(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の出力をスイッチング素子でスイッチングすることによって高周波に変換するインバータ回路と、共振用インダクタ及び共振用コンデンサの直列回路からなりインバータ回路の出力端子間に接続された共振回路と、共振用コンデンサに並列接続された放電灯と、インバータ回路の出力を制御するインバータ制御回路と、共振用コンデンサのインピーダンス変化を電圧変化として検出する第１のインピーダンス検出手段と、共振用インダクタのインピーダンス変化を電圧変化として検出する第２のインピーダンス検出手段と、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果からランプ電流の位相を検出する電流位相検出手段とを具備して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
上記共振用コンデンサは、インバータ回路の出力端子間に共振用インダクタを介して接続された第１のコンデンサと、該第１のコンデンサに並列接続された放電灯の非電源側に接続された第２のコンデンサとで構成され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】
放電灯の点灯時において放電灯と共振用インダクタと共振用コンデンサとで構成される共振回路の共振周波数よりもインバータ回路の発振周波数が低くなると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作に移行させることを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
共振回路の共振周波数よりも高い所定の周波数上限値よりもインバータ回路の発振周波数が低くなると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作に移行させることを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
上記保護動作は、インバータ回路のスイッチング動作を停止させる動作か、スイッチング動作を行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に設ける動作か、或いは、スイッチング素子の発振周波数を高くして共振回路の共振を弱くする動作のいずれかであることを特徴とする請求項３又は４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
上記周波数上限値とは、その周波数におけるインバータ回路の出力が、放電灯の始動可能な電圧以上となるような周波数であ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７】
インバータ制御回路は、インバータ回路の発振周波数が、共振回路の共振周波数よりも低い所定の周波数下限値より高くなると、インバータ回路の動作を保護動作に移行させ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８】
上記周波数下限値とは、その周波数におけるインバータ回路の出力が最低となるような周波数であることを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
電流位相検出手段は、第１のインピーダンス検出手段の検出出力と第２のインピーダンス検出手段の検出出力との高低を比較する比較部を有し、比較部の比較結果からランプ電流の位相を検出することを特徴とする請求項１乃至８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
電流位相検出手段は、第１のインピーダンス検出手段の検出出力と第２のインピーダンス検出手段の検出出力との差分を検出する差分検出部を有し、差分検出部の出力からランプ電流の位相を検出することを特徴とする請求項１乃至８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
電源投入時からインバータ回路が発振動作を開始するまでの間、インバータ制御回路が電流位相検出手段の出力と無関係にインバータ回路の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至１０記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
第１のインピーダンス検出手段の検出出力、又は、第２のインピーダンス検出手段の検出出力の内、何れかの検出出力から放電灯の寿命末期状態を検出する寿命末期検出回路を設け、寿命末期検出回路が放電灯の寿命末期を検出すると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作へ移行させることを特徴とする請求項１乃至１１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
インバータ制御回路は、寿命末期検出回路の検出結果よりも電流位相検出手段の検出結果を優先して保護動作を行わせることを特徴とする請求項１２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、放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１８及び図１９に示すように、商用電源ＡＣの交流電圧を整流、平滑する整流平滑回路１と、整流平滑回路１の直流電圧を高周波に変換して負荷回路３に供給するインバータ回路２とを具備した放電灯点灯装置が提供されている（例えば、特開平２−１９９７９７号公報参照）。
【０００３】
整流平滑回路１は、フィルター回路Ｆを介して入力される商用電源ＡＣの交流電圧を整流するダイオードブリッジよりなる整流器ＤＢと、整流器ＤＢの直流出力端子間に接続されたインダクタＬ２及びスイッチング素子Ｑ３の直列回路と、インダクタＬ２及びスイッチング素子Ｑ３の接続点にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１を介してスイッチング素子Ｑ３の両端間に接続された平滑コンデンサＣ３とで構成される。ここで、インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ３、ダイオードＤ１及び平滑コンデンサＣ３から昇圧チョッパが構成され、スイッチング素子Ｑ３はチョッパ制御回路１ａによりオン／オフが制御される。尚、フィルター回路ＦはラインフィルターＬＦ１とコンデンサＣ８とで構成され、電源ラインに帰還するノイズを低減するために設けられている。
【０００４】
インバータ回路２はハーフブリッジ型の回路構成を有し、平滑コンデンサＣ３の両端間に接続された一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路から構成され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はインバータ制御回路２ａにより交互にオン／オフされる。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はオン時には双方向に電流を流すことができ、オフ時には逆方向に電流を流すことができるものを用いており、例えば、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てダイオードがオフ時の電流経路を形成するものやＭＯＳＦＥＴを用いることができる。ＭＯＳＦＥＴであればその構造上から形成されるボディダイオードがオフ時の電流経路になる。
【０００５】
また負荷回路３は、インバータ回路２の出力端子Ｘ，Ｙ間に直流カット用のコンデンサＣ２を介して接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１のＬＣ直列共振回路と、コンデンサＣ１に並列接続された例えば蛍光灯のような放電灯Ｌａとで構成される。尚、コンデンサＣ１は放電灯Ｌａの両フィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側に接続されている。
【０００６】
ここで、図２０はインバータ回路２の発振周波数ｆとコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１との関係を示す図であり、図２０のイは放電灯Ｌａが点灯していない状態の共振カーブを示し、図２０のロは放電灯Ｌａが点灯している状態の共振カーブを示している。
【０００７】
次に本回路の動作について説明する。商用電源ＡＣが投入され、整流平滑回路１が動作を開始すると、平滑コンデンサＣ３が商用電源ＡＣの電源電圧を昇圧した一定電圧まで充電される。一方、インバータ回路２では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフに応じて、放電灯Ｌａの両フィラメントＦ１，Ｆ２を介してコンデンサＣ１に電流が流れ、両フィラメントＦ１，Ｆ２を予熱すると共に、放電灯Ｌａの両端に共振電圧が印加される。
【０００８】
放電灯Ｌａの予熱時において、インバータ制御回路２ａはインバータ回路２の発振周波数ｆをコンデンサＣ１とインダクタＬ１とで構成される直列共振回路の共振周波数ｆ０１よりも十分高い周波数に制御し、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１を低くして、放電灯ＬａのフィラメントＦ１，Ｆ２に予熱電流を供給する。そして、放電灯Ｌａの始動点灯時には、インバータ制御回路２ａは、インバータ回路２の発振周波数ｆをｆ２まで低下させて共振周波数ｆ０１に近づけており、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１を増加させることによって、放電灯ＬａのフィラメントＦ１，Ｆ２を充分予熱してから点灯させている。
【０００９】
放電灯Ｌａが点灯すると、放電灯Ｌａのランプインピーダンスによって、コンデンサＣ１及び放電灯Ｌａからなる並列回路とこの並列回路に直列接続されたインダクタＬ１とで共振回路が構成され、共振回路の共振周波数がｆ０１からｆ０３に変化し（ｆ０３＜ｆ０１）、共振出力ＶＣ１の共振カーブが図２０のイに示す共振カーブから図２０のロに示す共振カーブに変化する。この時、インバータ制御回路２ａは、共振出力ＶＣ１が所定の電圧値となるようにインバータ回路２の発振周波数ｆを例えばｆ１（ｆ０３＜ｆ１＜ｆ０１）に制御し、放電灯Ｌａの点灯状態を維持する。
【００１０】
ところで、放電灯Ｌａの寿命末期時にはフィラメントに塗布された熱電子放射物質（エミッタ）が飛散し蒸発するために、フィラメントからの熱電子放射が行われなくなり、放電灯Ｌａに片方向しか電流が流れないような異常放電（半波放電）が発生する。このような状態をエミレス状態といい、エミレス状態が発生すると共振系が崩れ、放電灯Ｌａのランプ電圧は正常点灯時に比べて異常に上昇する。エミレス状態が進行するにつれて、放電灯Ｌａのインピーダンスは増加する方向に変化するため、共振回路の共振カーブは徐々に無負荷時（放電灯立ち消え時）の共振カーブに近づき、最終的には両フィラメントＦ１，Ｆ２に塗布されたエミッタが完全に消耗して放電できなくなり、無負荷時（放電灯立ち消え時）の共振カーブとなる。
【００１１】
このようなエミレス状態におけるランプ電圧の異常上昇を検出するため、図２１に示すように、コンデンサＣ１の両端間に発生する共振電圧ＶＣ１を抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧し、共振電圧ＶＣ１が所定のしきい値電圧Ｖ１０を超え、分圧電圧Ｖａがしきい値電圧Ｖ１０に対応した基準電圧を超えるとエミレス状態と判断して、インバータ回路２の出力を停止させるというような保護動作を行う放電灯点灯装置も提供されていた。尚、エミレス状態を検出するためのしきい値電圧Ｖ１０は、放電灯Ｌａの正常点灯時（すなわちインバータ回路２の発振周波数ｆがｆ１の時）における出力電圧より高く、且つ、放電灯Ｌａの始動時（すなわちインバータ回路２の発振周波数ｆがｆ２の時）における出力電圧よりも低い値に設定されており、放電灯Ｌａの予熱、始動時には寿命末期状態の誤検出を防止するため、この期間は検出動作を禁止するのが一般的である。
【００１２】
また従来より、図２２に示すように、図１８に示す放電灯点灯装置において、放電灯Ｌａの両フィラメントＦ１，Ｆ２の電源側端子間にコンデンサＣ１ａを接続すると共に、両フィラメントＦ１，Ｆ２の非電源側端子間にコンデンサＣ１ｂを接続した放電灯点灯装置も提供されている。本回路では、共振用のコンデンサを放電灯Ｌａの電源側に接続されたコンデンサＣ１ａと、放電灯Ｌａの非電源側に接続されたコンデンサＣ１ｂとに分け、非電源側に接続されたコンデンサＣ１ｂによりフィラメントＦ１，Ｆ２の予熱電流を得ているので、放電灯Ｌａの点灯時にコンデンサＣ１ｂを介して両フィラメントＦ１，Ｆ２に流れる電流を少なくして、フィラメント電流による電力損失を低減することができ、放電灯Ｌａの長寿命化が図られ、且つ共振用のコンデンサの静電容量を大きくすることによって放電灯Ｌａの始動電圧を高めることができる。尚、本回路においても、図２１の回路と同様の構成を用いることにより、エミレス時におけるランプ電圧の異常上昇を検出することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した放電灯点灯装置の内、前者の放電灯点灯装置では、放電灯Ｌａが周波数ｆ１で点灯している時に、バルブ内に封入された放電ガスの漏れ（スローリーク）などの異常が発生して、放電灯Ｌａが立ち消えした場合、共振出力の共振カーブが放電灯点灯時の共振カーブ（図２０のロ）から無負荷時の共振カーブ（図２０のイ）に急激に変化し、共振電圧ＶＣ１が電圧Ｃまで上昇する。ここで、電圧Ｃが上述したしきい値電圧Ｖ１０よりも低い場合、インバータ回路２は保護動作に移行せず、発振動作を継続してしまい、周波数ｆ１が無負荷時の共振回路の共振周波数ｆ０１よりも低い周波数に設定されていると、所謂進相領域でスイッチング動作を行うため、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時オンして貫通電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に過大なストレスが加わるという問題があった。
【００１４】
また、後者の放電灯点灯装置では、放電灯Ｌａが外れたり、フィラメントＦ１，Ｆ２が断線している状態でも、コンデンサＣ１ａとインダクタＬ１とでＬＣ直列共振回路が形成されるので、コンデンサＣ１ａの両端間に共振電圧が発生し、放電灯Ｌａの接続端子に過大な電圧が発生する場合がある。この時、共振出力ＶＣ１’の共振カーブは、放電灯点灯時の共振カーブ（図２３のロ）から無負荷時（放電灯Ｌａの未装着時やフィラメント断線時）の共振カーブ（図２３のハ）に変化する。ここで、コンデンサＣ１ａとインダクタＬ１とで形成されるＬＣ直列共振回路の共振周波数ｆ０２は、コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂの並列回路とインダクタＬ１とで形成されるＬＣ直列共振回路の共振周波数ｆ０１よりも高くなるので、放電灯Ｌａの未装着時や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は、インバータ回路２の発振周波数ｆ１が共振周波数ｆ０２よりも低くなり、所謂進相領域でのスイッチング動作になり、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時オンして貫通電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に過大なストレスが加わるという問題があった。このような問題を解決するためには、フィラメントＦ１，Ｆ２の有無や断線を検出する検出回路が別途必要になり、部品点数が増加してコストアップを招くという問題があった。
【００１５】
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、回路構成を複雑にすることなく、インバータ回路の進相領域での動作を確実に検出できる放電灯点灯装置を提供することにある。
【００１６】
【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、直流電源の出力をスイッチング素子でスイッチングすることによって高周波に変換するインバータ回路と、共振用インダクタ及び共振用コンデンサの直列回路からなりインバータ回路の出力端子間に接続された共振回路と、共振用コンデンサに並列接続された放電灯と、インバータ回路の出力を制御するインバータ制御回路と、共振用コンデンサのインピーダンス変化を電圧変化として検出する第１のインピーダンス検出手段と、共振用インダクタのインピーダンス変化を電圧変化として検出する第２のインピーダンス検出手段と、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果からランプ電流の位相を検出する電流位相検出手段とを具備して成ることを特徴とし、発振周波数が共振周波数よりも高い遅相領域では共振用インダクタのインピーダンスが支配的になり、発振周波数が共振周波数よりも低い進相領域では共振用コンデンサ及び放電灯のインピーダンスが支配的になるので、電流位相検出手段では、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果からインバータ回路が進相領域で動作しているか否かを容易に検出することができる。また、電流位相検出回路では、共振用インダクタ及び共振用コンデンサのインピーダンスを検出することによってランプ電流の位相を検出しているので、回路構成を複雑にすることなく、進相領域での動作を確実に検出することができる。
【００１７】
請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、上記共振用コンデンサは、インバータ回路の出力端子間に共振用インダクタを介して接続された第１のコンデンサと、該第１のコンデンサに並列接続された放電灯の非電源側に接続された第２のコンデンサとで構成されることを特徴とし、放電灯が装着されているか否か、或いはフィラメントが断線しているか否かによって共振回路の構成が変化してその共振周波数が変化するので、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果から放電灯外れやフィラメント断線などの異常を検出することができ、フィラメントの有無を検出する回路を別途設ける場合に比べて、部品点数が少なくなり、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
請求項３の発明では、請求項１又は２記載の発明において、放電灯の点灯時において放電灯と共振用インダクタと共振用コンデンサとで構成される共振回路の共振周波数よりもインバータ回路の発振周波数が低くなると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作に移行させることを特徴とし、インバータ制御回路は、電流位相検出手段の検出結果からインバータ回路の進相領域での動作を検出すると、インバータ回路の動作を保護動作へ移行させているので、スイッチング素子などの回路素子にストレスがかかるのを防止できる。
【００１９】
請求項４の発明では、請求項１又は２記載の発明において、共振回路の共振周波数よりも高い所定の周波数上限値よりもインバータ回路の発振周波数が低くなると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作に移行させることを特徴とし、インバータ回路が進相領域で動作している場合に加えて、インバータ回路の出力が所定の電圧よりも高くなる場合にも、インバータ制御回路がインバータ回路の動作を保護動作へ移行させているので、スイッチング素子などの回路素子にストレスがかかるのを防止できる。
【００２０】
請求項５の発明では、請求項３又は４記載の発明において、上記保護動作は、インバータ回路のスイッチング動作を停止させる動作か、スイッチング動作を行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に設ける動作か、或いは、スイッチング素子の発振周波数を高くして共振回路の共振を弱くする動作のいずれかであることを特徴とし、請求項３又は４の発明と同様の作用を奏する。
【００２１】
請求項６の発明では、請求項４記載の発明において、上記周波数上限値とは、その周波数におけるインバータ回路の出力が、放電灯の始動可能な電圧以上となるような周波数であることを特徴とし、インバータ回路が進相領域で動作している場合に加えて、インバータ回路の出力が放電灯の始動電圧よりも高くなような場合に、インバータ制御回路がインバータ回路の動作を保護動作へ移行させているので、スイッチング素子などの回路素子にストレスがかかるのを防止できる。
【００２２】
請求項７の発明では、請求項４記載の発明において、インバータ制御回路は、インバータ回路の発振周波数が、共振回路の共振周波数よりも低い所定の周波数下限値より高くなると、インバータ回路の動作を保護動作に移行させることを特徴とし、請求項４の発明と同様の作用を奏するものであり、しかもインバータ制御回路が保護動作を行う周波数範囲に周波数上限値と周波数下限値とが設けられているので、周波数制御を精度良く行うことができる。
【００２３】
請求項８の発明では、請求項７記載の発明において、上記周波数下限値とは、その周波数におけるインバータ回路の出力が最低となるような周波数であることを特徴とし、インバータ回路が周波数下限値よりも低い周波数で動作している場合、インバータ回路の出力が十分低く、保護動作を行う必要がないから、インバータ回路を周波数下限値よりも高く且つ周波数上限値よりも低い周波数範囲で動作させることにより、インバータ回路の回路部品に加わるストレスを低減できる。
【００２４】
請求項９の発明では、請求項１乃至８記載の発明において、電流位相検出手段は、第１のインピーダンス検出手段の検出出力と第２のインピーダンス検出手段の検出出力との高低を比較する比較部を有し、比較部の比較結果からランプ電流の位相を検出することを特徴とし、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出出力の高低を比較することによって、簡単な回路構成で進相領域での動作を検出することができる。
【００２５】
請求項１０の発明では、請求項１乃至８記載の発明において、電流位相検出手段は、第１のインピーダンス検出手段の検出出力と第２のインピーダンス検出手段の検出出力との差分を検出する差分検出部を有し、差分検出部の出力からランプ電流の位相を検出することを特徴とし、共振周波数の前後で差分検出部の出力が反転するので、簡単な回路構成で進相領域での動作を検出することができ、且つ、インバータ回路の発振周波数が共振周波数に近いほど差分検出部の出力が小さくなるので、インバータ回路の発振周波数が共振周波数に近く、インバータ回路の出力が異常に上昇する周波数範囲を検出することもできる。
【００２６】
請求項１１の発明では、請求項１乃至１０記載の発明において、電源投入時からインバータ回路が発振動作を開始するまでの間、インバータ制御回路が電流位相検出手段の出力と無関係にインバータ回路の動作を制御することを特徴とし、発振動作開始時において電流位相検出回路の誤検出や不動作による影響をなくすことが防止できる。
【００２７】
請求項１２の発明では、請求項１乃至１１記載の発明において、第１のインピーダンス検出手段の検出出力、又は、第２のインピーダンス検出手段の検出出力の内、何れかの検出出力から放電灯の寿命末期状態を検出する寿命末期検出回路を設け、寿命末期検出回路が放電灯の寿命末期を検出すると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作へ移行させることを特徴とし、放電灯の寿命末期時にはランプ電圧が異常に上昇するので、第１又は第２のインピーダンス検出手段の検出出力から放電灯の寿命末期状態を検出することができ、且つ、第１又は第２のインピーダンス検出手段の検出出力を寿命末期状態の検出信号に兼用しているので、寿命末期状態を検出する回路を別途設ける場合に比べて部品点数を削減することができる。
【００２８】
請求項１３の発明では、請求項１２記載の発明において、インバータ制御回路は、寿命末期検出回路の検出結果よりも電流位相検出手段の検出結果を優先して保護動作を行わせることを特徴とし、負荷異常時の保護動作を確実に行うことができ、検出回路の信頼性が向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
（実施形態１）
図１に本実施形態の放電灯点灯装置の概略の回路図を示す。本回路の基本的な構成は、上述した図１８に示す回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３１】
本実施形態では、上述した図１８の回路において、共振用コンデンサＣ１のインピーダンス変化を電圧変化として検出する第１のインピーダンス検出部（第１のインピーダンス検出手段）４と、共振用インダクタＬ１のインピーダンス変化を電圧変化として検出する第２のインピーダンス検出部（第２のインピーダンス検出手段）５と、第１及び第２のインピーダンス検出部４，５の検出結果に基づいてランプ電流の位相を検出する電流位相検出回路６とを設けている。
【００３２】
第１のインピーダンス検出部４は、コンデンサＣ１の高電位側の端子と回路のグランドとの間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路からなり、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１を抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧した電圧Ｖａを電流位相検出回路６に出力する。
【００３３】
また第２のインピーダンス検出部５は、インダクタＬ１に磁気結合された二次巻線ｎ１の一端と回路のグランドとの間に接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路からなり、二次巻線ｎ１の他端は回路のグランドに接続されており、第２のインピーダンス検出部５は二次巻線ｎ１の両端電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧した電圧Ｖｂを電流位相検出回路６に出力する。
【００３４】
図２は電流位相検出回路６の具体回路図であり、第１及び第２のインピーダンス検出部４，５から入力された電圧Ｖａ，Ｖｂをそれぞれ整流、平滑した電圧Ｖａ’，Ｖｂ’を発生する整流平滑部６ａ，６ｂと、整流平滑部６ａ，６ｂの出力電圧Ｖａ’，Ｖｂ’の高低を比較するコンパレータＣＰ１とで構成される。
【００３５】
整流平滑部６ａでは、第１のインピーダンス検出部４から入力された電圧Ｖａを分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６により分圧し、直流成分をコンデンサＣ４でカットした後、ダイオードＤ２，Ｄ３で整流して、コンデンサＣ５で平滑しており、コンデンサＣ５の平滑電圧Ｖａ’がコンパレータＣＰ１の一方の入力端子に入力される。なお、コンデンサＣ５には放電経路を構成する抵抗Ｒ７と、ツェナーダイオードＺＤ１とがそれぞれ並列接続されており、ツェナーダイオードＺＤ１によってコンパレータＣＰ１に過電圧が入力されるのを防止している。
【００３６】
また、整流平滑部６ｂは整流平滑部６ａと同様の回路構成を有しており、電圧Ｖｂを分圧抵抗Ｒ８，Ｒ９により分圧し、直流成分をコンデンサＣ６でカットした後、ダイオードＤ４，Ｄ５で整流して、コンデンサＣ７で平滑しており、コンデンサＣ７の平滑電圧Ｖｂ’がコンパレータＣＰ１の他方の入力端子に入力される。なお、コンデンサＣ７には放電経路を構成する抵抗Ｒ１０と、ツェナーダイオードＺＤ２とがそれぞれ並列接続されており、ツェナーダイオードＺＤ２によってコンパレータＣＰ１に過電圧が入力されるのを防止している。
【００３７】
コンパレータＣＰ１は、整流平滑部６ａ，６ｂの出力電圧Ｖａ’，Ｖｂ’の高低を比較しており、コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃがインバータ制御回路２ａに入力される。
【００３８】
以下に電流位相検出回路６がランプ電流の位相を検出する方法について簡単に説明する。図３は放電灯Ｌａが点灯していない状態（無負荷時）における第１及び第２のインピーダンス検出部４，５の検出電圧Ｖａ，Ｖｂとインバータ回路２の発振周波数ｆとの関係を示している。ここで、本回路では、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、すなわち無負荷時における共振回路の共振周波数ｆ０１において、インピーダンス検出部４，５の検出電圧Ｖａ，Ｖｂが共に等しくなるように、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が設定されている。ここで、発振周波数ｆが共振周波数ｆ０１よりも高い周波数領域（遅相領域）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も支配的になるため、電圧Ｖｂの方が電圧Ｖａよりも高くなる（Ｖａ＜Ｖｂ）。逆に発振周波数ｆが共振周波数ｆ０１よりも低い周波数領域（進相領域）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も支配的になるため、電圧Ｖａの方が電圧Ｖｂよりも高くなる（Ｖａ＞Ｖｂ）。
【００３９】
また、図４は放電灯点灯時における検出電圧Ｖａ，Ｖｂとインバータ回路２の発振周波数ｆとの関係を示している。放電灯Ｌａの点灯時にはコンデンサＣ１及び放電灯Ｌａの並列回路とインダクタＬ１とでＬＣ直列共振回路が形成されるので、放電灯Ｌａのインピーダンスによって共振周波数がｆ０１からｆ０３に変化するが、共振周波数ｆ０３においてもインダクタＬ１のインピーダンスと、コンデンサＣ１及び放電灯Ｌａの並列回路のインピーダンスが等しくなるため、共振周波数ｆ０３における検出電圧Ｖａ，Ｖｂは略等しくなる。そして、遅相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及び放電灯Ｌａの並列回路のインピーダンスよりも支配的になるため、電圧Ｖｂの方が電圧Ｖａよりも高くなる（Ｖａ＜Ｖｂ）。一方、進相領域ではコンデンサＣ１及び放電灯Ｌａの並列回路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も支配的になるため、電圧Ｖａの方が電圧Ｖｂよりも高くなる（Ｖａ＞Ｖｂ）。
【００４０】
電流位相検出回路６では、上述のような検出電圧Ｖａ，Ｖｂの大小関係を利用して、インバータ回路２の進相領域での動作を検出している。ここで、インバータ回路２が遅相領域でスイッチング動作を行うと、電圧Ｖａ’が電圧Ｖｂ’よりも低くなり（Ｖａ’＜Ｖｂ’）、且つ、インバータ回路２が進相領域でスイッチング動作を行うと、電圧Ｖａ’が電圧Ｖｂ’よりも高くなるように（Ｖａ’＞Ｖｂ’）、抵抗Ｒ５〜Ｒ１０の抵抗値を設定してある。したがって、インバータ回路２が進相領域でスイッチング動作を行うと、コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃの電圧レベルはＨレベルになり、インバータ回路２が遅相領域でスイッチング動作を行うと、コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃの電圧レベルはＬレベルになる。
【００４１】
コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃはインバータ制御回路２ａに入力されており、出力信号Ｖｃの電圧レベルがＬレベルであれば、インバータ制御回路２ａはインバータ回路２が同相或いは遅相領域で動作しているものと判断して、通常のスイッチング動作を行う。一方、出力信号Ｖｃの電圧レベルがＨレベルになると、インバータ制御回路２ａはインバータ回路２が進相領域でスイッチング動作を行っていると判断して、インバータ回路２の出力を低下させるような保護動作に移行させており、スイッチング素子などの回路部品にストレスがかかるのを防止できる。尚、インバータ制御回路２ａによる保護動作とは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によるスイッチング動作を停止させる状態、スイッチング動作を行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に設ける状態（すなわちスイッチング動作を間欠的に行う状態）、或いはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の発振周波数を高くして共振回路の共振を弱くした状態のいずれかにインバータ回路２の動作を移行させることを言う。
【００４２】
上述のように電流位相検出回路６が進相領域でのスイッチング動作を検出すると、インバータ制御回路２ａはインバータ回路２の動作を保護動作に移行させており、放電灯Ｌａが点灯していない状態（無負荷時）においては、無負荷時の共振周波数ｆ０１よりも低い周波数範囲（図３の範囲ＷＡ）が、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させる周波数範囲となり、放電灯Ｌａが点灯している状態においては、放電灯点灯時の共振周波数ｆ０３よりも低い周波数範囲（図４の範囲ＷＢ）が、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させる周波数範囲となる。
【００４３】
このように、第１及び第２のインピーダンス検出部４，５はコンデンサＣ１及びインダクタＬ１のインピーダンス変化を電圧変化として検出し、電流位相検出回路６は第１及び第２のインピーダンス検出部４，５の出力電圧ｖａ，Ｖｂの高低を比較することによって、進相領域でのスイッチング動作を検出しており、抵抗やコンデンサやコンパレータなどから第１及び第２のインピーダンス検出部４，５と電流位相検出回路６とを構成しているので、回路構成が複雑になることなく、進相領域におけるスイッチング動作を確実に検出することができる。
【００４４】
尚、本実施形態ではハーフブリッジ型のインバータ回路２を例として説明したが、インバータ回路２を上記の構成に限定する趣旨のものではなく、インバータ回路２にフルブリッジ型など他の回路形式のものを用いても良いことは言うまでもない。また、直流電源としての整流平滑回路１や負荷回路３の回路構成も上記の構成に限定する趣旨のものではなく、例えばインバータ回路２の出力端に複数の負荷回路３を並列接続しても良いし、負荷回路３を複数の放電灯Ｌａが直列或いは並列に接続されたような回路構成としても良い。
【００４５】
（実施形態２）
図５に本実施形態の放電灯点灯装置の回路図を示す。尚、負荷回路３以外の構成は、上述した実施形態１の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、その説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、負荷回路３に上述した図２２の回路と同様の回路構成を有するものを用いており、第１のインピーダンス検出部４は、放電灯Ｌａの電源側に接続されたコンデンサＣ１ａの高電位側の端子と回路のグランドとの間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路から構成され、コンデンサＣ１ａの両端電圧ＶＣ１’を抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧した電圧Ｖａを電流位相検出回路６に出力する。また、第２のインピーダンス検出部５は、インダクタＬ１に磁気結合された二次巻線ｎ１の一端と回路のグランドとの間に接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路からなり、二次巻線ｎ１の他端は回路のグランドに接続されており、第２のインピーダンス検出部５は二次巻線ｎ１の両端電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧した電圧Ｖｂを電流位相検出回路６に出力する。
【００４７】
ここで、実施形態１と同様に無負荷時及び放電灯点灯時における共振周波数ｆ０１，ｆ０３において、検出電圧Ｖａ，Ｖｂが共に等しくなるように抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を設定してあるので、進相領域では電圧Ｖｂの方が電圧Ｖａよりも高くなり（Ｖａ＜Ｖｂ）、遅相領域では電圧Ｖａの方が電圧Ｖｂよりも高くなる（Ｖａ＞Ｖｂ）。したがって、電流位相検出回路６により第１及び第２のインピーダンス検出部４，５の検出電圧Ｖａ，Ｖｂの高低を比較することによって、インバータ回路２の進相領域におけるスイッチング動作を検出することができ、電流位相検出回路６が進相領域におけるスイッチング動作を検出すると、インバータ制御回路２ａがインバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させているので、スイッチング素子に加わるストレスを低減することができる。
【００４８】
また本回路では、インバータ回路２のスイッチング動作が遅相領域となる発振周波数ｆ１で放電灯Ｌａが点灯中に、放電灯Ｌａが取り外されたり、フィラメントＦ１，Ｆ２が断線するというような異常が発生すると、インダクタＬ１とコンデンサＣ１ａとでＬＣ直列共振回路が構成され、この共振回路の共振周波数ｆ０２は、無負荷時における共振回路（すなわちインダクタＬ１とコンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂとで構成される共振回路）の共振周波数ｆ０１に比べて高くなるため（図２３参照）、インバータ回路２のスイッチング動作が進相領域での動作となる。
【００４９】
この時、第１のインピーダンス検出部４の検出出力Ｖａに比べて第２のインピーダンス検出部５の検出出力Ｖｂの方が高くなるので（Ｖａ＜Ｖｂ）、電流位相検出回路６では第１及び第２のインピーダンス検出部４，５の検出出力Ｖａ，Ｖｂから進相領域におけるスイッチング動作を検出することができる。そして、電流位相検出回路６が進相領域におけるスイッチング動作を検出すると、インバータ制御回路２ａがインバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させているので、スイッチング素子などの回路素子に加わるストレスを低減することができる。なお、本回路ではフィラメントの有無や断線を検出する検出回路を別途設ける必要がないので、部品点数が少なくなり、コストダウンを図ることができる。
【００５０】
（実施形態３）
図６に本実施形態の放電灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図６では主回路を省略して図示してある。また、電流位相検出回路６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を省略する。
【００５１】
実施形態１又は２の放電灯点灯装置では共振周波数よりも低い周波数範囲を、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させる周波数範囲としているが、本実施形態では、所定の周波数（周波数上限値）ｆαよりも低い周波数範囲（ｆ＜ｆα）を、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させる周波数範囲としている。ここで、周波数ｆαは、共振周波数よりも所定の周波数Δｆαだけ高い周波数であり、周波数ｆαにおける共振出力Ｖαが放電灯Ｌａを始動可能な電圧Ｖ１１以上であって、且つコンデンサＣ１ｂなどの回路部品の耐圧電圧の最大値Ｖ１２よりも低い電圧となるような周波数に設定されている（図８参照）。
【００５２】
電流位相検出回路６では、整流平滑部６ａ，６ｂが、第１及び第２のインピーダンス検出部４，５の出力Ｖａ，Ｖｂを整流、平滑した検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’を発生しており、実施形態１又は２と同様、共振周波数ｆ０１又はｆ０２において検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’が共に等しくなるように抵抗Ｒ５〜Ｒ１０の抵抗値を設定している（図７参照）。したがって、共振周波数ｆ０１よりも高い周波数範囲では検出出力Ｖａ’に比べて検出出力Ｖｂ’の方が高くなっており（Ｖａ’＜Ｖｂ’）、周波数ｆαにおいては検出出力Ｖａ’に比べて検出出力Ｖｂ’の方が電圧αだけ高くなっている。
【００５３】
そこで、本回路では周波数ｆαにおける差電圧αを発生する基準電源Ｖref1の負極を整流平滑部６ａの出力端に接続すると共に、基準電源Ｖref1の正極をコンパレータＣＰ１の非反転入力端子に接続しており、コンパレータＣＰ１により整流平滑部６ａの検出出力Ｖａ’と基準電源Ｖref1の電圧αとの和の電圧（Ｖａ’＋α）と、整流平滑部６ｂの検出出力Ｖｂ’との高低を比較している。而して、インバータ回路２の発振周波数ｆが周波数ｆαよりも高くなり、検出出力Ｖｂ’が電圧（Ｖａ’＋α）よりも高くなると、コンパレータＣＰ１の出力Ｖｃの電圧レベルはＬレベルになる。一方、インバータ回路２の発振周波数ｆが周波数ｆαよりも低くなり、検出出力Ｖｂ’が電圧（Ｖａ’＋α）よりも低くなると、コンパレータＣＰ１の出力Ｖｃの電圧レベルはＨレベルになる。
【００５４】
コンパレータＣＰ１の出力Ｖｃはインバータ制御回路２ａに入力されており、出力Ｖｃの電圧レベルがＬレベルであれば、インバータ制御回路２ａはインバータ回路２が周波数ｆαよりも高い周波数で動作していると判断して、通常のスイッチング動作を行う。一方、出力Ｖｃの電圧レベルがＨレベルになると、インバータ制御回路２ａはインバータ回路２が周波数ｆαよりも低い周波数で動作していると判断して、インバータ回路２の出力を低下させる保護動作にインバータ回路２のスイッチング動作を移行させている。したがって、本回路では、インバータ回路２が進相領域でスイッチング動作を行う場合は勿論のこと、インバータ回路２の共振出力が異常上昇した場合にも、インバータ回路２の出力を低下させる保護動作にインバータ回路２のスイッチング動作を移行させることができ、スイッチング素子などの回路部品にかかるストレスを低減することができる。
【００５５】
（実施形態４）
上述した実施形態３の放電灯点灯装置では、実施形態１又は２の放電灯点灯装置において、整流平滑部６ａとコンパレータＣＰ１との間に基準電源Ｖref1を接続し、整流平滑部６ａの検出出力Ｖａ’に基準電源Ｖref1の電圧αを加算した電圧と、整流平滑部６ｂの検出出力Ｖｂ’との高低をコンパレータＣＰ１で比較することによって、インバータ回路２が周波数ｆαよりも低い周波数で動作していると保護動作に移行させるようにしているが、本実施形態では、実施形態１又は２の放電灯点灯装置において、図９に示すように周波数ｆαにおいて整流平滑部６ａの検出出力Ｖａ’と整流平滑部６ｂの検出出力Ｖｂ’とが略一致するように、抵抗Ｒ５〜Ｒ１０の抵抗値を設定している。
【００５６】
この時、インバータ回路２の発振周波数ｆがｆαよりも高い周波数領域では、検出出力Ｖｂ’の方が検出出力Ｖａ’よりも高くなり（Ｖａ’＜Ｖｂ’）、コンパレータＣＰ１の出力Ｖｃの電圧レベルがＬレベルになる。一方、発振周波数ｆがｆαよりも低い周波数範囲では、検出出力Ｖａの方が検出出力Ｖｂよりも高くなり（Ｖａ＞Ｖｂ）、コンパレータＣＰ１の出力Ｖｃの電圧レベルがＨレベルになる。インバータ制御回路２ａでは、電流位相検出回路６の出力Ｖｃの電圧レベルがＨレベルになると（すなわちインバータ回路２の発振周波数ｆが周波数ｆαよりも低くなると）、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させているので、実施形態３と同様にインバータ回路２が進相領域でスイッチング動作を行う場合は勿論のこと、インバータ回路２の共振出力が異常上昇した場合にも、インバータ回路２の出力を低下させる保護動作にインバータ回路２のスイッチング動作を移行させることができ、スイッチング素子などの回路部品にかかるストレスを低減することができる。
【００５７】
（実施形態５）
図１０に本実施形態の放電灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図１０では主回路を省略して図示してあり、電流位相検出回路６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を省略する。また、図１１にインバータ回路２の発振周波数ｆと整流平滑部６ａ，６ｂの検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’との関係を示し、図１２に無負荷時及び放電灯点灯時における共振カーブ（図１２中のイは無負荷時における共振カーブであり、同図中のロは放電灯点灯時における共振カーブである。）をそれぞれ示す。
【００５８】
上述した実施形態１の放電灯点灯装置では共振周波数よりも低い周波数範囲を、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させる周波数範囲としているが、本実施形態では所定の周波数ｆαよりも低く、且つ、所定の周波数ｆβよりも高い周波数範囲（ｆβ＜ｆ＜ｆα）を、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させる周波数範囲としている。
【００５９】
ここで、周波数ｆαは共振周波数よりも所定の周波数Δｆαだけ高い周波数であり、周波数ｆαにおける共振出力Ｖαは放電灯Ｌａを始動可能な電圧Ｖ１１以上であって、且つ、コンデンサＣ１ｂなどの回路部品の耐圧電圧の最大値Ｖ１２よりも低い電圧となるような周波数に設定されている。また、周波数ｆβは共振周波数よりも所定の周波数Δｆβだけ低い周波数であり、周波数ｆβにおける共振出力Ｖβは、図１２に示すように、インバータ回路２の出力が最低の共振出力となる時、すなわち保護動作時において共振回路の共振動作が微弱な発振状態となるような発振周波数ｆ３における共振出力に設定されている。
【００６０】
本回路では、実施形態１の放電灯点灯装置において、整流平滑部６ａの出力端にアノードが夫々接続されたダイオードＤ６，Ｄ７と、整流平滑部６ｂの出力端にアノードが夫々接続されたダイオードＤ８，Ｄ９と、ダイオードＤ６のカソードに負極が接続された基準電源Ｖref1と、ダイオードＤ９のカソードに負極が接続された基準電源Ｖref2と、一方の入力端子に基準電源Ｖref1の正極が接続されると共に、他方の入力端子にダイオードＤ９のカソードが接続されたコンパレータＣＰ１と、一方の入力端子にダイオードＤ７のカソードが接続されると共に、他方の入力端子に基準電源Ｖref2の正極が接続されたコンパレータＣＰ２とを設けている。
【００６１】
コンパレータＣＰ１は、整流平滑部６ａの出力Ｖａ’に基準電源Ｖref1の電圧αを加算した電圧（Ｖａ’＋α）と、整流平滑部６ｂの出力Ｖｂ’との高低を比較し、コンパレータＣＰ２は、整流平滑部６ａの出力Ｖａ’と、整流平滑部６ｂの出力Ｖｂ’に基準電源Ｖref2の電圧βを加算した電圧（Ｖｂ’＋β）との高低を比較しており、コンパレータＣＰ１，ＣＰ２の出力Ｖｃ，Ｖｄがインバータ制御回路２ａにそれぞれ入力されている。
【００６２】
ここで、基準電源Ｖref1の電圧αは、周波数ｆαにおける検出出力Ｖｂ’と検出出力Ｖａ’との差電圧（Ｖｂ’−Ｖａ’）に設定されているので、インバータ回路２の発振周波数ｆが周波数ｆαよりも高くなると、出力Ｖｂ’が電圧（Ｖａ’＋α）よりも高くなり、コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃ１の信号レベルはＬレベルになる。一方、発振周波数ｆが周波数ｆαよりも低くなると、出力Ｖｂ’が電圧（Ｖａ’＋α）よりも低くなり、コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃ１の信号レベルはＨレベルになる。
【００６３】
また、基準電源Ｖref2の電圧βは、周波数ｆβにおける検出出力Ｖａ’と検出出力Ｖｂ’との差電圧（Ｖａ’−Ｖｂ’）に設定されているので、インバータ回路２の発振周波数ｆが周波数ｆβよりも高くなると、出力Ｖａ’が電圧（Ｖｂ’＋β）よりも低くなり、コンパレータＣＰ２の出力信号Ｖｃ２の信号レベルはＬレベルになる。一方、発振周波数ｆが周波数ｆβよりも低くなると、出力Ｖａ’が電圧（Ｖｂ’＋β）よりも高くなり、コンパレータＣＰ２の出力信号Ｖｃ２の信号レベルはＨレベルになる。
【００６４】
インバータ制御回路２ａでは、コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖｃの信号レベルがＨレベルとなり、且つ、コンパレータＣＰ２の出力信号Ｖｄの信号レベルがＬレベルとなると、インバータ回路２の動作を保護動作に移行させている。すなわち、インバータ回路２が発振周波数ｆβよりも高く、且つ、発振周波数ｆαよりも低い周波数範囲で動作していると、インバータ制御回路２ａがインバータ回路２の動作を保護動作に移行させているので、インバータ回路２が進相領域でスイッチング動作を行う場合や、インバータ回路２の共振出力が異常上昇した場合に、インバータ回路２の出力を低下させる保護動作に移行させることができ、スイッチング素子などの回路部品にかかるストレスを低減することができる。尚、インバータ回路２の発振周波数ｆがｆβよりも低い周波数範囲では、インバータ回路２の動作は進相領域の動作となるが、インバータ回路２の出力は保護動作時における出力よりも低いので、本実施形態ではインバータ回路２の動作を保護動作に移行させず、そのままスイッチング動作を行わせている。
【００６５】
このように、本実施形態ではインバータ制御回路２ａにより保護動作を行う周波数範囲に上限値と下限値とを設けており、基準電源Ｖref1，Ｖref2の電圧値によって周波数範囲の上限値及び下限値を任意の値に設定することができるので、異常状態を精度良く検出することができる。
【００６６】
ところで、図１３は負荷回路３の回路構成を実施形態２の回路構成とした場合の共振カーブを示し、図１３中のイは、放電灯Ｌａの立ち消えが発生するなどして無負荷状態となった場合の共振カーブ（この場合、コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂの並列回路とインダクタＬ１とでＬＣ直列共振回路が形成される。）を示し、同図中のハは、放電灯Ｌａが外れたりフィラメントの断線が発生して無負荷状態となった場合の共振カーブ（この場合、コンデンサＣ１ａとインダクタＬ１とでＬＣ直列共振回路が形成される。）を示し、同図中のロは放電灯点灯時における共振カーブを示している。本回路において、インバータ回路２の出力が最低の共振出力（最低の共振出力とは、保護動作時にインバータ回路２を共振周波数に比べて十分高い周波数で動作させ、共振回路の共振を弱くしたときの共振出力を言う。）となる時のインバータ回路２の発振周波数ｆをｆ３（ｆ０１＜ｆ３＜ｆ０２）とすると、共振出力ＶＣ１が周波数ｆ３における共振出力Ｖβに略等しくなるような進相領域の周波数はｆβ，ｆβ’となる。また共振出力ＶＣ１が、放電灯Ｌａを始動可能な電圧Ｖ１１以上であって、且つ、回路部品の耐圧Ｖ１２よりも低い所定の電圧Ｖαに略等しくなるような遅相領域の周波数はｆα，ｆα’となる。したがって、放電灯Ｌａの立ち消えなどによって無負荷状態となった場合には、インバータ回路２の発振周波数がｆβ以上且つｆα以下の周波数領域（ｆβ≦ｆ≦ｆα）にある場合にインバータ制御回路２ａによって保護動作が行われ、放電灯Ｌａが外れたり、フィラメントが断線するなどして無負荷状態となった場合には、インバータ回路２の発振周波数がｆβ’以上且つｆα’以下の周波数領域（ｆβ’≦ｆ≦ｆα’）にある場合にインバータ制御回路２ａによって保護動作が行われる。
【００６７】
（実施形態６）
図１４に本実施形態の放電灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図１４では主回路を省略して図示してある。また、電流位相検出回路６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を省略する。
【００６８】
本回路では、上述した図２の回路において、コンパレータＣＰ１の代わりにオペアンプＯＰ１を用い、整流平滑部６ａ，６ｂの検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’をオペアンプＯＰ１に入力しており、検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’の差電圧に比例したオペアンプＯＰ１の出力信号Ｖｅをインバータ制御回路２ａに出力している。
【００６９】
ここで、共振回路の共振周波数において検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’が略等しくなるように抵抗Ｒ５〜Ｒ１０の抵抗値が設定されているので、インバータ回路２の発振周波数ｆが共振周波数に近いほど、検出出力Ｖａ’とＶｂ’との差が小さくなり、オペアンプＯＰ１の出力信号Ｖｅの大きさは小さくなる。そして、インバータ制御回路２ａでは、オペアンプＯＰ１の出力信号Ｖｅが所定のしきい値以下になるとインバータ回路２の動作を保護動作に移行させるようにしている。
【００７０】
本回路では、オペアンプＯＰ１の差動出力Ｖｅの大きさが所定のしきい値以下になると、インバータ制御回路２ａがインバータ回路２の動作を保護動作へ移行させるようにしているので、しきい値の設定によって保護動作を行う周波数範囲を任意の周波数範囲に設定することができる。また差動出力Ｖｅの大きさは検出出力Ｖａ’とＶｂ’との差分に応じて増減するので、例えばインバータ回路２の発振周波数を共振周波数に比べて十分高い周波数に移行させることにより保護動作を行う場合、差動出力Ｖｅの大きさに応じて発振周波数を段階的、或いは連続的に高くすることによって保護動作を行うようにしても良い。また共振周波数の前後で、オペアンプＯＰ１の出力信号Ｖｅの正負が反転するので、出力信号Ｖｅの極性を判定し、極性の反転する周波数にインバータ回路２の発振周波数が達すると、インバータ回路２の動作を保護動作に移行させるようにしても良い。
【００７１】
（実施形態７）
図１５に本実施形態の放電灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図１５では主回路を省略して図示してある。又、電流位相検出回路６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を省略する。
【００７２】
本回路では、上述した図２の回路において、整流平滑部６ｂの出力端にダイオードＤ６を介して基準電源Ｖref3の電圧Ｖ３を印加しており、整流平滑部６ｂの検出出力Ｖｂ’に初期電圧として電圧Ｖ３を与えている。電流位相検出回路６では、インバータ回路２の発振動作時におけるインダクタＬ１とコンデンサＣ１（又はコンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂ）とのインピーダンス変化を電圧変化として検出しているので、インバータ回路２の発振動作が行われていない状態では検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’は共に０Ｖとなり、電流位相検出回路６の誤動作又は不動作が発生する虞がある。
【００７３】
そこで、本実施形態の電流位相検出回路６では、検出出力Ｖｂ’に基準電源Ｖref3の電圧Ｖ３を初期値として与えることにより、インバータ回路２が発振動作を開始した直後は出力信号Ｖｃの信号レベルを強制的にＬレベルとしている。インバータ制御回路２ａは出力信号Ｖｃの信号レベルがＬレベルであれば、インバータ回路２の動作を通常のスイッチング動作としているので、発振動作の開始直後に出力信号Ｖｃの信号レベルを強制的にＬレベルとすることによって、電流位相検出回路６による検出動作を停止させ、電流位相検出回路６の誤動作又は不動作を防止することができる。なお、インバータ回路２が発振動作を開始すると、整流平滑部６ｂの検出出力Ｖｂ’が基準電源Ｖref3の電圧Ｖ３よりも高くなるように、電圧Ｖ３の電圧値が設定されているので、コンパレータＣＰ１では検出出力Ｖａ’，Ｖｂ’の高低を比較することによってランプ電流の位相を検出することができ、インバータ回路２の進相領域での動作を確実に検出することができる。
【００７４】
（実施形態８）
図１６に本実施形態の放電灯点灯装置の一部省略せる回路図を示す。尚、図１６では主回路を省略して図示してある。また、寿命末期検出回路７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を省略する。
【００７５】
本回路では、整流平滑部６ａにより検出された検出出力Ｖａ’と所定の基準電圧Ｖref4との高低を比較するコンパレータＣＰ３からなる寿命末期検出回路７を設けており、検出出力Ｖａ’を放電灯Ｌａの寿命末期信号として兼用している。すなわち、放電灯Ｌａの寿命末期時には放電灯Ｌａのランプ電圧が正常点灯時に比べて異常に上昇するので、寿命末期検出回路７では検出出力Ｖａ’の異常上昇から放電灯Ｌａの寿命末期を検出し、異常検出信号Ｖｆをインバータ制御回路２ａに出力している。尚、放電灯Ｌａの寿命末期時には検出出力Ｖａ’が基準電圧Ｖref4よりも大きくなって、コンパレータＣＰ３の出力（異常検出信号）ＶｆがＨレベルとなり、放電灯Ｌａの正常点灯時には検出出力Ｖａ’が基準電圧Ｖref4以下になって、コンパレータＣＰ３の出力（異常検出信号）ＶｆがＬレベルとなる。
【００７６】
インバータ制御回路２ａは、実施形態１と同様に、電流位相検出回路６の出力Ｖｃに基づいてインバータ回路２の進相領域でのスイッチング動作を検出すると共に、寿命末期検出回路７の出力（異常検出信号）ＶｆがＨレベルになった場合は、放電灯Ｌａの寿命末期状態と判断して、インバータ回路２のスイッチング動作を保護動作に移行させている。ここで、保護動作とは、スイッチング動作を停止させる状態、スイッチング動作を行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に設ける状態（つまりスイッチング動作を間欠的に行う状態）、或いは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の発振周波数を高くして共振回路の共振を弱くする状態のいずれかにインバータ回路２の動作を移行させることを言う。尚、本実施形態では放電灯Ｌａの寿命末期信号として電圧Ｖａ’を用いているが、電圧Ｖｂ’を用いても良く、寿命末期時にランプ電圧が異常上昇すると電圧Ｖｂ’も上昇するので、電圧Ｖｂ’の昇圧から放電灯Ｌａの寿命末期状態を検出することもできる。
【００７７】
また、インバータ制御回路２ａでは、電流位相検出回路６の出力Ｖｃからインバータ回路２の進相領域での動作を検出すると、インバータ回路２の動作を保護動作に移行させると共に、寿命末期検出回路７の出力Ｖｆから放電灯Ｌａの寿命末期状態を検出すると、インバータ回路２の動作を保護動作へ移行させているのであるが、インバータ制御回路２ａでは、電流位相検出回路６の出力Ｖｃによる保護動作を、寿命末期検出回路７の出力Ｖｆによる保護動作よりも優先して行っている。
【００７８】
ここで、負荷回路３の回路構成を実施形態２の回路構成とした場合の共振カーブを図１７に示す。尚、図１７中のイは放電灯Ｌａの立ち消えが発生するなどして無負荷状態となった場合の共振カーブ（この場合、コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂの並列回路とインダクタＬ１とでＬＣ直列共振回路が形成される。）を示し、同図中のハは、放電灯Ｌａが外れたりフィラメントの断線が発生して無負荷状態となった場合の共振カーブ（この場合、コンデンサＣ１ａとインダクタＬ１とでＬＣ直列共振回路が形成される。）を示し、同図中のロは放電灯点灯時における共振カーブを示している。
【００７９】
以下に上述した３つの負荷条件（放電灯Ｌａの立ち消えなどによる無負荷状態、放電灯Ｌａの未装着やフィラメント断線による無負荷状態、放電灯Ｌａの点灯状態）における各周波数ポイントでのインバータ回路２の動作状態を説明する。
【００８０】
放電灯Ｌａの立ち消えなどによって無負荷状態となった場合（図１７中のイに示す共振カーブ）、及び、放電灯Ｌａの未装着やフィラメント断線によって無負荷状態となった場合（図１７中のロに示す共振カーブ）、検出出力Ｖａ’が検出出力Ｖｂ’、又は基準電圧Ｖref4よりもそれぞれ高くなるような周波数ポイントＡ、Ｅ（Ｖａ’＞Ｖｂ’、Ｖａ’＞Ｖref4）では、コンパレータＣＰ３の出力がＨレベルとなるが、インバータ制御回路２ａは、電流位相検出回路６の検出出力を優先して、インバータ回路２を保護動作に移行させる（進相動作保護）。また検出出力Ｖａ’が検出出力Ｖｂ’よりも高く且つ基準電圧Ｖref4よりも低くなるような周波数ポイントＢ、Ｆ（Ｖａ’＞Ｖｂ’、Ｖａ’＜Ｖref4）では、インバータ制御回路２ａは進相領域でのスイッチング動作と判断し、インバータ回路２を保護動作に移行させる（進相動作保護）。また、検出出力Ｖａ’が検出出力Ｖｂ’よりも低く且つ基準電圧Ｖref4よりも高くなるような周波数ポイントＣ、Ｇ（Ｖａ’＜Ｖｂ’、Ｖａ’＞Ｖref4）では、インバータ制御回路２ａは放電灯Ｌａが寿命末期状態であると判断し、インバータ回路２を保護動作に移行させる（エミレス保護）。さらに、検出出力Ｖａ’が検出出力Ｖｂ’及び基準電圧Ｖref4よりも低くなるような周波数ポイントＤ、Ｈ（Ｖａ’＜Ｖｂ’、Ｖａ’＜Ｖref4）では、インバータ制御回路２ａは放電灯Ｌａの点灯状態が正常であると判断し、インバータ回路２を通常の点灯動作とする。
【００８１】
一方、放電灯Ｌａの正常点灯時において、検出電圧Ｖａ’は基準電圧Ｖref4よりも低くなり、検出電圧Ｖａ’が検出出力Ｖｂ’よりも高くなるような周波数ポイントＩ（Ｖａ’＞Ｖｂ’、Ｖａ’＜Ｖref4）では、インバータ制御回路２ａは進相領域でのスイッチング動作と判断し、インバータ回路２を保護動作に移行させる（進相動作保護）。一方、検出電圧Ｖａ’が検出出力Ｖｂ’よりも低くなるような周波数ポイントＪ（Ｖａ’＜Ｖｂ’、Ｖａ’＜Ｖref4）では、インバータ制御回路２ａは遅相領域でのスイッチング動作と判断し、インバータ回路２を通常の点灯動作とする。
【００８２】
このように、インバータ制御回路２ａでは、電流位相検出回路６の出力による保護動作を、寿命末期検出回路７の出力による保護動作よりも優先して行っているので、負荷異常時の保護動作を確実に行え、検出回路の信頼性が向上する。
【００８３】
尚、放電灯Ｌａの予熱時や始動時には寿命末期検出回路７が誤検出する虞があるので、一般的に、この期間には寿命末期検出回路７による検出動作を禁止しているが、この期間中に負荷変動（例えば放電灯外れなど）が発生すると、電流位相検出回路６によって検出動作が行われ、インバータ回路２を保護動作へ移行させることができる。
【００８４】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、直流電源の出力をスイッチング素子でスイッチングすることによって高周波に変換するインバータ回路と、共振用インダクタ及び共振用コンデンサの直列回路からなりインバータ回路の出力端子間に接続された共振回路と、共振用コンデンサに並列接続された放電灯と、インバータ回路の出力を制御するインバータ制御回路と、共振用コンデンサのインピーダンス変化を電圧変化として検出する第１のインピーダンス検出手段と、共振用インダクタのインピーダンス変化を電圧変化として検出する第２のインピーダンス検出手段と、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果からランプ電流の位相を検出する電流位相検出手段とを具備して成ることを特徴とし、発振周波数が共振周波数よりも高い遅相領域では共振用インダクタのインピーダンスが支配的になり、発振周波数が共振周波数よりも低い進相領域では共振用コンデンサ及び放電灯のインピーダンスが支配的になるので、電流位相検出手段では、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果からインバータ回路が進相領域で動作しているか否かを容易に検出できるという効果がある。また、電流位相検出回路では、共振用インダクタ及び共振用コンデンサのインピーダンスを検出することによってランプ電流の位相を検出しているので、回路構成を複雑にすることなく、進相領域での動作を確実に検出できるという効果もある。
【００８５】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、上記共振用コンデンサは、インバータ回路の出力端子間に共振用インダクタを介して接続された第１のコンデンサと、該第１のコンデンサに並列接続された放電灯の非電源側に接続された第２のコンデンサとで構成されることを特徴とし、放電灯が装着されているか否か、或いはフィラメントが断線しているか否かによって共振回路の構成が変化してその共振周波数が変化するので、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出結果から放電灯外れやフィラメント断線などの異常を検出することができ、フィラメントの有無を検出する回路を別途設ける場合に比べて、部品点数が少なくなり、コストダウンを図ることができるという効果がある。
【００８６】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発明において、放電灯の点灯時において放電灯と共振用インダクタと共振用コンデンサとで構成される共振回路の共振周波数よりもインバータ回路の発振周波数が低くなると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作に移行させることを特徴とし、インバータ制御回路は、電流位相検出手段の検出結果からインバータ回路の進相領域での動作を検出すると、インバータ回路の動作を保護動作へ移行させているので、スイッチング素子などの回路素子にストレスがかかるのを防止できるという効果がある。
【００８７】
請求項４の発明は、請求項１又は２記載の発明において、共振回路の共振周波数よりも高い所定の周波数上限値よりもインバータ回路の発振周波数が低くなると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作に移行させることを特徴とし、インバータ回路が進相領域で動作している場合に加えて、インバータ回路の出力が所定の電圧よりも高くなる場合にも、インバータ制御回路がインバータ回路の動作を保護動作へ移行させているので、スイッチング素子などの回路素子にストレスがかかるのを防止できるという効果がある。
【００８８】
請求項５の発明は、請求項３又は４記載の発明において、上記保護動作は、インバータ回路のスイッチング動作を停止させる動作か、スイッチング動作を行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に設ける動作か、或いは、スイッチング素子の発振周波数を高くして共振回路の共振を弱くする動作のいずれかであることを特徴とし、請求項３又は４の発明と同様の効果を奏する。
【００８９】
請求項６の発明は、請求項４記載の発明において、上記周波数上限値とは、その周波数におけるインバータ回路の出力が、放電灯の始動可能な電圧以上となるような周波数であることを特徴とし、インバータ回路が進相領域で動作している場合に加えて、インバータ回路の出力が放電灯の始動電圧よりも高くなような場合に、インバータ制御回路がインバータ回路の動作を保護動作へ移行させているので、スイッチング素子などの回路素子にストレスがかかるのを防止できるという効果がある。
【００９０】
請求項７の発明は、請求項４記載の発明において、インバータ制御回路は、インバータ回路の発振周波数が、共振回路の共振周波数よりも低い所定の周波数下限値より高くなると、インバータ回路の動作を保護動作に移行させることを特徴とし、請求項４の発明と同様の効果を奏するものであり、しかもインバータ制御回路が保護動作を行う周波数範囲に周波数上限値と周波数下限値とが設けられているので、周波数制御を精度良く行えるという効果がある。
【００９１】
請求項８の発明は、請求項７記載の発明において、上記周波数下限値とは、その周波数におけるインバータ回路の出力が最低となるような周波数であることを特徴とし、インバータ回路が周波数下限値よりも低い周波数で動作している場合、インバータ回路の出力が十分低く、保護動作を行う必要がないから、インバータ回路を周波数下限値よりも高く且つ周波数上限値よりも低い周波数範囲で動作させることにより、インバータ回路の回路部品に加わるストレスを低減できるという効果がある。
【００９２】
請求項９の発明は、請求項１乃至８記載の発明において、電流位相検出手段は、第１のインピーダンス検出手段の検出出力と第２のインピーダンス検出手段の検出出力との高低を比較する比較部を有し、比較部の比較結果からランプ電流の位相を検出することを特徴とし、第１及び第２のインピーダンス検出手段の検出出力の高低を比較することによって、簡単な回路構成で進相領域での動作を検出できるという効果がある。
【００９３】
請求項１０の発明は、請求項１乃至８記載の発明において、電流位相検出手段は、第１のインピーダンス検出手段の検出出力と第２のインピーダンス検出手段の検出出力との差分を検出する差分検出部を有し、差分検出部の出力からランプ電流の位相を検出することを特徴とし、共振周波数の前後で差分検出部の出力が反転するので、簡単な回路構成で進相領域での動作を検出することができ、且つ、インバータ回路の発振周波数が共振周波数に近いほど差分検出部の出力が小さくなるので、インバータ回路の発振周波数が共振周波数に近く、インバータ回路の出力が異常に上昇する周波数範囲を検出できるという効果もある。
【００９４】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０記載の発明において、電源投入時からインバータ回路が発振動作を開始するまでの間、インバータ制御回路が電流位相検出手段の出力と無関係にインバータ回路の動作を制御することを特徴とし、発振動作開始時において電流位相検出回路の誤検出や不動作による影響をなくすことが防止できるという効果がある。
【００９５】
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１記載の発明において、第１のインピーダンス検出手段の検出出力、又は、第２のインピーダンス検出手段の検出出力の内、何れかの検出出力から放電灯の寿命末期状態を検出する寿命末期検出回路を設け、寿命末期検出回路が放電灯の寿命末期を検出すると、インバータ制御回路はインバータ回路の動作を通常の発振動作から出力を低下させる保護動作へ移行させることを特徴とし、放電灯の寿命末期時にはランプ電圧が異常に上昇するので、第１又は第２のインピーダンス検出手段の検出出力から放電灯の寿命末期状態を検出することができ、且つ、第１又は第２のインピーダンス検出手段の検出出力を寿命末期状態の検出信号に兼用しているので、寿命末期状態を検出する回路を別途設ける場合に比べて部品点数を削減できるという効果がある。
【００９６】
請求項１３の発明は、請求項１２記載の発明において、インバータ制御回路は、寿命末期検出回路の検出結果よりも電流位相検出手段の検出結果を優先して保護動作を行わせることを特徴とし、負荷異常時の保護動作を確実に行うことができ、検出回路の信頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】同上の一部省略せる具体回路図である。
【図３】同上の無負荷時における発振周波数と第１及び第２のインピーダンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。
【図４】同上の定常点灯時における発振周波数と第１及び第２のインピーダンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。
【図５】実施形態２の放電灯点灯装置の回路図である。
【図６】実施形態３の放電灯点灯装置の一部省略せる具体回路図である。
【図７】同上の無負荷時における発振周波数と第１及び第２のインピーダンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。
【図８】同上の無負荷時及び定常点灯時における発振周波数と共振出力との関係を示す図である。
【図９】実施形態４の放電灯点灯装置の無負荷時における発振周波数と第１及び第２のインピーダンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。
【図１０】実施形態５の放電灯点灯装置の一部省略せる具体回路図である。
【図１１】同上の無負荷時における発振周波数と第１及び第２のインピーダンス検出部の出力電圧との関係を示す図である。
【図１２】同上の無負荷時及び定常点灯時における発振周波数と共振出力との関係を示す図である。
【図１３】同上の無負荷時及び定常点灯時における発振周波数と共振出力との関係を示す図である。
【図１４】実施形態６の放電灯点灯装置の一部省略せる具体回路図である。
【図１５】実施形態７の放電灯点灯装置の一部省略せる具体回路図である。
【図１６】実施形態８の放電灯点灯装置の一部省略せる具体回路図である。
【図１７】同上の無負荷時及び定常点灯時における発振周波数と共振出力との関係を示す図である。
【図１８】従来の放電灯点灯装置のブロック図である。
【図１９】同上の具体回路図である。
【図２０】同上の共振回路に発生する共振電圧の周波数特性を示す図である。
【図２１】同上の別の放電灯点灯装置を示す要部回路図である。
【図２２】同上のまた別の放電灯点灯装置のブロック図である。
【図２３】同上の共振回路に発生する共振電圧の周波数特性を示す図である。
【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
４  第１のインピーダンス検出部
５  第２のインピーダンス検出部
６  電流位相検出回路
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
Ｌ１  インダクタ
Ｌａ  放電灯
【図１】
0004314715.tif 000002
【図２】
0004314715.tif 000003
【図３】
0004314715.tif 000004
【図４】
0004314715.tif 000005
【図５】
0004314715.tif 000006
【図６】
0004314715.tif 000007
【図７】
0004314715.tif 000008
【図８】
0004314715.tif 000009
【図９】
0004314715.tif 000010
【図１０】
0004314715.tif 000011
【図１１】
0004314715.tif 000012
【図１２】
0004314715.tif 000013
【図１３】
0004314715.tif 000014
【図１４】
0004314715.tif 000015
【図１５】
0004314715.tif 000016
【図１６】
0004314715.tif 000017
【図１７】
0004314715.tif 000018
【図１８】
0004314715.tif 000019
【図１９】
0004314715.tif 000020
【図２０】
0004314715.tif 000021
【図２１】
0004314715.tif 000022
【図２２】
0004314715.tif 000023
【図２３】
0004314715.tif 000024