(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から電源供給を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯と、少なくとも前記誘導コイルと前記無電極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、前記無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に前記高周波電源部の出力を制限する第１の保護回路と、前記無電極放電灯の始動時において前記無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に前記高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路とを備えて成ることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記第２の保護回路は、前記直流電源部に電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と前記無負荷検出回路の検出結果とをもとに、前記無電極放電灯の始動時において前記無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記直流電源部の入力電流、又は、前記直流電流の出力電圧の内の何れかから前記直流電源部への電源投入を検出することを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記第２の保護回路は、前記負荷に電力が供給されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と前記無負荷検出回路の検出結果とをもとに、前記無電極放電灯の始動時において前記無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記誘導コイルの両端電圧、又は、前記誘導コイルの近傍に配置されて前記誘導コイルに発生する磁束を検出するピックアップコイルの出力の内の何れかから、前記負荷への電力供給を検出することを特徴とする請求項４記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記無負荷検出回路は、前記負荷に流れる電流、又は、前記直流電源部の出力電圧の何れかから、無負荷状態を検出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記第１の保護回路は、前記高周波電源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項８】
商用電源から電源供給を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯と、少なくとも前記誘導コイルと前記無電極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、前記無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に前記高周波電源部の出力を制限する第１の保護回路と、前記無電極放電灯の始動時において前記無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に前記高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路とを備え、前記第２の保護回路は、前記直流電源部の出力電圧を検出することにより前記直流電源部に電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と前記無負荷検出回路の検出結果とをもとに、前記無電極放電灯の始動時において前記無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出し、前記無負荷検出回路は、前記直流電源部又は前記高周波電源部の内の何れかからの過電流を検出することにより無負荷状態を検出し、前記第１の保護回路は、前記高周波電源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無負荷状態を検出して保護動作を行う保護回路を備えた無電極放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の無電極放電灯点灯装置としては、例えば特開２０００−１００５８９公報に示されるような回路構成を有するものが提供されており、その主回路の回路図を図９に、保護回路の回路図を図１０にそれぞれ示す。
【０００３】
この無電極放電灯点灯装置は、商用電源を直流に変換する直流電源部１と、フィルタ回路８を介して入力された直流電源部１の出力を高周波電力に変換する高周波電源部２と、高周波電源部２から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイル３と、誘導コイル３の近傍に配置された無電極放電灯４と、高周波電源部２と誘導コイル３との間のインピーダンスのマッチングをとるマッチング回路９と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路５と、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出すると保護動作を行う保護回路６とを備える。
【０００４】
先ず主回路の構成について図９を参照して詳述する。
【０００５】
高周波電源部２は発振回路２ａとプリアンプ２ｂとメインアンプ２ｃとで構成される。発振回路２ａは、水晶振動子Ｘとトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ１とを有する無調整の発振器であり、コイルＬ１とコンデンサＣ１１とで低Ｑの同調回路を構成している。プリアンプ２ｂは、発振回路２ａの高周波出力をパワーＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２でＣ級増幅し、コイルＬ２とコンデンサＣ１２とで発振周波数に同調させている。そして、プリアンプ２ｂの出力は駆動トランスＴ１を介してメインアンプ２ｃのパワーＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４に供給されている。メインアンプ２ｃは、プリアンプ２ｂの出力をさらに電力増幅して高周波電力を出力し、その出力はマッチング回路９を介して誘導コイル３に供給され、無電極放電灯４を点灯させるものである。
【０００６】
フィルタ回路８は、インダクタＬ３とコンデンサＣ１３とで構成されるローパスフィルタからなり、直流電源部１と高周波電源部２のメインアンプ２ｃとの間に挿入されて、高周波が電源側に帰還するのを防止している。
【０００７】
無電極放電灯４は、ガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気などの放電ガスを封入したものであり、ガラスバルブの外周には近接して数ターンの空心コイルである高周波電力供給用の誘導コイル３が巻回され、高周波電力を無電極放電灯４内の放電ガスに供給している。
【０００８】
マッチング回路９は、メインアンプ２ｃの出力と後段の無電極放電灯４及び高周波電力供給用の誘導コイル３との間に設けられ、両者のインピーダンスのマッチングを取り、反射を無くして無電極放電灯４に効率良く高周波電力を伝達するようにインピーダンス整合を行っているものである。
【０００９】
次に無負荷検出回路５及び保護回路６について説明する。無負荷検出回路５は、直流電源部１の出力電流をその出力端に接続された検出抵抗Ｒ２１により検出し、直流電源部１の出力端に過電流が流れることから、無負荷状態を検出する。そして、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出すると、保護回路６は、プリアンプ２ｂ及びメインアンプ２ｃのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の制御端子（ゲート・ソース間）をクランプして、高周波電源部２の出力を停止させるものである。
【００１０】
ここで、無負荷検出回路５と保護回路６の回路構成を図１０を参照して詳述する。無負荷検出回路５は、コンパレータＩＣ１１と、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４と、電解コンデンサからなる電源コンデンサＣ０と、コンデンサＣ１４とで構成され、保護回路６はコンパレータＩＣ１２と、ＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ５と、抵抗Ｒ２５〜Ｒ２８と、コンデンサＣ１５と、ダイオードＤ３〜Ｄ６とで構成される。無負荷検出回路５の電源コンデンサＣ０は直流電源部１の出力端子間に接続されており、その両端電圧を抵抗Ｒ２３，Ｒ２４により分圧して得た基準電圧を、コンパレータＩＣ１１の反転入力端子に入力している。また抵抗Ｒ２１の両端電圧により、抵抗Ｒ２２を介してコンデンサＣ１４が充電され、そのコンデンサＣ１４の電圧がコンパレータＩＣ１１の非反転入力端子に入力されている。コンパレータＩＣ１１の出力電圧は、保護回路６のスイッチング素子Ｑ５の制御端子（ゲート電極）に印加されており、スイッチング素子Ｑ５は、ダイオードＤ１，Ｄ２を介してプリアンプ２ｂのスイッチング素子Ｑ２と、メインアンプ２ｃのスイッチング素子Ｑ４の制御端子に接続されている。
【００１１】
次に本回路の動作を簡単に説明する。直流電源部１に電源が投入されて、直流電源部１から直流電圧が供給されると、発振回路２ａが発振を開始し、プリアンプ２ｂによって発振回路２ａの信号が一次増幅され、さらにメインアンプ２ｃによって信号が増幅される。メインアンプ２ｃによって増幅された高周波電圧は、無電極放電灯４の外周に沿って近接配置された誘導コイル３に印加される。そして、誘導コイル３に数ＭＨｚから数１００ＭＨｚの高周波電流を流すことによって、誘導コイル３の周囲に高周波電磁界を発生させ、無電極放電灯４に高周波電力を供給し、無電極放電灯４内に高周波プラズマ電流を発生させて、紫外線もしくは可視光を発生するようになっている。
【００１２】
ここで、無電極放電灯４および誘導コイル３を含む負荷に異常が発生して無負荷状態となり、抵抗Ｒ２１に過電流が流れた場合の保護動作について以下に説明する。例えば無電極放電灯４の異常によるインピーダンスの変化、無電極放電灯４の未装着又は破損、或いは誘導コイル３の異常等の理由で抵抗Ｒ２１に過電流が流れると、抵抗Ｒ２１の両端電圧が増加する。すると、コンデンサＣ１４の両端電圧が基準電圧を越えて、コンパレータＩＣ１１の出力がＨｉｇｈレベルになり、ダイオードＤ３を介してスイッチング素子Ｑ５のゲート電位が上昇し、スイッチング素子Ｑ５がオンになる。この時、スイッチング素子Ｑ５がスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のゲート・ソース間を短絡し、高周波電源部２の出力を停止させる。また、この間に、コンパレータＩＣ１１のＨｉｇｈレベルの出力によって、ダイオードＤ４を介してコンデンサＣ１５が充電され、コンパレータＩＣ１２の非反転入力端子の電圧が上昇する。一方、高周波電源部２の出力が停止すると、抵抗Ｒ２１に流れる電流が減少して、コンデンサＣ１４の両端電圧が基準電圧を下回り、コンパレータＩＣ１１の出力がＬｏｗレベルになるため、スイッチング素子Ｑ５がオフになって、高周波電源部２が発振を開始する。
【００１３】
このような間欠発振を繰り返す内に、コンパレータＩＣ１２の非反転入力端子の電圧（コンデンサＣ１５の両端電圧）が徐々に上昇し、反転入力端子に印加された基準電圧（電源コンデンサＣ０の両端電圧を抵抗Ｒ２５，Ｒ２６で分圧した電圧）を越えると、コンパレータＩＣ１２の出力がＨｉｇｈレベルになる。一旦、コンパレータＩＣ１２の出力がＨｉｇｈレベルになると、ダイオードＤ６を介てコンデンサＣ１５を充電し続けるので、コンパレータＩＣ１２はＨｉｇｈレベルの信号を出力する状態を維持する。そして、コンパレータＩＣ１２の出力がダイオードＤ５を介してスイッチング素子Ｑ５の制御端子に入力され、スイッチング素子Ｑ５をオンし続けるので、高周波電源部２が発振停止状態を維持することになる。
【００１４】
これによって、保護回路６は、負荷の異常（無負荷状態）を検出してから所定の回数だけ高周波電源部２を間欠発振させた後、高周波電源部２の発振動作を停止させているので、無負荷時に点灯回路を構成する素子に加わるストレスを抑制することができる。また、所定の回数だけ間欠発振させた後、発振を停止させているので、間欠発振中の発振期間を長めに設定することで、低温時や初始動時のように無電極放電灯が始動しにくい場合でも、無電極放電灯を始動しやすくできる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の無電極放電灯点灯装置では、例えば周囲温度が変化した場合に回路部品の温度特性によって、高周波電源部２と負荷とのマッチングがずれる場合があり、誘導コイル３に供給される高周波電力が無負荷時に少なくなる方向へマッチングがずれると、無負荷時と点灯時とで過電流検出用の抵抗Ｒ２１に流れる電流の差が小さくなり、無負荷検出回路５で無負荷状態を検出できなくなる虞があった。また、暗所或いは低温の使用環境では無電極放電灯４を点灯させるために必要な誘導コイル３の両端電圧が高くなるので、誘導コイル３に供給される高周波電力が無負荷時に少なくなる方向ヘマッチングがずれると、無負荷時と始動時とで過電流検出用の抵抗Ｒ２１に流れる電流の差が小さくなり、無電極放電灯４の始動時においても無負荷検出回路５で無負荷状態を検出できなくなる虞があった。そして、無負荷検出回路５で異常を検出できない場合は、高周波電源部２から高周波電圧が発振され続けるため、点灯回路を構成する素子にストレスが蓄積され続け、最悪の場合は点灯回路を構成する素子が破損する虞があった。
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、放電灯始動時に無負荷検出回路が負荷の異常を検出できなかった場合でも点灯回路を保護できる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、商用電源から電源供給を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯と、少なくとも誘導コイルと無電極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制限する第１の保護回路と、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路とを備えて成ることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、第２の保護回路は、直流電源部に電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出することを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、検出手段は、直流電源部の入力電流、又は、直流電流の出力電圧の内の何れかから直流電源部への電源投入を検出することを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、第２の保護回路は、負荷に電力が供給されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出することを特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、検出手段は、誘導コイルの両端電圧、又は、誘導コイルの近傍に配置されて誘導コイルに発生する磁束を検出するピックアップコイルの出力の内の何れかから、負荷への電力供給を検出することを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明では、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、無負荷検出回路は、負荷に流れる電流、又は、直流電源部の出力電圧の何れかから、無負荷状態を検出することを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明では、請求項１乃至６の何れか１つの発明において、第１の保護回路は、高周波電源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限することを特徴とする。
【００２４】
請求項８の発明では、商用電源から電源供給を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯と、少なくとも誘導コイルと無電極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制限する第１の保護回路と、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路とを備え、第２の保護回路は、直流電源部の出力電圧を検出することにより直流電源部に電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出し、無負荷検出回路は、直流電源部又は高周波電源部の内の何れかからの過電流を検出することにより無負荷状態を検出し、第１の保護回路は、高周波電源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１に本実施形態の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、直流電源部１と、高周波電源部２と、マッチング回路９と、誘導コイル３及び無電極放電灯４からなる負荷と、無負荷検出回路５と、第１の保護回路６と、第２の保護回路７とで構成される。尚、第２の保護回路７以外の構成は、図９に示す従来の無電極放電灯点灯装置と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２７】
無負荷検出回路５は、コンパレータＩＣ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とで構成される。コンデンサＣ２は、直流電源部１から入力された一定電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２，Ｒ３により分圧した電圧に充電され、コンデンサＣ２の両端電圧が基準電圧としてコンパレータＩＣ１の非反転入力端子に印加されている。また、入力電流検出用の抵抗Ｒ１は直流電源部１の出力端子に接続されており、抵抗Ｒ１の両端電圧によってコンデンサＣ１が充電され、その両端電圧がコンパレータＩＣ１の反転入力端子に入力されている。そして、コンパレータＩＣ１の出力Ｓ２は第１及び第２の保護回路６，７に出力されている。ここで、無負荷状態になると直流電源部１の出力端に過電流が流れるので、コンデンサＣ１の両端電圧が基準電圧よりも高くなり、コンパレータＩＣ１の出力Ｓ２がハイからローに反転する。
【００２８】
第１の保護回路６は無負荷検出回路５の検出結果をもとに保護動作を行っており、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出している状態が一定時間継続すると、すなわちコンパレータＩＣ２の出力Ｓ２がローになる状態が一定時間継続すると、高周波電源部２を一定時間間欠発振させた後、その出力を停止させる。
【００２９】
第２の保護回路７は、直流電源部１への入力電流を検出することによって直流電源部１への電源投入を検出する電源投入検出部７ｂと、電源投入検出部７ｂの出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護動作を行う異常保護部７ａとで構成される。そして、電源投入検出部７ｂを、直流電源部１の入力電流を検出するカレントトランスのような電流センサ１０と、電流センサ１０の出力端子間に接続された抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路と、抵抗Ｒ５と並列に接続されたコンデンサＣ３と、反転入力端子に基準電圧Ｅ１が入力されるとともに、非反転入力端子にコンデンサＣ３の両端電圧が入力されるコンパレータＩＣ２とで構成している。
【００３０】
ここで、直流電源部１に電源が投入されると、直流電源部１に入力電流が流れるので、電流センサ１０の出力によって抵抗Ｒ４を介してコンデンサＣ３が充電され、コンデンサＣ３の両端電圧が上昇する。そして、コンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧Ｅ１よりも大きくなると、コンパレータＩＣ２の出力Ｓ１がローからハイになる。異常保護部７ａは、コンパレータＩＣ２の出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護動作を行っており、コンパレータＩＣ２の出力Ｓ１がハイになってから（すなわち電源が投入されてから）、所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すなわち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の異常と判定し、高周波電源部２の出力を制限して、回路を保護する。
【００３１】
以下に、本回路の動作を図２乃至図５を参照して説明する。
【００３２】
まず、第１の保護回路６の動作について簡単に説明する。図２は無電極放電灯４の始動時における誘導コイル３の両端電圧ＶＬの電圧波形を示している。ところで、マッチング回路９は、安定点灯時に反射電力が小さく且つ始動時に誘導コイル３に供給される高周波電力が大きくなるように、インピーダンスを整合しているので、始動時には点灯時に比べて遙かに大きな電圧が誘導コイル３に印加される。すなわち、無電極放電灯４の不点時（始動前）は無負荷状態と同様の状態であるので、始動時における誘導コイル３の両端電圧ＶＬは、無電極放電灯４が点灯するまでの期間Ｔａでは高電圧となり、点灯後は点灯状態を維持可能な低電圧となる。したがって、無負荷検出回路５の出力は始動時に一瞬だけローになり、無負荷状態を検出するが、無電極放電灯４が点灯すると、誘導コイル３の両端電圧ＶＬが所定の検出レベルＶｔｈ（コンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧Ｅ１に等しくなる時の誘導コイル３の両端電圧）よりも低下して、無負荷状態を検出している状態が継続しないため、第１の保護回路６は動作しない。
【００３３】
一方、図３は無負荷状態における誘導コイル３の両端電圧ＶＬの電圧波形を示し、無負荷状態では過電流検出用の抵抗Ｒ１に流れる電流が増加して、抵抗Ｒ１の両端電圧が上昇し、コンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧Ｅ１を越えるので、無負荷検出回路５の出力がローになる。無負荷時には無負荷検出回路５が無負荷状態を検出している状態が継続し、その出力がローとなる状態が一定時間維持されるので、第１の保護回路６が保護動作を行い、高周波電源部２を間欠発振させたり、一定時間間欠発振させた後に停止させるなどして、高周波電源部２の出力を制限し、点灯回路を構成する回路素子を保護する。なお、図３は第１の保護回路６が無負荷状態を検出して高周波電源部２を間欠発振させた時の誘導コイル３の両端電圧ＶＬの電圧波形を示し、図３中の期間Ｔｂは間欠動作中の発振時の両端電圧ＶＬを、期間Ｔｃは停止時の両端電圧ＶＬをそれぞれ示している。
【００３４】
また、無電極放電灯４の始動時において暗所又は低温といった使用環境下で無電極放電灯４の始動電圧がＶ１からＶ２に上昇し、電源供給後の一定時間で無電極放電灯４を始動できなかった場合も、無電極放電灯４に検出レベルＶｔｈを越える電圧の印加される状態が一定時間継続するので、第１の保護回路６が動作し、高周波電源部２の出力が制限される。
【００３５】
ところで、周囲温度変化などの影響を受けて回路部品の特性が変化し、誘導コイル３に供給される高周波電力が無負荷時において減少する方向へマッチング回路９の特性が変化すると、無負荷時と点灯時とで検出抵抗Ｒ１に流れる電流の差が小さくなり、無負荷状態におけるコンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧Ｅ１を下回って、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出できない場合がある。この場合、従来技術で説明した無電極放電灯点灯装置では、第１の保護回路６によって保護動作が行われず、図４に示すように高周波電源部２が発振状態を継続しており、その出力レベルは通常時の出力レベルよりも大きくなるので、最悪の場合は回路素子が破損する虞があった。
【００３６】
それに対して、本実施形態では第１の保護回路６に加え、直流電源部１への電源投入を検出する検出手段の検出結果（コンパレータＩＣ２の出力Ｓ１）と、無負荷検出回路５の検出結果とに基づいて保護動作を行う第２の保護回路７を設けており、電源投入を検出してから所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すなわち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、図５に示すように第２の保護回路７は時刻ｔ１において高周波電源部２の発振を停止させて、回路を保護している。したがって、無電極放電灯４の始動時において、異常状態であるにも関わらず第１の保護回路６が動作せず、高周波電源部２が発振状態を継続していたとしても、第２の保護回路７が保護動作を行うことにより、回路素子を確実に保護することができる。
【００３７】
なお、第２の保護回路７が、高周波電源部２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保護回路６，７で共用することで、部品点数を削減することもできる。
【００３８】
（実施形態２）
図６に本実施形態の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。実施形態１では、電源投入検出部７ｂが、直流電源部１への入力電流を検出することによって直流電源部１への電源投入を検出しているのに対して、本実施形態では、直流電源部１の出力電圧を検出することによって直流電源部１への電源投入を検出している。尚、電源投入検出部７ｂ以外の構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３９】
電源投入検出部７ｂは、直流電源部１から高周波電源部２に供給される直流電圧電圧を分圧する抵抗Ｒ６，Ｒ７の直列回路と、直流電源部１から出力される一定電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗Ｒ８，Ｒ９の直列回路と、非反転入力端子に抵抗Ｒ６，Ｒ７の接続点の電圧が印加されるとともに、反転入力端子に抵抗Ｒ８，Ｒ９の接続点の電圧が印加されるコンパレータＩＣ３とで構成される。ここで、直流電源部１に電源が投入されて、直流電源部１の出力電圧が増加すると、この出力電圧を抵抗Ｒ６，Ｒ７で分圧した電圧が、一定電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ８，Ｒ９で分圧した基準電圧を越えるので、コンパレータＩＣ３の出力がハイになる。
【００４０】
異常保護部７ａは、電源投入検出部７ｂの出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護動作を行っており、コンパレータＩＣ３の出力Ｓ１がハイになってから（すなわち電源が投入されてから）、所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すなわち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の異常と判定し、高周波電源部２の出力を制限して、回路を保護している。したがって、実施形態１と同様に、無電極放電灯４の始動時において、異常状態であるにも関わらず第１の保護回路６が動作せず、高周波電源部２が発振状態を継続していたとしても、第２の保護回路７が保護動作を行うことにより、回路素子を確実に保護することができる。
【００４１】
なお、第２の保護回路７が、高周波電源部２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保護回路６，７で共用することで、部品点数を削減することもできる。
【００４２】
（実施形態３）
図７に本実施形態の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。実施形態１又は２では、第２の保護回路７の異常保護部７ａが、直流電源部１への電源投入を検出する電源投入検出部７ｂの検出結果と、無負荷検出回路５の検出結果とをもとに保護動作を行っているのに対して、本実施形態では、負荷への電力供給を検出する電力供給検出部７ｃの検出結果と、無負荷検出回路５の検出結果とをもとに保護動作を行っている。また本実施形態では、マッチング回路９を、高周波電源部２の出力端子間に接続されたコンデンサＣ４と、コンデンサＣ４の両端間に接続されたコンデンサＣ５〜Ｃ７の直列回路とで構成しており、コンデンサＣ６，Ｃ７の直列回路の両端間に誘導コイル３を接続してある。尚、電力供給検出部７ｃ以外の構成は実施形態１又は２と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４３】
電力供給検出部７ｃは、コンデンサＣ７の両端間に接続された抵抗Ｒ１０およびコンデンサＣ８の並列回路と、非反転入力端子にコンデンサＣ８の両端電圧が印加されるとともに、反転入力端子に基準電圧Ｅ２が印加されたコンパレータＩＣ４とで構成される。ここで、直流電源部１に電源が投入されて、高周波電源部２から負荷へ電力供給が開始されると、マッチング回路９のコンデンサＣ７の両端電圧が上昇し、コンデンサＣ７の両端電圧によりコンデンサＣ８が充電されて、コンデンサＣ８の両端電圧が基準電圧Ｅ２を上回るので、コンパレータＩＣ４の出力がハイになる。一方、負荷に電力が供給されていない場合は、コンデンサＣ８の両端電圧が基準電圧Ｅ２を下回るので、コンパレータＩＣ４の出力はローになる。
【００４４】
異常保護部７ａは、電力供給検出部７ｃの出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護動作を行っており、コンパレータＩＣ４の出力Ｓ１がハイになってから（すなわち負荷への電力供給を検出してから）、所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すなわち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の異常と判定し、高周波電源部２の出力を制限して、回路を保護している。したがって、実施形態１又は２と同様に、無電極放電灯４の始動時において、異常状態であるにも関わらず第１の保護回路６が動作せず、高周波電源部２が発振状態を継続していたとしても、第２の保護回路７が保護動作を行うことにより、回路素子を保護することができる。
【００４５】
なお、実施形態１又は２では、直流電源部１への電源投入を検出してから所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出しなかった場合に負荷の異常と判定しているため、無電極放電灯４を始動させるタイミングを電源投入時から所定の遅れ時間だけ遅延させる遅延回路が主回路に設けられている場合は、始動させるタイミングのばらつきを考慮して、上記所定時間を長めに設定する必要があるが、本実施形態では負荷への電力供給を検出してから所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５が無負荷状態を検出しなかった場合に負荷の異常と判定しているので、異常保護部７ａが保護動作を行うまでの時間を短い時間に設定でき、その結果、回路の構成要素にかかるストレスを少なくできるという利点もある。
【００４６】
また、第２の保護回路７が、高周波電源部２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保護回路６，７で共用することで、部品点数を削減することもできる。
【００４７】
（実施形態４）
図８に本実施形態の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図を示す。実施形態３では、電力供給検出部７ｃが誘導コイル３の両端電圧から負荷への電力供給を検出しているのに対して、本実施形態では誘導コイル３の周囲に発生する磁束を検出することによって負荷への電力供給を検出している。尚、電力供給検出部７ｃ以外の構成は実施形態３と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４８】
電力供給検出部７ｃは、誘導コイル３の周囲に発生する磁束が鎖交するように誘導コイル３の近傍に配置されたピックアップコイルＬ１０と、ピックアップコイルＬ１０の両端間に接続された抵抗Ｒ１１およびコンデンサＣ９の並列回路と、非反転入力端子に抵抗Ｒ１１の両端電圧が印加されるとともに、反転入力端子に基準電圧Ｅ３が印加されたコンパレータＩＣ５とで構成される。ここで、直流電源部１に電源が投入されて、高周波電源部２から負荷へ電力供給が開始されると、誘導コイル３の周囲に磁束が発生するので、ピックアップコイルＬ１０により誘導コイル３の磁束が検出されて、抵抗Ｒ１１の両端電圧が上昇し、抵抗Ｒ１１の両端電圧が基準電圧Ｅ３を上回るので、コンパレータＩＣ５の出力がハイになる。一方、負荷に電力が供給されていない場合は、抵抗Ｒ１１の両端電圧が基準電圧Ｅ３を下回るので、コンパレータＩＣ５の出力はローになる。
【００４９】
異常保護部７ａは、電力供給検出部７ｃの出力Ｓ１と無負荷検出回路５の出力Ｓ２とをもとに保護動作を行っており、コンパレータＩＣ５の出力Ｓ１がハイになってから（すなわち負荷への電力供給を検出してから）、所定時間が経過するまでの間に、無負荷検出回路５の出力Ｓ２が一度もローにならなかった場合（すなわち無負荷状態を一度も検出しなかった場合）、負荷の異常と判定し、高周波電源部２の出力を制限して、回路を保護している。したがって、実施形態３と同様に、無電極放電灯４の始動時において、異常状態であるにも関わらず第１の保護回路６が動作せず、高周波電源部２が発振状態を継続していたとしても、第２の保護回路７が保護動作を行うことにより、回路素子を保護することができる。
【００５０】
本実施形態では電力供給検出部７ｃが、ピックアップコイルＬ１０を用いて誘導コイル３に発生する磁束を検出することにより、負荷への電力供給を検出しているので、実施形態３のように誘導コイル３の両端電圧から負荷への電力供給を検出する場合に比べて、マッチング回路９への影響を少なくでき、インピーダンスのマッチングをより正確に行える。
【００５１】
また、本実施形態ではピックアップコイルＬ１０により誘導コイル３に発生する磁束を検出しているが、高周波電源部２の出力段にあるコイルＬ１１の近傍にピックアップコイルＬ１０を配置して、コイルＬ１１に発生する磁束をピックアップコイルＬ１０で検出することによって、負荷への電力供給を検出するようにしても良い。
【００５２】
なお、第２の保護回路７が、高周波電源部２の出力を制限する回路部分を第１の保護回路６と共用するようにしても良く、回路の一部を第１及び第２の保護回路６，７で共用することで、部品点数を削減することもできる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、商用電源から電源供給を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯と、少なくとも誘導コイルと無電極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制限する第１の保護回路と、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路とを備えて成ることを特徴とする。無電極放電灯の始動前は無負荷時と同様の状態なので、負荷が正常であれば電源を投入してから無電極放電灯が始動するまでの間に、無負荷検出回路が無負荷状態を短時間検出することになる。第１の保護回路は無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制限して、回路を保護しているため、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出できないような負荷の異常時には、第１の保護回路では回路の保護動作が行われないが、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に、第２の保護回路が高周波電源部の出力を制限しているので、第１の保護回路で異常を検出できなかった場合でも高周波電源部の出力を制限して、回路の構成素子を確実に保護できるという効果がある。
【００５４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第２の保護回路は、直流電源部に電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出することを特徴とし、請求項１の発明と同様、第２の保護回路は、直流電源部への電源投入を検出する検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出できるという効果がある。
【００５５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、検出手段は、直流電源部の入力電流、又は、直流電流の出力電圧の内の何れかから直流電源部への電源投入を検出することを特徴とし、請求項２の発明と同様の効果を奏する。
【００５６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、第２の保護回路は、負荷に電力が供給されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出することを特徴とし、請求項１の発明と同様、第２の保護回路は、負荷への電力供給を検出する検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出できるという効果がある。
【００５７】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、検出手段は、誘導コイルの両端電圧、又は、誘導コイルの近傍に配置されて誘導コイルに発生する磁束を検出するピックアップコイルの出力の内の何れかから、負荷への電力供給を検出することを特徴とし、請求項４の発明と同様の効果を奏する。
【００５８】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、無負荷検出回路は、負荷に流れる電流、又は、直流電源部の出力電圧の何れかから、無負荷状態を検出することを特徴とし、請求項１乃至５の発明と同様の効果を奏する。
【００５９】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１つの発明において、第１の保護回路は、高周波電源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限することを特徴とし、請求項１乃至６の発明と同様の効果を奏する。
【００６０】
請求項８の発明は、商用電源から電源供給を受けて直流電圧を出力する直流電源部と、直流電源部の出力を高周波電力に変換する高周波電源部と、高周波電源部から供給される高周波電流が流れて、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯と、少なくとも誘導コイルと無電極放電灯とを含む負荷と、無負荷状態を検出する無負荷検出回路と、無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制限する第１の保護回路と、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に高周波電源部の出力を制限する第２の保護回路とを備え、第２の保護回路は、直流電源部の出力電圧を検出することにより直流電源部に電源が投入されたことを検出する検出手段を備え、この検出手段の検出結果と無負荷検出回路の検出結果とをもとに、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が無負荷状態を検出したか否かを検出し、無負荷検出回路は、直流電源部又は高周波電源部の内の何れかからの過電流を検出することにより無負荷状態を検出し、第１の保護回路は、高周波電源部を間欠発振させることで高周波電源部の出力を制限することを特徴とする。無電極放電灯の始動前は無負荷時と同様の状態なので、負荷が正常であれば電源を投入してから無電極放電灯が始動するまでの間に、無負荷検出回路が無負荷状態を短時間検出することになる。第１の保護回路は無負荷検出回路が予め定めた一定時間連続して無負荷状態を検出した場合に高周波電源部の出力を制限して、回路を保護しているため、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出できないような負荷の異常時には、第１の保護回路では回路の保護動作が行われないが、無電極放電灯の始動時において無負荷検出回路が一度も無負荷状態を検出しなかった場合に、第２の保護回路が高周波電源部の出力を制限しているので、第１の保護回路で異常を検出できなかった場合でも高周波電源部の出力を制限して、回路の構成素子を確実に保護できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図である。
【図２】同上の始動時における誘導コイルの両端電圧の波形図である。
【図３】同上の無負荷時における誘導コイルの両端電圧の波形図である。
【図４】同上の異常時における誘導コイルの両端電圧の波形図である。
【図５】同上の保護動作時における誘導コイルの両端電圧の波形図である。
【図６】実施形態２の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図である。
【図７】実施形態３の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図である。
【図８】実施形態４の無電極放電灯点灯装置の回路ブロック図である。
【図９】従来の無電極放電灯点灯装置の主回路の回路図である。
【図１０】従来の無電極放電灯点灯装置の保護回路の回路図である。
【符号の説明】
１    直流電源部
２    高周波電源部
３    誘導コイル
４    無電極放電灯
５    無負荷検出回路
６    第１の保護回路
７    第２の保護回路
ＡＣ  商用電源
【図１】
0003979164.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003979164.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003979164.tif 000008
【図８】
0003979164.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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