JP2008186615A - 放電灯点灯装置及び非常用照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】外来ノイズ等の外乱による誤動作を起こすことなく、インバータ回路出力部の接続不良による異常放電を確実に検出する。
【解決手段】直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段はインバータ回路の出力端の電圧、あるいは消費電力を検出する、もしくは、放電灯と直列に接続され、放電灯に流れる電流を制限する素子の電圧を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源を高周波交流電圧へ変換して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、及びこの放電灯点灯装置を備える誘導灯器具のような非常用照明器具に関するものである。

従来、この種の放電灯点灯装置としては、例えば、直流電源に接続されたＬ−プッシュプルインバータによって、冷陰極放電灯を点灯させる装置が用いられている。この装置では、自励発振の共振電圧がトランスの巻数比に応じて昇圧されて二次側に出力され、電流制限用のバラストコンデンサを介して放電灯に接続される。放電灯の調光は、直流電源の電圧を調整したり、直流電源からインバータへの電圧供給を数十〜数百Ｈｚで断続的に遮断したりすることで行われる。

このような放電灯点灯装置では、放電灯が外れた場合にインバータの発振動作を停止させる保護回路が設けられているのが一般的である。例えば、放電灯に流れる電流を常時監視し、電流の遮断を検出すると、保護回路がインバータの動作を停止させる。しかし、放電灯を接続するコネクタなどには高電圧が印加されているため、放電灯の接続不良などが発生すると、その接続状態によっては保護回路が働かないことがある。これは、接続部の導通が遮断された箇所の距離が小さい場合には、火花放電やグロー放電などの異常放電が発生し、放電灯への電流が流れ続けてしまうためである。

このような課題を解決する技術としては、例えば、特許第３１２３１６１号や、特開２００２−１５１２８７号などが公知である。具体的には、前者は異常放電時にトランスの二次側に発生する放電パルスの周波数成分を検出したときにインバータへの電源供給を遮断し、後者は電流検出器がインバータの発振周波数よりも高い放電ノイズ周波数成分を検出したときに放電灯への電圧供給を停止させることで、異常放電を停止させる。

また、特許第３６５５２９５号では異常放電時に回路電流の変化によって生じる磁束変化を検出して異常放電が発生したことを検出し、異常放電を停止させる方法が開示されている。
特許第３１２３１６１号公報 特開２００２−１５１２８７号公報 特許第３６５５２９５号公報

しかし、これらの公知技術（特許第３１２３１６１号公報、特開２００２−１５１２８７号公報）は、いずれも異常放電によって発生する「放電パルス」や「放電ノイズ」といった、インバータの発振周波数よりも高周波の成分を検出することを特徴としている。したがって、放電灯が外れるなどして接続不良が発生した時以外にも、例えば外来ノイズ等で誤動作してしまう恐れがある。この場合、接続不良による異常放電が発生していない正常点灯状態であっても、保護回路が動作して放電灯が消灯してしまう。また、特許第３６５５２９５号公報ではコアや回路配線に電流検出巻線を巻き付けて磁束変化を検出する方法が開示されているが、この方法では製造の複雑化を招く可能性がある。

本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであり、非常用照明器具などに用いる放電灯点灯装置において、外来ノイズ等の外乱による誤動作を起こすことなく、インバータ回路出力部の接続不良による異常放電を確実に検出することを課題とするものである。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段はインバータ回路の出力端の電圧を検出することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、図９に示すように、放電灯と直列に接続され、放電灯に流れる電流を制限する素子の電圧を検出することを特徴とする。

請求項３の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、図１２に示すように、インバータ回路の出力端の消費電力を検出することを特徴とする。

請求項４の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、図１５に示すように、インバータ回路の出力端の電圧と放電灯に流れる電流から放電灯のインピーダンスを算出して検出することを特徴とする。

請求項５の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、図１８に示すように、インバータ回路の出力端の電圧と放電灯に流れる電流とを比較して検出することを特徴とする。

請求項６の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、図２０に示すように、直流電圧からインバータ回路への入力電力を検出することを特徴とする。

請求項７の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、図２２〜図２４に示すように、インバータ回路の発振周波数を検出することを特徴とする。

請求項８の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、図２５に示すように、放電灯に流れる電流と、直流電圧からインバータ回路への入力電流とを比較して検出することを特徴とする。

請求項９の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記異常放電検出手段は、図２６〜図２８に示すように、放電灯の点灯始動時に放電灯の電気特性が略安定するまで検出しないようにマスクを設けたことを特徴とする。

請求項１０の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、図２９、図３１に示すように、放電灯が始動したことを検出し、その検出信号に同期して誤検出防止信号Ｖ４を出力することを特徴とする。

請求項１１の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、図３２に示すように、前記電気特性の電気量或いはその包絡線の時間変化の微分値が所定値以下になったことを検出した後、異常放電検出手段の動作を開始させることを特徴とする。

請求項１２の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、図３３、図３４に示すように、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、バースト調光時の放電灯始動時に異常放電検出手段が検出しないようにマスクを設けたことを特徴とする。

請求項１３の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、図３５、図３６に示すように、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、バースト調光信号に同期して誤検出防止信号を出力することを特徴とする。

請求項１４の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、図３９、図４０に示すように、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、全点灯状態からバースト調光に切り替えた時或いはバースト調光から全点灯状態へ切り替えた時に異常放電検出手段が検出しないようにマスクを設けたことを特徴とする。

請求項１５の発明は、直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、図３９、図４０に示すように、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、全点灯状態からバースト調光に切り替えた時或いはバースト調光から全点灯状態へ切り替えた信号に同期して誤検出防止信号を出力することを特徴とする。

請求項１６の発明は、請求項１〜１５のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備える非常用照明器具である。

本発明によれば、外来ノイズ等による誤動作を起こすことなく、インバータ回路出力部の接続不良による異常放電を確実に検出することが可能となる。

請求項１の発明によれば、異常放電発生時の特性変化が大きいインバータ回路の出力端電圧を検出し、正常点灯時との差分を検出することで、外来ノイズ等の影響を受けることなく、異常放電発生を確実に検出することが可能となる。

請求項２の発明によれば、ランプ電流限流要素に発生する電圧によって検出できるため、特別な検出回路を追加する必要がなく、検出回路の構成を大幅に簡素化することが可能となる。また、ランプ電流検出回路をインバータ回路二次側の低圧側のみで構成できるので、検出回路への漏れ電流を最小限に抑えられ、漏れ電流の影響が殆ど無くなる利点がある。

請求項３の発明によれば、インバータ回路の出力端電圧とランプ電流の積である出力電力を検出することで、異常放電発生による負荷電力変化が正負どちらの方向であっても確実に検出することが可能となる。

請求項４または５の発明によれば、インバータ回路の出力端電圧とランプ電流の２つのパラメータを利用して演算処理を行うことで、１つのパラメータから異常放電を検出するよりも精度を向上させることが可能となる。特に、ランプ電流が低い調光点灯時において、検出精度を高める効果が得られる。

請求項６の発明によれば、低圧側であるインバータ回路１次側の入力電力を検出することで、高圧側となる２次側での検出回路が不要となり、出力電流の漏れを無くすことが可能となる。また、２次側で検出するよりも簡単な回路構成とすることが可能である。さらに、蓄電池のように電圧が変動する直流電源を使用する場合においても、高精度の検出が可能となる。

請求項７の発明によれば、異常放電発生による周波数変化を検出することで、直流電源の電圧が変動するようなインバータ回路であっても、確実に異常放電発生を検出することが可能となる。また、調光点灯時においても確実な検出が可能となる。

請求項８の発明によれば、インバータ回路の１次側特性と２次側特性の２つのパラメータを利用して演算処理を行うことで、請求項５の発明よりも、２次側特性の検出回路の簡素化を図れるとともに、高精度の異常放電検出が可能となる。

請求項９の発明によれば、ランプ始動時に異常検出のマスクを設けることで、部品を増やすことなく、正常状態における始動時の電気特性変化を異常と判定する恐れをなくすことができる。

請求項１０の発明によれば、始動検出信号に同期して誤検出防止信号を出力することで、正常状態における始動時の電気特性変化を異常と判定する恐れをなくすことができる。

請求項１１の発明によれば、ランプ始動時に起きる初期の変化を検出した後、異常放電検出を開始するようにしたので、部品を増やすことなく、ランプ始動時の電気特性変化を異常と判定する恐れを無くすことができる。

請求項１２の発明によれば、バースト調光時におけるランプの再始動に同期して異常放電検出にマスクを設けることで正常状態を異常放電として誤検出する恐れを無くすことができる。

請求項１３の発明によれば、バースト調光時におけるランプの再始動に同期して誤検出防止信号を出力して検出電圧の状態変化を無くすことができるため、請求項１２と同様の効果が得られる。

請求項１４の発明によれば、全点灯状態からバースト調光状態への点灯モード変化時或いはバースト調光状態から全点灯状態への点灯モード変化時にマスクを設けることで部品を増やすことなく、正常状態を誤検出する恐れを無くすことが可能となる。

請求項１５の発明によれば、全点灯状態からバースト調光状態への点灯モード変化時或いはバースト調光状態から全点灯状態への点灯モード変化時に誤検出防止信号を出力することで部品を増やすことなく、正常状態を誤検出する恐れを無くすことが可能となる。

（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の基本構成を示す。ここでは、直流電圧Ｅは二次電池のような直流電源であり、この直流電源に接続されたＬ−プッシュプルインバータによって、自励発振の共振電圧がトランスＴｆの巻数比に応じて昇圧されて二次側に出力され、電流制限用のバラストコンデンサＣｂを介して放電灯Ｌａに供給される。放電灯Ｌａとしては例えば冷陰極ランプが用いられる。

ここで、Ｌ−プッシュプルインバータの構成及び動作については周知であり、一対のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がトランスＴｆの帰還巻線により交互にオンオフされることで、入力直流電圧を高周波交流電圧に変換する。ｒ１，ｒ２はトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のバイアス抵抗、Ｃｒは共振コンデンサ、
Ｌ１は定電流インダクタである。

本実施形態は、電圧検出回路１によりインバータ回路の出力端の電圧を検出し、正常点灯時との差分によって異常放電発生を検出する例である。図２に、インバータ回路の出力端の電圧を検出する電圧検出回路１の具体例を示す。トランスＴｆの二次側に接続された電流制限用のバラストコンデンサＣｂの出力側電圧を、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧する。この分圧電圧をダイオードＤ１によって整流し、さらにコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３によって適度に平滑することによって、インバータ出力電圧のピーク値または実効値を検出する。

ここで、放電灯の接続不良などによって異常放電が発生すると、インバータ出力電圧の波形は図３のように変化して、実効値およびピーク値が上昇する。これは、放電灯の正常点灯時のインバータ出力電圧は、放電灯の両端電圧Ｖｌａ（以下ランプ電圧と称する）に等しいが、異常放電発生時のインバータ出力電圧にはランプ電圧のほかに異常放電電圧Ｖｇが加わるためである。したがって、インバータ出力電圧を検出するコンデンサＣ１の電圧Ｖ１は、図３のように比較的瞬時に上昇する。なお、コンデンサＣ１の容量に対して抵抗Ｒ３が大きい場合はピーク検出、小さい場合には実効値検出に近くなる。

この電圧Ｖ１の変化量、すなわち正常点灯時と異常放電発生時との差分を、コンデンサＣ１の高圧側に直列接続された、コンデンサＣ２および抵抗Ｒ４とＲ５の微分回路によって検出する。コンデンサＣ２は直流カットの動作をするため、正常点灯時において電圧Ｖ１が一定であるならば、コンデンサＣ２の抵抗Ｒ４側には電圧Ｖ２が発生しない。しかし、コンデンサＣ１の電圧が変化すると、電圧Ｖ１の変化量に応じた電圧Ｖ２が発生する。

電圧Ｖ２は、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ４とＲ５で定まる時定数をもって上昇してゆくが、異常放電発生時の電圧Ｖ１が一定であるならば、電圧Ｖ２は電圧Ｖ１の変化量にほぼ等しい飽和電圧に到達したのちは徐々に下降してゆき、再び０Ｖに戻る。したがって、電圧Ｖ２が所定の閾値Ｖｔｈを越えている区間において、信号出力できるよう、トランジスタＱ１と抵抗Ｒ６によって信号出力回路を構成することで、図３のような出力電圧Ｖ３が得られる。トランジスタＱ１がオフのときは抵抗Ｒ６を介して制御電源電圧に相当するＨレベルの信号が出力され、トランジスタＱ１がオンすると、Ｌレベルの信号が出力される。

図２の回路構成の場合、電圧検出の閾値Ｖｔｈは、トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅと抵抗Ｒ４，Ｒ５の分圧比によって決まる。なお、コンデンサＣ３はノイズ除去用であり、トランジスタＱ１が放電ノイズ等で誤動作しないよう適切な容量に設定する。

以上のような構成とすることで、放電灯の接続不良などによる異常放電発生を確実に検出することが可能となる。本実施形態は、異常放電によって発生する「放電パルス」や「放電ノイズ」といった、インバータの発振周波数よりも高周波の成分を検出する従来の技術とは異なり、インバータの発振周期よりも十分長い区間における、正常点灯時と異常放電発生時の差分によって検出するので、外来ノイズ等の外乱に対してコンデンサＣ１の電圧Ｖ１は、インバータの発振周期と同等の応答速度で変化するため、放電パルスや放電ノイズが重畳すれば電圧Ｖ１は瞬時に変化してしまうが、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ４，Ｒ５を直列接続することで差分の検出電圧Ｖ２の変化は緩やかになり、最終的な信号出力Ｖ３は放電パルスや放電ノイズの影響を受けにくくなる。つまり、異常放電が一定時間継続することによって信号出力Ｖ３が変化するため、外来ノイズ等による誤動作を防ぎ、確実な異常放電検出を実現することが可能となる。異常放電検出時の保護動作については特に限定しないが、例えば、図１に示すように、電圧検出回路１の検出出力を受けて電源スイッチＳを開いてインバータ回路の発振を停止させても良い。

なお、本実施形態ではＬ−プッシュプルインバータの回路を例に説明したが、インバータ回路の構成は特に限定されるものではなく、例えば、ハーフブリッジ回路などでも良い。また、放電灯へ流れる電流を制限する素子も、本実施形態ではバラストコンデンサで説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、トランスのリーケージインダクタンスであっても良い。また、放電灯も、本実施形態では冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、熱陰極放電灯であってもよい。いずれも異常放電発生時にインバータ出力電圧が上昇するようなものであれば、その回路方式や素子、放電灯の種類は特に限定されるものではない。

また、図２ではアナログ回路構成によってインバータ出力電圧の差分を検出する構成を例示したが、例えば、マイクロコンピュータ等によって検出回路を構成しても良い。その場合、電圧Ｖ１やＶ２をマイクロコンピュータのアナログ／デジタル変換ポートへ入力すれば、コンデンサＣ２もしくは抵抗Ｒ４よりも信号出力Ｖ３側の素子を削除することが可能となり、部品点数削減による装置の小型化を図ることが可能となる。電圧Ｖ１で検出する場合は、外来ノイズ等による誤動作を防ぐために、ソフト的に検出結果の複数回一致やマスクなどの処理を行うことによって、アナログ回路構成におけるコンデンサＣ２と同等の機能を実現することができる。

本実施形態は、商用電源停電時にインバータの電源となる二次電池と、商用電源通電時に二次電池を充電する充電回路とを備える照明装置、およびこの照明装置を備える誘導灯器具のような非常用照明器具へ応用することが可能である。

以下に説明する実施形態はいずれも、本実施形態と同様にこれらの照明装置および照明器具への応用が可能である。

（実施形態２）
図４に本発明の実施形態２の基本構成を示す。本実施形態は、電流検出回路２により放電灯Ｌａに流れる電流を検出し、正常点灯時との差分によって異常放電発生を検出する例である。

実施形態１では、インバータ回路の出力端の電圧を検出する例を示したが、図２に示すような電圧検出回路１をインバータ回路の出力端に設けた場合、電圧検出回路１への漏れ電流が発生してしまう。この漏れ電流は、放電灯Ｌａに流れる電流（以下ランプ電流と称する）と比較して十分小さな値にすることが望ましいが、放電灯Ｌａのインピーダンスが非常に高い場合には無視できなくなる。例えば、熱陰極蛍光灯の場合、ランプ電流は数１００ｍＡ、ランプ電圧は１００Ｖ前後であるので、ランプのインピーダンスは数１００Ω〜数ｋΩである。これに対して冷陰極蛍光灯を点灯させる場合、ランプ電流は数ｍＡ、ランプ電圧は数１００Ｖとなるので、ランプのインピーダンスは数１０ｋΩ〜数１００ｋΩとなる。したがって、電圧検出回路のインピーダンスを数ＭΩに設定しても、回路電流は数１０μＡ程度が流れてしまうため、冷陰極蛍光灯を点灯させる場合は、ランプ電流の数％が電圧検出回路に漏れることになる。この回路電流を低減するには、電圧検出回路のインピーダンスを高くすれば良いが、高インピーダンス化は外来ノイズ等による誤動作が発生しやすくなるため、実際には数１０μＡ程度の漏れ電流は避けられない。

図５に、本実施形態で用いる電流検出回路２の具体例を示す。放電灯Ｌａと直列に接続されたランプ電流検出抵抗Ｒ７の両端電圧をダイオードＤ１によって整流し、さらにコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３によって適度に平滑することによって、ランプ電流のピーク値または実効値を検出する。

ここで、放電灯の接続不良などによって異常放電が発生すると、ランプ電流の波形は図６のように変化する。異常放電発生部はインピーダンス成分を有するため、ランプ電流の実効値は低下する傾向となるが、空気中で放電するためインピーダンスは正特性を有し、ピーク値は上昇する傾向となる。したがって、コンデンサＣ１の容量に対して抵抗Ｒ３の値が大きい場合はピーク検出となり、コンデンサＣ１の電圧は図６の電圧Ｖ１のように異常放電発生によって上昇する。このコンデンサＣ１の電圧の変化量、すなわち正常点灯時と異常放電発生時との差分を、実施形態１の図２と同様の微分回路によって検出することによって、実施形態１の図３と同様、電圧Ｖ２が閾値Ｖｔｈを越えている区間においてトランジスタＱ１がオンし、異常放電検出信号が得られる。

なお、コンデンサＣ１の容量に対して抵抗Ｒ３の値が小さい場合は実効値検出となり、コンデンサＣ１の電圧は図８の電圧Ｖ１’のように異常放電発生によって低下し、電圧Ｖ２’はマイナス電位となる。この場合、微分回路を図７のような構成とすることで、電圧Ｖ２’が閾値Ｖｔｈを下回っている区間においてトランジスタＱ１をオンさせ、異常放電検出信号を得ることができる。

本実施形態も実施形態１と同様、Ｌ−プッシュプルインバータの回路を例に説明したが、インバータ回路の構成は特に限定されるものではなく、例えば、ハーフブリッジ回路などでも良い。また、放電灯へ流れる電流を制限する素子も、本実施形態ではバラストコンデンサで説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、トランスのリーケージインダクタンスであっても良い。また、放電灯は本実施形態では特に大きな効果を得られるインピーダンスの高い冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、熱陰極放電灯であっても良い。いずれも、異常放電発生時にランプ電流が変化するようなものであれば、その回路方式や放電灯の種類は特に限定されるものではない。

また、ランプ電流の差分を検出する手段も、実施形態１と同様、例えば、マイクロコンピュータ等によって構成しても良い。

（実施形態３）
図９に本発明の実施形態３の基本構成を示す。本実施形態は、インバータ回路の出力側に設けられる電流制限用のバラストコンデンサに発生する電圧を検出し、正常点灯時との差分によって異常放電発生を検出する例である。

従来の技術で説明したように、冷陰極放電灯を点灯させる装置としては、低電圧の直流電源から高周波交流電圧を得やすい、Ｌ−プッシュプルインバータが良く知られている。この装置では、自励発振の共振電圧がトランスの巻数比に応じて昇圧されて二次側に出力され、電流制限用のバラストコンデンサを介して放電灯に接続される。バラストコンデンサＣｂは、放電灯接続部の片側を低圧部とすることで、配線の寄生容量による漏れ電流や点灯性能への影響を低減するため、一般的に高圧側に設けられる。このバラストコンデンサを分割して、放電灯の高圧側に接続されるコンデンサＣｂに加えて低圧側にもコンデンサＣｂ’を挿入し、この低圧側のバラストコンデンサＣｂ’の電圧を検出することで異常放電発生を検出する。

図１０は、トランス２次側の電圧がどのように分圧されているのかを示す説明図である。正常点灯時のトランス２次電圧は、ランプ電圧Ｖｌａ、高圧側バラストコンデンサの電圧Ｖｂ、低圧側バラストコンデンサの電圧Ｖｂ’の和となる。ＶｂとＶｂ’の分圧比は、コンデンサＣｂとＣｂ’の容量比によって設定される。ここで、放電灯が外れるなどして異常放電が発生すると、これらの電圧に加えて異常放電電圧Ｖｇが発生するが、Ｌ−プッシュプルインバータは負荷状態に関わらずトランス２次電圧がほぼ一定であるため、各々の分圧比が変わることになる。すなわち、トランス２次電圧に占めるバラストコンデンサの分圧比が低下することになるので、この差分をコンデンサＣｂ’側の電圧Ｖｂ’で検出することで、異常放電発生を検出することが可能となる。

図１１は、図９の構成において、コンデンサＣｂとトランス低圧側との間に電流検出部２を追加したものである。電流検出素子は一般的に抵抗を使用することが多いが、実施形態２で説明したように、異常放電が発生するとランプ電流の実効値は低下する方向になる。したがって、電流検出部に発生する電圧Ｖｒも低下する方向となるので、この電流検出部に発生する電圧Ｖｒと低圧側バラストコンデンサの電圧Ｖｂ’の和を検出することによって、正常点灯時と異常放電時との差分をより大きくすることができ、図９の構成よりも検出精度を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態では、インバータ回路はＬ−プッシュプルインバータを例に説明したが、負荷状態が変化してもトランス出力電圧がほぼ一定となるインバータであれば、特に回路方式を限定されるものではない。また、ランプ電流制限素子もコンデンサを例に接続したが、高圧側と低圧側に同類の素子を挿入すれば特に限定されるものではなく、例えば、高圧側のバラストコンデンサＣｂに相当する素子はトランスのリーケージインダクタンス、低圧側のバラストコンデンサＣｂ’に相当する素子はインダクタで構成するなどしても、同様の効果を得られる。また、放電灯も本実施形態では冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、熱陰極放電灯であっても良い。

また、ランプ電流の差分を検出する手段も特に限定されるものではなく、実施形態１や２と同様に、アナログ回路で構成してもマイクロコンピュータ等によって構成しても良い。

（実施形態４）
図１２に本発明の実施形態４の基本構成を示す。本実施形態は、インバータ回路の出力端の電圧と、放電灯に流れる電流を検出し、それら検出値の積であるインバータ回路の出力電力によって異常放電発生を検出する例である。

実施形態１では、インバータ回路の出力端の電圧を検出する例を、実施形態２では放電灯に流れる電流を検出する例を説明したが、本実施形態はその組み合わせである。図１２に示すように、インバータ回路の出力端電圧を検出する電圧検出回路１と、ランプ電流を検出する電流検出回路２と、ランプ電圧とランプ電流の検出出力の積を演算する電力演算回路３とを備えることで、インバータ回路の出力電力が算出される。

図１３に本実施形態の動作波形を示す。実施形態１および実施形態２で説明したように、異常放電が発生した場合、インバータ回路の出力端電圧は実効値もピーク値も上昇するが、ランプ電流は実効値が低下し、ピーク値が上昇する。したがって、インバータ回路の出力端電圧とランプ電流のピーク値の積を求めれば、異常放電発生時のインバータ出力電力の演算結果は正常点灯時と比較して上昇する方向となるので、その差分を検出することによって異常放電発生を検出することができる。

なお、インバータ回路の出力端電圧とランプ電流の実効値の積を求める場合は、出力端電圧の増加率とランプ電流の減少率のどちらが支配的になるかによって、図１４の破線に示すように積の値の変化方向が変わる。これはインバータ回路の設計に依存するものであるので、点灯装置の設計にあわせて検出の方向を設定すれば良く、ピーク値の積を求める場合と同様にインバータ出力電力の差分によって異常放電発生を検出することができる。

本実施形態も、Ｌ−プッシュプルインバータの回路を例に説明したが、実施形態１や２と同様、インバータ回路の構成は特に限定されるものではなく、例えば、ハーフブリッジ回路などでも良い。また、放電灯へ流れる電流を制限する素子も、本実施形態ではコンデンサで説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、リーケージインダクタンスであっても良い。また、放電灯も本実施形態では冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、熱陰極放電灯であっても良い。いずれも異常放電発生時にインバータ出力電力が上昇するようなものであれば、その回路方式や放電灯の種類などは特に限定されるものではない。

また、インバータ出力電力の差分を検出する手段も、実施形態１や２と同様、例えばマイクロコンピュータ等によって構成しても良い。

（実施形態５）
図１５に本発明の実施形態５の基本構成を示す。本実施形態は、実施形態４の発展型であり、インバータ回路の出力端の電圧と、放電灯に流れる電流とを検出し、その検出値に対して演算を行うことによって異常放電発生を検出する例である。

実施形態４で説明したように、異常放電が発生した場合、インバータ回路の出力端電圧はピーク値も実効値も上昇するが、ランプ電流はピーク値が上昇し、実効値が低下するため、各々の実効値の積を求めた場合、出力端電圧の増加率とランプ電流の減少率のどちらが支配的になるかによって、異常放電発生時の変化方向が変わる。実施形態４では、点灯装置の設計にあわせて異常放電発生の検出の方向（正または負）を設定する例を説明したが、本実施形態は点灯装置の設計に依存しない検出方法である。

具体的には、図１５に示すように、除算器４によりインバータ出力端電圧をランプ電流で除算してインバータ出力側の等価抵抗Ｒｏｕｔを算出し、比較器５により基準Ｒｏｕｔと比較する。正常点灯時は異常放電部の電圧Ｖｇが無いため、インバータ出力側の等価抵抗Ｒｏｕｔはランプの等価抵抗Ｒｌａ（＝Ｖｌａ／Ｉｌａ）に等しくなる。これに対し、異常放電発生時はインバータ出力端電圧がランプ電圧Ｖｌａと異常放電部の電圧Ｖｇの和となる。

図１６は冷陰極放電灯の点灯装置において、インバータ入力電圧を変化させて調光点灯させたときのインバータ出力側等価抵抗を、実験結果から求めたものである。基準となる等価抵抗Ｒｏｕｔを境として高いか低いかを判定することにより、異常放電発生時と正常点灯時とを区別できることが分かる。

図１７は、図１６の横軸をランプ電流に置き換えたものである。この結果から、異常放電が発生すると、正常点灯時よりもランプ電流が低下する傾向があり、インバータ入力電圧に対するインバータ出力側の等価抵抗は異常放電発生によって大幅に上昇することが分かる。特に、インバータ入力電圧が低い調光時においては、その傾向が顕著となり、本実施形態が特に有効であることが分かる。

図１８は、図１５と同等の効果を得られる別な構成例である。図１５では、インバータ出力端電圧をランプ電流で除算して等価インピーダンスを算出したが、図１８はインバータ出力端電圧の検出値に対して係数乗算器６により所定の係数Ｋを掛けて、その演算結果とランプ電流とを比較する例である。

図１９はランプ電流の検出値を１００としたとき、インバータ出力電圧の検出値が８０となるように、図１８における係数Ｋを与えた場合の一例である。正常点灯時に対して、異常放電発生時のインバータ出力電圧とランプ電流の変化率は、実験の結果、それぞれ１４５％と８０％であった。

ここで、正常点灯時と異常放電発生時とで、インバータ出力電圧とランプ電流の大小関係が逆転するような係数Ｋを与えれば、それぞれの検出値は図１９のように変化する。したがって、図１８における比較器５として例えばコンパレータを使用し、一方の入力をランプ電流、他方の入力をインバータ出力電圧に係数Ｋを掛けたものとすれば、正常点灯時と異常放電発生時とでコンパレータの出力が反転し、異常放電発生を検出することができる。

なお、図１８では、インバータ出力端電圧の検出値に対して係数Ｋを掛ける例を示したが、ランプ電流の検出値に対して係数１／Ｋを掛けても同様の効果が得られる。

本実施形態も、Ｌ−プッシュプルインバータの回路を例に説明したが、先述の実施形態１や実施形態２と同様、インバータ回路の構成は特に限定されるものではなく、例えばハーフブリッジ回路などでも良い。また、放電灯へ流れる電流を制限する素子も、本実施形態ではコンデンサで説明したが、特に限定されるものではなく、例えばリーケージインダクタンスであっても良い。また、放電灯も本実施形態では冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば熱陰極放電灯であっても良い。いずれも、異常放電発生時にインバータ出力の等価抵抗が増加するものであれば、その回路方式や放電灯の種類などは特に限定されるものではない。

また、図１５の除算器４や比較器５、図１８の係数乗算器６について、本実施形態ではアナログ回路で説明したが、例えばマイクロコンピュータ等によって構成しても良い。

（実施形態６）
図２０に本発明の実施形態６を示す。本実施形態は、インバータ回路の一次側すなわち直流電源に流れる電流と直流電源の出力電圧を検出し、直流電源の出力電力相当を検出することによって正常点灯時と異常放電発生時との差分によって異常放電を検出する例である。すなわち、入力電圧検出回路１’により検出された直流電源からインバータ回路への入力電圧と、入力電流検出回路２’により検出された直流電源からインバータ回路への入力電流の積を求めることにより、直流電源からインバータ回路への入力電力を算出し、正常点灯時と異常放電発生時との差分によって異常放電を検出する。

実施形態１では、インバータ回路の出力端の電圧を検出する例を示したが、図２に示すような電圧検出回路１をインバータ回路の出力端に設けた場合、検出回路への漏れ電流が発生してしまう。この漏れ電流は、ランプ電流と比較して十分小さな値にすることが望ましいが、放電灯のインピーダンスが非常に高い場合には無視できなくなる。例えば、冷陰極蛍光灯を点灯させる場合は実施形態２で説明したように、ランプ電流の数％程度が電圧検出回路に漏れる場合がある。

また、実施形態４では、インバータ回路の出力（トランスの二次側）電力として出力電圧と出力電流を検出して電力換算することで正常放電時に比べて異常放電状態発生時の電力が増加することで異常放電を検出したが、これも同じくインバータ回路の出力電圧を検出しているため、上述したような問題が発生する。また、電圧検出部を挿入すると、電圧検出部へ漏れ電流が流れるため、放電灯への電流が電圧検出部を挿入しない場合に比べて小さくなる。そのため、放電灯に所定の電流を流すためには電圧検出部への漏れ電流を加算した電流を供給する必要がある。すなわち、トランスＴｆの二次側に電圧検出部を挿入すると、トランス形状が大きくなってしまう。

そこで、本実施形態では、異常放電時にインバータ回路の出力電力が増加することからインバータ回路の入力電力も図２１に示すように正常放電時に比べて増加することで電力の変化として異常放電と判断している。

また、直流電源が電池のようなものにおいては、電池の容量に応じて電池電圧が変動するため、入力電流の変化だけでは異常放電と判断しにくい。そのため入力電圧と入力電流を検出し、入力電力に換算して異常放電を検出することで精度良く検出できる。

電圧検出や電流検出の手段としては、簡単には抵抗器のようなもので構成できるが、抵抗に限ったものでなくても良い。

なお、本実施形態は実施形態１と同様、Ｌ−プッシュプルインバータの回路を例に説明したが、インバータ回路の構成は特に限定されるものではなく、例えばハーフブリッジ回路などでも良い。また、放電灯へ流れる電流を制限する素子も、本実施形態ではコンデンサで説明したが、特に限定されるものではなく、例えばリーケージインダクタンスであっても良い。また、放電灯も本実施形態の図では冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば熱陰極放電灯であっても良い。いずれも異常放電発生時にインバータ入力電力が上昇するようなものであれば、その回路方式や放電灯の種類は特に限定されるものではない。

また、入力電力を検出する方法も、実施形態１と同様、例えばマイクロコンピュータ等によって構成しても良い。

（実施形態７）
図２２に本発明の実施形態７を示す。本実施形態は、放電灯に印加される電圧の周波数を検出して正常放電と異常放電を検出するものである。

図２４はインバータ回路の出力電圧波形の正常放電時と異常放電発生時を模式的に示したものである。正常放電時の周波数をＡ（Ｈｚ）、異常放電時の周波数をＢ（Ｈｚ）としたとき、実験では正常点灯時の周波数が約４９ｋＨｚであったものに対して異常放電発生時には約５３ｋＨｚとなった。ここで、図２２のようにインバータ回路の出力に周波数検出回路７を設けて、正常点灯周波数と異常放電周波数の違いを検出することで異常放電が発生したことを検出することが可能となる。

また、図２３のようにトランスＴｆの一次側の電圧で周波数を検出することも可能である。周波数検出回路７は直列接続した抵抗による分圧やコンデンサによる分圧をマイクロコンピュータ等で周波数を判断すればよい。また、電圧ではなく電流でも周波数を検出可能である。

本実施形態も実施形態１と同様、Ｌ−プッシュプルインバータの回路を例に説明したが、インバータ回路の構成は特に限定されるものではなく、例えばハーフブリッジ回路などでも良い。また、放電灯へ流れる電流を制限する素子も、本実施形態ではコンデンサで説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、リーケージインダクタンスであっても良い。また、放電灯も本実施形態の図では冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、熱陰極放電灯であっても良い。いずれも、異常放電発生時に周波数が変化するようなものであれば、その回路方式や放電灯の種類は特に限定されるものではない。

（実施形態８）
図２５に本発明の実施形態８を示す。本実施形態は、インバータ回路の入力電流と出力電流において、正常放電時と異常放電発生時の変化を検出して異常放電状態を検出するものである。

表１（ａ）に正常点灯時と異常放電時のインバータ回路の入力電流値と出力電流値の実測値の一例を示す。ここで入力電流値と出力電流値を比較するために出力電流をＫ倍し、正常点灯時に入力電流値＜出力電流×Ｋとなるように係数Ｋを設定する。ここでは仮に係数Ｋを２５０とした。このときの値は表１（ｂ）となる。表１（ｂ）では正常放電時においては入力電流＜出力電流であったのに対して異常放電時には入力電流＞出力電流となる。

また、表１（ｃ）にも正常点灯時と異常放電時のインバータ回路の入力電流値と出力電流値の実測値の一例を示す。表１（ａ）と表１（ｃ）の違いは表１（ａ）の値では入力電流において正常放電時＜異常放電時の値であったのに対して、表１（ｃ）では正常放電時＞異常放電時となっていることである。ここでも表１（ａ）のときと同じく入力電流値と出力電流値を比較するため出力電流をＫ倍し、正常点灯時に入力電流値＜出力電流×Ｋとなるように係数Ｋを設定する。ここでは仮に係数Ｋを２５０とした。このときの値は表１（ｄ）となる。ここでも表１（ｃ）では正常放電時においては入力電流＜出力電流×Ｋであったのに対して異常放電時には入力電流＞出力電流×Ｋとなる。

以上のように入力電流と出力電流とを検出し、適当な係数Ｋを正常放電時に入力電流値＜出力電流値×Ｋとなるように選定することで、異常放電時には入力電流値＞出力電流値×Ｋとなる。この正常放電時と異常放電時における入力電流値と出力電流値×Ｋの大小関係の変化を捉えて異常放電状態を検出する。

図２５ではブロック図で示したが、出力電流値を係数Ｋ倍するにはオペアンプを用いることで任意のＫ倍することが可能であり、比較手段としてはコンパレータを用いれば良い。また、各電流検出には抵抗器を用いれば簡単に構成できる。また、上述の説明では出力電流をＫ倍したが、入力電流を１／Ｋ倍することでも同じである。

なお、本実施形態も実施形態１と同様、Ｌ−プッシュプルインバータの回路を例に説明したが、インバータ回路の構成は特に限定されるものではなく、例えば、ハーフブリッジ回路などでも良い。また、放電灯へ流れる電流を制限する素子も、本実施形態ではコンデンサで説明したが、特に限定されるものではなく、例えば、リーケージインダクタンスであっても良い。また、放電灯も本実施形態では冷陰極放電灯を例に説明したが、特に限定されるものではなく、例えば熱陰極放電灯であっても良い。いずれも、異常放電発生時にインバータ入力電流及び出力電流が変化するようなものであれば、その回路方式や放電灯の種類は特に限定されるものではない。

（実施形態９）
図２６に本発明の実施形態９を示す。本実施形態は、ランプ始動時に異常放電検出手段にマスクを設けることによって正常なランプ始動時の電気特性変化を誤検出しないようにするものである。

図２７にランプ始動時におけるランプ電圧の変化例を示す。図２７から分かるようにランプ電圧は始動時に急速に上昇し、徐々に所定のランプ電圧Ｖ０で安定する。このとき、実施形態１で示したようにインバータ回路の出力端の電圧を検出し、正常点灯時の差分によって異常放電発生を検出するものとすると、ランプ電圧が急速に上昇しているため、異常放電が発生した場合との区別がつかないため、誤検出してしまう恐れがある。

そこで、本実施形態ではランプの始動時には差分検出による異常放電検出を行わないようにし、ランプが安定点灯後に異常検出手段を動作させる。

例えば、図２６においては、ランプ始動時から少なくともランプ電圧が安定する時間Ｔ２まで差分による異常放電検出にマスクを設ける方法がある。

実施形態１の図２に示した検出回路において、図２８に示すように、トランジスタＱ１のコレクタ側電圧Ｖ３を例えばマイコンＩＣ１に接続することにより異常放電が発生したことを検出して、ランプ点灯動作を停止させる場合においては、そのマイコンＩＣ１にランプ始動時から所定時間Ｔ２まで電圧Ｖ３として異常放電が発生したことを示すＬｏｗ信号が発生した場合においてもマイコンＩＣ１が異常発生と検出しないようなマスク時間を設けることでランプ始動時の誤検出を防ぐものである。

マスク時間は少なくともランプ電圧が上昇している時間Ｔ１以上とすることでマスク時間をランプ電圧Ｖ０が安定するまでの時間Ｔ２よりも短く設定することが可能であり、早くマスクを解除できる。

ここではランプ電圧検出にマスクを設定する場合を例示して説明したが、上述の各実施形態で説明したいずれの検出方法においても有効である。

（実施形態１０）
図２９に本発明の実施形態１０を示す。本実施形態は、放電灯Ｌａが始動したことを検出し、その信号と同期して誤検出防止信号を出力して正常なランプ始動時の電気特性変化を誤検出しないようにするものである。

まず、ランプが始動すると、前述した図２７のようにランプ電圧が上昇していくため、図２の回路において、各部の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は図３０で示すタイムチャートのような動作になり、電圧Ｖ３の変化により異常放電と誤検出する。

そこで、本実施形態の図２９では、放電灯Ｌａと直列にランプ電流検出手段として抵抗Ｒ７を設け、その検出電圧をダイオードＤ２とコンデンサＣ４で整流平滑する。このコンデンサＣ４の電圧Ｖｃ４をマイコンＩＣ１に入力する。これにより放電灯Ｌａが始動し、ランプ電流が流れると、コンデンサＣ４に電圧Ｖｃ４が発生し、マイコンＩＣ１はコンデンサＣ４の電圧Ｖｃ４がマイコンＩＣ１で予め設定した基準値Ｖｔｈ４以上になったことで放電灯Ｌａが始動したことを検出、認識する。

マイコンＩＣ１はランプＬａが始動したことを認識すると、さらに予め設定した電圧及び時間の信号Ｖ４を出力する。この信号Ｖ４を図２９のスイッチ素子Ｑ４に入力する。すると、スイッチ素子Ｑ４はこの信号Ｖ４を受けてオン動作する。そのため、トランジスタＱ１はスイッチ素子Ｑ４のオン動作中はオン動作しなくなる。したがって、図３１のように電圧Ｖ１が変化しても電圧Ｖ３はＨレベルを維持するため、ランプ始動動作を異常放電として誤検出することがなくなる。ここで、スイッチ素子Ｑ４をオンさせるためのマイコンＩＣ１からの誤検出防止信号Ｖ４の時間Ｔ３はランプＬａの電気特性（ここではランプ電圧）が上昇しなくなる時間（図２７の時間Ｔ１）以上に設定しておく。

ここではランプ電圧検出を用いて説明したが、上述の実施形態１〜８で示したいずれの検出方法においても有効である。

（実施形態１１）
図３２に本発明の実施形態１１の動作を示す。本実施形態は、電気特性の変化量或いは包絡線の微分値が所定値以下になったことを検出した後、異常放電検出手段の動作を開始することで異常放電検出の誤検出を起こさないようにした一例である。ここで、電圧検出回路の構成は図２８と同じ、主回路の構成は図２６と同じで良い。

図２８の回路において、ランプが始動すると、各部の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は図３２のタイムチャートに示したように変化する。そのため、マイコンＩＣ１はランプ始動による電気特性変化（ここではランプ電圧の変化）により電圧Ｖ３がＨレベル→Ｌレベルになったことを受けて異常放電が発生したと認識してしまう。それを回避する方法としてマイコンＩＣ１のソフト上で放電灯Ｌａが始動する際の電圧Ｖ３の変化（例えば、Ｈレベル→Ｌレベル→Ｈレベル）を一旦検出した後でなければ電圧Ｖ３が変化しても異常放電とみなさないように検出動作をマスクする。そして、その後、電圧Ｖ３にＨレベル→Ｌレベルといった変化が発生すれば、異常放電が発生したとみなす。これによりランプ始動時の誤検出を防ぐことが可能となる。

ここではランプ電圧検出を用いて説明したが、上述の実施形態１〜８で示したいずれの検出方法においても有効である。

（実施形態１２）
図３３に本発明の実施形態１２を示す。上述の図２６の構成において、正常時は閉路し、異常時は開路する電源スイッチＳを、調光時に周期的にオンオフするスイッチング素子Ｑ２とした点が異なる。スイッチング素子Ｑ２は異常時には開路され、全点灯時には閉路する。

本実施形態は、バースト調光時においてランプが消灯状態から点灯状態に移行したときのランプの電気特性変化を異常放電状態と誤検出しないようにするものである。バースト調光は、図３３のスイッチング素子Ｑ２を一定周期でオンオフさせることにより調光するものであるため、マイコンＩＣ１からはスイッチング素子Ｑ２をオンオフさせる信号を出力する。このようにマイコンＩＣ１はバースト調光のタイミングを制御しているので、バースト調光時においてランプが消灯状態から点灯状態に移行したときのランプの電気特性変化が生じるタイミングを予測することができ、そのタイミングでは異常放電検出をマスクすることにより、誤検出を防止できる。電圧検出回路１の構成は、図２８で示した構成を用いることができる。

図３４はバースト調光を模式的に表したものである。バースト調光はランプを所定の周期（およそ１００Ｈｚ以上として視覚としてちらつきや点滅を認識できない周期）で点滅させることにより、平均的にランプの輝度を下げて調光状態とする方法である。バースト調光ではランプは一旦消灯しているため、次に始動させた瞬間、図３４のようにランプ電圧は安定時に比べて高い電圧（一般的に再点弧電圧という）が毎サイクル発生する。この再点弧電圧による高い電圧は図３４のように数サイクルで安定電圧に落ち着く。

ここで、放電灯Ｌａが初始動の状態においてはランプ温度が安定するまでにある程度時間を要し、ランプ電圧が安定するまでに冷陰極ランプの場合、数秒程度要する。しかし、バースト調光で安定している場合においては、既にランプ温度は安定し平衡状態であるため、ランプ電圧が安定するのに要する時間が短くなる。そのため、誤検出防止用のマスクを短くし、素早く検出可能な状態にすることが可能となる。また、バースト調光時の点灯区間（Ｔ４＋Ｔ５期間）において、この間に発生した異常放電状態を検出するには、電圧検出回路（図２８）の抵抗Ｒ１〜Ｒ５、コンデンサＣ１〜Ｃ３で決定され、スイッチング素子Ｑ１を駆動するための時定数τは、Ｔ４＋Ｔ５よりも十分に小さい必要がある。このとき、バースト調光におけるランプ始動時の再点弧電圧発生時に異常放電検出と誤検出しないようにＴ４の区間でマスクを設ける。ここで、マスクタイミングは図３４に示すようにスイッチング素子Ｑ２のオフからオンへ変化するタイミングと同じにして且つ少なくともＴ４区間を含むように設定する。このマスクタイミングではマイコンＩＣ１は異常放電検出を休止するので、誤検出が生じることはない。

ここではランプ電圧検出を用いて説明したが、上述の実施形態１〜８で示したいずれの検出方法においても有効である。

（実施形態１３）
図３５に本発明の実施形態１３の電圧検出回路の構成を示す。主回路の構成は図３３と同じである。本実施形態も、バースト調光時において放電灯Ｌａが消灯状態から点灯状態に移行した時の放電灯Ｌａの電気特性変化を異常放電状態と誤検出しないようにするものである。バースト調光は図３３のスイッチング素子Ｑ２を一定周期でオンオフさせることにより調光するものであるため、マイコンＩＣ１からは主回路のスイッチング素子Ｑ２をオンオフさせる信号を出力する。本実施形態では、さらにマイコンＩＣ１から図３５のスイッチング素子Ｑ５をオンオフさせる信号を図３６で示したようにスイッチング素子Ｑ２のオンオフ信号に同期して出力するように設定しておく。すなわち、スイッチング素子Ｑ５がオン状態では、電圧Ｖ１が変化してもスイッチング素子Ｑ１はオフ状態である。このように、バースト調光のようにランプ電圧が変化する場合において、バースト調光のオンオフ信号Ｑ２に同期して誤検出防止信号を出力することにより、正常動作を異常放電状態であると誤検出することを防ぐことができる。

ここではランプ電圧検出を用いて説明したが、上述の実施形態１〜８で示したいずれの検出方法においても有効である。

（実施形態１４）
図３７に本発明の実施形態１４の電圧検出回路の構成を示す。コンデンサＣ５とスイッチ素子Ｑ６の直列回路がコンデンサＣ１と並列に接続されており、電圧Ｖ１の時定数を切り替え可能となっている。スイッチ素子Ｑ６はマイコンＩＣ１からの信号により制御される。本実施形態も、バースト調光時において、ランプが消灯状態から点灯状態に移行した時のランプの電気特性変化を異常放電状態と誤検出しないようにするものである。主回路の構成は図３３と同じである。

本実施形態では、マイコンＩＣ１からの信号により全点灯時にはスイッチ素子Ｑ６をオフし、バースト調光時にはスイッチ素子Ｑ６をオンさせるようにしたものである。すなわち、バースト調光時においては全点灯時に比べてコンデンサＣ５がコンデンサＣ１に並列に接続されるため、スイッチング素子Ｑ１を駆動するための時定数τは大きくなる。ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、コンデンサＣ１〜Ｃ５で決定される時定数τをバースト調光の周期よりも十分大きく設定する。また、図３８に示すように、正常点灯時のバースト調光時のランプの電気特性の変化では電圧Ｖ３が変化しないようにするとともに、異常放電発生時にはバースト調光状態が数サイクル継続した後に電圧Ｖ３が変化するように設定することで正常なバースト調光状態を誤検出しないようにできる。

本実施形態によれば、バースト調光時におけるランプの電気特性変化を時定数を変えることで異常状態と誤検出する恐れを無くすことが可能となる。また、実施形態１２、１３に比べて時定数が大きいため、ノイズ耐量が高くなる。

ここではランプ電圧検出を用いて説明したが、上述の実施形態１〜８で示したいずれの検出方法においても有効である。

（実施形態１５）
本実施形態は全点灯状態からバースト調光状態、バースト調光状態から全点灯状態へ点灯モードを変化させた場合のランプの電気特性変化を異常放電状態と誤検出しないようにするものである。点灯モードを全点灯状態→バースト調光状態→全点灯状態のように変化させた場合の電圧検出回路の各部の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のタイミングチャートを図３９に示す。ここで、電圧検出回路の構成は図２８と同じ、主回路の構成は図３３と同じで良い。

バースト調光状態から全点灯状態へと点灯モードを変化させた場合、電圧Ｖ１が上昇するため、これを微分した電圧Ｖ２が変化し、閾値Ｖｔｈを超えた区間では電圧Ｖ３はＬレベルになる。すなわち、異常放電検出が動作したときと同じ動作になり、誤検出する可能性がある。

そこで、少なくともバースト調光状態から全点灯状態へと点灯モードが変化する場合においては、モード変化時に図３９のマスクタイミングのような期間にマイコンＩＣ１内でマスクを設けることで異常放電状態と誤検出しないようにする。

また、全点灯状態からバースト調光状態へと点灯モードを変化させた場合、ランプの温度が下がって行くため、バースト調光の点灯−消灯の割合によってはランプの電圧に変化が現れる場合がある。そのため全点灯状態からバースト調光状態へと点灯モードを変化させた場合においても図４０のように異常放電と誤検出しないようなマスクを設けることが望ましい。

ここではランプ電圧検出を用いて説明したが、上述の実施形態１〜８で示したいずれの検出方法においても有効である。

（実施形態１６）
本実施形態は全点灯状態からバースト調光状態、バースト調光状態から全点灯状態へ点灯モードを変化させた場合のランプの電気特性変化を異常放電状態と誤検出しないようにするものである。電圧検出回路の構成は図３５と同じ、主回路の構成は図３３と同じで良い。

マイコンＩＣ１は全点灯状態からバースト調光状態、バースト調光状態から全点灯状態へ点灯モードを切り替える制御を行っている。そこで、点灯モードを切り替える制御に同期してマイコンＩＣ１から図３５のスイッチング素子Ｑ５をオンオフ動作させる信号を出力する。すなわち、点灯モードを切り替えるときには、図４０のマスクタイミングに合わせてスイッチング素子Ｑ５を所定の時間はオンさせることで、図３５の電圧Ｖ１に変化が生じてもスイッチング素子Ｑ１をオフさせておくことで点灯モードの切り替えによるランプ電圧の変化を異常放電と誤検出することを防ぐことができる。

ここではランプ電圧検出を用いて説明したが、上述の実施形態１〜８で示したいずれの検出方法においても有効である。

以上の各実施形態は、商用電源停電時にインバータの電源となる二次電池と、商用電源通電時に二次電池を充電する充電回路とを備える照明装置、およびこの照明装置を備える誘導灯器具のような非常用照明器具へ応用することが可能である。

本発明の実施形態１の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１の検出回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１の動作波形図である。 本発明の実施形態２の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の検出回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の動作波形図である。 本発明の実施形態２の一変形例の検出回路の構成を示す回路図である。 図７の検出回路の動作波形図である。 本発明の実施形態３の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態３の動作説明図である。 本発明の実施形態３の一変形例の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態４の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態４の動作波形図である。 本発明の実施形態４の別の動作波形図である。 本発明の実施形態５の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態５の比較器による判別動作の説明図である。 本発明の実施形態５のランプ電流と等価抵抗の変化を示す説明図である。 本発明の実施形態５の一変形例の構成を示す回路図である。 図１８の構成による検出動作の説明図である。 本発明の実施形態６の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態６の動作波形図である。 本発明の実施形態７の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態７の一変形例の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態７の動作波形図である。 本発明の実施形態８の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態９の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態９の動作波形図である。 本発明の実施形態９の検出回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１０の検出回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１０に対する比較例の動作波形図である。 本発明の実施形態１０の動作波形図である。 本発明の実施形態１１の動作波形図である。 本発明の実施形態１２の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１２の動作波形図である。 本発明の実施形態１３の検出回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１３の動作波形図である。 本発明の実施形態１４の検出回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１４の動作波形図である。 本発明の実施形態１５の動作波形図である。 本発明の実施形態１５の別の動作波形図である。

符号の説明

Ｌａ 放電灯
１ 電圧検出回路
２ 電流検出回路

Claims (16)

1. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段はインバータ回路の出力端の電圧を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、放電灯と直列に接続され、放電灯に流れる電流を制限する素子の電圧を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、インバータ回路の出力端の消費電力を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、インバータ回路の出力端の電圧と放電灯に流れる電流から放電灯のインピーダンスを算出して検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
5. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、インバータ回路の出力端の電圧と放電灯に流れる電流とを比較して検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
6. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、直流電圧からインバータ回路への入力電力を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
7. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、インバータ回路の発振周波数を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
8. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備える放電灯点灯装置において、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備え、異常放電検出手段は、放電灯に流れる電流と、直流電圧からインバータ回路への入力電流とを比較して検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
9. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記異常放電検出手段は放電灯の点灯始動時に放電灯の電気特性が略安定するまで検出しないようにマスクを設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
10. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、放電灯が始動したことを検出し、その検出信号に同期して誤検出防止信号を出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
11. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記電気特性の電気量或いはその包絡線の時間変化の微分値が所定値以下になったことを検出した後、異常放電検出手段の動作を開始させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
12. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、バースト調光時の放電灯始動時に異常放電検出手段が検出しないようにマスクを設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
13. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、バースト調光信号に同期して誤検出防止信号を出力することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
14. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、全点灯状態からバースト調光に切り替えた時或いはバースト調光から全点灯状態へ切り替えた時に異常放電検出手段が検出しないようにマスクを設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
15. 直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路を備え、インバータ回路の出力部または入力部の電気特性を検出し、前記放電灯の正常点灯時とインバータ回路出力部の不完全接続による異常放電発生時との電気特性の差分を検出する異常放電検出手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記放電灯点灯装置はバースト調光可能であり、全点灯状態からバースト調光に切り替えた時或いはバースト調光から全点灯状態へ切り替えた信号に同期して誤検出防止信号を出力することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備える非常用照明器具。

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