(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を出力する直流回路と；
第１のトランジスタと第２のトランジスタとによるスイッチング素子を備え、直流回路から電圧の供給を受けて前記スイッチング素子によるスイッチング動作により高周波電圧を発生するインバータと；
直流回路から電圧の供給を受け、インバータのスイッチング素子の制御端子へ与える電圧を蓄積する第１のコンデンサと；
電源投入の際にオンとされ、直流回路による電圧供給を開始させる電源スイッチと；
インバータの出力に係る電圧を受けて、電圧を蓄積する第２のコンデンサを備えるタイマ回路と；
第２のコンデンサが充電されると、インバータのスイッチング素子における制御端子の制御信号を制御してインバータを制御する出力制御回路と；
第１のコンデンサの充電電圧を制御端子に受けて、第１のコンデンサが充電された状態でオンし、第１のコンデンサの電圧が放電された状態でオフする短絡用スイッチング素子を備え、タイマ回路に設けられた第２のコンデンサの両端間を短絡用スイッチング素子を介して短絡させるリセット回路と；
直流回路の直流電圧出力端と接地間に、抵抗と第１のコンデンサが直列接続され；
上記抵抗と第１のコンデンサとの直列接続点にアノードが接続され、第１のトランジスタにおけるエミッタと第２のトランジスタにおけるコレクタの接続点の間にカソードが接続されたダイオードと；
上記抵抗と第１のコンデンサとの直列接続点と、第２のトランジスタのベースとの間に接続されたトリガダイオードと；
を具備していることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置と；
電源装置におけるインバータの出力を受けて点灯する放電ランプと；
を具備することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放電灯点灯装置と；
放電ランプの発光を反射しまたは透過させて外方に放射させる制光手段と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放電ランプのフィラメントを予熱した後に高電圧を印加して始動点灯するソフトスタートを行う電源装置及び放電灯点灯装置並びに照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電灯点灯装置では、交流（ＡＣ）電源からのＡＣ電圧を整流かつ平滑して得られる直流電圧をインバータに印加している。そして、インバータで発生させた高周波出力を放電ランプに供給して点灯させている。
【０００３】
このような放電灯点灯装置では、放電ランプの始動時にフィラメントに、例えば、１ｓ〜１．５ｓ間に低電圧を印加して予熱し、この予熱の後に高電圧を印加して始動点灯するソフトスタートを行っている。このソフトスタートでのフィラメント予熱の時間設定は、コンデンサ及び抵抗器の直列回路の時定数による充放電時間を利用したタイマ回路を用いる例が知られている。
【０００４】
このようなタイマ回路はＡＣ電圧を整流かつ平滑して得られる直流電圧がタイマ回路のコンデンサ及び抵抗器に印加される構成である。したがって、ＡＣ電源の電源スイッチをオフした場合にタイマ回路のコンデンサの電荷が放電し、次のＡＣ電源の電源スイッチのオン（投入）時にコンデンサ及び抵抗器の充放電時間を利用したソフトスタートが動作する。
【０００５】
このように従来の放電灯点灯装置では、ＡＣ電源のオフによってソフトスタート用のタイマ回路がリセットされるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例の放電灯点灯装置では、電源スイッチが高速でオン・オフされたり、ＡＣ電源に瞬断が発生した場合、タイマ回路のコンデンサの電荷が十分に放電しない場合がある。このようにタイマ回路のコンデンサに電荷が残留している場合、すなわち、タイマ回路がリセットが行われていない場合は、ソフトスタートが動作しないことになる。したがって、放電ランプのフィラメント予熱が行われないまま、始動点灯用の高電圧が印加されてしまい、放電ランプが劣化して、その寿命が低下する。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術における欠点を解決するものであり、放電ランプのフィラメントを予熱した後に始動電圧を印加するソフトスタートを行うためのタイマ回路のコンデンサの残留電荷を、電源投入時に迅速かつ確実に放電するリセットが行われ、予熱後に始動電圧の印加が確実に可能になって、放電ランプの寿命を伸ばすことが出来る電源装置及び放電灯点灯装置並びに照明装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載の電源装置は直流電圧を出力する直流回路と；第１のトランジスタと第２のトランジスタとによるスイッチング素子を備え、直流回路から電圧の供給を受けて前記スイッチング素子によるスイッチング動作により高周波電圧を発生するインバータと；直流回路から電圧の供給を受け、インバータのスイッチング素子の制御端子へ与える電圧を蓄積する第１のコンデンサと；電源投入の際にオンとされ、直流回路による電圧供給を開始させる電源スイッチと；インバータの出力に係る電圧を受けて、電圧を蓄積する第２のコンデンサを備えるタイマ回路と；第２のコンデンサが充電されると、インバータのスイッチング素子における制御端子の制御信号を制御してインバータを制御する出力制御回路と；第１のコンデンサの充電電圧を制御端子に受けて、第１のコンデンサが充電された状態でオンし、第１のコンデンサの電圧が放電された状態でオフする短絡用スイッチング素子を備え、タイマ回路に設けられた第２のコンデンサの両端間を短絡用スイッチング素子を介して短絡させるリセット回路と；直流回路の直流電圧出力端と接地間に、抵抗と第１のコンデンサが直列接続され；上記抵抗と第１のコンデンサとの直列接続点にアノードが接続され、第１のトランジスタにおけるエミッタと第２のトランジスタにおけるコレクタの接続点の間にカソードが接続されたダイオードと；上記抵抗と第１のコンデンサとの直列接続点と、第２のトランジスタのベースとの間に接続されたトリガダイオードと；を具備していることを特徴とする。
【０００９】
本願の請求項２に記載の放電灯点灯装置は、請求項１に記載の電源装置と；電源装置におけるインバータの出力を受けて点灯する放電ランプと；を具備することを特徴とする。
【００１０】
本願の請求項３に記載の照明装置は、請求項２に記載の放電灯点灯装置と；放電ランプの発光を反射しまたは透過させて外方に放射させる制光手段と；を具備することを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の電源装置及び放電灯点灯装置並びに照明装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の放電灯点灯装置の実施例の構成を示す回路図である。図１において、この例は、電源スイッチＳＷが接続された交流（ＡＣ）電源２と、ブリッジ整流器Ｄａ及び平滑用の電解コンデンサＣａを備えてＡＣ電圧を直流（ＤＣ）化する直流回路３と、この直流回路３からの直流電圧が印加されて、例えば、周波数１３．５６ＭHZの高周波を出力する自励式のインバータ５と、直流回路３の直流電圧出力端と接地間に、以降で説明するようにインバータ５の発振を起動するための抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１が直列接続されている。
【００１７】
さらに、この例はインバータ５からの高周波出力で点灯し、始動コンデンサＣ４が並列接続された放電ランプ７と、この放電ランプ７のフィラメントの予熱後に高電圧の始動電圧を印加するソフトスタートを行うためのタイマ回路８と、電源投入時にタイマ回路８をリセットするためのリセット回路１０と、放電ランプ７に印加される高周波電圧に基づいた直流電圧を出力する検出回路１２と、検出回路１２からの検出電圧に基づいてインバータ５からの高周波出力を制御する出力制御回路１４とが設けられている。
【００１８】
インバータ５は、二つのトランジスタを用いたハーフブリッジの自励式インバータであり、直流回路３からの直流電圧がコレクタに印加されるトランジスタＱ１と、このトランジスタＱ１のエミッタがコレクタに接続され、かつ、エミッタが接地されたたトランジスタＱ２が設けられており、トランジスタＱ１のエミッタとトランジスタＱ２のコレクタとの接続点に可飽和電流トランスのコイルＣＴ１が接続されている。トランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれのコレクタとエミッタ間には保護用のダイオードＤａ，Ｄｂが接続されている。
【００１９】
また、トランジスタＱ１，Ｑ２のベース側には、それぞれ抵抗器Ｒａ，Ｒｂが接続されるとともに、可飽和電流トランスの駆動コイルＣＴ２，ＣＴ３が接続され、さらに、可飽和電流トランスのコイルＣＴ１の高周波出力側にコンデンサＣ３とインダクタＬ１が直列接続されている。このインダクタＬ１の高周波出力側に放電ランプ７が接続されている。さらに、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１の直列接続点とトランジスタＱ１のエミッタとトランジスタＱ２のコレクタとの接続点との間にダイオードが設けられ、また、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１との直列接続点とトランジスタＱ２のベース間にトリガダイオードＴＤが接続されている。
【００２０】
タイマ回路８は抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ２の直列回路で構成されている。リセット回路１０には、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の接続点からの電圧を抵抗器Ｒｃを通じてベースに印加されるトランジスタＱ５が設けられている。このトランジスタＱ５のベースと接地間に動作安定用のコンデンサＣ９が設けられるとともに、このトランジスタＱ５は検出電圧に基づいてオン（導通）して、タイマ回路８のコンデンサＣ２を短絡し、残留電荷がある場合、この残留電荷を放電するようになっている。
【００２１】
検出回路１２は、放電ランプ７に印加される高周波出力を分圧するコンデンサＣ５，Ｃ６が設けられ、ここでの分圧高周波出力のピーク間（エンベロープ）をダイオードＤｅ，Ｄｆ、コンデンサＣ８によって倍電圧整流した検出電圧をタイマ回路８と、出力制御回路１４とに供給している。
【００２２】
出力制御回路１４には、可飽和電流トランスのコイルＣＴ４の誘起電圧をブリッジ整流器Ｄｇ、コンデンサＣ１２を通じて供給され、エミッタに抵抗器Ｒ２０を備えたトランジスタＱ３が設けられている。このトランジスタＱ３のベースに直流回路３からの直流電圧が抵抗器Ｒ３、ダイオードＤｉ、抵抗器Ｒ４でバイアス電圧として設定されている。また、出力制御回路１４には、トランジスタＱ３のベースと、そのコレクタが接続され、検出回路１２からの検出電圧がベースに抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２を通じて設定されるトランジスタＱ４とが設けられている。さらに、タイマ回路８の抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ２との接続点に接続されたツェナーダイオードＺＤ３がベースに接続されるとともに抵抗器Ｒ２３がベースと接地間に接続され、かつ、コレクタが抵抗器Ｒ２４を通じてトランジスタＱ４のベースに接続されたトランジスタＱ６が設けられている。
【００２３】
次に、この実施例の動作について説明する。
図２は、この動作における各部の電圧波形を示す図である。図２において、電源スイッチＳＷがオンになると、図２（ａ）に示すように、直流回路３でＡＣ電圧が整流かつ平滑され、この直流電圧が図２（ｂ）に示すように抵抗器Ｒ１を通じてコンデンサＣ１に充電される。コンデンサＣ１の両端の電圧が、図２（ｂ）に示すようにトリガダイオードＴＤのブレークオーバー電圧を越えると、このトリガダイオードＴＤが導通（オン）し、トランジスタＱ２がオンになる。
【００２４】
次に、コンデンサＣ３を電源として、可飽和電流トランスのコイルＣＴ１に電流が流れる。すなわち、コンデンサＣ３、可飽和電流トランスのコイルＣＴ１、トランジスタＱ２、始動用コンデンサＣ４の経路に電流が流れる。この電流で可飽和電流トランスのコイルＣＴ１が飽和して図２（ｃ）に示すようにトランジスタＱ２がオフになり、同時に図２（ｄ）に示すようにトランジスタＱ１がオンになって、発振動作が開始し、高周波出力をトランジスタＱ１，Ｑ２の出力端から送出する。この場合、コンデンサＣ１の電荷がダイオードＤ１を通じて放電して（０Ｖ（ゼロボルト）になる。この状態は、出力制御回路１４のトランジスタＱ３がオフであり、放電ランプ７の両端には、コイルＬ１とコンデンサＣ４の固有周波数と、インバータ５の発振周波数とによって決まる図２（ｅ）に示す低い高周波出力電圧が印加される。すなわち、放電ランプ７の予熱状態である。
【００２５】
この放電ランプ７に印加される高周波出力は、検出回路１２のコンデンサＣ５，Ｃ６で分圧され、この分圧した高周波電圧がダイオードで倍電圧整流される。すなわち、このピーク電圧が検出電圧としてタイマ回路８と出力制御回路１４とに供給される。
【００２６】
放電ランプ７の予熱時間はタイマ回路８の抵抗器Ｒ２、コンデンサＣ２の時定数の充放電時間と、ツェナーダイオードＺＤ３の設定電圧によって決定される。すなわち、タイマ回路８のコンデンサＣ２の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ３の設定電圧に達するまでが、放電ランプ７の予熱時間である。この放電ランプ７の予熱時間中は、トランジスタＱ４とツェナーダイオードＺＤ２との定電流回路がトランジスタＱ３のベース電流を制御する。すなわち、トランジスタＱ３の可飽和電流トランスのコイルＣＴ４と、駆動コイルＣＴ２，ＣＴ３が結合したインバータ５、検出回路１２の動作によって放電ランプ７の両端で高周波電圧を一定にする閉ループ制御が行われることになる。
【００２７】
タイマ回路８のコンデンサＣ２の電圧が上昇してツェナーダイオードＺＤ３がオンになると、出力制御回路１４のトランジスタＱ６がオンになり、トランジスタＱ４のベース電圧が低下する。この場合、トランジスタＱ４のベース電圧を一定とするようにトランジスタＱ３の可飽和電流トランスのコイルＣＴ４と、駆動コイルＣＴ２，ＣＴ３が結合したインバータ５が制御される。この制御で、出力電圧が上昇し、放電ランプ７の両端に高電圧の高周波出力が印加される。すなわち、始動電圧が印加されて点灯する。このようにして放電ランプ７が点灯した後に、電源スイッチＳＷがオフされた場合、直流回路３から検出回路１２までの全回路の動作が停止して放電ランプ７が消灯する。
【００２８】
次に、放電ランプ７が点灯した後に電源スイッチＳＷがオフされた場合の動作について説明する。
電源スイッチＳＷがオフとなってから十分な時間を経て電源スイッチＳＷがオンになった場合、タイマ回路８のコンデンサＣ２に残留電荷がなく、十分に放電している。したがって、これまでの説明のように動作して放電ランプ７が点灯する。
【００２９】
ここで、電源スイッチＳＷが短時間でオン・オフされた場合や、ＡＣ電源２の瞬断が生じた場合、図２（ａ）に示すように直流電圧が短時間ｔでオン・オフすると、タイマ回路８のコンデンサＣ２の電荷が十分に放電せずに、電源スイッチＳＷのオン時には、図２（ｆ）に示すようにコンデンサＣ２に残留電荷があり、この残留電荷に基づいてソフトスタート動作を行うため、放電ランプ７の予熱時間が短くなってしまう。又は、タイマ回路８のコンデンサＣ２の電荷が全く放電していない場合は、放電ランプ７のフィラメントの予熱を行わないまま、高電圧の始動電圧が印加されてしまう。ここでは、電源スイッチＳＷがオンになった際にタイマ回路８のコンデンサＣ２の電荷を放電するリセットを行う。図２（ｆ）に示すコンデンサＣ２の残留電荷が、図２（ｇ）に示すようにトランジスタＱ５のオン（導通）で放電される。これによって、コンデンサＣ２の残留電荷がない場合の先述の動作と同様に動作する。すなわち、放電ランプ７のフィラメントの予熱を行ってから高い電圧の高周波出力を放電ランプ７に印加して始動するようになる。
【００３０】
この場合、まず、発振起動時に、図２（ｂ）に示すコンデンサＣ１が両端電圧が上昇すると、その電圧がリセット回路７のトランジスタＱ５のベースに供給され、トランジスタＱ５がオン（導通）になる。このトランジスタＱ５のオンでタイマ回路８のコンデンサＣ２が接地されて、その電荷が０Ｖになる。インバータ５が発振動作を開始するとコンデンサＣ１の両端電圧が０Ｖになり、同時にリセット回路１０のトランジスタＱ５がオフとなる。これ以降は、先述した予熱動作、高電圧の高周波出力が始動電圧として放電ランプ７に印加されて点灯する動作が行われる。
【００３１】
図３は、他の実施例の要部構成を示す回路図である。図３において、この例は、抵抗器Ｒ１０とコンデンサＣ１０の直列回路からなるタイマー回路２０が、直流回路Ｅの直流出力端と接地間に設けられている。さらに、このタイマー回路２０のコンデンサＣ１０の電荷をコンデンサＣ１の両端電圧に基づいて放電させるリセット回路２１が設けられている。リセット回路２１はコレクタが抵抗器Ｒ１０とコンデンサＣ１０の直列接続点に接続されるとともに、ベースが抵抗器Ｒ１２で接地され、かつ、抵抗器Ｒ１１で抵抗器Ｒ４とコンデンサＣ１との直列接続点に接続されたトランジスタＱ８とが設けられている。
【００３２】
さらに、抵抗器Ｒ１０とコンデンサＣ１０の直列接続点の電圧、すなわち、放電ランプ７の予熱時間を設定する出力レベル設定信号を出力する抵抗器Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５を備えたトランジスタＱ９とが設けられている。このトランジスタＱ９からの出力レベル設定信号が、図示しない制御回路に供給されて、インバータ５からの高周波出力を制御するようになっている。この他の動作は図１に示す構成と基本的に同様である。
【００３３】
次に、図１から図３に示した放電灯点灯装置を用いた照明装置について説明する。
図４は、図１から図３に示した放電灯点灯装置を照明装置として用いる際の構成を示す回路図である。図４において、この照明装置は、図１から図３に示した構成の放電ランプ７の近傍に反射板４０が設けられている。また、放電ランプ７の前面に放電ランプ７の発光Ｌを所定方向に導出する透過部材４１が設けられている。なお、この反射板４０、透過部材４１は、その一方のみを設けるようにしても良い。この他の構成は図１と同様である。この場合の動作も、図１に示す構成と同様である。
【００３４】
なお、これらの図１から図３に示す放電灯点灯装置、及び図４に示す照明装置では、それぞれ放電ランプ７を装備しているが、この放電ランプ７を装備しない電源装置としても良い。この場合、図４に示すようにインバータ５の出力端と、検出回路１２の接地端に、それぞれ接続端子Ｔ１，Ｔ２を設けて、この装置の出荷後に接続端子Ｔ１，Ｔ２に放電ランプ７を接続する。同時に反射板４０、透過部材４１を装着して用いることになる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願発明の電源装置及び放電灯点灯装置並びに照明装置は、タイマ回路のコンデンサの残留電荷を放電して、リセットしているため、電源スイッチの高速のオン・オフやＡＣ電源の瞬断等で生じたタイマ回路のコンデンサの残留電荷が確実に放電してリセットされ、このリセットで予熱後に始動電圧の印加が確実に可能になり、放電ランプの寿命を伸ばすことが出来るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電灯点灯装置の実施例の構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す構成の動作における各部の電圧波形を示す図である。
【図３】他の実施例の要部構成を示す回路図である。
【図４】実施例の放電灯点灯装置を照明装置として用いる際の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
３  直流回路
５  インバータ
７  放電ランプ
８  タイマ回路
１０  リセット回路
１２  検出回路
１４  出力制御回路
Ｃ１  コンデンサ
Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ
Ｒ１  抵抗器
【図１】
0003791016.tif 000002
【図２】
0003791016.tif 000003
【図３】
0003791016.tif 000004
【図４】
0003791016.tif 000005