(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントを備えた放電ランプを有する負荷回路と；
この負荷回路を動作させて放電ランプを点灯させる対をなすスイッチング素子を有するハーフブリッジ型のインバータ回路と；
対をなすスイッチング素子の接続点と負荷回路との間に直列に接続されてインバータ回路および負荷回路とともに主回路をなす第１コンデンサおよび第１インダクタと；
いずれかのスイッチング素子に並列に接続され、第２コンデンサ、第２インダクタおよびフィラメント予熱トランスが直列に接続された予熱回路と；を具備し、
第２コンデンサおよび第２インダクタはインバータ回路の動作周波数内に共振周波数を有し、この共振周波数は負荷回路の共振周波数より高い
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
インバータ回路は、放電ランプをソフトスタートさせ、このソフトスタート時の動作周波数は、予熱回路の共振周波数とほぼ等しい
ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
フィラメントを備えた放電ランプを有する負荷回路と；
この負荷回路を動作させて放電ランプをソフトスタートにより始動、点灯させる対をなすスイッチング素子を有するハーフブリッジ型のインバータ回路と；
対をなすスイッチング素子の接続点と負荷回路との間に直列に接続されてインバータ回路および負荷回路とともに主回路をなす第１コンデンサおよび第１インダクタと；
いずれかのスイッチング素子に並列に接続され、第２コンデンサ、第２インダクタおよびフィラメント予熱トランスが直列に接続された予熱回路と；を具備し、
ソフトスタート時にはインバータ回路の動作周波数を予熱回路の共振周波数とほぼ一致させることで第２コンデンサおよび第２インダクタを直列共振させてこれら第２コンデンサおよび第２インダクタの直列回路のインピーダンスをほぼ０として一定電圧で予熱し、放電ランプの点灯後にはインバータ回路の動作周波数を予熱回路の共振周波数から離れた周波数に設定することで第２コンデンサおよび第２インダクタの直列回路のインピーダンスを大きくして一定電流で予熱する
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
放電ランプが装着される器具本体と；
放電ランプを点灯させる請求項１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の放電灯点灯装置としては、たとえば特開平９−２２３５８９号公報に記載の構成が知られている。
【０００３】
この特開平９−２２３５８９号公報には、一対のスイッチング素子が直列に接続されたハーフブリッジ型のインバータ回路を有し、このハーフブリッジ型のインバータ回路の低圧側のスイッチング素子に対して並列に、直流カット用のコンデンサおよびチョークコイルの直列回路を介してフィラメントを有する放電ランプを接続するとともに、コンデンサを介してフィラメント予熱トランスの直列回路を接続し、この予熱トランスにより電力を供給して放電ランプのフィラメントを予熱している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２２３５８９号公報に記載の構成の場合、ハーフブリッジ型のインバータ回路のスイッチング素子は矩形波電圧を出力し、コンデンサにより矩形波の微分波形となった電圧がフィラメント予熱トランスに入力されるため、フィラメントは微分波形の電圧で予熱されるので、この微分波形のピーク電圧値を大きくしなければならず、ピーク電圧値が大きな微分波形の電圧をフィラメントに印加すると、エンドグローが発生して放電ランプが短寿命化するおそれがある問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、放電ランプが短寿命化することを防止した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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、フィラメントを備えた放電ランプを有する負荷回路と；この負荷回路を動作させて放電ランプを点灯させる対をなすスイッチング素子を有するハーフブリッジ型のインバータ回路と；対をなすスイッチング素子の接続点と負荷回路との間に直列に接続されてインバータ回路および負荷回路とともに主回路をなす第１コンデンサおよび第１インダクタと；いずれかのスイッチング素子に並列に接続され、第２コンデンサ、第２インダクタおよびフィラメント予熱トランスが直列に接続された予熱回路と；を具備し、第２コンデンサおよび第２インダクタはインバータ回路の動作周波数内に共振周波数を有し、この共振周波数は負荷回路の共振周波数より高いもので、第２コンデンサに対して直列に第２インダクタが接続されているため、フィラメント予熱トランスに印加される電圧のピーク電圧値を低く抑え、フィラメントに必要以上のピーク電圧が印加されることを防止して、エンドグローを防止するとともに、予熱回路の両端に発生する電圧の実効値は、周波数にかかわらず一定であり、第２コンデンサおよび第２インダクタは負荷回路の動作周波数内に共振周波数を有するので、フィラメント予熱トランスの予熱電圧をインバータ回路の動作周波数により変化可能である。
【０００７】
請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、インバータ回路は、放電ランプをソフトスタートさせ、このソフトスタート時の動作周波数は、予熱回路の共振周波数とほぼ等しいもので、ソフトスタート時のフィラメントの予熱を過不足なく適切にする。
【０００８】
請求項３記載の放電灯点灯装置は、フィラメントを備えた放電ランプを有する負荷回路と；この負荷回路を動作させて放電ランプをソフトスタートにより始動、点灯させる対をなすスイッチング素子を有するハーフブリッジ型のインバータ回路と；対をなすスイッチング素子の接続点と負荷回路との間に直列に接続されてインバータ回路および負荷回路とともに主回路をなす第１コンデンサおよび第１インダクタと；いずれかのスイッチング素子に並列に接続され、第２コンデンサ、第２インダクタおよびフィラメント予熱トランスが直列に接続された予熱回路と；を具備し、ソフトスタート時にはインバータ回路の動作周波数を予熱回路の共振周波数とほぼ一致させることで第２コンデンサおよび第２インダクタを直列共振させてこれら第２コンデンサおよび第２インダクタの直列回路のインピーダンスをほぼ０として一定電圧で予熱し、放電ランプの点灯後にはインバータ回路の動作周波数を予熱回路の共振周波数から離れた周波数に設定することで第２コンデンサおよび第２インダクタの直列回路のインピーダンスを大きくして一定電流で予熱するもので、寿命末期などでフィラメントが断線しても、フィラメント予熱トランスには、インバータ回路の動作周波数と予熱回路の共振周波数とにより設定される第２コンデンサおよび第２インダクタの直列回路のインピーダンスで決定される電流が流れるため、フィラメント予熱トランスに必要以上に大きな電流は流れないので、フィラメント予熱トランスを損傷することを防止する。
【０００９】
請求項４記載の照明装置は、放電ランプが装着される器具本体と；放電ランプを点灯させる請求項１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の照明装置の前提技術を図面を参照して説明する。
【００１１】
図２は照明装置の外観を示す斜視図で、器具本体１は逆富士型で、下面に反射面２，２を有し、これら反射面２には両端にランプソケット３，３が装着され、これらランプソケット３，３間には、負荷となる放電ランプとしての蛍光ランプFL1，FL2がそれぞれ電気的かつ機械的に取り付けられ、内部には図１に示す放電灯点灯装置が収納されている。
【００１２】
また、図１は放電灯点灯装置を示す回路図で、この図１に示す放電灯点灯装置は、商用交流電源ｅに直流電源部６が接続され、この直流電源部６で整流、平滑して直流電圧に変換して直流電源７となり、この直流電源７の直流電源部６に放電灯点灯回路としてのインバータ回路11が接続され、このインバータ回路11はスイッチング素子としての電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2が直列に接続されている。
【００１３】
さらに、これら電界効果トランジスタQ1，Q2のゲートには、図示しないドライブ回路が接続されている。
【００１４】
また、電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2の接続点は、直流カット用のコンデンサC1およびチョークコイルL1の直列回路を介して、バランサL2の中点に接続され、このバランサL2の一端は蛍光ランプFL1の一方のフィラメントFL1aの一端に接続され、この蛍光ランプFL1の他方のフィラメントFL1bの他端は直流電源部６の負極に接続されている。さらに、バランサL2の他端は蛍光ランプFL2の一方のフィラメントFL2aの一端に接続され、この蛍光ランプFL2の他方のフィラメントFL2bの他端は直流電源部６の負極に接続され、負荷回路15を構成している。
【００１５】
さらに、電界効果トランジスタQ2に対して並列に、コンデンサC2、インダクタL3およびフィラメント予熱トランスTr1の一次巻線Tr1aの直列回路が接続され、このフィラメント予熱トランスTr1のフィラメント予熱巻線Tr1bは蛍光ランプFL1のフィラメントFL1aに接続され、フィラメント予熱巻線Tr1cは蛍光ランプFL1のフィラメントFL1bに接続され、フィラメント予熱巻線Tr1dは蛍光ランプFL2のフィラメントFL2aに接続され、フィラメント予熱巻線Tr1eは蛍光ランプFL2のフィラメントFL2bに接続され、予熱回路16を構成している。
【００１６】
次に、上記前提技術の動作について説明する。
【００１７】
まず、直流電源部６の直流を、交互に電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2をオン、オフし、インバータ回路11は高周波出力し、蛍光ランプFL1，FL2を始動、点灯し、バランサL2により電流を均等にして蛍光ランプFL1，FL2を点灯する。
【００１８】
そして、インバータ回路11の電界効果トランジスタQ2には矩形波電圧が発生し、コンデンサC2により微分電圧になるが、インダクタL3によりピーク電圧を図３に示すように抑制するので、フィラメントFL1a，FL1b，FL2a，FL2bの予熱量も低下せず、図４に示す従来例のように、ピーク電圧が高くならず、蛍光ランプFL1，FL2にエンドグローが発生することを防止できるので、蛍光ランプFL1，FL2の短寿命化を防止できる。
【００１９】
次に、本発明の一実施の形態について説明する。なお、回路構成については図１に示す回路構成である。
【００２０】
上述のように、コンデンサC2およびインダクタL3の直列回路に発生する電圧は、共振関係があるので動作周波数により大きく異なり、フィラメント予熱トランスTr1に発生する電圧もこれに伴い図５に示すように大きく変化する。なお、フィラメント予熱トランスTr1のフィラメント巻線Tr1b，Tr1c，Tr1d，Tr1e，Tr1fには負荷となるフィラメントFL1a，FL1b，FL2a，FL2bが接続されているので、電圧値のピークは有限値となる。このように、フィラメント予熱トランスTr1の電圧は、周波数を変化させることにより大きく変化できる。また、進相動作を避けるため、インバータ回路11の動作周波数は、始動時から点灯時にかけて周波数を徐々に低下させ、徐々に電圧を上昇させる領域を使用する。
【００２１】
したがって、図６に示す負荷回路15の共振特性ａの共振周波数よりも予熱回路16の共振特性ｂの共振周波数を高く設定することにより、フィラメント予熱トランスTr1の電圧を大きくとることができるので、蛍光ランプFL1，FL2が点灯する前の予熱状態では、動作周波数を高く設定することにより、フィラメント予熱トランスTr1の電圧を確保できるとともに、負荷回路15の出力電圧を低くでき、コールドスタートを防止でき、蛍光ランプFL1，FL2の寿命が短くなることを防止できる。なお、予熱回路16の共振周波数を動作周波数の最大値とほぼ一致させることにより、充分にフィラメント予熱トランスTr1の電圧を確保できる。
【００２２】
また、図７に示すように、予熱時の動作周波数を予熱回路16の共振周波数と一致させれば、蛍光ランプFL1，FL2の始動前には、過不足のない最適な予熱電圧でフィラメントFL1a，FL1b，FL2a，FL2bを予熱できる。
【００２３】
さらに、他の実施の形態について説明する。なお、回路構成については図１に示す回路構成である。
【００２４】
コンデンサC2およびインダクタL3は動作周波数の範囲内で共振周波数を有し、フィラメント予熱トランスTr1では一次巻線Tr1aは、フィラメント巻線Tr1b，Tr1c，Tr1d，Tr1e，Tr1fに接続されたフィラメントFL1a，FL1b，FL2a，FL2bの等価インピーダンスよりも十分大きなインピーダンスとなるようにインダクタンスが設定されている。
【００２５】
そして、蛍光ランプFL1，FL2の予熱前の予熱時の動作周波数を予熱回路16の共振周波数ｆ0にほぼ一致させ、この共振周波数ｆ0でコンデンサC2とインダクタL3とが直列共振の関係になるので、コンデンサC2およびインダクタL3の直列回路のインピーダンスはほぼ０になり、矩形波電圧はそのままフィラメント予熱トランスTr1に印加され、フィラメントFL1a，FL1b，FL2a，FL2bは一定電圧で予熱される。
【００２６】
さらに、予熱期間終了後には、蛍光ランプFL1，FL2に始動電圧が印加され、これら蛍光ランプFL1，FL2が始動する。
【００２７】
また、蛍光ランプFL1，FL2の点灯時の動作周波数ｆ点灯を共振周波数ｆ0から離れた周波数に設定すれば、コンデンサC2およびインダクタL3の直列回路は大きなインピーダンスを有するようになり、フィラメント予熱トランスTr1に対して限流要素として働き、蛍光ランプFL1，FL2の点灯時には、蛍光ランプFL1，FL2のフィラメントFL1a，FL1b，FL2a，FL2bは電流予熱される。
【００２８】
ここで、蛍光ランプFL1，FL2の点灯中にフィラメントFL1a，FL1b，FL2a，FL2bが短絡、開放した場合について考えると、図９に示すように、フィラメントトランスTr1の巻数比を１：ｎとし、フィラメントFL1a，FL1bの抵抗値をＲfとし、この抵抗値Ｒfを０とすると、図１０に示すように、フィラメントトランスTr1の一次巻線Tr1aが短絡することになるが、この一次巻線Tr1aにはコンデンサC2およびインダクタL3のインピーダンスで決定される有限の電流が流れるにすぎないため、フィラメントトランスTr1が焼損することはない。
【００２９】
なお、いずれの場合にもバランサL2を含めた蛍光ランプFL1，FL2間に、コンデンサを並列に接続しても同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、他の実施の形態を図１１を参照して説明する。
【００３１】
図１１は他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図で、この図１１に示す実施の形態は、商用交流電源ｅにフィルタ回路41が接続され、このフィルタ回路41には全波整流回路42が接続され、この全波整流回路42には昇圧チョッパ回路43が接続され、この昇圧チョッパ回路43はインダクタL11および電界効果トランジスタQ11の直列回路が接続され、この電界効果トランジスタQ11にはダイオードD11およびコンデンサC11の直列回路が接続されている。
【００３２】
また、インダクタL11には、インダクタL12が磁気的に接続されて設けられ、このインダクタL12にはコンデンサC12およびダイオードD12の直列回路が接続され、ダイオードD12にはダイオードD13およびコンデンサC13の直列回路が接続され、コンデンサC13には制御回路44が接続されている。さらに、この制御回路44には、周波数設定用のコンデンサC14および抵抗R11が接続されている。また、制御回路44は電界効果トランジスタQ11ゲートに接続され、この電界効果トランジスタQ11を制御する。
【００３３】
さらに、昇圧チョッパ回路43には、インバータ回路45が接続され、このインバータ回路45は電界効果トランジスタQ12および電界効果トランジスタQ13の直列回路を有しており、これら電界効果トランジスタQ12および電界効果トランジスタQ13のゲートには制御回路44が接続され、この制御回路44により電界効果トランジスタQ12および電界効果トランジスタQ13を制御する。
【００３４】
また、電界効果トランジスタQ13には、チョークコイルL13およびコンデンサC15の直列回路が接続され、このコンデンサC15には、直流カット用のコンデンサC16およびバランサL14を介して蛍光ランプFL1，FL2が接続され、これら蛍光ランプFL1，FL2には出力電圧検出部45が設けられ、この出力電圧検出部45は制御回路44に接続されている。
【００３５】
次に、上記実施の形態の放電灯点灯装置の動作について説明する。
【００３６】
また、商用交流電源ｅの交流電圧を全波整流回路で全波整流し、昇圧チョッパ回路43では昇圧するとともに力率を改善する。制御回路44には、インダクタL12に誘起された電圧をダイオードD12およびダイオードD13で整流するとともに、コンデンサC12およびコンデンサC13で平滑して電源としている。
【００３７】
また、インバータ回路45で昇圧チョッパ回路43からの出力を高周波に変換し、蛍光ランプFL1，FL2を始動、点灯する。そして、この蛍光ランプFL1，FL2の電圧を出力電圧検出部45で検出し、制御回路44で昇圧チョッパ回路43の電界効果トランジスタQ11と、インバータ回路45の電界効果トランジスタQ12および電界効果トランジスタQ13とを制御し、出力電圧が一定になるように制御する。
【００３８】
さらに、インダクタL11に誘起された電圧をコンデンサC12，C13およびダイオードD12，D13により、整流平滑することにより、電流経路は、インダクタL12、コンデンサC12、ダイオードD13、コンデンサC13およびインダクタL12の経路となり、制御回路44のグランドを通過しないため、制御系にノイズが混入しにくくなり、制御を安定させることができる。
【００３９】
なお、このように出力電圧を閉ループ制御するような場合に、最も効果を上げることができるが、一定周波数で駆動させるような他の制御方法をとる場合でも、制御回路の発振の周波数のノイズによる変動を抑制し、出力電圧などの安定を保つ場合にも効果がある。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の放電灯点灯装置によれば、第２コンデンサに対して直列に第２インダクタが接続されているため、フィラメント予熱トランスに印加される電圧のピーク電圧値を低く抑え、フィラメントに必要以上のピーク電圧が印加されることを防止して、エンドグローを防止でき、放電ランプFLが短寿命化することを防止するとともに、予熱回路の両端に発生する電圧の実効値は、周波数にかかわらず一定であり、第２コンデンサおよび第２インダクタはインバータ回路の動作周波数内に共振周波数を有するので、フィラメント予熱トランスの予熱電圧を動作周波数により変化可能にできる。
【００４１】
請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、請求項１記載の放電灯点灯装置に加え、ソフトスタート時のフィラメントの予熱を過不足なく適切にできる。
【００４２】
請求項３記載の放電灯点灯装置によれば、寿命末期などでフィラメントが断線しても、フィラメント予熱トランスには、インバータ回路の動作周波数と予熱回路の共振周波数とにより設定される第２コンデンサおよび第２インダクタの直列回路のインピーダンスで決定される電流が流れるため、フィラメント予熱トランスに必要以上に大きな電流は流れないので、フィラメント予熱トランスを損傷することを防止できる。
【００４３】
請求項４記載の照明装置によれば、放電ランプを点灯させる請求項１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置とを具備したので、それぞれの効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の放電灯点灯装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】  同上照明装置の外観を示す斜視図である。
【図３】  同上電界効果トランジスタの電圧とフィラメント予熱トランスに印加される電圧を示す波形図である。
【図４】  同上比較例の電界効果トランジスタの電圧とフィラメント予熱トランスに印加される電圧を示す波形図である。
【図５】  同上周波数とフィラメント予熱トランスの電圧との関係を示すグラフである。
【図６】  同上周波数と負荷回路の電圧との関係を示すグラフである。
【図７】  同上周波数と負荷回路の電圧との関係を示すグラフである。
【図８】  同上周波数とフィラメント予熱トランスの電圧との関係を示すグラフである。
【図９】  同上予熱回路の簡易等価回路図である。
【図１０】  同上予熱回路の簡易等価回路図である。
【図１１】  同上また他の実施の形態の放電灯点灯装置の一部を示す回路図である。
【符号の説明】
１    器具本体
11    インバータ回路
15    負荷回路
16    予熱回路
C1 第２コンデンサであるコンデンサ
C2    第１コンデンサであるコンデンサ
FL1，FL2    放電ランプとしての蛍光ランプ
FL1a，FL1b，FL2a，FL2b    フィラメント
L1 第２インダクタであるインダクタ
L3 第１インダクタであるインダクタ
Q1，Q2    スイッチング素子としての電界効果トランジスタ
Tr1  フィラメント予熱トランス
【図１】
0004058569.tif 000002
【図２】
0004058569.tif 000003
【図３】
0004058569.tif 000004
【図４】
0004058569.tif 000005
【図５】
0004058569.tif 000006
【図６】
0004058569.tif 000007
【図７】
0004058569.tif 000008
【図８】
0004058569.tif 000009
【図９】
0004058569.tif 000010
【図１０】
0004058569.tif 000011
【図１１】
0004058569.tif 000012