JP4514554B2

JP4514554B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP4514554B2
Application number: JP2004239137A
Authority: JP
Inventors: 浩明中瀬
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: JP2006059616A

Description

本発明は、放電灯蛍光ランプの点灯制御を行う放電灯点灯装置に関するものである。

また、始動シーケンスタイマー回路をディスクリート部品にて構成した場合は図５の様になる。この場合は発振周波数設定コンデンサＣ１、及び発振周波数設定抵抗Ｒ１を外付けで接続し、ドライバ回路８０と周波数発振部７０がパックになったＩＣに抵抗、ダイオード、コンデンサ、及びトランジスタを使用した回路でシーケンスタイマーを構成している。

周波数の設定は、ここでは発振周波数設定コンデンサＣ１に接続されているコンデンサＣ１１，Ｃ１２を切りかえる事により周波数を可変して行うように構成してある。その容量変換回路はコンデンサＣ１１，Ｃ１２と抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とからなる直並列回路とスイッチＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３で構成され、スイッチＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３がすべてオフの時は異常モード退避周波数に、スイッチＱ１１がオンの時は予熱周波数f1に、スイッチＱ１１，Ｑ１２がオンの時は始動周波数f2に、スイッチＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３がすべてオンの時は全点灯周波数f3に設定される。すなわち、コンデンサＣ１１，Ｃ１２で全点灯周波数f3、コンデンサＣ１１，Ｃ１２と抵抗Ｒ１２で始動周波数f2が、コンデンサＣ１１で予熱周波数ｆ1が固定される様になっている。

また、予熱タイマーは抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ２１とを直列に接続して構成し、始動タイマーは抵抗Ｒ２２とコンデンサＣ２２とを接続して構成し、これらタイマーの時定数で設定される様になっている。

従来例は以上のように構成してある。これら従来例は以下のように作用する。電源投入時の立ちあがり特性を利用し、電源電圧ＶccがツェナーダイオードＺＤ４の電圧を超えるまではスイッチＱ１１はオフし、ほどなくスイッチＱ１１はオンし、予熱周波数f1に設定される。なお、スイッチＱ１１がオンするまでは、コンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１１による直列回路にて周波数が決定され予熱より高い周波数で発振が始まっている。予熱タイマーはコンデンサＣ２１と抵抗Ｒ２１とで設定され、コンデンサＣ２１が充電完了すると、スイッチＱ１２がオンして、始動周波数ｆ2に移行する。

次に抵抗Ｒ２２とコンデンサＣ２２による時定数によるタイマーがＵＰすると、スイッチＱ１３がオンし、始動タイマー用の抵抗Ｒ１２を短絡するので全点灯周波数f3に移行する。以上の作用により予熱、始動、点灯のモードを制御し、ランプを始動させている。

また、ランプが点灯後に寿命末期検出又はランプ点灯非検出を検出した場合、ランプ状態判定信号はハイになり、トランジスタＱ１４はオンする。従って、コンデンサＣ１４が放電し、放電完了後は、スイッチＱ１３がオフする。これにより始動周波数f2に引き戻される。同時にスイッチＱ１８がオンするので、スイッチＱ１７がオフして、タイマー回路を構成する抵抗Ｒ１３及びコンデンサＣ１３に充電が始まる。

充電が進んで、ツェナーダイオードＺＤ１のブレークダウンを超えると、スイッチＱ１５及びスイッチＱ１６がオンして、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３を介して、コンデンサＣ２１及びコンデンサＣ２２を放電し、スイッチＱ１１のベースを引き抜き、スイッチＱ１１及びスイッチＱ１２がオフになる。これにより、周波数を決める時限定数はコンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１１との和となり、異常モードパワーセーブ周波数f4に固定される。遅延時間Ｔは回路図上ではスイッチＱ１４がオンし、コンデンサＣ１４を放電し、スイッチＱ１３をオフするまでの時間となる。

また、従来のランプ点灯装置は、ランプの寿命末期を検出した場合、一般的にはインバータの調光率を上げたり、インバータを停止させたりして点灯回路の保護を行っている。特に周波数を上昇させてランプの管電流を減少させる方法は従来から開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
特開昭５７−１９７７９１号公報特開平１−２３１２９５号公報

ところがＬＣ直列共振の無負荷時の共振周波数foの設定がランプが放電を開始した後に設定される点灯周波数f3より高い場合にある時、ランプ寿命が検出され保護動作が働き出力周波数を上昇させた場合に共振周波数に接近して行く為、過大な出力電圧が予熱コンデンサの両端に印加されスイッチングトランジスタには進相電流が流れ、スイッチング損失が増大し最悪の場合は素子が破壊すると言う問題があった。

また、共振周波数foを通過した後は共振の深さが浅くなるので点灯回路の入力電力は軽減されるが、周波数を上昇させているのでＬＣ直列共振コンデンサＣのインピーダンス（1/2πｆｃ）が下がる為、フィラメントに流れる電流が通常点灯時より増加してしまう。フィラメントに流れる電流が増加するとランプ口金温度上昇の原因となり危険が生じる問題があった。

また、異常を検出して停止させるのは安全であるが、ランプをいきなり停止させると一般家庭の場合明かり無しとなり、ランプ交換するまで不便な状態を強いられた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ランプ寿命末期やランプ異常時に入力電力及びフィラメント電流を低減させることにより、より安全な放電灯点灯装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る放電灯点灯装置は、力率改善回路、Ｌ−Ｃ共振型インバータ回路、及び複数のランプを備えた負荷回路を有し、ＬＣ直列共振周波数がランプ点灯周波数と充分ランプを始動させる電圧を得る事ができる始動周波数の中間にあるインバータ点灯装置において、前記ランプが寿命末期検出回路又はランプ点灯検出回路が非点灯状態を検出した時、その時の前記ランプ点灯周波数が前記始動周波数より低い周波数の場合は任意の時間で前記インバータ回路の発振を停止し、再度予熱周波数から前記ランプを再始動させ、前記始動周波数で周波数を固定し、一定時間経過後前記力率改善回路の出力電圧を前記始動周波数と該始動周波数より高い異常モードパワー周波数との間における入力電力レベルまで低下させるように構成してある制御回路を設けてある事を特徴とする。

前記ランプが寿命末期検出回路又はランプ点灯検出回路が非点灯状態を検出した時、その時の前記ランプ点灯周波数が前記始動周波数より低い周波数の場合は任意の時間で前記インバータ回路の発振を停止し、再度予熱周波数から前記ランプを再始動させ、前記始動周波数で周波数を固定し、一定時間経過後前記力率改善回路の出力電圧を低下させると同時に、前記異常モードパワー周波数に切り替え、異常の前記ランプの放電が維持できなくさせるように構成してあることを特徴とする。

前記制御回路を集積回路で構成してあることを特徴とする。
又は、前記制御回路をマイクロコンピュータで構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、スイッチング素子の発振を一旦停止した後に、予熱からの再始動を行うため、共振周波数の通過は防止され、安全性を確保することができる。また、ランプが調光状態で点灯できる共振周波数より高い周波数に設定されている始動周波数に固定される事により放電灯点灯装置の入力電力も低減されるので、ランプ寿命末期時の過負荷より保護される効果がある。

図１に本発明を実施するための最良の形態における回路図を示す。また、本発明に係る放電灯点灯装置における共振出力電圧と周波数の関係図を図４に示し、この放電灯点灯装置は、ＬＣ直列共振の共振周波数foはfo=1/２π√LCで与えられ、共振周波数foより高い予熱周波数f1、始動周波数f2、並びに共振周波数foより低い全点灯周波数f3が切り替え可能にしてある放電灯点灯装置に関するものである。

この放電灯点灯装置は、力率改善回路１、Ｌ−Ｃ共振型インバータ回路２、及びランプ３−１，３−２を備えた負荷回路３を有する。力率改善回路１の出力部には２つのスイッチＱ２，Ｑ３をハーフブリッジ構成に接続し、その中点にバラストチョークＬ１，Ｌ２を通り、負荷回路３を接続してある。負荷回路３は並列に２つ設けてあり、それぞれの負荷回路３にランプ３−１，３−２を接続してある。この負荷回路３の出力部にはランプ３−１，３−２が点灯又は非点灯を検出するランプ点灯検出回路４−１，４−２を設けてある。なお、ランプ点灯検出回路４−１，４−２の代わりに、ランプの寿命末期を検出する寿命末期検出回路を設けてもよい。

この放電灯点灯装置は制御回路１０を備えてある。この制御回路１０は、始動周波数シーケンスタイマー制御部１１を備え、この始動周波数シーケンスタイマー制御部１１は、ランプ点灯検出回路４−１，４−２からランプが点灯信号又は非点灯信号を受け、点灯信号を受けた場合、予熱周波数f1の動作時間後にランプ３−１，３−２を点灯させるように予めセットされた時間経過後、周波数を始動周波数f2、全点灯周波数f3に切り換えて点灯始動を確保するよう構成してある。

始動周波数シーケンスタイマー制御部１１の出力部は２つのＡＮＤ回路１６，１７を接続してある。一方のＡＮＤ回路１６の他方の入力端子を点灯検出回路４−１，４−２に接続し、非点灯信号と予熱周波数駆動確認信号とを得た場合に、タイマーＴ１が起動し、タイマーＴ１より、力率改善回路１の出力電圧を制御するＰＦＣ出力電圧制御部１４にＰＦＣ出力電圧低下信号を出力するよう構成してある。ＰＦＣ出力電圧制御部１４で受けた信号はＰＦＣスイッチ駆動部に出力されて、力率改善回路１に備えたスイッチＱ１の制御端子に信号を出力して、力率改善回路１を制御するよう構成してある。

他方のＡＮＤ回路１７は非点灯信号とランプ点灯周波数駆動確認信号とを得た場合に、始動周波数シーケンスタイマー制御部１１をリセットするよう構成してある。

始動シーケンスタイマー制御部１１は周波数生成部１２に接続し、始動シーケンスタイマー制御部１１で得た信号より周波数を生成し、このパルスをドライバ１３に出力して、インバータ回路２に設けたスイッチＱ２，Ｑ３を発振させ、インバータ回路２を制御するように構成してある。

以上の構成より、ランプ点灯周波数f3が始動周波数f2より低い周波数の場合は始動周波数シーケンスタイマー制御部１１で設定した任意の時間でＬ−Ｃ共振型インバータ回路２の発振を停止し、再度予熱周波数f1からランプを再始動させ、前記始動周波数f2で周波数を固定し、一定時間経過後力率改善回路１の出力電圧を始動周波数f2と始動周波数f2より高い異常モードパワー周波数f4との間における入力電力レベルまで低下させるようにしてある。

以上のように構成してある放電灯点灯装置は以下のような作用をする。なお、図２は、点灯後にランプ点灯周波数f3で駆動中にランプ異常を検出した場合のタイミングチャートを、図３は、予熱から始動時にランプ異常を検出した場合のタイミングチャートを、それぞれ示してある。

先ず、点灯検出回路４−１，４−２から出力される点灯検出信号は始動シーケンスタイマー制御部１１と２つのＡＮＤ回路１６，１７に入力される。予熱から始動時にランプ異常を検出した場合は、始動シーケンスタイマー制御部１１が始動周波数f2によって固定されるから非点灯信号と始動周波数確認信号がＡＮＤ回路１６に入力され、タイマーＴ１が起動する。

タイマーＴ１がタイムアップするとＰＦＣ出力低下信号が出力され、ＰＦＣ出力電圧制御部１４に入力され出力電圧を低下させる。この時、図３に示すように、さらに出力を低減させる為、異常モードパワーセーブ周波数f4まで周波数を引き上げてもよい。なお、異常モードパワーセーブ周波数f4とは、図４に示すように、始動周波数f2より高く、予熱周波数f1より低い周波数であり、異常側のランプの放電が維持できなくさせる周波数である。

次に点灯後、ランプ点灯周波数f3で駆動中にランプ異常を検出した場合は、ランプ点灯周波数駆動確認信号と非点灯信号がＡＮＤ回路１７に入力されるので再起動リセット回路が起動し、図２に示すように、任意の時間をおいて再始動させる。その後の動作は予熱からの始動時と同じである。

実施例ではタイマーＴ１を設けて周波数を異常モードパワーセーブ周波数f4に引き上げ、ＰＦＣ出力を低下させる動作である異常モードに固定されるまでの時間を取り、ランプ３−１，３−２の再始動を確実に促すようにしているが、始動周波数f2が共振周波数foに近い場合は、かなり高い始動電圧がランプ３−１，３−２両端に印加されるのでランプ始動性の点からなくてもよい。また点灯後のランプ点灯周波数f3での駆動中にランプ異常を検出した場合は、ノイズによる誤動作を防止する為のタイマーを構成してもよい。

なお、図２に示す遅延時間Ｔは制御回路１０の遅れとタイマー時間である。また、本実施例に示す制御回路１０は集積回路で構成することが可能である。また、マイクロコンピュータで構成してもよい。

本発明によれば、スイッチング素子の発振を一旦停止した後に、予熱からの再始動を行うため、共振周波数の通過は防止され、安全性を確保することができる。また、ランプが調光状態で点灯できる共振周波数より高い周波数に設定されている始動周波数に固定される事により放電灯点灯装置の入力電力も低減されるので、ランプ寿命末期時の過負荷より保護される。

本発明に係る放電灯点灯装置に係る一実施例を示す回路図である。本発明に係る放電灯点灯装置に係るランプ点灯後におけるタイミングチャートである。本発明に係る放電灯点灯装置に係る予熱から始動時におけるタイミングチャートである。本発明に係る放電灯点灯装置に係る共振出力電圧と周波数の関係図である。従来の放電灯点灯装置に係るディスクリート構成のシーケンス回路図である。従来の放電灯点灯装置に係るランプ点灯後におけるタイミングチャートである。

符号の説明

１力率改善回路
２Ｌ−Ｃインバータ回路
３−１，３−２ランプ
４−１，４−２点灯検出回路
１０制御回路
１１始動シーケンスタイマー制御部
１２周波数生成部
１３ドライバ
１４ＰＦＣ出力電圧制御部
１５ＰＦＣスイッチ駆動部
１６，１７ＡＮＤ回路
７０発振周波数生成回路
７１アンプ
７２バッファアンプ
８０ドライバ回路
Ｑスイッチ
Ｃコンデンサ
Ｌインダクタ
Ｒ抵抗
Ｄダイオード
ＺＤツェナーダイオード
Ｔ１タイマー

Claims

力率改善回路、Ｌ−Ｃ共振型インバータ回路、及び複数のランプを備えた負荷回路を有し、ＬＣ直列共振周波数がランプ点灯周波数と充分ランプを始動させる電圧を得る事ができる始動周波数の中間にあるインバータ点灯装置において、前記ランプが寿命末期検出回路又はランプ点灯検出回路が非点灯状態を検出した時、その時の前記ランプ点灯周波数が前記始動周波数より低い周波数の場合は任意の時間で前記インバータ回路の発振を停止し、再度予熱周波数から前記ランプを再始動させ、前記始動周波数で周波数を固定し、一定時間経過後前記力率改善回路の出力電圧を前記始動周波数と該始動周波数より高い異常モードパワー周波数との間における入力電力レベルまで低下させるように構成してある制御回路を設けてある事を特徴とする放電灯点灯装置。
前記ランプが寿命末期検出回路又はランプ点灯検出回路が非点灯状態を検出した時、その時の前記ランプ点灯周波数が前記始動周波数より低い周波数の場合は任意の時間で前記インバータ回路の発振を停止し、再度予熱周波数から前記ランプを再始動させ、前記始動周波数で周波数を固定し、一定時間経過後前記力率改善回路の出力電圧を低下させると同時に、前記異常モードパワー周波数に切り替え、異常の前記ランプの放電が維持できなくさせるように構成してあることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
前記制御回路を集積回路で構成してあ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。
前記制御回路をマイクロコンピュータで構成してあ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。