JP2001035674A - 点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高圧放電ランプの始動時に、二次電圧に加えて
高圧パルスを連続的に印加することなく、間欠的に印加
することで二次電圧または、高圧パルスによる部品の劣
化、周囲のノイズ、および使用者に対する感電の虞を軽
減する。 【解決手段】高圧ランプＤＬなどに電源を供給する負荷
回路５の極性反転回路のスイッチング素子（Ｑ１からＱ
４）とそのスイッチング素子（Ｑ１からＱ４）のスイッ
チング制御を行なう制御手段６を用いて、制御手段６に
より、極性反転回路の動作を間欠的に動作させることに
より、二次電圧の発生を間欠的に行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極性反転回路を用
いて二次電圧に加えて高圧パルスを印加することで高圧
放電ランプを点灯させる点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧放電ランプ、特にメタルハライドラ
ンプおよび高圧ナトリウムランプなどは始動電圧が非常
に高く、高圧パルスを印加することによってランプを点
灯させている。 特に消灯直後には、発光管内の温度が
上昇しており、発光管内の蒸気圧も高くなっている。こ
のため消灯直後の再始動が非常に困難である。このため
ランプが点灯するまで、連続的に高圧パルスおよび二次
電圧を印加させていた。

【０００３】しかし、この高圧パルスおよび二次電圧を
連続的に印加すると、発光管内の電極を劣化させるばか
りでなく、高圧パルスおよび二次電圧による部品の劣
化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞
などがあった。

【０００４】上記の問題を解決する従来技術として、特
開平１０−１０６７８５号公報には、チョッパー回路の
スイッチング素子を間欠的にオン、オフさせることでこ
のチョッパー回路から電力供給されているインバータ回
路およびイグナイタ回路も同時に間欠動作させる放電灯
点灯装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記
従来技術の場合、チョッパー回路を間欠動作させる際、
チョッパー回路に使用するスイッチング素子に突入電流
が流れる。このため、チョッパー回路のスイッチング素
子などの部品の信頼性などの考慮を行なうことが必要で
あった。

【０００６】そこで、本発明は二次電圧に加えて高圧パ
ルスを間欠に動作する際、スイッチング素子のオンオフ
よる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回路用
いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減させ
ることができるため、安価な部品を使用し、信頼性の高
い点灯装置および照明装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の点灯回
路は、直流電源装置と；直流電源装置の出力端に接続さ
れ高圧放電ランプの安定点灯を行うインダクタンス要素
を含み所定の直流電圧を出力するチョッパー回路と；チ
ョッパー回路の出力端に接続され矩形波出力のための極
性反転回路を含み高圧放電ランプに電力を供給する負荷
回路と；上記チョッパー回路の出力電圧を検出して電源
投入およびランプ点灯の有無を判別する機能を含み且
つ、電源投入後は極性反転回路を間欠的に動作させるこ
とにより二次電圧を高圧放電ランプに間欠的に印加し、
ランプ点灯後は高圧放電ランプの入力を連続的に行ない
ランプを安定点灯させるように極性反転回路の制御を行
なう制御手段と；を具備している。

【０００８】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り、用語の定義および技術的な意味は次に
よる。

【０００９】直流電源装置は、交流を整流した整流化直
流電源装置およびバッテリー電源装置のいずれでもよ
い。

【００１０】高圧放電ランプは、水銀ランプ、メタルハ
ライドランプ、高圧ナトリウムランプおよびセラミック
メタルハライドランプ等を許容する。

【００１１】チョッパー回路は、昇圧チョッパーおよび
降圧チョッパーを許容し、また、放電ランプの負荷特性
を補償するためのバラスト手段として、例えば、限流イ
ンダクタンスを含むことを許容する。

【００１２】極性反転回路は、フルブリッジ回路および
ハーフブリッジ回路を構成することを許容し、これらを
構成するスイッチング素子は、電界効果型トランジスタ
（ＦＥＴ）などを用いることができる。高圧放電ランプ
は、極性反転回路の二次電圧または、極性反転回路の二
次側に接続した始動回路によって発生させる高圧パルス
によって始動させることもできる。始動回路は極性反転
回路の無負荷２次電圧を電源として、インダクタンスお
よびコンデンサの直列共振などにより発生した高圧パル
スをパルストランスを介して高圧放電ランプに印加し、
始動点灯させる機能を持つ。

【００１３】また、チョッパー回路の限流インダクタン
スを含む部分を極性反転回路の出力端に負荷である高圧
放電ランプと直列に接続していても良い。

【００１４】制御手段のランプ点灯の有無の判別は、チ
ョッパー回路の出力電圧を検出することにより行なうこ
とができる。ランプが不点灯時はチョッパー回路の出力
がそのまま現れるが、ランプ点灯時はランプ電圧が現れ
る。他、電流、光、熱などを検出することによりランプ
の点灯の有無を検出することもできる。

【００１５】制御手段は、チョッパー回路の出力電圧な
どの検出によりランプの点灯の有無の判別を行なう機能
と、極性反転回路の制御を行なう機能と、極性反転回路
の動作および休止時間を決定するタイマ機能などを含ん
でいる。制御手段の電源は、直流電源出力端または、昇
圧チョッパーの出力端を分圧または、トランスを介して
変圧する他、別置している他電源からも供給することも
許容する。

【００１６】また、制御手段は、マイクロコンピュータ
をもちいることで、回路の簡略化、小型が図れる。他、
マイクロコンピュータを用いることで、電源電圧の監
視、回路の異常などを検出し、降圧チョッパーを停止さ
せることで、点灯装置の保護などを行なうこともでき
る。

【００１７】請求項１の発明によれば、電源を投入した
後ランプが点灯されるまで、制御手段によりあらかじめ
設定していた時間により、極性反転回路の連続および休
止期間を設けて再び連続的に行なう。

【００１８】負荷回路の極性反転回路が停止ししている
ときは休止期間として二次電圧は発生しない。また、極
性反転回路が動作しているとき、例えば、フルブリッジ
回路などのスイッチング素子が交互に連続的にオンオフ
しているときには二次電圧の発生を行なう。このため、
二次電圧を間欠に動作する際、スイッチング素子のオン
オフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回
路用いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減
させることができ、安価な部品を使用し、信頼性の高い
点灯装置を提供することができる。また、二次電圧を間
欠的に発生することにより、発光管内の電極を劣化およ
び、高圧パルスによる部品の劣化、周囲のノイズの原因
および使用者に対する感電の虞などを低減することがで
きる。

【００１９】また、極性反転回路を構成しているスイッ
チング素子を選択してオンオフすることもできるので二
次電圧の極性を選択することができ、高圧ランプの始動
をさらに容易にすることもできる。

【００２０】また、二次電圧の休止時間を始めは長く、
段階的および連続的に短く設定しておくことも可能であ
り、ランプ消灯直後のようなランプの点灯しにくい状態
には、二次電圧の発生回数を少なくして、二次電圧によ
る部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することがで
き、ランプが冷却され点灯しやすい状態になるにつれて
二次電圧発生回数を多くすることで、ランプの始動性を
向上することができる。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明の点灯
装置であって、制御手段は、電源投入後所定時間経過ま
でにランプが点灯しないときには、極性反転回路を停止
させることで二次電圧の出力を停止させる制御を行な
う。

【００２２】本発明によれば、請求項１の効果にくわえ
て、電源投入後所定時間までにランプが点灯しない場
合、制御手段によって、負荷回路の極性反転回路を停止
することにより二次電圧を停止させる。このため二次電
圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減すること
ができる。また、制御回路によりチョッパー回路のスイ
ッチング素子をオフすることを許容することで二重にパ
ルスを停止させることができ、さらに安全である。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の点灯装置であって、制御手段は、高圧放電ランプ消灯
後の所定時間は極性反転回路を停止することで二次電圧
の出力を禁止し、所定時間経過後に極性反転回路の動作
により二次電圧の出力を許可する制御を行なう。

【００２４】高圧放電ランプは、立ち消えなどにより消
灯した直後のように発光管の温度が高い状態では、二次
電圧を印加しても点灯しにくい場合がある。このような
場合にランプが二次電圧によって始動が可能なレベルま
で冷却されるまで、二次電圧の発生を禁止することによ
り二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減
することができる。

【００２５】請求項４の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし３記載
のいずれか一記載の点灯装置と；を具備している。

【００２６】本発明において、照明装置とは、高圧放電
ランプの発光を利用するあらゆる装置を意味しており、
たとえば照明器具、液晶などのバックライト、自動車用
ヘッドライトなどを含む。

【発明の実施の形態】本発明の点灯装置の実施例を図を
参照して説明する。図１は、点灯回路図、図２は制御手
段のフローチャート図、図３は回路動作波形を表した図
である。

【００２７】図１の点灯回路図において、交流電源１の
２次側に整流回路２、昇圧チョッパー３、降圧チョッパ
ー４および負荷回路５を順次接続している。

【００２８】交流電源１は、商用２００Ｖ交流電源であ
る。

【００２９】整流回路２は、図示はしないが、雑音防止
回路、ブリッジ型全波整流回路、平滑回路などからな
り、商用交流電源を整流し、直流電源を出力する。

【００３０】昇圧チョッパー３は、図示はしないが、イ
ンダクタンス、ダイオード、コンデンサおよびスイッチ
ング素子などからなり、整流回路２により整流された電
圧をある昇圧比により昇圧している。

【００３１】降圧チョッパー４は電界効果型トランジス
タ（ＦＥＴ）Ｑ０および直列に接続されたインダクタン
スＬ１、ＦＥＴＱ０とインダクタンスＬ１間と昇圧チョ
ッパー４の出力の他端にダイオードＤ１が接続されて構
成されており、昇圧チョッパーで昇圧した直流電圧を所
望の電圧に降圧する。また、高圧放電ランプの点灯中の
ちらつきなどを防止するため、ＦＥＴＱ０のスイッチン
グにより高周波を直流電圧に重畳させる機能を持つ。

【００３２】また、降圧チョッパ−の出力端である、イ
ンダクタンスＬ１の他端とダイオードＤ１の負極端に電
圧検出用の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に接続されてい
る。また、この降圧チョッパー４のインダクタンスＬ１
は、ランプを安定点灯させるための限流インダクタンス
と兼用して用いている。

【００３３】降圧チョッパー４の出力端に高圧放電ラン
プＤＬを含む負荷回路５が構成されている。負荷回路５
は、極性反転回路として、４つの電界効果型トランジス
タ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４からなるフルブリ
ッジ回路５１と、フルブリッジ回路５１の出力端に接続
し、高圧パルスを発生する始動回路５２およびパルスト
ランスＰＴと直列に接続された高圧放電ランプＤＬによ
り構成されている。始動回路５２は、パルストランスＰ
Ｔを兼ねたインダクタンスＬ２とコンデンサＣ１と双方
向性サイリスタＳが直列に接続されており、双方向性サ
イリスタＳと並列に抵抗Ｒ３とダイオードＤ２の直列回
路が接続されて構成されている。

【００３４】フルブリッジ回路５１のＦＥＴのうちＱ
１、Ｑ３がオンとなり、Ｑ２、Ｑ４がオフのときには、
フルブリッジ回路５１の出力端に直流電圧が現れ、つぎ
にＱ１、Ｑ３がオフとなり、Ｑ２、Ｑ４がオンのとき
は、先程とは逆電圧が現れる。

【００３５】始動回路５２は、フルブリッジ回路５１が
動作することにより通電され、インダクタンスＬ２とコ
ンデンサＣ１の直列共振と双方向性サイリスタＳのスイ
ッチング作用によりパルストランスＰＴを介して高圧パ
ルスが高圧放電ランプＤＬに印加させる。また、始動回
路７と並列に雑音防止コンデンサＣ２が接続されてい
る。

【００３６】制御手段６は、マイクロコンピュータを用
いている。制御手段６の電源は、昇圧チョッパー３の出
力からトランスＴを介して供給されている。

【００３７】また、降圧チョッパー５の出力を分圧抵抗
Ｒ２を介して制御手段６に入力することにより高圧放電
ランプＤＬの点灯の有無および電源電圧１、昇圧チョッ
パー３および降圧チョッパー４の異常・正常などを検出
している。

【００３８】また、制御手段６によりフルブリッジ回路
５１の各電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ
２、Ｑ３、Ｑ４のゲートにそれぞれ信号を出力すること
により、各ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のスイッチン
グ制御を行なうことによりフルブリッジ回路５１の動作
の制御を行なう。

【００３９】図２のフローチャート図を用いて、制御手
段の動作を説明する。電源投入後、制御手段は動作を開
始しＲＡＭ領域などのリセットを行なう。その後降圧チ
ョッパーの出力を確認し電源電圧等の異常がなければ正
常電圧と判別して負荷回路のスイッチング素子Ｑ１から
Ｑ４を間欠出力とする。このＱ１からＱ４が間欠出力の
間、始動回路も間欠出力となり高圧放電ランプに始動パ
ルスが間欠的に印加される。この後、降圧チョッパー５
の出力を確認し、ランプ点灯電圧を検出すると、Ｑ１か
らＱ４は完全出力となり、ランプは安定点灯を行うこと
ができる。

【００４０】しかし、始動パルスを間欠的に印加して
も、所定時間以上ランプの不点が確認されるとＱ１から
Ｑ４は完全に停止し、パルスの停止を行なう。このとき
降圧チョッパーのＦＥＴＱ０のスイッチングを停止させ
ることで、さらに安全性、省電力に優れた回路を提供で
きる。

【００４１】また、ランプの安定点灯後、何らかの理
由、例えば、電源電圧の一時的な降下などによりランプ
が消灯した場合、降圧チョッパーの出力検出して、ラン
プ不点電圧が検出されると、Ｑ１からＱ４は完全に停止
され、消灯後のランプの高温状態から冷却されるまでの
所定時間経過後に、降圧チョッパーの出力を検出して、
正常電圧であることを確認後、Ｑ１からＱ２が間欠出力
され、始動パルスが間欠的にランプに印加されることに
より、ランプの点灯を行うことができる。

【００４２】図３の各出力波形図をしめす。降圧チョッ
パーは電源投入後、平滑、整流、昇圧および降圧された
電圧を出力する。その降圧チョッパー出力電圧を検出し
て電源電圧の異常などがなければ、正常降圧チョッパー
出力として、ランプの無負荷電圧を出力している。

【００４３】このとき、制御回路では、負荷回路のスイ
ッチング素子のオンオフの制御を行なう。ランプ点灯ま
での間は、間欠的に行ない、パルスを間欠に発生させ
る。このときの間欠とは、Ｑ１とＱ３のオンおよびＱ２
とＱ４のオフを交互に繰り返して、その間パルスを連続
的に発生させ、その後、ある一定時間の休止時間を設け
てその期間ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４をすべて停止
させ、その期間パルスは発生しない。その後再び、Ｑ１
とＱ３のオンおよびＱ２とＱ４のオフを交互に繰り返し
て、その間パルスを発生させる。そうすることで、パル
スを間欠的に発生させている。

【００４４】ランプの点灯時は、降圧チョッパーの出力
端にランプ電圧が現れるためその電圧を検出することで
制御回路がランプ点灯の判断を行なう。ランプ点灯後制
御回路は、Ｑ１とＱ３オンおよびＱ２とＱ４のオフを交
互に間欠することなく連続的にオンオフを繰り返して、
ランプを安定点灯させている。

【００４５】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、電源を投入
した後ランプが点灯されるまで、制御手段により、負荷
回路の極性反転回路の動作を行なう。極性反転回路がオ
フのときには二次電圧は発生しない。また、極性反転回
路が動作しているときには二次電圧の発生を行なう。こ
のため、二次電圧を間欠に動作する際、スイッチング素
子のオンオフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極
性反転回路用いて間欠動作させることにより、部品の負
担を軽減させることができ、安価な部品を使用し、信頼
性の高い点灯装置を提供することができる。また、二次
電圧を間欠的に発生することにより、発光管内の電極劣
化および、二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズの
原因および使用者に対する感電の虞などを低減すること
ができる。

【００４６】請求項２の発明によれば、電源投入後所定
時間までにランプが点灯しない場合、制御手段によっ
て、負荷回路の極性反転回路をオフすることにより二次
電圧を停止させる。このためパルスによる部品の劣化、
周囲のノイズなどを低減することができる。また、制御
回路によりチョッパー回路のスイッチング素子をオフす
ることで二重にパルスを停止させ、さらに安全である。

【００４７】請求項３の発明によれば、高圧放電ランプ
は、立ち消えなどにより消灯した直後のように発光管の
温度が高い状態では、二次電圧を印加しても点灯しにく
い場合がある。このような場合に始動が二次電圧によっ
て可能なレベルまで冷却されるまで、二次電圧の発生を
禁止することによりパルスによる部品の劣化、周囲のノ
イズなどを低減することができる。

【００４８】請求項４の発明によれば、二次電圧を間欠
的に発生するため、発光管内の電極の劣化および、高圧
パルスによる部品の劣化、周囲のノイズの原因および使
用者に対する感電の虞などを低減する照明装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の点灯回路図。

【図２】本発明の制御手段のフローチャート図。

【図３】本発明の回路動作波形を表した図。

【符号の説明】

１…商用交流電源 ２…整流回路 ３…昇圧チョッパー ４…降圧チョッパー ５…負荷回路 ５１…フルブリッジ回路 ５２…始動回路 ＤＬ…高圧放電ランプ Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４…電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ） ６…制御手段

フロントページの続き (72)発明者 近藤 禎男 東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ラ イテック株式 会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA12 AA13 AA14 AC01 BA05 BB01 BB10 BC01 DD08 EB01 EB04 EB05 EB06 GA02 GB12 GB18 GC04 HB03 3K083 AA00 AA44 BA04 BA25 BA26 BC16 BC34 BC47 BD03 BD04 BD08 BD09 BD13 BD16 BD25 BE03 BE05 CA33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源装置と；直流電源装置の出力端に
   接続され高圧放電ランプの安定点灯を行うインダクタン
   ス要素を含み所定の直流電圧を出力するチョッパー回路
   と；チョッパー回路の出力端に接続され矩形波出力のた
   めの極性反転回路を含み高圧放電ランプに電力を供給す
   る負荷回路と；上記チョッパー回路の出力電圧を検出し
   て電源投入およびランプ点灯の有無を判別する機能を含
   み且つ、電源投入後は極性反転回路を間欠的に動作させ
   ることにより二次電圧を高圧放電ランプに間欠的に印加
   し、ランプ点灯後は高圧放電ランプへの入力を連続的に
   行ないランプを安定点灯させるように極性反転回路の制
   御を行なう制御手段と；を具備していることを特徴とす
   る点灯装置。
2. 【請求項２】制御手段は、電源投入後所定時間経過まで
   にランプが点灯しないときには、極性反転回路をオフさ
   せることで二次電圧の出力を停止させる制御を行なうこ
   とを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 【請求項３】制御手段は、高圧放電ランプ消灯後の所定
   時間は極性反転回路をオフすることで二次電圧の出力を
   禁止し、所定時間経過後に極性反転回路の動作により二
   次電圧の出力を許可する制御を行なうことを特徴とする
   請求項１または２記載の点灯装置。
4. 【請求項４】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
   た請求項１ないし３記載のいずれか一記載の点灯装置
   と；を具備していることを特徴とする照明装置。