(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流平滑した直流電圧を高周波電圧に変換する常用インバータ回路と、フィラメントを有し常用インバータ回路によって点灯する放電灯と、交流電源の遮断時に充電池で放電灯を点灯させる非常用インバータ回路と、フィラメントの断線を検出し常用インバータの発振を停止させるフィラメント断線検出回路と、放電灯の接続を常用インバータ回路と非常用インバータ回路のいずれかに切り替えるスイッチ手段と、を備え、スイッチ手段は、フィラメント断線検出回路の動作後に常用インバータ回路から非常用インバータ回路に切り替えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
スイッチ手段は、放電灯の各フィラメントに接続される複数のスイッチからなり、フィラメント断線検出回路の動作後に、常用インバータ回路の出力側でないフィラメントに接続されるスイッチを先に切り替え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】
複数のスイッチは、リレーであることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、放電灯点灯装置に関するものであり、更に詳しくは、常用点灯用と非常点灯用との双方にインバータ回路を使用し、かつ常用点灯と非常点灯とで放電灯を共用する放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、商用電源が停電等で遮断された場合に非常用として動作する放電灯点灯装置は、商用電源の停電時では、バッテリーを電源として非常点灯用のインバータ回路（以下、非常用インバータと称する。）によって放電灯を高周波点灯させ、商用電源の通電時では、銅鉄型安定器を用いて放電灯を商用周波数で点灯させるのが一般的であった。しかし、近年の省電力化や高光束化の流れにより、非常用の放電灯点灯装置の分野でも商用点灯をインバータ回路で行うものが増えてきている。従来からあるグロースタート式やラピッドスタート式の放電灯を例にとると、インバータ回路によって高周波点灯させることにより、エネルギーの変換効率を高くすることが可能なためである。また最近では、インバータ回路による高周波点灯を前提とした放電灯も実用化されるようになった。商用電源で動作するインバータ回路（以下、常用インバータと称する）は、商用電源を整流・平滑した直流を電源とし、スイッチング素子を高速でｏｎ／ｏｆｆさせることで高周波の高電圧を発生させ、放電灯を点灯させているものが多い。従って、巻線のインダクタンス成分を限流要素としている銅鉄型安定器とは異なり、常用インバータには、負荷の異常状態を想定して保護機能が施されている。その一例として、放電灯のフィラメントの断線検出機能がある。銅鉄型安定器の場合は、放電灯が寿命末期に近づくと点灯維持ができなくなり、点滅を繰り返すようになる。ところがインバータ回路の場合は、ＬＣ共振回路を用いた高周波電源によって放電灯を点灯させている為、寿命末期にフィラメントが赤熱して断線しても点灯維持が可能であり、よって、回路部品やランプ口金の温度が上昇する可能性がある。このようなトラブルを未然に防ぐために、フィラメントが断線した場合は即座に常用インバータの発振停止させ、安全性を確保している。
【０００３】
ところで、常用点灯・非常点灯ともにインバータ回路にて点灯させる放電灯点灯装置では、従来の銅鉄型安定器では発生しなかった問題が発生する。常用インバータには、商用電源を整流・平滑する電源回路が組み込まれているため、商用電源を遮断しても常用インバータの発振は瞬時には停止せず、平滑回路に蓄えられたエネルギーによって数ｍｓ〜数ｌ００ｍｓにわたって発振を継続してから停止する、という第１の問題点が生じてしまう。以下、この発振を残留発振と称する。
【０００４】
上記第１の問題点を解決するために、例えば特開昭６３−ｌ８ｌ６３０号公報（本発明に係る第１従来例）に示すものがあり、その動作波形図を図６に示す。本従来例では、常用インバータの平滑回路の出力電圧が十分低下してから非常点灯へ切り替えるため、商用電源遮断からリレーなどによる切替動作までの間に一定の遅延時間ｔ１を設けるようにしている。遅延時間ｔｌを長くとれば、上述の様な残留発振の問題は解決できるが、逆にリレーなどによる切替動作時に放電灯が立ち消えする可能性が高くなるため、遅延時間ｔｌをむやみに長くすることはできず、また、雰囲気温度が高いほど放電灯の管電圧が高くなるため、この立ち消えは、高温雰囲気中では特に起こりやすくなる、という第２の問題点を生じてしまう。
【０００５】
上記第２の問題点を解決する為には、図７に示す様に、商用電源遮断後ただちに非常点灯に切り替えればよい（本発明に係る第２従来例）。しかし、常用点灯回路と非常点灯回路との切替にリレーなどの有接点を使用している場合は、切替時に接点部分でアークを発生する恐れがあり、接点溶着の危険性がある、という第３の問題点が生じてしまう。
【０００６】
図８に常用インバータＩＮＶ１の一例を示す。本回路は、近年の主流である、ハーフブリッジ方式インバータ回路を用いたものであり、商用電源Ｖａｃを整流回路ＤＢ１で整流し、整流出力を平滑回路１で平滑し、平滑された直流電圧出力を電界効果トランジスタ（以下、スイッチング素子と称する）Ｑ１、Ｑ２の交互のオンオフによって交流の高周波電圧に変換し、カップリングコンデンサＣ１、インダクタＬ１を介して放電灯Ｌａに供給すると共に、放電灯Ｌａの両端に接続された予熱用コンデンサＣ２でフィラメントを予熱するものである。なお、スイッチング素子Ｑｌ、Ｑ２は制御回路２によって制御される。この回路の場合、ランプ始動時だけではなく点灯中においてもフィラメントを予熱して、低温始動性を確保しているので、立ち消え等も防止することができる。また、インダクタＬ１と予熱用コンデンサＣ２とで共振回路を構成している。
【０００７】
図９に、図８に示す常用インバータＩＮＶ１に非常用インバータＩＮＶ２を組み合わせた回路例を示す（本発明に係る第３従来例）。非常用インバータＩＮＶ２は、商用電源Ｖａｃを整流する整流回路ＤＢ２と、商用電源Ｖａｃの停電を検出する停電検出回路３と、非常点灯用の電源となる充電池Ｂａｔｔと、充電池Ｂａｔｔを充電する充電回路４と、点灯回路５とで構成される。また、常用点灯と非常点灯の切替はリレー接点Ｒｙ−ａ、Ｒｙ−ｂ、Ｒｙ−ｃ、Ｒｙ−ｄによって行う。停電検出回路３が商用電源Ｖａｃの有無を検知し、商用電源Ｖａｃの通電時はリレー接点を常用インバータＩＮＶ１側に、商用電源Ｖａｃの停電時はリレー接点を非常用インバータＩＮＶ２側にして、それぞれ放電灯Ｌａを接続する。なお、一般的に、非常用インバータＩＮＶ２にはプッシュプル方式の回路が採用されるが、回路方式は何でも構わない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記第３従来例では、以下に示す様な第４の問題点が生じてしまう。
【０００９】
上記第２従来例では、図７に示す様に残留発振継続中にリレー接点を切り替えようとした場合、４つのリレー接点Ｒｙ−ａ、Ｒｙ−ｂ、Ｒｙ−ｃ、Ｒｙ−ｄを同時に切り替えようとしても、各個体間にばらつきがあるため、どのリレー接点が最初に切り替えられるかは限定できない。もし、常用インバータＩＮＶ１の電源側（発振回路出力側）に接続されたリレー接点（Ｒｙ−ａもしくはＲｙ−ｄ）が先に切り替えられると、接点間でアークが発生し、接点溶着を起こしてしまう。
【００１０】
本発明は、上記全ての問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、常用点灯・非常点灯ともにインバータ回路にて行う放電灯点灯装置において、常用点灯から非常点灯への切替時に、高温雰囲気中で立ち消えを起こさず、かつ残留発振によるリレー接点の溶着を防ぐことが可能な放電灯点灯装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１記載の発明によれば、交流電源を整流平滑した直流電圧を高周波電圧に変換する常用インバータ回路と、フィラメントを有し常用インバータ回路によって点灯する放電灯と、交流電源の遮断時に充電池で放電灯を点灯させる非常用インバータ回路と、フィラメントの断線を検出し常用インバータの発振を停止させるフィラメント断線検出回路と、放電灯の接続を常用インバータ回路と非常用インバータ回路のいずれかに切り替えるスイッチ手段と、を備え、スイッチ手段は、フィラメント断線検出回路の動作後に常用インバータ回路から非常用インバータ回路に切り替えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、スイッチ手段は、放電灯の各フィラメントに接続される複数のスイッチからなり、フィラメント断線検出回路の動作後に、常用インバータ回路の出力側でないフィラメントに接続されるスイッチを先に切り替えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、複数のスイッチは、リレーであることを特徴とする。
【００１７】
【実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に係る第１の実施の形態の回路図を図１に、フィラメント断線検出回路７の回路例を図２に、本実施の形態の動作波形図を図３に示す。
【００１８】
図９に示した第３従来例と異なる点は、停電検出回路３とリレー接点Ｒｙ−ａ、Ｒｙ−ｂ、Ｒｙ−ｄとの間に遅延回路６を接続し、予熱用コンデンサＣ２に直列にフィラメント断線検出回路７を接続し、常用インバータＩＮＶ１の残留発振が完全に停止するのを待ってから非常点灯に切り替えるのではなく、残留発振を意
図的に停止させることで切替時間を短くしようとすることであり、その他の第３従来例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。従来の常用インバータのフィラメント断線検出機能とは、常用点灯時にフィラメントが断線した場合に、常用インバータの発振を瞬時に停止させるものであったが、この機能を積極的に利用し、残留発振が継続している区間にフィラメント断線検出機能を働かせ、残留発振すなわち常用インバータＩＮＶ１の発振を止めてしまえば、残留発振の完全停止を待たずに非常点灯に切り替えることができる。
【００１９】
以下、図１〜図３を参照して説明する。
商用電源Ｖａｃの遮断時に、常用インバータＩＮＶ１の非出力側、つまり予熱用コンデンサＣ２側のリレー接点Ｒｙ−ｂ、Ｒｙ−ｃのうち少なくともどちらか１つのリレー接点を先ず非常点灯側に切り替え、その後、残りの３つのリレー接点を切り替えるように制御する。本回路では、リレー接点Ｒｙ−ｃを先に切り替える例を示している。
【００２０】
残留発振中に非出力側のリレー接点を切り替えても、このリレー接点には予熱電流しか流れておらず放電灯Ｌａは点灯したままであり、アークは発生しない。リレー接点を切り替えることで予熱回路が切断されるため、フィラメント断線検出機能が作動し、制御回路２を介して常用インバータＩＮＶ１の発振を停止させる。なお、残留発振中は商用電源Ｖａｃは通電されてないが、平滑回路１の残留電荷によって常用インバータＩＮＶ１の発振停止までは発振を継続している。常用インバータＩＮＶ１の発振停止後、残りの３つのリレー接点を切り替えれば、アークが発生することはない。
【００２１】
以上のように、商用電源Ｖａｃの遮断時に断線検出機能を積極的に利用することで、残留発振の停止を待たずに常用点灯から非常点灯への切り替えが可能になるため、商用電源遮断から非常用インバータＩＮＶ２が動作するまでの遅延時間（図３に示すｔｌ＋ｔ２＋ｔ３）を短くすることが可能になり、高温雰囲気中における立ち消えの可能性を低くすることが可能になる。また、常用点灯から非常点灯への切替時にアークを発生することもなくなるので、装置の信頼性・安全性を向上させることが可能である。
【００２２】
図２に示す回路は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路の両端に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ１の高電位側に接続されている放電灯Ｌａのフィラメントを介してスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路の両端に接続された抵抗Ｒ３、Ｒ４の直列回路と、基準電源Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧電圧と基準電源Ｖｒｅｆ１との比較出力を制御回路２に印加する比較器Ａ２と、抵抗Ｒ３、Ｒ４による分圧電圧と基準電源Ｖｒｅｆ２との比較出力を制御回路２に印加する比較器Ａ１とから構成される。また、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点は予熱用コンデンサＣ２の一端に接続されている。
【００２３】
なお、後から切り替える３つのリレー接点については、同時に切り替えてもバラバラに切り替えても同様の効果が得られるため、３つの該リレー接点の切り替え順序は特に規定しなくても構わない。また、常用インバータＩＮＶ１はハーフブリッジ式を用い、フィラメント断線検出回路７の回路例を図２に示したが、これらは特に構成を限定しなくてもよく、２つのフィラメントのうちどちらか片方が切断されれば検出が可能な断線検出機能を備えたインバータ回路であれば構わない。更に、本実施の形態では１灯用を例にとって説明したが、多灯の直列点灯あるいは並列点灯あるいは直並列点灯であっても構わない。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明に係る第２の実施の形態の回路図を図４に、その動作波形図を図５に示す。
【００２５】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、商用電源Ｖａｃの遮断時に、常用インバータＩＮＶ１の非出力側、つまり予熱用コンデンサＣ２側のリレー接点Ｒｙ−ｂ、Ｒｙ−ｃの両方を先ず同時に非常点灯側に切り替え、その後、残りの２つのリレー接点Ｒｙ−ａ、Ｒｙ−ｄを切り替える様に構成したことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００２６】
この様に、２つのリレー接点づつをペアにして切り替えるので、２回路入リレーを使用してペアにすればリレーは２個で済み、装置の小型化とコストダウンを図ることが出来る。なお、リレー接点Ｒｙ−ａ、Ｒｙ−ｄは、同時に切り替えてもバラバラに切り替えても構わない。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、常用点灯・非常点灯ともにインバータ回路にて行う放電灯点灯装置において、常用点灯から非常点灯への切替時に、高温雰囲気中で立ち消えを起こさず、かつ残留発振によるスイッチ手段の接点の溶着を防ぐことが可能な放電灯点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の回路図を示す。
【図２】上記実施の形態に係る要部回路図を示す。
【図３】上記実施の形態に係る動作波形図を示す。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の回路図を示す。
【図５】上記実施の形態に係る動作波形図を示す。
【図６】本発明に係る第１従来例の動作波形図を示す。
【図７】本発明に係る第２従来例の動作波形図を示す。
【図８】本発明に係る常用インバータの回路図を示す。
【図９】本発明に係る第３従来例の回路図を示す。
【符号の説明】
ＩＮＶ１      常用インバータ
ＩＮＶ２      非常用インバータ
Ｌａ          放電灯
Ｒｙ          リレー接点
Ｖａｃ        交流電源
【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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