特開 2015-11831 フィラメント予熱回路を含んだ低圧ランプ点灯装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-11831(P2015-11831A)

(43)【公開日】2015年1月19日

(54)【発明の名称】フィラメント予熱回路を含んだ低圧ランプ点灯装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 41/24 20060101AFI20141216BHJP

【ＦＩ】

   H05B41/24 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-135468(P2013-135468)

(22)【出願日】2013年6月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000126274

【氏名又は名称】株式会社アイ・ライティング・システム

(74)【代理人】

【識別番号】100092901

【弁理士】

【氏名又は名称】岩橋 祐司

(72)【発明者】

【氏名】平林 信

【テーマコード（参考）】

3K072

【Ｆターム（参考）】

3K072AA02

3K072AC02

3K072BA05

3K072CA03

3K072DB04

3K072DC01

3K072DD03

3K072GB01

(57)【要約】

【課題】配線長に関わらず適切な予熱電流をフィラメントに供給できて、ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命を良好に保つことができる低圧ランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】整流回路４を介して交流電源をＰＦＣコンバータ６に入力し、その直流出力を絶縁型の降圧コンバータ８に入力して電力制御を行って、その出力を矩形波インバータ１０に入力し、その出力端に殺菌ランプ１２を接続して矩形波点灯を実行する。また、ランプ１２の各電極に設けられたフィラメント１４に予熱電流を送るための絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ２０を備え、このコンバータ２０は、ＰＦＣコンバータ６の直流出力の一部をフライバックコンバータ２２に入力して昇圧し、ツェナダイオードＤ２を介して前記直流出力を予熱定電流回路２８に入力し、一定電流の予熱電流を生成してランプフィラメント１４に供給する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流を降圧チョッパ回路に入力して電力制御を行い前記降圧チョッパ回路の出力をインバータ回路に入力し、前記インバータ回路の出力端に低圧ランプを接続して矩形波点灯する低圧ランプ点灯装置であって、
前記低圧ランプの各電極に設けられたフィラメントに予熱電流を送る予熱ユニットを備え、
前記予熱ユニットは、前記降圧チョッパ回路よりも上流部から得た直流を予熱チョッパ回路に入力して昇圧を行い、前記予熱チョッパ回路の出力を予熱定電流回路に入力して一定電流の予熱電流を前記フィラメントに送ることを特徴とする低圧ランプ点灯装置。

【請求項2】

請求項１記載の低圧ランプ点灯装置において、
さらに、交流電源を整流回路に入力して整流を行い前記整流回路の出力を昇圧チョッパ回路に入力して力率改善を行い、前記昇圧チョッパ回路の出力を前記降圧チョッパ回路に入力し、
前記予熱チョッパ回路は、前記昇圧チョッパ回路の出力の一部を得ることを特徴とする低圧ランプ点灯装置。

【請求項3】

請求項１記載の低圧ランプ点灯装置において、
さらに、交流電源を整流回路に入力して整流を行い前記整流回路の出力を昇圧チョッパ回路に入力して力率改善を行い、前記昇圧チョッパ回路の出力を前記降圧チョッパ回路に入力し、
前記予熱ユニットは、さらに、前記交流電源の一部を得て直流化する予熱直流変換回路を備え、前記予熱直流変換回路の出力を前記予熱チョッパ回路に入力することを特徴とする低圧ランプ点灯装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の低圧ランプ点灯装置において、
前記降圧チョッパ回路に換えて絶縁降圧コンバータを設け、前記予熱ユニットの予熱チョッパ回路に換えて予熱絶縁コンバータを設けることを特徴とする低圧ランプ点灯装置。

【請求項5】

交流電源を整流回路に入力して整流を行い前記整流回路の出力を絶縁昇圧コンバータに入力して力率改善を行い、
前記絶縁昇圧コンバータの出力を降圧チョッパ回路に入力して電力制御を行い前記降圧チョッパ回路の出力をインバータ回路に入力し、
前記インバータ回路の出力端に低圧ランプを接続して矩形波点灯する低圧ランプ点灯装置であって、
前記低圧ランプの各電極に設けられたフィラメントに予熱電流を送る予熱ユニットを備え、
前記予熱ユニットは、前記絶縁昇圧コンバータから得た直流を予熱定電流回路に入力して一定電流の予熱電流を前記フィラメントに送ることを特徴とする低圧ランプ点灯装置。

【請求項6】

交流電源をチョークコイルに入力して平滑を行い前記チョークコイルの出力端に低圧ランプを接続して点灯する銅鉄型の低圧ランプ点灯装置であって、
前記低圧ランプの各電極に設けられたフィラメントに予熱電流を送る予熱ユニットを備え、
前記予熱ユニットは、前記交流電源の一部を予熱直流変換回路に入力して直流化を行い、前記予熱直流変換回路の出力を予熱チョッパ回路に入力して昇圧を行い、前記予熱チョッパ回路の出力を予熱定電流回路に入力して一定電流の予熱電流を前記フィラメントに送ることを特徴とする低圧ランプ点灯装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載の低圧ランプ点灯装置において、
前記予熱ユニットは、さらに、前記予熱定電流回路に入力される直流を一定電圧以下にするための予熱定電圧回路を備えることを特徴とする低圧ランプ点灯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フィラメント予熱回路を含んだ低圧ランプ点灯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、殺菌ランプ用途の低圧水銀ランプなどの低圧ランプが知られている。また、ランプの点灯装置として電子安定器が広く使用されているが、その主流は「高周波点灯方式」である。高周波点灯方式の場合、蛍光灯と同様、ランプの近くに電子安定器を設置しなければならず、点灯器具に電子安定器を内蔵させることが多い。しかし、上水・下水を対象とする殺菌設備に用いる殺菌ランプとなると、設備自体が大きいため低圧ランプの近くに安定器を置けないという課題や、ランプ近傍は水回りであるため高湿度になり電子安定器の設置には適さないという課題がある。このことは上水・下水用の殺菌設備に限らない。例えば、ランプ近傍が高温度になることも、同様の課題を生じ得る。つまり、電子安定器を低圧ランプから遠隔配置する必要があった。

【0003】

高周波点灯方式の電子安定器では、安定器からランプまでの点灯電力線が長いほど、その電力線で生じるＬＣ成分の影響が大きくなってしまう。これに対して、高周波域（１０ｋＨｚ以上）ではなく、中・低周波域（例えば５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ）で交番する「矩形波点灯方式」を採用した電子安定器によれば、ランプへ矩形波電圧が印加されるため、電力線で生じるＬＣ成分の影響が小さく、ランプのちらつきなどを抑えて良好な点灯が可能になる。特許文献１参照。つまり、矩形波点灯方式は遠隔配置に適している。発明者は、この矩形波点灯方式の電子安定器を低圧ランプ用に適用する開発を進めてきた。

【0004】

通常の低圧ランプの電極には予熱フィラメントが形成されており、始動時にはこのフィラメントに予熱電流を流すことで高温になったフィラメントから電子が放出し、同時に電極間に高電圧を印加して放電がスムーズに生じるようになっている。また、放電後の点灯中もフィラメントに常時電流を流すことによってフィラメント温度を適度に維持し、ランプ寿命の改善や安定点灯を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許４４２８９８８号公報

【特許文献2】特開２０１３−０４５５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図８は、予熱フィラメントを有する低圧ランプ用の従来型電子安定器の構成を示す。２は２００Ｖの商用交流電源に接続されるＥＭＣフィルタ、４は整流回路、６は昇圧兼力率改善（ＰＦＣ）コンバータ、８は昇圧兼ＰＦＣコンバータからの３５０Ｖ直流の電力制御を行うための絶縁降圧コンバータ、１０はフルブリッジ形の矩形波インバータであり、電子安定器はインバータからの矩形波電圧を出力して、低圧ランプ１２の電極間に印加する。一方、１６は、ＥＭＣフィルタ前で分岐された商用交流電源から予熱電流を生成する汎用型の商用周波数トランス（以後、予熱トランスと呼ぶ。）であり、電子安定器は予熱トランスからの予熱電流を出力して、ランプ電極にそれぞれ設けられたフィラメントに予熱電流を供給するようになっている。

【0007】

しかしながら、上述の安定器の遠隔配置を行うと、安定器に内蔵された予熱トランスからランプフィラメントまでの電力線が延びて、その配線抵抗が大きくなる。そのため、予熱トランスの出力電圧は配線抵抗の影響を受けて降下して、フィラメントを流れる電流が弱くなってしまう。結果としてフィラメントの適切な温度維持が困難になり、「ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命」に影響するという問題があった。

【0008】

その対策として、予熱のための配線長を考慮したトランスをその都度設計したり、また、線径の調整や配線工事中に抵抗を追加するなどによって配線抵抗を一定に保とうとする努力が強いられたりするが、これらの対策は非常に効率が悪く、コストアップにつながる。また、特許文献２には、予熱電力線の経路内に可変抵抗を設置して、配線長に関わらず配線抵抗を一定の値にしようとする電子安定器が記載されているが、それは複数の固定抵抗器の組合せを選んで配線長に応じた抵抗値を設定するものであり、一度設定した固定抵抗器を変更することは容易でなく、使用環境の変化に対していつも一定の予熱電流が得られるというものではない。

【0009】

また、そもそも予熱トランスを使用して、「ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命」を良好に保つには、トランスへの入力電圧変動を±１０％に抑えたり、トランス自体の特性のバラツキを抑えたりする必要があり、コストアップの要因の１つになっていた。

【0010】

本発明の目的は、フィラメント予熱回路付きの低圧ランプ点灯装置（安定器）であって、配線長に関わらず適切な予熱電流をフィラメントに供給できて、ランプから遠隔配置された場合にも「ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命」を良好に保つことができるものを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

すなわち、本発明の低圧ランプ点灯装置は、直流を降圧チョッパ回路に入力して電力制御を行い前記降圧チョッパ回路の出力をインバータ回路に入力し、前記インバータ回路の出力端に低圧ランプを接続して矩形波点灯する低圧ランプ点灯装置であって、前記低圧ランプの各電極に設けられたフィラメントに予熱電流を送る予熱ユニットを備える。
前記予熱ユニットは、前記降圧チョッパ回路よりも上流部から得た直流を予熱チョッパ回路に入力して昇圧を行い、前記予熱チョッパ回路の出力を予熱定電流回路に入力して一定電流の予熱電流を前記フィラメントに送ることを特徴とする。

【0012】

このような構成の予熱ユニットを設けた低圧ランプ点灯装置においては、まず、ランプへの点灯電力の供給についてはインバータ回路による矩形波点灯（例えば、５０Ｈｚ〜１ｋＨｚで交番する矩形波電圧の供給）が行われるので、点灯装置の遠隔配置に伴って配線長が伸びても、電力線で生じるＬＣ成分の影響が小さくてすむ。さらに、ランプフィラメントへの予熱電流の供給については、予熱ユニットへの供給電力が予熱チョッパ回路によって昇圧され、その後の予熱定電流回路によって一定電流の予熱電流に変換される。電力線の配線長や使用環境に応じて配線抵抗が変化しても、一定電流の予熱電流が維持される。これにより、点灯装置から出力される予熱電流は、電力線をその一定電流が維持されたまま、電力線を流れてランプのフィラメントに供給される。従来の予熱トランスとは違って、例え入力電圧の変動があってもその影響を受けにくく、また、予熱ユニットの製品間でのバラツキがあってもその影響を受けにくい。従って、点灯装置からランプまでの配線長が大きい場合であっても、適切な予熱電流をフィラメントに供給できて、ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命を良好に保つことができる。

【0013】

ここで、本発明に共通する事項として、前記降圧チョッパ回路に換えて絶縁降圧コンバータを設ける場合には、前記予熱ユニットの予熱チョッパ回路に換えて予熱絶縁コンバータを設けるとよい。
この構成により、特に水周りなどランプ電極での短絡が生じる可能性が高い場合であっても、絶縁降圧コンバータと予熱絶縁コンバータが盾となって、その影響が昇圧チョッパ回路までの回路構成にかかるのを適切に防ぐことができる。

【0014】

また、上記の低圧ランプ点灯装置において、さらに、交流電源を整流回路に入力して整流を行い前記整流回路の出力を昇圧チョッパ回路に入力して力率改善を行い、前記昇圧チョッパ回路の出力を前記降圧チョッパ回路に入力し、
前記予熱チョッパ回路は、前記昇圧チョッパ回路の出力の一部を得ることが好ましい。
この構成により、昇圧チョッパ回路から予熱ユニットへの電源供給が行われるので、変動の少ない直流電源に基づく安定した予熱電流が生成される。

【0015】

あるいは、上記において、前記予熱ユニットは、さらに、前記交流電源の一部を得て直流化する予熱直流変換回路を備え、前記予熱直流変換回路の出力を前記予熱チョッパ回路に入力することが好ましい。
この構成では、予熱ユニット自体にＡＣ／ＤＣ変換機能を持たせることにより、ランプの矩形波点灯制御とは独立した系統による予熱電流の生成が行われる。よって、予熱制御に起因する点灯制御の電流変動などの心配がなくなり、両制御を安定して行うことができる。

【0016】

本発明の低圧ランプ点灯装置は、交流電源を整流回路に入力して整流を行い前記整流回路の出力を絶縁昇圧コンバータに入力して力率改善を行い、前記絶縁昇圧コンバータの出力を降圧チョッパ回路に入力して電力制御を行い前記降圧チョッパ回路の出力をインバータ回路に入力し、前記インバータ回路の出力端に低圧ランプを接続して矩形波点灯する低圧ランプ点灯装置であって、前記低圧ランプの各電極に設けられたフィラメントに予熱電流を送る予熱ユニットを備える。
前記予熱ユニットは、前記絶縁昇圧コンバータから得た直流を予熱定電流回路に入力して一定電流の予熱電流を前記フィラメントに送ることを特徴とする。
この構成により、点灯装置が具備する絶縁機能を絶縁昇圧コンバータに集約させることができる。

【0017】

また、本発明に共通する事項として、前記予熱ユニットは、さらに、前記予熱定電流回路に入力される直流を一定電圧以下にするための予熱定電圧回路を備えることが好ましい。
この構成により、始動時にフィラメントに印加される予熱電圧の上限が定まり、不必要に大きな予熱電圧からフィラメントを適切に保護できる。

【0018】

本発明の低圧ランプ点灯装置は、交流電源をチョークコイルに入力して平滑を行い前記チョークコイルの出力端に低圧ランプを接続して点灯する銅鉄型の低圧ランプ点灯装置であって、前記低圧ランプの各電極に設けられたフィラメントに予熱電流を送る予熱ユニットを備える。
前記予熱ユニットは、前記交流電源の一部を予熱直流変換回路に入力して直流化を行い、前記予熱直流変換回路の出力を予熱チョッパ回路に入力して昇圧を行い、前記予熱チョッパ回路の出力を予熱定電流回路に入力して一定電流の予熱電流を前記フィラメントに送ることを特徴とする。

【0019】

この構成では、予熱ユニット自体にＡＣ／ＤＣ変換機能を持たせることにより、交流電源に基づく予熱電流の生成が可能になる。よって、矩形波点灯制御を行わない従来の銅鉄型安定器にも本発明の低圧ランプ点灯装置を適用することができ、点灯装置から一定電流を維持した予熱電流をフィラメントに供給することにより、配線長が大きい場合であっても、ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命を良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の低圧ランプ点灯装置の第１実施形態を示すブロック回路構成図。

【図2】図１に示した絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータの具体例を示す回路構成図である。

【図3】本発明の低圧ランプ点灯装置の第２実施形態を示すブロック回路構成図。

【図4】図３に示した絶縁ＡＣ／ＤＣコンバータの具体例を示す回路構成図である。

【図5】本発明の低圧ランプ点灯装置の第３実施形態を示すブロック回路構成図。

【図6】図５に示した低圧ランプ点灯装置の具体例を示す回路構成図である。

【図7】本発明の低圧ランプ点灯装置の第４実施形態を示すブロック回路構成図。

【図8】従来の低圧ランプ点灯装置を示すブロック回路構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る低圧ランプ点灯装置の代表的な実施形態である殺菌ランプ用の２４０Ｗインバータのブロック回路構成図である。２は２００Ｖの商用交流電源に接続されるＥＭＣフィルタ、４は整流回路、６は昇圧兼ＰＦＣコンバータ、８は昇圧兼ＰＦＣコンバータ６からの３５０Ｖ直流の電力制御を行うための絶縁降圧コンバータ、１０はフルブリッジ形の矩形波インバータであり、この点灯装置（電子安定器）１００は矩形波インバータからの矩形波電圧を出力して、低圧ランプ（殺菌ランプ）１２の電極間に印加する。

【0022】

低圧ランプ１２の矩形波点灯の回路構成について詳しく説明する。
まず、商用交流電源は、ＥＭＣフィルタ２を通って整流回路４で整流され脈流化される。この脈流は、昇圧兼ＰＦＣコンバータ６に入力される。
昇圧兼ＰＦＣコンバータ６は、入力電圧を昇圧させるとともに、入力電圧波形に相似する波形の電流を流すために設けられている。例えば、一般的な昇圧チョッパ回路（平滑コンデンサ、チョークコイル、ＦＥＴスイッチング素子、ダイオードを含む回路）を採用でき、専用のスイッチング制御用ＩＣを使って、スイッチング素子に流れる電流を検出してスイッチング素子を適切にオンオフ駆動することで、交流電源の入力電圧波形に相似の波形の電流を流す。

【0023】

絶縁降圧コンバータ８は、電力制御のために設けられている。例えば、一般的なフライバックトランスを使ったコンバータ（ＦＥＴスイッチング素子、フライバックトランス、ダイオードを含む回路）を採用でき、昇圧兼ＰＦＣコンバータ６の出力する直流電流をスイッチング素子によるパルス幅変調（ＰＷＭ）により所望の定電力値に制御する。制御用ＩＣを使って、コンバータのスイッチング素子をオンオフ駆動し、ランプ電流の増減に応じてパルス幅を変化させることで、ランプに供給される電力をほぼ一定に保つ。
矩形波インバータ１０は、例えば４つのＦＥＴスイッチング素子で構成されるフルブリッジ回路であり、絶縁降圧コンバータ８より供給される直流定電力電流を矩形波にする。ランプ点灯時には、４つのＦＥＴがコンバータ８と共通の制御用ＩＣによりオンオフ駆動される。このインバータ１０の動作により、５０Ｈｚ以上、１ｋＨｚ以下（例えば１００Ｈｚ）の矩形波交番電圧が低圧ランプに印加される。矩形波点灯によって、ランプのちらつきが少ない良好な点灯が行われる。

【0024】

一方、図１中の２０は、本発明に特徴的な絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ（予熱ユニット）であり、昇圧兼ＰＦＣコンバータ６の出力の一部を使って、一定電流に維持された予熱電流を出力する。
絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の回路例を図２に示す。図中の２２はフライバックコンバータ（予熱絶縁コンバータに相当）、２４は予熱定電圧回路、２６は電解コンデンサＣ１、２８は予熱定電流回路であり、フライバックコンバータ２２の２次側コイルを２つ設けたことで、ランプ１２の各フィラメント専用の予熱定電圧回路２４、電解コンデンサＣ１および予熱定電流回路２８が形成される。

【0025】

フライバックコンバータ２２は、フライバックトランスＴ１と、その１次側コイルに直列接続されたＦＥＴスイッチング素子Ｑ１と、２つの２次側コイルにそれぞれ接続されたダイオードＤ１とによって構成され、図示しない制御用ＩＣがコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動すると、昇圧兼ＰＦＣコンバータ６の出力の一部に基づいてトランスＴ１を介してダイオードＤ１に直流電流が流れる。
予熱定電圧回路２４は、２次側コイルの出力端間を結ぶツェナダイオードＤ２で構成され、予熱電圧の上限を定める。電界コンデンサＣ１は、ツェナダイオードＤ２に並列に接続されている。
予熱定電流回路２８は、電界コンデンサＣ１の正極側端子に接続されており、電界効果トランジスタに抵抗を付加した回路構成である。

【0026】

以上の絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の構成によれば、コンバータ２０への直流電力に基づき、スイッチング素子Ｑ１の駆動によってトランスＴ１の２次側コイルに昇圧された直流が流れる。また、ツェナダイオードＤ２により予熱電圧の上限が定められた上で、電解コンデンサＣ１が充電される。そして、電解コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が予熱定電流回路２８によって一定電流の予熱電流になって出力される。

【0027】

このように本実施形態の点灯装置１００を使えば、まず、ランプ１２への点灯電力の供給についてはインバータ１０による矩形波点灯が行われるので、点灯装置１００の遠隔配置に伴って配線長が伸びても、電力線で生じるＬＣ成分の影響が小さくてすむ。さらに、ランプフィラメント１４への予熱電流については、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ２０によって、入力電圧の変動を受けることなく、一定電流が維持された状態の予熱電流が、電力線を流れてランプのフィラメント１４に供給される。また、電力線の配線長や使用環境に応じて配線抵抗が変化したとても、一定電流の予熱電流が維持される。従って、点灯装置１００からランプ１２までの配線が例えば往復１００ｍ程度と長い場合であっても、適切な予熱電流をフィラメント１４に供給できて、ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命を良好に保つことができる。例えば、長寿命化の点では点灯中のフィラメント温度を８００℃程度にするのが最適であるが、本実施形態の点灯装置１００によりそのような点灯中のフィラメント温度の維持が可能になる。

【0028】

また、本実施形態の点灯装置１００では、絶縁降圧コンバータ８を非絶縁タイプの降圧チョッパ回路に換えて、また、フライバックコンバータ２２を非絶縁タイプの降圧チョッパ回路に換えてもよい。しかし、両者を絶縁タイプにすることにより、特に水周りなどランプ電極での短絡が生じる可能性が高い場合には、絶縁降圧コンバータ８とフライバックコンバータ２２が盾となるので、昇圧兼ＰＦＣコンバータ６を適切に保護することができる。

【0029】

＜第２実施形態＞
図３は、本発明に係る低圧ランプ点灯装置の第２実施形態を示す。上記実施形態と同符号を付した構成部分は同一構成であり、矩形波点灯用の回路構成は上記実施形態に共通する。この点灯装置２００の構成の特徴は、予熱ユニットとして絶縁ＡＣ／ＤＣコンバータ２０Ａを使用し、外部からの交流電源の一部をＥＭＣフィルタ２の出力端から得ていることである。そのため、図４のように絶縁ＡＣ／ＤＣコンバータ２０Ａには交流電源を直流化する予熱直流変換回路として専用の整流回路２１が設けられている。交流電源は整流回路２１で整流され脈流化された後、平滑コンデンサＣ０を介して、フライバックコンバータ２２に入力される。平滑コンデンサＣ０より後段の構成は、上記実施形態の絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に共通し、フライバックコンバータ２２、予熱定電圧回路２４、電解コンデンサＣ１（２６）および予熱定電流回路２８を含んでいる。

【0030】

このように本実施形態の点灯装置２００の構成では、絶縁ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ＡがＡＣ／ＤＣ変換機能を具備しているので、ランプ１２の矩形波点灯制御とは独立した系統による予熱電流の生成が行われる。よって、電力線の配線長や使用環境に応じて配線抵抗が変化した場合に一定電流の予熱電流が維持されるという効果に加えて、予熱制御に起因する点灯制御の電流変動などの心配がなくなり、両制御を安定して行うことができる。

【0031】

＜第３実施形態＞
図５は、本発明に係る低圧ランプ点灯装置の第３実施形態を示す。上記実施形態と同符号を付した構成部分は同一構成である。第１実施形態の点灯装置１００では、矩形波点灯用の降圧コンバータ８が絶縁機能を具備していたが、本実施形態の点灯装置３００では、が絶縁機能を具備する。また、予熱ユニットとして非絶縁タイプのＤＣ／ＤＣコンバータ２０Ｃを用いている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０Ｃは各フィラメント用に２つ設けられ、それぞれが絶縁昇圧兼ＰＦＣコンバータ６Ａから直流の供給を受けて定電圧化および定電流化を行って、一定電流が維持された状態の予熱電流を出力する。

【0032】

図６に、点灯装置３００の回路構成の具体例を示す。
商用交流電源は、ＥＭＣフィルタ２を通って整流回路４で整流され脈流化される。この脈流は、絶縁昇圧兼ＰＦＣコンバータ６Ａに入力される。絶縁昇圧兼ＰＦＣコンバータ６Ａでは、整流回路４からの脈流が平滑コンデンサＣ２を介してフライバックトランスＴ２の１次側コイルに供給される。１次側コイルにはスイッチング素子Ｑ２が直列接続され、これらを流れた電流の一部はダイオードＤ３によって１次側コイルに還流されるようになっている。

【0033】

矩形波点灯の回路構成について説明する。
図示しない制御用ＩＣがスイッチング素子Ｑ２をオンオフ駆動させると、トランスＴ２を介して２次側コイルのダイオードＤ４に所望の電圧値まで昇圧された直流電流が流れる。また、スイッチング素子Ｑ２に流れる電流を検出してスイッチング素子Ｑ２を適切にオンオフ駆動することで、交流電源の入力電圧波形に相似の波形の電流が１次電流として流れる。２次側のダイオードＤ４の後段には、ツェナダイオードＤ５とチョークコイルＬ１と平滑コンデンサＣ３から構成された定電圧回路が設けられ、コンバータ６Ａの出力電圧を一定にする。

【0034】

絶縁昇圧兼ＰＦＣコンバータ６Ａの出力電圧は、スイッチング素子Ｑ３とチョークコイルＬ２とダイオードＤ６と平滑コンデンサＣ４から構成された降圧コンバータ（降圧チョッパ回路）８Ａに供給される。このコンバータ８Ａの出力する直流電流は、スイッチング素子Ｑ３によるパルス幅変調（ＰＷＭ）により所望の定電力値に制御される。図示しない制御用ＩＣを使って、降圧コンバータ８Ａのスイッチング素子Ｑ３をオンオフ駆動し、ランプ電流の増減に応じてパルス幅を変化させることで、ランプ１２に供給される電力をほぼ一定に保つ。

【0035】

矩形波インバータ１０は、上記の実施形態と同様に構成され、その動作によって例えば１００Ｈｚの矩形波交番電圧が低圧ランプ１２に印加される。矩形波点灯によって、ランプ１２のちらつきが少ない良好な点灯が行われる。

【0036】

一方、予熱電流の回路構成については、矩形波点灯制御と同様に、コンバータ６Ａのスイッチング素子Ｑ２がオンオフ駆動することでトランスＴ２を介して２つの予熱用２次側コイルのダイオードＤ１に所望の電圧値まで昇圧された直流電流がそれぞれ流れる。ダイオードＤ１の後段にはツェナダイオードＤ２（予熱定電圧回路２４）が設けられコンバータ６Ａの出力電圧を一定にする。電解コンデンサＣ１および予熱定電流回路２８が接続されている点は、第１実施形態の絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に共通する。

【0037】

以上の絶縁昇圧兼ＰＦＣコンバータ６Ａと２つのＤＣ／ＤＣコンバータ２０Ｃを組み合わせた構成によれば、スイッチング素子Ｑ１の駆動によってトランスＴ１の２つの予熱用２次側コイルに直流が流れる。また、ツェナダイオードＤ２により予熱電圧の上限が定められた上で、電解コンデンサＣ１が充電される。そして、電解コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が予熱定電流回路２８によって一定電流の予熱電流になって出力される。

【0038】

このように本実施形態の点灯装置３００の構成によれば、電力線の配線長や使用環境に応じて配線抵抗が変化した場合に一定電流の予熱電流が維持されるという効果に加えて、点灯装置３００に必要な絶縁機能を昇圧兼ＰＦＣコンバータ６Ａに集約させることができる。

【0039】

＜第４実施形態＞
図７は、本発明に係る低圧ランプ点灯装置を従来の銅鉄型安定器に適用した場合を示す第４実施形態の点灯装置４００である。進相形の点灯装置４００の例であり、交流電源を進相用チョークコイルＬ_０に入力して平滑を行い、このチョークコイルＬ_０の出力端に進相用コンデンサＣｍと低圧ランプ１２とを直列接続してランプ１２を点灯させている。低圧ランプの各電極に設けられたフィラメント１４には予熱ユニット（第２実施形態の絶縁ＡＣ／ＤＣコンバータ２０Ａと共通）から予熱電流が供給される。
この予熱ユニットは、図４に示した整流回路４（予熱直流変換回路に相当）、フライバックコンバータ２２（予熱チョッパ回路に相当）、および、予熱定電流回路２８を含んでいるため、交流電源に基づいて一定電流の予熱電流を各フィラメント１４に送ることができる。よって、従来の銅鉄型安定器の配線長が大きい場合においても、ランプ始動性、点灯特性およびランプ寿命を良好に保つことができる。

【符号の説明】

【0040】

４ 整流回路
６ 昇圧兼ＰＦＣコンバータ（昇圧チョッパ回路）
６Ａ 絶縁昇圧兼ＰＦＣコンバータ（絶縁昇圧コンバータ）
８ 絶縁降圧コンバータ
８Ａ 降圧コンバータ（降圧チョッパ回路）
１０ 矩形波インバータ（インバータ回路）
１２ 殺菌ランプ（低圧ランプ）
１４ フィラメント
２０ 絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ（予熱ユニット）
２０Ａ 絶縁ＡＣ／ＤＣコンバータ（予熱ユニット）
２０Ｃ ＤＣ／ＤＣコンバータ（予熱ユニット）
２１ 整流回路（予熱直流変換回路）
２２ フライバックコンバータ（予熱絶縁コンバータ）
２８ 予熱定電流回路
１００，２００，３００，４００ 低圧ランプ点灯装置
Ｄ２ ツェナダイオード（予熱定電圧回路）
Ｌ_０ 進相用チョークコイル（チョークコイル）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】