(57)【要約】【課題】放電灯におけるカタホリシス現象の発生を確実に防止する。【解決手段】駆動回路１３により１対のＭＯＳ型ＦＥＴ５，６をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路４と、このインバータ回路４からの高周波電圧が供給される、インダクタ８、キャパシタ１０及び放電灯９を備えた共振負荷回路部と、放電灯９に印加する電圧の直流成分を検出する直流成分検出回路１４と、この直流成分検出回路１４が検出した直流成分検出値が予め設定した値になるように駆動回路１３が各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６をオン、オフ駆動するときのデューティ比を制御するデューティ比制御回路１５とで構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路によりスイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
このインバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、
前記放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、
この直流成分検出回路が検出した直流成分検出値が予め設定した値になるように前記駆動回路がスイッチ素子をオン、オフ駆動するときのデューティ比を制御するデューティ比制御回路と、
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
駆動回路によりスイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
このインバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、
前記放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、
この直流成分検出回路が検出した直流成分検出値が予め設定した直流値になるように前記駆動回路がスイッチ素子をオン、オフ駆動するときのデューティ比を制御するデューティ比制御回路と、
このデューティ比制御回路によるデューティ比制御を一定の周期毎に行わせるタイムカウンタ部と、
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
スイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記スイッチ素子のオン、オフデューティが一方に偏るようにそのスイッチ素子をオン、オフ駆動する駆動回路と、
前記インバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、
前記放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、
この直流成分検出回路が検出した直流成分検出値に応じて前記駆動回路による前記スイッチ素子のオン、オフデューティが他方に偏るようにデューティ比を可変制御するデューティ比制御回路と、
このデューティ比制御回路によるデューティ比制御を一定の周期毎に行わせるタイムカウンタ部と、
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
スイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記スイッチ素子のオン、オフデューティが一方に偏るようにそのスイッチ素子をオン、オフ駆動する駆動回路と、
前記インバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、
前記放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、
この直流成分検出回路が検出したオン、オフデューティが一方に偏る方向の直流成分検出値が所定の値を越えると前記駆動回路による前記スイッチ素子のオン、オフデューティが他方に偏るようにデューティ比を可変制御し、前記直流成分検出回路が検出したオン、オフデューティが他方に偏る方向の直流成分検出値が所定の値を越えるとデューティ比のの可変制御を停止するデューティ比制御回路と、
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項５】
駆動回路によりスイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
このインバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、
前記放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、
この直流成分検出回路が検出した直流成分検出値が予め設定した値になると前記共振負荷回路部における放電灯の接続方向を切替える切替え手段と、
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１記載の放電灯点灯装置と、
この放電灯点灯装置を収容する照明器具と、
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置及びこの放電灯点灯装置を使用した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂製プレートからなる導光体と、この導光体側面近傍に配置された蛍光管と、この蛍光管の発光を反射させる光反射傘と、蛍光管を駆動する点灯回路とを備えた照明装置において、蛍光管と光反射傘との間に介在する静電容量のためにリーク電流が発生すると蛍光管内の水銀がアノード側に寄せられ、これによりカソード側にピンク放電と呼ばれるカタホリシス現象が生じるため、光反射傘と点灯回路のコモン端子との間にノイズフィルタを接続してアノード側部分からのリーク電流を抑えてカタホリシス現象の発生を防止したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３３８５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のものは、アノード側部分からのリーク電流を抑えてカタホリシス現象の発生を防止できても、蛍光ランプがインバータ回路によって高周波点灯される場合に、インバータ回路のスイッチ素子のオン、オフデューティがアンバランスになってランプ電圧やランプ電流に直流成分が重畳して蛍光ランプ内の水銀が反対側のカソード側に偏る場合や蛍光ランプに外部から冷風に当たって蛍光ランプ内の水銀がカソード側に偏る場合には対処することができず、このような場合にはカタホリシス現象の発生を防止することができなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、放電灯のカタホリシス現象の発生を確実に防止できる放電灯点灯装置及び照明装置を提供する。
【０００５】
また、本発明は、さらに、放電灯に縞模様が生じるストライエーションの発生も防止できる放電灯点灯装置及び照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、駆動回路によりスイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、この直流成分検出回路が検出した直流成分検出値が予め設定した値になるように駆動回路がスイッチ素子をオン、オフ駆動するときのデューティ比を制御するデューティ比制御回路とを具備した放電灯点灯装置にある。
【０００７】
請求項２の本発明は、さらに、デューティ比制御回路によるデューティ比制御を一定の周期毎に行わせるタイムカウンタ部を設けた放電灯点灯装置にある。
【０００８】
また、請求項３の本発明は、スイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、スイッチ素子のオン、オフデューティが一方に偏るようにそのスイッチ素子をオン、オフ駆動する駆動回路と、インバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、この直流成分検出回路が検出した直流成分検出値に応じて駆動回路によるスイッチ素子のオン、オフデューティが他方に偏るようにデューティ比を可変制御するデューティ比制御回路と、このデューティ比制御回路によるデューティ比制御を一定の周期毎に行わせるタイムカウンタ部とを具備した放電灯点灯装置にある。
【０００９】
また、請求項４の本発明は、スイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、スイッチ素子のオン、オフデューティが一方に偏るようにそのスイッチ素子をオン、オフ駆動する駆動回路と、インバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、この直流成分検出回路が検出したオン、オフデューティが一方に偏る方向の直流成分検出値が所定の値を越えると駆動回路によるスイッチ素子のオン、オフデューティが他方に偏るようにデューティ比を可変制御し、直流成分検出回路が検出したオン、オフデューティが他方に偏る方向の直流成分検出値が所定の値を越えるとデューティ比のの可変制御を停止するデューティ比制御回路とを具備した放電灯点灯装置にある。
【００１０】
また、請求項５の本発明は、駆動回路によりスイッチ素子をオン、オフ駆動して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電圧が供給される、インダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路部と、放電灯に印加する電圧又は放電灯に流れる電流の直流成分を検出する直流成分検出回路と、この直流成分検出回路が検出した直流成分検出値が予め設定した値になると共振負荷回路部における放電灯の接続方向を切替える切替え手段とを具備した放電灯点灯装置にある。
【００１１】
さらに、請求項６の本発明は、請求項１乃至４のいずれか１記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置を収容する照明器具とを具備している照明装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放電灯のカタホリシス現象の発生を確実に防止できる放電灯点灯装置及び照明装置を提供できる。  
また、本発明によれば、さらに、放電灯に縞模様が生じるストライエーション現象の発生も防止できる放電灯点灯装置及び照明装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。  
（第１の実施の形態）
図１に示すように、商用電源１にダイオードブリッジからなる全波整流回路２の入力端子を接続し、この全波整流回路２の出力端子に平滑コンデンサ３を接続して直流電圧源を形成している。
【００１４】
前記平滑コンデンサ３にインバータ回路４を接続している。前記インバータ回路４は、スイッチ素子として、１対のＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５，６を備え、この各ＦＥＴ５，６の直列回路を前記平滑コンデンサ３に接続している。前記ＦＥＴ６のドレイン端子を第１のキャパシタ７、インダクタ８を直列に介して放電灯９の一方のフィラメント電極９ａにおける一端に接続するとともにソース端子を前記放電灯９の他方のフィラメント電極９ｂにおける一端に接続している。
【００１５】
前記放電灯９の各フィラメント電極９ａ，９ｂの他端間には予熱電流を流すための第２のキャパシタ１０を接続している。前記インダクタ７、放電灯９及び第２のキャパシタ１０はＬＣ直列共振回路を含む共振負荷回路部を構成している。また、前記第１のキャパシタ７は直流カット用のキャパシタである。前記各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６には、ダイオード１１，１２が並列に接続されている。
【００１６】
前記各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６は駆動回路１３によって所望のオン、オフデューティ比で交互にオン、オフ駆動される。前記放電灯９に印加されるランプ電圧を直流成分検出回路１４で検出し、検出したランプ電圧から直流成分を検出している。なお、前記放電灯９に流れるランプ電流を検出して直流成分を検出してもよい。
【００１７】
前記直流成分検出回路１４は検出した直流成分検出値をデューティ比制御回路１５に供給している。前記デューティ比制御回路１５は前記直流成分検出回路１４が検出した直流成分検出値が予め設定した値になるように前記駆動回路１３が前記各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６をオン、オフ駆動するときのデューティ比を制御するもので、例えば、直流成分検出値が略０Ｖになるようにデューティ比を制御するようになっている。
【００１８】
例えば、放電灯９として、蛍光ランプを使用し、この蛍光ランプを周囲温度が−５℃のもとで風に当てて点灯した結果、直流成分が１．１Ｖのときには点灯して２日目から水銀の偏りによるカタホリス現象が発生した。しかし、直流成分が略０Ｖのときには点灯して一週間が経過してもカタホリス現象は発生しなかった。このように直流成分が略０Ｖになるように制御することでカタホリス現象の発生を防止することができる。
【００１９】
具体的には、駆動回路１３が各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６を所望のオン、オフデューティ比で交互にオン、オフ駆動することで、インバータ回路４から高周波電力が出力される。この高周波電力は共振負荷回路部に供給される。これにより、放電灯９は高周波点灯動作する。この点灯動作時において直流成分検出回路１４はランプ電圧から直流成分を検出し、その検出値をデューティ比制御回路１５に供給する。
【００２０】
デューティ比制御回路１５は、直流成分の検出値が略０Ｖであれば駆動回路１３による各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比をそのまま維持させるが、直流成分の検出値が０Ｖ以外になると直流成分の検出値が略０Ｖになるように駆動回路１３による各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比を可変制御する。なお、各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６は交互にオン、オフ駆動するため、ＭＯＳ型ＦＥＴ５のオン、オフデューティ比とＭＯＳ型ＦＥＴ６のオン、オフデューティ比は逆になる。すなわち、ＭＯＳ型ＦＥＴ５のオンデューティ比が大きくなるように制御されるとＭＯＳ型ＦＥＴ６のオンデューティ比は逆に小さくなるように制御される。
【００２１】
このようにして、放電灯７がランプ電圧の直流成分が略０Ｖになるように制御されることで、放電灯７における水銀の偏りは確実になくなり、カタホリス現象の発生を確実に防止できる。
【００２２】
なお、この装置において、デューティ比制御回路１５による各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比の可変制御を、放電灯９が点灯を開始してから実行するように設定すれば、始動時にはデューティ比制御回路１５は動作しないことになる。従って、始動時には放電灯９に対して直流電圧の重畳がスムーズに行われ始動時の改善が図られる。
【００２３】
また、この装置において、デューティ比制御回路１５による各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比の可変制御を、放電灯周囲の温度が２０℃以下のときのみに実行するように設定すれば、周囲温度が高くカタホリス現象が発生しにくいときにはデューティ比制御回路１５の動作を停止できるので各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比の可変制御による損失を防止できる。
【００２４】
また、この装置において、放電灯９がエアコンの近くにあって常に冷風に晒される環境で使用する場合には、たとえば、スイッチ切替え等によって放電灯９が点灯中は常にデューティ比制御回路１５による各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比の可変制御が実行できるようにしておけば、装置をカタホリス現象の発生し易い場所で使用してもカタホリス現象の発生を確実に防止できる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。  
図２に示すように、タイムカウンタ部１６を設け、このタイムカウンタ部１６からの信号によってデューティ比制御回路１５を一定周期で動作させるようにしている。
【００２６】
このような構成においては、放電灯９の点灯時において、デューティ比制御回路１５は直流成分検出回路１４からの直流成分の検出値が略０Ｖ以外であればその検出値が略０Ｖになるように駆動回路１３による各ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比を可変制御してカタホリス現象の発生を防止する。
【００２７】
そして、一定時間が経過すると、タイムカウンタ部１６からの信号によってデューティ比制御回路１５はＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比の可変制御を停止する。そして、この状態が一定時間継続されると、タイムカウンタ部１６からの信号によってデューティ比制御回路１５は再びＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比の可変制御を開始するようになる。
【００２８】
ところで、ランプ電圧やランプ電流の直流成分がない状態ではカタホリス現象の発生は起こらないが、放電灯９に縞模様が生じるストライエーション現象が発生する。  
これに対し、一定時間、デューティ比制御回路１５によるＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比の可変制御を停止するので、その間は直流成分を略０Ｖにするための制御は停止される。従って、この間には直流成分が略０Ｖ以外になり、これにより、ストライエーション現象が発生するのを防止する。
【００２９】
このように、一定時間カタホリス現象が発生するのを防止するように動作し、次の一定時間ストライエーション現象が発生するのを防止するように動作し、これが繰り返されるので、全体として、カタホリス現象が発生するのを防止できるとともにストライエーション現象が発生するのを防止できる。
【００３０】
なお、このようにデューティ比制御回路１５を一定周期で動作させるものにおいて、例えば、デューティ比制御回路１５によるオン、オフデューティ比の可変制御が停止している状態でＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフ駆動によって放電灯９に一方に偏った直流成分が発生するように駆動回路１３がＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比を制御し、デューティ比制御回路１５によるオン、オフデューティ比の可変制御が開始されると、ＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフ駆動によって放電灯９に他方に偏った直流成分が発生するように駆動回路１３がＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のオン、オフデューティ比を制御する。  
このような制御を行うことで、デューティ比制御回路１５によるオン、オフデューティ比の可変制御はＭＯＳ型ＦＥＴ５で見ればオンデューティを増やす方向か減らす方向かの一方向のみで良く、オン、オフデューティ比の可変制御が容易になる。そして、オンデューティを増やす方向か減らす方向かの一方向については、デューティ比制御回路１５によるオン、オフデューティ比の可変制御が停止している一定時間において放電灯内の水銀が一方向に偏ったのを他の方向に戻す方向に直流成分を発生する方向となる。
【００３１】
また、この実施の形態では、デューティ比制御回路１５を一定周期で動作させるものについて述べたが必ずしもこれに限定するものではない。例えば、直流成分検出回路１４が検出する直流成分が水銀を一方向に偏らせる直流成分でその値が所定値Ａを越えたときにデューティ比制御回路１５によるオン、オフデューティ比の可変制御を開始させて放電灯９の直流成分を水銀が他方向に偏らせる直流成分に変化させ、直流成分検出回路１４が検出する直流成分が水銀を他方向に偏らせる直流成分でその値が所定値Ｂを越えたときにデューティ比制御回路１５によるオン、オフデューティ比の可変制御を停止させて放電灯９の直流成分を水銀が一方向に偏らせる直流成分に変化させるようにしてもよい。なお、この場合の所定値Ａは水銀が一方向に偏ってカタホリス現象が発生する直前の値にし、所定値Ｂは水銀が他方向に偏ってカタホリス現象が発生する直前の値に設定すれば良い。
【００３２】
（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。  
これは、図３に示すように、デューティ比制御回路を使用せず、代りに、切替え手段１７を設けたものである。すなわち、インダクタ８と放電灯９との間に前記切替え手段１７を接続している。
【００３３】
前記切替え手段１７は、直流成分検出手段１４１によって切替え制御されるもので、前記直流成分検出手段１４１が放電灯９に印加されるランプ電圧から直流成分を検出し、この検出した直流成分の検出値が予め設定した値になると前記放電灯９の接続方向を切替えるようになっている。すなわち、インダクタ８が放電灯９の一方のフィラメント電極９ａの一端に接続していたのを他方のフィラメント電極９ｂの一端に切替え、また、ＭＯＳ型ＦＥＴ６のソース端子が放電灯９の他方のフィラメント電極９ｂの一端に接続していたのを一方のフィラメント電極９ａの一端に切替えることになる。この切替えは機械的接点による切替えであっても半導体スイッチによる切替えであっても良い。
【００３４】
前記切替え手段１７が放電灯９の接続を切替える場合は放電灯９の放電を停止させて行うようになっている。すなわち、前記直流成分検出手段１４１が検出した直流成分の検出値が設定値になると、この直流成分検出手段１４１からの検出信号Ｓ1によって駆動回路１３１がインバータ回路４のＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のスイッチング制御を停止させ、放電灯９の放電を停止させる。
【００３５】
また、前記切替え手段１７は検出信号Ｓ1が入力されると所定の遅延時間をもって放電灯９の接続を切替え、この切替えが終了すると前記直流成分検出手段１４１に終了を知らせる。前記直流成分検出手段１４１は切替えの終了を知らされると、前記駆動回路１３１に再点灯信号Ｓ2を出力する。前記駆動回路１３１は再点灯信号Ｓ2を入力するとインバータ回路４のＭＯＳ型ＦＥＴ５，６のスイッチング制御を再開して、放電灯９の予熱、始動点灯を行う。
【００３６】
また、放電灯９の接続が切替えられた状態で放電灯９が点灯すると、前記直流成分検出手段１４１は放電灯９に印加されるランプ電圧から直流成分を検出するようになる。そして、検出した直流成分の検出値が予め設定した値になると前記駆動回路１３１がインバータ回路４の動作を停止して放電灯９の放電を停止させ、この状態で前記切替え手段１７は放電灯９の接続を切替えて最初の状態に戻す。
【００３７】
このように、直流成分検出手段１４１が放電灯９に印加されるランプ電圧から直流成分を検出し、その検出した直流成分の検出値が予め設定した値になる度に切替え手段１７が放電灯９の接続を切替えるので、放電灯９内の水銀が偏ってカタホリス現象が発生する前に、放電灯９に印加する直流成分の方向が逆転することになり、結果としてカタホリス現象の発生を防止することができる。しかも、放電灯９の接続の切替えを、放電灯の点灯を停止させて行うので、切替えは支障なくスムーズに行うことができる。
【００３８】
（第４の実施の形態）
この実施の形態は前述した各実施の形態の放電灯点灯装置を組み込んだ照明装置について述べる。  
図４は照明装置１００を示し、この照明装置１００は、照明器具１０１のソケット１０２に放電灯１０３を取付け、内部に前述した各実施の形態のいずれかの放電灯点灯装置１０４を組み込み、この放電灯点灯装置１０４によって放電灯１０３を点灯するようになっている。
【００３９】
このようにして、前述した各実施の形態の放電灯点灯装置を組み込んだ照明装置が実現でき、この照明装置においても放電灯１０３におけるカタホリス現象の発生を防止することができる。また、第２の実施の形態に記載した放電灯点灯装置を組み込んだ場合には、さらに、ストライエーション現象が発生するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の、第１の実施の形態を示す一部ブロックを含む回路構成図。
【図２】本発明の、第２の実施の形態を示す一部ブロックを含む回路構成図。
【図３】本発明の、第３の実施の形態を示す一部ブロックを含む回路構成図。
【図４】本発明の、第４の実施の形態を示す照明装置の斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
４…インバータ回路、５，６…ＭＯＳ型ＦＥＴ、８…インダクタ、９…放電灯、１０…第２のキャパシタ、１３…駆動回路、１４…直流成分検出回路、１５…デューティ比制御回路。
【図１】
2005183067.tif 000003
【図２】
2005183067.tif 000004
【図３】
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【図４】
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