(57)【要約】【課題】共振用コンデンサを省いて電力の損失を小さくした放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】直流電源２から供給される直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯３に印加するインバータ回路４を備える放電灯点灯装置１において、インバータ回路４は直流電源２の高電位側と放電灯３のフィラメント３１の間の電路を開閉するスイッチング素子４１と、フィラメント３１と直流電源２の低電位側の間の電路を開閉するスイッチング素子４２と、直流電源２の高電位側と放電灯３のフィラメント３２の間の電路を開閉するスイッチング素子４３と、フィラメント３２と直流電源２の低電位側の間の電路を開閉するスイッチング素子４４と、スイッチング素子４１〜４４を開閉駆動する制御回路４５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯に印加するインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、
前記インバータ回路は
前記直流電源の高電位側と前記放電灯の第１のフィラメントの間の電路を開閉する第１のスイッチング素子と、
前記第１のフィラメントと前記直流電源の低電位側の間の電路を開閉する第２のスイッチング素子と、
前記直流電源の高電位側と前記放電灯の第２のフィラメントの間の電路を開閉する第３のスイッチング素子と、
前記第２のフィラメントと前記直流電源の低電位側の間の電路を開閉する第４のスイッチング素子と、
前記第１ないし前記第４のスイッチング素子を開閉駆動するスイッチング素子開閉駆動手段とを
備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子開閉駆動手段は、
前記直流電源投入後の所定の期間は、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子を組にして同時に開閉し、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子を組にして同時に開閉し、
前記第１及び前記第２のスイッチング素子の組と、前記第３及び前記第４のスイッチング素子の組を、所定の周期で交互に開閉して、前記第１及び前記第２のフィラメントに電流を交互に流し、
前記所定の期間の経過後は、前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子を組にして同時に開閉し、前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子を組にして同時に開閉し、
前記第１及び前記第４のスイッチング素子の組と、前記第２及び前記第３のスイッチング素子の組を、所定の周期で交互に開閉して、前記第１及び前記第２のフィラメントの極性を交互に入れ替える
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記直流電源の高電位側と前記第１のフィラメントの間の電路、及び前記直流電源の高電位側と前記第２のフィラメントの間の電路にリアクトルを挿入してなる
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記リアクトルは直流電源の高電位側と前記第１のスイッチング素子の間の電路、及び前記直流電源の高電位側と前記第３のスイッチング素子の間の電路に挿入されている
ことを特徴とする請求項３に記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光灯等の放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路を備えて、直流電源から供給される直流電流を高周波電流に変換して放電灯に印加する放電灯点灯装置は、共振用コンデンサを放電灯と並列に接続して共振負荷回路を構成している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、共振負荷回路を備える放電灯点灯装置では、放電灯に印加される高周波電力の一部が共振用コンデンサの内部抵抗によって消費されるので、電力の損失が大きかった。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、共振用コンデンサを省いて電力の損失を小さくした放電灯点灯装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の放電灯点灯装置は、直流電源から供給される直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯に印加するインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、前記インバータ回路は前記直流電源の高電位側と前記放電灯の第１のフィラメントの間の電路を開閉する第１のスイッチング素子と、前記第１のフィラメントと前記直流電源の低電位側の間の電路を開閉する第２のスイッチング素子と、前記直流電源の高電位側と前記放電灯の第２のフィラメントの間の電路を開閉する第３のスイッチング素子と、前記第２のフィラメントと前記直流電源の低電位側の間の電路を開閉する第４のスイッチング素子と、前記第１ないし前記第４のスイッチング素子を開閉駆動するスイッチング素子開閉駆動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、放電灯点灯装置から共振負荷回路を省くことができるので、共振用コンデンサによる電力の損失を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、適宜、図を参照しながら本発明の具体的な実施態様を説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施形態を示す放電灯点灯装置の回路図である。図１に示すように、放電灯点灯装置１は、直流電源２から供給される直流電圧を高周波（交流）電圧に変換して放電灯３に印加するインバータ回路４を備えて、放電灯３を点灯する装置である。
【００１０】
直流電源２は、商用交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流装置であり、図２に示すように、商用交流電源２１の出力から高調波ノイズを除去するフィルタ回路２２、フィルタ回路２２を経た交流電流を全波整流する整流回路２３、及び整流回路２３から出力される脈流出力を平滑化する平滑コンデンサ２４から構成される。また、直流電源２の低電位側の端子は接地されている。
【００１１】
放電灯３は、熱陰極型の蛍光灯であり、その両端部にフィラメント３１，３２を備える。
【００１２】
インバータ回路４は、スイッチング素子４１〜４４、制御回路４５及びリアクトル４６，４７を備える。
【００１３】
スイッチング素子４１〜４４は、直流電源２と放電灯３の間の電路に挿入され、前記電路を開閉する半導体素子であり、制御回路４５によって駆動されて開閉する。
【００１４】
スイッチング素子４１のドレインは直流電源２の正極に接続され、ソースは放電灯３のフィラメント３１の一端に接続されている。また、スイッチング素子４１のゲートは制御回路４５に接続されている。このように接続されているので、直流電源２の正極とフィラメント３１の間の電路は、制御回路４５が印加する駆動電圧の高低によって開閉する。
【００１５】
また、スイッチング素子４２のドレインはフィラメント３１の他端に接続され、ソースは接地され、ゲートは制御回路４５に接続されている。このように接続されているので、フィラメント３１と接地端子の間の電路は、制御回路４５が印加する駆動電圧の高低によって開閉する。
【００１６】
同様に、スイッチング素子４３のドレインは直流電源２の正極に接続され、ソースはフィラメント３２の一端に接続されている。また、スイッチング素子４３のゲートは制御回路４５に接続されている。このように接続されているので、直流電源２の正極とフィラメント３２の間の電路は、制御回路４５が印加する駆動電圧の高低によって開閉する。
【００１７】
また、スイッチング素子４４のドレインはフィラメント３２の他端に接続され、ソースは接地され、ゲートは制御回路４５に接続されている。このように接続されているので、フィラメント３２と接地端子の間の電路は、制御回路４５が印加する駆動電圧の高低によって開閉する。
【００１８】
なお、本実施形態では、スイッチング素子４１〜４４に、電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）を使用しているが、ＭＯＳ−ＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor）あるいは、その他のスイッチング素子を用いてもよい。
【００１９】
制御回路４５は、スイッチング素子４１〜４４を開閉するコンピュータである。なお、制御回路４５で実行される制御プログラムについては後述する。
【００２０】
リアクトル４６，４７は、直流電源２の正極端子とスイッチング素子４１のドレインの間の電路、及び直流電源２の正極端子とスイッチング素子４３のドレインの間の電路にそれぞれ挿入されて、放電灯３に流れる電流を規定値内に制限し、放電灯３の安定な点灯を維持するバラストインダクタである。
【００２１】
図３は制御回路４５で実行される制御プログラムの例を示すフローチャートであり、図４は前記制御プログラムの実行時のスイッチング素子４１〜４４の動作を示すタイミングチャートである。以下、図３と図４を参照しながら、放電灯点灯装置１の作用を説明する。
【００２２】
商用交流電源２１から電力が供給されると、放電灯点灯装置１が起動して、制御回路４５が、次のようにスイッチング素子４１〜４４を開閉駆動して、フィラメント３１とフィラメント３２に交互に通電して、放電灯３を予熱する（ステップＳ１０１）。また、予熱タイマーをスタートする（ステップＳ１０２）。
【００２３】
すなわち、図４に示すように、制御回路４５はスイッチング素子４１とスイッチング素子４２を組にして同じタイミングで開閉し、また、スイッチング素子４３とスイッチング素子４４を組にして同じタイミングで開閉する。そして、スイッチング素子４１，４２の組とスイッチング素子４３，４４の組は交互に開閉する。つまり、制御回路４５は一方の組が開いている時は、他方の組が閉じているように開閉駆動する。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、スイッチング素子４１，４２の組が閉じて、スイッチング素子４３，４４の組が開いている時は、フィラメント３１に電流が流れ、フィラメント３２には電流は流れない。また、図５（ｂ）に示すように、スイッチング素子４１，４２の組が開いてスイッチング素子４３，４４の組が閉じている時は、フィラメント３２に電流が流れ、フィラメント３１には電流は流れない。
【００２５】
このようにして、前記予熱タイマーが動作している間は、つまり、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の間（図４参照）は、フィラメント３１とフィラメント３２に交互に通電されて、放電灯３が予熱される。なお、前記予熱タイマーの動作時間、つまり放電灯３の予熱時間は、通常０．５秒程度である。
【００２６】
さて、時刻Ｔ１に、予熱タイマーがタイムアップすると、制御回路４５は、フィラメント３１とフィラメント３２の予熱を終了させ（ステップＳ１０３）、次にフィラメント３１とフィラメント３２の間で放電を発生させて（ステップＳ１０４）、放電灯３を点灯する。
【００２７】
この時、制御回路４５は、次のようにスイッチング素子４１〜４４を開閉する。
【００２８】
すなわち、図４に示すように、スイッチング素子４１とスイッチング素子４４を組にして同じタイミングで開閉し、また、スイッチング素子４２とスイッチング素子４３を組にして同じタイミングで開閉する。そして、スイッチング素子４１，４４の組とスイッチング素子４２，４３の組は交互に開閉する。つまり、一方の組が開いている時は、他方の組が閉じているように開閉駆動する。
【００２９】
図６（ａ）に示すように、スイッチング素子４１，４４の組が閉じて、スイッチング素子４２，４３の組が開いている時は、フィラメント３１からフィラメント３２に向かって放電が発生する。また、図６（ｂ）に示すように、スイッチング素子４１，４４の組が開いてスイッチング素子４２，４３の組が閉じている時は、フィラメント３２からフィラメント３１に向かって放電が発生する。
【００３０】
このように、予熱タイマーがタイムアップした後は、つまり時刻Ｔ１の後（図４参照）は、スイッチング素子４１，４４の組とスイッチング素子４２，４３の組を交互に開閉することにより、フィラメント３１とフィラメント３２の極性が交互に入れ替わる。つまり、放電灯３に高周波（交流）電圧が印加されて、放電灯３は点灯状態を保持する。
【００３１】
また、図示しないスイッチが操作されて、放電灯３の消灯が指示される（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）と、制御回路４５はスイッチング素子４１〜４４を開いて、放電灯３を消灯させる。なお、前記スイッチが操作されなければ（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、放電灯３は点灯を続ける。
【００３２】
以上のように、放電灯点灯装置１は、共振負荷回路を必要としないので、共振用コンデンサによる電力損失がない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】直流電源の回路図である。
【図３】制御プログラムの例を示すフローチャートである。
【図４】スイッチング素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】予熱動作中の放電灯点灯装置の電流経路を示す図である。
【図６】点灯動作中の放電灯点灯装置の電流経路を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  放電灯点灯装置
２  直流電源
３  放電灯
４  インバータ回路
２１  商用交流電源
２２  フィルタ回路
２３  整流回路
２４  平滑コンデンサ
３１  フィラメント
３２  フィラメント
４１  スイッチング素子
４２  スイッチング素子
４３  スイッチング素子
４４  スイッチング素子
４５  制御回路
４６  リアクトル
４７  リアクトル
【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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