JP2005158459A - 無電極放電灯点灯装置および無電極放電灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常時に構成部品にかかるストレスを低減するとともに、誘導コイルの両端間の電圧にオーバーシュートが発生することを防止する。
【解決手段】高周波電源回路２から無電極放電灯３への電力供給の異常を検出したときに、保護回路４によって、誘導コイル３０に与える高周波出力の大きさを無電極放電灯３が点灯しない大きさにする保護期間と無電極放電灯３が始動する大きさにする動作期間とを交互に繰り返す。保護期間から動作期間に移行する移行期間には、誘導コイル３０に与える高周波出力が急峻に立ち上がることによって誘導コイル３０の両端間の電圧にオーバーシュートが発生しないようにするために、オーバーシュート防止回路５によって、誘導コイル３０に与える高周波出力の大きさを保護期間における大きさと動作期間における大きさとの間の大きさにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無電極放電灯点灯装置および無電極放電灯装置に関するものである。

一般に、図９に示すように、交流電源ＡＣから電力供給され、無電極放電灯３を点灯させる無電極放電灯点灯装置が知られている。この無電極放電灯点灯装置は、交流電源ＡＣから電力供給を受けて直流電圧を出力する直流電源回路１と、直流電源回路１を電源として動作し直流電圧を高周波出力に変換する高周波電源回路２とを備える。

高周波電源回路２は、ＭＯＳＦＥＴからなり直流電源回路１の出力電圧が印加されるスイッチング素子Ｑ２およびスイッチング素子Ｑ３の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を高周波で交互にオンオフする駆動回路２０とを備える。駆動回路２０は、水晶振動子Ｘ１を備えた発振回路２１と、２次側に各スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が夫々接続された駆動トランスＴ１およびＭＯＳＦＥＴＱ６を備え発振回路２１の出力をＣ級増幅する増幅回路２２とで構成される。高周波電源回路２は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を高周波で交互にオンオフすることによって無電極放電灯３を構成する誘導コイル３０に高周波出力Ｖｃｏｉｌを与える。

誘導コイル３０は、放電ガスが封入されたバルブ３１に近接して配置される形でバルブ３１とともに無電極放電灯３を構成し、高周波電源回路２の出力を受けて数十ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流が流れることによって、バルブ３１内の放電ガスに対して高周波電磁界を作用させて無電極放電灯３を点灯させる。放電ガスには、一般に、金属蒸気と不活性ガスとの混合気体が用いられる。

ところで、この無電極放電灯点灯装置は、高周波電源回路２から無電極放電灯３への電力供給に異常があるときに高周波電源回路２の出力が過大になることによって構成部品にかかるストレスを低減するために、図１０に示すように、前記異常時に高周波電源回路２から誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌを無電極放電灯３が点灯しない大きさにする保護期間Ｔｐ（図１１参照）と無電極放電灯３が始動する大きさにする動作期間Ｔｍ（図１１参照）とを交互に繰り返すように高周波電源回路２を制御する保護回路４を備える。ここに、高周波電源回路２から無電極放電灯３への電力供給の異常とは、無電極放電灯３の未装着や破損または無電極放電灯３の異常によるインピーダンスの変化の他に、高周波電源回路２の異常も含む。また、図９と図１０とに夫々示した点Ａ〜点Ｄは同符号同士が接続されている。

保護回路４は、直流電源回路１の出力電流が流れるように接続される抵抗Ｒ１６の両端間の電圧を監視する機能を有し、抵抗Ｒ１６の両端間に接続される抵抗Ｒ１７およびコンデンサＣ１３の直列回路と、直流電源回路１の出力端子間に接続された電解コンデンサＣ１４と、電解コンデンサＣ１４の両端間に接続される抵抗Ｒ１８および抵抗Ｒ１９の直列回路とを備える。さらに、抵抗Ｒ１８および抵抗Ｒ１９の接続点の電圧を基準電圧として、抵抗Ｒ１７およびコンデンサＣ１３の接続点の電圧が基準電圧を越えると出力がＨレベルになるコンパレータＣＰ２を備える。

また、保護回路４は、高周波電源回路２のスイッチング素子Ｑ３のゲートとソースとの間にダイオードＤ３および抵抗Ｒ１６を介して接続されたＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ５を備える。スイッチング素子Ｑ５は、コンパレータＣＰ２の出力がＨレベルの期間にオンになるようにコンパレータＣＰ２の出力端子がダイオードＤ７を介してゲートに接続されている。

すなわち、高周波電源回路２から無電極放電灯３に供給される電力が大きくなり抵抗Ｒ１６の両端間の電圧が抵抗Ｒ１８、Ｒ１９により設定された上記基準電圧に達すると、コンパレータＣＰ２の出力がＨレベルとなってスイッチング素子Ｑ５をオンする。スイッチング素子Ｑ５がオンの期間には、高周波電源回路２を構成するスイッチング素子Ｑ３がオフに保持されるので、高周波電源回路２の動作が停止する。また、図１０の保護回路４では、スイッチング素子Ｑ５がオンの期間に増幅回路２２を構成するＭＯＳＦＥＴＱ６もオフに保持するようにＭＯＳＦＥＴＱ６のゲートがダイオードＤ６を介してスイッチング素子Ｑ５に接続されている。

上述した無電極放電灯点灯装置の動作について説明する。前記異常時に高周波電源回路２の出力が大きくなると、直流電源回路１の出力電流が大きくなりスイッチング素子Ｑ５がオンになるので高周波電源回路２の動作が停止する。高周波電源回路２の動作が停止すると抵抗Ｒ１６に流れる電流が減少し、スイッチング素子Ｑ５がオフされる。したがって、高周波電源回路２は動作を再開することになる。前記異常時にはこのスイッチング素子Ｑ５のオンオフを繰り返すことによって、図１１に示すように、保護期間Ｔｐに高周波出力を停止し動作期間Ｔｍに高周波出力を出力するように高周波電源回路２を間欠的に動作させる（たとえば特許文献１参照）。
特開２０００−１００５８９号公報（第３−４頁、図１−２）

ところで、上述したような無電極放電灯点灯装置では、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する際に消灯状態の無電極放電灯３の誘導コイル３０に対して無電極放電灯３が始動する大きさの高周波出力Ｖｃｏｉｌを与えることになる。結果的に、図１１に示すように、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する度に、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌを略ゼロから無電極放電灯３が始動する大きさまで急峻に立ち上げることになるので、立ち上がりの際に回路の制御が追従できずに誘導コイル３０の両端間の電圧にオーバーシュートが発生し易く、構成部品にストレスがかかる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給に異常があるときに構成部品にかかるストレスを低減するとともに、誘導コイルの両端間の電圧にオーバーシュートが発生することを防止する無電極放電灯点灯装置および無電極放電灯装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、放電ガスを封入したバルブに誘導コイルを近接配置した無電極放電灯に対し高周波出力を誘導コイルに与える高周波電源回路と、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給の異常を検出したときに、誘導コイルに与える高周波出力の大きさを無電極放電灯が点灯しない大きさにする保護期間と無電極放電灯が始動可能な大きさにする動作期間とを交互に繰り返す保護回路と、保護期間から動作期間に移行する移行期間において誘導コイルに与える高周波出力の大きさを保護期間における大きさと動作期間における大きさとの間の大きさにするオーバーシュート防止回路とを備えることを特徴とする。

この構成では、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給に異常があるときに保護期間と動作期間とを交互に繰り返すことによって構成部品にかかるストレスを低減するとともに、保護期間から動作期間に移行する移行期間において誘導コイルに与える高周波出力の大きさを保護期間と動作期間との間の大きさにするものである。要するに、誘導コイルに与える高周波出力は移行期間において従来構成よりも緩やかに立ち上がることになるので、立ち上がりの際に誘導コイルの両端間の電圧に発生するオーバーシュートを防止でき、構成部品にストレスがかかることを防止できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記無電極放電灯とともに前記高周波電源回路の負荷回路を構成する共振回路を備え、前記オーバーシュート防止回路が、前記移行期間において前記高周波出力の周波数を前記保護期間よりも共振回路の共振周波数に近づけるように連続的に変化させる周波数設定回路を備えることを特徴とする。

この構成によれば、オーバーシュート防止回路は誘導コイルに与える高周波出力の周波数を変化させることにより当該高周波出力の大きさを変化させるものであるから、周波数を制御するための簡単な回路構成で実現できる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記無電極放電灯とともに前記高周波電源回路の負荷回路を構成する共振回路を備え、前記オーバーシュート防止回路が、前記移行期間において前記高周波出力の周波数を前記保護期間よりも共振回路の共振周波数に近づけるように連続的に変化させる周波数設定回路を備えることを特徴とする。

この構成によれば、オーバーシュート防止回路は高周波の周波数を不連続に切替える回路であればよいので簡単な回路構成で実現できる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、交流電源から電力供給され前記高周波電源回路に対して直流電圧を出力する直流電源回路を備え、前記保護回路が、直流電源回路の出力電圧を監視することによって高周波電源回路から前記無電極放電灯への電力供給の異常の有無を検出することを特徴とする。

この構成によれば、保護回路は直流電圧の大きさを監視できるものであればよいので、簡単な比較回路で前記異常を検出することができる。

請求項５の発明は、放電ガスを封入したバルブに誘導コイルを近接配置した無電極放電灯と、交流電源から電力供給され直流電圧を出力する直流電源回路と、直流電源回路の出力を高周波出力に変換し当該高周波出力を誘導コイルに与えて無電極放電灯を点灯させる高周波電源回路と、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給の異常を検出したときに誘導コイルに与える高周波出力の大きさを無電極放電灯が点灯しない大きさにする保護期間と誘導コイルに与える高周波出力の大きさを無電極放電灯が始動する大きさにする動作期間とを交互に繰り返す保護回路と、保護期間から動作期間に移行する移行期間に誘導コイルに与える高周波出力の大きさを保護期間における大きさと動作期間における大きさとの間の大きさにするオーバーシュート防止回路とを備えることを特徴とする。

この構成では、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給に異常があるときに保護期間と動作期間とを交互に繰り返すことによって構成部品にかかるストレスを低減するとともに、保護期間から動作期間に移行する移行期間において誘導コイルに与える高周波出力の大きさを保護期間と動作期間との間の大きさにするものである。要するに、誘導コイルに与える高周波出力は移行期間において従来構成よりも緩やかに立ち上がることになるので、立ち上がりの際に誘導コイルの両端間の電圧に発生するオーバーシュートを防止でき、構成部品にストレスがかかることを防止できる。

本発明は、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給に異常があるときに保護期間と動作期間とを交互に繰り返すことによって構成部品にかかるストレスを低減するとともに、保護期間から動作期間に移行する移行期間において誘導コイルに与える高周波出力の大きさを保護期間と動作期間との間の大きさにするものである。要するに、誘導コイルに与える高周波出力は移行期間において従来構成よりも緩やかに立ち上がることになるので、立ち上がりの際に誘導コイルの両端間の電圧に発生するオーバーシュートを防止でき、構成部品にストレスがかかることを防止できるという利点がある。

以下の各実施形態において、従来構成と同様の機能および構成については従来構成と同じ符号を用いて説明を省略する。

（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、図１に示すように、無電極放電灯３とともに負荷回路を構成する共振回路６が高周波電源回路２の出力端子間に設けられている。共振回路６を備えることによって、高周波電源回路２から誘導コイル３０に与えられる高周波出力Ｖｃｏｉｌの大きさは、図２に示すように、共振回路６の共振周波数ｆ０よりも高い周波数領域において高周波出力の周波数が高くなるに従って小さくなる。

無電極放電灯３の点灯状態と消灯状態とでは誘導コイル３０に与えられる高周波出力Ｖｃｏｉｌの周波数特性が異なっており、点灯状態の周波数特性を図２中に実線で示し消灯状態の周波数特性を図２中に２点鎖線で示す。消灯状態の無電極放電灯３は誘導コイル３０に与えられる高周波出力Ｖｃｏｉｌが最低始動出力Ｖｓｔｍｉｎを越えることによって始動可能であって、点灯状態の無電極放電灯３は誘導コイル３０に与えられる高周波出力Ｖｃｏｉｌが最低維持出力Ｖｏｎｍｉｎを越えることによって点灯維持される。

無電極放電灯３を点灯させるには、図２に示すように、高周波電源回路２が周波数ｆ１（＞ｆ０）の高周波出力を出力することによって最低始動出力Ｖｓｔｍｉｎより大きい始動出力Ｖｓｔを誘導コイル３０に与えて無電極放電灯３を始動し、その後、高周波電源回路２が周波数ｆ２（＞ｆ１）の高周波出力を出力することによって最低維持出力Ｖｏｎｍｉｎより大きい維持出力Ｖｏｎを誘導コイル３０に与えて無電極放電灯３を点灯維持する。高周波出力を周波数ｆ３（＞ｆ２）にすると、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌは最低維持出力Ｖｏｎｍｉｎより小さい予備出力Ｖｏｆｆになり、無電極放電灯３を始動することも点灯維持することもできなくなるので、誘導コイル３０に予備出力Ｖ０ｆｆを与えた状態であれば、高周波電源回路２の動作を停止させなくても構成部品にかかるストレスを低減することができる。

ところで、本実施形態は、誘導コイル３０の両端間の電圧にオーバーシュートが発生することを防止するために、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する際に誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌの立ち上がりを従来構成よりも緩やかにするオーバーシュート防止回路５を備える点が従来構成と相違する。

以下に本実施形態の具体回路を図３を参照して説明する。

直流電源回路１は、交流電源ＡＣを整流するダイオードブリッジからなる整流器ＤＢと、昇圧チョッパ回路とで構成される。昇圧チョッパ回路は、整流器ＤＢの出力端子間に、インダクタＬ１とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１との直列回路がインダクタＬ１を整流器ＤＢの正極の出力端子に接続する形で接続され、スイッチング素子Ｑ１の両端間に、平滑用コンデンサＣ１とダイオードＤ１との直列回路がダイオードＤ１のアノードをスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との接続点に接続する形で接続された構成を有する。さらに、昇圧チョッパ回路は、スイッチング素子Ｑ１を高周波でオンオフさせる出力制御部１０を備える。直流電源回路１は、平滑用コンデンサＣ１の両端間に出力電圧ＶＤＣを出力するとともに、保護回路４およびオーバーシュート防止回路５の電源となる第２電源１１を備え、第２電源１１の出力端子間に第２の出力電圧Ｖｃを出力する。

高周波電源回路２は、直流電源回路１の出力端子間に直列に接続されたＭＯＳＦＥＴからなる一対のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３と、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を高周波で交互にオンオフする駆動回路２０とを備える。スイッチング素子Ｑ３の両端間には、共振回路６を構成するインダクタＬ２とコンデンサＣ２との直列回路が接続され、コンデンサＣ２の両端間にコンデンサＣ３を介して無電極放電灯３を構成する誘導コイル３０が接続される。

一方、保護回路４は、従来構成と同様に、高周波電源回路２から無電極放電灯３への電力供給に異常があるときに高周波電源回路２を間欠的に動作させることによって保護期間Ｔｐと動作期間Ｔｍとを交互に繰り返すものである。ただし、従来構成のように直流電源回路１の出力電流を検出する構成ではなく、前記異常時に高周波電源回路２の出力が過大になることに着目して誘導コイル３０の両端間の電圧を検出する構成を採用している。

保護回路４は、誘導コイル３０の両端間に接続される抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４との直列回路と、コンデンサＣ４の両端間に接続される抵抗Ｒ２と、第２電源１１の出力端子間に接続される抵抗Ｒ３とコンデンサＣ５との直列回路と、コンデンサＣ５の両端間に接続される抵抗Ｒ４とを備える。さらに、第２電源１１から電力供給されるコンデンサＣ５の両端間の電圧を基準電圧として、コンデンサＣ４の両端間の電圧が基準電圧を超えると出力がＨレベルになるコンパレータＣＰ１を備える。コンパレータＣＰ１の出力端子と第２電源１１の負極の出力端子との間には抵抗Ｒ５とコンデンサＣ６との直列回路が接続され、コンパレータＣＰ１の出力がＨレベルの期間にコンデンサＣ６を充電するようにしている。また、コンパレータＣＰ１の出力がＬレベルの期間にコンデンサＣ６に充電された電荷を放電するように、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ５との接続点は抵抗Ｒ６とダイオードＤ２とを介してコンパレータＣＰ１の出力端子に接続される。

保護回路４は、高周波電源回路２のスイッチング素子Ｑ３をオフにすることによって高周波電源回路２の動作を停止できるようにスイッチング素子Ｑ３のゲートにダイオードＤ３を介して接続された高周波停止回路４０を備え、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ５との接続点が高周波停止回路４０のトリガ端子ＥＮ１に接続されることによって、コンデンサＣ６の両端間の電圧が高周波停止回路４０のしきい値電圧に達すると高周波電源回路２の動作を停止させる。

ところで、オーバーシュート防止回路５は、第２電源１１の出力端子間に接続される抵抗Ｒ７とコンデンサＣ７との直列回路と、コンデンサＣ７の両端間に接続される抵抗Ｒ８と、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ７の接続点が非反転入力端子に接続されたオペアンプＯＰ１とを備える。オペアンプＯＰ１は、反転入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ９およびコンデンサＣ８が並列に接続され、反転入力端子と第２電源１１の負極の出力端子との間に抵抗Ｒ１０が接続されることによって、非反転入力端子の電位が高くなると出力端子の電位を高くするように構成される。

また、オーバーシュート防止回路５は、高周波電源回路２の出力する高周波出力の周波数を決定する周波数設定回路５０を備える。周波数設定回路５０の制御端子Ｒｏｓｃは、ダイオードＤ４と抵抗Ｒ１１との直列回路を介してオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ１２を介して第２電源１１の負極の出力端子に接続される。周波数設定回路５０は、制御端子ＲｏｓｃからダイオードＤ４および抵抗Ｒ１１を介してオペアンプＯＰ１の出力端子に流れる電流Ｉｓｗが小さくなることによって高周波出力の周波数を低くするものである。

この構成によれば、第２電源１１の出力によって充電されるコンデンサＣ７の両端間の電圧が上昇するとオペアンプＯＰ１の出力端子の電位が上昇し電流Ｉｓｗが低減するので、高周波出力の周波数は低くなるようにスイープする。ここで、オーバーシュート防止回路５は、コンデンサＣ７の両端間の電圧が略ゼロのときの高周波出力の周波数を図２に示した周波数ｆ３より高い周波数ｆｓｔにするとともに、コンデンサＣ７が飽和状態のときの高周波出力の周波数を図２に示した周波数ｆ１にするように各部品の定数が設定される。したがって、誘導コイル３０に与えられる高周波出力Ｖｃｏｉｌは、コンデンサＣ７の両端間の電圧が略ゼロから飽和状態まで上昇することによって、略ゼロから始動出力Ｖｓｔまで連続的に変化する。

また、誘導コイル３０の両端間の電圧を分圧および整流した電圧をオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力すれば、オペアンプＯＰ１は誘導コイル３０の両端間の電圧が大きくなると電流Ｉｓｗを大きくするので、誘導コイル３０の両端間の電圧が過大になることを防止できる。

さらに、オーバーシュート防止回路５は、コンデンサＣ７に充電された電荷を放電するための電荷放電回路５１を備える。電荷放電回路５１は、コンデンサＣ７の両端間に抵抗Ｒ１３を介して接続されるＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ４と、周波数設定回路５０の制御出力端子ＯＰｏｕｔと第２電源１１の負極の出力端子との間に接続されたダイオードＤ５と抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５との直列回路とを備え、抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５との接続点にスイッチング素子Ｑ４のゲートが接続される構成を有し、周波数設定回路５０の制御出力端子ＯＰｏｕｔがＨレベルの期間にスイッチング素子Ｑ４をオンすることによってコンデンサＣ７に充電された電荷を放電する。

本実施形態の動作を、図４（ａ）に示す高周波出力の周波数および図４（ｂ）に示す誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌの大きさを参照して説明する。図４は、横軸で時間を表すものであって、前記異常時に保護期間Ｔｐと動作期間Ｔｍとの組み合わせを３回繰り返す場合を示す。ここで、周波数設定回路５０は、図４（ｃ）に示すように、制御出力端子ＯＰｏｕｔを保護期間Ｔｐにおいて動作期間Ｔｍに移行する直前の所定時間Ｈレベルにする機能を備えている。したがって、コンデンサＣ７の両端間の電圧は、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する移行期間Ｔｔにおいて、略ゼロから飽和状態まで上昇することになる。

本実施形態では、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する移行期間ＴｔにコンデンサＣ７の両端間の電圧が上昇することによって、図４（ａ）に示すように、高周波出力の周波数が周波数ｆｓｔから周波数ｆ１までスイープする。したがって、図４（ｂ）に示すように、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌが略ゼロから始動出力Ｖｓｔまで連続的に変化することになる。また、保護期間Ｔｐの度にコンデンサＣ７に充電された電荷が放電されるので、２回目以降の移行期間Ｔｔにおいても、１回目の移行期間Ｔｔと同様に誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌを変化させることができる。

要するに、本実施形態では、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する際に誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌが急峻に立ち上がる従来構成に比べて、オーバーシュート防止回路５を備えることによって誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌの立ち上がりが緩やかになるので、誘導コイル３０の両端間の電圧にオーバーシュートが発生することを防止でき、構成部品にストレスがかかることを防止できる。

なお、最低始動出力Ｖｓｔｍｉｎの大きさは一定でなく、上述したように誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌを緩やかに立ち上げる場合には、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌを急峻に立ち上げる場合に比べて小さくなることが確認されており、たとえば、低温や暗所等の無電極放電灯３の始動が困難な環境においても本実施形態の無電極放電灯点灯装置を用いれば無電極放電灯３が始動し易くなる。また、保護回路４は、従来構成と同様に直流電源回路１の出力電流を検出するものであってもよい。さらに、オーバーシュート防止回路５は、経過時間に比例して周波数を変化させるものや、高周波電源回路２の動作が停止している時間に応じて周波数のスイープの緩急を変化させるものであってもよい。

（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、実施形態１のように誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌを連続的に変化させるのではなく、図５（ａ）に示すように、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌの大きさを段階的に変化させるものである。

本実施形態は、図３に示した実施形態１に対してオーバーシュート防止回路５を周波数設定回路５０の他は全て省略し、周波数設定回路５０の制御端子Ｒｏｓｃと第２電源１１の負極の出力端子との間に並列に接続される値の異なる２個の抵抗（図示せず）と、一定時間で当該抵抗を切替えるタイマー回路（図示せず）とを設けることによって、簡単な回路構成で実現することができる。

本実施形態では、移行期間Ｔｔにおける高周波出力の周波数を誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌが予備出力Ｖｏｆｆになるような周波数ｆ３（図２参照）にする。その結果、図５（ｂ）に示すように、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌが、保護期間Ｔｐにおいては略ゼロであって、移行期間Ｔｔにおいては予備出力Ｖｏｆｆであって、動作期間Ｔｍにおいては始動出力Ｖｓｔとなるように、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する際に段階的に変化することになる。

すなわち、保護期間Ｔｐから動作期間Ｔｍに移行する際に、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌが略ゼロから予備出力Ｖｏｆｆに立ち上がり、その後始動出力Ｖｓｔに立ち上がるので、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌが略ゼロから始動出力Ｖｓｔまで急峻に立ち上がる従来構成に比べて立ち上がりが小さくなり、結果的に、従来構成に比べて誘導コイル３０の両端間の電圧にオーバーシュートが発生することを防止でき、構成部品にストレスがかかることを防止できる。

また、本実施形態の回路構成に加えて実施形態１のような周波数をスイープさせるための回路を設けることによって、図６（ａ）に示すように、移行期間Ｔｔにおいて高周波出力の周波数をあるタイマー時間Ｔｓだけ周波数ｆ３にした後、周波数ｆ１までスイープさせることもできる。この場合には、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌは、図６（ｂ）に示すように、移行期間Ｔｔにおいてタイマー時間Ｔｓ経過後に予備出力Ｖｏｆｆから始動出力Ｖｓｔまで連続的に変化する。

その他にも、上述したように移行期間Ｔｔにおいて高周波出力の周波数を１つの周波数ｆ３に固定するのではなく、移行期間Ｔｔにおいて高周波出力の周波数を複数の周波数間で段階的に低下させるようにしてもよい。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、前記異常時にも高周波電源回路２の動作を停止させないものであって、図７（ａ）に示すように、保護期間Ｔｐ中にも誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌが予備出力Ｖｏｆｆになるような周波数ｆ３（図２参照）の高周波出力を高周波電源回路２から出力し続ける。移行期間Ｔｔには、高周波出力の周波数を周波数ｆ３から周波数ｆ１にスイープさせることによって、図７（ｂ）に示すように、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌを予備出力Ｖｏｆｆから始動出力Ｖｓｔまでスイープさせる。

本実施形態は、図３に示した実施形態１における高周波停止回路４０を省略し、保護回路４が前記異常を検出したときに周波数設定回路５０によって高周波出力の周波数を変化させる構成にすることで実現できる。

本実施形態では、高周波電源回路２が動作し続けることによって、高周波電源回路２が間欠的に動作することにより生じるノイズを無くすことができる。また、動作期間Ｔｍから保護期間Ｔｐに移行する際にも移行期間Ｔｔと同様に高周波出力の周波数をスイープさせることによって、動作期間Ｔｍから保護期間Ｔｐに移行する際において高周波出力の周波数が不連続的に変化することによるノイズの発生を低減することも可能である。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
ところで、上述した各実施形態の無電極放電灯点灯装置を実際に使用する際には、無電極放電灯点灯装置に無電極放電灯３を備えることによって無電極放電灯装置として使用する。この場合に、前記異常によって高周波電源回路２の出力端子間が無負荷状態になると、直流電源回路１から高周波電源回路２側をみた抵抗値が大きくなることによって、直流電源回路１の出力電圧ＶＤＣが低下するものが確認されている。

そこで、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、この直流電源回路１の出力電圧ＶＤＣが所定値を下回ることによって前記異常を検出する構成を採用したものである。

本実施形態は、図８に示すように、図３に示した実施形態１に対して、誘導コイル３０の両端間に接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路を誘導コイル３０の両端間に代えて直流電源回路１の出力端子間に接続するとともに、コンデンサＣ６の両端間の電圧が高周波停止回路４０のしきい値電圧を下回ることにより高周波停止回路４０が高周波電源回路２の動作を停止させるようにコンデンサＣ６と抵抗Ｒ５との接続点を高周波停止回路４０のトリガ端子ＥＮ１に代えて反転トリガ端子ＥＮ２に接続することによって実現できる。

本実施形態では、前記異常時に、直流電源回路１の出力電圧ＶＤＣが低下しコンパレータＣＰ１の出力がＬレベルになることによって、コンデンサＣ６に充電された電荷が抵抗Ｒ６およびダイオードＤ２を介して放電を開始する。コンデンサＣ６の両端間の電圧が高周波停止回路４０のしきい値電圧を下回ると、高周波停止回路４０が高周波電源回路２の動作を停止させる。その後、高周波電源回路２の動作が停止することによって直流電源回路１の出力電圧ＶＤＣが上昇するので、高周波電源回路２が動作を再開する。

この構成によれば、保護回路４は直流電圧の大きさを検出するので、交流電圧の大きさを検出する場合に比べると、平滑が不要であり容易に前記異常を検出できる。

また、直流電源回路１には、出力電圧ＶＤＣが異常に昇圧したり交流電源ＡＣの瞬時停電や瞬時降圧に起因して異常に降圧したときに構成部品を保護するための電源保護回路（図示せず）を備えるものがある。そこで、この電源保護回路によって検出される直流電源回路１の出力電圧ＶＤＣを保護回路４に流用すれば、電圧を検出するための回路が保護回路４には不要になるので回路構成を簡略化できる。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

なお、上述した各実施形態では、誘導コイル３０に与える高周波出力Ｖｃｏｉｌの大きさを変化させるために高周波出力の周波数を変化させるようにしているが、他にも、直流電源回路１の出力電圧ＶＤＣを変化させるようにしてもよく、また、高周波出力の周波数と直流電源回路１の出力電圧ＶＤＣとの両方を変化させるようにしてもよい。

本発明の実施形態１の構成を示すブロック図である。 同上の高周波出力の周波数特性を示す動作説明図である。 同上の具体回路を示す回路図である。 同上の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態２の動作を示すタイムチャートである。 同上の他の例の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態３の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態４を示す回路図である。 従来例を示す回路図である。 同上の保護回路を示す回路図である。 同上の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 直流電源回路
２ 高周波電源回路
３ 無電極放電灯
４ 保護回路
５ オーバーシュート防止回路
６ 共振回路
３０ 誘導コイル
３１ バルブ
５０ 周波数設定回路
ＡＣ 交流電源
Ｔｍ 動作期間
Ｔｐ 保護期間
Ｔｔ 移行期間
Ｖｃｏｉｌ 高周波出力

Claims (5)

1. 放電ガスを封入したバルブに誘導コイルを近接配置した無電極放電灯に対し高周波出力を誘導コイルに与える高周波電源回路と、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給の異常を検出したときに、誘導コイルに与える高周波出力の大きさを無電極放電灯が点灯しない大きさにする保護期間と無電極放電灯が始動可能な大きさにする動作期間とを交互に繰り返す保護回路と、保護期間から動作期間に移行する移行期間において誘導コイルに与える高周波出力の大きさを保護期間における大きさと動作期間における大きさとの間の大きさにするオーバーシュート防止回路とを備えることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
2. 前記無電極放電灯とともに前記高周波電源回路の負荷回路を構成する共振回路を備え、前記オーバーシュート防止回路は、前記移行期間において前記高周波出力の周波数を前記保護期間よりも共振回路の共振周波数に近づけるように連続的に変化させる周波数設定回路を備え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。
3. 前記無電極放電灯とともに前記高周波電源回路の負荷回路を構成する共振回路を備え、前記オーバーシュート防止回路は、前記移行期間において前記高周波出力の周波数を前記保護期間よりも共振回路の共振周波数に近づけるように段階的に変化させる周波数設定回路を備え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。
4. 交流電源から電力供給され前記高周波電源回路に対して直流電圧を出力する直流電源回路を備え、前記保護回路は、直流電源回路の出力電圧を監視することによって高周波電源回路から前記無電極放電灯への電力供給の異常の有無を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
5. 放電ガスを封入したバルブに誘導コイルを近接配置した無電極放電灯と、交流電源から電力供給され直流電圧を出力する直流電源回路と、直流電源回路の出力を高周波出力に変換し当該高周波出力を誘導コイルに与えて無電極放電灯を点灯させる高周波電源回路と、高周波電源回路から無電極放電灯への電力供給の異常を検出したときに誘導コイルに与える高周波出力の大きさを無電極放電灯が点灯しない大きさにする保護期間と誘導コイルに与える高周波出力の大きさを無電極放電灯が始動する大きさにする動作期間とを交互に繰り返す保護回路と、保護期間から動作期間に移行する移行期間に誘導コイルに与える高周波出力の大きさを保護期間における大きさと動作期間における大きさとの間の大きさにするオーバーシュート防止回路とを備えることを特徴とする無電極放電灯装置。

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