JP6569309B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱陰極フィラメントを有する低圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関する。

特許文献１は、低周波のフィラメント電流を供給することができる放電灯点灯装置を開示する。この点灯装置は、フィラメント用電源として商用電源用トランスを備え、トランスの一次側が商用電源に接続され、二次側の２つの巻線が一対のフィラメントにそれぞれ接続される。すなわち、商用電源電圧から降圧されて生成された低周波電圧がフィラメントに印加され、フィラメント電流が流れる。

特許文献２は、蛍光ランプのランプ電流及びフィラメント電流をハーフブリッジ回路から供給する放電灯点灯装置を開示する。この放電灯点灯装置では、一方のフィラメント電流の経路に挿入接続されたシャント抵抗によってフィラメントに流れる電流が電圧値に変換され、この電圧に基づいてハーフブリッジ回路の駆動周波数が制御される。これにより、フィラメント電流、すなわち予熱量が制御される。

特開平６−２５１８８３号公報 特開平１０−３４０７９１号公報

しかし、特許文献１のようなフィラメント電流の供給構成（以下、「商用電源トランス方式」という）には、以下のような問題がある。
第１に、放電灯の始動性低下、更には点灯特性の低下の問題がある。具体的には、点灯装置（フィラメント電源用のトランス）と放電灯との間の出力配線の抵抗成分による電圧降下のためにフィラメント電流が減少し得ることが問題となる。例えば、フィラメントの抵抗値が２．５Ω、出力配線の長さが５０ｍ、出力配線の導体断面積が０．７５ｍｍ^２である場合、出力配線の抵抗値は、フィラメントの抵抗値と同じ約２．５Ωとなる。商用電源トランスは電圧源として作用し、出力配線はフィラメントに直列接続されるので、上記の場合、出力配線が充分に短い場合に比べて約半分の電圧、すなわち約半分の電流しかフィラメントに供給されないことになる。その結果として、ランプ始動前の予熱期間において、フィラメントから放出される電子放射物質が不十分となり、放電灯の始動性が低下する。また、ランプ始動後の安定点灯時においても、適切な値の電流がフィラメントに供給されないことは、放電灯の点灯特性の観点から好ましくない。この電圧降下の影響を小さくするために導体断面積の大きい配線を使用して出力配線の抵抗値を低減すること、又は全ての点灯装置に対して出力配線の長さを統一して電圧降下の影響を予め考慮して設計することは、理論上は可能であるが、これらの対策は配線コスト及び配線の取り回しの観点から現実的ではない。したがって、商用電源トランス方式によると、出力配線の長さに応じてフィラメント電流を適正化することが難しく、放電灯の始動性が低下するとともに適正な点灯特性が確保されなくなる。

第２に、点灯装置の大型化及びラインナップ増加の問題がある。上述したように商用電源トランス方式においては、商用周波数用のトランスを用いる必要があるため、そのサイズ及び重量が増大する。また、商用電源の電圧及び想定されるフィラメント電圧に応じた巻数比のトランスが必要となることから、商用電源の仕様及び放電灯の仕様に応じて異なるトランスを用意する必要があり、フィラメント用電源の標準化が難しい。したがって、商用電源トランス方式によると、フィラメント用電源乃至は点灯装置の小型化及び標準化を図ることが難しい。

第３に、フィラメントへの出力に関する各種機能の適切な付加が課題となる。具体的には、上述のようにフィラメントに所望の電流を通電する機能が付加されることが望ましい。一方、フィラメントへの出力において短絡状態又は開放状態が発生する可能性があり、このような短絡状態又は開放状態に起因するフィラメント用電源又は点灯装置の故障を防止する機能が付加される必要がある。また、ランプは一対のフィラメントを有するが、上記の各機能を付加しつつも、付加された回路要素によって双方のフィラメント電流のバランスが崩れないようにすることが望ましい。フィラメント電流のバランスが崩れる一例として、特許文献２のように、一方のフィラメントに電流検出用の抵抗が挿入接続される構成の場合、この抵抗での損失によって当該フィラメントの電流が他方のフィラメントの電流よりも少なくなってしまう。もちろん、上記の全ての機能を実現するための回路構成を双方のフィラメントに対して２組付加すればフィラメント電流のバランスは確保されるが、これでは点灯装置が複雑化及び高コスト化してしまう。したがって、両フィラメントへの出力に関する各種機能を、フィラメント電流のバランスを維持しつつ簡素かつ低コストに付加する構成が必要となる。

そこで、本発明は、一対の熱陰極フィラメントを有する低圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、出力配線の長さにかかわらずフィラメント電流を適正化し、点灯装置の小型化及び標準化を図り、かつ熱陰極フィラメントへの出力に関する各種機能を適切な態様で付加することを課題とする。

本発明の、第１及び第２の熱陰極フィラメントを有する低圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置は、低圧放電灯にランプ電圧又はランプ電流を供給する第１の電源回路と、第１の電源回路の一部から入力される直流電圧を直流の第１及び第２のフィラメント電流に変換して第１及び第２のフィラメント電流を第１及び第２の熱陰極フィラメントにそれぞれ供給する絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ、第１のフィラメント電流を検出する第１の電流検出回路並びに第２のフィラメント電流を検出する第２の電流検出回路を有する第２の電源回路と、第１の電流検出回路によって検出される第１の電流検出値が目標値に一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する定電流制御を実行し、第２の電流検出回路によって検出される第２の電流検出値が所定範囲外となる場合にＤＣ／ＤＣコンバータの出力動作を停止させる保護動作を実行するように構成された制御部とを備える。

本発明の放電灯点灯装置によると、主電源回路の一部から入力される直流電圧がフィラメント用電源回路のＤＣ／ＤＣコンバータによって直流の第１及び第２のフィラメント電流に変換され、第１のフィラメント電流が制御部によって定電流制御される一方で、第２のフィラメント電流が所定範囲外となるとＤＣ／ＤＣコンバータの出力動作が停止される。このような構成により、放電灯点灯装置から低圧放電灯までの出力配線の抵抗成分に起因する電圧降下にかかわらず所望値の電流をフィラメントに通電することが可能となる。これにより、出力配線の長さにかかわらず、フィラメント電流が適正化され、低圧放電灯の始動性の向上及び安定点灯中における適正な点灯特性の確保が可能となる。また、第２の電源回路がＤＣ／ＤＣコンバータによって構成されるので、商用電源トランスを用いる商用電源トランス方式に比べて放電灯点灯装置が大幅に小型化される。更に、第２の電源回路がＤＣ／ＤＣコンバータによって構成されるので、入力電源電圧の値にかかわらず、又は低圧放電灯の種類にかかわらず、実質的に同じ回路構成の第２の電源回路を採用することができるため、放電灯点灯装置の標準化が可能となる。また更に、第１のフィラメント電流の定電流制御が実行されつつ、第２のフィラメント電流の異常時に第２の電源回路の保護動作が実行されるので、両熱陰極フィラメントへの出力の異常に対する保護機能が実現される。そして、第２のフィラメント電流の保護動作を実現する回路においては定電流制御が不要であるので、定電流制御のための回路を第１及び第２の熱陰極フィラメントに対して２組設ける場合よりも簡素かつ低コストな構成が実現される。

ここで、第１の電流検出回路が第１のフィラメント電流の経路に挿入接続された第１の抵抗素子からなり、第２の電流検出回路が第２のフィラメント電流の経路に挿入接続された第２の抵抗素子からなり、前記第１のフィラメント電流と前記第２のフィラメント電流とが等しくなるように第１及び第２の抵抗素子の抵抗値が設定されることが好ましい。これにより、第１及び第２のフィラメント電流のバランスが確保される。

また、第２の電源回路は、第１のフィラメント電流を出力する第１の出力回路、第２のフィラメント電流を出力する第２の出力回路、及び第１の出力回路の出力電圧を検出する第１の電圧検出回路を有し、制御部は、第１の電圧検出回路によって検出される電圧検出値が上限値以下となるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成される。これにより、第１の熱陰極フィラメントへの出力の開放状態に対する保護機能が強化される。

また、第２の電源回路は、第１のフィラメント電流を出力する第１の出力回路、第２のフィラメント電流を出力する第２の出力回路、及び第２の出力回路の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路を有し、制御部は、第２の電圧検出回路によって検出される電圧検出値が所定範囲外となる場合に保護動作を実行するように構成される。これにより、第２の熱陰極フィラメントへの出力の開放状態に対する保護機能が簡素かつ低コストな構成で強化される。

さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータの起動後であって第１の電源回路からランプ電圧が出力される前の予熱期間において、予熱期間の開始直後の所定期間に、制御部が目標値を段階的又は連続的に上昇させるように構成されてもよい。これにより、第２の熱陰極フィラメントへの出力が短絡又は開放していた場合であっても上記所定期間中に保護動作が実行され、その後に大きなストレスが回路部品にかかることが未然に防止される。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータの起動後であって第１の電源回路からランプ電圧が出力される前の予熱期間の一部を含む所定期間において、制御部が、目標値を安定点灯期間における目標値よりも上昇させるとともに保護動作を無効化するように構成されてもよい。これにより、上記所定期間においてフィラメント加熱が加速されることによって、予熱期間が短縮されて迅速な点灯動作が得られるとともに保護機能の誤作動が防止される。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータがフライバックコンバータからなることが好ましい。これにより、上述した有利な効果の各々が簡素な構成で実現される。

本発明の第１の実施形態による放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 第１の実施形態を補足する図である。 第１の実施形態による放電灯点灯装置の動作を説明する図である。 本発明の第２及び第３の実施形態による放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 第２及び第３の実施形態を補足する図である。 第２及び第３の実施形態による放電灯点灯装置の代替の回路構成を示す図である。 第２の実施形態による放電灯点灯装置の動作を説明する図である。 第３の実施形態による放電灯点灯装置の動作の一例を説明する図である。 第３の実施形態による放電灯点灯装置の動作の他の例を説明する図である。 本発明の変形例による放電灯点灯装置の回路構成を部分的に示す図である。

＜第１の実施形態＞
図１に、本発明の第１の実施形態による放電灯点灯装置１（以下、「点灯装置１」という）の回路構成を示す。点灯装置１は、主電源回路２、フィラメント用電源回路３及び制御部４を備える。点灯装置１は、商用電源等の交流電源ＡＣから給電され、出力配線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４介して低圧放電灯５（以下、「放電灯５」という）に電力を供給する。必要に応じて、イグナイタ６が、出力配線Ｗ３及びＷ４上において放電灯５側に接続される。具体的には、点灯装置１は、出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を有し、放電灯５（又は放電灯５及びイグナイタ６を含むユニット、以下同じ）は入力端子Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７及びＴ８を有し、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４と端子Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７及びＴ８の間に出力配線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４がそれぞれ接続される。

放電灯５は、一対の熱陰極フィラメント５１及び５２（以下、それぞれ「フィラメント５１及び５２」という）を有する。フィラメント５１は端子Ｔ７及びＴ８に接続され、フィラメント５２は端子Ｔ５及びＴ６に（イグナイタ６が接続される場合にはイグナイタ６を介して）接続される。フィラメント５１及び５２が加熱されることにより、放電に寄与する電子放電物質が放出される。

なお、本明細書における用語の定義は以下の通りである。放電灯５の両端間（すなわちフィラメント５１−５２間）に印加される電圧及び通電される電流をそれぞれ「ランプ電圧」及び「ランプ電流」という。フィラメント５１及び５２に流れる電流を総称して「フィラメント電流」といい、フィラメント５１に流れる電流及びフィラメント５２に流れる電流をそれぞれ「フィラメント電流ｉ５１」及び「フィラメント電流ｉ５２」という。また、放電灯５が絶縁破壊することにより放電を開始する動作を「ランプ始動」といい、ランプ始動前にフィラメント電流が通電される動作を「予熱」といい、ランプ始動後にランプ電流が通電される動作を「安定点灯」というものとする。また、フィラメント電流について、予熱期間中に流れるフィラメント電流を「予熱電流」ともいう。また、フィラメント電流の定電流制御とは、フィラメント電流の値をある目標値一致させる制御のことをいい、目標値が固定されているか変動しているかは、この用語の定義に影響しない。また、以降の説明において、各回路素子の各回路への区分けは説明の便宜上のものであり、本発明を拘束するものではない。

主電源回路２は、整流回路２０、昇圧コンバータ２２、降圧コンバータ２４及びフルブリッジ回路２５を備える。概略として、交流電源ＡＣからの入力電圧が整流回路２０によって整流され、整流回路２０の整流出力が昇圧コンバータ２２によって昇圧され、昇圧コンバータ２２の昇圧出力が降圧コンバータ２４によって降圧され、降圧コンバータ２４からの降圧出力がフルブリッジ回路２５によって交流変換される。フルブリッジ回路２５によって交流変換された電力が出力配線Ｗ１及びＷ４を介して放電灯５の両端間に供給される。すなわち、主電源回路２は、昇圧コンバータ２２、降圧コンバータ２４及びフルブリッジ回路２５によってＤＣ／ＡＣコンバータを構成し、後述するように放電灯５に低周波のランプ電圧又は電流を供給する。

整流回路２０は、ダイオードブリッジ等の全波整流回路からなる。入力電源が交流電源ではなく、バッテリ等の直流電源である場合には整流回路２０は不要である。なお、整流回路２０の前段又は後段には、ノイズフィルタ、電流ヒューズ、バリスタ等の入力回路（不図示）が必要に応じて設けられる。

昇圧コンバータ２２は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子２２１、インダクタ２２２、ダイオード２２３及び平滑コンデンサ２２４を含み、整流回路２０の整流出力を昇圧して平滑化する。スイッチング素子２２１のオン時にインダクタ２２２→スイッチング素子２２１に電流が流れ、インダクタ２２２にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子２２１のオフ時に、インダクタ２２２に蓄えられているエネルギーにより、インダクタ２２２→ダイオード２２３→平滑コンデンサ２２４に電流が流れ、平滑コンデンサ２２４が充電される。スイッチング素子２２１は、昇圧コンバータ２２の昇圧出力電圧が所定値となるように制御部４（制御回路４０）によってＰＷＭ駆動される。なお、平滑コンデンサ２２４の低電位側電極と同電位のノードをグランドＧ１というものとする。

降圧コンバータ２４は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子２４１、インダクタ２４２、ダイオード２４３及びコンデンサ２４４を含み、昇圧コンバータ２２の昇圧出力から、制限された電流を生成する。スイッチング素子２４１のオン時にスイッチング素子２４１→インダクタ２４２→フルブリッジ回路２５→放電灯５→フルブリッジ回路２５→電流検出抵抗２４６に電流が流れ、インダクタ２４２にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子２４１のオフ時に、インダクタ２４２に蓄えられているエネルギーにより、インダクタ２４２→フルブリッジ回路２５→放電灯５→フルブリッジ回路２５→電流検出抵抗２４６→ダイオード２４３に電流が流れる。コンデンサ２４４は降圧コンバータ２４の出力を平滑する。スイッチング素子２４１は、制御部４（制御回路４０）によってＰＷＭ駆動され、そのオン幅（オンデューティ）は制御回路４０において決定される。

また、降圧コンバータ２４は、電圧検出回路２４５及び電流検出回路２４６を含む。電圧検出回路２４５は降圧コンバータ２４の出力端に並列接続された抵抗分圧回路からなり、ノードＡに示す分圧値（以下、「検出値Ａ」という）が制御回路４０に入力される。これにより、降圧コンバータ２４の出力電圧が検出される。なお、ランプ電圧値は降圧コンバータ２４の出力電圧値に実質的に等しい。電流検出回路２４６は低抵抗素子からなり、降圧コンバータ２４の出力電流経路に挿入され、ノードＢに示す電流検出回路２４６に発生する電圧値（以下、「検出値Ｂ」という）が制御回路４０に入力される。これにより、降圧コンバータ２４の出力電流が検出される。なお、ランプ電流値は降圧コンバータ２４の出力電流値に実質的に等しい。

フルブリッジ回路２５は、ＭＯＳＦＥＴ等からなるスイッチング素子２５１、２５２、２５３及び２５４を含むフルブリッジを構成し、降圧コンバータ２４の直流出力を交流変換する。スイッチング素子２５１及び２５２の接続点が端子Ｔ１を介して出力配線Ｗ１に接続され、スイッチング素子２５３及び２５４の接続点が端子Ｔ４を介して出力配線Ｗ４に接続される。これにより、フルブリッジ回路２５からの交流出力が放電灯５に供給される。制御回路４０に含まれるドライバによってスイッチング素子２５１及び２５４と、スイッチング素子２５２及び２５３とが、５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の周波数（以下、「低周波」という）で交互にオンオフされる。これにより、低周波矩形波の電圧又は電流が出力配線Ｗ１及びＷ４を介して放電灯５に印加又は通電される。

フィラメント用電源回路３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、電流検出回路３１、電圧検出回路３２、電流検出回路３３及び電圧検出回路３４を備える。概略として、フィラメント用電源回路３は、昇圧コンバータ２２の出力端から入力される直流電圧を二出力の直流電流に変換する。一方の出力が出力配線Ｗ３及びＷ４を介してフィラメント５１に供給され、他方の出力が出力配線Ｗ１及びＷ２を介してフィラメント５２に供給される。これにより、直流のフィラメント電流がフィラメント５１及び５２の各々に供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、ＭＯＳＦＥＴ等からなるスイッチング素子３０１、トランス３０２、出力回路３０ａのダイオード３０３及び出力コンデンサ３０４、並びに出力回路３０ｂのダイオード３０５及び出力コンデンサ３０６を含み、絶縁型のフライバックコンバータ（降圧コンバータ）を構成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の１次側の基準電位はグランドＧ１であり、２次側の基準電位は出力コンデンサ３０４の低電位側電極と同電位のノード（以下、「グランドＧ２」という）となる。なお、図１においては、出力コンデンサ３０４及び３０６として電解コンデンサを図示しているが、スイッチング素子３０１のスイッチング動作による高周波リップルを除去できれば、出力コンデンサ３０４及び３０６はフィルムコンデンサ等であってもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０において、スイッチング素子３０１のオン期間にトランス３０２の一次巻線によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子３０１のオフ期間にそのエネルギーがトランス３０２の２次巻線側に出力される。スイッチング素子３０１は、制御回路４０によって数１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波でＰＷＭ駆動される。出力回路３０ａにおいて一方の２次巻線の出力がダイオード３０３を介してコンデンサ３０４に充電され、出力回路３０ｂにおいて他方の２次巻線の出力がダイオード３０５を介してコンデンサ３０６に充電される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力は、スイッチング素子３０１のＰＷＭ駆動におけるオンデューティ（オン幅）、トランス３０２の１次巻線に対する２次巻線の巻数比等によって決まる。出力回路３０ａからの出力電流は、端子Ｔ４→出力配線Ｗ４→端子Ｔ８→イグナイタ６（トランス６０４）→フィラメント５１→イグナイタ６（トランス６０４）→端子Ｔ７→出力配線Ｗ３→端子Ｔ３に流れ、フィラメント電流ｉ５１となる。一方、出力回路３０ｂからの出力電流は、端子Ｔ１→出力配線Ｗ１→端子Ｔ５→フィラメント５２→端子Ｔ６→出力配線Ｗ２→端子Ｔ２に流れ、フィラメント電流ｉ５２となる。

電流検出回路３１は電流検出抵抗３１０からなり、出力回路３０ａの出力電流（すなわち、フィラメント電流ｉ５１）を検出する。電流検出抵抗３１０はグランドＧ２と端子Ｔ３（出力配線Ｗ３）の間に挿入接続された低抵抗素子からなり、フィラメント電流ｉ５１に比例した電圧が電流検出抵抗３１０に発生する。電流検出抵抗３１０によって検出される検出電流値は、後述のフィードバック回路４１に入力される。

電圧検出回路３２は出力コンデンサ３０４に並列接続された分圧抵抗回路からなり、出力回路３０ａの出力電圧を検出する。この出力電圧は、フィラメント５１の両端電圧から配線Ｗ３及びＷ４並びにトランス６０４の２次巻線での降下電圧を減じた電圧であり、フィラメント５１の両端電圧を間接的に示す電圧でもある。電圧検出抵抗３２によって検出される出力回路３０ａの出力電圧値は、後述のフィードバック回路４１に入力される。

電流検出回路３３は電流検出抵抗３３０及びフォトカプラ３３１を備え、出力回路３０ｂの出力電流（すなわち、フィラメント電流ｉ５２）を検出する。電流検出抵抗３３０は出力コンデンサ３０６の負極端と端子Ｔ２（出力配線Ｗ２）の間に挿入接続された低抵抗素子からなり、フィラメント電流ｉ５２に比例した電圧が電流検出抵抗３３０に発生する。フォトカプラ３３１のフォトダイオードのアノード端が電流検出抵抗３３０の高電位端に、フォトダイオードのカソード端が電流検出抵抗３３０の低電位端に接続される。フォトカプラ３３１のフォトトランジスタは基準電位をグランドＧ１として制御回路４０に接続される。例えば、フォトトランジスタのコレクタ端子が不図示の抵抗を介して制御回路４０の制御電源に接続され、エミッタ端子がグランドＧ１に接続されるようにすればよい。あるいは、フォトトランジスタのコレクタ端子が制御回路４０の制御電源に接続され、エミッタ端子が不図示の抵抗を介してグランドＧ１に接続されるようにしてもよい。いずれの場合であっても電流検出抵抗３３０の電圧（すなわちフィラメント電流ｉ５２）の増減に応じて、フォトカプラ３３１のフォトトランジスタの出力値Ｄ（以下、「検出値Ｄ」という）が変化する。

電流検出回路３３によって、出力回路３０ａの出力短絡時の保護機能が実現される。例えば、誤配線等により出力配線Ｗ１−Ｗ２間で短絡状態が発生した場合、フィラメント５２が短絡故障した場合等に、電流検出抵抗３３０の電圧が増大する。電流検出抵抗３３０の電圧が増大して検出値Ｄが所定範囲外となると、制御回路４０は出力短絡状態を判別し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作、すなわちスイッチング素子３０１の駆動を停止させる。

ここで、電流検出抵抗３１０の抵抗値と電流検出抵抗３３０の抵抗値とはフィラメント電流ｉ５１とフィラメント電流ｉ５２とが実質的に等しくなるように設定される。これにより、両フィラメント電流のバランスが確保される。例えば、イグナイタ６が接続される場合には、後述のイグナイタ６のトランス６０４の２次巻線による電圧降下も考慮して、フィラメント５１及び５２の両端電圧が等しくなるように、電流検出抵抗３１０の抵抗値よりも電圧検出抵抗３３０の抵抗値の方が若干大きくなるように設定される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の設計上、トランス３０２の２次巻線の巻数には制限があり（巻数を少なくする必要があり）、出力回路３０ａ及び３０ｂに対する２次巻数比を調整することによってフィラメント電流ｉ５１及びｉ５２のバランスを調整することは難しい。より具体的には、仮に、フィラメント５１に対して電流検出抵抗３１０が接続される一方でフィラメント５２に対して電流検出抵抗３３０が接続されなかったとした場合、電流検出抵抗３１０での損失によってｉ５１＜ｉ５２となってしまう。そして、このような場合に、トランス３０２の２次巻線の巻数比を調整することによって両電流の差分を相殺してｉ５１＝ｉ５２とすることは難しい。この問題は、上述したようにフィラメント電流の経路にイグナイタ６（トランス６０４の２次巻線）が挿入接続される場合も同様である。これに対して、抵抗素子の抵抗値は比較的細かいピッチで調整可能であることから、電流検出抵抗３３０が接続されていれば、電流検出抵抗３３０の抵抗値を適切に選定することによって、フィラメント電流ｉ５１とフィラメント電流ｉ５２とを実質的に等しくすることができる。このように、電流検出抵抗３３０は、フィラメント電流ｉ５１及びｉ５２のバランスをとる役割も果たしている。

なお、本実施形態では、フィラメント電流ｉ５１及びｉ５２が実質的に等しくなるように電流検出抵抗３１０及び３３０の抵抗値が設定されるが、意図的にフィラメント電流ｉ５１及びｉ５２を異ならせるように抵抗値の異なる流検出抵抗３１０及び３３０を採用してもよい。例えば、直流点灯用の放電灯等においてフィラメント５１とフィラメント５２とが相互に異なる仕様である場合に、フィラメント電流ｉ５１とフィラメント電流ｉ５２とが所望の比となるように電流検出抵抗３１０及び３３０の抵抗比が設定されてもよい。

電圧検出回路３４は、抵抗３４１、ツェナーダイオード３４２及びフォトカプラ３４３を備え、出力回路３０ｂの出力電圧を検出する。この出力電圧は、フィラメント５２の両端電圧から配線Ｗ１及びＷ２での降下電圧を減じた電圧であり、フィラメント５２の両端電圧を間接的に示す電圧でもある。抵抗３４１、ツェナーダイオード３４２及びフォトカプラ３４３のフォトダイオードの直列回路が出力コンデンサ３０６に並列接続され、フォトカプラ３４３のフォトトランジスタは基準電位をグランドＧ１として制御回路４０に接続される。例えば、フォトトランジスタのコレクタ端子が不図示の抵抗を介して制御回路４０の制御電源に接続され、エミッタ端子がグランドＧ１に接続されるようにすればよい。あるいは、フォトトランジスタのコレクタ端子が制御回路４０の制御電源に接続され、エミッタ端子が不図示の抵抗を介してグランドＧ１に接続されるようにしてもよい。いずれの場合であっても出力回路３０ｂの出力電圧の増減に応じて、フォトカプラ３４３のフォトトランジスタの出力値Ｅ（以下、「検出値Ｅ」という）が変化する。

電圧検出回路３４によって、出力回路３０ｂの出力開放時の保護機能が実現される。例えば、放電灯５が点灯装置１に接続されていない場合、誤配線等により配線Ｗ１及びＷ２がフィラメント５２に接続されていない場合、フィラメント５２が開放故障した場合等に、出力回路３０ｂの出力電圧が増大する。これにより、ツェナーダイオード３４２がオンし、フォトカプラ３４３のフォトダイオードに流れる電流の増加によって検出値Ｅが所定範囲外となると、制御回路４０は出力開放状態を判別し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作、すなわちスイッチング素子３０１の駆動を停止させる。

なお、本実施形態では、出力回路３０ｂ、電流検出回路３３及び制御回路４０において、電流検出抵抗３３０の電圧値が所定範囲（上限閾値）を超えることによって出力短絡による異常が検出されるものとするが、電流検出抵抗３３０の電圧値が所定範囲（下限閾値）を下回ることによって出力開放による異常が検出されるようにしてもよい。同様に、本実施形態では、出力回路３０ｂ、電圧検出回路３４及び制御回路４０において、検出される出力電圧が所定範囲（上限閾値）を超えることによって出力開放による異常が検出されるものとするが、上記出力電圧が所定範囲（下限閾値）を下回ることによって出力短絡による異常が検出されるようにしてもよい。

制御部４は、制御回路４０及びフィードバック回路４１を備える。概略として、制御部４は、主電源回路２及びフィラメント用電源回路３の動作を制御する。特に、電流検出回路３１によって検出された電流検出値が電流目標値に一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御し、電圧検出回路３２によって検出された電圧検出値が電圧目標値（上限値）以下となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。すなわち、制御部４において、出力回路３０ａの出力電圧が上限値以下に維持されつつ、出力電流（フィラメント電流ｉ５１）が定電流制御される。また、制御部４１は、上述したように、出力回路３０ｂの出力電流（フィラメント電流ｉ５２）又は出力電圧が所定範囲外となる場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作を停止させる。

制御回路４０は、グランドＧ１を基準電位として、スイッチング素子２２１、スイッチング素子２４１、スイッチング素子２５１〜２５４、及びスイッチング素子３０１の駆動を制御する。具体的には、制御回路４０は、昇圧コンバータ２２の出力電圧が所定値となるようにスイッチング素子２２１をＰＷＭ駆動する。制御回路４０はまた、検出値Ａが目標値（上限値）以下となり、検出値Ｂが目標値に一致するように降圧コンバータ２４のスイッチング素子２４１をＰＷＭ駆動する。すなわち、降圧コンバータ２４及び制御回路４０によって、出力電圧が上限値以下に維持されつつ、ランプ電流がフィードバック制御される。あるいは、制御回路４０が、検出値Ａと検出値Ｂの乗算値が電力目標値に一致するように降圧コンバータ２４のスイッチング素子２４１をＰＷＭ駆動するようにしてもよい。この場合、降圧コンバータ２４及び制御回路４０によって、出力電圧が上限値以下に維持されつつ、ランプ電力がフィードバック制御される。また、制御回路４０は、上述したようにフルブリッジ回路２５のスイッチング素子２５１〜２５４を低周波駆動する。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０について、制御回路４０は、後述のフィードバック回路４１によって生成される検出値Ｃに基づいて決定されるオン幅によってスイッチング素子３０１をＰＷＭ駆動する。更に、制御回路４０は、上述のように、検出値Ｄ及びＥが所定範囲外となる場合に、スイッチング素子３０１を停止させることができる。この際、制御回路４０は、昇圧コンバータ２２（スイッチング素子２２１）、降圧コンバータ２４（スイッチング素子２４１）及びフルブリッジ回路２５（スイッチング素子２５１〜２５４）のうちの一部又は全部の動作を停止させるようにしてもよい。

なお、制御回路４０の制御電圧は、インダクタ２２２、インダクタ２４２若しくはトランス３０２の補助巻線（不図示）に発生する電圧又は平滑コンデンサ２２４の電圧から得られる電力をもとに適宜供給されるものとする。

予熱期間中においては、制御回路４０は、スイッチング素子２２１及び３０１を駆動し、スイッチング素子２４１を実質的に停止させるとともに、スイッチング素子２５１〜２５４を停止させる。また、ランプ始動時及び安定点灯中においては、制御回路４０は、スイッチング素子２２１、２４１、２５１〜２５４及び３０１を駆動する。

フィードバック回路４１は、オペアンプ４１１及び４１２、電圧源４１３及び４１４、ダイオード４１５及び４１６、電圧源４１７、抵抗４１８並びにフォトカプラ４１９を含み、グランドＧ２を基準電位とする。概略として、オペアンプ４１１は出力回路３０ａの出力電流（すなわち、フィラメント電流ｉ５１）を一定化させる機能を担う定電流制御用のオペアンプであり、オペアンプ４１２は出力回路３０ａの出力電圧を一定化させる機能を担う定電圧制御用のオペアンプである。そして、出力回路３０ａの出力状態に応じて、定電流制御及び定電圧制御の一方がダイオード４１５及び４１６からなるダイオードＯＲ回路によって選択され、フォトカプラ４１９のフォトダイオードにおける入力状態が決定される。これに応じて、フォトカプラ４１９のフォトトランジスタにおける出力が検出値Ｃとして制御回路４０に入力される。すなわち、スイッチング素子３０１は、制御回路４０及びフィードバック回路４１によって定電流制御又は定電圧制御のいずれか一方を行うようにＰＷＭ制御される。実質的には、出力回路３０ａの出力電圧が上限値以下に維持されつつ、出力電流（すなわち、フィラメント電流ｉ５１）が定電流制御される。

定電流制御用のオペアンプ４１１の負入力端子（−）には電流検出回路３１によって検出された電流検出値が入力され、正入力端子（＋）にはフィラメント電流ｉ５１の目標値に対応する電圧値が電圧源４１３から入力される。なお、オペアンプ４１１の負入力端子と出力端子間には不図示の帰還素子（抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路）が接続されるものとする。オペアンプ４１１は、負入力端子に入力される電流検出値と、正入力端子に入力される電圧値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、ダイオード４１５がオンされて定電流制御が選択されている場合には、オペアンプ４１１は電流検出値が電圧源４１３の電圧値に一致するようにスイッチング素子３０１のＰＷＭ制御におけるオン幅を決定することになる。この定電流制御によって、出力回路３０ａの出力短絡時に出力電流が過大となることを防止することもできる。

定電圧制御用のオペアンプ４１２の負入力端子（−）には電圧検出回路３２によって検出された電圧検出値が入力され、正入力端子（＋）には出力電圧の目標値（上限値）に対応する電圧値が電圧源４１４から入力される。なお、オペアンプ４１２の負入力端子と出力端子間にも不図示の帰還素子が接続されるものとする。オペアンプ４１２は、負入力端子に入力される電圧検出値と、正入力端子に入力される電圧値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、ダイオード４１６がオンされて定電圧制御が選択されている場合には、オペアンプ４１２は電圧検出値が電圧源４１４の電圧値に一致するようにスイッチング素子３０１のＰＷＭ制御におけるオン幅を決定することになる。この定電圧制御によって、出力回路３０ａの出力開放時に出力電圧が過大となることを防止することができる。

ダイオード４１５及び４１６からなるダイオードＯＲ回路は、オペアンプ４１１の出力端子電圧又はオペアンプ４１２の出力端子電圧のいずれか低い方に対してオンする。ダイオードＯＲ回路の共通アノードはフォトカプラ４１９のフォトダイオードのカソード側に接続される。フォトカプラ４１９のフォトダイオードのアノードは電圧源４１７の出力に抵抗４１８を介して接続される。フォトカプラ４１９のフォトトランジスタはグランドＧ１を基準電位とし、フォトダイオードに流れる電流（発光）に応じた検出値Ｃを出力する。制御回路４０は検出値Ｃに応じたパルス幅のＰＷＭ駆動信号を生成し、それをスイッチング素子３０１のゲート電圧として出力する。

そして、フィードバック回路４１及び制御回路４０によってフィラメント電流ｉ５１が目標値に定電流制御されることによって、（出力回路３０ｂ〜フィラメント５２が正常な状態であることを前提として）フィラメント電流ｉ５２も同様に定電流制御される。また、フィードバック回路４１及び制御回路４０によって出力回路３０ａの出力電圧が上限値以下に定電圧制御されることによって、（出力回路３０ｂ〜フィラメント５２が正常な状態であることを前提として）出力回路３０ｂの出力電圧も同様に定電圧制御される。

フィードバック回路４１の制御電圧は、トランス３０２の補助巻線から得られるものであればよい。図２に、フィードバック回路４１の制御電圧及び各電圧源の電圧を生成するための補助電源回路４２の一例を示す。補助電源回路４２は、トランス３０２の補助巻線Ｓ３、ダイオード４２１、コンデンサ４２２、トランジスタ４２３、抵抗４２４、ツェナーダイオード４２５、ダイオード４２６及びコンデンサ４２７を備える。補助巻線Ｓ３に発生する電圧がダイオード４２１及びコンデンサ４２２によって整流及び平滑され、この平滑された電圧が、トランジスタ４２３、抵抗４２４及びツェナーダイオード４２５によって構成されたシリーズレギュレータで降圧される。この降圧された電圧がダイオード４２６を介してコンデンサ４２７によって平滑され、フィードバック回路４１の制御電圧Ｖｃｃが生成される。電圧源４１７は制御電圧Ｖｃｃであり、電圧源４１３及び４１４はそれぞれ制御電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗分圧回路であればよい。なお、補助電源回路４２は、三端子レギュレータ、シャントレギュレータ等を用いて構成されていてもよい。

イグナイタ６は、抵抗６０１、コンデンサ６０２、放電ギャップ６０３及びトランス６０４を備え、トランス６０４の２次巻線が端子Ｔ７及びＴ８とフィラメント５１との間に接続される。イグナイタ６は、ランプ始動時に、出力配線Ｗ１−Ｗ４間のランプ電圧（フルブリッジ回路２５の無負荷二次電圧）にパルス電圧を重畳し、ランプ始動を促進する。ただし、フルブリッジ回路２５の無負荷二次電圧だけでランプ始動が可能な場合には、イグナイタ６は動作しないか、あるいは不要である。ランプ始動時において、フルブリッジ回路２５の無負荷二次電圧が抵抗６０１を介してコンデンサ６０２に充電され、コンデンサ６０２の電圧が放電ギャップ６０３のブレークダウン電圧を超えると、放電ギャップ６０３が導通する。これにより、トランス６０４の１次巻線にパルス電圧が発生し、このパルス電圧がトランス６０４の巻数比に応じて昇圧され、２次巻線において高圧パルス電圧となって無負荷二次電圧に重畳される。ランプ始動後は、フルブリッジ回路２５の出力電圧が無負荷二次電圧よりも低くなり、コンデンサ６０２に充電される電圧が放電ギャップ６０３のブレークダウン電圧を超えることはない。すなわち、ランプ始動後は、イグナイタ６は動作しない。

図３を参照して、点灯装置１の動作を説明する。図３において、縦軸上段にフィラメント用電源回路３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流（フィラメント電流）を示し、縦軸下段に主電源回路２のフルブリッジ回路２５の出力電圧（ランプ電圧）を示し、横軸に時間を示す。

時刻ｔ０において、制御回路４０がＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作を開始させる。なお、時刻ｔ０の時点で昇圧コンバータ２２は動作を開始しているものとする。時刻ｔ０以降において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０及び制御部４によって、フィラメント電流（フィラメント電流ｉ５１）が電流値Ｉ１となるように定電流制御が行われる。なお、電流値Ｉ１は、ランプ始動後も放電灯５が安定して点灯を続けるための電流値であるものとする。

時刻ｔ１において、制御回路４０がフルブリッジ回路２５の出力動作を開始させ、これにより、ランプ始動が完了するまで一時的に無負荷電圧Ｖｏが出力される（この間にイグナイタ６が動作し得る、以下同じ）。その後、ランプ始動後に、フルブリッジ回路２５の出力電圧は、安定点灯中のランプ電圧に略等しい電圧値ＶＬに低下する。すなわち、ランプ始動後の安定点灯期間では、ランプ電圧（ＶＬ）に対応する低周波ランプ電流が主電源回路２から放電灯５に供給されるとともに、直流フィラメント電流（Ｉ１）がフィラメント用電源回路３からフィラメント５１及び５２の各々に供給される。なお、時刻ｔ０−ｔ１間の時間は、放電灯の種類にもよるが１〜３秒程度であればよい。

以上のように、本実施形態の点灯装置１によると、主電源回路２の一部から入力される直流電圧がフィラメント用電源回路３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０によって直流のフィラメント電流ｉ５１及びｉ５２に変換される。そして、制御部４によって、フィラメント電流ｉ５１が定電流制御されるとともに、フィラメント電流ｉ５２が所定範囲外となるとＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作が停止される。このような構成により、以下の効果が得られる。

（１）予熱電流適正化による放電灯５の始動性向上
上述したように、点灯装置１から放電灯５には、定電流制御された直流のフィラメント電流が供給される。したがって、出力配線Ｗ１〜Ｗ４の長さ、すなわち抵抗成分に起因する電圧降下にかかわらず所望値の電流をフィラメント５１及び５２に通電することが可能となる。これにより、出力配線Ｗ１〜Ｗ４の長さにかかわらず、ランプ始動に際してフィラメント５１及び５２が充分加熱され、フィラメント５１及び５２からの電子放射物質の放出が促進され、放電灯５の始動性の向上が可能となる。また、安定点灯においても所定のフィラメント電流が通電されるので適正な点灯特性が確保される。

（２）点灯装置１の小型化
フィラメント用電源回路３がＤＣ／ＤＣコンバータ３０によって構成され、そのトランス３０２は高周波スイッチング用トランスである。したがって、従来のようなフィラメント用電源回路に商用電源トランスが用いられる構成に比べてフィラメント用電源３は大幅に小型化される。これにより小型の点灯装置１が実現される。

（３）点灯装置１の標準化
フィラメント用電源回路３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、その性質上、異なる入力電圧に対してもそのスイッチング動作（オン幅等）を制御することによって、所望値のフィラメント電流を出力することができる。また、フィラメント用電源回路３の出力側において、異なる種類の放電灯５（すなわち、必要なフィラメント電流が異なる放電灯５）に対してもフィラメント電流の目標値を調整することによって、所望値のフィラメント電流を出力することができる。すなわち、交流電源ＡＣの仕様にかかわらず、又は放電灯５の種類にかかわらず、実質的に同じ回路構成のフィラメント用電源回路３を採用することができるため、点灯装置１の標準化が可能となる。特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力となる昇圧コンバータ２２の出力電圧が交流電源ＡＣの電圧にかかわらず一定となるように構成されている場合、フィラメント用電源回路３を、全ての交流電源仕様に対するラインナップにおいて実質的に同じ構成とすることができ、点灯装置１の標準化が一層促進される。

（４）簡素かつ低コストな構成による保護機能の付加
制御回路４０及びフィードバック回路４１において、出力回路３０ａの出力電流の定電流制御又は出力電圧の定電圧制御（出力電圧を上限値以下とする制御）が行われることにより、フィラメント５１に関する出力回路３０ａの出力短絡時の過電流防止及び出力開放時の過電圧防止の保護機能が担保される。一方、フィラメント５２に対して電流検出回路３３及び電圧検出回路３４が付加され、制御回路４０において、それぞれの検出値Ｄ又は検出値Ｅが所定範囲外となる場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作が停止される。これにより、フィラメント５２に関する出力回路３０ｂの出力短絡時の過電流防止及び出力開放時の過電圧防止の機能も実現される。そして、電流検出回路３３及び電圧検出回路３４からなる回路構成は、電流検出回路３１、電圧検出回路３２、フィードバック回路４１及び補助電源回路４２（図２参照）からなる回路構成と比べて回路規模が小さく、低コストである。したがって、本実施形態の構成によると、電流検出回路３１、電圧検出回路３２、フィードバック回路４１及び補助電源回路４２からなる回路構成をフィラメント５１及び５２の双方について２組設けたとした場合よりも点灯装置１が簡素かつ低コストとなる。このように、両フィラメント５１及び５２への出力に関する保護機能が簡素かつ低コストな態様で実現される。

（５）フィラメント電流のバランス確保
電流検出抵抗３１０がフィラメント５１に直列接続され、電流検出抵抗３３０がフィラメント５２に直列接続される。そして、フィラメント電流ｉ５１及びｉ５２の経路における電圧降下を考慮して電流検出抵抗３１０及び３３０の抵抗値が適切に選定されることによって、フィラメント電流ｉ５１とフィラメント電流ｉ５２との比を、例えば双方が等しくなるように調整可能となる。これにより、フィラメント電流ｉ５１及びｉ５２のバランスを確保することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態ではフィラメント電流を固定値としたが、本実施形態ではフィラメント電流が切替え可能な構成を示す。図４に、本実施形態による点灯装置１の回路構成を示す。本実施形態の点灯装置１と第１の実施形態の点灯装置１との相違は制御部４の構成及び動作にあり、他の構成は双方の実施形態において共通する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、概略として、予熱期間開始直後の所定期間Ｔ１におけるフィラメント電流ｉ５１の電流値が、その後の予熱期間中の期間Ｔ２及び安定点灯期間における電流値Ｉ１よりも低減される。この期間Ｔ１において、制御部４は、期間Ｔ２に先立って出力回路３０ｂの出力の異常（例えば、放電灯５の未装着による開放状態、配線Ｗ１又はＷ２の誤配線による短絡状態及び開放状態、フィラメント５２の短絡状態及び開放状態等）の有無を判別する。

本実施形態の制御部４の制御回路４０及びフィードバック回路４１においては、フィードバック回路４１のオペアンプ４１１に接続された電圧源４１３の電圧が制御回路４０から切り替えられるように構成される。具体的には、制御回路４０の出力部からの切替信号Ｓ０がフォトカプラ４０１を介して切替信号Ｓ１としてフィードバック回路４１に出力され、切替信号Ｓ１によって電圧源４１３の電圧値が切り替えられる。なお、フォトカプラ４０１の入力側（フォトダイオード）の基準電位はグランドＧ１であり、フォトカプラ４０１の出力側（フォトトランジスタ）の基準電位はグランドＧ２である。

例えば、図５に一例を示すように、電圧源４１３が、制御電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗４１３ａ及び４１３ｂに加えて、抵抗４１３ｂに並列接続された抵抗４１３ｃ及びトランジスタ４１３ｄの直列回路を備えるようにすればよい。そして、フォトカプラ４０１のフォトトランジスタが抵抗４１３ｅを介して制御電圧Ｖｃｃに接続され、フォトトランジスタのコレクタ端子がトランジスタ４１３ｄのベース端子に接続されるようにすればよい。そして、切替信号Ｓ０がローレベルで切替信号Ｓ１がハイレベルの場合にはトランジスタ４１３ｄがオンされて電圧源４１３の電圧値（オペアンプ４１１の正入力端子の電圧）が減少するように構成される。図５に示す例では、切替信号Ｓ０がローレベルからハイレベルに切り替えられると、切替信号Ｓ１がハイレベルからローレベルに切り替えられ、電圧源４１３の電圧値（目標値）が上昇し、オペアンプ４１１による定電流制御の結果としてフィラメント電流が増加する。切替信号Ｓ０が出力される切替タイミングは、制御回路４０の内部タイマによって決定される。

また、代替例として、図６に示すように、フィードバック回路４１が、グランドＧ２を基準電位とするタイマ回路４３１及び切替回路４３２を備える構成としてもよい。この構成においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が起動してフィードバック回路４１に制御電圧Ｖｃｃが供給されると、タイマ回路４３１が起動する。そして、タイマ回路４３１が所定期間の経過を計時すると、切替回路４３２が切替信号Ｓ１を出力する。タイマ回路４３１は、例えば、抵抗とコンデンサが直列接続されたＲＣ積分回路等であればよい。

図７を参照して、本実施形態の点灯装置１の動作を説明する。図７において、縦軸上段にフィラメント用電源回路３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流（フィラメント電流）を示し、縦軸下段に主電源回路２のフルブリッジ回路２５の出力電圧（ランプ電圧）を示し、横軸に時間を示す。

時刻ｔ０に期間Ｔ１が開始される。この時点で制御回路４０がＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作を開始させる。なお、時刻ｔ０の時点で昇圧コンバータ２２は動作を開始しているものとする。期間Ｔ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０及び制御部４によって、フィラメント電流が電流値Ｉ１よりも低い電流値Ｉ０に一致するように、フィラメント電流ｉ５１の定電流制御が行われる。期間Ｔ１の継続時間は、電流検出回路３３、電圧検出回路３４及び制御回路４０が保護機能を実行することが可能な範囲で短く設定されることが好ましく、例えば、１００ｍｓｅｃ程度（例えば、５０ｍｓｅｃ〜１５０ｍｓｅｃ程度）であればよい。

時刻ｔ２に期間Ｔ２が開始される。この時点で制御部４において、切替信号Ｓ１が出力されて定電流制御の目標値（すなわち、電圧源４１３の電圧値）が上昇され、フィラメント電流が電流値Ｉ０から電流値Ｉ１に増加する。期間Ｔ２においても、その後の出力短絡状態又は出力開放状態の発生（例えば、放電灯５が取り外された場合、フィラメント５２が短絡又は開放した場合等）に備えて、電流検出回路３３、電圧検出回路３４及び制御回路４０による検出が継続される。

時刻ｔ３に期間Ｔ２が終了される。この時点で制御回路４０がフルブリッジ回路２５の出力動作を開始させ、これにより、ランプ始動が完了するまで一時的に無負荷電圧Ｖｏが出力される。ランプ始動後、フルブリッジ回路２５の出力電圧は、安定点灯中のランプ電圧に略等しい電圧値ＶＬに低下する。すなわち、ランプ始動後の安定点灯期間では、ランプ電圧（ＶＬ）に対応する低周波ランプ電流が主電源回路２から放電灯５に供給されるとともに、直流フィラメント電流（Ｉ１）がフィラメント用電源回路３からフィラメント５１及び５２の各々に供給される。

以上のように、本実施形態の点灯装置１によると、第１の実施形態に関して説明した有利な効果（１）〜（５）に加えて、以下の有利な効果が得られる。

（６）フィラメント故障時の部品ストレスの抑制
本実施形態では、予熱期間において、制御部４がフィラメント電流ｉ５１の目標値を段階的に上昇させ、これにより、フィラメント電流が電流値Ｉ１よりも小さい電流値Ｉ０となる期間Ｔ１が設けられる。このように、出力回路３０ｂの出力に異常が発生していた場合であっても、低出力の期間Ｔ１において保護動作が実行され、その後に大きなストレスが回路部品にかかることが未然に防止される。

＜第３の実施形態＞
上記第２の実施形態では予熱期間（期間Ｔ２）のフィラメント電流と安定点灯期間のフィラメント電流が同じである構成を示したが、本実施形態では、予熱期間中のフィラメント電流が安定点灯期間中のフィラメント電流よりも増加されて予熱期間が短縮される構成を示す。本実施形態による点灯装置１の回路構成は、図４乃至図６に示す第２の実施形態のものと同様であり、本実施形態の点灯装置１と第２の実施形態の点灯装置１との相違は制御部４の動作にある。

本実施形態では、予熱期間の一部を含む所定期間Ｔ３におけるフィラメント電流ｉ５１の電流値が安定点灯用の電流値Ｉ１よりも増加される。なお、一般に、フィラメントの抵抗値は温度に大きく依存し、ランプ始動前の低温時においてはフィラメントの抵抗値は低い。したがって、予熱期間においてフィラメント電流を増大させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電力が安定点灯時に比べて大きく増加することはない。そして、この期間Ｔ３において、制御部４は、出力回路３０ｂの出力の異常（例えば、放電灯５の未装着による開放状態、配線Ｗ１又はＷ２の誤配線による短絡状態及び開放状態、フィラメント５２の短絡状態及び開放状態等）に対する保護機能を無効化する。すなわち、期間Ｔ３では、検出値Ｄ又はＥが所定範囲外となっていたとしても、制御回路４０はＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力動作を継続させる。

図８Ａを参照して、本実施形態の点灯装置１の動作を説明する。図８Ａにおいて、縦軸上段にフィラメント用電源回路３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流（フィラメント電流）を示し、縦軸下段に主電源回路２のフルブリッジ回路２５の出力電圧（ランプ電圧）を示し、横軸に時間を示す。

時刻ｔ０に期間Ｔ１が開始される。この時点で制御回路４０がＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作を開始させる。なお、時刻ｔ０の時点で昇圧コンバータ２２は動作を開始しているものとする。期間Ｔ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０及び制御部４によって、フィラメント電流ｉ５１が（第２の実施形態と同様に）電流値Ｉ０に一致するように定電流制御が行われる。

時刻ｔ４に期間Ｔ３が開始される。この時点で制御部４において、切替信号Ｓ１が出力されて定電流制御の目標値（すなわち、電圧源４１３の電圧値）が上昇され、フィラメント電流が電流値Ｉ０から電流値Ｉ２に増加する。電流値Ｉ２は、安定点灯用の電流値Ｉ１よりも大きい。この期間Ｔ３においては、電流検出回路３３、電圧検出回路３４及び制御回路４０による保護動作が無効化（マスク）される。言い換えると、上記保護動作は期間Ｔ３以外で行われる。

時刻ｔ５に期間Ｔ３が終了される。この時点で切替信号Ｓ１が出力されて定電流制御の目標値が低減され、フィラメント電流が電流値Ｉ２から電流値Ｉ１に減少する。

時刻ｔ６において、制御回路４０がフルブリッジ回路２５の出力動作を開始させ、これにより、ランプ始動が完了するまで一時的に無負荷電圧Ｖｏが出力される。ランプ始動後、フルブリッジ回路２５の出力電圧は、安定点灯中のランプ電圧に略等しい電圧値ＶＬに低下する。すなわち、ランプ始動後の安定点灯期間では、ランプ電圧（ＶＬ）に対応する低周波ランプ電流が主電源回路２から放電灯５に供給されるとともに、直流フィラメント電流（Ｉ１）がフィラメント用電源回路３からフィラメント５１及び５２の各々に供給される。

本実施形態の点灯装置１の動作は、図８Ｂに示すような態様であってもよい。図８Ａと同様に、図８Ｂにおいても、縦軸上段にフィラメント用電源回路３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流（フィラメント電流）を示し、縦軸下段に主電源回路２のフルブリッジ回路２５の出力電圧（ランプ電圧）を示し、横軸に時間を示す。

時刻ｔ０に期間Ｔ１´が開始される。この時点で制御回路４０がＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力動作を開始させる。なお、時刻ｔ０の時点で昇圧コンバータ２２は動作を開始しているものとする。期間Ｔ１´において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０及び制御部４によって、フィラメント電流ｉ５１が（第１の実施形態と同様に）電流値Ｉ１に一致するように定電流制御が行われる。なお、期間Ｔ１´の継続時間は、第２の実施形態における期間Ｔ１の継続時間と同程度であればよい。

時刻ｔ７に期間Ｔ３が開始される。この時点で制御部４において、切替信号Ｓ１が出力されて定電流制御の目標値（すなわち、電圧源４１３の電圧値）が上昇され、フィラメント電流が電流値Ｉ１から電流値Ｉ２に増加する。この期間Ｔ３において、電流検出回路３３、電圧検出回路３４及び制御回路４０による保護動作が無効化（マスク）される。言い換えると、上記保護動作は期間Ｔ３以外で行われる。

時刻ｔ８において、制御回路４０がフルブリッジ回路２５の出力動作を開始させ、これにより、ランプ始動が完了するまで一時的に無負荷電圧Ｖｏが出力される。ランプ始動後、フルブリッジ回路２５の出力電圧は、安定点灯中のランプ電圧に略等しい電圧値ＶＬに低下する。すなわち、ランプ始動後においては、ランプ電圧（ＶＬ）に対応する低周波ランプ電流が主電源回路２から放電灯５に供給される。

時刻ｔ９に期間Ｔ３が終了される。この時点で切替信号Ｓ１が出力されて定電流制御の目標値が低減され、フィラメント電流が電流値Ｉ２から電流値Ｉ１に減少する。これにより、安定点灯期間においては、低周波ランプ電流が主電源回路２から放電灯５に供給されるとともに、直流フィラメント電流（Ｉ１）がフィラメント用電源回路３からフィラメント５１及び５２の各々に供給される。これにより、ランプ始動の瞬間においてもフィラメント加熱が充分になされ、放電灯５の始動性がより向上する。本例では、例えば、期間Ｔ１は１００ｍｓｅｃ程度であり、期間Ｔ３は３ｓｅｃ程度であり、時刻ｔ９はランプが点灯を開始してから１ｓｅｃ程度後であればよい。

図８Ａ及び図８Ｂに示す動作において、制御回路４０において、期間Ｔ３の終了タイミングは、内部タイマによって決定されるようにしてもよいし、検出値Ａ又はＢに基づいて決定されるようにしてもよい。いずれの場合であっても、期間Ｔ３の終了タイミングは、概ねランプ始動のタイミング付近であればよく、例えば、ランプ始動時の±１ｓｅｃ程度以内であればよい。なお、ランプ始動時には、検出値Ａによってランプ電圧の急激な低下が検出され、検出値Ｂによってランプ電流の発生が検出され、これらの検出結果の一方又は両方によって期間Ｔ３の終了タイミングが決定される。予熱期間においてフィラメント電流が増加されることによって、フィラメント加熱が加速されるので、予熱期間は第１及び第２の実施形態の場合に比べて短く設定される。

以上のように、本実施形態の点灯装置１によると、第１及び第２の実施形態に関して説明した有利な効果（１）〜（６）に加えて、以下の有利な効果が得られる。

（７）予熱期間の短縮と保護機能の誤作動防止
本実施形態では、予熱期間（期間Ｔ３）におけるフィラメント電流を安定点灯用のフィラメント電流に対して増加させることができるので、フィラメント５１及び５２の加熱を加速し、予熱期間を短縮して迅速な点灯動作を得ることができる。そして、フィラメント電流が増加する期間Ｔ３においては、出力回路３０ｂに関する過電流保護及び過電圧保護が無効化されるので、予熱期間を短縮しつつも保護機能の誤作動を防止することができる。

＜変形例＞
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。

（１）主電源回路２に関する変形
上記各実施形態では、交流点灯用の放電灯５が低周波点灯される構成を示したが、直流点灯用の放電灯が直流点灯される構成にも本発明は適用可能である。この場合、主電源回路２は直流電圧及び直流電流を出力するＤＣ／ＤＣコンバータからなる。

（２）フィラメント用電源回路３に関する変形
上記各実施形態においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧が、昇圧コンバータ２２の出力部から供給される構成を示したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧は他の箇所から入力されるようにしてもよい。例えば、図９に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧が、昇圧コンバータ２２の入力部（すなわち、整流回路２０の出力部）から供給されるようにしてもよい。この場合、入力コンデンサ２０１には、点灯装置１の力率を低下させないために比較的容量の小さいコンデンサを用いることが望ましい。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０への入力電圧は非平滑の脈流電圧となる。出力コンデンサ３０４及び３０６については、交流電源ＡＣの電源周波数に起因するリップルがフィラメント電流に表れるのを防止したい場合には比較的容量の大きいコンデンサを用いることが好ましい。

また、第１の実施形態において上述した有利な効果「（２）点灯装置１の小型化」及び「（３）点灯装置１の標準化」は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が簡素な構成のフライバックコンバータであることによって一層担保されるものであるが、本発明は、他の形態の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータによっても実現可能である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、フォワードコンバータ、プッシュプルコンバータ等であってもよい。

（３）制御部４（切替信号Ｓ０及びＳ１）に関する変形
上記第２及び第３の実施形態においては、制御部４において切替信号Ｓ０及びＳ１が段階的に切り替えられてフィラメント電流が段階的に増加又は減少される構成を示したが、制御部４においてリニアに変化する切替信号Ｓ０及びＳ１が生成されてフィラメント電流が連続的に増加又は減少される構成としてもよい。

（４）安定点灯中の動作に関する変形
上記各実施形態においては、ランプ始動後の安定点灯時において、フィラメント５１及び５２にフィラメント電流が通電される構成を示したが、放電灯５が安定点灯中のフィラメント電流を必要としないような放電灯である場合には、制御部４（制御回路４０）がフィラメント用電源回路３（ＤＣ／ＤＣコンバータ３０）の動作を停止させるようにしてもよい。これにより、安定点灯中の消費電力が減少し、より高効率な点灯装置１が実現される。

１ 放電灯点灯装置
２ 主電源回路（第１の電源回路）
３ フィラメント用電源回路（第２の電源回路）
４ 制御部
５ 低圧放電灯
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ａ 出力回路（第１の出力回路）
３０ｂ 出力回路（第２の出力回路）
３１ 電流検出回路（第１の電流検出回路）
３２ 電圧検出回路（第１の電圧検出回路）
３３ 電流検出回路（第２の電流検出回路）
３４ 電圧検出回路（第２の電圧検出回路）
５１ 熱陰極フィラメント（第１の熱陰極フィラメント）
５２ 熱陰極フィラメント（第２の熱陰極フィラメント）
３１０ 電流検出抵抗（第１の抵抗素子）
３３０ 電流検出抵抗（第２の抵抗素子）

Claims (7)

1. 第１及び第２の熱陰極フィラメントを有する低圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、
   前記低圧放電灯にランプ電圧又はランプ電流を供給する第１の電源回路と、
   前記第１の電源回路の一部から入力される直流電圧を直流の第１及び第２のフィラメント電流に変換して該第１及び第２のフィラメント電流を前記第１及び第２の熱陰極フィラメントにそれぞれ供給する絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第１のフィラメント電流を検出する第１の電流検出回路並びに前記第２のフィラメント電流を検出する第２の電流検出回路を有する第２の電源回路と、
   前記第１の電流検出回路によって検出される第１の電流検出値が目標値に一致するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する定電流制御を実行するフィードバック回路及び制御回路を含み、該制御回路が、前記第２の電流検出回路によって検出される第２の電流検出値が所定範囲外となる場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力動作を停止させる保護動作を実行するように構成された、制御部と
   を備えた放電灯点灯装置。
2. 請求項１に記載の放電灯点灯装置において、前記第１の電流検出回路が前記第１のフィラメント電流の経路に挿入接続された第１の抵抗素子からなり、前記第２の電流検出回路が前記第２のフィラメント電流の経路に挿入接続された第２の抵抗素子からなり、前記第１のフィラメント電流と前記第２のフィラメント電流とが等しくなるように前記第１及び第２の抵抗素子の抵抗値が設定された、放電灯点灯装置。
3. 請求項１又は２に記載の放電灯点灯装置において、
   前記第２の電源回路が、前記第１のフィラメント電流を出力する第１の出力回路、前記第２のフィラメント電流を出力する第２の出力回路、及び前記第１の出力回路の出力電圧を検出する第１の電圧検出回路を有し、
   前記制御部が、前記第１の電圧検出回路によって検出される電圧検出値が上限値以下となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された、放電灯点灯装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置において、
   前記第２の電源回路が、前記第１のフィラメント電流を出力する第１の出力回路、前記第２のフィラメント電流を出力する第２の出力回路、及び該第２の出力回路の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路を有し、
   前記制御部が、前記第２の電圧検出回路によって検出される電圧検出値が所定範囲外となる場合に前記保護動作を実行するように構成された、放電灯点灯装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの起動後であって前記第１の電源回路から前記ランプ電圧が出力される前の予熱期間において、該予熱期間の開始直後の所定期間に、前記制御部が、前記目標値を段階的又は連続的に上昇させるように構成された、放電灯点灯装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの起動後であって前記第１の電源回路から前記ランプ電圧が出力される前の予熱期間の一部を含む所定期間において、前記制御部が、前記目標値を安定点灯期間における目標値よりも上昇させるとともに前記保護動作を無効化するように構成された、放電灯点灯装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがフライバックコンバータからなる、放電灯点灯装置。

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