JPH0428199A - インバータ照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、点灯回路のスイッチング素子を自己発熱に
よる破壊から護り、一方でまた低温点灯時の立ち消えを
防止するようにしたインバータ照明装置に関する。

［従来の技術］ 第５図に示す従来のインバータ照明装置１は、蛍光ラン
プ２による照明で問題となるチラッキを追放するため、
蛍光ランプ２を商用交流周波数の千倍程度の高周波で点
灯させる、いわゆるインバータ方式を採用するものであ
る。点灯回路３には、蛍光ランプ２に並列接続されたコ
ンデンサＣ１とこれに直列接続されたコイルＬ１からな
るＬＣ直列共振回路が用いられ、商用交流電源を整流平
滑して得られる直流電圧子Ｂを、コイルＬ２とコンデン
サＣ２の並列接続回路を介してスイッチングトランジス
タＱのドレインに供給する。スイッチングトランジスタ
Ｑとしては、パワーＭＯ３ＦＥＴが用いられ、そのゲー
トに接続した調光回路４がスイッチングトランジスタＱ
をオンオフ駆動することで点灯回路３を励振する。その
場合、前述のＬＣ直列共振回路をその直列共振周波数の
近傍で励振させると、蛍光ランプ２の電極間で放電を開
始させるに足る高電圧が発生し、蛍光ランプ２を点灯さ
せることができ、また−旦点灯した後は、スイッチング
トランジスタＱのスイッチング周波数を前記直列共振周
波数から高周波側にシフトさせることで、コイルＬ１の
限流機能によりランプ電流を抑制し、スイッチング周波
数に応じた調光が可能である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のインバータ照明装置１は、ＬＣ直列共振回路
を構成するコイルＬ１やコンデンサＣ１といった回路素
子に異常がなければ、点灯回路３の励振周波数は安定し
ており、第６図に示したように、スイッチングトランジ
スタＱのオン期間とオフ期間が良好な比率に保たれるこ
とで、ドレイン・ソース間電圧波形は、オフ期間中はぼ
両裾の揃った対称波形に近いきれいな山形波形をなす。

しかし％ＬＣ直列共振回路を構成する回路素子が不良品
であったり、或は蛍光ランプ２が正規に装着されていな
かったりすると、第７図に示したように、スイッチング
トランジスタＱのオン期間に比べてオフ期間が短くなる
ことがあり、スイッチングトランジスタＱのドレイン・
ソース間電圧波形が理想的な山形波形から掛は離れ、オ
フ期間の末期で鋭く落ち込むようになってしまう。その
結果、ドレイン・ソース間電圧が十分小さくなってから
スイッチングトランジスタＱが導通していた通常の場合
と異なり、ドレイン・ソース間に大電圧がかかった状態
でスイッチングトランジスタＱが導通する結果、スイッ
チング・トランジスタＱに大電流が流れ込み、スイッチ
ング動作のつど同じことが繰り返されることでスイッチ
ングトランジスタＱの発熱量は増加の一途をたどる。そ
して、こうした発熱を伴う駆動条件下で高周波点灯が続
けば、発熱により異常温度に達したスイッチングトラン
ジスタＱが最後には破壊に及ぶ危険があった。

一方また、周囲温度が低いときに点灯回路３を始動させ
た場合は、点灯初期に予熱を必要とする蛍光ランプ２は
ことさら放電しにくい環境下に置かれており、にも拘わ
らずスイッチング周波数が共振周波数に近い全光スター
トではなくてスイッチング周波数の高い調光スタートを
行ったような場合、常温で点灯回路３を始動した場合と
違って、点灯周波数が高過ぎて一旦点灯した蛍光ランプ
２が途中で消えてしまう、いわゆる立ち消えが発生しや
すいといった課題を抱えていた。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記課題を解決したものであり、共振回路
を有する点灯回路を、スイッチング素子のスイッチング
周波数に応じて励振させ、照明ランプを高周波点灯する
インバータ照明装置であって、前記スイッチング素子の
温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力を
受けて動作し、前記スイッチング素子のオンオフデユー
ティ比を該スイッチング素子の自己発熱が抑制される方
向に切り替える温度補償回路を具備することを第１の特
徴とするものであり、さらに前記スイッチング素子が定
常温度よりも一定温度以上低い場合に、前記スイッチン
グ周波数を前記共振回路の共振周波数に近付けるよう切
り替える温度補償回路を具備することを第２の特徴とす
るものである。

［作用］ この発明は、共振回路を有する点灯回路を、スイッチン
グ素子のスイッチング周波数に応じて励振させ、照明ラ
ンプを高周波点灯するとともに、スイッチング素子の温
度を検出し、スイッチング素子のオンオフデユーティ比
を自己発熱を抑制する側に切り替えることにより、過大
電流によるスイッチング素子の異常発熱を防止する。

また、この発明は、スイッチング素子が定常温度よりも
一定温度以上低い場合に、そのスイッチング周波数を共
振回路の共振周波数に近付けるよう切り替えることによ
り、−旦点灯した照明ランプが途中で消えるいわゆる立
ち消えを防止する。。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について、第１図ないし第４図
を参照して説明する。第１図は、この発明のインバータ
照明装置の一実施例を示す回路構成図、第２図は、第１
図に示した温度センサの出力特性図、第３図は、第１図
に示した調光回路各部の信号波形図である。

第１図に示すインバータ照明装置１１は、ディジタル回
路構成の調光回路１２により多段調光できるようにした
ものであり、水晶発振器を内蔵するクロック発生回路１
３から供給される４　Ｍ　Ｈｚ程度の安定なりロック信
号を、カウンタ１４とデコーダ１５を用いて分周し、ス
イッチングトランジスタＱのための駆動パルスを生成す
る構成としである。カウンタ１４は、計数初期値が与え
られるロード入力端子の付いた７ビツトカウンタであり
、ロード値りとして設定される計数初期値から計数限界
値Ｍ（＝１２８）まで計数し、その時点で計数値をＯに
更新され、引き続き後述するデコード値りまで計数する
動作を繰り返す、一方、デコーダ１５は、カウンタ１４
の計数値を外部から与えられたデコード値りと比較し、
両者が一致した時点でデコード出力をロウレベルに切り
替え、同時にまたカウンタ１４に対しロード指令を発す
る。

従って、カウンタ１４の計数値がロード値りがら計数限
界値Ｍまでの間にあるときは、デコーダ１５の出力はハ
イレベルであり、カウンタ１４の計数値が０に更新され
てデコード値りに達するまでは、デコーダ１５の出力は
ロウレベルである。

このため、デコーダ１５の出力はそのままスイッチング
トランジスタＱの駆動パルスとして利用することができ
、ロード値りやデコード値りを可変することで、スイッ
チングトランジスタＱのスイッチング周波数或は駆動パ
ルスのオンオフデユーティ比を随意可変することができ
る。

ところで、スイッチングトランジスタＱには、温度検出
のための温度センサ１６として、温度上昇とともに抵抗
値が低下する　負特性サーミスタが熱結合させである。

また、この温度センサ１６は、直列接続された抵抗Ｒと
の接続点の電圧Ｖｔを、スイッチングトランジスタＱの
温度ＴとしてＡＤ変換器１７に送り込むようになってい
る。ＡＤ変換器１７は、電圧Ｖｔを温度データＤｔに変
換するものであり、そのさいに定常温度における温度デ
ータＤｔをＯＯとし、温度Ｔが定常温度から数度上昇す
るつと温度データＤｔを０１，１０１１のごとく切り替
える働きをする。そして、このＡＤ変換器１７から得ら
れる温度データＤｔは、調光回路１２内の温度補償回路
１８に送り込まれ、ここで第２図に示した対応関係に従
って、所定の加算値Ｄａに変換される。加算値Ｄａは、
前述のロード値りとデコード値りを温度補償するための
値であり、温度補償回路１８内でロード値りとデコード
値りに加算され、それぞれＬ＋ＤａＤ＋Ｄａとしてカウ
ンタ１４とデコーダ１５に供給される。

ここで、スイッチングトランジスタＱの温度が定常範囲
を越えて上昇した場合、ＡＤ変換器１７を介して温度補
償回路１８に送り込まれる温度データＤｔｔ大となる。

例えば、定常状態にあってロード値６９．デコード値４
０で動作していた調光回路１２が、スイッチングトラン
ジスタＱの温度上昇を受けて温度データＤｔとしてｏｌ
を受けたとする。この場合、温度データＤｔ　（＝０１
）に対応する加算値Ｄａ　（−０１０）がそれぞれロー
ド値りとデコード値りに加算される。その結果、ロード
値は７１に、そしてデコード値は４２に変更される。こ
の場合、分周比は１００で変わらないため、例えばクロ
ック周波数４．３２ＭＨｚに対するスイッチング周波数
４３．２ｋＨｚの関係は変わらないが、スイッチングト
ランジスタＱのゲートに印加される駆動パルスのオン期
間が、６０グロツクから５８クロツクに短縮され、オフ
期間は逆に４０クロツクから４２クロツクに伸長される
。

従って、駆動パルスの１周期に占めるオン期間の割合す
なわちデユーティ比は、６０％から５８％に低下し、オ
フ期間が増大することでスイッチングトランジスタＱの
オフ期間末期におけるドレイン・ソース間電圧の急激な
変化も解消される。

このため、スイッチングトランジスタＱがオンするとき
に大電流が流れ込むことはなく、これによりスイッチン
グトランジスタＱの温度上昇を良好に抑制し、異常な自
己発熱によりスイッチングトランジスタＱが破壊される
といった不都合を未然に防止することができる。

このように、インバータ照明装置１１は、ＬＣ直列共振
回路を内蔵する点灯回路３を、スイッチングトランジス
タＱのスイッチング周波数に応じて励振させ、蛍光ラン
プ２を高周波点灯するとともに、スイッチングトランジ
スタＱの温度を検出し、スイッチングトランジスタＱの
オンオフデユーティ比を自己発熱を抑制する側に切り替
える構成としたから、共振回路を構成するコイルＬ１や
コンデンサＣ１といった回路素子の不良や蛍光ランプ２
の装着不良等が原因で異常励振を生じ、スイッチングト
ランジスタＱのオフ期間が短縮されたために、オフ期間
がらオン期間に移行する過程でスイッチングトランジス
タＱに大電流が流れ込み、自己発熱により危険域まで温
度が上昇しそうになったようなときに、温度補償回路１
８がスイッチングトランジスタＱのオンオフデユーティ
比を自動的に安全側に切り替え、これにより異常発熱に
よるスイッチングトランジスタＱの破壊を未然に防止す
ることができる。

なお、スイッチングトランジスタＱの温度は、高温側で
だけ監視するのではなく、例えば周囲温度が低く始動が
困難であるような低い温度についても監視し、例えば第
４図に示すインバータ照明装置２１のごとく、低温始動
時の立ち消え対策を講することもできる。同図に示した
インバータ照明装置２１は、スイッチングトランジスタ
Ｑの温度が定常温度よりも一定温度以上低い場合に、ス
イッチング周波数をＬＣ直列共振回路の直列共振周波数
に近付けるよう可変する温度補償回路２２を設けたもの
である。

温度補償回路２２と温度センサ１６の間には、ＡＤ変換
器１７に代えて、下＠温度に対応する比較基準Ｖｒを設
定された比較器２３が設けてあり、温度センサ１６の出
力が上記の下限温度以下である場合に、温度補償回路２
２に対して動作指令を発するようにしである。

温度補償回路２２は、スイッチングトランジスタＱの駆
動パルスのデユーティ比よりもまず周波数を可変するこ
とに主目的を有しており、常温で仮に調光回路１２がロ
ード値１０４．デコード値３５で動作するようセットさ
れていた場合、比較ｌＩ２３の出力を受けて動作したと
きに、デコード値りは従前のままでロード値りを１０４
から９２に変更する。これにより分周比は６０がら７２
に変更され、クロック周波数が４．３２ＭＨｚであれば
、スイッチング周波数は７２ｋＨｚがら６０ｋＨｚのご
とく、ＬＣ直列共振回路の共振周波数である例えば４０
ｋＨｚに接近する。すなわち、スイッチング周波数が共
振周波数に接近するほど蛍光ランプ２は全光点灯状態に
近付き、これによす調光スタート時に生じやすい立ち消
えなどの不具合を確実に防止することができる。

なお、上記の低温側温度補償機能は前述の高温側温度補
償機能とは競合しないので、これらの機能を複合的に具
備する温度補償回路を用いることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、共振回路を有する点
灯回路を、スイッチング素子のスイッチング周波数に応
じて励振させ、照明ランプを高周波点灯するとともに、
スイッチング素子の温度を検出し、スイッチング素子の
オンオフデユーティ比を自己発熱を抑制する側に切り替
える構成としたから、例えば共振回路を構成するコイル
やコンデンサといった回路素子の不良や照明ランプの装
着不良等が原因で異常励振を生じ、スイッチング素子の
オフ期間が短縮されたために、オフ期間からオン期間に
移行する過程でスイッチング素子に大電流が流れ込み、
自己発熱により危険域まで温度が上昇しそうになったよ
うなときに、温度補償回路がスイッチング素子のオンオ
フデユーティ比を自動的に安全側に切り替え、これによ
り異常発熱によるスイッチング素子の破壊を未然に防止
することができ、特にスイッチング素子を外部から能動
的に駆動する他励式のインバータ照明装置に好適である
等の優れた効果を奏する。

また、この発明は、スイッチング素子が定常温度よりも
一定温度以上低い場合に、スイッチング周波数を共振回
路の共振周波数に近付けるよう切り替える構成としたか
ら、周囲温度が低いときにスイッチング周波数の低い調
光状態で点灯回路を始動させたようなとき、すなわちラ
ンプ電流が流れにくいにも拘わらず、スイッチング素子
の周波数が共振周波数から離れてしまっているような場
合に、温度補償回路が全光点灯状態に近付けるよう、ス
イッチング素子のスイッチング周波数を共振周波数近く
にまで切り替えてくれるので、大きなランプ電流を流す
ことができ、これにより一旦点灯した蛍光ランプが途中
で消えてしまう、いわゆる立ち消えが生ずるといった不
都合を、良好に防止することができる等の優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のインバータ照明装置の一実施例を
示す回路構成図、第２図は、第１図に示した温度センサ
の出力特性図、第３図は、第１図に示した調光回路各部
の信号波形図、第４図は、この発明のインバータ照明装
置の他の実施例を示す回路構成図、第５図は、従来のイ
ンバータ照明装置の一例を示す回路構成図、第６．７図
は、それぞれ第５図に示したスイッチングトランジスタ
各部の電圧波形図である。 ２３１．蛍光ランプ、３．、、点灯回路、１１２１、、
、インバータ照明装置、１２．、、調光回路、１６．、
、温度センサ、１８，２２．。 、温度補償回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）共振回路を有する点灯回路を、スイッチング素子
   のスイッチング周波数に応じて励振させ、照明ランプを
   高周波点灯するインバータ照明装置であつて、前記スイ
   ッチング素子の温度を検出する温度センサと、この温度
   センサの出力を受けて動作し、前記スイッチング素子の
   オンオフデューティ比を該スイッチング素子の自己発熱
   が抑制される方向に切り替える温度補償回路を具備する
   ことを特徴とするインバータ照明装置。
2. （２）共振回路を有する点灯回路を、スイッチング素子
   のスイッチング周波数に応じて励振させ、照明ランプを
   高周波点灯するインバータ照明装置であつて、前記スイ
   ッチング素子の温度を検出する温度センサと、この温度
   センサの出力を受けて動作し、前記スイッチング素子が
   定常温度よりも一定温度以上低い場合に、前記スイッチ
   ング周波数を前記共振回路の共振周波数に近付けるよう
   切り替える温度補償回路を具備することを特徴とするイ
   ンバータ照明装置。