JPH05283186A - 放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電灯点灯前等の軽負荷時のチョッパ回路の
過出力を防止する。 【構成】 放電灯１６を点灯させるインバータ回路４に
対して所定の定電圧を出力するチョッパ回路３を設け、
このチョッパ回路３の出力電圧又は入力電流を検出する
検出手段１３又は１５を設け、この検出手段１３又は１
５により検出された検出値に応じて前記チョッパ回路３
の動作を制御するチョッパ制御回路９を設けた放電灯点
灯装置において、前記放電灯１６の始動時に前記チョッ
パ回路３により出力される定電圧を前記所定の定電圧値
より低い一定値に規制する始動時出力規制手段２３を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯を点灯させるイ
ンバータ回路の前段にプリレギュレータ等と称されるチ
ョッパ回路を備えた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】近年、この種の放電灯点灯装置において
は、高調波規制に対する対応策として、低歪入力インバ
ータの開発が要望されており、その一例として、プリレ
ギュレータによる入力回路とインバータ回路とを組合せ
たものが注目されている。特に、プリレギュレータ構成
としては、昇圧チョッパ方式が主流とされている。この
ようなプリレギュレータはアクティブ平滑方式、即ち、
整流後の全波整流電圧を高速スイッチングすることによ
り入力電流波形が高速スイッチング電流の各周期毎の平
均値となることを利用して入力電流波形をマクロ的にラ
イン電圧波形と相似な正弦波に修正する方式を基本とし
ている。また、プリレギュレータは後段のインバータ回
路に対する入力電圧を負荷の軽重に拘らず一定に維持す
るボルテージ・レギュレート機能も持つ。

【０００３】ここに、昇圧チョッパ方式のプリレギュレ
ータを備えた放電灯点灯装置を考えると、インバータ回
路の動作を制御するインバータ制御回路の他に、プリレ
ギュレータを高速スイッチング制御するためのチョッパ
制御回路を必要とする。

【０００４】このようなチョッパ回路の動作として、従
来にあっては、第１に、電源投入時から所定の定電圧を
出力させるようにしたものがあり、第２に、放電灯の点
灯を検出した後で所定の定電圧を出力させるようにした
ものがある。

【０００５】また、この種の機器では、サージ電圧が発
生し得ることがあるが、従来にあってはサージ電圧の発
生が検出されたら、インバータ回路の発振動作を停止さ
せ、チョッパ回路を停止させるように構成したものがあ
る。

【０００６】さらに、このようなチョッパ回路の起動方
式としては、専用の起動トリガ回路が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電源投入時
から所定の定電圧を出力させるものにあっては、インバ
ータ回路で発振動作が始まっていない時や、放電灯が始
動していない時、即ち、いわゆる軽負荷時においてチョ
ッパ出力電圧が必要以上に高出力となり、スイッチング
素子等にストレスを与えてしまうものとなる。

【０００８】この点、放電灯点灯検出後にチョッパ回路
から定電圧を出力させるものによれば、このような不都
合はないものの、チョッパ回路出力が全くないと、放電
灯のフィラメント予熱時や始動２次電圧発生時に、イン
バータ発振周波数が低くなり過ぎて、進相発振となっ
て、インバータ回路を破壊してしまうこともあり得る。

【０００９】また、従来のサージ電圧対策によると、イ
ンバータ発振を止めてしまうので、サージ電圧発生時に
はランプ立ち消えが起り、見苦しいものとなる。また、
回路構成が複雑となりコスト高となるとともに、構成の
複雑化に起因して反応の遅れも生じてしまう。

【００１０】さらに、従来のチョッパ回路起動方式によ
ると、起動時にのみ必要な起動トリガ回路を専用に設け
ているため、コスト高の一因となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、放電灯を点灯させるインバータ回路に対して所定の
定電圧を出力するチョッパ回路を設け、このチョッパ回
路の出力電圧又は入力電流を検出する検出手段を設け、
この検出手段により検出された検出値に応じて前記チョ
ッパ回路の動作を制御するチョッパ制御回路を設けた放
電灯点灯装置において、前記放電灯の始動時に前記チョ
ッパ回路により出力される定電圧を前記所定の定電圧値
より低い一定値に規制する始動時出力規制手段を設け
た。

【００１２】請求項２記載の発明では、放電灯を点灯さ
せるインバータ回路に対して所定の定電圧を出力するチ
ョッパ回路を設け、このチョッパ回路の出力電圧又は入
力電流を検出する検出手段を設け、この検出手段により
検出された検出値に応じて前記チョッパ回路の動作を制
御するチョッパ制御回路を設けた放電灯点灯装置におい
て、前記検出手段に対してサージ電圧検出手段を設け、
サージ検出時に前記チョッパ回路により出力される定電
圧を前記所定の定電圧値より低い一定値に規制するサー
ジ発生時出力規制手段を設けた。

【００１３】請求項３記載の発明では、放電灯を点灯さ
せるインバータ回路に対して所定の定電圧を出力するチ
ョッパ回路を設け、このチョッパ回路の出力電圧又は入
力電流を検出する検出手段を設け、この検出手段により
検出された検出値に応じて前記チョッパ回路の動作を制
御するチョッパ制御回路を設けるとともに、前記インバ
ータ回路中のスイッチング素子にゲート信号を与えて発
振動作を制御するインバータ制御回路を設けた放電灯点
灯装置において、前記チョッパ回路の起動時に前記イン
バータ制御回路からのゲート信号を前記チョッパ制御回
路に対して起動トリガ信号として入力させるチョッパ起
動手段を設けた。

【００１４】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明において、インバータ回路中のスイッチング素子に
対するゲート信号の印加開始をチョッパ回路が起動した
後とする遅延回路又は電圧検出回路を設けた。

【００１５】請求項５記載の発明では、器具本体と、こ
の器具本体に装着された放電灯と、この放電灯を点灯さ
せる請求項１，２，３又は４記載の放電灯点灯装置とを
具備した照明装置として構成した。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、通常はチョッパ
回路より所定の定電圧をインバータ回路側に出力させる
が、電源投入直後で放電灯始動前のような軽負荷となる
始動時には、このような所定の定電圧よりも低い一定値
として出力させるように設定することで、チョッパ回路
からの過出力を防止してスイッチング素子等に対するス
トレスを軽減させることができる。

【００１７】また、請求項２記載の発明によれば、サー
ジ電圧発生が検出された場合、チョッパ回路の出力電圧
を通常時の所定の定電圧よりも低い一定値として出力さ
せるので、インバータ回路の発振動作が停止されること
はなく、よって、ランプ立ち消え等を防止しつつ、スイ
ッチング素子を保護し得るものとなる。また、チョッパ
回路の出力検出レベルを切換えればよいので、簡単な構
成で済み、反応の遅れも少ないものとなる。

【００１８】さらに、請求項３ないし４記載の発明によ
れば、インバータ回路中のスイッチング素子を発振させ
るためのゲート信号をトリガ信号として用いてチョッパ
回路を起動させるようにしたので、インバータ回路の発
振動作を損なうことなく、チョッパ回路専用の起動回路
を別個に設ける必要がなく、低コスト化を図ることがで
きる。

【００１９】このような放電灯点灯装置を用いて、請求
項５記載の発明のように照明装置を構成することによ
り、スイッチング素子にストレスを与えることのない起
動性のよい装置を提供できる。

【００２０】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１及び図
２に基づいて説明する。まず、交流電源１に対して全波
整流回路２を介して昇圧型のチョッパ回路３が接続さ
れ、このチョッパ回路３の出力側にインバータ回路４が
接続されている。前記チョッパ回路３は全波整流出力ラ
インに接続されたチョッパ制御トランス（インダクタ）
５と出力ライン間に接続されてスイッチング動作をする
ＦＥＴ６と整流用のダイオード７と平滑出力用の電解コ
ンデンサ８とを主体として構成されている。このような
チョッパ回路３に対しては前記ＦＥＴ６のスイッチング
動作を制御（オンデューティ制御）して電解コンデンサ
８両端に生ずる出力電圧を所定の定電圧に維持させるた
めのチョッパ制御回路９が設けられている。このような
チョッパ制御回路９としては、例えばシリコンゼネラル
社のＳＧ３５６１なる市販の力率改善専用ＩＣが用いら
れている。また、前記電解コンデンサ８両端には直列接
続された抵抗１０，１１，１２による検出手段１３が接
続され、抵抗１０と抵抗１１，１２とにより分圧した電
圧を逆流防止用のダイオード１４を介してチョッパ回路
３の出力電圧Ｖ_DC′として前記チョッパ制御回路９に入
力させ、チョッパ出力電圧を制御させるように構成され
ている。また、前記インダクタ５に対して磁気的に結合
された検出巻線１５が設けられ、この検出巻線１５によ
り検出された入力電流Ｉ_INもこのチョッパ制御回路９に
入力され、チョッパ動作を制御させるように構成されて
いる。

【００２１】前記インバータ回路４は電解コンデンサ８
の両端に接続されて放電灯１６を点灯させるために発振
動作をするもので、例えば、２石とされ、２つのスイッ
チングトランジスタ、例えばＦＥＴ１７，１８の他、バ
ラスト２１や予熱用コンデンサ２２等により構成されて
いる。前記ＦＥＴ１７，１８は図示しないインバータ制
御回路からゲートに高周波パルス状のゲート信号が与え
られて交互に発振動作をするものである。

【００２２】しかして、本実施例では、電源投入後、前
記放電灯１６の点灯前にあっては、前記チョッパ回路３
から出力される出力電圧の値を通常時の定電圧よりも低
い一定値に切換え規制するための始動時出力規制手段２
３が付加されている。この始動時出力規制手段２３は前
記放電灯１６に接続されてその始動を検出するランプ点
灯検出回路２４と、前記抵抗１１に並列に接続されてこ
のランプ点灯検出回路２４出力に応じてオン・オフが制
御される短絡用トランジスタ２５とにより構成されてい
る。

【００２３】このような構成において、電源投入後で放
電灯１６の点灯前にあっては、トランジスタ２５はオフ
状態にあり、電解コンデンサ８両端に生じた平滑電圧
は、抵抗１０と抵抗１１，１２とにより分圧されること
により高めの出力電圧Ｖ_DC1′として検出され、チョッ
パ制御回路９に与えられる。よって、チョッパ制御回路
９はチョッパ回路３の昇圧動作を抑制し、結果として、
このチョッパ回路３から得られる出力電圧は通常に必要
とされる所定の定電圧よりも低い一定値に制御される。
しかして、図２に示すようにランプ電圧Ｖ_L が変化して
ランプ点灯検出回路２４によりランプ始動開始が検出さ
れると、トランジスタ２５がオンして抵抗１２を短絡す
る。これにより、電解コンデンサ８両端に生じた平滑電
圧は、抵抗１０と抵抗１１とにより分圧されることによ
り低めの出力電圧Ｖ_DC2′ として検出され、チョッパ制
御回路９に与えられる。よって、チョッパ制御回路９は
チョッパ回路３を昇圧動作させ、結果として、このチョ
ッパ回路３から得られる出力電圧を通常時に必要とされ
る所定の定電圧に制御する。

【００２４】このように、本実施例では放電灯１６が点
灯する前と後とで、チョッパ出力電圧Ｖ_DCの検出レベル
を切換えることで、点灯前にあってはチョッパ回路３の
出力電圧値を低めの一定値に抑えることにより、軽負荷
時の高出力を防止して、ＦＥＴ６等に対するストレスを
軽減させることができる。

【００２５】つづいて、請求項１記載の発明の第二の実
施例を図３及び図４により説明する。前記実施例で示し
た部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施例
は、ランプ点灯検出回路２４を始動時出力規制手段２３
として、その検出出力を直接チョッパ制御回路９に入力
させて、放電灯１６の点灯前と点灯後とで、チョッパ回
路３の出力電圧が低めの一定値と通常時用の所定の一定
値とに切換え制御されるように構成したものである。

【００２６】さらに、請求項１記載の発明の第三の実施
例を図５により説明する。本実施例は、ランプ点灯検出
回路２４に代えて、タイマ回路２６を設け、トランジス
タ２５とにより始動時出力規制手段２７を構成したもの
である。即ち、第一の実施例では、ランプ点灯検出回路
２４により放電灯１６が点灯前か点灯後かを検出して出
力電圧レベルを切換え制御するようにしたが、本実施例
では電源投入後、タイマ回路２６に設定された一定時間
の間は、放電灯１６が点灯前の状態にあるとみなして、
同様の出力電圧レベルの切換え制御を行うようにしたも
のである。

【００２７】次に、請求項２記載の発明の一実施例を図
６により説明する。本実施例では、まず、サージ電圧検
出手段となるツェナダイオード２８と抵抗２９との直列
回路が抵抗１１，１２両端に並列に設けられている。ま
た、このサージ電圧検出手段によりサージ電圧の発生が
検出された場合に、前記チョッパ回路３から出力される
出力電圧の値を通常時の一定電圧よりも低い一定値に切
換え規制するためのサージ発生時出力規制手段となるト
ランジスタ３０が前記抵抗１２に並列に接続されてい
る。

【００２８】このような構成において、通常はツェナダ
イオード２８がオフでトランジスタ３０がオン状態にあ
り、抵抗１０，１１により分圧された出力電圧Ｖ_DCがチ
ョッパ制御回路９に与えられ、通常通りのチョッパ制御
がなされる。しかして、サージ電圧が発生した場合、ツ
ェナダイオード２８が導通してオンし、トランジスタ３
０がオフすることにより、電解コンデンサ８の出力電圧
としては、抵抗１０と抵抗１１，１２とにより分圧され
た出力電圧Ｖ_DC′が与えられるため、前述した実施例と
同様に、チョッパ回路３の出力電圧が通常時用の所定の
定電圧よりも低めの一定値となるように制御される。こ
こに、この出力電圧は低めではあっても、チョッパ回路
３停止時の出力レベルよりは大きくなるように設定され
ている。よって、サージ電圧が発生したとしても、チョ
ッパ回路３の出力電圧が低めに抑えられるだけであり、
インバータ回路４の発振動作は停止されないため、ラン
プ立ち消えが生ぜず、見苦しくない。また、出力電圧が
低めに抑えられるので、ＦＥＴ１７，１８等の保護も確
保できる。さらには、このようにチョッパ回路３の出力
電圧を低めに切換え制御すればよいので、簡単な回路構
成で済み、低コスト化を図れるとともに、反応の遅れも
ないものとなる。また、出力電圧Ｖ_DCを低めに保つ場
合、最も発振周波数が共振点に近づくモードであって
も、共振点よりは下がることのない一定値に保たれ、遅
相発振動作が維持される。

【００２９】つづいて、請求項３及び４記載の発明の一
実施例を図７及び図８により説明する。本実施例は、チ
ョッパ回路３の起動方式を工夫したものである。即ち、
インバータ回路４の発振動作を制御するためのインバー
タ制御回路３１に対してチョッパ起動手段となる出力切
換え回路３２を介してチョッパ制御回路９に接続したも
のである。前記出力切換え回路３２はゲート信号を利用
してチョッパ回路３を起動させるためのものであり、ま
ず、カソード側をチョッパ制御回路３側としたダイオー
ド３５が設けられている。また、前記チョッパ回路３の
出力端子間に接続した抵抗３６と電解コンデンサ３７と
による電圧検出回路となる起動時検出部が設けられ、こ
の抵抗３６と電解コンデンサ３７とのＲＣ時定数により
決定される時間後に導通してオンするトランジスタ３８
を抵抗３９とともに、ＦＥＴ３４のゲートとインバータ
制御回路３１のゲート信号出力端子との間に接続して構
成されている。前記トランジスタ３８のコレクタ・エミ
ッタ間にはダイオード４０が接続されている。

【００３０】このような構成において、電源が投入され
ると、インバータ制御回路３１からは図８中のＶ_C に示
すような連続パルス状のゲート信号が出力される。この
ようなゲート信号Ｖ_C は、ダイオード３５を通してチョ
ッパ制御回路９にトリガ信号Ｖ_A として与えられる。こ
れにより、チョッパ回路３はトリガされて起動する。こ
の時点で、トランジスタ３８はオンしておらず、ＦＥＴ
１８（ＦＥＴ１７側も同様）のゲートにはゲート信号Ｖ
_B は与えられない。その後、チョッパ回路３が起動し、
チョッパ制御回路９に対する電圧が、図８中の電圧Ｖ_A
に示すように検出コイル１５により検出された入力電流
Ｉ_INによりトリガ出力レベルよりも高くなると、ダイオ
ード３５によりゲート信号Ｖ_C のチョッパ制御回路９へ
の入力は停止される。一方、抵抗３６と電解コンデンサ
３７とのＲＣ時定数で決まる時間が経過すると、トラン
ジスタ３８がオンしてインバータ回路４はインバータ制
御回路３１からのゲート信号Ｖ_C をゲート信号Ｖ_B とし
て受付け得る状態となり、インバータ回路４は発振動作
を開始する。

【００３１】このように、本実施例によれば、インバー
タ制御回路３１が発生するゲート信号Ｖ_C をチョッパ回
路３を起動させるためのトリガ信号Ｖ_A として利用する
ので、専用の起動トリガ回路を別個に要せず安価なもの
となる。また、チョッパ起動後にはトリガ信号が不要と
なり、ゲート信号Ｖ_C が本来のゲート信号Ｖ_B としての
み使用されるのでインバータ回路４の発振動作も確実に
行われる。

【００３２】なお、チョッパ回路３を起動させながらイ
ンバータ回路４を発振動作させる場合には、図９に示す
ように、トランジスタ３６を省略した出力切換え回路３
２とすればよい。

【００３３】なお、これらの実施例に示したような放電
灯点灯装置は、実際には、例えば図１０に示すように、
器具本体４１とこの器具本体４１に装着された放電灯１
６（ここでは、２灯とされている）とともに実装され
て、照明装置が構成される（請求項５記載の発明）。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、放電灯の
始動時に前記チョッパ回路により出力される定電圧を前
記所定の定電圧値より低い一定値に規制する始動時出力
規制手段を設け、通常はチョッパ回路より所定の定電圧
をインバータ回路側に出力させるが、電源投入直後で放
電灯始動前のような軽負荷となる始動時には、このよう
な所定の定電圧よりも低い一定値として出力させるよう
に検出レベルを切換えることで、チョツパ回路の出力を
切換えるように構成したので、軽負荷時のチョッパ回路
からの過出力を防止してスイッチング素子等に対するス
トレスを軽減させることができる。

【００３５】また、請求項２記載の発明によれば、サー
ジ発生時に前記チョッパ回路により出力される定電圧を
前記所定の定電圧値より低い一定値に規制するサージ発
生時出力規制手段を設け、サージ電圧発生が検出された
場合、チョッパ回路の出力電圧を通常時の所定の定電圧
よりも低い一定値として出力させるようにしたので、イ
ンバータ回路の発振動作が停止されることはなく、よっ
て、ランプ立ち消え等を防止しつつ、スイッチング素子
を保護し得るものとなり、このためにも、チョッパ回路
の出力検出レベルを切換えればよいので、簡単な構成で
済み、反応の遅れも少ないものとなる。

【００３６】さらに、請求項３ないし４記載の発明によ
れば、チョッパ回路の起動時に前記インバータ制御回路
からのゲート信号を前記チョッパ制御回路に対してトリ
ガ信号として入力させるチョッパ起動手段を設け、イン
バータ回路中のスイッチング素子を発振させるためのゲ
ート信号をトリガ信号として用いてチョッパ回路を起動
させるように構成したので、インバータ回路の発振動作
を損なうことなく、チョッパ回路専用の起動回路を別個
に設ける必要がなく、低コスト化を図ることができる。

【００３７】このような放電灯点灯装置を用いて、請求
項５記載の発明のように照明装置を構成することによ
り、スイッチング素子にストレスを与えることのない起
動性のよい装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の第一の実施例を示す回路
図である。

【図２】その動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図３】請求項１記載の発明の第二の実施例を示す回路
図である。

【図４】その動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図５】請求項１記載の発明の第三の実施例を示す回路
図である。

【図６】請求項２記載の発明の一実施例を示す回路図で
ある。

【図７】請求項３及び４記載の発明の一実施例を示す回
路図である。

【図８】その動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図９】変形例を示す回路図である。

【図１０】請求項５記載の発明の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

３ チョッパ回路 ４ インバータ回路 ９ チョッパ制御回路 １３，１５ 検出手段 １６ 放電灯 ２３，２７ 始動時出力規制手段 ２８，２９ サージ電圧検出手段 ３０ サージ発生時出力規制手段 ３１ インバータ制御回路 ３２ チョッパ起動手段 ３３，３４ スイッチング素子 ４１ 器具本体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電灯を点灯させるインバータ回路に対
   して所定の定電圧を出力するチョッパ回路を設け、この
   チョッパ回路の出力電圧又は入力電流を検出する検出手
   段を設け、この検出手段により検出された検出値に応じ
   て前記チョッパ回路の動作を制御するチョッパ制御回路
   を設けた放電灯点灯装置において、前記放電灯の始動時
   に前記チョッパ回路により出力される定電圧を前記所定
   の定電圧値より低い一定値に規制する始動時出力規制手
   段を設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 放電灯を点灯させるインバータ回路に対
   して所定の定電圧を出力するチョッパ回路を設け、この
   チョッパ回路の出力電圧又は入力電流を検出する検出手
   段を設け、この検出手段により検出された検出値に応じ
   て前記チョッパ回路の動作を制御するチョッパ制御回路
   を設けた放電灯点灯装置において、前記検出手段に対し
   てサージ電圧検出手段を設け、サージ検出時に前記チョ
   ッパ回路により出力される定電圧を前記所定の定電圧値
   より低い一定値に規制するサージ発生時出力規制手段を
   設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 放電灯を点灯させるインバータ回路に対
   して所定の定電圧を出力するチョッパ回路を設け、この
   チョッパ回路の出力電圧又は入力電流を検出する検出手
   段を設け、この検出手段により検出された検出値に応じ
   て前記チョッパ回路の動作を制御するチョッパ制御回路
   を設けるとともに、前記インバータ回路中のスイッチン
   グ素子にゲート信号を与えて発振動作を制御するインバ
   ータ制御回路を設けた放電灯点灯装置において、前記チ
   ョッパ回路の起動時に前記インバータ制御回路からのゲ
   ート信号を前記チョッパ制御回路に対して起動トリガ信
   号として入力させるチョッパ起動手段を設けたことを特
   徴とする放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 インバータ回路中のスイッチング素子に
   対するゲート信号の印加開始をチョッパ回路が起動した
   後とする遅延回路又は電圧検出回路を設けたことを特徴
   とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 器具本体と、この器具本体に装着された
   放電灯と、この放電灯を点灯させる請求項１，２，３又
   は４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。