JPH10134984A

JPH10134984A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH10134984A
Application number: JP28573196A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Naruo; 誠浩鳴尾; Kazutaka Hori; 和宇堀; Takashi Kanda; 隆司神田; Masahito Onishi; 雅人大西; Kazuo Yoshida; 和雄吉田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 2016-10-28
Also published as: JP3834892B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電灯の各動作状態に応じて、フィラメント電
流および両端電圧を好適な動作条件に設定する。【解決手段】フィラメントＦ₁，Ｆ₂を有する放電灯Ｌ
ａの点灯に必要な電圧を放電灯Ｌａの両端に印加する主
インバータ１と、フィラメントＦ₁，Ｆ₂にフィラメン
ト電流を供給するフィラメントインバータ２とを設け
る。主インバータ１とフィラメントインバータ２とは放
電灯Ｌａへの出力経路に共振特性の異なる共振系を持
つ。主インバータ１およびフィラメントインバータ２は
スイッチング素子の駆動周波数に応じて出力を変化させ
るように構成される。主インバータ１およびフィラメン
トインバータ２の出力周波数特性は、放電灯Ｌａの調光
点灯時のフィラメント電流が定められた上限値になると
きのフィラメントインバータ２の駆動周波数が、放電灯
Ｌａの調光点灯時の光出力が下限値となるときの主イン
バータ１の駆動周波数以上になるように設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、調光点灯時のフィ
ラメント電流に上限が規定されている放電灯点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図４２に示すように、フィラ
メントＦ₁，Ｆ₂を有する放電灯Ｌａを高周波電力で点
灯させる放電灯点灯装置が提供されている。図示する放
電灯点灯装置は、商用電源のような交流電源ＡＣにより
直流電圧を得る直流電源と、直流電源から高周波電力に
変換するインバータ回路とを備える。直流電源は、交流
電源ＡＣを整流するダイオードブリッジよりなる整流回
路ＤＢと、整流回路ＤＢの出力電圧を平滑する平滑コン
デンサＣ₀とからなる。また、インバータ回路はハーフ
ブリッジ方式であって、ＭＯＳＦＥＴよりなる一対のス
イッチング素子Ｑ ₁，Ｑ₂の直列回路を平滑コンデンサ
Ｃ₀に並列接続し、直流カット用のコンデンサＣ₁とイ
ンダクタＬ₁と放電灯（一般には蛍光ランプ）Ｌａとの
直列回路を一方のスイッチング素子Ｑ₂に並列接続した
構成となっている。さらに、放電灯Ｌａのフィラメント
Ｆ₁，Ｆ₂の非電源側端間には予熱用のコンデンサＣ₂
が接続される。この構成においては、図示しない制御回
路によって両スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂を同時にオン
にしないように高周波で交互にオンオフさせるように制
御し、平滑コンデンサＣ₀からコンデンサＣ₁を通して
放電灯Ｌａに電力を供給する状態と、コンデンサＣ₁を
電源として放電灯Ｌａに電力を供給する状態とを繰り返
すことで、放電灯Ｌａに高周波の交番電流を流すように
なっている。

【０００３】しかして、スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂を
スイッチングする駆動周波数を変化させると、インダク
タＬ₁とコンデンサＣ₂と放電灯Ｌａとからなる共振系
を流れる電流経路や放電灯Ｌａへの印加電圧を変化させ
ることができ、予熱、始動、全点灯（定格点灯）、調光
点灯の各動作が可能になるのである。さらに詳しく説明
すると、放電灯Ｌａの消灯時と全点灯時と調光点灯時と
では、放電灯Ｌａのランプインピーダンスが変化するこ
とによって、駆動周波数と放電灯Ｌａの両端電圧Ｖ_Laと
の関係は図４３のようになる（図４３のがそれぞ
れ消灯時、全点灯時、調光点灯時を示す）。予熱時に
は、放電灯Ｌａは消灯しており、放電灯Ｌａの両端電圧
Ｖ_Laは放電灯Ｌａが点灯しない程度の低い電圧に設定さ
れる。つまり、スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂の駆動周波
数を上記共振系の共振周波数に比較して十分に高い予熱
周波数ｆｐに設定する。この状態では、インバータ回路
より出力される高周波電流は、すべてフィラメント
Ｆ₁，Ｆ₂およびコンデンサＣ₂を通る経路で流れ、フ
ィラメントＦ₁，Ｆ₂が予熱される。

【０００４】フィラメントＦ₁，Ｆ₂の予熱後に駆動周
波数を引き下げ上記共振系の共振周波数に近い始動周波
数ｆｓに到達させると、放電灯Ｌａの両端電圧Ｖ_Laが上
昇し、放電灯Ｌａの両端電圧Ｖ_Laが始動電圧に達して点
灯する。放電灯Ｌａが点灯すれば上記共振系における駆
動周波数と放電灯Ｌａの両端電圧との関係が変化し、全
点灯時の関係になる。放電灯Ｌａの始動後に駆動周波数
をさらに共振周波数に近づけると放電灯Ｌａは点灯周波
数ｆｌにおいて定格点灯状態になる。調光点灯を行なう
には、全点灯の状態から駆動周波数を調光点灯周波数ｆ
ｄまで高くすればよく、これによってランプ電流ｌ_Laが
小さくなり、駆動周波数と放電灯Ｌａの両端電圧との関
係は調光点灯時の関係になって放電灯Ｌａの両端電圧Ｖ
_Laが上昇する。

【０００５】いま、ランプインピーダンスをＺ_La（＝Ｖ
_La／Ｉ_La）とすると、上記共振系は図４４のような等価
回路で表すことができる。ここに、Ｒ_F1，Ｒ_F2はそれぞ
れフィラメントＦ₁，Ｆ₂の抵抗である。上記回路構成
では、フィラメントＦ₁，Ｆ ₂に流れるフィラメント電
流Ｉ_FはコンデンサＣ₂を流れる電流と等しいから、フ
ィラメント電流Ｉ_Fは数１のようになる。

【０００６】

【数１】

【０００７】予熱時には放電灯Ｌａは点灯していないか
ら、ランプ電流Ｉ_Laは０とみなしてよく、インバータ回
路の出力電流はすべてフィラメントＦ₁，Ｆ₂を流れる
のであって、予熱に十分な電流がフィラメントＦ₁，Ｆ
₂に流れることになる。一方、全点灯時には駆動周波数
が予熱時よりも低いからコンデンサＣ₂のインピーダン
スが大きくなり、予熱時に比べてフィラメント電流Ｉ_F
は小さくなる。

【０００８】さらに、調光点灯時には全点灯時よりも駆
動周波数が高いから、コンデンサＣ ₂のインピーダンス
が全点灯時よりも小さくなりフィラメント電流Ｉ_Fは全
点灯時よりも大きくなる。上述のようなフィラメントＦ
₁，Ｆ₂を介してコンデンサＣ₂をインバータ回路に接
続し、スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂の駆動周波数を変化
させ放電灯Ｌａの状態に応じて上記共振系の共振状態が
変化することを利用することによりフィラメント電流Ｉ
_Fを自動的に制御する回路方式をＣ予熱方式と呼んでい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、全点灯時に
放電灯Ｌａに十分な電力を供給し、かつ予熱時には十分
な予熱電流をフィラメントＦ₁，Ｆ₂に流すようにイン
ダクタＬ₁およびコンデンサＣ₂の値を設定すると、全
点灯時や調光点灯時にもフィラメント電流Ｉ_Fが流れる
ことになる。放電灯Ｌａとして常時予熱形ではない蛍光
ランプを用いる場合に全点灯時にはフィラメント電流Ｉ
_Fを流す必要がないにもかかわらず、フィラメント電流
Ｉ_Fが流れることによって損失が発生する（以下では、
この損失をフィラメント損失という）。

【００１０】ところで、放電灯Ｌａの点灯時においてフ
ィラメント電流Ｉ_Fを低減する技術としては、図４５に
示すように、２個のフィラメントＦ₁，Ｆ₂にそれぞれ
独立してＣ予熱方式を採用することが考えられている。
この構成では、図４２に示した回路構成と同じ共振条件
を得るために、コンデンサＣ₂の半分の容量の２個のコ
ンデンサＣ_2a，Ｃ_2bが並列に接続されることになる。つ
まり、図４２に示した回路構成では２個のフィラメント
Ｆ₁，Ｆ₂が直列に接続されていたのに対して、図４５
に示す回路構成では２個のフィラメントＦ₁，Ｆ₂が並
列に接続されるから、図４２の回路構成に比較するとフ
ィラメントの抵抗成分は４分の１になる。その結果、フ
ィラメント電流Ｉ_Fが同じであってもフィラメント損失
は半分になる。また、図４５の回路構成ではフィラメン
トの断線や寿命末期などの検出をＸ−Ｙ点間で行なうこ
とができるから、インバータ回路から見るとグランド電
位を基準として検出できることになる。ただし、実際に
はフィラメントの抵抗成分が減少する分だけ全点灯時や
調光点灯時におけるフィラメント電流Ｉ_Fが増加するこ
とになる。

【００１１】フィラメント損失は、フィラメントＦ₁，
Ｆ₂の抵抗Ｒ_F1，Ｒ_F2が等しいとすればフィラメント電
流Ｉ_Fが大きいほど大きくなる。一方、近年、照明器具
の小形化、放電灯Ｌａの高効率化、省資源化を目的とし
て放電灯Ｌａを細径化する傾向にある。たとえば、従来
より提供されている定格消費電力が２０Ｗ以上の蛍光ラ
ンプとして管径を３６．５ｍｍに統一したものが提供さ
れているのに対して、最近ではＴＬ′５（フィリップス
社製品）あるいはＴ５などの名称で提供されている管径
が１６ｍｍの細径の蛍光灯がある。

【００１２】この種の細径の放電灯Ｌａは単位長さ当た
りのランプインピーダンスＺ_Laが従来の放電灯Ｌａに比
較して大きいものであるから（ランプインピーダンスＺ
_Laはたとえば、ＦＬ２０ＳＳで３．９Ω／ｃｍ、ＦＨＦ
３２で４．２Ω／ｃｍ、ＴＬ′５の場合には１４Ｗのも
ので８．９Ω／ｃｍ）、点灯時におけるフィラメント電
流Ｉ_Fが従来の放電灯Ｌａよりも大きくなる。その結
果、Ｃ予熱方式では放電灯Ｌａの点灯効率（インバータ
回路の出力電力に対する放電灯Ｌａの光出力の比）が低
下するという問題が生じる。

【００１３】また、Ｃ予熱方式では駆動周波数を制御
し、ランプインピーダンスＺ_LaとコンデンサＣ₂のイン
ピーダンスとの比率を変化させることによって、フィラ
メント電流Ｉ_Fを変化させているものであり、全点灯時
に比較して調光点灯時にはフィラメント電流Ｉ_Fが増加
するものである。しかして、上述のような細径の放電灯
Ｌａは、点灯時におけるフィラメント電流Ｉ_Fの上限値
が予熱時におけるフィラメント電流Ｉ_Fの下限値よりも
低く規定されているから、調光点灯時にフィラメント電
流Ｉ_Fが増加したときに上記上限値を越える可能性があ
り、ランプ寿命が短くなる恐れがある。

【００１４】さらに、上述のような細径の放電灯Ｌａで
は、予熱時と調光点灯時とにおける両端電圧Ｖ_Laの差が
比較的小さいとともに、ランプインピーダンスＺ_Laが比
較的高いものであるから消灯時と調光点灯時との共振特
性の差が小さくなる。その結果、予熱時と調光点灯時と
における駆動周波数の差が小さくなる。すなわち、予熱
時と調光点灯時とのフィラメント電流Ｉ_Fに差をつけに
くく、予熱時のフィラメント電流Ｉ_Fを確保しながらも
調光点灯時のフィラメント電流Ｉ_Fを予熱時のフィラメ
ント電流Ｉ_Fの下限値よりも低く設定するのが難しいと
いう問題を有している。

【００１５】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、予熱時にはフィラメントを予熱する
のに十分なフィラメント電流を供給し、全点灯時や調光
点灯時にはフィラメント電流を低減して、フィラメント
損失を低減し、かつ調光点灯時におけるフィラメント電
流の上限値を越えないようにした放電灯点灯装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、フィ
ラメントを有する放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の
両端に印加する主インバータと、フィラメントにフィラ
メント電流を供給するフィラメントインバータとを備
え、主インバータとフィラメントインバータとは放電灯
への出力経路に共振特性の異なる共振系を持つととも
に、主インバータおよびフィラメントインバータを構成
するスイッチング素子の駆動周波数に応じて出力を変化
させるように構成され、放電灯の調光点灯時のフィラメ
ント電流が定められた上限値になるときのフィラメント
インバータの駆動周波数が、放電灯の調光点灯時の光出
力が下限値となるときの主インバータの駆動周波数以上
になるように、主インバータおよびフィラメントインバ
ータの出力周波数特性を設定したものである。この構成
によれば、放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯に印加す
る主インバータと、フィラメントにフィラメント電流を
供給するフィラメントインバータとの出力特性を個別に
制御可能となっているから、予熱、始動、全点灯、調光
点灯などの各状態に応じて放電灯の両端間に印加する電
圧とフィラメントに流す電流とを個別に制御することが
でき、結果的に、予熱時にはフィラメントを予熱するの
に十分なフィラメント電流を供給し、全点灯時や調光点
灯時にはフィラメント電流を低減してフィラメント損失
を低減し、かつ調光点灯時におけるフィラメント電流の
上限値を越えないように制御することが可能になる。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、予熱時のフィラメント電流が下限値となるときのフ
ィラメントインバータの駆動周波数が、予熱時に放電灯
が放電を開始するランプ電圧となるときの主インバータ
の駆動周波数以上になるように、主インバータおよびフ
ィラメントインバータの出力周波数特性を設定したもの
である。この構成によれば、予熱時に放電灯の放電が開
始されるのを防止することができる。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、主インバータとフィラメントインバ
ータとが入力電源およびスイッチング素子を共用するも
のである。この構成によれば、主インバータとフィラメ
ントインバータとの主要部の部品が共用されるから、部
品点数が少なくなるのである。請求項４の発明は、請求
項３の発明において、フィラメントインバータが、主イ
ンバータの共振電流経路に１次巻線を挿入したトランス
を備え、トランスの２次巻線からフィラメント電流を供
給するものである。この構成は望ましい実施態様であっ
て、請求項３の構成と同様の作用を有するものである。

【００１９】請求項５の発明は、フィラメントを有する
放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する主
インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給
するフィラメントインバータとを備え、フィラメントイ
ンバータは主インバータにおいて放電灯と直列接続され
た素子の両端電圧を電源とし、主インバータはスイッチ
ング素子のオンデューティに応じて出力を変化させるよ
うに構成されたものである。この構成によれば、放電灯
の点灯に必要な電圧を放電灯に印加する主インバータ
と、フィラメントにフィラメント電流を供給するフィラ
メントインバータとの出力特性を個別に制御可能となっ
ているから、予熱、始動、全点灯、調光点灯などの各状
態に応じて放電灯の両端間に印加する電圧とフィラメン
トに流す電流とを個別に制御することができ、結果的
に、予熱時にはフィラメントを予熱するのに十分なフィ
ラメント電流を供給し、全点灯時や調光点灯時にはフィ
ラメント電流を低減してフィラメント損失を低減し、か
つ調光点灯時におけるフィラメント電流の上限値を越え
ないように制御することが可能になる。また、フィラメ
ントインバータの電源が放電灯に直列接続された素子の
両端電圧であるから、放電灯の両端に印加する電圧が高
い全点灯時にはフィラメントインバータの入力電圧を下
げてフィラメント損失を低下させ、放電灯の両端に印加
する電圧が比較的低い調光点灯時にはフィラメントイン
バータの入力電圧をやや上昇させてフィラメント電流を
増加させることにより放電を容易にすることが可能であ
って、安定した調光点灯が可能になる。

【００２０】請求項６の発明は、フィラメントを有する
放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する主
インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給
するフィラメントインバータとを備え、主インバータと
フィラメントインバータとは放電灯への出力経路に共振
特性の異なる共振系を持つとともに、主インバータはス
イッチング素子のオンデューティに応じて出力を変化さ
せ、フィラメントインバータはスイッチング素子の駆動
周波数に応じて出力を変化させるように構成され、放電
灯の予熱時のフィラメントインバータの駆動周波数より
も放電灯の調光点灯時の主インバータの駆動周波数が低
くなるように、主インバータおよびフィラメントインバ
ータの出力特性を設定したものである。この構成によれ
ば、放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯に印加する主イ
ンバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給す
るフィラメントインバータとの出力特性を個別に制御可
能となっているから、予熱、始動、全点灯、調光点灯な
どの各状態に応じて放電灯の両端間に印加する電圧とフ
ィラメントに流す電流とを個別に制御することができ、
結果的に、予熱時にはフィラメントを予熱するのに十分
なフィラメント電流を供給し、全点灯時や調光点灯時に
はフィラメント電流を低減してフィラメント損失を低減
し、かつ調光点灯時におけるフィラメント電流の上限値
を越えないように制御することが可能になる。

【００２１】請求項７の発明は、フィラメントを有する
放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する主
インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給
するフィラメントインバータと、主インバータおよびフ
ィラメントインバータの入力電圧として供給する出力電
圧が可変である電圧調整回路とを備え、電圧調整回路の
出力電圧を変化させることによりフィラメント電流を制
御するものである。この構成によれば、電圧調整回路に
より必要に応じて主インバータおよびフィラメントイン
バータの入力電圧を調節するから、放電灯の各動作状態
に応じて放電灯の両端電圧を調節することができる。た
とえば、予熱時においては放電が開始されない程度に両
端電圧を低く設定する必要があるから、電圧調整回路の
両端電圧を下げるのである。

【００２２】請求項８の発明は、フィラメントを有する
放電灯に高周波電力を供給して点灯させるインバータ回
路と、フィラメントの非電源側端間に接続され共振系を
構成するコンデンサおよび可変インピーダンスの直列回
路とを備え、可変インピーダンスは両端電圧が制御可能
であって、可変インピーダンスの両端電圧を変化させる
ことによりフィラメントに流すフィラメント電流を制御
するものである。この構成によれば、可変インピーダン
スの両端電圧を調節することによって、フィラメントに
流すフィラメント電流を制御することができるから、予
熱時にはフィラメント電流を多く流して十分な予熱を行
ない、全点灯時にはフィラメント電流が流さないように
してフィラメント損失を防止し、また調光点灯時にはフ
ィラメント電流をある程度流して放電を容易にすること
で安定した点灯状態を得ることが可能になる。

【００２３】請求項９の発明は、フィラメントを有する
放電灯に高周波電力を供給して点灯させスイッチング素
子の駆動周波数に応じて出力を変化させるインバータ回
路と、フィラメントの非電源側端間に接続され共振系を
構成するコンデンサおよびトランスの１次巻線との直列
回路とを備え、トランスの２次巻線がフィラメントに接
続されているものである。この構成によれば、予熱時で
あって駆動周波数が高い期間にはトランスの１次巻線と
コンデンサとの直列回路の両端電圧が高くトランスの２
次巻線に高い電圧を発生させて予熱を十分に行なうこと
ができ、全点灯時であって駆動周波数が低くなるとトラ
ンスの２次巻線に発生する電圧が下がりフィラメント電
流を減少させることができる。また、調光点灯時には全
点灯時よりはフィラメント電流を増加させることができ
る。

【００２４】請求項１０の発明は、複数の周波数成分を
含む交流出力を出力するインバータ回路と、フィラメン
トを有する放電灯の両端間とインバータ回路との間に挿
入された第１のフィルタと、フィラメントにフィラメン
ト電流を流す経路とインバータ回路との間に挿入された
第２のフィルタとを備え、インバータ回路の交流出力の
周波数成分を制御することにより放電灯の両端への印加
電圧とフィラメントへの印加電圧とを各別に制御するも
のである。この構成によれば、インバータ回路の交流出
力に複数の周波数成分を含ませておき、放電灯の両端電
圧を印加する成分とフィラメント電流を流す成分とをフ
ィルタによって分離するから、放電灯の動作状態に応じ
て両端電圧とフィラメント電流とを個別に制御すること
が可能であって、放電灯の動作状態に応じた最適な設定
が可能になる。

【００２５】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、インバータ回路の出力制御がパルス幅変調制御
であることを特徴とする。請求項１２の発明は、請求項
１０の発明において、インバータ回路の出力制御がパル
ス密度変調制御であることを特徴とする。請求項１３の
発明は、請求項１０の発明において、インバータ回路の
出力制御がオンデューティ制御であることを特徴とす
る。

【００２６】請求項１１ないし請求項１３の発明は望ま
しい実施態様である。請求項１４の発明は、フィラメン
トを有する放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に
印加する主インバータと、フィラメントにフィラメント
電流を供給するフィラメントインバータとを備え、主イ
ンバータとフィラメントインバータとは放電灯への出力
経路に共振特性の異なる共振系を持つとともに、主イン
バータおよびフィラメントインバータを構成するスイッ
チング素子の駆動周波数に応じて出力を変化させるよう
に構成され、主インバータの共振系の周波数特性を予熱
時と調光点灯時とで変化させることにより、放電灯の調
光点灯時の光出力が下限値となるときの主インバータの
駆動周波数を、調光点灯時のフィラメント電流が定めら
れた上限値以下となるときのフィラメントインバータの
駆動周波数以下に調整するものである。この構成によれ
ば、放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯に印加する主イ
ンバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給す
るフィラメントインバータとの出力特性を個別に制御可
能となっているから、予熱、始動、全点灯、調光点灯な
どの各状態に応じて放電灯の両端間に印加する電圧とフ
ィラメントに流す電流とを個別に制御することができ、
結果的に、予熱時にはフィラメントを予熱するのに十分
なフィラメント電流を供給し、全点灯時や調光点灯時に
はフィラメント電流を低減してフィラメント損失を低減
し、かつ調光点灯時におけるフィラメント電流の上限値
を越えないように制御することが可能になるのである。

【００２７】請求項１５の発明は、請求項１ないし請求
項１４の発明において、放電灯として、口金部を除く単
位長さ当たりのランプインピーダンスが８Ω／ｃｍ以上
の蛍光灯を用いるものである。請求項１ないし請求項１
４の発明では、このようにランプインピーダンスの高い
放電灯であっても最適条件を設定して点灯させることが
可能になるものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】

（基本構成）本発明の基本構成を図１に示す。図示する
ように、放電灯Ｌａに点灯用の電力を供給する主インバ
ータ１と、放電灯ＬａのフィラメントＦ₁，Ｆ₂を予熱
するためのフィラメントインバータ２とを備える。主イ
ンバータ１およびフィラメントインバータ２はスイッチ
ング素子の駆動周波数（つまり出力周波数）を制御する
ことによって、放電灯Ｌａに供給する電力を変化させる
ものである。この構成は、ＴＬ′５やＴ５のようなラン
プインピーダンスの比較的高い放電灯（口金部を除く単
位長さ当たりのランプインピーダンスが８Ω／ｃｍ以上
の蛍光灯）Ｌａに特に好適である（この種の放電灯では
従来のＣ予熱方式では予熱時のフィラメント電流の条件
と、全点灯時や調光点灯時の両端電圧ないしフィラメン
ト電流の条件とを同時に満足させるのが困難である）。

【００２９】主インバータ１とフィラメントインバータ
２との駆動周波数に対する負荷電流特性は図２に示すよ
うに設定されており、フィラメント電流Ｉ_Fがピーク値
となる駆動周波数は、ランプ電流Ｉ_Laがピーク値となる
駆動周波数よりも高く設定してある。また、調光点灯時
においてフィラメント電流Ｉ_Fが上限値Ｉ_FUとなるフィ
ラメントインバータ２の駆動周波数ｆ₂は、調光点灯時
においてランプ電流Ｉ _Laが下限値Ｉ_LLとなる主インバー
タ１の駆動周波数ｆ₁よりも高く設定されている（ｆ₁
＜ｆ₂）。

【００３０】したがって、主インバータ１とフィラメン
トインバータ２とを同じ駆動周波数で動作させるとすれ
ば、全点灯時ないし調光点灯時には、主インバータ１と
フィラメントインバータ２とを周波数ｆ₁以下の駆動周
波数で動作させることになり、フィラメント電流Ｉ_Fは
必ず上限値Ｉ_FUよりも低くなる。ここにおいて、主イン
バータ１、フィラメントインバータ２の構成はとくに限
定されるものではなく、駆動周波数の制御によって出力
電力を変化させることができる構成であれば、ハーフブ
リッジ形、フルブリッジ形、一石形など方式を問わない
ものである。また、主インバータ１とフィラメントイン
バータ２とは駆動周波数が等しいから、電源およびスイ
ッチング素子を共用することが可能である。

【００３１】ところで、発明が解決する課題として説明
したように、細径の放電灯Ｌａでは調光点灯時のフィラ
メント電流Ｉ_Fの上限値Ｉ_FUは予熱時のフィラメント電
流Ｉ _Fの下限値Ｉ_FLはよりも低くなければならない。そ
こで、予熱時の駆動周波数は図３のように調光点灯時の
フィラメント電流Ｉ_Fの上限値Ｉ_FUが得られる駆動周波
数ｆ₂よりも高い周波数ｆ₄に設定される（ｆ₂＜
ｆ₄）。

【００３２】また、図３（ｂ）は放電灯Ｌａの消灯時に
おいて主インバータ１が放電灯Ｌａに印加する両端電圧
Ｖ_Laの駆動周波数に対する特性を示しており、予熱時に
は放電灯Ｌａの両端電圧Ｖ_Laは放電開始電圧Ｖ_Sよりも
低くなければならないから、主インバータ１によって放
電灯Ｌａの両端電圧Ｖ_Laが放電開始電圧Ｖ_Sとなる駆動
周波数をｆ₃とすれば、フィラメントインバータにより
フィラメントＦ₁，Ｆ ₂を予熱する上記周波数ｆ₄は周
波数ｆ₃よりも高く設定される（ｆ₃＜ｆ₄）。

【００３３】したがって、主インバータ１とフィラメン
トインバータ２とを同じ駆動周波数で動作させるとすれ
ば、予熱時には主インバータ１とフィラメントインバー
タ２とを周波数ｆ₄以上の駆動周波数で動作させること
になり、放電灯Ｌａの放電を開始させることなく十分に
予熱し、始動後には周波数ｆ₁以下の駆動周波数で動作
させることにより、フィラメント電流Ｉ_Fを小さくした
状態で調光点灯が可能になるのである。

【００３４】（実施形態１）本実施形態は、図４に示す
ように、主インバータ１とフィラメントインバータ２と
において電源およびスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂を共用
したものであり、直流カット用のコンデンサＣ₁₁，
Ｃ₁₂、および放電灯Ｌａとともに共振系を構成するイン
ダクタＬ₁₁，Ｌ₁₂やコンデンサＣ₂₁，Ｃ₂₂は個別に設け
てある。また、フィラメントインバータ２は、２つの２
次巻線を有したトランスＴ₁を備える。

【００３５】さらに具体的に説明する。主インバータ１
およびフィラメントインバータ２の電源である直流電源
は、商用電源である交流電源ＡＣをダイオードブリッジ
よりなる整流回路ＤＢにより全波整流し、整流回路ＤＢ
の出力を平滑コンデンサＣ₀で平滑することにより得て
いる。主インバータ１は、平滑コンデンサＣ₀に並列接
続されたＭＯＳＦＥＴよりなる一対のスイッチング素子
Ｑ₁，Ｑ₂の直列回路を備え、一方のスイッチング素子
Ｑ₂には、直流カット用のコンデンサＣ₁₁とインダクタ
Ｌ₁₁とコンデンサＣ₂₁との直列回路が並列接続される。
また、コンデンサＣ₂₁に対して放電灯Ｌａが並列接続さ
れる。ここに、本実施形態では、放電灯Ｌａとしてたと
えばフィリップス社製のＴＬ′５やＴ５のような細径の
ものを用いることを想定しているが、他の放電灯でも本
実施形態の技術を適用可能である。

【００３６】また、フィラメントインバータ２は、主イ
ンバータ１とスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂を共用し、一
方のスイッチング素子Ｑ₂に対して、直流カット用のコ
ンデンサＣ₁₂とインダクタＬ₁₂とコンデンサＣ₂₂とトラ
ンスＴ₁の１次巻線との直列回路を並列接続してある。
トランスＴ₁の各２次巻線は、それぞれフィラメントＦ
₁，Ｆ₂に接続される。

【００３７】両スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂は図示しな
い制御回路によって同時にオンにならないようにして高
周波で交互にオンオフされる。したがって、スイッチン
グ素子Ｑ₁のオン期間にコンデンサＣ₁₁，Ｃ₁₂に蓄積し
た電荷をスイッチング素子Ｑ ₂のオン期間に放出するこ
とで放電灯Ｌａに交番した高周波電力を与えることがで
きるのである。

【００３８】ところで、コンデンサＣ₁₁，Ｃ₁₂はコンデ
ンサＣ₂₁，Ｃ₂₂に比較すると１桁以上大きい容量を有す
るものであって、共振系としては無視して差し支えな
い。したがって、主インバータ１の共振系はインダクタ
Ｌ₁₁とコンデンサＣ₂₁と放電灯Ｌａとにより構成され、
フィラメントインバータ２の共振系はインダクタＬ₁₂と
コンデンサＣ₂₂とトランスＴ₁と放電灯Ｌａのフィラメ
ントＦ₁，Ｆ₂とにより構成されることになる。両共振
系は独立した特性を有し、上述した図２、図３の特性を
持つように各共振系の共振周波数が設定される。また、
スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂の駆動周波数は基本構成と
して説明した範囲で制御される。

【００３９】本実施形態では、トランスＴ₁を用いてい
るから、トランスＴ₁としてリーケージトランスを用い
ることにより、インダクタＬ₂₁の限流機能をトランスＴ
₁に持たせることができる。つまり、インダクタＬ₂₁を
トランスＴ₁で兼用し部品点数を削減することが可能で
ある。スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂はＭＯＳＦＥＴだけ
でなくバイポーラトランジスタのようにオンオフ制御可
能なスイッチ素子を用いてもよい。

【００４０】（実施形態２）本実施形態は、図５に示す
ように。実施形態１における直流カット用のコンデンサ
Ｃ₁₁，Ｃ₁₂を１つのコンデンサＣ₁で共用したものであ
る。コンデンサＣ₁₁，Ｃ₁₂はコンデンサＣ₂₁，Ｃ₂₂に比
較して容量が十分に（１桁以上）大きいから、共用化す
ることによって部品点数が削減されるのはもちろんのこ
と、他の部品を共用化する場合に比較してコストをかな
り低減することが可能になる。他の構成および動作は実
施形態１と同様である。

【００４１】（実施形態３）本実施形態は、図６に示す
ように、直流カット用のコンデンサＣ₁とインダクタＬ
₁₁との間にトランスＴ₁の１次巻線を挿入したものであ
る。トランスＴ₁にはリーケージトランスを用いてイン
ダクタＬ₁₂を省いてあり、また、フィラメントインバー
タ２の共振系を構成するコンデンサとしては、トランス
Ｔ₁の２個の２次巻線とフィラメントＦ₁，Ｆ₂との間
にそれぞれ挿入したコンデンサＣ_22a，Ｃ_22bを用いて
いる。

【００４２】本実施形態における定数は、図７に示す関
係が得られるように設定する。すなわち、予熱周波数ｆ
ｐ（基本構成の周波数ｆ₁に相当）は、調光点灯周波数
ｆｄ（基本構成の周波数ｆ₄に相当）よりも高い周波数
であって、予熱周波数ｆｐで予熱電流を確保でき、しか
も予熱周波数ｆｐよりも少し高い周波数でフィラメント
電流Ｉ_Fがピーク値を持つようにコンデンサＣ_22a，Ｃ
_22bを設定する。

【００４３】本実施形態では、フィラメントインバータ
２の出力を主インバータ１の一部から取り出しているこ
とにより、主インバータ１の共振特性がフィラメントイ
ンバータ２の影響を受けるから、図７に実線で示すよう
に、フィラメント電流Ｉ_Fのピーク付近で主インバータ
１の出力電流もピークを持つとともに、このピークの両
端では主インバータ１の出力電流はフィラメントインバ
ータ２がないとき（図７に破線で示す）よりも低下す
る。

【００４４】しかして、全点灯状態である点灯周波数ｆ
ｌから駆動周波数を上げていくと、フィラメントインバ
ータ２がないときよりもランプ電流の低下が急激にな
る。つまり、調光点灯周波数ｆｄは、フィラメントイン
バータ２がない場合の調光点灯周波数ｆｄ′に比較して
低くなる。その結果、予熱周波数ｆｐと調光点灯周波数
ｆｄとの周波数差を大きくとることができ、調光点灯時
のフィラメント電流Ｉ_Fを小さくするのが容易になる。
以上説明したように本実施形態では予熱時に比較して調
光点灯時のフィラメント電流Ｉ_Fを容易に小さくするこ
とができるから、細径の放電灯Ｌａにも容易に適合させ
ることができる。他の構成および動作は実施形態１と同
様である。

【００４５】（実施形態４）本実施形態は、図８に示す
ように、トランスＴ₁の１次巻線をコンデンサＣ₂₁に直
列接続したものである。つまり、実施形態３と同様にフ
ィラメントインバータ２の出力を主インバータ１の一部
から取り出したものであって、取り出す位置が異なるほ
かは同様の構成を有している。また、コンデンサ
Ｃ_22a，Ｃ_22bの定数設定についても実施形態３と同様
の条件になる。

【００４６】（実施形態５）本実施形態は、図９に示す
ように、フィラメントインバータ２の電源を主インータ
１のスイッチング素子Ｑ₁と直流カット用のコンデンサ
Ｃ₁との直列回路の両端から取り出している。フィラメ
ントインバータ２は、図１０に示すように、スイッチン
グ素子Ｑ₁とコンデンサＣ₁との直列回路に、スイッチ
ング素子Ｑ₃とインダクタＬ₃とコンデンサＣ₃との直
列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ₃とインダクタＬ
₃との接続点にカソードを接続したダイオードＤ₃のア
ノードをコンデンサＣ₃の負極側に接続した降圧チョッ
パ部と、コンデンサＣ₃を電源として動作するハーフブ
リッジ形のインバータ回路とからなる。このインバータ
回路は一対のスイッチング素子Ｑ₄，Ｑ₅の直列回路を
コンデンサＣ₃の両端間に接続し、一方のスイッチング
素子Ｑ５にトランスＴ₁の１次巻線と直流カット用のコ
ンデンサＣ₄との直列回路を並列接続してある。

【００４７】すなわち、スイッチング素子Ｑ₃を図示し
ない制御回路により高周波でオンオフさせることによっ
て入力電圧を降圧しコンデンサＣ₃を充電するのであ
り、このコンデンサＣ₃の両端の直流電圧をスイッチン
グ素子Ｑ₄，Ｑ₅のオンオフによって高周波電力に変換
するのである。したがって、スイッチング素子Ｑ₄，Ｑ
₅も図示しない制御回路によりオンオフされる。

【００４８】さらに具体的に説明する。本実施形態で
は、放電灯Ｌａへの供給電力を変化させるために、スイ
ッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂の駆動周波数は変えずにオンデ
ューティを変化させている。すなわち、図１１（ａ）
（ｂ）（ｄ）（ｅ）に示すように、スイッチング素子Ｑ
₁，Ｑ₂のオンオフの期間を、たとえば期間ｔ₀−ｔ₁
と期間ｔ₁−ｔ₃との時間比から、期間ｔ₀−ｔ₂と期
間ｔ₂−ｔ₃との時間比に変化させるのである。しかし
て、図１１の（ｄ）（ｅ）の関係のようにスイッチング
素子Ｑ₁のオン期間をスイッチング素子Ｑ₂のオン期間
よりも長く設定すると、コンデンサＣ₁の充電時間が長
くなることによってコンデンサＣ₁の両端電圧が高くな
り、スイッチング素子Ｑ₁のオン期間にインダクタＬ₁
とコンデンサＣ₂との共振回路に印加される電圧が下が
り、結果的に放電灯Ｌａへの供給電力が低下する。ま
た、スイッチング素子Ｑ₂のオン期間には上記共振回路
に印加される電圧が高くなるが、その時間が短いから放
電灯Ｌａへの供給電力は小さいものである。

【００４９】一方、スイッチング素子Ｑ₁とコンデンサ
Ｃ₁との直列回路の両端電圧Ｖ_inはフィラメントインバ
ータ２の電源であって、フィラメントインバータ２への
入力電圧Ｖ_inは図１１（ｃ）（ｆ）のような関係にな
る。つまり、期間ｔ₂−ｔ₃においては放電灯Ｌａへの
供給エネルギが減少すると、フィラメントインバータ２
への入力電圧Ｖ_inは上昇する。そこで、図１１（ｇ）の
ように、スイッチング素子Ｑ₃を期間ｔ₂−ｔ₃でオン
にすれば、放電灯Ｌａへの供給電力が減少するに従って
コンデンサＣ₃の両端電圧を上昇させることができる。
その結果、放電灯Ｌａへの供給電力が減少するに従って
フィラメントＦ₁，Ｆ₂に供給する予熱電力を大きくす
ることが可能になる。このような動作によって、調光点
灯時にはフィラメントＦ₁，Ｆ₂を十分に予熱して放電
が生じやすい状態とし、調光点灯を安定に行なうことが
できるのである。

【００５０】（実施形態６）本実施形態は、図１２に示
すように、実施形態５のフィラメントインバータ２の構
成を変更したものであって、１石式のインバータを用い
た構成としてある。すなわち、スイッチング素子Ｑ₁と
コンデンサＣ₁との直列回路の両端間にはダイオードＤ
₆とコンデンサＣ₅との直列回路を接続し、このコンデ
ンサＣ₅にはトランスＴ₁の１次巻線とスイッチング素
子Ｑ₆との直列回路を接続し、さらに、トランスＴ₁の
１次巻線には共振用のコンデンサＣ₆を並列接続してあ
る。

【００５１】他の構成および動作は実施形態５と同様で
あって、スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ ₂のオンデューティ
を変化させることにより放電灯Ｌａへの供給電力を制御
するものであり、これにより放電灯Ｌａへの供給電力が
減少するとフィラメントインバータ２への供給電圧が上
昇し、結果的にフィラメントＦ₁，Ｆ₂に供給される予
熱電力が増加して調光点灯時にも安定した点灯が可能に
なるのである。

【００５２】（実施形態７）実施形態６ではフィラメン
トインバータ２の電源を正極側のスイッチング素子Ｑ₁
とコンデンサＣ₁との直列回路の両端から取り出してい
たのに対して、本実施形態は、図１３に示すように、負
極側のスイッチング素子Ｑ₂とコンデンサＣ ₁との直列
回路の両端から取り出すようにしたものである。また、
放電灯ＬａとインダクタＬ₁とコンデンサＣ₁との直列
回路はスイッチング素子Ｑ₂ではなくスイッチング素子
Ｑ₁と並列に接続してある。このように、実施形態６の
構成における正極側の構成と負極側の構成とを入れ換え
た形になっている。

【００５３】基本的な動作は実施形態６と同様であり、
スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂のオンデューディを変化さ
せるとコンデンサＣ₁の両端電圧が変化して放電灯Ｌａ
への供給電力が変化するのである。しかして、調光点灯
時において放電灯Ｌａへの供給電力が減少すると、フィ
ラメントインバータ２のコンデンサＣ₅の両端電圧が上
昇し、結果的にフィラメントＦ₁，Ｆ₂に供給される予
熱電力が増加するのであって、この構成でも調光点灯時
に安定点灯が可能になる。さらに、本実施形態ではスイ
ッチング素子Ｑ₂とスイッチング素子Ｑ₆とは基準電位
が等しいものであるから、スイッチング素子Ｑ₆を駆動
する制御回路には基準電位を変化させるためのレベルシ
フト回路が不要であり、制御回路の構成が簡単になる。
他の構成および動作は実施形態６と同様である。

【００５４】（実施形態８）実施形態７ではコンデンサ
Ｃ₅への充電電圧を半波整流しているが、本実施形態
は、図１４に示すように、２個のダイオードＤ₆₁，Ｄ₆₂
を設けることによりコンデンサＣ₅への充電電圧を全波
整流するとともに、整流電圧をコンデンサＣ₅とともに
平滑するためのインダクタＬ₅を設けてチョークインプ
ット形の平滑回路を構成したものである。このような構
成を採用することにより、コンデンサＣ ₅の両端電圧の
変動が少なくなる。また、全波整流により電力利用効率
が高く、かつ充電電流が滑らかになるから電力変換効率
が高くなる。他の構成および動作は実施形態７と同様で
ある。

【００５５】（実施形態９）本実施形態は、実施形態１
と同じ回路構成において、スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂
の制御形態を変更したものである。すなわち、予熱時と
全点灯時とは実施形態１と同様に駆動周波数のみを変化
させているが、調光点灯は駆動周波数ではなくオンデュ
ーディを変化させることで行なうものである。

【００５６】いま、予熱時と始動時と全点灯時とはスイ
ッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂のオンデューティを５０％（実
際には両スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂が同時にオンにな
るのを防止するために、両スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂
を同時にオフにするデッドタイムを設けてあるから、オ
ンデューティは５０％よりもやや小さくなる）として駆
動周波数のみ変化させて、放電灯Ｌａへの供給電力およ
びフィラメント電流Ｉ _Fを制御する。

【００５７】一方、調光点灯にはスイッチング素子
Ｑ₁，Ｑ₂のオンデューティを変化させる。たとえば、
両スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂のオンデューティを３０
％：７０％、６０％：４０％などと非均等にするのであ
る。オンデューティが５０％：５０％ではコンデンサＣ
₁₁の両端電圧はコンデンサＣ₀の両端電圧のほぼ半分に
なるが、上述のようにオンデューティを非均等にするこ
とで、コンデンサＣ₁₁の両端電圧が変化し（上昇し）、
結果的に放電灯Ｌａへの供給電力が変化して（低下し
て）調光点灯されることになる。

【００５８】本実施形態では、全点灯の際の点灯周波数
ｆｌと調光点灯周波数ｆｄとが等しいから、全点灯時に
対して調光点灯時にフィラメント電流Ｉ_Fが増加するこ
とがなく、基本構成で説明した予熱時と調光点灯時との
フィラメント電流Ｉ_Fの条件を容易に満足させることが
できる。つまり、図１５に示すように、全点灯時の駆動
周波数−電流特性（実線）に対して調光点灯時の駆動
周波数−電流特性（破線）がランプ電流Ｉ_Laを引き下
げる方向に偏移するのであり、同じ周波数でオンデュー
ティを変化させるだけで調光点灯が可能になるのであ
る。その結果、予熱周波数ｆｐと調光点灯周波数ｆｄと
の差が大きくなり、予熱時のフィラメント電流Ｉ_Fの下
限値よりも調光点灯時のフィラメント電流Ｉ_Fの上限値
を十分に引き下げることが可能になる。他の構成および
動作は実施形態１と同様である。

【００５９】なお、図４２に示したＣ予熱方式において
も、スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂をデューティ制御すれ
ば、調光点灯周波数ｆｄを点灯周波数ｆｌと同じかやや
高い程度に設定することが可能であり、調光点灯周波数
ｆｄと予熱周波数ｆｐとの周波数差を比較的大きくする
ことが可能である。（実施形態１０）本実施形態は、図１６に示すように、
主インバータ１およびフィラメントインバータ２の電源
となるコンデンサＣ₀と整流回路ＤＢとの間に電圧調整
回路３を設けたものである。図示例では電圧調整回路３
として昇圧チョッパ回路を用いている。すなわち、整流
回路ＤＢの出力端間にインダクタＬ₀とスイッチング素
子Ｑ₀との直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ₀の
両端間にダイオードＤ₀を介してコンデンサＣ₀を接続
しているのである。スイッチング素子Ｑ₀は図示しない
制御回路によって高周波でオンオフされ、ＰＷＭ制御に
よりオン期間を変化させることで、コンデンサＣ₀の両
端電圧を調節可能としてある。

【００６０】したがって、予熱時であって放電灯Ｌａの
両端電圧を低く設定する必要があるきにはスイッチング
素子Ｑ₀のオンデューティを小さくすることでコンデン
サＣ ₀の両端電圧を低く設定し、始動時のように放電灯
Ｌａの両端電圧を高く設定する必要があるときにはスイ
ッチング素子Ｑ₀のオンデューティを大きくすることで
コンデンサＣ₀の両端電圧を高く設定する。なお、放電
灯Ｌａを外した時や放電灯Ｌａの寿命末期などを検出す
る手段を別途に設ければ、その際に電圧調整回路３の出
力電圧を引き下げるように制御することが可能になり、
放電灯Ｌａを外した時の電極間の電圧を引き下げて感電
を防止したり、軽負荷時の余剰エネルギによる回路構成
素子へのストレスを低減することも可能である。

【００６１】主インバータ１およびフィラメントインバ
ータ２の構成および動作は実施形態１と同様であって、
予熱周波数ｆｐと点灯周波数ｆｌや調光点灯周波数ｆｄ
とに十分な差を付けることができる。つまり、全点灯時
や調光点灯時におけるフィラメント電流Ｉ_Fを小さくす
ることができるのである。上述のように、電圧調整回路
３を設けたことによって、主インバータ１の出力制御が
実施形態１の構成よりも一層容易になるとともに、主イ
ンバータ１、フィラメントインバータ２の周波数特性の
設計が広い範囲で行えるようになる。しかも、電圧調整
回路３として上述のようなチョッパ回路を採用すれば、
交流電源ＡＣから整流回路ＤＢへの入力電流を高周波的
に流し続けることができるから、入力電流に休止期間が
生じないのであり、交流電源ＡＣと整流回路ＤＢとの間
に簡単な高周波阻止フィルタを挿入するだけで、入力電
流波形を連続的なものにすることができる。つまり、入
力電流歪を低減することが可能である。

【００６２】ところで、本実施形態のように電圧調整回
路３を設けると、図４２に示した従来のインバータ回路
Ａにおいてスイッチング素子の駆動周波数を変化させる
とともに、インバータ回路Ａへの入力電圧を調節するこ
とにより、予熱時と調光点灯時との条件を満足させるこ
とが可能になる。つまり、図１７に示すように、電圧調
整回路３を設けてコンデンサＣ₀の両端電圧を放電灯Ｌ
ａの動作状態に応じて変化させるのである。

【００６３】具体的には、予熱時には調光点灯時よりも
インバータ回路Ａの駆動周波数を高く設定するととも
に、コンデンサＣ₀の両端電圧を高く設定することで、
コンデンサＣ₂を通して流れる電流、つまりフィラメン
ト電流Ｉ_Fを増加させ、調光点灯時には予熱時よりもイ
ンバータ回路Ａの駆動周波数を低く設定するとともに、
コンデンサＣ₀の両端電圧を低く設定することで、コン
デンサＣ₂を通して流れるフィラメント電流Ｉ_Fを低減
させるのである。要するに、インバータ回路Ａの駆動周
波数を変化させる制御に加えてインバータ回路Ａの入力
電圧を変化させることで、予熱時と調光点灯時とのフィ
ラメント電流Ｉ_Fに十分な差を付けるのである。このよ
うな駆動周波数およびコンデンサＣ₀の両端電圧の制御
はインバータ回路Ａの動作状態に応じて予熱、全点灯、
調光点灯などを判断する制御回路４が行なう。また、上
述のように電圧調整回路３をチョッパ回路で構成すれ
ば、入力力率の改善にもなる。つまり、電圧調整回路３
はコンデンサＣ₀の両端電圧の調節だけでなく、力率の
改善や入力電流歪の改善に寄与するものである。

【００６４】（実施形態１１）本実施形態は、図１８に
示すように、放電灯ＬａのフィラメントＦ₁，Ｆ₂の非
電源側端間にコンデンサＣ₂と可変インピーダンスＺと
の直列回路を接続したものであり、可変インピーダンス
Ｚは両端電圧が制御可能になっている。可変インピーダ
ンスＺとしては、図１９（ａ）〜（ｄ）のような回路構
成が採用可能であって、同図（ａ）のようにコンデンサ
Ｃ₇にトランスＴ₂の２次巻線を並列接続したもの、同
図（ｂ）のようにコンデンサＣ₇にトランスＴ₂の２次
巻線とコンデンサＣ₈とを並列接続したもの、同図
（ｃ）のようにトランスＴ₂のみのもの、同図（ｄ）の
ようにコンデンサＣ₇にトランスＴ₂の２次巻線とイン
ダクタＬ₇とを並列接続したものなどがある。これらの
構成では、トランスＴ₂の１次巻線に印加する電圧を制
御すれば、コンデンサＣ₇の両端間ないしトランスＴ₂
の２次巻線のインピーダンスを制御することができる。

【００６５】そこで、可変インピーダンスＺを構成する
トランスＴ₂の１次巻線に印加する電圧は、以下のよう
な条件に設定する。すなわち、放電灯Ｌａの供給電力が
大きい全点灯時に対して放電灯Ｌａの供給電力が比較的
小さい調光点灯時には予熱電力を大きくするものであ
る。また、図２０に示すように、可変インピーダンスＺ
の両端電圧波形（実線）は、インバータ回路Ａの出力電
圧波形（破線）の位相と一致させてある。図２０（ａ）
は予熱時、（ｂ）は調光点灯時を示しており、予熱時に
はインバータ回路Ａの出力電圧に対して可変インピーダ
ンスＺの両端電圧を比較的小さくすることによって、可
変インピーダンスＺとコンデンサＣ₂との直列回路の両
端電圧を比較的高くし、結果的にフィラメントＦ₁，Ｆ
₂に十分なフィラメント電流Ｉ_Fを供給することができ
る。また、調光点灯時にはインバータ回路Ａの出力電圧
に対して可変インピーダンスＺの両端電圧を比較的大き
くすることによってフィラメント電流Ｉ_Fを低減するの
である。このような制御により予熱時と調光点灯時との
条件を満足させることができる。他の構成および動作は
従来構成と同様である。

【００６６】（実施形態１２）本実施形態は、実施形態
１１において図１９（ｂ）に示した構成の具体例であっ
て、図２１に示すように、整流回路ＤＢの出力端間にダ
イオードＤ₄を介してコンデンサＣ₀を接続し、さら
に、コンデンサＣ₀の両端間にダイオードＤ₅を介して
スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂の直列回路を接続してあ
る。また、スイッチング素子Ｑ₂にはインダクタＬ₁と
コンデンサＣ₁とトランスＴ₂の１次巻線と放電灯Ｌａ
との直列回路が接続され、コンデンサＣ₁とトランスＴ
₂の１次巻線との接続点はコンデンサＣ₉を介して整流
回路ＤＢとダイオードＤ₄との接続点に接続される。放
電灯ＬａにはコンデンサＣ₁₃が並列接続され、トランス
Ｔ₂の１次巻線と放電灯Ｌａとの直列回路にはコンデン
サＣ₁₄が並列接続される。さらに、コンデンサＣ₁₄には
ダイオードＤ₇が並列に接続される。

【００６７】スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂は交互にオン
オフされ、スイッチング素子Ｑ₁のオン時にはコンデン
サＣ₀からダイオードＤ₅−スイッチング素子Ｑ₁−イ
ンダクタＬ₁−コンデンサＣ₁−トランスＴ₂の１次巻
線−放電灯Ｌａの経路で電流が流れる。また、スイッチ
ング素子Ｑ₁がオフになれば、インダクタＬ₁の蓄積エ
ネルギがコンデンサＣ₁−コンデンサＣ₉−ダイオード
Ｄ₄−コンデンサＣ₀−スイッチング素子Ｑ₂（スイッ
チング素子には通常はダイオードを逆並列に接続するか
ら、そのダイオードを通る。また、スイッチング素子と
してＭＯＳＦＥＴを用いるときには寄生ダイオードがそ
の機能と等価になる）の経路で放出され、コンデンサＣ
₀の両端電圧が昇圧されることになる。

【００６８】次に、スイッチング素子Ｑ₂がオンになる
と、整流回路ＤＢからコンデンサＣ ₉−コンデンサＣ₁
−インダクタＬ₁−スイッチング素子Ｑ₂の経路で電流
が流れるとともに、コンデンサＣ₁を電源としてインダ
クタＬ₁−スイッチング素子Ｑ₂−放電灯Ｌａ−トラン
スＴ₂の１次巻線にも電流が流れる。このように、スイ
ッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂のオンオフに伴って整流回路Ｄ
Ｂから高周波的にコンデンサＣ₉を通る経路の電流を流
すことができるから、入力電流歪が改善されまた同時に
力率も改善されることになる。さらに、上記動作から明
らかなように、放電灯Ｌａには高周波交番電流が流れ
る。

【００６９】この回路構成は、放電灯Ｌａへの供給電力
を減少させると、トランスＴ₂の１次巻線の両端電圧が
上昇するものであり、放電灯Ｌａへの供給電力を減少さ
せると、可変インピーダンスＺ（トランスＴ₂とコンデ
ンサＣ₇，Ｃ₈とで構成される）を大きくすることがで
きる。つまり、予熱時にはコンデンサＣ₇の両端電圧を
低くし、調光点灯時には高くすることができるのであ
る。このようにフィラメントＦ₁，Ｆ₂ヘの供給電力を
予熱時と調光点灯時とで制御することが可能になるか
ら、安定な点灯が可能になる。他の構成および動作は実
施形態１１と同様である。

【００７０】（実施形態１３）本実施形態は、図２２に
示すように、放電灯ＬａのフィラメントＦ₁，Ｆ₂の非
電源側端間にコンデンサＣ₂とトランスＴ₃の１次巻線
との直列回路を接続し、トランスＴ₃に設けた２個の２
次巻線をそれぞれフィラメントＦ₁，Ｆ₂に接続したも
のである。ここに、トランスＴ₃の２次巻線によりフィ
ラメントＦ₁，Ｆ₂に流す電流の極性は、フィラメント
Ｆ₁，Ｆ₂を通してトランスＴ₃の１次巻線に流れる電
流の極性と一致させてある。

【００７１】しかして、調光点灯時には全点灯時に比較
してインバータ回路Ａの駆動周波数が高くなるから、ト
ランスＴ₃の１次巻線の両端電圧は調光点灯時のほうが
全点灯時よりも高くなる。つまり、放電灯Ｌａへの供給
電力が小さいときには予熱電力を大きくすることによっ
て、放電を容易にし、結果的に安定な点灯を可能とする
のである。他の構成および動作は実施形態１１と同様で
ある。

【００７２】（実施形態１４）本実施形態は、図２３に
示すように、図４に示した実施形態２の構成におけるフ
ィラメントインバータ２を変形したものであって、実施
形態２では、スイッチング素子Ｑ₂の両端間に、コンデ
ンサＣ₁とインダクタＬ₁₂とコンデンサＣ₂₁とトランス
Ｔ₁の１次巻線との直列回路を接続していたのに対し
て、本実施形態では、コンデンサＣ₁とインダクタＬ₁₃
とコンデンサＣ₁₅との直列回路をスイッチング素子Ｑ₂
の両端間に接続し、さらにインダクタＬ₁₃の両端間にイ
ンダクタＬ ₁₄とトランスＴ₁の１次巻線との直列回路を
並列接続し、かつトランスＴ₁の１次巻線にコンデンサ
Ｃ₁₆を並列接続した構成を有する。

【００７３】実施形態１、２では、共振系を含めて主イ
ンバータ１およびフィラメントインバータ２としたが、
インバータ回路はスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂と直流カ
ット用のコンデンサＣ₁とからなり、共振系は負荷回路
の一部であるとみなせば、共振系はインバータ回路から
負荷である放電灯Ｌａへの電力供給経路に挿入されたフ
ィルタであると考えることができる。そこで、以下の説
明ではこの観点で説明する。

【００７４】インダクタＬ₁₁およびコンデンサＣ₂₁とか
らなるフィルタは、周波数通過域が比較的低く設定され
ており、放電灯Ｌａの非点灯時には図２４におけるの
周波数特性（周波数−通過率）を示し、放電灯Ｌａの点
灯時には図２４におけるの周波数特性を示す。ここ
に、放電灯Ｌａの非点灯時における共振周波数ｆ₁₁は次
式で表される。ｆ₁₁＝１／２π（Ｌ₁₁・Ｃ₂₁）^1/2 全点灯時の点灯周波数ｆｌ（ｆ₁₂）は、共振周波数ｆ₁₁
付近でやや高く設定される。

【００７５】一方、コンデンサＣ₁₅，Ｃ₁₆、インダクタ
Ｌ₁₃，Ｌ₁₄よりなるフィルタは、図２４におけるの周
波数特性を有する。このフィルタはバンドパスフィルタ
として機能し、カットオフ周波数ｆ₁₃，ｆ₁₄は、それぞ
れ次式で表される。ｆ₁₃＝１／２π（Ｌ₁₃・Ｃ₁₅）^1/2 ｆ₁₄＝１／２π（Ｌ₁₄・Ｃ₁₆）^1/2 予熱周波数ｆｐ（ｆ₁₅）は両カットオフ周波数ｆ₁₃，ｆ
₁₄の間に設定する。また、後述するＰＷＭ（パルス幅変
調）制御に用いる搬送波の周波数ｆ₁₆はカットオフ周波
数ｆ₁₄よりもさらに高い周波数に設定されるから、フィ
ラメントＦ₁，Ｆ₂の予熱には影響がない。

【００７６】ところで、図２３に示すように、スイッチ
ング素子Ｑ₁，Ｑ₂はＰＷＭ信号発生器１１により生成
された制御信号をドライバ１２を通して与えることによ
りオンオフされる。ＰＷＭ制御は、周波数がｆ₁₂のラン
プ点灯電圧指令値ｖ₁と周波数がｆ₁₅のフィラメント予
熱電圧指令値ｖ₂とを用いてスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ
₂のオンデューティを決めるのであり、ＰＷＭ信号発生
器１１には上述した周波数ｆ₁₆の搬送波が入力される。
この搬送波をランプ点灯電圧指令値ｖ₁とフィラメント
予熱電圧指令値ｖ₂との加算値を閾値として、搬送波の
信号値が閾値よりも大きい区間と小さい区間とでオンオ
フされるパルスを生成するのである。このような動作に
よって、ランプ点灯電圧指令値ｖ₁とフィラメント予熱
電圧指令値ｖ₂との加算値に応じたオンデューティでス
イッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂がオンオフされることにな
る。

【００７７】図２５に各部の信号を模式的に示す。い
ま、ランプ点灯電圧指令値ｖ₁とフィラメント予熱電圧
指令値ｖ₂とをそれぞれ図２５（ｂ）（ｃ）に示すよう
な形で与え、ＰＷＭ信号発生器１１において図２５
（ａ）のような搬送波からスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂
に与える制御信号を生成するものとすれば、スイッチン
グ素子Ｑ₂とコンデンサＣ₁との直列回路の両端間（図
２３のａ−ｂ点間）には、図２５（ｄ）のように、ｖ₁
＋ｖ₂の値とともにオンデューティの変化する周波数ｆ
₁₆の矩形波出力が得られる。

【００７８】放電灯Ｌａの両端間に印加される電圧は、
インダクタＬ₁₁とコンデンサＣ₂₁とからなるフィルタを
通るから、図２５（ｅ）のようにランプ点灯電圧指令値
ｖ₁に対応した成分になる。また、フィラメントＦ₁，
Ｆ₂に印加される電圧は、インダクタＬ₁₃，Ｌ₁₄とコン
デンサＣ₁₅，Ｃ₁₆とからなるフィルタを通るから、図２
５（ｆ）のようにフィラメント予熱電圧指令値ｖ₂に対
応した成分になる。また、周波数がｆ₁₆である搬送波の
成分はどちらのフィルタの通過域にも含まないから、放
電灯Ｌａへの印加電圧やフィラメントＦ₁，Ｆ₂への印
加電圧の成分としては現れない。

【００７９】以上説明したように、本実施形態では、ラ
ンプ点灯電圧指令値ｖ₁とフィラメント予熱電圧指令値
ｖ₂として異なる周波数ｆ₁₂，ｆ₁₅の指令値を設定し、
インバータ回路からは両者を合成した出力を発生させ、
その後、フィルタによって両成分を分離して放電灯Ｌａ
の両端とフィラメントＦ₁，Ｆ₂とにそれぞれ与えるか
ら、予熱時にはランプ点灯電圧指令値ｖ₁を低く、フィ
ラメント予熱指令値ｖ ₂を高く設定することで、図２４
に示す放電灯Ｌａの非点灯時には放電灯Ｌａの両端電
圧を必要以上に上昇させることなく、フィラメント予熱
電圧を高く確保し十分な予熱電流を得ることができる。
また、放電灯Ｌａの全点灯時にはランプ点灯電圧指令値
ｖ₁を高く、フィラメント予熱指令値ｖ₂を低く設定す
ることで、放電灯Ｌａの両端電圧を全点灯に必要な電圧
に維持し、フィラメント予熱電圧を低くしフィラメント
予熱電流を少なくしてフィラメントによる損失を減少さ
せることができる。同様に、調光点灯時には必要に応じ
てランプ点灯電圧指令値ｖ ₁とフィラメント予熱指令値
ｖ₂とを設定すればよい。

【００８０】なお、上記説明では指令値として電圧を指
定しているが、電流（ランプ電流とフィラメント電流）
を指定してもよい。また、ランプ点灯電圧指令値ｖ₁と
フィラメント予熱電圧指令値ｖ₂とは放電灯Ｌａの点灯
条件を満足させる範囲であれば、どちらを高い周波数に
設定してもよい。（実施形態１５）実施形態１４においては、フィラメン
トＦ₁，Ｆ₂に印加する電圧成分の分離にバンドパスフ
ィルタを用いていたが、本実施形態では放電灯Ｌａの両
端に印加する電圧成分とフィラメントＦ₁，Ｆ₂に印加
する電圧成分とを搬送波から分離するためのローパスフ
ィルタを設け、フィラメントＦ₁，Ｆ₂に印加する電圧
成分の分離にはハイパスフィルタを用いた点が異なる。

【００８１】すなわち、図２６に示すように、スイッチ
ング素子Ｑ₂とコンデンサＣ₁との直列回路にはインダ
クタＬ₁₅とコンデンサＣ₁₇とからなるチョークインプッ
ト形のローパスフィルタを接続し、これによって搬送波
成分を除去するようになっている。また、トランスＴ₁
の１次巻線にはインダクタＬ₁₆を並列接続し、このイン
ダクタＬ₁₆とコンデンサＣ₁₈との直列回路によりハイパ
スフィルタを構成し、このハイパスフィルタをコンデン
サＣ₁₇に並列接続してある。

【００８２】各フィルタの特性は図２７のようになる。
すなわち、インダクタＬ₁₁とコンデンサＣ₂₁とからなる
フィルタは、実施形態１４と同様に放電灯Ｌａの非点灯
時に図２７のの特性になり、放電灯Ｌａの点灯時に図
２７のの特性になる。一方、インダクタＬ₁₅とコンデ
ンサＣ₁₇とからなるフィルタは、図２７ののような特
性になり搬送波を除去することができる。このカットオ
フ周波数ｆ₁₇は次式で表される。ｆ₁₇＝１／２π（Ｌ₁₅・Ｃ₁₇）^1/2 さらに、インダクタＬ₁₆とコンデンサＣ₁₈とからなるフ
ィルタは図２７のの特性であって、ランプ電圧指令値
ｖ₁に相当する成分からフィラメント電圧指令値ｖ₂に
相当する成分を分離することができる。このカットオフ
周波数ｆ₁₈は次式で表される。ｆ₁₈＝１／２π（Ｌ₁₆・Ｃ₁₈）^1/2 他の構成および動作は実施形態１４と同様である。

【００８３】（実施形態１６）本実施形態は、図２８に
示すように、実施形態１４の構成におけるＰＷＭ信号発
生器１１に変えてＰＤＭ（パルス密度変調）信号発生器
１３を用いるものである。ＰＤＭ信号発生器１３は入力
信号に比例したパルス密度の出力信号を発生するもので
あり、ＰＤＭ信号発生器１３への入力信号として周波数
がｆ₁₂であるランプ点灯電圧指令値ｖ₁と周波数がｆ₁₅
であるフィラメント予熱指令値ｖ₂との加算値を与え
る。ここで、インバータの最低駆動周波数がカットオフ
周波数ｆ₁₄以上になるように設計する。他の構成および
動作は実施形態１４と同様であり、放電灯Ｌａの両端に
印加される電圧成分とフィラメントＦ₁，Ｆ₂に印加さ
れる電圧成分とをそれぞれフィルタで分離するから、予
熱、始動、全点灯、調光点灯の各状態に応じて、ランプ
点灯電圧指令値ｖ₁とフィラメント予熱指令値ｖ₂とを
適宜に設定すれば、各状態に適した制御が可能になる。

【００８４】（実施形態１７）本実施形態は、図２９に
示すように、フルブリッジ方式のインバータ回路を用い
たものであって、ブリッジ接続されたＭＯＳＦＥＴより
なる４個スイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₇，Ｑ₈を備
える。周知のように、直列接続された各アームのスイッ
チング素子Ｑ₁，Ｑ₂およびＱ₇，Ｑ₈は同時にオンに
ならないように制御され、また対角位置のスイッチング
素子Ｑ₁，Ｑ₈およびＱ₂，Ｑ₇には同時にオンになる
期間が設けられるように制御される。本実施形態におい
ては、すべてのスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₇，Ｑ
₈が同時にオフになる期間を設けてあり、この期間（デ
ッドタイム）が可変となっている。要するにオンデュー
ティが可変になっている。

【００８５】すなわち、発振器１４の出力を、デッドタ
イムを調節するための０Ｖ期間制御回路１５に入力して
制御信号を生成し、この制御信号をドライバ１２を通し
てスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₇，Ｑ₈に与えるこ
とによりスイッチング素子Ｑ ₁，Ｑ₂，Ｑ₇，Ｑ₈をオ
ンオフするのである。各アームのスイッチング素子
Ｑ₁，Ｑ₂およびＱ₇，Ｑ₈の接続点間より得られるイ
ンバータ回路の出力は、それぞれフィルタを通して放電
灯Ｌａの両端およびフィラメントＦ₁，Ｆ₂に印加され
る。放電灯Ｌａの両端に印加される電圧成分はインダク
タＬ₁₁とコンデンサＣ₂₁との直列回路よりなるローパス
フィルタを通り、またフィラメントＦ₁，Ｆ₂に印加さ
れる電圧成分はインダクタＬ₁₆とコンデンサＣ₁₈との直
列回路よりなるハイパスフィルタを通る。

【００８６】インダクタＬ₁₁およびコンデンサＣ₂₁より
なるフィルタは、実施形態１４で説明したように、放電
灯Ｌａの非点灯時には図３０のの特性を有し、放電灯
Ｌａの点灯時には図３０のの特性になる。非点灯時に
おける共振周波数は、次式で表される。ｆ₁₁＝１／２π（Ｌ₁₁／Ｃ₂₁）^1/2 そこで、放電灯Ｌａの全点灯時の周波数ｆ₁₂はこの共振
周波数ｆ₁₁の近傍でやや高い周波数に設定される。

【００８７】一方、インダクタＬ₁₆とコンデンサＣ₁₈と
からなるフィルタは図３０のの特性を有し、そのカッ
トオフ周波数ｆ₁₈は、次式で表される。ｆ₁₈＝１／２π（Ｌ₁₆・Ｃ₁₈）^1/2 このフィルタの通過域はインバータ回路の駆動周波数で
あるｆ₁₁の基本波を通過させずに、その高調波成分が通
過できるように設定される。

【００８８】予熱時には、図３１（ａ）に示すように、
デッドタイムＤＴが大きくなるように０Ｖ区間制御回路
１５を制御する。この場合には、各アームを構成するス
イッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂およびＱ₇，Ｑ₈の接続点間
の電圧波形がパルス波形に近くなるから、その電圧波形
に含まれる高調波成分が増加する。つまり、図３１
（ｃ）のようにインダクタＬ₁₆とコンデンサＣ₁₈とから
なるフィルタを通過する成分が多くなり、フィラメント
Ｆ₁，Ｆ₂に印加される電圧成分が増加する。また、ス
イッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₇，Ｑ₈のオン期間が短
いから、図３１（ｂ）のように放電灯Ｌａの両端間に印
加される電圧は低くなる。

【００８９】一方、放電灯Ｌａの点灯時には、図３２
（ａ）のようにデッドタイムＤＴを少なくする。これに
よって、図３２（ｂ）のように、放電灯Ｌａの両端に印
加される電圧成分が増加し、かつ各アームを構成するス
イッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂およびＱ₇，Ｑ₈の接続点間
の電圧波形に含まれる高調波成分が減少して、図３２
（ｃ）のようにフィラメントＦ₁，Ｆ₂に印加される電
圧成分が減少する。他の構成および動作は実施形態１４
と同様である。

【００９０】（実施形態１８）本実施形態は、図３３に
示すように、基本構成と同様にフィラメントＦ₁，Ｆ ₂
に電圧を印加するフィラメントインバータ２を備えるも
のであって、主インバータ１から放電灯Ｌａの両端に電
圧を印加する経路にはインピーダンスが可変となったイ
ンピーダンス要素を挿入しているものである。図３３に
示す例ではインピーダンス要素として、放電灯Ｌａに直
列接続した可変インダクタＬｖと放電灯Ｌａに並列接続
したコンデンサＣ₂₃とを用いている。ここに、主インバ
ータ１とフィラメントインバータ２とは同じ駆動周波数
で駆動されている。いま、主インバータ１から放電灯Ｌ
ａに供給されるランプ電流Ｉ_Laとフィラメントインバー
タ２からフィラメントＦ₁，Ｆ₂に供給されるフィラメ
ント電流Ｉ _Fとの周波数特性が図３４に示す関係である
ものとし、点灯周波数ｆｌにおいて放電灯Ｌａが全点灯
状態になるものとする。つまり、点Ａのランプ電流が流
れることになる。主インバータ１とフィラメントインバ
ータ２とは駆動周波数が同じであるから、このとき点Ｂ
のフィラメント電流Ｉ_Fが流れる。主インバータ１とフ
ィラメントインバータ２との駆動周波数のみを変化させ
て調光点灯を行なうには、駆動周波数を高周波側にシフ
トさせることになる。いま、図３５に示すように調光点
灯周波数ｆｄにおいて調光点灯させるものとすれば、破
線で示す主インバータ１の周波数特性では点Ｃのランプ
電流Ｉ_Laが流れ、点Ｄのフィラメント電流Ｉ_Fが流れる
ことになる。ところで、発明が解決する課題として説明
した細径の放電灯Ｌａでは、フィラメント電流Ｉ_Fにつ
いて調光点灯時の上限値が予熱時の下限値よりも低くな
ければならないという制約条件があり、点Ｄにおける電
流値ができるだけ低いほうがその制約条件を満たしやす
くなる。

【００９１】そこで、本実施形態では、調光点灯時にお
けるランプ電流Ｉ_Laを同じ値に保ちながらもフィラメン
ト電流Ｉ_Fが小さくなるように、調光点灯時に主インバ
ータ１から放電灯Ｌａに供給されるランプ電流Ｉ_Laの周
波数特性を図３５に実線で示すようにシフトさせるので
ある。つまり、図３３に示した回路構成では、可変イン
ダクタＬｖを用いることによって共振点をずらすことが
できるから、点Ｃと同じランプ電流Ｉ_Laを得るための調
光点灯周波数ｆｄ′を引き下げることができ、結果的に
フィラメント電流Ｉ_Fが低減されるのである。このとき
のランプ電流は点Ｃ′になり、フィラメント電流は点
Ｄ′になる。

【００９２】上述の説明から明らかなように、予熱時と
調光点灯時とでランプ電流Ｉ_Laの周波数特性を切り換え
ればよいのであるから、可変インダクタＬｖとしては図
３６に示すように、一対のインダクタＬｖ₁，Ｌｖ₂を
直列接続し、一方のインダクタＬｖ₂にスイッチ要素Ｓ
Ｗを並列接続する構成を採用することができる。この構
成では、予熱時や全点灯時にはスイッチ要素ＳＷをオフ
にしておき、２個のインダクタＬｖ₁，Ｌｖ₂の直列回
路とコンデンサＣ₂₃とによる共振回路を構成し、調光点
灯時にはスイッチ要素ＳＷをオンにしてインダクタＬｖ
₁とコンデンサＣ₂₃との共振回路を構成する。このよう
な構成によって、調光点灯時におけるランプ電流Ｉ_Laの
周波数特性を低周波側にシフトさせることができ、調光
点灯時のフィラメント電流Ｉ_Fを低減することができ
る。なお、調光点灯時の回路各部のインピーダンスを調
整すれば、フィラメント電流Ｉ_Fの上限値以下で調光量
に対する最適なフィラメント電流Ｉ_Fに調整できる。

【００９３】上述の実施形態においては、共振回路を構
成するインダクンス成分を可変としているが、図３７に
示すように、キャパシタンス成分を可変とするように、
インダクタＬ₂₃と可変コンデンサＣｖとを用いてもよ
い。（実施形態１９）本実施形態は、図３８に示すように、
主インバータ１から放電灯Ｌａへの経路に所定周波数に
おいてランプ電流Ｉ_Laがほぼ０になるような***振点を
持った共振回路を設けたものである。具体的にはインダ
クタＬ₂₃に対してインダクタＬ₂₄とコンデンサＣ₂₄とか
らなる並列共振回路と放電灯Ｌａとを直列接続し、放電
灯ＬａにはコンデンサＣ₂₃を並列接続しているのであ
る。

【００９４】このような回路を設けることで、ランプ電
流Ｉ_Laは図３９に実線で示すような特性になる。つま
り、図３９に破線で示す従来のランプ電流Ｉ_Laの特性に
比較すると共振点から高周波側で周波数に対するランプ
電流Ｉ_Laが大きく低下し、周波数ｆｎではランプ電流Ｉ
_Laがほぼ０になるのである。ここに、主インバータ１と
フィラメントインバータ２との駆動周波数は等しいもの
とする。

【００９５】いま、駆動周波数が点灯周波数ｆｌであっ
て点Ａのランプ電流Ｉ_Laが流れるものとする。インダク
タＬ₂₄とコンデンサＣ₂₄とからなる並列共振回路が存在
しなければ、調光点灯時には図３９の破線上でランプ電
流Ｉ_Laが制御されるから、たとえば点Ｃのランプ電流を
得るには駆動周波数を調光周波数ｆｄに設定する必要が
ある。このときのフィラメント電流Ｉ_Fは点Ｄである。

【００９６】これに対して、本実施形態では並列共振回
路を用いたことによって、図３９の実線上でランプ電流
Ｉ_Laが制御されるから、点Ｃと同等のランプ電流Ｉ_laを
得るには駆動周波数を調光周波数ｆｄ′とすればよい。
これによって、調光点灯時のフィラメント電流Ｉ_Fは点
Ｄ′になり、調光点灯時のフィラメント電流Ｉ_Fの上限
値が予熱時のフィラメント電流Ｉ_Fの下限値を越えない
という条件を容易に満たすことができる。

【００９７】上述の例では、図４０に示すように、イン
ダクタＬ₂₃に直列にインダクタＬ₂₄とコンデンサＣ₂₄と
の並列共振回路Ｒｐを接続しているが、図４１に示すよ
うに、並列共振回路ＲｐをコンデンサＣ₂₃に直列接続し
てもよい。なお、調光点灯時の回路各部のインピーダン
スを調整すれば、フィラメント電流Ｉ_Fの上限値以下で
調光量に対する最適なフィラメント電流Ｉ_Fに調整でき
る。

【００９８】

【発明の効果】請求項１の発明は、フィラメントを有す
る放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する
主インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供
給するフィラメントインバータとを備え、主インバータ
とフィラメントインバータとは放電灯への出力経路に共
振特性の異なる共振系を持つとともに、主インバータお
よびフィラメントインバータを構成するスイッチング素
子の駆動周波数に応じて出力を変化させるように構成さ
れ、放電灯の調光点灯時のフィラメント電流が定められ
た上限値になるときのフィラメントインバータの駆動周
波数が、放電灯の調光点灯時の光出力が下限値となると
きの主インバータの駆動周波数以上になるように、主イ
ンバータおよびフィラメントインバータの出力周波数特
性を設定したものであり、放電灯の点灯に必要な電圧を
放電灯に印加する主インバータと、フィラメントにフィ
ラメント電流を供給するフィラメントインバータとの出
力特性を個別に制御可能となっているから、予熱、始
動、全点灯、調光点灯などの各状態に応じて放電灯の両
端間に印加する電圧とフィラメントに流す電流とを個別
に制御することができ、結果的に、予熱時にはフィラメ
ントを予熱するのに十分なフィラメント電流を供給し、
全点灯時や調光点灯時にはフィラメント電流を低減して
フィラメント損失を低減し、かつ調光点灯時におけるフ
ィラメント電流の上限値を越えないように制御すること
が可能になるという利点がある。

【００９９】請求項２の発明のように、予熱時のフィラ
メント電流が下限値となるときのフィラメントインバー
タの駆動周波数が、予熱時に放電灯が放電を開始するラ
ンプ電圧となるときの主インバータの駆動周波数以上に
なるように、主インバータおよびフィラメントインバー
タの出力周波数特性を設定したものでは、予熱時に放電
灯の放電が開始されるのを防止することができるという
利点がある。

【０１００】請求項３の発明のように、主インバータと
フィラメントインバータとが入力電源およびスイッチン
グ素子を共用するものでは、主インバータとフィラメン
トインバータとの主要部の部品が共用されるから、部品
点数が少なくなるという利点がある。請求項４の発明の
ように、フィラメントインバータが、主インバータの共
振電流経路に１次巻線を挿入したトランスを備え、トラ
ンスの２次巻線からフィラメント電流を供給するもので
は、主インバータとフィラメントインバータとの主要部
の部品が共用されるから、部品点数が少なくなるという
利点がある。

【０１０１】請求項５の発明は、フィラメントを有する
放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する主
インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給
するフィラメントインバータとを備え、フィラメントイ
ンバータは主インバータにおいて放電灯と直列接続され
た素子の両端電圧を電源とし、主インバータはスイッチ
ング素子のオンデューティに応じて出力を変化させるよ
うに構成されたものであり、放電灯の点灯に必要な電圧
を放電灯に印加する主インバータと、フィラメントにフ
ィラメント電流を供給するフィラメントインバータとの
出力特性を個別に制御可能となっているから、予熱、始
動、全点灯、調光点灯などの各状態に応じて放電灯の両
端間に印加する電圧とフィラメントに流す電流とを個別
に制御することができ、結果的に、予熱時にはフィラメ
ントを予熱するのに十分なフィラメント電流を供給し、
全点灯時や調光点灯時にはフィラメント電流を低減して
フィラメント損失を低減し、かつ調光点灯時におけるフ
ィラメント電流の上限値を越えないように制御すること
が可能になるという利点がある。また、フィラメントイ
ンバータの電源が放電灯に直列接続された素子の両端電
圧であるから、放電灯の両端に印加する電圧が高い全点
灯時にはフィラメントインバータの入力電圧を下げてフ
ィラメント損失を低下させ、放電灯の両端に印加する電
圧が比較的低い調光点灯時にはフィラメントインバータ
の入力電圧をやや上昇させてフィラメント電流を増加さ
せることにより放電を容易にすることが可能であって、
安定した調光点灯が可能になるという利点がある。

【０１０２】請求項６の発明は、フィラメントを有する
放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する主
インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給
するフィラメントインバータとを備え、主インバータと
フィラメントインバータとは放電灯への出力経路に共振
特性の異なる共振系を持つとともに、主インバータはス
イッチング素子のオンデューティに応じて出力を変化さ
せ、フィラメントインバータはスイッチング素子の駆動
周波数に応じて出力を変化させるように構成され、放電
灯の予熱時のフィラメントインバータの駆動周波数より
も放電灯の調光点灯時の主インバータの駆動周波数が低
くなるように、主インバータおよびフィラメントインバ
ータの出力特性を設定したものでは、放電灯の点灯に必
要な電圧を放電灯に印加する主インバータと、フィラメ
ントにフィラメント電流を供給するフィラメントインバ
ータとの出力特性を個別に制御可能となっているから、
予熱、始動、全点灯、調光点灯などの各状態に応じて放
電灯の両端間に印加する電圧とフィラメントに流す電流
とを個別に制御することができ、結果的に、予熱時には
フィラメントを予熱するのに十分なフィラメント電流を
供給し、全点灯時や調光点灯時にはフィラメント電流を
低減してフィラメント損失を低減し、かつ調光点灯時に
おけるフィラメント電流の上限値を越えないように制御
することが可能になるという利点がある。

【０１０３】請求項７の発明は、フィラメントを有する
放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する主
インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供給
するフィラメントインバータと、主インバータおよびフ
ィラメントインバータの入力電圧として供給する出力電
圧が可変である電圧調整回路とを備え、電圧調整回路の
出力電圧を変化させることによりフィラメント電流を制
御するものであり、電圧調整回路により必要に応じて主
インバータおよびフィラメントインバータの入力電圧を
調節するから、放電灯の各動作状態に応じて放電灯の両
端電圧を調節することができるという利点がある。

【０１０４】請求項８の発明は、フィラメントを有する
放電灯に高周波電力を供給して点灯させるインバータ回
路と、フィラメントの非電源側端間に接続され共振系を
構成するコンデンサおよび可変インピーダンスの直列回
路とを備え、可変インピーダンスは両端電圧が制御可能
であって、可変インピーダンスの両端電圧を変化させる
ことによりフィラメントに流すフィラメント電流を制御
するものであり、可変インピーダンスの両端電圧を調節
することによって、フィラメントに流すフィラメント電
流を制御することができるから、予熱時にはフィラメン
ト電流を多く流して十分な予熱を行ない、全点灯時には
フィラメント電流が流さないようにしてフィラメント損
失を防止し、また調光点灯時にはフィラメント電流をあ
る程度流して放電を容易にすることで安定した点灯状態
を得ることが可能になるという利点がある。

【０１０５】請求項９の発明は、フィラメントを有する
放電灯に高周波電力を供給して点灯させスイッチング素
子の駆動周波数に応じて出力を変化させるインバータ回
路と、フィラメントの非電源側端間に接続され共振系を
構成するコンデンサおよびトランスの１次巻線との直列
回路とを備え、トランスの２次巻線がフィラメントに接
続されているものであり、予熱時であって駆動周波数が
高い期間にはトランスの１次巻線とコンデンサとの直列
回路の両端電圧が高くトランスの２次巻線に高い電圧を
発生させて予熱を十分に行なうことができ、全点灯時で
あって駆動周波数が低くなるとトランスの２次巻線に発
生する電圧が下がりフィラメント電流を減少させること
ができるという利点がある。また、調光点灯時には全点
灯時よりはフィラメント電流を増加させることができる
という利点がある。

【０１０６】請求項１０の発明は、複数の周波数成分を
含む交流出力を出力するインバータ回路と、フィラメン
トを有する放電灯の両端間とインバータ回路との間に挿
入された第１のフィルタと、フィラメントにフィラメン
ト電流を流す経路とインバータ回路との間に挿入された
第２のフィルタとを備え、インバータ回路の交流出力の
周波数成分を制御することにより放電灯の両端への印加
電圧とフィラメントへの印加電圧とを各別に制御するも
のであり、インバータ回路の交流出力に複数の周波数成
分を含ませておき、放電灯の両端電圧を印加する成分と
フィラメント電流を流す成分とをフィルタによって分離
するから、放電灯の動作状態に応じて両端電圧とフィラ
メント電流とを個別に制御することが可能であって、放
電灯の動作状態に応じた最適な設定が可能になるという
利点がある。

【０１０７】請求項１４の発明は、フィラメントを有す
る放電灯の点灯に必要な電圧を放電灯の両端に印加する
主インバータと、フィラメントにフィラメント電流を供
給するフィラメントインバータとを備え、主インバータ
とフィラメントインバータとは放電灯への出力経路に共
振特性の異なる共振系を持つとともに、主インバータお
よびフィラメントインバータを構成するスイッチング素
子の駆動周波数に応じて出力を変化させるように構成さ
れ、主インバータの共振系の周波数特性を予熱時と調光
点灯時とで変化させることにより、放電灯の調光点灯時
の光出力が下限値となるときの主インバータの駆動周波
数を、調光点灯時のフィラメント電流が定められた上限
値以下となるときのフィラメントインバータの駆動周波
数以下に調整するものであり、放電灯の点灯に必要な電
圧を放電灯に印加する主インバータと、フィラメントに
フィラメント電流を供給するフィラメントインバータと
の出力特性を個別に制御可能となっているから、予熱、
始動、全点灯、調光点灯などの各状態に応じて放電灯の
両端間に印加する電圧とフィラメントに流す電流とを個
別に制御することができ、結果的に、予熱時にはフィラ
メントを予熱するのに十分なフィラメント電流を供給
し、全点灯時や調光点灯時にはフィラメント電流を低減
してフィラメント損失を低減し、かつ調光点灯時におけ
るフィラメント電流の上限値を越えないように制御する
ことが可能になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本構成を示すブロック図である。

【図２】基本構成の動作説明図である。

【図３】基本構成の動作説明図である。

【図４】実施形態１を示す回路図である。

【図５】実施形態２を示す回路図である。

【図６】実施形態３を示す回路図である。

【図７】実施形態３の動作説明図である。

【図８】実施形態４を示す回路図である。

【図９】実施形態５を示す回路図である。

【図１０】実施形態５を示す要部回路図である。

【図１１】実施形態５の動作説明図である。

【図１２】実施形態６を示す回路図である。

【図１３】実施形態７を示す回路図である。

【図１４】実施形態８を示す回路図である。

【図１５】実施形態９を示す動作説明図である。

【図１６】実施形態１０を示す回路図である。

【図１７】実施形態１０を示すブロック図である。

【図１８】実施形態１１を示す回路図である。

【図１９】実施形態１１の要部回路図である。

【図２０】実施形態１１の動作説明図である。

【図２１】実施形態１２を示す回路図である。

【図２２】実施形態１３を死す回路図である。

【図２３】実施形態１４を示す回路図である。

【図２４】実施形態１４の動作説明図である。

【図２５】実施形態１４の動作説明図である。

【図２６】実施形態１５を示す回路図である。

【図２７】実施形態１５の動作説明図である。

【図２８】実施形態１６を示す回路図である。

【図２９】実施形態１７を示す回路図である。

【図３０】実施形態１７の動作説明図である。

【図３１】実施形態１７の動作説明図である。

【図３２】実施形態１７の動作説明図である。

【図３３】実施形態１８を示す回路図である。

【図３４】実施形態１８の動作説明図である。

【図３５】実施形態１８の動作説明図である。

【図３６】実施形態１８の動作説明図である。

【図３７】実施形態１８の要部回路図である。

【図３８】実施形態１９を示す回路図である。

【図３９】実施形態１９の動作説明図である。

【図４０】実施形態１９の概略構成図である。

【図４１】実施形態１９の概略構成図である。

【図４２】従来例を示す回路図である。

【図４３】同上の動作説明図である。

【図４４】同上の動作説明図である。

【図４５】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１主インバータ２フィラメントインバータ３電圧調整回路Ａインバータ回路ＡＣ交流電源Ｃ₀ 平滑用のコンデンサＣ₁，Ｃ₁₁，Ｃ₁₂ 直流カット用のコンデンサＣ₂ コンデンサＣ₂₁，Ｃ₂₂ 共振用のコンデンサＤＢ整流回路Ｆ₁，Ｆ₂ フィラメントＬａ放電灯Ｌ₁₁，Ｌ₁₂ 共振用のインダクタＱ₁，Ｑ₂ スイッチング素子Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃ トランスＺ可変インピーダンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大西雅人大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者吉田和雄大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィラメントを有する放電灯の点灯に必
要な電圧を放電灯の両端に印加する主インバータと、フ
ィラメントにフィラメント電流を供給するフィラメント
インバータとを備え、主インバータとフィラメントイン
バータとは放電灯への出力経路に共振特性の異なる共振
系を持つとともに、主インバータおよびフィラメントイ
ンバータを構成するスイッチング素子の駆動周波数に応
じて出力を変化させるように構成され、放電灯の調光点
灯時のフィラメント電流が定められた上限値になるとき
のフィラメントインバータの駆動周波数が、放電灯の調
光点灯時の光出力が下限値となるときの主インバータの
駆動周波数以上になるように、主インバータおよびフィ
ラメントインバータの出力周波数特性を設定したことを
特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】予熱時のフィラメント電流が下限値とな
るときのフィラメントインバータの駆動周波数が、予熱
時に放電灯が放電を開始するランプ電圧となるときの主
インバータの駆動周波数以上になるように、主インバー
タおよびフィラメントインバータの出力周波数特性を設
定したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装
置。
【請求項３】主インバータとフィラメントインバータ
とは入力電源およびスイッチング素子を共用することを
特徴とする請求項１または請求項２記載の放電灯点灯装
置。
【請求項４】フィラメントインバータは、主インバー
タの共振電流経路に１次巻線を挿入したトランスを備
え、トランスの２次巻線からフィラメント電流を供給す
ることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】フィラメントを有する放電灯の点灯に必
要な電圧を放電灯の両端に印加する主インバータと、フ
ィラメントにフィラメント電流を供給するフィラメント
インバータとを備え、フィラメントインバータは主イン
バータにおいて放電灯と直列接続された素子の両端電圧
を電源とし、主インバータはスイッチング素子のオンデ
ューティに応じて出力を変化させるように構成されたこ
とを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項６】フィラメントを有する放電灯の点灯に必
要な電圧を放電灯の両端に印加する主インバータと、フ
ィラメントにフィラメント電流を供給するフィラメント
インバータとを備え、主インバータとフィラメントイン
バータとは放電灯への出力経路に共振特性の異なる共振
系を持つとともに、主インバータはスイッチング素子の
オンデューティに応じて出力を変化させ、フィラメント
インバータはスイッチング素子の駆動周波数に応じて出
力を変化させるように構成され、放電灯の予熱時のフィ
ラメントインバータの駆動周波数よりも放電灯の調光点
灯時の主インバータの駆動周波数が低くなるように、主
インバータおよびフィラメントインバータの出力特性を
設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項７】フィラメントを有する放電灯の点灯に必
要な電圧を放電灯の両端に印加する主インバータと、フ
ィラメントにフィラメント電流を供給するフィラメント
インバータと、主インバータおよびフィラメントインバ
ータの入力電圧として供給する出力電圧が可変である電
圧調整回路とを備え、電圧調整回路の出力電圧を変化さ
せることによりフィラメント電流を制御することを特徴
とする放電灯点灯装置。
【請求項８】フィラメントを有する放電灯に高周波電
力を供給して点灯させるインバータ回路と、フィラメン
トの非電源側端間に接続され共振系を構成するコンデン
サおよび可変インピーダンスの直列回路とを備え、可変
インピーダンスは両端電圧が制御可能であって、可変イ
ンピーダンスの両端電圧を変化させることによりフィラ
メントに流すフィラメント電流を制御することを特徴と
する放電灯点灯装置。
【請求項９】フィラメントを有する放電灯に高周波電
力を供給して点灯させスイッチング素子の駆動周波数に
応じて出力を変化させるインバータ回路と、フィラメン
トの非電源側端間に接続され共振系を構成するコンデン
サおよびトランスの１次巻線との直列回路とを備え、ト
ランスの２次巻線がフィラメントに接続されていること
を特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１０】複数の周波数成分を含む交流出力を出
力するインバータ回路と、フィラメントを有する放電灯
の両端間とインバータ回路との間に挿入された第１のフ
ィルタと、フィラメントにフィラメント電流を流す経路
とインバータ回路との間に挿入された第２のフィルタと
を備え、インバータ回路の交流出力の周波数成分を制御
することにより放電灯の両端への印加電圧とフィラメン
トへの印加電圧とを各別に制御することを特徴とする放
電灯点灯装置。
【請求項１１】インバータ回路の出力制御はパルス幅
変調制御であることを特徴とする請求項１０記載の放電
灯点灯装置。
【請求項１２】インバータ回路の出力制御はパルス密
度変調制御であることを特徴とする請求項１０記載の放
電灯点灯装置。
【請求項１３】インバータ回路の出力制御はオンデュ
ーティ制御であることを特徴とする請求項１０記載の放
電灯点灯装置。
【請求項１４】フィラメントを有する放電灯の点灯に
必要な電圧を放電灯の両端に印加する主インバータと、
フィラメントにフィラメント電流を供給するフィラメン
トインバータとを備え、主インバータとフィラメントイ
ンバータとは放電灯への出力経路に共振特性の異なる共
振系を持つとともに、主インバータおよびフィラメント
インバータを構成するスイッチング素子の駆動周波数に
応じて出力を変化させるように構成され、主インバータ
の共振系の周波数特性を予熱時と調光点灯時とで変化さ
せることにより、放電灯の調光点灯時の光出力が下限値
となるときの主インバータの駆動周波数を、調光点灯時
のフィラメント電流が定められた上限値以下となるとき
のフィラメントインバータの駆動周波数以下に調整する
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１５】放電灯は、口金部を除く単位長さ当た
りのランプインピーダンスが８Ω／ｃｍ以上の蛍光灯で
あることを特徴とする請求項１ないし請求項１４記載の
放電灯点灯装置。