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技術 無電極放電灯点灯装置

出願人 パナソニック電工株式会社
発明者 熊谷祐二城戸大志増本進吾牧村紳司
出願日 1998年9月25日 (22年3ヶ月経過) 出願番号 1998-272151
公開日 2000年4月7日 (20年8ヶ月経過) 公開番号 2000-100589
状態 特許登録済
技術分野 放電ランプ高周波または変換器直流点灯回路
主要キーワード OFF検出回路 信号入力端子間 初始動 発振回数 無負荷検出 最終増幅段 発振停止状態 駆動トランス
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図面 (20)

課題

無電極放電灯点灯装置において、無負荷時に点灯回路構成素子にかかるストレスを抑え、かつ、無電極放電灯低温時や初始動時のように始動しにくい場合でも、より始動しやすいような無負荷保護回路を提案する。

解決手段

無電極放電灯の負荷の異常を検出し、負荷の異常時に高周波電源間欠発振させた後、発振停止状態を保持する発振停止保持手段を設けた。発振停止保持手段は、間欠発振中の発振している期間又は発振停止している期間に検出電圧充電する回路を有し、その充電電圧が所定の電圧値を越えたときに発振停止を保持する。あるいは、間欠発振の発振回数を一定回数カウントした後、又は、負荷の異常を検出してから一定時間、間欠発振させた後、間欠発振を停止させる。

概要

背景

図20は従来例の回路図である。図中、1は発振回路、2はプリアンプ、3はメインアンプ、4はマッチング回路、5は誘導コイル、6は無電極放電灯、7はフィルタ回路、8は保護回路である。発振回路1は、水晶振動子XとトランジスタQ1を有する無調整の発振器であり、コイルL1とコンデンサC1により低Qの同調回路を構成している。プリアンプ2は、発振回路1の高周波出力をトランジスタ(パワーMOSFET)Q2によりC級増幅し、コイルL2とコンデンサC2により発振周波数同調するようにしている。プリアンプ2の出力は駆動トランスT1を介してメインアンプ3のトランジスタ(パワーMOSFET)Q3,Q4に供給されている。メインアンプ3は、プリアンプ2の出力をさらに電力増幅して高周波電力を出力する。メインアンプ3の出力は、マッチング回路4を介して誘導コイル5に供給され、無電極放電灯6を点灯させるものである。

ここで、マッチング回路4は、メインアンプ3の出力と後段の無電極放電灯6及び高周波電力供給用の誘導コイル5との間に設けられ、両方のインピーダンスマッチングを取り、反射を無くして無電極放電灯6に効率良く高周波電力を伝達するようにインピーダンス整合を行っているものである。無電極放電灯6は、ガラスバルブ内不活性ガス金属蒸気などの放電ガス封入したものであり、ガラスバルブの外周には近接して数ターン空心コイルである高周波電力供給用の誘導コイル5が巻回され、高周波電力を無電極放電灯6内の放電ガスに供給している。フィルタ回路7はインダクタとコンデンサで構成されたローパスフィルタであり、直流電源Eとメインアンプ3の間に挿入されて、高周波電源帰還することを防いでいる。保護回路9は、直流電源Eの出力電流抵抗R1により検出し、過電流を検出すると、プリアンプ2のトランジスタQ2及びメインアンプ3のトランジスタQ4の制御入力端子ゲートソース間)をクランプし、無電極放電灯6を停止させるものである。

ここで、保護回路8の回路構成について図21により説明する。保護回路8の電源コンデンサC0は、直流電源Eに接続されている。電源コンデンサC0の電圧は抵抗R3,R4により分圧されて、コンパレータIC1の負入力端子基準電圧として印加されている。抵抗R1の両端電圧は、抵抗R2を介してコンデンサC4を充電し、そのコンデンサC4の電圧はコンパレータIC1の正入力端子に印加されている。コンパレータIC1の出力電圧は、トランジスタQ5の制御入力端子(MOSFETのゲート)に印加されている。トランジスタQ5は、ダイオードD1,D2を介してプリアンプ2のトランジスタQ2と、メインアンプ3のトランジスタQ4の制御入力端子間に接続されている。

以下、動作状態を簡単に説明する。今、直流電源Eからの直流電圧を受けると発振回路1が発振を開始し、プリアンプ2に発振回路1の信号が伝達されて増幅され、メインアンプ3に増幅された信号が伝達されてさらに増幅される。メインアンプ3にて増幅された高周波電圧は、無電極放電灯6の球状の外周に沿って近接配置された高周波電力供給用の誘導コイル5に印加される。そして、誘導コイル5に数MHzから数100MHzの高周波電流を流すことにより、無電極放電灯6に高周波電力を供給し、無電極放電灯6内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生するようになっている。

次に、過電流が抵抗R1に流れた場合を説明する。何らかの原因、例えば、無電極放電灯6の異常によるインピーダンスの変化、無電極放電灯6の未装着、無電極放電灯6の破損又は高周波電力供給手段の異常等により過電流が抵抗R1に流れると、抵抗R1の両端に過電圧が発生する。コンパレータIC1の負入力端子に印加される基準電圧よりも、コンデンサC4の両端電圧の方が上昇すると、トランジスタQ5がオン状態となり、トランジスタQ2とQ4のゲート・ソース間が短絡され、ゲート電圧となり、プリアンプ2及びメインアンプ3での増幅が行われず、無電極放電灯6は消灯する。ここで、プリアンプ2のトランジスタQ2のゲート・ソース間を短絡するだけでも無電極放電灯6は消灯するはずであるが、メインアンプ3の回路のQが高く、トランジスタQ2のゲート・ソース間を短絡しても寄生発振が生じて、完全に消灯しない場合がある。そこで、トランジスタQ4のゲート・ソース間も同時に短絡することにより、完全に消灯するようにしている。

プリアンプ2及びメインアンプ3での増幅が行われず、無電極放電灯6が消灯すると、抵抗R1には過電流が流れなくなる。そうすると、コンパレータIC1の負入力端子に印加される基準電圧よりも、コンデンサC4の両端電圧の方が低くなり、トランジスタQ5がオフ状態となり、トランジスタQ2,Q4のゲート・ソース間が開放され、ゲート電圧が発生し、プリアンプ2及びメインアンプ3での増幅が行われ、無電極放電灯6は点灯する。

このように、何らかの異常が発生した場合には、その異常が解除されるまで無電極放電灯6を点滅制御して、直流電源Eからの入力電流平均値を制限することにより、高周波電力供給手段を保護している。

概要

無電極放電灯点灯装置において、無負荷時に点灯回路構成素子にかかるストレスを抑え、かつ、無電極放電灯が低温時や初始動時のように始動しにくい場合でも、より始動しやすいような無負荷保護回路を提案する。

無電極放電灯の負荷の異常を検出し、負荷の異常時に高周波電源間欠発振させた後、発振停止状態を保持する発振停止保持手段を設けた。発振停止保持手段は、間欠発振中の発振している期間又は発振停止している期間に検出電圧を充電する回路を有し、その充電電圧が所定の電圧値を越えたときに発振停止を保持する。あるいは、間欠発振の発振回数を一定回数カウントした後、又は、負荷の異常を検出してから一定時間、間欠発振させた後、間欠発振を停止させる。

目的

本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、無負荷時に点灯回路の構成素子にかかるストレスを抑え、かつ、無電極放電灯が低温時や初始動時のように始動しにくい場合でも、より始動しやすいような無負荷保護回路を提案すると共に、始動時に発振周波数や振幅が安定しない等の始動不良を無くし、安定して始動できる手段を提案することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

商用電源直流電圧に変換する直流電源と、前記直流電源からの出力電圧高周波出力に変換する高周波電源と、無電極放電灯と、前記無電極放電灯の近傍に配置され、前記高周波電源からの高周波出力を受けて高周波電流を流す高周波電力供給コイルと、前記高周波電源の出力端に接続されて少なくとも前記高周波電力供給用コイルと前記無電極放電灯からなる負荷の異常を検出し、負荷の異常時に高周波電源を間欠発振させた後、発振停止状態を保持する発振停止保持手段を有する保護回路を設けたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置

請求項2

上記発振停止保持手段が、上記間欠発振中の発振している期間又は発振停止している期間に電圧充電する回路を有し、その充電電圧が所定の電圧値を越えたときに発振停止を保持する手段を有することを特徴とする請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項3

上記保護回路が、上記間欠発振の発振回数を一定回数カウントした後、又は、負荷の異常を検出してから一定時間間欠発振させた後、間欠発振停止する回路を有することを特徴とする請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項4

前記直流電源の出力電圧が略安定するまで前記高周波電源の出力を停止させておく始動タイマー回路を有し、その始動タイマー回路と、前記間欠発振時に発振している期間又は発振停止している期間を決める回路とを共用化したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項5

前記高周波電源は、高周波信号を発生するドライブ回路と、直流電源の出力間に直列接続された第1及び第2のスイッチング素子と、前記ドライブ回路の出力を第1及び第2のスイッチング素子に供給する駆動トランスとを含んで構成されており、第1及び第2のスイッチング素子のうち低電位側のスイッチング素子の信号入力端子間又は前記駆動トランスの1次巻線短絡することにより高周波出力を停止することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項6

前記駆動トランスは前記第1及び第2のスイッチング素子にそれぞれ1つずつ接続され、それぞれの駆動トランスに巻かれた1次巻線の少なくとも一方の巻線を短絡することにより高周波出力を停止することを特徴とする請求項5記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項7

前記高周波電源は、高周波信号を発生するドライブ回路と、直流電源の出力間に直列接続された第1及び第2のスイッチング素子と、前記ドライブ回路の出力を第1及び第2のスイッチング素子に供給する駆動トランスとを含んで構成されており、前記駆動トランスの1次巻線をリアクタンス素子を介して短絡することにより高周波出力を停止することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項8

前記高周波電源は、高周波信号を発生するドライブ回路と、直流電源の出力間に直列接続された第1及び第2のスイッチング素子と、前記ドライブ回路の出力を第1及び第2のスイッチング素子に供給する駆動トランスとを含んで構成されており、前記駆動トランスの1次巻線に設けられたタップ又は発振停止用巻線を短絡することにより高周波出力を停止することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項9

高周波出力を停止する際に、前記ドライブ回路の最終増幅段の第3のスイッチング素子の信号入力端子間を同時に短絡することを特徴とする請求項5乃至8のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項10

前記保護回路は商用電源切断後は不動作とする手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の放電灯点灯装置

請求項11

商用電源切断後、前記保護回路の電源電圧所定値以下にする手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の放電灯点灯装置。

請求項12

異常状態生後、一定時間は前記保護回路を不動作とする手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。

請求項13

商用電源切断後、高周波出力を停止する手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の放電灯点灯装置。

請求項14

商用電源を直流電圧に変換する直流電源と、前記直流電源からの出力電圧を高周波出力に変換する高周波電源と、無電極放電灯と、前記無電極放電灯の近傍に配置され、前記高周波電源からの高周波出力を受けて高周波電流を流す高周波電力供給用コイルとを備え、前記高周波電源は、直流電源の高電位側に接続された第1のスイッチング素子と、第1のスイッチング素子と直列に接続されて直流電源の低電位側に接続された第2のスイッチング素子と、最終増幅段に第3のスイッチング素子を有し高周波信号を発生するドライブ回路と、前記ドライブ回路の出力を第1及び第2のスイッチング素子に供給する駆動トランスとを含んで構成されており、前記高周波電源の出力端に接続されて少なくとも前記高周波電力供給用コイルと前記無電極放電灯からなる負荷の異常を検出し、負荷の異常時に前記第2のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子の信号入力端子間を同時に短絡・開放することにより高周波電源を間欠発振させた後、前記間欠発振中の発振停止している時間に発生した検出電圧インピーダンス素子を介して充電する回路を有し、その電圧値が所定の電圧値を超えたときに発振停止状態を保持する発振停止保持手段を有する保護回路を設けたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。

技術分野

0001

本発明は、無電極放電灯点灯装置無負荷保護回路に関するものである。

背景技術

0002

図20は従来例の回路図である。図中、1は発振回路、2はプリアンプ、3はメインアンプ、4はマッチング回路、5は誘導コイル、6は無電極放電灯、7はフィルタ回路、8は保護回路である。発振回路1は、水晶振動子XとトランジスタQ1を有する無調整の発振器であり、コイルL1とコンデンサC1により低Qの同調回路を構成している。プリアンプ2は、発振回路1の高周波出力をトランジスタ(パワーMOSFET)Q2によりC級増幅し、コイルL2とコンデンサC2により発振周波数同調するようにしている。プリアンプ2の出力は駆動トランスT1を介してメインアンプ3のトランジスタ(パワーMOSFET)Q3,Q4に供給されている。メインアンプ3は、プリアンプ2の出力をさらに電力増幅して高周波電力を出力する。メインアンプ3の出力は、マッチング回路4を介して誘導コイル5に供給され、無電極放電灯6を点灯させるものである。

0003

ここで、マッチング回路4は、メインアンプ3の出力と後段の無電極放電灯6及び高周波電力供給用の誘導コイル5との間に設けられ、両方のインピーダンスマッチングを取り、反射を無くして無電極放電灯6に効率良く高周波電力を伝達するようにインピーダンス整合を行っているものである。無電極放電灯6は、ガラスバルブ内不活性ガス金属蒸気などの放電ガス封入したものであり、ガラスバルブの外周には近接して数ターン空心コイルである高周波電力供給用の誘導コイル5が巻回され、高周波電力を無電極放電灯6内の放電ガスに供給している。フィルタ回路7はインダクタとコンデンサで構成されたローパスフィルタであり、直流電源Eとメインアンプ3の間に挿入されて、高周波電源帰還することを防いでいる。保護回路9は、直流電源Eの出力電流抵抗R1により検出し、過電流を検出すると、プリアンプ2のトランジスタQ2及びメインアンプ3のトランジスタQ4の制御入力端子ゲートソース間)をクランプし、無電極放電灯6を停止させるものである。

0004

ここで、保護回路8の回路構成について図21により説明する。保護回路8の電源コンデンサC0は、直流電源Eに接続されている。電源コンデンサC0の電圧は抵抗R3,R4により分圧されて、コンパレータIC1の負入力端子基準電圧として印加されている。抵抗R1の両端電圧は、抵抗R2を介してコンデンサC4を充電し、そのコンデンサC4の電圧はコンパレータIC1の正入力端子に印加されている。コンパレータIC1の出力電圧は、トランジスタQ5の制御入力端子(MOSFETのゲート)に印加されている。トランジスタQ5は、ダイオードD1,D2を介してプリアンプ2のトランジスタQ2と、メインアンプ3のトランジスタQ4の制御入力端子間に接続されている。

0005

以下、動作状態を簡単に説明する。今、直流電源Eからの直流電圧を受けると発振回路1が発振を開始し、プリアンプ2に発振回路1の信号が伝達されて増幅され、メインアンプ3に増幅された信号が伝達されてさらに増幅される。メインアンプ3にて増幅された高周波電圧は、無電極放電灯6の球状の外周に沿って近接配置された高周波電力供給用の誘導コイル5に印加される。そして、誘導コイル5に数MHzから数100MHzの高周波電流を流すことにより、無電極放電灯6に高周波電力を供給し、無電極放電灯6内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生するようになっている。

0006

次に、過電流が抵抗R1に流れた場合を説明する。何らかの原因、例えば、無電極放電灯6の異常によるインピーダンスの変化、無電極放電灯6の未装着、無電極放電灯6の破損又は高周波電力供給手段の異常等により過電流が抵抗R1に流れると、抵抗R1の両端に過電圧が発生する。コンパレータIC1の負入力端子に印加される基準電圧よりも、コンデンサC4の両端電圧の方が上昇すると、トランジスタQ5がオン状態となり、トランジスタQ2とQ4のゲート・ソース間が短絡され、ゲート電圧となり、プリアンプ2及びメインアンプ3での増幅が行われず、無電極放電灯6は消灯する。ここで、プリアンプ2のトランジスタQ2のゲート・ソース間を短絡するだけでも無電極放電灯6は消灯するはずであるが、メインアンプ3の回路のQが高く、トランジスタQ2のゲート・ソース間を短絡しても寄生発振が生じて、完全に消灯しない場合がある。そこで、トランジスタQ4のゲート・ソース間も同時に短絡することにより、完全に消灯するようにしている。

0007

プリアンプ2及びメインアンプ3での増幅が行われず、無電極放電灯6が消灯すると、抵抗R1には過電流が流れなくなる。そうすると、コンパレータIC1の負入力端子に印加される基準電圧よりも、コンデンサC4の両端電圧の方が低くなり、トランジスタQ5がオフ状態となり、トランジスタQ2,Q4のゲート・ソース間が開放され、ゲート電圧が発生し、プリアンプ2及びメインアンプ3での増幅が行われ、無電極放電灯6は点灯する。

0008

このように、何らかの異常が発生した場合には、その異常が解除されるまで無電極放電灯6を点滅制御して、直流電源Eからの入力電流平均値を制限することにより、高周波電力供給手段を保護している。

発明が解決しようとする課題

0009

しかし、上記従来例においては、例えば無電極放電灯がバルブの破損等の理由により点灯しない、いわゆる無負荷状態になった場合でも、点灯回路に電源が印加されている限り間欠発振を続けるため、点灯回路の構成素子ストレス蓄積されて行き、最悪の場合、素子破壊してしまうという課題がある。

0010

一方、これを防ぐために、間欠発振中の2次電圧を低く設定したり、1回の発振時間を短く設定すると、無電極放電灯が低温時や初始動時のように始動しにくい場合に、始動までに長い時間を要したり、始動しなくなる恐れがある。

0011

もう一つの課題として、回路を保護するために高周波出力を止める手段として、トランジスタQ4のゲートをダイオードD2を介してトランジスタQ5により接地する方式を採用しているが、トランジスタQ4のゲート・ソース間にこれらの素子が接続されることにより、トランジスタQ3とQ4の入力インピーダンスに違いが生じ、それにより各ゲートの入力信号に差が生じることにより、トランジスタQ3とQ4がアンバランスに動作し、始動時に発振周波数や振幅が安定しない等の始動不良となる場合がある。

0012

本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、無負荷時に点灯回路の構成素子にかかるストレスを抑え、かつ、無電極放電灯が低温時や初始動時のように始動しにくい場合でも、より始動しやすいような無負荷保護回路を提案すると共に、始動時に発振周波数や振幅が安定しない等の始動不良を無くし、安定して始動できる手段を提案することにある。

課題を解決するための手段

0013

本発明によれば、上記の課題を解決するために、図1及び図2に示すように、商用電源を直流電圧に変換する直流電源Eと、前記直流電源からの出力電圧を高周波出力に変換する高周波電源(発振回路1及びアンプ2,3並びにマッチング回路4)と、無電極放電灯6と、前記無電極放電灯6の近傍に配置され、前記高周波電源からの高周波出力を受けて高周波電流を流す高周波電力供給用コイル5と、前記高周波電源の出力端に接続されて少なくとも前記高周波電力供給用コイル5と前記無電極放電灯6からなる負荷の異常を検出し、負荷の異常時に高周波電源を間欠発振させた後、発振停止状態を保持する発振停止保持手段を有する保護回路8を設けたことを特徴とするものである。

発明を実施するための最良の形態

0014

(実施例1)図1及び図2に本発明の実施例1の回路図を示す。従来例と同一個所には同一符号を付して重複する説明を省く。図1は本実施例に用いる保護回路8の詳細な回路構成を示しており、図2は本実施例の点灯装置の全体構成を示している。図2に示した点灯装置の主回路の構成については、図20に示した従来例と同様である。本実施例は、図1に示した保護回路8の構成に特徴を有するものである。

0015

無電極放電灯6が点灯している状態から無負荷状態になると、検出抵抗R1に流れる電流が増加し、R1の両端電圧が上がる。すると、コンパレータIC1の出力がHighレベルとなり、ダイオードD3を介してトランジスタQ5のゲート電位が上昇して、トランジスタQ5がONし、トランジスタQ2,Q4のゲート・ソース間を短絡し、高周波出力を停止する。その間に、コンパレータIC1のHighレベルの出力はダイオードD4を介してコンデンサC5を充電し、コンパレータIC2の正入力端子の電圧が上昇する。高周波出力が停止すると、検出抵抗R1に流れる電流が減少するためトランジスタQ5はOFFし、発振を開始する。この間欠発振を繰り返すうちに、コンパレータIC2の正入力端子の電圧が徐々に上昇し、コンパレータIC2の負入力端子に印加された基準電圧(抵抗R5,R6により分圧電圧)を越えると、コンパレータIC2の出力がHighレベルとなる。いったん、コンパレータIC2の出力がHighレベルになると、ダイオードD6を介してコンデンサC5を充電し続けるので、コンパレータIC2はHighレベルを出力した状態を維持し、この信号がダイオードD5を介してトランジスタQ5をONし続けることとなり、発振停止を維持する。これにより、無負荷状態を検出してから所望の回数だけ間欠発振した後、発振停止を維持するため、無負荷時に点灯回路の構成素子にかかるストレスを抑えることができる。以下、間欠発振中に、発振している期間を「間欠発振オン期間」、発振停止している期間を「間欠発振オフ期間」と呼ぶ。

0016

本実施例では、所望の回数の間欠発振の後、発振を停止させているので、発振を停止させない場合に比べると、間欠発振オン期間をより長く設定できるため、無電極放電灯が低温時や初始動時のような場合でも始動しやすい。また、始動時に発生する高調波ノイズの発生も抑えられる。

0017

ここでは、間欠発振オフ期間に検出電圧を充電する例で説明したが、間欠発振オン期間に検出電圧を充電してもよい。また、検出電圧を充電するのではなく、間欠発振の発振回数カウントして、所望の回数だけ間欠発振した後、発振停止を維持するようにしてもよい。また、タイマー回路を設け、無負荷検出してから一定時間後に、すなわち、間欠発振を開始してから一定時間後に間欠発振停止を維持するようにしても良い。

0018

本実施例では、発振停止時の保護回路からの出力信号Lowレベルであるが、以下の各実施例の説明において、保護回路からの出力信号は適切な制御ができればよく、Highレベル又はLowレベルのいずれかに限定する必要はない。

0019

(実施例2)図3に本発明の実施例2の保護回路の構成を示す。主回路の構成は図2と同様である。実施例1と同一個所には同一符号を付して重複する説明を省略する。ここでは、電源投入時に、直流電源Eの出力電圧が安定した電圧になるまでメインアンプ3の発振を停止させる始動タイマー回路と、間欠発振オフ期間を決める回路を共用化している。始動タイマーを設けている理由は、直流電源Eの出力電圧が安定していない期間にメインアンプ3が発振を開始すると、発振が不安定になる場合があるためである。

0020

電源投入してからのコンパレータIC3の正入力端子の電圧V+と負入力端子の電圧V−の関係を図4に示す。図から分かるように、電源投入後、初めはV−よりもV+の方が大きくなっており、コンパレータIC3はHighレベルを出力するためトランジスタQ5はONし、メインアンプ3の発振は停止している。電源投入後、ある時間が経過すると、V−はV+より大となり、コンパレータIC3はLowレベルを出力し、トランジスタQ5はOFFし、メインアンプ3は発振を開始する。

0021

次に、無負荷状態になると、コンパレータIC1の負入力端子に印加された検出電圧(コンデンサC4の充電電圧)がコンパレータIC1の正入力端子に印加された基準電圧(抵抗R3,R4の分圧電圧)よりも高くなり、コンパレータIC1はLowレベルを出力する。すると、コンパレータIC3の正入力端子の電圧V+は負入力端子の電圧V−よりも大となり、コンパレータIC3の出力がHighレベルとなる。以下の動作は実施例1と同様である。

0022

本実施例では、始動タイマー回路と、間欠発振オフ期間を決める回路を共用化しているため、それぞれを別々に設計するよりも部品点数を削減できる。ここでは、始動タイマーで発振停止する回路と間欠発振オフ期間を決める回路を共用化した例で説明したが、始動タイマーで発振停止する回路と間欠発振オン期間を決める回路を共用化してもよい。

0023

(実施例3)図5は本発明の実施例3の回路構成を示している。本実施例は、高周波出力を止める手段として、駆動トランスT1の1次巻線の両端を短絡する構成を採用したものである。これによって、トランジスタQ3、Q4のゲートへの入力信号を0にし、確実にメインアンプ3の発振を止め、高周波出力を止めることができる。また、トランジスタQ3、Q4の入力インピーダンスがアンバランスにならないので、始動時に発振周波数や振幅が安定しない等の始動不良をなくし、安定して始動させることができるという効果がある。以下の実施例4〜10においても、実施例3と同様の効果がある。

0024

(実施例4)図6は本発明の実施例4の回路構成を示している。本実施例は、駆動トランスT1、T2をトランジスタQ3、Q4のそれぞれに設けた場合である。この場合、高周波出力を止める手段として、少なくとも一方の駆動トランスT2に巻かれた1次巻線の両端を短絡すれば、高周波出力を止めることができる。

0025

(実施例5)図7は本発明の実施例5の回路構成を示している。本実施例は、高周波出力を止める手段として、トランジスタQ3、Q4のそれぞれに接続された2次巻線スイッチ素子S3、S4により同時に短絡する構成を採用しており、これによってトランジスタQ3、Q4のゲートへの入力信号を0にすることにより高周波出力を止めることができる。

0026

(実施例6)図8は本発明の実施例6の回路構成を示している。本実施例は、駆動トランスT1の1次巻線と並列に、リアクタンス素子(ここではコンデンサC8)とスイッチ素子SWの直列回路を接続したものであり、無負荷時にスイッチ素子SWを短絡することにより、トランジスタQ3、Q4のゲートに十分小さい電圧しか発生しないように共振状態を変化させ、高周波出力を止めるものである。リアクタンス素子としては、コンデンサC8に代えてインダクタを用いてもよい。

0027

(実施例7)図9は本発明の実施例7の回路構成を示している。本実施例は、駆動トランスT1の1次巻線にタップを設け、1次巻線とタップの間にスイッチ素子SWを並列接続したものであり、無負荷時にスイッチ素子SWを短絡することにより、トランジスタQ3、Q4のゲート・ソース間に十分小さい電圧しか発生しないように共振状態を変化させ、高周波出力を止めるものである。

0028

(実施例8)図10は本発明の実施例8の回路構成を示している。本実施例は、プリアンプのトランジスタQ2のドレイン・ソース間と並列に、コンデンサC2とスイッチ素子SWの直列回路を接続したものであり、無負荷時にスイッチ素子SWを短絡することにより、トランジスタQ3、Q4のゲート・ソース間に十分小さい電圧しか発生しないように共振状態を変化させ、高周波出力を止めるものである。

0029

(実施例9)図11は本発明の実施例9の回路構成を示している。本実施例は、駆動トランスT1に発振停止用巻線を設け、無負荷時に発振停止用巻線の両端を短絡することにより高周波出力を止めるものである。

0030

(実施例10)図12は本発明の実施例10の回路構成を示している。本実施例は、駆動トランスT1、T2をトランジスタQ3、Q4のそれぞれに個別に設け、2個の駆動トランスT1、T2のうちいずれか一方に発振停止用巻線を設け、無負荷時に発振停止用巻線の両端を短絡することにより高周波出力を止めるものである。

0031

上述の実施例3から実施例10において、各動作と同時にプリアンプのトランジスタQ2のゲート・ソース間をも短絡すると、より確実に発振を停止させることができ、回路の消費電力も少なくて済む。

0032

(実施例11)図13は本発明の実施例10の保護回路の回路構成を示している。主回路の構成については、図2と同様である。以下に本実施例の回路動作を説明する。まず、無電極放電灯点灯時について説明する。直流電源Eの出力電圧は安定しており、抵抗R14、R15により分圧されてコンパレータIC4の正入力端子に印加されている。また、コンパレータIC4の負入力端子には、抵抗R16、R17により分圧された基準電圧が印加されている。商用電源が投入されているときには、コンパレータIC4の正入力端子の電圧は負入力端子の電圧よりも高く設定されており、コンパレータIC4の出力はHighレベルとなっている。すると、トランジスタQ6はONし、制御電源としてのコンデンサC0の電圧を抵抗R3と抵抗R41,R42により分圧した電圧がコンパレータIC1の負入力端子に入力される。このコンパレータIC1の負入力端子の電圧は、無電極放電灯点灯時の検出抵抗R1による検出電圧より大きく、無負荷時の検出電圧より小さい値に設定されており、無負荷状態ではコンパレータIC1の出力はHighレベルとなる。以後の動作は実施例1と同様である。

0033

次に、商用電源が切断され、直流電源Eの出力電圧が所定値より下がると、コンパレータIC4の出力はLowレベルとなり、トランジスタQ6をOFFする。すると、コンパレータIC1の負入力端子には制御電源としてのコンデンサC0の電圧を抵抗R3と抵抗R42により分圧した電圧が入力されるが、この値は無電極放電灯点灯時の検出抵抗R1による検出電圧よりも大きく、また、無負荷時の検出電庄(コンパレータIC1の正入力端子の電圧)よりも大きい値になるように設定する。このように設定することにより、商用電源OFF時に無電極放電灯が無負荷状態のような過電流が流れる領域(例えばグロー放電領域)を通った場合でも、保護回路は動作しない。したがって、商用電源OFF時に誤って発振停止保持回路が動作してしまい、電源再投入時に発振しないといった誤動作が生じることを防止できるという効果がある。

0034

この例では、商用電源が切断されたことを直流電源Eの出力電圧が所定値より下がったことにより判断しているが、この手段にとどまらず、例えば商用電源を整流後、コンデンサにより平滑し、その値が所定値より下がったかどうかで判断してもよい。

0035

(実施例12)図14は本発明の実施例12の保護回路の回路構成を示している。主回路の構成については、図2と同様である。また、実施例11と同一箇所には同一符号を付して重複する説明を省略する。以下に本実施例の回路動作を説明する。まず、無電極放電灯点灯時の動作については、実施例11と同様の動作により、コンパレータIC4の出力がHighレベルとなり、トランジスタQ6はONしている。したがって、トランジスタQ7はOFFしている。

0036

次に、商用電源が切断されると、トランジスタQ6はOFF、トランジスタQ7はONし、検出電圧を平滑するためのコンデンサC5に充電されていた電荷を引き抜き、コンパレータIC2の正入力端子の電圧を瞬時に下げる。これにより、商用電源OFF時に無電極放電灯が無負荷状態のような過電流が流れる領域(例えばグロー放電領域)を通った場合でも、保護回路は動作せず、実施例11と同様の効果がある。

0037

また、ここでは商用電源切断時に検出電圧を平滑するためのコンデンサC5の電荷を引き抜いたが、その代わりに保護回路の制御電源の電荷を引き抜き、保護回路のICそのものを動作させないようにしてもよい。

0038

(実施例13)図15は本発明の実施例13の保護回路の要部回路構成を示している。実施例1と同一箇所には同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例1と異なるのは、ダイオードD6と直列に抵抗R19が接続された点である。この抵抗R19により、無負荷時にコンデンサC5に充電される電圧の上昇が制限され、実施例11、実施例12のように、商用電源OFF時に誤って発振停止保持回路が動作してしまい、電源再投入時に発振しないといった誤動作が生じることを防止できるという効果がある。

0039

以下にその動作を説明する。商用電源OFF時に誤って発振停止保持回路が動作してしまい、電源再投入時に発振しないといった誤動作が生じる例を図16に示す。横軸が時間、縦軸がコンパレータIC2の正入力端子の電圧V+及び負入力端子の電圧V−を示す。無電極放電灯が点灯しているときは、コンパレータIC2の負入力端子の基準電圧V−は所定の値を持ち、コンデンサC5の充電電圧V+は0である。商用電源を切断し、グロー放電領域を通った場合、検出抵抗R1には過電流が流れ、実施例1と同様の動作によりコンデンサC5がある値まで充電される。ここで、商用電源ON時ならば間欠発振が開始し、徐々にコンデンサC5が充電され、やがてV+はV−より大となり、発振停止を保持するのであるが、今商用電源はOFFなので、コンデンサC5は或る値まで充電された後、放電される。コンデンサC5の充電電圧V+の放電経路の方が放電の時定数が大きい場合、商用電源を切断した後のコンパレータIC2の正入力端子の電圧V+及び負入力端子の電圧V−は図16実線のように変化する。

0040

商用電源再投入のタイミングがV+よりもV−の方が大きい区間であれば、正常に再始動するが、V+の方がV−よりも大きい区間Txであれば、発振停止保持回路が動作してしまい、再始動できない。それより時間が経過し、保護回路の制御電源の電圧が、コンパレータIC2の動作しない値まで下がるとまた再始動が可能となる。

0041

そこで、本実施例では、発振停止保持回路の充電経路に抵抗R19を挿入し、無負荷時の間欠発振1回で充電される電圧値を制限した。これにより、商用電源を切断してからグロー放電領域を通った場合、コンデンサC5に充電される電圧V+は図16破線で示すように低い値となり、保護回路の制御電源の電圧が、ICが動作しない値に下がるまでの期間にV+とV−の大小関係反転することはなく、したがって、商用電源再投入のタイミングによらず再始動が可能となる。

0042

(実施例14)図17は本発明の実施例14の保護回路の要部回路構成を示している。実施例1と同一箇所には同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例1と異なるのは、無負荷検出してから一定時間は保護回路を動作させないようにタイマー回路10を設けた点であり、これにより、商用電源OFF時にグロー放電領域を通った場合に、誤って発振停止保持回路が動作してしまい、電源再投入時に発振しないといった誤動作が生じることを防止できるという効果がある。

0043

ここでは無負荷検出してから一定時間は保護回路を動作させないようにタイマー回路を設けているが、商用電源がOFFしたことを検出してから一定時間は保護回路を動作させないようにタイマー回路を設けてもよい。

0044

(実施例15)図18は本発明の実施例14の保護回路の要部回路構成を示している。実施例1と同一箇所には同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例1と異なるのは、実施例11と同様の商用電源OFF検出回路9を設けた点と、その出力をダイオードD10を介してトランジスタQ5のゲートに入力している点である。以下、本実施例の動作を説明する。商用電源が切断され、直流電源Eの電圧が低下すると、コンパレータIC4の出力はHighレベルとなり、トランジスタQ5をONし、メインアンプのゲート・ソース間を短絡することにより高周波出力を停止し、検出抵抗R1に過電流が流れなくなる。これにより、商用電源を切断してからグロー放電領域を通ることがないため、コンデンサC5の電圧は上昇せず、発振停止保持回路が動作してしまうことがない。したがって、商用電源再投入のタイミングによらず再始動が可能となる。

0045

この例では、商用電源が切断されたことを直流電源Eの出力電圧が所定値より下がったことにより判断しているが、この手段にとどまらず、例えば商用電源を整流後、コンデンサにより平滑し、その値が所定値より下がったかどうかで判断してもよい。

0046

(実施例16)図19に本発明の実施例16の回路構成を示している。マッチング回路と誘導コイル及び無電極放電灯は図示を省略しているが、実施例1〜15と同様のものが接続されている。本実施例では、商用電源が切断されたことを直流電源Eの電圧低下により検出し、プリアンプとメインアンプの間のグランドラインに設けられたスイッチ素子Q8を開放することにより高周波出力を停止し、検出抵抗R1に過電流が流れないようにしたものである。これにより、商用電源を切断してからグロー放電領域を通ることがないため、コンデンサC5の電圧は上昇せず、発振停止保持回路が動作してしまうことがない。したがって、商用電源再投入のタイミングによらず再始動が可能となる。

0047

また、この実施例ではプリアンプとメインアンプの間のグランドラインにスイッチ素子を設けているが、この場所に限定されず、例えば直流電源と高周波電源の間でもよく、要するに、高周波誘導コイルに電流が流れなくなるような位置であればよい。

0048

さらに、この例では、商用電源が切断されたことを直流電源Eの出力電圧が所定値より下がったことにより判断しているが、この手段にとどまらず、例えば商用電源を整流後、コンデンサにより平滑し、その値が所定値より下がったかどうかで判断してもよい。

発明の効果

0049

本発明によれば、無電極放電灯点灯装置において、無負荷時に点灯回路の構成素子にかかるストレスを抑え、かつ、無電極放電灯が低温時や初始動時のように始動しにくい場合でも、より始動しやすいような無負荷保護回路が実現できる。また、始動時に発振周波数や振幅が安定しない等の始動不良を無くし、安定して始動できる。

図面の簡単な説明

0050

図1本発明の実施例1に用いる保護回路の回路図である。
図2本発明の実施例1の全体回路構成を示す回路図である。
図3本発明の実施例2に用いる保護回路の要部回路図である。
図4本発明の実施例2の動作説明図である。
図5本発明の実施例3の回路図である。
図6本発明の実施例4の回路図である。
図7本発明の実施例5の回路図である。
図8本発明の実施例6の回路図である。
図9本発明の実施例7の回路図である。
図10本発明の実施例8の回路図である。
図11本発明の実施例9の回路図である。
図12本発明の実施例10の回路図である。
図13本発明の実施例11に用いる保護回路の回路図である。
図14本発明の実施例12に用いる保護回路の回路図である。
図15本発明の実施例13に用いる保護回路の要部回路図である。
図16本発明の実施例13の動作説明図である。
図17本発明の実施例14に用いる保護回路の回路図である。
図18本発明の実施例15に用いる保護回路の回路図である。
図19本発明の実施例16の回路図である。
図20従来例の回路図である。
図21従来例に用いる保護回路の回路図である。

--

0051

1発振回路
2プリアンプ
3メインアンプ
4マッチング回路
5誘導コイル
6無電極放電灯
7フィルタ回路
8 保護回路

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