JP4920241B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

この発明は、インバータ回路部からの高周波電力によって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。例えば、放電灯の予熱後に、放電灯を始動から点灯に移行させる際に、点灯回路の構成部品に過大な電圧及び電流を与えないようにする回路方式に関する。

従来では（例えば特許文献１）、次のような方式により、放電灯を点灯させていた。
（１）まず、負荷回路の固有振動周波数より高い所定の発振周波数でインバータ回路を一定時間発振させて放電灯を予熱する。
（２）その後、時間の経過と共にインバータ回路の発振周波数を負荷回路の固有振動周波数より高く、かつ予熱の発振周波数より低い範囲で、インバータ回路の発振周波数を滑らかに周波数の低い方向に変化させて始動させると共に、遅相電流が流れる範囲の点灯周波数まで滑らかに変化させることにより、放電灯を点灯させる。

特許文献１において従来例として引用されている第６図（本願には図示していない）の制御例では、次の記載がある。第６図の制御例の記載には、「インバータ回路の発振周波数を固有振動周波数よりも低い周波数に設定すると、周波数を切り替えてから放電灯が点灯するまでの間に、短い時間ｔ２ではあるが、同図（ｅ）に示すような進相電流がスイッチング素子に流れ、同時オン状態のサージ電流が流れる。」とある。

また、特許文献１において別の従来例として示されている第７図の説明では、次の記載がある。第７図の説明の記載では、「第７図（ｂ）の共振特性曲線からわかるように、発振周波数ｆを周波数ｆ１から徐々に下げて周波数ｆ２に至るまでの間に、必ず共振点ｆ０を通るので、放電灯１はスイッチング素子の電流が遅相モードの状態で十分な高電圧が印加されて点灯することになり、第６図に示す制御方式のように、進相モードで放電灯が点灯することはなくなる。しかしながら、予熱時間の大半で予熱電流が得られなくなり、放電灯寿命の問題が生ずる。」とある。

特許文献１では、これらの問題を解決するために、従来例として引用している第６図の「所定の周波数で一定時間発振」という特徴と、第７図の「発振周波数を滑らかに変化させる」という特徴とを併せ持つ方式を提案し、この方式によって、スイッチング素子に流れる進相電流の回避と放電灯寿命の問題を解決可能としている。

しかしながら、この場合、周波数を滑らかに徐々に低下していった場合でも、放電灯がフィラメントの放電物質の消耗等による寿命や、放電管の気密構造の不具合による不純ガスの流入などの理由で点灯不能の場合には、インバータ回路は、進相モードで動作する。このため、放電灯が点灯不能の場合は、インバータ回路のスイッチング素子には同時オン状態で電流が流れ、スイッチング素子のＡＳＯ（安全動作領域）を越えるという問題があった。
特開昭６３−１７５３８９号公報

この発明は、
（１）放電灯の放電電流を監視することにより、監視の結果、放電灯の不具合等で放電電流が流れず負荷回路の共振の鋭さが大きい場合には、点灯周波数に移行させないようにして、スイッチング素子に過大なストレスが加わることを抑制する放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
（２）また、正常に点灯する放電灯が寿命末期になり点灯中から点灯不能となった場合も、共振の鋭さの小さい周波数に移行して、インバータ回路のスイッチング素子にストレスが加わることを抑制する放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
（３）さらに、小型で安価な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

本発明の放電灯点灯装置は、
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
直流電圧を供給する直流電源部と、
発振する周波数が制御可能であるインバータ回路部であって、前記直流電源部が供給する直流電圧を入力し、入力した直流電圧を自己の発振する周波数の高周波電圧に変換し、変換した高周波電圧によって、共振用コンデンサと共振用インダクタとからなる直列共振回路と前記共振用コンデンサに並列に接続された前記放電灯とから構成される負荷回路部を動作させるインバータ回路部と、
前記インバータ回路部が所定の周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合に、前記負荷回路部の前記放電灯の放電により発生する放電電流を監視し、放電電流の監視の結果に基づいて、前記インバータ回路部の発振中の周波数を制御する放電電流監視部と
を備えたことを特徴とする。

前記放電電流監視部は、
放電電流の監視の結果に基づいて、前記インバータ回路部の発振中の周波数を発振停止させることを特徴とする。

前記放電電流監視部は、
放電電流の監視の結果に基づいて、前記インバータ回路部の発振中の周波数を異なる周波数に移行させる制御を行うことを特徴とする。

前記放電電流監視部は、
前記インバータ回路部が所定の周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合において、放電電流の監視の結果、放電電流が流れていない状態から流れ始めたことを検出した場合に、前記インバータ回路部の発振中の周波数を予め設定された他の周波数に移行させる制御を行うことを特徴とする。

前記放電電流監視部は、
前記インバータ回路部が前記放電灯を始動させるための始動周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合において、放電電流の監視の結果、放電電流が流れていない状態から流れ始めたことを検出した場合に、前記インバータ回路部の発振中の始動周波数を前記放電灯を点灯させるための点灯周波数に移行させる制御を行うことを特徴とする。

前記放電電流監視部は、
前記インバータ回路部が所定の周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合において、放電電流の監視の結果、放電電流が流れている状態から流れなくなったことを検出した場合に、前記インバータ回路部の発振中の周波数を予め設定された他の周波数に移行させる制御を行うことを特徴とする。

前記放電電流監視部は、
前記インバータ回路部が前記放電灯を点灯させるための点灯周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合において、放電電流の監視の結果、放電電流が流れている状態から流れなくなったことを検出した場合に、前記インバータ回路部の発振中の点灯周波数を前記放電灯を始動させるための始動周波数に移行させる制御を行うことを特徴とする。

前記始動周波数は、
前記負荷回路部の固有振動周波数よりも高い周波数であり、
前記点灯周波数は、
前記負荷回路部の固有振動周波数よりも低い周波数であることを特徴とする。

前記始動周波数と前記点灯周波数とは、
前記負荷回路部の固有振動周波数よりも高い周波数であることを特徴とする。

前記放電電流監視部は、
前記放電電流が流れているかどうかを検出する変流器を備えたことを特徴とする。

前記負荷回路部は、
前記共振用インダクタの側が前記インバータ回路部に接続され、互いに並列に接続された前記共振用コンデンサと前記放電灯との側が前記変流器を介して前記直流電源部の負極側に接続されたことを特徴とする。

前記負荷回路部は、
前記共振用インダクタの側が前記インバータ回路部に接続され、互いに並列に接続された前記共振用コンデンサと前記放電灯との側が前記直流電源部の負極側に接続されたことを特徴とする。

この発明により、スイッチング素子を備えたインバータ回路により放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、インバータ回路のスイッチング素子に過大なストレスが加わることを抑制することができるとともに、放電灯点灯装置を小型、安価にすることができる。

実施の形態１．
図１〜図５を用いて実施の形態１を説明する。実施の形態１は、インバータ回路部を用いて放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯が放電する放電電流を監視し、放電電流の監視結果に基づき、インバータ回路部の発振中の周波数を制御する放電灯点灯装置に関する。

図１は、実施の形態１における放電灯点灯装置１０００の構成を示すブロック図である。放電灯点灯装置１０００は、直流電源部２００と、インバータ回路部３００と、放電灯負荷回路Ｌ１００（負荷回路部）と、放電電流監視部４００と、発振制御ＩＣ４と、予熱タイマ回路ＰＨ１００とを備える。放電灯負荷回路Ｌ１００は、直列共振回路と放電灯とを備える。これら構成要素の具体的な回路構成は図２の説明で後述する。

以下では、周波数を次の記号で示す。
（１）放電灯負荷回路Ｌ１００の「固有振動周波数」をｆ０で示す。
（２）放電灯を予熱するための「予熱周波数」をｆ１で示す。
（３）放電灯を始動するための「始動周波数」をｆ２で示す。
（４）放電灯を点灯するための「点灯周波数」をｆ３で示す。
なお、以下に示すインバータ回路部３００は、図２の説明で後述するように、スイッチング素子により構成され、発振制御ＩＣ４の発振する周波数によりスイッチング素子がオンオフすることにより発振する。すなわち、インバータ回路部３００の発振周波数は、発振制御ＩＣ４の発振周波数に同じである。

以下では、所定の始動電圧を印加すれば点灯する正規の放電灯を「点灯ランプ」という。また、何らかの不具合のため、正規の放電灯であれば点灯する始動電圧を印加しても点灯に至らない放電灯を「不点ランプ」という。

図１を参照して、放電灯点灯装置１０００の動作の概要を説明する。
（１）放電灯負荷回路Ｌ１００の回路構成は図２の説明で後述するが、放電灯負荷回路Ｌ１００は、共振用コンデンサと共振用インダクタとからなる直列共振回路と、この共振用コンデンサに並列に接続された放電灯とから構成される。
（２）直流電源部２００は、直流電圧をインバータ回路部３００に供給する。
（３）インバータ回路部３００は、自己の発振する周波数が制御により変更可能であり、直流電源部２００の供給する直流電圧を入力し、この直流電圧を自己の発振する周波数の高周波電圧に変換する。そして、変換した高周波電圧により、放電灯負荷回路Ｌ１００を動作させる。
（４）発振制御ＩＣ４は、インバータ回路部３００を所定の周波数で発振させる。
（５）予熱タイマ回路ＰＨ１００は、所定の時間経過後、予熱周波数ｆ１を発振している発振制御ＩＣ４に、始動周波数ｆ２を発振させる。
（６）放電電流監視部４００は、インバータ回路部３００が所定の周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合において、放電灯負荷回路の放電灯に流れる放電電流を監視し、放電電流の監視の結果に基づいて、インバータ回路部３００の発振中の周波数を制御する。

図２は、放電灯点灯装置１０００の具体的な回路構成を示す図である。図２を参照して、放電灯点灯装置１０００の回路構成を説明する。

（１）図２において、直流電源部２００は、例えば、商用電源を整流後にコンデンサで平滑し、直流電圧をインバータ回路部３００に供給する構成である。詳細は図３の説明で後述する。
（２）インバータ回路部３００は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２と、ＭＯＳＦＥＴ３とから構成される。なお、ＭＯＳＦＥＴ２、及びＭＯＳＦＥＴ３のドレイン・ソース間には、図示していないダイオードが逆方向に内蔵されている。
（３）放電灯負荷回路Ｌ１００は、コンデンサＣ８（共振用コンデンサ）とチョークコイルＬ６（共振用インダクタ）とからなる直列共振回路と、コンデンサＣ８に並列に接続された放電灯７とから構成される。放電灯負荷回路Ｌ１００は、さらにカップリングコンデンサ５を備える。この放電灯負荷回路Ｌ１００の一端は、カップリングコンデンサ５を介してＭＯＳＦＥＴ２とＭＯＳＦＥＴ３との接続点に接続され、他端は、変流器９を介して直流電源部２００の負極に接続される。
（４）発振制御ＩＣ４はＭＯＳＦＥＴ２とＭＯＳＦＥＴ３とを、交互にＯＮ／ＯＦＦする。すなわち、発振制御ＩＣ４は、直流電源部２００の負極と出力端子ＬＯ間の電圧でＭＯＳＦＥＴ３をＯＮ／ＯＦＦし、Ｖｓ端子と出力端子ＨＯ間の電圧でＭＯＳＦＥＴ２をＯＮ／ＯＦＦする。また、Ｖｃｃ記号は、図示していない回路部から供給される発振制御ＩＣ４の駆動電圧を示す。例えば、発振制御ＩＣ４としては、ＩＲ社のＩＲ２１５３が相当する。
（５）予熱タイマ回路ＰＨ１００は、放電灯７の予熱時間を制御する。予熱タイマ回路ＰＨ１００において、抵抗２１とコンデンサ２２との直列回路が、発振制御ＩＣ駆動電圧Ｖｃｃと直流電源部２００の負極間とに接続される。ツエナーダイオード２３のカソードは、抵抗２１とコンデンサ２２との接続点に接続され、アノードは、ＮＰＮトランジスタ２５のベースに接続される。ＮＰＮトランジスタ２５のエミッタは直流電源部２００の負極に接続され、コレクタはコンデンサ２４を介して発振制御ＩＣ４のＣｔ端子に接続される。抵抗２７は発振制御ＩＣ４のＲｔ端子とＣｔ端子間に接続される。また、コンデンサ２６はＣｔ端子と直流電源部２００の負極との間に接続される。
（６）放電電流監視部４００は、放電灯７の放電電流を監視し、放電電流の監視結果に基づいて、インバータ回路部３００の発振する周波数を制御する。放電電流監視部４００は、変流器９と点灯検出回路Ｌｏｐ１００とを備える。変流器９と点灯検出回路Ｌｏｐ１００とについて説明する。
（ａ）変流器９．
変流器９は、コンデンサＣ８を流れるコンデンサ電流に対しては出力が発生せず、放電灯７を流れる放電電流に対しては出力が発生するように施された出力巻線を持つ。この変流器９は、コンデンサＣ８と、放電灯７とのフィラメント端子間に接続される。すなわち、放電灯７とコンデンサＣ８との直流電源部２００の負極側接続点には、２つの１次巻線Ｎｐ１とＮｐ２、及び２次巻線Ｎｓ１を持つ変流器９が接続される。変流器９の１次巻線Ｎｐ１とＮｐ２との巻数は同一である。また、変流器９のＮｐ１、Ｎｐ２、Ｎｓ１は、「・」印で示す極性で接続される。よって、コンデンサＣ８を流れるコンデンサ電流に対しては変流器９の出力電圧は発生せず、放電灯を流れる放電電流にのみ出力電圧が発生する。
（ｂ）点灯検出回路Ｌｏｐ１００．
点灯検出回路Ｌｏｐ１００は、放電灯７の放電電流の有無、大きさを判断する。点灯検出回路Ｌｏｐ１００のコンデンサ３１の１端は発振制御ＩＣ４のＣｔ端子に接続され、他端はＮＰＮトランジスタ３０のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタ３０のエミッタは直流電源部２００の負極に接続される。抵抗３２は、ＮＰＮトランジスタ３０のベース、エミッタ間に接続される。抵抗３３の１端はＮＰＮトランジスタのベースに接続され、その他端はダイオード３５、変流器９の２次巻線Ｎｓ１を介して直流電源部２００の負極に接続される。コンデンサ３４は、抵抗３３とダイオード３５のカソードとの接続点と直流電源部２００の負極間に接続される。抵抗３６はダイオード３５のアノードと直流電源部２００の負極間に接続される。

なお、商用電源から直流電源を得る場合の直流電源部２００の構成例を図３に示す。図３に示すように、商用電源１ａから出力された交流電源は、ダイオードブリッジ１ｂで全波整流された後、平滑コンデンサ１ｃで平滑化され、直流電源として負荷回路出力されるように構成される。

次に、図４と図５とを参照して、放電灯点灯装置１０００の動作を説明する。
図４は、放電灯点灯装置１０００の動作を説明するための波形図である。
図５は、放電灯点灯装置１０００の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、図４を説明する。
（ａ１）は、発振制御ＩＣ４の発振周波数の時間ｔに対する経過を示す。
（ａ２）は、発振制御ＩＣ４の発振周波数の変化に対するコンデンサＣ８の電圧Ｖｃ８の特性を示す。（ａ２）において実線で示す「Ａの特性」は、放電灯７の放電電流ＩＬ７が流れていない場合の特性である。「Ａの特性」の例としては、放電灯７が点灯に至る前の「予熱状態」の場合、あるいは、放電灯７が点灯後に寿命末期後のため放電不能状態となった場合である。また、破線で示す「Ｂの特性」は、放電灯７に放電電流が流れている場合の特性である。
（ｂ）は、コンデンサＣ８の電流Ｉｃ８の時間経過を示す。
（Ｃ１）は、放電灯７が正常（点灯ランプ）の場合の放電電流ＩＬ７を示す。
（Ｃ２）は、放電灯７が不良で放電不能（不点ランプ）の場合の放電電流ＩＬ７を示す。（Ｃ１）及び（Ｃ２）の放電電流ＩＬ７の波形は、変流器９の２次巻線Ｎｓ１に接続された抵抗３６の両端に得られる電圧と相似形である。
（ｄ）は、予熱タイマ回路ＰＨ１００のＮＰＮトランジスタ２５のコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥを示す。
（ｅ１）は、放電灯７が正常放電（正常点灯）している場合の点灯検出回路Ｌｏｐ１００のＮＰＮトランジスタ３０のＶＣＥを示す。
（ｅ２）は、放電灯７が不良で放電不能の場合のＮＰＮトランジスタ３０のコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥを示す。

次に、図５のフローチャートを参照して放電灯点灯装置１０００の動作を説明する。
（１）（発振制御ＩＣ４、インバータ回路部３００）
図２において、直流電源が投入されると（Ｓ１０１）、発振制御ＩＣ４は、抵抗２７とコンデンサ２６とで定まる予熱周波数ｆ１で発振を開始する。よって、インバータ回路部３００も、予熱周波数ｆ１で発振を開始する。この発振周波数ｆ１は、放電灯負荷回路Ｌ１００のチョークコイルＬ６とコンデンサＣ８とで定まる固有振動周波数ｆ０よりも高い周波数に選定する（ｆ０＜ｆ１）（Ｓ１０２）。
（２）（予熱タイマ回路ＰＨ１００）
その後、予熱タイマ回路ＰＨ１００において、ＮＰＮトランジスタ２５は、コンデンサ２２と抵抗２１とで定まる時間ｔ１の経過後、ＯＮする（Ｓ１０３）。ＮＰＮトランジスタ２５のＯＮにより、予熱タイマ回路ＰＨ１００のコンデンサ２４はコンデンサ２６と並列に接続されているため、発振制御ＩＣ４の発振周波数が、予熱周波数ｆ１から始動周波数ｆ２に低下する（Ｓ１０４）。よって、インバータ回路部３００の発振周波数もｆ１からｆ２に低下する。発振周波数がｆ１からｆ２に低下することにより、コンデンサＣ８に流れる電流は、図４の（ｂ）に示すｔ２期間のように増加する。
（３）（放電灯負荷回路Ｌ１００）
放電灯７が点灯ランプの場合を考える。
発振周波数がｆ１からｆ２に低下すると、コンデンサＣ８の両端電圧が増加する（Ｓ１０５）。よって、放電灯７が「点灯ランプ」の場合（Ｓ１０６がＮＯ）、（Ｃ１）に示すように放電灯７にも放電電流が流れ始め、流れ始めた放電電流が増加していく。図４の（ａ２）において、ｔ１期間と、ｔ２期間のうちの放電灯７に放電電流が流れるまでの期間とは、共振の鋭さが大きい「Ａの特性」で動作する。放電灯７に放電電流が流れ始めた場合は（Ｓ１０７）、（ａ２）のコンデンサＣ８の電圧特性は「Ａの特性」から「Ｂの特性」に移行する。
（４）（放電電流監視部４００）
ここで、変流器９の２つの１次巻線Ｎｐ１とＮｐ２とは巻数が同一で図示の極性で巻かれている。よって、ｔ１の期間は放電電流が流れないため、その２次巻線Ｎｓ１に電圧は発生しない。そして、ｔ２の期間で（Ｃ１）に示す放電電流が流れ始めたときに、その放電電流と相似形の電圧が、抵抗３６の両端に発生する（Ｓ１０８）。抵抗３６に発生した電圧は、ダイオード３５とコンデンサ３４で整流・平滑され、ＮＰＮトランジスタ３０のベースに印加される。ＮＰＮトランジスタ３０は、この印加された電圧によりＯＮになる（Ｓ１０９）。
（５）（発振制御ＩＣ４、インバータ回路部３００）
ＮＰＮトランジスタ３０がＯＮすると、コンデンサ３１がコンデンサ２６に更に並列に接続されるため、発振制御ＩＣ４の発振周波数は更に低下し、点灯周波数ｆ３で発振するようになる（Ｓ１１０）。よって、インバータ回路部３００もｆ３で発振を開始する。
（６）（放電灯負荷回路Ｌ１００）
発振周波数が始動周波数ｆ２から点灯周波数ｆ３に移行するときには、図４の（ａ２）における放電灯負荷回路Ｌ１００の共振特性が、すでに「Ａの特性」から「Ｂの特性」に移行している。よって、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２、ＭＯＳＦＥＴ３には進相電流が流れず、同時ＯＮ状態にもならない。よって安全に正常放電状態に移行することができる。

（７）（放電電流監視部４００）
放電灯７が「不点ランプ」の場合を考える。放電灯７が不良であるためインバータ回路部３００が始動周波数ｆ２で駆動しても放電電流が流れない場合（Ｓ１０６がＹＥＳ）は、抵抗３６の両端に電圧は発生しない（Ｓ１１１）。よって、ＮＰＮトランジスタ３０はＯＦＦを継続する（Ｓ１１２）。このため、発振制御ＩＣ４の周波数は、固有振動周波数ｆ０まで低下することはないので（Ｓ１１３）、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２，ＭＯＳＦＥＴ３に進相電流が流れるのを防止することができる。

また、「点灯ランプ」である放電灯７が寿命末期等の理由で点灯状態から放電不能になった場合は、放電電流が流れなくなり抵抗３６に電圧が発生しなくなる。このため、ＮＰＮトランジスタ３０はＯＮからＯＦＦ状態になる。したがって、発振周波数は、点灯周波数ｆ３からＭＯＳＦＥＴ２，３に進相電流が流れることのない始動周波数ｆ２に移行する。

点灯検出回路Ｌｏｐ１００において、抵抗３３が抵抗３６より十分大きい場合は、抵抗３６の大きさを変えることで放電電流に基づく検出電圧を変化させることができる。また、抵抗３３と抵抗３２の比率を変えることで、放電電流ＩＬ７に対してＮＰＮトランジスタ３０がＯＮするレベルを変更することができる。即ち、放電電流ＩＬ７の大きさに基づいてＮＰＮトランジスタ３０をＯＮすることができ、したがって、放電電流ＩＬ７の大きさに基づいて、インバータ回路部３００の発振周波数を制御することができる。

なお、インバータ回路部３００を始動周波数ｆ２で駆動継続しても放電灯７に放電電流が流れない場合には、所定の時間の経過後に、インバータ回路部３００の発振を停止させる発振停止回路を放電電流監視部４００に備える構成にしてもよい。この発振停止回路の付加により、放電灯７の不良状態で運転を継続することを防止できる。

なお、点灯検出回路Ｌｏｐ１００は図２に示した回路構成に限らず、これと同等の作用をする他の構成でも良いことは勿論である。

以上のように、本実施の形態１によれば、変流器９で放電灯７の放電電流ＩＬ７を検出し、点灯検出回路Ｌｏｐ１００で放電電流ＩＬ７の有無・大きさを判断する。そして、放電灯７の放電電流ＩＬ７が流れている場合は始動周波数ｆ２から点灯周波数ｆ３に移行し、放電電流ＩＬ７が流れない場合は発振周波数ｆ２で動作させるようにしている。このため、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２，３に進相電流が流れて同時ＯＮ状態になる過大なストレスが加わることを防止することができる。

また、放電灯（点灯ランプ）が正常点灯中に寿命末期になり点灯不能になった場合も、共振の鋭さの小さい周波数に移行してスイッチング素子へストレスが加わることを抑制する放電灯点灯装置を提供することができる。

放電灯点灯装置１０００は、放電電流監視部４００が、放電電流の監視結果に基づいて、インバータ回路部３００の発振中の周波数を制御するので、点灯ランプの場合に限らず、不点ランプの場合であっても、あるいは寿命末期のため点灯中から点灯不能となった放電灯の場合であっても、インバータ回路部３００のＭＯＳＦＥＴ２，３（スイッチング素子）に過大なストレスがかかることを防止することができる。

放電灯点灯装置１０００は、放電電流監視部４００が、放電電流の監視結果に基づいて、インバータ回路部３００の発振中の周波数を発振停止させるので、寿命末期のため点灯状態から点灯不能状態となった放電灯の場合であっても、インバータ回路部３００のＭＯＳＦＥＴ２，３（スイッチング素子）に過大なストレスがかかることを防止することができる。

放電灯点灯装置１０００は、放電電流監視部４００が放電電流が流れていない状態から流れ始めたことを検出した場合にインバータ回路部３００の発振中の周波数を他の周波数に移行させる制御を行なうので、不点ランプの場合であっても、インバータ回路部３００のＭＯＳＦＥＴ２，３（スイッチング素子）に過大なストレスがかかることを防止することができる。

放電灯点灯装置１０００は、放電電流監視部４００が放電電流が流れている状態から流れなくなったことを検出した場合に、インバータ回路部３００の発振中の周波数を他の周波数に移行させる制御を行なうので、点灯状態から寿命末期のため点灯不能状態となった放電灯の場合であっても、インバータ回路部３００のＭＯＳＦＥＴ２，３（スイッチング素子）に過大なストレスがかかることを防止することができる。

放電灯点灯装置１０００は、放電電流監視部４００が変流器９を備えたので、簡易な構成で容易に放電電流を検出することができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２の放電灯点灯装置２０００の構成を示す回路図である。放電灯点灯装置２０００は、図２に示した放電灯点灯装置１０００の回路構成に対して、変流器９の１次巻線Ｎｐ１とＮｐ２との接続位置をチョークコイルＬ６と放電灯７との間に接続するように変更した構成である。なお、放電灯点灯装置１０００と同様に、放電灯点灯装置２０００の場合も、点灯検出回路Ｌｏｐ１００と変流器９とが放電電流監視部４００を構成する。

図６に示すように、放電灯点灯装置２０００の場合も、変流器９で放電電流ＩＬ７を検出し、点灯検出回路Ｌｏｐ１００で放電電流ＩＬ７の有無・大きさを判断する。そして、放電灯７の放電電流ＩＬ７が流れている場合は始動周波数ｆ２から点灯周波数ｆ３に移行し、放電電流が流れない場合は発振周波数ｆ２で動作させるようにしている。このため、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２，３に進相電流が流れて同時ＯＮ状態になり過大なストレスが加わることを防止できる。また、放電灯７が正常点灯中に寿命末期になり点灯不能になった場合も、共振の鋭さの小さい周波数に移行してスイッチング素子へのストレスが加わることを抑制することができる。

なお、図２の放電灯点灯装置１０００と図６の放電灯点灯装置２０００とを、変流器９の１次巻線（Ｎｐ１，Ｎｐ２）と２次巻線（Ｎｓ１）との間の電圧に注目して比較すれば、図２の放電灯点灯装置１０００の方が放電灯７の両端電圧分だけ小さくできる。このため、放電灯点灯装置１０００の構成の方が、１次巻線と２次巻線との間の絶縁電圧仕様を小さくできるので、実施の形態１の放電灯点灯装置１０００の変流器９の配置の方が好ましい。

また、チョークコイルＬ６と放電灯７との接続順序については、放電灯７をチョークコイルＬ６よりも直流電源部２００の負極側に配置する方が、変流器９の１次巻線と２次巻線間の電圧を小さくできる。即ち、放電灯負荷回路Ｌ１００において、放電灯７を直流電源部２００の負極側に配置し、また、変流器９の接続位置を、放電灯７と直流電源部２００の負極との接続側に設けることで変流器９を小型化、安価にできる効果がある。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３の放電灯点灯装置３０００の動作を説明するための波形図である。放電灯点灯装置３０００の回路構成は、放電灯点灯装置１０００あるいは放電灯点灯装置２０００と同じである。このため、放電灯点灯装置３０００の回路構成は図示していない。

図７は、図４に対して、点灯周波数ｆ３を放電灯負荷回路Ｌ１００の固有振動周波数ｆ０よりも高く設定するようにした波形図である。すなわち、図７の（ａ２）に示すように、
固有振動周波数ｆ０＜点灯周波数ｆ３＜始動周波数ｆ２＜予熱周波数ｆ１
とする。なお、図７における（ａ）〜（ｅ２）は、図４の場合と同様である。

図７において、放電灯負荷回路Ｌ１００の予熱周波数ｆ１、始動周波数ｆ２、点灯周波数ｆ３のいずれも固有振動周波数ｆ０よりも周波数を高くすることによって、ＭＯＳＦＥＴ２，ＭＯＳＦＥＴ３に進相電流が流れることは無い。しかし、図７に示すように、放電灯７に放電電流ＩＬ７が流れていない場合（「Ａの特性」の場合）、コンデンサＣ８の電圧Ｖｃ８は、下記（式１）のようになる。
Ｖｃ８：Ａｆ２＜Ｖｃ８：Ａｆ３ （式１）
ただし、
「Ｖｃ８：Ａｆ２」は、コンデンサＣ８のｆ２における動作電圧（Ａの特性）を示す。
「Ｖｃ８：Ａｆ３」は、コンデンサＣ８のｆ３における動作電圧（Ａの特性）を示す。
上記（式１）より明らかなように、固有振動周波数ｆ０よりも高い周波数で動作させる場合でも、仮に、放電灯７の放電電流ＩＬ７が流れていない状態で点灯周波数ｆ３に移行すれば、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２，３には始動周波数ｆ２に比べ大きな電流が流れ、相対的により大きな電流のスイッチング素子が必要になる。チョークコイルＬ６には、コンデンサＣ８の電圧と概略等しい電圧が印加されるので、チョークコイルＬ６も相対的により大きなサイズのものが必要になる（ただし、カップリングコンデンサ５の容量値がコンデンサＣ８の容量値よりも十分大きい場合）。

上記の場合において、放電電流監視部４００の備える変流器９により放電灯７の放電電流ＩＬ７を検出し、放電電流監視部４００により放電電流ＩＬ７が流れている場合にのみ始動周波数ｆ２から点灯周波数ｆ３に移行するようにインバータ回路部３００を制御することで、放電灯７が点灯後のコンデンサＣ８の電圧はＶｃ８：Ｂｆ３になる。よって、コンデンサＣ８の電圧Ｖｃ８の最大値を「Ｖｃ８：Ａｆ２」以下にすることができる。即ち、予熱周波数ｆ１、始動周波数ｆ２及び点灯周波数ｆ３のいずれも、上記チョークコイルＬ６とコンデンサＣ８とを備える放電灯負荷回路Ｌ１００の固有振動周波数ｆ０よりも高い周波数で動作させる場合でも、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２，３に流れる最大電流を抑制することができるとともに、チョークコイルＬ６等の放電灯負荷回路Ｌ１００の部品を小型化・安価にできる効果がある。

以上説明した実施の形態１の放電灯点灯装置１０００は、コンデンサＣ８を流れるコンデンサ電流に対しては出力が発生せず、放電灯７を流れる放電電流ＩＬ７に対しては出力が発生するように施された出力巻線を持つ変流器９をコンデンサＣ８と放電灯７とのフィラメント端子間に接続し、変流器９の出力巻線に出力が発生している場合に、所定の点灯周波数ｆ３に移行させる放電電流監視部４００を設けた。このため、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２，３に進相電流が流れて同時ＯＮ状態による過大なストレスが加わらないようにすると共に、放電灯７が正常点灯中に寿命末期になり点灯不能になった場合も、共振の鋭さの小さい周波数に移行してスイッチング素子へのストレスが加わらないようにする放電灯点灯装置を提供することができる。

実施の形態１の放電灯点灯装置１０００は、放電灯７を直流電源部２００の負極側に配置すると共に、変流器９を放電灯７と直流電源部２００の負極との接続側に設けているので、変流器９を小型化、安価とすることができる。

実施の形態３の放電灯点灯装置３０００は、予熱周波数（ｆ１）、始動周波数（ｆ２）及び所定の点灯周波数（ｆ３）のいずれも、放電灯負荷回路Ｌ１００の固有振動周波数（ｆ０）よりも高い周波数になるように設定した場合でも、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２，３に流れる最大電流を抑制することができる。またスイッチング素子の小型化と共に、チョークコイルＬ６等の放電灯負荷回路Ｌ１００の部品を小型化・安価とすることができる。

以上の実施の形態の放電灯点灯装置は、インダクタとコンデンサの直列回路と、このコンデンサに並列的に接続される放電灯とからなる負荷回路を含むインバータ回路を直流電源に接続し、上記インバータ回路の発振周波数を可変にして発振出力を制御して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、上記コンデンサ電流に対しては出力が発生せず、上記放電灯の放電電流に対しては出力が発生するように施された出力巻線を持つ変流器を上記コンデンサと上記放電灯のフィラメント端子間に接続し、上記変流器の出力巻線に出力が発生している場合に、所定の点灯周波数（ｆ３）に移行させる放電電流監視部を設けてなることを特徴とする。

以上の実施の形態の放電灯点灯装置は、インダクタとコンデンサの直列回路と、このコンデンサに並列的に接続される放電灯とからなる負荷回路を含むインバータ回路を直流電源に接続し、上記インバータ回路の発振周波数を可変にして発振出力を制御して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、上記放電灯を上記直流電源の負極側に配置すると共に、上記コンデンサ電流に対しては出力が発生せず、放電灯の放電電流に対しては出力が発生するように施された出力巻線を持つ変流器を上記コンデンサと上記放電灯のフィラメント端子間に接続し、上記変流器の出力巻線に出力が発生している場合に、所定の点灯周波数（ｆ３）に移行させる放電電流監視部を設けてなることを特徴とする。

以上の実施の形態の放電灯点灯装置は、上記変流器は、上記放電灯と上記直流電源の負極との接続側に設けてなることを特徴とする。

以上の実施の形態の放電灯点灯装置は、予熱周波数（ｆ１）及び始動周波数（ｆ２）は、上記インダクタと上記コンデンサの固有振動周波数（ｆ０）よりも高く、所定の点灯周波数（ｆ３）は、上記固有振動周波数（ｆ０）よりも低い周波数になるようにしたことを特徴とする。

以上の実施の形態の放電灯点灯装置は、予熱周波数（ｆ１）、始動周波数（ｆ２）及び所定の点灯周波数（ｆ３）のいずれも、上記インダクタと上記コンデンサの固有振動周波数（ｆ０）よりも高い周波数になるようにしたこと特徴とする。

実施の形態１における放電灯点灯装置１０００のブロック図。 実施の形態１における放電灯点灯装置１０００の回路図。 実施の形態１における直流電源部２００の回路図。 実施の形態１における放電灯点灯装置１０００の動作を説明する波形図。 実施の形態１における放電灯点灯装置１０００の動作のフローチャート。 実施の形態２における放電灯点灯装置２０００の回路図。 実施の形態３における放電灯点灯装置３０００の動作を説明する波形図。

符号の説明

Ｌ１００ 放電灯負荷回路、ＰＨ１００ 予熱タイマ回路、Ｌｏｐ１００ 点灯検出回路、Ｖｃｃ 発振制御ＩＣ駆動電圧、２，３ ＭＯＳＦＥＴ、４ 発振制御ＩＣ、５ カップリングコンデンサ、６ チョークコイルＬ、７ 放電灯、８ コンデンサＣ、９ 変流器、２１，２７ 抵抗、２２，２４，２６ コンデンサ、２３ ツエナーダイオード、２５ ＮＰＮトランジスタ、３０ ＮＰＮトランジスタ、３１，３４ コンデンサ、３２，３３，３６ 抵抗、３５ ダイオード、２００ 直流電源部、３００ インバータ回路部、４００ 放電電流監視部、１０００，２０００，３０００ 放電灯点灯装置。

Claims (2)

1. 放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
   直流電圧を供給する直流電源部と、
   発振する周波数が制御可能であるインバータ回路部であって、前記直流電源部が供給する直流電圧を入力し、入力した直流電圧を自己の発振する周波数の高周波電圧に変換し、変換した高周波電圧によって、共振用コンデンサと共振用インダクタとからなる直列共振回路と前記共振用コンデンサに並列に接続された前記放電灯とから構成される負荷回路部を動作させるインバータ回路部と、
   前記インバータ回路部が所定の周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合に、前記負荷回路部の前記放電灯の放電により発生する放電電流を監視し、放電電流の監視の結果に基づいて、前記インバータ回路部の発振中の周波数を制御する放電電流監視部と
   を備え、
   前記放電電流監視部は、
   前記負荷回路部に流れる電流の電流値と共振用コンデンサに流れる電流の電流値とを演算して、その演算結果から放電電流を監視すると共に、前記インバータ回路部が前記放電灯を始動させるための始動周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合には、放電電流が検出されない限り、前記インバータ回路部の発振中の始動周波数を維持する制御を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記放電電流監視部は、
   前記インバータ回路部が前記負荷回路に出力する出力電流のうち、前記共振用コンデンサに流れるコンデンサ電流を取り除いて、前記放電灯の放電により発生する放電電流を検出する変流器と、
   前記変流器が検出する前記放電電流を監視すると共に、前記インバータ回路部が前記始動周波数で発振して直流電圧を高周波電圧に変換している場合には、前記変流器によって放電電流が検出されない限り、前記インバータ回路部の発振中の始動周波数を維持する制御を行う点灯検出回路と
   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。

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