(57)【要約】【課題】１回だけのキックパルスで蛍光灯を確実に点灯させることは勿論、始動ミスを起こすことなく、瞬断でも再起動でき、かつ簡易な回路構成でコストの安価な電子点灯装置を得ることである。【解決手段】電子点灯回路１０は、予熱スイッチ手段１６の半導体スイッチを第一タイマ手段１３と切換手段１４により切換えて充電時間と予熱時間を切換え、第二タイマ手段１５によりさらに半導体スイッチを切換えてオフにし、キックパルスを発生させて蛍光灯を点灯させる。第一タイマ手段１３の充電時間に準備動作をし、第二タイマ手段１５の充電時間を必要な予熱時間に対応させて設定し、これにより確実に点灯動作をさせ、始動ミスを起こさず、瞬断でも再起動できるようにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管両端の一対のフィラメント端子のそれぞれ一方に安定器を介して商用交流電源を接続し、他方に予熱スイッチ手段である半導体スイッチを制御して放電管を点灯する点灯回路を接続し、この点灯回路は、整流器を介して送られて来る端子間電圧が放電管の管電圧よりも高くなると通過させる電圧検出器を経て充電し、その充電電圧が第一設定値を越えるとタイマ信号を送り出す第一タイマ手段と、そのタイマ信号により切換信号を送り出して上記半導体スイッチを予熱電流の供給状態に切換える切換手段と、上記電圧検出器から管電圧より高い端子間電圧を通過させて充電し、その充電電圧が第二設定値を越えると上記半導体スイッチを遮断するタイマ信号を送り出す第二タイマ手段とを備え、上記充電電圧の第二設定値を第一設定値より高く、かつ予熱に必要な時間に対応した値に設定して構成した電子点灯装置。
【請求項２】
前記第一タイマ手段が、電圧検出器であるツエナダイオードとこれを通過した電荷を充電するコンデンサを直列に接続した第一充電手段と、その充電電圧で作動する半導体スイッチとから成り、切換手段が第一タイマ手段の半導体スイッチの出力信号により反転作動する半導体スイッチとから成り、この切換手段からの切換信号により予熱スイッチ手段の半導体スイッチを切換えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電子点灯装置。
【請求項３】
前記第二タイマ手段が、電圧検出器であるツエナダイオードからの電荷を充電するコンデンサによる第二充電手段と、その充電電圧で作動する半導体スイッチとから成り、この半導体スイッチの出力を切替手段の半導体スイッチの出力端子との共通の接続点に論理積出力として出力し、接続点からの論理積出力により予熱スイッチ手段の半導体スイッチを切換えるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の電子点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体スイッチング素子を用いた蛍光灯などの放電管の電子点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光灯の点灯装置のスタータとしてグローランプを使用したものは、安価ではあるが、始動時間が長く、寿命が短い等の不都合があるため、最近ではグローランプに代えて半導体スイッチング素子を用いたものが種々提案されている。一例として、特許文献１の電子点灯装置のスタータは、図６の（ａ）図に示すように、安価なトランジスタによる半導体スイッチＱ１  と、そのスイッチング動作をコントロールするタイマ回路Ｔ１  とを備えている。
【０００３】
タイマ回路Ｔ１  は、図示のように、半導体スイッチＱ１  のベース電流をコントロールするサイリスタＳＲ  と、そのゲートをオン、オフするツエナダイオードＤｚ  と、ツエナダイオードの電圧値を制御するコンデンサＣｔとから成り、スイッチ投入後コンデンサＣｔの電圧がツエナダイオードＤｚ  の電圧以上となるまで上昇する間に半導体スイッチＱ１  にはベース電流が供給されるため半導体スイッチＱ１  は導通状態であり、フィラメント端子ｈ、ｈ’が予熱される。フィラメント端子ｈ、ｈ’が予熱される間にツエナダイオードＤｚ  の電圧を越えるとサイリスタＳＲ  がオンとなり、半導体スイッチＱ１  がオフとなる。
【０００４】
このとき、安定器のチョークコイルＣＨ  に流れていた電流が瞬断され、そのインダクタンスによるパルス電圧が発生し、これにより蛍光灯ＦＬが点灯される。このため、電源投入時から交流電源のサイクル毎に点灯パルスが発生するのを防止し、フィラメント端子ｈ、ｈ’に塗布されたエミッタの消耗を抑制し、蛍光灯の寿命を延ばし、フィラメント端子の黒化を減少させることができるとされている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−２５２０９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の点灯装置では、タイマ回路Ｔ１  のタイムアップ時間は、半導体スイッチＱ１  と抵抗Ｒの直列回路の両端の電圧によって決まり、その両端の電圧は半導体スイッチＱ１  を流れる予熱電流によって決まる。そのため、チョークコイルＣＨ  のインダクタンスが大きく、点灯する蛍光灯ＦＬのワット数が小さい場合は、予熱電流が小さいために、タイマ回路Ｔ１  のコンデンサＣｔに充電される電圧が低く、タイマ回路Ｔ１  のサイリスタＳＲ  をオンできず、蛍光灯ＦＬを始動できない場合が生じるという不都合がある。
【０００７】
又、点灯中に瞬断が発生すると、蛍光灯ＦＬが消灯してもタイマ回路Ｔ１  のコンデンサＣｔに充電された電荷を放電しないと、サイリスタＳＲ  がオン状態を持続するため、蛍光灯ＦＬは消灯したままとなり、電源をオフにしてコンデンサＣｔに充電された電荷を放電しなければ、再点灯ができないという不都合もある。
【０００８】
さらに、実際の回路では、図６の（ｂ）、（ｃ）が示すように、点灯スイッチの半導体素子に、それらを保護するためのＣ、Ｒ等によるアブソーバ回路ＡＳが並列に設けられることがある。そのため、このような回路によって電源がオフの場合もリーク電流が点灯装置の回路に流れてタイマ回路Ｔ１  のコンデンサに電荷を充電し続けて点灯装置の動作に影響を与える場合がある。
【０００９】
又、パイロットランプなどの表示回路がスイッチなどに並列に設けられていると、電源がオフの場合でもリーク電流が点灯装置の回路に流れ、タイマ回路Ｔ１  のコンデンサＣｔに電荷を充電し続け、点灯装置の動作に影響を与える場合もある。
【００１０】
この発明の課題は、上記の問題に留意して、１回だけのキックパルスで蛍光灯を確実に点灯させることは勿論、始動ミスを起こすことなく、瞬断でも再起動でき、かつ簡易な回路構成でコストの安価な電子点灯装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、放電管両端の一対のフィラメント端子のそれぞれ一方に安定器を介して商用交流電源を接続し、他方に予熱スイッチ手段である半導体スイッチを制御して放電管を点灯する点灯回路を接続し、この点灯回路は、整流器を介して送られて来る端子間電圧が放電管の管電圧よりも高くなると通過させる電圧検出器を経て充電し、その充電電圧が第一設定値を越えるとタイマ信号を送り出す第一タイマ手段と、そのタイマ信号により切換信号を送り出して上記半導体スイッチを予熱電流の供給状態に切換える切換手段と、上記電圧検出器から管電圧より高い端子間電圧を通過させて充電し、その充電電圧が第二設定値を越えると上記半導体スイッチを遮断するタイマ信号を送り出す第二タイマ手段とを備え、上記充電電圧の第二設定値を第一設定値より高く、かつ予熱に必要な時間に対応した値に設定して構成した電子点灯装置としたのである。
【００１２】
上記構成の電子点灯装置は、第一タイマ手段と第二タイマ手段により時間差を設けて予熱スイッチ手段を作動させ、予熱電流を流して蛍光灯を１回だけのキックパルス電圧により確実に点灯する。第一タイマ手段は、タイマ信号を送り出すための設定電圧が第二設定値より低く設定されており、印加された電圧が管電圧（放電管の点灯時の端子電圧）よりも高くなると充電を開始し、充電電圧が第一設定値を越えるとタイマ信号を切換手段へ送り出す。
【００１３】
第二タイマ手段は、第一タイマ手段と同様に管電圧よりも高い電圧で充電を開始するが、タイマ信号を出力するための設定電圧は第一設定値より高く設定されており、従って第一タイマ手段より遅れて充電電圧が第二設定値を越えるとタイマ信号を出力する。この第二設定値は、予熱に必要な時間に対応する時間経過後にタイマ信号を出力するように時定数を定めることにより設定される。
【００１４】
切換手段は、初期段階ではその出力信号が予熱スイッチ手段の半導体スイッチをオフとなるように設定しており、又第一タイマ手段が充電を開始し、第一設定値となるまでは第一タイマ手段からタイマ信号が出力されないから、予熱スイッチ手段はオフのままである。充電電圧が第一設定値を越えると第一タイマ手段からタイマ信号が出力され、このため切換手段はオフの切換信号を予熱スイッチ手段へ送りその半導体スイッチをオンとし、蛍光灯のフィラメント端子に電流が流れて予熱が開始される。
【００１５】
上記予熱が行われている間も第一タイマ手段、第二タイマ手段では充電が行われており、このため、充電電圧は第一設定値を越えて上昇し、予熱に必要な時間に対応する第二設定値になると、第二タイマ手段からオフのタイマ信号が出力される。このためタイマ信号は切換手段の出力との論理積出力として予熱スイッチ手段に入力される。予熱中の切換手段はオフであり、その出力レベルはＨであるが、上記タイマ信号はオフであるため論理積出力は予熱スイッチ手段をオフとする出力である。
【００１６】
従って、予熱スイッチ手段がオフとなると予熱電流が急激に遮断され、キックパルスが発生する。このように、充電電圧を予熱時間に対応して設定するため、予熱電流の大小によって予熱時間が変化せず、始動ミスが起きない。又、放電管が点灯すると、点灯した放電管の電圧は管電圧に低下するため、第一、第二タイマ手段は充電を停止し、いずれもオフとなり、予熱スイッチ手段はオフとなって回路は停止する。瞬断などで放電管が消灯すると、放電管の端子電圧が上昇し、このため電圧検出器により第一、第二タイマ手段の充電が始まり、通常の始動作用により再点灯することができる。
【００１７】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１はこの実施形態の電子点灯装置の全体概略回路図を示す。図示の点灯装置は、商用電源からの交流電流ＡＣをスイッチ１を投入して安定器２であるチョークコイルＣＨ  を経て蛍光灯３へ送り、グローランプに代わる点灯回路として図２に詳細を示す電子点灯回路１０により、蛍光灯３の両端の一対のフィラメント電極４、５を予熱、放電させて点灯するように構成されている。フィラメント電極４、５の電源側端子は、交流電源に、他方の端子は接続端子Ｘ、Ｙを介して電子点灯回路１０に接続されている。
【００１８】
図２に示す電子点灯回路１０は、予熱スイッチ手段１６として設けられている半導体スイッチＱ４  を制御して蛍光灯３を点灯する回路であり、主として上記半導体スイッチＱ４  を有する予熱スイッチ手段１６、第一タイマ手段１３、切換手段１４、第二タイマ手段１５とで構成されている。なお、基本構成として整流用ダイオードＤ１  による整流器１１、抵抗Ｒ１  、温度ヒューズＴＦ  による安全・保護回路１２が設けられている。Ｃ０  は雑音防止用コンデンサである。又、整流器としてのダイオードＤ１  のアノード側をＸ端子に接続してプラス電位とし、各手段の一側をＹ端子に接続している。
【００１９】
予熱スイッチ手段１６の半導体スイッチＱ４  は、図示の例では、保護ダイオードＤａ  を内蔵したＣＭＯＳ構造のパワーＦＥＴを使用しており、図示のように、分圧用のダイオードＤ２  を直列に接続して耐圧の低いものを使用できるようにしている。第一タイマ手段１３は、第一の充電手段１３ａと半導体スイッチＱ１  とで構成され、第一の充電手段１３ａは電圧検出器であるツエナダイオードＤｚ  と抵抗Ｒ４  、コンデンサＣ１  から成り、半導体スイッチＱ１  はＮｃｈエンパルスメントＭＯＳのＦＥＴが用いられている。なお、後述の半導体スイッチＱ２  、Ｑ３  も同一形式のＦＥＴである。Ｒ２  、Ｒ３  はツエナダイオードＤｚ  のツエナ電圧を設定するための分圧抵抗である。
【００２０】
又、ツエナダイオードＤｚ  は、カソードを分圧抵抗Ｒ２  を介してＸ端子側ラインに接続され、アノードを抵抗Ｒ４  を介してコンデンサＣ１  に接続され、そのアノードと抵抗Ｒ４  の接続点を半導体スイッチＱ１  のゲートに接続している。抵抗Ｒ３  とコンデンサＣ１  の一側はＹ端子に接続している。半導体スイッチＱ１  は、ドレン端子を抵抗Ｒ５  を介してＸ端子側ラインに接続され、ソース端子をＹ端子に接続している。
【００２１】
切換手段１４は、半導体スイッチＱ３  から成り、第一タイマ手段１３の半導体スイッチＱ１  のドレン端子と抵抗Ｒ５  との接続点Ｈからの出力がゲートに接続され、ドレン端子は抵抗Ｒ８  を介してＸ端子側ラインに接続され、ソース端子はＹ端子に接続されている。又、ドレン端子と抵抗Ｒ８  との接続点Ｔは、予熱スイッチ手段１６の半導体スイッチＱ４  のゲートに接続され、半導体スイッチＱ３  の出力により半導体スイッチＱ４  のオン、オフが切換えられる。
【００２２】
第二タイマ手段１５は、抵抗Ｒ６  、Ｒ７  とコンデンサＣ２  から成る第二の充電手段１５ａと、半導体スイッチＱ２  とから成る。半導体スイッチＱ２  のゲートには第一タイマ手段１３のツエナダイオードＤｚ  と抵抗Ｒ４  の接続点からの電圧が抵抗Ｒ６  を介して入力されるように接続され、抵抗Ｒ６  とゲートとの接続点には第二充電手段１５ａの抵抗Ｒ７  とコンデンサＣ２  が並列に接続され、それぞれの一側端はＹ端子に接続されている。
【００２３】
又、半導体スイッチＱ２  のドレン端子は前述した抵抗Ｒ８  と半導体スイッチＱ３  の接続点Ｔに接続され、ソース端子はＹ端子に接続されている。従って、接続点Ｔは２つの半導体スイッチＱ２  とＱ３  の論理積出力を半導体スイッチＱ４  のゲートへ送る接続点となる。なお、半導体スイッチＱ１  のゲートスレッシュはＶＳ、Ｑ２  のゲートスレッシュはＶＳ’に設定され、ＶＳ＜ＶＳ’である（後述の動作説明参照）。
【００２４】
上記のように構成した実施形態の電子点灯回路１０による点灯作用について図３〜図５を参照して説明する。図１の回路のスイッチ１を投入すると、交流電圧が安定器２のチョークコイルＣＨ  →蛍光灯３のフィラメント端子４→Ｘ端子→電子点灯回路１０へ印加される。印加された電圧は、整流器１１で半波整流されてＸ端子側ラインから第一タイマ手段１３、第二タイマ手段１５、予熱スイッチ手段１６へ送られる。
【００２５】
予熱スイッチ手段１６では、後述するように、初期段階では切換手段１４の半導体スイッチ素子Ｑ３  がオンとなっているため、半導体スイッチＱ４  のゲート電圧はＬ（Ｌｏｗ）レベルであり、従って半導体スイッチＱ４  はオフとされ、予熱電流は遮断されている。なお、半導体スイッチＱ４  のゲートには第二タイマ手段１５の出力が、後述するように、予熱終了段階で入力されるが、それまでは出力がなく、上記動作に影響はない。
【００２６】
第一タイマ手段１３では、第一充電手段１３ａのツエナダイオードＤｚ  に印加されるＸ端子のラインの電圧が図３の（Ａ）に示すツエナ電圧Ｖｚ  に達するとＤＺ  がオンになり、コンデンサＣ１  への充電を開始する。この充電は、図４に示すように、交流電圧の半波がＸ端子のラインに供給される各サイクル毎にツエナ電圧Ｖｚ  を越えた時間だけ繰返して行なわれ、かつ各サイクル毎に充電された電荷によってコンデンサＣ１  の電圧が少しずつ上昇して半導体スイッチＱ１  のゲートのスレッシュホールド電圧ＶＳを越えると半導体スイッチＱ１  をオンにする。
【００２７】
この場合、ツエナダイオードＤｚ  は、ツエナ電圧が管電圧（蛍光灯３の点灯時の電圧）より高い電圧（例えば、２０Ｗの直管の蛍光灯で８０Ｖ程度）で動作するものが使用されている。又、このツエナ電圧は、交流電源の変化する電圧ＶｘｙがＸ端子のラインに印加されるとその電圧に対して分圧抵抗Ｒ２  、Ｒ３  を適当な値に設定することにより確実に設定できる。
【００２８】
半導体スイッチＱ１  がオンになると、そのドレン端子がソース端子に導通されるため、接続点Ｈの電圧レベルはＬとなり、そのＬ出力により切換手段１４の半導体スイッチＱ３  のゲート電圧はスレッシュ以下となり、半導体スイッチＱ３  は反転してオフとなる。すると、半導体スイッチＱ３  のドレン端子がソース端子から遮断され、ドレン端子の電圧レベルがＨｉ（Ｈｉｇｈ）となり、接続点Ｔの電圧レベルもＨｉとなる。
【００２９】
このため、予熱スイッチ手段１６の半導体スイッチＱ４  はそのゲート電圧がスレッシュ以上でオンとなり、Ｘ端子のラインから予熱電流が半導体スイッチＱ４  を介して流れ、予熱が開始される。予熱動作時にも交流電流の半波は繰り返しＸ端子のラインに印加され、その電圧は第一充電手段１３ａのツエナダイオードＤｚ  にも加えられているが、予熱スイッチ手段１６の半導体スイッチＱ４  がオンとなっているため、図３の（ｂ）図に示すように、電圧がツエナ電圧Ｖｚ  を越え、予熱電流の半波が流れるまでの短い時間だけ第一充電手段１３ａのコンデンサＣ１  に充電が各サイクル毎に繰り返される。
【００３０】
このためコンデンサＣ１  に電荷がさらに蓄積され、コンデンサＣ１  の端子電圧はさらに上昇する。そして、その電圧が遂に第二タイマ手段１５の半導体スイッチＱ２  のゲートスレッシュ電圧ＶＳ’まで上昇すると、半導体スイッチＱ２  がオンとなる。なお、第二充電手段１５ａのコンデンサＣ２  は、第１充電手段１３ａのコンデンサと同容量であり、充電時間が同じに設定されているため、充電状態はコンデンサＣ１  と並行に変化する。
【００３１】
半導体スイッチＱ２  がオンになると、そのドレン端子がソース端子と導通され、ドレン端子の接続点Ｔの電圧がＨｉレベルからＬレベルに変化し、このためゲート電圧がＬとなり予熱スイッチ手段１６の半導体スイッチＱ４  はオフとなって、急激に予熱電流が遮断される。従って、この予熱電流の瞬断により安定器２のチョークコイルＣＨ  のインダクタンスに基づいてキックパルスが発生し、蛍光灯３が点灯される。
【００３２】
蛍光灯３が点灯されると、その放電により蛍光灯両端の電圧は管電圧に低下し、ツエナダイオードＤｚ  はオフとなって第一、第二充電手段１３ａ、１５ａは充電を停止する。そのため、充電の停止したコンデンサＣ１  、Ｃ２  の電荷は放電抵抗Ｒ３  とＲ７  によって放電され、半導体スイッチＱ１  、Ｑ２  はオフ、半導体スイッチＱ３  はオンとなり、又半導体スイッチＱ４  はオフとなって回路は停止し、以後点灯を維持する。
【００３３】
こうして、印加される電圧に基づいて予熱電流を流すようにしているので、点灯時にキックパルスを必ず１回だけ発生して蛍光灯３を点灯することができる。そのため、始動ミスが生じることがなく、又回路にアブソーバ回路や表示回路を設けたとしても、微小電流、電圧より遙かに高い電圧に基づいて予熱電流を流すので、リークによる誤動作を起こすことがない。
【００３４】
上記点灯作用により蛍光灯を点灯した後、交流電源に瞬断が発生して蛍光灯３が消灯し、放電電流が流れなくなると、蛍光灯３の両端のフィラメント端子４、５間には再び交流電源によって管電圧以上の電圧が印加される。しかし、充電手段１３ａ、１５ａのコンデンサＣ１  、Ｃ２  は前述したように、放電抵抗Ｒ３  、Ｒ７  によって放電されているため、電圧の再度の印加により蛍光灯を再び点灯することができる。
【００３５】
なお、蛍光灯が長期間の使用等により寿命末期（エミレス時）になり、上述した予熱点灯動作をしてもエミッタ減少などで放電が維持できなくなった場合、蛍光灯３の両端の電圧が上昇して管電圧以上となればツエナダイオードＤｚ  はオン状態となり、コンデンサＣ１  、Ｃ２  は充電され続ける。このため、半導体スイッチＱ１  、Ｑ２  はオン、Ｑ３  はオフとなるので、接続点ＴはＬレベルとなり、結局半導体スイッチＱ４  はオフとなって予熱電流が流れなくなり、回路は保護される。
【００３６】
又、図２では安全・保護回路１２として通常の抵抗Ｒ、温度ヒューズＴＦ  による例を示しているが、これに代えて蛍光灯の末期時の保護素子として図２中に矢印で示すように、ポリスイッチ１２’を使用してもよい。点灯回路１０の故障と蛍光灯末期時に異常電流又は短絡電流が流れた場合に灯具全体の保護用として利用すると良い。ポリスイッチは点灯回路１０内に直列に挿入する。ポリスイッチ１２’は、ポリマ系のＰＴＣサーミスタであり、素子温度がある温度（例えば８０℃）以上になると急激に抵抗値が増大する素子である。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の電子点灯装置は予熱スイッチ手段のオン、オフをタイマ手段の充電電圧により切換えるようにしたから、点灯スイッチを押すと１回のみのパルス電圧で確実に点灯でき、始動ミスを起こすことがなく、瞬断でも再起動でき、安価なコストで作ることができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電子点灯装置の全体回路図
【図２】同上の電子点灯回路の詳細回路図
【図３】電子点灯回路の作用の説明図
【図４】電子点灯回路の作用の説明図
【図５】コンデンサ、半導体スイッチ、蛍光灯の作用の説明図
【図６】従来例の電子点灯回路の詳細回路図
【符号の説明】
１  スイッチ
２  安定器
３  蛍光灯
４、５  フィラメント端子
１０  電子点灯回路
１３  第一タイマ手段
１４  切換手段
１５  第二タイマ手段
１６  予熱スイッチ手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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