(57)【要約】      （修正有）【課題】寿命末期等に異常放電が発生した場合、回路素子を破壊して確実に発振を停止させることのできる放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】放電ランプＦＬの温度が所定値を超えるとインピーダンスが低下する特性を有する感温素子ＮＮＴＣを有し、放電ランプＦＬの異常放電時には感温素子ＮＮＴＣのインピーダンス低下によりドライブ信号発生回路ＤＳＧの調整手段ＤＲＣと直流電源ＲＤの一端とが短絡するように感温素子ＮＮＴＣが接続された保護手段と；を具備している。放電ランプＦＬが異常放電を継続してランプ温度が過度に上昇しても、保護手段の感温素子ＮＮＴＣのインピーダンスが低下してドライブ信号発生回路ＤＳＧの調整手段ＤＲＣと直流電源ＲＤの一端とが短絡するとによってドライブ信号が消滅し、交互にオン、オフ動作していた第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２がいずれもオフとなる。【選択図】図１
2004185878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と；
直流電源間に直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段と；
放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互スイッチングにより発生した高周波交流により作動する負荷回路と；
負荷回路に流れる電流を帰還する帰還手段、帰還手段に生じた帰還電圧を調整してドライブ信号を出力する調整手段を有し、このドライブ信号に基づいて第１および第２のスイッチング手段を交互にオン制御するドライブ信号発生回路と；
放電ランプの温度が所定値を超えるとインピーダンスが低下する特性を有する感温素子を有し、放電ランプの異常放電時には感温素子のインピーダンス低下によりドライブ信号発生回路の調整手段と直流電源の一端とが短絡するように感温素子が接続された保護手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
直流電源と；
直流電源間に直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段と；
放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互スイッチングにより発生した高周波交流により作動する負荷回路と；
負荷回路に流れる電流を帰還する帰還巻線、帰還巻線に生じた帰還電圧を調整してドライブ信号を出力する調整手段を有し、このドライブ信号に基づいて第１および第２のスイッチング手段を交互にオン制御するドライブ信号発生回路と；
放電ランプの温度が所定値を超えるとインピーダンスが低下する特性を有する感温素子を有し、放電ランプの異常放電時には感温素子のインピーダンス低下により負荷回路の高電位側と安定電位側とが短絡するように感温素子が接続された保護手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハーフブリッジ形インバータを備えた放電ランプ点灯装置において、負荷回路に流れる電流を帰還して自励発振によりスイッチング素子のドライブ信号を形成することは既に行われている。この放電ランプ点灯装置は、回路構成が比較的簡単で小形化しやすい利点があり、小形化が要求される電球形蛍光ランプに用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、特許文献１について、図面を参照して説明する。図４は、特許文献１の放電ランプ点灯装置を示す回路図である。図において、ＡＳは商用１００Ｖの低周波交流電源、ｆは配線基板に一体に形成した過電流ヒューズ、ＮＦはノイズフィルタ、ＲＤは整流化直流電源、ＳＣは平滑化回路、Ｑ１は第１のスイッチング手段、Ｑ２は第２のスイッチング手段、ＬＣは負荷回路、ＤＳＧは帰還形のドライブ信号発生回路、およびＳＴは起動回路である。
【０００４】
帰還形ドライブ信号発生回路ＤＳＧは、帰還巻線ｗｆ、ドライブ共振回路ＤＲＣ、感温抵抗器ＲＰＴＣ（正特性サーミスタ）、コンデンサＣ５およびドライブ保護回路ＤＰからなる。帰還巻線ｗｆは、負荷回路ＬＣの共振インダクタンスＬ２に磁気結合している補助巻線からなる。
【０００５】
調整手段としてのドライブ共振回路ＤＲＣは、インダクタＬ４および２個のコンデンサＣ６ａ、Ｃ６ｂからなる。すなわち、インダクタＬ４は、その一端が帰還巻線ｗｆの一端に接続している。コンデンサＣ６ａ、Ｃ６ｂの一端は、帰還巻線ｗｆの他端に接続している。コンデンサＣ６ａの他端は、インダクタＬ４の他端に接続している。コンデンサＣ６ｂの他端は、感熱抵抗器ＲＰＴＣが直列に介してインダクタＬ４の他端に接続している。結局、コンデンサＣ６ａ、Ｃ６ｂは、インダクタＬ４と直列共振回路を形成している。
【０００６】
次に、感温抵抗器ＲＰＴＣの作用および放電ランプＦＬの動作について説明する。すなわち、電源投入時には感温抵抗器ＲＰＴＣの抵抗値が小さいので、コンデンサＣ６ｂの静電容量が殆どそのまま共振作用に影響し、そのため、共振周波数が相対的に低くなり、インバータの動作周波数は相対的に低い。この動作周波数は、負荷回路ＬＣの共振周波数より低いので、インバータは進相モードで、しかも共振周波数より相対的に大きく離れた動作周波数で作動する。このため、放電ランプＦＬのフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２間に印加されるインバータの出力電圧は低いから、放電ランプＦＬは始動することができないため、フィラメント電極Ｅ１、Ｅ２のみが予熱される。すなわち、負荷回路ＬＣにおいては、以上の動作中、共振電圧取り出し用コンデンサＣ４に電流が流れる際に、その電流が放電ランプＦＬの一対の電極Ｅ１、Ｅ２のフィラメント電極に流れてフィラメント電極を通電加熱する。
【０００７】
一方、以上の動作の間、ドライブ共振回路ＤＲＣの内部には共振動作によって共振電流が流れるため、感温抵抗器ＲＰＴＣは通電加熱され、その抵抗値が上昇していく。これに伴って、コンデンサＣ６ｂに流れる電流が減少していくので、ドライブ共振回路ＤＲＣの実効的なドライブ共振静電容量が減少していく。このため、共振周波数が感温抵抗器ＲＰＴＣの抵抗値の減少に伴って上昇してインバータの動作周波数は高くなり、負荷回路ＬＣの共振周波数に相対的に接近していくので、共振電圧取り出し用コンデンサＣ４の両端電圧が高くなる。この電圧は、放電ランプＦＬの一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２に印加されるので、やがて放電ランプＦＬは始動して点灯に至る。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３８７９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】特許文献１では、電源投入時にドライブ共振回路の共振周波数を連続的に変化させる感温抵抗器を含む帰還形ドライブ信号発生回路とを具備することにより、フィラメント電極を予熱してから放電ランプを始動するので、点滅特性を向上させることができるというものである。
【００１０】
しかしながら、本先行技術は、上述のように電源投入時における放電ランプの点滅特性を向上させるため、ドライブ共振回路の共振周波数を連続的に変化させることを主としているものであり、例えば、放電ランプの寿命末期や電極の異常過熱時における放電ランプの点灯制御を行っているものではない。
【００１１】
本発明においては、例えば寿命末期等に異常放電が発生した場合、インバータの発振を確実に停止させることのできる放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を達成するための手段】請求項１の放電ランプ点灯装置は、直流電源と；直流電源間に直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段と；放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互スイッチングにより発生した高周波交流により作動する負荷回路と；負荷回路に流れる電流を帰還する帰還手段、帰還手段に生じた帰還電圧を調整してドライブ信号を出力する調整手段を有し、このドライブ信号に基づいて第１および第２のスイッチング手段を交互にオン制御するドライブ信号発生回路と；放電ランプの温度が所定値を超えるとインピーダンスが低下する特性を有する感温素子を有し、放電ランプの異常放電時には感温素子のインピーダンス低下によりドライブ信号発生回路の調整手段と直流電源の一端とが短絡するように感温素子が接続された保護手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の放電ランプ点灯装置は、請求項１の保護手段に代えて、放電ランプの温度が所定値を超えるとインピーダンスが低下する特性を有する感温素子を有し、放電ランプの異常放電時には感温素子のインピーダンス低下により負荷回路の高電位側と安定電位側とが短絡するように感温素子が接続された保護手段を具備していることを特徴とする。
【００１４】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１５】
直流電源は、交流を整流した整流化直流電源およびバッテリー電源のいずれでもよい。整流化直流電源の場合、平滑化手段を備えていることが望ましい。平滑化手段としては、平滑コンデンサを整流回路の直流出力端間に接続した構成や、後述する第１および第２のスイッチング手段を利用して作動するアクティブフィルタたとえば部分平滑回路を用いてもよい。
【００１６】
第１および第２のスイッチング手段は、同一極性のスイッチング手段を用いるが、ＭＯＳＦＥＴなどの電圧制御形のスイッチング手段またはバイポーラ形トランジスタなどの電流制御形のスイッチング手段を用いることができる。
【００１７】
ＦＥＴは、電圧制御形のスイッチング手段であるため、制御が容易である。また、ＭＯＳＦＥＴは、安全動作領域による制約の少ない電力用のスイッチング手段として効果的である。さらに、エンハンスメント形ＭＯＳＦＥＴは、電源投入時の処理が容易で電力用のスイッチング手段として好適である。さらにまた、Ｎチャンネル形ＭＯＳＦＥＴが現状では商品ラインアップが豊富であるから、有利である。しかし、要すれば、Ｐチャンネル形ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。
【００１８】
ところで、スイッチング手段は、ドライブ端子を備え、ドライブ端子に所定の極性のドライブ信号が供給されたときにドライブすなわちオンされる。エンハンスメント形ＭＯＳＦＥＴにおいては、ドライブ端子であるところのゲートと、ソースとの間にドライブ信号であるところのゲート電圧が印加されたときに、チャンネルが形成されてオン状態になる。したがって、ゲート電圧が印加されない状態ではオフ状態を維持する。
【００１９】
「第１および第２のスイッチング手段を直流電源間に直列的に接続する」とは、直流電源から見て第１および第２のスイッチング手段が直列接続関係にあることをいい、第１および第２のスイッチング手段と直流電源との間に他の回路部品たとえば抵抗などが介在していてもよい。また、第１および第２のスイッチング手段の間に回路部品が介在していてもよい。
【００２０】
負荷回路は、少なくとも共振インダクタンスおよび共振静電容量を備えている。そして、第１および第２のスイッチング手段の交互スイッチングによって発生する交流により作動する。そして、負荷の放電ランプは、負荷回路の静電容量の少なくとも一部に対して並列的に接続される。
【００２１】
共振インダクタンスおよび共振静電容量は、第１および第２のスイッチング手段の交互スイッチングによって発生した交流に共振し得る。そして、共振インダクタンスおよび共振静電容量は、少なくとも各１個が負荷回路に接続され、要すればいずれか一方または双方が複数個によって構成されることを許容する。また、共振インダクタンスは、負荷の放電ランプが有している負特性を補償するように作用する。
【００２２】
さらに、共振静電容量は、複数のコンデンサから構成される場合、そのうちの一部を直流カットコンデンサとして作用させ、残余のうち少なくとも一部を共振電圧取り出し用コンデンサとして作用させることができる。そして、共振電圧取り出し用コンデンサの両端間に現れた共振電圧が放電ランプに印加されるように放電ランプを並列的に接続することができる。
【００２３】
放電ランプは、蛍光ランプのような低圧放電ランプ以外に高圧放電ランプや冷陰極ランプであっても良いが、異常放電時にランプ温度が上昇する熱陰極を用いたものにおいて、特に発明の効果が顕著に現れる。
【００２４】
ドライブ信号発生回路は、負荷回路に流れる電流を帰還して第１および第２のスイッチング手段に対するドライブ信号を発生し供給するとともに、電源投入時には放電ランプの少なくとも一方のフィラメント電極を予熱するように制御する帰還形の信号発生回路等が挙げられる。このように、本発明の放電ランプ点灯装置は、自励式インバータに好適であるが、他励式インバータであってもよい。
【００２５】
また、ドライブ信号発生回路は、帰還手段として帰還巻線を用いても良い。帰還巻線は、負荷回路に流れる電流を帰還するために、負荷回路の共振インダクタンスに磁気結合したり、共振インダクタンスと直列に独立した帰還用変圧器を挿入したりして配設することができる。独立した帰還変圧器を挿入する場合、その２次巻線が帰還巻線を構成する。なお、帰還変圧器は、可飽和構成および不飽和構成のいずれであってもよい。しかし、可飽和構成は、巻線の巻装が困難、特性のばらつきが大きく、大形化するので、留意しなければならない。これに対して、不飽和構成は、他の構成に比較して優位性があるので、以下詳細に説明する。
【００２６】
不飽和構成の帰還変圧器を用いる場合、この変圧器は少なくとも１次巻線および２次巻線すなわち帰還巻線を備えていて、スイッチング手段をドライブするために、負荷回路に流れる電流に比例する電圧を２次巻線に誘起するように作用する。したがって、１次巻線側における巻数が相対的に少なく、このため１次巻線のインダクタンスは小さくて、共振インダクタンスとして実質的に貢献しない。なお、「不飽和構成」とは、実質的に磁気飽和しないように構成されたコアが用いられているか、コアを用いないで形成されている構成をいう。さらに、「コアが飽和しないように構成されている」とは、ドラム形コアや、棒コアのように空隙長が実質的にほぼ無限大といえるようなコアであることを意味する。このような特性を有するコアは、ドラムコアや棒コアにより実現し得る。
【００２７】
帰還巻線に使用されるコアのキュリー温度は、使用条件を考慮して通常高めに設計されている。コアがキュリー温度を超えると、コアの透磁率が変化して誘導効果が著しく低下し、２次巻線側の帰還出力が低下してしまうためである。しかし、このキュリー温度を低めに設計したコアを用いた帰還巻線を使用することで、異常放電時にインバータの出力を低下させることが可能となる。すなわち、異常放電時の温度近辺にキュリー温度を有するコアを帰還巻線に使用すれば、異常放電時のランプ温度の影響により２次巻線側の帰還出力が低下して帰還手段のドライブ信号が低下し、インバータの出力を低下させることが可能となる。
【００２８】
調整手段は、ドライブ共振インダクタンスおよびドライブ共振静電容量により構成されるドライブ共振回路が好適な例として挙げられる。帰還巻線として不飽和変圧器の２次巻線を用いる場合は、その２次巻線側から見たインダクタンスをドライブ共振インダクタンスとして利用することができる。負荷回路の共振インダクタンスに帰還巻線を磁気結合して帰還変圧器を構成する場合は、上記と同様に２次巻線側から見たインダクタンスを利用することもできるが、別設のインダクタンスをドライブ共振インダクタンスとして用いてもよい。なお、共振回路の接続形態は、並列共振回路および直列共振回路のいずれであってもよい。ドライブ共振静電容量は、コンデンサを用いるか、スイッチング手段が有する静電容量、たとえばＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間静電容量を利用することができる。ドライブ共振回路は、共振によって正負の極性の共振出力を生じ、第１および第２のスイッチング手段に共振出力を供給することができる。なお、調整手段は、帰還信号の位相角をインダクタンスまたは静電容量によって調整してドライブ信号を発生させる手段であってもよい。
【００２９】
第１および第２のスイッチング手段が同一極性である場合には、各スイッチング手段を交互にオン、オフさせるためには、ドライブ共振回路の共振出力を一方のスイッチング手段に対してある極性で供給するときに、他方のスイッチング手段に対しては、極性を反転して供給すればよい。このためには、たとえば変圧器を用いれば容易に極性を反転することができる。これに対して、第１および第２のスイッチング手段が相補的関係にある場合には、ドライブ共振回路の共振出力を極性を反転しないでそのまま両方のスイッチング手段に供給することができる。また、第１および第２のスイッチング手段が電圧ドライブ形である場合には、ドライブ電圧を供給するようにドライブ回路を構成する。電流ドライブ形である場合には、ドライブ電流を供給する。
【００３０】
保護手段は、放電ランプの異常放電時の温度を検知して、インバータ回路の回路素子を破壊させるものである。放電ランプの温度を検知する感温素子は、温度上昇によりインピーダンスが低下するものであって、負特性サーミスタ（ＮＴＣ）などを用いることができる。この感温素子は、放電ランプの温度を検知しやすいように、放電ランプの電極付近に配設するほか、熱伝導性の良好なシリコーン樹脂などによって放電ランプと熱的に接続するのが好ましい。放電ランプがエミッタの枯渇などにより寿命末期を迎えると、半波放電などの異常放電を生起し、ランプ温度が通常点灯時に比べて過度に上昇し、感温素子の温度も上昇する。感温素子は、このときの温度を超えるとインピーダンス低下が低下するような特性を有するものを選定する必要がある。
【００３１】
保護手段は、放電ランプの異常放電時には感温素子のインピーダンス低下によりドライブ信号発生回路の調整手段と直流電源の一端とが短絡するように感温素子を接続して構成されている。また、感温素子のインピーダンス低下により負荷回路の高電位側と安定電位側とが短絡するように感温素子を接続して構成されていてもよい。
【００３２】
なお、電圧ドライブ形のスイッチング手段を用いる場合に、ドライブ信号を所定の値の電圧に規制するために、要すれば電圧クランプ回路をドライブ保護回路を付加することができる。ドライブ保護回路は、第１および第２のスイッチング手段のドライブ端子に過大な電圧が印加されるのを防止するもので、その具体的な回路構成はどのようなものでもよい。たとえば、少なくとも２つ以上のツェナーダイオードを逆極性に直列接続してドライブ保護回路を構成することができる。
【００３３】
ハーフブリッジ形インバータを起動するために、適当な起動回路を付設することができる。たとえば、抵抗器を主体とする直流電源電圧の分圧回路を構成して、第１のスイッチング手段の制御端に直流電源電圧を分圧して所定のドライブ電圧が印加されるようにすればよい。また、時定数回路およびトリガー素子を主体とする回路により、第１のスイッチング手段の制御端に直流電源から所定のドライブ電圧が印加されるようにしてもよい。
【００３４】
直流電源として整流化直流電源を用いる場合、低周波交流電源に第１および第２のスイッチング手段のスイッチングによる高周波ノイズが流出しないようにノイズフィルタを低周波交流電源と整流回路の交流入力端との間に挿入することができる。
【００３５】
本発明においては、第１および第２のスイッチング手段の交互スイッチングによって負荷回路に流れるハーフブリッジ形インバータが構成され、負荷である放電ランプがその高周波交流により付勢されるとともに、共振インダクタンスの少なくとも一部により負特性が補償されて安定に点灯する。そして、負荷回路に流れる高周波交流がドライブ信号発生回路に帰還される。ドライブ信号発生回路に帰還電圧が生じると、調整手段によって調整されたドライブ信号が出力されて第１および第２のスイッチング手段に出力されて、交互にオンするので、ハーフブリッジ形インバータが自励発振動作を行い高周波電圧が持続的に発生する。
【００３６】
そして、放電ランプが寿命末期時などにおいて異常放電を継続し、ランプの温度が過度に上昇すると保護手段の感温素子のインピーダンスが低下してドライブ信号発生回路の調整手段と直流電源の一端とが短絡するか、または負荷回路の高電位側と安定電位側とが短絡する。ドライブ信号発生回路の調整手段と直流電源の一端とが短絡すると、ドライブ信号の電圧が瞬時に０Ｖに低下して消滅し、第１および第２のスイッチング手段の両者がオフとなり、インバータの発振が停止する。負荷回路の高電位側と安定電位側とが短絡すると、第１または第２のスイッチング手段の少なくとも一方に過電流が流れることなどによってこのスイッチング手段が破壊され、放電ランプ点灯装置の発振を確実に停止させることができる。
【００３７】
請求項３の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００３８】
本発明において、「照明装置」とは、放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む広い概念であり、たとえば照明器具、液晶などのバックライト装置およびこれを組み込んだパーソナルコンピュータ、テレビジョン受像機、ＧＰＳ機器などの各種情報機器、画像読取装置およびこれを組み込んだ複写機、ファクシミリ、スキャナなどのＯＡ機器、ならびに電球形蛍光ランプなどを含む。
【００３９】
特に本発明においては、放電ランプ点灯装置を著しく小形化できるので、小形の電球形蛍光ランプに好適である。なお、電球形蛍光ランプを配設した照明器具なども本発明にいう照明装置を構成する。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を示す放電灯点灯装置について、図面を参照して説明する。
【００４１】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。図において、放電ランプ点灯装置は、商用１００Ｖの低周波交流電源ＡＳと、配線基板に一体に形成した過電流ヒューズｆと、ノイズフィルタＮＦと、整流化直流電源ＲＤと、直流電源間に直列的に接続された第１のスイッチング手段Ｑ１および第２のスイッチング手段Ｑ２と、放電ランプ、少なくとも共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互スイッチングにより発生した高周波交流により作動する負荷回路ＬＣと、負荷回路ＬＣに流れる電流を帰還する帰還手段としての帰還巻線ｗｆ、帰還巻線ｗｆに生じた帰還電圧に共振してドライブ信号を調整する調整手段としてのドライブ共振回路ＤＲＣを有する帰還形ドライブ信号発生回路ＤＳＧと、起動回路ＳＴを具備している。
【００４２】
ノイズフィルタＮＦは、低周波交流電源ＡＳと整流化直流電源ＲＤとの間に直列に介在して、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２の交互スイッチングによって発生した高周波ノイズが低周波交流電源ＡＳ側へ流出しないように阻止するもので、インダクタＬ１と、インダクタＬ１の低周波交流電源ＡＳ側において低周波交流電源ＡＳに並列的に接続してインダクタＬ１とともに逆Ｌ形回路を構成するコンデンサＣ１とによって構成されている
【００４３】
直流電源ＲＤは、ブリッジ形全波整流回路ＢＲＣであり、その交流入力端がノイズフィルタＮＦを介して低周波交流電源ＡＳに接続し、直流出力端が平滑化回路ＳＣに接続している。
【００４４】
平滑化回路ＳＣは、抵抗器Ｒ１および平滑コンデンサＣ２の直列回路からなり、その両端が整流化直流電源ＲＤＣの直流出力端間に接続している。そうして、平滑コンデンサＣ２の両端に平滑化電圧が得られる。
【００４５】
第１のスイッチング手段Ｑ１は、エンハンスメント形のＮチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そのドレインが平滑化回路ＳＣの正極に接続している。第２のスイッチング手段Ｑ２は、エンハンスメント形のＰチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そのソースが第１のスイッチング手段Ｑ１のソースに接続し、ドレインが平滑化回路ＳＣの負極（安定電位側）に接続している。すなわち、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２は相補形に構成されている。さらに、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２は、平滑化回路ＳＣの両出力端間に直列接続されている。第１および第２のスイッチング手段は、同一極性のスイッチング手段を用いるが、ＭＯＳＦＥＴなどの電圧制御形のスイッチング手段またはバイポーラ形トランジスタなどの電流制御形のスイッチング手段を用いることができる。
【００４６】
負荷回路ＬＣは、共振インダクタンスＬ２、直流カットコンデンサＣ３および共振電圧取り出し用コンデンサＣ４の直列回路、ならびに放電ランプＦＬによって構成されていて、第２のスイッチング手段Ｑ２に並列接続している。そして、直流カットコンデンサＣ３および共振電圧取り出し用コンデンサＣ４が共振静電容量を構成する。ただし、直流カットコンデンサＣ３は、その静電容量が相対的に大きいので、共振静電容量としては共振電圧取り出し用コンデンサ４が支配的に作用する。
【００４７】
また、放電ランプＦＬは、一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２を備えた蛍光ランプからなり、共振電圧取り出し用コンデンサＣ４の両端に接続し、一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２が負荷回路ＬＣに直列に介挿されている。共振インダクタンスＬ２は、負荷を構成する放電ランプＦＬに対して限流インピーダンスを提供する。
【００４８】
ドライブ信号発生回路ＤＳＧは、帰還手段としての帰還巻線ｗｆ、調整手段としてのドライブ共振回路ＤＲＣおよびドライブ保護回路ＤＰからなる。帰還巻線ｗｆは、負荷回路ＬＣの共振インダクタンスＬ２に磁気結合している補助巻線からなる。
【００４９】
ドライブ共振回路ＤＲＣは、インダクタＬ４およびコンデンサＣ６からなる。すなわち、インダクタＬ４は、その一端が帰還巻線ｗｆの一端に接続している。コンデンサＣ６の一端は、帰還巻線ｗｆの他端に接続し、他端はインダクタＬ４の他端に接続している。コンデンサＣ６は、インダクタＬ４と直列共振回路を形成している。
【００５０】
コンデンサＣ５は、比較的その静電容量が大きくて、ドライブ共振回路ＤＲＣのインダクタＬ４およびコンデンサＣ６の接続点と、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートとの間に直列に挿入されている。
【００５１】
ドライブ保護回路ＤＰは、逆直列接続された一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２からなり、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に接続されている。スイッチング手段のゲートに対して過電圧になる電圧分は、ドライブ保護回路ＤＰによって短絡されて吸収されるから、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２の各ゲートには適正な値の電圧しか印加されない。過電圧がスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２に印加されると、スイッチング手段の破壊の原因になるので、ドライブ保護回路ＤＰを付加するのが好ましい。
【００５２】
起動回路ＳＴは、抵抗器Ｒ２、Ｒ３およびＲ４からなる。抵抗器Ｒ２は、その一端が平滑化回路ＳＣの正極に接続し、他端が第１のスイッチング手段Ｑ１のゲートおよびドライブ信号発生回路ＤＳＧのコンデンサＣ５の接続点に接続されている。抵抗器Ｒ３は、ドライブ信号発生回路ＤＳＧのコンデンサＣ５の接続点に接続されている。抵抗器Ｒ４は、第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン・ソース間に並列接続されている。
【００５３】
保護手段は、調整手段であるドライブ共振回路ＤＲＣからドライブ信号が出力されるコンデンサＣ５の一端とスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートとの接続点と安定電位側である第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン端子（平滑化回路ＳＣおよび平滑コンデンサＣ２の負極）との間に感温素子ＮＮＴＣを接続することで構成されている。この感温素子ＮＮＴＣは、放電ランプＦＬの異常放電時の熱影響を受けやすいように、電極になるべく近い位置に実装されている。また、感温素子ＮＮＴＣは、放電ランプＦＬの異常放電時に温度上昇し、所定値を超えるとインピーダンスが低下する特性を有しており、これによりコンデンサＣ５の一端とスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートとの接続点と平滑コンデンサＣ２の負極とが短絡する。
【００５４】
次に、本実施の形態の回路動作について説明する。低周波交流電源ＡＳを投入すると、整流化直流電源ＲＤおよび平滑化回路ＳＣにより平滑化された直流電圧が平滑コンデンサＣ２の両端に現れる。そして、直列接続された第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のドレイン・ソース間に直流電圧が印加される。しかし、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２は、ドライブ電圧が印加されていないので、オフ状態のままである。
【００５５】
直流電圧は、同時に抵抗Ｒ２、Ｒ３、帰還巻線ｗｆおよび抵抗器Ｒ４の直列回路に印加される。そして、コンデンサＣ５は抵抗器Ｒ３の電圧降下により充電される。したがって、第１のスイッチング手段Ｑ１のゲート・ソース間には、コンデンサＣ５および帰還巻線ｗｆに生じる電圧が印加されてスレッシュホールド電圧を超えるため、チャンネルが形成されてオンする。このとき、第２のスイッチング手段Ｑ２は、そのゲートに電圧が印加されないので、オフ状態のままである。
【００５６】
そうして、第１のスイッチング手段Ｑ１がオンすると、平滑化回路ＳＣの正極から第１のスイッチング手段Ｑ１のドレイン・ソースを介して負荷回路ＬＣすなわち共振インダクタンスＬ２、フィラメント電極Ｅ１、共振電圧取り出し用コンデンサＣ４、直流カットコンデンサＣ３および平滑化回路ＳＣの負極の経路を電流が流れる。このとき負荷回路ＬＣの共振インダクタンスＬ２、直流カットコンデンサＣ３および共振電圧取り出し用コンデンサＣ４の直列共振回路が共振して電圧取り出し用共振コンデンサＣ４の端子電圧が高くなり、かつ充電される。
【００５７】
さらに、共振インダクタンスＬ２に電流が流れたことにより、これに磁気結合している帰還形ドライブ信号発生回路ＤＳＧの帰還巻線ｗｆに電圧が誘起される。そして、帰還巻線ｗｆに誘起された電圧がドライブ共振回路ＤＲＣに印加されるので、ドライブ共振回路ＤＲＣが直列共振する。この直列共振によりコンデンサＣ６の端子電圧が上昇し、コンデンサＣ５を介して第１のスイッチング手段Ｑ１のゲートに第１のドライブ信号電圧として印加されるので、第１のスイッチング手段Ｑ１は、引き続きオン状態である。このとき、第２のスイッチング手段Ｑ２のゲートにはソースより低い電圧が印加されるので、引き続きオフ状態のままである。
【００５８】
ところが、ドライブ共振回路ＤＲＣの共振電圧は、共振による振動によって次に極性が反転するので、そのとき第１のスイッチング手段Ｑ１のゲートが逆電圧になってオフし、反対に第２のスイッチング手段Ｑ２のゲートに順方向の第２のドライブ電圧が印加されオンする。
【００５９】
したがって、第１のスイッチング手段Ｑ１のオン時間は、ドライブ信号発生回路ＤＳＧのドライブ共振回路ＤＲＣのコンデンサＣ６の静電容量とインダクタＬ４のインダクタンスとにより決定される。また、コンデンサＣ５の静電容量は、正負のゲート電圧の値や位相に影響を与えない程度に大きく選定され、起動時には第１のスイッチング手段Ｑ１のゲートを確実に順方向電圧に維持する。
【００６０】
第１のスイッチング手段Ｑ１がオフになると、共振インダクタンスＬ２に蓄積されていた電磁エネルギーが放出されて、共振インダクタンスＬ２からフィラメント電極Ｅ１、共振電圧取り出し用コンデンサＣ４、フィラメント電極Ｅ２、直流カットコンデンサＣ３、第２のスイッチング手段Ｑ２の寄生ダイオードおよび共振インダクタンスＬ２の経路を引き続き電流を流し続けるが、その電流が０になると、今度は共振電圧取り出し用コンデンサＣ４の充電電荷がフィラメント電極Ｅ１、共振インダクタンスＬ２、第２のスイッチング手段Ｑ２、直流カットコンデンサＣ３、フィラメント電極Ｅ２および共振電圧取り出し用コンデンサＣ４の経路を放電し、電流が上記とは逆方向に流れる。このとき、共振インダクタンスＬ２に磁気結合する帰還巻線ｗｆに誘起される電圧は、上記とは逆になるので、帰還形ドライブ共振回路ＤＲＣを介して共振電圧が印加される第１のスイッチング手段Ｑ１はオフ状態を維持し、第２のスイッチング手段Ｑ２はオン状態を維持する。
【００６１】
ところが、帰還形ドライブ信号発生回路ＤＳＧのドライブ共振回路ＤＲＣの共振電圧が振動して極性が反転すると、再び第１のスイッチング手段Ｑ１がオンし、第２のスイッチング手段Ｑ２がオフする。
【００６２】
その結果、共振インダクタンスＬ２に蓄積されていた電磁エネルギーが放出された後、再び平滑化回路ＳＣの正極から、最初に説明したように電流が負荷回路ＬＣに流れる。以下、以上説明した動作を繰り返して、ハーフブリッジ形インバータとして作動する。
【００６３】
次に、放電ランプの寿命末期やフィラメント電極の異常過熱等の異常放電時における放電ランプＦＬの動作について説明する。すなわち、異常放電時には、放電ランプの電極近傍の温度は、通常放電時と比較して相対的に高くなるので、感温素子ＮＮＴＣのインピーダンスが低下し、コンデンサＣ５の一端とスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートとの接続点と平滑コンデンサＣ２の負極とが短絡される。これにより、瞬間的にスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート−ソース間の電位差が０Ｖに低下するため、スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２がいずれもオフとなり、インバータの発振が停止して放電ランプＦＬは消灯する。したがって、異常放電の長時間の継続によって放電ランプ装置が過度に温度上昇し、焼損などの熱的な不具合を引き起こすことが確実に防止される。
【００６４】
次に、本発明の照明装置について、一実施の形態を示す電球形蛍光ランプを図面を参照して説明する。図２は、本発明の照明装置の一の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部断面正面図である。図において、１は蛍光ランプ、２は点灯回路手段、３はカバー、４は口金、５はグローブ、６は仕切り板である。
【００６５】
蛍光ランプ１は、透光性放電容器１ａおよびフィラメント電極（図示しない。）を備え、透光性放電容器１ａは、４本の外径１０ｍｍのＵ字状ガラス管１ａ１が３ヶ所で連結され、かつ各Ｕ字状ガラス管１ａ１が円周上に等配されるように形成されている。各Ｕ字状ガラス管１ａ１は、その両端にシール部１ａ３が形成されているとともに、それぞれ１個の細管（図示しない。）が一つのシール部１ａ３から外部へ突出している。細管は、透光性放電容器１ａの内部に連通し、透光性放電容器１の内部を排気したり、アマルガム（図示しない。）の収納や希ガスの封入の際に利用される。連結管１ａ２は、吹き破り法によって形成されている。蛍光体層（図示しない。）は、３波長発光形蛍光体を主体として構成されており、透光性放電容器１ａの内面側にアルミナ微粒子を主体とする保護膜（図示しない。）を介して形成されている。フィラメント電極（図示しない。）は、タングステン線からなる３重コイルにアルカリ土類金属からなる電子放射物質の酸化物を塗布してなる。
【００６６】
点灯回路手段２は、図１に示す放電ランプ点灯装置の回路であり、蛍光ランプ１を付勢して点灯させるもので、カバー３内に収納されている。そして、高周波出力端は、蛍光ランプ１に所要に接続されている。また、点灯回路手段２は、配線基板２ａおよびこれに実装された回路部品２ｂからなり、図において配線基板２ａの下面に実装されている。一方、回路部品２ｂは、カバー３の内部の空洞が逆切頭円錐状をなしているので、それに合わせて輪郭が背の高いコンデンサなどの回路部品を頂点とする概ね逆円錐状になるように配線基板２ａに実装されている。また、一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２は、ＤＩＰ端子を備えたドレイン露出モールドパッケージ形ＭＯＳＦＥＴからなる。
【００６７】
カバー３は、白色の遮光性の耐熱性合成樹脂をカップ状の筒体に成形して構成されている。そして、基端３ａが細く絞られ、先端３ｂが開口し、内部が回路部品を収納する空洞を形成している。
【００６８】
口金４は、Ｅ２６形ねじ口金からなり、カバー３の基端３ａにポンチによる加締めによって装着されている。なお、点灯回路手段２の入力端は口金４のセンターコンタクトと、口金シェルとに接続されている。
【００６９】
グローブ５は、透明ガラスバルブの内面に光拡散性微粒子を塗布して乳白色の光拡散性を備え、Ａ形をなしていて、蛍光ランプ１を包囲している。そして、グローブ５の基端がカバー３の先端の開口に接続して、グローブ５およびカバー３は、外囲器ＡＪを形成している。
【００７０】
仕切り板６は、蛍光ランプ１および配線基板２ａを支持しているとともに、外囲器ＡＪ内を発光室Ａと点灯回路収納室Ｂとに区分している。また、仕切り板６は、蛍光ランプ１および点灯回路手段２を支持するとともに、グローブ５と一緒にカバー３に固定するために、以下の構造を備えている。すなわち、仕切り板６は、図において下方に開放した頂部が閉塞した筒部６ａおよび筒部６ａの外側に突出した鍔部６ｂを備えている。そして、筒部６ａの頂面６ａ１に蛍光ランプ１の透光性放電容器１ａのＵ字状ガラス管１ａ１の両端のシール部近傍を挿入する挿入孔（図示しない。）を形成していて、Ｕ字状ガラス管１ａ１のシール部近傍を挿入し、シリコーン接着剤（図示しない。）により接着して、蛍光ランプ１を仕切り板６に支持し、固定している。また、仕切り板６の筒部６ａの下端内部に配線基板２ａを挿入して支持している。さらに、仕切り板６の鍔部６ｂがカバー３の開口部近傍の内面に当接するように仕切り板６がカバー３内に挿入され、上からグローブ５の開口端がカバー３の開口端に挿入した状態でシリコーン接着剤（図示しない。）によって固着されている。
【００７１】
なお、ノイズフィルタＮＦは、交流電源ＡＳ側に設けることが可能であるので、配線基板２ａには実装せずに、リード線Ｌｄ１を介して口金４の内側に位置するように配設されている。これにより、配線基板２ａに実装する回路部品点数が少なくなり、配線基板２ａの実装スペースを確保でき、点灯回路手段２をコンパクト化することができるので、電球形蛍光ランプを小形化することができる。また、ノイズフィルタＮＦのみが収容される口金４の内側はスペースに余裕があるので、フィルタＮＦを構成するコンデンサなどの素子の外形寸法を大きくすることが可能となり、設計の自由度を広げることができる。さらに、ノイズフィルタＮＦを口金４側に近づけることでノイズフィルタＮＦと口金４とを接続するリード線Ｌｄ２を短くでき、また高周波ノイズ発生源である蛍光ランプ１またはスイッチ手段Ｑ１、Ｑ２からリード線Ｌｄ２までの距離を大きくすることができるので、このリード線Ｌｄ２に高周波ノイズが重畳することを抑制できる。
【００７２】
ところで、ドライブ保護回路ＤＰを異常放電時に熱的に破壊することによっても、本実施形態のように確実にインバータの発振を停止させることができる。すなわち、スイッチング手段のゲートに対して過電圧になる電圧分がドライブ保護回路ＤＰによって短絡されて吸収されているが、このドライブ保護回路ＤＰを構成する一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２を蛍光ランプ１の電極付近に配設することによって、異常放電時の熱影響によって一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の少なくとも一方が開放されるように破壊してスイッチング手段のゲートに過電圧が印加されるようにしてスイッチング手段を破壊することができる。または、一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の少なくとも一方が短絡されるように破壊してスイッチング手段のゲート、ソース間に電圧が印加されないようにしてスイッチング手段の発振を停止することもできる。
【００７３】
なお、一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２を異常放電時に熱的に破壊するには、蛍光ランプ１の電極付近に配設する構成の他、シリコーン樹脂などの熱伝導率の高い絶縁材料によって蛍光ランプ１と一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２とを熱的に接続してもよい。また、一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２は一組に限らず、二組としてどちらか一方のみを積極的に熱的に破壊させるような構成であってもよい。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施の形態を示す放電灯点灯装置について図面を参照して説明する。
【００７５】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。なお、本実施形態において第１の実施形態と同一構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
第２の実施の形態における保護手段は、感温素子ＮＮＴＣ、この感温素子ＮＮＴＣに直列接続された抵抗器Ｒ５および負荷回路ＬＣの高電位側および安定電位側にドレインおよびソースがそれぞれ接続されたＭＯＳＦＥＴからなる第３のスイッチ手段Ｑ３から構成されている。この感温素子ＮＮＴＣは、第１の実施形態と同様に放電ランプＦＬの異常放電時の熱影響を受けやすいように、電極になるべく近い位置に実装されている。感温素子ＮＮＴＣの一端は、起動回路ＳＴの抵抗器Ｒ３の一端に接続されており、抵抗器Ｒ５の他端が負荷回路ＬＣの安定電位側（第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン側）に接続されている。感温素子ＮＮＴＣと抵抗器Ｒ５との接続点には第３のスイッチ手段Ｑ３のゲートが接続されている。
【００７７】
感温素子ＮＮＴＣは、放電ランプＦＬの異常放電時に温度上昇し、所定値を超えるとインピーダンスが低下する特性を有している。感温素子ＮＮＴＣのインピーダンスが低下すると、起動回路ＳＴの抵抗器Ｒ２、Ｒ３を介して抵抗器Ｒ５の両端に正の電圧が発生し、第３のスイッチ手段Ｑ３がオンする。これにより、負荷回路ＬＣの高電位側（第３のスイッチ手段Ｑ３のドレイン端子が接続されているインダクタンスＬ２と第２のスイッチ手段Ｑ２のドレイン端子との接続点）と安定電位側（第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン側）とが短絡する。
【００７８】
次に、本実施の形態の回路動作について説明する。インバータとしての通常動作は第１の実施形態と同様である。放電ランプの異常放電時には、感温素子ＮＮＴＣのインピーダンスが低下し、上述のように第３のスイッチ手段Ｑ３がオンして負荷回路ＬＣの高電位側と安定電位側とが短絡する。これにより、瞬間的に第１のスイッチング手段Ｑ１に過電流が流れて第１のスイッチング手段Ｑ１が破壊され、インバータの発振が停止して放電ランプＦＬは消灯する。したがって、異常放電の長時間の継続によって放電ランプ装置が過度に温度上昇し、焼損などの熱的な不具合を引き起こすことが確実に防止される。
【００７９】
なお、第３のスイッチ手段Ｑ３のドレイン端子を第２のスイッチ手段Ｑ２のゲートに接続しても良い。この場合には、第３のスイッチ手段Ｑ３がオンすると第１の実施形態のように瞬間的にスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート−ソース間の電位差が０Ｖに低下するため、スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２がいずれもオフとなり、インバータの発振が停止して放電ランプＦＬは消灯する。したがって、異常放電の長時間の継続によって放電ランプ装置が過度に温度上昇し、焼損などの熱的な不具合を引き起こすことが確実に防止される。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、放電ランプが異常放電を継続してランプの温度が過度に上昇しても、保護手段の感温素子のインピーダンスが低下してドライブ信号発生回路の調整手段と直流電源の一端とが短絡するか、または負荷回路の高電位側と安定電位側とが短絡することによってインバータの発振が停止するので、放電ランプ点灯装置の動作を確実に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図２】図１の放電ランプ点灯装置を使用した電球形蛍光ランプの一部断面正面図。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図４】先行技術を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【符号の説明】
ＲＤ…直流電源
Ｑ１…第１のスイッチング手段
Ｑ２…第２のスイッチング手段
ＬＣ…負荷回路
ＤＳＧ…ドライブ信号発生回路
ＮＮＴＣ…保護手段の感温素子
【図１】
2004185878.tif 000003
【図２】
2004185878.tif 000004
【図３】
2004185878.tif 000005
【図４】
2004185878.tif 000006