JPH06275387A - 熱陰極放電灯点灯回路およびそれを備えた放電灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱陰極放電灯の予熱時間を短くして速く点灯
できるようにした熱陰極放電灯点灯回路を提供する。 【構成】 この発明の熱陰極放電灯点灯回路は、コンバ
ータ制御回路によって直流−直流コンバータの直流出力
電圧を高低可変制御することにより、高周波インバータ
から熱陰極放電灯の両電極に対して通常の予熱電流より
も低い予備予熱電流と通常の予熱電流とを切り替えて供
給できるようにすることにより、電源立ち上げ時には予
備予熱電流によって放電灯の電極のフィラメントを比較
的低い温度で予備的に予熱しておき、実際の放電灯点灯
指令が入力された時には通常の予熱用電流に切り替えて
所定の温度まで速く予熱し、放電灯点灯指令が入力され
てから速いタイミングで予熱完了して放電点灯を開始で
きるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は熱陰極放電灯点灯回路
およびそれを備えた放電灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に、例えばコピー機の露光工程
に用いられるランプのような熱陰極放電灯では、熱陰極
放電灯の両極それぞれの一端を電源回路にトランスを介
して接続し、この電源回路と反対側の端子間をスイッチ
を介して接続しておき、放電灯の点灯に際しては、フィ
ラメント予熱用の高周波電流を放電灯両極のフィラメン
トに供給することによって約８５０度程度まで予熱し、
その後、スイッチを開放すると共に両極間に適当な高周
波ランプ電流を電源回路からトランスを介して供給する
ことによって放電灯内で熱放電を開始させ、放電灯を点
灯させるようにしている。そして、放電灯の調光のため
には、前記スイッチの開閉時間比を調整し、スイッチオ
ン時間を長くし、したがってオフ時間を短くし、放電時
間を短くすることによって暗くし、逆にスイッチオン時
間を短くし、したがってオフ時間を長くし、放電時間を
長くすることによって明るくするようにしている。

【０００３】またフィラメントの予熱制御方式には定電
流予熱方式と、定電圧予熱方式とが存在する。定電流予
熱方式は放電灯の両極のフィラメントに対して常に一定
電流の高周波電流を供給して温度上昇させる方式であ
り、定電圧予熱方式は常に一定電圧となるような高周波
電力をフィラメントに供給して温度上昇させる方式であ
る。

【０００４】この定電流予熱方式の場合、電源回路側に
高周波インバータが用いられており、直流電源からの一
定の直流電力を高周波交流電力に変換し、さらにトラン
スを介して放電灯の両極とそのフィラメントに供給する
ようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の熱陰極放電灯点灯回路のうち定電流予熱方式のもの
では、放電灯点灯回路に電源を投入すれば、フィラメン
トが約８５０度に上昇するまでほぼ一定の高周波電流を
フィラメントに供給するようにしているため、フィラメ
ントの電気物理的な特性から温度上昇に伴って抵抗値が
上昇し、それだけ入力電力が上がるようになるため温度
上昇カーブが高温になるにしたがって鈍るようになり、
所定の予熱温度に達するまでに時間がかかり、それだけ
放電灯の点灯開始までに時間がかかる問題点があった。

【０００６】他方、定電圧予熱方式の場合には、フィラ
メントの温度が低い時に大電流が流れることになるため
にフィラメントの温度上昇が定電流予熱方式よりも速い
利点があるが、さらに速くしたいという要求がある。

【０００７】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、その第一の目的は、コスト的に安く
できる定電流予熱方式の熱陰極放電灯点灯回路におい
て、放電灯の点灯信号の入力から実際に放電灯が点灯す
るまでの点灯開始時間を短くすることができる熱陰極放
電灯点灯回路を提供することにある。

【０００８】この発明の第二の目的は、定電圧予熱方式
の熱陰極放電灯点灯回路において、放電灯の点灯信号の
入力から実際に放電灯が点灯するまでの点灯開始時間を
短くすることができる熱陰極放電灯点灯回路を提供する
ことにある。

【０００９】この発明の第三の目的は、点灯開始時間が
短い放電灯装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の熱陰極
放電灯点灯回路は、熱陰極放電灯に対してフィラメント
予熱用、放電点灯用の電力を供給するために、直流入力
電圧に応じた高周波電流を出力する高周波インバータ
と、前記熱陰極放電灯に対してフィラメント予熱モード
とランプ点灯モードとを切り替えるための予熱・点灯切
替スイッチング手段と、前記高周波インバータに入力す
る直流電力を生成する直流−直流コンバータと、前記直
流−直流コンバータの直流出力電圧を高低可変制御する
コンバータ制御回路とを備えたものである。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明の熱陰
極放電灯点灯回路において、前記コンバータ制御回路が
前記直流−直流コンバータに対して、当該点灯回路全体
の電源投入信号の入力を受けて前記高周波インバータが
通常の予熱電流よりも低い予備予熱電流を出力するのに
必要な直流電圧を出力するように指示し、前記熱陰極放
電灯の点灯指令信号の入力を受けて前記高周波インバー
タが通常の予熱電流を出力するのに必要な直流電圧を出
力するように指示するようにしたものである。請求項３
の発明の放電灯装置は、請求項１または２の発明の熱陰
極放電灯点灯回路と、前記コンバータ制御回路に対して
直流出力電圧を可変制御するための制御信号を入力し、
前記予熱・点灯スイッチング手段に対して予熱・点灯の
切替信号を入力するメイン制御回路を備え、前記高周波
インバータの出力端子と前記予熱・点灯切替スイッチン
グ手段の入力端子との間に放電灯を装着したものであ
る。

【００１２】請求項４の発明の放電灯点灯回路は、熱陰
極放電灯に対して放電点灯用の電力を供給するために、
点灯モード時にオンし、予熱モード時にオフするインバ
ータ動作用スイッチング手段を介して入力される直流を
高周波電力に変換して出力する放電点灯用高周波インバ
ータと、前記熱陰極放電灯に対してそのフィラメントを
予熱するために、電源投入によって動作を開始し、直流
入力電圧に応じた高周波電流を出力する予熱用高周波イ
ンバータと、前記熱陰極放電灯に対してフィラメント予
熱モードとランプ点灯モードとを切り替えるための予熱
・点灯切替スイッチング手段と、前記予熱用高周波イン
バータに入力する直流電力を生成する直流−直流コンバ
ータと、前記直流−直流コンバータの直流出力を高低可
変制御するコンバータ制御回路とを備えたものである。

【００１３】請求項５の発明は、請求項４の熱陰極放電
灯点灯回路において、前記コンバータ制御回路が前記直
流−直流コンバータに対して、当該点灯回路全体の電源
投入信号の入力を受けて前記高周波インバータが通常の
予熱電流よりも低い予備予熱電流を出力するのに必要な
直流電圧を出力するように指示し、前記熱陰極放電灯の
点灯指令信号の入力を受けて前記高周波インバータが通
常の予熱電流の出力するのに必要な直流電圧を出力する
ように指示するようにしたものである。

【００１４】請求項６の発明の放電灯装置は、請求項４
または５の熱陰極放電灯点灯回路と、前記インバータ動
作用スイッチング手段に対してオン、オフ制御信号を入
力し、前記コンバータ制御回路に対して直流出力電圧を
可変制御するための制御信号を入力し、前記予熱・点灯
切替スイッチング手段に対して予熱・点灯の切替信号を
入力するメイン制御回路を備え、前記放電点灯用高周波
インバータと予熱用高周波インバータとの共通の出力端
子と前記予熱・点灯切替スイッチング手段の入力端子と
の間に放電灯を装着したものである。

【００１５】

【作用】請求項１の発明の熱陰極放電灯点灯回路では、
コンバータ制御回路によって直流−直流コンバータを制
御することにより高周波インバータに入力する直流電圧
を調整し、この結果として高周波インバータから熱陰極
放電灯の両電極に供給するための高周波電流出力を可変
調整し、熱陰極放電灯の電極フィラメントに対して通常
の予熱よりも低い温度で予熱する予備予熱電流と通常の
予熱電流とを切り替えて供給するように予熱電流を高低
可変制御して出力することができる。

【００１６】請求項２の発明では、請求項１の発明の熱
陰極放電灯点灯回路において、コンバータ制御回路によ
って直流−直流コンバータの直流出力電圧を高低可変制
御することにより、高周波インバータから熱陰極放電灯
の両電極に対して通常の予熱電流よりも低い予備予熱電
流と通常の予熱電流とを切り替えて供給できるようにな
る。そこで、熱陰極放電灯を高周波インバータの出力端
子に接続される電極に装着した場合には、電源立ち上げ
時には予備予熱電流によって放電灯の電極のフィラメン
トを比較的低い温度で予備的に予熱しておき、実際の放
電灯点灯指令が入力された時には通常の予熱用電流に切
り替えて予熱することができ、放電灯点灯指令が入力さ
れてから速いタイミングで予熱完了して放電点灯を開始
できるようになる。

【００１７】請求項３の発明の放電灯装置では、請求項
１または２の発明の熱陰極放電灯点灯回路を備えている
ので、熱陰極放電灯の点灯が速いタイミングで行える。

【００１８】請求項４の発明の熱陰極放電灯点灯回路
は、コンバータ制御回路によって直流−直流コンバータ
を制御することにより予熱用高周波インバータに入力す
る直流電圧を調整し、この結果として予熱用高周波イン
バータから熱陰極放電灯の両電極に供給するための高周
波電流を可変調整し、熱陰極放電灯の電極フィラメント
に対して通常の予熱よりも低い温度で予熱する予備予熱
電流と通常の予熱電流とを切り替えて供給できるように
予熱電流を高低可変制御して出力することができる。

【００１９】請求項５の発明では、請求項４の発明の熱
陰極放電灯点灯回路において、コンバータ制御回路によ
って直流−直流コンバータの直流出力を可変制御するこ
とにより、予熱用高周波インバータから熱陰極放電灯の
両電極に対して通常の予熱電流よりも低い予備予熱電流
と通常の予熱電流とを切り替えて供給できるようにな
る。そこで、熱陰極放電灯を高周波インバータの出力端
子に接続される電極に装着した場合には、電源立ち上げ
時には予備予熱電流によって放電灯の電極のフィラメン
トを比較的低い温度で予備的に予熱しておき、実際の放
電灯点灯指令が入力された時には通常の予熱用電流に切
り替えて予熱することができ、放電灯点灯指令が入力さ
れてから速いタイミングで予熱完了して放電点灯を開始
できるようになる。

【００２０】請求項６の発明の放電灯装置では、請求項
４または５の発明の熱陰極放電灯点灯回路を備えている
ので、熱陰極放電灯の点灯が速いタイミングで行える。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１は請求項１および２の発明の熱陰極放電灯点
灯回路（図中Ａ部分）と、この熱陰極放電灯点灯回路を
備えた請求項３の発明の放電灯装置の実施例の回路構成
を示している。図１に示すように、この実施例の放電灯
装置は、熱陰極放電灯点灯回路Ａの部分に、適宜の直流
電源１からの直流電力を所定の電圧の直流電力に変換す
る直流−直流コンバータ２と、この直流−直流コンバー
タ２の直流電力をその電圧に見合う高周波電力に変換す
る高周波インバータ３と、前記直流−直流コンバータ２
の出力電圧を制御するコンバータ制御回路４と、熱陰極
放電灯の点灯時の予熱・点灯切替制御を行なうと共に、
明るさの調整のためにも予熱・点灯切替制御を行なうス
イッチング回路を備えた調光回路５と、この調光回路５
に対してスイッチングパルスのデューティ制御を行なう
調光制御回路６を備えている。

【００２２】放電灯装置はさらに、高周波インバータ３
の出力端子７と調光回路５の入力端子８とに接続される
電極端子（図示せず）に装着された放電灯９と、この放
電灯９の明るさを検出する調光用センサ１０と、前述の
熱陰極放電灯点灯回路Ａの各部に制御信号を与え、装置
全体の制御を行なうＣＰＵによって構成されるメイン制
御装置１１と、メイン電源としての直流電源１の投入、
放電灯９の点灯指令、放電灯９の調光指令を入力するた
めの操作部１２を備えている。

【００２３】前述のコンバータ制御回路４は、メイン制
御装置（ＣＰＵ）１１からメイン電源である直流電源１
の電源投入信号の入力を受けて、直流−直流コンバータ
２に対して、高周波インバータ３が通常の予熱電流（通
常、放電灯の電極フィラメントを約８５０°に上昇させ
るのに必要な電流）よりも低い予備予熱電流（フィラメ
ントを約４００〜５００°に上昇させ、維持させるのに
必要な電流）を出力するのに必要な直流電圧を出力する
ように指示し、またＣＰＵ１１から熱陰極放電灯９の点
灯指令信号の入力を受けて高周波インバータ３が通常の
予熱電流を出力するのに必要な直流電圧を出力するよう
に指示する制御を行なうようになっている。

【００２４】次に、上記構成の熱陰極放電灯点灯回路Ａ
の動作、また放電灯装置の動作について説明する。図２
は熱陰極放電灯９の電極フィラメントに流れるフィラメ
ント電流Ｉｆ、放電点灯時のランプ電流ＩL 、そしてフ
ィラメントの温度状態Ｔｆ、調光回路５のスイッチング
回路ＳＷのタイミングチャートを示している。

【００２５】タイミングｔ０の電源オフ状態から任意の
タイミングｔ１において、操作部１２によってメイン電
源としての直流電源１の電源投入操作がなされると、Ｃ
ＰＵ１１は信号線ａ１，ｂ１を通してメイン電源投入信
号をコンバータ制御回路４と調光制御回路６に入力す
る。

【００２６】これを受けて、調光制御回路６は調光回路
５に対して予備開始のために放電灯電極間を短絡するた
めにスイッチング回路ＳＷをオンにする指令信号を信号
線ｄ１を通して与える。そしてコンバータ制御回路４は
直流−直流コンバータ２に対して、高周波インバータ３
が通常の予熱電流ｉ２よりも低い所定の予備予熱電流ｉ
１を出力するのに必要な直流電圧を高周波インバータ３
に出力するように指令を信号線ｅ１を通して与える。

【００２７】直流−直流コンバータ２はこの予備予熱電
流出力指令信号を受けて、直流電源１からの一定電圧の
直流入力を所定の直流電圧電力に変換して高周波インバ
ータ３に出力し、高周波インバータ３はこの所定電圧の
直流電力を入力し、予備予熱電流ｉ１の高周波電流を出
力端子７を介して熱陰極放電灯９に対して出力する。こ
の結果、熱陰極放電灯９の電極フィラメントに予備予熱
電流ｉ１が流れて発熱が始まるが、この場合、予備予熱
電流ｉ１が通常の予熱温度である約８５０°よりも低
く、熱電子が活発には放出できない約４００〜５００°
に予熱する電流であるため、熱陰極放電灯９の電極フィ
ラメントは約４００〜５００°の予備予熱温度Ｔｆ１に
予熱され、点灯指令が入力されるまでこの温度Ｔｆ１に
維持されることになる。

【００２８】次に、任意のタイミングｔ２において操作
部１２において放電灯点灯操作がなされると、ＣＰＵ１
１はコンバータ制御回路４と調光制御回路６に対して点
灯指令信号を与え、調光制御回路６は調光回路５に対し
てそのスイッチング回路ＳＷがオン状態を維持するよう
に制御してフィラメントの予熱モードを継続させる。そ
してコンバータ制御回路４は直流−直流コンバータ２に
対して、高周波インバータ３が通常の予熱電流（以下、
本予熱電流と称する）ｉ２を出力するのに必要な直流電
圧を高周波インバータ３に出力するように指令を与え
る。

【００２９】直流−直流コンバータ２はこの本予熱電流
出力指令信号を受けて、直流電源１からの一定電圧の直
流入力を所定電圧の直流電力に変換して高周波インバー
タ３に出力し、高周波インバータ３はこの所定電圧の直
流電力を入力し、本予熱電流ｉ２の高周波電流を出力端
子７を介して熱陰極放電灯９に対して出力する。この結
果、熱陰極放電灯９の電極フィラメントに本予熱電流ｉ
２が流れ、それまで予備予熱で約４００〜５００°に維
持されていたフィラメントは、ｔ３までの短い時間のう
ちに熱電子が活発に放出され放電点灯が可能となる温度
Ｔｆ２である約８５０°まで上昇する。

【００３０】この時、ＣＰＵ１１はタイミングｔ３にコ
ンバータ制御回路４と調光制御回路６に点灯指令信号を
出力する。これを受けて、調光制御回路６は調光回路５
に対してスイッチング回路ＳＷをオフする指令を与え、
調光回路５のスイッチング回路ＳＷがオフすることによ
って熱陰極放電灯９の電極間の短絡が解除され、放電灯
９内で真空放電が開始されて点灯されることになる。

【００３１】そしてこのタイミングｔ３では、コンバー
タ制御回路４は直流−直流コンバータ２に対してランプ
電流ｉ３を高周波インバータ３が出力するのに必要な直
流電圧を出力する制御を行ない、直流−直流コンバータ
２は高周波インバータ３がランプ電流ｉ３を出力するの
に必要な直流電圧を与えるように直流−直流変換を行な
う。そしてこの場合、調光回路５のスイッチング回路Ｓ
Ｗがオンとならない限り高周波インバータ３の高周波ラ
ンプ電流ｉ３の大きさに応じた明るさで全光点灯状態が
維持されることになる。

【００３２】次に、放電灯９の調光動作について説明す
る。放電灯９の調光は、調光回路５のスイッチング回路
ＳＷのオン・オフの切替制御を高速で行ない、そのオン
時間とオフ時間の時間比を制御することによって行な
う。すなわち、任意のタイミングｔ４にスイッチング回
路ＳＷをオンすることによって熱陰極放電灯９の両電極
間が短絡し、放電灯９内での電極間の放電が停止し、高
周波インバータ３からの高周波電流がスイッチング回路
ＳＷを通して高周波フィラメント電流ｉ４（＝ｉ３：全
光点灯電流）として流れるようになり、次のタイミング
ｔ５にスイッチング回路ＳＷをオフすることによって再
び放電灯９内の放電が開始して高周波インバータ３から
の高周波電流がランプ電流ｉ５（＝ｉ３：全光点灯電
流）として流れるようになるので、このスイッチング回
路ＳＷのオン・オフの時間比τ１／τ２（＝ｄ：デュー
ティ比）を変化させることによって放電灯９の明るさを
調整することができる。

【００３３】そこで、操作部１２の調光つまみの操作に
よって放電灯９の明るさを変化させる信号がＣＰＵ１１
に入力されると、ＣＰＵ１１は調光制御回路６に対して
明るさの増減指令信号を入力する。これを受けて調光制
御回路６は放電灯９から所定の明るさが得られるような
オン・オフデューティ比ｄを演算し、そのデューティ比
ｄを実現するパルス信号を調光回路５のスイッチング回
路ＳＷに与え、これによって調光回路５のスイッチング
回路ＳＷがスイッチングを行ない、放電灯９を所望の明
るさに調光する。

【００３４】こうして、この実施例の熱陰極放電灯点灯
回路Ａを備えた放電灯装置は、メイン電源の投入時に熱
陰極放電灯９の電極フィラメントに予備予熱電流を流し
ておき、放電灯点灯指令が入力されたときにこの予備予
熱状態から本予熱に移行するようにしているので、放電
灯点灯操作から放電灯９が点灯するまでの時間が、従来
のように放電灯点灯操作があって初めて予熱を開始し、
所定の予熱温度になればスイッチング回路をオフして放
電点灯を開始させる場合に比べて短くできる。

【００３５】図３は請求項１および２の発明の熱陰極放
電灯点灯回路を含む請求項３の発明の放電灯装置の具体
的な回路構成を示している。この回路図において、直流
電源１は図示されていないが、＋Ｖｄの端子には直流電
源から＋２４Ｖの直流電力が印加されている。直流−直
流コンバータ２の部分は、トランジスタＱ３，Ｑ４と、
抵抗Ｒ４〜Ｒ６、ダイオードＤ１から構成されている。
そして高周波インバータ３の部分は、交互に高速でター
ンオン・オフするトランジスタＱ１，Ｑ２と、共振回路
を構成するコイルＬ１およびコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ
１〜Ｒ３と、昇圧トランスＴ１、直流カット用のコンデ
ンサＣ２から構成されている。

【００３６】また調光回路５は大きく分けて、熱陰極放
電灯９の電極フィラメントに対して高周波インバータ３
の反対側の端子に接続され、フィラメント電流を整流す
るための整流部１３と、図１に示したスイッチング回路
ＳＷに対応するスイッチング部１４と、このスイッチン
グ部１４のスイッチング動作を行なわせるスイッチング
駆動部１５から構成されている。そして整流部１３はブ
リッジに組まれたダイオードＤ２〜Ｄ５から構成され、
スイッチング部１４はスイッチングトランジスタＱ５と
抵抗Ｒ９から構成されている。またスイッチング駆動部
１５は２段に接続されたトランジスタＱ６，Ｑ７と、ダ
イオードＤ６と、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１４から構成されてい
る。

【００３７】なお、その他コンバータ制御回路４、調光
制御回路６、メイン制御装置としてのＣＰＵ１１および
操作部１２は図１と同じものである。

【００３８】次に、上記構成の放電灯装置の動作につい
て説明する。直流−直流コンバータ２はスイッチングト
ランジスタＱ４の高速スイッチング、例えば約２０〜３
０ｋＨｚ（＝１／Ｔ１（周期））のスイッチング動作に
よってスイッチングトランジスタＱ３も同期してスイッ
チング動作して直流電源＋Ｖｄ（ここでは、２４Ｖ）を
チョッピングし、そのスイッチングのデューティ比に応
じて所望の直流電圧を出力する。そしてこのトランジス
タＱ４に対するスイッチング信号はコンバータ制御回路
４に内蔵されているＩＣが、ＣＰＵ１１からの電圧出力
コントロール信号ａ１に応じて作り出すようになってい
る。すなわち予備予熱用、本予熱用および点灯用の３値
を作り出して信号線ｅ１を通して直流−直流コンバータ
２のトランジスタＱ４のベースに与え、このトランジス
タＱ４をスイッチング動作させるのである。

【００３９】高周波インバータ３では、トランジスタＱ
３によってチョッピングされ、ダイオードＤ１とチョー
クコイルＬ１により予備予熱用電流、本予熱用電流ある
いは点灯用電流を生成するのに必要な所定の電圧となっ
た直流が入力され、スイッチングトランジスタＱ１，Ｑ
２の高速で交互のスイッチング動作と、トランスＴ１と
コンデンサＣ１による共振動作によって約４０〜５０ｋ
Ｈｚの一定周波数の高周波電力に変換し、さらにトラン
スＴ１によって昇圧を行ない、コンデンサＣ２により出
力端子７に所定の高周波電流として出力する。

【００４０】調光回路５の整流部１３では、トランジス
タＱ５がオンしフィラメント電流が流れている状態で、
放電灯９の電極フィラメントを通して流れる高周波電力
を整流し平滑化してスイッチング回路としてのトランジ
スタＱ５に与える。トランジスタＱ５がオフしている状
態ではフィラメント電流が流れない。したがって、スイ
ッチング部１４のスイッチングトランジスタＱ５のオン
・オフ制御によってフィラメント電流の通流・遮断を繰
り返し、熱陰極放電灯９の放電停止・放電開始を数ｋＨ
ｚ（＝１／Ｔ２（周期））の高速で繰り返すことにより
放電灯９の調光を行なうことができる。しかもこの場
合、トランジスタＱ５のオン時間を長くすれば放電停止
時間が長くなり、暗くすることができ、逆にオフ時間を
長くすれば放電時間が長くなり、明るくすることができ
る。

【００４１】そこで、スイッチングトランジスタＱ５に
対するスイッチング駆動部１５に対して調光制御回路６
からオン・オフデューティ比を調整した信号を与えるこ
とにより、放電灯９の調光を行なうことができることに
なる。この調光制御回路６は操作部１２による明るさ調
整つまみの操作に応じて調光基準を発生し、放電灯９の
明るさをセンシングする調光用センサ１０からのフィー
ドバック信号との比較によって放電灯９の明るさの増減
度を演算し、それに見合うデューティ比ｄのスイッチン
グ信号を生成してスイッチング駆動部１５に出力するの
である。

【００４２】図４は回路各部の信号波形を示すタイミン
グチャートであり、Ｖｏｕｔは直流−直流コンバータ２
の出力電圧であり、このＶｏｕｔにより高周波インバー
タ３を通して熱陰極放電灯９に所定の予備予熱用フィラ
メント電流（図２に示した電流ｉ１）、本予熱用フィラ
メント電流（図２に示した電流ｉ２）、点灯時のランプ
電流（同じく電流ｉ３）、調光点灯時のランプ電流（同
じく電流ｉ５）およびフィラメント電流（同じく電流ｉ
４）が出力される。そこで、これらのＶｏｕｔを得るた
めの制御動作を図４を見ながら説明する。

【００４３】タイミングｔ０の電源完全オフ状態から、
任意のタイミングｔ１に操作部１２を操作してメイン電
源が投入されると、各電圧端子＋Ｖｄにはこの場合＋２
４Ｖの直流電圧が印加されることになる。そしてこれと
共に、ＣＰＵ１１はコンバータ制御回路４に予熱切替信
号を“Ｈ”に切り替えて入力する。

【００４４】これを受けてコンバータ制御回路４では、
予備予熱用フィラメント電流を高周波インバータ３が出
力するために、直流−直流コンバータ２の出力電圧Ｖｏ
ｕｔがＶｈｐとなるように、スイッチング信号ｐ１を信
号線ｅ１を通して直流−直流コンバータ２のスイッチン
グトランジスタＱ４のベースに出力する。この結果、ス
イッチングトランジスタＱ４はスイッチング信号ｐ１と
同じタイミングでスイッチングを行ない、これによって
スイッチングトランジスタＱ３も同じタイミングで入力
直流電圧＋Ｖｄをチョッピングし、高周波インバータ３
にダイオードＤ１とチョークコイルＬ１を通して出力す
る。したがって、高周波インバータ３はこの予備予熱用
直流電圧Ｖｈｐを入力し、高周波変換して熱陰極放電灯
９に対して所望の高周波電流ｉ１を予備予熱用電流とし
て出力できるようになる。

【００４５】そしてこの動作と並行して、調光回路５の
スイッチングトランジスタＱ５はメイン電源が投入され
て＋Ｖｄが印加されると同時にオンし、熱陰極放電灯９
の両電極フィラメント間を短絡する。

【００４６】この結果、任意のメイン電源投入のタイミ
ングｔ１において、熱陰極放電灯９の電極フィラメント
間に高周波インバータ３から図２に示した予備予熱フィ
ラメント電流ｉ１が流れるようになり、フィラメントが
図２に示す約４００〜５００°の温度Ｔｆ１まで予備予
熱され、この状態が次の任意のタイミングｔ２に点灯信
号が入力されるまで維持されることになる。

【００４７】こうしてメイン電源の投入と同時に熱陰極
放電灯９のフィラメントの予備予熱が開始された後、任
意のタイミングｔ２において操作部１２の操作で点灯指
令がＣＰＵ１１に入力されると、ＣＰＵ１１からコンバ
ータ制御回路４に対して予熱切替信号を“Ｌ”に切り替
えて入力し、これを受けてコンバータ制御回路４は本予
熱に切り替えるために、直流−直流コンバータ２の出力
電圧ＶｏｕｔがＶｆｐとなるように、予備予熱時のスイ
ッチング信号よりもオンデューティが高いｐ２のスイッ
チング信号を生成して直流−直流コンバータ２のスイッ
チングトランジスタＱ４のベースに出力する。

【００４８】トランジスタＱ４はこのスイッチング信号
ｐ２を受けてスイッチングし、これに従動するようにし
てスイッチングトランジスタＱ３もｐ２のタイミングで
スイッチングして直流電源＋Ｖｄをチョッピングし、高
周波インバータ３に高い電圧の直流電力を入力するよう
になる。そこで高周波インバータ３ではこの本予熱用直
流電圧Ｖｆｐを高周波電流に変換し、熱陰極放電灯９に
本予熱フィラメント電流ｉ２を与える。

【００４９】そしてこのとき、調光回路５側ではいぜん
直流電源＋ＶｄによってスイッチングトランジスタＱ５
がオン状態を維持している。結果的に、熱陰極放電灯９
の電極フィラメントに本予熱用の大きなフィラメント電
流ｉ２が流れ、短い時間のうちにフィラメントが放電を
開始するのに十分な温度である約８５０°まで赤熱され
るようになる。

【００５０】次に、ＣＰＵ１１はそのタイミングｔ３で
調光制御回路６に予熱完了信号を出力し、これを受けて
調光制御回路６は調光回路５のスイッチング駆動部１５
のトランジスタＱ７をオフさせる。これによってトラン
ジスタＱ６もオンし、それまでオンしていたスイッチン
グ部１４のトランジスタＱ５は反対にオフすることにな
る。この結果、フィラメント電流の流れが遮断され、熱
陰極放電灯９内で熱放電が開始して放電灯９が点灯され
ることになる。

【００５１】そしてこの放電灯９の放電点灯が開始する
とき、ＣＰＵ１１はコンバータ制御回路４にもランプ電
流に切り替える指令をコントロール信号として与え、こ
れを受けてコンバータ制御回路４は高周波インバータ３
が熱陰極放電灯９にランプ電流ｉ３を与えるべく、ｐ３
のスイッチング信号を直流−直流コンバータ２のスイッ
チングトランジスタＱ４に出力する。この点灯電流ｉ３
の生成のために用いられるスイッチング信号ｐ３のオン
デューティは予備予熱用のスイッチング信号ｐ１よりも
大きく、本予熱用のスイッチング信号ｐ２よりは小さい
値となる。

【００５２】トランジスタＱ４はこのスイッチング信号
ｐ３を受けてスイッチングし、これに従動するようにし
てスイッチングトランジスタＱ３もｐ３のタイミングで
スイッチングして直流電源＋Ｖｄをチョッピングし、高
周波インバータ３に所定の直流電圧Ｖｌｐを入力するよ
うになる。そこで高周波インバータ３ではこの直流入力
を高周波電流に変換し、トランスＴ１を経て熱陰極放電
灯９に図２に示すランプ電流ｉ３を与え、放電灯９はこ
のランプ電流ｉ３によって全光点灯状態になる。

【００５３】次に調光動作について説明すると、任意の
タイミングｔ４で操作部１２から放電灯９を暗くするよ
うな操作信号が入力されると、ＣＰＵ１１はこれを制御
信号電圧のｍａｘとｍｉｎの間の対応する電圧に調整し
たコントロール信号ｃ１として調光制御回路６に対して
出力する。

【００５４】そこで調光制御回路６に内蔵されているＩ
Ｃがコントロール信号に見合う明るさにするためにスイ
ッチングトランジスタＱ５のオン時間τ１とオフ時間τ
２との比、つまりデューティ比ｄ（＝τ１／τ２）を演
算し、そのデューティ比のスイッチング信号をスイッチ
ング駆動部１５に信号ｄ１として出力し、最終的にスイ
ッチングトランジスタＱ５をこのデューティ比ｄでオン
・オフ動作させ、放電灯９を所望の明るさに調光する。
すなわち、図４において操作部１２の操作によって調光
用のコントロール信号の電圧をｍｉｎ側に低下させて放
電灯９を暗くしようとする場合には、スイッチングトラ
ンジスタＱ５のオン時間τ１が長くなるようなデューテ
ィ比ｄのパルス信号を調光制御回路６から調光回路５の
スイッチング駆動部１５に信号ｄ１として与え、逆に放
電灯９を明るくするためには、スイッチングトランジス
タＱ５のオン時間が短くなるようなデューティ比のパル
ス信号を調光制御回路６で生成して調光回路５へ出力す
るのである。

【００５５】こうして、この実施例の熱陰極放電灯点灯
回路Ａを備えた放電灯装置は、メイン電源の投入時に熱
陰極放電灯９の電極フィラメントに予備予熱電流を流し
ておき、放電灯点灯指令が入力されたときにこの予備予
熱状態から本予熱に移行するようにしているので、放電
灯点灯操作から放電灯９が点灯するまでの時間が、従来
のように放電灯点灯操作があって初めて予熱を開始し、
所定の予熱温度になればスイッチング回路をオフして放
電点灯を開始させる場合に比べて短くできる。例えば、
図５（ａ）に示すように従来ではメイン電源の投入時に
は予備予熱動作を行なわないでいたので、点灯信号が入
力されたタイミングｔ２において初めてフィラメント電
流を熱陰極放電灯の電極フィラメントに流して予熱を開
始するために、放電点灯を始めるまでの予熱時間が約
４，５秒と長くかかっていたのが、この発明によれば、
点灯指令が入力されるタイミングｔ１ではフィラメント
が予備的に約４００〜５００°に予熱されているので、
タイミングｔ２で点灯指令が与えられると、その後約２
秒という短い時間で放電点灯が可能となるのである。

【００５６】次に、請求項４および５の発明の熱陰極放
電灯点灯回路とそれを含む請求項６の発明の放電灯装置
について、図６の実施例に基づいて説明する。図６は請
求項６の発明の放電灯装置の一実施例の回路ブロック図
であり、この図において鎖線が囲んだ部分Ｂが請求項４
および５の発明の熱陰極放電灯点灯回路の実施例とな
る。

【００５７】この実施例の放電灯装置は、熱陰極放電灯
点灯回路Ｂの部分に、一定電圧、一定周波数のランプ電
流ＩL を出力するためにメイン電源である直流電源２１
からの一定電圧の直流を入力して一定周波数、一定電圧
の高周波電力に変換する点灯用高周波インバータ２２を
備えている。熱陰極放電灯点灯回路Ｂの部分にはまた、
直流電源２１からの一定電圧の直流を所定の電圧の直流
電力に変換する直流−直流コンバータ２３と、この直流
−直流コンバータ２３の直流電力をその電圧に見合う高
周波電力に変換する予熱用高周波インバータ２４と、前
記直流−直流コンバータ２３の出力電圧を制御するコン
バータ制御回路２５と、熱陰極放電灯の点灯時の予熱・
点灯切替制御を行なうと共に、明るさの調整のためにも
予熱・点灯切替制御を行なうスイッチング回路としての
調光回路２６と、この調光回路２６に対してスイッチン
グパルスのデューティ制御を行なう調光制御回路２７を
備えている。

【００５８】この実施例の放電灯装置はさらに、点灯用
高周波インバータ２２の出力端子２８と調光回路２６の
入力端子２９とに接続される電極端子（図示せず）に装
着された放電灯３０と、この放電灯３０の明るさを検出
する調光用センサ３１と、前述の熱陰極放電灯点灯回路
Ｂの各部に制御信号を与え、装置全体の制御を行なうＣ
ＰＵによって構成されるメイン制御装置３２と、メイン
電源としての直流電源２１の投入、放電灯３０の点灯指
令、放電灯３０の調光指令を入力するための操作部３３
を備えている。

【００５９】前述のコンバータ制御回路２５は、メイン
制御装置（ＣＰＵ）３２からメイン電源である直流電源
２１の電源投入信号の入力を受けて、直流−直流コンバ
ータ２３に対して、予熱用高周波インバータ２４が通常
の予熱電流（通常、放電灯の電極フィラメントを約８５
０°に上昇させるのに必要な電流）よりも低い予備予熱
電流（フィラメントを約４００〜５００°に上昇させ、
維持させるのに必要な電流）を出力するのに必要な直流
電圧を出力するように指示し、またＣＰＵ３２から熱陰
極放電灯３０の点灯指令信号の入力を受けて予熱用高周
波インバータ２４が通常の予熱電流を出力するのに必要
な直流電圧を出力するように指示する制御を行なうよう
になっている。コンバータ制御回路２５はさらに、放電
灯３０の点灯中の調光時に必要な所定電圧のフィラメン
ト予熱電流を予熱用高周波インバータ２４が出力するの
に必要な電圧の直流を直流−直流コンバータ２３が出力
する制御も行なうようになっている。

【００６０】次に、上記構成の熱陰極放電灯点灯回路Ｂ
の動作、またこの熱陰極放電灯点灯回路を含む放電灯装
置の動作について説明する。図７は熱陰極放電灯３０の
電極フィラメントに流れるフィラメント電流Ｉｆ、放電
点灯時のランプ電流ＩL 、そしてフィラメントの温度状
態Ｔｆ、調光回路２６にスイッチング回路ＳＷのタイミ
ングチャートを示している。

【００６１】タイミングｔ０の電源オフ状態から任意の
タイミングｔ１において、操作部３３によってメイン電
源としての直流電源２１の電源投入操作がなされると、
ＣＰＵ３２はメイン電源投入信号を信号線ａ２を通して
コンバータ制御回路２５と、信号線ｂ２を通して点灯用
高周波インバータ２２に入力する。

【００６２】これを受けて、点灯用高周波インバータ２
２は最初は動作を停止している。一方、コンバータ制御
回路２５は直流−直流コンバータ２３に対して、予熱用
高周波インバータ２４が通常の予熱電流ｉ１２よりも低
い所定の予備予熱電流ｉ１１を出力するのに必要な直流
電圧を予熱用高周波インバータ２４へ出力するように指
令を信号線ｅ２を通して与える。

【００６３】直流−直流コンバータ２３はこの予備予熱
電流出力指令信号を受けて、直流電源２１からの一定電
圧の直流入力を所定の直流電圧電力に変換して予熱用高
周波インバータ２４に出力し、予熱用高周波インバータ
２４はこの所定電圧の直流電力を入力し、対応する電圧
の高周波電流を出力するようになる。

【００６４】この結果、予熱用高周波インバータ２４の
高周波電流である予備予熱電流ｉ１１が出力端子２８を
介して熱陰極放電灯３０に出力されるようになり、熱陰
極放電灯３０の電極フィラメントに予備予熱電流ｉ１１
が流れて発熱が始まる。しかしながらこの場合、予備予
熱電流ｉ１１が通常の予熱温度Ｔｆ２である約８５０°
よりも低く、熱電子が活発には放出できない約４００〜
５００°に予熱する電流であるため、熱陰極放電灯９の
電極フィラメントは約４００〜５００°の予備予熱温度
Ｔｆ１に予熱され、点灯指令が入力されるまでこの温度
Ｔｆ１に維持されることになる。

【００６５】次に、任意のタイミングｔ２において操作
部３３において放電灯点灯操作がなされると、ＣＰＵ３
２はコンバータ制御回路２５に対して点灯指令信号を与
える。そしてコンバータ制御回路２５は直流−直流コン
バータ２３に対して、予熱用高周波インバータ２４が通
常の予熱電流を出力するのに必要な直流電圧を予熱用高
周波インバータ２４へ出力するように指令を与える。

【００６６】直流−直流コンバータ２４はこの指令信号
を受けて、直流電源２１からの一定電圧の直流入力を所
定電圧の直流電力に変換して予熱用高周波インバータ２
４に出力し、予熱用高周波インバータ２４はこの所定電
圧の直流電力を入力して所定の電圧の高周波電流を出力
するようになり、この予熱用高周波インバータ２４から
の高周波電流が出力端子２８を介して熱陰極放電灯３０
に対して出力されるようになる。

【００６７】この結果、熱陰極放電灯３０の電極フィラ
メントに本予熱電流ｉ１２が流れ、それまで予備予熱で
約４００〜５００°に維持されていたフィラメントは、
ｔ３までの短い時間のうちに熱電子が活発に放出され放
電点灯が可能となる温度Ｔｆ２である約８５０°まで上
昇する。

【００６８】こうしてフィラメントが本予熱温度Ｔｆ２
である約８５０°まで上昇し赤熱すると、ＣＰＵ３２は
タイミングｔ３にコンバータ制御回路２５と点灯用高周
波インバータ２２に点灯指令信号を出力する。これを受
けて、点灯用高周波インバータ２２は動作を開始し、熱
陰極放電灯３０の電極間に一定の高周波電圧が印加さ
れ、放電灯３０内で真空放電が開始されて点灯されるこ
とになる。この場合のランプ電流はｉ１３である。

【００６９】そしてこのタイミングｔ３では、コンバー
タ制御回路２５は直流−直流コンバータ２３に対して、
予熱用高周波インバータ２４の高周波電流ｉ１４（前述
した予備予熱用電流ｉ１１と同じ）が流れるのに必要な
直流電圧を予熱用高周波インバータ２４へ出力するよう
に指令を信号線ｅ２を通して与える。この場合の高周波
電流ｉ１４は、放電灯の各フィラメントを循環する電流
であり、ランプ電流ｉ１３とは無関係に独立に流れる電
流である。そして放電灯３０は調光回路５のスイッチン
グ回路ＳＷがオンとならない限り、この高周波ランプ電
流ｉ１３の大きさに応じた明るさで全光点灯状態に維持
されることになる。

【００７０】次に、放電灯３０の調光動作について説明
する。放電灯３０の調光は、調光回路２６のスイッチン
グ回路ＳＷのオン・オフの切替制御を高速で行ない、そ
のオン時間とオフ時間の時間比を制御することによって
行なう。すなわち、任意のタイミングｔ４にスイッチン
グ回路ＳＷをオンすることによって熱陰極放電灯３０の
両電極間が短絡し、放電灯３０内での電極間の放電が停
止し、高周波インバータ２２からの高周波電流がスイッ
チング回路ＳＷを通して高周波フィラメント電流ｉ１５
（＝ｉ１３：全光点灯電流）として流れるようになり、
次のタイミングｔ５にスイッチング回路ＳＷをオフする
ことによって再び放電灯３０内の放電が開始して高周波
インバータ２２からの高周波電流がランプ電流ｉ１６
（＝ｉ１３：全光点灯電流）として流れるようになるの
で、このスイッチング回路ＳＷのオン・オフの時間比τ
１／τ２（＝ｄ：デューティ比）を変化させることによ
って放電灯３０の明るさを調整することができる。なお
この場合、フィラメントに流れる全予熱電流は、ｉ１４
とｉ１５との重畳された電流となる。

【００７１】そこで、操作部３３の調光つまみの操作に
よって放電灯３０の明るさを変化させる信号がＣＰＵ３
２に入力されると、ＣＰＵ３２は調光制御回路２７に対
して明るさの増減指令信号を入力する。これを受けて調
光制御回路２７は放電灯３０から所定の明るさが得られ
るようなオン・オフデューティ比ｄを演算し、そのデュ
ーティ比ｄを実現するパルス信号を調光回路２６のスイ
ッチング回路ＳＷに与え、これによって調光回路２６の
スイッチング回路ＳＷがスイッチングを行ない、放電灯
３０を所望の明るさに調光する。

【００７２】こうして、この実施例の熱陰極放電灯点灯
回路Ｂを備えた放電灯装置は、メイン電源の投入時に熱
陰極放電灯３０の電極フィラメントに予備予熱電流を流
しておき、放電灯点灯指令が入力されたときにこの予備
予熱状態から本予熱に移行するようにしているので、放
電灯点灯操作から放電灯３０が点灯するまでの時間が、
従来のように放電灯点灯操作があって初めて予熱を開始
し、所定の予熱温度になれば点灯用高周波インバータ２
２が動作を開始して放電点灯を開始させる場合に比べて
短くできる。

【００７３】図８は請求項４および５の発明の熱陰極放
電灯点灯回路を含む請求項６の発明の放電灯装置の具体
的な回路構成を示している。この回路図において、直流
電源２１は図示されていないが、＋Ｖｄの端子には直流
電源から＋２４Ｖの直流電力が印加されている。

【００７４】点灯用高周波インバータ２２の部分は、交
互に高速でスイッチングするトランジスタＱ１，Ｑ２
と、共振回路を構成するコイルＬ１およびコンデンサＣ
１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、昇圧トランスＴ１、直流カッ
ト用のコンデンサＣ２から構成されている。

【００７５】直流−直流コンバータ２３の部分は、トラ
ンジスタＱ１３，Ｑ１４と、抵抗Ｒ１４〜Ｒ１６、整流
用ダイオードＤ１から構成されている。そして予熱用高
周波インバータ２４の部分は、交互に高速でスイッチン
グするトランジスタＱ１１，Ｑ１２と、共振回路を構成
するコイルＬ１１およびコンデンサＣ１１と、抵抗Ｒ１
１〜Ｒ１３と、降圧トランスＴ２から構成されている。

【００７６】また調光回路２６は大きく分けて、熱陰極
放電灯３０の電極フィラメントに対して高周波インバー
タ２２の反対側の端子に接続され、フィラメント電流を
整流するための整流部３４と、図６に示したスイッチン
グ回路ＳＷに対応するスイッチング部３５と、このスイ
ッチング部３５のスイッチング動作を行なわせるスイッ
チング駆動部３６から構成されている。そして整流部３
４はブリッジに組まれたダイオードＤ２〜Ｄ５から構成
され、スイッチング部３５はスイッチングトランジスタ
Ｑ１５と抵抗Ｒ１９とから構成されている。またスイッ
チング駆動部３６はトランジスタＱ１６と、抵抗Ｒ２０
〜Ｒ２３から構成されている。

【００７７】なお、その他コンバータ制御回路２５、調
光制御回路２７、メイン制御装置としてのＣＰＵ３２お
よび操作部３３は図６と同じものである。

【００７８】次に、上記構成の放電灯装置の動作につい
て説明する。メイン電源が投入されれば、点灯用高周波
インバータ２２はＣＰＵ３２より信号線ｂ２を通して予
熱状態を維持する指令を受けるので動作を停止してい
る。

【００７９】一方、直流−直流コンバータ２３はスイッ
チングトランジスタＱ１４の高速スイッチング、例えば
２０〜３０ｋＨｚ（＝１／Ｔ１（周期））のスイッチン
グ動作によってスイッチングトランジスタＱ１３も同期
してスイッチング動作して直流電源＋Ｖｄ（ここでは、
２４Ｖ）をチョッピングし、そのスイッチングのデュー
ティ比に応じて所望の直流電圧を出力する。そしてこの
トランジスタＱ１４に対するスイッチング信号ｅ２はコ
ンバータ制御回路２５に内蔵されているＩＣが、ＣＰＵ
３２からの電圧出力コントロール信号ａ２に応じて作り
出すようになっている。すなわち予備予熱用（調光時の
予熱も含む）、本予熱用の２値を作り出して直流−直流
コンバータ２３のトランジスタＱ１４のベースに与え、
このトランジスタＱ１４をスイッチング動作させるので
ある。

【００８０】予熱用高周波インバータ２４では、トラン
ジスタＱ１３によってチョッピングされ、ダイオードＤ
１とチョークコイルＬ１により予備予熱用電流、本予熱
用電流を生成するのに必要な所定の電圧となった直流電
圧が入力され、スイッチングトランジスタＱ１１，Ｑ１
２の高速で交互のスイッチング動作と、トランスＴ２と
コンデンサＣ１１による共振動作によって約３０〜４０
ｋＨｚの一定周波数の高周波電力に変換し、トランスＴ
２によって降圧を行ない、出力端子２８に出力され、所
定の電圧の高周波電流として出力端子２８から熱陰極放
電灯３０に出力する。

【００８１】調光回路２６の整流部３４では、トランジ
スタＱ１５がオンしフィラメント電流が流れている状態
で、放電灯３０の電極フィラメントを通して流れる高周
波電力を整流し平滑化してスイッチング回路としてのト
ランジスタＱ１５に与える。トランジスタＱ１５がオフ
している状態ではフィラメント電流が流れない。したが
って、スイッチング部３５のスイッチングトランジスタ
Ｑ１５のオン・オフ制御によってフィラメント電流の通
流・遮断を繰り返し、熱陰極放電灯３０の放電停止・放
電開始を数ｋＨｚ（＝１／Ｔ２（周期））の高速で繰り
返すことにより放電灯３０の調光を行なうことができ
る。しかもこの場合、トランジスタＱ１５のオン時間を
長くすれば放電停止時間が長くなり、暗くすることがで
き、逆にオフ時間を長くすれば放電時間が長くなり、明
るくすることができる。

【００８２】そこで、スイッチングトランジスタＱ１５
に対するスイッチング駆動部３６に対して調光制御回路
２７からオン・オフデューティ比を調整した信号ｄ２を
与えることにより、放電灯３０の調光を行なうことがで
きることになる。この調光制御回路２７は操作部３３に
よる明るさ調整つまみの操作に応じて調光基準を発生
し、放電灯３０の明るさをセンシングする調光用センサ
３１からのフィードバック信号との比較によって放電灯
３０の明るさの増減度を演算し、それに見合うデューテ
ィ比ｄのスイッチング信号を生成してスイッチング駆動
部３６に出力するのである。

【００８３】図９は回路各部の信号波形を示すタイミン
グチャートであり、Ｖｏｕｔは直流−直流コンバータ２
３の出力電圧であり、このＶｏｕｔが予熱用高周波イン
バータ２４へ入力され、対応する電圧の高周波電流を熱
陰極放電灯３０側に出力されることになり、熱陰極放電
灯３０に所定の予備予熱用フィラメント電流（図７に示
した電流ｉ１１）、本予熱用フィラメント電流（図７に
示した電流ｉ１２）、点灯時の予熱用フィラメント電流
（同じく電流ｉ１４）が供給されることになる。そこ
で、これらのＶｏｕｔを得るための制御動作を図９を見
ながら説明する。

【００８４】タイミングｔ０の電源完全オフ状態から、
任意のタイミングｔ１に操作部３３を操作してメイン電
源が投入されると、各電圧端子＋Ｖｄにはこの場合＋２
４Ｖの直流電圧が印加されることになる。そしてこれと
共に、ＣＰＵ３２はコンバータ制御回路２５に予熱切替
信号を“Ｈ”に切り替えて入力する。

【００８５】これを受けてコンバータ制御回路２５で
は、予備予熱用フィラメント電流に対応する電流を予熱
用高周波インバータ２４が出力するのに必要な直流電圧
を直流−直流コンバータ２３の出力電圧Ｖｈｐを出力で
きるように、スイッチング信号ｐ１を信号線ｅ２を通し
て直流−直流コンバータ２３のスイッチングトランジス
タＱ１４のベースに出力する。この結果、スイッチング
トランジスタＱ１４はスイッチング信号ｐ１と同じタイ
ミングでスイッチングを行ない、これによってスイッチ
ングトランジスタＱ１３も同じタイミングで入力直流電
圧＋Ｖｄをチョッピングし、予熱用高周波インバータ２
４にダイオードＤ１を通して出力する。したがって、予
熱用高周波インバータ２４はこの予備予熱用直流電圧を
入力し、高周波変換してトランスＴ２の二次側から所望
の高周波電流が出力端子２８に出力され、熱陰極放電灯
３０に予備予熱用電流ｉ１１として供給されるようにな
る。

【００８６】一方、点灯用高周波インバータ２２は、Ｃ
ＰＵ３２より信号線ｂ２を通して指令（予熱状態
“Ｌ”）信号を受けるため、動作を停止している。

【００８７】この結果、任意のメイン電源投入のタイミ
ングｔ１において、熱陰極放電灯３０の電極フィラメン
ト間に出力端子２８から図７に示した予備予熱用フィラ
メント電流ｉ１１が流れるようになり、フィラメントが
図７に示す約４００〜５００°の温度Ｔｆ１まで予備予
熱され、この状態が次の任意のタイミングｔ２に点灯信
号が入力されるまで維持されることになる。

【００８８】こうしてメイン電源の投入と同時に熱陰極
放電灯３０のフィラメントの予備予熱が開始された後、
任意のタイミングｔ２において操作部３３の操作で点灯
指令がＣＰＵ３２に入力されると、ＣＰＵ３２からコン
バータ制御回路２５に対して予熱切替信号が“Ｌ”に切
り替えて入力し、これを受けてコンバータ制御回路２５
は本予熱モードに切り替えるために、予熱用高周波イン
バータ２４が出力するのに必要な直流電圧を直流−直流
コンバータ２３の出力電圧Ｖｆｐを出力するように、予
備予熱時のスイッチング信号よりもオンデューティが高
いｐ２のスイッチング信号を生成して直流−直流コンバ
ータ２３のスイッチングトランジスタＱ１４のベースに
出力する。

【００８９】トランジスタＱ１４はこのスイッチング信
号ｐ２を受けてスイッチングし、これに従動するように
してスイッチングトランジスタＱ１３もｐ２のタイミン
グでスイッチングして直流電源＋Ｖｄをチョッピング
し、予熱用高周波インバータ２４に高い電圧の直流電力
を入力するようになる。この時の直流−直流コンバータ
２３の出力電圧はＶｆｐである。そこで予熱用高周波イ
ンバータ２４はこの直流入力を高周波に変換し、トラン
スＴ２の二次側から所望の高周波電流が出力端子２８に
出力され、熱陰極放電灯３０に本予熱フィラメント電流
ｉ１２として供給するようになる。一方、点灯用高周波
インバータ２２は依然、動作を停止している。

【００９０】そして結果的に、熱陰極放電灯３０の電極
フィラメントに本予熱用の大きなフィラメント電流ｉ１
２が流れ、短い時間のうちにフィラメントが放電を開始
するのに十分な温度である約８５０°まで赤熱されるよ
うになる。

【００９１】ＣＰＵ３２はそのタイミングｔ３で点灯用
高周波インバータ２２に信号線ｂ２より点灯指令（点灯
状態“Ｈ”）信号を出力する。これを受けて、点灯用高
周波インバータ２２は動作を開始し、熱陰極放電灯３０
の電極間に一定の高周波電圧が印加され、熱放電が開始
して放電灯３０が点灯されることになる。そして熱陰極
放電灯３０に図７に示すランプ電流ｉ１３を与え、放電
灯３０はこのランプ電流ｉ１３によって全光点灯状態に
なる。

【００９２】そしてこの放電灯３０の放電点灯が開始す
るとき、ＣＰＵ３２はコンバータ制御回路２５に予熱用
高周波インバータ２４の出力フィラメント電流がｉ１４
（前述の予備予熱電流ｉ１１とほぼ等しい）となるよう
に直流−直流コンバータ２３の出力電圧Ｖｈｐを与える
べく、ｐ１のスイッチング信号を直流−直流コンバータ
２３のスイッチングトランジスタＱ１４に出力する。こ
のフィラメント予熱用電流ｉ１４の生成のために用いら
れるスイッチング信号ｐ１のオンデューティは予備予熱
用のスイッチング信号ｐ１と同じであり、本予熱用のス
イッチング信号ｐ２よりは小さい値となる。

【００９３】トランジスタＱ１４はこのスイッチング信
号ｐ１を受けてスイッチングし、これに従動するように
してスイッチングトランジスタＱ１３もｐ１のタイミン
グでスイッチングして直流電源＋Ｖｄをチョッピング
し、予熱用高周波インバータ２４に所定の直流電圧Ｖｈ
ｐを入力するようになる。そこで予熱用高周波インバー
タ２４ではこの直流入力を高周波電流に変換し、トラン
スＴ２を経て出力端子２８に出力する。この場合の高周
波電流ｉ１４は、放電灯の各フィラメントを循環する電
流であり、前述のランプ電流ｉ１３とは無関係に独立に
流れる電流である。

【００９４】次に調光動作について説明すると、任意の
タイミングｔ４で操作部３３から放電灯３０を暗くする
ような操作信号が入力されると、これがコントロール信
号としてＣＰＵ３２から調光制御回路２７へ入力され
る。そこで調光制御回路２７に内蔵されているＩＣがコ
ントロール信号に見合う明るさにするためにスイッチン
グトランジスタＱ１５のオン時間τ１とオフ時間τ２と
の比、つまりデューティ比ｄ（＝τ１／τ２）を演算
し、そのデューティ比のスイッチング信号をスイッチン
グ駆動部３６の信号線ｄ２に出力し、最終的にスイッチ
ングトランジスタＱ１５をこのデューティ比ｄでオン・
オフ動作させ、放電灯３０を所望の明るさに調光する。
すなわち、図９において操作部３３の操作によって調光
用のコントロール信号を破線矢印のように低下させて放
電灯３０を暗くしようとする場合には、スイッチングト
ランジスタＱ１５のオン時間τ１が長くなるようなデュ
ーティ比ｄのパルス信号を調光制御回路２７から調光回
路２６のスイッチング駆動部３６の信号線ｄ２に与える
のである。そして逆に放電灯３０を明るくするために
は、スイッチングトランジスタＱ１５のオン時間が短く
なるようなデューティ比のパルス信号を調光制御回路２
７で生成して調光回路２６へ出力すことになる。

【００９５】こうして、この実施例の熱陰極放電灯点灯
回路Ｂを備えた放電灯装置は、メイン電源の投入時に熱
陰極放電灯３０の電極フィラメントに予備予熱電流を流
しておき、放電灯点灯指令が入力されたときにこの予備
予熱状態から本予熱に移行するようにしているので、図
１０（ｂ）に示すように放電灯点灯操作から放電灯３０
が点灯するまでの時間が、同図（ａ）に示す従来のよう
に放電灯点灯操作があって初めて予熱を開始し、所定の
予熱温度になればスイッチング回路をオフして放電点灯
を開始させる場合に比べて短くでき、従来では放電点灯
を始めるまでの予熱時間が約４，５秒と長くかかってい
たのが、この発明によれば、約２秒という短い時間で放
電点灯が可能となるのである。

【００９６】なお、この発明は上記の実施例に限定され
るものではなく、回路構成全体を論理素子によって構成
し、マイクロコンピュータ制御するようにすることもで
きる。また各部の電流、電圧値、周波数、その他の数値
は固定的なものではなく、使用する機器、容量に応じて
変更されるものである。

【００９７】

【発明の効果】請求項１の発明では、コンバータ制御回
路によって直流−直流コンバータを制御することにより
高周波インバータに入力する直流電圧を調整し、この結
果として高周波インバータから熱陰極放電灯の両電極に
供給するための高周波電流出力を可変調整するようにし
ているので、放電灯装置の熱陰極放電灯点灯回路として
用いる場合、熱陰極放電灯の電極フィラメントに対して
通常の予熱よりも低い温度で予熱する予備予熱電流と通
常の予熱電流とを切り替えて供給するように予熱電流を
高低可変制御して出力することができ、予熱時間が短く
て速く点灯する装置を実現することができる。

【００９８】請求項２の発明では、コンバータ制御回路
によって直流−直流コンバータの直流出力電圧を高低可
変制御することにより、高周波インバータから熱陰極放
電灯の両電極に対して通常の予熱電流よりも低い予備予
熱電流と通常の予熱電流とを切り替えて供給するように
しているので、放電灯装置の熱陰極放電灯点灯回路とし
て用いる場合、電源立ち上げ時には予備予熱電流によっ
て放電灯の電極のフィラメントを比較的低い温度で予備
的に予熱しておき、実際の放電灯点灯指令が入力された
時には通常の予熱用電流に切り替えて予熱することがで
き、放電灯点灯指令が入力されてから速いタイミングで
予熱完了して放電点灯を開始できるようになる。

【００９９】請求項３の発明では、請求項１または２の
発明の熱陰極放電灯点灯回路を備えているので、熱陰極
放電灯の点灯が速いタイミングで行える。

【０１００】請求項４の発明では、コンバータ制御回路
によって直流−直流コンバータを制御することにより予
熱用高周波インバータに入力する直流電圧を調整し、こ
の結果として予熱用高周波インバータから熱陰極放電灯
の両電極に供給するための高周波電流を可変調整するよ
うにしているので、放電灯装置の熱陰極放電灯点灯回路
として用いる場合、熱陰極放電灯の電極フィラメントに
対して通常の予熱よりも低い温度で予熱する予備予熱電
流と通常の予熱電流とを切り替えて供給できるように予
熱電流を高低可変制御して出力することができ、予熱時
間が短くて速く点灯する装置を実現することができる。

【０１０１】請求項５の発明では、コンバータ制御回路
によって直流−直流コンバータの直流出力を可変制御す
ることにより、予熱用高周波インバータから熱陰極放電
灯の両電極に対して通常の予熱電流よりも低い予備予熱
電流と通常の予熱電流とを切り替えて供給するようにし
ているので、放電灯装置の熱陰極放電灯点灯回路として
用いる場合、電源立ち上げ時には予備予熱電流によって
放電灯の電極のフィラメントを比較的低い温度で予備的
に予熱しておき、実際の放電灯点灯指令が入力された時
には通常の予熱用電流に切り替えて予熱することがで
き、放電灯点灯指令が入力されてから速いタイミングで
予熱完了して放電点灯を開始できるようになる。

【０１０２】請求項６の発明の放電灯装置では、請求項
４または５の発明の熱陰極放電灯点灯回路を備えている
ので、熱陰極放電灯の点灯が速いタイミングで行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１および２の熱陰極放電灯点灯回路の実
施例回路を備えた請求項３の放電灯装置の実施例回路の
回路図。

【図２】上記回路の各部の波形を示すタイミングチャー
ト。

【図３】請求項１および２の熱陰極放電灯点灯回路の具
体的な実施例回路を備えた請求項３の放電灯装置の具体
的な実施例回路の回路図。

【図４】上記回路の各部の波形を示すタイミングチャー
ト。

【図５】上記回路の放電灯点灯時間を従来の点灯時間と
の比較で示すタイミングチャート。

【図６】請求項４および５の熱陰極放電灯点灯回路の実
施例回路を備えた請求項６の放電灯装置の実施例回路の
回路図。

【図７】上記回路の各部の波形を示すタイミングチャー
ト。

【図８】請求項４および５の熱陰極放電灯点灯回路の具
体的な実施例回路を備えた請求項６の放電灯装置の具体
的な実施例回路の回路図。

【図９】上記回路の各部の波形を示すタイミングチャー
ト。

【図１０】上記回路の放電灯点灯時間を従来の点灯時間
との比較で示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 直流−直流コンバータ ３ 高周波インバータ ４ コンバータ制御回路 ５ 調光回路 ６ 調光制御回路 ７ 出力端子 ８ 入力端子 ９ 熱陰極放電灯 １０ 調光センサ １１ ＣＰＵ １２ 操作部 １３ 整流部 １４ スイッチング部 １５ スイッチング駆動部 ２１ 直流電源 ２２ 点灯用高周波インバータ ２３ 直流−直流コンバータ ２４ 予熱用高周波インバータ ２５ コンバータ制御回路 ２６ 調光回路 ２７ 調光制御回路 ２８ 出力端子 ２９ 入力端子 ３０ 熱陰極放電灯 ３１ 調光センサ ３２ ＣＰＵ ３３ 操作部 ３４ 整流部 ３５ スイッチング部 ３６ スイッチング駆動部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱陰極放電灯に対してフィラメント予熱
   用、放電点灯用の電力を供給するために、直流入力電圧
   に応じた高周波電流を出力する高周波インバータと、 前記熱陰極放電灯に対してフィラメント予熱モードとラ
   ンプ点灯モードとを切り替えるための予熱・点灯切替ス
   イッチング手段と、 前記高周波インバータに入力する直流電力を生成する直
   流−直流コンバータと、 前記直流−直流コンバータの直流出力電圧を高低可変制
   御するコンバータ制御回路とを備えて成る熱陰極放電灯
   点灯回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱陰極放電灯点灯回路
   において、前記コンバータ制御回路が前記直流−直流コ
   ンバータに対して、当該点灯回路全体の電源投入信号の
   入力を受けて前記高周波インバータが通常の予熱電流よ
   りも低い予備予熱電流を出力するのに必要な直流電圧を
   出力するように指示し、前記熱陰極放電灯の点灯指令信
   号の入力を受けて前記高周波インバータが通常の予熱電
   流を出力するのに必要な直流電圧を出力するように指示
   することを特徴とする熱陰極放電灯点灯回路。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の熱陰極放電灯
   点灯回路と、前記コンバータ制御回路に対して直流出力
   電圧を可変制御するための制御信号を入力し、前記予熱
   ・点灯スイッチング手段に対して予熱・点灯の切替信号
   を入力するメイン制御回路を備え、前記高周波インバー
   タの出力端子と前記予熱・点灯切替スイッチング手段の
   入力端子との間に放電灯を装着して成る放電灯装置。
4. 【請求項４】 熱陰極放電灯に対して放電点灯用の電力
   を供給するために、点灯モード時にオンし、予熱モード
   時にオフするインバータ動作用スイッチング手段を介し
   て入力される直流を高周波電力に変換して出力する放電
   点灯用高周波インバータと、 前記熱陰極放電灯に対してそのフィラメントを予熱する
   ために、電源投入によって動作を開始し、直流入力電圧
   に応じた高周波電流を出力する予熱用高周波インバータ
   と、 前記熱陰極放電灯に対してフィラメント予熱モードとラ
   ンプ点灯モードとを切り替えるための予熱・点灯切替ス
   イッチング手段と、 前記予熱用高周波インバータに入力する直流電力を生成
   する直流−直流コンバータと、 前記直流−直流コンバータの直流出力を高低可変制御す
   るコンバータ制御回路とを備えて成る熱陰極放電灯点灯
   回路。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の熱陰極放電灯点灯回路
   において、前記コンバータ制御回路が前記直流−直流コ
   ンバータに対して、当該点灯回路全体の電源投入信号の
   入力を受けて前記高周波インバータが通常の予熱電流よ
   りも低い予備予熱電流を出力するのに必要な直流電圧を
   出力するように指示し、前記熱陰極放電灯の点灯指令信
   号の入力を受けて前記高周波インバータが通常の予熱電
   流の出力するのに必要な直流電圧を出力するように指示
   することを特徴とする熱陰極放電灯点灯回路。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の熱陰極放電灯
   点灯回路と、前記インバータ動作用スイッチング手段に
   対してオン、オフ制御信号を入力し、前記コンバータ制
   御回路に対して直流出力電圧を可変制御するための制御
   信号を入力し、前記予熱・点灯切替スイッチング手段に
   対して予熱・点灯の切替信号を入力するメイン制御回路
   を備え、前記放電点灯用高周波インバータと予熱用高周
   波インバータとの共通の出力端子と前記予熱・点灯切替
   スイッチング手段の入力端子との間に放電灯を装着して
   成る放電灯装置。