JPH097785A

JPH097785A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH097785A
Application number: JP15908795A
Authority: JP
Inventors: Jun Fumiya; 潤文屋; Kazutaka Shimizu; 和崇清水; Satoshi Nagai; 敏永井; Kentaro Eguchi; 健太郎江口; Kenichiro Nishi; 健一郎西; Yoshitaka Igarashi; 芳貴五十嵐; Minoru Tanaka; 実田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】放電灯の始動に際してインバータのスイッチ
ング素子の損失低減及び信頼性の向上が図れ、また放電
灯の予熱に際して電極予熱電流を十分に確保する。【構成】ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧を、電源
投入時から予熱時間終了時までは放電灯５の始動電圧以
下の電圧を設定値とし、予熱時間終了後の始動時間中は
放電灯の始動可能な下限値とし、始動後の点灯中は放電
灯を点灯させる電圧を設定値とするようＤＣ−ＤＣコン
バータ３を制御するコンバータ制御手段９と、インバー
タ４の駆動周波数を、電源投入時から予熱時間終了時ま
ではコイル６及びコンデンサ７の直列共振周波数より高
い周波数とし、予熱時間終了以降は放電灯を始動させる
ためにその直列共振周波数近傍の周波数とするようイン
バータを制御するインバータ制御手段８とを備えて構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蛍光灯などの放電灯
を高周波で点灯する放電灯点灯装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電灯点灯装置はインバータの入
力直流電圧を固定とし、インバータの駆動周波数または
インバータのスイッチング素子の駆動信号のパルス幅を
変化させて放電灯両端に印加される電圧を制御して放電
灯の予熱、始動を行っている。

【０００３】図１１は例えば特公平２−３１４７９号公
報に示された従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロッ
ク図、図１２は同放電灯点灯装置の始動時のインバータ
の駆動周波数の時間的推移を示した線図である。図にお
いて、１は商用電源、２は商用電源１の交流を整流する
整流・平滑回路、４は整流・平滑回路２の直流電圧を高
周波電力に変換して出力するインバータ、５はインバー
タ４の出力側に接続された蛍光灯などの放電灯、６は放
電灯５に直列に接続された電流制限用のコイル、７は放
電灯５に並列に接続された始動用のコンデンサ、８はイ
ンバータ４の駆動周波数を制御するためのインバータ制
御手段である。

【０００４】従来の放電灯点灯装置は上記のように構成
され、まず、商用電源１を整流・平滑回路２が整流平滑
した直流電圧がインバータ４に印加される。インバータ
４はその入力直流電圧を固定とし、インバータ制御手段
８によってインバータ４の駆動周波数又はインバータ４
のスイッチング素子の駆動信号のパルス幅を変化させて
所定の駆動周波数の電圧を出力し、放電灯５の両端に印
加して放電灯５の予熱、始動を行っている。ところで、
インバータ４の駆動周波数は、図１２に示すようにイン
バータ制御手段８により所定の予熱時間の間一定周波数
ｆ₁に維持される。次に放電灯始動の際には、初期周波
数ｆ₁から放電灯５の動作周波数ｆ₂に変化し、この変
化の間にコイル６とコンデンサ７とによる直列共振周波
数ｆ₀と同じ周波数が形成される。これによって放電灯
５の２つの予熱電極の間に、直流電圧と回路の共振特性
に応じた高電圧を生じさせて放電灯５を始動させるもの
である。なお、電力会社により供給される商用電源１は
一定値でなく、常に変動しており、通常その電圧変動範
囲は最低定格値±６％であり、かかる電源電圧変動によ
りインバータ４への入力直流電圧も商用電源の変動の範
囲で変動する。そのため、一般に、放電灯５の始動に必
要な電圧に対し実際には余裕を見て高めの電圧が放電灯
５に印加されるよう直列共振回路の設定が行われてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の放電灯点灯装置
は以上のように、インバータ４への入力直流電圧を非安
定の高いレベルの値に設定し、インバータ４の駆動周波
数を負荷回路のコイル６とコンデンサ７との直列共振周
波数にして放電灯５の始動を行っているので、負荷回路
全体のインピーダンスＺ0 はほぼ放電灯５の電極抵抗に
等しくなるため、負荷回路には非常に大きな電流が流れ
ることになり、インバータ４のスイッチング素子にもこ
れに比例した大きな電流が流れる。そして、この共振電
流はインバータ４への入力直流電圧に比例するので、放
電灯５の始動に必要な電圧に対し実際には余裕を見て高
めの電圧が放電灯５に印加されるよう直列共振回路の設
定が行われる。このようにインバータ４への入力直流電
圧が高いとスイッチング素子に相対的に大きな電流が流
れることになる。また、コイル６、コンデンサ７にも大
きな電流が流れ、高電圧を発生し、スイッチング素子に
印加される電圧も入力直流電圧に比例して大きな電圧が
印加されることとなる。従って、このような過大電圧、
過大電流の発生によりインバータ４のスイッチング素子
に大きな損失が生じ、インバータ４の信頼性が低下する
ことになるという問題点があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、主たる課題は、第１に、放電
灯の始動に際してインバータ部のスイッチング素子の損
失低減、信頼性の向上が図れる放電灯点灯装置を提供す
ることであり、第２に、放電灯の始動に際し放電灯の電
極へのストレスを低減し、又まぶしさを低減する放電灯
点灯装置を提供することであり、第３に、放電灯の予熱
に際して電極予熱電流を十分に確保できる放電灯点灯装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る放電灯装置は、商用交流電源の交流を整流する整流・
平滑回路と、前記整流・平滑回路の直流電圧を可変する
ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの
可変された出力電圧を所定の駆動周波数の交流に変換す
るインバータと、前記インバータの出力端に接続された
放電灯、該放電灯に直列接続のコイル及び該放電灯に並
列接続のコンデンサからなる負荷回路と、電源投入時か
ら予熱時間終了時までは前記放電灯の始動電圧以下の電
圧を出力させ、予熱時間終了後の始動時間中は前記放電
灯の始動可能な下限値の電圧を出力させ、始動後の点灯
中は前記放電灯を点灯させる電圧を出力させるように前
記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御するコンバータ制御手段
と、電源投入時から予熱時間終了時までは前記コイル及
びコンデンサの直列共振周波数より高い周波数とし、予
熱時間終了以降は前記放電灯を始動させるために前記コ
イル及びコンデンサの直列共振周波数近傍の周波数とす
るように前記インバータを制御するインバータ制御手段
とを備えて構成されている。

【０００８】この発明の請求項２に係る放電灯点灯装置
は、前記コンバータ制御手段が、前記放電灯の始動後に
前記放電灯の始動可能な下限値の電圧から前記放電灯を
点灯させる電圧まで徐々に変化させて移行させるように
前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御するものである。

【０００９】この発明の請求項３に係る放電灯点灯装置
は、前記コンバータ制御手段が、前記放電灯の始動可能
な下限値の電圧から前記放電灯を点灯させる電圧まで移
行させる時間を１０ｍｓｅｃ以上とするように前記ＤＣ
−ＤＣコンバータを制御するものである。

【００１０】この発明の請求項４に係る放電灯点灯装置
は、前記コンバータ制御手段が、前記放電灯の始動可能
な下限値の電圧から前記放電灯を点灯させる電圧まで移
行させる時間を０．１〜１０ｓｅｃとするように前記Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータを制御するものである。

【００１１】この発明の請求項５に係る放電灯点灯装置
は、前記インバータ制御手段が、前記インバータの駆動
周波数を、電源投入時から予熱時間終了時までの時間は
前記コイル及びコンデンサの直列共振周波数より高く前
記放電灯が始動しない周波数で、かつ電源投入時から予
熱時間終了時までの時間の前半部が後半部よりも小さい
周波数に前記インバータを制御するものである。

【００１２】この発明の請求項６に係る放電灯点灯装置
は、前記コンバータ制御手段が、電源投入時から予熱時
間終了時までの時間においては前記コンデンサへの印加
電圧が前記放電灯の始動電圧以下で、かつ電源投入時か
ら予熱時間終了時までの時間の前半部が後半部よりも大
きくなるような電圧を出力させるように前記ＤＣ−ＤＣ
コンバータを制御するものである。

【００１３】この発明の請求項７に係る放電灯点灯装置
は、電源遮断から電源投入までの電源オフ時間を検知す
る検知装置を備え、前記インバータ制御手段は、前記検
知装置が検知した電源オフ時間が設定値以下の場合には
電源投入時から予熱時間終了時までの時間は前記コイル
及びコンデンサの直列共振周波数より高く前記放電灯が
始動しない周波数に前記インバータを制御するものであ
る。

【００１４】この発明の請求項８に係る放電灯点灯装置
は、電源遮断から電源投入までの電源オフ時間を検知す
る検知装置を備え、前記コンバータ制御手段は、前記検
知装置が検知した電源オフ時間が設定値以下の場合には
電源投入時から予熱時間終了時までの時間は前記コンデ
ンサへの印加電圧が前記放電灯の始動電圧以下になるよ
うに前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御するものである。

【００１５】この発明の請求項９に係る放電灯点灯装置
は、前記インバータ制御手段及び前記コンバータ制御手
段が判断するための前記検知装置が検知した電源オフ時
間に対する設定値は１０ｓｅｃであるとするものであ
る。

【００１６】

【作用】この発明の請求項１に係る放電灯点灯装置は、
コンバータ制御手段が、電源投入時から予熱時間終了時
までは前記放電灯の始動電圧以下の電圧を出力させ、予
熱時間終了後の始動時間中は前記放電灯の始動可能な下
限値の電圧を出力させ、始動後の点灯中は前記放電灯を
点灯させる電圧を出力させるように前記ＤＣ−ＤＣコン
バータを制御し、インバータ制御手段が、電源投入時か
ら予熱時間中は前記コイル及びコンデンサの直列共振周
波数より高い周波数とし、予熱時間以降は前記放電灯を
始動させるために前記コイル及びコンデンサの直列共振
周波数近傍の周波数とするように前記インバータを制御
するから、放電灯の予熱時間以外はインバータの駆動周
波数は負荷回路の直列共振周波数に固定され、放電灯の
始動時にはＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が始動可能
な下限値の電圧で放電灯の始動が行われるため、インバ
ータへの入力直流電圧を低くでき、インバータのスイッ
チング素子に流れる共振電流と印加される電圧は入力直
流電圧に比例して減少するため、インバータのスイッチ
ング素子での損失の低減と信頼性の向上が図られる。

【００１７】この発明の請求項２、請求項３に係る放電
灯点灯装置は、前記コンバータ制御手段が、前記放電灯
の始動可能な下限値の電圧から前記放電灯を点灯させる
電圧まで徐々に変化させて移行させ、その移行させる時
間を１０ｍｓｅｃ以上とするように前記ＤＣ−ＤＣコン
バータを制御するから、前記放電灯の始動終了後から前
記放電灯の点灯時までの間に放電灯の管電流が徐々に増
加させられることとなり、放電灯の電極に与えるストレ
スを軽減させることができる。

【００１８】この発明の請求項４に係る放電灯点灯装置
は、前記コンバータ制御手段が、前記放電灯の始動可能
な下限値の電圧から前記放電灯を点灯させる電圧まで徐
々に変化させて移行させ、その移行させる時間を０．１
〜１０ｓｅｃとするように前記ＤＣ−ＤＣコンバータを
制御するから、前記放電灯の始動終了後から前記放電灯
の点灯時までの０．１〜１０ｓｅｃの間に放電灯の管電
流が徐々に増加させられ、その期間は光出力に対する人
間の目の順応を得られるため、まぶしさの低減を図るこ
とができる。

【００１９】この発明の請求項５に係る放電灯点灯装置
は、前記インバータ制御手段が、電源投入時から予熱時
間終了時までの時間においては前記コイル及びコンデン
サの直列共振周波数より高く前記放電灯が始動しない周
波数で、かつ電源投入時から予熱時間終了時までの時間
の前半部が後半部よりも小さい周波数に前記インバータ
を制御するから、電源投入時から予熱時間終了時までの
時間の前半部が後半部よりも共振周波数に近く始動電圧
が高くなり、予熱電流は始動電圧に比例することによ
り、放電灯の電極温度が低く始動電圧が高い電源投入直
後には予熱電流を多く流し、電極温度が高くなり始動電
圧が低くなる時間では予熱電流を低下させることができ
るため、放電灯を始動させることなく電極予熱電流を多
く確保することができることとなった。

【００２０】この発明の請求項６に係る放電灯点灯装置
は、前記コンバータ制御手段が、電源投入時から予熱時
間終了時までの時間においては前記コンデンサへの印加
電圧が前記放電灯の始動電圧以下で、かつ電源投入時か
ら予熱時間終了時までの時間の前半部が後半部よりも大
きくなるような電圧に前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御
するから、予熱電流は始動電圧に比例することにより、
放電灯の電極温度が低く始動電圧が高い電源投入直後に
は予熱電流を多く流し、電極温度が高くなり始動電圧が
低くなる時間では予熱電流を低下させることができるた
め、放電灯を始動させることなく電極予熱電流を多く確
保することができることとなった。

【００２１】この発明の請求項７、請求項９に係る放電
灯点灯装置は、電源遮断から電源投入までの電源オフ時
間を検知する検知装置を備え、前記インバータ制御手段
は、前記検知装置が検知した電源オフ時間が設定値以下
の場合には電源投入時から予熱時間終了時までの時間は
前記コイル及びコンデンサの直列共振周波数より高く、
初回電源投入時の当初の電圧より電圧が低くなる前記放
電灯が始動しない周波数に前記インバータを制御するか
ら、放電灯の始動電圧の低い消灯直後での電源再投入時
には、予熱期間中に放電灯への印加電圧が高くなる期間
がなくなり、放電灯のコールドスタートを防止すること
ができる。

【００２２】この発明の請求項８、請求項９に係る放電
灯点灯装置は、電源遮断から電源投入までの電源オフ時
間を検知する検知装置を備え、前記コンバータ制御手段
は、前記検知装置が検知した電源オフ時間が設定値以下
の場合には電源投入時から予熱時間終了時までの時間は
前記コンデンサへの印加電圧が前記放電灯の始動電圧以
下になるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御するか
ら、放電灯の始動電圧の低い消灯直後での電源再投入時
には、予熱期間中に放電灯への印加電圧が高くなる期間
がなくなり、放電灯のコールドスタートを防止すること
ができる。

【００２３】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１〜４に係る放電灯
点灯装置の構成を示すブロック図、図２はこの発明の実
施例１に係る放電灯点灯装置の始動時のＤＣ−ＤＣコン
バータの出力電圧とインバータの駆動周波数の時間的推
移を示した線図である。図において、従来例と同一の構
成は従来例と同一符号を付して構成の重複した説明を省
略する。３は整流・平滑回路２の直流電圧を可変するＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ、９はＤＣ−ＤＣコンバータ３の出
力電圧を制御するためのコンバータ制御手段である。

【００２４】次に、上記実施例の動作を図２を参照しな
がら説明する。商用電源１は整流・平滑回路２で直流電
圧に変換され、更にＤＣ−ＤＣコンバータ３で所定値に
変換され、その出力はインバータ４の電源電圧となる。
ところで、放電灯点灯装置の放電灯５を点灯する場合、
コンバータ制御手段９が、電源投入時から予熱時間終了
時までは放電灯５の始動電圧以下の電圧を出力させ、予
熱時間終了後の始動時間中は放電灯５の始動可能な下限
値の電圧を出力させ、始動後の点灯中は放電灯５を点灯
させる電圧を出力させるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３
を制御するとともに、インバータ制御手段８が、電源投
入時から予熱時間中はコイル６及びコンデンサ７の直列
共振周波数ｆ₀より高い周波数とし、予熱時間以降は放
電灯５を始動させるためにその直列共振周波数ｆ₀近傍
の周波数とするようインバータ４を制御する。

【００２５】従って、放電灯５の予熱時間以外はインバ
ータ４の駆動周波数は直列共振周波数ｆ₀に固定され、
放電灯５の始動時にはＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電
圧が始動可能な下限値の電圧で放電灯５の始動が行わ
れ、インバータ４への入力直流電圧はＤＣ−ＤＣコンバ
ータ３があることにより、安定化制御により電源変動の
影響を受けないために、放電灯５の始動に必要な下限電
圧が確保されることによって従来例のインバータ４への
入力直流電圧より低くなり、インバータ４のスイッチン
グ素子に流れる共振電流と印加される電圧は入力直流電
圧に比例して減少するためにインバータ４のスイッチン
グ素子での損失が低減し、インバータ４の信頼性の向上
が図られる。

【００２６】なお、インバータ制御手段８が、電源投入
時から予熱時間中は直列共振周波数ｆ₀より高い周波数
とし、予熱時間以降は直列共振周波数ｆ₀近傍の周波数
とするようインバータ４を制御するようにしたのは、予
熱電流をＩｆとすれば、負荷回路のコンデンサ７の両端
電圧ＶｃはＶｃ＝Ｉｆ／２πｆＣとなり、Ｖｃを負荷回
路の放電灯５を始動させないように一定値以下にする場
合に、ｆが大きいほど予熱電流Ｉｆを大きくとれるから
である。また、始動後は放電灯５を点灯させる設定値の
電圧までＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力は瞬時に移行さ
せられ、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力により光出力の
制御が行われる。

【００２７】実施例２．図３はこの発明の実施例２に係
る放電灯点灯装置の始動時のＤＣ−ＤＣコンバータの出
力電圧とインバータの駆動周波数の時間的推移を示した
線図である。この実施例の動作を図３に基づいて説明す
る。放電灯点灯装置の放電灯５を点灯する場合、図３に
示すようにコンバータ制御手段９が、放電灯５の始動可
能な下限値の電圧から放電灯５を点灯させる電圧まで徐
々に変化させて移行させるようにＤＣ−ＤＣコンバータ
３を制御するものである。そして、放電灯５の始動可能
な下限値の電圧から放電灯５を点灯させる電圧まで徐々
に変化させて移行させる所要時間Δｔが１０ｍｓｅｃ以
上とする場合には、放電灯５の始動終了後から放電灯５
の点灯時までの間に放電灯５の管電流が徐々に増加させ
られることとなり、放電灯５の電極に与えるストレスが
軽減される。

【００２８】また、放電灯５の始動可能な下限値の電圧
から放電灯５を点灯させる電圧まで徐々に変化させて移
行させる所要時間Δｔが０．１〜１０ｓｅｃの間である
場合には、放電灯５の管電流が徐々に増加させられ、そ
の期間は光出力に対する人間の目の順応を得られるた
め、まぶしさの低減が図られる。なお、放電灯５の始動
可能な下限値から放電灯５を点灯させる電圧の設定値ま
で徐々に変化させて移行させる所要時間Δｔは図３に示
すものはＤＣ−ＤＣコンバータ出力に対して直線的であ
るが、これに限定されるものではない。

【００２９】実施例３．図４はこの発明の実施例３に係
る放電灯点灯装置の始動時のＤＣ−ＤＣコンバータの出
力電圧とインバータの駆動周波数の時間的推移を示した
線図である。この実施例は、実施例１、実施例２とは異
なり予熱時の効果をねらったものである。この実施例の
動作を図４に基づいて説明する。放電灯点灯装置の放電
灯５を点灯する場合、図４に示すようにインバータ制御
手段８が、電源投入時から予熱時間終了時までの時間に
おいてはコイル６及びコンデンサ７の直列共振周波数ｆ
₀より高く放電灯５が始動しない周波数で、かつ電源投
入時から予熱時間終了時までの時間の前半部の周波数ｆ
₁（放電灯５が始動しないような駆動周波数）が後半部
の周波数ｆ₂よりも小さい周波数にインバータ４を制御
し、始動させることなく予熱を行うものである。この場
合の三者の周波数の関係は、直列共振周波数ｆ₀＜ｆ₁
＜ｆ₂となる。そして、予熱始動時には、駆動周波数が
直列共振周波数ｆ₀のときに放電灯５に与える始動電圧
が一番高くなり、駆動周波数がそれから外れるに従い始
動電圧は低くなるので、駆動周波数がｆ₁の時がｆ₂の
時よりも始動電圧が高くなる。

【００３０】従って、電源投入時から予熱時間終了時ま
での時間の前半部が後半部よりも共振周波数に近く始動
電圧が高くなり、予熱電流は始動電圧に比例することに
より、放電灯５の電極温度が低く始動電圧が高い電源投
入直後の前半部には予熱電流を多く流し、電極温度が高
くなり始動電圧が低くなる後半部では予熱電流を低下さ
せることができるため、放電灯５を始動させることなく
電極予熱電流を多く確保することができる。このように
予熱時間中に電源投入直後の前半部を後半部に比べて始
動電圧を高くするのは、放電灯５の場合にその始動に要
する電圧は電極温度に依存し、予熱されて電極温度がお
よそ８００℃以上になると電極より熱電子放出が盛んに
なり、始動電圧を当初に較べて大幅に低下させてもよい
からである。

【００３１】実施例４．図５はこの発明の実施例４に係
る放電灯点灯装置の始動時のＤＣ−ＤＣコンバータの出
力電圧とインバータの駆動周波数の時間的推移を示した
線図である。この実施例は、実施例３の変形例ともいう
べきもので、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧を予熱
時間中に変化させたものである。この実施例の動作を図
５に基づいて説明する。放電灯点灯装置の放電灯５を点
灯する場合、図５に示すようにＤＣ−ＤＣコンバータ制
御手段９が、電源投入時から予熱時間終了時までの時間
においてはコンデンサ７への印加電圧が放電灯５の始動
電圧以下で、かつ電源投入時から予熱時間終了時までの
時間の前半部の電圧Ｅ₁（Ｅ₁は放電灯が始動しないよ
うなＤＣ−ＤＣコンバータ出力電圧）が後半部の電圧Ｅ
₂（Ｅ₂＜Ｅ₁）よりも大きくなるような電圧にＤＣ−
ＤＣコンバータ３を制御し、始動させることなく予熱を
行うものである。

【００３２】従って、電源投入時から予熱時間終了時ま
での時間の前半部が後半部よりも始動電圧が高くなり、
予熱電流は始動電圧に比例することにより、放電灯５の
電極温度が低く始動電圧が高い電源投入直後の前半部に
は予熱電流を多く流し、電極温度が高くなり始動電圧が
低くなる後半部では予熱電流を低下させることができる
ため、放電灯５を始動させることなく電極予熱電流を多
く確保することができる。

【００３３】実施例５．図６はこの発明の実施例５〜６
に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図、図７は
この発明の実施例５に係る放電灯点灯装置の初回電源投
入時のインバータの駆動周波数の時間的推移を示した線
図、図８はこの発明の実施例５に係る放電灯点灯装置の
再電源投入時のインバータの駆動周波数の時間的推移を
示した線図である。この実施例は、実施例３の変形例と
もいうべきもので、初回電源投入時と消灯直後の再電源
投入時とでインバータ４の駆動周波数の時間的推移を異
ならせたものである。図６において、１０は商用電源１
と整流・平滑回路２との間に設けられ、電源遮断から電
源投入までの電源オフ時間を検知する検知装置で、検知
した電源オフ時間をインバータ制御手段８に出力するも
のである。

【００３４】この実施例の動作を図６〜図８に基づいて
説明する。初回電源投入時は管壁温度及び電極温度が低
いため、図７の時間的推移に示すように実施例３と同様
の動作に、インバータ制御手段８が、インバータ４の駆
動周波数を、電源投入時から予熱時間終了時までの時間
においてはコイル６及びコンデンサ７の直列共振周波数
ｆ₀より高く放電灯５が始動しない周波数で、かつ電源
投入時から予熱時間終了時までの時間の前半部の周波数
ｆ₁が後半部の周波数ｆ₂よりも小さい周波数にインバ
ータ４を制御し、始動させることなく予熱を行う。

【００３５】しかし、再電源投入時は初回電源投入時と
比較して管壁温度、電極温度が高くなっているため、始
動電圧は低くなっている。そのため、図７（あるいは図
４）のように電源投入直後にインバータ４の駆動周波数
をｆ₁とすると始動してしまう恐れがある。そこで、検
知装置１０が電源遮断から電源投入までの電源オフ時間
を検知し、インバータ制御手段８は検知装置１０が検知
した電源オフ時間が設定値１０ｓｅｃ以下の場合には再
電源投入時には図８の時間的推移に示すように、電源投
入時から予熱時間終了時までの時間は直列共振周波数ｆ
₀より高く、初回電源投入時の当初の電圧より電圧が低
くなる放電灯５が始動しない周波数ｆ₂とし、予熱時間
以降は放電灯５を始動させるためにその直列共振周波数
ｆ₀近傍の周波数とするようにインバータ４を制御する
から、放電灯５の始動電圧の低い消灯直後での電源再投
入時には、予熱期間中に放電灯５への印加電圧が高くな
る期間がなくなり、放電灯５がコールドスタートしてし
まうことを防止できる。なお、再電源投入時が初回電源
投入時より１０ｓｅｃ以上経過しているときは放電灯５
の始動電圧が十分高くなっているので、初回電源投入時
との区別をつけないものとする。

【００３６】実施例６．図９はこの発明の実施例６に係
る放電灯点灯装置の初回電源投入時のコンバータの出力
電圧の時間的推移を示した線図、図１０はこの発明の実
施例６に係る放電灯点灯装置の再電源投入時のコンバー
タの出力電圧の時間的推移を示した線図である。この実
施例は、実施例４の変形例ともいうべきもので、初回電
源投入時と消灯直後の再電源投入時とでインバータ４の
コンバータの出力電圧の時間的推移を異ならせたもので
ある。なお、この実施例の放電灯点灯装置の構成は実施
例５を示す図６のブロック図と同様である。

【００３７】この実施例の動作を図９及び図１０に基づ
いて説明する。初回電源投入時は管壁温度及び電極温度
が低いため、図９の時間的推移に示すように実施例４と
同様の動作に、コンバータ制御手段９が、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ３の出力電圧を、図９に示すように、電源投入
時から予熱時間終了時までの時間においてはコンデンサ
７への印加電圧が放電灯５の始動電圧以下で、かつ電源
投入時から予熱時間終了時までの時間の前半部の電圧Ｅ
₁（Ｅ₁は放電灯が始動しないようなＤＣ−ＤＣコンバ
ータ出力電圧）が後半部の電圧Ｅ₂（Ｅ₂＜Ｅ₁）より
も大きくなるような電圧にＤＣ−ＤＣコンバータ３を制
御し、始動させることなく予熱を行うものである。

【００３８】しかし、再電源投入時は初回電源投入時と
比較して管壁温度、電極温度が高くなっているため、始
動電圧は低くなっている。そのため、図９（あるいは図
５）のように電源投入直後にＤＣ−ＤＣコンバータ３の
出力電圧をＥ₁とすると始動してしまう恐れがある。そ
こで、検知装置１０が電源遮断から電源投入までの電源
オフ時間を検知し、コンバータ制御手段９は検知装置１
０が検知した電源オフ時間が設定値１０ｓｅｃ以下の場
合には再電源投入時には図１０の時間的推移に示すよう
に、電源投入時から予熱時間終了時までの時間はコンデ
ンサ７への印加電圧が放電灯５の始動電圧以下で、初回
電源投入時の当初の電圧Ｅ₁より低い電圧Ｅ₂とし、予
熱時間の始動時間中は以降は放電灯５の始動可能な下限
値の電圧を出力させ、始動後の点灯中は放電灯５を点灯
させる電圧を出力させるようにインバータ４を制御する
から、放電灯５の始動電圧の低い消灯直後での電源再投
入時には、予熱期間中に放電灯への印加電圧が高くなる
期間がなくなり、放電灯５がコールドスタートしてしま
うことを防止できる。なお、再電源投入時が初回電源投
入時より１０ｓｅｃ以上経過しているときは放電灯５の
始動電圧が十分高くなっているので、初回電源投入時と
の区別をつけないものとする。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、コンバータ制御手段が、電源投入時から予熱時間終
了時までは前記放電灯の始動電圧以下の電圧を出力さ
せ、予熱時間終了後の始動時間中は前記放電灯の始動可
能な下限値の電圧を出力させ、始動後の点灯中は前記放
電灯を点灯させる電圧を出力させるように前記ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを制御し、インバータ制御手段が、電源投
入時から予熱時間中は前記コイル及びコンデンサの直列
共振周波数より高い周波数とし、予熱時間以降は前記放
電灯を始動させるために前記コイル及びコンデンサの直
列共振周波数近傍の周波数とするようにインバータを制
御するので、放電灯の予熱時間以外はインバータの駆動
周波数は負荷回路の直列共振周波数に固定され、放電灯
の始動時にはＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が始動可
能な下限値の電圧で放電灯の始動が行われるため、イン
バータへの入力直流電圧を低くでき、インバータのスイ
ッチング素子に流れる共振電流と印加される電圧は入力
直流電圧に比例して減少するため、インバータのスイッ
チング素子での損失の低減と信頼性の向上が図られると
いう効果を有する。

【００４０】請求項２、請求項３の発明によれば、前記
コンバータ制御手段が、放電灯の始動可能な下限値の電
圧から前記放電灯を点灯させる電圧まで徐々に変化させ
て移行させ、その移行させる時間を１０ｍｓｅｃ以上と
するようにＤＣ−ＤＣコンバータを制御するので、請求
項２の効果に加え、放電灯の始動終了後から放電灯の点
灯時までの間に放電灯の管電流が徐々に増加させられる
こととなり、放電灯の電極に与えるストレスを軽減させ
ることができるという効果を有する。

【００４１】請求項２、請求項４の発明によれば、前記
コンバータ制御手段が、放電灯の始動可能な下限値の電
圧から放電灯を点灯させる電圧まで徐々に変化させて移
行させ、その移行させる時間を０．１〜１０ｓｅｃとす
るようにＤＣ−ＤＣコンバータを制御するので、請求項
１の効果に加え、放電灯の始動終了後から放電灯の点灯
時までの０．１〜１０ｓｅｃの間に放電灯の管電流が徐
々に増加させられ、その期間は光出力に対する人間の目
の順応を得られるため、まぶしさの低減を図ることがで
きるという効果を有する。

【００４２】請求項５の発明によれば、インバータ制御
手段が、電源投入時から予熱時間終了時までの時間にお
いてはコイル及びコンデンサの直列共振周波数より高く
放電灯が始動しない周波数で、かつ電源投入時から予熱
時間終了時までの時間の前半部が後半部よりも小さい周
波数にインバータを制御するので、電源投入時から予熱
時間終了時までの時間の前半部が後半部よりも共振周波
数に近く始動電圧が高くなり、予熱電流は始動電圧に比
例することにより、放電灯の電極温度が低く始動電圧が
高い電源投入直後には予熱電流を多く流し、電極温度が
高くなり始動電圧が低くなる時間では予熱電流を低下さ
せることができるため、放電灯を始動させることなく電
極予熱電流を多く確保することができるという効果を有
する。

【００４３】請求項６の発明によれば、コンバータ制御
手段が、電源投入時から予熱時間終了時までの時間にお
いてはコンデンサへの印加電圧が前記放電灯の始動電圧
以下で、かつ電源投入時から予熱時間終了時までの時間
の前半部が後半部よりも大きくなるような電圧にＤＣ−
ＤＣコンバータを制御するので、予熱電流は始動電圧に
比例することにより、放電灯の電極温度が低く始動電圧
が高い電源投入直後には予熱電流を多く流し、電極温度
が高くなり始動電圧が低くなる時間では予熱電流を低下
させることができるため、放電灯を始動させることなく
電極予熱電流を多く確保することができるという効果を
有する。

【００４４】請求項７、請求項９の発明によれば、電源
遮断から電源投入までの電源オフ時間を検知する検知装
置を備え、前記インバータ制御手段は、前記検知装置が
検知した電源オフ時間が設定値以下の場合には電源投入
時から予熱時間終了時までの時間はコイル及びコンデン
サの直列共振周波数より高く、初回電源投入時の当初の
電圧より電圧が低くなる放電灯が始動しない周波数にイ
ンバータを制御するので、放電灯の始動電圧の低い消灯
直後での電源再投入時には、予熱期間中に放電灯への印
加電圧が高くなる期間がなくなり、放電灯のコールドス
タートを防止することができるという効果を有する。

【００４５】請求項８、請求項９の発明によれば、電源
遮断から電源投入までの電源オフ時間を検知する検知装
置を備え、前記コンバータ制御手段は、前記検知装置が
検知した電源オフ時間が設定値以下の場合には電源投入
時から予熱時間終了時までの時間は前記コンデンサへの
印加電圧が前記放電灯の始動電圧以下になるように前記
ＤＣ−ＤＣコンバータを制御するから、放電灯の始動電
圧の低い消灯直後での電源再投入時には、予熱期間中に
放電灯への印加電圧が高くなる期間がなくなり、放電灯
のコールドスタートを防止することができるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１〜４に係る放電灯点灯装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例１に係る放電灯点灯装置の
始動時のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧とインバータ
の駆動周波数の時間的推移を示した線図である。

【図３】この発明の実施例２に係る放電灯点灯装置の
始動時のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧とインバータ
の駆動周波数の時間的推移を示した線図である。

【図４】この発明の実施例３に係る放電灯点灯装置の
始動時のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧とインバータ
の駆動周波数の時間的推移を示した線図である。

【図５】この発明の実施例４に係る放電灯点灯装置の
始動時のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧とインバータ
の駆動周波数の時間的推移を示した線図である。

【図６】この発明の実施例５〜６に係る放電灯点灯装
置の構成を示すブロック図である。

【図７】この発明の実施例５に係る放電灯点灯装置の
初回電源投入時のインバータの駆動周波数の時間的推移
を示した線図である。

【図８】この発明の実施例５に係る放電灯点灯装置の
再電源投入時のインバータの駆動周波数の時間的推移を
示した線図である。

【図９】この発明の実施例６に係る放電灯点灯装置の
初回電源投入時のコンバータの出力電圧の時間的推移を
示した線図である。

【図１０】この発明の実施例６に係る放電灯点灯装置
の再電源投入時のコンバータの出力電圧の時間的推移を
示した線図である。

【図１１】例えば特公平２−３１４７９号公報に示さ
れた従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図１２】同放電灯点灯装置の始動時のインバータの
駆動周波数の時間的推移を示した線図である。

【符号の説明】

１商用電源、２整流・平滑回路、３ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ、４インバータ、５放電灯、６コイル、
７コンデンサ、８インバータ制御手段、９ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江口健太郎鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社住環境研究開発センター内 (72)発明者西健一郎鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社住環境研究開発センター内 (72)発明者五十嵐芳貴鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社住環境研究開発センター内 (72)発明者田中実鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社住環境研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用交流電源の交流を整流する整流・平滑
回路と、前記整流・平滑回路の直流電圧を可変するＤＣ−ＤＣコ
ンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの可変された出力電圧を所定
の駆動周波数の交流に変換するインバータと、前記インバータの出力端に接続された放電灯、該放電灯
に直列接続のコイル及び該放電灯に並列接続のコンデン
サからなる負荷回路と、電源投入時から予熱時間終了時までは前記放電灯の始動
電圧以下の電圧を出力させ、予熱時間終了後の始動時間
中は前記放電灯の始動可能な下限値の電圧を出力させ、
始動後の点灯中は前記放電灯を点灯させる電圧を出力さ
せるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御するコンバ
ータ制御手段と、電源投入時から予熱時間終了時までは前記コイル及びコ
ンデンサの直列共振周波数より高い周波数とし、予熱時
間終了以降は前記放電灯を始動させるために前記コイル
及びコンデンサの直列共振周波数近傍の周波数とするよ
うに前記インバータを制御するインバータ制御手段と、を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】前記コンバータ制御手段は、前記放電灯
の始動後に前記放電灯の始動可能な下限値の電圧から前
記放電灯を点灯させる電圧まで徐々に変化させて移行さ
せるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御することを
特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】前記コンバータ制御手段は、前記放電灯
の始動可能な下限値の電圧から前記放電灯を点灯させる
電圧まで移行させる時間を１０ｍｓｅｃ以上とするよう
に前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御することを特徴とす
る請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】前記コンバータ制御手段は、前記放電灯
の始動可能な下限値の電圧から前記放電灯を点灯させる
電圧まで移行させる時間を０．１〜１０ｓｅｃとするよ
うに前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御することを特徴と
する請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】前記インバータ制御手段は、電源投入時
から予熱時間終了時までの時間においては前記コイル及
びコンデンサの直列共振周波数より高く前記放電灯が始
動しない周波数で、かつ電源投入時から予熱時間終了時
までの時間の前半部が後半部よりも小さい周波数に前記
インバータを制御することを特徴とする請求項１〜４の
いずれか記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】前記コンバータ制御手段は、電源投入時
から予熱時間終了時までの時間においては前記コンデン
サへの印加電圧が前記放電灯の始動電圧以下で、かつ電
源投入時から予熱時間終了時までの時間の前半部が後半
部よりも大きくなるような電圧に前記ＤＣ−ＤＣコンバ
ータを制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】電源遮断から電源投入までの電源オフ時
間を検知する検知装置を備え、前記インバータ制御手段
は、前記検知装置が検知した電源オフ時間が設定値以下
の場合には電源投入時から予熱時間終了時までの時間は
前記コイル及びコンデンサの直列共振周波数より高く前
記放電灯が始動しない周波数に前記インバータを制御す
ることを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】電源遮断から電源投入までの電源オフ時
間を検知する検知装置を備え、前記コンバータ制御手段
は、前記検知装置が検知した電源オフ時間が設定値以下
の場合には電源投入時から予熱時間終了時までの時間は
前記コンデンサへの印加電圧が前記放電灯の始動電圧以
下になるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御するこ
とを特徴とする請求項６記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】前記コンバータ制御手段及び前記インバ
ータ制御手段が判断するための前記検知装置が検知した
電源オフ時間に対する設定値は１０ｓｅｃであることを
特徴とする請求項７、８のいずれか記載の放電灯点灯装
置。