JPH1174094A - 放電灯点灯装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプ電流のばらつきを抑えるべくランプ電
流のみを検出し、部品ばらつきによらず、常にランプ電
流を一定とするように制御することができる一方、電流
一定のフィードバック制御において、電源投入から点灯
までの期間に、進相発振するのを防止して、放電灯の不
点灯や、インバータの破壊を防止できる放電灯点灯装置
及び照明装置を提供すること。 【解決手段】 放電灯３１Ａの一方のフィラメント側で
は予熱を行わない構成とし、この予熱を行わないフィラ
メント側にフィードバック制御手段４を配設し、ここで
ランプ電流を検出しかつその検出値に基づいてランプ電
流一定のフィードバック制御を行うように構成したの
で、予熱電流の含まれない純粋のランプ電流のみを検出
してランプ電流を一定値制御することができ、予熱電流
ばらつきや部品ばらつきに影響されることなくランプ電
流を一定値に制御することができる。

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及び
照明装置に係り、特にランプ電流の検出を行ってランプ
電流が一定となるように制御する放電灯点灯装置及びこ
れを用いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、放電灯点灯装置は、交流電源の出
力電圧を整流回路にて直流電圧に変換し、その直流電圧
をスイッチ素子を用いたインバータ回路にて高周波の電
圧に変換し、負荷である蛍光灯などの放電灯に供給して
点灯するように構成されている。

【０００３】図１１は、従来の放電灯点灯装置を示す回
路図である。図１１において、商用交流電源１からの電
源電圧は電源スイッチＳＷを介し、さらにコンデンサＣ
1 及びチョークコイルＬ1 からなる高周波リップル除去
用フィルタを経て整流回路２に供給されている。整流回
路２は、全波整流用ダイオードブリッジＤ1 〜Ｄ4 と、
抵抗Ｒ1 及び平滑コンデンサＣ2 からなる平滑回路とで
構成されている。整流回路２からの直流電圧は、インバ
ータ回路３にて高周波の電圧に変換され、負荷である放
電灯（ランプ）３１に供給される。

【０００４】インバータ回路３は、例えば変形ハーフブ
リッジ回路で構成されており、平滑コンデンサＣ2 の両
端に対して並列に例えばＭＯＳ型電界効果トランジスタ
（ＭＯＳ ＦＥＴ）で構成される第１，第２のスイッチ
素子Ｍ1 ，Ｍ2 の直列回路を接続し、スイッチ素子Ｍ1
，Ｍ2 の接続点をチョークコイル（安定器）Ｌ2 と比
較的に容量の大きいコンデンサＣ4 とを直列に介し、更
に直列に放電灯３１の一方のフィラメント，予熱兼起動
用コンデンサＣ5 ，及び放電灯３１のもう一方のフィラ
メントを介して、フィードバック制御手段４のランプ電
流検出手段４１に接続している。スイッチ素子Ｍ2 に並
列接続したコンデンサＣ3 は、スイッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2
のスイッチングロス（ターンロス）を低減させるもので
ある。

【０００５】フィードバック制御手段４は、ランプ電流
検出手段４１とドライブ回路４２で構成され、検出用抵
抗Ｒ2 で電流を検出して、その検出値に基づいてインバ
ータ回路３の動作周波数及び／又はスイッチ素子Ｍ1 ，
Ｍ2 のオン期間を制御し、検出用抵抗Ｒ2 の電流が一定
となるように制御している。ランプ電流検出手段４１
は、例えばランプ電流のピーク・ピークを検出する回路
で構成され、該検出回路は、放電灯３１の一方のフィラ
メントと基準電位ライン間に接続したランプ電流検出用
抵抗Ｒ2 と、一端がフィラメント側に接続した交流成分
通過用コンデンサＣ6 と、コンデンサＣ6 の他端と基準
電位ライン間に接続したダイオードＤ5 と、アノードが
ダイオードＤ5 のカソードに接続したダイオードＤ6
と、ダイオードＤ6 のカソードと基準電位ライン間に接
続したコンデンサＣ7 と抵抗Ｒ3 の並列回路とで構成さ
れている。

【０００６】ドライブ回路４２は、ランプ電流検出手段
４１で検出されたランプ電流を電圧に変換した値を基準
電圧値と比較し、差電圧を出力する誤差アンプと、その
差電圧に応じた周波数のドライブ信号を第１，第２のス
イッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2 の各ゲートに供給する電圧制御発
振回路としてのハーフブリッジドライバとで構成されて
いる。

【０００７】前記インバータ回路３は、第１，第２のス
イッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2 がドライブ回路４２からのドライ
ブ信号にて交互にオン・オフされることで、負荷である
放電灯３１に高周波電流を流し高周波点灯する。なお、
起動時は、コイルＬ2 とコンデンサＣ5 による共振電圧
が放電灯３１に与えられて、放電を開始するようになっ
ている。

【０００８】ところで、上記の回路において、放電灯３
１の放電開始時及び高周波点灯時には、ランプ電流検出
用抵抗Ｒ2 を流れる検出電流はコンデンサＣ5 を流れる
予熱電流と放電灯３１の放電電流であるランプ電流とを
加えたものとなる。従って、ランプ電流検出用抵抗Ｒ2
で検出される電流は、ランプ電流のほかにコンデンサＣ
5 の電流が入り純粋のランプ電流の量を検出する精度が
良くない。コンデンサＣ5 を流れる電流は、ランプ電圧
とインバータの動作周波数によって決まる。周囲温度が
変わるとランプ電流が変わり、ランプ電圧も変わる結
果、コンデンサＣ5 を流れる電流も変わる。さらに、主
回路部品であるコイルＬ2 とコンデンサＣ5 などの部品
やドライブ回路４２を構成する部品にはばらつきがあ
り、このような部品ばらつきにより、フィードバック制
御しているにもかかわらずランプ電流のばらつき範囲が
大変広いものとなっている。このため、ランプ電流ばら
つきを抑えるため、電子部品の管理や、工程管理が大変
であった。

【０００９】一方、従来のランプ電流のフィードバック
制御では、電源投入時から放電灯３１が点灯するまでの
期間はランプ電流が小さく、この期間はフィードバック
制御手段４はランプ電流を増加させるべく動作し、フィ
ードバック制御手段４からインバータ回３へ供給するド
ライブ信号の周波数を低くするように制御する。即ち、
電源投入から点灯までは、ランプ電流検出によるフィー
ドバック制御手段４は、インバータ回路３の周波数を最
低レベルに制御してしまう。つまり、電源投入時、ドラ
イブ回路４２の発振周波数即ちインバータ回路３の動作
周波数は、図１２に示すよう初期設定された動作周波数
ｆ1 （無負荷共振周波数ｆ0 より高い遅相領域にある）
からスタートし、電源投入時のランプ電流が零に近いこ
とに対応して動作周波数がｆ1 から急速に低くなるよう
に制御され（図示矢印に沿うように制御され）、ランプ
固有の始動電圧Ｖ2 に対応した動作周波数ｆ2 及び無負
荷時（点灯前）の共振点（無負荷共振周波数ｆ0 ）を飛
び越して進相領域の周波数ｆ3 に至り、いわゆる進相発
振となる。進相発振となると、インバータ出力は低下
し、放電灯３１は点灯できないことになる。また、進相
を継続すると、スイッチングロスの増大（発熱増加）に
より又はドライブ回路４２の誤動作によるスイッチ素子
Ｍ1 ，Ｍ2 の同時オンによりインバータは破壊に至る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来は、
ランプ電流の検出精度が悪く、しかも部品ばらつきの影
響を受け易いという問題があった。また、従来のフィー
ドバック制御では、電源投入から点灯までは、ランプ電
流検出によるフィードバック制御によって、インバータ
回路３の周波数を急速に進相領域の最低レベルに制御し
てしまい、放電灯を点灯できなかったり、或いはスイッ
チングロスやドライブ回路の誤動作を生じ、インバータ
が破壊されたりするという問題があった。

【００１１】そこで、本発明は上記の問題に鑑み、ラン
プ電流のばらつきを抑えるべくランプ電流のみを検出
し、主回路の部品ばらつきによらず、常にランプ電流を
一定とするように制御することができる一方、電流一定
のフィードバック制御において、電源投入から点灯まで
の期間に、進相発振するのを防止して、放電灯の不点灯
や、インバータの破壊を防止できる放電灯点灯装置及び
照明装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
る放電灯点灯装置は、交流電源からの電圧を整流する整
流回路と；前記整流回路からの整流電圧を交流電圧に変
換するインバータ回路と；前記インバータ回路からの交
流電圧が供給されて点灯する放電灯と；前記放電灯の一
方のフィラメントに直列に接続してこれを予熱する予熱
回路と；前記放電灯の予熱電流の流れないフィラメント
側に設けてランプ電流を検出するランプ電流検出手段
と；を具備したものである。

【００１３】請求項２記載の発明による放電灯点灯装置
は、交流電源からの電圧を整流する整流回路と；前記整
流回路からの整流電圧を交流電圧に変換するインバータ
回路と；前記インバータ回路からの交流電圧が供給され
て点灯する放電灯と；前記放電灯の一方のフィラメント
に直列に接続してこれを予熱する予熱回路と；前記放電
灯の予熱電流の流れないフィラメント側にランプ電流検
出手段を設けてランプ電流を検出し、検出されたランプ
電流を一定となるように前記インバータ回路を制御する
フィードバック制御手段と；を具備したものである。

【００１４】以上の説明において、整流回路としては全
波整流回路が好ましい。インバータ回路としては、他励
式のインバータ回路が好ましい。ハーフブリッジ型，フ
ルブリッジ型，プッシュプル型，一石型のインバータ回
路のほか、変形ハーフブリッジ型のインバータ回路を使
用してもよい。また、インバータ回路としては、トラン
ジスタ（電界効果トランジスタを含む）インバータが好
ましい。予熱回路としては、放電灯の一方のフィラメン
トに直列接続して用いられる予熱兼起動用コンデンサが
用いられ、該コンデンサはチョークコイルと共に起動用
の共振回路を構成するものである。ランプ電流検出手段
は、ランプ電流のピーク・ピーク値を検出するものが好
ましいが、ランプ電流の零レベルからピーク値即ち振幅
を検出するものであっても、又はランプ電流の平均値を
検出するものであってもよい。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の放電灯点灯装置において、前記予熱回路の一端を、
前記予熱電流の流れないフィラメント側のフィラメント
に対しても直列に接続して予熱電流を流すようにし、か
つ前記予熱電流の流れないフィラメント側の前記予熱回
路の一端側に、前記ランプ電流検出手段と並列的となる
ようにインピーダンス回路を設けた構成とし、前記放電
灯の予熱電流の流れないフィラメント側における予熱電
流が、ランプ電流よりも少なくするようにしたことを特
徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の放電灯点灯装置において、前記ランプ電流検出手段
は、放電灯の安定電位側に設けたことを特徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１又は２記
載の放電灯点灯装置において、電源投入時は、前記フィ
ードバック制御手段の制御目標値を切り換えるように構
成したことを特徴とする。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項５記載の放
電灯点灯装置において、前記制御目標値を、所定の時定
数をもって連続的に変化させることを特徴とする。

【００１９】請求項７記載の発明は、請求項６記載の放
電灯点灯装置において、前記フィードバック制御手段の
動作開始時の発振周波数は、前記インバータ回路の無負
荷共振周波数に対して高い周波数となるように前記制御
目標値の時定数を規定したことを特徴とする。

【００２０】請求項８記載の発明による照明装置は、照
明器具本体と；少なくとも放電灯を前記照明器具本体に
装着された請求項１〜７のいずれか１つに記載の放電灯
点灯装置と；を具備したことを特徴とする。

【００２１】請求項１の発明においては、放電灯の一方
のフィラメントの予熱を行わない構成とし、この予熱を
行わない側でランプ電流を検出する構成としたので、予
熱電流の含まれない純粋のランプ電流のみを検出するこ
とができる。

【００２２】請求項２の発明においては、放電灯の一方
のフィラメントの予熱を行わない構成とし、この予熱を
行わない側でランプ電流を検出して、ランプ電流一定の
フィードバック制御を行うように構成したので、放電灯
における予熱電流の含まれない純粋のランプ電流のみを
一定値制御することができる。

【００２３】請求項３の発明においては、フィラメント
予熱を行わない構成とは、ランプ電流よりもフィラメン
ト予熱電流の方が少ない構成であると解釈することによ
り、両方のフィラメントを予熱する構成としたとして
も、フィラメント予熱を行わない側のフィラメントでは
ランプ電流よりもフィラメント予熱電流の方が少なくす
るようにすれば、（ランプ電流＋フィラメント予熱電
流）を一定値制御したとしても、ランプの温度特性によ
るフィラメント予熱電流の変動（ばらつき）の影響を少
なくできる。

【００２４】請求項４の発明においては、ランプ電流検
出手段は放電灯の安定電位側に配置したので、フィード
バック制御手段を構成するドライブ回路も安定電位側に
配置でき、フィードバック制御手段に対するノイズを最
小限に抑えることができ、少ない電流でも誤動作しない
フィードバック制御が可能となる。

【００２５】請求項５の発明においては、電源投入時か
ら点灯するまでの期間は、ランプ電流は零なので、フィ
ードバック制御の制御目標値（基準値）を低い値から徐
々に増加させるようにすれば、電源投入後から点灯まで
の期間に、従来は、検出されるランプ電流値と制御目的
値の差が大きくなりそれがフィードバックされることに
より、インバータの動作周波数が急速に最低レベルにま
で低下して進相発振に至るというような不具合があった
が、これを防ぐことができる。

【００２６】請求項６の発明においては、電源投入時
は、制御目標値を所定の時定数をもって変化させること
によって、請求項５の発明を実現したものである。

【００２７】請求項７の発明においては、フィードバッ
ク制御手段の動作開始時の発振周波数は、前記インバー
タ回路の無負荷共振周波数に対して高い周波数となるよ
うに前記制御目標値の時定数を規定することにより、電
源投入時に、インバータ回路の動作周波数が急速に最低
レベルにまで低下して進相発振に至り、不点灯やインバ
ータの破壊となるような不具合を防ぐことができる。

【００２８】請求項８の発明においては、ランプ電流の
検出精度が高く、フィードバック制御の信頼性も高く、
しかも電源投入時の不点灯やインバータ破壊を生じにく
い放電灯点灯装置を備えた照明装置を実現することがで
きる。

【００２９】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の放電
灯点灯装置を示す回路図である。

【００３０】図１において、商用交流電源１からの電源
電圧は電源スイッチＳＷを介し、さらにコンデンサＣ1
及びチョークコイルＬ1 からなる高周波リップル除去用
フィルタを経て整流回路２に供給されている。整流回路
２は、全波整流用ダイオードブリッジＤ1 〜Ｄ4 と、抵
抗Ｒ1 及び平滑コンデンサＣ2 からなる平滑回路とで構
成されている。整流回路２からの直流電圧は、インバー
タ回路３にて高周波の電圧に変換され、負荷である放電
灯３１Ａに供給されるようになっている。

【００３１】放電灯３１Ａは、例えば片側フィラメント
部を予熱しない構造のものであり、予熱する側のフィラ
メント部も予熱しない側のフィラメント部も共に電子放
射性物質が塗着されている。予熱する側のフィラメント
部から放電灯外部に引き出される電極ピンは通常２本で
あるが、予熱しない側のフィラメント部から放電灯外部
に引き出される電極ピンは１本だけであってもよい。

【００３２】インバータ回路３は、例えば変形ハーフブ
リッジ回路で構成されており、平滑コンデンサＣ2 の両
端に対して並列に例えばＭＯＳ型電界効果トランジスタ
（ＭＯＳ ＦＥＴ）で構成される第１，第２のスイッチ
素子Ｍ1 ，Ｍ2 の直列回路を接続し、スイッチ素子Ｍ1
，Ｍ2 の接続点をチョークコイル（安定器）Ｌ2 と比
較的に容量の大きいコンデンサＣ4 とを直列に介し、更
に直列に放電灯３１Ａの一方のフィラメント（これは予
熱用フィラメントである），予熱兼起動用コンデンサＣ
5 を介して、インバータ回路３及びフィードバック制御
手段４の安定電位側に接続している。放電灯点灯装置３
１Ａのもう一方の予熱を行わない側のフィラメントは、
フィードバック制御手段４の電流検出用抵抗Ｒ2 の一端
に接続している。スイッチ素子Ｍ2 に並列接続したコン
デンサＣ3 は、スイッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2 のスイッチング
ロス（ターンロス）を低減させるものである。

【００３３】フィードバック制御手段４は、ランプ電流
検出手段４１とドライブ回路４２で構成され、検出用抵
抗Ｒ2 でランプ電流を検出して、その検出値に基づいて
インバータ回路３の動作周波数及び／又はスイッチ素子
Ｍ1 ，Ｍ2 のオン期間を制御し、検出用抵抗Ｒ2 の電流
が一定となるように制御している。ランプ電流検出手段
４１は、例えばランプ電流のピーク・ピークを検出する
回路であり、該検出回路は、放電灯３１Ａの一方のフィ
ラメントと基準電位ライン間に接続したランプ電流検出
用抵抗Ｒ2 と、一端がフィラメント側に接続した交流成
分通過用コンデンサＣ6 と、コンデンサＣ6 の他端と基
準電位ライン間にカソードをコンデンサＣ6 側にして接
続したダイオードＤ5 と、アノードがダイオードＤ5 の
カソードに接続したダイオードＤ6 と、ダイオードＤ6
のカソードと基準電位ライン間に接続したコンデンサＣ
7 と抵抗Ｒ3 の並列回路とで構成されている。

【００３４】ドライブ回路４２は、ランプ電流検出手段
４１で検出されたランプ電流を電圧に変換した値を基準
電圧値と比較し、差電圧を出力する誤差アンプと、その
差電圧に応じた周波数のドライブ信号を第１，第２のス
イッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2 の各ゲートに供給する電圧制御発
振回路としてのハーフブリッジドライバとで構成されて
いる。電圧制御発振回路では、前記差電圧が正の場合、
そのドライブ信号の周波数は低くなるように制御され、
前記差電圧が負の場合、そのドライブ信号の周波数は高
くなるように制御される。

【００３５】前記インバータ回路３は、第１，第２のス
イッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2 がドライブ回路４２からのドライ
ブ信号にて交互にオン・オフされることで、負荷である
放電灯３１Ａに高周波電流を流し高周波点灯する。な
お、起動時は、コイルＬ2 とコンデンサＣ5 による共振
電圧が放電灯３１Ａに与えられて、放電を開始するよう
になっている。

【００３６】以上のように構成された回路では、整流回
路２で得られる直流電圧はインバータ回路３へ供給され
て交流に変換され、負荷である放電灯３１Ａに対して高
周波電圧を供給してこれを高周波点灯する。インバータ
回路３は、変形ハーフブリッジ回路を用いて構成されて
いるが、このインバータ回路３の点灯時の動作を簡単に
説明する。整流回路２から出力される直流電圧は、イン
バータ回路３におけるスイッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2 の直列回
路の両端に供給される。スイッチ素子Ｍ1 ，Ｍ2 は、ド
ライブ回路４２からの一定周波数のスイッチングパルス
にて交互にオン，オフ、或いは同時にオフ、或いは同時
にオフにされる。スイッチ素子Ｍ1 がオン、スイッチ素
子Ｍ2 がオフのときは、平滑コンデンサＣ2 の正極側出
力端→スイッチ素子Ｍ1 →チョークコイルＬ2 →コンデ
ンサＣ4 →放電灯３１Ａのフィラメント→コンデンサＣ
5 →平滑コンデンサＣ2 の負極側出力端の経路で電流が
流れると同時に平滑コンデンサＣ2 の正極側出力端→ス
イッチ素子Ｍ1 →チョークコイルＬ2 →コンデンサＣ4
→放電灯３１Ａ→電流検出用抵抗Ｒ2 →平滑コンデンサ
Ｃ2 の負極側出力端の経路で電流が流れ、次にスイッチ
素子Ｍ2 がオフのままで、スイッチ素子Ｍ1 がオフする
と、チョークコイルＬ2 に蓄えたエネルギーに基づい
て、チョークコイルＬ2 →コンデンサＣ4 →放電灯３１
Ａのフィラメント→コンデンサＣ5 →スイッチ素子Ｍ2
の寄生ダイオード（図示せず）→チョークコイルＬ2 の
ように電流が流れると同時にチョークコイルＬ2 →コン
デンサＣ4 →放電灯３１Ａ→電流検出用抵抗Ｒ2 →スイ
ッチ素子Ｍ2 の寄生ダイオード（図示せず）→チョーク
コイルＬ2 のように電流が流れる。これにより、コンデ
ンサＣ5 が充電され、スイッチ素子Ｍ2 がオンの期間
に、コンデンサＣ5 に蓄えたエネルギーに基づいて、コ
ンデンサＣ5 →放電灯３１Ａのフィラメント→チョーク
コイルＬ2 →スイッチ素子Ｍ2 →コンデンサＣ5 の経路
で電流が流れると同時に放電灯３１Ａ→コンデンサＣ4
→チョークコイルＬ2 →スイッチ素子Ｍ2 →電流検出用
抵抗Ｒ2 →放電灯３１Ａの経路で電流が流れる。次に、
スイッチ素子Ｍ1 がオフのままで、スイッチ素子Ｍ2 が
オフすると、チョークコイルＬ2 に蓄えたエネルギーに
基づいて、チョークコイルＬ2 →スイッチ素子Ｍ1 の寄
生ダイオード（図示せず）→平滑コンデンサＣ2 の正極
側出力端→平滑コンデンサＣ2 の負極側出力端→コンデ
ンサＣ5 →放電灯３１Ａのフィラメント→コンデンサＣ
4→チョークコイルＬ2 の経路で電流が流れると同時に
チョークコイルＬ2 →スイッチ素子Ｍ1 の寄生ダイオー
ド（図示せず）→平滑コンデンサＣ2 の正極側出力端→
平滑コンデンサＣ2 の負極側出力端→電流検出用抵抗Ｒ
2 →放電灯３１Ａ→コンデンサＣ4 →チョークコイルＬ
2 の経路で電流が流れる。そして、再びスイッチ素子Ｍ
1 がオン、スイッチ素子Ｍ2 がオフで、平滑コンデンサ
Ｃ2 の正極側出力端→スイッチ素子Ｍ1 →チョークコイ
ルＬ2 →コンデンサＣ4 →放電灯３１Ａのフィラメント
→コンデンサＣ5 →平滑コンデンサＣ2 の負極側出力端
の経路で電流が流れると同時に平滑コンデンサＣ2 の正
極側出力端→スイッチ素子Ｍ1→チョークコイルＬ2 →
コンデンサＣ4 →放電灯３１Ａ→電流検出用抵抗Ｒ2 →
平滑コンデンサＣ2 の負極側出力端の経路で電流が流れ
る。以上の繰り返しで、放電灯３１Ａにはドライブ回路
４２のスイッチング周波数による高周波電流が流れ、高
周波点灯を維持する。

【００３７】上記の回路においては、放電灯３１Ａの予
熱しないフィラメント側のランプ電流を検出することに
より精度の高いランプ電流一定制御ができる。しかも、
部品ばらつきによらず、常にランプ電流を一定とするよ
うに制御することが可能となり、従来のように部品ばら
つきによるランプ電流ばらつきを吸収するために製造時
の工程においてボリューム調整（ボリュームによる電流
調整）などを行わなくても良い。

【００３８】また、上記の図１におけるランプ電流検出
手段４１の構成では、ランプ電流のピーク・ピーク値を
検出する構成としているので、ランプ電流中の直流成分
の重畳量が多い場合でも少ない場合でもランプ電流値を
一定値に制御することができ、ランプ始動直後の直流放
電期間（交流点灯であるがランプ始動開始時は一方の電
極からの半波放電となる）でもランプ電流を一定とでき
る。

【００３９】図２は、上記ランプ電流検出手段４１の他
の実施の形態を示す回路図である。図２(a) はランプ電
流の零レベルからピーク値即ち振幅を検出するもので、
図１におけるランプ電流検出手段４１のピーク・ピーク
検出回路の構成からコンデンサＣ6 を削除した構成とな
っている。即ち、予熱しない側のフィラメントと安定電
位ラインとの間に電流検出用抵抗Ｒ2 を接続し、この抵
抗Ｒ2 に対してアノードが安定電位側にくるようにダイ
オードＤ5 を並列に接続し、Ｄ5 のカソードにダイオー
ドＤ6 のアノードを接続し、Ｄ6 のカソードと安定電位
ラインとの間にコンデンサＣ7 と抵抗Ｒ3 の並列回路を
接続し、抵抗Ｒ3 の両端から検出電圧Ｖdet を得る構成
としてある。

【００４０】図２(b) はランプ電流の平均値を検出する
もので、予熱しない側のフィラメントと安定電位ライン
との間に電流検出用抵抗Ｒ2 を接続し、この抵抗Ｒ2 に
対して抵抗Ｒ21とコンデンサＣ21の直列回路を並列に接
続し、コンデンサＣ21の両端から検出電圧Ｖdet を得る
構成となっている。

【００４１】図３は、図１の予熱を行わない側のフィラ
メント付近における他の実施の形態を示すものである。
本実施の形態は、予熱を行わない側のフィラメントにラ
ンプ電流より少ない量の予熱電流を流す構成を示してい
る。

【００４２】図３において、予熱回路としての予熱兼起
動用コンデンサＣ5 の一端を、予熱を行わない側のフィ
ラメントに対しても直列に接続して該フィラメントに予
熱電流を流すようにし、かつ前記予熱を行わないフィラ
メント側の予熱兼起動用コンデンサＣ5 の一端側に、ラ
ンプ電流検出手段４１の電流検出用抵抗Ｒ2と並列的と
なるようにインピーダンス回路としてのコンデンサＣ22
を接続した構成とし、放電灯３１Ａの前記予熱を行わな
いフィラメント側における予熱電流が、ランプ電流より
も少なくするように構成する。

【００４３】即ち、放電灯３１Ａの放電電流であるラン
プ電流をＩL 、コンデンサＣ5 を流れる予熱電流（フィ
ラメント電流）をＩf 、予熱を行わないフィラメント側
に設けた並列インピーダンスであるコンデンサＣ22を流
れる電流（予熱電流Ｉf が分流したもの）をＩf2、予熱
を行わない側のフィラメントを流れる前記予熱電流Ｉf
の分流した成分をＩf1とすると、予熱電流Ｉf は、Ｉf
＝Ｉf1＋Ｉf2 と表され、電流検出用抵抗Ｒ2 を流れる
電流は（ＩL２ ＋Ｉf1２）の平方根で表される（これ
はＩL とＩf1との位相差を考慮することによって、Ｒ2
を流れる電流はＩL ，Ｉf1両者のベクトル合成値として
表すことができるためである）。ここで、ＩL ＞Ｉf1
となるようにコンデンサＣ22の容量値を設定すること
で、予熱電流Ｉf の変動の影響を少なくでき、良好にラ
ンプ電流ＩL 一定の制御を実現できる。

【００４４】従って、“フィラメント予熱を行わない構
成”とは、ランプ電流よりもフィラメント予熱電流の方
が少ない構成であると定義することにより、両方のフィ
ラメントを予熱する構成とした場合でも、予熱を行わな
い側のフィラメントではランプ電流よりもフィラメント
予熱電流の方が少なくするようにすれば、ランプ電流と
フィラメント予熱電流の和を検出電流として一定値制御
したとしても、周囲温度によるフィラメント予熱電流の
変動の影響が少なく、ランプ電流一定制御をほぼ良好に
実現することができる。

【００４５】次に、電源投入から点灯までの期間に、ラ
ンプ電流検出によるフィラメント制御手段がインバータ
回路の動作周波数を進相発振させること（従来例の不具
合）のないようにした実施の形態について説明する。

【００４６】図４は、本発明の他の実施の形態の放電灯
点灯装置を示す回路図である。図４において、図１と異
なる点は、フィードバック制御手段４の具体的回路構成
を示したことと、その具体的回路を構成する各回路に電
源を供給する一方前記具体回路内の誤差アンプの基準電
圧端子に制御目標値としての基準電圧を供給する基準電
圧発生・制御電源発生部５の構成を具体的に示したこと
である。

【００４７】フィードバック制御手段４は、ピーク・ピ
ーク検出を行うランプ電流検出手段４１と、検出量増幅
部４２１，誤差アンプ４２２，発振周波数切換部４２３
及びハーフブリッジドライバ４２４からなるドライブ回
路４２とで構成されている。

【００４８】ランプ電流検出手段４１は、抵抗Ｒ2 ，Ｒ
3 ，コンデンサＣ6 ，Ｃ7 ，及びダイオードＤ5 ，Ｄ6
で構成されている。検出量増幅部４２１は、オペアンプ
Ｕ1，抵抗Ｒ4 〜Ｒ6 で構成されている。誤差アンプ４
２２は、オペアンプＵ2 ，抵抗Ｒ7 ，Ｒ8 ，及びコンデ
ンサＣ8 で構成されている。発振周波数切換部４２３
は、抵抗Ｒ9 〜Ｒ11，スイッチ素子Ｍ3 ，及びコンデン
サＣ9 ，Ｃ10で構成されている。電圧制御発振回路とし
てのハーフブリッジドライバ４２４は、ＩＣチップで構
成されている。回路４２１，４２２，４２３にはそれぞ
れ、電源電圧Ｖccが供給され、誤差アンプ４２２の−端
子には制御目標値としての基準電圧Ｖrefが供給される
ようになっている。電源電圧Ｖcc及び基準電圧Ｖref
は、基準電圧発生・制御電源発生部５で生成される。基
準電圧発生・制御電源発生部５は、整流回路２の平滑コ
ンデンサＣ2 の出力端と安定電位ラインとの間に抵抗Ｒ
11とコンデンサＣ11の直列回路からなる時定数回路５１
を接続し、さらにコンデンサＣ11に並列に定電圧素子Ｄ
7 であるツェナダイオードを接続してその出力電圧を電
源電圧Ｖccとして出力し、さらにコンデンサＣ11に並列
に抵抗Ｒ12，Ｒ13及びコンデンサＣ12からなる時定数回
路５２を接続してコンデンサＣ12の出力電圧を基準電圧
Ｖref として出力する構成となっている。

【００４９】なお、図４の実施の形態では、フィードバ
ック制御手段４を構成する各回路の電源電圧Ｖccを整流
回路２の平滑コンデンサＣ2 から得ているが、Ｖccを電
池等の別電源から得るように構成し、基準電圧Ｖref に
ついては整流回路２の平滑コンデンサＣ2から時定数回
路を用いて時定数を持った基準電圧として生成するよう
にしても良い。或いは、電源電圧Ｖccのみを時定数回路
５１を用いて生成し、基準電圧Ｖref については、その
電源電圧Ｖccを分圧して生成することにより時定数回路
５２を省略しても時定数を持って上昇する基準電圧Ｖre
f を得ることが可能である。

【００５０】以上の構成において、電源スイッチＳＷを
投入した後の時間経過に伴う電源電圧Ｖcc及び基準電圧
Ｖref の変化は、図５に示すようになる。

【００５１】図５において、電源電圧Ｖccは、電源投入
後時間経過とともに、時定数回路５１の抵抗Ｒ11，コン
デンサＣ11で決まる時定数を持つ傾きで上昇していき、
定電圧素子Ｄ7 の一定電圧（ツェナ電圧ＶZ ）に至って
安定する。Ｖccが上昇する過程における時間Ｔstart
は、ハーフブリッジドライバ４２４が起動可能な電源電
圧Ｖstart に至るまでの時間である。

【００５２】また、基準電圧Ｖref は、電源投入後時間
経過とともに、時定数回路５２の抵抗Ｒ12，Ｒ13，コン
デンサＣ12で決まる時定数を持つ傾きで上昇していき、
コンデンサＣ12の充電完了電圧に至って安定する。Ｖre
f が上昇する過程における時間Ｔf0は、基準電圧Ｖref
がインバータ回路３の無負荷共振周波数ｆ0 を発生可能
とする電圧Ｖf0まで上昇するに要する時間である。

【００５３】時間Ｔstart と時間Ｔf0との間には、Ｔst
art ≦ Ｔf0 の関係が成立することが必要である。

【００５４】さらに、ハーフブリッジドライバ４２４の
動作開始時の発振周波数はインバータ回路３の無負荷共
振周波数ｆ0 に対し高いレベルの周波数となるように基
準電圧Ｖref の時定数を規定している。即ち、電源投入
時、ランプ電流が零であっても、ハーフブリッジドライ
バ４２４の発振周波数はインバータ回路３の無負荷共振
周波数ｆ0 以下とならないようにする。図６は、ハーフ
ブリッジドライバの発振周波数ｆと誤差アンプの基準電
圧Ｖref との関係を示したものである。これにより、電
源投入からランプ点灯までの期間に、インバータの動作
周波数がｆ0 を越えて進相発振となるのを防ぎ、ランプ
不点灯や、ハーフブリッジドライバ４２４の誤動作等に
よるインバータ破壊などの不具合を防止することができ
る。

【００５５】図７は、図４の実施の形態における、電源
投入からの時間経過に伴うインバータ動作周波数の変化
を示すものである。図示矢印が、電源投入から定常点灯
に至るまでのインバータ動作周波数及びインバータ出力
の変移を示している。

【００５６】電源投入時、インバータ回路３の動作周波
数はハーフブリッジドライバ４２４で初期設定された発
振周波数ｆ1 （無負荷共振周波数ｆ0 より高い所定の周
波数）からスタートし、その後はランプ電流のフィード
バック制御によりランプ電流を上昇させるように動作周
波数を低くする方向にハーフブリッジドライバ４２４の
発振周波数が制御される。この発振周波数即ちインバー
タ動作周波数が下降する動作は、図４の実施の形態では
図６に示すように基準電圧Ｖref が時定数をもって徐々
に上昇する（図示矢印にて示す）ことに対応した動作で
あり、図７においてインバータ回路３の動作周波数は図
示矢印のごとく無負荷時（点灯前）の共振カーブＡ1 に
沿ってランプ始動開始時の動作周波数ｆ2 にまで徐々に
下降し、動作周波数ｆ2 で放電灯３１Ａが点灯を開始す
ると、インバータ回路３の共振カーブは無負荷時のカー
ブＡ1 から点灯時の共振カーブＡ2 に移行し、共振カー
ブＡ2 に移行した状態（このときのランプ電流はまだ少
ない）でランプ電流のフィードバック制御が行われるの
で、インバータ動作周波数はこの共振カーブＡ2 に沿っ
て周波数ｆ2 から周波数ｆ4 にまで下降してランプ電流
を増やすように制御され定常時のランプ電流に対応した
動作周波数ｆ4 に落ち着くことになる。つまり、インバ
ータ回路３は動作周波数ｆ4 で点灯状態を維持すること
になる。

【００５７】図８は、図４の実施の形態における電源投
入時のランプ電流ＩL ，ランプ電圧ＶL 波形を示したも
のである。

【００５８】電源投入（ＳＷオン）後、徐々にランプ電
圧ＶL が上昇していき、５００msecを経過した時点から
急速に上昇して５００Ｖを越えるランプ電圧に達した時
点で点灯し、点灯直後の放電移行期間（グロー放電から
アーク放電への移行状態）を経て定常時のランプ電圧で
点灯を維持する。図８で点灯直前のＶL の上昇している
期間は、図７の共振カーブＡ1 における遅相領域での高
い周波数ｆ1 からそれよりも低い周波数ｆ2 に制御さ
れ、その時点で点灯状態に移行したことを示すものであ
る。ランプ電流ＩL は、図８に示すようにランプ電圧Ｖ
L が上昇し、放電開始した時点（点灯時）から流れ始
め、定常時にはピーク・ピーク値で略１Ａとなってい
る。

【００５９】図１２に示した従来のフィードバック制御
における電源投入後の動作では、電源投入後、インバー
タ周波数が遅相領域のｆ1 から共振点ｆ0 を飛び越えて
進相領域のｆ3 に一気に移行する。これにより、従来の
ランプ電圧ＶL ′の波形は、図９のようになり、放電灯
が点灯することなく進相領域に入りインバータ出力即ち
ランプ電圧ＶL ′が最低レベル方向に変化して不点灯と
なる。図中、ＶL は本発明の実施の形態（図４）の場合
のランプ電圧波形に対応している。

【００６０】図１０は、図１〜図８で説明した放電灯点
灯装置を搭載した照明装置を示す斜視図である。

【００６１】図１０において、照明装置３００は、天井
等に取り付けられた照明器具本体３０１と、この照明器
具本体３０１の内部に配設した放電灯点灯装置３０２と
で構成されている。放電灯点灯装置３０２は図１又は図
４の他励式でかつランプ電流一定制御方式のインバータ
回路を備えた放電灯点灯装置であって、放電灯点灯装置
３０２における放電灯３１A は、照明器具本体３０１の
例えば外面に装着されている。この放電灯点灯装置３０
２として図１〜図８に示した装置が用いられるので、ラ
ンプ電流の検出精度が高く、フィードバック制御の信頼
性も高く、しかも電源投入時の不点灯やインバータ破壊
を生じにくい照明装置を実現することができる。

【００６２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、放電灯の一方
のフィラメントの予熱を行わない構成とし、この予熱を
行わない側でランプ電流を検出する構成としたので、予
熱電流の含まれない純粋のランプ電流のみを検出するこ
とができ、ランプ電流の検出精度を上げることができ
る。ランプ電流の制御を精確に行える。

【００６３】請求項２の発明によれば、放電灯の一方の
フィラメントの予熱を行わない構成とし、この予熱を行
わない側でランプ電流を検出して、ランプ電流一定のフ
ィードバック制御を行うように構成したので、予熱電流
の含まれない純粋のランプ電流のみを一定値制御するこ
とができ、予熱電流のばらつきや部品ばらつきによらず
ランプ電流を一定値に管理することができる。放電灯の
長寿命を図ることができる。

【００６４】請求項３の発明によれば、フィラメント予
熱を行わない構成とは、ランプ電流よりもフィラメント
予熱電流の方が少ない構成であると解釈することによ
り、両方のフィラメントを予熱する構成としたとして
も、フィラメント予熱を行わない側のフィラメントでは
ランプ電流よりもフィラメント予熱電流の方が少なくす
るようにすれば、（ランプ電流＋フィラメント予熱電
流）を一定値制御したとしても、ランプの温度特性によ
るフィラメント予熱電流の変動の影響を少なくでき、ラ
ンプ電流一定制御をほぼ良好に行うことができる。

【００６５】請求項４の発明によれば、ランプ電流検出
手段は放電灯の安定電位側に配置したので、フィードバ
ック制御手段を構成するドライブ回路も安定電位側に配
置でき、フィードバック制御手段に対するノイズを最小
限に抑えることができ、少ない電流でも誤動作しないフ
ィードバック制御が可能となる。信頼性の高い放電灯点
灯装置を実現できる。

【００６６】請求項５の発明によれば、電源投入時から
点灯するまでの期間は、ランプ電流が零なので、フィー
ドバック制御の制御目標値（基準値）を低い値から徐々
に増加させるようにすれば、電源投入後から点灯までの
期間に、従来は、検出されるランプ電流値と制御目的値
の差が大きくなりそれがフィードバックされることによ
り、インバータの動作周波数が急速に最低レベルにまで
低下して進相発振に至るというような不具合があった
が、これを防ぐことができ、不点灯やインバータの破壊
を防止できる。信頼性の高い放電灯点灯装置を実現でき
る。

【００６７】請求項６の発明によれば、電源投入時は、
制御目標値を所定の時定数をもって連続的に変化させる
ことによって、請求項５の発明を簡単な構成で実現でき
るようにした。

【００６８】請求項７の発明によれば、フィードバック
制御手段の動作開始時の発振周波数は、前記インバータ
回路の無負荷共振周波数に対して高い周波数となるよう
に前記制御目標値の時定数を規定することにより、電源
投入時に、インバータ回路の動作周波数が急速に最低レ
ベルにまで低下して進相発振に至り、不点灯やインバー
タの破壊となるような不具合を防ぐことができる。信頼
性の高い放電灯点灯装置を実現できる。

【００６９】請求項８の発明によれば、ランプ電流の検
出精度が高く、フィードバック制御の信頼性も高く、し
かも電源投入時の不点灯やインバータ破壊を生じにくい
放電灯点灯装置を備えた照明装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図。

【図２】図１におけるランプ電流検出手段の他の実施の
形態を示す回路図。

【図３】図１における予熱を行わない側のフィラメント
付近の他の実施の形態を示す回路図。

【図４】本発明の他の実施の形態の放電灯点灯装置を示
す回路図。

【図５】図４の実施の形態の電源投入後の動作を説明す
る図。

【図６】図４の実施の形態の電源投入後の動作を説明す
る図。

【図７】図４の実施の形態の電源投入後の動作を説明す
る図。

【図８】図４の実施の形態における電源投入時のランプ
電圧及びランプ電流の波形を示す波形図。

【図９】本発明に対する従来の不具合点を示すランプ電
圧波形図。

【図１０】本発明に係る照明装置を示す斜視図。

【図１１】従来の放電灯点灯装置を示す回路図。

【図１２】図１１の電源投入後の動作を説明する図。

【符号の説明】

１…交流電源 ２…整流回路 ３…インバータ回路 ４…フィードバック制御手段 ５…基準電圧発生・制御電圧発生部 ３１Ａ…放電灯 ４１…ランプ電流検出手段 ４２…ドライバ回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源からの電圧を整流する整流回路
   と；前記整流回路からの整流電圧を交流電圧に変換する
   インバータ回路と；前記インバータ回路からの交流電圧
   が供給されて点灯する放電灯と；前記放電灯の一方のフ
   ィラメントに直列に接続してこれを予熱する予熱回路
   と；前記放電灯の予熱電流の流れないフィラメント側に
   設けてランプ電流を検出するランプ電流検出手段と；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】交流電源からの電圧を整流する整流回路
   と；前記整流回路からの整流電圧を交流電圧に変換する
   インバータ回路と；前記インバータ回路からの交流電圧
   が供給されて点灯する放電灯と；前記放電灯の一方のフ
   ィラメントに直列に接続してこれを予熱する予熱回路
   と；前記放電灯の予熱電流の流れないフィラメント側に
   ランプ電流検出手段を設けてランプ電流を検出し、検出
   されたランプ電流を一定となるように前記インバータ回
   路を制御するフィードバック制御手段と；を具備したこ
   とを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】前記予熱回路の一端を、前記予熱電流の流
   れないフィラメント側のフィラメントに対しても直列に
   接続して予熱電流を流すようにし、かつ前記予熱電流の
   流れないフィラメント側の前記予熱回路の一端側に、前
   記ランプ電流検出手段と並列的となるようにインピーダ
   ンス回路を設けた構成とし、前記放電灯の予熱電流の流
   れないフィラメント側における予熱電流が、ランプ電流
   よりも少なくするようにしたことを特徴とする請求項１
   又は２記載の放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】前記ランプ電流検出手段は、放電灯の安定
   電位側に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の
   放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】電源投入時は、前記フィードバック制御手
   段の制御目標値を切り換えるように構成したことを特徴
   とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
6. 【請求項６】前記制御目標値を、所定の時定数をもって
   連続的に変化させることを特徴とする請求項５記載の放
   電灯点灯装置。
7. 【請求項７】前記フィードバック制御手段の動作開始時
   の発振周波数は、前記インバータ回路の無負荷共振周波
   数に対して高い周波数となるように前記制御目標値の時
   定数を規定したことを特徴とする請求項６記載の放電灯
   点灯装置。
8. 【請求項８】照明器具本体と；少なくとも放電灯を前記
   照明器具本体に装着された請求項１〜７のいずれか１つ
   に記載の放電灯点灯装置と；を具備したことを特徴とす
   る照明装置。