JP2000243590A - 放電灯点灯装置、放電ランプ装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 損失を低下させた放電灯点灯装置を提供す
る。 【解決手段】 発光管13が点灯していない始動二次電圧
発生時には、発光管13の電圧が高くなると、バラストチ
ョークL4およびコンデンサC5の直列回路の電圧が高くな
る。バラストチョークL4が飽和して主回路35の共振周波
数は高くなるが、始動二次電圧以上の電圧になるとツェ
ナダイオードZD3 がオンして電界効果トランジスタQ3を
オンさせるため、ツェナダイオードZD2 は短絡され、イ
ンバータ回路33は発振を停止する。始動手段36により発
光管13に、ツェナダイオードZD1 を透して電界効果トラ
ンジスタQ1のゲート・ソース間が起動抵抗R2を介した交
流電圧により電界効果トランジスタQ1がオンして、パル
ス幅５００μｓのパルス状の始動電圧を印加する。発光
管13が始動すると、インバータ回路33は動作して発光管
13に高周波を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプを点灯
させる放電灯点灯装置、放電ランプ装置および照明装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の放電灯点灯装置として
は、ハーフブリッジ型のインバータ回路を有し、このイ
ンバータ回路はスイッチング素子が直列に接続され、こ
のスイッチング素子はインダクタおよびコンデンサを有
する共振回路を備えたドライブ回路に制御され、一方の
スイッチング素子にはバラストチョークおよびコンデン
サを有する共振回路を備えた主回路が接続され、この主
回路に放電ランプが接続されている。

【０００３】そして、ドライブ回路の共振周波数により
スイッチング素子を制御し、インバータ回路で直流電圧
を高周波交流電圧に変換して放電ランプを高周波で点灯
させる。

【０００４】また、バラストチョークは通常の点灯時に
は非飽和状態で動作させ、始動時には飽和状態にしてイ
ンダクタンスを低下させ、共振電流を増加させること
で、ランプ両端間に高い始動電圧を印加する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の構成の場合には、始動時にバラストチョークを飽
和させているが、可飽和トランスを用いていないため、
インダクタンスが小さくなってドライブ回路の共振周波
数より回路の共振周波数が高くなって進相スイッチング
となり、スイッチング損失が大きくなる負荷ばかりか、
過大な共振電流によりスイッチ素子の導通損失も大きく
なる問題点を有している。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、損失を低下させた放電灯点灯装置、放電ランプ装置
および照明装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電灯点
灯装置は、始動時に間歇パルス状の始動電圧を放電ラン
プに付勢する始動手段と；直流電源電圧を交流電圧に変
換するスイッチング素子ならびに放電ランプ間に介挿さ
れ始動時に飽和するバラストチョークおよびコンデンサ
を含んでなるＬＣ共振回路を有する点灯手段とを具備し
たもので、始動電圧は間歇パルス状であるため、始動電
圧発生時の損失を低下させる。

【０００８】請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の放電灯点灯装置において、間歇パルス状の始動
電圧は、スイッチング素子の温度上昇を抑制できる範囲
の幅であるもので、スイッチング素子の温度上昇を防止
して、スイッチング素子のストレスを防止する。

【０００９】請求項３記載の放電灯点灯装置は、請求項
１または２記載の放電灯点灯装置において、スイッチン
グ手段は、直流電源を電源とし、間歇パルス状の始動電
圧は、周期が交流電源の周期の自然数倍であるもので、
スイッチング手段はたとえば交流電源を整流、平滑した
直流電圧を電源とし、時定数回路などを設けることなく
始動電圧を間歇パルス状にする。

【００１０】請求項４記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置において、ス
イッチング手段は、タイマ手段を有し、間歇パルス状の
始動電圧は、周期がタイマ手段により設定されるもの
で、任意の周期で始動電圧をパルス状にする。

【００１１】請求項５記載の放電灯点灯装置は、請求項
２ないし４いずれか記載の放電灯点灯装置において、交
流電源およびスイッチング素子間に接続された起動抵抗
を具備したもので、起動抵抗により交流電源の周期に対
応してスイッチング素子を確実に始動可能である。

【００１２】請求項６記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし５いずれか記載の放電灯点灯装置において、放
電ランプのランプ電圧に対応する電圧を検出する電圧検
出手段を具備し、この電圧検出手段で検出された電圧が
所定値以上であるとスイッチング手段の発振を停止させ
るもので、共振回路部品のばらつき特にバラストの飽和
状態にかかわらず、始動電圧が一定になる。

【００１３】請求項７記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし５いずれか記載の放電灯点灯装置において、電
圧を検出する電圧検出手段を具備し、この電圧検出手段
で検出された電圧が所定値以上であるとスイッチング手
段の出力を低減させるもので、電圧が所定値以上になる
とスイッチング手段の出力を低減させて、部品のばらつ
きにかかわらず、始動電圧が一定になる。

【００１４】請求項８記載の放電灯点灯装置は、正弦波
波形および矩形波波形を出力可能なスイッチング手段を
含む負荷回路と；放電ランプが、無負荷、グロー放電あ
るいはアーク放電のいずれかの状態であるかを検出する
ランプ状態検出手段と；このランプ状態検出手段で無負
荷あるいはグロー放電であると検出されると負荷回路に
正弦波波形を出力させ、アーク放電であると検出される
と負荷回路に矩形波波形を出力させる切換手段とを具備
したもので、放電ランプが無負荷あるいはグロー放電の
場合には音響共鳴が問題とならないので共振を用いて振
幅の高い正弦波波形を負荷回路によって発生し、放電ラ
ンプがアーク放電の場合には音響共鳴が生じないように
負荷回路の出力を矩形波波形とする。

【００１５】請求項９記載の放電ランプ装置は、請求項
１ないし８いずれか記載の放電灯点灯装置と；この放電
灯点灯装置を収納する基体と；この基体に取り付けられ
る放電ランプとを具備したもので、それぞれの作用を奏
する。

【００１６】請求項１０記載の照明装置は、請求項１な
いし８いずれか記載の放電灯点灯装置と；この放電灯点
灯装置により点灯される放電ランプが装着される器具本
体とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の蛍
光ランプ装置を図面を参照して説明する。

【００１８】図２は放電ランプ装置を示す断面図、図３
は放電ランプを示す断面図で、放電ランプ装置１は、耐
熱性合成樹脂などの耐熱物質の筒状の基体２を有し、こ
の基体２の上部には口金装着部３が形成され、この口金
装着部３には口金４が取り付けられ、基体２の中間には
配線基板５が取り付けられ、この配線基板５には放電灯
点灯装置６が取り付けられている。また、基体２の下部
には開口７が形成され、この開口７には支持台８に形成
された嵌合突部９が嵌合され、基体２の下部には収納部
11が形成されている。

【００１９】そして、この収納部11には、放電ランプ12
が収納され、この放電ランプ12はショートアークタイプ
の放電ランプとしての発光管13が取り付けられた反射鏡
14を有しており、反射鏡14の前面には透光性を有する前
面保護板15が取り付けられている。

【００２０】また、発光管13はリード線17，17を介して
放電灯点灯装置６に電気的に接続されている。

【００２１】この発光管13は、図３に示すように、セラ
ミックス放電容器21を備え、このセラミックス放電容器
21は中央に膨出部22を有し、この膨出部22の両端に小径
筒部23，23が形成されている。また、小径筒部23，23の
端部には、外部リード線24が取り付けられ、この外部リ
ード線24は給電導体25を介して先端が膨出部22内に位置
する電極26に接続され、給電導体25の基端にはコイル27
が取り付けられている。

【００２２】図１は放電灯点灯装置を示す回路図で、こ
の図１に示す放電灯点灯装置６は、商用交流電源ｅにコ
ンデンサC1およびインダクタL1を有するフィルタ回路31
が接続され、このフィルタ回路31にダイオードD1，D2，
D3，D4がブリッジ状に接続された全波整流回路32の入力
端子が接続され、この全波整流回路32の出力端子には、
抵抗R1を介して平滑用のコンデンサC2が接続されてい
る。

【００２３】また、このコンデンサC2にはハーフブリッ
ジ型のスイッチング手段としてのインバータ回路33が接
続されている。このインバータ回路33は、スイッチング
素子としてのＮ型の電界効果トランジスタQ1およびＰ型
の電界効果トランジスタQ2が直列に接続され、電界効果
トランジスタQ1のゲート、ソース間には、ドライブ回路
34が接続され、このドライブ回路34は定電圧用のツェナ
ダイオードZD1 およびツェナダイオードZD2 の直列回路
を有し、この直列回路にはコンデンサC3、インダクタL2
およびインダクタL3の直列回路が接続されている。さら
に、電界効果トランジスタQ2のドレイン、ソース間には
コンデンサC4が接続されている。また、電界効果トラン
ジスタQ1および電界効果トランジスタQ2のゲートは、起
動抵抗R2を介してインダクタL1に接続されている。

【００２４】またさらに、電界効果トランジスタQ2に
は、主回路35を構成するバラストチョークL4、直流カッ
ト用のコンデンサC5およびコンデンサC6が接続され、こ
のコンデンサC6に対しては並列に発光管13が接続されて
いる。なお、ドライブ回路34のインダクタL3とバラスチ
ョークL4は磁気結合されている。

【００２５】また、ツェナダイオードZD2 には並列に始
動手段36が接続されている。この始動手段36は、バラス
トチョークL4およびコンデンサC5に対して並列に、抵抗
R3および抵抗R4の直列回路が接続され、これら抵抗R3お
よび抵抗R4の接続点は、ダイオードD5およびツェナダイ
オードZD3 を介して電界効果トランジスタQ3のゲートに
接続され、この電界効果トランジスタQ3のドレイン、ソ
ースはツェナダイオードZD2 の両端間に接続されてお
り、電界効果トランジスタQ3のゲート、ソース間にはコ
ンデンサC7が接続されている。

【００２６】次に、上記実施の形態の動作について図４
および図５を参照して説明する。

【００２７】なお、図４は図１に示す放電灯点灯装置の
発光管13を始動させた場合の出力電圧波形を示したもの
で、おおよそ無負荷、グロー放電およびアーク放電の３
つのモードとなる。

【００２８】まず、商用交流電源ｅの電圧を全波整流回
路32で全波整流し、コンデンサC2で平滑する。

【００２９】また、商用交流電源ｅの電圧が電界効果ト
ランジスタQ1に印加されると、インバータ回路33はスイ
ッチングを開始する。このインバータ回路33により発生
した電圧は、バラストチョークL4、コンデンサC5および
コンデンサC6に供給されることで、コンデンサC6の両端
に正弦波状の出力電圧を発生する。このとき、バラスト
チョークL4は飽和している。

【００３０】ここで、発光管13が点灯していない場合、
すなわち無負荷時には、バラストチョークL4、コンデン
サC5およびコンデンサC6で決定される負荷回路の共振周
波数と、スイッチング周波数とが近接するために、大き
な共振電流が流れ、コンデンサC6の両端に高い電圧を発
生する。このとき、バラストチョークL4およびコンデン
サC5の直列回路の両端にも高電圧が印加されており、無
負荷状態を判定できる。

【００３１】また、バラストチョークL4およびコンデン
サC5端の電圧は、抵抗R4および抵抗R3で分圧され、ダイ
オードD5で整流された後に、ツェナダイオードZD3 のツ
ェナ電圧よりも高い場合にはツェナダイオードZD3 が導
通し、コンデンサC7に充電され、電界効果トランジスタ
Q3をオンする。このとき電界効果トランジスタQ1のドラ
イブ電圧はツェナダイオードZD1 を通して電界効果トラ
ンジスタQ3でショートされているため、電界効果トラン
ジスタQ1はオフとなり、インバータ回路33は発振を停止
する。インバータ回路33の発振継続時間は、おおよそ５
００μｓ程度となり、この間、始動電圧を印加する。

【００３２】そして、インバータ回路33が再び発振を開
始するのは、商用交流電源ｅから起動抵抗R2によって起
動電流が供給されるとともに、コンデンサC7の放電によ
って電界効果トランジスタQ3がオフしたときである。し
たがって、無負荷時には、図４に示すように、発振およ
び停止を繰り返す。

【００３３】また、発光管13がグロー放電からアーク放
電に移行した場合には、ツェナダイオードZD3 は非導通
となるので、電界効果トランジスタQ3はオフのままとな
り、インバータ回路33はスイッチングを継続する。

【００３４】ここで、始動電圧のパルス幅について、無
負荷時にスイッチング継続時間となるパルス幅と電界効
果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2との温
度上昇および入力電力を測定した図５を参照して説明す
る。なお、パルスは１００Ｈｚ毎にその幅に示される時
間だけ発生する。

【００３５】まず、無負荷状態においては、電界効果ト
ランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2のいずれに
も過大な電流が流れるため、電界効果トランジスタQ1お
よび電界効果トランジスタQ2のオン抵抗とスイッチング
電流により、電界効果トランジスタQ1および電界効果ト
ランジスタQ2のいずれもが発熱し、進相発振をしている
とさらにスイッチングロスも加わる。

【００３６】したがって、始動電圧のパルス幅を長くす
ると入力電力も増加し、電界効果トランジスタQ2の温度
も上昇する。特に、高輝度放電ランプの発光管13の場合
には、高温再始動時の場合には始動電圧が非常に高くな
る。そして、シリコン半導体の温度許容値は１５０℃な
ので、電界効果トランジスタQ1にＩＲＦＲ２２０、電界
効果トランジスタQ2にＳＦＲ９２２０を用いた場合、電
界効果トランジスタQ2の温度を１００℃以下を目標とす
ると、図５に示すように、始動電圧のパルス幅が１ｍ秒
以下であれば温度は８０℃程度であり、これに対してパ
ルス幅が２ｍ秒になると温度は１２０℃近くまで上昇す
るため、電界効果トランジスタQ1および電界効果トラン
ジスタQ2の温度上昇を抑制できる範囲の始動電圧のパル
ス幅は１ｍ秒以内とするように、コンデンサC7の容量を
設定する。

【００３７】したがって、無負荷時に電界効果トランジ
スタQ1および電界効果トランジスタQ2に大きな共振電流
が流れたり、進相発振したりしていても、パルス幅を制
限することで、電界効果トランジスタQ1および電界効果
トランジスタQ2での発熱を抑制できるので、熱暴走のお
それもない。このため、発光管13が寿命末期になっても
放電灯点灯装置６は破壊されないので、発光管13を交換
すれば再使用が可能になる。

【００３８】そして、発光管13が始動して点灯すると、
図６に示すように、抵抗R3および抵抗R4の電圧が低下
し、ツェナダイオードZD3 がオフして電界効果トランジ
スタQ3もゲート電圧が低下するためオフし、インバータ
回路33は動作して、コンデンサC3、インダクタL2および
インダクタL3と電界効果トランジスタQ1，Q2のゲート容
量との共振周波数により電界効果トランジスタQ1および
電界効果トランジスタQ2をそれぞれオン、オフが逆にな
るように、オン、オフし、発光管13を点灯させる。

【００３９】次に、他の実施の形態の放電灯点灯装置を
図７を参照して説明する。

【００４０】図７は他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図で、この図７に示す実施の形態の放電灯点灯
装置６は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置６に
おいて、起動抵抗R2を抵抗R1を介した全波整流回路32の
正極に接続し、コンデンサC4に対して並列に抵抗R4を接
続してＲＣ時定数回路のタイマ手段としてのタイマ回路
37を形成したものである。

【００４１】そして、この図７に示す放電灯点灯装置６
も基本的には図１に示す放電灯点灯装置６と同様に動作
するが、起動抵抗R2、抵抗R4およびコンデンサC4で設定
される時定数に従いパルス状の始動電圧を印加するもの
である。

【００４２】このように、タイマ回路37を設けることに
より、回路構成は若干複雑になるが、時定数を任意に設
定することにより任意の周期でパルスを発生でき、発光
管13の始動特性および電界効果トランジスタQ1および電
界効果トランジスタQ2の熱損失による温度上昇を考慮し
て交流電圧の周期より短いあるいは長い始動電圧のパル
スの周期を設定できる。

【００４３】また、他の実施の形態の放電灯点灯装置を
図８を参照して説明する。

【００４４】図８は他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図で、この図８に示す実施の形態の放電灯点灯
装置６は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置６に
おいて、バラストチョークL4およびコンデンサC5の直列
回路に代えて、バラストチョークL4に抵抗R3および抵抗
R4の直列回路を並列に接続して、バラストチョークL4の
電圧を検出するものである。なお、インダクタL3とバラ
ストチョークL4とは磁気結合されている。

【００４５】そして、このようにバラストチョークL4で
電圧を検出しても、発光管13に始動電圧が印加されてい
ることを検出できる。

【００４６】さらに、他の実施の形態の放電灯点灯装置
を図９を参照して説明する。

【００４７】図９は他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図で、この図９に示す実施の形態の放電灯点灯
装置６は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置６に
おいて、バラストチョークL4およびコンデンサC5の直列
回路に代えて、コンデンサC5に抵抗R3および抵抗R4の直
列回路を並列に接続して、コンデンサC5の電圧を検出す
るものである。なお、インダクタL3とバラストチョーク
L4とは磁気結合されている。

【００４８】そして、このようにコンデンサC5で電圧を
検出しても、発光管13のランプ電圧とほぼ電圧が比例す
るため、発光管13の始動電圧を検出できる。

【００４９】またさらに、他の実施の形態の放電灯点灯
装置を図１０を参照して説明する。

【００５０】図１０は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図１０に示す実施の形態の放電灯
点灯装置６は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置
６において、バラストチョークL4およびコンデンサC5の
直列回路に代えて、インダクタL3に抵抗R4、ダイオード
D5、ツェナダイオードZD3 およびコンデンサC7の直列回
路を並列に接続して、インダクタL3の電圧を検出するも
のである。なお、インダクタL3とバラストチョークL4と
は磁気結合されている。

【００５１】そして、このようにインダクタL3で電圧を
検出しても、発光管13のランプ電圧とほぼ電圧が比例す
るため、発光管13の始動電圧を検出でき、インダクタL3
は電圧が低いため耐電圧なども低く設定できる。

【００５２】そしてまた、他の実施の形態の放電灯点灯
装置を図１１を参照して説明する。

【００５３】図１１は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図１１に示す実施の形態の放電灯
点灯装置６は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置
６において、コンデンサC3とインダクタL2の接点と電界
効果トランジスタQ1のソース間にコンデンサC8を接続
し、電界効果トランジスタQ4のゲートには電界効果トラ
ンジスタQ3のドレインが接続される。また、電界効果ト
ランジスタQ4のゲートには抵抗R5とダイオードD6との直
列回路が接続されている。なお、インダクタL3とバラス
トチョークL4とは磁気結合されている。

【００５４】そして、このように電界効果トランジスタ
Q4およびコンデンサC8の直列回路をコンデンサC3を介し
たツェナダイオードZD1 およびツェナダイオードZD2 に
対して並列に接続したことにより、発光管13が始動電圧
であってツェナダイオードZD3 がオンしても、インバー
タ回路33は動作を停止せず、出力を低下するのみである
ため、図１２に示すように、間歇パルスの始動電圧の発
生中でも、インバータ回路33は動作して高周波交流を発
光管13に印加し、この高周波交流に間歇パルスが重畳さ
れる。

【００５５】なお、この図１１に示す放電灯点灯装置６
の場合にも、図７ないし図１０に示すように他の位置で
ランプ電圧に対応する電圧を検出してもそれぞれ同様の
効果を得ることができる。

【００５６】ここで、発光管13にメタルハライドランプ
を用いた場合には、上記いずれの実施の形態において
も、発光管13のバルブの温度が急激に上昇することを防
止しなければならない。

【００５７】そして、発光管13の始動前には確実に発光
管13を点灯させるためにバラストチョークL4を飽和さ
せ、インダクタンスを小さくして共振電流を大きくし、
コンデンサC6間に高い電圧を得る。発光管13の始動後に
は飽和インダクタンスを大きくしてランプ電流を小さく
する必要がある。

【００５８】このことより、図１ないし図１１に示す放
電灯点灯装置６において、インバータ回路33からの共振
周波数を５０ｋＨｚとし、バラストチョークL4のインダ
クタンスを０．６４ｍＨ、直流カット用のコンデンサC5
のキャパシタンスを０．１５μＦ、コンデンサC6のキャ
パシタンスを２２ｎＦとしてシミュレーションすると、
発光管13の始動前には発光管13は開放している状態に近
いので図１３に示す簡易等価回路となってバラストチョ
ークL4は５．１Ａopで飽和して、始動後には発光管13は
短絡している状態に近いので図１４に示す簡易等価回路
となってバラストチョークL4は１．７７Ａopで飽和する
コイル仕様とすればよい。

【００５９】したがって、発光管13の始動前には大きな
共振電流が流れて発光管13を確実に点灯させることがで
き、始動後には大きな共振電流が流れることを防止して
たとえばセラミックバルブの場合にはランプバルブ温度
が急激に上昇する耐熱衝撃を防止して、クラックの発生
を防止する。

【００６０】また、発光管13がメタルハライドランプ以
外の高輝度放電ランプ（ＨＩＤ）の場合には、バラスト
チョークL4は始動時、短絡時いずれにおいても飽和して
よい。すなわち、始動直後の発光管13のランプ内圧が低
い状態でより大きなランプ電流を供給できるので、瞬時
にランプ内圧が高くなって安定点灯に早く到達する。

【００６１】また、他の実施の形態の放電灯点灯装置を
図１７を参照して説明する。

【００６２】図１７は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図１７に示す実施の形態の放電灯
点灯装置６は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置
６において、インバータ回路33の電界効果トランジスタ
Q2のドレイン、ソース間に、直流カット用のコンデンサ
C5、バラストチョークL5、および、補助共振用のコンデ
ンサC11と切換手段41を構成する主共振用のコンデンサC
12および電界効果トランジスタQ6の直列回路との並列回
路が接続され、インバータ回路33および発光管13などの
負荷回路で主回路35が構成されている。

【００６３】また、このコンデンサC11 に対して並列
に、発光管13が接続されている。

【００６４】さらに、この発光管13の負極側と、全波整
流回路32の負極との間には、ランプ状態検出手段として
のランプ電流検出手段42が接続されている。このランプ
電流検出手段42は、発光管13および全波整流回路32の間
に電流検出用の抵抗R6が接続され、この抵抗R6に対して
並列にダイオードD7およびコンデンサC13の直列回路が
並列に接続され、このダイオードD7に対して並列にダイ
オードD8および抵抗R7の直列回路が並列に接続され、抵
抗R7に対して並列にコンデンサC14 が接続され、コンデ
ンサC14、ダイオードD8および抵抗R7の接続点に、電界
効果トランジスタQ7のゲートが接続され、この電界効果
トランジスタQ7の、ソース、ドレインは、抵抗R8を介し
て電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタ
Q2の両端に接続されている。

【００６５】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００６６】動作は基本的には図１に示す放電灯点灯装
置６と同様であるが、発光管13が無負荷あるいはグロー
放電で抵抗R6に流れる電流が所定値以下の場合には、コ
ンデンサC14の電圧が低い状態を維持するため、電界効
果トランジスタQ7はオフ状態を維持し、電界効果トラン
ジスタQ6のゲートに電圧が印加されて、電界効果トラン
ジスタQ6がオンし、コンデンサC11に対してコンデンサC
12が並列に接続され、コンデンサC11およびコンデンサC
12の合成容量が大きくなり、バラストチョークL5とコン
デンサC11およびコンデンサC12とで共振し、インバータ
回路33は正弦波を出力し、発光管13に正弦波を印加す
る。このように、共振を用いることにより、大きな出力
電圧を得ることができ、確実にグロー、アーク転移でき
る。また、無負荷共振周波数とインバータ回路33の発振
周波数とをほぼ一致させることにより、進相動作を防止
するとともにゼロ電流動作させ、グロー、アーク転移可
能な電圧、好適には、グロー放電を開始できる電圧を発
生させる。

【００６７】一方、発光管13がアーク放電で抵抗R6に流
れる電流が所定値、たとえば定格ランプ電流値より大き
い場合には、コンデンサC14 の電圧が高くなり、電界効
果トランジスタQ7はオンし、電界効果トランジスタQ6の
ゲートに電圧が印加されず、電界効果トランジスタQ6が
オフ状態を維持し、コンデンサC12 が接続されず、コン
デンサC11が単独の状態となり、バラストチョークL5と
コンデンサC11とではほとんど共振せず、インバータ回
路33は矩形波出力し、発光管13に矩形波を印加する。こ
のように、矩形波を用いることにより発光管13がＨＩＤ
ランプの場合でも音響共鳴が発生しない。

【００６８】このように、ランプ電流を検出してコンデ
ンサC11 に対して並列にコンデンサC12 を接続するか否
かにより、正弦波と矩形波とを切り換えるので回路構成
を簡単にできる。

【００６９】また、正弦波と矩形波の切り換えのポイン
トを発光管13の定格ランプ電流としているため、電源変
動などでランプ電流が定格ランプ電流より大きくなって
も矩形波を維持し、反対に、ランプ電流が定格ランプ電
流以下になると電圧の高い正弦波に切り換えることによ
り、間欠的に正弦波が印加されても、ランプ電流の実効
値を一定に保持できる。

【００７０】ここで、発光管13の等価抵抗値をＲ、バラ
ストチョークL5のインダクタをＬ、コンデンサC5のキャ
パシタをＣとして、Ｒ≧２（Ｌ／Ｃ）-1/2のとき、商用
交流電源ｅの電源電圧を１２９Ｖ、コンデンサC5のキャ
パシタを０．４７μＦ、バラストチョークL5のインダク
タを１５０μＨ、コンデンサC11 のキャパシタを１００
０ｐＦ、コンデンサC12 のキャパシタを５１ｎＦとした
とき、発光管13に代えて可変抵抗を接続し、この可変抵
抗の抵抗値を図１８に示すように順次低下させて無負
荷、グロー放電およびアーク放電の状態をシミュレーシ
ョンさせると、図１９に示すように正弦波となり、無負
荷およびグロー放電時の二次電圧は５ｋＶop程度まで上
昇し、グロー、アーク転移を確実にする。

【００７１】さらに、可変抵抗の抵抗値を低下させてア
ーク放電の状態にすると、二次電圧は低下し、図２０に
示すような矩形波となり、大きなランプ電流を得ること
ができるとともに、音響共鳴の発生を抑制する。

【００７２】一方、電源電圧を１２９Ｖから８０Ｖに低
下させると、図２１に示すようにランプ電流が低下する
ため、図２２に示すようにインバータ回路33からの出力
は矩形波と正弦波の混在になり、ランプ電流の実効値を
一定に維持する。

【００７３】また、無負荷あるいはグロー放電の状態で
高い電圧を得ることができるため、従来は昇圧チョッパ
回路、降圧チョッパ回路、フルブリッジ回路およびイグ
ナイタなどが必要であったが、このような回路を用いる
ことなくハーフブリッジ型のインバータ回路33を用いる
ことができるため、回路構成を簡単にできる。

【００７４】さらに、周波数１０ｋＨｚないし２００ｋ
Ｈｚの領域では、小型高輝度放電ランプの場合には音響
共鳴しやすかったが、矩形波点灯することにより、非音
響共鳴周波数帯が広がり、音響共鳴の問題を解決でき
る。

【００７５】ここで、矩形波を形成するためのインバー
タ回路33のコンデンサC5、バラストチョークL5および発
光管31の抵抗Ｒの条件について図２３の簡易等価回路を
参照して説明する。なお、ここでも発光管13の等価抵抗
値をＲ、バラストチョークL5のインダクタをＬ、コンデ
ンサC5のキャパシタをＣとし、コンデンサC11 は容量が
充分に小さいので省略している。

【００７６】図２３に示す回路で、スイッチをオン、オ
フすると、コンデンサC5、バラストチョークL5および発
光管13で、ＲＬＣ共振する。

【００７７】ここで、Ｒ＜２（Ｌ／Ｃ）-1/2の場合に
は、図２４に示すように、自由振動が生じてしまい容易
には矩形波を形成できない。

【００７８】一方、Ｒ≧２（Ｌ／Ｃ）-1/2の場合には、
図２５に示すように、振動が生ずることなく、最大値を
とった後減衰する。なお、最大値は、Ｒ＝２（Ｌ／Ｃ）
-1/2のときには時定数τ＝２Ｌ／Ｒとなる。

【００７９】そこで、図２６に示すように、最大値をと
った後減衰時間に対して充分に短い周期でスイッチをオ
フし、このスイッチのオン、オフを繰り返すことによ
り、矩形波が形成される。

【００８０】なお、（２Ｌ／Ｒ）≦３μＳとすることに
より、立ちあがり時間および立下り時間を充分に短くで
き、音響共鳴を確実に抑制できる。一方、（２Ｌ／Ｒ）
＞３μＳの場合には、矩形波であっても音響共鳴が発生
しやすい。

【００８１】ここで、たとえばコンデンサC5のキャパシ
タを０．４７μＦ、バラストチョークL5のインダクタを
１０ｍＨ、コンデンサC11 のキャパシタを１ｎＦ、発光
管13の抵抗を２５０Ωとし、図２８に示す矩形波を電源
から出力したとき、２５０＝Ｒ＜２（Ｌ／Ｃ）-1/2＝２
９２となり、図２９に示すような三角波が形成されてし
まい音響共鳴に有効な矩形波は形成できない。

【００８２】一方、たとえばコンデンサC5のキャパシタ
を０．４７μＦ、バラストチョークL5のインダクタを１
５０μＨ、コンデンサC11 のキャパシタを１ｎＦ、発光
管13の抵抗を２５０Ωとし、図２８に示す矩形波を電源
から出力したとき、２５０＝Ｒ≧２（Ｌ／Ｃ）-1/2＝３
６となり、図３０に示すように矩形波が形成でき、音響
共鳴を抑制できる。

【００８３】なお、上記実施の形態ではコンデンサＣ11
に対してコンデンサC12の接続の有無により、正弦波を
発生させているが、たとえばバラストチョークL5を飽和
させることにより、無負荷共振点付近で高い開放電圧を
発生させるようにしてもよい。

【００８４】また、他の実施の形態を図３１を参照して
説明する。

【００８５】図３１は放電ランプ装置を示す一部を切り
欠いた側面図で、放電ランプ装置51は、耐熱性合成樹脂
などの耐熱物質の基体52を有し、この基体52の上部には
口金53が取り付けられ、基体52の中間には配線基板54が
取り付けられ、この配線基板54には放電灯点灯装置６が
取り付けられている。また、配線基板54には放電ランプ
としての蛍光ランプ55が取り付けられ、基体52には蛍光
ランプ55を収納するように、基体52と全体で電球と同様
な形状になる透光性を有するグローブ56が取り付けられ
ている。

【００８６】そして、図１ないし図３０のうちの放電灯
点灯装置６の発光管13に代えてこの蛍光ランプ55が接続
され、それぞれ同様の作用および効果を奏する。

【００８７】またさらに、他の実施の形態を図３２を参
照して説明する。

【００８８】図３２は照明装置の外観を示す斜視図で、
この図３２に示す照明装置61は、器具本体62の下面に反
射面63が形成され、この反射面63の長手方向の両端には
ランプソケット64，64が取り付けられ、これらランプソ
ケット64，64間に蛍光ランプ65が装着され、内部に放電
灯点灯装置６が収納されている。

【００８９】そして、図１ないし図３０のうちの放電灯
点灯装置６の発光管13に代えてこの蛍光ランプ65が接続
され、それぞれ同様の作用および効果を奏する。

【００９０】また、この場合、放電灯点灯装置６は器具
本体62の内部に収容しない別置型とすることもでき、蛍
光ランプに代えて高輝度放電ランプを用いても同様の効
果を得ることができる。

【００９１】なお、いずれの場合にも間歇パルス状の始
動電圧は、交流電源の周期に合わせて交流電源の電圧に
そのまま同期させたり、あるいは、交流電圧の自然数倍
の周期として始動電圧のパルスを発生させてもよく、ま
た、タイマ回路により始動電圧のパルスを発生させても
よい。

【００９２】また、バラストチョークを、磁気飽和する
バラストチョークL4と磁気飽和しないバラストチョーク
の２つに分割するようにしてもよい。このように、磁気
飽和しないバラストチョークを設けることにより、磁気
飽和するバラストチョークL4が磁気飽和している状態で
も必要なインダクタンスを維持できるため、進相発振を
防止できる。さらに、磁気飽和しないバラストチョーク
に電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタ
Q2をドライブするドライブ巻線を磁気的に結合すること
により、電界効果トランジスタQ1および電界効果トラン
ジスタQ2に安定してドライブ電圧を印加できる。また、
磁気飽和しないバラスとチョークとコンデンサの共振周
波数とインバータ回路33の発振周波数を一致させれば、
進相発振を防止できるのみならず、ゼロ電流スイッチン
グも可能になる。

【００９３】

【発明の効果】請求項１記載の放電灯点灯装置によれ
ば、始動電圧は間歇パルス状であるため、始動電圧発生
時の損失を低下できる。

【００９４】請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１記載の放電灯点灯装置に加え、スイッチング手
段はスイッチング素子を有し、間歇パルス状の始動電圧
はスイッチング素子の温度上昇を抑制できる範囲の幅で
あるので、スイッチング素子の温度上昇を防止して、ス
イッチング素子のストレスを防止できる。

【００９５】請求項３記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１または２記載の放電灯点灯装置に加え、スイッ
チング手段は交流電源を電源とし、間歇パルス状の始動
電圧は、周期が交流電源の周期の自然数倍であるので、
時定数回路などを設けることなく始動電圧を間歇パルス
状にできる。

【００９６】請求項４記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、スイッチング手段はタイマ手段を有し、間歇パルス
状の始動電圧は周期がタイマ手段により設定されるの
で、任意の周期で始動電圧をパルス状にできる。

【００９７】請求項５記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項２ないし４いずれか記載の放電灯点灯装置におい
て、交流電源およびスイッチング素子間に接続された起
動抵抗を具備したので、起動抵抗により交流電源の周期
に対応してスイッチング素子を確実に始動可能である。

【００９８】請求項６記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし５いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、ランプ電圧に対応する電圧を検出する電圧検出手段
を具備し、この電圧検出手段で検出された電圧が所定値
以上であるとスイッチング手段の発振を停止させるの
で、電圧が所定値以上になるとスイッチング手段の出力
を停止させるので部品のばらつきにかかわらず、始動電
圧が一定にできる。

【００９９】請求項７記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし５いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、電圧を検出する電圧検出手段を具備し、この電圧検
出手段で検出された電圧が所定値以上であると共振回路
の出力を低減させるので、電圧が所定値以上になると共
振回路の出力を低減させて、部品のばらつきにかかわら
ず、始動電圧が一定にできる。

【０１００】請求項８記載の放電灯点灯装置によれば、
放電ランプが無負荷あるいはグロー放電の場合には音響
共鳴が生じないので共振回路の出力を正弦波波形として
共振を用いることができ、放電ランプがアーク放電の場
合には共振回路の出力を矩形波波形として音響共鳴を防
止できる。

【０１０１】請求項９記載の放電ランプ装置によれば、
請求項１ないし８いずれか記載の放電灯点灯装置を収納
する基体に取り付けられる放電ランプとを具備したの
で、それぞれの効果を奏することができる。

【０１０２】請求項１０記載の照明装置によれば、請求
項１ないし８いずれか記載の放電灯点灯装置により点灯
される放電ランプが装着される器具本体とを具備したの
で、それぞれの効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。

【図２】同上放電ランプ装置を示す断面図である。

【図３】同上放電ランプを示す断面図である。

【図４】同上放電灯点灯装置の動作を示す波形図であ
る。

【図５】同上パルス幅と入力電力および温度の関係と示
すグラフである。

【図６】同上放電ランプの電圧および電流の関係を示す
グラフである。

【図７】同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回
路図である。

【図８】同上また他の実施の形態の放電灯点灯装置を示
す回路図である。

【図９】同上さらに他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図である。

【図１０】同上またさらに他の実施の形態の放電灯点灯
装置を示す回路図である。

【図１１】同上そしてまた他の実施の形態の放電灯点灯
装置を示す回路図である。

【図１２】同上放電灯点灯装置の動作を示す波形図であ
る。

【図１３】同上無負荷あるいはグロー放電の状態の放電
灯点灯装置の一部を示す簡易等価回路図である。

【図１４】同上アーク放電の状態の放電灯点灯装置の一
部を示す簡易等価回路図である。

【図１５】同上印加する電圧を示す波形図である。

【図１６】同上始動前後のランプ電流を示す波形図であ
る。

【図１７】同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。

【図１８】同上発光管の状態と二次電圧およびランプ電
流を示す波形図である。

【図１９】同上無負荷あるいはグロー放電状態のランプ
電流を示す波形図である。

【図２０】同上アーク放電状態のランプ電流を示す波形
図である。

【図２１】同上電源電圧毎のランプ電流を示す波形図で
ある。

【図２２】同上電源電圧毎のランプ電流を示す波形図で
ある。

【図２３】同上コンデンサC5、バラストチョークL5およ
び発光管13の関係を示す簡易等価回路図である。

【図２４】同上Ｒ＜２（Ｌ／Ｃ）-1/2の場合の自由振動
を示す波形図である。

【図２５】同上Ｒ≧２（Ｌ／Ｃ）-1/2の場合の減衰を示
す波形図である。

【図２６】同上矩形波を形成する状態を示す波形図であ
る。

【図２７】同上コンデンサC5、バラストチョークL5、コ
ンデンサC11および発光管13の関係を示す簡易等価回路
図である。

【図２８】同上電源に印加する矩形波を示す波形図であ
る。

【図２９】同上Ｒ＜２（Ｌ／Ｃ）-1/2の場合の波形図で
ある。

【図３０】同上Ｒ≧２（Ｌ／Ｃ）-1/2の場合の波形図で
ある。

【図３１】同上放電ランプ装置を示す一部を切り欠いた
側面図である。

【図３２】同上照明装置の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，51 放電ランプ装置 ６ 放電灯点灯装置 13 放電ランプとしての発光管 33 スイッチング手段としてのインバータ回路 36 始動手段 37 タイマ手段としてのタイマ回路 42 ランプ状態検出手段としてのランプ電流検出手段 52 基体 61 照明装置 62 器具本体 ｅ 商標交流電源 L4 バラストチョーク Q1，Q2 スイッチング素子としての電界効果トランジ
スタ R2 起動抵抗

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 始動時に間歇パルス状の始動電圧を放電
   ランプに付勢する始動手段と；直流電源電圧を交流電圧
   に変換するスイッチング素子ならびに放電ランプ間に介
   挿され始動時に飽和するバラストチョークおよびコンデ
   ンサを含んでなるＬＣ共振回路を有する点灯手段と；を
   具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 間歇パルス状の始動電圧は、スイッチン
   グ素子の温度上昇を抑制できる範囲の幅であることを特
   徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 スイッチング手段は、直流電源を電源と
   し、 間歇パルス状の始動電圧は、周期が交流電源の周期の自
   然数倍であることを特徴とする請求項１または２記載の
   放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 スイッチング手段は、タイマ手段を有
   し、 間歇パルス状の始動電圧は、周期がタイマ手段により設
   定されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記
   載の放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 交流電源およびスイッチング素子間に接
   続された起動抵抗を具備したことを特徴とする請求項２
   ないし４いずれか記載の放電灯点灯装置。
6. 【請求項６】 放電ランプのランプ電圧に対応する電圧
   を検出する電圧検出手段を具備し、 この電圧検出手段で検出された電圧が所定値以上である
   とスイッチング手段の出力を停止させることを特徴とす
   る請求項１ないし５いずれか記載の放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 電圧を検出する電圧検出手段を具備し、 この電圧検出手段で検出された電圧が所定値以上である
   とスイッチング手段の出力を低減させることを特徴とす
   る請求項１ないし５いずれか記載の放電灯点灯装置。
8. 【請求項８】 正弦波波形および矩形波波形を出力可能
   なスイッチング手段とを含む負荷回路と；放電ランプ
   が、無負荷、グロー放電あるいはアーク放電のいずれか
   の状態であるかを検出するランプ状態検出手段と；この
   ランプ状態検出手段で無負荷あるいはグロー放電である
   と検出されると負荷回路に正弦波波形を出力させ、アー
   ク放電であると検出されると負荷回路に矩形波波形を出
   力させる切換手段と；を具備したことを特徴とする放電
   灯点灯装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８いずれか記載の放電灯
   点灯装置と；この放電灯点灯装置を収納する基体と；こ
   の基体に取り付けられる放電ランプと；を具備したこと
   を特徴とする放電ランプ装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし８いずれか記載の放電
    灯点灯装置と；この放電灯点灯装置により点灯される放
    電ランプが装着される器具本体と；を具備したことを特
    徴とする照明装置。