(57)【要約】【課題】高周波インバータを用いた高周波放電灯点灯装置において、始動用コンデンサが放電灯側に設けられた小型で安価な構成でありながら、放電灯の接続の有無を判別可能とする。【解決手段】熱陰極型の放電灯１を高周波点灯させる高周波インバータ４を内蔵し、前記熱陰極型の放電灯１を始動させるための始動用コンデンサ３を外部に接続される高周波放電灯点灯装置５において、前記放電灯１の両端に微小な交流電圧Ｖａまたは微小な矩形波電圧Ｖｂを与えることで、前記放電灯１のフィラメント外れ又は始動用コンデンサ３の有無を判別し、フィラメント外れ検出時又は始動用コンデンサ外れ検出時には高周波インバータ４の発振を停止させる判別回路（端子５ａ，５ｂ間の電圧検出器７）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極型の放電灯を高周波点灯させる高周波インバータを内蔵し、前記熱陰極型の放電灯を始動させるための始動用コンデンサを外部に接続される高周波放電灯点灯装置において、前記放電灯の両端に微小な交流電圧を与えることで、前記放電灯のフィラメント外れ又は始動用コンデンサの有無を判別し、フィラメント外れ検出時又は始動用コンデンサ外れ検出時には高周波インバータの発振を停止させる判別回路を備えることを特徴とする高周波放電灯点灯装置。
【請求項２】
熱陰極型の放電灯を高周波点灯させる高周波インバータを内蔵し、前記熱陰極型の放電灯を始動させるための始動用コンデンサを外部に接続される高周波放電灯点灯装置において、前記放電灯の両端に微小な矩形波電圧を与えることで、前記放電灯のフィラメント外れ又は始動用コンデンサの有無を判別し、フィラメント外れ検出時又は始動用コンデンサ外れ検出時には高周波インバータの発振を停止させる判別回路を備えることを特徴とする高周波放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項２において、判別回路は矩形波電圧を発生させるためのスイッチング素子に流れる電流の変化を検出することを特徴とする高周波放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項２または３において、放電灯の両端に与える微小な矩形波電圧を発生させるためのスイッチング素子として、高周波インバータのスイッチング素子を用いたことを特徴とする高周波放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、高周波インバータは他励式のインバータ回路であり、放電灯が再装着されて起動するときに、高周波インバータの制御回路は、熱陰極型の放電灯の予熱動作から発振を開始することを特徴とする高周波放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の高周波放電灯点灯装置を器具本体に内蔵したことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波インバータの発振出力により放電灯を高周波点灯させる高周波放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波インバータの発振出力により放電灯を高周波点灯させる装置は広く用いられている。しかし、高周波インバータの発振出力電圧が高いため、放電灯が接続されていない場合や、フィラメントが断線した場合、あるいは寿命末期状態になった場合において、ランプソケットや口金が過熱したり、高周波インバータが故障するという問題があった。
【０００３】
そこで、高周波インバータを用いた高周波放電灯点灯装置の従来技術として、放電灯が接続されていない場合や、フィラメントが断線した場合の保護機能として、直流電源からフィラメントを介して抵抗に電流を流し、この抵抗の電位が消失したときに高周波インバータの発振を停止させる装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−６７４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１３の従来例では、フィラメント２ａまたは２ｂが断線したときには、直流電源Ｅ１から抵抗Ｒ１、フィラメント２ａ、抵抗Ｒ２、Ｒ３、フィラメント２ｂを介して流れる電流が消失するため、電圧検出器７により抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点の電位を検出することにより、フィラメント断線の有無を判別できる。
【０００５】
しかしながら、図１３において、始動用コンデンサ３が放電灯点灯装置５の外部に接続される場合、始動用コンデンサ３と並列に接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３の電位を検出することは出来ないため、放電灯１が接続されていない場合や、フィラメント２ａ，２ｂが断線した場合の保護機能は実現できない。
【０００６】
また、図１４に示すように、高周波インバータ４が自励式の場合、放電灯１が外された場合に始動用コンデンサ３も外されるため、発振持続しない回路構成となっているが、放電灯１の配線長が長い場合においては、配線による浮遊容量Ｃｓが発生することで、発振が持続する場合があり、その場合、高い電圧が発生して不安全となる問題がある。
【０００７】
また、放電灯が寿命末期状態になった場合の保護機能として、放電灯１の管電圧の上昇を検出し、高周波インバータ４の発振を停止または抑制する安全装置は既に考案されている。
【０００８】
しかし、始動用コンデンサ３が放電灯点灯装置５の外部に接続される場合、従来回路にて保護することは可能であるが、新しいランプに交換されたときに、点灯装置５の側にてランプ１の接続の有無を判別することが困難なため、正常に点灯することができず、電源をオフすることによるリセットが必要であり、電源を共用している他の器具についても電源遮断が必要となるか、寿命末期保護回路のリセットスイッチを設ける必要があるという問題があった。
【０００９】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、高周波インバータを用いた高周波放電灯点灯装置において、始動用コンデンサが放電灯側に設けられた小型で安価な構成でありながら、放電灯の接続の有無を判別可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、熱陰極型の放電灯１を高周波点灯させる高周波インバータ４を内蔵し、前記熱陰極型の放電灯１を始動させるための始動用コンデンサ３を外部に接続される高周波放電灯点灯装置５において、前記放電灯１の両端に微小な交流電圧Ｖａまたは微小な矩形波電圧Ｖｂを与えることで、前記放電灯１のフィラメント外れ又は始動用コンデンサ３の有無を判別し、フィラメント外れ検出時又は始動用コンデンサ外れ検出時には高周波インバータ４の発振を停止させる判別回路（端子５ａ，５ｂ間の電圧検出器７）を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、始動用コンデンサが放電灯側に設けられた小型で安価な構成の高周波放電灯点灯装置において、点灯装置の側で放電灯の接続の有無を判別することができ、フィラメント外れ検出時又は始動用コンデンサ外れ検出時には高周波インバータの発振を停止させることで高電圧が発生し続けることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施の形態１の回路図である。図中、１は放電灯であり、２ａ，２ｂはそのフィラメントである。３は外付けされる始動用コンデンサ、４は高周波インバータ、５は高周波放電灯点灯装置、５ａ，５ｂは接続端子、Ｒａは抵抗である。
【００１３】
高周波インバータ４が発振停止している状態において、放電灯１の両端に抵抗Ｒａを介して交流電圧Ｖａ又は矩形波電圧Ｖｂを与える。放電灯１が接続されている場合、フィラメント２ａ、コンデンサ３、フィラメント２ｂを通じてフィラメント電流が流れる。また、放電灯１の両端には、抵抗Ｒａとコンデンサ３の時定数による充放電の電圧が発生する。
【００１４】
一方、放電灯３が接続されていない場合、フィラメント２ａ，２ｂが外れるため、フィラメント電流は流れない。また、コンデンサ３が無いため、放電灯１が接続される端子５ａ，５ｂ間には、交流電圧Ｖａまたは矩形波電圧Ｖｂが発生する。つまり、コンデンサ３の有無により、フィラメント電流または出力端子５ａ，５ｂ間の電圧が変化するため、放電灯１の有無、フィラメント２ａ，２ｂの有無を判別することが可能となる。
【００１５】
具体的には、電流検出器６によりフィラメント電流の有無を判定するか、あるいは、電圧検出器７により放電灯１の接続される出力端子５ａ，５ｂ間の電圧の変化を検出すれば良い。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態２の回路図である。図１の交流電圧Ｖａに絶縁トランスＴを設けた回路例である。本例では、絶縁トランスＴを設けることにより、高周波インバータ４側の影響を無くすことができ、交流電圧Ｖａの供給源として、例えば、高周波インバータ４の電源となる商用電源等を利用することも可能となる。このように、特別な交流電源を必要としないので、安価に構成できるという利点がある。
【００１７】
図３は本発明の実施の形態３の回路図である。この例では、高周波インバータ４の電源側に昇圧チョッパ回路よりなる直流電源回路８を備えており、そのチョッパ用のチョークコイルＬに二次巻線を設けて、抵抗Ｒａを介して点灯装置５の出力端子５ａ，５ｂ間に交流電圧を供給している。図２の絶縁トランスＴの１次側をチョッパ回路から取ったもので、別の交流電源を必要とせず、安価なものが利用可能となる。
【００１８】
直流電源回路８の構成については周知のものであり、交流電源Ｖｓに接続された整流器ＤＢの出力端にチョッパ用のチョークコイルＬとスイッチング素子Ｑの直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑの両端間にダイオードＤを介して平滑用のコンデンサＣを接続して成る昇圧チョッパ回路の構成を有している。スイッチング素子Ｑが高周波でオン・オフされることにより、平滑用のコンデンサＣに整流器ＤＢの出力電圧を昇圧した直流電圧が充電される。この直流電圧を高周波インバータ４により高周波に変換して端子５ａ，５ｂ間に出力するものである。なお、高周波インバータ４内のインダクタ（例えば、共振用のインダクタ）に二次巻線を設けて、交流電圧の供給源としても構わない。
【００１９】
図４は本発明の実施の形態４の回路図である。直流電源Ｅ１から抵抗Ｒａを接続し、放電灯１の接続される出力端子５ａ，５ｂ間にスイッチング素子Ｑａを接続し、スイッチング素子Ｑａをオン／オフさせることで矩形波電圧を発生させ、端子５ａ，５ｂ間の電圧を検出するようにした回路である。このように構成することで、比較的安価で小型化が可能となる。
【００２０】
図５は本発明の実施の形態５の回路図である。図４の直流電源Ｅ１として高周波インバータ４の直流電源を兼用したものであり、別電源を必要とせず安価なものが利用可能となる。点灯装置５の出力端子５ａ，５ｂ間の電圧は抵抗Ｒ２，Ｒ３により分圧されて、電圧検出器７により検出される。高周波インバータ４が動作していないときに、スイッチング素子Ｑａをオン・オフさせることで、端子５ａ，５ｂ間には直流電源回路８の平滑用コンデンサＣの直流電圧Ｖｄｃをスイッチングした矩形波電圧が発生する。端子５ａ，５ｂに放電灯１が接続されているときには、フィラメント２ａ、コンデンサ３、フィラメント２ｂを介して電流が流れるので、抵抗Ｒａを介する電圧降下が起こり、端子５ａ，５ｂ間の矩形波電圧の振幅は低下する。したがって、放電灯１が接続されているか否かを電圧検出器７の検出電圧により判定することができる。
【００２１】
図６は本発明の実施の形態６の回路図である。図５のスイッチング素子Ｑａに流れる電流の違いにより、放電灯１の接続の有無を判別するものであり、図５の構成に比べると、部品点数の削減が可能となる。高周波インバータ４が発振を停止している状態において、端子５ａ，５ｂ間に放電灯１が接続されていない場合、スイッチング素子Ｑａのオン時には、直流電源回路８から抵抗Ｒａ、スイッチング素子Ｑａ、抵抗Ｒ２を介して電流が流れ、スイッチング素子Ｑａのオフ時には抵抗Ｒ２には電流が流れない。したがって、電圧検出器７では直流電源回路８の平滑用コンデンサＣの電圧Ｖｄｃを抵抗ＲａとＲ２で分圧した振幅の矩形波電圧が観測される。
【００２２】
一方、端子５ａ，５ｂ間に放電灯１が接続されている場合には、矩形波電圧の周波数でコンデンサ３が充放電される。つまり、スイッチング素子Ｑａがオフ時には、直流電源回路８から抵抗Ｒａ、フィラメント２ａ、コンデンサ３、フィラメント２ｂを介してコンデンサ３の充電電流が流れて、コンデンサ３は充電される。スイッチング素子Ｑａがオフしたままであれば、コンデンサ３は直流電源回路８の出力電圧に収束するように充電されて行く。次に、スイッチング素子Ｑａがオンすると、コンデンサ３はスイッチング素子Ｑａ、抵抗Ｒ２を介して放電される。スイッチング素子Ｑａがオンしたままでは、コンデンサ３は抵抗Ｒａと抵抗Ｒ２による分圧電圧に収束するように放電されて行く。したがって、放電灯１が接続された状態でスイッチング素子Ｑａがオン・オフしている場合には、放電灯１が接続されていない状態に比べると、抵抗Ｒ２の両端に観測される電圧の振幅は増大することになる。この電圧の変化を電圧検出器７により検出することで、放電灯１の接続の有無を判定することができる。
【００２３】
図７は本発明の実施の形態７の回路図である。高周波インバータ４にハーフブリッジ回路を使用した場合の回路例であり、直流電源回路８の出力にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と出力端子５ａの間には、チョークコイルＬ１とコンデンサＣ１の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１と並列に抵抗Ｒａを接続し、スイッチング素子Ｑ２と並列にスイッチング素子Ｑａを接続してある。また、放電灯１の両端が接続される端子５ａ，５ｂ間に検出抵抗Ｒ２、Ｒ３の直列回路を接続し、抵抗Ｒ３の両端に電圧検出器７を接続したものである。コンデンサＣ１は始動用コンデンサ３に比べて十分に容量が大である。この回路例によれば、放電灯１が点灯するときに発生する過電圧の影響を受けることなく、スイッチング素子Ｑａとして耐圧の低い部品を選定することができ、安価に回路を構成することができる。
【００２４】
放電灯１の接続の有無を確認するには、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が共にオフ状態のとき、スイッチング素子Ｑａをオン、オフすることでスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に矩形波電圧を発生させ、これをチョークコイルＬ１、コンデンサＣ１を介して出力端子５ａ，５ｂ間に印加する。
【００２５】
まず、放電灯１が接続されている場合、スイッチング素子Ｑａがオフのとき、直流電源回路８から、抵抗Ｒａ、チョークコイルＬ１、コンデンサＣ１、フィラメント２ａ、コンデンサ３、フィラメント２ｂを介して電流が流れて、コンデンサ３に充電される。スイッチング素子Ｑａがオンのとき、コンデンサ３に充電された電圧がフィラメント２ａ、コンデンサＣ１、チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｑａ、フィラメント２ｂを通じて放電される。このとき、放電灯１の両端電圧は、スイッチング素子Ｑａがオフすると、抵抗Ｒａ、コンデンサ３の時定数により徐々に上昇し、スイッチング素子Ｑａがオンすると下降する。
【００２６】
抵抗Ｒａとコンデンサ３の時定数を大きく設定し、スイッチング素子Ｑａのオフ時間を短く設定すれば、検出抵抗Ｒ２，Ｒ３の両端電圧は低くなり、抵抗Ｒａとコンデンサ３の時定数を小さく設定し、スイッチング素子Ｑａのオフ時間を長くすれば、検出抵抗Ｒ２，Ｒ３の両端電圧は高くなる。
【００２７】
一方、放電灯１、コンデンサ３が接続されていない場合は、スイッチング素子Ｑａがオフのとき、コンデンサ３が無いため、検出抵抗Ｒ２，Ｒ３の両端電圧は、瞬時に立ち上がり、スイッチング素子Ｑａがオンのとき、検出抵抗Ｒ２，Ｒ３の両端電圧は、瞬時に立ち下がる。
【００２８】
つまり、放電灯１が有る場合の出力端子５ａ，５ｂ間の電圧をＶ１、放電灯１が無い場合の出力端子５ａ，５ｂ間の電圧をＶ０とすると、その関係は、コンデンサ３の時定数、スイッチング素子Ｑａのオン・オフ時間を調整することで、Ｖ１＜Ｖ０となる。したがって、出力端子５ａ，５ｂ間の電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧し、電圧検出器７で検出することで、放電灯１の有無を判別することが可能となる。
【００２９】
また、放電灯の寿命末期保護回路を具備する点灯装置において、放電灯の寿命末期を検出し、高周波インバータの発振を停止させている場合、放電灯の有無を判別することが可能であることから、放電灯を外したことを判別し、再度放電灯を接続したことを判別した場合に高周波インバータの発振を開始させることが可能となり、電源リセット等の手段を用いずとも点灯状態に自動復帰させることが可能である。特に、他励式の高周波インバータを用いている場合においては、放電灯が接続されたことを判別することで、インバータ制御回路がフィラメント予熱モードから動作開始することが可能となり、例えば、高い予熱周波数でフィラメントを予熱してから、始動周波数、点灯周波数へと発振周波数を下げて行くように制御することで、放電灯の短寿命を避けることが可能となる。
【００３０】
図８は本発明の実施の形態８の回路図である。図７の回路において、高周波インバータ４のスイッチング素子Ｑ２と矩形波発生用のスイッチング素子Ｑａを共用した回路例である。この回路の動作は、まず、スイッチング素子Ｑ１をオフすることで高周波インバータ４を停止状態とし、スイッチング素子Ｑａをオン／オフすることで、出力端子５ａ，５ｂ間に矩形波電圧を発生させ、放電灯１の有無を判別する。このように制御することで、放電灯１の両端に与える微小な矩形波電圧を発生させるためのスイッチング素子Ｑａと、高周波インバータ４のスイッチング素子Ｑ２とを共用することが可能であり、部品点数の削減が可能である。
【００３１】
図９は本発明の実施の形態９の回路図である。図７の回路を並列多灯点灯回路に応用した例である。図中の直流電圧Ｖｄｃは、図７の直流電源回路８の出力電圧であり、複数の点灯回路について共用されている。図示された回路では２灯用を例示しているが、３灯以上の任意の灯数の並列点灯回路としても良いことは言うまでも無い。
【００３２】
図１０は本発明の実施の形態１０の回路図である。図９に示した２灯用の並列点灯回路において、スイッチング素子Ｑａを共用した回路例であり、比較的安価にて共用が可能となる。図９の回路に比べると、スイッチング素子Ｑａ’が不要となる代わりに、ダイオードＤ１，Ｄ１’が必要となるが、スイッチング素子Ｑａの制御回路・駆動回路を共用できるので、全体として部品コストは削減可能となる。図示された回路例は２灯用であるが、３灯以上の任意の灯数の並列点灯回路としても良いことは言うまでも無い。
【００３３】
図１１は本発明の実施の形態１１の回路図である。高周波インバータ４の矩形波電圧発生用のスイッチング回路（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑａ及び抵抗Ｒａ）は共用化し、矩形波電圧を正弦波に変換する共振回路以降の部分について並列化したものである。図示された回路例は２灯用であるが、３灯以上の任意の灯数の並列点灯回路としても良いことは言うまでも無い。
【００３４】
図１２は本発明の実施の形態１２の回路図である。直列多灯点灯回路に本発明を適用した例である。一方の始動用のコンデンサ３は１灯の放電灯１と並列接続され、他方の始動用のコンデンサ３’は２灯の放電灯１，１’の直列回路と並列に接続されている。
【００３５】
なお、図１〜図１２の各実施の形態の放電灯点灯装置は、照明器具の本体内に組み込まれて使用される。照明器具の本体には、始動用コンデンサ３付きの放電灯１を接続するためのソケットが設けられ、図１〜図１２の接続端子５ａ，５ｂがソケットの接続端子となる。通常の熱陰極型の放電灯点灯装置では、始動用のコンデンサが照明器具に内蔵されているため、ソケットは４端子となるが、本発明では、始動用のコンデンサが照明器具に内蔵されていないため、ソケットは２端子となり、照明器具の構造が簡略化される利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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２の回路図である。
【図３】本発明の実施の形態３の回路図である。
【図４】本発明の実施の形態４の回路図である。
【図５】本発明の実施の形態５の回路図である。
【図６】本発明の実施の形態６の回路図である。
【図７】本発明の実施の形態７の回路図である。
【図８】本発明の実施の形態８の回路図である。
【図９】本発明の実施の形態９の回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態１０の回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態１１の回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態１２の回路図である。
【図１３】従来例１の回路図である。
【図１４】従来例２の回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    放電灯
２ａ  フィラメント
２ｂ  フィラメント
３    始動用コンデンサ
４    高周波インバータ
５    高周波放電灯点灯装置
６    電流検出器
７    電圧検出器
８    直流電源回路
【図１】
2007200677.tif 000003
【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】
2007200677.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007200677.tif 000011
【図１０】
2007200677.tif 000012
【図１１】
2007200677.tif 000013
【図１２】
2007200677.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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