JP2001052886A - 点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】広範囲の電源電圧にもかかわらず、ノイズマー
ジンを十分取り、なおかつ消費電力および熱損失を低減
することのできる昇圧チョッパーと制御機能を持った点
灯装置に関する。 【解決手段】昇圧チョッパーの入力側に電源電圧検出手
段と出力側の複数の昇圧電圧検出手段を持ち、電源電圧
の検出結果により昇圧電圧検出手段を切り替える機能と
昇圧電圧検出結果により昇圧チョッパーの出力を制御す
る機能を持つ制御手段を備えた点灯装置において、電源
電圧により昇圧値を切り替える機能を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、電源電圧検出値
により昇圧電圧検出装置を切り替えることにより昇圧値
を切り替える機能を持つ昇圧回路を含む放電ランプ点灯
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電ランプは、電球などと異なり、電源
電圧の変動などにより点灯装置の入力電圧が低下する
と、点灯が維持できなくなり、立ち消えを起こすことが
ある。このため、特開平６−１４０１７４号公報におい
ては、電圧判別回路により電源電圧を検出し、電圧低下
を判別すると昇圧回路により電源電圧よりも高い電圧を
制御回路の電源電圧として供給することにより点灯装置
の動作を安定化することができ放電ランプの立ち消えを
起こしにくくする放電灯点灯装置（従来例１）が提案さ
れている。

【０００３】また、特開平６−７８５２７号公報には、
電源電圧に対する昇圧回路の昇圧比を昇圧回路の昇圧コ
ンデンサを切り替えることにより、後段回路を駆動させ
る駆動電圧供給装置とその集積回路（従来例２）が提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
例１の場合、昇圧回路により制御回路の電源電圧が安定
的に供給される効果はあるが、主回路部の昇圧チョッパ
ーの昇圧比高くなり、消費電力の増大、熱損失の増大ま
たは熱対策のために部品の耐熱および冷却を考慮する必
要があり、回路が大型になる虞がある。従来例２の場合
もまた、昇圧比の切り替えコンデンサおよびスイッチを
複数備える必要があり、部品数が多くなり、装置の大型
化などの問題があった。

【０００５】また一般に、商用交流電源は２００Ｖ定格
であるが、このような点灯装置の場合、電源電圧の変
動、電源の環境の違いから実際の電源電圧の範囲をおよ
そ１８０Ｖから２７０Ｖまで許容している場合が多い。

【０００６】このような広範囲の電源電圧に対しても点
灯装置を安定的に動作させるため、昇圧チョッパーによ
って電源電圧のピーク値以上に昇圧し、後に接続する負
荷回路などに供給することが望まれている。しかし、昇
圧チョッパーの昇圧値は、ノイズマージンなどの影響を
防ぐため電源電圧の許容範囲内の最大ピーク値以上に昇
圧しなければならない。このため、電源電圧の許容範囲
が広い場合には、昇圧値の設定に対して、電源電圧が低
い場合などは昇圧比をとくに高くしなければならず、こ
の際、消費電力および熱損失の増大、熱対策のため使用
部品の耐熱化、冷却、装置の大型化など問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、電源電圧値により、昇
圧比を切り替えることにより昇圧チョッパーのノイズマ
ージンを十分に取れ、また、消費電力、熱損失などを低
減させ、また、昇圧チョッパーの制御を、汎用のＩＣに
よって行なっても、電源電圧値により昇圧比が切り替え
られるよう、電源電圧値によって昇圧電圧検出手段を切
り替えた後、昇圧値が切り替えられる点灯装置を提供す
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 請求項１の発明の点灯
装置は、直流電源と；直流電源の出力端に接続され直流
電源電圧を検出する電源電圧検出手段と；直流電源の出
力端に接続され少なくともスイッチング素子含み直流電
源を所定の電圧値に昇圧する昇圧チョッパーと；昇圧チ
ョッパーの出力端に接続され昇圧チョッパーの出力電圧
を検出する少なくとも２つの昇圧電圧検出手段と；昇圧
電圧検出手段を切り替える切り替え手段と；電源電圧検
出手段の検出値に応じて、昇圧電圧検出手段の切り替え
るとともに、昇圧電圧検出手段の検出値に応じて昇圧チ
ョッパーのスイッチング素子を動作させることによって
昇圧チョッパーの出力電圧を所定値に制御する制御手段
と；少なくともインダクタンス要素を含み高圧放電ラン
プの安定点灯を行う負荷回路と；を具備している。

【０００９】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。

【００１０】直流電源は、交流を整流した整流化直流電
源およびバッテリー電源などのいずれでもよい。

【００１１】電源電圧検出手段は、直流電源の出力端に
現れた電圧を分圧するまたは、トランスなどを介して変
圧するなどによって検出する。

【００１２】昇圧チョッパーは、インダクタンス素子、
整流素子、コンデンサ素子およびスイッチング素子など
を含んでおり、スイッチングの制御により入力電圧を所
定の電圧値に昇圧させ出力する機能を有している。

【００１３】昇圧電圧検出手段は、昇圧チョッパーの出
力端に現れた電圧を分圧抵抗により分圧する、またはト
ランスなどを介して変圧するなどして、その値を検出す
ることにより行なわれる。また、検出を分圧によって行
なう場合、分圧抵抗を複数並列に接続する、短絡手段を
並列に備えることなどにより、昇圧電圧検出手段を複数
備えることができる。

【００１４】切り替え手段は、複数接続された昇圧電圧
検出手段を切り替える機能を有していれば良く、トラン
ジスタ、電界効果型トランジスタ、スイッチング素子な
どを許容する。

【００１５】制御手段は、電源電圧検出手段によって、
電源電圧の値を検出し、その検出電圧値により、昇圧電
圧検出手段を切り替える機能と、昇圧電圧検出手段によ
り検出された昇圧電圧値を検出し昇圧チョッパーのスイ
ッチング素子を制御することにより所望の昇圧電圧値を
出力する機能の２つの機能を有している。また、制御手
段は、マイクロコンピュータを用いることもできる。マ
イクロコンピュータを用いることで、回路の簡略化およ
び小型化を図ることができる。また、マイクロコンピュ
ータを用いることで、上記機能のほか点灯装置の制御、
例えば、始動時の始動装置の制御、昇圧チョッパー、降
圧チョッパー、負荷回路などの異常時に各回路をそれぞ
れまたは同時に停止させるまたは、後接続された回路を
停止させるなどを行い各回路および点灯装置の保護およ
び電力の供給を停止させる機能などを持つことも許容で
きる。

【００１６】また、制御手段の作用のうち昇圧電圧の検
出結果から昇圧チョッパーのスイッチング素子の制御を
行ない所望の昇圧電圧を得る機能は、汎用のＩＣを流用
することにより、回路構成を簡略化することもできる。

【００１７】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。

【００１８】負荷回路とは、高圧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
ンダクタンスを含んでいる。

【００１９】また、負荷回路に、高圧放電ランプの始動
性を向上させるため始動回路および、高周波点灯により
ちらつきを低減させるためのインバータ回路、これらの
回路に所望の直流電圧を与えるために降圧チョッパーな
どを含んでいてもよい。

【００２０】請求項１の発明によれば、電源電圧によっ
て昇圧電圧検出手段を切り替えることにより、電源電圧
対応する昇圧電圧を定めることができる。このため、昇
圧チョッパーのノイズマージンを十分に取れる昇圧電圧
値を出力し、また、消費電力、熱損失などを低減させる
点灯装置を提供することができる。

【００２１】請求項２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記載の点灯
装置と；を具備している。

【００２２】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。

【００２３】

【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である。

【００２４】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および高圧放電ランプＤＬを順次
接続している。

【００２５】交流電源１は、商用２００Ｖ交流電源であ
るが、１８０Ｖから２７０Ｖの広範囲を許容している。

【００２６】整流回路２は、図示はしないが、過電流ヒ
ューズ、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
出力している。

【００２７】電源電圧検出手段２１は、整流回路２の出
力端に分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が直列接続されており、
抵抗Ｒ１２に現れた電圧を検出している。

【００２８】昇圧チョッパー３は、整流回路２にインダ
クタンスＬ１、スイッチング素子Ｑ０の直列回路が接続
されている。スイッチング素子Ｑ０の両端には逆流素子
用のダイオードＤ１を介して平滑用のコンデンサＣ１が
接続されている。また、スイッチング素子Ｑ０は、電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴＱ
１のドレインがインダクタンスＬ１とダイオードＤ１の
接続端に、ＦＥＴＱ０のソースコンデンサＣ１と整流回
路２の出力端に接続されている。ＦＥＴＱ１のゲート
は、制御手段６の昇圧チョッパー制御ＩＣ６１と接続さ
れている。昇圧チョッパー３はスイッチング素子Ｑ０の
スイッチングにより、コンデンサＣ１にかかる電圧を出
力している。

【００２９】ＦＥＴＱ０がオンすることにより整流回路
２からインダクタンスＬ１に電流が流れてエネルギーが
蓄積されＦＥＴＱ０がオフすることによりインダクタン
スＬ１に誘導起電力が発生し、これが整流回路２の出力
に重畳されて、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１
に充電される。したがって、コンデンサＣ１には整流回
路２の出力電圧を昇圧した直流電圧が充電される。この
ＦＥＴＱ０のスイッチングのオン、オフの時間を制御す
ることにより、インダクタンスＬ１のエネルギーの蓄積
を制御することで、昇圧電圧を出力することができる。
このような昇圧チョッパー３のスイッチング素子ＦＥＴ
Ｑ０を用いた昇圧値の制御は、汎用の性御ＩＣ６１を用
いることによって、回路の簡略化を図ることができる。

【００３０】昇圧電圧検出手段３１は、昇圧チョッパー
３の出力端に分圧抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３が直列接
続されており、また、抵抗Ｒ２３と並列に昇圧電圧検出
手段切り替え用のトランジスタＱ１のコネクタとエミッ
タが接続されており、トランジスタＱ１がオンしたとき
分圧抵抗Ｒ２３を短絡させている。分圧抵抗Ｒ２２とＲ
２３の出力電圧を検出することで、昇圧チョッパーの昇
圧電圧を検出する。また、昇圧電圧検出手段切り替え用
のトランジスタＱ１をスイッチングによって、検出する
抵抗をＲ２２とＲ２３の直列接続と、Ｒ２３が短絡され
た状態のＲ２２のみとに切り替えることができる。トラ
ンジスタＱ１のベースは、制御手段６の制御マイコン６
２に接続されている。

【００３１】降圧チョッパー４は図示しないが、昇圧チ
ョッパーの出力端に接続され、電界効果型トランジスタ
（ＦＥＴ）、インダクタンス、ダイオードなどで構成さ
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、ＦＥＴ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】負荷回路５は降圧チョッパの出力端に接続
され、図示はしないが、極性反転回路として、４つの電
界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）からなるフルブリッジ
回路と、フルブリッジ回路の出力端に接続し、高圧パル
スを発生する始動回路などから構成されている。

【００３３】また、高圧放電ランプＤＬは負荷回路５の
出力端に接続されいる。

【００３４】制御手段６は、昇圧チョッパーの制御を行
なう制御ＩＣ６１とマイクロコンピュータを用いて電源
電圧の監視と、昇圧電圧検出切り替え手段を制御する制
御マイコン６２によって構成されている。

【００３５】制御ＩＣ６１は昇圧チョッパー３の昇圧電
圧検出手段３１により検出された電圧を入力し、所定の
昇圧電圧値になるよう昇圧チョッパー３のＦＥＴＱ０の
スイッチングの制御を行なう。

【００３６】制御マイコン６２は、電源電圧検出手段２
１の検出された電圧によって、電源電圧がある値以下の
場合には、昇圧電圧検出手段３１のトランジスタＱ１の
スイッチングをオンとなるように制御し、分圧抵抗Ｒ２
３を短絡させている。また、制御マイコン６２は、その
ほかに電源電圧の異常などを検出して降圧チョッパーを
停止させる機能なども有している。

【００３７】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、制御手段の制御マイ
コンは動作を開始しＲＡＭ領域などの初期化を行なう。
その後電源電圧検出手段により電源電圧等の異常がなけ
れば正常電圧と判別し、電源電圧がある値以下であれ
ば、昇圧電圧検出手段の切り替え用トランジスタＱ１を
オンし、電源電圧がある値以上であれば、昇圧電圧検出
手段の切り替え用トランジスタＱ１をオフする。その後
制御ＩＣは、昇圧電圧検出手段によって検出された昇圧
電圧によって昇圧チョッパーのＦＥＴＱ０の動作を制御
する。

【００３８】電源電圧がある値以下であれば、昇圧電圧
検出手段の切り替え用トランジスタＱ１がオンされ、昇
圧電圧検出の分圧抵抗は抵抗ｊＲ２３が短絡される。こ
のため、抵抗Ｒ２２のみにあらわれた電圧を検出し、電
源電圧がある値以上であれば、昇圧電圧検出手段の切り
替え用トランジスタＱ１がオフされ、昇圧電圧検出の分
圧抵抗は、抵抗Ｒ２２とＲ２３間にあらわれた電圧を検
出する。電源電圧が高い場合は分圧比がトランジスタＱ
１がオフするため低く、昇圧電圧検出手段により検出さ
れる電圧は、低い値となる。その後制御ＩＣによって、
昇圧電圧検出手段によって検出された昇圧電圧により昇
圧チョッパーのＦＥＴＱ０の動作をし、所定電圧まで昇
圧する制御をおこなう結果、電源電圧が高い場合は昇圧
値を高することで、ノイズマージンを経験させた昇圧電
圧を出力することができ、電源電圧が低い場合は昇圧値
を低く抑えることで、消費電力および熱損失を低減さ
せ、熱対策などの試作を必要としなう昇圧チョッパーと
することができる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、広範囲の電源
電圧許容範囲であっても、電源電圧により、昇圧比を切
り替えることができるため、電源電圧が高くともノイズ
マージンが十分に取れ、また、電源電圧が低く昇圧比の
高くするため消費電力の増大、熱損失の増大、部品の耐
熱対策、冷却対策などによって点灯回路を複雑、大型化
を防ぐことのできる点灯回路を提供することができる。

【００４０】請求項２の発明によれば、電源電圧によら
ず、ノイズマージンが十分に取れ、また、昇圧比の増大
による消費電力の増大、熱損失の増大、部品の耐熱対
策、冷却対策などによって点灯回路を複雑、大型化を防
ぐ点灯回路を用いた照明装置を提供することができる。

【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。

【符号の説明】

１…商用交流電源 ２…整流回路 ２１…電源電圧検出手段 ３…昇圧チョッパー ３１…昇圧電圧検出手段 Ｑ１…昇圧電圧検出手段切り替え用トランジスタ ４…降圧チョッパー ５…負荷回路 ＤＬ…高圧放電ランプ ６…制御手段 ６１…昇圧チョッパー制御ＩＣ ６２…点灯装置制御マイコン

───────────────────────────────────────────────────── 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 BA05 BB01 BB10 BC01 DD06 EB05 GA02 GB18 HB06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源と；直流電源の出力端に接続され
   直流電源電圧を検出する電源電圧検出手段と；直流電源
   の出力端に接続され少なくともスイッチング素子含み直
   流電源を所定の電圧値に昇圧する昇圧チョッパーと；昇
   圧チョッパーの出力端に接続され昇圧チョッパーの出力
   電圧を検出する少なくとも２つの昇圧電圧検出手段と；
   昇圧電圧検出手段を切り替える切り替え手段と；電源電
   圧検出手段の検出値に応じて、昇圧電圧検出手段の切り
   替えるとともに、昇圧電圧検出手段の検出値に応じて昇
   圧チョッパーのスイッチング素子を動作させることによ
   って昇圧チョッパーの出力電圧を所定値に制御する制御
   手段と；少なくともインダクタンス要素を含み高圧放電
   ランプの安定点灯を行う負荷回路と；を具備しているこ
   とを特徴とする点灯装置。
2. 【請求項２】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
   た請求項１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。