(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯と直列に接続されたリアクトルに、直流電圧を変換して交流電圧を供給する高周波インバータ回路を備えた照明装置において、前記リアクトルの補助巻線の発生電圧が所定の値以下でかつ前記放電灯の片側のフィラメントの端子電圧が検出されると出力信号を発する検出手段を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記リアクトルの補助巻線を整流平滑回路を介しスイッチング素子の入力部に接続し、前記フィラメントの両端に並列に接続した第１抵抗のいずれか一方の端子を前記スイッチング素子の出力部に接続し、前記リアクトルの補助巻線の発生電圧が前記スイッチング素子をオンしない電圧でかつ前記フィラメントの端子電圧が検出されると前記スイッチング素子の出力部から前記出力信号を発することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記第１抵抗のいずれか一方の端子と前記スイッチング素子の出力部との間に第２抵抗を、前記スイッチング素子の出力部に並列に第３抵抗をそれぞれ接続したことを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放電灯を高周波で点灯させる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
予熱用コンデンサを備えた放電灯に直列に接続されたリアクトルと、これらの負荷回路に直流電圧とゼロ電圧を交互に印加するスイッチング素子からなる高周波インバータの照明装置が広く用いられている。
図６に従来例の照明装置の回路図を示す。直流電源Ｖと、この直流電源Ｖに２つのトランジスタFET1，FET2の直列回路が並列に接続される。また、直流電源Ｖに2つのコンデンサC1，C2からなる直列回路が並列に接続される。２つのトランジスタFET1およびFET2の接続部と、2つのコンデンサC1およびC2の接続部との間にリアクトルL1および蛍光管Ｋの直列回路が接続される。蛍光管Ｋには予熱用のコンデンサＣpreが接続される。トランジスタFET1，FET2は図示していない制御回路により交互にオン、オフするように制御され、高周波電圧を蛍光管Kに印加し点灯する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光管Ｋが寿命末期になると片エミッタレス状態となる。この片エミッタレス状態においてさらに点灯動作を継続すると、フィラメントが溶断してしまう。フィラメントが溶断した（溶断オープン）状態で、フィラメント間に電圧が印加され続けると、フィラメント間で放電を生じ、この放電による温度上昇で蛍光管Ｋのガラスが溶融する虞がある。特に、最近、高輝度で、細い管径１６mmの蛍光管が使用されるようになってきた。この管径１６mmの蛍光管においては、放電による温度上昇によって蛍光管のガラスが溶ける虞がより高くなった。このため蛍光管の寿命を確実に検出することが重要であり、求められている。
従来、蛍光管をはじめとする放電灯の片エミッタレス状態を検出する方法としては、スイッチング素子の温度を検出する方法、フィラメントの電圧を検出する方法、蛍光管の電圧を検出する方法などがある。しかしながら、スイッチング素子の温度を検出する方法においては、検出速度が遅く、検出精度が悪いという問題がある。またフィラメントあるいは蛍光管の電圧を検出する方法においては、蛍光管の２つあるフィラメントのどちらかが片エミッタレス状態となると、それを回路で検出することが困難となる問題があった。
本発明は、放電灯の片側のフィラメントの断線を確実に検出して出力信号を発することのできる検出手段を備えた照明装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、放電灯と直列に接続されたリアクトルに、直流電圧を変換して交流電圧を供給する高周波インバータ回路を備えた照明装置において、前記リアクトルの補助巻線の発生電圧が所定の値以下でかつ前記放電灯の片側のフィラメントの端子電圧が検出されると出力信号を発する検出手段を備えたものとする。
【０００５】
また、前記検出手段は、前記リアクトルの補助巻線を整流平滑回路を介しスイッチング素子の入力部に接続し、前記フィラメントの両端に並列に接続した第１抵抗のいずれか一方の端子を前記スイッチング素子の出力部に接続し、前記リアクトルの補助巻線の発生電圧が前記スイッチング素子をオンしない電圧でかつ前記フィラメントの端子電圧が検出されると前記スイッチング素子の出力部から前記出力信号を発するものでよい。
さらに、前記検出手段は、前記第１抵抗のいずれか一方の端子と前記スイッチング素子の出力部との間に第２抵抗を、前記スイッチング素子の出力部に並列に第３抵抗を接続したことでよい。
このような構成とすることにより、放電灯の片側のフィラメントの断線を検出して出力信号を出力する。そしてこの検出手段の発する出力信号を受けた制御回路は高周波インバータを停止するなどして照明装置の異常状態を回避することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態として、図１に照明装置の回路図を示す。図２に図１の検出回路の回路図を示す。後述する各波形図に示されている記号はそれぞれ次のとおりであり、Ｖds2はスイッチング素子FET2のドレインーソース電圧波形、ILはリアクトルL2の１次側巻線に流れる電流波形、 VLはリアクトルL2の補助巻線に発生する電圧波形、 Ilampは蛍光管Ｋに流れる電流波形、VRは管抜け検出抵抗（抵抗R5+R6）の電圧波形である。従来例の図６と同一な部分には同一の符号を付しその説明を省略する。
図１に示すように、従来例（図６）との相違点は、リアクトルL2に補助巻線を設け、この補助巻線の出力電圧VLと蛍光管Ｋのフィラメントの端子電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧関係において、補助巻線の出力電圧VLが所定の電圧値以下（例えばほぼゼロ電圧）でかつ蛍光管Ｋのフィラメントのいずれか一方の端子電圧が検出されると出力信号を出力する検出回路Ｍを備える点である。
図２に検出回路Ｍの回路図を示す。リアクトルL2の補助巻線の一方をダイオードＤのアノードに接続し、他方を接地する。ダイオードＤのカソードと接地間に抵抗R1，R2，R3の直列接続回路を接続する。抵抗R1およびR2の接続部と接地間とにコンデンサC3を接続する。抵抗R2およびR3との接続部をトランジスタTRのベースに接続する。蛍光管Ｋのフィラメントの両端子に並列に抵抗R4を接続し、その抵抗R4の一方（この場合、コンデンサC1とC2との接続部に接続されたフィラメント端子側）と接地間とに、抵抗R5とR6との直列回路を接続する。抵抗R5とR6との接続部にトランジスタTRのコレクタを、抵抗R6の接地側にエミッタをそれぞれ接続する。トランジスタのコレクタ（抵抗R5とR6との接続部）から検出回路Ｍの出力信号を出力する。この出力信号を受けた制御回路は高周波インバータ回路の停止などを行ない、照明装置の異常状態を回避する。ここで、抵抗R4，R5およびR6はいずれも高抵抗であり、これら抵抗に流れる電流はほとんど無視できるのでリアクトルL2の発生電圧に影響しない。
検出回路Ｍの動作について説明する。この検出回路Ｍは、リアクトルL2の補助巻線の発生電圧VLを、ダイオードＤで整流し抵抗R1を介し、抵抗R2，R3の直列回路に並列に接続されたコンデンサC3からなる回路に印加する。抵抗R2と抵抗R3との接続部の電圧がトランジスタTRのベースーエミッタのえん層電圧（およそ０．７Ｖ）を越えると、トランジスタTRはオン状態となる。一方、リアクトルL2の補助巻線の発生電圧VLがトランジスタTRのベースーエミッタのえん層電圧以下であると、トランジスタTRはオフ状態となる。
次に、蛍光管Ｋのフィラメントが両側共に正常の場合、蛍光管Ｋのフィラメントの片側が溶断（断線）している場合、蛍光管Ｋが抜けている場合のそれぞれにおける検出回路Mの動作を説明する。
（１）蛍光管Ｋのフィラメントが共に正常の場合
図３に蛍光管Ｋのフィラメントが両側共に正常の場合の各部の電圧、電流の波形図を示す。この場合には、リアクトルL2および蛍光管Ｋには正常時の電流がそれぞれ流れるので、リアクトルL2の補助巻線には発生電圧VLを発生する。この補助巻線の発生電圧VLをダイオードＤで整流し抵抗R1，R2，R3の直列回路に加える。抵抗R2とR3とに並列にコンデンサC3を接続して平滑化している。抵抗R2とR3との接続部がトランジスタTRのベースに接続されており、この抵抗R3の分圧電圧がベースーエミッタ間のえん層電圧（およそ０．７Ｖ）を越えるよう設定されているので、トランジスタTRはオン状態となる。一方、蛍光管Ｋの両フィラメントに並列に接続された抵抗R4に接続される直列抵抗R5，R6のうち抵抗R6の分圧電圧がトランジスタTRに加わるのであるが、トランジスタTRはオンしているから、コレクタの電位は接地電位に等しくなり、よって、検出回路Mは出力信号を発しない。
（２）蛍光管Ｋのフィラメントの片側が溶断している場合
図４に蛍光管の片側（リアクトル側）のフィラメントが断線した場合の各部の電圧、電流の波形図を示す。この場合には、リアクトルL2の１次側巻線にほとんど電流が流れないので、リアクトルL2の補助巻線の発生電圧VLはほぼゼロ電圧（スイッチング時のヒゲ状電圧は無視できる）となる。そうすると補助巻線の発生電圧VLもほぼゼロ電圧（スイッチング時のヒゲ状電圧は無視できる）となるのでトランジスタTRはオフ状態となる。 一方、蛍光管ＫのフィラメントのうちリアクトルL2に接続されている側のフィラメントが溶断しており、このフィラメントはオープン状態となるが、コンデンサC1とC2との接続部に接続されている側のフィラメントは溶断していないので、こちら側のフィラメントの端子電圧を抵抗R5を介して抵抗R6の分圧電圧としてトランジスタTRのコレクタに加えることができる。そうして、トランジスタTRはオフ状態であるから、このコレクタ電圧が検出回路Ｍの出力信号となる。この出力信号を受けて例えば制御回路は高周波インバータの動作を停止する。
また、図示していないが、蛍光管Ｋの両フィラメントのうちコンデンサC1とC2との接続部に接続されている側のフィラメントが溶断した場合、このフィラメントはオープン状態となるが、リアクトルL2に接続されている側のフィラメントは溶断していないので、こちら側のフィラメントの端子電圧を検出し、抵抗R4，R5を介して抵抗R6の分圧電圧をトランジスタTRのコレクタに加えることができ、このコレクタ電圧が検出回路Ｍの出力信号となる。
（３）蛍光管が抜けている場合
図５に蛍光管が抜けた場合の各部の電圧、電流の波形図を示す。この場合には、リアクトルL2にほとんど電流が流れないので、リアクトルＬ２の一次側巻線の発生電圧はほぼゼロ電圧(スイッチング時のヒゲ状電圧は無視できる)となる。そうすると補助巻線の発生電圧VLもほぼゼロ電圧(スイッチング時のヒゲ状電圧は無視できる)となり、トランジスタTRはオフ状態となる。 一方、蛍光管Ｋが抜けているのであるから、抵抗R4のいずれの端も電圧の印加されていない状態となり、管抜け検出抵抗（R5＋R6）の電圧VRは電圧を検出しない。そうすると、トランジスタTRのコレクタは抵抗R6を介して接地電位に等しくなり、よって、検出回路Mは出力信号を発しない。
以上のように、検出回路Ｍは、蛍光管Ｋのフィラメントの片側のみが溶断などで断線した場合に出力信号を出力する。この信号を受けた制御回路は高周波インバータ回路の停止などを行なうことにより、照明装置の異常状態を回避させることができる。蛍光管Ｋのフィラメントの溶断、さらに蛍光管Ｋのガラスの溶融を防止することができる。
なお、ここではインバータ回路としてハーフブリッジ回路の例を示したが、フルブリッジ回路やその他の回路を用いてもよく特に限定されるものではない。また、検出回路にスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いているが、これと同様な機能を持つものならば例えばＭＯＳＦＥＴなどを用いてもよく特に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
この発明は、リアクトルの補助巻線の発生電圧が所定の値以下でかつ放電灯の片側のフィラメントの端子電圧が検出されると出力信号を発する検出手段を備えたことにより、放電灯の片側のフィラメントの断線を確実に検出することができる。そして出力信号を受けた制御回路は高周波インバータを停止することでフィラメントの溶断、放電灯のガラスの溶融を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す照明装置の回路図
【図２】図１の検出回路の回路図
【図３】図１において正常な蛍光管の場合の各部の電圧、電流の波形図
【図４】図１において蛍光管が片エミッタレスの場合の各部の電圧、電流の波形図
【図５】図１において蛍光管が抜けた場合の各部の電圧、電流の波形図
【図６】従来例の照明装置の回路図
【符号の説明】
FET1,FET2 ：FETトランジスタ
L1,L2 ：リアクトル
Ｋ ：蛍光管
C1,C2,C3：コンデンサ
Cpre：予熱用コンデンサ
D：ダイオード
TR：トランジスタ
R1,R2,R3,R4,R5,R6：抵抗
M：検出回路
Ｖ：直流電源
【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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