JP2010123346A

JP2010123346A - 放電灯点灯装置

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Publication number: JP2010123346A
Application number: JP2008294761A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Oshima; 一則大嶋
Original assignee: TDK Lambda Corp
Current assignee: TDK Lambda Corp
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2010-06-03

Abstract

【課題】入力電圧および周囲温度がどのように変化した場合でも、保護回路を正しく動作させることができる放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】インバータ回路３は、複数の放電ランプ４Ａ，４Ｂに高周波の出力電圧を印加する。基準電圧生成回路７は、入力電圧Ｖinに応じて変動する基準電圧を生成する。保護回路６は、放電ランプ４Ａ，４Ｂに流れる総電流から得られた検出電圧と、基準電圧との比較結果から、放電ランプ４Ａ，４Ｂの異常を検出し、インバータ回路３を停止させる。ここでの基準電圧生成回路７は、入力電圧Ｖinと基準電圧との関係を表わす特性線の切片を、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度に応じて変化させるバイアス回路４１と、特性線の傾きを放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度に応じて変化させる分圧回路４２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波電源装置を組み込んだ放電灯点灯装置に関し、特に冷陰極管点灯用の高周波電源装置の保護回路に用いて、好適な放電保護動作を行ない得る放電灯点灯装置に関する。

冷陰極灯管（ＣＣＦＬ）などの放電灯を点灯する放電灯点灯装置として、例えば特許文献１や特許文献２には、高周波電源装置としてのインバータ回路によって、入力電圧である直流の電源電圧を所定周波数の交流出力電圧に変換し、この出力電圧を放電灯に印加して、当該放電灯を点灯させるものが知られている。とりわけ引用文献１には、高周波電源装置としてトランスとスイッチング素子とを含む自励共振形インバータ回路を備え、トランスの一出力につき二灯以上の放電灯を並列接続して、これらの放電灯を同時点灯させるようにしている。

こうした放電灯点灯装置では、任意の放電灯が破損したり、装置に未接続であったりして、オープン状態になると、トランスの出力電圧が増大して絶縁破壊などを招く虞れがある。そこで、放電灯に流れる総ランプ電流から得た検出電圧と基準電圧との比較に基づき、任意の放電灯がオープン状態になったのを検出したら、スイッチング素子をオフにしてインバータ回路の発振を停止させる保護回路が設けられている。

ところが、前記検出電圧はインバータ回路に入力する電源電圧に依存して変動することから、放電灯が正常であるにも拘らず、誤検出により保護回路が動作したり、逆に放電灯の何れかがオープン状態であっても、これを正しく検出できないといった問題が発生する。引用文献１では、こうした問題を回避するために、電源電圧を複数の抵抗とツェナーダイオードとにより、当該電源電圧の変動に応じた電圧に分圧し、これを前述した基準電圧とすることで、検出電圧に含まれる電源電圧の変動分を、基準電圧との比較によって相殺し、結果的により正確で高精度の検出を可能にした保護回路が提案されている。
特開２００２−１４１１８６号公報特開平５−２４２９７８号公報

しかし、従来の放電灯点灯装置において、仮に上述したような電源電圧の変動分を考慮した保護回路を組み込んだとしても、放電灯は周囲温度の変化と共に放電機能も変動することから、保護回路が正常に動作しない場合がある。

図７〜図９は、入力電圧に対するランプ電流の検出電圧をグラフ化したもので、図７は周囲温度が２５℃、図８は周囲温度が−２０℃、図９は周囲温度が８０℃の場合を示している。また、これらの各図に共通して、実線Ａは２灯の放電灯を点灯した正常時における入力電圧−検出電圧の関係を示し、実線Ｂは１灯の放電灯がオープンとなった異常時における入力電圧−検出電圧の関係を示し、破線Ｃは従来例において、保護回路を働かせることができる入力電圧−基準電圧の関係を示している。

これらの各図において、入力電圧がインバータ回路の通常動作開始電圧である１０Ｖの場合を着目すると、そのときの正常時における検出電圧は、周囲温度が２５℃のときに０．８３４Ｖであり、周囲温度が−２０℃のときに０．４０１Ｖであり、周囲温度が８０℃のときに１．３４Ｖであって、周囲温度に応じて大きく変動している。それに対して、基準電圧の値は入力電圧によって変化するものの、温度によって変化させることができない。そのため、図５に示す周囲温度が２５℃の場合と同じ切片と傾きを有する破線Ｃを、別な周囲温度である図８や図９に当てはめると、周囲温度が−２０℃のときには、放電灯が２灯共点灯する正常時であっても保護動作が働いたり、周囲温度が８０℃のときには、放電灯が１灯オープンとなる異常時であっても保護動作が働かない場合がある。つまり、従来の放電灯点灯装置では、入力電圧の変化によって保護回路の誤動作は起こらないものの、周囲温度の変化によって保護回路が誤動作を起こす場合がある。

こうした問題に対処するため、インバータ回路の前段にチョッパ回路を挿入し、入力電圧の変動をチョッパ回路でなくすことで、固定の基準電圧を使用する回路構成も考えられる。しかし、チョッパ回路が入ることで効率が低下する上に、放電灯が１灯オープンとなる異常時において、放電灯への出力電流を正常通り流そうとするので、当該出力電流が増加し、正常時と異常時におけるランプ電流の差が小さくなって、保護回路における異常の判別が困難になる。

また上述した特許文献２では、放電灯の周囲温度をサーミスタによって検出し、入力電圧に依存しない所定の電圧を、サーミスタを含む抵抗回路によって分圧した基準電圧と、前記検出電圧との比較結果によって、インバータ回路に入力するパルス信号の導通幅を制御するものも示されている。しかし、このような回路構成を特許文献１の保護回路に組み込んだとしても、入力電圧と基準電圧との関係は、周囲温度の変化に応じて、単にその傾きを変えることしかできず、特定の入力電圧と周囲温度による条件下では、やはり保護回路が誤動作を起こす懸念を払拭できない。

本発明は上記の各問題点に着目してなされたもので、入力電圧および周囲温度がどのように変化した場合でも、保護回路を正しく動作させることができる放電灯点灯装置を提供することを、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、直流電源からの入力電圧を高周波の出力電圧に変換し、並列接続した複数の放電灯に印加するインバータ回路と、前記入力電圧に応じて変動する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記放電灯に流れる総電流から得られた検出電圧と前記基準電圧との比較結果から、前記放電灯の異常を検出すると前記放電灯への電圧供給を停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記基準電圧生成回路は、前記入力電圧と前記基準電圧との関係を表わす特性線の切片電圧を、前記放電灯の周囲温度に応じて変化させる第１の温度補償回路と、前記特性線の傾きを前記放電灯の周囲温度に応じて変化させる第２の温度補償回路とにより構成されることを特徴とする。

また、前記第１の温度補償回路と前記第２の温度補償回路は、それぞれ独立した回路構成を有する。

さらに、前記第１の温度補償回路は、前記放電灯の周辺温度が低くなるほど、前記切片電圧の値を高く設定するものであり、前記第２の温度補償回路は、前記放電灯の周辺温度が低くなるほど、前記入力電圧の変動に対して前記基準電圧を大きく変化させるものであることを特徴とする。

本発明によれば、検出電圧と基準電圧との比較結果によって、任意の放電灯が異常であることを検出すると、保護回路が放電灯への電圧供給を停止させる。このとき、基準電圧生成回路で生成される基準電圧は、単に入力電圧の変動に応じてだけではなく、入力電圧と基準電圧との関係を表わす特性線において、その特性線の切片と傾きの両方を、例えばサーミスタなどの温度検出素子で検出される放電灯の周囲温度に応じて変化させることができる。そのため、放電灯が点灯し得る範囲で、入力電圧および周囲温度がどのように変化した場合であっても、放電灯の異常時には確実に保護回路を動作させ、また放電灯の正常時には保護回路を動作させないようにして、保護回路を正しく動作させることができる。

また、第１の温度補償回路と第２の温度補償回路とをそれぞれ独立した回路構成とすることで、入力電圧と基準電圧との関係を表わす特性線の切片と傾きを、お互いに干渉することなく独自に設定することができる。

さらに、放電灯の周辺温度が低くなるほど、基準電圧が０Ｖから立ち上がる入力電圧の値を高くするように特性線の切片電圧を設定すると共に、放電灯の周辺温度が低くなるほど、入力電圧の変動に対して基準電圧を大きく変化させるように特性線の傾きを設定することで、放電灯の温度特性に合わせて、保護回路が正しく動作するような最適な基準電圧を生成することが可能になる。

以下、本発明における放電灯点灯装置の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施例で提案する放電灯点灯装置１の回路構成を示したものである。同図において、放電灯点灯装置１は大別して、直流電源２からの入力電圧Ｖinを高周波の出力電圧に変換し、並列接続した複数の放電ランプ４Ａ，４Ｂに印加するインバータ回路３と、放電ランプ４Ａ，４Ｂに流れる総電流（ランプ電流）を検出して、これを検出電圧に変換する電流検出抵抗５と、放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れかがオープン状態になると、インバータ回路３の発振を停止させる保護回路６と、保護回路６を動作させるための動作点を決定する基準電圧生成回路７と、起動時における保護回路６の誤動作を防止するタイマー回路としての保護回路マスク回路８と、前記入力電圧が低い状態にある間は、インバータ回路３を動作させないＵＶＬＯ（低電圧誤動作防止）回路９とを有して構成される。また前記保護回路６は、前記電流検出抵抗５で得られたランプ電流の検出電圧と、基準電圧生成回路７で得られた基準電圧とを比較し、その比較結果に応じて停止信号を出力するコンパレータ１１と、このコンパレータ１１からの停止信号によりインバータ回路３を停止させるスイッチ回路１２とを備えている。

個々の回路構成について、さらに詳しく説明すると、１４は直流電源２を接続する入力端子で、直流電源２からの入力電圧Ｖinは入力フィルタ回路１５を通して平滑化され、インバータ回路３に印加する構成となっている。入力フィルタ回路１５は、周知のチョークコイル１６とコンデンサ１７とによる逆Ｌ形フィルタであるが、別な回路構成であっても構わない。また、入力フィルタ回路１５を介さず、直流電源２とインバータ回路３とを直接接続してもよい。本実施例では、インバータ回路３の前段にチョッパ回路などのコンバータを設けないことで、部品点数を低減できる効果がある。

インバータ回路３は、センタタップ付きの一次巻線２１Ａ，二次巻線２１Ｃおよび帰還巻線２１Ｂを有するトランス２１と、対をなすスイッチング素子としてのＮＰＮ型トランジスタ２２，２３と、共振回路としてのチョークコイル２４およびコンデンサ２５と、抵抗２６，２７とを有し、一次巻線２１Ａの両端は、エミッタどうしを接地したトランジスタ２２，２３のコレクタが各々接続され、これらのトランジスタ２２，２３のベースに帰還巻線２１Ｂの両端を接続して、帰還巻線２１Ｂの出力電圧を正帰還させる。また、一方のトランジスタ２２のベースには抵抗２６の一端が接続され、他方のトランジスタ２３のベースには別な抵抗２７の一端が接続され、直流電源２から一次巻線２１Ａのセンタタップに給電する電源ライン２８に、チョークコイル２４が挿入接続されると共に、一次巻線２１Ａの両端間にはコンデンサ２５が接続される。

トランス２１の二次巻線２１Ｃの一端には、バラストコンデンサ３１，３２を介して放電ランプ４Ａ，４Ｂの一端が接続され、この放電ランプ４Ａ，４Ｂの他端は、電流検出器である電流検出抵抗５を介して接地される。なお、３３は放電ランプ４Ａ，４Ｂが接続される出力端子である。電流検出抵抗５の端子電圧は、ダイオード３４，３５と、抵抗３６と、コンデンサ３７とによる整流回路により直流化し、ランプ電流の検出電圧としてコンパレータ１１の非反転入力端子に印加される。

基準電圧生成回路７は、入力電圧Ｖinおよび放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度の変動に応じた基準電圧を生成するものであるが、とりわけ本実施例においては、入力電圧Ｖinと基準電圧との関係を表わす特性線において、その特性線の切片を放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度に応じて変化させる第１の温度補償回路たるバイアス回路４１と、その特性線の傾きを放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度に応じて変化させる第２の温度補償回路たる分圧回路４２とを備えている。

本実施例のバイアス回路４１は、温度によって自由にバイアス電圧の大きさおよび極性を変化させることができるように、ＮＰＮ型トランジスタ４３を用いている。その他に、ここでのバイアス回路４１は、抵抗４４，４５，４６を順に直列接続してなる第１の分圧回路４７と、第１の温度検出素子であるサーミスタ４８と、バイアス電流用抵抗４９を備えており、第１の分圧回路４７の一端を前記電源ライン２８とトランジスタ４３のコレクタに接続し、抵抗４５の両端間にサーミスタ４８を接続し、抵抗４５，４６の接続点にトランジスタ４３のベースを接続し、第１の分圧回路４７の他端にトランジスタ４３のエミッタを接続して構成される。さらに、トランジスタ４３のエミッタはバイアス電流用抵抗４９を介して接地されており、このバイアス電流用抵抗４９を流れるバイアス電流によって、バイアス回路４１を確実に動作させる構成となっている。

一方、分圧回路４２はバイアス回路４１と独立して設けられ、抵抗５１，５２，５３を順に直列接続してなる第２の分圧回路５４と、第２の温度検出素子であるサーミスタ５５とを備えており、第２の分圧回路５４の一端を前記第１の分圧回路４７の他端に接続し、抵抗５２の両端間にサーミスタ５５を接続し、基準電圧が発生する抵抗５１，５２の接続点を前記コンパレータ１１の反転入力端子に接続すると共に、第２の分圧回路５４の他端を接地して構成される。こうして、第２の分圧回路５４にサーミスタ５５を接続することで、温度に応じて第２の分圧回路５４の分圧比を変えられるようになっている。

なお、上記バイアス回路４１や分圧回路４２において、例えば抵抗４４，５３は省略してもよく、またサーミスタ５５を抵抗５２ではなく抵抗５１の両端間に接続してもよい。

コンパレータ１１は、その反転入力端子に印加される基準電圧よりも、非反転入力端子に印加されるランプ電流の検出電圧が低い場合に、保護回路６として放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れかがオープン状態になった旨の停止信号を出力端子から出力する。このコンパレータ１１を動作させるために、電源ライン２８からの入力電圧Ｖinが抵抗５７を介して正電源端子に入力され、負電源端子が接地される。また、コンパレータ１１の正電源端子にはコンデンサ５８の一端が接続され、コンパレータの反転入力端子には別なコンデンサ５９の一端が接続され、これらのコンデンサ５８，５９の他端が何れも接地される構成となっている。

ＵＶＬＯ回路９は、ＰＮＰ型トランジスタ６１と、抵抗６２と、ダイオード６３と、ツェナーダイオード６４とを備えており、トランジスタ６１のエミッタを前記電源ライン２８に接続し、抵抗６２，ダイオード６３およびツェナーダイオード６４を順に接続した直列回路を、トランジスタ６１のベースと接地ライン間に接続して構成される。これにより、入力電圧Vｉｎの上昇に伴ない抵抗６２を介してダイオード６３からツェナーダイオード６４に向かう電流が生じると、トランジスタ６１がオフ状態からオン状態に移行するようになっている。

保護回路マスク回路８は、抵抗６６とコンデンサ６７とを直列接続して構成され、保護回路マスク回路８の一端は、前記トランジスタ６１のコレクタに接続され、保護回路マスク回路８の他端は、コンパレータ１１の非反転入力端子に接続される。このコンパレータ１１の非反転入力端子には、コンデンサ６７と共に時定数回路を構成する抵抗６８の一端が接続され、当該抵抗６８の他端が接地される。

トランジスタ６１のコレクタには、上記保護回路マスク回路８の他に、抵抗７１と、抵抗７２と、コンデンサ７３を順に接続した直列回路７４の一端が接続され、この直列回路７４の他端が接地される。そして、抵抗７１，７２の接続点が前記コンパレータ１１の出力端子に接続されると共に、抵抗７２とコンデンサ７３との接続点の電位が、スイッチ回路１２に与えられるようになっている。

スイッチ回路１２は、ＮＰＮ型トランジスタ８１とＰＮＰ型トランジスタ８２の他に、抵抗８３〜８６を１パッケージに封入したもので、抵抗７２とコンデンサ７３との接続点の電位がハイになると、トランジスタ８１，８２が何れもオンして、抵抗２６，２７に基づくベース電流が、電源ライン２８からトランジスタ８２を介して流れるようになっている。

次に、本実施例における放電灯点灯装置１の動作について、前述した図１の他に、図２〜図４の各図を参照しながら説明する。なお、図２〜図４は、入力電圧に対するランプ電流の検出電圧をグラフ化したもので、図２は周囲温度が２５℃、図３は周囲温度が−２０℃、図４は周囲温度が８０℃の場合を示している。また、これらの各図に共通して、実線Ａは２灯の放電灯を点灯した正常時における入力電圧Ｖin−検出電圧の関係を示し、実線Ｂは１灯の放電灯がオープンとなった異常時における入力電圧Ｖin−検出電圧の関係を示し、破線Ｃは本実施例において、保護回路６を働かせることができる入力電圧Ｖin−基準電圧の関係を示している。

先ず、起動時における動作から説明すると、入力電源である直流電源２を投入した後、入力フィルタ回路１５を介して電源ライン２８に印加される入力電圧Ｖinが、ツェナーダイオード６４の降伏電圧で定められるＵＶＬＯ回路９の解除電圧に達するまでは、トランジスタ６１がオフ状態を維持している。この場合、直列回路７４の両端間に発生する電位ひいては抵抗７２とコンデンサ７３との接続点に発生する電位はローレベルとなり、スイッチ回路１２を構成するトランジスタ８２もオフ状態を維持するので、インバータ回路３の各トランジスタ２２，２３にはベース電流が供給されず、インバータ回路３はその動作を停止する。

やがて入力電圧Ｖinが上昇し、前記ＵＶＬＯ回路９の解除電圧に達すると、トランジスタ６１のエミッタからベースを通じてツェナーダイオード６４に逆バイアス電流が流れ、トランジスタ６１がオフからオンに移行する。こうなると、直列回路７４の両端間に発生する電位ひいては抵抗７２とコンデンサ７３との接続点に発生する電位はハイレベルとなり、トランジスタ８２もオン状態に移行して、インバータ回路３の各トランジスタ２２，２３には、抵抗２６，２７によるベース電流がそれぞれ供給される。これにより、インバータ回路３の発振動作が開始する。

図２〜図４に示すように、基準電圧生成回路７で生成される基準電圧は、直流電源２を投入した後、入力電圧Ｖinが第１の値Ｃ１を超えると、バイアス回路４１によって０Ｖから急に上昇し始める。但し、ここでの第１の値Ｃ１は、サーミスタ４８により検出される放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度によって異なり、放電ランプ４Ａ，４Ｂの特性に合わせて、周囲温度が低くなるほど入力電圧Ｖinが高くなるまで基準電圧は０Ｖから立ち上がらない。

一方、直流電源２の起動時には、放電ランプ４Ａ，４Ｂにランプ電流が流れておらず、したがって電流検出抵抗５に発生する電圧も０Ｖとなるが、その後入力電圧Ｖinが上昇し、トランジスタ６１がオン状態に移行するのに伴ない、保護回路マスク回路８のコンデンサ６７に充電電流が流れ、コンパレータ１１の非反転入力端子に印加する検出電圧が持ち上がる。そして、この検出電圧が基準電圧生成回路７で生成される基準電圧よりも高くなる状態（検出電圧＞基準電圧）を、コンデンサ６７と抵抗６８とによる時定数で保持する。基準電圧よりも検出電圧が高ければ、コンパレータ１１の出力端子はハイレベルとなって停止信号は出力されず、保護回路６は誤動作しない。よって、抵抗７２とコンデンサ７３との接続点の電位はハイレベルとなり、起動時においてインバータ回路３の発振動作が継続する。

やがて、通常動作時においてＵＶＬＯ回路９が解除（例えば、入力電圧Ｖinが１０Ｖ）されるため、トランス２１の帰還巻線２１Ｂに発生するパルス状の電圧によって、トランジスタ２２，２３がスイッチングされ、インバータ回路３としての自励共振動作が開始する。こうなると、トランス２１の二次巻線２１Ｃに誘起された交流電圧が、バラストコンデンサ３１，３２を介してそれぞれの放電ランプ４Ａ，４Ｂに印加され、放電ランプ４Ａ，４Ｂが点灯する。それと同時に、放電ランプ４Ａ，４Ｂを流れるランプ電流が増加して、電流検出抵抗５に発生する電圧ひいては検出電圧も上昇し、複数の放電ランプ４Ａ，４Ｂが何れも点灯する正常時には、検出電圧＞基準電圧を維持する。したがって、コンパレータ１１の出力端子はハイレベルとなって停止信号は出力されず、保護回路６は動作しない。

一方、通常動作時に放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れかがオープン状態になると、前記ランプ電流は減少するが、保護回路マスク回路８は通常動作時において動作しなくなっており、電流検出抵抗５に発生する電圧ひいては検出電圧が低下する。そして、検出電圧が基準電圧よりも低くなると（検出電圧＜基準電圧）、コンパレータ１１の出力端子はローレベルとなって停止信号が出力され、抵抗７２とコンデンサ７３との接続点の電位はローレベルとなるので、スイッチ回路１２のトランジスタ８２はオフ状態となって、保護回路６が動作する。これにより、抵抗２６，２７を介してトランジスタ２２，２３に供給されるベース電流が遮断され、インバータ回路３の発振動作が停止する。

なお、放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れか１本以上がオープンになった状態で起動すると、コンデンサ６７と抵抗６８とによる時定数で定められた保護回路マスク回路８の動作時間（例えば３秒間）中は、保護回路６の誤動作を防止するのに強制的に停止信号が出力されず、インバータ回路３が動作するが、保護回路マスク回路８の動作時間を過ぎると、保護回路マスク回路８が保護回路６から切り離されるため、上述のように検出電圧＜基準電圧となって、インバータ回路３の動作が停止する。

次に、本実施例における基準電圧生成回路７の動作について、上述した図２〜図４のグラフの他に、図５に示すバイアス回路４１の回路構成と、図６に示す分圧回路４２の回路構成を参照しながら、さらに詳しく説明する。

本実施例では、基準電圧生成回路７をバイアス回路４１と分圧回路４２の２つに分けた構成とし、バイアス回路４１は放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度の特性に合わせて、図２〜図４に示す特性線たる破線ＣのＸ軸切片電圧を変化させるような設定にする。具体的には、図２〜図４におけるグラフでは、Ｘ軸を入力電圧Ｖinとし、Ｙ軸を基準電圧として、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度に拘らず、入力電圧Ｖinに対して基準電圧がリニアに変化する関係が、破線Ｃとして示されているが、基準電圧が０Ｖから立ち上がる入力電圧Ｖinの値Ｃ１（すなわち、上記Ｘ軸切片電圧）が、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度に応じて変化している点が注目される。

このような特性の基準電圧を得るために、バイアス回路４１は図５に示すような回路構成を有している。ここで、抵抗４４の抵抗値をＲ_ＵＳとし、抵抗４５の抵抗値をＲ_ＵＰとし、抵抗４６の抵抗値をＲ_Ｄとし、サーミスタ４８の抵抗値をＲ_Ｔｈ１とすると、トランジスタ４３のエミッタ−コレクタ間に発生するバイアス電圧Ｖ_Ｃは、トランジスタ４３のエミッタ−ベース間に発生する電圧をＶ_Ｂとして、次のように表わせる。

これによりバイアス回路４１では、ある温度のときに必要なバイアス電圧Ｖ_Ｃと、サーミスタ４８の抵抗値Ｒ_Ｔｈ１が決まれば、それ以外の抵抗４４〜４６の各抵抗値を算出することができる。

一方、分圧回路４２は放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度の特性に合わせて、図２〜図４に示す破線Ｃの傾きを変化させるような設定にする。特にここでの分圧回路４２は、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度が低くなるほど、入力電圧Ｖinの変動に対して基準電圧が大きく変化するように、当該基準電圧を設定している。

このような特性の基準電圧を得るために、分圧回路４２は図６に示すような回路構成を有している。ここで、抵抗５１の抵抗値をＲ_Ｕとし、抵抗５２の抵抗値をＲ_ＤＰとし、抵抗５３の抵抗値をＲ_ＤＳとし、サーミスタ５５の抵抗値をＲ_Ｔｈ２とすると、第２の分圧回路５４の両端間に発生する電圧Ｖ_Ｌに対して、抵抗５１，５２の接続点に発生する基準電圧Ｖ_REFの比（分圧比Ｖ_REF／Ｖ_Ｌ）は、次のように表わせる。

これにより分圧回路４２では、ある温度のときに必要な分圧比Ｖ_REF／Ｖ_Ｌと、サーミスタ５５の抵抗値Ｒ_Ｔｈ２が決まれば、それ以外の抵抗５１〜５３の各抵抗値を算出することができる。

そして本実施例では、例えば入力電圧Ｖinがインバータ回路３の通常動作開始電圧である１０Ｖの場合を着目すると、図２に示す周囲温度が２５℃のときには、基準電圧生成回路７で生成される基準電圧が約０．６Ｖとなるのに対し、放電ランプ４Ａ，４Ｂが２灯共点灯する正常時の検出電圧は約０．８Ｖであり、検出電圧＞基準電圧となって保護回路６は動作しない。一方、同じ温度条件で放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れかがオープン状態となる異常時には、検出電圧が約０．３Ｖとなり、この場合は検出電圧＜基準電圧となって、保護回路６が正しく動作する。

また、図３に示す周囲温度が−２０℃のときには、基準電圧が約０．３Ｖとなるのに対し、放電ランプ４Ａ，４Ｂが２灯共点灯する正常時の検出電圧は約０．４Ｖであり、保護回路６は動作しない。同じ温度条件で放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れかがオープン状態となる異常時には、検出電圧が約０．２Ｖとなって、保護回路６が正しく動作する。

さらに、図４に示す周囲温度が８０℃のときには、基準電圧が約０．９Ｖとなるのに対し、放電ランプ４Ａ，４Ｂが２灯共点灯する正常時の検出電圧は約１．４Ｖであり、保護回路６は動作しない。同じ温度条件で放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れかがオープン状態となる異常時には、検出電圧が約０．７Ｖとなって、保護回路６が正しく動作する。

こうして、基準電圧生成回路７で生成される基準電圧を、入力電圧Ｖinだけでなく、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度をも考慮して、その切片と傾きを変えることで、どのような温度条件であっても確実に保護回路６を動作させることが可能になる。

以上のように本実施例では、直流電源２からの入力電圧Ｖinを高周波の出力電圧に変換し、並列接続した複数の放電灯である放電ランプ４Ａ，４Ｂに印加するインバータ回路３と、入力電圧Ｖinに応じてその値が変動するような基準電圧を生成する基準電圧生成回路７と、放電ランプ４Ａ，４Ｂに流れる総電流から得られた検出電圧と、前記基準電圧生成回路７で得られた基準電圧との比較結果から、放電ランプ４Ａ，４Ｂの異常を検出すると、これらの放電ランプ４Ａ，４Ｂへの電圧供給を停止させる保護回路６とを備えた放電灯点灯装置において、基準電圧生成回路７が、入力電圧Ｖinと基準電圧との関係を表わす特性線において、その特性線の切片電圧を放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度に応じて変化させる第１の温度補償回路としてのバイアス回路４１と、特性線の傾きを放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度に応じて変化させる第２の温度補償回路としての分圧回路４２とにより構成されている。

こうすると、検出電圧と基準電圧との比較結果によって、例えば放電ランプ４Ａ，４Ｂの何れかがオープン状態になるような、任意の放電ランプ４Ａ，４Ｂが異常であることを検出すると、保護回路６が放電ランプ４Ａ，４Ｂへの電圧供給を停止させる。このとき、基準電圧生成回路７で生成される基準電圧は、単に入力電圧Ｖinの変動に応じてだけではなく、入力電圧Ｖinと基準電圧との関係を表わす特性線において、その特性線の切片と傾きの両方を、例えばサーミスタ４８，５５などの温度検出素子で検出される放電ランプ４Ａ，４Ｂの周囲温度に応じて変化させることができる。そのため、放電ランプ４Ａ，４Ｂが点灯し得る範囲で、入力電圧Ｖinおよび周囲温度がどのように変化した場合であっても、放電ランプ４Ａ，４Ｂの異常時には確実に保護回路６を動作させ、また放電ランプ４Ａ，４Ｂの正常時には保護回路６を動作させないようにして、保護回路６を正しく動作させることができる。

また、本実施例におけるバイアス回路４１と分圧回路４２は、それぞれ独立した回路構成を有する。このように、バイアス回路４１と分圧回路４２とをそれぞれ独立した回路構成とすることで、入力電圧Ｖinと基準電圧との関係を表わす特性線の切片と傾きを、お互いに干渉することなく独自に設定することができる。

さらに、本実施例におけるバイアス回路４１は、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度が低くなるほど、切片電圧ひいては基準電圧が０Ｖから立ち上がる入力電圧Ｖinの値を高く設定するような回路構成を有しており、また分圧回路４２は、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度が低くなるほど、入力電圧Ｖinの変動に対して基準電圧を大きく変化させるような回路構成を有している。

こうすると、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度が低くなるほど、基準電圧が０Ｖから立ち上がる入力電圧Ｖinの値を高くするように特性線の切片電圧を設定すると共に、放電ランプ４Ａ，４Ｂの周辺温度が低くなるほど、入力電圧Ｖinの変動に対して基準電圧を大きく変化させるように特性線の傾きを設定する。そのため、放電ランプ４Ａ，４Ｂの温度特性に合わせて、保護回路６が正しく動作するような最適な基準電圧を生成することが可能になる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、バイアス回路４１や分圧回路４２の構成は、図で示したものに限らず、同等の機能を発揮するものであればよい。同様に、インバータ回路３についても実施例のような自励共振型に限らず、他励型のものを採用してもよい。また、入力電圧Ｖinに対する基準電圧の特性線は、非直線状であってもよい。

さらに、保護回路からの停止信号によってインバータ回路３の動作を停止させる代わりに、例えばスイッチ手段を電源ライン２８や出力電圧ラインに挿入接続し、保護回路６が放電灯の異常検出時に停止信号を出力した場合には、スイッチ手段を開状態にすることで、放電ランプ４Ａ，４Ｂへの電圧供給を強制的に停止させる構成を採用してもよい。

また、インバータ回路３を停止させるスイッチ回路１２を同じ基板上に搭載せず、停止信号を出力するコンパレータ１１からの停止信号を外部回路へ出力し、前記停止信号により外部回路にて直流電源２からの入力電圧Ｖinを停止する等、別な基板上に本構成の一部を配置しても、もちろんよい。

本発明の好ましい一実施例を示す放電灯点灯装置の回路図である。同上、周囲温度が２５℃の場合の入力電圧に対するランプ電流の検出電圧と、基準電圧との関係をそれぞれ示すグラフである。同上、周囲温度が−２０℃の場合の入力電圧に対するランプ電流の検出電圧と、基準電圧との関係をそれぞれ示すグラフである。同上、周囲温度が８０℃の場合の入力電圧に対するランプ電流の検出電圧と、基準電圧との関係をそれぞれ示すグラフである。同上、図１におけるバイアス回路の回路図である。同上、図１における分圧回路の回路図である。従来例において、周囲温度が２５℃の場合の入力電圧に対するランプ電流の検出電圧と、基準電圧との関係をそれぞれ示すグラフである。同上、周囲温度が−２０℃の場合の入力電圧に対するランプ電流の検出電圧と、基準電圧との関係をそれぞれ示すグラフである。同上、周囲温度が８０℃の場合の入力電圧に対するランプ電流の検出電圧と、基準電圧との関係をそれぞれ示すグラフである。

符号の説明

２直流電源
３インバータ回路
４Ａ，４Ｂ放電ランプ（放電灯）
６保護回路
７基準電圧生成回路
４１バイアス回路（第１の温度補償回路）
４２分圧回路（第２の温度補償回路）

Claims

直流電源からの入力電圧を高周波の出力電圧に変換し、並列接続した複数の放電灯に印加するインバータ回路と、
前記入力電圧に応じて変動する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記放電灯に流れる総電流から得られた検出電圧と前記基準電圧との比較結果から、前記放電灯の異常を検出すると前記放電灯への電圧供給を停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、
前記基準電圧生成回路は、前記入力電圧と前記基準電圧との関係を表わす特性線の切片電圧を、前記放電灯の周囲温度に応じて変化させる第１の温度補償回路と、
前記特性線の傾きを前記放電灯の周囲温度に応じて変化させる第２の温度補償回路とにより構成されることを特徴とする放電灯点灯装置。
前記第１の温度補償回路と前記第２の温度補償回路は、それぞれ独立した回路構成を有することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
前記第１の温度補償回路は、前記放電灯の周辺温度が低くなるほど、前記切片電圧の値を高く設定するものであり、
前記第２の温度補償回路は、前記放電灯の周辺温度が低くなるほど、前記入力電圧の変動に対して前記基準電圧を大きく変化させるもの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。