JPH0432198A - 蛍光灯用点灯回路 - 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、蛍光管を利用した蛍光灯器具用の点灯回路の
改良に関し、特にインバータ方式の点灯回路の励振手段
の改良に関する。

〔従来技術〕

蛍光管の点灯には、使用時のチラッキが少ない、地域に
よって異なる電源周波数に影響されない、電力効率が良
い等の理由でインバータ方式の点灯回路が用いられてい
る。このような従来の蛍光灯用のインバータ回路は交流
電源を整流平滑して得た直流電源を半導体素子を用いて
スイッチングし高周波交流電源を得るもので、スイッチ
ング素子を発振回路の一部として利用する自動方式のも
のであった。このような従来の自動方式の点灯回路の一
例を図に沿って説明する。

第４図は、この種の蛍光管３１を点灯させるための自動
方式の点灯回路３０の構成を示す回路図である。これは
整流平滑回路２、発振動作をするＮＰＮトランジスタＱ
１、Ｑ２、転流や電力変換を行う巻線Ｌ３１〜Ｌ３４を
持つトランスＴ３１、前記トランジスタＱ１、Ｑ２に対
するバイアス用の抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２、蛍光管３及び
前記トランスＴ３１の直列接続された巻線Ｌ３１、Ｌ３
２に並列接続されたコンデンサＣ４から成る。この点灯
回路３０は、トランジスタＱ１、Ｑ２の定数と巻線Ｌ３
１〜Ｌ３３の電気的定数等により決まる周波数で発振し
インバータ動作を行う。

〔従来技術の問題点〕

ところで、前述した従来の自動発振方式の点灯回路にあ
っては、高周波化（小型化に通しる）が困難な事、また
大電力化も困難であるという問題点があった。さらには
、発振周波数が使用部品、蛍光管の個々の特性に影響さ
ればらつくためバラツキが大きくこれにともない回路電
流（蛍光管電流）がバラツクため消費電力ひいては明る
さが異なり製品の均一性に欠けるという問題点があった
。

また発振周波数は電源電圧にも依存して変化するので電
源電圧の脈動分に応じて発振周波数が時々刻々と変化し
、このため発生する電磁ノイズのスペクトラムも一様で
ないためノイズ対策が取り難いという問題点もあった。

さらに、電源投入時等の過渡時においては異常発振の可
能性もあり最悪の場合にはこのため回路が破損する虞も
ある。また、部品の制約から目的とする発振周波数を自
由に選定することができない、またトランス等の回路定
数の設計が難しい等の問題点もあった。

ところで、一般のインバータ方式の蛍光灯器具用点灯回
路においては、出力電圧■（蛍光管の両端電圧）は、ス
イッチング周波数ｆと出カドランス及びこれに接続され
７こコンデンサにより決まる共振周波数との関係さらに
は負荷状態に応じて変わりその関係は第３図に示すグラ
フのようになる。

すなわち、蛍光管がきちんと点灯した状態（曲ＭＡ）で
は蛍光管の両端にかかるインバータ回路の出力電圧■は
インバータ回路の発振周波数ｆに依らず略一定（Ｖｚ　
　Ｖ：ｌ程度）であり出力部の共振周波数１２において
インバータ回路の出力は極少値■２を示している。しか
し、この時は出力部が共振状態で最大電力が蛍光管に供
給されており、効率が良いためこの周波数ｆ２での動作
が望ましい。しかしながら、無負荷すなわち蛍光管をは
ずした状態（曲線Ｂ）では前記の共振周波数ｆ２におい
てインバータ回路の出力が出力部の共振のためＶ、まで
上昇する。このためこの時の共振電流によりインバータ
回路が破壊してしまうという問題点も従来の蛍光灯器具
用点灯回路は有していた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上述した従来の点灯回路がもつ各問題点を解
決した新規な点灯回路を提供することを目的としており
、このため本発明においては、インバータ方式の蛍光灯
器具用点灯回路を、スイッチング用の半導体素子を駆動
しスイッチングせしめる励振回路を具備させて他励式と
し構成する。

また本願他の発明では前記励振回路が、起動時まず前記
直流電源に基づく起動電源により発振動作を開始し、こ
の結果帯られる前記高周波交流電源の出力に基づく内部
電源により専らその後の発振動作を継続するように蛍光
灯器具用点灯回路を構成する。

さらに他の発明では、前記励振回路の発振周波数を前記
蛍光管の両端に印加されている電圧に応じて制御し変化
させる発振周波数制御回路を具備して蛍光灯器具用点灯
回路を構成する。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例である蛍光灯器具用点灯回路
１の回路図である。図中、２は入力交流電源ＡＣに接続
され交流を整流し直流電源ＤＣを得る整流平滑回路であ
る。ＴＲＩ、ＴＲ２はこの直流電源ＤＣにチャンネルが
直列に接続された２個のＦＥＴ）ランジスタＴＲＩ、Ｔ
Ｒ２である。

同じく直流電源ＤＣには直列接続された２個のコンデン
サＣ２、Ｃ３が接続されている。前記２個のＦＥＴトラ
ンジスタＴＲＩ、ＴＲ２の中間の接続点Ｐ１と２個のコ
ンデンサＣ２、Ｃ３の中間の接続点Ｐ２とは、出カドラ
ンスＴ２の巻線Ｌ４を介して接続されている。このトラ
ンスＴ２には後述する内部電源を構成する巻線Ｌ６及び
蛍光管３の両端電極に接続される巻線Ｌ５も備わってい
る。

前記巻線Ｌ５の両端部分の巻線の両端（すなわち巻線Ｌ
５の端部と中間タップ）は夫々前記蛍光管３のフィラメ
ントに接続されている。また、２つの中間タップ間（従
ってフィラメント間）にはコンデンサＣ４が接続されて
いる。

また、前記ＦＥＴ）ランジスタＴＲＩ、ＴＲ２のゲート
端子は各々励振回路４の逆位相の２つの出力に接続され
ている。この励振回路４は、ＩＣ回路ＩＣＩ、このＩＣ
Ｉからの２つの出力が巻線Ｌ１に接続されたトランスＴ
１、前記ＩＣＩの発振周波数を決定するための外付は調
整抵抗Ｒ１及びＣ１からなる。前記トランスＴ１の他の
２つの巻線Ｌ２、Ｌ３からの出力が前述した励振回路４
の位相が逆の２つの出力として前記ＦＥＴ）ランジスタ
ＴＲＩ、ＴＲ２のゲート端子に接続されている。この励
振回路４には後述する低電圧の電源より電力が供給され
る。

以上述べた本発明の蛍光灯器具用点灯回路はスイッチン
グ様のトランジスタＴＲＩ、ＴＲ２を駆動するための励
振回路４を他の部分と独立して具備しているため、この
励振回路４の励振周波数（発振周波数）を単独で任意に
設定できるため、全体の設計が簡易となるし、また使用
部品選択の自由度も拡がる。

ところで、前記励振回路４が必要とする電源の電圧は他
の部分に供給されている電圧より格段に低電圧であり、
前述した直流電源ＤＣはそのまま利用することはできず
、別途電源が必要となる。

勿論専用の電源回路を用意してもよいが全体の構成が複
雑となり好ましくないため本実施例においては前記直流
電源ＤＣより作り出した低電圧電源と、前述したトラン
スＴ２の巻線Ｌ６により作り出した低電圧電源との双方
を巧みに切り換えて使う構成と成っている。以下、本願
他の発明である前記励振回路４用の電源部分について詳
述する。

第１図において５は蛍光灯器具用点灯回路が通電された
初期（起動時）においてのみ動作する起動電源であり、
前記直流電源ＤＣにコレクタ端子が接続されたトランジ
スタＴＲ３と、このエミッタ端子にアノード端子が接続
されたダイオードＤ２、直流電源ＤＣに接続された抵抗
Ｒ２と定電圧ダイオードＤ１の直列回路とからなり、前
記抵抗２とダイオードＤ１の中間接続点は前記トランジ
スタＴＲ３のベース端子に接続されている。なお、前記
ダイオードＤ２のカソード側が出力であり前記励振回路
４に電源として接続されている。

この電源回路の出力電圧は前記定電圧ダイオードＤＩの
特性に依存して決まり例えばＤｌにツェナー電圧１２Ｖ
の定電圧ダイオードを使用すると１２Ｖ弱の出力電圧と
なる。この起動電源５は蛍光灯器具用点灯回路１がまだ
動作していない時でも前記励振回路４に電源を供給でき
るため起動時には不可欠のものであるが、一方一般的に
高電圧である直流電源ＤＣより電圧降下させて低い電圧
を作り出すためこの部分での損失は大きく従って大量に
発熱を伴う。従って小型の小容量の部品を使って長い時
間動作を続けることはできないが、本発明では次に述べ
る内部電源６とあいまって小形の部品を使用し得る。

前記内部電源６も同じく励振回路４用の電源であるがこ
ちらは蛍光灯器具用点灯回路１が動作中に継続して使用
される電源である。この内部電源６は、前記トランスＴ
２の巻線Ｌ６にインバータ動作に伴い誘起された交流電
圧を利用しており、この交流電圧を整流するＤ４、Ｄ５
、これらの出力に接続されたコイルＬ７及びコンデンサ
Ｃ５からなる平滑回路、この平滑回路の出力を所定の電
圧にするＩＣレギュレータＩＣ２とこの出力にアノード
端子を接続したダイオードＤ３とからなる。

このダイオードＤ３０カソード端子は前述したダイオー
ドＤ２のカソード端子に接続されていて前記励振回路４
の電源として用いられる。すなわち、２つのダイオード
Ｄ２とＤ３はカソード端子同士が接続されておりこの接
続点から前記励振回路４に電源が供給される。

本実施例の蛍光灯器具用点灯回路１の動作を簡略に説明
すると、整流平滑回路２が通電されると直流電源ＤＣが
得られ前記直列のトランジスタＴＲＩ、ＴＲ２及び前記
起動電源５に電圧が印加される。従って、前記起動電源
５より前記励振回路４に例えば約１２Ｖの電源が供給さ
れる。ゆえに励振回路４は発振動作を開始しトランジス
タＴＲＩとＴＲ２を交互に駆動する従ってトランスＴ２
の巻線Ｌ４には前記励振回路４の発振周波数と等しい交
流電流が流れて巻線Ｌ５に高周波交流が得られ結局蛍光
管３が点灯する。同時に巻線Ｌ６にも交流電圧が得られ
るので結局前記ダイオードＤ３より前記起動電源５の出
力電圧（１２Ｖ）より僅かに高い電源電圧が得られる。

このようになると、前記ダイオードＤ２が逆バイアスさ
れるので起動電源回路５からは電力は供給されなくなり
従ってこの回路部分での電力消費やこれに伴う発熱は極
端に減少しこの結果前記起動電源５の熱破壊が未然に防
止される。

このように起動電源回路５の出力電圧より内部電源回路
６の出力電圧のほうを多少高めに設定しであるためダイ
オードのスイッチにより、回路が簡単で小形であるが損
失が大きいため長時間の使用に耐えない起動電源回路５
が、内部電源回路６が動作すれば直ちに動作が自動的に
停止し、損失の少ない内部電源回路６により動作中は継
続的に励振回路４の電源が供給される。

なお、前記励振回路４はＭＯＳ）ランジスタのゲートを
駆動する電力のみを供給できればよく、１００　ｋＨｚ
前後のスイッチング周波数の場合３０ｍＷ程度でよく、
励振回路も簡単なＣＲ・ＩＣ発振回路で構成できた。

次に、既述したインバータ方式の蛍光灯器具用点灯回路
に見られる共振周波数ｆ２においてインバータ回路の出
力が出力部の共振のため■１まで上昇しこの時の共振電
流によりインバータ回路が破壊してしまうことを防止す
るための本願さらに他の発明について説明する。

第２図はこの発明を適用した蛍光灯器具用点灯回路１０
の一実施例を示す回路図である。第１図と同一部分につ
いては説明を省略する。第１図の前実施例で示した部分
に加えて本実施例では電圧検出手段７及び発振周波数制
御手段８が付加されている。を圧検出手段７は出力部の
トランスＴ２に新たに設けられた巻線Ｌ８と、この巻線
Ｌ８の出力に接続された電気部品すなわち、並列接続さ
れた抵抗Ｒ７とダイオードＤ６及びベース端子エミッタ
端子が接続されたＮＰＮ）ランジスタＴＲ４とこれらに
直列接続された抵抗Ｒ６とから成る。前記ダイオードＤ
６のアノード端子は前記トランジスタＴＲ４のエミッタ
端子と接続されると共に巻線Ｌ８のグランド側端子に接
続されている。また前記トランジスタＴＲ４のコレクタ
端子は電圧検出手段７の出力（Ｐ３）となる。

発振周波数制御手段８は、既述した励振回路４を構成し
発振周波数を決定するための抵抗Ｒ１のグランド側端子
に直列に接続された抵抗Ｒ３と、この抵抗Ｒ１にチャン
ネルが並列接続されたＦＥＴトランジスタＴＲ５、この
トランジスタＴＲ５のゲート端子と電源間に接続された
抵抗Ｒ４、トランジスタＴＲ５のゲート端子とグランド
間に接続されたコンデンサＣ６、トランジスタＴＲ５の
ゲート端子に一端が接続され他端が入力端（Ｐ４）とな
る抵抗Ｒ５から構成されている。

この蛍光灯器具用点灯回路１０では、電源投入時にはＴ
Ｒ５がＯＦＦ状態のため発振周波数は（Ｒ１＋Ｒ３）及
びＣ１によって決定される。この周波数ｆ１は出力部分
の共振周波数ｆ２と異なる値に設定されている。蛍光灯
器具用点灯回路１０はこの周波数ｆ、でインバータ動作
を開始する。すると抵抗Ｒ４と０６の時定数にて決まる
時間を経過した後トランジスタＴＲ５がＯＮ状態となり
、励振回路４は今度はＲ１及びＣＩにより決定される周
波数で動作する。この時の周波数が共振周波数ｆ２とな
るようにＲ１及びＣ１の値を設定しておく。従ってこの
状態では充分な電力が蛍光管３に供給される。同時に、
蛍光管３に加わる電圧はトランスＴ２の巻線Ｌ８から検
出され対応する電圧が発振周波数制御回路８のトランジ
スタＴＲ５に印加される。この検出電圧が高ければトラ
ンジスタＴＲ５がＯＦＦする方向に、低ければＯＮする
方向に駆動されるように構成されている。

すなわち、検出電圧が高ければ発振周波数はｆ。

へ、低ければｆ２へと向かう。

従って、電源投入時で蛍光管３が点灯する以前はフィラ
メントが熱せられておらず無負荷に近くこの時の電圧検
出手段７の出力に対応して第３図グラフのｆｌの周波数
、■３の電圧になっている。

やがてフィラメントが充分熱せられ蛍光管３が点灯する
と電圧はＶ４（曲線Ａ）まで低下する。

従って電圧検出手段７の出力が変化し発振周波数をｆ２
に変化させる。このように検出電圧を■３と■４の中間
の■８に設定しておけば蛍光管３が点灯した事により、
トランジスタＴＲ５をＲ４・Ｃ６の定数で決まる時間後
ＯＮとして、Ｒ１・Ｃ１により決まる周波数ｆ２で励振
を行い（動作点をグラフのｆ２に移行させ）、正規の電
力にて蛍光管３を点灯する事ができる。蛍光管３が取付
けられていない場合、あるいは交換のため蛍光管３を電
源を切らずに取外した場合等無負荷状態が生じても動作
周波数がｆ、に移行し、出力電圧を抑えることでインバ
ータ回路に負担がかからない様にしている。

また、蛍光管３が使用中徐々に劣化し無負荷状態に近く
なった場合においても動作点がｆ、に移動しインバータ
回路が保護される事になる。

また、電源投入時に蛍光管３の予熱が完了してから点灯
するため黒化現象が最小限となり蛍光管３の寿命をかな
り延ばす効果がある。また、工事の際の誤配線があって
もインバータ回路を破壊する震が全くなくなる利点もあ
る。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明の蛍光灯器具用点灯回路はスイッチン
グ様のトランジスタＴＲＩ、ＴＲ２を駆動するための励
振回路４を他の部分と独立して具備しているため、この
励振回路４の励振周波数（発振周波数）を単独で任意に
設定できるため、全体の設計が簡易となるし、また使用
部品選択の自由度も拡がる。

さらに、前記励振回路が、起動時まず前記直流電源に基
づく起動電源により発振動作を開始し、この結果得られ
る前記高周波交流電源の出力に基づく内部電源により専
らその後の発振動作を継続するため、 常態では起動電源回路部分での電力消費やこれに伴う発
熱を伴わず小容量の部品で前記起動電源を構成しても熱
破壊が未然に防止されるので蛍光灯器具用点灯回路全体
が小形に構成できる。

さらに、前記励振回路の発振周波数を蛍光管の両端に印
加されている電圧に応じて制御し変化させる発振周波数
制御回路を具備したので、常態の蛍光管点灯時には最大
電力を供給することができる一方、無負荷あるいは軽負
荷時には発振周波数を変化させ出力電圧を低下させて蛍
光灯器具用点灯回路の破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蛍光灯器具用点灯回路の一実施例
を示す回路図を、 第２図は本願他の発明による蛍光灯器具用点灯回路の一
実施例を示す回路図を、 第３図は本願発明に係る蛍光灯器具用点灯回路の発振周
波数と出力電圧の関係を示す図を、第４図は従来の蛍光
灯器具用点灯回路の回路図を各々示す。 １．１０・・・蛍光灯器具用点灯回路、３・・・蛍光管
、　４・・・励振回路、５・・・起動回路、　６・・・
内部電源、８・・・発振周波数制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕交流電源を整流平滑して得た直流電源を半導体素
   子を用いてスイッチングし高周波交流電源を得て、この
   高周波交流電源で蛍光管を点灯せしめるインバータ方式
   の蛍光灯器具用点灯回路において、 前記半導体素子を駆動しスイッチングせしめる励振回路
   を具備したことを特徴とする他励式の蛍光灯器具用点灯
   回路。 〔２〕前記励振回路が、起動時まず前記直流電源に基づ
   く起動電源により発振動作を開始し、この結果得られる
   前記高周波交流電源の出力に基づく内部電源により専ら
   その後の発振動作を継続することを特徴とする請求項１
   記載の蛍光灯器具用点灯回路。 〔３〕前記励振回路の発振周波数を前記蛍光管の両端に
   印加されている電圧に応じて制御し変化させる発振周波
   数制御回路を具備したことを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の蛍光灯器具用点灯回路。