JP4144164B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源から放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２１に従来の放電灯点灯装置の構成図を示す。図２１において、インバータＩＮＶは、いわゆるフルブリッジ型のものであり、ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続されたＦＥＴＱ１〜Ｑ４を備え、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の直列回路とＦＥＴＱ３，Ｑ４の直列回路との中間点にチョークコイルＬ１、コンデンサＣ１および放電灯ＦＬよりなる負荷回路部Ｚが接続されている。ただし、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４のうち、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とは、図略の制御回路からの図２２に示すような制御信号によって交互にオン／オフ制御される。
【０００３】
また、負荷回路部Ｚは、熱陰極を有する放電灯ＦＬの両フィラメントにコンデンサＣ１を接続したいわゆるＣ予熱回路の構成になっている。この構成では、放電灯ＦＬのフィラメント電流は、放電灯ＦＬの印加電圧ＶlaとコンデンサＣ１のインピーダンスおよびインバータＩＮＶの駆動周波数によりほぼ決定される。
【０００４】
次に、放電灯点灯装置の概略動作を説明する。ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は、図２２に示すように、高周波の周期Ｔでスイッチング動作し、例えばｔ０時点で、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオフになり、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオンになると、ＦＥＴＱ１，Ｑ４のオン時にチョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーにより、チョークコイルＬ１、ダイオードＤ３、直流電源ＤＣ、ダイオードＤ２、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）の経路に電流が流れる。
【０００５】
この後、チョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーがゼロとなると、直流電源ＤＣからＦＥＴＱ３、チョークコイルＬ１、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）、ＦＥＴＱ２の経路に、つまり（共振）負荷回路部Ｚに負荷電流Ｉｚが流れる。
【０００６】
この後、ｔ１時点で、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオンになり、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオフになると、ＦＥＴＱ２，Ｑ３のオン時にチョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーにより、チョークコイルＬ１、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）、ダイオードＤ１、直流電源ＤＣ、ダイオードＤ４の経路に電流が流れる。
【０００７】
この後、チョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーがゼロとなると、直流電源ＤＣからＦＥＴＱ１、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）、チョークコイルＬ１、ＦＥＴＱ４の経路に、つまり（共振）負荷回路部Ｚに負荷電流Ｉｚが流れる。
【０００８】
ここで、図２３に先行予熱時の回路動作図を示す。従来の先行予熱時では、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は、図２２のｔ０〜ｔ２と同様、図２３のｔ３〜ｔ５のスイッチング動作になる。つまり、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とは、図２３に示すような制御信号によって交互にオン／オフ制御される。このとき、駆動周波数は、先行予熱時の放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaが上限値を超えないように、放電灯ＦＬの寿命が十分確保できる先行予熱電流がそのフィラメントに流れるように設定される。
【０００９】
このように、従来の放電灯点灯装置は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４を先行予熱時および点灯時に適切な駆動周波数で駆動するように設定がなされ、これにより、放電灯の寿命を確保しつつ放電灯を適切に点灯することができるようになっている。
【００１０】
なお、特開平４−３５１８９３号公報には、放電灯の不点灯時と定格点灯時にスイッチング素子に流れる電流が、放電灯の短絡時にスイッチング素子に流れる電流と実質的に同等なレベル以下となるように、スイッチング素子のオン時間を制御する回路を設けた放電灯点灯装置が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示した従来の放電灯点灯装置では、放電灯の寿命確保のために先行予熱電流を十分大きくしようとすると、予熱用のコンデンサＣ１の容量を大きくするか、駆動周波数を低くする必要があるが、コンデンサＣ１の容量を大きくした場合、点灯時の常時予熱電流が増加する傾向にあるため、回路効率が減少してしまう問題がある。一方、駆動周波数を低くした場合、放電灯の印加電圧が上昇し、先行予熱時における放電灯の印加電圧の上限値を超えると、十分な予熱が得られないまま点灯してしまう、いわゆるコールドスタートが起きる恐れがあり、ランプ寿命に悪影響を及ぼす問題がある。
【００１２】
さらに近年、省資源、省エネルギーの観点から管径が１８〜２９ｍｍ程度と細く、光路長が１４００〜２５００ｍｍと長い高出力の放電灯が開発されている。例えば、図２４に示すように、一端部に電極２を有し、他端部に閉塞部３を有する複数本の環形発光管１が同心円状に配置され、これら複数の環形発光管１の閉塞部３の近傍がブリッジ接合部４によって接合されて、内部に一本の放電路が形成されるとともに、閉塞部３に最冷点箇所イが形成され、かつ環形発光管１の両端部を包囲する口金５を具備してなる環形蛍光灯がある。この種の放電灯では、ランプ効率を上げるために細管化してあり、従来の各種蛍光灯と比べて、相対的にランプ電流が小さく、ランプ電圧が高くなっている。
【００１３】
また、この種の高効率な放電灯では、管径が従来のランプと比べて細いため、フィラメントを設置する空間的余裕が少ないので、フィラメントを小型化してあるから、その断線防止のため予熱電流を精度良く制御する必要がある。フィラメントコイルの寿命、つまり放電灯の寿命を確保するために、このような放電灯には常時予熱電流に上限値が規定されており、この値は先行予熱時のフィラメント電流下限値よりも低い。そのため、このような放電灯をＣ予熱方式にて設計する場合、常時予熱電流を上限値よりも抑えるために、予熱用のコンデンサの容量をある値以下にするか、点灯時の駆動周波数をなるべく低くしなけらばならない。
【００１４】
駆動周波数の変化幅を小さくして負荷出力を可変とするフルブリッジ構成の電源装置として、特願平１１−３０４０８１号に制御方式が提案されている。この基本的な回路構成は図２１と同様である。
【００１５】
しかしながら、駆動周波数を共振周波数以下にするとスイッチング素子は進相動作となるため、駆動周波数を共振周波数よりも高くする必要があり、また放電灯において、調光を深くしていけば放電灯の印加電圧が上昇していくので、より深い調光点灯を放電灯の寿命を確保しつつ行うためには、常時予熱電流を上限値以下とするために予熱用のコンデンサの容量をさらに小さい値に設定する必要がある。この場合、先行予熱時に十分な先行予熱電流を得るためには放電灯の印加電圧を上昇させるしかなく、上述したような問題が現れる。よって、放電灯の寿命を確保しつつ負荷出力を調整できる範囲は限られてしまうという課題がある。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保しつつ放電灯の印加電圧を低減し、加えて常時予熱電流をも低減し、放電灯が細管であってもその寿命を確保しつつより深い調光点灯を行える放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の放電灯点灯装置は、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明の放電灯点灯装置は、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯の始動時および点灯時には、前記第１および第４スイッチング素子と前記第２および第３スイッチング素子とを交互にオン／オフ制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の放電灯点灯装置において、前記先行予熱時と前記始動時との間をスイープ期間として、前記第１および第２スイッチング素子の組と前記第３および第４スイッチング素子の組とのうち、少なくとも一方の組の駆動周波数を変化させ、その一方の組の接続点側における前記放電灯の端子電圧の位相を徐々に変化させることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１インダクタのインダクタンス値と前記第１コンデンサの容量値との乗算値と、前記第２インダクタのインダクタンス値と前記第２コンデンサの容量値との乗算値とが略等しいことを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１および第２インダクタのインダクタンス値と前記第１および第２コンデンサの容量値とのうち、少なくとも一方が略等しいことを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置。において、前記放電灯は、光路長が略１４００〜２５００ｍｍ、管径が略１８〜２９ｍｍであることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯は二重環形蛍光灯であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は放電灯点灯装置の構成図、図２は図１に示す放電灯点灯装置の先行予熱時の等価回路図、図３，図４は図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第１実施形態の説明を行う。
【００２６】
図１に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、直列接続のＦＥＴＱ１，Ｑ２と、直列接続のＦＥＴＱ３，Ｑ４と、熱陰極を有し、ＦＥＴＱ１，Ｑ２のソース、ドレインが接続される接続点とＦＥＴＱ３，Ｑ４のソース、ドレインが接続される接続点とに、それぞれチョークコイルＬ１１とチョークコイルＬ１２とを介して各一端が接続されるフィラメントＲf1とフィラメントＲf2とを有する放電灯ＦＬと、ＦＥＴＱ１，Ｑ３の両ドレインとＦＥＴＱ２，Ｑ４の両ソースとの間に接続される直流電源ＤＣと、フィラメントＲf1の他端と直流電源ＤＣの負極性出力端との間およびフィラメントＲf2の他端と直流電源ＤＣの負極性出力端との間にそれぞれ接続される予熱用のコンデンサＣ１１，Ｃ１２とを備えているほか、制御回路１１を備えている。
【００２７】
そして、第１実施形態では、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値は同程度に設定され、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度に設定される。
【００２８】
なお、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４はフルブリッジ型のインバータＩＮＶを構成し、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２、コンデンサＣ１１，Ｃ１２および放電灯ＦＬは負荷回路部Ｚを構成する。また、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は、それぞれ逆並列に接続される寄生（帰還）ダイオードＤ１〜Ｄ４を有している。
【００２９】
制御回路１１は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４の各々のゲートにオン／オフの制御信号を出力して、それらＦＥＴＱ１〜Ｑ４の各々をオン／オフ制御するものであり、例えば、放電灯ＦＬの始動時および点灯時には、従来と同様に、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とを交互にオン／オフ制御する。さらに詳述すると、ＦＥＴＱ１，Ｑ４をオン（またはオフ）にする制御とＦＥＴＱ２，Ｑ３をオン（またはオフ）にする制御とを交互に繰り返すのである。
【００３０】
また、制御回路１１は、第１実施形態の特徴として、フィラメントＲf1，Ｒf2の先行予熱時には、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御する。つまり、ＦＥＴＱ１，Ｑ３を略同相の制御信号でオン（またはオフ）にする制御とＦＥＴＱ２，Ｑ４を略同相の制御信号でオン（またはオフ）にする制御とを交互に繰り返すのである。
【００３１】
ここで、フィラメントＲf1，Ｒf2に対する第１実施形態の特徴となる先行予熱の原理を説明する。先行予熱前においては、放電灯ＦＬのインピーダンスが非常に大きく、図１に示すランプ電流Ｉlaが流れない状態であるから、図１の回路を図２の等価回路で表すことができる。つまり、先行予熱前では、図２に示すように、ＦＥＴＱ１，Ｑ２とチョークコイルＬ１１、フィラメントＲf1およびコンデンサＣ１１の直列共振回路とで構成されるハーフブリッジ回路と、ＦＥＴＱ３，Ｑ４とチョークコイルＬ１２、フィラメントＲf2およびコンデンサＣ１２の直列共振回路とで構成されるハーフブリッジ回路とを有する構成になる。
【００３２】
この構成で、先行予熱時には、図３に示すように、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御されるので、共振動作によってフィラメントＲf1，Ｒf2の各々に先行予熱電流Ｉf1，Ｉf2が流れることになる。
【００３３】
また、このとき、放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ１，Ｖ２が図３に示すように略同相で変化し、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値が同程度であり、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度であるので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaと端子電圧Ｖ１，Ｖ２との関係（Ｖla＝Ｖ１−Ｖ２）から、先行予熱時の印加電圧Ｖlaはほぼ０になるのが分かる。
【００３４】
つまり、図１の回路構成に対して、先行予熱時に、図３のスイッチング制御を適用すれば、フィラメントＲf1，Ｒf2の各々に先行予熱電流Ｉf1，Ｉf2を流すことができ、しかも、各部品の定数を適切に設定すれば、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaの上昇を抑えることができるのである。また、先行予熱電流を十分確保するために駆動周波数を低くしたとしても、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaをほぼ０とすることができるので、コールドスタートを防止し、放電灯ＦＬの寿命確保が可能となる。
【００３５】
ところで、図２１のチョークコイルＬ１およびコンデンサＣ１に対して次式が成り立つようにする。
【００３６】
Ｌ１１＝Ｌ１２＝Ｌ１／２
Ｃ１１＝Ｃ１２＝Ｃ１×２
そして、図２１の放電灯点灯装置と同じ駆動周波数で先行予熱を行えば、その放電灯点灯装置と同じ先行予熱電流をフィラメントＲf1，Ｒf2の各々に供給可能となり、放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ１，Ｖ２の交流成分は、図２１の放電灯点灯装置の放電灯に対する印加電圧Ｖ1aの約１／２の振幅を有する略正弦波となる。
【００３７】
次に、第１実施形態の回路動作を説明する。電源が投入され、図４に示すように、先行予熱時のための先行予熱モードに入ると、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御される。これにより、放電灯ＦＬの印加電圧が抑えられた状態で、フィラメントＲf1，Ｒf2の各々に先行予熱電流Ｉf1，Ｉf2が流れる。
【００３８】
この後、先行予熱モードが終了し、始動時および点灯時のための始動・点灯モードに入ると（ｔ６）、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とが交互にオン／オフ制御される。このとき、図４の例では、ＦＥＴＱ３，Ｑ４を、それぞれそのままオン，オフに次のサイクルの時点ｔ７まで維持し、時点ｔ７でＦＥＴＱ３，Ｑ４のオン／オフ動作を切り替えればよい。これにより、電圧Ｖ２の位相が電圧Ｖ１に対し略同相から逆相に変化するので、図４に示すように、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaが上昇して始動電圧として放電灯ＦＬの両端に印加し、放電灯ＦＬが始動・点灯する。
【００３９】
この第１実施形態によれば、先行予熱時に、図１の回路構成におけるＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御するので、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保しつつ放電灯の印加電圧を低減することができる。
【００４０】
また、直列共振回路のコンデンサの容量を低減することも可能であり、常時予熱電流が低減でき、特に細管の放電灯に対して、寿命を確保しつつより深い調光点灯を行うことが可能となる。
【００４１】
なお、第１実施形態では、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値は同程度に設定され、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度に設定される構成になっているが、これに限らず、それら各部品の定数を適切に選ぶことによっても、放電灯ＦＬの印加電圧を大幅に低減することが可能となる。
【００４２】
図５は放電灯点灯装置の構成図、図６，図７は図５に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第２実施形態の説明を行う。
【００４３】
図５に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１２を備えている。
【００４４】
この制御回路１２は、フィラメントＲf1，Ｒf2の先行予熱時に、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とを、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御する以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００４５】
すなわち、先行予熱時において、第１実施形態では、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御されるから、図３に示したように、例えばｔ３１時点で、ＦＥＴＱ１，Ｑ３がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ２，Ｑ４がオフからオンに切り替わる。これに対して、第２実施形態では、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御されるので、その位相差を図６の例に示すようにτであるとすれば、例えばｔ３１時点で、ＦＥＴＱ１がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ２がオフからオンに切り替わり、τだけ遅れたｔ３２時点で、ＦＥＴＱ３がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ４がオフからオンに切り替わる。この後も同様なスイッチングが周期的に繰り返される。
【００４６】
この第２実施形態のスイッチング制御によれば、放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ１，Ｖ２の交流成分は第１実施形態と同様に略正弦波で変化するが、図６に示すように、端子電圧Ｖ１，Ｖ２はスイッチング動作の位相のずれに応じた位相差を持つことになる。このとき、先行予熱時の駆動周波数をｆph、Ｖ１とＶ２の位相差をφとすると、φは次式で与えられる。
【００４７】
φ＝２πｆphτ
そして、端子電圧Ｖ１，Ｖ２を振幅Ｖａの正弦波と近似し、端子電圧Ｖ１の位相をθとすると、
Ｖla＝Ｖ１−Ｖ２
＝Ｖａｓｉｎθ−Ｖａｓｉｎ(θ−φ)
＝２Ｖａｓｉｎ(φ／２)ｃｏｓ(θ−φ／２)
となるので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaの振幅はおよそ２Ｖａｓｉｎ(φ／２)となる。
【００４８】
ここで、例えばφ＝π／２のとき、印加電圧Ｖlaの振幅はＶａとなるので、スイッチング動作の位相のずれをこのような関係を満足するように設定すると、図２１の放電灯点灯装置に対して印加電圧Ｖlaを略半分にすることができることがわかる。なお、第１実施形態では、略同相であり、φ＝０となるから、印加電圧Ｖlaがほぼ０になることがわかる。
【００４９】
ところで、始動・点灯モードでは、図７の例に示すように、第１実施形態と同様のスイッチング制御となる。そして、図７でも、ＦＥＴＱ３，Ｑ４を、それぞれそのままオン，オフに次のサイクルの時点ｔ７まで維持し、時点ｔ７でＦＥＴＱ３，Ｑ４のオン／オフ動作を切り替えればよい。これにより、放電灯に始動電圧および安定点灯のための電圧を順次印加することができる。
【００５０】
この第２実施形態によれば、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保するために駆動周波数を低くしたとしても、スイッチング動作の位相のずれを適切に設定することにより、放電灯の印加電圧値を先行予熱時の上限値よりも十分小さくすることが可能となる。また、コールドスタートの防止、常時予熱電流の低減、放電灯が細管であってもその寿命の確保および深い調光点灯が可能となる。
【００５１】
また、第１実施形態では、図４に示すように、先行予熱モードから始動・点灯モードに切り替わる時（ｔ６）、スイッチング動作が略同相から逆相に急激に変化するので、回路定数によっては放電灯の印加電圧の包絡線が振動的に変化して安定に至る回路動作になる場合がある。これに対して、第２実施形態では、図７に示すように、逆相動作に切り替えるとき（ｔ６）、ＦＥＴＱ３のオン時間の変化幅を第１実施形態のそれよりも小さくできるので、放電灯の印加電圧の包絡線が振動的に変化するのを抑制して、先行予熱モードから始動・点灯モードにモードが切り替わる時のストレスを低減できる。
【００５２】
図８は放電灯点灯装置の構成図、図９は図８に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第３実施形態の説明を行う。
【００５３】
図８に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１３を備えている。
【００５４】
この制御回路１３は、先行予熱モードの先行予熱時と始動・点灯モードの始動時との間をスイープ期間として、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、少なくとも一方、第３実施形態では、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組の駆動周波数を変化させ、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の接続点側における放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ２の位相を徐々に変化させ、始動・点灯モードに入るときに、端子電圧Ｖ１に対し端子電圧Ｖ２を逆相にする以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００５５】
すなわち、図９の例に示すように、先行予熱モードが終了すると（ｔ６１）、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組に対しては、先行予熱モードと同様のタイミングで、ＦＥＴＱ１をオンからオフに切り替え、ＦＥＴＱ２をオフからオンに切り替える。一方、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組に対しては、その切り替え時点ｔ６１から若干遅れたｔ６１’時点で、ＦＥＴＱ３がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ４がオフからオンに切り替わるように、ｔ６１時点までに駆動周波数を低めに変化させる。これにより、同じ駆動周波数のときに、端子電圧Ｖ１に対し、同相で同期していた端子電圧Ｖ２の位相が徐々にずれていく。この後、端子電圧Ｖ１に対して端子電圧Ｖ２の位相がほぼ逆相となった時点から次のサイクルの時点ｔ６２までに、低めに変化させた駆動周波数を、その低めに変化させた周波数分だけ高めに変化させて元の駆動周波数に戻す。
【００５６】
この第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、先行予熱時と始動時との間をスイープ期間として、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組の駆動周波数を変化させて、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の接続点側における放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ２の位相を徐々に変化させ、端子電圧Ｖ１に対して端子電圧Ｖ２の位相がほぼ逆相となると、変化させた駆動周波数を元に戻すので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaをスイープ期間で徐々に上昇させることができるから、放電灯ＦＬをストレス無く始動・点灯させることが可能となる。
【００５７】
なお、第３実施形態は、第１実施形態を基本構成としているが、第２実施形態を基本構成とすることも可能である。
【００５８】
図１０は放電灯点灯装置の構成図、図１１は図１０に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第４実施形態の説明を行う。
【００５９】
図１０に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第３実施形態と同様に備えているほか、第３実施形態との相違点として制御回路１４を備えている。
【００６０】
この制御回路１４は、始動モードの際に、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数を始動電圧に最適な周波数に切り替える以外は第３実施形態の制御回路１３と同様に構成される。
【００６１】
すなわち、第３実施形態と同様のスイープ期間を経て、始動・点灯モードの始動モードに入ると（ｔ６２）、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数をそのまま一定に保持し、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaがほぼ安定すると（ｔ６３）、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数を始動電圧に最適な周波数に切り替える。これにより、最適な始動電圧が放電灯ＦＬに印加する。なお、ｔ６３時点での駆動周波数はスイープで切り替える構成でもよい。
【００６２】
この第４実施形態によれば、始動モードの際に、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数を始動電圧に最適な周波数に切り替えるので、最適な始動電圧が放電灯ＦＬに印加するから、放電灯ＦＬをストレス無く最適に始動させることができ、点灯させることができる。
【００６３】
図１２は放電灯点灯装置の構成図、図１３は図１１に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第５実施形態の説明を行う。
【００６４】
図１２に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１５を備えている。
【００６５】
この制御回路１５は、先行予熱モードの先行予熱時と始動・点灯モードの始動時との間で、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、少なくとも一方、第５実施形態では、双方の組の駆動周波数を変化させ、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の位相を徐々に変化させ、始動・点灯モードに入るときに、端子電圧Ｖ１と端子電圧Ｖ２とを互いに逆相とする以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００６６】
すなわち、図１３の例に示すように、先行予熱モードが終了すると（ｔ６１）、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組に対しては駆動周波数をｆ１（＝１／Ｔ１）に上げ、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組に対しては駆動周波数をｆ２（＝１／Ｔ２）に下げる。ここで、当然にｆ１＞ｆ２である。これにより、同じ駆動周波数のときに、同相で同期していた端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相が逆相へとずれていく。この後、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相がほぼ逆相となった時点から次のサイクルの時点ｔ６２までに、駆動周波数ｆ１，ｆ２を所定の駆動周波数に変化させる。
【００６７】
この第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、先行予熱時と始動時との間で、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組に対しては駆動周波数を高くし、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組に対しては駆動周波数を低くして、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相を変化させ、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相がほぼ逆相となると、変化させた駆動周波数を所定の駆動周波数に変化させるので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaを先行予熱時と始動時との間において上昇させることができるから、放電灯ＦＬをストレス無く始動・点灯させることが可能となる。
【００６８】
図１４は放電灯点灯装置の構成図、図１５は図１４に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第６実施形態の説明を行う。
【００６９】
図１４に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１６を備えている。
【００７０】
この制御回路１５は、先行予熱モードから始動モードに切り替わるときに、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、一方の組の１つのＦＥＴのオン時間を短くし、他方の組の１つのＦＥＴのオン時間を長くすることで、略同相動作から逆相動作に切り替える以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００７１】
すなわち、図１４の例に示すように、ｔ６１時点までは第１実施形態と同様の先行予熱時のスイッチング制御を行い、ｔ６１時点で、ＦＥＴＱ２，Ｑ４をオンからオフに切り替え、ＦＥＴＱ１，Ｑ３をオフからオンに切り替え、この後、先行予熱のときよりも短い周期でＦＥＴＱ１，Ｑ２をそれぞれオン，オフに切り替え（ｔ７１）、長い周期でＦＥＴＱ３，Ｑ４をそれぞれオン，オフに切り替える（ｔ７２）。そして、ＦＥＴＱ２，Ｑ４のオン時間が先行予熱のときと同じになるようにし、ＦＥＴＱ２，Ｑ３のオンまたはオフのタイミングが略等しくなるｔ６２時点から、ＦＥＴＱ１，Ｑ３のオン時間を先行予熱のときと同じに戻す。これにより、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の位相が逆相に切り替わる。
【００７２】
この第６実施形態によれば、先行予熱モードから始動モードに切り替わるときに、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、一方の組の１つのＦＥＴのオン時間を短くし、他方の組の１つのＦＥＴのオン時間を長くして、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相を変化させ、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相がほぼ逆相となると、元のオン時間に戻すので、先行予熱モードから始動モードに切り替わる間、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaを上昇させることができるから、放電灯ＦＬをストレス無く始動・点灯させることが可能となる。これは第５実施形態の駆動周波数を変えることと等価である。
【００７３】
図１６は放電灯点灯装置で使用する放電灯の一部の構造を示す模式図であり、この図を用いて本発明に係る第７実施形態の説明を行う。
【００７４】
この第７実施形態の放電灯点灯装置は、放電灯ＦＬのフィラメントＲf1，Ｒf2の予熱電流が互いに異なるレベルになるように設定される以外は第１実施形態の放電灯点灯装置と同様に構成される。
【００７５】
すなわち、第１実施形態では、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値を同程度に設定し、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度に設定することで、図３に示したように、フィラメントＲf1，Ｒf2の予熱電流のレベルがほぼ等しくなり、先行予熱時の放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaがほぼ０になる。
【００７６】
これに対して、第７実施形態では、チョークコイルＬ１１のインダクタンス値とコンデンサＣ１１の容量値との乗算値と、チョークコイルＬ１２のインダクタンス値とコンデンサＣ１２の容量値との乗算値とを同程度に設定することで、フィラメントＲf1，Ｒf2に別々の予熱電流を供給し、先行予熱時の放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaをほぼ０にするのである。
【００７７】
ここで、フィラメントＲf1，Ｒf2の予熱電流はそれぞれの予熱用のコンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量で決まる。また、図２１のＬ１，Ｃ１に対して、Ｌ１＝Ｌ１１＋Ｌ１２を満足し、Ｃ１＝Ｃ１１×Ｃ１２／(Ｃ１１＋Ｃ１２)を満足するように設定する。
【００７８】
図１６に示すように、丸形の蛍光灯を用いた照明器具では、反射板６は、蛍光灯の内側が外側よりも盛り上がった形状になっているものが一般的である。例えば、図４に示した二重環形蛍光灯を照明器具に組み込んだ場合、環形発光管１の外側と内側では反射板６に対する寄生容量が若干違い、内側の環形発光管１と反射板６との距離が近い分、内側に対する寄生容量が大きくなる（Ｃs1＞Ｃs2）。このため、蛍光灯から反射板への漏れ電流は内側の環形発光管のほうが大きくなり、先行予熱時のフィラメント電流も内側の環形発光管のフィラメント電流が外側のものよりも若干減少することになる。
【００７９】
第７実施形態では、このようにフィラメント電流が内側と外側で差が生じる場合に、内側のフィラメント電流を多めに設定し、照明器具込み時のフィラメント電流を補正するのである。
【００８０】
これにより、第７実施形態によれば、二重環形蛍光灯の各環形発光管のフィラメント電流を補正するので、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保しつつ放電灯の印加電圧を低減することが可能となる。
【００８１】
なお、第７実施形態では、簡単のため、チョークコイルＬ１１のインダクタンス値とコンデンサＣ１１の容量値との乗算値と、チョークコイルＬ１２のインダクタンス値とコンデンサＣ１２の容量値との乗算値とを同程度に設定する場合について説明したが、これに限らず、定数を適切に選ぶことにより、放電灯の印加電圧を低減することが可能である。
【００８２】
図１７は放電灯点灯装置の構成図であり、この図を用いて本発明に係る第８実施形態の説明を行う。ただし、図１７では制御回路の図示を省略してある。
【００８３】
図１７に示す放電灯点灯装置は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２がフィラメントＲf1の他端と直流電源ＤＣの正極性出力端との間およびフィラメントＲf2の他端と直流電源ＤＣの正極性出力端との間にそれぞれ接続される以外は第１〜第７実施形態のいずれかと同様に構成される。
【００８４】
この第８実施形態によれば、第１〜第７実施形態のいずれかの放電灯点灯装置と同様の効果を奏することが可能となる。
【００８５】
図１８は放電灯点灯装置の構成図であり、この図を用いて本発明に係る第９実施形態の説明を行う。ただし、図１７では制御回路の図示を省略してある。
【００８６】
図１８に示す放電灯点灯装置は、コンデンサＣ１２がフィラメントＲf2の他端と直流電源ＤＣの正極性出力端との間に接続される以外は第１〜第７実施形態のいずれかと同様に構成される。
【００８７】
この第９実施形態によれば、第１〜第７実施形態のいずれかの放電灯点灯装置と同様の効果を奏することが可能となる。
【００８８】
図１９は放電灯点灯装置の構成図、図２０は図１９に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第１０実施形態の説明を行う。ただし、図１９では制御回路の図示を省略してある。
【００８９】
図１９に示す放電灯点灯装置は、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の接続点とインダクタＬ１１との間に介設される直流カット用のコンデンサＣ２１と、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の接続点とインダクタＬ１２との間に介設される直流カット用のコンデンサＣ２２とをさらに備える以外は第１〜第７実施形態のいずれかと同様に構成される。
【００９０】
この第１０実施形態によれば、第１〜第７実施形態のいずれかの放電灯点灯装置と同様の効果を奏することが可能となるほか、図２０の例に示すように、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の直流成分をカットすることができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御するので、第１および第２フィラメントに先行予熱電流を十分に流すことができ、しかも各部品の定数を適切に設定すれば、放電灯の印加電圧の上昇を抑えることができる。また、常時予熱電流も低減できる効果がある。
【００９２】
請求項２記載の発明によれば、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御するので、第１および第２フィラメントに先行予熱電流を十分に流すことができ、しかも各部品の定数を適切に設定すれば、放電灯の印加電圧の上昇を抑えることができる。また、常時予熱電流も低減できる効果がある。さらに、点灯時にオン／オフ制御を変更する場合、放電灯に加わるストレスを低減することができる。
【００９３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯の始動時および点灯時には、前記第１および第４スイッチング素子と前記第２および第３スイッチング素子とを交互にオン／オフ制御するので、放電灯の印加電圧を上昇させて始動電圧として放電灯の両端に印加し、放電灯を好適に始動させ、点灯させることができる。
【００９４】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の放電灯点灯装置において、前記先行予熱時と前記始動時との間をスイープ期間として、前記第１および第２スイッチング素子の組と前記第３および第４スイッチング素子の組とのうち、少なくとも一方の組の駆動周波数を変化させ、その一方の組の接続点側における前記放電灯の端子電圧の位相を徐々に変化させるので、放電灯の印加電圧を上昇させて始動電圧として放電灯の両端に印加し、放電灯を好適に始動させ、点灯させることができるほか、先行予熱時から始動時への切替えの際に放電灯に加わるストレスを低減することができる。
【００９５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１インダクタのインダクタンス値と前記第１コンデンサの容量値との乗算値と、前記第２インダクタのインダクタンス値と前記第２コンデンサの容量値との乗算値とが略等しいので、さらに放電灯の印加電圧を低減することができる。
【００９６】
請求項６記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１および第２インダクタのインダクタンス値と前記第１および第２コンデンサの容量値とのうち、少なくとも一方が略等しいので、さらに放電灯の印加電圧を低減することができる。
【００９７】
請求項７記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置。において、前記放電灯は、光路長が略１４００〜２５００ｍｍ、管径が略１８〜２９ｍｍであるので、放電灯の寿命を確保しつつより深い調光点灯を行なうことが可能となる。
【００９８】
請求項８記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯は二重環形蛍光灯であるので、放電灯の寿命を確保しつつより深い調光点灯を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図２】図１に示す放電灯点灯装置の先行予熱時の等価回路図である。
【図３】図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図４】図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図６】図５に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図７】図５に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図９】図８に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１０】本発明に係る第４実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１１】図１０に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１２】本発明に係る第５実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１３】図１１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１４】本発明に係る第６実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１５】図１４に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１６】本発明に係る第７実施形態の放電灯点灯装置で使用する放電灯の一部の構造を示す模式図である。
【図１７】本発明に係る第８実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１８】本発明に係る第９実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１９】本発明に係る第１０実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図２０】図１９に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図２１】従来の放電灯点灯装置の構成図である。
【図２２】図２１の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図２３】図２１の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図２４】環形蛍光灯の構成図である。
【符号の説明】
Ｌ１１，Ｌ１２ チョークコイル
Ｑ１〜Ｑ４ ＦＥＴ
ＦＬ 放電灯
ＤＣ 直流電源
Ｃ１１，Ｃ１２ コンデンサ
１１〜１６ 制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源から放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２１に従来の放電灯点灯装置の構成図を示す。図２１において、インバータＩＮＶは、いわゆるフルブリッジ型のものであり、ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続されたＦＥＴＱ１〜Ｑ４を備え、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の直列回路とＦＥＴＱ３，Ｑ４の直列回路との中間点にチョークコイルＬ１、コンデンサＣ１および放電灯ＦＬよりなる負荷回路部Ｚが接続されている。ただし、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４のうち、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とは、図略の制御回路からの図２２に示すような制御信号によって交互にオン／オフ制御される。
【０００３】
また、負荷回路部Ｚは、熱陰極を有する放電灯ＦＬの両フィラメントにコンデンサＣ１を接続したいわゆるＣ予熱回路の構成になっている。この構成では、放電灯ＦＬのフィラメント電流は、放電灯ＦＬの印加電圧ＶlaとコンデンサＣ１のインピーダンスおよびインバータＩＮＶの駆動周波数によりほぼ決定される。
【０００４】
次に、放電灯点灯装置の概略動作を説明する。ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は、図２２に示すように、高周波の周期Ｔでスイッチング動作し、例えばｔ０時点で、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオフになり、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオンになると、ＦＥＴＱ１，Ｑ４のオン時にチョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーにより、チョークコイルＬ１、ダイオードＤ３、直流電源ＤＣ、ダイオードＤ２、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）の経路に電流が流れる。
【０００５】
この後、チョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーがゼロとなると、直流電源ＤＣからＦＥＴＱ３、チョークコイルＬ１、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）、ＦＥＴＱ２の経路に、つまり（共振）負荷回路部Ｚに負荷電流Ｉｚが流れる。
【０００６】
この後、ｔ１時点で、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオンになり、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオフになると、ＦＥＴＱ２，Ｑ３のオン時にチョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーにより、チョークコイルＬ１、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）、ダイオードＤ１、直流電源ＤＣ、ダイオードＤ４の経路に電流が流れる。
【０００７】
この後、チョークコイルＬ１に蓄積された磁気エネルギーがゼロとなると、直流電源ＤＣからＦＥＴＱ１、放電灯ＦＬ（またはコンデンサＣ１）、チョークコイルＬ１、ＦＥＴＱ４の経路に、つまり（共振）負荷回路部Ｚに負荷電流Ｉｚが流れる。
【０００８】
ここで、図２３に先行予熱時の回路動作図を示す。従来の先行予熱時では、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は、図２２のｔ０〜ｔ２と同様、図２３のｔ３〜ｔ５のスイッチング動作になる。つまり、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とは、図２３に示すような制御信号によって交互にオン／オフ制御される。このとき、駆動周波数は、先行予熱時の放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaが上限値を超えないように、放電灯ＦＬの寿命が十分確保できる先行予熱電流がそのフィラメントに流れるように設定される。
【０００９】
このように、従来の放電灯点灯装置は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４を先行予熱時および点灯時に適切な駆動周波数で駆動するように設定がなされ、これにより、放電灯の寿命を確保しつつ放電灯を適切に点灯することができるようになっている。
【００１０】
なお、特開平４−３５１８９３号公報には、放電灯の不点灯時と定格点灯時にスイッチング素子に流れる電流が、放電灯の短絡時にスイッチング素子に流れる電流と実質的に同等なレベル以下となるように、スイッチング素子のオン時間を制御する回路を設けた放電灯点灯装置が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示した従来の放電灯点灯装置では、放電灯の寿命確保のために先行予熱電流を十分大きくしようとすると、予熱用のコンデンサＣ１の容量を大きくするか、駆動周波数を低くする必要があるが、コンデンサＣ１の容量を大きくした場合、点灯時の常時予熱電流が増加する傾向にあるため、回路効率が減少してしまう問題がある。一方、駆動周波数を低くした場合、放電灯の印加電圧が上昇し、先行予熱時における放電灯の印加電圧の上限値を超えると、十分な予熱が得られないまま点灯してしまう、いわゆるコールドスタートが起きる恐れがあり、ランプ寿命に悪影響を及ぼす問題がある。
【００１２】
さらに近年、省資源、省エネルギーの観点から管径が１８〜２９ｍｍ程度と細く、光路長が１４００〜２５００ｍｍと長い高出力の放電灯が開発されている。例えば、図２４に示すように、一端部に電極２を有し、他端部に閉塞部３を有する複数本の環形発光管１が同心円状に配置され、これら複数の環形発光管１の閉塞部３の近傍がブリッジ接合部４によって接合されて、内部に一本の放電路が形成されるとともに、閉塞部３に最冷点箇所イが形成され、かつ環形発光管１の両端部を包囲する口金５を具備してなる環形蛍光灯がある。この種の放電灯では、ランプ効率を上げるために細管化してあり、従来の各種蛍光灯と比べて、相対的にランプ電流が小さく、ランプ電圧が高くなっている。
【００１３】
また、この種の高効率な放電灯では、管径が従来のランプと比べて細いため、フィラメントを設置する空間的余裕が少ないので、フィラメントを小型化してあるから、その断線防止のため予熱電流を精度良く制御する必要がある。フィラメントコイルの寿命、つまり放電灯の寿命を確保するために、このような放電灯には常時予熱電流に上限値が規定されており、この値は先行予熱時のフィラメント電流下限値よりも低い。そのため、このような放電灯をＣ予熱方式にて設計する場合、常時予熱電流を上限値よりも抑えるために、予熱用のコンデンサの容量をある値以下にするか、点灯時の駆動周波数をなるべく低くしなけらばならない。
【００１４】
駆動周波数の変化幅を小さくして負荷出力を可変とするフルブリッジ構成の電源装置として、特願平１１−３０４０８１号に制御方式が提案されている。この基本的な回路構成は図２１と同様である。
【００１５】
しかしながら、駆動周波数を共振周波数以下にするとスイッチング素子は進相動作となるため、駆動周波数を共振周波数よりも高くする必要があり、また放電灯において、調光を深くしていけば放電灯の印加電圧が上昇していくので、より深い調光点灯を放電灯の寿命を確保しつつ行うためには、常時予熱電流を上限値以下とするために予熱用のコンデンサの容量をさらに小さい値に設定する必要がある。この場合、先行予熱時に十分な先行予熱電流を得るためには放電灯の印加電圧を上昇させるしかなく、上述したような問題が現れる。よって、放電灯の寿命を確保しつつ負荷出力を調整できる範囲は限られてしまうという課題がある。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保しつつ放電灯の印加電圧を低減し、加えて常時予熱電流をも低減し、放電灯が細管であってもその寿命を確保しつつより深い調光点灯を行える放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の放電灯点灯装置は、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明の放電灯点灯装置は、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯の始動時および点灯時には、前記第１および第４スイッチング素子と前記第２および第３スイッチング素子とを交互にオン／オフ制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の放電灯点灯装置において、前記先行予熱時と前記始動時との間をスイープ期間として、前記第１および第２スイッチング素子の組と前記第３および第４スイッチング素子の組とのうち、少なくとも一方の組の駆動周波数を変化させ、その一方の組の接続点側における前記放電灯の端子電圧の位相を徐々に変化させることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１インダクタのインダクタンス値と前記第１コンデンサの容量値との乗算値と、前記第２インダクタのインダクタンス値と前記第２コンデンサの容量値との乗算値とが略等しいことを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１および第２インダクタのインダクタンス値と前記第１および第２コンデンサの容量値とのうち、少なくとも一方が略等しいことを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置。において、前記放電灯は、光路長が略１４００〜２５００ｍｍ、管径が略１８〜２９ｍｍであることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯は二重環形蛍光灯であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は放電灯点灯装置の構成図、図２は図１に示す放電灯点灯装置の先行予熱時の等価回路図、図３，図４は図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第１実施形態の説明を行う。
【００２６】
図１に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、直列接続のＦＥＴＱ１，Ｑ２と、直列接続のＦＥＴＱ３，Ｑ４と、熱陰極を有し、ＦＥＴＱ１，Ｑ２のソース、ドレインが接続される接続点とＦＥＴＱ３，Ｑ４のソース、ドレインが接続される接続点とに、それぞれチョークコイルＬ１１とチョークコイルＬ１２とを介して各一端が接続されるフィラメントＲf1とフィラメントＲf2とを有する放電灯ＦＬと、ＦＥＴＱ１，Ｑ３の両ドレインとＦＥＴＱ２，Ｑ４の両ソースとの間に接続される直流電源ＤＣと、フィラメントＲf1の他端と直流電源ＤＣの負極性出力端との間およびフィラメントＲf2の他端と直流電源ＤＣの負極性出力端との間にそれぞれ接続される予熱用のコンデンサＣ１１，Ｃ１２とを備えているほか、制御回路１１を備えている。
【００２７】
そして、第１実施形態では、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値は同程度に設定され、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度に設定される。
【００２８】
なお、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４はフルブリッジ型のインバータＩＮＶを構成し、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２、コンデンサＣ１１，Ｃ１２および放電灯ＦＬは負荷回路部Ｚを構成する。また、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は、それぞれ逆並列に接続される寄生（帰還）ダイオードＤ１〜Ｄ４を有している。
【００２９】
制御回路１１は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４の各々のゲートにオン／オフの制御信号を出力して、それらＦＥＴＱ１〜Ｑ４の各々をオン／オフ制御するものであり、例えば、放電灯ＦＬの始動時および点灯時には、従来と同様に、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とを交互にオン／オフ制御する。さらに詳述すると、ＦＥＴＱ１，Ｑ４をオン（またはオフ）にする制御とＦＥＴＱ２，Ｑ３をオン（またはオフ）にする制御とを交互に繰り返すのである。
【００３０】
また、制御回路１１は、第１実施形態の特徴として、フィラメントＲf1，Ｒf2の先行予熱時には、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御する。つまり、ＦＥＴＱ１，Ｑ３を略同相の制御信号でオン（またはオフ）にする制御とＦＥＴＱ２，Ｑ４を略同相の制御信号でオン（またはオフ）にする制御とを交互に繰り返すのである。
【００３１】
ここで、フィラメントＲf1，Ｒf2に対する第１実施形態の特徴となる先行予熱の原理を説明する。先行予熱前においては、放電灯ＦＬのインピーダンスが非常に大きく、図１に示すランプ電流Ｉlaが流れない状態であるから、図１の回路を図２の等価回路で表すことができる。つまり、先行予熱前では、図２に示すように、ＦＥＴＱ１，Ｑ２とチョークコイルＬ１１、フィラメントＲf1およびコンデンサＣ１１の直列共振回路とで構成されるハーフブリッジ回路と、ＦＥＴＱ３，Ｑ４とチョークコイルＬ１２、フィラメントＲf2およびコンデンサＣ１２の直列共振回路とで構成されるハーフブリッジ回路とを有する構成になる。
【００３２】
この構成で、先行予熱時には、図３に示すように、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御されるので、共振動作によってフィラメントＲf1，Ｒf2の各々に先行予熱電流Ｉf1，Ｉf2が流れることになる。
【００３３】
また、このとき、放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ１，Ｖ２が図３に示すように略同相で変化し、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値が同程度であり、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度であるので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaと端子電圧Ｖ１，Ｖ２との関係（Ｖla＝Ｖ１−Ｖ２）から、先行予熱時の印加電圧Ｖlaはほぼ０になるのが分かる。
【００３４】
つまり、図１の回路構成に対して、先行予熱時に、図３のスイッチング制御を適用すれば、フィラメントＲf1，Ｒf2の各々に先行予熱電流Ｉf1，Ｉf2を流すことができ、しかも、各部品の定数を適切に設定すれば、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaの上昇を抑えることができるのである。また、先行予熱電流を十分確保するために駆動周波数を低くしたとしても、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaをほぼ０とすることができるので、コールドスタートを防止し、放電灯ＦＬの寿命確保が可能となる。
【００３５】
ところで、図２１のチョークコイルＬ１およびコンデンサＣ１に対して次式が成り立つようにする。
【００３６】
Ｌ１１＝Ｌ１２＝Ｌ１／２
Ｃ１１＝Ｃ１２＝Ｃ１×２
そして、図２１の放電灯点灯装置と同じ駆動周波数で先行予熱を行えば、その放電灯点灯装置と同じ先行予熱電流をフィラメントＲf1，Ｒf2の各々に供給可能となり、放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ１，Ｖ２の交流成分は、図２１の放電灯点灯装置の放電灯に対する印加電圧Ｖ1aの約１／２の振幅を有する略正弦波となる。
【００３７】
次に、第１実施形態の回路動作を説明する。電源が投入され、図４に示すように、先行予熱時のための先行予熱モードに入ると、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御される。これにより、放電灯ＦＬの印加電圧が抑えられた状態で、フィラメントＲf1，Ｒf2の各々に先行予熱電流Ｉf1，Ｉf2が流れる。
【００３８】
この後、先行予熱モードが終了し、始動時および点灯時のための始動・点灯モードに入ると（ｔ６）、ＦＥＴＱ１，Ｑ４とＦＥＴＱ２，Ｑ３とが交互にオン／オフ制御される。このとき、図４の例では、ＦＥＴＱ３，Ｑ４を、それぞれそのままオン，オフに次のサイクルの時点ｔ７まで維持し、時点ｔ７でＦＥＴＱ３，Ｑ４のオン／オフ動作を切り替えればよい。これにより、電圧Ｖ２の位相が電圧Ｖ１に対し略同相から逆相に変化するので、図４に示すように、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaが上昇して始動電圧として放電灯ＦＬの両端に印加し、放電灯ＦＬが始動・点灯する。
【００３９】
この第１実施形態によれば、先行予熱時に、図１の回路構成におけるＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御するので、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保しつつ放電灯の印加電圧を低減することができる。
【００４０】
また、直列共振回路のコンデンサの容量を低減することも可能であり、常時予熱電流が低減でき、特に細管の放電灯に対して、寿命を確保しつつより深い調光点灯を行うことが可能となる。
【００４１】
なお、第１実施形態では、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値は同程度に設定され、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度に設定される構成になっているが、これに限らず、それら各部品の定数を適切に選ぶことによっても、放電灯ＦＬの印加電圧を大幅に低減することが可能となる。
【００４２】
図５は放電灯点灯装置の構成図、図６，図７は図５に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第２実施形態の説明を行う。
【００４３】
図５に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１２を備えている。
【００４４】
この制御回路１２は、フィラメントＲf1，Ｒf2の先行予熱時に、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とを、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御する以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００４５】
すなわち、先行予熱時において、第１実施形態では、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御されるから、図３に示したように、例えばｔ３１時点で、ＦＥＴＱ１，Ｑ３がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ２，Ｑ４がオフからオンに切り替わる。これに対して、第２実施形態では、ＦＥＴＱ１，Ｑ３とＦＥＴＱ２，Ｑ４とが、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御されるので、その位相差を図６の例に示すようにτであるとすれば、例えばｔ３１時点で、ＦＥＴＱ１がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ２がオフからオンに切り替わり、τだけ遅れたｔ３２時点で、ＦＥＴＱ３がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ４がオフからオンに切り替わる。この後も同様なスイッチングが周期的に繰り返される。
【００４６】
この第２実施形態のスイッチング制御によれば、放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ１，Ｖ２の交流成分は第１実施形態と同様に略正弦波で変化するが、図６に示すように、端子電圧Ｖ１，Ｖ２はスイッチング動作の位相のずれに応じた位相差を持つことになる。このとき、先行予熱時の駆動周波数をｆph、Ｖ１とＶ２の位相差をφとすると、φは次式で与えられる。
【００４７】
φ＝２πｆphτ
そして、端子電圧Ｖ１，Ｖ２を振幅Ｖａの正弦波と近似し、端子電圧Ｖ１の位相をθとすると、
Ｖla＝Ｖ１−Ｖ２
＝Ｖａｓｉｎθ−Ｖａｓｉｎ(θ−φ)
＝２Ｖａｓｉｎ(φ／２)ｃｏｓ(θ−φ／２)
となるので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaの振幅はおよそ２Ｖａｓｉｎ(φ／２)となる。
【００４８】
ここで、例えばφ＝π／２のとき、印加電圧Ｖlaの振幅はＶａとなるので、スイッチング動作の位相のずれをこのような関係を満足するように設定すると、図２１の放電灯点灯装置に対して印加電圧Ｖlaを略半分にすることができることがわかる。なお、第１実施形態では、略同相であり、φ＝０となるから、印加電圧Ｖlaがほぼ０になることがわかる。
【００４９】
ところで、始動・点灯モードでは、図７の例に示すように、第１実施形態と同様のスイッチング制御となる。そして、図７でも、ＦＥＴＱ３，Ｑ４を、それぞれそのままオン，オフに次のサイクルの時点ｔ７まで維持し、時点ｔ７でＦＥＴＱ３，Ｑ４のオン／オフ動作を切り替えればよい。これにより、放電灯に始動電圧および安定点灯のための電圧を順次印加することができる。
【００５０】
この第２実施形態によれば、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保するために駆動周波数を低くしたとしても、スイッチング動作の位相のずれを適切に設定することにより、放電灯の印加電圧値を先行予熱時の上限値よりも十分小さくすることが可能となる。また、コールドスタートの防止、常時予熱電流の低減、放電灯が細管であってもその寿命の確保および深い調光点灯が可能となる。
【００５１】
また、第１実施形態では、図４に示すように、先行予熱モードから始動・点灯モードに切り替わる時（ｔ６）、スイッチング動作が略同相から逆相に急激に変化するので、回路定数によっては放電灯の印加電圧の包絡線が振動的に変化して安定に至る回路動作になる場合がある。これに対して、第２実施形態では、図７に示すように、逆相動作に切り替えるとき（ｔ６）、ＦＥＴＱ３のオン時間の変化幅を第１実施形態のそれよりも小さくできるので、放電灯の印加電圧の包絡線が振動的に変化するのを抑制して、先行予熱モードから始動・点灯モードにモードが切り替わる時のストレスを低減できる。
【００５２】
図８は放電灯点灯装置の構成図、図９は図８に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第３実施形態の説明を行う。
【００５３】
図８に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１３を備えている。
【００５４】
この制御回路１３は、先行予熱モードの先行予熱時と始動・点灯モードの始動時との間をスイープ期間として、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、少なくとも一方、第３実施形態では、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組の駆動周波数を変化させ、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の接続点側における放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ２の位相を徐々に変化させ、始動・点灯モードに入るときに、端子電圧Ｖ１に対し端子電圧Ｖ２を逆相にする以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００５５】
すなわち、図９の例に示すように、先行予熱モードが終了すると（ｔ６１）、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組に対しては、先行予熱モードと同様のタイミングで、ＦＥＴＱ１をオンからオフに切り替え、ＦＥＴＱ２をオフからオンに切り替える。一方、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組に対しては、その切り替え時点ｔ６１から若干遅れたｔ６１’時点で、ＦＥＴＱ３がオンからオフに切り替わり、ＦＥＴＱ４がオフからオンに切り替わるように、ｔ６１時点までに駆動周波数を低めに変化させる。これにより、同じ駆動周波数のときに、端子電圧Ｖ１に対し、同相で同期していた端子電圧Ｖ２の位相が徐々にずれていく。この後、端子電圧Ｖ１に対して端子電圧Ｖ２の位相がほぼ逆相となった時点から次のサイクルの時点ｔ６２までに、低めに変化させた駆動周波数を、その低めに変化させた周波数分だけ高めに変化させて元の駆動周波数に戻す。
【００５６】
この第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、先行予熱時と始動時との間をスイープ期間として、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組の駆動周波数を変化させて、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の接続点側における放電灯ＦＬの端子電圧Ｖ２の位相を徐々に変化させ、端子電圧Ｖ１に対して端子電圧Ｖ２の位相がほぼ逆相となると、変化させた駆動周波数を元に戻すので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaをスイープ期間で徐々に上昇させることができるから、放電灯ＦＬをストレス無く始動・点灯させることが可能となる。
【００５７】
なお、第３実施形態は、第１実施形態を基本構成としているが、第２実施形態を基本構成とすることも可能である。
【００５８】
図１０は放電灯点灯装置の構成図、図１１は図１０に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第４実施形態の説明を行う。
【００５９】
図１０に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第３実施形態と同様に備えているほか、第３実施形態との相違点として制御回路１４を備えている。
【００６０】
この制御回路１４は、始動モードの際に、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数を始動電圧に最適な周波数に切り替える以外は第３実施形態の制御回路１３と同様に構成される。
【００６１】
すなわち、第３実施形態と同様のスイープ期間を経て、始動・点灯モードの始動モードに入ると（ｔ６２）、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数をそのまま一定に保持し、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaがほぼ安定すると（ｔ６３）、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数を始動電圧に最適な周波数に切り替える。これにより、最適な始動電圧が放電灯ＦＬに印加する。なお、ｔ６３時点での駆動周波数はスイープで切り替える構成でもよい。
【００６２】
この第４実施形態によれば、始動モードの際に、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対する駆動周波数を始動電圧に最適な周波数に切り替えるので、最適な始動電圧が放電灯ＦＬに印加するから、放電灯ＦＬをストレス無く最適に始動させることができ、点灯させることができる。
【００６３】
図１２は放電灯点灯装置の構成図、図１３は図１１に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第５実施形態の説明を行う。
【００６４】
図１２に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１５を備えている。
【００６５】
この制御回路１５は、先行予熱モードの先行予熱時と始動・点灯モードの始動時との間で、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、少なくとも一方、第５実施形態では、双方の組の駆動周波数を変化させ、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の位相を徐々に変化させ、始動・点灯モードに入るときに、端子電圧Ｖ１と端子電圧Ｖ２とを互いに逆相とする以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００６６】
すなわち、図１３の例に示すように、先行予熱モードが終了すると（ｔ６１）、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組に対しては駆動周波数をｆ１（＝１／Ｔ１）に上げ、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組に対しては駆動周波数をｆ２（＝１／Ｔ２）に下げる。ここで、当然にｆ１＞ｆ２である。これにより、同じ駆動周波数のときに、同相で同期していた端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相が逆相へとずれていく。この後、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相がほぼ逆相となった時点から次のサイクルの時点ｔ６２までに、駆動周波数ｆ１，ｆ２を所定の駆動周波数に変化させる。
【００６７】
この第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、先行予熱時と始動時との間で、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組に対しては駆動周波数を高くし、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の組に対しては駆動周波数を低くして、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相を変化させ、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相がほぼ逆相となると、変化させた駆動周波数を所定の駆動周波数に変化させるので、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaを先行予熱時と始動時との間において上昇させることができるから、放電灯ＦＬをストレス無く始動・点灯させることが可能となる。
【００６８】
図１４は放電灯点灯装置の構成図、図１５は図１４に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第６実施形態の説明を行う。
【００６９】
図１４に示す放電灯点灯装置は、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２と、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、放電灯ＦＬと、直流電源ＤＣと、コンデンサＣ１１，Ｃ１２とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として制御回路１６を備えている。
【００７０】
この制御回路１５は、先行予熱モードから始動モードに切り替わるときに、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、一方の組の１つのＦＥＴのオン時間を短くし、他方の組の１つのＦＥＴのオン時間を長くすることで、略同相動作から逆相動作に切り替える以外は第１実施形態の制御回路１１と同様に構成される。
【００７１】
すなわち、図１４の例に示すように、ｔ６１時点までは第１実施形態と同様の先行予熱時のスイッチング制御を行い、ｔ６１時点で、ＦＥＴＱ２，Ｑ４をオンからオフに切り替え、ＦＥＴＱ１，Ｑ３をオフからオンに切り替え、この後、先行予熱のときよりも短い周期でＦＥＴＱ１，Ｑ２をそれぞれオン，オフに切り替え（ｔ７１）、長い周期でＦＥＴＱ３，Ｑ４をそれぞれオン，オフに切り替える（ｔ７２）。そして、ＦＥＴＱ２，Ｑ４のオン時間が先行予熱のときと同じになるようにし、ＦＥＴＱ２，Ｑ３のオンまたはオフのタイミングが略等しくなるｔ６２時点から、ＦＥＴＱ１，Ｑ３のオン時間を先行予熱のときと同じに戻す。これにより、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の位相が逆相に切り替わる。
【００７２】
この第６実施形態によれば、先行予熱モードから始動モードに切り替わるときに、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の組とＦＥＴＱ３，Ｑ４の組とのうち、一方の組の１つのＦＥＴのオン時間を短くし、他方の組の１つのＦＥＴのオン時間を長くして、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相を変化させ、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の両位相がほぼ逆相となると、元のオン時間に戻すので、先行予熱モードから始動モードに切り替わる間、放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaを上昇させることができるから、放電灯ＦＬをストレス無く始動・点灯させることが可能となる。これは第５実施形態の駆動周波数を変えることと等価である。
【００７３】
図１６は放電灯点灯装置で使用する放電灯の一部の構造を示す模式図であり、この図を用いて本発明に係る第７実施形態の説明を行う。
【００７４】
この第７実施形態の放電灯点灯装置は、放電灯ＦＬのフィラメントＲf1，Ｒf2の予熱電流が互いに異なるレベルになるように設定される以外は第１実施形態の放電灯点灯装置と同様に構成される。
【００７５】
すなわち、第１実施形態では、チョークコイルＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値を同程度に設定し、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値も同程度に設定することで、図３に示したように、フィラメントＲf1，Ｒf2の予熱電流のレベルがほぼ等しくなり、先行予熱時の放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaがほぼ０になる。
【００７６】
これに対して、第７実施形態では、チョークコイルＬ１１のインダクタンス値とコンデンサＣ１１の容量値との乗算値と、チョークコイルＬ１２のインダクタンス値とコンデンサＣ１２の容量値との乗算値とを同程度に設定することで、フィラメントＲf1，Ｒf2に別々の予熱電流を供給し、先行予熱時の放電灯ＦＬの印加電圧Ｖlaをほぼ０にするのである。
【００７７】
ここで、フィラメントＲf1，Ｒf2の予熱電流はそれぞれの予熱用のコンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量で決まる。また、図２１のＬ１，Ｃ１に対して、Ｌ１＝Ｌ１１＋Ｌ１２を満足し、Ｃ１＝Ｃ１１×Ｃ１２／(Ｃ１１＋Ｃ１２)を満足するように設定する。
【００７８】
図１６に示すように、丸形の蛍光灯を用いた照明器具では、反射板６は、蛍光灯の内側が外側よりも盛り上がった形状になっているものが一般的である。例えば、図４に示した二重環形蛍光灯を照明器具に組み込んだ場合、環形発光管１の外側と内側では反射板６に対する寄生容量が若干違い、内側の環形発光管１と反射板６との距離が近い分、内側に対する寄生容量が大きくなる（Ｃs1＞Ｃs2）。このため、蛍光灯から反射板への漏れ電流は内側の環形発光管のほうが大きくなり、先行予熱時のフィラメント電流も内側の環形発光管のフィラメント電流が外側のものよりも若干減少することになる。
【００７９】
第７実施形態では、このようにフィラメント電流が内側と外側で差が生じる場合に、内側のフィラメント電流を多めに設定し、照明器具込み時のフィラメント電流を補正するのである。
【００８０】
これにより、第７実施形態によれば、二重環形蛍光灯の各環形発光管のフィラメント電流を補正するので、先行予熱時のフィラメント電流を十分確保しつつ放電灯の印加電圧を低減することが可能となる。
【００８１】
なお、第７実施形態では、簡単のため、チョークコイルＬ１１のインダクタンス値とコンデンサＣ１１の容量値との乗算値と、チョークコイルＬ１２のインダクタンス値とコンデンサＣ１２の容量値との乗算値とを同程度に設定する場合について説明したが、これに限らず、定数を適切に選ぶことにより、放電灯の印加電圧を低減することが可能である。
【００８２】
図１７は放電灯点灯装置の構成図であり、この図を用いて本発明に係る第８実施形態の説明を行う。ただし、図１７では制御回路の図示を省略してある。
【００８３】
図１７に示す放電灯点灯装置は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２がフィラメントＲf1の他端と直流電源ＤＣの正極性出力端との間およびフィラメントＲf2の他端と直流電源ＤＣの正極性出力端との間にそれぞれ接続される以外は第１〜第７実施形態のいずれかと同様に構成される。
【００８４】
この第８実施形態によれば、第１〜第７実施形態のいずれかの放電灯点灯装置と同様の効果を奏することが可能となる。
【００８５】
図１８は放電灯点灯装置の構成図であり、この図を用いて本発明に係る第９実施形態の説明を行う。ただし、図１７では制御回路の図示を省略してある。
【００８６】
図１８に示す放電灯点灯装置は、コンデンサＣ１２がフィラメントＲf2の他端と直流電源ＤＣの正極性出力端との間に接続される以外は第１〜第７実施形態のいずれかと同様に構成される。
【００８７】
この第９実施形態によれば、第１〜第７実施形態のいずれかの放電灯点灯装置と同様の効果を奏することが可能となる。
【００８８】
図１９は放電灯点灯装置の構成図、図２０は図１９に示す放電灯点灯装置の動作説明図であり、これらの図を用いて本発明に係る第１０実施形態の説明を行う。ただし、図１９では制御回路の図示を省略してある。
【００８９】
図１９に示す放電灯点灯装置は、ＦＥＴＱ１，Ｑ２の接続点とインダクタＬ１１との間に介設される直流カット用のコンデンサＣ２１と、ＦＥＴＱ３，Ｑ４の接続点とインダクタＬ１２との間に介設される直流カット用のコンデンサＣ２２とをさらに備える以外は第１〜第７実施形態のいずれかと同様に構成される。
【００９０】
この第１０実施形態によれば、第１〜第７実施形態のいずれかの放電灯点灯装置と同様の効果を奏することが可能となるほか、図２０の例に示すように、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の直流成分をカットすることができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御するので、第１および第２フィラメントに先行予熱電流を十分に流すことができ、しかも各部品の定数を適切に設定すれば、放電灯の印加電圧の上昇を抑えることができる。また、常時予熱電流も低減できる効果がある。
【００９２】
請求項２記載の発明によれば、第１および第２インダクタと、直列接続の第１および第２スイッチング素子と、直列接続の第３および第４スイッチング素子と、前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御するので、第１および第２フィラメントに先行予熱電流を十分に流すことができ、しかも各部品の定数を適切に設定すれば、放電灯の印加電圧の上昇を抑えることができる。また、常時予熱電流も低減できる効果がある。さらに、点灯時にオン／オフ制御を変更する場合、放電灯に加わるストレスを低減することができる。
【００９３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯の始動時および点灯時には、前記第１および第４スイッチング素子と前記第２および第３スイッチング素子とを交互にオン／オフ制御するので、放電灯の印加電圧を上昇させて始動電圧として放電灯の両端に印加し、放電灯を好適に始動させ、点灯させることができる。
【００９４】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の放電灯点灯装置において、前記先行予熱時と前記始動時との間をスイープ期間として、前記第１および第２スイッチング素子の組と前記第３および第４スイッチング素子の組とのうち、少なくとも一方の組の駆動周波数を変化させ、その一方の組の接続点側における前記放電灯の端子電圧の位相を徐々に変化させるので、放電灯の印加電圧を上昇させて始動電圧として放電灯の両端に印加し、放電灯を好適に始動させ、点灯させることができるほか、先行予熱時から始動時への切替えの際に放電灯に加わるストレスを低減することができる。
【００９５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１インダクタのインダクタンス値と前記第１コンデンサの容量値との乗算値と、前記第２インダクタのインダクタンス値と前記第２コンデンサの容量値との乗算値とが略等しいので、さらに放電灯の印加電圧を低減することができる。
【００９６】
請求項６記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記第１および第２インダクタのインダクタンス値と前記第１および第２コンデンサの容量値とのうち、少なくとも一方が略等しいので、さらに放電灯の印加電圧を低減することができる。
【００９７】
請求項７記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置。において、前記放電灯は、光路長が略１４００〜２５００ｍｍ、管径が略１８〜２９ｍｍであるので、放電灯の寿命を確保しつつより深い調光点灯を行なうことが可能となる。
【００９８】
請求項８記載の発明によれば、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、前記放電灯は二重環形蛍光灯であるので、放電灯の寿命を確保しつつより深い調光点灯を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図２】図１に示す放電灯点灯装置の先行予熱時の等価回路図である。
【図３】図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図４】図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図６】図５に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図７】図５に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図９】図８に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１０】本発明に係る第４実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１１】図１０に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１２】本発明に係る第５実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１３】図１１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１４】本発明に係る第６実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１５】図１４に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１６】本発明に係る第７実施形態の放電灯点灯装置で使用する放電灯の一部の構造を示す模式図である。
【図１７】本発明に係る第８実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１８】本発明に係る第９実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１９】本発明に係る第１０実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図２０】図１９に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図２１】従来の放電灯点灯装置の構成図である。
【図２２】図２１の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図２３】図２１の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図２４】環形蛍光灯の構成図である。
【符号の説明】
Ｌ１１，Ｌ１２ チョークコイル
Ｑ１〜Ｑ４ ＦＥＴ
ＦＬ 放電灯
ＤＣ 直流電源
Ｃ１１，Ｃ１２ コンデンサ
１１〜１６ 制御回路
Claims (8)
- 第１および第２インダクタと、
直列接続の第１および第２スイッチング素子と、
直列接続の第３および第４スイッチング素子と、
前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、
熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、
前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、
前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、
前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、略同相の制御信号で交互にオン／オフ制御する
ことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 第１および第２インダクタと、
直列接続の第１および第２スイッチング素子と、
直列接続の第３および第４スイッチング素子と、
前記第１ないし第４スイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続される第１ないし第４ダイオードと、
熱陰極を有し、前記第１および第２スイッチング素子の両一端が接続される接続点と前記第３および第４スイッチング素子の両一端が接続される接続点とに、それぞれ前記第１インダクタと前記第２インダクタとを介して各一端が接続される第１フィラメントと第２フィラメントとを有する放電灯と、
前記第１および第３スイッチング素子の両他端と前記第２および第４スイッチング素子の両他端との間に接続される直流電源と、
前記第１フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間および前記第２フィラメントの他端と前記直流電源の出力端との間にそれぞれ接続される予熱用の第１および第２コンデンサと、
前記第１ないし第４スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、前記第１および第２フィラメントの先行予熱時には、前記第１および第３スイッチング素子と前記第２および第４スイッチング素子とを、位相がずれた制御信号で交互にオン／オフ制御する
ことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 前記放電灯の始動時および点灯時には、前記第１および第４スイッチング素子と前記第２および第３スイッチング素子とを交互にオン／オフ制御す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。
- 前記先行予熱時と前記始動時との間をスイープ期間として、前記第１および第２スイッチング素子の組と前記第３および第４スイッチング素子の組とのうち、少なくとも一方の組の駆動周波数を変化させ、その一方の組の接続点側における前記放電灯の端子電圧の位相を徐々に変化させることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
- 前記第１インダクタのインダクタンス値と前記第１コンデンサの容量値との乗算値と、前記第２インダクタのインダクタンス値と前記第２コンデンサの容量値との乗算値とが略等しい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。
- 前記第１および第２インダクタのインダクタンス値と前記第１および第２コンデンサの容量値とのうち、少なくとも一方が略等しい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。
- 前記放電灯は、光路長が略１４００〜２５００ｍｍ、管径が略１８〜２９ｍｍ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。
- 前記放電灯は二重環形蛍光灯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。
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