JPH01289097A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ＪＩｌ業上の利用分野１ 本発明は、放電灯の寿命末期時の制御方法における放電
灯点灯装置に関するものである。

【従来の技術１ 従来、インバータ回路の出力により放電灯を点灯させる
装置において、放電灯が半波放電状態になった時、この
半波放電状態に基づく異常電圧を検知して上記インバー
タ回路の作動を実質的に停止させ、さらに、上記半波検
出による停止機能を電源投入時から所定時間不動作にす
る装置は提案されている（特公昭６２−１００００号公
報）。

この場合の半波放電状態とは、放電灯の寿命末期に、一
方の電極に陰極酸化物がなくなったエミッタレス状態で
の放電状態のことである。すなわち、放電灯の一方向に
おいては陰極酸化物がないため、ランプ電流がほとんど
流れず、他方向は陰極酸化物があるため正常点灯と同様
な放電を繰り返す状態である。従って、ランプ電流に正
負のアンバランスが生じ、結果として、チ１−り、トラ
ンスなどの誘導成分が偏磁、飽和し、入力電流、入力電
圧が増大し、最悪の場合、インバータ回路のトランジス
タ、チョーク、トランスなどの構成部品が破壊されてし
まうことになる。上記の特公昭６２−　ｉ、　ｏ　ｏ　
ｏ　ｏ号公報や実開昭６２−１５０８９８号公報では、
この問題を異常電圧を検知し、制御することで解決して
いるものである。

次に、第７図に示す具体的な従来例により説明する。第
７図は、所謂−石式自励他制式インバータ放電灯点灯装
置である。電源部１は、交流電源を整流する整流器ＤＢ
と、平滑用コンデンサＣ３とから構成され、直流電圧を
出力する。共振回路２は、発振用コンデンサＣ２とチ３
−りし３等から構成され、この共振回路２に対して、放
電灯α、限流用チ５−りＬ２が直列に接続しである。ま
た、放電灯αのフイラメン）Ｌ−ｆ２の非電源側間に予
熱用のコンデンサＣ５が接続されている。コンデンサＣ
２及びチッークＬ１の一端は電源部１の正極に接続され
、他層は主トランジスタＱ、のコレクタに接続されてい
る。尚、この主トランジスタＱ７、共振回路２等でイン
バータ回路が構成される。

共振回路２とチッークＬ２との間には、主トランジスタ
Ｑ、の駆動電流源用のカレントド２ンスＣＴが設けてあ
り、抵抗Ｒ１を介して主トランジスタＱ１のベースに接
続されている。また、該ベースには帰還電流を流すダイ
オードＤ、が！Ｉｌｌである。主トランジスタＱ、のオ
ンオフを制御する制御回路３は、周波数設定回路３ａ、
予熱・ソフトスタート回路３ｂ及Ｖ制御電源回路３ｃ等
から構成されている。周波数設定回路３ａは、主トラン
ジスタＱ１のオフ信号を共振振動に同期させながら設定
するものであり、コンパレータＩＣい　トランジスタＱ
２〜Ｑ１、抵抗Ｒ２〜Ｒ８、ダイオードＤ２．Ｄ３、コ
ンデンサ０４等から構成されている。

予熱・ン７トスタート回路３ｂは、コンパレータ■Ｃ２
、抵抗Ｒ，，％Ｒ，，、コンデンサＣｓ　ｔ　Ｃｓ等か
ら構成され、制御電源回路３ｃは、抵抗Ｒ０、ツェナー
ダイオードＺＤ、、コンデンサ０７等から構成されてい
る。

この−石式自励他制式インパータ放電灯点灯装置におい
て、正常な放電灯と、寿命末期のフィラメントの片側が
エミッタレス状態となった放電灯（片方のフィラメント
だけ陰極酸化物を除いた状態の放電灯）を点灯させた時
の電圧波形、検出点の一興体例を第８図及び第９図に示
す、第８図は第７図の要部回路図を示し、第９図（ａ）
は正常な放電灯αの点灯時を、同図（ｂ）は、一方のフ
ィラメント 状態した状態を、同図（ｅ）は他方のフィラメントｆ２
をエミッタレス状態とした状態を夫々示している。同図
において、Ｖｃｅは主トランジスタＱ１のコレクタ・エ
ミッタ闇の電圧を示し、電圧Ｖを検出する検出点はチ房
−りＬ２と放電灯αのフィラメント「２との間である。

同図において、電圧Ｖの波形のピーク値を比較すると、
最大差で２０Ｖ程度である。この検出点で精度良く負荷
の状態変化を検出するためには、何等かの有効な検出手
段を必要とする。

【発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、放
電灯の寿命末期時においても有効な制御方法でもって、
インバータ回路の出力を低減若しくは停止させて安全性
を確保することを目的とした放電灯、く灯ｌ装置を提供
するものである。

［１１題を解決するための手段１ ［作用１ 本発明は、放電灯の寿命末期時にインバータ回路から供
給される高周波電圧が正弦波でないことに起因して顕着
に現れる波形の歪成分を検知する検知手段と、この検知
手段からの検知信号によりインバータ回路の出力を低減
若しくは停止させる制御手段とを備えることにより、検
知手段により放電灯の寿命末期時にインバータ回路から
供給される高周波電圧が正弦波でないことに起因して顕
着に現れる波形の歪成分を検知し、制御手段により検知
手段から検知信号を受けてインバータ回路の出力を低減
若しくは停止ヒさせるようにしたものである。

［実施例１］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。本発
明は、放電灯寿命末期時の電圧波形の中で、高周波電源
の電圧が正弦波でない歪成分を有するインバータ回路に
おいて、変化の特徴が顕着に現れることに着眼し、検出
を行なうことを特徴としている。

放電灯寿命末期の特徴的波形に関して説明する０回路の
基本構成を第４図に示す、インバータ回路等からなる高
周波電源４に限流要素５を介して放電灯Ｃが接続され、
放電灯ｅのフィラメントｆｌｔｆ２の非電ｒＸ１ｗ間に
予熱用インピーダンスＺが接続してあり、この予熱用イ
ンピーダンスＺ側を予熱用経路としている。本発明は、
高周波電源４の出力電圧が正弦波でない時、放電灯寿命
末期に特徴的に現れてくる波形の歪を促えたものである
。

正常なランプが点灯する場合、まず、ランプ電圧がラン
プ放電開始電圧より低い電圧の時、電流は限流要素５か
らフイラメン）　ｆ、、ｆ、を介して予熱経路へと流れ
る。その後、ランプ電圧が放電開始電圧まで上昇すると
、放電灯αが放電を開始し、点灯に至る。この時、電流
は、放電灯ηと予熱経路に分流するが、大部分は放電灯
を内を流れる。

次に、放電灯りの寿命末期時（所謂エミッタレス状？り
では、半波放電の状態になる。この時、ランプ電流は片
方向は流れにくくなり、予熱経路の分流であるフィラメ
ント電流［が増え、ランプ電圧に異常が発生する。第３
図にランプ電圧ＶＧａとフィラメント電流■「の波形例
を示す。第３図（ａ）は正常点灯を示し、同図（ｂ）は
放電灯りの一方フィラメント「１が寿命末期の場合を示
し、同図（ｃ）は他方のフィラメント「２が寿命末期の
場合を示している。ここで、元来、高周波電源４の出力
電圧が歪んでいる場合、正常な放電灯ηであっても、＃
Ｓ３図（ａ）に示すように、ランプ電圧Ｖ（１ｍ。

フィラメント電流■「は共に歪んでいる。それが、か命
末期状態になると、第３図（ｂ）（ｃ）に示すように、
フイラメン）Ｉｆが増え、ランプ電圧ＶＧａが激しく歪
む。これは、放電灯ｔそのものの変化に起因しているの
はもちろんのことであるが、高周波電源４の出力が歪ん
でいるために、予熱経路を通じて伝わる歪が、寿命末期
状態になると、さらに増加されるためである。

この増加されたフィラメント電流によるランプ電圧Ｖ（
ｌａの激しい歪を放電灯寿命末期の特徴的波形として捉
えたのが本発明である。寿命末期状態での放電状態のア
ンバランスによってランプ電圧Ｖ（ｉａの波形は、エミ
ッタのない電極側が高くなる。第３図（ｂ）ではグラフ
の下方向、第３図（ｅ）ではグラフの上方向に各々高く
なっている。本発明は、この放電状態のアンバランスに
起因するランプ電圧ＶＱ＆の波烏値を捉えるものではな
（、高周波電源４の出力電圧が歪んでいることに起因し
て寿命末期時に極めて顕着に現れてくる波形の歪を促え
たものであり、前記の公知例とは作用、効果を異にする
ものである。つまり、波形の特徴を検出したもので、初
期の寿命末期状態でも容易に検出が可能となる。

次に、具体的実施例を用いて説明する。第１図は具体回
路図を示し、上記と同じ検出、克Ｐがら抵抗Ｒ７６とＲ
１ｆｆとで分圧して電圧検出を行なっている１分圧され
た電圧（±、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ１，で微分されて
コンパレータＩＣ，の非反転入力端子に入力される。反
転入力端子には抵抗Ｒ１ｇとＲ２゜とで分圧して形成し
た基準電圧が入力しである。コンパレータＩＣ，の非反
転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧よりも
大となった時、コンパレータＩＣｉの出力はＨレベルト
する。このＨレベルの出力信号がトランジスタＱ６をオ
ンさせ、コンデンサＣ６の電荷を放電させる。

コンデンサＣ０が放電されると、コンパレータＩＣ２の
出力がＬレベルとなり、コンデンサＣ６の電荷を放電さ
せる。コンデンサＣ１が放電されると、コンパレータＩ
Ｃ５の反転入力端子は抵抗Ｒ６とＲｌｔＲｌ。で決定さ
れ、電位はそれまでより低い状態となる。このコンパレ
ータＩ　Ｃ＋の反転入力端子の入力電位は、主トランジ
スタＱ１をオフさせるタイミングを決めているものであ
り、電位が高い時はオンからオフまでの時間は長く設定
され、電位が低い時は、オンからオフまでの時間は短く
設定されている。前記コンパレータＩＣ１の反転入力端
子は基準電位設定に相当し、コンパレータ■Ｃ１の非反
転入力端子はカレン））ランスＣＴの電流に同期して抵
抗Ｒ７及１コンデンサＣ４の時定数を持った充電電位で
ある。従って、主トランジスタＱ、のオン区間は、抵抗
Ｒ７及びコンデンサＣ１の立ち上がりから、前記基準電
位に達するまでの時間である。よって、基準電圧（コン
パレータＩＣ，の反転入力端子）が下がれば、主トラン
ジスタＱ、のオン区間が短くなり、発振周波数が高くな
る０発振周波数を高くすることで、共振電流を絞ること
ができ、結果として、チッーク類、主トランジスタＱ、
の発熱を仰えることが可能となる。

以上が検出信号が出力されてからの制御動作である。

さて、本発明の要旨である検出手段について説明する１
本実施例では、検出点Ｐの電位を微分した後、コンパレ
ータＩＣ，の非反転入力端子に入力し、反転入力端子の
電位と比較し、検出信号を出力しでいるが、このコンパ
レータＩＣ，の非反転入力端子にデートを設けたことを
特徴とするものである０本実施例ではトランジスタＱ、
、Ｑ。

でデートを構成し、主トランジスタＱ、のコレクタ・エ
ミッタ開電圧Ｖｃｅを抵抗Ｒ，４，Ｒ、、で分圧し、同
期信号を取り込み、デートを開閉している。

この場合の主回路における主トランジスタＱ１のコレク
タ・エミッタ間電圧Ｖ　ｅｅＸ主トランジスタＱ、のフ
レフタ電流１ｃ、フィラメント電流Ｉ「、検出点Ｐにお
ける検出電圧■の波形を第２図に示す、第２図（ａ）は
正常点灯時、第２図（ｂ）は一方のフィラメント「１の
寿命末期時（エミッタレス点灯時）、第２図（ｅ）は他
方のフイラメン）ｆｚの寿命末期時の、ζ灯波形を夫々
示している。第２図の（ａ）と（ｅ）を比較すると、Ｖ
ｅｅ＞０の区間において、検出電圧Ｖの立ち上がりが顕
着に異なっている。

従って、Ｖｃｅの立ち上がりからＶｃｅの立ち下がりま
での区間に限り、電圧の微分係数を毎サイクル検出して
いるのがこの実施例である。すなわち、Ｖｅｅ＞０の区
間において、トランジスタＱ、をオン、トランジスタＱ
、をオフして、検出電圧■を微分しているものである。

尚、検知手段からの検知信号によりインバータ回路の出
力を低減若しくは停止させる制御手段は、コンパレータ
ＩＣ，、トランジスタＱ６、制御回路３等で構成される
。

電圧■を検出する検出点を第１図のＰに選んだ理由は、
７−入電位を一致させることができるポイントで放電灯
ののインバータ回路側という点からであるが、検出点と
しては、高周波電源の出力電圧の歪の影響がランプ寿命
末期に現れてくる点であれば良く、第１図に特に限定さ
れるものではない。

［実施例２］ 第５図は第２実施例を示し、予熱経路である放電灯αの
フィラメントｒ１とコンデンサＣ３との電流検出用トラ
ンスＴ、を設け、このトランスＴ。

の出力を抵抗Ｒ０、コンデンサＣ８、抵抗Ｒ１１からな
る微分回路を介してコンパレータＩＣ，の非反転入力端
子に入力するようにしたものである。

主回路のカレントトランスＣＴから抵抗Ｒ７を介して同
期信号をトランジスタＱ、のベースに入力し、トランジ
スタＱ、でコンパレータＩＣ，の非反転入力端子への入
力に対するデートを設ける。コンパレータＩＣ，の出力
を７リツプ７０ツブで構成される保持回路６を介してト
ランジスタＱ２のベースへ入力している。

かかる構成により高周波電源の出力電圧の歪を放電灯の
寿命末期時に検出することができる。

以下、その動作について説明する。主回路における電流
、電圧波形は上記（第２図）と同じである。

放電灯のが正常な点灯時のフィラメント電流Ｉｆに比べ
、寿命末期時のフィラメント電流■「は第２図に示すよ
うに増加し、さらに、高周波電源の歪によってフィラメ
ント電流Ｉｆの波形が激しく歪む。この激しく歪むフィ
ラメント電流ＩｆをトランスＴ１で検出し、抵抗Ｒ，ｌ
ｌ、コンデンサＣ８、抵抗Ｒ５，によって微分係数に変
換する。主回路の共振に同期させてトランジスタＱ６を
オンオフさせ、オフ時に微分して検出信号をフンパレー
タ■Ｃ３の非反転入力端子へ入力する。基準電圧を抵抗
Ｒ，＠、Ｒ，アによって設定し、フィラメント電流ｔｒ
の波形が激しく歪むことで、微分係数のレベルが増し、
上記基準電圧を越えると、コンパレータＩＣ，の出力が
Ｈレベルとなり、トランジスタＱ２をオンさせ、主トラ
ンジスタＱ、をオフさせることで、インバータ回路の発
振が停止する。この検出は、トランジスタＱ６により毎
サイクルごとに行ない、コンパレータ■Ｃ５の出力信号
は、保持回路６で保持している。−度、コンパレータ■
Ｃ１からＨレベルの信号が出力されると、リセット信号
が入力されるまで、保持回路６の出力はＨレベルに保持
され、発振停止を維持する。リセット信号は、保持機能
を動作、停止させるためのものであり、本発明には直接
関係しないので説明は省略する。

［実施例３１ 第６図は第３実施例を示し、構成は以下の通りである。

主回路のチョークＬ２の放電灯０．側端の電圧を抵抗Ｒ
，，，Ｒ，，によって分圧し、コンパレータｒＣ１の反
転入力端子に入力している。制御電源電圧を抵抗Ｒ＋５
ｔＲ１ｆｆによって分圧して基準電圧を設定し、この基
準電圧をコンパレータＩＣ１の非反転入力端子に入力し
ている。フンパレータＩＣ，の出力は、保持回路６に入
力され、上記と同様にリセット信号が入力されるまで保
持される。保持回路６の出力は抵抗Ｒ１，を介してトラ
ンジスタＱ６のベースに入力されている。

ここで、第２図及び第３図により波形を説明する。上述
のように放電灯ηの寿命末期においては、フィラメント
電流Ｉｆが増加し、高周波電源の出力電圧の歪の影響が
顕着に現れる０本実施例は、第３図（ｃ）及び第２図（
ｃ）の状態の検出手段である。第３図（ｅ）のランプ電
圧ＶＧａの波形の最も特徴的部分は、フィラメント電流
Ｉｆがフィラメントｆ、からｒｚｉｌへ流れ続け（フィ
ラメント電流Ｉｆの正の期間）、ランプ電圧Ｖａ龜が上
昇している息にある。フィラメント電流Ｉｆがフィラメ
ントｆ。

から「２側へ流れ続け、第２図（ｅ）に示すように、主
トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｅｅの
立ち上がり部分でフィラメント電流Ｉｆがさらに増加し
ている。これは、高周波電源の出力電圧の歪に起因して
起こるフィラメント電流Ｉ「の歪がランプ電圧ＶＧａを
歪ませ、放電灯寿命末期にフィラメント電流Ｉ「が増加
することで、その影響がさらに顕着になっている部分で
あり、第２図（ｃ）の検出電圧Ｖの波形では最下値部分
に相当している。本実施例では、この検出電圧■として
最下値を検出する回路である。

次に、この回路の動作を説明する。放電灯αが寿命末期
状態になると（第６図で放電灯のの下方のフィラメント
「２がエミッタレス状！！Ｉ）、第２図（ｃ）に示す検
出電圧■の波形が抵抗Ｒ，４，Ｒ，，で分圧されてコン
パレータＩＣ，の反転入力端子に入力される。フンパレ
ータＩＣ，に設定している基準電圧よりＲ下値が下がり
、その結果低い値が入力されると、コンパレータ■Ｃ１
の出力端よりＨレベルの信号が出力され、保持回路６で
リセット信号が入力されるまで、保持回路６の出力はＨ
レベルに保持され、抵抗ＲＩ９を介してトランジスタＱ
６がオンし、コンデンサＣ６の充電電荷が放電される。

コンデンサＣ６が放電状態になると、実施例１で述べた
のと同様に予熱周波数に固定され、インバータ回路の出
力が絞られ、回路が発熱がら保護されることになる。尚
、保持回路６のリセット信号は保持機能を動作、停止さ
せるためのものであり、ここでは説明を省略する。

尚、上記実施例では、歪成分を検出する方法として、波
形の微分値あるいは最下値を検出する方法を示したが、
他に歪成分を検出する、例えばバイパスフィルタを用い
て、歪成分を検出するなど他の方法でも良い。また、歪
成分を検出した場合に、インバータ回路の主トランジス
タＱ１の発振を停止させても良く、また出力を低減する
ようにしてもよい。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、電源部と、電源部からの直流電
圧を電源として歪を含む高周波電圧を放電灯に供給する
。インバータ回路と、このインバータ回路のスイッチン
グ素子の動作周波数を設定する信号を供給する制御回路
と、上記インバータ回路と放電灯との開に直流に接続さ
れる限流要素と、放電灯のフィラメントの非電源側に接
続される予熱用インピーダンスとを具備した放電灯点灯
装置において、放電灯の寿命末期時にインバータ回路か
ら供給される高周波電圧が正弦波でないことに起因して
顕着に現れる波形の歪成分を検知する検知手段と、この
検知手段からの検知信号によりインバータ回路の出力を
低減若しくは停止させる制御手段とを備えたものである
から、検知手段により放電灯の寿命末期時にインバータ
回路から供給される高周波電圧が正弦波でないことに起
因して顕着に現れる波形の歪成分を検知し、制御手段に
より検知手段から検知信号を受けてインバータ回路の出
力を低減若しくは停止させることができ、そのため、放
電灯の寿命末期に特徴的に現れる波形を検知してインバ
ータ回路の出力を低減あるいは停止させることで、回路
部品の発熱を防いで放電灯寿命末期においても放電灯点
灯装置の安全を確保することができるものであり、また
、波形の形を検出するようにしているため、主電源の変
動による影響が少な（なり、従来のように電圧のピーク
値や実効値を検出するのに比べて、検出の精度が良くな
り、放電灯寿命末期状態の早い時期に検出が可能となり
、従って、放電灯寿命末期の初期の状態から未然に放電
灯点灯装置を保護することができる効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の具体回路図、第２図は同上の
動作波形図、第３図は同上の動作波形図、第４図は同上
のブロック図、ＷＳ５図は同上の実施例２の具体回路図
、第６図は同上の実施例３の具体回路図、第７図は従来
例の具体回路図、第８図は同上の要部回路図、第９図は
同上の動作波形図である。 ３は制御回路、αは放電灯である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第２図 １１４ＪＪｓｅｃ／ｄｌｖ） 第４図 ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源部と、電源部からの直流電圧を電源として歪
   を含む高周波電圧を放電灯に供給するインバータ回路と
   、このインバータ回路のスイッチング素子の動作周波数
   を設定する信号を供給する制御回路と、上記インバータ
   回路と放電灯との間に直流に接続される限流要素と、放
   電灯のフィラメントの非電源側に接続される予熱用イン
   ピーダンスとを具備した放電灯点灯装置において、放電
   灯の寿命末期時にインバータ回路から供給される高周波
   電圧が正弦波でないことに起因して顕着に現れる波形の
   歪成分を検知する検知手段と、この検知手段からの検知
   信号によりインバータ回路の出力を低減若しくは停止さ
   せる制御手段とを備えて成ることを特徴とする放電灯点
   灯装置。