(57)【要約】【課題】放電灯の始動時の電圧を低温時、高温時には常温時の始動電圧よりも高くして放電灯が始動しやすいように設定し、なおかつ放電灯点灯装置の点灯時の管電流の周囲温度特性も始動時と同様に低温時と高温時に常温時よりも大きくするように設定することで光出力の低下を軽減する。【解決手段】インバータ回路１１の発振出力を共振回路１２を介して印加される放電灯Ｌａｍｐの予熱、始動、点灯に適した発振周波数を設定する発振周波数制御回路１３に、放電灯あるいは点灯装置の周囲温度を検出する温度補正手段１４を備え、放電灯の始動時に放電灯へ印加される電圧は周囲温度が低温のときに最も高電圧となり、周囲温度が高温のときは常温時の電圧以上となり、放電灯の点灯時に放電灯に流れる電流は周囲温度が低温のときに最も大きく周囲温度が高温のときは常温時の電流以上となるように制御する。【選択図】　　　　図１
2004039408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、前記直流電源の電圧を高周波でスイッチングする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発振出力を印加されるインダクタとコンデンサからなる共振回路と、前記共振回路の共振電圧を印加される放電灯と、前記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように前記インバータ回路の発振周波数を切り替える発振周波数制御手段とを備え、前記共振回路の共振作用によって放電灯を始動点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯あるいは前記放電灯点灯装置の周囲温度を検出し、放電灯の始動時に放電灯へ印加される電圧は周囲温度が低温のときに最も高電圧となり、周囲温度が高温のときは常温時の電圧以上となり、放電灯の点灯時に放電灯に流れる電流は周囲温度が低温のときに最も大きく周囲温度が高温のときは常温時の電流以上となるように制御する温度補正手段を備え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、前記直流電源の電圧を高周波でスイッチングする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発振出力を印加されるインダクタとコンデンサからなる共振回路と、前記共振回路の共振電圧を印加される放電灯と、前記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように前記インバータ回路の発振周波数を切り替える発振周波数制御手段とを備え、前記共振回路の共振作用によって放電灯を始動点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯あるいは前記放電灯点灯装置の周囲温度を検出し、前記インバータ回路の発振周波数は周囲温度が低温のときに最も低い周波数となり、周囲温度が高温のときの発振周波数は常温時の発振周波数以下となるように制御する温度補正手段を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記温度補正手段は温度に対して発振周波数が正特性となる第１の温度感応素子と、第１の温度感応素子とは逆の周囲温度特性を持つ第２の温度感応素子を有することを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記発振周波数制御手段は、第１の温度感応素子を含む集積回路と、前記集積回路の第１の入力端子に接続される第２のコンデンサと、前記第２のコンデンサと並列に接続された第２の温度感応素子とを備え、前記第２のコンデンサは、所定電流により充電及び放電が繰り返されるとともに、放電灯の予熱時には前記集積回路の第２の入力端子に接続される第１の抵抗により前記所定電流値が決定され、放電灯の始動時には前記集積回路の第３の入力端子に接続される第２の抵抗により前記所定電流値が決定され、放電灯の点灯時には前記集積回路の第４の入力端子に接続される第３の抵抗により前記所定電流値が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記第２の温度感応素子は負特性サーミスタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記温度補正手段は温度に対して発振周波数が正特性となる第１の温度感応素子と、第１の温度感応素子と同じ周囲温度特性を持つ第３の温度感応素子を有することを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記発振周波数制御手段は、第１の温度感応素子を含む集積回路と、前記集積回路の第１の入力端子に接続される第２のコンデンサとを備え、前記第２のコンデンサは、所定電流により充電及び放電が繰り返されるとともに、放電灯の予熱時には前記集積回路の第２の入力端子に接続される第１の抵抗により前記所定電流値が決定され、放電灯の始動時には前記集積回路の第３の入力端子に接続される第２の抵抗により前記所定電流値が決定され、放電灯の点灯時には前記集積回路の第４の入力端子に接続される第３の抵抗により前記所定電流値が決定され、前記第３の抵抗と直列に前記第３の温度感応素子を接続されたことを特徴とする請求項１、２または６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記第３の温度感応素子は正特性サーミスタもしくは正特性温度感応抵抗であることを特徴とする請求項１、２、６または７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】
本発明は周囲温度特性を改善した放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平８−１８５９９０や特開平１０−１８９２７３に放電灯点灯装置の周囲温度特性の改善方法が開示されている。
特開平８−１８５９９０では、放電灯の温度もしくは周囲温度を検出し、ランプ出力制御回路の出力を一定にするように温度補正を設けている。また、特開平１０−１８９２７３では、ランプ出力制御回路に温度補正素子を設け、放電灯の始動時に発生する始動時共振電圧のみを周囲温度が低いときは増大させ、高いときは低下させるものである。
【０００３】
（従来例１）
特開平８−１８５９９０の放電灯点灯装置を図面を参照して説明する。図１１において、Ｅ１は商用交流電源で、この商用交流電源Ｅ１に、全波整流回路ＤＢが接続されている。この全波整流回路ＤＢの出力端子間には、サージ吸収素子ＴＮＲおよびコンデンサＣ２１が接続されるとともに、インバータ回路２が接続されている。そして、インバータ回路２は、コンデンサＣ２１に対して並列に、コンデンサＣ２２、インダクタＬ１およびダイオードＤ１の谷埋めの平滑を行なう直列回路が接続されている。また、コンデンサＣ２２およびインダクタＬ１の両端子間に、インバータトランスＴｒ１の共振用のインダクタンスを有する１次巻線Ｔｒ１ａおよびスイッチング素子としてのトランジスタＱ２１の直列回路を接続し、１次巻線Ｔｒ１ａに対して並列に共振用のコンデンサＣ２３を接続するとともに、インダクタＬ１およびダイオードＤ１の接続点からトランジスタＱ２１のコレクタにダイオードＤ２を接続する。
【０００４】
さらに、インバータトランスＴｒ１の２次巻線Ｔｒ１ｂには、発振制御回路３の電流トランスＣＴの検知巻線ＣＴ１ａ、コンデンサＣ４および抵抗Ｒ１を介して放電灯ＬａｍｐのフィラメントＦＬａ，ＦＬｂを接続する。さらに、これらフィラメントＦＬａ，ＦＬｂには、始動用のコンデンサＣ５を接続する。そして、この電流トランスＣＴの制御巻線ＣＴ１ｂにはダイオードＤ３が接続され、このダイオードＤ３はトランジスタＱ２１のべースに接続されるとともに、コンデンサＣ６および電界効果トランジスタ（以下、スイッチング素子と呼ぶ）Ｑ１１の直列回路、コンデンサＣ７およびスイッチング素子Ｑ１２の直列回路、ダイオードＤ４およびコンデンサＣ８を介してトランジスタＱ２１のエミッタに接続されている。また、トランジスタＱ２１のベース、エミッタ間には、ダイオードＤ５および抵抗Ｒ２の直列回路が接続されるとともに、始動用の抵抗Ｒ３を介して全波整流回路ＤＢの正極に接続されている。
【０００５】
また、コンデンサＣ５に対して並列に分圧用のコンデンサＣ１０およびコンデンサＣ１１の直列回路が接続され、コンデンサＣ１０には整流用のダイオードＤ６およびダイオードＤ７、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ１２およびタイマ回路４が接続されている。このタイマ回路４は、コンデンサＣ１３、ダイオードＤ８および抵抗Ｒ５にて構成され、コンデンサＣ１３および抵抗Ｒ５の接続点には、トランジスタＱ２２のベースが接続され、このトランジスタＱ２２のコレクタおよびダイオードＤ６の間には、コンデンサＣ１４、抵抗Ｒ６および発光ダイオードＬＥＤ１が接続され、トランジスタＱ２２のエミッタおよびダイオードＤ６のカソード間には、ツェナダイオードＺＤ１および発光ダイオードＬＥＤ２の直列回路が接続されている。トランジスタＱ２２のエミッタはコンデンサＣ１０，Ｃ１１の接続点に接続されている。
【０００６】
一方、全波整流回路ＤＢの出力端子には、電圧検出回路５が接続され、この電圧検出回路５は、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ１５が接続され、コンデンサＣ１５にはツェナダイオードＺＤ２および抵抗Ｒ８が接続されている。
【０００７】
また、電圧検出回路５には、ランプ点灯時出力制御回路６が接続されている。このランプ点灯時出力制御回路６は、抵抗Ｒ９およびコンデンサＣ１６の直列回路が接続され、このコンデンサＣ１６には抵抗Ｒ１０、トランジスタＱ３のエミッタ、コレクタ、抵抗Ｒ１１および温度補正手段としての正特性サーミスタＲ１２の直列回路が接続され、抵抗Ｒ１１および温度上昇とともに抵抗値が増加する正特性サーミスタＲ１２の接続点は、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに接続されている。さらに、トランジスタＱ３のベースには、抵抗Ｒ１４および出力可変用の可変抵抗Ｒ１５の直列回路が接続されている。また、コンデンサＣ１６に対して並列に、ツェナダイオードＺＤ３、発光ダイオードＬＥＤ１にフォトカップリングされたフォトトランジスタＰＴｒ１および発光ダイオードＬＥＤ２にフォトカップリングされたフォトトランジスタＰＴｒ２が接続されている。
【０００８】
さらに、全波整流回路ＤＢには、ランプ始動時出力制御回路７が接続されている。このランプ始動時出力制御回路７は、コンデンサＣ１６の正極から抵抗Ｒ１６およびコンデンサＣ１７の直列回路が接続され、コンデンサＣ１７と並列に、ツェナダイオードＺＤ４およびトランジスタＱ４のベース、エミッタの直列回路が接続され、このトランジスタＱ４のコレクタは温度上昇とともに抵抗値が増加する正特性サーミスタＲ１７を介して全波整流回路ＤＢの正極側に接続され、トランジスタＱ４のコレクタ、エミッタ間には、抵抗Ｒ１８が接続されている。トランジスタＱ４のコレクタは、スイッチング素子Ｑ１２のゲートに接続されている。
【０００９】
次に、上述の図１１に示す回路の動作について説明する。
まず、電源が投入されると、商用交流電源Ｅ１が全波整流回路ＤＢで全波整流されて、コンデンサＣ２１には脈流が印加される。そして、インバータ回路２は、コンデンサＣ２１から供給された直流電圧をトランジスタＱ２１により高周波でスイッチング制御し、インバータトランスＴｒ１の１次巻線Ｔｒ１ａのインダクタンスとコンデンサＣ２３のキャパシタンスで共振せしめた電圧が２次巻線Ｔｒ１ｂに誘起され、放電灯Ｌａｍｐに供給される。そして、コンデンサＣ５が放電灯ＬａｍｐのフィラメントＦＬａ，ＦＬｂを予熱し、同時にコンデンサＣ５の発生電圧を放電灯Ｌａｍｐに印加し、放電灯Ｌａｍｐを始動、点灯させる。
【００１０】
また、放電灯Ｌａｍｐが始動する際には、タイマ回路４のコンデンサＣ１３には電荷が蓄えられておらず、所定時間経過するまでは、トランジスタＱ２２をオンした状態を保ち、発光ダイオードＬＥＤ１を点灯させる。この発光ダイオードＬＥＤ１が点灯することにより、フォトトランジスタＰＴｒ１はオン状態となるため、コンデンサＣ１６は充電されない。
【００１１】
そして、コンデンサＣ１６が充電されていないため、トランジスタＱ３がオフ状態を保つので、スイッチング素子Ｑ１１のゲートには電圧が印加されず、スイッチング素子Ｑ１１はオフ状態を保ち、コンデンサＣ６は開放状態となり、トランジスタＱ２１のスイッチング動作には寄与しない。一方、コンデンサＣ１７が充電されるまでの間は、ツェナダイオードＺＤ４がオフ状態であるので、トランジスタＱ４もオフ状態を保ち、正特性サーミスタＲ１７および抵抗Ｒ１８の分圧により設定された電圧値で、スイッチング素子Ｑ１２にゲート電圧が印加され、放電灯Ｌａｍｐの点灯時におけるインバータ回路２の出力電圧を決定する。
【００１２】
そして、放電灯Ｌａｍｐの始動時に放電灯Ｌａｍｐあるいは周囲の温度が低い場合には、正特性サーミスタＲ１７の抵抗値が低くなるため、抵抗Ｒ１８の両端電圧が高くなる。したがって、スイッチング素子Ｑ１２のゲート電圧が高くなり、コンデンサＣ７の見掛上の容量が大きくなり、コンデンサＣ７およびコンデンサＣ８の合成容量が大きくなるため、トランジスタＱ２１のベース電流が増加して、インバータ回路２の出力が相対的に増加して、低温時におけるランプ始動時の放電灯Ｌａｍｐに印加される電圧が相対的に増加して、確実に放電灯Ｌａｍｐを始動する。
【００１３】
反対に、放電灯Ｌａｍｐあるいは周囲の温度が高い場合には、正特性サーミスタＲ１７の抵抗値が高くなるため、抵抗Ｒ１８の両端電圧が低くなる。したがって、スイッチング素子Ｑ１２のゲート電圧が低くなり、コンデンサＣ７の見掛上の容量が小さくなり、コンデンサＣ７およびコンデンサＣ８の合成容量が小さくなるため、トランジスタＱ２１のベース電流が減少して、インバータ回路２の出力が相対的に減少して、低温時におけるランプ始動時の放電灯Ｌａｍｐに印加される電圧が相対的に減少して、不必要に高い電圧を印加することなく放電灯Ｌａｍｐを始動する。
【００１４】
すなわち、放電灯Ｌａｍｐあるいは周囲の温度に対応して、温度が低い場合にも確実に放電灯Ｌａｍｐを点灯させるとともに、温度が高い場合には不必要に高い電圧を印加させることなく放電灯Ｌａｍｐを始動させる。
【００１５】
また、放電灯Ｌａｍｐが始動すると、トランジスタＱ２２がオフして発光ダイオードＬＥＤ１が消灯すると、フォトトランジスタＰＴｒ１もオフして、抵抗Ｒ９およびコンデンサＣ１６の時定数により設定した時間後にコンデンサＣ１６が充電される。そして、このコンデンサＣ１６が充電されることにより、トランジスタＱ３がオンし、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに、ゲート電圧が印加され、通常時の制御レベルに合わせる。なお、コンデンサＣ１７の充電により、ツェナダイオードＺＤ４がオンし、トランジスタＱ４がオンすることにより、抵抗Ｒ１８に流れる電流がバイパスされてスイッチング素子Ｑ１２のゲート電圧が印加されなくなるので、コンデンサＣ７が開放され、トランジスタＱ２１の発振周波数は、コンデンサＣ６およびコンデンサＣ８の合成容量により決定される。
【００１６】
まず、全波整流回路ＤＢからの出力が上昇し、電圧検出回路５で検出された電圧が上昇した場合には、トランジスタＱ３のベース電流が減少し、スイッチング素子Ｑ１１のゲート電圧を低下させて、トランジスタＱ２１のスイッチングを速くしてインバータ回路２の出力を低下させる。一方、全波整流回路１からの出力が低下し、電圧検出回路５で検出された電圧が低下した場合には、トランジスタＱ３のベース電流が増加し、スイッチング素子Ｑ１１のゲート電圧を増加させて、トランジスタＱ２１のスイッチングを遅くしてインバータ回路２の出力を増加させる。このように、全波整流回路１の出力電圧が増加すると、インバータ回路２の出力を低下させ、反対に、全波整流回路１の出力電圧が低下すると、インバータ回路２の出力を増加させるため、インバータ回路２の出力を常に一定に保つことができる。
【００１７】
そして、放電灯Ｌａｍｐの点灯時に放電灯Ｌａｍｐあるいは周囲の温度が低い場合には、正特性サーミスタＲ１２の抵抗値が低くなるため、正特性サーミスタＲ１２の両端電圧が低くなる。したがって、スイッチング素子Ｑ１１のゲート電圧が低くなり、コンデンサＣ７の見掛上の容量が小さくなり、コンデンサＣ７およびコンデンサＣ８の合成容量が小さくなるため、トランジスタＱ２１のベース電流が減少して、インバータ回路２の出力が相対的に減少して、従来は低温時におけるランプ点灯時の放電灯Ｌａｍｐに印加される電圧は増加したが、相対的に電圧を低下させて、放電灯Ｌａｍｐに印加される電圧をほぼ一定にさせる。反対に、放電灯Ｌａｍｐあるいは周囲の温度が高い場合には、正特性サーミスタＲ１２の抵抗値が高くなるため、正特性サーミスタＲ１２の両端電圧が高くなる。したがって、スイッチング素子Ｑ１１のゲート電圧が高くなり、コンデンサＣ７の見掛上の容量が大きくなり、コンデンサＣ７およびコンデンサＣ８の合成容量が大きくなるため、トランジスタＱ２１のベース電流が増加して、インバータ回路２の出力が相対的に増加して、つまりランプ点灯時の放電灯Ｌａｍｐに印加される電圧を増加させて、放電灯Ｌａｍｐに印加する電圧を一定にさせる。なお、抵抗Ｒ１８に代えて負特性サーミスタを使用しても、抵抗Ｒ１０または抵抗Ｒ１１に代えて負特性サーミスタを使用しても同様の効果を得ることができる。
【００１８】
（従来例２）
また、特開平１０−１８９２７３を図１２を用いて説明すると、商用交流電源Ｅ１と、商用交流電源Ｅ１を全波整流する整流器ＤＢと、整流器ＤＢの出力を平滑する平滑コンデンサＣ３１と、平滑コンデンサＣ３１の両端電圧を交流の高周波電圧に変換して放電灯Ｌａｍｐに供給するインバータ回路と、インバータ回路を構成するスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２を駆動する駆動回路１と、駆動回路１の入力端子に入力すべき高周波矩形波信号を発生させることにより、前記スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の発振を制御する発振制御回路２とから構成される。
【００１９】
前記インバータ回路は、平滑コンデンサＣ３１の両端に接続されたスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の直列回路の両端に接続されたコンデンサＣ３２，Ｃ３３の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の接続点及びコンデンサＣ３２，Ｃ３３の接続点間に、放電灯Ｌａｍｐを介して接続されたインダクタＬ１と、放電灯Ｌａｍｐの非電源側端子間に並列接続されたコンデンサＣｏとから構成される、所謂ハーフブリッジ式インバータ回路である。なお、インダクタＬ１とコンデンサＣｏとで共振回路を構成している。
【００２０】
駆動回路１は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介してハイサイド側のスイッチング素子Ｑ３１を駆動し、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介してローサイド側のスイッチング素子Ｑ３２を駆動する集積回路ＩＣ２（例えばＩＲ社製ＩＲ２１１１）を含んで構成される。
【００２１】
発振制御回路２は、集積回路ＩＣ１と抵抗Ｒ５１〜Ｒ５４と負特性のサーミスタＴＨ１とコンデンサＣ５１，Ｃ５２とトランジスタＱ５１，Ｑ５２とから構成される。発振制御回路２の発振周波数は、集積回路ＩＣ１のＴｃ端子及びアース間に接続されたコンデンサＣ５１と、集積回路ＩＣ１のＴＲ端子及びアース間に接続された抵抗Ｒ５１，Ｒ５３、負特性のサーミスタＴＨ１の直列回路との時定数で決まる。また、負特性のサーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ５３との直列回路の両端にはトランジスタＱ５１が接続され、抵抗Ｒ５３の両端にはスイッチング素子Ｑ５２が接続され、トランジスタＱ５１及びトランジスタＱ５２の制御端は集積回路ＩＣ１に接続されている。
【００２２】
次に、図１３を参照して動作を簡単に説明する。トランジスタＱ５１とトランジスタＱ５２とは、集積回路ＩＣ１のＴＩＭＥＲ端子及びアース間に接続されたコンデンサＣ５２と、集積回路ＩＣ１のＴＩＭＥＲ端子及び外部電源Ｖｃｃ間に接続された抵抗Ｒ５４との時定数で決まるタイマー回路により、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、各々、電源投入から時間ｔｈ，ｔｓ（ｔｈ＜ｔｓ）だけオンする。その結果、集積回路ＩＣ１のｏｕｔ端子から出力される前記インバータ回路の発振周波数は、時間ｔｈだけ周波数ｆｈとなり、次の時間ｔｓ−ｔｈだけ周波数ｆｓ（＜ｆｈ）となり、時間ｔｓ経過後は周波数ｆｏとなる。
【００２３】
周波数と放電灯Ｌａｍｐへ印加される共振電圧との関係を示す特性図を図１５に示す。周波数ｆｈの場合の共振電圧Ｖｈは、周波数ｆｓの場合の共振電圧Ｖｓよりも小さいので、共振電圧Ｖｓと共振電圧Ｖｈとの間に、放電灯Ｌａｍｐの始動電圧を設定しておくと、電源投入から時間ｔｈ経過するまで、放電灯Ｌａは始動はせずに十分に予熱され、その後、電源投入から時間ｔｓ経過するまでに放電灯Ｌａｍｐを始動させることができる。電源投入から時間ｔｓ経過後は、トランジスタＱ５１，Ｑ５２ともオフし、前記インバータ回路の発振周波数はｆｏとなり、放電灯Ｌａｍｐは点灯する。
【００２４】
放電灯Ｌａｍｐの予熱時には、周囲温度に関わらず一定の先行予熱電流を放電灯Ｌａｍｐに供給する。放電灯Ｌａｍｐの始動時には、周囲温度が低い場合、サーミスタＴＨ１の抵抗値が大きくなって、図１４に示すように、前記インバータ回路の発振周波数が周波数ｆｓから周波数ｆｓ”へと低くなり、図１５に示すように、放電灯Ｌａｍｐに印加される共振電圧が電圧Ｖｓから電圧Ｖｓ”へと上昇する。逆に、周囲温度が高い場合、サーミスタＴＨ１の抵抗値が小さくなって、図１４に示すように、前記インバータ回路の発振周波数が周波数ｆｓから周波数ｆｓ’へと高くなり、図１５に示すように、放電灯Ｌａｍｐに印加される共振電圧が電圧Ｖｓから電圧Ｖｓ’へと低下する。
以上のように構成したことにより、放電灯の周囲温度が変化しても、始動性能を確保することができる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例の特開平８−１８５９９０においては、以下に示すような問題点が生じる。まず、放電灯Ｌａｍｐの始動電圧は周囲温度に極めて大きな影響を受けるということである。これは放電灯に封入されるガスのペニング効果により常温でもっとも始動電圧は低下し、低温、高温ではペニング効果の低下により始動電圧が高くなるためである。従って、上記従来例の特開平８−１８５９９０では、放電灯への出力を一定にするため、例えば周囲温度が低い場合には放電灯の始動電圧は通常の周囲温度（例えば２５℃）の場合よりも高くなるため、通常の周囲温度での始動電圧に点灯装置の出力を一定にすれば放電灯が始動しにくくなるということが挙げられる。
【００２６】
また、低温時、高温時に始動できるようにあらかじめ始動電圧を大きく設定して一定出力にすることも考えられるが、この設定では周囲温度が通常である場合に放電灯の始動時には過剰の発振電圧が発生し、スイッチング素子などの半導体部品にストレスが印加されやすくなるという問題も生じる。
【００２７】
上記の間題点を解消するための技術が特開平１０−１８９２７３で紹介されている。しかし、放電灯Ｌａｍｐを点灯し続けて一瞬消灯し、再度始動させる場合、放電灯Ｌａｍｐの周囲温度は放電灯の自己発熱により大きくなっており、再始動電圧は上記に述べたように放電灯の特性上、通常の周囲温度での始動電圧よりも若干高くなるために再始動しにくくなる。従って、特開平１０−１８９２７３で紹介されている周囲温度が高い場合には始動電圧が常温時よりも低くなるという技術では、放電灯Ｌａｍｐが再始動しにくくなる。
【００２８】
また、放電灯Ｌａｍｐがアマルガム合金の温度（以下アマルガム温度と呼ぶ）により特性が制御されている場合、周囲温度が低い場合にはアマルガム温度が低下し、光出力が低下する過冷却現象があり、低温時に点灯させる場合には放電灯に流れる電流いわゆる管電流を増加させ、アマルガム温度を上げ光出力の低下を軽減させる必要がある。また、高温時に点灯させる場合、つまりアマルガム温度が高い場合にも光出力が低下する。
【００２９】
従って、同系列の放電灯、例えば片口金コンパクトＦＨＴで最冷点制御とアマルガム制御の２種類があり、かつ最冷点制御のほうがアマルガム制御に比べ管電力が低く、定格光束値が小さい放電灯としても、放電灯を口金上向きに取りつける器具に組み込まれた場合には最冷点制御の放電灯はほぼ最適最冷点になり光出力がほぼ最大になるのに対し、アマルガム制御ではアマルガム温度が高くなりすぎ光出力が低下し、最冷点制御とほぼ光出力が同等になってしまうことが考えられる。
【００３０】
そのため特開平１０−１８９２７３の技術ではインバータの発振周波数が高温で高くなるため、放電灯の管電流が減少する方向となるために上記のようなアマルガム制御の放電灯用にはさらに光出力が低下することが考えられる。
【００３１】
従って、本発明では放電灯の始動時の電圧を低温時、高温時には常温時の始動電圧よりも高くして放電灯が始動しやすいように設定し、なおかつ放電灯点灯装置の点灯時の管電流の周囲温度特性も始動時と同様に低温時と高温時に常温時よりも大きくするように設定することで光出力の低下を軽減することを課題とする。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
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Ｅと、前記直流電源Ｅの電圧を高周波でスイッチングするスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を含むインバータ回路１１と、前記インバータ回路１１の発振出力を印加されるインダクタＴ１とコンデンサＣ１からなる共振回路１２と、前記共振回路１２の共振電圧を印加される放電灯Ｌａｍｐと、前記放電灯Ｌａｍｐの予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように前記インバータ回路１１の発振周波数を切り替える発振周波数制御回路１３とを備え、前記共振回路１２の共振作用によって放電灯Ｌａｍｐを始動点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯Ｌａｍｐあるいは前記放電灯点灯装置の周囲温度を検出し、放電灯Ｌａｍｐの始動時に放電灯Ｌａｍｐへ印加される電圧は周囲温度が低温のときに最も高電圧となり、周囲温度が高温のときは常温時の電圧以上となり、放電灯Ｌａｍｐの点灯時に放電灯Ｌａｍｐに流れる電流は周囲温度が低温のときに最も大きく周囲温度が高温のときは常温時の電流以上となるように制御する温度補正手段１４を備えたことを特徴とするものである。
ここで、前記インバータ回路１１の発振周波数は周囲温度が低温のときに最も低い周波数となり、周囲温度が高温のときの発振周波数は常温時の発振周波数以下となるように制御すると良い。このときの共振電圧を図８に示す。
【００３３】
図１の構成では、前記発振周波数制御回路１３は、第１の温度感応素子を含む集積回路ＩＣ１０１と、前記集積回路ＩＣ１０１の第１の入力端子Ｔｃに接続される第２のコンデンサＣ１０１と、前記第２のコンデンサＣ１０１と並列に接続された第２の温度感応素子ＮＴＣ１とを備え、前記第２のコンデンサＣ１０１は、所定電流Ｉにより充電及び放電が繰り返されるとともに、放電灯Ｌａｍｐの予熱時には前記集積回路ＩＣ１０１の第２の入力端子ＴＰＲＥに接続される第１の抵抗Ｒ１０３により前記所定電流値が決定され、放電灯Ｌａｍｐの始動時には前記集積回路ＩＣ１０１の第３の入力端子ＴＳＴＲに接続される第２の抵抗Ｒ１０４により前記所定電流値が決定され、放電灯Ｌａｍｐの点灯時には前記集積回路ＩＣ１０１の第４の入力端子ＴＯＳＣに接続される第３の抵抗Ｒ１０２により前記所定電流値が決定される。
【００３４】
また、図９の構成では、前記発振周波数制御回路１３は、第１の温度感応素子を含む集積回路ＩＣ１０１と、前記集積回路ＩＣ１０１の第１の入力端子Ｔｃに接続される第２のコンデンサＣ１０１とを備え、前記第２のコンデンサＣ１０１は、所定電流Ｉにより充電及び放電が繰り返されるとともに、放電灯Ｌａｍｐの予熱時には前記集積回路ＩＣ１０１の第２の入力端子ＴＰＲＥに接続される第１の抵抗Ｒ１０３により前記所定電流値が決定され、放電灯Ｌａｍｐの始動時には前記集積回路ＩＣ１０１の第３の入力端子ＴＳＴＲに接続される第２の抵抗Ｒ１０４により前記所定電流値が決定され、放電灯Ｌａｍｐの点灯時には前記集積回路ＩＣ１０１の第４の入力端子ＴＯＳＣに接続される第３の抵抗Ｒ１０２により前記所定電流値が決定され、前記第３の抵抗Ｒ１０２と直列に前記第３の温度感応素子Ｒ１０７を接続されている。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態を図１に示す。図１の回路は、直流電源Ｅと、その直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路１１と、バラストチョークＴ１、コンデンサＣ１からなる共振回路１２と、共振用のコンデンサＣ１に並列接続される放電灯Ｌａｍｐと、インバータ回路１１を構成するスイッチング素子の発振を制御する発振周波数制御回路１３と、温度補正手段１４、さらに放電灯Ｌａｍｐのフィラメントを予熱する予熱回路１５からなる。
【００３６】
前記インバータ回路１１は直流電源Ｅの両端に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２の両端にコンデンサＣ２とバラストチョークＴ１と放電灯Ｌａｍｐが直列接続され、放電灯Ｌａｍｐに並列接続されたコンデンサＣ１から構成される、ハーフブリッジ式インバータ回路である。バラストチョークＴ１とコンデンサＣ１とで共振回路１２を構成している。また、放電灯Ｌａｍｐのフィラメントを予熱する予熱回路１５が設けられている。発振周波数制御回路１３は、集積回路ＩＣ１０１と抵抗Ｒ１０２〜Ｒ１０５とコンデンサＣ１０１，Ｃ１０３と温度補正手段１４である抵抗Ｒ１０１と負特性サーミスタＮＴＣ１から構成される。
【００３７】
発振周波数制御回路の端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から出力されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する信号の発振周波数は、集積回路ＩＣ１０１のＴｃ端子及びアース間に接続されたコンデンサＣ１０１とコンデンサＣ１０１と並列に接続される抵抗Ｒ１０１と負特性サーミスタＮＴＣ１の直列回路、及び集積回路ＩＣ１０１のＴＯＳＣ端子とアース間に接続された抵抗Ｒ１０２、ＴＰＲＥ端子とアース間に接続された抵抗Ｒ１０３、ＴＳＴＲ端子とアース間に接続された抵抗Ｒ１０４で決まる。
【００３８】
周波数設定の詳細を述べると、例えば放電灯Ｌａｍｐの予熱時にはＴＰＲＥ端子の集積回路ＩＣ１０１内部のスイッチＳＷ１０１とＴＳＴＲ端子の集積回路ＩＣ１０１内部のスイッチＳＷ１０２がオンし、ＴＯＳＣ端子、ＴＰＲＥ端子、ＴＳＴＲ端子からそれぞれつながれた抵抗に内部から電圧を印加する。コンデンサＣ１０１を充電する電流ＩＣＯＳＣは抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３，Ｒ１０４に流れる電流ＩＲＯＳＣ，ＩＲＰＲＥ，ＩＲＳＴＲの和の比の定電流であり、ＴＯＳＣ端子、ＴＰＲＥ端子、ＴＳＴＲ端子全ての端子に電流が流れるときに最も大きくなる。そのときコンデンサＣ１０１の両端電圧ＶＣＯＳＣは下記のとおりとなる。
【００３９】
まず、温度補正手段の抵抗Ｒ１０１と負特性サーミスタＮＴＣ１がない場合には図２に示すように、基準値Ｖｔｈ＿Ｈまで定電流で充電し、基準値Ｖｔｈ＿Ｈに達すると基準値Ｖｔｈ＿Ｌまで定電流で放電するので三角波となり、その三角波の周期Ｔｃの２倍が発振周波数となる。
すなわち、インバータの発振周波数をｆｃ、集積回路ＩＣ１０１のＴｃ端子から充放電される定電流をＩとすると、図２に示す周期Ｔ＝２×（Ｃ１０１×（Ｖｔｈ＿Ｈ−Ｖｔｈ＿Ｌ））／Ｉと表せるので、インバータの発振周波数ｆｃ＝１／（２×Ｔ）＝Ｉ／（４×Ｃ１０１×（Ｖｔｈ＿Ｈ−Ｖｔｈ＿Ｌ））となる。
【００４０】
従って、放電灯ｌａｍｐの予熱時には最も大きい電流がコンデンサＣ１０１に充放電電流Ｉとして流れるので、発振周波数は最も高く、また、放電灯ｌａｍｐを始動させるときには集積回路ＩＣ１０１内部のスイッチＳＷ１０２のみがオンし、ＴＯＳＣ端子とＴＳＴＲ端子のみに電圧を印加させるので予熱時よりも充放電電流Ｉは小さくなり、発振周波数は予熱時よりも低くなる。さらに、点灯時には集積回路ＩＣ１０１内部のスイッチＳＷ１０１及びＳＷ１０２がオフしているため、ＴＯＳＣ端子につながれた抵抗Ｒ１０２にのみ電圧を印加するので、Ｔｃ端子につながれたコンデンサＣ１０１に流れる充放電電流Ｉは最も小さくなるため、点灯時の発振周波数が最も低くなる。
【００４１】
次に、図３を参照して動作を簡単に説明する。ＴＯＳＣ端子、ＴＰＲＥ端子、ＴＳＴＲ端子が動作するタイミングつまり集積回路ＩＣ１０１内部のスイッチＳＷ１０１，ＳＷ１０２がオン、オフするタイミングは、集積回路ＩＣ１０１の外部電源ＶｃｃとＴＩＭＥＲ端子に接続された抵抗Ｒ１０５とコンデンサＣ１０３の時定数で決まるタイマー回路にて決定される。図３に示すように、集積回路ＩＣ１０１内部の各々のスイッチング素子ＳＷ１０１及びＳＷ１０２は電源投入から時間ｔｈ，ｔｓだけオンする。その結果、集積回路ＩＣ１０１のＯＵＴ１端子、ＯＵＴ２端子から出力される前記発振周波数制御回路の発振周波数は上記の通り、時間ｔｈだけ周波数ｆｈとなり、次の時間ｔｓ−ｔｈだけ周波数ｆｓ（＜ｆｈ）となり、時間ｔｓ経過後は周波数ｆｏとなる。
【００４２】
周波数と放電灯Ｌａｍｐへ印加される共振電圧との関係を示す特性図を図４に示す。周波数ｆｈの場合の共振電圧Ｖｈは、周波数ｆｓの場合の共振電圧Ｖｓよりも小さいので、共振電圧Ｖｓと共振電圧Ｖｈとの間に、放電灯Ｌａｍｐの始動電圧を設定しておくと、電源投入から時間ｔｈ経過するまで放電灯Ｌａｍｐは始動せずに十分に予熱され、その後、電源投入から時間ｔｓ経過するまでに放電灯Ｌａｍｐを始動させることができる。電源投入から時間ｔｓ経過後は、集積回路ＩＣ１０１内部のスイッチＳＷ１０１，ＳＷ１０２ともオフし、前記発振周波数制御回路の発振周波数はｆｏとなる。
【００４３】
次にコンデンサＣ１０１と並列に温度補正手段の抵抗Ｒ１０１と負特性サーミスタＮＴＣ１を接続する場合について述べる。高温時に負特性サーミスタＮＴＣ１の抵抗値が小さくなると、図５に示すように三角波から波形がなまるため、発振周波数がＮＴＣ１が無い場合に比べ低くなる。また、低温時には負特性サーミスタＮＴＣ１の抵抗値が大きくなるためコンデンサＣ１０１の両端波形はほぼ三角波となる。つまり、コンデンサＣ１０１と並列に負特性サーミスタＮＴＣ１を挿入することでコンデンサの両端電圧ＶＣＯＳＣによる周期ＴｎｔｃはコンデンサＣ１０１と並列接続される抵抗値をＲＮＴＣとすると、Ｔｎｔｃ＝−Ｃ１０１×ＲＮＴＣ×［ｌｎ｛（Ｖｔｈ＿Ｈ−ＲＮＴＣ×Ｉ）／（Ｖｔｈ＿Ｌ−ＲＮＴＣ×Ｉ）｝＋ｌｎ｛（Ｖｔｈ＿Ｈ＋ＲＮＴＣ×Ｉ）／（Ｖｔｈ＿Ｌ＋ＲＮＴＣ×Ｉ）｝］と表せるので、インバータの発振周波数ｆｎｔｃはｆｎｔｃ＝１／（２×Ｔ１）となる。
【００４４】
このインバータの発振周波数ｆｎｔｃを、横軸をコンデンサＣ１０１と並列接続される抵抗値ＲＮＴＣで図示すると、図６に示すように抵抗値ＲＮＴＣが小さい場合には発振周波数ｆｎｔｃは低く、抵抗値ＲＮＴＣが大きくなるにつれて発振周波数ｆｎｔｃは高くなる。つまり負特性サーミスタＮＴＣ１を用いることにより低温時には抵抗値がＲｎ２に、高温時には抵抗値がＲｎ１に変化し、各々発振周波数がｆ２からｆ１へ変わるので、図７に示すように周囲温度により放電灯の始動時にかかる共振電圧が低温時のＶ２から高温時のＶ１まで変化する。
また、点灯時も始動時と同様に発振周波数は周囲温度が低温から高温に変化すると低い方向へ変化する。つまり放電灯Ｌａｍｐの管電流は周囲温度が低温から高温に変化すると増加することになる。
【００４５】
さらに、集積回路ＩＣ１０１の発振周波数の周囲温度特性が低温から高温に変化すると周波数が高くなるもの（例えば新電元製ＭＣＺ４００１Ｐなど）を用いることにより負特性サーミスタＮＴＣ１の周囲温度特性と集積回路の周囲温度特性との掛け合わせにより図８に示すように発振周波数の周囲温度特性を達成することができる。つまり、集積回路ＩＣ１０１の周囲温度特性により、抵抗Ｒ１０１と負特性サーミスタＮＴＣ１の合計抵抗値ＲＮＴＣの範囲（図６）を決定する。
【００４６】
従って、放電灯の周囲温度が変化しても適切な始動電圧を放電灯に印加することにより、確実に放電灯が点灯し、なおかつ点灯装置内の部品に過度のストレスを与えることはなくなる。また、点灯時には低温時、高温時とも常温に比べ管電流を増やすように発振周波数が変化するため、周囲温度が変化しても発振周波数が一定である放電灯点灯装置に比べ、より良好な光出力を得ることができる。
【００４７】
さらに、放電灯Ｌａｍｐが低温時に点灯させる場合には、放電灯Ｌａｍｐのアマルガム温度もしくは最冷点温度が低いために光出力の立ち上がりが常温時に比べ遅くなる傾向にあるが、低温時に管電流を増加させるため従来よりも光出力の立ち上がりが良くなるという利点もある。
【００４８】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態を図９を用いて説明する。図９において第１の実施形態と異なる点は、発振周波数制御回路の負特性サーミスタＮＴＣ１と抵抗Ｒ１０１をコンデンサＣ１０１と並列に接続するのではなく、集積回路ＩＣ１０１のＴＯＳＣ端子とアース間に抵抗Ｒ１０２と直列に感温抵抗Ｒ１０７（例えば松下製ＥＲＡシリーズ）を接続したことである。
【００４９】
感温抵抗は周囲温度が高くなると、抵抗値が大きくなるので、ＴＯＳＣ端子に感温抵抗Ｒ１０７を接続すると、低温の場合にはＴＯＳＣ端子とアース間の抵抗値が実質的に小さくなり、Ｔｃ端子から流れる充放電電流Ｉは大きくなる。従って、低温時には発振周波数が高くなり、高温時には発振周波数が低い方向へ動作する。
【００５０】
その他の動作としては、実施形態１と同様、集積回路ＩＣ１０１の発振周波数の周囲温度特性が低温から高温に変化すると周波数が高くなるもの（例えば新電元製ＭＣＺ４００１Ｐなど）を用いることにより、上記感温抵抗Ｒ１０７の周囲温度特性と集積回路の周囲温度特性との掛け合わせにより発振周波数の周囲温度特性を達成することができる。なお、ここでは感温抵抗について述べたが、正特性サーミスタを使用してもよい。
【００５１】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態を図１０を用いて説明する。図１０において第１の実施形態と異なる点は、共振回路のコンデンサＣ１を放電灯Ｌａｍｐの非電源側に並列に接続したことであり、その他は同一構成、同一符号のため説明を省略する。
【００５２】
実施形態１の動作と異なる点は共振回路のコンデンサＣ１を放電灯Ｌａｍｐの非電源側に接続したことにより予熱回路が不用になったことである。すなわち、予熱時には放電灯Ｌａｍｐのフィラメントに流れる電流はインダクタＴ１とコンデンサＣ１の共振電流となる。従って、実施形態１と同様な発振周波数制御回路であれば、予熱時のフィラメントに流れる電流も周囲温度が低い場合と高い場合には常温時よりも多くなる。低温、高温時の予熱時フィラメント電流が多くなることでフィラメントからの電子放出がしやすくなり、低温時の放電灯Ｌａｍｐの始動、高温時の再始動がさらに良くなる。
【００５３】
【発明の効果】
上記のように構成すれば、放電灯の周囲温度が変化しても確実に点灯させることができ、かつ放電灯点灯装置の部品ストレスも緩和できる。また、低温時、高温時に管電流を増加させるように発振周波数が低くなるため、放電灯の光出力の低下を軽減させることが可能となり、低温時の放電灯の光出力の立ち上がりが良好になる。さらに、予熱時の放電灯のフィラメント電流を低温時に増加させることも容易になるためフィラメントの電子放出がされやすくなり放電灯が始動しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の発振回路の動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態１の予熱、始動、点灯期間の発振周波数の変化を示す動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態１の予熱、始動期間の共振電圧の変化を示す動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態１の高温時における発振回路の動作説明図である。
【図６】本発明の実施形態１の周囲温度変化による温度補正手段の抵抗値と発振周波数の関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態１の周囲温度変化による発振周波数と共振電圧の関係を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態１の周囲温度と共振電圧の関係を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態２の回路図である。
【図１０】本発明の実施形態３の回路図である。
【図１１】従来例１の回路図である。
【図１２】従来例２の回路図である。
【図１３】従来例２の予熱、始動、点灯期間の発振周波数の変化を示す動作説明図である。
【図１４】従来例２の周囲温度による始動期間の発振周波数の変化を示す動作説明図である。
【図１５】従来例２の周囲温度による始動期間の共振電圧の変化を示す動作説明図である。
【符号の説明】
１１　インバータ回路
１２　共振回路
１３　発振周波数制御回路
１４　温度補正手段
１５　予熱回路
【図１】
2004039408.tif 000003
【図２】
2004039408.tif 000004
【図３】
2004039408.tif 000005
【図４】
2004039408.tif 000006
【図５】
2004039408.tif 000007
【図６】
2004039408.tif 000008
【図７】
2004039408.tif 000009
【図８】
2004039408.tif 000010
【図９】
2004039408.tif 000011
【図１０】
2004039408.tif 000012
【図１１】
2004039408.tif 000013
【図１２】
2004039408.tif 000014
【図１３】
2004039408.tif 000015
【図１４】
2004039408.tif 000016
【図１５】
2004039408.tif 000017