(57)【要約】【課題】放電灯の寿命として定格寿命以上の時間を確保しつつ、なおかつ放電灯と放電灯点灯装置の保護用の回路をさらに簡素化する。【解決手段】放電灯の予熱・始動・点灯の各段階に応じて発振周波数を可変としたインバータ回路の高周波出力を共振回路を介して放電灯に供給するようにした放電灯点灯装置において、放電灯の予熱段階で放電灯の一対のフィラメントに流れるフィラメント電流が異なり、放電灯の陰極予熱特性で規定されているフィラメント電流の許容範囲内で第一のフィラメント電流が略最小値、第二のフィラメント電流が略最大値となるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、この直流電源の直流電圧を高周波でスイッチングするスイッチング素子からなるインバータ部と、インバータ部の高周波出力を供給されるインダクタとコンデンサからなる共振回路と、共振回路の出力に接続された一対のフィラメントを有する放電灯と、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部の発振周波数を切り替える発振周波数制御手段と、前記放電灯の異常を検出する検出手段とを備え、前記共振回路の共振作用によって放電灯を予熱・始動・点灯させる放電灯点灯装置において、前記放電灯の予熱段階で放電灯の第一のフィラメントに流れる第一のフィラメント電流と放電灯の第二のフィラメントに流れる第二のフィラメント電流とが異なり、放電灯の陰極予熱特性で規定されているフィラメント電流の許容範囲内で第一のフィラメント電流が略最小値、第二のフィラメント電流が略最大値であることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
第一のフィラメント電流は放電灯の対地に対して高圧側に接続された第一のフィラメントに流れる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】
前記共振回路のインダクタに前記放電灯のフィラメントに対応した２次巻線を設け、前記２次巻線を電圧源として前記フィラメント電流を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記２次巻線を電圧源として前記フィラメント電流を供給する予熱ループの限流要素として前記第一のフィラメント側にはコンデンサを設け、前記第二のフィラメント側にはインダクタとコンデンサからなる第二の共振回路を設けたことを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記放電灯が点灯したときに放電灯に流れるランプ電流とフィラメントに流れるフィラメント電流が合成されてフィラメントリードに流れるリード線電流、あるいはフィラメント電流の値が、放電灯により規制されたリード線電流値以上になる値に設定されるとともに前記フィラメント電流が放電灯点灯後の所定時間で流れなくなるようにした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６】
前記共振回路とは別にインダクタとコンデンサからなる第２の直列共振回路を設け、前記フィラメント電流は第二の直列共振回路のインダクタの２次巻線から供給され、第二の直列共振回路は放電灯点灯装置の電源立ち上がり後、少なくとも前記予熱段階を含む所定時間のみ動作することを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記検出手段は前記放電灯の第一のフィラメントからの電子放出が困難になった場合に発生する直流電圧成分を検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記放電灯は管径５／８インチ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蛍光ランプのような一対のフィラメントを備える熱陰極型の放電灯をインバータにより高周波点灯させる放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１０−１３４９８５号公報
【０００３】
従来、放電灯の点灯回路として図８に示すように共振回路のコンデンサＣ２が放電灯の非電源側に接続される、いわゆるコンデンサ予熱型の点灯回路が知られている。また、特許文献１には、放電灯のフィラメント予熱用のインバータを設けてフィラメントの予熱電流を制御する回路が開示されており、各フィラメントをそれぞれ独立して予熱する回路が開示されている。しかしながら、通常はコストダウンの観点から図８に示すようなコンデンサ予熱型の点灯回路が広く用いられている。
【０００４】
図８の回路において、Ｅは直流電源、Ａはインバータ回路、Ｂはインバータ制御回路、Ｘは共振回路である。インバータ回路Ａは直流電源Ｅの直流電圧を高周波電圧に変換する。ＬａはフィラメントＦ１、Ｆ２を有する放電灯である。Ｔ２１は放電灯Ｌａのランプ電流を制限するバラストチョーク、Ｃ１はバラストチョークＴ２１とスイッチング素子Ｑ１とＱ２との接続点の間に接続されたカップリングコンデンサ、Ｃ２は放電灯Ｌａの両端に接続された始動コンデンサである。異常検出回路２１、２２は放電灯Ｌａの異常を検出する回路である。
【０００５】
次に、インバータ回路Ａの回路構成を説明する。Ｑ１、Ｑ２はスイッチング素子であり、ここではＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子Ｑ１を構成するＭＯＳＦＥＴは、ドレインが直流電源Ｅの正極に接続され、ソースがスイッチング素子Ｑ２を構成するＭＯＳＦＥＴのドレインに接続され、ゲートが後述の集積回路ＩＣ２１のピン２に接続されている。スイッチング素子Ｑ２を構成するＭＯＳＦＥＴは、ソースが直流電源Ｅの負極に接続され、ゲートが集積回路ＩＣ２１のピン４に接続されている。Ｒ３１は直流電源Ｅに接続された起動抵抗、Ｃ３３は起動抵抗Ｒ３１とアース間に接続された制御電源コンデンサ、ＺＤ２１は制御用コンデンサＣ３３の電圧を安定させる定電圧ダイオードである。
【０００６】
ＩＣ２１はインバータ回路Ａを制御する集積回路であり、ピン１は制御電源コンデンサＣ３３と起動抵抗Ｒ３１の接続点に接続される電源入力端子、ピン２、４はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の駆動電圧を出力する電圧出力端子、ピン３、５は異常検出用端子、ピン６、７、８はインバータ回路Ａの発振周波数を決定する電流を出力する電流出力端子（主発振抵抗接続端子）であり、各々抵抗Ｒ３９、抵抗Ｒ４０、抵抗Ｒ４１が接続されている。ピン９はコンデンサＣ３４の充電、放電のための電流入出力端子である。ピン１０はタイマー用コンデンサＣ３７の充電、放電のための電流入出力端子である。
【０００７】
異常検出回路２１は放電灯Ｌａの異常を検出する回路であり、直流電源Ｅの正極とカップリングコンデンサＣ１との間に抵抗Ｒ３２が接続され、カップリングコンデンサＣ１と直流電源Ｅの負極側（以下、回路グランドと呼ぶ）との間に抵抗Ｒ３３とコンデンサＣ３５の直列回路が接続され、コンデンサＣ３５と抵抗Ｒ３３との接続点の電圧に基づいてダイオードＤ２２又はＤ２３を介して集積回路ＩＣ２１の異常検出用端子（ピン３）に電圧が印加される。
【０００８】
また、異常検出回路２２も放電灯Ｌａの異常を検出する回路であり、放電灯Ｌａの両端に抵抗Ｒ３４〜Ｒ３７の直列回路が接続され、抵抗Ｒ３７の両端にダイオードＤ２１が接続され、ダイオードＤ２１のカソード側にダイオードＤ２４を介して集積回路ＩＣ２１の異常検出用端子（ピン５）が接続されており、異常検出用端子（ピン５）と回路グランドとの間にコンデンサＣ３６と抵抗Ｒ３８の並列回路が接続される。
【０００９】
まず、インバータ回路Ａの動作を説明する。直流電源Ｅが投入されると、電源Ｅ→起動抵抗Ｒ３１→制御電源コンデンサＣ３３→電源Ｅの閉ループで電流が流れ、制御電源コンデンサＣ３３が充電される。制御電源コンデンサＣ３３の電圧は集積回路ＩＣ２１の電源入力端子（ピン１）に印加され、制御電源コンデンサＣ３３の電圧が上昇し、集積回路ＩＣ２１の動作電圧に達すると、集積回路ＩＣ２１が発振を開始する。この発振により集積回路ＩＣ２１の駆動電圧出力端子（ピン２）からハーフブリッジ式インバータ回路のスイッチング素子Ｑ１のゲートに、駆動電圧出力端子（ピン４）からスイッチング素子Ｑ２に高周波で交互（略デューティー５０％）に電圧が印加され、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２が交互にオン／オフ動作をし、インバータ回路Ａが高周波で発振する。これにより、カップリングコンデンサＣ１、バラストチョークＴ２１、フィラメントＦ１、始動コンデンサＣ２、フィラメントＦ２の直列回路に高周波電流が流れる。このとき、（カップリングコンデンサＣ１の容量）≫（始動コンデンサＣ２の容量）の関係があり、バラストチョークＴ２１と始動コンデンサＣ２のＬＣ直列共振によって共振作用が生じ、後述する適切な発振周波数を設定することにより、始動コンデンサＣ２に共振高電圧が生じ、この共振高電圧が放電灯Ｌａに印加され、放電灯Ｌａが点灯する。
【００１０】
さらに詳細に図９を基に放電灯Ｌａが点灯する過程を説明する。図９は始動コンデンサＣ２の両端電圧ＶＣ２の周波数特性である。図９の曲線１は放電灯Ｌａが点灯していない場合の電圧、曲線２は放電灯Ｌａが点灯した場合の電圧を表している。ここで、周波数ｆｏはバラストチョークＴ２１と始動コンデンサＣ２の固有共振周波数である。
【００１１】
まず、直流電源Ｅが印加された時点で、ある一定期間（集積回路ＩＣ２１のピン１０に接続されたタイマー用コンデンサＣ３７の容量で決まる）だけ集積回路ＩＣ２１から周波数ｆａ近傍の高周波信号がスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に出力される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は前記高周波信号を受けて交互にＯＮ／ＯＦＦ動作し、インバータ負荷回路に高周波矩形波電圧を供給する。インバータ負荷回路は前記高周波矩形波電圧を受けて、コンデンサＣ２の両端に高周波電圧ＶＣ２ａが出力される。フィラメントＦ１、Ｆ２には前記高周波電圧ＶＣ２ａで決まる電流が流れ、加熱される。以上を先行予熱時と呼ぶことにする。
【００１２】
次に、先行予熱時が終わると、集積回路ＩＣ２１から周波数ｆｂ近傍の高周波信号がスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に出力される。これにより、コンデンサＣ２の両端には、電圧ＶＣ２ｂが出力される。電圧ＶＣ２ｂは放電灯Ｌａの始動電圧よりも充分高い電圧に設定される。これにより、放電灯Ｌａは放電開始する。以上を始動時と呼ぶことにする。
【００１３】
次に、始動時が終わり、放電灯Ｌａが点灯すると、放電灯Ｌａが所望の光出力を出すために、集積回路ＩＣ２１から周波数ｆｃが出力される。これ以降、通常点灯時と呼ぶことにする。
【００１４】
これらの発振周波数は集積回路ＩＣ２１のピン６、７、８の電流出力端子（主発振抵抗接続端子）に接続された抵抗Ｒ３９、Ｒ４０、Ｒ４１とピン９の電流入出力端子に接続されたコンデンサＣ３４とで決定される。動作としては、先行予熱時には集積回路ＩＣ２１のピン６、７、８に接続された抵抗Ｒ３９、Ｒ４０、Ｒ４１の全てに電圧が印加され、その合成電流の比電流がピン９に接続されたコンデンサＣ３４に充放電電流として流れることにより周波数ｆａが決まる。また、始動時には先述した抵抗Ｒ３９には電圧が印加されないため、コンデンサＣ３４に流れる充放電電流は先行予熱時に比べて小さくなるため周波数ｆｂは周波数ｆａよりも低くなる。さらに点灯時には抵抗Ｒ４０にも電圧が印加されなくなるため周波数ｆｃは周波数ｆａ、ｆｂよりも低くなる。
【００１５】
このように、本従来例は、先行予熱時において放電灯ＬａのフィラメントＦ１、Ｆ２を予め加熱することで、放電灯Ｌａの寿命をコールドスタート点灯時よりも長くすることができるとともに、始動性能も良好な放電灯点灯装置を提供することができる。
【００１６】
次にここで、フィラメントの劣化について簡単に説明する。フィラメントの劣化とはエミッタレス（通称エミレス）のことでエミッタレスとはフィラメントに塗布された電子放射物質（エミッタ）が無くなる状態をいい、原因としては、フィラメント電流が比較的多い場合に発生する蒸発と、フィラメント電流が比較的少ない場合に発生する飛散（スパッタ）とがある。エミレス状態になると、フィラメントからの熱電子放出量が少なくなるため、放電の維持が困難になる。以下、片側のフィラメントがエミレスになる状態を片側エミレス、両側のフィラメントがエミレスになった状態を両側エミレスと呼ぶ。
【００１７】
以上を踏まえ、異常検出回路２１、２２について説明する。まず、放電灯Ｌａが点灯し続け、寿命末期に近くなると上述したようにフィラメントの劣化でエミレスとなるために放電灯Ｌａの放電維持が困難になる。つまり放電灯Ｌａのインピーダンスが通常点灯時に比べて大きくなる。例えばフィラメントＦ１が片側エミレス状態の場合であれば片側のフィラメントがエミレス状態になるため、放電灯Ｌａの両端電圧（以下ランプ電圧と呼ぶ）は図１０のようになる。従って、この場合の異常検出回路２１のコンデンサＣ３５の両端電圧ＶＣ３５は回路グランドから見て負の電圧が発生し、ある負の電圧に達した場合にツェナダイオードＺＤ２２がオンし、制御電源コンデンサＣ３３からトランジスタＱ２３、抵抗Ｒ４４、ダイオードＤ２３を介して、集積回路ＩＣ２１の異常検出用端子（ピン３）に電圧が印加され、コンデンサＣ３５の両端電圧ＶＣ３５がしきい値電圧Ｖｔｈ３を超えると集積回路ＩＣ２１はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２への高周波信号を停止する。逆にフィラメントＦ２がエミレス状態になった場合にはコンデンサＣ３５の両端電圧ＶＣ３５は正の電圧となるから、コンデンサＣ３５の両端電圧ＶＣ３５がダイオードＤ２２を介して集積回路ＩＣ２１の異常検出用端子（ピン３）に印加され、先と同様、コンデンサＣ３５の両端電圧ＶＣ３５がしきい値電圧Ｖｔｈ３を超えると集積回路ＩＣ２１はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２への高周波信号を停止する。
【００１８】
次に異常検出回路２２について説明する。やはり放電灯Ｌａが点灯し続け、寿命末期に近くなり放電灯Ｌａのインピーダンスが通常点灯時に比べて大きくなって、両側のフィラメントＦ１、Ｆ２が共にエミレスになった両側エミレス状態では、放電灯Ｌａのランプ電圧は図１１のように正負対称の電圧波形となり、ピーク電圧が通常時に比べて大きくなる。従って、異常検出回路２２内の抵抗Ｒ３７には抵抗Ｒ３４、Ｒ３５、Ｒ３６、Ｒ３７の分圧電圧の半波成分ＶＲ３７が発生する。その電圧ＶＲ３７がコンデンサＣ３６により平滑化され、異常検出用端子（ピン５）のしきい値電圧Ｖｔｈ５を超えると集積回路ＩＣ２１はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２への高周波信号を停止する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
この従来例では放電灯Ｌａのフィラメントを予熱する際には始動コンデンサＣ２を介してフィラメント予熱電流が流れる。このフィラメントのインピーダンスはバラストチョークＴ２１と始動コンデンサＣ２からなる直列共振回路のインピーダンスに比べて充分小さいのでほぼ定電流となる。しかも、これらの予熱電流は放電灯Ｌａの種類によって異なり、例えばＪＩＳ  Ｃ７６０１で定められているように陰極予熱特性の予熱条件を満たす必要がある。
【００２０】
両側のフィラメントＦ１、Ｆ２に流れる予熱電流はほぼ均一であるため、放電灯Ｌａが寿命末期状態になる場合、つまりフィラメントがエミレス状態になるのはフィラメントのばらつき等によりフィラメントＦ１がエミレスになるのかフィラメントＦ２がエミレスになるのか予測がつかない。従って、放電灯Ｌａ、放電灯点灯装置の保護の観点から従来例で示したように片側エミレス検出用の異常検出回路２１及び両側エミレス検出用の異常検出回路２２が必要となる。異常検出回路２１の場合であれば、フィラメントＦ１がエミレスになる場合の片側エミレス状態とフィラメントＦ２がエミレスになる場合の片側エミレス状態で異常検出回路２１内のコンデンサＣ３５に発生する電圧の極性が正負に分かれるため、回路構成が複雑になってしまう。また、これらは放電灯の種類によらず、ほとんどの放電灯点灯装置にこれらの回路が搭載されなければならないため、コストダウンを考えた場合でもこれらの回路は必ず必要となり、コストダウンの妨げとなってしまうという欠点がある。
【００２１】
但し、これらは先行予熱時に充分フィラメントＦ１、Ｆ２を加熱するために放電灯Ｌａの寿命も定格寿命以上を満足するものであり、定格寿命未満で放電灯Ｌａが寿命末期になってはならない。
【００２２】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、放電灯の寿命として定格寿命以上の時間を確保しつつ、なおかつ放電灯と放電灯点灯装置の保護用の回路をさらに簡素化することを課題とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、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、この直流電源Ｅの直流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からなるインバータ部Ａと、インバータ部Ａの高周波出力を供給されるインダクタＴ１とコンデンサＣ２からなる共振回路Ｘと、共振回路Ｘの出力に接続された一対のフィラメントＦ１，Ｆ２を有する放電灯Ｌａと、前記放電灯Ｌａ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部Ａの発振周波数を切り替える発振周波数制御手段Ｂと、前記放電灯Ｌａの異常を検出する検出手段２０とを備え、前記共振回路Ｘの共振作用によって放電灯Ｌａを予熱・始動・点灯させる放電灯点灯装置において、前記放電灯Ｌａの予熱段階で放電灯Ｌａの第一のフィラメントＦ１に流れる第一のフィラメント電流と放電灯Ｌａの第二のフィラメントＦ２に流れる第二のフィラメント電流とが異なり、放電灯Ｌａの陰極予熱特性で規定されているフィラメント電流の許容範囲内で第一のフィラメント電流が略最小値、第二のフィラメント電流が略最大値であることを特徴とする。
【００２４】
請求項２の発明によれば、請求項１において、第一のフィラメント電流は放電灯Ｌａの対地に対して高圧側に接続された第一のフィラメントＦ１に流れることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、請求項１又は２において、前記共振回路ＸのインダクタＴ１に前記放電灯ＬａのフィラメントＦ１，Ｆ２に対応した２次巻線Ｎ２，Ｎ３を設け、前記２次巻線Ｎ２，Ｎ３を電圧源として前記フィラメント電流を供給することを特徴とする。
請求項４の発明によれば、請求項３において、図５に示すように、前記２次巻線Ｎ２，Ｎ３を電圧源として前記フィラメント電流を供給する予熱ループの限流要素として前記第一のフィラメントＦ１側にはコンデンサＣ５を設け、前記第二のフィラメントＦ２側にはインダクタＬとコンデンサＣ６からなる第二の共振回路を設けたことを特徴とする。
請求項５の発明によれば、請求項１又は２において、前記放電灯が点灯したときに放電灯に流れるランプ電流とフィラメントに流れるフィラメント電流が合成されてフィラメントリードに流れるリード線電流、あるいはフィラメント電流の値が、放電灯により規制されたリード線電流値以上になる値に設定されるとともに前記フィラメント電流が放電灯点灯後の所定時間で流れなくなるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明によれば、請求項５において、図６に示すように、前記共振回路とは別にインダクタＴ２とコンデンサＣ７からなる第２の直列共振回路を設け、前記フィラメント電流は第２の直列共振回路のインダクタＴ２の２次巻線Ｎ２２，Ｎ２３から供給され、第２の直列共振回路は放電灯点灯装置の電源立ち上がり後、少なくとも前記予熱段階を含む所定時間のみ動作することを特徴とする。
請求項７の発明によれば、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記検出手段２０は前記放電灯Ｌａの第一のフィラメントＦ１からの電子放出が困難になった場合に発生する直流電圧成分を検出することを特徴とする。
請求項８の発明によれば、請求項１〜７のいずれかにおいて、前記放電灯Ｌａは管径５／８インチ以下であることを特徴とする。
請求項９の発明は照明器具に関するものであり、請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１に示す。図１において、Ｅは直流電源、Ａはインバータ回路、Ｂはインバータ制御回路、Ｘは共振回路、Ｙ１，Ｙ２は予熱回路である。インバータ回路Ａは直流電源Ｅの直流電圧を高周波電圧に変換する。ＬａはフィラメントＦ１、Ｆ２を有する放電灯である。Ｔ１は放電灯Ｌａのランプ電流を制限するバラストチョーク、Ｃ１はバラストチョークＴ１とスイッチング素子Ｑ１とＱ２との接続点の間に接続されたカップリングコンデンサ、Ｃ２は放電灯Ｌａの両端に接続された始動コンデンサである。異常検出回路２０は放電灯Ｌａの異常を検出する回路である。インバータ制御回路Ｂは、異常検出回路２０の検出出力を受けてインバータ回路Ａを構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の発振を制御する。
【００２７】
前記インバータ回路Ａ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Ｃ１とバラストチョークＴ１と放電灯Ｌａが直列接続され、放電灯Ｌａに並列に電源側に接続されたコンデンサＣ２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Ｃ２とで共振回路Ｘを構成している。また、予熱回路Ｙ１，Ｙ２はバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２及びＮ３から各々コンデンサＣ５、Ｃ６を介しフィラメントＦ１、Ｆ２が直列に接続された構成である。インバータ制御回路Ｂは集積回路ＩＣ２１と抵抗Ｒ３１、Ｒ３９〜Ｒ４１とコンデンサＣ３３、Ｃ３４、Ｃ３７とツェナダイオードＺＤ２１から構成される。
【００２８】
次に回路の動作を説明する。インバータ制御回路Ｂとインバータ回路Ａ、共振回路Ｘの動作は従来例と同じであるので重複する説明は省略する。従来例と異なる部分としては共振回路Ｘの始動コンデンサＣ２が従来例では放電灯Ｌａの非電源側に接続されていたのに対し、この実施の形態ではバラストチョークＴ１の側に接続されていることである。このため放電灯ＬａのフィラメントＦ１、Ｆ２には先行予熱時や始動、点灯時に始動コンデンサＣ２を介して電流が流れることはない。そこで、この実施の形態においては先行予熱時にはバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２及びＮ３から構成される予熱回路Ｙ１，Ｙ２にてフィラメントＦ１、Ｆ２を加熱する。つまり、先行予熱時には従来例でも述べたようにインバータ制御回路Ｂから周波数ｆａの高周波信号にてスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動し共振回路Ｘを動作させる。図９の周波数ｆａに対応した曲線１のＶＣ２ａの電圧が放電灯Ｌａの両端に発生する。従って、インバータ制御回路Ｂの出力する高周波信号がデューティー５０％の信号とすると、バラストチョークＴ１の両端には略Ｅ／２−ＶＣ２ａの電圧が発生することになり、バラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２、Ｎ３の電圧はバラストチョークＴ１の巻数をｎ１、２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻数をｎ２、ｎ３、理想的な磁気結合とすると各々略ｎ２×（Ｅ／２−ＶＣ２ａ）／ｎ１、ｎ３×（Ｅ／２−ＶＣ２ａ）／ｎ１の電圧ＶＮ２、ＶＮ３が発生する。そのため、放電灯ＬａのフィラメントＦ１、Ｆ２に流れる予熱電流ＩＦ１、ＩＦ２は先の電圧ＶＮ２、ＶＮ３をインピーダンス１／ωＣ５、１／ωＣ６で制限した電流となる。
【００２９】
ここで、ＪＩＳ  Ｃ７６０１に記載の陰極予熱特性について述べる。ＪＩＳから予熱条件を抜粋すると表１のようになる。
【表１】
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【００３０】
このＦＨＴ３２の場合の最大予熱電流と最小予熱電流のグラフを図２に示す。例えば先行予熱時間をインバータ制御回路Ｂのタイマー用コンデンサＣ３７の容量を調整することにより１．０ｓと設定したとすると、表１から最大の先行予熱電流は略０．７Ａ、最小の先行予熱電流は略０．４Ａであるので、例えばフィラメントＦ１のほうに最小予熱電流を流し、フィラメントＦ２の方に最大予熱電流を流すように２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻数ｎ２、ｎ３を調整する。
【００３１】
ところで、放電灯Ｌａが点灯した際には、バラストチョークＴ１の巻線の巻方向と２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻線の巻方向とでフィラメントＦ１、Ｆ２の陰極に流れる最大リード線電流が異なってくる。ここで、リード線電流について説明すると、まず、図１の実施の形態の回路構成の場合、フィラメントＦ１の▲１▼側には放電灯Ｌａに流れる電流（以下ランプ電流と呼ぶ）とバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２に発生する電圧が電源となって流れる電流の合成電流が流れる。このバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２から得られる電流で先行予熱時に流れる電流が先述した先行予熱電流であるが、一般的に先行予熱時にフィラメントに流れる電流を先行予熱電流と呼び、その他の過程で流れる電流をフィラメント電流と呼ぶ。つまり、この実施の形態の回路において先行予熱時から点灯時に至る過程の中でフィラメントＦ１の▲２▼側に流れる電流がフィラメント電流ということになる。リード線電流とは放電灯Ｌａが点灯している場合において放電灯Ｌａと放電灯点灯装置が接続される▲１▼から▲４▼のランプリード線の各々の電流のことを呼び、▲２▼と▲４▼には先述したフィラメント電流が流れ、▲１▼と▲３▼にはランプ電流とフィラメント電流の合成電流が流れる。
【００３２】
またフィラメントＦ１、Ｆ２の▲１▼と▲３▼のリード線に流れる電流はランプ電流の位相とフィラメント電流の位相により変化する。つまり、バラストチョークＴ１の巻方向とバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻方向を変化させることによりリード線電流の大きさが変化する。表１の例のＦＨＴ３２であれば、最大リード線電流の規定はＩＥＣ６０９０１等で示されており、最大０．４８Ａである。そして、バラストチョークＴ１の巻方向と２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻方向を図中の黒丸で示した向きとする。この向きにより、リード線電流はランプ電流からフィラメント電流を差分した波形となる（図３）。
【００３３】
先行予熱電流は、例えばフィラメントＦ１に流れる方を最小値付近に設定し、フィラメントＦ２に流れる方を最大値付近に設定すると、点灯時のリード線電流はフィラメントＦ２に流れる電流よりもフィラメントＦ１に流れる電流の方が大きくなるが、ランプ電流とフィラメント電流の差分となるため、規定値は超えない。
【００３４】
例えば放電灯をＦＨＴ５７とし、先行予熱時間を１．０ｓとした場合、ＦＨＴ５７の予熱条件は先述したＦＨＴ３２と同一であるので最小略０．４Ａ、最大略０．７Ａであり、今回、フィラメントＦ１に流れる先行予熱電流を略４２０ｍＡ、フィラメントＦ２に流れるそれを略６００ｍＡと設定することで、放電灯Ｌａの点滅回数はその放電灯の定格寿命以上持ち、放電灯Ｌａの寿命末期近くにおいてはフィラメントＦ１のエミッタ減少量が大きくなることが確認された。
【００３５】
従って、上記のように設定することで放電灯Ｌａの寿命末期時にはフィラメントＦ１からフィラメントＦ２への整流作用が働き、図１０に示した片側エミレス状態の電圧波形が放電灯Ｌａの両端に生じ、異常検出回路２０による負極性検出により放電灯Ｌａの寿命末期を検出し、放電灯Ｌａと放電灯点灯装置の保護を行うことができる。つまり、従来例で必要だった異常検出回路２２が不要となり、また異常検出回路２１の正極性検出用の回路が不要となるので、回路構成が簡略化され、コストダウンにつながる。
【００３６】
また、この実施の形態の回路のように高圧側にフィラメントＦ１が接続されている場合において、フィラメントＦ１の先行予熱電流を最小値とした構成では、ＦＬあるいはＦＬＲなどの直管型の放電灯で高圧側のランプ線が長くなっても予熱電流が確保されやすくなるというメリットもある。
【００３７】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図１及び図４を用いて説明する。先の実施の形態ではバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻数ｎ２、ｎ３を変えることによりフィラメント電流を変化させたが、この実施の形態ではバラストチョークＴ１のギャップを利用する。すなわち、バラストチョークＴ１には放電灯Ｌａの始動状態において過大な電流が流れるため、一般的にギャップを用いてバラストチョークＴ１のインダクタンス値に対し直流重畳を満足させる。従って、この場合においてバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２とＮ３の巻位置により２次巻線の磁気結合を変化させ、２次巻線電圧ＶＮ２とＶＮ３のアンバランスを達成するものである。具体的にはバラストチョークＴ１を図４に示した構成とし、２次巻線Ｎ２、Ｎ３を図４に示したように配置する。図中、３０はボビン、３１はギャップ、３２はコア、３３はピンである。コア３２は一対のＥ型のコアを突き合わせたものであり、Ｅ型コアの中央の磁路が両側の磁路よりも若干短く形成されていることにより、ギャップ３１が形成されている。ボビン３０に巻かれるＮ２巻線とＮ３巻線の巻位置をギャップ３１からの距離が異なるように配置することにより、２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻数が同一であっても発生する電圧ＶＮ２とＶＮ３の差が生じる。
【００３８】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を図５を用いて説明する。先の実施の形態１ではバラストチョークＴ１の２次巻線Ｎ２、Ｎ３の巻数を変えることによりフィラメント電流を変化させたが、この実施の形態では片側の２次巻線Ｎ３にのみ共振回路を付加し、先行予熱電流を一方よりも増加させる。すなわち、フィラメントＦ２に接続される２次巻線Ｎ３側にコンデンサＣ６と直列か並列にインダクタＬを設ける。このインダクタＬのインダクタンス値は先行予熱時の発振周波数に応じて設定され、もう片方のフィラメントＦ１に流れる先行予熱電流よりも多くの先行予熱電流を流すことが出来る。このように構成することによりフィラメントＦ１の方にフィラメントＦ２よりも少ない先行予熱電流を流すことが可能である。
【００３９】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態を図１を用いて説明する。この実施の形態においては２次巻線Ｎ２、Ｎ３からフィラメントＦ１、Ｆ２に直列に接続されるコンデンサＣ５、Ｃ６の容量を変化させる。すなわちフィラメントＦ１、Ｆ２に流れるフィラメント電流はコンデンサＣ５、Ｃ６のインピーダンス１／ωＣ５、１／ωＣ６により制限できるので、コンデンサＣ５の容量値をコンデンサＣ６のそれよりも小さくすることでフィラメントＦ１に流れるフィラメント電流をフィラメントＦ２に流れる電流よりも小さく設定することができる。
【００４０】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態を図６に示す。この実施の形態においては、実施の形態１と異なる回路構成として予熱回路Ｙが設けられている。予熱回路Ｙはスイッチング素子Ｑ２の両端に並列にコンデンサＣ７と予熱トランスＴ２とスイッチング素子Ｑ３の直列回路を接続したものである。ここでスイッチング素子Ｑ３はインバータ制御回路Ｂに構成されている集積回路ＩＣ２１のタイマースイッチ端子（ピン１１）と抵抗Ｒ３を介して接続されている。また、集積回路ＩＣ２１のタイマースイッチ端子（ピン１１）は制御電源コンデンサＣ３３に抵抗Ｒ１を介して接続され、また回路グランドとも抵抗Ｒ２を介して接続される。集積回路ＩＣ２１のタイマースイッチ端子（ピン１１）は直流電源Ｅが入力され、制御電源が立ち上がって集積回路ＩＣ２１が動作するとＨｉｇｈ信号となる。従って、スイッチング素子Ｑ３のゲートには制御電源電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した電圧が印加され、スイッチング素子Ｑ３のゲートしきい値電圧を超えるとスイッチング素子Ｑ３はＯＮし、インバータ回路Ａのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が高周波でＯＮ／ＯＦＦすることにより、予熱回路ＹのコンデンサＣ７、予熱トランスＴ２、スイッチング素子Ｑ３のループで電流が交互に流れ、その予熱トランスＴ２の１次側に発生した電圧が２次側Ｎ２２、Ｎ２３に発生することによりコンデンサＣ５、Ｃ６を介してフィラメントＦ１、Ｆ２に先行予熱時に予熱電流が流れる。
【００４１】
また、図７に示すように集積回路ＩＣ２１のタイマースイッチ端子（ピン１１）のシーケンス動作としては先行予熱時、始動時にはＨｉｇｈ信号を出力して、放電灯ＬａのフィラメントＦ１、Ｆ２へフィラメント電流を流すが、通常点灯時にはＬｏｗ信号を出力するためスイッチング素子Ｑ３はＯＦＦし、予熱回路ＹのコンデンサＣ７、予熱トランスＴ２、スイッチング素子Ｑ３のループで電流が流れなくなるため、放電灯ＬａのフィラメントＦ１、Ｆ２へフィラメント電流は供給されなくなる。このようにすることで通常点灯時のフィラメントＦ１、Ｆ２で電力が消費されないため、放電灯点灯装置としての入力電力が小さくなり、放電灯点灯装置の光効率、つまり光束／入力電力が改善される。
【００４２】
ここで、先の実施の形態のように片側のフィラメントを先にエミレスにするためには、予熱トランスＴ２の巻数Ｎ２、Ｎ３をどちらか多く巻くか、どちらかの巻方向を変えるかすれば良い。例えばこの実施の形態でフィラメントＦ１の方の２次巻線Ｎ２の向きをランプ電流の向きと重畳させるようにすれば、始動時の時間においてのみリード線電流が多く流れる。すなわち、放電灯点灯装置が先行予熱時を経て、始動時になった瞬間にほぼ放電灯Ｌａは点灯する。従って、インバータ制御回路Ｂが周波数ｆｂの高周波信号を出力している始動時に放電灯Ｌａは点灯しているので、リード線電流はフィラメントＦ１，Ｆ２の▲１▼と▲３▼にランプ電流とフィラメント電流の合成電流が流れる。つまり予熱トランスＴ２の２次巻線Ｎ２の巻方向をランプ電流とフィラメント電流の合成電流をより増加させる方向で巻くことにより、始動時の短時間でフィラメントＦ１に損傷を大きくし、エミッタレス状態をフィラメントＦ２よりも若干加速させる。これも本発明者らの実験結果で確認済み（放電灯がＦＨＴ５７である場合に始動時の過程で点灯した場合でのリード線電流は規定値０．４８Ａに対しフィラメントＦ１のみ略０．６５Ａとした）であるが、上記のようにした場合でも放電灯の点滅回数は充分放電灯の寿命時間を満足し、尚且つフィラメントＦ１の方がフィラメントＦ２よりも早くエミレス状態になり、放電灯としては片側エミレス状態で寿命を迎えることが確認された。
【００４３】
このように構成することで、放電灯の寿命を定格寿命よりも損なうことなく、片側のフィラメントを他側のフィラメントよりも早くエミレス状態へと移行させ、速やかに放電灯点灯装置を停止させることができる。また実施の形態１等と異なり、通常点灯時にフィラメント電流を流さないために、放電灯点灯装置の回路効率が上昇し、結果として光効率が上がる。また、独立に予熱回路として設けることにより設計の自由度を高めることが出来るという長所もある。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、放電灯の予熱・始動・点灯の各段階に応じて発振周波数を可変としたインバータ回路の高周波出力を共振回路を介して放電灯に供給するようにした放電灯点灯装置において、放電灯の予熱段階で放電灯の一対のフィラメントに流れるフィラメント電流が異なり、放電灯の陰極予熱特性で規定されているフィラメント電流の許容範囲内で第一のフィラメント電流が略最小値、第二のフィラメント電流が略最大値となるようにしたものであるから、放電灯の寿命末期時には必ず片側エミレス状態を迎えることが可能になり、回路のコストダウンになり、複雑な検出回路を設けることが不要となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１の動作説明のための特性図である。
【図３】本発明の実施の形態１の動作説明のための波形図である。
【図４】本発明の実施の形態２に用いるバラストチョークの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３の要部構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態５の回路図である。
【図７】本発明の実施の形態５の動作説明のための波形図である。
【図８】従来例の回路図である。
【図９】従来例の共振回路の動作説明のための周波数特性図である。
【図１０】従来例の片側エミレス時の動作説明のための波形図である。
【図１１】従来例の両側エミレス時の動作説明のための波形図である。
【符号の説明】
Ｅ    直流電源
Ａ    インバータ回路
Ｂ    インバータ制御回路
Ｘ    共振回路
Ｙ１  予熱回路
Ｙ２  予熱回路
２０  異常検出回路
Ｌａ  放電灯
Ｆ１  フィラメント
Ｆ２  フィラメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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