(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のオンオフ動作によって高周波交流電力を出力するインバータ回路と；
このインバータ回路に接続された共振インダクタおよび共振コンデンサの直列回路と；
この直列回路に一次巻線が設けられ、二次巻線の出力がスイッチング素子のオンオフ動作を制御するように設けられたトランスと；
共振インダクタに磁気的に接続された一対の予熱巻線と；
一対のフィラメントを有し、始動時に前記直列回路に流れる共振電流の一部が間接的にフィラメントに流れるように一対の予熱巻線のそれぞれが一対のフィラメントのそれぞれ一端および他端に接続され、共振コンデンサが前記インバータ回路側となるように共振コンデンサの両端と一対のフィラメントの一端側とがそれぞれ接続された放電ランプと；
両端がフィラメントの一端側にそれぞれ接続されて共振コンデンサに対して並列的に接続された正温度特性抵抗素子と；
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電灯点灯装置と；
この放電灯点灯装置により点灯される蛍光ランプと；
蛍光ランプを支持するとともに、点灯回路を収納したカバーと；
カバーに取り付けられた口金と；
を具備したことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメントを適切に予熱できる放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の放電灯点灯装置は、インバータ回路に、共振インダクタおよび正温度特性抵抗素子の直列回路が接続され、この正温度特性抵抗素子に対して並列に蛍光ランプのそれぞれのフィラメントの一端を接続し、それぞれのフィラメントの他端間に共振用コンデンサを接続している。
【０００３】
そして、インバータ回路の始動後は、正温度特性抵抗素子の温度が低いため正温度特性抵抗素子の抵抗値が低い状態であり、共振合成成分の関係から共振コンデンサの両端電圧は低いが、その後ジュール熱による正温度特性抵抗素子の温度の上昇に伴ない正温度特性抵抗素子の抵抗値が高くなることによって共振合成成分が変化し、共振インダクタと共振コンデンサの共振電圧が高くなり、フィラメント間に印加される電圧が高くなって蛍光ランプは放電を開始する。
【０００４】
このように、正温度特性抵抗素子の抵抗値の上昇により始動時に共振コンデンサの両端電圧を低い状態から高い状態に変化させて、蛍光ランプを始動することにより、フィラメントを十分に予熱してから蛍光ランプが点灯することになり、蛍光ランプの点滅に伴うストレスを小さくしている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の放電灯点灯装置は、インバータ回路に、共振インダクタを介して蛍光ランプのそれぞれのフィラメントの一端が接続され、それぞれのフィラメントの他端間に共振コンデンサおよび正温度特性抵抗素子の並列回路が接続され、さらに、それぞれのフィラメントに対して並列に負温度特性抵抗素子が接続されている。
【０００６】
そして、インバータ回路の始動後は、正温度特性抵抗素子の温度が低いため正温度特性抵抗素子の抵抗値が低い状態であり、共振合成成分の関係から共振コンデンサの両端電圧は低くなり、その後ジュール熱による正温度特性抵抗素子の温度の上昇に伴ない正温度特性抵抗素子の抵抗値が高くなることによって、共振合成成分が変化し、共振インダクタと共振コンデンサの共振電圧が高くなり、蛍光ランプは放電を開始する。また、負温度特性抵抗素子は始動後は温度が低いため抵抗値が高く電流が小さくなりフィラメントに流れる電流が多くなって、フィラメントを加熱し、負温度特性抵抗素子の温度が上昇するに伴ない抵抗値が低く短絡された状態になって、蛍光ランプの点灯後にフィラメントに流れる必要がないフィラメント電流を実質無くし、損失を小さくしている。
【０００７】
このように、正温度特性抵抗素子の抵抗値の上昇により始動時に共振コンデンサの両端電圧を低い状態から高い状態に変化させて蛍光ランプを始動するとともに、負温度特性抵抗素子の抵抗値の変化により蛍光ランプの点灯後にフィラメントに流れる電流を削減することにより、蛍光ランプの点滅に伴うストレスを小さくしつつ、フィラメント電流の損失も抑制している（たとえば特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−２４５８９６号公報（第３−４頁、第１図）
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−３５７９８９号公報（第４−５頁、図２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１および特許文献２のように蛍光ランプのフィラメントを介して共振コンデンサを接続すると、共振コンデンサに流れる全ての共振電流がフィラメントに流れることになるため、予熱電流を制御しにくいという問題を有している。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、フィラメントを適切に予熱できる放電灯点灯装置および電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、スイッチング素子のオンオフ動作によって高周波交流電力を出力するインバータ回路と；このインバータ回路に接続された共振インダクタおよび共振コンデンサの直列回路と；この直列回路に一次巻線が設けられ、二次巻線の出力がスイッチング素子のオンオフ動作を制御するように設けられたトランスと；共振インダクタに磁気的に接続された一対の予熱巻線と；一対のフィラメントを有し、始動時に前記直列回路に流れる共振電流の一部が間接的にフィラメントに流れるように一対の予熱巻線のそれぞれが一対のフィラメントのそれぞれ一端および他端に接続され、共振コンデンサが前記インバータ回路側となるように共振コンデンサの両端と一対のフィラメントの一端側とがそれぞれ接続された放電ランプと；両端がフィラメントの一端側にそれぞれ接続されて共振コンデンサに対して並列的に接続された正温度特性抵抗素子とを具備したもので、始動時には正温度特性抵抗素子の温度が低いため正温度特性抵抗素子の抵抗値は低く、共振合成成分の関係で共振インダクタおよび共振コンデンサによる共振電流は小さい。この間に、共振電流の一部が間接的に放電ランプのフィラメントに予熱電流として流れてフィラメントを適切に加熱する。その後、ジュール熱により正温度特性抵抗素子の温度が上昇することにより正温度特性抵抗素子の抵抗値が高くなり、共振合成成分が変化することによって、共振インダクタおよび共振コンデンサによる共振電圧は上昇して、共振コンデンサ、正温度特性抵抗素子および予熱巻線の電圧が上昇し、共振インダクタの共振電流の増加に伴ない共振インダクタから取り出された共振電流の一部である予熱巻線の電流が増加して、放電ランプは放電を開始して始動し点灯する。
【００１３】
請求項２記載の電球形蛍光ランプは、請求項１記載の放電灯点灯装置と；この放電灯点灯装置により点灯される蛍光ランプと；蛍光ランプを支持するとともに、点灯回路を収納したカバーと；カバーに取り付けられた口金とを具備したもので、その作用を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電球形蛍光ランプの前提技術を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は放電灯点灯装置を示す回路図、図２は電球形蛍光ランプのグローブを透過した状態の側面図である。
【００１６】
図１において、１は電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプ１は、カバー２、口金３およびグローブ４を有する外囲器５を有し、この外囲器５内には放電ランプとしての蛍光ランプFLの発光管６および蛍光ランプFLを点灯させる放電灯点灯装置７が収納されて電球形蛍光ランプ装置を構成している。そして、外囲器５は、白熱電球の規格寸法に近似する外形に形成されている。
【００１７】
また、放電灯点灯装置７は、図２に示すように、商用交流電源ｅにヒューズF1を介してフィルタを構成するコンデンサC1が接続され、このコンデンサC1にはフィルタを構成するインダクタL1を介して全波整流器11の入力端子が接続されている。また、この全波整流器11の出力端子には平滑用のコンデンサC2が接続されて入力電源回路Ｅを構成し、この入力電源回路ＥのコンデンサC2には高周波を発生する交流電源としてのハーフブリッジ形のインバータ回路12のインバータ主回路13が接続されている。
【００１８】
そして、このインバータ主回路13は、コンデンサC2に対して並列に、スイッチング素子である互いに相補形となるＭＯＳ形のＮチャネルのトランジスタとしての電界効果トランジスタQ1およびＭＯＳ形のＰチャネルのトランジスタとしての電界効果トランジスタQ2が直列に接続されている。Ｎチャネルの電界効果トランジスタQ1およびＰチャネルの電界効果トランジスタQ2は互いのソースが接続されている。
【００１９】
電界効果トランジスタQ2のドレイン、ソース間には、非飽和形電流トランスCTの一次巻線L2、直流カット用のコンデンサC3、共振インダクタとしてのバラストチョークL3および共振コンデンサC4の直列回路が接続され、この共振コンデンサC4には蛍光ランプFLの両端のフィラメントとしての電極フィラメントコイルFLa，FLbの一端がそれぞれ接続され、一方の電極フィラメントコイルFLaの他端と他方の電極フィラメントコイルFLbとの他端間には共振コンデンサC4とともに共振に寄与する始動用のコンデンサC5が接続されている。なお、電極フィラメントコイルFLa，FLbにはエミッタが塗布されている。また、共振コンデンサC4に対して並列に正温度特性抵抗素子（Positive Temperature Coefficient）PTC1が接続されている。
【００２０】
そして、コンデンサC2と電界効果トランジスタQ1のゲートおよび電界効果トランジスタQ2のゲートとの間には、起動回路15を構成する起動用の抵抗R1が接続され、これら電界効果トランジスタQ1のゲートおよび電界効果トランジスタQ2のゲートと電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2のソースとの間に、コンデンサC6およびコンデンサC7の直列回路が接続され、これらコンデンサC6およびゲート制御手段としてのゲート制御回路16のコンデンサC7の直列回路に対して並列に電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2のゲート保護のためのツェナダイオードZD1およびツェナダイオードZD2の直列回路が接続されている。また、トランスCTの一次巻線L2には、二次巻線L4が磁気的に結合して設けられ、この二次巻線L4はコンデンサC6およびコンデンサC7の接続点に接続されている。また、コンデンサC6は起動回路15のトリガ素子を構成するものでもあり、このコンデンサC6に対して並列に、起動回路15の放電用抵抗R2が接続されている。
【００２１】
また、電界効果トランジスタQ2のドレイン、ソース間には、起動回路15の抵抗R3およびスイッチング改善用のコンデンサC8の並列回路が接続されている。
【００２２】
次に、上記前提技術の動作について説明する。
【００２３】
まず、電源が投入されると、商用交流電源ｅの電圧を全波整流器11で全波整流し、コンデンサC2で平滑する。
【００２４】
そして、抵抗R1を介してＮチャンネルの電界効果トランジスタQ1のゲートに電圧が印加され、電界効果トランジスタQ1がオンする。電界効果トランジスタQ1のオンにより、トランスCTの一次巻線L2、コンデンサC3、バラストチョークL3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5の閉路に電圧が印加され、コンデンサC3、共振インダクタとしてのバラストチョークL3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5は共振する。このとき、正温度特性抵抗素子PTC1のインピーダンス成分も共振合成成分の一部に含まれている。また、トランスCTの一次巻線L2のインダクタンス成分は、共振合成成分としてはほとんど無視できる程度の大きさである。そして、トランスCTの二次巻線L4に電圧が誘起され、ゲート制御回路16のコンデンサC7と二次巻線L4のインダクタンス成分とが固有共振して略一定の周波数で電界効果トランジスタQ1をオンさせ、電界効果トランジスタQ2をオフさせる電圧を発生する。
【００２５】
ついで、コンデンサC3、共振インダクタとしてのバラストチョークL3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5の共振電圧が反転すると二次巻線L4には前回と逆の電圧が発生し、ゲート制御回路16は電界効果トランジスタQ1をオフさせ、電界効果トランジスタQ2をオンさせる電圧を発生する。さらに、コンデンサC3、バラストチョークL3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5の共振電圧が反転すると、電界効果トランジスタQ1がオンするとともに、電界効果トランジスタQ2がオフする。以後、同様に、電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2が交互にオン、オフして、共振電圧が発生し、共振電流が流れる。
【００２６】
この共振電流が流れ出した状態では、正温度特性抵抗素子PTC1は温度が低いため抵抗値が、たとえば３ｋΩ〜５ｋΩ程度と低く正温度特性抵抗素子PTC1に流れる電流が大きい。このときの共振コンデンサC4の両端間に発生する共振電圧は、図３の実線Ａに示す共振特性の点ａのように低くなる。
【００２７】
そして、正温度特性抵抗素子PTC1に電流が流れることによりジュール熱が発生し、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が上昇して正温度特性抵抗素子PTC1に流れる電流が減少すると、共振合成成分が変化するので、共振コンデンサC4に流れる電流が増加するように共振動作も変化し、図３の実線Ｂに示す共振特性の点ａと同じ周波数（ｆ1）上にある点ｂになるまで共振電圧が徐々に高くなる。
【００２８】
なお、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa，FLbを介して、共振コンデンサの一部であるコンデンサC5にも共振電流の一部が流れるため、電極フィラメントコイルFLa，FLbは共振電圧が図３の実線Ｂに示す点ｂに上昇するまで十分な時間をかけて直接予熱される。また、共振コンデンサC4とは別個に共振用のコンデンサC5を設けることにより、共振のための容量を分割することになり、コンデンサC5の容量を電極フィラメントコイルFLa，FLbの予熱および蛍光ランプFLの点灯時に流れる電流を適切にした値にすることが可能となり、効率良く電極フィラメントコイルFLa，FLbを予熱できるとともに、蛍光ランプFLの点灯後にコンデンサC5に流れる電流を小さくできるため、点灯後の効率の低下も防止できる。
【００２９】
さらに、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が増加して共振成分の変化により共振電流が増加し、ランプ始動に必要な電圧ｂまで電圧が上昇すると、蛍光ランプFLは放電を開始し、始動、点灯する。
【００３０】
蛍光ランプFLが点灯した後は、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が数１０ｋΩ程度に蛍光ランプFLの等価抵抗値が正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値より十分に小さいため、図３の実線Ｃに示す共振特性の点ａ，ｂと同じ周波数（ｆ1）上にある点ｃのように共振電圧が低下して、蛍光ランプFLが点灯維持される。また、このように、正温度特性抵抗素子PTC1をコンデンサC5ではなく、共振コンデンサC4に対して並列に接続することにより、電極フィラメントコイルFLa，FLbに流れる電流を小さくできるため、その分電力損失を抑制できる。
【００３１】
このように、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値の変化により、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa，FLbの予熱を適性にできるため、エミッタが不所望に飛散（スパッタ）することを防止できるため、蛍光ランプFLの点滅寿命回数を向上できる。
【００３２】
次に、本発明の一実施の形態の放電灯点灯装置を図４を参照して説明する。
【００３３】
図４は一実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図で、図１に示す前提技術の蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa，FLbの一端および他端間に共振インダクタL3に磁気的に結合した予熱巻線L5，L6を接続したものである。
【００３４】
そして、基本的な動作は図１に示す放電灯点灯装置と同様であるが、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa，FLbが共振電流の一部により間接的に予熱される点で異なる。すなわち、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が低下して共振電圧が図３に示す点ｂまで上昇するまでの間、共振インダクタL3に流れる共振電流から取り出された共振電流の一部により電極フィラメントコイルFLa，FLbが予熱巻線L5，L6により間接的に予熱される。そして、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が低下していくと、徐々に共振インダクタL3の電圧が上昇し、予熱巻線L5，L6に発生する電圧も上昇していくので、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa，FLbに予熱電流を供給でき、電極フィラメントコイルFLa，FLbの予熱を適切にできる。そして、ランプ点灯後は、共振インダクタL3に流れる共振電流も低下するので、電極フィラメントコイルFLa，FLbに流れる共振電流の一部も低下し、過剰に電極フィラメントコイルFLa，FLbを予熱することはない。
【００３５】
なお、図４に示す実施の形態は、予熱巻線L6を取り除き、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLaのみに予熱巻線L5を接続したものであっても良い。
【００３６】
また、他の実施の形態の放電灯点灯装置を図５を参照して説明する。
【００３７】
図５はまた他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【００３８】
基本的な動作は図４に示す放電灯点灯装置と同様であるが、本実施の形態は、トランスCTの一次巻線L2が共振インダクタ（チョークコイル）を兼用したものである。本実施の形態の場合には、予熱巻線L5，L6が一次巻線L2に磁気的に結合されており、電極フィラメントコイルFLa，FLbの予熱を適切に行うことができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の放電灯点灯装置によれば、電源の投入時には正温度特性抵抗素子の抵抗値は低く、共振電圧も低い状態にあるので、共振電流の一部である予熱巻線の電流によりフィラメントが予熱され、正温度特性抵抗素子の温度が次第に上昇して抵抗値が高くなることにより共振合成成分が変化して共振電圧が上昇し、共振インダクタから取り出された共振電流の一部である予熱巻線の電流が増加してランプを点灯させるので、ランプ点灯までの間、共振電流の一部である予熱巻線の電流によって適切にフィラメントを予熱するように調整することが可能であり、放電ランプの点滅にともなうストレスを低減することができる。
【００４０】
請求項２記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項１記載の放電灯点灯装置を具備したので、その効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提技術の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図２】  同上電球形蛍光ランプのグローブを透過した状態の側面図である。
【図３】  同上共振コンデンサC4の電圧と周波数の関係を示すグラフである。
【図４】  本発明の一実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図５】  本発明の他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１    電球形蛍光ランプ
２    カバー
３    口金
７    放電灯点灯装置
12    インバータ回路
C4    共振コンデンサ
CT トランスである非飽和形電流トランス
FL    放電ランプとしての蛍光ランプ
FLa，FLb    フィラメントとしての電極フィラメントコイル
L3    共振インダクタとしてのバラストチョーク
L5，L6    予熱巻線
PTC1    正温度特性抵抗素子
Q1，Q2    スイッチング素子としての電界効果トランジスタ
【図１】
0004114066.tif 000002
【図２】
0004114066.tif 000003
【図３】
0004114066.tif 000004
【図４】
0004114066.tif 000005
【図５】
0004114066.tif 000006