JP2004241320A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明の第１の目的は、放電灯の正常放電と異常放電の識別を直流電源の電圧変動の影響を受けずに誤動作なく行うことができる放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、放電灯負荷回路Ｌ１００、Ｌ１１０と、放電灯負荷回路Ｌ１００、Ｌ１１０のチョークコイル５、９に設けた２次巻線５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂに発生するピーク間電圧を検出するピーク間電圧検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０と、ピーク間電圧検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０で検出したピーク間電圧と直流電源１の電圧を分圧して得た電圧を比較し、ピーク間電圧が大きい場合にインバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路Ｃ１００と、判定回路Ｃ１００の停止信号によりインバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路Ｈ１００とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、放電灯負荷回路Ｌ１００、Ｌ１１０と、放電灯負荷回路Ｌ１００、Ｌ１１０のチョークコイル５、９に設けた２次巻線５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂに発生するピーク間電圧を検出するピーク間電圧検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０と、ピーク間電圧検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０で検出したピーク間電圧と直流電源１の電圧を分圧して得た電圧を比較し、ピーク間電圧が大きい場合にインバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路Ｃ１００と、判定回路Ｃ１００の停止信号によりインバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路Ｈ１００とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自励式インバータ回路からの高周波電力によって放電灯を点灯させる点灯装置の保護回路を有する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源を整流平滑する整流平滑回路１と、整流平滑回路１の出力端間に接続された２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路及び、スイッチング素子Ｑ２の両端に接続された電流トランスＣＴ等からなる負荷回路を含んでなる自励式インバータ回路２と、電流トランスＣＴの２次巻線ｎ２２に発生する電流により充電される平滑コンデンサＣ５と、平滑コンデンサＣ５の両端電圧を監視するツェナーダイオードＺＤ３とを有する寿命末期検出回路８と、異常状態が検出されるインバータ回路２の出力抑制状態を保持する寿命末期保持回路７とを備える（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９３６９０号公報（段落００２６−００３３、図１〜３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の図１、図２の発明の実施の形態を示す回路図によれば、放電灯の正常と寿命末期の電流を識別検出するための信号を、負荷回路に接続した電流トランスＣＴの２次巻線ｎ２２に発生する電流により充電される平滑コンデンサＣ５の電圧としている。しかしながら、放電灯の電流は放電灯が正常状態であっても、入力電源電圧の変動を受けて増減するため、平滑コンデンサ５の電圧も入力電源電圧が大きい場合には大きく、逆に、入力電源電圧が小さい場合には小さくなるという問題があった。
【０００５】
一方、図３に示しているように、放電灯の電流の正常と寿命末期状態を識別監視するためのツエダイオードＺＤ３の電圧値は固定なので、識別監視レベルと検出信号との差は電源電圧の変動を受けて、入力電源電圧が小さい場合は大きく、入力電源電圧が大きい場合は小さくなる。このため、入力電源電圧が小さい場合は寿命末期の検出回路保護動作が不確実になり、逆に、入力電源電圧が大きい場合は、放電灯が正常な場合でも不要な保護動作をしてしまう問題があった。
【０００６】
また、部品もバラツキの少ない高価なものを使用しなければならない問題があった。また、負荷回路に複数の放電灯を装着可能なようにする場合には、コンデンサＣ５の電圧は複数の放電灯の合成電流から得られる検出信号となるため確実な寿命末期検出が困難な問題があった。特に、負荷回路に複数の放電灯を装着可能なようにする場合で、かつ、全数の放電灯を装着しなくても点灯できるようにする、いわゆる間引き点灯が可能な点灯装置の場合は、正常な負荷電流値が一定ではないので特許文献１の方式では対応できない問題があった。
【０００７】
この発明は、従来装置の上記のような問題点を解決するためになされたもので、この発明の第１の目的は、放電灯の正常放電と異常放電の識別を直流電源の電圧変動の影響を受けずに誤動作なく安定して行うことができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、この発明の第２の目的は、複数の放電灯の内、何れかを抜去しても、残りの放電灯の正常点灯と異常点灯状態を検出するピーク間電圧検出回路の出力電圧の差が全ての放電灯が装着されている場合の検出電圧の差と変化せず、何れかの放電灯を抜去しても、全灯数装着されている場合と同様に放電灯の異常検出をすることができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、この発明の第３の目的は、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差を大きくし、安価な標準品をピーク間電圧検出回路及び判定回路の構成部品として使用することができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換する２つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、チョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されるカップリングコンデンサ及びこのカップリングコンデンサから上記直流電源の正負両極に接続されたダイオードを有し、上記インバータ回路からの高周波電流により上記放電灯を点灯させる放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、上記保護回路は、上記放電灯負荷回路のチョークコイルに設けた２次巻線に発生するピーク間電圧を検出するピーク間電圧検出回路と、このピーク間電圧検出回路で検出した上記ピーク間電圧と上記直流電源の電圧を分圧して得た電圧を比較し、上記ピーク間電圧が大きい場合に上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、を備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の形態の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図２は商用電源から直流電源を得る場合の直流電源の回路図、図３は放電灯点灯装置の動作を説明する特性図である。図１において、商用電源から直流電源１が得られ、インバータ回路はＭＯＳＦＥＴ２、３からなるスイッチング素子から構成される。
放電灯負荷回路Ｌ１００は、チョークコイル５、このチョークコイル５に放電灯６を介して接続されるカップリングコンデンサ８、放電灯６に並列に接続されるコンデンサ７、アノードが直流電源１の負極に、カソードが放電灯６とカップリングコンデンサ８の接続点に接続されたダイオード２１、カソードが直流電源１の正極に、アノードがダイオード２１のカソードに接続されたダイオード２２から構成される。
【００１２】
放電灯負荷回路Ｌ１１０は放電灯負荷回路Ｌ１００と同一の構成で、放電灯負荷回路Ｌ１００に並列に接続された放電灯負荷回路であり、チョークコイル９、このチョークコイル９に放電灯６を介して接続されるカップリングコンデンサ１２、放電灯１０に並列に接続されるコンデンサ１１、アノードが直流電源１の負極に、カソードが放電灯１０とカップリングコンデンサ１２の接続点に接続されたダイオード２３、カソードが直流電源１の正極に、アノードがダイオード２３のカソードに接続されたダイオード２４から構成される。
【００１３】
放電灯負荷回路Ｌ１００のチョークコイル５には、２つの２次巻線５ａ、５ｂ、放電灯負荷回路Ｌ１１０各々のチョークコイル９には、２つの２次巻線９ａ、９ｂを設け、２次巻線５ａ、９ａは抵抗１４、１６を介してスイッチング素子２のゲート・ソース間に、２次巻線５ｂ、９ｂは抵抗１３、１５を介してスイッチング素子３のゲート・ソース間に接続され（チョークコイル５、９の１次巻線と２次巻線の結合を一点鎖線及び鎖線で図示してある。）、２次巻線５ａ、９ａは図示・印の極性でスイッチング素子２を、２次巻線５ｂ、９ｂは図示・印の極性でスイッチング素子３を交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動する。
なお、スイッチング素子２及び３のドレイン・ソース間に並列に内蔵されている等価ダイオードは図示を省略している。また、インバータ回路を起動するための起動回路も図示を省略している。
【００１４】
また、チョークコイル５の２次巻線５ｂの両端電圧のピーク間電圧（ｐｅａｋｔｏ ｐｅａｋ電圧）を検出するピーク間電圧検出回路（以降ＰＰ検出回路と称す）Ｐ１００は、チョークコイル５の２次巻線５ｂに並列に接続されるとともに直列に接続されたコンデンサ３１、３２、アノードが直流電源１の負極に、カソードがコンデンサ３１とコンデンサ３２の接続点に接続されたダイオード３３、アノードがダイオード３３のカソードに接続されたダイオード３４、ダイオード３４のカソードと直流電源１の負極の間に接続されたコンデンサ３５から構成される。このＰＰ検出回路Ｐ１００は、チョークコイル５の２次巻線５ｂの両端電圧のピーク間電圧をコンデンサ３１とコンデンサ３２の容量値の逆比で検出し、その出力電圧はコンデンサ３５に得られる。
【００１５】
ＰＰ検出回路Ｐ１１０は、チョークコイル９の２次巻線９ｂに並列に接続されるとともに直列に接続されたコンデンサ４１、４２、アノードが直流電源１の負極に、カソードがコンデンサ４１とコンデンサ４２の接続点に接続されたダイオード４３、アノードがダイオード４３のカソードに接続されたダイオード４４、ダイオード４４のカソードと直流電源１の負極の間に接続されたコンデンサ４５から構成される。このＰＰ検出回路Ｐ１１０は、チョークコイル９の２次巻線９ｂの両端電圧のピーク間電圧をコンデンサ４１とコンデンサ４２の容量値の逆比で検出し、その出力電圧はコンデンサ４５に得られる。
ダイオード３４、４４のカソードは接続され、後述の判定回路Ｃ１００の比較器５５の非反転入力端子に接続される。
【００１６】
判定回路Ｃ１００は、直流電源１に並列に接続されるとともに直列に接続され抵抗５１、５２、直流電源１に並列に接続されるとともに直列に接続され抵抗５３、５４、反転入力端子が抵抗５１、５２の接続点に、非反転入力端子が抵抗５３、５４の接続点に接続された比較器５５から構成される。
判定回路Ｃ１００は、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０で検出したピーク間電圧と直流電源１の電圧を分圧して得た電圧を比較し、ピーク間電圧が大きい場合にインバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する。
【００１７】
保持回路Ｈ１００は、ゲートが判定回路Ｃ１００の出力端子に、カソードが直流電源１の負極に接続されたサイリスタ６１、カソードがサイリスタ６１のアノードに、アノードがスイッチング素子３のゲートに接続されたダイオード６２、サイリスタ６１のアノードと直流電源１の正極間に接続された抵抗６３から構成される。保持回路Ｈ１００は、判定回路Ｃ１００の停止信号によりインバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる。
【００１８】
なお、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０、判定回路Ｃ１００及び保持回路Ｈ１００は保護回路を構成する。
また、商用電源から直流電源を得る場合の直流電源１の回路構成は、図２に示すように、商用電源１ａから出力された交流電源は、ダイオードブリッジ１ｂで全波整流された後、平滑コンデンサ１ｃで平滑化され、直流電源として負荷回路出力されるように構成される。
【００１９】
次に、この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の動作を図１及び図３で説明する。
図において、直流電源１が投入されると、図示を省略している起動回路によってＭＯＳＦＥＴ２、３は交互に高周波数で駆動され放電灯６、１０は点灯に至る。このとき、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０の各々のコンデンサ３５、４５には図３に示す検出電圧が得られる。図３において、Ｎ特性線は放電灯が正常放電している場合、Ａ・Ｎ特性線は放電灯が異常放電している場合及びＣＰ線は正常放電と異常放電の識別判定電圧レベルについて、直流電源１の電圧Ｖ１の変化に対するＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０のコンデンサ３５、４５に各々得られた検出電圧Ｖ３５、Ｖ４５及び比較器５５の反転入力端子電圧Ｖ５５（反転）の変化を示す。
【００２０】
ＣＰ線で示される識別判定電圧レベルは、判定回路Ｃ１００の比較器５５の反転入力端子の電圧であり、次の（１）式で示される。
Ｖ５５（反転） ＝Ｖ１×Ｒ５２／（Ｒ５２＋Ｒ５１） （１）
ただし、上記式の記号は以下を表す。
Ｖ１：直流電源１の電圧
Ｖ５５（反転）：比較器５５の反転入力端子電圧
Ｒ５１、Ｒ５２：抵抗５１、５２の抵抗値
上記（１）式から明らかなように、識別判定電圧レベルを表すＣＰ線は直流電源１の電圧Ｖ１に比例して変動し、図３に示す特性となる。
【００２１】
また、放電灯６、１０が正常放電時に、比較器５５の非反転入力端子の電圧は次の（２）式で示される。
Ｖ５５（非反転） ＝Ｖ１×Ｒ５４／（Ｒ５３＋Ｒ５４） （２）
ただし、上記式の記号は以下を表す。
Ｖ５５（非反転）：比較器５５の非反転入力端子電圧
Ｒ５３、Ｒ５４：抵抗５３、５４の抵抗値
なお、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０の出力電圧は正常放電時に低いので、非反転入力端子の電圧Ｖ５５（非反転）には影響しない。
【００２２】
また、次の（３）式に示すように比較器５５の反転入力端子電圧を、非反転入力端子電圧よりも大きくなるように抵抗Ｒ５１〜５４を選定する。
Ｖ５５（非反転）＜Ｖ５５（反転） （３）
【００２３】
上記のようにすれば、判定回路Ｃ１００において、識別判定電圧レベルである比較器５５の反転入力端子の電圧と、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０からの放電灯６、１０の状態を検出する検出電圧が入力される非反転入力端子との電圧の大小関係は、直流電圧１の電圧Ｖ１が変動しても、反転入力端子と非反転入力端子の電圧の変化は、どちらも直流電源１の電圧Ｖ１に比例してるので、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ１と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ２を概略一定にすることができ、比較器５５の出力は低レベルとなり、保持回路Ｃ１００のサイリスタ６１はＯＦＦとなる。
【００２４】
また、正常放電時にＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０の各々のコンデンサ３５、４５に得られる電圧を次の（４）、（５）式を満足するように設定する。
Ｖ３５＜Ｖ５５（非反転） （４）
Ｖ４５＜Ｖ５５（非反転） （５）
ここで、上記式の記号は以下を表す。
Ｖ３５：放電灯６が正常放電している場合のコンデンサ３５の電圧
Ｖ４５：放電灯１０が正常放電している場合のコンデンサ４５の電圧
上記（４）、（５）式を満足する条件では、ＰＰ検出回路Ｐ１００及びＰ１１０の出力電圧は式（３）を満足し、比較器５５の出力は低レベルとなる。
【００２５】
ここで、例えば、放電灯６がフィラメントの放電物質の消耗などで寿命末期となり異常放電をすればＰＰ検出回路Ｐ１００のコンデンサ３５の電圧は図３のＡ・Ｎ特性になる。即ち、判定回路Ｃ１００の比較器５５の非反転入力電圧が反転入力電圧よりも大きくなるので、その出力は停止信号である高レベルの出力になり、保持回路Ｈ１００のサイリスタ６１はＯＮとなる。サイリスタ６１がＯＮすれば、チョークコイル５、９の２次巻線から抵抗１３、１５を介してスイッチング素子３のゲートに流れる電流はダイオード６２、サイリスタ６１を介してバイバスされるため、スイッチング素子３はＯＦＦになりインバータ回路の発振は停止する。発振が停止すると、サイリスタ６１には抵抗６３を介して保持電流が流れ続けて直流電源１を遮断後再投入するまでこの状態は保持されるので、放電灯６が異常放電を継続した状態で運転することを防止できる。
【００２６】
なお、上記では放電灯６が異常放電の場合の説明をしたが、放電灯１０が異常放電の場合及び放電灯６、１０のいずれも異常放電の場合もインバータ回路の動作を停止できることは明らかである。
また、上記（１）式及び図３の動作説明図から明らかように、この発明の実施の形態によれば、放電灯の正常放電と異常放電を検出する検出電圧の識別判定の電圧レベルが直流電源１の電圧Ｖ１の変動に比例して変動するため、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ１と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ２は直流電源１の電圧Ｖ１に対して概略一定にすることができる。即ち、放電灯の正常放電と異常放電の識別を直流電源１の電圧変動の影響を受けずに誤動作なく安定して行うことができる。
【００２７】
また、Ｖｍ１とＶｍ２を大きく選定できるので、安価な標準品をＰＰ検出回路及び判定回路の構成部品として使用できる。
また、スイッチング素子２、３はそれぞれの放電灯負荷回路を構成するチョークコイル５、９の２次巻線５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂの出力電圧で並列に駆動されており、またＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０はそれぞれの放電灯負荷回路Ｌ１００、Ｌ１１０に独立に設けらていることから、何れかの放電灯を抜去しても、全灯数装着されている場合と同一条件で放電灯の異常検出ができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、放電灯負荷回路が２回路の場合について説明したが、これが１回路または３回路以上でもよい。
また、放電灯負荷回路が２回路以上の場合には、その負荷回路に付属のＰＰ検出回路の出力コンデンサ（図１ではコンデンサ４５）を省略しコンデンサ３５で共用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換する２つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、チョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されるカップリングコンデンサ及びこのカップリングコンデンサから上記直流電源の正負両極に接続されたダイオードを有し、上記インバータ回路からの高周波電流により上記放電灯を点灯させる放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、上記保護回路は、上記放電灯負荷回路のチョークコイルに設けた２次巻線に発生するピーク間電圧を検出するピーク間電圧検出回路と、このピーク間電圧検出回路で検出した上記ピーク間電圧と上記直流電源の電圧を分圧して得た電圧を比較し、上記ピーク間電圧が大きい場合に上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、を備えたので、放電灯の正常放電と異常放電の識別を直流電源の電圧変動の影響を受けずに誤動作なく安定して行うことができる。
【００３０】
また、複数の放電灯の内、何れかを抜去しても、残りの放電灯の正常点灯と異常点灯状態を検出するピーク間電圧検出回路の出力電圧の差が全ての放電灯が装着されている場合の検出電圧の差と変化しないようにすることができ、何れかの放電灯を抜去しても、全灯数装着されている場合と同一条件で放電灯の異常検出をすることができる。
また、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差を大きくできるので、安価な標準品をピーク間電圧検出回路及び判定回路の構成部品として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の直流電源の回路図である。
【図３】この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の動作を説明する特性図である。
【符号の説明】
１ 電源、２、３ スイッチング素子、５、９ チョークコイル、６、１０ 放電灯、８、１２ カップリングコンデンサ、２１、２２、２３、２４ ダイオード、３１、３２、３５ コンデンサ、３３、３４ ダイオード、４１、４２、４５ コンデンサ、４３、４４ ダイオード、５１、５２、５３、５４ 抵抗、５５ 比較器、６１ サイリスタ、６２ ダイオード、６３ 抵抗、Ｌ１００、１１０ 放電灯負荷回路、Ｐ１００、１１０ ＰＰ検出回路、Ｃ１００ 判定回路、Ｈ１００ 保持回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、自励式インバータ回路からの高周波電力によって放電灯を点灯させる点灯装置の保護回路を有する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源を整流平滑する整流平滑回路１と、整流平滑回路１の出力端間に接続された２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路及び、スイッチング素子Ｑ２の両端に接続された電流トランスＣＴ等からなる負荷回路を含んでなる自励式インバータ回路２と、電流トランスＣＴの２次巻線ｎ２２に発生する電流により充電される平滑コンデンサＣ５と、平滑コンデンサＣ５の両端電圧を監視するツェナーダイオードＺＤ３とを有する寿命末期検出回路８と、異常状態が検出されるインバータ回路２の出力抑制状態を保持する寿命末期保持回路７とを備える（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９３６９０号公報（段落００２６−００３３、図１〜３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の図１、図２の発明の実施の形態を示す回路図によれば、放電灯の正常と寿命末期の電流を識別検出するための信号を、負荷回路に接続した電流トランスＣＴの２次巻線ｎ２２に発生する電流により充電される平滑コンデンサＣ５の電圧としている。しかしながら、放電灯の電流は放電灯が正常状態であっても、入力電源電圧の変動を受けて増減するため、平滑コンデンサ５の電圧も入力電源電圧が大きい場合には大きく、逆に、入力電源電圧が小さい場合には小さくなるという問題があった。
【０００５】
一方、図３に示しているように、放電灯の電流の正常と寿命末期状態を識別監視するためのツエダイオードＺＤ３の電圧値は固定なので、識別監視レベルと検出信号との差は電源電圧の変動を受けて、入力電源電圧が小さい場合は大きく、入力電源電圧が大きい場合は小さくなる。このため、入力電源電圧が小さい場合は寿命末期の検出回路保護動作が不確実になり、逆に、入力電源電圧が大きい場合は、放電灯が正常な場合でも不要な保護動作をしてしまう問題があった。
【０００６】
また、部品もバラツキの少ない高価なものを使用しなければならない問題があった。また、負荷回路に複数の放電灯を装着可能なようにする場合には、コンデンサＣ５の電圧は複数の放電灯の合成電流から得られる検出信号となるため確実な寿命末期検出が困難な問題があった。特に、負荷回路に複数の放電灯を装着可能なようにする場合で、かつ、全数の放電灯を装着しなくても点灯できるようにする、いわゆる間引き点灯が可能な点灯装置の場合は、正常な負荷電流値が一定ではないので特許文献１の方式では対応できない問題があった。
【０００７】
この発明は、従来装置の上記のような問題点を解決するためになされたもので、この発明の第１の目的は、放電灯の正常放電と異常放電の識別を直流電源の電圧変動の影響を受けずに誤動作なく安定して行うことができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、この発明の第２の目的は、複数の放電灯の内、何れかを抜去しても、残りの放電灯の正常点灯と異常点灯状態を検出するピーク間電圧検出回路の出力電圧の差が全ての放電灯が装着されている場合の検出電圧の差と変化せず、何れかの放電灯を抜去しても、全灯数装着されている場合と同様に放電灯の異常検出をすることができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、この発明の第３の目的は、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差を大きくし、安価な標準品をピーク間電圧検出回路及び判定回路の構成部品として使用することができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換する２つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、チョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されるカップリングコンデンサ及びこのカップリングコンデンサから上記直流電源の正負両極に接続されたダイオードを有し、上記インバータ回路からの高周波電流により上記放電灯を点灯させる放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、上記保護回路は、上記放電灯負荷回路のチョークコイルに設けた２次巻線に発生するピーク間電圧を検出するピーク間電圧検出回路と、このピーク間電圧検出回路で検出した上記ピーク間電圧と上記直流電源の電圧を分圧して得た電圧を比較し、上記ピーク間電圧が大きい場合に上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、を備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の形態の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図２は商用電源から直流電源を得る場合の直流電源の回路図、図３は放電灯点灯装置の動作を説明する特性図である。図１において、商用電源から直流電源１が得られ、インバータ回路はＭＯＳＦＥＴ２、３からなるスイッチング素子から構成される。
放電灯負荷回路Ｌ１００は、チョークコイル５、このチョークコイル５に放電灯６を介して接続されるカップリングコンデンサ８、放電灯６に並列に接続されるコンデンサ７、アノードが直流電源１の負極に、カソードが放電灯６とカップリングコンデンサ８の接続点に接続されたダイオード２１、カソードが直流電源１の正極に、アノードがダイオード２１のカソードに接続されたダイオード２２から構成される。
【００１２】
放電灯負荷回路Ｌ１１０は放電灯負荷回路Ｌ１００と同一の構成で、放電灯負荷回路Ｌ１００に並列に接続された放電灯負荷回路であり、チョークコイル９、このチョークコイル９に放電灯６を介して接続されるカップリングコンデンサ１２、放電灯１０に並列に接続されるコンデンサ１１、アノードが直流電源１の負極に、カソードが放電灯１０とカップリングコンデンサ１２の接続点に接続されたダイオード２３、カソードが直流電源１の正極に、アノードがダイオード２３のカソードに接続されたダイオード２４から構成される。
【００１３】
放電灯負荷回路Ｌ１００のチョークコイル５には、２つの２次巻線５ａ、５ｂ、放電灯負荷回路Ｌ１１０各々のチョークコイル９には、２つの２次巻線９ａ、９ｂを設け、２次巻線５ａ、９ａは抵抗１４、１６を介してスイッチング素子２のゲート・ソース間に、２次巻線５ｂ、９ｂは抵抗１３、１５を介してスイッチング素子３のゲート・ソース間に接続され（チョークコイル５、９の１次巻線と２次巻線の結合を一点鎖線及び鎖線で図示してある。）、２次巻線５ａ、９ａは図示・印の極性でスイッチング素子２を、２次巻線５ｂ、９ｂは図示・印の極性でスイッチング素子３を交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動する。
なお、スイッチング素子２及び３のドレイン・ソース間に並列に内蔵されている等価ダイオードは図示を省略している。また、インバータ回路を起動するための起動回路も図示を省略している。
【００１４】
また、チョークコイル５の２次巻線５ｂの両端電圧のピーク間電圧（ｐｅａｋｔｏ ｐｅａｋ電圧）を検出するピーク間電圧検出回路（以降ＰＰ検出回路と称す）Ｐ１００は、チョークコイル５の２次巻線５ｂに並列に接続されるとともに直列に接続されたコンデンサ３１、３２、アノードが直流電源１の負極に、カソードがコンデンサ３１とコンデンサ３２の接続点に接続されたダイオード３３、アノードがダイオード３３のカソードに接続されたダイオード３４、ダイオード３４のカソードと直流電源１の負極の間に接続されたコンデンサ３５から構成される。このＰＰ検出回路Ｐ１００は、チョークコイル５の２次巻線５ｂの両端電圧のピーク間電圧をコンデンサ３１とコンデンサ３２の容量値の逆比で検出し、その出力電圧はコンデンサ３５に得られる。
【００１５】
ＰＰ検出回路Ｐ１１０は、チョークコイル９の２次巻線９ｂに並列に接続されるとともに直列に接続されたコンデンサ４１、４２、アノードが直流電源１の負極に、カソードがコンデンサ４１とコンデンサ４２の接続点に接続されたダイオード４３、アノードがダイオード４３のカソードに接続されたダイオード４４、ダイオード４４のカソードと直流電源１の負極の間に接続されたコンデンサ４５から構成される。このＰＰ検出回路Ｐ１１０は、チョークコイル９の２次巻線９ｂの両端電圧のピーク間電圧をコンデンサ４１とコンデンサ４２の容量値の逆比で検出し、その出力電圧はコンデンサ４５に得られる。
ダイオード３４、４４のカソードは接続され、後述の判定回路Ｃ１００の比較器５５の非反転入力端子に接続される。
【００１６】
判定回路Ｃ１００は、直流電源１に並列に接続されるとともに直列に接続され抵抗５１、５２、直流電源１に並列に接続されるとともに直列に接続され抵抗５３、５４、反転入力端子が抵抗５１、５２の接続点に、非反転入力端子が抵抗５３、５４の接続点に接続された比較器５５から構成される。
判定回路Ｃ１００は、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０で検出したピーク間電圧と直流電源１の電圧を分圧して得た電圧を比較し、ピーク間電圧が大きい場合にインバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する。
【００１７】
保持回路Ｈ１００は、ゲートが判定回路Ｃ１００の出力端子に、カソードが直流電源１の負極に接続されたサイリスタ６１、カソードがサイリスタ６１のアノードに、アノードがスイッチング素子３のゲートに接続されたダイオード６２、サイリスタ６１のアノードと直流電源１の正極間に接続された抵抗６３から構成される。保持回路Ｈ１００は、判定回路Ｃ１００の停止信号によりインバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる。
【００１８】
なお、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０、判定回路Ｃ１００及び保持回路Ｈ１００は保護回路を構成する。
また、商用電源から直流電源を得る場合の直流電源１の回路構成は、図２に示すように、商用電源１ａから出力された交流電源は、ダイオードブリッジ１ｂで全波整流された後、平滑コンデンサ１ｃで平滑化され、直流電源として負荷回路出力されるように構成される。
【００１９】
次に、この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の動作を図１及び図３で説明する。
図において、直流電源１が投入されると、図示を省略している起動回路によってＭＯＳＦＥＴ２、３は交互に高周波数で駆動され放電灯６、１０は点灯に至る。このとき、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０の各々のコンデンサ３５、４５には図３に示す検出電圧が得られる。図３において、Ｎ特性線は放電灯が正常放電している場合、Ａ・Ｎ特性線は放電灯が異常放電している場合及びＣＰ線は正常放電と異常放電の識別判定電圧レベルについて、直流電源１の電圧Ｖ１の変化に対するＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０のコンデンサ３５、４５に各々得られた検出電圧Ｖ３５、Ｖ４５及び比較器５５の反転入力端子電圧Ｖ５５（反転）の変化を示す。
【００２０】
ＣＰ線で示される識別判定電圧レベルは、判定回路Ｃ１００の比較器５５の反転入力端子の電圧であり、次の（１）式で示される。
Ｖ５５（反転） ＝Ｖ１×Ｒ５２／（Ｒ５２＋Ｒ５１） （１）
ただし、上記式の記号は以下を表す。
Ｖ１：直流電源１の電圧
Ｖ５５（反転）：比較器５５の反転入力端子電圧
Ｒ５１、Ｒ５２：抵抗５１、５２の抵抗値
上記（１）式から明らかなように、識別判定電圧レベルを表すＣＰ線は直流電源１の電圧Ｖ１に比例して変動し、図３に示す特性となる。
【００２１】
また、放電灯６、１０が正常放電時に、比較器５５の非反転入力端子の電圧は次の（２）式で示される。
Ｖ５５（非反転） ＝Ｖ１×Ｒ５４／（Ｒ５３＋Ｒ５４） （２）
ただし、上記式の記号は以下を表す。
Ｖ５５（非反転）：比較器５５の非反転入力端子電圧
Ｒ５３、Ｒ５４：抵抗５３、５４の抵抗値
なお、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０の出力電圧は正常放電時に低いので、非反転入力端子の電圧Ｖ５５（非反転）には影響しない。
【００２２】
また、次の（３）式に示すように比較器５５の反転入力端子電圧を、非反転入力端子電圧よりも大きくなるように抵抗Ｒ５１〜５４を選定する。
Ｖ５５（非反転）＜Ｖ５５（反転） （３）
【００２３】
上記のようにすれば、判定回路Ｃ１００において、識別判定電圧レベルである比較器５５の反転入力端子の電圧と、ＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０からの放電灯６、１０の状態を検出する検出電圧が入力される非反転入力端子との電圧の大小関係は、直流電圧１の電圧Ｖ１が変動しても、反転入力端子と非反転入力端子の電圧の変化は、どちらも直流電源１の電圧Ｖ１に比例してるので、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ１と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ２を概略一定にすることができ、比較器５５の出力は低レベルとなり、保持回路Ｃ１００のサイリスタ６１はＯＦＦとなる。
【００２４】
また、正常放電時にＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０の各々のコンデンサ３５、４５に得られる電圧を次の（４）、（５）式を満足するように設定する。
Ｖ３５＜Ｖ５５（非反転） （４）
Ｖ４５＜Ｖ５５（非反転） （５）
ここで、上記式の記号は以下を表す。
Ｖ３５：放電灯６が正常放電している場合のコンデンサ３５の電圧
Ｖ４５：放電灯１０が正常放電している場合のコンデンサ４５の電圧
上記（４）、（５）式を満足する条件では、ＰＰ検出回路Ｐ１００及びＰ１１０の出力電圧は式（３）を満足し、比較器５５の出力は低レベルとなる。
【００２５】
ここで、例えば、放電灯６がフィラメントの放電物質の消耗などで寿命末期となり異常放電をすればＰＰ検出回路Ｐ１００のコンデンサ３５の電圧は図３のＡ・Ｎ特性になる。即ち、判定回路Ｃ１００の比較器５５の非反転入力電圧が反転入力電圧よりも大きくなるので、その出力は停止信号である高レベルの出力になり、保持回路Ｈ１００のサイリスタ６１はＯＮとなる。サイリスタ６１がＯＮすれば、チョークコイル５、９の２次巻線から抵抗１３、１５を介してスイッチング素子３のゲートに流れる電流はダイオード６２、サイリスタ６１を介してバイバスされるため、スイッチング素子３はＯＦＦになりインバータ回路の発振は停止する。発振が停止すると、サイリスタ６１には抵抗６３を介して保持電流が流れ続けて直流電源１を遮断後再投入するまでこの状態は保持されるので、放電灯６が異常放電を継続した状態で運転することを防止できる。
【００２６】
なお、上記では放電灯６が異常放電の場合の説明をしたが、放電灯１０が異常放電の場合及び放電灯６、１０のいずれも異常放電の場合もインバータ回路の動作を停止できることは明らかである。
また、上記（１）式及び図３の動作説明図から明らかように、この発明の実施の形態によれば、放電灯の正常放電と異常放電を検出する検出電圧の識別判定の電圧レベルが直流電源１の電圧Ｖ１の変動に比例して変動するため、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ１と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差Ｖｍ２は直流電源１の電圧Ｖ１に対して概略一定にすることができる。即ち、放電灯の正常放電と異常放電の識別を直流電源１の電圧変動の影響を受けずに誤動作なく安定して行うことができる。
【００２７】
また、Ｖｍ１とＶｍ２を大きく選定できるので、安価な標準品をＰＰ検出回路及び判定回路の構成部品として使用できる。
また、スイッチング素子２、３はそれぞれの放電灯負荷回路を構成するチョークコイル５、９の２次巻線５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂの出力電圧で並列に駆動されており、またＰＰ検出回路Ｐ１００、Ｐ１１０はそれぞれの放電灯負荷回路Ｌ１００、Ｌ１１０に独立に設けらていることから、何れかの放電灯を抜去しても、全灯数装着されている場合と同一条件で放電灯の異常検出ができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、放電灯負荷回路が２回路の場合について説明したが、これが１回路または３回路以上でもよい。
また、放電灯負荷回路が２回路以上の場合には、その負荷回路に付属のＰＰ検出回路の出力コンデンサ（図１ではコンデンサ４５）を省略しコンデンサ３５で共用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換する２つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、チョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されるカップリングコンデンサ及びこのカップリングコンデンサから上記直流電源の正負両極に接続されたダイオードを有し、上記インバータ回路からの高周波電流により上記放電灯を点灯させる放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、上記保護回路は、上記放電灯負荷回路のチョークコイルに設けた２次巻線に発生するピーク間電圧を検出するピーク間電圧検出回路と、このピーク間電圧検出回路で検出した上記ピーク間電圧と上記直流電源の電圧を分圧して得た電圧を比較し、上記ピーク間電圧が大きい場合に上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、を備えたので、放電灯の正常放電と異常放電の識別を直流電源の電圧変動の影響を受けずに誤動作なく安定して行うことができる。
【００３０】
また、複数の放電灯の内、何れかを抜去しても、残りの放電灯の正常点灯と異常点灯状態を検出するピーク間電圧検出回路の出力電圧の差が全ての放電灯が装着されている場合の検出電圧の差と変化しないようにすることができ、何れかの放電灯を抜去しても、全灯数装着されている場合と同一条件で放電灯の異常検出をすることができる。
また、正常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差と異常放電時の検出電圧と識別判定電圧レベルの差を大きくできるので、安価な標準品をピーク間電圧検出回路及び判定回路の構成部品として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の直流電源の回路図である。
【図３】この発明の実施の形態の放電灯点灯装置の動作を説明する特性図である。
【符号の説明】
１ 電源、２、３ スイッチング素子、５、９ チョークコイル、６、１０ 放電灯、８、１２ カップリングコンデンサ、２１、２２、２３、２４ ダイオード、３１、３２、３５ コンデンサ、３３、３４ ダイオード、４１、４２、４５ コンデンサ、４３、４４ ダイオード、５１、５２、５３、５４ 抵抗、５５ 比較器、６１ サイリスタ、６２ ダイオード、６３ 抵抗、Ｌ１００、１１０ 放電灯負荷回路、Ｐ１００、１１０ ＰＰ検出回路、Ｃ１００ 判定回路、Ｈ１００ 保持回路。
Claims (1)
- 直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換する２つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、チョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されるカップリングコンデンサ及びこのカップリングコンデンサから上記直流電源の正負両極に接続されたダイオードを有し、上記インバータ回路からの高周波電流により上記放電灯を点灯させる放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、
上記保護回路は、上記放電灯負荷回路のチョークコイルに設けた２次巻線に発生するピーク間電圧を検出するピーク間電圧検出回路と、
このピーク間電圧検出回路で検出した上記ピーク間電圧と上記直流電源の電圧を分圧して得た電圧を比較し、上記ピーク間電圧が大きい場合に上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、
この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
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