JPWO2003011004A1 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
直流電源1と、この直流電源1から供給される直流を高周波電流に変換するスイッチング素子2,3からなるインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により点灯する放電灯5と、この放電灯5の電流を制限するチョークコイル4と、放電灯5に直列に接続される結合コンデンサ7と、放電灯5と結合コンデンサ7の接続点に入力側が接続され、出力側が直流電源1の高電位側及び低電位側にそれぞれダイオード20,19を介して接続され2次巻線を有する変流器21と、この変流器21の2次巻線に生じる電圧に基づいて、インバータ回路の発振を停止させる保護回路9とを備える。
Description
技術分野
この発明は、放電灯の寿命末期等で理由で放電灯が正常に点灯できない場合に、インバータ回路の保護回路を備えた放電灯点灯装置に関する。
技術背景
第13図に、従来の放電灯点灯装置の回路図を示す。図において、1は商用電源を整流、平滑して得られる直流電源、2及び3は、MOSFET等のスイッチング素子からなるインバータ回路、4はチョークコイル、5は放電灯、6は放電灯5と並列に接続されたコンデンサ、7は結合コンデンサ、8は上記インバータ回路のMOSFETを起動及び交互にON,OFFする駆動回路、31は電圧検出回路であり、コンデンサ10,11,ダイオード12,13及びコンデンサ14で放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和のピークtoピークに対応する電圧をコンデンサ14の両端に得る。9は電圧検出回路31からの入力電圧を識別して、入力電圧が予め定めた値より大きい場合に、上記駆動回路8からインバータ回路への駆動を停止する保護回路である。
以下、この図13に示した従来例の回路の動作について説明する。図において、直流電源1が投入されると、駆動回路8からMOSFET2及び3へ交互にON,OFFする駆動電流が供給されると、直流電源1から供給される電流は高周波電流に変換され、チョークコイル4、放電灯5、結合コンデンサ7の経路で放電灯5に高周波電流が供給されて、放電灯5は点灯する。
放電灯5のフィラメントには放電物質が塗布されており、上記放電物質は点灯によって時間の経過と共に消耗される。放電物質が消耗すると、放電灯5の放電を継続するために必要な電圧は上昇する。
また、放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和の電圧が、コンデンサ10とコンデンサ11の両端に印加されており、コンデンサ11の両端には上記放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和の電圧の分圧電圧が得られる。
即ち、コンデンサ11の両端には、放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和の電圧に対応する電圧が得られる。
また、コンデンサ11で得られた分圧電圧はダイオード12、13及びコンデンサ14によりピークtoピーク検出されるので、放電灯5のどちらのフィラメント極の放電物質が消耗して放電灯5の電圧が上昇した場合でもその電圧の変化に対応した電圧が検出できる。
コンデンサ14の電圧は、保護回路9によって、予め定められた値より大きい場合にインバータ回路の駆動を停止するよう識別されるが、この際に、放電灯5が正常点灯の場合にコンデンサ14に得られた電圧ではインバータ回路の駆動を継続し、放電灯5の何れかのフィラメントの放電物質が消耗した場合に得られる電圧では、インバータ回路の駆動を停止するよう保護回路9の識別レベルを設定しておけば、放電灯5のフィラメント物質の消耗等による寿命の影響によるインバータ回路への影響を防止することができる。
図14は、従来の別の実施例を示す回路図である。図において図13と同一または相当の部品は同一符号を付し説明を省略する。
図において、4はインバータ回路のMOSFETを駆動する副巻線ab、cdを有するチョークコイル、15は直流電源投入時、インバータ回路を付勢する起動回路、16はMOSFET 2に並列に接続された抵抗、17及び18はそれぞれMOSFET2及び3のゲートに接続された抵抗である。
図において、直流電源1が投入されると起動回路15の作用によって、MOSFET 3がONする。この時に、抵抗16からチョークコイル4を介して、コンデンサ6及びコンデンサ7に充電された電荷はONになったMOSFET 3を介して放電する。この放電電流によってチョークコイル4の副巻線ab及びcdに発生する電圧を、MOSFET 3がON、MOSFET 2がOFFの極性で接続されているので、以降、インバータ回路は高周波で発振を継続し、放電灯5は点灯する。
放電灯5が点灯を継続し、フィラメントの放電物質が消耗すると、保護回路9の出力yが低出力なるのでインバータ回路の発振が停止し、インバータ回路への影響を防止するものである。
しかしながら、上記図13及び図14に示した従来の放電灯点灯装置では、放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗を放電灯の電圧変化で捉えるため、放電灯の種類(管種)、放電灯の出力定格等が僅かに異なる放電灯に対しても、放電灯の電圧検出回路の回路定数を、別々に設定しなければならない問題点があった。
また、放電灯点灯装置を生産するに当たっては、それぞれの放電灯の種類に対応した種類の部品が必要な問題点があった。
また、放電灯5が低温等のため、正常点灯に移行できない状態でインバータ回路を継続して作動させ続けると、チョークコイル4、コンデンサ6及び結合コンデンサ7から成るLC直列共振回路の共振の鋭さが大きいため、共振電流によって放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗が加速されるだけなく、インバータ回路へも影響が生じる恐れがあった。
このため、コンデンサ14の両端電圧で上記LC共振回路の共振の鋭さを検出し、放電灯5が未放電の状態で継続してインバータ回路を作動させるのを防止する必要があったが、その場合でも、放電灯の種類に対応して別々に回路設定をしなければならない問題点があった。
また、放電灯点灯装置を生産するに当たっては、それぞれの放電灯の種類に対応した種類の電圧検出回路の部品が必要となるという題点があった。
この発明は、従来点灯装置の上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の第1の目的は、放電灯の種類や出力定格が異なる放電灯に対してもフィラメントの消耗状態を検出できる回路を提供し、インバータの保護をすると共に、検出回路を別々に設定しなければならない問題や生産に際して放電灯の種類に対応した種類の電圧検出回路の部品を必要としない放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
この発明の第2の目的は、放電灯の種類や出力定格が異なる放電灯に対しても未放電を継続した場合に、その状態を検出できる回路を提供し、インバータの保護をすると共に、検出回路を別々に設定しなければならない問題や生産に際して放電灯の種類に対応した種類の電圧検出回路の部品を必要としない放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
この発明の第3の目的は、保護回路の駆動電源の直流電源の投入時の電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越えた電圧が印加されるのを防止することができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
この発明の第4の目的は、保護回路がノイズ等により一瞬誤動作した場合でも、インバータ回路を直ちに停止させないようにすることができ、信頼性が高い放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
発明の開示
この発明にかかる放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により点灯する放電灯と、この放電灯の電流を制限するチョークコイルと、上記放電灯に直列に接続される結合コンデンサとを備えた放電灯点灯装置において、上記放電灯と上記結合コンデンサの接続点に入力側が接続され、出力側が上記直流電源の高電位側及び低電位側にそれぞれダイオードを介して接続され2次巻線を有する変流器と、この変流器の2次巻線に生じる電圧に基づいて、上記インバータ回路の発振を停止させる保護回路とを備える。
このことによって、放電灯のフィラメントの放電物質が消耗し、放電灯がいわゆる寿命になったことを識別してインバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。
また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器の1次巻線の一端を入力側、他端を出力側としたものである。
このことによって、インバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器の1次巻線の1次巻き線に設けられた中間タップを入力側、上記1次巻き線の両端を出力側としたものである。
このことによって、インバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器を一対設け、それぞれの1次巻線の一端を入力側、それぞれの他端を出力側としたものである。
このことによって、インバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器の2次巻線に中間タップを設け、上記一対の2次巻線電圧から検出された一対の電圧に基づいて、インバータ回路の発振を停止するようにしたものである。
このことによって、インバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、一対の電圧の一方が高電圧レベル、他方が低電圧レベルのときに、インバータ回路の発振を停止するようにしたものである。
このことによって、インバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯のフィラメントの消耗状態を検出することができる。
また、一対の電圧の両方が予め定めた電圧より大きいときに、インバータ回路発振を停止するようにしたものである。
このことによって、インバータを保護することができる。
また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の未放電を検出することができる。
また、保護回路に入力された変流器の2次巻線からの電流を上記保護回路の比較器の駆動電源にバイパスさせるダイオードを備える。
このことによって、駆動電源の直流電源の投入時の電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越えた電圧が印加されるのを防止することができる。
また、ダイオードと駆動電源の間に抵抗を挿入したものである。
このことによって、駆動電源の直流電源の投入時の電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越えた電圧が印加されるのを防止することができる。
また、保護回路に、インバータ回路の発振を一定時間後に停止させる遅延手段を設けたものである。
このことによって、保護回路がノイズ等により一瞬誤動作した場合でも、インバータ回路を直ちに停止させないようにすることができ信頼性を高くすることができる。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1である放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図2は保護検出回路の構成を示す回路図、図3〜5は変流器及び保護回路の波形図である。
図において、1は商用電源を整流、平滑して得られる直流電源、2及び3は、MOSFET等のスイッチング素子から成るインバータ回路、4はインバータ回路のMOSFETを駆動する副巻線ab、cdを有するチョークコイル、5は放電灯、6は放電灯5と並列に接続されたコンデンサ、7は結合コンデンサ、15は直流電源投入時、インバータ回路を付勢する起動回路、16はMOSFET 2に並列に接続された抵抗、17及び18はそれぞれMOSFET 2及び3のゲートに接続された抵抗である。
19及び20は直流電源1に図示の極性で並列に接続されたダイオードの直列回路、21は上記放電灯5と結合コンデンサ7の接続点と上記ダイオード19及び20の接続点の間に図示 ・ 印の極性で接続され、その2次側に中間タップを含む3の出力線e、f、gを有する変流器(以降CTと呼ぶ)である。
9は変流器(CT)21の2次巻線の出力e、f、gを入力とし、yを出力とする保護検出回路である。
次に、保護回路9につき図2により説明する。図において、e,f,gはそれぞれ図1のe,f,gに対応する保護検出回路9の入力端子、yは出力端子、101及び102は入力e、f間とf、g間にそれぞれ接続された抵抗、105及び106はダイオード、103及び104はコンデンサであり、ダイオード105とコンデンサ103の直列回路は、抵抗101に並列に接続され、抵抗101に発生する電圧をピーク充電する。ダイオード106とコンデンサ104の直列回路は、抵抗102に並列に接続され、抵抗102に発生する電圧をピーク充電する。107及び108はコンデンサ103、104にそれぞれ並列に接続され、コンデンサ103及びコンデンサ104に充電された電圧を放電する放電抵抗である。
107及び108は抵抗で上記コンデンサ103及びコンデンサ104に充電された電圧の放電抵抗である。113はコンデンサであり、アノードがダイオード105とコンデンサ103の接続点に接続されたダイオード109のカソード及びアノードがダイオード106とコンデンサ104の接続点に接続されたダイオード110のカソードに一端が接続され、他端が入力端子fに接続されている。
120は比較器であり、非反転入力(+記号で図示)はコンデンサ113に並列に接続された抵抗121及び抵抗122の接続点に接続される。
また、反転入力(−記号で図示)は、抵抗123を介してダイオード109及びダイオード110の接続点に接続されると共に、アノードが接続されたダイオード111およびダイオード112を介してそれぞれダイオード109及びダイオード110のアノードに接続される。VCは比較器120の駆動電源である。
また、比較器120の出力は抵抗124を介して駆動電源VCに接続される。
また、比較器120の出力からは抵抗130、ツエナーダイオード135を介してサイリスタ136のゲートに接続される。抵抗130とツエナーダイオード135の接続点からは、コンデンサ131及び抵抗132の並行回路を、ツエナーダイオード135とサイリスタ136のゲートの接続点からはコンデンサ133及び抵抗134の並列回路が保護検出回路9のf入力端子に接続される。
次に、図1〜図5により動作を説明する。図1において、直流電源1が投入されると起動回路15の作用によって、MOSFET 3がONする。この時に、抵抗16からチョークコイル4を介して、コンデンサ6及びコンデンサ7に充電された電荷はONになったMOSFET 3を介して放電する。この放電電流によってチョークコイル4の副巻線ab及びcdに発生する電圧を、MOSFET 3がON、MOSFET 2がOFFの極性で接続されているので、以降、インバータ回路は高周波で発振を継続し、放電灯5は点灯する。
そして、変流器21の1次巻線mnからダイオード20を介して直流電源1の高電位側に流れる電流と、ダイオード19を介して低電位側に流れる電流に対応した2次巻線の出力e,f,gを保護回路9のe、f、g端子に入力する。
ここで、放電灯5の点灯状態によりCT21の1次巻線mnに流れる電流につき図3〜図5により説明する。図3は放電灯が正常点灯している場合、図4は放電灯のフィラメントの一方の放電物質が消耗した場合、図5は放電灯のフィラメントの他方の放電物質が消耗した場合のCt21及び保護検出回路の波形図を示す。
放電灯5が正常点灯時にCT21の1次巻線m,nに流れる電流を図3(a)になるようにチョークコイル4、コンデンサ6、結合コンデンサ7の値を設定すれば、放電灯5のフィラメントの一方の放電物質が消耗した場合は図4(a)のように、他方のフィラメントの放電物質が消耗した場合は図5(a)の電流が流れる。
その理由は、例えば放電灯5のチョークコイル4側に接続されたフィラメントの放電物質が消耗したとすると、そこからの電子放出が減少するため放電灯5の正負の放電電流に差が生じ、結合コンデンサ7の電位は上昇し、CT21の1次巻線mnを流れる電流は専らダイオード20を介してのみ直流電源1の正極側に流れることになり、図4(a)の電流波形になる。
逆に、放電灯5の結合コンデンサ7側に接続されたフィラメントの放電物質が消耗したとすると、同様の理由により結合コンデンサ7の電位が下がり、CT21の1次巻線mnを流れる電流波形は図5(a)のようになる。
図2に示す保護回路9の入力端子fとダイオード105及びダイオード106のカソード以降との間に接続するインピーダンスを抵抗101及び抵抗102の抵抗値に比べ充分に大きく設定すれば、CT21の2次巻線に流れる電流はほぼ抵抗101及び抵抗102を流れるとみなすことができるので、抵抗101および抵抗102には変流器の原理により、CT21の1次巻線mnを流れる電流に対応した電圧が得られる。従って、コンデンサ103,104の電圧もCT21の1次巻線mnを流れる電流に対応した電圧が得られる。
また、CT21の2次巻線の巻数を中間タップに対して同数にすれば、抵抗101及び抵抗102の電圧は概略同一の値が得られる。
図の構成において、放電灯5が正常点灯している場合にコンデンサ113に得られた電圧は、抵抗121及び抵抗122で分圧されて比較器120の非反転入力に入力されるが、反転入力には抵抗123を介してコンデンサ113の電圧がそのまま入力され、反転入力の電圧が高く、非反転入力が低いので、比較器120の出力は低出力となる。なお、コンデンサ103,104の電圧は図3(B)、(C)に示すように同じであり、ダイオード111,112のカソードの電圧はアノードの電圧(コンデンサ113のい電圧)より高いので、反転入力からダイオード111,112を介してコンデンサ103,104に電流が流れずに、反転入力には抵抗123を介してコンデンサ113の電圧がそのまま入力される。
そして、比較器120の出力が低出力なので、抵抗130、ツエナーダイオード135を介してサイリスタ136のゲートに電流が流れず、サイリスタ136はOFFとなる。従って、MOSFET3のゲート電圧も変わらずインバータ回路はOFFとならない。
また、図1の放電灯5のフィラメントの内、どちらか一方の放電物質が消耗するとコンデンサ103及びコンデンサ104の電圧は、図4(B)、(C)及び図5(B)、(C)に示すように一方の電圧が他方の電圧より低くなる。このような場合に比較器120の非反転入力となる抵抗121と抵抗122の値を適当に定めると、非反転入力の電圧を反転入力の電圧より高くすることができ比較器120の出力は高出力となる。
比較器120の出力が高出力になれば、サイリスタ136のゲートには駆動電源VCから抵抗124、抵抗130及びツェナーダイオード135を介して電流が流れるため、サイリスタ136はON状態になる。
サイリスタ136がONになれば、図1におけるMOSFET 3のゲート電流が、サイリスタ136を介してバイパスされるため、インバータ回路はOFFになる。また、インバータ回路がOFFするまでの時間は、抵抗124、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。さらに、抵抗133,コンデンサ134で時間を細かく調整している。
また、サイリスタ136は、起動回路15を介して電流が流れ続けるため、ON状態を保持し続け、この状態は直流電源1をOFFするまで継続される。
以上のように、放電灯5のフィラメントの内どちらか一方の放電物質が消耗すると、インバータ回路の発振を停止させることができ、インバータ回路の保護をすることができる。
また、放電灯5の種類や出力定格が異なる放電灯に対しても同一の検出回路部品である変流器21でフィラメントの消耗状態を検出することができる。
なお、放電物質の消耗状態の継続時間、即ち、インバータ回路がOFFするまでの時間は、遅延手段である抵抗124、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。
実施の形態2.
図6は実施の形態2である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図、図7は変流器及び保護回路の波形図である。実施の形態1の保護回路は、放電灯のフィラメントの放電灯物質が消耗した場合について示したが、本実施の形態は放電灯が未放電の場合を示す。
放電灯点灯装置は実施の形態1の図1と同じであり、図6において、実施の形態1の図2と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。
図において、140は比較器、145は駆動電源VCに接続された抵抗、141はコンデンサ113と比較器140の反転入力間に接続された抵抗、143はコンデンサ113と比較器140の非反転入力間に接続された抵抗、比較器140の反転入力及び非反転入力からはそれぞれツエナーダイオード142及び抵抗144を介して、中間タップ入力fに接続される。
ここで、放電灯5が未放電の場合にCT21の1次巻線mnに流れる電流につき図6により説明すると、放電灯5が未放電の場合はチョークコイル4、コンデンサ6、結合コンデンサ7で構成されるLC共振回路の共振の鋭さが大きいため、結合コンデンサ7の発振波形の電圧振幅も大きくなり、CT21の巻線mnを流れる電流値は図7(a)に示すような、正常点灯時の電流値に比べ数倍の大きさの電流値となる。
図6のツエナーダイオード142のツエナー電圧値を、図3(b)、(c)に示すコンデンサ103及びコンデンサ104の何れの電圧よりも大きく、また、図4(b)、(c)及び図5(b)、(c)に示す最大値よりも大きく、また、図7(b)、(c)に示す最大値よりも小さく設定する。
次に、主に保護回路9の動作を図1,図6、図7により説明する。図7において、放電灯5の正常点灯及び何れかの極のフィラメントの放電物質が消耗した状態では、コンデンサ113に得られる電圧はツエナーダイオード142の電圧を越えることがなくそのまま比較器140の反転入力に印加される。一方、非反転入力にはコンデンサ113の電圧を抵抗143及び抵抗144で分圧した値が印加され、反転入力が高く、非反転入力が低くなるので比較器140の出力は低出力になる。
そして、比較器120の出力が低出力なので、抵抗130、ツエナーダイオード135を介してサイリスタ136のゲートに電流が流れず、サイリスタ136はOFFとなる。従って、MOSFET3のゲート電圧も変わらずインバータ回路はOFFとならない。
一方、放電灯5が未放電の場合は、変流器21の2次巻線に生じる一対の電圧が正負対照で絶対値が大きく、コンデンサ103,104の電圧が大きくなり、コンデンサ113にはツエナーダイオード142の電圧を越える電圧が発生し、比較器140の反転入力にはツエナーダイオード142の電圧で制限された入力が印加される。
なお、放電灯5が未放電のときに変流器21の2次巻線に生じる一対の電圧とコンデンサ103,104とコンデンサ113等の関係からツエナーダイオード142の電圧を予め設定しておく。また、比較器140の非反転入力の電圧がツエナーダイオード142の電圧より大きくなるよう抵抗143および抵抗144を定めてあるので、非反転入力が高く、反転入力が低くなり、比較器140の出力は高出力になる。
比較器120の出力が高出力になれば、サイリスタ136のゲートには、駆動電源VCから抵抗145、抵抗130及びツエナーダイオード135を介して電流が流れるため、サイリスタ136はON状態になる。サイリスタ136がONになれば、図1におけるMOSFET 3のゲート電流が、サイリスタ136を介してバイパスされるため、インバータ回路はOFFになる。
また、インバータ回路がOFFするまでの時間は、抵抗145、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。
また、サイリスタ136は、起動回路15を介して電流が流れ続けるため、ON状態を保持し続け、この状態は直流電源1をOFFするまで継続される。
以上のように、放電灯5が未放電のまま継続すれば、インバータ回路の発振を停止させることができ、インバータ回路を保護することができる。
また、放電灯5の種類や出力定格が異なる放電灯に対しても同一の検出回路部品である変流器21で放電灯5の未放電を検出することができる。
なお、未放電の継続時間、即ち、インバータ回路がOFFするまでの時間は、抵抗145、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。
この時間を適当に選定することにより、比較器140が外乱ノイズ等により一瞬誤動作した場合でも、インバータ回路を直ちに停止させないようにすることができ信頼性を高くすることができる。
実施の形態3.
図8は実施の形態3である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図である。実施の形態1の保護回路は、放電灯のフィラメントの放電灯物質が消耗した場合、本実施の形態2は放電灯が未放電の場合を示したが、本実施の形態は、放電灯のフィラメントの放電灯物質が消耗した場合と未放電の場合の両方について保護を行うようにしたものである。
図より明らかなように、本実施例の構成は実施の形態1の図2及び実施の形態2の図6の構成を合成したものである。即ち、図8において、比較器120で、放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗検出を、また、比較器140で放電灯5の未放電状態の継続を検出し、それぞれの比較器の出力をダイオード150及びダイオード151でワイヤードOR接続した後抵抗130に接続してなる構成としたものである。図において、放電灯点灯装置は実施の形態1の図1と同じであり、図8において、図2と図6と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。なお、比較器140の駆動電源は省略してある。
また、この構成における動作は、実施の形態1,2の動作の両方を行うもので、説明を省略する。
図の構成から明らかなように、本実施例によれば、放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗状態と未放電の継続状態の両方の状態を検出し、インバータ回路の発振を停止させることができ、インバータ回路を保護することができる。
実施の形態4.
図9は実施の形態4である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図である。本実施の形態は実施の形態3の構成において、変流器21の2次側巻線から入力された電圧を比較器の駆動電源にバイパスするようにしたものである。図において、図8と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。
160はコンデンサ113の高電位側にアノードを、比較器120,140の駆動電源VCにカソードを接続したダイオードである。
この構成における全体の動作は、実施の形態4と同じであり説明を省略し、ダイオード160に関する動作につき次に説明する。
放電灯5の未放電継続時などにコンデンサ113に発生する電圧が、比較器の駆動電源VCより大きくなった場合に駆動電源VCに上記ダイオード160を介してバイパスし、直流電源1の投入時における駆動電源VCのの電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器120,140の入力にその駆動電源の電圧を大幅に越える電圧が印加されるのを防止する。
以上のように、直流電源1の投入時に、比較器120,140の駆動電源VCのの電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、駆動電源の電圧を大幅に越える電圧が印加されるのを防止することができる。
実施の形態5.
図10は実施の形態4である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図である。本実施の形態は実施の形態4の構成において、変流器21の2次側巻線から入力された電圧を比較器の駆動電源にバイパスするダイオードの定格電流値を小さくするようにしたものである。図において、図9と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。161はダイオード160と直列に接続された抵抗である。
この構成における全体の動作は、実施の形態4と同じであり説明を省略し、ダイオード160と抵抗161に関する動作につき次に説明する。
放電灯5の未放電継続時などにコンデンサ113に発生する電圧が、比較器の駆動電源VCより大きくなった場合に駆動電源VCに上記ダイオード160及び抵抗161を介してバイパスし、直流電源1の投入時における駆動電源VCのの電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越える電圧が印加されるのを防止する。そして、抵抗161の作用によって、コンデンサ113から駆動電源VCに流れる電流値を抑える。
以上のように、抵抗161の作用によって、コンデンサ113から駆動電源VCに流れる電流値を抑えることができるので、ダイオード160の電流定格を小さく選定することができる。
実施の形態6.
図11は実施の形態6である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、実施の形態1の図1と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。25は1次巻線にも中間タップを設け、その1次巻線をダイオード19及びダイオード20に直列に接続変流器である。
この他の構成は、実施の形態1と同じであり、動作も実施の形態1と同じであり説明を省略する。
この構成において、実施の形態1と同じ効果を得ることができる。
実施の形態7.
図12は実施の形態6である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、実施の形態1の図1と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。21a及び21bはそれぞれダイオード19及びダイオード20と直列に接続し、それに対応する2次巻線を備えた変流器である。
この他の構成は、実施の形態1と同じであり、動作も実施の形態1と同じであり説明を省略する。
この構成において、実施の形態1と同じ効果を得ることができる。
なお、実施の形態1〜7については、自励式インバータ回路について示したが、他励式インバータ回路でもよい。
また、実施の形態6,7の保護回路9は実施の形態2〜5に示した保護回路を用いてもよく、実施の形態2〜5と同じ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の回路図、第2図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第3図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の放電灯が正常点灯している場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第4図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の放電灯のフィラメントの一方の放電物質が消耗した場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第5図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の放電灯のフィラメントの他方の放電物質が消耗した場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第6図は、この発明の実施の形態2を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第7図は、この発明の実施の形態2を示す放電灯点灯装置の放電灯が未放電の場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第8図は、この発明の実施の形態3を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第9図は、この発明の実施の形態4を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第図10は、この発明の実施の形態5を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第11図は、この発明の実施の形態6を示す放電灯点灯装置の回路図、第12図は、この発明の実施の形態7を示す放電灯点灯装置の回路図、第13図は、従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、第14図は、従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
この発明は、放電灯の寿命末期等で理由で放電灯が正常に点灯できない場合に、インバータ回路の保護回路を備えた放電灯点灯装置に関する。
技術背景
第13図に、従来の放電灯点灯装置の回路図を示す。図において、1は商用電源を整流、平滑して得られる直流電源、2及び3は、MOSFET等のスイッチング素子からなるインバータ回路、4はチョークコイル、5は放電灯、6は放電灯5と並列に接続されたコンデンサ、7は結合コンデンサ、8は上記インバータ回路のMOSFETを起動及び交互にON,OFFする駆動回路、31は電圧検出回路であり、コンデンサ10,11,ダイオード12,13及びコンデンサ14で放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和のピークtoピークに対応する電圧をコンデンサ14の両端に得る。9は電圧検出回路31からの入力電圧を識別して、入力電圧が予め定めた値より大きい場合に、上記駆動回路8からインバータ回路への駆動を停止する保護回路である。
以下、この図13に示した従来例の回路の動作について説明する。図において、直流電源1が投入されると、駆動回路8からMOSFET2及び3へ交互にON,OFFする駆動電流が供給されると、直流電源1から供給される電流は高周波電流に変換され、チョークコイル4、放電灯5、結合コンデンサ7の経路で放電灯5に高周波電流が供給されて、放電灯5は点灯する。
放電灯5のフィラメントには放電物質が塗布されており、上記放電物質は点灯によって時間の経過と共に消耗される。放電物質が消耗すると、放電灯5の放電を継続するために必要な電圧は上昇する。
また、放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和の電圧が、コンデンサ10とコンデンサ11の両端に印加されており、コンデンサ11の両端には上記放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和の電圧の分圧電圧が得られる。
即ち、コンデンサ11の両端には、放電灯5と結合コンデンサ7の電圧の和の電圧に対応する電圧が得られる。
また、コンデンサ11で得られた分圧電圧はダイオード12、13及びコンデンサ14によりピークtoピーク検出されるので、放電灯5のどちらのフィラメント極の放電物質が消耗して放電灯5の電圧が上昇した場合でもその電圧の変化に対応した電圧が検出できる。
コンデンサ14の電圧は、保護回路9によって、予め定められた値より大きい場合にインバータ回路の駆動を停止するよう識別されるが、この際に、放電灯5が正常点灯の場合にコンデンサ14に得られた電圧ではインバータ回路の駆動を継続し、放電灯5の何れかのフィラメントの放電物質が消耗した場合に得られる電圧では、インバータ回路の駆動を停止するよう保護回路9の識別レベルを設定しておけば、放電灯5のフィラメント物質の消耗等による寿命の影響によるインバータ回路への影響を防止することができる。
図14は、従来の別の実施例を示す回路図である。図において図13と同一または相当の部品は同一符号を付し説明を省略する。
図において、4はインバータ回路のMOSFETを駆動する副巻線ab、cdを有するチョークコイル、15は直流電源投入時、インバータ回路を付勢する起動回路、16はMOSFET 2に並列に接続された抵抗、17及び18はそれぞれMOSFET2及び3のゲートに接続された抵抗である。
図において、直流電源1が投入されると起動回路15の作用によって、MOSFET 3がONする。この時に、抵抗16からチョークコイル4を介して、コンデンサ6及びコンデンサ7に充電された電荷はONになったMOSFET 3を介して放電する。この放電電流によってチョークコイル4の副巻線ab及びcdに発生する電圧を、MOSFET 3がON、MOSFET 2がOFFの極性で接続されているので、以降、インバータ回路は高周波で発振を継続し、放電灯5は点灯する。
放電灯5が点灯を継続し、フィラメントの放電物質が消耗すると、保護回路9の出力yが低出力なるのでインバータ回路の発振が停止し、インバータ回路への影響を防止するものである。
しかしながら、上記図13及び図14に示した従来の放電灯点灯装置では、放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗を放電灯の電圧変化で捉えるため、放電灯の種類(管種)、放電灯の出力定格等が僅かに異なる放電灯に対しても、放電灯の電圧検出回路の回路定数を、別々に設定しなければならない問題点があった。
また、放電灯点灯装置を生産するに当たっては、それぞれの放電灯の種類に対応した種類の部品が必要な問題点があった。
また、放電灯5が低温等のため、正常点灯に移行できない状態でインバータ回路を継続して作動させ続けると、チョークコイル4、コンデンサ6及び結合コンデンサ7から成るLC直列共振回路の共振の鋭さが大きいため、共振電流によって放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗が加速されるだけなく、インバータ回路へも影響が生じる恐れがあった。
このため、コンデンサ14の両端電圧で上記LC共振回路の共振の鋭さを検出し、放電灯5が未放電の状態で継続してインバータ回路を作動させるのを防止する必要があったが、その場合でも、放電灯の種類に対応して別々に回路設定をしなければならない問題点があった。
また、放電灯点灯装置を生産するに当たっては、それぞれの放電灯の種類に対応した種類の電圧検出回路の部品が必要となるという題点があった。
この発明は、従来点灯装置の上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の第1の目的は、放電灯の種類や出力定格が異なる放電灯に対してもフィラメントの消耗状態を検出できる回路を提供し、インバータの保護をすると共に、検出回路を別々に設定しなければならない問題や生産に際して放電灯の種類に対応した種類の電圧検出回路の部品を必要としない放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
この発明の第2の目的は、放電灯の種類や出力定格が異なる放電灯に対しても未放電を継続した場合に、その状態を検出できる回路を提供し、インバータの保護をすると共に、検出回路を別々に設定しなければならない問題や生産に際して放電灯の種類に対応した種類の電圧検出回路の部品を必要としない放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
この発明の第3の目的は、保護回路の駆動電源の直流電源の投入時の電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越えた電圧が印加されるのを防止することができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
この発明の第4の目的は、保護回路がノイズ等により一瞬誤動作した場合でも、インバータ回路を直ちに停止させないようにすることができ、信頼性が高い放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
発明の開示
この発明にかかる放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により点灯する放電灯と、この放電灯の電流を制限するチョークコイルと、上記放電灯に直列に接続される結合コンデンサとを備えた放電灯点灯装置において、上記放電灯と上記結合コンデンサの接続点に入力側が接続され、出力側が上記直流電源の高電位側及び低電位側にそれぞれダイオードを介して接続され2次巻線を有する変流器と、この変流器の2次巻線に生じる電圧に基づいて、上記インバータ回路の発振を停止させる保護回路とを備える。
このことによって、放電灯のフィラメントの放電物質が消耗し、放電灯がいわゆる寿命になったことを識別してインバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。
また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器の1次巻線の一端を入力側、他端を出力側としたものである。
このことによって、インバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器の1次巻線の1次巻き線に設けられた中間タップを入力側、上記1次巻き線の両端を出力側としたものである。
このことによって、インバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器を一対設け、それぞれの1次巻線の一端を入力側、それぞれの他端を出力側としたものである。
このことによって、インバータ回路の発振を停止させてインバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、変流器の2次巻線に中間タップを設け、上記一対の2次巻線電圧から検出された一対の電圧に基づいて、インバータ回路の発振を停止するようにしたものである。
このことによって、インバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の異常を検出することができる。
また、一対の電圧の一方が高電圧レベル、他方が低電圧レベルのときに、インバータ回路の発振を停止するようにしたものである。
このことによって、インバータを保護することができる。また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯のフィラメントの消耗状態を検出することができる。
また、一対の電圧の両方が予め定めた電圧より大きいときに、インバータ回路発振を停止するようにしたものである。
このことによって、インバータを保護することができる。
また、放電灯の種類によらず、同一の検出回路部品である変流器により放電灯の未放電を検出することができる。
また、保護回路に入力された変流器の2次巻線からの電流を上記保護回路の比較器の駆動電源にバイパスさせるダイオードを備える。
このことによって、駆動電源の直流電源の投入時の電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越えた電圧が印加されるのを防止することができる。
また、ダイオードと駆動電源の間に抵抗を挿入したものである。
このことによって、駆動電源の直流電源の投入時の電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越えた電圧が印加されるのを防止することができる。
また、保護回路に、インバータ回路の発振を一定時間後に停止させる遅延手段を設けたものである。
このことによって、保護回路がノイズ等により一瞬誤動作した場合でも、インバータ回路を直ちに停止させないようにすることができ信頼性を高くすることができる。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1である放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図2は保護検出回路の構成を示す回路図、図3〜5は変流器及び保護回路の波形図である。
図において、1は商用電源を整流、平滑して得られる直流電源、2及び3は、MOSFET等のスイッチング素子から成るインバータ回路、4はインバータ回路のMOSFETを駆動する副巻線ab、cdを有するチョークコイル、5は放電灯、6は放電灯5と並列に接続されたコンデンサ、7は結合コンデンサ、15は直流電源投入時、インバータ回路を付勢する起動回路、16はMOSFET 2に並列に接続された抵抗、17及び18はそれぞれMOSFET 2及び3のゲートに接続された抵抗である。
19及び20は直流電源1に図示の極性で並列に接続されたダイオードの直列回路、21は上記放電灯5と結合コンデンサ7の接続点と上記ダイオード19及び20の接続点の間に図示 ・ 印の極性で接続され、その2次側に中間タップを含む3の出力線e、f、gを有する変流器(以降CTと呼ぶ)である。
9は変流器(CT)21の2次巻線の出力e、f、gを入力とし、yを出力とする保護検出回路である。
次に、保護回路9につき図2により説明する。図において、e,f,gはそれぞれ図1のe,f,gに対応する保護検出回路9の入力端子、yは出力端子、101及び102は入力e、f間とf、g間にそれぞれ接続された抵抗、105及び106はダイオード、103及び104はコンデンサであり、ダイオード105とコンデンサ103の直列回路は、抵抗101に並列に接続され、抵抗101に発生する電圧をピーク充電する。ダイオード106とコンデンサ104の直列回路は、抵抗102に並列に接続され、抵抗102に発生する電圧をピーク充電する。107及び108はコンデンサ103、104にそれぞれ並列に接続され、コンデンサ103及びコンデンサ104に充電された電圧を放電する放電抵抗である。
107及び108は抵抗で上記コンデンサ103及びコンデンサ104に充電された電圧の放電抵抗である。113はコンデンサであり、アノードがダイオード105とコンデンサ103の接続点に接続されたダイオード109のカソード及びアノードがダイオード106とコンデンサ104の接続点に接続されたダイオード110のカソードに一端が接続され、他端が入力端子fに接続されている。
120は比較器であり、非反転入力(+記号で図示)はコンデンサ113に並列に接続された抵抗121及び抵抗122の接続点に接続される。
また、反転入力(−記号で図示)は、抵抗123を介してダイオード109及びダイオード110の接続点に接続されると共に、アノードが接続されたダイオード111およびダイオード112を介してそれぞれダイオード109及びダイオード110のアノードに接続される。VCは比較器120の駆動電源である。
また、比較器120の出力は抵抗124を介して駆動電源VCに接続される。
また、比較器120の出力からは抵抗130、ツエナーダイオード135を介してサイリスタ136のゲートに接続される。抵抗130とツエナーダイオード135の接続点からは、コンデンサ131及び抵抗132の並行回路を、ツエナーダイオード135とサイリスタ136のゲートの接続点からはコンデンサ133及び抵抗134の並列回路が保護検出回路9のf入力端子に接続される。
次に、図1〜図5により動作を説明する。図1において、直流電源1が投入されると起動回路15の作用によって、MOSFET 3がONする。この時に、抵抗16からチョークコイル4を介して、コンデンサ6及びコンデンサ7に充電された電荷はONになったMOSFET 3を介して放電する。この放電電流によってチョークコイル4の副巻線ab及びcdに発生する電圧を、MOSFET 3がON、MOSFET 2がOFFの極性で接続されているので、以降、インバータ回路は高周波で発振を継続し、放電灯5は点灯する。
そして、変流器21の1次巻線mnからダイオード20を介して直流電源1の高電位側に流れる電流と、ダイオード19を介して低電位側に流れる電流に対応した2次巻線の出力e,f,gを保護回路9のe、f、g端子に入力する。
ここで、放電灯5の点灯状態によりCT21の1次巻線mnに流れる電流につき図3〜図5により説明する。図3は放電灯が正常点灯している場合、図4は放電灯のフィラメントの一方の放電物質が消耗した場合、図5は放電灯のフィラメントの他方の放電物質が消耗した場合のCt21及び保護検出回路の波形図を示す。
放電灯5が正常点灯時にCT21の1次巻線m,nに流れる電流を図3(a)になるようにチョークコイル4、コンデンサ6、結合コンデンサ7の値を設定すれば、放電灯5のフィラメントの一方の放電物質が消耗した場合は図4(a)のように、他方のフィラメントの放電物質が消耗した場合は図5(a)の電流が流れる。
その理由は、例えば放電灯5のチョークコイル4側に接続されたフィラメントの放電物質が消耗したとすると、そこからの電子放出が減少するため放電灯5の正負の放電電流に差が生じ、結合コンデンサ7の電位は上昇し、CT21の1次巻線mnを流れる電流は専らダイオード20を介してのみ直流電源1の正極側に流れることになり、図4(a)の電流波形になる。
逆に、放電灯5の結合コンデンサ7側に接続されたフィラメントの放電物質が消耗したとすると、同様の理由により結合コンデンサ7の電位が下がり、CT21の1次巻線mnを流れる電流波形は図5(a)のようになる。
図2に示す保護回路9の入力端子fとダイオード105及びダイオード106のカソード以降との間に接続するインピーダンスを抵抗101及び抵抗102の抵抗値に比べ充分に大きく設定すれば、CT21の2次巻線に流れる電流はほぼ抵抗101及び抵抗102を流れるとみなすことができるので、抵抗101および抵抗102には変流器の原理により、CT21の1次巻線mnを流れる電流に対応した電圧が得られる。従って、コンデンサ103,104の電圧もCT21の1次巻線mnを流れる電流に対応した電圧が得られる。
また、CT21の2次巻線の巻数を中間タップに対して同数にすれば、抵抗101及び抵抗102の電圧は概略同一の値が得られる。
図の構成において、放電灯5が正常点灯している場合にコンデンサ113に得られた電圧は、抵抗121及び抵抗122で分圧されて比較器120の非反転入力に入力されるが、反転入力には抵抗123を介してコンデンサ113の電圧がそのまま入力され、反転入力の電圧が高く、非反転入力が低いので、比較器120の出力は低出力となる。なお、コンデンサ103,104の電圧は図3(B)、(C)に示すように同じであり、ダイオード111,112のカソードの電圧はアノードの電圧(コンデンサ113のい電圧)より高いので、反転入力からダイオード111,112を介してコンデンサ103,104に電流が流れずに、反転入力には抵抗123を介してコンデンサ113の電圧がそのまま入力される。
そして、比較器120の出力が低出力なので、抵抗130、ツエナーダイオード135を介してサイリスタ136のゲートに電流が流れず、サイリスタ136はOFFとなる。従って、MOSFET3のゲート電圧も変わらずインバータ回路はOFFとならない。
また、図1の放電灯5のフィラメントの内、どちらか一方の放電物質が消耗するとコンデンサ103及びコンデンサ104の電圧は、図4(B)、(C)及び図5(B)、(C)に示すように一方の電圧が他方の電圧より低くなる。このような場合に比較器120の非反転入力となる抵抗121と抵抗122の値を適当に定めると、非反転入力の電圧を反転入力の電圧より高くすることができ比較器120の出力は高出力となる。
比較器120の出力が高出力になれば、サイリスタ136のゲートには駆動電源VCから抵抗124、抵抗130及びツェナーダイオード135を介して電流が流れるため、サイリスタ136はON状態になる。
サイリスタ136がONになれば、図1におけるMOSFET 3のゲート電流が、サイリスタ136を介してバイパスされるため、インバータ回路はOFFになる。また、インバータ回路がOFFするまでの時間は、抵抗124、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。さらに、抵抗133,コンデンサ134で時間を細かく調整している。
また、サイリスタ136は、起動回路15を介して電流が流れ続けるため、ON状態を保持し続け、この状態は直流電源1をOFFするまで継続される。
以上のように、放電灯5のフィラメントの内どちらか一方の放電物質が消耗すると、インバータ回路の発振を停止させることができ、インバータ回路の保護をすることができる。
また、放電灯5の種類や出力定格が異なる放電灯に対しても同一の検出回路部品である変流器21でフィラメントの消耗状態を検出することができる。
なお、放電物質の消耗状態の継続時間、即ち、インバータ回路がOFFするまでの時間は、遅延手段である抵抗124、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。
実施の形態2.
図6は実施の形態2である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図、図7は変流器及び保護回路の波形図である。実施の形態1の保護回路は、放電灯のフィラメントの放電灯物質が消耗した場合について示したが、本実施の形態は放電灯が未放電の場合を示す。
放電灯点灯装置は実施の形態1の図1と同じであり、図6において、実施の形態1の図2と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。
図において、140は比較器、145は駆動電源VCに接続された抵抗、141はコンデンサ113と比較器140の反転入力間に接続された抵抗、143はコンデンサ113と比較器140の非反転入力間に接続された抵抗、比較器140の反転入力及び非反転入力からはそれぞれツエナーダイオード142及び抵抗144を介して、中間タップ入力fに接続される。
ここで、放電灯5が未放電の場合にCT21の1次巻線mnに流れる電流につき図6により説明すると、放電灯5が未放電の場合はチョークコイル4、コンデンサ6、結合コンデンサ7で構成されるLC共振回路の共振の鋭さが大きいため、結合コンデンサ7の発振波形の電圧振幅も大きくなり、CT21の巻線mnを流れる電流値は図7(a)に示すような、正常点灯時の電流値に比べ数倍の大きさの電流値となる。
図6のツエナーダイオード142のツエナー電圧値を、図3(b)、(c)に示すコンデンサ103及びコンデンサ104の何れの電圧よりも大きく、また、図4(b)、(c)及び図5(b)、(c)に示す最大値よりも大きく、また、図7(b)、(c)に示す最大値よりも小さく設定する。
次に、主に保護回路9の動作を図1,図6、図7により説明する。図7において、放電灯5の正常点灯及び何れかの極のフィラメントの放電物質が消耗した状態では、コンデンサ113に得られる電圧はツエナーダイオード142の電圧を越えることがなくそのまま比較器140の反転入力に印加される。一方、非反転入力にはコンデンサ113の電圧を抵抗143及び抵抗144で分圧した値が印加され、反転入力が高く、非反転入力が低くなるので比較器140の出力は低出力になる。
そして、比較器120の出力が低出力なので、抵抗130、ツエナーダイオード135を介してサイリスタ136のゲートに電流が流れず、サイリスタ136はOFFとなる。従って、MOSFET3のゲート電圧も変わらずインバータ回路はOFFとならない。
一方、放電灯5が未放電の場合は、変流器21の2次巻線に生じる一対の電圧が正負対照で絶対値が大きく、コンデンサ103,104の電圧が大きくなり、コンデンサ113にはツエナーダイオード142の電圧を越える電圧が発生し、比較器140の反転入力にはツエナーダイオード142の電圧で制限された入力が印加される。
なお、放電灯5が未放電のときに変流器21の2次巻線に生じる一対の電圧とコンデンサ103,104とコンデンサ113等の関係からツエナーダイオード142の電圧を予め設定しておく。また、比較器140の非反転入力の電圧がツエナーダイオード142の電圧より大きくなるよう抵抗143および抵抗144を定めてあるので、非反転入力が高く、反転入力が低くなり、比較器140の出力は高出力になる。
比較器120の出力が高出力になれば、サイリスタ136のゲートには、駆動電源VCから抵抗145、抵抗130及びツエナーダイオード135を介して電流が流れるため、サイリスタ136はON状態になる。サイリスタ136がONになれば、図1におけるMOSFET 3のゲート電流が、サイリスタ136を介してバイパスされるため、インバータ回路はOFFになる。
また、インバータ回路がOFFするまでの時間は、抵抗145、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。
また、サイリスタ136は、起動回路15を介して電流が流れ続けるため、ON状態を保持し続け、この状態は直流電源1をOFFするまで継続される。
以上のように、放電灯5が未放電のまま継続すれば、インバータ回路の発振を停止させることができ、インバータ回路を保護することができる。
また、放電灯5の種類や出力定格が異なる放電灯に対しても同一の検出回路部品である変流器21で放電灯5の未放電を検出することができる。
なお、未放電の継続時間、即ち、インバータ回路がOFFするまでの時間は、抵抗145、抵抗130、抵抗132、及びコンデンサ131などの定数で設定できる。
この時間を適当に選定することにより、比較器140が外乱ノイズ等により一瞬誤動作した場合でも、インバータ回路を直ちに停止させないようにすることができ信頼性を高くすることができる。
実施の形態3.
図8は実施の形態3である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図である。実施の形態1の保護回路は、放電灯のフィラメントの放電灯物質が消耗した場合、本実施の形態2は放電灯が未放電の場合を示したが、本実施の形態は、放電灯のフィラメントの放電灯物質が消耗した場合と未放電の場合の両方について保護を行うようにしたものである。
図より明らかなように、本実施例の構成は実施の形態1の図2及び実施の形態2の図6の構成を合成したものである。即ち、図8において、比較器120で、放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗検出を、また、比較器140で放電灯5の未放電状態の継続を検出し、それぞれの比較器の出力をダイオード150及びダイオード151でワイヤードOR接続した後抵抗130に接続してなる構成としたものである。図において、放電灯点灯装置は実施の形態1の図1と同じであり、図8において、図2と図6と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。なお、比較器140の駆動電源は省略してある。
また、この構成における動作は、実施の形態1,2の動作の両方を行うもので、説明を省略する。
図の構成から明らかなように、本実施例によれば、放電灯5のフィラメントの放電物質の消耗状態と未放電の継続状態の両方の状態を検出し、インバータ回路の発振を停止させることができ、インバータ回路を保護することができる。
実施の形態4.
図9は実施の形態4である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図である。本実施の形態は実施の形態3の構成において、変流器21の2次側巻線から入力された電圧を比較器の駆動電源にバイパスするようにしたものである。図において、図8と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。
160はコンデンサ113の高電位側にアノードを、比較器120,140の駆動電源VCにカソードを接続したダイオードである。
この構成における全体の動作は、実施の形態4と同じであり説明を省略し、ダイオード160に関する動作につき次に説明する。
放電灯5の未放電継続時などにコンデンサ113に発生する電圧が、比較器の駆動電源VCより大きくなった場合に駆動電源VCに上記ダイオード160を介してバイパスし、直流電源1の投入時における駆動電源VCのの電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器120,140の入力にその駆動電源の電圧を大幅に越える電圧が印加されるのを防止する。
以上のように、直流電源1の投入時に、比較器120,140の駆動電源VCのの電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、駆動電源の電圧を大幅に越える電圧が印加されるのを防止することができる。
実施の形態5.
図10は実施の形態4である放電灯点灯装置の保護回路の構成を示す回路図である。本実施の形態は実施の形態4の構成において、変流器21の2次側巻線から入力された電圧を比較器の駆動電源にバイパスするダイオードの定格電流値を小さくするようにしたものである。図において、図9と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。161はダイオード160と直列に接続された抵抗である。
この構成における全体の動作は、実施の形態4と同じであり説明を省略し、ダイオード160と抵抗161に関する動作につき次に説明する。
放電灯5の未放電継続時などにコンデンサ113に発生する電圧が、比較器の駆動電源VCより大きくなった場合に駆動電源VCに上記ダイオード160及び抵抗161を介してバイパスし、直流電源1の投入時における駆動電源VCのの電圧の立ち上がり速度を加速すると共に、比較器の入力にその駆動電源電圧を大幅に越える電圧が印加されるのを防止する。そして、抵抗161の作用によって、コンデンサ113から駆動電源VCに流れる電流値を抑える。
以上のように、抵抗161の作用によって、コンデンサ113から駆動電源VCに流れる電流値を抑えることができるので、ダイオード160の電流定格を小さく選定することができる。
実施の形態6.
図11は実施の形態6である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、実施の形態1の図1と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。25は1次巻線にも中間タップを設け、その1次巻線をダイオード19及びダイオード20に直列に接続変流器である。
この他の構成は、実施の形態1と同じであり、動作も実施の形態1と同じであり説明を省略する。
この構成において、実施の形態1と同じ効果を得ることができる。
実施の形態7.
図12は実施の形態6である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、実施の形態1の図1と同等または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。21a及び21bはそれぞれダイオード19及びダイオード20と直列に接続し、それに対応する2次巻線を備えた変流器である。
この他の構成は、実施の形態1と同じであり、動作も実施の形態1と同じであり説明を省略する。
この構成において、実施の形態1と同じ効果を得ることができる。
なお、実施の形態1〜7については、自励式インバータ回路について示したが、他励式インバータ回路でもよい。
また、実施の形態6,7の保護回路9は実施の形態2〜5に示した保護回路を用いてもよく、実施の形態2〜5と同じ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の回路図、第2図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第3図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の放電灯が正常点灯している場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第4図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の放電灯のフィラメントの一方の放電物質が消耗した場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第5図は、この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の放電灯のフィラメントの他方の放電物質が消耗した場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第6図は、この発明の実施の形態2を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第7図は、この発明の実施の形態2を示す放電灯点灯装置の放電灯が未放電の場合の変流器及び保護検出回路の波形図、第8図は、この発明の実施の形態3を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第9図は、この発明の実施の形態4を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第図10は、この発明の実施の形態5を示す放電灯点灯装置の保護回路の回路図、第11図は、この発明の実施の形態6を示す放電灯点灯装置の回路図、第12図は、この発明の実施の形態7を示す放電灯点灯装置の回路図、第13図は、従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、第14図は、従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
Claims (10)
- 直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により点灯する放電灯と、この放電灯の電流を制限するチョークコイルと、上記放電灯に直列に接続される結合コンデンサとを備えた放電灯点灯装置において、
上記放電灯と上記結合コンデンサの接続点に入力側が接続され、出力側が上記直流電源の高電位側及び低電位側にそれぞれダイオードを介して接続され2次巻線を有する変流器と、
この変流器の2次巻線に生じる電圧に基づいて、上記インバータ回路の発振を停止させる保護回路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 変流器の1次巻線の一端を入力側、他端を出力側としたを特徴とする請求項第1項記載の放電灯点灯装置。
- 変流器の1次巻線の1次巻き線に設けられた中間タップを入力側、上記1次巻き線の両端を出力側としたを特徴とする請求項第1項記載の放電灯点灯装置。
- 変流器を一対設け、それぞれの1次巻線の一端を入力側、それぞれの他端を出力側としたを特徴とする請求項第1項記載の放電灯点灯装置。
- 変流器の2次巻線に中間タップを設け、保護回路は、上記変流器の一対の2次巻線電圧から検出された一対の電圧に基づいて、インバータ回路の発振を停止するようにしたことを特徴とする請求項第1〜請求項4のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- 一対の電圧の一方が高電圧レベル、他方が低電圧レベルのときに、インバータ回路の発振を停止するようにしたことを特徴とする請求項5記載の放電灯点灯装置。
- 一対の電圧の両方が予め定めた電圧より大きいときに、インバータ回路発振を停止するようにしたことを特徴とする請求項5または請求項6記載の放電灯点灯装置。
- 保護回路に入力された変流器の2次巻線からの電流を上記保護回路の比較器の駆動電源にバイパスさせるダイオードを備えたことを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- ダイオードと駆動電源の間に抵抗を挿入したことを特徴とする請求項8記載の放電灯点灯装置。
- 保護回路に、インバータ回路の発振を一定時間後に停止させる遅延手段を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
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