(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯と；
交流電源を直流電源に変換する直流電源装置と；
直流電源をスイッチング素子によるスイッチングにより交流に変換しインバータトランスを介して前記放電灯へ与えるインバータと；
放電灯のランプ電流を前記インバータのスイッチング素子に帰還させるための帰還手段と；
帰還手段に直列に接続されたコンデンサと；
帰還手段及びコンデンサの直列体に並列に接続された抵抗と；
抵抗もしくは前記コンデンサを介して前記放電灯による半波放電状態時の電圧に応じた電位を検出する半波放電検出回路と；
放電灯に並列に接続された分圧用コンデンサおよび分圧用コンデンサより取り出したランプ電圧をダイオードにより整流して蓄積するコンデンサを有してなり、放電灯のランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路と；
ランプ電圧検出回路により検出されたランプ電圧より得られるランプショート時と前記半波放電検出回路の検出電位に基づく半波放電時に保護動作の指示信号をフォトカプラを介して出力する安全回路と；
安全回路から出力される指示信号に応じて、前記スイッチング素子へ前記インバータを制御する制御信号を送出する制御回路と；
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
器具本体内に請求項１記載の放電灯点灯装置を内蔵し、放電灯を点灯させることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば低圧水銀蒸気放電灯等の放電灯を安全に動作させる放電灯点灯装置に関するものである。
【従来の技術】
従来、放電灯の寿命末期時における半波放電を検出する手段を備えた放電灯点灯装置は、図１３に示すように、交流電源Ａ及びダイオードブリッジＢにより構成される直流電源装置からの直流電圧は、始動抵抗ＣとトランスＤの一次巻線Ｄ１の各一端に印加され、一次巻線Ｄ１の他端はスイッチングトランジスタＥのコレクタに接続されている。またスイッチングトランジスタＥのエミッタは、直流電圧源装置の負の基準電位点側に接続されると共に、そのベース・エミッタ間にダイオードＦ及び抵抗Ｇによる直列回路が接続されている。スイッチングトランジスタＥのベースは、前述の始動抵抗Ｃの他端が接続されている。
【０００２】
トランスＤの二次巻線Ｄ２は、一端を放電灯Ｈ一方のフィラメントに接続され、また他端は第１のコンデンサＩ及び第２のコンデンサＪの直列接続を介して変流器Ｋの一次巻線Ｋ１に接続されている。変流器Ｋの一次巻線Ｋ１は放電灯Ｈの他方のフィラメントと接続している。また、第２のコンデンサＪと変流器Ｋの一次巻線Ｋ１との直列回路に対し並列に抵抗Ｌが接続されている。
【０００３】
変流器Ｋの二次巻線Ｋ２には、電圧調整用のダイオードＭの直列回路が並列に接続され、その接続点の一方はコンデンサＮを介してスイッチングトランジスタＥのエミッタに接続され、他方の接続点はスイッチング素子Ｅのベースに接続されている。
【０００４】
そして、安全回路Ｏは第１のコンデンサＩの両端電圧を検出して放電灯末期時の半波放電によるインバータの破壊を防止するように構成されている。
【０００５】
なお、トランスＤの一次巻線Ｄ１には共振コンデンサＰが並列に接続され、また放電灯Ｈにも共振コンデンサＱが接続されている。
【０００６】
すなわち、上記放電灯点灯装置はトランジスタインバータにより点灯される放電灯Ｈと、この放電灯のランプ電流の通電経路に設けられ出力によりトランジスタインバータのスイッチングトランジスタＥを自励発振させる変流器Ｋとを有し、また、この変流器Ｋの１次巻線Ｋ１と直列関係に設けられ、それぞれ入力巻線への直流電流の流入を阻止する第１及び第２の直列コンデンサＩ，Ｊと、第２のコンデンサＪと変流器Ｋに並列に接続された直流電流バイパス用の抵抗Ｌが設けられているものである。ここで、第１のコンデンサＩの容量は第２のコンデンサＪの容量よりも大きく設定されている。
【０００７】
そして、この第１のコンデンサＩの両端電圧を検出し、検出出力が上昇したとき、トランジスタインバータの出力を停止または低減する安全回路Ｏとが設けられているものである。
【０００８】
このものによれば、放電灯の寿命末期時における半波放電によって、放電灯のランプ電流の通電経路に直流電流が流れようとするが、この電流は第１及び第２のコンデンサによって阻止されて、変流器への直流電流の流入を阻止することができ、インバータの異常発振が防止できる。また、第１のコンデンサは第２のコンデンサよりも容量が大きいため、直流を阻止して電圧が十分に高くなるので、このコンデンサの両端電圧を検出することにより、安全回路の動作を確実に開始させることができる。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の放電灯点灯装置によれば、両端の電圧が検出される第１のコンデンサに抵抗によりバイパスした電流を全て蓄積して充電するため、そのコンデンサは異常な高電圧になり易いものであった。
【０００９】
また、そのコンデンサの放電時には、その高電圧が直接放電灯に印加されることがあり、その結果、サージ電圧がインバータのスイッチング素子等に印加されて素子の破壊を生じる虞があった。
【００１０】
そこで本発明は従来技術の欠点を解決するもので、高電圧の発生を誘発することなしに検出回路の電位検出が可能な放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、放電灯と；交流電源を直流電源に変換する直流電源装置と；直流電源をスイッチング素子によるスイッチングにより交流に変換しインバータトランスを介して前記放電灯へ与えるインバータと；放電灯のランプ電流を前記インバータのスイッチング素子に帰還させるための帰還手段と；帰還手段に直列に接続されたコンデンサと；帰還手段及びコンデンサの直列体に並列に接続された抵抗と；抵抗もしくは前記コンデンサを介して前記放電灯による半波放電状態時の電圧に応じた電位を検出する半波放電検出回路と；放電灯に並列に接続された分圧用コンデンサおよび分圧用コンデンサより取り出したランプ電圧をダイオードにより整流して蓄積するコンデンサを有してなり、放電灯のランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路と；ランプ電圧検出回路により検出されたランプ電圧より得られるランプショート時と前記半波放電検出回路の検出電位に基づく半波放電時に保護動作の指示信号をフォトカプラを介して出力する安全回路と；安全回路から出力される指示信号に応じて、前記スイッチング素子へ前記インバータを制御する制御信号を送出する制御回路と；を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、器具本体内に請求項１記載の放電灯点灯装置を内蔵し、放電灯を点灯させることを特徴とする。
【００１２】
なお、照明装置としては、電球形蛍光ランプと称される安定器を内蔵して一体的に構成された放電灯等を包含するものである。
【作用】
請求項１の発明では、放電灯が平常点灯しているときは、その放電電流は帰還手段に直列に接続されたコンデンサ及びこれに並列に接続された抵抗により分流されて流れ安定に点灯する。
【００１３】
またこの際、検出回路は抵抗もしくはコンデンサの両端間電圧に応じた電位を検出する。そして、放電灯が寿命末期になり半波放電が生じ、ランプ電流が直流成分を含むようになって、そのコンデンサに電荷が蓄積されると、そのコンデンサの両端間電圧は上昇する。同時にそのコンデンサは直流電流を阻止するようになるため、並列に接続された抵抗の電位が上昇することになる。
【００１４】
また、負荷である放電灯が短絡状態を呈するようになると、大きな電流が分流されて抵抗およびコンデンサに流れるため上記と同様にそれらの電位が上昇することになる。このように、放電灯が異常状態となったときに、抵抗もしくはコンデンサの電位が大幅に変動することになる。
【００１５】
また検出回路で検出された電位に基づき安全回路はインバータを保護するように指示信号を出力するため、放電灯が異常状態になるとインバータの出力は低減もしくは停止されることになる。また、帰還手段に直列に接続されたコンデンサに流れる電流は、抵抗により分流されているためそのコンデンサの充電電圧は高電圧となることがなく、またその充電電荷の放電時においても、並列に接続された抵抗との閉回路が形成されるため、充電電圧が直接放電灯に印加されることがなく、サージ電圧がインバータのスイッチング素子等に印加されることを未然に防止することができる。
【００１６】
また、検出回路の他に、放電灯のランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路が設けられ、検出回路により検出された電位とランプ電圧とに基づき安全回路が保護動作の制御信号を出力するので、上記作用に加えて放電灯の異常状態を的確に検出してインバータ出力を低減させるなどの処理がなされ得るものである。
【発明の実施の形態】
以下，図面を用いて本発明の実施例を説明する。図１に本発明の実施例に係る放電灯点灯装置の構成図を示す。すなわち、放電灯１に対し、交流電源２による交流をダイオードブリッジ３により整流し、その整流出力を平滑コンデンサ４により平滑して直流電源とし、更に、電子安定化手段を構成するトランジスタインバータにより例えば４０ＫＨｚの高周波として供給している。インバータトランス７の１次側巻線には、共振用のコンデンサ５が並列に接続され、このコンデンサ５には、スイッチング素子であるトランジスタ６のコレクタが接続される。
【００１７】
トランス７の２次巻線側には直流カット用のコンデンサ９を介して電流トランス１０の１次側巻線が接続され、更に放電灯１のフィラメントに接続されている。放電灯１の他方のフィラメントはトランス７の２次側巻線に接続されている。
【００１８】
放電灯１には並列に始動用のコンデンサ１１が接続されている。トランジスタ６のベースには、放電灯のランプ電流を帰還させる帰還手段を構成する電流トランス１０の２次側巻線が接続され、この巻線とトランジスタ６のエミッタとの間には出力制限用のコンデンサ１８及びこれに並列にコンデンサ１９とＦＥＴ２０とが直列に接続された回路が接続されている。この回路では、トランス７に電圧が発生すると、トランス１０の２次側巻線とコンデンサ５とが共振し電流トランス１０に共振電流が流れる。このときトランジスタ６はオン状態にあるが、共振電流を受けてオン状態を続ける。電流トランス１０の２次側巻線の電流は、コンデンサ１８を充電するように働き、コンデンサ１８が電荷で満たされると充電電流が流れなくなり電流トランス１０が磁気飽和してトランジスタ６がオフ状態となる。このとき、トランス７はコンデンサ５，１１とそれぞれ共振状態となり、電流トランス１０には、上記と逆方向に電流が流れる。これにより、トランジスタ６は逆バイアスされる。この間に、コンデンサ１８の電荷は図示せぬ放電経路を介して放電され、次の共振の反転により再びトランジスタ６がオン状態となり、上記と同様の動作が繰り返され、放電灯１のフィラメントが予熱されて放電灯点灯へと到る。
【００１９】
そしてこの実施例に係る放電灯点灯装置では、電流トランス１０の１次側のダンパ抵抗８を介して放電灯１のランプ電流に対応する電圧を取り込む半波放電検出回路２２が設けられている。そして、半波放電検出回路２２による検出電位は安全回路２１へ出力される。
【００２０】
安全回路２１は半波放電検出回路２２の出力と共に、ランプ電圧検出回路１４の出力も得ており、これらの電圧の関係により放電灯負荷の異常を検出する。安全回路２１が異常を検出すると、指示信号がフォトカプラ１６を介して制御手段である制御回路２３へ送られ、制御回路２３はＦＥＴ２０に対するゲート信号を制御することにより、スイッチング素子であるトランジスタ６のスイッチング周期を変更し、インバータの出力を絞り、あるいは停止する。換言すれば、制御回路２３は、半波放電検出手段２２の出力に応じて電子安定化手段であるインバータを制御して保護動作をするように構成されているものである。
【００２１】
上記の構成に係る放電灯点灯装置のより詳細な構成例を図２に示す。
【００２２】
以下の実施例においても、本実施例においても、図１における一点鎖線Ａ部分は共通であるので省略している。この実施例では、半波放電検出回路２２として、コンデンサ３１，ダイオード３２，３３、コンデンサ３４、抵抗３５を用いている。つまり、上述のようにダンパ抵抗８と直流カット手段であるコンデンサ９との接続点の電圧、換言すれば、コンデンサ９の両端間電圧に応じた電位をコンデンサ３１を介して取り出し、ダイオード３２，３３によって整流してコンデンサ３４に蓄積し、安全回路を構成するトランジスタ４０のエミッタ及びツェナーダイオード４１のコレクタにＶdet として与える。
【００２３】
より詳細に説明すれば、上記回路において、放電灯が平常点灯しているときは、その放電電流は電流トランス１０の１次側に直列に接続されたコンデンサ９及びこれに並列に接続されたダンパ抵抗８により分流されて流れ安定に点灯する。そして、放電灯１が寿命末期になり半波放電が生じ、ランプ電流が直流成分を含むようになって、その直流カット手段であるコンデンサ９に電荷がある蓄積されると、そのコンデンサ９の両端間電圧は上昇し、またそのコンデンサ９は直流電流を阻止するようになるため、並列的に接続された抵抗８の電位が上昇することになる。したがって、コンデンサ３１を介して取り出された電圧は、トランジスタ４０のエミッタ及びツェナーダイオード４１のコレクタにＶdet として与えるようになる。ここで、電流トランス１０に直列に接続されたコンデンサ９に流れる電流は、ダンパ抵抗８により分流されているため、そのコンデンサ９の充電電圧は高電圧となることがない。また、その充電電荷の放電時においても、並列的に接続されたダンパ抵抗８との閉回路が形成されるため、充電電圧が直接放電灯に印加されることがなく、サージ電圧が電子安定化手段であるインバータのスイッチング素子等に印加されることを未然に防止することができるものである。また、抵抗手段であるダンパ抵抗８の電圧降下に応じて放電灯が半波放電をしているか否かを判定するランプ電圧検出回路１４は、ダイオード３６，３７、コンデンサ３８、抵抗３９により構成されている。コンデンサ１２，１３の分圧用コンデンサにより取り出したランプ電圧はダイオード３６，３７により整流されてコンデンサ３８に蓄積され、ＶL としてトランジスタ４０のベースに与えられる。トランジスタのコレクタとツェナーダイオード４１との接続点と基準電圧との間にはフォトカプラ１６の発光ダイオード４２が接続されている。
【００２４】
上記の構成において、検出したランプ電圧ＶL とランプ電流ＩL に対応する電圧Ｖdet と、トランジスタ４０、ツェナーダイオード４１のオンオフを示す。
【００２５】
通常点灯時  ＶL ＞Ｖdet 、４０、４１共にオフ。
【００２６】
半波放電時  ＶL ＞Ｖdet 、しかし、Ｖdet がツェナー電圧を越えて４１のみオン。
【００２７】
ランプショート時
ＶL ＜Ｖdet 、４０オン。
【００２８】
ランプ無し状態
共振経路なく発振不能。
【００２９】
したがって、半波放電時とランプショート時には、発光ダイオード４２に電流が流れ、制御回路２３へ指示信号が与えられ、インバータの出力が絞られ、あるいは停止されることになる。
【００３０】
図３は、図２の実施例について、インバータの電源に応じて、スイッチングを制御するようにする構成を付加した実施例を示す。この実施例では、補助電源５０によってコンデンサ５２を介してＯＰアンプ５６を付勢し、抵抗５１、５３、５４によりインバータの直流電源の電圧を分圧用として取り出し、ＯＰアンプ５６に与える。ＯＰアンプ５６の非反転側入力端子に基準電圧を与えてこの基準電圧５５と分圧用抵抗により得た電圧とを比較して、差に応じた電圧を出力する。この出力はダイオード５８を介してコンデンサ５９に蓄積され、Ａ級増幅動作を行うＦＥＴ２０のゲートに与えられる。これにより、インバータの出力が過大であればこれを低下させるようにスイッチングの周期が制御され、逆にインバータの出力が過小であればこれを増大させるようにスイッチングの周期が制御される。一方、安全回路２１の出力にかかる指示信号は、フォトトランジスタ６０に到来する。この結果、ＯＰアンプ５６の出力が停止され、インバータの出力が絞られるようにスイッチング周期が制御される。
【００３１】
図４に、本発明に係る他の実施例を示す。同図に示す実施例では、半波放電検出回路２２のダイオード３２のアノードを放電灯１のフィラメントより抵抗８側に接続し、純粋に抵抗８の両端間の電位を取り出すように構成してある。このような構成によれば、上述の実施例による利点に加えて、取り出す電位が放電灯１のフィラメントのインピーダンスに関わりなくなるため、安定的に的確な半波放電状態を検出することができる利点がある。
【００３２】
図５には、更に他の実施例が示されている。この実施例では、直流カット用のコンデンサ９を放電灯１のフィラメントと電流とトランス１０の一端との間に接続し、このコンデンサ９の間に生じる電位を取り出して、半波放電状態を検出するように構成してある。この実施例によっても、上記図２、図４の実施例と同様の効果が期待できる。
【００３３】
さらに、図６には、本発明の他の実施例が示されている。この実施例では、電流トランス１０のコンデンサ９が接続されない側の端点と、放電灯１のフィラメントとの間に、２つの直列接続されたコンデンサ６２、５３よりなる分圧用コンデンサを接続し、その中点から電圧の基準電位を取り出し、コンデンサ６２と抵抗８との接続点から半波放電状態を検出する電位を取り出す。取り出した電位をダイオード６４ａ、６４により整流し、コンデンサ６５に蓄積し、半波放電に係る電圧を検出する。この実施例によっても、上記図２、図４と同様の効果が期待できる。なお、ランプ電圧は、上記各実施例と同様に取り出す。
【００３４】
図７には、更に他の実施例が示されている。この実施例は、半波放電検出回路２２の検出基準点と、ランプ電圧検出回路１４の検出基準点をトランス７の２次側巻線とダンパ抵抗８との接続点にとり、半波放電検出回路２２で、上記抵抗８の両端間の電位を検出する構成とする。これによって、放電灯１のフィラメントのインピーダンスの影響を受けずに半波放電状態の検出が可能となり、かつ、ランプ電圧はトランス７の２次側電圧で検出でき、かつ、半波放電状態の的確な検出が可能となる。
【００３５】
さらに、図８には、他の実施例が示されている。この実施例は図２とほぼ同様の構成を有するが、安全回路２１の構成が異なっている。即ち、正常点灯状態において、ランプ電圧を電源として抵抗８４を介して発光ダイオード４２へ電流を流し点灯しておく構成が採用されている。そして、ランプ電圧が異常に上昇したことをツェナーダイオード６５により検出する。このときには、抵抗６６にランプ電圧による電流が流れ、発光ダイオード４２は発光を停止する。更に、半波放電検出を、２つのモードにより行う。つまり、半波放電によりコンデンサ３４に現れる電圧Ｖdet が「０」であるときに応じて、トランジスタ８１を設け、このトランジスタ８１のオンによりトランジスタ８２のベースにＨレベルを与え、トランジスタ８２をオンとし発光ダイオード４２を消灯させる。また、半波放電によりコンデンサ３４に現れる電圧Ｖdet が所定の大きさの電圧である時に応じて、ツェナーダイオード４１を設け、これがオンとなってトランジスタ８２のベースにＨレベルが与えられることにより、上記と同様にして発光ダイオード４２が消灯するように構成されている。
【００３６】
上記の半波放電検出を２つのモードにより行う理由を図９〜図１２を用いて説明する。図９、図１１は放電灯点灯装置の内、半波放電に関係する部分を示した図である。半波放電時には、ランプ電流に直流が重畳し、交流分は電流トランス１０を流れ、直流分は抵抗８を流れる。今、図９の矢印で示す方向に、直流電流ＩLDC が流れたとする。すると、電流ＩLDC は、ダイオード３３を介してコンデンサ３４を充電し、コンデンサ３４に現れる電位Ｖdet は、図１０に示すようにある電位をもつものになる。この場合にはツェナーダイオード４１による検出がなされるものである。これに対し、図１１の矢印で示す方向に、直流電流ＩLDC が流れたとする。すると、電流ＩLDC は、ダイオード３３に妨げられてコンデンサ３４を充電することができず、コンデンサ３４に現れる電位Ｖdet は、図１２に示すように電位「０」を持つものとなる。この場合にはトランジスタ８１による検出がなされる。このように、本実施例では、半波放電電流の方向に関わらず的確な検出が可能となる。
【００３７】
なお、以上の実施例においては電子安定化手段として、１石式のインバータを用いたものに本発明を適用したものについて説明しているが、本発明はこれに限らず、例えばハーフブリッジ式のインバータや、プッシュプル式、フルブリッジ式等の電子安定化手段を用いても良い。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、帰還手段に直列に接続されたコンデンサに流れる電流は、抵抗により分流されているためそのコンデンサの充電電圧は高電圧となることがない。さらにその充電電荷の放電時においても、並列に接続された抵抗との閉回路が形成されるため、充電電圧が直接放電灯に印加されることがなく、サージ電圧がインバータのスイッチング素子等に印加されることを未然に防止することができる。
【００３８】
加えて、検出回路の他に、放電灯のランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路が設けられ、検出回路により検出された電位とランプ電圧とに基づき、半波放電時とランプショート時には、安全回路が保護動作の制御信号を出力するので、上記作用に加えて放電灯の異常状態を的確に検出してインバータ出力を低減させるなどの処理がなされ得るものである。
【００３９】
また、請求項２の発明によれば、上記の発明と同じ効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる放電灯点灯装置の構成図。
【図２】本発明の実施例に係る放電灯点灯装置の要部構成図。
【図３】本発明の他の実施例に係わる放電灯点灯装置の構成図。
【図４】本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の要部構成図。
【図５】本発明の他の実施例に係わる放電灯点灯装置の要部構成図。
【図６】本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の要部構成図。
【図７】本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の要部構成図。
【図８】本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の要部構成図。
【図９】半波放電を説明する図。
【図１０】図９による電圧を示す図。
【図１１】半波放電を説明する図。
【図１２】図１１による電圧を示す図。
【図１３】従来の構成図。
【符号の説明】
１・・・放電灯
２・・・交流電源
３・・・ダイオードブリッジ
４，５，９，１１，１２，１３，１８，１９・・・コンデンサ
６・・・トランジスタ
７・・・トランス
８・・・抵抗
１０・・・電流トランス（帰還手段）
１４・・・ランプ電圧検出回路  １６・・・フォトカプラ
２０・・・ＦＥＴ
２１・・・安全回路
２２・・・半波放電検出回路    ２３・・・制御回路
【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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【図１２】
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【図１３】
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