(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のフィラメントを有する放電灯に高周波電力を供給する高周波電源を備え、該高周波電源は、高周波矩形波交流電圧を発生するスイッチング回路の出力にインダクタを介して放電灯の両フィラメントの各一端を接続し、放電灯の両フィラメントの各他端の間にコンデンサを接続してなるインバータ回路であり、前記コンデンサを介して流れる前記インバータ回路の出力電流を電流源として放電灯の両方のフィラメントを予熱する構成を備える放電灯点灯装置において、
前記放電灯のフィラメント電圧を検出するフィラメント電圧検出回路を備え、
先行予熱期間中に前記フィラメント電圧検出回路により検出されたフィラメント電圧が予め設定された電圧を超えないように前記インバータ回路の出力を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、先行予熱期間中に前記放電灯のフィラメント電圧が前記予め設定された電圧を超えない第２の設定値よりも高くなると、前記インバータ回路の出力を徐々に小さくなるように制御する手段を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
一対のフィラメントを有する放電灯に高周波電力を供給する高周波電源を備え、該高周波電源は、高周波矩形波交流電圧を発生するスイッチング回路の出力にインダクタを介して放電灯の両フィラメントの各一端を接続し、放電灯の両フィラメントの各他端の間にコンデンサを接続してなるインバータ回路であり、前記コンデンサを介して流れる前記インバータ回路の出力電流を電流源として放電灯の両方のフィラメントを予熱する構成を備える放電灯点灯装置において、
前記放電灯のフィラメント電圧を検出するフィラメント電圧検出回路を備え、
先行予熱期間中に前記フィラメント電圧検出回路により検出されたフィラメント電圧が予め設定された電圧を超えないように前記インバータ回路の出力を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、先行予熱期間中に前記フィラメント電圧検出回路により検出されたフィラメント電圧が予め設定された電圧を超えないように前記インバータ回路の出力をフィードバック制御する手段であり、該フィードバック制御は先行予熱期間中に前記放電灯のフィラメント電圧が前記予め設定された電圧を超えない第２の設定値よりも高くなると開始することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
一対のフィラメントを有する放電灯に高周波電力を供給する高周波電源を備え、該高周波電源は、高周波矩形波交流電圧を発生するスイッチング回路の出力にインダクタを介して放電灯の両フィラメントの各一端を接続し、放電灯の両フィラメントの各他端の間にコンデンサを接続してなるインバータ回路であり、前記コンデンサを介して流れる前記インバータ回路の出力電流を電流源として放電灯の両方のフィラメントを予熱する構成を備える放電灯点灯装置において、
前記放電灯のフィラメント電圧を検出するフィラメント電圧検出回路を備え、
先行予熱期間中に前記フィラメント電圧検出回路により検出されたフィラメント電圧が予め設定された電圧を超えないように前記インバータ回路の出力を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、先行予熱期間中に前記放電灯のフィラメント電圧が大きくなるに応じて、前記インバータ回路の出力を小さくする手段であることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
一対のフィラメントを有する放電灯に高周波電力を供給する高周波電源を備え、該高周波電源は、高周波矩形波交流電圧を発生するスイッチング回路の出力にインダクタを介して放電灯の両フィラメントの各一端を接続し、放電灯の両フィラメントの各他端の間にコンデンサを接続してなるインバータ回路であり、前記コンデンサを介して流れる前記インバータ回路の出力電流を電流源として放電灯の両方のフィラメントを予熱する構成を備える放電灯点灯装置において、
前記放電灯のフィラメント電圧を検出するフィラメント電圧検出回路を備え、
先行予熱期間中に前記フィラメント電圧検出回路により検出されたフィラメント電圧が予め設定された電圧を超えないように前記インバータ回路の出力を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、先行予熱期間中に前記放電灯のフィラメント電圧が前記予め設定された電圧を超えない第２の設定値よりも高くなると、前記放電灯のフィラメント電圧が大きくなるに応じて、前記インバータ回路の出力を小さくする手段であることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記放電灯のフィラメント電圧が大きくなるに応じて、前記インバータ回路の出力を小さくする度合いを大きくすることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
一対のフィラメントを有する放電灯に高周波電力を供給する高周波電源を備え、該高周波電源は、高周波矩形波交流電圧を発生するスイッチング回路の出力にインダクタを介して放電灯の両フィラメントの各一端を接続し、放電灯の両フィラメントの各他端の間にコンデンサを接続してなるインバータ回路であり、前記コンデンサを介して流れる前記インバータ回路の出力電流を電流源として放電灯の両方のフィラメントを予熱する構成を備える放電灯点灯装置において、
前記放電灯のフィラメント電圧を検出するフィラメント電圧検出回路を備え、
先行予熱期間中に前記フィラメント電圧検出回路により検出されたフィラメント電圧が予め設定された電圧を超えないように前記インバータ回路の出力を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、先行予熱期間中に前記インバータ回路の出力を、予め設定したスイープ速度で大きい方から小さい方へスイープさせることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記フィラメント電圧検出回路は、放電灯の両方のフィラメントの電圧を検出してその平均値または高い方の電圧をフィラメント電圧として検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記フィラメント電圧検出回路は、少なくとも前記予め設定された電圧よりも高い電圧をクランプする電圧クランプ回路を備えてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記放電灯のフィラメントと前記フィラメント電圧検出回路の間に、絶縁手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
前記放電灯のフィラメントの一端と基準電位間に第１のスイッチング素子を有し、フィラメントの他端と基準電位間に第２のスイッチング素子とフィラメント電圧検出回路の直列回路を有し、前記第１と第２のスイッチング素子は同期してオン・オフすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
前記放電灯の一対のフィラメントの各々に接続された第１と第２の巻線と、前記フィラメント電圧検出回路に接続された第３の巻線の３つの巻線を有するトランスを介して、フィラメント電圧を検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
前記予め設定された電圧に最大値と最小値を設定し、前記先行予熱期間中のフィラメント電圧を前記最大値と前記最小値の間とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
前記予め設定された電圧の最小値が９．６Ｖ以上であることを特徴とする請求項１２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１４】
前記予め設定された電圧の最大値が１６Ｖ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１５】
先行予熱期間中のみ前記フィラメント電圧検出回路が動作することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１６】
始動期間のみ前記フィラメント電圧検出回路が動作しないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蛍光灯のような熱陰極を有する放電灯の点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光ランプのような熱陰極を有する放電灯の点灯装置として、図２６に示すような回路がある。以下、その回路構成について説明する。商用電源ＡＣにフィルタ回路Ｆ、全波整流回路ＤＢを介して昇圧チョッパ回路３が接続されている。昇圧チョッパ回路３は全波整流回路ＤＢの出力間にチョッパチョークＬ１を介してスイッチング素子Ｑ１を接続し、スイッチング素子Ｑ１の両端にダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ１を接続してなる。スイッチング素子Ｑ１は制御回路１により商用電源ＡＣよりも十分に高い周波数でオン・オフされる。昇圧チョッパ回路３は整流回路ＤＢにより全波整流された脈流入力から、インバータ回路４の電源となる直流電圧ＶＣ１を平滑コンデンサＣ１に出力する。平滑コンデンサＣ１の両端には負荷である放電灯ＦＬを含むインバータ回路４が接続される。
【０００３】
インバータ回路４は、平滑コンデンサＣ１の両端に相補的にオン・オフするスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ２とＱ３にそれぞれダイオードＤ２、Ｄ３を逆並列に接続し、一方のスイッチング素子Ｑ３の両端にカップリングコンデンサＣ２、インダクタＬ２の直列回路を介して放電灯ＦＬの両端を接続し、放電灯ＦＬのフィラメントＦ１、Ｆ２を介してコンデンサＣ３を接続してなる。スイッチング素子Ｑ２とＱ３は制御回路２により相補的にオン・オフするように制御される。なお、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がボディダイオードを内蔵するＭＯＳＦＥＴである場合には、ダイオードＤ２，Ｄ３として内蔵のボディダイオードを代用することも可能である。インバータ回路４では、インダクタＬ２、コンデンサＣ３、放電灯ＦＬが共振回路を構成し、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のスイッチング周波数を変化させることにより放電灯ＦＬの予熱・始動・点灯・調光を行うことができる。
【０００４】
図２７に上記共振回路特性の例を示す。横軸にスイッチング周波数、縦軸に負荷出力電圧Ｖｚをとってある。ランプ点灯前にスイッチング周波数ｆｐで駆動すると、ランプＦＬの両端にはＶｐの電圧が発生し（図２７の動作点１）、フィラメントＦ１、Ｆ２にＩｐ＝２π・ｆｐ・Ｃ３・Ｖｐなる電流が流れてフィラメントＦ１、Ｆ２が予熱される。一定時間経過後、フィラメント予熱が完了すると、スイッチング周波数をｆｓに変化させることにより、ランプＦＬの両端にはＶｓの高電圧が発生し、ランプが始動する（図２７の動作点２）。ランプ始動後、共振特性が変化して負荷出力電圧ＶｚはＶｆとなり、ランプＦＬを点灯することができる（図２７の動作点３）。
【０００５】
本回路方式の予熱は、ランプ電圧が一定であればフィラメントの状態によらずに一定電流で予熱される定電流予熱方式であり、先行予熱時にはスイッチング周波数を高くしてコンデンサＣ３のインピーダンスを下げて予熱電流を多くし、ランプ点灯時にはスイッチング周波数を下げてコンデンサＣ３のインピーダンスを高くすると同時に、ランプ電圧が下がることを利用して常時予熱電流を少なくするものであり、予熱用に特別な回路を追加しないので低コスト化が図れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、省資源、省エネルギーの観点から管径が１８〜２９ｍｍ程度と細く、光路長が１４００〜２５００ｍｍと長い高出力の放電灯が開発されている。例えば図２８（ａ），（ｂ）に示すような一端部に電極１２を有し、他端部に閉塞部１３を有する複数本の環形発光管１１が同心円状に配置され、これら複数の環形発光管１１の閉塞部１３の近傍がブリッジ接合部１４によって接合されて、内部に一本の放電路が形成されると共に、上記閉塞部１３に最冷点箇所イが形成され、且つ環形発光管１１の両端部を包囲する口金１５を具備してなる環形蛍光灯がある。この種の放電灯はランプ効率を上げるため、細管化しており、従来の各種蛍光灯と比べて相対的にランプ電流が小さく、ランプ電圧が高くなっている。この種のランプは管径が細いため、フィラメント１２もコンパクトにする必要がある。フィラメントのコンパクト化のため、ターン数が少なく、相対的に抵抗値の小さいトリプルコイルフィラメントを用いている。
【０００７】
このようなランプを定電流予熱すると、予熱が進むに従ってフィラメント電圧が上昇し、フィラメント間でエンドグローを起こしやすくなる。また、トリプルコイルフィラメントは特に高ランプ電圧でエンドグローを起こすと、寿命となりやすい。つまり、この種のトリプルコイルフィラメントで高ランプ電圧の細管蛍光ランプは、定電流予熱をした場合、予熱が多すぎるとすぐに寿命となってしまうという課題がある。一方、予熱トランスを用いて定電圧でフィラメントを予熱する定電圧予熱方式は、一般に予熱トランス等の追加部品が必要で、コンデンサ予熱方式よりもコストが高くなるという課題がある。
【０００８】
本発明はこの種の細管ランプをコンデンサ予熱方式で適切に予熱し、ランプ寿命の確保と低コスト化を両立することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１、図１１（ｂ）に示すように、一対のフィラメントＦ１，Ｆ２を有する放電灯ＦＬに高周波電力を供給する高周波電源を備え、該高周波電源は、高周波矩形波交流電圧を発生するスイッチング回路の出力にインダクタＬ２を介して放電灯ＦＬの両フィラメントＦ１，Ｆ２の各一端を接続し、放電灯ＦＬの両フィラメントＦ１，Ｆ２の各他端の間にコンデンサＣ３を接続してなるインバータ回路４であり、前記コンデンサＣ３を介して流れる前記インバータ回路４の出力電流を電流源として放電灯ＦＬの両方のフィラメントＦ１，Ｆ２を予熱する構成を備える放電灯点灯装置において、前記放電灯ＦＬのフィラメント電圧Ｖｆを検出するフィラメント電圧検出回路５を備え、先行予熱期間中に前記フィラメント電圧検出回路５により検出されたフィラメント電圧Ｖｆが予め設定された電圧を超えないように前記インバータ回路４の出力を制御する制御手段２を備え、該制御手段２は、先行予熱期間中に前記放電灯ＦＬのフィラメント電圧Ｖｆが前記予め設定された電圧を超えない第２の設定値よりも高くなると、前記インバータ回路４の出力を徐々に小さくなるように制御する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（前提となる構成１）
図１は本発明の前提となる構成１の回路図である。本例の主回路構成は従来例と同様であるが、フィラメント電圧検出回路５を設けて、フィラメント両端電圧を検出し、インバータ回路４の制御回路２にフィードバックして、予熱時にフィラメント電圧が設定値を超えないように制御する点が異なる。
【００１１】
基本的にインバータ回路４はフィードバック制御をしない場合、先行予熱期間中にフィラメントＦ１，Ｆ２を十分に予熱できるように出力を設定しておく。その上でフィラメント電圧検出回路５は先行予熱中のフィラメント電圧を検出し、フィラメントが十分予熱され、かつ、エンドグローを起こさないようにフィラメント電圧が設定値を超えないよう制御回路２の出力あるいは予熱期間を制御するものである。
本例はコンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、ランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００１２】
（前提となる構成２）
本例は前提となる構成１と同一回路構成であるが、予熱期間内にインバータ回路４の出力を抑制して、フィラメント電圧が設定値を超えないようにするものである。予熱期間中にフィラメント電圧検出値が大きくなればインバータ回路４のスイッチング周波数を高くする、あるいは、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のオンデューティ比を大きくし、出力を低減することによりフィラメント電圧の上昇を抑制する。
本例はコンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、予熱期間を変えることなくランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００１３】
（前提となる構成３）
本例は前提となる構成１と同一回路構成であるが、予熱時にフィラメント電圧が設定値に達すると予熱を終了して、始動モードに移行することにより、過予熱あるいは予熱不足を防止するものである。
【００１４】
図２に前提となる構成３の動作説明図を示す。通常先行予熱時間の終了時点はあらかじめタイマー回路で設定し、その終了（時刻ｔ１）とともに始動期間に移行する。ところが、図に示すようにそれよりも早い時刻ｔ２でフィラメント電圧Ｖｆが最大値のＶｆ１に達した場合、設定時間よりも早くても先行予熱を終了し始動モードに移行する。
【００１５】
また逆に、それよりも遅い時刻ｔ３でフィラメント電圧Ｖｆが最大値のＶｆ１に達するのであれば、当初の設定時間よりも遅くても先行予熱を終了せずＶｆ１に達した時点で始動モードに移行する。
これによって、一層適切に先行予熱によるエミッションが確保でき、ランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００１６】
（前提となる構成４）
図３に前提となる構成４の回路図、図４に動作説明図を示す。本例は前提となる構成１とほぼ同一回路構成であるが、フィラメント電圧検出回路５の出力をスイッチＳ１を介して制御回路２に入力するものであり、フィラメント電圧検出回路５を予熱期間中のみ動作し、始動・点灯中は動作しないようにしたものである。
【００１７】
本例も上記構成と同様に、予熱時にフィラメント電圧が設定値を超えないように制御を行う。しかしながら、予熱終了後ランプを始動させるために高電圧の始動電圧をランプに印加する必要があり、コンデンサ予熱方式の回路ではフィラメント電流を増加させなければならない。これによってフィラメント電圧が上昇するので、上記構成ではフィードバック制御によりインバータ回路４の出力が抑制されて、必要な始動電圧が得られなくなってしまう。そこで、本例ではフィラメント電圧検出回路５と制御回路２の間にスイッチＳ１を設け、図４に示すように、予熱終了後スイッチＳ１をオフすることによって、フィラメント電圧検出回路５をそれ以降動作しないようにしたものである。
【００１８】
本例は、フィラメント電圧検出回路５の出力から直列的にスイッチＳ１を介して制御回路２に入力している例を示しているが、予熱終了後フィラメント電圧検出回路５の出力に関わらずスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を制御するものであれば、本例の構成に限るものでない。
【００１９】
（前提となる構成５）
図５に前提となる構成５の説明図を示す。本例は前提となる構成４と同一回路構成であるが、フィラメント電圧検出回路５を始動期間中動作しないようにしたものである。
本例も前提となる構成４と同様に、フィラメント電圧検出回路５と制御回路２の間にスイッチＳ１を設けており、前提となる構成４と違う点は、図５に示すように、始動期間のみスイッチＳ１をオフすることによってフィラメント電圧検出回路５を動作しないようにし、点灯時再びスイッチＳ１をオンしてフィラメント電圧検出回路５を動作するようにしたものである。これによって、例えばランプ点灯中にフィラメントが断線してフィラメント電圧Ｖｆが上昇するといったランプ異常時に、負荷出力を低減して回路素子ストレスを抑制するといったランプ異常検出回路と兼用することが可能となる。また、フィラメント電圧検出回路５に別途しきい値を設けて、フィラメント電圧Ｖｆがこのしきい値を超えた場合に発振を停止させて回路素子ストレスを抑制する回路を付加しても良い。
【００２０】
（前提となる構成６）
本実施形態の主回路の構成は前提となる構成１と同様であるが、回路の一部を示す図６のように、ランプの両方のフィラメントＦ１、Ｆ２の電圧を検出して、異電位側にあるフィラメントＦ１からはレベルシフト回路６を介して、フィラメント電圧検出回路５と制御回路２にフィードバックして、予熱時にフィラメント電圧が設定値を超えないように制御するものである。フィラメントは、同じランプでも特性に違いがあったり、使用しているうちに特性が変化するので、図示の予熱形態であると、先行予熱時は両方のフィラメントに同じ電流が流れるためフィラメントの両端電圧は変化する。ゆえに、両方のフィラメントの電圧を検出しフィードバックすることによって、一層ランプ寿命の点で有利となる。
【００２１】
更に両方のフィラメント電圧のうち、高いほうの値が設定値を超えないように制御することにより、フィラメント両端間でのエンドグローを防止して、ランプ寿命の確保をすることができる。
【００２２】
（前提となる構成７）
図７に前提となる構成７の回路図を示す。本例は前提となる構成２において、フィラメント電圧が設定値に達するとスイッチング素子の駆動周波数もしくはオンデューティ比をインバータ回路４の出力を抑制可能な値に切り替え、以降予熱期間中フィラメント電圧をクランプするものであり、図７に示すように、ランプＦＬのフィラメントＦ２の電圧を検出するフィラメント電圧検出回路５と、この出力と設定値とを比較する比較回路７を備え、比較回路の出力によって制御回路２内部のスイッチング周波数（もしくはオンデューティ比）を設定する制御条件設定回路２１の設定値を切り替える構成である。
【００２３】
次に本例の動作について、図８を用いて説明する。図８（ａ）に示すように、ランプを定電流予熱すると、予熱が進むに従ってフィラメント電圧が上昇する。このときのスイッチング周波数をｆｐｈとする。ここで本例では、図８（ｂ）に示すように、Ｖｆが設定値を超えたとき比較回路から信号を出力し、制御回路２内部の制御条件設定回路２１でスイッチング周波数をｆｐｈ→ｆｐｈ’と高くなるように切り替える。これによってこれ以降の予熱期間中、インバータ回路４の出力すなわち予熱電流Ｉｆを小さくすることで、Ｖｆを設定値以下に抑制する。図８はスイッチング周波数を切り替える例で示しているが、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のオンデューティ比を切り替えて出力を低減してもよいことは言うまでもない。
【００２４】
具体的な回路構成を図９に示す。図９の回路は、フィラメント電圧をダイオードＤ１０を介して抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧し、コンデンサＣ１０で平滑した電圧をコンパレータｃｏｍｐ１に入力し、基準電圧Ｖｆ０と比較する。ここで基準電圧Ｖｆ０はＶｆ設定値に対応する電圧とし、Ｖ１＞Ｖｆ０のときコンパレータｃｏｍｐ１の出力によって制御条件設定回路２１の設定値を切り替えるものである。
本例も、コンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、ランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００２５】
（前提となる構成８）
図１０に前提となる構成８の回路図を示す。本例も前提となる構成７と同様に、フィラメント電圧が設定値に達するとスイッチング素子の駆動周波数もしくはオンデューティ比をインバータ回路４の出力を抑制可能な値に切り替え、以降予熱期間中フィラメント電圧をクランプするもので、その具体回路の一例である。本例の回路構成は、フィラメント電圧を抵抗Ｒ１、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ１０を介して抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１０の並列回路に接続し、ダイオードＤ１０とコンデンサＣ１０の接続点を制御条件設定回路２１の内部のトランジスタＱ１０のベースに接続しており、トランジスタＱ１０によって制御条件設定回路２１の設定値を切り替えるようにしたものである。
【００２６】
本例も基本的に図８に示すものと同様の動作を行う。具体的な動作を以下に説明する。ランプを定電流予熱すると、予熱が進むに従ってフィラメント電圧が上昇する。ここでツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧をＶＤ１とし、Ｖｆ設定値と略等しいすると、Ｖｆ＞ＶＤ１となったときツェナーダイオードＺＤ１がオンし、コンデンサＣ１０を充電し始める。これによってコンデンサＣ１０の電圧が上昇し、制御条件設定回路２１内部のスイッチング素子Ｑ１０がオンし、制御条件設定回路２１の設定値が切り替わる。こうして図８（ｂ）に示すようにインバータ回路４の出力すなわち予熱電流Ｉｆを小さくして、フィラメント電圧Ｖｆを設定値以下に抑制する。
本例も、コンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、ランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００２７】
（実施形態１）
本例は前提となる構成７において、フィラメント電圧が設定値に達すると、徐々にフィラメント電圧をクランプするものである。前提となる構成７の制御を行なった場合、フィラメント電圧のクランプ前後での負荷出力と、フィラメント電圧は図１１（ａ）のように変化して、フィードバックがかかる前後でフィラメント電流が急激に変化する。フィードバック制御がかかる前にランプ電圧が高い場合、ランプが微放電をして光って見えることがある。この状態でクランプ制御がかかるとランプが急激に暗くなり、予熱中にランプが一瞬閃光したように見えることがある。本例ではこのような先行予熱時の一瞬閃光を防止するため、図１１（ｂ）に示すようにスイープするように徐々に出力を絞ってフィラメント電圧をクランプするものである。
【００２８】
本例は予熱時のランプ電圧が高くてランプが光って見える場合に、フィラメント電圧クランプがかかる前後で徐々にランプが暗くなるようにして、ランプが一瞬光ったように見えることを改善する効果がある。
【００２９】
（実施形態２）
本例は前提となる構成７において、フィラメント電圧をクランプ開始する設定値を下げて、出力を抑制する度合いを弱くするものである。図１２（ａ）に示す前提となる構成７の制御では予熱時のランプ電圧が高い場合、一瞬閃光したように見えることがある。本例では図１２（ｂ）に示すように、フィラメント電圧（Ｖｆ）設定値よりも低い設定電圧（Ｖｆ制御開始電圧）で出力を絞る制御を開始する。但し、出力の絞り方は前提となる構成７よりも緩やかとし、予熱期間終了時にＶｆ設定値に達するようにする。
従って本例は、Ｖｆ制御がかかる前後でのランプの光り方が大きく変わらないことにより、ランプが一瞬光ったように見えることを改善する効果がある。
【００３０】
（実施形態３）
本例は前提となる構成２において、フィラメント電圧値に応じてインバータ回路４の出力を抑制して、予熱期間中フィラメント電圧が設定値を超えないようにするものである。本例のＶｆ制御回路８は、図１３に示すように、ランプＦＬのフィラメントＦ２の電圧Ｖｆを抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１０、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１０にて検出・整流平滑し、抵抗Ｒ３及びカレントミラー回路を構成するトランジスタＱ１０、Ｑ１１によりこの値に比例した電流をＩ２として制御条件設定回路２１から引き抜く働きをする。
【００３１】
制御条件設定回路２１の端子Ａは一定電圧が出力されており、例えば電流Ｉ０の引き抜き量に比例して周波数が変化する回路で、Ｖｆに比例した電流Ｉ２が流れないときには、抵抗Ｒ４により決まる電流Ｉ１が流れることにより基準予熱周波数ｆ０が設定される。
【００３２】
この状態からＶｆ制御回路８が電流Ｉ２を引き抜くことにより、図１４に示すようにＩ０＝Ｉ１＋Ｉ２に比例した周波数ｆでスイッチング制御されて、インバータ回路４の出力はフィラメント電圧Ｖｆが大きくなるに従って抑制される。抵抗Ｒ３の値により予熱期間中のフィラメント電圧Ｖｆを設定値以下とするものである。
【００３３】
本例は、コンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、ランプ寿命を確保すると同時に、フィラメント電流の不連続な出力変化によりランプが一瞬光ったように見えることを改善する効果がある。
【００３４】
（実施形態４）
本例は実施形態３において、フィラメント電圧がある設定値に達すると、フィラメント電圧値に応じてインバータ回路４の出力を抑制して、予熱期間中フィラメント電圧が設定値を超えないようにするものである。予熱期間中の負荷出力と、フィラメント電圧・電流は図１５のように変化する。Ｖｆ制御開始電圧に達するまでは、定電流で最大予熱を行ない、この電圧にフィラメント電圧が到達すると、実施形態３と同様にフィラメント電圧値に応じてインバータ回路４の出力を抑制して、フィラメント電圧が設定値を超えないようにするものである。
本例はＶｆ制御開始電圧に達するまで予熱時の最大出力で予熱するため、実施形態３よりも予熱電流を多くとることができるという効果がある。
【００３５】
（実施形態５）
本例は実施形態３において、フィラメント電圧値が大きくなるに従って、インバータ回路４の出力の抑制度合いを大きくして、予熱期間中フィラメント電圧が設定値を超えないようにするものである。図１６に示すように予熱初期のフィラメント電圧が低いときは抑制量を小さくし、フィラメント電圧が大きくなるに従って抑制量を大きくする事により、予熱期間中フィラメント電圧が設定値を超えないようにする。
本例は予熱開始時は抑制量を小さくして予熱するため、実施形態３よりも予熱電流を多くとることができるという効果がある。
【００３６】
（実施形態６）
本例は前提となる構成２において、予熱時にインバータ回路４のスイッチングを低い周波数から高い方へとスイープすることにより、予熱期間中フィラメント電圧が設定値を超えないようにするものである。図１７に示すように電源投入後、予熱期間中スイッチング周波数をフィラメント電圧が設定値を超えないように予め設定したスイープ速度で低い方から高い方へスイープさせて、予熱が進んでフィラメント電圧が増大するに従って出力を絞るものである。
【００３７】
本例は、コンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、ランプ寿命を確保すると同時に、フィラメント電流の不連続な出力変化によりランプが一瞬光ったように見えることを改善する効果がある。
【００３８】
（前提となる構成９）
本例は前提となる構成１においてランプ外れ時、フィラメント断線時に、フィラメント電圧検出回路５に高電圧が印加されないようにする保護回路に関するものである。具体的な回路例として、前提となる構成８、１０の回路に保護回路を設けたものを図１８、図１９に示す。
【００３９】
前提となる構成１の回路構成において、例えばランプ外れ時やフィラメント断線時などに、共振回路が無負荷状態となってフィラメント両端間に高電圧が印加される可能性がある。これによってフィラメント電圧検出回路５及び制御回路などにストレスがかかり、回路素子を破壊する恐れがある。このような高電圧から回路を保護するために、図１８、図１９に示すように、ツェナーダイオードＺＤ２とダイオードＤ１１を設けることにより、正方向のフィラメント電圧Ｖｆに対してはツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧以下でフィラメント検出による制御を行って、ランプ外れ時などの高電圧をツェナーダイオードＺＤ２でクランプし、負方向のフィラメント電圧Ｖｆに対してはダイオードＤ１１によって検出出力に印加されないようにする。また、抵抗Ｒ１はツェナーダイオードＺＤ２、ダイオードＤ１１に流れる電流を定格内に制限可能な高抵抗のものを使用する。さらに、ツェナーダイオードＺＤ２の順方向ダイオード特性が利用できる場合は、ダイオードＤ１１の省略も可能である。
【００４０】
このように本例では、ランプ外れ時やフィラメント断線時などにフィラメント電圧検出回路５を保護するものであり、これによってフィラメント電圧検出回路５の構成素子に耐圧の低いものを使用することも可能となる。
【００４１】
（前提となる構成１０）
本例はインバータ回路４がフルブリッジ構成のものである。図２０に示すように、昇圧チョッパ回路３の出力に接続された平滑コンデンサＣ１の両端に、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５により構成されるフルブリッジ回路を接続し、直列接続されたスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５の接続点間にトランスＴの１次側、共振用インダクタＬ２、カップリングコンデンサＣ２の直列回路を接続し、トランスＴの２次側に負荷である放電灯ＦＬとそのフィラメントＦ１、Ｆ２を介して共振用コンデンサＣ３を接続したフルブリッジインバータ回路４を接続してなる。なお、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５には逆並列のダイオードＤ２〜Ｄ５が接続されるが、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５がボディダイオードを有するＭＯＳＦＥＴの場合にはボディダイオードを逆並列のダイオードＤ２〜Ｄ５として代用することも可能である。また、トランスＴがリーケージトランスであれば共振用インダクタＬ２をリーケージインダクタンスで代用することも可能である。更に、フルブリッジインバータ回路４のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５の制御回路２を備え、フィラメント電圧検出回路５によりフィラメント電圧を検出して制御回路２にフィードバックして、予熱時にフィラメント電圧が設定値を超えないようにするものである。
【００４２】
フルブリッジインバータ回路４はスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のペア及びスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５のペアがそれぞれ相補的かつ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５及びスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が同期して高周波でオンオフすることによりスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５の接続点間に高周波交流電圧を印加して、放電灯ＦＬを高周波点灯するものである。本例はトランスＴを絶縁型として、一方のフィラメントＦ２の一端をグランドに接地することにより、フィラメント電圧の検出が容易にできるものであり、前提となる構成１と同様、先行予熱中のフィラメント電圧を検出し、フィラメント電圧が設定値を超えないよう制御回路の出力あるいは予熱期間を制御することにより前提となる構成１と同様にコンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、ランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００４３】
（前提となる構成１１）
本例は入力歪改善回路（チョッパ回路３）とインバータ回路４がスイッチング素子を共用した構成のものである。図２１に示すように、前提となる構成１０の図２０に示すチョッパ回路３を構成するスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１をそれぞれフルブリッジインバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３、ダイオードＤ２で兼用したものである。なお、図２１はトランスＴがリーケージトランスでインダクタＬ２を共用したもので示してあるが、共用していないものでも構わない。
【００４４】
チョッパ回路３とインバータ回路４とで共用されるスイッチング素子Ｑ３は、スイッチング素子Ｑ４と同期してオン・オフし、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４オン時には電源ＡＣからフィルタＦ、整流回路ＤＢ、インダクタＬ１を介してスイッチング素子Ｑ３に電流が流れてインダクタＬ１にエネルギーを蓄積すると同時に、平滑コンデンサＣ１からスイッチング素子Ｑ４、コンデンサＣ２、トランスＴ、スイッチング素子Ｑ３、平滑コンデンサＣ１の経路で電流が流れて負荷に電力を供給する。スイッチング素子Ｑ３のオフ時にはインダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが、インダクタＬ１、ダイオードＤ２、平滑コンデンサＣ１、電源ＡＣ、フィルタＦ、整流回路ＤＢの経路で電流を流しながら放出され、電源ＡＣから電力を引き込む。フィラメント電圧検出回路５は前提となる構成１０と同様の構成で同様の動作を行なうことにより、同様の効果がある。
【００４５】
本例は主回路構成がチョッパ回路とフルブリッジ回路のスイッチング素子を兼用した兼用チョッパ回路であるが、インバータ回路４の高周波電圧／電流を利用して入力歪を改善するような構成のものであっても、同様のフィラメント電圧検出回路５で同様の動作を行なえば同様の効果が得られる。
【００４６】
（前提となる構成１２）
本実施形態は前提となる構成１０において、負荷部をトランスレスの構成として、フォトカプラを用いてフィラメント電圧を検出するものである。図２２に示すようにフィラメントＦ１、Ｆ２が制御回路２の基準電位からみて常に電気的に変動する動作となるため、何らかの信号伝達手段を介してフィードバック制御をする必要がある。フィラメントＦ１、Ｆ２のそれぞれに整流部（Ｒｅｃ１、Ｒｅｃ２）を接続し、その出力をフォトカプラ（ＰＣ１、ＰＣ２）を介して電位が変動するフィラメント電圧検出回路５、制御回路２へ変換されたフィラメント電圧を伝送し、この電圧に応じてインバータ回路４へのエネルギー供給を変化させ、先行予熱時のフィラメント電圧を制御するものである。この場合も同様に、コンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、ランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００４７】
（前提となる構成１３）
本例は前提となる構成１０において、負荷部をトランスレスの構成として、フィラメント電圧検出用のトランスを用いてフィラメント電圧を検出するものである。前提となる構成１０と異なる点は、図２３に示すように、放電灯ＦＬを絶縁するトランスＴが無い点と、フィラメントＦ１の電圧を検出する検出トランスＴｓを加えた点である。検出トランスＴｓの２次側の一端は制御回路２の基準電位に接続する。本構成では放電灯ＦＬを絶縁するトランスが無いので放電灯ＦＬのフィラメントのどの端子も直接基準電位に接続することができない。しかし、検出トランスＴｓを用いて絶縁することで正確にフィラメントＦ１に生ずるフィラメント電圧のみを検出することができる。
【００４８】
（前提となる構成１４）
本例は前提となる構成１０において、負荷部をトランスレスの構成として、フィラメントの一端がグランドに接続される期間に同期してオンするスイッチング素子を介してフィラメント電圧を検出するものである。図２４に示すように、フィラメントＦ１の一端は高速でオン・オフを繰り返すスイッチング素子Ｑ３がオンするときにグランド電位に接続される。そこで、スイッチング素子Ｑ３と同期してオン・オフするスイッチング素子Ｑ１２を介してフィラメントＦ１の他端とフィラメント電圧検出回路５を接続する。すると、フィラメントＦ１の一端がグランド電位に接続されたときのみ、検出電圧が検出回路５に入力される。このときの検出電圧は、フィラメントＦ１の一端がグランド電位に接続されたときにフィラメントＦ１に発生する電圧なので、実質的にフィラメントＦ１の両端に生ずる電圧となる。
【００４９】
（前提となる構成１５）
本実施形態は前提となる構成１０において、負荷部をトランスレスの構成とし、２つのフィラメントの電圧の平均値を検出するものである。図２５に示すように、検出トランスＴｓは、フィラメントＦ１の両端に接続される第１の巻線と、第１の巻線と巻数が等しくフィラメントＦ２の両端に接続される第２の巻線と、巻数が第１の巻線の０．５倍でフィラメント電圧検出回路５に接続される第３の巻線からなる。検出トランスＴｓを用いることにより、検出回路５への入力電圧はフィラメントＦ１に生ずる電圧とフィラメントＦ２に生ずる電圧の平均値となる。従って、それぞれのフィラメントの抵抗値が異なり発生する電圧が異なっても、どちらかのフィラメント用に偏ったフィラメント電流制御を行うことがない。これにより、特定のフィラメントが極端に予熱条件から外れることを防止できる。
【００５０】
（前提となる構成１６）
本例は負荷にフィラメント電圧Ｖｆは９．６Ｖ以上、１６Ｖ以下の二重環形蛍光ランプとする。本二重環形蛍光ランプは、従来のＦＣＬ蛍光ランプと比べて管径を細くし、ブリッジで２本の管を接続して電極の数を減らしているので電極部分の降下電圧を減らすことができ、省資源・省エネルギとすることが可能なランプである。管径を細くしたため、ＦＣＬ蛍光ランプと違ってフィラメントにトリプルコイルを採用しており、エンドグローが起こるとフィラメントの温度が上がりすぎて短寿命となってしまうものである。また、エンドグローは先行予熱時のランプ印加電圧が高いほど発生しやすいため、予熱を行う共振回路を主共振とは別にして印加電圧を下げようとしており、コストが高かった。本例では前記二重環形蛍光ランプ用の回路として、キャパシタを利用した安価な電流予熱方式にフィラメント電圧検出回路５を持ったフィードバック制御を持たせることによって、許容ぎりぎりの先行予熱時のランプ印加電圧を適切に制御でき、また、フィラメントの電圧値を９．６Ｖ以上、１６Ｖ以下とすることにより、予熱不足やエンドグローを起こさず、一層確実にランプ寿命を確保することが可能となる。
【００５１】
（前提となる構成１７）
本実施形態は前提となる構成１６において、前提となる構成６の図６に示すようにランプの両方のフィラメントの電圧を検出し、さらに、フィラメント電圧設定値の最大値、最小値を設定する。フィラメント電圧検出回路５によって、両方のフィラメントの電圧を検出し、少なくともどちらもが規定のフィラメント電圧になるまでは先行予熱を継続（最小値）し、どちらもが規定のフィラメント電圧値を超えないうちに先行予熱を終了（最大値）するように制御を行う。これによって、より一層確実にランプ寿命を確保することが可能となる。
【００５２】
（前提となる構成１８）
本例は一方のフィラメント電圧を検出制御する回路構成において、制御回路のフィラメント電圧設定値の最大値を１２Ｖに設定する。フィラメント抵抗値のバラツキの最大値を考慮して、そのバラツキが最大になり、実際の検出側の値が小さく、他方が大きいとすると、小さい側での設定値を大きい側が規定のフィラメント電圧を超えないように決めるというものである。例えば、バラツキの最大値が２０％であるとすると、実際に検出する小さい側を１２Ｖとすれば大きい側を１５Ｖ以下にすることができるものである。この場合も、より一層確実にランプ寿命を確保することが可能となる。
【００５３】
（前提となる構成１９）
本例は予熱終了後、実質的に周波数スイープすることなく始動モードに移行するものであり、主回路構成は特に限定されない。通常先行予熱モードから始動モードへの移行は、共振回路内のエネルギー変化を滑らかにする等の理由で、駆動周波数を徐々に変化させる等の、いわゆるスイープをさせることが一般的である。しかし今回のように、前記二重環形蛍光ランプにコンデンサによる電流予熱を採用した場合、過度のスイープ時間を設定すると、変化の過程で予熱電流や印加電圧が過度に上昇する等の理由で、かえってランプ寿命が悪化するという危険がある。そこで、予熱終了と略同時に始動モードへ移行する、あるいは、ランプ特性にも大きな差を生まない約１０ｍｓｅｃ以下とすることにより、同様に、より一層確実にランプ寿命を確保することが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１〜６の発明によれば、コンデンサ予熱方式等の定電流予熱方式において、確実にランプ状態を検出し、ランプ寿命の確保ができるという効果がある。
【００５５】
請求項１５の発明によれば、予熱時以外にフィラメント電圧の変化によりランプ出力が影響を受けることがないという効果がある。
【００５６】
請求項１６の発明によれば、ランプ点灯時に、ランプ異常を検出保護する機能を兼用することが可能となる。
【００５７】
請求項１〜３または６の発明によれば、予熱時のフィラメント電流の不連続な出力変化によりランプが一瞬光ったように見えることを改善する効果がある。
【００５８】
請求項４または５の発明によれば、予熱時のフィラメント電流の不連続な出力変化によりランプが一瞬光ったように見えることを改善することと、予熱電流を多くとることができるという効果がある。
請求項８の発明によれば、フィラメント電圧検出回路の構成素子の耐圧を低くできるという効果がある。
【００５９】
請求項９または１０の発明によれば、ランプの一端がグランド基準電位と異なっても、フィラメント電圧を検出できるという効果がある。
請求項１１の発明によれば、各々のフィラメント抵抗が異なっても、どちらかのフィラメントが極端に予熱条件から外れることを防止できるという効果がある。
【００６０】
請求項１２の発明によれば、予熱不足やエンドグローを起こさず、一層確実にランプ寿命を確保できるという効果がある。
【００６１】
請求項１３の発明によれば、二重環形蛍光ランプにおいて予熱不足を起こさず、一層確実にランプ寿命を確保できるという効果がある。
請求項１４の発明によれば、二重環形蛍光ランプにおいてエンドグローを起こさず、一層確実にランプ寿命を確保できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提となる構成１の回路図である。
【図２】  本発明の前提となる構成３の動作説明図である。
【図３】  本発明の前提となる構成４の回路図である。
【図４】  本発明の前提となる構成４の動作説明図である。
【図５】  本発明の前提となる構成５の動作説明図である。
【図６】  本発明の前提となる構成６の要部回路図である。
【図７】  本発明の前提となる構成７の要部回路図である。
【図８】  本発明の前提となる構成７の動作説明図である。
【図９】  本発明の前提となる構成７の要部具体回路図である。
【図１０】  本発明の前提となる構成８の要部具体回路図である。
【図１１】  本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図１２】  本発明の実施形態２の動作説明図である。
【図１３】  本発明の実施形態３の要部具体回路図である。
【図１４】  本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図１５】  本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図１６】  本発明の実施形態５の動作説明図である。
【図１７】  本発明の実施形態６の動作説明図である。
【図１８】  本発明の前提となる構成９の要部具体回路の一例を示す回路図である。
【図１９】  本発明の前提となる構成９の要部具体回路の他の一例を示す回路図である。
【図２０】  本発明の前提となる構成１０の回路図である。
【図２１】  本発明の前提となる構成１１の回路図である。
【図２２】  本発明の前提となる構成１２の要部回路図である。
【図２３】  本発明の前提となる構成１３の回路図である。
【図２４】  本発明の前提となる構成１４の回路図である。
【図２５】  本発明の前提となる構成１５の回路図である。
【図２６】  従来例の回路図である。
【図２７】  従来例の動作説明図である。
【図２８】  二重管形蛍光ランプの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はフィラメント近傍の要部構成図である。
【符号の説明】
１    制御回路
２    制御回路
３    チョッパ回路
４    インバータ回路
５    フィラメント電圧検出回路
Ｌａ  放電灯
【図１】
0004120141.tif 000002
【図２】
0004120141.tif 000003
【図３】
0004120141.tif 000004
【図４】
0004120141.tif 000005
【図５】
0004120141.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004120141.tif 000008
【図８】
0004120141.tif 000009
【図９】
0004120141.tif 000010
【図１０】
0004120141.tif 000011
【図１１】
0004120141.tif 000012
【図１２】
0004120141.tif 000013
【図１３】
0004120141.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004120141.tif 000016
【図１６】
0004120141.tif 000017
【図１７】
0004120141.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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