JP2001085181A

JP2001085181A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2001085181A
Application number: JP26029799A
Authority: JP
Inventors: Shinji Makimura; 紳司牧村; Hiroshi Kido; 大志城戸
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-03-30

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ＦＦＤ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

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。