(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、該直流電源に接続された第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、各スイッチング素子を交互にオン・オフさせるドライブ回路と、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から上記直流電源の負電位側の間に接続された直流カット用コンデンサ、共振用チョークコイル、共振用コンデンサの直列回路と、上記共振用コンデンサと並列に接続された放電灯負荷と、上記直流カット用コンデンサと上記共振用チョークコイルの接続点から回路グランドとの間に接続された抵抗、直流成分検出用コンデンサの直列回路と、該直流成分検出用コンデンサの両端に接続され、該直流成分検出用コンデンサの電圧が所定レベル以上あると検出出力を発生する電圧比較回路と、該電圧比較回路の検出出力に基づいて上記第１、第２のスイッチング素子のスイッチングを制御して放電灯負荷への出力を低減若しくは停止させる制御回路とを備えていることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
上記直流カット用コンデンサ、上記共振用チョークコイル、上記共振用コンデンサの直列回路を、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から直流電源の負電位側の間に複数接続するとともに、上記各直列回路の共振コンデンサに夫々各別に放電灯負荷を接続し、上記各直列回路の直流カット用コンデンサと共振用チョークコイルの接続点から回路グランドとの間に、上記抵抗、上記直流成分検出用コンデンサの直列回路を複数接続した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】
上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から直流電源の負電位側の間に上記直流カット用コンデンサを介して、上記共振用チョークコイル、共振用コンデンサの直列回路を複数接続するとともに、上記直列回路の各共振コンデンサに夫々各別に放電灯負荷を接続し、上記直流カット用コンデンサの負荷側端と回路グランド間に上記抵抗、上記直流成分検出用コンデンサの直列回路を接続した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】
上記第１及び第２のスイッチング素子を交互にオン、オフさせる周波数を可変する周波数制御回路と外部からの調光信号を受けて上記周波数制御回路を制御する為の信号処理を行う調光信号回路とを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
上記直流電源の高圧側端と上記直流カット用コンデンサの負荷側端の間に抵抗を接続したことを特徴とする請求項１〜４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】
ランプの寿命末期などのランプ異常の検出と回路保護を図った放電灯点灯装置としては、特開平１１−３１５９４号公報に開示されたものがある。
【０００３】
この従来例回路を図６に示す。この従来例は、直流電源Ｅに半導体スイッチング素子からなるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ２に直流カット用コンデンサＣ０、共振用チョークコイルＬ１、該共振用チョークコイルＬ１と共振回路を構成する第１の共振用コンデンサＣ１の直列回路を接続するとともに、第２の共振用コンデンサＣ２を介して蛍光ランプのような放電灯負荷Ｌａを共振用コンデンサＣ１に並列に接続するとともに、放電灯負荷Ｌａの両側のフィラメントに、共振用チョークコイルＬ１に設けた予熱巻線を接続し、ドライブ回路１によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることで、放電灯負荷Ｌａのフィラメントを予熱するとともに、高周波で点灯させるインバータ回路を構成している。
【０００４】
そしてこの従来例回路では、放電灯負荷Ｌａと共振用コンデンサＣ２との接続点と、回路グランドとの間に抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路を接続するとともに、抵抗Ｒ２に直流成分検出用コンデンサＣ３を並列接続した検出回路と、該検出回路の直流成分検出用コンデンサＣ３に発生する電圧と、基準電圧値とを比較する電圧比較回路２と、この電圧比較回路２の検出出力を受けてインバータ回路の出力を低減させる制御を行う制御回路３とからなるランプ寿命末期検出と回路保護を図るための回路を備えている。
【０００５】
この従来例では放電灯負荷Ｌａが正常点灯している場合には、管電圧が正負対象の交流電圧となり、上記検出回路の直流成分検出用コンデンサＣ３は交流インピーダンスとして働き、直流電圧は発生しない。
【０００６】
一方ランプ寿命末期になって、２つのフィラメントのうち１つのフィラメントのエミッタ（電子放射物質）が消耗して半波放電状態（エミレス状態）となると、管電圧には直流成分が発生する為、直流成分検出用コンデンサＣ３には半波放電の方向に応じて正又は負の直流電圧が発生する。この直流電圧が基準電圧値を越えると、電圧比較回路２は検出出力を発生し、この検出出力に基づいて制御回路３はドライブ回路２を通じてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングを制御してインバータ回路の出力を低減させる動作を行い、回路保護を図るようになっている。
【０００７】
他の従来の放電灯点灯装置としては、特開平８−４５６８７号に開示されているものがある。この従来例は、図７に示すように、商用電源ＡＣをダイオードＤ１，Ｄ２、平滑コンデンサＣ４，Ｃ５により倍電圧整流平滑した電源を用い、この倍電圧電源の間に半導体スイッチング素子からなるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路を接続するとともに、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に並列にダンパーダイオードＤ３，Ｄ４を接続し、更にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、倍電圧電源の平滑コンデンサＣ４，Ｃ５の中点との問に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する駆動用トランスＬ２、共振用チョークコイルＬ３、共振用コンデンサＣ６、直流カット用コンデンサＣ７の直列回路を接続し、共振用コンデンサＣ６に放電灯負荷Ｌａを並列に接続し、駆動用トランスＬ２の駆動用巻線の帰還作用によってスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にスイッチングさせることにより、放電灯負荷Ｌａを高周波で点灯させる自励式インバータ回路を構成している。
【０００８】
そしてランプ寿命末期の検出と保護のために直流カット用コンデンサＣ７の両端の電圧を全波整流器ＤＢで全波整流し、この整流した電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧して抵抗Ｒ４に並列に接続しているコンデンサＣ８を充電し、このコンデンサＣ８の電圧で発光ダイオードのような光伝達素子ＤＰで制御系に検出出力を伝達する構成となっている。
【０００９】
また別の従来の放電灯点灯装置としては図８に示す回路構成のものがある。この従来例は、直流電源Ｅに半導体スイッチング素子からなるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ２に共振用チョークコイルＬ１、該共振用チョークコイルＬ１と共振回路を構成する共振用コンデンサＣ１の直列回路を接続するとともに、共振用コンデンサＣ１に直流カット用コンデンサＣ０を介して放電灯負荷Ｌａを並列接続し、ドライブ回路１によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることで、放電灯負荷Ｌａを高周波で点灯させるインバータ回路を構成している。
【００１０】
そしてこの従来例回路では、回路グランドと、放電灯負荷Ｌａの一端との間に上記直流カット用コンデンサＣ０を挿入し、抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路と抵抗Ｒ２の両端に接続した直流成分検出用コンデンサＣ３とからなる検出回路と、この検出回路の直流成分検出用コンデンサＣ３の電圧レベルを検出する電圧レベル検出回路４と、この電圧レベル検出回路４の検出出力に応じて少なくともインバータ回路の出力を低減させる制御を行う制御回路３とからなるランプ寿命末期検出と回路保護のための回路を備えている。
【００１１】
この従来例回路ではスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンデュティ、オフデュティが等しい場合、正常点灯時に発生する直流カット用コンデンサＣ０の電圧は直流電源Ｅの１／２の直流電圧となっているが、放電灯負荷Ｌａが半波放電を起こすと、その方向によって直流カット用コンデンサＣ０の直流電圧が１／２×Ｅから上昇あるいは下降するため、その変動幅を直流成分検出用コンデンサＣ３の電圧により電圧レベル検出回路４で検出するようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の図６の従来例回路では、放電灯負荷Ｌａと並列に接続した検出回路に、始動時の高い電圧が印加される為、たとえば抵抗Ｒ１を抵抗素子を数本直列接続して構成することで耐圧を確保したり、回路素子を実装するプリント基板パターン間距離の配慮が必要となって、結果装置の大型化、コストアップにつながるという問題があった。
【００１３】
また上記の図７の従来例回路では、グランドから浮いている直流カット用コンデンサＣ７の電圧を検出するため、光伝達素子ＤＰなどアイソレーション手段が必要であり、装置が高価になるという問題がある。
【００１４】
更に上記の図８の従来例回路の場合、直流カット用コンデンサＣ０の直流電圧変動分を検出する必要があり、そのため電圧レベル検出回路４が複雑になり、しかも放電灯負荷Ｌａの両端とも回路グランドに対して高圧になるため、放電灯負荷Ｌａの交換時の感電など安全性に対する注意が必要となるという問題があった。
【００１５】
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、簡単な構成で安価に、また安全性の高い、放電灯の寿命末期検出、保護を可能とした放電灯点灯装置を提供することにある。
【００１６】
【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、直流電源と、該直流電源に接続された第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、各スイッチング素子を交互にオン・オフさせるドライブ回路と、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から上記直流電源の負電位側の間に接続された直流カット用コンデンサ、共振用チョークコイル、共振用コンデンサの直列回路と、上記共振用コンデンサと並列に接続された放電灯負荷と、上記直流カット用コンデンサと上記共振用チョークコイルの接続点から回路グランドとの間に接続された抵抗、直流成分検出用コンデンサの直列回路と、該直流成分検出用コンデンサの両端に接続され、該直流成分検出用コンデンサの電圧が所定レベル以上あると検出出力を発生する電圧比較回路と、該電圧比較回路の検出出力に基づいて上記第１、第２のスイッチング素子のスイッチングを制御して放電灯負荷への出力を低減若しくは停止させる制御回路とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記直流カット用コンデンサ、上記共振用チョークコイル、上記共振用コンデンサの直列回路を、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から直流電源の負電位側の間に複数接続するとともに、上記各直列回路の共振コンデンサに夫々各別に放電灯負荷を接続し、上記各直列回路の直流カット用コンデンサと共振用チョークコイルの接続点から回路グランドとの間に、上記抵抗、上記直流成分検出用コンデンサの直列回路を複数接続したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から直流電源の負電位側の間に上記直流カット用コンデンサを介して、上記共振用チョークコイル、共振用コンデンサの直列回路を複数接続するとともに、上記直列回路の各共振コンデンサに夫々各別に放電灯負荷を接続し、上記直流カット用コンデンサの負荷側端と回路グランド間に上記抵抗、上記直流成分検出用コンデンサの直列回路を接続したことを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明では、請求項１〜３の何れかの発明において、上記第１及び第２のスイッチング素子を交互にオン、オフさせる周波数を可変する周波数制御回路と外部からの調光信号を受けて上記周波数制御回路を制御する為の信号処理を行う調光信号回路とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明では、請求項１〜４の何れかの発明において、上記直流電源の高圧側端と上記直流カット用コンデンサの負荷側端の間に抵抗を接続したことを特徴とする。
【００２１】
【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。
【００２２】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、直流電源Ｅに半導体スイッチング素子からなるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ２に直流カット用コンデンサＣ０、共振用チョークコイルＬ１、該共振用チョークコイルＬ１と共振回路を構成する共振用コンデンサＣ１の直列回路を接続するとともに、放電灯負荷Ｌａを共振用コンデンサＣ１に並列に接続し、ドライブ回路１によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることで、放電灯負荷Ｌａを高周波で点灯させるインバータ回路から構成されている。
【００２３】
そして直流カット用コンデンサＣ０と共振用チョークコイルＬ１との接続点と、回路グランドとの間に抵抗Ｒ６と直流成分検出用コンデンサＣ９の直列回路からなる検出回路を接続し、この検出回路の直流成分検出用コンデンサＣ９に正又は負の電圧が発生したことを検出する電圧比較回路２、電圧比較回路２の検出出力を受けてドライブ回路１を通じてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングを制御して、インバータ回路の出力を低減させる（又はインバータ回路の出力を止める）制御回路３とを備えている。
【００２４】
而して制御回路３によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンデューティ、オフデューティを等しく制御した場合、正常点灯時に発生する直流カット用コンデンサＣ０の負荷側端と回路グランドとの間の電圧は直流電源Ｅの１／２をピークとする正負対象の矩形波交番電圧となっている。
【００２５】
従って抵抗Ｒ６、直流成分検出用コンデンサＣ９の検出回路は交流回路として動作し直流成分検出用コンデンサＣ９に直流の電圧が発生することはない。抵抗Ｒ６と直流成分検出用コンデンサＣ９の時定数を、動作周波数に対して十分長く設定することによって、正常点灯時の直流成分検出用コンデンサＣ９の電圧を実質的に０Ｖとすることも可能である。
【００２６】
一方寿命末期となってエミレス状態となって放電灯負荷Ｌａが半波放電を起こすと、その半波の方向によって直流カット用コンデンサＣ０の直流電圧が１／２×Ｅから上昇あるいは下降するため、直流カット用コンデンサＣ０の負荷側端と回路グランドと間の電圧には、上昇あるいは下降分の直流電圧が発生する。従って、抵抗Ｒ６を介して直流成分検出用コンデンサＣ９にその直流電圧（正又は負）が充電され、この発生した直流電圧は電圧比較回路２にて正又は負の基準電圧値と比較されて、直流電圧発生が検出される。この検出により電圧比較回路２から検出出力が制御回路３に入力し、制御回路３はこの検出出力に応じてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングを制御して、インバータ回路の出力の低減或いは出力を停止させ、回路を保護する。
【００２７】
以上の本実施形態の利点としては、下記事項が挙げられ、従来例では実現できなかった欠点の少ない検出が可能となる。
【００２８】
１）図６で示した従来例のような、放電灯負荷Ｌａの始動時の高圧が検出回路に加わることがなく、部品の耐圧が非常に有利となる。
【００２９】
２）図７で示した従来例のように、回路グランドから浮いた電圧（フローティング電圧）を検出する必要がなく、回路グランドを基準とした安定な検出信号処理が可能である。またアイソレーション手段が不要で、安価な構成にできる。
【００３０】
３）更に平常点灯時には、検出回路に入力する直流電圧を実質的にゼロとできるため、図８で示した従来例のように、直流電圧の変動レベルを検出する必要がなく、回路構成が簡単となる。また放電灯負荷Ｌａの一端が回路グランド電位であり、対地間電圧も低く、家庭内に用いる放電灯点灯装置として安全上最も好ましい放電灯負荷Ｌａの配置となっている。
（実施形態２）
本実施形態は多灯用放電灯点灯装置を構成する実施形態であって、図２に示すように複数の放電灯負荷Ｌａ１…の数だけ、直流カット用コンデンサＣ０１…、共振用チョークコイルＬ１１…、共振用コンデンサＣ０１…の直列回路をスイッチング素子Ｑ２に並列に接続するとともに、夫々の直流カット用コンデンサＣ０１…の負荷側端と回路グランドとの間に、個別に抵抗Ｒ６１…と直流成分検出用コンデンサＣ９１…の直列回路からなる検出回路を接続している。
【００３１】
而して本実施形態では、放電灯負荷Ｌａ１…の何れか半波点灯すれば、実施形態１で示した１灯用の場合と同様に対応する検出回路の直流成分検出用コンデンサＣ９１…に直流電圧が発生し、この電圧発生が電圧比較回路２で検出される。そしてこの検出に基づいて制御回路３の働きによりインバータ回路の出力を実施形態１と同様に低減或いは停止させるようにスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御することで回路保護が図れる。
【００３２】
尚図３は、直流カット用コンデンサＣ０を共用した例であり、この場合は検出回路の抵抗Ｒ６，直流成分検出用コンデンサＣ９も共用でき、検出回路が一組だけ良くなる。
【００３３】
この図３の回路においても何れかの放電灯負荷Ｌａでエミレスによって半波放電が生じれば、直流カット用コンデンサＣ０に直流電圧成分が発生する為、実施形態１と同様に検出され、且つ回路保護が図れる。
（実施形態３）
本実施形態は、図１の回路構成を基本とするものであるが、図４に示すようにインバータ回路のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をドライブする周波数を、外部から調光信号回路５に入力する調光信号Ｖｓに応じて周波数制御回路６が可変し、この可変によって共振用チョークコイルＬ１と共振用コンデンサＣ２の共振カーブ上の動作点（動作周波数）を変え、放電灯負荷Ｌａを調光する調光機能を備えた放電灯点灯装置を構成するものである。そしてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフデューティが等しくて動作周波数が変化しても正常点灯時の直流カット用コンデンサＣ０の電位を変わらないようにしてある。
【００３４】
従って放電灯Ｌａが半波放電した場合には実施形態１と同様に検出することができ、この検出により回路保護が図れることになる。
（実施形態４）
本実施形態は図５に示すように、図１の回路構成に、直流電源Ｅの高圧側端から、直流カット用コンデンサＣ０の負荷側端の間に抵抗Ｒ０を接続したもので、放電灯負荷Ｌａの寿命末期の形態の一つであるスロートク発生時にも、それを検出して回路保護の機能を動作させるものである。つまり放電灯負荷ｌａにピンホールができて微量の空気が入った場合等、放電灯負荷Ｌａの放電が持続できなくなった場合、スイッチング素子Ｑ２がオンのタイミングで直流カット用コンデンサＣ０の電荷が、スイッチング素子Ｑ２、直流電源Ｅ、抵抗Ｒ０の経路で放電されてコンデンサＣ０の両端に直流成分が発生し、この直流成分により抵抗Ｒ６を介して直流成分検出用コンデンサＣ９が充電されて直流電圧が発生することになる。この直流電圧の発生を上述した半波放電時と同様に電圧比較回路２にて検出することで、インバータ回路の出力制御が可能となる。
【００３５】
エミレス時の動作は実施形態１と同様であるので実施形態１の説明を参照し、ここでは説明は省略する。
【００３６】
尚上記各実施形態１〜４では放電灯負荷Ｌａについて特に言及していないが、蛍光ランプの場合には予熱回路を設けるのは言うまでもない。また実施形態２〜３の構成に実施形態４の構成を適用しても良い。また実施形態３の調光機能を実施形態２の構成に適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電源と、該直流電源に接続された第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、各スイッチング素子を交互にオン・オフさせるドライブ回路と、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から上記直流電源の負電位側の間に接続された直流カット用コンデンサ、共振用チョークコイル、共振用コンデンサの直列回路と、上記共振用コンデンサと並列に接続された放電灯負荷と、上記直流カット用コンデンサと上記共振用チョークコイルの接続点から回路グランドとの間に接続された抵抗、直流成分検出用コンデンサの直列回路と、該直流成分検出用コンデンサの両端に接続され、該直流成分検出用コンデンサの電圧が所定レベル以上あると検出出力を発生する電圧比較回路と、該電圧比較回路の検出出力に基づいて上記第１、第２のスイッチング素子のスイッチングを制御して放電灯負荷への出力を低減若しくは停止させる制御回路とを備えているので、放電灯負荷の始動時の高圧が検出回路に加わることがなく、そのため耐圧の低い部品が使え、また回路グランドより浮いている電圧を検出する必要がなく、回路グランドを基準とした安定な検出信号処理が可能で、またアイソレーション手段が不要となるため、安価な構成にでき、更に放電灯負荷の正常点灯時に、検出電圧をゼロとできるため、回路構成が簡単となり、また放電灯負荷の一端が回路グランド電位であるため、対地間電圧も低く、安全上最も好ましい放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００３８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記直流カット用コンデンサ、上記共振用チョークコイル、上記共振用コンデンサの直列回路を、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から直流電源の負電位側の間に複数接続するとともに、上記各直列回路の共振コンデンサに夫々各別に放電灯負荷を接続し、上記各直列回路の直流カット用コンデンサと共振用チョークコイルの接続点から回路グランドとの間に、上記抵抗、上記直流成分検出用コンデンサの直列回路を複数接続したので、請求項１の発明の効果を有する多灯用の放電灯点灯装置を提供できる。
【００３９】
特に請求項３の発明は、請求項１の発明において、上記第１及び第２のスイッチング素子の接続点から直流電源の負電位側の間に上記直流カット用コンデンサを介して、上記共振用チョークコイル、共振用コンデンサの直列回路を複数接続するとともに、上記直列回路の各共振コンデンサに夫々各別に放電灯負荷を接続し、上記直流カット用コンデンサの負荷側端と回路グランド間に上記抵抗、上記直流成分検出用コンデンサの直列回路を接続したので、回路構成をより簡単にして、請求項１の発明の効果を有する多灯用の放電灯点灯装置を提供できる。
【００４０】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、上記第１及び第２のスイッチング素子を交互にオン、オフさせる周波数を可変する周波数制御回路と外部からの調光信号を受けて上記周波数制御回路を制御する為の信号処理を行う調光信号回路とを備えているので、調光機能付きの放電灯点灯装置において、請求項１の発明の効果を得ることができる。
【００４１】
請求項５の発明では、請求項１〜４の何れかの発明において、上記直流電源の高圧側端と上記直流カット用コンデンサの負荷側端の間に抵抗を接続したので、ローリーク発生時においてもこの発生を検出して、回路保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態２の一例の回路図である。
【図３】同上の別の例の回路図である。
【図４】本発明の実施形態３の回路図である。
【図５】本発明の実施形態４の回路図である
【図６】一の従来例の回路図である
【図７】他の従来例の回路図である
【図８】別の従来例の回路図である
【符号の説明】
１  ドライブ回路
２  電圧比較回路
３  制御回路
Ｅ  直流電源
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング素子
Ｃ０  直流カット用コンデンサ
Ｌ１  共振用チョークコイル
Ｃ１  共振用コンデンサ
Ｒ６  抵抗
Ｃ９  直流成分検出用コンデンサ
Ｌａ  放電灯負荷
【図１】
0003797079.tif 000002
【図２】
0003797079.tif 000003
【図３】
0003797079.tif 000004
【図４】
0003797079.tif 000005
【図５】
0003797079.tif 000006
【図６】
0003797079.tif 000007
【図７】
0003797079.tif 000008
【図８】
0003797079.tif 000009