JP4293743B2 - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電灯に高周波電力を印加してそれを発光させる無電極放電灯点灯装置、特に、その始動性を改善した無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の無電極放電灯点灯装置として、特開昭６３−２０７１００号（特許第２５１７９４４号）が存在する。このものを、図６に基づいて説明する。図において、１は直流電源部、２は高周波電力発生部、３は誘導コイル、４は無電極放電灯（負荷）、２ａは発振回路部、２ｂは中間増幅部、２ｃは電力増幅部、２ｄはマッチング回路部、Ｃは調光制御部、Ｃａはその調整器、Ｄは調光遅延手段である。
【０００３】
このものは、次のように動作する。まず最初に、調整器Ｃａにより調光比を設定する。次いで、電源を投入すると、直流電源部１の直流電圧が高周波電力発生部２に印加され、それが連続的な高周波電力を出力し得る状態になる。無電極放電灯４の始動に際しては、これが少なくともアーク状放電を維持できる状態になるまで、調光遅延手段Ｄにより調光制御部Ｃの調光制御信号の中間増幅部２ｂへの出力を所定時間遅延させる。このため、その出力開始を遅延させている間、発振回路部２ａにより生成される信号は、中間増幅部２ｂ、電力増幅部２ｃ、マッチング回路部２ｄを経て連続的な高周波電力として誘導コイル３に印加され、これにより、誘導コイル３には数ＭＨｚから数１００ＭＨｚの高周波電流が流れ、無電極放電灯４の内部がグロー状放電からアーク状放電に移行させられるのである。そして、電源投入から所定時間経過した後、すなわち、無電極放電灯４が良好なアーク状放電を維持できる状態になると、調光遅延手段Ｄの動作を停止し、調整器Ｃａにより設定している調光比に基づく調光制御下の点灯動作となる。
【０００４】
この調光遅延手段Ｄの動作を、図７に基づいてさらに詳述する。最初の調整器Ｃａによる調整は、図７（ｆ）に示すように、そのオンデユーティをＴ１１／Ｔの調光比αとする。次いで、電源を投入すると、直流電源部１の直流電圧が高周波電力発生部２の発振回路部２ａに印加され、発振回路部２ａは図７（ａ）に示すような連続的な高周波電圧を生成する。電源投入から所定時間経過後まで、すなわち、無電極放電灯４が良好なアーク状放電を維持できる状態になるまで、調光遅延手段Ｄの動作により、調光制御部Ｃの調光制御信号の中間増幅部２ｂへの出力を停止しているので、高周波電力発生部２の出力は図７（ａ）に示す発振回路部２ａの高周波電圧波形を増幅した連続的な高周波電力となる。この連続的な高周波電力（定格値）が印加される誘導コイル３は、速やかに、無電極放電灯４の内部に一定以上のプラズマを生じさせ、グロー状放電からアーク状放電に移行させられるのである。
【０００５】
そして、電源投入から所定時間（通常、数１０ｍｓ〜数１００ｍｓ）経過した後、調光遅延手段Ｄの動作を停止して調光制御部Ｃの調光制御信号の中間増幅部２ｂへの出力を開始し、既に設定している調光比αによる調光制御下の点灯動作となる。ここで、調光制御信号におけるＴ１１はオン期間、Ｔ１２はオフ期間、Ｔは周期であり、周期Ｔはチラツキ感のない値に設定している。
なお、調光遅延手段Ｄは、電源投入から所定時間、図７（ｄ）〜（ｆ）にそれぞれ示すような調光制御部Ｃの調光制御信号を段階的に、あるいは連続的に出力するようにしてもよい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のものにあっては、負荷である無電極放電灯４に異常、例えば、無電極放電灯４の破損、取り外し等、により、無負荷状態になった場合にも、調光制御部Ｃから調光制御信号が出力され続けることがあり得、極端なときには回路が破壊に至るおそれがある。
また、定格出力によらない調光点灯による始動に際しては、調光遅延手段Ｄが電源投入から所定時間、調光制御信号の出力を停止することにより、誘導コイル３には、通常、連続的な高周波電力（定格値）が印加され、その結果、全点灯（定格値点灯）状態を経て調光点灯状態になる。
【０００７】
なお、本願出願人は、無電極放電灯全般あるいはその始動性の改善について研究を継続しており、上記課題に関連するものとして無負荷状態になった場合に回路を保護する保護回路を設けたもの、この保護回路に連動して調光点灯による始動における点灯までの時間短縮化等を、例えば、特開平８−８０７８等において提案している。
また、上記した無電極放電灯のグロー状放電からアーク状放電への早期移行については、無電極放電灯の構成あるいは高周波電源回路の改良によりかなり進められており、無負荷状態になった場合に回路の保護を行いつつ始動性を改善するということがこの分野の一つの課題となっている。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、直流電圧を出力する直流電源回路と、この直流電源回路の直流電圧が印加されて高周波電力を出力する高周波電源回路と、この高周波電源回路の高周波電力が印加されて高周波電磁界を発生する誘導コイルと、この誘導コイルに近接して配置されその高周波電磁界により点灯する無電極放電灯からなる負荷と、前記高周波電源回路の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力する調光回路と、前記負荷の異常を検出して負荷の異常状態が所定時間継続したときに高周波電源回路の出力を停止せしめる無負荷検出回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記無負荷検出回路は、負荷の異常状態を検出して高周波電源回路の出力を停止する前に実質的に調光回路の調光制御信号を停止し、負荷の異常状態が所定時間継続する前に負荷の異常状態が解消した場合には、調光回路の出力を駆動させるようにした構成としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記調光回路の調光制御信号を実質的に停止せしめているとき、前記高周波電源回路は調光制御信号に無関係に出力する構成としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のものにおいて、前記調光回路の時分割制御における発振停止期間よりも、負荷の異常状態を検出したときの調光回路の調光制御信号を実質的に停止せしめる期間の方が長く設定してある構成としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記調光回路の時分割制御における発振期間よりも、負荷の異常状態を検出したときの高周波電源回路の出力を停止せしめる期間の方が長く設定してある構成としている。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記直流電源回路から前記高周波電源回路に供給される電流から負荷の異常状態を検出するようにした構成としている。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のものにおいて、前記高周波電源回路は駆動回路と増幅回路とよりなり、前記無負荷検出回路を、前記駆動回路のグランドと前記増幅回路のグランドの間に設けてなる構成としている。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記高周波電源回路の出力から負荷の異常状態を検出するようにした構成としている。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に挿入されるマッチング回路の出力から負荷の異常状態を検出するようにした構成としている。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のものにおいて、記直流電源回路は、チョッパ回路を含んでなる構成としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の無電極放電灯点灯装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図であり、図６に示した従来例と対応する構成部分には同一の符号を付す。
１は直流電源回路であり、商用交流電源ＡＣに接続されて直流電圧を出力する。２は高周波電源回路であり、直流電源回路１の直流電圧が印加されて高周波電力を出力する。３は誘導コイルであり、高周波電源回路２の高周波電力が印加されて高周波電磁界を発生する。４は無電極放電灯からなる負荷であり、誘導コイル３に近接して配置されその高周波電磁界により点灯せしめられる。５は調光回路であり、高周波電源回路２の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力する。６は無負荷検出回路であり、負荷に異常があった場合にそれを検出する。９はマッチング回路であり、高周波電源回路２と誘導コイル３との間に挿入されて両者のインピーダンス整合を行う。
【００２２】
上記した高周波電源回路２は、駆動回路２Ａと増幅回路２Ｂとよりなり、この駆動回路２Ａは発振回路２ａと補助増幅回路２ｂとよりなる。発振回路２ａは、水晶振動子ＸとトランジスタＱ１を有する無調整の発振器であり、インダクタＬ１とコンデンサＣ１により同調回路を構成して高周波信号（電圧）を発生する。補助増幅回路２ｂは、発振回路２ａの高周波信号を、トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２によりＣ級増幅し、インダクタＬ２とコンデンサＣ２により同調回路を構成して発振周波数に同調するようにし、駆動トランスＴ１を介して増幅回路２Ｂのトランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ３、Ｑ４に供給（出力）される。増幅回路２Ｂは、補助増幅回路２ｂの出力を、さらに電力増幅し、高周波電源回路２としての高周波電力を出力する。この高周波電力は、マッチング回路９を介して誘導コイル３に印加される。
【００２３】
無電極放電灯４は、ガラスバルブ内に、不活性ガス、金属蒸気などの放電ガスを封入し、ガラスバルブの外周に、上記した誘導コイル３を、具体的には数ターン巻回している。すなわち、誘導コイル３は、空心コイル状であり、高周波電力が印加されることにより数ＭＨｚから数１００ＭＨｚの高周波電流が流れて高周波電磁界を発生する。その電磁界内に存在する無電極放電灯４は、内部に一定以上のプラズマを生じ、グロー状放電からアーク状放電に移行して点灯する。
【００２４】
１ａはフィルタ回路であり、インダクタＬ３とコンデンサＣ３により構成されるローパスフィルタであって直流電源回路１と高周波電源回路２の間に挿入され、高周波が直流電源回路１に帰還しないようにしている。
【００２５】
調光回路５は、実質的には、トランジスタＱ５よりなり、コレクタをダイオードＤ５を介してトランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ６のゲートに、エミッタをグランドに、そしてベースに図外調光制御信号発生部からの調光制御信号を入力するよう構成される。上記したトランジスタＱ６は、後述する無負荷検出回路６の一部をも兼ねる高周波電源回路２の出力を制御するものであり、ドレインが高周波電源回路２のトランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに、ソースがグランドに接続される。
【００２６】
このトランジスタＱ５のベースにＨレベルの調光制御信号が入力されると、コレクタ−エミッタ間がオンし、トランジスタＱ６のドレイン−ソース間がオフし、トランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに正常な信号が入力され（高周波電源回路２の発振期間）、無電極放電灯４は定格高周波電力により点灯する。また、同じくＬレベルの調光制御信号が入力されると、コレクタ−エミッタ間がオフし、ダイオードＤ５を介してトランジスタＱ６のゲートに電圧が印加されてドレイン−ソース間がオンし、トランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに正常な信号が入力されず（高周波電源回路２の発振停止期間）、無電極放電灯４は消灯する。従って、図外調光制御信号発生部の調光制御信号のＨレベルの比率（オンデューティ）を適宜に設定し、また、調光制御信号周期は目にチラツキ感を与えない程度にして時分割制御による所望の調光特性が得られる。つまり、調光回路５は、高周波電源回路２の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力する。
【００２７】
無負荷検出回路６は、無負荷検出部７と調光停止部８とを有する。無負荷検出部７は、直流電源回路１と高周波電源回路２との間に挿入される検出抵抗Ｒ１と、検出抵抗Ｒ１の両端電圧に基づいて作動する３段のコンパレータＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３と、前述した高周波電源回路２の出力を制御するトランジスタＱ６とを有する。すなわち、検出抵抗Ｒ１は、直流電源回路１から高周波電源回路２に供給される電流から負荷の異常状態を検出するようにしている。また、調光停止部８は、実質的には、トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ７よりなり、ドレイン−ソースを調光回路５のトランジスタＱ５のコレクタ−エミッタに対し並列に、ゲートを第１段のコンパレータＩＣ１の出力部に、それぞれ接続してなる。
【００２８】
Ｃ０は電源コンデンサ、Ｒ２、Ｒ３は基準電圧用分圧抵抗で、両抵抗の接続点がコンパレータＩＣ１の負入力端子に接続される。検出抵抗Ｒ１の両端には、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の直列回路が接続され、これらの接続点がコンパレータＩＣ１の正入力端子に接続される。第１段のコンパレータＩＣ１の出力部は、前述したトランジスタＱ７のゲートに抵抗Ｒ１１を介して接続されるとともに、出力部とグランドとの間に抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５の直列回路が挿入され、かつ、これらの接続点が第２段のコンパレータＩＣ２の負入力端子に接続される。また、基準電圧用分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３に並列に第２の基準電圧用分圧抵抗Ｒ６、Ｒ７を設け、両抵抗の接続点がコンパレータＩＣ２の正入力端子に接続される。
【００２９】
第２段のコンパレータＩＣ２の出力部は、それとグランドとの間に、逆接続のダイオードＤ３、抵抗Ｒ８、コンデンサＣ６の直列回路が挿入され、かつ、抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６の接続点が第３段のコンパレータＩＣ３の負入力端子に及び抵抗１２を介して電源コンデンサＣ０の高圧側に、それぞれ接続される。また、基準電圧用分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３に並列に第３の基準電圧用分圧抵抗Ｒ９、Ｒ１０を設け、両抵抗の接続点がコンパレータＩＣ３の正入力端子に接続される。
【００３０】
第３段のコンパレータＩＣ３の出力部は、ダイオードＤ４を介して前述した高周波電源回路２の出力を制御するトランジスタＱ６のゲート、逆接続のダイオードＤ５を介して調光回路５のトランジスタＱ５のコレクタ、及び抵抗を介してグランドに、それぞれ接続される。トランジスタＱ６は、前述したように調光回路５の一部をも兼ねる高周波電源回路２の出力を制御するもので、ダイオードＤ１、Ｄ２を介してドレインが高周波電源回路２のトランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに、ソースがグランドに接続される。
【００３１】
すなわち、この無負荷検出回路２は、直流電源回路１から高周波電源回路２に供給される電流から負荷の異常状態を検出するようにしており、また、駆動回路２Ａのグランドと増幅回路２Ｂのグランドの間に設けている。
【００３２】
かかる無電極放電灯点灯装置の動作を、図２に基づいて説明する。
今、所望の調光特性が図外調光制御信号発生部により設定され、その調光制御信号に基づいて調光回路５が高周波電源回路の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力しているものとする。すなわち、調光回路５は、（ｂ）に示すように、期間Ｔ１がそのトランジスタＱ５がオンで発振期間、期間Ｔ２がオフで発振停止期間となってトランジスタＱ６を制御し、これに対応して高周波電源回路２が期間Ｔ１で高周波電力を出力し、同じく期間Ｔ２で出力を停止する。Ｔは調光制御信号の周期である。この状態では、無電極放電灯４は、期間Ｔ１で点灯し、期間Ｔ２で消灯する。従って、正常時の高周波電源回路２の出力という観点からすると、期間Ｔ１は発振期間、期間Ｔ２は発振停止期間といえる。
【００３３】
この状態において、負荷に異常が発生した場合の動作を説明する。なお、負荷の異常とは、無電極放電灯４の異常によるインピーダンスの変化、無電極放電灯４の非装着や破損等であり、さらには高周波電源回路２の異常も含む。
かかる負荷の異常が発生すると、検出抵抗Ｒ１に過電流が流れ、その両端に過電圧が発生する。この過電圧により、抵抗Ｒ４を介してコンデンサＣ４が充電されてコンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧（電位）が上昇していく。そして、ｔ１時点においてコンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧が負入力端子の電圧に達すると、（ｃ）に示すように、コンパレータＩＣ１の出力部がＨレベルとなり、調光停止部８のトランジスタＱ７はゲート−ソース間に電圧が発生することによりオンとなり、（ｄ）に示すように、調光停止部８が動作する。すなわち、この調光停止部８が動作している期間、調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる。従って、高周波電源回路２の出力を制御するトランジスタＱ６は、調光回路５から調光制御信号が出力されているもののトランジスタＱ７により調光制御信号が入力されないために、（ｆ）に示すように、オフとなり、従って、高周波電源回路２は、調光制御信号に無関係に出力することとなり、無電極放電灯４は（ａ）に示すように、全点灯（定格値点灯）状態となる。
【００３４】
このｔ１時点から、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ５が充電され、コンパレータＩＣ２の負入力端子の電圧が上昇して正入力端子の電圧に達すると、コンパレータＩＣ２の出力部がＬレベルとなる。これにより、抵抗Ｒ８を介してコンデンサＣ６が放電し、コンパレータＩＣ３の負入力端子の電圧が下降してｔ２時点にて正入力端子の電圧に至ると、（ｅ）に示すように、コンパレータＩＣ３の出力部がＨレベルとなる。ｔ１時点の状態、すなわち、高周波電源回路２の出力に対する時分割制御を停止せしめ、かつ無電極放電灯４が点灯する状態は、その時点からｔ２時点までの期間Ｔａ、継続する。従って、異常時の高周波電源回路２の出力という観点からすると、期間Ｔａは発振期間といえる。
そして、期間Ｔａは、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５、抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６の時定数を適宜に設定して決める。この場合、調光回路５の時分割制御における発振停止期間Ｔ２よりも、期間（調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる期間）Ｔａの方が長く設定してあると、回路保護動作や調光停止動作における誤動作がより発生しにくいものとなる。
【００３５】
ｔ２時点では、コンパレータＩＣ３の出力部がＨレベルになったことにより、トランジスタＱ６はそれがゲートに入力されてオンとなり、高周波電源回路２からは高周波電力が出力されなくなり無電極放電灯４は消灯する。この無電極放電灯４の消灯により、検出抵抗Ｒ１に過電流が流れなくなってその両端の電圧が低くなり、コンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧が下降して負入力端子の電圧に至り、コンパレータＩＣ１の出力部がＬレベルとなって調光停止部８のトランジスタＱ７はオフとなる。この状態では、調光回路６から調光制御信号が出力されているものの、トランジスタＱ６により調光制御信号とは無関係に、無電極放電灯４は消灯状態となる。
【００３６】
このｔ２時点から、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ５が放電し、コンパレータＩＣ２の負入力端子の電圧が下降して正入力端子の電圧に至ると、コンパレータＩＣ２の出力部がＨレベルとなる。これにより、電源コンデンサＣ０の電圧が抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ６に充電され、コンパレータＩＣ３の負入力端子の電圧が上昇してｔ３時点にて正入力端子の電圧に達すると、（ｅ）に示すように、コンパレータＩＣ３の出力部がＬレベルとなる。ｔ２時点の状態、すなわち、高周波電源回路２の出力を停止せしめる状態は、その時点からｔ３時点までの期間Ｔｂ、継続する。従って、異常時の高周波電源回路２の出力という観点からすると、期間Ｔｂは発振停止期間といえる。
そして、期間Ｔｂは、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ６の時定数を適宜に設定して決める。この場合、調光回路５の時分割制御における発振期間Ｔ１よりも、期間（負荷の異常状態を検出したとき高周波電源回路２の出力を停止せしめる期間）Ｔｂの方が長く設定してあると、回路保護動作や調光停止動作における誤動作がより発生しにくいものとなる。
【００３７】
ｔ３時点では、コンパレータＩＣ３の出力部がＬレベルになったことにより、トランジスタＱ６はコンパレータＩＣ３の制御下ではなく、調光回路５の制御下におかれることになる。従って、ｔ３時点で負荷の異常状態が解消されておれば、無電極放電灯４は所望の調光特性に基づいて点灯され、負荷の異常状態が継続しておれば、ｔ１時点の状況に戻り、上記の動作を繰り返す。その結果、負荷の異常状態が継続している期間は、無電極放電灯４を点滅制御して直流電源回路１からの入力電流の平均値を制限して回路を保護する。
【００３８】
ｔ３時点で負荷の異常状態が解消されている場合、具体的には、ｔ３時点からｔ４時点までの数十μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ程度の時間、突入電流が流れた後、所望の調光特性に基づく点灯状態になる。この場合、上記の極めて短い時間、検出抵抗Ｒ１に突入電流が流れ、コンパレータＩＣ１の出力部はＨレベルになり、トランジスタＱ７がオンするが、第２段以降のコンパレータＩＣ２、ＩＣ３の出力を変化させ得るまでの時間ではない。
【００３９】
実施の形態１にあっては、無負荷検出回路６が負荷の異常状態を検出したとき、所定期間Ｔａだけ、調光停止部８のトランジスタＱ７をオンすることにより、調光回路５の調光制御信号の出力を実質的に停止せしめ、かつ、所定期間Ｔｂだけ高周波電源回路２の出力を停止せしめるようにしているので、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。そして、負荷が異常状態にある期間は、調光回路５の調光制御信号は実質的に高周波電源回路２に入力（印加）されないので、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
この場合、先に所定期間Ｔａだけ調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるようにすることにより、負荷の異常状態を検出したときのかかる停止動作を確実なものにする。
また、所定期間Ｔａだけ調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめているとき、高周波電源回路２はかかる調光制御信号に無関係に出力（発振）して無電極放電灯４を点灯させるので、所定期間Ｔｂだけ出力を停止（発振停止）して無電極放電灯４を消灯させることとあいまって負荷の異常状態が継続している間、間欠発振動作となって入力電流の平均値を制御することとなり、回路を保護するとともに異常状態が解除されたときに正常点灯状態への復帰が容易になる。
また、前述したように、調光回路５の時分割制御における発振停止期間Ｔ２、発振期間Ｔ１よりも、調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる期間Ｔａ、高周波電源回路２の出力を停止せしめる期間Ｔｂを長く設定してあると、回路保護動作や調光停止動作における誤動作がより発生しにくいものとなる。
【００４０】
なお、実施の形態１にあっては、検出抵抗Ｒ１を、直流電源回路１のグランドと駆動回路２Ａとの間に挿入しているが、駆動回路２Ａのグランドと増幅回路２Ｂのグランドとの間に挿入してもよい。その場合、駆動回路２Ａに流れる電流は検出せずに直流電源回路１を流れる電流だけを検出するので、増幅回路２ＢのトランジスタＱ３、Ｑ４をより高精度に保護することが可能である。
【００４１】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る無電極放電灯点灯装置の主要部（調光回路５と無負荷検出回路６の調光停止部８）の回路構成図である。すなわち、実施の形態２は、実施の形態１の無負荷検出回路６、その調光停止部７、調光回路５を変えており、その他の構成は実施の形態１と実質的に同様である。
【００４２】
すなわち、実施の形態１において用いた３個のコンパレータのうち、第２，第３のコンパレータを用いず、替わりに第１のコンパレータＩＣ１の出力部に負入力端子が接続される第４のンパレータＩＣ４を用いる。第４のコンパレータＩＣ４は、基準電圧用分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３に並列に設けた第４の基準電圧用分圧抵抗Ｒ１０、１１の接続点を正入力端子に接続し、出力部をトランジスタＱ８のベースに接続している。抵抗Ｒ１２は、リンギング防止用の抵抗である。
【００４３】
トランジスタＱ８は、調光停止機能に加え、高周波電源回路２の出力を制御する機能を有する。具体的には、トランジスタＱ８は、そのエミッタ−コレクタが調光回路５のトランジスタＱ５のコレクタ−エミッタに並列に接続してある。
なお、調光回路５は、調光制御信号入力部と出力部をフォトカプラＰＣ１を用いて光学的に接続しており、このような構成によれば、高周波電源回路２からのノイズが調光制御信号入力部側へ漏れにくいものとなる。
【００４４】
かかる実施の形態２は、次のように動作する。
今、所望の調光特性が図外調光制御信号発生部により設定され、その調光制御信号に基づいて調光回路５が高周波電源回路の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力しているものとする。すなわち、調光回路５は、トランジスタＱ５がオンして発振すると、トランジスタＱ６をオフして高周波電源回路２が発振し、無電極放電灯４は点灯する。また、トランジスタＱ５がオフして発振停止となると、トランジスタＱ６をオンして高周波電源回路２が発振停止し、無電極放電灯４は消灯する。すなわち、トランジスタＱ６は、そのオン、オフ動作がトランジスタＱ５のオン、オフ動作の制御下におかれ、従って、高周波電源回路２は調光制御信号に応じた調光動作を行う。
【００４５】
この状態において、負荷に異常が発生すると、無負荷検出回路６の検出抵抗Ｒ１に過電流が流れ、その両端に過電圧が発生する。この過電圧により、抵抗Ｒ４を介してコンデンサＣ４が充電されてコンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧（電位）が上昇し、コンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧が負入力端子の電圧に達すると、コンパレータＩＣ１の出力部がＨレベルとなる。これにより、コンパレータＩＣ４の負入力端子が正入力端子の電圧に達してその出力部はＬレベルとなり、トランジスタＱ８がオンして調光停止部８が動作する。すなわち、この調光停止部８が動作している期間、調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる。この期間、トランジスタＱ６は、調光回路５から調光制御信号が出力されているもののトランジスタＱ８により調光制御信号が入力されないために、オフとなり、従って、高周波電源回路２は、調光制御信号に無関係に出力することとなり、無電極放電灯４は点灯状態となる。
【００４６】
また、負荷の異常状態が解消されると、コンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧（電位）が低下して負入力端子の電圧に至ると、コンパレータＩＣ１の出力部がＬレベルとなる。これにより、コンパレータＩＣ４の負入力端子が正入力端子の電圧に低下してその出力部はＨレベルとなり、トランジスタＱ８がオフして調光停止部８の動作が停止する。この状態では、前述したように、トランジスタＱ６は、そのオン、オフ動作がトランジスタＱ５のオン、オフ動作の制御下におかれ、従って、高周波電源回路２は調光制御信号に応じた調光動作を行う。
【００４７】
実施の形態２にあっては、負荷に異常が発生して無負荷検出回路６がそれを検出すると、調光停止部８が動作して調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるので、無電極放電灯４の始動時は調光制御信号と無関係な状態になる。従って、負荷が異常状態にある期間は、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
また、実施の形態１と同様、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。
【００４８】
［実施の形態３］
図４は、本発明の実施の形態３に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。この実施の形態３は、実施の形態１とは無負荷検出回路６の負荷の異常検出の手段が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１と実質的に同様であって同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】
実施の形態３では、負荷の異常検出を、高周波電源回路の出力値から検出するようにしている。すなわち、無負荷検出部７と調光停止部８とを有する無負荷検出回路６は、高周波電源回路２の後段に接続されてその出力値を検出する。図において、調光停止部８は、無負荷検出回路６と分離して描いているが、無負荷検出回路６の中に含ませても実質的な差異はない。
【００５０】
この無負荷検出回路６は、高周波電源回路２から負荷（無電極放電灯４）側をみた場合、無負荷時は正常点灯時に比して経負荷になるという出力値の変化から負荷の異常検出を行う。従って、具体的には、電流、電圧、電力のいずれかを選択すればよいが、実施の形態１で説明したように、コンパレータには電圧（電位）が入力できるようにするのが望ましい。
【００５１】
実施の形態３にあっても、負荷に異常が発生して無負荷検出回路６がそれを検出すると、調光停止部８が動作して調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるので、無電極放電灯４の始動時は調光制御信号と無関係な状態になる。従って、負荷が異常状態にある期間は、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
また、実施の形態１と同様、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。
【００５２】
［実施の形態４］
図５は、本発明の実施の形態４に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。この実施の形態４は、実施の形態１とは無負荷検出回路６の負荷の異常検出の手段が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１と実質的に同様であって同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５３】
実施の形態４では、負荷の異常検出を、マッチング回路の出力値から検出するようにしている。すなわち、無負荷検出部７と調光停止部８とを有する無負荷検出回路６は、マッチング回路９の後段に接続されてその出力値を検出する。図において、調光停止部８は、無負荷検出回路６と分離して描いているが、無負荷検出回路６の中に含ませても実質的な差異はない。
【００５４】
この無負荷検出回路６は、無負荷状態と正常状態でマッチング回路９のインピーダンスが大きく変化し、その結果出力値も変化することから負荷の異常検出を行う。従って、具体的には、電流、電圧、電力のいずれかを選択すればよいが、実施の形態１で説明したように、コンパレータには電圧（電位）が入力できるようにするのが望ましい。
【００５５】
実施の形態４にあっても、負荷に異常が発生して無負荷検出回路６がそれを検出すると、調光停止部８が動作して調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるので、無電極放電灯４の始動時は調光制御信号と無関係な状態になる。従って、負荷が異常状態にある期間は、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
また、実施の形態１と同様、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る無電極放電灯点灯装置は、無負荷検出回路が負荷の異常状態を検出したとき、所定期間だけ、調光停止部のトランジスタをオンすることにより、調光回路の調光制御信号の出力を実質的に停止せしめ、かつ、所定期間だけ高周波電源回路の出力を停止せしめるようにしているので、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。そして、負荷が異常状態にある期間は、調光回路の調光制御信号は実質的に高周波電源回路に入力（印加）されないので、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２】同上の動作状態を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る無電極放電灯点灯装置の要部回路構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図６】従来の無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図７】同上の調光遅延手段の動作状態を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 直流電源回路
２ 高周波電源回路
２Ａ 高周波電源回路の駆動回路
２Ｂ 高周波電源回路の増幅回路
３ 誘導コイル
４ 無電極放電灯（負荷）
５ 調光回路
６ 無負荷検出回路
７ 無負荷検出回路の無負荷検出部
Ｒ１ 無負荷検出部の検出抵抗
ＩＣ１〜ＩＣ３ 無負荷検出部のコンパレータ
Ｑ６ 無負荷検出部の高周波電源回路の出力を制御するトランジスタ
８ 無負荷検出回路の調光停止部
Ｑ７ 調光停止部のトランジスタ
９ マッチング回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電灯に高周波電力を印加してそれを発光させる無電極放電灯点灯装置、特に、その始動性を改善した無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の無電極放電灯点灯装置として、特開昭６３−２０７１００号（特許第２５１７９４４号）が存在する。このものを、図６に基づいて説明する。図において、１は直流電源部、２は高周波電力発生部、３は誘導コイル、４は無電極放電灯（負荷）、２ａは発振回路部、２ｂは中間増幅部、２ｃは電力増幅部、２ｄはマッチング回路部、Ｃは調光制御部、Ｃａはその調整器、Ｄは調光遅延手段である。
【０００３】
このものは、次のように動作する。まず最初に、調整器Ｃａにより調光比を設定する。次いで、電源を投入すると、直流電源部１の直流電圧が高周波電力発生部２に印加され、それが連続的な高周波電力を出力し得る状態になる。無電極放電灯４の始動に際しては、これが少なくともアーク状放電を維持できる状態になるまで、調光遅延手段Ｄにより調光制御部Ｃの調光制御信号の中間増幅部２ｂへの出力を所定時間遅延させる。このため、その出力開始を遅延させている間、発振回路部２ａにより生成される信号は、中間増幅部２ｂ、電力増幅部２ｃ、マッチング回路部２ｄを経て連続的な高周波電力として誘導コイル３に印加され、これにより、誘導コイル３には数ＭＨｚから数１００ＭＨｚの高周波電流が流れ、無電極放電灯４の内部がグロー状放電からアーク状放電に移行させられるのである。そして、電源投入から所定時間経過した後、すなわち、無電極放電灯４が良好なアーク状放電を維持できる状態になると、調光遅延手段Ｄの動作を停止し、調整器Ｃａにより設定している調光比に基づく調光制御下の点灯動作となる。
【０００４】
この調光遅延手段Ｄの動作を、図７に基づいてさらに詳述する。最初の調整器Ｃａによる調整は、図７（ｆ）に示すように、そのオンデユーティをＴ１１／Ｔの調光比αとする。次いで、電源を投入すると、直流電源部１の直流電圧が高周波電力発生部２の発振回路部２ａに印加され、発振回路部２ａは図７（ａ）に示すような連続的な高周波電圧を生成する。電源投入から所定時間経過後まで、すなわち、無電極放電灯４が良好なアーク状放電を維持できる状態になるまで、調光遅延手段Ｄの動作により、調光制御部Ｃの調光制御信号の中間増幅部２ｂへの出力を停止しているので、高周波電力発生部２の出力は図７（ａ）に示す発振回路部２ａの高周波電圧波形を増幅した連続的な高周波電力となる。この連続的な高周波電力（定格値）が印加される誘導コイル３は、速やかに、無電極放電灯４の内部に一定以上のプラズマを生じさせ、グロー状放電からアーク状放電に移行させられるのである。
【０００５】
そして、電源投入から所定時間（通常、数１０ｍｓ〜数１００ｍｓ）経過した後、調光遅延手段Ｄの動作を停止して調光制御部Ｃの調光制御信号の中間増幅部２ｂへの出力を開始し、既に設定している調光比αによる調光制御下の点灯動作となる。ここで、調光制御信号におけるＴ１１はオン期間、Ｔ１２はオフ期間、Ｔは周期であり、周期Ｔはチラツキ感のない値に設定している。
なお、調光遅延手段Ｄは、電源投入から所定時間、図７（ｄ）〜（ｆ）にそれぞれ示すような調光制御部Ｃの調光制御信号を段階的に、あるいは連続的に出力するようにしてもよい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のものにあっては、負荷である無電極放電灯４に異常、例えば、無電極放電灯４の破損、取り外し等、により、無負荷状態になった場合にも、調光制御部Ｃから調光制御信号が出力され続けることがあり得、極端なときには回路が破壊に至るおそれがある。
また、定格出力によらない調光点灯による始動に際しては、調光遅延手段Ｄが電源投入から所定時間、調光制御信号の出力を停止することにより、誘導コイル３には、通常、連続的な高周波電力（定格値）が印加され、その結果、全点灯（定格値点灯）状態を経て調光点灯状態になる。
【０００７】
なお、本願出願人は、無電極放電灯全般あるいはその始動性の改善について研究を継続しており、上記課題に関連するものとして無負荷状態になった場合に回路を保護する保護回路を設けたもの、この保護回路に連動して調光点灯による始動における点灯までの時間短縮化等を、例えば、特開平８−８０７８等において提案している。
また、上記した無電極放電灯のグロー状放電からアーク状放電への早期移行については、無電極放電灯の構成あるいは高周波電源回路の改良によりかなり進められており、無負荷状態になった場合に回路の保護を行いつつ始動性を改善するということがこの分野の一つの課題となっている。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、直流電圧を出力する直流電源回路と、この直流電源回路の直流電圧が印加されて高周波電力を出力する高周波電源回路と、この高周波電源回路の高周波電力が印加されて高周波電磁界を発生する誘導コイルと、この誘導コイルに近接して配置されその高周波電磁界により点灯する無電極放電灯からなる負荷と、前記高周波電源回路の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力する調光回路と、前記負荷の異常を検出して負荷の異常状態が所定時間継続したときに高周波電源回路の出力を停止せしめる無負荷検出回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記無負荷検出回路は、負荷の異常状態を検出して高周波電源回路の出力を停止する前に実質的に調光回路の調光制御信号を停止し、負荷の異常状態が所定時間継続する前に負荷の異常状態が解消した場合には、調光回路の出力を駆動させるようにした構成としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記調光回路の調光制御信号を実質的に停止せしめているとき、前記高周波電源回路は調光制御信号に無関係に出力する構成としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のものにおいて、前記調光回路の時分割制御における発振停止期間よりも、負荷の異常状態を検出したときの調光回路の調光制御信号を実質的に停止せしめる期間の方が長く設定してある構成としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記調光回路の時分割制御における発振期間よりも、負荷の異常状態を検出したときの高周波電源回路の出力を停止せしめる期間の方が長く設定してある構成としている。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記直流電源回路から前記高周波電源回路に供給される電流から負荷の異常状態を検出するようにした構成としている。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のものにおいて、前記高周波電源回路は駆動回路と増幅回路とよりなり、前記無負荷検出回路を、前記駆動回路のグランドと前記増幅回路のグランドの間に設けてなる構成としている。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記高周波電源回路の出力から負荷の異常状態を検出するようにした構成としている。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、前記無負荷検出回路は、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に挿入されるマッチング回路の出力から負荷の異常状態を検出するようにした構成としている。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のものにおいて、記直流電源回路は、チョッパ回路を含んでなる構成としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の無電極放電灯点灯装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図であり、図６に示した従来例と対応する構成部分には同一の符号を付す。
１は直流電源回路であり、商用交流電源ＡＣに接続されて直流電圧を出力する。２は高周波電源回路であり、直流電源回路１の直流電圧が印加されて高周波電力を出力する。３は誘導コイルであり、高周波電源回路２の高周波電力が印加されて高周波電磁界を発生する。４は無電極放電灯からなる負荷であり、誘導コイル３に近接して配置されその高周波電磁界により点灯せしめられる。５は調光回路であり、高周波電源回路２の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力する。６は無負荷検出回路であり、負荷に異常があった場合にそれを検出する。９はマッチング回路であり、高周波電源回路２と誘導コイル３との間に挿入されて両者のインピーダンス整合を行う。
【００２２】
上記した高周波電源回路２は、駆動回路２Ａと増幅回路２Ｂとよりなり、この駆動回路２Ａは発振回路２ａと補助増幅回路２ｂとよりなる。発振回路２ａは、水晶振動子ＸとトランジスタＱ１を有する無調整の発振器であり、インダクタＬ１とコンデンサＣ１により同調回路を構成して高周波信号（電圧）を発生する。補助増幅回路２ｂは、発振回路２ａの高周波信号を、トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２によりＣ級増幅し、インダクタＬ２とコンデンサＣ２により同調回路を構成して発振周波数に同調するようにし、駆動トランスＴ１を介して増幅回路２Ｂのトランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ３、Ｑ４に供給（出力）される。増幅回路２Ｂは、補助増幅回路２ｂの出力を、さらに電力増幅し、高周波電源回路２としての高周波電力を出力する。この高周波電力は、マッチング回路９を介して誘導コイル３に印加される。
【００２３】
無電極放電灯４は、ガラスバルブ内に、不活性ガス、金属蒸気などの放電ガスを封入し、ガラスバルブの外周に、上記した誘導コイル３を、具体的には数ターン巻回している。すなわち、誘導コイル３は、空心コイル状であり、高周波電力が印加されることにより数ＭＨｚから数１００ＭＨｚの高周波電流が流れて高周波電磁界を発生する。その電磁界内に存在する無電極放電灯４は、内部に一定以上のプラズマを生じ、グロー状放電からアーク状放電に移行して点灯する。
【００２４】
１ａはフィルタ回路であり、インダクタＬ３とコンデンサＣ３により構成されるローパスフィルタであって直流電源回路１と高周波電源回路２の間に挿入され、高周波が直流電源回路１に帰還しないようにしている。
【００２５】
調光回路５は、実質的には、トランジスタＱ５よりなり、コレクタをダイオードＤ５を介してトランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ６のゲートに、エミッタをグランドに、そしてベースに図外調光制御信号発生部からの調光制御信号を入力するよう構成される。上記したトランジスタＱ６は、後述する無負荷検出回路６の一部をも兼ねる高周波電源回路２の出力を制御するものであり、ドレインが高周波電源回路２のトランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに、ソースがグランドに接続される。
【００２６】
このトランジスタＱ５のベースにＨレベルの調光制御信号が入力されると、コレクタ−エミッタ間がオンし、トランジスタＱ６のドレイン−ソース間がオフし、トランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに正常な信号が入力され（高周波電源回路２の発振期間）、無電極放電灯４は定格高周波電力により点灯する。また、同じくＬレベルの調光制御信号が入力されると、コレクタ−エミッタ間がオフし、ダイオードＤ５を介してトランジスタＱ６のゲートに電圧が印加されてドレイン−ソース間がオンし、トランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに正常な信号が入力されず（高周波電源回路２の発振停止期間）、無電極放電灯４は消灯する。従って、図外調光制御信号発生部の調光制御信号のＨレベルの比率（オンデューティ）を適宜に設定し、また、調光制御信号周期は目にチラツキ感を与えない程度にして時分割制御による所望の調光特性が得られる。つまり、調光回路５は、高周波電源回路２の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力する。
【００２７】
無負荷検出回路６は、無負荷検出部７と調光停止部８とを有する。無負荷検出部７は、直流電源回路１と高周波電源回路２との間に挿入される検出抵抗Ｒ１と、検出抵抗Ｒ１の両端電圧に基づいて作動する３段のコンパレータＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３と、前述した高周波電源回路２の出力を制御するトランジスタＱ６とを有する。すなわち、検出抵抗Ｒ１は、直流電源回路１から高周波電源回路２に供給される電流から負荷の異常状態を検出するようにしている。また、調光停止部８は、実質的には、トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ７よりなり、ドレイン−ソースを調光回路５のトランジスタＱ５のコレクタ−エミッタに対し並列に、ゲートを第１段のコンパレータＩＣ１の出力部に、それぞれ接続してなる。
【００２８】
Ｃ０は電源コンデンサ、Ｒ２、Ｒ３は基準電圧用分圧抵抗で、両抵抗の接続点がコンパレータＩＣ１の負入力端子に接続される。検出抵抗Ｒ１の両端には、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の直列回路が接続され、これらの接続点がコンパレータＩＣ１の正入力端子に接続される。第１段のコンパレータＩＣ１の出力部は、前述したトランジスタＱ７のゲートに抵抗Ｒ１１を介して接続されるとともに、出力部とグランドとの間に抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５の直列回路が挿入され、かつ、これらの接続点が第２段のコンパレータＩＣ２の負入力端子に接続される。また、基準電圧用分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３に並列に第２の基準電圧用分圧抵抗Ｒ６、Ｒ７を設け、両抵抗の接続点がコンパレータＩＣ２の正入力端子に接続される。
【００２９】
第２段のコンパレータＩＣ２の出力部は、それとグランドとの間に、逆接続のダイオードＤ３、抵抗Ｒ８、コンデンサＣ６の直列回路が挿入され、かつ、抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６の接続点が第３段のコンパレータＩＣ３の負入力端子に及び抵抗１２を介して電源コンデンサＣ０の高圧側に、それぞれ接続される。また、基準電圧用分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３に並列に第３の基準電圧用分圧抵抗Ｒ９、Ｒ１０を設け、両抵抗の接続点がコンパレータＩＣ３の正入力端子に接続される。
【００３０】
第３段のコンパレータＩＣ３の出力部は、ダイオードＤ４を介して前述した高周波電源回路２の出力を制御するトランジスタＱ６のゲート、逆接続のダイオードＤ５を介して調光回路５のトランジスタＱ５のコレクタ、及び抵抗を介してグランドに、それぞれ接続される。トランジスタＱ６は、前述したように調光回路５の一部をも兼ねる高周波電源回路２の出力を制御するもので、ダイオードＤ１、Ｄ２を介してドレインが高周波電源回路２のトランジスタＱ２、Ｑ４のゲートに、ソースがグランドに接続される。
【００３１】
すなわち、この無負荷検出回路２は、直流電源回路１から高周波電源回路２に供給される電流から負荷の異常状態を検出するようにしており、また、駆動回路２Ａのグランドと増幅回路２Ｂのグランドの間に設けている。
【００３２】
かかる無電極放電灯点灯装置の動作を、図２に基づいて説明する。
今、所望の調光特性が図外調光制御信号発生部により設定され、その調光制御信号に基づいて調光回路５が高周波電源回路の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力しているものとする。すなわち、調光回路５は、（ｂ）に示すように、期間Ｔ１がそのトランジスタＱ５がオンで発振期間、期間Ｔ２がオフで発振停止期間となってトランジスタＱ６を制御し、これに対応して高周波電源回路２が期間Ｔ１で高周波電力を出力し、同じく期間Ｔ２で出力を停止する。Ｔは調光制御信号の周期である。この状態では、無電極放電灯４は、期間Ｔ１で点灯し、期間Ｔ２で消灯する。従って、正常時の高周波電源回路２の出力という観点からすると、期間Ｔ１は発振期間、期間Ｔ２は発振停止期間といえる。
【００３３】
この状態において、負荷に異常が発生した場合の動作を説明する。なお、負荷の異常とは、無電極放電灯４の異常によるインピーダンスの変化、無電極放電灯４の非装着や破損等であり、さらには高周波電源回路２の異常も含む。
かかる負荷の異常が発生すると、検出抵抗Ｒ１に過電流が流れ、その両端に過電圧が発生する。この過電圧により、抵抗Ｒ４を介してコンデンサＣ４が充電されてコンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧（電位）が上昇していく。そして、ｔ１時点においてコンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧が負入力端子の電圧に達すると、（ｃ）に示すように、コンパレータＩＣ１の出力部がＨレベルとなり、調光停止部８のトランジスタＱ７はゲート−ソース間に電圧が発生することによりオンとなり、（ｄ）に示すように、調光停止部８が動作する。すなわち、この調光停止部８が動作している期間、調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる。従って、高周波電源回路２の出力を制御するトランジスタＱ６は、調光回路５から調光制御信号が出力されているもののトランジスタＱ７により調光制御信号が入力されないために、（ｆ）に示すように、オフとなり、従って、高周波電源回路２は、調光制御信号に無関係に出力することとなり、無電極放電灯４は（ａ）に示すように、全点灯（定格値点灯）状態となる。
【００３４】
このｔ１時点から、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ５が充電され、コンパレータＩＣ２の負入力端子の電圧が上昇して正入力端子の電圧に達すると、コンパレータＩＣ２の出力部がＬレベルとなる。これにより、抵抗Ｒ８を介してコンデンサＣ６が放電し、コンパレータＩＣ３の負入力端子の電圧が下降してｔ２時点にて正入力端子の電圧に至ると、（ｅ）に示すように、コンパレータＩＣ３の出力部がＨレベルとなる。ｔ１時点の状態、すなわち、高周波電源回路２の出力に対する時分割制御を停止せしめ、かつ無電極放電灯４が点灯する状態は、その時点からｔ２時点までの期間Ｔａ、継続する。従って、異常時の高周波電源回路２の出力という観点からすると、期間Ｔａは発振期間といえる。
そして、期間Ｔａは、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５、抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６の時定数を適宜に設定して決める。この場合、調光回路５の時分割制御における発振停止期間Ｔ２よりも、期間（調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる期間）Ｔａの方が長く設定してあると、回路保護動作や調光停止動作における誤動作がより発生しにくいものとなる。
【００３５】
ｔ２時点では、コンパレータＩＣ３の出力部がＨレベルになったことにより、トランジスタＱ６はそれがゲートに入力されてオンとなり、高周波電源回路２からは高周波電力が出力されなくなり無電極放電灯４は消灯する。この無電極放電灯４の消灯により、検出抵抗Ｒ１に過電流が流れなくなってその両端の電圧が低くなり、コンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧が下降して負入力端子の電圧に至り、コンパレータＩＣ１の出力部がＬレベルとなって調光停止部８のトランジスタＱ７はオフとなる。この状態では、調光回路６から調光制御信号が出力されているものの、トランジスタＱ６により調光制御信号とは無関係に、無電極放電灯４は消灯状態となる。
【００３６】
このｔ２時点から、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ５が放電し、コンパレータＩＣ２の負入力端子の電圧が下降して正入力端子の電圧に至ると、コンパレータＩＣ２の出力部がＨレベルとなる。これにより、電源コンデンサＣ０の電圧が抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ６に充電され、コンパレータＩＣ３の負入力端子の電圧が上昇してｔ３時点にて正入力端子の電圧に達すると、（ｅ）に示すように、コンパレータＩＣ３の出力部がＬレベルとなる。ｔ２時点の状態、すなわち、高周波電源回路２の出力を停止せしめる状態は、その時点からｔ３時点までの期間Ｔｂ、継続する。従って、異常時の高周波電源回路２の出力という観点からすると、期間Ｔｂは発振停止期間といえる。
そして、期間Ｔｂは、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ６の時定数を適宜に設定して決める。この場合、調光回路５の時分割制御における発振期間Ｔ１よりも、期間（負荷の異常状態を検出したとき高周波電源回路２の出力を停止せしめる期間）Ｔｂの方が長く設定してあると、回路保護動作や調光停止動作における誤動作がより発生しにくいものとなる。
【００３７】
ｔ３時点では、コンパレータＩＣ３の出力部がＬレベルになったことにより、トランジスタＱ６はコンパレータＩＣ３の制御下ではなく、調光回路５の制御下におかれることになる。従って、ｔ３時点で負荷の異常状態が解消されておれば、無電極放電灯４は所望の調光特性に基づいて点灯され、負荷の異常状態が継続しておれば、ｔ１時点の状況に戻り、上記の動作を繰り返す。その結果、負荷の異常状態が継続している期間は、無電極放電灯４を点滅制御して直流電源回路１からの入力電流の平均値を制限して回路を保護する。
【００３８】
ｔ３時点で負荷の異常状態が解消されている場合、具体的には、ｔ３時点からｔ４時点までの数十μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ程度の時間、突入電流が流れた後、所望の調光特性に基づく点灯状態になる。この場合、上記の極めて短い時間、検出抵抗Ｒ１に突入電流が流れ、コンパレータＩＣ１の出力部はＨレベルになり、トランジスタＱ７がオンするが、第２段以降のコンパレータＩＣ２、ＩＣ３の出力を変化させ得るまでの時間ではない。
【００３９】
実施の形態１にあっては、無負荷検出回路６が負荷の異常状態を検出したとき、所定期間Ｔａだけ、調光停止部８のトランジスタＱ７をオンすることにより、調光回路５の調光制御信号の出力を実質的に停止せしめ、かつ、所定期間Ｔｂだけ高周波電源回路２の出力を停止せしめるようにしているので、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。そして、負荷が異常状態にある期間は、調光回路５の調光制御信号は実質的に高周波電源回路２に入力（印加）されないので、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
この場合、先に所定期間Ｔａだけ調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるようにすることにより、負荷の異常状態を検出したときのかかる停止動作を確実なものにする。
また、所定期間Ｔａだけ調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめているとき、高周波電源回路２はかかる調光制御信号に無関係に出力（発振）して無電極放電灯４を点灯させるので、所定期間Ｔｂだけ出力を停止（発振停止）して無電極放電灯４を消灯させることとあいまって負荷の異常状態が継続している間、間欠発振動作となって入力電流の平均値を制御することとなり、回路を保護するとともに異常状態が解除されたときに正常点灯状態への復帰が容易になる。
また、前述したように、調光回路５の時分割制御における発振停止期間Ｔ２、発振期間Ｔ１よりも、調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる期間Ｔａ、高周波電源回路２の出力を停止せしめる期間Ｔｂを長く設定してあると、回路保護動作や調光停止動作における誤動作がより発生しにくいものとなる。
【００４０】
なお、実施の形態１にあっては、検出抵抗Ｒ１を、直流電源回路１のグランドと駆動回路２Ａとの間に挿入しているが、駆動回路２Ａのグランドと増幅回路２Ｂのグランドとの間に挿入してもよい。その場合、駆動回路２Ａに流れる電流は検出せずに直流電源回路１を流れる電流だけを検出するので、増幅回路２ＢのトランジスタＱ３、Ｑ４をより高精度に保護することが可能である。
【００４１】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る無電極放電灯点灯装置の主要部（調光回路５と無負荷検出回路６の調光停止部８）の回路構成図である。すなわち、実施の形態２は、実施の形態１の無負荷検出回路６、その調光停止部７、調光回路５を変えており、その他の構成は実施の形態１と実質的に同様である。
【００４２】
すなわち、実施の形態１において用いた３個のコンパレータのうち、第２，第３のコンパレータを用いず、替わりに第１のコンパレータＩＣ１の出力部に負入力端子が接続される第４のンパレータＩＣ４を用いる。第４のコンパレータＩＣ４は、基準電圧用分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３に並列に設けた第４の基準電圧用分圧抵抗Ｒ１０、１１の接続点を正入力端子に接続し、出力部をトランジスタＱ８のベースに接続している。抵抗Ｒ１２は、リンギング防止用の抵抗である。
【００４３】
トランジスタＱ８は、調光停止機能に加え、高周波電源回路２の出力を制御する機能を有する。具体的には、トランジスタＱ８は、そのエミッタ−コレクタが調光回路５のトランジスタＱ５のコレクタ−エミッタに並列に接続してある。
なお、調光回路５は、調光制御信号入力部と出力部をフォトカプラＰＣ１を用いて光学的に接続しており、このような構成によれば、高周波電源回路２からのノイズが調光制御信号入力部側へ漏れにくいものとなる。
【００４４】
かかる実施の形態２は、次のように動作する。
今、所望の調光特性が図外調光制御信号発生部により設定され、その調光制御信号に基づいて調光回路５が高周波電源回路の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力しているものとする。すなわち、調光回路５は、トランジスタＱ５がオンして発振すると、トランジスタＱ６をオフして高周波電源回路２が発振し、無電極放電灯４は点灯する。また、トランジスタＱ５がオフして発振停止となると、トランジスタＱ６をオンして高周波電源回路２が発振停止し、無電極放電灯４は消灯する。すなわち、トランジスタＱ６は、そのオン、オフ動作がトランジスタＱ５のオン、オフ動作の制御下におかれ、従って、高周波電源回路２は調光制御信号に応じた調光動作を行う。
【００４５】
この状態において、負荷に異常が発生すると、無負荷検出回路６の検出抵抗Ｒ１に過電流が流れ、その両端に過電圧が発生する。この過電圧により、抵抗Ｒ４を介してコンデンサＣ４が充電されてコンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧（電位）が上昇し、コンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧が負入力端子の電圧に達すると、コンパレータＩＣ１の出力部がＨレベルとなる。これにより、コンパレータＩＣ４の負入力端子が正入力端子の電圧に達してその出力部はＬレベルとなり、トランジスタＱ８がオンして調光停止部８が動作する。すなわち、この調光停止部８が動作している期間、調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめる。この期間、トランジスタＱ６は、調光回路５から調光制御信号が出力されているもののトランジスタＱ８により調光制御信号が入力されないために、オフとなり、従って、高周波電源回路２は、調光制御信号に無関係に出力することとなり、無電極放電灯４は点灯状態となる。
【００４６】
また、負荷の異常状態が解消されると、コンパレータＩＣ１の正入力端子の電圧（電位）が低下して負入力端子の電圧に至ると、コンパレータＩＣ１の出力部がＬレベルとなる。これにより、コンパレータＩＣ４の負入力端子が正入力端子の電圧に低下してその出力部はＨレベルとなり、トランジスタＱ８がオフして調光停止部８の動作が停止する。この状態では、前述したように、トランジスタＱ６は、そのオン、オフ動作がトランジスタＱ５のオン、オフ動作の制御下におかれ、従って、高周波電源回路２は調光制御信号に応じた調光動作を行う。
【００４７】
実施の形態２にあっては、負荷に異常が発生して無負荷検出回路６がそれを検出すると、調光停止部８が動作して調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるので、無電極放電灯４の始動時は調光制御信号と無関係な状態になる。従って、負荷が異常状態にある期間は、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
また、実施の形態１と同様、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。
【００４８】
［実施の形態３］
図４は、本発明の実施の形態３に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。この実施の形態３は、実施の形態１とは無負荷検出回路６の負荷の異常検出の手段が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１と実質的に同様であって同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】
実施の形態３では、負荷の異常検出を、高周波電源回路の出力値から検出するようにしている。すなわち、無負荷検出部７と調光停止部８とを有する無負荷検出回路６は、高周波電源回路２の後段に接続されてその出力値を検出する。図において、調光停止部８は、無負荷検出回路６と分離して描いているが、無負荷検出回路６の中に含ませても実質的な差異はない。
【００５０】
この無負荷検出回路６は、高周波電源回路２から負荷（無電極放電灯４）側をみた場合、無負荷時は正常点灯時に比して経負荷になるという出力値の変化から負荷の異常検出を行う。従って、具体的には、電流、電圧、電力のいずれかを選択すればよいが、実施の形態１で説明したように、コンパレータには電圧（電位）が入力できるようにするのが望ましい。
【００５１】
実施の形態３にあっても、負荷に異常が発生して無負荷検出回路６がそれを検出すると、調光停止部８が動作して調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるので、無電極放電灯４の始動時は調光制御信号と無関係な状態になる。従って、負荷が異常状態にある期間は、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
また、実施の形態１と同様、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。
【００５２】
［実施の形態４］
図５は、本発明の実施の形態４に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。この実施の形態４は、実施の形態１とは無負荷検出回路６の負荷の異常検出の手段が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１と実質的に同様であって同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５３】
実施の形態４では、負荷の異常検出を、マッチング回路の出力値から検出するようにしている。すなわち、無負荷検出部７と調光停止部８とを有する無負荷検出回路６は、マッチング回路９の後段に接続されてその出力値を検出する。図において、調光停止部８は、無負荷検出回路６と分離して描いているが、無負荷検出回路６の中に含ませても実質的な差異はない。
【００５４】
この無負荷検出回路６は、無負荷状態と正常状態でマッチング回路９のインピーダンスが大きく変化し、その結果出力値も変化することから負荷の異常検出を行う。従って、具体的には、電流、電圧、電力のいずれかを選択すればよいが、実施の形態１で説明したように、コンパレータには電圧（電位）が入力できるようにするのが望ましい。
【００５５】
実施の形態４にあっても、負荷に異常が発生して無負荷検出回路６がそれを検出すると、調光停止部８が動作して調光回路５の調光制御信号を実質的に停止せしめるので、無電極放電灯４の始動時は調光制御信号と無関係な状態になる。従って、負荷が異常状態にある期間は、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
また、実施の形態１と同様、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る無電極放電灯点灯装置は、無負荷検出回路が負荷の異常状態を検出したとき、所定期間だけ、調光停止部のトランジスタをオンすることにより、調光回路の調光制御信号の出力を実質的に停止せしめ、かつ、所定期間だけ高周波電源回路の出力を停止せしめるようにしているので、調光点灯の設定を行っているものの始動において、全点灯状態を経ることなく調光点灯ができるものとなる。そして、負荷が異常状態にある期間は、調光回路の調光制御信号は実質的に高周波電源回路に入力（印加）されないので、調光制御信号が回路へのストレスとして作用することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２】同上の動作状態を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る無電極放電灯点灯装置の要部回路構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図６】従来の無電極放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図７】同上の調光遅延手段の動作状態を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 直流電源回路
２ 高周波電源回路
２Ａ 高周波電源回路の駆動回路
２Ｂ 高周波電源回路の増幅回路
３ 誘導コイル
４ 無電極放電灯（負荷）
５ 調光回路
６ 無負荷検出回路
７ 無負荷検出回路の無負荷検出部
Ｒ１ 無負荷検出部の検出抵抗
ＩＣ１〜ＩＣ３ 無負荷検出部のコンパレータ
Ｑ６ 無負荷検出部の高周波電源回路の出力を制御するトランジスタ
８ 無負荷検出回路の調光停止部
Ｑ７ 調光停止部のトランジスタ
９ マッチング回路
Claims (9)
- 直流電圧を出力する直流電源回路と、この直流電源回路の直流電圧が印加されて高周波電力を出力する高周波電源回路と、この高周波電源回路の高周波電力が印加されて高周波電磁界を発生する誘導コイルと、この誘導コイルに近接して配置されその高周波電磁界により点灯する無電極放電灯からなる負荷と、前記高周波電源回路の出力を時分割制御するための調光制御信号を出力する調光回路と、前記負荷の異常を検出して負荷の異常状態が所定時間継続したときに高周波電源回路の出力を停止せしめる無負荷検出回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記無負荷検出回路は、負荷の異常状態を検出して高周波電源回路の出力を停止する前に実質的に調光回路の調光制御信号を停止し、負荷の異常状態が所定時間継続する前に負荷の異常状態が解消した場合には、調光回路の出力を駆動させるものであることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
- 前記調光回路の調光制御信号を実質的に停止せしめているとき、前記高周波電源回路は調光制御信号に無関係に出力する請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記無負荷検出回路は、負荷の異常状態が所定時間継続したときに高周波電源回路の出力を前記所定時間よりも十分長い時間停止した後で再び高周波電源回路を出力させ、前記負荷の異常状態が継続している場合にこの動作を繰り返して間欠発振動作するものであり、前記調光回路の時分割制御における発振停止期間よりも、負荷の異常状態を検出したときの調光回路の調光制御信号を実質的に停止せしめる期間の方が長く設定してある請求項１又は請求項２のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記無負荷検出回路は、前記調光回路の時分割制御における発振期間よりも、負荷の異常状態を検出したときの高周波電源回路の出力を停止せしめる期間の方が長く設定してある請求項１乃至３のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記無負荷検出回路は、前記直流電源回路から前記高周波電源回路に供給される電流から負荷の異常状態を検出するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記高周波電源回路は駆動回路と増幅回路とよりなり、前記無負荷検出回路を、前記駆動回路のグランドと前記増幅回路のグランドの間に設けてなる請求項１乃至５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記無負荷検出回路は、前記高周波電源回路の出力から負荷の異常状態を検出するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記無負荷検出回路は、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に挿入されるマッチング回路の出力から負荷の異常状態を検出するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記直流電源回路は、チョッパ回路を含んでなる請求項１乃至８のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
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