流れる予熱電流が確保し難いので、予熱不足によってランプ点滅寿命回数が低下するおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決し、復帰時間が長くなるといった不具合が解消されるとともに、ランプ点滅寿命が低下するのを防止できる蛍光ランプ点灯装置を提供することである。

本発明に係る蛍光ランプ点灯装置は、電極フィラメントを有する蛍光発光管と、該蛍光発光管を点灯させる電子点灯回路基板と、を備え、前記電子点灯回路基板は、前記蛍光発光管に並列に接続されたコンデンサと、該コンデンサに並列に接続された正特性サーミスタと、前記電極フィラメントに並列に接続された負特性サーミスタとが実装され、前記負特性サーミスタは、実装面を有しており、前記実装面を前記電子点灯回路基板に当接させて実装され、前記正特性サーミスタと前記負特性サーミスタとは、前記電子点灯回路基板における表裏二面の実装面のうち、互いに異なる実装面に実装されていることを特徴としている。

本発明に係る蛍光ランプ点灯装置によれば、以下に記載するような効果を奏するものである。

すなわち、表面実装型ＮＴＣサーミスタを用いているので、リード型ＮＴＣサーミスタと比べて、発生した熱が回路基板に放散されやすくなり、室温状態に復帰しやすくなる。これにより、再始動時では、表面実装型ＮＴＣサーミスタの方が、抵抗値の高い状態に復帰しやすく、ランプ始動前において、電極フィラメントコイルに予熱電流が流れる状態をいち早く作ることができる。

さらに、本発明の蛍光ランプ点灯装置では、表面実装型ＮＴＣサーミスタが、ＰＴＣサーミスタの自己発熱部品と近接しないように、上述のＰＴＣサーミスタとは対向する側の回路基板面に表面実装されているので、復帰時間が長くなるといった不具合が起こらない。

したがって、電極フィラメントに流れる予熱電流が確保し易くなり、予熱不足によるランプ点滅の寿命回数が低下するのを防止できる。

はじめに、本実施形態の蛍光ランプ点灯装置の構成を説明する。図１は、本実施形態の蛍光ランプ点灯装置の構成を示す断面図である。

電球型蛍光ランプ１は、蛍光発光管２と、蛍光発光管２を覆う外管ガラスバルブ４と、外管ガラスバルブ４の基部側に連結された樹脂ケース５と、樹脂ケース５に収容された電子点灯回路３と、樹脂ケース５の端部に装着された口金６とを備えている。蛍光発光管２は、４本のＵ型ガラス管からなる。（図示では、２本のＵ型ガラス管のみ）
前述の図２と併せて説明すると、蛍光発光管２には、一対の電極フィラメント７および８が、それぞれ設けられている。蛍光発光管２の一方の管端部内には、一方の電極フィラメント７が、一対のリード線９および１０によって保持されている。また、蛍光発光管の他方の管端部内には、他方の電極フィラメント８が、一対のリード線１１および１２によって保持されている。リード線９ないし１２は、蛍光発光管２の外部に引き出されて、樹脂ケース内５に設けられた電子点灯回路３に、それぞれ電気的に接続されている。電子点灯回路３は、シリーズインバータ回路方式によって構成されており、樹脂ケース５の端部に装着された口金６を介して、電源１３に接続される。

電子点灯回路３は、蛍光発光管２を点灯させるために、電源１３により駆動されるインバータ回路部１４を有しており、一方の電極フィラメント７の端子ａは、インバータ回路部１４に対して、蛍光発光管２に直接、接続されている。また、他方の電極フィラメント８の端子ａ’は、直列に接続された電流制御用のインダクタンス素子１５を介して、インバータ回路部１４に接続されている。また、コンデンサ１８は、蛍光発光管２に並列に接続されており、ＰＴＣサーミスタ１９は、コンデンサ１８に並列に接続されている。さらに、ＮＴＣサーミスタ１６は、電極フィラメント７の端子ａと端子ｂとの間に、並列に接続されており、ＮＴＣサーミスタ１７は、電極フィラメント８の端子ａ’と端子ｂ’との間に、並列に接続されている。

ＮＴＣサーミスタ１６および１７は、樹脂ケース５に収容される電子点灯回路３と同じ回路基板２０の蛍光発光管２と対する面に表面実装されている。また、回路基板２０の口金６と対する面には、挿入実装用電子部品（例えば、インダクタンス素子１５、コンデンサ１８およびＰＴＣサーミスタ１９）が実装されている。ここで、ＮＴＣサーミスタ１６および１７は、実装面を有しており、この実装面を回路基板２０に当接させて実装され、さらにＮＴＣサーミスタ１６および１７とＰＴＣサーミスタ１９とは、回路基板２０における表裏二面の実装面のうち、互いに異なる実装面に実装されていることが必須である。以下、表面実装型ＮＴＣサーミスタと併記するが、表面実装型と表記した場合、上述の意味合いで用いることとする。なお、本実施の形態では、回路基板の蛍光発光管側にＮＴＣサーミスタを、口金側にＰＴＣサーミスタを実装させているが、その構成に限定されることはなく、上述の構成とは反対で、回路基板の蛍光発光管側にＰＴＣサーミスタを、口金側にＮＴＣサーミスタを実装させている場合でも同様の効果が得られる。

次いで、電子点灯回路において、蛍光発光管２が予熱されるところから定常点灯までの動作について説明する。

まず、ＰＴＣサーミスタ１９は、ランプ始動前では温度が低く、その抵抗値は低い状態である。このとき、各電極フィラメント７および８に対して、それぞれ並列に接続されたＮＴＣサーミスタ１６および１７の温度も低く、その抵抗値は高い状態にある。

次に、電源スイッチをオンすると、電源１３から交流電流が供給され、蛍光発光管２の電極フィラメント７および８に予熱電流が流れる。このランプ始動前の段階において、ＰＴＣサーミスタ１９はその抵抗値が低いので、予熱電流は、コンデンサ１８よりも抵抗値の低いＰＴＣサーミスタ１９を介して流れるため、予熱電流を高い値に設定することができる。一方、この段階において、ＮＴＣサーミスタ１６，１７の抵抗値は高いため、ランプ始動前の予熱電流は、ほとんど電極フィラメント７および８に流れる。このとき、ＰＴＣサーミスタ１９の抵抗値は低く、コンデンサ１８とインダクタンス素子１５との共振電圧がほとんど発生せず、蛍光発光管２に始動電圧は印加されない。

次に、ＰＴＣサーミスタ１９の温度が、予熱電流による自己発熱に伴い上昇して、抵抗値が急激に高くなると、蛍光発光管２にコンデンサ１８の共振電圧に相当する始動電圧が印加され、蛍光発光管２が始動される。この場合では、ＮＴＣサーミスタ１６および１７の温度が上昇し、その抵抗値が急激に低くなり、各電極フィラメント７および８がそれぞれ短絡された状態となる。

さらに、定常点灯時においては、ＮＴＣサーミスタ１６および１７の抵抗値が低いため、コンデンサ１８を介する電流は、電極フィラメント７および８に流れることはなく、ほとんどＮＴＣサーミスタ１６および１７に流れることになる。

なお、ＮＴＣサーミスタには、セラミック素体の端面にＡｇの外部電極を備えた、室温抵抗６０Ω、Ｂ定数３８００Ｋ（２５−５０℃間）のものを使用しているが、上記回路基板に表面実装できる形状のものであればよく、特性を上記のものに限定するものではない。

以上の構成により、ランプ始動前に１秒以内で、電極フィラメント７および８を効率よく予熱でき、十分な熱電子放射を得ることができる。その結果、始動電圧の印加によって迅速にランプ始動が実施され、ランプ始動直後のグロー放電時間が短縮され、電極フィラメント７および８から飛散する電子放射物質量を抑制できる。また、定常点灯時の電極フィラメントを効率良く予熱できるので、始動時間を短縮することが可能となる。

ここで、本発明に係る蛍光ランプ点灯装置において、回路基板面に、表面実装型ＮＴＣサーミスタを表面実装することによる効果について詳述する。

まず、蛍光ランプ点灯装置を再点灯する時のフィラメント予熱改善効果を調査した。そのフィラメント予熱改善効果を知るための一つの指標として、グロー放電時間を用いた。グロー放電は、蛍光灯などを点灯させる際に電圧を印加させた時に、フィラメントが温まっていない状態、すなわち予熱が不足している状態において、電子が飛び難くなるために起こる放電現象である。一般に、グロー放電時間が少ないほど、予熱効果があることが知られており、蛍光ランプ点灯装置を点灯させたときのグロー放電時間を測定することで、蛍光ランプ点灯装置の再点灯時におけるフィラメント予熱改善効果を知ることができる。

評価サンプルとしては、口金側に表面実装されたＮＴＣサーミスタを用いた場合（参考例１）、蛍光発光管側に表面実装されたＮＴＣサーミスタを用いた場合（実施例１）、口金側に実装されたリード型ＮＴＣサーミスタを用いた場合（比較例１）、蛍光発光管側に実装されたリード型ＮＴＣサーミスタを用いた場合（比較例２）の４種類を用いた。より具体的には、蛍光ランプ点灯装置は２２Ｗタイプのものを使用した。参考例１は、表面実装型ＮＴＣサーミスタを２つのフィラメントに対してそれぞれ並列に接続し、回路基板の口金に対する面に表面実装したもので、ＰＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタは同じ面に実装されているものである。実施例１は、表面実装型ＮＴＣサーミスタを２つのフィラメントに対してそれぞれ並列に接続し、回路基板の蛍光発光管に対する面に表面実装したもので、ＰＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタは異なる面に実装されているものである。比較例１は、リード型ＮＴＣサーミスタを２つのフィラメントに対してそれぞれ並列に接続し、回路基板の口金に対する面に実装したものである。比較例２は、リード型ＮＴＣサーミスタを２つのフィラメントに対してそれぞれ並列に接続し、回路基板の蛍光発光管に対する面に実装したものである。なお、使用したＮＴＣサーミスタはすべて同一形状で、同一抵抗値のもので評価したため、サイズによる効果は無視できる。

ここで、周囲温度が２５℃で無風状態の周囲環境に、上記の蛍光ランプ点灯装置を放置して、蛍光ランプ点灯装置の温度を安定させた後、１００Ｖｒｍｓ／６０Ｈｚの入力電圧を１０秒ＯＮ−１７０秒ＯＦＦのサイクルで印加して、これを１サイクルとし、各サイクル毎のグロー放電時間を測定した。なお、グロー放電時間は、入力電圧ＯＮ時のフィラメントに流れる電流の波形から計測した。測定結果を表１に示した。

表１を見ても明らかなように、リード型ＮＴＣサーミスタを用いた場合、回路基板の口金側に対する面および蛍光発光管側に対する面のいずれに実装しても、５サイクル以内にグロー放電が発生した。

しかしながら、表面実装型ＮＴＣサーミスタを用いた場合において、口金側に表面実装された参考例１では、１４サイクルまでグロー放電は発生せず、さらに蛍光発光管側に表面実装された実施例１では、２０サイクルでもグロー放電は発生しなかった。

この結果から、表面実装型ＮＴＣサーミスタを用い、さらにＰＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタとが、前記電子点灯回路基板における表裏二面の実装面のうち、互いに異なる実装面に実装されていることで、電球型蛍光ランプ点灯装置の再点灯時におけるフィラメントの著しい予熱改善効果が得られていることがわかる。

次に、上述と同様な条件の評価サンプルを用いて、蛍光ランプ点灯装置の点滅寿命回数を調査した。なお、蛍光ランプ点灯装置も上述と同様なものを使用した。

測定条件としては、周囲温度が２５℃で無風状態の周囲環境に上記の蛍光ランプ点灯装置を放置して、蛍光ランプ点灯装置の温度を安定させた後、１００Ｖｒｍｓ／６０Ｈｚの入力電圧を１０秒ＯＮ−１７０秒ＯＦＦのサイクルで印加した。これを１サイクルとして、何サイクルまで点滅できたかを測定した。測定結果を表２に示した。

表２を見ても明らかなように、リード型ＮＴＣサーミスタを用いた場合、回路基板の口金側に対する面および蛍光発光管側に対する面のいずれに実装しても、点滅寿命回数は約２３０００サイクルであった。

しかしながら、表面実装型ＮＴＣサーミスタを用いた場合において、口金側に表面実装された参考例１では、点滅寿命回数は４１０００サイクルであり、蛍光発光管側に表面実装された実施例１では、点滅寿命回数は４８０００サイクルであった。

この結果から、表面実装型ＮＴＣサーミスタを用い、さらにＰＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタとが、前記電子点灯回路基板における表裏二面の実装面のうち、互いに異なる実装面に実装されていることで、ＣＦＬ点滅寿命回数が大幅に改善されることがわかる。

なお、上述した実施例１では、ＮＴＣサーミスタ１６および１７を、電極フィラメント７の端子ａと端子ｂとの間および電極フィラメント８の端子ａ’と端子ｂ’との間に、それぞれ一個ずつ接続したが、その場合に限らず、複数個のＮＴＣサーミスタ１６を並列に接続し、複数個のＮＴＣサーミスタ１７を並列接続する構成であってもよい。この場合、ＮＴＣサーミスタ１６および１７のうち、少なくとも一方を複数個並列接続する構成とすればよい。

このような電子点灯回路の構成にすることにより、蛍光灯の点燈時おいて複数個のＮＴＣサーミスタにそれぞれ電流が流れ、１個のＮＴＣサーミスタの場合と比較して、各ＮＴＣサーミスタの発熱温度を低減することができるので、他の部品に与える熱の影響をより少なくすることができる。しかも、各ＮＴＣサーミスタの発熱温度は低くなるので、電子部品の寿命をさらに向上させることができる。

本発明の一実施例にかかる蛍光ランプ点灯装置を用いた蛍光ランプの構成を示す概略の断面図である。電子点灯回路図である。従来の蛍光ランプ点灯装置を用いた蛍光ランプの構成を示す概略の断面図である。

符号の説明

１蛍光ランプ（電球型）
２蛍光発光管
３電子点灯回路
７、８電極フィラメント
１４インバータ回路部
１５インダクタンス素子
１６、１７負特性サーミスタ
１８コンデンサ
１９正特性サーミスタ
２０回路基板
２１その他の電子部品

Claims

電極フィラメントを有する蛍光発光管と、該蛍光発光管を点灯させる電子点灯回路基板と、を備え、
前記電子点灯回路基板は、前記蛍光発光管に並列に接続されたコンデンサと、該コンデンサに並列に接続された正特性サーミスタと、前記電極フィラメントに並列に接続された負特性サーミスタとが実装され、
前記負特性サーミスタは、実装面を有しており、前記実装面を前記電子点灯回路基板に当接させて実装され、
前記正特性サーミスタと前記負特性サーミスタとは、前記電子点灯回路基板における表裏二面の実装面のうち、互いに異なる実装面に実装されていることを特徴とする、蛍光ランプ点灯装置。