JPH0374090A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放電灯点灯装置に関するものであり、更に詳
しくは、寿命末期の放電灯を用いた場合の回路の保護に
関するものである。

［従来の技術］ 第６図は従来例を示し、−石インバータ回路を示してい
る。直流電源Ｅの両端にチョークＬ１とスイッチング素
子Ｑ、との直列回路が並列に接続され、スイッチング素
子Ｑ、は制御回路１によりオンオフ制御されるようにな
っている。また、チョークＬ、と並列に、ランプＬａと
チョークＬ２との直列回路が接続され、ランプＬａの非
電源側のフィラメントにはコンデンサＣ２が接続しであ
る。更に、スイッチング素子Ｑｌのコレクタ・エミッタ
間にはダイオードＤ、及びコンデンサＣ１が接続されて
いる。

次に、動作を簡単に説明する。スイッチング素子Ｑｌが
オンすると、チョークＬ、と、ランプＬａ及びチョーク
電流の直列回路を通して第７図（ｂ）に示すようにスイ
ッチング素子Ｑ、に電流が流れる。スイッチング素子Ｑ
、がオフすると、チョークＬ　＋　、　Ｌ　！に蓄積さ
れたエネルギーにより、コンデンサＣＩに電流が流れ込
む、コンデンサＣ３に蓄積された電荷は、次にチョーク
Ｌ２、ランプＬａの直列回路に放電される。ここで、第
７図（ａ）はスイッチング素子Ｑ、のコレクタ・エミッ
タ間電圧を、同図（ｅ）はチョークＬ、に流れる電流を
、同図（ｄ）はランプ電流を、同図（ｅ）はダイオード
Ｄ、に流れる電流を夫々示している。

このようにして、コンデンサＣＩ、チョークＬ２、ラン
プＬａの直列回路で振動回路が形式され、ランプＬａに
高周波電流が流れる。

ランプＬａの非電源側のフィラメントに接続されている
コンデンサＣ２は、フィラメントを予熱するためと、ラ
ンプＬａに高電圧を印加し、始動するために設けられて
いる。チョークＬ２とコンデンサＣ３の共振カーブは第
８図に示すようになっている。すなわち、電源投入直後
は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間を狭めることによ
り、発振周波数を高くし、コンデンサＣ２の両端電圧を
ランプＬａが放電を開始しない電圧値に設定し、周波数
ｆｏでフィラメントを先行予熱し、フィラメントからの
熱電子放出を促す。

その後、スイッチング素子Ｑ、のオン期間を徐々に広げ
、コンデンサＣ２の両端電圧ｖｃ２を高くすることによ
り、ランプＬａを始動させる。第８ｒ！！１に示すｆ３
が始動時の周波数である。ランプＬａが点灯すると、共
振カーブは第８図に示すようにシフトし、オン期間を所
定のランプ電流が流れるように設定する。第８ｒｆ！１
においてｆｌが全点灯時の周波数であり、ｆｏが共振周
波数である。

ここで、第９図（ａ）はランプＬａが点灯していない時
の回路を示し、第９図（ｂ）はランプＬａの点灯時の回
路を示し、ＲはランプＬａの等価抵抗を示している。

［発明が解決しようとする課題］ このようなインバータ回路では、ランプが寿命末期にな
ると次のような問題がある。すなわち、ランプが寿命末
期になると、フィラメントに辿布しているエミッタ（熱
電子放射物質）が飛散し、片側のエミッタが片減りする
と、片側からの熱電子放出がなくなるため、ランプが半
波放電する（以下、この状態を片エミレスという〉、こ
の時、チョークＬ１が偏磁し、Ｌ、のチョーク電流が増
え、発熱飽和が生じる現象がある。

また、更にエミッタの飛散が進行すると、両側のフィラ
メントからの放電がされず、ランプが点灯しなくなる（
以下、この状態を両エミレスという）、このような時は
、第８図に示すチョークＬ２とコンデンサＣ２での共振
カーブに沿って動作するため、共振点に近付いて振動電
流が増大し、スイッチング素子が発熱し、又は最大定格
を越えて破壊するようなことがある。

このような問題を回避し、回路の保護を行うために、従
来以下に示すような方式があった。

■　素子の温度をサーマルプロテクタで検出する方式 この方法では片エミレスのランプ、両エミレスのランプ
でそれぞれ発熱する素子が異なり、２個のサーマルプロ
テクタが必要であり、コストが高い、サーマルプロテク
タの熱応答性が悪く、動作するまで時間がかかる。また
、素子の温度上昇が急激に上昇する時は、サーマルプロ
テクタが動作するまでに素子が破壊に至ることがある。

更に、周囲温度の影響を受けやすい。

■　電流検出方式 両エミレスのランプでは、チョークＬ２とコンデンサＣ
Ｉの共振カーブの共振周波数近くで動作するため、振動
電流が増え、第６図に示すように、電流検出ブロック２
ａ、２ｂにより振動電流、またはスイッチング素子Ｑ、
の電流を検出することにより、正常なランプと、両エミ
レスのランプの識別は可能であり、応答性は良い、しか
し、片エミレスのランプは半波であるが、放電している
ため、正常なランプとの差は小さく、バラツキをも含む
と識別が困難であり、他の片エミレスのランプの検出方
式との併用で必要である。

■　ランプ両端の電圧検出方式 片エミレスのランプが半波放電すると、第１０図に示す
ように、ランプ両端電圧の半波はランプ電圧になり、逆
方向の半波は印加電圧となるため、正常なランプのラン
プ電圧く片エミレスのランプ両端電圧となり、識別可能
である。しかし、ランプを始動させる時に、発振周波数
をｆｌからｆ３まで徐々に変化させ、ランプ両端電圧を
上げていく過程で、点灯時ランプ電圧く始動時ランプ電
圧となるため、ランプが点灯するまで検出動作を不作動
とし、誤動作を防止する必要がある。

両エミレスのランプでは、ランプが点灯しないため、こ
の不作動となっている期間、発振周波数がｆｌからｆ、
に変化し、共振周波数より下がると、共振周波数でのス
イッチング素子の電流の増加、共振周波数以下での進相
モードでも使用となるため、発振周波数が乱れ、各部品
のストレスが大きいという現象がある。従って、この不
作動としている期間、電流検出を行って発振停止させ、
このような状態が継続することを防いでいた。また、不
作動後のランプ両端電圧は、進相モードでは電圧が低下
するため、直列共振回路の定数の設定の如何によって正
常ランプとの検出が難しくなる場合があった。

また、このような問題は、直列共振回路を用い、ランプ
を点灯させている第５図に示すようなハーフブリッジ回
路においても生じる。

本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、異
常の検出を１カ所で行い、放電灯が寿命末期の場合にお
ける片エミレスや両エミレスを検出し、特に両エミレス
の場合には共振周波数に近付かないようにした放電灯点
灯装置を提供することを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、放電灯の両端電圧を検出するランプ電圧検出
回路と、電源投入後の一定期間内に上記ランプ電圧検出
回路からの電圧が、放電灯始動に必要なレベルに達した
場合には制御回路を制御してインバータ回路の発振周波
数を固定すると共に、一定期間後に正常なランプ電圧以
上の場合にはインバータ回路の発振停止または点灯周波
数より高い周波数で制御する制御手段とを備えたもので
ある。

［作　用］ 而して、ランプ電圧検出回路からの出力電圧を受けて制
御手段により、電源投入後の一定期間内に上記ランプ電
圧検出回路からの電圧が、放電灯始動に必要なレベルに
達した場合には制御回路を制御してインバータ回路の発
振周波数を固定すると共に、一定期間後に正常なランプ
電圧以上の場合にはインバータ回路の発振停止または点
灯周波数より高い周波数で制御するようにしたものであ
る。

［実施例１］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図に具体回路図を示す、主回路は従来例と同じであるが
、スイッチング素子Ｑ１はオン期間制御回路２にオンオ
フ駆動され、また、ランプＬａの両端電圧をランプ電圧
検出回路３にて検出している。ランプ電圧検出回路３は
ランプＬａの両端の電圧と等価な電圧を出力するもので
あり、その出力はコンパレータＣＰで基準電圧Ｖｒｅｆ
と比較される。基準電圧Ｖｒｅｆは抵抗Ｒ，−Ｒ３で形
成され、タイマー回路４出力にてｍｓされるトランジス
タＱ２のオンオフにより、抵抗Ｒ３を短絡して基準電圧
Ｖｒｅｆを変えるようにしている。コンパレータＣＰの
出力は、アンドゲートＧ　＋　、　Ｇ　２に夫々入力さ
れ、アンドゲートＧ、、Ｇ、出力によりオン期間制御回
路２の周波数を固定または変化させるようにしている。

上記の構成により、本発明は、ランプＬａの両端電圧ま
たは等価な電圧を検出し、電源投入からの一定期間（正
常なランプＬ、ａが確実に点灯に至る期間より長い期間
）は、ランプＬａの両端電圧がランプＬａが始動するた
めに必要な電圧以上になると、それ以上、上昇しないよ
うに、スイッチング素子Ｑ、のオン期間を制御して固定
させ、チラークＬ、、コンデンサＣ！の共振周波数にそ
れ以上近付介ないように制御する。また、正常にランプ
Ｌａは確実に点灯させ、両エミレスのランプＬａでは、
スイッチング素子Ｑ、に過大な電流が流れることを防止
し、一定期間終了後、正常なランプＬａと片エミレス、
両エミレスのランプＬａを識別し、発振を停止し、また
はスイッチング素子Ｑ１のオン期間を狭め、高い周波数
で作動させ、回路の保護を行うものである。

電源投入後、第２図（１）に示すようにタイマー回路４
からは時刻ｔｌまでＨレベルの信号を出力し、インバー
タゲートＧ３にて反転されてトランジスタＱ２をオフと
し、同図（ｂ）に示すように基準電圧Ｖｒｅｆを高く設
定し、時刻ｔｅａは、タイマー回路４出力はＬレベルと
なるため、トランジスタＱ２がオンして抵抗Ｒ３を短絡
して、基準電圧Ｖｒｅｆを低くなるようにしている。タ
イマー回路４の出力がＬレベルとなる時刻ｔ、は、同図
（ｅ）に示すように正常なランプＬａが点灯した以降の
時刻である。ランプ電圧検出回路３の出力は、正常なラ
ンプＬａ（第２Ｑｌｆ（ａ））、片エミレスのランプＬ
ａ（第２図（ｄ））、両エミレスのランプＬａ（第２図
（ｅ〉〉の場合には夫々ランプＬａの両端電圧と等価な
電圧を出力する。このランプ電圧検出回路３からの出力
電圧と基準電圧ＶｒｅｆとがコンパレータＣＰで比較さ
れる。

この基準電圧Ｖｒｅｆは上記抵抗Ｒ３−Ｒ３の値によっ
て、時刻１．の間はランプＬａが両エミレス時の電圧Ｖ
、を検出できる値とし、また、ランプＬａが正常な場合
に出力される電圧■、と片エミレス時の場合に出力され
る電圧ｖｌとの間となるように設定しである。つまり、
時刻ｔ、まではランプＬａが両エミレスの場合を検出し
、時刻ｔ１以後はランプＬａが正常あるいは、片工４レ
ス又は両エミレスの場合を検出するようにしている。

而して、第２図（６）に示すように、ランプＬａが正常
な場合には、ランプＬａが予熱から点灯に至る周波数の
変化の過程まで、そして、点灯した後も、ランプ電圧検
出回路３から出力される電圧ＶＩは、タイマー回路４の
出力に関係なく基準電圧Ｖ　ｒｅｆより以下なので、異
常は検出されずコンパレータＣＰの出力は反転せず、オ
ン期間制御回路２はスイッチング素子Ｑ１を通常に、電
源投入時は高い周波数で駆動して低い周波数に変化し、
ランプＬａを点灯させるように制御する。

ランプＬａが片エミレスの場合は、正常な場合と同様に
始動点灯されるが、点灯後でタイマー期間終了後の時刻
１．以後において、ランプ電圧検出回路３からの電圧Ｖ
、は、基準電圧Ｖｒｅｆより高いので、コンパレータＣ
Ｐが反転し、アンドゲートＧ２からのＨレベルの信号に
よりオン期間制御回路２を駆動し、発振停止又は点灯時
の周波数よりも高い周波数でスイッチング素子Ｑ１を駆
動制御する。

ランプＬａは両エミレスの場合には、予熱時に第２図（
ｅ）に示すように、オン期間制御回路２により周波数ｆ
、で駆動されて先行予熱し、ｆｌからｆｔに周波数変化
する過程で、ランプ電圧検出回路３から出力される電圧
ｖｌが、基準電圧Ｖｒｅｆを越えると、アンドゲートＧ
２より周波数固定信号を出力し、周波数ｆｌで駆動され
、第８図に示す共振周波数ｆ、に近付かないようにオン
期間制御回路２により制御する６時刻ｔｌ後で、基準電
圧Ｖｒｅｆが下がり、コンパレータＣＰ及びアンドゲー
トＧ２によりエミレスが検出され、片エミレスの場合と
同様に発振停止、又は高い周波数でオン期間制御回路２
にてスイッチング素子Ｑ１を駆動する。

尚、タイマー回路４、各ゲートＧ、〜Ｇ５、コンパレー
タＣＰ、トランジスタＱ２等で制御手段を構成している
。

［実施例２］ 第３図に実施例２を示す、先の実施例では基準電圧Ｖｒ
ｅｆのレベルを変化させていたが、本実施例ではランプ
電圧検出回路３からの出力を変化させるようにしたもの
である。コンパレータＣＰの基準電圧Ｖｒｅｆは抵抗Ｒ
，とＲ２とで形式され、ランプ電圧検出回路３において
は、ダイオードＤ、に並列に抵抗Ｒ３〜Ｒ５の直列回路
を接続し、抵抗Ｒ％と並列にトランジスタＱ！を接続し
ている。

このトランジスタＱ２はタイマー回路４の出力によりイ
ンバータゲートＧ３を介して駆動されるようになってい
る。ランプ電圧検出回路３からの出力電圧Ｖ、は第４図
に示すように、ランプＬａが正常な時より片エミレスや
両エミレスの場合の方が順次高いため、時刻ｔ＋？ｉに
おいて、エミレスを検出して先の実施例と同様に制御を
行う、また、両エミレスの場合には、先行予熱してｆｌ
からｆ２に周波数変化する過程でランプ電圧検出回路３
からの出力電圧Ｖ、が第４図（ｄ）に示すように、基準
電圧Ｖｒｅｆを越えると、先の実施例と同様に、周波数
で３で固定し、ランプＬａが進相モードに入るのを防止
している。尚、主回路に挿入されたコンデンサＣ５は、
片エミレス、両エミレスランプＬｍでのランプ両端電圧
を高くし、正常なランプＬａとの識別を容易にするべく
作用するものである。

また、第５図に示すハーフブリッジインバータ回路にお
いても、同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、放電灯の両端電圧を検出するラ
ンプ電圧検出回路と、電源投入後の一定期間内に上記ラ
ンプ電圧検出回路からの電圧が、放電灯始動に必要なレ
ベルに達した場合には制御回路を制御してインバータ回
路の発振周波数を固定すると共に、一定期間後に正常な
ランプ電圧以上の場合にはインバータ回路の発振停止ま
たは点灯周波数より高い周波数で制御する制御手段とを
備えたものであるから、ランプ電圧検出回路からの出力
電圧を受けて制御手段により、電源投入後の一定期間内
に上記ランプ電圧検出回路からの電圧が、放電灯始動に
必要なレベルに達した場合には制御回路を制御してイン
バータ回路の発振周波数を固定すると共に、一定期間後
に正常なランプ電圧以上の場合にはインバータ回路の発
振停止または点灯周波数より高い周波数で制御するよう
にしたものであり、片エミレスや両エミレスのランプの
検出を確実にでき、しかも、両エミレスの放電灯を用い
ても、進相モードまたは共振周波数に近付かないように
制御できるため、回路素子のストレスが小さいものであ
り、また、両エミレスの放電灯の場合には遅相モードで
固定しておくことで、正常な放電灯との識別が容易であ
り、正常な放電灯と、片エミレスや両エミレスの放電灯
との識別が１つのランプ電圧検出回路で可能であり、ま
た、始動過程で発振周波数が固定されるため。

例えば、低温雰囲気中で始動しにくい放電灯でも一定時
間放電灯に高圧が印加されるため、放電灯を確実に始動
できる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路図、第２図は同上の動作
波形図、第３図は同上の他の実施例の回路図、第４図は
同上の動作波形図、第５図は同上の回路図、第６図は従
来例の回路図、第７図は同上の動作波形図、第８図は同
上の説明図、第９図（ａ）（ｂ）は夫々同上の等価回路
図、第１０図（ａ）　（ｂ）夫々同上の説明図である。 ２はオン期間制御回路、３はランプ電圧検出回路、Ｌａ
はランプである。 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路
   と、インバータ回路に限流インダクタンスを介して接続
   された放電灯と、放電灯のフィラメントの非電源側に接
   続され予熱用のコンデンサと、インバータ回路の発振周
   波数を制御し、電源投入時は高い周波数で駆動してから
   低い周波数に周波数変化して放電灯を始動点灯させる制
   御回路とを備えた放電灯点灯装置において、放電灯の両
   端電圧を検出するランプ電圧検出回路と、電源投入後の
   一定期間内に上記ランプ電圧検出回路からの電圧が、放
   電灯始動に必要なレベルに達した場合には制御回路を制
   御してインバータ回路の発振周波数を固定すると共に、
   一定期間後に正常なランプ電圧以上の場合にはインバー
   タ回路の発振停止または点灯周波数より高い周波数で制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする放電灯点灯
   装置。