JP2003197385A - 放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路部品のばらつき、電源電圧変動等により全
光点灯時の開放電圧値が大きい方にばらつくことがあ
る。この場合、寿命末期の放電灯が強制的に点灯され、
かつ、入力が過大になって電極近傍が異常に加熱される
ことになる。 【解決手段】各放電灯１６、１７が正常である場合に
は、放電灯は高周波発生装置４からの比較的低電圧で大
電流の高周波出力にて高周波点灯されている。いずれか
の放電灯が寿命末期に至り、そのランプ電圧が上昇する
と、出力電圧制御手段２５がスイッチング手段５のオン
期間を短くして平滑コンデンサ９の出力電圧を小さくす
る。よって、高周波発生装置の出力電圧も低下し、寿命
末期放電灯は点灯を維持できなくなって立ち消える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、放電灯を高周波
発生装置の出力にて高周波点灯する放電灯点灯装置およ
び照明装置に関する。

【従来の技術】本発明者らは先に特開平10-294193号公
報に示される放電灯点灯装置および照明装置を提案し
た。この公報には、一対のスイッチング手段と、放電
灯、インダクタおよびコンデンサを含む負荷回路と、を
備え、放電灯の調光点灯時には負荷回路の固有共振周波
数より大きい周波数でスイッチング手段をスイッチング
し、全光点灯時には固有共振周波数の１／２周波数と１
／３周波数との間の周波数でスイッチングする放電灯点
灯装置が示されている。

【０００２】この従来装置によれば、全光点灯時に高周
波発生装置の発生する高周波が負荷回路の固有共振周波
数に対して十分低い周波数であるから、負荷回路は実質
的に共振しない。したがって、高周波発生装置の開放電
圧は低く抑えられる。そうして、全光点灯時に放電灯が
寿命末期になると、上昇するランプ電圧に見合う電圧を
供給されず、その放電灯は放電を維持できなくなって消
灯する。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においても、回路部品のばらつき、電源電圧変動等に
より全光点灯時の開放電圧値が大きい方にばらつくこと
がある。この場合、寿命末期の放電灯が強制的に点灯さ
れ、かつ、入力が過大になって電極近傍が異常に加熱さ
れることになる。

【０００３】なお、従来技術のように高周波発生装置の
周波数を制御して出力電圧を変化させるものにおいて
は、寿命末期時のランプ両端電圧を検出しランプ両端電
圧値が所定値以内となるように周波数制御することが考
えられる。しかしながら、従来技術はスイッチング手段
を遅相領域で作動させるために固有共振周波数の１／２
周波数と１／３周波数との間でスイッチングしているも
のである。したがって、寿命末期時の開放電圧を所定値
に抑えるために周波数制御しようとしても周波数変化幅
には制限があり、所要な開放電圧制御を得られないこと
があった。

【０００４】本発明は、複数個の放電灯のうちのいずれ
かの放電灯が寿命末期になった場合には、他の正常放電
灯の点灯を維持しながら寿命末期放電灯を消灯すること
が可能なように開放電圧値を制御できる放電灯点灯装置
および照明装置を提供することを目的とする。

【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、直流電源部と；直流電源部からの出力電圧を
スイッチングする少なくとも一対のスイッチング手段
と、インダクタおよびコンデンサを含みそれぞれスイッ
チング手段のスイッチング出力に対して共振可能な直列
共振回路を形成する複数個の負荷回路と、を有し各負荷
回路の出力にて対応する放電灯を付勢する高周波発生装
置と；高周波発生装置のスイッチング手段をスイッチン
グ制御し、放電灯の始動時における少なくとも一部の期
間には負荷回路の固有共振周波数より大きい周波数でス
イッチング制御するとともに、全光点灯時には負荷回路
の固有共振周波数の１／２〜１／３の大きさの周波数で
スイッチング制御するスイッチング制御手段と；各放電
灯のランプ電圧に対応した電圧値を検出し、寿命末期時
に異常放電している放電灯からの検出電圧値が予め設定
した所定値を超えようとする場合には直流電源部の出力
電圧値を正常放電灯が点灯を維持できる範囲で低減させ
る出力電圧制御部と；を具備していることを特徴とす
る。

【０００５】請求項１記載の発明および以下の発明にお
いて、特に断らない限り各構成、各用語はつぎのように
定義される。直流電源部は、バッテリであってもよい
し、交流電圧を整流するものであってもよい。また、商
用交流電源電圧を整流、平滑したものであってもよく、
この場合には、平滑手段としては単なる平滑コンデンサ
のみであってもよいが、アクティブフィルタ等交流入力
電流の低歪化手段を備えることが、他の電気機器に対す
る悪影響を防止できる点で有利である。高周波発生装置
は、一石式、二石式のインバータ、あるいはそれ以上の
多石式インバータを主として構成したもののいずれであ
ってもよい。負荷回路はそれぞれインダクタおよびコン
デンサを含み、直列共振回路を形成するが、各負荷回路
間でインダクタおよびコンデンサの一部を共通に用いる
ように形成してもよく、この場合、部品数を低減でき
る。また、複数個の放電灯は同一種類のものであっても
よいが、異種のものを組合わせて用いるようにしてもよ
い。

【０００６】請求項1記載の発明は、各放電灯が正常で
ある場合には、放電灯は高周波発生装置からの比較的低
電圧で大電流の高周波出力にて高周波点灯されている。
いずれかの放電灯が寿命末期に至り、そのランプ電圧が
上昇すると、前記比較的低電圧で大電流の高周波出力で
は寿命末期放電灯は点灯を維持できなくなって立ち消え
る。出力電圧制御部は、この寿命末期放電灯のランプ電
圧に対応した電圧値も検出しており、この検出値が予め
設定した所定値より下回っていれば、特に制御すること
はない。これに対し、検出値が予め設定した所定値より
下回っていると、出力電圧制御部は直流電源部の出力電
圧値を低減させる。これによって、寿命末期放電灯を確
実に立ち消えさせることができ、かつ、正常放電灯の点
灯を維持することができる。したがって、寿末放電灯が
強制的に点灯継続させられることによる異常発熱、それ
に伴う放電灯バルブの破損、ソケットの溶融等の問題を
解消ないしは低減することができ、正常放電灯までも消
灯させ暗黒状態とすることもない。

【０００７】請求項2記載の放電灯点灯装置は、交流電
源電圧を整流する整流装置と；高周波で交互にオンオフ
スイッチング制御される少なくとも一対のスイッチング
手段と、インダクタ、コンデンサおよび放電灯を含みそ
れぞれスイッチング手段のスイッチング出力を供給され
て直列共振可能な複数個の負荷回路と、一対のスイッチ
ング手段のスイッチングに応じて負荷回路とは異なる共
振回路を形成する共振コンデンサと、一対のスイッチン
グ手段のスイッチングに応じて充放電を行い一対のスイ
ッチング手段への入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ
と、を有し、交流電源からの入力電流を低歪化するアク
ティブフィルタとしての動作および各負荷回路の出力に
て対応する放電灯を高周波点灯するインバータとしての
動作を行う複合形の高周波発生装置と；高周波発生装置
のスイッチング手段をスイッチング制御し、放電灯の始
動時における少なくとも一部の期間には負荷回路の固有
共振周波数より大きい周波数でスイッチング制御すると
ともに、全光点灯時には負荷回路の固有共振周波数の１
／２〜１／３の大きさの周波数でスイッチング制御する
スイッチング制御手段と；各放電灯のランプ電圧に対応
した電圧値を検出し、寿命末期時に異常放電している放
電灯からの検出電圧値が予め設定した所定値を超えよう
とする場合には一対のスイッチング手段のスイッチング
を制御して平滑コンデンサの出力電圧値を正常放電灯が
点灯を維持できる範囲で低減させる出力電圧制御部と；
を具備していることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明において、高周波発生
装置は少なくとも一対のスイッチング手段を有し、これ
らスイッチング手段の少なくとも一部を共通に用いて、
交流電源からの入力電流を低歪化するアクティブフィル
タとしての動作と放電灯を高周波点灯するインバータと
しての動作とを行う複合形のものである。このような複
合形の高周波発生装置としては、特に構成を限定される
ものではなく、既に当業界において提案されているもの
を適宜採用できるものである。

【０００９】請求項２記載の発明も基本的には請求項１
記載の発明と同様な作用であるが、請求項２記載の発明
は、高周波発生装置が交流電源からの入力電流を低歪化
し、かつ、自己の入力電圧を平滑化する。

【００１０】請求項３の放電灯点灯装置は、請求項２記
載のものにおいて、出力電圧制御部は、一対のスイッチ
ング手段のうち、平滑コンデンサの充電に寄与するスイ
ッチング手段のオン期間が相対的に小さくなるように制
御することによって平滑コンデンサの出力電圧値を低減
させるものであることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、寿末放電灯の両端
間電圧値が所定値を超えようとするとすると、出力電圧
制御部は平滑コンデンサの充電に寄与するスイッチング
手段のオン期間を小さくする。これにより、平滑コンデ
ンサの出力電圧値ひいては高周波発生装置の入力電圧値
を確実に低減することができる。また、スイッチング手
段のオン期間を制御する小信号の制御信号を制御するこ
とによって達成可能であるから、構成が簡単で小容量部
品の使用が可能である。

【００１２】請求項４記載の照明装置は、照明器具本体
と；照明器具本体に設けられた放電灯と；放電灯を点灯
する請求項１ないし３のいずれか一記載の放電灯点灯装
置と；を具備していることを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の発明の作用を奏する照明装置となる。

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の一実施形態を図
1を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態を示
す回路図である。１は交流電源、２は全波整流装置であ
り、これら交流電源１と整流装置２との間には高周波カ
ットフィルタ３が設けられている。４は高周波発生装置
であって、本実施形態ではアクティブフィルタとしての
動作とインバータとしての動作とを行う複合形のもので
ある。この高周波発生装置４は、一対のスイッチング手
段５、６としてのＦＥＴを有し、まず、スイッチング手
段５は整流装置２の出力端間に変圧器７の入力巻線７‐
１および検出抵抗８とともに直列に設けられている。つ
ぎに、他方のスイッチング手段６は、平滑コンデンサ９
と直列接続され、前記入力巻線７‐１および検出抵抗８
の直列回路に並列に設けられている。本実施形態におい
ては、整流装置２および平滑コンデンサ９が請求項１の
直流電源部に相当する。

【００１４】前記変圧器７の入力巻線７‐１の出力側に
は、インダクタ１０およびコンデンサ１１を有する第１
の負荷回路１２が設けられている。また、変圧器７の出
力巻線７‐２の出力側にはインダクタ１３およびコンデ
ンサ１４を有する第２の負荷回路１５が設けられてい
る。そして、それぞれの負荷回路１２、１５には放電灯
１６、１７が接続されている。放電灯１６、１７は異種
のものであり、したがって、変圧器７によって互いの出
力容量を異ならせている。なお、負荷回路１２、１５の
コンデンサ１８、１９は直流カット用である。

【００１５】整流装置２の出力側であって、高周波発生
装置４の入力側に設けられたコンデンサ２０は、前記一
対のスイッチング手段５、６のスイッチングに応じて変
圧器７のインダクタンス成分と共振する共振コンデンサ
である。したがって、比較的小容量のものであり、商用
周波数の交流電圧を整流した整流装置２の出力電圧に対
しては実質的に平滑作用を有しない。

【００１６】２１は前記一対のスイッチング手段５、６
のスイッチングを交互にオンオフ制御するスイッチング
制御手段である。なお、本実施形態では、スイッチング
制御手段２１の制御信号を一対のスイッチング手段５、
６に伝達するためのトランス２２、ゲート回路２３、２
４も有している。スイッチング制御手段２１は、放電灯
１６、１７の始動時の少なくとも一部の期間には負荷回
路１２、１５の共振周波数より大きい周波数でスイッチ
ング手段５、６をオンオフする。放電灯１６、１７の全
光点灯時には負荷回路１２、１５の共振周波数の１／２
〜１／３の大きさの周波数でオンオフする。このような
制御はたとえばタイマ手段（図示しない。）を有し、こ
のタイマ手段にてタイマ制御してもよいし、放電灯１
６、１７の点灯を検出してオンオフ周波数を変化するよ
うにしてもよい。

【００１７】２５は出力電圧制御部である。出力制御部
２５は、まず、放電灯１６、１７の電圧を検出するラン
プ電圧検出手段２６を有する。このランプ電圧検出手段
２６は、図１には一つのブロックであって共通構成のよ
うに示してあるが、放電灯１６、１７それぞれに対して
個別に設けてもよいものである。ランプ電圧検出手段２
６の検出信号は過電圧検出手段２７に供給され、過電圧
検出手段２７の出力は誤差増幅器２８に供給されるよう
になっている。そして、誤差増幅器２８はその出力によ
って基準信号２９の値を変化可能になっている。すなわ
ち、ランプ電圧検出手段２６の検出信号が寿末時のラン
プ電圧を検出すると、過電圧検出手段２７はこの検出信
号を受け、かつ、予め設定された所定値を超えようとす
る場合には誤差増幅器２８に対して信号を出力する。そ
して、誤差増幅器２８は基準信号２９の出力を変化させ
る。これにより誤差増幅器３０は、スイッチング制御手
段２１に対して、スイッチング手段５のオン期間が相対
的に短くなるように一対のスイッチング手段５、６に対
してのオンオフ信号を変化する。なお、過電圧検出手段
２７は放電灯１６、１７の始動時には、始動時の高電圧
によって信号を出力しないようにタイマ制御等によっ
て、作動を制御されている。

【００１８】また、本実施形態において、通常時にもラ
ンプ電圧を一定化するために、ランプ電圧検出手段２６
の検出信号を別の誤差増幅器３１にて基準信号と比較し
て、その結果をスイッチング制御手段２１に入力するよ
うにしている。さらに、交流電源からの入力電流の低歪
を一層図るために、電流検出抵抗８からの信号を検出す
る電流検出手段３２の検出信号と入力電圧検出手段３３
からの信号を誤差増幅器３４にて比較し、その結果をス
イッチング制御手段２１に入力するようにしている。さ
らにまた、高周波発生装置４の入力電圧値の一定化を図
るために、平滑コンデンサ９の電圧を検出する入力電圧
検出手段３５の検出信号を前記誤差増幅器３０にて基準
信号２９と比較して、その結果をスイッチング制御手段
２１に入力するようにしている。

【００１９】つぎに本実施形態の作用を説明する。放電
灯１６、１７の始動時には一対のスイッチング手段５、
６は負荷回路１２、１５の共振周波数より大きい周波数
で交互にオンオフされる。スイッチング手段５のオン時
には、整流装置２から、スイッチング手段５変圧器７の
入力巻線７‐１、電流検出抵抗８、整流装置２の経路で
電流が流れる。スイッチング手段５がオフすると、変圧
器７の蓄積エネルギにより、入力巻線７‐１、電流検出
抵抗８、スイッチング手段６の寄生ダイオード、平滑コ
ンデンサ９の経路で電流が流れ、平滑コンデンサ９を充
電する。ついで、スイッチング手段６がオンすると、平
滑コンデンサ９がスイッチング手段６、電流検出抵抗
８、入力巻線７‐１、平滑コンデンサ９の経路で放電す
る。つぎに、スイッチング手段６がオフすると、変圧器
７の蓄積エネルギにより、入力巻線７‐１、スイッチン
グ手段５の寄生ダイオード、共振コンデンサ２０、電流
検出抵抗８の経路で電流が流れる。そして、つぎにスイ
ッチング手段５がオンして、以上の動作を繰返す。ここ
で、共振コンデンサの両端電圧値は、共振作用により大
きな振動を加えられることになり、高周波のサイクル毎
に整流装置２の出力電圧値より低下しようとする。した
がって、このとき、整流装置２から電流が流入し、この
電流は交流電源の各半サイクルの略全期間流れるから、
整流装置２からの電流は正弦波状の包絡線を有する高周
波電流となる。そして、この高周波成分を高周波カット
フィルタでカットすることにより、交流電源１からの入
力電流を低歪化している。

【００２０】放電灯１６、１７の始動時のスイッチング
周波数を負荷回路１２、１５の共振周波数より大きい周
波数（共振周波数に比較的近い範囲）としているから、
大きな電圧を得ることができ、放電灯１６、１７を始動
しやすくできる。

【００２１】放電灯１６、１７の全光点灯時には、一対
のスイッチング手段５、６を負荷回路の共振周波数の１
／２〜１／３の大きさの周波数とする。そして、いずれ
かの放電灯が寿命末期になると、過電圧検出手段２７が
作動し、さらに、所定値を超えようとすると誤差増幅器
２８に信号を出力し、スイッチング制御手段２１からの
スイッチング手段５のオン期間が短くなるように制御す
る。これにより、平滑コンデンサ９を充電するための変
圧器７の蓄積エネルギを少なくし、平滑コンデンサ９の
電圧値をある範囲内に制限することができる。

【発明の効果】請求項１ないし３記載の発明は、寿命末
期時の放電灯両端間の電圧値が所定値を超えようとする
場合には、直流電源部の出力電圧値をある範囲に制限す
るから、寿命末期の放電灯を立ち消えさせることがで
き、かつ、正常放電灯の点灯を維持できる。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
記載の発明と同様な効果を奏する照明装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す回路図

【符号の説明】

１…交流電源、２…整流装置、４…高周波発生装置、
５、６…スイッチング手段、９…平滑コンデンサ、１
２、１５…負荷回路、２１…スイッチング制御手段、２
５…出力電圧制御手段。

フロントページの続き (72)発明者 垣谷 勉 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA02 AB02 AB08 AC02 AC11 BA03 BA05 BB01 BC01 CA14 DB03 DC06 DC07 DD03 DD04 DE02 DE05 DE06 EA01 EB05 GA02 GB03 GB04 GC05 HA05 HA06 HA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源部と；直流電源部からの出力電圧
   をスイッチングするスイッチング手段と、インダクタお
   よびコンデンサを含みそれぞれスイッチング手段のスイ
   ッチング出力に対して共振可能な直列共振回路を形成す
   る複数個の負荷回路と、を有し各負荷回路の出力にて対
   応する放電灯を付勢する高周波発生装置と；高周波発生
   装置のスイッチング手段をスイッチング制御し、放電灯
   の始動時における少なくとも一部の期間には負荷回路の
   固有共振周波数より大きい周波数でスイッチング制御す
   るとともに、全光点灯時には負荷回路の固有共振周波数
   の１／２〜１／３の大きさの周波数でスイッチング制御
   するスイッチング制御手段と；各放電灯のランプ電圧に
   対応した電圧値を検出し、寿命末期時に異常放電してい
   る放電灯からの検出電圧値が予め設定した所定値を超え
   ようとする場合には直流電源部の出力電圧値を正常放電
   灯が点灯維持できる範囲内で低減させる出力電圧制御部
   と；を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】交流電源電圧を整流する整流装置と；高周
   波で交互にオンオフスイッチング制御される少なくとも
   一対のスイッチング手段と、インダクタおよびコンデン
   サを含みそれぞれスイッチング手段のスイッチング出力
   に対して共振可能な直列共振回路を形成する複数個の負
   荷回路と、一対のスイッチング手段のスイッチングに応
   じて負荷回路とは異なる共振回路を形成する共振コンデ
   ンサと、一対のスイッチング手段のスイッチングに応じ
   て充放電を行い一対のスイッチング手段への入力電圧を
   平滑化する平滑コンデンサと、を有し、交流電源からの
   入力電流を低歪化するアクティブフィルタとしての動作
   および各負荷回路の出力にて対応する放電灯を高周波点
   灯するインバータとしての動作を行う複合形の高周波発
   生装置と；高周波発生装置のスイッチング手段をスイッ
   チング制御し、放電灯の始動時における少なくとも一部
   の期間には負荷回路の固有共振周波数より大きい周波数
   でスイッチング制御するとともに、全光点灯時には負荷
   回路の固有共振周波数の１／２〜１／３の大きさの周波
   数でスイッチング制御するスイッチング制御手段と；各
   放電灯のランプ電圧に対応した電圧値を検出し、寿命末
   期時に異常放電している放電灯からの検出電圧値が予め
   設定した所定値を超えようとする場合には一対のスイッ
   チング手段のスイッチングを制御して平滑コンデンサの
   出力電圧値を正常放電灯が点灯を維持できる範囲内で低
   減させる出力電圧制御部と；を具備していることを特徴
   とする放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】出力電圧制御部は、一対のスイッチング手
   段のうち、平滑コンデンサの充電に寄与するスイッチン
   グ手段のオン期間が相対的に小さくなるように制御する
   ことによって平滑コンデンサの出力電圧値を低減させる
   もの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。
4. 【請求項４】照明器具本体と；照明器具本体に設けられ
   た放電灯と；放電灯を点灯する請求項１ないし３のいず
   れか一記載の放電灯点灯装置と；を具備していることを
   特徴とする照明装置。