(57)【要約】【課題】整流点灯、非整流点灯ランプの電圧異常上昇及び始動不能等のランプ異常に対し、装置やランプの不具合発生を防止できる放電灯点灯装置を得る。【解決手段】直流電源Ｅの直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路ＩＶ、バラストチョ−クＴ１、このバラストチョークＴ１にランプＬＡを介して接続されるカップリングコンデンサＣ４を有する放電灯負荷回路ＬＡＣ、カップリングコンデンサＣ４によりランプ整流点灯時のランプ電流の非対称を検出し、この検出された非対称の電流に基づいてインバータ回路ＩＶの発振を制御する整流点灯保護手段ＮＰ１Ａ、ランプＬＡの電圧でランプ非整流点灯時のランプ電圧を検出し、この検出された電圧に基づいてインバータ回路ＩＶの発振を制御するランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂとを有するランプ異常保護回路ＮＰ１と、を備える。【選択図】        図１
2004303520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
この直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
バラストチョ−ク、このバラストチョークにランプを介して接続されるカップリングコンデンサを有し、上記インバ−タ回路からの高周波電流により上記ランプを点灯させる放電灯負荷回路と、
前記カップリングコンデンサの電圧レベルでランプ整流点灯時のランプ電流の非対称を検出し、この検出された非対称の電流に基づいて前記インバータ回路の発振を制御する整流点灯保護手段及び前記ランプの電圧レベルでランプ非整流点灯時のランプ電圧を検出し、この検出された電圧に基づいて前記インバータ回路の発振を制御するランプ電圧異常上昇保護手段とを有するランプ異常保護回路と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
インバータ回路はランプ始動前に前記ランプの電極を予熱する予熱制御部を備え、
ランプ異常保護回路のランプ電圧異常上昇保護手段は、前記ランプ電圧のピーク間電圧があらかじめ定めたしきい値を越えたときに前記インバータ回路の発振を停止させるようにし、
前記ランプ電圧異常上昇保護手段の動作感度をランプ始動までは低下させるレベルシフト部を備え、
整流点灯保護手段を、前記ランプ始動までは動作しないようにした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】
直流電源投入からランプの始動時間よりも十分長い一定時間、ランプ異常保護回路を動作させないようにしたマスク部を備えた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４】
ランプ始動を整流点灯保護機能の出力変化で検出することを特徴とする請求項１〜３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】
この発明は、スイッチング素子によって生成された高周波電流により放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放電灯点灯装置は、直流電源Ｅと、直流電源Ｅから供給される直流電流をスイッチングして高周波電流を生成するスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、放電灯ＬＡおよびカップリングコンデンサＣ４を直列に接続し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２によって生成される高周波電流によって放電灯ＬＡを点灯させる放電灯負荷回路ＬＡＣと、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御するスイッチング素子制御回路ＩＣ１とを備えた放電灯点灯装置において、カップリングコンデンサＣ４に発生する電圧を検出することにより放電灯ＬＡの異常を識別し、スイッチング素子制御回路ＩＣ１に制御信号を出力する保護回路ＮＰ２を設けている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１５２８９号公報（段落００３５〜００４７、図１〜図８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電灯点灯装置では、放電灯ＬＡが製造上の問題で、電極Ｆ１，Ｆ２共に熱電子が放出できない等の不良で、放電灯ＬＡは始動し非整流点灯するが、放電灯電圧が異常に高い状態が発生した場合、放電灯電流は対称であり、かつ、放電灯インピーダンスは正常と大差がないためランプ異常保護回路ＮＰ２が動作しないのでこの異常（過負荷）状態が継続し、不具合が生じる問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の第１の目的は、簡単な回路によりランプ寿命末期やランプ不良が要因で発生する可能性がある整流点灯、非整流点灯ランプの電圧異常上昇及び始動不能等のランプ異常に対し、この異常状態の継続を回避することにより装置やランプの不具合発生を防止できる放電灯点灯装置を得ることである。
【０００６】
また、この発明の第２の目的は、ランプ始動時の一時的な整流点灯や高電圧発生によりランプ異常保護回路が不要動作し、ランプが正常点灯しなくなることを防止できる放電灯点灯装置を得ることである。
【０００７】
また、この発明の第３の目的は、ランプ始動時に、ランプ電極を予熱する機能を有するものにおいて、ランプ始動に必要な高電圧を得られるとともに、ランプが始動しない場合に生じる異常な高電圧発生によるインバータ故障を防止することができ、さらに、ランプ始動までは整流点灯保護機能が動作しないように制御することにより正常ランプを確実に点灯できる放電灯点灯装置を得ることである。
【０００８】
また、この発明の第４の目的は、ランプ始動を整流点灯保護機能を流用し、この出力変化で判断させることにより余分な検出回路を必要としない安価な放電灯点灯装置を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、バラストチョ−ク、このバラストチョークに放電灯（以下、ランプと称す）を介して接続されるカップリングコンデンサを有し、上記インバ−タ回路からの高周波電流により上記ランプを点灯させる放電灯負荷回路と、前記カップリングコンデンサの電圧レベルでランプ整流点灯時のランプ電流の非対称を検出し、この検出された非対称の電流に基づいて前記インバータ回路の発振を制御する整流点灯保護手段及び前記ランプの電圧レベルでランプ非整流点灯時のランプ電圧を検出し、この検出された電圧に基づいて前記インバータ回路の発振を制御するランプ電圧異常上昇保護手段とを有するランプ異常保護回路と、を備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す放電灯点灯装置の回路図、図２はランプ電圧の波形図である。
図１において、放電灯点灯装置は、直流電源Ｅに接続され、直流電源Ｅの直流電流をスイッチングして高周波電圧に変換するインバータ回路ＩＶ、インバータ回路ＩＶによって生成された高周波電圧によりランプＬＡを点灯させる放電灯負荷回路ＬＡＣ、放電灯負荷回路ＬＡＣの異常を検出しインバータ回路ＩＶの動作を停止させる制御信号を出力するランプ異常保護回路ＮＰ１から構成される。
【００１１】
以下、各回路の詳細について説明する。インバータ回路ＩＶは、起動抵抗Ｒ１と制御電源コンデンサＣ１を直列に接続し、この制御電源コンデンサＣ１に定電圧ダイオードＤＺ１を並列に接続した始動回路と、直流電源Ｅの両極間に直列に接続された一対のＭＯＳ−ＦＥＴ  Ｑ１、Ｑ２（以下、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２という）と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御するインバータ制御回路ＩＣ１（以下、ＩＶ制御回路ＩＣ１という）と、ＩＶ制御回路ＩＣ１を介してスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング周波数を設定する周波数制御回路ＦＣ１を備え、ＩＶ制御回路ＩＣ１の各端子は、それぞれ、電源端子１（以下、端子１という）が制御電源コンデンサＣ１に、出力端子２、３、４（以下、端子２、３、４という）がスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に、発振制御端子６、７（以下、端子６、７という）が周波数制御回路ＦＣ１に接続されている。
【００１２】
この周波数制御回路ＦＣ１は、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子６、７と直流電源Ｅの負極間に並列に接続された主発振抵抗Ｒ２と発振コンデンサＣ２とから構成されており、こうして、この発振コンデンサＣ２の容量等によって定まる定数Ｋに対して、周波数ｆ＝Ｋ＊（一定の直流電位であるＩＶ制御回路の端子６から流出する電流）でＩＶ制御回路ＩＣ１が発振することにより、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が周波数ｆでスイッチング動作する。また、発振停止端子５（以下端子５と称す）は規定電圧以上の電圧を印加するとＩＶ制御回路ＩＣ１の発振を停止させる機能がある。
【００１３】
次に、放電灯負荷回路ＬＡＣについて説明する。放電灯負荷回路ＬＡＣは、スイッチング素子Ｑ２の両端にバラストチョークＴ１が電極Ｆ１、Ｆ２を有するランプＬＡを介してカップリングコンデンサＣ４を直列に接続され、ランプＬＡに始動コンデンサＣ３が並列に接続される。
【００１４】
次に、ランプ異常保護回路ＮＰ１について説明する。
ランプ異常保護回路ＮＰ１は、ランプＬＡが整流点灯時にインバータ回路ＩＶの発振を制御する整流点灯保護手段ＮＰ１Ａと、ランプＬＡの非整流点灯時にインバータ回路の発振を制御するランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂから構成される。
【００１５】
まず、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａは、電圧検出部ＶＩＮ、コンパレート部ＣＯＭＰ、制御信号出力部ＶＯＵＴａから構成される。
電圧検出部ＶＩＮは、カップリングコンデンサＣ４の両端の電圧を分圧・レベルシフトする検出抵抗Ｒ１０、Ｒ１１と定電圧ダイオードＤＺ２およびこの分圧された電圧の高周波リプル成分を除去するコンデンサＣ１０を備え、直流に変換された検出電圧がコンパレータ部ＣＯＭＰに出力される。また、コンパレータ部ＣＯＭＰは、２つのコンパレータＩＣ２およびＩＣ３を備えるとともに、制御電源コンデンサＣ１の直流電圧を抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４で分圧した２つの基準電圧の内、高しきい値を決める抵抗Ｒ１２および抵抗Ｒ１３の接続点の電圧がコンパレータＩＣ２の非反転入力端子に、低しきい値を決める抵抗Ｒ１３および抵抗Ｒ１４の接続点の電圧がコンパレータＩＣ３の反転入力端子に入力され、さらに、電圧検出部ＶＩＮからの検出電圧がコンパレータＩＣ２の反転入力端子およびコンパレータＩＣ３の非反転入力端子に入力されるよう構成することによって、ウインドウ型のコンパレータを構成している。
【００１６】
制御信号出力部ＶＯＵＴａにおいては、コンパレータ部ＣＯＭＰのコンパレータＩＣ２、ＩＣ３の出力端子はオープンコレクタであり、これらの出力端子にプルアップ抵抗１５が接続されており、この両出力端子がトランジスタＱ３のベースに接続される。このトランジスタＱ３のコレクタ端子と制御電源コンデンサＣ１の正極間には分圧用の抵抗Ｒ１６が接続され、また、コレクタ端子がＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５にダイオードＤ４を介して接続されている。
ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５と直流電源Ｅの負極間には電圧の分圧および外部高周波ノイズ除去用のコンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１７の並列回路が接続されている。
【００１７】
次に、ランプ非整流電圧異常上昇保護回路ＮＰ１Ｂにおいては、直列に接続されたコンデンサＣ５、Ｃ６のコンデンサＣ６の一端は直流電源Ｅの負極に、コンデンサＣ５の他端はランプＬＡの電極Ｆ１に接続されている。
また、アノードとカソードが接続されたダイオードＤ１、Ｄ２の接続点はコンデンサＣ５、Ｃ６の接続点に接続され、ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ７を介して直流電源Ｅの負極に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは直流電源Ｅの負極に接続される。また、ツェナーダイオードＤＺ３、抵抗Ｒ３，ダイオードＤ３の直列回路がダイオードＤ２とコンデンサＣ７の接続点とＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５の間に接続されている。
なお、コンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１７は整流点灯保護手段ＮＰ１Ａと兼用している。
【００１８】
次に、この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の動作について説明する。放電灯点灯装置が起動され、インバータ回路ＩＶに直流電源Ｅから電流が供給されると、直流電源Ｅから起動抵抗Ｒ１を介して流れる起動電流によって制御電源コンデンサＣ１が充電され、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子１の電圧が規定の動作電圧に達すると、ＩＶ制御回路ＩＣ１が周波数制御回路ＦＣ１で決定される周波数ｆで発振し、端子２、４からスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に高周波信号が出力される。
【００１９】
そして、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が交互にオン・オフ動作することにより、放電灯負荷回路ＬＡＣには高周波電流が供給され、この高周波電流によってバラストチョークＴ１および始動コンデンサＣ３からなる直列回路がＬＣ共振を生じ、始動コンデンサＣ３、すなわち、ランプＬＡの両端に高電圧が発生して、ランプＬＡが始動され、周波数ｆで点灯を継続する。なお、制御電源コンデンサＣ１には、並列に定電圧ダイオードＤＺ１が接続されているため、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子１に印加される電圧はこの定電圧ダイオードＤＺ１のツェナー電圧によって制限される。
【００２０】
次に、ランプ保護回路ＮＰ１の整流点灯保護手段ＮＰ１Ａの動作について図１、２を用いて説明する。
ランプＬＡ点灯時、スイッチング素子Ｑ２の端子電圧、すなわち放電灯負荷回路ＬＡＣへの入力電圧はピーク値が直流電源Ｅの電圧で周波数ｆを有する高周波電圧となる。そして、カップリングコンデンサＣ４には、直流電圧に若干の高周波電圧が重畳された準直流的な電圧が発生する。
この準直流的な電圧が、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａの電圧検出部ＶＩＮで分圧・レベルシフトされ、コンデンサＣ１０によって高周波成分が除去されて直流電圧に変換された後、コンパレータ部ＣＯＭＰに出力される。そして、この直流電圧がコンパレータＩＣ２およびコンパレータＩＣ３から構成されるウィンドウ型のコンパレータで２つの基準電圧と比較され、基準電圧の範囲外となった時にトランジスタＱ３がオフとなってＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が入力され、ＩＶ制御回路ＩＣ１の発振が停止し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング動作が停止される。
【００２１】
次に、ランプＬＡの各負荷状態に対応した整流点灯保護手段ＮＰ１Ａの動作について説明する。まず、カップリングコンデンサＣ４の両端に発生する電圧は検出抵抗Ｒ１０と検出抵抗Ｒ１１によって分圧、定電圧ダイオードＤＺでレベルシフトされ、コンデンサＣ１０によって高周波成分が除去されたときの電圧は、例えば、全光正常点灯時は７Ｖ程度、ランプＬＡの異常時の内、整流点灯１（電極Ｆ１が寿命末期で電子が放出しにくい状態）では、９．４Ｖ程度、整流点灯２（電極Ｆ２が寿命末期で電子が放出しにくい状態）では、４．８Ｖ程度の直流電圧となるように検出抵抗Ｒ１０と検出抵抗Ｒ１１等の値を設定する。
なお、ランプＬＡが不点灯または無負荷となった場合は０Ｖである。
また、全光点灯時、整流点灯１、整流点灯２の場合のランプＬＡの高周波ランプ電流波形は図２に示すように全光点灯時が対称波形（図２（ａ））であるのに対して、整流点灯１（図２（ｂ））および整流点灯２（図２（ｃ））の時は非対称波形である。
【００２２】
このようにして、図１のコンパレータＩＣ２、ＩＣ３で構成されたコンパレータ部ＣＯＭＰの高しきい値側の基準電圧を、例えば８Ｖに、また、低しきい値側の基準電圧を６Ｖになるように予め抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４を設定しておけば、上記のように全光正常点灯時、整流点灯１、整流点灯２および不点灯、無負荷の場合に対応して設定した直流電圧をこのコンパレータ部ＣＯＭＰに入力することによって、全光正常点灯時はコンパレータＩＣ２、ＩＣ３の出力が両方ともＨＩで制御信号出力部ＶＯＵＴａのトランジスタＱ３がオン状態であるためＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力されず全光正常点灯を継続させることができる。
【００２３】
一方、整流点灯１ではコンパレータＩＣ２の出力が、また、整流点灯２および不点灯、無負荷ではコンパレータＩＣ３の出力がＬＯとなり、トランジスタＱ３がオフするためＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力され、インバータ回路ＩＶの発振を停止させて、整流点灯時や不点灯時にはバラストチョークＴ１や始動コンデンサＣ３への過大電流を遮断して回路の破壊を防止するとともに、無負荷時にはランプＬＡのソケットに発生する高周波電圧をオフすることができる。
【００２４】
次にランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂの動作について図１，図３により説明する。
図３（ａ）は正常点灯時のランプ電圧、図３（ｂ）はランプＬＡが非整流点灯で電圧異常上昇した時のランプ電圧波形を示す。
整流点灯保護手段ＮＰ１Ａは図２（ｂ）、（ｃ）に示すようにランプＬＡの高周波ランプ電流波形が、非対称波形となる整流点灯に対する保護を行うが、図３（ｂ）のようにランプＬＡが非整流点灯で電圧異常上昇のときはランプ電圧波形が対称であり保護ができないので、ランプＬＡが非整流点灯で電圧異常上昇のときも保護できるものである。なお、この非整流点灯で電圧異常上昇するのは、発生確率は少なく、ランプＬＡの封入ガスの異常等で生じる。
【００２５】
ランプＬＡの両端の高周波電圧は、コンデンサＣ５，Ｃ６の容量比で分圧された電圧がコンデンサＣ６に印加され、ダイオードＤ１，Ｄ２の整流作用により、コンデンサＣ６の高周波電圧波形のピーク間に相当する直流電圧がコンデンサＣ７に生じる。
ここでランプＬＡが非整流点灯で電圧異常上昇してランプ電圧が図３（ｂ）に示すように正常点灯時のピーク電圧以上となったとき、定電圧ダイオードＤＺ３が動作し、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力され、インバータ回路ＩＶの発振を停止するように、抵抗Ｒ３の値を定めることにより、ランプが非整流点灯しランプ電圧が正常点灯以上となったとき、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５にダイオードＤ１，Ｄ２とコンデンサＣ７によって整流平滑された電流である発振停止信号が  抵抗Ｒ３、ダイオードＤ３を介してＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に出力され、インバータ回路ＩＶの発振が停止する。
【００２６】
以上のように、簡単な回路によりランプＬＡ寿命末期やランプ不良が要因で発生する整流点灯、非整流点灯ランプの電圧異常上昇及び始動不能等に対し、この異常状態の継続を回避することができ、装置やランプの不具合発生を防止することができる。
また、ランプ始動を整流点灯保護手段ＮＰ１Ａの出力変化で検出することができ、回路を簡単にすることができる。
【００２７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２を示す放電灯点灯装置の回路図、図５は動作を示すランプ電圧の波形図である。
本実施の形態は実施の形態１のランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂの動作感度をランプ始動までは低下させるように制御するレベルシフト部を追加したものである。
図４において、実施の形態１の図１と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２８】
レベルシフト部ＬＶＳにおいては、トランジスタＱ４のベースが抵抗Ｒ１９を介してコンパレータ部ＣＯＭＰのコンパレータＩＣ２、ＩＣ３の両出力端子に接続され、コレクタが抵抗Ｒ２３を介して制御電源コンデンサＣ１に、アノードが電源Ｅの負極に接続されている。
また、トランジスタＱ５のベースが抵抗Ｒ２１を介してトランジスタＱ４のコレクタに、コレクタが抵抗Ｒ２０を介してランプ電圧異常上昇保護機能ＮＰ１Ｂの抵抗Ｒ３トダイオードＤ３の接続点に、アノードが電源Ｅの負極に接続されている。
また、トランジスタＱ６のベースが抵抗Ｒ２２を介してトランジスタＱ４のコレクタに、コレクタがトランジスタＱ３のコレクタに、アノードが電源Ｅの負極に接続されている。
【００２９】
周波数制御回路ＦＣ２においては、実施の形態１の図１で示した周波数制御回路ＦＣ１において、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子６と直流電源Ｅの負極間に予熱制御部である予熱発振抵抗Ｒ４と予熱発振コンデンサ１３の直列回路を接続している。
【００３０】
整流点灯保護手段ＮＰ１Ａの制御信号出力部ＶＯＵＴｂは実施の形態１の図１で示した制御信号出力部ＶＯＵＴａにおいて、コンパレータ部ＣＯＭＰのコンパレータＩＣ２、ＩＣ３の両出力端子とトランジスタＱ３のベース間に抵抗Ｒ１８を追加接続したものである。
【００３１】
次に、この発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の動作について図４、図５を用いて説明する。全体の動作は実施の形態１と同じであり説明を省略し、主として整流点灯保護手段ＮＰ１Ａ、ランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂ、レベルシフト部ＬＶＳ及び周波数制御回路ＦＣ２の動作について説明する。
図５（ａ）はランプＬＡの両電極Ｆ１，Ｆ２間の高周波包絡線電圧波形、図５（ｂ）〜（ｄ）はＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５の電圧波形であり、図５（ｂ）は正常ランプの正常点灯、図５（ｃ）は異常ランプの非整流点灯の電圧異常上昇、図５（ｄ）は寿命末期等のランプの高電圧印加不点灯の場合を各々示す。
【００３２】
まず、図４において、インバータ回路ＩＶが直流電源Ｅに接続され、制御電源コンデンサＣ１の充電電圧がＩＶ制御回路ＩＣ１の発振開始電圧に達するとＩＶ制御回路ＩＣ１が発振を開始する。この時、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子６は一定の直流電圧であって、この端子６から主発振抵抗Ｒ２と予熱発振抵抗Ｒ４を介して電流が流出するが、この内予熱発振抵抗Ｒ４の電流は予熱発振コンデンサＣ１３を充電しており時間経過と共に減少する。ＩＶ制御回路ＩＣ１は、端子６からの流出電流が多いほど発振周波数が高い特性を有しているため、端子６からの流出電流の減少に伴って、ＩＶ制御回路ＩＣ１は最初高い周波数で発振を開始し、徐々に発振周波数が所定の周波数まで低下するように制御される。
【００３３】
次に、ランプＬＡの両極間電圧について図５（ａ）により説明する。正常点灯の場合（点線）は、直流電源ＥをオンするとＩＶ制御回路ＩＣ１が共振周波数より高い周波数で発振を開始するが、図５（ａ）に示すように時刻ｔ０でランプＬＡの両極間電圧は放電灯ＬＡの始動電圧ＶＡ１よりも低い電圧ＶＥになるようにしてあるので、ランプＬＡが点灯することはなく、放電灯ＬＡの電極Ｆ１およびＦ２に流れる共振電流によって電極Ｆ１、Ｆ２が予熱される。
【００３４】
そして、ＩＶ制御回路ＩＣ１の発振周波数が低くなると、ランプＬＡの両極間電圧が上昇し、正常点灯のときは、時刻ｔ１にランプＬＡの両極間電圧がＶＡ１に達すると、ランプＬＡが始動する（時刻ｔ０からｔ１までが予熱時間）。ランプＬＡが点灯するとランプＬＡのインピーダンスが変化し、ランプＬＡの両極間の電圧はＶＡ２に低下し点灯を継続する。
【００３５】
一方、ランプＬＡが製造不良等で非整流点灯で電圧が異常上昇する場合（一点鎖線）は、図５（ａ）に示すように時刻ｔ０から時刻ｔ２間でＶＥからＶＢ１まで上昇し、ランプＬＡのインピーダンス変化によりランプＬＡの両極間の電圧はＶＢ２に低下するが、時刻ｔ３で後述の非整流異常点灯保護手段ＮＰ１Ｂによりインバータ回路ＩＶの発振が停止される。
また、ランプＬＡが寿命末期で高電圧印加不点灯する場合（実線）は、図５（ｄ）にすように時刻ｔ０から時刻ｔ４間でＶＥからＶＣ１まで上昇するが後述の非整流異常点灯保護手段ＮＰ１Ｂによりインバータ回路ＩＶの発振が停止される。
【００３６】
次に、ランプＬＡの点灯状態に対する整流点灯保護手段ＮＰ１Ａ、ランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂ、レベルシフト部ＬＶＳの動作を説明する。
正常点灯の場合は、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａにおいては時刻ｔ０からランプＬＡの点灯時刻ｔ１までは、ランプＬＡが不点灯なので、カップリングコンデンサＣ４には殆ど電圧が発生せず、電圧検出部ＶＩＮでは電圧が検出されず、コンパレータＩＣ２、ＩＣ３の出力がＬＯとなり制御信号出力部ＶＯＵＴａのトランジスタＱ３がオフしている。
【００３７】
一方、レベルシフト部ＬＶＳにおいては、時刻ｔ０からランプＬＡの点灯時刻ｔ１までは、トランジスタＱ４がオフし、制御電源コンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒ２３，Ｒ２１を介してトランジスタＱ５のベースに供給されトランジスタＱ５がオンしている。また、制御電源コンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒ２３，Ｒ２２を介してトランジスタＱ６のベースに供給されトランジスタＱ６がオンしている。
【００３８】
このため、非整流異常点灯保護手段ＮＰ１Ｂからの発振停止信号は抵抗Ｒ３、Ｒ２０の分圧でＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に出力されるので、図５（ｂ）に示すようにＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５の電位が低電位に保たれ、インバータ回路の発振が停止するしきい値Ｖ（ＴＨ）より、十分低いレベルとなり、インバータ回路ＩＶの発振は不要動作があっても非整流異常点灯保護手段ＮＰ１ＢからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力されず、時刻ｔ１において電圧Ｖａ１でランプＬＡが支障なく点灯される。
このとき、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａからの発振停止信号がＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に出力されず、インバータ回路ＩＶの発振は継続される。
【００３９】
次に、時刻ｔ１でランプＬＡが点灯すると、ランプＬＡのインピーダンスが変化しランプＬＡの両端電圧が下がるためＶａ２となる。このとき、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａでは電圧検出部ＶＩＮによりカップリングコンデンサＣ４に発生した電圧が検出され、コンパレータＩＣ２，ＩＣ３の出力が反転しＨＩとなりトランジスタＱ３、トランジスタＱ４がオンとなる。そして、トランジスタＱ４がオンとなるとトランジスタＱ５，Ｑ６のベースに電流が供給されずトランジスタＱ５，Ｑ６はオフとなり、図５（ｂ）に示すようにＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５の電圧がＶａ３と元のレベルにレベルシフトされる。しかし、正常点灯ではしきい値Ｖ（ＴＨ）より、低いレベルであり非整流異常点灯保護手段ＮＰ１ＢからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力されず、時刻ｔ１以降もランプＬＡは点灯状態が継続される。
【００４０】
次に、ランプＬＡが非整流点灯で電圧が異常上昇する場合は、図５（ｃ）に示すように、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａにおいては時刻ｔ０からランプＬＡの点灯時刻ｔ１までは、ランプＬＡが不点灯なので制御信号出力部ＶＯＵＴｂのトランジスタＱ３がオフしている。
また、レベルシフト部ＬＶＳにおいては、時刻ｔ０からランプＬＡの点灯時刻ｔ１までは、トランジスタＱ４がオフし、制御電源コンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒ２３，Ｒ２１を介してトランジスタＱ５のベースに供給されトランジスタＱ５がオンしている。また、制御電源コンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒ２３，Ｒ２２を介してトランジスタＱ６のベースに供給されトランジスタＱ６がオンしている。
【００４１】
このため、非整流異常点灯保護手段ＮＰ１Ｂからの発振停止信号は抵抗Ｒ３、Ｒ２０の分圧でＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に出力されるので、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５の電位が低電位に保たれ、インバータ回路の発振が停止するしきい値Ｖ（ＴＨ）より、十分低いレベルとなり、インバータ回路ＩＶの発振は不要動作があっても非整流異常点灯保護手段ＮＰ１ＢからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力されず、時刻ｔ２において電圧Ｖｂ１でランプＬＡが点灯される。
【００４２】
次に、時刻ｔ２でランプＬＡが点灯すると、ランプＬＡのインピーダンスが変化しランプＬＡの両端電圧が下がるためＶｂ２となる。このとき、整流点灯保護手段ＮＰ１ＡのコンパレータＩＣ２，ＩＣ３の出力が反転しトランジスタＱ３、トランジスタＱ４がオンとなる。そして、トランジスタＱ４がオンとなるとトランジスタＱ５，Ｑ６のベースに電流が供給されずトランジスタＱ５，Ｑ６はオフとなり、図５（ｃ）に示すようにＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５の電圧がＶｂ３と高くレベルシフトされ、しきい値Ｖ（ＴＨ）となるので非整流異常点灯保護手段ＮＰ１ＢからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力され、時刻ｔ４でインバータ回路ＩＶの発振が停止される。
【００４３】
次に、ランプＬＡが寿命末期等で高電圧印加不点灯の場合は、図５（ｄ）に示すように、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａにおいては時刻ｔ０から時刻ｔ４までは、ランプＬＡが不点灯なので制御信号出力部ＶＯＵＴｂのトランジスタＱ３がオフしている。
また、レベルシフト部ＬＶＳにおいては、時刻ｔ０からランプＬＡの点灯時刻ｔ４までは、トランジスタＱ４がオフし、制御電源コンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒ２３，Ｒ２１を介してトランジスタＱ５のベースに供給されトランジスタＱ５がオンしている。また、制御電源コンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒ２３，Ｒ２２を介してトランジスタＱ６のベースに供給されトランジスタＱ６がオンしている。
【００４４】
このため、非整流異常点灯保護手段ＮＰ１Ｂからの発振停止信号は抵抗Ｒ３、Ｒ２０の分圧でＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に出力されるので、ＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５の電位が低電位に保たれるが、ランプＬＡが不点灯であり高電圧となりしきい値Ｖ（ＴＨ）となるので非整流異常点灯保護手段ＮＰ１ＢからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力され、時刻ｔ４でインバータ回路ＩＶの発振が停止される。
【００４５】
以上のように、ランプ始動時に、レベルシフト部ＬＶＳにより、ランプ始動に必要な高電圧を得られるとともに、ランプが始動しない場合に生じる異常な高電圧発生によるインバータ故障を防止することができ、さらに、レベルシフト部ＬＶＳはランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂの回路を兼用して実現することができる。
また、ランプ始動を整流点灯保護手段ＮＰ１Ａの出力変化で検出することができ、回路を簡単にすることができる。
【００４６】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３を示す放電灯点灯装置の回路図、図７はランプ電圧に相当するコンデンサＣ７の電圧波形図である。
本実施の形態は実施の形態２の図４のレベルシフト手段を削除し、また、放電灯点灯回路をオンした後、一定時間、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａ及びランプ電圧異常上昇保護手段ＮＰ１Ｂの機能をマスクするマスク部ＭＳＫを追加したものである。
図６において、実施の形態２の図４と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。
【００４７】
図６に示すように保護回路ＮＰ３には、マスク部ＭＳＫが設けられ、マスク回路ＭＳＫは、抵抗Ｒ２５、Ｒ２６、コンデンサＣ１４、定電圧ダイオードＤＺ５からなるタイマー回路ＴＭとＩＶ制御回路ＩＣ１の発振停止端子５と直流電源Ｅの負極間に接続されたトランジスタＱ７と、このトランジスタＱ７の入力端子には、タイマー回路ＴＭの出力によって駆動されるトランジスタＱ８の出力端子が接続されている。トランジスタＱ８のベースと抵抗Ｒ２５とコンデンサＣ１４の接続点の間にツェナーダイオードＤＺ５が接続され、トランジスタＱ８のコレクタが抵抗Ｒ２４を介して制御電源コンデンサＣ１に接続されている。
【００４８】
このマスク部ＭＳＫは、放電灯点灯装置がオンされると、抵抗Ｒ２５および抵抗Ｒ２６を介してコンデンサＣ１４が充電され、一定時間後にコンデンサＣ１４の電圧が定電圧ダイオードＤＺ５のツェナー電圧を超えた時点でトランジスタＱ８がオンし、トランジスタＱ７がオフされるよう構成されている。なお、このタイマー回路ＴＭを駆動するため、抵抗２５の正極側が制御電源コンデンサＣ１に接続され、さらに、トランジスタＱ７を駆動するため、抵抗Ｒ１７が制御電源コンデンサＣ１とトランジスタＱ７のベース間に接続されている。
【００４９】
次に、図６〜図７を用いてマスク部ＭＳＫと周波数制御回路ＦＣ２の動作について説明する。
まず、図６において、インバータ回路ＩＶが直流電源Ｅに接続され、制御電源コンデンサＣ１の充電電圧がＩＶ制御回路ＩＣ１の発振開始電圧に達するとＩＶ制御回路ＩＣ１が発振を開始する。ＩＶ制御回路ＩＣ１は、端子６からの流出電流が多いほど発振周波数が高い特性を有しているため、上記した端子６からの流出電流の減少に伴って、ＩＶ制御回路ＩＣ１は最初高い周波数で発振を開始し、徐々に発振周波数が所定の周波数まで低下するように制御される。
【００５０】
直流電源Ｅがオンされた後にＩＶ制御回路ＩＣ１が最初に発振する時の発振周波数はバラストチョークＴ１と始動コンデンサＣ３の共振周波数よりも高い周波数で発振を開始する。一方、この時のランプＬＡの両極間電圧は正常点灯時は図７（ａ）に示すように、ランプＬＡの始動電圧ＶＡ１よりも低い電圧ＶＥになるようにしてあるので、ランプＬＡが点灯することはなく、ランプＬＡの電極Ｆ１およびＦ２に流れる共振電流によって電極Ｆ１、Ｆ２が予熱される。
【００５１】
そして、ＩＶ制御回路ＩＣ１の発振周波数、すなわち、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング周波数が徐々に低くなると、ランプＬＡの両極間電圧が徐々に上昇し、図７（ａ）に示すように、時刻ｔ１でランプＬＡの両極間電圧に相当するコンデンサＣ７の電圧がＶＡ１に達すると、ランプＬＡが始動する（従って、時刻ｔ０からｔ１までが予熱時間となる）。ランプＬＡが点灯するとランプＬＡのインピーダンスが変化して周波数が低下し、コンデンサＣ７の電圧はＶＡ２に低下する。そして、以後、周波数はＩＶ制御回路ＩＣ１の発振周波数の低下に対応して定常状態まで低下し、ランプＬＡはバラストチョークＴ１のインピーダンスで決定される所定のランプ電流で点灯を継続する。
【００５２】
一方、この間の整流点灯保護手段ＮＰ１Ａの動作は、正常点灯の場合は図７（ａ）に示すように、直流電源Ｅのオン時刻ｔ０からランプＬＡの点灯時刻ｔ１までは、不点灯の状態に相当するためトランジスタＱ３がオフしているが、タイマー回路ＴＭのコンデンサＣ１４が所定電圧に充電されるまでの間、トランジスタＱ８がオフ、トランジスタＱ７がオンしているため端子５の電位が低電位に保たれる。そして、このマスク部ＭＳＫがない場合は、予熱時間中にトランジスタＱ３がオフされるため整流点灯保護手段ＮＰ１ＡからＩＶ制御回路ＩＣ１に発振停止信号が出力されてランプＬＡを点灯することができないが、マスク部ＭＳＫによって予熱時間中も端子５の電位が低電位に保たれるため、整流点灯保護手段ＮＰ１ＡからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力されず、時刻ｔ１においてランプＬＡが支障なく点灯される。
【００５３】
そして、制御電源コンデンサＣ１から抵抗２５を介してコンデンサＣ１４に充電された電圧が時刻ｔ５において定電圧ダイオードＤＺ５のツェナー電圧に達すると、トランジスタＱ８がオン、トランジスタＱ７がオフ（従って、時刻ｔ０からｔ５までがマスク部ＭＳＫによる整流点灯保護回路ＮＰ３のマスク時間となり、上記予熱時間よりも長く設定されている）するが、時刻ｔ５にはランプＬＡがすでに点灯しており、トランジスタＱ３がオンしており、整流点灯保護手段ＮＰ３から発振停止信号が出力されることはなく、点灯状態が継続される。
【００５４】
一方、ランプＬＡが非整流点灯で電圧が異常上昇する場合は、整流点灯保護手段ＮＰ１Ａにおいては時刻ｔ０からランプＬＡの点灯時刻ｔ２までは、ランプＬＡが不点灯なので制御信号出力部ＶＯＵＴａのトランジスタＱ３がオフしている。
また、マスク部ＭＳＫのマスク時刻ｔ５までの間、端子５の電位が低電位に保たれているため、時刻ｔ２においてランプＬＡが点灯される。
【００５５】
次に、時刻ｔ２でランプＬＡが点灯した時点では、マスク部ＭＳＫのマスク時刻ｔ５になってないので、非整流異常点灯保護手段ＮＰ１ＢからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力されず、時刻ｔ５となってから、発振停止信号が出力され、インバータ回路ＩＶの発振が停止される。
【００５６】
次に、ランプＬＡが寿命末期や不良で点灯しない場合は、ＩＶ制御回路ＩＣ１の発振周波数が初期の発振周波数から定常状態の周波数まで低下するに従ってコンデンサＣ７の電圧は、図７（ｃ）に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ５間でＶＥからＶＤ１まで上昇して以後一定となる。この間、不点灯の状態に相当し、整流点灯保護手段ＮＰ１ＡのトランジスタＱ３がオフしているが、不点灯の場合は、時刻ｔ２以降もトランジスタＱ３がオフしているため、マスク部ＭＳＫのマスク時間が終了する時刻ｔ５にトランジスタＱ７がオフすると同時に整流点灯保護手段ＮＰ１ＡからＩＶ制御回路ＩＣ１の端子５に発振停止信号が出力され、インバータ回路ＩＶの発振が停止し、バラストチョークＴ１や始動コンデンサＣ３に継続して過大な共振電流が流れるのを遮断する。
【００５７】
次に、マスク部ＭＳＫのマスク時間ｔ５となっても、時刻ｔ５にはランプＬＡがすでに点灯しており、トランジスタＱ３がオンしており、整流点灯保護手段ＮＰ３から発振停止信号が出力されることはなく、点灯状態が継続される。
【００５８】
以上のように、直流電源Ｅのオンから一定時間発振停止信号を出力しないようマスクするマスク部ＭＳＫを設けたので、電極Ｆ１、Ｆ２を予熱した後にランプＬＡを点灯させる機能を有する放電灯点灯装置で特に短時間であれば、ランプ始動の電圧が継続発生しても問題がないものに適用でき、正常な放電灯を確実に点灯できるとともに、異常時には、確実に発振の停止をすることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、直流電源と、この直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、バラストチョ−ク、このバラストチョークにランプを介して接続されるカップリングコンデンサを有し、上記インバ−タ回路からの高周波電流により上記ランプを点灯させる放電灯負荷回路と、前記カップリングコンデンサの電圧レベルでランプ整流点灯時のランプ電流の非対称を検出し、この検出された非対称の電流に基づいて前記インバータ回路の発振を制御する整流点灯保護手段及び前記ランプの電圧レベルでランプ非整流点灯時のランプ電圧を検出し、この検出された電圧に基づいて前記インバータ回路の発振を制御するランプ電圧異常上昇保護手段とを有するランプ異常保護回路と、を備えたので、簡単な回路によりランプ寿命末期やランプ不良が要因で発生する可能性がある全てのランプ異常である整流点灯、非整流点灯ランプの電圧異常上昇及び始動不能等に対し、この異常状態の継続を回避することにより装置やランプの不具合発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の全光正常点灯時および整流点灯時のランプ電流波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の全光正常点灯時および非整流点灯時のランプ電圧波形図である。
【図４】この発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態２の放電灯点灯装置のランプ電流波形図と端子電圧波形図である。
【図６】この発明の実施の形態３の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の形態３の放電灯点灯装置のランプ電圧に相当するコンデンサＣ７の電圧波形図である。
【符号の説明】
Ｃ４  カップリングコンデンサ、Ｅ  直流電源、ＦＣ１、ＦＣ２  周波数制御回路、ＩＶ  インバータ回路、１Ｃ１  ＩＶ制御回路、ＬＡ  ランプ、ＬＡＣ  放電灯負荷回路、ＬＶＳ  レベルシフト部、ＭＳＫ  マスク部、ＮＰ１、ＮＰ２、ＮＰ３  ランプ異常保護回路、ＮＰ１Ａ  整流点灯保護手段、ＮＰ１Ｂ  ランプ電圧異常上昇保護手段、Ｔ１  バラストチョーク。
【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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