(57)【要約】【課題】蛍光灯の発効効率を向上させたたランプ点灯装置を提供する。【解決手段】ランプ１７の一対のフィラメント１７１、１７２の各一端部１７１Ａ、１７２Ｂの間に交流電圧を印加するパワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３と、フィラメント１７１、１７２の各他端部１７１Ｂ、１７２Ｂの間に接続された予熱電流通電用コンデンサ２２と、予熱電流通電用コンデンサ２２に直列に接続さたトライアック２１と、予熱電流通電用コンデンサ２２とトライアック２１との直列回路に並列に接続された共振用並列コンデンサ１６と、予熱時に、トライアック２１を閉じてフィラメント１７１、１７２に予熱電流を流して加熱し、所定期間の経過後、トライアック２１を開くことによって、フィラメント１７１、１７２間に放電を開始させる制御部１１とを備える。予熱時と点灯時のコンデンサの容量を切り替え、内部抵抗による電力の損失を減らす。【選択図】図１
2010231900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプの一対のフィラメントの各一端部の間に交流電圧を印加する電源部と、
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に接続され、前記フィラメントの予熱電流を流す第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに直列に接続され、前記予熱電流の電路を開閉するスイッチと、
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に、前記第１のコンデンサと前記スイッチとの直列回路に並列に接続された第２のコンデンサと、
前記フィラメントの予熱時に、前記スイッチを閉じることによって、前記第１のコンデンサと第２のコンデンサとを介して、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの各フィラメントに予熱電流を流して加熱し、所定期間の経過後、前記スイッチを開き、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの両フィラメント間で放電を起こさせる制御手段とを備える、
ことを特徴とするランプ点灯装置。
【請求項２】
前記第１のコンデンサの容量が前記第２のコンデンサの容量の０．５倍乃至５倍である、
ことを特徴とする請求項１に記載のランプ点灯装置。
【請求項３】
前記制御手段は、予熱電流の電流量を、放電を起こさせた後に流す電流量の１．１倍乃至１．８倍にする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のランプ点灯装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記スイッチを閉じてから開くまでの所定期間が０．２５秒乃至３秒である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光灯を点灯させるために、エミッターが塗布されたフィラメントに予熱電流を流してフィラメントを加熱し、電子を放出しやすい状態にしてから、フィラメント間に高い電圧を印加する。
その際に、電源電圧が不安定であったり、周囲の温度が均一でなくむらがあったりすると、予熱電流によるフィラメントの加熱が不十分な間に蛍光灯の両フィラメントに高い電圧が印加され、各フィラメントに塗布されたエミッターが飛散し蛍光灯の寿命を短縮させる問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、蛍光灯の陰極間と始動コンデンサとを並列に接続することで、予熱電流を流す際に、高い電圧が両フィラメントに印加されることを防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０４５４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献に記載されている技術では、蛍光灯のフィラメントに予熱の時だけでなく、通常点灯時にも、始動コンデンサに電流が流れ続けてその内部抵抗によって電力が消費されるため、蛍光灯の発光効率を向上させることができない。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、蛍光灯の発光効率を向上させたランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の観点に係るランプ点灯装置は、
ランプの一対のフィラメントの各一端部の間に交流電圧を印加する電源部と、
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に接続され、前記フィラメントの予熱電流を流す第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに直列に接続され、前記予熱電流の電路を開閉するスイッチと、
前記ランプの前記一対のフィラメントの各他端部の間に、前記第１のコンデンサと前記スイッチとの直列回路に並列に接続された第２のコンデンサと、
前記フィラメントの予熱時に、前記スイッチを閉じることによって、前記第１のコンデンサと第２のコンデンサとを介して、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの各フィラメントに予熱電流を流して加熱し、所定期間の経過後、前記スイッチを開き、前記電源部が発生した交流電圧を前記ランプの各フィラメントに印加させ、前記ランプの両フィラメント間で放電を起こさせる制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のランプ点灯装置によれば、蛍光灯の発効効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置の構成の一例、及び、点灯時に電流が流れる状態を示す図である。
【図２】本発明の放電ランプ点灯装置の構成の一例、及び、予熱時に電流が流れる状態を示す図である。
【図３】一般的な放電ランプ点灯装置の構成、及び、電流が流れる状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施形態）
本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１０は、図１に示すように、放電ランプ１７を点灯させるために、制御部１１と、パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３と、共振用インダクタ１４と、共振用コンデンサ１５と、共振用並列コンデンサ１６と、トライアック２１と、予熱電流通電用コンデンサ２２とを備える。放電ランプ点灯装置１０は、商用電源３１と、スイッチ３２と、ＡＣ／ＤＣ変換部３３とを介して電力の供給を受ける。
放電ランプ１７は、一方の端子１７１Ａと他方の端子１７１Ｂとを有するフィラメント１７１と、一方の端子１７２Ａと他方の端子１７２Ｂとを有する１７２とを備えている。
【００１２】
パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）１２、１３は、本発明の電源部である。パワーＭＯＳＦＥＴ１２のソース端子とパワーＭＯＳＦＥＴ１３のドレイン端子とが接続される。パワーＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン端子とパワーＭＯＳＦＥＴ１３のソース端子は、ＡＣ／ＤＣ変換部３３に接続され、パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３のゲートは、制御部１１に接続される。制御部１１の制御信号によって、パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３は交互に開閉を繰り返し、直流電圧を高周波の電圧に変換する。
【００１３】
パワーＭＯＳＦＥＴ１２のソース端子とパワーＭＯＳＦＥＴ１３のドレイン端子との接続ノードｎ１と放電ランプ１７のフィラメント１７１の一方の端子１７１Ａとの間には、共振用インダクタ１４と、共振用コンデンサ１５とが直列に接続される。パワーＭＯＳＦＥＴ１３のソース端子とＡＣ／ＤＣ変換部３３との接続ノードｎ２に、放電ランプ１７のフィラメント１７２の一方の端子１７２Ａが接続される。
また、フィラメント１７１の他方の端子１７１Ｂとフィラメント１７２の他方の端子１７２Ｂとの間に、共振用並列コンデンサ１６が接続される。
さらに、フィラメント１７１の他方の端子１７１Ｂとフィラメント１７２の他方の端子１７２Ｂとの間に、直列に接続された予熱電流通電用コンデンサ２２とトライアック２１とが、共振用並列コンデンサ１６と並列に接続される。
パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３に、これらの素子が接続されることによって、放電ランプ１７のフィラメント１７１の他方の端子１７１Ｂとフィラメント１７２の他方の端子１７２Ｂとの間に接続されたコンデンサの容量を切り替えることができるＬＣ共振回路が構成される。
パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３によって発生された高周波の交流電圧は、共振用インダクタ１４と共振用コンデンサ１５とによって直列共振されて、放電ランプ１７のフィラメント１７１、１７２に印加される。
【００１４】
放電ランプ１７は、エミッター（バリウム、ストロンチウム、カルシウム等の酸化物より成る電子放出物質）が塗布された２つのフィラメント１７１、１７２と、放電媒体（水銀蒸気とアルゴン、クリプトン、ネオン等の不活性ガス）と、管内に蛍光物質が塗布されたバルブとを備えている。前述したように、フィラメント１７１は、一方の端子１７１Ａと他方の端子１７１Ｂとを備えている。フィラメント１７２は、一方の端子１７２Ａと他方の端子１７２Ｂとを備えている。
放電ランプ１７を点灯する際に、制御部１１は、最初に放電ランプ１７のフィラメント１７１、１７２に予熱電流を流して、フィラメント１７１、１７２の温度を上げる。フィラメント１７１、１７２の温度が上がった後に、制御部１１は、放電ランプ１７のフィラメント１７１、１７２の一方を高い電位にし、他方を低い電位にして、フィラメント１７１、１７２の間の電圧差を大きくして、放電を起こさせる。
【００１５】
トライアック（双方向サイリスタ）２１は、ゲートに制御部１１が接続される。トライアック２１の一端子ＭＴ（Main Terminal）１が、フィラメント１７１の他方の端子１７１Ｂに接続される。他端子ＭＴ２が、予熱通電用コンデンサ２２のフィラメント１７２の他方の端子１７２Ｂと接続しない側の電極に接続される。なお、トライアック２１は、本発明のスイッチの一例である。
【００１６】
予熱電流通電用コンデンサ２２は、トライアック２１が電路を開閉することによって、交流電流を通電・非通電する。予熱電流通電用コンデンサ２２は、共振用並列コンデンサ１６の０．５倍から５倍の容量である。
【００１７】
商用電源３１は、例えば６０Ｈｚ、５０Ｈｚの交流電源である。
スイッチ３２は、開閉することにより放電ランプ１７の点灯・消灯を制御する。
ＡＣ／ＤＣ（Alternating Current / Direct Current）変換部３３は、整流回路や平滑コンデンサ等によって構成され、商用電源３１から供給された交流電圧を直流電圧に変換する。
【００１８】
制御部１１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３のゲートに接続されている。
制御部１１は、点灯する際に、パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３を交互に開閉させることによって、ＡＣ／ＤＣ変換部からパワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３に供給された直流電圧を、２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ（リモコン周波数帯３３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚを除く）の交流電圧に変換する。
【００１９】
制御部１１は、トライアック２１のゲートと接続されている。
制御部１１は、フィラメントを予熱する際に、点灯時よりは相対的に低い周波数の交流電圧をパワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３に発生させる。さらに、制御部１１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３によって変換された交流電圧が放電ランプ１７に印加される向きに合わせて極性を反転させたパルス信号をトライアック２１のゲートに出力する。このパルス信号は、ＬＣ共振回路の位相遅れ等を考慮したタイミングで、制御部１１からトライアック２１に出力される。なお、この予熱電流は、通常点灯時に流れる電流の１．１倍から１．８倍である。
制御部１１は、放電ランプ１７の両電極に予熱電流を流して、両電極を加熱するまでの間、トライアック２１のゲートにパルス信号を出力する。具体的には、制御部１１はタイマを備え、スイッチ３２が閉じられて、ＡＣ／ＤＣ変換部３３からパワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３に直流電圧が印加されてからタイマをスタートさせて、０．２５秒乃至３秒等経過するまで、トライアック２１にパルス信号を出力する。
【００２０】
次に、本発明の放電ランプ点灯装置１０の動作を説明する。
スイッチ３２が閉じられると、放電ランプ点灯装置１０は、トライアック２１を閉じて予熱電流を流してフィラメント１７１、１７２を加熱する。フィラメント１７１、１７２を加熱した後に、放電ランプ点灯装置１０は、トライアック２１を開いて、フィラメント１７１とフィラメント１７２との間に放電を起こさせる。
【００２１】
まず、放電ランプ点灯装置１０が予熱電流を流す際の動作を図２を参照して説明する。
スイッチ３２が閉じられると、商用電源３１からＡＣ／ＤＣ変換部３３に交流電圧が印加される。
ＡＣ／ＤＣ変換部３３は、印加された交流電圧を直流電圧に変換する。制御部１１は、直流電圧が印加されたパワーＭＯＳＦＥＴ１２、１３の開閉を交互に繰り返すことによって高周波の電圧を発生し、共振用インダクタ１４と共振用コンデンサ１５とに直列共振を起こさせて、放電ランプ１７のフィラメント１７１、１７２に交流電圧を印加する。
【００２２】
制御部１１は、フィラメント１７１とフィラメント１７２と共振用並列コンデンサ１６とに交流の予熱電流を流す。
さらに、制御部１１は、極性が反転したパルス信号をトライアック２１のゲートに出力して、トライアック２１に電路を閉じさせて、予熱電流通電用コンデンサ２２にも予熱電流を流す。
予熱電流を流す際には、共振用並列コンデンサ１６の電極間と予熱電流通電用コンデンサ２２の電極間とは、それぞれ各電極間に大きな電位差が生じないため、フィラメント１７１、１７２の加熱が不十分な間に放電ランプ１７のフィラメント１７１とフィラメント１７２との間に高い電圧が印加されることを防止できる。
【００２３】
予熱電流を流す際に、放電ランプ点灯装置１０によって消費される電力は、共振用インダクタ１４と共振用コンデンサ１５とに交流電流ｉ１が流れることによって消費される電力と、共振用並列コンデンサ１６に交流電流ｉ３Ａが流れることによって消費される電力と、予熱電流通電用コンデンサ２２に交流電流ｉ３Ｂが流れることによって消費される電力との合計である。
【００２４】
次に、放電ランプ点灯装置１０が安定点灯時用の交流電流を流す際の動作を図１を参照して説明する。
制御部１１は、パルス信号を出力しないことによって、トライアック２１に電路を開かせる。電路が開くので、予熱電流通電用コンデンサ２２には交流電流ｉ３Ｂが流れない。
制御部１１は、フィラメント１７１、１７２に予熱電流を流すのを止めて、フィラメント１７１とフィラメント１７２との間に瞬間的に高い電位差をかけることによって、フィラメント１７１とフィラメント１７２との間に放電を起こさせる。
【００２５】
安定点灯時には、放電ランプ点灯装置１０は、予熱電流通電用コンデンサ２２以外の共振用インダクタ１４と、共振用コンデンサ１５と、共振用並列コンデンサ１６に、交流電流を流す。
安定点灯時に放電ランプ点灯装置１０によって消費される電力は、共振用インダクタ１４と共振用コンデンサ１５とに交流電流ｉ１が流れることによって消費される電力と、共振用並列コンデンサ１６に交流電流ｉ３Ａが流れることによって消費される電力との合計である。
【００２６】
比較のために、一般的な放電ランプ点灯装置が電流を流す際の動作について説明する。
一般的な放電ランプ点灯装置は、図３に示すように、本発明の共振用並列コンデンサ１６と予熱電流通電用コンデンサ２２との代わりに、両コンデンサの容量に相当する容量の始動コンデンサ１８を備えており、他の構成要素は本発明と同様である。
一般的な放電ランプ点灯装置が予熱電流を流す際には、始動コンデンサ１８に交流電流ｉ３が流れるので、本実施形態と同様の電力を消費する。なお、始動コンデンサ１８に流れる交流電流ｉ３は、共振用並列コンデンサ１６に流れる交流電流ｉ３Ａと予熱電流通電用コンデンサ２２に流れる交流電流ｉ３Ｂとの和である（ｉ３＝ｉ３Ａ＋ｉ３Ｂ）。
従って、コンデンサの容量に比例して、コンデンサの内部抵抗によって消費される電力が増加するとした場合、点灯時には、一般的な放電ランプ点灯装置と本発明の放電ランプ点灯装置１０との消費電力は同じである。
【００２７】
しかし、一般的な放電ランプ点灯装置が安定点灯時用の交流電流を流す際には、始動コンデンサ１８には、交流電流ｉ３Ａだけではなく、交流電流ｉ３Ｂ分を含んだ交流電流ｉ３が流れる。
安定点灯時に一般的な放電ランプ点灯装置によって消費される電力は、共振用インダクタ１４と共振用コンデンサ１５とに交流電流ｉ１が流れることによって消費される電力と、始動コンデンサ１８に交流電流ｉ３が流れることによって消費される電力との合計である。なお、始動コンデンサ１８によって消費される電力は、共振用並列コンデンサ１６によって消費される電力と、予熱電流通電用コンデンサ２２によって消費される電力との和に等しい。
つまり、安定点灯時には、一般的な放電ランプ点灯装置は、予熱電流通電用コンデンサ２２に相当する容量分だけ余計に交流電流ｉ３Ｂが流れるので、予熱電流通電用コンデンサ２２分の内部抵抗によって消費される電力の分だけ本発明の放電ランプ点灯装置１０よりも余計に電力を消費する。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１０によれば、放電ランプ１７のフィラメント１７１Ｂとフィラメント１７２Ｂとの間に接続するコンデンサを共振用並列コンデンサ１６と予熱電流通電用コンデンサ２２とに分けて、予熱電流通電用コンデンサ２２の通電を制御することによって、予熱時と安定点灯時のコンデンサの容量を切り替えることができる。
【００２９】
具体的には、共振用並列コンデンサ１６と予熱電流通電用コンデンサ２２とを合わせた容量を始動コンデンサ１８と同じ容量にする。
これにより予熱の際に、放電ランプ点灯装置１０は、一般的な放電ランプ点灯装置と同様に両コンデンサに交流電流を流すことができるので、フィラメント１７１、１７２の温度を加熱している最中に、フィラメント１７１とフィラメント１７２との間に高い電位差が生じることを防止できる。
また、通常点灯時には、放電ランプ点灯装置１０は、予熱電流通電用コンデンサ２２に交流電流を流さないので、予熱電流通電用コンデンサ２２の内部抵抗によって消費される電力を削減し、放電ランプ１７の発光効率を向上させることができる。
従って、放電ランプ点灯装置１０は、予熱時の予熱電流を減らすことなく、通常点灯時の放電ランプ１７の発光効率を上げることができる。
【００３０】
例えばまた、コンデンサを共振用並列コンデンサ１６の容量を始動コンデンサ１８と同じ容量にする。
これにより予熱の際に、放電ランプ点灯装置１０は、予熱電流通電用コンデンサ２２に交流電流を流すので、両フィラメントの温度を上昇させるために十分な電流を流すことができる。室温が低い場所に設置された蛍光灯を点灯させるために放電ランプ点灯装置１０を使用する場合等に、最適な状態になるまでフィラメントを十分に予熱することができる。
【００３１】
本実施形態について、下記の実施例が考えられる。
（Ａ）例えば、蛍光灯を点灯する点灯装置として、スタータ式点灯装置、ラピッドスタート式点灯装置、インバータ式点灯装置等がある。
（Ｂ）例えば、放電ランプ１７は、ＨＩＤ（High Intensity Discharge lamp）ランプ、蛍光ランプ等の放電ランプであればよく、蛍光ランプの場合、直管、丸管、屈曲管等、又は、複数の形状をブリッジしたもの、例えばＵ字形のランプをブリッジで接続したものでもよい。
（Ｃ）例えば、本発明の放電ランプ点灯装置を電球型蛍光灯の点灯装置として用いてもよい。
（Ｄ）トライアックを使用して、予熱電流通電用コンデンサ２２を通電・非通電にする方法について説明したが、トライアック以外に、例えば、サイリスタを２つ使用したり、サイリスタとダイオードを逆並列接続したり、逆導通素子を使ってもよい。
（Ｅ）例えば、放電ランプ点灯装置１０には、放電ランプ１７を複数設けてもよい。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【００３３】
１０    放電ランプ点灯装置
１１    制御部
１２、１３    パワーＭＯＳＦＥＴ
１４    共振用インダクタ
１５    共振用コンデンサ
１６    共振用並列コンデンサ
１７    放電ランプ
２１    トライアック
２２    予熱電流通電用コンデンサ
【図１】
2010231900.tif 000003
【図２】
2010231900.tif 000004
【図３】
2010231900.tif 000005