JPH08330084A

JPH08330084A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH08330084A
Application number: JP13201295A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iwabori; 裕岩堀
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】装置の小型化、コスト安、スイッチング素子
にかかるストレスの低減が可能であると共に、安定点灯
を維持し、始動性の向上可能な放電灯点灯装置を提供す
る。【構成】放電灯Ｌａの両端にインダクタンス素子Ｌ２
（＞＞インダクタンス素子Ｌ１）からなる付加回路ＡＤ
Ｄを並列接続して、放電灯Ｌａの始動時にはキャパシタ
ンス素子Ｃ１，インダクタンス素子Ｌ２で第１の共振回
路を構成し、放電灯Ｌａの点灯時にはインダクタンス素
子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ２で第２の共振回路を構
成する。【効果】装置の小型化、コスト安、スイッチング素子
にかかるストレスの低減が可能であると共に、安定点灯
を維持し、始動動作と点灯維持動作とを互いに独立した
回路で行い、始動性能を向上させ、且つ回路設計が容易
な放電灯点灯装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯を点灯させる放
電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係る第１従来例の回路図を図１
２に示す。

【０００３】本回路は、交流電源Ｅを電源部ＰＯＷで直
流電力に変換し、その直流電力をインバータ回路ＩＮＶ
で交流の矩形波の高周波電力に変換し、負荷回路ＬＯＤ
に供給するものである。

【０００４】ここでインバ−タ回路ＩＮＶはスイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２の直列接続から構成され、制御回路Ｃ
ＮＴによりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオ
フするものである。また、負荷回路ＬＯＤは、スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２の接点に接続されたキャパシタンス
素子Ｃ１と、キャパシタンス素子Ｃ１を介してスイッチ
ング素子Ｑ２の両端に並列接続されたインダクタンス素
子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ２の直列接続と、キャパ
シタンス素子Ｃ２の両端に並列接続された放電灯Ｌａと
からなる。またキャパシタンス素子Ｃ１はキャパシタン
ス素子Ｃ２に対して充分に大きい。

【０００５】次に、図１３，図１４を参照して放電灯Ｌ
ａの始動時の動作を簡単に説明する。制御回路ＣＮＴ
よりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間
に、図１３（ａ），（ｂ）に示す様な矩形波状のゲート
・ソース間電圧Ｖｇｓ１，Ｖｇｓ２を印加して、時刻ｔ
０〜ｔ１の間、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオ
ンオフ（インバ−タ回路ＩＮＶを発振）させて、図１３
（ｃ）に示す様な高周波電圧を負荷回路ＬＯＤに印加す
る。この場合、キャパシタンス素子Ｃ１はキャパシタン
ス素子Ｃ２に対して充分に大きいので、インダクタンス
素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ２とで第２の共振回路
を形成し、その共振周波数ｆｏは、

【０００６】

【数１】

【０００７】で表される。インバ−タ回路ＩＮＶを、共
振周波数ｆｏ近傍且つ共振周波数ｆｏ以上の周波数で発
振させて放電灯Ｌａを始動させるのに必要な高電圧（始
動電圧）を得て放電灯Ｌａに供給する。そして、時刻ｔ
０〜ｔ１間よりも充分に長い時間（時刻ｔ１〜ｔ２）、
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を完全に停止させる、つま
りインバ−タ回路ＩＮＶを停止させる。以上の様な動作
を繰返し、始動電圧を間欠的に発生する。図１３（ｄ）
にはキャパシタンス素子Ｃ２に流れる電流Ｉｃ２の波形
を示し、図１３（ｅ）は絶縁破壊を起こさない状態の放
電灯Ｌａの両端電圧（以下電圧と呼ぶ。）ＶＬａを示
す。

【０００８】放電灯Ｌａが放電を開始すると、図１４
（ａ），（ｂ）に示す様にインバ−タ回路ＩＮＶを共振
周波数ｆｏより低い周波数ｆ１で連続的に発振させる。
この場合、放電灯Ｌａの両端には図１４（ｄ）に示す様
な電圧ＶＬａが印加される。

【０００９】ここで図１２に示す第１従来例の回路に於
て、負荷回路ＬＯＤを構成するインダクタンス素子Ｌ１
及びキャパシタンス素子Ｃ２の働きは、１．通常点灯回路を構成。

【００１０】２．放電灯Ｌａを絶縁破壊する高電圧発生
のための直列共振回路を構成。３．放電灯Ｌａが絶縁破壊した後、安定した放電を持続
するためのエネルギーを蓄積。

【００１１】４．放電灯Ｌａが絶縁破壊した後、安定し
た放電を持続するためのエネルギーを供給。の４点が挙げられる。

【００１２】この様に、図１２の回路に於て、多くの働
きを同一回路で併用するのは、装置の小型化及びコスト
ダウンを図る為と、負荷に高圧放電灯を用いた場合に、
イグナイタトランスを設けることが困難である為であ
る。

【００１３】仮に、図１２に示す様な回路にイグナイタ
トランスを設ける場合、放電灯Ｌａとキャパシタンス素
子Ｃ２とで構成されている閉ループ内に、イグナイタト
ランスの２次巻線を接続せざるを得ない。なぜなら、イ
ンバ−タ回路ＩＮＶに近接してイグナイタトランスを接
続すると、イグナイタトランスの２次巻線に発生した高
圧パルスがインバ−タ回路ＩＮＶに印加され、スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２に大きなストレスが印加されてしま
うからである。

【００１４】しかしこの様に構成すると、ランプインピ
ーダンスが変化する、及びインバ−タ回路ＩＮＶの発振
周波数が変化する場合などして、イグナイタトランスの
２次巻線のインダクタンスが変化して負荷回路ＬＯＤの
インピーダンスを変化させてしまい、ランプ出力の制御
が困難になる、及び進相モードになってスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２の特性劣化を招いてしまう。よって、多く
の働きをインダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子
Ｃ２からなる直列共振回路で併用する必要が生じる。

【００１５】また、本発明に係る第２従来例として特公
平６ー１２７１４号公報に示したものがあり、その基本
的な回路構成図を図１５に示す。

【００１６】図１２に示した第１従来例と異なる点は、
放電灯Ｌａの両端に過飽和リアクトルＬｓが並列接続さ
れたことであり、その他の第１従来例と同一構成には同
一符号を付すことにより説明を省略する。

【００１７】本回路は、放電灯Ｌａの電極の劣化に伴っ
て負荷回路ＬＯＤが整流効果を持った場合に、スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２に不要なストレスが印加されること
を防ぐものであり、過飽和リアクトルＬｓは、放電灯Ｌ
ａの点灯維持電圧及び始動電圧では飽和せず、放電灯Ｌ
ａの電極の劣化に伴って負荷回路ＬＯＤが整流効果を持
った場合には飽和するようなものを用いる。

【００１８】つまり、放電灯Ｌａの点灯時及び始動時は
過飽和リアクトルＬｓは回路に影響を与えず、放電灯Ｌ
ａの電極の劣化に伴って負荷回路ＬＯＤが整流効果を持
つことにより高電圧を発生するような状態になると、過
飽和リアクトルＬｓのインピーダンスが低下して高電圧
の発生を抑制することができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記第１従来例
に於て、上述の１〜４の総ての働きについて最適な設計
をすることは難しく、通常、１及び２の働きについて最
適な設計をすることが優先されるため、３及び４の働き
についても最適な設計をすることは困難である、という
第１の問題点が生じる。また、インダクタンス素子Ｌ１
のコアのギャップを広げたり、インダクタンス素子Ｌ１
に透磁率の低いコアを用いて、インダクタンス素子Ｌ１
に流れる電流ＩＬ１の増大によるインダクタンス素子Ｌ
１の磁気飽和を防ぎ、且つインダクタンス素子Ｌ１の巻
線間を広くして、インダクタンス素子Ｌ１の両端電圧の
増大によるインダクタンス素子Ｌ１の巻線間の絶縁破壊
を防ぐ必要があるが、これらはいずれも漏れ磁束を増大
させる為に、放電灯点灯中のノイズが増大してしまう、
という第２の問題点が生じる。

【００２０】更に、上記第１従来例に於て以下に示す様
な第３の問題点が生じる。インダクタンス素子Ｌ１に蓄
えられるエネルギーＥＬ１は、

【００２１】

【数２】

【００２２】となり、キャパシタンス素子Ｃ２に蓄えら
れるエネルギーＥｃ２は、キャパシタンス素子Ｃ２の両
端電圧（以下電圧と呼ぶ。）をＶｃ２とすると、

【００２３】

【数３】

【００２４】となる。ここで、放電灯が絶縁破壊した後
に安定した放電を持続するためのエネルギーを増大する
には、インダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ
２，電流ＩＬ１，電圧Ｖｃ２のいずれかを増やさなけれ
ばならないが、電流ＩＬ１，電圧Ｖｃ２が一定になる様
に設定しても、数２，数３に示す様に、インダクタンス
素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ２を大きくしなければ
ならず、よって装置の大型化を招いてしまう。

【００２５】上記第１従来例に於て、負荷を高圧放電灯
とした場合には、以下に示す様な第４の問題点が生じ
る。

【００２６】一般に、高圧放電灯を絶縁破壊する電圧を
持ったパルス幅の細い第１パルスと、第１パルスよりも
波高値が低くパルス幅の広い第２パルスとを組み合わせ
ることによって、高圧放電灯への印加電圧の実効値を低
下して始動ができる、所謂二段パルス方式が知られてい
る。しかし、上記第１従来例に示す様な回路は、高周波
動作を行うのでパルス幅の細い第１パルスが得られにく
く、且つ第２パルスに第１パルスを組み合わせる様に構
成すると装置が複雑且つ大型化してしまう。

【００２７】上記第１従来例に於ては、以下の様な第５
の問題点も生じる。放電灯Ｌａが絶縁破壊し、安定点灯
状態に移行するまでの過渡状態に於て、キャパシタンス
素子Ｃ２の両端はほぼ短絡された状態になり、キャパシ
タンス素子Ｃ２に蓄積されていたエネルギーは放電灯Ｌ
ａに電流Ｉｃ２として放電されると共に、インダクタン
ス素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ１，放電灯Ｌａによ
り共振回路が形成される。ところで、キャパシタンス素
子Ｃ１はキャパシタンス素子Ｃ２よりも大きい値を有す
るので、インダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子
Ｃ１，放電灯Ｌａによる共振周波数ｆｏ２は、上記イン
ダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ２による共
振周波数ｆｏより低くなる。一方、インダクタンス素子
Ｌ１に蓄えられたエネルギーは、共振周波数ｆｏ２で振
動する電流ＩＬ１として供給されるが、共振周波数ｆｏ
２はインバ−タ回路ＩＮＶの発振周波数よりも小さくな
るので、図１６に示す様に、インダクタンス素子Ｌ１→
放電灯Ｌａ→スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース
間容量Ｃｇｓ２→キャパシタンス素子Ｃ１の経路で放出
されるモードが存在する。このモードに於て、電流ＩＬ
１によりスイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間容
量Ｃｇｓ２は充電され、この場合スイッチング素子Ｑ２
のドレイン・ソース間容量Ｃｇｓ２の両端電圧Ｖｃｇｓ
２は、スイッチング素子Ｑ２のソース側が正電位とな
る。この状態でスイッチング素子Ｑ１がオンすると、電
源部ＰＯＷよりスイッチング素子Ｑ１を介してスイッチ
ング素子Ｑ２のドレイン・ソース間容量Ｃｇｓ２を充電
する大きなサージ電流Ｉｓが流れ、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２に大きなストレスがかかってしまう。

【００２８】上記第１従来例に於ては、以下に示す様な
第６の問題点も生じる。放電灯の始動に充分な高電圧
は、インダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ２
よりなる共振回路に流れる共振電流に比例する。またＬ
１／Ｃ２が大きいほど、同一共振電流に対する共振電圧
は高くなるが、放電灯の特性により、負荷回路ＬＯＤの
インピーダンスや点灯周波数が概ね決定されるので、実
質上インダクタンス素子Ｌ１及びキャパシタンス素子Ｃ
２の値の範囲は限定される。したがって、放電灯の始動
に充分な高電圧を得るにはインダクタンス素子Ｌ１，キ
ャパシタンス素子Ｃ２よりなる共振回路に流れる共振電
流を増加させるしかなく、共振電流を増加させると、ス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２をより大型のものにせざるを
得ず、装置の大型化、コストアップを招いてしまう。

【００２９】また上記第２従来例に於ては、過飽和リア
クトルＬｓを設ける必要があるので装置が大型化してし
まうと共に、特に始動電圧が高い放電灯Ｌａを用いる場
合、放電灯Ｌａの異常時と始動時との電圧差が少なく、
互いの状態を検知することが実際の設計では難しくな
る、という第８の問題点が生じる。

【００３０】本発明は、上記全ての問題点を鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、装置の小型化、
コスト安、スイッチング素子にかかるストレスの低減が
可能であると共に、安定点灯を維持し、始動性の向上可
能な放電灯点灯装置を提供することである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１記載の発明によれば、放電灯と、直流電
源と、少なくともインダクタンス素子及びキャパシタン
ス素子から構成される複数の共振回路と、直流電源の直
流電圧を受け交流電圧に変換し、共振回路を介して放電
灯に電力供給するインバータ回路とから構成される放電
灯点灯装置に於て、共振回路のうちの少なくとも１つ
を、放電灯が、グロー放電からアーク放電に移行する間
に、アーク放電に移行するのに十分なエネルギーを放電
灯に供給する、補助エネルギー供給用の第１の共振回路
として構成したことを特徴とする。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、第１の共振
回路は、その固有振動周波数が、放電灯の通常点灯時に
放電灯の点灯維持に十分なエネルギーを供給する第２の
共振回路の固有振動周波数に対して十分に低いことを特
徴とする。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、第１の共振
回路は、少なくとも放電灯に直列接続された第１のキャ
パシタンス素子と、放電灯に並列接続された第２のイン
ダクタンス素子とで構成されると共に、第２の共振回路
は、少なくとも放電灯に直列接続された第１のインダク
タンス素子と、放電灯に並列接続された第２のキャパシ
タンス素子とで構成されることを特徴とする。

【００３４】請求項４記載の発明によれば、第２のイン
ダクタンス素子は、第１のインダクタンス素子よりも十
分に大きい値を有すると共に、放電灯の点灯時に於てそ
のインピーダンスが、第２のキャパシタンス素子及び放
電灯のインピーダンスより十分大きい値を有し、且つ、
放電灯の始動時に於て、そのインピーダンスが第２のキ
ャパシタンス素子及び放電灯のインピーダンスより十分
小さい値を有することを特徴とする。

【００３５】請求項５記載の発明によれば、第１のキャ
パシタンス素子は、第２のキャパシタンス素子より十分
に大きい値を有すると共に、カップリング用であること
を特徴とする。

【００３６】請求項６記載の発明によれば、第１の共振
回路内にエネルギーを蓄積する蓄積手段を設けたことを
特徴とする。

【００３７】請求項７記載の発明によれば、第１の共振
回路は第２のインダクタンス素子を介して放電灯に並列
接続された第３のキャパシタンス素子を含み構成される
と共に、蓄積手段は第３のキャパシタンス素子に電荷を
蓄積するものであることを特徴とする。

【００３８】請求項８記載の発明によれば、第１の共振
回路の固有振動周波数は第２の共振回路の固有振動周波
数の奇数分の１倍であることを特徴とする。

【００３９】請求項９記載の発明によれば、放電灯の点
灯開始を検知し、点灯開始直後から一定期間インバータ
回路の動作を停止する点灯検出手段を設けたことを特徴
とする。

【００４０】請求項１０記載の発明によれば、放電灯の
始動時に共振回路を介して放電灯に供給される共振電圧
の振幅は正負非対称であることを特徴とする。

【００４１】請求項１１記載の発明によれば、放電灯の
始動以前に第１のキャパシタンス素子に任意の直流電圧
を充電すると共に、放電灯の始動時にインバータ回路の
出力電圧に直流電圧を重畳する電圧調整手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００４２】請求項１２記載の発明によれば、直流電圧
は零であることを特徴とする。請求項１３記載の発明に
よれば、直流電圧は直流電源の出力電圧に略等しい電圧
値であることを特徴とする。

【００４３】請求項１４記載の発明によれば、直流電圧
は、零と直流電源の出力電圧に略等しい電圧値とに交互
に変化するものであることを特徴とする。

【００４４】請求項１５記載の発明によれば、インバー
タ回路はハーフブリッジ式インバータ回路であることを
特徴とする。

【００４５】

【作用】請求項１記載の発明によれば、グロー放電から
アーク放電に移行する間（始動時）に、インバータ回路
の交流電圧出力は第１の共振回路により共振振動され
て、アーク放電に移行するのに十分なエネルギーを放電
灯に供給する。

【００４６】請求項２から請求項５に記載の発明によれ
ば、グロー放電からアーク放電に移行する間（始動時）
に、インバータ回路の交流電圧出力は第１の共振回路に
より共振振動されて、アーク放電に移行するのに十分な
エネルギーを放電灯に供給する。そして、放電灯が絶縁
破壊を起こすと、インバータ回路の交流電圧出力は、第
１の共振回路の固有振動周波数よりも大きい固有振動周
波数を有する第２の共振回路により共振振動されて、放
電灯の点灯維持に十分なエネルギーを放電灯に供給す
る。

【００４７】請求項６記載の発明によれば、放電灯の始
動時に於て、蓄積手段により第１の共振回路内にエネル
ギーを蓄積し、放電灯の絶縁破壊時に、そのエネルギー
を放電灯に供給し、放電灯を始動・点灯する。

【００４８】請求項７記載の発明によれば、放電灯の始
動時に於て、蓄積手段により第３のキャパシタンス素子
にエネルギーを蓄積し、放電灯の絶縁破壊時に、そのエ
ネルギーを放電灯に供給し、放電灯を始動・点灯する。

【００４９】請求項８記載の発明によれば、放電灯の始
動時に、第１の共振回路の固有振動周波数近傍でインバ
ータ回路を動作させて、第１の共振回路の共振振動に第
２の共振回路の共振振動を重畳した電圧を、放電灯に供
給する請求項９記載の発明によれば、点灯検知手段により放電
灯の点灯開始を検知することにより、放電灯の点灯開始
から共振電流が減衰して安定する期間（一定期間）イン
バータ回路を停止し、その後インバータ回路を動作して
放電灯を点灯維持する。

【００５０】請求項１０記載の発明によれば、放電灯の
始動時に共振回路を介して放電灯に供給される電圧を正
負非対称にして、共振電流を一定のまま放電灯に高電圧
を印加し、放電灯を始動・点灯する。

【００５１】請求項１１記載の発明によれば、電圧調整
手段により、放電灯の始動以前に第１のキャパシタンス
素子を任意の電圧に充電する。そして電圧調整手段によ
り、放電灯の始動時にインバータ回路の出力電圧に重畳
して、共振電流を一定のまま放電灯に高電圧を印加し、
放電灯を始動・点灯する。

【００５２】請求項１２記載の発明によれば、電圧調整
手段により、放電灯の始動以前に第１のキャパシタンス
素子の両端電圧を零にする。そして電圧調整手段によ
り、放電灯の始動時にインバータ回路の出力電圧に重畳
して、共振電流を一定のまま放電灯に高電圧を印加し、
放電灯を始動・点灯する。

【００５３】請求項１３記載の発明によれば、電圧調整
手段により、放電灯の始動以前に第１のキャパシタンス
素子の両端電圧を直流電源の出力電圧に略等しくする。
そして電圧調整手段により、放電灯の始動時にインバー
タ回路の出力電圧に重畳して、共振電流を一定のまま放
電灯に高電圧を印加し、放電灯を始動・点灯する。

【００５４】請求項１４記載の発明によれば、電圧調整
手段により、第１のキャパシタンス素子の両端電圧を、
直流電源の出力電圧に略等しい電圧値と零とに交互に変
化して、放電灯の始動時にインバータ回路の出力電圧に
重畳し、共振電流を一定のまま放電灯に高電圧を印加
し、放電灯を始動・点灯する。

【００５５】請求項１５記載の発明によれば、低圧側ス
イッチング素子と高圧側スイッチング素子とを交互にオ
ンオフして放電灯に交流電力を供給する。

【００５６】

【実施例】

（実施例１）本発明に係る第１実施例の回路図を図１に
示す。

【００５７】図１２に示した第１従来例と異なる点は、
放電灯Ｌａの両端にインダクタンス素子Ｌ２（＞＞イン
ダクタンス素子Ｌ１）からなる付加回路ＡＤＤを並列接
続して、放電灯Ｌａの始動時にはキャパシタンス素子Ｃ
１，インダクタンス素子Ｌ２で第１の共振回路を構成
し、放電灯Ｌａの点灯時にはインダクタンス素子Ｌ１，
キャパシタンス素子Ｃ２で第２の共振回路を構成する様
にしたことであり、その他の第１従来例と同一構成には
同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００５８】以下に簡単に説明する。放電灯Ｌａの始動
時は、放電灯Ｌａは絶縁破壊されていないので、放電灯
Ｌａにはインバ−タ回路ＩＮＶからの出力電流が流れな
い。また、第１の共振回路の共振周波数をｆ２として、

【００５９】

【数４】

【００６０】とすることにより、インバ−タ回路ＩＮＶ
からの出力電流は、インピーダンスの小さいインダクタ
ンス素子Ｌ２に殆ど流れてキャパシタンス素子Ｃ２には
殆ど流れない。よって、放電灯Ｌａの始動時は、キャパ
シタンス素子Ｃ１，インダクタンス素子Ｌ２で第１の共
振回路を構成することができる。そして共振周波数ｆ２
の近傍の周波数でインバ−タ回路ＩＮＶを動作させて、
放電灯Ｌａを絶縁破壊する為の始動電圧を発生すること
ができる。なお、キャパシタンス素子Ｃ１はキャパシタ
ンス素子Ｃ２に比べて充分に大きく、且つインダクタン
ス素子Ｌ２もインダクタンス素子Ｌ１に比べて充分に大
きいので、共振周波数ｆ２は共振周波数ｆｏよりも充分
に小さくなる。

【００６１】放電灯Ｌａの点灯時は、放電灯Ｌａのラン
プインピーダンスは小さいので、放電灯Ｌａにはインバ
−タ回路ＩＮＶからの出力電流が流れる。また、放電灯
Ｌａの点灯周波数をｆ１として、

【００６２】

【数５】

【００６３】

【数６】

【００６４】とすることにより、インダクタンス素子Ｌ
２には放電灯Ｌａ，キャパシタンス素子Ｃ２に比べて電
流が殆ど流れず、よって放電灯Ｌａの点灯時は、第１従
来例に示した様にインダクタンス素子Ｌ１，キャパシタ
ンス素子Ｃ２で第２の共振回路を構成することができ
る。この様に構成したことにより、始動動作と点灯維
持動作とを互いに独立した回路で行うことができ、始動
性能を向上させ、且つ回路設計が容易になる。

【００６５】（実施例２）本発明に係る第２実施例の回
路図を図２に示す。

【００６６】図１に示した第１実施例と異なる点は、付
加回路ＡＤＤは、インダクタンス素子Ｌ２を介して放電
灯Ｌａの両端に接続されたキャパシタンス素子Ｃ３とイ
ンダクタンス素子Ｌ２とから構成すると共に、キャパシ
タンス素子Ｃ３に電荷（エネルギー）を蓄積する蓄積手
段ＤＣＶを設けたことであり、その他の第１実施例と同
一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００６７】ここで、蓄積手段ＤＣＶは抵抗Ｒ１とスイ
ッチＳ１との直列接続から構成されると共に、スイッチ
ング素子Ｑ１のドレイン及びインダクタンス素子Ｌ２，
キャパシタンス素子Ｃ３の接点間に接続される。また、
キャパシタンス素子Ｃ３の容量は、キャパシタンス素子
Ｃ１，インダクタンス素子Ｌ２から成る第１の共振回路
の固有振動周波数（以下、共振周波数と呼ぶ。）ｆ２に
影響を与えない程度に十分大きいものとする。

【００６８】次に動作を簡単に説明する。放電灯Ｌａの
始動時に於て、スイッチＳ１をオンすることにより電源
部ＰＯＷから抵抗Ｒ１，スイッチＳ１を介してキャパシ
タンス素子Ｃ３が充電される。キャパシタンス素子Ｃ３
の両端電圧Ｖｃ３は抵抗Ｒ１，キャパシタンス素子Ｃ３
からなる時定数によって決定され、キャパシタンス素子
Ｃ３の両端電圧Ｖｃ３が任意の値になると、スイッチＳ
１をオフする。そして、放電灯Ｌａが絶縁破壊を起こし
た直後に、キャパシタンス素子Ｃ３に蓄積された電荷
（エネルギー）がインダクタンス素子Ｌ２を介して放電
灯Ｌａに供給される。

【００６９】この様に構成したことにより、始動動作と
点灯維持動作とを互いに独立した回路で行うことがで
き、始動性能を向上させ、且つ回路設計が容易になると
ともに、放電灯Ｌａの始動時に於けるキャパシタンス素
子Ｃ２の働きを補助することができる。

【００７０】（実施例３）本発明に係る第３実施例の回
路図を図３に示す。

【００７１】図２に示した第２実施例と異なる点は、放
電灯Ｌａの点灯開始を検出して制御回路ＣＮＴに信号を
送信し、インバ−タ回路ＩＮＶを制御する点灯検出手段
ＤＥＴを設けたことであり、その他の第２実施例と同一
構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００７２】次に動作を簡単に説明する。放電灯Ｌａの
点灯開始を点灯検出手段ＤＥＴにより検出し、制御回路
ＣＮＴに信号を送信することにより、放電灯Ｌａの点灯
開始した後の一定期間（図１３に示す時刻ｔ１〜ｔ
３）、インバ−タ回路ＩＮＶの発振を停止する。インバ
−タ回路ＩＮＶの発振を停止した場合にも、低い周波数
の振動が発生するが、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はオ
フしているので、電流Ｉｃ２はスイッチング素子Ｑ１，
Ｑ２の寄生ダイオードを流れて減衰していく。その間
に、キャパシタンス素子Ｃ３に蓄えられたエネルギーが
インダクタンス素子Ｌ２を介して放電灯Ｌａに供給され
る。

【００７３】この様に構成することにより、放電灯Ｌａ
の始動時から放電灯Ｌａの定常点灯に至る過渡状態に、
スイッチング素子が進相的なスイッチングを行うことに
よって生じるストレスを低減することができると共に、
始動動作と点灯維持動作とを互いに独立した回路で行う
ことができ、始動性能を向上させ、且つ回路設計が容易
になる。

【００７４】なお、本実施例は第１実施例に用いてもよ
い。また上記第１〜第３実施例に於て、放電灯Ｌａの始
動時では、インダクタンス素子Ｌ１には大電流が流れる
が、大電圧が印加されず、インダクタンス素子Ｌ１はイ
ンダクタンス素子Ｌ２に対して充分に小さいので、イン
ダクタンス素子Ｌ１が飽和しても、インダクタンス素子
Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ１とからなる共振動作には
あまり影響がない。したがって、インダクタンス素子Ｌ
１の値は、放電灯Ｌａの点灯時を対象に考慮すればよ
く、その様に構成することでインダクタンス素子Ｌ１か
ら漏洩する電磁ノイズを低減することができる。

【００７５】更に上記第１〜第３実施例に於て、共振周
波数ｆ２を共振周波数ｆｏの奇数分の１になる様に設定
し、放電灯Ｌａの始動時に共振周波数ｆ２近傍でインバ
−タ回路ＩＮＶを動作させると共振周波数ｆ２，ｆｏの
双方の振動が生じ、図４に示す様に、電圧ＶＬａは、共
振周波数ｆ２の振動に共振周波数ｆｏの振動が重畳され
たものとなり、なんら部品を追加することなく、始動性
能を改善することができる。

【００７６】更にまた上記第１〜第３実施例に於て、イ
ンバ−タ回路ＩＮＶを図５に示す様に、スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２の直列接続と、キャパシタンス素子Ｃ１
１，Ｃ１２の直列接続とを電源部ＰＯＷの出力端に並列
接続すると共に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接点及
びキャパシタンス素子Ｃ１１，Ｃ１２の接点間に負荷回
路ＬＯＤ，付加回路ＡＤＤを接続した、所謂ハーフブリ
ッジ式インバータ回路でもよく、その他のハーフブリッ
ジ式インバータ回路でもよい。

【００７７】（実施例４）本発明の第４実施例の回路図
を図６に示す。

【００７８】ここで、上述の様に始動電圧を上昇させる
には、インダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ
２からなる第２の共振回路に流れる共振電流を増加させ
る必要があるが、この共振電流に比例するのは共振電圧
の振幅値（ピーク−ピーク値）である。従って、共振電
圧に電圧Ｖｃ１の様なＤＣバイアスを印加すれば、共振
電流は一定のままで共振電圧は正負非対称となり、電圧
ＶＬａの零−ピーク値を上昇させることができる。つま
り、任意の電圧ＶＬａの零−ピーク値を得るために必要
な共振電流を低減することができる。

【００７９】本実施例はこのことを利用したものであ
り、図１２に示した第１従来例と異なる点は、スイッチ
ング素子Ｑ２を介してキャパシタンス素子Ｃ１の両端
に、キャパシタンス素子Ｃ１の両端電圧Ｖｃ１を制御す
る電圧調整手段ＶＯＬを設けたことであり、その他の第
１従来例と同一構成には同一符号を付すことにより説明
を省略する。ここで、電圧調整手段ＶＯＬは抵抗Ｒ１
１，スイッチＳ１１の直列接続からなる。

【００８０】次に動作を簡単に説明する。放電灯Ｌａの
始動時以前に於て、スイッチング素子Ｑ１，スイッチＳ
１１をオン、スイッチング素子Ｑ２をオフすることによ
り、電源部ＰＯＷからスイッチング素子Ｑ１，抵抗Ｒ１
１，スイッチＳ１１を介してキャパシタンス素子Ｃ１が
充電され、電圧Ｖｃ１は抵抗Ｒ１１，キャパシタンス素
子Ｃ１からなる時定数により徐々に上昇する。また、ス
イッチング素子Ｑ２，スイッチＳ１１をオン、スイッチ
ング素子Ｑ１をオフすることにより、キャパシタンス素
子Ｃ１はスイッチング素子Ｑ２，抵抗Ｒ１１，スイッチ
Ｓ１１を介して放電し、電圧Ｖｃ１は抵抗Ｒ１１，キャ
パシタンス素子Ｃ１からなる時定数により徐々に低下す
る。

【００８１】放電灯Ｌａが正常点灯している場合、スイ
ッチング素子Ｑ１，Ｑ２のＯＮデューティが５０％であ
れば、電圧Ｖｃ１を一時的に電源部ＰＯＷの出力電圧の
１／２以外の電圧に設定したとしても、電圧Ｖｃ１は過
渡現象を生じながら次第に電源部ＰＯＷの出力電圧の１
／２に収束していく。

【００８２】しかし、放電灯Ｌａの始動時は、流れる電
流は大きいものの、電力を消費する負荷がなくキャパシ
タンス素子Ｃ１に流れる電流の平均値はほぼ零に近いの
で、放電灯が点灯するまでは電圧Ｖｃ１の値はほぼ一定
である。

【００８３】よって、上述の様に動作して任意の電圧Ｖ
ｃ１を得、放電灯Ｌａの始動時に於て、スイッチＳ１１
をオフすることにより、インバ−タ回路ＩＮＶの出力電
圧Ｖｏとして正負非対称なものが得られる。

【００８４】なお、放電灯Ｌａの始動時に於て、電圧Ｖ
ｃ１を零に設定した場合の、インバ−タ回路ＩＮＶの出
力電圧Ｖｏの波形を図７（ａ）に、キャパシタンス素子
Ｃ２に流れる電流波形（＝共振電流波形）を図７（ｂ）
に、電圧ＶＬａ（＝共振電圧）を図７（ｃ）に示す。ま
た、放電灯Ｌａの始動時に於て、電圧Ｖｃ１を電源部Ｐ
ＯＷの出力電圧値に設定した場合の、インバ−タ回路Ｉ
ＮＶの出力電圧Ｖｏの波形を図８（ａ）に、キャパシタ
ンス素子Ｃ２に流れる電流波形（＝共振電流波形）を図
８（ｂ）に、電圧ＶＬａ（＝共振電圧）を図８（ｃ）に
示す。

【００８５】図７，図８に示した様に構成したことによ
り、最大のＤＣバイアスを重畳した電圧ＶＬａを得るこ
とができる。

【００８６】（実施例５）本発明に係る第５実施例の回
路構成は、第４実施例に示す図６と同様であり、第４実
施例と異なる点は動作のみであるので、図９に本実施例
の動作波形図を示し、以下に簡単に説明する。

【００８７】本実施例に於ては、電圧Ｖｃ１を零に設定
した期間（モード１）と、電圧Ｖｃ１を電源部ＰＯＷの
出力電圧値に設定した期間（モード２）とを切り換える
ことにより、図９（ａ）に示す様なインバ−タ回路ＩＮ
Ｖの出力電圧Ｖｏが得られ、図９（ｂ）に示す様な電圧
ＶＬａが得られる。

【００８８】このように構成することにより、放電灯Ｌ
ａの絶縁破壊時に電子を放出する電極が一方に偏ること
を防ぎ、電極の劣化を低減できる。

【００８９】なお、上記実施例４〜５に於ては、インバ
−タ回路ＩＮＶを図１０に示す様に、スイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２の直列接続と、キャパシタンス素子Ｃ１１，
Ｃ１２の直列接続とを電源部ＰＯＷの出力端に並列接続
すると共に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接点及びキ
ャパシタンス素子Ｃ１１，Ｃ１２の接点間に負荷回路Ｌ
ＯＤを接続し、キャパシタンス素子Ｃ１２の両端に抵抗
Ｒ１２，スイッチＳ１２からなる電圧調整手段ＶＯＬを
接続した、所謂ハーフブリッジ式インバータ回路でもよ
く、その他のハーフブリッジ式インバータ回路でもよ
い。

【００９０】更に、図１１に示す様に、図１０のハーフ
ブリッジ式インバータ回路に於ける電圧調整手段ＶＯＬ
の代わりに、キャパシタンス素子Ｃ１１，Ｃ１２の各々
に両端に並列接続された電圧調整手段ＶＯＬ１，ＶＯＬ
２を設ける様な構成でもよく、この様に構成することに
より正負双方向にＤＣバイアスを印加できる。

【００９１】

【発明の効果】請求項１から請求項５または請求項１５
に記載の発明によれば、装置の小型化、コスト安、スイ
ッチング素子にかかるストレスの低減が可能であると共
に、安定点灯を維持し、始動動作と点灯維持動作とを互
いに独立した回路で行い、始動性能を向上させ、且つ回
路設計が容易な放電灯点灯装置を提供できる。

【００９２】請求項６から請求項８に記載の発明によれ
ば、装置の小型化、コスト安、スイッチング素子にかか
るストレスの低減が可能であると共に、安定点灯を維持
し、始動動作と点灯維持動作とを互いに独立した回路で
行い、高耐圧の部品を用いることなく始動性能をより向
上させ、且つ回路設計が容易な放電灯点灯装置を提供で
きる。

【００９３】請求項９に記載の発明によれば、放電灯Ｌ
ａの始動時から放電灯Ｌａの定常点灯に至る過渡状態
に、スイッチング素子にかかるストレスの低減が可能で
あると共に、装置の小型化、コスト安が可能で、安定点
灯を維持し、始動動作と点灯維持動作とを互いに独立し
た回路で行い、高耐圧の部品を用いることなく始動性能
をより向上させ、且つ回路設計が容易な放電灯点灯装置
を提供できる。

【００９４】請求項１０から請求項１３に記載の発明に
よれば、共振電流を低減することが可能で、装置の小型
化、コスト安、スイッチング素子にかかるストレスの低
減が可能であると共に、安定点灯を維持し、始動性能を
向上させ、且つ回路設計が容易な放電灯点灯装置を提供
できる。

【００９５】請求項１４記載の発明によれば、放電灯の
始動時の電極の劣化を低減することが可能で、装置の小
型化、コスト安、スイッチング素子にかかるストレスの
低減が可能であると共に、安定点灯を維持し、始動性能
を向上させ、且つ回路設計が容易な放電灯点灯装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の回路図を示す。

【図２】本発明に係る第２実施例の回路図を示す。

【図３】本発明に係る第３実施例の回路図を示す。

【図４】上記第１〜第３実施例に於ける一動作波形図を
示す。

【図５】上記第１〜第３実施例に於ける別の回路図を示
す。

【図６】本発明に係る第４実施例の回路図を示す。

【図７】上記実施例に於ける第１の動作波形図を示す。

【図８】上記実施例に於ける第２の動作波形図を示す。

【図９】本発明に係る第５実施例の動作波形図を示す。

【図１０】上記実施例に於ける第２の回路図を示す。

【図１１】上記実施例に於ける第３の回路図を示す。

【図１２】本発明に係る第１従来例の回路図を示す。

【図１３】上記従来例に於ける始動時の動作波形図を示
す。

【図１４】上記従来例に於ける点灯時の動作波形図を示
す。

【図１５】本発明に係る第２従来例の回路図を示す。

【図１６】上記第１従来例の一動作状態を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

Ｃキャパシタンス素子ＤＣＶ蓄積手段ＩＮＶインバータ回路Ｌインダクタンス素子Ｌａ放電灯ＰＯＷ直流電源ＶＯＬ電圧調整手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電灯と、直流電源と、少なくともイン
ダクタンス素子及びキャパシタンス素子から構成される
複数の共振回路と、直流電源の直流電圧を受け交流電圧
に変換し、前記共振回路を介して前記放電灯に電力供給
するインバータ回路とから構成される放電灯点灯装置に
於て、前記共振回路のうちの少なくとも１つを、前記放電灯
が、グロー放電からアーク放電に移行する間に、アーク
放電に移行するのに十分なエネルギーを前記放電灯に供
給する、補助エネルギー供給用の第１の共振回路として
構成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】前記第１の共振回路は、その固有振動周
波数が、前記放電灯の通常点灯時に、前記放電灯の点灯
維持に十分なエネルギーを供給する第２の共振回路の固
有振動周波数に対して十分に低いことを特徴とする請求
項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】前記第１の共振回路は、少なくとも前記
放電灯に直列接続された第１のキャパシタンス素子と、
前記放電灯に並列接続された第２のインダクタンス素子
とで構成されると共に、前記第２の共振回路は、少なくとも前記放電灯に直列接
続された第１のインダクタンス素子と、前記放電灯に並
列接続された第２のキャパシタンス素子とで構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の放電灯
点灯装置。
【請求項４】前記第２のインダクタンス素子は、前記
第１のインダクタンス素子よりも十分に大きい値を有す
ると共に、前記放電灯の点灯時に於て、そのインピーダンスが、前
記第２のキャパシタンス素子及び前記放電灯のインピー
ダンスより十分大きい値を有し、且つ、前記放電灯の始動時に於て、そのインピーダンス
が、前記第２のキャパシタンス素子及び前記放電灯のイ
ンピーダンスより十分小さい値を有することを特徴とす
る請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】前記第１のキャパシタンス素子は、前記
第２のキャパシタンス素子より十分に大きい値を有する
と共に、カップリング用であることを特徴とする請求項
３または請求項４に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】前記第１の共振回路内にエネルギーを蓄
積する蓄積手段を設けたことを特徴とする請求項１から
請求項５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】前記第１の共振回路は、前記第２のイン
ダクタンス素子を介して前記放電灯に並列接続された第
３のキャパシタンス素子を含み構成されると共に、前記蓄積手段は、前記第３のキャパシタンス素子に電荷
を蓄積するものであることを特徴とする請求項１から請
求項６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】前記第１の共振回路の固有振動周波数
は、前記第２の共振回路の固有振動周波数の奇数分の１
倍であることを特徴とする請求項１から請求項７のいず
れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】前記放電灯の点灯開始を検知し、点灯開
始直後から一定期間前記インバータ回路の動作を停止す
る点灯検出手段を設けたことを特徴とする請求項１から
請求項８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】前記放電灯の始動時に前記共振回路を
介して前記放電灯に供給される共振電圧の振幅は、正負
非対称であることを特徴とする請求項１記載の放電灯点
灯装置。
【請求項１１】前記放電灯の始動以前に前記第１のキ
ャパシタンス素子に任意の直流電圧を充電すると共に、
前記放電灯の始動時に前記インバータ回路の出力電圧
に、前記直流電圧を重畳する電圧調整手段を設けたこと
を特徴とする請求項１、請求項５または請求項１０のい
ずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】前記直流電圧は零であることを特徴と
する請求項１０または請求項１１に記載の放電灯点灯装
置。
【請求項１３】前記直流電圧は前記直流電源の出力電
圧に略等しい電圧値であることを特徴とする請求項１０
または請求項１１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１４】前記直流電圧は、零と前記直流電源の
出力電圧に略等しい電圧値とに交互に変化するものであ
ることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれ
かに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１５】前記インバータ回路は、ハーフブリッ
ジ式インバータ回路であることを特徴とする請求項１か
ら請求項１４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。