JP2009093823A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共振周波数近くで点灯している放電灯を取り外しても、高電圧や高電流が発生してしまうことを抑制することのできる放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】直列接続された２つのスイッチング素子２１，２２を交互にオン・オフさせることにより、直流電源Ｅの電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路２０を備え、このインバータ回路２０から出力される高周波電圧によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置１０であって、スイッチング素子２１，２２に流れる電流を検出する電流検出回路３０と、この電流検出回路３０が検出する電流が所定値以上のとき、スイッチング素子２２のゲートに入力される駆動信号の電圧を低下させて、そのスイッチング素子２２に流れる電流を低下させる第１保護回路４０とを設けた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、インバータから高周波電圧を出力して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。

従来から、インバータ回路によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が知られている（特許文献１参照）。

かかる放電灯点灯装置は、直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路を備え、このインバータ回路から出力される高周波電圧を放電灯に印加させて放電灯を点灯させるものである。

また、図２に示すように、２つの放電灯１，２を点灯させる放電灯点灯装置がある。この放電灯点灯装置は、インダクタＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ１，Ｃ２とからなる２つの共振回路を備えている。
特開２００２−３４３５９号公報

このような放電灯点灯装置にあっては、調光を行うと２つの放電灯１，２が並列接続であることにより同じ明るさにならない場合が多々ある。

そこで、放電灯を直列接続すれば２つの放電灯をほぼ同じ明るさにすることができる。また、直列接続した２つの放電灯を点灯させるには、高電圧を印加させる必要があり、このため、ＬＣの共振周波数近くで放電灯を点灯させる必要がある。

しかしながら、点灯中の放電灯を取り外すと、共振回路により高電圧の電圧が発生するとともに高電流の電流がインバータ回路のスイッチング素子に流れるなどの問題がある。

この発明の目的は、共振周波数近くで点灯している放電灯を取り外しても、高電圧や高電流が発生してしまうことを抑制することのできる放電灯点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、直列接続された２つのスイッチング素子を交互にオン・オフさせることにより、直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路を備え、このインバータ回路から出力される高周波電圧によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
この電流検出回路が検出する電流が所定値以上のとき、前記スイッチング素子のゲートに入力される駆動信号の電圧を低下させて、そのスイッチング素子に流れる電流を低下させるスイッチング素子保護回路とを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、直列接続された２つのスイッチング素子を交互にオン・オフさせることにより、直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路を備え、このインバータ回路から出力される高周波電圧によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
この電流検出回路が検出する電流が所定値以上のとき、前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止保護回路を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、共振周波数近くで点灯している放電灯を取り外しても、高電圧や高電流が発生してしまうことを抑制することができる。

以下、この発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
図１に示す放電灯点灯装置１０は、直流電源Ｅの電圧を所定の周波数の高周波電圧に変換して出力するインバータ回路２０と、このインバータ回路２０から出力される高周波電圧によって放電灯１１，１２を点灯させる共振回路１３と、インバータ回路２０に組み込まれるとともにスイッチング素子２２に流れる電流を検出する電流検出回路３０と、この電流検出回路３０が検出した電流が所定値以上のときスイッチング素子２２のゲートの電位を接地電位にする第１保護回路（スイッチング素子保護回路）４０と、電流検出回路３０が検出した電流が所定値以上のときインバータ回路２０の発振を停止させる第２保護回路（発振停止保護回路）５０等とを備えている。

インバータ回路２０は、直列接続された２つのスイッチング素子２１，２２と、このスイッチング素子２１，２２を交互にオン・オフさせる高周波パルス（駆動信号）を出力する高周波発信器２３とを備えている。そして、スイッチング素子２１のカソードが直流電源Ｅの陽極に接続され、スイッチング素子２１のアノードがスイッチング素子２２のカソードに接続されている。

スイッチング素子２１，２２のゲートは高周波発信器２３の出力端子Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ接続されている。また、スイッチング素子２２のアノードは電流検出回路３０である抵抗Ｒ１を介して接地されている。

共振回路１３は、キャパシタ１３Ｃとインダクタ１３Ｌの直列回路から構成され、キャパシタ１３Ｃの一方の端子がスイッチング素子２１，２２の接続点に接続されている。すなわち、キャパシタ１３Ｃの一方の端子がスイッチング素子２１のアノード（スイッチング素子２２のカソード）に接続されている。インダクタ１３Ｌの他方の端子は放電灯１１のフィラメント１１ｆ１の一方の端子に接続されている。インダクタ１３ＬはトランスＴの一次コイルである。

共振回路１３の共振周波数は高周波発信器２３の発信周波数と同一に設定されている。

また、放電灯１１のフィラメント１１ｆ１の一方の端子はトランスＴの二次コイルＴａの一方の端子に接続され、二次コイルＴａの他方の端子がコンデンサＣ１を介して放電灯１１のフィラメント１１ｆ１の他方の端子に接続されている。

放電灯１１のフィラメント１１ｆ２の一方の端子は放電灯１２のフィラメント１２ｆ１の一方の端子に接続され、放電灯１１のフィラメント１１ｆ２の他方の端子はコンデンサＣ２を介してトランスＴの二次コイルＴｂの一方の端子に接続されている。

放電灯１２のフィラメント１２ｆ２の一方の端子はトランスＴの二次コイルＴｂの一方の端子に接続され、フィラメント１２ｆ２の他方の端子はコンデンサＣ３を介してトランスＴの二次コイルＴｂの他方の端子に接続されている。

また、放電灯１１のフィラメント１１ｆ１の一方の端子と放電灯１２のフィラメント１２ｆ２の一方の端子とがコンデンサＣ４を介して接続され、放電灯１２のフィラメント１２ｆ２の一方の端子は直流電源Ｅの陰極に接続されている。この直流電源Ｅの陰極は接地される。

第１保護回路４０は、トランジスタ４１と直列接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３などとから構成され、トランジスタ４１のコレクタがダイオードＤ１を介してインバータ回路２０のスイッチング素子２２のゲートに接続されている。トランジスタ４１のエミッタが接地され、そのベースが抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点に接続されている。

抵抗Ｒ２の一方の端子がインバータ回路２０のスイッチング素子２２のアノードに接続され、抵抗Ｒ３の他方の端子が接地されている。
［動 作］
次に、上記のように構成される放電灯点灯装置１０の動作について説明する。

図示しない電源スイッチを入れると、インバータ回路２０の高周波発信器２３の出力端子Ｐ１，Ｐ２から所定周期のパルス（高周波パルス）が交互に出力され、インバータ回路２０のスイッチング素子２１，２２が交互にオン・オフ動作していく。

いま、例えばスイッチング素子２１がオン（スイッチング素子２２はオフ）すると、直流電源Ｅからスイッチング素子２１，コンデンサ１３Ｃ，トランスＴのインダクタ１３Ｌを介してコンデンサＣ４が充電されていく。

一方、トランスＴのインダクタ１３Ｌに電流が流れることにより、トランスＴの二次コイルＴａ〜Ｔｃに電圧が発生し、この電圧により放電灯１１，１２のフィラメント１１ｆ１，１１ｆ２，１２ｆ１，１２ｆ２に電流が流れてコンデンサＣ１〜Ｃ３が充電されていく。

そして、スイッチング素子２１がオフし、スイッチング素子２２がオンすると、コンデンサＣ４に充電された充電電流が放電してトランスＴのインダクタ１３Ｌ，コンデンサ１３Ｃ，スイッチング素子２２へと流れていく。トランスＴのインダクタ１３Ｌに電流が流れることにより、コンデンサＣ１〜Ｃ３に充電された充電電流が放電して放電灯１１，１２のフィラメント１１ｆ１，１１ｆ２，１２ｆ１，１２ｆ２を介してトランスＴの二次コイルＴａ〜Ｔｃに流れていく。

このようにして、放電灯１１，１２のフィラメント１１ｆ１，１１ｆ２，１２ｆ１，１２ｆ２が通電されて予熱が行われる。

この予熱が所定時間行われた後、放電灯１１，１２は放電の始動を開始して点灯することになる。

ところで、共振回路１３の共振周波数と高周波発信器２３の出力端子Ｐ１，Ｐ２から出力される高周波パルスの周波数とが同一に設定されていることにより、直列接続された放電灯１１，１２の両端に印加する電圧を高電圧にすることができ、このため放電灯１１，１２を確実に点灯させることができることになる。

調光を行う場合には、図示しない制御装置により高周波発信器２３の発振周波数を変えていき、これにより放電灯１１，１２の明るさを変えていく。この場合、放電灯１１，１２が直列接続されていることにより、同じ明るさで放電灯１１，１２の明るさを変えていくことができる。

通常の動作で放電灯１１，１２が点灯している場合、スイッチング素子２２に流れる電流は所定以下なので、電流検出回路３０の抵抗Ｒ１に生じる電圧は所定以下であり、このため第１保護回路４０の抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧される電圧も所定電圧以下であり、トランジスタ４１はオフのままである。

この通常の動作中の放電灯１１，１２の点灯中に、放電灯１１，１２の少なくとも１つを取り外すと、スイッチング素子２２に異常電流が流れる。すなわち、共振回路１３により高電圧の電圧が発生し、スイッチング素子２２に高電流が流れる。この高電流により電流検出回路３０の抵抗Ｒ１に高電圧が生じ、この高電圧が第１保護回路４０の抵抗Ｒ２，Ｒ３により分圧されてトランジスタ４１のベースに印加し、トランジスタ４１がオンする。

このトランジスタ４１のオンにより、インバータ回路２０のスイッチング素子２２のゲートの電位が接地電位とされ、インバータ回路２０の高周波発信器２３の出力端子Ｐ２から出力される高周波パルスの電圧が強制的に下げられることになり、この結果、スイッチング素子２２に流れる電流が減少する。つまり、出力端子Ｐ２から高周波パルス（プラスの電圧）が出力されると、トランジスタ４１がオンしていることにより、ダイオードＤ１がオンしてスイッチング素子２２のゲートの電位が接地電位となり、スイッチング素子２２に流れる電流が減少する。

換言すれば、高周波発信器２３の出力端子Ｐ２から出力される高周波パルス毎にスイッチング素子２２に流れる電流を制限していくことになる。

続いて、電流検出回路３０の抵抗Ｒ１に高電圧が生じることにより、第２保護回路５０がインバータ回路２０の高周波発信器２３の発振を停止させる。

高周波発信器２３の発振の停止により、高周波発信器２３の出力端子Ｐ１，Ｐ２から高周波パルスは出力されず、両スイッチング素子２１，２２はオフとなり、スイッチング素子２１，２２のオン・オフ動作は停止することになる。

このため、共振回路１３により高電圧が発生してしまうことが抑制されるとともに、スイッチング素子２２に高電流が流れてしまうことが抑制される。

このように、２段階で高電圧や高電流の発生の抑制を行うので、その抑制を確実に行うことができる。

上記実施例では、放電灯１１，１２を直列接続する放電灯点灯装置１０について説明したが、放電灯を並列接続する放電灯点灯装置に適用することも可能である。

また、上記実施例では、第１保護回路４０と第２保護回路５０を設けているが、いずれか一方を設けるだけでもよい。

この発明に係る放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。 従来の放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。

符号の説明

１０ 放電灯点灯装置
２０ インバータ回路
２１ スイッチング素子
２２ スイッチング素子
３０ 電流検出回路
４０ 第１保護回路（スイッチング素子保護回路）

Claims (4)

1. 直列接続された２つのスイッチング素子を交互にオン・オフさせることにより、直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路を備え、このインバータ回路から出力される高周波電圧によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
   前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
   この電流検出回路が検出する電流が所定値以上のとき、前記スイッチング素子のゲートに入力される駆動信号の電圧を低下させて、そのスイッチング素子に流れる電流を低下させるスイッチング素子保護回路とを設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記電流検出回路が検出する電流が所定値以上のとき、前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止保護回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 直列接続された２つのスイッチング素子を交互にオン・オフさせることにより、直流電源電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路を備え、このインバータ回路から出力される高周波電圧によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
   前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
   この電流検出回路が検出する電流が所定値以上のとき、前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止保護回路を設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 前記放電灯は直列接続された複数の放電灯であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の放電灯点灯装置。

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