JPH0261995A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インバータ装置を用いて放電灯を高周波点灯
させる放電灯点灯装置に関するものである。

［従来の技術］ 第８図は従来の放電灯点灯装置の回路図である。

この点灯装置にあっては、トランジスタＱ１がオン、オ
フを縁り返すことにより放電灯１ａに高周波電力を供給
する一方式インバータ回路を用いている。以下、その回
路構成について説明する。商用交流ｚ源Ｖｓはダイオー
ドブリッジＤＢにて全波整流され、コンデンサＣＩにて
平滑されて、直流＄ＪＥが得られる。コンデンサＣ１に
は、トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間を介して
、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の並列回路が接続さ
れている。トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間に
は、ダイオードＤ１が逆並列接続されている。トランジ
スタＱ、のベースには、制御回路９の発振出力が供給さ
れている。インダクタＬ１とコンデンサＣ２の並列回路
には、放電灯１ａのフィラメントＬ　、ｆｚの電源側端
子が限流用のインプラ・りし２を介して接続されている
。放電灯１ａのフィラメントｆ、　、ｆ、の非電源側端
子間には、予熱用のコンデンサＣ１が並列接続されてい
る。放電灯ｌａのフィラメントｆ２とコンデンサＣ２の
接続点の電圧（Ｘ点の電圧）は検出回路４にて検出され
ている。

検出回路４の検出出力は、制御回路９に入力されている
。この第８図に示す回路においては、直流電源Ｅの電圧
ＶＤＣは高々１４０Ｖ程度であり、放電灯１ａが４０Ｗ
級のランプ電圧の高いものであれば、直流電圧ＶＤＣに
ランプ電圧を重畳させた電圧がグランドレベル（Ｏｖ）
を下回ることも稀ではない。

ところで、放電灯Ｎａが蛍光灯のような熱陰極型の放電
灯である場合には、放電が容易に起こるようにフィラメ
ントＬ、ｈにエミッタと呼ばれる物質を塗布しており、
このエミッタが消耗した状態をエミッタレス（以後「エ
ミレス」という）と呼んでいる。一般に放電灯がエミレ
ス状層になると、回路部品の損失が増大し、発熱等の問
題があるため、エミレス状態を検出し、回路を保護する
必要がある。そこで、第８図に示す回路では、放電灯１
ａがエミレス状態に陥ったことを異常状態として検出す
るための検出回路４が設けられている。この検出回路４
は、放電灯１ａとインダクタＬ２との°接続点Ｘの電圧
を検出している。

第９図は、放電灯１１ａが正常状態である場合と、異常
状態である場合の検出；圧（Ｘ焦電圧）の違いを示して
いるや同図から分かるように、エミレス状態になったフ
ィラメントからは電子の放出が無いため、放電灯／ａは
いわゆる半波放電状態となる。

例えばフィラメントｆ１がエミレス状態になった場合に
は、ランプ電流はフィラメントｒ２からの電子放出のみ
によって流れることになる。このとき、ランプ電流によ
る管電圧が発生するが、フィラメントｆ２側がフィラメ
ントｆ１側に対して高電圧になっても、フィラメントｆ
ｌからの電子放出が乏しく、ランプ電流が流れないため
、このときは正常点灯時のランプ電圧より高くなる。フ
ィラメントｆ２がエミレス状態になった場合は、その逆
となる。したがって、従来例においては、第９図に示す
ように、Ｘ焦電圧の上限値■、と下限値Ｖ２の間を正常
時の電圧と決めて、Ｘ焦電圧が上限値■、より大きいか
、下限値ｖ２よりも小さいときには、放電灯１ａが異常
状態であると判定していた。

［発明が解決しようとする課！！］ ところが、使用する放電灯１ａのワット数が例えば４０
Ｗのように高いワット数である場合においては、放電灯
１ａのランプ電圧が元々高いので、電源電圧ＶＤＣの低
下等が生じたときや、放電灯１ａのガス圧のばらつきに
よりランプ電圧がばらついたときには、正常点灯状態に
おいても、第８図におけるＸ焦電圧が負電位になってし
まうことがある。

そのような場合には、第９図に示す設定レベルの下限値
■２を、回路のグランドレベルに対して負の値に設定す
る必要があり、検出回路４あるいは制御回路９の電源を
正負両電源とする必要があり、コストが増大するという
問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、放電灯の異常状態の検出を単一
電源で行い得るようにした放電灯点灯装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る放電灯点灯装置の基本構成を第１図に示す
、放電灯１ａの一端は直流電源Ｅの第１の極（正極）に
接続され、放電灯１ａの他端は限流要素２とスイッチン
グ素子Ｓ１を介して直流電源Ｅの第２の極（負極）に接
続されている。放電灯ｌａと限流要素２の直列回路には
、限流要素１が並列接続されている。この限流要素１は
スイッチング要素であっても良い、第１図に示す回路に
おいて、スイッチング素子Ｓ、が導通、非導通を繰り返
すことにより放電灯１ａには高周波電力が供給される。

放電灯１ｍのフィラメントｆ、　、ｆ、の非電源側端子
間には、予熱素子３が並列接続されている。フィラメン
ト「２と予熱素子３の接続点（Ｘ点）とアースラインと
の間には、検出回路４が接続されている。

この検出回路４は、放電灯１ａと限流要素２の接続点の
電圧の異常状態を検出し、その後、所定期間の経過後に
上記電圧の異常猷態を再度検出することにより、放電灯
ｊａの異常状態を判定する回路である。具体的には、検
出回路４は検出電圧（Ｘ点電位）が回路のグランドレベ
ル（ＯＶ）よりも下がると、放電灯１ａが異常状態であ
る可能性があると判断し、所定期間の経過後に再度検出
動作を行つて、そのとき、検出電圧がなおＯ■よりも低
いときには、放電灯ｊ’ａが異常状層であると判定する
。

上記所定期間を設定する方式としては、タイマー回路に
より設定する方式や、放電灯１ａ又はインバータ装置の
温度を検出して設定する方式、あるいは、商用交流電源
又はこれを整流平滑した直流な源Ｅの電圧が所定の値に
なることを検出して設定する方式などが用いられる。

［作用］ 本発明にあっては、このように、放電灯！ａと限流要素
２の接続点の電圧の異常状態を検出したときには、所定
期間の経過後に上記電圧の異常状態を再度検出すること
により、放電灯Ｎａの異常状態を判定するようにしたか
ら、放電灯１ａのガス圧のばらつきや管壁温度の変動に
よるランプ電圧の変動、あるいは電源電圧の低下などに
より検出電圧が直流電源Ｅの第１及び第２の各種の電位
の間に存在しない状態が生じても、放電灯／ａの異常状
態を確実に判定することができるものである。

［実施例１］ 第２図は本発明の第１実施例の回路図である。

本実施例において、第８図に示す従来例と同一の機能を
有する部分には同一の符号を付して重複する説明は省略
する。まず、検出回路４の構成について説明する。放電
灯１ａのフィラメントｆ２とコンデンサＣ１の接続点（
Ｘ点）と、アースラインの間には、抵抗Ｒ４、Ｒｓの直
列回路が接続されている。

抵抗Ｒｓの両端には、ダイオードＤ２がアースライン側
にアノードを向けて並列接続されている。ダイオードＤ
２のカソード側の電位は、コンバータＣＰ１の負入力端
子に印加されている。また、コンバータＣＰ１の正入力
端子には、アースラインの電位（０レベル）が印加され
ている。Ｘ点の電位がアースラインの電位以下となり、
ダイオードＤ２のカソード電位がアノード電位以下にな
ると、コンパレータＣＰ　＋の出力は“Ｈｉｇｈ”レベ
ルとなる。

このコンバータＣＰＩの出力は、ＡＮＤゲートＧ２の一
方の入力に接続されると共に、ラッチ回路５に入力され
ている。ラッチ回路５はコンバータＣＰ１の出力が“Ｈ
ｉｇｈ”レベルとなったときに、その出力が“Ｈｉｇｈ
”レベルに保持される回路である。

ラッチ回路５の出力はタイマー回路６に入力されている
。タイマー回路６の出力は、ＡＮＤゲートＧ２の他方の
入力に接続されている。ＡＮＤゲートＧ２の出力は、ラ
ッチ回路７に入力されている。

ラッチ回路７の出力は、ＯＲゲートＧ１の一方の入力に
接続されている。タイマー回路８の出力は、ＯＲゲート
Ｇ、の他方の入力に接続されている。

ＯＲゲートＧ１の出力は、抵抗Ｒ６を介してトランジス
タＴｒ、のベースに接続されている。制御電源電圧Ｖｃ
ｅは抵抗Ｒ，，Ｒ，にて分圧されている。制御回路９の
発振周波数は抵抗Ｒ＋、Ｒ２の接続点の電圧により決定
され、この電圧が高くなるほど発振周波数は低く設定さ
れるものである。抵抗Ｒ２にはトランジスタＴｒ＋のコ
レクタ・エミッタ間を介して抵抗Ｒ３が並列接続されて
いる。トランジスタＴｒ＋がＯＮであるときには、抵抗
Ｒ２には抵抗Ｒ１が並列接続され、トランジスタＴｒｌ
がＯＦＦであるときには、抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ２から切り
離される。制御回路９の発振出力は駆動回路１０を介し
てトランジスタＱ、のベースに供給される。

第２図における放電灯１ａとして、例えば４０Ｗの蛍光
灯が使用されている場合について検討する。

このときのランプ電圧は１００Ｖ程度であるが、この値
はランプのガス圧によっても変化し、また、第３図に示
すように管壁温度によっても変１ヒする。

第３図は、蛍光灯の管壁温度に対するランプ電圧の一般
的な特性を示す、すなわち、ガス圧がばらつき範囲内に
おいて最大のものが使用され、点灯中、管壁温度がラン
プ電圧を最大にする温度（実際には３０℃〜４０℃程度
）になった場合にランプ電圧は最大となり、このとき検
出電圧（Ｘ点電位）が負になる。すると、コンパレータ
ＣＰ、の反転入力端子に接続されたダイオードＤ２が導
通して、カソード電位がアノード電位よりも低くなり、
コンパレータＣＰ　＋の出力が”Ｈｉｇｈ”レベルとな
って、ラッチ回路５をセットする。ここで、ラッチ回路
５は入力の立ち上がりにより出力が’Ｈｉｇｈ”レベル
となり、以後、その状態を保持されるものである。ラッ
チ回路５の出力がタイマー回路６に入力され、一定期間
後に、タイマー回路６の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとな
るように、タイマー時間が設定されている。そして、タ
イマー回路２の出力がＨｉｇｈ”レベルとなった時点で
、コンパレータＣＰ　＋から“Ｈｉｇｂ”レベルの信号
が依然として出力されていれば、ＡＮＤゲートＧ２を介
してラッチ回路７に“Ｈｉｇｈ”レベルの出力が送出さ
れ、ＯＲゲートＧ１を介してトランジスタＴｒ１をＯＮ
させるようになっている。これにより、抵抗Ｒ２に抵抗
Ｒ２が並列接続され、制御回路９の発振周波数制御用の
電圧が低く設定される。このとき、発振周波数は回路の
固有振動周波数よりも十分に高く設定され、インバータ
装置の発振出力は抑制される。

なお、タイマー回路８は電源投入後一定期間その出力が
Ｈｉｇｈ”レベルとなり、トランジスタＴｒをＯＮさせ
ることにより、インバータ装置の発振出力を抑制し、コ
ンデンサＣ１を介して流れる電流により放電灯１ａのフ
ィラメントｆ＋、ｆｚを予熱するものである。その後、
タイマー回路８の出力が”Ｌｏ−”レベルになると、ト
ランジスタＴｒ、がＯＦＦされて、制御回路９の周波数
制御用電圧が高く設定され、発振周波数が下がって、回
路の固有振動周波数に近付くので、インバータ装置の発
振出力が増大し、放電灯１ｍが始動点灯するものである
。

放電灯１ａが点灯した後、前述のように、コンパレータ
ＣＰ　＋の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルになると、放電灯
（ｌａが異常状Ｂ（エミレス状態）になったと判断する
ものであるが、正常な放電灯ｅａであっても、前述の理
由によりコンパレータＣＰ、の出力が“Ｈｉｇｌ＋”レ
ベルとなる場合がある。ところが、放電灯ｌａの点灯後
、所定期間が経過すると放電灯ｔ’ａの点灯状態が安定
し、それに伴って管壁温度も上昇し５ランプ電圧が低下
してくるため、検出電圧（Ｘ点電位）が負になる場合が
無くなり、放電灯１ａが正常状態であればコンパレータ
ＣＰ、の出力は“Ｈｉｇｈ”レベルではなくなる。した
がって、タイマー回路６におけるタイマー時間を十分長
く設定しておけば、放電灯１ａが正常である場合には、
タイマー回路６の出力が“Ｈｉｇｈ″レベルとなっても
コンパレータＣＰ１の出力が“Ｌｏｗ”レベルとなるか
ら、ラッチ回路７の出力は“Ｌｏｗ”レベルとなり、放
電灯１ａは安定に点灯維持されることになる。第４図は
この場合の動作波形を示している。

一方、放電灯１ａのフィラメントｒ２がエミレス状態に
なった場合には、従来例で述べたような理由により、フ
ィラメンＩ”Ｌ側がフィラメント「２側に対して電位が
高くなった場合にランプ電圧が高くなり、そのピーク値
においては、検出電圧が常に０ボルトよりも低くなる。

したがって、タイマー回路６の出力が“’Ｈｉｇｈ”レ
ベルとなった後もコンパレータＣＰ、からは’Ｈｉｇｈ
”レベルのパルスが送出されるため、ラッチ回路７がセ
ットされ、その出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、ＯＲ
ゲートＧ１を介してトランジスタＴｒ１をＯＮさせ、イ
ンバータ装置の発振出力を低下させ、回路部品の発熱等
を防止するものである。第５図はこの場１合の動作波形
を示している。

上述のように、この実施例では、放電灯ムのガス圧のば
らつきに対して、その管壁温度がある範囲内にあると、
正常な放電灯１ａの場合でも検出電圧が負になる場合が
あるが、点灯状態を継続してその温度が上昇すると、ラ
ンプ電圧が低下し、検出電圧が負にならなくなることを
利用し、その期間をタイマー回路６で設定し、正常な放
電灯１ａの場合には、異常状態と判断されないようにし
たものである。

なお、第２図の回路例ではラッチ回路を２段で構成して
いるが、数個のラッチ回路を縦続接続して、その最終段
の出力で異常判別を行うようにしても構わない。

［実施例２コ 第６図は本発明の第２実施例の回路図である。

本実施例において、第２図に示す実施例１と同一の機能
を有する部分には同一の符号を付して重複する説明は省
略する０本実施例では、制御電源電圧Ｖｅｃを抵抗Ｒｔ
　、　Ｒｓにて分圧した電圧をコンバータＣＰ２の正入
力端子に印加すると共に、制御電源電圧Ｖｃｃを温度セ
ンサーＲＴと抵抗Ｒ１にて分圧した電圧をコンバータＣ
Ｐ２の負入力端子に印加している。コンバータＣＰ　２
の出力は、コンバータＣＰ、の出力と共に、ＡＮＤゲー
トＧ２の各入力に接続されている。

本実施例では、インバータ装置内の温度を検出して、そ
れがある一定温度に達した場合に異常検出を行うもので
あり、放電灯！ａの点灯後、管壁温度が上昇するにつれ
て、インバータ装置の温度も上昇することを利用したも
のである１図中、温度センサーＲＴは例えば正特性サー
ミスタのような感温抵抗素子であり、周囲温度が上昇す
ると、その抵抗値が増大するものである。この例におい
ては、放電灯１ａが点灯した後、インバータ装置の温度
が上昇して、温度センサーＲＴの抵抗値が上昇すると、
コンパレータＣＰ２の負入力端子の電圧が低下し、それ
によってコンパレータＣＰ２の出力が’ＨｉＨ１＋”レ
ベルとなる。このとき、コンパレータＣＰ１の出力から
“Ｈｉｇｂ”レベルの信号が送出されていれば、ＡＮＤ
ゲートＧ２を介してラッチ回路７をセットするものであ
る。ラッチ回路７の出力がＨｉｇｈ”レベルになった後
の動作は第２図に示す実施例１の場合と同様である。な
お、上述の温度センサーＲＴはインバータ回路部品の発
熱体の近傍に置かれていても良い。

［実施例３コ 第７図は本発明の第３実施例の回路図である。

本実施例にあっては、入力電圧が低い場合には、コンパ
レータＣＰ２により異常検出動作を行わないようにして
いる。このために、制御電源電圧ｖｃｃを抵抗Ｒ，，Ｒ
−にて分圧した基準電圧をコンバータＣＰ　２の正入力
端子に印加すると共に、コンデンサＣ０の両端電圧ＶＤ
Ｃを抵抗Ｒ，，Ｒ，。にて分圧した電圧をコンバータＣ
Ｐ２の負入力端子に印加している。このコンバータＣＰ
２の出力は、コンバータＣＰ１の出力と共に、ＡＮＤゲ
ートＧ２の各入力に接続されている。

なお、本実施例にあっては、第２図又は第６図に示す一
方式インバータ回路におけるインダクタＬ、とコンデン
サＣ２の並列回路に代えて、トランジスタＱ、にダイオ
ードＤコを逆並列接続した回路を接続しており、また、
直流成分カット用のコンデンサＣ１をインダクタＬ２と
直列に接続して、いわゆる直列共振型のインバータ回路
を構成している。

電源電圧ＶＤｃが低い状態で放電灯Ｐａが点灯されると
、定格電源電圧の場合に比べてランプ電流が減少する。

すると、放電灯１ａは元来負性抵抗特性を示すため、ラ
ンプ電圧が上昇する。また、Ｘ点の検出電圧は、電源電
圧ＶＯＣとランプ電圧の合成値であるため、電源電圧Ｖ
ＤＣが低い場合においては、放電灯ｌａの正常点灯時に
おいてもＸ点の電位が負になり得る。したがって、この
ような場合においては、本実施例では異常検出動作を行
わず、電源電圧ＶＤＣが正常値になるまで異常検出動作
を待つようにしている。

以上の実施例の他に、直接放電灯１ａの管壁温度を検出
し、その値に応じて異常検出動作を行うようにしても横
わない。

［発明の効果］ 本発明によれば、上述のように、放電灯の一端が直流電
源の第１の極に接続され、放電灯の他端が限流要素とス
イッチング素子を介して直流電源の第２の極に接続され
、スイッチング素子が導通、非導通を繰り返すことによ
り放電灯に高周波電力を供給するインバータ装置を備え
る放電灯点灯装置において、放電灯と限流要素の接続点
の電圧の異常状態を検出した後、所定期間の経過後に上
記電圧の異常状態を再度検出することにより、放電灯の
異常状態を判定するようにしたから、元々ランプ電圧の
高い放電灯を使用した場合において、そのガス圧のばら
つきや管壁温度の変動によるランプ電圧の変動や、電源
電圧の低下があっても、放電灯の異常状態を確実に検出
することができ、しかも、従来例のように、検出回路や
制御回路の電源として正負両電源を用いる必要がなく、
安価に構成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す回路図、第２図は本発
明の第１実施例の回路図、第３図は同上に用いる放電灯
のランプ電圧と管壁温度の関係を示す図、第４図及び第
５図は同上の動作波形図、第６図は本発明の第２実施例
の回路図、第７図は本発明の第３実施例の回路図、第８
図は従来例の回路図、第９図は同上の動作波形図である
。 Ｅは直流電源、ｌａｏは放電灯、２は限流要素、４は検
出回路、Ｓｌはスイッチング素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電灯の一端が直流電源の第１の極に接続され、
   放電灯の他端が限流要素とスイッチング素子を介して直
   流電源の第２の極に接続され、スイッチング素子が導通
   、非導通を繰り返すことにより放電灯に高周波電力を供
   給するインバータ装置を備え、放電灯と限流要素の接続
   点の電圧の異常状態を検出し、その後、所定期間の経過
   後に上記電圧の異常状態を再度検出することにより、放
   電灯の異常状態を判定する手段を備えることを特徴とす
   る放電灯点灯装置。