JPH0614478B2 - 螢光ランプ点灯装置 - Google Patents

螢光ランプ点灯装置

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JPH0614478B2
JPH0614478B2 JP58225923A JP22592383A JPH0614478B2 JP H0614478 B2 JPH0614478 B2 JP H0614478B2 JP 58225923 A JP58225923 A JP 58225923A JP 22592383 A JP22592383 A JP 22592383A JP H0614478 B2 JPH0614478 B2 JP H0614478B2
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capacitor
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lighting device
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信久 ▲吉▼川
崇之 今井
和正 能見
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は螢光ランプを高周波にて点灯させる螢光ランプ
点灯装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 螢光ランプを高周波で点灯することにより、点灯装置を
小形・軽量化でき、発光効率を向上できることは周知で
ある。一般に高周波点灯装置として用いられているの
が、第1図に示すプッシュプル方式である。この点灯装
置は交流電源1の投入後、出力トランス4のインダクタ
ンスLと電流制限用インダクタンス素子5(インダク
タンスL2)と始動用コンデンサ7(容量C1)とから成
る共振回路を構成し、その共振周波数に従って始動用コ
ンデンサ7を通して螢光ランプ6に予熱電流を流すこと
によって螢光ランプ6を始動させるものである。
第2図は螢光ランプ始動時における共振時のトランスの
出力側の等価回路を示す。共振電流は矢印Aに示すよう
に流れる。いま、共振周波数をfAとすると、始動用コ
ンデンサ7の容量リアクタンスは1/2πfA1で表わ
される。したがって予熱電流を増加させるためには、L
1,L2が一定であれば(ランプ電力、点灯周波数が定ま
ると、L2,L1一定)、始動用コンデンサ7の容量C1
を大きくする必要がある。しかし、容量Cを大きくす
ると、安定点灯時の常時予熱電流が増加し、ランプ電力
に対するランプ入力電力の割合、すなわち変換効率が低
下する。
発明の目的 本発明はかかる変換効率を低下させることなく、始動性
能を向上することのできる螢光ランプ点灯装置を提供す
るものである。
発明の構成 本発明の螢光ランプ点灯装置は、出力トランスと共振用
コンデンサを有する自励式インバータから成る高周波発
生装置と電流制限用インダクタンス素子と一対の電極を
有する螢光ランプとで閉回路が構成され、さらに前記螢
光ランプの両電極のフィラメント間の非電源側に始動用
コンデンサが接続された螢光ランプ点灯装置において、
前記電流制限用インダクタンス素子と並列に、始動時に
おいて前記出力トランスと前記共振用コンデンサと前記
電流制御用インダクタンス素子と前記始動用コンデンサ
とを備えた共振回路の共振周波数よりも高い共振周波数
を形成する容量をもった始動補助用コンデンサを接続し
たものである。
作用 本発明によると、電流制限用インダクタンス素子と並列
に、始動補助用コンデンサを接続することで、螢光ラン
プの点灯中の共振周波数をほとんど変化させることなく
螢光ランプ始動時に、おいてのみ共振周波数を高めるこ
とができる。したがって、始動用コンデンサの容量を変
えることなく始動用コンデンサの容量リアクタンスを下
げることができ、螢光ランプの予熱電流を増加させるこ
とができる。
実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第3図は本発明の螢光ランプ点灯装置の基本構成回路を
示す。第3図において、1は交流電源で、その出力端子
間に整流装置2が接続されている。3は高周波発生装置
でインバータから成り、出力トランス4はオートトラン
スから成り、後述する共振用コンデンサ21が並列に接
続されている。5は電流制限用インダクタンス素子で、
一対の電極を有する螢光ランプ6と直列に接続されてい
る。8は始動補助用コンデンサで電流制限用インダクタ
ンス素子5と並列に接続されている。さらに始動用コン
デンサ7が螢光ランプ6と並列に接続されている。
第4図は始動時(ランプ不点時)のトランスの出力側の
等価回路を示す。ここで、出力トランス4のインダクタ
ンスをL1、電流制限用インダクタンス素子5のインダ
クタンスをL2、始動用コンデンサ7の容量をC1、始動
補助用コンデンサ8の容量をC2とする。
第2図に示す従来の等価回路の共振周波数をfAとし、
この等価回路の電流制限用インダクタンス素子5に始動
補助用コンデンサ8を並列に接続した時の等価回路の共
振周波数をfBとしたとき、それぞれの共振周波数fA
Bを求める。
第4図に示す回路の合成インピーダンスZを求める。
ωA=2πfA,ωB=2πfBとすると、 C1≫C2であるので、 また、第4図に示す回路の電流制限用インダクタンス素
子5と始動補助用コンデンサ8との並列回路のインピー
ダンスをZ1とすると、 したがって、合成インピーダンスZは、 ここで(b)式の分母=0とおいて、ωを求める。
1−ωB 2(L21+L22+L11 −ωB 21212)=0……(c) ωB 2=Aとおくと、(c)式は、 1−A(L21+L22+L11 −AL1212)=0 ∴A21212 −A(L21+L22+L11)+1=0…(d) C1≫C2の関係よりL21+L11≫L22とすると、
(d)式は、 A21212−A(L21+L11)+1 =0 したがって (e)式の根号内で、C1≫C2の関係より (L21+L112≫4L1212となるので、(e)
式は、 よって、 となる。そして、 上記(1)式より 上記(2)式より となる。
すなわち、第2図に示す従来の等価回路の電流制限用イ
ンダクタンス素子5に第4図に示すように始動補助用コ
ンデンサ8を並列に接続することで、共振周波数はfA
からfBに変化して始動用コンデンサ7に予熱電流が流
れる。
次に、ωB 2−ωA 2を求めると、 (1)式および(2)式から、 ここで、C1≫C2の関係より、2C1−C2>0 したがって、(f)式の右辺は正となるので、 ωB 2−ωA 2>0 となる。そして、ωB 2−ωA 2>0であることからfA
Bとなる。よって始動用コンデンサ7の容量を増加さ
せなくても、fB>FAなる高い周波数成分が流れるため
に、始動時の予熱電流を従来例に比べて著しく増加させ
ることができる。
次に、本発明の具体的な例について第5図を参照して説
明する。第5図において、高周波発生装置3はプッシュ
プル形トランジスタ式インバータから成り、このインバ
ータ端部に定電流用インダクタ13を接続し、このイン
ダクタ13を介して平滑コンデンサ12の負極出力端に
接続されている。前記インバータはエミッタを共通接続
し、この共通接続点に定電流用インダクタ13の他端を
接続した一対のトランジスタ18,19のコレクタ間に
入力巻線4aを接続した出力トランス4と、入力巻線4
aに並列接続した共振用コンデンサ21と、平滑コンデ
ンサ12の正極出力端を入力巻線4aの中点(C点)に
接続したものから成り、平滑コンデンサ12の正極出力
端から起動抵抗14を介してトランジスタ18,19の
ベース側に接続している。さらに、帰還巻線4cはダイ
オード16と平滑コンデンサ17とからベースバイアス
補助電源回路が構成され、トランジスタ18,19のベ
ース側が接続されている。次にインバータの出力端子
(入力巻線4aのA−B点)と、電流制限用インダクタ
ンス素子5とこれと並列に接続された始動補助用コンデ
ンサ8との並列体と、螢光ランプ6とで閉回路を構成
し、螢光ランプ6と並列に始動用コンデンサ7が接続さ
れている。
なお、第5図において、10はサージアブソーバ、11
はインラッシュ防止用抵抗、15はベース抵抗である。
次に上記点灯装置の動作を説明する。
いま、交流電源1を投入すると、整流装置2、インラッ
シュ防止用抵抗11を通じて平滑コンデンサ12を充電
する。インバータ3の動作として、まず起動抵抗14を
介してトランジスタ19のベースに電流が流れ始め、ト
ランジスタ19がオンとなる。そうすると、電流が平滑
コンデンサ12の正極端子から出力トランス4の入力巻
線4aの中間タップ(C点)を経てB点を通じてトラン
ジスタ19のコレクタに流れ、一次巻線4aに電圧が発
生する。これにより、ベース帰還巻線4bにトランジス
タ19をオンさせる方向に電圧が発生し、トランジスタ
19のコレクタ電流が急激に飽和に向かう。このときト
ランジスタ18はオフ状態である。次にベース帰還巻線
4bに前記と逆向きの電圧が発生し、トランジスタ18
をオンさせ、一方トランジスタ19をオフさせる。こう
してトランジスタ18,19のオン・オフが同時に繰り
返さえ、所定周波数の発振が行われる。なお、トランジ
スタ18,19のベース電源は起動抵抗14により発振
が開始した後、帰還巻線4cに誘起される電圧をダイオ
ード16およびコンデンサ17で整流平滑されたものに
なっている。なお、共振用コンデンサ21は回路の共振
周波数に影響しているが、第4図では共振用コンデンサ
21は省略している。これは次の理由による。すなわ
ち、電流制限用インダクタンス素子5と始動用コンデン
サ7からなるトランス4の出力側の回路で、電流制限用
インダクタンス素子5に始動補助用コンデンサ8を付加
することによって、容量成分としては始動用コンデンサ
7に始動補助用コンデンサ8が直列に接続された状態と
考えることができ、したがって、容量成分は低下するこ
とになり、共振周波数は高くなる。この容量成分の低下
は、共振用コンデンサ21を加えた場合でも、省略した
場合でも生じるためである。次に、出力トランス4の入
力巻線4aに発生した高周波電圧は、第4図に示した共
振等価回路にて予熱電流が生じる。一例を示せば、 L1=8mH,L2=3.9mH,C1=3900pF,
2=470pFとするとfA=23.4kHz,fB=1
43.4kHzとなり、fB/fA=6.1となる。よって
始動用コンデンサ7にはfAのときより、fBのときの方
が大きな電流が流れる。
その予熱電流値を実測した結果、始動補助用コンデンサ
8を付加していないときの電流IA=170mAに対
し、始動補助用コンデンサ8を付加したときの電流IB
=260mAとなり、始動時の予熱電流が大幅に増加し
た。
次に螢光ランプ6が点灯すると、第6図に示す共振時の
等価回路にて点灯する。ここで、C3を共振用コンデン
サ21の容量とすると、螢光ランプ点灯時の共振周波数
cで表わされ、この式にL1=8.0mH,L2=3.9m
H,C3=3900pFを代入すると、fc=50kHzと
なる。そのときの螢光ランプ6のランプ電圧を45Vと
すると、常時予熱電流If=55mAとなり、Vf=2.
0Vより電極損失Wf=2Vf・If=0.22Wとな
り、少ない常時予熱損失であり、したがって変換効率が
向上する。なお、螢光ランプを高周波で点灯すると力率
が1に近くなり、抵抗負荷とみなされるため螢光ランプ
点灯中の回路図は第6図に示すようになる。また第6図
より共振周波数を求めるため抵抗負荷とみなされる螢光
ランプを省略し、共振周波数に影響するインダクタンス
とコンデンサから構成される第7図の回路とする。第7
図における共振周波数fcは、上記した式(3)となる。
また、インダクタンス5に始動補助用コンデンサ8を付
加した場合、第8図に示す回路となり、このときの共振
周波数fdとなる。共振用コンデンサ21の容量Cに比べ始動補
助用コンデンサ8の容量C2を小さく選べば、fc=fd
となり、したがって点灯時の共振周波数は始動補助用コ
ンデンサ8を付加してもあまり変化しない。
始動補助用コンデンサ8を付加せずに予熱電流を増加さ
せるには、始動用コンデンサ7を大きくする必要があ
る。ところが、コンデンサ7を大きくすると、点灯時の
螢光ランプの電圧はランプの特性によって一定であるた
め、同一周波数で比較した場合、始動用コンデンサ7に
流れ込む電流が大きくなり、螢光ランプのフィラメント
による点灯中の常時予熱損失が大きくなる。一方、始動
補助用コンデンサ8を付加した場合、予熱動作中の共振
周波数のみを高くし、予熱電流を増加させて螢光ランプ
を点灯しやすくできる。したがって、始動用コンデンサ
7の値を大きくする必要がなく、常時予熱損失の増加に
よる効率の低下を防止できる。
次に第9図にランプ長l=378mm、ランプ管径15.
5mmの螢光ランプの始動特性(始動補助用コンデンサ8
の有無による)を示す。同図において曲線Iは始動補助
用コンデンサ8がある場合、曲線IIはそれがない場合を
それぞれ示す。第9図から明らかなように、始動補助用
コンデンサ8を付加することにより最低始動電源電圧が
約10Vも低下することがわかる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、次のような効果
が得られる。
(1) 予熱電流が増加するために、最低始動電源電圧が
低下し、始動性能が向上する。
(2) 始動用コンデンサの容量を増加させるのではな
く、共振周波数を増加させるために、ランプ点灯中の常
時予熱電流の増加を抑制することができ、電極損失が少
なく、ランプ電力に対するランプ入力電力の割合、つま
り変換効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の螢光ランプ点灯装置の回路図、第2図は
同点灯装置の一部の等価回路図、第3図は本発明の螢光
ランプ点灯装置の基本構成を説明するための回路図、第
4図は同点灯装置の共振時における一部の等価回路図、
第5図は本発明の一実施例である螢光ランプ装置の回路
図、第6図は同点灯装置の安定点灯時の共振時における
一部の等価回路図、第7図は同点灯装置の安定点灯時の
共振周波数を求めるための回路図、第8図は同点灯装置
にコンデンサ8を付加したときの安定点灯時の回路図、
第9図は本発明の螢光ランプ点灯装置による螢光ランプ
の始動特性を従来のそれによる螢光ランプの始動特性と
比較して示す図である。 1……交流電源、3……高周波発生装置、4……出力ト
ランス、5……電流制限用インダクタンス素子、6……
螢光ランプ、7……始動用コンデンサ、8……始動補助
用コンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能見 和正 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−23876(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力トランスと共振用コンデンサを有する
    自励式インバータから成る高周波発生装置と電流制限用
    インダクタンス素子と一対の電極を有する螢光ランプと
    で閉回路が構成され、さらに前記螢光ランプの両電極の
    フィラメント間の非電源側に始動用コンデンサが接続さ
    れた螢光ランプ点灯装置において、前記電流制限用イン
    ダクタンス素子と並列に、始動時において前記出力トラ
    ンスと前記共振用コンデンサと前記電流制限用インダク
    タンス素子と前記始動用コンデンサとを備えた共振回路
    の共振周波数よりも高い共振周波数を形成する容量をも
    った始動補助用コンデンサを接続したことを特徴とする
    螢光ランプ点灯装置。
JP58225923A 1983-11-30 1983-11-30 螢光ランプ点灯装置 Expired - Lifetime JPH0614478B2 (ja)

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