(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯に点灯用の電力を供給するとともに出力レベルが可変である点灯回路と、放電灯の異常に対応した電気量を検出する検出手段と、放電灯の点灯時に点灯回路の動作状態のうち異常に対応した電気量の変化が通常時より大きくなる規定の出力レベルの動作状態を検出モードとし、人の目が放電灯の明るさ変化を感知しない程度の時間内で設定された期間だけ検出モードに移行させて検出手段による電気量の検出を行う検出制御手段とを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記点灯回路が、複数個のキャパシタへの充電経路と放電経路とに配置した複数個のスイッチ素子を備えるとともに、いずれかのスイッチ素子を介して直流電源からキャパシタを充電し、スイッチ素子のオンオフの組み合わせによって各キャパシタの放電経路を選択することにより電圧値が段階的に変化するとともに極性が交互に反転する出力電圧を発生させるスイッチトキャパシタ回路からなり、前記点灯回路は、前記放電灯の特性電圧よりも高い電圧と低い電圧とを交互に印加することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記検出モードの期間が印加電圧を増大させた後にランプ電流が追随して増加する時間以上であることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記検出モードでは、放電灯の寿命末期時におけるランプ電圧とランプ電流との少なくとも一方が、検出モードに移行する前のモードよりも大きく変化するように点灯回路の出力レベルが設定されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記検出モードでは、放電灯への供給電力の実効値を検出モードの移行前から変化させず、放電灯の特性電圧よりも高い電圧と低い電圧との電圧差を大きくすることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記点灯回路が、直流電源をスイッチング素子のオンオフによって高周波電力に電力変換するインバータ回路であって、点灯回路から共振回路を通して放電灯に高周波電力を供給することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記検出モードの期間が印加電圧を増大させた後にランプ電流が追随して増加する時間以上であることを特徴とする請求項６記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記検出モードの期間が、前記放電灯への印加電圧の少なくとも１周期分より長く１ｍｓより短い時間であることを特徴とする請求項２または請求項６記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記検出モードでは、放電灯の寿命末期時におけるランプ電圧とランプ電流との少なくとも一方が、検出モードに移行する前のモードよりも大きく変化するように点灯回路の出力レベルが設定されることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
前記検出モードに移行する際に前記点灯回路の出力レベルを段階的に変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
前記検出モードにおいて検出する電気量は、放電灯以外の回路要素に関する電気量であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
前記検出手段が、前記電気量を逐次蓄積するとともに履歴に基づいて異常の有無を判定する信号処理部と、放電灯に異常が検出されると点灯回路を保護する方向に制御する保護制御部とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
前記検出モードへの移行は、放電灯の定常点灯時に定期的に繰り返されることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１４】
前記検出モードへの移行は、点灯回路の起動毎に設定した起点から設定期間の経過後に行なわれることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯を安定に点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子回路を用いて生成した交流電力を放電灯に供給することによって放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が知られている。この種の放電灯点灯装置において蛍光灯のような放電灯Ｌａを点灯させる際には、基本的には図１９のような回路構成が採用されている。すなわち、交流電力を生成する点灯回路１の出力端の一方にインダクタＬ０を介して放電灯Ｌａの一方のフィラメントＦ１の一端を接続するとともに、点灯回路１の出力端の他方に放電灯Ｌａの他方のフィラメントＦ２の一端を接続することにより、点灯回路１からの交流電力を放電灯Ｌａに供給し、さらに放電灯Ｌａの両フィラメントＦ１，Ｆ２の他端間にキャパシタＣ０が接続される。キャパシタＣ０は予熱時においては予熱電流が流れる経路を形成する。点灯回路１としてはインバータ回路やスイッチトキャパシタを用いるものなどが知られている。この構成では、点灯回路１から出力される交流電圧がインダクタＬ０およびキャパシタＣ０の共振作用により波形整形され、放電灯Ｌａに正弦波状の電圧が印加される。
【０００３】
すなわち、放電灯Ｌａの印加電圧Ｖ０は図２０に実線で示すような正弦波状になり、放電灯Ｌａを流れる電流Ｉ０は図２０に破線で示すような正弦波状になる。図示例では印加電圧Ｖ０のピーク値が放電灯Ｌａの特性電圧である±Ｖｌａより大きくなる状態と小さくなる状態とを交互に繰り返すように点灯回路１の出力で電圧を制御してある。ここに、特性電圧±Ｖｌａは維持電圧とも呼ばれ、印加電圧Ｖ０がこれより大きくなると放電灯Ｌａを流れる電流Ｉ０が増加し、逆に印加電圧Ｖ０がこれより小さくなると放電灯Ｌａを流れる電流Ｉ０が減少するような電圧を意味する。特性電圧±Ｖｌａに対して印加電圧Ｖ０のピーク値を交互に増減させるのは、この電圧制御によって限流要素に類似する機能を持たせるためであり、この電圧制御を行えば通常は必要である比較的大きな限流要素を小型化することが可能になる。要するに、この電圧制御によって放電灯Ｌａに流れる電流Ｉ０は安定化されることになる。
【０００４】
ところで、蛍光灯のような放電灯Ｌａはフィラメントに電子放出物質（エミッタ）が被着されており、使用時間の経過に伴ってエミッタがしだいに飛散するとフィラメントから電子が放出されにくくなり、やがて放電灯Ｌａが寿命になる。図２０はフィラメントＦ１のエミッタが減少したときの電流Ｉ０の状態を示してあり、フィラメントＦ１からの電子の放出量が減少していることによって、図１９に矢印で示す電流Ｉ０の方向に対する負の方向への電流が減少している。つまり、電流Ｉ０の正側のピーク値（絶対値）Ｉ１に対して負側のピーク値（絶対値）Ｉ２のほうが小さくなっている。この状態からさらに寿命末期になれば、電流Ｉ０が不規則に流れるなどの異常な状態になり、点灯回路１のストレスが増大して部品が過熱したり故障したりするおそれがあるから、保護回路を設けて寿命末期時には回路動作を制限したり停止することが必要になる。そこで、放電灯Ｌａの異常を早期に知るために検出手段を設けている。たとえば、放電灯Ｌａに流れる電流Ｉ０のピーク値を電流の極性ごとに検出手段で検出することによって異常の有無を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように放電灯Ｌａに異常が生じると放電灯Ｌａに流れる電流に変化が生じるが、点灯装置１０の動作の状態によってはピーク値の差が十分に大きくならない場合があり、このような微小差を検出するためには検出手段に高い精度が要求される。しかしながら、検出精度の高い検出手段を用いると高コストになるという問題が生じる。
【０００６】
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、高精度の検出手段を用いることなく低コストながらもランプの寿命検出などの異常検出を確実に行うことができる放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、放電灯に点灯用の電力を供給するとともに出力レベルが可変である点灯回路と、放電灯の異常に対応した電気量を検出する検出手段と、放電灯の点灯時に点灯回路の動作状態のうち異常に対応した電気量の変化が通常時より大きくなる規定の出力レベルの動作状態を検出モードとし、人の目が放電灯の明るさ変化を感知しない程度の時間内で設定された期間だけ検出モードに移行させて検出手段による電気量の検出を行う検出制御手段とを備えるものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記点灯回路が、複数個のキャパシタへの充電経路と放電経路とに配置した複数個のスイッチ素子を備えるとともに、いずれかのスイッチ素子を介して直流電源からキャパシタを充電し、スイッチ素子のオンオフの組み合わせによって各キャパシタの放電経路を選択することにより電圧値が段階的に変化するとともに極性が交互に反転する出力電圧を発生させるスイッチトキャパシタ回路からなり、前記点灯回路は、前記放電灯の特性電圧よりも高い電圧と低い電圧とを交互に印加することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記検出モードの期間が印加電圧を増大させた後にランプ電流が追随して増加する時間以上であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記検出モードでは、放電灯の寿命末期時におけるランプ電圧とランプ電流との少なくとも一方が、検出モードに移行する前のモードよりも大きく変化するように点灯回路の出力レベルが設定されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記検出モードでは、放電灯への供給電力の実効値を検出モードの移行前から変化させず、放電灯の特性電圧よりも高い電圧と低い電圧との電圧差を大きくすることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記点灯回路が、直流電源をスイッチング素子のオンオフによって高周波電力に電力変換するインバータ回路であって、点灯回路から共振回路を通して放電灯に高周波電力を供給することを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記検出モードの期間が印加電圧を増大させた後にランプ電流が追随して増加する時間以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項２または請求項６の発明において、前記検出モードの期間が、前記放電灯への印加電圧の１周期分より長く１ｍｓより短い時間であることを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８の発明において、前記検出モードでは、放電灯の寿命末期時におけるランプ電圧とランプ電流との少なくとも一方が、検出モードに移行する前のモードよりも大きく変化するように点灯回路の出力レベルが設定されることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９の発明において、前記検出モードに移行する際に前記点灯回路の出力レベルを段階的に変化させることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記検出モードにおいて検出する電気量は、放電灯以外の回路要素に関する電気量であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１１の発明において、前記検出手段が、前記電気量を逐次蓄積するとともに履歴に基づいて異常の有無を判定する信号処理部と、放電灯に異常が検出されると点灯回路を保護する方向に制御する保護制御部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３の発明は、請求項１ないし請求項１２の発明において、前記検出モードへの移行は、放電灯の定常点灯時に定期的に繰り返されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１４の発明は、請求項１ないし請求項１２の発明において、前記検出モードへの移行は、点灯回路の起動毎に設定した起点から設定期間の経過後に行なわれることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本実施形態は、スイッチトキャパシタ回路を用いた点灯回路により放電灯を点灯させるものである。この点灯回路の基本的な構成は、特開平９−４７０３２号公報に記載されている。また、点灯回路として用いるスイッチトキャパシタ回路の基本構成を図２に示す。
【００２５】
すなわち、スイッチトキャパシタ回路ＳＣは、５個のスイッチトキャパシタセルＳＣｂｍ（ｍ＝１〜５であり、以下も同様）の直列回路と、各スイッチトキャパシタセルＳＣｂｍに設けたコンデンサＣｍを充電する充電回路ＣＨとにより構成される。
【００２６】
各スイッチトキャパシタセルＳＣｂｍは、それぞれ相補的に動作する（一方がオンのときに他方がオフであることを意味する）スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ２の直列回路およびスイッチ素子Ｓｍ３，Ｓｍ４の直列回路（ｍ＝１〜５）をそれぞれ一方のアームとするブリッジ回路を備え、ブリッジ回路の各アームと並列にキャパシタＣｍを接続（つまり、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３の接続点とスイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４の接続点との間にキャパシタＣｍを接続）した構成を有する。
【００２７】
ｍ＝２〜５である各スイッチトキャパシタセルＳＣｂｍは、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ２の接続点とスイッチ素子Ｓ（ｍ−１）３，Ｓ（ｍ−１）４の接続点とを接続することにより直列接続される。ここで、各スイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４として、ボディダイオードを有するＭＯＳＦＥＴとボディダイオードに並列接続されたダイオードとの並列回路を用いており、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３のソースをキャパシタＣｍの負極に接続し、スイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４のドレインをキャパシタＣｍの正極に接続してある。また、当然ながらスイッチ素子Ｓｍ１のドレインがスイッチ素子Ｓｍ２のソースに接続され、スイッチ素子Ｓｍ３のドレインがスイッチ素子Ｓｍ４のソースに接続される。
【００２８】
各キャパシタＣｍはそれぞれダイオードＤｍおよびスイッチ素子Ｓ６を介して直流電源ＤＣに接続されている。この直流電源ＤＣは商用電源などの交流電源を整流平滑して得た直流電源を用いることができる。スイッチ素子Ｓ６はスイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４と同様にＭＯＳＦＥＴとダイオードとの並列回路であって、直流電源ＤＣの負極とキャパシタＣ３の負極（つまり、スイッチ素子Ｓ３１とスイッチ素子Ｓ３３との接続点）との間に挿入される。また、各ダイオードＤｍは各キャパシタＣｍの正極と直流電源ＤＣの正極との間にそれぞれ挿入され、直流電源ＤＣ側がアノードとなる極性で接続されている。したがって、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３（以下では「スイッチ列Ａ」という）およびスイッチ素子Ｓ６をオンにし、スイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４（以下では「スイッチ列Ｂ」という）をオフにすれば、直流電源ＤＣから各ダイオードＤｍを通してキャパシタＣｍに充電電流が流れ、各キャパシタＣｍの両端電圧が直流電源ＤＣの電圧にほぼ等しくなる。なお、ここではダイオードＤｍやスイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３などによる電圧降下は直流電源ＤＣの電圧に比較して十分に小さく無視できるものとする。キャパシタＣｍを上述のようにして充電すれば、各キャパシタＣｍの両端電圧はほぼ等しくなる。以下では上述のようにして充電された状態でのキャパシタＣｍの両端電圧をＥとする。各スイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４，Ｓ６は図示しない制御回路によって後述するタイミングでオンオフされる。
【００２９】
上述した構成を有するスイッチトキャパシタ回路ＳＣは、スイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１２の接続点とスイッチ素子Ｓ５３，Ｓ５４の接続点とを出力端とし、出力端間に十分に小さいインダクタＬ０とコンデンサＣ０との直列回路からなるフィルタ回路が接続され、コンデンサＣ０に放電灯Ｌａが並列接続される。ところで、スイッチトキャパシタ回路ＳＣではスイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４を適宜にオンオフさせることによって各キャパシタＣｍの接続の組み合わせを変化させることによって出力電圧を得るから、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧は各キャパシタＣｍの両端電圧Ｅの加算値になる。ここで、各キャパシタＣｍの両端電圧Ｅはほぼ等しいから、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧は各キャパシタＣｍの両端電圧Ｅの整数倍になる。その結果、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧は段階的に変化する。この種の電圧源はいわゆるステップ電圧源であるから、ここでは、インダクタＬ０とコンデンサＣ０とからなるフィルタ回路を設けることで放電灯Ｌａへの印加電圧が連続した波形になるようにしてある。
【００３０】
以下では放電灯Ｌａに対して正弦波状の電圧を印加する場合について説明する。このときには、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの各スイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４，Ｓ６を図３のように制御すればよい。図３の前提としてすべてのキャパシタＣｍは両端電圧がＥになるようにすでに充電されているものとする。つまり、図３の前状態はスイッチ列Ａがオン、スイッチ列Ｂがオフであるものとする。スイッチ素子Ｓ６はオンでもオフでもよい。この状態を初期状態とする。なお、図３においては相補的にオンオフされるスイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ２およびスイッチ素子Ｓｍ３，Ｓｍ４については一方のスイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４のみを示してある。つまり、他方のスイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３についてはオンオフの状態を反転させて読めばよい。各スイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４に対してそれぞれ相補的にオンオフされるスイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３は図３の右側に括弧付きで示してある。また、相補的にオンオフされることを示すために各スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３の符号の上にバーを付してある。また、各スイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４，Ｓ６のオンオフの状態を示す図３（ａ）〜（ｋ）においてスイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４については、上位置がオン、下位置がオフを示す。したがって、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３については、上位置がオフ、下位置がオンになる。
【００３１】
上述の初期状態から時刻ｔ０にスイッチ素子Ｓ１３がオフ、スイッチ素子Ｓ１４がオンになると、スイッチ素子Ｓ１１−キャパシタＣ１−スイッチ素子Ｓ１４−スイッチ素子Ｓ２１−スイッチ素子Ｓ２３−スイッチ素子Ｓ３１−スイッチ素子Ｓ３３−スイッチ素子Ｓ４１−スイッチ素子Ｓ４３−スイッチ素子Ｓ５１−スイッチ素子Ｓ５３を通る放電灯Ｌａへの電流経路が形成され、１個のキャパシタＣ１の両端電圧がスイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧になる。ここで、スイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１２の接続点である出力端を基準として、スイッチ素子Ｓ５３，Ｓ５４の接続点である出力端の電圧極性をスイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧の極性とすれば、図３（ｌ）のように時刻ｔ０においてスイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃは＋Ｅになる。このときスイッチ素子Ｓ６はオフとする。
【００３２】
次に、時刻ｔ１にスイッチ素子Ｓ２３がオフ、スイッチ素子Ｓ２４がオンになると、スイッチ素子Ｓ１１−キャパシタＣ１−スイッチ素子Ｓ１４−スイッチ素子Ｓ２１−キャパシタＣ２−スイッチ素子Ｓ２４−スイッチ素子Ｓ３１−スイッチ素子Ｓ３３−スイッチ素子Ｓ４１−スイッチ素子Ｓ４３−スイッチ素子Ｓ５１−スイッチ素子Ｓ５３を通る放電灯Ｌａへの電流経路が形成され、２個のキャパシタＣ１，Ｃ２を直列接続した電圧がスイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃになる。つまり、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃは＋２Ｅになる。
【００３３】
時刻ｔ２〜ｔ４では同様の動作によって、キャパシタＣ３、キャパシタＣ４、キャパシタＣ５が順に直列に接続され、スイッチトキャパシタ回路ＳＣ出力電圧Ｖｓｃは＋３Ｅ、＋４Ｅ、＋５Ｅと段階的に上昇する。
【００３４】
時刻ｔ４においてスイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃが＋５Ｅになった後に、時刻ｔ５においてスイッチ素子Ｓ５４がオフ、スイッチ素子Ｓ５３がオンになると、キャパシタＣ５が放電灯Ｌａへの電流経路から切り離されてスイッチトキャパシタ回路ＳＣ出力電圧Ｖｓｃは＋４Ｅに低下する。
【００３５】
以後同様に、キャパシタＣ４、キャパシタＣ３、キャパシタＣ２、キャパシタＣ１が順に放電灯Ｌａへの電流経路から切り離され、スイッチトキャパシタ回路ＳＣ出力電圧Ｖｓｃは＋３Ｅ、＋２Ｅ、＋Ｅ、０と段階的に低下する。時刻ｔ９においてすべてのキャパシタＣｍが放電灯Ｌａへの電流経路から切り離されると、スイッチ列Ａがオン、スイッチ列Ｂがオフになって、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃは０になるのである。このとき、スイッチ素子Ｓ６をオンにして直流電源ＤＣによりすべてのキャパシタＣｍを充電する。時刻ｔ１０までにキャパシタＣｍの充電は完了し、時刻ｔ１０においてスイッチ素子Ｓ６をオフにし、スイッチ素子Ｓ１１をオフ、スイッチ素子Ｓ１２をオンにすると、スイッチ素子Ｓ１２−キャパシタＣ１−スイッチ素子Ｓ１３−スイッチ素子Ｓ２１−スイッチ素子Ｓ２３−スイッチ素子Ｓ３１−スイッチ素子Ｓ３３−スイッチ素子Ｓ４１−スイッチ素子Ｓ４３−スイッチ素子Ｓ５１−スイッチ素子Ｓ５３を通る放電灯Ｌａへの電流経路が形成され、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃは−Ｅになる。つまり、キャパシタＣ１の正極がスイッチ素子Ｓ１２を通してスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１２の接続点に接続され、またキャパシタＣ１の負極がスイッチ素子Ｓ５３，Ｓ５４の接続点に接続されるのである。
【００３６】
その後、キャパシタＣ２、キャパシタＣ３、キャパシタＣ４、キャパシタＣ５をキャパシタＣ１に順に直列接続するようにスイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４のオンオフを制御することによって、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃは−２Ｅ、−３Ｅ、−４Ｅ、−５Ｅと段階的に変化する。
【００３７】
スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃが−５Ｅになった後、時刻ｔ１５にキャパシタＣ５を放電灯Ｌａへの電流経路から切り離すと、スイッチトキャパシタ回路ＳＣ出力電圧は−４Ｅになる。同様にキャパシタＣ４、キャパシタＣ３、キャパシタＣ２、キャパシタＣ１を電流経路から順に切り離すことによって、スイッチトキャパシタ回路ＳＣ出力電圧Ｖｓｃは、−３Ｅ、−２Ｅ、−Ｅ、０と段階的に変化し、時刻ｔ１９おいてゼロになる。また、時刻ｔ１９になるとスイッチ素子Ｓ６をオンにしてキャパシタＣｍを再び充電する。
【００３８】
上述のような動作を繰り返すことによって、スイッチトキャパシタ回路ＳＣの出力電圧Ｖｓｃは−５Ｅ〜５Ｅの間で段階的に変化し、放電灯Ｌａに交流電圧を印加することが可能になる。また、スイッチトキャパシタ回路から放電灯Ｌａに給電する際には、インダクタＬ０およびコンデンサＣ０からなるフィルタ回路を通しているから、スイッチトキャパシタ回路ＳＣから出力される階段状の波形をフィルタリングして滑らかな波形にすることができ、放電灯Ｌａには図３（ｍ）に示すような滑らかな交流電圧Ｖ０を印加することができる。
【００３９】
ところで、負性抵抗特性を示す放電灯Ｌａに対してインダクタＬ０は限流要素として機能するが、この種の限流要素は体積当たりの質量が大きいから、限流要素を小型化できる回路構成が望まれる。そこで、従来構成としても説明したように、特性電圧より大きい電圧と小さい電圧とが放電灯Ｌａに交互に印加されるように放電灯Ｌａへの印加電圧Ｖ０を制御することが考えられている。以下に放電灯Ｌａへの印加電圧Ｖ０を制御することにより、限流要素を小型化できる理由について簡単に説明する。
【００４０】
一般に、放電灯Ｌａの内部の電界強度Ｅと電流密度Ｊとの関係は次式で表される。
Ｊ＝σＥ
ただし、σは導電率であって、固体では定数とみなしているが、放電灯Ｌａの内部では次式のように電子密度ｎの関数になる。
σ=ｅｎμ
ただし、ｅは単位電荷、ｎは電子密度、μは移動度（電子温度と圧力の関数であるが一定とみなしてよい）である。
【００４１】
以上のことから、電流密度（つまり、放電灯Ｌａを流れるランプ電流）Ｊは放電灯Ｌａの内部の電子密度ｎと電界強度Ｅの２つの要素によって決定されるといえる。現実的にはランプ電流が決まると電子密度ｎと電界強度Ｅが決まることになる。ここに、一般にランプ電流を増加させると電子密度ｎは増加するが、電界強度Ｅの変化は電子密度Ｊほど顕著には現れない。
【００４２】
ところで、限流要素を用いずに電圧源で放電灯Ｌａに電力を供給するとすれば、電子密度ｎが増大してランプ電流が増加する。このようにランプ電流が増加すると、放電灯Ｌａに過電流が流れて各種障害を生じることになる。放電灯Ｌａに過電流が流れるのを回避するには、電界強度を変化させて電子に与えるエネルギを変化させることが考えられる。
【００４３】
いま、放電灯Ｌａが安定点灯状態であるときに特性電圧よりも出力電圧の高い電圧源を放電灯Ｌａに接続したとすればランプ電流は増加し始める。一方、安定点灯状態であるときに特性電圧よりも出力電圧の低い電圧源を放電灯Ｌａに接続したとすればランプ電流は減少し始める。そこで、放電灯Ｌａへの印加電圧を特性電圧よりも高くし、ランプ電流が増加し始めると印加電圧を特性電圧よりも低くし、ランプ電流が減少し始めると再び印加電圧を特性電圧よりも高くするという制御を交互に繰り返すことが考えられる。
【００４４】
放電灯Ｌａに電圧を印加してから、ランプ電流が実際に増加する時間は数μｓ〜数十μｓ程度、減少する時間は数百μｓ〜数ｍｓであるから、上述のように、放電灯Ｌａへの印加電圧を特性電圧に対して交互に上下に変化させれば、ランプ電流はほぼ一定値の前後で上下することになり、放電灯Ｌａを安定に点灯させることが可能になる。
【００４５】
このことから、放電灯Ｌａの特性電圧±Ｖｌａよりも絶対値の大きい電圧と小さい電圧とを交互にかつ高速に切り換えて放電灯Ｌａに印加することによってランプ電流を設定範囲に制御すれば、放電灯Ｌａに接続する限流要素を小さくするか、場合によっては不要にしながらも放電灯Ｌａを安定に点灯させることが可能になる。また、放電灯Ｌａに印加する電圧波形を正弦波状にして、放電灯Ｌａの特性電圧±Ｖｌａに対して印加電圧の実効値が上述の関係になるように変化させることによっても放電灯Ｌａを安定に点灯させることが可能であって、放電灯Ｌａに印加する電圧波形を正弦波状とすれば放電灯Ｌａからの雑音成分を低減することができる。
【００４６】
図２に示したスイッチトキャパシタ回路ＳＣについて図３に示す制御を行ったのでは、負荷Ｚとしての放電灯Ｌａに対して特性電圧±Ｖｌａよりも大きい電圧と小さい電圧とを交互に印加することはできないが、上述した動作説明から明らかなように、スイッチトキャパシタ回路ＳＣでは負荷Ｚへの電流経路に接続されるキャパシタＣｍの個数を変化させることで負荷Ｚへの印加電圧を制御することができるから、スイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４の制御を適宜に行うことによって、放電灯Ｌａへの印加電圧を適宜に制御することができる。また、図２に示した構成は基本的な構成であり、キャパシタＣｍの個数を増やすとともに直流電源ＤＣの電圧を小さくすれば、負荷Ｚへの印加電圧を細かく制御することが可能になる。
【００４７】
このように、スイッチトキャパシタ回路ＳＣを用いて放電灯Ｌａへの印加電圧を放電灯Ｌａの特性電圧±Ｖｌａの絶対値よりも大きい状態と小さい状態とを交互に繰り返す制御を行うことで、限流要素として用いるインダクタＬ０を小型化することができる。つまり、スイッチトキャパシタ回路ＳＣを用いた点灯回路１を含む放電灯点灯装置を小型化ないし軽量化することが可能になる。この放電灯点灯装置を図１（ａ）の形で表す。図の点灯回路１は、上述したスイッチトキャパシタ回路ＳＣとスイッチ素子Ｓｍ１〜Ｓｍ４の制御回路とからなるものであり、インダクタＬ０およびキャパシタＣ０からなるフィルタ回路を通して放電灯Ｌａに電力を供給している。また、本発明の目的は放電灯Ｌａの異常（とくに、放電灯Ｌａの寿命）を検出することであり、放電灯Ｌａの異常を検出するための検出手段ＤＭは、たとえば放電灯Ｌａと点灯回路１との間に挿入される。図示する検出手段ＤＭは放電灯Ｌａに流れるランプ電流のピーク値を放電灯Ｌａへの印加電圧の半サイクルごとに求め、その差に基づいて異常の有無を判断するものである。判断結果は点灯回路１に反映され、放電灯Ｌａが寿命になれば点灯回路１を停止させたり、出力を低下させたりするなどの制御がなされる。
【００４８】
ところで、上述した点灯回路１は放電灯Ｌａへの供給電力（つまり、点灯回路１の出力レベル）を変化させることが可能である（平均電圧または出力周波数を変化させる）。いま、点灯回路１の出力レベルを２段階に変化させるものとし、点灯回路１の出力レベルが低い状態を出力レベル１、高い状態を出力レベル２とすれば、出力レベル１と出力レベル２とでは検出手段ＤＭの出力結果に相違が生じる。
【００４９】
そこで、本発明では、出力レベル１および出力レベル２とは異なる検出レベルを設定し、点灯回路１の出力電圧を検出レベルに設定した期間において検出手段ＤＭにより検出した情報に基づいて放電灯Ｌａの状態を判断する構成を採用している。その結果、検出手段ＤＭによる検出条件を一定にすることができ、放電灯Ｌａの状態を再現性よく検出することが可能になる。
【００５０】
つまり、出力レベル１の動作状態をモード１、出力レベル２の動作状態をモード２、検出レベルの動作状態を検出モードとして、たとえば図１（ｂ）に示すように、期間ｔ１〜ｔ２および期間ｔ４〜ｔ５を検出モード、時刻ｔ１以前および期間ｔ２〜ｔ３をモード１期間ｔ３〜ｔ４および時刻ｔ５以降をモード２とする。なお、図１（ｂ）の時刻ｔ１〜ｔ５は図３の時刻ｔ１〜ｔ１９とは異なる。検出レベルは、放電灯Ｌａの異常を検出しやすいレベルに設定される。また、検出レベルに設定する期間は、短期間であって放電灯Ｌａの光出力に対しては実質的に影響を与えない程度の期間に設定されている。このように検出モードに設定するタイミングの制御は点灯回路１に設けた検出制御手段（図示せず）により行われる。
【００５１】
以下では、検出レベルに設定する期間について考察する。上述したように、放電灯Ｌａに特性電圧±Ｖｌａよりも絶対値の大きい電圧を印加してから、ランプ電流が増加する時間（以下、「増加時間」という）は数μｓ〜数十μｓであるから、上述のように放電灯Ｌａへの印加電圧を特性電圧±Ｖｌａの絶対値よりも高く設定しておけば、検出モードに移行してから増加時間が経過すれば、放電灯Ｌａのランプ電流は移行した後の状態に十分に安定する。そこで、検出モードに移行してから上記増加時間が経過した後に、放電灯Ｌａへの印加電圧の少なくとも１周期分の放電灯Ｌａの状態を反映する電気量を検出すれば、放電灯Ｌａの状態を安定した状態で検出することができる。つまり、検出モードの期間は数μｓ〜数十μｓよりも長くすることが必要である。
【００５２】
一方、人間の目が光の変化を感知するのは２０ｍｓ前後からであるので、検出モードに移行した後に、この時間が経過するまでに元のモードに戻れば、光の変化を感知させることなく検出モードでの放電灯Ｌａの状態検出が行える。また、蛍光灯においては、蛍光体の発光の時定数から考えて、おおむね１ｍｓ以内であればランプ電流の変化によって光出力の変化が生じないから、この時間内に元のモードに戻れば、光の変化にほとんど影響がないのであって、検出モードを１ｍｓ以内とすれば、光の変化をほとんど生じることなく放電灯Ｌａの状態検出が可能になる。
【００５３】
さらに、検出レベルの絶対値を放電灯Ｌａの特性電圧±Ｖｌａよりも小さく設定すれば、つまりランプ電流を減少させるように検出モードを設定すれば、アフターグローによって放電灯Ｌａの内部で発生する紫外線量は急激には減少しないので、蛍光体から放射される光の変化が電流を増加する場合よりも少なくなり、元のモードに戻すまでの時間に余裕ができる。
【００５４】
上述したように、検出モードを数μｓ〜数十μｓよりも長く１ｍｓよりも短い程度の期間とし、放電灯Ｌａの特性電圧±Ｖｌａよりも絶対値の大きい電圧を印加してランプ電流を増加させるような制御を行った後、ランプ電流を減少させれば、放電灯Ｌａの状態検出が容易になる。
【００５５】
また、検出モードの期間を放電灯Ｌａに状態変化が生じる時間よりは長く設定し、かつ光出力に対しては実質的に影響が生じない時間内に設定することによって、照明用の光源として実用上では問題が生じないようにしながらも、放電灯Ｌａの寿命を確実に検出することができ、信頼性の高い放電灯点灯装置を提供できる。しかも、検出手段ＤＭは従来と同様の構成を採用し、点灯回路１の出力電圧を検出モードにおいて変化させるだけであるから、従来構成に比較して構成が大幅に複雑化することはなく、比較的安価に提供できる。
【００５６】
ところで、検出手段ＤＭは、図４のように構成することができる。すなわち、検出手段ＤＭは、放電灯Ｌａのランプ電流の瞬時値を検出する瞬時値検出部１１を備え、瞬時値検出部１１で検出されたランプ電流は、信号処理部１０に入力され逐次サンプリングされるとともに記憶される。信号処理部１０においてランプ電流を記憶することで履歴を蓄積するのは、放電灯Ｌａの寿命末期は突然に生じるのではなく徐々に進行するからであり、履歴を蓄積することによって放電灯Ｌａの寿命末期時における異常な挙動が顕著になる前に対処することが可能になる。
【００５７】
信号処理部１０には、放電灯Ｌａの寿命末期の兆候を検出するためのしいき値が設定されており、瞬時値検出部１１から入力されたランプ電流の瞬時値としきい値とを比較し、この大小関係によって異常を検出すると表示部１２により寿命を報知する。また、異常時には保護制御部１３により点灯回路１の動作を停止させたり点灯回路１の出力を低下させるなどして点灯回路１を保護する。さらに、必要に応じて通信部１４を通して他の装置（たとえば、放電灯点灯装置を集中管理する遠隔制御装置など）に、放電灯点灯装置の状態（ランプが寿命である）を報知する。なお、放電灯Ｌａを正常なものに交換したときには、瞬時値検出部１１からの信号値によって正常値に戻ったことを判断し、信号処理部１０に記憶蓄積されている履歴をリセットするリセット部１５も設けてある。
【００５８】
（第２の実施の形態）
本実施形態は、第１の実施の形態に説明したように、放電灯Ｌａの印加電圧の絶対値を特性電圧±Ｖｌａよりも大きくする状態と小さくする状態とを交互に繰り返すものであり、図５（ａ）のように、特性電圧±Ｖｌａよりも大きく状態と小さい状態とを２サイクルずつ繰り返している。本実施形態ではこの状態を第１の実施の形態におけるモード１に対応する状態とし、モード２に対応する状態についてはとくに説明していない。
【００５９】
放電灯ＬａにおいてフィラメントＦ１（図５において印加電圧の方向が負であるときに電子を放出するフィラメント）のエミッタが減少したとすれば、図５（ａ）の３周期目に示すように、負方向の印加電圧に対するランプ電流（ピーク値）Ｉ２は、正方向に対するランプ電流（ピーク値）Ｉ１よりも小さくなる（｜Ｉ２｜＜｜Ｉ１｜）。つまり、放電灯Ｌａには第１の実施の形態で示したスイッチトキャパシタ回路ＳＣのような電圧源によって電圧が印加されており、正常なフィラメントＦ２から電子が放出される方向（正方向）のランプ電流は正常に流れるが、エミッタが減少したフィラメントＦ１から電子が放出される方向（負方向）のランプ電流は通常時よりも減少する。これは、エミッタの減少によって電極部分での電圧降下が大きくなりランプの陽光柱での電界強度が減少するからである。ただし、両ランプ電流Ｉ１，Ｉ２の差は比較的小さく、放電灯Ｌａの状態を確実に検出できるほどではない。
【００６０】
そこで、第１の実施の形態として説明したように、短期間だけ検出モードに移行させている。本実施形態の検出モードでは、放電灯Ｌａへの印加電圧を図５（ｂ）のような波形とする。つまり、検出モードにおいても４サイクルで１回の動作になる。ただし、図５（ａ）と比較すればわかるように、検出モードにおいては、放電灯Ｌａへの印加電圧が特性電圧±Ｖｌａよりも大きい期間を少なくするとともにこの期間（時刻ｔ１１以前）における波高値を通常時よりも高くし、特性電圧±Ｖｌａよりも小さい期間を多くするとともにこの期間における波高値を通常時よりも低くしている。特性電圧±Ｖｌａよりも印加電圧の小さい期間は点灯維持できる程度に設定されている。
【００６１】
ここで、図５に示す電圧波形の周波数が数十ｋＨｚ程度に設定されているとすれば１周期は数μｓ〜数十μｓ程度にすることができるから、検出モードに移行した時点（時刻０）から時刻ｔ１１までの期間は数μｓ〜数十μｓのオーダであり、短期間だけ印加電圧が高い状態に移行したことによってランプ電流が追随しようとする。つまり、ランプ電流を安定した状態に移行させることができる。
【００６２】
ところで、ランプ電流の減少は、放電灯Ｌａへの印加電圧が低いほど顕著に生じる。そこで、検出モードに移行した後に、波高値を一旦高くして数μｓ〜数十μｓ経過させ、安定状態に移行した後の期間ｔ１１〜ｔ１３において通常時よりも印加電圧の波高値を小さくしている。このようにすれば、正方向に対するランプ電流（ピーク値）１３と、負方向に対するランプ電流（ピーク値）１４との比を大きくすることができる。その結果、放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を高めることができる。たとえば、検出のためのしきい値をＩｔｈに設定することによって、放電灯Ｌａの寿命末期を容易かつ確実に検出できる。
【００６３】
本実施形態では、点灯回路１の出力を減じる方向に検出モードを設定することによって、寿命末期の放電灯Ｌａに対してはランプ電流が一層大きく減少した検出値を得ることができ、放電灯Ｌａの寿命末期を容易かつ確実に検出できる。
【００６４】
また、点灯回路１の出力レベルがモード１だけではなく、複数段階に変化可能な場合でも、上述のように短時間だけ検出モードに移行させることによって、放電灯Ｌａの状態を点灯回路１の出力レベルに関係なく確実に知ることができる。とくに蛍光灯においては、検出モードの期間を放電灯Ｌａに状態変化が生じる時間よりは長く、かつ蛍光体の時定数よりも短く設定しておけば、光の変化が人間に感知できないから、照明光源として支障を生じることなく、放電灯Ｌａの寿命検出を確実に行なうことができる。他の構成および動作は第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
（第３の実施の形態）
本実施形態では、通常時の動作を図６（ａ）に示すように第２の実施の形態と同様の動作としてある。つまり、特性電圧±Ｖｌａよりも高い電圧を低い電圧とを２サイクルずつ交互に印加するのである。また、図６（ｂ）に示すように検出モードにおいて１サイクルだけ波高値の高い電圧を印加し、２サイクル目からは波高値を通常時よりも低くしてある。ただし、本実施形態では、検出モードにおける点灯回路１の出力レベルの実効値は、通常時と等しくなるように設定している。本実施形態はこの設定を行っている点が第２の実施の形態との相違点である。
【００６６】
本実施形態では、図６（ａ）に示す通常時（モード１）と図６（ｂ）に示す検出モードとにおいて実効値が等しいから、放電灯Ｌａの光出力の変化をほとんど生じることなく放電灯Ｌａの寿命末期の検出を確実に行うことができる。他の構成および動作は第２の実施の形態と同様である。
【００６７】
（第４の実施の形態）
上述した各実施形態では、検出モードに移行するタイミングを特定していないが、放電灯Ｌａが定常点灯状態であるときに定期的に繰り返して検出モードに移行させると放電灯Ｌａの寿命末期の兆候を確実に検出することができると考えられる。そこで、本実施形態では図７に示すように、期間ｔ３１〜ｔ３２、期間ｔ３３〜ｔ３４、期間ｔ３５〜ｔ３６がそれぞれ検出モードの期間であって、検出モードは一定時間間隔で設定されている。このように周期的に検出モードに移行させることによって、放電灯Ｌａの状態検出を定期的に行ってランプ電流に関する情報を一定条件で蓄積することになり、信頼性が一層高まる。他の構成および動作は上述した他の実施形態と同様である。
【００６８】
（第５の実施の形態）
本実施形態は、放電灯Ｌａが定常点灯状態に移行した後に検出モードを設定するために、点灯回路１を起動した時点を起点とし、放電灯Ｌａが定常点灯状態に移行する程度の時間が経過した後に検出モードを設定する。つまり、図８に示すように、点灯回路１を時刻ｔ４０において起動しており、その後、放電灯Ｌａが予熱状態、始動状態を経て定常点灯状態に移行すると、時刻ｔ４１において検出モードに移行する。このように、点灯回路１の起動毎に同じ条件で放電灯Ｌａの状態を検出しているから、放電灯Ｌａの状態を検出する条件を一定にすることができ、放電灯Ｌａの寿命末期を信頼性よく検出することができる。なお、時刻ｔ４０と時刻ｔ４１との時間間隔は適宜に設定すればよい。また、時刻ｔ４１の後に第４の実施の形態と同様に定期的に検出モードに移行させるようにしてもよい。他の構成および動作は他の実施形態と同様である。
【００６９】
（第６の実施の形態）
本実施形態は図９に示すように、点灯回路１としてハーフブリッジ型のインバータ回路を用いるものである。この点灯回路１は、直流電源ＤＣの両端間に２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路を接続し、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を図示しない手段によって高周波（数十ｋＨｚ）で交互にオンオフさせるものである。一方のスイッチング素子Ｑ２には、直流カット用のコンデンサＣｃと共振用のインダクタＬｒと放電灯Ｌａとの直列回路が並列接続される。また、放電灯Ｌａの両フィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側にはコンデンサＣｒが接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフさせる周波数は、インダクタＬｒとコンデンサＣｒとにより構成される共振回路の共振周波数よりも高く設定してあり、いわゆる遅相動作を行なう。ここにおいて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンデューティが等しい場合には、コンデンサＣｃの両端電圧は直流電源ＤＣの電圧の２分の１になる。また、放電灯Ｌａに対してインダクタＬｒが直列的に入るので、本実施形態の点灯回路１は電流源になる。つまり、放電灯Ｌａの両端電圧を検出する検出手段ＤＭを設けて放電灯Ｌａの寿命末期を検出する。
【００７０】
本実施形態の構成では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフの周波数が共振周波数から離れて高くなると放電灯Ｌａの光出力が小さくなるのであって、図１０（ａ）は図１０（ｂ）よりも周波数の低い状態を示している。つまり、放電灯Ｌａの光出力は図１０（ａ）のほうが大きくなっている。実際には図１０（ａ）は定常点灯状態、図１０（ｂ）は検出モードであって、フィラメントＦ１のエミッタが減少しているとすれば、負方向ではランプ電流Ｉ０が電流が流れにくくなるから、同じランプ電流Ｉ０を流すようにランプ電圧Ｖ０が通常時よりも上昇することになる。ただし、本実施形態でも通常の状態ではランプ電圧の変化が小さく放電灯Ｌａの状態を検出するのは難しい。
【００７１】
そこで、上述した他の実施形態と同様に検出モードを設けてあり、図１０（ｂ）に示す検出モードに短時間だけ移行する。検出モードでは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフの周波数を通常時よりも高くし、ランプ電流Ｉ０を減少させている。したがって、点灯維持のためにランプ電圧Ｖ０は上昇する。この状態では図１０（ａ）の状態よりも放電灯Ｌａの光出力は小さくなる。
【００７２】
エミッタの減少したフィラメントＦ１から電子が放出される方向（負方向）では、正方向のときと同程度のランプ電流Ｉ０を放電灯Ｌａに流すとすると、電極部分の電圧降下が大きくなるためにランプ電圧Ｖ０は一層高くなる。また、瞬時のランプ電流Ｉ０が低いほど、流した電流に対してランプ電圧Ｖ０は顕著に増加する。たとえば、正方向の電流に対してランプ電圧Ｖ０のピーク値がＥ３であるとすれば、負方向の電流に対してランプ電圧Ｖ０のピーク値はＥ３よりもかなり高くＥ４になる。したがって、しきい値をＶｔｈを適宜に設定しておけば、放電灯Ｌａの寿命末期状態を容易かつ確実に検出できるものである。つまり、光出力を低減させる方向に制御して検出モードとすることにより、寿命末期の放電灯Ｌａではランプ電圧Ｖ０が一層大きく増加した検出値を得ることができる。他の構成および動作は他の実施形態と同様である。
【００７３】
（第７の実施の形態）
本実施形態は第６の実施の形態と同様の構成であって、第６の実施の形態では検出モードにおいて通常時よりも光出力を減少させる方向に変化させているが、本実施形態では図１１に示すように、図１１（ｂ）の検出モードにおいて図１１（ａ）の通常時よりも光出力を増大させる方向に変化させるようにしてある。これは、共振回路の設計によっては、第６の実施の形態とは逆に出力を増大する方向に検出モードを設定することによって、寿命末期の放電灯Ｌａに対してランプ電圧を一層大きく増加させることが可能になるからである。図１１では検出モードにおけるしきい値をＶｔｈとしてあり、寿命末期時には正方向ではランプ電圧がＶ３であるのに対して、負方向では｜Ｖ４｜（＞｜Ｖｔｈ｜）であり、これによって放電灯Ｌａの寿命末期を早期に検出することが可能になっている。他の構成および動作は第６の実施の形態と同様である。
【００７４】
なお、検出モードにおいて検出する電気量は放電灯Ｌａの両端電圧ではなく、放電灯Ｌａ以外の回路要素に関する電気量（電流ないし電圧）としてもよい。すなわち、図１２に示すように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電流ＩＱ１，ＩＱ２、コンデンサＣｃの両端電圧ＶＣｃ、インダクタＬｒの両端電圧ＶＬｒ、インダクタＬｒの電流ＩＬｒ、コンデンサＣｒの電流ＩＣｒなどをランプ電圧と同様に用いることができる。
【００７５】
また同様に、第１の実施の形態の回路構成においても、図１３に示すように、ランプ電流を直接に検出する代わりに他の部位の電流ないし電圧から間接的にランプ電流を検出してもよい。すなわち、スイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１２の電流ＩＳ１，ＩＳ２、キャパシタＣ０の電流ＩＣ０、インダクタＬ０の電流ＩＬ０などを用いることができる。
【００７６】
（第８の実施の形態）
上述した各実施形態においては、通常の状態から検出モードに瞬時に移行し、また検出モードから通常の状態に瞬時に移行する構成としていたが、図９に示したような共振回路を含む構成では、瞬時に状態を変化させようとすると共振回路内のエネルギの変化が滑らかにならずに、大きな電圧や大きな電流が発生して不都合な場合がある。
【００７７】
本実施形態は、検出モードヘの移行を段階的に行なうことによって、共振回路内のエネルギの変化を緩やかにし、大きなストレスを発生させないようにするものである。たとえば、図１４に示すように、動作モードと検出モードとの間で点灯回路１の出力（具体的には周波数）を複数段階（図示例は２段階と４段階）に変化させている。点灯回路１の出力を変化させる段階は、共振回路の状態によって適宜に調整すればよい。また、動作モードから検出モードに移行させ動作モードに戻るまでの期間ｔ５１〜ｔ５２あるいは期間ｔ５３〜ｔ５４は、光の変化が人に感知されない程度、さらに望ましくは蛍光体の時定数よりも短く設定しておけば、光出力の変化を人に感知させることなく放電灯Ｌａの寿命末期を検知モードで確実に検知することができる。他の構成および動作は第６の実施の形態と同様である。
【００７８】
（第９の実施の形態）
本実施形態は、点灯回路１の構成を図９に示した第６の実施の形態とは異ならせたものである。本実施形態の点灯回路１は、図１５に示すように、商用電源ＡＣを電源とするものである。商用電源ＡＣは、ダイオードブリッジからなる整流器ＤＢにより全波整流され、整流器ＤＢの出力端間にはコンデンサＣｓが接続され、さらに整流器ＤＢの出力端間にはインダクタＬｓとダイオードＤｓとスイッチング素子Ｑ２との直列回路が接続される。スイッチング素子Ｑ２はスイッチング素子Ｑ１と直列接続され、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路は平滑コンデンサＣｔに並列接続される。さらに、スイッチング素子Ｑ２の両端間には直流カット用のコンデンサＣｃとインダクタＬｒと放電灯Ｌａとの直列回路が接続される。放電灯Ｌａの両フィラメントの非電源側端間にはコンデンサＣｒが接続される。図示していないが、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には環流用のダイオードが逆並列に接続されており、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオフ時でもダイオードを通してオン時とは逆向きの電流を流すことができるようにしてある。この種のスイッチング素子は、ボディダイオードを備えたＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子に用いたり、トランジスタのコレクタ−エミッタにダイオードを接続することによって実現される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は高周波で交互にオンオフされ、スイッチング素子Ｑ２のオン時にインダクタＬｓに蓄積される電磁エネルギは、スイッチング素子Ｑ２のオフ時にはスイッチング素子Ｑ１に並列接続された環流用のダイオードを通して平滑コンデンサＣｔに放出される。つまり、コンデンサＣｔの両端電圧は整流器ＤＢの出力電圧のピーク値よりも高くすることができる。この種の動作は昇圧チョッパ回路として知られている。このようなチョッパ回路としての動作によって、整流器ＤＢに入力される電流を高周波的に流すことが可能になり、商用電源ＡＣと整流器ＤＢとの間に高周波阻止用のフィルタを設けると、商用電源ＡＣへの高周波電流の漏洩を抑制して高周波電流歪を抑制することができる。
【００７９】
一方、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオンオフすることによって、平滑コンデンサＣｔを直流電源とするハーフブリッジ型のインバータ回路として動作して放電灯Ｌａには高周波電流を流すことができる。つまり、本実施形態の構成はスイッチング素子Ｑ２がインバータ回路とチョッパ回路とに兼用された形になる。本実施形態においては２個の検出手段ＤＭ１，ＤＭ２を設けてあり、一方の検出手段ＤＭ１は平滑コンデンサＣｔの両端間に接続され、他方の検出手段ＤＭ２は放電灯Ｌａの両フィラメントの電源側端間に接続される。
【００８０】
いま、フィラメントＦ１のエミッタが減少したとすると、放電灯Ｌａで消費される電力が増減するのに対して、スイッチング素子Ｑ２の動作が変化せず整流器ＤＢを通して入力される電力に変化がないとすると、平滑コンデンサＣｔの両端電圧電圧Ｖｄｃが変化する。そこで、検出手段ＤＭ２によって平滑コンデンサＣｔの両端電圧Ｖｄｃの変化を検出することで、放電灯Ｌａが寿命末期に近付いた可能性があることを簡易的に検出する。その後、上述した検出手段ＤＭと同様の検出手段ＤＭ１を動作させて、瞬間的に検出モードに移行させて放電灯Ｌａの異常の有無を確実に検出することによって、より確実に放電灯Ｌａの寿命末期を検出することが可能になる。他の構成および動作は第６の実施の形態と同様である。
【００８１】
（第１０の実施の形態）
本実施形態は、図９に示した第６の実施の形態の回路構成において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の通過電流について所定の位相での電流値を検出することによって、放電灯Ｌａの状態を検出するものである。つまり、第７の実施の形態においても説明したように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の電流ＩＱ１，ＩＱ２を検出することで放電灯Ｌａのランプ電圧に対応した情報を得ることができる。放電灯Ｌａが寿命末期になってランプ電流に影響が出ると、ランプ電流を反映したスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電流ＩＱ１，ＩＱ２にも変化が現れる。
【００８２】
たとえば、図１６に示すように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれオンにする時点（時刻ｔ６１，ｔ６４）を起点として、起点から設定時間の経過後の時点（時刻ｔ６３，ｔ６６）における電流ＩＱ１，ＩＱ２を検出し、この電流値に基づいて放電灯Ｌａの状態を判断するのである。なお、起点は時刻ｔ６１，ｔ６４に限らず、電流ＩＱ１，ＩＱ２が０になる時点（時刻ｔ６２，ｔ６５）などを起点としてもよい。いずれにせよ、通常時とは異なる検出モードを設定してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に流れる電流ＩＱ１，ＩＱ２を検出することで、放電灯Ｌａの寿命末期を確実に検出することが可能になる。他の構成および動作は他の実施形態と同様である。
【００８３】
（第１１の実施の形態）
本実施形態は図１７に示すように、点灯回路１としてフルブリッジ型のインバータ回路を用いるものである。すなわち、直流電源としての平滑コンデンサＣｔ（この平滑コンデンサＣｔは別途に充電される）の両端間にスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の直列回路とを接続し、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ５によりブリッジ回路を構成してある。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ５は、トランジスタのコレクタ−エミッタにダイオードを逆並列に接続したものやＭＯＳＦＥＴにより実現される。スイッチイング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の接続点との間には、直流カット用のコンデンサＣｃｔｏインダクタＬｒと放電灯Ｌａとの直列回路が接続され、放電灯Ｌａのフィラメントの非電源側端間にはコンデンサＣｒが接続される。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ５は制御回路ＣＮによりオンオフされ、対角位置のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６、Ｑ４，Ｑ５が同時にオンになる期間を有し、かつブリッジ回路の各アームを構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、Ｑ５，Ｑ６は同時にオンにならないように制御される。もっとも簡単な制御としては、ブリッジ回路の各アームを構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、Ｑ５，Ｑ６が交互にオンオフされる。
【００８４】
スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のオンオフの周波数は、コンデンサＣｒとインダクタＬｒとからなる共振回路の共振周波数よりも高く設定してあり、いわゆる遅相動作を行なう。コンデンサＣｃは共振回路への直流電流をカットし、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のオンデューティを等しく制御する場合には、コンデンサＣｃの両端電圧の平均値はゼロになる。
【００８５】
本実施形態の回路構成では、放電灯Ｌａの両フィラメントと制御手段ＣＮなどの基準電位であるＨ点との間にはスイッチング素子Ｑ４，Ｑ６が介在しているから、ランプ電圧を検出するタイミングとしては、一方のフィラメントが基準電位に接続されるタイミングが望ましい。そこで、本実施形態ではスイッチング素子Ｑ６がオンになるタイミングで放電灯Ｌａのランプ電圧を検出している。つまり、検出手段ＤＭは制御手段ＣＮと連動してランプ電圧を検出する。他の構成および動作は他の実施形態と同様である。
【００８６】
（第１２の実施の形態）
本実施形態は、放電灯Ｌａの状態を検出する方式が複数用いられる場合に適したものである。すなわち、上述した各実施形態において説明したように、検出モードは放電灯Ｌａの異常を通常の状態より検出しやすい状態に移行させている。複数の検出方式を用いると、各検出方式によって放電灯Ｌａの異常を検出しやすい条件が異なる場合があるから、各検出方式ごとに検出モードの設定を変更するのが望ましいことになる。
【００８７】
たとえば、２つの検出方式を採用するときには、図１８に示すように、モード１やモード２のような通常時（動作モード）とは異なる状態の検出モードを２種類設定し、各検出モードで対応する検出方式により放電灯Ｌａの異常を検出するのである。ここでは、一方の検出モード（検出モード１）を上述した寿命末期に対応するものとし、他方の検出モード（検出モード２）をフィラメント電圧の上昇によりフィラメントの異常を検出するものとする。検出モード２では、フィラメント電流が大きくなるときにフィラメント電圧の変化が一層顕著に現れるので、フィラメント電流が大きくなるように設定することにより、異常を確実に検出することが可能になる。
【００８８】
図１８では期間ｔ１〜ｔ２および期間ｔ６〜ｔ７が検出モード１、期間ｔ３〜ｔ４および期間ｔ８〜ｔ９が検出モード２であり、検出モード１でランプ状態を検出し、検出モード２でフィラメント状態を検出する。なお、時刻ｔ１以前および期間ｔ２〜ｔ３、期間ｔ４〜ｔ５は点灯回路１の出力レベルが出力レベル１であるモード１、期間ｔ５〜ｔ６、期間ｔ７〜ｔ８、時刻ｔ９以降はモード２である。なお、出力レベル１、出力レベル２はたとえば調光により変化する出力レベルに対応する。他の構成および動作は他の実施形態と同様である。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、放電灯に点灯用の電力を供給するとともに出力レベルが可変である点灯回路と、放電灯の異常に対応した電気量を検出する検出手段と、放電灯の点灯時に点灯回路の動作状態のうち異常に対応した電気量の変化が通常時より大きくなる規定の出力レベルの動作状態を検出モードとし、人の目が放電灯の明るさ変化を感知しない程度の時間内で設定された期間だけ検出モードに移行させて検出手段による電気量の検出を行う検出制御手段とを備えるものであり、通常の点灯状態とは異なる検出モードに移行させて放電灯の異常を検出するから、高精度の検出手段を用いることなく低コストながらもランプの異常検出を確実に行うことができる。しかも、人の目に感知されない程度の期間内で点灯回路の出力を変化させるから、照明用の光源として放電灯を用いても実用上で問題が生じない。
【００９０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記点灯回路が、複数個のキャパシタへの充電経路と放電経路とに配置した複数個のスイッチ素子を備えるとともに、いずれかのスイッチ素子を介して直流電源からキャパシタを充電し、スイッチ素子のオンオフの組み合わせによって各キャパシタの放電経路を選択することにより電圧値が段階的に変化するとともに極性が交互に反転する出力電圧を発生させるスイッチトキャパシタ回路からなり、前記点灯回路は、前記放電灯の特性電圧よりも高い電圧と低い電圧とを交互に印加するものであり、放電灯の特性電圧よりも高い電圧と低い電圧とを交互に印加することで、限流素子小型化ないし不要にすることが可能になる。
【００９１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記検出モードの期間を印加電圧を増大させた後にランプ電流が追随して増加する時間以上としたものであり、検出モードへの移行によってランプ電流が追随して変化し、検出モードで安定した状態になってから放電灯の状態を検出することになり、再現性のよい異常検出が可能になる。
【００９４】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記検出モードでは、放電灯の寿命末期時におけるランプ電圧とランプ電流との少なくとも一方が、検出モードに移行する前のモードよりも大きく変化するように点灯回路の出力レベルが設定されるから、放電灯の異常が検出しやすくなり、確実に異常検出が行える。
【００９５】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記検出モードでは、放電灯への供給電力の実効値を検出モードの移行前から変化させず、放電灯の特性電圧よりも高い電圧と低い電圧との電圧差を大きくするものであり、検出モードへの移行による放電灯の光出力の変化をより抑制することができる。
【００９６】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記点灯回路が、直流電源をスイッチング素子のオンオフによって高周波電力に電力変換するインバータ回路であって、点灯回路から共振回路を通して放電灯に高周波電力を供給するものであり、一般に普及しているインバータ回路において放電灯の異常状態を確実に行うことができる。
【００９７】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記検出モードの期間を印加電圧を増大させた後にランプ電流が追随して増加する時間以上としたものであり、検出モードへの移行によってランプ電流が追随して変化し、検出モードで安定した状態になってから放電灯の状態を検出することになり、再現性のよい異常検出が可能になる。
【００９８】
請求項８の発明は、請求項２または請求項６の発明において、前記検出モードの期間を、放電灯への印加電圧の１周期分より長く１ｍｓより短い時間としたものであり、放電灯の状態を安定しかつ光出力の変化がない状態で検出することができる。
【０１００】
請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８の発明において、前記検出モードでは、放電灯の寿命末期時におけるランプ電圧とランプ電流との少なくとも一方が、検出モードに移行する前のモードよりも大きく変化するように点灯回路の出力レベルが設定されたものであり、放電灯の異常が検出しやすくなり、確実に異常検出が行える。
【０１０１】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９の発明において、前記検出モードに移行する際に前記点灯回路の出力レベルを段階的に変化させるものであり、検出モードへの移行時に点灯回路の内部でのストレスの発生を抑制することができ、安定した動作が得られる。
【０１０２】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０の発明において、前記検出モードにおいて検出する電気量は、放電灯以外の回路要素に関する電気量であり、放電灯の異常を簡易的に検出することができる。
【０１０３】
請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１１の発明において、前記検出手段が、前記電気量を逐次蓄積するとともに履歴に基づいて異常の有無を判定する信号処理部と、放電灯に異常が検出されると点灯回路を保護する方向に制御する保護制御部とを備えるものであり、履歴を蓄積しているから、放電灯の異常の兆候を早期に発見することができ、安全性や利便性を高めることができる。
【０１０４】
請求項１３の発明は、請求項１ないし請求項１２の発明において、前記検出モードへの移行は、放電灯の定常点灯時に定期的に繰り返されるものであり、定期的に放電灯の状態を検出することで異常を確実に検出できる。
【０１０５】
請求項１４の発明は、請求項１ないし請求項１２の発明において、前記検出モードへの移行は、点灯回路の起動毎に設定した起点から設定期間の経過後に行なわれるものであり、点灯回路の起動毎に放電灯の状態を検出することで異常を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は動作説明図である。
【図２】同上に用いる点灯回路の具体構成を示す回路図である。
【図３】図２に示した点灯回路の動作説明図である。
【図４】同上に用いる検出手段を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す動作説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す動作説明図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す動作説明図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す動作説明図である。
【図９】本発明の第６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】本発明の第７の実施の形態を示す動作説明図である。
【図１２】同上の変形例を示す回路図である。
【図１３】同上の変形例を示す回路図である。
【図１４】本発明の第８の実施の形態を示す動作説明図である。
【図１５】本発明の第９の実施の形態を示す回路図である。
【図１６】本発明の第１０の実施の形態を示す動作説明図である。
【図１７】本発明の第１１の実施の形態を示す回路図である。
【図１８】本発明の第１２の実施の形態を示す動作説明図である。
【図１９】従来例を示す要部回路図である。
【図２０】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
１  点灯回路
１０  信号処理部
１１  瞬時値検出部
１２  表示部
１３  保護制御部
１４  通信部
１５  リセット部
Ｃ１〜Ｃ５  キャパシタ
ＤＣ  直流電源
Ｃｒ  コンデンサ
ＤＭ  検出手段
ＤＭ１，ＤＭ２  検出手段
Ｌａ  放電灯
Ｌｒ  インダクタ
Ｑ１〜Ｑ６  スイッチング素子
Ｓｍ１〜Ｓｍ４（ｍ＝１〜５）  スイッチ素子
Ｓ６  スイッチ素子
ＳＣ  スイッチトキャパシタ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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