JP2008251377A - 放電灯点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗等の放電用回路を特別に設けることなく、放電用回路による待機電力の増大の問題を回避して、電源遮断後の入力電源端子間の電荷を放電させて、残留電荷の問題を解消した放電灯点灯回路を提供する。
【解決手段】入力電源ライン間にコンデンサＣ１，Ｃ２を含み、入力電力を変換して放電灯を駆動する電力変換回路として昇圧チョッパ回路２０およびインバータ回路２１を備えている。交流入力検出回路１１の出力に基づいて入力電源の遮断状態を検出すれば一定時間のみ昇圧チョッパ回路２０を動作させて、入力電源ライン間のコンデンサＣ１，Ｃ２を強制的に放電させ、端子Ｔ１−Ｔ２間の電圧を速やかに０にする。
【選択図】図３

Description

この発明は照明用蛍光灯や液晶表示装置のバックライト等の冷陰極管等の放電灯の点灯回路に関するものである。

従来、力率改善用の昇圧チョッパ回路とインバータ回路とを備えた放電灯点灯回路が用いられている（特許文献１参照）。

この特許文献１に示されている従来の放電灯点灯回路の構成を、図１を参照して説明する。

図１は放電灯点灯回路全体の構成を示す回路図である。図１においてダイオードブリッジ３４は商用交流電源３２を全波整流し、このダイオードブリッジ３４の出力側のチョッパ３５および平滑コンデンサ３８はチョッパ回路を構成していて昇圧電圧を出力する。インバータスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２、コンデンサ４０、誘導リアクトル４１、および共振コンデンサ４２はインバータ回路を構成していて、駆動手段３９でインバータスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２をオン・オフすることにより生じる高周波電圧を放電灯３７に印加する。

このように商用交流電源の整流電圧を昇圧チョッパ回路へ直接入力することによって放電灯点灯回路の力率を改善することができる。
特開２００１−１１０５８４号公報

ところで、放電灯用インバータを内蔵した照明器具においては、電源を遮断した直後に器具を取り外し、または点灯状態のまま器具を取り外して、電源端子間を指等で触れると電源端子間に電圧が掛かっている場合に電撃を感じる場合があった。この現象は、消灯モードや常夜灯モードのように昇圧チョッパ回路およびインバータ回路が動作していない状態で電源を遮断した場合に生じる。これは入力電源ライン間に設けられているコンデンサに電荷（残留電荷）が充電されたままになるからである。

図２は常夜灯モード（昇圧チョッパ回路などの電力変換回路を用いないで夏目球のみを点灯させるモード）で、入力電源を入力電源端子Ｔ１−Ｔ２間で遮断したときの、その前後の端子Ｔ１−Ｔ２間の電圧波形を示すものである。ここで横軸は２００ｍｓ／ｄｉｖ、縦軸は５０Ｖ／ｄｉｖである。このように電源が遮断したタイミングに応じた電圧がそのまま入力電源端子Ｔ１−Ｔ２間に現れることになり、その後電圧は徐々に低下するが数秒〜十数秒といったオーダで維持されることになる。

電源遮断後に電源端子間の電圧を低減する一般的な方法は、電源端子間に抵抗を接続しておき、電源遮断後に前記残留電荷を放電するように回路を構成しておく方法である。

ところが、このように電源端子間に抵抗を接続した回路では、たとえばリモコン式照明器具等の待機動作のあるものにおいて、待機時の消費電流が増大するという欠点があった。

そこで、この発明の目的は、従来の抵抗等の放電用回路を特別に設けることなく、放電用回路による待機電力の増大の問題を回避して、電源遮断後の入力電源端子間の電荷を放電させて、残留電荷の問題を解消した放電灯点灯回路を提供することにある。

前記課題を解決するためにこの発明は次のように構成する。
（１）入力電源ライン間にコンデンサを含み、入力電力を変換して放電灯へ駆動電圧を出力する電力変換回路を備えた放電灯点灯装置において、
入力電源の状態を検出する入力電源検出手段と、当該入力電源検出手段が入力電源の遮断状態を検出した時に前記電力変換回路を所定時間だけ動作させる電力変換回路制御手段とを備えたものとする。

（２）前記電力変換回路は、商用交流電源電圧を入力して昇圧を行う昇圧チョッパ回路と、当該昇圧チョッパ回路の出力電圧を入力して放電灯駆動電圧を出力するインバータ回路とから構成し、前記電力変換回路制御手段は、前記入力電源検出手段が入力電源の遮断状態を検出した時に前記昇圧チョッパ回路を所定時間だけ動作させるように構成する。

この発明によれば次のような効果を奏する。
（１）入力電源が遮断状態となった時に、入力電力を変換して放電灯へ駆動電圧を出力する電力変換回路が所定時間だけ動作するので、その所定時間内に入力電源ライン間のコンデンサに残留していた電荷が十分に放電されて、その残留電荷による電圧が入力電源端子間に生じるという問題が解消できる。

（２）商用交流電源を入力して所定電圧に昇圧する昇圧チョッパ回路と、その昇圧された電源電圧を基に放電灯駆動電圧を出力するインバータ回路とを設けた場合に、昇圧チョッパ回路を前記所定時間だけ動作させることによって（インバータ回路を動作させることなく）放電灯の消灯時の瞬間的な不要点灯（ちらつき）を防止することができる。

この発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯回路について各図を参照して説明する。
図３は第１の実施形態に係る放電灯点灯回路の全体のブロック図である。図３に示すように、商用交流電源ＡＣの入力部には、コンデンサＣ１，Ｃ２、コモンモードチョークコイルＬＦ１，ＬＦ２からなるラインフィルタ回路を備えている。このラインフィルタ回路の出力側には商用交流電源ＡＣを全波整流するダイオードブリッジＤＢを設けている。ダイオードブリッジＤＢの出力側には、直列に接続したチョークコイルＬ１、それぞれシャントに接続した２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２、整流ダイオードＤ５、および平滑コンデンサＣ４からなる昇圧チョッパ回路２０を構成している。この昇圧チョッパ回路２０により通常時は３６０Ｖを出力する。

スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のゲートには、このスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を駆動するスイッチング素子駆動回路１３を設けている。マイクロコンピュータ１０は矩形波信号をスイッチング素子駆動回路１３へ与えることによってスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を通常は同時にオン・オフする。

商用交流電源ラインと接地との間には交流入力検出回路１１を備えていて、マイクロコンピュータ１０はこの交流入力検出回路１１の検出信号に基づいて交流入力の有無を検知する。

チョークコイルＬ１の二次側にはチョークコイル出力検出回路１２を設けていて、マイクロコンピュータ１０はこの検出回路１２の検出信号に基づいてスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のオンタイミングを制御する。

制御回路用電源回路１４は昇圧チョッパ回路の出力電圧（３６０Ｖ）を入力し、マイクロコンピュータ１０やハーフブリッジ駆動回路１７等の制御回路用の電源電圧（１４Ｖおよび５Ｖ）を出力する。

放電灯ＦＬのコネクタには、インバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４、誘導リアクトルＬ２、コンデンサＣ１８，Ｃ１９からなるインバータ回路２１を設けている。

インバータ回路２１のインバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４にはハーフブリッジ駆動回路１７を接続している。このハーフブリッジ駆動回路１７はマイクロコンピュータ１０からの制御信号に基づいてインバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４を交互にオン・オフする。

寿命・末期検出回路１８は放電灯ＦＬのフィラメントに流れる電流および電極間電圧（管電圧）を検出する。マイクロコンピュータ１０はこの寿命・末期検出回路１８からの信号に基づいて放電灯ＦＬの寿命および末期の検知を行う。

電源電圧検出回路１５は、前記昇圧チョッパ回路２０の出力電圧（３６０Ｖ）を検出する。マイクロコンピュータ１０は、この電源電圧検出回路１５による検出信号によって昇圧チョッパ回路２０の出力電圧を検知する。

リモコン受光回路１６は赤外線リモコンからの送信信号を受光する回路であり、マイクロコンピュータ１０はこのリモコン受光回路１６による検出信号に応じて調光制御および点灯／消灯制御を行う。

夏目球ＳＬのコネクタの一方端には常夜灯点灯回路２２を接続するとともに、他端に入力電源ラインの一端を接続している。マイクロコンピュータ１０は常夜灯モードにおいて常夜灯点灯回路２２を制御することによって夏目球ＳＬを点灯制御する。

次に、マイクロコンピュータ１０の具体的な処理内容を図４・図５に示すフローチャートを基に説明する。
図４はこの放電灯点灯回路に電源が投入されてマイクロコンピュータ１０に電源電圧が印加された時に処理を開始する全体のフローチャートである。但しこの発明に関係のない処理については省略している。

まず各種変数の初期設定を行う（Ｓ１１）。続いて入力電源（商用交流電源）の周波数を判定する（Ｓ１２）。この周波数判定は所定のサイクル数以上電源電圧が印加されなかった時に停電とみなすことに備えて、１サイクル分の時間を予め検出しておくための処理である。

その後、放電灯点灯モードＯＰＭＤに応じた処理を行う（Ｓ１３）。たとえばＯＰＭＤ＝０（全灯点灯モード）であれば放電灯を始動し全灯を点灯する。またＯＰＭＤ＝１（調光点灯モード）であれば放電灯を始動し既に設定されている調光制御に応じた調光点灯を行う。またＯＰＭＤ＝２（常夜灯モード）であればインバータおよび昇圧チョッパを停止するとともに夏目球を点灯する。さらにＯＰＭＤ＝３（消灯モード）であればインバータおよび昇圧チョッパを停止して夏目球の点灯も消灯して全灯を消灯させる。

フラグＰＳＳＴＰＳＦは後に示す処理で定められる通電状態であるか停電状態であるかを示すフラグであり、ＰＳＳＴＰＳＦ＝１であれば停電状態を表す。ＰＳＳＴＰＳＦ＝０であれば放電灯のランプ異常判定等の通常の処理を行う（Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１４・・・）。

ＰＳＳＴＰＳＦ＝１すなわち停電状態が検出されれば、まずインバータを停止し、昇圧チョッパ（ＰＦＣ）を停止し、さらに夏目球を消灯する（Ｓ１６→Ｓ１７）。

さらにＰＳＳＴＰＳＦの状態変化に基づいて、０．２秒以上の停電が継続しているか否かの検出を行う（Ｓ１８）。０．２秒以上停電が継続すれば残留電荷放電モードフラグＰＦＣ＿ＣＮＴをセットする（Ｓ１９→Ｓ２０）。

このように０．２秒以上停電が継続しないと入力電源遮断状態と見なさないことによって、入力電源の瞬断による不要な動作を防止することができる。

この残留電荷放電モードフラグＰＦＣ＿ＣＮＴは後に示すように図３に示したコンデンサＣ１，Ｃ２に残留している電荷を強制的に放電させるためのモードを表す。

図５は比較的短時間周期（この例では０．２５ｍｓ）ごとに繰り返し行われる処理内容を示すフローチャートである。但しこの発明に関係のない処理については省略している。

まず交流入力検出回路１１の出力を読み取る（Ｓ３１）。この交流入力検出回路１１の出力は停電時にハイレベルを保ち、通電時に商用交流電源の電圧周期に応じてハイレベルとローレベルを繰り返す。そして、この交流入力検出回路１１の出力レベルがローレベルとなる時間をカウントし、その時間が２サイクル分以上継続したか否かに応じて停電有無を検知する（Ｓ３２→Ｓ３３）。停電とみなせば前記フラグＰＳＳＴＰＳＦをセットし、（Ｓ３４）。通電状態とみなせばフラグＰＳＳＴＰＳＦをリセットする（Ｓ３５）。

また前記残留電荷放電モードフラグＰＦＣ＿ＣＮＴがセット状態であれば昇圧チョッパ回路２０を６ｍｓだけ動作させる（Ｓ３６→Ｓ３７）。

図６は図３に示した入力電源端子Ｔ１−Ｔ２間の電源遮断時の電圧波形を示すものである。ここで横軸は２００ｍｓ／ｄｉｖ、縦軸は５０Ｖ／ｄｉｖである。このように電源が遮断していから０．２ｓ経過した後に昇圧チョッパ回路２０が６ｍｓだけ動作するので、その時点で直ちに残留電荷が放電されて０Ｖとなる。図２に示した回路と比較すれば明らかなように、電源遮断後速やかに（実質的に電源遮断直後に）端子間電圧が０Ｖとなるので安全性が高まる。

このように放電抵抗のような放電回路を用いないので待機電力が増大するといった問題を回避できる。また、特別な回路を付加するわけでもないので、部品点数の増加に伴うコストアップが生じない。さらに、電源遮断検出後、インバータ回路２１を動作させることなく、昇圧チョッパ回路２０のみを所定の短時間だけ動作させるようにしたので放電灯を瞬間的にせよ不要点灯させることがない。

特許文献１に示されている放電灯点灯回路の構成を示す回路図である。 従来の放電灯点灯回路の電源遮断時における入力電源端子間電圧の波形図である。 この発明の実施形態に係る放電灯点灯回路のブロック図である。 同放電灯点灯回路のマイクロコンピュータの処理内容を示すフローチャートである。 同放電灯点灯回路のマイクロコンピュータの処理内容を示すフローチャートである。 同放電灯点灯回路の電源遮断時における端子間電圧の波形図である。

符号の説明

１０−マイクロコンピュータ
１１−交流入力検出回路
１２−チョークコイル出力検出回路
１３−スイッチング素子駆動回路
１４−制御回路用電源回路
１５−電源電圧検出回路
１６−リモコン受光回路
１７−ハーフブリッジ駆動回路
１８−寿命・末期検出回路
２０−チョッパ回路
２１−インバータ回路
ＡＣ−商用交流電源
ＤＢ−ダイオードブリッジ
Ｌ１−チョークコイル
Ｌ２−誘導リアクトル
Ｃ１９−共振コンデンサ
ＦＬ−放電灯

Claims (2)

1. 入力電源ライン間にコンデンサを含み、入力電力を変換して放電灯へ駆動電圧を出力する電力変換回路を備えた放電灯点灯装置において、
   入力電源の状態を検出する入力電源検出手段と、当該入力電源検出手段が入力電源の遮断状態を検出した時に前記電力変換回路を所定時間だけ動作させる電力変換回路制御手段とを備えた放電灯点灯回路。
2. 前記電力変換回路は、商用交流電源電圧を入力して昇圧を行う昇圧チョッパ回路と、当該昇圧チョッパ回路の出力電圧を入力して放電灯駆動電圧を出力するインバータ回路とからなり、前記電力変換回路制御手段は、前記入力電源検出手段が入力電源の遮断状態を検出した時に前記昇圧チョッパ回路を所定時間だけ動作させる請求項１に記載の放電灯点灯回路。

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