JP2003133098A

JP2003133098A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2003133098A
Application number: JP2001327222A
Authority: JP
Inventors: Jun Kumagai; 潤熊谷; Koji Yamashita; 浩司山下; Masaaki Uchihashi; 聖明内橋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】調光機能付き放電灯点灯装置において、経時
変化により電圧が低下又は上昇した高圧放電灯を調光し
たときの著しい光出力の低下を防ぐ。【解決手段】直流電源回路１と、直流電源回路１から
の直流電圧を所定の電圧に変換する降圧チョッパ回路２
と、降圧チョッパ回路２からの直流電圧を交流の矩形波
電圧に変換する極性反転回路３と、降圧チョッパ回路２
を制御し高圧放電灯の調光制御を行う制御回路４と、を
備えた放電灯点灯装置において、各調光信号ごとの高圧
放電灯の消費電力を記憶する記憶部９を設け、記憶部９
に記憶されている高圧放電灯の消費電力と実際の高圧放
電灯の消費電力との差を比較し、実際の高圧放電灯の消
費電力を記憶されている高圧放電灯の消費電力へと補正
する補正回路８を設けた構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電灯を点灯
及び調光する放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の放電灯点灯装置として、図６に
示すものが挙げられる。このものは、直流電源回路１
と、降圧チョッパ回路２と、極性反転回路３と、制御回
路４と、を有する。以下、各回路の詳細構成及び動作を
説明する。

【０００３】直流電源回路１は、商用交流電源ＡＣと、
商用交流電源ＡＣからの交流電圧を全波整流する全波整
流回路ＤＢと、インダクタＬ１、ＭＯＳＦＥＴ等のスイ
ッチング素子Ｑ１、高速ダイオードＤ１及び平滑コンデ
ンサＣ１からなる昇圧チョッパ回路と、からなり、昇圧
チョッパ回路は、全波整流回路ＤＢからの脈流電圧を直
流電圧に変換するものである。

【０００４】降圧チョッパ回路２は、数十ｋＨｚでオン
・オフするＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ２と、
高速ダイオードＤ２と、インダクタＬ２と、インダクタ
Ｌ２の２次側に流れる電流のゼロクロスを検出する検出
抵抗Ｒ４と、高周波電流を除去するコンデンサＣ２と、
からなる。図８（ａ）にはインダクタＬ２に流れる電流
波形ＩＬ２を、（ｂ）にはインダクタＬ２の２次側の両
端にかかる電圧をそれぞれ示す。

【０００５】極性反転回路３は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイ
ッチング素子Ｑ３ないしＱ６からなるフルブリッジ回路
と、高圧パルス電圧発生回路Ｉｇと、高圧放電灯ＬＡ
（たとえばＨＩＤランプ）と、からなり、フルブリッジ
回路は、降圧チョッパ回路２からの直流電圧を低周波の
矩形波交流電圧に変換しており、数百Ｈｚの低周波の矩
形波交流電流を高圧放電灯ＬＡに供給する。高圧パルス
電圧発生回路Ｉｇは、高圧放電灯ＬＡを始動させるため
の高圧パルス電圧を発生し、高圧放電灯ＬＡが点灯した
後は、動作を停止する。

【０００６】制御回路４は、図７に示すように降圧チョ
ッパ回路２のインダクタＬ２の２次巻き線電流を検出す
るゼロ電流検出回路５と、ゼロ電流検出回路５の出力を
受けてゼロ電流になったときに発生するトリガパルスに
より、スイッチング素子Ｑ２を駆動させるための所定の
信号を発生させるＰＷＭ回路６と、ＰＷＭ回路６の出力
信号によりスイッチング素子Ｑ２を駆動するドライバ回
路７と、から構成される。図８（ｃ）には、ゼロ電流検
出回路５の出力を受けてゼロ電流になったときに発生す
るトリガパルスの電圧波形を、（ｄ）には、スイッチン
グ素子Ｑ２のゲートに入力されるドライブ信号の波形を
それぞれ示す。

【０００７】つぎに、商用交流電源ＡＣの電源投入から
高圧放電灯ＬＡが安定点灯するまでの動作を説明する。

【０００８】まず、電源投入から高圧放電灯が始動する
までの期間が図９（１）である。商用交流電源ＡＣが投
入されると、直流電源回路１と、降圧チョッパ回路２
と、極性反転回路３と、制御回路４とが動作を開始す
る。これに伴い、図６の高圧放電灯ＬＡの両端、ＬＡ１
とＬＡ２との間（図９のＬＡ１―ＬＡ２電圧）に図９
（１）に示す降圧チョッパ回路２の出力電圧（Ｖｄｃ）
を極性反転回路３により極性反転させた矩形波交流電圧
に、高圧パルス電圧発生回路Ｉｇより発生した高圧パル
ス電圧が重畳された電圧Ｖ０２が発生する。つぎに、図
９（１）の高圧パルス電圧により高圧放電灯ＬＡが絶縁
破壊されてから安定点灯状態に入るまでの期間が図９
（２）である。絶縁破壊直後、高圧放電灯ＬＡはほぼ短
絡状態となり、高圧放電灯ＬＡに短絡電流Ｉ０２が流れ
る。その後、高圧放電灯が徐々に安定点灯に移行する
が、その過程で短絡電流Ｉ０２は減少し、高圧放電灯の
電圧が上昇する。そして最後に、高圧放電灯が安定点灯
する期間が図９（３）であり、図９（３）に示すように
高圧放電灯の通常点灯時の電圧Ｖｌａ及び電流Ｉｌａが
それぞれ発生する。

【０００９】つぎに、高圧放電灯用の放電灯点灯装置の
特性について説明する。

【００１０】まず、図１０の横軸Ｖｌａは高圧放電灯の
電圧を示し、縦軸Ｗｌａは高圧放電灯の消費電力を示し
ている。そして、図１０（ａ）は、一般的な高圧放電灯
用の放電灯点灯装置の出力特性を示している。以下、横
軸Ｖｌａを３つの区間に分けて説明する。

【００１１】Ａ区間は、高圧放電灯をスムーズに定格点
灯まで移行させるための区間であり、Ｂ区間は、定格の
高圧放電灯の電圧で所定の電力を消費させるために略定
電力特性を持たせている区間である。光束と高圧放電灯
の消費電力とは、ほぼ比例するために、Ｂ区間では光出
力も略一定となる。Ｃ区間は、高圧放電灯の破壊を防ぐ
ために、電力を絞っている区間である。そして、（ｂ）
は放電灯点灯装置を調光したときの出力特性を示してい
る。また、（ｃ）は高圧放電灯の出力特性を示してい
る。したがって、調光をしていないときには、（ａ）と
（ｃ）の交点であるαで高圧放電灯は安定点灯し、調光
したときには、（ｂ）と（ｃ）の交点であるβで高圧放
電灯は安定点灯することになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高圧放電灯
の経時変化により、たとえば、高圧放電灯内に封印され
ているガスが徐々に抜けてしまい（スローリーク現
象）、通常点灯時の高圧放電灯の電圧が低下する場合が
ある。このときの高圧放電灯の出力特性は図１０の
（ｄ）となる。このような高圧放電灯は通常点灯時に
は、（ａ）と（ｄ）の交点であるα’で安定点灯するこ
とになるが、この高圧放電灯を調光すると（ｂ）と
（ｄ）の交点であるβ’で点灯してしまい、調光したと
きに光出力が著しく低下する場合があった。また、スロ
ーリーク現象とは逆に、高圧放電灯が寿命末期に近づく
と、図１１に示すように、高圧放電灯の出力特性が
（ｃ）から（ｄ）へと移行し、通常点灯時の高圧放電灯
の電圧が上昇する場合がある。このような高圧放電灯は
通常点灯時には、（ａ）と（ｄ）の交点であるα’で安
定点灯することになるが、この高圧放電灯を調光点灯さ
せた場合には、（ｂ）と（ｄ）の交点であるβ’で点灯
することになる。このような場合もスローリーク現象の
場合と同様に、調光したときに光出力が著しく低下する
場合があった。

【００１３】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、経時変化により高圧
放電灯の電圧が低下又は上昇した場合に、高圧放電灯を
調光したときの光出力の著しい低下を防ぐことができる
放電灯点灯装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電灯点
灯装置は、直流電源回路と、直流電源回路からの直流電
圧を所定の電圧に変換する降圧チョッパ回路と、降圧チ
ョッパ回路からの直流電圧を交流の矩形波電圧に変換す
る極性反転回路と、降圧チョッパ回路を制御し高圧放電
灯の調光制御を行う制御回路と、を備えた放電灯点灯装
置において、各調光信号ごとの高圧放電灯の消費電力を
記憶する記憶部を設け、記憶部に記憶されている高圧放
電灯の消費電力と実際の高圧放電灯の消費電力との差を
比較し、実際の高圧放電灯の消費電力を記憶されている
高圧放電灯の消費電力へと補正する補正回路を設けたこ
とを特徴とするものである。

【００１５】このような放電灯点灯装置においては、実
際の高圧放電灯の消費電力を記憶部に記憶されている高
圧放電灯の消費電力へと補正するので、経時変化により
電圧が低下又は上昇した高圧放電灯を調光したときの光
出力の著しい低下を防ぐことができる。

【００１６】請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の放電灯点灯装置において、高圧放電灯の電圧に
比例する検出電圧が所定の基準電圧以下になると検出動
作を行う検出回路を備えた放電灯点灯装置であって、両
端の電圧が正常状態よりも低下した高圧放電灯を調光す
るときに、所定の基準電圧を調光時の検出電圧以下に再
設定することを特徴とするものである。

【００１７】このような放電灯点灯装置においては、た
とえば、スローリーク現象により両端の電圧が正常状態
よりも低下した高圧放電灯を調光した場合には、高圧放
電灯の両端の電圧も低下し、検出電圧も低下するが、所
定の基準電圧を調光時の検出電圧以下に再設定している
ので、調光による誤検出を防止することができる。

【００１８】請求項３記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の放電灯点灯装置において、高圧放電灯の電圧に
比例する検出電圧が所定の基準電圧以下になると検出動
作を行う検出手段を備えた放電灯点灯装置であって、両
端の電圧が正常状態よりも上昇した高圧放電灯を調光す
るときに、所定の基準電圧を調光時の検出電圧以下に再
設定することを特徴とするものである。

【００１９】このような放電灯点灯装置においては、た
とえば、高圧放電灯が寿命末期に近づき両端の電圧が正
常状態よりも上昇した高圧放電灯を調光した場合には、
高圧放電灯の両端の電圧も低下し、検出電圧も低下する
が、所定の基準電圧を調光時の検出電圧以下に再設定し
ているので、調光による誤検出を防止することができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１及び図２を参照して説明する。

【００２１】図１に示す放電灯点灯装置は、直流電源回
路１と、降圧チョッパ回路２と、極性反転回路３と、制
御回路４と、補正回路８と、記憶部９と、からなる。以
下、各回路の詳細構成及び動作を説明する。なお、直流
電源回路１、降圧チョッパ回路２、極性反転回路３、制
御回路４の詳細構成及び動作の説明に関しては、従来の
技術で説明したものと同様なのでここでは省略する。

【００２２】補正回路８は、制御回路４に高圧放電灯の
消費電力を補正するための命令を送る回路であり、抵抗
Ｒ１を介して得られた実際の高圧放電灯の電圧と抵抗Ｒ
２を介して得られた実際の高圧放電灯に流れる電流とか
ら高圧放電灯ＬＡの実際の消費電力Ｗｌａ２を算出す
る。

【００２３】記憶部９には、各調光比での高圧放電灯Ｌ
Ａの消費電力Ｗｌａのデータが保存されており、補正回
路８に調光信号Ｄｉｍが入力されると、その調光比で必
要な高圧放電灯ＬＡの消費電力のデータを記憶部９より
探す。そして、補正回路８の内部で補正回路８で算出さ
れた実際の高圧放電灯ＬＡの消費電力Ｗｌａ２と記憶部
９に保存されている高圧放電灯ＬＡの消費電力Ｗｌａ３
とを比較する。消費電力Ｗｌａ２が消費電力Ｗｌａ３と
異なっている場合（好ましくは、│（Ｗｌａ２−Ｗｌａ
３）／Ｗｌａ３│＞０．１程度の場合）には、補正回路
８から制御回路４にスイッチング素子Ｑ２の発振周波数
が高くなる制御する制御信号が送られ、Ｗｌａ２〜Ｗｌ
ａ３となるようにスイッチング素子Ｑ２の発振周波数が
補正される。

【００２４】つぎに、第１の実施の形態の動作を説明す
る。

【００２５】高圧放電灯ＬＡが通常の調光点灯時には、
調光したときの放電灯点灯装置の出力特性（ｂ）と通常
点灯時の高圧放電灯ＬＡの出力特性（ｄ）との交点であ
るＷｌａ１で安定調光されることになる。ところが、前
述したように、高圧放電灯ＬＡが寿命末期に近づくと、
一般に高圧放電灯ＬＡの電圧が図２（ｃ）に示すように
上昇し、したがって、寿命末期の高圧放電灯を調光点灯
させると、（ｂ）と（ｃ）との交点であるＷｌａ２で安
定調光することになる。すなわち、所望の調光状態より
も光出力が低下することになる。

【００２６】そこで、上記、補正回路８により、Ｗｌａ
２〜Ｗｌａ３となるようにスイッチング素子Ｑ２の発振
周波数を補正し、光出力の低下を補正する。

【００２７】本実施の形態によれば、たとえば、放電灯
点灯装置が事務所や店舗内に多数取り付けられており、
新旧の高圧放電灯が混ざり合っている場合に、調光制御
したときにも古い高圧放電灯には、上記補正をかけるこ
とにより、各放電灯点灯装置間の光出力のバラツキを少
なくすることができる。

【００２８】なお、たとえば、調光比５０％等の１つの
調光出力しか必要がない使用形態の場合には、調光出力
が所定の基準値以下（たとえば、調光比４５％程度以
下）にならないように補正をかけることもできる。この
場合においては、放電灯点灯装置は特に記憶部９を備え
る必要がなくなる。

【００２９】以下、本発明の第２の実施の形態を図３及
び図４を参照して説明する。

【００３０】図３に示す放電灯点灯装置は、図１に示す
放電灯点灯装置において、高圧放電灯の異常を検出する
検出回路１０を付加したものである。その他の回路構
成、回路の動作は図１に示す放電灯点灯装置と同じなの
で、以下、検出回路１０の動作のみを説明する。

【００３１】検出回路１０は、内部に基準電圧Ｖｒｅｆ
が設けられており、この基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗Ｒ１を
介して高圧放電灯の電圧に比例する検出電圧Ｖｋとを比
較し、たとえば、高圧放電灯の寿命末期等の異常によ
り、検出電圧Ｖｋが基準電圧Ｖｒｅｆ以下になると、放
電灯点灯装置の発振停止又は放電灯点灯装置を間欠発振
に移行させる。

【００３２】このような放電灯点灯装置において、経時
変化によりスローリークとなった高圧放電灯を調光した
場合には、高圧放電灯は、図４の（ｂ）と（ｄ）との交
点であるβ’で調光点灯することになる。このようなポ
イントで、点灯しているときの高圧放電灯の電圧は、た
とえば、スローリークになっていない高圧放電灯を通常
点灯させたとき（（ａ）と（ｃ）との交点であるαで点
灯）の高圧放電灯の電圧と比較して、著しく低下する。
このとき、高圧放電灯の電圧に比例した検出電圧Ｖｋも
低下することになるが、このとき、基準電圧Ｖｒｅｆを
補正基準電圧Ｖｒｅｆ’にＶｒｅｆ→Ｖｒｅｆ’のよう
に変化させると検出にかからない。すなわち、経時変化
によりスローリークとなった高圧放電灯を調光した場合
にでも、放電灯点灯装置は上述した発振停止や間欠発振
等の誤動作をしないことになる。

【００３３】また、上記補正基準電圧Ｖｒｅｆ’の値
を、たとえば、高圧放電灯を放電灯点灯装置から着脱し
た場合等にのみ検出がかかる程度の低さに設定しておく
と、高圧放電灯の電圧が下がっても、検出がかからない
状態となる。すなわち、光出力が低下しても検出がかか
らないことになる。このように、補正基準電圧Ｖｒｅ
ｆ’の値を上記の程度に低く設定し、高圧放電灯が暗い
状態で点灯維持することを利用して、使用者に高圧放電
灯が寿命であることを知らせる、お知らせ機能としての
効果も期待できる。

【００３４】さらに、補正基準電圧Ｖｒｅｆ’の値を上
記の程度に低く設定しておくと、高圧放電灯の光出力が
低下した場合にも検出がかからず、出力を絞った状態で
点灯維持できるので、高圧放電灯の長寿命化にも繋が
る。

【００３５】なお、上記説明で特に言及していない回路
構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。

【００３６】以下、本発明の第３の実施の形態を図５を
参照して説明する。

【００３７】本実施の形態の放電灯点灯装置の回路構成
は、図３に示す放電灯点灯装置と同じである。

【００３８】前述したように、高圧放電灯の寿命末期時
には、一般に高圧放電灯の電圧は上昇する。このような
高圧放電灯が放電灯点灯装置に接続されると、通常は検
出回路１０の内部に設定されている基準電圧Ｖｒｅｆを
超え、検出がかかる。しかし、電源投入時から調光制御
して高圧放電灯を点灯させると、高圧放電灯の電圧が低
いため（（ｂ）と（ｄ）との交点であるβ’で点灯）
に、検出がかからない場合がある。このときに、基準電
圧Ｖｒｅｆを補正基準電圧Ｖｒｅｆ’にＶｒｅｆ→Ｖｒ
ｅｆ’のように変化させると、寿命末期の高圧放電灯を
電源投入時から調光制御して点灯させた場合でも、検出
をかけることができる。

【００３９】また、第２の実施の形態と同様に、上記補
正基準電圧Ｖｒｅｆ’の値を、たとえば、高圧放電灯を
放電灯点灯装置から着脱した場合等にのみ検出がかかる
程度の低さに設定しておくと、高圧放電灯の電圧が下が
っても、検出がかからない状態となる。すなわち、光出
力が低下しても検出がかからないことになる。このよう
に、補正基準電圧Ｖｒｅｆ’の値を上記の程度に低く設
定し、高圧放電灯が暗い状態で点灯維持することを利用
して、使用者に高圧放電灯が寿命であることを知らせ
る、お知らせ機能としての効果も期待できる。

【００４０】さらに、補正基準電圧Ｖｒｅｆ’の値を上
記の程度に低く設定しておくと、高圧放電灯の光出力が
低下するので、高圧放電灯の長寿命化にも繋がる。

【００４１】なお、上記説明で特に言及していない回路
構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。

【００４２】

【発明の効果】請求項１記載の放電灯点灯装置は、直流
電源回路と、直流電源回路からの直流電圧を所定の電圧
に変換する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路から
の直流電圧を交流の矩形波電圧に変換する極性反転回路
と、降圧チョッパ回路を制御し高圧放電灯の調光制御を
行う制御回路と、を備えた放電灯点灯装置において、各
調光信号ごとに記憶部に記憶されている高圧放電灯の消
費電力と実際の高圧放電灯の消費電力との差を比較し、
実際の高圧放電灯の消費電力を記憶されている高圧放電
灯の消費電力へと補正する補正回路を設けているので、
経時変化により電圧が低下した高圧放電灯を調光したと
きの光出力の著しい低下を防ぐことができる。

【００４３】請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の放電灯点灯装置において、検出電圧が所定の基
準電圧以下になると検出動作を行う検出回路を備えた放
電灯点灯装置において、両端の電圧が正常状態よりも低
下した高圧放電灯を調光するときに、所定の基準電圧を
調光時の検出電圧以下に再設定しているので、たとえ
ば、スローリーク現象により両端の電圧が正常状態より
も低下した高圧放電灯を調光した場合に、調光による誤
検出を防止することができる。

【００４４】請求項３記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の放電灯点灯装置において、検出電圧が所定の基
準電圧以下になると検出動作を行う検出手段を備えた放
電灯点灯装置において、両端の電圧が正常状態よりも上
昇した高圧放電灯を調光するときに、所定の基準電圧を
調光時の検出電圧以下に再設定しているので、たとえ
ば、高圧放電灯が寿命末期に近づき両端の電圧が正常状
態よりも上昇した高圧放電灯を調光した場合に、調光に
よる誤検出を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。

【図２】第１の実施の形態の動作を説明するための特性
図である。

【図３】第２の実施の形態を示す回路図である。

【図４】第２の実施の形態の動作を説明するための特性
図である。

【図５】第３の実施の形態の動作を説明するための特性
図である。

【図６】従来例を示す回路図である。

【図７】従来例の制御回路の内部を示すブロック図であ
る。

【図８】従来例の各部の動作波形図である。

【図９】従来例の電源投入時から安定点灯時に至るまで
の各部の動作波形図である。

【図１０】従来例の問題点を説明するための特性図であ
る。

【図１１】従来例の他の問題点を説明するための特性図
である。

【符号の説明】

１直流電源回路２降圧チョッパ回路３極性反転回路ＬＡ高圧放電灯４制御回路９記憶部８補正回路１０検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内橋聖明大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3K072 AA11 AC01 AC11 BA05 CA03 CA16 DD06 DE02 DE04 DE05 GB18 HA10 3K098 CC21 CC24 CC40 CC41 DD06 DD09 DD20 DD35 DD43 EE11 EE17 EE31 EE40 FF12 FF14 FF16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源回路と、直流電源回路からの直
流電圧を所定の電圧に変換する降圧チョッパ回路と、降
圧チョッパ回路からの直流電圧を交流の矩形波電圧に変
換する極性反転回路と、降圧チョッパ回路を制御し高圧
放電灯の調光制御を行う制御回路と、を備えた放電灯点
灯装置において、各調光信号ごとの高圧放電灯の消費電
力を記憶する記憶部を設け、記憶部に記憶されている高
圧放電灯の消費電力と実際の高圧放電灯の消費電力との
差を比較し、実際の高圧放電灯の消費電力を記憶されて
いる高圧放電灯の消費電力へと補正する補正回路を設け
たことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】高圧放電灯の電圧に比例する検出電圧が
所定の基準電圧以下になると検出動作を行う検出回路を
備えた放電灯点灯装置であって、両端の電圧が正常状態
よりも低下した高圧放電灯を調光するときに、所定の基
準電圧を調光時の検出電圧以下に再設定することを特徴
とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】高圧放電灯の電圧に比例する検出電圧が
所定の基準電圧以下になると検出動作を行う検出手段を
備えた放電灯点灯装置であって、両端の電圧が正常状態
よりも上昇した高圧放電灯を調光するときに、所定の基
準電圧を調光時の検出電圧以下に再設定することを特徴
とする請求項１記載の放電灯点灯装置。