放電ランプ点灯装置
【課題】
放電ランプの動作モードに応じてフィラメント加熱電流を制御し、フィラメント加熱トランスの大型化を回避可能な放電ランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】
電源ＤＣと、インバータ手段ＩＮＶと、放電ランプＤＬを含み、インバータ手段により付勢される共振回路系ＲＣと、インバータ手段の出力を入力してフィラメント加熱電流を出力するフィラメント加熱トランスＦＴおよびインピーダンスを有していてフィラメント加熱トランスの入力を制御するスイッチング手段Ｑ３を含み、放電ランプの動作モードに応じたフィラメント加熱電流が供給されるようにスイッチング手段がフィラメント加熱トランスに対する入力を制御するフィラメント加熱回路ＦＨＣとを具備し、フィラメント加熱回路と共振回路系の共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流電流を低減させるように構成した。
放電ランプの動作モードに応じてフィラメント加熱電流を制御し、フィラメント加熱トランスの大型化を回避可能な放電ランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】
電源ＤＣと、インバータ手段ＩＮＶと、放電ランプＤＬを含み、インバータ手段により付勢される共振回路系ＲＣと、インバータ手段の出力を入力してフィラメント加熱電流を出力するフィラメント加熱トランスＦＴおよびインピーダンスを有していてフィラメント加熱トランスの入力を制御するスイッチング手段Ｑ３を含み、放電ランプの動作モードに応じたフィラメント加熱電流が供給されるようにスイッチング手段がフィラメント加熱トランスに対する入力を制御するフィラメント加熱回路ＦＨＣとを具備し、フィラメント加熱回路と共振回路系の共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流電流を低減させるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメント加熱トランスを備えた放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電灯を点灯するインバータ回路の出力端にコンデンサと予熱トランスおよびスイッチ手段からなる予熱回路を接続し、予熱回路の前記スイッチ手段を制御する予熱制御回路を備え、前記放電灯の調光点灯時に調光度合いに対応して前記制御回路から出力される予熱制御信号によってスイッチ手段を制御して前記放電灯のフィラメント電流を制御するようにした放電灯点灯装置は既知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３５６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された放電灯点灯装置のようにインバータ回路を用いて放電灯を高周波点灯する場合には、インバータ回路の出力端に放電灯およびその限流インピーダンスを含む共振回路系を接続し、この共振回路系を介して放電灯をインバータ回路に接続する。また、上記予熱回路のスイッチング手段として半導体スイッチを用いるのが一般的である。半導体スイッチ、特にMOS-FETでは、無視し得ない程度のインピーダンスを有しているものが多い。
【０００５】
ところが、特許文献１に記載された放電灯点灯装置では、予熱回路のスイッチング手段をオンしている期間中に直流電流がインバータ回路の高周波出力に重畳して予熱回路に流入するので、コアの磁気飽和を回避する必要から予熱トランスが大型化する問題のあることが判明した。
【０００６】
本発明者がこの問題の解決のために調査、検討の結果、上記直流電流重畳に伴って生じる問題は、前記共振回路系のインピーダンスとスイッチング手段のインピーダンスを含む入力端から見た上記予熱回路全体のインピーダンスとがスイッチング手段のオン時に過渡的な共振現象を呈することが原因していることを見出した。特許文献１に記載された放電灯点灯装置において、図９（ａ）に示すインバータ回路の出力電圧ＶＨＦの周波数が例えば５０ｋHｚで、図９（ｂ）に示すように上記予熱回路のスイッチング手段のゲート駆動信号ＶＧのオン、オフの周期Ｔが１秒、オンデューティ３０％のときには、図９（ｃ）に示すように予熱電流Ｉｆには過渡的な直流電流ＩＤＣがインバータ回路から出力される高周波電流に重畳して予熱トランスの１次巻線に流れる。
【０００７】
本発明は、フィラメント加熱電流を放電ランプの動作モードに応じて所要の程度に制御するとともに、フィラメント加熱トランスの大型化を回避可能な放電ランプ点灯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】
【０００８】
本発明の放電ランプ点灯装置は、直流出力を生じる電源と；スイッチング素子を備え、電源の直流出力をスイッチング動作により交流に変換するインバータ手段と；フィラメント電極を備えた放電ランプを含み、インバータ手段の出力により付勢される共振回路系と；インバータ手段の出力を入力して放電ランプのフィラメント電極に対してフィラメント加熱電流を出力するフィラメント加熱トランスおよびインピーダンスを有していてフィラメント加熱トランスの入力を制御するスイッチング手段を含み、放電ランプの動作モードに応じたフィラメント加熱電流が供給されるようにスイッチング手段がフィラメント加熱トランスに対する入力を制御するフィラメント加熱回路と；を具備し、フィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流電流を低減させるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１０】
直流出力を生じる電源は、直流出力を生じるのであれば、具体的な構成は特段限定されない。したがって、例えば電池電源、キャパシタ、整流化直流電源などであることを許容する。また、インバータ手段に所望電圧の直流電圧を入力し、電源電圧変動を調整し、または調光したりするために、チョッパ回路などの直流−直流変換回路を含むことが許容される。
【００１１】
インバータ手段は、スイッチング素子を備え、このスイッチング素子のスイッチング動作により直流を交流に変換する回路手段であるが、既知の各種回路方式のインバータを採用することができる。また、本発明において、インバータ手段の出力周波数は特段限定されない。しかし、蛍光ランプなどの放電ランプを高周波点灯すると発光効率が高くなるので、一般的には高周波が好適である。なお、出力電圧は、矩形波として出力するように構成されていることを許容する。また、放電ランプを調光するために、インバータ手段の出力周波数を可変に構成することが許容されている。
【００１２】
また、インバータ手段は、既知のようにスイッチング手段を駆動する駆動回路および駆動回路を制御する制御回路を具備しているように構成することができる。なお、制御回路には、所望によりマイコンを用いることができる。
【００１３】
共振回路系は、その中に点灯する放電ランプが接続され、かつインバータ手段の出力が印加されるように構成されている。そして、印加されたインバータ手段の出力を共振により波形変換するとともに、共振の程度を加減して放電ランプの動作モード、例えば予熱時、始動時および点灯時または調光時に応じた所要の電圧を放電ランプに印加するとともに、点灯時には放電ランプ電流に対して限流インピーダンスを作用させる。なお、上記波形変換としては、インバータ出力の矩形波電圧が放電ランプに印加される際には正弦波に変換されているように構成するのが一般的である。
【００１４】
フィラメント加熱回路は、フィラメント加熱トランスおよびスイッチング手段を含んでいる。フィラメント加熱トランスは、インバータ手段の出力を入力して放電ランプのフィラメント電極に対してフィラメント加熱電流を出力する。
【００１５】
スイッチング手段は、フィラメント加熱トランスの入力をオン・オフにより制御して放電ランプの動作モード、例えば予熱時、始動時および点灯時の動作段階や点灯モードすなわち全光時および調光時に応じた最適なフィラメント加熱電流を放電ランプのフィラメント電極に供給できるように制御する。なお、スイッチング手段を制御するには、例えばインバータ手段のマイコンを用いたり、専用の制御回路を配設したりすることができる。
【００１６】
また、フィラメント加熱回路は、スイッチング手段の有する無視し得ないインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流を低減するように構成されている。本発明において、直流を低減する構成は特段限定されないが、後述する発明の態様に示すように構成すると効果的である。
【００１７】
なお、スイッチング手段の有するインピーダンスが無視し得ないとは、次のとおりである。すなわち、特許文献１のように単にフィラメント加熱電流をランプ電流に対して最適化するのみのための構成であると、スイッチング手段の有するインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとが共振して過渡的な振動が生じるようなインピーダンスである。その結果、フィラメント加熱トランスの入力電流に直流電流が過渡的に重畳する。フィラメント加熱トランスに流れる電流に直流電流が重畳する場合、コアを大型のものにする必要がある。
【００１８】
本発明において、フィラメント加熱回路は、フィラメント加熱トランスおよびスイッチング手段を含む他にコンデンサをフィラメント加熱トランスの１次巻線と直列に接続することができる。
【００１９】
次に、本発明に含まれる主な態様について説明する。
【００２０】
（第１の態様）
第１の態様は、入力端から見たフィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によって生じる過渡的な直流電流における最初の振動波形のピーク位相までの間にスイッチング手段がオフするようにフィラメント加熱回路を構成している。なお、スイッチング手段のオン開始時点は、インバータ手段の出力電圧がフィラメント加熱回路の入力端間に印加される前および後のいずれであってもよい。
【００２１】
スイッチング手段がオンしてフィラメント加熱トランスにフィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振による上記直流電流がピーク位相を超えて重畳すると、直流電流の実効値が大きくなる。これに対して、第１の態様においては、実効値が大きくなる前にスイッチング手段がオフするので、インバータ手段の出力に重畳する直流電流の実効値を小さな値に抑制することができる。
【００２２】
（第２の態様）
第２の態様は、フィラメント加熱回路の入力端間にインバータ手段の出力電圧が印加される以前にスイッチング手段がオンし、かつ上記出力電圧が０になる以前にオフするようにフィラメント加熱回路を制御する。
【００２３】
第２の態様においては、第１の態様におけるのと同様にインバータ手段の出力に重畳する直流電流の実効値を小さな値に抑制することができる。なお、スイッチング手段のオン・オフ制御は、インバータ手段の出力周波数と同期しているのが好ましいが、所望により非同期であってもよい。
【００２４】
また、インバータ手段の出力電圧が印加される以前にスイッチング手段をオンさせるには、例えば以下のように構成すればよい。例えば、インバータ手段のスイッチング素子の駆動信号をマイコンでディジタル的に制御する場合、フィラメント加熱回路のスイッチング手段に供給する駆動信号を形成するためのマイコン内のカウンターのステップ数を、インバータ手段のスイッチング素子に供給する駆動信号を形成するためのステップ数より小さく設定する。また、三角波を所定位相でクランプして駆動信号をアナログ的に制御する場合、フィラメント加熱回路ＦＨＣのスイッチング手段Ｑ３に供給するゲート信号用のクランプ電圧を、インバータ手段ＩＮＶのスゥイッチング素子に対するゲート信号用のクランプ電圧より小さくする。
【００２５】
（第３の態様）
第３の態様は、フィラメント加熱回路は、インバータ手段の出力電圧の立ち上がり時点を中心にしてその前後の位相を同時に変化させることにより、オンデューティを変化させて、放電ランプの調光度合いに応じてフィラメント加熱量が所要の値になるように構成されている。
【００２６】
第３の態様においては、放電ランプの調光度合いに応じてフィラメント加熱量が所要の値にすることができるとともに、第２の態様におけるのと同様にインバータ手段の出力に重畳する直流電流の実効値を小さな値に抑制することができる。
【００２７】
（第４の態様）
第４の態様は、フィラメント加熱回路のスイッチング手段がMOS-FETによって構成されている。
【００２８】
MOS-FETは、そのドレイン−ソース間、ドレイン−ゲート間およびゲート−ソース間に静電容量を有しているので、例えば１０００ｐＦ程度のインピーダンスを有しているものが使用されている。したがって、このようなインピーダンスのMOS-FETをフィラメント加熱回路のスイッチング手段として用いる場合、インバータ手段の出力周波数が例えば５０ｋＨｚ程度であると、共振回路系のインピーダンスとMOS-FETのインピーダンスとが共振して過渡的な直流電流がインバータ出力に重畳してフィラメント加熱トランスに流れる。
【００２９】
そこで、本発明により第１ないし第３の態様を選択的に採用することにより、直流電流の重畳を効果的に抑制することが可能になる。
【００３０】
（第５の態様）
第５の態様は、静電容量の値が例えば１００ｐＦ程度と小さいMOS-FETを本発明におけるフィラメント加熱回路のスイッチング素子として採用する。
【００３１】
第５の態様によれば、インピーダンスの小さいMOS-FETをスイッチング手段として採用するので、本発明および第１ないし第４の態様において第５の態様を導入する場合には、より一層直流電流の重畳を小さくすることができる。また、所望により上記MOS-FETをスイッチング手段として採用するだけで第１ないし第４の態様を採用しなくても、直流電流の重畳をある程度まで抑制する作用がある。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、フィラメント加熱電流を放電ランプの動作モードに対応して制御できるとともに、フィラメント加熱トランスに流れる直流電流を抑制したので、フィラメント加熱トランスの大型化を回避した放電ランプ点灯装置を提供することことができる。
【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における第１の実施形態を示し、図１はブロック回路図、図２は回路図、図３はスイッチング手段の等価回路図、図４は各部の電圧、電流波形図である。なお、第１の実施形態は、本発明の第１の態様に対応している。
【００３５】
本発明の放電ランプ点灯装置は、図１に示すように電源ＤＣ、インバータ手段ＩＮＶ、共振回路系ＲＣおよびフィラメント加熱回路ＦＨＣを具備している。
【００３６】
電源ＤＣは、直流を出力して後述するインバータ手段ＩＮＶに供給する。第１の形態において、電源ＤＣは、整流化直流電源からなる。
【００３７】
インバータ手段ＩＮＶは、スイッチング動作を行うスイッチング素子を備え、直流を交流に変換する。第１の実施形態において、インバータ手段ＩＮＶは、図２に示すように電源ＤＣに対して直列接続され、かつ交互にスイッチングする一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えたハーフブリッジ形インバータによって構成されている。なお、一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、図示を省略しているゲート駆動回路およびマイコンを主体とする制御回路によりスイッチングが制御される。
【００３８】
そうして、インバータ手段ＩＮＶは、電源電圧に等しい電圧の交流、例えば高周波交流電圧を出力する。
【００３９】
共振回路系ＲＣは、負荷回路を構成し、インバータ手段ＩＮＶの出力がここに印加されるとともに、放電ランプＤＬが接続する。そして、共振により波形変換と放電ランプＤＬに印加する所要の電圧を形成する。第１の実施形態において、共振回路系ＲＣは、図２に示すようにインダクタＬ１およびコンデンサＣ１、Ｃ２により構成されている。
【００４０】
インダクタＬ１は、インバータ手段ＩＮＶと放電ランプＤＬの間に直列に接続されていて、ランプ電流に対する限流インピーダンスとしても作用する。コンデンサＣ１は、インバータ手段ＩＮＶと放電ランプＤＬの間に直列に接続されていて、主として直流カットコンデンサとして作用する。コンデンサＣ２は、放電ランプＤＬに並列接続すると同時にインダクタＬ１と直列に接続している。
【００４１】
そうして、共振回路系ＲＣの主としてインダクタＬ１とコンデンサＣ２とが直列共振し、その際にコンデンサＣ２の端子電圧が放電ランプＤＬの一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅ間に印加される。また、共振回路系ＲＣの共振の程度は、放電ランプＤＬの動作モードに応じてインバータ手段ＩＮＶの出力周波数が変化されるのに伴って変化する。その結果、放電ランプＤＬの一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅ間に印加される電圧が動作モードに応じて適切に変化する。
【００４２】
なお、放電ランプＤＬは、好適には蛍光ランプからなり、放電容器と、その両端内部に封装された一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅと、放電容器の内部に封入された放電媒体と、放電容器の内面に形成された蛍光体層とを具備している。
【００４３】
フィラメント加熱回路ＦＨＣは、フィラメント加熱トランスＦＴおよびスイッチング手段Ｑ３を含み、放電ランプＤＬの動作モードに対応して放電ランプＤＬに供給するフィラメント加熱電流を制御する。第１の実施形態において、フィラメント加熱回路ＦＨＣは、図２に示すようにフィラメント加熱トランスＦＴ、スイッチング手段Ｑ３およびコンデンサＣ３の直列回路ならびに制御回路ＣＣを備えて構成されている。そして、上記直列回路は、インバータ手段ＩＮＶの出力端間に接続している。
【００４４】
フィラメント加熱トランスＦＴは、１次巻線ｗｐ、一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２およびコアＫを具備している。１次巻線ｗｐは、コアＫに巻装され、その両端がスイッチング手段Ｑ３およびコンデンサＣ３と直列に接続している。一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２は、コアＫに巻装されて１次巻線ｗｐにトランス結合しており、かつ放電ランプＤＬの一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅのそれぞれ両端に接続している。
【００４５】
そうして、１次巻線ｗｐがコンデンサＣ３およびスイッチング手段Ｑ３を経由してインバータ手段ＩＮＶの出力端間に接続し、かつスイッチング手段Ｑ３がオンすると、フィラメント加熱トランスＦＴが動作して一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２の両端間にフィラメント加熱電圧が誘起されるので、一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅにフィラメント加熱電流が流れる。
【００４６】
第１の実施形態において、スイッチング手段Ｑ３は、MOS-FETからなる。スイッチング手段Ｑ３のMOS-FETは、図３に示すようにドレインＤ−ソースＳ間に静電容量ＣＤ−Ｓ、ドレインＤ−ゲートＧ間に静電容量ＣＤ−Ｇ、ゲートＧ−ソースＳ間に静電容量ＣＧ−Ｓを有していて、そのためドレインＤ−ソースＳ間における上記各静電容量の合成値に等しい静電容量ＣＦＥＴを有している。したがって、スイッチング手段Ｑ３は、上記静電容量ＣＦＥＴおよびインバータ手段ＩＮＶの出力周波数に基づいたインピーダンスを有していることになる。
【００４７】
制御回路ＣＣは、ランプ電流検出回路ＩＬＤ、フィラメント電流検出回路ＩｆＤおよびスイッチング制御回路ＳＣからなる。ランプ電流検出回路ＩＬＤは、放電ランプＤＬに流れるランプ電流を検出する。フィラメント電流検出回路ＩｆＤは、フィラメント電極Ｅに流入するフィラメント電流を検出する。スイッチング制御回路ＳＣは、ランプ電流検出回路ＩＬＤおよびフィラメント電流検出回路ＩｆＤの検出出力に基づいて所要のフィラメント加熱量を判定するフィラメント加熱量判定回路および所要のフィラメント加熱量に対応するゲート駆動信号を発生してスイッチング手段Ｑ３に供給するゲート駆動回路を含んでいる。
【００４８】
次に、第１の実施形態における回路動作について説明する。
【００４９】
図４に示す波形図おいて、（ａ）はインバータ手段ＩＮＶの高周波出力電圧ＶＨＦの波形、（ｂ）はスイッチング手段Ｑ３のゲート駆動信号ＶＧＱ３の波形、（ｃ）はフィラメント加熱電流Ｉｆの波形をそれぞれ示している。図４（ｂ）および（ｃ）から理解できるように、第１の実施形態では、フィラメント加熱回路ＦＨＣが、図４（ｂ）に示すスイッチング手段Ｑ３のオン期間を、図４（ｃ）理解できるように高周波出力により流れる電流に重畳する直流電流ＩＤＣが、スイッチング手段Ｑ３のインピーダンスと共振回路系ＲＣのインピーダンスとの共振に伴う過渡的な振動波形の最初の半サイクルにおいて、そのピーク位相に達するまでの短い期間にのみ流れるように限定的する。なお、スイッチング手段Ｑ３のスイッチング周期は、インバータ手段ＩＮＶのスイッチング周期の１０倍程度に設定されている。
【００５０】
このため、高周波出力電圧ＶＨＦに重畳する直流電流の実効値が大きくなる前にゲート駆動信号ＶＧＱ３がオフして上記直流電流が遮断されるので、重畳する直流電流の実効値が低減する。なお、上記直流電流が途中で遮断されない場合には、スイッチング手段Ｑ３がオンした瞬間から流れ始め、減衰振動をして順次低減してく。
【００５１】
他方、フィラメント加熱量は、スイッチング制御回路ＳＣがランプ電流検出回路ＩＬＤおよびフィラメント電流検出回路ＩｆＤの検出出力に応じて最適なフィラメント加熱電流が供給されるように図４（ｂ）に示すスイッチング手段Ｑ３のゲート駆動信号ＶＧＱ３のオンデューティを変化することで、スイッチングの周期に無関係に制御できる。
【００５２】
したがって、第１の実施形態によれば、ランプ電流検出回路ＩＤおよびフィラメント電流検出回路ＶＤ直流電流の低減とフィラメント加熱量の最適化を両立できることが理解できる。
【００５３】
以下、図５ないし図８を参照して本発明のその他の実施形態について説明する。なお、各図において、図４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。
【００５４】
図５は、本発明の放電ランプ点灯装置における第２の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、第１の実施形態における変形例に相当する。
【００５５】
すなわち、第２の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのスイッチング手段Ｑ３のスイッチング周期がインバータ手段ＩＮＶのスイッチング周期の５倍程度に小さく設定されている。このため、直流電流が流れる時間が第１の実施形態に比較してさらに短縮されるので、直流電流の重畳がなお一層低減する。
【００５６】
図６は、本発明の放電ランプ点灯装置における第３の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、本発明の第２の態様に対応する。
【００５７】
すなわち、第２の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのスイッチング手段Ｑ３をインバータ手段ＩＮＶの出力電圧がオンする以前にオンさせる。
【００５８】
そうして、第３の実施形態によれば、直流電流の発生する期間が短くなるので、直流電流の重畳が低減する。
【００５９】
図７は、本発明の放電ランプ点灯装置における第４の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、第３の実施形態における変形例に相当する。
【００６０】
すなわち、第４の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのフィラメント加熱量を放電ランプＤＬの動作モードに応じて最適化させるように制御するときに、スイッチング手段Ｑ３のオンするタイミングを変化させてオンデューティを調節する。図７（ｂ）はスイッチング手段Ｑ３のオンデューティが比較的小さい状態であるが、図中の矢印に示すようにオンのタイミング位相を前に進めることで、図７（ｃ）に示すようにオンデューティを拡大させることができる。
【００６１】
そうして、第４の実施形態によれば、直流電流の発生する期間が短い状態に一定に維持されながらスイッチング手段Ｑ３のオンデューティを変化させることができるので、フィラメント加熱量が変化しても直流電流の重畳が低減した状態で一定に保持することができる。
【００６２】
図８は、本発明の放電ランプ点灯装置における第５の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、本発明の第３の態様に対応する。
【００６３】
すなわち、第５の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのフィラメント加熱量を放電ランプＤＬの調光度合いに応じて最適化させるように制御するものである。そして、図８（ｂ）の位相軸においてそれぞれ反対方向を向いた矢印のように、インバータ手段ＩＮＶの出力電圧における立ち上がり時点の位相を中心として、その進み方向にスイッチング手段Ｑ３のオンのタイミング変化させるのと同時に、その遅れ方向にオフのタイミングを変化させて、スイッチング手段Ｑ３のオンデューティを設定する。これにより、最適なフィラメント加熱量に制御することができる。
【００６４】
そうして、第５の実施形態によれば、直流電流の発生する期間が比較的短い状態に維持されながらスイッチング手段Ｑ３のオンデューティを調光度合いに応じて最適値にすることができるので、調光度合いに応じてフィラメント加熱量を最適な状態に制御すると同時に直流電流の重畳を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の放電ランプ点灯装置における第１の実施形態を示すブロック回路図
【図２】同じく回路図
【図３】同じくスイッチング手段の等価回路図
【図４】同じく各部の電圧、電流波形図
【図５】本発明の放電ランプ点灯装置における第２の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図６】本発明の放電ランプ点灯装置における第３の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図７】本発明の放電ランプ点灯装置における第４の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図８】本発明の放電ランプ点灯装置における第５の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図９】特許文献１に記載された放電灯点灯装置における各部の電圧、電流波形図
【符号の説明】
【００６６】
ＤＣ…電源、ＩＮＶ…インバータ手段、ＲＣ…共振回路系、ＦＨＣ…フィラメント加熱回路、Ｑ１、Ｑ２…スイッチング素子、ＤＬ…放電ランプ、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、ＦＴ…フィラメント加熱トランス、ＣＣ…制御回路、ＳＣ…スイッチング制御回路、ＩＬＤ…ランプ電流検出回路、ＩｆＤ…フィラメント電流検出回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメント加熱トランスを備えた放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電灯を点灯するインバータ回路の出力端にコンデンサと予熱トランスおよびスイッチ手段からなる予熱回路を接続し、予熱回路の前記スイッチ手段を制御する予熱制御回路を備え、前記放電灯の調光点灯時に調光度合いに対応して前記制御回路から出力される予熱制御信号によってスイッチ手段を制御して前記放電灯のフィラメント電流を制御するようにした放電灯点灯装置は既知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３５６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された放電灯点灯装置のようにインバータ回路を用いて放電灯を高周波点灯する場合には、インバータ回路の出力端に放電灯およびその限流インピーダンスを含む共振回路系を接続し、この共振回路系を介して放電灯をインバータ回路に接続する。また、上記予熱回路のスイッチング手段として半導体スイッチを用いるのが一般的である。半導体スイッチ、特にMOS-FETでは、無視し得ない程度のインピーダンスを有しているものが多い。
【０００５】
ところが、特許文献１に記載された放電灯点灯装置では、予熱回路のスイッチング手段をオンしている期間中に直流電流がインバータ回路の高周波出力に重畳して予熱回路に流入するので、コアの磁気飽和を回避する必要から予熱トランスが大型化する問題のあることが判明した。
【０００６】
本発明者がこの問題の解決のために調査、検討の結果、上記直流電流重畳に伴って生じる問題は、前記共振回路系のインピーダンスとスイッチング手段のインピーダンスを含む入力端から見た上記予熱回路全体のインピーダンスとがスイッチング手段のオン時に過渡的な共振現象を呈することが原因していることを見出した。特許文献１に記載された放電灯点灯装置において、図９（ａ）に示すインバータ回路の出力電圧ＶＨＦの周波数が例えば５０ｋHｚで、図９（ｂ）に示すように上記予熱回路のスイッチング手段のゲート駆動信号ＶＧのオン、オフの周期Ｔが１秒、オンデューティ３０％のときには、図９（ｃ）に示すように予熱電流Ｉｆには過渡的な直流電流ＩＤＣがインバータ回路から出力される高周波電流に重畳して予熱トランスの１次巻線に流れる。
【０００７】
本発明は、フィラメント加熱電流を放電ランプの動作モードに応じて所要の程度に制御するとともに、フィラメント加熱トランスの大型化を回避可能な放電ランプ点灯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】
【０００８】
本発明の放電ランプ点灯装置は、直流出力を生じる電源と；スイッチング素子を備え、電源の直流出力をスイッチング動作により交流に変換するインバータ手段と；フィラメント電極を備えた放電ランプを含み、インバータ手段の出力により付勢される共振回路系と；インバータ手段の出力を入力して放電ランプのフィラメント電極に対してフィラメント加熱電流を出力するフィラメント加熱トランスおよびインピーダンスを有していてフィラメント加熱トランスの入力を制御するスイッチング手段を含み、放電ランプの動作モードに応じたフィラメント加熱電流が供給されるようにスイッチング手段がフィラメント加熱トランスに対する入力を制御するフィラメント加熱回路と；を具備し、フィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流電流を低減させるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１０】
直流出力を生じる電源は、直流出力を生じるのであれば、具体的な構成は特段限定されない。したがって、例えば電池電源、キャパシタ、整流化直流電源などであることを許容する。また、インバータ手段に所望電圧の直流電圧を入力し、電源電圧変動を調整し、または調光したりするために、チョッパ回路などの直流−直流変換回路を含むことが許容される。
【００１１】
インバータ手段は、スイッチング素子を備え、このスイッチング素子のスイッチング動作により直流を交流に変換する回路手段であるが、既知の各種回路方式のインバータを採用することができる。また、本発明において、インバータ手段の出力周波数は特段限定されない。しかし、蛍光ランプなどの放電ランプを高周波点灯すると発光効率が高くなるので、一般的には高周波が好適である。なお、出力電圧は、矩形波として出力するように構成されていることを許容する。また、放電ランプを調光するために、インバータ手段の出力周波数を可変に構成することが許容されている。
【００１２】
また、インバータ手段は、既知のようにスイッチング手段を駆動する駆動回路および駆動回路を制御する制御回路を具備しているように構成することができる。なお、制御回路には、所望によりマイコンを用いることができる。
【００１３】
共振回路系は、その中に点灯する放電ランプが接続され、かつインバータ手段の出力が印加されるように構成されている。そして、印加されたインバータ手段の出力を共振により波形変換するとともに、共振の程度を加減して放電ランプの動作モード、例えば予熱時、始動時および点灯時または調光時に応じた所要の電圧を放電ランプに印加するとともに、点灯時には放電ランプ電流に対して限流インピーダンスを作用させる。なお、上記波形変換としては、インバータ出力の矩形波電圧が放電ランプに印加される際には正弦波に変換されているように構成するのが一般的である。
【００１４】
フィラメント加熱回路は、フィラメント加熱トランスおよびスイッチング手段を含んでいる。フィラメント加熱トランスは、インバータ手段の出力を入力して放電ランプのフィラメント電極に対してフィラメント加熱電流を出力する。
【００１５】
スイッチング手段は、フィラメント加熱トランスの入力をオン・オフにより制御して放電ランプの動作モード、例えば予熱時、始動時および点灯時の動作段階や点灯モードすなわち全光時および調光時に応じた最適なフィラメント加熱電流を放電ランプのフィラメント電極に供給できるように制御する。なお、スイッチング手段を制御するには、例えばインバータ手段のマイコンを用いたり、専用の制御回路を配設したりすることができる。
【００１６】
また、フィラメント加熱回路は、スイッチング手段の有する無視し得ないインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流を低減するように構成されている。本発明において、直流を低減する構成は特段限定されないが、後述する発明の態様に示すように構成すると効果的である。
【００１７】
なお、スイッチング手段の有するインピーダンスが無視し得ないとは、次のとおりである。すなわち、特許文献１のように単にフィラメント加熱電流をランプ電流に対して最適化するのみのための構成であると、スイッチング手段の有するインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとが共振して過渡的な振動が生じるようなインピーダンスである。その結果、フィラメント加熱トランスの入力電流に直流電流が過渡的に重畳する。フィラメント加熱トランスに流れる電流に直流電流が重畳する場合、コアを大型のものにする必要がある。
【００１８】
本発明において、フィラメント加熱回路は、フィラメント加熱トランスおよびスイッチング手段を含む他にコンデンサをフィラメント加熱トランスの１次巻線と直列に接続することができる。
【００１９】
次に、本発明に含まれる主な態様について説明する。
【００２０】
（第１の態様）
第１の態様は、入力端から見たフィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によって生じる過渡的な直流電流における最初の振動波形のピーク位相までの間にスイッチング手段がオフするようにフィラメント加熱回路を構成している。なお、スイッチング手段のオン開始時点は、インバータ手段の出力電圧がフィラメント加熱回路の入力端間に印加される前および後のいずれであってもよい。
【００２１】
スイッチング手段がオンしてフィラメント加熱トランスにフィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振による上記直流電流がピーク位相を超えて重畳すると、直流電流の実効値が大きくなる。これに対して、第１の態様においては、実効値が大きくなる前にスイッチング手段がオフするので、インバータ手段の出力に重畳する直流電流の実効値を小さな値に抑制することができる。
【００２２】
（第２の態様）
第２の態様は、フィラメント加熱回路の入力端間にインバータ手段の出力電圧が印加される以前にスイッチング手段がオンし、かつ上記出力電圧が０になる以前にオフするようにフィラメント加熱回路を制御する。
【００２３】
第２の態様においては、第１の態様におけるのと同様にインバータ手段の出力に重畳する直流電流の実効値を小さな値に抑制することができる。なお、スイッチング手段のオン・オフ制御は、インバータ手段の出力周波数と同期しているのが好ましいが、所望により非同期であってもよい。
【００２４】
また、インバータ手段の出力電圧が印加される以前にスイッチング手段をオンさせるには、例えば以下のように構成すればよい。例えば、インバータ手段のスイッチング素子の駆動信号をマイコンでディジタル的に制御する場合、フィラメント加熱回路のスイッチング手段に供給する駆動信号を形成するためのマイコン内のカウンターのステップ数を、インバータ手段のスイッチング素子に供給する駆動信号を形成するためのステップ数より小さく設定する。また、三角波を所定位相でクランプして駆動信号をアナログ的に制御する場合、フィラメント加熱回路ＦＨＣのスイッチング手段Ｑ３に供給するゲート信号用のクランプ電圧を、インバータ手段ＩＮＶのスゥイッチング素子に対するゲート信号用のクランプ電圧より小さくする。
【００２５】
（第３の態様）
第３の態様は、フィラメント加熱回路は、インバータ手段の出力電圧の立ち上がり時点を中心にしてその前後の位相を同時に変化させることにより、オンデューティを変化させて、放電ランプの調光度合いに応じてフィラメント加熱量が所要の値になるように構成されている。
【００２６】
第３の態様においては、放電ランプの調光度合いに応じてフィラメント加熱量が所要の値にすることができるとともに、第２の態様におけるのと同様にインバータ手段の出力に重畳する直流電流の実効値を小さな値に抑制することができる。
【００２７】
（第４の態様）
第４の態様は、フィラメント加熱回路のスイッチング手段がMOS-FETによって構成されている。
【００２８】
MOS-FETは、そのドレイン−ソース間、ドレイン−ゲート間およびゲート−ソース間に静電容量を有しているので、例えば１０００ｐＦ程度のインピーダンスを有しているものが使用されている。したがって、このようなインピーダンスのMOS-FETをフィラメント加熱回路のスイッチング手段として用いる場合、インバータ手段の出力周波数が例えば５０ｋＨｚ程度であると、共振回路系のインピーダンスとMOS-FETのインピーダンスとが共振して過渡的な直流電流がインバータ出力に重畳してフィラメント加熱トランスに流れる。
【００２９】
そこで、本発明により第１ないし第３の態様を選択的に採用することにより、直流電流の重畳を効果的に抑制することが可能になる。
【００３０】
（第５の態様）
第５の態様は、静電容量の値が例えば１００ｐＦ程度と小さいMOS-FETを本発明におけるフィラメント加熱回路のスイッチング素子として採用する。
【００３１】
第５の態様によれば、インピーダンスの小さいMOS-FETをスイッチング手段として採用するので、本発明および第１ないし第４の態様において第５の態様を導入する場合には、より一層直流電流の重畳を小さくすることができる。また、所望により上記MOS-FETをスイッチング手段として採用するだけで第１ないし第４の態様を採用しなくても、直流電流の重畳をある程度まで抑制する作用がある。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、フィラメント加熱電流を放電ランプの動作モードに対応して制御できるとともに、フィラメント加熱トランスに流れる直流電流を抑制したので、フィラメント加熱トランスの大型化を回避した放電ランプ点灯装置を提供することことができる。
【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における第１の実施形態を示し、図１はブロック回路図、図２は回路図、図３はスイッチング手段の等価回路図、図４は各部の電圧、電流波形図である。なお、第１の実施形態は、本発明の第１の態様に対応している。
【００３５】
本発明の放電ランプ点灯装置は、図１に示すように電源ＤＣ、インバータ手段ＩＮＶ、共振回路系ＲＣおよびフィラメント加熱回路ＦＨＣを具備している。
【００３６】
電源ＤＣは、直流を出力して後述するインバータ手段ＩＮＶに供給する。第１の形態において、電源ＤＣは、整流化直流電源からなる。
【００３７】
インバータ手段ＩＮＶは、スイッチング動作を行うスイッチング素子を備え、直流を交流に変換する。第１の実施形態において、インバータ手段ＩＮＶは、図２に示すように電源ＤＣに対して直列接続され、かつ交互にスイッチングする一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えたハーフブリッジ形インバータによって構成されている。なお、一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、図示を省略しているゲート駆動回路およびマイコンを主体とする制御回路によりスイッチングが制御される。
【００３８】
そうして、インバータ手段ＩＮＶは、電源電圧に等しい電圧の交流、例えば高周波交流電圧を出力する。
【００３９】
共振回路系ＲＣは、負荷回路を構成し、インバータ手段ＩＮＶの出力がここに印加されるとともに、放電ランプＤＬが接続する。そして、共振により波形変換と放電ランプＤＬに印加する所要の電圧を形成する。第１の実施形態において、共振回路系ＲＣは、図２に示すようにインダクタＬ１およびコンデンサＣ１、Ｃ２により構成されている。
【００４０】
インダクタＬ１は、インバータ手段ＩＮＶと放電ランプＤＬの間に直列に接続されていて、ランプ電流に対する限流インピーダンスとしても作用する。コンデンサＣ１は、インバータ手段ＩＮＶと放電ランプＤＬの間に直列に接続されていて、主として直流カットコンデンサとして作用する。コンデンサＣ２は、放電ランプＤＬに並列接続すると同時にインダクタＬ１と直列に接続している。
【００４１】
そうして、共振回路系ＲＣの主としてインダクタＬ１とコンデンサＣ２とが直列共振し、その際にコンデンサＣ２の端子電圧が放電ランプＤＬの一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅ間に印加される。また、共振回路系ＲＣの共振の程度は、放電ランプＤＬの動作モードに応じてインバータ手段ＩＮＶの出力周波数が変化されるのに伴って変化する。その結果、放電ランプＤＬの一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅ間に印加される電圧が動作モードに応じて適切に変化する。
【００４２】
なお、放電ランプＤＬは、好適には蛍光ランプからなり、放電容器と、その両端内部に封装された一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅと、放電容器の内部に封入された放電媒体と、放電容器の内面に形成された蛍光体層とを具備している。
【００４３】
フィラメント加熱回路ＦＨＣは、フィラメント加熱トランスＦＴおよびスイッチング手段Ｑ３を含み、放電ランプＤＬの動作モードに対応して放電ランプＤＬに供給するフィラメント加熱電流を制御する。第１の実施形態において、フィラメント加熱回路ＦＨＣは、図２に示すようにフィラメント加熱トランスＦＴ、スイッチング手段Ｑ３およびコンデンサＣ３の直列回路ならびに制御回路ＣＣを備えて構成されている。そして、上記直列回路は、インバータ手段ＩＮＶの出力端間に接続している。
【００４４】
フィラメント加熱トランスＦＴは、１次巻線ｗｐ、一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２およびコアＫを具備している。１次巻線ｗｐは、コアＫに巻装され、その両端がスイッチング手段Ｑ３およびコンデンサＣ３と直列に接続している。一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２は、コアＫに巻装されて１次巻線ｗｐにトランス結合しており、かつ放電ランプＤＬの一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅのそれぞれ両端に接続している。
【００４５】
そうして、１次巻線ｗｐがコンデンサＣ３およびスイッチング手段Ｑ３を経由してインバータ手段ＩＮＶの出力端間に接続し、かつスイッチング手段Ｑ３がオンすると、フィラメント加熱トランスＦＴが動作して一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２の両端間にフィラメント加熱電圧が誘起されるので、一対のフィラメント電極Ｅ、Ｅにフィラメント加熱電流が流れる。
【００４６】
第１の実施形態において、スイッチング手段Ｑ３は、MOS-FETからなる。スイッチング手段Ｑ３のMOS-FETは、図３に示すようにドレインＤ−ソースＳ間に静電容量ＣＤ−Ｓ、ドレインＤ−ゲートＧ間に静電容量ＣＤ−Ｇ、ゲートＧ−ソースＳ間に静電容量ＣＧ−Ｓを有していて、そのためドレインＤ−ソースＳ間における上記各静電容量の合成値に等しい静電容量ＣＦＥＴを有している。したがって、スイッチング手段Ｑ３は、上記静電容量ＣＦＥＴおよびインバータ手段ＩＮＶの出力周波数に基づいたインピーダンスを有していることになる。
【００４７】
制御回路ＣＣは、ランプ電流検出回路ＩＬＤ、フィラメント電流検出回路ＩｆＤおよびスイッチング制御回路ＳＣからなる。ランプ電流検出回路ＩＬＤは、放電ランプＤＬに流れるランプ電流を検出する。フィラメント電流検出回路ＩｆＤは、フィラメント電極Ｅに流入するフィラメント電流を検出する。スイッチング制御回路ＳＣは、ランプ電流検出回路ＩＬＤおよびフィラメント電流検出回路ＩｆＤの検出出力に基づいて所要のフィラメント加熱量を判定するフィラメント加熱量判定回路および所要のフィラメント加熱量に対応するゲート駆動信号を発生してスイッチング手段Ｑ３に供給するゲート駆動回路を含んでいる。
【００４８】
次に、第１の実施形態における回路動作について説明する。
【００４９】
図４に示す波形図おいて、（ａ）はインバータ手段ＩＮＶの高周波出力電圧ＶＨＦの波形、（ｂ）はスイッチング手段Ｑ３のゲート駆動信号ＶＧＱ３の波形、（ｃ）はフィラメント加熱電流Ｉｆの波形をそれぞれ示している。図４（ｂ）および（ｃ）から理解できるように、第１の実施形態では、フィラメント加熱回路ＦＨＣが、図４（ｂ）に示すスイッチング手段Ｑ３のオン期間を、図４（ｃ）理解できるように高周波出力により流れる電流に重畳する直流電流ＩＤＣが、スイッチング手段Ｑ３のインピーダンスと共振回路系ＲＣのインピーダンスとの共振に伴う過渡的な振動波形の最初の半サイクルにおいて、そのピーク位相に達するまでの短い期間にのみ流れるように限定的する。なお、スイッチング手段Ｑ３のスイッチング周期は、インバータ手段ＩＮＶのスイッチング周期の１０倍程度に設定されている。
【００５０】
このため、高周波出力電圧ＶＨＦに重畳する直流電流の実効値が大きくなる前にゲート駆動信号ＶＧＱ３がオフして上記直流電流が遮断されるので、重畳する直流電流の実効値が低減する。なお、上記直流電流が途中で遮断されない場合には、スイッチング手段Ｑ３がオンした瞬間から流れ始め、減衰振動をして順次低減してく。
【００５１】
他方、フィラメント加熱量は、スイッチング制御回路ＳＣがランプ電流検出回路ＩＬＤおよびフィラメント電流検出回路ＩｆＤの検出出力に応じて最適なフィラメント加熱電流が供給されるように図４（ｂ）に示すスイッチング手段Ｑ３のゲート駆動信号ＶＧＱ３のオンデューティを変化することで、スイッチングの周期に無関係に制御できる。
【００５２】
したがって、第１の実施形態によれば、ランプ電流検出回路ＩＤおよびフィラメント電流検出回路ＶＤ直流電流の低減とフィラメント加熱量の最適化を両立できることが理解できる。
【００５３】
以下、図５ないし図８を参照して本発明のその他の実施形態について説明する。なお、各図において、図４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。
【００５４】
図５は、本発明の放電ランプ点灯装置における第２の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、第１の実施形態における変形例に相当する。
【００５５】
すなわち、第２の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのスイッチング手段Ｑ３のスイッチング周期がインバータ手段ＩＮＶのスイッチング周期の５倍程度に小さく設定されている。このため、直流電流が流れる時間が第１の実施形態に比較してさらに短縮されるので、直流電流の重畳がなお一層低減する。
【００５６】
図６は、本発明の放電ランプ点灯装置における第３の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、本発明の第２の態様に対応する。
【００５７】
すなわち、第２の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのスイッチング手段Ｑ３をインバータ手段ＩＮＶの出力電圧がオンする以前にオンさせる。
【００５８】
そうして、第３の実施形態によれば、直流電流の発生する期間が短くなるので、直流電流の重畳が低減する。
【００５９】
図７は、本発明の放電ランプ点灯装置における第４の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、第３の実施形態における変形例に相当する。
【００６０】
すなわち、第４の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのフィラメント加熱量を放電ランプＤＬの動作モードに応じて最適化させるように制御するときに、スイッチング手段Ｑ３のオンするタイミングを変化させてオンデューティを調節する。図７（ｂ）はスイッチング手段Ｑ３のオンデューティが比較的小さい状態であるが、図中の矢印に示すようにオンのタイミング位相を前に進めることで、図７（ｃ）に示すようにオンデューティを拡大させることができる。
【００６１】
そうして、第４の実施形態によれば、直流電流の発生する期間が短い状態に一定に維持されながらスイッチング手段Ｑ３のオンデューティを変化させることができるので、フィラメント加熱量が変化しても直流電流の重畳が低減した状態で一定に保持することができる。
【００６２】
図８は、本発明の放電ランプ点灯装置における第５の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図である。本実施形態は、本発明の第３の態様に対応する。
【００６３】
すなわち、第５の実施形態は、フィラメント加熱回路ＦＨＣのフィラメント加熱量を放電ランプＤＬの調光度合いに応じて最適化させるように制御するものである。そして、図８（ｂ）の位相軸においてそれぞれ反対方向を向いた矢印のように、インバータ手段ＩＮＶの出力電圧における立ち上がり時点の位相を中心として、その進み方向にスイッチング手段Ｑ３のオンのタイミング変化させるのと同時に、その遅れ方向にオフのタイミングを変化させて、スイッチング手段Ｑ３のオンデューティを設定する。これにより、最適なフィラメント加熱量に制御することができる。
【００６４】
そうして、第５の実施形態によれば、直流電流の発生する期間が比較的短い状態に維持されながらスイッチング手段Ｑ３のオンデューティを調光度合いに応じて最適値にすることができるので、調光度合いに応じてフィラメント加熱量を最適な状態に制御すると同時に直流電流の重畳を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の放電ランプ点灯装置における第１の実施形態を示すブロック回路図
【図２】同じく回路図
【図３】同じくスイッチング手段の等価回路図
【図４】同じく各部の電圧、電流波形図
【図５】本発明の放電ランプ点灯装置における第２の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図６】本発明の放電ランプ点灯装置における第３の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図７】本発明の放電ランプ点灯装置における第４の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図８】本発明の放電ランプ点灯装置における第５の実施形態を示す各部の電圧、電流波形図
【図９】特許文献１に記載された放電灯点灯装置における各部の電圧、電流波形図
【符号の説明】
【００６６】
ＤＣ…電源、ＩＮＶ…インバータ手段、ＲＣ…共振回路系、ＦＨＣ…フィラメント加熱回路、Ｑ１、Ｑ２…スイッチング素子、ＤＬ…放電ランプ、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、ＦＴ…フィラメント加熱トランス、ＣＣ…制御回路、ＳＣ…スイッチング制御回路、ＩＬＤ…ランプ電流検出回路、ＩｆＤ…フィラメント電流検出回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流出力を生じる電源と；
スイッチング素子を備え、スイッチング素子のスイッチング動作によって電源の直流出力を交流に変換するインバータ手段と；
フィラメント電極を備えた放電ランプが接続され、インバータ手段の出力が印加される共振回路系と；
インバータ手段の出力を入力して放電ランプのフィラメント電極に対してフィラメント加熱電流を出力するフィラメント加熱トランスおよびインピーダンスを有していてフィラメント加熱トランスの入力を制御するスイッチング手段を含み、放電ランプの動作モードに応じたフィラメント加熱電流が供給されるようにスイッチング手段がフィラメント加熱トランスに対する入力を制御するフィラメント加熱回路と；
を具備し、フィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流電流を低減させるように構成したことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
フィラメント加熱回路のスイッチング手段は、入力端から見たフィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってフィラメント加熱トランスに流れる直流電流のピーク位相までの間にオフするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
フィラメント加熱回路は、その入力端間にインバータ手段の出力電圧が印加される以前にスイッチング手段がオンし、かつ上記出力電圧が０になる以前にオフするように制御されることを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
フィラメント加熱回路は、インバータ手段の出力電圧の立ち上がり時点を中心にしてその前後の位相を同時に変化させることにより、オンデューティを変化させて、放電ランプの調光度合いに応じてフィラメント加熱量が所要の値になるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
フィラメント加熱回路のスイッチング手段は、MOS-FETであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項１】
直流出力を生じる電源と；
スイッチング素子を備え、スイッチング素子のスイッチング動作によって電源の直流出力を交流に変換するインバータ手段と；
フィラメント電極を備えた放電ランプが接続され、インバータ手段の出力が印加される共振回路系と；
インバータ手段の出力を入力して放電ランプのフィラメント電極に対してフィラメント加熱電流を出力するフィラメント加熱トランスおよびインピーダンスを有していてフィラメント加熱トランスの入力を制御するスイッチング手段を含み、放電ランプの動作モードに応じたフィラメント加熱電流が供給されるようにスイッチング手段がフィラメント加熱トランスに対する入力を制御するフィラメント加熱回路と；
を具備し、フィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってスイッチング手段のオン時にフィラメント加熱トランスに流れる直流電流を低減させるように構成したことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
フィラメント加熱回路のスイッチング手段は、入力端から見たフィラメント加熱回路のインピーダンスと共振回路系のインピーダンスとの共振によってフィラメント加熱トランスに流れる直流電流のピーク位相までの間にオフするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
フィラメント加熱回路は、その入力端間にインバータ手段の出力電圧が印加される以前にスイッチング手段がオンし、かつ上記出力電圧が０になる以前にオフするように制御されることを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
フィラメント加熱回路は、インバータ手段の出力電圧の立ち上がり時点を中心にしてその前後の位相を同時に変化させることにより、オンデューティを変化させて、放電ランプの調光度合いに応じてフィラメント加熱量が所要の値になるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
フィラメント加熱回路のスイッチング手段は、MOS-FETであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２９９５８５（Ｐ２００７−２９９５８５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５５８８（Ｐ２００６−１２５５８８）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【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１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【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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