放電灯点灯装置、照明器具および照明システム
【課題】予熱時の予熱電流のばらつきを解消すると共に、予熱終了後の始動時や定常点灯時においても特性のばらつきを抑制し、放電灯負荷や回路部品のストレスを低減可能とする。
【解決手段】インバータ回路１の高周波出力によりＬＣ共振回路２を介して放電灯ＬＡを高周波点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯ＬＡの放電開始前に放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２を暖めるための予熱モードと、放電を開始させるために放電灯ＬＡの両端間に放電可能となる電圧を印加する始動モードと、点灯後に所定の放電灯出力を維持する点灯モードの少なくとも３つのモードを有し、予熱モード以前にＬＣ共振回路２の状態を検出し、その検出状態に応じて予熱時の特性を補正する補正制御手段（周波数補正回路８）を設けると共に、この予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段（予熱時補正状態記憶回路９）を設けた。
【解決手段】インバータ回路１の高周波出力によりＬＣ共振回路２を介して放電灯ＬＡを高周波点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯ＬＡの放電開始前に放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２を暖めるための予熱モードと、放電を開始させるために放電灯ＬＡの両端間に放電可能となる電圧を印加する始動モードと、点灯後に所定の放電灯出力を維持する点灯モードの少なくとも３つのモードを有し、予熱モード以前にＬＣ共振回路２の状態を検出し、その検出状態に応じて予熱時の特性を補正する補正制御手段（周波数補正回路８）を設けると共に、この予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段（予熱時補正状態記憶回路９）を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を高周波電力に変換して放電灯に供給するインバータ回路を用いた放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具、照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は従来技術（特開平１１−１３５２８０号公報）を示す回路ブロック図である。交流電源Ｖｓにダイオードブリッジから成る全波整流器ＤＢが接続され、全波整流器ＤＢの直流出力端子には平滑用のコンデンサＣｏを介してインバータ回路１が並列に接続されている。このインバータ回路１の出力端には、共振回路２と予熱回路３が並列接続され、インバータ回路１から出力される高周波電圧Ｖｏが両者に印加される。また、インバータ回路１の発振周波数（動作周波数）は制御回路４によって制御される。この制御回路４は、インバータ回路１が具備する１乃至複数のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを設定して上記動作周波数を制御する周波数制御回路５と、この周波数制御回路５からの信号を受けてインバータ回路１のスイッチング素子を駆動するドライブ回路６と、放電灯Ｌａのフィラメントに流れる予熱電流レベルを検出する予熱電流検出回路７ｃとを備え、予熱電流検出回路７ｃにより共振回路２又は予熱回路３に流れる電流から予熱電流レベルを検出し、周波数制御回路５へフィードバックしている。
【０００３】
共振回路２は、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路を有し、コンデンサＣ２の両端に放電灯Ｌａのフィラメントの一端ｆ２，ｆ４が接続されており、インバータ回路１から供給される高周波電圧Ｖｏに対して遅れた位相の電流Ｉ１が流れるようにインダクタＬ１のインダクタンス値とコンデンサＣ２の容量とが設定されている。
【０００４】
一方、予熱回路３はインダクタＬ２とコンデンサＣ４との直列共振回路から成り、インダクタＬ２に設けられた補助巻線ｎ１，ｎ２がそれぞれ放電灯Ｌａのフィラメントの両端ｆ１−ｆ２間、ｆ３−ｆ４間に接続されており、インバータ回路１から供給される高周波電圧Ｖｏに対して進んだ位相の電流Ｉ２が流れるようにインダクタＬ２のインダクタンス値とコンデンサＣ４の容量とが設定されている。
【０００５】
この従来例は、制御回路４によりインバータ回路１を制御して高周波電圧Ｖｏを共振回路２及び予熱回路３に印加し、放電灯Ｌａの予熱から始動及び点灯維持（定常点灯）を行なうものである。ところが、予熱回路３から放電灯Ｌａのフィラメントに供給される予熱電流Ｉｐｈは、予熱回路３を構成するインダクタＬ２やコンデンサＣ４の部品ばらつきにより、図１４の曲線Ａ〜Ｃに示すように、その共振特性にもばらつきが生じることになる。このような共振特性のばらつきに対して常に一定以上の予熱電流が確保できるようにしている。
【０００６】
一定以上の予熱電流を確保するための動作について、図１３〜図１５を参照して説明する。図１３は本従来例における制御回路４の制御動作のタイムチャートを示している。まず、時刻ｔ＝ｔ０で交流電源Ｖｓが投入されて制御回路４が動作を開始すると、周波数制御回路５は、予熱回路３の共振周波数がインダクタＬ２及びコンデンサＣ４のばらつきにより最も高くなる周波数（図１４におけるｆ３）よりも高い第１の予熱周波数ｆｐｈ１でインバータ回路１の動作を開始させる。
【０００７】
そして、周波数制御回路５は、時刻ｔ＝ｔ０〜ｔ１の期間に予熱電流検出回路７ｃによって予熱電流を検出しながら、図１５に示すように、予熱電流が所定レベルＩｐｈ０を越える第２の予熱周波数ｆｐｈ２までインバータ回路１の動作周波数ｆを徐々に変化させる（低くする）。ここで、予熱電流が所定レベルＩｐｈ０を越える第２の予熱周波数ｆｐｈ２は、図１５に示すように、インダクタＬ２及びコンデンサＣ４によって異なり、曲線Ａで表される共振特性の場合をｆｐｈ２（ａ）、曲線Ｂで表される共振特性の場合をｆｐｈ２（ｂ）、曲線Ｃで表される共振特性の場合をｆｐｈ２（ｃ）で表すことにする。
【０００８】
周波数制御回路５は、予熱電流検出回路７ｃで検出されるレベルが上記所定レベルＩｐｈ０を越えた時点でインバータ回路１の動作周波数ｆを第２の予熱周波数ｆｐｈ２（ａ）又はｆｐｈ２（ｂ）又はｆｐｈ２（ｃ）に固定し、所定の予熱期間（図１３における時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２）だけ放電灯Ｌａのフィラメントを予熱する。
【０００９】
そして、周波数制御回路５が、動作周波数ｆを第２の予熱周波数ｆｐｈ２（ａ）又はｆｐｈ２（ｂ）又はｆｐｈ２（ｃ）から始動に必要な高電圧が得られる始動周波数ｆｓｔにまで低下させ、時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３の間（始動期間）だけ始動周波数ｆｓｔに固定する。この動作モードを始動モードと呼ぶ。
【００１０】
その結果、放電灯Ｌａが始動した後（時刻ｔ＝ｔ３以降）は、周波数制御回路５が放電灯Ｌａを定常点灯させるために、始動周波数ｆｓｔよりもさらに低い周波数ｆCTでインバータ回路１を動作させる。この動作モードを点灯モードと呼ぶ。
【００１１】
上述のように、本従来例によれば、予熱回路３を構成するインダクタＬ２やコンデンサＣ４の部品ばらつきによって共振特性にばらつきが生じた場合であっても、予熱電流検出回路７ｃにより予熱電流のレベルを検出しながら、周波数制御回路５にて放電灯Ｌａのフィラメントを予熱するのに充分なレベルの予熱電流が常に供給されるようにインバータ回路１の動作周波数ｆを制御し、常に所定のレベル以上の予熱電流を確保するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−１３５２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記従来例においては、予熱時の予熱電流が所定のレベル以上となるよう制御を行っているが、予熱終了後の始動モードにおける特性のばらつきは加味されていない。つまり、放電灯の放電開始に必要となる始動電圧レベルがばらつきを持っていることに対し、確実に放電を開始させるためには、始動電圧レベルが最も低くなる条件をもとに、上記予熱の所定レベルを設定する必要があり、始動電圧が高いものや、分布としても最も多くなる中程度のばらつきのものに対しては必要以上の過剰な予熱電流を流すこととなり、ランプフィラメントに余分なダメージを与え、放電灯の寿命に対し悪影響を及ぼすことがあった。
【００１３】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、予熱時の予熱電流のばらつきを解消するだけでなく、予熱動作終了後の始動動作時や定常点灯時においても特性のばらつきを抑制し、放電灯負荷や回路部品のストレスを低減できる放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源電圧をインバータ回路１により高周波電圧に変換し、共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１によるＬＣ共振回路２を含む放電灯負荷回路ＩＬに電力を供給することにより放電灯ＬＡを高周波点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯ＬＡの放電開始前に放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２を暖めるための予熱モードと、放電を開始させるために放電灯ＬＡの両端間に放電可能となる電圧を印加する始動モードと、点灯後に所定の放電灯出力を維持する点灯モードの少なくとも３つのモードを有し、前記予熱モード以前にＬＣ共振回路２の状態を検出し、その検出状態に応じて予熱時の特性を補正する補正制御手段（周波数補正回路８）と、前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段（予熱時補正状態記憶回路９）を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達することにより、回路部品のばらつきによる特性のばらつき補正を、予熱電流はもちろんのこと、始動時の発振電圧、及び定常点灯時の特性にも反映させ、各モードにおいて特性ばらつきを小さく抑え、放電灯負荷や回路部品に過剰なストレスを印加することなく所定の特性が得られる、信頼性の高い放電灯点灯装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。インバータ回路１の出力端にはインバータ負荷回路ＩＬが接続されている。インバータ負荷回路ＩＬは、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び直流カット用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡで構成されている。
【００１７】
インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には制御回路４が接続されている。制御回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するドライブ回路６と、インバータ回路１の動作周波数を制御する周波数制御回路５と、予熱モード、始動モード、点灯モード等のインバータ回路１の動作モードの切り替え、及び、各モードの時間を制御するタイマー回路１０と、ランプ電圧を検出して制御回路４の制御に帰還する帰還回路（ランプ電圧検出回路７ａ）と、ランプ電圧検出回路７ａの検出電位を受けてインバータ回路１の動作周波数を適切な周波数とするために周波数制御回路５に周波数補正のための信号を伝達する周波数補正回路８と、周波数補正回路８による予熱時の周波数補正状態を記憶しておいて、予熱時以降のモードへその補正状態を伝達するべく周波数制御回路５に信号を出力する予熱時補正状態記憶回路９とを備えている。なお、図示された回路例では、ランプ電圧検出回路７ａは、インバータ負荷回路ＩＬのインダクタＬ１と放電灯ＬＡのフィラメントｆｔ１の接続部の電位によりランプ電圧を検出しているが、ランプ電圧の検出箇所は図示された箇所に限定されるものではなく、要するに、予熱時の状態検出によって始動時や点灯時のランプ電圧を推定できる箇所から検出すれば良い。
【００１８】
以下、本回路の動作について説明する。交流電源Ｖｓが入力されると、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、制御回路４の周波数制御回路５により第１の動作周波数（予熱周波数ｆｐｈ０）にて制御され、交互にオン／オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点は上記オン／オフにより矩形波の高周波発振電圧となり、インバータ負荷回路ＩＬに入力される。矩形波の高周波発振電圧は直流カット用コンデンサＣ２を介して、共振インダクタＬ１、共振コンデンサＣ１、および放電灯フィラメントｆｔ１、ｆｔ２を含めた直列回路の両端に印加される。
【００１９】
上記共振回路の出力電圧Ｖｏ２の周波数特性は図５（ａ）のようになっており、上記予熱周波数ｆｐｈ０での動作時は放電灯負荷点灯前の無負荷時共振の特性曲線上のａ点で動作する。インダクタＬ１とコンデンサＣ１の直列共振回路の電流は、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２を介して流れ、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２が予熱（放電灯点灯前にフィラメントを暖める）される。
【００２０】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される予熱モード時間が終わると、放電灯を点灯させる始動モードに移行する。すなわち、周波数制御回路５は予熱モードが終わると、動作周波数をｆｐｈ０からｆｓｔ０に変化させ、無負荷時共振の特性曲線上のｂ点の動作に移行する。ａ点からｂ点への電圧上昇により放電灯に放電可能となる電圧が印加され、放電灯が点灯する。
【００２１】
放電灯が点灯するとインダクタＬ１、コンデンサＣ１に放電灯負荷インピーダンスが加わり、無負荷時共振の特性曲線上のｂ点から、負荷点灯時の共振曲線上のｃ点に移行する。
【００２２】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される始動モード時間が終わると、定常点灯状態に移行する。すなわち、周波数制御回路５は始動モードが終わると、動作周波数をｆｓｔ０からｆｆｕｌｌ０に変化させ、負荷点灯時の共振曲線上のｄ点に移行する。
【００２３】
ここで、上記共振曲線はインダクタＬ１、コンデンサＣ１等の共振回路の部品ばらつきにより、制御回路４の動作周波数とは独立して変動する。
【００２４】
例えば、図５（ｂ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が高くなった場合、周波数制御回路５が上記の予熱周波数ｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍａｘ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が過剰になったり、放電灯に印加される電圧が高くなり、予熱モードの終了前に点灯したりと、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、インダクタＬ１、コンデンサＣ１の接続点の電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるように周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ上昇させ、無負荷時共振の特性曲線上のａ’点、ｆｐｈ１へと予熱周波数をシフトさせるように制御する。予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から上記△ｆの所定倍（ｎ×△ｆ）高く補正し、ｆｓｔ１で動作させる。始動モードが終わると、点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記△ｆの所定倍（ｍ×△ｆ）高く補正し、負荷点灯時の共振曲線上のｄ’点、ｆｆｕｌｌ１で動作する。
【００２６】
以上のように、本実施の形態では、予熱時のランプ両端間電圧を検出し、その検出電圧に従い、予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件（Δｆ）を所定の相関関係（ｎ倍、ｍ倍）で始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００２７】
また、上記とは逆に図５（ｃ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が低くなった場合、周波数制御回路５が初期設定の予熱周波数ｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍｉｎ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が少なくなり、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００２８】
そこで本実施の形態では、インダクタＬ１、コンデンサＣ１の接続点の電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるように周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ下降させ、無負荷時共振の特性曲線上のａ’点、ｆｐｈ２へと予熱周波数をシフトさせるように制御する。
【００２９】
予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から上記△ｆの所定倍（ｏ×△ｆ）低く補正し、ｆｓｔ２で動作させる。本ばらつき条件で初期のｆｓｔ０で動作させた場合、共振回路の電圧が低く、放電灯を放電開始させるための十分な電圧が得られず、始動不良を起こしたり、また、始動不良を防ぐための始動モード固有の調整手段を必要としていたが、この周波数補正により、そのような手段を用いず始動性能を満足することが出来た。
【００３０】
始動モードが終わると、点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記△ｆの所定倍（ｐ×△ｆ）低く補正し、負荷点灯時の共振曲線上のｄ’点、ｆｆｕ１１２で動作させる。
【００３１】
なお、予熱時の周波数補正条件（Δｆ）を始動モード、点灯モードへ反映させる相関係数は、固有振動周波数ｆ０の増加時と減少時とで同じ（ｎ＝ｏ、ｍ＝ｐ）に設定しても良いし、始動モードと点灯モードとで同じ（ｎ＝ｏ＝ｍ＝ｐ）に設定しても良い。また、予熱モードと同じ（ｎ＝ｏ＝ｍ＝ｐ＝１）に設定しても良い。もちろん、これらの相関係数ｎ，ｍ，ｏ，ｐはそれぞれ異なる最適な値に設定しても良い。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では、予熱時のランプ両端間電圧を検出し、その検出電圧に従い予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件を始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて、目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。インバータ回路１の出力端にはインバータ負荷回路ＩＬが接続されている。インバータ負荷回路ＩＬは、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び直流カット用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡで構成されている。
【００３４】
共振用インダクタＬ１には補助巻線が設けてあり、コンデンサＣ４、Ｃ５を介してそれぞれ放電灯フィラメントｆｔ１、ｆｔ２に接続された予熱回路３が構成され、補助巻線に発生する電圧によりフィラメントｆｔ１、ｆｔ２の予熱が行われる。
【００３５】
インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には制御回路４が接続されている。制御回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するドライブ回路６と、インバータ回路１の動作周波数を制御する周波数制御回路５と、予熱モード、始動モード、点灯モード等のインバータ回路１の動作モードの切り替え、及び、各モードの時間を制御するタイマー回路１０と、インダクタＬ１の発生電圧を検出して制御回路４の制御に帰還する帰還回路（共振電圧検出回路７ｂ）と、共振電圧検出回路７ｂの検出電位を受けてインバータ回路１の動作周波数を適切な周波数とするために周波数制御回路５に周波数補正のための信号を伝達する周波数補正回路８と、周波数補正回路８による予熱時の周波数補正状態を記憶しておいて、予熱時以降のモードへその補正状態を伝達するべく周波数制御回路５に信号を出力する予熱時補正状態記憶回路９とを備えている。なお、図示された回路例では、共振電圧検出回路７ｂは、インダクタＬ１の補助巻線からインダクタＬ１の発生電圧を検出しているが、共振電圧の検出箇所は図示された箇所に限定されるものではない。
【００３６】
本回路の動作について以下に説明する。交流電源Ｖｓが入力されると、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は制御回路４の周波数制御回路５により第１の動作周波数（予熱周波数ｆｐｈ０）にて制御され、交互にオン、オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点は上記オン／オフにより矩形波の高周波発振電圧となり、インバータ負荷回路ＩＬに入力される。矩形波の高周波発振電圧は直流カット用コンデンサＣ２を介し、共振用インダクタＬ１、共振用コンデンサＣ１、および放電灯フィラメントｆｔ１、ｆｔ２を含めた直列接続回路の両端に印加される。
【００３７】
上記共振回路２の出力電圧Ｖｏ２の周波数特性は図６（ａ）のようになっており、上記予熱周波数ｆｐｈ０での動作時は放電灯負荷点灯前の無負荷共振時の特性曲線上のａ点で動作する。ｆｐｈ０での動作時に、ＬＣ直列共振によりインダクタＬ１に発生した電圧は補助巻線からコンデンサＣ４、Ｃ５を介しそれぞれフィラメントｆｔ１、ｆｔ２に電力を供給し、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２が予熱（放電灯点灯前にフィラメントを暖める）される。
【００３８】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される予熱モード時間が終わると、放電灯を点灯させる始動モードに移行する。すなわち、周波数制御回路５は予熱モード時間が終わると、周波数をｆｐｈ０からｆｓｔ０に変化させ、無負荷共振時の特性曲線上のｂ点での動作に移行する。ａ点からｂ点への電圧上昇により放電灯に放電可能となる電圧が印加され、放電灯が点灯する。放電灯が点灯すると、インダクタＬ１、コンデンサＣ１に放電灯負荷インピーダンスが加わり、無負荷共振時の特性曲線上のｂ点から負荷点灯時の共振曲線上のｃ点に移行する。
【００３９】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される始動モード時間が終わると、定常点灯状態に移行する。すなわち、周波数制御回路５は始動モードが終わると、周波数をｆｓｔ０からｆｆｕｌｌ０に変化させ、負荷点灯時の共振曲線上のｄ点に移行する。
【００４０】
ここで上記共振曲線は、インダクタＬ１、コンデンサＣ１等の共振回路部の部品ばらつきにより制御回路４の動作周波数とは独立して変動する。
【００４１】
例えば図６（ｂ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が高くなった場合、周波数制御回路がｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍａｘ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が過剰になったり、放電灯に印加される電圧が高くなり、予熱モード終了前に点灯したりと、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００４２】
そこで、本実施の形態では共振用インダクタＬ１の補助巻線から共振電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるよう周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ上昇させ、図ａ’点、ｆｐｈ１へと予熱周波数をシフトさせるように制御する。
【００４３】
予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から予熱時と同様に△ｆ高く補正し、図ｃ’点、ｆｓｔ１で動作する。
【００４４】
始動モードが終わると、点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記△ｆ高く補正し、図ｄ’点、ｆｆｕｌｌ１で動作する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では予熱時の共振電圧を検出し、その検出電圧に従い、予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件を始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００４６】
また、上記とは逆に、図６（ｃ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が低くなった場合、周波数制御回路５がｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍｉｎ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が少なくなり、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００４７】
そこで、本実施例では、共振用インダクタＬ１の補助巻線から共振電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるように周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ下降させ、図ａ’点、ｆｐｈ２へと制御する。
【００４８】
予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から予熱時と同様に△ｆ低く補正し、図ｃ’点、ｆｓｔ２で動作する。
【００４９】
本ばらつき条件において、初期設定のｆｓｔ０で動作させた場合、共振回路の電圧が低く、放電灯を放電開始させるための十分な電圧が得られず、始動不良を起こしたり、また、始動不良を防ぐための始動モード固有の調整手段を必要としていたが、上記の周波数補正により、そのような手段を用いずに始動性能を満足することが出来た。
【００５０】
始動モードが終わると点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記と同様に△ｆ低く補正し、図ｄ’点、ｆｆｕｌｌ２で動作する。
【００５１】
以上のように本実施の形態では、予熱時の共振電圧を検出し、その検出電圧に従い予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件を始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００５２】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。インバータ回路１の出力端にはインバータ負荷回路ＩＬが接続されている。インバータ負荷回路ＩＬは、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び直流カット用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２で構成されている。また、電源回路ＣＶのスイッチング素子Ｑ３を高周波でオン／オフ駆動制御する制御回路ＣＶＣＣと、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を高周波でオン／オフ駆動制御する制御回路４を備えている。その制御回路４は、インバータ負荷回路ＩＬの放電灯負荷電圧Ｖｌａを検出してインバータ周波数制御回路ＩＶＤＲに帰還する帰還回路を含んだ構成である。さらに、放電灯点灯装置ＤＬＡの回路グランドＧｎｄはコンデンサＣ１８を介して対地アースＥ／Ｇに接続されている。
【００５３】
次に、この放電灯点灯装置ＤＬＡについて、構成回路をブロック毎に簡単に説明する。
１）電源回路ＣＶ
商用電源Ｖｓからの交流電圧は、電流ヒューズＦｕｓｅを介してフィルタ回路ＦＩの入力端に供給されている。電流ヒューズＦｕｓｅは、放電灯点灯装置ＤＬＡ内の故障等による電源短絡時に直ちに交流電源Ｖｓから回路を遮断するものである。フィルタ回路ＦＩはコンデンサＣｆ、コモン（ノーマル）モードフィルタＬＦよりなり、後段のチョッパ回路の入力電流の高周波成分を除去するものである。フィルタ回路ＦＩの入力端には、サージ電圧を吸収するサージ電圧吸収素子ＺＮＲが並列接続されている。
【００５４】
フィルタ回路ＦＩの出力端には、交流電圧を全波整流する整流器ＤＢの入力が接続され、整流器ＤＢの出力には突入電流抑制回路ＩＣＣを介して昇圧チョッパ回路ＵＶＣが接続されている。昇圧チョッパ回路ＵＶＣのスイッチング素子Ｑ３には、そのスイッチング素子Ｑ３を高周波でオン／オフ駆動制御する制御回路ＣＶＣＣが接続されている。
【００５５】
昇圧チョッパ回路ＵＶＣは、整流器ＤＢの＋出力端の脈流電圧を突入電流抑制回路ＩＣＣを介して入力している。コンデンサＣ８は小容量のコンデンサであり、その端子電圧は脈流電圧となる。コンデンサＣ８の一端にインダクタＬ２の一次巻線ｎ１の一端が接続され、インダクタＬ２の一次巻線ｎ１の他端にはスイッチング素子Ｑ３のドレイン端子とダイオードＤ１の陽極が接続される。スイッチング素子Ｑ３のソース端子には電流検出抵抗Ｒ２が接続され、ダイオードＤ１の陰極には平滑用のコンデンサＣ０が接続され、コンデンサＣ８，抵抗Ｒ２，コンデンサＣ０の他端及び整流器ＤＢの−出力端が回路グランドＧｎｄに接続されて、コンデンサＣ０に発生する平滑電圧Ｖｄｃを出力するように構成されている。
【００５６】
チョッパ制御回路ＣＶＣＣは、制御回路ＩＣ１として、汎用のチョッパ制御用ＩＣであるモトローラ社製のＭＣ３３２６２を用いたものであり、その構成は周知であるので、ここでは詳しい説明は省略し、制御回路ＩＣ１に対する外付け部品の構成を以下に簡単に説明する。
【００５７】
制御回路ＩＣ１の１番ピン（出力電圧帰還端子）には、平滑用のコンデンサＣ０に並列接続された抵抗Ｒ１４と可変抵抗ＶＲ１の直列回路によって平滑出力電圧Ｖｄｃを分圧した電圧が入力される。２番ピン（誤差アンプ出力／補償端子）とグランド間には抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１１の並列回路が接続される。３番ピン（マルチプライヤ入力端子）にはチョッパ入力電圧（コンデンサＣ８の両端電圧）の脈流電圧を抵抗Ｒ７，Ｒ８によって分圧した電圧が入力される。４番ピン（電流センス入力端子）にはスイッチング素子Ｑ３に流れる電流を検出するために、抵抗Ｒ２で得られた電圧が抵抗Ｒ１３を介して入力される。３番ピン，４番ピンとグランド間に接続されたコンデンサＣ１０，Ｃ１２は、ノイズ除去用の小容量のコンデンサである。５番ピン（ゼロ電流検出入力端子）にはインダクタＬ２を流れる電流のゼロクロス点を検出するために、インダクタＬ２の二次巻線ｎ２の出力が抵抗Ｒ９を介して入力される。６番ピン（グランド端子）は回路グランドＧｎｄに接続される。７番ピン（出力端子）は、スイッチング素子Ｑ３を駆動するために、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２を介してスイッチング素子Ｑ３のゲート端子に接続されている。８番ピン（電源電圧端子）には制御回路ＣＣの電源用として、抵抗Ｒ３，Ｒ４にて分圧された電圧Ｖｃｃが、コンデンサＣ９及びツェナーダイオードＺＤ１で平滑されて入力される。
【００５８】
以上のように構成することにより、制御回路ＩＣ１は昇圧チョッパ回路ＵＶＣの入力電圧（脈流電圧）を３番ピンの入力に基づいて検出し、昇圧チョッパ回路ＵＶＣからの平滑出力電圧を１番ピンの入力に基づいて検出し、スイッチング素子Ｑ３に流れる電流を４番ピンの入力に基づいて検出し、更にインダクタＬ２に流れる電流を５番ピンの入力に基づいて検出しながら、スイッチング素子Ｑ３の駆動制御を行なうことができる。
【００５９】
次に、突入電流抑制回路ＩＣＣについて説明する。突入電流抑制回路ＩＣＣは、ＰＴＣサーミスタＰＴＨとサイリスタＱ４が並列に接続され、サイリスタＱ４のゲート・陰極間には、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３と抵抗Ｒ６とダイオードＤ２の直列回路と、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ７が並列に接続されて構成される。突入電流抑制回路ＩＣＣの動作は、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの動作時はインダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が発生するため、サイリスタＱ４がオンし、サイリスタＱ４を通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれ、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの不動作時はインダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が殆ど発生しないため、サイリスタＱ４がオフし、ＰＴＣサーミスタＰＴＨを通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれる。
【００６０】
つまり、電源投入時は昇圧チョッパ回路ＵＶＣが不動作のため、ＰＴＣサーミスタＰＴＨによって突入電流が抑制され、定常時には昇圧チョッパ回路ＵＶＣが動作するため、サイリスタＱ４にてＰＴＣサーミスタＰＴＨが短絡されて、ＰＴＣサーミスタによるロスは発生しないという回路動作となる。
【００６１】
２）インバータ回路１
インバータ回路１は、電源回路ＣＶの出力端（コンデンサＣ０の平滑出力電圧Ｖｄｃ）を入力とし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と検出抵抗Ｒ１の直列回路を接続したものである。電源回路ＣＶの正出力端には、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子が接続され、そのスイッチング素子Ｑ１のソース端子にはスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子が接続され、さらにそのスイッチング素子Ｑ２のソース端子には帰還回路ＦＢＣ２の検出抵抗Ｒ１が接続されて、その抵抗Ｒ１は回路グランドＧｎｄへと接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲート端子及びインバータ回路１の出力端Ｖｍは、制御回路ＩＶＣＣへ接続される。
【００６２】
制御回路ＩＶＣＣは、インバータ駆動回路ＩＶＤＲとタイマー回路ＴＩＭ及びそれらの周辺部品で構成される。
以下に、インバータ駆動回路ＩＶＤＲとタイマー回路ＴＩＭについて、それらの周辺部品の構成及び動作の説明を行なう。
【００６３】
インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番ピン（発振器用抵抗接続端子）とグランド間には、抵抗Ｒ２７と、スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ２３の直列回路と、スイッチＳＷ１と抵抗Ｒ２４の直列回路との並列回路が接続されている。２番ピン（発振器用コンデンサ接続端子）とグランド間にはコンデンサＣ１５が接続され、３番ピン（グランド端子）は回路グランドＧｎｄに接続され、４番ピン（電源電圧端子）には制御回路ＩＣ１の電源用として、上述の制御電源電圧Ｖｃｃが入力される。５番ピン（高圧側駆動用基準電圧端子）にはインバータ出力電圧Ｖｍが接続されている。６番ピン（高圧側駆動用電源端子）には、コンデンサＣ１４が５番ピンとの間に接続され、ダイオードＤ５の陰極が６番ピンヘ、同陽極が制御電源Ｖｃｃへと接続される。７番ピン（高圧側駆動電圧出力端子）は抵抗Ｒ１５，Ｒ１６を介してスイッチング素子Ｑ１のゲート端子へ、８番ピン（低圧側駆動電圧出力端子）は抵抗Ｒ１７，Ｒ１８を介してスイッチング素子Ｑ２へ、それぞれ接続される。
【００６４】
インバータ駆動回路ＩＶＤＲの動作は、電源投入後、制御電源電圧Ｖｃｃがインバータ駆動回路ＩＶＤＲの動作開始電圧に達すると、１，２番ピンに接続されている抵抗値と容量値によって決まる周波数にて、７，８番ピンに交互に駆動電圧を発生させることで、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン／オフさせるものである。
【００６５】
次に、タイマー回路ＴＩＭの１番ピン（発振器用抵抗接続端子）とグランド間には、抵抗Ｒ２５が接続され、２番ピン（発振器用コンデンサ接続端子）とグランド間にはコンデンサＣ１６が接続され、３番ピン（グランド端子）は回路グランドＧｎｄに接続され、４番ピン（電源電圧端子）には制御回路ＣＣの電源用として、上述の制御電源電圧Ｖｃｃが入力される。５，６，７番の各出力ピンには、夫々スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が接続されている。
【００６６】
タイマー回路ＴＩＭの動作は、電源投入後、制御電源電圧ＶｃｃがＩＣの動作開始電圧に達すると、１，２番ピンに接続されている抵抗値と容量値によって決まる時間経過後にスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフを決めるものである。具体的には図７に示すシーケンスでスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフ状態が変化する。つまり、インバータ制御回路ＩＶＣＣの動作は、図７で示されるように予熱モード（周波数ｆｐｈ）、始動モード（周波数ｆｓｔ）、点灯モード（周波数ｆｆｕｌｌ）と段階的に周波数を変化させながら、インバータ回路１を駆動するものである。
【００６７】
次に、帰還回路ＦＢＣ１、ＦＢＣ２の構成及び動作を説明する。インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番端子には予熱モード、始動モード、点灯モードのすべてのモードに帰還動作を反映させる帰還回路ＦＢＣ１と、点灯モード時のみに帰還動作させる帰還回路ＦＢＣ２が接続されている。
【００６８】
まず、帰還回路ＦＢＣ１は、インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番端子から抵抗Ｒ３２を介してスイッチＳＷ４がグランド間に接続されている。スイッチＳＷ４にはＲＳフリップフロップの出力信号Ｑが接続され、ＲＳフリップフロップのセット入力ＳにＨｉｇｈ信号が入力されると、ＲＳフリップフロップの出力ＱがＬｏｗからＨｉｇｈに反転し、スイッチＳＷ４がオンする。ＲＳフリップフロップのリセット入力ＲにＨｉｇｈ信号が入力されると、Ｑ出力がＨｉｇｈからＬｏｗに反転し、スイッチＳＷ４がオフする。ＲＳフリップフロップのセット入力Ｓにはアンド回路ＡＮＤ１の出力端子が接続され、アンド回路ＡＮＤ１の入力にはタイマー回路ＴＩＭの５番出力端子と制御電源電圧Ｖｃｃから抵抗Ｒ２８によりプルアップされたコンパレータＣｏｍｐ１の出力端子が接続され、タイマー回路ＴＩＭの５番端子及びコンパレータＣｏｍｐ１の出力端子がともにＨｉｇｈとなることにより、アンド回路ＡＮＤ１の出力からＨｉｇｈ信号がＲＳフリップフロップのセット入力Ｓに入力される。コンパレータＣｏｍｐ１の＋入力端子には、ランプＬＡ１の一端からダイオードＤ８を介して検出されるランプ電圧検出電位を抵抗Ｒ３１とＲ３０で分圧し、コンデンサＣ１７で平滑した電位が入力され、また、コンパレータＣｏｍｐ１の−入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３３、Ｒ３４で分圧したしきい値電圧が入力され、ランプ電圧検出電位が−端子電位＞＋端子電位となった場合に、コンパレータＣｏｍｐ１の出力からＨｉｇｈ信号が出力される。
【００６９】
このように、タイマー回路ＴＩＭの５番端子がＨｉｇｈとなる予熱モードにおいて、ランプ電圧検出電位が所定のしきい値より高い場合にＲＳフリップフロップの出力ＱがＨｉｇｈとなり、スイッチＳＷ４がオンし、インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番端子に接続された抵抗Ｒ２７に抵抗Ｒ３２が並列接続されることとなり、その結果、インバータ駆動回路ＩＶＤＲで制御されるインバータ回路１の発振周波数が高く補正される。この補正動作はＲＳフリップフロップのリセット信号が入るまで、つまり、タイマー回路ＴＩＭの９番端子からの初期リセット信号が入るまでは継続される。
【００７０】
次に、帰還回路ＦＢＣ２はオペアンプＯＰ１を用いたフィードバック回路であり、オペアンプＯＰ１は制御電源電圧Ｖｃｃを電源として動作する。オペアンプＯＰ１の＋側入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１９と可変抵抗ＶＲ３により分圧した基準電圧が入力され、−側入力端子には、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ２の電流を検出する抵抗Ｒ１の両端電圧が抵抗Ｒ２０を介して入力される。オペアンプＯＰ１の出力端子には、−側入力端子との間に抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ１３とが並列に接続され、インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番ピンとの間にダイオードＤ６、抵抗Ｒ２２及びスイッチＳＷ３が接続されている。
【００７１】
帰還回路ＦＢＣ２の動作は、インバータ負荷回路ＩＬの共振電流を、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ２に流れる電流を検出する抵抗Ｒ１によって電圧変換し、この電圧が抵抗Ｒ２０を介してオペアンプＯＰ１の−側入力端子に入力される。このオペアンプＯＰ１の−側入力端子に現れる電圧と、オペアンプＯＰ１の＋側入力端子に印加される基準電圧とを比較して、双方の電圧が略等しくなるようにインバータ回路１の動作周波数を可変させる働きを持つ。
【００７２】
ここで、オペアンプＯＰ１の−側入力端子に現れる電圧は、インバータ負荷回路ＩＬの消費電力にほぼ正比例で変化する。そして、インバータ負荷回路ＩＬの消費電力の大半は、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２の出力電力が占めている。つまり、帰還回路ＦＢＣ２は、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２の出力電力を略一定にするように、インバータ回路１の動作周波数を可変させる、即ち定電力制御を行なうものである。
【００７３】
帰還回路ＦＢＣ２の動作を、図７を参照して説明すると、タイマー回路ＴＩＭのスイッチＳＷ３によって予熱及び始動モードでは帰還回路ＦＢＣ２は動作せず、点灯モードにおいては放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２の種類によって、ｆｆｕｌｌ〜ｆｆｕｌｌｍｉｎの間で放電灯負荷ＬＡの出力電力を略一定にするように、インバータ回路１の動作周波数を可変させる動作を行なう。
【００７４】
３）インバータ負荷回路ＩＬ
インバータ負荷回路ＩＬは、インバータ回路１の出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に接続され、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２に電力供給する二重共振回路２と、放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２，ｆｔ３，ｆｔ４を予熱する予熱回路３によって構成される。
【００７５】
二重共振回路２は、インバータ回路１の出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に、共振用インダクタＬ１の一次巻線ｎ１と、共振用コンデンサＣ１が直列に接続され、コンデンサＣ１の両端に、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２と共振兼直流阻止用コンデンサＣ２が直列に接続して構成されている。コンデンサＣ６はシーケンスコンデンサである。
【００７６】
予熱回路３は、共振用インダクタＬ１の二次巻線ｎ２，ｎ３に対し、それぞれコンデンサＣ３，Ｃ４を介して放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ４を接続すると共に、二次巻線ｎ４に対し、コンデンサＣ５を介して放電灯フィラメントｆｔ２，ｆｔ３を接続して構成されている。
【００７７】
なお、インバータ回路１が発振動作を開始した後は、共振用インダクタＬ１の二次巻線ｎ５に生じる電圧を抵抗Ｒ２６、ダイオードＤ７を介してコンデンサＣ９に供給し、効率良く制御電源電圧Ｖｃｃを確保している。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、予熱時のランプ電圧を検出し、その検出電圧により予熱時のインバータ回路の動作周波数を補正するとともに、その補正状態を予熱モード以降の始動モード、点灯モードにも伝達し、且つまた、点灯時の共振電流をフィードバックして補正する手段を併せ持つことにより、回路を構成する部品のばらつきや、点灯するランプのばらつきに対しても、また、ランプの種類が変化した際においても確実にランプを始動させることはもちろんのこと、ランプフィラメントへのダメージや回路部品へのストレスを比較的小さく抑えることのできる信頼性の高い放電灯点灯装置を提供することができる。
【００７９】
また、特性補正手段としてインバータの電圧源となる平滑出力電圧Ｖｄｃを変化させることによっても同様の効果が得られる。平滑出力電圧Ｖｄｃの制御手段としては、チョッパ制御用のＩＣ１の１番ピン（出力電圧帰還端子）を用いて行うことができる。その場合、予熱時の特性補正は平滑出力電圧Ｖｄｃを補正することで行なわれる。また、その特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段は、予熱時における平滑出力電圧Ｖｄｃの補正量と、始動モードまたは点灯モードにおける平滑出力電圧Ｖｄｃの補正量との間に所定の相関関係を持たせることで、予熱時の特性補正を始動時または点灯時に反映させれば良い。
【００８０】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。そのインバータ回路１の出力側には放電灯ＬＡを負荷とする共振回路２と、放電灯ＬＡのフィラメントｆｔ１，ｆｔ２に予熱電流を供給するための予熱回路３が接続されている。共振回路２は、共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び共振兼直流阻止用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡで構成される。予熱回路３は、直流カット用コンデンサＣｔと予熱トランスＴ１とスイッチＳＷの直列接続回路により構成され、予熱トランスＴ１の二次巻線ｎ２、ｎ３にはそれぞれコンデンサＣ４、Ｃ５を介してランプフィラメントｆｔ１、ｆｔ２が接続されている。
【００８１】
インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には制御回路４の出力が接続されている。制御回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するドライブ回路６と、動作周波数を制御する周波数制御回路５と、予熱モード、始動モード、点灯モード等のインバータ回路１の動作モードの切り替え及び各モードの時間を制御するタイマー回路１０と、予熱電流及びランプ電圧を検出する帰還回路７と、帰還回路７の検出出力を周波数制御回路５やタイマー回路１０の制御に反映させるマイクロコンピュータとを備えている。帰還回路７は、インバータ負荷回路ＩＬのインダクタＬ１と放電灯フィラメントｆｔ１の接続部の電位、つまりランプ電圧を検出して制御回路４の制御に帰還するランプ電圧検出回路７ａと、予熱トランスＴ１の補助巻線ｎ４の電圧を制御回路４の制御に帰還する予熱電流検出回路７ｃよりなる。マイクロコンピュータは周波数補正制御部８、予熱時補正状態記憶回路９及び予熱時間補正制御部１１を含んで構成されている。周波数補正制御部８は、帰還回路７の検出電位を受けて、インバータ回路１の動作周波数を適切な周波数とするために、周波数制御回路５に周波数補正のための信号を与える。また、予熱時間補正制御部１１は、帰還回路７の検出電位を受けて、予熱時間補正のための信号をタイマー回路１０へ伝達する。さらに、予熱時補正状態記憶回路９は予熱時の周波数補正状態を記憶し、予熱モード以降の始動モードや点灯モードへその補正状態を伝達し、周波数制御回路５の制御に反映させる。
【００８２】
本回路動作について、ランプ電圧検出による周波数補正動作については実施の形態１と同様のため、詳細な説明は省略し、異なる予熱電流検出によるフィードバック制御及び予熱時間の補正について説明する。
【００８３】
本実施の形態においては、放電灯ＬＡを負荷とする共振回路２と放電灯ＬＡのフィラメントｆｔ１，ｆｔ２を予熱するための予熱回路３は独立しており、実施の形態１〜３と同様の予熱時のランプ電圧や共振回路２の出力電圧Ｖｏ２による補正では、予熱時の放電灯ＬＡに印加される電圧や、始動モードの放電灯ＬＡに印加する始動電圧レベルの補正はできるが、予熱時の予熱電流のばらつき補正はできないことになる。例として実施の形態１で説明したばらつき条件１に予熱電流特性カーブを重ね合わせたものを図８に示し説明する。予熱時の電圧検出による周波数補正により、予熱周波数はｆｐｈ０からｆｐｈ１に移行し、予熱電流はＩｐｈ０からＩｐｈ１に移行する。
【００８４】
放電灯の予熱時に必要とされる予熱条件は、予熱電流と予熱時間により規定される。例えばＦＨＦ３２においてはＪＩＳ Ｃ７６１７にて予熱時間ｔｐが以下のように規定されている。
・最小予熱電流ｉｋ＝（ａ／ｔｐ＋ｉｍ）
［ａ＝０．２（Ａｓ），ｉｍ＝０．２５（Ａ）］
・最大予熱電流ＩＫ＝（Ａ／ｔｐ＋ＩＭ）
［Ａ＝０．９６０（Ａｓ），ＩＭ＝０．４０（Ａ）］
【００８５】
本規定式により得られる適正領域を図９に示し、補正動作について説明する。例えば初期の予熱時間設定１．５秒において、先に述べた予熱時の周波数補正により予熱特性がＩｐｈ０からＩｐｈ１に移行したときに、図９に示すように、Ｉｐｈ１が適正領域外となる場合が考えられる。その際、タイマー回路１０により制御される予熱時間を１．５秒から１．０秒に補正することにより適正領域内とすることができる。
【００８６】
以上、予熱時の共振回路２の出力電圧検出と予熱回路３の予熱電流検出とを組み合わせ、周波数制御回路５及びタイマー回路１０に補正制御を行うことにより、回路構成部品のばらつきや、放電灯負荷のばらつきが生じた際においても、ボリューム抵抗での調整等、外部からの調整手段を用いることなく、予熱モード時の適切な予熱電流の供給が可能となり、また、予熱時にコールドスタート（フィラメントの予熱が不十分な状態で放電を開始すること）の無い共振電圧制御、始動モード時の放電灯点灯開始に必要となる所定の始動電圧供給、および点灯モード時の所定の放電灯出力を満たす放電灯点灯装置を提供することができる。
【００８７】
（実施の形態５）
上述の実施の形態１〜４で説明したような放電灯点灯装置を搭載した照明器具の一例を図１０に示す。図１０は２灯の放電灯ＬＡ１，ＬＡ２を点灯可能な２灯用照明器具の斜視図である。図中、Ｓ１〜Ｓ４はソケットであり、反射板Ｒ、ランプＬＡ１、ＬＡ２を備えて構成される。器具の内部には、放電灯点灯装置として、図３のような２灯用の放電灯点灯装置１台、あるいは図１、図２、図４のような１灯用の放電灯点灯装置２台を搭載している。
【００８８】
例えば、ＦＨＦ３２、ＦＬ４０Ｓ、ＦＬ４０ＳＳ／３７、ＦＬＲ４０Ｓ、ＦＬＲ４０Ｓ／３６の５種類の放電灯は、同一の管長（１１９８ｍｍ）で且つ、同一の口金寸法（Ｇ１３形）であるため、図１０に示した１種類の照明器具にて共用可能である。放電灯のばらつき、種類の違いは実施形態１〜４に示した帰還回路ＦＢＣ１，ＦＢＣ２により自動的に補正されるため、照明器具ユーザーは放電灯の種類を気にすることなく使用可能となり、またユーザーの嗜好（放電灯コスト、デザイン、光出力など）に合わせて放電灯の選択も可能となる。
【００８９】
（実施の形態６）
上述の実施の形態５に記載した照明器具複数台を制御装置にて一括制御する照明システムの一例を図１１に示した。実施の形態５に記載した照明器具Ａ〜Ｌの１２台が人体感知センサー、及びプログラム制御可能なシステムを備えた制御装置Ｓに接続されている。本実施形態においては、Ａ〜Ｉにランプ負荷としてＦＨＦ３２を装着し、外光の入る窓側のＪ〜Ｌには光束はＦＨＦ３２より低いがコストの安いＦＬＲ４０／３６を装着している。制御装置Ｓの特徴として人体感知センサーにより人を感知すると放電灯が点灯し、人が不在となると消灯する機能や、負荷の装着状況の入力、任意の照明器具の点灯、消灯条件の設定が可能であるプログラム制御機能を有しており、実施形態５に示した照明器具と組み合わせることにより、放電灯始動時の点灯ばらつきを抑えるとともに、回路特性の影響によるランプ寿命のばらつきを抑え、ランプの長寿命化と交換の利便性がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２の構成を示すブロック回路図である。
【図３】本発明の実施の形態３の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態４の構成を示すブロック回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１の動作説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２の動作説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３の動作説明図である。
【図８】本発明の実施の形態４の動作説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４の動作説明図である。
【図１０】放電灯点灯装置を搭載した照明器具の一例を示す斜視図である。
【図１１】照明器具複数台を制御装置にて一括制御する照明システムの一例を示す説明図である。
【図１２】従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック回路図である。
【図１３】図１２の回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】図１２の回路の共振特性を示す図である。
【図１５】図１２の回路の共振特性を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ インバータ回路
２ 共振回路
３ 予熱回路
４ 制御回路
５ 周波数制御回路
６ ドライブ回路
７ 帰還回路
７ａ ランプ電圧検出回路
７ｂ 共振電圧検出回路
７ｃ 予熱電流検出回路
８ 周波数補正回路
９ 予熱時補正状態記憶回路
１０ タイマー回路
ＬＡ 放電灯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を高周波電力に変換して放電灯に供給するインバータ回路を用いた放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具、照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は従来技術（特開平１１−１３５２８０号公報）を示す回路ブロック図である。交流電源Ｖｓにダイオードブリッジから成る全波整流器ＤＢが接続され、全波整流器ＤＢの直流出力端子には平滑用のコンデンサＣｏを介してインバータ回路１が並列に接続されている。このインバータ回路１の出力端には、共振回路２と予熱回路３が並列接続され、インバータ回路１から出力される高周波電圧Ｖｏが両者に印加される。また、インバータ回路１の発振周波数（動作周波数）は制御回路４によって制御される。この制御回路４は、インバータ回路１が具備する１乃至複数のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを設定して上記動作周波数を制御する周波数制御回路５と、この周波数制御回路５からの信号を受けてインバータ回路１のスイッチング素子を駆動するドライブ回路６と、放電灯Ｌａのフィラメントに流れる予熱電流レベルを検出する予熱電流検出回路７ｃとを備え、予熱電流検出回路７ｃにより共振回路２又は予熱回路３に流れる電流から予熱電流レベルを検出し、周波数制御回路５へフィードバックしている。
【０００３】
共振回路２は、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路を有し、コンデンサＣ２の両端に放電灯Ｌａのフィラメントの一端ｆ２，ｆ４が接続されており、インバータ回路１から供給される高周波電圧Ｖｏに対して遅れた位相の電流Ｉ１が流れるようにインダクタＬ１のインダクタンス値とコンデンサＣ２の容量とが設定されている。
【０００４】
一方、予熱回路３はインダクタＬ２とコンデンサＣ４との直列共振回路から成り、インダクタＬ２に設けられた補助巻線ｎ１，ｎ２がそれぞれ放電灯Ｌａのフィラメントの両端ｆ１−ｆ２間、ｆ３−ｆ４間に接続されており、インバータ回路１から供給される高周波電圧Ｖｏに対して進んだ位相の電流Ｉ２が流れるようにインダクタＬ２のインダクタンス値とコンデンサＣ４の容量とが設定されている。
【０００５】
この従来例は、制御回路４によりインバータ回路１を制御して高周波電圧Ｖｏを共振回路２及び予熱回路３に印加し、放電灯Ｌａの予熱から始動及び点灯維持（定常点灯）を行なうものである。ところが、予熱回路３から放電灯Ｌａのフィラメントに供給される予熱電流Ｉｐｈは、予熱回路３を構成するインダクタＬ２やコンデンサＣ４の部品ばらつきにより、図１４の曲線Ａ〜Ｃに示すように、その共振特性にもばらつきが生じることになる。このような共振特性のばらつきに対して常に一定以上の予熱電流が確保できるようにしている。
【０００６】
一定以上の予熱電流を確保するための動作について、図１３〜図１５を参照して説明する。図１３は本従来例における制御回路４の制御動作のタイムチャートを示している。まず、時刻ｔ＝ｔ０で交流電源Ｖｓが投入されて制御回路４が動作を開始すると、周波数制御回路５は、予熱回路３の共振周波数がインダクタＬ２及びコンデンサＣ４のばらつきにより最も高くなる周波数（図１４におけるｆ３）よりも高い第１の予熱周波数ｆｐｈ１でインバータ回路１の動作を開始させる。
【０００７】
そして、周波数制御回路５は、時刻ｔ＝ｔ０〜ｔ１の期間に予熱電流検出回路７ｃによって予熱電流を検出しながら、図１５に示すように、予熱電流が所定レベルＩｐｈ０を越える第２の予熱周波数ｆｐｈ２までインバータ回路１の動作周波数ｆを徐々に変化させる（低くする）。ここで、予熱電流が所定レベルＩｐｈ０を越える第２の予熱周波数ｆｐｈ２は、図１５に示すように、インダクタＬ２及びコンデンサＣ４によって異なり、曲線Ａで表される共振特性の場合をｆｐｈ２（ａ）、曲線Ｂで表される共振特性の場合をｆｐｈ２（ｂ）、曲線Ｃで表される共振特性の場合をｆｐｈ２（ｃ）で表すことにする。
【０００８】
周波数制御回路５は、予熱電流検出回路７ｃで検出されるレベルが上記所定レベルＩｐｈ０を越えた時点でインバータ回路１の動作周波数ｆを第２の予熱周波数ｆｐｈ２（ａ）又はｆｐｈ２（ｂ）又はｆｐｈ２（ｃ）に固定し、所定の予熱期間（図１３における時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２）だけ放電灯Ｌａのフィラメントを予熱する。
【０００９】
そして、周波数制御回路５が、動作周波数ｆを第２の予熱周波数ｆｐｈ２（ａ）又はｆｐｈ２（ｂ）又はｆｐｈ２（ｃ）から始動に必要な高電圧が得られる始動周波数ｆｓｔにまで低下させ、時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３の間（始動期間）だけ始動周波数ｆｓｔに固定する。この動作モードを始動モードと呼ぶ。
【００１０】
その結果、放電灯Ｌａが始動した後（時刻ｔ＝ｔ３以降）は、周波数制御回路５が放電灯Ｌａを定常点灯させるために、始動周波数ｆｓｔよりもさらに低い周波数ｆCTでインバータ回路１を動作させる。この動作モードを点灯モードと呼ぶ。
【００１１】
上述のように、本従来例によれば、予熱回路３を構成するインダクタＬ２やコンデンサＣ４の部品ばらつきによって共振特性にばらつきが生じた場合であっても、予熱電流検出回路７ｃにより予熱電流のレベルを検出しながら、周波数制御回路５にて放電灯Ｌａのフィラメントを予熱するのに充分なレベルの予熱電流が常に供給されるようにインバータ回路１の動作周波数ｆを制御し、常に所定のレベル以上の予熱電流を確保するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−１３５２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記従来例においては、予熱時の予熱電流が所定のレベル以上となるよう制御を行っているが、予熱終了後の始動モードにおける特性のばらつきは加味されていない。つまり、放電灯の放電開始に必要となる始動電圧レベルがばらつきを持っていることに対し、確実に放電を開始させるためには、始動電圧レベルが最も低くなる条件をもとに、上記予熱の所定レベルを設定する必要があり、始動電圧が高いものや、分布としても最も多くなる中程度のばらつきのものに対しては必要以上の過剰な予熱電流を流すこととなり、ランプフィラメントに余分なダメージを与え、放電灯の寿命に対し悪影響を及ぼすことがあった。
【００１３】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、予熱時の予熱電流のばらつきを解消するだけでなく、予熱動作終了後の始動動作時や定常点灯時においても特性のばらつきを抑制し、放電灯負荷や回路部品のストレスを低減できる放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源電圧をインバータ回路１により高周波電圧に変換し、共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１によるＬＣ共振回路２を含む放電灯負荷回路ＩＬに電力を供給することにより放電灯ＬＡを高周波点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯ＬＡの放電開始前に放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２を暖めるための予熱モードと、放電を開始させるために放電灯ＬＡの両端間に放電可能となる電圧を印加する始動モードと、点灯後に所定の放電灯出力を維持する点灯モードの少なくとも３つのモードを有し、前記予熱モード以前にＬＣ共振回路２の状態を検出し、その検出状態に応じて予熱時の特性を補正する補正制御手段（周波数補正回路８）と、前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段（予熱時補正状態記憶回路９）を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達することにより、回路部品のばらつきによる特性のばらつき補正を、予熱電流はもちろんのこと、始動時の発振電圧、及び定常点灯時の特性にも反映させ、各モードにおいて特性ばらつきを小さく抑え、放電灯負荷や回路部品に過剰なストレスを印加することなく所定の特性が得られる、信頼性の高い放電灯点灯装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。インバータ回路１の出力端にはインバータ負荷回路ＩＬが接続されている。インバータ負荷回路ＩＬは、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び直流カット用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡで構成されている。
【００１７】
インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には制御回路４が接続されている。制御回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するドライブ回路６と、インバータ回路１の動作周波数を制御する周波数制御回路５と、予熱モード、始動モード、点灯モード等のインバータ回路１の動作モードの切り替え、及び、各モードの時間を制御するタイマー回路１０と、ランプ電圧を検出して制御回路４の制御に帰還する帰還回路（ランプ電圧検出回路７ａ）と、ランプ電圧検出回路７ａの検出電位を受けてインバータ回路１の動作周波数を適切な周波数とするために周波数制御回路５に周波数補正のための信号を伝達する周波数補正回路８と、周波数補正回路８による予熱時の周波数補正状態を記憶しておいて、予熱時以降のモードへその補正状態を伝達するべく周波数制御回路５に信号を出力する予熱時補正状態記憶回路９とを備えている。なお、図示された回路例では、ランプ電圧検出回路７ａは、インバータ負荷回路ＩＬのインダクタＬ１と放電灯ＬＡのフィラメントｆｔ１の接続部の電位によりランプ電圧を検出しているが、ランプ電圧の検出箇所は図示された箇所に限定されるものではなく、要するに、予熱時の状態検出によって始動時や点灯時のランプ電圧を推定できる箇所から検出すれば良い。
【００１８】
以下、本回路の動作について説明する。交流電源Ｖｓが入力されると、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、制御回路４の周波数制御回路５により第１の動作周波数（予熱周波数ｆｐｈ０）にて制御され、交互にオン／オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点は上記オン／オフにより矩形波の高周波発振電圧となり、インバータ負荷回路ＩＬに入力される。矩形波の高周波発振電圧は直流カット用コンデンサＣ２を介して、共振インダクタＬ１、共振コンデンサＣ１、および放電灯フィラメントｆｔ１、ｆｔ２を含めた直列回路の両端に印加される。
【００１９】
上記共振回路の出力電圧Ｖｏ２の周波数特性は図５（ａ）のようになっており、上記予熱周波数ｆｐｈ０での動作時は放電灯負荷点灯前の無負荷時共振の特性曲線上のａ点で動作する。インダクタＬ１とコンデンサＣ１の直列共振回路の電流は、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２を介して流れ、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２が予熱（放電灯点灯前にフィラメントを暖める）される。
【００２０】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される予熱モード時間が終わると、放電灯を点灯させる始動モードに移行する。すなわち、周波数制御回路５は予熱モードが終わると、動作周波数をｆｐｈ０からｆｓｔ０に変化させ、無負荷時共振の特性曲線上のｂ点の動作に移行する。ａ点からｂ点への電圧上昇により放電灯に放電可能となる電圧が印加され、放電灯が点灯する。
【００２１】
放電灯が点灯するとインダクタＬ１、コンデンサＣ１に放電灯負荷インピーダンスが加わり、無負荷時共振の特性曲線上のｂ点から、負荷点灯時の共振曲線上のｃ点に移行する。
【００２２】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される始動モード時間が終わると、定常点灯状態に移行する。すなわち、周波数制御回路５は始動モードが終わると、動作周波数をｆｓｔ０からｆｆｕｌｌ０に変化させ、負荷点灯時の共振曲線上のｄ点に移行する。
【００２３】
ここで、上記共振曲線はインダクタＬ１、コンデンサＣ１等の共振回路の部品ばらつきにより、制御回路４の動作周波数とは独立して変動する。
【００２４】
例えば、図５（ｂ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が高くなった場合、周波数制御回路５が上記の予熱周波数ｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍａｘ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が過剰になったり、放電灯に印加される電圧が高くなり、予熱モードの終了前に点灯したりと、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、インダクタＬ１、コンデンサＣ１の接続点の電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるように周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ上昇させ、無負荷時共振の特性曲線上のａ’点、ｆｐｈ１へと予熱周波数をシフトさせるように制御する。予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から上記△ｆの所定倍（ｎ×△ｆ）高く補正し、ｆｓｔ１で動作させる。始動モードが終わると、点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記△ｆの所定倍（ｍ×△ｆ）高く補正し、負荷点灯時の共振曲線上のｄ’点、ｆｆｕｌｌ１で動作する。
【００２６】
以上のように、本実施の形態では、予熱時のランプ両端間電圧を検出し、その検出電圧に従い、予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件（Δｆ）を所定の相関関係（ｎ倍、ｍ倍）で始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００２７】
また、上記とは逆に図５（ｃ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が低くなった場合、周波数制御回路５が初期設定の予熱周波数ｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍｉｎ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が少なくなり、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００２８】
そこで本実施の形態では、インダクタＬ１、コンデンサＣ１の接続点の電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるように周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ下降させ、無負荷時共振の特性曲線上のａ’点、ｆｐｈ２へと予熱周波数をシフトさせるように制御する。
【００２９】
予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から上記△ｆの所定倍（ｏ×△ｆ）低く補正し、ｆｓｔ２で動作させる。本ばらつき条件で初期のｆｓｔ０で動作させた場合、共振回路の電圧が低く、放電灯を放電開始させるための十分な電圧が得られず、始動不良を起こしたり、また、始動不良を防ぐための始動モード固有の調整手段を必要としていたが、この周波数補正により、そのような手段を用いず始動性能を満足することが出来た。
【００３０】
始動モードが終わると、点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記△ｆの所定倍（ｐ×△ｆ）低く補正し、負荷点灯時の共振曲線上のｄ’点、ｆｆｕ１１２で動作させる。
【００３１】
なお、予熱時の周波数補正条件（Δｆ）を始動モード、点灯モードへ反映させる相関係数は、固有振動周波数ｆ０の増加時と減少時とで同じ（ｎ＝ｏ、ｍ＝ｐ）に設定しても良いし、始動モードと点灯モードとで同じ（ｎ＝ｏ＝ｍ＝ｐ）に設定しても良い。また、予熱モードと同じ（ｎ＝ｏ＝ｍ＝ｐ＝１）に設定しても良い。もちろん、これらの相関係数ｎ，ｍ，ｏ，ｐはそれぞれ異なる最適な値に設定しても良い。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では、予熱時のランプ両端間電圧を検出し、その検出電圧に従い予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件を始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて、目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。インバータ回路１の出力端にはインバータ負荷回路ＩＬが接続されている。インバータ負荷回路ＩＬは、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び直流カット用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡで構成されている。
【００３４】
共振用インダクタＬ１には補助巻線が設けてあり、コンデンサＣ４、Ｃ５を介してそれぞれ放電灯フィラメントｆｔ１、ｆｔ２に接続された予熱回路３が構成され、補助巻線に発生する電圧によりフィラメントｆｔ１、ｆｔ２の予熱が行われる。
【００３５】
インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には制御回路４が接続されている。制御回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するドライブ回路６と、インバータ回路１の動作周波数を制御する周波数制御回路５と、予熱モード、始動モード、点灯モード等のインバータ回路１の動作モードの切り替え、及び、各モードの時間を制御するタイマー回路１０と、インダクタＬ１の発生電圧を検出して制御回路４の制御に帰還する帰還回路（共振電圧検出回路７ｂ）と、共振電圧検出回路７ｂの検出電位を受けてインバータ回路１の動作周波数を適切な周波数とするために周波数制御回路５に周波数補正のための信号を伝達する周波数補正回路８と、周波数補正回路８による予熱時の周波数補正状態を記憶しておいて、予熱時以降のモードへその補正状態を伝達するべく周波数制御回路５に信号を出力する予熱時補正状態記憶回路９とを備えている。なお、図示された回路例では、共振電圧検出回路７ｂは、インダクタＬ１の補助巻線からインダクタＬ１の発生電圧を検出しているが、共振電圧の検出箇所は図示された箇所に限定されるものではない。
【００３６】
本回路の動作について以下に説明する。交流電源Ｖｓが入力されると、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は制御回路４の周波数制御回路５により第１の動作周波数（予熱周波数ｆｐｈ０）にて制御され、交互にオン、オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点は上記オン／オフにより矩形波の高周波発振電圧となり、インバータ負荷回路ＩＬに入力される。矩形波の高周波発振電圧は直流カット用コンデンサＣ２を介し、共振用インダクタＬ１、共振用コンデンサＣ１、および放電灯フィラメントｆｔ１、ｆｔ２を含めた直列接続回路の両端に印加される。
【００３７】
上記共振回路２の出力電圧Ｖｏ２の周波数特性は図６（ａ）のようになっており、上記予熱周波数ｆｐｈ０での動作時は放電灯負荷点灯前の無負荷共振時の特性曲線上のａ点で動作する。ｆｐｈ０での動作時に、ＬＣ直列共振によりインダクタＬ１に発生した電圧は補助巻線からコンデンサＣ４、Ｃ５を介しそれぞれフィラメントｆｔ１、ｆｔ２に電力を供給し、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２が予熱（放電灯点灯前にフィラメントを暖める）される。
【００３８】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される予熱モード時間が終わると、放電灯を点灯させる始動モードに移行する。すなわち、周波数制御回路５は予熱モード時間が終わると、周波数をｆｐｈ０からｆｓｔ０に変化させ、無負荷共振時の特性曲線上のｂ点での動作に移行する。ａ点からｂ点への電圧上昇により放電灯に放電可能となる電圧が印加され、放電灯が点灯する。放電灯が点灯すると、インダクタＬ１、コンデンサＣ１に放電灯負荷インピーダンスが加わり、無負荷共振時の特性曲線上のｂ点から負荷点灯時の共振曲線上のｃ点に移行する。
【００３９】
制御回路４内のタイマー回路１０で制御される始動モード時間が終わると、定常点灯状態に移行する。すなわち、周波数制御回路５は始動モードが終わると、周波数をｆｓｔ０からｆｆｕｌｌ０に変化させ、負荷点灯時の共振曲線上のｄ点に移行する。
【００４０】
ここで上記共振曲線は、インダクタＬ１、コンデンサＣ１等の共振回路部の部品ばらつきにより制御回路４の動作周波数とは独立して変動する。
【００４１】
例えば図６（ｂ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が高くなった場合、周波数制御回路がｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍａｘ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が過剰になったり、放電灯に印加される電圧が高くなり、予熱モード終了前に点灯したりと、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００４２】
そこで、本実施の形態では共振用インダクタＬ１の補助巻線から共振電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるよう周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ上昇させ、図ａ’点、ｆｐｈ１へと予熱周波数をシフトさせるように制御する。
【００４３】
予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から予熱時と同様に△ｆ高く補正し、図ｃ’点、ｆｓｔ１で動作する。
【００４４】
始動モードが終わると、点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記△ｆ高く補正し、図ｄ’点、ｆｆｕｌｌ１で動作する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では予熱時の共振電圧を検出し、その検出電圧に従い、予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件を始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００４６】
また、上記とは逆に、図６（ｃ）のように、部品ばらつきにより固有振動周波数ｆ０が低くなった場合、周波数制御回路５がｆｐｈ０でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させると、ｍｉｎ＿ｓｔａｒｔ点で動作することとなる。そうすると、フィラメントｆｔ１、ｆｔ２への予熱電流が少なくなり、放電灯の寿命に悪影響を及ぼすことになる。
【００４７】
そこで、本実施例では、共振用インダクタＬ１の補助巻線から共振電圧を検出し、所定の予熱状態が得られるように周波数補正回路８を動作させ、動作周波数を△ｆ下降させ、図ａ’点、ｆｐｈ２へと制御する。
【００４８】
予熱モードが終わると、始動モードでの周波数を初期設定のｆｓｔ０から予熱時と同様に△ｆ低く補正し、図ｃ’点、ｆｓｔ２で動作する。
【００４９】
本ばらつき条件において、初期設定のｆｓｔ０で動作させた場合、共振回路の電圧が低く、放電灯を放電開始させるための十分な電圧が得られず、始動不良を起こしたり、また、始動不良を防ぐための始動モード固有の調整手段を必要としていたが、上記の周波数補正により、そのような手段を用いずに始動性能を満足することが出来た。
【００５０】
始動モードが終わると点灯モードでの周波数を初期設定のｆｆｕｌｌ０から上記と同様に△ｆ低く補正し、図ｄ’点、ｆｆｕｌｌ２で動作する。
【００５１】
以上のように本実施の形態では、予熱時の共振電圧を検出し、その検出電圧に従い予熱時の動作周波数を補正するとともに、上記予熱時の周波数補正条件を始動モード、点灯モードへ反映させることにより、予熱、始動、点灯全てのモードにおいて目標とする所定の特性範囲内にてインバータ回路１を動作させることが出来る。
【００５２】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。インバータ回路１の出力端にはインバータ負荷回路ＩＬが接続されている。インバータ負荷回路ＩＬは、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び直流カット用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２で構成されている。また、電源回路ＣＶのスイッチング素子Ｑ３を高周波でオン／オフ駆動制御する制御回路ＣＶＣＣと、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を高周波でオン／オフ駆動制御する制御回路４を備えている。その制御回路４は、インバータ負荷回路ＩＬの放電灯負荷電圧Ｖｌａを検出してインバータ周波数制御回路ＩＶＤＲに帰還する帰還回路を含んだ構成である。さらに、放電灯点灯装置ＤＬＡの回路グランドＧｎｄはコンデンサＣ１８を介して対地アースＥ／Ｇに接続されている。
【００５３】
次に、この放電灯点灯装置ＤＬＡについて、構成回路をブロック毎に簡単に説明する。
１）電源回路ＣＶ
商用電源Ｖｓからの交流電圧は、電流ヒューズＦｕｓｅを介してフィルタ回路ＦＩの入力端に供給されている。電流ヒューズＦｕｓｅは、放電灯点灯装置ＤＬＡ内の故障等による電源短絡時に直ちに交流電源Ｖｓから回路を遮断するものである。フィルタ回路ＦＩはコンデンサＣｆ、コモン（ノーマル）モードフィルタＬＦよりなり、後段のチョッパ回路の入力電流の高周波成分を除去するものである。フィルタ回路ＦＩの入力端には、サージ電圧を吸収するサージ電圧吸収素子ＺＮＲが並列接続されている。
【００５４】
フィルタ回路ＦＩの出力端には、交流電圧を全波整流する整流器ＤＢの入力が接続され、整流器ＤＢの出力には突入電流抑制回路ＩＣＣを介して昇圧チョッパ回路ＵＶＣが接続されている。昇圧チョッパ回路ＵＶＣのスイッチング素子Ｑ３には、そのスイッチング素子Ｑ３を高周波でオン／オフ駆動制御する制御回路ＣＶＣＣが接続されている。
【００５５】
昇圧チョッパ回路ＵＶＣは、整流器ＤＢの＋出力端の脈流電圧を突入電流抑制回路ＩＣＣを介して入力している。コンデンサＣ８は小容量のコンデンサであり、その端子電圧は脈流電圧となる。コンデンサＣ８の一端にインダクタＬ２の一次巻線ｎ１の一端が接続され、インダクタＬ２の一次巻線ｎ１の他端にはスイッチング素子Ｑ３のドレイン端子とダイオードＤ１の陽極が接続される。スイッチング素子Ｑ３のソース端子には電流検出抵抗Ｒ２が接続され、ダイオードＤ１の陰極には平滑用のコンデンサＣ０が接続され、コンデンサＣ８，抵抗Ｒ２，コンデンサＣ０の他端及び整流器ＤＢの−出力端が回路グランドＧｎｄに接続されて、コンデンサＣ０に発生する平滑電圧Ｖｄｃを出力するように構成されている。
【００５６】
チョッパ制御回路ＣＶＣＣは、制御回路ＩＣ１として、汎用のチョッパ制御用ＩＣであるモトローラ社製のＭＣ３３２６２を用いたものであり、その構成は周知であるので、ここでは詳しい説明は省略し、制御回路ＩＣ１に対する外付け部品の構成を以下に簡単に説明する。
【００５７】
制御回路ＩＣ１の１番ピン（出力電圧帰還端子）には、平滑用のコンデンサＣ０に並列接続された抵抗Ｒ１４と可変抵抗ＶＲ１の直列回路によって平滑出力電圧Ｖｄｃを分圧した電圧が入力される。２番ピン（誤差アンプ出力／補償端子）とグランド間には抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１１の並列回路が接続される。３番ピン（マルチプライヤ入力端子）にはチョッパ入力電圧（コンデンサＣ８の両端電圧）の脈流電圧を抵抗Ｒ７，Ｒ８によって分圧した電圧が入力される。４番ピン（電流センス入力端子）にはスイッチング素子Ｑ３に流れる電流を検出するために、抵抗Ｒ２で得られた電圧が抵抗Ｒ１３を介して入力される。３番ピン，４番ピンとグランド間に接続されたコンデンサＣ１０，Ｃ１２は、ノイズ除去用の小容量のコンデンサである。５番ピン（ゼロ電流検出入力端子）にはインダクタＬ２を流れる電流のゼロクロス点を検出するために、インダクタＬ２の二次巻線ｎ２の出力が抵抗Ｒ９を介して入力される。６番ピン（グランド端子）は回路グランドＧｎｄに接続される。７番ピン（出力端子）は、スイッチング素子Ｑ３を駆動するために、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２を介してスイッチング素子Ｑ３のゲート端子に接続されている。８番ピン（電源電圧端子）には制御回路ＣＣの電源用として、抵抗Ｒ３，Ｒ４にて分圧された電圧Ｖｃｃが、コンデンサＣ９及びツェナーダイオードＺＤ１で平滑されて入力される。
【００５８】
以上のように構成することにより、制御回路ＩＣ１は昇圧チョッパ回路ＵＶＣの入力電圧（脈流電圧）を３番ピンの入力に基づいて検出し、昇圧チョッパ回路ＵＶＣからの平滑出力電圧を１番ピンの入力に基づいて検出し、スイッチング素子Ｑ３に流れる電流を４番ピンの入力に基づいて検出し、更にインダクタＬ２に流れる電流を５番ピンの入力に基づいて検出しながら、スイッチング素子Ｑ３の駆動制御を行なうことができる。
【００５９】
次に、突入電流抑制回路ＩＣＣについて説明する。突入電流抑制回路ＩＣＣは、ＰＴＣサーミスタＰＴＨとサイリスタＱ４が並列に接続され、サイリスタＱ４のゲート・陰極間には、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３と抵抗Ｒ６とダイオードＤ２の直列回路と、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ７が並列に接続されて構成される。突入電流抑制回路ＩＣＣの動作は、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの動作時はインダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が発生するため、サイリスタＱ４がオンし、サイリスタＱ４を通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれ、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの不動作時はインダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が殆ど発生しないため、サイリスタＱ４がオフし、ＰＴＣサーミスタＰＴＨを通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれる。
【００６０】
つまり、電源投入時は昇圧チョッパ回路ＵＶＣが不動作のため、ＰＴＣサーミスタＰＴＨによって突入電流が抑制され、定常時には昇圧チョッパ回路ＵＶＣが動作するため、サイリスタＱ４にてＰＴＣサーミスタＰＴＨが短絡されて、ＰＴＣサーミスタによるロスは発生しないという回路動作となる。
【００６１】
２）インバータ回路１
インバータ回路１は、電源回路ＣＶの出力端（コンデンサＣ０の平滑出力電圧Ｖｄｃ）を入力とし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と検出抵抗Ｒ１の直列回路を接続したものである。電源回路ＣＶの正出力端には、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子が接続され、そのスイッチング素子Ｑ１のソース端子にはスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子が接続され、さらにそのスイッチング素子Ｑ２のソース端子には帰還回路ＦＢＣ２の検出抵抗Ｒ１が接続されて、その抵抗Ｒ１は回路グランドＧｎｄへと接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲート端子及びインバータ回路１の出力端Ｖｍは、制御回路ＩＶＣＣへ接続される。
【００６２】
制御回路ＩＶＣＣは、インバータ駆動回路ＩＶＤＲとタイマー回路ＴＩＭ及びそれらの周辺部品で構成される。
以下に、インバータ駆動回路ＩＶＤＲとタイマー回路ＴＩＭについて、それらの周辺部品の構成及び動作の説明を行なう。
【００６３】
インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番ピン（発振器用抵抗接続端子）とグランド間には、抵抗Ｒ２７と、スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ２３の直列回路と、スイッチＳＷ１と抵抗Ｒ２４の直列回路との並列回路が接続されている。２番ピン（発振器用コンデンサ接続端子）とグランド間にはコンデンサＣ１５が接続され、３番ピン（グランド端子）は回路グランドＧｎｄに接続され、４番ピン（電源電圧端子）には制御回路ＩＣ１の電源用として、上述の制御電源電圧Ｖｃｃが入力される。５番ピン（高圧側駆動用基準電圧端子）にはインバータ出力電圧Ｖｍが接続されている。６番ピン（高圧側駆動用電源端子）には、コンデンサＣ１４が５番ピンとの間に接続され、ダイオードＤ５の陰極が６番ピンヘ、同陽極が制御電源Ｖｃｃへと接続される。７番ピン（高圧側駆動電圧出力端子）は抵抗Ｒ１５，Ｒ１６を介してスイッチング素子Ｑ１のゲート端子へ、８番ピン（低圧側駆動電圧出力端子）は抵抗Ｒ１７，Ｒ１８を介してスイッチング素子Ｑ２へ、それぞれ接続される。
【００６４】
インバータ駆動回路ＩＶＤＲの動作は、電源投入後、制御電源電圧Ｖｃｃがインバータ駆動回路ＩＶＤＲの動作開始電圧に達すると、１，２番ピンに接続されている抵抗値と容量値によって決まる周波数にて、７，８番ピンに交互に駆動電圧を発生させることで、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン／オフさせるものである。
【００６５】
次に、タイマー回路ＴＩＭの１番ピン（発振器用抵抗接続端子）とグランド間には、抵抗Ｒ２５が接続され、２番ピン（発振器用コンデンサ接続端子）とグランド間にはコンデンサＣ１６が接続され、３番ピン（グランド端子）は回路グランドＧｎｄに接続され、４番ピン（電源電圧端子）には制御回路ＣＣの電源用として、上述の制御電源電圧Ｖｃｃが入力される。５，６，７番の各出力ピンには、夫々スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が接続されている。
【００６６】
タイマー回路ＴＩＭの動作は、電源投入後、制御電源電圧ＶｃｃがＩＣの動作開始電圧に達すると、１，２番ピンに接続されている抵抗値と容量値によって決まる時間経過後にスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフを決めるものである。具体的には図７に示すシーケンスでスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフ状態が変化する。つまり、インバータ制御回路ＩＶＣＣの動作は、図７で示されるように予熱モード（周波数ｆｐｈ）、始動モード（周波数ｆｓｔ）、点灯モード（周波数ｆｆｕｌｌ）と段階的に周波数を変化させながら、インバータ回路１を駆動するものである。
【００６７】
次に、帰還回路ＦＢＣ１、ＦＢＣ２の構成及び動作を説明する。インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番端子には予熱モード、始動モード、点灯モードのすべてのモードに帰還動作を反映させる帰還回路ＦＢＣ１と、点灯モード時のみに帰還動作させる帰還回路ＦＢＣ２が接続されている。
【００６８】
まず、帰還回路ＦＢＣ１は、インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番端子から抵抗Ｒ３２を介してスイッチＳＷ４がグランド間に接続されている。スイッチＳＷ４にはＲＳフリップフロップの出力信号Ｑが接続され、ＲＳフリップフロップのセット入力ＳにＨｉｇｈ信号が入力されると、ＲＳフリップフロップの出力ＱがＬｏｗからＨｉｇｈに反転し、スイッチＳＷ４がオンする。ＲＳフリップフロップのリセット入力ＲにＨｉｇｈ信号が入力されると、Ｑ出力がＨｉｇｈからＬｏｗに反転し、スイッチＳＷ４がオフする。ＲＳフリップフロップのセット入力Ｓにはアンド回路ＡＮＤ１の出力端子が接続され、アンド回路ＡＮＤ１の入力にはタイマー回路ＴＩＭの５番出力端子と制御電源電圧Ｖｃｃから抵抗Ｒ２８によりプルアップされたコンパレータＣｏｍｐ１の出力端子が接続され、タイマー回路ＴＩＭの５番端子及びコンパレータＣｏｍｐ１の出力端子がともにＨｉｇｈとなることにより、アンド回路ＡＮＤ１の出力からＨｉｇｈ信号がＲＳフリップフロップのセット入力Ｓに入力される。コンパレータＣｏｍｐ１の＋入力端子には、ランプＬＡ１の一端からダイオードＤ８を介して検出されるランプ電圧検出電位を抵抗Ｒ３１とＲ３０で分圧し、コンデンサＣ１７で平滑した電位が入力され、また、コンパレータＣｏｍｐ１の−入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３３、Ｒ３４で分圧したしきい値電圧が入力され、ランプ電圧検出電位が−端子電位＞＋端子電位となった場合に、コンパレータＣｏｍｐ１の出力からＨｉｇｈ信号が出力される。
【００６９】
このように、タイマー回路ＴＩＭの５番端子がＨｉｇｈとなる予熱モードにおいて、ランプ電圧検出電位が所定のしきい値より高い場合にＲＳフリップフロップの出力ＱがＨｉｇｈとなり、スイッチＳＷ４がオンし、インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番端子に接続された抵抗Ｒ２７に抵抗Ｒ３２が並列接続されることとなり、その結果、インバータ駆動回路ＩＶＤＲで制御されるインバータ回路１の発振周波数が高く補正される。この補正動作はＲＳフリップフロップのリセット信号が入るまで、つまり、タイマー回路ＴＩＭの９番端子からの初期リセット信号が入るまでは継続される。
【００７０】
次に、帰還回路ＦＢＣ２はオペアンプＯＰ１を用いたフィードバック回路であり、オペアンプＯＰ１は制御電源電圧Ｖｃｃを電源として動作する。オペアンプＯＰ１の＋側入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１９と可変抵抗ＶＲ３により分圧した基準電圧が入力され、−側入力端子には、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ２の電流を検出する抵抗Ｒ１の両端電圧が抵抗Ｒ２０を介して入力される。オペアンプＯＰ１の出力端子には、−側入力端子との間に抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ１３とが並列に接続され、インバータ駆動回路ＩＶＤＲの１番ピンとの間にダイオードＤ６、抵抗Ｒ２２及びスイッチＳＷ３が接続されている。
【００７１】
帰還回路ＦＢＣ２の動作は、インバータ負荷回路ＩＬの共振電流を、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ２に流れる電流を検出する抵抗Ｒ１によって電圧変換し、この電圧が抵抗Ｒ２０を介してオペアンプＯＰ１の−側入力端子に入力される。このオペアンプＯＰ１の−側入力端子に現れる電圧と、オペアンプＯＰ１の＋側入力端子に印加される基準電圧とを比較して、双方の電圧が略等しくなるようにインバータ回路１の動作周波数を可変させる働きを持つ。
【００７２】
ここで、オペアンプＯＰ１の−側入力端子に現れる電圧は、インバータ負荷回路ＩＬの消費電力にほぼ正比例で変化する。そして、インバータ負荷回路ＩＬの消費電力の大半は、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２の出力電力が占めている。つまり、帰還回路ＦＢＣ２は、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２の出力電力を略一定にするように、インバータ回路１の動作周波数を可変させる、即ち定電力制御を行なうものである。
【００７３】
帰還回路ＦＢＣ２の動作を、図７を参照して説明すると、タイマー回路ＴＩＭのスイッチＳＷ３によって予熱及び始動モードでは帰還回路ＦＢＣ２は動作せず、点灯モードにおいては放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２の種類によって、ｆｆｕｌｌ〜ｆｆｕｌｌｍｉｎの間で放電灯負荷ＬＡの出力電力を略一定にするように、インバータ回路１の動作周波数を可変させる動作を行なう。
【００７４】
３）インバータ負荷回路ＩＬ
インバータ負荷回路ＩＬは、インバータ回路１の出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に接続され、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２に電力供給する二重共振回路２と、放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２，ｆｔ３，ｆｔ４を予熱する予熱回路３によって構成される。
【００７５】
二重共振回路２は、インバータ回路１の出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に、共振用インダクタＬ１の一次巻線ｎ１と、共振用コンデンサＣ１が直列に接続され、コンデンサＣ１の両端に、放電灯負荷ＬＡ１、ＬＡ２と共振兼直流阻止用コンデンサＣ２が直列に接続して構成されている。コンデンサＣ６はシーケンスコンデンサである。
【００７６】
予熱回路３は、共振用インダクタＬ１の二次巻線ｎ２，ｎ３に対し、それぞれコンデンサＣ３，Ｃ４を介して放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ４を接続すると共に、二次巻線ｎ４に対し、コンデンサＣ５を介して放電灯フィラメントｆｔ２，ｆｔ３を接続して構成されている。
【００７７】
なお、インバータ回路１が発振動作を開始した後は、共振用インダクタＬ１の二次巻線ｎ５に生じる電圧を抵抗Ｒ２６、ダイオードＤ７を介してコンデンサＣ９に供給し、効率良く制御電源電圧Ｖｃｃを確保している。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、予熱時のランプ電圧を検出し、その検出電圧により予熱時のインバータ回路の動作周波数を補正するとともに、その補正状態を予熱モード以降の始動モード、点灯モードにも伝達し、且つまた、点灯時の共振電流をフィードバックして補正する手段を併せ持つことにより、回路を構成する部品のばらつきや、点灯するランプのばらつきに対しても、また、ランプの種類が変化した際においても確実にランプを始動させることはもちろんのこと、ランプフィラメントへのダメージや回路部品へのストレスを比較的小さく抑えることのできる信頼性の高い放電灯点灯装置を提供することができる。
【００７９】
また、特性補正手段としてインバータの電圧源となる平滑出力電圧Ｖｄｃを変化させることによっても同様の効果が得られる。平滑出力電圧Ｖｄｃの制御手段としては、チョッパ制御用のＩＣ１の１番ピン（出力電圧帰還端子）を用いて行うことができる。その場合、予熱時の特性補正は平滑出力電圧Ｖｄｃを補正することで行なわれる。また、その特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段は、予熱時における平滑出力電圧Ｖｄｃの補正量と、始動モードまたは点灯モードにおける平滑出力電圧Ｖｄｃの補正量との間に所定の相関関係を持たせることで、予熱時の特性補正を始動時または点灯時に反映させれば良い。
【００８０】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置ＤＬＡの回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用の交流電源Ｖｓには、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路ＣＶが接続されている。この電源回路ＣＶの出力端にはインバータ回路１が接続されている。インバータ回路１は高周波で交互にオン／オフ駆動される一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。そのインバータ回路１の出力側には放電灯ＬＡを負荷とする共振回路２と、放電灯ＬＡのフィラメントｆｔ１，ｆｔ２に予熱電流を供給するための予熱回路３が接続されている。共振回路２は、共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１、及び共振兼直流阻止用コンデンサＣ２、放電灯負荷ＬＡで構成される。予熱回路３は、直流カット用コンデンサＣｔと予熱トランスＴ１とスイッチＳＷの直列接続回路により構成され、予熱トランスＴ１の二次巻線ｎ２、ｎ３にはそれぞれコンデンサＣ４、Ｃ５を介してランプフィラメントｆｔ１、ｆｔ２が接続されている。
【００８１】
インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には制御回路４の出力が接続されている。制御回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するドライブ回路６と、動作周波数を制御する周波数制御回路５と、予熱モード、始動モード、点灯モード等のインバータ回路１の動作モードの切り替え及び各モードの時間を制御するタイマー回路１０と、予熱電流及びランプ電圧を検出する帰還回路７と、帰還回路７の検出出力を周波数制御回路５やタイマー回路１０の制御に反映させるマイクロコンピュータとを備えている。帰還回路７は、インバータ負荷回路ＩＬのインダクタＬ１と放電灯フィラメントｆｔ１の接続部の電位、つまりランプ電圧を検出して制御回路４の制御に帰還するランプ電圧検出回路７ａと、予熱トランスＴ１の補助巻線ｎ４の電圧を制御回路４の制御に帰還する予熱電流検出回路７ｃよりなる。マイクロコンピュータは周波数補正制御部８、予熱時補正状態記憶回路９及び予熱時間補正制御部１１を含んで構成されている。周波数補正制御部８は、帰還回路７の検出電位を受けて、インバータ回路１の動作周波数を適切な周波数とするために、周波数制御回路５に周波数補正のための信号を与える。また、予熱時間補正制御部１１は、帰還回路７の検出電位を受けて、予熱時間補正のための信号をタイマー回路１０へ伝達する。さらに、予熱時補正状態記憶回路９は予熱時の周波数補正状態を記憶し、予熱モード以降の始動モードや点灯モードへその補正状態を伝達し、周波数制御回路５の制御に反映させる。
【００８２】
本回路動作について、ランプ電圧検出による周波数補正動作については実施の形態１と同様のため、詳細な説明は省略し、異なる予熱電流検出によるフィードバック制御及び予熱時間の補正について説明する。
【００８３】
本実施の形態においては、放電灯ＬＡを負荷とする共振回路２と放電灯ＬＡのフィラメントｆｔ１，ｆｔ２を予熱するための予熱回路３は独立しており、実施の形態１〜３と同様の予熱時のランプ電圧や共振回路２の出力電圧Ｖｏ２による補正では、予熱時の放電灯ＬＡに印加される電圧や、始動モードの放電灯ＬＡに印加する始動電圧レベルの補正はできるが、予熱時の予熱電流のばらつき補正はできないことになる。例として実施の形態１で説明したばらつき条件１に予熱電流特性カーブを重ね合わせたものを図８に示し説明する。予熱時の電圧検出による周波数補正により、予熱周波数はｆｐｈ０からｆｐｈ１に移行し、予熱電流はＩｐｈ０からＩｐｈ１に移行する。
【００８４】
放電灯の予熱時に必要とされる予熱条件は、予熱電流と予熱時間により規定される。例えばＦＨＦ３２においてはＪＩＳ Ｃ７６１７にて予熱時間ｔｐが以下のように規定されている。
・最小予熱電流ｉｋ＝（ａ／ｔｐ＋ｉｍ）
［ａ＝０．２（Ａｓ），ｉｍ＝０．２５（Ａ）］
・最大予熱電流ＩＫ＝（Ａ／ｔｐ＋ＩＭ）
［Ａ＝０．９６０（Ａｓ），ＩＭ＝０．４０（Ａ）］
【００８５】
本規定式により得られる適正領域を図９に示し、補正動作について説明する。例えば初期の予熱時間設定１．５秒において、先に述べた予熱時の周波数補正により予熱特性がＩｐｈ０からＩｐｈ１に移行したときに、図９に示すように、Ｉｐｈ１が適正領域外となる場合が考えられる。その際、タイマー回路１０により制御される予熱時間を１．５秒から１．０秒に補正することにより適正領域内とすることができる。
【００８６】
以上、予熱時の共振回路２の出力電圧検出と予熱回路３の予熱電流検出とを組み合わせ、周波数制御回路５及びタイマー回路１０に補正制御を行うことにより、回路構成部品のばらつきや、放電灯負荷のばらつきが生じた際においても、ボリューム抵抗での調整等、外部からの調整手段を用いることなく、予熱モード時の適切な予熱電流の供給が可能となり、また、予熱時にコールドスタート（フィラメントの予熱が不十分な状態で放電を開始すること）の無い共振電圧制御、始動モード時の放電灯点灯開始に必要となる所定の始動電圧供給、および点灯モード時の所定の放電灯出力を満たす放電灯点灯装置を提供することができる。
【００８７】
（実施の形態５）
上述の実施の形態１〜４で説明したような放電灯点灯装置を搭載した照明器具の一例を図１０に示す。図１０は２灯の放電灯ＬＡ１，ＬＡ２を点灯可能な２灯用照明器具の斜視図である。図中、Ｓ１〜Ｓ４はソケットであり、反射板Ｒ、ランプＬＡ１、ＬＡ２を備えて構成される。器具の内部には、放電灯点灯装置として、図３のような２灯用の放電灯点灯装置１台、あるいは図１、図２、図４のような１灯用の放電灯点灯装置２台を搭載している。
【００８８】
例えば、ＦＨＦ３２、ＦＬ４０Ｓ、ＦＬ４０ＳＳ／３７、ＦＬＲ４０Ｓ、ＦＬＲ４０Ｓ／３６の５種類の放電灯は、同一の管長（１１９８ｍｍ）で且つ、同一の口金寸法（Ｇ１３形）であるため、図１０に示した１種類の照明器具にて共用可能である。放電灯のばらつき、種類の違いは実施形態１〜４に示した帰還回路ＦＢＣ１，ＦＢＣ２により自動的に補正されるため、照明器具ユーザーは放電灯の種類を気にすることなく使用可能となり、またユーザーの嗜好（放電灯コスト、デザイン、光出力など）に合わせて放電灯の選択も可能となる。
【００８９】
（実施の形態６）
上述の実施の形態５に記載した照明器具複数台を制御装置にて一括制御する照明システムの一例を図１１に示した。実施の形態５に記載した照明器具Ａ〜Ｌの１２台が人体感知センサー、及びプログラム制御可能なシステムを備えた制御装置Ｓに接続されている。本実施形態においては、Ａ〜Ｉにランプ負荷としてＦＨＦ３２を装着し、外光の入る窓側のＪ〜Ｌには光束はＦＨＦ３２より低いがコストの安いＦＬＲ４０／３６を装着している。制御装置Ｓの特徴として人体感知センサーにより人を感知すると放電灯が点灯し、人が不在となると消灯する機能や、負荷の装着状況の入力、任意の照明器具の点灯、消灯条件の設定が可能であるプログラム制御機能を有しており、実施形態５に示した照明器具と組み合わせることにより、放電灯始動時の点灯ばらつきを抑えるとともに、回路特性の影響によるランプ寿命のばらつきを抑え、ランプの長寿命化と交換の利便性がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２の構成を示すブロック回路図である。
【図３】本発明の実施の形態３の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態４の構成を示すブロック回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１の動作説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２の動作説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３の動作説明図である。
【図８】本発明の実施の形態４の動作説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４の動作説明図である。
【図１０】放電灯点灯装置を搭載した照明器具の一例を示す斜視図である。
【図１１】照明器具複数台を制御装置にて一括制御する照明システムの一例を示す説明図である。
【図１２】従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック回路図である。
【図１３】図１２の回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】図１２の回路の共振特性を示す図である。
【図１５】図１２の回路の共振特性を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ インバータ回路
２ 共振回路
３ 予熱回路
４ 制御回路
５ 周波数制御回路
６ ドライブ回路
７ 帰還回路
７ａ ランプ電圧検出回路
７ｂ 共振電圧検出回路
７ｃ 予熱電流検出回路
８ 周波数補正回路
９ 予熱時補正状態記憶回路
１０ タイマー回路
ＬＡ 放電灯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源電圧をインバータ回路により高周波電圧に変換し、共振用インダクタと共振用コンデンサによるＬＣ共振回路を含む放電灯負荷回路に電力を供給することにより放電灯を高周波点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯の放電開始前に放電灯フィラメントを暖めるための予熱モードと、放電を開始させるために放電灯の両端間に放電可能となる電圧を印加する始動モードと、点灯後に所定の放電灯出力を維持する点灯モードの少なくとも３つのモードを有し、前記予熱モード以前にＬＣ共振回路の状態を検出し、その検出状態に応じて予熱時の特性を補正する補正制御手段と、前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段を設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記ＬＣ共振回路の状態を検出する検出手段は、放電灯の両端間に発生する電圧、もしくは該電圧と相関のある部位の電圧を検出する手段である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】
前記予熱モードにおける放電灯フィラメントへの予熱電流供給手段は、前記ＬＣ共振回路の共振用インダクタの補助巻線から予熱電流を供給し、前記補正制御手段は該補助巻線から検出した前記ＬＣ共振回路の状態に応じて予熱時の特性を補正する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４】
前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段は、予熱時の特性の補正制御量と、始動モードまたは点灯モードにおける特性の補正制御量との間に相関関係を持たせる手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記予熱時の特性を補正する補正制御手段は、インバータ回路の動作周波数の制御と予熱時間の時間制御を組み合わせることにより予熱時の特性を補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段としてマイクロコンピュータを用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
放電灯と、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置を備える照明器具において、前記放電灯点灯装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置であることを特徴とする照明器具。
【請求項８】
請求項７に記載の照明器具を有することを特徴とする照明システム。
【請求項１】
直流電源電圧をインバータ回路により高周波電圧に変換し、共振用インダクタと共振用コンデンサによるＬＣ共振回路を含む放電灯負荷回路に電力を供給することにより放電灯を高周波点灯させる放電灯点灯装置において、放電灯の放電開始前に放電灯フィラメントを暖めるための予熱モードと、放電を開始させるために放電灯の両端間に放電可能となる電圧を印加する始動モードと、点灯後に所定の放電灯出力を維持する点灯モードの少なくとも３つのモードを有し、前記予熱モード以前にＬＣ共振回路の状態を検出し、その検出状態に応じて予熱時の特性を補正する補正制御手段と、前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段を設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記ＬＣ共振回路の状態を検出する検出手段は、放電灯の両端間に発生する電圧、もしくは該電圧と相関のある部位の電圧を検出する手段である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】
前記予熱モードにおける放電灯フィラメントへの予熱電流供給手段は、前記ＬＣ共振回路の共振用インダクタの補助巻線から予熱電流を供給し、前記補正制御手段は該補助巻線から検出した前記ＬＣ共振回路の状態に応じて予熱時の特性を補正する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４】
前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段は、予熱時の特性の補正制御量と、始動モードまたは点灯モードにおける特性の補正制御量との間に相関関係を持たせる手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記予熱時の特性を補正する補正制御手段は、インバータ回路の動作周波数の制御と予熱時間の時間制御を組み合わせることにより予熱時の特性を補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記予熱時の特性補正状態を記憶して始動モードまたは点灯モードに伝達する手段としてマイクロコンピュータを用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
放電灯と、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置を備える照明器具において、前記放電灯点灯装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置であることを特徴とする照明器具。
【請求項８】
請求項７に記載の照明器具を有することを特徴とする照明システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−１４９４０９（Ｐ２００７−１４９４０９Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３９６７６（Ｐ２００５−３３９６７６）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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