JP2002324688A - 放電灯点灯装置、及びこれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点灯出力差が小さく、また最適なフィラメン
ト予熱により長寿命化が図れて長期にわたり安定した状
態で放電灯を使用することができ、しかも寿命末期時も
確実に検出することができて、異種複数の放電灯を点灯
共用可能な信頼性の高い放電灯点灯装置を提供するこ
と。 【解決手段】 インバータ負荷回路ＩＬは、第１共振回
路ＲＣ１と第２共振回路ＲＣ２とを備え、第１共振回路
ＲＣ１は、放電灯ＬＡに対して共振兼直流阻止用のコン
デンサＣ２及びインダクタＬ１が直列に接続されるとと
もに、放電灯ＬＡと共振兼直流阻止用のコンデンサＣ２
との直列回路の両端に共振用のコンデンサＣ１が並列に
接続され構成される。第２共振回路ＲＣ２は、放電灯Ｌ
Ａのフィラメントｆｔ１，ｆｔ２に予熱電流を供給する
ための巻線ｎ１〜ｎ３を含むインダクタＬ２に対して共
振用のコンデンサＣ３が直列に接続され構成される。

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、
及びその装置を用いた照明器具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、従来の放電灯点灯装置の一例
を示す回路図である。この従来の放電灯点灯装置ＤＬＡ
は、商用の交流電源ＶＳには整流器ＤＢを介して直流変
換用の直流電源回路ＣＶが接続され、この直流電源回路
ＣＶの出力側にはインバータ回路ＩＮＶが接続されてい
る。このインバータ回路ＩＮＶは、そのスイッチング素
子Ｑが制御回路ＣＣによって高周波でオン／オフ駆動制
御されることにより高周波電力を出力する。そして、イ
ンバータ回路ＩＮＶの出力側にはインバータ負荷回路Ｉ
Ｌが接続されている。

【０００３】このインバータ負荷回路ＩＬは、共振用の
インダクタＬ１、直流阻止用のコンデンサＣ２、放電灯
ＬＡの一方のフィラメントｆ１、共振用のコンデンサＣ
１，放電灯ＬＡの他方のフィラメントｆ２からなる直列
回路で構成されている。その場合、両コンデンサの容量
はＣ１＜Ｃ２のように設定される。

【０００４】ところで、従来より放電灯ＬＡにはその使
用対象の多様さから種々の規格品のものが提供されてい
る。例えば、４フィートの長さの放電灯（ランプ）ＬＡ
をとってみても、ＦＨＦ３２（高周波点灯（Ｈｆ）専用
ランプ：３２Ｗ，４５Ｗの２重定格ランプ）、ＦＬＲ４
０Ｓ（ラピッド型一般ランプ：４０Ｗ）、ＦＬＲ４０Ｓ
／３６（ラピッド型省電力ランプ：３６Ｗ）、ＦＬ４０
Ｓ（グロー型一般ランプ：４０Ｗ）、ＦＬ４０ＳＳ／３
７（グロー型省電力ランプ：３７Ｗ）といった、数種類
のものが存在する。

【０００５】そして、各々の放電灯ＬＡは、管径やフィ
ラメント構造、あるいは管内の封入ガス組成などの構造
的な違いがあるばかりか、フィラメントの予熱条件、始
動点灯する際に必要な始動電圧、定常点灯時のランプ電
圧、ランプ電流、及びランプ電力など、各放電灯ＬＡを
最適に始動、点灯するための条件についても種々の違い
がある。

【０００６】従来は、ラピッド型ランプのように、同形
状でかつフィラメント構造も同じであり、また、電気特
性も略１０％程度の違いしかないような互いに近似した
タイプの放電灯ＬＡ、例えば、一般ランプ（ＦＬＲ４０
Ｓ：ランプ電流＝３８０ｍＡ、ランプ電圧＝１０５Ｖ、
ランプ電力＝４０Ｗ）と省電力型ランプ（ＦＬＲ４０Ｓ
／３６：ランプ電流４００ｍＡ、ランプ電圧＝９０Ｖ、
ランプ電力＝３６Ｗ）のようなものについては、図１６
に示した放電灯点灯装置を用いて各放電灯ＬＡを共用す
ることがあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
管径やフィラメント構造などの違いや、始動条件や点灯
条件等が大きく異なる多種類の放電灯ＬＡの全てを、図
１６に示した従来構成をもつ１つの放電灯点灯装置で共
用すると、次の（１）〜（３）に指摘するような種々の
問題を生じていた。

【０００８】（１）点灯出力について 図１７は交流電源ＶＳが投入されてから放電灯ＬＡが点
灯するまでのインバータ負荷回路ＩＬの共振カーブを示
した特性図である。ここに、横軸は周波数、縦軸は放電
灯ＬＡに加わるランプ電圧ＶＬである。なお、図１７に
は点灯後の状態として、２種類の放電灯ＬＡ（ここでは
一例としてＦＨＦ３２ランプ及びＦＬＲ４０Ｓ／３６ラ
ンプ）の共振カーブを示している。

【０００９】商用電源Ｖｓが投入されると、制御回路Ｃ
Ｃによってインバータ回路ＩＮＶは、先ず予熱モードに
移行する。この予熱モードでは、所定時間にわたって周
波数ｆａ１において動作する。この時、コンデンサＣ１
の両端には、インダクタＬ１及びコンデンサＣ１によっ
て決る無負荷時の共振カーブ上の点ａ１に相当する電圧
が印加されるのと同時に、コンデンサＣ１を通じて一定
の電流が流れる。これにより、放電灯ＬＡ１の各フィラ
メントｆｔ１，ｆｔ２が予熱される。

【００１０】次に、放電灯ＬＡを始動点灯させるため
に、制御回路ＣＣによってインバータ回路ＩＮＶは、始
動モードに移行する。この始動モードでは、インバータ
回路ＩＮＶは、周波数ｆｂ１で動作し、放電灯ＬＡの両
端には、共振カーブの点ｂ１に相当する電圧が印加され
る。そして、放電灯ＬＡが点灯すると、放電灯ＬＡの放
電抵抗成分がＬＣ共振系に加わるため、例えば、ＦＨＦ
３２ランプに着目するとその共振カーブが変化して点ｂ
１'へ移行する。

【００１１】そして、所望の点灯出力を得るために、制
御回路ＣＣによってインバータ回路ＩＮＶは最終的に点
灯モードに移行する。この点灯モードでは、インバータ
回路ＩＮＶは周波数ｆｃ１にて動作する。

【００１２】ここで、ＦＨＦ３２ランプ及びＦＬＲ４０
Ｓ／３６ランプをそれぞれ点灯した場合、その点灯モー
ドの周波数ｆｃ１においてランプ電圧に差ΔＶＬ０が生
じる。これは個々の放電灯ＬＡが持つ放電インピーダン
スが異なるため、ＬＣ共振系に放電灯ＬＡの抵抗分を含
めた上での共振カーブが異なってしまうためである。

【００１３】つまり、ＦＨＦ３２ランプよりもＦＬＲ４
０Ｓ／３６ランプの方が放電インピーダンスが小さいた
めＦＬＲ４０Ｓ／３６点灯時の共振カーブのピークは、
無負荷時の共振周波数ｆ０からより低い周波数へと遠ざ
かるとともに、共振ピーク自体も下がる傾向になる。換
言すれば、共振が弱まる方向になる。

【００１４】このように、種類の異なる複数の放電灯Ｌ
Ａを同一の放電灯点灯装置で点灯する場合には、放電灯
ＬＡの特有の放電インピーダンス特性の違いによって点
灯時の出力差ΔＶＬ０が大きくなり、その結果、使用す
る放電灯ＬＡによって明るくなったり、あるいは暗くな
ったりして点灯出力が一定しないという不具合が生じ
る。

【００１５】（２）フィラメント先行予熱について 放電灯ＬＡが点灯する前にフィラメントｆｔ１，ｆｔ２
を予熱するのは、フィラメントｆｔ１，ｆｔ２へのスト
レスを少なくして放電灯ＬＡの点灯を容易化するためで
ある。つまり、フィラメントｆｔ１，ｆｔ２を適性温度
に加熱することでフィラメントｆｔ１，ｆｔ２に塗布さ
れた熱電子放出物質（エミッタ）から熱電子を放出さ
せ、これにより放電灯ＬＡが点灯するに必要な始動電圧
を低減することができる。

【００１６】ここで、フィラメントｆｔ１，ｆｔ２が加
熱不足の場合は、熱電子の放出が少なく、放電灯ＬＡの
点灯に必要な始動電圧が高くなる。そのため、管内ガス
イオン等によるフィラメントｆｔ１，ｆｔ２への損傷
（スパッタ現象）が生じる。これとは逆に、フィラメン
トｆｔ１，ｆｔ２が過剰過熱された場合は、熱電子放出
物質の蒸発を異常に促進させてしまい、早期エミッタ不
足などが生じる。従って、フィラメント予熱は、適度の
フィラメント電流を適度の時間印加して、適切なフィラ
メント温度にすることが必要である。

【００１７】それに加えて、先行予熱時には放電灯ＬＡ
が放電を起こさずにフィラメントｆｔ１，ｆｔ２だけが
加熱されるように放電灯ＬＡの両端に加わるランプ電圧
ＶＬはできるだけ低く抑えておく必要がある。なぜな
ら、フィラメントｆｔ１，ｆｔ２が先行予熱時に放電す
ることは、予熱不足状態で放電することを意味し、これ
は上記のスパッタ現象を引き起こすなどの要因となるか
らである。

【００１８】ところが、図１６に示すような従来の構成
では、コンデンサＣ１に流れる電流がフィラメント電流
になっているので、放電灯ＬＡの両端に印加されるラン
プ電圧ＶＬとフィラメント電流とは比例関係になる。こ
のような場合、先行予熱時にフィラメント電流を多くし
ようとすれば、ランプ電圧ＶＬも高くなり、逆にランプ
電圧ＶＬを低く抑えようとするとフィラメント電流が少
なくなるといった問題を生じている。

【００１９】このように、従来の構成に基づいてフィラ
メントｆｔ１，ｆｔ２を予熱すると、放電灯ＬＡの種類
によってフィラメント予熱不足、あるいは過剰予熱とい
った不具合が発生し、ひいては、放電灯ＬＡの早期の管
端黒化、あるいは早期にフィラメント断線が生じること
になる。

【００２０】（３）放電灯寿命末期検出について 放電灯寿命末期時においては、放電灯ＬＡに加わるラン
プ電圧ＶＬが異常に上昇し、放電灯点灯装置に過大なス
トレスが加わることになる。これを防止するため、従来
装置では、図１６に示すように、放電灯寿命末期検出手
段ＳＥＤを設けてランプ電圧ＶＬを検出し、その検出出
力に基づいて放電灯ＬＡが寿命になったことを点灯特性
等から電気的に検出するようにしている。

【００２１】そして、この放電灯寿命末期検出手段ＳＥ
Ｄによって放電灯ＬＡの寿命が末期であることが検出さ
れた場合には、これに応じて制御回路ＣＣがインバータ
回路ＩＮＶのスイッチング素子Ｑの動作を停止させるな
どして、装置を保護するようにしている。

【００２２】しかしながら、前述のように放電灯ＬＡの
各種類に応じてそれぞれランプ特性が異なるため、ラン
プ電圧ＶＬを検出するにしても、各種類の放電灯ＬＡご
とに、正常時と寿命末期時とを適正に区分するためのし
きい値をそれぞれ見出すことが極めて難しかった。

【００２３】このように、形状や定格の異なる多種類の
放電灯の全てを１種類の放電灯点灯装置で共用化した場
合には、上述の（１）〜（３）で指摘したような種々の
弊害が生じるため、従来技術では、形状や定格の異なる
放電灯毎に専用の放電灯点灯装置を使用しているのが現
状である。そのため、放電灯点灯装置も放電灯ＬＡの種
類に応じて各種のものを準備せねばならず、コストアッ
プを招来していた。

【００２４】本発明は、上記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、第１には種類の
異なる各放電灯に対しても点灯出力差が小さくなるよう
にすること、第２には個々の放電灯に適合したフィラメ
ント先行予熱が行えるようにすること、第３には個々の
放電灯に適合した放電灯寿命末期検出が行えるようにす
ること、第４にはそれらの結果として、異種複数の放電
灯を共用化できて信頼性の高い放電灯点灯装置を提供す
ることにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、商用の交流電源を整流して直流に変換
する直流電源回路と、その直流電源回路の出力をスイッ
チング素子により高周波でオン／オフして高周波電力に
変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの
高周波電力が供給される放電灯を含むインバータ負荷回
路と、前記インバータ回路のスイッチング素子を駆動制
御する制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、次
の構成をとる。

【００２６】すなわち、請求項１記載の発明は、前記イ
ンバータ負荷回路は、第１共振回路と第２共振回路とを
備え、前記第１共振回路は、前記放電灯に対して直列に
インダクタと共振兼直流阻止用のコンデンサとが接続さ
れるとともに、前記放電灯の両端に共振用のコンデンサ
が接続されて構成され、また、前記第２共振回路は、前
記放電灯のフィラメントに電流を供給するための巻線を
含むインダクタに対してコンデンサが直列に接続されて
構成されている。

【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成において、前記直流電源回路は、昇圧チョッパ回路で
構成された完全平滑回路としている。

【００２８】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明において、前記直流電源回路は、前記昇圧チョッパ
回路を駆動制御する制御回路を有し、この制御回路は、
前記昇圧チョッパ回路からの出力電圧、前記昇圧チョッ
パ回路への入力電圧、前記昇圧チョッパ回路のスイッチ
ング素子に流れるスイッチング電流、及び前記昇圧チョ
ッパ回路のインダクタに流れる電流の各々の値を取り込
み、これらの値に基づいて前記スイッチング素子をオン
／オフ制御するものである一方、前記昇圧チョッパ回路
に対する入力電圧を前記制御回路に取り込む信号経路の
途中には、この入力電圧の大きさに応じてその電圧値を
切り替える検出電圧切替回路が付加されている。

【００２９】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の構成において、前記第１共振回
路のインダクタと共振用のコンデンサとから決定される
共振周波数をｆ０、前記第２共振回路のインダクタ、共
振用のコンデンサ及び放電灯のフィラメントから決定さ
れる共振周波数をｆ００とした場合に、ｆ０とｆ００の
大小関係がｆ０＜ｆ００となるように設定されている。

【００３０】請求項５記載の発明は、請求項４記載の構
成において、前記インバータ回路の起動時からの動作周
波数が、予熱時にはｆａ、始動時にはｆｂ、点灯時には
ｆｃにそれぞれ設定されるとした場合、少なくとも予熱
時は第１共振回路及び第２共振回路に流れる共振電流が
前記インバータ回路の高周波電圧に対して共に遅相であ
るように設定されている。

【００３１】請求項６記載の発明は、請求項４または請
求項５記載の構成において、前記点灯時の動作周波数ｆ
ｃにおいて動作する場合に、前記第１共振回路に流れる
電流は前記インバータ回路の高周波電圧に対して遅相で
あり、前記第２共振回路に流れる電流は略進相であるよ
うに設定されている。

【００３２】請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求
項６のいずれかに記載の構成において、前記放電灯の寿
命末期を検出する放電灯寿命末期検出手段を含み、この
放電灯寿命末期検出手段は、前記インバータ回路のスイ
ッチング素子に流れるパルス状電流を検出するものとし
ている。

【００３３】請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれかに記載の構成において、前記予熱時の動
作周波数ｆａにて動作する期間を略１秒と設定した場合
の前記放電灯のフィラメントに流れる電流値の目安とし
て、フィラメント疑似等価抵抗（無誘導抵抗使用時）の
抵抗値範囲が略５〜１０Ωという条件において略６００
〜７００ｍＡとなるように設定されている。

【００３４】請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求
項８のいずれかに記載の構成において、前記第１共振回
路を構成する共振兼直流阻止用のコンデンサの一端は、
前記インバータ回路のグランドに接続されている。

【００３５】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請
求項９のいずれかに記載の構成において、前記放電灯と
は、略同一の定格電力である異種複数の放電灯である。

【００３６】請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請
求項９のいずれかに記載の構成において、前記放電灯と
は、略同一の長さ（管長）である異種複数の放電灯であ
る。

【００３７】請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請
求項９のいずれかに記載の構成において、前記放電灯と
は、略同一の長さ、略同一の口金寸法であり、略同一照
明器具にて使用可能な異種複数の放電灯である。

【００３８】請求項１３記載の発明の照明器具は、請求
項１２記載の放電灯点灯装置を搭載し、用途に応じて放
電灯が選択的に装着可能に設けられている。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて詳細に説明する。

【００４０】［実施の形態１］図１はこの実施の形態１
に係る放電灯点灯装置の回路図である。この実施の形態
１の放電灯点灯装置ＤＬＡは、交流電源ＶＳを全波整流
する整流器ＤＢを介して直流変換用の直流電源回路ＣＶ
が接続され、この直流電源回路ＣＶの出力側にインバー
タ回路ＩＮＶが接続されている。また、インバータ回路
ＩＮＶに対しては、そのスイッチング素子Ｑを高周波で
オン／オフ駆動制御する制御回路ＣＣが設けられてい
る。さらに、インバータ回路ＩＮＶの出力側にはインバ
ータ負荷回路ＩＬが接続されている。

【００４１】ここに、上記の整流器ＤＢ、直流電源回路
ＣＶ、インバータ回路ＩＮＶ、及び制御回路ＣＣの各構
成は、図１６に示した従来技術のものと基本的に同じで
あるから、ここでは詳しい説明は省略する。

【００４２】この実施の形態１において、インバータ負
荷回路ＩＬは、単一の放電灯ＬＡを含むとともに、第１
共振回路ＲＣ１及び第２共振回路ＲＣ２を備えている。
第１共振回路ＲＣ１は、インダクタＬ１、共振兼直流阻
止用のコンデンサＣ２及び放電灯ＬＡを順次直列に接続
するとともに、共振兼直流阻止用のコンデンサＣ２と放
電灯ＬＡとの直列回路の両端に共振用のコンデンサＣ１
を並列に接続して構成されている。

【００４３】また、第２共振回路ＲＣ２は、予熱回路と
しての作用を同時に果たすものであって、インダクタＬ
２とコンデンサＣ３とからなる直列回路を備えるととも
に、インダクタＬ２を１次巻線ｎ１として、これに対し
て設けられた２次巻線ｎ２，ｎ３をそれぞれコンデンサ
Ｃ４，Ｃ５を介して放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２
に接続して構成されている。

【００４４】次に、図１の構成を有する放電灯点灯装置
ＤＬＡの回路動作について、図２に示す第１共振回路Ｒ
Ｃ１及び第２共振回路ＲＣ２の各共振カーブを参照して
説明する。なお、図２には従来の場合と同様に、点灯時
の２種類の放電灯ＬＡ（ここでは一例としてＦＨＦ３２
ランプ及びＦＬＲ４０Ｓ／３６ランプ）の共振カーブを
示している。

【００４５】商用電源Ｖｓが印加されてから点灯するま
でに、制御回路ＣＣによってインバータ回路ＩＮＶの動
作周波数が、予熱モード（周波数ｆａ２にて動作）、始
動モード（ｆｂ２にて動作）、点灯モード（ｆｃ２にて
動作）と段階的に切り替えられる点は従来の場合と同様
である。

【００４６】ここで、第１共振回路ＲＣ１に着目する
と、第１共振回路ＲＣ１は大きく分けて２つの共振カー
ブを持つ。つまり、無負荷時（放電灯ＬＡのインピーダ
ンスが∞）の場合と、負荷短絡時（放電灯ＬＡのインピ
ーダンスがゼロ）の場合とである。

【００４７】無負荷時は、放電灯ＬＡが未装着で開放状
態にあるため、共振動作にコンデンサＣ２が寄与せず、
従って、インダクタＬ１とコンデンサＣ１とによって決
る共振周波数ｆ０での共振カーブとなる。一方、負荷短
絡時は、両コンデンサＣ２，Ｃ１が並列接続されるた
め、インダクタＬ１と両コンデンサＣ１，Ｃ２によって
決定される共振周波数ｆ０'での共振カーブとなる。当
然ながらｆ０＞ｆ０'であり、コンデンサＣ２の容量に
よって共振周波数ｆ０とｆ０'との格差が決定される。

【００４８】放電灯ＬＡが点灯すると、放電インピーダ
ンスが発生するが、そのインピーダンス値は０〜∞の範
囲であるため、点灯時の共振カーブの共振周波数（共振
ピーク）は必ずｆ０〜ｆ０'の間に存在する。

【００４９】次に、第２共振回路ＲＣ２に着目すると、
第２共振回路ＲＣ２についても、同様に、放電灯ＬＡが
装着状態にあってインダクタＬ２の２次側巻線ｎ２、ｎ
３にフィラメントｆｔ１，ｆｔ２が接続されている場合
の負荷時の共振カーブ（Ｌ２、Ｃ３、ｆｔ１及びｆｔ２
の抵抗値から決定される共振周波数ｆ００のもの）と、
放電灯ＬＡが未装着なためインダクタＬ２とコンデンサ
Ｃ３のみで決定される無負荷時の共振カーブ（共振周波
数ｆ００'のもの）とが存在する。

【００５０】さらに、この実施の形態１の放電灯点灯装
置ＤＬＡは、放電灯ＬＡの両端に始動電圧を印加して点
灯させる第１共振回路ＲＣ１と、フィラメントｆｔ１，
ｆｔ２に予熱電流を供給する第２共振回路ＲＣ２とはそ
れぞれ独立して設計できるため、第１共振回路ＲＣ１の
無負荷時の共振周波数ｆ０と、第２共振回路ＲＣ２にお
いて放電灯ＬＡのフィラメントｆｔ１，ｆｔ２が接続さ
れている場合の負荷時の共振周波数ｆ００とを自由に設
定することができる。

【００５１】以上の点を踏まえて、この実施の形態１の
放電灯点灯装置ＤＬＡにおける放電灯ＬＡの点灯出力時
の特性と、フィラメント先行予熱時の特性についてそれ
ぞれ説明する。

【００５２】１）点灯出力について 従来の場合と同様、２種類の放電灯ＬＡ（ＦＨＦ３２ラ
ンプ及びＦＬＲ４０Ｓ／３６ランプ）をそれぞれ点灯し
た場合、図２に示すように点灯時のランプ電圧には差Δ
ＶＬ１が生じる。その場合、放電灯ＬＡの種類によっ
て、各放電灯ＬＡが持つ個々の放電インピーダンスが異
なるので、ＦＬＲ４０Ｓ／３６ランプの点灯時の共振カ
ーブの共振周波数（共振ピーク）は、ＦＨＦ３２ランプ
の場合に比べて無負荷時の共振周波数ｆ０からより低い
周波数へ遠ざかる。

【００５３】しかしながら、前述のように放電灯ＬＡが
点灯状態にあるときの共振カーブの共振周波数（共振ピ
ーク）は必ずｆ０〜ｆ０'の間に存在するため、ＦＬＲ
４０Ｓ／３６の共振ピーク値が減少することなく、ＦＨ
Ｆ３２ランプの共振カーブからほぼ水平移動に近い感じ
で変化する。つまり、従来の装置のランプ電圧の差ΔＶ
Ｌ０に比べてこの実施の形態１におけるランプ電圧の差
ΔＶＬ１は小さくなる傾向にある。

【００５４】表１（ａ）には従来の装置（図１６）を使
用して各種の放電灯ＬＡの電気特性を調べた結果を、表
１（ｂ）にはこの実施の形態１の装置（図１）を使用し
て各種の放電灯ＬＡの電気特性を調べた結果をそれぞれ
示している。

【００５５】

【表１】 表１（ａ），（ｂ）の比較から、従来例ではＦＬＲ４０
Ｓ／３６とＦＨＦ３２との出力差が５．７Ｗであるのに
対して、この実施の形態１では出力差が４．３Ｗであ
り、出力差が小さくなっていることが分かる。

【００５６】このように、この実施の形態１では、種類
の異なる複数の放電灯ＬＡを点灯させた場合でも、その
点灯時の出力差が小さくなるため、使用する放電灯ＬＡ
によって明るくなったり、逆に暗くなったりするといと
いった不具合が改善できる。

【００５７】２）フィラメント先行予熱について 放電灯ＬＡの寿命を意識した最適な先行予熱を行うため
には、第１，第２共振回路ＲＣ１，ＲＣ２の前述の各共
振周波数ｆ０，ｆ００の関係がｆ０＜ｆ００となるよう
にする。特に、ｆ０＜ｆ００の関係を保ちつつｆ０とｆ
００との距離が大きくなるように予め設定しておく。

【００５８】この条件の下で、放電灯ＬＡが装着された
状態で予熱モードに移行すると、第２共振回路ＲＣ２の
コンデンサＣ２，インダクタＬ２、コンデンサＣ４，Ｃ
５を介して放電灯ＬＡの各フィラメントｆｔ１，ｆｔ２
に予熱電流が流れる。そのときの第２共振回路ＲＣ２の
共振カーブの共振周波数はｆ００である。そして、予熱
時の周波数ｆａ２をｆ００近傍に設定すれば、放電灯Ｌ
Ａの両端電圧ＶＬは図２のａ２２点に相当する値とな
る。従って、ランプ電圧ＶＬをかなり低く抑えることが
できるとともに、各フィラメントｆｔ１，ｆｔ２に対し
ては適性かつ十分な予熱電流を供給することが可能とな
る。

【００５９】これにより、種類の異なる多数の放電灯Ｌ
Ａを対象とした場合でも、先行予熱時に放電灯ＬＡの両
端に加わるランプ電圧ＶＬが高くなって予熱終了前に放
電を開始してしまうといった不都合を防止できる。この
ため、残りの必要な条件としては、放電灯ＬＡのフィラ
メント電流を適切に供給するだけになり、先行予熱の場
合の条件設定が容易になる。

【００６０】表２（ａ）には従来の装置（図１６）を使
用して各種の放電灯ＬＡの点滅寿命特性を調べた結果
を、表２（ｂ）にはこの実施の形態１の装置ＤＬＡ（図
１）を使用して各種の放電灯ＬＡの点滅寿命特性を調べ
た結果をそれぞれ示している。なお、予熱時間（１秒）
と予熱時フィラメント電流（約６００〜７００ｍＡ）は
両装置共に同じ条件としている。この場合、両装置で
は、予熱時の放電灯ＬＡの両端電圧（２次電圧）ＶＬに
大きな違いが現れている。

【００６１】

【表２】 表２（ａ），（ｂ）から分かるように、従来の装置（図
１６）では点滅回数１０００回にて既に管端黒化が始ま
っているのに対して、この実施の形態１の装置（図１）
では点滅回数５０００回まで黒化は見られない。

【００６２】このように、この実施の形態１の放電灯点
灯装置ＤＬＡは、種類の異なる複数の放電灯ＬＡを対象
とした場合でも、最適な先行予熱が行うための設計が容
易になり、ランプ寿命を確保することができる。

【００６３】［実施の形態２］図３は、この実施の形態
２に係る放電灯点灯装置における直流電源回路の詳細を
示す回路図である。

【００６４】この実施の形態２の放電灯点灯装置におい
て、直流電源回路ＣＶの部分を除く他の構成は実施の形
態１の場合と基本的に同じであるから、ここでは詳しい
説明は省略する。

【００６５】以下、この実施の形態２の特徴である直流
電源回路ＣＶについて詳述する。この直流電源回路ＣＶ
は、昇圧チョッパ回路ＵＶＣ及び検出電圧切替回路ＤＳ
Ｗを有する。昇圧チョッパ回路ＵＶＣは、インダクタＬ
３、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、平滑用の
コンデンサＣ９、及びスイッチング素子Ｑ１を駆動制御
する制御回路ＩＣ１を主体に構成されている。

【００６６】上記の制御回路ＩＣ１は、汎用のチョッパ
制御用ＩＣであるモトローラ（ＭＯＴＯＲＯＬＡ）社製
のＭ３３２６２を採用している。この制御回路ＩＣ１の
詳細については既に周知であるので、ここでは詳しい説
明は省略し、制御回路ＩＣ１に対する外付け部品の構成
を以下に簡単に説明する。

【００６７】制御回路ＩＣ１の１番ピン（出力電圧帰還
端子）には、平滑用のコンデンサＣ９に並列接続された
抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の直列回路によって平滑出力電圧を
分圧した電圧が入力される。２番ピン（誤差アンプ出力
／補償端子）には抵抗Ｒ１８とコンデンサＣ７とが接続
される。３番ピン（マルチプライヤ入力端子）にはチョ
ッパ入力電圧による検出電圧切替回路ＤＳＷが作用しな
いときには整流後の脈流電圧から抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，
Ｒ１３，Ｒ１４によって分圧された電圧がコンデンサＣ
６で平滑されて入力される。４番ピン（電流センス入力
端子）にはスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出す
るために、抵抗Ｒ１９で得られた電圧を抵抗Ｒ２０を介
してコンデンサＣ８で平滑して入力される。５番ピン
（ゼロ電流検出入力端子）にはインダクタＬ３を流れる
電流のゼロクロス点を検出するために、インダクタＬ３
の２次巻線ｎ２の出力が抵抗Ｒ１６を介して入力され
る。６番ピン（グランド端子）は回路グランドに接続さ
れる。７番ピン（出力端子）にはスイッチング素子Ｑ１
を駆動するために、抵抗Ｒ１７を介してスイッチング素
子Ｑ１のゲート端子に接続される。８番ピン（電源電圧
端子）には制御回路ＩＣ１の電源用として、整流後の脈
流電圧から各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２５にて分圧された電
圧がコンデンサＣ４及びツェナーダイオードＺＤ１で平
滑されて入力されると共に、インダクタＬ３の２次巻線
ｎ２からの出力も抵抗Ｒ１５を介して入力される。

【００６８】以上のように構成することにより、制御回
路ＩＣ１は、整流器ＤＢから昇圧チョッパ回路ＵＶＣへ
の入力電圧（脈流電圧）を３番ピンの入力に基づいて検
出し、昇圧チョッパ回路ＵＶＣからの出力電圧を１番ピ
ンの入力に基づいて検出し、スイッチング素子Ｑ１に流
れる電流を４番ピンの入力に基づいて検出し、さらに、
インダクタＬ３に流れる電流を５番ピンの入力に基づい
て検出しながらスイッチング素子Ｑ１の駆動制御を行う
ことができる。

【００６９】一方、検出電圧切替回路ＤＳＷは、整流後
の脈流電圧から抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５からなる分圧抵抗
により得た電圧がダイオードＤ２、コンデンサＣ５及び
抵抗Ｒ６にて平滑化され、比較器ＣＯＭＰ１のマイナス
端子に入力されるようになっている。また、比較器ＣＯ
ＭＰ１のプラス端子には制御回路ＩＣ１の電源電圧Ｖｃ
４を抵抗Ｒ７及びツェナーダイオードＺＤ２によって降
圧安定化してこれが基準電圧として入力される。さら
に、比較器ＣＯＭＰ１の出力端子は、チョッパ入力電圧
（脈流電圧）から抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０を介して接続
されると共に、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の接続点との間にダ
イオードＤ３が接続されている。

【００７０】この構成において、比較器ＣＯＭＰ１のマ
イナス端子に入力される電圧がＶｃ４以下のときには、
比較器ＣＯＭＰ１の出力端子はハイレベルとなるため、
制御回路ＩＣ１の３番ピンの入力電圧Ｖｐｉｎ３は抵抗
Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１４によって分圧された電圧と
なる。他方、比較器ＣＯＭＰ１のマイナス端子に入力さ
れる電圧がＶｃ４以上の時には、比較器ＣＯＭＰ１の出
力端子はローレベルとなるため、３番ピンの入力電圧Ｖ
ｐｉｎ３は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４によっ
て分圧された電圧となる。つまり、商用電源電圧がある
所定電圧以上になると、３番ピンへの入力電圧Ｖｐｉｎ
３が低くなるように制御される。

【００７１】次に、このような構成を有する検出電圧切
替回路ＤＳＷを設けた理由について説明する。

【００７２】制御回路ＩＣ１は、その３番ピンによって
整流器ＤＢから昇圧チョッパ回路ＵＶＣに入力される電
圧（脈流電圧）を検出しているので、入力電圧がある程
度変化しても所定のチョッパ出力電圧を得ることができ
る。しかし、この制御回路ＩＣ１には、その規格（スペ
ック）による制限が存在するため、ある一定以上の商用
電源電圧を印加されるときには制御回路ＩＣ１によるス
イッチング素子Ｑ１の駆動制御が不可能なる。このこと
について、さらに詳しく説明する。

【００７３】図４は、制御回路ＩＣ１の３番ピンへの入
力電圧と４番ピンのスレッシュホールド電圧との関係を
示した特性図で、同図（ａ）は検出電圧切替回路ＤＳＷ
を設けない場合、同図（ｂ）は検出電圧切替回路ＤＳＷ
を設けた場合にそれぞれ対応している。

【００７４】図４（ａ）より、商用電源がＡＣ９０Ｖ
で、その時の３番ピンの電圧Ｖｐｉｎ３が１．２２Ｖで
は２番ピンの電圧Ｖｐｉｎ２は３．５Ｖであり、このと
き４番ピンのスレッシュホールド電圧Ｖｐｉｎ４ｔｈは
１．０Ｖである。商用電源電圧が高くなるのに従って、
３番ピンの電圧Ｖｐｉｎ３は大きくなり、逆に２番ピン
の電圧Ｖｐｉｎ２と４番ピンのスレッシュホールド電圧
Ｖｐｉｎ４ｔｈは共に小さくなっていく。そして、商用
電源がＡＣ２００Ｖの時には４番ピンのスレッシュホー
ルド電圧Ｖｐｉｎ４ｔｈは０Ｖとなって検出不可能とな
る。その結果、スイッチング素子Ｑ１の駆動制御が不可
能なるため、これ以上の商用電源電圧を印加することが
できない。

【００７５】これに対して、この実施の形態２のよう
に、検出電圧切替回路ＤＳＷを設けることで、３番ピン
（マルチプライヤ入力端子）への検出電圧を所定のチョ
ッパ入力電圧（整流後脈流電圧）を境にして切り替える
ようにすれば、図４（ｂ）から分かるように、ＡＣ２６
５Ｖにおいても制御回路ＩＣ１の４番ピンのスレッシュ
ホールド電圧Ｖｐｉｎ４ｔｈは０．２Ｖ（＞０Ｖ）とな
るので、スイッチング素子Ｑ１のチョッパ制御が可能に
なる。なお、図４（ｂ）では比較器ＣＯＭＰ１の出力が
ハイレベルからローレベルに切り替る商用電源電圧をＡ
Ｃ１５０Ｖに設定している。

【００７６】以上のように、この実施の形態２では、直
流電源回路ＣＶとして昇圧チョッパ回路ＵＶＣを採用
し、しかも、検出電圧切替回路ＤＳＷを設けているの
で、更に一層広範囲な商用電源電圧に対応することが可
能となる。

【００７７】［実施の形態３］図５はこの実施の形態３
に係る放電灯点灯装置の回路図である。この実施の形態
３の放電灯点灯装置ＤＬＡは、交流電源ＶＳを整流する
整流器ＤＢを介して直流変換用の直流電源回路ＣＶが接
続され、この直流電源回路ＣＶの出力側にインバータ回
路ＩＮＶが接続されている。また、インバータ回路ＩＮ
Ｖに対してはこれを制御する制御回路ＣＣが設けられて
いる。さらに、インバータ回路ＩＮＶの出力側にはイン
バータ負荷回路ＩＬが接続されている。さらにまた、こ
の実施の形態３では、放電灯寿命末期検出手段ＳＥＤ及
び無負荷検出回路ＮＬＤが設けられている。ここに、上
記の整流器ＤＢ及び直流電源回路ＣＶの各構成は、図１
に示した実施の形態１のものと基本的に同じであるか
ら、ここでは詳しい説明は省略する。

【００７８】この実施の形態３において、制御回路ＣＣ
は、インバータ回路ＩＮＶのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２を高周波でオン／オフ駆動制御するもので、直流電源
回路ＣＶの出力間に抵抗Ｒ１〜Ｒ３で分圧した電圧をコ
ンデンサＣ８とツェナーダイオードＺＤ１で平滑し、こ
れが制御電源として加えられている。また、制御回路Ｃ
Ｃには、放電灯寿命末期検出手段ＳＥＤ及び無負荷検出
回路ＮＬＤの検出出力が与えられるようになっている。

【００７９】インバータ回路ＩＮＶは、直流電源回路Ｃ
Ｖの出力側に２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及び抵
抗Ｒ８からなる直列回路が接続されてなる。そして、ス
イッチング素子Ｑ１、Ｑ２の各ゲート端子は抵抗Ｒ４，
Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７を介してそれぞれ制御回路ＣＣに接続
されている。

【００８０】インバータ負荷回路ＩＬは、２つの放電灯
ＬＡ１，ＬＡ２を含むとともに、第１共振回路ＲＣ１及
び第２共振回路ＲＣ２を備えている。

【００８１】第１共振回路ＲＣ１は、スイッチング素子
Ｑ２のドレイン−ソース間にインダクタＬ１、２つの放
電灯ＬＡ１，ＬＡ２、及び共振兼直流阻止用のコンデン
サＣ２からなる直列回路が接続され、２の放電灯ＬＡ
１，ＬＡ２の直列回路の両端には共振用のコンデンサＣ
１が接続されている。

【００８２】第２共振回路ＲＣ２は、スイッチング素子
Ｑ２のドレイン−ソース間に共振用のコンデンサＣ３及
びインダクタＬ２の直列回路が接続され、インダクタＬ
２を１次巻線ｎ１とした２次側には３つの２次巻線ｎ
２，ｎ３，ｎ４が配置され、各２次巻線ｎ２〜ｎ４のそ
れぞれがコンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７を介して各放電灯
ＬＡ１，ＬＡ２のフィラメントｆｔ１，ｆｔ２，ｆｔ
３，ｆｔ４に接続されている。この場合、一方の放電灯
ＬＡ１のフィラメントｆｔ２と他方の放電灯ＬＡ２のフ
ィラメントｆｔ３とは直列に一つの２次巻線ｎ３に接続
されている。

【００８３】放電灯寿命末期検出手段ＳＥＤは、インバ
ータ回路ＩＮＶのスイッチング素子Ｑ２に流れる電流を
検出して放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が寿命末期か否かを判断
するもので、直流電源回路ＣＶの出力側に抵抗Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３からなる直列回路が接続され、抵抗Ｒ３と並列
にコンデンサＣ８とツェナーダイオードＺＤ１が接続さ
れている。また、抵抗Ｒ８がスイッチング素子Ｑ２のソ
ース端子と回路グランド間に接続されている。抵抗Ｒ８
と回路グランド間に並列にダイオードＤ２、抵抗Ｒ９，
Ｒ１０からなる直列回路が接続され、抵抗Ｒ１０と並列
にコンデンサＣ９が接続されている。コンデンサＣ８の
両端には抵抗Ｒ１１、トランジスタＱ３の直列回路、及
び抵抗Ｒ１２とトランジスタＱ４とからなる直列回路が
それぞれ接続されている。また、トランジスタＱ３のコ
レクタ端子がトランジスタＱ４のベース端子に接続さ
れ、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ間には抵抗
Ｒ１３、コンデンサＣ１０、ツェナーダイオードＺＤ２
が順次並列に接続されている。コンデンサＣ１０の非グ
ランド端子は比較器ＣＯＭＰ２のプラス端子に接続さ
れ、また、比較器ＣＯＭＰ２のマイナス端子は基準電位
Ｖｋ１に設定されている。

【００８４】無負荷検出回路ＮＬＤは、この装置に放電
灯ＬＡ１，ＬＡ２が装着されているか否かを検出するた
めのもので、直流電源回路ＣＶの高圧側から順に、抵抗
Ｒ１４，Ｒ１５，放電灯ＬＡ１のフィラメントｆｔ１、
抵抗Ｒ１６，Ｒ１７，放電灯ＬＡ１のフィラメントｆｔ
２、放電灯ＬＡ２のフィラメントｆｔ３、抵抗Ｒ１８，
Ｒ１９、放電灯ＬＡ２のフィラメントｆｔ４、及び抵抗
Ｒ２０を経て回路グランドに接続されて直列回路を構成
している。抵抗Ｒ２０の両端にはツェナーダイオードＺ
Ｄ３が接続され、また、抵抗Ｒ２０両端にはダイオード
Ｄ３と抵抗Ｒ２１からなる直列回路が接続され、抵抗Ｒ
２１両端にはコンデンサＣ１１が接続されている。さら
に、コンデンサＣ１１の非グランド端子は比較器ＣＯＭ
Ｐ３のプラス端子に接続され、また、比較器ＣＯＭＰ３
のマイナス端子は基準電位Ｖｋ２に設定されている。

【００８５】次に、上記構成の放電灯点灯装置ＤＬＡの
動作について説明する。なお、ここでは、最初にインバ
ータ負荷回路ＩＬの第１，第２共振回路ＲＣ１，ＲＣ２
が予熱時と点灯時においてインバータ回路ＩＮＶに及ぼ
す動作を、次に、放電灯寿命末期検出手段ＳＥＤと無負
荷検出回路ＮＬＤの動作について説明する。

【００８６】１）予熱時の動作 第１，第２共振回路ＲＣ１，ＲＣ２、及び制御回路ＣＣ
の動作は基本的には実施の形態１と同様である。ここ
で、上記の実施の形態１では、図２に示したように、予
熱時の動作周波数ｆａ２をｆ００近傍に設定するように
していたが、ｆａ２の設定条件と回路動作によっては、
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電流ストレスが過大にな
る場合があるため、さらに、動作周波数ｆａ２の設定条
件について詳細に言及する。

【００８７】（ｆ０＜ｆａ２＜ｆ００の場合）ｆ０＜ｆ
ａ２＜ｆ００の場合は、第１共振回路ＲＣ１に流れる電
流ＩＬ１（図６（ｃ））は、スイッチング素子Ｑ２に加
わる高周波矩形波電圧（図６（ｂ））に対して位相遅れ
電流（遅相電流）となるが、第２共振回路ＲＣ２に流れ
る電流ＩＬ２（図６（ｄ））は位相進み電流（進相電
流）となる。そして、スイッチング素子Ｑ２に流れる電
流ＩＤＳＱ２（図６（ｅ））は、上記の各電流ＩＬ１，
ＩＬ２の合成電流となる。

【００８８】ここで、ＩＬ１＞ＩＬ２で、その結果、両
者の合成電流であるＩＤＳＱ２が遅相電流となる場合に
は、スイッチング素子Ｑ２にパルス状電流ストレスが印
加されることはないので特に問題はない。これに対し
て、ＩＬ１＜ＩＬ２の場合は両者の合成電流であるＩＤ
ＳＱ２も進相電流となる可能性がある。そして、このよ
うに電流ＩＤＳＱ２が進相電流となる場合には、図６
（ｅ）に示すように、スイッチング素子Ｑ２のオン／オ
フ切り替わり時に急峻なパルス状電流が流れることにな
る。このパルス状の電流ストレスが、スイッチング素子
Ｑ２のストレス許容内であれば特に問題はないが、放電
灯ＬＡ１，ＬＡ２を点灯する際に毎回ストレスが印加さ
れることは部品の長期信頼性を保つ上で好ましくない。

【００８９】（ｆ００＜ｆａ２の場合）ｆ００＜ｆａ２
の場合、第１，第２共振回路ＲＣ１，ＲＣ２にそれぞれ
流れる電流ＩＬ１，ＩＬ２（図７（ｃ），（ｄ））は共
に遅相電流となる。このため、ＩＬ１とＩＬ２との合成
電流であるＩＤＳＱ２（図７（ｃ））は遅相電流とな
る。この場合、図６（ｅ）に示したようなパルス状電流
は流れないので、スイッチング素子Ｑ２にストレスが印
加されることはない。

【００９０】以上のことから、スイッチング素子Ｑ２の
電流ストレスをより確実に回避するためには、ｆ００＜
ｆａ２となるように予熱時の動作周波数ｆａ２を設定す
ることが好ましい。

【００９１】２）点灯時の動作 図８は、点灯時のインバータ回路ＩＮＶ及び第１，第２
共振回路ＲＣ１，ＲＣ２における電流波形及び電圧波形
を示す図である。

【００９２】図２に示したように、点灯時の動作周波数
をｆｃ２とした場合、第１共振回路ＲＣ１は放電灯イン
ピーダンスを含んだＬＣ共振系として点Ｃ２で動作す
る。そのときの第１共振回路ＲＣ１に流れる電流ＩＬ１
（図８（ｃ））は、スイッチング素子Ｑ２に加わる高周
波矩形波電圧ＶＤＳＱ２（図８（ｂ））に対して遅れ位
相電流となっている。これに対して、第２共振回路ＲＣ
２は、動作周波数ｆｃ２において共振周波数ｆ００から
かなり外れているので、共振自体も減衰して点Ｃ２２に
て動作する。そのときの第２共振回路ＲＣ２に流れる電
流ＩＬ２（図８（ｄ））は、スイッチング素子Ｑ２の高
周波矩形波電圧ＶＤＳＱ２（図８（ｂ））に対して進み
位相電流となっている。また、両電流ＩＬ１，ＩＬ２の
絶対値の比較ではＩＬ１＞ＩＬ２となっている。

【００９３】従って、両者ＩＬ１，ＩＬ２の合成電流で
あるスイッチング素子Ｑ２のスイッチング電流ＩＤＳＱ
２（図８（ｅ））は、両電流ＩＬ１，ＩＬ２のキャンセ
ル効果によりＩＬ１＞ＩＤＳＱ２となる。これにより、
スイッチング素子Ｑ２の電力損失が低減でき、効率の良
い放電灯点灯装置を提供することができる。

【００９４】３）放電灯寿命末期検出手段ＳＥＤの動作 放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の寿命末期時の現象として、フィ
ラメントｆｔ１〜ｆｔ４に塗布された熱電子放出物質
（エミッタ）の枯渇劣化がある（以後、この現象をエミ
レスと称する）。

【００９５】このようなエミレス状態になると、熱電子
の放出が低下するためにランプ電流が減少し、ランプ電
圧が上昇する。その結果、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の放電
インピーダンスが正常点灯時に比べて大きくなるため、
エミレス状態の放電灯ＬＡ１，ＬＬ２を含んだ点灯時の
共振系（共振カーブ）は図２の正常ランプ点灯時に比べ
て、より無負荷共振系（共振周波数ｆ０）の方へ近寄る
ようになる。

【００９６】点灯時において、インバータ回路ＩＮＶは
周波数がｆｃ２で動作しているが、放電灯ＬＡ１，ＬＡ
２が寿命末期になってエミレス状態の共振系が無負荷共
振系（共振周波数ｆ０）の方へ次第に近寄ると、第１共
振回路ＲＣ１はスイッチング素子Ｑ２の高周波矩形波電
圧ＶＤＳＱ２に対して進み位相動作するようになる。す
ると、スイッチング素子Ｑ２に流れる電流（図９
（ｃ））は、図６（ｅ）で示した場合と同様に、パルス
状電流が発生するようになる。

【００９７】このようなパルス状電流波形は、図１６に
示した従来の回路においても周波数ｆｃ２の設定次第で
発生し得るが、この実施の形態３の放電灯点灯装置で
は、点灯時の動作周波数ｆｃ２が無負荷時の第１共振回
路ＲＣ１の共振周波数ｆ０から従来よりも一層離れたと
ころで動作するため、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の放電イン
ピーダンスの変化が少ない場合でも図９（ｃ）に示すよ
うな進相電流が生じ、その結果、寿命末期時にスイッチ
ング素子Ｑ２に生じるパルス状電流が発生し易くなる。

【００９８】つまり、図１７に示した従来の共振カーブ
と図２に示したこの実施の形態３の共振カーブとを比較
すると分かるように、従来のｆｃ１〜ｆｏ間の周波数差
Δｆｏｃ１よりも、この実施の形態３の場合のｆｃ２〜
ｆｏ間の周波数差Δｆｏｃ２の方が大きくなっていてイ
ンピーダンスの変化を検出するのが容易になる。これに
より、点灯特性の異なる異種複数の放電灯ＬＡ１，ＬＡ
２に対しても確実に寿命末期を検出することができる。

【００９９】次に、放電灯寿命末期検出手段ＳＥＤの動
作について具体的に説明する。放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の
少なくと１つが寿命末期になって、スイッチング素子Ｑ
２に図９（ｃ）に示すようなパルス状の電流が流れる
と、抵抗Ｒ８の両端に正常な点灯時よりも高い電圧が発
生するので、これをダイオードＤ２を介して抵抗Ｒ９，
Ｒ１０で分圧してコンデンサＣ９を充電する。

【０１００】コンデンサＣ９が一定電圧以上（ここでは
０．７Ｖ以上）となると、トランジスタＱ３がオンし、
このためトランジスタＱ４のベース電流が引き抜かれて
トランジスタＱ４がオフになる。すると、ツェナーダイ
オードＺＤ１で定電圧に保持されているコンデンサＣ８
の充電電荷により抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ１０
が充電されるようになる。そして、コンデンサＣ１０の
両端電圧が上昇して比較器ＣＯＭＰ２に設定されている
基準電位Ｖｋ１以上になると、比較器ＣＯＭＰ２の出力
がハイレベルとなるので、放電灯寿命末期検出手段ＳＥ
Ｄは放電灯ＬＡ１，ＬＡ２は放電灯寿命末期であると判
定し、その結果を制御回路ＣＣに出力する。これに応じ
て制御回路ＣＣは、例えばスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
の駆動を停止するなどの制御を行う。

【０１０１】このように、この実施の形態３では、放電
灯寿命末期検出手段ＳＥＤがスイッチング素子Ｑ２に流
れるスイッチング電流を検出することにより、ランプ点
灯特性の異なる異種複数の放電灯ＬＡ１，ＬＡ２に対し
て、確実に放電灯が寿命末期であることを判別すること
ができるため、装置内の構成部品に過大なストレスが印
加され続けることなく、信頼性の高い放電灯点灯装置を
提供することが可能となる。

【０１０２】４）無負荷検出回路ＮＬＤの動作 まず、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が共に放電灯点灯装置ＤＬ
Ａに接続されている場合、直流電源回路ＣＶの出力から
Ｒ１４，Ｒ１５，ｆｔ１，Ｒ１６，Ｒ１７，ｆｔ２，ｆ
ｔ３，Ｒ１８，Ｒ１９，ｆｔ４，Ｒ２０及びＤ３，Ｒ２
１という直流電流ループを介してコンデンサＣ１１を充
電する。そして、コンデンサＣ１１の両端電圧が比較器
ＣＯＭＰ３に予め設定されている基準電位Ｖｋ２以上で
あれば比較器ＣＯＭＰ３出力はハイレベルとなり、無負
荷検出回路ＮＬＤは、装置に放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が装
着されていると判断する。

【０１０３】一方、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の内の少なく
とも１つが装置から外されると（つまりフィラメントｆ
ｔ１〜ｆｔ４のうちどれか１つでも開放状態になる
と）、Ｒ１４，Ｒ１５，ｆｔ１，Ｒ１６，Ｒ１７，ｆｔ
２，ｆｔ３，Ｒ１８，Ｒ１９，ｆｔ４，Ｒ２０の直流電
流ループが遮断されるため、コンデンサＣ１１の充電電
荷は抵抗Ｒ２１を介して放電される。その結果、コンデ
ンサＣ１１の両端電圧が比較器ＣＯＭＰ３に予め設定さ
れている基準電位Ｖｋ２以下になる。すると、比較器Ｃ
ＯＭＰ３の出力がローレベルとなり、無負荷検出回路Ｎ
ＬＤは放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が装置に装着されていない
判断する。制御回路ＣＣは、その判断結果に基づいて、
例えばスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動を停止するな
どの制御を行う。

【０１０４】ここで、第１共振回路ＲＣ１を構成するコ
ンデンサＣ２の接続位置に着目すると、このコンデンサ
Ｃ２は放電灯ＬＡ１，ＬＡ２と回路グランドとの間に接
続されているため、コンデンサＣ２が無負荷検出電流ル
ープにおける直流阻止機能を果たしている。実施の形態
１の装置（図１）の場合には、放電灯ＬＡの一方のフィ
ラメントｆｔ２が回路グランドに直接接続されているの
で、他方のフィラメントｆｔ１を介しての電流ループは
形成できても、一方のフィラメントｆｔ２を経由するル
ープは形成できず、このため無負荷検出が難しい。これ
に対して、この実施の形態３では、コンデンサＣ２を放
電灯ＬＡ１，ＬＡ２と回路グランドとの間に接続してい
るので、電流は放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の全てのフィラメ
ントｆｔ１〜ｆｔ４を経由して流れる。つまり、放電灯
ＬＡ１，ＬＡ２が装着されているか否かを容易に判別す
ることができる。

【０１０５】このように、無負荷検出回路ＮＬＤを設け
たことにより、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が装着されてない
場合には、放電灯点灯装置ＤＬＡの動作を制御できるた
め、装置内の構成部品に過大なストレスを印加すること
もなく、信頼性の高い放電灯点灯装置ＤＬＡを提供する
ことが可能となる。

【０１０６】［実施の形態４］図１０は２灯用富士形照
明器具の斜視図、図１１は同照明器具の平面図、図１２
はこの照明器具における放電灯と放電灯点灯装置との接
続状態を示す結線図である。

【０１０７】この実施の形態４の照明器具は、２つの放
電灯ＬＡ１，ＬＡ２が点灯可能なように、富士形のフレ
ーム１００に反射板１０１が設けられ、この反射板１０
１の左右にそれぞれ一対のソケット１０２が取り付けら
れている。また、フレーム１００の内部には例えば上記
の実施の形態３において記載したような放電灯点灯装置
ＤＬＡが搭載されている。そして、図１２に示すよう
に、放電灯点灯装置ＤＬＡの入力端子ＩＮには商用の交
流電源ＶＳが、また、３つの出力端子ＯＵＴ１〜３には
放電灯ＬＡ１，ＬＡ２が接続される。なお、１０３はラ
ンプピン接触穴、１０４はばねである。

【０１０８】この照明器具に装着可能な放電灯ＬＡ１，
ＬＡ２としては、例えば表３に示すようなＦＨＦ３２，
ＦＬ４０Ｓ，ＦＬ４０ＳＳ／３７，ＦＬＲ４０Ｓ，ＦＬ
Ｒ４０Ｓ／３６の５種類のものがある。すなわち、これ
らの放電灯は、略同一の管長（１１９８ｍｍ）であり、
また、略同一の口金寸法（Ｇ１３形）を有しているの
で、１種類の照明器具で共用することができる。

【０１０９】

【表３】 これにより、ユーザーは、放電灯ＬＡ１，ＬＡ２の種類
を気にすることなく使用が可能となり、また、ユーザー
の嗜好（放電灯コスト、デザイン、光出力など）に合わ
せて放電灯の選択を行うことができる。

【０１１０】なお、この実施の形態４では、２灯用の放
電灯点灯装置ＤＬＡを１つ設けた照明器具について説明
したが、このような照明器具に限らず、例えば、図１３
に示すように、１灯用の放電灯点灯装置ＤＬＡを２台搭
載した構成とすることもできる。このように、本発明
は、放電灯ＬＡの灯数や放電灯点灯装置ＤＬＡの点灯可
能な灯数などは特に限定されるものではない。

【０１１１】また、上記の各実施の形態１〜３の放電灯
点灯装置ＤＬＡ、及び実施の形態４の照明器具に対して
は、さらに、次の１）〜３）の放電灯が適用可能であ
る。

【０１１２】１）略同一の定格電力である放電灯 表１（ｂ）に示した高周波専用のＦＨＦ３２ランプを含
む４０Ｗ系の直管放電灯は、その出力差が４．３Ｗと少
ないので、略同一の定格電力と見なすことができる。そ
の他にも、表３に示した５０Ｗ系と６５Ｗ系のもの、２
０Ｗ系のもの、あるいは３２Ｗ系のものはそれぞれ略同
一の定格電力の放電灯であると見なすことができる。な
お、表３では直管系ランプしか示していないが、丸環形
ランプやコンパクト形（ツイン形）も当然適用可能であ
る。

【０１１３】２）略同一の長さ（管長）である放電灯 例えば、表３の中で下線した放電灯は、その長さが略一
定であるので適用可能である。

【０１１４】３）略同一の長さ（管長）で、かつ略同一
の口金寸法である放電灯 ２）と同様であり、表３の中で下線した放電灯の長さは
略一定であるので略同一の照明器具で使用することが可
能である。

【０１１５】

【実施例】本発明の放電灯点灯装置ＤＬＡについて、実
際に放電灯の点灯／消灯の繰り返しを行う短期点滅試験
を行って、放電灯の寿命特性を調べた。試験条件とし
て、放電灯の種類は、ＦＨＦ３２、ＦＬ４０Ｓ、ＦＬ４
０ＳＳ／３７、ＦＬＲ４０Ｓ、ＦＬＲ４０Ｓ／３６の５
種類とし、また、予熱時間は略１秒（ばらつきを含めて
０．８〜１．２秒）、予熱電流は、５５０〜６００ｍ
Ａ、６００〜７００ｍＡ、７００〜７５０ｍＡの３水準
とした。また、予熱電流の測定方法は、例えば１灯用の
放電灯点灯装置ＤＬＡについては、図１４に示すような
結線図において放電灯の２つのフィラメント等価抵抗Ｒ
ｆ１，Ｒｆ２（抵抗値は５〜１０Ω）を接続して高周波
メータにより実際の予熱電流を測定した。なお、２灯用
の放電灯点灯装置ＤＬＡについては、出力端子の構成に
よって図１５（ａ），（ｂ）の様な結線方法を採用し
た。その試験結果を表４に示す。

【０１１６】

【表４】 ここで、表４（ａ）は予熱電流が５５０〜６００ｍＡの
とき、表４（ｂ）は予熱電流が６００〜７００ｍＡのと
き、表４（ｃ）は予熱電流が７００〜７５０ｍＡのとき
の各々の結果である。

【０１１７】表４（ａ）から分かるように、予熱電流が
６００ｍＡ以下の場合はＦＬ４０ＳＳ／３７のみが黒化
が早く、また、表４（ｃ）から分かるように、予熱電流
が７００ｍＡ以上の場合はＦＬＲ系のランプの黒化が早
いことが分かる。

【０１１８】以上の結果から、ＦＨＦ３２，ＦＬ４０
Ｓ，ＦＬ４０ＳＳ／３７，ＦＬＲ４０Ｓ，ＦＬＲ４０Ｓ
／３６の５種類の放電灯においては、予熱時間を略１秒
と設定し、かつ、予熱期間中に放電灯のフィラメントに
流れる電流値の目安として、フィラメント疑似等価抵抗
Ｒｆｔ１、Ｒｆｔ２の抵抗値範囲が略５〜１０Ωという
条件でフィラメント電流が略６００〜７００ｍＡとなる
ように設定すれば、全ての放電灯について良好なランプ
点滅寿命を達成することが可能となる。

【０１１９】

【発明の効果】本発明の放電灯点灯装置によれば、種類
の異なる複数の放電灯についても点灯出力差が小さくな
り、また、最適なフィラメント予熱により放電灯の長寿
命化が図れるため、長期にわたって安定した状態で放電
灯を使用することができる。しかも、ランプ寿命末期時
も確実に検出できる。その結果、信頼性が高く、かつ異
種複数の放電灯を点灯共用することが可能になる。

【０１２０】また、具体的な設計条件や回路構成の工
夫、つまり、フィラメント予熱条件として、予熱期間を
略１秒と設定した場合に、放電灯のフィラメントに流れ
る電流値を全て略６００〜７００ｍＡに設定し、また、
第１共振回路を構成するコンデンサの一端をインバータ
回路のグランドに接続することにより、ランプ寿命の確
保及び放電灯負荷の有無の判別についてより精度の高い
放電灯点灯装置が提供可能となる。

【０１２１】さらに、直流電源回路として昇圧チョッパ
回路を採用し、しかも、インバータ回路のスイッチング
素子を駆動制御する制御回路として汎用のチョッパ制御
用ＩＣを用いる場合に、この制御回路への入力電圧を切
り替えるチョッパ入力電圧検出切替回路を設けているの
で、更に一層広範囲な商用電源電圧に対応することが可
能となる。

【０１２２】これに加えて、上記の様な放電灯点灯装置
を搭載した照明器具においては、略同一の管長で、か
つ、略同一の口金寸法であれば、異種複数の放電灯を１
種類の照明器具で共用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置を
示す回路図である。

【図２】図１の放電灯点灯装置において、商用電源が投
入されてから放電灯が点灯するまでのインバータ負荷回
路の共振カーブを示した特性図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置に
おいて、その直流電源回路の詳細を示す回路図である。

【図４】図３の直流電源回路において、制御回路ＩＣ１
の３番ピンへの入力電圧と４番ピンのスレッシュホール
ド電圧との関係を示した特性図で、同図（ａ）は検出電
圧切替回路を設けない場合、同図（ｂ）は検出電圧切替
回路を設けた場合にそれぞれ対応している。

【図５】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の
回路図である。

【図６】図５の放電灯点灯装置おいて、予熱時の動作周
波数の設定に伴うインバータ回路及び第１，第２共振回
路の電流電圧波形を示す図である。

【図７】図５の放電灯点灯装置おいて、予熱時の動作周
波数の設定に伴うインバータ回路及び第１，第２共振回
路の電流電圧波形を示す図である。

【図８】図５の放電灯点灯装置おいて、点灯時のインバ
ータ回路及び第１，第２共振回路の電流波形及び電圧波
形を示す図である。

【図９】図５の放電灯点灯装置において、放電灯寿命末
期検出時のインバータ回路の電圧電流波形を示す図であ
る。

【図１０】本発明の実施の形態４に係る２灯用富士形の
照明器具の斜視図である。

【図１１】同照明器具の平面図である。

【図１２】同照明器具における放電灯と放電灯点灯装置
との接続状態を示す結線図である。

【図１３】同照明器具における放電灯と放電灯点灯装置
との他の接続状態を示す結線図である。

【図１４】１灯用の放電灯点灯装置について放電灯の寿
命特性を調べる短期点滅試験を行うための結線図であ
る。

【図１５】２灯用の放電灯点灯装置について放電灯の寿
命特性を調べる短期点滅試験を行うための結線図であ
る。

【図１６】従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路図で
ある。

【図１７】従来の放電灯点灯装置において、商用電源が
投入されてから放電灯が点灯するまでのインバータ負荷
回路の共振カーブを示した特性図である。

【符号の説明】

ＤＬＡ 放電灯点灯装置 ＶＳ 交流電源 ＤＢ 整流器 ＣＶ 直流電源回路 ＩＮＶ インバータ回路 ＣＣ 制御回路 ＩＬ インバータ負荷回路 ＬＡ，ＬＡ１，ＬＡ２ 放電灯 ｆｔ１〜ｆｔ４ フィラメント ＲＣ１ 第１共振回路 ＲＣ２ 第２共振回路 Ｌ１，Ｌ２ インダクタ Ｃ１，Ｃ３ 共振用コンデンサ Ｃ２ 共振兼直流阻止用のコンデンサ ｎ１ １次巻線 ｎ２，ｎ３ ２次巻線 ＤＳＷ 検出電圧切替回路 ＩＣ１ 制御回路 ＵＶＣ 昇圧チョッパ回路 ＳＥＤ 放電灯寿命末期検出手段 ＮＬＤ 無負荷検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 41/282 Ｈ０５Ｂ 41/29 Ｃ (72)発明者 野尻 博彦 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 佐藤 勝己 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA02 AB03 AB08 BA05 BB01 BC01 BC03 DB01 DB09 DD04 EA01 EA02 EB05 EB06 GB12 GC04 HA05 HB01 5H007 AA06 BB03 CA02 CB02 CB04 CB07 CB09 CB12 DA03 DC02 DC04 DC05 EA08 FA03 FA14 FA19

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用の交流電源を整流して直流に変換す
   る直流電源回路と、その直流電源回路の出力をスイッチ
   ング素子により高周波でオン／オフして高周波電力に変
   換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高
   周波電力が供給される放電灯を含むインバータ負荷回路
   と、前記インバータ回路のスイッチング素子を駆動制御
   する制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、 前記インバータ負荷回路は、第１共振回路と第２共振回
   路とを備え、前記第１共振回路は、前記放電灯に対して
   直列にインダクタと共振兼直流阻止用のコンデンサとが
   接続されるとともに、前記放電灯の両端に共振用のコン
   デンサが接続されて構成され、また、前記第２共振回路
   は、前記放電灯のフィラメントに電流を供給するための
   巻線を含むインダクタに対してコンデンサが直列に接続
   されて構成されていることを特徴とする放電灯点灯装
   置。
2. 【請求項２】 前記直流電源回路は、昇圧チョッパ回路
   で構成された完全平滑回路である請求項１記載の放電灯
   点灯装置。
3. 【請求項３】 前記直流電源回路は、前記昇圧チョッパ
   回路を駆動制御する制御回路を有し、この制御回路は、
   前記昇圧チョッパ回路からの出力電圧、前記昇圧チョッ
   パ回路への入力電圧、前記昇圧チョッパ回路のスイッチ
   ング素子に流れるスイッチング電流、及び前記昇圧チョ
   ッパ回路のインダクタに流れる電流の各々の値を取り込
   み、これらの値に基づいて前記スイッチング素子をオン
   ／オフ制御するものである一方、前記昇圧チョッパ回路
   に対する入力電圧を前記制御回路に取り込む信号経路の
   途中には、この入力電圧の大きさに応じてその電圧値を
   切り替える検出電圧切替回路が付加されている請求項２
   記載の放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 前記第１共振回路のインダクタと共振用
   のコンデンサとから決定される共振周波数をｆ０、前記
   第２共振回路のインダクタ、共振用のコンデンサ及び放
   電灯のフィラメントから決定される共振周波数をｆ００
   とした場合に、ｆ０とｆ００の大小関係がｆ０＜ｆ００
   となるように設定されている請求項１乃至請求項３のい
   ずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 前記インバータ回路の起動時からの動作
   周波数が、予熱時にはｆａ、始動時にはｆｂ、点灯時に
   はｆｃにそれぞれ設定されるとした場合、少なくとも予
   熱時は第１共振回路及び第２共振回路に流れる共振電流
   が前記インバータ回路の高周波電圧に対して共に遅相で
   あるように設定されている請求項４記載の放電灯点灯装
   置。
6. 【請求項６】 前記点灯時の動作周波数ｆｃにおいて動
   作する場合に、前記第１共振回路に流れる電流は前記イ
   ンバータ回路の高周波電圧に対して遅相であり、前記第
   ２共振回路に流れる電流は略進相であるように設定され
   ている請求項４または請求項５記載の放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 前記放電灯の寿命末期を検出する放電灯
   寿命末期検出手段を含み、この放電灯寿命末期検出手段
   は、前記インバータ回路のスイッチング素子に流れるパ
   ルス状電流を検出するものである請求項１乃至請求項６
   のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 【請求項８】 前記予熱時の動作周波数ｆａにて動作す
   る期間を略１秒と設定した場合の前記放電灯のフィラメ
   ントに流れる電流値の目安として、フィラメント疑似等
   価抵抗（無誘導抵抗使用時）の抵抗値範囲が略５〜１０
   Ωという条件において略６００〜７００ｍＡとなるよう
   に設定されている請求項１乃至請求項７のいずれかに記
   載の放電灯点灯装置。
9. 【請求項９】 前記第１共振回路を構成する共振兼直流
   阻止用のコンデンサの一端は、前記インバータ回路のグ
   ランドに接続されている請求項１乃至請求項８のいずれ
   かに記載の放電灯点灯装置。
10. 【請求項１０】 前記放電灯とは、略同一の定格電力で
    ある異種複数の放電灯である請求項１乃至請求項９のい
    ずれかに記載の放電灯点灯装置。
11. 【請求項１１】 前記放電灯とは、略同一の長さ（管
    長）である異種複数の放電灯である請求項１乃至請求項
    ９のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
12. 【請求項１２】 前記放電灯とは、略同一の長さ、略同
    一の口金寸法であり、略同一照明器具にて使用可能な異
    種複数の放電灯である請求項１乃至請求項９のいずれか
    に記載の放電灯点灯装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の放電灯点灯装置を搭
    載し、用途に応じて放電灯が選択的に装着可能に設けら
    れていることを特徴とする照明器具。