(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、前記直流電源に接続されたスイッチング素子を含むインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続された複数の直列に接続されたフィラメントを有する放電灯と、前記直流電源から前記スイッチング素子を介して前記複数の放電灯と直列に挿入された第１のコンデンサを有する放電灯点灯装置において、
前記直列接続された放電灯の直列接続部の両フィラメントを直列接続して前記インバータ回路と絶縁された電圧源で予熱する予熱ループ内に第２のコンデンサを挿入し、
前記第２のコンデンサの一端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源の負極側との間に第１の直流導通素子を設け、
前記第２のコンデンサの他端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源の負極側との間に第２の直流導通素子を設け、
前記第２のコンデンサの両端に発生する所定値以上の直流成分を検出するフィラメント接続検出回路を構成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
直流電源と、前記直流電源に接続されたスイッチング素子を含むインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続された複数の直列に接続されたフィラメントを有する放電灯と、前記直流電源の負極側に前記スイッチング素子の一端と前記放電灯の一端が接続され、前記スイッチング素子の一端と前記放電灯の一端の間に少なくとも第１のコンデンサを挿入した放電灯点灯装置において、
前記直列接続された放電灯の直列接続部の両フィラメントを直列接続して前記インバータ回路と絶縁された電圧源で予熱する予熱ループ内に第２のコンデンサを挿入し、
前記第２のコンデンサの一端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源の負極側との間に第１の直流導通素子を設け、
前記第２のコンデンサの他端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源の負極側との間に第２の直流導通素子を設け、
前記第２のコンデンサの両端に発生する所定値以上の直流成分を検出するフィラメント接続検出回路を構成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
直流電源と、前記直流電源に接続され、出力が前記直流電源と絶縁されたスイッチング素子を含むインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続された複数の直列に接続されたフィラメントを有する放電灯と、前記複数の放電灯に直列に第１のコンデンサを挿入し、前記直流電源の正極側及び負極側から前記インバータ回路の出力の一端及び他端の間に挿入された直流導通素子を有する放電灯点灯装置において、
前記直列接続された放電灯の直列接続部の両フィラメントを直列接続して前記インバータ回路と絶縁された電圧源で予熱する予熱ループ内に第２のコンデンサを挿入し、
前記第２のコンデンサの一端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源の負極側との間に第１の直流導通素子を設け、
前記第２のコンデンサの他端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源の負極側との間に第２の直流導通素子を設け、
前記第２のコンデンサの両端に発生する所定値以上の直流成分を検出するフィラメント接続検出回路を構成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記フィラメント接続検出回路は、前記第１の直流導通素子の電圧を検出する第１の検出手段と、前記第２の直流導通素子の電圧を検出する第２の検出手段よりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記放電灯点灯装置は、前記放電灯をフィラメント予熱モードから点灯モードとなるように前記インバータ回路の出力を制御する予熱制御部を具備する制御回路を有し、前記フィラメント予熱モードにおいては、前記第１及び第２の検出手段の検出信号を無効とする手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記放電灯点灯装置は、前記放電灯をフィラメント予熱モードから点灯モードとなるように前記インバータ回路の出力を制御する予熱制御部を具備する制御回路を有し、前記直列に接続された放電灯の共通接続される２つのフィラメントのうち、前記第１のコンデンサと反対側の放電灯のフィラメントの第２のコンデンサ側の一端から第２のコンデンサまでの間と前記直流電源の正極側との間に直列に接続された抵抗とスイッチング素子を挿入し、前記スイッチング素子を前記フィラメント予熱モード時にはオン、前記点灯モード時にはオフとなるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記直列接続された複数の放電灯と並列に直流が流れるループを形成する複数の直流導通素子を設け、前記複数の直流導通素子は各々の放電灯と並列に接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに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】
本発明は直列接続された複数の放電灯をインバータ回路を用いて点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の放電灯をインバータ回路で直列点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯のフィラメントの接続を検出する検出手段を備え、検出出力が無いとき、つまり、フィラメントが接続されていないときには、インバータ回路の出力を低電力状態とする放電灯点灯装置は、特願平５−２９５０２９号として提案されている。この従来例は、先行予熱機能のある放電灯点灯装置において、簡単な回路構成で、無負荷時におけるインバータ回路の出力増大の防止を図ったものである。
【０００３】
この従来例を図１４に基づいて更に説明する。この装置では、直流電源Ｖｓにインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は、トランジスタよりなるスイッチング素子Ｑ1 、Ｑ2 を備えており、このスイッチング素子Ｑ1 、Ｑ2 の直列回路に入力直流電圧が印加される。なお、スイッチング素子Ｑ2 のエミッタには電流検出のために抵抗Ｒ14が接続されている。一方のスイッチング素子Ｑ1 と並列に、直流カット用のコンデンサＣ1 、放電灯Ｌａ1 及びＬａ2 、インダクタンス素子Ｌ1 、電流帰還用のカレントトランスＴ1 の１次巻線ｎ1 の直列回路が接続されている。第１の放電灯Ｌａ1 のフィラメントｆ1 と第２の放電灯Ｌａ2 のフィラメントｆ4 の各電源側端子ｄ、ｅの間には、共振用のコンデンサＣ2 が並列に接続されている。このコンデンサＣ2 は浮遊容量であっても良い。放電灯Ｌａ2 のフィラメントｆ4 の非電源側端子は、コンデンサＣ4 及び抵抗Ｒ8 の並列回路と予熱用のカレントトランスＴ2 の１次巻線を介して放電灯Ｌａ1 のフィラメントｆ1 の非電源側端子に接続されている。また、両放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の共通接続側のフィラメントｆ2 、ｆ3 は直列回路を構成し、この直列回路にカレントトランスＴ2 の２次巻線をコンデンサＣ5 を介して接続してある。このカレントトランスＴ2 と抵抗Ｒ8 及びコンデンサＣ4 によりフィラメントｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、ｆ4 の予熱回路７が構成されている。
【０００４】
次に、電圧検出回路２の構成について説明する。直流カット用のコンデンサＣ1 の一端はインバータ回路１の正極側入力端子ｂに接続されており、この直流カット用のコンデンサＣ1 の他端と、インバータ回路１の負極側入力端子ｃの間には、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 よりも高インピーダンスの抵抗Ｒ4 、Ｒ5 の直列回路が接続されている。この抵抗Ｒ4 、Ｒ5 の接続点に得られる電圧が、電圧検出回路２の検出出力とされている。
【０００５】
次に、フィラメント検出回路３の構成について説明する。この回路では、上述のように、予熱回路７におけるカレントトランスＴ2 の２次巻線の一端をコンデンサＣ5 を介して第１の放電灯Ｌａ1 におけるフィラメントｆ2 の一端に接続し、前記２次巻線の他端を第２の放電灯Ｌａ2 におけるフィラメントｆ3 の一端に接続し、フィラメントｆ2 、ｆ3 の他端同士を接続している。コンデンサＣ5 とフィラメントｆ2 の接続点は、抵抗Ｒ11を介してインバータ回路１の正極側入力端子ｂに接続されている。このコンデンサＣ5 と抵抗Ｒ10、Ｒ22、コンデンサＣ7 及び抵抗Ｒ11により、フィラメント検出回路３を構成しており、抵抗Ｒ10の一端（ａ点）の電圧が、フィラメント検出回路３の検出出力となっている。
【０００６】
電流帰還用のカレントトランスＴ1 は二つの２次巻線ｎ2 、ｎ3 を有し、一方の２次巻線ｎ2 はバイアス抵抗Ｒ1 を介してスイッチング素子Ｑ1 のベース・エミッタ間に接続されており、他方の２次巻線ｎ3 はバイアス抵抗Ｒ2 を介してスイッチング素子Ｑ2 のべース・エミッタ間に接続されている。これによって、駆動回路５が構成されている。
【０００７】
さらに、インバータ回路１の入力端子ｂ、ｃ間には、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ3 の直列回路が接続され、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ3 の接続点はダイアックＱ3 を介して、スイッチング素子Ｑ2 のべースに接続されると共に、スイッチング素子Ｑ2 のコレクタにダイオードＤ3 のアノード・カソードを介して接続されている。これらの抵抗Ｒ3 、コンデンサＣ3 、ダイアックＱ3 及びダイオードＤ3 は、インバータ回路１の起動回路６を構成している。なお、スイッチング素子Ｑ1 、Ｑ2 にはダイオードＤ1 、Ｄ2 が逆並列接続されているが、これらのダイオードＤ1 、Ｄ2 は必ずしも必要でない。
【０００８】
ところで、放電灯の寿命を長く維持するために、インバータ回路が動作を開始してから所定期間は出力を低く抑え、放電灯が点灯しない状態で、フィラメントに予熱電流を流す先行予熱制御が一般的に行われている。本従来例においては、予熱制御部９により前記先行予熱制御を行う。インバータ制御回路８は、フィラメント予熱モード（放電灯が点灯しない状態でフィラメントに予熱電流を流すモード）から点灯モードになるようにインバータ回路１の出力を制御するものである。
【０００９】
次に、この従来例の動作説明を行う。インバータ制御回路８、予熱制御部９に印加される制御電源Ｖｃｃは、インバータ回路１に直流電源Ｖｓが印加された後に生成されるように構成されれば良く、例えば直流電源Ｖｓに対して抵抗、ツェナーダイオードを直列に接続し、ツェナーダイオードのカソードより制御電源Ｖｃｃを得る方法や、インバータ回路１の共振用インダクタンス素子Ｌ1 に２次巻線を設け、この２次巻線からの帰還電力により制御電源Ｖｃｃを得る方法等が知られている。なお、後者の場合は、インバータ回路１が起動することにより制御電源Ｖｃｃが得られるが、ここでは前者の場合で説明を続ける。
【００１０】
直流電源Ｖｓによりインバータ回路１に直流電圧が印加されるとともに制御電源Ｖｃｃの電圧が生成されると、インバータ回路１は抵抗Ｒ3 、コンデンサＣ3 、ダイアックＱ3 、ダイオードＤ3 で構成される起動回路６によりスイッチング素子Ｑ2 がオンし、カレントトランスＴ1 によりスイッチング素子Ｑ1 、Ｑ2 が交互にオン、オフして発振を開始する。このとき、抵抗Ｒ14にはスイッチング素子Ｑ2 のエミッタ電流ＩE が流れるため、スイッチング素子Ｑ2 のエミッタ電圧ＶE は、ＶE ＝（抵抗Ｒ14の抵抗値）×（エミッタ電流ＩE ）となり、このエミッタ電圧ＶE はインバータ制御回路８のコンパレータＣＰ1 の＋端子に入力される。コンパレータＣＰ1 の−端子には抵抗Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18により決定される基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。抵抗Ｒ18は予熱制御部９の出力に接続しており、予熱制御部９の出力、つまりコンパレータＣＰ2 の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルの場合、基準電圧Ｖｒｅｆは抵抗Ｒ16、Ｒ18の合成抵抗と抵抗Ｒ17の分圧によって決まり、Ｖｒｅｆ１となる。コンパレータＣＰ2 の出力が“Ｌｏｗ”レベルの場合、基準電圧Ｖｒｅｆは抵抗Ｒ17、Ｒ18の合成抵抗と抵抗Ｒ16の分圧によって決まってＶｒｅｆ２となり、Ｖｒｅｆ１＞Ｖｒｅｆ２となる。
【００１１】
予熱制御部９のコンパレータＣＰ2 の入力は抵抗Ｒ19と抵抗Ｒ20の分圧で決まる基準電圧ＶR が−端子に入力され、抵抗Ｒ21とコンデンサＣ6 の時定数によって決まるコンデンサＣ6 の充電電圧Ｖｃが＋端子に入力される。コンデンサＣ6 の充電は制御電源Ｖｃｃの電圧がインバータ制御回路８、予熱制御部９に印加されることにより開始される。
【００１２】
まず、Ｖｃ＜ＶR の場合、コンパレータＣＰ2 の出力は“Ｌｏｗ”レベルであるため、コンパレータＣＰ1 の出力は、入力信号ＶE とＶｒｅｆ２の比較となり、ＶE ＜Ｖｒｅｆ２ではコンパレータＣＰ1 の出力が“Ｌｏｗ”レベルであるため、スイッチング素子Ｑ7 のべースも“Ｌｏｗ”レベルとなる。また、ＶE ＞Ｖｒｅｆ２の場合には、コンパレータＣＰ1 の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなるため、スイッチング素子Ｑ7 のべースへ制御電源Ｖｃｃより抵抗Ｒ15を介して電流が供給され、このときスイッチング素子Ｑ7 がオンする。スイッチング素子Ｑ7 がオンすることによりインバータ回路１のスイッチング素子Ｑ2 のべースが“Ｌｏｗ”レベルとなり、スイッチング素子Ｑ2 はオフする。ここで、コンパレータＣＰ1 への入力信号ＶE の信号レベル及び基準電圧Ｖｒｅｆ２の値を適切に設定することによって放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 は点灯しない状態で、フィラメントｆ1 〜ｆ4 の予熱が行われる。
【００１３】
次に、Ｖｃ＞ＶR の場合は、コンパレータＣＰ2 の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなるため、コンパレータＣＰ1 には入力信号ＶE とＶｒｅｆ１が入力される。このＶｒｅｆ１の値はＶｒｅｆ２の値よりも大きく、更にＶｒｅｆ１＞ＶE となるように設定することによって、コンパレータＣＰ1 の出力は常に“Ｌｏｗ”レベルとなり、スイッチング素子Ｑ7 は常にオフする。この場合、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 は点灯する。
【００１４】
さて今、直流電源Ｖｓから電源が供給されると、直流カット用のコンデンサＣ1 には、直流電源Ｖｓの約半分の電圧（Ｖｓ／２）が充電される。従って、抵抗Ｒ4 、Ｒ5 で分圧された電圧は“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、電圧検出回路２の検出出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなる。
ここで、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 のフィラメントｆ1 、ｆ4 の少なくとも一方を取り外して無負荷状態にすると、直流カット用のコンデンサＣ1 が抵抗Ｒ4 、Ｒ5 を介して一方向にのみ充電されて、直流電源Ｖｓと同じ電圧レベルに充電されるので、電圧検出回路２への入力電圧は低くなり、電圧検出回路２の検出出力は“Ｌｏｗ”レベルとなる。
【００１５】
次に、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 のフィラメントｆ2 、ｆ3 の少なくとも一方が外れた場合には、フィラメント検出回路３の検出出力が“Ｌｏｗ”レベルになる。今、例えばフィラメントｆ3 のみが外れた状態にあるとすれば、フィラメントｆ3 が外れているので、フィラメントｆ2 、ｆ3 を介する電流経路は形成されていない。またカレントトランスＴ2 の２次巻線を介する電流経路においては、直流電源Ｖｓからの直流がコンデンサＣ5 により遮断されるので、この電流経路も形成されない。従って抵抗Ｒ10には電流が流れなくなり、抵抗Ｒ10の一端（ａ点）の電位が“Ｌｏｗ”レベルになる。
【００１６】
すなわち、本従来例では、電圧検出回路２及びフィラメント検出回路３において、全ての放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 のフィラメントが接続されているかどうかを検出し、少なくとも一つのフィラメントが接続されていない場合には、ダイオードＤ7 或いはＤ8 によりコンデンサＣ6 の電荷を引抜き、フィラメント予熱モードとすることによりフィラメントが接続されていない場合のインバータ回路１の出力増大を防止している。
【００１７】
ところで、前述のフィラメント予熱モードで放電灯が微放電している場合がよくある。これは周囲温度等にも影響され、対地との電位が高い方の放電灯で発生しやすく、場合によっては直列接続している二本の放電灯が共に微放電していることもある。前記従来例においては、放電灯Ｌａ2 の方が微放電しやすい状態にある。
【００１８】
ここで、フィラメントｆ3 とｆ2 との接続点が外れている状態を考えると、つまり実際の照明器具においては、ソケットとランプ及びソケット同士を結ぶ内部接続線とソケットの結合部等の外れを想定した場合、放電灯Ｌａ2 が微放電すると、放電灯Ｌａ2 自体が数ｋΩ程度のインピーダンスを持つことになり、このインピーダンスを介して抵抗Ｒ22、Ｒ10に電流が流れ、フィラメント検出回路３におけるａ点は“Ｈｉｇｈ”レベルの状態になる。つまり、フィラメントｆ3 とｆ2 の接続点が外れている状態でもインバータ回路１はフィラメント予熱モードから点灯モードに動作モードを切り替えるため、フィラメントｆ2 、ｆ3 の先行予熱が行われない状態で放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 は点灯し、ランプ寿命が極端に短くなってしまうと同時に、本来ランプ寿命を長く維持するための先行予熱機能が全く機能していないのと等価であるという問題があった。
【００１９】
そこで、この問題を解決する手段が特願平７−１４９１１５号として提案されている。図１５はその回路構成を示しており、本従来例では図１４の従来例のフィラメント検出回路３の代わりに、予熱ループ検出回路１０を用いたものである。この予熱ループ検出回路１０は放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の共通接続側のフィラメントｆ2 、ｆ3 とコンデンサＣ5 とインダクタンス素子Ｌ1 の２次巻線とで構成される予熱ループ内に、電流検出用のカレントトランスＴ3 の１次巻線を挿入し、このカレントトランスＴ3 の２次巻線にダイオードブリッジＤＢ1 を接続して２次出力を整流し、この整流出力を抵抗Ｒ22と抵抗Ｒ10とで分圧し、その接続点ａを図１４の従来例と同様にダイオードＤ8 を介して予熱制御部９に接続して構成される。
【００２０】
また、図１４の従来例における電圧検出回路２を削除している。そして、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の共通接続側のフィラメントｆ2 、ｆ3 の予熱用の電源としてインバータ回路１のインダクタンス素子Ｌ1 に２次巻線を設け、この２次巻線と、コンデンサＣ5 と、フィラメントｆ2 、ｆ3 と、カレントトランスＴ3 の１次巻線とで予熱ループを構成し、インダクタンス素子Ｌ1 の２次巻線の出力電圧でフィラメントｆ2 、ｆ3 に予熱電流を流すようにしている。また、予熱ループ検出回路１０の他に、直流カット用コンデンサＣ1 の電圧を検出する第２の検出回路１１を設けてある。この第２の検出回路１１は、直流カット用コンデンサＣ1 と直流電源Ｖｓの正極との接続点と、第２の直流カット用のコンデンサＣ5 とインダクタンス素子Ｌ1 の２次巻線の接続点との間に抵抗Ｒ11を接続し、コンデンサＣ5 の他端を抵抗Ｒ23と、抵抗Ｒ24とコンデンサＣ8 の並列回路とを介して直流電源Ｖｓの負極に接続して構成され、抵抗Ｒ23、Ｒ24の接続点を検出出力点として予熱制御部９にダイオードＤ7 を介して接続している。
【００２１】
以上の点で本従来例（図１５）は図１４の従来例と相違する。その他の構成は図１４の従来例と同じであるから、ここでは、図１４の従来例と同じ構成要素には同じ記号、番号を付し説明は省略する。
本従来例では、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 のフィラメントｆ1 、ｆ4 の何れかが外れてもこれらフィラメントｆ1 、ｆ4 がインバータ回路１のコンデンサＣ2 を通る直列共振ループ内に含まれる構成であるため、この直列共振ループが構成されず、インバータ回路１が動作しない。従ってインバータ回路１の出力増大等の問題は生じない。
【００２２】
一方、共通接続側のフィラメントｆ2 、ｆ3 の接続点が外れた場合には、次のような動作により、インバータ回路１の動作が点灯モードに移行しないように制御され、ランプ寿命に悪影響を与えることを無くし、またユーザーに対しても点灯しないことにより接続異常をすぐに知らせることを可能とする。
放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 が正常に接続されている場合には、インダクタンス素子Ｌ1 の２次巻線から放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 のフィラメントｆ2 、ｆ3 と予熱電流が流れる予熱ループが構成されており、そのため予熱ループ内に１次巻線を挿入しているカレントトランスＴ3 の２次巻線に出力電圧が発生し、予熱ループ検出回路１０の接続点ａの電位は“Ｈｉｇｈ”レベルとなる。従って、図１４の従来例と同様に第２の検出回路１１の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルであればフィラメント予熱モードから点灯モードへ移行することが可能となる。
【００２３】
一方、カレントトランスＴ3 の１次巻線に電流が流れない場合、２次巻線には出力電圧が発生しないため、予熱ループ検出回路１０の接続点ａの電位は“Ｌｏｗ”レベルとなる。また、仮に微少な電流が予熱ループに流れてもカレントトランスＴ3 の２次巻線に発生する電圧は非常に小さいため、接続点ａの電位は非常に小さく、接続点ａの電位は“Ｌｏｗ”レベルとみなすことができる。
【００２４】
フィラメントｆ2 、ｆ3 の接続部において、接続異常が発生する箇所として図１５のＡ点、Ｂ点、Ｃ点が考えられるが、フィラメントｆ2 、ｆ3 の接続部（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点のいずれか）が外れた状態で、インバータ回路１の動作モードがフィラメント予熱モードになると、放電灯Ｌａ2 が微放電したとしても、微少な電流がカレントトランスＴ3 の１次巻線に流れるだけであるため、接続点ａの電位は“Ｌｏｗ”レベルとなる。つまり予熱ループが正常に形成されていないことを検出することができる。
【００２５】
そして、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 が点灯モード時において点灯した後、Ｃ点又はＢ点が外れた場合は、ランプ電流がＡ点を流れても、予熱ループ検出回路１０のカレントトランスＴ3 の２次巻線には電流が流れず、予熱ループ検出回路１０の接続点ａの電位が“Ｌｏｗ”レベルとなるため、予熱制御部９の働きにより、インバータ回路１の動作モードをフィラメント予熱モードとしてインバータ回路１の出力増大を防ぐ。
【００２６】
一方、Ａ点が外れた場合には、ランプ電流がＣ点、Ｂ点を通ってカレントトランスＴ3 の１次巻線に流れるため、予熱ループ検出回路１０は動作しないが、第２の検出回路１１が次のように動作する。まず、予熱ループが形成されている場合のコンデンサＣ5 の両端電圧は、フィラメントｆ2 、ｆ3 、インダクタンス素子Ｌ1 の２次巻線、カレントトランスＴ3 の１次巻線の電圧降下分となり、ほぼ０Ｖである。ここでＡ点が外れた場合、Ｂ点の電位は固定された状態を維持するため、コンデンサＣ5 の抵抗Ｒ11側はこの電位のままである。一方、抵抗Ｒ11、コンデンサＣ5 、抵抗Ｒ23、Ｒ24に直流電流が流れるため、コンデンサＣ5 に電荷が充電されて行く。それと同時に直流カット用コンデンサＣ1 の両端電圧も上昇していく。このようにコンデンサＣ1 、Ｃ5 の両端電圧が上昇することにより、抵抗Ｒ23、Ｒ24の接続点の電位は低下して“Ｌｏｗ”レベルとなり、その結果、予熱制御部９のダイオードＤ7 によりコンデンサＣ6 の電荷を引抜き、フィラメント予熱モードから点灯モードへ移行するのを防ぐ。従って、フィラメントが接続されていない場合のインバータ回路１の出力増大を防止することができる。なお、他の回路動作は図１４の従来例と同じであるため説明は省略する。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図１５に示した従来例の構成においては、直列接続された放電灯の接続異常の状態を検出することができるが、カレントトランスＴ3 、ダイオードブリッジＤＢ1 等を用いており、回路が大型化すると同時に、コストアップにもなるという問題点があった。
【００２８】
そこで、本発明は上記の問題点を解決し、小型でしかも安価に放電灯の接続異常を検出することができる放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｖｓと、前記直流電源Ｖｓに接続されたスイッチング素子ＳＷ1 、ＳＷ2 を含むインバータ回路と、前記インバータ回路１の出力に接続された複数の直列に接続されたフィラメントを有する放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 と、前記直流電源Ｖｓから前記スイッチング素子ＳＷ2 を介して前記複数の放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 と直列に挿入された第１のコンデンサＣ1 を有する放電灯点灯装置において、前記直列接続された放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の直列接続部の両フィラメントを直列接続して前記インバータ回路１と絶縁された電圧源で予熱する予熱ループ内に第２のコンデンサＣ5 を挿入し、前記第２のコンデンサＣ5 の一端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源Ｖｓの負極側との間に第１の直流導通素子を設け、前記第２のコンデンサＣ5 の他端から相隣り合うフィラメントまでの間と前記直流電源Ｖｓの負極側との間に第２の直流導通素子を設け、前記第２のコンデンサＣ5 の両端に発生する所定値以上の直流成分を検出するフィラメント接続検出回路を構成したことを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態として、図１〜図１３の実施例を説明する。まず、請求項１に対応する第１の実施例を図１に示す。図１５の従来例における予熱ループ検出回路１０の代わりに、抵抗Ｒ22、Ｒ10、コンデンサＣ7 で構成される第１の検出手段を用いており、また、図１５の従来例における検出回路１１の代わりに、抵抗Ｒ23、Ｒ24、コンデンサＣ8 で構成される第２の検出手段を用いている。また、簡略化のため、インバータ回路１として一対のスイッチング素子ＳＷ1 、ＳＷ2 の直列回路を直流電源Ｖｓに接続してあり、その制御回路も図示を省略してある。図中のスイッチング素子ＳＷ1 、ＳＷ2 は、それぞれトランジスタＱ1 、Ｑ2 とダイオードＤ1 、Ｄ2 を逆並列接続したものでも良いし、パワーＭＯＳＦＥＴであっても良い。図３のＡ点、Ｂ点、Ｃ点のいずれかが結線不良となった場合の検出手段出力について、以下に説明する。
【００３１】
まず、図１のＡ点が結線不良となった場合、インバータ回路の動作時には、Ｆ点は直流成分を持つ電圧が現れている。つまり、図２（ａ）に示すスイッチング素子ＳＷ2 の両端電圧Ｖｓｗ2 とインダクタンス素子Ｌ1 の両端電圧ＶL1を合成して、Ｆ点の電位ＶF は、図２（ｂ）に示すようになり、直流成分が重畳された振動電圧が現れている。また、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 も点灯時には数百オーム程度の低抵抗と考えることができる。したがって、点▲２▼の電圧（≒Ｂ点電圧）が図３（ｂ）に示すように直流成分を持っているため、コンデンサＣ5 で直流成分がカットされ、点▲１▼の電圧は図３（ａ）のように放電灯Ｌａ1 の両端電圧のみとなる。コンデンサＣ5 には図１に図示した極性で電荷が充電され、それと同時にＡ点電圧が低下した分、コンデンサＣ1 に電荷が蓄積され、結果として、コンデンサＣ1 の両端電圧はＶｓになる。つまり、点▲１▼’の電圧は“Ｌｏｗ”レベル、点▲２▼’の電圧は“Ｈｉｇｈ”レベルになる。
【００３２】
次に、図１のＢ点が結線不良となった場合、点▲１▼の電圧（＝Ｃ点の電圧≒Ａ点の電圧）が図３（ｂ）のように直流成分を持っているため、コンデンサＣ5 で直流成分がカットされ、点▲２▼の電圧は図３（ａ）のように放電灯Ｌａ1 の両端電圧のみとなる。コンデンサＣ5 には図１に図示した極性とは逆方向に電荷が充電される。つまり、点▲１▼’の電圧は“Ｈｉｇｈ”レベル、点▲２▼’の電圧は“Ｌｏｗ”レベルになる。
【００３３】
次に、図１のＣ点が結線不良となった場合、点▲２▼の電圧（≒Ｂ点電圧≒Ａ点電圧）が図３（ｂ）のように直流成分を持っているため、コンデンサＣ5 で直流成分がカットされ、点▲１▼の電圧は、図３（ａ）のように放電灯Ｌａ1 の両端電圧のみとなる。コンデンサＣ5 には、図１に図示した極性で電荷が充電される。つまり、点▲１▼’の電圧は“Ｌｏｗ”レベル、点▲２▼’の電圧は“Ｈｉｇｈ”レベルになる。
【００３４】
以上のように、結線不良が発生した場合に、第１又は第２の検出手段の出力のいずれかが“Ｌｏｗ”レベルになるため、この出力を利用してインバータ回路の動作を抑制もしくは停止させれば、簡単で安価な構成で結線不良を知らせることができる。
次に、請求項２に対応する第２の実施例を図４に示す。第１の実施例と異なるところは、放電灯負荷がスイッチング素子ＳＷ2 と並列に接続され、コンデンサＣ5 が放電灯Ｌａ2 のフィラメントと直接接続されたところである。その動作について説明すると、まず、Ａ点が結線不良の場合、点▲１▼の電圧が直流成分を持つ定電圧源と考えることができるため、コンデンサＣ5 により直流成分がカットされて、点▲２▼の電圧は放電灯Ｌａ1 の両端電圧のみとなる。点▲２▼の電圧が低下した分、コンデンサＣ1 の電荷が放出され、結果として、コンデンサＣ1 の両端電圧は０になる。そのため、点▲２▼’の電圧は“Ｌｏｗ”レベルになる。
【００３５】
また、Ｂ点が結線不良の場合、点▲１▼の電圧が直流成分を持つ定電圧源と考えることができるため、コンデンサＣ5 により直流成分がカットされて、点▲２▼の電圧は放電灯Ｌａ1 の両端電圧のみとなる。そのため、点▲２▼’の電圧は“Ｌｏｗ”レベルになる。
また、Ｃ点が結線不良の場合、点▲２▼の電圧（＝Ｂ点の電圧≒Ａ点の電圧）が直流成分を持つ定電圧源と考えることができるため、コンデンサＣ5 により直流成分がカットされて、点▲１▼の電圧は放電灯Ｌａ1 の両端電圧のみとなる。そのため、点▲１▼’の電圧は“Ｌｏｗ”レベルになる。以上のように、本実施例においても、結線不良が発生した場合に、第１又は第２の検出手段の出力のいずれかが“Ｌｏｗ”レベルになるため、この出力を利用してインバータ回路の動作を抑制もしくは停止させれば、簡単な構成で結線不良を検出することができる。
【００３６】
次に、請求項３に対応する第３の実施例を図５に示す。第１の実施例と異なるところは、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 がインバータ回路とトランスＴ2 で結合され、フィラメントｆ2 、ｆ3 の予熱用の電圧源はトランスＴ2 の補助巻線ｎ3 で構成されるところである。また、直流電源Ｖｓのプラス側とトランスＴ2 の２次巻線ｎ2 の一端とは抵抗Ｒ30を介して接続され、直流電源Ｖｓのマイナス側とトランスＴ2 の２次巻線ｎ2 の他端とは抵抗Ｒ31を介して接続されており、２次巻線ｎ2 の両端とも等価的に直流成分を含む定電圧源と考えることができる。加えて、トランスＴ2 の２次巻線ｎ2 とフィラメントｆ1 との間には直流カット用コンデンサＣ1 が挿入され、２次巻線ｎ2 の両端に、コンデンサＣ1 と負荷回路（放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 、及びコンデンサＣ2 ）が直列に接続された形となる。なお、この場合のＡ点、Ｂ点、Ｃ点のいずれかが結線不良となったときの動作は前述の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
次に、請求項１に対応する第４〜第７の実施例について説明する。まず、図６に第４の実施例を示す。本実施例は、コンデンサＣ2 と直列にトランスＴ3 の１次巻線を設け、トランスＴ3 の２次巻線をフィラメントｆ2 、ｆ3 の予熱用の電圧源としたものである。また、インバータ回路として一石式インバータ回路を用いており、スイッチング素子ＳＷ1 の代わりに、インダクタンス素子Ｌ0 とコンデンサＣ0 の並列共振回路が接続されている。なお、この場合のＡ点、Ｂ点、Ｃ点のいずれかが結線不良となったときの動作は前述の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００３８】
次に、図７に第５の実施例を示す。本実施例は３灯の放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 、Ｌａ3 を直列に接続した構成であり、共通側フィラメントの予熱ループには、直流カット用コンデンサＣ5 、Ｃ10がそれぞれに挿入されている。この場合もコンデンサＣ5 、Ｃ10の両端電圧を検出することにより、Ａ点〜Ｆ点の結線不良を検出することができる。動作については、前述の実施例と同様のため、説明を省略する。
【００３９】
次に、図８に第６の実施例を示す。本実施例は、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 とＬａ3 、Ｌａ4 を直並列に接続した例である。このとき、それぞれの共振回路に独立した直流カット用コンデンサＣ1 、Ｃ11を挿入すれば、前述の実施例と同様に、結線不良を検出することができる。
次に、図９に第７の実施例を示す。本実施例は、共振用のコンデンサＣ2 を放電灯の電源側に接続し、また、フィラメントｆ1 、ｆ4 もインダクタンス素子Ｌ1 の２次側巻線より予熱した例である。つまり、Ｄ点、Ｅ点、Ｆ点、Ｇ点のいずれかが外れても、共振回路が存在するため、今までと同様な考え方で検出手段を付加したものである。その動作について説明すると、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の結線不良の検出動作は前述の実施例と同様である。Ｄ点が結線不良となった場合、点▲３▼の電圧（＝Ｅ点の電圧）が直流成分を持っているため、コンデンサＣ15で直流成分がカットされ、点▲４▼の電圧は放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の両端電圧のみとなる。そのとき、点▲４▼の電圧が低下した分、コンデンサＣ1 及びＣ2 に電荷が蓄積され、結果として、コンデンサＣ1 の両端電圧はＶｓに、コンデンサＣ2 の両端電圧は直流成分が重畳された電圧となる。つまり、点▲４▼’が“Ｌｏｗ”レベルになる。
【００４０】
Ｅ点が結線不良となった場合、点▲４▼の電圧が直流成分を持っているため、コンデンサＣ15で直流成分がカットされ、点▲３▼の電圧は放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の両端電圧のみとなる。つまり、点▲３▼’が“Ｌｏｗ”レベルになる。
Ｆ点が結線不良となった場合、点▲６▼の電圧が直流成分を持っているため、コンデンサＣ25で直流成分がカットされ、点▲５▼の電圧は放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の両端電圧のみとなる。そのとき、点▲５▼の電圧が低下した分、コンデンサＣ1 及びＣ2 に電荷が蓄積され、結果として、コンデンサＣ1 の両端電圧は電圧Ｖｓになり、コンデンサＣ2 の両端電圧は直流電圧が重畳された電圧になる。つまり、点▲３▼’、点▲４▼’、点▲５▼’が“Ｌｏｗ”レベルになる。
【００４１】
Ｇ点が結線不良となった場合、点▲６▼の電圧（≒Ｆ点の電圧）が直流成分を持っているため、コンデンサＣ25で直流成分がカットされ、点▲５▼の電圧は放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の両端電圧のみとなる。つまり、点▲５▼’が“Ｌｏｗ”レベルになる。次に、請求項５に対応する第８の実施例を図１０に示す。本実施例は、図１５の従来例にダイオードＤ11、Ｄ12、抵抗Ｒ26、Ｒ27、Ｒ28、トランジスタＱ10を追加したものである。本実施例において、予熱モード時にダイオードＤ11、Ｄ12、抵抗Ｒ26、Ｒ27、Ｒ28、トランジスタＱ10が無い場合は、コンデンサＣ5 を含んだ予熱ループは、インバータ回路と切り離された状態となるため、点▲１▼’及び▲２▼’の電圧はほぼ０Ｖで、両検出手段の出力は両方“Ｌｏｗ”レベルになるが、本制御回路の構成によれば、どちらかの検出手段の出力が“Ｌｏｗ”レベルであると、インバータ回路の出力を抑制する動作を行う。予熱モードにおいて、コンパレータＣＰ2 の出力が“Ｌｏｗ”レベルのとき、上記の追加回路ではトランジスタＱ10がオンして抵抗Ｒ28を介してコンデンサＣ7 及びＣ8 を抵抗Ｒ28とＲ24、Ｒ10の分圧まで充電し、検出信号を“Ｈｉｇｈ”レベルにする。なお、ダイオードＤ12は逆流防止用である。この場合、予熱モード時には結線不良が分からないが、点灯モードに移った瞬間に分かるため、実用上は問題無い。
【００４２】
次に、請求項６に対応する第９の実施例を図１１に示す。本実施例は、図１５の従来例にダイオードＤ11、Ｄ12、抵抗Ｒ26、Ｒ27、Ｒ28、トランジスタＱ10を追加したものである。これらの追加回路は、予熱モードにおいて、トランジスタＱ10がオンして、コンデンサＣ7 及びＣ8 を抵抗Ｒ28とＲ23、Ｒ24及びＲ22、Ｒ10の分圧まで充電し、検出信号を“Ｈｉｇｈ”レベルにするものである。この場合は、予熱モードにおいてもＡ点とＣ点の結線不良は検出することができる。その動作については、図１５の従来例に説明した通りである。
【００４３】
次に、請求項７に対応する第１０の実施例を図１２に示す。本実施例においては、図１に示した第１の実施例に抵抗Ｒ40、Ｒ41を追加したものである。点灯モード及び予熱モードにおける正常結線時は、抵抗Ｒ40、Ｒ41の両端には交流電圧のみが印加されるため、点▲１▼及び▲２▼の直流電圧成分は、Ｆ点電圧の直流電圧成分と同じになり、検出手段の出力を“Ｈｉｇｈ”レベルにすることができる。点灯モード時及び予熱モード時の結線不良時の動作について以下に説明する。
【００４４】
まず、点灯モード時において、Ａ点が外れた場合、放電灯Ｌａ1 、Ｌａ2 の両端電圧は、直流電圧成分が殆ど存在しない交流成分の電圧となっている。そのため、点▲１▼の電圧の直流成分は、Ｆ点の電圧の直流成分を抵抗Ｒ40とＲ22、Ｒ10で分圧した電圧となる。つまり、Ｆ点の電圧が正常結線時と変化しないため、（Ｒ22＋Ｒ10）／（Ｒ40＋Ｒ22＋Ｒ10）倍の電圧まで点▲１▼の電圧の直流成分は下降する。このときに、点▲１▼’の電圧が“Ｌｏｗ”レベルになるように、それぞれの抵抗値を設定してやれば良い。
【００４５】
Ａ’点が外れた場合もＦ点の電圧が正常結線時と変化しないため、点▲１▼の電圧の直流成分は、抵抗Ｒ41とＲ22、Ｒ10の分圧となり、（Ｒ22＋Ｒ10）／（Ｒ41＋Ｒ22＋Ｒ10）倍の電圧まで下降する。このときに、点▲１▼’の電圧が“Ｌｏｗ”レベルになるように、それぞれの抵抗値を設定してやれば良い。Ｂ点及びＣ点が外れた場合には、前述の実施例と同様の動作で、点▲１▼あるいは▲２▼の直流電圧成分がほぼ０Ｖになる。
【００４６】
予熱モード時には、Ａ点あるいはＣ点が外れた場合、点▲２▼の電圧の直流電圧成分はＦ点電圧の直流電圧成分と同じになり、点▲１▼の電圧は、コンデンサＣ5 で直流電圧成分がカットされるため、交流電圧成分のみの電圧となる。Ａ’点あるいはＢ点が外れた場合、点▲１▼の電圧の直流電圧成分はＦ点電圧の直流電圧成分と同じになり、点▲２▼の電圧は、コンデンサＣ5 で直流電圧成分がカットされるため、交流電圧成分のみの電圧となる。このように、抵抗Ｒ40、Ｒ41を追加するだけで、予熱モード、点灯モードともに結線不良を検出することができる。
【００４７】
次に、請求項７に対応する第１１の実施例を図１３に示す。本実施例においては、図１２の抵抗Ｒ40、Ｒ41の代わりに可飽和チョークＬ4 、Ｌ5 を用いた例である。このときも予熱モード、点灯モードに拘わらず結線不良の検出ができる。また、可飽和チョークＬ4 、Ｌ5 はエミレス時の回路保護として働くと同時に、異なるインダクタンス値にしておけば、直列接続された放電灯が始動するときに順次始動させるシーケンサの機能も果たす。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、直列接続された放電灯をインバータ回路を用いて点灯する放電灯点灯装置において、放電灯の直列接続部の両フィラメントを直列接続してインバータ回路と絶縁された電圧源で予熱する予熱ループ内にコンデンサを挿入し、このコンデンサの両端から相隣り合うフィラメントまでの間と直流電源の負極側との間に第１及び第２の直流導通素子をそれぞれ設け、前記コンデンサの両端に発生する所定値以上の直流成分を検出するフィラメント接続検出回路を構成したので、小型で安価な回路構成で、放電灯との接続異常を検出することができ、異常を検出してからインバータ回路の出力を抑制もしくは停止させることにより、ユーザーに対して接続異常を知らせることができる。また、放電灯に与える余分なストレスを加えることが無いので、放電灯の寿命を損なうことが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の回路図である。
【図２】本発明の第１実施例の各部の動作波形を示す波形図である。
【図３】本発明の第１実施例の検出手段の動作説明のための波形図である。
【図４】本発明の第２実施例の回路図である。
【図５】本発明の第３実施例の回路図である。
【図６】本発明の第４実施例の回路図である。
【図７】本発明の第５実施例の回路図である。
【図８】本発明の第６実施例の回路図である。
【図９】本発明の第７実施例の回路図である。
【図１０】本発明の第８実施例の回路図である。
【図１１】本発明の第９実施例の回路図である。
【図１２】本発明の第１０実施例の回路図である。
【図１３】本発明の第１１実施例の回路図である。
【図１４】第１の従来例の回路図である。
【図１５】第２の従来例の回路図である。
【符号の説明】
Ｖｓ    直流電源
ＳＷ1   スイッチング素子
ＳＷ2   スイッチング素子
１      インバータ回路
Ｌａ1   放電灯
Ｌａ2   放電灯
Ｃ1     第１のコンデンサ
Ｃ5     第２のコンデンサ
【図１】
0003669088.tif 000002
【図２】
0003669088.tif 000003
【図３】
0003669088.tif 000004
【図４】
0003669088.tif 000005
【図５】
0003669088.tif 000006
【図６】
0003669088.tif 000007
【図７】
0003669088.tif 000008
【図８】
0003669088.tif 000009
【図９】
0003669088.tif 000010
【図１０】
0003669088.tif 000011
【図１１】
0003669088.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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