放電灯点灯装置および、これを用いた照明装置
【課題】放電灯の寿命末期の検出精度を向上させることができる放電灯点灯装置および、これを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】直流電源２と、入力電圧Ｖｉｎを交流電圧に変換して出力するインバータ回路３と、放電灯Ｌａに直列接続されたコンデンサＣ１を有する共振回路４と、インバータ回路３の動作を制御する制御回路５と、放電灯Ｌａの寿命末期を検出する寿命末期検出回路５４とを備え、寿命末期検出回路５４は、コンデンサ電流Ｉ０が供給され、バイアス電流Ｉ１が流れる直流電流バイアス部５４ｃおよび、検出電流Ｉ２に比例した検出電圧ＶＥを生成する検出素子５４ｄからなる検出部５４ａと、検出電圧ＶＥと第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２とを比較することで寿命末期を検出する比較部５４ｂとを有し、制御回路５４は、比較部５４ｂが寿命末期を検出した場合、インバータ回路３の出力を低減させる。
【解決手段】直流電源２と、入力電圧Ｖｉｎを交流電圧に変換して出力するインバータ回路３と、放電灯Ｌａに直列接続されたコンデンサＣ１を有する共振回路４と、インバータ回路３の動作を制御する制御回路５と、放電灯Ｌａの寿命末期を検出する寿命末期検出回路５４とを備え、寿命末期検出回路５４は、コンデンサ電流Ｉ０が供給され、バイアス電流Ｉ１が流れる直流電流バイアス部５４ｃおよび、検出電流Ｉ２に比例した検出電圧ＶＥを生成する検出素子５４ｄからなる検出部５４ａと、検出電圧ＶＥと第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２とを比較することで寿命末期を検出する比較部５４ｂとを有し、制御回路５４は、比較部５４ｂが寿命末期を検出した場合、インバータ回路３の出力を低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置および、これを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、スイッチング素子の発振動作により放電灯に高周波電力を供給し、放電灯を効率よく点灯させるインバータ回路を備えたものが主流となっている。例えば、この種の放電灯点灯装置として、商用の交流電源の出力電圧を平滑および昇圧して得られる直流電圧を交流電圧に変換するハーフブリッジ形のインバータ回路と、このインバータ回路の出力段に接続され、インダクタおよびコンデンサを有する共振回路を備えている。そして、この共振回路の共振作用によって共振回路の出力段に接続された放電灯に高電圧を印加して放電灯を始動させると共に、点灯後の出力を所定の電力となるように制御して放電灯を点灯させている。
【０００３】
また、放電灯の寿命末期において、一方のフィラメントに塗布されたエミッタが消耗して放電灯の口金部分が異常発熱することがある。これを防止するために、一方のフィラメントのエミッタが消耗して半波放電が発生した場合に、放電灯の両端間に生じる電圧の直流成分を検出する。そして、この検出電圧が所定の閾値を越えた場合にインバータ回路の動作を停止または出力を抑制する保護回路がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された保護回路は、放電灯に発生する電圧をフィルタ回路で直流成分を検出し、この検出電圧の大小によって放電灯が寿命末期であるか否かを判定する。この検出電圧の閾値となる判定電圧は、３〜５２Ｖが良いとされている。
【０００４】
次に、図８に示す回路構成図を用いて、放電灯の寿命末期検出機能を備えた放電灯点灯装置１Ａについて説明する。
【０００５】
この放電灯点灯装置１Ａは、直流電源２とインバータ回路３と共振回路４と制御回路５とで構成されている。
【０００６】
直流電源２は、直流の入力電圧Ｖｉｎを生成し、インバータ回路３に出力する。
【０００７】
インバータ回路３は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列接続したハーフブリッジインバータで構成されており、直流電源２の出力端間に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は高圧側に接続され、スイッチング素子Ｑ２は低圧側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、ゲートが抵抗Ｒ１１を介して制御回路５の駆動回路５１に接続され、スイッチング素子Ｑ２は、ゲートが抵抗Ｒ１２を介して駆動回路５１に接続されている。そして、駆動回路５１からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に駆動信号が出力され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にスイッチングすることによって、直流電源２が生成する入力電圧Ｖｉｎを、例えば５０〜１００ｋＨｚ程度の矩形波電圧（交流電圧）に変換して共振回路４に出力する。
【０００８】
共振回路４は、直流カット用のコンデンサＣ１と、共振用のコンデンサＣ２と、インダクタＬ１とで構成されており、インバータ回路３の出力に接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ２とコンデンサＣ１とは直列接続されており、インダクタＬ１の一端がスイッチングＱ１，Ｑ２の接続点に接続され、コンデンサＣ１の一端がスイッチングＱ２のソースに接続されている。また、インダクタＬ１と共振コンデンサＣ２との間に放電灯Ｌａのフィラメントｆ１が介挿され、コンデンサＣ２とコンデンサＣ１との間に放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が介挿されている。すなわち、コンデンサＣ２と並列に放電灯Ｌａが接続され、放電灯Ｌａ１と直列にコンデンサＣ１が接続されている。上記構成によって、フィラメントｆ１，ｆ２を介してコンデンサＣ２に電流が流れることでフィラメントｆ１，ｆ２が予熱されると共に、共振コンデンサＣ２の両端電圧が放電灯Ｌａに印加される。
【０００９】
制御回路５は、駆動回路５１と周波数制御回路５２とタイマー回路５３とを備えており、図示しない制御電源から制御電圧を供給されることで駆動している。駆動回路５１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々に駆動信号を出力することで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御を行っている。タイマー回路５３は、駆動回路５１が駆動信号を出力してからの経過時間を計測している。周波数制御回路５２は、タイマー回路５３が計測した経過時間に基づいて、駆動回路５１が出力する駆動信号の周波数を制御することで、スイッチングＱ１，Ｑ２のスイッチング周波数を制御している。
【００１０】
そして、制御回路５は、インバータ回路３の動作を開始してからの経過時間に応じてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を制御することで、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２に十分な予熱を行う。その後、インダクタＬ１とコンデンサＣ２との共振作用によって放電灯Ｌａが放電を開始するために必要な高電圧を印加し、放電灯Ｌａが点灯した後、放電灯Ｌａが所望の明るさとなるように、放電灯Ｌａに流れる電流を制御している。
【００１１】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々のオン時間が同じとなるようにスイッチングデューティを５０％に設定し、コンデンサＣ１の容量をコンデンサＣ２の容量に比べて十分に大きくなるように設定する。それによって、コンデンサＣ１には直流電源２が生成する入力電圧Ｖｉｎの１／２が印加される。また、上記で説明したように、放電灯Ｌａの寿命末期において、放電灯Ｌａが半波放電を始めると、放電灯Ｌａの両端に発生する電圧の直流成分（以降、ランプ電圧Ｖｌａと称す）がコンデンサＣ１に重畳される。したがって、コンデンサＣ１の両端電圧（以降、コンデンサ電圧Ｖｃ１と称す）は、このランプ電圧Ｖｌａが重畳されて増減する。このコンデンサ電圧Ｖｃ１は、数１で求められる。
【００１２】
【数１】
【００１３】
すなわち、このコンデンサ電圧Ｖｃ１を検出することで、放電灯Ｌａの寿命末期を検出することができる。制御回路５は、寿命末期検出回路５４０を備えており、コンデンサ電圧Ｖｃ１に基づいて放電灯Ｌａの寿命末期を検出している。
【００１４】
寿命末期検出回路５４０は、抵抗Ｒ３，Ｒ４と、コンパレータ５４１，５４２と、第１，第２の基準電圧生成部Ｅ１，Ｅ２と、ＯＲ論理素子５４３と、ＡＮＤ論理素子５４４とで構成されている。抵抗Ｒ３，Ｒ４は直列接続されており、コンデンサＣ１と並列に接続されている。抵抗Ｒ３は高圧側、抵抗Ｒ４は低圧側に接続されており、コンデンサ電圧Ｖｃ１を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した電圧（以降、検出電圧ＶＥと称す）が、コンパレータ５４１の反転入力端子および、コンパレータ５４２の非反転入力端子に印加される。すなわち、コンデンサ電圧Ｖｃ１に比例した電流が抵抗Ｒ４に流れて、抵抗Ｒ４の両端に検出電圧ＶＥが生成される。
【００１５】
コンパレータ５４１の非反転入力端子には、第１の基準電圧生成部Ｅ１が接続されており、第１の基準電圧Ｖｔｈ１が印加される。また、コンパレータ５４２の反転入力端子には、第２の基準電圧生成部Ｅ２が接続されており、第２の基準電圧Ｖｔｈ２が印加される。そして、コンパレータ５４１，５４２の各出力端子は、ＯＲ論理素子５４３の各入力端子に接続されている。
【００１６】
また、ＡＮＤ論理素子５４４は、一方の入力端子がＯＲ論理素子５４３の出力端子に接続され、他方の入力端子がタイマー回路５３の第１の出力端子５３１に接続される。
【００１７】
停止回路５５は、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルを監視しており、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがハイになると、周波数制御回路５２に停止信号を出力する。周波数制御回路５２は停止信号を受信すると、駆動回路５１がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力する駆動信号をローレベルに固定することで、インバータ回路３の動作を停止する。
【００１８】
上記のように構成された寿命末期検出回路５４０は、検出電圧ＶＥを、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２と比較する。２つの基準電圧を設定しているのは、放電灯Ｌａの２つのフィラメントｆ１，ｆ２のうち、どちらが磨耗するかによって半波放電の極性が反転するためである。フィラメントｆ１が磨耗するとランプ電圧Ｖｌａは、図中の矢印に対して負方向に発生し、フィラメントｆ２が磨耗するとランプ電圧Ｖｌａは、図中の矢印に対して正方向に発生する。すなわち、フィラメントｆ１が磨耗した場合はコンデンサ電圧Ｖｃ１が通常より高くなり、フィラメントｆ２が磨耗した場合はコンデンサ電圧Ｖｃ１が通常より低くなる。
【００１９】
したがって、数２で求められる検出電圧ＶＥが所定の範囲外となると、インバータ回路３の動作を停止できるように、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値および、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を設定する必要がある。
【００２０】
【数２】
【００２１】
フィラメントｆ２が磨耗し、検出電圧ＶＥが第１の基準電圧Ｖｔｈ１を下回ると、コンパレータ５４１の出力レベルがローからハイに反転する。また、フィラメントｆ１が磨耗し、検出電圧ＶＥが第２の基準電圧Ｖｔｈ２を上回ると、コンパレータ５４２の出力レベルがローからハイに反転する。すなわち、２つのコンパレータ５４１，５４２のうち、どちらかの出力レベルがハイになると、ＯＲ論理素子５４３の出力レベルがハイとなる。そして、タイマー回路５３の第１の出力端子５３１の出力レベルがハイの場合、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがハイとなる。それによって、停止回路５５から周波数制御回路５２に停止信号が出力され、インバータ回路３の動作が停止する。
【００２２】
なお、点灯初期は放電灯Ｌａの放電が安定していないため、半波放電が発生しやすく、寿命末期検出回路５４０が誤検出をするおそれがある。これを回避するために、タイマー回路５３はインバータ回路３の動作開始から所定時間の間は、第１の出力端子５３１の出力レベルをローに固定して、ＡＮＤ論理素子５４４をマスクする。それによって、放電灯Ｌａの点灯初期において、寿命検出回路５４Ａの検出動作が停止し、誤検出を防止することができる。
【００２３】
なお、寿命末期検出の感度は、照明装置の形態や放電灯Ｌａの種類によって異なるが、ランプ電圧Ｖｌａが±２０Ｖ前後となった場合に、インバータ回路３の動作を停止するように設計されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平８−４５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかし、通常よく使用される一般照明用の放電灯点灯装置などでは、インバータ回路３に供給される入力電圧Ｖｉｎを４００Ｖ程度の高電圧で設計するのが一般的である。この場合、通常時におけるコンデンサ電圧Ｖｃ１が２００Ｖとなる。そして、放電灯Ｌａの寿命末期を検出するためには、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの電圧変動を検出する必要がある。すなわち、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±１０％の電圧変動を検出できるように寿命末期検出回路５４０の検出精度を向上させる必要がある。
【００２６】
例えば、抵抗Ｒ３の抵抗値を１３６０ｋΩ、抵抗Ｒ４の抵抗値を２４ｋΩに設定した場合、通常時における検出電圧ＶＥ＝３．５５Ｖとなる。そして、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの電圧変動を検出するためには、第１の基準電圧Ｖｔｈ＝３．２１Ｖ、第２の基準電圧Ｖｔｈ２＝３．９０Ｖに設定すればよい。
【００２７】
しかし、この場合、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差は約０．７Ｖであるため、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗公差や第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２のばらつきがあるため、放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させるのが困難であった。
【００２８】
抵抗Ｒ３，Ｒ４の分圧比を大きくすれば第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差を大きくすることができるが、検出電圧ＶＥの絶対値も大きくなる。そのため、コンパレータ５４１，５４２の動作電圧も検出電圧ＶＥより大きくなるように設定する必要があり、消費電力が増大するという課題がある。
【００２９】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電灯の寿命末期の検出精度を向上させることができる放電灯点灯装置および、これを用いた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の放電灯点灯装置は、直流電圧を出力する直流電源と、前記直流電源が出力する前記直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続され、放電灯に直列接続されたコンデンサを有する共振回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記コンデンサの両端に発生するコンデンサ電圧を検出し、当該コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の寿命末期を検出する寿命末期検出回路とを備え、前記寿命末期検出回路は、前記コンデンサ電圧に応じた第１の電流が供給され、前記第１の電流を分流した第２の電流が流れる直流電流バイアス手段および、前記第１の電流から前記第２の電流を引いた第３の電流が流れ、当該第３の電流に応じた検出電圧を生成する検出素子からなる検出部と、前記検出素子が生成する前記検出電圧と所定の基準電圧とを比較することで前記放電灯の寿命末期を検出する比較部とを有し、前記制御回路は、前記比較部が前記放電灯の寿命末期を検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させることを特徴とする。
【００３１】
この放電灯点灯装置において、前記比較部は、第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成部と、当該第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成部とを有し、前記検出素子が生成する前記検出電圧が、前記第１の基準電圧よりも低い場合または、前記第２の基準電圧よりも高い場合、前記放電灯が寿命末期であることを検出し、前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を開始した後に、前記寿命末期検出回路が前記放電灯が寿命末期であることを検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させることが好ましい。
【００３２】
この放電灯点灯装置において、前記直流電源の出力に接続され、前記放電灯のフィラメントを介して前記コンデンサに直流電流を供給する直流電流供給部と、前記直流電流バイアス手段に流れる前記第２の電流を制御する電流制御部と、前記コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の装着有無を検出する負荷装着検出回路とを備え、前記制御回路が前記インバータ回路の動作を開始する前において、前記電流制御部は前記第２の電流を低減させ、前記負荷装着検出回路は前記検出素子が生成する前記検出電圧と第３の基準電圧とを比較し、前記検出電圧が前記第３の基準電圧以上である場合、前記放電灯が装着されていることを検出し、前記制御回路は、前記装着検出回路が前記放電灯が装着されていることを検出した場合、前記インバータ回路の動作を開始し、前記電流制御部は前記第２の電流を増加させることが好ましい。
【００３３】
この放電灯点灯装置において、前記第３の基準電圧は、前記第１の基準電圧生成部が生成する前記第１の基準電圧であることが好ましい。
【００３４】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路と、前記寿命末期検出回路と、前記電流制御部と、前記装着検出回路とを１つの集積回路で構成することが好ましい。
【００３５】
この放電灯点灯装置において、前記寿命末期検出回路は、前記インバータ回路が動作を開始してから所定時間経過後に、前記放電灯の寿命末期の検出を開始することが好ましい。
【００３６】
本発明の照明装置は、直流電圧を出力する直流電源と、前記直流電源が出力する前記直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続され、放電灯に直列接続されたコンデンサを有する共振回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記コンデンサの両端に発生するコンデンサ電圧を検出し、当該コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の寿命末期を検出する寿命末期検出回路とを備え、前記寿命末期検出回路は、前記コンデンサ電圧に応じた第１の電流が供給され、前記第１の電流を分流した第２の電流が流れる直流電流バイアス手段および、前記第１の電流から前記第２の電流を引いた第３の電流が流れ、当該第３の電流に応じた検出電圧を生成する検出素子からなる検出部と、前記検出素子が生成する前記検出電圧と所定の基準電圧とを比較することで前記放電灯の寿命末期を検出する比較部とを有し、前記制御回路は、前記比較部が前記放電灯の寿命末期を検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させる放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯と、前記放電灯点灯装置を収納し、前記放電灯が装着される装置本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明では、放電灯の寿命末期の検出精度を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態１の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２】実施形態２の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図３】同上のタイミングチャートを示す図である。
【図４】同上のタイミングチャートを示す図である。
【図５】実施形態３の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図６】同上のタイミングチャートを示す図である。
【図７】実施形態４の照明装置の外観図である。
【図８】従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本願発明の実施形態１の放電灯点灯装置１の回路構成図を図１に示す。なお、図８に示した従来の放電灯点灯装置１Ａと同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。
【００４１】
本実施形態の寿命末期検出回路５４は、検出部５４ａと比較部５４ｂとで構成されている。検出部５４ａは、直流電流源５４５からなる直流電流バイアス部５４ｃ（直流電流バイアス手段）と、抵抗Ｒ４からなる検出素子５４ｄと、抵抗Ｒ３とで構成されており、直流電流源５４５は抵抗Ｒ４に対して並列に接続されている。比較部５４ｂは、コンパレータ５４１，５４２とＯＲ論理素子５４３とＡＮＤ論理素子５４４と第１，第２の基準電圧生成部Ｅ１，Ｅ２とで構成されている。
【００４２】
電源が投入され直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成し、インバータ回路３の動作が開始して放電灯Ｌａの点灯が開始されると、コンデンサＣ１にコンデンサ電圧Ｖｃ１が生成される（数１参照）。そして、生成されたコンデンサ電圧Ｖｃ１に比例したコンデンサ電流Ｉ０（第１の電流）が、コンデンサＣ１から検出部５４ａに供給される。
【００４３】
直流電流源５４５は、抵抗Ｒ３を介して流れるコンデンサ電流Ｉ０を分流し、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点からグランド方向（図中の矢印方向）に向かって所定のバイアス電流Ｉ１（第２の電流）を流す。したがって、抵抗Ｒ４にはコンデンサ電流Ｉ０からバイアス電流Ｉ１を引いた検出電流Ｉ２（第３の電流）が流れ、この検出電流Ｉ２に比例した検出電圧ＶＥが抵抗Ｒ４の両端に発生する。
【００４４】
このように、本実施形態では、直流電流源５４５を用いることによって、検出電圧ＶＥを一定の電圧分だけ差し引くことができ、検出電圧ＶＥを低くすることができる。この場合の検出電圧ＶＥは、数３で求められる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
数２，数３を比較すると、ランプ電圧Ｖｌａの変化に対する検出電圧ＶＥの変動は、傾きが−Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）と同じであるが、検出電圧ＶＥをＲ３×Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）×Ｉ１で決まる電圧降下分だけ低く設定することができる。それによって、制御回路５に供給される制御電圧（コンパレータ５４１，５４２の動作電圧）を抑制することができる。
【００４７】
また、入力電圧Ｖｉｎが４１０Ｖである場合、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を１００μＡ、抵抗Ｒ３の抵抗値を１３６０ｋΩ、抵抗Ｒ４の抵抗値を６２ｋΩに設定する。すると、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの変動に対する第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２はそれぞれ２．１４Ｖ，３．８８Ｖとなる。すなわち、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差が１．７４Ｖとなり、従来（約０．７Ｖ）の２．５倍に設定することができる。したがって、寿命末期検出回路５４による放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、直流電源２を入力電源に用いているが、これに限定するものではない。例えば、商用電源を全波整流して平滑した略一定の直流電圧を供給することができる電源であってもよい。または、昇圧チョッパー回路等によって、完全平滑したＤＣ／ＤＣコンバータの構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、寿命末期検出回路５４が放電灯Ｌａが寿命末期状態であることを検出した場合、インバータ回路３の動作を停止しているが、インバータ回路３の出力を抑制するように構成してもよい。
【００５０】
（実施形態２）
本願発明の実施形態２の放電灯点灯装置１の回路構成図を図２に示す。なお、実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。
【００５１】
本実施形態の共振回路４は、チョークコイルＬ２とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５とで構成されている。インバータ回路３の出力端間に、直流カット用のコンデンサＣ５と、チョークコイルＬ２の一次巻線ｎ１と、共振用のコンデンサＣ２とが直列接続されている。そして、インバータ回路３から出力される矩形波電圧は、コンデンサＣ５で直流成分がカットされ、チョークコイルＬ２とコンデンサＣ２の共振作用によって正負対称の正弦波状の電圧がコンデンサＣ２の両端間に発生する。
【００５２】
また、コンデンサＣ２の並列に、放電灯Ｌａと直流カット用のコンデンサＣ１とからなる直列回路が接続されている。そして、コンデンサＣ２の両端電圧が放電灯Ｌａに印加されることで放電灯Ｌａが点灯する。また、コンデンサＣ１の両端間には、実施形態１と同様に、放電灯Ｌａの寿命末期時において半波放電状態になったときに発生するランプ電圧Ｖｌａがコンデンサ電圧Ｖｃ１に重畳される。
【００５３】
また、チョークコイルＬ２には第１，第２の二次巻線ｎ２ａ，ｎ２ｂが設けられている。第１の二次巻線ｎ２ａの両端間には、コンデンサＣ３とフィラメントｆ１とからなる直列回路が接続され、第２の二次巻線ｎ２ｂの両端間には、コンデンサＣ４とフィラメントｆ２とからなる直列回路が接続されている。そして、放電灯Ｌａの始動時には、第１，第２の二次巻線ｎ２ａ，ｎ２ｂから、フィラメントｆ１，ｆ２に予熱電流を供給することで、フィラメントｆ１，ｆ２の予熱を行う。
【００５４】
なお、本実施形態では、直流カット用のコンデンサとしてコンデンサＣ１，Ｃ５とを別個に構成しているが、実施形態１のように、コンデンサＣ１のみで構成してもよい。また、共振用のコンデンサＣ２の接続位置も、実施形態１と同様に放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２を介して接続されていてもよい。なお、共振回路４の構成は、上記に限定するものではなく、他の構成であってもよい。
【００５５】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの装着有無を検出する負荷装着検出回路５６を制御回路５に備えている。また、直流電源２とコンデンサＣ１との間に、直流電流供給部６が介挿されている。直流電流供給部６は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，チョークコイルＬ２，フィラメントｆ１，ｆ２で構成されており、直流電源２から抵抗Ｒ１，チョークコイルＬ２の一次巻線，フィラメントｆ１，抵抗Ｒ２，フィラメントｆ２の順に直列接続されている。したがって、直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成すると、直流電流供給部６を介してコンデンサＣ１に直流電圧が供給されることで、コンデンサＣ１が充電される。
【００５６】
そして、直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成してからインバータ回路３の動作が開始するまで間において、負荷装着検出回路５６はコンデンサ電圧Ｖｃ１に基づいて、放電灯Ｌａの装着有無を検出する。放電灯Ｌａが接続されている場合、フィラメントｆ１，ｆ２の抵抗値は小さいので、直流電源２が生成する入力電圧Ｖｉｎを、抵抗Ｒ１，Ｒ２と抵抗Ｒ３，Ｒ４とで分圧した電圧がコンデンサＣ１に印加される。しかし、放電灯Ｌａが未装着の場合、フィラメントｆ１，ｆ２がないので、直流電流供給部６の経路が遮断され、コンデンサＣ１に直流電圧が印加されない。したがって、負荷装着検出回路５６は、放電灯Ｌａの装着・未装着時のコンデンサ電圧Ｖｃ１の差に基づいて、入力電圧Ｖｉｎが生成されてからインバータ回路３の動作が開始する間に放電灯Ｌａが装着されているか否かを判断することができる。
【００５７】
本実施形態の負荷装着検出回路５６は、コンパレータ５６１と、ＡＮＤ論理素子５６２と、基準電圧生成部Ｅ３と、反転論理素子５６３，５６４とで構成されている。
【００５８】
コンパレータ５６１の非反転入力端子には、基準電圧生成部Ｅ３が接続され、第３の基準電圧Ｖｔｈ３が印加され、反転入力端子には、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点が接続され、コンデンサ電圧Ｖｃ１を分圧した検出電圧ＶＥが印加される。このときの検出電圧ＶＥは数４で求められる。
【００５９】
【数４】
【００６０】
ＡＮＤ論理素子５６２は、一方の入力端子がコンパレータ５６１の出力端子に接続され、他方の入力端子が、反転論理素子５６３を介してタイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続されている。また、ＡＮＤ論理素子５６２の出力端子は、停止回路５５およし、反転論理素子５６４を介して電流制御部５７に接続されている。なお、本実施形態の停止回路５５は、寿命末期検出回路５４のＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルおよび、負荷装着検出回路５６のＡＮＤ論理素子５６２の出力レベルを監視している。そして、停止回路５５は、ＡＮＤ論理素子５４４，５６２のうちいずれか一方でも出力レベルがハイになると、停止信号を周波数制御回路５２に出力してインバータ回路３の動作が停止する。
【００６１】
また、本実施形態の制御回路５は、直流電流源５４５の動作を制御する電流制御部５７を備えている。電流制御部５７は、ＡＮＤ論理素子５７１とスイッチ５７２とで構成されている。ＡＮＤ論理素子５７１は、一方の入力端子が反転論理素子５６４を介してＡＮＤ論理素子５６２の出力端子に接続され、他方の入力端子がタイマー回路５３の第３の出力端子５３３に接続され、出力端子がスイッチ５７２の制御端子に接続されている。スイッチ５７２は、一端が直流電流源５４５に接続され、他端がグランドに接続されている。そして、スイッチ５７２は、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルがハイになるとオンして直流電流源５４５とグランドとを短絡させ、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルがローになるとオフして直流電流源５４５とグランドとを遮断する。すなわち、スイッチ５７２がオン・オフすることで、直流電流源５４５の動作をオン・オフすることができる。
【００６２】
本実施形態のタイマー回路５３は、寿命末期検出回路５４，負荷装着検出回路５６，電流制御部５７の各々に接続されており、放電灯Ｌａの寿命末期検出機能，放電灯Ｌａの装着有無検出機能，直流電流源５４５の動作を強制的にオフすることができる。タイマー回路５３は、寿命末期検出回路５４のＡＮＤ論理素子５４４に接続された第１の出力端子５３１の出力レベルをローに固定してマスクすることで、寿命末期検出機能をオフすることができる。また、タイマー回路５３は、負荷装着検出回路５６のＡＮＤ論理素子５６２に反転論理素子５６３を介して接続された第２の出力端子５３２の出力レベルをハイ（ＡＮＤ論理素子５６２の入力レベルはロー）に固定してマスクすることで、放電灯Ｌａの装着有無の検出機能をオフすることができる。また、タイマー回路５３は、電流制御部５７のＡＮＤ論理素子５７１に接続された第３の出力端子５３３の出力レベルをローに固定してマスクすることで、直流電流源５４５をオフすることができる。
【００６３】
そして、負荷装着検出回路５６のコンパレータ５６１は、検出電圧ＶＥと第３の基準電圧Ｖｔｈ３とを比較する。検出電圧ＶＥが第３の基準電圧Ｖｔｈ３を下回る場合、コンパレータ５６１の出力レベルはハイとなり、検出電圧ＶＥが第３の基準電圧Ｖｔｈ３を上回る場合、コンパレータ５６１の出力レベルはローとなる。放電灯Ｌａが装着されている場合、直流電源２からコンデンサＣ１に直流電圧が印加されて検出電圧ＶＥが発生するが、放電灯Ｌａが未装着の場合、直流電源２とコンデンサＣ１とが遮断されるので、検出電圧ＶＥが発生しない。すなわち、コンパレータ５６１の出力レベルは、放電灯Ｌａが装着されている場合にローとなり、放電灯Ｌａが未装着の場合にハイとなる。
【００６４】
また、放電灯Ｌａの装着有無の検出時において、直流電流源５４５が動作している場合、少なくともバイアス電流Ｉ１以上の電流が直流電流供給部６に流れるように設定しなければ放電灯Ｌａの装着有無を正確に検出することができなくなる。また、直流電流供給部６に流れる電流を大きくすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３による消費電力が大きくなってしまう。
【００６５】
そこで、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎが生成されてからインバータ回路３の動作が開始するまでの間（放電灯Ｌａの装着有無検出時）は、タイマー回路５３が直流電流源５４５の動作をオフする。それによって、放電灯Ｌａの装着有無を正確に検出することができる。そして、放電灯Ｌａが装着されていることが検出され、インバータ回路３の動作が開始した後、タイマー回路５３が直流電流源５４５の動作をオンして、放電灯Ｌａの寿命末期の検出を行う。
【００６６】
次に、図３（ａ）〜（ｊ）に示すタイミングチャートを用いて、本実施形態の放電灯点灯装置１の動作について説明する。図３（ａ）は、検出電圧ＶＥを示している。図３（ｂ）は、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１を示している。図３（ｃ）は、ＡＮＤ論理素子５６２における、タイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続された入力端子の入力レベルＳ２を示している。図３（ｄ）は、コンパレータ５６１の出力レベルＳ３を示している。図３（ｅ）は、ＡＮＤ論理素子５６２の出力レベルＳ４を示している。図３（ｆ）は、ＡＮＤ論理素子５４４における、タイマー回路５３の第１の出力端子５３１に接続された入力端子の入力レベルＳ５を示している。図３（ｇ）は、コンパレータ５４１の出力レベルＳ６を示している。図３（ｈ）は、コンパレータ５４２の出力レベルＳ７を示している。図３（ｉ）は、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルＳ８を示している。
図３（ｊ）は、駆動回路５１が出力する駆動信号Ｓ９を示している。
【００６７】
まず、時間ｔ０において、電源が投入され直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成すると、直流電源２から直流電流供給部６を介してコンデンサＣ１が充電され、検出電圧ＶＥが発生する。このときの検出電圧ＶＥは、上記で説明したように数４で求められる。
【００６８】
そして、時間ｔ１において、検出電圧ＶＥが第３の基準電圧Ｖｔｈ３を上回り、負荷装着検出回路５６は放電灯Ｌａが装着されていることを検出する。そして、コンパレータ５６１の出力レベルＳ３がハイからローとなり、ＡＮＤ論理素子５６２の出力レベルＳ４もハイからローとなる。それによって、停止回路５５が周波数制御回路５２の動作停止を解除して、インバータ回路３の動作が開始する。このとき、周波数制御回路５２とタイマー回路５３とは、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２が放電を開始するための最適な予熱状態となるように、インバータ回路３の発振周波数と予熱期間Ｔ１を設定する。
【００６９】
タイマー回路５３は、インバータ回路３の動作開始からの時間を計測し、所定時間後（時間ｔ２）に、第２の出力端子５３２の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５６２の入力レベルＳ２をハイからローにする。それによって、負荷装着検出回路５６の放電灯Ｌａの装着有無の検出機能が停止する。
【００７０】
そして、時間ｔ３において、タイマー回路５３は、第３の出力端子５３３の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１をローからハイにして、スイッチ５７２をオンする。なお、スイッチ５７２をオンしたり、放電灯Ｌａが点灯すると検出電圧ＶＥが大きく変動して、第３の基準電圧Ｖｔｈ３を下回る可能性があるため、これよりも前に負荷装着検出回路５６の動作を停止しておく必要がある。それによって、負荷装着検出回路５６の誤検出を防止することができる。
【００７１】
予熱期間Ｔ１が経過した時間ｔ４において、周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を変動させて、放電灯Ｌａを始動させる。周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を、共振回路４のチョークコイルＬ２のインダクタンスと共振用のコンデンサＣ２の容量とで決定される固有振動周波数に近づけることで、放電灯Ｌａに高電圧を印加して放電を開始させる。なお、放電が安定した後の検出電圧ＶＥが第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の間となるように、予め抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値および直流電流減５４５の電流Ｉ１を設定しておく。
【００７２】
また、タイマー回路５３は放電灯Ｌａが始動してからの時間を計測しており、始動期間Ｔ２が経過した時間ｔ５において、放電灯Ｌａが所定の明るさとなるように、周波数制御回路５２はインバータ回路３の発振周波数を変動させる。また、タイマー回路５３は、第１の出力端子５３１の出力レベル（ＡＮＤ論理素子５４４の入力レベルＳ５）を反転させることで、寿命末期検出回路５４の寿命末期検出機能を開始させる。
【００７３】
そして、所定の点灯時間Ｔ３が経過した時間ｔ６において、放電灯Ｌａが寿命末期状態となる。図３（ａ）には、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１が消耗して、負方向のランプ電圧Ｖｌａが発生した場合の検出電圧ＶＥを示している。このときの検出電圧ＶＥは、数５で求められる。
【００７４】
【数５】
【００７５】
フィラメントｆ１が消耗して負方向にランプ電圧Ｖｌａが発生し、検出電圧ＶＥが第２の基準電圧Ｖｔｈ２を上回ると、コンパレータ５４２の出力レベルＳ７がローからハイとなる。それによって、ＡＮＤ論理素子の出力レベルがローからハイとなるので、停止回路５５が周波数制御回路５２に停止信号を出力し、インバータ回路３の動作が停止する。
【００７６】
また、図４（ａ）〜（ｊ）には、放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が消耗した場合のタイミングチャートを示す。なお、図４（ａ）〜（ｊ）の各対象は、図３（ａ）〜（ｊ）の各々と同一である。また、時間ｔ０〜ｔ５までの動作は、図３（ａ）〜（ｊ）と同一であるので、説明は省略する。
【００７７】
時間ｔ６において、放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が消耗して寿命末期状態となる。放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が消耗しているため、正方向のランプ電圧Ｖｌａが発生し、検出電圧ＶＥが第１の基準電圧Ｖｔｈ１を下回るとコンパレータ５４１の出力レベルＳ６がローからハイとなる。それによって、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがローからハイとなるので、停止回路５５が周波数制御回路５２に停止信号を出力し、インバータ回路３の動作が停止する。
【００７８】
本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎを４１０Ｖ、抵抗Ｒ１を２０４０ｋΩ、抵抗Ｒ２を１８８０ｋΩ、抵抗Ｒ３を１６８０ｋΩ、抵抗Ｒ４を１５０ｋΩ、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を８７μＡに設定している。また、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの変動を検出できるように第１の基準電圧Ｖｔｈ１を２．５７Ｖ、第２の基準電圧Ｖｔｈ２を４．１２Ｖに設定している。したがって、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差を約１．５Ｖと従来よりも大きくすることができ、放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させることができる。また、本実施形態も実施形態１と同様に、寿命末期検出時の検出電圧ＶＥが抑制されるので、消費電力を低減させることができる。
【００７９】
また、負荷装着検出回路５６の放電灯Ｌａ装着有無検出時において放電灯Ｌａが装着されている場合、検出電圧ＶＥ（数４参照）は１０．４３Ｖとなり、これよりも低い値に第３の基準電圧Ｖｔｈ３を設定することで、放電灯Ｌａの装着有無を検出することができる。そして、放電灯Ｌａが未装着の場合にはインバータ回路３が動作しないように構成されている。そのため、放電灯Ｌａが装着されていない状態では、放電灯Ｌａのソケットに高電圧が印加されない。したがって、安全性の確保や放電灯点灯装置１の破損を防止することができ、放電灯Ｌａの交換時などにおいて、ユーザーが安全に作業を行うことができる。
【００８０】
なお、本実施形態では電流制御部５７を用いて放電灯Ｌａの装着有無検出時には直流電流源５４５をオフしているが、これに限定するものではない。例えば、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を２段階に設定し、放電灯Ｌａの装着有無検出時にはバイアス電流Ｉ１を低く設定することでも同様の効果を得ることができる。
【００８１】
（実施形態３）
本実施形態の放電灯点灯装置１の回路構成図を図５に示す。本実施形態では、実施形態２で説明した負荷装着検出回路５６の放電灯Ｌａの装着有無検出機能を、寿命末期検出回路５４が兼用している。なお、実施形態２と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。
【００８２】
本実施形態の寿命末期検出回路５４は、実施形態２の構成に加えて、ＡＮＤ論理素子５６２と反転論理素子５６３，５６４を備えている。したがって、本実施形態の比較部５４ｂは、コンパレータ５４１，５４２とＯＲ論理素子５４３とＡＮＤ論理素子５４４，５６３と反転論理素子５６３，５６４と第１，第２の基準電圧生成部Ｅ１，Ｅ２とで構成されている。ＡＮＤ論理素子５６２は、コンパレータ５４２とＯＲ論理素子５４３との間に介挿されている。ＡＮＤ論理素子５６２は、一方の入力端子がコンパレータ５４２の出力端子に接続され、他方の入力端子が反転論理素子５６３を介してタイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続され、出力端子がＯＲ論理素子５４３の入力端子に接続されている。
【００８３】
また、コンパレータ５４１の出力端子は、ＯＲ論理素子５４３および、反転論理素子５６４を介して電流制御部５７のＡＮＤ論理素子５７１の一方の入力端子に接続されている。また、ＡＮＤ論理素子５７１の他方の入力端子は、タイマー回路５３の第３の出力端子５３３に接続されている。
【００８４】
図６（ａ）〜（ｈ）に示すタイミングチャートを用いて、本実施形態の放電灯点灯装置１の動作について説明する。図６（ａ）は、検出電圧ＶＥを示している。図６（ｂ）は、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１を示している。図６（ｃ）は、ＡＮＤ論理素子５４４における、タイマー回路５３の第１の出力端子５３１に接続された入力端子の入力レベルＳ５を示している。図６（ｄ）は、ＡＮＤ論理素子５６２における、タイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続された入力端子の入力レベルＳ２を示している。図６（ｅ）は、コンパレータ５４１の出力レベルＳ６を示している。図６（ｆ）は、コンパレータ５４２の出力レベルＳ７を示している。図６（ｇ）は、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルＳ８を示している。図６（ｈ）は、駆動回路５１が出力する駆動信号Ｓ９を示している。
【００８５】
まず、時間ｔ１０において、電源が投入され直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成すると、直流電源２から直流電流供給部６を介してコンデンサＣ１が充電され、検出電圧ＶＥが発生する。このときの検出電圧ＶＥは、実施形態２で説明したように数４で求められる。
【００８６】
そして、時間ｔ１１において、検出電圧ＶＥが第１の基準電圧Ｖｔｈ１を上回り、放電灯Ｌａが装着されていることを検出する。そして、コンパレータ５４１の出力レベルＳ６がハイからローとなり、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルＳ８もハイからローとなる。それによって、停止回路５５が周波数制御回路５２の動作停止を解除して、インバータ回路３の動作が開始する。このとき、周波数制御回路５２とタイマー回路５３とは、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２が放電を開始するために最適な予熱状態となるように、インバータ回路３の発振周波数と予熱期間Ｔ１を設定する。
【００８７】
タイマー回路５３は、インバータ回路３の動作開始からの時間を計測し、所定時間後（時間ｔ１２）に、第１の出力端子５３１の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５４４の入力レベルＳ５をローにする。それによって、放電灯Ｌａの装着有無の検出動作が停止する。
【００８８】
そして、時間ｔ１３において、タイマー回路５３は、第３の出力端子５３３の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１をローからハイにして、スイッチ５７２をオンする。なお、スイッチ５７２をオンしたり、放電灯Ｌａが点灯すると検出電圧ＶＥが大きく変動して、第１の基準電圧Ｖｔｈ１を下回る可能性があるため、これよりも前に放電灯Ｌａの装着有無の検出動作を停止しておく必要がある。
【００８９】
予熱期間Ｔ１が経過した時間ｔ１４において、周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を変動させて、放電灯Ｌａを始動させる。周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を、共振回路４のチョークコイルＬ２のインダクタンスと共振用のコンデンサＣ２の容量とで決定される固有振動周波数に近づけることで、放電灯Ｌａに高電圧を印加して放電を開始させる。なお、放電が安定した後の検出電圧ＶＥが第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の間となるように、予め抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値および直流電流減５４５の電流Ｉ１を設定しておく。
【００９０】
そして、タイマー回路５３は放電灯Ｌａが始動してからの時間を計測しており、始動期間Ｔ２が経過した時間ｔ１５において、放電灯Ｌａが所定の明るさとなるように、周波数制御回路５２はインバータ回路３の発振周波数を変動させる。また、タイマー回路５３は、第１の出力端子５３１の出力レベル（ＡＮＤ論理素子５４４の入力レベルＳ５）および、第２の出力端子５３２の出力レベル（ＡＮＤ論理素子５６２の入力レベルＳ２）を反転させることで、寿命末期検出回路５４の寿命末期検出機能を開始させる。
【００９１】
そして、所定の点灯時間Ｔ３が経過した時間ｔ１６において、放電灯Ｌａが寿命末期状態となる。図６（ａ）には、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１が消耗して、負方向のランプ電圧Ｖｌａが発生した場合の検出電圧ＶＥを示している。このときの検出電圧ＶＥは、実施形態２と同様の数５で求められる。
【００９２】
フィラメントｆ１が消耗して負方向にランプ電圧Ｖｌａが発生し、検出電圧ＶＥが第２の基準電圧Ｖｔｈ２を上回るとコンパレータ５４２の出力レベルＳ７がローからハイとなる。それによって、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがローからハイとなるので、停止回路５５が周波数制御回路５２に停止信号を出力し、インバータ回路３の動作が停止する。
【００９３】
このように、本実施形態では、実施形態２の構成からコンパレータ５６１を削除しても、実施形態２と同様に放電灯Ｌａの装着有無を検出が可能となる。本実施形態のＡＮＤ論理素子５６２は、実施形態２と同様に、負方向のランプ電圧Ｖｌａが発生した場合における放電灯Ｌａの寿命末期検出にのみ使用するため、点灯期間Ｔ３が開始する時間ｔ１５以降にＡＮＤ論理素子５６２のマスクを解除している。一方、ＡＮＤ論理素子５４４は、放電灯Ｌａの装着有無の検出にも使用するため、電源投入（時間ｔ１０）から所定時間経過した時間ｔ１２まで間もマスクを解除している。
【００９４】
すなわち、上記のように構成することによって、放電灯Ｌａの寿命検出機能および、放電灯Ｌａの装着有無の検出機能を簡易な構成で実現することができる。したがって、実施形態２と同様に、消費電力を低減させ、放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させることができる。さらに、放電灯Ｌａの装着有無を検出することができるので、安全性を確保することができる。
【００９５】
また、駆動回路５１，周波数制御回路５２，タイマー回路５３，寿命末期検出回路５４，停止回路５５を備えた制御回路５を、１つの集積回路で構成することで、放電灯点灯装置１を小型化することができる。
【００９６】
なお、直流電源２は、商用電源を全波整流した整流電圧を４１０Ｖの入力電圧Ｖｉｎに昇圧する昇圧チョッパー回路で構成されていてもよい。この場合、インバータ回路３が停止した状態で放電灯Ｌａの装着有無を検出する際には、昇圧チョッパー回路も停止しておく方が全波整流した整流電圧を昇圧することなく、そのまま出力することができる。そのため、インバータ回路３に印加される電圧を低く抑えることができ、より安全に使用することができる。
【００９７】
また、日本では商用の電源電圧には、主として１００Ｖ，２００Ｖ，２４２Ｖの３種類の電源がある。これらの全ての電源に対応するには、入力電圧Ｖｉｎが１４１Ｖから３４２Ｖまで大きく変動することになり、放電灯Ｌａの装着有無の検出時における検出電圧ＶＥも大幅に変動することになる。しかし、本実施形態では、放電灯Ｌａの寿命末期検出に用いる第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２のうち、低いほうの第１の基準電圧Ｖｔｈ１を用いて放電灯Ｌａの装着有無の検出に用いている。そのため、より低い電源電圧に対しても確実に放電灯Ｌａの装着有無を検出することができる。
【００９８】
例えば、本実施形態に構成において、抵抗Ｒ１を２０４０ｋΩ、抵抗Ｒ２を１８８０ｋΩ、抵抗Ｒ３を１６８０ｋΩ、抵抗Ｒ４を１５０ｋΩ、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を８７μＡに設定したとする。この場合、放電灯Ｌａの装着有無検出時の検出電圧ＶＥは第１の基準電圧Ｖｔｈ１と同じ２．５７Ｖとなるが、この電圧は昇圧チョッパー回路が停止した状態で商用電源が７０Ｖまで低下したときの検出電圧ＶＥと略同じ電圧である。そのため、通常の１００Ｖの商用電源であれば、電源電圧が多少変動した場合においても、放電灯Ｌａが未装着と誤って判定することなく、確実に放電灯Ｌａの装着有無を検出することができる。
【００９９】
（実施形態４）
本実施形態の照明装置１０の外観図を図７に示す。
【０１００】
本実施形態の照明装置１０は、実施形態１乃至３のいずれか１つの放電灯点灯装置１と、放電灯Ｌａと、装置本体１１とで構成されている。
【０１０１】
装置本体１１は、略矩形箱状に形成され、内部に放電灯点灯装置１を収納している。また、装置本体１１の長手方向両側に、一対のソケット１２が設けられており、このソケット１２に直管型の放電灯Ｌａが装着されている。そして、放電灯点灯装置１からソケット１２を介して放電灯Ｌａに電力が供給されて、放電灯Ｌａが点灯する。
【０１０２】
本実施形態の照明装置１０は、実施形態１乃至３のいずれか１つの放電灯点灯装置１を備えているため、消費電力を抑制し、かつ放電灯Ｌａの寿命末期を精度よく検出することができる。
【０１０３】
また、本実施形態の照明装置１０は、放電灯Ｌａを取り外して交換可能に構成されている。そこで、実施形態２または３の放電灯点灯装置１を用いることによって、放電灯Ｌａが装着されていない状態では、インバータ回路３が停止しているので、安全に放電灯Ｌａを交換することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 放電灯点灯装置
２ 直流電源
３ インバータ回路
４ 共振回路
５ 制御回路
５４ 寿命末期検出回路
５４ａ 検出部
５４ｂ 比較部
５４ｃ 直流電流バイアス部（直流電流バイアス手段）
５４ｄ 検出素子
５５ 停止回路
５４５ 直流電流源
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｌａ 放電灯
Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
Ｅ１，Ｅ２ 第１，第２の基準電圧生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置および、これを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、スイッチング素子の発振動作により放電灯に高周波電力を供給し、放電灯を効率よく点灯させるインバータ回路を備えたものが主流となっている。例えば、この種の放電灯点灯装置として、商用の交流電源の出力電圧を平滑および昇圧して得られる直流電圧を交流電圧に変換するハーフブリッジ形のインバータ回路と、このインバータ回路の出力段に接続され、インダクタおよびコンデンサを有する共振回路を備えている。そして、この共振回路の共振作用によって共振回路の出力段に接続された放電灯に高電圧を印加して放電灯を始動させると共に、点灯後の出力を所定の電力となるように制御して放電灯を点灯させている。
【０００３】
また、放電灯の寿命末期において、一方のフィラメントに塗布されたエミッタが消耗して放電灯の口金部分が異常発熱することがある。これを防止するために、一方のフィラメントのエミッタが消耗して半波放電が発生した場合に、放電灯の両端間に生じる電圧の直流成分を検出する。そして、この検出電圧が所定の閾値を越えた場合にインバータ回路の動作を停止または出力を抑制する保護回路がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された保護回路は、放電灯に発生する電圧をフィルタ回路で直流成分を検出し、この検出電圧の大小によって放電灯が寿命末期であるか否かを判定する。この検出電圧の閾値となる判定電圧は、３〜５２Ｖが良いとされている。
【０００４】
次に、図８に示す回路構成図を用いて、放電灯の寿命末期検出機能を備えた放電灯点灯装置１Ａについて説明する。
【０００５】
この放電灯点灯装置１Ａは、直流電源２とインバータ回路３と共振回路４と制御回路５とで構成されている。
【０００６】
直流電源２は、直流の入力電圧Ｖｉｎを生成し、インバータ回路３に出力する。
【０００７】
インバータ回路３は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列接続したハーフブリッジインバータで構成されており、直流電源２の出力端間に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は高圧側に接続され、スイッチング素子Ｑ２は低圧側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、ゲートが抵抗Ｒ１１を介して制御回路５の駆動回路５１に接続され、スイッチング素子Ｑ２は、ゲートが抵抗Ｒ１２を介して駆動回路５１に接続されている。そして、駆動回路５１からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に駆動信号が出力され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にスイッチングすることによって、直流電源２が生成する入力電圧Ｖｉｎを、例えば５０〜１００ｋＨｚ程度の矩形波電圧（交流電圧）に変換して共振回路４に出力する。
【０００８】
共振回路４は、直流カット用のコンデンサＣ１と、共振用のコンデンサＣ２と、インダクタＬ１とで構成されており、インバータ回路３の出力に接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ２とコンデンサＣ１とは直列接続されており、インダクタＬ１の一端がスイッチングＱ１，Ｑ２の接続点に接続され、コンデンサＣ１の一端がスイッチングＱ２のソースに接続されている。また、インダクタＬ１と共振コンデンサＣ２との間に放電灯Ｌａのフィラメントｆ１が介挿され、コンデンサＣ２とコンデンサＣ１との間に放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が介挿されている。すなわち、コンデンサＣ２と並列に放電灯Ｌａが接続され、放電灯Ｌａ１と直列にコンデンサＣ１が接続されている。上記構成によって、フィラメントｆ１，ｆ２を介してコンデンサＣ２に電流が流れることでフィラメントｆ１，ｆ２が予熱されると共に、共振コンデンサＣ２の両端電圧が放電灯Ｌａに印加される。
【０００９】
制御回路５は、駆動回路５１と周波数制御回路５２とタイマー回路５３とを備えており、図示しない制御電源から制御電圧を供給されることで駆動している。駆動回路５１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々に駆動信号を出力することで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御を行っている。タイマー回路５３は、駆動回路５１が駆動信号を出力してからの経過時間を計測している。周波数制御回路５２は、タイマー回路５３が計測した経過時間に基づいて、駆動回路５１が出力する駆動信号の周波数を制御することで、スイッチングＱ１，Ｑ２のスイッチング周波数を制御している。
【００１０】
そして、制御回路５は、インバータ回路３の動作を開始してからの経過時間に応じてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を制御することで、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２に十分な予熱を行う。その後、インダクタＬ１とコンデンサＣ２との共振作用によって放電灯Ｌａが放電を開始するために必要な高電圧を印加し、放電灯Ｌａが点灯した後、放電灯Ｌａが所望の明るさとなるように、放電灯Ｌａに流れる電流を制御している。
【００１１】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々のオン時間が同じとなるようにスイッチングデューティを５０％に設定し、コンデンサＣ１の容量をコンデンサＣ２の容量に比べて十分に大きくなるように設定する。それによって、コンデンサＣ１には直流電源２が生成する入力電圧Ｖｉｎの１／２が印加される。また、上記で説明したように、放電灯Ｌａの寿命末期において、放電灯Ｌａが半波放電を始めると、放電灯Ｌａの両端に発生する電圧の直流成分（以降、ランプ電圧Ｖｌａと称す）がコンデンサＣ１に重畳される。したがって、コンデンサＣ１の両端電圧（以降、コンデンサ電圧Ｖｃ１と称す）は、このランプ電圧Ｖｌａが重畳されて増減する。このコンデンサ電圧Ｖｃ１は、数１で求められる。
【００１２】
【数１】
【００１３】
すなわち、このコンデンサ電圧Ｖｃ１を検出することで、放電灯Ｌａの寿命末期を検出することができる。制御回路５は、寿命末期検出回路５４０を備えており、コンデンサ電圧Ｖｃ１に基づいて放電灯Ｌａの寿命末期を検出している。
【００１４】
寿命末期検出回路５４０は、抵抗Ｒ３，Ｒ４と、コンパレータ５４１，５４２と、第１，第２の基準電圧生成部Ｅ１，Ｅ２と、ＯＲ論理素子５４３と、ＡＮＤ論理素子５４４とで構成されている。抵抗Ｒ３，Ｒ４は直列接続されており、コンデンサＣ１と並列に接続されている。抵抗Ｒ３は高圧側、抵抗Ｒ４は低圧側に接続されており、コンデンサ電圧Ｖｃ１を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した電圧（以降、検出電圧ＶＥと称す）が、コンパレータ５４１の反転入力端子および、コンパレータ５４２の非反転入力端子に印加される。すなわち、コンデンサ電圧Ｖｃ１に比例した電流が抵抗Ｒ４に流れて、抵抗Ｒ４の両端に検出電圧ＶＥが生成される。
【００１５】
コンパレータ５４１の非反転入力端子には、第１の基準電圧生成部Ｅ１が接続されており、第１の基準電圧Ｖｔｈ１が印加される。また、コンパレータ５４２の反転入力端子には、第２の基準電圧生成部Ｅ２が接続されており、第２の基準電圧Ｖｔｈ２が印加される。そして、コンパレータ５４１，５４２の各出力端子は、ＯＲ論理素子５４３の各入力端子に接続されている。
【００１６】
また、ＡＮＤ論理素子５４４は、一方の入力端子がＯＲ論理素子５４３の出力端子に接続され、他方の入力端子がタイマー回路５３の第１の出力端子５３１に接続される。
【００１７】
停止回路５５は、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルを監視しており、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがハイになると、周波数制御回路５２に停止信号を出力する。周波数制御回路５２は停止信号を受信すると、駆動回路５１がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力する駆動信号をローレベルに固定することで、インバータ回路３の動作を停止する。
【００１８】
上記のように構成された寿命末期検出回路５４０は、検出電圧ＶＥを、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２と比較する。２つの基準電圧を設定しているのは、放電灯Ｌａの２つのフィラメントｆ１，ｆ２のうち、どちらが磨耗するかによって半波放電の極性が反転するためである。フィラメントｆ１が磨耗するとランプ電圧Ｖｌａは、図中の矢印に対して負方向に発生し、フィラメントｆ２が磨耗するとランプ電圧Ｖｌａは、図中の矢印に対して正方向に発生する。すなわち、フィラメントｆ１が磨耗した場合はコンデンサ電圧Ｖｃ１が通常より高くなり、フィラメントｆ２が磨耗した場合はコンデンサ電圧Ｖｃ１が通常より低くなる。
【００１９】
したがって、数２で求められる検出電圧ＶＥが所定の範囲外となると、インバータ回路３の動作を停止できるように、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値および、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を設定する必要がある。
【００２０】
【数２】
【００２１】
フィラメントｆ２が磨耗し、検出電圧ＶＥが第１の基準電圧Ｖｔｈ１を下回ると、コンパレータ５４１の出力レベルがローからハイに反転する。また、フィラメントｆ１が磨耗し、検出電圧ＶＥが第２の基準電圧Ｖｔｈ２を上回ると、コンパレータ５４２の出力レベルがローからハイに反転する。すなわち、２つのコンパレータ５４１，５４２のうち、どちらかの出力レベルがハイになると、ＯＲ論理素子５４３の出力レベルがハイとなる。そして、タイマー回路５３の第１の出力端子５３１の出力レベルがハイの場合、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがハイとなる。それによって、停止回路５５から周波数制御回路５２に停止信号が出力され、インバータ回路３の動作が停止する。
【００２２】
なお、点灯初期は放電灯Ｌａの放電が安定していないため、半波放電が発生しやすく、寿命末期検出回路５４０が誤検出をするおそれがある。これを回避するために、タイマー回路５３はインバータ回路３の動作開始から所定時間の間は、第１の出力端子５３１の出力レベルをローに固定して、ＡＮＤ論理素子５４４をマスクする。それによって、放電灯Ｌａの点灯初期において、寿命検出回路５４Ａの検出動作が停止し、誤検出を防止することができる。
【００２３】
なお、寿命末期検出の感度は、照明装置の形態や放電灯Ｌａの種類によって異なるが、ランプ電圧Ｖｌａが±２０Ｖ前後となった場合に、インバータ回路３の動作を停止するように設計されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平８−４５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかし、通常よく使用される一般照明用の放電灯点灯装置などでは、インバータ回路３に供給される入力電圧Ｖｉｎを４００Ｖ程度の高電圧で設計するのが一般的である。この場合、通常時におけるコンデンサ電圧Ｖｃ１が２００Ｖとなる。そして、放電灯Ｌａの寿命末期を検出するためには、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの電圧変動を検出する必要がある。すなわち、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±１０％の電圧変動を検出できるように寿命末期検出回路５４０の検出精度を向上させる必要がある。
【００２６】
例えば、抵抗Ｒ３の抵抗値を１３６０ｋΩ、抵抗Ｒ４の抵抗値を２４ｋΩに設定した場合、通常時における検出電圧ＶＥ＝３．５５Ｖとなる。そして、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの電圧変動を検出するためには、第１の基準電圧Ｖｔｈ＝３．２１Ｖ、第２の基準電圧Ｖｔｈ２＝３．９０Ｖに設定すればよい。
【００２７】
しかし、この場合、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差は約０．７Ｖであるため、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗公差や第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２のばらつきがあるため、放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させるのが困難であった。
【００２８】
抵抗Ｒ３，Ｒ４の分圧比を大きくすれば第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差を大きくすることができるが、検出電圧ＶＥの絶対値も大きくなる。そのため、コンパレータ５４１，５４２の動作電圧も検出電圧ＶＥより大きくなるように設定する必要があり、消費電力が増大するという課題がある。
【００２９】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電灯の寿命末期の検出精度を向上させることができる放電灯点灯装置および、これを用いた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の放電灯点灯装置は、直流電圧を出力する直流電源と、前記直流電源が出力する前記直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続され、放電灯に直列接続されたコンデンサを有する共振回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記コンデンサの両端に発生するコンデンサ電圧を検出し、当該コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の寿命末期を検出する寿命末期検出回路とを備え、前記寿命末期検出回路は、前記コンデンサ電圧に応じた第１の電流が供給され、前記第１の電流を分流した第２の電流が流れる直流電流バイアス手段および、前記第１の電流から前記第２の電流を引いた第３の電流が流れ、当該第３の電流に応じた検出電圧を生成する検出素子からなる検出部と、前記検出素子が生成する前記検出電圧と所定の基準電圧とを比較することで前記放電灯の寿命末期を検出する比較部とを有し、前記制御回路は、前記比較部が前記放電灯の寿命末期を検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させることを特徴とする。
【００３１】
この放電灯点灯装置において、前記比較部は、第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成部と、当該第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成部とを有し、前記検出素子が生成する前記検出電圧が、前記第１の基準電圧よりも低い場合または、前記第２の基準電圧よりも高い場合、前記放電灯が寿命末期であることを検出し、前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を開始した後に、前記寿命末期検出回路が前記放電灯が寿命末期であることを検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させることが好ましい。
【００３２】
この放電灯点灯装置において、前記直流電源の出力に接続され、前記放電灯のフィラメントを介して前記コンデンサに直流電流を供給する直流電流供給部と、前記直流電流バイアス手段に流れる前記第２の電流を制御する電流制御部と、前記コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の装着有無を検出する負荷装着検出回路とを備え、前記制御回路が前記インバータ回路の動作を開始する前において、前記電流制御部は前記第２の電流を低減させ、前記負荷装着検出回路は前記検出素子が生成する前記検出電圧と第３の基準電圧とを比較し、前記検出電圧が前記第３の基準電圧以上である場合、前記放電灯が装着されていることを検出し、前記制御回路は、前記装着検出回路が前記放電灯が装着されていることを検出した場合、前記インバータ回路の動作を開始し、前記電流制御部は前記第２の電流を増加させることが好ましい。
【００３３】
この放電灯点灯装置において、前記第３の基準電圧は、前記第１の基準電圧生成部が生成する前記第１の基準電圧であることが好ましい。
【００３４】
この放電灯点灯装置において、前記制御回路と、前記寿命末期検出回路と、前記電流制御部と、前記装着検出回路とを１つの集積回路で構成することが好ましい。
【００３５】
この放電灯点灯装置において、前記寿命末期検出回路は、前記インバータ回路が動作を開始してから所定時間経過後に、前記放電灯の寿命末期の検出を開始することが好ましい。
【００３６】
本発明の照明装置は、直流電圧を出力する直流電源と、前記直流電源が出力する前記直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続され、放電灯に直列接続されたコンデンサを有する共振回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記コンデンサの両端に発生するコンデンサ電圧を検出し、当該コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の寿命末期を検出する寿命末期検出回路とを備え、前記寿命末期検出回路は、前記コンデンサ電圧に応じた第１の電流が供給され、前記第１の電流を分流した第２の電流が流れる直流電流バイアス手段および、前記第１の電流から前記第２の電流を引いた第３の電流が流れ、当該第３の電流に応じた検出電圧を生成する検出素子からなる検出部と、前記検出素子が生成する前記検出電圧と所定の基準電圧とを比較することで前記放電灯の寿命末期を検出する比較部とを有し、前記制御回路は、前記比較部が前記放電灯の寿命末期を検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させる放電灯点灯装置と、前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯と、前記放電灯点灯装置を収納し、前記放電灯が装着される装置本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明では、放電灯の寿命末期の検出精度を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態１の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図２】実施形態２の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図３】同上のタイミングチャートを示す図である。
【図４】同上のタイミングチャートを示す図である。
【図５】実施形態３の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【図６】同上のタイミングチャートを示す図である。
【図７】実施形態４の照明装置の外観図である。
【図８】従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本願発明の実施形態１の放電灯点灯装置１の回路構成図を図１に示す。なお、図８に示した従来の放電灯点灯装置１Ａと同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。
【００４１】
本実施形態の寿命末期検出回路５４は、検出部５４ａと比較部５４ｂとで構成されている。検出部５４ａは、直流電流源５４５からなる直流電流バイアス部５４ｃ（直流電流バイアス手段）と、抵抗Ｒ４からなる検出素子５４ｄと、抵抗Ｒ３とで構成されており、直流電流源５４５は抵抗Ｒ４に対して並列に接続されている。比較部５４ｂは、コンパレータ５４１，５４２とＯＲ論理素子５４３とＡＮＤ論理素子５４４と第１，第２の基準電圧生成部Ｅ１，Ｅ２とで構成されている。
【００４２】
電源が投入され直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成し、インバータ回路３の動作が開始して放電灯Ｌａの点灯が開始されると、コンデンサＣ１にコンデンサ電圧Ｖｃ１が生成される（数１参照）。そして、生成されたコンデンサ電圧Ｖｃ１に比例したコンデンサ電流Ｉ０（第１の電流）が、コンデンサＣ１から検出部５４ａに供給される。
【００４３】
直流電流源５４５は、抵抗Ｒ３を介して流れるコンデンサ電流Ｉ０を分流し、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点からグランド方向（図中の矢印方向）に向かって所定のバイアス電流Ｉ１（第２の電流）を流す。したがって、抵抗Ｒ４にはコンデンサ電流Ｉ０からバイアス電流Ｉ１を引いた検出電流Ｉ２（第３の電流）が流れ、この検出電流Ｉ２に比例した検出電圧ＶＥが抵抗Ｒ４の両端に発生する。
【００４４】
このように、本実施形態では、直流電流源５４５を用いることによって、検出電圧ＶＥを一定の電圧分だけ差し引くことができ、検出電圧ＶＥを低くすることができる。この場合の検出電圧ＶＥは、数３で求められる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
数２，数３を比較すると、ランプ電圧Ｖｌａの変化に対する検出電圧ＶＥの変動は、傾きが−Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）と同じであるが、検出電圧ＶＥをＲ３×Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）×Ｉ１で決まる電圧降下分だけ低く設定することができる。それによって、制御回路５に供給される制御電圧（コンパレータ５４１，５４２の動作電圧）を抑制することができる。
【００４７】
また、入力電圧Ｖｉｎが４１０Ｖである場合、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を１００μＡ、抵抗Ｒ３の抵抗値を１３６０ｋΩ、抵抗Ｒ４の抵抗値を６２ｋΩに設定する。すると、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの変動に対する第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２はそれぞれ２．１４Ｖ，３．８８Ｖとなる。すなわち、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差が１．７４Ｖとなり、従来（約０．７Ｖ）の２．５倍に設定することができる。したがって、寿命末期検出回路５４による放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、直流電源２を入力電源に用いているが、これに限定するものではない。例えば、商用電源を全波整流して平滑した略一定の直流電圧を供給することができる電源であってもよい。または、昇圧チョッパー回路等によって、完全平滑したＤＣ／ＤＣコンバータの構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、寿命末期検出回路５４が放電灯Ｌａが寿命末期状態であることを検出した場合、インバータ回路３の動作を停止しているが、インバータ回路３の出力を抑制するように構成してもよい。
【００５０】
（実施形態２）
本願発明の実施形態２の放電灯点灯装置１の回路構成図を図２に示す。なお、実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。
【００５１】
本実施形態の共振回路４は、チョークコイルＬ２とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５とで構成されている。インバータ回路３の出力端間に、直流カット用のコンデンサＣ５と、チョークコイルＬ２の一次巻線ｎ１と、共振用のコンデンサＣ２とが直列接続されている。そして、インバータ回路３から出力される矩形波電圧は、コンデンサＣ５で直流成分がカットされ、チョークコイルＬ２とコンデンサＣ２の共振作用によって正負対称の正弦波状の電圧がコンデンサＣ２の両端間に発生する。
【００５２】
また、コンデンサＣ２の並列に、放電灯Ｌａと直流カット用のコンデンサＣ１とからなる直列回路が接続されている。そして、コンデンサＣ２の両端電圧が放電灯Ｌａに印加されることで放電灯Ｌａが点灯する。また、コンデンサＣ１の両端間には、実施形態１と同様に、放電灯Ｌａの寿命末期時において半波放電状態になったときに発生するランプ電圧Ｖｌａがコンデンサ電圧Ｖｃ１に重畳される。
【００５３】
また、チョークコイルＬ２には第１，第２の二次巻線ｎ２ａ，ｎ２ｂが設けられている。第１の二次巻線ｎ２ａの両端間には、コンデンサＣ３とフィラメントｆ１とからなる直列回路が接続され、第２の二次巻線ｎ２ｂの両端間には、コンデンサＣ４とフィラメントｆ２とからなる直列回路が接続されている。そして、放電灯Ｌａの始動時には、第１，第２の二次巻線ｎ２ａ，ｎ２ｂから、フィラメントｆ１，ｆ２に予熱電流を供給することで、フィラメントｆ１，ｆ２の予熱を行う。
【００５４】
なお、本実施形態では、直流カット用のコンデンサとしてコンデンサＣ１，Ｃ５とを別個に構成しているが、実施形態１のように、コンデンサＣ１のみで構成してもよい。また、共振用のコンデンサＣ２の接続位置も、実施形態１と同様に放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２を介して接続されていてもよい。なお、共振回路４の構成は、上記に限定するものではなく、他の構成であってもよい。
【００５５】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、放電灯Ｌａの装着有無を検出する負荷装着検出回路５６を制御回路５に備えている。また、直流電源２とコンデンサＣ１との間に、直流電流供給部６が介挿されている。直流電流供給部６は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，チョークコイルＬ２，フィラメントｆ１，ｆ２で構成されており、直流電源２から抵抗Ｒ１，チョークコイルＬ２の一次巻線，フィラメントｆ１，抵抗Ｒ２，フィラメントｆ２の順に直列接続されている。したがって、直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成すると、直流電流供給部６を介してコンデンサＣ１に直流電圧が供給されることで、コンデンサＣ１が充電される。
【００５６】
そして、直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成してからインバータ回路３の動作が開始するまで間において、負荷装着検出回路５６はコンデンサ電圧Ｖｃ１に基づいて、放電灯Ｌａの装着有無を検出する。放電灯Ｌａが接続されている場合、フィラメントｆ１，ｆ２の抵抗値は小さいので、直流電源２が生成する入力電圧Ｖｉｎを、抵抗Ｒ１，Ｒ２と抵抗Ｒ３，Ｒ４とで分圧した電圧がコンデンサＣ１に印加される。しかし、放電灯Ｌａが未装着の場合、フィラメントｆ１，ｆ２がないので、直流電流供給部６の経路が遮断され、コンデンサＣ１に直流電圧が印加されない。したがって、負荷装着検出回路５６は、放電灯Ｌａの装着・未装着時のコンデンサ電圧Ｖｃ１の差に基づいて、入力電圧Ｖｉｎが生成されてからインバータ回路３の動作が開始する間に放電灯Ｌａが装着されているか否かを判断することができる。
【００５７】
本実施形態の負荷装着検出回路５６は、コンパレータ５６１と、ＡＮＤ論理素子５６２と、基準電圧生成部Ｅ３と、反転論理素子５６３，５６４とで構成されている。
【００５８】
コンパレータ５６１の非反転入力端子には、基準電圧生成部Ｅ３が接続され、第３の基準電圧Ｖｔｈ３が印加され、反転入力端子には、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点が接続され、コンデンサ電圧Ｖｃ１を分圧した検出電圧ＶＥが印加される。このときの検出電圧ＶＥは数４で求められる。
【００５９】
【数４】
【００６０】
ＡＮＤ論理素子５６２は、一方の入力端子がコンパレータ５６１の出力端子に接続され、他方の入力端子が、反転論理素子５６３を介してタイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続されている。また、ＡＮＤ論理素子５６２の出力端子は、停止回路５５およし、反転論理素子５６４を介して電流制御部５７に接続されている。なお、本実施形態の停止回路５５は、寿命末期検出回路５４のＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルおよび、負荷装着検出回路５６のＡＮＤ論理素子５６２の出力レベルを監視している。そして、停止回路５５は、ＡＮＤ論理素子５４４，５６２のうちいずれか一方でも出力レベルがハイになると、停止信号を周波数制御回路５２に出力してインバータ回路３の動作が停止する。
【００６１】
また、本実施形態の制御回路５は、直流電流源５４５の動作を制御する電流制御部５７を備えている。電流制御部５７は、ＡＮＤ論理素子５７１とスイッチ５７２とで構成されている。ＡＮＤ論理素子５７１は、一方の入力端子が反転論理素子５６４を介してＡＮＤ論理素子５６２の出力端子に接続され、他方の入力端子がタイマー回路５３の第３の出力端子５３３に接続され、出力端子がスイッチ５７２の制御端子に接続されている。スイッチ５７２は、一端が直流電流源５４５に接続され、他端がグランドに接続されている。そして、スイッチ５７２は、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルがハイになるとオンして直流電流源５４５とグランドとを短絡させ、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルがローになるとオフして直流電流源５４５とグランドとを遮断する。すなわち、スイッチ５７２がオン・オフすることで、直流電流源５４５の動作をオン・オフすることができる。
【００６２】
本実施形態のタイマー回路５３は、寿命末期検出回路５４，負荷装着検出回路５６，電流制御部５７の各々に接続されており、放電灯Ｌａの寿命末期検出機能，放電灯Ｌａの装着有無検出機能，直流電流源５４５の動作を強制的にオフすることができる。タイマー回路５３は、寿命末期検出回路５４のＡＮＤ論理素子５４４に接続された第１の出力端子５３１の出力レベルをローに固定してマスクすることで、寿命末期検出機能をオフすることができる。また、タイマー回路５３は、負荷装着検出回路５６のＡＮＤ論理素子５６２に反転論理素子５６３を介して接続された第２の出力端子５３２の出力レベルをハイ（ＡＮＤ論理素子５６２の入力レベルはロー）に固定してマスクすることで、放電灯Ｌａの装着有無の検出機能をオフすることができる。また、タイマー回路５３は、電流制御部５７のＡＮＤ論理素子５７１に接続された第３の出力端子５３３の出力レベルをローに固定してマスクすることで、直流電流源５４５をオフすることができる。
【００６３】
そして、負荷装着検出回路５６のコンパレータ５６１は、検出電圧ＶＥと第３の基準電圧Ｖｔｈ３とを比較する。検出電圧ＶＥが第３の基準電圧Ｖｔｈ３を下回る場合、コンパレータ５６１の出力レベルはハイとなり、検出電圧ＶＥが第３の基準電圧Ｖｔｈ３を上回る場合、コンパレータ５６１の出力レベルはローとなる。放電灯Ｌａが装着されている場合、直流電源２からコンデンサＣ１に直流電圧が印加されて検出電圧ＶＥが発生するが、放電灯Ｌａが未装着の場合、直流電源２とコンデンサＣ１とが遮断されるので、検出電圧ＶＥが発生しない。すなわち、コンパレータ５６１の出力レベルは、放電灯Ｌａが装着されている場合にローとなり、放電灯Ｌａが未装着の場合にハイとなる。
【００６４】
また、放電灯Ｌａの装着有無の検出時において、直流電流源５４５が動作している場合、少なくともバイアス電流Ｉ１以上の電流が直流電流供給部６に流れるように設定しなければ放電灯Ｌａの装着有無を正確に検出することができなくなる。また、直流電流供給部６に流れる電流を大きくすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３による消費電力が大きくなってしまう。
【００６５】
そこで、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎが生成されてからインバータ回路３の動作が開始するまでの間（放電灯Ｌａの装着有無検出時）は、タイマー回路５３が直流電流源５４５の動作をオフする。それによって、放電灯Ｌａの装着有無を正確に検出することができる。そして、放電灯Ｌａが装着されていることが検出され、インバータ回路３の動作が開始した後、タイマー回路５３が直流電流源５４５の動作をオンして、放電灯Ｌａの寿命末期の検出を行う。
【００６６】
次に、図３（ａ）〜（ｊ）に示すタイミングチャートを用いて、本実施形態の放電灯点灯装置１の動作について説明する。図３（ａ）は、検出電圧ＶＥを示している。図３（ｂ）は、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１を示している。図３（ｃ）は、ＡＮＤ論理素子５６２における、タイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続された入力端子の入力レベルＳ２を示している。図３（ｄ）は、コンパレータ５６１の出力レベルＳ３を示している。図３（ｅ）は、ＡＮＤ論理素子５６２の出力レベルＳ４を示している。図３（ｆ）は、ＡＮＤ論理素子５４４における、タイマー回路５３の第１の出力端子５３１に接続された入力端子の入力レベルＳ５を示している。図３（ｇ）は、コンパレータ５４１の出力レベルＳ６を示している。図３（ｈ）は、コンパレータ５４２の出力レベルＳ７を示している。図３（ｉ）は、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルＳ８を示している。
図３（ｊ）は、駆動回路５１が出力する駆動信号Ｓ９を示している。
【００６７】
まず、時間ｔ０において、電源が投入され直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成すると、直流電源２から直流電流供給部６を介してコンデンサＣ１が充電され、検出電圧ＶＥが発生する。このときの検出電圧ＶＥは、上記で説明したように数４で求められる。
【００６８】
そして、時間ｔ１において、検出電圧ＶＥが第３の基準電圧Ｖｔｈ３を上回り、負荷装着検出回路５６は放電灯Ｌａが装着されていることを検出する。そして、コンパレータ５６１の出力レベルＳ３がハイからローとなり、ＡＮＤ論理素子５６２の出力レベルＳ４もハイからローとなる。それによって、停止回路５５が周波数制御回路５２の動作停止を解除して、インバータ回路３の動作が開始する。このとき、周波数制御回路５２とタイマー回路５３とは、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２が放電を開始するための最適な予熱状態となるように、インバータ回路３の発振周波数と予熱期間Ｔ１を設定する。
【００６９】
タイマー回路５３は、インバータ回路３の動作開始からの時間を計測し、所定時間後（時間ｔ２）に、第２の出力端子５３２の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５６２の入力レベルＳ２をハイからローにする。それによって、負荷装着検出回路５６の放電灯Ｌａの装着有無の検出機能が停止する。
【００７０】
そして、時間ｔ３において、タイマー回路５３は、第３の出力端子５３３の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１をローからハイにして、スイッチ５７２をオンする。なお、スイッチ５７２をオンしたり、放電灯Ｌａが点灯すると検出電圧ＶＥが大きく変動して、第３の基準電圧Ｖｔｈ３を下回る可能性があるため、これよりも前に負荷装着検出回路５６の動作を停止しておく必要がある。それによって、負荷装着検出回路５６の誤検出を防止することができる。
【００７１】
予熱期間Ｔ１が経過した時間ｔ４において、周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を変動させて、放電灯Ｌａを始動させる。周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を、共振回路４のチョークコイルＬ２のインダクタンスと共振用のコンデンサＣ２の容量とで決定される固有振動周波数に近づけることで、放電灯Ｌａに高電圧を印加して放電を開始させる。なお、放電が安定した後の検出電圧ＶＥが第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の間となるように、予め抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値および直流電流減５４５の電流Ｉ１を設定しておく。
【００７２】
また、タイマー回路５３は放電灯Ｌａが始動してからの時間を計測しており、始動期間Ｔ２が経過した時間ｔ５において、放電灯Ｌａが所定の明るさとなるように、周波数制御回路５２はインバータ回路３の発振周波数を変動させる。また、タイマー回路５３は、第１の出力端子５３１の出力レベル（ＡＮＤ論理素子５４４の入力レベルＳ５）を反転させることで、寿命末期検出回路５４の寿命末期検出機能を開始させる。
【００７３】
そして、所定の点灯時間Ｔ３が経過した時間ｔ６において、放電灯Ｌａが寿命末期状態となる。図３（ａ）には、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１が消耗して、負方向のランプ電圧Ｖｌａが発生した場合の検出電圧ＶＥを示している。このときの検出電圧ＶＥは、数５で求められる。
【００７４】
【数５】
【００７５】
フィラメントｆ１が消耗して負方向にランプ電圧Ｖｌａが発生し、検出電圧ＶＥが第２の基準電圧Ｖｔｈ２を上回ると、コンパレータ５４２の出力レベルＳ７がローからハイとなる。それによって、ＡＮＤ論理素子の出力レベルがローからハイとなるので、停止回路５５が周波数制御回路５２に停止信号を出力し、インバータ回路３の動作が停止する。
【００７６】
また、図４（ａ）〜（ｊ）には、放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が消耗した場合のタイミングチャートを示す。なお、図４（ａ）〜（ｊ）の各対象は、図３（ａ）〜（ｊ）の各々と同一である。また、時間ｔ０〜ｔ５までの動作は、図３（ａ）〜（ｊ）と同一であるので、説明は省略する。
【００７７】
時間ｔ６において、放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が消耗して寿命末期状態となる。放電灯Ｌａのフィラメントｆ２が消耗しているため、正方向のランプ電圧Ｖｌａが発生し、検出電圧ＶＥが第１の基準電圧Ｖｔｈ１を下回るとコンパレータ５４１の出力レベルＳ６がローからハイとなる。それによって、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがローからハイとなるので、停止回路５５が周波数制御回路５２に停止信号を出力し、インバータ回路３の動作が停止する。
【００７８】
本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎを４１０Ｖ、抵抗Ｒ１を２０４０ｋΩ、抵抗Ｒ２を１８８０ｋΩ、抵抗Ｒ３を１６８０ｋΩ、抵抗Ｒ４を１５０ｋΩ、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を８７μＡに設定している。また、コンデンサ電圧Ｖｃ１の±２０Ｖの変動を検出できるように第１の基準電圧Ｖｔｈ１を２．５７Ｖ、第２の基準電圧Ｖｔｈ２を４．１２Ｖに設定している。したがって、第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の差を約１．５Ｖと従来よりも大きくすることができ、放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させることができる。また、本実施形態も実施形態１と同様に、寿命末期検出時の検出電圧ＶＥが抑制されるので、消費電力を低減させることができる。
【００７９】
また、負荷装着検出回路５６の放電灯Ｌａ装着有無検出時において放電灯Ｌａが装着されている場合、検出電圧ＶＥ（数４参照）は１０．４３Ｖとなり、これよりも低い値に第３の基準電圧Ｖｔｈ３を設定することで、放電灯Ｌａの装着有無を検出することができる。そして、放電灯Ｌａが未装着の場合にはインバータ回路３が動作しないように構成されている。そのため、放電灯Ｌａが装着されていない状態では、放電灯Ｌａのソケットに高電圧が印加されない。したがって、安全性の確保や放電灯点灯装置１の破損を防止することができ、放電灯Ｌａの交換時などにおいて、ユーザーが安全に作業を行うことができる。
【００８０】
なお、本実施形態では電流制御部５７を用いて放電灯Ｌａの装着有無検出時には直流電流源５４５をオフしているが、これに限定するものではない。例えば、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を２段階に設定し、放電灯Ｌａの装着有無検出時にはバイアス電流Ｉ１を低く設定することでも同様の効果を得ることができる。
【００８１】
（実施形態３）
本実施形態の放電灯点灯装置１の回路構成図を図５に示す。本実施形態では、実施形態２で説明した負荷装着検出回路５６の放電灯Ｌａの装着有無検出機能を、寿命末期検出回路５４が兼用している。なお、実施形態２と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。
【００８２】
本実施形態の寿命末期検出回路５４は、実施形態２の構成に加えて、ＡＮＤ論理素子５６２と反転論理素子５６３，５６４を備えている。したがって、本実施形態の比較部５４ｂは、コンパレータ５４１，５４２とＯＲ論理素子５４３とＡＮＤ論理素子５４４，５６３と反転論理素子５６３，５６４と第１，第２の基準電圧生成部Ｅ１，Ｅ２とで構成されている。ＡＮＤ論理素子５６２は、コンパレータ５４２とＯＲ論理素子５４３との間に介挿されている。ＡＮＤ論理素子５６２は、一方の入力端子がコンパレータ５４２の出力端子に接続され、他方の入力端子が反転論理素子５６３を介してタイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続され、出力端子がＯＲ論理素子５４３の入力端子に接続されている。
【００８３】
また、コンパレータ５４１の出力端子は、ＯＲ論理素子５４３および、反転論理素子５６４を介して電流制御部５７のＡＮＤ論理素子５７１の一方の入力端子に接続されている。また、ＡＮＤ論理素子５７１の他方の入力端子は、タイマー回路５３の第３の出力端子５３３に接続されている。
【００８４】
図６（ａ）〜（ｈ）に示すタイミングチャートを用いて、本実施形態の放電灯点灯装置１の動作について説明する。図６（ａ）は、検出電圧ＶＥを示している。図６（ｂ）は、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１を示している。図６（ｃ）は、ＡＮＤ論理素子５４４における、タイマー回路５３の第１の出力端子５３１に接続された入力端子の入力レベルＳ５を示している。図６（ｄ）は、ＡＮＤ論理素子５６２における、タイマー回路５３の第２の出力端子５３２に接続された入力端子の入力レベルＳ２を示している。図６（ｅ）は、コンパレータ５４１の出力レベルＳ６を示している。図６（ｆ）は、コンパレータ５４２の出力レベルＳ７を示している。図６（ｇ）は、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルＳ８を示している。図６（ｈ）は、駆動回路５１が出力する駆動信号Ｓ９を示している。
【００８５】
まず、時間ｔ１０において、電源が投入され直流電源２が入力電圧Ｖｉｎを生成すると、直流電源２から直流電流供給部６を介してコンデンサＣ１が充電され、検出電圧ＶＥが発生する。このときの検出電圧ＶＥは、実施形態２で説明したように数４で求められる。
【００８６】
そして、時間ｔ１１において、検出電圧ＶＥが第１の基準電圧Ｖｔｈ１を上回り、放電灯Ｌａが装着されていることを検出する。そして、コンパレータ５４１の出力レベルＳ６がハイからローとなり、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルＳ８もハイからローとなる。それによって、停止回路５５が周波数制御回路５２の動作停止を解除して、インバータ回路３の動作が開始する。このとき、周波数制御回路５２とタイマー回路５３とは、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１，ｆ２が放電を開始するために最適な予熱状態となるように、インバータ回路３の発振周波数と予熱期間Ｔ１を設定する。
【００８７】
タイマー回路５３は、インバータ回路３の動作開始からの時間を計測し、所定時間後（時間ｔ１２）に、第１の出力端子５３１の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５４４の入力レベルＳ５をローにする。それによって、放電灯Ｌａの装着有無の検出動作が停止する。
【００８８】
そして、時間ｔ１３において、タイマー回路５３は、第３の出力端子５３３の出力レベルを反転し、ＡＮＤ論理素子５７１の出力レベルＳ１をローからハイにして、スイッチ５７２をオンする。なお、スイッチ５７２をオンしたり、放電灯Ｌａが点灯すると検出電圧ＶＥが大きく変動して、第１の基準電圧Ｖｔｈ１を下回る可能性があるため、これよりも前に放電灯Ｌａの装着有無の検出動作を停止しておく必要がある。
【００８９】
予熱期間Ｔ１が経過した時間ｔ１４において、周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を変動させて、放電灯Ｌａを始動させる。周波数制御回路５２は、インバータ回路３の発振周波数を、共振回路４のチョークコイルＬ２のインダクタンスと共振用のコンデンサＣ２の容量とで決定される固有振動周波数に近づけることで、放電灯Ｌａに高電圧を印加して放電を開始させる。なお、放電が安定した後の検出電圧ＶＥが第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２の間となるように、予め抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値および直流電流減５４５の電流Ｉ１を設定しておく。
【００９０】
そして、タイマー回路５３は放電灯Ｌａが始動してからの時間を計測しており、始動期間Ｔ２が経過した時間ｔ１５において、放電灯Ｌａが所定の明るさとなるように、周波数制御回路５２はインバータ回路３の発振周波数を変動させる。また、タイマー回路５３は、第１の出力端子５３１の出力レベル（ＡＮＤ論理素子５４４の入力レベルＳ５）および、第２の出力端子５３２の出力レベル（ＡＮＤ論理素子５６２の入力レベルＳ２）を反転させることで、寿命末期検出回路５４の寿命末期検出機能を開始させる。
【００９１】
そして、所定の点灯時間Ｔ３が経過した時間ｔ１６において、放電灯Ｌａが寿命末期状態となる。図６（ａ）には、放電灯Ｌａのフィラメントｆ１が消耗して、負方向のランプ電圧Ｖｌａが発生した場合の検出電圧ＶＥを示している。このときの検出電圧ＶＥは、実施形態２と同様の数５で求められる。
【００９２】
フィラメントｆ１が消耗して負方向にランプ電圧Ｖｌａが発生し、検出電圧ＶＥが第２の基準電圧Ｖｔｈ２を上回るとコンパレータ５４２の出力レベルＳ７がローからハイとなる。それによって、ＡＮＤ論理素子５４４の出力レベルがローからハイとなるので、停止回路５５が周波数制御回路５２に停止信号を出力し、インバータ回路３の動作が停止する。
【００９３】
このように、本実施形態では、実施形態２の構成からコンパレータ５６１を削除しても、実施形態２と同様に放電灯Ｌａの装着有無を検出が可能となる。本実施形態のＡＮＤ論理素子５６２は、実施形態２と同様に、負方向のランプ電圧Ｖｌａが発生した場合における放電灯Ｌａの寿命末期検出にのみ使用するため、点灯期間Ｔ３が開始する時間ｔ１５以降にＡＮＤ論理素子５６２のマスクを解除している。一方、ＡＮＤ論理素子５４４は、放電灯Ｌａの装着有無の検出にも使用するため、電源投入（時間ｔ１０）から所定時間経過した時間ｔ１２まで間もマスクを解除している。
【００９４】
すなわち、上記のように構成することによって、放電灯Ｌａの寿命検出機能および、放電灯Ｌａの装着有無の検出機能を簡易な構成で実現することができる。したがって、実施形態２と同様に、消費電力を低減させ、放電灯Ｌａの寿命末期の検出精度を向上させることができる。さらに、放電灯Ｌａの装着有無を検出することができるので、安全性を確保することができる。
【００９５】
また、駆動回路５１，周波数制御回路５２，タイマー回路５３，寿命末期検出回路５４，停止回路５５を備えた制御回路５を、１つの集積回路で構成することで、放電灯点灯装置１を小型化することができる。
【００９６】
なお、直流電源２は、商用電源を全波整流した整流電圧を４１０Ｖの入力電圧Ｖｉｎに昇圧する昇圧チョッパー回路で構成されていてもよい。この場合、インバータ回路３が停止した状態で放電灯Ｌａの装着有無を検出する際には、昇圧チョッパー回路も停止しておく方が全波整流した整流電圧を昇圧することなく、そのまま出力することができる。そのため、インバータ回路３に印加される電圧を低く抑えることができ、より安全に使用することができる。
【００９７】
また、日本では商用の電源電圧には、主として１００Ｖ，２００Ｖ，２４２Ｖの３種類の電源がある。これらの全ての電源に対応するには、入力電圧Ｖｉｎが１４１Ｖから３４２Ｖまで大きく変動することになり、放電灯Ｌａの装着有無の検出時における検出電圧ＶＥも大幅に変動することになる。しかし、本実施形態では、放電灯Ｌａの寿命末期検出に用いる第１，第２の基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２のうち、低いほうの第１の基準電圧Ｖｔｈ１を用いて放電灯Ｌａの装着有無の検出に用いている。そのため、より低い電源電圧に対しても確実に放電灯Ｌａの装着有無を検出することができる。
【００９８】
例えば、本実施形態に構成において、抵抗Ｒ１を２０４０ｋΩ、抵抗Ｒ２を１８８０ｋΩ、抵抗Ｒ３を１６８０ｋΩ、抵抗Ｒ４を１５０ｋΩ、直流電流源５４５のバイアス電流Ｉ１を８７μＡに設定したとする。この場合、放電灯Ｌａの装着有無検出時の検出電圧ＶＥは第１の基準電圧Ｖｔｈ１と同じ２．５７Ｖとなるが、この電圧は昇圧チョッパー回路が停止した状態で商用電源が７０Ｖまで低下したときの検出電圧ＶＥと略同じ電圧である。そのため、通常の１００Ｖの商用電源であれば、電源電圧が多少変動した場合においても、放電灯Ｌａが未装着と誤って判定することなく、確実に放電灯Ｌａの装着有無を検出することができる。
【００９９】
（実施形態４）
本実施形態の照明装置１０の外観図を図７に示す。
【０１００】
本実施形態の照明装置１０は、実施形態１乃至３のいずれか１つの放電灯点灯装置１と、放電灯Ｌａと、装置本体１１とで構成されている。
【０１０１】
装置本体１１は、略矩形箱状に形成され、内部に放電灯点灯装置１を収納している。また、装置本体１１の長手方向両側に、一対のソケット１２が設けられており、このソケット１２に直管型の放電灯Ｌａが装着されている。そして、放電灯点灯装置１からソケット１２を介して放電灯Ｌａに電力が供給されて、放電灯Ｌａが点灯する。
【０１０２】
本実施形態の照明装置１０は、実施形態１乃至３のいずれか１つの放電灯点灯装置１を備えているため、消費電力を抑制し、かつ放電灯Ｌａの寿命末期を精度よく検出することができる。
【０１０３】
また、本実施形態の照明装置１０は、放電灯Ｌａを取り外して交換可能に構成されている。そこで、実施形態２または３の放電灯点灯装置１を用いることによって、放電灯Ｌａが装着されていない状態では、インバータ回路３が停止しているので、安全に放電灯Ｌａを交換することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 放電灯点灯装置
２ 直流電源
３ インバータ回路
４ 共振回路
５ 制御回路
５４ 寿命末期検出回路
５４ａ 検出部
５４ｂ 比較部
５４ｃ 直流電流バイアス部（直流電流バイアス手段）
５４ｄ 検出素子
５５ 停止回路
５４５ 直流電流源
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｌａ 放電灯
Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
Ｅ１，Ｅ２ 第１，第２の基準電圧生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を出力する直流電源と、
前記直流電源が出力する前記直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力に接続され、放電灯に直列接続されたコンデンサを有する共振回路と、
前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、
前記コンデンサの両端に発生するコンデンサ電圧を検出し、当該コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の寿命末期を検出する寿命末期検出回路とを備え、
前記寿命末期検出回路は、前記コンデンサ電圧に応じた第１の電流が供給され、前記第１の電流を分流した第２の電流が流れる直流電流バイアス手段および、前記第１の電流から前記第２の電流を引いた第３の電流が流れ、当該第３の電流に応じた検出電圧を生成する検出素子からなる検出部と、前記検出素子が生成する前記検出電圧と所定の基準電圧とを比較することで前記放電灯の寿命末期を検出する比較部とを有し、
前記制御回路は、前記比較部が前記放電灯の寿命末期を検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記比較部は、第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成部と、当該第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成部とを有し、前記検出素子が生成する前記検出電圧が、前記第１の基準電圧よりも低い場合または、前記第２の基準電圧よりも高い場合、前記放電灯が寿命末期であることを検出し、
前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を開始した後に、前記寿命末期検出回路が前記放電灯が寿命末期であることを検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させること特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記直流電源の出力に接続され、前記放電灯のフィラメントを介して前記コンデンサに直流電流を供給する直流電流供給部と、
前記直流電流バイアス手段に流れる前記第２の電流を制御する電流制御部と、
前記コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の装着有無を検出する負荷装着検出回路とを備え、
前記制御回路が前記インバータ回路の動作を開始する前において、前記電流制御部は前記第２の電流を低減させ、前記負荷装着検出回路は前記検出素子が生成する前記検出電圧と第３の基準電圧とを比較し、前記検出電圧が前記第３の基準電圧以上である場合、前記放電灯が装着されていることを検出し、
前記制御回路は、前記装着検出回路が前記放電灯が装着されていることを検出した場合、前記インバータ回路の動作を開始し、前記電流制御部は前記第２の電流を増加させることを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記第３の基準電圧は、前記第１の基準電圧生成部が生成する前記第１の基準電圧であることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記制御回路と、前記寿命末期検出回路と、前記電流制御部と、前記装着検出回路とを１つの集積回路で構成することを特徴とする請求項３または４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記寿命末期検出回路は、前記インバータ回路が動作を開始してから所定時間経過後に、前記放電灯の寿命末期の検出を開始することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、
前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯と、
前記放電灯点灯装置を収納し、前記放電灯が装着される装置本体とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
直流電圧を出力する直流電源と、
前記直流電源が出力する前記直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力に接続され、放電灯に直列接続されたコンデンサを有する共振回路と、
前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、
前記コンデンサの両端に発生するコンデンサ電圧を検出し、当該コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の寿命末期を検出する寿命末期検出回路とを備え、
前記寿命末期検出回路は、前記コンデンサ電圧に応じた第１の電流が供給され、前記第１の電流を分流した第２の電流が流れる直流電流バイアス手段および、前記第１の電流から前記第２の電流を引いた第３の電流が流れ、当該第３の電流に応じた検出電圧を生成する検出素子からなる検出部と、前記検出素子が生成する前記検出電圧と所定の基準電圧とを比較することで前記放電灯の寿命末期を検出する比較部とを有し、
前記制御回路は、前記比較部が前記放電灯の寿命末期を検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記比較部は、第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成部と、当該第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成部とを有し、前記検出素子が生成する前記検出電圧が、前記第１の基準電圧よりも低い場合または、前記第２の基準電圧よりも高い場合、前記放電灯が寿命末期であることを検出し、
前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を開始した後に、前記寿命末期検出回路が前記放電灯が寿命末期であることを検出した場合、前記インバータ回路の出力を低減させること特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記直流電源の出力に接続され、前記放電灯のフィラメントを介して前記コンデンサに直流電流を供給する直流電流供給部と、
前記直流電流バイアス手段に流れる前記第２の電流を制御する電流制御部と、
前記コンデンサ電圧に基づいて前記放電灯の装着有無を検出する負荷装着検出回路とを備え、
前記制御回路が前記インバータ回路の動作を開始する前において、前記電流制御部は前記第２の電流を低減させ、前記負荷装着検出回路は前記検出素子が生成する前記検出電圧と第３の基準電圧とを比較し、前記検出電圧が前記第３の基準電圧以上である場合、前記放電灯が装着されていることを検出し、
前記制御回路は、前記装着検出回路が前記放電灯が装着されていることを検出した場合、前記インバータ回路の動作を開始し、前記電流制御部は前記第２の電流を増加させることを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記第３の基準電圧は、前記第１の基準電圧生成部が生成する前記第１の基準電圧であることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記制御回路と、前記寿命末期検出回路と、前記電流制御部と、前記装着検出回路とを１つの集積回路で構成することを特徴とする請求項３または４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記寿命末期検出回路は、前記インバータ回路が動作を開始してから所定時間経過後に、前記放電灯の寿命末期の検出を開始することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、
前記放電灯点灯装置によって点灯される放電灯と、
前記放電灯点灯装置を収納し、前記放電灯が装着される装置本体とを備えることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【公開番号】特開２０１２−１９９１６７（Ｐ２０１２−１９９１６７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３６０２（Ｐ２０１１−６３６０２）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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