JP2004172014A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】交流電源の電圧に応じて直流出力電圧を変化させて昇圧チョッパーの損失を効果的に減少する。この際、交流電源の電圧により直流出力電圧が変化してしまうので、放電灯の動作点に悪影響が出るため、この悪影響を解決することも必要となる。
【解決手段】交流電源１に対して整流器２と昇圧チョッパー３を接続し、この昇圧チョッパー３の直流出力電圧をインバータ４により高周波交流に変換して放電灯５を点灯させる放電灯点灯装置である。そして、前記昇圧チョッパー３による直流出力電圧を前記交流電源１の電圧に略比例させるとともに、前記放電灯５を前記インバータ４により設定された電流または電力で点灯制御している。
【選択図】 図１
【解決手段】交流電源１に対して整流器２と昇圧チョッパー３を接続し、この昇圧チョッパー３の直流出力電圧をインバータ４により高周波交流に変換して放電灯５を点灯させる放電灯点灯装置である。そして、前記昇圧チョッパー３による直流出力電圧を前記交流電源１の電圧に略比例させるとともに、前記放電灯５を前記インバータ４により設定された電流または電力で点灯制御している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧値の異なる交流電源に自動的に対応可能な放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源に対して整流器と昇圧チョッパーを接続し、この昇圧チョッパーの直流出力電圧をインバータにより高周波交流に変換して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置は、例を挙げるまでもなく周知の技術である。また、放電灯をインバータにより設定された電流または電力で点灯制御する、いわゆる定電力点灯制御方式の放電灯点灯装置は、特許文献１で公知である。そこで、前記周知の技術に特許文献１の技術を取り込むことは当業者にとって比較的容易と思われる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８５１８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、国内の商業施設で使用される交流電源としては１００Ｖ，２００Ｖ，２４２Ｖの３種類が敷設される場合が多く、それらのいずれにも対応するとすれば、昇圧チョッパーの直流出力電圧を定電圧化するためには、その出力電圧を動作余裕をもたせて約４００Ｖ以上にする必要がある。なぜならば、前記電圧のうちの最高電圧である２４２Ｖのバラツキ上限を１０％増しの２６６Ｖとすると、そのピーク値である１．４１倍の３７５Ｖが理論的に最低限必要なためである。こうした場合、放電灯点灯装置の交流電源として１００Ｖが使用されると、４倍という非常に大きい昇圧比が必要となる。昇圧比が大きいということは、昇圧チョッパーを構成する半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）のオン区間が大きくなるため、この半導体スイッチング素子の損失が増えて発熱が大きくなり効率が低下する弊害を生じる。本発明はこのような解決すべき課題を鑑み、交流電源の電圧に応じて直流出力電圧を変化させて昇圧チョッパーの損失を効果的に減少することを目的とする。この際、交流電源の電圧により直流出力電圧が変化してしまうので、放電灯の動作点に悪影響が出るため、この悪影響を解決することも必要となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明を要約すると、交流電源に対して整流器と昇圧チョッパーを接続し、この昇圧チョッパーの直流出力電圧をインバータにより高周波交流に変換して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、前記昇圧チョッパーによる直流出力電圧を前記交流電源の電圧に略比例させるとともに、前記放電灯を前記インバータにより設定された電流または電力で点灯制御する放電灯点灯装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を説明するが、それはあくまで本発明に基づいて採択された例示的な実施形態であり、本発明をその実施形態に特有な事項に基づいて限定解釈してはならず、本発明の技術的範囲は、請求項に示した事項さらにはその事項と実質的に等価である事項に基づいて定めなければならない。
【０００７】
図示の実施形態は、交流電源１に対して整流器２と昇圧チョッパー３を接続し、この昇圧チョッパー３の直流出力電圧をインバータ４により高周波交流に変換して放電灯５を点灯させる放電灯点灯装置である。そして、前記昇圧チョッパー３による直流出力電圧を前記交流電源１の電圧に略比例させるとともに、前記放電灯５を前記インバータ４により設定された電流または電力で点灯制御している。
【０００８】
なお、前記放電灯５の電流及び電圧の双方を例えば前記特許文献１のように検出して放電灯電力を算出してから、前記インバータ４により放電灯５を定電力制御点灯すると好ましいが、前記放電灯５の電流のみを検出して前記インバータ４により放電灯５を点灯制御しても結果的には定電力点灯制御したのと略同等の結果が得られる。なぜならば、前記放電灯５の電流に対応した電圧は放電灯５によって略一義的に決まるからである。
【０００９】
さらに述べると、昇圧チョッパー３は、その直流出力電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧したａ点の電圧と第一基準電圧６とを第一コンパレータ７により比較することにより前記直流出力電圧を略定電圧に制御しようとしており、整流器２の出力を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧したｂ点の電圧と第二基準電圧８とを比較する第二コンパレータ９の出力が前記第一コンパレータ７の入力に前記分圧電圧（ａ点電圧）とともに接続され、前記第二コンパレータ９の出力は前記交流電源１の電圧に略反比例している。すなわち、前記第二コンパレータ９の反転入力（−）には前記ｂ点電圧が加わっている。
【００１０】
さらに詳述すれば、交流電源１としては例えば１００Ｖ，２００Ｖ，２４２Ｖの３種類を想定しているが、これに限定されるわけではない。昇圧チョッパー３は、チョークコイル１０と半導体スイッチング素子１１と出力側に並列接続された平滑コンデンサ１２とを主要素とし、前述のとおり直流出力電圧を分圧したａ点の電圧を検出して第一コンパレータ７により第一所定電圧６とを比較することにより、制御回路部１３と駆動回路部１４を介して半導体スイッチング素子１１が高周波で開閉駆動制御されている。そうすると、前記第二コンパレータ９の出力がａ点に接続されていない限り、交流電源１の電圧にかかわらず昇圧チョッパー３の出力側は略定電圧化される。
【００１１】
整流器２の脈流出力電圧は直列接続された複数の抵抗Ｒ３，Ｒ４によりｂ点にて分圧され、さらに比較的大きな容量値のコンデンサ１５により略平滑されて、第二コンパレータ９の反転入力（−）に加わり、非反転入力（＋）の第二基準電圧８と比較される。反転入力（−）に加わる電圧が低い時（交流電源１が１００Ｖ時）は第二コンパレータ９の出力電圧が相対的に高くなるため、第二コンパレータ９の出力抵抗Ｒ５が前記抵抗Ｒ２に実質的に並列接続されないため、第一コンパレータ７の反転入力（−）に加わる電圧が相対的に高くなる。そうすると、昇圧チョッパー３の直流出力電圧は低めに制御され、これにより昇圧チョッパー３の昇圧比の過度の増大が避けられ、半導体スイッチング素子１１のオン区間が小さく制御されるのでその損失が低減する。
【００１２】
また、第二コンパレータ９の反転入力（−）に加わる電圧が高い時（交流電源１が２００Ｖｏｒ２４２Ｖ時）には第二コンパレータ９の出力電圧が相対的に低くなるため、第二コンパレータ９の出力抵抗Ｒ５が前記抵抗Ｒ２に実質的に並列接続されるため、第一コンパレータ７の反転入力（−）に加わる電圧が相対的に低くなる。そうすると、昇圧チョッパー３の直流出力電圧は高めに制御される。
【００１３】
しかし、以上の動作だけでは交流電源１の電圧相違により昇圧チョッパー３の直流出力電圧も相違するだけの結果になり、交流電源１の電圧値が異なれば放電灯５の動作点が狂う。これを補正できるのが、昇圧チョッパー３の直流出力電圧にかかわらず、設定された電流または電力で放電灯５を点灯制御する技術である。まず、インバータ４は一対の半導体スイッチング素子１６、１７を駆動回路部１８からの信号で交互に開閉して高周波スイッチングしている。前述のように、放電灯５は少なくともその電流が制御されればよく、放電灯５の電流をランプ電流検出回路部１９で検出して第三コンパレータ２０の反転入力（−）に入力し、非反転入力（＋）に対して第三基準電圧２１を加え、第三コンパレータ２０の出力を制御回路部２２を介して駆動回路部１８に加えている。なお、インバータ４の出力はＬＣ共振回路２３を介して放電灯５に印加されている。
【００１４】
そして、昇圧チョッパー３の直流出力電圧が高いときは、放電灯５の電流が増大しようとするが、第三コンパレータ２０の作用によりその電流増大を抑制でき、昇圧チョッパー３の直流出力電圧が低いときは、放電灯５の電流が低下しようとするが第三コンパレータ２０の作用によりその電流低下を抑制でき、これによって放電灯５は略定電流ひいては略定電力で点灯制御され、放電灯５の動作が安定化される。この安定化作用には制御回路部２２による発振周波数変化機能が好適である。
【００１５】
すなわち、放電灯５の電流が大きい場合は第三コンパレータ２０の出力電圧低下により制御回路部２２の発振周波数が高くなるとよく、その場合はＬＣ直列の共振回路２３のインピーダンス値は大きくなるため、放電灯５の電流が低くなる方向に制御される。また、放電灯５の電流が小さい場合は逆に放電灯５の電流が大きくなる方向に制御されるのが明らかである。
【００１６】
以上述べた本実施形態によれば、交流電源１の電圧に応じて直流出力電圧を自動的に変化させることにより昇圧チョッパー３の損失を効果的に減少できるにもかかわらず、放電灯５の動作点に実質的な悪影響が出ないという絶大な効果を奏する。なお、放電灯５の点灯継続時にはこのような昇圧チョッパー３の直流出力電圧変化を機能させるのは必須であるが、放電灯５の予熱・始動時には放電灯５に対して高電圧が必要なため、昇圧チョッパー３の出力を交流電源１の電圧値にかかわらず、高く設定しておいてももちろん差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す回路図
【符号の説明】
１ 交流電源
２ 整流器
３ 昇圧チョッパー
４ インバータ
５ 放電灯
６ 第一基準電圧
７ 第一コンパレータ
８ 第二基準電圧
９ 第二コンパレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧値の異なる交流電源に自動的に対応可能な放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源に対して整流器と昇圧チョッパーを接続し、この昇圧チョッパーの直流出力電圧をインバータにより高周波交流に変換して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置は、例を挙げるまでもなく周知の技術である。また、放電灯をインバータにより設定された電流または電力で点灯制御する、いわゆる定電力点灯制御方式の放電灯点灯装置は、特許文献１で公知である。そこで、前記周知の技術に特許文献１の技術を取り込むことは当業者にとって比較的容易と思われる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８５１８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、国内の商業施設で使用される交流電源としては１００Ｖ，２００Ｖ，２４２Ｖの３種類が敷設される場合が多く、それらのいずれにも対応するとすれば、昇圧チョッパーの直流出力電圧を定電圧化するためには、その出力電圧を動作余裕をもたせて約４００Ｖ以上にする必要がある。なぜならば、前記電圧のうちの最高電圧である２４２Ｖのバラツキ上限を１０％増しの２６６Ｖとすると、そのピーク値である１．４１倍の３７５Ｖが理論的に最低限必要なためである。こうした場合、放電灯点灯装置の交流電源として１００Ｖが使用されると、４倍という非常に大きい昇圧比が必要となる。昇圧比が大きいということは、昇圧チョッパーを構成する半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）のオン区間が大きくなるため、この半導体スイッチング素子の損失が増えて発熱が大きくなり効率が低下する弊害を生じる。本発明はこのような解決すべき課題を鑑み、交流電源の電圧に応じて直流出力電圧を変化させて昇圧チョッパーの損失を効果的に減少することを目的とする。この際、交流電源の電圧により直流出力電圧が変化してしまうので、放電灯の動作点に悪影響が出るため、この悪影響を解決することも必要となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明を要約すると、交流電源に対して整流器と昇圧チョッパーを接続し、この昇圧チョッパーの直流出力電圧をインバータにより高周波交流に変換して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、前記昇圧チョッパーによる直流出力電圧を前記交流電源の電圧に略比例させるとともに、前記放電灯を前記インバータにより設定された電流または電力で点灯制御する放電灯点灯装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を説明するが、それはあくまで本発明に基づいて採択された例示的な実施形態であり、本発明をその実施形態に特有な事項に基づいて限定解釈してはならず、本発明の技術的範囲は、請求項に示した事項さらにはその事項と実質的に等価である事項に基づいて定めなければならない。
【０００７】
図示の実施形態は、交流電源１に対して整流器２と昇圧チョッパー３を接続し、この昇圧チョッパー３の直流出力電圧をインバータ４により高周波交流に変換して放電灯５を点灯させる放電灯点灯装置である。そして、前記昇圧チョッパー３による直流出力電圧を前記交流電源１の電圧に略比例させるとともに、前記放電灯５を前記インバータ４により設定された電流または電力で点灯制御している。
【０００８】
なお、前記放電灯５の電流及び電圧の双方を例えば前記特許文献１のように検出して放電灯電力を算出してから、前記インバータ４により放電灯５を定電力制御点灯すると好ましいが、前記放電灯５の電流のみを検出して前記インバータ４により放電灯５を点灯制御しても結果的には定電力点灯制御したのと略同等の結果が得られる。なぜならば、前記放電灯５の電流に対応した電圧は放電灯５によって略一義的に決まるからである。
【０００９】
さらに述べると、昇圧チョッパー３は、その直流出力電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧したａ点の電圧と第一基準電圧６とを第一コンパレータ７により比較することにより前記直流出力電圧を略定電圧に制御しようとしており、整流器２の出力を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧したｂ点の電圧と第二基準電圧８とを比較する第二コンパレータ９の出力が前記第一コンパレータ７の入力に前記分圧電圧（ａ点電圧）とともに接続され、前記第二コンパレータ９の出力は前記交流電源１の電圧に略反比例している。すなわち、前記第二コンパレータ９の反転入力（−）には前記ｂ点電圧が加わっている。
【００１０】
さらに詳述すれば、交流電源１としては例えば１００Ｖ，２００Ｖ，２４２Ｖの３種類を想定しているが、これに限定されるわけではない。昇圧チョッパー３は、チョークコイル１０と半導体スイッチング素子１１と出力側に並列接続された平滑コンデンサ１２とを主要素とし、前述のとおり直流出力電圧を分圧したａ点の電圧を検出して第一コンパレータ７により第一所定電圧６とを比較することにより、制御回路部１３と駆動回路部１４を介して半導体スイッチング素子１１が高周波で開閉駆動制御されている。そうすると、前記第二コンパレータ９の出力がａ点に接続されていない限り、交流電源１の電圧にかかわらず昇圧チョッパー３の出力側は略定電圧化される。
【００１１】
整流器２の脈流出力電圧は直列接続された複数の抵抗Ｒ３，Ｒ４によりｂ点にて分圧され、さらに比較的大きな容量値のコンデンサ１５により略平滑されて、第二コンパレータ９の反転入力（−）に加わり、非反転入力（＋）の第二基準電圧８と比較される。反転入力（−）に加わる電圧が低い時（交流電源１が１００Ｖ時）は第二コンパレータ９の出力電圧が相対的に高くなるため、第二コンパレータ９の出力抵抗Ｒ５が前記抵抗Ｒ２に実質的に並列接続されないため、第一コンパレータ７の反転入力（−）に加わる電圧が相対的に高くなる。そうすると、昇圧チョッパー３の直流出力電圧は低めに制御され、これにより昇圧チョッパー３の昇圧比の過度の増大が避けられ、半導体スイッチング素子１１のオン区間が小さく制御されるのでその損失が低減する。
【００１２】
また、第二コンパレータ９の反転入力（−）に加わる電圧が高い時（交流電源１が２００Ｖｏｒ２４２Ｖ時）には第二コンパレータ９の出力電圧が相対的に低くなるため、第二コンパレータ９の出力抵抗Ｒ５が前記抵抗Ｒ２に実質的に並列接続されるため、第一コンパレータ７の反転入力（−）に加わる電圧が相対的に低くなる。そうすると、昇圧チョッパー３の直流出力電圧は高めに制御される。
【００１３】
しかし、以上の動作だけでは交流電源１の電圧相違により昇圧チョッパー３の直流出力電圧も相違するだけの結果になり、交流電源１の電圧値が異なれば放電灯５の動作点が狂う。これを補正できるのが、昇圧チョッパー３の直流出力電圧にかかわらず、設定された電流または電力で放電灯５を点灯制御する技術である。まず、インバータ４は一対の半導体スイッチング素子１６、１７を駆動回路部１８からの信号で交互に開閉して高周波スイッチングしている。前述のように、放電灯５は少なくともその電流が制御されればよく、放電灯５の電流をランプ電流検出回路部１９で検出して第三コンパレータ２０の反転入力（−）に入力し、非反転入力（＋）に対して第三基準電圧２１を加え、第三コンパレータ２０の出力を制御回路部２２を介して駆動回路部１８に加えている。なお、インバータ４の出力はＬＣ共振回路２３を介して放電灯５に印加されている。
【００１４】
そして、昇圧チョッパー３の直流出力電圧が高いときは、放電灯５の電流が増大しようとするが、第三コンパレータ２０の作用によりその電流増大を抑制でき、昇圧チョッパー３の直流出力電圧が低いときは、放電灯５の電流が低下しようとするが第三コンパレータ２０の作用によりその電流低下を抑制でき、これによって放電灯５は略定電流ひいては略定電力で点灯制御され、放電灯５の動作が安定化される。この安定化作用には制御回路部２２による発振周波数変化機能が好適である。
【００１５】
すなわち、放電灯５の電流が大きい場合は第三コンパレータ２０の出力電圧低下により制御回路部２２の発振周波数が高くなるとよく、その場合はＬＣ直列の共振回路２３のインピーダンス値は大きくなるため、放電灯５の電流が低くなる方向に制御される。また、放電灯５の電流が小さい場合は逆に放電灯５の電流が大きくなる方向に制御されるのが明らかである。
【００１６】
以上述べた本実施形態によれば、交流電源１の電圧に応じて直流出力電圧を自動的に変化させることにより昇圧チョッパー３の損失を効果的に減少できるにもかかわらず、放電灯５の動作点に実質的な悪影響が出ないという絶大な効果を奏する。なお、放電灯５の点灯継続時にはこのような昇圧チョッパー３の直流出力電圧変化を機能させるのは必須であるが、放電灯５の予熱・始動時には放電灯５に対して高電圧が必要なため、昇圧チョッパー３の出力を交流電源１の電圧値にかかわらず、高く設定しておいてももちろん差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す回路図
【符号の説明】
１ 交流電源
２ 整流器
３ 昇圧チョッパー
４ インバータ
５ 放電灯
６ 第一基準電圧
７ 第一コンパレータ
８ 第二基準電圧
９ 第二コンパレータ
Claims (2)
- 交流電源に対して整流器と昇圧チョッパーを接続し、この昇圧チョッパーの直流出力電圧をインバータにより高周波交流に変換して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、前記昇圧チョッパーによる直流出力電圧を前記交流電源の電圧に略比例させるとともに、前記放電灯を前記インバータにより設定された電流または電力で点灯制御する放電灯点灯装置。
- 請求項１において、昇圧チョッパーは、その直流出力電圧を分圧した電圧と第一基準電圧とを第一コンパレータにより比較することにより前記直流出力電圧を略定電圧に制御しようとしており、整流器の出力を分圧した電圧と第二基準電圧とを比較する第二コンパレータの出力が前記第一コンパレータの入力に前記分圧電圧とともに接続され、前記第二コンパレータの出力は前記交流電源の電圧に略反比例している放電灯点灯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002338370A JP2004172014A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 放電灯点灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002338370A JP2004172014A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 放電灯点灯装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004172014A true JP2004172014A (ja) | 2004-06-17 |
Family
ID=32701617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002338370A Pending JP2004172014A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 放電灯点灯装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004172014A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152167A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-07-09 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 放電灯点灯装置 |
-
2002
- 2002-11-21 JP JP2002338370A patent/JP2004172014A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152167A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-07-09 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 放電灯点灯装置 |
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