JP4832533B2 - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents
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Description
図1は実施の形態1に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図1において、本実施の形態の放電灯点灯装置は、直流電源回路1と、ハーフブリッジ型のインバータ回路と、負荷回路と、イグナイタ始動回路と、制御回路22とを備えている。
この昇圧チョッパ回路5は、制御回路22によりスイッチング素子7が高周波でオン・オフ制御されることにより、整流回路3の出力電圧を所望の直流電圧に変換する。
このインバータ回路は、昇圧チョッパ回路5からの直流電圧を交流電圧に変換し、負荷回路に供給する。
この高圧放電灯17は、例えばHIDランプ(高圧水銀ランプ)、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。
尚、高圧放電灯17は、本発明における放電灯に相当する。
充電抵抗18、ダイオード19及び充放電コンデンサ20は直列に接続され、昇圧チョッパ回路5の両出力端子間に接続される。
2端子サイリスタ21及び昇圧トランス16の1次巻線は、充放電コンデンサ20と並列に接続される。
尚、イグナイタ始動回路は、本発明における始動回路に相当する。
この制御回路22は、高圧放電灯17の電圧を検出する電圧検出手段(図示せず)、及び電流を検出する電流検出手段(図示せず)を有している。そして、検出した電圧及び電流に応じて、インバータ回路のスイッチング素子11及び12を高周波でオン・オフ制御させることによる高圧放電灯17の電力調整を行う。
このように、制御回路22は、検出した出力電圧に基づいて昇圧チョッパ回路5の出力電圧を制御する電圧フィードバック制御を行う。
尚、制御回路22は、本発明における制御手段に相当する。
次に、放電灯始動時の制御と、高圧放電灯17の立ち消えの可能性について説明する。
この第1のスイッチング素子11及び第2のスイッチング素子12の制御方式は、例えば、予め設定された第1の期間においては、第1のスイッチング素子11を高周波でオン・オフ動作させ、第2のスイッチング素子12をオフにさせる。
次いで、第2の期間においては、第2のスイッチング素子12を高周波でオン・オフ動作させ、第1のスイッチング素子11をオフにさせる。この第1の期間と第2の期間とを低周波で交互に切り替える。
この制御により、充電抵抗18及びダイオード19を介して充放電コンデンサ20に充電された充電電圧が、2端子サイリスタ21のブレークオーバー電圧に達する毎に放電され、その電圧が昇圧トランス16の1次巻線に間欠的に印加され、2次巻線に高電圧パルスが発生し、第1のスイッチング素子11及び第2のスイッチング素子12の動作による点灯周波数の矩形波電圧に重畳し、高圧放電灯17に繰り返し印加される。
この高圧放電灯17が点灯したか否かの判別は、例えば検出した高圧放電灯17の電圧が予め設定された電圧値より低くなったときに、高圧放電灯17が点灯したと判別する。
尚、これに代えて、検出した電流が予め設定された電流値よりも高くなったときに、高圧放電灯17が点灯したと判別しても良い。
この制御により、昇圧トランス16の2次巻線に発生する高電圧パルスを停止させる。
制御回路22は、高圧放電灯17が点灯した後、充電電圧が2端子サイリスタ21を非導通にさせる電圧値となるように、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を一定時間かけて低下させる。
例えば、図2に示すように、制御回路22は、高圧放電灯17の点灯を判別した後、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで段階的に低下させる。
この昇圧チョッパ回路5の出力電圧を段階的に低下させる詳細動作について、次に説明する。
以下、図3の各ステップに基づいて説明する。
制御回路22が有する記憶装置には、予め、2端子サイリスタ21が導通する電圧値から2端子サイリスタ21が導通しない電圧値までを、数段階に分割した値を電圧の高い順番に格納される。
制御回路22は、高圧放電灯17の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する。
制御回路22は、高圧放電灯17が点灯したか否かを判別する。
この判別は、高圧放電灯17の電圧値が予め定められた値より低くなったとき、又は高圧放電灯17の電流値が予め定められた値より高くなったとき、高圧放電灯17が点灯したと判別する。
制御回路22は、記憶装置に格納された電圧値の情報を、格納された順に読み出す。つまり、数段階に分割した電圧値のうち電圧の高い順に読み出す。
制御回路22は、昇圧チョッパ回路5の出力電圧が、読み出した電圧値となるように、スイッチング素子7を高周波でオン・オフ制御する。
制御回路22は、一定時間が経過するまで、ステップS105で設定した出力電圧を維持する。
制御回路22は、記憶装置から読み出した電圧値が、最後に格納された電圧値であるか否かを判断する。
最後に格納された電圧値でない場合、ステップS104に戻り、次に格納された電圧値を読み出して、ステップS104〜S107を繰り返す。
一方、最後に格納された電圧値である場合、出力電圧を低下させる動作を終了する。
このため昇圧チョッパ回路の出力電圧を低下させた場合でも、高圧放電灯17へ供給される電圧が急激に低下するのを防止することができ、高圧放電灯17への供給電力を緩やかに低下させることができる。
よって、高圧放電灯17が立ち消える可能性(リスク)を低減することができる。
したがって、高圧放電灯17の安定した点灯を継続することができる。
上記実施の形態1では、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を段階的に低下させたが、本実施の形態2では、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を緩やかに低下させる動作について説明する。
尚、本実施の形態における放電灯点灯装置の構成は、上記実施の形態1(図1)と同様であり、同一箇所には同一の符号を付する。
図4に示すように、本実施の形態2における制御回路22は、高圧放電灯17が点灯した後、充電電圧が2端子サイリスタ21を非導通にさせる電圧値となるように、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を一定時間かけて緩やかに低下させる。
この昇圧チョッパ回路5の出力電圧を緩やかに低下させる詳細動作について、次に説明する。
以下、図5の各ステップに基づいて説明する。
制御回路22が有する記憶装置には、予め、任意の係数の情報が格納される。
制御回路22は、高圧放電灯17の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する。
制御回路22は、高圧放電灯17が点灯したか否かを判別する。
この判別は、高圧放電灯17の電圧値が予め定められた値より低くなったとき、又は高圧放電灯17の電流値が予め定められた値より高くなったとき、高圧放電灯17が点灯したと判別する。
制御回路22は、記憶装置に格納された係数の情報を読み出す。
制御回路22は、電圧フィードバック制御の応答速度を遅くし、充電電圧が2端子サイリスタ21を非導通にさせる電圧値となるように、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を一定時間かけて低下させる。
即ち、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を2端子サイリスタ21が導通しない電圧値となるようにスイッチング素子7を高周波でオン・オフする制御において、格納した係数をオン時間又はオフ時間に演算して電圧フィードバック制御の応答速度(応答性)を遅くすることで、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで緩やかに低下させる。
制御回路22は、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を検出する。
制御回路22は、検出した昇圧チョッパ回路5の出力電圧が、2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで低下したか否かを判別する。つまり、2端子サイリスタ21のブレークオーバー電圧より低い電圧値となったか否かを判別する。
2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで低下していない場合、ステップS205〜S207を繰り返す。
2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで低下した場合、出力電圧を低下させる動作を終了する。
このため昇圧チョッパ回路の出力電圧を低下させた場合でも、高圧放電灯17へ供給される電圧が急激に低下するのを防止することができ、高圧放電灯17への供給電力を緩やかに低下させることができる。
よって、高圧放電灯17が立ち消える可能性(リスク)を低減することができる。
したがって、高圧放電灯17の安定した点灯を継続することができる。
上記実施の形態1〜2では、昇圧チョッパ回路5の電圧降下に起因する、高圧放電灯17の立ち消え対策として、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を一定時間かけて低下させる手段を説明した。本実施の形態3では、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を低下させる際の高圧放電灯17に供給される交流電力の定電力フィードバック制御について説明する。
尚、本実施の形態における放電灯点灯装置の構成は、上記実施の形態1(図1)と同様であり、同一箇所には同一の符号を付する。
まず、高圧放電灯17に供給される交流電力の定電力フィードバック制御について、図6を用いて説明する。
このような制御を行うことで、高圧放電灯17に供給される交流電力の定電力フィードバック制御を実施している。
以下、このような定電力フィードバック制御を「通常の定電力フィードバック制御」という。
また、制御回路22は、高圧放電灯17へ供給される電圧が低下する際は、交流電力の定電力フィードバック制御に用いる電流の目標値を、通常の定電力フィードバック制御時よりも高く設定する。
この交流電力の定電力フィードバック制御の詳細動作について、次に説明する。
以下、図7の各ステップに基づいて説明する。
制御回路22が有する記憶装置には、予め、任意の係数(1以上)の情報が格納される。
制御回路22は、高圧放電灯17の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する。
制御回路22は、高圧放電灯17が点灯したか否かを判別する。
この判別は、高圧放電灯17の電圧値が予め定められた値より低くなったとき、又は高圧放電灯17の電流値が予め定められた値より高くなったとき、高圧放電灯17が点灯したと判別する。
制御回路22は、記憶装置に格納された係数の情報を読み出す。
制御回路22は、通常の定電力フィードバック制御に用いる電流の目標値に、格納した係数を演算することで、定電力フィードバック制御に用いる電流の目標値を、通常の定電力フィードバック制御時よりも高く設定する。
制御回路22は、昇圧チョッパ回路5の出力電圧を検出する。
制御回路22は、検出した昇圧チョッパ回路5の出力電圧が、2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで低下したか否かを判別する。つまり、2端子サイリスタ21のブレークオーバー電圧より低い電圧値となったか否かを判別する。
2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで低下していない場合、ステップS305〜S307を繰り返す。
制御回路22は、2端子サイリスタ21が導通しない電圧値まで低下した場合は、電流の目標値を、通常の定電力フィードバック制御に用いる電流の目標値とする。
このため高圧放電灯17へ供給される電圧が低下した場合でも、高圧放電灯17へ流れる電流を多くすることができる。
よって、高圧放電灯17が立ち消える可能性(リスク)を低減することができる。
したがって、高圧放電灯17の安定した点灯を継続することができる。
図8は実施の形態4に係る照明器具の構成を示す図である。
図8に示すように、本実施の形態の照明器具は、上記実施の形態1〜3の何れかの放電灯点灯装置100と、この放電灯点灯装置100の負荷回路に取り付けられる高圧放電灯17と、リフレクター200とを備えている。
Claims (5)
- 放電灯が取り付けられる負荷回路と、
商用電源を整流する整流回路と、
該整流回路の出力電圧を所望の直流電圧に変換する昇圧チョッパ回路と、
該昇圧チョッパ回路からの直流電圧を交流電圧に変換し、前記負荷回路に供給するインバータ回路と、
前記負荷回路に2次巻線が挿入された昇圧トランス、該昇圧トランスの1次巻線側に接続された2端子サイリスタ、及び前記昇圧チョッパ回路の出力間に設けられた充放電回路を有し、前記充放電回路の充電電圧が上昇して前記2端子サイリスタが導通したとき、前記昇圧トランスの2次巻線に高電圧パルスを発生させる始動回路と、
少なくとも前記昇圧チョッパ回路を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記負荷回路の放電灯を始動する際、前記充放電回路の充電電圧が前記2端子サイリスタを導通させる電圧値となるように、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を上昇させ、
前記放電灯が点灯した後、前記充電電圧が前記2端子サイリスタを非導通にさせる電圧値となるように、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を一定時間かけて低下させることを特徴とする放電灯点灯装置。 - 前記制御手段は、
前記放電灯が点灯した後、前記充電電圧が前記2端子サイリスタを非導通にさせる電圧値となるように、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を段階的に低下させることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 - 前記制御手段は、
前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出し、検出した出力電圧に基づいて前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を制御する電圧フィードバック制御を行い、
前記放電灯が点灯した後、前記電圧フィードバック制御の応答速度を遅くし、
前記充電電圧が前記2端子サイリスタを非導通にさせる電圧値となるように、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を一定時間かけて低下させることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 - 前記放電灯に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記放電灯に流れる電流を検出する電流検出手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記インバータ回路を制御して、前記放電灯に供給される交流電力の定電力フィードバック制御を行い、
前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を低下させる際には、
前記放電灯に供給される交流電力の定電力フィードバック制御に用いる電流の目標値を、通常の定電力フィードバック制御時よりも高くすることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の放電灯点灯装置。 - 請求項1〜4の何れかに記載の放電灯点灯装置を備えたことを特徴とする照明器具。
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