JP2007257989A

JP2007257989A - 高圧放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2007257989A
Application number: JP2006080572A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takatsuki; 努高月
Original assignee: Osram Melco Ltd
Current assignee: Osram Melco Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-04
Also published as: DE102007012077A1

Abstract

【課題】入力電源の瞬時停電、瞬時電圧降下が起きた時に、高圧放電灯の消灯までの時間を延ばすことができる高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【解決手段】コンデンサＣ３１を含む昇圧インバータ３と、スイッチング素子Ｑ４１を含む降圧インバータ４とを有する高圧放電灯７を点灯させる高圧放電灯点灯装置１００において、昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧を検出する検出回路９と、降圧インバータ４のスイッチング素子Ｑ４１を制御する制御回路１０と、この制御回路１０に設けられ、検出回路９の検出するコンデンサＣ３１の電圧が所定電圧以下に低下する場合に、高圧放電灯７への出力電力が定常時より低い所定値になるように降圧インバータ４のスイッチング素子Ｑ４１を制御する電力切替部１０ａとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、メタルハライドランプ等の高圧放電灯点灯装置に関するもので、入力電源の瞬時停電、瞬時電圧降下が起きた時に、電源復帰まで点灯を維持させるようにした高圧放電灯点灯装置に関する。

メタルハライドランプは、定常状態で点灯した後に消灯し、直後に点灯しようとした場合、再始動するまでに、数分（４〜７分）を要する。従って、設置状況によっては、フロアの大きな面積が停電状態になる課題がある。

図４は従来の放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック図である。図４において、１０１は商用電源、１０２は電源スイッチ、１０３は整流平滑回路で、通常設計容量値以上の容量値の平滑コンデンサを備えている。１０４はランプ電力を制御するチョッパ回路、１０５は極性を切り換えるフルブリッジインバータ回路、１０６は始動器、１０７はメタルハライドランプなどの放電灯、１０８は電源停電時の無電圧を検出する入力電圧検出回路で、その検出信号でチョッパ回路１０４を制御するようになっている。

この放電灯点灯装置において、瞬時停電が発生した場合は、商用電源１０１の瞬時停電時の無電圧を入力電圧検出回路１０８で検出し、チョッパ回路１０４を低ランプ電力の調光状態とする。これにより整流平滑回路１０３の大容量の平滑コンデンサ蓄積電気エネルギーにより、電源の短時間の遮断に対しても放電灯１０７を消灯することなく、点灯を維持することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１６８７８８公報

従来の放電灯点灯装置は、電源１０１の瞬時停電時の無電圧を入力電圧検出回路１０８で検出し、チョッパ回路１０４を低ランプ電力の調光状態とするもので、瞬時電圧降下（サグ）に対しては、対応ができないという課題があった。

また、仮に瞬時電圧降下に対応するために、整流平滑回路１０３前後の電圧を検出して調光制御を行う場合は、広範囲に亘る不規則な瞬時電圧降下をカバーするためには複雑な検出回路が必要となる。複雑な検出回路を搭載しても、チラツキなどの誤動作を起こす可能性がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、入力電源の瞬時停電、瞬時電圧降下が起きた時に、高圧放電灯の消灯までの時間を延ばすことができる高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、コンデンサを含む昇圧インバータと、スイッチング素子を含む降圧インバータとを有する高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、昇圧インバータのコンデンサの電圧を検出する検出回路と、降圧インバータのスイッチング素子を制御する制御回路と、この制御回路に設けられ、検出回路の検出するコンデンサの電圧が所定電圧以下に低下する場合に、高圧放電灯への出力電力が定常時より低い所定値になるように降圧インバータのスイッチング素子を制御する電力切替部とを備えたことを特徴とする。

また、この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、コンデンサの電圧の所定電圧は、設計値の７３％前後とすることを特徴とする。

また、この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯への出力電力の定常時より低い所定値は、最小値が定常点灯時の１／２前後とすることを特徴とする。

この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、上記構成により、入力電源の瞬時停電、瞬時電圧降下が起きた時に、高圧放電灯の消灯までの時間を延ばすことができる。

実施の形態１．
図１乃至図３は実施の形態１を示す図で、図１は高圧放電灯点灯装置１００の回路図、図２は瞬時停電（電源電圧０％）又は瞬時電圧降下（電源電圧３０％、６０％）が発生した場合の、昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧の変化を示す図（（ａ）はコンデンサＣ３１の電圧の変化のデータ、（ｂ）そのグラフ）、図３はランプの出力電力を変化させて瞬時停電時にランプ点灯を維持できる時間を測定した結果を示す図である。

図１により高圧放電灯点灯装置１００の構成を説明する。整流回路２は、商用電源１から交流電力を取り込んで整流を行う、ダイオードＤ２１、ダイオードＤ２２、ダイオードＤ２３、ダイオードＤ２４で構成されるダイオードブリッジ及びこのダイオードの両出力端間に接続されるコンデンサ２１で構成される。

昇圧インバータ３は、整流回路２の高電位側出力端と一端が接続されるインダクタンスＬ３１、このインダクタンスＬ３１の他端および整流回路２の低電位側出力端と夫々ドレインおよびソースが接続されるＦＥＴＱ３１（電界効果トランジスタ）、インダクタンスＬ３１の他端とアノードが接続されるダイオードＤ３１、およびこのダイオードＤ３１のカソードと整流回路２の低電位側出力端との間に接続されるコンデンサＣ３１により構成される。

降圧インバータ４は、ダイオードＤ３１のカソードとドレインが接続されるＦＥＴＱ４１（スイッチング素子の一例）、このＦＥＴＱ４１のソースおよび整流回路２の低電位側出力端と夫々カソードおよびアノードが接続されるダイオードＤ４１、ＦＥＴＱ４１のソースと一端が接続されるインダクタンスＬ４１、このインダクタンスＬ４１の他端と整流回路２の低電位側出力端との間に接続されるコンデンサＣ４１により構成される。

点灯回路５は、コンデンサＣ４１と並列接続される直列接続のＦＥＴＱ５１、ＦＥＴＱ５２、これらＦＥＴＱ５１、ＦＥＴＱ５２と並列接続される直列接続のＦＥＴＱ５３、ＦＥＴＱ５４、始動パルス発生回路６により構成される。

検出回路９は、昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧を検出している。

制御回路１０は、通常点灯時は、降圧インバータ４のＦＥＴＱ４１のデューティ制御により降圧インバータ４から点灯回路５への所定の直流電力の供給制御を行う機能を有するほかに、電力切替部１０ａによる機能を備える。

電力切替部１０ａは、検出回路９により、昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧が所定電圧以下に降下したことを検出した場合、オン期間の短いデューティ制御信号によりＦＥＴＱ４１の制御が所定時間行われるようにする。

図２は、商用電源１の瞬時停電時又は瞬時電圧降下時の、昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧の変化を測定した結果である。昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧は、商用電源１が通常の電圧であれば、例えば２４７Ｖになるように設計されている。

瞬時停電時（図２では、電源電圧０％）には、コンデンサＣ３１の電圧が、瞬時停電前の２４７．５Ｖから、図２に示すように暫時減少し、１００ｍｓでは、高圧放電灯７が消灯する。

瞬時電圧降下時で、電源電圧が定格電圧の３０％に降下する場合は、瞬時停電時とほぼ同様にコンデンサＣ３１の電圧は変化し、やはり１００ｍｓでは、高圧放電灯７が消灯する。このように、瞬時停電ではなく、瞬時電圧降下でも高圧放電灯７は消灯するので、検出回路９により瞬時電圧降下を検出して、電力切替部１０ａにより、オン期間の短いデューティ制御信号によりＦＥＴＱ４１の制御を所定時間行うことが有効である。

また、瞬時電圧降下時で、電源電圧が定格電圧の６０％に降下する場合、コンデンサＣ３１の電圧は、１秒経過しても１４３Ｖある。高圧放電灯７は、その後消灯する。

瞬時停電時又は瞬時電圧降下時に、検出回路９の検出する昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧が、図２の例では、例えば、１８０Ｖに低下した場合に（この１８０Ｖは、昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧の設計値約２４７Ｖに対して約７３％に相当する）、電力切替部１０ａが、オン期間の短いデューティ制御信号によりＦＥＴＱ４１の制御を所定時間行うようにする。

そのようにすれば、図２の例で、電源電圧０％（瞬時停電時）の場合、瞬時停電発生より２０ｍｓ弱で電力切替部１０ａが動作する。

また、図２の例で、電源電圧３０％（瞬時電圧降下時）の場合、瞬時電圧降下発生より２０ｍｓ強で電力切替部１０ａが動作する。

また、図２の例で、電源電圧６０％（瞬時電圧降下時）の場合、瞬時電圧降下発生より３０ｍｓ弱で電力切替部１０ａが動作する。

オン期間の短いデューティ制御信号によりＦＥＴＱ４１の制御を所定時間行うことにより、高圧放電灯７の瞬時停電からの消灯までの時間を、どの程度長くできるか測定した一例を以下に示す。

図３は、高圧放電灯７にＨＣＩ−ＴＣ／Ｅ７０Ｗ、高圧放電灯点灯装置１００に７０Ｗのものを使用して、瞬時停電時にランプ点灯を維持できる時間を測定した結果を示す。尚、図３で、瞬時停電から消灯までの時間は、定常点灯時を１００としたときの割合で示す。

図３に示すように、出力電力が９０Ｗでは、瞬時停電から消灯までの時間は、定常点灯時の６４％に低下する。

また、出力電力が５４Ｗでは、瞬時停電から消灯までの時間は、定常点灯時の１５５％に増加する。

また、出力電力が３６Ｗ（定常点灯時の１／２）では、瞬時停電から消灯までの時間は、定常点灯時の２００％（２倍）に増加する。

このように、高圧放電灯点灯装置１００の出力電力を落とせば、瞬時停電から消灯までの時間を延ばすことができる。

但し、高圧放電灯点灯装置１００の出力電力は、定常点灯時の出力電力の１／２の出力電力を最小値とする。

我が国の電力事情からすると、瞬時電圧降下の持続時間は最大電源周波数の３サイクルである。従って、瞬時電圧降下の持続時間は、５０Ｈｚで最大６０ｍｓ、６０Ｈｚで最大５０ｍｓである。本実施の形態では、上記のとおり、瞬時電圧降下発生から２０ｍｓ乃至３０ｍｓ経過後に、電力切替部１０ａが動作するので、上記我が国の電力事情における瞬時電圧降下に対応可能である。

実施の形態１を示す図で、高圧放電灯点灯装置１００の回路図である。実施の形態１を示す図で、瞬時停電（電源電圧０％）又は瞬時電圧降下（電源電圧３０％、６０％）が発生した場合の、昇圧インバータ３のコンデンサＣ３１の電圧の変化を示す図（（ａ）はコンデンサＣ３１の電圧の変化のデータ、（ｂ）そのグラフ）である。実施の形態１を示す図で、ランプの出力電力を変化させて瞬時停電時にランプ点灯を維持できる時間を測定した結果を示す図である。従来の放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１商用電源、２整流回路、３昇圧インバータ、４降圧インバータ、５点灯回路、６始動パルス発生回路、７高圧放電灯、９検出回路、１０制御回路、１０ａ電力切替部、１００高圧放電灯点灯装置、１０１商用電源、１０２スイッチ、１０３整流平滑回路、１０４チョッパ回路、１０５フルブリッジインバータ回路、１０６始動器、１０７放電灯、１０８入力電圧検出回路。

Claims

コンデンサを含む昇圧インバータと、スイッチング素子を含む降圧インバータとを有する高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、
前記昇圧インバータの前記コンデンサの電圧を検出する検出回路と、
前記降圧インバータの前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
この制御回路に設けられ、前記検出回路の検出する前記コンデンサの電圧が所定電圧以下に低下する場合に、前記高圧放電灯への出力電力が定常時より低い所定値になるように前記降圧インバータの前記スイッチング素子を制御する電力切替部とを備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
前記コンデンサの電圧の前記所定電圧は、設計値の７３％前後とすることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
前記高圧放電灯への出力電力の定常時より低い所定値は、最小値が定常点灯時の１／２前後とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。