(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極形の放電灯を高周波で点灯させるインバータ回路と、上記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように上記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御回路と、上記インバータ回路が予熱・始動の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに予熱・始動の動作状態を通じて一定の大きさを有するフィラメント電流を流して予熱し、点灯の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに流れるフィラメント電流を抑制するように設定する予熱制御回路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
熱陰極形の放電灯を高周波で点灯させるインバータ回路と、商用電源を整流して整流出力を上記インバータ回路へ流す整流回路と、上記インバータ回路の動作に同期して交番する高周波電圧を利用し、上記整流回路からインバータ回路へ流れる入力電流を制御する入力電流波形改善手段と、上記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように上記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御回路とを備える共に、上記インバータ回路が予熱・始動の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに予熱・始動の動作状態を通じて一定の大きさを有するフィラメント電流を流して予熱し、点灯の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに流れるフィラメント電流を抑制するように設定する予熱制御回路を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
上記インバータ回路を構成する１対のスイッチング素子の直列回路の両端間に降圧チョッパ用チョークと平滑用のコンデンサと該平滑用のコンデンサを放電する方向の第１のダイオードとの直列回路及び上記平滑用のコンデンサと上記第１のダイオードとの接続中点と上記一対のスイッチング素子の接続中点との間に平滑用のコンデンサを充電する第２のダイオードとを備えた降圧チョッパ手段と、
上記整流回路の出力端と上記インバータ回路との間に挿入される、第３のダイオードとコンデンサとの並列回路から少なくともなるインピーダンス回路と、
で上記入力電流波形改善手段を構成したことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
上記予熱制御回路は、両端に上記インバータ回路の高周波電圧が電源として印加される、コンデンサ、予熱用変成器要素の１次巻線、予熱用スイッチ要素の直列回路からなり、予熱・始動の動作状態時に予熱用スイッチ要素がオン状態となって、予熱用変成器要素に設けた予熱用巻線から放電灯のフィラメントにフィラメント電流を流すことを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
上記予熱用スイッチ要素をＭＯＳＦＥＴにより構成したことを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
上記予熱用スイッチ要素を双方向のスイッチ素子とコンデンサの並列回路により構成したことを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
上記予熱用変成器要素をインダクタと変流器との組み合わせで構成したことを特徴とする請求項４又は６記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
上記熱陰極形の放電灯が高周波専用の放電灯であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか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、放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は熱陰極形の放電灯に対応する放電灯点灯装置の従来例を示しており、この従来例は、インバータ回路２が直流電源Ｅからの直流電圧を高周波電圧に変換し、このインバータ回路２の高周波出力を、共振用インダクタＬ１と、放電灯１と、放電灯１の両フィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側端に接続した共振用コンデンサＣ１とで構成される負荷回路に印加して放電灯１を予熱・始動・点灯させもので、共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１との共振特性を利用してインバータ回路２の動作周波数を図１１に示すように共振用インダクタＬ１と、共振用コンデンサＣ１との共振周波数ｆ０（ｆ０＝１／［２π・（Ｌ１・Ｃ１）1/2］）より高いｆ１に設定することにより、予熱時は放電灯１への点灯電圧を低くし、放電灯１が始動しない状態で予熱を行い、その後インバータ回路２の動作周波数をｆ０に近付けることにより、放電灯１への印加電圧を高くし、始動点灯させるにようになっている。
【０００３】
この従来例では、放電灯１が点灯した後も共振用コンデンサＣ１を介して放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２にフィラメント電流が流れ続けるため、点灯中のフィラメントＦ１，Ｆ２での電力損失が発生し、放電灯点灯装置としての回路効率を高めることができず、結果的に省エネルギに対する貢献度も低いという問題がある。
【０００４】
また別の従来例としては、図１２に示すように共振用インダクタＬ１の巻線に直列に接続した二次巻線を設け、この二次巻線を放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側端間に先行予熱用スイッチ素子ＳＷを介して接続し、電源投入から制御回路３による制御の下で先行予熱用スイッチ素子ＳＷ１を一定時間オンさせ、このオン期間中放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２に上記二次巻線の出力によりフィラメント電流を流して予熱を行い、一定時間経過後、制御回路３の制御により、先行予熱用スイッチ素子ＳＷ１をオフさせて、インバータ回路２からの高電圧を放電灯１の両端に印加し、放電灯１を始動・点灯させるものがある。
【０００５】
また図１３に示すようにインバータ回路２の高圧出力を漏洩変圧器Ｔ１を介して放電灯１の両端に印加するようにするとともに、直流電源Ｅに先行予熱用スイッチ素子ＳＷ２と抵抗Ｒ１とインダクタＬ２とを介して直流電源Ｅを放電灯１のフィラメントＦ１、Ｆ２の非電源側端間に接続し、電源投入時には先行予熱用スイッチ素子ＳＷ２，抵抗Ｒ１、インダクタＬ２、フィラメントＦ１、漏洩変圧器Ｔ１の２次巻線、フィラメントＦ２を介してフィラメントＦ１，Ｆ２に直流のフィラメント電流を流して予熱を行い、一定時間経過して予熱が完了すると先行予熱用スイッチ素子ＳＷ２をオフさせてフィラメント電流を遮断すると同時にインバータ回路２を動作させてその高周波出力で放電灯１を始動・点灯させる放電灯点灯装置も従来提供されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図１２，図１３に示す従来例は、点灯時における放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２での消費電力を無くし、図１０に示す従来例に比べて、放電灯点灯装置としての回路効率が向上するという特徴がある。
【０００７】
しかしながら、図１２，図１３の従来例では、先行予熱用スイッチ素子ＳＷ１或いはＳＷ２がオン状態で、フィラメントＦ１，Ｆ２が予熱され、フィラメントＦ１，Ｆ２から熱電子が十分放出される程度にフィラメントＦ１，Ｆ２の温度が上昇していても、放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２の予熱をオフしてからインバータ回路２から出力される高電圧を放電灯１の両端に印加して放電灯１を始動させる構成であるため、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２がオフしてから放電灯１に始動電圧が印加されるまでのタイムラグにより、フィラメントＦ１，Ｆ２の温度が低下する問題があり、従って低温下での始動性を確保するためには、始動に必要な電圧を高くするか、或いは始動電圧を印加する時間を長くする必要があり、その結果インバータ回路や変圧器、インダクタ、コンデンサ等回路部品へのストレスが増大し、装置が大型化するといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、回路効率に優れ、しかもインバータ回路へのストレスも低減した放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００９】
【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、熱陰極形の放電灯を高周波で点灯させるインバータ回路と、上記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように上記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御回路と、上記インバータ回路が予熱・始動の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに予熱・始動の動作状態を通じて一定の大きさを有するフィラメント電流を流して予熱し、点灯の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに流れるフィラメント電流を抑制するように設定する予熱制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では、熱陰極形の放電灯を高周波で点灯させるインバータ回路と、商用電源を整流して整流出力を上記インバータ回路へ流す整流回路と、上記インバータ回路の動作に同期して交番する高周波電圧を利用し、上記整流回路からインバータ回路へ流れる入力電流を制御する入力電流波形改善手段と、上記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように上記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御回路とを備える共に、上記インバータ回路が予熱・始動の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに予熱・始動の動作状態を通じて一定の大きさを有するフィラメント電流を流して予熱し、点灯の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに流れるフィラメント電流を抑制するように設定する予熱制御回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記インバータ回路を構成する１対のスイッチング素子の直列回路の両端間に降圧チョッパ用チョークと平滑用のコンデンサと該平滑用のコンデンサを放電する方向の第１のダイオードとの直列回路及び上記平滑用のコンデンサと上記第１のダイオードとの接続中点と上記一対のスイッチング素子の接続中点との間に平滑用のコンデンサを充電する第２のダイオードとを備えた降圧チョッパ手段と、上記整流回路の出力端と上記インバータ回路との間に挿入される、第３のダイオードとコンデンサとの並列回路から少なくともなるインピーダンス回路と、で上記入力電流波形改善手段を構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１乃至３の何れかの発明において、上記予熱制御回路は、両端に上記インバータ回路の高周波電圧が電源として印加される、コンデンサ、予熱用変成器要素の１次巻線、予熱用スイッチ要素の直列回路からなり、予熱・始動の動作状態時に予熱用スイッチ要素がオン状態となって、予熱用変成器要素に設けた予熱用巻線から放電灯のフィラメントにフィラメント電流を流すことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、上記予熱用スイッチ要素をＭＯＳＦＥＴにより構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明では、請求項４又は６の発明において、上記予熱用スイッチ要素を双方向のスイッチ素子とコンデンサの並列回路により構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明では、請求項４の発明において、上記予熱用変成器要素をインダクタと変流器との組み合わせで構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明では、請求項１乃至７の何れかの発明において、上記熱陰極形の放電灯が高周波専用の放電灯であることを特徴とする。
【００１７】
【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。
（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置は、図１に示すように直流電源（商用電源を整流平滑した電源を含む）Ｅからの直流を高周波に変換するインバータ回路２と、このインバータ回路２の出力端間に接続された、共振用インダクタＬ１とこの共振用インダクタＬ１に直列に接続された熱陰極形の放電灯１とこの放電灯Ｌ１に並列に接続された共振用コンデンサＣ１とからなる負荷回路と、負荷回路と同様にインバータ回路２の出力端間にコンデンサＣ２と予熱用変圧器Ｔ２と予熱用スイッチ要素たる予熱用スイッチ素子ＳＷ３との直列回路からなる予熱制御回路４と、スイッチ素子ＳＷ３のオン・オフ制御及びインバータ回路２の動作の制御とを行うインバータ制御回路３とからなり、予熱用変成器要素たる変圧器Ｔ２に設けた２つの予熱用巻線Ｎ２１，Ｎ２２をコンデンサＣ４，Ｃ５を介して放電灯１のフィラメントＦ１、Ｆ２に接続してある。
【００１８】
次に本実施形態の動作を図２に示すタイミングチャートに基づいて説明する。
【００１９】
今電源投入が為されて動作を開始すると、まずインバータ制御回路３は図２（ａ）（ｂ）に示す２種類の制御信号Ａ，Ｂを出力する。この２種類の制御信号Ａ，Ｂは組み合せによってインバータ回路２を予熱・始動・点灯の各動作状態に設定する制御信号を構成する。またこの動作状態に合わせてスイッチ素子ＳＷ３をオン又はオフさせる制御を行うのである。
【００２０】
さて制御信号Ａ，Ｂが共に”Ｈ”である場合、図２（ｆ）に示すように予熱動作状態（予熱モード）が設定される。一方図２（ｇ）に示すようにスイッチ素子ＳＷ３がオンされる。この予熱モードではインバータ回路２の動作周波数は、共振用インダクタＬ１、共振用コンデンサＣ１の共振周波数ｆ０に対して十分高い領域に設定され（図１１参照）、放電灯１にインバータ回路２から印加される電圧Ｖｌａは図２（ｃ）に示すように始動に必要な電圧よりも充分低い値に設定され、そのため放電灯１は始動されない。一方予熱用変圧器Ｔ２の１次巻線には、コンデンサＣ２と、予熱スイッチ要素たる双方向性の予熱用スイッチ素子ＳＷ３とを介してインバータ回路２の高周波出力により電流が流れ、そのため予熱用変圧器Ｔ２の予熱用巻線Ｎ２１，Ｎ２２からフィラメント電流制限用のコンデンサＣ４、Ｃ５を介して放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２にはフィラメント電流ＩＦが図２（ｅ）に示すように流れて先行予熱が為される。
【００２１】
次に一定時間が経過するとインバータ制御回路３は制御信号Ａを”Ｌ”とする。この制御信号Ａが”Ｌ”となると、インバータ回路２の動作状態が図２（ｆ）に示すように始動動作状態（始動モード）となって、その動作周波数が放電灯１を始動するのに必要な電圧を印加することができる領域に設定され、放電灯１には図２（ｃ）に示すように高い電圧Ｖｌａが印加されることになり、放電灯１は速やかに始動する。これにより図２（ｄ）に示すようにランプ電流Ｉｌａが放電灯１に流れることになる。
【００２２】
この始動動作状態（始動モード）では、制御信号Ｂが”Ｈ”であるため、この”Ｈ”を受けて予熱用スイッチ素子ＳＷ３はオン状態を継続させ、放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２には継続してフィラメント電流ＩＦが流れる。つまり放電灯１はフィラメントＦ１．Ｆ２が予熱されながら始動することになる。
【００２３】
そして更に一定時間が経過すると、図２（ａ）（ｂ）に示すようにインバータ制御回路３は制御信号Ａ，Ｂを共に”Ｌ”とする。これによりインバータ回路２は図２（ｆ）に示すように動作状態が点灯動作状態（点灯モード）となり、放電灯１に印加する電圧が放電灯１を定格点灯させる電圧となるように動作周波数が設定される。また制御信号Ｂが”Ｌ”となったことを受けて予熱制御回路４の予熱用スイッチ素子ＳＷ３はオフし、このオフにより予熱用変圧器Ｔ２の予熱用巻線Ｎ２１，Ｎ２２から放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２に流れていたフィラメント電流ＩＦが遮断される。
【００２４】
図２（ｃ）において破線で示す電圧Ｖｌａは放電灯１が始動点灯されない場合の電圧を示す。
【００２５】
以上のよう本実施形態では、放電灯１が定格点灯に移行した際に、フィラメント電流ＩＦが遮断されるため、電力損失が少なく、回路効率の良い放電灯点灯装置を提供できることになる。
【００２６】
また本実施形態によれば、放電灯１の始動モード中にもフィラメントＦ１，Ｆ２を予熱しているので、従来の技術で述べたような必要以上の始動電圧を放電灯１に印加する必要が無く、低温環境下においても比較的低い電圧或いは短期間での始動が可能となり、そのためインバータ回路１へのストレスも低減でき、信頼性が高く、高効率な放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００２７】
尚本実施形態のインバータ回路２は、ハーフブリッジ型、フルブリッジ型、プッシュプル型、或いは１石式のインバータ回路を用いることができ、特に回路型式が限定されるものではない。
【００２８】
（実施形態２）
本実施形態は図３に示すように商用電源ＡＣを全波整流する整流回路ＤＢの出力端にコンデンサＣ６を接続するとともに、このコンデンサＣ６に並列にインバータ回路２のＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路をダイオードＤ３、Ｄ４を介して接続し、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、ダイオードＤ３、Ｄ４の接続点との間、つまりインバータ回路２の出力端に対応して直流カット用コンデンサＣ７と漏洩変圧器Ｔ３の１次巻線との直列回路を接続し、この漏洩変圧器Ｔ３の２次巻線に直流カット用コンデンサＣ８を介して漏洩変圧器Ｔ３のインダクタンスとで共振回路を構成する共振用コンデンサＣ１を接続するとともに放電灯１を接続し、これら放電灯１，コンデンサＣ８、Ｃ１、漏洩変圧器Ｔ３により負荷回路を構成している。尚ダイオードＤ３に並列接続してあるコンデンサＣ９は力率改善用のコンデンサであり、ダイオードＤ３，Ｄ４とでインピーダンス要素を構成する。
【００２９】
一方直流カット用コンデンサＣ７と、漏洩変圧器Ｔ３の一次巻線の直列回路に並列にダイオードＤ３を介して、実施形態１と同様にコンデンサＣ２、予熱用変圧器Ｔ２の１次巻線、予熱用スイッチ素子ＳＷ３の直列回路からなる予熱制御回路４を接続し、予熱用変圧器Ｔ２に設けた予熱用巻線Ｎ２１，Ｎ２２を夫々コンデンサＣ４、Ｃ５を介して放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２に接続してある。
【００３０】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路には、コンデンサＣ１０を並列接続するとともに、降圧チョッパ用インダクタＬ３，平滑用コンデンサＣ３、電源に対して逆方向のダイオードＤ２の直列回路を並列接続し、両スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点と、平滑用コンデンサＣ３とダイオードＤ２の接続点との間にダイオードＤ１を接続してある。
【００３１】
降圧用インダクタＬ３，平滑用コンデンサＣ３、ダイオードＤ２，Ｄ１は降圧チョッパ回路を構成し、上述のインピーダンス要素とで入力電流波形改善手段を構成している。
【００３２】
インバータ制御回路３は、実施形態１の場合と同様に放電灯１の予熱・始動・定格点灯の動作状態に応じてインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を設定するとともに、予熱・始動の各動作状態において、双方向性の予熱用スイッチ素子ＳＷ３をオン、定格点灯動作状態ではオフする制御を行う。
【００３３】
次に本実施形態の動作を説明する。
【００３４】
まず電源投入があると、インバータ制御回路３は予熱用スイッチ素子ＳＷ３をオンするとともに、放電灯１に印加される電圧が始動電圧以下となるように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を共振用コンデンサＣ１と漏洩変圧器Ｔ３のインダクタによる共振周波数ｆ０よりも充分に高い周波数に設定する。
【００３５】
従って放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２は予熱用変圧器Ｔ２の予熱用巻線Ｎ２１，Ｎ２２からコンデンサＣ４，Ｃ５を介してフィラメント電流ＩＦが流れ、予熱される。
【００３６】
また共振用コンデンサＣ１の両端に発生する電圧、つまりランプ電圧Ｖｌａは始動電圧より低いため放電灯１は始動しない。
【００３７】
次に一定時間が経過すると、インバータ制御回路３は放電灯１を始動させることができる高い電圧が共振用コンデンサＣ１の両端に発生するようにインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を設定し、始動動作状態に移行させる。これにより放電灯１は始動することになる。この始動動作状態中にあっても予熱用スイッチ素子ＳＷ３のオン状態を維持し、予熱を継続させる。
【００３８】
そして更に一定時間が経過するとインバータ制御回路３は、予熱用スイッチ素子ＳＷ３をオフさせてフィラメント電流ＩＦを遮断すると同時に、放電灯１が定格点灯状態となるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の駆動周波数を設定してインバータ回路２を定格点灯動作状態に移行させる。
【００３９】
以上の一連の動作によって、本実施形態も、実施形態１と同様に放電灯１の始動モード中にもフィラメントＦ１，Ｆ２を予熱しているので、必要以上の始動電圧を放電灯１に印加する必要が無く、低温環境下においても比較的低い電圧或いは短期間での振動が可能となり、そのためインバータ回路１へのストレスも低減でき、信頼性が高く、高効率な放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００４０】
ここで本実施形態に用いる入力電流波形歪み改善手段では、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ２をインバータ用とチョッパ用のスイッチング素子として兼用させたもので、インバータ回路２の入力電圧と、コンデンサＣ３の充電電圧との関係で、入力電圧の方が大きい場合には、降圧チョッパ動作によりコンデンサＣ３への充電を行って、インバータ回路２への入力電流を連続的に流し、コンデンサＣ３の電圧の方が大きい場合には、コンデンサＣ３の電荷がインバータ回路１へ放電される。そしてインピーダンス要素のコンデンサＣ９の充放電によるチャージポンプ動作によってインバータ回路２に入力電流が継続されることになり入力電流波形を改善するものである。
【００４１】
この入力電流波形歪み改善手段が存在する場合、放電灯１が始動前の無負荷時（軽負荷時）にはインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に印加される電圧が上昇する特性があるため、従来のフィラメント電流の遮断後に、放電灯に高電圧を印加する方法では、スイッチング素子に高電圧が印加されるため耐圧の大きいスイッチング素子を用いる必要があるが、本実施形態のように始動モードにおいてもフィラメント電流ＩＦを流すため、始動時に印加する電圧を低く設定することができ、上記のように無負荷時（軽負荷時）にインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に印加される電圧が上昇する特性があっても、比較的耐圧の低いスイッチング素子を選定することができ、装置の小型化を図ることが可能となる。
（実施形態３）
実施形態１，２の予熱用変圧器Ｔ２の１次巻線に直列に接続する予熱用スイッチ素子ＳＷ３としては双方向性の半導体スイッチ素子やリレーの接点などのスイッチ要素であれば良いが、本実施形態は、図４に示すように予熱制御回路４の予熱用スイッチ要素として寄生ダイオードＤQ3を持つＭＯＳＦＥＴＱ３を用いた点に特徴がある。
【００４２】
尚その他の構成は実施形態２と同じであるので、図３を参照するものとし、ここでは図示及び説明は省略する。
【００４３】
而して本実施形態では、予熱及び始動動作状態（予熱・始動モード）ではインバータ制御回路３から予熱用スイッチ要素たるＭＯＳＦＥＴＱ３に図５（ａ）に示すゲート駆動信号を出力してオンする。この場合ＭＯＳＦＥＴＱ３の寄生ダイオードＤQ3により、スイッチ要素としては双方向に電流が流れ、そのため予熱用変圧器Ｔ２の１次巻線には図５（ｂ）に示す高周波の交流電流ＩT2が流れる。このときコンデンサＣ２は主として直流カット用コンデンサとして働き、その両端には図５（ｃ）に示すように正の直流電圧がＶｃ3として発生している。
【００４４】
そして定格点灯状態（点灯モード）へ移行時に、インバータ制御回路３からのゲート駆動信号が無くなるため、ＭＯＳＦＥＴＱ３はオフするが、寄生ダイオードＤQ3が存在するため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等からなるインバータ回路２からの電流の一部が図５（ｂ）に示すように寄生ダイオードＤQ3を介してコンデンサＣ２に流れてコンデンサＣ２を図５（ｃ）に示すように逆充電し、その電圧ＶC2を負電圧とする。そしてこの電圧ＶC2が或る一定電圧まで充電されると、コンデンサＣ２への逆充電が略無くなり、その時点で予熱用変圧器Ｔ２に流れる電流が略無くなって、フィラメント電流ＩＦが遮断された状態となる。
【００４５】
このように本実施形態によれば、直流カット用としてのコンデンサＣ２の特性を利用し、即ちコンデンサＣ２への直流充電が所定電圧に達すると停止することを利用して、予熱のオンオフを行う予熱用スイッチ要素としてＭＯＳＦＥＴＱ３のみで構成することができ、結果簡単且つ安価な回路で、予熱制御回路４を構成できる。
（実施形態４）
上記実施形態３では予熱制御回路４の予熱用スイッチ要素を寄生ダイオードＤＱ３を含むＭＯＳＦＥＴＱ３から構成していたが、本実施形態では、図６に示すように双方向の半導体スイッチ素子やリレーの接点などによるスイッチ素子ＳＷ３を用いるとともに、このスイッチ素子ＳＷ３に並列にコンデンサＣ１２を接続した点に特徴がある。
【００４６】
尚その他の構成は実施形態１又は２の図１又は図３の回路構成を用いれば良いので、それらを参照することとし、ここでは図示及び説明を省略する。
【００４７】
而してインバータ制御回路３の制御の下で定格点灯動作状態、つまり点灯モードにてスイッチ素子ＳＷ３がオフになっても、コンデンサＣ２、予熱用変圧器Ｔ２，コンデンサＣ１２の直列回路により予熱用変圧器Ｔ２の１次巻線には電流が流れ続けることになる。このときのフィラメント電流ＩＦは１次側のコンデンサＣ１２の容量により自由に設定できる。例えば放電灯１を調光状態で点灯させる場合、ランプ電流Ｉｌａの低下によりフィラメント温度が低下し、フィラメントＦ１，Ｆ２へのストレスが増大し、ランプ寿命が低下する問題があるが、それを防ぐために、点灯中のフィラメント温度を適正に保つ目的で常時フィラメント電流ＩＦを流す場合等に本実施形態を用いれば有効である。
【００４８】
以上のように本実施形態においても、コンデンサＣ１２の値を適宜に選ぶことによって、必要以上のフィラメントＦ１、Ｆ２での電力消費を抑えることができるので、回路効率の向上を期待できるものである。
【００４９】
（実施形態５）
本実施形態は図７に示すように、図１で示す実施形態１の構成に点灯検知回路５を付加したものである。
【００５０】
つまり実施形態１では、予熱・始動の各モードの間は予熱制御回路４のスイッチ素子ＳＷ３をオンさせ、フィラメント電流ＩＦを流し続ける構成であったのに対して、本実施形態では、始動のモードにおいて放電灯１が点灯すると、この点灯を点灯検知回路５が検知して検知信号をインバータ制御回路３へ送り、この検知信号を受け取ったインバータ制御回路３では始動モードの期間であってもスイッチ素子ＳＷ３をオフさせて、予熱を停止するようにしたものである。ここで点灯検知回路５の点灯検知は、放電灯１のランプ電圧Ｖｌａが始動前後で変化することを検知することで行うのである。勿論ランプ電流Ｉｌａを監視してランプ電流Ｉｌａが流れたことを検知するようにしても良い。
【００５１】
尚その他の動作は実施形態１と同じであるので説明は省略する。
【００５２】
而して本実施形態によれば、より速く不要な電力を削減できるのである。
（実施形態６）
上記実施形態１〜５の予熱制御回路４では予熱用変成器要素として変圧器Ｔ２を用い、放電灯１のフィラメントＦ１，Ｆ２にフィラメント電流ＩＦを流すようにしているが、本実施形態では図８に示すように二つの予熱用変流器ＣＴ１、ＣＴ２を用いて、これらの予熱用変流器ＣＴ１、ＣＴ２の２次出力によりフィラメント電流ＩＦを得るようにしたもので、本実施形態の予熱制御回路４は図８に示すように、コンデンサＣ２と、インダクタＬ４と、変流器ＣＴ１の１次巻線と、変流器ＣＴ２の１次巻線と、予熱用スイッチ素子ＳＷ３とコンデンサＣ１２の並列回路との直列回路により構成され、インバータ回路１２としては例えば実施形態２のような回路が用いられ、ここでコンデンサＣ２は直流カット用コンデンサを構成する。
【００５３】
而して本実施形態では、スイッチ素子ＳＷ３がインバータ制御回路３によりオフされている点灯モード下において、インダクタＬ４とコンデンサＣ１２とで直列共振回路が形成され、インバータ回路２の動作周波数により、インダクタＬ４、コンデンサＣ１３の直列インピーダンスが変化することによりフィラメント電流ＩＦの大きさを適正に設定できる。
【００５４】
また予熱モード時には予熱用スイッチ素子ＳＷ３がオンであるため、インダクタＬ４のインダクタンス値によりフィラメント電流ＩＦの大きさが決定される。
【００５５】
図９はインバータ回路２の動作周波数とインダクタＬ４に流れる電流の関係を示しており、図中ｆＦは定格点灯周波数を、またｆ０１は、インダクタＬ４とコンデンサＣ１２の共振周波数（＝１／［２π（Ｌ４・Ｃ１２）1/2  ］）を示す。
【００５６】
以上のような構成の予熱制御回路４を用いた本実施形態では、例えば連続調光のように放電灯１を低光束域まで制御する放電灯点灯装置の場合、インバータ回路２の動作周波数を高くしてランプ電流Ｉｌａを連続的に低下させるに従い、フィラメント電流ＩＦを増加させることができ、フィラメントＦ１、Ｆ２のスポット温度を常に適正に保つことができ、従って低光束調光レベルでのランプ寿命を確保できるとともに、上述の実施形態１〜５の実施形態と同様に定格点灯時におけるフィラメント電流ＩＦを抑えることができ、回路効率の向上が期待できる。
【００５７】
尚図９中ｆＤは調光下限の周波数を示す。
（実施形態７）
ところで、上記実施形態１乃至６の放電灯点灯装置で使用される放電灯１は熱陰極形の放電灯１であって特に種類を問うていないが、高周波点灯専用の熱陰極形の蛍光ランプ（以下Ｈｆランプと言う）を組み合わせることで一層の省エネルギー化を図ることができる。
【００５８】
つまりＨｆランプとしてはその用途に応じて各々のランプ長が２フィート、４フィート、５フィートのものが既に開発されているが、例えば４フィートのものを例に取ると、従来形の４０Ｗ系直管の蛍光ランプに比べて管径が小さく且つランプ自身の効率も優れており、照明器具の薄型化及び省エネルギの観点から最近脚光を浴びつつあるランプである。このようなＨｆランプを用いることで放電灯点灯装置としての効率が高くでき、従来形のランプをインバータ回路を用いて高周波点灯させる放電灯点灯装置に比べて更に省エネルギ効果が期待できる。
【００５９】
ところが上述のように照明器具の薄型化に伴い、放電灯点灯装置の薄型化、小型化が図られ、放電灯点灯装置としての効率が向上しても、小型化により使用温度環境としては厳しいものがあった。
【００６０】
そこで本実施形態では、Ｈｆランプを実施形態１乃至６の何れの放電灯点灯装置に組み合わせて構成される点に特徴があり、点灯時の電力損失が低減し、単にインバータ回路を用いた従来の放電灯点灯装置とＨｆランプとの組み合わせよりも、更に高効率で且つ放電灯点灯装置自身の動作温度も低減でき、より高信頼性の確保が可能となる。
【００６１】
尚インバータ回路２，予熱制御回路４などを用いた放電灯点灯装置としての回路構成は実施形態１乃至６の何れの回路構成でも良いので、ここでは図示及び説明を省略する。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、熱陰極形の放電灯を高周波で点灯させるインバータ回路と、上記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように上記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御回路と、上記インバータ回路が予熱・始動の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに予熱・始動の動作状態を通じて一定の大きさを有するフィラメント電流を流して予熱し、点灯の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに流れるフィラメント電流を抑制するように設定する予熱制御回路とを備えたので、点灯の動作状態におけるフィラメント消費電力を抑制することができて回路効率の向上が図れ、また始動動作状態でもフィラメントを予熱しているため必要以上に高い始動電圧を放電灯に印加する必要がなく、そのため低温環境下においても比較的低い電圧或いは短期間での始動が可能となり、結果インバータ回路のストレスを低減でき、信頼性の高い、高効率な放電灯点灯装置を提供することができるという効果がある。
【００６３】
請求項２の発明は、熱陰極形の放電灯を高周波で点灯させるインバータ回路と、商用電源を整流して整流出力を上記インバータ回路へ流す整流回路と、上記インバータ回路の動作に同期して交番する高周波電圧を利用し、上記整流回路からインバータ回路へ流れる入力電流を制御する入力電流波形改善手段と、上記放電灯の予熱・始動・点灯の各段階の動作状態を呈するように上記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御回路とを備える共に、上記インバータ回路が予熱・始動の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに予熱・始動の動作状態を通じて一定の大きさを有するフィラメント電流を流して予熱し、点灯の動作状態にあるときに放電灯のフィラメントに流れるフィラメント電流を抑制するように設定する予熱制御回路を備えたので、入力電流波形の改善が図れる上に点灯の動作状態におけるフィラメント消費電力を抑制することができて回路効率の向上が図れ、また始動動作状態でもフィラメントを予熱しているため必要以上に、高い始動電圧を放電灯に印加する必要がなく、そのため低温環境下においても比較的低い電圧或いは短期間での始動が可能となり、結果インバータ回路のストレスを低減でき、特に始動動作において、充分なフィラメント電流を供給することで、始動電圧の低減が図れるため、入力電流波形改善手段を設けたことによって高くなる傾向にある軽負荷時のインバータ回路に印加される電圧を、低い電圧とすることが可能となり、結果インバータ回路のスイッチング素子として耐圧が比較的低いものを使用できるという効果がある。
【００６４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、上記インバータ回路を構成する１対のスイッチング素子の直列回路の両端間に降圧チョッパ用チョークと平滑用のコンデンサと該平滑用のコンデンサを放電する方向の第１のダイオードとの直列回路及び上記平滑用のコンデンサと上記第１のダイオードとの接続中点と上記一対のスイッチング素子の接続中点との間に平滑用のコンデンサを充電する第２のダイオードとを備えた降圧チョッパ手段と、上記整流回路の出力端と上記インバータ回路との間に挿入される、第３のダイオードとコンデンサとの並列回路から少なくともなるインピーダンス回路と、で上記入力電流波形改善手段を構成したことで、請求項２の発明の効果を奏する放電灯点灯装置を実現できる。
【００６５】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの発明において、上記予熱制御回路は、両端に上記インバータ回路の高周波電圧が電源として印加される、コンデンサ、予熱用変成器要素の１次巻線、予熱用スイッチ要素の直列回路からなり、予熱・始動の動作状態時に予熱用スイッチ要素がオン状態となって、予熱用変成器要素に設けた予熱用巻線から放電灯のフィラメントにフィラメント電流を流すので、予熱制御回路を簡単な回路構成により実現できる。
【００６６】
特に請求項５の発明は、請求項４の発明において、上記予熱用スイッチ要素をＭＯＳＦＥＴにより構成したもので、コンデンサの充電特性を利用して予熱用スイッチ要素をＭＯＳＦＥＴのみで構成でき、そのため簡単で且つ安価に予熱制御回路を実現できる。
【００６７】
請求項６の発明は、請求項４の発明において、上記予熱用スイッチ要素を双方向のスイッチ素子とコンデンサの並列回路により構成したので点灯状態下でフィラメントに電流を流す場合にもスイッチ素子に並列に接続したコンデンサの値で電流値を設定でき、そのため必要以上にフィラメント電流が流れるのを抑制して回路効率の向上が図れる。
【００６８】
請求項７の発明は、請求項４又は６の発明において、上記予熱用変成器要素をインダクタと変流器との組み合わせで構成することで、請求項４の発明の効果を奏する放電灯点灯装置を実現でき、特に請求項６の発明におけるスイッチ素子に接続するコンデンサと、インダクタとの共振回路によりインバータ回路の動作周波数で始動動作状態及び点灯状態で流す電流値を適正に設定できる。
【００６９】
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかの発明において、上記熱陰極形の放電灯が高周波専用の放電灯であるので、高周波専用の放電灯が持つ省エネルギ特性と、点灯動作状態でのフィラメント電流の抑制による回路効率の向上との相乗効果により、点灯時の電力損失が低減して一層の高効率が図れ、結果点灯装置自身の発熱量の減少し、結果装置の動作温度も低減できて、より高い信頼性の確保ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の回路構成図である。
【図２】同上の動作説明用タイミングチャートである。
【図３】本発明の実施形態２の回路構成図である。
【図４】本発明の実施形態３の要部の回路構成図である。
【図５】同上の動作説明用タイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態４の要部の回路構成図である。
【図７】本発明の実施形態５の回路構成図である。
【図８】本発明の実施形態６の要部の回路構成図である。
【図９】同上の動作説明図である。
【図１０】従来例の回路構成図である。
【図１１】同上の動作説明図である。
【図１２】別の従来例の回路構成図である。
【図１３】他の従来例の回路構成図である。
【符号の説明】
Ｅ  直流電源
１  放電灯
２  インバータ回路
３  インバータ制御回路
４  予熱制御回路
ＳＷ３  スイッチ素子
Ｔ２  予熱トランス
Ｃ２  コンデンサ
Ｆ１，Ｆ２  フィラメント
Ｌ１  共振用インダクタ
Ｃ１  共振用コンデンサ
Ｃ４，Ｃ５  コンデンサ
【図１】
0003809755.tif 000002
【図２】
0003809755.tif 000003
【図３】
0003809755.tif 000004
【図４】
0003809755.tif 000005
【図５】
0003809755.tif 000006
【図６】
0003809755.tif 000007
【図７】
0003809755.tif 000008
【図８】
0003809755.tif 000009
【図９】
0003809755.tif 000010
【図１０】
0003809755.tif 000011
【図１１】
0003809755.tif 000012
【図１２】
0003809755.tif 000013
【図１３】
0003809755.tif 000014