JP2003317987A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放電灯始動時に無負荷検出回路が負荷の異常を
検出できなかった場合でも点灯回路を保護できる無電極
放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】商用電源ＡＣから電源供給を受けて直流電
圧を出力する直流電源部１と、直流電源部１の出力を高
周波電力に変換する高周波電源部２と、高周波電源部２
から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発
生させる誘導コイル３と、誘導コイル３の近傍に配置さ
れた無電極放電灯４と、少なくとも誘導コイル３と無電
極放電灯４とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負
荷検出回路５と、無負荷検出回路５が予め定めた一定時
間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部２
の出力を制限する第１の保護回路６と、無電極放電灯４
の始動時において無負荷検出回路５が一度も無負荷状態
を検出しなかった場合に高周波電源部２の出力を制限す
る第２の保護回路とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無負荷状態を検出
して保護動作を行う保護回路を備えた無電極放電灯点灯
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の無電極放電灯点灯装置として
は、例えば特開２０００−１００５８９公報に示される
ような回路構成を有するものが提供されており、その主
回路の回路図を図９に、保護回路の回路図を図１０にそ
れぞれ示す。

【０００３】この無電極放電灯点灯装置は、商用電源を
直流に変換する直流電源部１と、フィルタ回路８を介し
て入力された直流電源部１の出力を高周波電力に変換す
る高周波電源部２と、高周波電源部２から供給される高
周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイ
ル３と、誘導コイル３の近傍に配置された無電極放電灯
４と、高周波電源部２と誘導コイル３との間のインピー
ダンスのマッチングをとるマッチング回路９と、無負荷
状態を検出する無負荷検出回路５と、無負荷検出回路５
が無負荷状態を検出すると保護動作を行う保護回路６と
を備える。

【０００４】先ず主回路の構成について図９を参照して
詳述する。

【０００５】高周波電源部２は発振回路２ａとプリアン
プ２ｂとメインアンプ２ｃとで構成される。発振回路２
ａは、水晶振動子Ｘとトランジスタからなるスイッチン
グ素子Ｑ１とを有する無調整の発振器であり、コイルＬ
１とコンデンサＣ１１とで低Ｑの同調回路を構成してい
る。プリアンプ２ｂは、発振回路２ａの高周波出力をパ
ワーＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２でＣ級
増幅し、コイルＬ２とコンデンサＣ１２とで発振周波数
に同調させている。そして、プリアンプ２ｂの出力は駆
動トランスＴ１を介してメインアンプ２ｃのパワーＭＯ
ＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４に供給さ
れている。メインアンプ２ｃは、プリアンプ２ｂの出力
をさらに電力増幅して高周波電力を出力し、その出力は
マッチング回路９を介して誘導コイル３に供給され、無
電極放電灯４を点灯させるものである。

【０００６】フィルタ回路８は、インダクタＬ３とコン
デンサＣ１３とで構成されるローパスフィルタからな
り、直流電源部１と高周波電源部２のメインアンプ２ｃ
との間に挿入されて、高周波が電源側に帰還するのを防
止している。

【０００７】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たものであ
り、ガラスバルブの外周には近接して数ターンの空心コ
イルである高周波電力供給用の誘導コイル３が巻回さ
れ、高周波電力を無電極放電灯４内の放電ガスに供給し
ている。

【０００８】マッチング回路９は、メインアンプ２ｃの
出力と後段の無電極放電灯４及び高周波電力供給用の誘
導コイル３との間に設けられ、両者のインピーダンスの
マッチングを取り、反射を無くして無電極放電灯４に効
率良く高周波電力を伝達するようにインピーダンス整合
を行っているものである。

【０００９】次に無負荷検出回路５及び保護回路６につ
いて説明する。無負荷検出回路５は、直流電源部１の出
力電流をその出力端に接続された検出抵抗Ｒ２１により
検出し、直流電源部１の出力端に過電流が流れることか
ら、無負荷状態を検出する。そして、無負荷検出回路５
が無負荷状態を検出すると、保護回路６は、プリアンプ
２ｂ及びメインアンプ２ｃのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ
４の制御端子（ゲート・ソース間）をクランプして、高
周波電源部２の出力を停止させるものである。

【００１０】ここで、無負荷検出回路５と保護回路６の
回路構成を図１０を参照して詳述する。無負荷検出回路
５は、コンパレータＩＣ１１と、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４
と、電解コンデンサからなる電源コンデンサＣ０と、コ
ンデンサＣ１４とで構成され、保護回路６はコンパレー
タＩＣ１２と、ＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子
Ｑ５と、抵抗Ｒ２５〜Ｒ２８と、コンデンサＣ１５と、
ダイオードＤ３〜Ｄ６とで構成される。無負荷検出回路
５の電源コンデンサＣ０は直流電源部１の出力端子間に
接続されており、その両端電圧を抵抗Ｒ２３，Ｒ２４に
より分圧して得た基準電圧を、コンパレータＩＣ１１の
反転入力端子に入力している。また抵抗Ｒ２１の両端電
圧により、抵抗Ｒ２２を介してコンデンサＣ１４が充電
され、そのコンデンサＣ１４の電圧がコンパレータＩＣ
１１の非反転入力端子に入力されている。コンパレータ
ＩＣ１１の出力電圧は、保護回路６のスイッチング素子
Ｑ５の制御端子（ゲート電極）に印加されており、スイ
ッチング素子Ｑ５は、ダイオードＤ１，Ｄ２を介してプ
リアンプ２ｂのスイッチング素子Ｑ２と、メインアンプ
２ｃのスイッチング素子Ｑ４の制御端子に接続されてい
る。

【００１１】次に本回路の動作を簡単に説明する。直流
電源部１に電源が投入されて、直流電源部１から直流電
圧が供給されると、発振回路２ａが発振を開始し、プリ
アンプ２ｂによって発振回路２ａの信号が一次増幅さ
れ、さらにメインアンプ２ｃによって信号が増幅され
る。メインアンプ２ｃによって増幅された高周波電圧
は、無電極放電灯４の外周に沿って近接配置された誘導
コイル３に印加される。そして、誘導コイル３に数ＭＨ
ｚから数１００ＭＨｚの高周波電流を流すことによっ
て、誘導コイル３の周囲に高周波電磁界を発生させ、無
電極放電灯４に高周波電力を供給し、無電極放電灯４内
に高周波プラズマ電流を発生させて、紫外線もしくは可
視光を発生するようになっている。

【００１２】ここで、無電極放電灯４および誘導コイル
３を含む負荷に異常が発生して無負荷状態となり、抵抗
Ｒ２１に過電流が流れた場合の保護動作について以下に
説明する。例えば無電極放電灯４の異常によるインピー
ダンスの変化、無電極放電灯４の未装着又は破損、或い
は誘導コイル３の異常等の理由で抵抗Ｒ２１に過電流が
流れると、抵抗Ｒ２１の両端電圧が増加する。すると、
コンデンサＣ１４の両端電圧が基準電圧を越えて、コン
パレータＩＣ１１の出力がＨｉｇｈレベルになり、ダイ
オードＤ３を介してスイッチング素子Ｑ５のゲート電位
が上昇し、スイッチング素子Ｑ５がオンになる。この
時、スイッチング素子Ｑ５がスイッチング素子Ｑ２，Ｑ
４のゲート・ソース間を短絡し、高周波電源部２の出力
を停止させる。また、この間に、コンパレータＩＣ１１
のＨｉｇｈレベルの出力によって、ダイオードＤ４を介
してコンデンサＣ１５が充電され、コンパレータＩＣ１
２の非反転入力端子の電圧が上昇する。一方、高周波電
源部２の出力が停止すると、抵抗Ｒ２１に流れる電流が
減少して、コンデンサＣ１４の両端電圧が基準電圧を下
回り、コンパレータＩＣ１１の出力がＬｏｗレベルにな
るため、スイッチング素子Ｑ５がオフになって、高周波
電源部２が発振を開始する。

【００１３】このような間欠発振を繰り返す内に、コン
パレータＩＣ１２の非反転入力端子の電圧（コンデンサ
Ｃ１５の両端電圧）が徐々に上昇し、反転入力端子に印
加された基準電圧（電源コンデンサＣ０の両端電圧を抵
抗Ｒ２５，Ｒ２６で分圧した電圧）を越えると、コンパ
レータＩＣ１２の出力がＨｉｇｈレベルになる。一旦、
コンパレータＩＣ１２の出力がＨｉｇｈレベルになる
と、ダイオードＤ６を介てコンデンサＣ１５を充電し続
けるので、コンパレータＩＣ１２はＨｉｇｈレベルの信
号を出力する状態を維持する。そして、コンパレータＩ
Ｃ１２の出力がダイオードＤ５を介してスイッチング素
子Ｑ５の制御端子に入力され、スイッチング素子Ｑ５を
オンし続けるので、高周波電源部２が発振停止状態を維
持することになる。

【００１４】これによって、保護回路６は、負荷の異常
（無負荷状態）を検出してから所定の回数だけ高周波電
源部２を間欠発振させた後、高周波電源部２の発振動作
を停止させているので、無負荷時に点灯回路を構成する
素子に加わるストレスを抑制することができる。また、
所定の回数だけ間欠発振させた後、発振を停止させてい
るので、間欠発振中の発振期間を長めに設定すること
で、低温時や初始動時のように無電極放電灯が始動しに
くい場合でも、無電極放電灯を始動しやすくできる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の無電極放電
灯点灯装置では、例えば周囲温度が変化した場合に回路
部品の温度特性によって、高周波電源部２と負荷とのマ
ッチングがずれる場合があり、誘導コイル３に供給され
る高周波電力が無負荷時に少なくなる方向へマッチング
がずれると、無負荷時と点灯時とで過電流検出用の抵抗
Ｒ２１に流れる電流の差が小さくなり、無負荷検出回路
５で無負荷状態を検出できなくなる虞があった。また、
暗所或いは低温の使用環境では無電極放電灯４を点灯さ
せるために必要な誘導コイル３の両端電圧が高くなるの
で、誘導コイル３に供給される高周波電力が無負荷時に
少なくなる方向ヘマッチングがずれると、無負荷時と始
動時とで過電流検出用の抵抗Ｒ２１に流れる電流の差が
小さくなり、無電極放電灯４の始動時においても無負荷
検出回路５で無負荷状態を検出できなくなる虞があっ
た。そして、無負荷検出回路５で異常を検出できない場
合は、高周波電源部２から高周波電圧が発振され続ける
ため、点灯回路を構成する素子にストレスが蓄積され続
け、最悪の場合は点灯回路を構成する素子が破損する虞
があった。

【００１６】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、放電灯始動時に無負
荷検出回路が負荷の異常を検出できなかった場合でも点
灯回路を保護できる無電極放電灯点灯装置を提供するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、商用電源から電源供給を受け
て直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部の出力
を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波電源部
から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発
生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置された
無電極放電灯と、少なくとも誘導コイルと無電極放電灯
とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路
と、無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負
荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制限する
第１の保護回路と、無電極放電灯の始動時において無負
荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に
高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路とを備え
て成ることを特徴とする。

【００１８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、第２の保護回路は、直流電源部に電源が投入され
たことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出
結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放
電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検
出したか否かを検出することを特徴とする。

【００１９】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、検出手段は、直流電源部の入力電流、又は、直流
電流の出力電圧の内の何れかから直流電源部への電源投
入を検出することを特徴とする。

【００２０】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、第２の保護回路は、負荷に電力が供給されたこと
を検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と
無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の
始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出した
か否かを検出することを特徴とする。

【００２１】請求項５の発明では、請求項４の発明にお
いて、検出手段は、誘導コイルの両端電圧、又は、誘導
コイルの近傍に配置されて誘導コイルに発生する磁束を
検出するピックアップコイルの出力の内の何れかから、
負荷への電力供給を検出することを特徴とする。

【００２２】請求項６の発明では、請求項１乃至５の何
れか１つの発明において、無負荷検出回路は、負荷に流
れる電流、又は、直流電源部の出力電圧の何れかから、
無負荷状態を検出することを特徴とする。

【００２３】請求項７の発明では、請求項１乃至６の何
れか１つの発明において、第１の保護回路は、高周波電
源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限
することを特徴とする。

【００２４】請求項８の発明では、商用電源から電源供
給を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源
部の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周
波電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電
磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配
置された無電極放電灯と、少なくとも誘導コイルと無電
極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷
検出回路と、無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続
して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を
制限する第１の保護回路と、無電極放電灯の始動時にお
いて無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかっ
た場合に高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路
とを備え、第２の保護回路は、直流電源部の出力電圧を
検出することにより直流電源部に電源が投入されたこと
を検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と
無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の
始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出した
か否かを検出し、無負荷検出回路は、直流電源部又は高
周波電源部の内の何れかからの過電流を検出することに
より無負荷状態を検出し、第１の保護回路は、高周波電
源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限
することを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２６】（実施形態１）図１に本実施形態の無電極
放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。本実施形態の
無電極放電灯点灯装置は、直流電源部１と、高周波電源
部２と、マッチング回路９と、誘導コイル３及び無電極
放電灯４からなる負荷と、無負荷検出回路５と、第１の
保護回路６と、第２の保護回路７とで構成される。尚、
第２の保護回路７以外の構成は、図９に示す従来の無電
極放電灯点灯装置と同様であるので、同一の構成要素に
は同一の符号を付して、その説明は省略する。

【００２７】無負荷検出回路５は、コンパレータＩＣ１
と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とで構成
される。コンデンサＣ２は、直流電源部１から入力され
た一定電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２，Ｒ３により分圧した電圧
に充電され、コンデンサＣ２の両端電圧が基準電圧とし
てコンパレータＩＣ１の非反転入力端子に印加されてい
る。また、入力電流検出用の抵抗Ｒ１は直流電源部１の
出力端子に接続されており、抵抗Ｒ１の両端電圧によっ
てコンデンサＣ１が充電され、その両端電圧がコンパレ
ータＩＣ１の反転入力端子に入力されている。そして、
コンパレータＩＣ１の出力Ｓ２は第１及び第２の保護回
路６，７に出力されている。ここで、無負荷状態になる
と直流電源部１の出力端に過電流が流れるので、コンデ
ンサＣ１の両端電圧が基準電圧よりも高くなり、コンパ
レータＩＣ１の出力Ｓ２がハイからローに反転する。

【００２８】第１の保護回路６は無負荷検出回路５の検
出結果をもとに保護動作を行っており、無負荷検出回路
５が無負荷状態を検出している状態が一定時間継続する
と、すなわちコンパレータＩＣ２の出力Ｓ２がローにな
る状態が一定時間継続すると、高周波電源部２を一定時
間間欠発振させた後、その出力を停止させる。

【００２９】第２の保護回路７は、直流電源部１への入
力電流を検出することによって直流電源部１への電源投
入を検出する電源投入検出部７ｂと、電源投入検出部７
ｂの出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに
保護動作を行う異常保護部７ａとで構成される。そし
て、電源投入検出部７ｂを、直流電源部１の入力電流を
検出するカレントトランスのような電流センサ１０と、
電流センサ１０の出力端子間に接続された抵抗Ｒ４，Ｒ
５の直列回路と、抵抗Ｒ５と並列に接続されたコンデン
サＣ３と、反転入力端子に基準電圧Ｅ１が入力されると
ともに、非反転入力端子にコンデンサＣ３の両端電圧が
入力されるコンパレータＩＣ２とで構成している。

【００３０】ここで、直流電源部１に電源が投入される
と、直流電源部１に入力電流が流れるので、電流センサ
１０の出力によって抵抗Ｒ４を介してコンデンサＣ３が
充電され、コンデンサＣ３の両端電圧が上昇する。そし
て、コンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧Ｅ１よりも大
きくなると、コンパレータＩＣ２の出力Ｓ１がローから
ハイになる。異常保護部７ａは、コンパレータＩＣ２の
出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護
動作を行っており、コンパレータＩＣ２の出力Ｓ１がハ
イになってから（すなわち電源が投入されてから）、所
定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５の出力
Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すなわち無負荷
状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の異常と判定
し、高周波電源部２の出力を制限して、回路を保護す
る。

【００３１】以下に、本回路の動作を図２乃至図５を参
照して説明する。

【００３２】まず、第１の保護回路６の動作について簡
単に説明する。図２は無電極放電灯４の始動時における
誘導コイル３の両端電圧ＶＬの電圧波形を示している。
ところで、マッチング回路９は、安定点灯時に反射電力
が小さく且つ始動時に誘導コイル３に供給される高周波
電力が大きくなるように、インピーダンスを整合してい
るので、始動時には点灯時に比べて遙かに大きな電圧が
誘導コイル３に印加される。すなわち、無電極放電灯４
の不点時（始動前）は無負荷状態と同様の状態であるの
で、始動時における誘導コイル３の両端電圧ＶＬは、無
電極放電灯４が点灯するまでの期間Ｔａでは高電圧とな
り、点灯後は点灯状態を維持可能な低電圧となる。した
がって、無負荷検出回路５の出力は始動時に一瞬だけロ
ーになり、無負荷状態を検出するが、無電極放電灯４が
点灯すると、誘導コイル３の両端電圧ＶＬが所定の検出
レベルＶｔｈ（コンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧Ｅ
１に等しくなる時の誘導コイル３の両端電圧）よりも低
下して、無負荷状態を検出している状態が継続しないた
め、第１の保護回路６は動作しない。

【００３３】一方、図３は無負荷状態における誘導コイ
ル３の両端電圧ＶＬの電圧波形を示し、無負荷状態では
過電流検出用の抵抗Ｒ１に流れる電流が増加して、抵抗
Ｒ１の両端電圧が上昇し、コンデンサＣ３の両端電圧が
基準電圧Ｅ１を越えるので、無負荷検出回路５の出力が
ローになる。無負荷時には無負荷検出回路５が無負荷状
態を検出している状態が継続し、その出力がローとなる
状態が一定時間維持されるので、第１の保護回路６が保
護動作を行い、高周波電源部２を間欠発振させたり、一
定時間間欠発振させた後に停止させるなどして、高周波
電源部２の出力を制限し、点灯回路を構成する回路素子
を保護する。なお、図３は第１の保護回路６が無負荷状
態を検出して高周波電源部２を間欠発振させた時の誘導
コイル３の両端電圧ＶＬの電圧波形を示し、図３中の期
間Ｔｂは間欠動作中の発振時の両端電圧ＶＬを、期間Ｔ
ｃは停止時の両端電圧ＶＬをそれぞれ示している。

【００３４】また、無電極放電灯４の始動時において暗
所又は低温といった使用環境下で無電極放電灯４の始動
電圧がＶ１からＶ２に上昇し、電源供給後の一定時間で
無電極放電灯４を始動できなかった場合も、無電極放電
灯４に検出レベルＶｔｈを越える電圧の印加される状態
が一定時間継続するので、第１の保護回路６が動作し、
高周波電源部２の出力が制限される。

【００３５】ところで、周囲温度変化などの影響を受け
て回路部品の特性が変化し、誘導コイル３に供給される
高周波電力が無負荷時において減少する方向へマッチン
グ回路９の特性が変化すると、無負荷時と点灯時とで検
出抵抗Ｒ１に流れる電流の差が小さくなり、無負荷状態
におけるコンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧Ｅ１を下
回って、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出できない
場合がある。この場合、従来技術で説明した無電極放電
灯点灯装置では、第１の保護回路６によって保護動作が
行われず、図４に示すように高周波電源部２が発振状態
を継続しており、その出力レベルは通常時の出力レベル
よりも大きくなるので、最悪の場合は回路素子が破損す
る虞があった。

【００３６】それに対して、本実施形態では第１の保護
回路６に加え、直流電源部１への電源投入を検出する検
出手段の検出結果（コンパレータＩＣ２の出力Ｓ１）
と、無負荷検出回路５の検出結果とに基づいて保護動作
を行う第２の保護回路７を設けており、電源投入を検出
してから所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回
路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すな
わち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、図５に
示すように第２の保護回路７は時刻ｔ１において高周波
電源部２の発振を停止させて、回路を保護している。し
たがって、無電極放電灯４の始動時において、異常状態
であるにも関わらず第１の保護回路６が動作せず、高周
波電源部２が発振状態を継続していたとしても、第２の
保護回路７が保護動作を行うことにより、回路素子を確
実に保護することができる。

【００３７】なお、第２の保護回路７が、高周波電源部
２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用
するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保
護回路６，７で共用することで、部品点数を削減するこ
ともできる。

【００３８】（実施形態２）図６に本実施形態の無電極
放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。実施形態１で
は、電源投入検出部７ｂが、直流電源部１への入力電流
を検出することによって直流電源部１への電源投入を検
出しているのに対して、本実施形態では、直流電源部１
の出力電圧を検出することによって直流電源部１への電
源投入を検出している。尚、電源投入検出部７ｂ以外の
構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素に
は同一の符号を付して、その説明は省略する。

【００３９】電源投入検出部７ｂは、直流電源部１から
高周波電源部２に供給される直流電圧電圧を分圧する抵
抗Ｒ６，Ｒ７の直列回路と、直流電源部１から出力され
る一定電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗Ｒ８，Ｒ９の直列回路
と、非反転入力端子に抵抗Ｒ６，Ｒ７の接続点の電圧が
印加されるとともに、反転入力端子に抵抗Ｒ８，Ｒ９の
接続点の電圧が印加されるコンパレータＩＣ３とで構成
される。ここで、直流電源部１に電源が投入されて、直
流電源部１の出力電圧が増加すると、この出力電圧を抵
抗Ｒ６，Ｒ７で分圧した電圧が、一定電圧Ｖｃｃを抵抗
Ｒ８，Ｒ９で分圧した基準電圧を越えるので、コンパレ
ータＩＣ３の出力がハイになる。

【００４０】異常保護部７ａは、電源投入検出部７ｂの
出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護
動作を行っており、コンパレータＩＣ３の出力Ｓ１がハ
イになってから（すなわち電源が投入されてから）、所
定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５の出力
Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すなわち無負荷
状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の異常と判定
し、高周波電源部２の出力を制限して、回路を保護して
いる。したがって、実施形態１と同様に、無電極放電灯
４の始動時において、異常状態であるにも関わらず第１
の保護回路６が動作せず、高周波電源部２が発振状態を
継続していたとしても、第２の保護回路７が保護動作を
行うことにより、回路素子を確実に保護することができ
る。

【００４１】なお、第２の保護回路７が、高周波電源部
２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用
するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保
護回路６，７で共用することで、部品点数を削減するこ
ともできる。

【００４２】（実施形態３）図７に本実施形態の無電極
放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。実施形態１又
は２では、第２の保護回路７の異常保護部７ａが、直流
電源部１への電源投入を検出する電源投入検出部７ｂの
検出結果と、無負荷検出回路５の検出結果とをもとに保
護動作を行っているのに対して、本実施形態では、負荷
への電力供給を検出する電力供給検出部７ｃの検出結果
と、無負荷検出回路５の検出結果とをもとに保護動作を
行っている。また本実施形態では、マッチング回路９
を、高周波電源部２の出力端子間に接続されたコンデン
サＣ４と、コンデンサＣ４の両端間に接続されたコンデ
ンサＣ５〜Ｃ７の直列回路とで構成しており、コンデン
サＣ６，Ｃ７の直列回路の両端間に誘導コイル３を接続
してある。尚、電力供給検出部７ｃ以外の構成は実施形
態１又は２と同様であるので、同一の構成要素には同一
の符号を付して、その説明は省略する。

【００４３】電力供給検出部７ｃは、コンデンサＣ７の
両端間に接続された抵抗Ｒ１０およびコンデンサＣ８の
並列回路と、非反転入力端子にコンデンサＣ８の両端電
圧が印加されるとともに、反転入力端子に基準電圧Ｅ２
が印加されたコンパレータＩＣ４とで構成される。ここ
で、直流電源部１に電源が投入されて、高周波電源部２
から負荷へ電力供給が開始されると、マッチング回路９
のコンデンサＣ７の両端電圧が上昇し、コンデンサＣ７
の両端電圧によりコンデンサＣ８が充電されて、コンデ
ンサＣ８の両端電圧が基準電圧Ｅ２を上回るので、コン
パレータＩＣ４の出力がハイになる。一方、負荷に電力
が供給されていない場合は、コンデンサＣ８の両端電圧
が基準電圧Ｅ２を下回るので、コンパレータＩＣ４の出
力はローになる。

【００４４】異常保護部７ａは、電力供給検出部７ｃの
出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護
動作を行っており、コンパレータＩＣ４の出力Ｓ１がハ
イになってから（すなわち負荷への電力供給を検出して
から）、所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回
路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すな
わち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の
異常と判定し、高周波電源部２の出力を制限して、回路
を保護している。したがって、実施形態１又は２と同様
に、無電極放電灯４の始動時において、異常状態である
にも関わらず第１の保護回路６が動作せず、高周波電源
部２が発振状態を継続していたとしても、第２の保護回
路７が保護動作を行うことにより、回路素子を保護する
ことができる。

【００４５】なお、実施形態１又は２では、直流電源部
１への電源投入を検出してから所定時間が経過するまで
の間に、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出しなかっ
た場合に負荷の異常と判定しているため、無電極放電灯
４を始動させるタイミングを電源投入時から所定の遅れ
時間だけ遅延させる遅延回路が主回路に設けられている
場合は、始動させるタイミングのばらつきを考慮して、
上記所定時間を長めに設定する必要があるが、本実施形
態では負荷への電力供給を検出してから所定時間が経過
するまでの間に、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出
しなかった場合に負荷の異常と判定しているので、異常
保護部７ａが保護動作を行うまでの時間を短い時間に設
定でき、その結果、回路の構成要素にかかるストレスを
少なくできるという利点もある。

【００４６】また、第２の保護回路７が、高周波電源部
２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用
するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保
護回路６，７で共用することで、部品点数を削減するこ
ともできる。

【００４７】（実施形態４）図８に本実施形態の無電極
放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。実施形態３で
は、電力供給検出部７ｃが誘導コイル３の両端電圧から
負荷への電力供給を検出しているのに対して、本実施形
態では誘導コイル３の周囲に発生する磁束を検出するこ
とによって負荷への電力供給を検出している。尚、電力
供給検出部７ｃ以外の構成は実施形態３と同様であるの
で、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明
は省略する。

【００４８】電力供給検出部７ｃは、誘導コイル３の周
囲に発生する磁束が鎖交するように誘導コイル３の近傍
に配置されたピックアップコイルＬ１０と、ピックアッ
プコイルＬ１０の両端間に接続された抵抗Ｒ１１および
コンデンサＣ９の並列回路と、非反転入力端子に抵抗Ｒ
１１の両端電圧が印加されるとともに、反転入力端子に
基準電圧Ｅ３が印加されたコンパレータＩＣ５とで構成
される。ここで、直流電源部１に電源が投入されて、高
周波電源部２から負荷へ電力供給が開始されると、誘導
コイル３の周囲に磁束が発生するので、ピックアップコ
イルＬ１０により誘導コイル３の磁束が検出されて、抵
抗Ｒ１１の両端電圧が上昇し、抵抗Ｒ１１の両端電圧が
基準電圧Ｅ３を上回るので、コンパレータＩＣ５の出力
がハイになる。一方、負荷に電力が供給されていない場
合は、抵抗Ｒ１１の両端電圧が基準電圧Ｅ３を下回るの
で、コンパレータＩＣ５の出力はローになる。

【００４９】異常保護部７ａは、電力供給検出部７ｃの
出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護
動作を行っており、コンパレータＩＣ５の出力Ｓ１がハ
イになってから（すなわち負荷への電力供給を検出して
から）、所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回
路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すな
わち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の
異常と判定し、高周波電源部２の出力を制限して、回路
を保護している。したがって、実施形態３と同様に、無
電極放電灯４の始動時において、異常状態であるにも関
わらず第１の保護回路６が動作せず、高周波電源部２が
発振状態を継続していたとしても、第２の保護回路７が
保護動作を行うことにより、回路素子を保護することが
できる。

【００５０】本実施形態では電力供給検出部７ｃが、ピ
ックアップコイルＬ１０を用いて誘導コイル３に発生す
る磁束を検出することにより、負荷への電力供給を検出
しているので、実施形態３のように誘導コイル３の両端
電圧から負荷への電力供給を検出する場合に比べて、マ
ッチング回路９への影響を少なくでき、インピーダンス
のマッチングをより正確に行える。

【００５１】また、本実施形態ではピックアップコイル
Ｌ１０により誘導コイル３に発生する磁束を検出してい
るが、高周波電源部２の出力段にあるコイルＬ１１の近
傍にピックアップコイルＬ１０を配置して、コイルＬ１
１に発生する磁束をピックアップコイルＬ１０で検出す
ることによって、負荷への電力供給を検出するようにし
ても良い。

【００５２】なお、第２の保護回路７が、高周波電源部
２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用
するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保
護回路６，７で共用することで、部品点数を削減するこ
ともできる。

【００５３】

【発明の効果】上述のように、請求項１の発明は、商用
電源から電源供給を受けて直流電圧を出力する直流電源
部と、直流電源部の出力を高周波電力に変換する高周波
電源部と、高周波電源部から供給される高周波電流が流
れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コ
イルの近傍に配置された無電極放電灯と、少なくとも誘
導コイルと無電極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を
検出する無負荷検出回路と、無負荷検出回路が予め定め
た一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波
電源部の出力を制限する第１の保護回路と、無電極放電
灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態
を検出しなかった場合に高周波電源部の出力を制限する
第２の保護回路とを備えて成ることを特徴とする。無電
極放電灯の始動前は無負荷時と同様の状態なので、負荷
が正常であれば電源を投入してから無電極放電灯が始動
するまでの間に、無負荷検出回路が無負荷状態を短時間
検出することになる。第１の保護回路は無負荷検出回路
が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場
合に高周波電源部の出力を制限して、回路を保護してい
るため、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路
が一度も無負荷状態を検出できないような負荷の異常時
には、第１の保護回路では回路の保護動作が行われない
が、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一
度も無負荷状態を検出しなかった場合に、第２の保護回
路が高周波電源部の出力を制限しているので、第１の保
護回路で異常を検出できなかった場合でも高周波電源部
の出力を制限して、回路の構成素子を確実に保護できる
という効果がある。

【００５４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、第２の保護回路は、直流電源部に電源が投入された
ことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結
果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電
灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出
したか否かを検出することを特徴とし、請求項１の発明
と同様、第２の保護回路は、直流電源部への電源投入を
検出する検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結
果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検
出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出できるとい
う効果がある。

【００５５】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、検出手段は、直流電源部の入力電流、又は、直流電
流の出力電圧の内の何れかから直流電源部への電源投入
を検出することを特徴とし、請求項２の発明と同様の効
果を奏する。

【００５６】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、第２の保護回路は、負荷に電力が供給されたことを
検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無
負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始
動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか
否かを検出することを特徴とし、請求項１の発明と同
様、第２の保護回路は、負荷への電力供給を検出する検
出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもと
に、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無
負荷状態を検出したか否かを検出できるという効果があ
る。

【００５７】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、検出手段は、誘導コイルの両端電圧、又は、誘導コ
イルの近傍に配置されて誘導コイルに発生する磁束を検
出するピックアップコイルの出力の内の何れかから、負
荷への電力供給を検出することを特徴とし、請求項４の
発明と同様の効果を奏する。

【００５８】請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れ
か１つの発明において、無負荷検出回路は、負荷に流れ
る電流、又は、直流電源部の出力電圧の何れかから、無
負荷状態を検出することを特徴とし、請求項１乃至５の
発明と同様の効果を奏する。

【００５９】請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れ
か１つの発明において、第１の保護回路は、高周波電源
部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限す
ることを特徴とし、請求項１乃至６の発明と同様の効果
を奏する。

【００６０】請求項８の発明は、商用電源から電源供給
を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部
の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波
電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁
界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置
された無電極放電灯と、少なくとも誘導コイルと無電極
放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検
出回路と、無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続し
て無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制
限する第１の保護回路と、無電極放電灯の始動時におい
て無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった
場合に高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路と
を備え、第２の保護回路は、直流電源部の出力電圧を検
出することにより直流電源部に電源が投入されたことを
検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無
負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始
動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか
否かを検出し、無負荷検出回路は、直流電源部又は高周
波電源部の内の何れかからの過電流を検出することによ
り無負荷状態を検出し、第１の保護回路は、高周波電源
部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限す
ることを特徴とする。無電極放電灯の始動前は無負荷時
と同様の状態なので、負荷が正常であれば電源を投入し
てから無電極放電灯が始動するまでの間に、無負荷検出
回路が無負荷状態を短時間検出することになる。第１の
保護回路は無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続し
て無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制
限して、回路を保護しているため、無電極放電灯の始動
時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出で
きないような負荷の異常時には、第１の保護回路では回
路の保護動作が行われないが、無電極放電灯の始動時に
おいて無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなか
った場合に、第２の保護回路が高周波電源部の出力を制
限しているので、第１の保護回路で異常を検出できなか
った場合でも高周波電源部の出力を制限して、回路の構
成素子を確実に保護できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の無電極放電灯点灯装置の回路ブロ
ック図である。

【図２】同上の始動時における誘導コイルの両端電圧の
波形図である。

【図３】同上の無負荷時における誘導コイルの両端電圧
の波形図である。

【図４】同上の異常時における誘導コイルの両端電圧の
波形図である。

【図５】同上の保護動作時における誘導コイルの両端電
圧の波形図である。

【図６】実施形態２の無電極放電灯点灯装置の回路ブロ
ック図である。

【図７】実施形態３の無電極放電灯点灯装置の回路ブロ
ック図である。

【図８】実施形態４の無電極放電灯点灯装置の回路ブロ
ック図である。

【図９】従来の無電極放電灯点灯装置の主回路の回路図
である。

【図１０】従来の無電極放電灯点灯装置の保護回路の回
路図である。

【符号の説明】

１ 直流電源部 ２ 高周波電源部 ３ 誘導コイル ４ 無電極放電灯 ５ 無負荷検出回路 ６ 第１の保護回路 ７ 第２の保護回路 ＡＣ 商用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K072 AA16 AC11 BA03 EA02 EA06 EB05 EB06 EB07 EB10 GA03 GB12 GC04 HA10 HB03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】商用電源から電源供給を受けて直流電圧を
   出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力
   に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給され
   る高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導
   コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯
   と、少なくとも前記誘導コイルと前記無電極放電灯とを
   含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、
   前記無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負
   荷状態を検出した場合に前記高周波電源部の出力を制限
   する第１の保護回路と、前記無電極放電灯の始動時にお
   いて前記無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しな
   かった場合に前記高周波電源部の出力を制限する第２の
   保護回路とを備えて成ることを特徴とする無電極放電灯
   点灯装置。
2. 【請求項２】前記第２の保護回路は、前記直流電源部に
   電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この
   検出手段の検出結果と前記無負荷検出回路の検出結果と
   をもとに、前記無電極放電灯の始動時において前記無負
   荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出するこ
   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】前記検出手段は、前記直流電源部の入力電
   流、又は、前記直流電流の出力電圧の内の何れかから前
   記直流電源部への電源投入を検出す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】前記第２の保護回路は、前記負荷に電力が
   供給されたことを検出する検出手段を備え、この検出手
   段の検出結果と前記無負荷検出回路の検出結果とをもと
   に、前記無電極放電灯の始動時において前記無負荷検出
   回路が無負荷状態を検出したか否かを検出することを特
   徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】前記検出手段は、前記誘導コイルの両端電
   圧、又は、前記誘導コイルの近傍に配置されて前記誘導
   コイルに発生する磁束を検出するピックアップコイルの
   出力の内の何れかから、前記負荷への電力供給を検出す
   ることを特徴とする請求項４記載の無電極放電灯点灯装
   置。
6. 【請求項６】前記無負荷検出回路は、前記負荷に流れる
   電流、又は、前記直流電源部の出力電圧の何れかから、
   無負荷状態を検出することを特徴とする請求項１乃至５
   の何れか１つに記載の無電極放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】前記第１の保護回路は、前記高周波電源部
   を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限する
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の
   無電極放電灯点灯装置。
8. 【請求項８】商用電源から電源供給を受けて直流電圧を
   出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力
   に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給され
   る高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導
   コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯
   と、少なくとも前記誘導コイルと前記無電極放電灯とを
   含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、
   前記無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負
   荷状態を検出した場合に前記高周波電源部の出力を制限
   する第１の保護回路と、前記無電極放電灯の始動時にお
   いて前記無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しな
   かった場合に前記高周波電源部の出力を制限する第２の
   保護回路とを備え、前記第２の保護回路は、前記直流電
   源部の出力電圧を検出することにより前記直流電源部に
   電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この
   検出手段の検出結果と前記無負荷検出回路の検出結果と
   をもとに、前記無電極放電灯の始動時において前記無負
   荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出し、前
   記無負荷検出回路は、前記直流電源部又は前記高周波電
   源部の内の何れかからの過電流を検出することにより無
   負荷状態を検出し、前記第１の保護回路は、前記高周波
   電源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制
   限することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。