(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給する高周波電源部と、外部から入力された制御信号に応じて高周波電源部の出力を変化させて放電ランプの調光比を変化させる発振制御部と、放電ランプの放電状態から放電ランプの異常状態を検出する第１の異常検出部と、第１の異常検出部が検出不能となる所定の調光比以下の範囲で放電ランプの異常によって特性が変化する高周波電源部の構成素子の特性変化から放電ランプの異常状態を検出する第２の異常検出部と、全点灯時から所定の調光比までの範囲では第１の異常検出部の検出信号を発振制御部に出力するとともに、所定の調光比以下の範囲では第２の異常検出部の検出信号を発振制御部に出力する切換制御部とを設け、発振制御部が切換制御部を介して入力された検出信号に応じて高周波電源部の出力を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
上記高周波電源部の停止状態が間欠的であ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】
第２の異常検出部が高周波電源部の構成素子の温度変化から放電ランプの異常状態を検出す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】
第２の異常検出部が高周波電源部の構成素子の電気量の変化から放電ランプの異常状態を検出す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】
放電ランプを複数設けるとともに、複数のランプに流れるランプ電流を均等にするバランサを設け、第２の異常検出部がバランサの特性変化から放電ランプの異常状態を検出す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６】
高周波電源部が、放電ランプに共振電流を流す共振回路をコンデンサと共に構成するチョークコイルを備え、第２の異常検出部がチョークコイルの特性変化から放電ランプの異常状態を検出す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７】
所定の調光比が略５０％であ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、直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給し、放電ランプを高周波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】
この種の放電灯点灯装置としては、直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給し、放電ランプを高周波点灯させる高周波電源部を備えたものがあり、放電ランプの寿命末期時に放電ランプが異常点灯した場合や、高周波電源部の動作に異常が発生した場合に、放電ランプや高周波電源部の異常状態を検出して、高周波電源部の動作を停止、或いは、間欠的に停止させることにより、高周波電源部の構成素子が過電流や過電圧によって破損するのを防止したり、構成素子が異常発熱するのを防止する異常検出部を備えたものもあった。
【０００３】
従来の放電灯点灯装置の回路図を図６に示す。本回路は、交流電源ＡＣを整流・平滑して直流電圧ＶDCを発生するチョッパー部１ａと、チョッパー部１ａの直流電圧ＶDCを高周波電圧に変換して放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に供給するインバータ部１ｂと、インバータ部１ｂの発振を制御する発振制御部２と、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の放電状態から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常状態を検出する異常検出回路３ａと、異常検出回路３ａの検出信号に基づいて発振制御部２にインバータ部１ｂの発振を停止させる異常判定回路３ｂとから構成されており、チョッパー部１ａ及びインバータ部１ｂから高周波電源部が構成される。
【０００４】
インバータ部１ｂは、チョッパー部１ａの直流出力端間に接続され発振制御部２の駆動信号ａ〜ｃによって高周波で交互にオン・オフされるスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 と、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の接続点に直流カット用のコンデンサＣ1 を介して一端が接続されたチョークコイルＬと、チョークコイルＬの他端に接続されたバランサＴ1 と、スイッチング素子Ｑ2 の両端間にコンデンサＣ1 、チョークコイルＬ、バランサＴ1 からなる直列回路を介して電源側端子が接続された放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 と、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の非電源側端子間に夫々接続されたコンデンサＣ2 ，Ｃ3 とから構成されており、チョークコイルＬ及びコンデンサＣ2 ，Ｃ3 から共振回路が形成されている。ここで、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 が高周波で交互にオン・オフすることによって、直流電圧ＶDCが高周波電圧に変換されて、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に略正弦波状の高周波電力が供給される。尚、バランサＴ1 は一般に複数の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を並列点灯させる場合に用いられ、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の始動時に一方の放電ランプのみが点灯するのを防止し、且つ、２灯点灯時に放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に夫々流れるランプ電流の比率が所定の値になるようにしている。
【０００５】
発振制御部２はハーフブリッジ型インバータ駆動用のドライバＩＣ（例えば、インターナショナル・レクチファイア〔ＩＲ〕社製ＩＲ２１５５）２１を用いて構成されている。ドライバＩＣ２１は内部に発振器を備えており、６，７番ピンに接続された抵抗Ｒ5 及びコンデンサＣ6 で決まる時定数によって、２，３，４番ピンから夫々出力される駆動信号ａ，ｂ，ｃの周波数が決定される。そして、この駆動信号ａ〜ｃによって、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 が所望のスイッチング周波数でオン・オフされる。尚、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のオン時間の比（すなわちデューティ比）はドライバＩＣ２１によって約５０％に設定されており、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のゲート信号の遅れ（デッドタイム）も所定の値に決められている。
【０００６】
異常検出回路３ａは、放電ランプＬａ1 の電源側端子間にコンデンサＣ4 を介して接続された抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 の直列回路と、コンデンサＣ4 及び抵抗Ｒ1 の接続点にカソードが接続されるとともに抵抗Ｒ2 及び放電ランプＬａ1 の接続点にアノードが接続されたダイオードＤ1 と、放電ランプＬａ2 の電源側端子間にコンデンサＣ5 を介して接続された抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 の直列回路と、コンデンサＣ5 及び抵抗Ｒ3 の接続点にカソードが接続されるとともに抵抗Ｒ4 及び放電ランプＬａ2 の接続点にアノードが接続されたダイオードＤ2 と、アノードが抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 の接続点に接続されたダイオードＤ3 と、アノードが抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 の接続点に接続されるとともに、カソードがダイオードＤ3 のカソードに接続されたダイオードＤ4 とから構成され、ダイオードＤ3 ，Ｄ4 の接続点（出力端子ｅ）から、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 のランプ電圧を分圧した電圧Ｖe が後述の異常判定回路３ｂに出力される。したがって、いずれか一方の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期となって半波放電を開始すると、インバータ部１ｂの共振電圧が大きくなり、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に加わるランプ電圧が正常点灯時に比べて大きくなるので、異常判定回路３ｂに出力される電圧Ｖe も大きくなる。
【０００７】
異常判定回路３ｂは、異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe と基準電圧Ｖref の大小を比較するコンパレータＣＰ1 と、コンパレータＣＰ1 の出力のハイ・ローに応じてオン・オフされるトランジスタＱ3 と、トランジスタＱ3 のオン・オフに応じてオン・オフし、発振制御部２への動作電圧ＶCCの電圧供給を入切するトランジスタＱ4 などから構成される。
【０００８】
放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の正常点灯時は、異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe が基準電圧Ｖref よりも小さいので、コンパレータＣＰ1 の出力がハイになり、トランジスタＱ3 がオンして、トランジスタＱ4 にベース電流が流れ、トランジスタＱ4 がオンする。したがって、発振制御部２にトランジスタＱ4 を介して動作電圧ＶCCが供給され、発振制御部２が所定のスイッチング周波数でスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 を交互にオン・オフさせ、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に高周波電圧を供給する。
【０００９】
一方、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 のいずれかが寿命末期になると、インバータ部１ｂの共振電圧が大きくなり、異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe が基準電圧Ｖref よりも大きくなるので、コンパレータＣＰ1 の出力がローになり、トランジスタＱ3 がオフして、トランジスタＱ4 にベース電流が流れなくなり、トランジスタＱ4 がオフする。したがって、発振制御部２にトランジスタＱ4 を介して動作電圧ＶCCが供給されなくなり、発振制御部２の駆動信号ａ〜ｃが停止して、インバータ部１ｂの発振が停止する。
【００１０】
ここで、正常点灯時における異常検出回路３ａの出力をＶe1、寿命末期時等の異常点灯時における異常検出回路３ａの出力をＶe2とすると、Ｖe1＜Ｖref ＜Ｖe2の関係が成立するように基準電圧Ｖref を設定すれば、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期時などの異常点灯時に、インバータ部１ｂの発振を停止させて、インバータ部１ｂを構成する構成素子の破壊や異常発熱を防止できる。
【００１１】
ところで、上述の放電灯点灯装置において、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の光出力を可変として、調光可能とした放電灯点灯装置も従来より提案されている。例えば、発振制御部２の抵抗Ｒ5 に可変抵抗器を用いることにより、抵抗Ｒ5 及びコンデンサＣ6 で決まる時定数が変化して、駆動信号ａ〜ｃの周波数が変化するので、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のスイッチング周波数が変化する。スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のスイッチング周波数が変化すると、チョークコイルＬ及びコンデンサＣ2 ，Ｃ3 からなる共振回路のインピーダンスが変化するので、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に供給される高周波電力が変化して、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の光出力が変化し、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を調光点灯させることができる。
【００１２】
ここで、調光比と異常点灯時における異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe2との関係を図７（ａ）に示す。放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を調光点灯させた状態で、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期になると、インバータ部１ｂの出力が全点灯時に比べて制限されているため、異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe が全点灯時に比べて小さくなる。而して、調光比がＰよりも低い範囲では、異常点灯時における異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe2が基準電圧Ｖref よりも低くなり、異常判定回路３ｂのコンパレータＣＰ1 の出力はハイのままとなるので、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期等の異常状態であるにもかかわらず、異常判定回路３ｂが異常状態を検出できなくなる場合があった。しかしながら、この時のインバータ部１ｂの出力は全点灯時に比べて制限されているので、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 にかかるストレスは素子が破壊するレベルにまで達していない。したがって、素子が破壊するほどのストレスがスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 にかかる調光比Ｒにおいて放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常状態を確実に検出できるように、すなわち、この調光比Ｒよりも異常判定回路３ｂが検出不能となる調光比Ｐが低くなるように異常判定回路３ｂを設計すれば良いが、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 以外の構成素子にかかるストレスを考慮すると、異常判定回路３ｂを上述のように設計すれば良いとはかぎらない。
【００１３】
例えば、上述した図６の回路で一方の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 のみが寿命末期になると、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に夫々発生するランプ電圧に電圧差が発生し、この電圧差がバランサＴ1 に印加されることになる。したがって、２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の内の１灯が寿命末期になると、インバータ部１ｂの出力が全点灯時に比べて調光点灯時は制限されていたとしても、バランサＴ1 に加わるストレスは、２灯が共に正常点灯し、各放電ランプに発生するランプ電圧に殆ど差がない場合と比べて大きくなる。ここで、調光比とバランサＴ1 の表面温度との関係を図７（ｂ）に示す。
【００１４】
図７（ｂ）より、異常判定回路３ｂが検出不能となる調光比Ｐでは、異常点灯時のバランサＴ1 の表面温度ｔ2 が正常点灯時の表面温度ｔ1 に比べて高くなり、許容温度ｔ0 を上回っている。このように、寿命末期の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を調光点灯した場合、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 に加わるストレスが、素子が破壊するほどのストレスに至らないような調光比であっても、回路構成によってはスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 以外のバランサやチョークコイルなどの構成素子に異常発熱等の不具合が発生するという問題があった。
【００１５】
そこで、バランサやチョークコイル等の構成素子の異常発熱を防止するために、感温素子を用いてバランサやチョークコイル等の構成素子の表面温度を検出し、異常発熱が発生した場合にインバータ部１ｂの発振を停止させることにより、構成素子の異常発熱を防止する異常検出部も提案されていた。しかしながら、この場合、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期等の異常が発生した時点から、感温素子が異常発熱を検出してインバータ部１ｂの発振を停止させるまでに、バランサやチョークコイル等の熱時定数だけ遅れ時間が発生することになる。
【００１６】
このため、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の放電状態を検出して異常発生時にインバータ部１ｂの発振を瞬時に停止させる上述のような異常判定部３ａを感温素子による異常検出部と別個に設けない場合、寿命末期の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を全点灯させた際に、上述の遅れ時間だけインバータ部１ｂが発振状態を継続して、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 に過大なストレスが加わり、感温素子を用いた異常検出部がインバータ部１ｂの発振を停止させる前にスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 が破壊に到る可能性もあった。
【００１７】
このような問題点を解決するために、調光点灯時においても、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期等の異常状態を検出できるように、図８に示す放電灯点灯装置が提案されている（特開平２−１４４８９６号公報参照）。
本回路は、交流電源ＡＣを整流する整流器ＤＢと、整流器ＤＢの整流出力を高周波電圧に変換して放電ランプＬａに供給するインバータ部１ｂと、放電ランプＬａの寿命末期等の異常状態を検出する異常検出部３と、調光信号Ｖｓに応じた基準電圧を設定する基準設定部６と、基準設定部６によって設定された基準電圧と異常検出部３の検出出力とを比較する比較部７と、比較部７の出力によりインバータ部１ｂの発振を制御する発振制御部２’とで異常検出制御回路８を構成し、基準設定部６が調光信号Ｖｓに応じて比較部７の基準電圧を設定することにより、いかなる調光状態においても放電ランプＬａの異常状態を検出できる。
【００１８】
この回路を上述した図６の回路に適用した回路を図９に示す。尚、図６の回路と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、チョッパー部１ａ、インバータ部１ｂ、異常検出回路３ａの構成は図６の回路と同様であるので、共通する部分の図示及び説明を省略する。図９の回路は、外部から入力された調光信号Ｖｓに応じた電圧を出力する調光制御部２ａと、調光制御部２ａの出力に応じた周波数の駆動信号ａ〜ｃを出力する発振制御部２と、調光信号Ｖｓに応じた基準電圧Ｖref を発生する基準設定部６と、異常検出回路３ａの検出出力Ｖe と基準設定部６の基準電圧Ｖref との大小を比較することにより放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常状態を検出して、発振制御部２の発振を停止させる異常判定回路３ｂとから構成される。
【００１９】
発振制御部２は、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のスイッチング周波数を決定するタイマＩＣ（例えば日本電気製μＰＤ５５５５）２２及びフリップフロップＩＣ２３と、タイマＩＣ２２及びフリップフロップＩＣ２３によって決定されたスイッチング周波数の駆動信号ａ〜ｃを出力してスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 をオン・オフさせるドライバＩＣ（例えばＩＲ社製ＩＲ２１１１）２１とから構成される。タイマＩＣ２２の出力端子（３番ピン）から出力される信号の周波数は、タイマＩＣ２２に接続された抵抗Ｒ6 ，Ｒ7 及びコンデンサＣ7 で決まる時定数と、コントロール端子（５番ピン）に入力された電圧によって決定される。タイマＩＣ２２の出力はフリップフロップＩＣ２３のクロック端子Ｃに入力されており、フリップフロップＩＣ２３はタイマＩＣ２２の周波数を１／２分周し、デューティ比が略５０％のパルス信号をドライバＩＣ２１に出力する。
【００２０】
調光制御部２ａは、外部から入力された調光信号Ｖｓをそのまま出力するバッファＢ1 と、バッファＢ1 の出力電圧に比例した電圧を出力するアンプＡ1 とから構成されており、アンプＡ1 の出力がタイマＩＣ２２のコントロール端子（５番ピン）に入力されている。したがって、調光信号Ｖｓとして直流電圧を入力し、その電圧値を変化させることにより、調光制御部２ａからタイマＩＣ２２のコントロール端子（５番ピン）に出力する電圧を変化させて、タイマＩＣ２２の出力信号の周波数を変化させることができる。タイマＩＣ２２の出力信号の周波数が変化すると、ドライバＩＣ２１から出力される駆動信号ａ〜ｃのスイッチング周波数が変化するので、インバータ部１ｂの共振回路のインピーダンスを変化させて、放電ランプＬａを調光点灯させることができる。
【００２１】
また、基準設定部６は調光制御部２ａと同様の回路構成を有しており、調光信号Ｖｓをそのまま出力するバッファＢ2 と、バッファＢ2 の出力電圧に比例した基準電圧Ｖref を発生するアンプＡ2 とから構成され、調光信号Ｖｓに応じて異常判定回路３ｂに出力する基準電圧Ｖref を変化させている。
異常判定回路３ｂは、異常検出回路３ａから入力された検出電圧Ｖe と基準設定部６から入力された基準電圧Ｖref との大小を比較するコンパレータＣＰ1 と、コンパレータＣＰ1 の出力のハイ・ローに応じてオン・オフするトランジスタＱ3 とから構成される。ここで、検出電圧Ｖe が基準電圧Ｖref よりも大きくなると、コンパレータＣＰ1 の出力がローになり、トランジスタＱ3 がオフして、トランジスタＱ4 にベース電流が流れなくなるので、トランジスタＱ4 がオフする。したがって、ドライバＩＣ２１にトランジスタＱ4 を介して動作電圧ＶCCが供給されなくなり、インバータ部１ｂに駆動信号ａ〜ｃが出力されなくなるので、インバータ部１ｂの発振が停止する。
【００２２】
ここで、放電ランプＬａの調光比と検出電圧Ｖe 及び基準電圧Ｖref との関係を図１０に示す。上述のように放電ランプＬａが寿命末期の場合、調光が深くなるにつれて、異常点灯時における異常検出回路３ａの検出電圧Ｖe2が低下するので、調光が深くなるにつれて（すなわち、調光信号Ｖｓが低下するにつれて）、基準設定部６の基準電圧Ｖref を低下させ、全ての調光範囲において異常点灯時の検出電圧Ｖe2よりも基準電圧Ｖref を低くすることにより、調光点灯時でも放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常状態を確実に検出できるようにしていた。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の放電灯点灯装置では、図１０に示すように、正常点灯時における異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe1の調光比に対する変化の割合が、異常点灯時における異常検出回路３ａの出力電圧Ｖe2の変化の割合に比べて小さくなっている。つまり、調光が深くなるにつれて（調光比が低くなるにつれて）、正常点灯時における出力電圧Ｖe1と異常点灯時における出力電圧Ｖe2との差（Ｖe2−Ｖe1）が小さくなる。特に図６に示す回路のように、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の両端電圧を検出する場合、調光が深くなるにつれて、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の両端電圧が大きくなるため、図１０に示すように両者の差（Ｖe2−Ｖe1）が更に小さくなる。
【００２４】
この場合、低光束点灯時（調光が深い場合）における基準電圧Ｖref の設定が困難になるばかりでなく、検出感度を高めることによって、外来ノイズ等の影響により異常判定回路３ｂが誤動作しやすくなり、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が正常であるにもかかわらず、異常検出回路３ａや異常判定回路３ｂの誤動作によってインバータ部１ｂが発振を停止し、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が消灯してしまうという問題もあった。
【００２５】
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、放電ランプの異常状態を誤動作なく確実に検出して、構成素子の破壊を防止した放電灯点灯装置を提供することにある。
【００２６】
【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、直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給する高周波電源部と、外部から入力された制御信号に応じて高周波電源部の出力を変化させて放電ランプの調光比を変化させる発振制御部と、放電ランプの放電状態から放電ランプの異常状態を検出する第１の異常検出部と、第１の異常検出部が検出不能となる所定の調光比以下の範囲で放電ランプの異常によって特性が変化する高周波電源部の構成素子の特性変化から放電ランプの異常状態を検出する第２の異常検出部と、全点灯時から所定の調光比までの範囲では第１の異常検出部の検出信号を発振制御部に出力するとともに、所定の調光比以下の範囲では第２の異常検出部の検出信号を発振制御部に出力する切換制御部とを設け、発振制御部が切換制御部を介して入力された検出信号に応じて高周波電源部の出力を停止させており、請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記高周波電源部の停止状態が間欠的であるので、切換制御部が調光比に応じて第１及び第２の異常検出部を切り換えることによって、全ての調光範囲において放電ランプの異常状態を検出することができる。
【００２７】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、第２の異常検出部が高周波電源部の構成素子の温度変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、構成素子の異常発熱から放電ランプの異常状態を確実に検出することができる。
請求項４の発明では、請求項１又は２の発明において、第２の異常検出部が高周波電源部の構成素子の電気量の変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、電圧、電流、電力などの電気量の変化から放電ランプの異常状態を確実に検出することができる。
【００２８】
請求項５の発明では、請求項１又は２の発明において、放電ランプを複数設けるとともに、複数のランプに流れるランプ電流を均等にするバランサを設け、第２の異常検出部がバランサの特性変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、複数の放電ランプの内の１灯が異常状態となった場合にも、複数の放電ランプの電気量の差やバランサの異常発熱から、放電ランプの異常状態を確実に検出することができる。
【００２９】
請求項６の発明では、請求項１又は２の発明において、高周波電源部が、放電ランプに共振電流を流す共振回路をコンデンサと共に構成するチョークコイルを備え、第２の異常検出部がチョークコイルの特性変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、放電ランプの異常時に共振電流が変化するのを検出することによって、放電ランプの異常状態を確実に検出することができる。
【００３０】
請求項７の発明では、請求項１乃至６の発明において、所定の調光比を略５０％としており、望ましい放電灯点灯装置を実現することができる。
【００３１】
【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。
（実施形態１）
本発明の放電灯点灯装置の基本構成を図１に示す。本回路は、交流電源ＡＣから得られた直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプＬａに供給する高周波電源部１と、調光信号Ｖｓに応じて高周波電源部１の発振状態を制御する発振制御部たる発振制御部２と、放電ランプＬａの放電状態から放電ランプＬａの異常状態を検出する第１の異常検出部３と、第１の異常検出部３が検出不能となる所定の調光比以下で放電ランプＬａの異常時に特性が変化する高周波電源部１の構成素子の特性変化から放電ランプＬａの異常を検出する第２の異常検出部４と、調光信号Ｖｓより全点灯時から所定の調光比までの範囲では第１の異常検出部３の検出信号を発振制御部に出力するとともに、所定の調光比以下の範囲では第２の異常検出部４の検出信号を発振制御部２に出力する切換制御部たる異常検出切換制御部５とから構成される。
【００３２】
第１の異常検出部３は、放電ランプＬａのランプ電圧から放電ランプＬａの放電状態を検出する第１の異常検出回路３ａと、第１の異常検出回路３ａの検出出力から放電ランプＬａが異常状態か否かを判定して検出信号を出力する第１の異常判定回路３ｂとから構成され、第２の異常検出部４は、放電ランプＬａの異常点灯時に特性が変化する高周波電源部１の構成素子の特性変化を検出する第２の異常検出回路４ａと、第２の異常検出回路４ａの検出出力から放電ランプＬａが異常状態か否かを判定して検出信号を出力する第２の異常判定回路４ｂとから構成される。
【００３３】
ここで、異常検出切換制御部５は、全点灯時から所定の調光比までの範囲では第１の異常検出部３の検出出力を発振制御部２に出力し、所定の調光比以下の範囲では第２の異常検出部４の検出出力を発振制御部２に出力している。そして、発振制御部２は、異常検出切換制御部５を介して第１又は第２の異常検出部３，４から放電ランプＬａの異常を示す検出信号が入力されると、高周波電源部１の出力を停止させて、放電ランプＬａを消灯させる。尚、発振制御部２は、放電ランプＬａの異常を示す検出信号が入力された際に、高周波電源部１の出力を間欠的に停止させるようにしても良い。
【００３４】
本回路の具体回路図を図２及び図３に示し、以下具体回路図を参照して各部の説明を行う。尚、本回路の基本構成は上述した図６又は図９の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、その説明を省略する。
高周波電源部１は、交流電源ＡＣを整流する整流器ＤＢと、整流器ＤＢの整流出力を平滑して直流電圧ＶDCを発生するチョッパー部１ａと、チョッパー部１ａの直流電圧ＶDCを高周波電圧に変換して放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に供給するインバータ部１ｂとから構成される。
【００３５】
インバータ部１ｂは、チョッパー部１ａの直流出力端間に接続され発振制御部２の駆動信号ａ〜ｃによって高周波で交互にオン・オフされるスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 と、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の接続点に直流カット用のコンデンサＣ1 を介して一端が接続されたチョークコイルＬと、チョークコイルＬの他端に接続されたバランサＴ1 と、スイッチング素子Ｑ2 の両端間にコンデンサＣ1 、チョークコイルＬ、バランサＴ1 からなる直列回路を介して電源側端子が接続された放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 と、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の非電源側端子間に夫々接続されたコンデンサＣ2 ，Ｃ3 とから構成されており、チョークコイルＬ及びコンデンサＣ2 ，Ｃ3 から共振回路が形成されている。ここで、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 が高周波で交互にオン・オフすることによって、直流電圧ＶDCが高周波電圧に変換されて、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に略正弦波状の高周波電力が供給される。尚、本実施形態ではインバータ部１ｂをハーフブリッジ構成としているが、インバータ部１ｂの構成をハーフブリッジ構成に限定する趣旨のものではなく、一石式インバータ回路を用いても良い。
【００３６】
第１の異常検出回路３ａは上述した図５の回路と同様の構成を有しており、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 のランプ電圧を検出して、検出電圧Ｖeaを出力する。第１の異常判定回路３ｂは、第１の異常検出回路３ａの検出電圧Ｖeaと基準電圧Ｖref1とを比較するコンパレータＣＰ1 から構成される。放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の正常時は、検出電圧Ｖeaが基準電圧Ｖref1よりも小さく、コンパレータＣＰ1 の出力はハイになる。一方、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期等の異常状態になると、ランプ電圧が上昇し、検出電圧Ｖeaも上昇するので、検出電圧Ｖeaが基準電圧Ｖref1よりも大きくなり、コンパレータＣＰ1 の出力はローになる。
【００３７】
また、第２の異常検出回路４ａは、例えば負特性を有するサーミスタからなる感温素子ＲT 及び抵抗Ｒ8 からなる直列回路と、抵抗Ｒ8 に並列接続されたコンデンサＣ8 とから構成され、感温素子ＲT と抵抗Ｒ8 との直列回路には電圧ＶCCが印加されている。第２の異常判定回路４ｂは、感温素子ＲT と抵抗Ｒ8 との接続点の電圧Ｖebと基準電圧Ｖref2とを比較するコンパレータＣＰ2 からなり、電圧Ｖebが基準電圧Ｖref2よりも大きくなると、コンパレータＣＰ2 の出力がローになる。例えば感温素子ＲT は、寿命末期の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を調光点灯した場合に異常発熱するバランサＴ1 の近傍に配置されており、バランサＴ1 の異常発熱によって感温素子ＲT の周囲温度が上昇すると、感温素子ＲT の抵抗値が小さくなり、感温素子ＲT と抵抗Ｒ8 との接続点の電圧Ｖebが上昇する。ここで、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の正常点灯時には、バランサＴ1 の異常発熱は発生せず、電圧Ｖebが基準電圧Ｖref2よりも小さいので、コンパレータＣＰ2 の出力はハイになる。一方、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期等の異常点灯時に、バランサＴ1 の異常発熱によって感温素子ＲT の周囲温度が所定のしきい値よりも高くなり、電圧Ｖebが基準電圧Ｖref2よりも大きくなると、コンパレータＣＰ2 の出力がローになる。尚、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常点灯時に、バランサＴ1 の表面温度が許容温度に達する時の電圧値Ｖebよりも、低い電圧値に基準電圧Ｖref2が設定されている。また、本実施形態では感温素子ＲT をバランサＴ1 の近傍に配置して、バランサＴ1 の異常発熱を検出しているが、感温素子ＲT をインバータ部１ｂのチョークコイルＬの近傍に配置して、チョークコイルＬの異常発熱を検出するようにしてもよい。
【００３８】
異常検出切換制御部５は、所定の調光比Ｔに対応した基準電圧Ｖref3と調光信号Ｖｓとを比較するコンパレータＣＰ3 及びトランジスタＱ5 〜Ｑ8 を備えており、全点灯時から所定の調光比Ｔまでの範囲、すなわち、調光信号Ｖｓが基準電圧Ｖref3よりも大きい範囲（Ｖｓ＞Ｖref3）では、コンパレータＣＰ3 の出力がハイになり、コンパレータＣＰ1 の出力端にコレクタが接続されたトランジスタＱ5 がオフして、コンパレータＣＰ2 の出力端にコレクタが接続されたトランジスタＱ7 がオンする。トランジスタＱ7 がオンすると、トランジスタＱ8 が強制的にオフされるので、コンパレータＣＰ1 （即ち第１の異常判定回路３ｂ）の出力によってトランジスタＱ6 がオン・オフされて、トランジスタＱ4 がオン・オフし、ドライバＩＣ２１への電源供給をオン・オフする。したがって、全点灯時から所定の調光比Ｔまでの範囲では、第１の異常判定回路３ｂの検出信号によってインバータ部１ｂの発振がオン・オフされる。
【００３９】
一方、所定の調光比Ｔ以下の範囲、すなわち、調光信号Ｖｓが基準電圧Ｖref3よりも小さい範囲では（Ｖｓ＜Ｖref3）、コンパレータＣＰ3 の出力がローになり、コンパレータＣＰ1 の出力端にコレクタが接続されたトランジスタＱ5 がオンして、コンパレータＣＰ2 の出力端にコレクタが接続されたトランジスタＱ7 がオフする。トランジスタＱ5 がオンすると、トランジスタＱ6 が強制的にオフされるので、コンパレータＣＰ2 （即ち第２の異常判定回路４ｂ）の出力によってトランジスタＱ8 がオン・オフされて、トランジスタＱ4 がオン・オフし、ドライバＩＣ２１への電源供給をオン・オフする。したがって、所定の調光比Ｔ以下の範囲では、第２の異常判定回路４ｂの検出信号によってインバータ部１ｂの発振がオン・オフされる。
【００４０】
ここで、異常点灯時の検出電圧Ｖeaが基準電圧Ｖref1よりも小さくなり第１の異常検出部３が異常点灯を検出できなくなる時の調光比をＰ、異常点灯時にスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 に素子が破壊に到るほどのストレスがかかる時の調光比をＲ、異常点灯時にバランサＴ1 の表面温度が許容温度に達する時の調光比をＳ、異常検出切換制御部５が第１及び第２の異常検出部３，４の検出信号を切り換える時の所定の調光比をＴとすると、Ｓ＜Ｐ＜Ｔ＜Ｒの関係が成立するように、各検出回路及び切換回路の基準電圧Ｖref1〜Ｖref3を設定すれば良い。尚、異常検出切換回路６が検出回路の出力を切り換える際の所定の調光比Ｔは略５０％に設定するのが望ましい。
【００４１】
そして、基準電圧Ｖref1〜Ｖref3を上述のように設定することにより、全点灯時から所定の調光比Ｔまでの範囲では、第１の異常検出部３が動作し、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の放電状態から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常を検出すると、インバータ部１ｂの発振を停止させて、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の破壊を防止する。一方、調光比が所定の調光比Ｔ以下で、且つ、調光比Ｓよりも高い範囲では、第２の異常検出部４が動作し、感温素子ＲT を用いてバランサＴ1 の表面温度の異常上昇を検出すると、インバータ部１ｂの発振を停止させて、バランサ等の構成素子の異常発熱を防止する。尚、異常点灯時にバランサＴ1 の表面温度が許容温度に達する時の調光比Ｓよりも調光比が低い範囲では、寿命末期の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を点灯させても、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の破壊や、構成素子の表面温度の異常上昇は発生しないため、第１及び第２の異常検出部３，４が動作しなくても、実質的には問題ない。
このように、異常検出切換制御部５が、調光信号Ｖｓと所定の基準値Ｖref3との大小に応じて、第１及び第２の異常検出部３，４を切り換えているので、寿命末期等の異常状態の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 を調光点灯した場合でも、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常状態を確実に検出でき、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の破損や、インバータ部１ｂの構成素子の異常発熱を防止できる。したがって、従来回路のように第１及び第２の異常検出部３，４の感度を高感度にする必要がないので、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の正常点灯時に第１及び第２の異常検出部３，４が誤動作するのを防止できる。
【００４２】
（実施形態２）
実施形態１では第２の異常検出回路４ａをバランサＴ1 の表面温度を検出する感温素子ＲT から構成しているが、本実施形態では、第２の異常検出回路４ａが、異常点灯時に２灯の放電灯Ｌａ1 ，Ｌａ2 に発生するランプ電圧の差から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期を検出している。
【００４３】
本実施形態の第２の異常検出回路４ａを図４に示す。尚、第２の異常検出回路４ａ以外の回路構成は実施形態１と同様であるので、共通する部分の図示及び説明を省略する。
第２の異常検出回路４ａは、バランサＴ1 に設けられた巻線ｎ1 に発生する電圧を全波整流するダイオードブリッジＤＢ1 と、ダイオードブリッジＤＢ1 の直流出力端間に接続された抵抗Ｒ9 ，Ｒ10の直列回路と、抵抗Ｒ10に並列接続されたコンデンサＣ9 とから構成される。
【００４４】
ここで、第２の異常検出回路４ａは、バランサＴ1 に設けた二次巻線ｎ1 を用いて、いずれか一方の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期となった場合に発生する２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の電圧差を検出しており、この電圧をダイオードブリッジＤＢ1 により全波整流し、さらにダイオードブリッジＤＢ1 の整流電圧を抵抗Ｒ9 ，Ｒ10により分圧し、コンデンサＣ9 を用いて平滑する。そして、コンデンサＣ9 の両端電圧Ｖebを第２の異常判定回路４ｂに出力し、第２の異常判定回路４ｂで電圧Ｖebと基準電圧Ｖref2との大小を比較することにより、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の調光点灯時においても、バランサＴ1 の特性変化から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期等の異常状態を検出して、インバータ部１ｂの発振を瞬時に停止させることができる。
【００４５】
ところで、いずれか一方の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期となった場合は、放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の全調光範囲にわたって２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の電圧差が発生し、高光束時（調光比が高い場合）にも第２の異常検出回路４ａで放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常を検出することができるので、高光束時に異常検出切換制御部５が第２の異常検出部４から第１の異常検出部３に切り換える必要はないが、２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が共に寿命末期となった場合は、２灯のランプ電圧が略等しくなり、第２の異常検出回路４ａは２灯のランプ電圧の差から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期を検出できなくなるため、高光束時に放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常を検出する第１の異常検出部３が必要となる。
【００４６】
また、低光束時に異常検出切換制御部５が第１の異常検出部３から第２の異常検出部４に切り換えて、２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 のランプ電圧の電圧差から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期を検出する際に、２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が共に寿命末期となると、２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 のランプ電圧に電圧差が発生せず、第２の異常検出部４が放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期を検出することができない。しかしながら、低光束時には、２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 のランプ電圧の電圧差が小さいので、バランサＴ1 には過電圧が印加されず、バランサＴ1 が異常発熱することはなく、第２の異常検出部４が検出不能となっても問題はない。
【００４７】
尚、本実施形態ではバランサＴ1 に発生する電圧を検出しているが、バランサＴ1 に流れる電流や、バランサＴ1 に流れる電流をバランサＴ1 に発生する電圧と掛け合わせて得られる電力を検出しても良い。
（実施形態３）
実施形態２の第２の異常検出回路４ａでは、バランサＴ1 に設けた巻線ｎ1 から２灯の放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 に発生するランプ電圧の電圧差を検出し、この電圧差から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の寿命末期等の異常状態を検出しているが、本実施形態では第２の異常検出回路４ａが、インバータ部１ｂのチョークコイルＬに発生する電圧を検出し、この電圧から放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常状態を検出している。
【００４８】
本実施形態の第２の異常検出回路４ａを図５に示す。尚、第２の異常検出回路４ａ以外の回路構成は実施形態１と同様であるので、共通する部分の図示及び説明を省略する。
第２の異常検出回路４ａは、チョークコイルＬに設けられた二次巻線ｎ2 に発生する電圧を全波整流するダイオードブリッジＤＢ1 と、ダイオードブリッジＤＢ1 の直流出力端間に接続された抵抗Ｒ9 ，Ｒ10の直列回路と、抵抗Ｒ10に並列接続されたコンデンサＣ9 とから構成される。
【００４９】
ここで、チョークコイルＬに設けた二次巻線ｎ2 を用いて、インバータ部１ｂのチョークコイルＬに発生する電圧を検出しており、この電圧をダイオードブリッジＤＢ1 により全波整流し、さらにダイオードブリッジＤＢ1 の整流電圧を抵抗Ｒ9 ，Ｒ10により分圧し、コンデンサＣ9 を用いて平滑する。そして、コンデンサＣ9 の両端電圧Ｖebを第２の異常判定回路４ｂに出力し、第２の異常判定回路４ｂで電圧Ｖebと基準電圧Ｖref2との大小を比較する。
【００５０】
放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 が寿命末期等の異常状態になった場合、インバータ部１ｂの共振電流が正常点灯時に比べて増加するため、チョークコイルＬが異常発熱する可能性がある。この時、インバータ部１ｂの共振電流が増加すると、第２の異常検出回路４ａの出力電圧Ｖebが増加して基準電圧Ｖref2を上回るので、出力電圧Ｖebが基準電圧Ｖref2を上回ったことから放電ランプＬａ1 ，Ｌａ2 の異常状態を検出し、発振制御部２にインバータ部１ｂの発振を停止させて、チョークコイルＬの異常発熱を防止する。
【００５１】
尚、本実施形態では、第２の異常検出回路４ａがチョークコイルＬに発生する電圧を検出しているが、チョークコイルＬに流れる電流、或いは、チョークコイルＬで消費される電力を検出するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給する高周波電源部と、外部から入力された制御信号に応じて高周波電源部の出力を変化させて放電ランプの調光比を変化させる発振制御部と、放電ランプの放電状態から放電ランプの異常状態を検出する第１の異常検出部と、第１の異常検出部が検出不能となる所定の調光比以下の範囲で放電ランプの異常によって特性が変化する高周波電源部の構成素子の特性変化から放電ランプの異常状態を検出する第２の異常検出部と、全点灯時から所定の調光比までの範囲では第１の異常検出部の検出信号を発振制御部に出力するとともに、所定の調光比以下の範囲では第２の異常検出部の検出信号を発振制御部に出力する切換制御部とを設け、発振制御部が切換制御部を介して入力された検出信号に応じて高周波電源部の出力を停止させており、請求項２の発明は、上記高周波電源部の停止状態が間欠的であるので、切換制御部が調光比に応じて第１及び第２の異常検出部を切り換えることによって、全ての調光範囲において放電ランプの異常状態を検出することができ、構成素子の破壊を確実に防止することができるという効果がある。また、切換制御部が調光比に応じて第１及び第２の異常検出部を切り換えているので、第１及び第２の異常検出部の感度を高感度に設定する必要がなく、第１及び第２の異常検出部の誤動作を防止できるという効果もある。
【００５３】
請求項３の発明は、第２の異常検出部が高周波電源部の構成素子の温度変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、構成素子の異常発熱から放電ランプの異常状態を確実に検出できるという効果がある。
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、第２の異常検出部が高周波電源部の構成素子の電気量の変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、放電ランプが異常状態となったことによる電圧、電流、電力などの電気量の変化から放電ランプの異常状態を確実に検出できるという効果がある。
【００５４】
請求項５の発明は、請求項１又は２の発明において、放電ランプを複数設けるとともに、複数のランプに流れるランプ電流を均等にするバランサを設け、第２の異常検出部がバランサの特性変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、複数の放電ランプの内の１灯が異常状態となった場合にも、複数の放電ランプの電気量の差やバランサの異常発熱から、放電ランプの異常状態を確実に検出できるという効果がある。
【００５５】
請求項６の発明は、高周波電源部が、放電ランプに共振電流を流す共振回路をコンデンサと共に構成するチョークコイルを備え、第２の異常検出部がチョークコイルの特性変化から放電ランプの異常状態を検出しているので、放電ランプの異常時に共振電流が変化するのを検出することによって、放電ランプの異常状態を確実に検出できるという効果がある。
【００５６】
請求項７の発明は、所定の調光比を略５０％としており、望ましい放電灯点灯装置を実現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の放電灯点灯装置の基本構成を示す概略構成図である。
【図２】同上の具体回路図である。
【図３】同上の制御部を示す回路図である。
【図４】実施形態２の放電灯点灯装置の一部省略せる回路図である。
【図５】実施形態３の放電灯点灯装置の一部省略せる回路図である。
【図６】従来の放電灯点灯装置の回路図である。
【図７】（ａ）は同上の調光比と異常検出部の検出電圧との関係を示す図であり、（ｂ）は同上の調光比とバランサ表面温度との関係を示す図である。
【図８】同上の別の放電灯点灯装置の回路図である。
【図９】同上の一部省略せる放電灯点灯装置の回路図である。
【図１０】同上の調光比と検出電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
１    高周波電源部
２    発振制御部
３    第１の異常検出回路
４    第２の異常検出回路
５    異常検出切換制御部
Ｌａ  放電ランプ
Ｖｓ  調光信号
【図１】
0003832053.tif 000002
【図２】
0003832053.tif 000003
【図３】
0003832053.tif 000004
【図４】
0003832053.tif 000005
【図５】
0003832053.tif 000006
【図６】
0003832053.tif 000007
【図７】
0003832053.tif 000008
【図８】
0003832053.tif 000009
【図９】
0003832053.tif 000010
【図１０】
0003832053.tif 000011