JP4453129B2

JP4453129B2 - 放電灯点灯装置

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Publication number: JP4453129B2
Application number: JP29449999A
Authority: JP
Inventors: 忠博河野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: JP2001118692A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯管内に相互に間隔をおいて配設された２つの加熱陰極（フィラメント）を有する放電灯を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】
（従来例１）
図１１は従来例１の回路図である。以下、その回路構成について詳しく説明する。商用交流電源Ｖｓには、ダイオードブリッジよりなる全波整流器ＤＢの交流入力端子が接続されている。全波整流器ＤＢの直流出力端子には、コンデンサＣ４が接続されている。このコンデンサＣ４は小容量であり、平滑コンデンサとして作用するものではない。全波整流器ＤＢの＋側の出力端子と−側の出力端子の間には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、ダイオードＤ２，Ｄ１の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とダイオードＤ１，Ｄ２の接続点の間には、コンデンサＣ１を介して、リーケージトランスＴ１の１次巻線ｎ１が接続されている。
【０００３】
次に、リーケージトランスＴ１の２次側回路について簡単に説明する。リーケージトランスＴ１の２次側端子には、直流カットコンデンサＣ２、放電灯ＬＡ１のフィラメントｆ１、共振用コンデンサＣ３、放電灯ＬＡ２のフィラメントｆ４の直列回路が接続されている。また、リーケージトランスＴ１の２次巻線ｎ３の両端には、ＤＣカットコンデンサＣ７、放電灯ＬＡ１のフィラメントｆ２、放電灯ＬＡ２のフィラメントｆ３の直列回路が接続されている。フィラメントｆ３と２次巻線ｎ３との接続点と、フィラメントｆ４とコンデンサＣ３との接続点との間に、シーケンスコンデンサＣ６が接続されている。
【０００４】
以上がリーケージトランスＴ１の２次側主回路の構成であり、共振要素はリーケージトランスＴ１の漏れインダクタンスとコンデンサＣ３で構成されており、予熱回路は、フィラメントｆ１とｆ４についてはコンデンサＣ３の共振電流、フィラメントｆ２とｆ３については２次巻線ｎ３による巻線電流により、それぞれ予熱を行うようになっている。
【０００５】
次に、インバータ回路に直流電圧Ｅを供給する直流電源回路の構成について説明する。スイッチング素子Ｑ１とＱ２の直列回路には、コンデンサＣ９が並列接続されており、また、電解コンデンサＣ８が放電用のダイオードＤ４とチョッパー用のインダクタＬ１を介して並列に接続されている。ダイオードＤ４と電解コンデンサＣ８の接続点とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点の間には、充電用のダイオードＤ３が接続されている。
【０００６】
ここで、ダイオードＤ３，Ｄ４とインダクタＬ１及び電解コンデンサＣ８は、スイッチング素子Ｑ２のオン・オフに伴って、いわゆる降圧チョッパー回路として動作する。すなわち、全波整流器ＤＢの出力電圧が高い期間において、スイッチング素子Ｑ２がオンされると、インダクタＬ１、電解コンデンサＣ８、ダイオードＤ３、スイッチング素子Ｑ２を介して電流が流れて、電解コンデンサＣ８が充電される。また、スイッチング素子Ｑ２がオフされると、インダクタＬ１の蓄積エネルギーにより、インダクタＬ１から電解コンデンサＣ８、ダイオードＤ３、スイッチング素子Ｑ１の逆方向ダイオードを介してインダクタＬ１に戻る経路で回生電流が流れて、電解コンデンサＣ８が充電される。また、全波整流器ＤＢの出力電圧が低い期間では、電解コンデンサＣ８に充電された電荷がダイオードＤ４とインダクタＬ１を介してインバータ回路の電源電圧として放出される。
【０００７】
次に、インバータ回路の動作について説明すると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は制御回路３の出力により高周波で交互にオン・オフされるようにスイッチングされており、これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点の電位は高周波的に振動するので、共振用のコンデンサＣ３とリーケージトランスＴ１の漏れインダクタンスによる共振回路には、直流カット用のコンデンサＣ１を介して高周波電圧が印加されることになる。コンデンサＣ３の両端に発生する共振電圧は、インバータ回路の出力電圧として負荷であるランプＬＡ１，ＬＡ２に供給される。
【０００８】
図１１のインバータ回路は、いわゆるチャージポンプ式ハーフブリッジ型インバータであり、その回路動作については特願平７−２７９５１４号（特開平９−１２１５５０号公報参照）に詳しく開示されており、インバータ回路のスイッチング動作により交流電源Ｖｓから入力電流を引き込んで、入力力率を改善し、入力電流の高調波歪みを低減する作用がある。
【０００９】
次に、図１１の回路について予熱から点灯までの過程を図１２に基づいて簡単に説明する。図１２はコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３の周波数特性である。図１２中の曲線１は放電灯が点灯していない場合の電圧特性、曲線２は放電灯が点灯した場合の電圧特性である。また、周波数ｆｏはリーケージトランスＴ１の漏れインダクタンスとコンデンサＣ３との固有共振周波数である。
【００１０】
まず、商用交流電源Ｖｓが印加された時点で、ある一定期間だけ制御回路３から周波数ｆａ近傍の高周波信号がスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に出力される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は前記高周波信号を受けて交互にＯＮ／ＯＦＦ動作し、インバータ負荷回路に高周波矩形波電圧を供給する。インバータ負荷回路は前記高周波矩形波電圧を受けて、コンデンサＣ３の両端には高周波電圧Ｖｃ３ａが出力される。フィラメントｆ１〜ｆ４には前記高周波電圧Ｖｃ３ａで決まる電流が流れ、加熱される。以上を先行予熱時と呼ぶことにする。
【００１１】
次に、先行予熱時が終わると、制御回路３から周波数ｆｂ近傍の高周波信号がスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に出力される。これにより、コンデンサＣ３の両端には、電圧Ｖｃ３ｂが出力される。これにより、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２は放電開始する。
【００１２】
なお、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２の点灯順序であるが、シーケンスコンデンサＣ６が放電灯ＬＡ２に並列に接続されているため、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２が共に放電開始していない状態においては、コンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３の大半が放電灯ＬＡ１の側に印加され、そのため、放電灯ＬＡ１が放電灯ＬＡ２よりも先に点灯する。以上を始動時と呼ぶことにする。
【００１３】
次に、始動時が終わり、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２が点灯すると、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２が所望の光出力を出すために、制御回路３から周波数ｆｃが出力される。これ以降、通常点灯時と呼ぶことにする。
【００１４】
このように、本従来例は、先行予熱時において放電灯ＬＡ１、ＬＡ２のフィラメントｆ１〜ｆ４を予め加熱することで、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２の寿命をコールドスタート点灯時よりも長くすることができるとともに、始動性能も良好な放電灯点灯装置を提供することができる。
【００１５】
（従来例２）
図１３は従来例２の回路図である。図１３の回路は、図１１と同様、いわゆるチャージポンプ式ハーフブリッジ型インバータであり、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２を直列に接続した直列２灯の放電灯点灯装置である。また、これに放電灯を脱着した際にスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング動作を停止したり、再開したりする無負荷検出回路を追加したものである。
【００１６】
以下、無負荷検出回路の構成について説明する。直流電源回路の高圧側出力端子ａから抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ２とフィラメントｆ１との接続点ｂに接続され、フィラメントｆ１−抵抗Ｒ２−フィラメントｆ２−フィラメントｆ３−抵抗Ｒ３−フィラメントｆ４の直列回路を経て、２次巻線ｎ２の一端とフィラメントｆ４の接続点ｃから抵抗Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ１が直列に接続され、抵抗Ｒ４とツェナーダイオードＺＤ１との接続点からダイオードＤ５を介してコンデンサＣ１０と抵抗Ｒ５の並列回路が接続されている。このコンデンサＣ１０の電圧Ｖｃ１０が無負荷検出回路の検出出力であり、無負荷検出部４に入力される。
【００１７】
次に無負荷検出回路の動作について説明する。まず、放電灯ＬＡが装着されている場合、直流電源回路の高圧側出力端子ａから抵抗Ｒ１を介し、フィラメントｆ１−抵抗Ｒ２−フィラメントｆ２−フィラメントｆ３−抵抗Ｒ３−フィラメントｆ４−抵抗Ｒ４−ダイオードＤ５−コンデンサＣ１０の直列回路を介してコンデンサＣ１０を充電する。コンデンサＣ１０の電圧Ｖｃ１０が無負荷検出部４内のコンパレータＣＯＭＰ１の基準電圧Ｖｋよりも高い場合には、無負荷検出部４は放電灯ＬＡがあると判断して、“Ｈ”レべルを出力する。制御回路３はそれを受けてインバータ回路駆動用の高周波信号を出力する。
【００１８】
また、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２のフィラメントｆ１〜ｆ４のうち少なくとも１つが装着されていない場合には、上記無負荷検出回路の直列回路が遮断され、コンデンサＣ１０への充電はなく、コンデンサＣ１０の電圧Ｖｃ１０は基準電圧Ｖｋよりも低くなる。これにより、無負荷検出部４は放電灯ＬＡが無いと判断し、“Ｌ”レべルを出力する。制御回路３はこれを受けてインバータ回路内のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＯＦＦ状態にする。つまり、インバータ回路の発振動作を停止維持するものである。
【００１９】
以上から、本従来例では、従来例１と同様に、先行予熱時にて放電灯のフィラメントを予め加熱することで、放電灯の寿命をコールドスタート点灯時よりも長くすることもできるとともに、始動性能も良好な放電灯点灯装置であり、かつ無負荷検出回路を具備しているために、放電灯が装着されていない場合には、インバータ回路の発振動作を停止することで、装置内の電子部品に対するストレスを低減することができ、安全で信頼性の高い放電灯点灯装置を提供することができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来例１及び２について更に放電灯の点滅寿命を向上することである。まず、説明の都合上、従来例２に関する課題から説明する。図１４は、従来例２の予熱時から点灯時におけるコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３の経時変化を示す。図１４に示されるように、従来例２では、予熱時及び始動時のコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３は、正負のゼロ・ピーク値がアンバランスである。つまり、コンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３の正側のゼロ・ピーク値をＶ０ｐ１、負側のゼロ・ピーク値をＶ０ｐ２とすると、Ｖ０ｐ１＞Ｖ０ｐ２となっている。これは、図１３の回路図では、無負荷検出回路が具備されており、コンデンサＣ３の両端には直流電源Ｅを抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ５で分圧した直流電圧成分ＶＤＣが重畳されているためである。
【００２１】
また、点灯時にはＶ０ｐ１＝Ｖ０ｐ２となり、正負バランスがとれているが、これは放電灯ＬＡ１、ＬＡ２が共に点灯することで抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の両端の抵抗分が等価的に小さくなり、直流電圧の分圧値が小さくなるためである。このような条件にて放電灯の点滅寿命を確認したところ、点滅寿命回数は約３万回であった。この３万回という数字が良いのか悪いのかは別として、従来例２のような条件、つまり予熱時に放電灯両端の高周波電圧に直流電圧が重畳された状態で放電灯が早期に寿命を向かえる原因があるとしたら、どのようなことがあるのかを以下に説明する。
【００２２】
放電灯ＬＡには高周波電圧Ｖｃ３が印加されているが、これはつまりＶ０ｐ１及びＶ０ｐ２が交互に印加されていることに等しい。ここで、放電灯ＬＡが放電開始する場合を考えると、放電灯ＬＡの放電開始は殆どの確率でＶ０ｐ１が印加された時である。なぜなら、Ｖ０ｐ１＞Ｖ０ｐ２であるため、Ｖ０ｐ１が印加された方がより始動しやすいからである。つまり、直流重畳電圧ＶＤＣが大きいほどＶ０ｐ１、Ｖ０ｐ２の差は大きくなり、その程度によっては、本来予熱時にフィラメントを加熱して始動時に放電開始すべきところを、予熱時の途中時点において放電灯が点灯始動することも起こり得る。
【００２３】
このように、予熱時途中にて放電灯が点灯開始した場合は、コールドスタートとは言わないまでも、フィラメントが十分に加熱されず熱電子が十分に放出されない状態で点灯開始するため、フィラメントに与える損傷は大きくなることもあり得る。
【００２４】
従来例２の回路構成のように、フィラメントの予熱電流を共振用コンデンサＣ３に流れる共振電流で代用する場合、ある所定の予熱電流を得るためには、どうしてもコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３が大きくなる傾向にあり、上記のような予熱時途中にて点灯開始することも大いにあり得ることである。
【００２５】
それでは、予熱時／始動時に直流電圧が重畳されない場合はどうかについて以下に述べる。つまり、それが従来例１の場合である。図１５は、従来例１の予熱時から点灯時におけるコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３の経時変化を示す。従来例１の回路構成では、無負荷検出回路がないために、予熱時及び始動時におけるコンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３は正負対称、つまりＶ０ｐ１＝Ｖ０ｐ２となっている。このような条件にて放電灯の点滅寿命を確認したところ、点滅寿命回数は約３万回であった。つまり、従来例２の場合とほぼ同等の点滅寿命であった。
【００２６】
ところが、当社の実験によると、印加する直流重畳電圧ＶＤＣの大きさによっては、点滅寿命回数が約６万回に向上する条件があることが分かった。つまり、放電灯の点滅寿命回数に影響を与える要因が、上記予熱時高周波電圧のゼロ・ピーク値のアンバランス以外にもあることが分かった。それが予熱時の放電灯フィラメントと大地との間の電圧、対地電圧である。
【００２７】
図１６は従来例２のフィラメントｆ１の予熱時の対地電圧、図１７は従来例１のフィラメントｆ１の予熱時の対地電圧である。図１６、図１７の対地電圧ピーク・ピーク値はどちらも約７１０Ｖであるが、図１６では正負のゼロ・ピーク値がそれぞれ３９０Ｖ、３２０Ｖで７０Ｖの差があり、正のゼロ・ピーク値の方が大きく、アンバランスである。また、図１７では正負のゼロ・ピーク値がそれぞれ２９０Ｖ、４１４Ｖで１２４Ｖの差があり、負のゼロ・ピーク値が大きく、アンバランスである。
【００２８】
この予熱時のフィラメントｆ１の対地電圧が正負対称になるように、従来例２の無負荷検出回路の抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の分圧比を調整したところ、放電灯の点滅寿命回数が向上することが分かった。対地電圧が放電灯の点滅寿命に影響を与える理由について以下に述べる。
【００２９】
対地電圧の正負ゼロ・ピーク値の関係がアンバランスであり、どちらかのピーク値が大きい状態では、放電灯の始動性は良くなる、つまり、放電灯への印加電圧が比較的小さくても、点灯しやすくなると考えられる。これは、図１８に示す中点接地方式と図１９に示す片側接地方式の各点灯方式を比較すると、片側接地方式の方が放電灯の始動印加電圧が低いということからも推測できる。つまり、従来例１や従来例２では対地電圧が正負アンバランスであったため、予熱時の途中時点においても比較的点灯開始しやすい条件であり、それがフィラメントへの損傷を大きくしていたものと考えられる。
【００３０】
逆に、予熱時のフィラメントの対地電圧を略正負対称とすれば、上述の中点接地方式と類似した設定となり、予熱時には放電灯が点灯開始しづらくなるようにすることで、多少放電灯に高い高周波電圧を印加しても、コールドスタート点灯しないようにすることができる。そして、それは放電灯の点滅寿命回数を向上させることにもなり得る。
【００３１】
以上から、本発明においては、予熱時の放電灯のフィラメントの対地電圧に注目し、放電灯の点滅寿命をより向上することのできる放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。また、逆に始動時の放電灯のフィラメントの対地電圧を正負アンバランスにすれば、放電灯の始動性を向上させることもできると考える。要は予熱時と始動時で、放電灯のフィラメントの対地電圧を正負対称にしたり、非対称にしたりすることで、放電灯の点滅寿命と低温始動性とを共に向上した放電灯点灯装置を提供することを課題とするものである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の放電灯点灯装置にあっては、少なくとも先行予熱時において、一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧（対地間電圧）の正負ゼロ・ピーク値が略等しく、正負対称であるようにする。また、放電灯の始動性（特に低温環境下での始動性）を向上させるために、少なくとも先行予熱時において、一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧（対地間電圧）の正負ゼロ・ピーク値が略等しく、正負対称とし、且つ、フィラメントが十分に加熱されて放電灯が点灯する時点（始動時）には、フィラメントと大地との間の電圧（対地間電圧）の正負ゼロ・ピーク値が正負非対称であるようにするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路図である。この回路では、商用交流電源Ｖｓが全波整流器ＤＢに接続され、全波整流器ＤＢにより商用交流電源Ｖｓを全波整流している。全波整流器ＤＢの出力端には直流電源回路１が接続され、直流電圧Ｅを出力する。また、直流電源回路１の出力端にはインバータ回路２が接続され、インバータ回路２の出力端には、直流カット用コンデンサＣ１とリーケージトランスＴ１の１次巻線ｎ１の直列回路が接続される。
【００３４】
リーケージトランスＴ１の２次巻線ｎ２の両端には、コンデンサＣ２−フィラメントｆ１−コンデンサＣ３−フィラメントｆ２の直列回路が接続される。ここで、コンデンサＣ２は直流カット用コンデンサであり、コンデンサＣ３は共振用コンデンサである。また、抵抗Ｒ２はコンデンサＣ３と並列接続されている。ここにリーケージトランスＴ１、コンデンサＣ２、コンデンサＣ３、放電灯ＬＡにてインバータ負荷回路が構成される。
【００３５】
リーケージトランスＴ１は漏れ磁束によるインダクタンスがあり、この漏れインダクタンスとコンデンサＣ３により共振回路が構成されている。また、直流電源回路１の高圧側出力端子ａから抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ２とフィラメントｆ１との接続点ｂに接続され、フィラメントｆ１−抵抗Ｒ２−フィラメントｆ２の直列回路を経て、２次巻線ｎ２の一端とフィラメントｆ２の接続点ｃから抵抗Ｒ３を介して直流電源回路１の低圧側端子ｄに接続されている。
【００３６】
商用交流電源Ｖｓが印加されてからの回路動作は、従来例１の図１２で示したように、予熱、始動、点灯の各状態に応じて周波数を変化させるように制御回路３によりインバータ回路２のスイッチング周波数を制御する。予熱時から点灯時までの放電灯ＬＡに印加される電圧Ｖｃ３は図２のようになる。予熱時及び始動時には、直流電源電圧Ｅを抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ３で分圧した電圧ＶＤＣが高周波電圧に重畳される。
【００３７】
ただし、少なくとも予熱時において印加される直流電圧ＶＤＣは以下のように設定する。フィラメントｆ１、ｆ２の対地電圧をそれぞれＶｆ１ｅ、Ｖｆ２ｅとすると、例えばＶｆ１ｅにおいて、その正側のゼロ・ピーク値をＶｆｅｐ０、負側のゼロ・ピーク値をＶｆｅ０ｐ（ただし、Ｖｆｅｐ０＞０、Ｖｆｅ０ｐ＜０）とした場合、図３に示すように、Ｖｆｅｐ０＝−Ｖｆｅ０ｐとする。つまり、対地電圧Ｖｆ１ｅが正負対称となるように設定する。これにより、放電灯ＬＡは予熱時に放電開始することなく、十分にフィラメントを加熱した状態で点灯させることができる。その結果、放電灯ＬＡの点滅寿命回数を向上することができる。
【００３８】
なお、本実施形態ではフィラメントｆ１の対地電圧を正負対称になるようにしたが、フィラメントｆ２の対地電圧を正負対称にするものでも良い。また、予熱時から始動時までのインバータ回路２の動作周波数は、図１２に示すように、予熱時に周波数ｆａ、始動時に周波数ｆｂでそれぞれ固定しても良いし、周波数ｆａから周波数ｆｂに徐々に変化していくような制御でも良い。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態では、予熱時のフィラメントの対地電圧の設定条件について更に言及する。実施形態１ではフィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧を略正負対称とするとしたが、実使用上の設定条件としては、以下の不等号式を満足すれば効果があることを確認している。
【００４０】
フィラメントの先行予熱時の対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値をそれぞれＶｆｅｐ０（ｐｈ）、Ｖｆｅ０ｐ（ｐｈ）（ただし、Ｖｆｅｐ０（ｐｈ）＞０、Ｖｆｅ０ｐ（ｐｈ）＜０）とした場合に、−０．０９＜｛Ｖｆｅｐ０（ｐｈ）＋Ｖｆｅ０ｐ（ｐｈ）｝／｛Ｖｆｅｐ０（ｐｈ）−Ｖｆｅ０ｐ（ｐｈ）｝＜０．０９、つまり、フィラメントの対地電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、対地電圧ピーク・ピーク値の９％未満であれば、本発明における点滅寿命回数の向上が期待できる。
【００４１】
（実施形態３）
図４は本発明の実施形態３の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態１の回路図（図１）と対比すると、以下の点が変更されている。まず、直流電源回路１からの直流電流経路、つまり、図１の直流電源回路１の高圧側端子ａ−抵抗Ｒ１−フィラメントｆ１−抵抗Ｒ２−フィラメントｆ２−抵抗Ｒ３−直流電源回路１の低圧側端子ｄを結ぶ回路が無い。その代わりに、リーケージトランスＴ１の２次側でコンデンサＣ２あるいはフィラメントｆ２と接続される出力端子以外の任意の巻線位置を接地し、その接地点を境に、コンデンサＣ２側の巻線を２次巻線ｎ２、フィラメントｆ２側の巻線を２次巻線ｎ３としたものである。
【００４２】
リーケージトランスＴ１の２次側巻線の接地位置は、実施形態１あるいは実施形態２と同様に、フィラメントｆ１及び／又はｆ２の予熱時の対地電圧が略正負対称になるように設定する。したがって、巻線の接地位置は２次側の中点でも良いし、必ずしも中点でなくても良い。つまり、２次巻線ｎ２のターン数＝２次巻線ｎ３のターン数でも良いし、そうでなくても良い。回路動作は実施形態１と同様であり、効果も実施形態１と同様である。
【００４３】
（実施形態４）
図５は本発明の実施形態４の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態１の回路図（図１）と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、インバータ回路２からの出力がトランスを介した絶縁型ではなく、非絶縁型の構成となっている点である。インバータ回路２の出力端には、コンデンサＣ１、インダクタＬ１、フィラメントｆ１、コンデンサＣ３、フィラメントｆ２、コンデンサＣ２の直列回路が接続されている。ここで、Ｃ１，Ｃ２は直流カット用コンデンサ、Ｌ１は共振用インダクタ、Ｃ３は共振用コンデンサである。
【００４４】
また、本実施形態では、直流電源回路１の高圧側端子ａから抵抗Ｒ１を介して、インダクタＬ１とフィラメントｆ１との接続点ｂに接続され、フィラメントｆ１−抵抗Ｒ２−フィラメントｆ２の直列回路を経て、コンデンサＣ３とフィラメントｆ２の接続点ｃから抵抗Ｒ３を介して直流電源回路１の低圧側端子ｄに接続されている。これにより、放電灯ＬＡには少なくとも予熱時に抵抗Ｒ１〜Ｒ３により分圧された直流電圧が印加される。
【００４５】
放電灯ＬＡに印加される直流電圧は、フィラメントｆ１及び／又はｆ２の予熱時の対地電圧が略正負対称になるように設定する。回路動作は実施形態１と同様であり、効果も実施形態１と同様である。
【００４６】
（実施形態５）
本実施形態では、図１３に示した従来例２の回路図において、フィラメントｆ１の対地電圧が図３に示すように略正負対称となるように抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ５の分圧比を設定する。ここで、対地電圧を略正負対称とするフィラメントをｆ１とした理由は、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２の点灯順序が放電灯ＬＡ１の方が先に点灯するからである。なぜなら、シーケンスコンデンサＣ６が放電灯ＬＡ２に並列に接続されているため、放電灯ＬＡ１、ＬＡ２が共に放電開始していない状態においては、コンデンサＣ３の両端電圧Ｖｃ３の大半が放電灯ＬＡ１に印加されるからである。回路動作は従来例２と同様であり、効果は実施形態１と同様である。
【００４７】
（実施形態６）
図６は本発明の実施形態６の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態３の回路図（図４）と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、トランスＴ１の２次側の接地点（２次巻線ｎ２とｎ３の境）と大地との間にスイッチＳＷを挿入したものである。このスイッチＳＷは、少なくとも予熱時にはＯＮとし、始動時にはＯＦＦとする。フィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧は予熱時にスイッチＳＷがＯＮの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチＳＷをＯＦＦとすることで、フィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧が正負非対称となる。その他の回路動作は実施形態３と同様である。
【００４８】
本実施形態の効果は、予熱時にフィラメントの対地電圧が略正負対称となることで、放電灯は予熱時に放電開始することなく、十分にフィラメントを加熱した状態で点灯させることができる。その結果、放電灯の点滅寿命回数を向上することができる。また、始動時には、フィラメントの対地電圧が正負非対称となることで、放電灯が点灯し易くなる。これにより、低温時において良好な始動性を得ることができる。
【００４９】
（実施形態７）
図７は本発明の実施形態７の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態１の回路図（図１）と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、抵抗Ｒ２とフィラメントｆ１の接続点と、直流電源の低圧側出力端子ｄとの間に、抵抗Ｒ４とスイッチＳＷの直列回路を追加接続したものである。
【００５０】
このスイッチＳＷは少なくとも予熱時にはＯＮとし、始動時にはＯＦＦとする。フィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧は予熱時にスイッチＳＷがＯＮの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチＳＷをＯＦＦとすることで、フィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧が正負非対称となる。
【００５１】
本実施形態において、始動時のフィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧は、図８のように正のゼロ・ピーク値の方が、負のゼロ・ピーク値よりも大きくなる。放電灯点灯までの回路動作は実施形態１と同様である。効果は実施形態６と同様である。
【００５２】
（実施形態８）
本実施形態では、実施形態７の回路図（図７）において、スイッチＳＷを少なくとも予熱時にはＯＦＦとし、始動時にはＯＮとする。フィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧は予熱時にスイッチＳＷがＯＦＦの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチＳＷをＯＮとすることで、フィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧が正負非対称となる。
【００５３】
本実施形態において、始動時のフィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧は、図９のように負のゼロ・ピーク値の方が、正のゼロ・ピーク値よりも大きくなる。放電灯点灯までの回路動作は実施形態１と同様である。効果は実施形態６と同様である。
【００５４】
（実施形態９）
本実施形態では、始動時のフィラメントの対地電圧の設定条件について更に言及する。実施形態６〜８では、始動時のフィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧を正負非対称としたが、実使用上の設定条件としては、以下の不等号式を満足すれば効果がある。
【００５５】
始動時のフィラメントの対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値をそれぞれＶｆｅｐ０（ｓｔ）、Ｖｆｅ０ｐ（ｓｔ）（ただし、Ｖｆｅｐ０（ｓｔ）＞０、Ｖｆｅ０ｐ（ｓｔ）＜０）とした場合に、｜｛Ｖｆｅｐ０（ｓｔ）＋Ｖｆｅ０ｐ（ｓｔ）｝／｛Ｖｆｅｐ０（ｓｔ）−Ｖｆｅ０ｐ（ｓｔ）｝｜≧０．０９、つまり、フィラメントの対地電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、対地電圧ピーク・ピーク値の９％以上であれば、本発明における低温始動性の向上が期待できる。
【００５６】
（実施形態１０）
図１０は本発明の実施形態１０の回路図である。本実施形態の回路は、実施形態１の回路図（図１）と対比すると、以下の点が変更されている。つまり、抵抗Ｒ３の両端にスイッチＳＷを並列接続し、抵抗Ｒ３と直流電源の低圧側出力端子ｄとの接続点をアースに接続したものである。スイッチＳＷは少なくとも予熱時にはＯＦＦとし、始動時にはＯＮとする。フィラメントｆ１及び／又はｆ２の対地電圧は予熱時にスイッチＳＷがＯＦＦの状態で略正負対称になるように設定する。始動時にはスイッチＳＷをＯＮとすることで、フィラメントｆ１の対地電圧が正負非対称となる。始動時のフィラメントｆ１の対地電圧は、フィラメントｆ２がアースに接続されることで、まさしく片側接地点灯方式となる。放電灯点灯までの回路動作は実施形態１と同様である。効果は実施形態６と同様である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、上述のように、少なくとも先行予熱時において、一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値が略等しく正負対称であるようにすることにより、予熱の途中で放電灯が放電開始することは無くなり、フィラメントを十分に加熱してから点灯することができるため、放電灯の点滅寿命回数の更なる向上が期待できる。
【００５８】
また、フィラメントが十分に加熱されて、放電灯が点灯する始動時には、フィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値が正負非対称であるようにすることにより、放電灯の始動性、特に低温環境下での始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の予熱、始動、点灯時の負荷電圧を示す波形図である。
【図３】本発明の実施形態１の片側のフィラメントの予熱時の対地電圧を示す波形図である。
【図４】本発明の実施形態３の回路図である。
【図５】本発明の実施形態４の回路図である。
【図６】本発明の実施形態６の回路図である。
【図７】本発明の実施形態７の回路図である。
【図８】本発明の実施形態７の片側のフィラメントの始動時の対地電圧を示す波形図である。
【図９】本発明の実施形態８の片側のフィラメントの始動時の対地電圧を示す波形図である。
【図１０】本発明の実施形態１０の回路図である。
【図１１】従来例１の回路図である。
【図１２】従来例１の予熱、始動、点灯時の動作周波数と負荷電圧の関係を示す周波数特性図である。
【図１３】従来例２の回路図である。
【図１４】従来例２の予熱、始動、点灯時の負荷電圧を示す波形図である。
【図１５】従来例１の予熱、始動、点灯時の負荷電圧を示す波形図である。
【図１６】従来例２の片側のフィラメントの予熱時の対地電圧を実測した波形図である。
【図１７】従来例１の片側のフィラメントの予熱時の対地電圧を実測した波形図である。
【図１８】従来の中点接地方式の放電灯点灯装置の回路図である。
【図１９】従来の片側接地方式の放電灯点灯装置の回路図である。
【符号の説明】
ＬＡ放電灯
ｆ１フィラメント
ｆ２フィラメント
Ｖｓ商用交流電源
ＤＢ全波整流器
１直流電源回路
２インバータ回路
３制御回路

Claims

交流電源を直流電源に変換する直流電源回路と、その直流電源を高周波に変換して直流カット用コンデンサと放電灯の直列回路から成る負荷回路に高周波電力を供給するインバータ回路と、上記交流電源が印加されてから上記放電灯の一対のフィラメントに少なくとも所定期間は先行予熱電流を流してフィラメントを加熱する予熱回路と、上記放電灯の一対のフィラメントの間に直流電圧を印加する手段とを有し、且つ上記放電灯の一対のフィラメントは、各々が大地との間にインピーダンスが介在するように接続される放電灯点灯装置であって、少なくとも上記先行予熱時において、上記放電灯の一対のフィラメントの間に直流電圧が印加されることで、上記一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値を略等しくすることを特徴とする放電灯点灯装置。
上記放電灯の一対のフィラメントの間に直流電圧を印加する手段は、その印加電圧を可変とする機能を有し、上記フィラメントが十分に加熱されて上記放電灯が点灯する時点では、上記直流電圧値を変化させることで上記フィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値を正負非対称とすることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
交流電源を直流電源に変換する直流電源回路と、その直流電源を高周波に変換して直流カット用コンデンサと放電灯の直列回路から成る負荷回路に高周波電力を供給するインバータ回路と、
上記交流電源が印加されてから上記放電灯の一対のフィラメントに少なくとも所定期間は先行予熱電流を流してフィラメントを加熱する予熱回路と、を有する放電灯点灯装置であって、
上記放電灯は、上記インバータ回路の出力に１次側を接続されたトランスの２次側に接続されており、該トランスの２次側の出力端子を除く任意の巻線位置を接地とし、上記接地される巻線位置は少なくとも上記先行予熱時において、上記一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントと大地との間の電圧の正負ゼロ・ピーク値が略等しくなるように設定され、上記巻線位置は、予熱時にオン、始動時にオフとなるスイッチを介して対地電位に接続されていることを特徴とする放電灯点灯装置。
上記フィラメントの先行予熱時の対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、ピーク対ピーク値の９％未満であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
上記フィラメントの始動時の対地間電圧の正負ゼロ・ピーク値の絶対値の差が、ピーク対ピーク値の９％以上であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
上記一対のフィラメントの少なくともいずれか片方のフィラメントとは、上記先行予熱時に正の電圧が重畳印加されている方のフィラメントであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
上記放電灯が複数である場合に、優先的に最初に点灯する方の放電灯のフィラメントについて、そのフィラメントの対地間電圧が請求項１乃至６のいずれかに記載の条件を満足することを特徴とする放電灯点灯装置。
インバータ回路の出力に２灯の放電灯が直列に接続されており、一方の放電灯のフィラメントの非電源側端子間にシーケンスコンデンサが並列接続されている場合に、他方の放電灯のフィラメントの対地間電圧が請求項１乃至５のいずれかに記載の条件を満足することを特徴とする放電灯点灯装置。
インバータ回路は予熱時には始動時よりも高い周波数で動作し、始動時及び予熱時の動作周波数はインバータ負荷回路の共振回路の固有振動周波数よりも高く設定されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
インバータ回路の一方の出力端は直流カット用の第１のコンデンサと共振用のインダクタの直列回路を介して放電灯の第１のフィラメントの一端に接続され、インバータ回路の他方の出力端は直流カット用の第２のコンデンサを介して放電灯の第２のフィラメントの一端に接続され、第１及び第２のフィラメントの上記各一端は第１及び第２の抵抗を介して上記直流電源回路の両端にそれぞれ接続され、第１及び第２のフィラメントの他端間には共振用のコンデンサと第３の抵抗が並列接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
インバータ回路の一対の出力端は少なくとも１つの直流カット用のコンデンサを介して放電灯の両フィラメントの各一端に接続され、両フィラメントの上記各一端は第１及び第２の抵抗を介して上記直流電源回路の両端にそれぞれ接続され、両フィラメントの他端間には共振用のコンデンサと第３の抵抗が並列接続されており、上記直流電源回路の高圧側端子に接続されるフィラメントの他端と上記直流電源回路の低圧側端子との間に第４の抵抗とスイッチの直列回路を接続し、該スイッチは予熱時又は始動時の一方でオンされ、他方でオフされることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
インバータ回路の一対の出力端は少なくとも１つの直流カット用のコンデンサを介して放電灯の両フィラメントの各一端に接続され、両フィラメントの上記各一端は第１及び第２の抵抗を介して上記直流電源回路の両端にそれぞれ接続され、両フィラメントの他端間には共振用のコンデンサと第３の抵抗が並列接続されており、上記直流電源回路の低圧側端子に接続されるフィラメントの他端と上記直流電源回路の低圧側端子との間に予熱時にオフされ、始動時にオンされるスイッチを接続したことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。