JPH10284269A

JPH10284269A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH10284269A
Application number: JP8417297A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Teramoto; 悟志寺本; Yoji Konishi; 洋史小西; Yorinobu Murayama; ▲頼▼信村山; Akihiro Kishimoto; 晃弘岸本; Fumitoshi Nagasaki; 文俊長崎; Hiroshi Aoki; 博司青木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の放電灯点灯装置と同程度の耐圧の電子部
品を使用してランプ電圧が高い放電灯を確実に始動さ
せ、安定点灯させる。【解決手段】放電灯Ｌａは従来のものよりもランプ電圧
が高い、高効率・高出力型の放電灯である。インバータ
回路２への入力電圧Ｖ_DCをチョッパ回路１によって昇圧
することにより、インバータ回路２を構成する電子部品
の電流値を低減できる。さらにインバータ回路２の出力
電圧Ｖ_HFを昇圧トランスＴ₂にて昇圧することにより、
チョッパ回路１を構成する電子部品の電圧値や電流値を
低減できる。またインバータ回路２を構成する電子部品
の電圧値も低減できる。インバータ回路２は、ランプ電
流定格比５０％付近で出力電圧Ｖ_HFが１７０Ｖ以上、ラ
ンプ電流定格比１００％（定格点灯）で出力電圧Ｖ_HFが
１４０Ｖ以上が得られ、ランプ電圧が従来よりも高い放
電灯Ｌａを安定して点灯することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来の各種蛍光灯（例えば、直
管形の蛍光灯）の定格ランプ電力、ランプ電流、ランプ
電圧を示しているが、点灯中のランプ電圧は１３８Ｖ程
度であった。一般に、ランプ電圧が低い放電灯（蛍光
灯）は始動電圧も低くなるため、従来の点灯装置には耐
圧の低い電子部品を使用することができた。

【０００３】図１６は従来の放電灯点灯装置の一例を示
す回路図である。端子ｐ−ｑ間には交流電圧を整流した
脈流電圧が印加され、この脈流電圧が平滑コンデンサＣ
₀により平滑されてインバータ回路２’に供給されてい
る。そして、インバータ回路２’の出力側には昇圧トラ
ンスＴ₂の１次巻線ｎ₁が接続されている。この昇圧ト
ランスＴ₂の２次巻線ｎ₂にはコンデンサＣ₄を介して
放電灯Ｌａのフィラメントの一端が直列に接続され、フ
ィラメントの他端には予熱用のコンデンサＣ₃が接続さ
れている。

【０００４】インバータ回路２’は、端子ｐ−ｑ間に平
滑コンデンサＣ₀と並列に接続された一対のスイッチン
グ素子Ｑ₂，Ｑ₃の直列回路を備え、低電位側のスイッ
チング素子Ｑ₃の両端間にコンデンサＣ₁及びインダク
タＬ₂を介して昇圧トランスＴ₂の１次巻線ｎ₁が接続
され、さらにインダクタＬ₂と共振回路を形成するコン
デンサＣ₂が１次巻線ｎ₁と並列接続されている。各ス
イッチング素子Ｑ₂，Ｑ₃のゲート−ソース間にはツェ
ナーダイオードＺＤ₂，ＺＤ₃が接続されている。

【０００５】また、スイッチング素子Ｑ₂，Ｑ₃のゲー
トには抵抗Ｒ₂，Ｒ₃を介してインバータ制御回路２
ａ’の出力端が接続されている。このインバータ制御回
路２ａ’はインバータ制御用ＩＣや駆動回路などから成
り、スイッチング素子Ｑ₂，Ｑ ₃を高周波で交互にオン
・オフする。その結果、インバータ回路２’の直流入力
電圧Ｖ_DCが高周波電圧Ｖ_HFに変換されて昇圧トランスＴ
₂に出力され、昇圧トランスＴ₂で昇圧された高周波電
圧が放電灯Ｌａに印加される。このときのインバータ回
路２’の高周波出力電圧は５００Ｖ程度である。

【０００６】ところで従来の放電灯点灯装置では、放電
灯の異常が検出された場合にインバータ回路２’の発振
（スイッチング素子Ｑ₂，Ｑ₃のスイッチング）を停止
することでインバータ回路２’の破壊を防止していた。
かかる従来装置では、一度インバータ回路２’の発振を
止めた状態で放電灯Ｌａを正常なものと取り替えても、
放電灯Ｌａの始動電圧が低いために再始動が容易であっ
た。

【０００７】また多灯用の点灯装置の場合には、少なく
とも１灯の放電灯の異常が検出されればインバータ回路
の出力が抑制されるが、他の正常な放電灯の点灯を継続
するために、インバータ回路の出力負荷曲線が異常な放
電灯の電圧−電流特性とのみ交点を持たないように設計
されている。さらにインバータ回路の出力が抑制された
場合、従来の放電灯の管径が２５〜３３〔ｍｍ〕と比較
的に大きいため、放電灯の残留フィラメント電流が７０
０〔ｍＡ〕程度でもフィラメント管壁温度が上昇して問
題になることはなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年で
は省資源、省エネルギの観点から管径が細く、高効率・
高出力の放電灯が開発されている。この種の放電灯は、
図１４に示すようにほぼ同一の定格ランプ電力を有する
直管１１０Ｗタイプのもの（図１５参照）と比較して、
ランプ効率が高いうえに周囲温度が４０℃で更に効率が
上がるようになっているが、そのようにランプ効率を上
げるためには管径を細くする必要がある。しかし、放電
灯内の電流密度は温度上昇等の理由により上げられない
から、ランプ電流を低く抑える必要があり、そのために
ランプ電圧が従来のもの（直管１１０Ｗタイプ等）より
も高くなってしまうことになる。そして、上記従来装置
では、このようなランプ電圧の高い放電灯を確実に始動
させ、安定した点灯を維持することができないという課
題があった。

【０００９】仮に、従来装置で上記のような放電灯を点
灯しようとすると、耐圧の大きな電子部品等を使用する
必要があり、装置が大型化するとともに大幅なコストア
ップになる。また、放電灯の異常検出時にインバータ回
路の出力を停止すると、放電灯の細管化によって始動電
圧が高いため、正常な放電灯と取り替えても再始動しに
くく、回路リセット起動回路が必要になり、制御回路の
回路構成が複雑になるという課題があった。

【００１０】さらに、放電灯の管径が細くなると、電極
間の距離が短くなるため、同じ残留フィラメント電流が
流れても、従来の放電灯に比べてフィラメント管壁温度
が上昇するという課題があった。請求項１〜請求項１１
の発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、従来の放電灯点灯装置と同程度の耐
圧の電子部品を使用してランプ電圧が高い放電灯を確実
に始動させ、安定点灯させることができる放電灯点灯装
置を提供することにある。

【００１１】また請求項１２及び請求項１３の発明は上
記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とすると
ころは、放電灯の異常時にインバータ回路が保護できる
とともに、放電灯の異常発熱による災害が防止できる放
電灯点灯装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、高周波電力を出力するインバー
タ回路を具備し、前記インバータ回路から高周波電力を
供給して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
ランプ電流定格比が略１００％にてランプ電圧が略１４
０Ｖ以上であり且つランプ電流定格比が略５０％にてラ
ンプ電圧が略１７０Ｖ以上である電圧−電流特性を有す
る前記放電灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ〜
２００ｋＨｚである前記インバータ回路とを備えたこと
を特徴とし、従来と同程度の耐圧の電子部品を使用して
構成することができ、コストの上昇を招くことなく高出
力の放電灯を点灯させることができ、しかも調光時にお
いてもちらつきなく安定して点灯維持できる。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放電灯が、一端部に電極を有し、他端部に閉塞
部を有する複数本の環形発光管が同心円状に配置され、
前記複数本の環形発光管の他端部近傍がブリッジ接合部
によって接合されて、内部に一本の放電路が形成される
とともに、前記他端部に最冷点箇所が形成され、且つ前
記一端部と前記他端部のうち少なくとも一方を包囲する
口金を具備して成る環形蛍光灯であることを特徴とす
る。

【００１４】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記放電灯が、定格ランプ電力が略６８Ｗ、定格ラ
ンプ電流が略０．４３Ａ、ランプ電圧が略１６０Ｖの環
形蛍光灯であることを特徴とする。請求項４の発明は、
請求項２の発明において、前記放電灯が、定格ランプ電
力が略９７Ｗ、定格ランプ電流が略０．４３Ａ、ランプ
電圧が略２２９Ｖの環形蛍光灯であることを特徴とす
る。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放電灯が、光路長が略１４００〜２５００ｍ
ｍ、管径が略１８〜２９ｍｍであることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記イン
バータ回路が、略一定の電流を前記放電灯に供給するこ
とを特徴とし、電子部品のばらつきによりインバータ回
路の動作周波数が多少変動しても放電灯を安定点灯させ
ることができる。

【００１６】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放電灯のランプ電流定格比が低いほど前記イン
バータ回路の出力の負荷曲線の傾きを小さくして成るこ
とを特徴とする。請求項８の発明は、上記目的を達成す
るために、高周波電力を出力するインバータ回路を具備
し、前記インバータ回路から高周波電力を供給して放電
灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ電流定
格比が略１００％にてランプ電圧が略１４０Ｖ以上、ラ
ンプ電流定格比が略５０％にてランプ電圧が略１７０Ｖ
以上且つランプ電流定格比が略１０％にてランプ電圧が
略２４０Ｖ以上である電圧−電流特性を有する前記放電
灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ〜２００ｋＨ
ｚである前記インバータ回路とを備えたことを特徴と
し、従来と同程度の耐圧の電子部品を使用して構成する
ことができ、コストの上昇を招くことなく高出力の放電
灯を点灯させることができ、しかも調光時においてもち
らつきなく安定して点灯維持できる。

【００１７】請求項９の発明は、上記目的を達成するた
めに、高周波電力を出力するインバータ回路を具備し、
前記インバータ回路から高周波電力を供給して放電灯を
点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ電流定格比
が略６０〜１００％にてランプ電圧が略１４０Ｖ以上、
ランプ電流定格比が略２０〜６０％にてランプ電圧が略
１７０Ｖ以上且つランプ電流定格比が略０〜２０％にて
ランプ電圧が略２４０Ｖ以上である電圧−電流特性を有
する前記放電灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ
〜２００ｋＨｚである前記インバータ回路とを備えたこ
とを特徴とし、従来と同程度の耐圧の電子部品を使用し
て構成することができ、コストの上昇を招くことなく高
出力の放電灯を点灯させることができ、しかも連続的に
調光する場合においてもちらつきなく安定して点灯維持
できる。

【００１８】請求項１０の発明は、上記目的を達成する
ために、高周波電力を出力するインバータ回路を具備
し、前記インバータ回路から高周波電力を供給して放電
灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ電流定
格比が略４０〜１００％にてランプ電圧が略−６０×ラ
ンプ電流定格比＋２００Ｖ以上、ランプ電流定格比が略
１０〜４０％にてランプ電圧が略−６４０／３×ランプ
電流定格比＋７８４／３Ｖ以上且つランプ電流定格比が
略０〜１０％にてランプ電圧が略２４０Ｖ以上である電
圧−電流特性を有する前記放電灯と、高周波電力の周波
数が略１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである前記インバータ
回路とを備えたことを特徴とし、従来と同程度の耐圧の
電子部品を使用して構成することができ、コストの上昇
を招くことなく高出力の放電灯を点灯させることがで
き、しかも連続的に調光する場合においてもちらつきな
く安定して点灯維持できる。

【００１９】請求項１１の発明は、上記目的を達成する
ために、高周波電力を出力するインバータ回路を具備
し、前記インバータ回路から高周波電力を供給して放電
灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ電流定
格比が略６０〜１００％にてランプ電圧が略１４０ボル
ト以上５００Ｖ以下、ランプ電流定格比が略２０〜６０
％にてランプ電圧が略１７０Ｖ以上６００Ｖ以下且つラ
ンプ電流定格比が略０〜２０％にてランプ電圧が略２４
０Ｖ以上８５０Ｖ以下である電圧−電流特性を有する前
記放電灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ〜２０
０ｋＨｚである前記インバータ回路とを備えたことを特
徴とし、従来と同程度の耐圧の電子部品を使用して構成
することができ、コストの上昇を招くことなく高出力の
放電灯を点灯させることができ、しかも連続的に調光す
る場合においてもちらつきなく安定して点灯維持でき
る。また、ランプ電圧の上限を規定することにより、電
子部品の電圧ストレスを増加させずに済み、装置の大型
化を回避できる。

【００２０】請求項１２の発明は、請求項１の発明にお
いて、前記インバータ回路が、前記放電灯の異常時に高
周波出力を抑制するものであって、前記異常時に出力の
負荷曲線が正常時の前記放電灯の電圧−電流特性と交点
を持たないように負荷曲線の傾きを変えることを特徴と
し、放電灯の異常時にインバータ回路の保護が図れると
ともに放電灯の異常発熱による災害が防止でき、さらに
インバータ回路の出力が抑制された状態であるため、正
常な放電灯に取り替えた場合の再始動が容易にできる。

【００２１】請求項１３の発明は、請求項１２の発明に
おいて、前記インバータ回路が、出力抑制時に前記放電
灯への残留フィラメント電流を略７００ｍＡ以下に抑え
て成ることを特徴とし、放電灯の異常発熱による災害を
防止することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）以下、図１〜図１１を参照して本発明の
実施形態１を詳細に説明する。まず、本実施形態におけ
る放電灯Ｌａの構造並びにランプ特性について説明す
る。図２並びに図３に示すように本実施形態における放
電灯Ｌａは、一端部に電極２１を有し、他端部に閉塞部
２２を有する複数本の環形発光管２０が同心円状に配置
され、これら複数本の環形発光管２０の閉塞部２２の近
傍がブリッジ接合部２３によって接合されて、内部に一
本の放電路が形成されるとともに、上記閉塞部２２に最
冷点箇所イが形成され、且つ環形発光管２０の両端部を
包囲する口金２４を具備して成る環形蛍光灯である。そ
して、本実施形態において例示する環形蛍光灯は、図１
４に示した定格９７Ｗ並びに定格６８Ｗの高効率・高出
力型のものである。但し、放電灯Ｌａはこれらの定格あ
るいは形状のものに限定されるものではなく、例えば、
光路長が１４００〜２５００ｍｍ、管径が１８〜２９ｍ
ｍのものであってもよい。

【００２３】一方、この放電灯Ｌａのランプ電圧−電流
特性（Ｖ−Ｉ特性）は、図４において曲線で表され
る。なお、同図における横軸は定格ランプ電流を１とし
たときのランプ定格電流比（ランプ電流／ランプ電流定
格）、縦軸はランプ電圧を示している。上記放電灯Ｌａ
を点灯する本実施形態の回路構成を図１に示す。本実施
形態は、インバータ回路２の出力端に昇圧トランスＴ₂
の１次巻線ｎ₁を接続するとともに、昇圧トランスＴ₂
の２次巻線ｎ₂にコンデンサＣ₄を介して放電灯Ｌａ並
びに予熱用のコンデンサＣ₃を接続する構成において従
来例と共通し、端子ｐ−ｑとインバータ回路２の入力端
の間にチョッパ回路１を備える点が従来例と異なる。な
お、従来例と共通する部分については同一の符号を付し
て説明は省略する。

【００２４】チョッパ回路１はインダクタＬ₁、ダイオ
ードＤ₁、平滑コンデンサＣ₀、スイッチング素子
Ｑ₁、抵抗Ｒ₁、ツェナーダイオードＺＤ₁等を具備す
る従来周知の構成を有し、インダクタＬ₁とダイオード
Ｄ₁のアノードとの接続点と、端子ｑとの間に接続され
たスイッチング素子Ｑ₁をチョッパ制御回路１ａにより
オン・オフすることで平滑コンデンサＣ₀の両端に入力
電圧（端子ｐ−ｑ間の電圧）Ｅ_DCを昇圧した出力電圧Ｖ
_DC（＞Ｅ_DC）を得るものである。

【００２５】上記チョッパ回路１から出力される昇圧さ
れた直流電圧Ｖ_DCは、従来例と同様の構成を有するイン
バータ回路２にて高周波電圧Ｖ_HFに変換され、さらに昇
圧トランスＴ₂で昇圧された後に放電灯Ｌａのフィラメ
ント間に印加される。ここで、本実施形態における放電
灯Ｌａは従来のものと比較して定格ランプ電圧が高いの
で、図１６に示したチョッパ回路１を備えない従来装置
では、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ₂，
Ｑ₃、共振用インダクタＬ₂、コンデンサＣ₂、並びに
昇圧トランスＴ₂の電流値が上昇する等、回路部品にか
かるストレスが大きくなってしまう。

【００２６】しかしながら、本実施形態ではインバータ
回路２への入力電圧Ｖ_DCをチョッパ回路１によって昇圧
することにより、インバータ回路２のスイッチング素子
Ｑ₂，Ｑ₃、共振用インダクタＬ₂、コンデンサＣ₂、
並びに昇圧トランスＴ₂等の電流値を低減することがで
きる。なお、インバータ回路２の出力電圧Ｖ_HFを昇圧ト
ランスＴ₂に昇圧することにより、昇圧トランスＴ₂を
具備しない場合に比較して、チョッパ回路１のスイッチ
ング素子Ｑ₁、インダクタＬ₁、ダイオードＤ ₁、平滑
コンデンサＣ₀等の電圧値や電流値を低減することがで
き、さらにインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ₂，
Ｑ₃、共振用インダクタＬ₂、コンデンサＣ₂等の電圧
値も低減することができる。

【００２７】例えば、本実施形態の放電灯Ｌａを安定点
灯させるためにインバータ回路２の出力電圧Ｖ_HFが１２
００Ｖを必要とし、且つランプ電流が０．４３Ａ（実効
値）であるとすれば、端子ｐ−ｑ間に印加される電源電
圧が交流１００Ｖの場合、チョッパ回路１の出力電圧Ｖ
_DCが３００Ｖであれば、昇圧トランスＴ₂の昇圧比は約
４倍程度であり、インバータ回路２の出力電流が約１．
７Ａ（実効値）以上必要となる。しかしながら、本実施
形態においては上述のように構成することにより、イン
バータ回路２のスイッチング素子Ｑ₂，Ｑ₃、共振用イ
ンダクタＬ₂、コンデンサＣ₂等を従来と同等の電子部
品で構成することができ、さらに昇圧トランスＴ₂の昇
圧比も従来と同等となり、昇圧トランスＴ₂についても
従来と同等のものを使用することができる。なお、定格
点灯時におけるインバータ回路２の出力の負荷曲線は図
４において曲線で表される。

【００２８】一方、調光時の安定点灯を実現するために
は、上記インバータ回路２の負荷曲線の傾きをできるだ
け大きくして放電灯Ｌａの電圧−電流特性（図４におけ
る曲線）と交差させる必要がある。例えば、ランプ電
流定格比０．５（５０％）付近での上記負荷曲線の傾き
は、同図に曲線で示すように２５００以上が望まし
い。インバータ回路２の負荷曲線の傾きを決定する要因
には、インバータ回路２の動作周波数ｆ、共振用インダ
クタＬ₂、コンデンサＣ₂、チョッパ回路１の出力電圧
Ｖ_DC、昇圧トランスＴ₂の昇圧比ｎがある。例えば、図
４に示す放電灯Ｌａの電圧−電流特性（曲線）より、
ランプ電流定格比５０％付近でインバータ回路２の出力
電圧Ｖ_HFが２７０Ｖ程度となる動作周波数ｆ（＝８７ｋ
Ｈｚ）を決めると、その時のインバータ回路２の負荷曲
線の傾きは、コンデンサＣ₂の容量値に依存し、コンデ
ンサＣ₂の容量値が大きくなる程に上記傾きが小さくな
る。従って、上記傾きを２５００以上とするには、コン
デンサＣ₂の容量値に上限が存在することになる。

【００２９】逆に、コンデンサＣ₂の容量値を小さくし
ていった場合には負荷曲線の傾きが大きくなるが、従来
装置と同程度の耐圧を有するコンデンサを使用するとチ
ョッパ回路１の出力電圧Ｖ_DCは高くても４００Ｖ程度で
あり、定格点灯時のランプ電流が確保できなくなってし
まう。従って、定格点灯時のランプ電流を確保するため
には、コンデンサＣ₂の容量値をある値以下に小さくす
ることはできない。

【００３０】以上のことから、ランプ電流定格比５０％
付近で安定して放電灯Ｌａを点灯するには、共振用イン
ダクタＬ₂とコンデンサＣ₂の定数に最適な組み合わせ
が存在することが判る。今、全点灯時の動作周波数ｆ
_FULL、無負荷共振周波数ｆ₀、始動時の動作周波数ｆ_S
を約１０ｋＨｚ離し、ｆ_FULL＜ｆ₀とし、調光時のラン
プ電圧からインバータ回路２の出力電圧Ｖ_HFを１２００
Ｖと設定し、平滑コンデンサＣ₀を従来と同等の耐圧で
構成し、スイッチング素子Ｑ₂，Ｑ₃及び昇圧トランス
Ｔ₂の１次側電流を考慮して、チョッパ回路１の出力電
圧Ｖ_DC＝３００Ｖ、昇圧比ｎ＝４と設定する。このと
き、インダクタＬ₂及びコンデンサＣ₂の定数は、４０
００＜Ｌ₂／Ｃ₂＜１４０００を満足すればよいことが
実験より明らかになった。

【００３１】上記条件のもとでインダクタＬ₂＝２３９
〔μＨ〕、コンデンサＣ₂＝２７〔ｎＦ〕とした時のイ
ンバータ回路２の負荷曲線を図４に示す（曲線）。こ
のとき、ランプ電流定格比５０％付近での調光時におい
てインバータ回路２の負荷曲線の傾きは２７００〜４
２００となり、動作周波数のばらつきを考慮しても従来
例と同等の電子部品で構成することができ、高効率・高
出力型の放電灯Ｌａを安定して調光点灯させることがで
きる。

【００３２】本実施形態におけるインバータ回路２で
は、図５に示すようにランプ電流定格比５０％付近で出
力電圧Ｖ_HFが１７０Ｖ以上、ランプ電流定格比１００％
（定格点灯）で出力電圧Ｖ_HFが１４０Ｖ以上を得ること
ができ、ランプ電圧が従来よりも高い放電灯Ｌａを安定
して点灯することができる。なお、同図における曲線
は、図１４に示した定格９７Ｗの環形蛍光灯、曲線は
同じく定格６８Ｗの環形蛍光灯の電圧−電流特性を、曲
線〜はインバータ回路２の負荷曲線をそれぞれ示し
ている。

【００３３】また、ランプ電流定格比１０％と５０％で
調光を行う場合には、上記共振用のインダクタＬ₂及び
コンデンサＣ₂の定数は、８０００＜Ｌ₂／Ｃ₂＜１４
０００を満足するように設定すればよいことが実験によ
り明らかになった。この場合のインバータ回路２の負荷
曲線〜を放電灯Ｌａの電圧−電流特性とともに
図６に示す（曲線は定格９７Ｗの環形蛍光灯の電圧−
電流特性、曲線は定格６８Ｗの環形蛍光灯の電圧−電
流特性）。

【００３４】図６に示すように本実施形態におけるイン
バータ回路２では、ランプ電流定格比１０％で出力電圧
Ｖ_HFが２４０Ｖ以上、ランプ電流定格比５０％で出力電
圧Ｖ _HFが１７０Ｖ以上、ランプ電流定格比１００％（定
格点灯）で出力電圧Ｖ_HFが１４０Ｖ以上を得ることがで
き、ランプ電圧が従来よりも高い放電灯Ｌａを安定して
点灯することができる。

【００３５】上述のことから、放電灯Ｌａを定格点灯
（ランプ電流定格比１００％）から連続的に調光を行う
場合には、ランプ電流定格比０〜１００％では共振用の
インダクタＬ₂及びコンデンサＣ₂の定数を８０００＜
Ｌ₂／Ｃ₂＜１４０００を満足するように設定すればよ
く、またランプ電流定格比２０〜１００％では４０００
＜Ｌ₂／Ｃ₂＜１４０００を満足するように設定すれば
よい。よって、図７に示すように本実施形態におけるイ
ンバータ回路２では、ランプ電流定格比が０〜２０％に
てインバータ回路２の出力電圧Ｖ_HFが２４０Ｖ以上、ラ
ンプ電流定格比が２０〜６０％にて出力電圧Ｖ_HFが１７
０Ｖ以上、ランプ電流定格比が６０〜１００％にて出力
電圧Ｖ_HFが１４０Ｖ以上を得ることができ、ランプ電圧
が従来よりも高い放電灯Ｌａを安定して点灯することが
できる。

【００３６】あるいは、図８に示すように本実施形態に
おけるインバータ回路２では、ランプ電流定格比が４０
〜１００％にて出力電圧Ｖ_HFが −６０×ランプ電流定格比＋２００〔Ｖ〕で表される電圧値以上、ランプ電流定格比が１０〜４０
％にて出力電圧Ｖ_HFが −６４０／３×ランプ電流定格比＋７８４／３〔Ｖ〕で表される電圧値以上、ランプ電流定格比が０〜１０％
にて出力電圧Ｖ_HFが２４０Ｖ以上を得ることができ、ラ
ンプ電圧が従来よりも高い放電灯Ｌａを安定して点灯す
ることができる。

【００３７】ところで、チョッパ回路１の出力電圧Ｖ_DC
を大きくできればインバータ回路２の出力電圧Ｖ_HFをさ
らに高い電圧まで高めることができるが、これでは装置
全体がかなり大型化して使用する電子部品も高価になっ
てしまう。そこで、従来装置と同程度の耐圧のコンデン
サ等を使用し、インバータ回路２の出力電圧Ｖ_HFに上限
を設けることにより、装置全体を小型且つ安価に構成す
ることができる。この上限は各ランプ電流定格比で規定
した下限電圧の３．５倍程度を目安とすればよい。例え
ば本実施形態では、図９に示すようにランプ電流定格比
が６０〜１００％にてインバータ回路２の出力電圧Ｖ_HF
が１４０ボルト以上５００Ｖ以下、ランプ電流定格比が
２０〜６０％にて出力電圧Ｖ_HFが１７０Ｖ以上６００Ｖ
以下、ランプ電流定格比が０〜２０％にて出力電圧Ｖ_HF
が２４０Ｖ以上８５０Ｖ以下としている。

【００３８】上述のように本実施形態によれば、インバ
ータ回路２出力の負荷曲線の傾きをできるだけ大きくす
ることにより、細管で高出力のランプ電圧が高い放電灯
Ｌａを安定点灯することができ、従来にないランプ効率
の高い放電灯Ｌａを照明器具へ導入することができ、高
効率化と省エネ化を達成することが可能となる。また、
本実施形態では放電灯Ｌａのフィラメントの非電源側に
予熱用のコンデンサＣ₃を接続して予熱を行っている
が、放電灯Ｌａを予熱する方式はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、図１０に示すようにインバータ回路
２の出力端に昇圧トランスＴ₂と別に予熱用のトランス
Ｔ₁を接続し、このトランスＴ₁の２次側にコンデンサ
Ｃ₆，Ｃ₇を介して放電灯Ｌａのフィラメントを接続し
て予熱を行う、予熱回路３を備えてもよい。この場合の
インバータ回路２の出力の負荷曲線は図１１に示すよう
な曲線’〜’となる。なお、動作については共通で
あるから説明は省略する。

【００３９】（実施形態２）図１２に本発明の実施形態
２の概略回路構成図を示す。本実施形態は、無負荷状態
を検出するフィラメント有無検出回路４、放電灯Ｌａの
ルーズコンタクトを検出するルーズコンタクト検出回路
５、放電灯Ｌａの寿命（エミレス状態）を検出するエミ
レス検出回路６を備え、これらの検出回路の少なくとも
１つから検出信号が得られた場合に放電灯Ｌａに異常が
生じたものと判断して、インバータ回路２の動作周波数
ｆを定格点灯時よりも高くすることでインバータ回路の
出力を抑制し、インバータ回路２の保護並びに放電灯Ｌ
ａの異常発熱による災害防止を図るものである。なお、
上記以外の基本的な構成は実施形態１と共通であるか
ら、共通する部分については同一の符号を付して説明は
省略する。

【００４０】フィラメント有無検出回路４は、電流の有
無によって放電灯Ｌａのフィラメントが接続されている
か否かを検出するものであり、フィラメントが接続され
ていない（無負荷）のときに保護モード回路７に検出信
号を出力する。この検出信号を受けた保護モード回路７
は、インバータ回路２のインバータ制御回路２ａにイン
バータ回路２の出力を抑制するための制御信号を出力す
る。そして、制御信号を受けたインバータ制御回路２ａ
がスイッチング素子Ｑ₂，Ｑ₃のスイッチング周波数
（動作周波数）を高くすることにより、インバータ回路
２の出力が抑制される（以下、この動作モードを「保護
モード」と呼ぶ。）。

【００４１】また、ルーズコンタクト検出回路５は、放
電灯Ｌａの各フィラメントに流れる予熱電流を検出し、
予熱電流が不平衡状態であればルーズコンタクトである
と判断して検出信号を出力する。さらに、エミレス検出
回路６は昇圧トランスＴ₂の補助巻線ｎ₃に接続されて
おり、補助巻線ｎ₃の出力に基づいて放電灯Ｌａのフィ
ラメントがエミレス状態か否かを判別して検出信号を出
力する。そして、ルーズコンタクト検出回路５の検出信
号とエミレス検出回路６の検出信号はＯＲ回路８に入力
されており、少なくとも一方の検出信号が入力されれ
ば、保護モード保持回路９に対しても放電灯Ｌａの異常
を検出したことを示す信号を出力する。その結果、保護
モード保持回路９からインバータ制御回路２ａに制御信
号が出力されて保護モードに移行し、上記と同様にして
インバータ回路２の出力が抑制される。

【００４２】例えば、放電灯Ｌａに定格ランプ電力９７
Ｗの環形蛍光灯を使用した場合には、放電灯Ｌａの異常
発生時にインバータ回路２の動作周波数を１２０ｋＨｚ
にすると、インバータ回路２の負荷曲線は図１３に示す
曲線のようになり、正常時の放電灯Ｌａの電圧−電流
特性（同図中の曲線）と交差することがなく、言い換
えれば正常な放電灯Ｌａにおいては点灯しない状態とな
る。但し、同図中の曲線は定格点灯時の負荷曲線、曲
線は調光時の負荷曲線をそれぞれ示す。

【００４３】すなわち、上記放電灯Ｌａは細管化によっ
て従来のものと比較して始動電圧が高いため、一旦イン
バータ回路２の発振を停止してしまうと、正常な放電灯
Ｌａに交換した後で再始動が行ない難く、またインバー
タ制御回路２ａを構成するインバータ制御用ＩＣ等をリ
セットする回路リセット起動回路等が必要になって制御
回路の構成が複雑化してしまう。しかしながら、本実施
形態によれば、放電灯Ｌａの異常発生時にインバータ回
路２の発振を停止せずに済むため、上記のような問題が
生じるのを回避することができる。

【００４４】さらに、放電灯Ｌａの管径が細くなると電
極間の距離が短くなり、同じ残留フィラメント電流が流
れても従来の放電灯と比べてフィラメント管壁温度が上
昇するため、残留フィラメント電流を規制する必要があ
る。そこで、本実施形態においては、放電灯Ｌａの始動
開始前の予熱条件を最適化することにより、保護モード
時のインバータ回路２の動作周波数を、先行予熱時の動
作周波数とすることで保護モード時の残留フィラメント
電流を７００ｍＡ以下に抑えることができる。その結
果、放電灯Ｌａの異常発熱による災害を防止することが
できるとともに、インバータ制御回路２ａに関しても保
護モードと先行予熱時とで周波数を兼用して回路構成を
簡略化することができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１の発明は、高周波電力を出力す
るインバータ回路を具備し、前記インバータ回路から高
周波電力を供給して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置
において、ランプ電流定格比が略１００％にてランプ電
圧が略１４０Ｖ以上であり且つランプ電流定格比が略５
０％にてランプ電圧が略１７０Ｖ以上である電圧−電流
特性を有する前記放電灯と、高周波電力の周波数が略１
０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである前記インバータ回路とを
備えたので、従来と同程度の耐圧の電子部品を使用して
構成することができ、コストの上昇を招くことなく高出
力の放電灯を点灯させることができ、しかも調光時にお
いてもちらつきなく安定して点灯維持できるという効果
がある。

【００４６】請求項６の発明は、前記インバータ回路
が、略一定の電流を前記放電灯に供給するので、電子部
品のばらつきによりインバータ回路の動作周波数が多少
変動しても放電灯を安定点灯させることができるという
効果がある。請求項８の発明は、高周波電力を出力する
インバータ回路を具備し、前記インバータ回路から高周
波電力を供給して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に
おいて、ランプ電流定格比が略１００％にてランプ電圧
が略１４０Ｖ以上、ランプ電流定格比が略５０％にてラ
ンプ電圧が略１７０Ｖ以上且つランプ電流定格比が略１
０％にてランプ電圧が略２４０Ｖ以上である電圧−電流
特性を有する前記放電灯と、高周波電力の周波数が略１
０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである前記インバータ回路とを
備えたので、従来と同程度の耐圧の電子部品を使用して
構成することができ、コストの上昇を招くことなく高出
力の放電灯を点灯させることができ、しかも調光時にお
いてもちらつきなく安定して点灯維持できるという効果
がある。

【００４７】請求項９の発明は、高周波電力を出力する
インバータ回路を具備し、前記インバータ回路から高周
波電力を供給して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に
おいて、ランプ電流定格比が略６０〜１００％にてラン
プ電圧が略１４０Ｖ以上、ランプ電流定格比が略２０〜
６０％にてランプ電圧が略１７０Ｖ以上且つランプ電流
定格比が略０〜２０％にてランプ電圧が略２４０Ｖ以上
である電圧−電流特性を有する前記放電灯と、高周波電
力の周波数が略１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである前記イ
ンバータ回路とを備えたので、従来と同程度の耐圧の電
子部品を使用して構成することができ、コストの上昇を
招くことなく高出力の放電灯を点灯させることができ、
しかも連続的に調光する場合においてもちらつきなく安
定して点灯維持できるという効果がある。

【００４８】請求項１０の発明は、高周波電力を出力す
るインバータ回路を具備し、前記インバータ回路から高
周波電力を供給して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置
において、ランプ電流定格比が略４０〜１００％にてラ
ンプ電圧が略−６０×ランプ電流定格比＋２００Ｖ以
上、ランプ電流定格比が略１０〜４０％にてランプ電圧
が略−６４０／３×ランプ電流定格比＋７８４／３Ｖ以
上且つランプ電流定格比が略０〜１０％にてランプ電圧
が略２４０Ｖ以上である電圧−電流特性を有する前記放
電灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ〜２００ｋ
Ｈｚである前記インバータ回路とを備えたので、従来と
同程度の耐圧の電子部品を使用して構成することがで
き、コストの上昇を招くことなく高出力の放電灯を点灯
させることができ、しかも連続的に調光する場合におい
てもちらつきなく安定して点灯維持できるという効果が
ある。請求項１１の発明は、高周波電力を出力するイン
バータ回路を具備し、前記インバータ回路から高周波電
力を供給して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置におい
て、ランプ電流定格比が略６０〜１００％にてランプ電
圧が略１４０ボルト以上５００Ｖ以下、ランプ電流定格
比が略２０〜６０％にてランプ電圧が略１７０Ｖ以上６
００Ｖ以下且つランプ電流定格比が略０〜２０％にてラ
ンプ電圧が略２４０Ｖ以上８５０Ｖ以下である電圧−電
流特性を有する前記放電灯と、高周波電力の周波数が略
１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである前記インバータ回路と
を備えたので、従来と同程度の耐圧の電子部品を使用し
て構成することができ、コストの上昇を招くことなく高
出力の放電灯を点灯させることができ、しかも連続的に
調光する場合においてもちらつきなく安定して点灯維持
できるという効果がある。また、ランプ電圧の上限を規
定することにより、電子部品の電圧ストレスを増加させ
ずに済み、装置の大型化を回避できるという効果があ
る。

【００４９】請求項１２の発明は、前記インバータ回路
が、前記放電灯の異常時に高周波出力を抑制するもので
あって、前記異常時に出力の負荷曲線が正常時の前記放
電灯の電圧−電流特性と交点を持たないように負荷曲線
の傾きを変えるので、放電灯の異常時にインバータ回路
の保護が図れるとともに放電灯の異常発熱による災害が
防止でき、さらにインバータ回路の出力が抑制された状
態であるため、正常な放電灯に取り替えた場合の再始動
が容易にできるという効果がある。

【００５０】請求項１３の発明は、前記インバータ回路
が、出力抑制時に前記放電灯への残留フィラメント電流
を略７００ｍＡ以下に抑えて成るので、放電灯の異常発
熱による災害を防止することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す概略回路構成図である。

【図２】同上における放電灯を示す平面図である。

【図３】同上における放電灯の要部を示す平面図であ
る。

【図４】同上の動作を説明するための説明図である。

【図５】同上の動作を説明するための説明図である。

【図６】同上の動作を説明するための説明図である。

【図７】同上の動作を説明するための説明図である。

【図８】同上の動作を説明するための説明図である。

【図９】同上の動作を説明するための説明図である。

【図１０】同上の他の構成を示す概略回路構成図であ
る。

【図１１】同上の動作を説明するための説明図である。

【図１２】実施形態２を示す概略回路構成図である。

【図１３】同上の動作を説明するための説明図である。

【図１４】本発明における放電灯の特性を示す図であ
る。

【図１５】従来の放電灯の特性を示す図である。

【図１６】従来例を示す概略回路構成図である。

【符号の説明】１チョッパ回路２インバータ回路Ｔ₂ 昇圧トランスＬａ放電灯

フロントページの続き (72)発明者岸本晃弘大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者長崎文俊大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者青木博司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電力を出力するインバータ回路を
具備し、前記インバータ回路から高周波電力を供給して
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ電
流定格比が略１００％にてランプ電圧が略１４０Ｖ以上
であり且つランプ電流定格比が略５０％にてランプ電圧
が略１７０Ｖ以上である電圧−電流特性を有する前記放
電灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ〜２００ｋ
Ｈｚである前記インバータ回路とを備えたことを特徴と
する放電灯点灯装置。
【請求項２】前記放電灯は、一端部に電極を有し、他
端部に閉塞部を有する複数本の環形発光管が同心円状に
配置され、前記複数本の環形発光管の他端部近傍がブリ
ッジ接合部によって接合されて、内部に一本の放電路が
形成されるとともに、前記他端部に最冷点箇所が形成さ
れ、且つ前記一端部と前記他端部のうち少なくとも一方
を包囲する口金を具備して成る環形蛍光灯であることを
特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】前記放電灯は、定格ランプ電力が略６８
Ｗ、定格ランプ電流が略０．４３Ａ、ランプ電圧が略１
６０Ｖの環形蛍光灯であ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】前記放電灯は、定格ランプ電力が略９７
Ｗ、定格ランプ電流が略０．４３Ａ、ランプ電圧が略２
２９Ｖの環形蛍光灯であ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】前記放電灯は、光路長が略１４００〜２
５００ｍｍ、管径が略１８〜２９ｍｍ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６】前記インバータ回路は、略一定の電流を
前記放電灯に供給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７】前記放電灯のランプ電流定格比が低いほ
ど前記インバータ回路の出力の負荷曲線の傾きを小さく
して成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８】高周波電力を出力するインバータ回路を
具備し、前記インバータ回路から高周波電力を供給して
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ電
流定格比が略１００％にてランプ電圧が略１４０Ｖ以
上、ランプ電流定格比が略５０％にてランプ電圧が略１
７０Ｖ以上且つランプ電流定格比が略１０％にてランプ
電圧が略２４０Ｖ以上である電圧−電流特性を有する前
記放電灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ〜２０
０ｋＨｚである前記インバータ回路とを備えたことを特
徴とする放電灯点灯装置。
【請求項９】高周波電力を出力するインバータ回路を
具備し、前記インバータ回路から高周波電力を供給して
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ電
流定格比が略６０〜１００％にてランプ電圧が略１４０
Ｖ以上、ランプ電流定格比が略２０〜６０％にてランプ
電圧が略１７０Ｖ以上且つランプ電流定格比が略０〜２
０％にてランプ電圧が略２４０Ｖ以上である電圧−電流
特性を有する前記放電灯と、高周波電力の周波数が略１
０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである前記インバータ回路とを
備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１０】高周波電力を出力するインバータ回路
を具備し、前記インバータ回路から高周波電力を供給し
て放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ
電流定格比が略４０〜１００％にてランプ電圧が略−６
０×ランプ電流定格比＋２００Ｖ以上、ランプ電流定格
比が略１０〜４０％にてランプ電圧が略−６４０／３×
ランプ電流定格比＋７８４／３Ｖ以上且つランプ電流定
格比が略０〜１０％にてランプ電圧が略２４０Ｖ以上で
ある電圧−電流特性を有する前記放電灯と、高周波電力
の周波数が略１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである前記イン
バータ回路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装
置。
【請求項１１】高周波電力を出力するインバータ回路
を具備し、前記インバータ回路から高周波電力を供給し
て放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、ランプ
電流定格比が略６０〜１００％にてランプ電圧が略１４
０ボルト以上５００Ｖ以下、ランプ電流定格比が略２０
〜６０％にてランプ電圧が略１７０Ｖ以上６００Ｖ以下
且つランプ電流定格比が略０〜２０％にてランプ電圧が
略２４０Ｖ以上８５０Ｖ以下である電圧−電流特性を有
する前記放電灯と、高周波電力の周波数が略１０ｋＨｚ
〜２００ｋＨｚである前記インバータ回路とを備えたこ
とを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１２】前記インバータ回路は、前記放電灯の
異常時に高周波出力を抑制するものであって、前記異常
時に出力の負荷曲線が正常時の前記放電灯の電圧−電流
特性と交点を持たないように負荷曲線の傾きを変えるこ
とを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】前記インバータ回路は、出力抑制時に
前記放電灯への残留フィラメント電流を略７００ｍＡ以
下に抑えて成ることを特徴とする請求項１２記載の放電
灯点灯装置。