JP2000173790A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放電しやすさの違いによるフィラメントの劣化
のかたよりを低減し、放電灯の寿命を向上させる。 【解決手段】直流電源回路１と、インバータ回路２と、
電源投入時から所定期間は放電灯ＬＡのフィラメントｆ
１，ｆ２に電流を流す予熱回路とを有し、放電灯ＬＡの
軽負荷時に放電灯ＬＡに印加される高周波電圧の振幅が
正負非対称な放電灯点灯装置において、放電灯ＬＡの軽
負荷時に、高周波電圧の正負非対称な振幅のうち高い方
の電圧が印加されたときに正極側となる方のフィラメン
トｆ１に流れる電流Ｉｆ１よりも、負極側となる方のフ
ィラメントｆ２に流れる電流Ｉｆ２の方を小さく設定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯管内に相互
に間隔をおいて配設された２つの加熱陰極（フィラメン
ト）を有する放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来例１の回路図である。以
下、その回路構成について説明する。商用交流電源Ｖｓ
が整流器ＤＢの交流入力端子に接続されており、整流器
ＤＢの直流出力端子には直流電源回路１が接続され、直
流電圧Ｅを出力している。直流電源回路１の出力端には
インバータ回路２が接続され、インバータ回路２の出力
端には、直流カット用コンデンサＣ１とリーケージトラ
ンスＴ１の１次巻線ｎ１の直列回路が接続されている。
リーケージトランスＴ１の２次巻線ｎ２の両端には、コ
ンデンサＣ２、フィラメントｆ１、コンデンサＣ３、フ
ィラメントｆ２の直列回路が接続されている。ここで、
コンデンサＣ２は直流カット用コンデンサ、コンデンサ
Ｃ３は共振用コンデンサである。リーケージトランスＴ
１、コンデンサＣ２、Ｃ３、放電灯ＬＡにてインバータ
負荷回路が構成される。Ｔ１はリーケージトランスであ
るため、漏れ磁束によるインダクタンスがあり、この漏
れインダクタンスとコンデンサＣ３により共振回路が構
成されている。

【０００３】次に、無負荷検出回路の構成について説明
する。直流電源回路１の高圧側出力端子ａから抵抗Ｒ１
を介してコンデンサＣ２とフィラメントｆ１との接続点
ｂに接続され、フィラメントｆ１、抵抗Ｒ２、フィラメ
ントｆ２の直列回路を経て、２次巻線ｎ２の一端とフィ
ラメントｆ２の接続点ｃから抵抗Ｒ３、ツェナーダイオ
ードＺＤ１が直列に接続され、抵抗Ｒ３とツェナーダイ
オードＺＤ１との接続点からダイオードＤ１を介してコ
ンデンサＣ４と抵抗Ｒ４の並列回路が接続されている。
このコンデンサＣ４の電圧Ｖｃ４が無負荷検出回路の検
出出力であり、無負荷検出部３に入力される。無負荷検
出部３はコンパレータＣＯＭＰ１を有しており、コンデ
ンサＣ４の電圧Ｖｃ４を基準電圧Ｖｋと比較している。

【０００４】次に図１３の回路動作について図１４を基
に説明する。図１４は共振用コンデンサＣ３の両端電圧
Ｖｃ３の周波数特性である。図１４中の曲線１は放電灯
ＬＡが点灯していない場合の電圧特性、曲線２は放電灯
ＬＡが点灯した場合の電圧特性である。また、周波数ｆ
ｏはリーケージトランスＴ１の漏れインダクタンスとコ
ンデンサＣ３との固有共振周波数である。

【０００５】まず、商用交流電源Ｖｓが印加された時点
で、ある一定期間だけ制御回路４から周波数ｆａ近傍の
高周波信号がインバータ回路２に出力される。インバー
タ回路２中のスイッチング素子は前記高周波信号を受け
てＯＮ／ＯＦＦ動作し、インバータ負荷回路に高周波矩
形波電圧を供給する。インバータ負荷回路は前記高周波
矩形波電圧を受けて、コンデンサＣ３の両端に高周波電
圧Ｖｃ３ａを出力する。フィラメントｆ１，ｆ２には電
圧Ｖｃ３ａで決まる電流が流れ、加熱される。以上を
「先行予熱時」と呼ぶことにする。また、本回路におい
ては、コンデンサＣ３に流れる共振電流が、先行予熱時
のフィラメント電流であり、その意味では共振回路のコ
ンデンサＣ３が予熱回路も兼用していることになる。

【０００６】次に、先行予熱時が終わると、制御回路４
から周波数ｆｂ近傍の高周波信号がインバータ回路２に
出力される。これにより、コンデンサＣ３の両端には、
共振作用により高い電圧Ｖｃ３ｂが出力される。これに
より、放電灯ＬＡは放電開始する。以上を「始動時」と
呼ぶことにする。次に、始動時が終わると、放電灯ＬＡ
から所望の光出力を出すために、制御回路４から周波数
ｆｃが出力される。これを、「通常点灯時」と呼ぶこと
にする。

【０００７】次に、無負荷検出回路について説明する。
まず、放電灯ＬＡが装着されている場合、直流電源Ｅか
ら抵抗Ｒ１を介し、フィラメントｆ１、抵抗Ｒ２、フィ
ラメントｆ２、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１、コンデンサ
Ｃ４の直列回路を介してコンデンサＣ４を充電する。コ
ンデンサＣ４の電圧Ｖｃ４が無負荷検出部３内のコンパ
レータＣＯＭＰ１の基準電圧Ｖｋよりも高い場合には、
無負荷検出部３は放電灯ＬＡがあると判断して、“Ｈ”
レべルを出力する。制御回路４はそれを受けてインバー
タ回路２のスイッチング素子駆動用の高周波信号を出力
する。また、放電灯ＬＡのフィラメントのうち少なくと
も１つが装着されていない場合には、上記無負荷検出回
路の抵抗Ｒ１、フィラメントｆ１、抵抗Ｒ２、フィラメ
ントｆ２、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１を介してコンデン
サＣ４を充電する直列回路が遮断されるので、直流電源
ＥからコンデンサＣ４への充電はなく、よって、コンデ
ンサＣ４の電圧Ｖｃ４は基準電圧Ｖｋよりも低くなる。
これにより、無負荷検出部３は放電灯ＬＡが無いと判断
し、“Ｌ”レべルを出力する。制御回路４はこれを受け
てインバータ回路２内のスイッチング素子をＯＦＦ状態
にする。つまり、インバータ回路２の発振動作を停止し
た状態を維持するものである。

【０００８】このように、本従来例は、先行予熱時にお
いて放電灯のフィラメントを予め加熱することで、放電
灯の寿命がコールドスタート点灯時よりも長くなるとと
もに、始動性能も良好な放電灯点灯装置であり、また、
無負荷検出回路を具備しているので、放電灯が装着され
ていない場合には、インバータの発振動作を停止させる
ことで、装置内の電子部品に対するストレスを低減する
ことができ、安全で信頼性の高い放電灯点灯装置となっ
ている。

【０００９】（従来例２）図１５は従来例２の回路図で
ある。図１５の回路は、グロースタータＧを用いた銅鉄
式安定器の典型的な回路であり、商用交流電源Ｖｓから
チョークコイルＬ１、放電灯ＬＡのフィラメントｆ１、
グロースタータＧ、フィラメントｆ２の直列回路が接続
されている。商用交流電源Ｖｓの一端は接地されてお
り、従って放電灯ＬＡの一端も接地されている。また、
放電灯ＬＡは金属製の照明器具５に設置されており、こ
の照明器具５も接地されている。

【００１０】次に図１５の回路動作について説明する。
商用交流電源Ｖｓが印加されると、フィラメントｆ１，
ｆ２を介してグロースタータＧの両電極間（可動電極と
固定電極）に電圧が印加され、グロースタータＧの電極
間でグロー放電が始まる。グロー放電が始まると、放電
の熱により可動電極（バイメタル電極）が伸びて固定電
極と接触する。接点が閉じると、商用交流電源Ｖｓ、チ
ョークコイルＬ１、フィラメントｆ１、グロースタータ
Ｇ、フィラメントｆ２の回路にランプ電流の約１．５倍
の電流が流れてフィラメントｆ１，ｆ２が予熱され、熱
電子放出を始めるため、放電灯ＬＡは始動し易い状態に
なる。フィラメントｆ１，ｆ２が予熱されている間、グ
ロースタータＧ内のグロー放電は止まっているので、可
動電極は急激に冷めて元に戻り、接点が開く。接点が開
いた瞬間、回路の予熱電流が急に遮断されるので、チョ
ークコイルＬ１にパルス状の高電圧が誘起されて、放電
灯ＬＡのフィラメントｆ１，ｆ２間に印加されるので、
放電灯ＬＡは放電を開始（始動）する。放電灯ＬＡが始
動すると、グロースタータＧ内の両電極間の電圧は商用
交流電源Ｖｓの約半分の電圧（ランプ電圧）になり、グ
ロースタータＧのグロー放電開始電圧以下になるため、
グロースタータＧは動作しない（グロースタータＧの接
点は開いたままの状態になる。）。放電灯ＬＡが始動し
なかった場合は、上記の動作を繰り返す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来例１に関する課題
について説明する。図１６は、予熱、始動、点灯時にお
けるコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３と、フィラメント
ｆ１及びｆ２に流れるフィラメント電流Ｉｆ１，Ｉｆ２
の経時変化を示す。まず、コンデンサＣ３の両端電圧Ｖ
ｃ３であるが、予熱時及び始動時においては、正負のゼ
ロ・ピーク値がアンバランスとなっている。つまり、Ｖ
ｃ３の正側のゼロ・ピーク値をＶｏｐ１、負側のゼロ・
ピーク値をＶｏｐ２とすると、Ｖｏｐ１＞Ｖｏｐ２とな
っている。これは、図１３の回路では、無負荷検出回路
が具備されており、コンデンサＣ３の両端には直流電源
Ｅを抵抗Ｒ１〜Ｒ４で分圧した直流電圧成分が重畳され
ているためである。

【００１２】点灯時にはＶｏｐ１＝Ｖｏｐ２となり、正
負のバランスがとれているが、これは放電灯ＬＡが点灯
することで、抵抗Ｒ２の両端の抵抗分が等価的に小さく
なり、直流電圧の分圧値が小さくなるためである。ま
た、フィラメント電流Ｉｆ１，Ｉｆ２については、どち
らもコンデンサＣ３に流れる共振電流であるので、予熱
時から点灯時において、Ｉｆ１＝Ｉｆ２という関係が成
り立つ。

【００１３】以上、予熱時／始動時において、Ｖｏｐ１
＞Ｖｏｐ２及びＩｆ１＝Ｉｆ２という関係があることを
踏まえた上で、次に放電灯ＬＡが始動点灯する瞬間のこ
とを考える。放電灯ＬＡには高周波電圧Ｖｃ３が印加さ
れているが、これはつまり、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２が交
互に印加されていることに等しい。ここで、放電灯ＬＡ
が放電開始する場合を考えると、放電灯ＬＡの放電開始
は殆どの確率でＶｏｐ１が印加された時である。なぜな
ら、Ｉｆ１＝Ｉｆ２であるため、フィラメントｆ１及び
ｆ２のフィラメント温度はほぼ等しく、よって熱電子放
出量も略等しい状態において、Ｖｏｐ１＞Ｖｏｐ２であ
るため、Ｖｏｐ１が印加された方がより始動しやすいか
らである。このように、放電灯ＬＡが殆どの確率でＶｏ
ｐ１が印加された時に放電開始することについて懸念さ
れることは、フィラメントｆ１及びｆ２が受ける損傷の
ことである。

【００１４】ここで、フィラメントの劣化について簡単
に説明する。フィラメントの劣化にはエミッタレス（通
称エミレス）と断線とがある。エミッタレスとはフィラ
メントに塗布された電子放射物質（エミッタ）が無くな
る状態をいい、原因としては、フィラメント電流が比較
的多い場合に発生する蒸発と、フィラメント電流が比較
的少ない場合に発生する飛散（スパッタ）とがある。エ
ミレス状態になると、フィラメントからの熱電子放出量
が少なくなるため、放電の維持が困難になる。また、フ
ィラメント断線については、これも放電管内の荷電粒子
による飛散（スパッタ）にて発生するものと考えられて
いる。

【００１５】以上、フィラメントの劣化には各種ある
が、ここで従来例１のように放電灯ＬＡが殆どの確率で
Ｖｏｐ１が印加された時に放電開始する場合、つまり、
フィラメントｆ１は正極側の時、フィラメントｆ２は負
極側の時に放電開始する場合には、フィラメントｆ１と
ｆ２が受ける劣化のメカニズムはそれぞれ異なると考え
られる。フィラメントの劣化メカニズムが異なると、当
然のことながらどちらか片方のフィラメントが早く寿命
を迎えるといったことも発生する。

【００１６】事実、当方で得られたデータにおいても、
放電灯が始動開始する方向の極性がかなりの確率で偏っ
ている場合には、放電灯両端のフィラメントの劣化度合
いはそれぞれ異なっている。しかも、この現象はフィラ
メントに対して厳しい点灯条件にて始動させる場合、例
えばコールドスタート状態であったり、グロー放電から
アーク放電への移行時問が長い場合等において顕著に現
れている。

【００１７】図１１は従来例１の回路における発振電圧
Ｖｃ３の経時変化の波形であるが、予熱時においてグロ
ー放電期間が１００ｍｓｅｃ程度あることが分かる。こ
れにより、フィラメントに与えられるダメージはかなり
大きいものと考えられる。また、この時の放電灯の点滅
寿命を表１に示す。表１より、劣化の著しいフィラメン
トはｆ２に偏っており、寿命回数も２万回程度と短いこ
とが分かる。

【００１８】以上をまとめると、従来例１の課題は、放
電灯が始動開始する方向の偏極性により、放電灯両端の
フィラメントの劣化が異なり、その結果、片方のフィラ
メントだけが早期に寿命を迎えるといったランプ寿命の
短寿命化が挙げられる。

【００１９】

【表１】

【００２０】次に従来例２の課題について説明する。図
５は放電灯が始動開始する瞬間の動作を示している。図
１７（ａ）は、放電灯ＬＡに印加されるパルス電圧の正
極側が、商用交流電源Ｖｓの低圧側（接地側）である場
合である。この場合、フイラメントから放出された熱電
子は、パルス電圧の負極側から正極側へ飛ぶが、同時に
照明器具５自体も正極なので、熱電子はより加速されや
すい状態である。この状態では、低いパルス電圧でも始
動する場合が多いので、フィラメントｆ１はあまりダメ
ージを受けない。

【００２１】図１７（ｂ）は、放電灯ＬＡに印加される
パルス電圧の正極側が、商用交流電源Ｖｓの高圧側であ
る場合である。この場合、フィラメントから放出された
熱電子は、パルス電圧の負極側から正極側へ飛ぼうとす
るが、照明器具５自体が接地されているので熱電子は加
速されにくい状態である。この状態では、低いパルス電
圧では始動しにくいため、フィラメントｆ２は飛散（ス
パッタ）によりダメージを受ける。その結果、放電灯Ｌ
Ａの管端黒化の進行が早くなるという課題がある。

【００２２】以上より、従来例１及び従来例２の課題
は、放電灯の始動電圧のゼロ・ピーク値の正負アンバラ
ンスであったり、照明器具が接地されているためであっ
たりという理由により、放電しやすい方向と放電しにく
い方向とがあり、結果として、放電灯両端のフィラメン
トに与えるダメージが異なるが故に、放電灯の寿命が短
くなるという共通の課題がある。

【００２３】従って、本発明においては、上記の課題を
解決し、放電しやすさの違いによるフィラメントの劣化
のかたよりを低減し、放電灯の寿命を向上することので
きる放電灯点灯装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を達成するために、図１に示すように、交流電源Ｖ
ｓを直流電源Ｅに変換する直流電源回路１と、上記直流
電源Ｅを高周波に変換して直流カット用コンデンサＣ２
と放電灯ＬＡの直列回路から成る負荷回路に高周波電力
を供給するインバータ回路２と、上記交流電源Ｖｓが印
加されてから少なくともある所定期間は上記放電灯ＬＡ
のフィラメントｆ１，ｆ２に電流を流してフィラメント
ｆ１，ｆ２を加熱する予熱回路とを有し、少なくとも上
記放電灯ＬＡの軽負荷時に上記放電灯ＬＡに印加される
高周波電圧の振幅が正負非対称な放電灯点灯装置におい
て、少なくとも上記放電灯ＬＡの軽負荷時に、上記高周
波電圧の正負非対称な振幅のうち高い方の電圧が印加さ
れたときに正極側となる方のフィラメントｆ１に流れる
電流Ｉｆ１よりも、負極側となる方のフィラメントｆ２
に流れる電流Ｉｆ２の方を小さく設定したことを特徴と
するものである。

【００２５】また、図１０に示すように、放電灯ＬＡの
片方のフィラメントｆ２が接地されるように構成された
放電灯点灯装置であって、該放電灯点灯装置を搭載した
金属製の照明器具５自体が接地されており、少なくとも
上記放電灯ＬＡの軽負荷時において、接地されている方
のフィラメント電流が他方のフィラメント電流よりも大
きく設定されていることを特徴とするものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の実施
例１の回路図である。図１は従来例１の回路図（図１
３）に以下の回路を付加したものである。つまり、フィ
ラメントｆ２の両端に抵抗Ｒ５とダイオードＤ２の直列
回路が並列接続されている。その他は、直流電源回路、
インバータ回路、インバータ負荷回路、無負荷検出回
路、制御回路とも、図１３と同じ構成であるので、その
構成及び回路動作の説明は省略し、同じ構成要素につい
ては同じ符号を付す。

【００２７】本実施例では、フィラメントｆ２の両端に
抵抗Ｒ５とダイオードＤ２の直列回路が並列接続されて
いるため、コンデンサＣ３の共振電流でもあるフィラメ
ント電流は、ダイオードＤ２の順方向電流のみフィラメ
ントｆ２と抵抗Ｒ５にてそれぞれ分流される。したがっ
て、Ｉｆ１＞Ｉｆ２という関係が成立することになる。

【００２８】これにより、軽負荷時（予熱時／始動時）
において放電灯ＬＡの両端に高周波電圧Ｖｃ３が印加さ
れた場合、ゼロ・ピーク値の高い電圧Ｖｏｐ１が印加さ
れた場合でも、フィラメントｆ２の温度がフィラメント
ｆ１に比べて低いため、始動しにくくなり、その結果、
ゼロ・ピーク値の高い電圧Ｖｏｐ１が印加された時に放
電開始する確率も従来例１に比べて低くなる。換言すれ
ば、ゼロ・ピーク値の低い電圧Ｖｏｐ２が印加された時
に放電開始する確率が従来例１に比べて高くなる。これ
はつまり、放電灯ＬＡの両端のフィラメントｆ１，ｆ２
に加わるダメージが、各フィラメントｆ１，ｆ２に対し
て、より均等に加わることになるため、放電灯のどちら
か片方のフィラメントのみが先に寿命を迎えるといった
ことが改善でき、ランプ寿命を向上できる。

【００２９】本実施例におけるコンデンサＣ３の両端電
圧Ｖｃ３と、フィラメント電流Ｉｆ１，Ｉｆ２の経時変
化を図２に示す。また、図１２は実施例１の回路におけ
る実機でのコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３の波形であ
る。従来例１と同じ発振電圧においても予熱時にグロー
放電しないことが分かる。その結果、放電灯の点滅寿命
も７万回にまで向上している。

【００３０】尚、ダイオードＤ２の役割は、上記フィラ
メントｆ２に流れる電流を分流制御することのほかに、
無負荷検出回路の誤検出を防ぐという役割もある。つま
り、フィラメントｆ２が未装着の場合、直流電源Ｅから
の無負荷検出ループ、つまり、直流電源Ｅ、抵抗Ｒ１、
フィラメントｆ１、抵抗Ｒ２、フィラメントｆ２、抵抗
Ｒ３の直列回路が途切れる必要がある。そういう意味に
おいては、ダイオードＤ２の接続方向は図１に示すよう
にカソード側を直流電源Ｅの高圧側に接続しなければな
らない。また予熱時、始動時のインバータ回路２の発振
周波数は、図１４のように予熱時にはｆａ、始動時には
ｆｂの近傍にてそれぞれ固定しても良いし、ｆａからｆ
ｂに徐々に変化していくような制御でも良い。

【００３１】（実施例２）図３は本発明の実施例２の回
路図である。図３は実施例１の回路図（図１）におい
て、抵抗Ｒ５とダイオードＤ２の直列回路をコンデンサ
Ｃ５に変更したものである。本実施例の構成において
も、コンデンサＣ３の共振電流はフィラメントｆ２とコ
ンデンサＣ５にてそれぞれ分流される。つまり、Ｉｆ１
＞１ｆ２という関係が成立することになる。回路動作及
び効果は、実施例１と同様である。

【００３２】（実施例３）図４は本発明の実施例３の回
路図である。図４の回路は従来例１の回路図（図１３）
から以下の点が変更されている。まず、リーケージトラ
ンスＴ１の２次巻線ｎ２の両端には、コンデンサＣ２と
抵抗Ｒ２の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ２の両端
にはコンデンサＣ３が並列接続されている。また、フィ
ラメントｆ１及びｆ２のそれぞれ一端がコンデンサＣ３
の両端にそれぞれ接続され、これにより放電灯ＬＡがコ
ンデンサＣ３に並列接続される。フィラメントｆ１，ｆ
２にはそれぞれコンデンサＣ５，Ｃ６を介してリーケー
ジトランスＴ１の２次巻線ｎ３，ｎ４が並列接続され、
予熱回路を構成している。

【００３３】無負荷検出回路は、直流電源Ｅから抵抗Ｒ
１を介してフィラメントｆ１のｂ点（リーケージトラン
スＴ１と反対側の端子）に接続され、抵抗Ｒ１、フィラ
メントｆ１、抵抗Ｒ２、フィラメントｆ２を介し、フィ
ラメントｆ２のｃ点（リーケージトランスＴ１と反対側
の端子）から抵抗Ｒ３を介してダイオードＤ１とツェナ
ーダイオードＺＤ１との接続点に接続されている。

【００３４】本実施例においては、予熱時のフィラメン
ト電流は、コンデンサＣ３を流れる共振電流ではなく、
リーケージトランスＴ１の２次巻線ｎ３，ｎ４に発生す
る電圧源から供給されている。本実施例では、Ｉｆ１＞
Ｉｆ２の関係を成立させるために、リーケージトランス
Ｔ１の２次巻線ｎ３，ｎ４に発生する電圧Ｖｎ３，Ｖｎ
４について、Ｖｎ３＞Ｖｎ４という関係になるように設
定する。

【００３５】図４の回路動作及び効果は、実施例１と同
様である。本実施例における、コンデンサＣ３の両端電
圧Ｖｃ３と、フィラメント電流Ｉｆ１，Ｉｆ２の経時変
化を図５に示す。図５において、フィラメント電流Ｉｆ
１，Ｉｆ２が予熱時／始動時において時間の経過と共に
減衰しているのは、フィラメントの抵抗値が温度上昇と
共に高くなるためである。

【００３６】（実施例４）図６は本発明の実施例４の回
路図である。図６の回路は従来例１の回路図（図１３）
から以下の点が変更されている。まず、フィラメントｆ
１の両端にはコンデンサＣ５を介してリーケージトラン
スＴ１の２次巻線ｎ３が並列接続されており、フィラメ
ントｆ１のフィラメント電流は、コンデンサＣ３の共振
電流と、２次巻線ｎ３からの巻線電流の合成電流となっ
ている。また、フィラメントｆ２のフィラメント電流
は、コンデンサＣ３の共振電流のみとなっている。以上
が予熱回路となる。

【００３７】無負荷検出回路は、直流電源Ｅから抵抗Ｒ
１を介して、フィラメントｆ１のｂ点（リーケージトラ
ンスＴ１と反対側の端子）とコンデンサＣ３との接続点
に接続され、フィラメントｆ１、抵抗Ｒ２、フィラメン
トｆ２を介し、フィラメントｆ２のｃ点（リーケージト
ランスＴ１と反対側の端子）から抵抗Ｒ３を介してダイ
オードＤ１とツェナーダイオードＺＤ１との接続点に接
続されている。

【００３８】本実施例においては、フィラメントｆ２に
流れるフィラメント電流がコンデンサＣ３の共振電流Ｉ
ｃ３のみであるのに対し、フィラメントｆ１に流れるフ
ィラメント電流は、コンデンサＣ３の共振電流Ｉｃ３
と、２次巻線ｎ３からの巻線電流Ｉｃ５との合成電流で
あるため、Ｉｆ１＞Ｉｆ２が成立する。ただし、ここで
注意することは、コンデンサＣ３の共振電流Ｉｃ３と２
次巻線ｎ３からの巻線電流Ｉｃ５の電流位相が略同相に
近い状態であることが条件として挙げられる。もし、逆
相の場合は、Ｉｆ１＜Ｉｆ２という関係となり、全くの
逆効果となる。図６の回路動作及び効果は実施例１と同
様である。また、もしフィラメントｆ２側にフィラメン
トｆ１と同等の巻線予熱回路を並列接続した場合には、
勿論、巻線電流の電流位相はコンデンサＣ３の共振電流
Ｉｃ３と略逆相となるように設定する必要がある。

【００３９】（実施例５）図７は本発明の実施例５の回
路図である。図７の回路構成は、いわゆるチャージポン
プ式ハーフブリッジ型インバータであり、放電灯ＬＡ
１、ＬＡ２を直列に接続した直列２灯の放電灯点灯装置
である。以下、その回路構成について説明する。交流電
源Ｖｓは全波整流器ＤＢの交流入力端子に接続されてい
る。全波整流器ＤＢの直流出力端子には、小容量のコン
デンサＣ１が並列接続されている。全波整流器ＤＢの高
圧側の出力端子は電源用のコンデンサＣ９の高圧側の端
子に接続されている。電源用のコンデンサＣ９の低圧側
の端子はグランドに接続されており、インバータ回路の
基準電位とされている。全波整流器ＤＢの低圧側の出力
端子と電源用のコンデンサＣ９の低圧側の端子との間に
は、ダイオードＤ１とＤ２の直列回路が接続されてい
る。ダイオードＤ２の両端にはコンデンサＣ２が並列接
続されている。電源用のコンデンサＣ９の両端には、イ
ンバータ回路のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路
が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続
点とダイオードＤ１，Ｄ２の接続点の間には、カップリ
ング用のコンデンサＣ３を介して、リーケージトランス
Ｔ１の１次巻線が接続されている。リーケージトランス
Ｔ１の２次巻線には、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が接続され
ている。また、ダイオードＤ３，Ｄ４、インダクタＬ
１、平滑コンデンサＣ８からなる回路は、スイッチング
素子Ｑ２のＯＮ時にダイオードＤ３、インダクタＬ１を
介して平滑コンデンサＣ８を充電し、整流器ＤＢの出力
電圧がコンデンサＣ８の充電電圧より低い期間はダイオ
ードＤ４を介して平滑コンデンサＣ８の充電電圧がイン
バータ回路の電源回路として作用するものであり、これ
は降圧チョッパ回路を構成している。

【００４０】チャージポンプ式ハーフブリッジ型インバ
ータについては、特願平７−２７９５１４号に示されて
いるため、詳細な回路動作については説明を省略する
が、スイッチング素子Ｑ１とＱ２とが交互にＯＮ・ＯＦ
Ｆを繰り返すことにより、負荷である放電灯を高周波点
灯させると共に、第１のダイオードＤ１と第２のダイオ
ードＤ２及びコンデンサＣ２の並列回路により、交流電
源Ｖｓの１周期のほぼ全区間にわたりスイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２のＯＮ・ＯＦＦに応じて交流電源Ｖｓからイ
ンバータ回路２の負荷回路を介して入力電流が流れるこ
とにより、入力電流波形を略正弦波状にすることが可能
であり、従って、入力力率が高力率で且つ入力電流波形
歪み改善も可能となる。

【００４１】次に、リーケージトランスＴ１の２次側回
路について説明する。リーケージトランスＴ１の２次側
端子には、直流カットコンデンサＣ５、放電灯ＬＡ１の
フィラメントｆ１、共振用コンデンサＣ４、放電灯ＬＡ
２のフィラメントｆ４の直列回路が接続されている。ま
た、リーケージトランスＴ１の２次巻線ｎ３の両端子に
は直流カット用コンデンサＣ７、放電灯ＬＡ１のフィラ
メントｆ２、放電灯ＬＡ２のフィラメントｆ３の直列回
路が接続されている。フィラメントｆ３と２次巻線ｎ３
との接続点と、フィラメントｆ４とコンデンサＣ４との
接続点との間には、順次点灯のためのシーケンスコンデ
ンサＣ６が接続されている。

【００４２】以上がリーケージトランスＴ１の２次側主
回路の構成であり、共振要素はリーケージトランスＴ１
の漏れインダクタンスとコンデンサＣ４、予熱回路は、
フィラメントｆ１，ｆ４についてはコンデンサＣ４の共
振電流、フィラメントｆ２とｆ３については２次巻線ｎ
３による巻線電流により予熱するようになっている。

【００４３】無負荷検出回路は、抵抗Ｒ２，Ｒ３がそれ
ぞれフィラメントｆ１，ｆ２とフィラメントｆ３，ｆ４
のリーケージトランスＴ１側の端子に接続されており、
直流電源Ｅから抵抗Ｒ１を介し、フィラメントｆ１、抵
抗Ｒ２、フィラメントｆ２、フィラメントｆ３、抵抗Ｒ
３、フィラメントｆ４の直列回路を介して、フィラメン
トｆ４とコンデンサＣ４との接続点ｃから抵抗Ｒ４を介
してダイオードＤ５とツェナーダイオードＺＤ１との接
続点に接続されている。無負荷検出回路の動作について
は、従来例１と同様である。

【００４４】次に、本実施例の予熱から点灯までの過程
を、図８を基に説明する。図８は、リーケージトランス
Ｔ１の２次電圧であるコンデンサＣ４の両端電圧Ｖｃ４
と、フィラメントｆ１，ｆ２に流れるフィラメント電流
Ｉｆ１，Ｉｆ２について、予熱、始動、点灯における経
時変化を示している。

【００４５】なお、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の点灯順序で
あるが、シーケンスコンデンサＣ６が放電灯ＬＡ２に並
列に接続されているため、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が共に
放電開始していない状態においては、コンデンサＣ４の
両端電圧Ｖｃ４の過半数の電圧が放電灯ＬＡ１側に印加
され、そのため放電灯ＬＡ１が放電灯ＬＡ２よりも先に
点灯する。よって、ここでは放電灯ＬＡ１の点灯までの
過程について説明する。

【００４６】まず、コンデンサＣ４の両端電圧Ｖｃ４に
ついてであるが、リーケージトランスＴ１の２次側に
は、無負荷検出回路が接続されているため、従来例１の
ように、予熱時、始動時においては、Ｖｃ４のゼロ・ピ
ーク値は正負アンバランスになっている。ここで、Ｖｃ
４のゼロ・ピーク値の高い方の電圧をＶｏｐ１、低い方
の電圧をＶｏｐ２とする。また、フィラメント電流Ｉｆ
１，Ｉｆ２については、Ｉｆ１の方はコンデンサＣ４に
流れる共振電流であるため、予熱時、始動時ともにほぼ
一定となっている。つまり、フィラメントｆ１の温度上
昇による抵抗値増加の影響は殆ど無い。一方、Ｉｆ２の
方は２次巻線ｎ３による巻線電流であるため、フィラメ
ントの温度上昇による抵抗値増加の影響をかなり受ける
ことになり、予熱時、始動時ともに時間の経過と共に電
流値が減衰する。つまり、フィラメントｆ１は定電流源
から、フィラメントｆ２は定電圧源からのフィラメント
電流供給という構成になっている。以上より、本実施例
においてはＶｏｐ１＞Ｖｏｐ２という発振電圧の関係の
もと、Ｉｆ１＞Ｉｆ２の関係が成立する。これにより得
られる効果は、実施例１と同様である。

【００４７】（実施例６）図９は本発明の実施例６の回
路図である。図９は実施例５の回路図（図７）から以下
の点が変更されている。まず、本実施例の主回路構成は
図７と同じであるが、図７では放電灯がトランスＴ１の
２次側にある、いわゆる絶縁型インバータであるのに対
し、本実施例ではトランスを使用しない非絶縁型インバ
ータである。インバータ負荷回路は、スイッチング素子
Ｑ１、Ｑ２の接続点と、ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点
との間に、直流カット用コンデンサＣ３、共振用インダ
クタＬ２、フィラメントｆ２、共振用コンデンサＣ４、
フィラメントｆ１、直流カット用コンデンサＣ１１の直
列回路が接続されている。無負荷検出回路は、抵抗Ｒ２
がコンデンサＣ４と並列接続されており、直流電源Ｅか
ら抵抗Ｒ１を介して、フィラメントｆ１、抵抗Ｒ２、フ
ィラメントｆ２、抵抗Ｒ４の直列回路を介して、ダイオ
ードＤ５とツェナーダイオードＺＤ１との接続点に接続
されており、動作は実施例１と同様である。フィラメン
ト電流の関係をＩｆ１＞Ｉｆ２とする手段としては、実
施例２と同様、フィラメントｆ２の両端にコンデンサＣ
１２を並列接続して、フィラメントｆ２に流れるフィラ
メント電流Ｉｆ２をフィラメントｆ１に流れるフィラメ
ント電流Ｉｆ１に対して少なくしている。本実施例の効
果は、実施例１と同様である。

【００４８】（実施例７）図１０は本発明の実施例７の
回路図である。図１０は従来例２の回路図（図１５）か
ら、以下の点が変更されている。つまり、チョークコイ
ルＬ１の２次巻線ｎ２を接地側のフィラメントｆ２の両
端に並列接続している。これにより、フィラメントｆ
１，ｆ２に流れるフィラメント電流Ｉｆ１，Ｉｆ２の関
係は、Ｉｆ１＜Ｉｆ２となるため、たとえ照明器具５の
接地によって図１７（ａ），（ｂ）のような始動しやす
い、始動しにくいという差があるとしても、その差は軽
減できる。その結果、始動時にフィラメントｆ２が受け
るダメージを低減でき、フィラメントｆ２側の早期黒化
が改善できてランプ寿命が向上する。また、本実施例で
は、Ｉｆ１＜Ｉｆ２を成立させる手段として、予熱巻線
ｎ２をフィラメントｆ２に補助接続する手段を述べた
が、その手段については実施例１から５で述べた方法を
用いても良い。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、インバータ回
路を用いてフィラメントを有する放電灯を所定期間の予
熱後に高周波点灯させる放電灯点灯装置であって、少な
くとも上記放電灯の軽負荷時に、上記放電灯に印加され
る高周波電圧の振幅が正負非対称な放電灯点灯装置にお
いて、少なくとも上記放電灯の軽負荷時に、上記高周波
電圧の正負非対称な振幅のうちで高い方の電圧が印加さ
れたときに正極側となる方のフィラメントに流れる電流
よりも、負極側となる方のフィラメントに流れる電流の
方を小さく設定したので、放電灯が始動しやすい、始動
しにくいという偏った始動方向極性を改善し、ランプ両
端のフィラメントを一様に劣化させることで、ランプ寿
命の更なる向上が可能な放電灯点灯装置を提供すること
ができる。

【００５０】請求項２の発明によれば、予熱電流を小さ
くする方のフィラメントと並列に電流バイパスループを
設けることにより、また、請求項３の発明によれば、異
なる２つの高周波電流源からフィラメントに供給される
電流位相を略同相又は略逆相とすることにより、さら
に、請求項４の発明によれば、正極側となる方のフィラ
メントに流れる電流は定電流源から供給し、負極側とな
る方のフィラメントに流れる電流は定電圧源から供給す
ることにより、簡単な回路構成で、フィラメント電流を
アンバランスにすることができる。

【００５１】請求項６の発明によれば、放電灯の片方の
フィラメントが接地されるように構成された放電灯点灯
装置であって、該放電灯点灯装置を搭載した金属製の照
明器具自体が接地されている場合に、少なくとも上記放
電灯の軽負荷時において、接地されている方のフィラメ
ント電流が他方のフィラメント電流よりも大きく設定し
たので、放電灯が始動しやすい、始動しにくいという偏
った始動方向極性を改善し、ランプ両端のフィラメント
を一様に劣化させることで、ランプ寿命の更なる向上が
可能な放電灯点灯装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の回路図である。

【図２】本発明の実施例１の動作説明図である。

【図３】本発明の実施例２の回路図である。

【図４】本発明の実施例３の回路図である。

【図５】本発明の実施例３の動作説明図である。

【図６】本発明の実施例４の回路図である。

【図７】本発明の実施例５の回路図である。

【図８】本発明の実施例５の動作説明図である。

【図９】本発明の実施例６の回路図である。

【図１０】本発明の実施例７の回路図である。

【図１１】従来例１におけるインバータ出力電圧の経時
変化を示す波形図である。

【図１２】本発明の実施例１におけるインバータ出力電
圧の経時変化を示す波形図である。

【図１３】従来例１の回路図である。

【図１４】従来例１の動作説明のための周波数特性図で
ある。

【図１５】従来例２の回路図である。

【図１６】従来例１の課題を説明するための動作説明図
である。

【図１７】従来例２の課題を説明するための回路図であ
る。

【符号の説明】

ＬＡ 放電灯 ｆ１ フィラメント ｆ２ フィラメント Ｒ２ 抵抗 Ｄ２ ダイオード

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を直流電源に変換する直流電
   源回路と、 上記直流電源を高周波に変換して直流カット用コンデン
   サと放電灯の直列回路から成る負荷回路に高周波電力を
   供給するインバータ回路と、 上記交流電源が印加されてから少なくともある所定期間
   は上記放電灯のフィラメントに電流を流してフィラメン
   トを加熱する予熱回路とを有し、 少なくとも上記放電灯の軽負荷時に上記放電灯に印加さ
   れる高周波電圧の振幅が正負非対称な放電灯点灯装置に
   おいて、 少なくとも上記放電灯の軽負荷時に、上記高周波電圧の
   正負非対称な振幅のうち高い方の電圧が印加されたとき
   に正極側となる方のフィラメントに流れる電流よりも、
   負極側となる方のフィラメントに流れる電流の方を小さ
   く設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 上記負極側となる方のフィラメントと
   並列に電流バイパスループを形成したことを特徴とする
   請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 少なくとも一方のフィラメントに流れ
   る電流は、異なる２つの高周波電流源から供給されてお
   り、該フィラメントが上記正極側となる方のフィラメン
   トであるときには、上記２つの電流源の電流位相は略同
   相であり、該フィラメントが上記負極側となる方のフィ
   ラメントであるときには、上記２つの電流源の電流位相
   が略逆相であることを特徴とする請求項１記載の放電灯
   点灯装置。
4. 【請求項４】 上記正極側となる方のフィラメントに
   流れる電流は定電流源から供給し、上記負極側となる方
   のフィラメントに流れる電流は定電圧源から供給するこ
   とを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 上記放電灯が複数である場合に、上記
   正極側となる方のフィラメントに流れる電流よりも、負
   極側となる方のフィラメントに流れる電流の方を小さく
   設定されるのは、最初に点灯する方の放電灯であること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電灯
   点灯装置。
6. 【請求項６】 放電灯の片方のフィラメントが接地さ
   れるように構成された放電灯点灯装置であって、該放電
   灯点灯装置を搭載した金属製の照明器具自体が接地され
   ており、少なくとも上記放電灯の軽負荷時において、接
   地されている方のフィラメント電流が他方のフィラメン
   ト電流よりも大きく設定されていることを特徴とする放
   電灯点灯装置。