(57)【要約】【課題】簡単な回路で組立が簡単な構成とし、ランプ異常時の保護性能が高く、安価で量産性もよい放電灯点灯装置を得る。【解決手段】直流電源Ｅの直流電圧を負荷電流帰還方式の自励インバータ回路ＩＶで高周波電圧に変換し、この高周波電圧でランプＬＡを点灯させる放電灯点灯装置において、ランプＬＡの異常を検出するランプ異常検出回路ＮＰ１Ａと、直流電源Ｅのオンから自励インバータ回路ＩＶの発振を開始させる起動電流をあらかじめ定められた時間流す発振起動タイマー回路ＮＰ１Ｂと、インバータ回路ＩＶの発振開始から充電されるコンデンサＣ５を有し、このコンデンサＣ５に充電された電荷をランプ異常検出回路ＮＰ１Ａの出力信号に基づいて放電させることによりインバータ回路ＩＶの発振を停止させる発振停止回路ＮＰ１Ｃと、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の直流電圧を負荷電流帰還方式の自励インバータ回路で高周波電圧に変換し、この高周波電圧で放電ランプ（以下、ランプと略記）を点灯させる放電灯点灯装置において、
前記ランプの異常を検出するランプ異常検出回路と、
前記直流電源のオンから前記自励インバータ回路の発振を開始させる起動電流をあらかじめ定められた時間流す発振起動タイマー回路と、
前記インバータ回路の発振開始から充電されるコンデンサを有し、このコンデンサに充電された電荷を前記ランプ異常検出回路の出力信号に基づいて放電させることにより前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止回路と、を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
発振起動タイマ回路は、直流電源オンからあらかじめ定められた時間、ランプ異常検出回路の出力を無効にするマスク機能を兼ねたことを特徴とする請求項１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】
この発明は、スイッチング素子によって生成された高周波電流により放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置のランプ異常時の保護回路を有する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放電灯点灯装置は、直流電圧を高周波電圧に変換するトランジスタインバータと、直流電源投入から上記放電灯が点灯するのに必要な時間よりも長い所定時間、主トランジスタにベース電流を供給した後、電流を遮断するように定数設定されたトランジスタインバータの異常動作時にトランジスタインバータの回路構成部品の異常温度上昇を感知してトランジスタインバータの発振動作を停止させるサーマルプロテクタからなる発振停止手段を備える（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
実公平６−２４１５９号公報（２〜４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の放電灯点灯装置では、ランプ異常時の保護が主トランジスタ６の異常発熱を発振停止手段１５のサーマルプロテクタ１６で検出し、インバータ回路２の発振を停止させる方式となっており、この感熱的応答性の量産バラツキを小さくするために主トランジスタ６とサーマルプロテクタ１６の組み立てに手間がかかる問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、簡単な回路で組立が簡単な構成とし、ランプ異常時の保護性能が高く、安価で量産性もよい放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源の直流電圧を負荷電流帰還方式の自励インバータ回路で高周波電圧に変換し、この高周波電圧で放電ランプ（以下、ランプと略記）を点灯させる放電灯点灯装置において、前記ランプの異常を検出するランプ異常検出回路と、前記直流電源のオンから前記自励インバータ回路の発振を開始させる起動電流をあらかじめ定められた時間流す発振起動タイマー回路と、前記インバータ回路の発振開始から充電されるコンデンサを有し、このコンデンサに充電された電荷を前記ランプ異常検出回路の出力信号に基づいて放電させることにより前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止回路と、を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す放電灯点灯装置の回路図である。図１において、負荷電流帰還形自励一石式インバータ回路ＩＶは、入力部に直流電源Ｅが接続され、出力部には放電灯負荷回路ＬＡＣ１が接続されている。また、ランプが異常のときにインバータ回路ＩＶを保護するランプ異常保護回路ＮＰ１が放電灯負荷回路ＬＡＣ１と、インバータ回路ＩＶに接続されている。
放電灯負荷回路ＬＡＣ１は、電極Ｆ１とＦ２を有するランプＬＡの電極Ｆ２に接続されるカップリングコンデンサＣ２及びランプ電流を制限するバラストチョークＴ２の直列回路と、ランプＬＡの両端に接続された始動コンデサＣ３とから構成され、バラストチョークＴ２には１次巻線Ｎ２１と２次巻線が設けられている。
【０００８】
インバータ回路ＩＶの回路においては、出力トランスＴ１と共振コンデンサＣ１が並列接続されたタンク回路と高周波でスイッチングする主トランジスタＱ１の直列回路が直流電源Ｅに接続され、コンデンサＣ１と主トランジスタＱ１のコレクタの接続点に放電灯負荷回路ＬＡＣ１のバラストチョークＴ２が接続されている。また、インダクタチョークＴ３、二次巻線Ｎ２２、起動抵抗Ｒ７、Ｒ８の直列回路が電極Ｆ１を介して直流電源Ｅの正極と主トランジスタＱ１のベース間に接続されている。
また、主トランジスタＱ１のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ１とダイオードＤ１の直列回路が接続され、二次巻線Ｎ２２及び抵抗Ｒ７の接続点と直流電源Ｅの負極間にコンデンサＣ４が接続されている。
【０００９】
ランプ異常保護回路ＮＰ１は、ランプＬＡの異常を電気的に検出するランプ異常検出回路ＮＰ１Ａ、前記直流電源のオンから前記自励インバータ回路の発振を開始させる起動電流をあらかじめ定められた時間流す発振起動タイマー回路ＮＰ１Ｂ、ランプ異常検出回路ＮＰ１Ａの出力に基づいて自励インバータ回路ＩＶの発振を停止させる発振停止回路ＮＰ１Ｃから構成される。
【００１０】
ランプ異常検出回路ＮＰ１Ａは、抵抗Ｒ１０、１１の直列回路がランプＬＡの電極Ｆ２と直流電源Ｅの負極間に接続されている。また、コンデンサＣ１０とダイオードＤ５の直列回路が抵抗Ｒ１１に並列に接続され、コンデンサＣ１０とダイオードＤ５との接続点にダイオードＤ４、ツェナーダイオードＤＺ１の直列回路が接続されている。また、コンデンサＣ９がダイオードＤ４とツェナーダイオードＤＺ１との接続点と直流電源Ｅの負極間に接続されている。
【００１１】
発振起動タイマー回路ＮＰ１Ｂにおいて、抵抗Ｒ４とダイオードＤ３の並列回路とコンデンサＣ８の直列回路が電極Ｆ１を介して直流電源Ｅの正極と負極間に接続されている。
また、起動抵抗Ｒ７とＲ８の接点と直流電源Ｅの負極間にトランジスタＱ５が接続され、抵抗Ｒ４とダイオードＤ３の並列回路とコンデンサＣ８の直列回路が電極Ｆ１を介して直流電源Ｅの正極と負極間に接続されている。また、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ８との接続点とトランジスタＱ５のベース間にツェナーダイオードＤＺ２が接続されている。
【００１２】
発振停止回路ＮＰ１Ｃにおいて、主トランジスタＱ１のベース・エミッタ間にコンデンサＣ５とダイオードＤ２の直列回路が接続され、ダイオードＤ２と並列にサイリスタＱ２が接続されている。また、サイリスタＱ２のゲートと直流電源Ｅの負極間にコンデンサＣ６と抵抗Ｒ２が接続され、さらに、サイリスタＱ２のゲートにはランプ異常検出回路ＮＰ１ＡのツェナーダイオードＤＺ１が接続されている。
【００１３】
次に、以上のように構成された放電灯点灯装置の動作を図１により説明する。
まず、直流電源Ｅを投入すると直流電源Ｅから電極Ｆ１と発振起動抵抗Ｒ８、Ｒ７、バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２、インダクタチョークＴ３を介して主トランジスタＱ１にベース電流が供給され主トランジスタＱ１がオンに移行する。これにより主トランジスタＱ１を介して出力トランスＴ１あるいは電極Ｆ１、始動コンデンサＣ３、電極Ｆ２、カップリングコンデンサＣ２、バラストチョークＴ２の直列回路に電流が流れ、この負荷電流がバラストチョークＴ２の二次巻線Ｎ２２を介して主トランジスタＱ１の入力に正帰還され、更にオン状態に移行する。
【００１４】
一方、主トランジスタＱ１の入力回路はバラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２の自己インダクタンスとコンデンサＣ４のＬＣ直列共振回路が形成されているため、バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２→インダクタチョークＴ３→主トランジスタＱ１のベース・エミッタ→コンデンサＣ４→バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２の閉ループで流れるベース電流は、振動性で逆方向に流れるようになり、バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２→コンデンサＣ４→ダイオードＤ１→抵抗Ｒ１→インダクタチョークＴ３→バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２と流れるので、主トランジスタＱ１のベース・エミッタジャンクションの蓄積電荷が消去されると主トランジスタＱ１は急速にターンオフする。
【００１５】
その後、共振コンデンサＣ１の電荷が主に電極Ｆ１、始動コンデンサＣ３、電極Ｆ２、カップリングコンデンサＣ２、バラストチョークＴ２の直列回路を介して放電することにより振動性の負荷電流が流れる。この負荷電流によりバラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２に電流が生じ、バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２→コンデンサＣ４→ダイオードＤ１→抵抗Ｒ１→インダクタチョークＴ３→バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２と逆方向に電流が流れ、トランジスタＱ１がオフ状態を保つ。
【００１６】
そして、振動性の負荷電流によって再びバラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２に主にトランジスタＱ１のベースへの正帰還電流が流れるようになり、主トランジスタＱ１がターンオンして上記の動作を繰り返し、例えば２０〜５０ｋＨｚ程度の高周波で主トランジスタＱ１はスイッチングを行う。
このとき、主トランジスタＱ１のオン期間は主にコンデンサＣ４とインダクタチョークＴ３の共振周波数で決まり、オフ期間は主にコンデンサＣ１、始動コンデンサＣ３とバラストチョークＴ２の共振周波数で決まる。
【００１７】
このとき、始動コンデンサＣ３の容量をバラストチョークＴ２とＬＣ共振する値に設定してあるので、ランプＬＡの電極Ｆ１、Ｆ２に高周波の共振電流が流れると同時に始動コンデンサＣ３の両端に高電圧が生じ、この電圧によってランプＬＡが点灯する。ランプＬＡが点灯した後は始動コンデンサＣ３と並列にランプＬＡのインピ−ダンスが接続された形となり、これを負荷回路として上述したのと同様にインバータ回路ＩＶが発振動作を継続し、ランプＬＡにバラストチョークＴ２で制限される高周波電流が流れる。
【００１８】
一方、発振起動タイマー回路ＮＰ１Ｂにおいては、直流電源Ｅの投入と同時に、直流電源Ｅ→電極Ｆ１→抵抗Ｒ４→コンデンサＣ８→直流電源Ｅの閉ループでコンデンサＣ８が充電されており、このコンデンサＣ８の端子電圧がツェナーダイオードＤＺ２のツェナー電圧を超えるとトランジスタＱ５がオンし、起動抵抗Ｒ８を介して供給されていた起動電流が遮断される。
【００１９】
次に、ランプＬＡの寿命末期のときに、整流点灯継続時、あるいは、ランプＬＡの不点灯による電極Ｆ１、Ｆ２の予熱継続時は始動コンデンサＣ３にランプＬＡの正常点灯時よりも大きな共振電圧が継続して発生する。
この大きな共振電圧はランプ異常検出回路ＮＰ１Ａの抵抗Ｒ１０、１１で分圧され、コンデンサＣ９にピーク間電圧として検出される。この検出電圧がツェナーダイオードＤＺ１であらかじめ設定された電圧以上となったときに、電流が発振停止回路ＮＰ１ＣのサイリスタＱ２のゲートに供給され、サイリスタＱ２がオンとなる。
【００２０】
一方、コンデンサＣ５には、インバータ回路ＩＶの発振開始から充電されており、サイリスタＱ２がオンするとコンデンサＣ５に充電された電荷が、コンデンサＣ５→サイリスタＱ２→主トランジスタＱ１のベース・エミッタ→コンデンサＣ５の閉ループで放電して主トランジスタＱ１がオフとなり、インバータ回路ＩＶの発振が停止する。
【００２１】
この時点では起動電流が遮断状態にあるため、直流電源Ｅが再投入されたりランプＬＡが交換されるまでインバータ回路ＩＶは再起動することはなくインバータ回路ＩＶが保護される。この場合、ダイオードＤ３はコンデンサＣ８の電荷放電ループ（コンデンサＣ８→ダイオードＤ３→起動抵抗Ｒ８→トランジスタＱ６→コンデンサＣ８）の放電時定数を短くする効果がある。
【００２２】
以上のように、発振停止回路ＮＰ１Ｃは、従来例の電流変成器やサーマルプロテクタが不要であり、小形の発振停止用コンデンサＣ５とこの電荷を放電させる小容量のサイリスタＱ２で構成された簡単な回路にすることができ、組立も簡単で、安価で量産性もよくすることができる。
また、ランプ異常時の保護性能を高くすることができる。
【００２３】
実施の形態２．
本実施の形態は実施の形態１の発振起動タイマー回路ＮＰ１Ｂにランプ異常検出回路ＮＰ１Ａの出力を無効にするマスク機能をもたせたものである。
図２はこの発明の実施の形態２を示す放電灯点灯装置の回路図である。
図２において、実施の形態１の図１と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２４】
ランプ異常保護回路ＮＰ２のランプ異常検出回路ＮＰ２Ａにおいて、トランジスタＱ６がコンデンサＣ９に並列に接続され、トランジスタＱ６のベースが抵抗７、８の接続点に接続されてれている。
【００２５】
次に、以上のように構成された放電灯点灯装置の動作は、直流電源Ｅを投入してからインバータ回路ＩＶが発振動作をする動作は実施の形態１と同じであるので、ランプ異常保護回路ＮＰ１の動作について説明する。
【００２６】
ランプ異常保護回路ＮＰ１においては、ランプＬＡを点灯するため、直流電源Ｅを投入すると直流電源Ｅから電極Ｆ１と発振起動抵抗Ｒ８、Ｒ７、バラストチョークＴ２の二次巻き線Ｎ２２、インダクタチョークＴ３を介して主トランジスタＱ１にベース電流が供給され主トランジスタＱ１がオンとなり、その後、主トランジスタＱ１がオン・オフしインバータ回路ＩＶが発振起動し、ランプＬＡは点灯に至るが、正常点灯前は、起動抵抗Ｒ８に流れている起動電流がトランジスタＱ６のベースに供給されるので、トランジスタＱ６はオンとなり電圧検出のコンデンサＣ９が短絡され、ランプ異常検出回路ＮＰ１Ａは作動しないマスク状態にある。
【００２７】
一方、発振起動タイマー回路ＮＰ１Ｂにおいて、実施の形態１でトランジスタＱ５がオンすると同時に、ランプ異常検出回路ＮＰ２ＡのトランジスタＱ６のベースに供給されていた起動電流が遮断され、トランジスタＱ６はオフとなりランプ異常検出回路ＮＰ２Ａは作動可能となる。
このように、トランジスタＱ５とトランジスタＱ６は同期して作動し、起動電流の遮断と同時にランプ異常検出回路ＮＰ１Ａが作動可能となる。
この構成により、ランプ異常検出回路ＮＰ２Ａが作動する時は必ず起動電流が遮断されたマスク状態にあり、確実に回路が保護でき、回路も簡単になる利点がある。
【００２８】
なお、主トランジスタＱ１のベース電流はバラストチョークＴ２から二次巻線Ｎ２２を介して供給されるのでインバータ回路ＩＶの発振は継続する。また、起動抵抗Ｒ７の抵抗値を数十ｋΩの大きな値に設定してあるため、トランジスタＱ５がオンしてもインバータ回路ＩＶの発振動作には影響しない。
【００２９】
次に、ランプＬＡの寿命末期のときに、整流点灯継続時、あるいは、ランプＬＡの不点灯による電極Ｆ１、Ｆ２の予熱継続時は始動コンデンサＣ３にランプＬＡの正常点灯時よりも大きな共振電圧が継続して発生する。
この大きな共振電圧はランプ異常検出回路ＮＰ２Ａの抵抗Ｒ１０、１１で分圧され、コンデンサＣ９にピーク間電圧として検出される。この検出電圧がツェナーダイオードＤＺ１であらかじめ設定された電圧以上となったときに、電流が発振停止回路ＮＰ１ＣのサイリスタＱ２のゲートに供給され、サイリスタＱ２がオンとなる。
【００３０】
一方、コンデンサＣ５には、インバータ回路ＩＶの発振開始から充電されており、サイリスタＱ２がオンするとコンデンサＣ５に充電された電荷が、コンデンサＣ５→サイリスタＱ２→主トランジスタＱ１のベース・エミッタ→コンデンサＣ５の閉ループで放電して主トランジスタＱ１がオフとなり、インバータ回路ＩＶの発振が停止する。
【００３１】
この時点では起動電流が遮断状態にあるため、直流電源Ｅが再投入されたりランプＬＡが交換されるまでインバータ回路ＩＶは再起動することはなくインバータ回路ＩＶが保護される。この場合、ダイオードＤ３はコンデンサＣ８の電荷放電ループ（コンデンサＣ８→ダイオードＤ３→起動抵抗Ｒ８→トランジスタＱ６→コンデンサＣ８）の放電時定数を短くする効果がある。
【００３２】
次に、直流電源Ｅが投入されていてバラストチョークＴ２に負荷電流が流れない状態、例えば、無負荷時を考えると、上記のように主トランジスタＱ１が起動抵抗Ｒ８、Ｒ７を介して流れる起動電流によって直流バイアスされるが、主トランジスタＱ１の温度が上昇し始める前に、例えば数秒間でトランジスタＱ５をオンさせるように設定することでインバータ回路ＩＶが保護される。
【００３３】
以上のように、発振起動タイマ回路ＮＰ１Ｂは、ランプ異常検出回路ＮＰ２Ａの出力を無効にするマスク機能を兼ねているので、簡単な回路にすることができ、安価で量産性もよくすることができる。
また、ランプ異常検出回路ＮＰ２Ａが作動する時は必ず起動電流が遮断されたマスク状態にあり、確実に回路を保護することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、直流電源の直流電圧を負荷電流帰還方式の自励インバータ回路で高周波電圧に変換し、この高周波電圧で放電ランプ（以下、ランプと略記）を点灯させる放電灯点灯装置において、前記ランプの異常を検出するランプ異常検出回路と、前記直流電源のオンから前記自励インバータ回路の発振を開始させる起動電流をあらかじめ定められた時間流す発振起動タイマー回路と、前記インバータ回路の発振開始から充電されるコンデンサを有し、このコンデンサに充電された電荷を前記ランプ異常検出回路の出力信号に基づいて放電させることにより前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止回路と、を備えたので、簡単な回路で組立が簡単で、ランプ異常時の保護性能を高くし、また、安価で量産性をよくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【符号の説明】
Ｃ５  コンデンサ、Ｅ  直流電源、ＩＶ  インバータ回路、ＬＡ  ランプ、ＮＰ１  ランプ異常保護回路、ＮＰ１Ａ、ランプ異常検出回路、ＮＰ１Ｂ  発振起動タイマー回路、ＮＰ１Ｃ  発振停止回路。
【図１】
2004303519.tif 000003
【図２】
2004303519.tif 000004