JP4038962B2 - 放電灯点灯装置および照明器具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路により放電灯を点灯させる放電灯点灯装置およびこれを用いた照明器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放電灯点灯装置のブロック構成を図８に、詳細回路構成を図９に示す。従来ある放電灯点灯装置は、商用電源ＡＣが整流平滑回路１に接続され、この整流平滑回路１の出力にインバータ回路２が接続される。インバータ回路２の出力端子Ｘ、Ｙには負荷回路３が接続されている。負荷回路３は、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の直列回路を備え、コンデンサＣ１の両端に放電灯（図中ＬＡＭＰと標記）が並列接続されて成るものである。
【０００３】
電源を投入すると、放電灯の両極フィラメントＦ１、Ｆ２を介してコンデンサＣ１に電流が流れ、各フィラメントＦ１，Ｆ２を予熱すると共に放電灯の両端に共振電圧を印加する。インバータ回路２の発振周波数を、予熱時には共振周波数（コンデンサＣ１とインダクタＬ１との直列共振回路の共振周波数）ｆ０よりもかなり高くしてコンデンサＣ１の両端電圧を下げて、始動点灯時には共振周波数ｆ０に発振周波数を近づけてコンデンサＣ１の両端電圧を上げることにより、放電灯のフィラメントを十分に予熱させてから点灯させることが可能となる。
【０００４】
図９に示す本従来例の詳細回路構成を説明する。整流平滑回路１は、ラインフィルターＬＦ１、コンデンサＣ５から成るフィルター回路（電源帰還ノイズ低減用）、およびダイオードＤ１〜Ｄ４から成る整流回路、およびスイッチング素子Ｑ３、インダクタンスＬ２、ダイオードＤ５、コンデンサＣ６、スイッチング素子Ｑ３をオンオフ制御するための制御回路４から成る昇圧チョッパ回路、およびコンデンサＣ３から成る平滑回路にて構成される。インバータ回路２は、ハーフブリッジ構成を用いている。すなわち、整流平滑回路１の出力両端には、交互にオンされるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路が接続される。各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の両端にはダイオードが逆並列接続されている。なお、このダイオードはスイッチング素子に電界効果トランジスタを用いる場合には、その寄生ダイオードにて代用されるのが一般的である。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフ制御はインバータ制御回路５にて制御され、放電灯の予熱、始動、点灯時の発振周波数の制御、および放電灯異常時の保護動作などの制御を行う。負荷回路３は、インバータ回路２の出力端子Ｘ、Ｙに接続され、直流カット用コンデンサＣ４と、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の直列回路と、コンデンサＣ１に並列接続された放電灯から構成される。
【０００５】
また、他の従来ある放電灯点灯装置のブロック構成を図１０に示す。本従来例は、特許番号２６１７４６１号にあるように、商用電源ＡＣには整流平滑回路１が接続され、この整流平滑回路１の出力にてインバータ回路２が駆動される。インバータ回路２の出力端子Ｘ、Ｙには負荷回路３が接続されている。負荷回路３は、インダクタンスＬ１と第１のコンデンサＣ２の直列回路、および、第１のコンデンサＣ２の両端に放電灯（図中ＬＡＭＰと標記）が並列接続され、放電灯の非電源側に第２のコンデンサＣ１を並列接続して成るものである。
【０００６】
電源を投入すると、放電灯の両極フィラメントＦ１、Ｆ２を介してコンデンサＣ１に電流が流れ、各フィラメントを予熱すると共に放電灯の両端に共振電圧を印加する。インバータ回路２の発振周波数を、予熱時には共振周波数（コンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路とインダクタンスＬ１との直列共振回路の共振周波数）よりもかなり高くしてコンデンサＣ１およびＣ２の両端電圧を下げて、始動点灯時には共振周波数に発振周波数を近づけてコンデンサＣ１およびＣ２の両端電圧を上げることにより、放電灯のフィラメントを十分に予熱させてから点灯させることが可能となる。本構成のように共振コンデンサを放電灯の電源側（コンデンサＣ２）と非電源側（コンデンサＣ１）に分けて、非電源側のコンデンサＣ１により予熱電流を得るようにすれば、点灯中のフィラメントに流れる電流を少なくできるため、点灯中のフィラメント電流による電力ロスを低減でき、また、放電灯短寿命も改善できる。かつ、共振コンデンサを大きくすることにより放電灯の点灯始動させるための電圧を高めることができるものである。なお、整流平滑回路１およびインバータ回路２の詳細回路構成は従来例（図９）のものと同様である。
【０００７】
本従来構成において、問題として放電灯の寿命末期時に放電灯が異常な放電状態となることがある。放電灯寿命末期時にフィラメントが断線すると本来であれば放電灯の放電経路が遮断されるため放電現象は停止するが、極稀にフィラメントを固定しているリード線の付け根部（ステム部）を介して放電が持続する場合がある。このとき、断線したフィラメントの融解物質がステム部に付着し、高抵抗値を有して放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１と電気的接続状態を継続する。このため、コンデンサＣ１の電流経路は遮断されず、ステム部の高抵抗付着物にも電流が流れるため電力損失が発生し、放電灯のステム部および放電灯口金部が異常発熱する恐れがある。特に近年、発光効率の高効率化を狙った放電灯が開発されており、それら放電灯の管径は細くまた管長も長く、放電灯点灯時の管電圧は高くなる方向である。前述した放電灯の異常な放電は、放電灯の管電圧が高ければ高い程、また管径が細ければ細いほど発生し易くなり、前述した問題はより深刻になる。
【０００８】
また、図１０の従来例に示す放電灯点灯装置では前述した問題以外にも弊害が発生する。本構成では放電灯が接続されていない状態、もしくは放電灯のフィラメントが断線している場合においてもインダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列回路による共振系は形成されており、コンデンサＣ２には共振電圧が発生する。このため、放電灯の接続端子に過大な電圧が発生する場合がある。また、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路の共振周波数は、コンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路とインダクタＬ１との直列共振回路の共振周波数よりも高くなるため、放電灯未接続時、およびフィラメント断線時にインバータ回路２が発振動作した場合、発振周波数が共振周波数よりも低くなり、いわゆる進相領域でのスイッチング動作となるため、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に貫通電流が流れ、過大なストレスを与える恐れがある。図１１に本従来例構成での無負荷時（放電灯立消え時）および放電灯点灯時および無負荷時（放電灯未装着時）の共振カーブ（図中ではコンデンサＣ２に発生する共振電圧−周波数のグラフで表す）を示す。
【０００９】
以上のような問題点を解決するため、従来ある放電灯点灯装置には、フィラメントの断線およびフィラメント部（ステム部）の高抵抗化を検出し、保護する検出手段が設けられている。
図１２に従来あるフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１に発生する電圧を抵抗Ｒ２１、Ｒ２２にて検出し、その分圧電圧信号ａにて放電灯の有無を検出するものである。この構成においては、放電灯が装着されない場合およびフィラメントＦ１側が断線した場合は分圧電圧信号ａは略０Ｖとなるため、放電灯装着時の分圧電圧信号ａとの差があるため確実な検出が可能であるが、フィラメントＦ２側が断線した場合は、分圧電圧信号ａはインダクタンスＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路にて発生するコンデンサＣ２両端間の共振電圧による信号となるため、放電灯装着時の分圧電圧信号ａとの差が少なくなり、確実な検出ができないという問題があった。また、コンデンサＣ２が無い構成（図８、図９の従来例）においても、放電灯が点灯中にフィラメントＦ２側が断線した場合は、フィラメントを固定しているリード線の付け根部（ステム部）を介して放電が持続する場合があるため、コンデンサＣ１の両端には電圧が発生し、分圧電圧信号ａも発生するため確実な検出ができないという問題があった。
【００１０】
図１３に従来ある他のフィラメント断線検出手段を示し、図１４に図１３の放電灯を等価抵抗にて示した時のフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１に発生する電圧を抵抗Ｒ２１、Ｒ２２およびＲ２３、Ｒ２４の２経路にて検出し、その分圧電圧信号ａおよびｂにて放電灯の有無を検出するものである。この構成により、分圧電圧信号ａおよびｂを論理判定することにより放電灯の各フィラメント部Ｆ１とＦ２のどちらかが断線した場合でも放電灯正常時との検出信号に差が発生するため、確実にフィラメント断線検出を行うことができる。しかしながらこの構成においてはコンデンサＣ１に発生する電圧を２経路で検出する構成であり、図１４に示す放電灯の等価回路（Ｒｌａ：放電灯の抵抗分を示す、Ｒｆ１、Ｒｆ２：フィラメントの抵抗分を示す）におけるフィラメントの抵抗分Ｒｆ１もしくはＲｆ２が高抵抗値を示した場合、コンデンサＣ１に発生する電圧はフィラメントの抵抗分増加による電圧降下により変化するが、分圧電圧信号ａおよびｂには差がほとんど生じない。よって、フィラメント部高抵抗化の検出回路としてはこの構成では不完全であった。
【００１１】
図１５に従来ある他のフィラメント断線検出手段を示し、図１６に図１５の放電灯を等価抵抗にて示した時のフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１に発生する電圧を抵抗Ｒ２１、Ｒ２２およびＲ２３、Ｒ２４の２経路にて検出し、その分圧電圧信号をａおよびｂとし、また、放電灯の電源側に並列接続されたコンデンサＣ２に発生する電圧を抵抗Ｒ２５、Ｒ２６およびＲ２７、Ｒ２８の２経路にて検出し、その分圧電圧信号をａ’およびｂ’とし、つまりは各フィラメントの各端子の電圧変化の検出を計４経路の検出手段にて行い、分圧電圧信号ａとａ’およびｂとｂ’を論理判定することにより各フィラメントの抵抗分増加によるフィラメント間の電圧降下分を検出し、放電灯の有無およびフィラメント部高抵抗化を確実に検出可能とするものである。しかしながら、図１５および図１６の従来例に示すフィラメント検出手段においては、放電灯の有無およびフィラメント部高抵抗化を確実に検出できるが、放電灯１本につき４経路の検出経路が必要であり、それに伴う部品点数の増加、および４経路の検出信号の論理判定を行う回路構成の複雑化等の問題があった。
【００１２】
図１７に従来ある他のフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては、放電灯がない状態もしくはフィラメントが断線した状態を検出するカレントトランスＣＴを予熱電流経路（Ｆ１−Ｃ１−Ｆ２）に設けたものである。この構成は予熱電流の有無を検出するものであり、予熱電流がなくなるとカレントトランスＣＴの二次巻線に設けられた抵抗Ｒ２９、Ｒ３０の分圧電圧信号ａは略０Ｖとなるため、放電灯装着時の分圧電圧信号ａとの差があるため確実なフィラメント断線検出が可能となる。また、フィラメント部が高抵抗化したときの予熱電流の減少を検出することによりフィラメント部高抵抗化の検出も可能となる。しかしながら、図１７の従来例に示すフィラメント検出手段においては、カレントトランスＣＴ追加による部品費用の増加、およびカレントトランスＣＴのコアの温度特性、ばらつきによる検出の不動作および誤動作等の問題があった。
【００１３】
上述の問題を解消するため、特願２０００−５４５７０の発明が提案されている。本従来例のフィラメント断線検出手段を図１８に示し、図１９に図１８の放電灯を等価抵抗にて示した時のフィラメント断線検出手段を示す。本構成では、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る、コンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧検出手段と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る、コンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧検出手段とから成るフィラメント異常検出手段を設けることにより、部品点数を削減すると共に、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯の有無、フィラメントの断線、フィラメント部の高抵抗化を検出できる放電灯点灯装置である。
【００１４】
図１８において、整流平滑回路１、インバータ回路２、負荷回路３の構成は従来例（図１０）と同様であり（整流平滑回路１、インバータ回路２は図示せず）、抵抗Ｒ１とＲ２がＦ１−Ｃ２間とＦ２−Ｃ１間に直列に接続され、抵抗Ｒ３とＲ４がＣ１−Ｆ１間とＣ２−Ｆ２間に直列に接続されており、抵抗Ｒ１とＲ２の分圧電圧ａおよび抵抗Ｒ３とＲ４の分圧電圧ｂが出力される構成となっている。
【００１５】
図１９にて図１８の構成を詳しく説明する。放電灯を等価抵抗にて表すと図中破線にて囲まれるＬＡＭＰ内の構成となる。Ｒｌａは放電灯の放電電流が流れる経路の等価抵抗を示し、Ｒｆ１およびＲｆ２は各フィラメントの等価抵抗を示す。ＲｌａはコンデンサＣ１およびＣ２に並列接続され、Ｒｆ１およびＲｆ２はコンデンサＣ１と直列接続されるように表される。Ｒｌａのインピーダンスは放電中は数十〜数百Ω程度で表され、放電灯の定格電力値および放電電流値によって変化する値である。なお、予熱および始動中の放電が開始されていない状態でのＲｌａのインピーダンスは無限大（∞Ω）と扱われる。Ｒｆ１およびＲｆ２のインピーダンスは数Ω程度の低い値である。本実施形態のフィラメント断線検出手段は、Ｒｆ１−Ｒ１−Ｒ２の直列回路による第１のフィラメント断線検出手段２０と、Ｒ３−Ｒ４−Ｒｆ２の直列回路による第２のフィラメント断線検出手段２１によってコンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧を検出し、各フィラメント断線検出手段の分圧検出電圧ａおよびｂが出力される構成である。
【００１６】
本構成において、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を同じインピーダンスとした場合、正常な放電灯の場合にＶａ＝Ｖｂの分圧電圧が得られる。フィラメント抵抗Ｒｆ１およびＲｆ２のインピーダンスが上昇すると各分圧電圧の関係はＶａ＜Ｖｂとなり、この各分圧電圧を論理判定することにより部品点数を削減できると共に、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯の有無、フィラメントの断線、フィラメント部の高抵抗化を検出するものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１８および図１９の従来例に示すフィラメント検出手段においては、以下のような問題を生じる。図２０はフィラメント部高抵抗化を擬似的に表した図であり、フィラメントの非電源側高抵抗異常とは図２０中の抵抗Ｒａのいずれかが挿入されている状態に略等しく、フィラメントの電源側高抵抗異常とは図２０中の抵抗Ｒｂのいずれかが挿入されている状態に略等しくなる。
【００１８】
ここで、放電灯が点灯中に抵抗Ｒａが挿入された場合を考える。コンデンサＣ１は放電灯に並列接続されているため放電灯点灯中では放電灯のインピーダンスが支配的となり共振に殆ど影響しない。よって、放電灯点灯時の共振条件には大きな変化が生じないため、それに伴なう問題は生じず、本従来例のフィラメント検出手段にてフィラメント高抵抗化異常を検出すれば特に問題はない。
【００１９】
しかしながら、放電灯が点灯中に抵抗Ｒｂが挿入された場合、放電灯インピーダンスに抵抗Ｒｂが直列に接続された状態に略等しくなるため共振系は崩れ、共振カーブは正常点灯時から変化し、抵抗Ｒｂのインピーダンスが大きくなるように変化するに連れて無負荷時（放電灯立消え時）の共振カーブへと近づくように変化する（図１１の従来例で説明すると、全灯時共振カーブ→調光時共振カーブ→無負荷時共振カーブのように変化する）。ここで、無負荷共振周波数ｆ０よりも低い動作周波数（図１１の従来例のｆ１、全灯点灯時）にて点灯動作中に上記のフィラメント異常が生じた場合、共振周波数が動作周波数ｆ１よりも高くなり、いわゆる進相領域でのスイッチング動作となるため、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に進相電流が流れ、それによりスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には貫通電流が流れ、過大なストレスを与える恐れがある。このように放電灯が点灯中に抵抗Ｒｂが挿入された場合においても図１８および図１９の従来例に示すフィラメント検出手段にて検出は可能であるが、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に発生する過大なストレスを瞬時に回避するためには検出感度を高める必要があり、それに伴なう誤検出等の問題や、検出感度向上のための回路構成の複雑化、部品点数の増加およびコストアップ等の問題が生じる。
【００２０】
本発明は上記のような課題を解決しようとするものであり、その目的とするところは、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けることにより、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源１の出力を高周波に変換するインバータ回路２の出力にインダクタンスとコンデンサの直列回路を接続し、前記コンデンサと並列に放電灯を接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段６と、放電灯が有するフィラメントＦ１，Ｆ２の電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段７とを設け、
前記第１のフィラメント異常検出手段６は、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る第１の抵抗分圧回路と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る第２の抵抗分圧回路と、第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの非電源側の高抵抗化異常により第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力の大小関係が反転するように構成されており、
前記第２のフィラメント異常検出手段７は、前記インダクタンスの共振電圧を検出する手段と、前記コンデンサの共振電圧を検出する手段と、前記インダクタンスの共振電圧と前記コンデンサの共振電圧の検出値を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの電源側の高抵抗化異常により前記インダクタンスの共振電圧と前記コンデンサの共振電圧の検出値の大小関係が反転するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１のブロック構成を示し、図２に実施形態１の負荷回路３および第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成図を示し、図３に実施形態１の第２のフィラメント異常検出手段７にて得られる検出電圧と周波数の関係を表すグラフを示す。
【００２３】
図１において、整流平滑回路１、インバータ回路２、負荷回路３の構成は従来例（図８）と同様であるが、非電源側フィラメント部８の異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段６と、電源側フィラメント部９の異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段７が設けられている。夫々のフィラメント異常検出手段には、負荷回路３から得られるフィラメントおよび放電灯の状態変化を示す信号が入力され、フィラメント異常と判断されるとインバータ回路２内のインバータ制御回路５に夫々異常信号を出力し、インバータ制御回路５にて発振動作を保護モードに移行し、回路および放電灯の保護を行う。
【００２４】
図２にて実施形態１の詳細回路構成を説明する。第１のフィラメント異常検出手段６は、従来例（図１８）と同構成の検出電圧生成構成（Ｒ１〜Ｒ４）を用いており、他に抵抗Ｒ５，Ｒ６、コンデンサＣ７〜１０、ダイオードＤ６〜Ｄ９、定電圧ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２およびコンパレータＣＰ１にて構成される。抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧電圧はコンデンサＣ７にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ６，Ｄ７にて整流され、コンデンサＣ８にて平滑され、直流の検出電圧ＶａとしてコンパレータＣＰ１の−側に入力される。なお、抵抗Ｒ５はコンデンサＣ８の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ１はコンパレータＣＰ１の入力過電圧防止用に設けられている。抵抗Ｒ３、Ｒ４の分圧電圧はコンデンサＣ９にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ８，Ｄ９にて整流され、コンデンサＣ１０にて平滑され、直流の検出電圧ＶｂとしてコンパレータＣＰ１の＋側に入力される。なお、抵抗Ｒ６はコンデンサＣ１０の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ２はコンパレータＣＰ１の入力過電圧防止用に設けられている。抵抗Ｒ１〜Ｒ４の定数設定により、フィラメント正常時は検出電圧ＶａおよびＶｂをＶａ＞Ｖｂとなるように設定してある。Ｖａ＞ＶｂとなるとコンパレータＣＰ１の出力はＬＯＷとなり、このＬＯＷ信号がインバータ制御回路５に入力されるとフィラメント正常と判断され、インバータ制御回路５は通常動作を継続する。非電源側のフィラメント抵抗分が上昇した場合、検出電圧ＶａおよびＶｂの関係はＶａ＜Ｖｂに変化するためコンパレータＣＰ１の出力はＨＩＧＨとなり、このＨＩＧＨ信号がインバータ制御回路５に入力されるとフィラメント異常と判断し、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング動作を保護動作に移行させる。なお、保護動作とはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を停止させる、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を間欠的に行う、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振周波数を共振周波数よりもかなり高くし微弱共振作用を行う、以上のいずれかの保護動作のことを言う。
【００２５】
第２のフィラメント異常検出手段７は、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２、コンデンサＣ１１〜Ｃ１４、ダイオードＤ１０〜Ｄ１３、定電圧ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４およびコンパレータＣＰ２にて構成される。コンデンサＣ１に発生する電圧は抵抗Ｒ７，Ｒ８にて分圧され、コンデンサＣ１１にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ１０，Ｄ１１にて整流され、コンデンサＣ１２にて平滑され、直流の検出電圧ＶｃとしてコンパレータＣＰ２のＨＩＧＨ側に入力される。抵抗Ｒ９はコンデンサＣ１２の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ３はコンデンサＣＰ２の入力過電圧防止用に設けられる。つまり本構成は、コンデンサＣ１のインピーダンス変化を抵抗Ｒ７，Ｒ８にて電圧変換して検出する構成である。また、インダクタＬ１には二次巻線が施されており、二次巻線に発生する電圧は抵抗Ｒ１０，Ｒ１１にて分圧され、コンデンサＣ１３にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ１２，Ｄ１３にて整流され、コンデンサＣ１４にて平滑され、直流の検出電圧ＶｄとしてコンパレータＣＰ２のＬＯＷ側に入力される。抵抗Ｒ１２はコンデンサＣ１４の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ４はコンパレータＣＰ２の入力過電圧防止用に設けられる。つまり本構成は、インダクタＬ１のインピーダンス変化を抵抗Ｒ１０，Ｒ１１にて電圧変換して検出する構成である。
【００２６】
図３は放電灯が点灯している状態（全灯時）から、放電灯異常による放電灯インピーダンス変化における検出電圧Ｖｃ、Ｖｄと周波数の関係を表すグラフである。なお、ここではコンデンサＣ１とインダクタＬ１のインピーダンスが等しくなる周波数（共振周波数）においてＶｃ＝Ｖｄとなるように抵抗Ｒ７〜Ｒ１１の定数を設定してある。遅相領域（共振周波数より高い周波数の領域）ではインダクタＬ１のインピーダンスがコンデンサＣ１のインピーダンスより支配的になるためＶｃ＜Ｖｄとなる検出電圧が得られ、進相領域（共振周波数より低い周波数の領域）では、コンデンサＣ１のインピーダンスがインダクタＬ１のインピーダンスより支配的になるためＶｃ＞Ｖｄとなる検出電圧が得られる。この検出電圧差を利用してインバータ回路の進相動作を回避することが第２のフィラメント異常検出手段７の動作原理である。図３に示すように、電源側フィラメント異常により放電灯インピーダンスが大きくなるに連れて共振周波数はｆ０１から高くなるように変化し、最終的には共振周波数はｆ０まで変化する（放電灯インピーダンスが無限大＝放電灯立消え状態となった場合）。この時、検出電圧はＶｃ１からＶｃ２、Ｖｄ１からＶｄ２へと変化する。ここで、放電灯インピーダンス変化により共振周波数が全灯時の動作周波数ｆ１よりも高くなると進相領域動作となるため検出電圧はＶｃ＞Ｖｄとなる。
【００２７】
図２の回路構成において、進相領域動作をした場合、検出電圧はＶｃ＞Ｖｄとなるため、コンパレータＣＰ２の出力はＨＩＧＨとなり、このＨＩＧＨ信号がインバータ制御回路５に入力されると進相領域動作と判断し、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング動作を保護動作に移行させる。なお、保護動作とはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を停止させる、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を間欠的に行う、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振周波数を共振周波数よりもかなり高くし微弱共振作用を行う、以上のいずれかの保護動作のことを言う。
【００２８】
表１はフィラメント異常時の各検出電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄの関係およびコンパレータＣＰ１，ＣＰ２の出力およびインバータの動作モードを示すものである。
【表１】
【００２９】
このように、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けることにより、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できる。
【００３０】
なお、特に図示しないが、フルブリッジ構成等の他のインバータ回路を用いる放電灯点灯装置においても、本発明を適応できることは言うまでもなく、また、整流平滑回路も従来例（図９）に示す構成の限りではない。また負荷回路も、例えば複数個の負荷回路をインバータ回路の出力に並列接続する構成、および負荷回路の放電灯が直列もしくは並列に接続される構成においても本発明を適応できることは言うまでもない（他の実施形態においても同様である）。
【００３１】
（実施形態２）
図４に実施形態２の負荷回路３および第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成図を示す。本実施形態の構成において、第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成は実施形態１（図２）と略同一であり（第２のフィラメント異常検出手段７はコンデンサＣ２に発生する電圧を検出するようにしてある）、負荷回路３の回路構成は図１０の従来例と同一である。本実施形態の負荷回路３では、放電灯が接続されていない状態、もしくは放電灯のフィラメントが断線している場合においてもインダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列回路による共振系は形成されており、コンデンサＣ２には共振電圧が発生する。このため、放電灯の接続端子に過大な電圧が発生する場合がある。また、図１１の従来例に示すように、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路の共振周波数ｆ０３は、コンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路とインダクタＬ１との直列共振回路の共振周波数ｆ０よりも高くなるため、放電灯未接続時、もしくはフィラメント断線時にインバータ回路２が発振動作した場合、発振周波数が共振周波数よりも低くなり、いわゆる進相領域でのスイッチング動作となるため、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に進相電流が流れ、それによりスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には貫通電流が流れ、過大なストレスを与える恐れがある。
【００３２】
しかしながら、本実施形態では第１のフィラメント異常検出手段および第２のフィラメント異常検出手段にて即座に進相領域でのスイッチング動作を検出し保護することができるため、放電灯の接続端子に発生する過大な電圧を抑制でき、かつインバータ回路の進相領域での動作によるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の過大なストレスを回避することができるため、本実施形態のような負荷回路構成の場合に本発明の効果は一層発揮される。
【００３３】
（実施形態３）
図５に実施形態３の負荷回路３および第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成図を示す。本構成において、回路構成は実施形態２（図４）と略同一であるが、インバータ回路が発振動作を開始するまで第１のフィラメント異常検出手段６の検出動作を禁止するため、検出信号Ｖｂには初期値電圧Ｖｒｅｆ１がダイオードＤ１４を介して加えられる構成が備えられており、かつ、インバータ回路が発振動作を開始するまで第２のフィラメント異常検出手段の検出動作を禁止するため、検出信号Ｖｄには初期値電圧Ｖｒｅｆ１がダイオードＤ１５を介して加えられる構成となっている。
【００３４】
第１のフィラメント異常検出手段６の検出回路構成では、インバータ発振動作時に発生するコンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧を、各フィラメントを介して構成される各フィラメント異常検出手段からの検出信号を比較して検出動作を行うものであるが、この場合、発振動作が行われなければコンデンサＣ１（もしくはＣ２）には電圧は発生しないため検出信号Ｖａ、Ｖｂは共に０Ｖとなり、フィラメント異常検出動作が誤動作または不動作となるという問題がある。そこで、検出信号Ｖａには初期値電圧Ｖｒｅｆ１をダイオードＤ１４を介して加えられる構成とし、インバータ回路２が発振動作を開始するまではフィラメント異常検出動作が働かなくしている（本構成ではコンパレータＣＰ１の出力信号がＬＯＷの時はインバータ回路２は通常動作をするので、インバータ回路２の発振動作開始前にＶａ＞Ｖｂとなるように、検出信号Ｖａに初期値電圧Ｖｆｅｆ１を加えている）。
【００３５】
第２のフィラメント異常検出手段７の検出回路構成では、インバータ発振動作時のインダクタＬ１およびコンデンサＣ２のインピーダンス変化を検出する構成であるため、インバータ回路の発振動作が行われなければ検出信号Ｖｃ、Ｖｄは共に０Ｖとなり、フィラメント異常検出動作が誤動作または不動作となるという問題がある。そこで、検出信号Ｖｄには初期値電圧Ｖｒｅｆ１をダイオードＤ１５を介して加えられる構成とし、インバータ回路２が発振動作を開始するまではフィラメント異常検出動作が働かなくしている（本構成ではコンパレータＣＰ２の出力信号がＬＯＷの時はインバータ回路２は通常動作をするので、インバータ回路２の発振動作開始前にＶｃ＜Ｖｄとなるように検出信号Ｖｄに初期値電圧Ｖｒｅｆ１を加えている）。
【００３６】
このように、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設け、第１および第２のフィラメント異常検出手段は放電灯点灯装置に電源が投入されてからインバータ回路が発振動作を開始するまでの間は検出動作を禁止するようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出でき、かつ検出回路の誤動作や不動作が回避可能となる放電灯点灯装置を提供できる。
【００３７】
（実施形態４）
図６に実施形態４における実施形態構成使用前（図中（ａ））および実施形態構成使用後（図中（ｂ））の電源投入時からの検出信号Ｖａ（またはＶｃ）およびＶｂ（またはＶｄ）の時間変化を示す。本実施形態の回路構成は実施形態３（図５）と略同一であるが、第１および第２のフィラメント異常検出手段に設けられたコンパレータＣＰ１およびＣＰ２の入力過電圧防止用の定電圧ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２およびＺＤ３、ＺＤ４のツェナー電圧値Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は、Ｖｚ１＞Ｖｚ２およびＶｚ３＜Ｖｚ４に設定してある。
【００３８】
Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は、正常放電灯における予熱時もしくは点灯時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより高い値とし、正常放電灯における始動時の最大出力（放電灯が点灯するに必要な電圧）時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより低い値のものを使用してある。図５は電源投入時からの検出信号ＶａおよびＶｂ（または、ＶｃおよびＶｄ）の時間変化を示したものであり、電源投入と共にインバータ動作が開始され、予熱→始動→点灯という各動作モードに移行しながら放電灯を点灯させる。コンデンサＣ２には共振電圧が発生し、この共振電圧値の変化に伴って検出信号ＶａおよびＶｂ（ＶｃおよびＶｄ）も各動作モードに応じて変化する。始動モードでは放電灯を確実に点灯させるために予熱モード終了からインバータの発振周波数を徐々に低くし、放電灯の両端に放電開始可能な高電圧を印加させる。このように始動モードのような高電圧が変化しながら印加されるような状態では、各フィラメント異常検出手段の応答性ばらつきの影響で各検出レベルが不安定になるという問題がある。これは電圧変化が早く、かつ高電圧が印加されるほど不安定になりやすい。また、図５のような抵抗で検出する構成の場合、抵抗の電力損失および共振系への影響を考慮して高インピーダンスのものを使用するが、プリント基板のパターン配線間の浮遊容量による振動作用（リンギング作用）や、外来ノイズ等の影響等を受けやすくなり、より一層各検出レベルが不安定となる。このため、始動モード中にフィラメント異常検出手段が誤動作してしまう恐れがある。図６（ａ）は本実施形態使用前の検出信号Ｖａ（Ｖｃ）およびＶｂ（Ｖｄ）の時間変化を示す図であるが、始動モード期間中の放電灯が点灯する直前が最も検出動作が不安定となる個所である（この場合、Ｖａ＜ＶｂもしくはＶｃ＞Ｖｄとなると誤検出してしまう）。
【００３９】
そこで、本実施形態にあるような定電圧ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２およびＺＤ３、ＺＤ４のツェナー電圧値Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４をＶｚ１＞Ｖｚ２およびＶｚ３＜Ｖｚ４とし、Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は、正常放電灯における予熱時もしくは点灯時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより高い値とし、正常放電灯における始動時の最大出力（放電灯が点灯するに必要な電圧）時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより低い値のものを使用することにより、始動モード中の検出信号が不安定となる期間はツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２およびＺＤ３、ＺＤ４にて検出信号をツェナー電圧値Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４を上限としてクランプし、Ｖｚ１＞Ｖｚ２およびＶｚ３＜Ｖｚ４の関係よりクランプ期間中はＶａ＞ＶｂおよびＶｃ＜Ｖｄとなり検出誤動作は回避できる。また、フィラメント断線放電灯もしくは放電灯未装着にて電源投入したとしても、Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は予熱時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより高く設定されているためフィラメント異常時にはＶａ＜ＶｂおよびＶｃ＞Ｖｄの関係は確保されるため検出可能となる。
【００４０】
このように、インバータ回路の始動モードにおける検出誤動作等の問題が回避でき、かつ回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できる。
【００４１】
（実施形態５）
図７に実施形態５の照明器具の概念図を示す。本実施形態は家庭用の天井直付形照明器具である。図５において、１０は本体シャーシ、１１は透光カバー、１２は反射板、１３は放電灯点灯装置、ＬＡＭＰは放電灯である。本体シャーシ１０は、円形の浅皿状をなし、天井に取り付ける手段を備えてあるとともに、透光カバー１１を装着するための機構を有している。反射板１２は、極力浅く形成されるとともに、放電灯ＬＡＭＰの発光をなるべく透光カバー１１の面の輝度が均一になるように反射する形状に成形されている。放電灯点灯装置１３は、実施形態１〜４記載の回路構成からなり、本体シャーシ１０および反射板１２の間に形成される空間内に配設されている。透光カバー１１は、本体シャーシ１０の下面に配設されて放電灯ＬＡＭＰおよび反射板１２などを包囲している。本実施形態において、放電灯点灯装置１３は実施形態１〜４に記載の回路構成であるため、実施形態１〜４記載の効果を奏する照明器具を提供できる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、直流電源の出力を高周波に変換するインバータ回路の出力にインダクタンスとコンデンサの直列回路を接続し、前記コンデンサと並列に放電灯を接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けるようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、請求項１において、前記放電灯の非電源側に前記コンデンサを並列接続したので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できるという本発明の効果が更に発揮される。
【００４４】
また、請求項３の発明によれば、直流電源の出力を高周波に変換するインバータ回路の出力にインダクタンスと第１のコンデンサの直列回路を接続し、第１のコンデンサと並列に放電灯を接続し、放電灯の非電源側に第２のコンデンサを並列接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けるようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できるという本発明の効果が更に発揮される。
【００４５】
また、請求項１または３の発明によれば、前記第１のフィラメント異常検出手段は、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る第１の抵抗分圧回路と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る第２の抵抗分圧回路と、第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの非電源側の高抵抗化異常により第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力の大小関係が反転するように構成されているので、非常に簡易な構成でありながら確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４６】
また、請求項１または３の発明によれば、前記第２のフィラメント異常検出手段は、前記放電灯のフィラメント異常による共振電流の位相変化を検出するべく、共振用インダクタンスの共振電圧を検出する手段と、共振用コンデンサの共振電圧を検出する手段と、前記インダクタンスの共振電圧とコンデンサの共振電圧の検出値を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの電源側の高抵抗化異常により前記インダクタンスの共振電圧とコンデンサの共振電圧の検出値の大小関係が反転するように構成されているので、非常に簡易な構成でありながら確実に放電灯のフィラメントの電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４７】
また、請求項４の発明によれば、請求項１〜３において、インバータ回路が発振動作を開始するまでは、第１および第２のフィラメント異常検出手段の動作を禁止するようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出でき、かつ検出回路の誤動作や不動作が回避可能となる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４８】
また、請求項５の発明によれば、請求項１〜４において、第１および第２のフィラメント異常検出手段にて生成される夫々の検出信号の上限値が異なるようにしたので、インバータ回路の始動モードにおける検出誤動作等の問題が回避でき、かつ回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４９】
また、請求項６の発明によれば、請求項１〜５において、第１および第２のフィラメント異常検出手段にてフィラメント異常と判断された場合、発振停止もしくは間欠発振もしくは微弱発振のいずれかの保護動作に移行するようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出でき、かつ放電灯のフィラメント異常時に回路および放電灯を安全に保護できるという効果がある。
【００５０】
また、請求項７の発明によれば、請求項１〜６の効果を有する照明器具を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態２の詳細な構成を示す回路図である。
【図５】本発明の実施形態３の詳細な構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態４の始動時の動作モードの遷移を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態５の外観を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図８】従来例１の概略構成を示すブロック回路図である。
【図９】従来例１の詳細な構成を示す回路図である。
【図１０】従来例２の概略構成を示すブロック回路図である。
【図１１】従来例２の動作説明のための特性図である。
【図１２】従来のフィラメント断線検出手段の一例を示す回路図である。
【図１３】従来のフィラメント断線検出手段の他の一例を示す回路図である。
【図１４】図１３の従来例の動作説明のための等価回路図である。
【図１５】従来のフィラメント断線検出手段のさらに他の一例を示す回路図である。
【図１６】図１５の従来例の動作説明のための等価回路図である。
【図１７】従来のフィラメント断線検出手段の別の一例を示す回路図である。
【図１８】従来のフィラメント断線検出手段のさらに別の一例を示す回路図である。
【図１９】図１８の従来例の動作説明のための等価回路図である。
【図２０】図１８の従来例の問題点を説明するための等価回路図である。
【符号の説明】
１ 整流平滑回路
２ インバータ回路
３ 負荷回路
５ インバータ制御回路
６ 第１のフィラメント異常検出手段
７ 第２のフィラメント異常検出手段
８ 非電源側フィラメント部
９ 電源側フィラメント部
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路により放電灯を点灯させる放電灯点灯装置およびこれを用いた照明器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放電灯点灯装置のブロック構成を図８に、詳細回路構成を図９に示す。従来ある放電灯点灯装置は、商用電源ＡＣが整流平滑回路１に接続され、この整流平滑回路１の出力にインバータ回路２が接続される。インバータ回路２の出力端子Ｘ、Ｙには負荷回路３が接続されている。負荷回路３は、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の直列回路を備え、コンデンサＣ１の両端に放電灯（図中ＬＡＭＰと標記）が並列接続されて成るものである。
【０００３】
電源を投入すると、放電灯の両極フィラメントＦ１、Ｆ２を介してコンデンサＣ１に電流が流れ、各フィラメントＦ１，Ｆ２を予熱すると共に放電灯の両端に共振電圧を印加する。インバータ回路２の発振周波数を、予熱時には共振周波数（コンデンサＣ１とインダクタＬ１との直列共振回路の共振周波数）ｆ０よりもかなり高くしてコンデンサＣ１の両端電圧を下げて、始動点灯時には共振周波数ｆ０に発振周波数を近づけてコンデンサＣ１の両端電圧を上げることにより、放電灯のフィラメントを十分に予熱させてから点灯させることが可能となる。
【０００４】
図９に示す本従来例の詳細回路構成を説明する。整流平滑回路１は、ラインフィルターＬＦ１、コンデンサＣ５から成るフィルター回路（電源帰還ノイズ低減用）、およびダイオードＤ１〜Ｄ４から成る整流回路、およびスイッチング素子Ｑ３、インダクタンスＬ２、ダイオードＤ５、コンデンサＣ６、スイッチング素子Ｑ３をオンオフ制御するための制御回路４から成る昇圧チョッパ回路、およびコンデンサＣ３から成る平滑回路にて構成される。インバータ回路２は、ハーフブリッジ構成を用いている。すなわち、整流平滑回路１の出力両端には、交互にオンされるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路が接続される。各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の両端にはダイオードが逆並列接続されている。なお、このダイオードはスイッチング素子に電界効果トランジスタを用いる場合には、その寄生ダイオードにて代用されるのが一般的である。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフ制御はインバータ制御回路５にて制御され、放電灯の予熱、始動、点灯時の発振周波数の制御、および放電灯異常時の保護動作などの制御を行う。負荷回路３は、インバータ回路２の出力端子Ｘ、Ｙに接続され、直流カット用コンデンサＣ４と、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の直列回路と、コンデンサＣ１に並列接続された放電灯から構成される。
【０００５】
また、他の従来ある放電灯点灯装置のブロック構成を図１０に示す。本従来例は、特許番号２６１７４６１号にあるように、商用電源ＡＣには整流平滑回路１が接続され、この整流平滑回路１の出力にてインバータ回路２が駆動される。インバータ回路２の出力端子Ｘ、Ｙには負荷回路３が接続されている。負荷回路３は、インダクタンスＬ１と第１のコンデンサＣ２の直列回路、および、第１のコンデンサＣ２の両端に放電灯（図中ＬＡＭＰと標記）が並列接続され、放電灯の非電源側に第２のコンデンサＣ１を並列接続して成るものである。
【０００６】
電源を投入すると、放電灯の両極フィラメントＦ１、Ｆ２を介してコンデンサＣ１に電流が流れ、各フィラメントを予熱すると共に放電灯の両端に共振電圧を印加する。インバータ回路２の発振周波数を、予熱時には共振周波数（コンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路とインダクタンスＬ１との直列共振回路の共振周波数）よりもかなり高くしてコンデンサＣ１およびＣ２の両端電圧を下げて、始動点灯時には共振周波数に発振周波数を近づけてコンデンサＣ１およびＣ２の両端電圧を上げることにより、放電灯のフィラメントを十分に予熱させてから点灯させることが可能となる。本構成のように共振コンデンサを放電灯の電源側（コンデンサＣ２）と非電源側（コンデンサＣ１）に分けて、非電源側のコンデンサＣ１により予熱電流を得るようにすれば、点灯中のフィラメントに流れる電流を少なくできるため、点灯中のフィラメント電流による電力ロスを低減でき、また、放電灯短寿命も改善できる。かつ、共振コンデンサを大きくすることにより放電灯の点灯始動させるための電圧を高めることができるものである。なお、整流平滑回路１およびインバータ回路２の詳細回路構成は従来例（図９）のものと同様である。
【０００７】
本従来構成において、問題として放電灯の寿命末期時に放電灯が異常な放電状態となることがある。放電灯寿命末期時にフィラメントが断線すると本来であれば放電灯の放電経路が遮断されるため放電現象は停止するが、極稀にフィラメントを固定しているリード線の付け根部（ステム部）を介して放電が持続する場合がある。このとき、断線したフィラメントの融解物質がステム部に付着し、高抵抗値を有して放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１と電気的接続状態を継続する。このため、コンデンサＣ１の電流経路は遮断されず、ステム部の高抵抗付着物にも電流が流れるため電力損失が発生し、放電灯のステム部および放電灯口金部が異常発熱する恐れがある。特に近年、発光効率の高効率化を狙った放電灯が開発されており、それら放電灯の管径は細くまた管長も長く、放電灯点灯時の管電圧は高くなる方向である。前述した放電灯の異常な放電は、放電灯の管電圧が高ければ高い程、また管径が細ければ細いほど発生し易くなり、前述した問題はより深刻になる。
【０００８】
また、図１０の従来例に示す放電灯点灯装置では前述した問題以外にも弊害が発生する。本構成では放電灯が接続されていない状態、もしくは放電灯のフィラメントが断線している場合においてもインダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列回路による共振系は形成されており、コンデンサＣ２には共振電圧が発生する。このため、放電灯の接続端子に過大な電圧が発生する場合がある。また、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路の共振周波数は、コンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路とインダクタＬ１との直列共振回路の共振周波数よりも高くなるため、放電灯未接続時、およびフィラメント断線時にインバータ回路２が発振動作した場合、発振周波数が共振周波数よりも低くなり、いわゆる進相領域でのスイッチング動作となるため、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に貫通電流が流れ、過大なストレスを与える恐れがある。図１１に本従来例構成での無負荷時（放電灯立消え時）および放電灯点灯時および無負荷時（放電灯未装着時）の共振カーブ（図中ではコンデンサＣ２に発生する共振電圧−周波数のグラフで表す）を示す。
【０００９】
以上のような問題点を解決するため、従来ある放電灯点灯装置には、フィラメントの断線およびフィラメント部（ステム部）の高抵抗化を検出し、保護する検出手段が設けられている。
図１２に従来あるフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１に発生する電圧を抵抗Ｒ２１、Ｒ２２にて検出し、その分圧電圧信号ａにて放電灯の有無を検出するものである。この構成においては、放電灯が装着されない場合およびフィラメントＦ１側が断線した場合は分圧電圧信号ａは略０Ｖとなるため、放電灯装着時の分圧電圧信号ａとの差があるため確実な検出が可能であるが、フィラメントＦ２側が断線した場合は、分圧電圧信号ａはインダクタンスＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路にて発生するコンデンサＣ２両端間の共振電圧による信号となるため、放電灯装着時の分圧電圧信号ａとの差が少なくなり、確実な検出ができないという問題があった。また、コンデンサＣ２が無い構成（図８、図９の従来例）においても、放電灯が点灯中にフィラメントＦ２側が断線した場合は、フィラメントを固定しているリード線の付け根部（ステム部）を介して放電が持続する場合があるため、コンデンサＣ１の両端には電圧が発生し、分圧電圧信号ａも発生するため確実な検出ができないという問題があった。
【００１０】
図１３に従来ある他のフィラメント断線検出手段を示し、図１４に図１３の放電灯を等価抵抗にて示した時のフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１に発生する電圧を抵抗Ｒ２１、Ｒ２２およびＲ２３、Ｒ２４の２経路にて検出し、その分圧電圧信号ａおよびｂにて放電灯の有無を検出するものである。この構成により、分圧電圧信号ａおよびｂを論理判定することにより放電灯の各フィラメント部Ｆ１とＦ２のどちらかが断線した場合でも放電灯正常時との検出信号に差が発生するため、確実にフィラメント断線検出を行うことができる。しかしながらこの構成においてはコンデンサＣ１に発生する電圧を２経路で検出する構成であり、図１４に示す放電灯の等価回路（Ｒｌａ：放電灯の抵抗分を示す、Ｒｆ１、Ｒｆ２：フィラメントの抵抗分を示す）におけるフィラメントの抵抗分Ｒｆ１もしくはＲｆ２が高抵抗値を示した場合、コンデンサＣ１に発生する電圧はフィラメントの抵抗分増加による電圧降下により変化するが、分圧電圧信号ａおよびｂには差がほとんど生じない。よって、フィラメント部高抵抗化の検出回路としてはこの構成では不完全であった。
【００１１】
図１５に従来ある他のフィラメント断線検出手段を示し、図１６に図１５の放電灯を等価抵抗にて示した時のフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては放電灯の非電源側に並列接続されたコンデンサＣ１に発生する電圧を抵抗Ｒ２１、Ｒ２２およびＲ２３、Ｒ２４の２経路にて検出し、その分圧電圧信号をａおよびｂとし、また、放電灯の電源側に並列接続されたコンデンサＣ２に発生する電圧を抵抗Ｒ２５、Ｒ２６およびＲ２７、Ｒ２８の２経路にて検出し、その分圧電圧信号をａ’およびｂ’とし、つまりは各フィラメントの各端子の電圧変化の検出を計４経路の検出手段にて行い、分圧電圧信号ａとａ’およびｂとｂ’を論理判定することにより各フィラメントの抵抗分増加によるフィラメント間の電圧降下分を検出し、放電灯の有無およびフィラメント部高抵抗化を確実に検出可能とするものである。しかしながら、図１５および図１６の従来例に示すフィラメント検出手段においては、放電灯の有無およびフィラメント部高抵抗化を確実に検出できるが、放電灯１本につき４経路の検出経路が必要であり、それに伴う部品点数の増加、および４経路の検出信号の論理判定を行う回路構成の複雑化等の問題があった。
【００１２】
図１７に従来ある他のフィラメント断線検出手段を示す。この構成においては、放電灯がない状態もしくはフィラメントが断線した状態を検出するカレントトランスＣＴを予熱電流経路（Ｆ１−Ｃ１−Ｆ２）に設けたものである。この構成は予熱電流の有無を検出するものであり、予熱電流がなくなるとカレントトランスＣＴの二次巻線に設けられた抵抗Ｒ２９、Ｒ３０の分圧電圧信号ａは略０Ｖとなるため、放電灯装着時の分圧電圧信号ａとの差があるため確実なフィラメント断線検出が可能となる。また、フィラメント部が高抵抗化したときの予熱電流の減少を検出することによりフィラメント部高抵抗化の検出も可能となる。しかしながら、図１７の従来例に示すフィラメント検出手段においては、カレントトランスＣＴ追加による部品費用の増加、およびカレントトランスＣＴのコアの温度特性、ばらつきによる検出の不動作および誤動作等の問題があった。
【００１３】
上述の問題を解消するため、特願２０００−５４５７０の発明が提案されている。本従来例のフィラメント断線検出手段を図１８に示し、図１９に図１８の放電灯を等価抵抗にて示した時のフィラメント断線検出手段を示す。本構成では、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る、コンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧検出手段と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る、コンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧検出手段とから成るフィラメント異常検出手段を設けることにより、部品点数を削減すると共に、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯の有無、フィラメントの断線、フィラメント部の高抵抗化を検出できる放電灯点灯装置である。
【００１４】
図１８において、整流平滑回路１、インバータ回路２、負荷回路３の構成は従来例（図１０）と同様であり（整流平滑回路１、インバータ回路２は図示せず）、抵抗Ｒ１とＲ２がＦ１−Ｃ２間とＦ２−Ｃ１間に直列に接続され、抵抗Ｒ３とＲ４がＣ１−Ｆ１間とＣ２−Ｆ２間に直列に接続されており、抵抗Ｒ１とＲ２の分圧電圧ａおよび抵抗Ｒ３とＲ４の分圧電圧ｂが出力される構成となっている。
【００１５】
図１９にて図１８の構成を詳しく説明する。放電灯を等価抵抗にて表すと図中破線にて囲まれるＬＡＭＰ内の構成となる。Ｒｌａは放電灯の放電電流が流れる経路の等価抵抗を示し、Ｒｆ１およびＲｆ２は各フィラメントの等価抵抗を示す。ＲｌａはコンデンサＣ１およびＣ２に並列接続され、Ｒｆ１およびＲｆ２はコンデンサＣ１と直列接続されるように表される。Ｒｌａのインピーダンスは放電中は数十〜数百Ω程度で表され、放電灯の定格電力値および放電電流値によって変化する値である。なお、予熱および始動中の放電が開始されていない状態でのＲｌａのインピーダンスは無限大（∞Ω）と扱われる。Ｒｆ１およびＲｆ２のインピーダンスは数Ω程度の低い値である。本実施形態のフィラメント断線検出手段は、Ｒｆ１−Ｒ１−Ｒ２の直列回路による第１のフィラメント断線検出手段２０と、Ｒ３−Ｒ４−Ｒｆ２の直列回路による第２のフィラメント断線検出手段２１によってコンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧を検出し、各フィラメント断線検出手段の分圧検出電圧ａおよびｂが出力される構成である。
【００１６】
本構成において、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を同じインピーダンスとした場合、正常な放電灯の場合にＶａ＝Ｖｂの分圧電圧が得られる。フィラメント抵抗Ｒｆ１およびＲｆ２のインピーダンスが上昇すると各分圧電圧の関係はＶａ＜Ｖｂとなり、この各分圧電圧を論理判定することにより部品点数を削減できると共に、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯の有無、フィラメントの断線、フィラメント部の高抵抗化を検出するものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１８および図１９の従来例に示すフィラメント検出手段においては、以下のような問題を生じる。図２０はフィラメント部高抵抗化を擬似的に表した図であり、フィラメントの非電源側高抵抗異常とは図２０中の抵抗Ｒａのいずれかが挿入されている状態に略等しく、フィラメントの電源側高抵抗異常とは図２０中の抵抗Ｒｂのいずれかが挿入されている状態に略等しくなる。
【００１８】
ここで、放電灯が点灯中に抵抗Ｒａが挿入された場合を考える。コンデンサＣ１は放電灯に並列接続されているため放電灯点灯中では放電灯のインピーダンスが支配的となり共振に殆ど影響しない。よって、放電灯点灯時の共振条件には大きな変化が生じないため、それに伴なう問題は生じず、本従来例のフィラメント検出手段にてフィラメント高抵抗化異常を検出すれば特に問題はない。
【００１９】
しかしながら、放電灯が点灯中に抵抗Ｒｂが挿入された場合、放電灯インピーダンスに抵抗Ｒｂが直列に接続された状態に略等しくなるため共振系は崩れ、共振カーブは正常点灯時から変化し、抵抗Ｒｂのインピーダンスが大きくなるように変化するに連れて無負荷時（放電灯立消え時）の共振カーブへと近づくように変化する（図１１の従来例で説明すると、全灯時共振カーブ→調光時共振カーブ→無負荷時共振カーブのように変化する）。ここで、無負荷共振周波数ｆ０よりも低い動作周波数（図１１の従来例のｆ１、全灯点灯時）にて点灯動作中に上記のフィラメント異常が生じた場合、共振周波数が動作周波数ｆ１よりも高くなり、いわゆる進相領域でのスイッチング動作となるため、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に進相電流が流れ、それによりスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には貫通電流が流れ、過大なストレスを与える恐れがある。このように放電灯が点灯中に抵抗Ｒｂが挿入された場合においても図１８および図１９の従来例に示すフィラメント検出手段にて検出は可能であるが、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に発生する過大なストレスを瞬時に回避するためには検出感度を高める必要があり、それに伴なう誤検出等の問題や、検出感度向上のための回路構成の複雑化、部品点数の増加およびコストアップ等の問題が生じる。
【００２０】
本発明は上記のような課題を解決しようとするものであり、その目的とするところは、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けることにより、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源１の出力を高周波に変換するインバータ回路２の出力にインダクタンスとコンデンサの直列回路を接続し、前記コンデンサと並列に放電灯を接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段６と、放電灯が有するフィラメントＦ１，Ｆ２の電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段７とを設け、
前記第１のフィラメント異常検出手段６は、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る第１の抵抗分圧回路と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る第２の抵抗分圧回路と、第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの非電源側の高抵抗化異常により第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力の大小関係が反転するように構成されており、
前記第２のフィラメント異常検出手段７は、前記インダクタンスの共振電圧を検出する手段と、前記コンデンサの共振電圧を検出する手段と、前記インダクタンスの共振電圧と前記コンデンサの共振電圧の検出値を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの電源側の高抵抗化異常により前記インダクタンスの共振電圧と前記コンデンサの共振電圧の検出値の大小関係が反転するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１のブロック構成を示し、図２に実施形態１の負荷回路３および第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成図を示し、図３に実施形態１の第２のフィラメント異常検出手段７にて得られる検出電圧と周波数の関係を表すグラフを示す。
【００２３】
図１において、整流平滑回路１、インバータ回路２、負荷回路３の構成は従来例（図８）と同様であるが、非電源側フィラメント部８の異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段６と、電源側フィラメント部９の異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段７が設けられている。夫々のフィラメント異常検出手段には、負荷回路３から得られるフィラメントおよび放電灯の状態変化を示す信号が入力され、フィラメント異常と判断されるとインバータ回路２内のインバータ制御回路５に夫々異常信号を出力し、インバータ制御回路５にて発振動作を保護モードに移行し、回路および放電灯の保護を行う。
【００２４】
図２にて実施形態１の詳細回路構成を説明する。第１のフィラメント異常検出手段６は、従来例（図１８）と同構成の検出電圧生成構成（Ｒ１〜Ｒ４）を用いており、他に抵抗Ｒ５，Ｒ６、コンデンサＣ７〜１０、ダイオードＤ６〜Ｄ９、定電圧ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２およびコンパレータＣＰ１にて構成される。抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧電圧はコンデンサＣ７にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ６，Ｄ７にて整流され、コンデンサＣ８にて平滑され、直流の検出電圧ＶａとしてコンパレータＣＰ１の−側に入力される。なお、抵抗Ｒ５はコンデンサＣ８の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ１はコンパレータＣＰ１の入力過電圧防止用に設けられている。抵抗Ｒ３、Ｒ４の分圧電圧はコンデンサＣ９にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ８，Ｄ９にて整流され、コンデンサＣ１０にて平滑され、直流の検出電圧ＶｂとしてコンパレータＣＰ１の＋側に入力される。なお、抵抗Ｒ６はコンデンサＣ１０の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ２はコンパレータＣＰ１の入力過電圧防止用に設けられている。抵抗Ｒ１〜Ｒ４の定数設定により、フィラメント正常時は検出電圧ＶａおよびＶｂをＶａ＞Ｖｂとなるように設定してある。Ｖａ＞ＶｂとなるとコンパレータＣＰ１の出力はＬＯＷとなり、このＬＯＷ信号がインバータ制御回路５に入力されるとフィラメント正常と判断され、インバータ制御回路５は通常動作を継続する。非電源側のフィラメント抵抗分が上昇した場合、検出電圧ＶａおよびＶｂの関係はＶａ＜Ｖｂに変化するためコンパレータＣＰ１の出力はＨＩＧＨとなり、このＨＩＧＨ信号がインバータ制御回路５に入力されるとフィラメント異常と判断し、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング動作を保護動作に移行させる。なお、保護動作とはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を停止させる、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を間欠的に行う、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振周波数を共振周波数よりもかなり高くし微弱共振作用を行う、以上のいずれかの保護動作のことを言う。
【００２５】
第２のフィラメント異常検出手段７は、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２、コンデンサＣ１１〜Ｃ１４、ダイオードＤ１０〜Ｄ１３、定電圧ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４およびコンパレータＣＰ２にて構成される。コンデンサＣ１に発生する電圧は抵抗Ｒ７，Ｒ８にて分圧され、コンデンサＣ１１にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ１０，Ｄ１１にて整流され、コンデンサＣ１２にて平滑され、直流の検出電圧ＶｃとしてコンパレータＣＰ２のＨＩＧＨ側に入力される。抵抗Ｒ９はコンデンサＣ１２の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ３はコンデンサＣＰ２の入力過電圧防止用に設けられる。つまり本構成は、コンデンサＣ１のインピーダンス変化を抵抗Ｒ７，Ｒ８にて電圧変換して検出する構成である。また、インダクタＬ１には二次巻線が施されており、二次巻線に発生する電圧は抵抗Ｒ１０，Ｒ１１にて分圧され、コンデンサＣ１３にて直流成分をカットされ、ダイオードＤ１２，Ｄ１３にて整流され、コンデンサＣ１４にて平滑され、直流の検出電圧ＶｄとしてコンパレータＣＰ２のＬＯＷ側に入力される。抵抗Ｒ１２はコンデンサＣ１４の放電用抵抗であり、ツェナーダイオードＺＤ４はコンパレータＣＰ２の入力過電圧防止用に設けられる。つまり本構成は、インダクタＬ１のインピーダンス変化を抵抗Ｒ１０，Ｒ１１にて電圧変換して検出する構成である。
【００２６】
図３は放電灯が点灯している状態（全灯時）から、放電灯異常による放電灯インピーダンス変化における検出電圧Ｖｃ、Ｖｄと周波数の関係を表すグラフである。なお、ここではコンデンサＣ１とインダクタＬ１のインピーダンスが等しくなる周波数（共振周波数）においてＶｃ＝Ｖｄとなるように抵抗Ｒ７〜Ｒ１１の定数を設定してある。遅相領域（共振周波数より高い周波数の領域）ではインダクタＬ１のインピーダンスがコンデンサＣ１のインピーダンスより支配的になるためＶｃ＜Ｖｄとなる検出電圧が得られ、進相領域（共振周波数より低い周波数の領域）では、コンデンサＣ１のインピーダンスがインダクタＬ１のインピーダンスより支配的になるためＶｃ＞Ｖｄとなる検出電圧が得られる。この検出電圧差を利用してインバータ回路の進相動作を回避することが第２のフィラメント異常検出手段７の動作原理である。図３に示すように、電源側フィラメント異常により放電灯インピーダンスが大きくなるに連れて共振周波数はｆ０１から高くなるように変化し、最終的には共振周波数はｆ０まで変化する（放電灯インピーダンスが無限大＝放電灯立消え状態となった場合）。この時、検出電圧はＶｃ１からＶｃ２、Ｖｄ１からＶｄ２へと変化する。ここで、放電灯インピーダンス変化により共振周波数が全灯時の動作周波数ｆ１よりも高くなると進相領域動作となるため検出電圧はＶｃ＞Ｖｄとなる。
【００２７】
図２の回路構成において、進相領域動作をした場合、検出電圧はＶｃ＞Ｖｄとなるため、コンパレータＣＰ２の出力はＨＩＧＨとなり、このＨＩＧＨ信号がインバータ制御回路５に入力されると進相領域動作と判断し、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング動作を保護動作に移行させる。なお、保護動作とはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を停止させる、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振動作を間欠的に行う、もしくはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の発振周波数を共振周波数よりもかなり高くし微弱共振作用を行う、以上のいずれかの保護動作のことを言う。
【００２８】
表１はフィラメント異常時の各検出電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄの関係およびコンパレータＣＰ１，ＣＰ２の出力およびインバータの動作モードを示すものである。
【表１】
このように、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けることにより、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できる。
【００３０】
なお、特に図示しないが、フルブリッジ構成等の他のインバータ回路を用いる放電灯点灯装置においても、本発明を適応できることは言うまでもなく、また、整流平滑回路も従来例（図９）に示す構成の限りではない。また負荷回路も、例えば複数個の負荷回路をインバータ回路の出力に並列接続する構成、および負荷回路の放電灯が直列もしくは並列に接続される構成においても本発明を適応できることは言うまでもない（他の実施形態においても同様である）。
【００３１】
（実施形態２）
図４に実施形態２の負荷回路３および第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成図を示す。本実施形態の構成において、第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成は実施形態１（図２）と略同一であり（第２のフィラメント異常検出手段７はコンデンサＣ２に発生する電圧を検出するようにしてある）、負荷回路３の回路構成は図１０の従来例と同一である。本実施形態の負荷回路３では、放電灯が接続されていない状態、もしくは放電灯のフィラメントが断線している場合においてもインダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列回路による共振系は形成されており、コンデンサＣ２には共振電圧が発生する。このため、放電灯の接続端子に過大な電圧が発生する場合がある。また、図１１の従来例に示すように、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の直列共振回路の共振周波数ｆ０３は、コンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路とインダクタＬ１との直列共振回路の共振周波数ｆ０よりも高くなるため、放電灯未接続時、もしくはフィラメント断線時にインバータ回路２が発振動作した場合、発振周波数が共振周波数よりも低くなり、いわゆる進相領域でのスイッチング動作となるため、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に進相電流が流れ、それによりスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には貫通電流が流れ、過大なストレスを与える恐れがある。
【００３２】
しかしながら、本実施形態では第１のフィラメント異常検出手段および第２のフィラメント異常検出手段にて即座に進相領域でのスイッチング動作を検出し保護することができるため、放電灯の接続端子に発生する過大な電圧を抑制でき、かつインバータ回路の進相領域での動作によるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の過大なストレスを回避することができるため、本実施形態のような負荷回路構成の場合に本発明の効果は一層発揮される。
【００３３】
（実施形態３）
図５に実施形態３の負荷回路３および第１のフィラメント異常検出手段６と第２のフィラメント異常検出手段７の回路構成図を示す。本構成において、回路構成は実施形態２（図４）と略同一であるが、インバータ回路が発振動作を開始するまで第１のフィラメント異常検出手段６の検出動作を禁止するため、検出信号Ｖｂには初期値電圧Ｖｒｅｆ１がダイオードＤ１４を介して加えられる構成が備えられており、かつ、インバータ回路が発振動作を開始するまで第２のフィラメント異常検出手段の検出動作を禁止するため、検出信号Ｖｄには初期値電圧Ｖｒｅｆ１がダイオードＤ１５を介して加えられる構成となっている。
【００３４】
第１のフィラメント異常検出手段６の検出回路構成では、インバータ発振動作時に発生するコンデンサＣ１（もしくはＣ２）の両端電圧を、各フィラメントを介して構成される各フィラメント異常検出手段からの検出信号を比較して検出動作を行うものであるが、この場合、発振動作が行われなければコンデンサＣ１（もしくはＣ２）には電圧は発生しないため検出信号Ｖａ、Ｖｂは共に０Ｖとなり、フィラメント異常検出動作が誤動作または不動作となるという問題がある。そこで、検出信号Ｖａには初期値電圧Ｖｒｅｆ１をダイオードＤ１４を介して加えられる構成とし、インバータ回路２が発振動作を開始するまではフィラメント異常検出動作が働かなくしている（本構成ではコンパレータＣＰ１の出力信号がＬＯＷの時はインバータ回路２は通常動作をするので、インバータ回路２の発振動作開始前にＶａ＞Ｖｂとなるように、検出信号Ｖａに初期値電圧Ｖｆｅｆ１を加えている）。
【００３５】
第２のフィラメント異常検出手段７の検出回路構成では、インバータ発振動作時のインダクタＬ１およびコンデンサＣ２のインピーダンス変化を検出する構成であるため、インバータ回路の発振動作が行われなければ検出信号Ｖｃ、Ｖｄは共に０Ｖとなり、フィラメント異常検出動作が誤動作または不動作となるという問題がある。そこで、検出信号Ｖｄには初期値電圧Ｖｒｅｆ１をダイオードＤ１５を介して加えられる構成とし、インバータ回路２が発振動作を開始するまではフィラメント異常検出動作が働かなくしている（本構成ではコンパレータＣＰ２の出力信号がＬＯＷの時はインバータ回路２は通常動作をするので、インバータ回路２の発振動作開始前にＶｃ＜Ｖｄとなるように検出信号Ｖｄに初期値電圧Ｖｒｅｆ１を加えている）。
【００３６】
このように、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設け、第１および第２のフィラメント異常検出手段は放電灯点灯装置に電源が投入されてからインバータ回路が発振動作を開始するまでの間は検出動作を禁止するようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出でき、かつ検出回路の誤動作や不動作が回避可能となる放電灯点灯装置を提供できる。
【００３７】
（実施形態４）
図６に実施形態４における実施形態構成使用前（図中（ａ））および実施形態構成使用後（図中（ｂ））の電源投入時からの検出信号Ｖａ（またはＶｃ）およびＶｂ（またはＶｄ）の時間変化を示す。本実施形態の回路構成は実施形態３（図５）と略同一であるが、第１および第２のフィラメント異常検出手段に設けられたコンパレータＣＰ１およびＣＰ２の入力過電圧防止用の定電圧ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２およびＺＤ３、ＺＤ４のツェナー電圧値Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は、Ｖｚ１＞Ｖｚ２およびＶｚ３＜Ｖｚ４に設定してある。
【００３８】
Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は、正常放電灯における予熱時もしくは点灯時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより高い値とし、正常放電灯における始動時の最大出力（放電灯が点灯するに必要な電圧）時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより低い値のものを使用してある。図５は電源投入時からの検出信号ＶａおよびＶｂ（または、ＶｃおよびＶｄ）の時間変化を示したものであり、電源投入と共にインバータ動作が開始され、予熱→始動→点灯という各動作モードに移行しながら放電灯を点灯させる。コンデンサＣ２には共振電圧が発生し、この共振電圧値の変化に伴って検出信号ＶａおよびＶｂ（ＶｃおよびＶｄ）も各動作モードに応じて変化する。始動モードでは放電灯を確実に点灯させるために予熱モード終了からインバータの発振周波数を徐々に低くし、放電灯の両端に放電開始可能な高電圧を印加させる。このように始動モードのような高電圧が変化しながら印加されるような状態では、各フィラメント異常検出手段の応答性ばらつきの影響で各検出レベルが不安定になるという問題がある。これは電圧変化が早く、かつ高電圧が印加されるほど不安定になりやすい。また、図５のような抵抗で検出する構成の場合、抵抗の電力損失および共振系への影響を考慮して高インピーダンスのものを使用するが、プリント基板のパターン配線間の浮遊容量による振動作用（リンギング作用）や、外来ノイズ等の影響等を受けやすくなり、より一層各検出レベルが不安定となる。このため、始動モード中にフィラメント異常検出手段が誤動作してしまう恐れがある。図６（ａ）は本実施形態使用前の検出信号Ｖａ（Ｖｃ）およびＶｂ（Ｖｄ）の時間変化を示す図であるが、始動モード期間中の放電灯が点灯する直前が最も検出動作が不安定となる個所である（この場合、Ｖａ＜ＶｂもしくはＶｃ＞Ｖｄとなると誤検出してしまう）。
【００３９】
そこで、本実施形態にあるような定電圧ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２およびＺＤ３、ＺＤ４のツェナー電圧値Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４をＶｚ１＞Ｖｚ２およびＶｚ３＜Ｖｚ４とし、Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は、正常放電灯における予熱時もしくは点灯時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより高い値とし、正常放電灯における始動時の最大出力（放電灯が点灯するに必要な電圧）時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより低い値のものを使用することにより、始動モード中の検出信号が不安定となる期間はツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２およびＺＤ３、ＺＤ４にて検出信号をツェナー電圧値Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４を上限としてクランプし、Ｖｚ１＞Ｖｚ２およびＶｚ３＜Ｖｚ４の関係よりクランプ期間中はＶａ＞ＶｂおよびＶｃ＜Ｖｄとなり検出誤動作は回避できる。また、フィラメント断線放電灯もしくは放電灯未装着にて電源投入したとしても、Ｖｚ１、Ｖｚ２およびＶｚ３、Ｖｚ４は予熱時の検出信号Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、Ｖｄより高く設定されているためフィラメント異常時にはＶａ＜ＶｂおよびＶｃ＞Ｖｄの関係は確保されるため検出可能となる。
【００４０】
このように、インバータ回路の始動モードにおける検出誤動作等の問題が回避でき、かつ回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できる。
【００４１】
（実施形態５）
図７に実施形態５の照明器具の概念図を示す。本実施形態は家庭用の天井直付形照明器具である。図５において、１０は本体シャーシ、１１は透光カバー、１２は反射板、１３は放電灯点灯装置、ＬＡＭＰは放電灯である。本体シャーシ１０は、円形の浅皿状をなし、天井に取り付ける手段を備えてあるとともに、透光カバー１１を装着するための機構を有している。反射板１２は、極力浅く形成されるとともに、放電灯ＬＡＭＰの発光をなるべく透光カバー１１の面の輝度が均一になるように反射する形状に成形されている。放電灯点灯装置１３は、実施形態１〜４記載の回路構成からなり、本体シャーシ１０および反射板１２の間に形成される空間内に配設されている。透光カバー１１は、本体シャーシ１０の下面に配設されて放電灯ＬＡＭＰおよび反射板１２などを包囲している。本実施形態において、放電灯点灯装置１３は実施形態１〜４に記載の回路構成であるため、実施形態１〜４記載の効果を奏する照明器具を提供できる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、直流電源の出力を高周波に変換するインバータ回路の出力にインダクタンスとコンデンサの直列回路を接続し、前記コンデンサと並列に放電灯を接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けるようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、請求項１において、前記放電灯の非電源側に前記コンデンサを並列接続したので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できるという本発明の効果が更に発揮される。
【００４４】
また、請求項３の発明によれば、直流電源の出力を高周波に変換するインバータ回路の出力にインダクタンスと第１のコンデンサの直列回路を接続し、第１のコンデンサと並列に放電灯を接続し、放電灯の非電源側に第２のコンデンサを並列接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設けるようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できるという本発明の効果が更に発揮される。
【００４５】
また、請求項１または３の発明によれば、前記第１のフィラメント異常検出手段は、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る第１の抵抗分圧回路と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る第２の抵抗分圧回路と、第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの非電源側の高抵抗化異常により第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力の大小関係が反転するように構成されているので、非常に簡易な構成でありながら確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４６】
また、請求項１または３の発明によれば、前記第２のフィラメント異常検出手段は、前記放電灯のフィラメント異常による共振電流の位相変化を検出するべく、共振用インダクタンスの共振電圧を検出する手段と、共振用コンデンサの共振電圧を検出する手段と、前記インダクタンスの共振電圧とコンデンサの共振電圧の検出値を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの電源側の高抵抗化異常により前記インダクタンスの共振電圧とコンデンサの共振電圧の検出値の大小関係が反転するように構成されているので、非常に簡易な構成でありながら確実に放電灯のフィラメントの電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４７】
また、請求項４の発明によれば、請求項１〜３において、インバータ回路が発振動作を開始するまでは、第１および第２のフィラメント異常検出手段の動作を禁止するようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出でき、かつ検出回路の誤動作や不動作が回避可能となる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４８】
また、請求項５の発明によれば、請求項１〜４において、第１および第２のフィラメント異常検出手段にて生成される夫々の検出信号の上限値が異なるようにしたので、インバータ回路の始動モードにおける検出誤動作等の問題が回避でき、かつ回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出できる放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００４９】
また、請求項６の発明によれば、請求項１〜５において、第１および第２のフィラメント異常検出手段にてフィラメント異常と判断された場合、発振停止もしくは間欠発振もしくは微弱発振のいずれかの保護動作に移行するようにしたので、回路構成の複雑化を伴わず、確実に放電灯のフィラメントの非電源側異常および電源側異常を検出でき、かつ放電灯のフィラメント異常時に回路および放電灯を安全に保護できるという効果がある。
【００５０】
また、請求項７の発明によれば、請求項１〜６の効果を有する照明器具を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態２の詳細な構成を示す回路図である。
【図５】本発明の実施形態３の詳細な構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態４の始動時の動作モードの遷移を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態５の外観を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図８】従来例１の概略構成を示すブロック回路図である。
【図９】従来例１の詳細な構成を示す回路図である。
【図１０】従来例２の概略構成を示すブロック回路図である。
【図１１】従来例２の動作説明のための特性図である。
【図１２】従来のフィラメント断線検出手段の一例を示す回路図である。
【図１３】従来のフィラメント断線検出手段の他の一例を示す回路図である。
【図１４】図１３の従来例の動作説明のための等価回路図である。
【図１５】従来のフィラメント断線検出手段のさらに他の一例を示す回路図である。
【図１６】図１５の従来例の動作説明のための等価回路図である。
【図１７】従来のフィラメント断線検出手段の別の一例を示す回路図である。
【図１８】従来のフィラメント断線検出手段のさらに別の一例を示す回路図である。
【図１９】図１８の従来例の動作説明のための等価回路図である。
【図２０】図１８の従来例の問題点を説明するための等価回路図である。
【符号の説明】
１ 整流平滑回路
２ インバータ回路
３ 負荷回路
５ インバータ制御回路
６ 第１のフィラメント異常検出手段
７ 第２のフィラメント異常検出手段
８ 非電源側フィラメント部
９ 電源側フィラメント部
Claims (7)
- 直流電源の出力を高周波に変換するインバータ回路の出力にインダクタンスとコンデンサの直列回路を接続し、前記コンデンサと並列に放電灯を接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設け、
前記第１のフィラメント異常検出手段は、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る第１の抵抗分圧回路と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る第２の抵抗分圧回路と、第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの非電源側の高抵抗化異常により第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力の大小関係が反転するように構成されており、
前記第２のフィラメント異常検出手段は、前記インダクタンスの共振電圧を検出する手段と、前記コンデンサの共振電圧を検出する手段と、前記インダクタンスの共振電圧と前記コンデンサの共振電圧の検出値を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの電源側の高抵抗化異常により前記インダクタンスの共振電圧と前記コンデンサの共振電圧の検出値の大小関係が反転するように構成されていることを特徴とする放電灯点灯装置。 - 請求項１において、前記放電灯の非電源側に前記コンデンサを並列接続して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。
- 直流電源の出力を高周波に変換するインバータ回路の出力にインダクタンスと第１のコンデンサの直列回路を接続し、第１のコンデンサと並列に放電灯を接続し、放電灯の非電源側に第２のコンデンサを並列接続して成る放電灯点灯装置において、放電灯が有するフィラメントの非電源側異常を検出する第１のフィラメント異常検出手段と、放電灯が有するフィラメントの電源側異常を検出する第２のフィラメント異常検出手段とを設け、
前記第１のフィラメント異常検出手段は、放電灯が有する一方のフィラメントを介して成る第１の抵抗分圧回路と、放電灯が有するもう一方のフィラメントを介して成る第２の抵抗分圧回路と、第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの非電源側の高抵抗化異常により第１及び第２の抵抗分圧回路の分圧出力の大小関係が反転するように構成されており、
前記第２のフィラメント異常検出手段は、前記インダクタンスの共振電圧を検出する手段と、前記第１のコンデンサの共振電圧を検出する手段と、前記インダクタンスの共振電圧と前記第１のコンデンサの共振電圧の検出値を比較する手段とを備え、少なくとも一方のフィラメントの電源側の高抵抗化異常により前記インダクタンスの共振電圧と前記第１のコンデンサの共振電圧の検出値の大小関係が反転するように構成されていることを特徴とする放電灯点灯装置。 - 請求項１ないし３のいずれかにおいて、インバータ回路が発振動作を開始するまでは、第１および第２のフィラメント異常検出手段の動作を禁止することを特徴とする放電灯点灯装置。
- 請求項１ないし４のいずれかにおいて、第１および第２のフィラメント異常検出手段にて生成される夫々の検出信号の上限値が異なることを特徴とする放電灯点灯装置。
- 請求項１ないし５のいずれかにおいて、第１および第２のフィラメント異常検出手段にてフィラメント異常と判断された場合、発振停止もしくは間欠発振もしくは微弱発振のいずれかの保護動作に移行することを特徴とする放電灯点灯装置。
- 請求項１ないし６のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備していることを特徴とする照明器具。
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