(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、
コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、
一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、
一対のスイッチ素子を印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、
放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と、
商用電源の停電を検出する停電検知手段と、
停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記点灯制御回路の基準電圧を該直列共振周波数より高い周波数となるように設定する基準電圧調整回路と
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、
コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、
一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、
一対のスイッチ素子を印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、
放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と
商用電源の停電を検出する停電検知手段と、
停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記発振制御回路の発振を停止させる発振停止手段と
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波電圧を放電灯に印加して点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、１は商用電源、２は商用電源１に含まれるノイズをカットするノイズフィルタ、３は商用電源１の交流を全波整流するダイオードブリッジ、４はダイオードブリッジ３で全波整流された脈流から平滑された直流電圧を昇圧させるＤＣ−ＤＣコンバータ、５はＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力側に設けられた平滑コンデンサ、６ａ、６ｂはＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力側に接続された一対のスイッチ素子、７はＶＣＯ（電圧制御発振器）などの発振制御回路で、印加電圧に応じて発振周波数を制御する制御部とその発振周波数でスイッチ素子６ａ、６ｂを交互に駆動する駆動回路から構成されている。
スイッチ素子６ｂと並列に、インダクタンス８と始動コンデンサ１０が並列接続された放電灯であるランプ９と直流カットコンデンサ１１の直列回路が接続されている。１２はスイッチ素子６ｂとＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力側の一方との間に設けられ、ランプ９に流れる電流を相対的に検出する電流検出用抵抗である。
【０００３】
発振制御回路７の電源入力端子と並列に、並列接続の電解コンデンサ１３とツエナーダイオード１４が接続され、ダイオードブリッジ３の出力側と発振制御回路７の電源入力端子との間には抵抗１５が設けられている。これら電解コンデンサ１３、ツエナーダイオード１４及び抵抗１５はダイオードブリッジ３の脈流を平滑した直流電圧の駆動用電源としてを発振制御回路７に入力するためのものである。
１６、１７は電流検出用抵抗１２に並列接続された積分回路を構成する抵抗とコンデンサで、差動増幅器１９の一方の入力端子に電流検出用抵抗１２に流れる電流を電圧に変換して印加するためのものである。１８は差動増幅器１９の一方の入力端子と出力端子との間に設けられた帰還コンデンサである。２０、２１は発振制御回路７の駆動用電源電圧を分圧する分圧抵抗で、分圧抵抗２０、２１で設定した基準電圧を差動増幅器１９の他方の基準電圧入力端子に印加している。電流検出用抵抗１２及び抵抗１６〜分圧抵抗２１で、ランプ９を点灯制御する点灯制御回路４０を構成している。
【０００４】
従来の放電灯点灯装置は上記のように構成されており、商用電源１の交流はノイズフィルタ２を介してダイオードブリッジ３で全波整流し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４で脈流から平滑された直流電圧を昇圧する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４によって昇圧された直流電圧はスイッチ素子６ａ、６ｂの直列回路に印加される。
そして、発振制御回路７はスイッチ素子６ａ、６ｂを交互にオン、オフし、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の直流を高周波交流に変換し、ランプ９を点灯するようにしている。
このとき、差動増幅器１９の基準電圧入力端子である入力端子には分圧抵抗２０、２１で設定された基準電圧が印加されており、別の入力端子には電流検出用抵抗１２に流れる電流を抵抗１６とコンデンサ１７で電圧に変換して印加されており、差動増幅器１９は電流検出用抵抗１２に流れる電流から変換された電圧と基準電圧とを比較し、その差を印加電圧として発振制御回路７に出力し、その差がなくなるように出力電圧を制御している。その分圧抵抗２０、２１で設定された基準電圧はインダクタンス８と始動コンデンサ１０の共振周波数より低い周波数となるように設定されている。
【０００５】
差動増幅器１９の出力電圧は発振制御回路７に発振周波数を制御する電圧として印加されている。そして、差動増幅器１９は電流検出用抵抗１２に発生する電圧が基準電圧より高い場合、その差分に応じた高い電圧を発振制御回路７に印加する。発振制御回路７はその印加される電圧が高いとスイッチ素子６ａ，６ｂの駆動周波数を高くし、インダクタンス８で制御されるランプ９のランプ電流を減少させ、即ち電流検出用抵抗１２に発生する電圧を小さくして出力を低下させる。逆に、印加電圧が低いと電流検出用抵抗１２に発生する電圧を大きくして出力を増大させる。このようにして、点灯制御回路４０によってランプ９の点灯時にランプ９のランプ電流が一定になるように制御される。
また、このときの差動増幅器１９に入力される基準電圧はインダクタンス８と始動コンデンサ１０の共振周波数より低い周波数となるように設定されているから、ランプ９の点灯時の駆動周波数は共振周波数より低い周波数となっている。
【０００６】
【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、発振制御回路７がスイッチ素子６ａ，６ｂを駆動してランプ９をインダクタンス８と始動コンデンサ１０の直列共振回路の共振周波数より低い周波数で点灯している場合に、停電になるとランプ９に印加される電圧が放電維持電圧以下になるとランプ９が立ち消えすることとなる。このようにランプ９が立ち消えする直前にランプ９は直列共振回路の共振周波数より低い周波数で点灯していたため、共振点の進相側でスイッチ素子６ａ，６ｂが動作することになり、スイッチ素子６ａ，６ｂに大きな進相電流が流れ、停電時に進相電流によりスイッチ素子６ａ，６ｂが破壊されるおそれがあるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、停電時にける進相電流によるスイッチ素子の破壊を防止することができる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る放電灯点灯装置は、商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、一対のスイッチを印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンス素子と始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と、商用電源の停電を検出する停電検知手段と、停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記点灯制御回路の基準電圧を該直列共振周波数より高い周波数となるように設定する基準電圧調整回路とを備えて構成されている。
【０００９】
本発明の請求項２に係る放電灯点灯装置は、商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、一対のスイッチ素子を印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と、商用電源の停電を検出する停電検知手段と、停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記発振制御回路の発振を停止させる発振停止手段とを備えて構成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図２は同放電灯点灯装置におけるＬＣ直列共振の曲線図、図３は同放電灯点灯装置における商用電源に対する各部位における電圧と周波数の変化を示す波形図である。
図において、従来例と同一の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。２２、２３はダイオードブリッジ３の出力電圧を分圧する分圧抵抗、２４は分圧抵抗２２、２３の接続点に接続されたツエナーダイオード、２５はツエナーダイオード２４の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ、２６は平滑コンデンサ２５に一端が接続された抵抗、２７はダイオードブリッジ３の出力側に抵抗１５を介して接続された抵抗である。
【００１１】
２８は第１のトランジスタで、そのベースは抵抗２６に接続され、そのコレクタは抵抗２７に接続され、そのエミッタは接地されている。２９は第１のトランジスタ２８のコレクタに接続された抵抗である。これら分圧抵抗２２〜抵抗２９で、商用電源１の停電を検出する停電検知手段５０を構成している。
３０は第２のトランジスタで、そのベースは抵抗２９に接続され、そのコレクタは抵抗３１を介して差動増幅器１９の基準電圧入力端子に接続され、そのエミッタは接地されている。第２のトランジスタ３０と抵抗３１で、点灯制御回路４０の差動増幅器１９の基準電圧をインダクタンス８と始動コンデンサ１０の直列共振周波数より高い周波数となるように設定する基準電圧調整回路６０を構成している。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の動作について説明する。
この実施の形態１では、ランプ９の点灯時には点灯制御回路４０の分圧抵抗２２、２３で分圧したダイオードブリッジ３の出力電圧はツエナーダイオード２４でクリップされ、商用電源１の脈流のツエナー電圧より高い電圧（位相？）でコンデンサ２５が充電されることにより、第１のトランジスタ２８はオンする。即ち、商用電源１が印加されている間は第１のトランジスタ２８はオンし続ける。そして、第１のトランジスタ２８がオンになると、第２のトランジスタ３０のベースには電圧が印加されないから、第２のトランジスタ３０はオフとなる。
【００１３】
従って、点灯制御回路１０の差動増幅器１９の基準電圧は分圧抵抗２１、２２で分圧された電圧となる。そして、発振制御回路７は基準電圧に等しくなるように出力電圧を制御する。このときの基準電圧はインダクタンス８と始動コンデンサ１０の共振周波数より低い周波数となるように設定されているから、図２にしめすようにランプ９の点灯時の駆動周波数ｆ1 は共振周波数ｆ0より低い周波数となっている。
このランプ９の点灯時には、停電検知手段５０は停電を検知せず、基準電圧調整回路６０を駆動しない状態となっているおり、基準電圧は変わらない。
【００１４】
次に、図３のａに示すように商用電源１が停電になると、ダイオードブリッジ３の出力電圧はなくなり、第１のトランジスタ２８はオフし、第２のトランジスタ３０は平滑コンデンサ１３の電圧が抵抗２７、２９を介して印加されてオンとなる。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧は図３のｂに示すように停電の瞬間から次第に低下し、放電維持電圧以下になるとランプ９が立ち消えすることとなる。第２のトランジスタ３０がオンとなると、抵抗３１が分圧抵抗２１に並列接続されることとなり、抵抗値が下がることによって図３のｃに示すように差動増幅器１９の基準電圧が低下する。
【００１５】
即ち、商用電源１が停電になると、停電検知手段５０が停電を検知し、停電検知手段５０の停電を検知した出力によって基準電圧調整回路６０が駆動し、基準電圧調整回路６０が点灯制御回路４０の差動増幅器１９の基準電圧を低下させる。
差動増幅器１９の基準電圧が低下すると、電流検出用抵抗１２に発生する電圧が変化しなくても基準電圧より高くなり、その差分に応じた高い電圧が発振制御回路６に印加され、図２及び図３のｄに示すように発振制御回路７はスイッチ素子６ａ，６ｂの発振周波数、即ち駆動周波数をｆ1 からｆ2 と高くし、インダクタンス８で制御されるランプ９のランプ電流を減少させ、即ち電流検出用抵抗１２に発生する電圧を小さくして出力を低下させる。この動作は停電によりランプ９が立ち消えする以前に行われることとなる。
【００１６】
この結果、停電になるとランプ９の点灯周波数はインダクタンス８と始動コンデンサ１０の共振周波数より高くなる。これは低下した基準電圧がインダクタンス８と始動コンデンサ１０の共振周波数より高くなるように、即ち抵抗３１の値を設定しているからである。
なお、周波数を共振周波数より高くするタイミングは、電解コンデンサ５の電圧が停電により低下し、ランプ９が立ち消える前に設定されることとしている。
また、発振制御回路７の電源となる電解コンデンサ１３の容量は停電になってもランプ９の立ち消え以上の時間だけ、発振制御回路７を動作させることができるように設定する。
【００１７】
このように、停電になると、停電検知手段５０が商用電源１の停電を検出し、基準電圧調整回路６０が停電検知手段６０の出力によって点灯制御回路４０の基準電圧をインダクタンス８と始動コンデンサ１０の共振周波数より高くなるように設定するので、発振制御回路７がスイッチ素子６ａ，６ｂを駆動する周波数がインダクタンス８と始動コンデンサ１０の共振周波数より高くなり、共振点の遅相側でスイッチ素子６ａ，６ｂが動作することになり、停電時に従来のような進相電流によるスイッチ素子６ａ，６ｂの破壊を防止できることとなった。
【００１８】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、本発明の実施の形態１と同一の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
この実施の形態２では、第２のトランジスタ３０のコレクタに一端が接続されている抵抗３１の他端が電解コンデンサ１３に接続されている。これら第２のトランジスタ３０と抵抗３１で、発振制御回路７の発振を停止させる発振停止手段を構成している。
また、電解コンデンサ１３に並列に電解コンデンサ４１とダイオード４２の直列回路が接続されている。これは第２のトランジスタ３０を駆動する制御電源は、発振制御回路７の電源が短絡されてもコンデンサ４１とダイオード４２で電源が確保されるようにしたものである。
【００１９】
この実施の形態２も、実施の形態１と同様に、ランプ９の点灯時には分圧抵抗２２、２３で分圧したダイオードブリッジ３の出力電圧はツエナーダイオード２４でクリップされ、商用電源１の脈流のツエナー電圧より高い電圧でコンデンサ２５が充電されることにより、第１のトランジスタ２８はオンする。即ち、商用電源１が印加されている間は第１のトランジスタ２８はオンし続ける。そして、第１のトランジスタ２８がオンになると、第２のトランジスタ３０のベースには電圧が印加されないから、第２のトランジスタ３０はオフとなる。
従って、差動増幅器１９の基準電圧は分圧抵抗２１、２２で分圧された電圧となる。そして、発振制御回路７は基準電圧に等しくなるように出力電圧が制御される。
即ち、停電検知手段５０はランプ９の点灯時には停電を検知せず、基準電圧調整回路６０を駆動しない状態となっている。
【００２０】
次に、停電になると、ダイオードブリッジ３の出力電圧はなくなり、第１のトランジスタ２８はオフし、第２のトランジスタ３０はツエナーダイオード４２によってクリップされた電解コンデンサ４１の電圧が抵抗２７、２９を介して印加されてオンとなる。第２のトランジスタ３０がオンとなると、平滑コンデンサ１３に基づく発振制御回路６の電源は抵抗３１で短絡されることとなり、発振制御回路６はランプ９が立ち消えする以前に強制的に発振を停止する。
即ち、商用電源１が停電になると、停電検知手段５０が停電を検知し、停電検知手段５０の停電を検知した出力によって発振停止手段７０が駆動し、発振停止手段７０は発振制御回路７の発振を停止させる。
従って、スイッチ素子６ａ、６ｂは駆動されずオフしたままとなり、停電時に従来の進相電流によるスイッチ素子６ａ，６ｂの破壊を防止できることとなった。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１によれば、発振制御回路がコンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子を所定の発振周波数で駆動して放電灯点灯回路の放電灯を点灯させ、放電灯の点灯時に点灯制御回路が放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時にインダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御している途中に、停電検知手段が商用電源の停電を検出すると、基準電圧調整回路が停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に点灯制御回路の基準電圧を該直列共振周波数より高い周波数となるように設定するので、停電になった場合は、発振制御回路がスイッチ素子を駆動する周波数がインダクタンスと始動コンデンサの共振周波数より高くなり、共振点の遅相側でスイッチ素子が動作することになり、停電時に従来のような進相電流によるスイッチ素子の破壊を防止できるという効果がある。
【００２２】
また、本発明の請求項２によれば、発振制御回路がコンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子を所定の発振周波数で駆動して放電灯点灯回路の放電灯を点灯させ、放電灯の点灯時に点灯制御回路が放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時にインダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御している途中に、停電検知手段が商用電源の停電を検出すると、基準電圧調整回路が停電検知手段の出力によって発振停止手段が駆動して発振制御回路の発振を停止させるので、スイッチ素子は駆動されずオフしたままとなり、停電時に従来の進相電流によるスイッチ素子の破壊を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】  図２は同放電灯点灯装置におけるＬＣ直列共振の曲線図である。
【図３】  図３は同放電灯点灯装置における商用電源に対する各部位における電圧と周波数の変化を示す波形図である。
【図４】  図４は本発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図５】  図５は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１  商用電源、３  ダイオードブリッジ（コンバータ装置）、４  ＤＣ−ＤＣコンバータ（コンバータ装置）、６ａ  スイッチ素子、６ｂ  スイッチ素子、７発振制御回路、８  インダクタンス、９  ランプ（放電灯）、１０  始動コンデンサ、１１  直流カットコンデンサ、４０  点灯制御回路、５０  停電検知手段、６０  基準電圧調整回路。
【図１】
0004527259.tif 000002
【図２】
0004527259.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004527259.tif 000005
【図５】
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