JPH0927393A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電灯点灯装置の低コスト化及び小型化を図
る。 【構成】 インバータ回路２０により生成された交流電
圧がコンデンサＣ１、チョークコイルＬを介して放電灯
ＦＬに印加される。放電灯ＦＬのフィラメントｆ１、ｆ
２の各他端間には共振用コンデンサＣ及び抵抗Ｒ４が接
続されている。チョークコイルＬと放電灯ＦＬのフィラ
メントｆ１との間の測定点Ａには直流電源６０から出力
された直流電圧が付与されており、この測定点Ａの電圧
が分圧抵抗器４０により検出される。分圧抵抗器４０の
出力電圧は異常検出部７０に導かれる。異常検出部７０
によって、圧抵抗器４０の出力電圧の平均値が求めら
れ、これに基づいて放電灯ＦＬが未装着であるか又は寿
命末期であるか否かが判断され、この判断結果に応じて
インバータ制御部３０の作動、非作動の制御が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蛍光灯等を点灯させ
るインバータ式の放電灯点灯装置に係り、特に蛍光灯等
の未装着等を検出する機能を備えた放電灯点灯装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】第１の従来例として図４に示すような放
電灯点灯装置（特開昭64-84592号公報参照) がある。

【０００３】図中ＩＮはインバータ回路であり、トラン
ジスタＱ１、Ｑ２がスイッチングすることにより、直流
電源Ｅにて生成された直流電圧を交流電圧に変換するよ
うになっている。なお、ＣＯは発振制御部、ＤＣ１、Ｄ
Ｃ２はドライブ回路、Ｄ１、Ｄ２はダイオードである。

【０００４】インバータ回路ＩＮにて生成された交流電
圧は、直流阻止用コンデンサＣ１を介してチョークコイ
ルＬ、コンデンサＣ２からなる直列共振回路に入力され
る。コンデンサＣ２の両端には、放電灯ＦＬのフィラメ
ントｆ１、ｆ２の一端が接続されており、放電灯ＦＬの
フィラメントｆ１、ｆ２の他端間には、抵抗Ｒ１とコン
デンサＣ３からなるインピーダンス素子Ｚが接続されて
いる。

【０００５】図中ＤＴは抵抗Ｒ２、Ｒ３、交流カットフ
ィルタ用のコンデンサＣ４から構成された検出回路であ
って、チョークコイルＬとコンデンサＣ２との間の電圧
を検出するようになっている。この検出電圧は発振制御
部Ｃ０に出力される。

【０００６】発振制御部ＣＯは、トランジスタＱ１、Ｑ
２をスイッチングさせるための信号を生成する回路であ
る。発振制御部ＣＯには、検出回路ＤＴの出力電圧に基
づいて無負荷を検出する機能を有している。即ち、検出
回路ＤＴの出力電圧が０でないときは、放電灯ＦＬが装
着されていると判定し、トランジスタＱ１、Ｑ２をスイ
ッチングさせる一方で、検出回路ＤＴの出力電圧が０の
ときには、放電灯ＦＬが未装着であると判定し、スイッ
チングを停止させるようになっている。

【０００７】よって、電源が投入された状態で、放電灯
ＦＬが取り外されると、インバータ回路ＩＮが自動的に
停止し、たとえ放電灯ＦＬのソケットの金具等に手が触
れたとしても、感電しないようになっている。

【０００８】第２の従来例として図５に示すような放電
灯点灯装置（昭和62年照明学会全国大会, 山田他「ハー
フブリッジインバータに於ける無負荷・ランプ寿命末期
検出に関する一検討」参照) がある。なお、図４に示す
装置と同様の部品は同一の符号を用いて表している。

【０００９】ここでは、直流電源Ｅの出力側とコンデン
サＣ２との間にコンデンサＣ４が接続されており、放電
灯ＦＬのフィラメントｆ１、ｆ２の他端間には、常開型
のリレー接点である予熱スイッチＳが接続されている。
検出回路ＤＴはダイオードＤ３、抵抗Ｒ２、Ｒ３から構
成されており、コンデンサＣ２とコンデンサＣ４との間
の電圧を検出するようになっている。

【００１０】発振制御部ＣＯには、検出回路ＤＴの出力
電圧に基づいて無負荷を検出する機能だけでなく、予熱
タイマーＴを動作させたり、放電灯ＦＬの寿命末期を検
出する機能も有している。即ち、電源が投入された後、
検出回路ＤＴの出力電圧が０でないとき、言い換える
と、放電灯ＦＬが装着されていると判定したときには、
予熱タイマーＴを動作させて、予熱スイッチＳを約１秒
間オンにし、放電灯ＦＬのフィラメントｆ１、ｆ２を予
熱させる。その後、トランジスタＱ１、Ｑ２をスイッチ
ングさせて、放電灯ＦＬを点灯させる。一方、放電灯Ｆ
Ｌが寿命末期になり、検出回路ＤＴの出力電圧に特有の
変化が現れたときには、装着された放電灯ＦＬが寿命末
期であると判定して、トランジスタＱ１、Ｑ２をスイッ
チングを制限し、放電灯ＦＬの点灯を停止させる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例による場合、回路構成上、直流電源Ｅから出力さ
れた直流電圧の約１．５倍もの高電圧がチョークコイル
Ｌに印加されることから、高耐圧の部品を用いる必要が
あり、コストが高くなるという欠点がある。のみなら
ず、チョークコイルＬとこの周囲の部品との沿面距離を
大きくとる必要があり、小型化を図ることが困難になる
という欠点もある。

【００１２】一方、第２の従来例による場合、予熱スイ
ッチＳは数１００Ｖ、１Ａ程度の高圧の素子を必要とす
るだけでなく、予熱スイッチＳを駆動するための絶縁さ
れた駆動回路が必要となり、第１の従来例と同様な欠点
がある。

【００１３】本発明は上記した背景の下で創作されたも
のであり、その目的とするところは、低電圧のチョーク
コイルを用いることにより低コスト化、小型化ができる
ように改良した放電灯点灯装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のうちで請求項１記載の発明は、入力電源にて
生成された直流電圧Ｅに基づいて放電灯を点灯させる必
要な交流電圧を生成するインバータ回路と、インバータ
回路を構成するスイッチ素子のスイッチングを制御する
インバータ制御部とを有しており、インバータ回路の出
力に、コンデンサ、チョークコイル、放電灯のフィラメ
ントの一方、放電灯のフィラメントの他方 インバータ
回路の出力の帰路の共通電位側が接続され、フィラメン
トの他端間に共振用コンデンサが接続された基本構成と
なっており、共振用コンデンサに対して並列に接続され
た抵抗Ｒ４と、チョークコイルと放電灯のフィラメント
の一方との間の測定点に対して直流電圧を付与する与圧
手段と、前記測定点の電圧を検出する電圧検出部と、電
圧検出部の検出結果に基づいて放電灯が未装着であるか
又は寿命末期であるか否かを判定し、当該判定結果に基
づいてインバータ制御部の作動・停止を制御する異常検
出部とを具備したことを特徴としている。

【００１５】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明の構成のうち電圧検出部に関して、チョークコイ
ルの出力側とインバータ回路の出力の帰路の共通電位側
との間に設けられており且つ直列に接続された抵抗Ｒ
１、Ｒ２からなる分圧抵抗器であることを特徴としてい
る。

【００１６】また請求項３記載の発明は、請求項２記載
の発明の構成のうち与圧手段に関して、入力電源とは異
なる別の直流電源にて生成された直流電圧を与圧用抵抗
Ｒ３を介して前記測定点に対して付与する構成となって
いる一方、異常検出部に関して、電圧検出部の検出結果
たる電圧の平均値が０に近いときには、放電灯が正常で
あると判断してインバータ制御部を作動させる一方、直
流電圧Ｅに近いときには放電灯が未装着又はそのフィラ
メントが断線していると判断してインバータ制御部を停
止させる構成となっていることを特徴としている。

【００１７】但し、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に関し
て、これらの抵抗値は（Ｒ１＋Ｒ２）≫Ｒ３≫Ｒ４に設
定されているとする。

【００１８】また請求項４記載の発明は、請求項２記載
の発明の構成のうち与圧手段に関して、入力電源にて生
成された直流電圧Ｅを与圧用抵抗Ｒ５を介して前記測定
点に対して付与する構成となっている一方、異常検出部
に関して、電圧検出部の検出結果たる電圧の平均値が０
に近いときには、放電灯が正常であると判断してインバ
ータ制御部を作動させる一方、直流電圧Ｅの絶対値のほ
ぼ１／２以上のときには、放電灯が寿命末期、未装着又
はそのフィラメントが断線していると判断してインバー
タ制御部を停止させる構成となっていることを特徴とし
ている。

【００１９】但し、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５に関し
て、これらの抵抗値は（Ｒ１＋Ｒ２）≫Ｒ５≫Ｒ４に設
定されているとする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をハー
フブリッジ方式共振型インバータを用いた放電灯点灯装
置を例にして図１を参照して説明する。

【００２１】図中１０は入力電源である。ここでは、ダ
イオードブリッジ、平滑コンデンサ等からなるＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータが用いられており、直流電圧Ｅを生成する
とともに、インバータ回路２０に出力するようになって
いる。なお、直流電源Ｅを外部から入力するような形態
をとってもかまわない。

【００２２】インバータ回路２０は、トランジスタＱ
１、Ｑ２、ドライブ回路ＤＣ１、ＤＣ２、ダイオードＤ
１、Ｄ２等からなる回路であって、直流電圧Ｅに基づい
て放電灯ＦＬを点灯させるに必要な交流電圧を生成する
ようになっている。この交流電圧は、これに含まれる直
流分をカットするための直流阻止用コンデンサＣ１を介
して次に説明する直列共振回路に導かれるようになって
いる。

【００２３】ここにいう直列共振回路は、インバータ回
路２０の出力、直流阻止用コンデンサＣ１、チョークコ
イルＬ、放電灯ＦＬのフィラメントｆ１、ｆ２、インバ
ータ回路２０の出力の帰路の共通電位ラインが順次的に
接続され、フィラメントｆ１、ｆ２の各他端の間に共振
用コンデンサＣ２が接続された構成となっている。な
お、図中５０は放電灯ＦＬを装着するためのソケットで
ある。

【００２４】共振用コンデンサＣ２に対して並列に抵抗
Ｒ４が接続されている。

【００２５】図中６０はチョークコイルＬと放電灯ＦＬ
のフィラメントｆ１との間の測定点Ａに対して直流電圧
Ｅ２を与圧用抵抗Ｒ３を介して付与する直流電源であ
る。与圧用抵抗Ｒ３と直流電源６０により与圧手段が構
成されている。

【００２６】なお、単なる与圧だけであれば１０Ｖ程度
の低い電圧で十分であるので、新たな電源を用意せず
に、後述するインバータ制御部３０等の駆動電源たる直
流電源を兼ねるようにしても良い。この場合、コストの
点でメリットがある。

【００２７】図中４０は電圧検出部としての分圧抵抗器
である。分圧抵抗器４０は、チョークコイルＬの出力と
インバータ回路２０の出力の帰路の共通電位ラインとの
間に設けられており、直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２
である。測定点Ａの電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧出力の
形で検出し、次の異常検出部７０に出力する構成となっ
ている。

【００２８】なお、電圧検出部としては必ずしも分圧抵
抗器４０を用いなければならないものではなく、測定点
Ａの電圧を検出できる構成であれば何でも良い。

【００２９】異常検出部７０は、分圧抵抗器４０の出力
電圧に基づいて放電灯ＦＬがソケット５０に未装着であ
るか否かを判定し、この判定結果に基づいてインバータ
制御部３０の作動・停止を制御する構成となっている。
放電灯ＦＬが装着されているときには、直流的インピー
ダンスが低下し、測定点Ａの電圧が０に近くに低下する
ことから、放電灯ＦＬが装着されているか否かを判定で
きる。

【００３０】異常検出部７０を具体的に説明すると、分
圧抵抗器４０の出力電圧の平均値を演算するローパスフ
ィルタと、ローパスフィルタの出力値と所定の基準電圧
とを比較するコンパレータから構成されており、分圧抵
抗器４０の出力電圧の平均値が０に近いときには、放電
灯ＦＬが正常であると判断し、上記コンパレータからＨ
レベルの信号を出力する一方、直流電圧Ｅに近いときに
は放電灯ＦＬが未装着若しくはフィラメントｆ１又はフ
ィラメントｆ２が断線していると判断し、上記コンパレ
ータからＬレベルの信号を出力するようになっている。

【００３１】なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に関し
て、これらの抵抗値は（Ｒ１＋Ｒ２）≫Ｒ３≫Ｒ４に設
定されている。

【００３２】インバータ制御部３０はインバータ回路２
０のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチングさせるため
のパルス信号を生成する回路であって、異常検出部７０
の出力に基づいてその作動・停止が制御されるようにな
っている。即ち、異常検出部７０からＨレべルの信号が
入力されたときには（放電灯ＦＬが正常であると判断さ
れたとき）、放電灯ＦＬを点灯させるに必要な周波数の
パルス信号を生成する一方、異常検出部７０からＬレべ
ルの信号が入力されたときには（放電灯ＦＬが未装着若
しくはフィラメントｆ１又はフィラメントｆ２が断線し
ていると判断されたとき）、パルス信号を出力しないよ
うな構成となっている。

【００３３】以下、上記のように構成された装置の動作
について説明する。スイッチを投入すると、入力電源１
０とともに直流電源６０が作動する。放電灯ＦＬがソケ
ット５０に装着されているときには、分圧抵抗器４０の
出力電圧の平均値が０に近いので、異常検出部７０によ
りインバータ制御部３０が作動し、インバータ回路２０
がスイッチングする。インバータ制御部３０に基づいて
インバータ回路２０のスイッチング周波数が変化する
と、チョークコイルＬと共振コンデンサＣ２による直列
共振回路により、放電灯ＦＬに印加される電圧が高くな
り、その結果、放電灯ＦＬが放電して点灯する。放電灯
ＦＬが一旦点灯すれば、その後は、チョークコイルＬの
働きにより電流暴走が防止される。

【００３４】放電灯ＦＬがソケット５０から取り外され
ると、分圧抵抗器４０の出力電圧の平均値が直流電圧Ｅ
に近くなるので、異常検出部７０によりインバータ制御
部３０が作動しなくなり、インバータ回路２０のスイッ
チングが停止する。その結果、たとえ放電灯ＦＬのソケ
ット５０の金具等に手が触れたとしても、感電するよう
なことがなくなる。

【００３５】力率補正回路付き４５ＷのＨＦインバータ
で比較すると、従来、チョークコイルＬ１に印加される
電圧が４００Ｖ程度であったものを１４０Ｖ程度にまで
下げることが可能となった。またチョークコイルＬや分
圧抵抗器４０等を同一のプリント基板で実装した場合、
チョークコイルＬに印加される電圧が低くなった分だ
け、分圧抵抗器４０等との沿面距離を小さくすることが
でき、プリント基板の実装面積を大幅に小さくすること
が可能となった。

【００３６】次に、変形例を図２を参照して以下説明す
る。図１と同様の部品は同一の符号を用いて表すことに
する。上記した例と大きく異なるのは、異常検出部７
０において、放電灯ＦＬが装着されているか否かだけで
なく、放電灯ＦＬが寿命末期であるか否かも検出する
点、与圧手段として、入力電源１０にて生成された直
流電圧Ｅを与圧用抵抗Ｒ５を介して測定点Ａに付与する
点である。

【００３７】異常検出部７０について詳しく説明する。
分圧抵抗器４０の出力電圧の平均値が０に近いときに
は、放電灯ＦＬが正常であると判断してインバータ制御
部３０を作動させる。この点は、上記した例と変わりは
ない。しかし、分圧抵抗器４０の出力電圧の平均値が直
流電圧Ｅの絶対値のほぼ１／２以上のときには、放電灯
ＦＬが寿命末期、未装着若しくは又はフィラメントｆ１
又はフィラメントｆ２が断線していると判断して、イン
バータ制御部３０を停止させる。

【００３８】但し、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５に関し
て、これらの抵抗値は（Ｒ１＋Ｒ２）≫Ｒ５≫Ｒ４に設
定されているとする。

【００３９】異常検出部７０により放電灯ＦＬが寿命末
期等であるのが判断できるのは、次に示すように分圧抵
抗器４０の出力電圧の平均値が各状態によって特有の値
を示すからである。

【００４０】まず、放電灯ＦＬが未装着若しくはフィラ
メントｆ１又はフィラメントｆ２が断線しているときに
は、分圧抵抗器４０の出力電圧の平均値がＥに近い値を
示す。また放電灯ＦＬが寿命末期にあるときには、分圧
抵抗器４０の出力電圧の平均値が−Ｅ／２又はＥ／２程
度の値を示す。即ち、放電灯ＦＬが寿命末期にあって、
その等価回路が第３図（ａ）で表すことができるような
故障のときには−Ｅ／２程度の値を示す一方、その等価
回路が第３図（ｂ）で表すことができるような故障のと
きにはＥ／２程度の値を示す。

【００４１】異常検出部７０は、分圧抵抗器４０の出力
電圧の平均値がＥ、−Ｅ／２、Ｅ／２の何れかの近い値
を示すときには、その何れについてもＬレベルの信号を
出力してインバータ制御部３０を停止させるようになっ
ている。

【００４２】上記した変形例による場合、従来例とは異
なり、常時高圧が印加されるスイッチや絶縁された駆動
回路を必要としないので、低コスト化、省スペース化を
図ることができるだけでなく、装置としての寿命を延ば
すことができるという効果を期待することができる。

【００４３】なお、２石のハーフブリッジ方式共振型イ
ンバータを用いた実施の形態について説明したが、本発
明はこれに限定されることはない。例えば、１石の電子
安定器を備えた構成としてもかまわない。また直流阻止
用コンデンサとチョークコイルの順序を入れ換えても効
果は同一である。

【００４４】

【発明の効果】以上、本発明の請求項１、２又は３記載
の放電灯点灯装置による場合、チョークコイルに印加さ
れる電圧を低く設定することができる構成となっている
ので、第１の従来例による場合とは異なり、高耐圧の部
品を用いる必要がなくなり、低コスト化を図ることがで
きる。またチョークコイルと他の周囲部品との沿面距離
を大きくとる必要もなくなるので、小型化も図ることが
できる。

【００４５】また本発明の請求項４記載の放電灯点灯装
置による場合、チョークコイルに印加される電圧を低く
設定することができるだけでなく、予熱スイッチを用い
ない構成となっているので、第２の従来例による場合と
は異なり、予熱スイッチを駆動するための絶縁された駆
動回路が必要でなくなり、より一層の低コスト化及び小
型化を図ることができるというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であっ
て、放電灯点灯装置の回路図である。

【図２】異常検出部等の変形例を説明するための図であ
って、放電灯点灯装置の回路図である。

【図３】寿命末期の放電灯の等価回路を示す図であっ
て、（ａ）、（ｂ）は故障のタイプの異なる例を示して
いる。

【図４】第１の従来例を説明するための図であって、図
１に対応する放電灯点灯装置の回路図である。

【図５】第２の従来例を説明するための図であって、図
２に対応する放電灯点灯装置の回路図である。

【符号の説明】

２０ インバータ回路 ３０ インバータ制御部 ４０ 分圧抵抗器 ７０ 異常検出部 Ｌ チョークコイル Ｃ１ コンデンサ Ｃ２ 共振用コンデンサ Ｒ４ 抵抗 ＦＬ 放電灯 ６０ 直流電源 Ｒ３，Ｒ５ 与圧用抵抗 Ａ 測定点

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電源にて生成された直流電圧Ｅに基
   づいて放電灯を点灯させる必要な交流電圧を生成するイ
   ンバータ回路と、インバータ回路を構成するスイッチ素
   子のスイッチングを制御するインバータ制御部とを有し
   ており、インバータ回路の出力に、コンデンサ、チョー
   クコイル、放電灯のフィラメントの一方、放電灯のフィ
   ラメントの他方、インバータ回路の出力の帰路の共通電
   位側が接続され、フィラメントの他端間に共振用コンデ
   ンサが接続された回路において、共振用コンデンサに対
   して並列に接続された抵抗Ｒ４と、チョークコイルと放
   電灯のフィラメントの一方との間の測定点に対して直流
   電圧を付与する与圧手段と、前記測定点の電圧を検出す
   る電圧検出部と、電圧検出部の検出結果に基づいて放電
   灯が未装着であるか又は寿命末期であるか否かを判定
   し、当該判定結果に基づいてインバータ制御部の作動・
   停止を制御する異常検出部とを具備したことを特徴とす
   る放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 電圧検出部は、チョークコイルの出力側
   とインバータ回路の出力の帰路の共通電位側との間に設
   けられており且つ直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２から
   なる分圧抵抗器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。
3. 【請求項３】 与圧手段は、入力電源とは異なる別の直
   流電源にて生成された直流電圧を与圧用抵抗Ｒ３を介し
   て請求項１の測定点に対して付与する構成となってお
   り、 抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に関して、これらの抵抗値
   が（Ｒ１＋Ｒ２）≫Ｒ３≫Ｒ４に設定されているとき、 異常検出部は、電圧検出部の検出結果たる電圧の平均値
   が０に近いときには、放電灯が正常であると判断してイ
   ンバータ制御部を作動させる一方、直流電圧Ｅに近いと
   きには放電灯が未装着又はそのフィラメントが断線して
   いると判断してインバータ制御部を停止させる構成とな
   っていることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装
   置。
4. 【請求項４】 与圧手段は、入力電源にて生成された直
   流電圧Ｅを与圧用抵抗Ｒ５を介して請求項１の測定点に
   対して付与する構成となっており、 抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５に関して、これらの抵抗値
   が（Ｒ１＋Ｒ２）≫Ｒ５≫Ｒ４に設定されているとき、 異常検出部は、電圧検出部の検出結果たる電圧の平均値
   が０に近いときには、放電灯が正常であると判断してイ
   ンバータ制御部を作動させる一方、直流電圧Ｅの絶対値
   のほぼ１／２以上のときには、放電灯が寿命末期、未装
   着又はそのフィラメントが断線していると判断してイン
   バータ制御部を停止させる構成となっていることを特徴
   とする請求項２記載の放電灯点灯装置。