JP5264697B2 - 放電灯点灯装置および照明器具 - Google Patents

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Description

この発明は、放電灯点灯装置およびこの放電灯点灯装置を備えた照明器具に関するものである。
従来、昇圧チョッパ回路を有する電源駆動の装置においては、電源電圧の瞬間的な停止(例えば数十ms以下程度。場合によっては低下も含む。以下、瞬停という)により、昇圧チョッパ回路の出力電圧が低下すると、昇圧チョッパ回路の出力電圧を目標値に近づけるように動作する。このとき、通常と同じ動作で昇圧すれば、瞬停から復帰した際に、昇圧回路を介し、例えばインバータ回路を構成するコンデンサに大量の電流が供給されてしまい、目標値を瞬間的に大きく上回ってしまうことがある。
そこで、昇圧チョッパ回路の出力電圧に許容下限値を設け、昇圧回路の出力電圧が許容下限値以下に低下した際に、遮断器によって供給電源を遮断することにより、瞬停等により生じるオーバーシュートを未然に防止するようにした装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここで、許容下限値については、瞬停から復帰した際(以下、瞬停復帰時という)の動作において、オーバーシュートにより回路の出力電圧の許容上限値を一時的に超えてしまうような値とする。
特開2001−286184号公報(第1図、第2図)
しかし、放電灯点灯装置においては、昇圧チョッパ回路の出力電圧が許容下限値以下に低下した際に、遮断器によって供給電源を遮断すると、瞬停復帰時においても昇圧チョッパ回路の出力電圧が上昇せずに、放電灯が立ち消えてしまうという問題がある。
また、放電灯が点灯している状態と立ち消えた状態とでは、負荷のインピーダンスが異なる。このため、許容下限値についても、負荷の状態により異なってしまうなどの問題がある。
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、電源電圧の瞬停が発生した場合においても、瞬停復帰時のオーバーシュートにより回路部品に過大な電圧が印加されるのを防ぐとともに、放電灯の安定した点灯を維持することができる放電灯点灯装置、およびその放電灯点灯装置を用いた照明器具を得るものである。
この発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯が取り付けられる負荷回路と、電源を整流する整流回路と、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、整流回路の出力電圧を検出する整流回路電圧検出手段と、昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出する昇圧回路電圧検出手段と、少なくとも昇圧チョッパ回路の動作制御を行う制御手段とを備え、制御手段は、整流回路電圧検出手段の検出に係る電圧に基づいて電源の瞬間停止により昇圧チョッパ回路の出力電圧が低下したものと判断すると、昇圧チョッパ回路が有するスイッチング素子に対し、昇圧回路電圧検出手段の検出に係る電圧に基づいて通常時のオン期間に設定した期間よりも、短いオン期間を設定してスイッチング制御を行い、昇圧チョッパ回路の出力電圧を、一定時間かけて上昇させるように昇圧チョッパ回路の動作制御を行うものである。
この発明の放電灯点灯装置によれば、電源の瞬停が発生したものと判別すると、制御手段は、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を通常時の制御よりもオン期間を短くするように昇圧チョッパ回路の動作を制御し、一定時間かけて上昇させるようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時に、昇圧チョッパ回路3の出力電圧がオーバーシュートしてしまうことがなく、放電灯点灯装置の回路部品へ過大な電圧が印加されるのを防ぐことができる。また、電源からの電力を遮断しないで制御を行うことで、放電灯の立ち消え等がなく、安定した点灯を維持することができる。
実施の形態1を示す図で、放電灯点灯装置等の構成を示す回路図。 実施の形態1を示す図で、制御回路の動作を示すフローチャートを表す図。 実施の形態2を示す図で、制御回路の動作を示すフローチャートを表す図。 実施の形態3を示す図で、制御回路の動作を示すフローチャートを表す図。 実施の形態4を示す図で、制御回路の動作を示すフローチャートを表す図。 実施の形態5を示す図で、制御回路の動作を示すフローチャートを表す図。 実施の形態6を示す図で、制御回路の動作を示すフローチャートを表す図。 実施の形態7を示す図で、制御回路の動作を示すフローチャートを表す図。 実施の形態8を示す図で、照明器具の構成を示す図。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置を中心とするシステムの構成を示す回路図である。
図1において、放電灯点灯装置は、交流電源1からの交流電力を直流電力に整流する整流回路2と、整流回路2の出力端子間に接続された昇圧チョッパ回路3と、昇圧チョッパ回路3の出力端子間に接続された電力変換部4と、制御回路5とを備えている。
昇圧チョッパ回路3は、インダクタ6を介して整流回路2の出力端子とスイッチング素子7とを並列に接続する。また、順極性のダイオード8を介して電力変換部4と接続する。
電力変換部4のインバータ回路は、昇圧チョッパ回路3の出力間に接続された第1の電解コンデンサ9および第2の電解コンデンサ10の直列回路と、この第1の電解コンデンサ9および第2の電解コンデンサ10の直列回路に並列に接続された、第1のスイッチング素子11および第2のスイッチング素子12の直列回路とから構成されている。
このインバータ回路は、昇圧チョッパ回路3からの直流電圧を交流電圧に変換し、電力変換部4の負荷回路に供給する。
電力変換部4の負荷回路は、インダクタ13と、コンデンサ14と、コンデンサ15とを有している。そして、負荷回路には高圧放電灯17が取り付けられる。
インダクタ13およびコンデンサ14は、第1のスイッチング素子11および第2のスイッチング素子12の接続点と、第1の電解コンデンサ9および第2の電解コンデンサ10の接続点との間に、直列に接続される。
また、コンデンサ15は、インダクタ13およびコンデンサ14の接続点とグランドとの間に接続される。
本発明における放電灯となる高圧放電灯17は、昇圧トランス16の2次巻線と直列に接続され、コンデンサ14と並列に接続される。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。
始動回路18は、昇圧トランス16の2次巻線に高電圧パルスを印加するイグナイタの役割を果たす。
制御手段である制御回路5は、整流回路2の出力電圧を検出する整流回路電圧検出手段21および昇圧チョッパ回路3の出力電圧を検出する昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧に基づいて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を、高周波でオン・オフ制御(スイッチング制御)させることにより、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を所望の直流電圧に変換する。ここで、瞬停の発生を検出する必要があるため、一般的な瞬停の時間よりも短い間隔で検出を行うものとする。
また、高圧放電灯17の両端間に印加される電圧を検出する放電灯電圧検出手段23、高圧放電灯17を流れる電流を検出する放電灯電流検出手段24の検出に係る電圧、電流に基づいて、インバータ回路のスイッチング素子11および12を、高周波でオン・オフ制御させることによって、高圧放電灯17の電力調整を行う。
ここで、制御回路5は、例えば、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)等の演算装置で構成される。そして、制御回路5は、復帰タイマを有している。制御装置5は、瞬停が発生したものと判別すると、復帰タイマに1以上の所定値(自然数)を設定する。この所定値は、瞬停から復帰した後に、通常時に行うフィードバック制御ではなく、瞬停復帰時に係る昇圧チョッパ回路3の出力電圧制御の処理を行う回数となる。そのため、出力電圧を上昇させるために費やす一定時間との関係で所定値を設定する。
以上、高圧放電灯点灯装置の構成について説明した。
次に、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が、交流電源1の瞬停発生によりオーバーシュートする現象について説明する。
制御回路5は、上記のように、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が予め設定した目標電圧となるように、検出した整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に応じて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を高周波でオン・オフ制御する。
このような放電灯点灯装置において、交流電源1の瞬停により、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が低下すると、昇圧チョッパ回路3は出力電圧を目標値に近づけるように動作する。このため、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間が長くなり(周波数が低下する)、交流電源1の瞬停復帰時において大量の電流が供給されてしまい、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が目標値を瞬間的に大きく上回ってしまう。
こうした交流電源1の瞬停に起因する不都合を回避するための制御回路5による装置の動作に係る処理について、次に説明する。
図2は実施の形態1に係る制御回路5の動作を示すフローチャートである。以下、図2の各ステップに基づいて説明する。
(S101)
制御回路5は、整流回路電圧検出手段21および昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧を整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧として検出する。
(S102)
制御回路5は、検出した整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に応じて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間を算出する。S102において算出するオン期間は、通常時に行う、整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に基づくフィードバック制御において算出する内容と同じものとし、例えば、昇圧チョッパ回路3が行う昇圧の目標値に基づいて算出する。
(S103)
制御回路5は、検出した整流回路2の出力電圧に基づいて、交流電源1の瞬停が発生したかどうかを判別する。交流電源1の瞬停が発生していないと判別した場合には、ステップS105に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したかどうかを判別するための基準については特に限定するものではない。例えば、整流回路2の出力電圧が0Vの状態を1回検出する、所定回数連続して検出する等を基準として瞬停が発生したものと判別するようにしてもよい(以下、同じ)。
(S104)
一方、ステップS103において、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、復帰タイマに所定値を設定する。この設定により、交流電源1の瞬停から復帰した際に、所定値に対応する処理回数分、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常時に行うフィードバック制御(通常のフィードバック制御)よりもオン期間を短くすることで、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を一定時間かけて上昇させることができる。
(S105)
ステップS103で交流電源1が瞬停したものと判別しなかった場合、制御回路5は、復帰タイマの値に基づいて、交流電源1の瞬停から復帰した直後であるかどうかを判別する。交流電源1の瞬停から復帰した直後でないと判別すると、ステップS108に移行する。ここで、本実施の形態では、復帰タイマの値が0であるかどうかにより瞬停から復帰した直後であるかどうかの判別を行い、復帰タイマの値が0であれば瞬停から復帰した直後ではないと判別する(以下においても同じであるものとする)。
(S106)
ステップS105で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別すると、制御回路5は、復帰タイマの値から1を減算する。ここでは1減算するものとしているが、この値に限定するものではない(以下においても同じである)。
(S107)
ステップS103で交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、またはステップS105で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別した場合、制御回路5は、ステップS102で算出したスイッチング素子7のオン期間に1以下の係数を乗算する。ここで、スイッチング素子7のオン期間が通常時に行うフィードバック制御より短くなるようにするため、係数については、1以下の任意の値を予め設定しておくようにする。この係数を小さくするに従って、スイッチング素子7のオン期間が短くなり、昇圧チョッパ回路3の出力電圧において、上昇する電圧幅を小さくすることができる(このため、所定の電圧まで昇圧させる時間も長くなる)。
(S108)
制御回路5は、スイッチング素子7のオン期間を確定して、ステップS101に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、瞬停から復帰した直後であると判別した場合にはステップS107で算出したオン期間が確定することになり、それ以外の場合にはステップS102で算出したオン期間が確定することになる。
以上のように、実施の形態1に係る放電灯点灯装置によれば、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を、通常時に行うフィードバック制御よりもオン期間を短くするように、スイッチング動作の制御を行うようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時に、昇圧チョッパ回路3の出力電圧がオーバーシュートしてしまうことがない。このため、電力変換部4の回路部品へ過大な電圧が印加されるのを防ぐことができる。また、電力を遮断せずに行うことができるので、例えば高圧放電灯の立ち消え等もなく、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。
実施の形態2.
上記の実施の形態1では、交流電源1の瞬停が発生した場合に、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりもオン期間を短くして一定時間で昇圧させる制御を行うことについて説明した。本実施の形態では、交流電源1の瞬停が発生した際は、昇圧チョッパ回路3の出力電圧値に応じて、スイッチング素子7のオン期間を短くする割合を変えた場合について説明する。ここで、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で説明した図1の構成と同様であるため、符号等を流用して説明する。
図3は実施の形態2に係る制御回路5の動作を示すフローチャートである。以下、図3の各ステップに基づいて説明する。
(S201)
制御回路5は、整流回路電圧検出手段21および昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧を整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧として検出する。
(S202)
制御回路5は、検出した整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に応じて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間を算出する。
(S203)
制御回路5は、検出した整流回路2の出力電圧に基づいて、交流電源1の瞬停が発生しているかどうかを判別する。交流電源1の瞬停が発生していないと判別した場合には、ステップS205に移行する。
(S204)
一方、ステップS203において、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、復帰タイマに所定値を設定する。この設定により、交流電源1の瞬停から復帰した際に、所定値に対応する処理回数分、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりもオン期間を短くすることで、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を一定時間かけて上昇させることができる。
(S205)
ステップS203で交流電源1が瞬停したものと判別しなかった場合、制御回路5は、復帰タイマの値に基づいて、交流電源1の瞬停から復帰した直後であるかどうかを判別する。交流電源1の瞬停から復帰した直後でないと判別すると、ステップS209に移行する。
(S206)
ステップS205で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別すると、制御回路5は、復帰タイマの値から1を減算する。
(S207)
ステップS203で交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、またはステップS205で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別した場合、制御回路5は、昇圧チョッパ回路3の検出電圧と目標電圧との差分に基づいて係数を算出する。
ここで、係数は、瞬停復帰時のスイッチング素子7のオン期間を通常のフィードバック制御より短くするためのものである。そこで、例えば差分が0の場合には係数を1(変化なし)とし、差分が大きくなるほど係数を小さくしていくようにして、スイッチング素子7のオン期間を短くし、昇圧チョッパ回路3の出力電圧において、上昇する電圧幅が小さくなるようにする。
(S208)
制御回路5は、ステップS202で算出したスイッチング素子7のオン期間に、ステップ207で算出した係数を乗算した新たなオン期間を算出する。
(S209)
制御回路5は、スイッチング素子7のオン期間を確定して、ステップS201に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、瞬停から復帰した直後であると判別した場合にはステップS208で算出したオン期間が確定することになり、それ以外の場合にはステップS202で算出したオン期間が確定することになる。
以上のように、実施の形態2に係る放電灯点灯装置によれば、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、スイッチング素子7のオン期間を短くする制御を行うようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時に、オーバーシュートによる過大な電圧の印加を防ぎ、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。また、昇圧チョッパ回路3の出力電圧と目標電圧との差分に基づいてスイッチング素子7のオン期間を設定するようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時における昇圧チョッパ回路3の出力電圧の上昇電圧幅を最適化し、電圧のオーバーシュートをさらに抑え、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が目標電圧に安定するまで時間を短くすることができる。
実施の形態3.
実施の形態2では、昇圧チョッパ回路3の出力電圧値に応じて、スイッチング素子7のオン期間を短くする割合を変えることについて説明した。本実施の形態では、高圧放電灯17の両端間の電圧または流れる電流に応じて、スイッチング素子7のオン期間を短くする割合を変える実施の形態について説明する。ここで、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で説明した図1の構成と同様であるため、符号等を流用して説明する。
図4は実施の形態3に係る制御回路5の動作を示すフローチャートである。以下、図4の各ステップに基づいて説明する。
(S301)
制御回路5は、整流回路電圧検出手段21および昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧を整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧として検出する。また、放電灯電圧検出手段23の検出に係る高圧放電灯17の両端の電圧または放電灯電流検出手段24の検出に係る電流の値を検出する。
(S302)
制御回路5は、検出した整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に応じて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間を算出する。
(S303)
制御回路5は、検出した整流回路2の出力電圧に基づいて、交流電源1の瞬停が発生しているかどうかを判別する。交流電源1の瞬停が発生していないと判別した場合には、ステップS305に移行する。
(S304)
一方、ステップS303において、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、復帰タイマに所定値を設定する。この設定により、交流電源1の瞬停から復帰した際に、所定値に対応する処理回数分、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりもオン期間を短くすることで、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を一定時間かけて上昇させることができる。
(S305)
ステップS303で交流電源1が瞬停したものと判別しなかった場合、制御回路5は、復帰タイマの値に基づいて、交流電源1の瞬停から復帰した直後であるかどうかを判別する。交流電源1の瞬停から復帰した直後でないと判別すると、ステップS309に移行する。
(S306)
ステップS305で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別すると、制御回路5は、復帰タイマの値から1を減算する。
(S307)
ステップS303で交流電源1の瞬停であると判別した場合、またはステップS305で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別した場合、制御回路5は、放電灯電圧検出手段23の検出に係る高圧放電灯17の両端の電圧または放電灯電流検出手段24の検出に係る電流の値に基づいて係数を算出する。
この係数については、高圧放電灯17が定格電力で点灯する際の電圧値または電流値の場合を1とし、これよりも電圧値が大きくなる、または電流値が小さくなるに従って係数を小さくなるような式に基づいて算出する。算出した係数により、スイッチング素子7のオン期間を短くし、昇圧チョッパ回路3の出力電圧において、上昇する電圧幅が小さくなるようにする。
(S308)
制御回路5は、ステップS302で算出したスイッチング素子7のオン期間に、ステップ307で算出した係数を乗算した新たなオン期間を算出する。
(S309)
制御回路5は、スイッチング素子7のオン期間を確定させて、ステップS301に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、瞬停から復帰した直後であると判別した場合にはステップS308で算出したオン期間を確定させることになり、それ以外の場合にはステップS302で算出したオン期間を確定させることになる。
以上のように、実施の形態3に係る放電灯点灯装置によれば、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、スイッチング素子7のオン期間を短くする制御を行うようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時に、オーバーシュートによる過大な電圧の印加を防ぎ、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。また、スイッチング素子7のオン期間が同じであっても、高圧放電灯17を含む負荷のインピーダンスが高くなるに従って、瞬停復帰時のオーバーシュート電圧が大きくなる。このため、高圧放電灯17の状態により、高圧放電灯17の両端間の電圧が大きくなる、または電流が小さくなるに従って、スイッチング素子7のオン期間が短くなるようにオン期間を設定し、制御するようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時における昇圧チョッパ回路3の出力電圧の上昇電圧幅を最適化し、オーバーシュートをさらに抑え、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が目標電圧に安定するまでの時間を短くすることができる。
ここで、制御回路5には、実施の形態1〜2で説明した処理と実施の形態3で説明した処理とを任意に組み合わせた処理を行わせるようにすることができる。
実施の形態4.
実施の形態1から3では、交流電源1において瞬停が発生した際に、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間を短くする制御を行う放電灯点灯装置について説明した。本実施の形態では、交流電源1の瞬停が発生した際に、スイッチング素子7の休止期間を長くする実施の形態を示す。ここで、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で説明した図1の構成と同様であるため、符号等を流用して説明する。
まず、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン・オフ制御について説明する。
制御回路5は、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が予め設定した目標電圧となるように、検出した整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に応じて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間を算出する。
一方、スイッチング素子7の休止期間は、オン期間が終了した後、昇圧チョッパ回路3のインダクタ6に流れる電流のゼロクロスが検出され、再びスイッチング素子7がオンとなるまでの間となる。
このような放電灯点灯装置において、交流電源1の瞬停により、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が低下すると、昇圧チョッパ回路3は出力電圧をはやく目標値に近づけるように動作する。このため、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間が長くなる。一方、昇圧チョッパ回路3のインダクタ6に流れる電流は減少するため、スイッチング素子7の休止期間は短くなり、交流電源1の瞬停から復帰時において大量の電流が供給されてしまい、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が目標値を瞬間的に大きく上回ってしまう。
こうした交流電源1の瞬停に起因する不都合を回避するための制御回路5による装置の動作に係る処理について、次に説明する。
図5は実施の形態4に係る制御回路5の動作を示すフローチャートである。以下、図5の各ステップに基づいて説明する。
(S401)
制御回路5は、整流回路電圧検出手段21および昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧を整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧として検出する。
(S402)
制御回路5は、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7の休止期間の値を0に設定する。この休止期間は、上記のように、昇圧チョッパ回路3のインダクタ6に流れる電流のゼロクロスを検出されて再びオン期間が開始される前に設ける期間であるものとし、休止期間中は、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7がオフとなるようにする。
(S403)
制御回路5は、検出した整流回路2の出力電圧に基づいて、交流電源1の瞬停が発生したかどうかを判別する。交流電源1の瞬停が発生していないと判別した場合には、ステップS405に移行する。
(S404)
一方、ステップS403において、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、復帰タイマに所定値を設定する。この設定により、交流電源1の瞬停から復帰した際に、所定値に対応する処理回数分、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりも休止期間を長くすることで、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を一定時間かけて上昇させることができる。
(S405)
ステップS403で交流電源1が瞬停したものと判別しなかった場合、制御回路5は、復帰タイマの値に基づいて、交流電源1の瞬停から復帰した直後であるかどうかを判別する。交流電源1の瞬停から復帰した直後でないと判別すると、ステップS408に移行する。
(S406)
ステップS405で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別すると、制御回路5は、復帰タイマの値から1を減算する。
(S407)
ステップS403で交流電源1の瞬停であると判別した場合、またはステップS405で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別した場合、制御回路5は、ステップS402で設定したスイッチング素子7の休止期間に0よりも大きい期間設定値を加算する。期間設定値を大きく設定するに従って、スイッチング素子7の休止期間が長くなり、昇圧チョッパ回路3の出力電圧において、上昇する電圧幅を小さくすることができる(このため、所定の電圧まで昇圧させる時間も長くなる)。
(S408)
制御回路5は、スイッチング素子7の休止期間を確定して、ステップS401に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、瞬停から復帰した直後であると判別した場合には、ステップS407で設定した休止期間(期間設定値となる)を確定することになり、それ以外の場合にはステップS402で設定した休止期間(0となる)を確定することになる。
以上のように、実施の形態4に係る放電灯点灯装置によれば、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、スイッチング素子7の休止期間(オフ期間)を長くする制御を行うようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時に、オーバーシュートによる過大な電圧の印加を防ぎ、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。
ここで、制御回路5には、実施の形態1〜3で説明した処理と実施の形態4で説明した処理とを任意に組み合わせた処理を行わせるようにすることができる。
実施の形態5.
上記の実施の形態4では、交流電源1の瞬停が発生した場合に、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりも休止期間を長くする制御を行うことについて説明した。本実施の形態では、交流電源1の瞬停が発生した際は、昇圧チョッパ回路3の出力電圧値に応じて、スイッチング素子7の休止期間を長くする割合を変える実施の形態について説明する。ここで、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で説明した図1の構成と同様であるため、符号等を流用して説明する。
図6は実施の形態5に係る制御回路5の動作を示すフローチャートである。以下、図6の各ステップに基づいて説明する。
(S501)
制御回路5は、整流回路電圧検出手段21および昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧を整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧として検出する。
(S502)
制御回路5は、実施の形態4と同様に、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7の休止期間を0に設定する。
(S503)
制御回路5は、検出した整流回路2の出力電圧に基づいて、交流電源1の瞬停が発生したかどうかを判別する。交流電源1の瞬停が発生していないと判別した場合には、ステップS505に移行する。
(S504)
一方、ステップS503において、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、復帰タイマに所定値を設定する。この設定により、交流電源1の瞬停から復帰した際に、所定値に対応する処理回数分、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりも休止期間を長くすることで、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を一定時間かけて上昇させることができる。
(S505)
ステップS503で交流電源1が瞬停したものと判別しなかった場合、制御回路5は、復帰タイマの値に基づいて、交流電源1の瞬停から復帰した直後であるかどうかを判別する。交流電源1の瞬停から復帰した直後でないと判別すると、ステップS509に移行する。
(S506)
ステップS505で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別すると、制御回路5は、復帰タイマの値から1を減算する。
(S507)
ステップS503で交流電源1の瞬停であると判別した場合、またはステップS405で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別した場合、制御回路5は、昇圧チョッパ回路3の検出電圧と目標電圧との差分に基づいて期間設定値を算出する。
ここで、昇圧チョッパ回路3の検出電圧と目標電圧との差分が0の場合に期間設定値が0となるようにする。そして、差分が大きくなるに従って期間設定値が大きくなるようにすることで、スイッチング素子7の休止期間を長くし、昇圧チョッパ回路3の出力電圧において、上昇する電圧幅が小さくなるようにする。
(S508)
制御回路5は、ステップS502で設定したスイッチング素子7の休止期間に、ステップ507で算出した期間設定値を加算した新たな休止期間を算出する。
(S509)
制御回路5は、スイッチング素子7の休止期間を確定して、ステップS501に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、瞬停から復帰した直後であると判別した場合にはステップS508で算出した休止期間を確定することになり、それ以外の場合にはステップS502で設定した休止期間を確定することになる。
以上のように、実施の形態5に係る放電灯点灯装置によれば、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、スイッチング素子7の休止期間を長くする制御を行うようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時に、オーバーシュートによる過大な電圧の印加を防ぎ、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。また、昇圧チョッパ回路3の出力電圧と目標電圧との差分に基づいてスイッチング素子7の休止期間を設定するようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時における昇圧チョッパ回路3の出力電圧の上昇電圧幅を最適化し、電圧のオーバーシュートをさらに抑え、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が目標電圧に安定するまで時間を短くすることができる。
ここで、制御回路5には、実施の形態1〜3で説明した処理と実施の形態5で説明した処理とを任意に組み合わせた処理を行わせるようにすることができる。
実施の形態6.
上記の実施の形態5では、昇圧チョッパ回路3の出力電圧値に応じて、スイッチング素子7の休止期間を長くする割合を変えることについて説明した。本実施の形態では、高圧放電灯17の両端間の電圧または流れる電流に応じて、スイッチング素子7の休止期間を長くする割合を変える実施の形態について説明する。ここで、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で説明した図1の構成と同様であるため、符号等を流用して説明する。
図7は実施の形態6に係る制御回路5の動作を示すフローチャートである。以下、図7の各ステップに基づいて説明する。
(S601)
制御回路5は、整流回路電圧検出手段21および昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧を整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧として検出する。また、放電灯電圧検出手段23の検出に係る高圧放電灯17の両端の電圧または放電灯電流検出手段24の検出に係る電流の値を検出する。
(S602)
制御回路5は、実施の形態4、5と同様に、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7の休止期間を0に設定する。
(S603)
制御回路5は、検出した整流回路2の出力電圧に基づいて、交流電源1の瞬停が発生したかどうかを判別する。交流電源1の瞬停が発生していないと判別した場合には、ステップS605に移行する。
(S604)
一方、ステップS603において、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、復帰タイマに所定値を設定する。この設定により、交流電源1の瞬停から復帰した際に、所定値に対応する処理回数分、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりも休止期間を長くすることで、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を一定時間かけて上昇させることができる。
(S605)
ステップS603で交流電源1が瞬停したものと判別しなかった場合、制御回路5は、復帰タイマの値に基づいて、交流電源1の瞬停から復帰した直後であるかどうかを判別する。交流電源1の瞬停から復帰した直後でないと判別すると、ステップS609に移行する。
(S606)
ステップS605で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別すると、制御回路5は、復帰タイマの値から1を減算する。
(S607)
ステップS603で交流電源1の瞬停であると判別した場合、またはステップS605で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別した場合、制御回路5は、放電灯電圧検出手段23の検出に係る高圧放電灯17の両端の電圧または放電灯電流検出手段24の検出に係る電流の値に基づいて期間設定値を算出する。このとき、電圧値が大きくなる、または電流値が小さくなるに従って期間設定値が大きくなるようにする。そして、算出した期間設定値により、スイッチング素子7の休止期間を長くし、昇圧チョッパ回路3の出力電圧において、上昇する電圧幅が小さくなるようにする。
(S608)
制御回路5は、ステップS602で設定したスイッチング素子7の休止期間に、ステップ607で算出した期間設定値を加算した新たな休止期間を算出する。
(S609)
制御回路5は、スイッチング素子7の休止期間を確定して、ステップS601に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、瞬停から復帰した直後であると判別した場合にはステップS608で算出した休止期間を確定することになり、それ以外の場合にはステップS602で設定した休止期間を確定することになる。
以上のように、実施の形態6に係る放電灯点灯装置によれば、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、スイッチング素子7の休止期間を長くする制御を行うようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時に、オーバーシュートによる過大な電圧の印加を防ぎ、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。また、スイッチング素子7のオン期間が同じであっても、高圧放電灯17を含む負荷のインピーダンスが高くなるに従って、瞬停復帰時のオーバーシュート電圧が大きくなる。このため、高圧放電灯17の状態により、高圧放電灯17の両端間の電圧が大きくなる、または電流が小さくなるに従って、スイッチング素子7の休止期間が長くなるように休止期間を設定し、制御するようにしたので、交流電源1の瞬停復帰時における昇圧チョッパ回路3の出力電圧の上昇電圧幅を最適化し、オーバーシュートをさらに抑え、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が目標電圧に安定するまでの時間を短くすることができる。
ここで、制御回路5には、実施の形態1〜3で説明した処理と実施の形態6で説明した処理とを任意に組み合わせた処理を行わせるようにすることができる。
実施の形態7.
実施の形態1〜6では、制御回路5が、交流電源1において瞬停が発生したと判別した直後から、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7に対し、通常のフィードバック制御よりもオン期間を短くする、または休止期間を長くする制御を行う放電灯点灯装置を説明した。
本実施の形態では、交流電源1において瞬停が発生したと判別した場合でも、昇圧チョッパ回路3の出力電圧があらかじめ設定した許容下限値よりも低下していないと判断すると、通常のフィードバック制御を行うようにした実施の形態を示すものである。ここで、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で説明した図1の構成と同様であり、同一箇所には同一の符号を付する。
まず、交流電源1の瞬停から復帰した際、昇圧チョッパ回路3の出力電圧によって、オーバーシュートする電圧が異なる現象について説明する。
制御回路5は、上記のように、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が予め設定した目標電圧となるように、検出した整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に応じて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を高周波でオン・オフ制御する。
このような放電灯点灯装置において、交流電源1の瞬停により、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が低下すると、昇圧チョッパ回路3は出力電圧をはやく目標値に近づけるように動作する。このため、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が低下するに従って、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間が長くなる。昇圧チョッパ回路3の出力電圧が著しく低下した場合には、よりはやく目標値に近づけるように動作するため、オーバーシュート電圧も大きくなる。
一方で、昇圧チョッパ回路3の出力電圧の低下幅が小さい場合には、交流電源1の瞬停から復帰しても、オーバーシュート電圧が回路の許容上限値を超えないことがある。
このことから、昇圧チョッパ回路3の出力電圧に許容下限値を設け、許容下限値よりも低い出力電圧にならなければ、通常のフィードバック制御を続けるようにする。ここで、許容下限値については、交流電源1の瞬停復帰時におけるオーバーシュート電圧が回路の許容上限値を超えないような値とする。
そして、許容下限値よりも低い出力電圧であれば、実施の形態1〜6で示したように、通常のフィードバック制御よりもオン期間を短くする、または休止期間を長くする制御を行うようにする。
図8は実施の形態7に係る許容下限値に基づく処理を実施の形態1で説明した動作処理と組み合わせた場合の制御回路5の動作を示すフローチャートである。以下、図8の各ステップに基づいて説明する。
(S701)
制御回路5は、整流回路電圧検出手段21および昇圧回路電圧検出手段22の検出に係る電圧を整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧として検出する。
(S702)
制御回路5は、検出した整流回路2および昇圧チョッパ回路3の出力電圧に応じて、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7のオン期間を算出する。
(S703)
制御回路5は、検出した整流回路2の出力電圧に基づいて、交流電源1の瞬停が発生したかどうかを判別する。交流電源1の瞬停が発生していないと判別した場合には、ステップS706に移行する。
(S704)
一方、ステップS703において、交流電源1の瞬停が発生したものと判別すると、制御回路5は、検出した昇圧チョッパ回路3の出力電圧が、予め設定した許容下限値よりも小さい値であるかどうかを判別する。この許容下限値については、上記のように、交流電源1の瞬停復帰時のオーバーシュート電圧が回路の許容上限値を超えないような値とする。検出した昇圧チョッパ回路3の出力電圧が、許容下限値より小さい値でない(許容下限値以上の値である)と判別すると、ステップS709に移行する。
(S705)
ステップS704において、検出した昇圧チョッパ回路3の出力電圧が、許容下限値よりも小さいと判別すると、制御回路5は、復帰タイマに所定値を設定する。この設定により、交流電源1の瞬停から復帰した際に、所定値に対応する処理回数分、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7を通常のフィードバック制御よりもオン期間を短くすることで、昇圧チョッパ回路3の出力電圧を一定時間かけて上昇させることができる。
(S706)
ステップS703で交流電源1が瞬停したものと判別しなかった場合、制御回路5は、復帰タイマの値に基づいて、交流電源1の瞬停から復帰した直後であるかどうかを判別する。交流電源1の瞬停から復帰した直後でないと判別すると、ステップS709に移行する。
(S707)
ステップS706で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別すると、制御回路5は、復帰タイマの値から1を減算する。
(S708)
ステップS703で交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、またはステップS706で交流電源1の瞬停から復帰した直後であると判別した場合、制御回路5は、ステップS702で算出したスイッチング素子7のオン期間に1以下の係数を乗算する。この係数を小さくするに従って、スイッチング素子7のオン期間が短くなり、昇圧チョッパ回路3の出力電圧において、上昇する電圧幅を小さくすることができる(このため、所定の電圧まで昇圧させる時間も長くなる)。
(S709)
制御回路5は、スイッチング素子7のオン期間を確定して、ステップS701に移行する。ここで、交流電源1の瞬停が発生したものと判別した場合、瞬停から復帰した直後であると判別した場合にはステップS708で算出したオン期間が確定することになり、それ以外の場合にはステップS702で算出したオン期間が確定することになる。
以上のように、実施の形態7に係る放電灯点灯装置によれば、交流電源1の瞬停が発生したものと判別しても、制御回路5は、昇圧チョッパ回路3の出力電圧が許容下限値より低くないと判別し、瞬停復帰時のオーバーシュートが生じない場合には、通常のフィードバック制御を継続することにより、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。
ここで、上記のように、制御回路5には、実施の形態1〜6で説明した処理と実施の形態7で説明した処理とを任意に組み合わせた処理を行わせるようにすることができる。
実施の形態8.
上記の各実施形態では特に示さなかったが、例えば制御回路5に記憶装置を設け、各実施の形態において、スイッチング素子7のオン期間、休止期間を算出等するための係数の値、期間設定値を予め格納しておいてもよい。
また、上記の各実施形態では、電力変換部4のインバータ回路をハーフブリッジ型で構成された例を示したが、フルブリッジ型で構成するようにしてもよい。また、始動回路18を昇圧トランスの2次巻線に高電圧パルスを印加するイグナイタ方式とした例を示したが、コイルとコンデンサによる共振始動方式でもよい。また、負荷回路の構成についても、限定するものではない。
実施の形態9.
図9は実施の形態9に係る照明器具300の構成を示す図である。図9に示すように、本実施の形態の照明器具300は、上記実施の形態1〜8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。
このような構成により、本実施の形態における照明器具300においては、交流電源1の瞬停が発生した際、照明器具300における放電灯点灯装置100が有する制御回路5が、上記実施の形態1〜7の何れかの処理を行う。そして、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子7の動作制御を行うようにする。
以上のように本実施の形態の照明器具300においては、上記実施の形態1〜8の何れかの放電灯点灯装置100を備える。これにより、交流電源1の瞬停から復帰した際に、昇圧チョッパ回路3の出力電圧がオーバーシュートにより回路部品へ過大な電圧が印加されるのを防ぐとともに、高圧放電灯17の安定した点灯を維持することができる。
本発明の活用例として、上記の各実施形態では、主として高圧放電灯17を点灯させる高圧放電灯点灯装置について説明したが、これに限定するものではなく、他の種類の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置でもよい。また、モーター駆動装置などの昇圧チョッパ回路を備えた装置であれば全て適用することができる。
1 交流電源、2 整流回路、3 昇圧チョッパ回路、4 電力変換部、5 制御回路、6 インダクタ、7 スイッチング素子、8 ダイオード、9 第1の電解コンデンサ、10 第2の電解コンデンサ、11 第1のスイッチング素子、12 第2のスイッチング素子、13 インダクタ、14 コンデンサ、15 コンデンサ、16 昇圧トランス、17 高圧放電灯、18 始動回路、21 整流回路電圧検出手段、22 昇圧回路電圧検出手段、23 放電灯電圧検出手段、24 放電灯電流検出手段、100 放電灯点灯装置、200 リフレクター、300 照明器具。

Claims (8)

  1. 放電灯が取り付けられる負荷回路と、
    電源を整流する整流回路と、
    前記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、
    前記整流回路の出力電圧を検出する整流回路電圧検出手段と、
    前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出する昇圧回路電圧検出手段と、
    少なくとも前記昇圧チョッパ回路の動作制御を行う制御手段と
    を備え、
    前記制御手段は、整流回路電圧検出手段の検出に係る電圧に基づいて前記電源の瞬間停止により昇圧チョッパ回路の出力電圧が低下したものと判断すると、前記昇圧チョッパ回路が有するスイッチング素子に対し、前記昇圧回路電圧検出手段の検出に係る電圧に基づいて通常時のオン期間に設定した期間よりも、短いオン期間を設定してスイッチング制御を行い、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を、一定時間かけて上昇させるように前記昇圧チョッパ回路の動作制御を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 前記制御手段は、前記瞬間停止による前記昇圧チョッパ回路の出力電圧値に応じて、前記スイッチング素子のオン期間を設定することを特徴とする請求項に記載の放電灯点灯装置。
  3. 前記放電灯の端子間の電圧または前記放電灯を流れる電流の少なくとも一方を検出する放電灯間検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記瞬間停止による前記放電灯の両端間の電圧値または前記放電灯を流れる電流値の少なくとも一方に応じて、前記スイッチング素子のオン期間を設定することを特徴とする請求項またはに記載の放電灯点灯装置。
  4. 前記制御手段は、
    前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を一定時間かけて上昇させる際には、前記昇圧チョッパ回路が有するスイッチング素子に対し、通常時における制御よりも長い休止期間を設定してスイッチング制御をすることを特徴とする請求項1〜の何れかに記載の放電灯点灯装置。
  5. 前記制御手段は、前記瞬間停止による前記昇圧チョッパ回路の出力電圧値に応じて、前記スイッチング素子の休止期間を設定することを特徴とする請求項に記載の放電灯点灯装置。
  6. 前記放電灯の端子間の電圧または前記放電灯を流れる電流の少なくとも一方を検出する放電灯間検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記瞬間停止による前記放電灯の両端間の電圧値または前記放電灯を流れる電流値の少なくとも一方に応じて、前記スイッチング素子の休止期間を設定することを特徴とする請求項またはに記載の放電灯点灯装置。
  7. 前記制御手段は、前記電源の瞬間停止が発生したものと判断しても、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧が予め定めた許容下限値より大きいと判断すると、通常時における制御を行うことを特徴とする請求項の何れかに記載の放電灯点灯装置。
  8. 請求項1〜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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