(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流入力を高周波出力に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力端に接続された放電灯負荷回路と、インバータ回路を駆動するドライバ回路と、電源投入後該ドライバ回路の発振周波数を定格点灯周波数又は定格点灯周波数よりも大きい調光点灯周波数に到達させる制御手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記制御手段は放電灯の予熱終了後に、第１の時定数でドライバ回路の発振周波数を低下させる手段と、放電灯の放電開始後に、第１の時定数より小さい第２の時定数でドライバ回路の発振周波数を定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達させる手段とを備え、抵抗と第１のコンデンサからなる積分回路と、抵抗と第１のコンデンサとの接点とグランドとの間に接続された第１のスイッチ手段と、上記積分回路の終端とグランドとの間に接続された第２のスイッチ手段と、第２のスイッチ手段に対して並列に接続された第２のコンデンサとから構成し、第１の時定数は、第１のスイッチ手段を用いて抵抗と第１のコンデンサからなる積分回路で決定され、第２の時定数は、第１及び第２のスイッチ手段を用いて、抵抗と第１のコンデンサより容量の小さい第２のコンデンサからなる積分回路で決定されるように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、インバータ回路を用いて放電灯を高周波点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来から知られている放電灯点灯装置の回路図である。１は直流電源、２は直流電源からの入力を高周波出力に変換するインバータ回路、３はインバータ回路を駆動するドライバ回路、４はインバータ回路の出力端に接続された放電灯７ａ及び７ｂを有する（以下、「ランプ」という。）負荷回路、５はカップリングコンデンサ、６ａ及び６ｂはバラストコイル、８ａ及び８ｂは始動コンデンサである。９ａ、９ｂ及び９ｃは抵抗であるが、９ａは予熱周波数、定格点灯周波数及び調光点灯周波数を決定し、９ｂは予熱周波数及び調光点灯周波数を決定し、９ｃは予熱周波数を決定する。１０はドライバ回路３の発振周波数を制御するシーケンス回路、１１はコンデンサ、１２及び１６はコンパレータであり、所定の基準電圧値を有し、この基準電圧値を超えるまで、出力はＬｏであり、基準電圧値を超えると出力はＨｉになる。１３はタイマー回路で、１３ａはタイマー制御電源スイッチ、１３ｂはタイマー制御電源、１８は調光スイッチである。
【０００３】
上記の放電灯点灯装置において、インバータ回路２は、ドライバ回路３によって駆動され、直流電源１を高周波出力に変換する。インバータ回路２からの高周波出力は、カップリングコンデンサ５、バラストコイル６ａ及び６ｂを介してランプ７ａ及び７ｂを点灯する。又、放電開始前のランプの予熱時は始動コンデンサ８ａ及び８ｂに電流が流れる。このランプ７ａ及び７ｂの非電源側に並列に接続された始動コンデンサ８ａ及び８ｂは、ランプ７ａ及び７ｂの予熱と共に、バラストコイル６ａ及び６ｂとで直列共振回路を構成し、この始動コンデンサ８ａ及び８ｂの両端に発生する電圧をランプ７ａ及び７ｂに印加して、ランプ７ａ及び７ｂを始動点灯するものである。ドライバ回路３は、例えば、内部に定電圧電源を持ち、定電圧電源からの電流をｉとすると、ｆ＝Ｋ×ｉ（Ｈｚ）の周波数（Ｋは定数）で、発振周波数を変化させてインバータ回路２を駆動する。
【０００４】
具体的には、放電灯の予熱時はコンパレータ１２の出力がＬｏ、放電灯の予熱終了後にはコンパレータ１２の出力がＨｉになるようタイマー回路１３を設定する。ドライバ回路３内の定電圧電源の電圧をＶ１、抵抗９ａの抵抗値をＲ１、９ｂの抵抗値をＲ２、抵抗９ｃの抵抗値をＲ３とすると、ランプの予熱時の予熱周波数ｆ１は、これら各抵抗の抵抗値Ｒ１〜Ｒ３で決定され
ｆ１＝Ｋ×（Ｖ１／Ｒ１＋Ｖ１／Ｒ２＋Ｖ１／Ｒ３）
となる。
ランプの予熱終了後は、タイマー回路１３の出力が所定の基準電圧値を超えてコンパレータ１２の出力がＨｉとなり、コンデンサ１１が充電される。従って、調光スイッチ１８がＯＦＦの場合の定格点灯周波数ｆ２は、抵抗９ａの抵抗値Ｒ１で決定され、
ｆ２＝Ｋ×（Ｖ１／Ｒ１）
となる。
更に、調光スイッチ１８がＯＮの場合の調光点灯周波数ｆ３は、抵抗９ａ，９ｂの抵抗値Ｒ１，Ｒ２で決定され、
ｆ３＝Ｋ×（Ｖ１／Ｒ１＋Ｖ１／Ｒ２）
となる。
【０００５】
この時、周波数は、コンデンサ１１の容量をＣ１とすると、ｆ１からｆ２までτ＝Ｒ３×Ｃ１の時定数で変化する。これにより、タイマー制御電源スイッチ１３ａがオンされた後の周波数は図９に示すように時定数τの積分曲線で変化する。又、この周波数の変化によりランプの光束は図９に示すように変化する。
又、調光スイッチ１８がＯＮのときは、調光信号は、周波数が定格点灯周波数ｆ２に到達した後に有効となり、コンパレータ１６の出力がＨｉからＬｏに切換わる。従って、調光時の周波数変化はに示すように定格点灯周波数ｆ２に到達後調光点灯周波数ｆ３に到達する。
【０００６】
又、調光機能を有するものについては、周波数のシフト中に調光信号を有効にすると、周波数及び光束の変化が不自然となるため、使用する人の視覚に違和感を与える。即ち、周波数は、コンデンサ１１が充電されることによりシフトし、コンデンサ１１の容量Ｃ１より、ｆ１からｆ２までτ＝Ｒ３×Ｃ１の時定数で変化する。このシフト中に調光信号が有効になると、抵抗９ｂにも電流が流れる。従って、抵抗９ａ，９ｂ，９ｃ全てに電流が流れることにより、周波数は、コンデンサ１１が充電されるまでの間、一瞬低くなることにより、図１０に示すように光束の変化が不自然となる。従って、完全に全光状態になるまで調光信号を有効にできない。
【０００７】
[発明が解決しようとする課題]
上記のように動作する従来の放電灯点灯装置では、予熱周波数ｆ１から定格点灯周波数ｆ２への変化の時定数τは、τ＝Ｒ３×Ｃ１であり、抵抗９ｃの抵抗値Ｒ３，コンデンサ１１の容量Ｃ１によって決まる。但し、抵抗９ｃの抵抗値Ｒ３は予熱周波数を決定するものであり自由度は少なく、実質的にはコンデンサ１１の容量Ｃ１で時定数τの傾斜が決まる。しかしながら、このＣ１が大きいと、時定数が大きくなり、周波数シフトの傾斜が緩くなるので、予熱周波数ｆ１から定格点灯周波数ｆ２に到達するまで相当の時間を要することとなる。又、周波数のシフト中に調光信号を有効にすると、周波数及び光束の変化が図１０に示すように不自然となるため、使用する人の視覚に違和感を与え、完全に全光状態になるまで調光信号を有効にできない。従って、全光状態を経ないと調光状態に移行できないため調光状態になるまで相当の時間を要することとなる。
【０００８】
一方、コンデンサ１１の容量Ｃ１を小さくすると、周波数シフトの傾斜は急となり、短時間で所定の全光又は調光の出力状態になるが、始動不良ランプが装着されているような場合には、ランプの放電開始を判断する異常ランプ検出の回路が、その周波数変化に追従できず、異常が生じている場合でも、低い周波数で運転してしまう場合があり、インバータ回路の故障の原因となる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので予熱周波数から定格点灯周波数又は調光点灯周波数へ移行する間の、周波数変化の時定数を２段階にし、１段階目の時定数を大きくし２段階目の時定数を１段階目の時定数よりも小さくし、ランプの放電開始後、１段階目の時定数から２段階目の時定数に移行することにより、定格点灯周波数へ到達し、又は調光点灯周波数に直接到達し、使用する人の視覚に違和感を与えずに点灯できる放電灯点灯装置を提供したものである。
【００１２】
〔課題を解決するための手段〕
本発明は直流入力を高周波出力に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力端に接続された放電灯負荷回路と、インバータ回路を駆動するドライバ回路と、電源投入後該ドライバ回路の発振周波数を定格点灯周波数又は定格点灯周波数よりも大きい調光点灯周波数に到達させる制御手段とを備えた放電灯点灯装置であって、前記制御手段は放電灯の予熱終了後に、第１の時定数でドライバ回路の発振周波数を低下させる手段と、放電灯の放電開始後、第１の時定数より小さい第２の時定数でドライバ回路の発振周波数を定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達させる手段とを備え、抵抗と第１のコンデンサからなる積分回路と、抵抗と第１のコンデンサとの接点とグランドとの間に接続された第１のスイッチ手段と、上記積分回路の終端とグランドとの間に接続された第２のスイッチ手段と、第２のスイッチ手段に対して並列に接続された第２のコンデンサとから構成し、第１の時定数は、第１のスイッチ手段を用いて、抵抗と第１のコンデンサからなる積分回路で決定される積分曲線であり、第２の時定数は、第１及び第２のスイッチ手段を用いて、抵抗と第１のコンデンサより容量の小さい第２のコンデンサからなる積分回路で決定される積分曲線にしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の回路図である。１は直流電源、２は直流入力を高周波出力に変換するインバータ回路、３はインバータ回路を駆動するドライバ回路である。４はインバータ回路の出力端に接続されたランプ負荷回路であり、カップリングコンデンサ５、バラストコイル６ａ及び６ｂ、ランプ７ａ及び７ｂ、始動コンデンサ８ａ及び８ｂから構成される。９ａ、９ｂ、９ｃ及び１４は抵抗であり、９ａは予熱周波数、定格点灯周波数及び調光点灯周波数を決定し、９ｂは予熱周波数及び調光点灯周波数を決定し、９ｃは予熱周波数を決定する。又、抵抗１４は、点灯する際には不要であるが、消灯する際にコンデンサ１５の電荷を放電させるために接続されているものである。従って抵抗９ｃ、１４の抵抗値をそれぞれＲ３，Ｒ４とすると、Ｒ４はＲ３に比べて十分小さい。
【００１７】
１０はドライバ回路３の発振周波数を制御するシーケンス回路、１１及び１５はコンデンサであり、コンデンサ１１，１５の容量値をそれぞれＣ１，Ｃ２とすると、コンデンサ１５の容量値はコンデンサ１１の容量値Ｃ１に比べて十分小さいものとする。又、１２及び１６はコンパレータであり、所定の基準電圧値を有し、この基準電圧値を超えるまではコンパレータ１２，１６の出力はＬｏであり、所定の基準電圧値を超えるとコンパレータ１２，１６の出力がＨｉになる。１３はタイマー回路で、タイマー制御電源スイッチ１３ａ、タイマー制御電源１３ｂを有する。１７、１９及び２０はトランジスタである。１８は調光機能を有効にするためのスイッチである。
【００１８】
図１の動作について、図２のタイミングチャートを用いて説明する。
ランプの予熱時はコンパレータ１２の出力がＬｏ、ランプの予熱終了後にはコンパレータ１２の出力がＨｉになるようタイマー回路１３を設定する。従って、予熱期間中は、コンパレータ１２の出力がＬｏであり、コンデンサ１１には電流が流れず、抵抗９ｃからコンパレータ１２へ電流が流れる。
ランプの予熱終了後は、タイマー回路１３の出力が所定の基準電圧値を超えてコンパレータ１２の出力がＨｉとなり、コンデンサ１１に電流が流れ、コンデンサ１１が充電され、第１の時定数で周波数のシフトが開始される。又、ランプ７ａ及び７ｂが放電できる適当な時間経過後にタイマー回路１３からの出力により、コンパレータ１６の出力がＨｉからＬｏとなるようにコンパレータ１６の基準電圧値を設定する。このときトランジスタ１７がＯＮからＯＦＦとなり、無効となっていた抵抗１４及びコンデンサ１５が有効となり、コンデンサ１５に電流が流れる。この抵抗１４、コンデンサ１５が有効になると、抵抗１４を介してコンデンサ１５に充電され、第２の時定数はτ＝（Ｒ３＋Ｒ４）×｛Ｃ１×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）｝で周波数がシフトする。ここで、抵抗１４の抵抗値Ｒ４は、抵抗９ｃの抵抗値Ｒ３に比べて十分小さく、又コンデンサ１５の容量値Ｃ２は、コンデンサ１１の容量値Ｃ１に比べて十分小さいのでＲ３≫Ｒ４、Ｃ１≫Ｃ２が成立する。
【００１９】
従って周波数シフトの時定数は擬似的にτ≒Ｒ３×Ｃ２となり、周波数は、この時定数で第２の周波数シフトを開始する。コンデンサ１１の充電が終了すると、抵抗９ａのみに電流が流れる状態となり、周波数は抵抗９ａの抵抗値Ｒ１のみで決定され定格点灯周波数ｆ２に到達する。従って、調光スイッチ１８がＯＦＦの場合は、第１の周波数シフト終了後、第２の周波数シフトにより定格点灯周波数ｆ２に急速に到達する。又、ランプ異常検出等、ランプの放電状態を確かめてから定格点灯周波数に移行する手段を有するものについても、第１の周波数シフトの期間中に十分にランプ状態を判断できるので、異常ランプからの保護も安全に行う手段を設計できることになる。
【００２０】
一方、調光スイッチがＯＮされている場合は、第１の周波数シフトが終了し、トランジスタ１７がＯＦＦされると同時に、トランジスタ１９もＯＦＦすることにより、トランジスタ２０がＯＮとなり、第１の周波数シフトの終了と同時に、抵抗９ａ及び９ｂに電流が流れ、周波数はＲ１，Ｒ２で決定され、第２の周波数シフトにより調光点灯周波数ｆ３に直接到達する。従って、第１の周波数シフトの後、第２の周波数シフトで定格点灯周波数を経由せずに直接調光点灯周波数に移行できる。なお、第２の周波数シフトは、τ≒Ｒ３×Ｃ２の非常に小さい時定数により急速に目標値に到達するものの、トランジスタ１７がＯＦＦされた後、トランジスタ２０のＯＮと、コンデンサ１１の充電完了が同時に行われ、そのタイムラグはほとんど無い。従って、第２の周波数シフトとトランジスタ２０のＯＮが同時に行われ、第２の周波数シフトにより調光点灯周波数ｆ３に直接到達し、周波数のシフト中に調光信号を有効にしても、周波数及び光束の変化が不自然とならず、使用する人の視覚に違和感を与えず、図１０に示すような不具合は回避できる。
【００２１】
又、トランジスタ２０のＯＮがコンデンサ１１の充電よりも先になる場合は、コンデンサ１１の充電が完了するまでは、抵抗９ａ，９ｂ，９ｃ，全てに電流が流れるため、周波数が調光点灯周波数よりも高くなり、図３のように周波数が一瞬だけ調光点灯周波数から外れる可能性もあるが、トランジスタ２０のＯＮとコンデンサ１１の充電はほとんど同時に行われるため、光出力は追従せず上記と同様に図１０に示すような不具合は回避できる。
【００２２】
又、抵抗１４は、点灯する際には不要であるが、消灯する際にトランジスタ１７がＯＦＦからＯＮとなるため、コンデンサ１５の電荷を放電させるために接続されているものである。従って抵抗９ｃに比べて十分小さいものであり、点灯の際にはほとんど影響を持たないものである。
【００２３】
なお、上記の説明ではドライバ回路は、内部に定電圧電源を持ち、定電圧電源から流れ出る電流に対して正特性を持つとしているが、本発明はこれに限定するものではなく、負特性を持つものや外部から印加された電圧に対して正特性又は負特性を持つものその他の種々のドライバ回路でもよい。
【００２４】
実施の形態２.
図４は本発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の回路図である。図４中の符号は全て実施の形態１のものと同様であるので説明を省略する。
本実施の形態の放電点灯装置の回路は、実施の形態１の放電灯点灯装置の回路から抵抗１４及びコンデンサ１５を削除したものである。
従って、動作は、コンパレータ１６の出力がＬｏとなり、トランジスタ１７がＯＦＦとなり第１の周波数シフトが終了するまでは、本発明の実施の形態１と同様である。
トランジスタ１７がＯＦＦとなった場合、コンデンサ１１の終端が開放状態となり、充電を瞬時に完了し、周波数シフトは、段階状に定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達する。
これにより、本発明の実施の形態１では、第２の時定数により、積分カーブで定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達するのに対し、本実施の形態では、傾きがなく、段階状に定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達する。この周波数及び光出力の変化は、図５に示すものとなる。
【００２５】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３の放電灯点灯装置の回路図である。図６中１〜２０は、実施の形態１のものと同様であるので説明を省略する。２１はランプ放電検出回路であり、第１の周波数シフト時にランプが放電を開始したことを検知し、ランプが放電を開始したときのランプ電圧の急激な低下を検出することにより動作する回路である。
実施の形態１，２においては、コンパレータ１６の出力が切り替わるタイミングをタイマー１３との接続することにより時間指定で決定しているが、本実施の形態においては、放電検出回路２１が、ランプの放電を検出したことで決定される。即ち、放電検出回路２１がランプの放電を検出すると、コンパレータ１６の出力がＬｏからＨｉとなり、コンデンサ１５に電荷が充電され、第２の周波数シフトに移行するか、又は、段階状に定格点灯周波数又は調光点灯周波数へ到達する。従って、実施の形態３のタイミングチャートは図７に示すものとなる。これにより、ランプの予熱終了後、より短時間で定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達できることとなる。
【００２６】
上記の説明では、ランプ放電検出回路２１は、第１の周波数シフト時にランプが放電を開始したことを検知する回路であり、ランプが放電を開始したときのランプ電圧の急激な低下を検出することにより動作するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく他の方法によってランプの放電を検出してもよい。
【００２９】
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明にかかる放電灯点灯装置は、直流入力を高周波出力に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力端に接続された放電灯負荷回路と、インバータ回路を駆動するドライバ回路と、電源投入後該ドライバ回路の発振周波数を定格点灯周波数又は定格点灯周波数よりも大きい調光点灯周波数に到達させる制御手段とを備えた放電灯点灯装置であって、前記制御手段は放電灯の予熱終了後に、第１の時定数でドライバ回路の発振周波数を低下させる手段と、放電灯の放電開始後、第１の時定数より小さい第２の時定数でドライバ回路の発振周波数を定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達させる手段とを備え、抵抗と第１のコンデンサからなる積分回路と、抵抗と第１のコンデンサとの接点とグランドとの間に接続された第１のスイッチ手段と、上記積分回路の終端とグランドとの間に接続された第２のスイッチ手段と、第２のスイッチ手段に対して並列に接続された第２のコンデンサとから構成され、第１の時定数は、第１のスイッチ手段を用いて抵抗と第１のコンデンサからなる積分回路で決定される積分曲線であり、第２の時定数は、第１及び第２のスイッチ手段を用いて、抵抗と第２のコンデンサからなる積分回路で決定される積分曲線にしたので、コンデンサ、抵抗及びコンパレータ、トランジスタ等のスイッチ手段といった簡易な回路構成で、放電灯の予熱終了後短時間で全光状態又は調光状態に到達できる。又、ランプ放電後瞬時に定格点灯周波数又は調光点灯周波数に到達できるとともにランプ異常に対しても安全に対処できる。更に、定格点灯周波数を経由しないで調光点灯周波数に到達できるため、調光点灯の際、使用する人にとって違和感のない点灯を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１の周波数シフト及び光出力変化を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１の調光点灯の場合の周波数シフト及び光出力変化を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の回路図である。
【図５】本発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の周波数シフト及び光出力変化を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３の放電灯点灯装置の回路図である。
【図７】本発明の実施の形態３の放電灯点灯装置の周波数シフト及び光出力変化を示すタイミングチャートである。
【図８】従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路図である。
【図９】従来の放電灯点灯装置の一例を示す周波数シフト及び光出力変化を示すタイミングチャートである。
【図１０】従来の放電灯点灯装置の周波数シフト及び光出力変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  直流電源、  ２  インバータ回路、  ３  ドライバ回路、  ４  負荷回路、  ９ａ，９ｂ，９ｃ，１４  抵抗、  １０  シーケンス回路、  １１，１５  コンデンサ、  １２、１６  コンパレータ、  １３  タイマー回路、  １３ａ  タイマー制御電源スイッチ、  １３ｂ  タイマー制御電源、  １７，１９，２０トランジスタ、  １８  調光スイッチ、  ２１  ランプ放電検出回路。
【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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