(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源に接続された少なくとも一つのスイッチング素子を有し、スイッチング素子を高周波でオンオフして高周波電圧を出力するインバータ回路と、インダクタ及びコンデンサからなり、インバータ回路に接続される共振回路と、放電灯負荷と、インバータ回路に接続される制御回路とを備え、制御回路は、スイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティを制御する発振器と、放電灯負荷の異常を検出し発振停止制御を行なう異常検出回路と、インバータ回路の起動時に異常検出回路の動作を禁止する異常検出禁止回路とを備え、放電灯の起動時には上記スイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティの制御により、所定の予熱時間、所定の予熱電流を放電灯負荷のフィラメントに流し、その後所定の始動時間、放電灯負荷を点灯させるための所定の始動電圧を放電灯負荷に印加し、その後定常点灯状態に移行するようなシーケンス制御を行なうとともに入力する調光信号に対応した調光レベルとなるように発振器により上記スイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティを制御する放電灯点灯装置において、発振器は始動終了時点から点灯モードの定常状態への移行時にスイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティを滑らかに変化させ、異常検出回路は、放電灯負荷のランプ電圧と、定常点灯状態におけるランプ電圧の最大値より高い１つの検出しきい値とを比較して、ランプ電圧が検出しきい値より高いときに放電灯負荷の異常を検出するものであって、異常検出禁止回路による異常検出禁止の解除タイミングを始動終了時点とし、該始動終了時点から点灯モードの定常状態への移行時に、放電灯負荷の全点灯時における異常検出回路が検出するランプ電圧が検出しきい値を下回るまでの時間が異常検出回路が異常を検出してから発振停止制御を行なうまでに要する遅れ時間より長くなるように設定し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、放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る従来例の回路構成を図４に、その制御動作について図５（タイミングチャート）に示す。図４に示す従来例の回路構成を簡単に述べると、交流電源Ｖｓには全波整流器ＤＢの交流入力端子が接続されており、全波整流器ＤＢの直流出力端子には平滑用のコンデンサを含む電源回路１が接続されている。電源回路１には少なくとも１つのスイッチング素子を有し、該スイッチング素子のオン、オフにより高周波の電圧に変換するインバータ回路２が接続されており、インバータ回路２にはインダクタとコンデンサを含む共振回路３が接続され、共振回路３には、放電灯負荷Ｌａが接続されている。制御回路５はインバータ回路２のスイッチング素子の動作周波数（又はデューティ或いは両者）を制御する発振器５０と、発振器５０の出力を受けスイッチング素子を駆動する為のドライブ回路５１と、インバータ回路２の起動時の予熱始動点灯・異常検出禁止の時間を設定するタイマー回路５２と、調光器６からの調光信号を受けて直流電圧に変換し、該直流電圧により発振器５０に調光レベルを伝える調光信号ＤＣ変換回路５３と、放電灯負荷４の例えばランプ電圧を検出し、検出ランプ電圧が検出しきい値を越えたときに、放電灯負荷２の異常と判定して発振器５０の停止制御を行う異常検出回路５４と、異常検出の検出しきい値を切り替える検出しきい値切り替え回路５５と、起動時の一定期間前記異常検出を不動作とする異常検出禁止回路５６と、により構成されている。図４のａ〜ｉの入出力信号は次の通りである。信号ａは発振器の出力をドライブ回路５１に伝達する信号、信号ｂはタイマー回路５２から発振器５０へ予熱・始動・点灯の動作モードを伝達し、発振周波数を切り替えるための信号、信号ｃは調光信号ＤＣ変換回路５３から発振器５０へ調光モード（Ｆｕｌｌ（全点灯）〜Ｄｉｍ（最低調光））を伝達し、発振周波数を変動させるための信号、信号ｄはタイマー回路５２から調光モードＤＣ変換回路５３に予熱・始動・点灯の動作モードを伝達し、点灯モードのみ調光制御が働くようにするための信号、信号ｅはタイマー回路５２から異常検出禁止回路５６に予熱・始動・点灯の動作モードを伝達し、点灯モードのみ異常検出が働くようにするための信号、信号ｆは異常検出禁止回路５６から異常検出回路５４に検出禁止信号を与え、異常検出回路５４が働かないようにするための信号、信号ｇは異常検出回路５４から発振器５０へ、異常検出時に停止信号を与え、停止制御を行うための信号、信号ｈは調光信号ＤＣ変換回路５３から検出しきい値切替え回路５６へ調光レベルを伝達し、調光レベルに応じた検出しきい値を切り替るための信号、信号ｉは検出しきい値切替え回路５５から異常検出回路５４へ送り、異常検出の検出しきい値切替え制御を行う信号である。
【０００３】
つづいて従来例回路の起動時の動作について説明する。今電源を投入するとまず予熱モードから動作を開始し、タイマー回路５２により設定される図５（ａ）に示す所定の予熱時間（時点ｔ０〜ｔ１）中、発振器５０が第一の周波数ｆ０で発振し、ドライブ回路５１を介してインバータ回路２のスイッチング素子を駆動し、インバータ回路２が周波数ｆ０で動作する。インバータ回路２が周波数ｆ０で動作することにより放電灯負荷４に所定の予熱電流が流れる。予熱時間が終了すると、始動モードに移行し、同じくタイマー回路５２により設定される所定の始動時間（時点ｔ１〜ｔ２）中、発振器５０が第二の周波数ｆ１で発振し、インバータ回路２が周波数ｆ１で動作することにより、放電灯負荷４を点灯させるための所定の始動電圧が放電灯負荷４に印加される。始動時間が終了すると、点灯モードに移行し定常点灯状態となる（時点ｔ２〜）。点灯モードは調光信号により発振器５０の周波数がｆ２からｆ３の間で制御され、ＦｕｌｌからＤｉｍモードに亘り出力制御される。異常検出回路５４の検出電圧は上記Ｆｕｌｌ（全点灯）、Ｄｉｍ（最小調光）モードに応じ変動するため、検出しきい値はＦｕｌｌからＤｉｍの間の最も高くなる電圧（図５（ｂ）で言えばＤｉｍモード）以上に設定されている。また図５（ｂ）に示すように正常にもかかわらず、予熱・始動モードにおいて検出しきい値Ｖｒｅｆを上回るモードが発生するため、図５（ｃ）のように予熱・始動モードにおいては検出禁止信号が出力され、異常検出回路５４が動作しない。点灯モードに移行すると検出禁止が解除され異常検出回路５４が動作を開始する。放電灯負荷４が異常状態になると図５（ｄ）のように検出電圧が上がり、検出しきい値Ｖｒｅｆを越えた領域において検出が動作し発振停止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例回路において、異常検出禁止回路５６からの異常検出禁止の解除信号が点灯モードに移行と同時に出力されるため、点灯モードで異常検出回路５４は動作するが、点灯モードには調光器６の調光信号によりＦｕｌｌモードからＤｉｍモードに亘り出力変動があるため、図６に示すように、異常時においても異状検出部の電圧（例えばランプ両端電圧Ｖｌａ）に幅があり、正常時の検出電圧（イ）と異常時の検出電圧（ロ）に重なりが出る。従って、ＦｕｌｌモードからＤｉｍモードに亘り全てのモードにおいて異常時の検出を実現するためには、調光レベルを検知し（図４の信号ｈ）、調光レベルに応じて検出しきい値を切り替える為の検出しきい値切替え回路５５が必要であった。図６の場合ＦｕｌｌモードからからＤｉｍモードに移行の際検出しきい値をＶｒｅｆ２にＶｒｅｆ１へ切替える必要が有る。
【０００５】
尚図５、図６のＶ１’，Ｖ１〜Ｖ３は異常検出回路５４の検出電圧を示す。
【０００６】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、いかなる調光レベルにおいても、検出しきい値を変えることなく確実に放電灯負荷の寿命末期等の異常を検出することができる放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、直流電源と、直流電源に接続された少なくとも一つのスイッチング素子を有し、スイッチング素子を高周波でオンオフして高周波電圧を出力するインバータ回路と、インダクタ及びコンデンサからなり、インバータ回路に接続される共振回路と、放電灯負荷と、インバータ回路に接続される制御回路とを備え、制御回路は、スイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティを制御する発振器と、放電灯負荷の異常を検出し発振停止制御を行なう異常検出回路と、インバータ回路の起動時に異常検出回路の動作を禁止する異常検出禁止回路とを備え、放電灯の起動時には上記スイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティの制御により、所定の予熱時間、所定の予熱電流を放電灯負荷のフィラメントに流し、その後所定の始動時間、放電灯負荷を点灯させるための所定の始動電圧を放電灯負荷に印加し、その後定常点灯状態に移行するようなシーケンス制御を行なうとともに入力する調光信号に対応した調光レベルとなるように発振器により上記スイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティを制御する放電灯点灯装置において、発振器は始動終了時点から点灯モードの定常状態への移行時にスイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティを滑らかに変化させ、異常検出回路は、放電灯負荷のランプ電圧と、定常点灯状態におけるランプ電圧の最大値より高い１つの検出しきい値とを比較して、ランプ電圧が検出しきい値より高いときに放電灯負荷の異常を検出するものであって、異常検出禁止回路による異常検出禁止の解除タイミングを始動終了時点とし、該始動終了時点から点灯モードの定常状態への移行時に、放電灯負荷の全点灯時における異常検出回路が検出するランプ電圧が検出しきい値を下回るまでの時間が異常検出回路が異常を検出してから発振停止制御を行なうまでに要する遅れ時間より長くなるように設定したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態により説明する。
（参考例）
図１は本参考例の回路構成を、図２は各部のタイミングチャートを示す。
【０００９】
本参考例の、回路構成を簡単に述べると、交流電源Ｖｓに全波整流器ＤＢの交流入力端子が接続されており、全波整流器ＤＢの直流出力端子には平滑用のコンデンサを含む電源回路１が接続されている。また電源回路１には少なくとも１のスイッチング素子を有し、該スイッチング素子のオン、オフにより高周波の電圧に変換するインバータ回路２が接続されており、インバータ回路２にはインダクタとコンデンサを含む共振回路３が接続され、共振回路３には、放電灯負荷Ｌａが接続されている。
【００１０】
制御回路５はインバータ回路２のスイッチング素子の動作周波数（又はデューティ或いは両者）を制御する発振器５０と、発振器５０の出力を受けスイッチング素子を駆動する為のドライブ回路５１と、インバータ回路２の起動時の予熱始動点灯・異常検出禁止の時間を設定するタイマー回路５２と、調光器６からの調光信号を受けて直流電圧に変換し、該直流電圧により発振器５０に調光レベルを伝える調光信号ＤＣ変換回路５３と、放電灯負荷４の例えばランプ電圧を検出する手段を有し該手段がするランプ電圧が検出しきい値を越えると異常と判定して発振器５０の停止制御を行う異常検出回路５４と、起動時の一定期間前記異常検出を不動作とする異常検出禁止回路５６と、により構成され、従来例のように検出しきい値切り替え回路を設けず、異常検出禁止回路５６の禁止解除のタイミングを始動モードから点灯モードに移行する時点（ｔ２）より、異常検出回路５４の検出遅れ時間ｔｄ以上前に設定した点に特徴がある。
【００１１】
次に本参考例の制御回路５の制御動作を図２のタイミングチャートを用いて説する。
【００１２】
まず、タイマー回路５２は従来例と同様予熱、始動、点灯の３段階の切替えの信号を時点ｔ０、ｔ１，ｔ２で出力し、発振器５０がそれに応じて図２（ａ）に示すようにｆ０、ｆ１、ｆ２〜ｆ３の動作周波数で周波数を切り替えながら発振する。
【００１３】
異常検出回路５４の検出電圧は予熱・始動・点灯の各モードにおいて、従来例と同様図２（ｂ）のように推移し、検出のしきい値Ｖｒｅｆを点灯モードの電圧最大値（図２（ｂ）におけるＤｉｍモード）より高い電圧レベルに設定している。
【００１４】
異常検出禁止回路５６の禁止信号は図２（ｃ）に示すように始動モードから点灯モードに移行する時点ｔ２よりｔｆ秒前のｔｍｓｋで禁止が解除される。
【００１５】
すると負荷正常時においては図２（ｂ）に示す通り、始動モード中の時間ｔｓｔに放電灯負荷４が点灯し、検出電圧レベルがＶ１からＶ１’に変化し、検出禁止解除時には検出しきい値Ｖｒｅｆを下回っているためそのまま点灯モードに移行する。
【００１６】
一方、負荷異常時には図２（ｄ）に示すように、時間ｔｓｔ時に検出電圧がＶ１からＶ１’に変化するが負荷異常のためＶ１’は検出しきい値Ｖｒｅｆより高くなっており、検出禁止解除のタイミングｔｍｓｋになると異常検出回路５４が動作し発振器５０の発振が停止する。タイミングｔｍｓｋからｔ２までの時間ｔｆは異常検出回路５４が異常状態を検知し、発振器５０を停止制御するまでの遅れ時間ｔｄより大きく（ｔｆ＞ｆｄ）設定しているので、異常時においては、点灯モードに移行する前に発振停止制御が行われる。その結果、異常時の点灯モード移行によるストレスの発生モードをなくすことができること、及び調光レベルの影響がない始動モードにおいて正常異常の選別ができるので、調光モードがＦｕｌｌ（全点灯）モードからＤｉｍモード（最低調光）のいずれのポイントにおいても検出のしきい値を切り替えることなく異常検出が行えるといった効果が得られる。
【００１７】
尚図２（ｄ）における異常時の検出電圧は実際ｔｍｓｋの時点で異常検出が働き停止するため検出電圧は０Ｖに落ちるが、説明を分かりやすくするため点灯モードまで動作を維持した状態での検出電圧を示している。
【００１８】
（実施形態）
本実施形態は回路構成としては図１に示す回路構成を基本的に用いるため、本実施形態の回路構成は図１を参照する。
【００１９】
本実施形態の従来例と異なる点は、始動モードから点灯モードヘの周波数変化を滑らかにし、負荷異常時の調光ＦｕｌＩモードにおいて、始動から点灯モードに移行後、検出電圧が検出しきい値Ｖｒｅｆを下回るまでの時間ｔｎが異常検出回路５４の検出遅れ時間ｔｄより長くなる（ｔｎ＞ｔｄ）ように設定するところにある。
【００２０】
次に本実施形態を図３のタイミングチャートを用いて制御回路５の動作の説明を行う。
【００２１】
タイマー回路５２は従来例と同様予熱・始動・点灯の３段階の切替えの信号を時点ｔ０、ｔ１、ｔ２で出力し、図３（ａ）に示すように発振器５０がそれに応じｆ０、ｆ１、ｆ２〜ｆ３の動作周波数で周波数を切り替えながら発振する。
【００２２】
本実施形態においては、発振器５０にスイープ回路を挿入しており、図３（ａ）に示すように始動終了の時点ｔ２から点灯モードの定常状態に移行するまでに遅れ時間をもたせている。
【００２３】
異常検出回路５４の検出電圧は予熱・始動・点灯において、正常時には図３（ｂ）に示すように推移し、異常時には図３（ｄ）に示すように推移し、始動から点灯モード移行においては周波数の変化同様、滑らかに変化する。
【００２４】
検出のしきい値Ｖｒｅｆは負荷正常時の点灯モードの最大電圧値（図３（ｂ）におけるＤｉｍモード）より高い電圧レベルに設定している。
【００２５】
異常検出禁止回路５６の禁止信号は図３（ｃ）に示すように始動モードから点灯モードに移行する時点ｔ２で禁止解除される。
【００２６】
負荷異常時には図３（ｄ）に示すよう検出禁止解除時点ｔ２において検出しきい値Ｖｒｅｆを上回っているため、異常検出回路５４が動作し始める。異常検出回路５４が異常を検知してから発振停止制御を行うまでには遅れ時間ｔｄがあるが、検出電圧が最も低くなるＦｕｌｌモードにおいて、時点ｔ２から検出電圧が検出しきい値を下回るまでの時間ｔｎがｔｄより短く設定していることにより、時点ｔ２からｔｄ後のｔｓｐにて発振が止まる。
【００２７】
以上のようにｔｎ＞ｔｄとなるよう設計することにより、調光モードがＦｕｌｌ、Ｄｉｍのいずれのポイントにおいても検出のしきい値を切り替えることなく、確実に異常検出を行うことが出来る。
【００２８】
尚図３（ｄ）における異常時の検出電圧は実際ｔｓｐの時点で異常検出が働き停止するため異常検出回路５４の検出電圧は０Ｖに落ちるが、説明を分かりやすくするため点灯モードまで動作を維持した状態での検出電圧を示している。
【００２９】
ところで上記実施形態および参考例では発振器１によってインバータ回路２のスイッチング素子のスイッチング周波数を制御変化させることにより、インバータ回路２の出力を制御するものであるが、スイッチングのデュティを制御変化させて、インバータ回路２の出力を制御するようにしても勿論良い。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、上述のように構成した放電灯点灯装置において、異常検出回路は、放電灯負荷のランプ電圧と、定常点灯状態におけるランプ電圧の最大値より高い１つの検出しきい値とを比較して、ランプ電圧が検出しきい値より高いときに放電灯負荷の異常を検出するものであって、異常検出禁止回路による異常検出禁止の解除タイミングを始動終了時点とし、該始動終了時点から点灯モードの定常状態への移行時に、放電灯負荷の全点灯時における異常検出回路が検出するランプ電圧が検出しきい値を下回るまでの時間が異常検出回路が異常を検出してから発振停止制御を行なうまでに要する遅れ時間より長くなるように設定したので、いかなる調光レベルにおいてもランプの寿命末期検出が行えるため、調光レベルによる検出しきい値の切替えが不要になり、制御回路の簡略化とコストダウンが図れ、しかも始動から点灯モードへの切り替えと検出禁止解除の時点とが同一のためシーケンス制御のための時間管理の手段の共通化が可能となるという効果がある。さらに、発振器は始動終了時点から点灯モードの定常状態への移行時にスイッチング素子のスイッチングの周波数又はデュティを滑らかに変化させるので、始動終了時点から点灯モードでの定常状態に移行するまでの遅れ時間を発振器の動作により設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例の回路構成図である。
【図２】  同上の動作説明用タイムチャートである。
【図３】  本発明の実施形態の回路構成図である。
【図４】  従来例の回路構成図である。
【図５】  同上の動作説明用タイムチャートである。
【図６】  同上の課題の説明図である。
【符号の説明】
１  電源回路
２  インバータ回路
３  発振回路
４  放電灯負荷
５  制御回路
５０  発振器
５１  ドライブ回路
５２  タイマー回路
５３  調光信号ＤＣ変換回路
５４  異常検出回路
５６  異常検出禁止回路
６  調光器
【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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