JP2001085181A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

無電極放電灯点灯装置

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JP2001085181A
JP2001085181A JP26029799A JP26029799A JP2001085181A JP 2001085181 A JP2001085181 A JP 2001085181A JP 26029799 A JP26029799 A JP 26029799A JP 26029799 A JP26029799 A JP 26029799A JP 2001085181 A JP2001085181 A JP 2001085181A
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discharge lamp
power supply
electrodeless discharge
circuit
frequency power
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JP26029799A
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Shinji Makimura
紳司 牧村
Hiroshi Kido
大志 城戸
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電源投入から無電極放電灯のインピーダンスが
安定するまでは高周波電力供給手段の出力電力が増加し
ても過電流保護回路が動作するのを防止する。 【解決手段】無電極放電灯1に高周波電力を供給して無
電極放電灯を点灯させる高周波電力供給手段Aに直流電
源Eから供給する電流を過電流保護回路15により監視
する。過電流保護回路15は、直流電源Eから高周波電
力供給手段Aに供給する電流が閾値を超えると高周波電
力供給手段Aの出力を低減する方向に制御する保護動作
を行う。コンパレータCP2は、直流電源Eから高周波
電力供給手段Aへの供給電流の変化率により電源投入直
後か異常かを識別する。コンパレータCP1により過電
流が検出されても異常でなければDフリップフロップF
Fにより保護動作を無効にし、異常時にはディレイ回路
DLの出力をDフリップフロップFFのクロック端子に
入力して保護動作を有効にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電灯点灯
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、透光性容器(一般にはガラス
バルブ)の中に不活性ガスや金属蒸気を放電ガスとして
封入した無電極放電灯が提供されている。この種の無電
極放電灯は透光性容器の内部空間に放電用の電極を持っ
ておらず、透光性容器の外部空間において誘導コイルあ
るいは電極を無電極放電灯(放電管)に近接して配置
し、誘導コイルに高周波電流を通電するか電極に高周波
電圧を印加することによって、無電極放電灯を点灯させ
るようになっている。
【0003】図11に示す構成は、無電極放電灯1の周
囲に誘導コイル2を巻回した例であって、高周波電力を
出力する高周波電力供給手段Aの出力端間に誘導コイル
2を接続してある。図示例における高周波電力供給手段
Aは、数MHz〜数百MHzの高周波を出力する発振回
路11を備え、発振回路11の出力を増幅回路12によ
り増幅し、増幅回路12の出力をマッチング回路13を
通して誘導コイル2に供給するように構成されている。
誘導コイル2に高周波電流が流されると、無電極放電灯
1の内部空間に高周波プラズマが生成され、紫外線ない
し可視光線が放射されるのである。紫外線を放射するも
のでは蛍光体と併用することにより可視光線を放射させ
ることもできる。発振回路11および増幅回路12の電
源は、電源スイッチSWを介して接続された直流電源E
から供給される。ただし、図では直流電源Eを電池のシ
ンボルによって示しているが、直流電源Eとしては通常
は商用電源を整流平滑した直流を用いる。
【0004】図11に示した回路の具体構成例を図12
に示す(特開平7−326483号公報参照)。図12
に示す回路例では、発振回路11はトランジスタQ1の
コレクタ−ベースに水晶振動子Xを接続した無調整水晶
発振回路であり、増幅回路12はプリアンプ12aとメ
インアンプ12bとの2段構成になっている。プリアン
プ12aは発振回路11の出力を抵抗R1,R2により
分圧した後、トランジスタQ2により高周波増幅を行う
ように構成され、メインアンプ12bはMOSFETQ
3を用いてプリアンプ12aの出力を高周波増幅するよ
うになっている。直流電源Eから発振回路11および増
幅回路12への電源供給経路にはコンデンサC1と高周
波チョークL1とからなるフィルタ回路14が挿入さ
れ、直流電源Eへの高周波の回り込みを防止してある。
なお、図12においては電源スイッチSWは省略してあ
る。メインアンプ12bと誘導コイル2との間に挿入さ
れたマッチング回路13は、コンデンサC2,C3およ
び可変コンデンサCvを備え、増幅回路12と誘導コイ
ル2および無電極放電灯1とのインピーダンスを整合さ
せ、高周波の反射を防止して高周波電力が無電極放電灯
1に効率よく伝達されるようにする。ここに、可変コン
デンサCvはインピーダンスを調節するために設けられ
ている。
【0005】ところで、図12に示す具体回路において
は、図11に示した基本構成に加えて過電流保護回路1
5および調光回路16を設けてある。過電流保護回路1
5は、直流電源Eから発振回路11および増幅回路12
に供給される電流が通過する検出用抵抗Rsを備え、検
出用抵抗Rsの両端電圧Vb(Vbは両端電圧を平滑し
た値)が設定された保護電圧Vaを越えると増幅回路1
2の動作を停止させるように構成されている。すなわ
ち、保護電圧Vaは直流電源Eを一対の抵抗R11,R
12で分圧することにより得られ、検出用抵抗Rsの両
端電圧は抵抗R13とコンデンサC11との直列回路に
印加される。抵抗R11,R12の接続点はコンパレー
タCP1の反転入力端子に接続され、抵抗R13とコン
デンサC11との接続点はコンパレータCP1の非反転
入力端子に接続される。また、コンパレータCP1の出
力端には、MOSFETQ4のゲートが接続され、この
MOSFETQ4のドレイン−ソースはプリアンプ12
aを構成するトランジスタQ2のベースと直流電源Eの
負極との間に挿入される。
【0006】この構成を有しているから、無電極放電灯
1を装着していない場合、無電極放電灯1の異常による
インピーダンスの変化がある場合、無電極放電灯1の破
損や高周波電極供給手段Aの異常がある場合などにおい
て、検出用抵抗Rsの両端電圧Vbが上昇し保護電圧V
aを超えると、コンパレータCP1の出力がHレベルに
なりMOSFETQ4が導通するから、トランジスタQ
2のベース電位が直流電源Eの負極電位になってトラン
ジスタQ2が非導通状態となり、結果的に増幅回路12
は発振回路11の出力の増幅を行わず、増幅回路12で
は電力が消費されなくなる。ここで、無電極放電灯1が
装着されていて異常が検出する前には無電極放電灯1が
点灯していたとすると、異常時には無電極放電灯1には
高周波電力が供給されなくなるから無電極放電灯1は消
灯する。
【0007】このようにして、検出用抵抗Rsに過電流
が流れて無電極放電灯1が消灯したときには、検出用抵
抗Rsには過電流が流れなくなって、保護電圧Vaより
もコンデンサC11の両端電圧Vbのほうが低下するか
ら、MOSFETQ4はオフになり、トランジスタQ2
が導通するようになる。つまり、無電極放電灯1は再び
点灯する。このような無電極放電灯1の点滅の周期を適
宜に設定しておけば、異常時には無電極放電灯1が点滅
することで異常の発生を報知することができる。また、
無電極放電灯1が点滅することによって、直流電源Eか
ら供給される電流の平均値を制限することになり、高周
波電力供給手段Aを保護することができる。
【0008】調光回路16は、プリアンプ12aを構成
するトランジスタQ2のベースにドレインを接続したM
OSFETQ4を備え、MOSFETQ4のソース−ゲ
ートに矩形波状の調光信号を与えるようにしてある。こ
こに、MOSFETQ4のソース電位は通常は直流電源
Eの負極電位に一致させてある。調光信号は矩形波のデ
ューティ比を調節することによって、無電極放電灯1に
供給する電力を調節する。つまり、調光信号のデューテ
ィ比を調節すれば、無電極放電灯1に高周波電力を供給
する期間と供給しない期間との比率が調節されるから、
目にちらつきを感じない程度の周期(100Hz以上)
で無電極放電灯1に高周波電力を供給する期間と供給し
ない期間とを繰り返すことによって、無電極放電灯1の
明るさを調節するのである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電源投入後
から無電極放電灯1が始動して熱的に安定するまでの過
程においては、無電極放電灯1の温度が変化するから、
誘導コイル2の両端から無電極放電灯1側を見たインピ
ーダンスが変動することになる。換言すれば、誘導コイ
ル2の入力インピーダンスが変動する。このことによっ
て、図13に示すように、高周波電力供給手段Aの出力
電力が変動することがある。つまり、高周波電力供給手
段Aの出力電力は、安定時には図13に一点鎖線で示す
ように略平坦な特性になるが、電源投入から熱的に安定
するまでの期間T0には、安定時の出力電力を大きく上
回ることがある。期間T0は数分〜数十分であって、こ
の期間T0には検出用抵抗Rsに流れる電流が増加する
から、正常な動作であるにもかかわらず過電流保護回路
15が動作してしまうことがある。
【0010】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、電源投入から無電極放電灯のインピ
ーダンスが安定するまでの期間には高周波電力供給手段
の出力電力が増加しても過電流保護回路が動作するのを
防止した無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、透光
性容器内に放電ガスを封入した無電極放電灯と、無電極
放電灯に近接して配置された誘導コイルと、誘導コイル
に高周波電力を供給して無電極放電灯を点灯させる高周
波電力供給手段と、高周波電力供給手段に電力を供給す
る電源と、電源から高周波電力供給手段に供給する電流
が規定の閾値を超えると高周波電力供給手段の出力を低
減する方向に制御する保護動作を行う過電流保護回路と
を備え、過電流保護回路には、少なくとも電源投入から
無電極放電灯のインピーダンスが安定するまでの期間は
前記保護動作を停止させる動作制限手段が設けられてい
るものである。
【0012】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記動作制限手段が、電源から高周波電力供給手段
に供給する電流の変化率を検出する変化率検出部と、検
出した変化率が基準値以上であるときに前記保護動作を
停止させる制限部とを備えるものである。
【0013】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記制限部が、変化率が基準値以上であることを前
記変化率検出部が検出すると規定の遅延時間後に出力値
を変化させるディレイ回路と、電源から高周波電力供給
手段に供給する電流が前記閾値を超えている期間に前記
ディレイ回路の出力値が変化すると高周波電力供給手段
の出力を停止させる出力を発生させるDフリップフロッ
プとから成るものである。
【0014】請求項4の発明は、請求項2の発明におい
て、前記制限部が、変化率が基準値以上であることを前
記変化率検出部が検出すると規定の遅延時間後に出力値
を変化させるディレイ回路と、電源から高周波電力供給
手段に供給する電流が前記閾値を超えている期間に前記
ディレイ回路の出力値が変化すると出力値をアクティブ
状態にするアンド回路と、アンド回路の出力がアクティ
ブ状態になると一定時間だけ高周波電力供給手段の出力
を停止させる出力を発生させる単安定マルチバイブレー
タとから成るものである。
【0015】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、前記動作制限手段が、前記無電極放電灯のインピー
ダンスを反映した物理量を検出する測定部と、電源投入
から前記インピーダンスが安定するまでの間に前記保護
動作を停止させる制限部とから成るものである。
【0016】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、前記測定部を、前記無電極放電灯の特定部位の温度
を検出する温度センサとしたものである。
【0017】請求項7の発明は、請求項6の発明におい
て、前記特定部位を、前記無電極放電灯の最冷点とした
ものである。
【0018】請求項8の発明は、請求項1の発明におい
て、前記動作制限手段が、電源投入から前記無電極放電
灯のインピーダンスが安定する程度の一定時間を時限す
るタイマ回路と、タイマ回路の時限中には前記保護動作
を停止させる制限部とから成るものである。
【0019】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、前記制限部を、前記タイマ回路の時限中には前記保
護動作を無効にするスイッチ要素としたものである。
【0020】請求項10の発明は、請求項1の発明にお
いて、前記制限部が、前記閾値を定常時よりも高くする
ことによって前記保護動作を停止させるものである。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に説明する実施の形態におい
て調光回路は要旨ではないから省略しているが、必要に
応じて調光回路を設けるようにしてもよい。また、図1
2に示した従来構成とは過電流保護回路15の構成と、
電源スイッチSWを図に示した点とだけが異なるから、
以下では主として過電流保護回路15についてのみ説明
する。
【0022】(第1の実施の形態)図1に示すように、
本実施形態の過電流保護回路15は、図12に示した従
来構成と同様に、直流電源Eから発振回路11および増
幅回路12への電源供給経路に挿入された検出用抵抗R
sを備え、検出用抵抗Rsの両端間に抵抗R13とコン
デンサC11との直列回路を接続してある。抵抗R13
とコンデンサC11との接続点はコンパレータCP1の
非反転入力端子に接続され、抵抗R13とコンデンサC
11との接続点の電位、つまりコンデンサC11の両端
電圧Vbは保護電圧Vaと比較される。保護電圧Vaは
直流電源Eの両端電圧を2個の抵抗R11,R12の直
列回路によって分圧することにより得られる。つまり、
抵抗R11,R12の接続点はコンパレータCP1の反
転入力端子に接続される。コンパレータCP1の出力端
子はDフリップフロップFFのデータ端子に接続され、
DフリップフロップFFの出力端子はMOSFETQ4
に接続される。MOSFETQ4のゲート−ソースには
ゲート−ソース間容量による電荷を放電させる抵抗R1
4が接続される。
【0023】ところで、DフリップフロップFFのクロ
ック端子には、別のコンパレータCP2の出力端子がデ
ィレイ回路DLを介して接続される。コンパレータCP
2の反転入力端子には、直流電源Eの両端電圧を2本の
抵抗R15,R16の直列回路により分圧して得た基準
電圧Vcが印加される。また、検出用抵抗Rsの両端間
にはコンデンサC12と抵抗R17との直列回路が接続
され、コンデンサC12と抵抗R17との接続点がコン
パレータCP2の非反転入力端子に接続される。ここ
に、コンパレータCP1の非反転入力端子に接続される
コンデンサC11とは異なり、コンデンサC12は検出
用抵抗Rsの高電位側に接続される。したがって、コン
パレータCP2の非反転入力端子に印加される電圧Vd
は、抵抗R17の両端電圧になる。すなわち、コンパレ
ータCP1の非反転入力端子には抵抗R13とコンデン
サC11とからなる積分回路の出力端が接続され、コン
パレータCP2の非反転入力端子にはコンデンサC12
と抵抗R17とからなる微分回路の出力端が接続される
ことになる。
【0024】次に動作を説明する。いま、無電極放電灯
1が装着された正常な状態において電源スイッチSWを
投入したときに、図13に示したように、高周波電力供
給手段Aの出力が増加したとする。抵抗R13とコンデ
ンサC11とは、コンデンサC11の両端電圧Vbが検
出用抵抗Rsの両端電圧に略追随するように比較的小さ
く設定されており、図13に示す期間T0においてはコ
ンパレータCP1の非反転入力端子に印加される電圧も
図13に実線で示す特性と同様に推移する。すなわち、
図2(a)に示すように、電源投入後の時刻t1〜t2
においてコンデンサC11の両端電圧Vbが保護電圧V
aを超えることになる。したがって、時刻t1の直後に
コンパレータCP1の出力はHレベルになり、図2
(b)のようにDフリップフロップFFのデータ端子へ
の入力はHレベルになる。ただし、電源投入直後のコン
デンサC11の両端電圧Vbの変化は比較的緩やかであ
って、コンデンサC12と抵抗R17とは、抵抗R17
の両端電圧Vdが検出用抵抗Rsの両端電圧の変化に迅
速に応答するように比較的小さく設定されているから、
コンパレータCP2の非反転入力端子に入力される電圧
Vdは略0になる。その結果、DフリップフロップFF
のクロック端子への入力は図2(c)のようにLレベル
に保たれ、DフリップフロップFFの出力は図2(d)
のようにLレベルになる。つまり、MOSFETQ4を
オンにすることはできず、増幅回路12が正常に動作し
て無電極放電灯1に高周波電力が供給される。
【0025】時刻t2になると、コンパレータCP1の
非反転入力端子に印加される電圧Vbよりも保護電圧V
aのほうが高くなり、コンパレータCP1の出力がLレ
ベルになる。結局、電源投入直後において無電極放電灯
1が正常であるときには、無電極放電灯1のインピーダ
ンスの変化があっても誤って消灯することがないのであ
る。
【0026】一方、無電極放電灯1を装着せずに電源ス
イッチSWを投入したり、無電極放電灯1の点灯中に無
電極放電灯1が破損したりすることによって検出用抵抗
Rsに過電流が流れた場合には、検出用抵抗Rsに流れ
る電流の変化率が電源投入時の変化率よりも大きくな
る。たとえば、図3(a)に示すように、時刻t1にお
いて検出用抵抗Rsの両端電圧が急峻に立ち上がったと
すると、検出用抵抗Rsの両端電圧を微分した形になる
抵抗R17の両端電圧Vdは、図3(b)のように、瞬
時に立ち上がった後に、次第に低下することになる。抵
抗R17の両端電圧が基準電圧Vcを超えている期間に
は図3(c)のようにコンパレータCP2の出力はHレ
ベルになるから、コンパレータCP2の出力の立ち上が
りをディレイ回路DLで遅延させた信号がDフリップフ
ロップFFのクロック端子に入力される。
【0027】一方、コンデンサC11の両端電圧Vbも
図4(a)のように時刻t1において立ち上がり、コン
デンサC11の両端電圧Vbが保護電圧Vaを超えてい
ると、DフリップフロップFFのデータ端子の入力はH
レベルになる。したがって、時刻t1付近において、図
4(b)のようにDフリップフロップFFのデータ端子
への入力がHレベルになり、その後に図4(c)のよう
にディレイ回路DLにより遅延されたコンパレータCP
2の出力の立ち上がり信号がDフリップフロップFFの
クロック端子に入力されると、DフリップフロップFF
のデータ端子に入力されているコンパレータCP1の出
力がラッチされて図4(d)のようにDフリップフロッ
プFFの出力はHレベルになる。こうしてDフリップフ
ロップFFの出力がHレベルになると、MOSFETQ
4が導通するから、プリアンプ12aのトランジスタQ
2は非導通になり、図4(e)のように増幅回路12の
動作が停止する。つまり、無電極放電灯1には高周波電
力が供給されなくなり、無電極放電灯1は消灯する。ま
た、増幅回路12の動作の停止によって図4(a)のよ
うに時刻t2(時刻t1からディレイ回路DLの遅延時
間ΔT1程度遅れた時刻)では検出用抵抗Rsに大きな
電流が流れなくなるが、検出用抵抗Rsの電流が減少し
てもディレイ回路DLの出力は立ち上がらないから、D
フリップフロップFFの出力は変化しない。つまり、増
幅回路12の動作は継続して停止される。増幅回路12
の動作を再開させるには、電源スイッチSWを遮断し、
検出用抵抗Rsに過電流を流した原因を解消した後に、
電源スイッチSWを再投入すればよい。なお、上述の動
作から明らかなように、ディレイ回路DLの遅延時間Δ
T1はDフリップフロップFFのデータ端子への入力が
Hレベルの間にクロック端子への入力を立ち上げること
ができる程度に設定される。
【0028】なお、正常な状態での電源スイッチSWを
投入時にも検出用抵抗Rsに流れる電流の変化率は比較
的大きいから抵抗R17の両端電圧Vdはやや大きくな
るが、基準電圧Vcと抵抗R17の両端電圧Vdとの関
係を適宜設定しておけば、Vd<Vcの関係を保つこと
ができる。つまり、正常時にはDフリップフロップFF
のクロック端子への入力信号が立ち上がることのないよ
うに定数を設定しておけば、正常時に増幅回路12の動
作が停止することはない。
【0029】上述の説明から明らかなように、コンパレ
ータCP2、ディレイ回路DL、DフリップフロップF
Fなどによって動作制限手段が構成され、コンパレータ
CP2と抵抗R15〜R17とコンデンサC12とは変
化率検出部として機能し、ディレイ回路DLおよびDフ
リップフロップFFは制限部として機能する。
【0030】上述のように、正常時と異常時とにおける
検出用抵抗Rsの両端電圧の変化率の相違を利用するこ
とによって、正常時にはプリアンプ12aを停止させ
ず、異常時にのみプリアンプ12aを停止させることが
できるのである。他の構成および動作は図12に示した
従来構成と同様である。
【0031】(第2の実施の形態)本実施形態は、図5
に示すように、図1に示した実施形態におけるDフリッ
プフロップFFに代えて、2入力のアンド回路ANDと
単安定マルチバイブレータMMとの組み合わせを用いた
ものである。すなわち、アンド回路ANDの出力端子を
単安定マルチバイブレータMMの入力端子に接続し、コ
ンパレータCP1の出力端子とディレイ回路DLの出力
端子とをそれぞれアンド回路ANDの各入力端子に接続
し、単安定マルチバイブレータMMの出力端子をMOS
FETQ4のゲートに接続したものである。したがっ
て、アンド回路ANDへの両入力がHレベルになってア
ンド回路ANDの出力がHレベル(アクティブ状態)に
立ち上がると、単安定マルチバイブレータMMがトリガ
され、単安定マルチバイブレータMMに設定された一定
時間だけMOSFETQ4がオンになる。
【0032】すなわち、上記構成では、図6(a)のよ
うに時刻t1において検出用抵抗Rsの両端電圧が上昇
して図6(b)のようにコンパレータCP1の出力がH
レベルになり、かつ検出用抵抗Rsの両端電圧の変化率
が大きくコンパレータCP2の出力がHレベルになった
ときに、コンパレータCP2の出力がHレベルになって
からディレイ回路DLの遅延時間ΔT1が経過した時刻
t2に図6(c)のようにアンド回路ANDへの両入力
がHレベルになる。したがって、図6(d)のようにア
ンド回路ANDの出力はHレベルになり、単安定マルチ
バイブレータMMがトリガされて図6(e)のように設
定されている一定時間ΔT2だけ単安定マルチバイブレ
ータMMの出力がHレベルになる。単安定マルチバイブ
レータMMの出力がHレベルになればMOSFETQ4
がオンになり、図6(f)のようにプリアンプ12aの
動作を時刻t2から一定時間ΔT2だけ停止させること
になる。プリアンプ12aの動作が停止すれば図6
(a)のように検出用抵抗Rsに過電流が流れなくなる
から、アンド回路ANDの出力は図6(d)のようにL
レベルになる。
【0033】単安定マルチバイブレータMMに設定され
た一定時間が経過した時刻t3において、検出用抵抗R
sに過電流を流した原因が解消されていないときには、
図6(f)のようにプリアンプ12aが再び動作を開始
したときに図6(a)のように検出用抵抗Rsに過電流
が流れるから、上述の動作によってプリアンプ12aの
動作が時刻t4に再び停止する。つまり、検出用抵抗R
sに過電流を流す原因が解消されるまでプリアンプ12
aは動作と停止とを繰り返すのである。ここに、プリア
ンプ12aの停止期間と停止期間との間の動作期間は、
ディレイ回路DLの遅延時間ΔT1にほぼ等しくなる。
【0034】このように検出用抵抗Rsに過電流を流す
ような異常が生じたときには、高周波電力供給手段Aが
間欠動作することによって、回路素子へのストレスが軽
減され回路素子が保護されることになる。また、単安定
マルチバイブレータMMに設定した一定時間ΔT2をデ
ィレイ回路DLの遅延時間ΔT1よりも大きくしておく
ことにより(つまりΔT1<ΔT2)、動作期間よりも
停止期間が長くなるから回路素子を保護する効果が高く
なる。
【0035】本実施形態も第1の実施の形態と同様に、
検出用抵抗Rsの両端電圧を微分してコンパレータCP
2に入力しているから、電源スイッチSWの投入直後に
おける電流の増加には応答せず、無電極放電灯1が装着
されていない場合のような異常時にのみ応答してプリア
ンプ12aの動作を制御することになる。
【0036】上述の動作から明らかなように、本実施形
態の構成では高周波電力供給手段Aが間欠動作を行って
いる期間に、検出用抵抗Rsに過電流を流す原因が解消
されれば間欠動作が終了して通常の動作に移行するか
ら、復旧のために電源スイッチSWを操作する必要がな
い。
【0037】また、本実施形態では、コンパレータCP
2、ディレイ回路DL、アンド回路AND、単安定マル
チバイブレータMMなどによって動作制限手段が構成さ
れ、コンパレータCP2と抵抗R15〜R17とコンデ
ンサC12とは変化率検出部として機能し、ディレイ回
路DLおよびDフリップフロップFFは制限部として機
能する。他の構成および動作は第1の実施の形態と同様
である。
【0038】(第3の実施の形態)第1および第2の実
施の形態では、電源投入直後の電流変化と異常時の電流
変化とを識別するための回路を設けていたが、本実施形
態は、図7に示すように、無電極放電灯1の近傍に温度
センサTSを配置し、温度センサTSの出力に応じて保
護電圧Vaを切り換えるようにしたものである。
【0039】つまり、過電流保護回路15は、図12に
示した従来構成と同様に、コンパレータCP1の出力端
子をMOSFETQ4に直結してあり、第1および第2
の実施の形態のようなコンパレータCP2やディレイ回
路DLは設けていない。ただし、直流電源Eの電圧を分
圧して保護電圧Vaを得るための抵抗R11,R12の
間に切換スイッチSW1を設け、切換スイッチSW1の
一方の切換接点を抵抗R12に接続するとともに、他方
の切換接点を抵抗R18に接続してある。つまり、切換
スイッチSW1でどちらの切換接点を選択するかに応じ
て、抵抗R11に抵抗R12が接続される状態と抵抗R
11に抵抗R18が接続される状態とが選択されるよう
になっている。したがって、抵抗R12と抵抗R18と
の抵抗値を異ならせておくことによって、保護電圧Va
を変化させることが可能になる。本実施形態では、抵抗
R18の抵抗値を抵抗R12よりも大きく設定してあ
り、抵抗R18が選択されると抵抗R12を選択した場
合よりも保護電圧Vaが高くなるようにしてある。
【0040】切換スイッチSW1は温度検出回路TDの
出力によって制御される。温度検出回路TDは無電極放
電灯1の近傍に配置された温度センサTSの出力を検出
し、検出した温度があらかじめ設定した閾値以上である
ときに抵抗R12を選択するように切換スイッチSW1
を制御する。したがって、温度センサTSにより検出さ
れる温度が低いときには抵抗R18が選択され、このと
きの保護電圧Vaは温度センサTSにより検出される温
度が閾値以上であるときの保護電圧Vaよりも高くな
る。ここで、抵抗R18により設定される保護電圧Va
の電圧値をV1、抵抗R12により設定される保護電圧
Vaの電圧値をV2とする。
【0041】要するに、図8のように、検出用抵抗Rs
の両端電圧は電源投入から無電極放電灯1のインピーダ
ンスが安定するまでの期間には定常時よりも上昇し、定
常時について設定した保護電圧Va(=V2)よりもコ
ンデンサC11の両端電圧のほうが高くなることがあ
る。そこで、本実施形態では電源投入後からインピーダ
ンスが安定するまでの期間を温度センサTSの出力によ
って推定し、この期間には定常時よりも高い保護電圧V
a(=V1)を設定してコンデンサC11の両端電圧が
保護電圧Vaよりも必ず低くなるようにしているのであ
る。これは、電源投入後において無電極放電灯1のイン
ピーダンスの変動が大きい期間には、温度センサTSに
より検出される温度も大きく変動するという知見に基づ
いている。
【0042】温度検出回路TDは電源投入時には抵抗R
18を選択するように切換スイッチSW1を制御し、温
度センサTSにより検出される温度が安定すると抵抗R
12を選択するように切換スイッチSW1を制御するよ
うに構成される。つまり、温度検出回路TDは温度セン
サTSにより検出される温度の変化の程度を監視してお
り、温度の変化が少なくなれば定常時の保護電圧Va
(=V2)が選択されるように切換スイッチSW1を制
御する。ここで、温度センサTSにより検出される温度
の変化が少なくなってほぼ一定値に安定したか否かを判
定するには、第1および第2の実施の形態において検出
用抵抗Rsの両端電圧の変化率を検出している構成と同
様に、微分回路を適用すればよい。
【0043】上述の構成によって、正常な状態で無電極
放電灯1が装着されているときには、図8に示すよう
に、電源投入時点では高いほうの保護電圧Va(=V
1)が選択されており、このときには検出用抵抗Rsの
両端電圧が上昇しても保護電圧Vaを超えることがない
からコンパレータCP1の出力はLレベルに保たれる。
つまり、増幅回路12の動作は停止せず、高周波電力供
給手段Aから無電極放電灯1に高周波電力が供給され
る。また、温度センサTSにより検出される温度が時刻
t1においてほぼ一定になり温度が安定すれば、低い保
護電圧Va(=V2)が選択されるようになり、過電流
に対する保護を行うことができるのである。なお、無電
極放電灯1が装着されていない状態で電源が投入された
場合には、温度センサTSの出力は変化せず安定状態で
あるから、短時間のうちに低い保護電圧Va(=V2)
が選択されて過電流に対する保護が行われる。なお、無
電極放電灯1に対する温度センサTSの位置としては無
電極放電灯1の最冷点を選択すればよい。また、切換ス
イッチSW1としては半導体スイッチやリレーを用いる
ことができる。
【0044】本実施形態では温度センサTSにより検出
される無電極放電灯1の最冷点の温度を、無電極放電灯
1のインピーダンスを反映させた物理量として検出した
例を示したが、無電極放電灯1のインピーダンスを直接
ないし間接的に測定すればよいのであって、直流電源E
から高周波電力供給手段Aに供給される電力を測定して
もよい。他の構成および動作は図12に示した従来構成
と同様である。
【0045】(第4の実施の形態)本実施形態は、図9
に示すように、コンパレータCP1の出力端子とMOS
FETQ4との間にスイッチ要素SW2を挿入し、この
スイッチ要素SW2をタイマ回路TMにより制御するよ
うにしたものである。
【0046】つまり、本実施形態の過電流保護回路15
では、第1および第2の実施の形態のようなコンパレー
タCP2やディレイ回路DLは設けずに電源を投入して
から一定時間を時限するタイマ回路TMを設けてあり、
タイマ回路TMの時限中には上述したスイッチ要素SW
2をオフにし、時限終了後にスイッチ要素SW2をオン
にするように構成してある。タイマ回路TMの時限時間
は電源投入から無電極放電灯1のインピーダンスが安定
する程度の時間に設定される。
【0047】本実施形態の構成によれば、図10に示す
ように、電源投入から検出用抵抗Rsの両端電圧が上昇
する期間においては、タイマ回路TMが時限動作を行っ
ているからスイッチ要素SW2がオフであって、コンパ
レータCP1の出力端子とMOSFETQ4とが切り離
されており、コンパレータCP1の出力にかかわらず増
幅回路12の動作は停止することがない。その後、時刻
t1になってタイマ回路TMの時限動作が終了すると、
スイッチ要素SW2がオンになってコンパレータCP1
の出力端子がMOSFETQ4に接続されるから、過電
流に対する保護を行うことができるようになる。本実施
形態では図12に示した従来構成と同様に、過電流が生
じたときには、無電極放電灯1への電力の供給と停止と
が繰り返されることになる。また、第3の実施の形態と
同様に、検出用抵抗Rsに過電流を流す原因が解消され
れば自動的に復旧することになる。
【0048】本実施形態では、タイマ回路TMの出力値
によって制御部としてのスイッチ要素SW2をオンオフ
させているが、第3の実施の形態と同様に、保護電圧V
aを切り換えるようにしてもよい。他の構成および動作
は図12に示した従来構成と同様である。
【0049】
【発明の効果】請求項1の発明は、透光性容器内に放電
ガスを封入した無電極放電灯と、無電極放電灯に近接し
て配置された誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を
供給して無電極放電灯を点灯させる高周波電力供給手段
と、高周波電力供給手段に電力を供給する電源と、電源
から高周波電力供給手段に供給する電流が規定の閾値を
超えると高周波電力供給手段の出力を低減する方向に制
御する保護動作を行う過電流保護回路とを備え、過電流
保護回路には、少なくとも電源投入から無電極放電灯の
インピーダンスが安定するまでの期間は保護動作を停止
させる動作制限手段が設けられているものであり、電源
投入から無電極放電灯のインピーダンスが安定するまで
の間において電源から高周波電源供給手段に供給する電
流が増加しても、この期間における電流増加に対して過
電流保護回路による保護動作が行われるのを防止するこ
とができる。つまり、無電極放電灯が正常であるにもか
かわらず電源投入直後に過電流保護回路が誤って動作す
るのを防止することができ、しかも無電極放電灯のイン
ピーダンスが安定した後には過電流保護回路を感度よく
動作させて保護動作を行うことが可能になる。
【0050】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、動作制限手段が、電源から高周波電力供給手段に供
給する電流の変化率を検出する変化率検出部と、検出し
た変化率が基準値以上であるときに保護動作を停止させ
る制限部とを備えるものであり、無電極放電灯のインピ
ーダンスが安定したか否かを電流の変化率によって識別
するから、電源投入直後のように電流の変化率が比較的
小さいときには過電流保護回路が誤って動作するのを防
止することができる。
【0051】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、制限部が、変化率が基準値以上であることを変化率
検出部が検出すると規定の遅延時間後に出力値を変化さ
せるディレイ回路と、電源から高周波電力供給手段に供
給する電流が閾値を超えている期間にディレイ回路の出
力値が変化すると高周波電力供給手段の出力を停止させ
る出力を発生させるDフリップフロップとから成るもの
であり、異常によって電源から高周波電力供給手段への
供給電流が増加し保護動作が行われた時点で高周波電力
供給手段の動作を停止させ、以後は高周波電力供給手段
の動作を停止させ続けることができる。つまり、異常に
よって回路部品にストレスがかかるのを確実に防止する
ことができる。
【0052】請求項4の発明は、請求項2の発明におい
て、制限部が、変化率が基準値以上であることを変化率
検出部が検出すると規定の遅延時間後に出力値を変化さ
せるディレイ回路と、電源から高周波電力供給手段に供
給する電流が閾値を超えている期間にディレイ回路の出
力値が変化すると出力値をアクティブ状態にするアンド
回路と、アンド回路の出力がアクティブ状態になると一
定時間だけ高周波電力供給手段の出力を停止させる出力
を発生させる単安定マルチバイブレータとから成るもの
であり、異常によって電源が高周波電力供給手段への供
給電流が増加し保護動作が行われると、その後は、高周
波電力供給手段が停止する状態と動作する状態とを交互
に繰り返すことになり、いわゆる間欠動作となって回路
部品にかかるストレスを軽減することができる。しか
も、異常が解消されると特別な操作を行うことなく、無
電極放電灯を点灯させることが可能になる。
【0053】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、動作制限手段が、無電極放電灯のインピーダンスを
反映した物理量を検出する測定部と、電源投入からイン
ピーダンスが安定するまでの間に保護動作を停止させる
制限部とから成るものであり、無電極放電灯のインピー
ダンスの変化を監視することによって、保護動作を行う
タイミングを無電極放電灯の動作状態に合わせることが
できる。
【0054】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、測定部を、無電極放電灯の特定部位の温度を検出す
る温度センサとしたものであり、無電極放電灯のインピ
ーダンスが安定したことを無電極放電灯の温度によって
判断することができる。
【0055】請求項7の発明は、請求項6の発明におい
て、特定部位を、無電極放電灯の最冷点としたものであ
り、温度の測定点を最冷点とすることによって無電極放
電灯の動作状態を再現性よく監視することができる。
【0056】請求項8の発明は、請求項1の発明におい
て、動作制限手段が、電源投入から無電極放電灯のイン
ピーダンスが安定する程度の一定時間を時限するタイマ
回路と、タイマ回路の時限中には保護動作を停止させる
制限部とから成るものであり、電源投入直後において過
電流保護回路の保護動作が誤って機能するのを簡単な構
成で確実に防止することができる。
【0057】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、制限部を、タイマ回路の時限中には保護動作を無効
にするスイッチ要素としたものであり、簡単な構成で実
現することができる。
【0058】請求項10の発明は、請求項1の発明にお
いて、制限部が、閾値を定常時よりも高くすることによ
って保護動作を停止させるものであり、電源投入から無
電極放電灯のインピーダンスが安定するまでの間には閾
値を高くして過電流保護回路の感度を下げておくこと
で、正常時に過電流保護回路の保護動作が行われるのを
防止することができる。しかも、電源投入から無電極放
電灯のインピーダンスが安定するまでの間であっても、
過電流保護回路の保護動作は有効であるから、閾値を適
宜に設定しておけば異常時には保護動作を行うことが可
能であって、電源投入から無電極放電灯のインピーダン
スが安定するまでの間でも異常に対する保護が可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す回路図であ
る。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上の動作説明図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す回路図であ
る。
【図6】同上の動作説明図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態を示す回路図であ
る。
【図8】同上の動作説明図である。
【図9】本発明の第4の実施の形態を示す回路図であ
る。
【図10】同上の動作説明図である。
【図11】従来例を示すブロック図である。
【図12】従来例を示す回路図である。
【図13】同上の動作説明図である。
【符号の説明】 1 無電極放電灯 2 誘導コイル 15 過電流保護回路 A 高周波電力供給手段 AND アンド回路 CP1 コンパレータ CP2 コンパレータ C11,C12 コンデンサ DL ディレイ回路 E 直流電源 FF Dフリップフロップ MM 単安定マルチバイブレータ R11〜R17 抵抗 TD 温度検出回路 TM タイマ回路 TS 温度センサ SW1 切換スイッチ SW2 スイッチ要素

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性容器内に放電ガスを封入した無電
    極放電灯と、無電極放電灯に近接して配置された誘導コ
    イルと、誘導コイルに高周波電力を供給して無電極放電
    灯を点灯させる高周波電力供給手段と、高周波電力供給
    手段に電力を供給する電源と、電源から高周波電力供給
    手段に供給する電流が規定の閾値を超えると高周波電力
    供給手段の出力を低減する方向に制御する保護動作を行
    う過電流保護回路とを備え、過電流保護回路には、少な
    くとも電源投入から無電極放電灯のインピーダンスが安
    定するまでの期間は前記保護動作を停止させる動作制限
    手段が設けられていることを特徴とする無電極放電灯点
    灯装置。
  2. 【請求項2】 前記動作制限手段が、電源から高周波電
    力供給手段に供給する電流の変化率を検出する変化率検
    出部と、検出した変化率が基準値以上であるときに前記
    保護動作を停止させる制限部とを備えることを特徴とす
    る請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。
  3. 【請求項3】 前記制限部が、変化率が基準値以上であ
    ることを前記変化率検出部が検出すると規定の遅延時間
    後に出力値を変化させるディレイ回路と、電源から高周
    波電力供給手段に供給する電流が前記閾値を超えている
    期間に前記ディレイ回路の出力値が変化すると高周波電
    力供給手段の出力を停止させる出力を発生させるDフリ
    ップフロップとから成ることを特徴とする請求項2記載
    の無電極放電灯点灯装置。
  4. 【請求項4】 前記制限部が、変化率が基準値以上であ
    ることを前記変化率検出部が検出すると規定の遅延時間
    後に出力値を変化させるディレイ回路と、電源から高周
    波電力供給手段に供給する電流が前記閾値を超えている
    期間に前記ディレイ回路の出力値が変化すると出力値を
    アクティブ状態にするアンド回路と、アンド回路の出力
    がアクティブ状態になると一定時間だけ高周波電力供給
    手段の出力を停止させる出力を発生させる単安定マルチ
    バイブレータとから成ることを特徴とする請求項2記載
    の無電極放電灯点灯装置。
  5. 【請求項5】 前記動作制限手段が、前記無電極放電灯
    のインピーダンスを反映した物理量を検出する測定部
    と、電源投入から前記インピーダンスが安定するまでの
    間に前記保護動作を停止させる制限部とから成ることを
    特徴とする請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。
  6. 【請求項6】 前記測定部が、前記無電極放電灯の特定
    部位の温度を検出する温度センサであることを特徴とす
    る請求項5記載の無電極放電灯点灯装置。
  7. 【請求項7】 前記特定部位が、前記無電極放電灯の最
    冷点であることを特徴とする請求項6記載の無電極放電
    灯点灯装置。
  8. 【請求項8】 前記動作制限手段が、電源投入から前記
    無電極放電灯のインピーダンスが安定する程度の一定時
    間を時限するタイマ回路と、タイマ回路の時限中には前
    記保護動作を停止させる制限部とから成ることを特徴と
    する請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。
  9. 【請求項9】 前記制限部が、前記タイマ回路の時限中
    には前記保護動作を無効にするスイッチ要素であること
    を特徴とする請求項8記載の無電極放電灯点灯装置。
  10. 【請求項10】 前記制限部が、前記閾値を定常時より
    も高くすることによって前記保護動作を停止させること
    を特徴とする請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004004425A1 (ja) * 2002-06-28 2004-01-08 Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. 電球形無電極蛍光ランプおよび無電極放電ランプ点灯装置
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JP2008166226A (ja) * 2007-01-05 2008-07-17 Hitachi Media Electoronics Co Ltd インバータ電源及びその駆動方法

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