JP2000294391A

JP2000294391A - 蛍光灯の直流点灯装置

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Publication number: JP2000294391A
Application number: JP11091032A
Authority: JP
Inventors: Kokuka O; 国華王
Original assignee: KOKKA O
Current assignee: KOKKA O
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP4376996B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な方法で蛍光灯を直流点灯できる
ようにし、直流点灯装置自体がノイズレスで効率が高
くなるようにする【解決手段】蛍光灯のフィラメントの一端に始動用スタ
ータを直列に接続し、他端には逆阻止用第一ダイオード
を経て定電流直流電源が、高電圧維持用抵抗を経て高圧
直流電源が直列に接続される。その上定電流直流電源は
交流電源と整流回路の間にコンデンサと電圧ゼロスイッ
チグ素子を直列に接続されたものからなり、上記のコン
デンサに検出回路を並列に接続させて、周期ごとに充電
又は放電の電荷が所定の量になると、上記の電圧ゼロス
イッチング素子がＯＦＦになるよう制御されているもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】蛍光灯の直流点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光灯は商用交流で発光しているものと
高周波の交流で発光するものがある。また直流で発光す
るものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】蛍光灯を流れている電
流が交流であれば、発光やチラツキや暗くなる問題があ
る。高周波方式には電磁ノイズの環境問題がある。また
従来直流方式には内部の回路構成が高周波スイッチング
方式であるため、電磁ノイズがやはり発生し、しかも複
雑で高価である。コンデンサ降圧回路を採用した直流点
灯装置もあるが、調光機能を付けることによって効率が
悪くなる、又、暗端効果などの問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明が講じた手段は多数ある。

【０００５】具体的に請求項１の発明は、蛍光灯のフィ
ラメントの一端に始動用スタータが直列に接続されてい
て、上記フィラメントの他端には逆阻止用第一ダイオー
ドを経て定電流直流電源を、高電圧維持用抵抗を経て高
圧直流電源が直列に接続されている構成とするものであ
る。

【０００６】請求項２の発明は、蛍光灯のフィラメント
の一端に始動用スタ―タが直列に接続されていて、上記
フィラメントの他端には高圧直流電源と定電流直流電源
が直列に接続されている構成とするものである。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明の構成において、定電流直流電源は交流電源と整
流回路の間にコンデンサと電圧ゼロスイッチグ素子を直
列に接続されたものからなり、上記のコンデンサに検出
回路を並列に接続されて、周期ごとに充電又は放電の電
荷が所定の量になると、上記の電圧ゼロスイッチング素
子がＯＦＦになるよう制御されているものである。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１の発明の構成
において、高圧直流電源に制御スイッチを入れて、点灯
した後ＯＦＦさせる制御手段を備えている構成とするも
のである。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１の発明の構成
において、高圧直流電源の出力は鉄心トランスである
時、上記高圧維持用抵抗を逆阻止用第二ダイオードで、
セラミクトランスである時、上記高圧維持用抵抗値をゼ
ロ抵抗で置き換え、その上、高電圧発生時間はスタータ
がＯＦＦになる瞬間と同期させる手段を備えている構成
とするものである。

【００１０】請求項６の発明は、請求項２の発明の構成
において、高圧直流電源の両端に制御スイッチが接続さ
れていて、上記制御スイッチは常時ＯＮ、高電圧が加え
るとＯＦＦになるよう制御されている構成とするもので
ある。

【００１１】請求項７の発明は、請求項１、２の発明の
構成において、定電流直流電源又は高電圧直流電源の出
力端に、極性を変える用と電源ＯＦＦ用に３接点２回路
スイッチが接続されていて、３接点の間中の接点を電源
OFF用に使う構成とするものである。

【００１２】請求項８の発明は、請求項７の発明の構成
において、極性を変える用と電源ＯＦＦ用の３接点２回
路スイッチには、２回路の中の電源OFF用接点を短絡さ
せる構成とするものである。

【００１３】請求項９の発明は、請求項１−８の発明の
構成において、極性変更用スイッチを設けていて、極性
を変更するかどうかは交流電源スイッチを入れる瞬間
に、商用交流入力の極性がプラスかマイナスかによって
決める構成とするものである。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項２の発明の構
成において、高圧電源をセンタタップ方式共振形インバ
ータ点灯回路で、始動スタータを始動コンデンサで置き
換え、点灯した後インバータの機能を停止させ、上位の
スイッチング素子がＯＮ、下位のスイッチング素子がＯ
ＦＦさせるよう制御されている構成とするものである。

【００１５】請求項１１の発明は、請求項２の発明の構
成において、高圧電源をブリッジ方式共振形インバータ
点灯回路で、始動スタータを始動コンデンサで置き換
え、点灯した後インバータの機能を停止し、ブリッジに
なっている四つのスイッチング素子を極性変更スイッチ
に変身させる構成とするものである。

【００１６】請求項１２の発明は、請求項１の発明の構
成において、蛍光灯とその一端につながっているスター
タが多数あり、蛍光灯の他端をそれぞれ直列に接続させ
て、各スタータを逐次にＯＦＦさせる構成とするもので
ある。

【００１７】請求項１３の発明は、上記すべての発明の
構成において、定電流直流電源の出力端にパワサ−ミス
タが直列に接続されている構成とするものである。

【００１８】

【作用】請求項１の発明の構成により、始動する時、始
動用スタータがＯＮし、定電流直流電源からの電流が逆
阻止用第一ダイオードを通して蛍光灯のフィラメントを
加熱する。一方、高圧直流電源は高電圧維持用抵抗があ
るので、始動用スタータがＯＮしても高電圧が維持され
ている。次に、始動用スタータがOFFすると、高圧直流
電源の電流は逆阻止用第一ダイオードに阻止されている
ため、蛍光灯管内を流れるしかない、しかも点灯する前
に蛍光灯の「抵抗」が高電圧維持用抵抗より遥かに大き
いので、高電圧がほぼそのまま蛍光灯の両端に加わって
いる。点灯した後蛍光灯の両端の電圧がすぐ下がるの
で、定電流直流電源からの電流が逆阻止用第一ダイオー
ドを通って蛍光灯を点灯させる。

【００１９】請求項２の発明の構成により、定電流直流
電源が高圧直流電源を通して加熱電流と点灯電流を流
し、一方高圧直流電源が定電流直流電源を通して点灯用
高電圧を蛍光灯に加える。従って、高圧直流電源の「内
部抵抗」が小さければ、上記の逆阻止用第一ダイオード
と高電圧維持用抵抗がなくても高圧直流電源と定電流直
流電源が互いに干渉なしで働く。

【００２０】その上、高圧直流電源と定電流直流電源が
直列に接続されているので、定電流直流電源の出力電圧
分が高圧直流電源に加わることになる。しかしながら、
点灯する時定電流直流電源の出力電圧が高圧直流電源の
出力電圧よりかなり低いので、定電流直流電源の出力極
性は変わっても、高圧直流電源の出力電圧には影響があ
まりない。従って極性を変えるためのスイッチは比較的
低い電圧の定電流直流電源側に接続することができる。

【００２１】請求項３の発明の構成により、例えばコン
デンサに満充電したとき、その両端の電圧を検出して記
憶し、それから放電により両端の電圧を徐徐に下げ、あ
る電圧分下がると、電圧ゼロスイッチング素子をＯＦＦ
させれば、次の周期でほぼ同様の電圧分が充電される。
これを繰返すと、入力電圧及び負荷が変わっても電荷量
は充放電圧分とコンデンサの容量との積で決まるので、
流れる電流も一定になる。

【００２２】請求項４の発明の構成により、もともと高
圧直流電源は点灯する瞬間だけが必要であるので、高圧
直流電源の入力電源側又は出力側に制御スイッチを入れ
て、点灯した後ＯＦＦさせる。

【００２３】請求項５の発明の構成により、スタータが
ＯＦＦになると同時に、高圧直流電源からは瞬時に高電
圧を発生し、蛍光灯を点灯させ、それから定電流直流電
源が点灯電流を流す。従って高圧維持用抵抗が不要とな
る。高圧直流電源の出力が普通の鉄心トランスである場
合は、定電流直流電源を短絡させないように逆阻止用第
二ダイオードをいれる。セラミクトランスの場合は、も
ともと「内部抵抗」が大きいので、逆阻止用第二ダイオ
ードをいれなくてもよい。

【００２４】請求項６の発明の構成により、請求項２の
発明の構成において、高圧直流電源の出力抵抗が大きい
時、その両端に制御スイッチを接続して、加熱電流が流
れる時はＯＮ，点灯用高電圧が発生する時はＯＦＦ、そ
れから点灯電流が流れる時は再びＯＮするように制御さ
れている。

【００２５】請求項７の発明の構成により、極性を変え
るためと電源を断続させるためのスイッチが一緒になっ
ているので、電源スイッチを入れ度に、極性が前の状態
と異なる確率が高くなる。

【００２６】請求項８の発明の構成により、３接点２回
路スイッチ（12）の２回路の電源ＯＦＦ用接点２を短絡
しているので、毎回電源スイッチがOFFすると、電子ス
タータに残留する電荷が迅速に放電できる。

【００２７】請求項９の発明の構成により、交流電源ス
イッチを入れる瞬間に、商用交流入力の極性がプラスか
マイナスかになる確率が１／２であるから、それを検出
して、極性スイッチを変更するかどうかを決めれば、点
灯極性の確率も１／２になる。

【００２８】請求項１０の発明の構成により、始動の
時、蛍光灯はセンタタップ方式共振形インバータ点灯回
路により点灯される。点灯した後インバータの機能を停
止しておいて、定電流直流電源から上位のスイッチング
素子を通して、蛍光灯に点灯電流を流す。

【００２９】請求項１１の発明の構成により、始動の
時、蛍光灯はブリッジ方式共振形インバータ点灯回路に
より点灯される。点灯した後インバータの機能を停止さ
せておいて、ブリッジになっている四つのスイッチング
素子が極性変更スイッチとして機能させる。

【００３０】請求項１２の発明の構成により、スタータ
を備えた蛍光灯が多数直列に接続されている場合、始動
のとき各スタータがまずＯＮ、各蛍光灯が加熱する。そ
れから各スタートが逐次にＯＦＦすることによって、始
動用高電圧が逐次に各蛍光灯に加わって、逐次に点灯さ
せる。

【００３１】請求項１3の発明の構成により、定電流直
流電源の出力端にパワ−サ−ミスタが直列に接続されて
いるため、始動時、蛍光灯の負抵抗による不安定を高い
抵抗で有効に抑えて、安定になり次第にパワ−サ−ミス
タの抵抗が低くなり、ロスが減少する。

【００３２】

【実施例】［図１］は本発明を簡易蛍光灯の直流点灯装
置に実施する一例である。上下は対称になっている。高
圧直流電源はCa〜Cd，Da〜Ddからなる正負倍圧整流回路
である。定電流直流電源はC1、BD1、C2、RD1からなるコ
ンデンサ降圧回路を基本とする。

【００３３】３接点２回路スイッチがONする時（図では
接点３に行く時）スタータがまずONし、交流電源の電流
がコンデンサC１で限流され、BD1で整流され、C２で平
滑され、RD1で更に限流されて、蛍光灯のフィラメント
を加熱する。その時RD1の抵抗が大きいので、C2の両端
電圧が高く維持できる。同様に倍圧整流回路の出力も、
高圧維持用抵抗によって維持されている。

【００３４】次にスタータがOFFすると、定電流直流の
通路が一時遮断されるが、高電圧直流がほぼ全額蛍光灯
の両端に加わり、発光させる。発光した蛍光灯の両端電
圧が低いので、定電流直流が蛍光灯を通して流れる。時
間がたつとRD1の抵抗が小さくなり、それにつれて熱損
も小さくなる。

【００３５】３接点２回路スイッチがOFFする時（図で
は接点２に行く時）接点２が短絡されて、電子スタータ
に残留する電荷を迅速に放電する。従って蛍光灯を頻繁
に付けたり、消したりすることができる。しかも、毎回
スイッチがONする時、接点１に行くか接点３に行くか任
意であるので、極性固定による「暗端」問題が改善され
る。

【００３６】［図２］は本発明を調光機能付きの蛍光灯
直流点灯装置に実施する一例である。高圧直流電源はR
1、C3、T1、SW4からなる。定電流直流電源はC1、BD1、S
W1、C2、IC2、IC3からなる。

【００３７】電源スイッチK1を入れると、極性識別回路
IC1が交流入力の瞬間の極性を判別する。その出力が四
つのスイッチング素子（Sa〜Sd）を制御し、SaとSdがON
するかSbとScがONするかを決定する。

【００３８】初めはゼロボルトスイッチSW1がONしてい
るので、定電流直流電源は上記実施例１と同様に流れ
る。但し、調光するため、パワサーミスタのかわりに定
電流回路IC2を直列に入れている。この定電流回路両端
に電圧検出回路IC3を設けていて、定電流を維持する最
低限必要な電圧を監視し、超えればSW1をOFFさせ、低け
ればSW1をONさせる。

【００３９】定電流がブリッジ回路（13）とスタータを
通して蛍光灯を加熱する。一方R1によって分流された電
流がC3を充電する。ある電圧を超えると、パルススイッ
チSW4がONになる。すると、C3が一瞬の間に鉄芯トラン
スの一次側に放電し、二次側から高い電圧が発生する。
同時にスタータをOFFさせると、蛍光灯が点灯する。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明により、逆阻止用第一ダ
イオードと高電圧維持用抵抗を通して、高圧直流電源と
定電流直流電源との分離を簡単に実現した。

【００４１】請求項２の発明の構成により、高圧直流電
源の「内部抵抗」が小さければ定電流直流電源と高圧直
流電源を直列に結ぶだけで、上記の逆阻止用第一ダイオ
ードと高電圧維持用抵抗がいらなくなる。しかも極性変
更装置を低電圧の定電流直流電源側に設置することがで
きる。

【００４２】請求項３の発明により、コンデンサの充放
電電荷量をコントロールによって、ロスレス、ノイズレ
スで調光できる定電流電源を実現した。

【００４３】請求項４と請求５と請求項６と請求項１０
と請求項１１の発明により、高圧維持用抵抗によるロス
をなくした。

【００４４】請求項７と請求項１１の発明によって、極
性を変えるための２接点２回路スイッチが比較的低い電
圧の定電流直流電源に接続できるようになり、特に上記
のスイッチが電子回路で構成された場合は、スイッチン
グ素子の耐圧が低くなり、コスト面で有利である。

【００４５】請求項８と請求項９の発明は、非常に簡
単、廉価な方法で、蛍光灯の直流点灯装置の特有な「暗
端問題」を解決した。

【００４６】請求項１２の発明により、一つの回路で多
数の蛍光灯を点灯できるようになった。廉価の上に省電
効果が大きい。

【００４７】請求項１３の発明は、非常に簡単で廉価な
方法で、蛍光灯の始動時の不安定問題を解決した。しか
も普通の固定抵抗よりロスが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】は請求項１の発明の説明図

【図２】は請求項２の発明の説明図

【図３】は請求項３の発明の説明図

【図４】は請求項４の発明の説明図

【図５】、

【図６】は請求項５の発明の説明図

【図７】は請求項６の発明の説明図

【図８】は請求項７と請求項８の発明の説明図

【図９】は請求項１０の発明の説明図

【図１０】は請求項１１の発明の説明図

【図１１】は請求項１２の発明の説明図

【図１２】はこの発明の実施例の簡易蛍光灯直流点灯装
置

【図１３】はこの発明の実施例の調光機能付き直流点灯
装置

【符号の説明】

１蛍光灯スタータ２逆阻止用第一ダイオード３定電流直流電源４高電圧維持用抵抗５高圧直流電源６交流電源８検出回路１０逆阻止用第二ダイオード１１セラミクトランス１２ 3接点２回路スイッチ１４センタタップ方式共振型インバータ点灯回路１５ブリッジ方式共振型インバータ点灯回路 K１交流電源スイッチ SW１電圧ゼロスイッチ SW1,SW2,SW3,SW４制御スイッチ Sa,Sb,Sc,Sd スイッチング素子 IC1 極性識別回路 IC2 定電流回路 IC3 電圧検出回路 K1 交流電源スイッチ BD1 ブリッジ C1 限流用コンデンサ C2 平滑用コンデンサ C3 充放電用コンデンサ C４高周波短絡用コンデンサ R1 充電用抵抗 T1 鉄心トランス Ca,Cb,Cc,Cd 倍圧整流用コンデンサ Da,Db,Dc,Dd 倍圧整流用ダイオード RDI パワーサーミスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｋ 41/392 41/392 ＣＦターム(参考） 3K072 AA02 AC20 BA03 BA05 BB01 DB03 GA01 GB18 GC04 HB03 3K082 AA39 AA54 AA61 BA02 BA05 BA24 BA25 BA58 BB05 BB07 BC02 BC26 CA37 3K098 DD22 DD35 EE14 5H006 AA01 BB00 CA01 CA08 CA12 CA13 CB04 CC01 CC02 DA02 DA04 5H730 AS04 AS11 BB02 BB26 BB66 BB83 CC01 DD00 EE48 FG01 FG23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光灯のフィラメントの一端に始動用スタ
ータ（1）が直列に接続されていて、上記フィラメント
の他端に逆阻止用第一ダイオード（2）を経て定電流直
流電源（3）が直列に接続され、又、同様に上記フィラ
メントの他端に高電圧維持用抵抗（4）を経て高圧直流
電源（5）が直列に接続されていることを特徴とする蛍
光灯の直流点灯装置。
【請求項２】蛍光灯のフィラメントの一端に始動用スタ
ータ（1）が直列に接続されていて、上記フィラメント
の他端に高圧直流電源（5）と定電流直流電源（3）が直
列に接続されていることを特徴とする蛍光灯の直流点灯
装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の蛍光灯の直流点灯装
置において、定電流直流電源（3）は交流電源（6）と整
流回路（BD1）の間に限流用コンデンサ（C1）とゼロボ
ルトスイッチング素子（SW1）を直列に接続されたもの
からなり、上記のコンデンサ（C1）に検出回路（8）を
並列に接続して、周期ごとに充電又は放電の電荷が所定
の量になると、上記のゼロボルトスイッチング素子（SW
1）がＯＦＦになるよう制御されていることを特徴とす
る蛍光灯の直流点灯装置。
【請求項４】請求項１記載の蛍光灯の直流点灯装置にお
いて、高圧直流電源（5）に制御スイッチ（SW2）を入れ
て、点灯してからＯＦＦさせる制御手段を備えているこ
とを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
【請求項５】請求項１記載の蛍光灯の直流点灯装置にお
いて、高圧直流電源（5）の出力手段が鉄心トランス（T
1）である時、高圧維持用抵抗（4）を逆阻止用第二ダイ
オード（10）で置き換え、セラミクトランス（11）であ
る時、高圧維持用抵抗（4）をゼロとした構成で、上記
の高電圧発生時間をスタータ（１）がＯＦＦになる瞬間
と同期させることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
【請求項６】請求項２記載の蛍光灯の直流点灯装置にお
いて、高圧直流電源（5）の両端に制御スイッチ（SW3）
が接続されていて、上記制御スイッチ（SW3）は常時Ｏ
Ｎ、高電圧が加わる瞬間にＯＦＦになるよう制御されて
いることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
【請求項７】請求項１、２記載の蛍光灯の直流点灯装置
において、定電流直流電源（3）又は高電圧直流電源
（5）の出力端に、極性変更及び電源断続用の３接点２
回路スイッチ（12）が接続されていて、３接点の中間の
接点２を電源断続用に使うことを特徴とする蛍光灯の直
流点灯装置。
【請求項８】請求項７記載の蛍光灯の直流点灯装置にお
いて、３接点２回路スイッチ（12）の中の電源断続用接
点２を短絡させることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装
置。
【請求項９】請求項１−８記載の蛍光灯の直流点灯装置
において、極性変更用スイッチ（13）を設けて、極性を
変更するかどうかを交流電源スイッチ（k1）を入れる瞬
間に商用交流入力の極性がプラスかマイナスかを極性判
別回路（IC1）で判別することによって決めることを特
徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
【請求項１０】請求項２記載の蛍光灯の直流点灯装置に
おいて、高圧直流電源をセンタタップ方式共振形インバ
ータ点灯回路（14）に、始動スタータ（1）を始動コン
デンサ（C5）に置き換えて、高周波点灯させ、その後イ
ンバータの機能を停止させると、、上位のスイッチング
素子（Sa）をＯＮに、下位のスイッチング素子（Sb）を
ＯＦＦに変えて用いることを特徴とする蛍光灯の直流点
灯装置。
【請求項１１】請求項２記載の蛍光灯の直流点灯装置に
おいて、高圧直流電源（5）をブリッジ方式共振形イン
バータ点灯回路（15）に、始動スタータ（1）を始動コ
ンデンサ（C5）に置き換えて、高周波点灯させ、その後
インバータの機能を停止させると、ブリッジを構成して
いる四つのスイッチング素子（Sa,Sb，Sc，Sd）を極性
変更スイッチに変えて用いることを特徴とする蛍光灯の
直流点灯装置。
【請求項１２】請求項１記載の蛍光灯の直流点灯装置に
おいて、スタータ（１）を備えた蛍光灯が多数あり、そ
れらをそれぞれ直列に接続させて、各スタータを逐次に
ＯＦＦさせることを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。
【請求項１３】請求項１から請求項１２まで記載の蛍光
灯の直流点灯装置において、定電流直流電源（3）の出
力端にパワ−サミスタ（RD1）が直列に接続されている
ことを特徴とする蛍光灯の直流点灯装置。