JP2004063182A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷の異常を検出する回路の簡素化が図れる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。。
【解決手段】直流電圧を高周波の電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に接続された共振回路と、この共振回路から出力される電流により高周波磁界を発生する誘導コイルとこの誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯とを有し共振回路と電線により結線される負荷回路と、前記共振回路の所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値を超えたときに無電極放電灯が異常であるとして異常信号を出力する異常検出回路と、この異常信号を受けてインバータ回路の出力を制限する出力制限回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】直流電圧を高周波の電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に接続された共振回路と、この共振回路から出力される電流により高周波磁界を発生する誘導コイルとこの誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯とを有し共振回路と電線により結線される負荷回路と、前記共振回路の所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値を超えたときに無電極放電灯が異常であるとして異常信号を出力する異常検出回路と、この異常信号を受けてインバータ回路の出力を制限する出力制限回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷の異常時において、出力を制限する回路を備えた無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の無電極放電灯点灯装置としては、特開平１０−１０６７７４に開示されたものがあり、図７はその回路図である。このものは、直流電源回路１と、インバータ回路２と、共振回路３と、誘導コイルＬｃおよび無電極放電灯Ｌａから構成された負荷回路５と、第１の異常検出回路６ａおよび第２の検出回路８ａと、出力制限回路７と、を備えて構成されている。さらに、このものは、図８に示すように、共振回路３と負荷回路５の間を電線４にて接続することにより、照明器具内における、負荷回路５の配置の自由度を高めることができる。
【０００３】
この無電極放電灯点灯装置の動作を説明すると、このものは、スイッチＳＷをＯＮすると、交流電源ＶａｃよりスイッチＳＷを介して整流器ＤＢと電解コンデンサＣ０で整流・平滑して直流電圧Ｅを得る。この直流電圧Ｅをスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及びその駆動回路２ｂからなる自励式のハーフブリッジ式インバータ回路２により高周波の電圧に変換する。この高周波の電圧を電源として、共振回路３が共振し、誘導コイルＬｃに電力を供給する。これにより、誘導コイルＬｃは、無電極放電灯Ｌａに高周波磁界を発生させ、無電極放電灯Ｌａが点灯する。
【０００４】
さらに、このものには、負荷の異常を検出する第１の異常検出回路６ａおよび第２の検出回路８ａが設けられている。第１の異常検出回路６ａは、無電極放電灯Ｌａの不点状態（無電極放電灯Ｌａを装着しているにもかかわらず、寿命末期や使用環境を超えた低温や高温によりランプが点灯しない状態）や無負荷状態（無電極放電灯Ｌａが装着されていない状態）などの異常を検出する。この検出回路は、共振回路３に発生する電圧を検出することにより、正常点灯状態と異常点灯状態とを判定しており、具体的には、不点状態や無負荷状態であるときには、共振回路３に発生する電圧が正常点灯状態のときよりも上昇するので、予め閾値を設定し、電圧が閾値以下のときは、正常とし、閾値以上のときは、異常と判定している。そして、異常の場合には、異常信号を出力制限回路７に出力している。
【０００５】
また、第２の検出回路８ａは、万一の取扱いの不備等により電線４が外れていることを検出するためのものである。この検出回路は、誘導コイルＬｃに発生する電圧を検出することにより、電線４が外れているかどうかを判定しているもので、具体的には、電線４が外れている場合には、誘導コイルＬｃの電圧が正常点灯状態のときよりも上昇するので、予め閾値を設定し、電圧が閾値以下のときは、正常とし、閾値以上のときは、電線４が外れている異常と判定する。そして、異常と判定した場合、異常信号を出力制限回路７に出力する。そして、この異常信号を受けた出力制限回路７は、インバータ回路２の出力を制限し、これにより無電極放電灯点灯装置の回路素子を保護している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した無電極放電灯点灯装置では、無電極放電灯Ｌａが不点状態や無負荷状態のときに異常を検出するための第１の異常検出回路６ａ、および、電線４が外れたことを検出するための第２の検出回路８ａ、の２つの検出回路が必要となる。また、各々の回路の検出箇所もインダクタンス素子Ｌ１と抵抗Ｒ４の接続箇所、および、抵抗Ｒ４と誘導コイルＬｃの接続箇所、の２箇所が必要となる。さらに、２箇所で高周波電圧を検出すると、各々の箇所において電圧値や位相や波形が異なるため、この検出電圧が第１の異常検出回路６ａと第２の検出回路８ａとの相互の間において影響を及ぼしあい、誤動作の原因となることがあるうえに、また、回路の複雑化を招くこととなる。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、負荷の異常を検出する回路の簡素化が図れる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、直流電圧を高周波の電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に接続された少なくともコンデンサ素子とインダクタンス素子とを有する共振回路と、この共振回路から出力される電流により高周波磁界を発生する誘導コイルとこの誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯とを有し共振回路と電線により結線される負荷回路と、前記共振回路の所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値を超えたときに無電極放電灯が異常であるとして異常信号を出力する異常検出回路と、この異常信号を受けてインバータ回路の出力を制限する出力制限回路と、を備えたものにおいて、前記所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１において、前記結線異常検出部は、異常異常検出回路６に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１又は２において、前記第２の閾値は、無電極放電灯が正常に点灯しているときの所定の箇所の電圧値又は電流値よりも低い値としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１乃至請求項３いずれかにおいて、前記所定の箇所の電圧値又は電流値は、前記共振回路を構成するインダクタンス素子の２次巻線の電圧値又は電流値であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、商用電源を直流電圧に変換する直流電源を備え、前記異常検出回路は、前記直流電源が所定の電圧を出力した後に動作を開始することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、前記出力制限回路に、前記異常検出回路からの異常信号が所定の時間継続した場合に、前記インバータ回路の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３を用いて説明する。図１は無電極放電灯点灯装置の回路図、図２は異常検出回路の閾値を示した説明図、図３はインバータ回路から負荷回路側を見たときのインピーダンス特性図、図４は電線が外れた場合の異常検出回路の動作を示すタイミング図である。
【００１５】
この無電極放電灯点灯装置は、直流電源回路１と、インバータ回路２と、共振回路３と、電線４（以降、電力線４と称する。）と、誘導コイルＬｃおよび無電極放電灯Ｌａから構成された負荷回路５と、異常検出回路６と、出力制限回路７と、を備えて構成している。
【００１６】
直流電源回路１は、商用の交流電源ＡＣからの交流電圧を直流電圧に変換するもので、整流回路ＤＢと、電解コンデンサＣ０と、を備えている。整流回路ＤＢは、商用の交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流電圧に整流して出力するものであり、ダイオードブリッジで構成している。また、電解コンデンサＣ０は、整流回路ＤＢから出力された脈流電圧を平滑し、直流電圧に変換する。
【００１７】
インバータ回路２は、電解コンデンサＣ０からの直流電圧を高周波でかつ矩形波の電圧に変換する。具体的には、電界コンデンサＣ０の両端に接続された起動回路２ａと、同様に電界コンデンサＣ０の両端に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに接続された駆動回路２ｂと、を備えて構成している。起動回路２ａは、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１を起動するためのものであり、電解コンデンサＣ０の両端に直列接続された抵抗Ｒ１とＲ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点Ａ１及びスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点Ａ２の間に挿入されたコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１の両端に直列接続された抵抗Ｒ３とダイオードＤ２と、接続点Ａ１及びスイッチング素子Ｑ１のゲート端子間に直列接続されたトリガ素子Ｑ３（例えばＰＵＴ）とダイオードＤ１と、トリガ素子Ｑ３のアノード・ゲート間に並列接続された抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ５と、トリガ素子Ｑ３のカソード・ゲート間に接続されたツェナーダイオードＺＤ１と、を備えて構成している。駆動回路２ｂは、インバータ回路２の起動後にスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させるものであり、１次巻線ｎ１と二次巻線ｎ２、ｎ３とを有したトランスＴと、トランスＴの二次巻線ｎ３の両端に接続されたコンデンサＣ２と、により構成している。
【００１８】
共振回路３は、スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間にトランスＴの１次巻線ｎ１を介して直列接続されたインダクタンス素子Ｌ１とコンデンサＣ３と、インダクタンス素子Ｌ１とコンデンサＣ３との接続点と電力線４の間に平列接続された抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ４と、を備えて構成している。
【００１９】
電力線４は、同軸ケーブルからなり、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の接続点と負荷回路５までの間、並びにグランドと負荷回路５までの間を接続している。
【００２０】
負荷回路５は、電力線４を介して接続された高周波電力供給用の誘導コイルＬｃと、この近傍に配置された無電極放電灯Ｌａと、を備えて構成している。
【００２１】
異常検出回路６は、共振回路３の所定の箇所の電圧値又は電流値（ここでは、トランスＴの１次巻線ｎ１の電圧値）が、第１の閾値を超えたときに無電極放電灯Ｌａが異常であるとして異常信号を出力制限回路７に出力する。具体的には、オペアンプＩＣ１と、この正入力端子とグランドの間に平列接続された抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ６と、オペアンプＩＣ１の負入力端子に設けられて第１の閾値となる直流電源Ｅ１と、トランスＴの１次巻線ｎ１とコンデンサＣ３との接続点からオペアンプＩＣ１の正入力端子に接続されたダイオードＤ３とオペアンプＩＣ１の出力端子に接続されたＤ７と、を備えて構成している。そして、直流電源Ｅ１の電圧Ｖ１は、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態（不点状態や無負荷状態あるいは、電力線４が外れているなどの状態でない通常の点灯状態）のコンデンサＣ６の両端電圧Ｖｃ６に対し、Ｖｃ６＜Ｖ１の関係となるように設定する。
【００２２】
出力制限回路７は、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２と、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６と、ダイオードＤ５、Ｄ６と、ツェナーダイオードＺＤ３と、コンデンサＣ７と、を備えて構成している。詳しくは、コンデンサＣ０の両端に、抵抗Ｒ１１とＲ１２を直列接続し、抵抗Ｒ１２の両端に、コンデンサＣ７並びにツェナーダイオードＺＤ３を並列接続することにより、発振停止回路７の電源回路を構成している。また、スイッチング素子Ｑ２のゲートとグランド間には、ダイオードＤ５を介してスイッチング素子Ｑ６のドレイン・ソースを接続している。さらに、コンデンサＣ７の両端には、抵抗Ｒ８とスイッチング素子Ｑ４のドレイン・ソースが直列接続している。同様に、コンデンサＣ７の両端には、抵抗Ｒ９とスイッチング素子Ｑ５のドレイン・ソースを直列接続している。また、スイッチング素子Ｑ５のドレイン・ソース間には、抵抗Ｒ１０とスイッチング素子Ｑ６のゲート・ソースを並列接続し、スイッチング素子Ｑ５のゲートには、スイッチング素子Ｑ４のドレインを接続している。さらに、抵抗Ｒ９とスイッチング素子Ｑ５のドレインとの接続点からは、ダイオードＤ６を介して抵抗Ｒ７をグランドに接続している。そして、スイッチング素子Ｑ４ のゲート・ソースを抵抗Ｒ７の両端に接続している。
【００２３】
ここで重要なことは、所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに、第２の異常信号を出力する結線異常検出部６ａを設けたことである。そして、この結線異常検出部６ａを異常検出回路６に設けたことである。具体的には、結線異常検出部６ａをダイオードＤ８と、オペアンプＩＣ２と、オペアンプＩＣ２の正入力端子に設けた直流電源Ｅ２と、により構成し、オペアンプＩＣ２の負入力端子に、トランスＴの１次巻線ｎ１に発生する電圧（つまりコンデンサＣ３に流れる電流）をダイオードＤ３を介して入力している。そして、直流電源Ｅ１の電圧Ｖ１より直流電源Ｅ２の電圧Ｖ２を小さい値とし、これを第２の閾値としている。さらに、第２の閾値である電圧Ｖ２を、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態（不点状態や無負荷状態あるいは、電力線４が外れているなどの状態でない通常の点灯状態）のコンデンサＣ６の両端電圧Ｖｃ６に対し、Ｖ２＜Ｖｃ６（例えばＶ２＝１Ｖ、Ｖｃ６＝２Ｖ）の関係となるように設定している。そして、オペアンプＩＣ２の出力をダイオードＤ８を介して出力制限回路７に出力し、出力制限回路７によりインバータ回路２の出力を停止させるようにしているのである。
【００２４】
次に、この無電極放電灯点灯装置の動作を説明する。スイッチＳＷをオンして交流電源Ｖａｃを投入すると、交流電圧が整流回路ＤＢに印加される。整流回路ＤＢは、これを脈流電圧に変換し、電解コンデンサＣ０により直流電圧に変換する。そして、電解コンデンサＣ０から抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、インダクタンス素子Ｌ１、抵抗Ｒ４、電力線４、誘導コイルＬｃ、電力線４を介し、電解コンデンサＣ０に戻る閉ループに電流が流れてコンデンサＣ１が充電される。この充電により、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１は徐々に上昇し、この電圧Ｖｃ１がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を越えるとトリガ素子Ｑ３がＯＮし、コンデンサＣ１、トリガ素子Ｑ３、ダイオードＤ１、トランスＴの２次巻線ｎ２、コンデンサＣ１に戻る閉ループに電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に電圧が発生してスイッチング素子Ｑ１がＯＮする。スイッチング素子Ｑ１のＯＮにより、電解コンデンサＣ０からスイッチング素子Ｑ１、インダクタンス素子Ｌ１、コンデンサＣ３、トランスＴの１次巻線ｎ１、電解コンデンサＣ０に戻る閉ループに電流が流れる。この電流により、トランスＴの２次巻線ｎ２、ｎ３に誘起電圧が発生し、以後、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。
【００２５】
これにより、共振回路３に振動電流が流れてインバータ回路２が自励発振し、インバータ回路２は、数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波電圧を発生する。そして、インバータ回路２から誘導コイルＬｃに高周波電流を流すことにより誘導コイルＬｃからは高周波電磁界が発生する。誘導コイルＬｃの近傍に設けられた無電極放電灯Ｌａは、誘導コイルＬｃから発生した高周波電磁界により内部に高周波プラズマ電流を発生させる。この高周波プラズマ電流により、無電極放電灯Ｌａから紫外線もしくは可視光線が放出されて無電極放電灯Ｌａは、点灯状態となる。そして、インバータ回路２が自励発振すると、トランスＴの１次巻線ｎ１に発生する電圧はダイオードＤ３、抵抗Ｒ６、コンデンサＣ６により整流平滑され、コンデンサＣ６の両端には、電圧Ｖｃ６が発生する。
【００２６】
なお、インバータ回路２が発振すると、スイッチング素子Ｑ１がＯＮしたとき、電解コンデンサＣ０、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ２、電解コンデンサＣ０に戻る閉ループに電流が流れるので、起動回路１は停止する。
【００２７】
次に、異常検出回路６の動作を説明する。ここでは、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態と、不点状態や無負荷状態と、電力線４が外れている電力線外れ状態と、についてする。まず、正常点灯状態においては、オペアンプＩＣ１は、正入力端子の電圧Ｖｃ６よりも負入力端子の電圧Ｖ１が高いので出力端子の電位はローレベルとなる。また、オペアンプＩＣ２は、正入力端子の電圧Ｖ２よりも負入力端子の電圧Ｖｃ６が高いので出力端子の電圧はローレベルとなる。その出力信号を受けてスイッチング素子Ｑ４はオフ、スイッチング素子Ｑ５はオン、スイッチング素子Ｑ６はオフされる。よって、インバータ回路２は正常動作を継続し、無電極放電灯Ｌａは、点灯を継続する。
【００２８】
この状態で電力線４が外れると、結線異常検出部６ａが動作する。詳しくは、電力線４が外れるとコンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が第２の閾値、すなわち、オペアンプＩＣ２の正入力端子の電圧Ｖ２よりも低くなる。これによりオペアンプＩＣ２の出力端子の電圧がハイレベルの電圧すなわち異常信号を出力し、スイッチング素子Ｑ４はオン、スイッチング素子Ｑ５はオフ、スイッチング素子Ｑ６はオンする。従って、出力制限回路７はインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ２をオフし、発振を停止させる。なお、スイッチング素子Ｑ５がオフした場合は、電源回路１より抵抗Ｒ１１、Ｒ９、ダイオードＤ６を介してスイッチング素子Ｑ４のゲート端子に電圧が供給され、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ６はオン状態を保持し、インバータ回路２は、発振停止状態を継続する。
【００２９】
次に、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態に、無電極ランプ６が不点状態や無負荷状態になった場合を説明する。この場合には、コンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が第１の閾値すなわちオペアンプＩＣ１の負入力端子の電圧Ｅ１よりも高くなる。これによりオペアンプＩＣ２の出力端子の電圧がハイレベルの電圧すなわち異常信号を出力し、以降は、前述したものと同様の動作となりインバータ回路２は発振を停止し、その状態が継続される。
【００３０】
なお、図３に高周波電源２の出力端から負荷回路５側をみたインピーダンスの周波数特性を示す。それぞれ正常点灯状態、無負荷状態、電力線外れ状態、におけるインピーダンスの周波数特性を示したものである。この無電極放電灯点灯装置においては、始動性を向上させるため、図３のように始動時（無負荷状態）に誘導コイルＬｃへ供給される高周波電力が大きくなるようにＬＣ共振点付近を動作周波数としている。さらに、その動作周波数を通常の共振回路に見られるように、共振周波数よりも高い周波数で動作するように設定している。
【００３１】
従って、無負荷状態では、回路のインピーダンスが正常点灯時よりも小さくなるので共振回路３の共振電流が大きくなり、この結果コンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が大きくなる。一方、電力線４が外れた場合には、回路のインピーダンスが正常点灯時よりも大きくなるので共振回路３の共振電流が小さくなり、この結果コンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が小さくなる。
【００３２】
この実施の形態によると、所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部６ａを設けたことにより、不点状態や無負荷状態、および、電線が外れた状態を回路上の１箇所の電流、又は、電圧で検出できるとともに回路出力を所定の値に制限することができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図４〜図６を用いて説明する。図４は無電極放電灯点灯装置の回路図、図５は異常検出回路の検出電圧と第１の閾値を示したタイミング図、図６は異常検出回路の動作を示したタイミング図である。このものは、第１の実施の形態における異常検出回路６と出力制限回路７を変えたものである。
【００３４】
図において、直流電源１は、インダクタ素子Ｌ２と、スイッチング素子Ｑ３と、ダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ０および電源制御回路と、を備えて構成した、所謂、昇圧チョッパ回路である。この昇圧チョッパ回路は、商用の交流電源ＡＣからの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧の出力が一定になるような動作をしている。なお、直流電源１としては、所謂、昇降圧チョッパ回路や交流電源Ｖａｃを用いない直流電源等、直流電圧を出力するものであればよい。
【００３５】
インバータ回路２は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を他励制御する駆動回路と、を備えて構成している。
【００３６】
異常検出回路６は、共振回路３のインダクタンス素子Ｌ１の２次巻線ｎ２と、ダイオードＤ３、Ｄ７およびＤ８と、コンデンサＣ６と、抵抗Ｒ６と、Ｒ１３〜Ｒ１６と、オペアンプＩＣ１およびＩＣ２と、を備えて構成している。ここでオペアンプＩＣ１の負入力端子には、コンデンサＣ７の電圧を抵抗Ｒ１３とＲ１４にて分圧したＶ１を印加し、オペアンプＩＣ２の正入力端子には、コンデンサＣ７の電圧を抵抗Ｒ１５とＲ１６にて分圧したＶ２を印加している。そして、第１の実施の形態と同様に電圧Ｖ１を第１の閾値とし電圧Ｖ２を第２の閾値とし、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態においては、コンデンサＣ６の両端の電圧Ｖｃ６が、Ｖ２＜Ｖｃ６＜Ｖ１の関係となるようにＶ１およびＶ２を設定している。
【００３７】
出力制限回路７は、スイッチング素子Ｑ６と、オペアンプＩＣ３と、ダイオードＤ５、Ｄ６と、平滑コンデンサＣ７およびコンデンサＣ８と、ツェナーダイオードＺＤ３と、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２、Ｒ１７と、を備えて構成している。その他の第１の実施の形態と同一の構成部材には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３８】
次に重要なことを述べると、所定の箇所の電圧値又は電流値を、共振回路３を構成するインダクタンス素子Ｌ１の２次巻線ｎ２の電圧値又は電流値としたことである。つまり、インダクタンス素子Ｌ１に２次巻線ｎ２を形成し、この一端を異常検出回路６のダイオードＤ３へ接続したことである。さらに、出力制限回路７に、異常検出回路６からの異常信号が所定の時間継続した場合に、インバータ回路２の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路７ａを設けたことである。そして、具体的には、この出力制限タイマー回路７ａをオペアンプＩＣ３と、コンデンサＣ８と、抵抗Ｒ７〜Ｒ９、Ｒ１７と、により構成したことである。
【００３９】
このように構成された無電極放電灯点灯装置を点灯させると、第１の実施の形態で説明したものと同様に、共振回路３のインダクタンス素子Ｌ１に電流が流れ、その２次巻線ｎ２に電圧が発生する。そして、２次巻線ｎ２に発生した電圧は、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ６に印加される。そして、異常検出回路６は、第１の実施の形態で説明したものと同様に、無電極放電灯Ｌａの不点状態や無負荷状態、および、電力線４の外れ状態を検出し、出力制限回路７に信号を出力する。
【００４０】
次に、出力制限回路７の動作を説明する。異常検出回路６が無負荷状態や電力線４の外れ状態を検出し、異常信号であるハイレベル信号を出力すると、抵抗Ｒ９を介してコンデンサＣ８が充電される。そして、コンデンサＣ８の電圧すなわちオペアンプＩＣ３の正入力端子の電位が、オペアンプＩＣ３の負入力端子の電位である抵抗Ｒ７とＲ８の分圧を超えるまで異常信号が継続すると、オペアンプＩＣ３の出力端子がハイレベルとなり、ダイオードＤ６を介してスイッチング素子Ｑ６のゲート電位が上昇して、スイッチング素子Ｑ６をオンさせる。そして、スイッチング素子Ｑ６がＯＮすることによりスイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間が短絡され、インバータ回路２の出力が停止し、回路を保護することができる。
【００４１】
図５に無負荷時の共振回路３の電圧又は電流、すなわち、コンデンサＣ６の電圧Ｖｃ６の一例を示す。無負荷時には第１の閾値より大きい期間が一定時間Ｔ０継続するとインバータ回路２の発振を停止させている。さらに一定時間停止した後、再びインバータ回路２の発振を開始させても、無負荷状態や不点状態が継続している場合、再び、この動作を繰り返すことにより、回路を保護している。このとき、繰り返し回数は、限定しても良い。なお、ここでは、インバータ回路２の発振を停止させているが、直流電源１の出力を低減させてインバータ回路２の出力を制限して、無電極放電灯点灯装置の回路素子を保護してもよい。
【００４２】
この実施の形態によると、所定の箇所の電圧値又は電流値を、共振回路３を構成するインダクタンス素子Ｌ１の２次巻線ｎ２の電圧値又は電流値としたこと、つまり他の回路には、影響を及ぼさない独立したもので行ったことにより、その検出電圧を比較的自由に設定できるので閾値の設定が容易となる。さらに、出力制限回路７に、異常検出回路６からの異常信号が所定の時間継続した場合に、インバータ回路２の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路７ａを設けたことにより、例えば、無電極放電灯Ｌａの始動時（一時的に無負荷の状態になる）に異常検出回路６から一時的にハイレベルの出力信号すなわち異常信号が出力される、あるいは、ノイズ等による異常検出回路６の誤動作で異常検出回路６から一時的にハイレベルの出力信号すなわち異常信号が出力される、などの誤作動が発生しても、出力制限回路７が動作しないようにできる。
【００４３】
なお、異常検出回路６は、商用電源を直流電圧に変換する直流電源１が所定の電圧を出力した後に動作を開始するようにしてもよい。この異常検出回路６が動作するタイミングを図６に示した。ここでは、異常検出回路６に無電極放電灯点灯装置の起動時に直流電源１が所定の電圧を出力するのに十分な、一定時間Ｔｓの休止区間を設け、この間は異常検出回路６の出力は、ローレベルを維持し、この休止区間が終了後、異常検出回路６が動作を開始するようにしている。これにより直流電源１が起動してからインバータ回路２が起動するまでの間に共振回路３の電圧又は電流が第２の閾値を超えず、異常検出回路６が電力線４の外れ状態であると判断してしまうことを防止できる。なお、一定時間Ｔｓは、例えば異常検出回路６および出力制限回路７の電源となる抵抗Ｒ１２と並列に接続している平滑コンデンサＣ７の容量により容易に設定することができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、直流電圧を高周波の電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に接続された少なくともコンデンサ素子とインダクタンス素子とを有する共振回路と、この共振回路から出力される電流により高周波磁界を発生する誘導コイルとこの誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯とを有し共振回路と電線により結線される負荷回路と、前記共振回路の所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値を超えたときに無電極放電灯が異常であるとして異常信号を出力する異常検出回路と、この異常信号を受けてインバータ回路の出力を制限する出力制限回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部を設けたことにより、負荷の異常を回路上の１箇所の電流、又は、電圧で検出できるのでこれらの異常を検出する回路の簡素化が図れる。
【００４５】
請求項２記載の発明にあっては、前記結線異常検出部は、異常異常検出回路６に設けられたことにより、請求項１に記載の効果をさらに高めることができる。
【００４６】
請求項３記載の発明にあっては、前記第２の閾値は、無電極放電灯が正常に点灯しているときの所定の箇所の電圧値又は電流値よりも低い値としたことにより、請求項１又は２に記載の効果を奏するうえに、正常点灯状態と電線の外れ状態を確実に区別して検出することができる。
【００４７】
請求項４記載の発明にあっては、前記所定の箇所の電圧値又は電流値は、前記共振回路を構成するインダクタンス素子の２次巻線の電圧値又は電流値であることにより、請求項１乃至３に記載の効果を奏するうえに、他の回路には、影響を及ぼさない独立したものとなるので、その検出電圧を比較的自由に設定できる。
【００４８】
請求項５記載の発明にあっては、商用電源を直流電圧に変換する直流電源を備え、前記異常検出回路は、前記直流電源が所定の電圧を出力した後に動作を開始することにより、請求項１乃至４に記載の効果を奏するうえに、無電極放電灯点灯装置の起動状態において、異常検出回路の誤動作を防ぐことができる。
【００４９】
請求項６記載の発明にあっては、前記出力制限回路に、前記異常検出回路からの異常信号が所定の時間継続した場合に、前記インバータ回路の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路を設けたことにより、請求項１乃至５に記載の効果を奏するうえに、無電極放電灯の始動状態において、異常検出回路の誤動作により出力が変動することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】同上の無電極放電灯点灯装置の異常検出回路の閾値を示した説明図である。
【図３】同上の無電極放電灯点灯装置の電線が外れた場合の異常検出回路の動作を示すタイミング図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図５】同上の無電極放電灯点灯装置の異常検出回路の検出電圧と第１の閾値を示したタイミング図である。
【図６】同上の無電極放電灯点灯装置の異常検出回路の動作を示すタイミング図である。
【図７】従来例に係る無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図８】同上の無電極放電灯点灯装置の負荷回路を電線で延長した回路図である。
【符号の説明】
１ 直流電源回路
２ インバータ回路
３ 共振回路
４ 電線（電力線）
５ 負荷回路
６ 異常検出回路
６ａ 結線異常検出部
７ 出力制限回路
７ａ 出力制限タイマー回路
Ｌａ 無電極放電灯
Ｌｃ 誘導コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷の異常時において、出力を制限する回路を備えた無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の無電極放電灯点灯装置としては、特開平１０−１０６７７４に開示されたものがあり、図７はその回路図である。このものは、直流電源回路１と、インバータ回路２と、共振回路３と、誘導コイルＬｃおよび無電極放電灯Ｌａから構成された負荷回路５と、第１の異常検出回路６ａおよび第２の検出回路８ａと、出力制限回路７と、を備えて構成されている。さらに、このものは、図８に示すように、共振回路３と負荷回路５の間を電線４にて接続することにより、照明器具内における、負荷回路５の配置の自由度を高めることができる。
【０００３】
この無電極放電灯点灯装置の動作を説明すると、このものは、スイッチＳＷをＯＮすると、交流電源ＶａｃよりスイッチＳＷを介して整流器ＤＢと電解コンデンサＣ０で整流・平滑して直流電圧Ｅを得る。この直流電圧Ｅをスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及びその駆動回路２ｂからなる自励式のハーフブリッジ式インバータ回路２により高周波の電圧に変換する。この高周波の電圧を電源として、共振回路３が共振し、誘導コイルＬｃに電力を供給する。これにより、誘導コイルＬｃは、無電極放電灯Ｌａに高周波磁界を発生させ、無電極放電灯Ｌａが点灯する。
【０００４】
さらに、このものには、負荷の異常を検出する第１の異常検出回路６ａおよび第２の検出回路８ａが設けられている。第１の異常検出回路６ａは、無電極放電灯Ｌａの不点状態（無電極放電灯Ｌａを装着しているにもかかわらず、寿命末期や使用環境を超えた低温や高温によりランプが点灯しない状態）や無負荷状態（無電極放電灯Ｌａが装着されていない状態）などの異常を検出する。この検出回路は、共振回路３に発生する電圧を検出することにより、正常点灯状態と異常点灯状態とを判定しており、具体的には、不点状態や無負荷状態であるときには、共振回路３に発生する電圧が正常点灯状態のときよりも上昇するので、予め閾値を設定し、電圧が閾値以下のときは、正常とし、閾値以上のときは、異常と判定している。そして、異常の場合には、異常信号を出力制限回路７に出力している。
【０００５】
また、第２の検出回路８ａは、万一の取扱いの不備等により電線４が外れていることを検出するためのものである。この検出回路は、誘導コイルＬｃに発生する電圧を検出することにより、電線４が外れているかどうかを判定しているもので、具体的には、電線４が外れている場合には、誘導コイルＬｃの電圧が正常点灯状態のときよりも上昇するので、予め閾値を設定し、電圧が閾値以下のときは、正常とし、閾値以上のときは、電線４が外れている異常と判定する。そして、異常と判定した場合、異常信号を出力制限回路７に出力する。そして、この異常信号を受けた出力制限回路７は、インバータ回路２の出力を制限し、これにより無電極放電灯点灯装置の回路素子を保護している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した無電極放電灯点灯装置では、無電極放電灯Ｌａが不点状態や無負荷状態のときに異常を検出するための第１の異常検出回路６ａ、および、電線４が外れたことを検出するための第２の検出回路８ａ、の２つの検出回路が必要となる。また、各々の回路の検出箇所もインダクタンス素子Ｌ１と抵抗Ｒ４の接続箇所、および、抵抗Ｒ４と誘導コイルＬｃの接続箇所、の２箇所が必要となる。さらに、２箇所で高周波電圧を検出すると、各々の箇所において電圧値や位相や波形が異なるため、この検出電圧が第１の異常検出回路６ａと第２の検出回路８ａとの相互の間において影響を及ぼしあい、誤動作の原因となることがあるうえに、また、回路の複雑化を招くこととなる。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、負荷の異常を検出する回路の簡素化が図れる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、直流電圧を高周波の電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に接続された少なくともコンデンサ素子とインダクタンス素子とを有する共振回路と、この共振回路から出力される電流により高周波磁界を発生する誘導コイルとこの誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯とを有し共振回路と電線により結線される負荷回路と、前記共振回路の所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値を超えたときに無電極放電灯が異常であるとして異常信号を出力する異常検出回路と、この異常信号を受けてインバータ回路の出力を制限する出力制限回路と、を備えたものにおいて、前記所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１において、前記結線異常検出部は、異常異常検出回路６に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１又は２において、前記第２の閾値は、無電極放電灯が正常に点灯しているときの所定の箇所の電圧値又は電流値よりも低い値としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１乃至請求項３いずれかにおいて、前記所定の箇所の電圧値又は電流値は、前記共振回路を構成するインダクタンス素子の２次巻線の電圧値又は電流値であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、商用電源を直流電圧に変換する直流電源を備え、前記異常検出回路は、前記直流電源が所定の電圧を出力した後に動作を開始することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明の無電極放電灯点灯装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、前記出力制限回路に、前記異常検出回路からの異常信号が所定の時間継続した場合に、前記インバータ回路の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３を用いて説明する。図１は無電極放電灯点灯装置の回路図、図２は異常検出回路の閾値を示した説明図、図３はインバータ回路から負荷回路側を見たときのインピーダンス特性図、図４は電線が外れた場合の異常検出回路の動作を示すタイミング図である。
【００１５】
この無電極放電灯点灯装置は、直流電源回路１と、インバータ回路２と、共振回路３と、電線４（以降、電力線４と称する。）と、誘導コイルＬｃおよび無電極放電灯Ｌａから構成された負荷回路５と、異常検出回路６と、出力制限回路７と、を備えて構成している。
【００１６】
直流電源回路１は、商用の交流電源ＡＣからの交流電圧を直流電圧に変換するもので、整流回路ＤＢと、電解コンデンサＣ０と、を備えている。整流回路ＤＢは、商用の交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流電圧に整流して出力するものであり、ダイオードブリッジで構成している。また、電解コンデンサＣ０は、整流回路ＤＢから出力された脈流電圧を平滑し、直流電圧に変換する。
【００１７】
インバータ回路２は、電解コンデンサＣ０からの直流電圧を高周波でかつ矩形波の電圧に変換する。具体的には、電界コンデンサＣ０の両端に接続された起動回路２ａと、同様に電界コンデンサＣ０の両端に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに接続された駆動回路２ｂと、を備えて構成している。起動回路２ａは、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１を起動するためのものであり、電解コンデンサＣ０の両端に直列接続された抵抗Ｒ１とＲ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点Ａ１及びスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点Ａ２の間に挿入されたコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１の両端に直列接続された抵抗Ｒ３とダイオードＤ２と、接続点Ａ１及びスイッチング素子Ｑ１のゲート端子間に直列接続されたトリガ素子Ｑ３（例えばＰＵＴ）とダイオードＤ１と、トリガ素子Ｑ３のアノード・ゲート間に並列接続された抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ５と、トリガ素子Ｑ３のカソード・ゲート間に接続されたツェナーダイオードＺＤ１と、を備えて構成している。駆動回路２ｂは、インバータ回路２の起動後にスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を動作させるものであり、１次巻線ｎ１と二次巻線ｎ２、ｎ３とを有したトランスＴと、トランスＴの二次巻線ｎ３の両端に接続されたコンデンサＣ２と、により構成している。
【００１８】
共振回路３は、スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間にトランスＴの１次巻線ｎ１を介して直列接続されたインダクタンス素子Ｌ１とコンデンサＣ３と、インダクタンス素子Ｌ１とコンデンサＣ３との接続点と電力線４の間に平列接続された抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ４と、を備えて構成している。
【００１９】
電力線４は、同軸ケーブルからなり、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の接続点と負荷回路５までの間、並びにグランドと負荷回路５までの間を接続している。
【００２０】
負荷回路５は、電力線４を介して接続された高周波電力供給用の誘導コイルＬｃと、この近傍に配置された無電極放電灯Ｌａと、を備えて構成している。
【００２１】
異常検出回路６は、共振回路３の所定の箇所の電圧値又は電流値（ここでは、トランスＴの１次巻線ｎ１の電圧値）が、第１の閾値を超えたときに無電極放電灯Ｌａが異常であるとして異常信号を出力制限回路７に出力する。具体的には、オペアンプＩＣ１と、この正入力端子とグランドの間に平列接続された抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ６と、オペアンプＩＣ１の負入力端子に設けられて第１の閾値となる直流電源Ｅ１と、トランスＴの１次巻線ｎ１とコンデンサＣ３との接続点からオペアンプＩＣ１の正入力端子に接続されたダイオードＤ３とオペアンプＩＣ１の出力端子に接続されたＤ７と、を備えて構成している。そして、直流電源Ｅ１の電圧Ｖ１は、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態（不点状態や無負荷状態あるいは、電力線４が外れているなどの状態でない通常の点灯状態）のコンデンサＣ６の両端電圧Ｖｃ６に対し、Ｖｃ６＜Ｖ１の関係となるように設定する。
【００２２】
出力制限回路７は、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２と、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６と、ダイオードＤ５、Ｄ６と、ツェナーダイオードＺＤ３と、コンデンサＣ７と、を備えて構成している。詳しくは、コンデンサＣ０の両端に、抵抗Ｒ１１とＲ１２を直列接続し、抵抗Ｒ１２の両端に、コンデンサＣ７並びにツェナーダイオードＺＤ３を並列接続することにより、発振停止回路７の電源回路を構成している。また、スイッチング素子Ｑ２のゲートとグランド間には、ダイオードＤ５を介してスイッチング素子Ｑ６のドレイン・ソースを接続している。さらに、コンデンサＣ７の両端には、抵抗Ｒ８とスイッチング素子Ｑ４のドレイン・ソースが直列接続している。同様に、コンデンサＣ７の両端には、抵抗Ｒ９とスイッチング素子Ｑ５のドレイン・ソースを直列接続している。また、スイッチング素子Ｑ５のドレイン・ソース間には、抵抗Ｒ１０とスイッチング素子Ｑ６のゲート・ソースを並列接続し、スイッチング素子Ｑ５のゲートには、スイッチング素子Ｑ４のドレインを接続している。さらに、抵抗Ｒ９とスイッチング素子Ｑ５のドレインとの接続点からは、ダイオードＤ６を介して抵抗Ｒ７をグランドに接続している。そして、スイッチング素子Ｑ４ のゲート・ソースを抵抗Ｒ７の両端に接続している。
【００２３】
ここで重要なことは、所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに、第２の異常信号を出力する結線異常検出部６ａを設けたことである。そして、この結線異常検出部６ａを異常検出回路６に設けたことである。具体的には、結線異常検出部６ａをダイオードＤ８と、オペアンプＩＣ２と、オペアンプＩＣ２の正入力端子に設けた直流電源Ｅ２と、により構成し、オペアンプＩＣ２の負入力端子に、トランスＴの１次巻線ｎ１に発生する電圧（つまりコンデンサＣ３に流れる電流）をダイオードＤ３を介して入力している。そして、直流電源Ｅ１の電圧Ｖ１より直流電源Ｅ２の電圧Ｖ２を小さい値とし、これを第２の閾値としている。さらに、第２の閾値である電圧Ｖ２を、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態（不点状態や無負荷状態あるいは、電力線４が外れているなどの状態でない通常の点灯状態）のコンデンサＣ６の両端電圧Ｖｃ６に対し、Ｖ２＜Ｖｃ６（例えばＶ２＝１Ｖ、Ｖｃ６＝２Ｖ）の関係となるように設定している。そして、オペアンプＩＣ２の出力をダイオードＤ８を介して出力制限回路７に出力し、出力制限回路７によりインバータ回路２の出力を停止させるようにしているのである。
【００２４】
次に、この無電極放電灯点灯装置の動作を説明する。スイッチＳＷをオンして交流電源Ｖａｃを投入すると、交流電圧が整流回路ＤＢに印加される。整流回路ＤＢは、これを脈流電圧に変換し、電解コンデンサＣ０により直流電圧に変換する。そして、電解コンデンサＣ０から抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、インダクタンス素子Ｌ１、抵抗Ｒ４、電力線４、誘導コイルＬｃ、電力線４を介し、電解コンデンサＣ０に戻る閉ループに電流が流れてコンデンサＣ１が充電される。この充電により、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１は徐々に上昇し、この電圧Ｖｃ１がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を越えるとトリガ素子Ｑ３がＯＮし、コンデンサＣ１、トリガ素子Ｑ３、ダイオードＤ１、トランスＴの２次巻線ｎ２、コンデンサＣ１に戻る閉ループに電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に電圧が発生してスイッチング素子Ｑ１がＯＮする。スイッチング素子Ｑ１のＯＮにより、電解コンデンサＣ０からスイッチング素子Ｑ１、インダクタンス素子Ｌ１、コンデンサＣ３、トランスＴの１次巻線ｎ１、電解コンデンサＣ０に戻る閉ループに電流が流れる。この電流により、トランスＴの２次巻線ｎ２、ｎ３に誘起電圧が発生し、以後、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。
【００２５】
これにより、共振回路３に振動電流が流れてインバータ回路２が自励発振し、インバータ回路２は、数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波電圧を発生する。そして、インバータ回路２から誘導コイルＬｃに高周波電流を流すことにより誘導コイルＬｃからは高周波電磁界が発生する。誘導コイルＬｃの近傍に設けられた無電極放電灯Ｌａは、誘導コイルＬｃから発生した高周波電磁界により内部に高周波プラズマ電流を発生させる。この高周波プラズマ電流により、無電極放電灯Ｌａから紫外線もしくは可視光線が放出されて無電極放電灯Ｌａは、点灯状態となる。そして、インバータ回路２が自励発振すると、トランスＴの１次巻線ｎ１に発生する電圧はダイオードＤ３、抵抗Ｒ６、コンデンサＣ６により整流平滑され、コンデンサＣ６の両端には、電圧Ｖｃ６が発生する。
【００２６】
なお、インバータ回路２が発振すると、スイッチング素子Ｑ１がＯＮしたとき、電解コンデンサＣ０、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ２、電解コンデンサＣ０に戻る閉ループに電流が流れるので、起動回路１は停止する。
【００２７】
次に、異常検出回路６の動作を説明する。ここでは、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態と、不点状態や無負荷状態と、電力線４が外れている電力線外れ状態と、についてする。まず、正常点灯状態においては、オペアンプＩＣ１は、正入力端子の電圧Ｖｃ６よりも負入力端子の電圧Ｖ１が高いので出力端子の電位はローレベルとなる。また、オペアンプＩＣ２は、正入力端子の電圧Ｖ２よりも負入力端子の電圧Ｖｃ６が高いので出力端子の電圧はローレベルとなる。その出力信号を受けてスイッチング素子Ｑ４はオフ、スイッチング素子Ｑ５はオン、スイッチング素子Ｑ６はオフされる。よって、インバータ回路２は正常動作を継続し、無電極放電灯Ｌａは、点灯を継続する。
【００２８】
この状態で電力線４が外れると、結線異常検出部６ａが動作する。詳しくは、電力線４が外れるとコンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が第２の閾値、すなわち、オペアンプＩＣ２の正入力端子の電圧Ｖ２よりも低くなる。これによりオペアンプＩＣ２の出力端子の電圧がハイレベルの電圧すなわち異常信号を出力し、スイッチング素子Ｑ４はオン、スイッチング素子Ｑ５はオフ、スイッチング素子Ｑ６はオンする。従って、出力制限回路７はインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ２をオフし、発振を停止させる。なお、スイッチング素子Ｑ５がオフした場合は、電源回路１より抵抗Ｒ１１、Ｒ９、ダイオードＤ６を介してスイッチング素子Ｑ４のゲート端子に電圧が供給され、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ６はオン状態を保持し、インバータ回路２は、発振停止状態を継続する。
【００２９】
次に、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態に、無電極ランプ６が不点状態や無負荷状態になった場合を説明する。この場合には、コンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が第１の閾値すなわちオペアンプＩＣ１の負入力端子の電圧Ｅ１よりも高くなる。これによりオペアンプＩＣ２の出力端子の電圧がハイレベルの電圧すなわち異常信号を出力し、以降は、前述したものと同様の動作となりインバータ回路２は発振を停止し、その状態が継続される。
【００３０】
なお、図３に高周波電源２の出力端から負荷回路５側をみたインピーダンスの周波数特性を示す。それぞれ正常点灯状態、無負荷状態、電力線外れ状態、におけるインピーダンスの周波数特性を示したものである。この無電極放電灯点灯装置においては、始動性を向上させるため、図３のように始動時（無負荷状態）に誘導コイルＬｃへ供給される高周波電力が大きくなるようにＬＣ共振点付近を動作周波数としている。さらに、その動作周波数を通常の共振回路に見られるように、共振周波数よりも高い周波数で動作するように設定している。
【００３１】
従って、無負荷状態では、回路のインピーダンスが正常点灯時よりも小さくなるので共振回路３の共振電流が大きくなり、この結果コンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が大きくなる。一方、電力線４が外れた場合には、回路のインピーダンスが正常点灯時よりも大きくなるので共振回路３の共振電流が小さくなり、この結果コンデンサＣ６に発生する電圧Ｖｃ６が小さくなる。
【００３２】
この実施の形態によると、所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部６ａを設けたことにより、不点状態や無負荷状態、および、電線が外れた状態を回路上の１箇所の電流、又は、電圧で検出できるとともに回路出力を所定の値に制限することができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図４〜図６を用いて説明する。図４は無電極放電灯点灯装置の回路図、図５は異常検出回路の検出電圧と第１の閾値を示したタイミング図、図６は異常検出回路の動作を示したタイミング図である。このものは、第１の実施の形態における異常検出回路６と出力制限回路７を変えたものである。
【００３４】
図において、直流電源１は、インダクタ素子Ｌ２と、スイッチング素子Ｑ３と、ダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ０および電源制御回路と、を備えて構成した、所謂、昇圧チョッパ回路である。この昇圧チョッパ回路は、商用の交流電源ＡＣからの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧の出力が一定になるような動作をしている。なお、直流電源１としては、所謂、昇降圧チョッパ回路や交流電源Ｖａｃを用いない直流電源等、直流電圧を出力するものであればよい。
【００３５】
インバータ回路２は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を他励制御する駆動回路と、を備えて構成している。
【００３６】
異常検出回路６は、共振回路３のインダクタンス素子Ｌ１の２次巻線ｎ２と、ダイオードＤ３、Ｄ７およびＤ８と、コンデンサＣ６と、抵抗Ｒ６と、Ｒ１３〜Ｒ１６と、オペアンプＩＣ１およびＩＣ２と、を備えて構成している。ここでオペアンプＩＣ１の負入力端子には、コンデンサＣ７の電圧を抵抗Ｒ１３とＲ１４にて分圧したＶ１を印加し、オペアンプＩＣ２の正入力端子には、コンデンサＣ７の電圧を抵抗Ｒ１５とＲ１６にて分圧したＶ２を印加している。そして、第１の実施の形態と同様に電圧Ｖ１を第１の閾値とし電圧Ｖ２を第２の閾値とし、無電極放電灯Ｌａの正常点灯状態においては、コンデンサＣ６の両端の電圧Ｖｃ６が、Ｖ２＜Ｖｃ６＜Ｖ１の関係となるようにＶ１およびＶ２を設定している。
【００３７】
出力制限回路７は、スイッチング素子Ｑ６と、オペアンプＩＣ３と、ダイオードＤ５、Ｄ６と、平滑コンデンサＣ７およびコンデンサＣ８と、ツェナーダイオードＺＤ３と、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２、Ｒ１７と、を備えて構成している。その他の第１の実施の形態と同一の構成部材には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３８】
次に重要なことを述べると、所定の箇所の電圧値又は電流値を、共振回路３を構成するインダクタンス素子Ｌ１の２次巻線ｎ２の電圧値又は電流値としたことである。つまり、インダクタンス素子Ｌ１に２次巻線ｎ２を形成し、この一端を異常検出回路６のダイオードＤ３へ接続したことである。さらに、出力制限回路７に、異常検出回路６からの異常信号が所定の時間継続した場合に、インバータ回路２の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路７ａを設けたことである。そして、具体的には、この出力制限タイマー回路７ａをオペアンプＩＣ３と、コンデンサＣ８と、抵抗Ｒ７〜Ｒ９、Ｒ１７と、により構成したことである。
【００３９】
このように構成された無電極放電灯点灯装置を点灯させると、第１の実施の形態で説明したものと同様に、共振回路３のインダクタンス素子Ｌ１に電流が流れ、その２次巻線ｎ２に電圧が発生する。そして、２次巻線ｎ２に発生した電圧は、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ６に印加される。そして、異常検出回路６は、第１の実施の形態で説明したものと同様に、無電極放電灯Ｌａの不点状態や無負荷状態、および、電力線４の外れ状態を検出し、出力制限回路７に信号を出力する。
【００４０】
次に、出力制限回路７の動作を説明する。異常検出回路６が無負荷状態や電力線４の外れ状態を検出し、異常信号であるハイレベル信号を出力すると、抵抗Ｒ９を介してコンデンサＣ８が充電される。そして、コンデンサＣ８の電圧すなわちオペアンプＩＣ３の正入力端子の電位が、オペアンプＩＣ３の負入力端子の電位である抵抗Ｒ７とＲ８の分圧を超えるまで異常信号が継続すると、オペアンプＩＣ３の出力端子がハイレベルとなり、ダイオードＤ６を介してスイッチング素子Ｑ６のゲート電位が上昇して、スイッチング素子Ｑ６をオンさせる。そして、スイッチング素子Ｑ６がＯＮすることによりスイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間が短絡され、インバータ回路２の出力が停止し、回路を保護することができる。
【００４１】
図５に無負荷時の共振回路３の電圧又は電流、すなわち、コンデンサＣ６の電圧Ｖｃ６の一例を示す。無負荷時には第１の閾値より大きい期間が一定時間Ｔ０継続するとインバータ回路２の発振を停止させている。さらに一定時間停止した後、再びインバータ回路２の発振を開始させても、無負荷状態や不点状態が継続している場合、再び、この動作を繰り返すことにより、回路を保護している。このとき、繰り返し回数は、限定しても良い。なお、ここでは、インバータ回路２の発振を停止させているが、直流電源１の出力を低減させてインバータ回路２の出力を制限して、無電極放電灯点灯装置の回路素子を保護してもよい。
【００４２】
この実施の形態によると、所定の箇所の電圧値又は電流値を、共振回路３を構成するインダクタンス素子Ｌ１の２次巻線ｎ２の電圧値又は電流値としたこと、つまり他の回路には、影響を及ぼさない独立したもので行ったことにより、その検出電圧を比較的自由に設定できるので閾値の設定が容易となる。さらに、出力制限回路７に、異常検出回路６からの異常信号が所定の時間継続した場合に、インバータ回路２の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路７ａを設けたことにより、例えば、無電極放電灯Ｌａの始動時（一時的に無負荷の状態になる）に異常検出回路６から一時的にハイレベルの出力信号すなわち異常信号が出力される、あるいは、ノイズ等による異常検出回路６の誤動作で異常検出回路６から一時的にハイレベルの出力信号すなわち異常信号が出力される、などの誤作動が発生しても、出力制限回路７が動作しないようにできる。
【００４３】
なお、異常検出回路６は、商用電源を直流電圧に変換する直流電源１が所定の電圧を出力した後に動作を開始するようにしてもよい。この異常検出回路６が動作するタイミングを図６に示した。ここでは、異常検出回路６に無電極放電灯点灯装置の起動時に直流電源１が所定の電圧を出力するのに十分な、一定時間Ｔｓの休止区間を設け、この間は異常検出回路６の出力は、ローレベルを維持し、この休止区間が終了後、異常検出回路６が動作を開始するようにしている。これにより直流電源１が起動してからインバータ回路２が起動するまでの間に共振回路３の電圧又は電流が第２の閾値を超えず、異常検出回路６が電力線４の外れ状態であると判断してしまうことを防止できる。なお、一定時間Ｔｓは、例えば異常検出回路６および出力制限回路７の電源となる抵抗Ｒ１２と並列に接続している平滑コンデンサＣ７の容量により容易に設定することができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、直流電圧を高周波の電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に接続された少なくともコンデンサ素子とインダクタンス素子とを有する共振回路と、この共振回路から出力される電流により高周波磁界を発生する誘導コイルとこの誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯とを有し共振回路と電線により結線される負荷回路と、前記共振回路の所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値を超えたときに無電極放電灯が異常であるとして異常信号を出力する異常検出回路と、この異常信号を受けてインバータ回路の出力を制限する出力制限回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部を設けたことにより、負荷の異常を回路上の１箇所の電流、又は、電圧で検出できるのでこれらの異常を検出する回路の簡素化が図れる。
【００４５】
請求項２記載の発明にあっては、前記結線異常検出部は、異常異常検出回路６に設けられたことにより、請求項１に記載の効果をさらに高めることができる。
【００４６】
請求項３記載の発明にあっては、前記第２の閾値は、無電極放電灯が正常に点灯しているときの所定の箇所の電圧値又は電流値よりも低い値としたことにより、請求項１又は２に記載の効果を奏するうえに、正常点灯状態と電線の外れ状態を確実に区別して検出することができる。
【００４７】
請求項４記載の発明にあっては、前記所定の箇所の電圧値又は電流値は、前記共振回路を構成するインダクタンス素子の２次巻線の電圧値又は電流値であることにより、請求項１乃至３に記載の効果を奏するうえに、他の回路には、影響を及ぼさない独立したものとなるので、その検出電圧を比較的自由に設定できる。
【００４８】
請求項５記載の発明にあっては、商用電源を直流電圧に変換する直流電源を備え、前記異常検出回路は、前記直流電源が所定の電圧を出力した後に動作を開始することにより、請求項１乃至４に記載の効果を奏するうえに、無電極放電灯点灯装置の起動状態において、異常検出回路の誤動作を防ぐことができる。
【００４９】
請求項６記載の発明にあっては、前記出力制限回路に、前記異常検出回路からの異常信号が所定の時間継続した場合に、前記インバータ回路の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路を設けたことにより、請求項１乃至５に記載の効果を奏するうえに、無電極放電灯の始動状態において、異常検出回路の誤動作により出力が変動することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】同上の無電極放電灯点灯装置の異常検出回路の閾値を示した説明図である。
【図３】同上の無電極放電灯点灯装置の電線が外れた場合の異常検出回路の動作を示すタイミング図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図５】同上の無電極放電灯点灯装置の異常検出回路の検出電圧と第１の閾値を示したタイミング図である。
【図６】同上の無電極放電灯点灯装置の異常検出回路の動作を示すタイミング図である。
【図７】従来例に係る無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図８】同上の無電極放電灯点灯装置の負荷回路を電線で延長した回路図である。
【符号の説明】
１ 直流電源回路
２ インバータ回路
３ 共振回路
４ 電線（電力線）
５ 負荷回路
６ 異常検出回路
６ａ 結線異常検出部
７ 出力制限回路
７ａ 出力制限タイマー回路
Ｌａ 無電極放電灯
Ｌｃ 誘導コイル
Claims (6)
- 直流電圧を高周波の電圧に変換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に接続された少なくともコンデンサ素子とインダクタンス素子とを有する共振回路と、この共振回路から出力される電流により高周波磁界を発生する誘導コイルとこの誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯とを有し共振回路と電線により結線される負荷回路と、前記共振回路の所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値を超えたときに無電極放電灯が異常であるとして異常信号を出力する異常検出回路と、この異常信号を受けてインバータ回路の出力を制限する出力制限回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置において、前記所定の箇所の電圧値又は電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値以下となったときに第２の異常信号を出力する結線異常検出部を設けたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
- 前記結線異常検出部は、異常異常検出回路６に設けられた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。
- 前記第２の閾値は、無電極放電灯が正常に点灯しているときの所定の箇所の電圧値又は電流値よりも低い値としたことを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記所定の箇所の電圧値又は電流値は、前記共振回路を構成するインダクタンス素子の２次巻線の電圧値又は電流値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 商用電源を直流電圧に変換する直流電源を備え、前記異常検出回路は、前記直流電源が所定の電圧を出力した後に動作を開始することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記出力制限回路に、前記異常検出回路からの異常信号が所定の時間継続した場合に、前記インバータ回路の出力を所定の値に制限する出力制限タイマー回路を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
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