JP2001244092A

JP2001244092A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2001244092A
Application number: JP2000054571A
Authority: JP
Inventors: Koji Saeki; 浩司佐伯; Hiroshi Seike; 宏清家
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な回路構成でスイッチング素子に加わるス
トレスやその発熱を抑制した放電灯点灯装置を提供す
る。【解決手段】インバータ回路２は、整流平滑回路１の直
流電圧を高周波に変換して負荷回路３に供給する。負荷
回路３はインバータ回路２の出力端子間に直流カット用
のコンデンサＣ２を介して接続されたインダクタＬ１及
びコンデンサＣ１の直列回路と、コンデンサＣ１に並列
接続された放電灯Ｌａとを具備する。電流位相検出回路
６は、第１及び第２のインピーダンス検出部４，５がそ
れぞれ検出したコンデンサＣ１及びインダクタＬ１のイ
ンピーダンス変化に基づいて、ランプ電流の位相を検出
しており、インバータ制御回路２ａは電流位相検出回路
６の検出結果からインバータ回路２が同相又は遅相領域
で動作するようにインバータ回路２の発振周波数を制御
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、放電灯点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１５及び図１６に示すよう
に、商用電源ＡＣの交流電圧を整流、平滑する整流平滑
回路１と、整流平滑回路１の直流電圧を高周波に変換し
て負荷回路３に供給するインバータ回路２とを具備した
放電灯点灯装置が提供されている（例えば、特開平１１
−１１１４７６号公報参照）。

【０００３】整流平滑回路１は、フィルター回路Ｆを介
して入力される商用電源ＡＣの交流電圧を整流するダイ
オードブリッジよりなる整流器ＤＢと、整流器ＤＢの直
流出力端子間に接続されたインダクタＬ２及びスイッチ
ング素子Ｑ３の直列回路と、インダクタＬ２及びスイッ
チング素子Ｑ３の接続点にアノードが接続されたダイオ
ードＤ１と、ダイオードＤ１を介してスイッチング素子
Ｑ３の両端間に接続された平滑コンデンサＣ３とで構成
される。ここで、インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ
３、ダイオードＤ１及び平滑コンデンサＣ３から昇圧チ
ョッパが構成され、スイッチング素子Ｑ３はチョッパ制
御回路１ａによりオン／オフが制御される。またフィル
ター回路ＦはラインフィルターＬＦ１とコンデンサＣ８
とで構成され、電源ラインに帰還するノイズを低減する
ために設けられている。

【０００４】インバータ回路２はハーフブリッジ型の回
路構成を有し、平滑コンデンサＣ３の両端間に接続され
た一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路から構
成され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はインバータ制御
回路２ａにより交互にオン／オフされる。なお、スイッ
チング素子Ｑ１，Ｑ２はオン時には双方向に電流を流す
ことができ、オフ時には逆方向に電流を流すことができ
るものを用いており、例えば、トランジスタのコレクタ
−エミッタにダイオードを逆並列に接続してダイオード
がオフ時の電流経路を形成するものやＭＯＳＦＥＴを用
いることができる。ＭＯＳＦＥＴであればその構造上か
ら形成されるボディダイオードがオフ時の電流経路にな
る。

【０００５】また負荷回路３は、インバータ回路２の出
力端子Ｘ，Ｙ間に直流カット用のコンデンサＣ２を介し
て接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１のＬＣ
直列共振回路と、コンデンサＣ１に並列接続された放電
灯Ｌａとで構成される。尚、コンデンサＣ１は放電灯Ｌ
ａの両フィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側に接続されて
いる。

【０００６】ここで、図１７はインバータ回路２の発振
周波数ｆとコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１との関係を
示す図であり、図１７のイは放電灯Ｌａが点灯していな
い状態の共振カーブを示し、図１７のロは放電灯Ｌａが
点灯している状態の共振カーブを示している。

【０００７】次に本回路の動作について説明する。商用
電源ＡＣが投入され、整流平滑回路１が動作を開始する
と、平滑コンデンサＣ３が商用電源ＡＣの電源電圧を昇
圧した一定電圧まで充電される。一方、インバータ回路
２では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフに応
じて、放電灯Ｌａの両フィラメントＦ１，Ｆ２を介して
コンデンサＣ１に電流が流れ、両フィラメントＦ１，Ｆ
２を予熱すると共に、放電灯Ｌａの両端に共振電圧が印
加される。

【０００８】放電灯Ｌａの予熱時において、インバータ
制御回路２ａはインバータ回路２の発振周波数ｆをコン
デンサＣ１及びインダクタＬ１からなる共振周波数ｆ０
１よりも十分高い周波数に制御し、コンデンサＣ１の両
端電圧ＶＣ１を低くして、放電灯ＬａのフィラメントＦ
１，Ｆ２に予熱電流を供給している。そして、放電灯Ｌ
ａの始動点灯時に、インバータ制御回路２ａは、インバ
ータ回路２の発振周波数ｆをｆ２まで低下させて共振周
波数ｆ０１に近づけており（ｆ０１＜ｆ２）、コンデン
サＣ１の両端電圧ＶＣ１を増加させることによって、放
電灯ＬａのフィラメントＦ１，Ｆ２を充分予熱してから
点灯させている。

【０００９】放電灯Ｌａが点灯すると、放電灯Ｌａのラ
ンプインピーダンスによって、コンデンサＣ１及び放電
灯Ｌａからなる並列回路とこの並列回路に直列接続され
たインダクタＬ１とで共振回路が構成され、共振回路の
共振周波数がｆ０１からｆ０２に変化し（ｆ０２＜ｆ０
１）、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１の共振カーブが
図１７のイに示す共振カーブから図１７のロに示す共振
カーブに変化する。この時、インバータ制御回路２ａ
は、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１が所定の電圧値と
なるようにインバータ回路２の発振周波数ｆを例えばｆ
１（ｆ１＞ｆ０２）に制御し、放電灯Ｌａの点灯状態を
維持する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の放電灯点灯
装置では、定常点灯時においてインバータ制御回路２ａ
がインバータ回路２の発振周波数ｆをｆ１として、コン
デンサＣ１の両端電圧ＶＣ１を所定の電圧に制御してい
る。インバータ回路２の発振周波数ｆがｆ１の場合に、
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に流れる電流Ｉｄの電流波
形を図１８（ａ）に、スイッチング素子Ｑ１の両端間に
印加される両端電圧Ｖｄｓの電圧波形を図１８（ｃ）に
夫々示す。尚、図１８（ａ）中の実線はスイッチング素
子Ｑ１に流れる電流を示し、同図中の破線はスイッチン
グ素子Ｑ２に流れる電流を示している。

【００１１】ここで、周波数ｆ１はインバータ回路２の
共振周波数ｆ０２よりも高い周波数に設定されており、
インバータ回路２は電流Ｉｄの位相が電圧Ｖｄｓの位相
よりも遅れている領域（遅相領域）で動作する。すなわ
ち、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、逆並列に接続され
たダイオードに電流が流れる期間（すなわち負の電流が
流れる期間）にオンし、順方向に電流が流れる期間にオ
フしているので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に加わる
ストレスは少なく、一般的な放電灯点灯装置では遅相領
域でインバータ回路２を動作させている。

【００１２】しかしながら、例えば時刻ｔ１においてス
イッチング素子Ｑ１がオフする際に、図１８（ｂ）
（ｄ）に示すようにスイッチング素子Ｑ１に流れる電流
Ｉｄの立ち下がりと、両端電圧Ｖｄｓの立ち上がりとが
交差することによって、電力損失が発生し、スイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２が発熱するという問題があった。尚、
図１８（ｂ）（ｄ）の波形図は、それぞれ、図１８
（ａ）（ｃ）の波形図の時間軸を拡大した図である。

【００１３】また定常点灯時において、インバータ制御
回路２ａがインバータ回路２を共振周波数ｆ０２よりも
低い周波数ｆ３で動作させると、図２０（ａ）（ｃ）に
示すように、インバータ回路２は電流Ｉｄの位相が電圧
Ｖｄｓの位相よりも進んでいる領域（進相領域）で動作
する。すなわち、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、逆並
列に接続されたダイオードに逆向きの電流が流れる期間
（すなわち負の電流が流れる期間）にオフし、順方向に
電流が流れる期間にオンしているので、スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２がオン／オフする瞬間にスイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続されたダイオードに貫通電流
が流れ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に過大なストレス
を与えるため、一般的な放電灯点灯装置ではスイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２が進相領域で動作するのを避けてい
た。尚、図２０（ｂ）中の実線はスイッチング素子Ｑ１
に流れる電流を示し、同図中の破線はスイッチング素子
Ｑ２に流れる電流を示している。また、図２０（ｂ）
（ｄ）の波形図は、それぞれ、図２０（ａ）（ｃ）の波
形図の時間軸を拡大した図である。

【００１４】また定常点灯時において、インバータ制御
回路２ａがインバータ回路２の発振周波数ｆを共振回路
の共振周波数ｆ０２とすると、図１９（ａ）（ｃ）に示
すように、電流Ｉｄの位相と電圧Ｖｄｓの位相とが略等
しくなり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に流れる電流が
略ゼロの時にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がそれぞれオ
ンするので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にかかるスト
レスが少なくなる。しかも、図１９（ｂ）（ｄ）に示す
ように、例えば時刻ｔ２においてスイッチング素子Ｑ１
がオフする際に、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流Ｉ
ｄの立ち下がりと、両端電圧Ｖｄｓの立ち上がりとが交
差しないため、電力損失が少なく、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２の発熱を抑制することができる。尚、図１９
（ａ）中の実線はスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を
示し、同図中の破線はスイッチング素子Ｑ２に流れる電
流を示している。また、図１９（ｂ）（ｄ）の波形図
は、それぞれ、図１９（ａ）（ｃ）の波形図の時間軸を
拡大した図である。

【００１５】しかしながら、インダクタＬ１やコンデン
サＣ１などの素子のばらつきや負荷インピーダンスの変
動によって、共振回路の共振周波数ｆ０２が変化するた
め、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に流れる電流Ｉｄと両
端電圧Ｖｄｓの位相が同位相となるように、インバータ
回路２の発振周波数ｆを制御するためには、複雑な制御
回路が必要になるという問題があった。

【００１６】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、回路構成が複雑にな
ることなく、スイッチング素子に加わるストレスやその
発熱を抑制した放電灯点灯装置を提供することにある。

【００１７】

【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、直流電源の出力をスイッチン
グ素子でスイッチングすることによって高周波に変換す
るインバータ回路と、共振用インダクタ及び共振用コン
デンサの直列回路からなりインバータ回路の出力端子間
に接続された共振回路と、共振用コンデンサに並列接続
された放電灯と、インバータ回路の出力を制御するイン
バータ制御回路と、共振用コンデンサのインピーダンス
変化を検出する第１のインピーダンス検出手段と、共振
用インダクタのインピーダンス変化を検出する第２のイ
ンピーダンス検出手段と、第１及び第２のインピーダン
ス検出手段の検出結果からランプ電流の位相を検出する
電流位相検出手段と、電流位相検出手段の検出結果に基
づいてインバータ回路を同相又は遅相領域の何れかで動
作させる制御手段とを備えたことを特徴とし、発振周波
数が共振周波数よりも高い遅相領域では共振用インダク
タのインピーダンスが支配的になり、発振周波数が共振
周波数よりも低い進相領域では共振用コンデンサ及び放
電灯のインピーダンスが支配的になるので、電流位相検
出手段では、第１及び第２のインピーダンス検出手段の
検出結果からインバータ回路が遅相領域、同相領域、進
相領域の何れの領域で動作しているかを検出することが
でき、且つ、制御手段は電流位相検出手段の検出結果に
基づいてインバータ回路を同相又は遅相領域の何れかの
領域で動作させているから、インバータ回路が進相領域
で動作して、スイッチング素子に過大なストレスが加わ
ったりその発熱が増加するのを防止することができる。
さらに、電流位相検出手段は、第１のインピーダンス検
出手段が検出した共振用コンデンサのインピーダンス
と、第２のインピーダンス検出手段が検出した共振用イ
ンダクタのインピーダンスとを比較することによってラ
ンプ電流の位相を検出しているので、電流位相検出手段
の構成が複雑化することはなく、全体として回路構成を
簡単にして、部品点数の少ない放電灯点灯装置を実現で
きる。

【００１８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、インバータ回路の発振周波数が放電灯点灯時に放
電灯と共振用インダクタと共振用コンデンサとで構成さ
れる共振回路の共振周波数以上になるよう、放電灯の点
灯時において制御手段がインバータ回路の出力を制御す
ることを特徴とし、制御手段はインバータ回路の発振周
波数を共振周波数以上としているので、請求項１の発明
と同様に、インバータ回路を同相或いは遅相領域で動作
させることができ、インバータ回路が進相領域で動作し
てスイッチング素子に過大なストレスが加わったりその
発熱が増加するのを防止することができる。

【００１９】請求項３の発明では、請求項１の発明にお
いて、インバータ回路の発振周波数が、放電灯点灯時に
おいて放電灯と共振用インダクタと共振用コンデンサと
で構成される共振回路の共振周波数以上で、且つ、無負
荷時において共振用インダクタ及び共振用コンデンサか
ら構成される共振回路の共振出力と放電灯点灯時におけ
る共振回路の共振出力とが略等しくなる周波数よりも低
くなるように、放電灯の点灯時において制御手段がイン
バータ回路の出力を制御することを特徴とし、制御手段
は、インバータ回路の発振周波数を放電灯点灯時におけ
る共振回路の共振周波数以上に制御しているので、イン
バータ回路を同相或いは遅相領域で動作させることがで
き、且つ、インバータ回路の発振周波数を、無負荷時に
おける共振回路の共振出力と放電灯点灯時における共振
回路の共振出力とが略等しくなる周波数よりも低くして
いるので、放電灯の立ち消えが発生して共振回路の共振
周波数が変化したとしても、過大な共振出力が発生する
ことはなく、スイッチング素子に過大なストレスが加わ
ったり発熱が増加するのを防止できる。

【００２０】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、放電灯点灯時に放電灯と共振用インダクタと共振
用コンデンサとで構成される共振回路の共振周波数にお
ける共振出力以下となり、且つ、無負荷時において共振
用インダクタ及び共振用コンデンサから構成される共振
回路の共振出力と放電灯点灯時における共振回路の共振
出力とが略等しくなるような発振周波数における共振出
力よりも高くなるよう、放電灯の点灯時において制御手
段がインバータ回路の出力を制御することを特徴とし、
無負荷時における共振回路の共振出力と放電灯点灯時に
おける共振回路の共振出力とが略等しくなるような発振
周波数における共振出力よりもインバータ回路の出力が
高くなるように制御しているので、インバータ回路の発
振周波数を共振周波数前後の周波数とし、インバータ回
路を略同位相にて動作させることができ、スイッチング
素子に加わるストレスやその発熱を低減することができ
る。

【００２１】請求項５の発明では、請求項１乃至４の発
明において、制御手段は、インバータ回路の発振周波数
を変化させることによってインバータ回路の出力を制御
することを特徴とし、請求項１乃至４の発明と同様の作
用を奏する。

【００２２】請求項６の発明では、請求項１乃至４の発
明において、制御手段は、直流電源の出力を変化させる
ことによってインバータ回路の出力を制御することを特
徴とし、直流電源の出力を変化させるとインバータ回路
の出力が変化して放電灯に流れる電流が変化するので、
放電灯のランプインピーダンスが変化して共振回路の共
振周波数を変化させることができ、請求項１乃至４の発
明と同様の作用を奏する。

【００２３】請求項７の発明では、請求項１乃至４の発
明において、制御手段は、インバータ回路の発振周波数
を変化させると共に、直流電源の出力を変化させること
によって、インバータ回路の出力を制御することを特徴
とし、直流電源の出力を変化させるとインバータ回路の
出力が変化して放電灯に流れる電流が変化するので、放
電灯のランプインピーダンスが変化して共振回路の共振
周波数を変化させることができ、請求項１乃至４の発明
と同様の作用を奏する。

【００２４】請求項８の発明では、請求項２乃至７の発
明において、制御手段は、放電灯が点灯するまでの間、
電流位相検出手段の検出結果に基づくインバータ回路の
出力制御を停止することを特徴とし、電流位相検出手段
の誤検出などの影響を無くして、放電灯を確実に点灯さ
せることができる。

【００２５】請求項９の発明では、請求項２乃至８の発
明において、第１のインピーダンス検出手段の検出信
号、又は、第２のインピーダンス検出手段の検出信号の
内、何れかの検出信号から放電灯の寿命末期状態を検出
する寿命末期検出手段を具備することを特徴とし、放電
灯の寿命末期時にはランプ電圧が異常に上昇するので、
第１又は第２のインピーダンス検出手段の検出信号から
放電灯の寿命末期状態を検出することができ、且つ、第
１又は第２のインピーダンス検出手段の検出信号を寿命
末期状態の検出信号に兼用しているので、寿命末期状態
を検出する回路を別途設ける場合に比べて部品点数を削
減することができる。

【００２６】請求項１０の発明では、請求項９の発明に
おいて、寿命末期検出手段が放電灯の寿命末期状態や異
常放電などを検出すると、制御手段は電流位相検出手段
の検出結果に基づくインバータ回路の出力制御を停止す
ることを特徴とし、異常発生時には制御手段によるイン
バータ回路の出力制御を停止しているので、寿命末期検
出手段によって放電灯Ｌａの寿命末期状態を確実に検出
することができる。

【００２７】請求項１１の発明では、請求項９の発明に
おいて、寿命末期検出手段が放電灯の寿命末期状態を検
出すると、制御手段は、インバータ回路の出力を低下さ
せる保護動作を行うことを特徴とし、寿命末期時にはイ
ンバータ回路の出力を低下させることにより、回路素子
にストレスが加わるのを防止できる。

【００２８】請求項１２の発明では、請求項１１の発明
において、上記保護動作は、インバータ回路のスイッチ
ング動作を停止させる動作か、スイッチング動作を行う
期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に設
ける動作か、或いは、スイッチング素子の発振周波数を
高くして共振回路の共振を弱くする動作のいずれかであ
ることを特徴とし、請求項１１の発明と同様の作用を奏
する。

【００２９】請求項１３の発明では、請求項１１の発明
において、制御手段は、電流位相検出手段の検出結果に
基づくインバータ回路の出力制御よりも上記保護動作を
優先して行うことを特徴とし、インバータ回路の出力制
御よりも保護動作を優先させているので、寿命末期検出
手段が誤動作するのを防止できる。

【００３０】請求項１４の発明では、請求項１乃至１３
の発明において、上記第２のインピーダンス検出手段
は、共振用インダクタに磁気結合された二次巻線から共
振用インダクタに発生した電圧を検出し、この電圧から
共振用インダクタのインピーダンスを検出することを特
徴とし、簡単な回路構成で共振用インダクタのインピー
ダンスを検出することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。

【００３２】（実施形態１）図１に本実施形態の放電灯
点灯装置の概略の回路図を示す。尚、本回路の基本的な
構成は、上述した図１５の回路と同様であるので、同一
の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略す
る。

【００３３】本実施形態では、上述した図１５の回路に
おいて、共振用コンデンサＣ１及び放電灯Ｌａからなる
並列回路のインピーダンス変化を電圧変化として検出す
る第１のインピーダンス検出部（第１のインピーダンス
検出手段）４と、共振用インダクタＬ１のインピーダン
ス変化を電圧変化として検出する第２のインピーダンス
検出部（第２のインピーダンス検出手段）５と、第１及
び第２のインピーダンス検出部４，５の検出結果に基づ
いてランプ電流の位相を検出する電流位相検出回路（電
流位相検出手段）６とを設けており、インバータ制御回
路２ａは電流位相検出回路６の検出結果に基づいてイン
バータ回路２の発振周波数ｆを制御している。

【００３４】第１のインピーダンス検出部４は、コンデ
ンサＣ１の高電位側の端子と回路のグランドとの間に接
続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路からなり、コンデン
サＣ１の両端電圧ＶＣ１を抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧し
た電圧Ｖａを電流位相検出回路６に出力する。また第２
のインピーダンス検出部５は、インダクタＬ１に磁気結
合された二次巻線ｎ１の一端と回路のグランドとの間に
接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路からなり、二次巻
線ｎ１の他端は回路のグランドに接続されており、第２
のインピーダンス検出部５は二次巻線ｎ１の両端電圧を
抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧した電圧Ｖｂを電流位相検出
回路６に出力する。

【００３５】図２は、放電灯Ｌａの定常点灯時における
インバータ回路２の発振周波数ｆと電圧Ｖａ，Ｖｂとの
関係を示している。ここで、本回路では、コンデンサＣ
１及び放電灯Ｌａからなる並列回路のインピーダンスと
インダクタＬ１のインピーダンスとが略等しくなる周波
数（すなわち共振周波数ｆ０２）において、第１及び第
２のインピーダンス検出部４，５の出力Ｖａ，Ｖｂが互
いに等しくなるように、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を設定
してある。したがって、発振周波数ｆが共振周波数ｆ０
２よりも高い領域（遅相領域）では、インダクタＬ１の
インピーダンスがコンデンサＣ１及び放電灯Ｌａからな
る並列回路のインピーダンスよりも支配的になるため、
電圧Ｖａよりも電圧Ｖｂの方が高くなる（Ｖａ＜Ｖ
ｂ）。一方、発振周波数ｆが共振周波数ｆ０２よりも低
い領域（進相領域）では、コンデンサＣ１及び放電灯Ｌ
ａからなる並列回路のインピーダンスがインダクタＬ１
のインピーダンスよりも支配的になるため、電圧Ｖｂよ
りも電圧Ｖａの方が高くなる（Ｖａ＞Ｖｂ）。

【００３６】すなわち、発振周波数ｆと共振周波数ｆ０
２との高低に応じて、第１及び第２のインピーダンス検
出部４，５の出力Ｖａ，Ｖｂの高低が変化するので、電
流位相検出回路６では、第１及び第２のインピーダンス
検出部４，５の出力Ｖａ，Ｖｂからランプ電流の位相を
検出することができ、ランプ電流の位相を示す信号Ｖｃ
をインバータ制御回路２ａに出力する。そして、インバ
ータ制御回路２ａでは、電流位相検出回路６の出力信号
Ｖｃに基づいて、インバータ回路２が略同相領域で動作
し、第１及び第２のインピーダンス検出部４，５の出力
Ｖａ，Ｖｂが略等しくなるようにインバータ回路２の発
振周波数ｆを制御しているので、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２に流れる電流Ｉｄの位相と両端電圧Ｖｄｓの位
相とを略同位相とすることができ、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２に加わるストレスを低減することができる。

【００３７】以下に電流位相検出回路６の構成について
図３に示す具体回路図を参照して説明する。電流位相検
出回路６は、第１及び第２のインピーダンス検出部４，
５から入力された電圧Ｖａ，Ｖｂをそれぞれ整流、平滑
した電圧Ｖａ’，Ｖｂ’を発生する整流平滑部６ａ，６
ｂと、整流平滑部６ａ，６ｂの出力電圧Ｖａ’，Ｖｂ’
の高低を比較するコンパレータＣＰ１とで構成され、コ
ンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃがインバータ制御回路
２ａに入力される。

【００３８】整流平滑部６ａでは、第１のインピーダン
ス検出部４から入力された電圧Ｖａを分圧抵抗Ｒ５，Ｒ
６により分圧し、直流成分をコンデンサＣ４でカットし
た後、ダイオードＤ２，Ｄ３で整流して、コンデンサＣ
５で平滑しており、コンデンサＣ５の平滑電圧Ｖａ’が
コンパレータＣＰ１の一方の入力端子に入力される。な
お、コンデンサＣ５には放電経路を構成する抵抗Ｒ７
と、ツェナーダイオードＺＤ１とがそれぞれ並列接続さ
れており、ツェナーダイオードＺＤ１によってコンパレ
ータＣＰ１に過電圧が入力されるのを防止している。

【００３９】また、整流平滑部６ｂは整流平滑部６ａと
同様の回路構成を有しており、電圧Ｖｂを分圧抵抗Ｒ
８，Ｒ９により分圧し、直流成分をコンデンサＣ６でカ
ットした後、ダイオードＤ４，Ｄ５で整流して、コンデ
ンサＣ７で平滑しており、コンデンサＣ７の平滑電圧Ｖ
ｂ’がコンパレータＣＰ１の他方の入力端子に入力され
る。なお、コンデンサＣ７には放電経路を構成する抵抗
Ｒ１０と、ツェナーダイオードＺＤ２とがそれぞれ並列
接続されており、ツェナーダイオードＺＤ２によってコ
ンパレータＣＰ１に過電圧が入力されるのを防止してい
る。

【００４０】本回路では、上述した図１の回路と同様、
コンデンサＣ１及び放電灯Ｌａからなる並列回路のイン
ピーダンスと、インダクタＬ１のインピーダンスとが略
等しくなる周波数（すなわち共振周波数ｆ０２）におい
て、整流平滑部６ａ，６ｂの出力Ｖａ’，Ｖｂ’が略等
しくなるように、抵抗Ｒ５〜Ｒ１０の抵抗値を設定して
ある（図４参照）。したがって、インバータ回路２が遅
相領域（ｆ＞ｆ０２）でスイッチング動作を行うと、イ
ンダクタＬ１のインピーダンスがコンデンサＣ１及び放
電灯Ｌａからなる並列回路のインピーダンスよりも支配
的になるため、電圧Ｖａ’よりも電圧Ｖｂ’の方が高く
なり（Ｖａ’＜Ｖｂ’）、コンパレータＣＰ１の出力信
号Ｖｃの電圧レベルはＬレベルになる。一方、インバー
タ回路２が進相領域（ｆ＜ｆ０２）でスイッチング動作
を行うと、コンデンサＣ１及び放電灯Ｌａからなる並列
回路のインピーダンスがインダクタＬ１のインピーダン
スよりも支配的になるため、電圧Ｖｂ’よりも電圧Ｖ
ａ’の方が高くなり（Ｖａ’＞Ｖｂ’）、出力信号Ｖｃ
の電圧レベルはＨレベルになる。

【００４１】ここで、インバータ制御回路２ａは、電流
位相検出回路６の出力信号Ｖｃに基づいてインバータ回
路２の発振周波数ｆを制御しており、出力信号Ｖｃの電
圧レベルがＬレベルであれば、インバータ回路２が遅相
領域で動作していると判断し、インバータ回路２をその
ままの発振周波数ｆで動作させる。一方、出力信号Ｖｃ
の電圧レベルがＨレベルであれば、インバータ制御回路
２ａは、インバータ回路２が進相領域で動作していると
判断し、インバータ回路２の発振周波数ｆを高くするよ
うに制御する。そして、インバータ回路２の発振周波数
ｆが徐々に高くなり、インバータ回路２のスイッチング
動作が進相領域から遅相領域に移行すると、整流平滑部
６ａの出力Ｖａ’よりも整流平滑部６ｂの出力Ｖｂ’の
方が高くなるので（Ｖａ’＜Ｖｂ’）、出力信号Ｖｃの
電圧レベルがＨレベルからＬレベルに反転し、インバー
タ制御回路２ａは、出力信号Ｖｃの電圧レベルがＨレベ
ルからＬレベルに反転した時点で、インバータ回路２の
発振周波数ｆを高くする動作を停止する。

【００４２】而して、インバータ回路２の発振周波数ｆ
が放電灯点灯時の共振周波数ｆ０２よりも高い周波数と
なるように、インバータ制御回路２ａはインバータ回路
２の発振周波数ｆを制御しており、インバータ制御回路
２ａはインバータ回路２を同相或いは遅相領域で動作さ
せているので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に発生する
ストレスや発熱を低減できる。また、第１及び第２のイ
ンピーダンス検出部４，５は、コンデンサＣ１及びイン
ダクタＬ１のインピーダンス変化を電圧変化として検出
しており、電流位相検出回路６では第１及び第２のイン
ピーダンス検出部４，５の出力Ｖａ，Ｖｂの高低を比較
することによって電流の位相を検出しているので、回路
構成が複雑化することなく、簡単な回路構成で第１及び
第２のインピーダンス検出部４，５や電流位相検出部６
を実現できる。

【００４３】ところで、インバータ制御回路２ａは、イ
ンバータ回路２の発振周波数ｆが共振周波数ｆ０２より
も高くなるようにインバータ回路２の動作を制御してい
るが、放電灯Ｌａが点灯するまでの間（すなわち、放電
灯Ｌａの予熱、始動時）、インバータ制御回路２ａが電
流位相検出回路６の出力信号Ｖｃと無関係にインバータ
回路２の発振周波数ｆを制御するようにしても良く、第
１及び第２のインピーダンス検出部４，５や電流位相検
出回路６の誤動作に影響されることなく、放電灯Ｌａを
確実に点灯させることができる。

【００４４】尚、本実施形態ではハーフブリッジ型のイ
ンバータ回路２を例として説明したが、インバータ回路
２を上記の構成に限定する趣旨のものではなく、インバ
ータ回路２にフルブリッジ型など他の回路形式のものを
用いても良いことは言うまでもない。また、直流電源と
しての整流平滑回路１や負荷回路３の回路構成も上記の
構成に限定する趣旨のものではなく、例えばインバータ
回路２の出力端に複数の負荷回路３を並列接続しても良
いし、負荷回路３を複数の放電灯Ｌａが直列或いは並列
に接続されたような回路構成としても良い。

【００４５】（実施形態２）図５に本実施形態の放電灯
点灯装置の回路図を示す。尚、図５では主回路を省略し
て図示してある。また、電流位相検出回路６以外の構成
は、上述した実施形態１の放電灯点灯装置と同様である
ので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説
明を省略する。

【００４６】上述した実施形態１の放電灯点灯装置で
は、インバータ回路２を共振周波数以上の周波数範囲で
動作させているが、本実施形態では、共振周波数ｆ０２
よりも高く、且つ、所定の周波数ｆ４よりも低い周波数
範囲（図６の範囲Ａ）をインバータ回路２を動作させる
周波数範囲としている。尚、周波数ｆ４とは共振周波数
ｆ０２よりも高い所定の周波数であり、図１７に示すよ
うに放電灯Ｌａの点灯時における共振出力ＶＣ１と無負
荷時（放電灯Ｌａの立ち消え時）における共振出力ＶＣ
１とが略等しい電圧Ｖ１になるような周波数である。

【００４７】本回路では、実施形態１の放電灯点灯装置
において、整流平滑部６ａの出力端にアノードが夫々接
続されたダイオードＤ１０，Ｄ１１と、整流平滑部６ｂ
の出力端にアノードが夫々接続されたダイオードＤ１
２，Ｄ１３と、ダイオードＤ１０のカソードに負極が接
続された基準電源Ｖref1と、ダイオードＤ１２のカソー
ドに負極が接続された基準電源Ｖref2と、一方の入力端
子に基準電源Ｖref1の正極が接続されると共に、他方の
入力端子にダイオードＤ１３のカソードが接続されたコ
ンパレータＣＰ１と、一方の入力端子にダイオードＤ１
１のカソードが接続されると共に、他方の入力端子に基
準電源Ｖref2の正極が接続されたコンパレータＣＰ２と
を設けている。

【００４８】而して、コンパレータＣＰ１では、整流平
滑部６ａの出力Ｖａ’に基準電源Ｖref1の電圧αを加算
した電圧（Ｖａ’＋α）と、整流平滑部６ｂの出力Ｖ
ｂ’との高低を比較し、コンパレータＣＰ２では、整流
平滑部６ａの出力Ｖａ’と、整流平滑部６ｂの出力Ｖ
ｂ’に基準電源Ｖref2の電圧βを加算した電圧（Ｖｂ’
＋β）との高低を比較しており、コンパレータＣＰ１，
ＣＰ２の出力Ｖｃ，Ｖｄがインバータ制御回路２ａにそ
れぞれ入力されている。

【００４９】ここで、基準電源Ｖref2の電圧βは、放電
灯点灯時の共振周波数ｆ０２においてコンパレータＣＰ
２の出力信号Ｖｄが反転するような電圧値に設定されて
おり、共振周波数ｆ０２以下の周波数範囲では出力信号
ＶｄはＨレベルとなり、共振周波数ｆ０２よりも高い周
波数範囲では出力信号ＶｄはＬレベルとなる。また、基
準電源Ｖref1の電圧αは、共振周波数ｆ０２よりも高い
所定の周波数ｆ４においてコンパレータＣＰ１の出力信
号Ｖｃが反転するような電圧値に設定されており、周波
数ｆ４よりも低い周波数範囲では出力信号ＶｃはＨレベ
ルとなり、周波数ｆ４以上の周波数範囲では出力信号Ｖ
Ｃ１はＬレベルとなる。

【００５０】インバータ制御回路２ａでは、コンパレー
タＣＰ１，ＣＰ２の出力信号Ｖｃ，Ｖｄに基づいてイン
バータ回路２の発振周波数ｆを制御しており、コンパレ
ータＣＰ２の出力信号ＶｄがＨレベルの場合（すなわち
発振周波数ｆが周波数ｆ０４以下の場合）は、インバー
タ回路２の発振周波数ｆを徐々に高くして、出力信号Ｖ
ｄがＨレベルからＬレベルに反転すると、発振周波数ｆ
を高くする動作を停止する。また、コンパレータＣＰ１
の出力信号ＶｃがＬレベルの場合（すなわち発振周波数
ｆが周波数ｆ０４以上の場合）は、インバータ制御回路
２ａはインバータ回路２の発振周波数ｆを徐々に低く
し、出力信号ＶｃがＬレベルからＨレベルに反転する
と、発振周波数ｆを低くする動作を停止する。而して、
インバータ制御回路２ａは、電流位相検出回路６の検出
結果に基づいて、共振周波数ｆ０２よりも高く且つ所定
の周波数ｆ４よりも低い周波数範囲でインバータ回路２
を動作させている。

【００５１】ところで、インバータ回路２が周波数ｆ４
よりも高い発振周波数ｆで動作している際に、放電灯Ｌ
ａの立ち消えが発生すると、共振出力ＶＣ１の共振カー
ブが、点灯時の共振カーブ（図１７のロ）から無負荷時
の共振カーブ（図１７のイ）へ移行するため、立ち消え
時の発振周波数ｆが無負荷時の共振周波数ｆ０１に近い
場合は、コンデンサＣ１の両端に過大な電圧が発生する
虞がある。それに対して本実施形態では、インバータ制
御回路２ａが、インバータ回路２の発振周波数ｆを共振
周波数ｆ０２よりも高く且つ周波数ｆ４よりも低い周波
数範囲に制御しているので、放電灯Ｌａの立ち消えが発
生したとしても、コンデンサＣ１の両端に過大な電圧が
発生することはなく、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に過
大なストレスが発生するのを防止できる。尚、インバー
タ回路２の発振周波数ｆの上限値及び下限値は基準電源
Ｖref1，Ｖref2の電圧値α，βを適宜設定することによ
り、任意の値に設定することができる。

【００５２】（実施形態３）本実施形態の放電灯点灯装
置の回路構成は、上述した実施形態２の放電灯点灯装置
と同様であるので、図示及び説明は省略する。

【００５３】実施形態２の放電灯点灯装置では、インバ
ータ制御回路２ａが、電流位相検出回路６の出力Ｖｃ，
Ｖｄに基づいて、インバータ回路２の発振周波数ｆを共
振周波数ｆ０２よりも高く且つ所定の周波数ｆ４よりも
低い周波数範囲に制御しているが、本実施形態では共振
周波数ｆ０２前後の周波数範囲に発振周波数ｆを制御し
ている。すなわち、インバータ制御回路２ａでは、発振
周波数ｆの下限値が共振周波数ｆ０２よりも低い所定の
周波数ｆ５となり、発振周波数ｆの上限値が共振周波数
ｆ０２よりも高い所定の周波数ｆ４となるように、基準
電源Ｖref1，Ｖref2の電圧値α，βをそれぞれ設定して
いる（図７参照）。

【００５４】ここで、周波数ｆ５，ｆ４とは、図８に示
すように、点灯時における共振出力ＶＣ１と無負荷時に
おける共振出力ＶＣ１とが共に等しい電圧Ｖ１となるよ
うな発振周波数であり、インバータ回路２の動作が略同
相となるように発振周波数ｆの周波数範囲ｆ５＜ｆ＜ｆ
４は十分狭い周波数範囲に設定されている。尚、図８中
のイは無負荷時における共振出力ＶＣ１の共振カーブを
示し、図８中のロは放電灯Ｌａの点灯時における共振出
力ＶＣ１の共振カーブを示している。

【００５５】而して、インバータ制御回路２ａは、電流
位相検出回路６の出力に基づいて、周波数ｆ５よりも高
く且つ周波数ｆ４よりも低い周波数範囲でインバータ回
路２の発振周波数ｆを制御しており、この周波数範囲を
所望の範囲に設定することによって、インバータ回路２
の発振周波数ｆを共振周波数ｆ０２付近とし、スイッチ
ング動作を略同相で行うことができ、スイッチング素子
に加わるストレスやその発熱を低減することができる。

【００５６】ところで、本実施形態では電流位相検出回
路６を実施形態２と同様の回路で構成しているが、図９
に示すように、第１及び第２のインピーダンス検出部
４，５の出力Ｖａ，Ｖｂをそれぞれ整流、平滑する整流
平滑部６ａ，６ｂと、整流平滑部６ａ，６ｂの出力Ｖ
ａ’，Ｖｂ’の差を増幅するオペアンプＯＰ１とで電流
位相検出回路６を構成しても良く、インバータ制御回路
２ａは、電流位相検出回路６の出力Ｖｅに応じてインバ
ータ回路２の動作を制御している。尚、図９では主回路
を省略して図示してある。また、電流位相検出回路６以
外の回路構成は実施形態２と同様であるので、同一の構
成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

【００５７】ここで、放電灯点灯時の共振周波数ｆ０２
において整流平滑部６ａの出力Ｖａ’と整流平滑部６ｂ
の出力Ｖｂ’が略等しくなるように、抵抗Ｒ５〜Ｒ１０
の抵抗値を設定しているので、インバータ回路２の発振
周波数ｆが共振周波数ｆ０２に近付くほど、出力Ｖａ’
と出力Ｖｂ’との差が小さくなり、オペアンプＯＰ１の
出力の絶対値は小さくなる。また、発振周波数ｆが共振
周波数ｆ０２よりも低い周波数範囲では、電圧Ｖｂ’に
比べて電圧Ｖａ’が大きくなるので、オペアンプＯＰ１
の出力は正になり、発振周波数ｆが共振周波数ｆ０２よ
りも高い周波数範囲では、電圧Ｖａ’に比べて電圧Ｖ
ｂ’が大きくなるので、オペアンプＯＰ１の出力は負に
なる。

【００５８】したがって、インバータ制御回路２ａで
は、オペアンプＯＰ１の出力Ｖｅが負のしきい値よりも
低い場合、インバータ回路２の発振周波数ｆを徐々に低
くし、オペアンプＯＰ１の出力Ｖｅが負のしきい値を超
えると、発振周波数ｆを低くする動作を停止する。ま
た、インバータ制御回路２ａでは、オペアンプＯＰ１の
出力Ｖｅが正のしきい値よりも大きい場合、インバータ
回路２の発振周波数ｆを徐々に高くし、オペアンプＯＰ
１の出力が正のしきい値を下回ると、発振周波数ｆを高
くする動作を停止する。ここで、正負のしきい値を任意
に設定することにより、インバータ回路２の発振周波数
ｆを周波数ｆ５よりも高く且つ周波数ｆ４よりも低い周
波数範囲にすることができ、電流位相検出回路６を簡単
な回路で実現できる。

【００５９】（実施形態４）図１０に本実施形態の放電
灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図１０で
は主回路を省略して図示してある。また、放電灯点灯装
置の基本的な構成は実施形態２の放電灯点灯装置と同様
であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、
その説明を省略する。実施形態２の放電灯点灯装置で
は、電流位相検出回路６の出力に基づいてインバータ制
御回路２ａがインバータ回路２の発振周波数ｆを制御し
ていたが、本実施形態では、電流位相検出回路６の出力
に基づいてチョッパ制御回路１ａが整流平滑回路１の出
力を制御することにより、インバータ回路２の出力を変
化させている。

【００６０】ここで、図１１はインバータ回路２の発振
周波数ｆとコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１との関係を
示す図であり、図１１のイは無負荷時の共振カーブを示
し、図１１のロ、ハは放電灯Ｌａの点灯時における共振
カーブを示している。

【００６１】次に本回路の動作を簡単に説明する。本回
路では、放電灯Ｌａの点灯時において、インバータ回路
２の発振周波数ｆを所定の周波数ｆ７に固定している。
なお、周波数ｆ７とは、チョッパ制御回路１ａが整流平
滑回路１の出力を変化させる前の状態において、放電灯
点灯時にインバータ回路２が遅相領域でスイッチング動
作を行う周波数である。ここで、チョッパ制御回路１ａ
がスイッチング素子Ｑ３のオンデューティや発振周波数
を制御して、整流平滑回路１の出力を低下させると、イ
ンバータ回路２の出力が低下し、放電灯Ｌａに流れるラ
ンプ電流が低下する。そのため、ランプインピーダンス
が高くなり、共振回路の共振周波数は無負荷時の共振周
波数ｆ０１に近付く向きに変化し、共振出力ＶＣ１の共
振カーブが図１１のロに示す共振カーブから図１１のハ
に示す共振カーブに移行する。

【００６２】このように、整流平滑回路１の出力を変化
させることによって、放電灯Ｌａのランプインピーダン
スが変化し、その共振周波数が変化するので、チョッパ
制御回路１ａが整流平滑回路１の出力を変化させること
によって、ランプ電流の位相を任意の位相に調整するこ
とができる。而して、チョッパ制御回路１ａでは、電流
位相検出回路６の出力に基づいて、インバータ回路２が
同相或いは遅相領域で動作するように、整流平滑回路１
の出力を変化させ、共振回路の共振周波数ｆ０２を変化
させており、簡単な回路構成でスイッチング素子にかか
るストレスやその発熱を低減できる。

【００６３】（実施形態５）図１２に本実施形態の放電
灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図１２で
は主回路を省略して図示してある。また、放電灯点灯装
置の基本的な構成は実施形態２又は４の放電灯点灯装置
と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００６４】電流位相検出回路６は実施形態２又は４の
放電灯点灯装置と同様の構成を有しており、コンパレー
タＣＰ１では、整流平滑部６ａの出力Ｖａ’に基準電源
Ｖref1の電圧αを加算した電圧（Ｖａ’＋α）と、整流
平滑部６ｂの出力Ｖｂ’との高低を比較し、コンパレー
タＣＰ２では、整流平滑部６ａの出力Ｖａ’と、整流平
滑部６ｂの出力Ｖｂ’に基準電源Ｖref2の電圧βを加算
した電圧（Ｖｂ’＋β）との高低を比較している。

【００６５】上述した実施形態２又は４の放電灯点灯装
置では、電流位相検出回路６の出力信号に応じてインバ
ータ制御回路２ａ又はチョッパ制御回路１ａがそれぞれ
インバータ回路２、整流平滑回路１の出力を変化させて
いるが、本実施形態の放電灯点灯装置では、電流位相検
出回路６の出力信号に応じて、インバータ回路２が同相
又は遅相領域で動作するように、チョッパ制御回路１ａ
が整流平滑回路１の出力電圧を変化させるとともに、イ
ンバータ制御回路２ａがインバータ回路２の発振周波数
を変化させている。

【００６６】ここで、図１３はインバータ回路２の発振
周波数ｆとコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１との関係を
示す図であり、図１３のイは無負荷時の共振カーブを示
している。また、図１３のロは、放電灯点灯時において
整流平滑回路１及びインバータ回路２の出力を変化させ
る前の状態の共振カーブ、図１３のハは放電灯点灯時に
おいてインバータ回路２の発振周波数のみを変化させた
状態の共振カーブ、図１３のニは放電灯点灯時において
整流平滑回路１の出力とインバータ回路２の発振周波数
を共に変化させた状態の共振カーブである。

【００６７】放電灯が点灯すると、共振回路の共振カー
ブは図１３のイから図１３のロへ移行する。ここで、電
流位相検出回路６の出力信号Ｖｃ，Ｖｄに応じて、イン
バータ制御回路２ａがインバータ回路２の発振周波数ｆ
を変化させると共に、チョッパ制御回路１ａが整流平滑
回路１の出力を変化させ、共振回路の共振周波数を変化
させることによって、インバータ回路２を略同位相で動
作させることができ、スイッチング素子にかかるストレ
スやその発熱を低減することができる。

【００６８】（実施形態６）図１４に本実施形態の放電
灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図１４で
は主回路を省略して図示してある。また、放電灯点灯装
置の基本的な構成は実施形態１の放電灯点灯装置と同様
であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００６９】本回路では、整流平滑部６ａの出力Ｖａ’
と所定の基準電圧Ｖref3との高低を比較するコンパレー
タＣＰ３からなる寿命検出回路７を設けており、電圧Ｖ
ａ’を放電灯Ｌａの寿命末期信号として兼用している。
すなわち、放電灯Ｌａの寿命末期時には放電灯Ｌａのラ
ンプ電圧が正常点灯時に比べて異常に上昇するので、寿
命検出回路７では電圧Ｖａ’の異常上昇から放電灯Ｌａ
の寿命末期を検出し、異常検出信号をインバータ制御回
路２ａに出力している。尚、放電灯Ｌａの寿命末期時に
は電圧Ｖａ’が基準電圧Ｖref3よりも大きくなり、コン
パレータＣＰ３の出力（異常検出信号）はＨレベルとな
る。一方、放電灯Ｌａの正常点灯時には電圧Ｖａ’が基
準電圧Ｖref3以下になるから、コンパレータＣＰ３の出
力（異常検出信号）はＬレベルとなる。

【００７０】インバータ制御回路２ａでは、実施形態１
と同様、電流位相検出回路３の出力Ｖｃに基づいてイン
バータ回路２を同相或いは遅相領域で動作させると共
に、寿命検出回路７の出力（異常検出信号）ＶｆがＨレ
ベルになった場合は、放電灯Ｌａの寿命末期状態と判断
して、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作
に移行させる。ここで、保護動作とは、スイッチング動
作を停止させる状態、スイッチング動作を行う期間とス
イッチング動作を停止させる期間とを交互に設ける状態
（つまりスイッチング動作を間欠的に行う状態）、或い
は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の発振周波数を高くし
て共振回路の共振を弱くした状態のいずれかにインバー
タ回路２の動作を移行させることを言う。

【００７１】尚、本実施形態では放電灯Ｌａの寿命末期
信号として電圧Ｖａ’を用いているが、電圧Ｖｂ’を用
いても良く、寿命末期時にランプ電圧が異常上昇すると
電圧Ｖｂ’も上昇するので、電圧Ｖｂ’の昇圧から放電
灯Ｌａの寿命末期状態を検出することができる。また、
本回路では電圧Ｖａ’又はＶｂ’から放電灯Ｌａの寿命
末期状態を検出しているが、放電灯Ｌａが外れた状態や
放電灯Ｌａの異常放電などの異常状態を検出しても良
い。また、インバータ制御回路２ａは、電流位相検出回
路３の出力Ｖｃに応じてインバータ回路２が同相或いは
遅相領域で動作するようにインバータ回路２の発振周波
数ｆを制御しているが、寿命検出回路７が放電灯Ｌａの
異常状態を検出した場合、電流位相検出回路３の出力Ｖ
ｃによるインバータ回路２の動作制御よりも、寿命検出
回路７の出力Ｖｆによる保護動作を優先させ、インバー
タ制御回路２ａがコンパレータＣＰ１の出力に応じた発
振周波数ｆの制御を停止するようにしても良く、放電灯
Ｌａの異常状態を確実に検出することができる。

【００７２】

【発明の効果】上述のように、請求項１の発明は、直流
電源の出力をスイッチング素子でスイッチングすること
によって高周波に変換するインバータ回路と、共振用イ
ンダクタ及び共振用コンデンサの直列回路からなりイン
バータ回路の出力端子間に接続された共振回路と、共振
用コンデンサに並列接続された放電灯と、インバータ回
路の出力を制御するインバータ制御回路と、共振用コン
デンサのインピーダンス変化を検出する第１のインピー
ダンス検出手段と、共振用インダクタのインピーダンス
変化を検出する第２のインピーダンス検出手段と、第１
及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果からラン
プ電流の位相を検出する電流位相検出手段と、電流位相
検出手段の検出結果に基づいてインバータ回路を同相又
は遅相領域の何れかで動作させる制御手段とを備えたこ
とを特徴とし、発振周波数が共振周波数よりも高い遅相
領域では共振用インダクタのインピーダンスが支配的に
なり、発振周波数が共振周波数よりも低い進相領域では
共振用コンデンサ及び放電灯のインピーダンスが支配的
になるので、電流位相検出手段では、第１及び第２のイ
ンピーダンス検出手段の検出結果からインバータ回路が
遅相領域、同相領域、進相領域の何れの領域で動作して
いるかを検出することができ、且つ、制御手段は電流位
相検出手段の検出結果に基づいてインバータ回路を同相
又は遅相領域の何れかの領域で動作させているから、イ
ンバータ回路が進相領域で動作して、スイッチング素子
に過大なストレスが加わったりその発熱が増加するのを
防止できるという効果がある。さらに、電流位相検出手
段は、第１のインピーダンス検出手段が検出した共振用
コンデンサのインピーダンスと、第２のインピーダンス
検出手段が検出した共振用インダクタのインピーダンス
とを比較することによってランプ電流の位相を検出して
いるので、電流位相検出手段の構成が複雑化することは
なく、全体として回路構成を簡単にして、部品点数の少
ない放電灯点灯装置を実現できるという効果もある。

【００７３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、インバータ回路の発振周波数が放電灯点灯時に放電
灯と共振用インダクタと共振用コンデンサとで構成され
る共振回路の共振周波数以上になるよう、放電灯の点灯
時において制御手段がインバータ回路の出力を制御する
ことを特徴とし、制御手段はインバータ回路の発振周波
数を共振周波数以上としているので、請求項１の発明と
同様に、インバータ回路を同相或いは遅相領域で動作さ
せることができ、インバータ回路が進相領域で動作して
スイッチング素子に過大なストレスが加わったりその発
熱が増加するのを防止できるという効果がある。

【００７４】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、インバータ回路の発振周波数が、放電灯点灯時にお
いて放電灯と共振用インダクタと共振用コンデンサとで
構成される共振回路の共振周波数以上で、且つ、無負荷
時において共振用インダクタ及び共振用コンデンサから
構成される共振回路の共振出力と放電灯点灯時における
共振回路の共振出力とが略等しくなる周波数よりも低く
なるように、放電灯の点灯時において制御手段がインバ
ータ回路の出力を制御することを特徴とし、制御手段
は、インバータ回路の発振周波数を放電灯点灯時におけ
る共振回路の共振周波数以上に制御しているので、イン
バータ回路を同相或いは遅相領域で動作させることがで
き、且つ、インバータ回路の発振周波数を、無負荷時に
おける共振回路の共振出力と放電灯点灯時における共振
回路の共振出力とが略等しくなる周波数よりも低くして
いるので、放電灯の立ち消えが発生して共振回路の共振
周波数が変化したとしても、過大な共振出力が発生する
ことはなく、スイッチング素子に過大なストレスが加わ
ったり発熱が増加するのを防止できるという効果があ
る。

【００７５】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、放電灯点灯時に放電灯と共振用インダクタと共振用
コンデンサとで構成される共振回路の共振周波数におけ
る共振出力以下となり、且つ、無負荷時において共振用
インダクタ及び共振用コンデンサから構成される共振回
路の共振出力と放電灯点灯時における共振回路の共振出
力とが略等しくなるような発振周波数における共振出力
よりも高くなるよう、放電灯の点灯時において制御手段
がインバータ回路の出力を制御することを特徴とし、無
負荷時における共振回路の共振出力と放電灯点灯時にお
ける共振回路の共振出力とが略等しくなるような発振周
波数における共振出力よりもインバータ回路の出力が高
くなるように制御しているので、インバータ回路の発振
周波数を共振周波数前後の周波数とし、インバータ回路
を略同位相にて動作させることができ、スイッチング素
子に加わるストレスやその発熱を低減できるという効果
がある。

【００７６】請求項５の発明は、請求項１乃至４の発明
において、制御手段は、インバータ回路の発振周波数を
変化させることによってインバータ回路の出力を制御す
ることを特徴とし、請求項１乃至４の発明と同様の効果
を奏する。

【００７７】請求項６の発明は、請求項１乃至４の発明
において、制御手段は、直流電源の出力を変化させるこ
とによってインバータ回路の出力を制御することを特徴
とし、直流電源の出力を変化させるとインバータ回路の
出力が変化して放電灯に流れる電流が変化するので、放
電灯のランプインピーダンスが変化して共振回路の共振
周波数を変化させることができ、請求項１乃至４の発明
と同様の効果を奏する。

【００７８】請求項７の発明は、請求項１乃至４の発明
において、制御手段は、インバータ回路の発振周波数を
変化させると共に、直流電源の出力を変化させることに
よって、インバータ回路の出力を制御することを特徴と
し、直流電源の出力を変化させるとインバータ回路の出
力が変化して放電灯に流れる電流が変化するので、放電
灯のランプインピーダンスが変化して共振回路の共振周
波数を変化させることができ、請求項１乃至４の発明と
同様の効果を奏する。

【００７９】請求項８の発明は、請求項２乃至７の発明
において、制御手段は、放電灯が点灯するまでの間、電
流位相検出手段の検出結果に基づくインバータ回路の出
力制御を停止することを特徴とし、電流位相検出手段の
誤検出などの影響を無くして、放電灯を確実に点灯させ
ることができるという効果がある。

【００８０】請求項９の発明は、請求項２乃至８の発明
において、第１のインピーダンス検出手段の検出信号、
又は、第２のインピーダンス検出手段の検出信号の内、
何れかの検出信号から放電灯の寿命末期状態を検出する
寿命末期検出手段を具備することを特徴とし、放電灯の
寿命末期時にはランプ電圧が異常に上昇するので、第１
又は第２のインピーダンス検出手段の検出信号から放電
灯の寿命末期状態を検出することができ、且つ、第１又
は第２のインピーダンス検出手段の検出信号を寿命末期
状態の検出信号に兼用しているので、寿命末期状態を検
出する回路を別途設ける場合に比べて部品点数を削減で
きるという効果がある。

【００８１】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、寿命末期検出手段が放電灯の寿命末期状態や異常
放電などを検出すると、制御手段は電流位相検出手段の
検出結果に基づくインバータ回路の出力制御を停止する
ことを特徴とし、異常発生時には制御手段によるインバ
ータ回路の出力制御を停止しているので、寿命末期検出
手段によって放電灯Ｌａの寿命末期状態を確実に検出で
きるという効果がある。

【００８２】請求項１１の発明は、請求項９の発明にお
いて、寿命末期検出手段が放電灯の寿命末期状態を検出
すると、制御手段は、インバータ回路の出力を低下させ
る保護動作を行うことを特徴とし、寿命末期時にはイン
バータ回路の出力を低下させることにより、回路素子に
ストレスが加わるのを防止できるという効果がある。

【００８３】請求項１２の発明は、請求項１１の発明に
おいて、上記保護動作は、インバータ回路のスイッチン
グ動作を停止させる動作か、スイッチング動作を行う期
間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に設け
る動作か、或いは、スイッチング素子の発振周波数を高
くして共振回路の共振を弱くする動作のいずれかである
ことを特徴とし、請求項１１の発明と同様の効果を奏す
る。

【００８４】請求項１３の発明は、請求項１１の発明に
おいて、制御手段は、電流位相検出手段の検出結果に基
づくインバータ回路の出力制御よりも上記保護動作を優
先して行うことを特徴とし、インバータ回路の出力制御
よりも保護動作を優先させているので、寿命末期検出手
段が誤動作するのを防止できるという効果がある。

【００８５】請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の
発明において、上記第２のインピーダンス検出手段は、
共振用インダクタに磁気結合された二次巻線から共振用
インダクタに発生した電圧を検出し、この電圧から共振
用インダクタのインピーダンスを検出することを特徴と
し、簡単な回路構成で共振用インダクタのインピーダン
スを検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の放電灯点灯装置を示す回路図であ
る。

【図２】同上の発振周波数と第１及び第２のインピーダ
ンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。

【図３】同上の具体回路図である。

【図４】同上の発振周波数と第１及び第２のインピーダ
ンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。

【図５】実施形態２の放電灯点灯装置の一部省略せる回
路図である。

【図６】同上の発振周波数と第１及び第２のインピーダ
ンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。

【図７】実施形態３の放電灯点灯装置の発振周波数と第
１及び第２のインピーダンス検出部の出力電圧との関係
を示す図である。

【図８】同上の共振回路に発生する共振電圧の周波数特
性を示す図である。

【図９】同上の別の放電灯点灯装置を示す一部省略せる
回路図である。

【図１０】実施形態４の放電灯点灯装置の一部省略せる
回路図である。

【図１１】同上の共振回路に発生する共振電圧の周波数
特性を示す図である。

【図１２】実施形態５の放電灯点灯装置の一部省略せる
回路図である。

【図１３】同上の共振回路に発生する共振電圧の周波数
特性を示す図である。

【図１４】実施形態６の放電灯点灯装置の一部省略せる
回路図である。

【図１５】従来の放電灯点灯装置のブロック図である。

【図１６】同上の具体回路図である。

【図１７】同上の共振回路に発生する共振電圧の周波数
特性を示す図である。

【図１８】（ａ）（ｂ）はスイッチング素子に流れる電
流の波形図であり、（ｃ）（ｄ）はスイッチング素子の
両端電圧の波形図である。

【図１９】（ａ）（ｂ）はスイッチング素子に流れる電
流の波形図であり、（ｃ）（ｄ）はスイッチング素子の
両端電圧の波形図である。

【図２０】（ａ）（ｂ）はスイッチング素子に流れる電
流の波形図であり、（ｃ）（ｄ）はスイッチング素子の
両端電圧の波形図である。

【符号の説明】

１整流平滑回路２インバータ回路２ａインバータ制御回路３負荷回路４第１のインピーダンス検出部５第２のインピーダンス検出部６電流位相検出回路Ｃ１，Ｃ２コンデンサＬ１インダクタＬａ放電灯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源の出力をスイッチング素子でスイ
ッチングすることによって高周波に変換するインバータ
回路と、共振用インダクタ及び共振用コンデンサの直列
回路からなりインバータ回路の出力端子間に接続された
共振回路と、共振用コンデンサに並列接続された放電灯
と、インバータ回路の出力を制御するインバータ制御回
路と、共振用コンデンサのインピーダンス変化を検出す
る第１のインピーダンス検出手段と、共振用インダクタ
のインピーダンス変化を検出する第２のインピーダンス
検出手段と、第１及び第２のインピーダンス検出手段の
検出結果からランプ電流の位相を検出する電流位相検出
手段と、電流位相検出手段の検出結果に基づいてインバ
ータ回路を同相又は遅相領域の何れかで動作させる制御
手段とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】インバータ回路の発振周波数が放電灯点灯
時に放電灯と共振用インダクタと共振用コンデンサとで
構成される共振回路の共振周波数以上になるよう、放電
灯の点灯時において制御手段がインバータ回路の出力を
制御す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】インバータ回路の発振周波数が、放電灯点
灯時において放電灯と共振用インダクタと共振用コンデ
ンサとで構成される共振回路の共振周波数以上で、且
つ、無負荷時において共振用インダクタ及び共振用コン
デンサから構成される共振回路の共振出力と放電灯点灯
時における共振回路の共振出力とが略等しくなる周波数
よりも低くなるように、放電灯の点灯時において制御手
段がインバータ回路の出力を制御す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４】放電灯点灯時に放電灯と共振用インダクタ
と共振用コンデンサとで構成される共振回路の共振周波
数における共振出力以下となり、且つ、無負荷時におい
て共振用インダクタ及び共振用コンデンサから構成され
る共振回路の共振出力と放電灯点灯時における共振回路
の共振出力とが略等しくなるような発振周波数における
共振出力よりも高くなるよう、放電灯の点灯時において
制御手段がインバータ回路の出力を制御することを特徴
とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】制御手段は、インバータ回路の発振周波数
を変化させることによってインバータ回路の出力を制御
することを特徴とする請求項１乃至４記載の放電灯点灯
装置。
【請求項６】制御手段は、直流電源の出力を変化させる
ことによってインバータ回路の出力を制御することを特
徴とする請求項１乃至４記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】制御手段は、インバータ回路の発振周波数
を変化させると共に、直流電源の出力を変化させること
によって、インバータ回路の出力を制御することを特徴
とする請求項１乃至４記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】制御手段は、放電灯が点灯するまでの間、
電流位相検出手段の検出結果に基づくインバータ回路の
出力制御を停止することを特徴とする請求項２乃至７記
載の放電灯点灯装置。
【請求項９】第１のインピーダンス検出手段の検出信
号、又は、第２のインピーダンス検出手段の検出信号の
内、何れかの検出信号から放電灯の寿命末期状態を検出
する寿命末期検出手段を具備することを特徴とする請求
項２乃至８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】寿命末期検出手段が放電灯の寿命末期状
態や異常放電などを検出すると、制御手段は電流位相検
出手段の検出結果に基づくインバータ回路の出力制御を
停止することを特徴とする請求項９記載の放電灯点灯装
置。
【請求項１１】寿命末期検出手段が放電灯の寿命末期状
態を検出すると、制御手段は、インバータ回路の出力を
低下させる保護動作を行うことを特徴とする請求項９記
載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】上記保護動作は、インバータ回路のスイ
ッチング動作を停止させる動作か、スイッチング動作を
行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互
に設ける動作か、或いは、スイッチング素子の発振周波
数を高くして共振回路の共振を弱くする動作のいずれか
であることを特徴とする請求項１１記載の放電灯点灯装
置。
【請求項１３】制御手段は、電流位相検出手段の検出結
果に基づくインバータ回路の出力制御よりも上記保護動
作を優先して行うことを特徴とする請求項１１記載の放
電灯点灯装置。
【請求項１４】上記第２のインピーダンス検出手段は、
共振用インダクタに磁気結合された二次巻線から共振用
インダクタに発生した電圧を検出し、この電圧から共振
用インダクタのインピーダンスを検出することを特徴と
する請求項１乃至１３記載の放電灯点灯装置。