JP2000286086A - 放電灯点灯装置、放電ランプ装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化を可能にした消費電力３５Ｗ以下の高
圧放電ランプを点灯する放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】 バラストチョークL4の飽和により共振回
路26の共振周波数を変化させる。インバータ回路23の出
力周波数を必要に応じて連続的に変化させる。高電圧放
電ランプ11の始動するグロー放電開始電圧からアーク放
電維持電圧ポイントを含めた始動時に、ランプ電流に対
するランプ電力およびランプ電圧特性となる負荷特性
は、１本の連続的な負荷カーブになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消費電力３５Ｗ以
下の高圧放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置、放電
ランプ装置および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、比較的効率の高い高圧放電ランプ
が用いられてきており、この高圧放電ランプ用の放電灯
点灯装置も普及しつつある。

【０００３】一方、近年消費電力の低い小型の高圧放電
ランプも普及しつつあるが、高圧放電ランプを点灯させ
るには始動電圧を供給するためのイグナイタ回路などが
必要になるため、小型化しにくい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
高圧放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置は、充分に
小型化しにくい問題を有している。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、小型化を可能にした消費電力３５Ｗ以下の高圧放電
ランプを点灯する放電灯点灯装置、放電ランプ装置およ
び照明装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電灯点
灯装置は、スイッチング素子を有し消費電力３５Ｗ以下
の高圧放電ランプを点灯させるインバータ回路と；イン
ダクタおよびコンデンサを有し始動時にこのインダクタ
を飽和させて高圧放電ランプのグロー放電開始電圧とア
ーク放電維持電圧ポイントが連続的な負荷カーブでつな
がっている共振回路とを具備したもので、始動時にこの
インダクタを飽和させて高圧放電ランプのグロー放電開
始電圧とアーク放電維持電圧ポイントが連続的な負荷カ
ーブでつながっているとともに、３５Ｗ以下の高圧放電
ランプは高調波対策が不要で始動電圧が低いので共振回
路で発生できる程度の電圧でよく、たとえばイグナイタ
などの高圧パルス発生回路が不要になり、回路を小型化
できる。

【０００７】請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の放電灯点灯装置において、インバータ回路は、
無負荷保護機能を有するもので、高圧放電ランプの高温
再始動時に高圧放電ランプが不点となり、始動電圧が連
続発生すると共振回路の共振用のインダクタが飽和して
いるため、共振回路の無負荷共振周波数が高くなって共
振電流が大きくなり共振用のインダクタに過大な電流が
流れ、また、この電流はスイッチング素子にも流れるた
め、導通損失が増大したり、スイッチング損失が増大し
て発熱するとともに、共振回路のインダクタが発熱し、
進相発振や過大電流などのように、インバータ回路に大
きなストレスを与えるため、このストレスを防止する。

【０００８】請求項３記載の放電灯点灯装置は、請求項
２記載の放電灯点灯装置において、無負荷保護機能は、
インバータ回路のスイッチング素子の間欠発振によるも
ので、スイッチング素子などに加わるストレスを防止す
るために間欠動作させる。

【０００９】請求項４記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置において、グ
ロー放電を検出するグロー放電検出手段と、このグロー
放電検出手段でグロー放電開始が検出された後、グロー
放電を維持しうるレベルまで出力電圧を低下させ、この
低下させた出力電圧から一定時間をかけて出力電圧を上
昇させアーク放電に転移させる出力制御手段とを具備し
たもので、グロー放電検出手段でグロー放電開始が検出
された後には、出力制御手段で電圧を抑えて高圧放電ラ
ンプの電極を徐々に加熱することにより、電極全体を均
一に加熱できるので、アーク放電初期に電極温度が低い
側の電極がスパッタされる量を抑えるとともに、電極温
度が高い側の電極の構成物質の蒸発量を抑え黒化を抑制
する。

【００１０】請求項５記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置において、グ
ロー放電を検出するグロー放電検出手段と、このグロー
放電検出手段でグロー放電開始が検出された後、グロー
放電を維持しうるレベルまで出力電圧を低下させ一定時
間後にこの低下を解除する出力制御手段とを具備したも
ので、グロー放電検出手段でグロー放電開始が検出され
た後には、出力制御手段で電圧を抑えて高圧放電ランプ
の電極を徐々に加熱することにより、電極全体を均一に
加熱できるので、アーク放電初期に電極温度が低い側の
電極がスパッタされる量を抑えるとともに、電極温度が
高い側の電極の電極構成物質の蒸発量を抑えて黒化を抑
制し、また、アーク放電への転移時間が一定になるの
で、たとえば複数台数を同時に使用する場合に点灯開始
のばらつきを抑えられる。

【００１１】請求項６記載の放電灯点灯装置は、請求項
４または５記載の放電灯点灯装置において、出力制御手
段は、インバータ回路の動作周波数を変化させて出力電
圧を変化させるもので、簡単にインバータ回路の電圧を
調整可能である。

【００１２】請求項７記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし６いずれか記載の放電灯点灯装置において、イ
ンバータ回路は、ランプ電力一定制御するもので、ラン
プ電力を一定にすることにより高圧放電ランプの色差を
抑えられ、ランプ寿命末期時に発生するランプ電圧上昇
時においても過大電力とならないため、インバータ回路
は保護される。

【００１３】請求項８記載の放電灯点灯装置は、請求項
７記載の放電灯点灯装置において、共振回路の共振を制
御するインダクタおよびコンデンサを有する補助共振回
路を具備し、ランプ電力一定制御は、補助共振回路のイ
ンダクタの飽和により制御するもので、小電流でもイン
ダクタを飽和させられるので、簡単にランプ電力を制御
する。

【００１４】請求項９記載の放電灯点灯装置は、請求項
７記載の放電灯点灯装置において、インバータ回路への
入力電圧を平滑する平滑手段を具備し、ランプ電力一定
制御は、平滑手段への平滑量により制御する。

【００１５】請求項１０記載の放電灯点灯装置は、請求
項１ないし９いずれか記載の放電灯点灯装置において、
インバータ回路の温度を検出する温度検出手段を具備
し、この温度検出手段で検出された温度が高い場合には
インバータ回路の出力を低くし温度が低い場合にはイン
バータ回路の出力を高くする制御手段とを具備したもの
で、インバータ回路の高温時にスイッチング素子などの
部品にかかるストレスを低減させる。

【００１６】請求項１１記載の放電灯点灯装置は、請求
項１ないし１０いずれか記載の放電灯点灯装置におい
て、温度検出手段は、共振回路のインダクタ近傍に配設
されたもので、共振回路の共振に用いるインダクタの温
度を確実に捕らえることができ、共振用のインダクタの
飽和レベルに関連したたとえば無負荷二次電圧の調整も
可能になる。

【００１７】請求項１２記載の放電灯点灯装置は、請求
項１１記載の放電灯点灯装置において、共振回路のイン
ダクタを放電ランプが位置する面と反対側の面に装着す
る基板を具備したもので、放電ランプの熱影響を受ける
ことなく、共振回路のインダクタの温度検出が可能にな
る。

【００１８】請求項１３記載の放電ランプ装置は、請求
項１ないし１２いずれか記載の放電灯点灯装置と；この
放電灯点灯装置を収納する基体と；この基体に取り付け
られる放電ランプとを具備したもので、それぞれの作用
を奏する。

【００１９】請求項１４記載の照明装置は、請求項１な
いし１２いずれか記載の放電灯点灯装置と；この放電灯
点灯装置に放電ランプが装着される器具本体とを具備し
たもので、それぞれの作用を奏する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の蛍
光ランプ装置を図面を参照して説明する。

【００２１】図２は放電ランプ装置を示す断面図、図３
は回路基板の表面を示す平面図、図４は回路基板の裏面
を示す底面図である。

【００２２】図２に示すように、放電ランプ装置１は、
耐熱性合成樹脂などの耐熱物質の筒状の基体２を有し、
この基体２の上部には口金装着部３が形成され、この口
金装着部３には口金４が取り付けられ、基体２の下部に
は第１の配線基板５が取り付けられ、基体２の上部の口
金装着部３内には第２の配線基板６が取り付けられてい
る。また、基体２の下部には下面に照射開口７を有する
反射体８が取り付けられ、この反射体８内には冷却効率
を向上するとともに薄型化を図るため図３に示す円孔12
に対向し、第１の配線基板５に取り付けられた消費電力
３５Ｗ以下、たとえば２５Ｗのタングステンなどの構成
物質で形成された電極を有するショートアーク型の高圧
放電ランプ（High Intensity Discharge Lamp）11が収
納されている。なお、消費電力が３５Ｗ以下としたの
は、消費電力が３５Ｗを越える場合には高調波対策が必
要になるためである。

【００２３】なお、第１の配線基板５および第２の配線
基板６の２枚とせずに、図３および図４に示す１枚の第
１の配線基板５のみとしてもよい。この場合、第１の配
線基板５の中央に冷却通気用の円孔12を形成せず、高圧
放電ランプ11が装着される側には反射面13を形成してい
る。そして、第１の配線基板５あるいは第１の配線基板
５および第２の配線基板６に放電灯点灯装置14を装着す
る。

【００２４】図１は放電灯点灯装置を示す回路図で、こ
の図１に示す放電灯点灯装置14は、商用交流電源ｅにコ
ンデンサC1およびインダクタL1を有するフィルタ回路21
が接続され、このフィルタ回路21にダイオードD1，D2，
D3，D4がブリッジ状に接続された全波整流回路22の入力
端子が接続され、この全波整流回路22の出力端子には、
平滑用のコンデンサC2が接続されている。なお、このコ
ンデンサC2は、第２の配線基板６を用いる場合には高圧
放電ランプ11から最も離れており、温度の最も低い第２
の配線基板６に配設すれば、温度による悪影響を防止で
きる。一方、第１の配線基板５のみの場合には、コンデ
ンサC2は背が高いので第１の配線基板５の外周近傍に配
設する。

【００２５】また、このコンデンサC2にはコンプリメン
タリペア型ハーフブリッジ型の点灯手段としての４０ｋ
Ｈｚないし１５０ｋＨｚの周波数で動作するインバータ
回路23が接続されている。このインバータ回路23は、ス
イッチング素子としてのＮ型の電界効果トランジスタQ1
およびＰ型の電界効果トランジスタQ2が直列に接続さ
れ、電界効果トランジスタQ1のゲート、ソース間には、
ドライブ回路24が接続され、このドライブ回路24は定電
圧用のツェナダイオードZD1 およびツェナダイオードZD
2 の直列回路と、コンデンサC3、インダクタL2およびイ
ンダクタL3の直列回路が接続され、このインダクタL2お
よびインダクタL3の直列回路に対して並列にコンデンサ
C4が接続され、補助共振回路25が接続されている。さら
に、電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジス
タQ2のゲートは、抵抗R1を介してインダクタL1に接続さ
れている。なお、インバータ回路23は第２の配線基板６
を用いる場合にも、高周波減衰をなくすため、高圧放電
ランプ11に近い第１の配線基板５に配設する。すなわ
ち、直流関連の部品を第２の配線基板６に配設し、高周
波部分を第１の配線基板５に配設すれば、温度、パルス
減衰およびノイズ対策の点で優れる。一方、第１の配線
基板５のみの場合には、背の低い部品を中央周辺に配設
し、背の高い部品を周辺に配設することにより、スペー
スを効率よく用いることができる。

【００２６】またさらに、電界効果トランジスタQ2に
は、インダクタL2とトランス構成により磁気的に接続さ
れたインダクタであるバラストチョークL4、直流カット
用のコンデンサC5および共振用のコンデンサC6が接続さ
れて、これらで主回路となる共振回路26を形成し、この
コンデンサC6に対しては並列に高圧放電ランプ11が接続
されている。

【００２７】また、ツェナダイオードZD2 には並列に電
界効果トランジスタQ3が接続され、また、バラストチョ
ークL4およびコンデンサC5に対して並列に、抵抗R2およ
び抵抗R3の直列回路が接続され、これら抵抗R2および抵
抗R3の接続点は、ダイオードD5およびツェナダイオード
ZD3 を介して電界効果トランジスタQ3のゲートに接続さ
れ、電界効果トランジスタQ3のゲート、ソース間にはコ
ンデンサC7が接続されている。

【００２８】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００２９】まず、商用交流電源ｅの電圧を全波整流回
路22で全波整流し、コンデンサC2で平滑する。

【００３０】また、高圧放電ランプ11が点灯していない
始動二次電圧発生時には、始動電圧が発生し、高圧放電
ランプ11の電圧すなわちランプ電圧が高くなると、この
電圧に対応してバラストチョークL4およびコンデンサC5
の直列回路の電圧が高くなり、バラストチョークL4およ
びコンデンサC5の直列回路に対して並列に設けられた抵
抗R3および抵抗R2の直列回路における抵抗R2の両端電圧
を上昇する。ところが、始動二次電圧以上の電圧になる
とツェナダイオードZD3 がオンして電界効果トランジス
タQ3をオンさせるため、ツェナダイオードZD1 を通して
電界効果トランジスタQ1のゲート端子は短絡され、イン
バータ回路23は発振を停止する。この発振の停止後に抵
抗R2の両端電圧は低下し、電界効果トランジスタQ3をオ
フさせる。そして、抵抗R1からの起動電圧が無ければ、
インバータ回路23は発振停止を維持する。この状態で、
商用交流電源ｅの電圧が上昇してくると、抵抗R1を介し
た交流電圧により電界効果トランジスタQ1にゲート電圧
が供給されると、発振を開始する。これを繰り返し、交
流電圧の周波数の２倍の周波数で、パルス状の始動電圧
を発生する。

【００３１】したがって、小型化などのためにバラスト
チョークL4を小さくし、共振回路26の共振周波数が高く
なって、電界効果トランジスタQ1および電界効果トラン
ジスタQ2のスイッチングが進相になってスイッチング損
失の増加により温度上昇しても、間欠発振の作用により
この温度上昇は充分に低くすることができ、熱暴走のお
それもない。

【００３２】また、高圧放電ランプ11の高温再始動時
は、ピーク、トゥ、ピークで始動電圧が２０ｋＶ以上に
なり容易に再点灯しにくいが、バラストチョークL4が飽
和状態でありそのままでは、電界効果トランジスタQ1，
Q2に大きなストレスが加わるが、間欠的に動作させるこ
とにより、電界効果トランジスタQ1，Q2のストレスを小
さくする。

【００３３】そして、高圧放電ランプ11が始動して点灯
すると、抵抗R2および抵抗R3の電圧は低いので、ツェナ
ダイオードZD3 がオフであり電界効果トランジスタQ3の
ゲート電圧も低いのでオフし、ツェナダイオードZD1 を
通して電界効果トランジスタQ1のゲート端子を短絡する
ことなく、インバータ回路23は動作して、コンデンサC
3、インダクタL2およびインダクタL3との共振周波数に
おいて電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジ
スタQ2をそれぞれオン、オフが逆になるように、オン、
オフし、バラストチョークL4とコンデンサC5およびコン
デンサC6との共振回路26の共振出力電圧に従い高圧放電
ランプ11を点灯させる。

【００３４】すなわち、コンデンサC3、インダクタL2お
よびインダクタL3の共振周波数で決まる動作周波数で、
バラストチョークL4、コンデンサC5およびコンデンサC6
の共振回路26を有するインバータ回路23を動作させる
と、無負荷に近いほどバラストチョークL4、コンデンサ
C5およびコンデンサC6の共振周波数と、コンデンサC3、
インダクタL2およびインダクタL3で決まるインバータ回
路23の動作周波数が近づくので、インバータ回路23の負
荷カーブが連続的に変化し、高圧放電ランプ11の始動す
るグロー放電開始電圧からアーク放電維持電圧ポイント
を含めた始動時に、図５に示すようなランプ電流に対す
るランプ電力およびランプ電圧特性となる。バラストチ
ョークL4を飽和させることで、始動電圧を高くすること
ができるので、イグナイタなどが不要となり１本の連続
的な負荷カーブになる。

【００３５】また、インバータ回路23は周波数が４０ｋ
Ｈｚないし１５０ｋＨｚで動作しても３５Ｗ以下の高圧
放電ランプでは、音響共鳴現象も回避できる。

【００３６】次に、他の実施の形態の放電灯点灯装置を
図６を参照して説明する。

【００３７】図６は他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図で、この図６に示す実施の形態の放電灯点灯
装置14は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置14に
おいて、ソフトスタート回路31を設けたものである。

【００３８】このソフトスタート回路31は、バラストチ
ョークL4およびコンデンサC5の直列回路に対して並列に
抵抗R5および抵抗R6の直列回路のグロー放電検出手段と
してのグロー放電検出回路32を接続する。そして、この
抵抗R6に対して並列にダイオードD7およびコンデンサC1
1 の直列回路を接続し、コンデンサC11 に対して並列に
抵抗R7およびコンデンサC12 の直列回路を接続し、抵抗
R7およびコンデンサC12 の接続点に電界効果トランジス
タQ4のゲートを接続し、電界効果トランジスタQ4のドレ
イン、ソース間に抵抗R7およびコンデンサC15 の並列回
路を接続するとともにツェナダイオードZD5 を接続し、
電界効果トランジスタQ5のゲートを接続する。一方、イ
ンダクタL3に対して並列にダイオードD8およびツェナダ
イオードZD6 の直列回路を接続し、ツェナダイオードZD
6 に対して並列に電界効果トランジスタQ5のドレイン、
ソースを接続し、出力制御手段としての出力制御回路33
が形成される。なお、抵抗R5およびコンデンサC15 の時
定数は約０．１秒、抵抗R7およびコンデンサC12 の時定
数は約１秒に設定されている。

【００３９】そして、基本的な動作は図１に示す実施の
形態と同様であるが、図７に示すように、高圧放電ラン
プ11をたとえば４００Ｖでグロー放電を開始すると、グ
ロー放電検出回路32の抵抗R5および抵抗R6で高圧放電ラ
ンプ11の電圧を検出してグロー放電の開始を検出して、
すなわち抵抗R5とコンデンサC15 の時定数である０．１
秒後から電界効果トランジスタQ5がオンしインダクタL3
に直流電流を流し、インダクタL3を飽和させ、コンデン
サC3、インダクタL2およびインダクタL3で決まる共振周
波数を高くさせる。そして、出力制御回路33では、抵抗R
7およびコンデンサC12 の時定数で電界効果トランジス
タQ4がオンする約１秒の間にランプ電圧をグロー放電が
維持できる２００Ｖ程度に電圧を低下させる。そして、
抵抗R7およびコンデンサC12 の時定数で設定される時間
が経過して電界効果トランジスタQ4がオンすると、電界
効果トランジスタQ5はオフとなるので出力電圧を低下さ
せる状態を解除するためインダクタL3の直流電流がなく
なり飽和しなくなる。このときインバータ回路23の発振
周波数は低くなり高い出力電圧を発生させて高圧放電ラ
ンプ11をアーク転移させる。

【００４０】このように、低い電圧で比較的長い時間グ
ロー放電させて電極を暖めることにより、２つの電極温
度が均一に上昇し、かつ、電極の表面のみならず、電極
の内部まで暖めることができるため、電極は全体が均一
に温まりアーク放電初期に電極温度が低い側の電極のス
パッタを抑制できるとともに、電極温度が高い側の電極
のタングステンなどの電極構成物質の蒸発量を抑えて黒
化を防止し、光束維持率を向上できる。

【００４１】なお、上記実施の形態ではグロー放電が所
定時間経過した後に電圧を上昇させてアーク放電に移行
させているが、グロー放電になった後徐々に電圧を上昇
させてアーク放電に移行させてもよく、グロー放電の開
始はランプ電圧の低下あるいはランプ電流の増加を検出
して検知するようにしてもよい。

【００４２】また、他の実施の形態の放電灯点灯装置を
図８を参照して説明する。

【００４３】図８は他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図で、この図８に示す実施の形態の放電灯点灯
装置14は、図６に示す実施の形態の放電灯点灯装置14に
おいて、ソフトスタート回路31に代えてソフトスタート
回路34を接続したものである。

【００４４】このソフトスタート回路34は、バラストチ
ョークL4およびコンデンサC5に対して並列に抵抗R11 お
よび抵抗R12 の直列回路のグロー放電検出手段としての
グロー放電検出回路35を接続し、抵抗R11 および抵抗R1
2 の接続点からダイオードD11 およびツェナダイオード
ZD7 を介して電界効果トランジスタQ6のゲートに接続
し、この電界効果トランジスタQ6はツェナダイオードZD
8 およびダイオードD12を介してインダクタL3の両端子
間に接続されており、電界効果トランジスタQ6のゲー
ト、ソース間にはコンデンサC16 および抵抗R15 の並列
回路が接続され、出力制御手段としての出力制御回路36
を形成している。

【００４５】そして、高圧放電ランプ11が点灯せず、電
圧が高くなっている状態では、バラストチョークL4およ
びコンデンサC5の直列回路の電圧が高くなっているの
で、ツェナダイオードZD7 がオンし電界効果トランジス
タQ6がオンしツェナダイオードZD8 がオンし、インダク
タL3が飽和するので発振周波数が高く変化して電圧が低
下し、図９に示すように始動時の電圧がアーク放電時の
ランプ電圧より高い電圧で一定にして必要以上高い電圧
を印加することなくグロー放電により電極を全体的に均
一に加熱し、高圧放電ランプ11の電極を適切に加熱して
スパッタリングによる黒化などを防止し、アーク放電転
移後は図１０に示すようにランプ電圧を低下させる。な
お、始動二次電圧はピーク・トゥ・ピークで１．２ｋＶ
以上とし、グロー放電時の制限電圧を１５０Ｖｒｍｓな
いし３５０Ｖｒｍｓにする。また、グロー放電時は周波
数制御し、始動二次電圧は発振停止レベルで決定するこ
とにより、グロー放電時点灯維持可能あるいは無負荷時
インバータ回路23のストレスを低下できる。

【００４６】さらに、他の実施の形態の放電灯点灯装置
を図１１を参照して説明する。

【００４７】図１１は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図１１に示す実施の形態の放電灯
点灯装置14は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置
14において、周波数制御型の定電力制御回路37を設けた
ものである。

【００４８】この定電力制御回路37は、バラストチョー
クL4およびコンデンサC5の直列回路に対して並列に、抵
抗R17 および抵抗R18 の直列回路を接続し、抵抗R17 お
よび抵抗R18 の接続点をダイオードD15 を介して電界効
果トランジスタQ7のゲートに接続されている。また、こ
の電界効果トランジスタQ7のドレイン、ソースはダイオ
ードD16 を介してインダクタL2の両端に接続され、電界
効果トランジスタQ7のゲート、ソース間にはコンデンサ
C17 が接続されてている。

【００４９】そして、抵抗R18 によりランプ電圧を検出
し、抵抗R16 によりランプ電流を検出し、これらの和に
基づきランプ電力を検出し、ランプ電力が大きくなると
電界効果トランジスタQ7のゲート電圧を高くして電界効
果トランジスタQ7でバイパスさせるインダクタL2の直流
電流量を増加させてインダクタL2を飽和させることで発
振周波数を変化させ、ランプ電力が大きくなりすぎると
出力を低下させ、反対に、ランプ電力が小さくなりすぎ
るとランプ電力を上昇させ、ランプ電力を常に一定にす
るように変化させる。このように、高圧放電ランプ11を
定電力で制御することにより、色を一定にできるととも
に、寿命末期などの過大電力によるインバータストレス
を防止する。

【００５０】またさらに、他の実施の形態の放電灯点灯
装置を図１２を参照して説明する。

【００５１】図１２は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図１２に示す実施の形態の放電灯
点灯装置14は、図１１に示す実施の形態の放電灯点灯装
置14において、周波数制御型の定電力制御回路37に代え
て平滑量制御型の平滑手段としての定電力制御回路38を
設けたものである。

【００５２】この定電力制御回路38は、高圧放電ランプ
11に対して直列に抵抗R21 を接続し、コンデンサC6に対
して並列に抵抗R22 および抵抗R23 の直列回路を接続
し、抵抗R22 および抵抗R23 の接続点にトランジスタQ8
のベースを接続し、このトランジスタQ8のコレクタ、エ
ミッタを抵抗R24 を介して全波整流回路22の出力端子間
に接続し、抵抗R8のベース、エミッタ間にコンデンサC1
8 を接続し、コンデンサC2に対して電界効果トランジス
タQ9を接続し、この電界効果トランジスタQ9のゲートに
トランジスタQ8のコレクタに接続されている。

【００５３】そして、抵抗R22 および抵抗R23 でランプ
電圧を検出し、抵抗R21 でランプ電流で検出し、これら
電力に基づきトランジスタQ8を制御して、トランジスタ
Q8のベース電流を増加させてトランジスタQ8のコレク
タ、エミッタ間の見かけ上のインピーダンスを低下さ
せ、トランジスタQ9のゲート電圧を低下させて電界効果
トランジスタQ9のドレイン、ソース間の見かけ上のイン
ピーダンスを増加させ、コンデンサC2の平滑量を低下さ
せ、反対にランプ電力が低下したときにはコンデンサC2
の平滑量を増加させ、ランプ電力を一定にして高圧放電
ランプを点灯させる。点灯周波数を変化させないので、
音響共鳴を防止できる。

【００５４】なお、上述のいずれの実施の形態も電界効
果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2を極性
を異ならせてコンプリメンタリペア型ハーフブリッジ型
のインバータ回路23としたが、いずれの場合も同一の極
性の電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジス
タQ2を用いても同様の効果を得ることができる。

【００５５】またさらに、他の実施の形態の放電灯点灯
装置を図１３を参照して説明する。

【００５６】図１３は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図１３に示す実施の形態の放電灯
点灯装置14は、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置
14において、コンプリメンタリペア型ハーフブリッジ型
のインバータ回路23に代えて同極性の電界効果トランジ
スタQ11 および電界効果トランジスタQ12 を用いたイン
バータ回路41にするとともに、制御手段としての制御回
路42を異ならせたものである。

【００５７】まず、ダイオードD1およびダイオードD3と
コンデンサC2の間に抵抗R31が接続され、コンデンサC2
に対して並列にインバータ回路41が接続され、このイン
バータ回路41は同極性の電界効果トランジスタQ11 およ
び電界効果トランジスタQ12が直列に接続されている。
また、インダクタL1とダイオードD1およびダイオードD2
との接続点は、抵抗R32 を介して電界効果トランジスタ
Q11 のゲートに接続され、電界効果トランジスタQ11 の
ゲートおよびドレインの間には、ツェナダイオードZD11
およびツェナダイオードZD12が逆極性に直列に接続さ
れ、電界効果トランジスタQ12 のソースおよびゲートの
間には抵抗R33 が接続されている。

【００５８】また、電界効果トランジスタQ11 のゲー
ト、ドレイン間には、コンデンサC22、インダクタL5お
よびバラストチョークL4と磁気的に結合されているイン
ダクタL6が直列に接続され、電界効果トランジスタQ12
のゲート、ドレイン間には、コンデンサC23 、インダク
タL5と磁気的に結合されインダクタL5と逆方向に電流が
流れるインダクタL6およびインダクタL4と磁気的に結合
されているインダクタL8が直列に接続されている。

【００５９】さらに、コンデンサC6に対して並列に、制
御手段としての制御回路41が接続され、この制御回路41
は抵抗R34 および抵抗R35 の直列回路が接続され、抵抗
R35に対して並列に抵抗R36 および温度検出手段として
の成温度特性の感温抵抗であるＰＴＣ素子Z1が接続され
ている。なお、このＰＴＣ素子Z1は第１の配線基板５の
高圧放電ランプ11とは反対の面にバラストチョークL4に
近接して配置されている。また、抵抗R35 に対して並列
にダイオードD21 およびコンデンサC24 が直列に接続さ
れ、コンデンサC24 に対して並列にツェナダイオードZD
13 およびコンデンサC25 の直列回路が接続され、コン
デンサC25 に対して並列に抵抗R37 が並列に接続され、
ツェナダイオードZD13およびコンデンサC25 の接続点に
は電界効果トランジスタQ13 のゲートが接続されてい
る。さらに、この電界効果トランジスタQ13 のドレイ
ン、ソース間には、ツェナダイオードZD14が接続され、
この電界効果トランジスタQ13 のドレインは、ツェナダ
イオードZD15を介して電界効果トランジスタQ12 のゲー
トに接続されている。そして、ツェナダイオードZD14に
対して並列に、コンデンサC38 およびコンデンサC39 の
直列回路が接続され、コンデンサC39 に対して並列にコ
ンデンサC26 が接続されている。また、抵抗R38および
抵抗R39 の接続点は電界効果トランジスタQ14 に接続さ
れ、この電界効果トランジスタQ14 はコンデンサC27 を
介して電界効果トランジスタQ12 のゲート、ドレイン間
に接続され、この電界効果トランジスタQ12 のゲート、
ドレイン間にはコンデンサC28 が接続されている。

【００６０】次に、この実施の形態の動作について説明
する。なお、基本的な動作は図１に示す実施の形態と同
様である。

【００６１】まず、商用交流電源ｅを投入すると、抵抗
R32 、ツェナダイオードZD11、ツェナダイオードZD12、
抵抗R33 、ツェナダイオードZD13およびツェナダイオー
ドZD14の経路で電流が流れ、電界効果トランジスタQ12
のゲート、ソース間の電圧が上昇して電界効果トランジ
スタQ12 がオンする。この電界効果トランジスタQ12の
オンにより、抵抗R33 からのゲート電圧の供給が無くな
り、電界効果トランジスタQ12 はオフする。このとき、
バラストチョークL4に蓄えられているエネルギーが放出
され、バラストチョークL4と磁気結合されているインダ
クタL6により、電界効果トランジスタQ11 はオンさせ
る。インダクタL5、インダクタL6および電界効果トラン
ジスタQ11 のゲート容量で決まる共振周波数に従って、
電界効果トランジスタQ11 はオフする。この後、バラス
トチョークL4と磁気結合したインダクタL8により電界効
果トランジスタQ12 はオンする。インダクタL8、インダ
クタL7、コンデンサC28 およびコンデンサC27 および電
界効果トランジスタQ12 のゲート容量で決まる共振周波
数に従って、電界効果トランジスタQ12 はオフし、以後
これを繰り返す。なお、インダクタL5およびインダクタ
L7を磁気的に結合しているので、コンデンサC28 および
コンデンサC27 は電界効果トランジスタQ11 のオン時間
に影響を与えるとともに、電界効果トランジスタQ12 が
オンしているときには、電界効果トランジスタQ11 がオ
フしている状態とし、電界効果トランジスタQ12 がオフ
しているときには、電界効果トランジスタQ11 がオンし
ている状態とし、電界効果トランジスタQ11 および電界
効果トランジスタQ12 を交互にオン、オフさせ、電界効
果トランジスタQ11 および電界効果トランジスタQ12 が
同時にオンして短絡状態となることを防止している。

【００６２】そして、インバータ回路23の発振が開始す
ると、ツェナダイオードZD15、抵抗R38 およびコンデン
サC26 の経路で電流が流れる。このとき、コンデンサC2
6 の両端電圧はゆっくり上昇し、電界効果トランジスタ
Q14 のゲート電圧として供給される。また、電界効果ト
ランジスタQ14 はゲート電圧に対し、電界効果トランジ
スタQ14 のドレイン、ソース間のインピーダンスを変化
させるので、コンデンサC27 および電界効果トランジス
タQ14 のドレイン、ソース間のインピーダンスを変化さ
せるので、コンデンサC27 およびトランジスタQ14 のド
レイン、ソース間の実効的容量は連続的に変化する。し
たがって、インバータ回路23の動作周波数が連続的に変
化する。そして、このような周波数の変化の中に、共振
回路26のバラストチョークL4、コンデンサC5およびコン
デンサC6などの無負荷共振周波数を含めれば、始動二次
電圧を十分に高く発生できる。

【００６３】また、バラストチョークL4の温度が上昇す
ると、ＰＴＣ素子Z1の抵抗値が上昇して高圧放電ランプ
11のランプ電圧検出の閾値が切り換えられ、低温時より
低いランプ電圧でツェナダイオードZD13がオンしてコン
デンサC25 を充電し電界効果トランジスタQ13 をオン
し、ツェナダイオードZD14を短絡し、電界効果トランジ
スタQ14 がオンして、インバータ回路41は低い始動電圧
で間欠発振する。このように、高温時にはインバータ回
路41の出力を低下させることにより、高温時に電界効果
トランジスタQ11 ，Q12 などの電子部品に加わるストレ
スを低下させる。

【００６４】すなわち、放電ランプ装置１は放電灯点灯
装置14および高圧放電ランプ11が一体に収納されている
ため、高圧放電ランプ11からの熱により使用時には定格
温度近くまで温度が上昇するが、このような高温時に電
界効果トランジスタQ11 ，Q12 などの電子部品に加わる
ストレスを低下させる。また、周波数を一定にすると、
バラストチョークL4の飽和が大きく飽和時のインダクタ
ンスが小さくなって進相スイッチングが深くなり、無負
荷二次電圧が低くなり、間欠発振のために閾値を超えら
れずに進相発振を継続することも防止できる。この際
に、バラストチョークL4を大型化させて、使用温度範囲
を広げる必要もなく、小型化も図れる。

【００６５】さらに、商用交流電源ｅの電圧を１００
Ｖ、高圧放電ランプ11のランプ電力を２０Ｗ程度とした
場合、周囲温度が２５℃であると閾値のピーク、トゥ、
ピークで２．９ｋＶ以下、周囲温度が１５０℃であると
閾値のピーク、トゥ、ピークで２．０ｋＶ以下となるよ
うにＰＴＣ素子Z1を設定し、１５０℃の場合には２５℃
の場合より３０％も無負荷二次電圧を低く制御できる。

【００６６】なお、ＰＴＣ素子Z1は、第１の配線基板５
を介してバラストチョークL4の背面側に配設しても、バ
ラストチョークL4の温度を正確に検知できる。

【００６７】また、他の実施の形態を図１４を参照して
説明する。

【００６８】図１４は照明装置の外観を示す斜視図で、
この図１４に示す照明装置51は、天井面などに取り付け
られ放電灯点灯装置14が収納される器具本体52を有し、
この器具本体52は筒体53を介して器具基体54が取り付け
られ、器具基体54には反射体55が取り付けられ、この反
射体55には高圧放電ランプ11が取り付けられている。

【００６９】そして、図１ないし図１３のうちの放電灯
点灯装置14が設けられているので、それぞれ同様の作用
および効果を奏する。

【００７０】また、この場合、放電灯点灯装置14は器具
本体52の内部に収容しない別置形とすることもできる。

【００７１】

【発明の効果】請求項１記載の放電灯点灯装置によれ
ば、始動時にこのインダクタを飽和させて高圧放電ラン
プのグロー放電開始電圧とアーク放電維持電圧ポイント
が連続的な負荷カーブでつながっているとともに、３５
Ｗ以下の高圧放電ランプは高調波対策が不要で始動電圧
が低いので共振回路で発生できる程度の電圧でよく、た
とえばイグナイタなどの高圧パルス発生回路が不要にな
り、回路を小型化できる。

【００７２】請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１記載の放電灯点灯装置に加え、高圧放電ランプ
の高温再始動時に始動電圧が連続発生するとインダクタ
が飽和しているため、無負荷時に共振周波数が高くなっ
て電流が大きくなり導通損失やスイッチング損失が増大
して発熱するととともに、共振回路のインダクタが発熱
し、進相発振や過大電流などのように、インバータ回路
に大きなストレスを与えるため、このストレスを防止で
きる。

【００７３】請求項３記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項２記載の放電灯点灯装置に加え、無負荷保護機能
は間欠発振させて間欠動作させ、ストレスを防止でき
る。

【００７４】請求項４記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、グロー放電検出手段でグロー放電開始が検出された
後には出力制御手段で電圧を抑えて高圧放電ランプの電
極を徐々に加熱することにより、電極全体を均一に加熱
できるので、アーク放電初期に電極温度が低い側の電極
がスパッタされる量を抑えるとともに、電極温度が高い
側の電極の電極構成物質の蒸発量を抑えて黒化を抑制で
きる。

【００７５】請求項５記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし３いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、グロー放電検出手段でグロー放電開始が検出された
後には、出力制御手段で電圧を抑えて高圧放電ランプの
電極を徐々に加熱することにより、電極全体を均一に加
熱できるので、アーク放電初期に電極温度が低い側の電
極がスパッタされる量を抑えるとともに、電極温度が高
い側の電極の電極構成物質の蒸発量を抑えて黒化を抑制
でき、また、アーク放電への転移時間が一定になるの
で、たとえば複数台数を同時に使用する場合に点灯開始
のばらつきを抑制できる。

【００７６】請求項６記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項４または５記載の放電灯点灯装置に加え、出力電
圧の変化はインバータ回路の発振の周波数を変化させて
行なうので、簡単にインバータ回路の電圧を調整でき
る。

【００７７】請求項７記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし６いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、ランプ電力を一定にすることにより高圧放電ランプ
の色差を抑えられ、ランプ寿命末期時に発生するランプ
電圧上昇時においても過大電力とならないため、インバ
ータ回路は保護できる。

【００７８】請求項８記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項７記載の放電灯点灯装置に加え、ランプ電力一定
制御はドライブ回路内のインダクタの飽和により制御す
るので、小電流でもインダクタを飽和させられるので、
簡単にランプ電力を制御できる。

【００７９】請求項９記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項７記載の放電灯点灯装置に加え、インバータ回路
への電圧を平滑する平滑手段を具備し、ランプ電力一定
制御は、平滑手段への平滑量を制御して行なうので、平
滑手段の平滑量の制御により簡単にランプ電力を制御で
きる。

【００８０】請求項１０記載の放電灯点灯装置によれ
ば、請求項１ないし９いずれか記載の放電灯点灯装置に
加え、温度検出手段で検出された温度が高い場合にはイ
ンバータ回路の出力を低くして、インバータ回路の高温
時にスイッチング素子などの部品にかかるストレスを低
減できる。

【００８１】請求項１１記載の放電灯点灯装置によれ
ば、請求項１ないし１０いずれか記載の放電灯点灯装置
に加え、温度検出手段は共振回路のインダクタ近傍に配
設されたので、共振回路の共振用のインダクタの温度を
確実に捕らえることができ、共振用のインダクタの飽和
レベルに関連したたとえば無負荷二次電圧の調整もでき
る。

【００８２】請求項１２記載の放電灯点灯装置によれ
ば、請求項１１記載の放電灯点灯装置に加え、共振回路
のインダクタを放電ランプが位置する面と反対側の面に
装着する基板を具備したので、放電ランプの熱影響を受
けることなく、共振回路のインダクタの温度を検出でき
る。

【００８３】請求項１３記載の放電ランプ装置によれ
ば、請求項１ないし１２いずれか記載の放電灯点灯装置
を収納する基体に取り付けられる放電ランプとを具備し
たので、それぞれの効果を奏することができる。

【００８４】請求項１４記載の照明装置によれば、請求
項１ないし１２いずれか記載の放電灯点灯装置に放電ラ
ンプが装着される器具本体とを具備したので、それぞれ
の効果を奏することができる。

【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
回路図である。

【図２】同上放電ランプ装置を示す断面図である。

【図３】同上回路基板の表面を示す平面図である。

【図４】同上回路基板の裏面を示す底面図である。

【図５】同上ランプ電流に対するランプ電力およびラン
プ電圧特性となる負荷特性を示すグラフである。

【図６】同上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７】同上放電灯点灯装置の動作を示す波形図であ
る。

【図８】同上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９】同上放電灯点灯装置の動作を示す波形図であ
る。

【図１０】同上放電灯点灯装置の動作を示す波形図であ
る。

【図１１】同上また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１２】同上さらに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１３】同上またさらに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１４】同上照明装置の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 放電ランプ装置 11 高圧放電ランプ 14 放電灯点灯装置 23，41 インバータ回路 25 補助共振回路 26 共振回路 35 グロー放電検出手段としてのグロー放電検出回路 36 出力制御手段としての出力制御回路 38 平滑手段としての定電力制御回路 42 制御手段としての制御回路 51 照明装置 52 器具本体 L4 インダクタであるバラストチョーク Q1，Q2 スイッチング素子としての電界効果トランジ
スタ Z1 温度検出手段としてのＰＴＣ素子

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング素子を有し消費電力３５Ｗ
   以下の高圧放電ランプを点灯させるインバータ回路と；
   インダクタおよびコンデンサを有し始動時にこのインダ
   クタを飽和させて高圧放電ランプのグロー放電開始電圧
   とアーク放電維持電圧ポイントが連続的な負荷カーブで
   つながっている共振回路と；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】 インバータ回路は、無負荷保護機能を有
   す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】 無負荷保護機能は、インバータ回路のス
   イッチング素子の間欠発振によ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】 グロー放電を検出するグロー放電検出手
   段と、 このグロー放電検出手段でグロー放電開始が検出された
   後、グロー放電を維持しうるレベルまで出力電圧を低下
   させ、この低下させた出力電圧から一定時間をかけて出
   力電圧を上昇させアーク放電に転移させる出力制御手段
   とを具備したことを特徴とする請求項１ないし３いずれ
   か記載の放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 グロー放電を検出するグロー放電検出手
   段と、 このグロー放電検出手段でグロー放電開始が検出された
   後、グロー放電を維持しうるレベルまで出力電圧を低下
   させ一定時間後にこの低下を解除する出力制御手段とを
   具備したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記
   載の放電灯点灯装置。
6. 【請求項６】 出力制御手段は、インバータ回路の動作
   周波数を変化させて出力電圧を変化させることを特徴と
   する請求項４または５記載の放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 インバータ回路は、ランプ電力一定制御
   することを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の
   放電灯点灯装置。
8. 【請求項８】 共振回路の共振を制御するインダクタお
   よびコンデンサを有する補助共振回路を具備し、 ランプ電力一定制御は、補助共振回路のインダクタの飽
   和により制御することを特徴とする請求項７記載の放電
   灯点灯装置。
9. 【請求項９】 インバータ回路への入力電圧を平滑する
   平滑手段を具備し、 ランプ電力一定制御は、平滑手段への平滑量により制御
   することを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
10. 【請求項１０】 インバータ回路の温度を検出する温度
    検出手段を具備し、 この温度検出手段で検出された温度が高い場合にはイン
    バータ回路の出力を低くし温度が低い場合にはインバー
    タ回路の出力を高くする制御手段とを具備したことを特
    徴とする請求項１ないし９いずれか記載の放電灯点灯装
    置。
11. 【請求項１１】 温度検出手段は、共振回路のインダク
    タ近傍に配設されたことを特徴とする請求項１ないし１
    ０いずれか記載の放電灯点灯装置。
12. 【請求項１２】 共振回路のインダクタを放電ランプが
    位置する面と反対側の面に装着する基板を具備したこと
    を特徴とする請求項１１記載の放電灯点灯装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２いずれか記載の放
    電灯点灯装置と；この放電灯点灯装置を収納する基体
    と；この基体に取り付けられる放電ランプと；を具備し
    たことを特徴とする放電ランプ装置。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１２いずれか記載の放
    電灯点灯装置と；この放電灯点灯装置に放電ランプが装
    着される器具本体と；を具備したことを特徴とする照明
    装置。