JPH0773979A

JPH0773979A - 蛍光ランプ点灯装置

Info

Publication number: JPH0773979A
Application number: JP5218367A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ito; 和彦伊藤; Nobuhisa Yoshikawa; 信久吉川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】安価な構成にて蛍光ランプをばらつきの小さ
い１回のパルス電圧でより確実に始動させる。【構成】交流電源１に接続された安定器２と一対の予
熱電極４，５を有する蛍光ランプ３との直列回路と、蛍
光ランプ３の非電源側予熱電極間にダイオード６を介し
てコレクタとエミッタを接続したトランジスタ７と、ト
ランジスタ７のコレクタに直列に接続した抵抗２０と、
抵抗２０に発生する電圧とトランジスタ７のコレクタ−
エミッタ間の電圧との加算電圧で動作する抵抗８，９お
よび電解コンデンサからなるコンデンサ１０で構成され
たタイマ回路１１と、タイマ回路１１のコンデンサ１０
の電圧と抵抗９に発生する電圧との加算電圧にてトラン
ジスタ７をスイッチングするサイリスタ１２，ツェナー
ダイオード１３および抵抗１４からなるトランジスタベ
ース駆動制御手段１５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、予熱電極を有する蛍
光ランプを点灯させるための半導体スイッチ素子を利用
した蛍光ランプ点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、蛍光ランプの始動装置としては、
グロースタータが主として用いられていたが、これは、
始動時間が長い、寿命が短い等の欠点がある。最近、半
導体スイッチ素子を利用した始動装置が開発されている
が、高価で需要が限られていた。このために、半導体ス
イッチ素子を用いた始動装置で安価な回路装置の開発が
望まれている。上記要請に基づいて安価なトランジスタ
を半導体スイッチ素子として用いた図４に示すような回
路が提案されている（特開平３−２５２０９６号公報参
照）。

【０００３】図４において、この蛍光ランプ点灯装置
は、交流電源１に接続された安定器２と一対の予熱電極
４，５を有する蛍光ランプ３との直列回路を備えるとと
もに、蛍光ランプ３の非電源側予熱電極間にダイオード
６を介して抵抗２０とトランジスタ７のコレクタ−エミ
ッタとの直列回路が接続されている。トランジスタ７の
ベースには、抵抗１４を介してダイオード６が接続され
ており、また抵抗８とコンデンサ１０とから構成された
タイマ回路によって制御されるサイリスタ１２がトラン
ジスタ７のベース−エミッタ間に接続されている。コン
デンサ１０はツェナーダイオード１３および抵抗２１を
介してサイリスタ１２のゲート回路に接続されている。
蛍光ランプ３の非電源側予熱電極間には、雑音防止コン
デンサ１９が接続されている。

【０００４】つぎに、このように構成された蛍光ランプ
点灯装置の動作について説明する。交流電源１が投入さ
れると、電源電圧が正のサイクルの時、トランジスタ７
のベースには抵抗１４を介してベース電流が供給される
ために、交流電源１からダイオード６を介してコレクタ
電流が流れる。このように予熱電流が半波流れて蛍光ラ
ンプ３の予熱電極４，５を予熱していき、タイマ回路に
て設定された時間に達すると、タイマ回路によってサイ
リスタ１２のゲートにコンデンサ１０の電荷がツェナー
ダイオード１３および抵抗２１を通じて流れ、サイリス
タ１２がオンする。その結果、トランジスタ７のコレク
タ電流がオフされるために、安定器２のインダクタンス
によるパルス電圧が発生し、蛍光ランプ３が点灯する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の蛍光ランプ点灯装置では、タイマ回路にて設定され
た時間に達するタイミングは、コンデンサ１０の電圧が
ツェナーダイオード１３のツェナー電圧とサイリスタ１
２のターンオンに要するゲート−カソード間電圧との加
算値を超えた付近の電圧になる時であり、ツェナー電圧
やコンデンサの静電容量等のばらつきや変化等によって
ばらつく。そのため、パルス電圧をいつも所定の交流電
源位相で発生させることは難しく、交流電源位相に応じ
た蛍光ランプ３両端の電圧・電流値の小さい時にトラン
ジスタ７をターンオフしてしまうことがあり、この時に
は、パルス電圧が小さいために、蛍光ランプ３を始動で
きないという問題があった。

【０００６】この発明は蛍光ランプを１回の始動パルス
でより確実に始動することができ、しかも構成が簡単な
蛍光ランプ点灯装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の蛍光ランプ点
灯装置は、交流電源に接続される安定器と予熱電極付蛍
光ランプとの直列回路と、蛍光ランプの非電源側予熱電
極間にダイオードを介してコレクタとエミッタを接続し
たトランジスタと、トランジスタのコレクタ側線路に挿
入接続した抵抗と、この抵抗に発生する電圧とトランジ
スタのコレクタ−エミッタ間電圧との加算電圧で動作す
る抵抗とコンデンサとを有するタイマ回路と、タイマ回
路の抵抗に発生する電圧の一部とコンデンサの電圧との
加算電圧にてトランジスタをスイッチングするトランジ
スタベース駆動制御手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】この発明によると、トランジスタのコレクタ−
エミッタ間の電圧で動作するタイマ回路の抵抗に発生す
る電圧の一部とコンデンサの電圧との加算電圧にてトラ
ンジスタをスイッチングすることにより、タイマ回路の
コンデンサと抵抗との時定数に従って上昇するコンデン
サの電圧に毎サイクルのトランジスタのコレクタ−エミ
ッタ間の電圧の分圧値が重畳される。その結果、ゆっく
り上昇するコンデンサ電圧がトランジスタベース駆動制
御手段のオンのための所定電圧に近づいた時、コンデン
サ電圧に重畳した毎サイクルの重畳電圧リプルのピーク
によって、トランジスタベース駆動制御手段をオンさせ
ることになる。そのため、蛍光ランプを始動するための
パルス電圧は、蛍光ランプの両端の電圧・電流位相のピ
ーク付近で常に発生することとなる。また、タイマ回路
は、トランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧に、コ
レクタに直列に接続した抵抗に発生するコレクタ電流に
正比例した電圧を加算した電圧で動作することになり、
タイマ回路の抵抗に発生する電圧の一部であるリップル
電圧のピーク値がより大きくなる。そのため、このリッ
プル電圧とコンデンサの電圧との加算電圧も大きくでき
る。その結果、ゆっくり上昇するコンデンサ電圧自体も
大きく設定できるとともに、コンデンサの電圧がトラン
ジスタベース駆動制御手段のオンのための所定電圧に近
づいた時、トランジスタベース駆動制御手段をオンさせ
るための、コンデンサ電圧に重畳した毎サイクルの重畳
電圧のリップル率も大きくなる。また同時に、そのトリ
ガエネルギーも大きくなる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を用
いて説明する。この実施例の蛍光ランプ点灯装置は、図
１に示すように、交流電源１に接続された安定器２と一
対の予熱電極４，５を有する蛍光ランプ３との直列回路
と、蛍光ランプ３の非電源側予熱電極間にダイオード６
を介してコレクタとエミッタを接続したトランジスタ７
と、トランジスタ７のコレクタに直列に接続した抵抗２
０と、トランジスタ７のコレクタ−エミッタ間の電圧と
抵抗２０に発生する電圧とで動作する抵抗８，抵抗９お
よび電解コンデンサであるコンデンサ１０で構成された
タイマ回路１１と、タイマ回路１１のコンデンサ１０の
電圧と抵抗９に発生する電圧との加算電圧にてトランジ
スタ７をスイッチングするサイリスタ１２、ツェナーダ
イオード１３および抵抗１４からなるトランジスタベー
ス駆動制御手段１５と、トランジスタ７とそのコレクタ
−エミッタと直列に接続されたダイオード１６との直列
回路に並列に接続された抵抗１７とサージアブソーバ１
８との直列回路とを備えている。蛍光ランプ３の非電源
側予熱電極間には、通常のとおり雑音防止コンデンサ１
９が接続されている。

【００１０】つぎに、このような蛍光ランプ点灯装置の
動作について説明する。蛍光ランプ３の始動前は電源電
圧が正のサイクルの時、トランジスタ７のベースには抵
抗１４およびダイオード１６を介してベース電流が供給
されるために、交流電源１からダイオード６および抵抗
２０を介して多大のコレクタ電流が流れる。この時、抵
抗８，抵抗９およびコンデンサ１０で構成されたタイマ
回路１１の電源は、図２に示すような波形のトランジス
タ７のコレクタ−エミッタ電圧Ｖ _CEと抵抗２０に発生す
る電圧の加算値Ｖ₁である。

【００１１】すなわち、Ｖ₁＝Ｒ₂₀×Ｉ_C＋Ｖ_CE（ここ
で、Ｒ₂₀は抵抗２０の抵抗値、Ｉ_Cはトランジスタ７の
コレクタ電流、Ｖ_CEはコレクタ電流Ｉ_Cの流れている時
のトランジスタ７のコレクタ−エミッタ電圧をそれぞれ
表す）である。このように、予熱電流が半波流れて蛍光
ランプ３の予熱電極４，５が予熱される。タイマ回路１
１の出力電圧である抵抗８と抵抗９との接続点の電圧
は、図３に示すようにタイマ回路１１の抵抗分の一部を
構成する抵抗９に発生する電圧とコンデンサ１０との電
圧の加算電圧となる。このとき、抵抗９の電圧は、およ
そ加算電圧Ｖ₁を抵抗９と抵抗８とで分圧したものとな
る。そのため、抵抗９の電圧波形はトランジスタ７のコ
レクタ−エミッタ電圧Ｖ_CEの波形とコレクタ電流Ｉ _Cの
波形との加算波形と相似である。また、コンデンサ１０
の電圧波形は、予熱半波サイクルごとにＴ＝Ｃ₁₀×（Ｒ
₈＋Ｒ₉）（ここで、Ｃ₁₀はコンデンサ１０の容量値、
Ｒ₈，Ｒ₉は抵抗８，９の抵抗値をそれぞれ表す）なる
時定数でゆっくり上昇する。そのため、タイマ回路１１
の出力電圧波形はコンデンサ１０の電圧に毎サイクルの
トランジスタ７のコレクタ−エミッタ間の電圧と抵抗２
０に発生する電圧との加算値Ｖ₁の分圧値を重畳したも
のとなる。その結果、ゆっくり上昇するコンデンサ電圧
がサイリスタ１２のターンオンのための所定電圧Ｖｔに
近づいたとき、コンデンサ１０の電圧に重畳した毎サイ
クルの重畳電圧リップルのピークによって、サイリスタ
１２をターンオンさせることになる。

【００１２】したがって、パルス電圧は、蛍光ランプ３
の両端の電圧・電流位相のピーク付近で常に発生するこ
ととなる。すなわち、タイマ回路１１にて設定された時
間ｔｓの電圧・電流位相のピーク付近になると、タイマ
回路１１によって、サイリスタ１２のゲート端子にコン
デンサ１０と交流電源１からの電荷がツェナーダイオー
ド１３を通じて流れ、サイリスタ１２をオンする。つぎ
に、トランジスタ７のコレクタ電流が、そのピーク値付
近でオフされるために、安定器２のインダクタンスによ
るパルス電圧Ｖ_Lが発生し、蛍光ランプ３を点灯され
る。この時のパルス電圧Ｖ_Lは、抵抗１７とサージアブ
ソーバ１８とによって一定の大きさとなる。

【００１３】すなわち、トランジスタ７のコレクタ電流
Ｉ_Cにほぼ等しいインダクタンスの電流が、そのピーク
値付近でオフされるために、安定器２に発生するパルス
電圧のエネルギーＷ_Lは、パルス発生位相中最大のもの
となる。そのため、雑音防止コンデンサ１５等によるパ
ルス電圧の低下を小さくできるとともにパルス幅も広く
でき、したがって、蛍光ランプ３のブレークダウン後の
アーク放電への移行のためのエネルギーも常に大きくで
きる。

【００１４】その結果、この実施例の点灯装置で発生し
たパルス電圧は、蛍光ランプ３を、より安定に始動しや
すくできる。同時に、電流位相のピーク付近で蛍光ラン
プ３をブレークダウンできるので、ブレークダウン直後
のアーク放電電流も大きくでき、かつ、この電流半サイ
クル期間も十分に長くできるため、ブレークダウン直後
のアーク放電状態を安定にできる。そのため、周囲温度
の低い状況でも蛍光ランプ３をより安定に始動できる。

【００１５】また、パルス幅を広くできるので、安定器
２の周波数−インダクタンス特性が３０〜４０ｋＨｚの
高い周波数まで伸びていない悪い性能の安定器でも、蛍
光ランプを点灯するための所定のパルス電圧を確保で
き、汎用性のより高い蛍光ランプ点灯装置を得ることが
できる。この実施例では、タイマ回路１１の電圧源とし
て、トランジスタ７のコレクタ−エミッタ電圧だけでな
く、抵抗２０に発生する電圧をも加算した電圧Ｖ₁＝Ｒ
₂₀×Ｉ_C＋Ｖ_CEを用いているので、図２に示すように、
波高率（＝最大値／実効値）の高い電圧源波形にでき
る。すなわち、通常の安定器２のインダクタンスはその
磁気飽和特性によって電流が所定値よりも大きいとイン
ダクタンスが急に低下する特性である。そのため、安定
器２に半波電流が流れると、そのピーク付近でインダク
タンスが低下して電流が増加するので、その電流波形は
図２に示すように波高値の高い波形となる。その結果、
抵抗９の電圧波形も波高率のより高い波形となり、コン
デンサ１０の電圧に重畳した毎サイクルの重畳電圧リッ
プルの波高率も高くなり、そのピークによってサイリス
タ１２をターンオンさせることになる。したがって、パ
ルス電圧は、蛍光ランプ３の両端の電圧・電流位相のよ
りピーク付近で常に発生することとなり、パルス発生位
相ばらつきを、より小さくできる。

【００１６】また、タイマ回路１１の電圧源電圧のピー
ク値を高くできるので、タイマ回路１１の出力電圧を、
より高くまで設定できる。そのため、サイリスタ１２の
ゲート端子にコンデンサ１０と交流電源１からの電荷が
ツェナーダイオード１３を通じて流れ、サイリスタ１２
をオンする際に、ツェナーダイオード１３としてツェナ
ー特性の良い、すなわち、定電圧特性の良いツェナー電
圧の高いものを用いて、サイリスタ１２のゲート感度を
より良くできる。その結果、トランジスタベース駆動制
御手段１５の感度をよくでき、パルス発生位相ばらつき
を小さくできるとともに、タイマ回路１１やトランジス
タベース駆動制御手段１５に用いる素子の定数選定の自
由度を大きくでき、設定が簡単にできる。

【００１７】つぎに、蛍光ランプ３が点灯すると、非電
源側予熱電極間の電圧も点灯時ランプ電圧に低下する。
また、蛍光ランプ３が点灯している時、コンデンサ１０
の電位は抵抗９により交流半サイクルではほとんど低下
せず、サイリスタ１２をオンさせ続ける。すなわち、ト
ランジスタ７のオフを維持し、パルス発生動作を停止す
る。その結果、蛍光ランプ３は安定点灯する。

【００１８】つぎに、蛍光ランプ点灯装置に万一異常が
発生した場合、主電流路であるダイオード６，１６，抵
抗２０およびトランジスタ７に流れる電流を永久に安全
に遮断する必要があるが、この実施例では、異常電流に
よって抵抗２０が開放されることになり、また、抵抗２
０をトランジスタ７のコレクタに直列に接続しているの
で、抵抗２０の開放によって他の電流路ができることは
なく安全に保護できる。

【００１９】一例を示せば、図１に示す回路構成におい
て、抵抗８が抵抗値４７ｋΩ、抵抗９が抵抗値１００
Ω、抵抗２０が１０Ω、コンデンサ１０が容量値４７μ
Ｆ、ツェナーダイオード１３がツェナー電圧６．８Ｖの
ものをそれぞれ用いて、実験したところ、パルス電圧が
１回でより確実に始動できること、また、トランジスタ
７を短絡しても抵抗２０が開放状態となり、動作が安全
に停止できることが確認された。

【００２０】上記実施例では、トランジスタのベース駆
動制御手段１５として、タイマ回路１１の出力電圧に所
定値まではトランジスタ７をオンし、タイマ回路１１の
出力電圧が所定値に達した時にサイリスタ１２をターン
オンしてトランジスタ７をオフする回路構成の例をあげ
たが、このような回路構成に限定されるものではないこ
とはもちろんである。また、ダイオード１６は必ずしも
必要ではない。また、抵抗２０の代わりに、パワーツェ
ナーダイオードなどの半導体素子を用いても効果は小さ
くなるが有効である。

【００２１】

【発明の効果】この発明の蛍光ランプ点灯装置は、安価
な構成にて蛍光ランプをばらつきの小さい１回のパルス
電圧でより確実に始動でき、かつ、安全であるというす
ぐれた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である蛍光ランプ点灯装置
の回路図である。

【図２】図１のタイマ回路１１の電圧源の電圧波形図で
ある。

【図３】図１のタイマ回路１１の出力電圧波形図であ
る。

【図４】従来の蛍光ランプ点灯装置の回路図である。

【符号の説明】

１交流電源２安定器３蛍光ランプ４，５予熱電極６，１６ダイオード７トランジスタ８，９，１４，１７，２０抵抗１０コンデンサ１１タイマ回路１２サイリスタ１３ツェナーダイオード１５トランジスタベース駆動制御手段１８サージアブソーバ１９雑音防止コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に接続される安定器と予熱電極
付蛍光ランプとの直列回路と、前記蛍光ランプの非電源
側予熱電極間にダイオードを介してコレクタとエミッタ
を接続したトランジスタと、このトランジスタのコレク
タ側線路に挿入接続した抵抗と、前記抵抗に発生する電
圧と前記トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧との
加算電圧で動作する抵抗とコンデンサとを有するタイマ
回路と、前記タイマ回路の抵抗に発生する電圧の一部と
前記コンデンサの電圧との加算電圧にて前記トランジス
タをスイッチングするトランジスタベース駆動制御手段
とを備えた蛍光ランプ点灯装置。