(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源の両端間に接続された第１及び第２のスイッチング素子からなる直列回路とを備え、第１又は第２のスイッチング素子のいずれか一方の両端間にチョークコイル及び放電灯負荷からなる直列回路を複数組並列に接続し、チョークコイルと共に共振回路を構成するコンデンサを各放電灯負荷の両フィラメント電極の非電源側端子間にそれぞれ接続した放電灯点灯装置において、第１及び第２のスイッチング素子の接続点と上記複数の共振回路との間に第１及び第２のスイッチング素子を駆動するための二次巻線を備えた飽和型の駆動トランスの一次巻線を接続し、駆動トランスの一次巻線又は複数のチョークコイルと直列に直流カット用コンデンサを接続し、全ての前記共振回路の共振周波数に対して遅相領域の周波数であって、最初の放電灯負荷が始動する時の第１及び第２のスイッチング素子の駆動周波数よりも低く、且つ、残りの不点灯の放電灯負荷に印加される電圧が点灯するのに必要な電圧に増加するような周波数に、駆動トランスの飽和ポイントが設定されたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
各共振回路に接続される放電灯負荷を同一としたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
各共振回路と、各共振回路に接続される放電灯負荷とをそれぞれ同一としたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
共振回路及び放電灯負荷が２組設けられ、各放電灯負荷がそれぞれ定格出力３２Ｗの高周波点灯専用形コンパクト型ランプであることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数組の放電灯負荷及び共振回路がスイッチング素子と並列に接続されたインバータ回路を備える放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の放電灯点灯装置としては、図７に示すように、直流電源１と、直流電源１の両端間に接続された第１及び第２のスイッチング素子たるＭＯＳ型電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略す）２，３からなる直列回路と、ＦＥＴ２の両端間に接続された２組の放電灯負荷７及び共振回路８と、放電灯負荷７，７の点灯状態、或いは、不点状態をそれぞれ検出する検出回路９，９と、検出回路９の検出結果に基づいてＦＥＴ２，３をそれぞれオン・オフさせる制御回路１０とから構成され、複数の放電灯負荷７を一括して点灯させるものがあった。
【０００３】
ここで、放電灯負荷７の一方のフィラメント電極Ｆ1 の電源側端子は直流電源１とＦＥＴ２のドレインとの接続点に接続されており、他方のフィラメント電極Ｆ2 の電源側端子は直流カット用のコンデンサ５及び共振用のチョークコイル４を介してＦＥＴ２のソースとＦＥＴ３のドレインとの接続点に接続されている。また、放電灯負荷７の両フィラメント電極Ｆ1 ，Ｆ2 の非電源側端子間には共振用のコンデンサ６が接続されている。そして、共振用のチョークコイル４及び共振用のコンデンサ５から共振回路８は構成されている。
【０００４】
この放電灯点灯装置では、各共振回路８の共振による共振電圧で、各共振回路８に対応する放電灯負荷７が点灯しているのであるが、複数の放電灯負荷７の内、不点灯の放電灯負荷７があると、検出回路９が不点灯の放電灯負荷７を検出し、制御回路１０が検出回路９の検出結果に基づいてＦＥＴ２，３の駆動周波数を強制的に低く制御することにより、全ての放電灯負荷７を点灯させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の放電灯点灯装置は、他励式のインバータ回路を用いているので、ＦＥＴ２，３を駆動するための制御回路１０が必要となり、制御回路１０を構成する部品が増加するため、回路構成が複雑になるという問題があった。また、制御回路１０に放電灯負荷７の点灯状態をフィードバックするための検出回路９が必要になるので、回路構成がさらに複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、部品点数を減らして、回路構成を簡素化するとともに、複数の放電灯を一括して確実に点灯させることのできる放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、上記目的を達成するために、直流電源と、直流電源の両端間に接続された第１及び第２のスイッチング素子からなる直列回路とを備え、第１又は第２のスイッチング素子のいずれか一方の両端間にチョークコイル及び放電灯負荷からなる直列回路を複数組並列に接続し、チョークコイルと共に共振回路を構成するコンデンサを各放電灯負荷の両フィラメント電極の非電源側端子間にそれぞれ接続した放電灯点灯装置において、第１及び第２のスイッチング素子の接続点と上記複数の共振回路との間に第１及び第２のスイッチング素子を駆動するための二次巻線を備えた飽和型の駆動トランスの一次巻線を接続し、駆動トランスの一次巻線又は複数のチョークコイルと直列に直流カット用コンデンサを接続し、全ての前記共振回路の共振周波数に対して遅相領域の周波数であって、最初の放電灯負荷が始動する時の第１及び第２のスイッチング素子の駆動周波数よりも低く、且つ、残りの不点灯の放電灯負荷に印加される電圧が点灯するのに必要な電圧に増加するような周波数に、駆動トランスの飽和ポイントが設定されており、自励式なので第１及び第２のスイッチング素子を駆動するための制御回路が不要になり、回路構成を簡略化することができる。さらに、全ての共振回路の共振周波数に対する遅相領域で全ての放電灯負荷が点灯するように、駆動トランスの飽和ポイントが設定されているので、第１及び第２のスイッチング素子が進相領域で駆動されることがなく、放電灯負荷の点灯状態を検出するための検出回路が不要になり、回路構成をさらに簡略化できる。また、放電灯始動時に複数の放電灯負荷のうち不点状態のままの放電灯負荷があると、各共振回路の共振周波数に対して遅相領域で、第１及び第２のスイッチング素子の駆動周波数が低下して、各共振回路に流れる電流が増加し、駆動トランスが飽和に到るため、不点状態の放電灯負荷を確実に点灯させることができる。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、各共振回路に接続される放電灯負荷を同一とし、請求項３の発明では、各共振回路と、各共振回路に接続される放電灯負荷とをそれぞれ同一としているので、放電灯負荷の点灯時における共振回路の共振カーブを等しくすることができる。
請求項４の発明では、請求項３の発明において、共振回路及び放電灯負荷が２組設けられ、各放電灯負荷がそれぞれ定格出力３２Ｗの高周波点灯専用形コンパクト型ランプであるので、上述と同様に不点状態の放電灯負荷を確実に点灯させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の放電灯点灯装置を示す回路図である。この放電灯点灯装置は、直流電源１と、直流電源１の両端間に接続された第１及び第２のスイッチング素子たるＦＥＴ２，３からなる直列回路と、ＦＥＴ２の両端間に飽和型の駆動トランス１１の一次巻線ｎ1 を介して接続された２組の放電灯負荷７及び共振回路８と、共振回路８を始動させる起動回路１２とから構成されており、ＦＥＴ２，３及び駆動トランス１１などから自励式ハーフブリッジインバータ回路１７が構成されている。
【００１０】
放電灯負荷７の一方のフィラメント電極Ｆ1 の電源側端子は直流電源１とＦＥＴ２のドレインとの接続点に接続されており、他方のフィラメント電極Ｆ2 の電源側端子は、直流カット用コンデンサ５及び共振用チョークコイル４を介して駆動トランス１１の一次巻線ｎ1 の巻き始め側に接続されている。また、放電灯負荷７の両フィラメント電極Ｆ1 ，Ｆ2 の非電源側端子には共振用コンデンサ６が接続されており、共振用チョークコイル４、直流カット用コンデンサ５、及び、共振用コンデンサ６から共振回路８が構成されている。
【００１１】
また、駆動トランス１１の二次巻線ｎ2 の一端（巻き始め側）はＦＥＴ２のソースに接続されており、二次巻線ｎ2 の他端（巻き終わり側）は抵抗１４を介してＦＥＴ２のゲートに接続されている。駆動トランス１１の二次巻線ｎ3 の一端（巻き終わり側）はＦＥＴ３のソースに接続されており、二次巻線ｎ3 の他端（巻き始め側）は抵抗１６を介してＦＥＴ３のゲートに接続されている。さらに、ＦＥＴ２，３のゲート・ソース間にはそれぞれ過電圧保護用のツェナーダイオード１３，１５が接続されている。
【００１２】
ここで、駆動トランス１１には、飽和型のカレントトランスを用いており、共振回路８に流れる電流による飽和現象を利用して、ＦＥＴ２，３をそれぞれターンオン、又は、ターンオフさせている。また、駆動トランス１１は、最初の放電灯負荷７が始動する時のＦＥＴ２，３の駆動周波数よりも低く、且つ、全ての共振回路８の共振周波数に対する遅相領域で全ての放電灯負荷７が点灯するように飽和ポイントが設定されている。インバータ回路１７は自励式であり、駆動トランス１１の飽和ポイントが、全ての共振回路８の共振周波数に対する遅相領域で全ての放電灯負荷７が点灯するように設定されているので、ＦＥＴ２，３の駆動周波数が共振回路８の共振周波数に対する進相領域側に移行することがなく、他励式インバータ回路のように放電灯負荷７の点灯状態を検出するための検出回路や、検出回路の検出結果に応じてＦＥＴ２，３を他励制御する制御回路が不要になり、回路構成を簡略化することができる。
【００１３】
各共振回路８は共振用チョークコイル４及び共振用コンデンサ６から構成されており、無負荷時における共振周波数は略等しくなっている。また、２組の放電灯負荷７及び共振回路８を同一の構成とすれば、放電灯負荷７の点灯時における共振回路８の共振カーブも略等しくなる。
ここで、図２は周波数と共振回路８に流れる電流との関係を示しており図２中Ａは放電灯負荷７の点灯時における共振カーブであり、図２中Ｂは不点灯（無負荷）時における共振カーブである。ここに、周波数ｆ0 は共振回路８の無負荷時における共振周波数であり、周波数ｆ1 は２灯の放電灯負荷７の全点灯時におけるＦＥＴ２，３の駆動周波数であり、周波数ｆ2 は２灯の放電灯負荷７の内、１灯が点灯、他の１灯が不点灯の場合のＦＥＴ２，３の駆動周波数であり、周波数ｆ3 は２灯の放電灯負荷７の始動時におけるＦＥＴ２，３の駆動周波数である。また、図３は周波数と共振回路８に発生する電圧Ｖとの関係を示しており、図３中Ｃは不点灯（無負荷）時における共振カーブを示している。
【００１４】
ところで、ＦＥＴ２，３の駆動周波数をｆ3 として、２灯の放電灯負荷７を共に始動させた際に、放電灯負荷７が共に不点灯の場合に駆動トランス１１に流れる電流と、２灯の放電灯負荷７のうち１灯が点灯して他の１灯が不点灯の場合に駆動トランス１１に流れる電流とを比較すると、２灯の放電灯負荷７のうち１灯が点灯して他の１灯が不点灯の場合（すなわち、点灯状態と不点灯状態の放電灯負荷７が混在している場合）には、点灯時の共振カーブ（図２のＡ）と不点灯時の共振カーブ（図２のＢ）ができ、不点灯の側の共振回路８に流れる電流ｉ3 に比べて、点灯した側の共振回路８に流れる電流ｉ5 が小さくなるので、駆動トランス１１に流れる電流が（ｉ3 ＋ｉ5 ）と小さくなり、駆動トランス１１を飽和させるには至らない。
【００１５】
この時、駆動トランス１１は２灯始動時と同じ駆動周波数ｆ3 及び電流（ｉ3 ＋ｉ5 ）では飽和できなくなり、駆動トランス１１に発生する一次巻線ｎ1 の電圧の１パルス当たりの時間が長くなるので、駆動トランス１１の二次巻線ｎ2 ，ｎ3 に発生するパルス電圧の時間幅、即ち、ＦＥＴ２，３の駆動電圧の時間幅が長くなり、ＦＥＴ２，３のオン時間、オフ時間も延びることになる。したがって、インバータ回路１７は共振回路８に流れる電流を増加させる方向、即ち、ＦＥＴ２，３の駆動周波数を低くする方向に動作し、駆動周波数がｆ2 まで低下して、駆動トランス１１に流れる電流が（ｉ2 ＋ｉ4 ）まで増加すると、駆動トランス１１が飽和する。この時、ＦＥＴ２，３の駆動周波数がｆ3 からｆ2 へ移行することによって共振回路８に発生する電圧ＶがＶ3 からＶ2 に増加する。したがって、図４に示すように、時刻ｔ0 で起動回路１２が発振を開始させると、時刻ｔ0 〜ｔ1 では電圧Ｖが予熱時の電圧となり、時刻ｔ1 〜ｔ2 では電圧Ｖが２灯始動時における電圧Ｖ3 となり、時刻ｔ2 〜ｔ3 では電圧Ｖが１灯点灯、１灯不点時の電圧Ｖ2 となるように、時間の経過とともに、共振回路８に発生する電圧Ｖがスイープしながら増加するので、不点状態の発振回路８に対応する放電灯負荷７が点灯しやすくなる。
【００１６】
上述のように、インバータ回路１７が、共振回路８の共振周波数ｆ0 に対して遅相領域で、ＦＥＴ２，３の駆動周波数を共振周波数ｆ0 に近づける方向（駆動周波数を低くする方向）に動作するので、図３の共振カーブから、不点状態の放電灯負荷７に対応する共振回路８に発生する電圧Ｖを上昇させることができる。すなわち、２灯の放電灯負荷７の内の１灯が点灯した状態で、他の１灯を点灯させるのに必要な電圧Ｖの増加分が得られるような駆動周波数及び電流の飽和ポイントで、駆動トランス１１が飽和するように駆動トランス１１を設計しているので、不点状態の放電灯負荷７を確実に点灯させることができる。また、チョークコイル４及びコンデンサ６の定数のばらつきによって、各共振回路８に発生する電圧にばらつきが発生しても、放電灯始動時に不点状態の放電灯負荷７が発生した場合、不点状態の共振回路８に発生する電圧は時間の経過とともにスイープしながら上昇するので、不点状態の放電灯負荷７を確実に点灯させることができる。
【００１７】
ここで、放電灯負荷７にＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｃ７６０１）に規格化された定格出力が３２Ｗの所謂高周波点灯専用形コンパクト型ランプ（ツイン３蛍光灯３２Ｗ型）を用い、ＦＥＴ２の両端間に駆動トランス１１を介して放電灯負荷７及び共振回路８を２組接続し、駆動トランス１１の磁芯にトロイダルコアを用い、その材料を富士電気化学製型番２Ｈ０３とし、一次巻線ｎ1 の巻数を３ターン、二次巻線ｎ2 ，ｎ3 の巻数をそれぞれ１３ターンとした場合、直流電源１の出力電圧をＤＣ３３０Ｖ、無負荷時の共振周波数ｆ0 を７１ｋＨｚに設定すると、２灯始動時は、ＦＥＴ２，３の駆動周波数ｆ3 が８０ｋＨｚ、共振回路８に発生する電圧が５００Ｖrms であるが、２灯の放電灯負荷７のうちの１灯が先に点灯すると、不点状態の放電灯負荷７に対応する共振回路８は遅相領域で動作し、ＦＥＴ２，３の駆動周波数ｆ2 が７７ｋＨｚ、共振回路８に発生する電圧が７５０Ｖrms で動作し、不点状態の放電灯負荷７が点灯する。
【００１８】
ところで、本実施形態の放電灯点灯装置では、駆動トランス１１を介してＦＥＴ２と並列に２組の放電灯負荷７及び共振回路８を接続しているが、図５に示すように、駆動トランス１１を介してＦＥＴ３と並列に２組の放電灯負荷７及び共振回路８を接続するようにしても良い。また、本実施形態の放電灯点灯装置では、共振回路８毎に直流カット用のコンデンサ５を共振用のインダクタ４と放電灯５の他方のフィラメント電極Ｆ2 との間に接続しているが、図６に示すように、複数の共振回路８の接続点と駆動トランス１１の一次巻線ｎ1 との間に直流カット用のコンデンサ５を１個だけ設けるようにしても良く、部品点数を減らすことができる。
【００１９】
尚、本実施形態では、第１及び第２のスイッチング素子としてＦＥＴを用いているが、第１及び第２のスイッチング素子をＦＥＴに限定する趣旨のものではなく、バイポーラ・トランジスタなどのスイッチング素子を用いてもよいことは言うまでもない。
また、本実施形態では図１、図５、及び図６の回路構成について説明を行ったが、本発明の回路構成を上述した回路構成に限定する趣旨のものではなく、同様の機能を備えていれば、他の構成の回路を用いても良い。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、上述のように、直流電源と、直流電源の両端間に接続された第１及び第２のスイッチング素子からなる直列回路とを備え、第１又は第２のスイッチング素子のいずれか一方の両端間にチョークコイル及び放電灯負荷からなる直列回路を複数組並列に接続し、チョークコイルと共に共振回路を構成するコンデンサを各放電灯負荷の両フィラメント電極の非電源側端子間にそれぞれ接続した放電灯点灯装置において、第１及び第２のスイッチング素子の接続点と上記複数の共振回路との間に第１及び第２のスイッチング素子を駆動するための二次巻線を備えた飽和型の駆動トランスの一次巻線を接続し、駆動トランスの一次巻線又は複数のチョークコイルと直列に直流カット用コンデンサを接続し、全ての前記共振回路の共振周波数に対して遅相領域の周波数であって、最初の放電灯負荷が始動する時の第１及び第２のスイッチング素子の駆動周波数よりも低く、且つ、残りの不点灯の放電灯負荷に印加される電圧が点灯するのに必要な電圧に増加するような周波数に、駆動トランスの飽和ポイントが設定されており、自励式なので第１及び第２のスイッチング素子を駆動するための制御回路が不要になり、回路構成を簡略化することができるという効果がある。さらに、全ての共振回路の共振周波数に対する遅相領域で全ての放電灯負荷が点灯するように、駆動トランスの飽和ポイントが設定されているので、第１及び第２のスイッチング素子が進相領域で駆動されることがなく、放電灯負荷の点灯状態を検出するための検出回路が不要になり、回路構成をさらに簡略化できるという効果がある。また、放電灯始動時に複数の放電灯負荷のうち不点状態のままの放電灯負荷があると、各共振回路の共振周波数に対して遅相領域で、第１及び第２のスイッチング素子の駆動周波数が低下して、各共振回路に流れる電流が増加し、駆動トランスが飽和に到るため、不点状態の放電灯負荷を確実に点灯させることができるという効果もある。さらに、チョークコイル及びコンデンサの定数のばらつきによって、各共振回路に発生する電圧にばらつきが生じても、放電灯始動時に不点状態の放電灯負荷があると、各共振回路の共振周波数に対して遅相領域で、第１及び第２のスイッチング素子の駆動周波数が低下し、各共振回路に発生する電圧が時間の経過とともにスイープしながら上昇するので、不点状態の放電灯負荷を確実に点灯させることができるという効果もある。
【００２１】
請求項２の発明は、各共振回路に接続される放電灯負荷を同一とし、請求項３の発明は、各共振回路と、各共振回路に接続される放電灯負荷とをそれぞれ同一としているので、放電灯負荷の点灯時における共振回路の共振カーブを等しくすることができるという効果がある。
請求項４の発明は、共振回路及び放電灯負荷が２組設けられ、各放電灯負荷がそれぞれ定格出力３２Ｗの高周波点灯専用形コンパクト型ランプであるので、上述と同様に、不点状態の放電灯負荷を確実に点灯させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の放電灯点灯装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】同上の周波数と共振回路に流れる電流との関係を示す図である。
【図３】同上の周波数と共振回路に発生する電圧との関係を示す図である。
【図４】同上の共振回路に発生する電圧波形を示す波形図である。
【図５】同上の別の回路構成を示す回路図である。
【図６】同上のまた別の回路構成を示す回路図である。
【図７】従来の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１    直流電源
２，３  ＦＥＴ
４    チョークコイル
６    コンデンサ
７    放電灯負荷
８    共振回路
１１  駆動トランス
【図１】
0003713129.tif 000002
【図２】
0003713129.tif 000003
【図３】
0003713129.tif 000004
【図４】
0003713129.tif 000005
【図５】
0003713129.tif 000006
【図６】
0003713129.tif 000007
【図７】
0003713129.tif 000008