JP2011233266A - 放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 始動時に各放電灯にかかる電気的ストレスが抑えられる放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】 スイッチング部１と共振部２とからなるインバータ回路によって直流電源Ｅの直流電力が変換された交流電力により、複数個の放電灯Ｌａを点灯させる。スイッチング部１を構成する各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する駆動部３と、駆動部３を制御する制御部４と、複数個の放電灯Ｌａのうち一部の放電灯Ｌａのみが点灯した半点灯状態の開始を検出する点灯検出部５を備える。制御部４は、点灯検出部５によって半点灯状態の開始が検出されたとき、各放電灯Ｌａに供給する交流電力の周波数を充分に高くして各放電灯Ｌａの両端電圧を低下させるように駆動部３を制御することで、各放電灯Ｌａにかかる電気的ストレスを抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具に関するものである。

従来から、放電灯とともに共振回路を構成する共振部と、直流電源と共振部との間に介在して少なくとも１個のスイッチング素子を含み該スイッチング素子のオンオフに伴って直流電源と共振部との接続を切り替えるスイッチング部とを備え、スイッチング部の動作で上記の共振回路に発生する共振により上記の直流電源の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が提供されている。

さらに、上記の放電灯点灯装置において、共振部から放電灯に出力される電力に対して相関を有する電気量を検出する電気量検出部と、電気量検出部によって検出される電気量を所定の目標値に近づけるように駆動部の動作の周波数をフィードバック制御する制御部とを備えるものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の放電灯点灯装置として、例えば図１７に示すように、１個のスイッチング部１を用いて複数個（図では２個）の放電灯Ｌａを点灯させるものが提案されている。

以下、図１７の放電灯点灯装置について詳しく説明する。

各放電灯Ｌａは、それぞれ熱陰極型の放電灯であり、一対の電極としてのフィラメントを有する。

スイッチング部１は、直流電源Ｅの出力端間に接続された２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路からなる。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はそれぞれ例えばｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴからなる。また、直流電源Ｅの低電圧側の出力端はグランドに接続されている。

共振部２は放電灯Ｌａ毎に一組ずつ設けられた２組のＬＣ共振回路からなり、各ＬＣ共振回路は、それぞれ、一端がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に接続されたインダクタＬ１１，Ｌ１２と、インダクタＬ１１，Ｌ１２の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサ（以下、「並列コンデンサ」と呼ぶ。）Ｃ１１，Ｃ１２と、一端がインダクタＬ１１，Ｌ１２の上記他端に接続されるとともに他端が放電灯Ｌａの一端（つまり一方のフィラメント）に接続されたコンデンサ（以下、「直列コンデンサ」と呼ぶ。）Ｃ２１，Ｃ２２とからなる。各放電灯Ｌａにおいて他端（すなわち直列コンデンサＣ２１，Ｃ２２に接続されていない側のフィラメント）はグランドに接続されている。

すなわち、スイッチング部１と共振部２とでいわゆるハーフブリッジ形のインバータ回路が構成されているのであり、スイッチング部１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオンオフ駆動されること（つまり、常に少なくとも一方のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされ、且つ、２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオンされるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が周期的に駆動されること）で、共振部２と各放電灯Ｌａとが構成する共振回路の作用により直流電源Ｅの直流電力が高周波の交流電力に変換されて各放電灯Ｌａに入力される。

スイッチング部１の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ駆動する駆動部３と、駆動部３を制御する制御部４とは、それぞれ周知の電子回路で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

さらに、スイッチング部１の低電圧側（ローサイド）のスイッチング素子Ｑ１とグランドとの間には電流検出用抵抗Ｒｄが接続されている。制御部４は、電流検出用抵抗Ｒｄの両端電圧（以下、「検出電圧」と呼ぶ。）が入力されるフィードバック端子ＦＢを有し、このフィードバック端子ＦＢへの入力電圧の実効値を所定の基準電圧に一致させるように、駆動部３の動作の周波数（すなわち各放電灯Ｌａに出力される電圧の周波数。以下、「動作周波数」と呼ぶ。）ｆをフィードバック制御する。ここで、上記の検出電圧すなわち電流検出用抵抗Ｒｄの両端電圧は、各放電灯Ｌａに流れる電流の合計（以下、「共振電流」と呼ぶ。）ＩＬに比例する。つまり、上記のフィードバック制御は、電気量としての共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ｜を、フィードバック端子ＦＢへの入力電圧に対する共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ｜の比に上記の基準電圧を乗じた目標値とするものである。

特開２０１０−６７５６２号公報

ここで、図１８において、放電灯Ｌａの両端電圧（以下、「ランプ電圧」と呼ぶ。）の実効値｜ＶＬ｜と動作周波数ｆとの関係を、放電灯Ｌａが消灯した状態について曲線ａで示し、放電灯Ｌａが点灯した状態について曲線ｂで示す。また、図１９において、共振電流ＩＬと動作周波数ｆとの関係を、両方の放電灯Ｌａが消灯した状態について曲線ａで示し、両方の放電灯Ｌａが点灯した状態について曲線ｂで示し、一方の放電灯Ｌａが点灯し他方の放電灯Ｌａが消灯した状態について曲線ｃで示す。

各放電灯Ｌａの点灯を開始させる際には、まず、各放電灯Ｌａにおいてそれぞれ放電が開始されない程度にランプ電圧の実効値｜ＶＬ｜が低い値Ｖｐとなるように動作周波数ｆが共振部２の共振周波数ｆｒに対して充分に高い所定の初期周波数ｆｐとされた状態で、各放電灯Ｌａの各フィラメントをそれぞれ充分に予熱するという予熱動作が行われる。放電灯点灯装置には、上記の予熱動作中に各フィラメントにそれぞれ通電を行う予熱回路（図示せず）が設けられている。上記のような予熱回路は周知技術で実現可能であるので、図示並びに説明は省略する。

その後、制御部４は、上記のフィードバック制御を開始する。これにより、共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ｜を徐々に所定の目標値（以下、「目標電流」と呼ぶ。）Ｉｓ１に近づけるという動作（以下、「始動スイープ動作」と呼ぶ。）が達成される。この始動スイープ動作の過程で、動作点はＡ１からＡ２に変化し、動作周波数ｆは初期周波数ｆｐから所定の始動周波数ｆｓへと徐々に低下する。上記の目標電流Ｉｓ１は、ランプ電圧の実効値｜ＶＬ｜が放電灯Ｌａでの放電の開始が可能な程度に充分に高い値Ｖｓとなるような値とされている。以上により、各放電灯Ｌａがそれぞれ点灯を開始（すなわち始動）する。

また、全ての放電灯Ｌａが点灯した状態（以下、「点灯完了状態」と呼ぶ。）を検出する点灯完了検出手段（図示せず）が設けられており、この点灯完了検出手段によって点灯完了状態が検出された後は、制御部４は、各放電灯Ｌａの光出力を外部から入力される調光信号に従った光出力とするように駆動部３を制御する。さらに、予熱動作の終了後に所定時間が経過しても点灯完了状態が検出されない場合、制御部４は、駆動部３の動作を停止させてスイッチング部１の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれオフ状態に維持するものとしてもよい。上記のような点灯完了検出手段は周知技術で実現可能であるので、図示並びに説明は省略する。

しかしながら、上記のような始動の過程で、点灯した放電灯Ｌａと未点灯の放電灯Ｌａとが混在した状態（以下、「半点灯状態」と呼ぶ。）となった場合、特性は図１９に曲線ｃで示すようなものとなる。従って、共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ１｜を目標電流Ｉｓ１に一致させようとするフィードバック制御により、動作点は図１９に示す点Ｃ１から点Ｃ２まで変化する。この結果、未点灯の放電灯Ｌａでは動作点が図１８に示す点Ａ３となり、点灯した放電灯Ｌａでは動作点が図１８に示す点Ｂ２となるといったように、各放電灯Ｌａにそれぞれ過剰に高い電圧が出力されてしまう。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、始動時に各放電灯にかかる電気的ストレスが抑えられる放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の放電灯点灯装置は、複数個の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、前記各放電灯にそれぞれ接続されて前記各放電灯とともに共振回路を構成する共振部と、直流電源と前記共振部との間に介在して少なくとも１個のスイッチング素子を含み該スイッチング素子のオンオフに伴って前記直流電源と前記共振部との接続を切り替えるスイッチング部と、前記スイッチング部の各スイッチング素子をそれぞれオンオフ駆動することによって前記共振部から前記各放電灯に交流電力を供給させる駆動部と、前記各放電灯の両端電圧に対してそれぞれ相関を有する１個の電気量を検出する電気量検出部と、前記電気量検出部によって検出される電気量を所定の目標値に近づけるように前記駆動部の動作の周波数をフィードバック制御する制御部と、前記複数個の放電灯のうち一部の放電灯のみが点灯した半点灯状態の開始を検出する点灯検出部とを備え、前記制御部は、前記点灯検出部によって半点灯状態の開始が検出されたとき、前記各放電灯の両端電圧の実効値をそれぞれ低下させるように前記目標値を変化させることを特徴とする。

この放電灯点灯装置において、前記共振部は１個のＬＣ共振回路からなり、それぞれ一端が一個ずつの前記放電灯の一端に接続され他端が前記共振部に接続されるとともに互いに磁気的に結合された複数本の巻線を有するバランサを備えることが望ましい。

また、この放電灯点灯装置において、両端がそれぞれ前記バランサの一本ずつの巻線と前記放電灯との接続点に接続されたコンデンサを備えることが望ましい。

さらに、この放電灯点灯装置において、前記電気量検出部は、前記電気量として、前記スイッチング部のスイッチング素子に流れる電流を検出することが望ましい。

また、この放電灯点灯装置において、前記電気量検出部は、前記電気量として、前記共振部のいずれかの部品の両端電圧を検出することが望ましい。

さらに、この放電灯点灯装置において、前記点灯検出部は、前記放電灯側から前記共振部への入力電流の実効値を所定の切替閾値と比較し、前記入力電流の実効値が切換閾値を上回ったときに半点灯状態の開始を検出することが望ましい。

また、この放電灯点灯装置において、前記バランサは検出用巻線を有し、前記点灯検出部は、前記検出用巻線の両端電圧の整流及び平滑により得られた検出電圧が所定の点灯判定電圧を上回ったときに半点灯状態の開始を検出することが望ましい。

さらに、この放電灯点灯装置において、前記バランサは検出用巻線を有し、前記点灯検出部は、前記検出用巻線の両端電圧の整流及び平滑により検出電圧を生成するものであって、前記制御部は、前記検出電圧が高いほど前記目標値を低くすることが望ましい。

また、この放電灯点灯装置において、全ての放電灯が消灯した消灯状態の開始を検出する消灯検出部を備え、前記制御部は前記消灯検出部によって消灯状態の開始が検出されてから所定の遅延時間が経過したときに、前記駆動部の動作の周波数を、前記点灯検出部において半点灯状態の開始が検出される前の周波数まで低下させることが望ましい。

また、本発明の照明器具は、上記いずれかの放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、点灯検出部によって半点灯状態の開始が検出されたとき、各放電灯の両端電圧がそれぞれ低下するように目標値が変化させられることで、始動時に各放電灯にかかる電気的ストレスが抑えられる。

本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。 同上において動作周波数ｆと共振電流の実効値｜ＩＬ｜との関係を示す説明図である。 同上の変更例を示す回路ブロック図である。 同上の別の変更例を示す回路ブロック図である。 同上の更に別の変更例を示す回路ブロック図である。 図４の例において動作周波数ｆとランプ電圧の実効値｜ＶＬ｜との関係を示す説明図である。 図４の例において動作周波数ｆと共振電流の実効値｜ＩＬ｜との関係を示す説明図である。 同上の別の変更例を示す回路ブロック図である。 同上の更に別の変更例を示す回路ブロック図である。 同上の別の変更例を示す回路ブロック図である。 同上の更に別の変更例を示す回路ブロック図である。 同上の別の変更例を示す回路ブロック図である。 図１０の例において制御スイッチング素子Ｑ３をＭＯＳＦＥＴとした場合について、一方の放電灯Ｌａでのランプ電圧ＶＬ１と、該一方の放電灯Ｌａに流れるランプ電流ＩＬ１と、他方の放電灯Ｌａでのランプ電圧ＶＬ２と、検出電圧Ｖａと、制御用スイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース電圧Ｖｇｓと、動作周波数ｆとの、それぞれの時間変化を示す説明図である。 図１２の例について、一方の放電灯Ｌａでのランプ電圧ＶＬ１と、該一方の放電灯Ｌａに流れるランプ電流ＩＬ１と、他方の放電灯Ｌａでのランプ電圧ＶＬ２と、検出電圧Ｖａと、制御用スイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース電圧Ｖｇｓと、動作周波数ｆとの、それぞれの時間変化を示す説明図である。 同上の更に別の変更例を示す回路ブロック図である。 同上を用いた照明器具の一例を示す斜視図である。 従来例を示す回路ブロック図である。 同上において動作周波数ｆとランプ電圧の実効値｜ＶＬ｜との関係を示す説明図である。 同上において動作周波数ｆと共振電流の実効値｜ＩＬ｜との関係を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の基本構成は図１７で説明した従来例と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。

本実施形態では、図１に示すように、制御部４のフィードバック端子ＦＢは、抵抗Ｒ１を介して電流検出用抵抗Ｒｄに接続されるとともに、別の抵抗Ｒ２とｎｐｎ型のトランジスタからなるスイッチング素子（以下、「制御用スイッチング素子」と呼ぶ。）Ｑ３との直列回路を介してグランドに接続されている。

また、本実施形態は、半点灯状態の開始を検出するとともに、少なくとも始動時に半点灯状態が検出されるまでの期間には制御用スイッチング素子Ｑ３をオン状態に維持し、半点灯状態の開始が検出されたときに制御用スイッチング素子Ｑ３をオフ制御する点灯検出部５を備える。つまり、始動時、点灯検出部５によって半点灯状態の開始が検出されるまではフィードバック端子ＦＢへの入力電圧が抵抗Ｒ１，Ｒ２での分圧により低下された状態に維持され、点灯検出部５によって半点灯状態の開始が検出されると制御用スイッチング素子Ｑ３がオフされることでフィードバック端子ＦＢへの入力電圧が上昇される。なお、上記の制御用スイッチング素子Ｑ３と抵抗Ｒ２との直列回路を電流検出用抵抗Ｒｄに並列に接続した場合であっても、同様の効果が得られる。

ここで、制御部４が行うフィードバック制御において、共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ｜の目標値は、フィードバック端子ＦＢへの入力電圧に対する共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ｜の比に所定の基準電圧を乗じた値であるので、上記のようにフィードバック端子ＦＢへの入力電圧が上昇されることは、すなわち上記の目標値が低下されることを意味する。

上記構成によれば、半点灯状態の開始が検出されたときに、制御部４においてフィードバック制御の目標値（目標電流）が低下されることにより、各放電灯Ｌａでランプ電圧ＶＬの実効値｜ＶＬ｜がそれぞれ低下されるから、始動時に各放電灯Ｌａにかかる電気的ストレスが抑えられる。

例えば、図２に曲線ｂで示すような特性となる半点灯状態で、動作周波数ｆを、消灯状態での特性曲線ａにおいて低下前の目標電流（以下、「第１目標電流」と呼ぶ。）Ｉｓ１を実現するような動作周波数（すなわち始動周波数）ｆｓとしたときに達成されるような共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ｜を第２目標電流Ｉｓ２として、この第２目標電流Ｉｓ２に対して上記の低下後の目標値たる目標電流を一致させれば、半点灯状態の開始以後にも図２に動作点Ｃ１，Ｂ１として示すように動作周波数ｆが始動周波数ｆｓに維持され、従って未点灯の放電灯Ｌａの両端電圧も維持される。

なお、制御部４におけるフィードバック制御の目標値を低下させる方法としては、上記のようにフィードバック端子ＦＢへの入力電圧を低下させる代わりに、図３に示すようにフィードバック端子ＦＢへの入力電圧と比較される基準電圧の変更を受け付ける端子（以下、「設定端子」と呼ぶ。）ＶＲを制御部４に設け、この設定端子ＶＲに対して点灯検出部５を接続してもよい。具体的には例えば制御部４は、設定端子ＶＲへの入力電圧が所定の閾値電圧（例えば上記のオン電圧Ｖｂｅと同等の電圧）以上である期間には、設定端子ＶＲへの入力電圧が閾値電圧未満である期間よりも基準電圧を低くする。このような制御部４は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。ただし、図１のようにフィードバック端子ＦＢへの入力電圧を変化させる構成のほうが、制御部４として既存の集積回路を利用しやすいという利点がある。

また、共振部２においてＬＣ共振回路を放電灯Ｌａ毎に設ける代わりに、図４や図５に示すように、共振部２を１個のＬＣ共振回路で構成するとともに、各放電灯ＬａをそれぞれバランサＴの１本ずつの巻線を介して共振部２に接続してもよい。詳しく説明すると、バランサＴは、例えば共通の鉄心に巻回されることで互いに磁気的に接続された複数本の巻線を有する、いわゆるバランサトランスである。また、図４の例と図５の例とのそれぞれにおいて、共振部２は、スイッチング部１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とグランドとの間に接続されたインダクタＬ１と並列コンデンサＣ１との直列回路を備える。また、図４の例では共振部２はインダクタＬ１と並列コンデンサＣ１との接続点に一端が接続されて他端が共振部２の出力端としてバランサＴの各巻線の一端に接続された直列コンデンサＣ２を備え、バランサＴの各巻線の他端はそれぞれ１個ずつの放電灯Ｌａの一端（一方のフィラメント）に接続されている。図５の例は直列コンデンサＣ２を共振部２に有さずインダクタＬ１と並列コンデンサＣ１との接続点が共振部２の出力端とされている代わりに、バランサＴの各巻線の他端はそれぞれ１個ずつの放電灯Ｌａの一端に対し直列コンデンサＣ２１，Ｃ２２を介して接続されている。さらに、図４の例と図５の例とのそれぞれにおいて、バランサＴの各巻線は、放電灯Ｌａ側の一端（上記の他端）同士をコンデンサＣ３を介して接続されている。

ところで、バランサＴのインダクタンスを大きくすると、点灯状態での放電灯Ｌａ間の光出力の差をより小さくすることができるが、半点灯状態で未点灯の放電灯Ｌａにかかる電圧も大きくなってしまう。そこで、図４の例や図５の例では、それぞれ、特開２００８−２１８３３３号公報に開示された技術を採用し、両端がそれぞれバランサＴの一本ずつの巻線と放電灯Ｌａとの接続点に接続されたコンデンサＣ３を設けている。これにより、バランサＴのインダクタンスの割に点灯状態での放電灯Ｌａ間の光出力の差を小さくすることが可能となっている。

図４の例について、ランプ電圧ＶＬの実効値｜ＶＬ｜と動作周波数ｆとの関係を図６に示し、共振電流ＩＬの実効値｜ＩＬ｜と動作周波数ｆとの関係を図７に示す。また、図６において、曲線ａ１は消灯状態での各放電灯Ｌａにおけるランプ電圧ＶＬを示し、曲線ｂ１は点灯完了状態での各放電灯Ｌａにおけるランプ電圧ＶＬを示し、曲線ａ２は半点灯状態で未点灯の放電灯Ｌａにおけるランプ電圧ＶＬを示し、曲線ｂ２は半点灯状態で点灯中の放電灯Ｌａにおけるランプ電圧ＶＬを示す。半点灯状態の開始時に目標電流が第１目標電流Ｉｓ１のまま変更されない場合には始動周波数ｆｓよりもわずかに高い動作周波数ｆｓ１とされる（動作点Ａ３，Ｃ２）ことで各放電灯Ｌａでそれぞれランプ電圧ＶＬが過剰に高くなってしまうが、目標電流を適宜の第２目標電流Ｉｓ２まで低下させることで、動作周波数ｆを充分に高い周波数ｆｓ２とし、各放電灯Ｌａでそれぞれランプ電圧ＶＬを低下（動作点Ａ４，Ｂ３，Ｃ２）させることができる。上記のような目標電流の低下後、両方の放電灯Ｌａが点灯した点灯完了状態の開始直後の動作点は図６，図７にＢ４で示すようなものとなる。

さらに、制御部４がフィードバック制御に用いる電気量は共振電流ＩＬに限られず、各放電灯Ｌａの両端電圧に対してそれぞれ相関を有するような電気量であればよい。例えば、制御部４のフィードバック端子ＦＢへの入力電圧として、電流検出用抵抗Ｒｄの両端電圧に代えて、図８に示すように共振部２のインダクタＬ１に二次巻線を設けてこの二次巻線の両端電圧（つまりインダクタＬ１の両端電圧に比例する電圧）を入力したり、図９に示すように並列コンデンサＣ１の両端電圧（つまり共振部２の出力電圧）を入力してもよい。制御部４がフィードバック制御に用いる電気量として、図８の例では共振部２の部品としてのインダクタＬ１の両端電圧を用いていることになり、図９の例では共振部２の部品としての並列コンデンサＣ１の両端電圧を用いていることになる。図８の例では、上記の二次巻線の両端電圧は、図１の例における電流検出用抵抗Ｒｄの両端電圧と同様に、抵抗Ｒ１を介してフィードバック端子ＦＢに入力されている。また、図９の例では、並列コンデンサＣ１の両端電圧は、図１の例における電流検出用抵抗Ｒｄの両端電圧と同様に、抵抗Ｒ１を介してフィードバック端子ＦＢに入力され、また、抵抗Ｒ２と制御用スイッチング素子Ｑ３との直列回路に並列に接続された抵抗Ｒ３が追加されている。図８の例と図９の例とのいずれでも、制御用スイッチング素子Ｑ３がオフされた際には、上記の電気量に対するフィードバック端子ＦＢへの入力電圧の比が上昇されることで、実質的にフィードバック制御の目標値が低下される。

図１０及び図１１にそれぞれ点灯検出部５を具体化した例を示す。

まず、図１０の例について説明すると、点灯検出部５は、制御用スイッチング素子Ｑ３のベースと定電圧Ｖｃｃとの間に介在する抵抗Ｒ４と、制御用スイッチング素子Ｑ３のベースとグランドとの間に介在するｎｐｎ型のトランジスタ（以下、「出力トランジスタ」と呼ぶ。）Ｑ４とを備える。また、バランサＴには検出用巻線が設けられており、点灯検出部５は、検出用巻線の両端電圧の整流及び平滑により検出電圧Ｖａを生成する回路を有し、この検出電圧ＶａがツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧ＶＺＤ分だけ低下されて出力トランジスタＱ４のベースに入力されている。すなわち、出力トランジスタＱ４がオフ状態である状態では制御用スイッチング素子Ｑ３はオン状態に維持されるが、半点灯状態では検出電圧Ｖａが充分高くなることにより出力トランジスタＱ４がオンされ、これによって制御用スイッチング素子Ｑ３がオフされて目標値の低下がなされる。つまり、出力トランジスタＱ４がオンされたことが、半点灯状態が検出されたことを意味する。

次に、図１１の例について説明すると、点灯検出部５は、図１０の例のような検出用巻線ではなく、放電灯Ｌａ側から共振部２に流入する電流（すなわち共振電流）ＩＬの、ダイオードによる半波整流、抵抗Ｒｉによる電流・電圧変換、並びに、コンデンサによる平滑によって検出電圧Ｖａ１を生成し、この検出電圧Ｖａ１を直接に出力トランジスタＱ４のベースに入力するものであり、その他の点は図１０の例と共通である。すなわち、半点灯状態では上記の検出電圧Ｖａ１が充分に高くなることで出力トランジスタＱ４がオンされるのであり、出力トランジスタＱ４がオンされたことが、半点灯状態が検出されたことを意味する。

ここで、図１０の例と図１１の例とのいずれでも、半点灯状態で点灯した放電灯Ｌａが立ち消えて消灯状態に戻った場合、即座に、制御用スイッチング素子Ｑ３がオンされることで目標値が復帰し、これに伴って動作周波数ｆが低下される。しかしながら、半点灯状態と消灯状態との間での移行が頻繁に繰り返された場合、動作周波数ｆが不安定となることで、各回路部品や各放電灯Ｌａに過剰な電気的ストレスがかかる可能性がある。

そこで、消灯状態が所定の遅延時間以上継続した場合にのみ、上記のような目標値の復帰がなされるようにしてもよい。具体的には例えば図１２に示すような回路構成を採用する。図１２の例は基本構成は図１０の例と共通であるが、制御用スイッチング素子Ｑ３としてトランジスタに代えてｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴが用いられている点と、出力トランジスタＱ４に並列にコンデンサ（以下、「遅延用コンデンサ」と呼ぶ。）Ｃ４が接続されている点とが図１０の例と異なる。すなわち、遅延用コンデンサＣ４が設けられていない場合には図１３に示すようにツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧ＶＺＤと出力トランジスタＱ４のオンに必要なベース−エミッタ電圧Ｖｂｅとの和（以下、「切換閾値」と呼ぶ。）ＶＺＤ＋Ｖｂｅを検出電圧Ｖａが下回る度に制御用スイッチング素子Ｑ３がオフされることで動作周波数ｆが不安定となる。これに対し、遅延用コンデンサＣ４が設けられていれば、図１４に示すように、検出電圧Ｖａが切換閾値ＶＺＤ＋Ｖｂｅを下回っても、制御用スイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース電圧Ｖｇｓすなわち遅延用コンデンサＣ４の両端電圧が上昇して制御用スイッチング素子Ｑ３のオンに必要なゲート−ソース電圧（以下、「オン電圧」と呼ぶ。）Ｖｏｎに達するまでは目標値の復帰がなされないから、動作周波数ｆが不安定になりにくい。ここで、図１３及び図１４は、それぞれ、点灯した一方の放電灯Ｌａの両端電圧（ランプ電圧）ＶＬ１と、該一方の放電灯Ｌａに流れる電流（ランプ電流）ＩＬ１と、他方の（つまり未点灯の）放電灯Ｌａの両端電圧（ランプ電圧）ＶＬ２と、検出電圧Ｖａと、制御用スイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース電圧Ｖｇｓと、動作周波数ｆとの、それぞれの時間変化を示している。図１３及び図１４に示した範囲内では上記他方の放電灯Ｌａは点灯していないので、上記他方の放電灯Ｌａにおいてランプ電流ＩＬ２は０のままである。図１３及び図１４のランプ電圧ＶＬ１，ＶＬ２は図６等に示したランプ電圧ＶＬを放電灯Ｌａ毎に区別したものであり、共振電流ＩＬは上記のランプ電流ＩＬ１，ＩＬ２の和ＩＬ１＋ＩＬ２である。また、図１３及び図１４において、それぞれ、期間ｔ１〜ｔ２に始動スイープ動作が行われており、タイミングｔ３は上記一方の放電灯Ｌａの点灯により半点灯状態が開始されたタイミングを示し、タイミングｔ３は上記一方の放電灯Ｌａが最初に点灯したタイミングを示し、タイミングｔ４は最初に目標値の低下が行なわれたタイミングを示し、タイミングｔ５は各放電灯Ｌａにおいてそれぞれランプ電圧ＶＬ１，ＶＬ２の振幅が安定したタイミングを示す。図１３の例では目標値の低下と復帰とが繰り返し行われていることで放電灯Ｌａの点灯が不安定となっているのに対し、図１４の例では目標値の復帰が行われていないことでランプ電圧ＶＬ１，ＶＬ２の振幅が安定するタイミングｔ５がより早期となっている。上記の場合、点灯検出部５において検出電圧Ｖａを生成する回路から出力トランジスタＱ４までが消灯検出部となっており、出力トランジスタＱ４がオフされたことがすなわち消灯状態への移行が検出されたことを意味する。なお、制御用スイッチング素子Ｑ３のゲート端子の前段に適宜の遅延回路を挿入することによっても、同様の動作は実現可能である。このような遅延回路は例えば単安定マルチバイブレータを用いて周知技術で実現することができる。また、上記各種の変更は、図１１の例に対しても加えることができ、この場合にも同様に検出電圧Ｖａを生成する回路から出力トランジスタＱ４までが消灯検出部となる。

さらに、図１０の例のように半点灯状態が検出されているか否かによって目標値を段階的に変化させる代わりに、検出電圧Ｖａが高いほど連続的に目標値が低くされるようにしてもよい。例えば、図１５に示すように、検出電圧Ｖａを生成する回路のみで点灯検出部５を構成するとともに、電気量の検出により生成された電圧（図１５の例では電流検出用抵抗Ｒｄの両端電圧）と、点灯検出部５で生成された検出電圧Ｖａとを加算して制御部４のフィードバック端子ＦＢに入力する加算器Ａｄｄを設ける。図１５の例では、検出電圧Ｖａが０以外であることが、半点灯状態が検出されていることを意味する。また、検出電圧Ｖａが高いほど、一定の電気量（例えば共振電流ＩＬ）に対してフィードバック端子ＦＢへの入力電圧が高くされるから、実質的に上記の電気量の目標値（例えば目標電流）が低下されることになる。ここで、接続される放電灯Ｌａとして定格電力が異なる（つまりインピーダンスが異なる）複数種類の放電灯Ｌａが想定される場合、半点灯状態での各放電灯Ｌａのランプ電圧ＶＬ及び検出電圧Ｖａは、それぞれ、各放電灯Ｌａのインピーダンスが低いほど高くなる。上記構成を採用すれば、接続が想定される放電灯Ｌａのうち最も定格電力が高いものを点灯可能な程度に消灯状態での目標値を充分に高くしながらも、各放電灯Ｌａのインピーダンスが低いほど目標値が低くされることで各放電灯Ｌａへの電気的ストレスが抑えられる。

また、回路構成は上記に限られず、例えば、スイッチング部１を１個のスイッチング素子で構成した一石式のインバータ回路を用いてもよい。又は、２個ずつのスイッチング素子からなる直列回路が２個並列に接続されたスイッチング部１と、上記の各直列回路のスイッチング素子同士の接続点間に接続された共振部２とを有する、いわゆるフルブリッジ形のインバータ回路を用いてもよい。さらに、制御部４と点灯検出部５とについても、制御部４が点灯検出部５の出力を直接入力されて該出力に応じて目標値を切り替えるような構成としてもよい。上記のような変更は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

さらに、以下では点灯させる放電灯Ｌａが２個の場合を例に挙げているが、共振部２の部品又はバランサＴの巻線を適宜追加すれば、３個以上の放電灯Ｌａを点灯させる構成とすることもできる。この場合においては、点灯検出部５は点灯した放電灯Ｌａの個数に応じた出力を生成するものとし、制御部４は点灯した放電灯Ｌａの個数に応じて段階的に目標値を変化させることが望ましい。上記のような点灯検出部５及び制御部４はそれぞれ周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

上記の各種の放電灯点灯装置は、図１６に示すような照明器具６に用いることができる。詳しく説明すると、図１６の照明器具６は、放電灯点灯装置を構成するスイッチング部１や共振部２等の各回路部品をそれぞれ収納及び保持した直方体形状の器具本体６１と、それぞれ直接又はバランサＴの巻線を介して共振部２の出力端に電気的に接続されるとともに器具本体６１の一面側に保持されて直管型の放電灯Ｌａの一端ずつに電気的且つ機械的に接続される４個のソケット６２とを備える。器具本体６１において各ソケット６２を保持した面（すなわち各放電灯Ｌａがそれぞれ配置される側の面であり、図１６での下面）は、放電灯Ｌａの光を乱反射又は全反射する。上記のような照明器具６は周知技術で実現可能であるので、詳細な説明は省略する。

１ スイッチング部
２ 共振部
３ 駆動部
４ 制御部
５ 点灯検出部
６ 照明器具
６１ 器具本体
Ｅ 直流電源
Ｌａ 放電灯
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子
Ｔ バランサ

Claims (10)

1. 複数個の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
   前記各放電灯にそれぞれ接続されて前記各放電灯とともに共振回路を構成する共振部と、
   直流電源と前記共振部との間に介在して少なくとも１個のスイッチング素子を含み該スイッチング素子のオンオフに伴って前記直流電源と前記共振部との接続を切り替えるスイッチング部と、
   前記スイッチング部の各スイッチング素子をそれぞれオンオフ駆動することによって前記共振部から前記各放電灯に交流電力を供給させる駆動部と、
   前記各放電灯の両端電圧に対してそれぞれ相関を有する１個の電気量を検出する電気量検出部と、
   前記電気量検出部によって検出される電気量を所定の目標値に近づけるように前記駆動部の動作の周波数をフィードバック制御する制御部と、
   前記複数個の放電灯のうち一部の放電灯のみが点灯した半点灯状態の開始を検出する点灯検出部とを備え、
   前記制御部は、前記点灯検出部によって半点灯状態の開始が検出されたとき、前記各放電灯の両端電圧の実効値をそれぞれ低下させるように前記目標値を変化させることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記共振部は１個のＬＣ共振回路からなり、
   それぞれ一端が一個ずつの前記放電灯の一端に接続され他端が前記共振部に接続されるとともに互いに磁気的に結合された複数本の巻線を有するバランサを備えることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 両端がそれぞれ前記バランサの一本ずつの巻線と前記放電灯との接続点に接続されたコンデンサを備えることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記電気量検出部は、前記電気量として、前記共振部のいずれかの部品の両端電圧を検出することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の放電灯点灯装置。
5. 前記電気量検出部は、前記電気量として、前記スイッチング部のスイッチング素子に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
6. 前記点灯検出部は、前記放電灯側から前記共振部への入力電流の実効値を所定の切替閾値と比較し、前記入力電流の実効値が切換閾値を上回ったときに半点灯状態の開始を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
7. 前記バランサは検出用巻線を有し、
   前記点灯検出部は、前記検出用巻線の両端電圧の整流及び平滑により得られた検出電圧が所定の点灯判定電圧を上回ったときに半点灯状態の開始を検出することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
8. 前記バランサは検出用巻線を有し、
   前記点灯検出部は、前記検出用巻線の両端電圧の整流及び平滑により検出電圧を生成するものであって、
   前記制御部は、前記検出電圧が高いほど前記目標値を低くすることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
9. 全ての放電灯が消灯した消灯状態の開始を検出する消灯検出部を備え、
   前記制御部は前記消灯検出部によって消灯状態の開始が検出されてから所定の遅延時間が経過したときに、前記駆動部の動作の周波数を、前記点灯検出部において半点灯状態の開始が検出される前の周波数まで低下させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。

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