放電ランプ点灯装置および照明装置
【課題】熱陰極形放電ランプの点灯に際して十分な予熱を所望の動作モード時に行えるようにした放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置を提供する。
【解決手段】放電ランプ点灯装置は、出力電圧可調節な直流電源DCと、入力端が直流電源の出力端に接続したインバータINVと、共振回路を含み、インバータの出力端に接続した負荷回路LCと、負荷回路に接続した熱陰極形放電ランプHCLと、熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御し、直流電源の制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱するようにした制御手段CCとを具備している。
【解決手段】放電ランプ点灯装置は、出力電圧可調節な直流電源DCと、入力端が直流電源の出力端に接続したインバータINVと、共振回路を含み、インバータの出力端に接続した負荷回路LCと、負荷回路に接続した熱陰極形放電ランプHCLと、熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御し、直流電源の制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱するようにした制御手段CCとを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極形放電ランプを点灯する放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電灯を含む負荷回路と、直流電圧を出力する電源部と、前記電源部の直流電圧出力を交流の高周波電圧に変換して前記負荷回路に供給するインバータ回路とを具備し、電源部の出力電圧を放電灯点灯時より放電灯予熱時に高した放電灯点灯装置は既知である（特許文献１参照。）。特許文献１では熱陰極形放電ランプの予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードからなるシーケンスの中で、予熱は、予熱制御モード中においてのみで行うように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０１２２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱陰極形放電ランプの点灯に先立つ熱陰極の予熱が不足すると半波放電の異常放電が発生しやすくなる。異常放電は、主として寿命末期時に発生し、これが発生すると口金部の異常温度上昇をもたらし、発煙、発火に至る虞があるため、異常放電が発生したら点灯回路の動作を停止させる寿命末期保護回路を配設するのが一般的である。このため、予熱不足で異常放電が発生すると、寿命末期保護回路が不所望に作動してしまうという問題がある。
【０００５】
また、上記異常放電が発生すると、エミッタの消耗が激しくなるので、熱陰極形放電ランプが短寿命になる。
【０００６】
したがって、熱陰極形放電ランプの点灯に際して、熱陰極の十分な予熱を行って異常放電が発生しないようにする必要がある。
【０００７】
ところが、熱陰極形放電ランプには多様な品種があり、それぞれ異なった設計がなされているとともに、同一品種であってもランプ製造者によって異なった設計がなされているのが現状であり、その結果所要の予熱量が熱陰極形放電ランプの品種および製造者によって異なる。
【０００８】
一方、放電ランプ点灯装置の設計の立場からすれば、熱陰極形放電ランプの品種ごとに専用の放電ランプ点灯装置を設計、製造することもできるが、設計の負担の軽減および流通の簡素化のためにはなるべく多くの品種に対応可能な共通仕様の放電ランプ点灯装置が望まれることもある。
【０００９】
本発明者の検討によれば、熱陰極形放電ランプの始動に際して必要な予熱は、始動前予熱制御モード中だけでなく始動制御モードおよび点灯制御モード中のいずれにおいて行っても予熱不足による異常放電の発生を効果的に低減できることが分かった。
【００１０】
本発明は、熱陰極形放電ランプの点灯に際して十分な予熱を所望の動作モード時に行えるようにした放電ランプ点灯装置およびこれを備えた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】
【００１１】
本発明の放電ランプ点灯装置は、出力電圧可調節な直流電源と；入力端が直流電源の出力端に接続したインバータと；共振回路を含み、インバータの出力端に接続した負荷回路と；負荷回路に接続した熱陰極形放電ランプと；熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御し、直流電源の制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱するようにした制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１２】
本発明は、以下の態様を許容する。
【００１３】
出力電圧可調節な直流電源は、直流出力電圧を調節可能であればく、回路方式およびその構成については特段限定されない。例えば、昇圧チョッパ、降圧チョッパまたはこれらの従属接続による組み合わせなどを用いることができる。本発明において、直流電源の出力電圧を調節する目的は、直流出力電圧を高めて熱陰極形放電ランプの予熱電流を増加させることにあるが、これに加えてその他の目的を有していることを妨げない。例えば、高調波低減、電源電圧変動低減およびインバータ入力電圧適合化などの目的である。そして、それぞれの目的に応じた機能を付与することができる。
【００１４】
また、上記直流電源は、出力電圧を一定に維持するために帰還制御回路を備えていることができる。帰還制御回路には、出力電圧を検出する手段と、検出された出力電圧を基準電圧と比較してその差に応じて出力を調整して差をなくすように制御する電圧可変手段とを含むことができる。この種の直流電源は、一般にスイッチング素子を備えていて、スイッチング素子のスイッチングを位相制御などの制御をすることで出力を変化するように構成されている。そのため、直流電源は、スイッチング素子の駆動信号を発生する制御手段を備えている。
【００１５】
インバータは、直流を交流に変換する波形変換手段であり、インバータを用いて得た高周波交流電圧を低圧水銀蒸気放電ランプに印加して点灯すると、高発光効率、即時点灯、発光のちらつき低減、小形軽量化などの利点があることから、蛍光ランプなどの点灯に広く普及している。本発明においても高周波を発生することが好ましいが、周波数は特段限定されない。
【００１６】
また、インバータは、多種にわたる回路方式が知られているが、本発明において回路方式は特段限定されない。例えば、回路構成が簡単で比較的変換効率が高くてコンパクトなハーフブリッジ形インバータを用いることが好ましい。いずれの回路方式および回路構成であっても、スイッチング素子を備えていて、スイッチング素子のスイッチングを制御することで交流を生成するように構成されている。そのため、スイッチング素子の所望に制御された駆動信号を発生する制御手段を備えている。
【００１７】
負荷回路は、共振回路を含み、インバータの出力端と熱陰極形放電ランプとの間に介在して熱陰極形放電ランプに共振電圧を印加して始動したり、共振動作により波形整形された正弦波交流電圧を熱陰極形放電ランプに印加したりする。共振回路は、熱陰極形放電ランプに対してバラストとして作用させるインダクタと共振コンデンサにより構成するのが一般的であるが、本発明においてはこれに限定されない。
【００１８】
共振電圧が熱陰極形放電ランプに印加されるようにするためには、熱陰極形放電ランプを共振コンデンサに並列的に接続するのが一般的である。この場合、共振コンデンサと直列に一対または一方の熱陰極を接続して熱陰極予熱回路を形成してもよいし、これを形成しないで熱陰極予熱回路を別に配設してもよい。後者の場合、熱陰極予熱回路としては、既知の回路構成を適宜採用できるが、例えば熱陰極形放電ランプに並列または直列に接続した熱陰極加熱トランスの１次巻線を接続し、２次巻線を熱陰極形放電ランプの熱陰極に接続する。なお、直列接続の場合、熱陰極加熱トランスは、後述するようにバラストとして作用するインダクタを、その１次巻線として兼ねさせることができる。
【００１９】
熱陰極形放電ランプは、一対の電極のうち少なくとも一方が熱陰極構造を備えている低圧放電ランプであればよく、封入されているイオン化媒体に応じて金属蒸気放電またはガス放電を行う。前者としては水銀蒸気放電を行う蛍光ランプが広く使用されている。しかし、蛍光体層を備えない紫外線ランプであってもよい。
【００２０】
制御手段は、熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に制御する各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御する。そして、直流電源としては、少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モードを任意に選択し、かつ選択された動作モード時に直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱する制御を含んでいるものとする。
【００２１】
始動前予熱制御モードは、熱陰極形放電ランプを点灯するために始動する際に最初に遂行される動作モードであって、このモードにおいては熱陰極を電子放射状態にさせるために熱陰極に加熱電流を通流して加熱する。この加熱の際に、熱陰極形放電ランプが始動しないように熱陰極形放電ランプの電極間電圧を低くしておくのが好ましい。このような状態において熱陰極加熱電流を通流させるための手段は特段限定されない。例えば、共振回路の出力電圧をインバータの発振周波数で制御することができる。また、直流電源の出力電圧を高くして予熱を行うことができる。あるいは、上記両手段を併用して予熱してもよい。
【００２２】
始動制御モードは、始動前予熱制御モードの次に遂行される動作モードであって、熱陰極形放電ランプの一対の電極（少なくともその一方が熱陰極により構成されている。）の間に印加する電圧を高めて、すなわち始動電圧を印加して放電を生起させる。始動電圧を得る手段は特段限定されない。例えば、共振回路の出力電圧をインバータの発振周波数で制御する。この場合、熱陰極形放電ランプの熱陰極の予熱も行われる。あるいは、上記両手段を併用してもよい。
【００２３】
点灯制御モードは、始動制御モードの次に遂行される動作モードであって、熱陰極形放電ランプの点灯後ランプ電流を所定値に維持する。なお、ランプ電流を所定値に維持するための手段は特段限定されない。例えば、インバータの発振周波数を低下させ、負荷回路の共振回路の共振度合を相応に下げてランプ電流を所定値にする。
【００２４】
熱陰極形放電ランプの始動時に異常放電が発生するのを防止するには熱陰極の予熱を十分に行うのが好ましい。本発明においては、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御のうち所望の一または複数の動作モード時に直流電源の出力電圧を一時的に高く切り替えることによって十分な予熱を行う。なお、点灯制御モード中に直流電源の出力電圧を一時的に高く切り替えて行う予熱は、点灯制御モードに移行した直後に実施すればより効果的である。
【００２５】
本発明においては、所望の動作モード中での熱陰極予熱を直流電源の出力電圧を一時的に高く切り替えるための設定が容易であるとともに、精度が高くて、応答が速いとともに回路構成が簡単でコンパクトであることが好ましいが、その手段は特段限定されない。好適な構成を例示すれば以下のとおりである。
【００２６】
すなわち、インバータおよび直流電源の制御手段としてマイコンおよびＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）などのディジタルデバイスやアナログＩＣを主体として構成することができる。これにより、インバータおよび直流電源のきめ細かい制御が可能になる。そして、制御手段が低レベル信号と高レベル信号とを切り替え可能に出力することができるとともにタイマ機能を有していて、低レベル信号出力時に、これに連動して直流電源の帰還制御機能のうち、出力電圧検出回路の帰還レベルを小さく切り替えることにより、直流電源の出力電圧を高く切り替えることができる。直流電源の出力電圧を通常の相対的に低い値に戻すには、その所望時に制御手段から出力されていた低レベル信号を高レベル信号に切り替える。これにより、出力電圧検出回路の帰還レベルが元の相対的に高いレベルに戻るので、直流電源の出力電圧が低下して通常状態に戻る。
【００２７】
さらに、所望により始動前予熱時に熱陰極形放電ランプが不所望に始動しないように制御することができる。始動前予熱制御中において、熱陰極の予熱量と熱陰極形放電ランプの電極間に印加される電圧との関係によっては、所定の予熱が行われる前に不所望に始動してしまうことがある。例えば、照明器具の反射板などの導電体が熱陰極形放電ランプに接近している場合にその傾向が顕著である。その結果、熱陰極形放電ランプが短寿命になってしまうことがある。このような事態を回避して十分な予熱を行い異常放電が発生するのを防止するとともに不所望な始動を防止するために、以下の制御を行うことができる。
【００２８】
すなわち、熱陰極形放電ランプが始動するとき、その前段階の現象として微小放電が生起するので、これを検出したら始動しにくい方向へインバータおよび直流電源の少なくともいずれか一方を制御する。なお、微小放電は、ランプ電流を監視することによりこれを検出することができる。インバータを始動しにくい方向へ制御するには、例えば発振周波数を変化させて熱陰極形放電ランプの電極間に印加される電圧を低下させるのがよい。予熱電力を低下させたくない場合には、インバータを制御して始動しにくくするのがよい。直流電源を始動しにくい方向へ制御するには、出力電圧を低下させるのがよい。
【００２９】
バラストのインダクタに２次巻線を設けて予熱電圧を得る場合、熱陰極形放電ランプの電極間電圧が高いほどバラスト自体の電圧も高くなり、熱陰極に供給される電力が増加する。このような構成において、始動前予熱中の不所望な始動を回避して予熱を適正化するためには、以下の手段を選択すると効果的である。
（１）直流電源の出力電圧を一定に維持して熱陰極形放電ランプの電極間電圧を始動レベル以下に制御する。
（２）熱陰極形放電ランプの電極間電圧を一定に維持して直流電源の出力電圧を熱陰極形放電ランプが始動しないように制御する。
（３）直流電源の出力電圧および熱陰極形放電ランプの電極間電圧を始動しないように制御しながら予熱する。
【００３０】
上記の態様で予熱を行う場合に、予め制御目標カーブをテーブルデータとして記憶させておき、また実際の予熱状態を測定する手段を配設して、予熱測定値を読み出した目標値と比較して、その差をなくすように予熱を自動的に制御するように構成するのが好ましい。なお、熱陰極予熱状態は、例えば熱陰極の冷／熱抵抗比を演算することにより測定することができる。
【００３１】
本発明の照明装置は、照明装置本体および上述した本発明の放電ランプ点灯装置を具備している。照明装置は、熱陰極形放電ランプの発光を利用する全ての手段を包含する概念であり、用途に応じて多様であることを許容する。照明装置本体は、照明装置から放電ランプ点灯装置を除外した残余の部分をいう。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードのうち所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱することにより、所要の予熱量が熱陰極形放電ランプの品種および製造者によって異なる場合であっても最適で十分な予熱を行えるから、始動時の異常放電の発生を防止する放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３４】
図１ないし図４は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示し、図１は回路ブロック図、図２は主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図、図３は直流電源の出力電圧切り替えを説明する回路ブロック図、図４は各動作モードと予熱の組み合わせ例を示す波形図である。
【００３５】
本形態において、放電ランプ点灯装置は、出力電圧可調節な直流電源ＤＣと、インバータＩＮＶと、負荷回路ＬＣと、熱陰極形放電ランプＨＣＬと、制御手段ＣＣとを具備し、低周波交流電源ＡＣにより付勢される。
【００３６】
出力電圧可調節な直流電源ＤＣは、低周波交流電源ＡＣの交流電圧を整流する全波整流回路Ｒｅｃと、全波整流回路Ｒｅｃの整流化直流を入力して昇圧し平滑化された直流電圧を出力する昇圧チョッパＢＵＣとからなる。そして、昇圧チョッパＢＵＣのスイッチング素子のオンデューティを変化させて昇圧比を変化することで出力電圧が可調節になっている。
【００３７】
インバータＩＮＶは、その入力端が出力電圧可調節な直流電源ＤＣの出力端に接続して交流電圧、好ましくは高周波交流電圧を出力する。本形態において、インバータＩＮＶは、図２に示すように、ハーフブリッジ形インバータであり、ＦＥＴからなり、交互にＯＮ、オフする第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が直流電源ＤＣの出力端に直列接続し、第２のスイッチング素子Ｑ２の両端間に交流電圧が得られる。
【００３８】
負荷回路ＬＣは、図２に示すように、直流カットコンデンサＣ１、バラストインダクタＬ１、共振コンデンサＣ２および直流カットコンデンサＣ３の直列回路からなり、インバータＩＮＶの第２のスイッチング素子Ｑ２の両端に並列接続している。なお、主としてバラストインダクタＬ１および共振コンデンサＣ２が直列共振回路を形成している。
【００３９】
また、負荷回路ＬＣは、後述する熱陰極形放電ランプＨＣＬの一対の電極Ｅ、Ｅをそれぞれ加熱する熱陰極加熱回路ＣＨＣおよびランプ電圧検出回路を含んでいる。熱陰極加熱回路ＣＨＣは、電圧誘起巻線ｗｓおよびコンデンサＣ４の直列回路からなり、熱陰極Ｅの両端に接続している。電圧誘起巻線ｗｓは、バラストインダクタＬ１に磁気結合していて、バラストインダクタＬ１を１次巻線とするトランス作用によりバラストインダクタＬ１に電流が流れたときに熱陰極加熱電流が誘起される。コンデンサＣ４は、限流インピーダンスとして作用する。
【００４０】
さらに、負荷回路ＬＣは、後述する熱陰極形放電ランプＨＣＬの一対の電極Ｅ、Ｅ間の電圧であるランプ電圧検出回路ＤＶｌを含んでいる。ランプ電圧検出回路ＤＶｌは、抵抗器Ｒ１およびＲ２の直列回路からなり、熱陰極形放電ランプＨＣＬに並列接続し、ランプ電圧を分圧した抵抗器Ｒ２の両端間電圧がインバータＩＮＶの帰還制御のために後述する制御手段ＣＣに制御入力する。
【００４１】
熱陰極形放電ランプＨＣＬは、蛍光ランプからなり、一対の熱陰極Ｅ、Ｅを放電路の両端に備えているとともに、図２に示すように負荷回路ＬＣの共振コンデンサＣ２に並列接続している。
【００４２】
制御手段ＣＣは、熱陰極形放電ランプＨＣＬを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータＩＮＶおよび直流電源ＤＣを制御する。そして、直流電源ＤＣの制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源ＤＣの出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプＨＣＬを予熱するように構成されている。
【００４３】
本形態において、制御手段ＣＣは、直流電源ＤＣの出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えるために、直流電源ＤＣの直流電圧検出回路ＤＶｄを備えているとともに、帰還量変更手段ＦＢＣを備えている。出力電圧検出回路ＤＶｄは、図３に示すように、抵抗器Ｒ３およびＲ４の直列回路からなり、直流電源ＤＣの出力端に並列接続し、直流出力電圧を分圧した抵抗器Ｒ４の両端間電圧が直流電源ＤＣの帰還制御のために後述する直流電源制御機能部ＣＣ１に制御入力する。なお、制御手段ＣＣは、機能上直流電源制御機能部ＣＣ１とインバータ制御機能部ＣＣ２とに分かれている。
【００４４】
帰還量変更手段ＦＢＣは、抵抗器Ｒ４´からなり、抵抗器Ｒ４´の一端が出力電圧検出回路ＤＶｄの抵抗器Ｒ３とＲ４の接続点に接続し、他端が後述するマイコンの高低レベル信号出力端に接続している。そして、抵抗器Ｒ４´は出力電圧検出回路ＤＶｄの抵抗器Ｒ４に並列接続されたり、接続されないで開放状態にされたりする。すなわち、本形態においては、インバータ制御機能部ＣＣ２がマイコンを主体として構成されており、そのマイコンが高低レベルの電圧信号を切り替え可能に出力する機能とタイマ機能とを備えている。そして、マイコンから低レベルの電圧信号が出力されたときに、抵抗器Ｒ４´が抵抗器Ｒ４に並列接続され、高レベルの電圧信号が出力されたときに開放状態になる。その結果、抵抗器Ｒ４´およびＲ４の並列回路の合成抵抗が抵抗器Ｒ４単体のときより小さくなるから、帰還量が低減する。
【００４５】
直流電源制御機能部ＣＣ１は、例えば低周波電源ＡＣから流入する電流の力率を高くなるように制御する他に、帰還量変更手段ＦＢＣを用いた帰還制御により直流電源ＤＣの出力電圧を一定化するように制御する。すなわち、帰還電圧が基準値より高くなると出力電圧を低下させ、反対に低くなると出力電圧を高くする。すなわち、基準値を高くしたのと同様な動作が行われる。このため、直流電源制御機能部ＣＣ１をそのままにして直流電源ＤＣの出力電圧を高くすることができる。
【００４６】
次に、第１の形態における回路動作を説明する。低周波交流電源ＡＣを投入すると、直流電源ＤＣの全波整流回路Ｒｅｃが低周波交流電圧を全波整流し、昇圧チョッパＢＵＣが制御手段ＣＣから供給される駆動信号を受けて動作を開始して昇圧された直流電圧を出力する。直流電圧がインバータＩＮＶの入力端に入力すると、制御手段ＣＣから供給される駆動信号を受けてインバータＩＮＶが動作を開始して高周波交流電圧を出力する。
【００４７】
高周波交流電圧が負荷回路ＬＣに印加されると、制御手段ＣＣは、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードの順にインバータＩＮＶおよび直流電源ＤＣを動作モードに合わせて制御し、熱陰極形放電ランプＨＣＬを点灯させる。この点灯に至る制御の中で、制御手段ＣＣは、異常放電が発生しないように熱陰極形放電ランプＨＣＬの熱陰極Ｅを十分に予熱するために、図４に示すように任意の動作モードにおいて、直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高めることで予熱を十分に行うように制御する。
【００４８】
すなわち、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのいずれか所望の段階において直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高めて予熱を行うように構成することができる。図４は、代表的なケースを示し、図の左右方向が時間軸で、上下方向に上から動作モード、（ａ）始動前予熱制御モード中に直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合、（ｂ）始動前予熱制御および始動制御の各モード中に直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合、および（ｃ）始動前予熱制御、始動前予熱制御および始動制御の各モード中に直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合をそれぞれ示す。また、図中、記号ＶＤＣは直流電源ＤＣの出力電圧、ＶＳＩＧは制御手段ＣＣから供給される高低レベル信号である。
【００４９】
次に、図３を参照して直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合の回路動作を説明する。例えば、図４の（ｂ）に示す場合について説明する。すなわち、制御手段ＣＣのインバータ制御機能部ＣＣ２が始動前予熱制御および始動制御の各動作モード中において、出力する高低レベル信号ＶＳＩＧは低レベルＬである。そのため、図３において、帰還量変更手段ＦＢＣにより抵抗器Ｒ４´が抵抗器Ｒ４に並列接続するので、それらの合成抵抗値が抵抗器Ｒ４単体のときの抵抗値より小さくなる。その結果、直流電源ＤＣの出力電圧の帰還量が低減し、直流電源ＤＣの図１に示す昇圧チョッパＢＵＣが昇圧度合いを大きくするので、出力電圧が通常状態におけるのより高くなる。そのため、熱陰極形放電ランプＨＣＬの一対の熱陰極Ｅ、Ｅの予熱量が増加し、十分な予熱が行われる。直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める所定の時間が経過すると、制御手段ＣＣのインバータ制御機能部ＣＣ２から出力される高低レベル信号ＶＳＩＧは高レベルＨになり、直流電源ＤＣの出力電圧は通常状態に低下する。
【００５０】
図５および図６は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示し、図５は主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図、図６は熱陰極形放電ランプに印加される高周波交流電圧の包絡線波形図である。なお、図５において、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。また、図２に示す電圧検出回路ＤＶｌおよび熱陰極加熱回路ＣＨＣは図示を省略している。
【００５１】
第２の形態は、熱陰極形放電ランプＨＣＬの予熱中の不所望な始動を積極的に抑制している点で異なる。すなわち、図５に示すように、微放電検出手段ＤＤＤを配設して制御手段ＣＣが微放電検出に対応して直流電源ＤＣを以下のように制御するように構成している。なお、微放電検出手段ＤＤＤは、ランプ電流が流れる線路に小さな地抵抗値の抵抗器Ｒ４を挿入してなり、その電圧降下を監視して微放電を検出する。
【００５２】
図６の（ｂ）に示すように、始動前予熱制御モード中においては、直流電源ＤＣの出力電圧を順次増加していくように制御することにより、熱陰極形放電ランプＨＣＬの電極間電圧ＶＨを安全な値から適度の上昇率で増加させていく。そして、始動に先立って発生する微放電を微放電検出手段ＤＤＤによって検出したら、制御手段ＣＣにより直流電源ＤＣの出力電圧を低下させて、熱陰極形放電ランプＨＣＬの電極間電圧ＶＨをいったん安全な値まで低下させる。以後、連続して再び上記と同様の回路動作を始動前予熱制御モードの期間中繰り返す。これにより、安全な値一定電圧を印加して熱陰極を予熱するより予熱量を従来技術におけるより多くして始動時に異常放電が発生するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示す回路ブロック図、図３は直流電源の出力電圧切り替えを説明する回路ブロック図、図４は各動作モードと予熱の組み合わせ例を示す波形図
【図２】同じく主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図
【図３】同じく直流電源の出力電圧切り替えを説明する回路ブロック図
【図４】同じく各動作モードと予熱の組み合わせ例を示す波形図
【図５】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示す主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図
【図６】同じく熱陰極形放電ランプに印加される高周波交流電圧の包絡線波形図
【符号の説明】
【００５４】
ＡＣ…低周波交流電源、ＣＣ…制御手段、ＣＣ１…直流電源制御機能部、ＣＣ２…インバータ制御機能部、ＤＣ…直流電源、ＤＶｄ…出力電圧検出回路、ＨＣＬ…熱陰極形放電ランプ、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ４´…抵抗器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極形放電ランプを点灯する放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電灯を含む負荷回路と、直流電圧を出力する電源部と、前記電源部の直流電圧出力を交流の高周波電圧に変換して前記負荷回路に供給するインバータ回路とを具備し、電源部の出力電圧を放電灯点灯時より放電灯予熱時に高した放電灯点灯装置は既知である（特許文献１参照。）。特許文献１では熱陰極形放電ランプの予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードからなるシーケンスの中で、予熱は、予熱制御モード中においてのみで行うように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０１２２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱陰極形放電ランプの点灯に先立つ熱陰極の予熱が不足すると半波放電の異常放電が発生しやすくなる。異常放電は、主として寿命末期時に発生し、これが発生すると口金部の異常温度上昇をもたらし、発煙、発火に至る虞があるため、異常放電が発生したら点灯回路の動作を停止させる寿命末期保護回路を配設するのが一般的である。このため、予熱不足で異常放電が発生すると、寿命末期保護回路が不所望に作動してしまうという問題がある。
【０００５】
また、上記異常放電が発生すると、エミッタの消耗が激しくなるので、熱陰極形放電ランプが短寿命になる。
【０００６】
したがって、熱陰極形放電ランプの点灯に際して、熱陰極の十分な予熱を行って異常放電が発生しないようにする必要がある。
【０００７】
ところが、熱陰極形放電ランプには多様な品種があり、それぞれ異なった設計がなされているとともに、同一品種であってもランプ製造者によって異なった設計がなされているのが現状であり、その結果所要の予熱量が熱陰極形放電ランプの品種および製造者によって異なる。
【０００８】
一方、放電ランプ点灯装置の設計の立場からすれば、熱陰極形放電ランプの品種ごとに専用の放電ランプ点灯装置を設計、製造することもできるが、設計の負担の軽減および流通の簡素化のためにはなるべく多くの品種に対応可能な共通仕様の放電ランプ点灯装置が望まれることもある。
【０００９】
本発明者の検討によれば、熱陰極形放電ランプの始動に際して必要な予熱は、始動前予熱制御モード中だけでなく始動制御モードおよび点灯制御モード中のいずれにおいて行っても予熱不足による異常放電の発生を効果的に低減できることが分かった。
【００１０】
本発明は、熱陰極形放電ランプの点灯に際して十分な予熱を所望の動作モード時に行えるようにした放電ランプ点灯装置およびこれを備えた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】
【００１１】
本発明の放電ランプ点灯装置は、出力電圧可調節な直流電源と；入力端が直流電源の出力端に接続したインバータと；共振回路を含み、インバータの出力端に接続した負荷回路と；負荷回路に接続した熱陰極形放電ランプと；熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御し、直流電源の制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱するようにした制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１２】
本発明は、以下の態様を許容する。
【００１３】
出力電圧可調節な直流電源は、直流出力電圧を調節可能であればく、回路方式およびその構成については特段限定されない。例えば、昇圧チョッパ、降圧チョッパまたはこれらの従属接続による組み合わせなどを用いることができる。本発明において、直流電源の出力電圧を調節する目的は、直流出力電圧を高めて熱陰極形放電ランプの予熱電流を増加させることにあるが、これに加えてその他の目的を有していることを妨げない。例えば、高調波低減、電源電圧変動低減およびインバータ入力電圧適合化などの目的である。そして、それぞれの目的に応じた機能を付与することができる。
【００１４】
また、上記直流電源は、出力電圧を一定に維持するために帰還制御回路を備えていることができる。帰還制御回路には、出力電圧を検出する手段と、検出された出力電圧を基準電圧と比較してその差に応じて出力を調整して差をなくすように制御する電圧可変手段とを含むことができる。この種の直流電源は、一般にスイッチング素子を備えていて、スイッチング素子のスイッチングを位相制御などの制御をすることで出力を変化するように構成されている。そのため、直流電源は、スイッチング素子の駆動信号を発生する制御手段を備えている。
【００１５】
インバータは、直流を交流に変換する波形変換手段であり、インバータを用いて得た高周波交流電圧を低圧水銀蒸気放電ランプに印加して点灯すると、高発光効率、即時点灯、発光のちらつき低減、小形軽量化などの利点があることから、蛍光ランプなどの点灯に広く普及している。本発明においても高周波を発生することが好ましいが、周波数は特段限定されない。
【００１６】
また、インバータは、多種にわたる回路方式が知られているが、本発明において回路方式は特段限定されない。例えば、回路構成が簡単で比較的変換効率が高くてコンパクトなハーフブリッジ形インバータを用いることが好ましい。いずれの回路方式および回路構成であっても、スイッチング素子を備えていて、スイッチング素子のスイッチングを制御することで交流を生成するように構成されている。そのため、スイッチング素子の所望に制御された駆動信号を発生する制御手段を備えている。
【００１７】
負荷回路は、共振回路を含み、インバータの出力端と熱陰極形放電ランプとの間に介在して熱陰極形放電ランプに共振電圧を印加して始動したり、共振動作により波形整形された正弦波交流電圧を熱陰極形放電ランプに印加したりする。共振回路は、熱陰極形放電ランプに対してバラストとして作用させるインダクタと共振コンデンサにより構成するのが一般的であるが、本発明においてはこれに限定されない。
【００１８】
共振電圧が熱陰極形放電ランプに印加されるようにするためには、熱陰極形放電ランプを共振コンデンサに並列的に接続するのが一般的である。この場合、共振コンデンサと直列に一対または一方の熱陰極を接続して熱陰極予熱回路を形成してもよいし、これを形成しないで熱陰極予熱回路を別に配設してもよい。後者の場合、熱陰極予熱回路としては、既知の回路構成を適宜採用できるが、例えば熱陰極形放電ランプに並列または直列に接続した熱陰極加熱トランスの１次巻線を接続し、２次巻線を熱陰極形放電ランプの熱陰極に接続する。なお、直列接続の場合、熱陰極加熱トランスは、後述するようにバラストとして作用するインダクタを、その１次巻線として兼ねさせることができる。
【００１９】
熱陰極形放電ランプは、一対の電極のうち少なくとも一方が熱陰極構造を備えている低圧放電ランプであればよく、封入されているイオン化媒体に応じて金属蒸気放電またはガス放電を行う。前者としては水銀蒸気放電を行う蛍光ランプが広く使用されている。しかし、蛍光体層を備えない紫外線ランプであってもよい。
【００２０】
制御手段は、熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に制御する各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御する。そして、直流電源としては、少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モードを任意に選択し、かつ選択された動作モード時に直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱する制御を含んでいるものとする。
【００２１】
始動前予熱制御モードは、熱陰極形放電ランプを点灯するために始動する際に最初に遂行される動作モードであって、このモードにおいては熱陰極を電子放射状態にさせるために熱陰極に加熱電流を通流して加熱する。この加熱の際に、熱陰極形放電ランプが始動しないように熱陰極形放電ランプの電極間電圧を低くしておくのが好ましい。このような状態において熱陰極加熱電流を通流させるための手段は特段限定されない。例えば、共振回路の出力電圧をインバータの発振周波数で制御することができる。また、直流電源の出力電圧を高くして予熱を行うことができる。あるいは、上記両手段を併用して予熱してもよい。
【００２２】
始動制御モードは、始動前予熱制御モードの次に遂行される動作モードであって、熱陰極形放電ランプの一対の電極（少なくともその一方が熱陰極により構成されている。）の間に印加する電圧を高めて、すなわち始動電圧を印加して放電を生起させる。始動電圧を得る手段は特段限定されない。例えば、共振回路の出力電圧をインバータの発振周波数で制御する。この場合、熱陰極形放電ランプの熱陰極の予熱も行われる。あるいは、上記両手段を併用してもよい。
【００２３】
点灯制御モードは、始動制御モードの次に遂行される動作モードであって、熱陰極形放電ランプの点灯後ランプ電流を所定値に維持する。なお、ランプ電流を所定値に維持するための手段は特段限定されない。例えば、インバータの発振周波数を低下させ、負荷回路の共振回路の共振度合を相応に下げてランプ電流を所定値にする。
【００２４】
熱陰極形放電ランプの始動時に異常放電が発生するのを防止するには熱陰極の予熱を十分に行うのが好ましい。本発明においては、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御のうち所望の一または複数の動作モード時に直流電源の出力電圧を一時的に高く切り替えることによって十分な予熱を行う。なお、点灯制御モード中に直流電源の出力電圧を一時的に高く切り替えて行う予熱は、点灯制御モードに移行した直後に実施すればより効果的である。
【００２５】
本発明においては、所望の動作モード中での熱陰極予熱を直流電源の出力電圧を一時的に高く切り替えるための設定が容易であるとともに、精度が高くて、応答が速いとともに回路構成が簡単でコンパクトであることが好ましいが、その手段は特段限定されない。好適な構成を例示すれば以下のとおりである。
【００２６】
すなわち、インバータおよび直流電源の制御手段としてマイコンおよびＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）などのディジタルデバイスやアナログＩＣを主体として構成することができる。これにより、インバータおよび直流電源のきめ細かい制御が可能になる。そして、制御手段が低レベル信号と高レベル信号とを切り替え可能に出力することができるとともにタイマ機能を有していて、低レベル信号出力時に、これに連動して直流電源の帰還制御機能のうち、出力電圧検出回路の帰還レベルを小さく切り替えることにより、直流電源の出力電圧を高く切り替えることができる。直流電源の出力電圧を通常の相対的に低い値に戻すには、その所望時に制御手段から出力されていた低レベル信号を高レベル信号に切り替える。これにより、出力電圧検出回路の帰還レベルが元の相対的に高いレベルに戻るので、直流電源の出力電圧が低下して通常状態に戻る。
【００２７】
さらに、所望により始動前予熱時に熱陰極形放電ランプが不所望に始動しないように制御することができる。始動前予熱制御中において、熱陰極の予熱量と熱陰極形放電ランプの電極間に印加される電圧との関係によっては、所定の予熱が行われる前に不所望に始動してしまうことがある。例えば、照明器具の反射板などの導電体が熱陰極形放電ランプに接近している場合にその傾向が顕著である。その結果、熱陰極形放電ランプが短寿命になってしまうことがある。このような事態を回避して十分な予熱を行い異常放電が発生するのを防止するとともに不所望な始動を防止するために、以下の制御を行うことができる。
【００２８】
すなわち、熱陰極形放電ランプが始動するとき、その前段階の現象として微小放電が生起するので、これを検出したら始動しにくい方向へインバータおよび直流電源の少なくともいずれか一方を制御する。なお、微小放電は、ランプ電流を監視することによりこれを検出することができる。インバータを始動しにくい方向へ制御するには、例えば発振周波数を変化させて熱陰極形放電ランプの電極間に印加される電圧を低下させるのがよい。予熱電力を低下させたくない場合には、インバータを制御して始動しにくくするのがよい。直流電源を始動しにくい方向へ制御するには、出力電圧を低下させるのがよい。
【００２９】
バラストのインダクタに２次巻線を設けて予熱電圧を得る場合、熱陰極形放電ランプの電極間電圧が高いほどバラスト自体の電圧も高くなり、熱陰極に供給される電力が増加する。このような構成において、始動前予熱中の不所望な始動を回避して予熱を適正化するためには、以下の手段を選択すると効果的である。
（１）直流電源の出力電圧を一定に維持して熱陰極形放電ランプの電極間電圧を始動レベル以下に制御する。
（２）熱陰極形放電ランプの電極間電圧を一定に維持して直流電源の出力電圧を熱陰極形放電ランプが始動しないように制御する。
（３）直流電源の出力電圧および熱陰極形放電ランプの電極間電圧を始動しないように制御しながら予熱する。
【００３０】
上記の態様で予熱を行う場合に、予め制御目標カーブをテーブルデータとして記憶させておき、また実際の予熱状態を測定する手段を配設して、予熱測定値を読み出した目標値と比較して、その差をなくすように予熱を自動的に制御するように構成するのが好ましい。なお、熱陰極予熱状態は、例えば熱陰極の冷／熱抵抗比を演算することにより測定することができる。
【００３１】
本発明の照明装置は、照明装置本体および上述した本発明の放電ランプ点灯装置を具備している。照明装置は、熱陰極形放電ランプの発光を利用する全ての手段を包含する概念であり、用途に応じて多様であることを許容する。照明装置本体は、照明装置から放電ランプ点灯装置を除外した残余の部分をいう。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードのうち所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱することにより、所要の予熱量が熱陰極形放電ランプの品種および製造者によって異なる場合であっても最適で十分な予熱を行えるから、始動時の異常放電の発生を防止する放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３４】
図１ないし図４は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示し、図１は回路ブロック図、図２は主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図、図３は直流電源の出力電圧切り替えを説明する回路ブロック図、図４は各動作モードと予熱の組み合わせ例を示す波形図である。
【００３５】
本形態において、放電ランプ点灯装置は、出力電圧可調節な直流電源ＤＣと、インバータＩＮＶと、負荷回路ＬＣと、熱陰極形放電ランプＨＣＬと、制御手段ＣＣとを具備し、低周波交流電源ＡＣにより付勢される。
【００３６】
出力電圧可調節な直流電源ＤＣは、低周波交流電源ＡＣの交流電圧を整流する全波整流回路Ｒｅｃと、全波整流回路Ｒｅｃの整流化直流を入力して昇圧し平滑化された直流電圧を出力する昇圧チョッパＢＵＣとからなる。そして、昇圧チョッパＢＵＣのスイッチング素子のオンデューティを変化させて昇圧比を変化することで出力電圧が可調節になっている。
【００３７】
インバータＩＮＶは、その入力端が出力電圧可調節な直流電源ＤＣの出力端に接続して交流電圧、好ましくは高周波交流電圧を出力する。本形態において、インバータＩＮＶは、図２に示すように、ハーフブリッジ形インバータであり、ＦＥＴからなり、交互にＯＮ、オフする第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が直流電源ＤＣの出力端に直列接続し、第２のスイッチング素子Ｑ２の両端間に交流電圧が得られる。
【００３８】
負荷回路ＬＣは、図２に示すように、直流カットコンデンサＣ１、バラストインダクタＬ１、共振コンデンサＣ２および直流カットコンデンサＣ３の直列回路からなり、インバータＩＮＶの第２のスイッチング素子Ｑ２の両端に並列接続している。なお、主としてバラストインダクタＬ１および共振コンデンサＣ２が直列共振回路を形成している。
【００３９】
また、負荷回路ＬＣは、後述する熱陰極形放電ランプＨＣＬの一対の電極Ｅ、Ｅをそれぞれ加熱する熱陰極加熱回路ＣＨＣおよびランプ電圧検出回路を含んでいる。熱陰極加熱回路ＣＨＣは、電圧誘起巻線ｗｓおよびコンデンサＣ４の直列回路からなり、熱陰極Ｅの両端に接続している。電圧誘起巻線ｗｓは、バラストインダクタＬ１に磁気結合していて、バラストインダクタＬ１を１次巻線とするトランス作用によりバラストインダクタＬ１に電流が流れたときに熱陰極加熱電流が誘起される。コンデンサＣ４は、限流インピーダンスとして作用する。
【００４０】
さらに、負荷回路ＬＣは、後述する熱陰極形放電ランプＨＣＬの一対の電極Ｅ、Ｅ間の電圧であるランプ電圧検出回路ＤＶｌを含んでいる。ランプ電圧検出回路ＤＶｌは、抵抗器Ｒ１およびＲ２の直列回路からなり、熱陰極形放電ランプＨＣＬに並列接続し、ランプ電圧を分圧した抵抗器Ｒ２の両端間電圧がインバータＩＮＶの帰還制御のために後述する制御手段ＣＣに制御入力する。
【００４１】
熱陰極形放電ランプＨＣＬは、蛍光ランプからなり、一対の熱陰極Ｅ、Ｅを放電路の両端に備えているとともに、図２に示すように負荷回路ＬＣの共振コンデンサＣ２に並列接続している。
【００４２】
制御手段ＣＣは、熱陰極形放電ランプＨＣＬを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータＩＮＶおよび直流電源ＤＣを制御する。そして、直流電源ＤＣの制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源ＤＣの出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプＨＣＬを予熱するように構成されている。
【００４３】
本形態において、制御手段ＣＣは、直流電源ＤＣの出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えるために、直流電源ＤＣの直流電圧検出回路ＤＶｄを備えているとともに、帰還量変更手段ＦＢＣを備えている。出力電圧検出回路ＤＶｄは、図３に示すように、抵抗器Ｒ３およびＲ４の直列回路からなり、直流電源ＤＣの出力端に並列接続し、直流出力電圧を分圧した抵抗器Ｒ４の両端間電圧が直流電源ＤＣの帰還制御のために後述する直流電源制御機能部ＣＣ１に制御入力する。なお、制御手段ＣＣは、機能上直流電源制御機能部ＣＣ１とインバータ制御機能部ＣＣ２とに分かれている。
【００４４】
帰還量変更手段ＦＢＣは、抵抗器Ｒ４´からなり、抵抗器Ｒ４´の一端が出力電圧検出回路ＤＶｄの抵抗器Ｒ３とＲ４の接続点に接続し、他端が後述するマイコンの高低レベル信号出力端に接続している。そして、抵抗器Ｒ４´は出力電圧検出回路ＤＶｄの抵抗器Ｒ４に並列接続されたり、接続されないで開放状態にされたりする。すなわち、本形態においては、インバータ制御機能部ＣＣ２がマイコンを主体として構成されており、そのマイコンが高低レベルの電圧信号を切り替え可能に出力する機能とタイマ機能とを備えている。そして、マイコンから低レベルの電圧信号が出力されたときに、抵抗器Ｒ４´が抵抗器Ｒ４に並列接続され、高レベルの電圧信号が出力されたときに開放状態になる。その結果、抵抗器Ｒ４´およびＲ４の並列回路の合成抵抗が抵抗器Ｒ４単体のときより小さくなるから、帰還量が低減する。
【００４５】
直流電源制御機能部ＣＣ１は、例えば低周波電源ＡＣから流入する電流の力率を高くなるように制御する他に、帰還量変更手段ＦＢＣを用いた帰還制御により直流電源ＤＣの出力電圧を一定化するように制御する。すなわち、帰還電圧が基準値より高くなると出力電圧を低下させ、反対に低くなると出力電圧を高くする。すなわち、基準値を高くしたのと同様な動作が行われる。このため、直流電源制御機能部ＣＣ１をそのままにして直流電源ＤＣの出力電圧を高くすることができる。
【００４６】
次に、第１の形態における回路動作を説明する。低周波交流電源ＡＣを投入すると、直流電源ＤＣの全波整流回路Ｒｅｃが低周波交流電圧を全波整流し、昇圧チョッパＢＵＣが制御手段ＣＣから供給される駆動信号を受けて動作を開始して昇圧された直流電圧を出力する。直流電圧がインバータＩＮＶの入力端に入力すると、制御手段ＣＣから供給される駆動信号を受けてインバータＩＮＶが動作を開始して高周波交流電圧を出力する。
【００４７】
高周波交流電圧が負荷回路ＬＣに印加されると、制御手段ＣＣは、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードの順にインバータＩＮＶおよび直流電源ＤＣを動作モードに合わせて制御し、熱陰極形放電ランプＨＣＬを点灯させる。この点灯に至る制御の中で、制御手段ＣＣは、異常放電が発生しないように熱陰極形放電ランプＨＣＬの熱陰極Ｅを十分に予熱するために、図４に示すように任意の動作モードにおいて、直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高めることで予熱を十分に行うように制御する。
【００４８】
すなわち、始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのいずれか所望の段階において直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高めて予熱を行うように構成することができる。図４は、代表的なケースを示し、図の左右方向が時間軸で、上下方向に上から動作モード、（ａ）始動前予熱制御モード中に直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合、（ｂ）始動前予熱制御および始動制御の各モード中に直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合、および（ｃ）始動前予熱制御、始動前予熱制御および始動制御の各モード中に直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合をそれぞれ示す。また、図中、記号ＶＤＣは直流電源ＤＣの出力電圧、ＶＳＩＧは制御手段ＣＣから供給される高低レベル信号である。
【００４９】
次に、図３を参照して直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める場合の回路動作を説明する。例えば、図４の（ｂ）に示す場合について説明する。すなわち、制御手段ＣＣのインバータ制御機能部ＣＣ２が始動前予熱制御および始動制御の各動作モード中において、出力する高低レベル信号ＶＳＩＧは低レベルＬである。そのため、図３において、帰還量変更手段ＦＢＣにより抵抗器Ｒ４´が抵抗器Ｒ４に並列接続するので、それらの合成抵抗値が抵抗器Ｒ４単体のときの抵抗値より小さくなる。その結果、直流電源ＤＣの出力電圧の帰還量が低減し、直流電源ＤＣの図１に示す昇圧チョッパＢＵＣが昇圧度合いを大きくするので、出力電圧が通常状態におけるのより高くなる。そのため、熱陰極形放電ランプＨＣＬの一対の熱陰極Ｅ、Ｅの予熱量が増加し、十分な予熱が行われる。直流電源ＤＣの出力電圧を一時的に高める所定の時間が経過すると、制御手段ＣＣのインバータ制御機能部ＣＣ２から出力される高低レベル信号ＶＳＩＧは高レベルＨになり、直流電源ＤＣの出力電圧は通常状態に低下する。
【００５０】
図５および図６は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示し、図５は主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図、図６は熱陰極形放電ランプに印加される高周波交流電圧の包絡線波形図である。なお、図５において、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。また、図２に示す電圧検出回路ＤＶｌおよび熱陰極加熱回路ＣＨＣは図示を省略している。
【００５１】
第２の形態は、熱陰極形放電ランプＨＣＬの予熱中の不所望な始動を積極的に抑制している点で異なる。すなわち、図５に示すように、微放電検出手段ＤＤＤを配設して制御手段ＣＣが微放電検出に対応して直流電源ＤＣを以下のように制御するように構成している。なお、微放電検出手段ＤＤＤは、ランプ電流が流れる線路に小さな地抵抗値の抵抗器Ｒ４を挿入してなり、その電圧降下を監視して微放電を検出する。
【００５２】
図６の（ｂ）に示すように、始動前予熱制御モード中においては、直流電源ＤＣの出力電圧を順次増加していくように制御することにより、熱陰極形放電ランプＨＣＬの電極間電圧ＶＨを安全な値から適度の上昇率で増加させていく。そして、始動に先立って発生する微放電を微放電検出手段ＤＤＤによって検出したら、制御手段ＣＣにより直流電源ＤＣの出力電圧を低下させて、熱陰極形放電ランプＨＣＬの電極間電圧ＶＨをいったん安全な値まで低下させる。以後、連続して再び上記と同様の回路動作を始動前予熱制御モードの期間中繰り返す。これにより、安全な値一定電圧を印加して熱陰極を予熱するより予熱量を従来技術におけるより多くして始動時に異常放電が発生するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示す回路ブロック図、図３は直流電源の出力電圧切り替えを説明する回路ブロック図、図４は各動作モードと予熱の組み合わせ例を示す波形図
【図２】同じく主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図
【図３】同じく直流電源の出力電圧切り替えを説明する回路ブロック図
【図４】同じく各動作モードと予熱の組み合わせ例を示す波形図
【図５】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示す主としてインバータおよび負荷回路を示す回路図
【図６】同じく熱陰極形放電ランプに印加される高周波交流電圧の包絡線波形図
【符号の説明】
【００５４】
ＡＣ…低周波交流電源、ＣＣ…制御手段、ＣＣ１…直流電源制御機能部、ＣＣ２…インバータ制御機能部、ＤＣ…直流電源、ＤＶｄ…出力電圧検出回路、ＨＣＬ…熱陰極形放電ランプ、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ４´…抵抗器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧可調節な直流電源と；
入力端が直流電源の出力端に接続したインバータと；
共振回路を含み、インバータの出力端に接続した負荷回路と；
負荷回路に接続した熱陰極形放電ランプと；
熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御し、直流電源の制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱するようにした制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された放電ランプと；
放電ランプを点灯する請求項１ないし４のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
出力電圧可調節な直流電源と；
入力端が直流電源の出力端に接続したインバータと；
共振回路を含み、インバータの出力端に接続した負荷回路と；
負荷回路に接続した熱陰極形放電ランプと；
熱陰極形放電ランプを始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の順に遂行される各動作モードに対応してインバータおよび直流電源を制御し、直流電源の制御として少なくとも始動前予熱制御、始動制御および点灯制御の各動作モードのうち、所望の一または複数の動作モード時において直流電源の出力電圧を所望時間一時的に高く切り替えて熱陰極形放電ランプを予熱するようにした制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された放電ランプと；
放電ランプを点灯する請求項１ないし４のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１５３１７７（Ｐ２０１０−１５３１７７Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９４２７（Ｐ２００８−３２９４２７）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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