(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流を供給する電源部と、電源部から供給される直流を高周波交流に変換するインバータ回路と、比較的に管径の細い第１の放電灯を有しインバータ回路から供給される高周波電力で第１の放電灯が高周波点灯される第１の負荷回路と、比較的に管径が細く且つ第１の放電灯と始動電圧並びに定格特性が異なる第２の放電灯を有しインバータ回路から供給される高周波電力で第２の放電灯が高周波点灯される第２の負荷回路と、第１の放電灯のランプ電圧に対応した電圧を検出して第１の放電灯の異常発生の有無を判別する第１の検出回路と、第２の放電灯のランプ電圧に対応した電圧を検出して第２の放電灯の異常発生の有無を判別する第２の検出回路と、インバータ回路の動作周波数を制御してインバータ回路の出力を可変するとともに第１及び第２の検出回路の少なくとも何れか一方で異常発生と判別された場合にインバータ回路の出力を低下させるように動作周波数を制御する制御回路とを備え、第１及び第２の放電灯の各始動電圧が同一の動作周波数にて得られるように第１及び第２の負荷回路の各回路条件を個別に設定し、制御回路は、第１及び第２の放電灯が点灯しているときに各放電灯の最適な動作周波数の範囲内でインバータ回路を動作させて成る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、電源部の出力端間に接続されるチョークコイルとスイッチング素子の直列回路と、スイッチング素子を高周波でオン・オフしたときにチョークコイルと共振するコンデンサとを具備し、第１の負荷回路は、第１の放電灯のフィラメントに接続されて共振回路を形成するインダクタンス要素並びにキャパシタンス要素を具備し、第２の負荷回路は、第２の放電灯のフィラメントに接続されて共振回路を形成するインダクタンス要素並びにキャパシタンス要素を具備し、第１及び第２の放電灯の各始動電圧が同一の動作周波数にて得られるように第１及び第２の負荷回路の各インダクタンス要素とキャパシタンス要素の定数を個別に設定して成る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】
インバータ回路は、制御回路によって高周波で交互にオン・オフされ、電源部の出力端間に接続される一対のスイッチング素子の直列回路を具備し、一対のスイッチング素子の何れか一方に第１及び第２の負荷回路が並列接続されて成る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４】
第１の放電灯は、少なくとも管径が約８ｍｍ、定格電力が１０Ｗ、管両端に設けられる口金部が合成樹脂製である蛍光灯から成り、第２の放電灯は、少なくとも管径が約８ｍｍ、定格電力が６Ｗ、管両端に設けられる口金部が合成樹脂製である蛍光灯から成ることを特徴とする請求項１又は２又は３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、インバータ回路を用いて定格出力の異なる複数種の放電灯（特に蛍光灯）を始動・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】
従来より、蛍光灯のような放電灯を始動・点灯させる点灯装置として、交流電源を整流・平滑して得られる直流電源をインバータ回路によって約５０ｋＨｚの高周波電力に変換して放電灯に供給し、放電灯を約５０ｋＨｚの高周波点灯させる放電灯点灯装置がよく知られている。
【０００３】
また、蛍光灯には直管型蛍光灯や環型蛍光灯などの種別があることもよく知られていることであるが、近年、省エネルギの観点から管径の細い蛍光灯（以下、「細管径蛍光灯」と呼ぶ。）の需要が高まりつつある。さらに、高効率である細管径蛍光灯を高周波点灯することにより、供給電力当たりの光出力量を増加させて環境に優しい照明として注目を浴びつつある。
【０００４】
しかしながら、一般に蛍光灯は管径が細くなるとランプ電圧が高くなり、特に始動時に非常に高い始動電圧（例えば５００Ｖ以上）が必要になってくることから、細管径蛍光灯にとっては上記のように高い始動電圧を必要とする点が大きな課題となっている。なお、上記細管径蛍光灯として、管径が８〔ｍｍ〕で定格出力が１０Ｗ及び６Ｗのものが存在することは既に知られており、この１０Ｗ及び６Ｗの細管径蛍光灯を負荷とする放電灯点灯装置についても既に商品化されている。
【０００５】
図５は上記１０Ｗ及び６Ｗの細管径蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 を組み合わせた２灯用の点灯装置の一例を示す回路図である。交流電源ＡＣの両端にフューズＦ、サージ吸収素子ＺＮＲ並びにフィルタ回路ＦＬを介してダイオードブリッジから成る整流器ＤＢが接続され、この整流器ＤＢの脈流出力端間に平滑用のコンデンサＣ0 が接続されて、交流電源ＡＣの交流電圧が直流電圧に変換される。コンデンサＣ0 の両端間にはインバータ回路１が接続され、さらにインバータ回路１の出力端間に１０Ｗの細管径蛍光灯（以下、単に「蛍光灯」と略す。）Ｌａ1 を負荷とする第１の負荷回路２1 ’と、６Ｗの細管径蛍光灯（以下、単に「蛍光灯」と略す。）Ｌａ2 を負荷とする第２の負荷回路２2 ’とが並列に接続されている。
【０００６】
インバータ回路１は、コンデンサＣ0 の両端間に接続されるチョークコイルＬ0 とＦＥＴから成るスイッチング素子Ｑと抵抗Ｒ2 の直列回路と、スイッチング素子Ｑ並びに抵抗Ｒ2 に並列に接続されチョークコイルＬ0 と共振回路を形成するコンデンサＣ2 と、抵抗Ｒ1 を介してスイッチング素子Ｑのゲートに駆動信号を出力する制御回路（例えば、松下電子工業社製のＡＮ６７６６Ｓなど）ＩＣとを備えている。また、第１及び第２の負荷回路２1 ’，２2 ’は、それぞれ蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 のフィラメントの一端がインバータ回路１のチョークコイルＬ0 の両端に互いに並列に接続された蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 と、各蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 のフィラメントの他端間に各々接続されるコンデンサＣ1 ’，Ｃ1 ’と、チョークコイルＬ0 とスイッチング素子Ｑの接続点と各蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 のフィラメントの一端との間に挿入される限流用のチョークコイルＬ1 ’，Ｌ1 ’及び直流カット用のコンデンサＣｘ，Ｃｘの直列回路とを備えている。
【０００７】
さらに、限流用のチョークコイルＬ1 ’，Ｌ1 ’には各々２次巻線ｎ2 ’，ｎ2 ’が設けてあり、これらの２次巻線ｎ2 ’，ｎ2 ’に生じる電圧のｐ−ｐ値を検出回路３1 ，３2 にて検出し、上記電圧のｐ−ｐ値が所定値（後述する）を越えた場合に検出回路３1 ，３2 から制御回路ＩＣに検出信号が出力されるようになっている。
【０００８】
而して、制御回路ＩＣによりスイッチング素子Ｑを高周波でオン・オフさせることにより、チョークコイルＬ0 とコンデンサＣ3 が共振してチョークコイルＬ0 の両端に共振電圧が発生し、さらにこの共振電圧をチョークコイルＬ1 ’，Ｌ1 ’、コンデンサＣ1 ’，Ｃ1 ’並びにコンデンサＣｘ，Ｃｘの共振系で共振させて各蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 に高周波電力が供給され、蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 がそれぞれ高周波点灯するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 と６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 で各々の始動電圧を比較すると、図３に示すように１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 の始動電圧が５４０Ｖrms であるのに対し、６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 の始動電圧は４００Ｖrms しかない。つまり、１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 に合わせてチョークコイルＬ1 ’やコンデンサＣ1 ’などの回路定数を設定すれば、６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 も充分に始動・点灯させることが可能であることから、従来は第１の負荷回路２1 と第２の負荷回路２2 の共振条件（チョークコイルＬ1 ’やコンデンサＣ1 ’などの回路定数）を同一にしており、そうすることで定常点灯時の特性も各蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 の定格ランプ電流及び定格ランプ電圧にほぼ近い特性が得られていた。
【００１０】
ところで、蛍光灯の寿命末期にフィラメントのエミッタの消耗や飛散等により徐々に蛍光灯が正常点灯しなくなり、所謂半波点灯（半波放電）してしまうことは一般的な蛍光灯の寿命特性としてよく知られるところである。上記半波点灯時には、蛍光灯のランプ電圧の上昇と等価的なランプインピーダンスの上昇により、共振回路の共振条件が始動時の共振条件に近くなってしまうことも共振回路の動作上よく知られている。
【００１１】
一方、上記従来装置では１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 と６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 を同じ共振条件にて始動・点灯させていることから、６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 に対しては寿命末期時に１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 よりも高いストレス、つまり非常に高いランプ電圧が印加されることになり、寿命末期時のエミッタが減少したフィラメントの陰極降下電圧の上昇によりフィラメントが赤熱して、フィラメント近傍の管壁（ガラス部）の温度が上昇してしまうという欠点を有していた。
【００１２】
ここで、管径の細い上記蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 は、ガラス管の両端にフィラメントを有しているが管径が細いためにガラス管の管壁と近い位置に配置される構造となっている。そして、フィラメントを覆うように合成樹脂製の口金部が設けられ、この口金部からフィラメントに接続された一対の端子ピンが突設されている。なお、このように口金部が合成樹脂製とされているのは、８〔ｍｍ〕というような細い管径のガラス管のフィラメントと端子ピンとを接続する構造の量産性を高めるためである。このように管径の細い蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 においては、フィラメントとガラス管の管壁との距離が非常に近いためにフィラメントの温度が管壁に伝わり易く、その熱によって合成樹脂製の口金部が変形する虞があった。
【００１３】
これに対して上記従来装置では、検出回路３1 ，３2 により検出される電圧（蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 のランプ電圧に応じた電圧）が、合成樹脂製の口金部が熱変形する温度になるようなレベルよりも低く設定されたしきい値を越えた場合に検出信号を出力し、この検出信号を受けた制御回路ＩＣがスイッチング素子Ｑの発振周波数を高くしてインバータ回路１の高周波出力のレベルを低下するようにしていた。しかしながら、１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 に比べて６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 の始動電圧が低いため、１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 では点灯維持できない出力レベルまで低下させても、その出力レベルでは６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 が充分点灯維持できてしまうために６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 が点灯を継続してしまうという問題がある。この場合、ガラス管壁の温度上昇は抑えられるものの点灯が継続することでフィラメントへのストレスの印加が継続してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、管径が比較的に細く且つ定格出力の異なる異種の放電灯を略定格点灯させることができるとともに放電灯の寿命末期時に全ての放電灯についてストレスの軽減を図ることが可能な放電灯点灯装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、直流を供給する電源部と、電源部から供給される直流を高周波交流に変換するインバータ回路と、比較的に管径の細い第１の放電灯を有しインバータ回路から供給される高周波電力で第１の放電灯が高周波点灯される第１の負荷回路と、比較的に管径が細く且つ第１の放電灯と始動電圧並びに定格特性が異なる第２の放電灯を有しインバータ回路から供給される高周波電力で第２の放電灯が高周波点灯される第２の負荷回路と、第１の放電灯のランプ電圧に対応した電圧を検出して第１の放電灯の異常発生の有無を判別する第１の検出回路と、第２の放電灯のランプ電圧に対応した電圧を検出して第２の放電灯の異常発生の有無を判別する第２の検出回路と、インバータ回路の動作周波数を制御してインバータ回路の出力を可変するとともに第１及び第２の検出回路の少なくとも何れか一方で異常発生と判別された場合にインバータ回路の出力を低下させるように動作周波数を制御する制御回路とを備え、第１及び第２の放電灯の各始動電圧が同一の動作周波数にて得られるように第１及び第２の負荷回路の各回路条件を個別に設定し、制御回路は、第１及び第２の放電灯が点灯しているときに各放電灯の最適な動作周波数の範囲内でインバータ回路を動作させて成ることを特徴とし、管径が比較的に細く且つ定格出力の異なる異種の第１及び第２の放電灯を略定格点灯させることができるとともに、少なくとも第１又は第２の放電灯何れかの寿命末期時に全ての放電灯についてストレスの軽減を図ることが可能となる。
【００１６】
また、請求項２の発明のように、インバータ回路は、電源部の出力端間に接続されるチョークコイルとスイッチング素子の直列回路と、スイッチング素子を高周波でオン・オフしたときにチョークコイルと共振するコンデンサとを具備し、第１の負荷回路は、第１の放電灯のフィラメントに接続されて共振回路を形成するインダクタンス要素並びにキャパシタンス要素を具備し、第２の負荷回路は、第２の放電灯のフィラメントに接続されて共振回路を形成するインダクタンス要素並びにキャパシタンス要素を具備し、第１及び第２の放電灯の各始動電圧が同一の動作周波数にて得られるように第１及び第２の負荷回路の各インダクタンス要素とキャパシタンス要素の定数を個別に設定しても、請求項１の発明と同様に管径が比較的に細く且つ定格出力の異なる異種の第１及び第２の放電灯を略定格点灯させることができるとともに、少なくとも第１又は第２の放電灯何れかの寿命末期時に全ての放電灯についてストレスの軽減を図ることが可能となる。
【００１７】
なお、請求項３の発明のように、インバータ回路は、制御回路によって高周波で交互にオン・オフされ、電源部の出力端間に接続される一対のスイッチング素子の直列回路を具備し、一対のスイッチング素子の何れか一方に第１及び第２の負荷回路が並列接続されて成るものでもよい。
さらに、請求項４の発明のように、第１の放電灯は、少なくとも管径が約８ｍｍ、定格電力が１０Ｗ、管両端に設けられる口金部が合成樹脂製である蛍光灯から成り、第２の放電灯は、少なくとも管径が約８ｍｍ、定格電力が６Ｗ、管両端に設けられる口金部が合成樹脂製である蛍光灯から成る場合も、管径が比較的に細く且つ定格出力の異なる異種の第１及び第２の放電灯を略定格点灯させることができるとともに、少なくとも第１又は第２の放電灯何れかの寿命末期時に全ての放電灯についてストレスの軽減を図ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１を示す回路図である。但し、本実施形態の回路構成は従来例とほぼ共通であるので、共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明する。
【００１９】
従来例では、１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 を含む第１の負荷回路２1 ’におけるチョークコイルＬ1 ’とコンデンサＣ1 ’の定数と、６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 を含む第２の負荷回路２2 ’におけるチョークコイルＬ1 ’，コンデンサＣ1 ’の定数とを等しくしていたが、本実施形態では、第１の負荷回路２1 のチョークコイルＬ1 とコンデンサＣ1 の定数を第２の負荷回路２2 のチョークコイルＬ2 とコンデンサＣ2 の定数と異なる定数に設定しており、その点に本実施形態の特徴がある。
【００２０】
ここで、上記定数を設定するポイントは、始動時のインバータ回路１の動作周波数（スイッチング素子Ｑのオン・オフ周波数）ｆをｆ1 としたときに、動作周波数ｆ1 にて１０Ｗの放電灯Ｌａ1 に図３に示した始動電圧（＝５４０Ｖrms ）が印加されるとともに６Ｗの放電灯Ｌａ2 に図３に示した始動電圧（＝４００Ｖrms ）が印加されるように、チョークコイルＬ1 ，Ｌ2 及びコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の定数を設定することである。そして、このように定数設定した場合の各蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 の共振特性を示したのが図２である。なお、図２における曲線イは１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 の無負荷時（始動前）の共振特性、曲線ロは蛍光灯Ｌａ1 の点灯時の共振特性、曲線ハは６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 の無負荷時の共振特性、曲線ニは蛍光灯Ｌａ2 の点灯時の共振特性をそれぞれ表している。
【００２１】
一方、図２に示すように１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 の点灯時の最適動作周波数をｆ3 、６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 の点灯時の最適動作周波数をｆ4 とすれば、点灯時のインバータ回路１の動作周波数ｆ2 をｆ3 ≦ｆ2 ≦ｆ4 となる周波数に設定し、制御回路ＩＣにて上記動作周波数ｆ2 でスイッチング素子Ｑを駆動させる。而して、点灯時にインバータ回路１を周波数ｆ2 で動作させれば、図２にから明らかなように１０Ｗの蛍光灯Ｌａ1 と６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 を定格特性に近い状態で点灯させることができる。
【００２２】
また、蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期時に検出回路３1 ，３2 から検出信号が出力された場合、従来例と同様に制御回路ＩＣがインバータ回路１の動作周波数ｆをｆ2 からｆ4 よりもさらに高い周波数に変化させることでインバータ回路１の高周波出力を、定格出力の異なる２種類の蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 が両方とも点灯維持できないレベルにまで低下させることができる。つまり、本実施形態では上記定数設定を行うことで１０Ｗと６Ｗの２種類の蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 の最適な始動電圧が得られる動作周波数ｆ1 が同一となるようにしているから、少なくとも何れか一方の蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期に達したときに両方の蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 の出力を低下（あるいは消灯）させることができる。そのため、従来例で問題となっていたように始動電圧が低い方の６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 が点灯を継続してしまい、ガラス管壁の温度上昇は抑えられるものの点灯が継続することでフィラメントへのストレスの印加が継続してしまうという問題を解決をすることができる。
【００２３】
（実施形態２）
図４は本発明の実施形態２を示す回路図である。但し、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通するので、共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態が実施形態１と異なる点はインバータ回路１の構成にある。すなわち、本実施形態におけるインバータ回路１は、平滑用のコンデンサＣ0 の両端間にＦＥＴから成る一対のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の直列回路を接続し、高電位側のスイッチング素子Ｑ1 の両端間に第１及び第２の負荷回路２1 ，２2 が並列接続されており、制御回路ＩＣにより一対のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 が交互に高周波でオン・オフされるものである。なお、このような回路構成を有するインバータ回路１は従来周知であるから、詳しい動作説明は省略する。
【００２４】
而して、インバータ回路１の構成は異なるものの、本実施形態においても実施形態１と同様に同一の動作周波数で１０Ｗと６Ｗの蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 の最適始動電圧が確保できるようにチョークコイルＬ1 ，Ｌ2 並びにコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の定数を設定し、点灯時には２種類の蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 を最適な状態で点灯させることが可能な動作周波数の範囲内で動作させ、両蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 について定格特性に近い略適正な点灯特性を得ることができる。また、実施形態１と同様に少なくとも何れか一方の蛍光灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期の場合に、始動電圧が低い方の６Ｗの蛍光灯Ｌａ2 に過度なストレスが印加されるのを防止することができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流を供給する電源部と、電源部から供給される直流を高周波交流に変換するインバータ回路と、比較的に管径の細い第１の放電灯を有しインバータ回路から供給される高周波電力で第１の放電灯が高周波点灯される第１の負荷回路と、比較的に管径が細く且つ第１の放電灯と始動電圧並びに定格特性が異なる第２の放電灯を有しインバータ回路から供給される高周波電力で第２の放電灯が高周波点灯される第２の負荷回路と、第１の放電灯のランプ電圧に対応した電圧を検出して第１の放電灯の異常発生の有無を判別する第１の検出回路と、第２の放電灯のランプ電圧に対応した電圧を検出して第２の放電灯の異常発生の有無を判別する第２の検出回路と、インバータ回路の動作周波数を制御してインバータ回路の出力を可変するとともに第１及び第２の検出回路の少なくとも何れか一方で異常発生と判別された場合にインバータ回路の出力を低下させるように動作周波数を制御する制御回路とを備え、第１及び第２の放電灯の各始動電圧が同一の動作周波数にて得られるように第１及び第２の負荷回路の各回路条件を個別に設定し、制御回路は、第１及び第２の放電灯が点灯しているときに各放電灯の最適な動作周波数の範囲内でインバータ回路を動作させて成るので、管径が比較的に細く且つ定格出力の異なる異種の第１及び第２の放電灯を略定格点灯させることができるとともに、少なくとも第１又は第２の放電灯何れかの寿命末期時に全ての放電灯についてストレスの軽減を図ることが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す概略回路図である。
【図２】同上における第１及び第２の負荷回路の共振特性を示す図である。
【図３】同上における２種類の蛍光灯の特性を示す図である。
【図４】実施形態２を示す概略回路図である。
【図５】従来例を示す概略回路図である。
【符号の説明】
１  インバータ回路
２1   第１の負荷回路
２2   第２の負荷回路
３1 ，３2   検出回路
Ｑ  スイッチング素子
Ｌａ1   １０Ｗの蛍光灯
Ｌａ2   ６Ｗの蛍光灯
Ｌ1 ，Ｌ2   チョークコイル
Ｃ1 ，Ｃ2   コンデンサ
ＩＣ  制御回路
【図１】
0004283348.tif 000002
【図２】
0004283348.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004283348.tif 000005
【図５】
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