JP5019694B2

JP5019694B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP5019694B2
Application number: JP2002519345A
Authority: JP
Inventors: 信介船山; 修高橋; 芳貴五十嵐; 直樹和田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: WO2003013195A1; JPWO2003013195A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータによる高周波電力でランプを点灯する放電灯点灯装置、特にランプの寿命末期時の異常放電を検出してインバータを保護する保護回路を備えた放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の放電灯点灯装置の概要を示す回路図である。この図に示す放電灯点灯装置は、ハーフブリッジ方式のインバータで、直流電源Ｅに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２に並列接続のランプ１に直列に接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１，Ｃ２と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を高周波信号で交互にオン・オフ制御する発振回路２と、ランプ１の寿命末期時の異常放電から本装置を保護する保護回路３とを備えている。
この保護回路３は、電圧検出回路４と、電圧検出回路４により検出された電圧値が所定値以上のときに出力をオフする異常電圧検出回路５と、異常電圧検出回路５の出力が遮断されたときに発振回路２の動作を停止させる発振停止回路６とでなっている。
【０００３】
前述した電圧検出回路４は、ランプ電圧とコンデンサＣ２（カップリングコンデンサ）の充電電圧の和電圧を分圧するコンデンサＣ３，Ｃ４と、コンデンサＣ３，Ｃ４により分圧された電圧をｐｅａｋ−ｐｅａｋで検出するダイオードＤ１，Ｄ２と、このダイオードＤ１，Ｄ２によりｐｅａｋ−ｐｅａｋ検出された電圧Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１：ランプ正常点灯時の電圧、Ｖ２：ランプ異常点灯時の電圧）を例えば１／２倍になるように分圧する分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、分圧された電圧Ｖ１１，Ｖ２１を平滑する平滑コンデンサＣ５とから構成されている。なお、この平滑コンデンサＣ５は、ランプ始動時の高電圧によって異常電圧検出回路５が誤動作しないよう、抵抗Ｒ１との時定数で決まる時間分遅れて満充電となる容量を有している。
【０００４】
異常電圧検出回路５は、ツェナー電圧（所定値）以上の電圧、即ちランプ異常点灯時の電圧Ｖ２１が印加されたときに導通するツェナーダイオード（図示せず）と、このツェナーダイオード５ａが動作したときにオンして出力をオフするトランジスタ（図示せず）とを備えている。
【０００５】
次に、従来の放電灯点灯装置の保護回路の動作を説明する。
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の交互のオン・オフ動作によりランプ１側に印加された高周波電圧（ランプ電圧とコンデンサＣ２の充電電圧の和）を、電圧検出回路４のコンデンサＣ３，Ｃ４が分圧し、その分圧された電圧をダイオードＤ１，Ｄ２がｐｅａｋ−ｐｅａｋで検出して全波整流を生成する。そして、この全波整流された電圧Ｖ１，Ｖ２を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２にてほぼ１／２倍に分圧（Ｖ１１，Ｖ２１）し、この電圧Ｖ１１，Ｖ２１を平滑コンデンサＣ５が平滑して異常電圧検出回路５のツェナーダイオードに印加する。
【０００６】
異常電圧検出回路５のツェナーダイオードは、平滑コンデンサＣ５により平滑された直流電圧がツェナー電圧に達していないときは導通しないが、その直流電圧がツェナー電圧以上のときはトランジスタ（図示せず）をオンして出力を遮断する。この時、発振停止回路６は、発振回路２の発振動作を停止して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフ動作を停止させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の放電灯点灯装置の保護回路では、コンデンサＣ３，Ｃ４及びダイオードＤ１，Ｄ２によってｐｅａｋ−ｐｅａｋ検出された電圧Ｖ１，Ｖ２を、抵抗Ｒ１，Ｒ２でほぼ半分になるよう分圧しているために、図８に示すようにランプ正常点灯時のｐｅａｋ電圧Ｖ１は電圧Ｖ１１（抵抗Ｒ２の両端）となり、ランプ異常点灯時のｐｅａｋ電圧Ｖ２は電圧Ｖ２１となり、この各電圧Ｖ１１，Ｖ２１の電圧レベル差Ｖ３も同じ比で小さくなっていた。このため、異常電圧検出回路５のツェナーダイオードのツェナー電圧に誤差（バラツキ電圧）が生じていた場合には、ランプ正常点灯時の電圧Ｖ１１でそのツェナーダイオード５ａが導通して発振回路２を停止させたり、ランプ異常点灯時の電圧Ｖ２１であってもツェナーダイオード５ａのツェナー電圧に達しなかったりするという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、異常電圧検出回路のツェナーダイオードのツェナー電圧に誤差があっても、ランプ正常点灯時の誤動作や、ランプ異常点灯時に動作しなかったということのない放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放電灯点灯装置は、発振回路の発振周波数に基づいて放電灯側に電圧を印加するインバータと、放電灯側に印加された電圧を第１の所定値分カットし、残りの電圧を出力するツェナーダイオードを有し、該ツェナーダイオードから出力された放電灯の正常点灯時の電圧と放電灯の異常点灯時の電圧との電位差を前記ツェナーダイオードで第１の所定値分カットされる前の電位差とほぼ等しく保つ電圧値を生成する電圧検出回路と、電圧検出回路により生成された電圧値が第２の所定値以上のときに放電灯の異常を検出する異常電圧検出回路とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施の形態を図面を用いて説明する。なお、図７で説明した従来例と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態１．
図１に示す放電灯点灯装置は、ハーフブリッジ方式のインバータで、保護回路３に、所定の分圧比が設定された分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２と、この分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２に直列に接続された例えばツェナーダイオードＤＺとを有する電圧検出回路４を設けたものである。このツェナーダイオードＤＺは、ツェナー電圧ＶＺを有し、コンデンサＣ３、Ｃ４及びダイオードＤ１、Ｄ２によって変換された全波整流の電圧Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１：ランプ正常点灯時の電圧、Ｖ２：ランプ異常点灯時の電圧）に対しツェナー電圧ＶＺ分カットするためである。これは、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の各抵抗値との調整によって、その抵抗Ｒ１２の両端に発生するランプ正常点灯時の電圧Ｖ１２とランプ異常点灯時の電圧Ｖ２２との電圧レベル差Ｖ４を大きく取るためである（図２参照）。なお、ツェナーダイオードＤＺのツェナー電圧ＶＺが大きい程、ランプ正常点灯時の電圧Ｖ１２とランプ異常点灯時の電圧Ｖ２２との電圧レベル差を大きく取ることができる。
【００１１】
本実施の形態１では、例えば、ランプ正常点灯時に検出した電圧Ｖ１２が従来とほぼ同じ電圧レベル（Ｖ１１）になるように、また、ランプ異常点灯時に検出した電圧Ｖ２２が、異常電圧検出回路５に設けられたツェナーダイオード（図示せず）のツェナー電圧のバラツキ電圧以上になるように、ツェナーダイオードＤＺのツェナー電圧ＶＺの値と、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の各抵抗値が調整されている。ランプ正常点灯時に検出した電圧Ｖ１２が従来とほぼ同じ電圧レベルになるようにした場合、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の分圧比は、図７で説明した従来の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧比より大きくなっている。
【００１２】
前記のよう構成された放電灯点灯装置において、ランプ正常点灯時の高周波電圧は、コンデンサＣ３、Ｃ４により分圧されると共に、ダイオードＤ１、Ｄ２によって全波整流の電圧Ｖ１に変換される。そして、この電圧Ｖ１は、下記の式（１）に示すようにツェナーダイオードＤＺによってツェナー電圧ＶＺ分カットされ、電圧Ｖ１の残りの電圧が分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２により分圧され電圧Ｖ１２となる。
Ｖ１２＝（Ｖ１−ＶＺ）×Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２） …（１）
【００１３】
そして、分圧された電圧Ｖ１２は、平滑コンデンサＣ５により平滑され、異常電圧検出回路５のツェナーダイオードに印加される。この場合は、平滑された電圧Ｖ１２がそのツェナーダイオードのツェナー電圧より低いために、異常電圧検出回路５の出力は保持され、発振回路２によるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフ制御が継続される。
【００１４】
また、ランプ異常点灯時の高周波電圧は、前記と同様にコンデンサＣ３、Ｃ４により分圧されると共に、ダイオードＤ１、Ｄ２によって全波整流の電圧Ｖ２に変換される。そして、この電圧Ｖ２は、下記の式（２）に示すようにツェナーダイオードＤＺによってツェナー電圧ＶＺ分カットされ、電圧Ｖ２の残りの電圧が分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２により分圧され電圧Ｖ２２となる。
Ｖ２２＝（Ｖ２−ＶＺ）×Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２） …（２）
【００１５】
そして、分圧された電圧Ｖ２２は、平滑コンデンサＣ５により平滑され、異常電圧検出回路５のツェナーダイオードに印加される。この場合は、平滑された電圧Ｖ２２がツェナーダイオードのツェナー電圧のバラツキ電圧以上になるために、異常電圧検出回路５のトランジスタ（図示せず）がオンして出力を遮断する。この時、発振停止回路６は、発振回路２の発振動作を停止して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフ動作を停止させる。
【００１６】
以上のように実施の形態１によれば、コンデンサＣ３、Ｃ４及びダイオードＤ１、Ｄ２によって検出された電圧Ｖ１，Ｖ２をツェナーダイオードＤＺでツェナー電圧ＶＺ分カットし、残りの電圧を分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２によって分圧するようにしたので、ランプ正常点灯時に検出した電圧Ｖ１２とランプ異常点灯時に検出した電圧Ｖ２２との電圧レベル差Ｖ４を大きくとることが可能になり、このため、ランプ正常点灯時の保護回路３の誤動作や、ランプ異常点灯時に保護回路３が動作しなかったということがなくなり、しかも、保護が確実であるために回路故障やランプソケットの損傷を防止できる。また、ツェナーダイオードＤＺを挿入するだけであるため、安価で、簡単な回路構成で解決できるという効果がある。
【００１７】
なお、前記の実施の形態１では、ランプ正常点灯時に検出した電圧Ｖ１２が従来とほぼ同じ電圧レベル（Ｖ１１）になるように、また、ランプ異常点灯時に検出した電圧Ｖ２２が、異常電圧検出回路５に設けられたツェナーダイオードのツェナー電圧のバラツキ電圧以上になるように、ツェナーダイオードＤＺのツェナー電圧ＶＺの値と、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の各抵抗値を調整したことを述べたが、ランプ異常点灯時に検出した電圧Ｖ２２が従来とほぼ同じ電圧レベル（Ｖ２１）になるように、ツェナーダイオードＤＺのツェナー電圧ＶＺの値と、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の各抵抗値を調整するようにしてもよい。この場合、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の分圧比は本実施の形態１と比べ小さくなる。
【００１８】
実施の形態２．
前述した実施の形態１では、ランプ１側に印加される高周波電圧をコンデンサＣ３、Ｃ４及びダイオードＤ１、Ｄ２によって電圧Ｖ１，Ｖ２に変換するようにしたが、本実施の形態２は、図３に示すように、コンデンサＣ３、Ｃ４に代えて、分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４を用い、この分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４によって分圧された電圧Ｖ１，Ｖ２をダイオードＤ２で半波整流するようにしたものである。なお、本実施の形態２における作用及び効果は前記の実施の形態１と同様である。
【００１９】
実施の形態３．
本実施の形態３は、図４に示すように、ランプ１側に印加された高周波電圧を分圧するコンデンサＣ３、Ｃ４の間に、アノードが対向するようにツェナーダイオードＤＺ１、ＤＺ２を挿入したものである。そのツェナーダイオードＤＺ１、ＤＺ２は、例えば、実施の形態１で用いたツェナーダイオードＤＺと同じツェナー電圧ＶＺを有し、コンデンサＣ３、Ｃ４によって分圧された電圧に対しツェナー電圧ＶＺ分カットするものである。
【００２０】
このツェナーダイオードＤＺ１、ＤＺ２によって、図５（ａ）に示すようにランプ正常点灯時に分圧した高周波電圧をツェナー電圧ＶＺ分カット（斜線部分）すると同図（ｃ）に示すような波形となり、また、図５（ｂ）に示すようにランプ異常点灯時に分圧した高周波電圧をツェナー電圧ＶＺ分カット（斜線部分）すると同図（ｄ）に示すような波形となる。この（ｃ）（ｄ）に示すようにランプ正常点灯時の波形とランプ異常点灯時の波形との電圧レベル差Ｖ５が同図（ｇ）（ｈ）に示す電圧レベル差Ｖ６と比べ大きくなっている。
【００２１】
なお、（ｇ）に示す波形はランプ正常点灯時の波形（ｅ）をコンデンサＣ３、Ｃ４で分圧したものであり、（ｈ）に示す波形はランプ異常点灯時の波形（ｆ）をコンデンサＣ３、Ｃ４で分圧したものである。
【００２２】
本実施の形態３においては、ランプ１側に印加される高周波電圧をコンデンサＣ３、Ｃ４によって分圧した際、ツェナーダイオードＤＺ１、ＤＺ２によりツェナー電圧ＶＺ分カットするようにしたので、ランプ正常点灯時の波形とランプ異常点灯時の波形との電圧レベル差を大きく取ることが可能になり、このため、ランプ正常点灯時の保護回路３の誤動作や、ランプ異常点灯時に保護回路３が動作しなかったということがなくなり、しかも、保護が確実であるために回路故障やランプソケットの損傷を防止できる。
【００２３】
実施の形態４．
前記の実施の形態３では、ランプ１側に印加された高周波電圧を分圧するコンデンサＣ３、Ｃ４の間に、２個のツェナーダイオードＤＺ１、ＤＺ２を挿入したことを述べたが、本実施の形態４は、コンデンサＣ３、Ｃ４に代えて分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４を用いると共に、高周波電圧の一方向のみの電圧をツェナー電圧ＶＺ分カットするツェナーダイオードＤＺ１をその分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間に挿入したものである。
【００２４】
本実施の形態４においては、ランプ１側に印加される高周波電圧を分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４によって分圧すると共に、分圧された一方向の電圧をツェナーダイオードＤＺ１によりツェナー電圧ＶＺ分カットするので、残りの電圧は分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２により分圧され、平滑コンデンサＣ５で平滑されて異常電圧検出回路５に印加する。
【００２５】
以上のように、分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間にツェナーダイオードＤＺ１を挿入したので、ランプ正常点灯時の電圧とランプ異常点灯時の電圧との電圧レベル差を大きく取ることができ、このため、ランプ正常点灯時の保護回路３の誤動作や、ランプ異常点灯時に保護回路３が動作しなかったということがなくなり、しかも、保護が確実であるために回路故障やランプソケットの損傷を防止できる。
【００２６】
なお、前述したそれぞれの実施の形態では、ハーフブリッジ方式のインバータに適用して説明したが、インダクタＬ１とコンデンサＣ１，Ｃ２の共振を利用してランプ１を点灯させる回路、例えば一石共振式インバータ等にも適用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インバータによって放電灯側に印加された電圧を入力するとともに、入力した電圧をツェナーダイオードで第１の所定値分カットして残りの電圧を出力し、ツェナーダイオードから出力された放電灯の正常点灯時の電圧と放電灯の異常点灯時の電圧との電位差をツェナーダイオードで第１の所定値分カットされる前の電位差とほぼ等しく保つ電圧値を生成し、この電圧値が第２の所定値以上のときに放電灯の異常を検出するようにしている。これにより、放電灯の正常点灯時の誤動作や、放電灯の異常点灯時に動作しなかったということがなくなり、しかも、保護が確実であるため、インバータの故障や放電灯のソケットの損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の概要を示す回路図である。
【図２】実施の形態１におけるランプ正常点灯時及びランプ異常点灯時の検出電圧の説明図である。
【図３】実施の形態２に係る放電灯点灯装置の概要を示す回路図である。
【図４】実施の形態３に係る放電灯点灯装置の概要を示す回路図である。
【図５】実施の形態３におけるランプ正常点灯時及びランプ異常点灯時の検出電圧の説明図である。
【図６】実施の形態４に係る放電灯点灯装置の概要を示す回路図である。
【図７】従来の放電灯点灯装置の概要を示す回路図である。
【図８】従来の放電灯点灯装置におけるランプ正常点灯時及びランプ異常点灯時の検出電圧の説明図である。
【符号の説明】
１ランプ、２発振回路、３保護回路、４電圧検出回路、５異常電圧検出回路、６発振停止回路、Ｅ直流電源。

Claims

発振回路の発振周波数に基づいて放電灯側に電圧を印加するインバータと、
放電灯側に印加された電圧を第１の所定値分カットし、残りの電圧を出力するツェナーダイオードを有し、該ツェナーダイオードから出力された放電灯の正常点灯時の電圧と放電灯の異常点灯時の電圧との電位差を前記ツェナーダイオードで第１の所定値分カットされる前の電位差とほぼ等しく保つ電圧値を生成する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路により生成された電圧値が第２の所定値以上のときに放電灯の異常を検出する異常電圧検出回路と
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
前記電圧検出回路は、入力した電圧を分圧して直流電圧に変換する電圧変換部を有することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
前記電圧検出回路は、前記直流電圧が前記ツェナーダイオードで第１の所定値分カットされて残る電圧を分圧する分圧部を有することを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
前記分圧部は、直列に接続された抵抗またはコンデンサを有することを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。