电子启动器制作，荧光管启辉器制作

本文源自下面的链接：

http://www.kurims.kyoto-u.ac.jp/~ooura/rec1/rpdSTt.html

高速電子点灯管

これは数年前に作成し非常に役に立っているものの一つです。
蛍光灯の点灯管(プラスチックのもの)を分解してグロー管を取り外し 以下の回路を取り付けます。
0.5秒以下で点灯します。予算(パーツ代)は秋葉原で500円程度です。

点灯が遅くてイライラしている人はぜひ作ってみてください。
また、もっと単純で低価格の回路を知っているという人は教えてください。

また最近、松下から同様の電子点灯管が発売されていますが、 点灯時間が 1.2 秒と遅く、さらにまれに不安定な点灯を するようでどうも使う気にはなれませんでした。分解して 構造を調べたところ、作動原理が多少異なっていて、コストを ケチっている(もしかして改良した挙げ句の結果？)ように思えました。

回路図

回路図中の二個所のx印は 32W蛍光灯で使う場合に切断します。 すなわち30W以下では ZD4 が不要、32Wでは D1 が不要になります。

この回路の接続には極性があります。 K端子が安定器側になるように接続します。 理由は陽極A端子をアース側(AC100Vは片方がアースされている) に接続することで放電しやすくするためです。 低い耐圧のFETを用いた回路で 逆接続すると点灯しないことがあります。 高耐圧のFETを用いれば極性はなくなります。 しかし予算はオーバーします。 安定器側がどちらかわからない場合は 蛍光灯の電源を入れた状態でコンセントを外し、 コンセントと接続する端子との間の抵抗をテスターで測定します。 抵抗値の大きい方が安定器側です。

パーツリスト

• Tr1 : 2SA1015 相当汎用トランジスタ (50V / 0.1A 以上なら何でもよい)
• Tr2 : 2SC1815 相当汎用トランジスタ (50V / 0.1A 以上なら何でもよい)
• Tr3 : 2SC1815 相当汎用トランジスタ (50V / 0.1A 以上なら何でもよい)
• FET1 : 2SK531 上位互換パワーMOS-FET (2SK1118, 2SK1156 など)
• ZNR1 : FET1の耐圧の0.8倍程度の電圧のZNR(サージ電圧吸収素子)
  2SK531 の場合 390V, K1118 の場合 470V, K1156 の場合 430V
• D1 : 50V / 0.2A 汎用小信号用ダイオード (1S1585 相当)
• D2 : 600V / 1.1A 整流用ダイオード
• D3 : 50V / 0.2A 汎用小信号用ダイオード (1S1585 相当)
  (これは間違いではありません。耐圧は 50V で十分です。)
• ZD1 : 39V / 0.5W ツェナーダイオード (なければ10Vツェナー4本直列でもよい)
• ZD2 : 10V / 0.5W ツェナーダイオード
• ZD3 : 51V / 0.5W ツェナーダイオード (なければ10Vツェナー5本直列でもよい)
• ZD4 : 68V / 0.5W ツェナーダイオード (なければ10Vツェナー7本直列でもよい)
• C1 : 0.22μF / 50V 無極性コンデンサー (セラミック可)
• C2 : 1μF / 50V コンデンサー (タンタル推奨, Zランク誤差のセラミックは不可)
• R1 : 680KΩ / 0.125W 抵抗
• R2 : 330KΩ / 0.25W 抵抗
• R3 : 10KΩ / 0.125W 抵抗
• R4 : 22KΩ / 0.125W 抵抗
• R5 : 47KΩ / 0.125W 抵抗
• R6 : 680KΩ / 0.25W 抵抗
• R7 : 10KΩ / 0.125W 抵抗
• R8 : 22KΩ / 0.125W 抵抗
• R9 : 2.2KΩ / 0.25W 抵抗

抵抗などの値は 10 パーセントぐらい違っていても作動します。
時定数を変えなければ大幅に変更してもかまいません。

パーツの入手と価格

MOS-FET は千石電商, 若松通商で入手できます。 一個200円程度だと思います。
ZNR は鈴商, ラジオデパートなどで入手できます。 一個100円程度です。
残りのトランジスタ、抵抗などは数円から数十円程度で 容易に入手できます。
しかし一般には細かいパーツは全部使わないにしても 百個単位で買うのが基本です。 たとえば数十円のツェナーダイオードをバラで十個買った後に 二百個入りの同じものが数百円で売っていたということがよくあります。 一本一円程度の抵抗でもバラでは切り上げて十円で売るところが多いようです。 高周波回路でないのならばE24系列の中でいくつかを大量に揃えておき、 ないものは適当に組み合わせて作るという方法をすすめます。

作動原理

一般の30W以下の蛍光灯でスイッチを入れた直後と点灯終了後の 蛍光灯の両端の電圧(=グロー管にかかる電圧)を考えてみます。 スイッチを入れた直後では蛍光灯に流れる電流がほとんどないため、 グロー管には直接AC100Vがかかります。グロー管はDC90V程度で 点灯するようにできているのでまずグロー管が点灯します。 しばらくするとグロー管内の端子(バイメタル)が熱でショートします。 この時、蛍光灯のフィラメントに電流が流れます。 しばらくするとグロー管が冷え、端子がオープンになります。 この時フィラメントが十分温まっていれば、 安定器(コイル)による逆起電力(数百V程度)により蛍光灯が点灯します。 蛍光灯が完全に点灯すれば、蛍光灯の両端の電圧がAC55V程度に降下するので グロー管の点灯は終了します。 通常この ON/OFF は数回繰り返し、数秒かかります。

この回路は、この ON/OFF を交流の周期にあわせて行うものです。 片方の周期で電圧を検出して、もう片方の周期で ON/OFF をします。 電圧検出の周期で、ある電圧以上になると Tr2 がトリガーされ、 FET が ON の状態になります。 Tr2, Tr3 によりこの状態は次の周期まで維持されます。 ここで、FET を OFF にするタイミングが非常に重要で、 遅すぎると点灯しなくなり、早すぎると強い逆起電力により 蛍光灯をいためます。 Tr1はFETを OFF にするタイミングを調整するためのものです。 Tr1周辺の回路は不要に思えるかも知れませんが省略はしないでください。

ひとりごと

この回路のバージョンは２です。最初のバージョンは、 2SD799 相当のダーリントン型トランジスタを用いた 非常にシンプルなものでした。しかし、蛍光燈を約一年で いためてしまうという致命的な欠陥がありました。 その欠点を改良したのがこの回路で、数万回の点灯試験を パスしています(十秒ごとに点灯を繰り返す装置で数日間)。 実際には３年近く使っていますが今のところ問題はありません。

回路の簡略化とコストダウンについても考えましたたが、 これらは非常に難しい問題です。MOS-FET 以外で使えそうな 安価な素子は民生用では 2SD799 相当のダーリントン型 トランジスタぐらいですが、バイポーラトランジスタは基本的に 電流制御なので電源を内に持たない回路ではダーリントンでも 難しくなります。リレーを使うという手もありますがリレーは 同じ規格の汎用MOS-FETより高価になります。機械的な構造と コイルを巻くのが高くつくのだと思います。これでは あっさりインバーター方式にするほうが安くつくかもしれません。