JP3832074B2

JP3832074B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP3832074B2
Application number: JP4247098A
Authority: JP
Inventors: 啓光安; 敏也神舎; 勝己佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH11238589A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の放電灯を高周波で点灯させ、かつ、その光出力を可変とする調光用の放電灯点灯装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
図２０に放電灯を高周波で点灯させる従来の放電灯点灯装置の一例（第１の従来例）を示す。本回路は商用電源ＡＣを整流回路１により整流平滑して得られる直流電圧を、発振制御部５が発振する例えば周波数約４５ｋＨｚの高周波信号で駆動回路６を通じてインバータ部２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチングさせることによって、高周波電圧に変換し、この高周波電圧をチョークコイル（インダクタ）ＣＨ及びコンデンサＣ２によって構成される共振回路３を介して放電灯４に供給する。コンデンサＣ１は直流カット用のコンデンサであり、その容量は、通常、共振回路３のコンデンサＣ２の容量に対して比較的大きな値（Ｃ２≪Ｃ１）となるように設定される。
【０００３】
また、放電灯４の光出力を変化させて、放電灯４を調光させる場合には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数（発振周波数）を変化させる周波数調光方式がよく用いられる。この場合調光信号７を発振制御部５に与え発振制御部５の発振周波数を変化させることによって共振回路３のインピーダンスを変化させ、放電灯４に流れるランプ電流を変えることにより、放電灯４を調光する。
【０００４】
図２１はこの放電灯点灯装置において放電灯４を調光させる場合の出力電圧の周波数特性を示す。放電灯４の等価インピーダンスをＲ、チョークコイルＣＨのインダクタンスをＬ１とすると、共振回路３のインピーダンスＺは次式で表される。Ｚ＝ｊωＬ₁＋｛１／〔（１／Ｒ）＋ｊωＣ２）〕｝
よって、共振回路３の固有振動周波数は、全点灯時、及び調光点灯時の等価インピーダンスをそれぞれＲfull、Ｒdim とすると（Ｒfull＜Ｒdim ）、次のようになる。
【０００５】
【数１】

【０００６】
となり、図２１に示すような周波数特性が得られる。
これに対して、インバータ部２の発振周波数は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のストレス軽減のため、図のように、固有振動周波数よりも大きな値に設定される。全点灯時（ａ）、及び調光点灯時（ｂ）の発振周波数をそれぞれft,full 、ft,dimとすると（ftdim ＞ftfull＞ｆ₀）、この時の動作点は図２１のＤ点とＥ点になる。
【０００７】
しかし、図２２に示すように、放電灯４はランプ電流が小さくなるほどランプ電圧が大きくなるという負特性を持っているため、放電灯点灯装置の特性としては、調光するほど出力電圧が大きくなるような特性でなければ、調光時に放電灯４を安定に点灯させることができない。
図２０の放電灯点灯装置では、調光点灯時（ｂ）の出力電圧を大きくするには発振周波数ft,dimを無負荷時（ｃ）の固有振動周波数に近付ければ良いが、調光点灯時（ｂ）の発振周波数は調光が深くなるほど大きくなり、無負荷時（ｃ）の固有振動周波数ｆ₀との差が大きくなるため、調光時の出力電圧を大きくするには限界がある。このため、特に、調光比が３０％以下の深調光時には、放電灯４がちらついたり、立消えしてしまうという問題がある。
【０００８】
このような問題点に対して、放電灯４を調光比３０％以下の低光束まで安定した点灯状態を得る事のできる放電灯点灯装置として、図２３に示す放電灯点灯装置が既に提案されている。この第２の従来例では、従来のチョークコイルＣＨとコンデンサＣ２で構成される共振回路３（第１の共振回路）の他に、放電灯４と直列にコンデンサＣ３（第２の共振回路）を挿入することによって、放電灯４の調光点灯時の発振周波数を共振回路３の固有振動周波数に近付け、出力電圧を大きくしている。
【０００９】
図２４は図２３の放電灯点灯装置の出力電圧の周波数特性を示したものである。全点灯時、及び調光点灯時の固有振動周波数を（第１の従来例）の場合と同様に求めると、以下の式で与えられる。
【００１０】
【数２】

【００１１】
ただし、ここでは、計算の簡略化のため、全点灯時（ａ）と調光点灯時（ｂ）の放電灯４の等価インピーダンスをそれぞれ次式のように近似している。
Ｒfull≒０、Ｒdim ≒∞
つまり、チョークコイルＣＨのインダクタンスＬ１とコンデンサＣ１、Ｃ３の容量の設定によって、全点灯時（ａ）と調光点灯時（ｂ）の固有振動周波数を任意に設定することができるため、調光点灯時（ｂ）の発振周波数を無負荷時（ｃ）の固有振動周波数に近付けることによって調光時の出力電圧を大きくすることができ、放電灯４を安定に点灯させることができるのである。
【００１２】
この放電灯点灯装置によれば、調光比３０％以下の調光点灯時においても安定した点灯状態を得ることができる。
この場合、放電灯４に流れるランプ電流の直流成分はコンデンサＣ３でカットできるため、直流カット用のコンデンサＣ１は削除しても問題ない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
次に、この放電灯点灯装置で複数の放電灯を点灯させる場合を考える。この場合、図２５や図２６に示すような放電灯点灯装置が考えられる。図２５の回路は、インバータ部２が共通で、各放電灯４１…に対応してコンデンサＣ２１…，チョークコイルＣＨ１…からなる第１の共振回路３１…を備えるとともに、各放電灯４１…に対応して第２の共振回路を構成するコンデンサＣ３１…を備え、また直流カット用コンデンサＣ１１…を夫々に対応して設けたものである。
【００１４】
図２５の回路がインバータ部２を各放電灯４１…で共有するようにしたものであるに対して、図２６回路は、各放電灯４１…に対応してスイッチング素子Ｑ１１…，Ｑ２１及び駆動回路６１…からなるインバータ部２１…を設けたもので、各インバータ部２１…で発振制御部５を共有している。
しかし、いずれの場合も一つの放電灯に対して一つの共振回路が必要となるため、チョークコイルＣＨ１…のインダクタンスや、コンデンサＣ２１…の容量等の部品のバラツキによって各放電灯４１…に流れるランプ電流が異なり、放電灯４…間の光出力にバラツキを生じるという問題点がある。
【００１５】
図２６の回路では、インバータ部２１…が独立しているため、各放電灯４１…毎に発振周波数を設定可能であるから、各放電灯４１…のランプ電流を検出して、各ランプ電流が等しくなるようにインバータ部２１…の発振周波数をフィードバック制御することもできるが、この場合、インバータ部２１…の制御が複雑になり、また、部品点数が増えることによって放電灯点灯装置が大型化し、放電灯点灯装置のコストアップになるという問題がある。
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは２つの共振回路を設け、調光点灯時にはインバータ部の発振周波数を第１の共振回路の固有振動周波数の近傍で動作させることによって、放電灯の安定した点灯に必要な電圧を供給し、そのインバータ部と第１の共振回路の一部を共用することによって、部品点数を削減して装置の小型化を図り、且つ各放電灯に流れるランプ電流が等しくなるような回路構成とすることによって、放電灯間の光出力の差を少なく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、直流電源に接続され、この直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部と、このインバータ部の出力段に接続され、インダクタとコンデンサが直列に接続されている第１の共振回路と、少なくとも１つのコンデンサを有する第２の共振回路と、複数の放電灯からなる負荷回路と、インバータ部の発振周波数を変化させることにより放電灯を調光点灯させる発振制御部を備えた放電点灯装置において、第１の共振回路のコンデンサの両端には、第２の共振回路と負荷回路が直列に接続され、第２の共振回路と負荷回路が、各放電灯のランプ電流が等しくなるように構成されており、かつ、調光点灯時のインバータ部の発振周波数を第１の共振回路の固有振動周波数の近傍に設定したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、第２の共振回路は各放電灯に流れるランプ電流を等しくするバランサを有して成ることを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項１の発明において、放電灯のフィラメントに予熱電流を供給する予熱回路を備え、予熱回路の電源は、第１の共振回路のチョークコイルの２次側より供給することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、発振制御部は、電源投入後の経過時間を計測するタイマ回路と、タイマ回路の出力に応じて、先行予熱時と、始動時、及び点灯時の発振周波数を切り替える手段と、調光下限時発振周波数＞始動時の発振周波数＞第１の共振回路の固有振動周波数の関係となるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明では、請求項１の発明において、第２の共振回路はバランサを有し、１灯点灯時の等価回路の固有振動周波数が、第１の共振回路の固有振動周波数の近傍の値となるようにバランサのインダクタンスを設定したことを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項４の発明において、第２の共振回路はバランサを有し、１灯点灯時の等価回路の固有振動周波数が、１灯点灯時固有振動周波数＞始動時発振周波数＞第１の共振回路の固有振動周波数の関係となるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明では、請求項４の発明において、長方形のプリント基板の長手方向に対して両端に入力端子と出力端子を有し、入力端子側から第２の共振回路、第１の共振回路、出力端子の順に部品を実装したことを特徴とする。
請求項８の発明では、請求項２の発明において、少なくともインバータ部のスイッチング素子部からなる出力段と第１の共振回路のインダクタの間にバランサを配置したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の基本回路構成を示す。本発明では、負荷回路４０を構成する各放電灯４１…に対してインバータ部２と第１の共振回路３を共通とすることによって部品点数を削減し、装置の小型化を実現している。また、第２の共振回路８は負荷回路４０の複数の放電灯４１…の各ランプ電流が等しくなるように構成することによって、放電灯間の光出力の差を小さくしている。全点灯時、及び嗣光点灯時の発振周波数は、それぞれの状態での固有振動周波数ｆ₀，ｆ₀’に対して、上述の第２の従来例の図２４に示すような条件で動作させ、調光点灯時おいても放電灯の安定点灯に必要な２次電圧を供給するものである。尚図１中インバータ部２は直流電源ＤＣを入力してスイッチング部により高周波に変換するようになっていおり、スイッチング部のスイッチング素子を駆動する駆動回路を内蔵し、この駆動回路に対して発振信号を供給する発振制御部５を付設してある。
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施形態を以下説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、２灯の放電灯４１，４２を直列点灯させるようになっているもので、インバータ部２に入力する直流電源は商用電源ＡＣを平滑回路を備えた整流回路１によって整流平滑して得る。
【００２４】
インバータ部２はこの直流電源の電圧を、スイッチング素子Ｑｌ、Ｑ２を駆動回路６により交互にスイッチングすることによって高周波電圧に変換する。
スイッチング素子Ｑ２の両端には、第１の共振回路３を構成するチョークコイルＣＨと、コンデンサＣ２を接続している。この第１の共振回路３はスイッチング素子Ｑ１の両端に接続してもよい。
【００２５】
コンデンサＣ２の両端には第２の共振回路８のコンデンサＣ３と２灯の放電灯４１，４２を直列に接続している。つまり放電灯４１，４２の直列回路からなる負荷回路４０をコンデンサＣ３と第１の共振回路３を介してインバータ部２の出力段に接続してある。
インバータ部２の発振周波数は発振制御部５によって決定され、その発振周波数でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を交互にスイッチングさせる。この発振周波数を調光信号７に応じて変化させることによって、放電灯４１，４２に流れるランプ電流を変化させ、放電灯４１，４２を調光する。
【００２６】
このような回路構成であれば、第２の従来例と同様に、全点灯時と調光点灯時の固有振動周波数をそれぞれ任意に設定することができるため、図２４に示すような出力電圧の周波数特性を得ることができ、調光点灯時においても高い２次電圧を供給することができる。
また、２灯の放電灯４１，４２に流れるランプ電流は直列点灯であるため等しくなり、２灯問の光出力差は共振回路の部品の定数のバラツキの影響を受けることはない。
【００２７】
ここでは、放電灯の灯数を２灯としているが、３灯以上の複数の場合であっても効果は同じである。
また整流回路１は所定の直流電圧が得られればどのような回路構成でもよく、例えば昇圧チョッパ回路のように、スイッチング回路を用いて完全平滑してもよい。
【００２８】
インバータ部２は変形ハーフプリッジ型の回路としているが、一石式や、ハーフプリッジ型の他の回路構成でもよい。
第２の共振回路８は、全点灯時の固有振動周波数ｆ₀'が調光点灯時の固有振動周波数ｆ₀よりも小さくなり、図２４に示すような出力電圧の周波数特性が得られれば、例えば、図３のようにインダクタＬ３にコンデンサＣ３を直列接続したＬＣ共振回路のような構成であってもよい。
（実施形態２）
図４に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は２灯の放電灯４１，４２を並列接続した負荷回路４０を用いて放電灯４１，４２を並列点灯させるものである。
【００２９】
実施形態１の回路では、２灯の放電灯４１，４２を直列点灯としているため、装置の出力電圧としてはランプ電圧の２倍の電圧が必要となり、ランプ管長が比較的長く、高いランプ電圧を必要とする放電灯には適していない。しかし、放電灯を並列接続すれば出力電圧はランプ電圧に等しくなるが、２灯に同じ電圧を印加しても放電灯のバラツキによってランプ電流に差が生じる場合がある。
【００３０】
この対策として、第２の共振回路８に各放電灯４１，４２に直列に接続するコンデンサＣ３１，３２の他にバランサ９を設けており、これによって２灯の放電灯４１，４２に流れるランプ電流を等しくなるようにしている。
本実施形態の構成によれば、実施形態１と同等の効果が得られる。
尚整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は（実施形態１）と同様に、どのような構成であってもよい。
（実施形態３）
図５に本実施形態の回路構成を示す。
【００３１】
実施形態２の回路では、第２の共振回路８のバランサ９の出力段からそれぞれコンデンサＣ３１，３２を介して負荷回路４０内の放電灯４１，４２に電流が流る構成である。この構成では、仮に、放電灯４１，４２のランプ電流にバラツキが生じた場合に、そのランプ電流の差によってバランサ９にインダクタンスが発生し、そのインダクタンスとコンデンサＣ３１，３２によってそれぞれ共振回路を構成することになる。この共振動作によってランプ電流の差がさらに大きくなり、光出力の差が大きくなることがある。
【００３２】
このため、本実施形態では第２の共振回路８の入力側からコンデンサＣ３、バランサ９の順で配置している。この構成であれば、仮に、放電灯４１，４２にバラツキが生じた場合でも、バランサ９とコンデンサＣ３の共振動作の影響がランプ電流の差に影響することがなくなる。
尚整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は実施形態１と同様に、どのような構成であってもよい。
（実施形態４）
図６に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は４灯の放電灯４１〜４４を並列接続した負荷回路４０を用いて、各放電灯４１〜４４を並列点灯させるものである。直列点灯では、放電灯の灯数が増えると、その分点灯装置の出力電圧を高くすることが必要となり、特に、高いランプ電圧を必要とする放電灯を適合負荷とする点灯装置においては装置のストレスが大きくなるため、使用部品を大型化する必要があり、装置の小型化には不利である。
【００３３】
本実施形態の場合、図６に示すように、第２の共振回路８に９１乃至９３のバランサを３つ用いることによって実現してある。つまり第１のバランサ９１に、二つのバランサ９２，９３を接続し、この二つのバランサ９２，９３にコンデンサＣ３１〜３４を介して放電灯４１〜４４を夫々接続してある。
このような構成であれば、各放電灯４１〜４４に流れるランプ電流を等しくすることができ、放電灯間の光出力差を小さくすることができる。
【００３４】
もちろん、図７に示すように、共振回路８のバランサとコンデンサの位置を入れ替えても効果は同じである。この場合コンデンサはＣ３の一つのみとなる。
尚整流回路１、インバータ部２、第３の共振回路３の構成は実施形態Ｉと同様に、どのような構成であってもよい。
（実施形態５）
図８に本実施形態の回路構成を示す。
【００３５】
実施形態４では共振回路８のバランサの数が増えるため、ランプ電圧が比較的低い放電灯を適合負荷とする点灯装置にあっては、装置の小型化には逆に不利となることがある。よって、放電灯の負荷回路構成を直並列回路にすれば、バランサの数を少なくでき、装置の小型化に有利である。
そこで本実施形態では４灯の放電灯４１〜４４の内２灯づつ直列に接続した負荷回路４０を用い、それぞれの２灯の直列回路を共振回路８のコンデンサＣ３１，３２を介してバランサ９に接続してある。
【００３６】
もちろん、図９に示すように、共振回路８のバランサ９とコンデンサの位置を入れ替えても効果は同じである。この場合コンデンサはＣ３の一つのみとなる。
尚整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は実施形態１と同様に、どのような構成であってもよい。
（実施形態６）
図１０に本実施形態の基本回路構成を示す。
【００３７】
放電灯として蛍光ランプを点灯させる場合、通常、予熱回路が必要となる。この回路の目的は、放電灯の始動時に始動電圧を印カロする前に放電灯のフィラメントに予熱電流を流すことによって、フィラメントの温度を上昇させて熱電子が放出しやすい状態にして、エミッタの飛散を防止し、放電灯の長寿命化を図るものである。また、放電灯の調光点灯時においては、ランプ電流が減少することによりフィラメントのスポット温度が低下するため、予熱電流を流すことによってフィラメント温度を上昇させ、放電灯の安定した点灯状態を得ると共に、始動時と同様にエミッタの飛散を防止して放電灯の長寿命化を図るものである。
【００３８】
本実施形態では、この予熱回路１０の電源を第１の共振回路３のチョークコイルＣＨに２次巻線を設けてこの２次巻線から供給するようにしたものである。
この場合、上述のように、放電灯の調光点灯時には２次電圧（共振電圧）が大きくなるため、予熱回路に供給される電圧も大きくなり、鋼光時の予熱電流を全点灯時よりも大きくすることが容易となる。
【００３９】
本実施形態の具体的な回路例を図１１に示す。
ここでは、蛍光ランプからなる２灯の放電灯４１，４２を直列接続した負荷回路４０を用いてこれら放電灯４１，４２を直列点灯させている。この場合、予熱回路１０は、図１１に示すように３つの予熱経路で構成することができる。つまり共通接続した両放電灯４１，４２のフィラメントは共通の予熱経路で予熱を行ない、直列回路の両端側のフィラメントは別々の予熱経路で予熱を行なう。
【００４０】
ここで予熱回路１０は第１の共振回路３のチョークコイルＣＨの１次巻線と２次巻線の巻数比と、予熱用のコンデンサＣ４１〜Ｃ４３の容量を、調光点灯時に最適な予熱電流が得られるように設定してある。
上記のような本実施形態の構成であれば、予熱回路１０として新たに予熱トランスを設ける必要が無く、部品点数を削減でき、装置の小型化を実現することができる。
【００４１】
図１２は、蛍光ランプからなる２灯の放電灯４１，４２を並列接続した負荷回路４０を用いて両放電灯４１，４２を並列に点灯きせる場合の具体例を示す。この場合の予熱回路１０は図示するように第１の共振回路３のチョークコイルＣＨに設けた２次巻線に予熱用のコンデンサＣ４１〜４４を介して各放電灯４１，４２のフィラメントを夫々接続した構成となっている。
【００４２】
本具体例も図１１の回路構成と同様の効果が得られ、部品点数を削減することができる。
尚各例の整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は実施形態１と同様に、どのような構成であってもよい。
また第２の共振回路８、及び負荷回路４０の構成は、実施形態１から実施形態５に示すどの回路構成であってもよい。
( 実施形態７）
図１３に本実施形態の基本回路構成を示す。
【００４３】
蛍光ランプを点灯させる放電灯点灯装置においては、先述のように、始動時に、まずフィラメントを充分に予熱し、その後、放電灯の放電開始に必要な電圧を印加し、放電灯が放電を開始すると、所定のランプ電流が流れるように出力を制御する必要がある。このため、通常の放電灯点灯装置では、図１０の構成に上記の制御を行うためにタイマ回路１１を設けて、始動時に先行予熱、始動、点灯の出力の切り替えを行う制御回路が設けられている。
【００４４】
このような制御を行なう場合に、従来の放電灯点灯装置においてよく用いられている始動方法は先行予熱時の発振周波数、始動時の発振周波数及び点灯時の発振周波数をタイマ回路１１によって切り替える方式である。
このような制御を追加した場合の本実施形態の回路構成を図１４に示し、当該装置の出力電圧の周波数特性を図１５に示す。本実施形態の発振制御部５は、タイマ回路１１からの出力によって周波数設定部５０に入力される信号が切り替えられ、先行予熱時、始動時、及び点灯時の発振周波数はそれぞれの周波数設定部５１〜５３の信号で決定される。点灯周波数設定部５３には調光信号７が入力され、調光信号に応じて信号を変化させるようにする。
【００４５】
先行予熱時には、放電灯４１〜４２がまだ放電を開始していないため、放電灯の等価インピーダンスは非常に大きな値（Ｒla≒∞）となっており、点灯装置の出力電圧の周波数特性は、図２１の無負荷時（ｃ）のカーブと同様に、図１５の（ａ）に示すカーブとなる。ここで、この時の発振周波数をｆｙとすると、動作点は図１５のＡ点となる。この時の２次電圧Ｖy は、放電灯がコールドスタートしない電圧となるように設定され、且つこの時の予熱電流はフィラメントのエミッタが飛散しないように、タイマ回路１１で設定された先行予熱時間内にフィラメント温度が充分に上昇するような電流を供給しなければならない。
【００４６】
次に、先行予熱時間が経過すると、発振周波数を下げて放電灯の始動に充分な電圧まで出力電圧を大きくする。この時の発振周波数をｆｓとすると、動作点は図１５のＢ点となる。この時の２次電圧Ｖｓが放電灯の始動電圧以上の電圧となるように発振周波数ｆｓを設定する。放電灯が放電を開始するとランプの等価インピーダンスは小さくなり、点灯時の出力電圧の周波数特性は図１５の（ｂ) に示すカーブヘと変化する。
【００４７】
その後、タイマ回路１１で設定される始動時間を経過すると、発振周波数は可変となり、発振周波数に応じて放電灯の光出力を変化できるようにする。全点灯時（Ｅ点）の発振周波数をft,full 、放電灯の光出力が最も小さくなる調光下限（Ｄ点）での発振周波数を、 ft,dimとすると、発振制御部５の出力周波数をこのft,full とft,dimの間で調光信号に応じて変化させれば、放電灯の光出力を変化させ、調光することことができる。
【００４８】
本実施形態では、始動時の発振周波数は無負荷時の固有振動周波数よりも大きく、且つ調光下限における発振周波数( 点灯時の発振周波数の最大値) よりも小さくなるように、共振回路３，８の各部品定数と発振制御部５の出力周波数を設定することを特徴とする。つまり、各周波数の関係は次の通りである。
ｆ₀＜ｆｓ＜ft,dim
始動時の発振周波数が無負荷時の固有振動周波数よりも小さくなると、インバータ部２は進相モードで動作することになり、スイッチング素子に過大なストレスが印加されることになる。
【００４９】
また、始動時の発振周波数を調光下限における発振周波数よりも大きくすると、放電灯が放電を開始した直後には調光下限よりも更に小さい光出力で点灯させることになり、チラツキが生じて点灯状態が不安定になり、放電灯が立ち消えしてしまうことが考えられる。
よって、発振周波数を上記のように設定することによって、この問題点を回避することができ、調光点灯時においても安定した始動をすることができる。
【００５０】
尚整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は実施形態１と同様に、どのような構成であってもよい。
また第２の共振回路８及び負荷回路４０の構成は、実施形態１から実施形態５に示すどの回路構成であってもよい。
( 実施形態８）
図１６は本実施形態の装置の出力電圧の周波数特性を示したものである。本実施形態の回路構成は実施形態７と同じであるので、ここでは省略する。
【００５１】
実施形態２の回路構成で示したように、２灯の放電灯４１，４２を並列点灯させる場合にはバランサ９が良く用いられる。バランサ９は上述の２灯のランプ電流を等しくなるようにする機能のほかに、始動時において双方の放電灯４１，４２に充分な始動電圧を供給する機能が有る。これは、通常、放電灯の始動時には、２灯の放電灯４１，４２の始動電圧のバラツキなどによって、どちらか一方の放電灯が先に放電を開始する。この時、点灯した放電灯の等価インピーダンスが小さくなることによって、バランサ９が無い場合には、もう一方の放電灯に始動するのに充分な電圧を得ることができずに、一方の放電灯のみしか点灯させることができなくなる。ここで、バランサ９を挿入することによって、一方の放電灯が先に放電を開始した時に、バランサ９には点灯した方の放電灯に接続された巻線に電流が流れることによって電圧が発生し、もう一方の巻線に電圧が誘起されることによって、もう一方の放電灯にも充分な始動電圧を供給することができるのである。
【００５２】
ここで、この場合の装置の出力電圧の周波数特性の変化の一例を図１６に示す。図１６の（ａ）と（ｃ）に示したカーブは先の実施形態７の図１５に示したカーブと同じである。
始動時に一方の放電灯が先に点灯すると、放電灯の等価インピーダンスが小さくなることによって、放電灯を含む共振回路３，８の等価回路は図１７に示す回路となり、バランサの巻線のインダクタンスＬ２とコンデンサＣ３によって、先行予熱時とは異なる新たな共振回路が生じることになる。この１灯点灯の状態での装置の出力電圧の周波数特性は図１６の（ｂ）に示すカーブとなる。この時の動作点はＢ点からＢ’点へと変化し、出力電圧もに変化する。
【００５３】
よって、図１７の回路の固有振動周波数ｆ₀"を無負荷時の固有振動周波数ｆ₀に近づけ、２次電圧Ｖｓ' が放電灯の始動電圧以上の値となるようにバランサ９のインダクタンスを設定すれば、１灯のみが放電を開始した後も、発振周波数ｆｓを変化させることなくもう一方の放電灯に始動電圧を印加することができる。
これにより、発振制御部５の回路を複雑にすることなく放電灯４１，４２を２灯とも確実に始動させることができ、部品点数を削減できる。
【００５４】
尚整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は実施形態１と同様に、どのような構成であってもよい。
第２の共振回路３、及び負荷回路４０の構成は、実施形態２から実施形態５に示すどの回路構成であってもよい。尚Ｅ点は全点灯時、Ｃ点は始動点を示す。
（実施形態９）
実施形態８において無負荷時と１灯点灯時の固有振動周波数を等しくなるようにバランサ９のインダクタンスを設定した場合、共振回路３，８の部品定数によっては、バランサ９のインダクタンスが非常に大きな値になる場合が有る。この場合、バランサ９の形状が大きくなり、装置の小型化に適さなくなる。
【００５５】
よって、本実施形態では、放電灯の１灯点灯時にはインバータ部２の発振周波数を１灯点灯時の固有振動周波数よりも小さな値で動作させることを特徴とする。つまり、各周波数の関係は次式の通りである。
ｆ₀＜ｆｓ＜ｆ₀”
この場合、１灯点灯時にインバータ部２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のストレスが大きくなることが考えられる。しかし図１８に示すようにｌ灯点灯時においても始動時と同様に充分な始動電圧が得られる周波数特性となっていれば、一方の放電灯が点灯した直後にもう一方の放電灯にも充分な始動電圧が印加され、瞬時に２灯の放電灯４１，４２とも点灯させることができ、点灯時の（ｃ) のカーブに移行するため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のストレスが瞬間的に大きくなるだけである。よって、この時のストレスがスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の耐圧以内であれば、装置が破壊に至る恐れはない。このような条件でインバータ部２を動作させれば、バランサ９のインダクタンスを大きくする必要がない為、バランサ９のインダクタンスを小さくしてバランサ９を小型化することができ、これによって装置を小型化することができる。
【００５６】
尚整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は実施形態１と同様に、どのような構成であってもよい。
第２の共振回路８及び負荷回路４０の構成は、実施形態２から実施形態５に示すどの回路構成であってもよい。
尚図１８の（ａ）〜（ｃ）の各カーブ及びＢ点、Ｃ点は上述した同様な特性図に準ずる。
（実施形態１０）
図１９（ａ）乃至（ｃ）は図１４の放電灯点灯装置をプリント基板２０上に部品実装し、パターン配線を施した時の状態の一例を示す。
【００５７】
従来の放電灯点灯装置では、例えば、図２３に示す１灯用の放電灯点灯装置を長方形のプリント基板に実装する場合、図１９（ｃ）に示すようにチョークコイルＣＨと出力端子３０との間に多数の長いパターンＰ１が必要となり、パターンＰ１を配線するプリント基板２０の長手方向に対して両端に入力端子（電源端子）（図示せず）と出力端子３０を設け、長手方向に沿ってインバータ部２から、第１の共振回路３、第２の共振回路８の順で部品実装する場合が多い。このような順序で実装することによって、放電灯４ヘと供給する電流を最短のパターン長で配線することができ、プリント基板２０を小型化する上で非常に有利である。
【００５８】
しかし、図１４に示す回路の場合には、第１の共振回路３のチョークコイルＣＨの２次巻線から２灯の放電灯４１，４２のフィラメントへ予熱回路１０を介して電流を供給しているため、従来の部品配置では、図１９（ｂ）に示すようにチョークコイルＣＨと出力端子３０の間に多数の長いパターンＰ１が必要となり、パターンを配線する上で大きな制約を受ける。この制約は放電灯の灯数が増えるほど厳しくなる。
【００５９】
よって、本実施形態では、図１９（ａ）に示すように、第１の共振回路３と第２の共振回路８の位置を入れ替えることを特徴とする。このような配置にすることによって、第１の共振回路３のチョークコイルＣＨを出力端子３０の近くに実装することができ、多数必要である放電灯４のフィラメントヘのパターン配線を短くすることができるため、部品実装の上で有利となり、点灯装置の小型化を実現できる。また発熱体であるチョークコイルＣＨをインバータ部２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２から遠くに配置することができ、半導体部品の温度も低減できる。
【００６０】
尚整流回路１、インバータ部２、第１の共振回路３の構成は実施形態１と同様に、どのような構成であってもよい。
第２の共振回路８及び負荷回路４０の構成は、実施形態１から実施形態５に示すどの回路構成であってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電源に接続され、この直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部と、このインバータ部の出力段に接続され、インダクタとコンデンサが直列に接続されている第１の共振回路と、少なくとも１つのコンデンサを有する第２の共振回路と、複数の放電灯からなる負荷回路と、インバータ部の発振周波数を変化させることにより放電灯を調光点灯させる発振制御部を備えた放電点灯装置において、第１の共振回路のコンデンサの両端には、第２の共振回路と負荷回路が直列に接続され、第２の共振回路と負荷回路が、各放電灯のランプ電流が等しくなるように構成されており、かつ、調光点灯時のインバータ部の発振周波数を第１の共振回路の固有振動周波数の近傍に設定したので、複数の放電灯を低光束まで安定に点灯させることができ、且つ放電灯間の光出力差を小さくすることができるという効果がある。
【００６２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第２の共振回路は各放電灯に流れるランプ電流を等しくするバランサを有しているので、請求項１の発明と同様にバランサにより放電灯間の光出力差を小さくすることができるという効果がある。
請求項３の発明は、請求項１の発明において、放電灯のフィラメントに予熱電流を供給する予熱回路を備え、予熱回路の電源は、第１の共振回路のチョークコイルの２次側より供給するので、予熱回路の部品を共振回路の部品と共有するので装置の小型化が図れるという効果がある。
【００６３】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、発振制御部は、電源投入後の経過時間を計測するタイマ回路と、タイマ回路の出力に応じて、先行予熱時と、始動時、及び点灯時の発振周波数を切り替える手段と、調光下限時発振周波数＞始動時発振周波数＞第１の共振回路の固有振動周波数とするので、インバータ部のスイッチング素子に過大なストレスを与えることなく、また放電灯の放電開始直後の不安定状態を回避でき、調光点灯時においても安定とした始動ができるという効果がある。
【００６４】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、第２の共振回路はバランサを有し、１灯点灯時の等価回路の固有振動周波数が、第１の共振回路の固有振動周波数の近傍の値となるようにバランサのインダクタンスを設定してあるので、始動時の発振周波数を変化させることなく全ての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。
【００６５】
請求項６の発明は、請求項４の発明において、第２の共振回路はバランサを有し、１灯点灯時の等価回路の固有振動周波数が、１灯点灯時固有振動周波数＞始動時発振周波数＞第１の共振回路の固有振動周波数の関係となるようにしたので、インバータ部のスイッチング素子のストレスを始動時の瞬間的なものとすることができ、そのためバランサのインダクタンスを大きくする必要がなく、結果小型なバランサを用いることができ、装置の小型化が図れるという効果がある。
【００６６】
請求項７の発明は、請求項４の発明において、長方形のプリント基板の長手方向に対して両端に入力端子と出力端子を有し、入力端子側から第２の共振回路、第１の共振回路、出力端子の順に部品を実装しているので、多数接続される放電灯のフィラメントへのパターン配線を短くすることができて、部品の実装上で有利となり、装置の小型化が図れるという効果がある。
【００６７】
請求項８の発明は、請求項２の発明において、少なくともインバータ部のスイッチング素子部からなる出力段と第１の共振回路のインダクタの間にバランサを配置したので、発熱体である第１の共振回路のインダクタをインバータ部のスイッチング素子から離れた位置に配置することができ、半導体部品であるスイッチング素子の温度を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本回路構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の回路構成図である。
【図３】同上の共振回路の一例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態２の回路構成図である。
【図５】本発明の実施形態３の回路構成図である。
【図６】本発明の実施形態４の回路構成図である。
【図７】同上の同上の別の例の回路構成図である。
【図８】本発明の実施形態５の回路構成図である。
【図９】同上の別の例の回路構成図である。
【図１０】本発明の実施形態６の基本回路構成図である。
【図１１】同上の回路構成図である。
【図１２】同上の別の例の回路構成図である。
【図１３】本発明の実施形態７の回路構成図である。
【図１４】同上の別の例の回路構成図である。
【図１５】同上の動作説明図である。
【図１６】本発明の実施形態８の動作説明図である。
【図１７】同上に用いる共振回路の等価回路図である。
【図１８】本発明の実施形態９の動作説明図である。
【図１９】本発明の実施形態１０の実装例の説明図である。
【図２０】従来例の回路構成図である。
【図２１】同上の動作説明図である。
【図２２】同上の動作説明用ランプ特性図である。
【図２３】別の従来例の回路構成図である。
【図２４】同上の動作説明図である。
【図２５】他の従来例の回路構成図である。
【図２６】その他の従来例の回路構成図である。
【符号の説明】
２インバータ部
３第１の共振回路
５発振制御部
８第２の共振回路
４０負荷回路
４１〜４ｎ放電灯
ＤＣ直流電源
Ｃ２コンデンサ
ＣＨチョークコイル

Claims

直流電源に接続され、この直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部と、このインバータ部の出力段に接続され、インダクタとコンデンサが直列に接続されている第１の共振回路と、少なくとも１つのコンデンサを有する第２の共振回路と、複数の放電灯からなる負荷回路と、インバータ部の発振周波数を変化させることにより放電灯を調光点灯させる発振制御部を備えた放電点灯装置において、第１の共振回路のコンデンサの両端には、第２の共振回路と負荷回路が直列に接続され、第２の共振回路と負荷回路が、各放電灯のランプ電流が等しくなるように構成され、且つ調光点灯時のインバータ部の発振周波数を第１の共振回路の固有振動周波数の近傍に設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
第２の共振回路に各放電灯に流れるランプ電流を等しくするバランサを備えたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
放電灯のフィラメントに予熱電流を供給する予熱回路を備えるとともに、予熱回路の電源を第１の共振回路のチョークコイルの２次側より供給することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
発振制御部に、電源投入後の経過時間を計測するタイマ回路と、タイマ回路の出力に応じて、先行予熱時、始動時及び点灯時の発振周波数を切り替える手段とを備え、調光下限時の発振周波数＞始動時の発振周波数＞第１の共振回路の固有振動周波数の関係となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
第２の共振回路にバランサを備え、１灯点灯時の等価回路の固有振動周波数が、第１の共振回路の固有振動周波数の近傍の値となるようにバランサのインダクタンスを設定したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
第２の共振回路にバランサを備え、１灯点灯時の等価回路の固有振動周波数が、１灯点灯時の固有振動周波数＞始動時の発振周波数＞第１の共振回路の固有振動周波数の関係となるようにしたことを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
長方形のプリント基板の長手方向に対して両端に入力端子と出力端子を有し、入力端子側から第２の共振回路、第１の共振回路、出力端子の順に部品を実装したことを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
少なくともインバータ部のスイッチング素子部からなる出力段と第１の共振回路のインダクタの間にバランサを配置したことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。