JP2009218014A - Illuminating lamp control apparatus - Google Patents

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JP2009218014A JP2008058720A JP2008058720A JP2009218014A JP 2009218014 A JP2009218014 A JP 2009218014A JP 2008058720 A JP2008058720 A JP 2008058720A JP 2008058720 A JP2008058720 A JP 2008058720A JP 2009218014 A JP2009218014 A JP 2009218014A
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Yasuyuki Kitahara
康行 北原
Yoko Murabayashi
陽康 村林
Ryuichi Shimada
隆一 嶋田
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Omron Corp
Tokyo Institute of Technology NUC
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Omron Corp
Tokyo Institute of Technology NUC
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an illuminating lamp from having an enlarged load in advance by suitably determining deterioration of a capacitor used for an MERS. <P>SOLUTION: An illuminating lamp control apparatus includes: the MERS 4 having a bridge circuit 20 connected between the illuminating lamp 2 and an AC power source 3 and composed of first to fourth MOSs 21A to 24a for performing a switching operation in response to respective driving signals and first to fourth diodes 21B to 24B connected in parallel with the respective MOSs, and the capacitor 25 connected across middle points of the bridge circuit 20; a control device 13 for inputting the driving signal to the MERS 4; and a dimming light volume setting section 5 for setting a dimming light volume of the illuminating lamp 2. The control device 13 determines whether or not deterioration of the capacitor 25 is existed in response to a specific state of the MERS 4 detected by a capacitor voltage detection section 6, a load current detection section 8, or a load voltage detection section 7. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば蛍光灯、水銀灯、ナトリウム灯等を使用した照明灯の調光量を制御する照明灯制御装置に関し、特に、交流電源と照明灯との間に接続され、交流電源から出力される電源電圧を調整して照明灯に出力する磁気エネルギー回生スイッチ(Magnetic Energy Regeneration Switch ; 以下、単にMERSと称する)と、このMERSを制御する制御装置とを備えた照明灯制御装置に関する。   The present invention relates to an illuminating lamp control device that controls the dimming amount of an illuminating lamp using, for example, a fluorescent lamp, a mercury lamp, a sodium lamp, and the like, and in particular, is connected between an AC power source and the illuminating lamp and output from the AC power source. The present invention relates to an illuminating lamp control apparatus including a magnetic energy regeneration switch (hereinafter simply referred to as MERS) that adjusts a power supply voltage to be output to an illuminating lamp and a control apparatus that controls the MERS.

従来、このようなMERSを備えた装置としては、例えばモータ等の誘導性負荷と交流電源との間に接続され、誘導性負荷に供給する負荷電力を制御する交流電源装置が知られている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, as an apparatus provided with such MERS, for example, an AC power supply apparatus connected between an inductive load such as a motor and an AC power supply and controlling load power supplied to the inductive load is known ( For example, see Patent Document 1).

MERSは、直列接続された2個の逆導通型半導体スイッチと、同じく直列接続された2個の逆導通型半導体スイッチとを並列接続して構成するブリッジ回路と、このブリッジ回路の2つの中点を接続するコンデンサとを有し、誘導性負荷(特許文献1では、例えば、誘導電動機)に交流電源を供給するとともに、交流電源の半周期のタイミングの電圧の零クロスポイントごとの電流遮断時に、誘導性負荷に発生する磁気エネルギーをコンデンサに充電(吸収)して、次に誘導負荷に電圧を供給する際に、コンデンサに電荷として蓄積した磁気エネルギーを誘導性負荷に放電(回生)する。各逆導通型半導体スイッチは、MOSFET及びダイオードで構成され、MERSに入力される交流の電源電圧の位相に対して、4個のMOSFETのゲートに供給する駆動信号の位相を制御して、誘導性負荷に供給する負荷電力を調整することができる。MERSに駆動信号を供給してMERSを制御する制御装置は、電源電圧の零クロスポイント及び、その零クロスポイントの時間差に相当するゲート位相角に基づき、ブリッジ回路を構成する4個の逆導通型半導体スイッチの内、対角上に位置するペアの逆導通型半導体スイッチを同時にON又はOFF動作する駆動信号の位相、すなわち、スイッチ切替タイミングを制御することで、MERSから誘導性負荷に供給する負荷電力を調整させるので、負荷における力率を改善することができる。また、誘導電動機の電源として使用する際に、始動トルクを増大させることができる。
特許第3735673号公報(「特許請求の範囲」、「発明の効果」及び「発明を実施するための最良の形態」参照)
MERS is a bridge circuit configured by connecting two reverse-conducting semiconductor switches connected in series and two reverse-conducting semiconductor switches connected in series in parallel, and two midpoints of the bridge circuit. And supplying an AC power source to an inductive load (for example, induction motor in Patent Document 1), and at the time of interrupting the current at each zero cross point of the voltage of the half cycle timing of the AC power source, The magnetic energy generated in the inductive load is charged (absorbed) in the capacitor, and the next time the voltage is supplied to the inductive load, the magnetic energy stored as a charge in the capacitor is discharged (regenerated) to the inductive load. Each reverse conducting semiconductor switch is composed of a MOSFET and a diode, and controls the phase of the drive signal supplied to the gates of the four MOSFETs with respect to the phase of the AC power supply voltage input to the MERS, so that it is inductive. The load power supplied to the load can be adjusted. A control device that controls the MERS by supplying a drive signal to the MERS has four reverse conduction types that constitute a bridge circuit based on a zero cross point of a power supply voltage and a gate phase angle corresponding to a time difference between the zero cross points. A load supplied from MERS to an inductive load by controlling the phase of a drive signal for simultaneously turning on or off a pair of reverse conducting semiconductor switches located diagonally among semiconductor switches, that is, switch switching timing. Since the electric power is adjusted, the power factor in the load can be improved. Moreover, when using it as a power supply of an induction motor, a starting torque can be increased.
Japanese Patent No. 3735673 (see “Claims”, “Effects of the Invention”, and “Best Mode for Carrying Out the Invention”)

このような負荷の力率を改善することで、電力の省エネも図ることができるMERSを用いた交流電源装置は、その用途が期待されている。一方、MERSを用いた交流電源装置では、大きな電流を高速でスイッチング処理することによって、使用する電子部品の寿命が問題になる。MERSを構成するブリッジ回路のMOSFET及びダイオードは半導体部品であるので、ほぼ半永久的な寿命を持っているが、交流電源の半周期ごとに大電流の充放電を繰り返すコンデンサは、MOSFETやダイオードに比べると劣化しやすい。例えば、50Hzの交流電源の周期は20msであるので、コンデンサは10msごとの電流停止時に大電流の充放電を繰り返すことになる。コンデンサの劣化は容量の低下を招くので、磁気エネルギーを電荷として吸収するコンデンサは、充電のときのピーク電圧が上昇することになる。このピーク電圧は電源電圧に重畳されるので、コンデンサの劣化が進むと負荷電圧が負荷の定格電圧を超える可能性が高くなり、その結果、負荷にかかる負担が大きくなる虞がある。このため、MERSに使用するコンデンサの劣化を適格に判定する必要がある。しかしながら、上記特許文献1においては、MERSに使用するコンデンサの劣化を適格に判定することに関しては記載も示唆もない。   The use of the AC power supply apparatus using MERS, which can save power by improving the power factor of such a load, is expected. On the other hand, in the AC power supply apparatus using MERS, the life of electronic components to be used becomes a problem by switching a large current at high speed. The MOSFET and diode of the bridge circuit that constitutes the MERS have a semi-permanent lifetime because they are semiconductor components. However, a capacitor that repeatedly charges and discharges a large current every half cycle of an AC power supply is compared with a MOSFET or a diode. It is easy to deteriorate. For example, since the cycle of the 50 Hz AC power supply is 20 ms, the capacitor repeatedly charges and discharges a large current when the current stops every 10 ms. Since the deterioration of the capacitor causes a decrease in capacitance, the peak voltage at the time of charging of the capacitor that absorbs magnetic energy as an electric charge increases. Since this peak voltage is superimposed on the power supply voltage, there is a high possibility that the load voltage will exceed the rated voltage of the load as the capacitor progresses, and as a result, the load on the load may increase. For this reason, it is necessary to determine appropriately the deterioration of the capacitor used for MERS. However, in the said patent document 1, there is neither description nor suggestion regarding determining appropriately the deterioration of the capacitor | condenser used for MERS.

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、MERSに使用するコンデンサの劣化を適格に判定して、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる交流電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to appropriately determine deterioration of a capacitor used for MERS and to prevent a burden on an illumination lamp from increasing. The object is to provide an AC power supply device that can perform the above-mentioned.

上記目的を達成するために本願請求項1記載の照明灯制御装置は、誘導性負荷としての照明灯と交流電源との間に接続され、それぞれ駆動信号に応じてスイッチング動作を行う第1ないし第4の半導体スイッチング素子及び前記照明灯によって発生される磁気エネルギーを吸収して回生させるコンデンサを有し、前記交流電源の電源電圧を調整して前記照明灯を点灯するための負荷電力を出力する磁気エネルギー回生スイッチと、この磁気エネルギー回生スイッチに駆動信号を入力する制御装置と、前記照明灯の調光量を設定する調光量設定手段とを備え、前記制御装置は、前記調光量設定手段によって設定された調光量に応じた負荷電力を出力させるべく、前記交流電源に対する駆動信号の位相を制御する照明灯制御装置であって、前記制御装置は、前記磁気エネルギー回生スイッチの特定の状態を検出する状態検出手段を備え、この状態検出手段によって検出された特定の状態に応じて前記コンデンサの劣化の有無を判定するようにした。   In order to achieve the above object, an illumination lamp control device according to claim 1 of the present application is connected between an illumination lamp as an inductive load and an AC power source, and performs a switching operation in accordance with a drive signal. 4 having a semiconductor switching element 4 and a capacitor that absorbs and regenerates magnetic energy generated by the illuminating lamp, and outputs load power for lighting the illuminating lamp by adjusting a power supply voltage of the AC power supply. An energy regenerative switch; a control device that inputs a drive signal to the magnetic energy regenerative switch; and a dimming amount setting unit that sets a dimming amount of the illumination lamp, wherein the control device includes the dimming amount setting unit. An illuminating lamp control device for controlling the phase of a drive signal for the AC power supply so as to output load power corresponding to the light control amount set by Device includes a state detecting means for detecting a particular state of the magnetic energy recovery switch, and to determine the presence or absence of deterioration of the capacitor depending on the particular state detected by the state detecting means.

従って、本願請求項1記載の照明灯制御装置によれば、前記制御装置は、前記状態検出手段によって検出された特定の状態に応じて前記コンデンサの劣化の有無を判定するようにしたので、磁気エネルギー回生スイッチに使用するコンデンサの劣化を適格に判定して、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   Therefore, according to the illuminating lamp control device according to claim 1 of the present application, the control device determines whether or not the capacitor has deteriorated according to the specific state detected by the state detection means. It is possible to appropriately determine the deterioration of the capacitor used for the energy regenerative switch and prevent the burden on the illumination lamp from increasing.

また、本願請求項2記載の照明灯制御装置は、本願請求項1記載の構成において、前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチの前記コンデンサの充放電電圧の状態を検出し、前記制御装置は、前記充放電の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定するようにした。   Further, in the illumination lamp control device according to claim 2 of the present application, in the configuration according to claim 1 of the present application, the state detection unit detects a state of a charge / discharge voltage of the capacitor of the magnetic energy regeneration switch, and the control device When the charging / discharging state exceeds a preset standard, it is determined that the capacitor is deteriorated.

従って、本願請求項2記載の照明灯制御装置によれば、前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチの前記コンデンサの充放電電圧の状態を検出し、前記制御装置は、前記充放電の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定するようにしたので、磁気エネルギー回生スイッチに使用するコンデンサの劣化を適格に判定して、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   Therefore, according to the illuminating lamp control device according to claim 2 of the present application, the state detection means detects a state of a charge / discharge voltage of the capacitor of the magnetic energy regenerative switch, and the control device detects the state of the charge / discharge. When the value exceeds a preset standard, the capacitor is determined to be deteriorated. Therefore, the deterioration of the capacitor used for the magnetic energy regenerative switch is properly determined and the burden on the lamp is large. This can be prevented beforehand.

また、本願請求項3記載の照明灯制御装置は、本願請求項1記載の構成において、前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチから前記照明灯に流れる負荷電流の状態を検出し、前記制御装置は、前記負荷電流の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定するようにした。   Further, in the illumination lamp control device according to claim 3 of the present application, in the configuration according to claim 1 of the present application, the state detection unit detects a state of a load current flowing from the magnetic energy regeneration switch to the illumination lamp, and performs the control. The apparatus determines that the capacitor is deteriorated when the state of the load current exceeds a preset reference.

従って、本願請求項3記載の照明灯制御装置によれば、前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチから前記照明灯に流れる負荷電流の状態を検出し、前記制御装置は、前記負荷電流の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定するようにしたので、磁気エネルギー回生スイッチに使用するコンデンサの劣化を適格に判定して、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   Therefore, according to the illuminating lamp control apparatus according to claim 3 of the present application, the state detecting means detects a state of a load current flowing from the magnetic energy regeneration switch to the illuminating lamp, and the control apparatus detects the load current. Since the capacitor is judged to have deteriorated when the state exceeds a preset standard, it is determined that the capacitor used for the magnetic energy regenerative switch is properly deteriorated, and the burden on the lighting lamp is reduced. An increase in size can be prevented in advance.

また、本願請求項4記載の照明灯制御装置は、本願請求項1記載の構成において、前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチから前記照明灯に出力される負荷電圧の状態を検出し、前記制御装置は、前記負荷電圧の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定するようにした。   Further, in the illumination lamp control device according to claim 4 of the present application, in the configuration according to claim 1 of the present application, the state detection unit detects a state of a load voltage output from the magnetic energy regeneration switch to the illumination lamp, The controller determines that the capacitor is deteriorated when the state of the load voltage exceeds a preset reference.

従って、本願請求項4記載の照明灯制御装置によれば、前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチから前記照明灯に出力される負荷電圧の状態を検出し、前記制御装置は、前記負荷電圧の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定するようにしたので、磁気エネルギー回生スイッチに使用するコンデンサの劣化を適格に判定して、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   Therefore, according to the illuminating lamp control apparatus according to claim 4 of the present application, the state detecting means detects a state of a load voltage output from the magnetic energy regeneration switch to the illuminating lamp, and the control apparatus Since the capacitor is judged to have deteriorated when the voltage condition exceeds a preset standard, the deterioration of the capacitor used for the magnetic energy regenerative switch is properly judged and applied to the lamp. It is possible to prevent the burden from increasing.

また、本願請求項5記載の照明灯制御装置は、本願請求項1、2、3、又は4記載の構成において、前記制御装置は、前記コンデンサに劣化が有ると判定したときは、前記調光量設定手段によって設定された調光量にかかわらず、前記交流電源に対する駆動信号の位相を変更するようにした。   Further, in the configuration of claim 1, 2, 3, or 4 of the present invention, when the control device determines that the capacitor has deteriorated, the dimming control device is provided. Regardless of the dimming amount set by the amount setting means, the phase of the drive signal for the AC power supply is changed.

従って、本願請求項5記載の照明灯制御装置によれば、前記制御装置は、前記コンデンサに劣化が有ると判定したときは、前記調光量設定手段によって設定された調光量にかかわらず、前記交流電源に対する駆動信号の位相を変更するようにしたので、本願請求項1、2、3、又は4記載の効果に加えて、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯を消灯できない状況の場合には、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。   Therefore, according to the illuminating lamp control device according to claim 5 of the present application, when the control device determines that the capacitor is deteriorated, regardless of the light control amount set by the light control amount setting means, Since the phase of the drive signal with respect to the AC power supply is changed, in addition to the effect of claim 1, 2, 3, or 4, in addition to the effect of immediately replacing a deteriorated capacitor, or immediately In the situation where the illumination lamp cannot be turned off, it is possible to temporarily maintain the lighting while preventing the burden on the illumination lamp from increasing.

また、本願請求項6記載の照明灯制御装置は、本願請求項1、2、3、又は4記載の構成において、前記制御装置の制御に応じて、前記交流電源を前記磁気エネルギー回生スイッチに入力するか又は前記照明灯に直接入力するかを切り替える切替手段を備え、前記制御装置は、前記コンデンサに劣化が無いと判定したときは、前記交流電源を前記磁気エネルギー回生スイッチに入力するように前記切替手段を制御し、前記コンデンサに劣化が有ると判定したときは、前記交流電源を前記照明灯に直接入力するように前記切替手段を制御するようにした。   According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the first, second, third, or fourth aspect of the present invention, the AC power supply is input to the magnetic energy regeneration switch in accordance with the control of the control device. Switching means for switching between input and direct input to the illuminating lamp, and when the controller determines that the capacitor is not deteriorated, the control unit is configured to input the AC power source to the magnetic energy regeneration switch. When the switching means is controlled and it is determined that the capacitor is deteriorated, the switching means is controlled so as to directly input the AC power source to the illumination lamp.

従って、本願請求項6記載の照明灯制御装置によれば、前記制御装置の制御に応じて、前記交流電源を前記磁気エネルギー回生スイッチに入力するか又は前記照明灯に直接入力するかを切り替える切替手段を備え、前記制御装置は、前記コンデンサに劣化が無いと判定したときは、前記交流電源を前記磁気エネルギー回生スイッチに入力するように前記切替手段を制御し、前記コンデンサに劣化が有ると判定したときは、前記交流電源を前記照明灯に直接入力するように前記切替手段を制御するようにしたので、本願請求項1、2、3、又は4記載の効果に加えて、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯を消灯できない状況の場合には、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。   Therefore, according to the illuminating lamp control apparatus according to claim 6 of the present application, the switching for switching whether the AC power supply is input to the magnetic energy regeneration switch or directly to the illuminating lamp according to the control of the control apparatus. And when the controller determines that the capacitor is not deteriorated, the controller controls the switching means to input the AC power supply to the magnetic energy regeneration switch, and determines that the capacitor is deteriorated. In this case, since the switching means is controlled to directly input the AC power source to the illuminating lamp, in addition to the effect of claim 1, 2, 3, or 4, a deteriorated capacitor is If the environment is not ready for immediate replacement, or if the lighting cannot be turned off immediately, prevent the burden on the lighting from increasing. It is possible to maintain the lighting temporarily.

また、本願請求項7記載の照明灯制御装置は、本願請求項1、2、3、又は4記載の構成において、前記制御装置が前記コンデンサに劣化が有ると判定した場合に、その判定結果の情報を表示する情報表示手段を有するようにした。   In addition, in the configuration of the illumination lamp control device according to claim 7 of the present application, in the configuration according to claim 1, 2, 3, or 4, when the control device determines that the capacitor is deteriorated, An information display means for displaying information is provided.

従って、本願請求項7記載の照明灯制御装置によれば、前記制御装置が前記コンデンサに劣化が有ると判定した場合に、その判定結果の情報を表示する情報表示手段を有するようにしたので、本願請求項1、2、3、又は4記載の効果に加えて、磁気エネルギー回生スイッチに使用するコンデンサの劣化を迅速且つ容易に判定することができる。   Therefore, according to the illuminating lamp control device according to claim 7 of the present application, when the control device determines that the capacitor is deteriorated, it has information display means for displaying information of the determination result. In addition to the effects of the first, second, third, or fourth aspect of the present invention, it is possible to quickly and easily determine the deterioration of the capacitor used in the magnetic energy regenerative switch.

上記のように構成された本発明の照明灯制御装置によれば、前記制御装置は、前記状態検出手段によって検出された特定の状態に応じて前記コンデンサの劣化の有無を判定するようにしたので、磁気エネルギー回生スイッチに使用するコンデンサの劣化を適格に判定して、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   According to the illuminating lamp control device of the present invention configured as described above, the control device determines the presence or absence of deterioration of the capacitor according to the specific state detected by the state detection means. Therefore, it is possible to appropriately determine the deterioration of the capacitor used in the magnetic energy regenerative switch and prevent the burden on the illumination lamp from increasing.

以下、図面に基づき本発明の照明灯制御装置に関わる第1ないし第4の実施の形態について説明する。図1は各実施の形態に共通する照明灯システム内部の概略構成を示すブロック図である。   Hereinafter, first to fourth embodiments related to the illumination lamp control device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration inside an illuminating lamp system common to the embodiments.

図1に示す照明灯システム1は、蛍光灯等の誘導性負荷に相当する照明灯2と、電源電圧Vを供給する交流電源3と、照明灯2と交流電源3との間に接続され、交流電源3の電源電圧Vから照明灯2へ入力する負荷電圧Vloadを調整して出力するMERS4と、照明灯2のON/OFFは勿論のこと、照明灯2の調光量を設定する調光量設定部5と、交流電源3の電源電圧Vを検出する電源電圧検出部6と、照明灯2への負荷電圧Vloadを検出する負荷電圧検出部7と、照明灯2に流れる負荷電流を誘導コイル等のセンサ8Aによって検出する負荷電流検出部8と、MERS4内部のコンデンサ電圧を検出するコンデンサ電圧検出部9と、電源電圧Vの零クロスポイントを検出して零クロスポイントを基準にした時間差に相当する交流電源3の位相を検出する電源位相検出部10と、調光量設定部5からの設定コマンド、並びに、電源電圧検出部6、負荷電圧検出部7、負荷電流検出部8、コンデンサ電圧検出部9、及び、電源位相検出部10のそれぞれから出力される検出信号に応じて、MERS4にゲート駆動信号G1ないしG4を出力すると共に、交流電源3を切り替えるための切替スイッチ(これについては、後述する)31、32、33に切替信号S1、S2、S3を出力する制御部11とを有する。さらに、制御部11から出力される様々な情報を表示する情報表示部12を有する。すなわち、電源電圧検出部6、負荷電圧検出部7、負荷電流検出部8、コンデンサ電圧検出部9、電源位相検出部10及び、制御部11により、MERS4を制御すると共に、照明灯システム1全体を制御する制御装置13を構成する。   The illuminating lamp system 1 shown in FIG. 1 is connected between an illuminating lamp 2 corresponding to an inductive load such as a fluorescent lamp, an AC power supply 3 that supplies a power supply voltage V, and the illuminating lamp 2 and the AC power supply 3. The MERS 4 that adjusts and outputs the load voltage Vload input from the power source voltage V of the AC power source 3 to the illumination lamp 2 and the dimming that sets the dimming amount of the illumination lamp 2 as well as the ON / OFF of the illumination lamp 2 An amount setting unit 5, a power supply voltage detection unit 6 that detects the power supply voltage V of the AC power supply 3, a load voltage detection unit 7 that detects a load voltage Vload to the illumination lamp 2, and a load current that flows through the illumination lamp 2 A load current detection unit 8 that is detected by a sensor 8A such as a coil, a capacitor voltage detection unit 9 that detects a capacitor voltage inside the MERS 4, and a time difference based on the zero cross point by detecting a zero cross point of the power supply voltage V Equivalent A power supply phase detection unit 10 that detects the phase of the power supply 3, a setting command from the light adjustment amount setting unit 5, a power supply voltage detection unit 6, a load voltage detection unit 7, a load current detection unit 8, and a capacitor voltage detection unit 9. In addition, according to the detection signal output from each of the power supply phase detection units 10, the gate drive signals G1 to G4 are output to the MERS 4 and the changeover switch for switching the AC power supply 3 (this will be described later). The control unit 11 outputs switching signals S1, S2, and S3 to 31, 32, and 33. Furthermore, it has the information display part 12 which displays the various information output from the control part 11. FIG. That is, the power supply voltage detection unit 6, the load voltage detection unit 7, the load current detection unit 8, the capacitor voltage detection unit 9, the power supply phase detection unit 10, and the control unit 11 control the MERS 4 and the entire illumination lamp system 1. The control apparatus 13 to control is comprised.

尚、調光量設定部5、制御装置13、及び、情報表示部12を低電圧(例えば、5v)の直流電源で駆動するために、交流電源3から供給される電源電圧を低い直流電圧に変換する電圧変換回路、整流回路、安定化回路等が設けられているが、広く知られた従来技術であるので、図及び詳細な説明は省略する。また、制御部11の内部には、電源電圧検出部6、負荷電圧検出部7、負荷電流検出部8、コンデンサ電圧検出部9、電源位相検出部10のそれぞれから入力されるアナログの検出信号をデジタルに変換するA/Dコンバータ回路、CPU等の中央演算処理回路、制御プログラムや初期データを記憶するROM等の不揮発性の記憶回路、中央演算処理回路が処理するデータを一時的に記憶するRAM等の記憶回路、MERS4、情報表示部12、及び後述する切替スイッチを駆動するための駆動信号を出力する出力回路等を有するが、これらの回路も広く知られた従来技術であるので、図及び詳細な説明は省略する。   In order to drive the light control amount setting unit 5, the control device 13, and the information display unit 12 with a low voltage (for example, 5v) DC power supply, the power supply voltage supplied from the AC power supply 3 is set to a low DC voltage. Although a voltage conversion circuit, a rectification circuit, a stabilization circuit, and the like for conversion are provided, since this is a well-known prior art, the drawings and detailed description are omitted. The control unit 11 includes analog detection signals input from the power supply voltage detection unit 6, the load voltage detection unit 7, the load current detection unit 8, the capacitor voltage detection unit 9, and the power supply phase detection unit 10, respectively. A / D converter circuit that converts to digital, central processing circuit such as CPU, non-volatile storage circuit such as ROM that stores control programs and initial data, RAM that temporarily stores data processed by the central processing circuit Storage circuit such as MERS4, information display unit 12, and an output circuit for outputting a drive signal for driving a changeover switch described later, these circuits are also well-known conventional techniques. Detailed description is omitted.

図1に示すように、MERS4は、第1MOSFET(以下、単に第1MOSと称する)21A、第2MOSFET(以下、単に第2MOSと称する)22A、第3MOSFET(以下、単に第3MOSと称する)23A、第4MOSFET(以下、単に第4MOSと称する)24Aを有し、MOS22A、22A、23A、24Aには、それぞれ第1ダイオード21B、第2ダイオード22B、第3ダイオード23B、第4ダイオード24Bがそれぞれ並列に接続され、各MOSのソースにアノードが接続され、ドレインにカソードが接続されている。また、第1MOS21Aのソースと第2MOS22Aのドレインとが接続され、第4MOS24Aのソースと第3MOS23Aのドレインとが接続されている。さらに、第1MOS21A及び第4MOS24Aのドレイン同士が接続され、第2MOS22A及び第3MOS23Aのソース同士が接続されている。すなわち、直列接続された第1MOS21A及び第2MOS22Aと、同じく直列接続された第4MOS24A及び第3MOS23Aとがさらに並列接続されることにより、ブリッジ回路20を構成している。   As shown in FIG. 1, the MERS 4 includes a first MOSFET (hereinafter simply referred to as a first MOS) 21A, a second MOSFET (hereinafter simply referred to as a second MOS) 22A, a third MOSFET (hereinafter simply referred to as a third MOS) 23A, 4A (hereinafter simply referred to as a fourth MOS) 24A, and a first diode 21B, a second diode 22B, a third diode 23B, and a fourth diode 24B are connected in parallel to the MOSs 22A, 22A, 23A, and 24A, respectively. The anode is connected to the source of each MOS, and the cathode is connected to the drain. The source of the first MOS 21A and the drain of the second MOS 22A are connected, and the source of the fourth MOS 24A and the drain of the third MOS 23A are connected. Further, the drains of the first MOS 21A and the fourth MOS 24A are connected to each other, and the sources of the second MOS 22A and the third MOS 23A are connected to each other. That is, the first MOS 21A and the second MOS 22A connected in series and the fourth MOS 24A and the third MOS 23A connected in series are further connected in parallel to form the bridge circuit 20.

ブリッジ回路20の入力側である第4MOS24Aのソース及び第3MOS23Aのドレインは、入力端子26に接続され、切替スイッチ31を介して交流電源3の一方の端子3Aに接続されている。ブリッジ回路20の出力側である第1MOS21Aのソース及び第2MOS22Aのドレインは、出力端子27に接続され、その出力端子27から照明灯2の一方の端子2Aに接続されている。照明灯2の他方の端子2Bは、切替スイッチ32を介して、交流電源3の他方の端子3Bに接続されている。したがって、後述する図2ないし図10におけるMERS4の制御によってブリッジ回路20がアクティブ状態で、且つ、切替スイッチ31及び切替スイッチ32がONの場合には、交流電源3、切替スイッチ31、MERS4、照明灯2、及び、切替スイッチ32が直列に接続されて閉ループを構成し、調光量設定部5によって設定された調光量、及び、制御装置13の制御に応じて、交流電源3から照明灯2に負荷電流が供給される。   The source of the fourth MOS 24 </ b> A and the drain of the third MOS 23 </ b> A on the input side of the bridge circuit 20 are connected to the input terminal 26 and connected to one terminal 3 </ b> A of the AC power supply 3 via the changeover switch 31. The source of the first MOS 21A and the drain of the second MOS 22A on the output side of the bridge circuit 20 are connected to the output terminal 27, and the output terminal 27 is connected to one terminal 2A of the illuminating lamp 2. The other terminal 2 </ b> B of the illuminating lamp 2 is connected to the other terminal 3 </ b> B of the AC power source 3 via the changeover switch 32. Therefore, when the bridge circuit 20 is in an active state and the changeover switch 31 and the changeover switch 32 are ON by the control of the MERS4 in FIGS. 2 to 10 to be described later, the AC power supply 3, the changeover switch 31, the MERS4, the illumination lamp 2 and the changeover switch 32 are connected in series to form a closed loop, and the illuminating lamp 2 is supplied from the AC power source 3 according to the dimming amount set by the dimming amount setting unit 5 and the control of the control device 13. Is supplied with a load current.

また、ブリッジ回路20の2つの中点である第1MOS21A及び第4MOS24Aのドレインと、第2MOS22A及び第3MOS23Aのソースとの間には、コンデンサ25が接続されている。コンデンサ25は、誘導性負荷である照明灯2に供給される負荷電流が遮断した時に、照明灯2に蓄積されている磁気エネルギーを電荷として充電(吸収)して蓄積し、次に照明灯2に負荷電流が供給される時に、蓄積した電荷を照明灯2に放電(回生)する。制御装置13は、コンデンサ25の充放電が交流電源3の周期の1/2ごとのタイミングで行われるように、第1MOS21Aないし第4MOS24AのゲートG1ないしG4に、パルス信号であるゲート駆動信号G1ないしG4を与えて、第1MOS21Aないし第4MOS24AのON/OFFを制御する。   Further, a capacitor 25 is connected between the drains of the first MOS 21A and the fourth MOS 24A, which are the two middle points of the bridge circuit 20, and the sources of the second MOS 22A and the third MOS 23A. When the load current supplied to the illuminating lamp 2 that is an inductive load is cut off, the capacitor 25 charges (absorbs) and accumulates the magnetic energy accumulated in the illuminating lamp 2 as a charge, and then accumulates the illuminating lamp 2. When the load current is supplied to the lamp 2, the accumulated charge is discharged (regenerated) to the illumination lamp 2. The control device 13 supplies the gate driving signals G1 to G4, which are pulse signals, to the gates G1 to G4 of the first MOS 21A to the fourth MOS 24A so that the capacitor 25 is charged and discharged at every half of the cycle of the AC power supply 3. G4 is applied to control ON / OFF of the first MOS 21A to the fourth MOS 24A.

以下、制御装置13のON/OFF制御について説明する。制御装置13は、交流電源3の電源電圧Vの零クロスポイント及び、この零クロスポイントを基準にした時間差に相当するゲート位相角αに基づくスイッチ切替タイミングに応じて、ブリッジ回路20を構成する各MOS21A,22A,23A及び24Aの内、対角線上に位置する第1MOS21A及び第4MOS24Aを同時にON(又はOFF)すると共に、第2MOS22A及び第3MOS23Aを同時にOFF(又はON)すべく、MERS4を制御する。   Hereinafter, ON / OFF control of the control device 13 will be described. The control device 13 configures the bridge circuit 20 according to the switch switching timing based on the zero cross point of the power source voltage V of the AC power source 3 and the gate phase angle α corresponding to the time difference with reference to the zero cross point. Among the MOSs 21A, 22A, 23A and 24A, the MERS 4 is controlled so that the first MOS 21A and the fourth MOS 24A located on the diagonal line are simultaneously turned on (or turned off), and the second MOS 22A and the third MOS 23A are turned off (or turned on) simultaneously.

その結果、第1MOS21A及び第3MOS23Aが同時にONした時には、第2MOS22A及び第4MOS24Aが同時にOFFし、第1MOS21A及び第3MOS23Aが同時にOFFした時は、第2MOS22A及び第4MOS24Aが同時にONするので、対角線上のペアのMOSが交互にON/OFFすることになる。尚、第1MOS21A、第2MOS22A、第3MOS23A及び第4MOS24Aは、設定に応じて同時にOFFする期間(デッドタイム)を設けるようにしてもよい。   As a result, when the first MOS 21A and the third MOS 23A are simultaneously turned on, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are simultaneously turned off. When the first MOS 21A and the third MOS 23A are simultaneously turned off, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are simultaneously turned on. The paired MOSs are alternately turned ON / OFF. The first MOS 21A, the second MOS 22A, the third MOS 23A, and the fourth MOS 24A may be provided with a period (dead time) in which they are simultaneously turned off according to the setting.

MERS4は、ゲート駆動信号に応じて、そのゲート駆動信号に含まれるゲート位相角αに基づき、第1MOS21A、第2MOS22A,第3MOS23A及び第4MOS24AをON/OFFし、これら各MOS21A、22A、23A及び24AのON/OFFに応じて、照明灯2へ入力する負荷電圧Vloadを調整し、照明灯2は、負荷電圧Vloadに応じた調光量で点灯する。   In accordance with the gate drive signal, the MERS 4 turns on / off the first MOS 21A, the second MOS 22A, the third MOS 23A, and the fourth MOS 24A based on the gate phase angle α included in the gate drive signal, and the MOSs 21A, 22A, 23A, and 24A. The load voltage Vload input to the illuminating lamp 2 is adjusted according to ON / OFF of the illuminating lamp 2, and the illuminating lamp 2 is lit with a dimming amount corresponding to the load voltage Vload.

調光量設定部5は、照明灯2の消灯(OFF)は勿論のこと、照明灯2の点灯(ON)、例えば調光量100%、すなわち負荷の力率(負荷電圧と負荷電流との位相差をφとしたときのcosφ)1.0相当の通常点灯から調光量約70%、すなわち負荷の力率0.7相当の範囲内で所定調光量相当の力率を設定して、電力の省エネを図ることができる。   The dimming amount setting unit 5 not only turns off the illuminating lamp 2 but also turns on the illuminating lamp 2 (ON), for example, the dimming amount is 100%, that is, the load power factor (the load voltage and the load current). The power factor corresponding to the predetermined dimming amount is set within a range corresponding to about 70% of the dimming amount from the normal lighting equivalent to 1.0 (cosφ when the phase difference is φ) 1.0, that is, the load power factor of 0.7. , Can save energy.

各MOS21A,22A,23A及び24Aは、ゲート駆動信号ONに応じてソース及びドレイン間をスイッチONした場合、ブリッジ回路20は、電流Iを両方向に導通可能とするのに対し、ゲート駆動信号OFFに応じてソース及びドレイン間をスイッチOFFした場合、ブリッジ回路20は、ダイオード21B,22B,23B,24Bを通じて電流Iをダイオードの順方向のみ導通可能とする。   When the MOS 21A, 22A, 23A and 24A switch on between the source and drain in response to the gate drive signal ON, the bridge circuit 20 allows the current I to be conducted in both directions, while the gate drive signal OFF Accordingly, when the source and drain are switched off, the bridge circuit 20 allows the current I to be conducted only in the forward direction of the diode through the diodes 21B, 22B, 23B, and 24B.

また、MERS4は、第1MOS21A及び第3MOS23Aへのゲート駆動信号ONに応じて第1MOS21A及び第3MOS23A側のソース及びドレイン間をスイッチONすると同時に、第2MOS22A及び第4MOS24Aへのゲート駆動信号OFFに応じて第2MOS22A及び第4MOS24A側のソース及びドレイン間をスイッチOFFする。   The MERS 4 switches on between the source and drain on the first MOS 21A and the third MOS 23A side according to the gate drive signal ON to the first MOS 21A and the third MOS 23A, and at the same time according to the gate drive signal OFF to the second MOS 22A and the fourth MOS 24A. The switch between the source and drain on the side of the second MOS 22A and the fourth MOS 24A is turned off.

また、同様に、MERS4は、第2MOS22A及び第4MOS24Aへのゲート駆動信号ONに応じて第2MOS22A及び第4MOS24A側のソース及びドレイン間をスイッチONすると同時に、第1MOS21A及び第3MOS23Aへのゲート駆動信号OFFに応じて第1MOS21A及び第3MOS23A側のソース及びドレイン間をスイッチOFFする。   Similarly, the MERS 4 switches on between the source and drain on the second MOS 22A and the fourth MOS 24A side in response to the gate drive signal ON to the second MOS 22A and the fourth MOS 24A, and at the same time turns off the gate drive signal to the first MOS 21A and the third MOS 23A. Accordingly, the source and drain on the first MOS 21A and third MOS 23A sides are switched off.

つまり、第1MOS21A及び第3MOS23Aは同一方向のスイッチ極性、第2MOS22A及び第4MOS24Aは同一方向のスイッチ極性を備え、第1MOS21A及び第3MOS23Aのスイッチ極性は、第2MOS22A及び第4MOS24Aのスイッチ極性と逆方向となる。   That is, the first MOS 21A and the third MOS 23A have the same direction switch polarity, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A have the same direction switch polarity, and the switch polarity of the first MOS 21A and the third MOS 23A is opposite to the switch polarity of the second MOS 22A and the fourth MOS 24A. Become.

尚、請求項記載の照明灯制御装置は照明灯システム1、磁気エネルギー回生スイッチはMERS4、第1ないし第4の半導体スイッチング素子は並列接続された第1MOSFET21A及び第1ダイオード21Bないし並列接続された第4MOSFET24A及び第4ダイオード21B、調光量設定手段は調光量設定部5、状態検出手段は負荷電圧検出部7、負荷電流検出部8、又は、コンデンサ電圧検出部9、負荷電圧検出手段は負荷電圧検出部7、負荷電流検出手段は負荷電流検出部8、コンデンサ電圧検出手段はコンデンサ電圧検出部9、情報表示手段は情報表示部12、切替手段は切替スイッチ31、32、33に相当するものである。   The illuminating lamp control device according to the present invention is the illuminating lamp system 1, the magnetic energy regenerative switch is MERS4, the first to fourth semiconductor switching elements are connected in parallel, the first MOSFET 21A and the first diode 21B are connected in parallel. 4MOSFET 24A and fourth diode 21B, dimming amount setting means is dimming amount setting section 5, state detecting means is load voltage detecting section 7, load current detecting section 8, or capacitor voltage detecting section 9, and load voltage detecting means is load. The voltage detection unit 7, the load current detection unit corresponds to the load current detection unit 8, the capacitor voltage detection unit corresponds to the capacitor voltage detection unit 9, the information display unit corresponds to the information display unit 12, and the switching unit corresponds to the changeover switches 31, 32, 33. It is.

本願発明における照明灯制御装置の実施形態である照明灯システム1の動作を説明するに先だって、まず、図2ないし図10を参照しながらMERS4の基本原理について説明する。   Prior to describing the operation of the illuminating lamp system 1 which is an embodiment of the illuminating lamp control apparatus according to the present invention, first, the basic principle of the MERS 4 will be described with reference to FIGS.

図2は、交流電源3の電源電圧VとMERS4を駆動制御するゲート駆動信号との関係を端的に示すタイミング説明図である。図2(a)は交流電源3が供給する電源電圧Vの時間的な変化を示し、電源電圧Vは、零クロスポイントのタイミング“t2”(位相=0°)から、次の零クロスポイントのタイミング“t2”(位相=0°)までを1周期Tとした正弦波である。尚、説明の便宜上、負電圧から正電圧へ移行する基準となる零クロスポイントのタイミングを“t2”、次の正電圧から負電圧へ移行する零クロスポイントのタイミングを“t4”、更に次の負電圧から正電圧へ再び移行する零クロスポイントのタイミングを“t7”とする。また、電源電圧Vの位相とゲート駆動信号の位相との位相差で、この場合は、ゲート駆動信号の立ち上がりが電源電圧Vの零クロスポイントのタイミング“t2”(位相=0°)より先になる位相進みのゲート位相角αとする。   FIG. 2 is an explanatory timing diagram briefly showing the relationship between the power supply voltage V of the AC power supply 3 and the gate drive signal for driving and controlling the MERS 4. FIG. 2A shows a temporal change in the power supply voltage V supplied by the AC power supply 3, and the power supply voltage V is changed from the zero cross point timing “t2” (phase = 0 °) to the next zero cross point. This is a sine wave with one cycle T until timing “t2” (phase = 0 °). For convenience of explanation, the timing of the zero cross point serving as a reference for shifting from the negative voltage to the positive voltage is “t2”, the timing of the zero cross point for shifting from the next positive voltage to the negative voltage is “t4”, and the next The timing of the zero cross point at which the transition from the negative voltage to the positive voltage occurs again is “t7”. The phase difference between the phase of the power supply voltage V and the phase of the gate drive signal. In this case, the rise of the gate drive signal precedes the timing “t2” (phase = 0 °) of the zero cross point of the power supply voltage V. The phase lead gate phase angle α is as follows.

図2(b)及び(c)はゲート位相角αに応じた第1MOS21A、第2MOS22A、第3MOS23A及び第4MOS24Aへのゲート駆動信号を端的に示すタイミング説明図である。尚、図2(a)乃至図2(c)は同一の時間軸で表されている。   FIGS. 2B and 2C are timing explanatory diagrams simply showing gate drive signals to the first MOS 21A, the second MOS 22A, the third MOS 23A, and the fourth MOS 24A according to the gate phase angle α. 2A to 2C are represented by the same time axis.

図2(b)は、ゲート位相角αを0°<α≦90°に設定した場合のゲート駆動信号を端的に示し、第1MOS21A及び第3MOS23AをOFFからONにするゲート駆動信号のタイミングを、電源電圧Vの零クロスポイント(位相=0°)のタイミング“t2”を基準に、同タイミング“t2”からαだけ位相を進めたタイミング“t1”を、第1MOS21A及び第3MOS23AをOFFからONにするゲート駆動信号のタイミングとした場合、同タイミング“t1”から電源電圧Vの半周期T/2後のタイミング“t3”を、第1MOS21A及び第3MOS23AをONからOFFにするゲート駆動信号のタイミングとする。尚、第2MOS22A及び第4MOS24Aのスイッチング位相は、第1MOS21A及び第3MOS23Aとは逆相となるため、タイミング“t1”では第2MOS22A及び第4MOS24AをONからOFFするタイミングになり、タイミング“t3”では第2MOS22A及び第4MOS24AをOFFからONするタイミングになる。   FIG. 2B briefly shows the gate drive signal when the gate phase angle α is set to 0 ° <α ≦ 90 °, and the timing of the gate drive signal for turning the first MOS 21A and the third MOS 23A from OFF to ON is shown in FIG. Based on the timing “t2” of the zero cross point (phase = 0 °) of the power supply voltage V, the timing “t1” obtained by advancing the phase by α from the timing “t2” is changed from OFF to ON. The timing “t3” after the half cycle T / 2 of the power supply voltage V from the same timing “t1”, the timing of the gate driving signal for turning the first MOS 21A and the third MOS 23A from ON to OFF, To do. Since the switching phases of the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are opposite to those of the first MOS 21A and the third MOS 23A, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are turned off from ON at the timing “t1”, and the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are turned off at the timing “t3”. It is time to turn on the 2MOS 22A and the fourth MOS 24A from OFF.

また、図2(c)は、ゲート位相角αを90°<α<180°に設定した場合のゲート駆動信号を端的に示し、第1MOS21A及び第3MOS23AをOFFからONにするゲート駆動信号のタイミングを、電源電圧Vの零クロスポイント(位相=0°)のタイミング“t2”を基準に、同タイミング“t2”からαだけ位相を進めたタイミング“t0”を、第1MOS21A及び第3MOS23AをOFFからONにするゲート駆動信号のタイミングとした場合、同タイミング“t0”から電源電圧Vの半周期T/2後のタイミング“t2y”を、第1MOS21A及び第3MOS23AをONからOFFにするゲート駆動信号のタイミングとする。尚、タイミング“t0”では第2MOS22A及び第4MOS24AをONからOFFにするタイミングになり、タイミング“t2y”では第2MOS22A及び第4MOS24AをOFFからONするタイミングになる。   FIG. 2C simply shows the gate drive signal when the gate phase angle α is set to 90 ° <α <180 °, and the timing of the gate drive signal for turning the first MOS 21A and the third MOS 23A from ON to OFF. With reference to the timing “t2” of the zero crossing point (phase = 0 °) of the power supply voltage V, the timing “t0” obtained by advancing the phase by α from the timing “t2”, and the first MOS 21A and the third MOS 23A from OFF In the case of the timing of the gate drive signal to be turned ON, the timing “t2y” after the half cycle T / 2 of the power supply voltage V from the same timing “t0”, and the gate drive signal to turn OFF the first MOS 21A and the third MOS 23A Timing. Note that the timing “t0” is the timing for turning the second MOS 22A and the fourth MOS 24A from ON to OFF, and the timing “t2y” is the timing for turning the second MOS 22A and the fourth MOS 24A from OFF to ON.

また、図示せぬが、ゲート位相角αをα=180°に設定した場合、電源電圧Vが正電圧の場合、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち第2MOS22A及び第4MOS24AがON、電源電圧Vが負電圧の場合、第1MOS21A及び第3MOS23AがON、すなわち第2MOS22A及び第4MOS24AがOFFである。   Although not shown, when the gate phase angle α is set to α = 180 °, when the power supply voltage V is positive, the first MOS 21A and the third MOS 23A are OFF, that is, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are ON, and the power supply voltage V Is a negative voltage, the first MOS 21A and the third MOS 23A are ON, that is, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are OFF.

また、同様に図示せぬが、ゲート位相角αをα=0°に設定した場合、電源電圧V及びゲート駆動信号は同じ位相になり、電源電圧Vが正電圧の場合、第1MOS21A及び第3MOS23AがON、すなわち第2MOS22A及び第4MOS24AがOFF、また、電源電圧Vが負電圧の場合、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち第2MOS22A及び第4MOS24AがONである。   Similarly, although not shown, when the gate phase angle α is set to α = 0 °, the power supply voltage V and the gate drive signal have the same phase, and when the power supply voltage V is a positive voltage, the first MOS 21A and the third MOS 23A. Is ON, that is, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are OFF, and when the power supply voltage V is a negative voltage, the first MOS 21A and the third MOS 23A are OFF, that is, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are ON.

図3はゲート位相角αを(α=0°)に設定した場合に関わるMERS4の内部動作を端的に示す説明図である。尚、説明の簡便のために、図3(図5、図6、図8〜図10も同様)において、スイッチONのMOSは短絡線で表現し、スイッチOFFのMOSは表示を省略している。   FIG. 3 is an explanatory diagram briefly showing the internal operation of the MERS 4 when the gate phase angle α is set to (α = 0 °). For simplicity of explanation, in FIG. 3 (FIGS. 5, 6, and 8 to 10 are also the same), the MOS of the switch ON is represented by a short-circuit line, and the display of the MOS of the switch OFF is omitted. .

MERS4は、交流電源3の電源電圧Vが正電圧の場合、図3(a)に示すように、第1MOS21A及び第3MOS23AがONで導通状態、第2MOS22A及び第4MOS24AがOFF、すなわち第2ダイオード22B及び第4ダイオード24Bが順方向で導通状態となるため、コンデンサ25の両端が短絡状態となる。その結果、電源電圧Vは、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   When the power supply voltage V of the AC power supply 3 is a positive voltage, the MERS 4 is in a conductive state when the first MOS 21A and the third MOS 23A are ON, as shown in FIG. 3A, and the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are OFF, that is, the second diode 22B. Since the fourth diode 24B becomes conductive in the forward direction, both ends of the capacitor 25 are short-circuited. As a result, the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

また、MERS4は、交流電源3の電源電圧Vが負電圧の場合、図3(b)に示すように、第2MOS22A及び第4MOS24AがONで導通状態、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bが順方向で導通状態となるため、コンデンサ25の両端が短絡状態となる。その結果、電源電圧Vは、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   In addition, when the power supply voltage V of the AC power supply 3 is a negative voltage, the MERS 4 is in a conductive state when the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are ON, as shown in FIG. 3B, that is, the first MOS 21A and the third MOS 23A are OFF. Since the diode 21B and the third diode 23B are conductive in the forward direction, both ends of the capacitor 25 are short-circuited. As a result, the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

つまり、MERS4は、ゲート位相角をα=0°に設定した場合、電源電圧Vが、そのまま、照明灯2に対する負荷電圧Vloadとなるため、交流電源3及び照明灯2間にMERS4を配置しない場合と等価になる。   That is, when the gate phase angle is set to α = 0 °, the power voltage V becomes the load voltage Vload for the illumination lamp 2 as it is, so that the MERS 4 is not disposed between the AC power supply 3 and the illumination lamp 2. Is equivalent to

次にゲート位相角αを0°<α≦90°に設定した場合のMERS4の内部動作について説明する。図4は、ゲート位相角(0°<α≦90°)に設定した場合の電源電圧V、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧Vc及び負荷電圧Vload(点線)の関係を端的に示す説明図、図5乃至図6は、ゲート位相角(0°<α≦90°)に設定した場合に関わるMERS4の内部動作を端的に示す説明図である。尚、図4の1/2Tごとにコンデンサ電圧Vcの正負は反転するが、説明の便宜上、(図7も同様)においては絶対値で示している。   Next, the internal operation of the MERS 4 when the gate phase angle α is set to 0 ° <α ≦ 90 ° will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram simply showing the relationship among the power supply voltage V, the gate drive signal, the capacitor voltage Vc, and the load voltage Vload (dotted line) when the gate phase angle is set to 0 ° <α ≦ 90 °. FIG. 6 to FIG. 6 are explanatory diagrams simply showing the internal operation of the MERS 4 when the gate phase angle (0 ° <α ≦ 90 °) is set. Note that the positive / negative of the capacitor voltage Vc is inverted every 1 / 2T in FIG. 4, but for the sake of convenience of explanation (in the same manner in FIG. 7), it is represented by an absolute value.

MERS4は、図4に示すように、ゲート位相角αに設定したゲート駆動信号に応じて第1MOS21A及び第3MOS23Aと、第2MOS22A及び第4MOS24Aとが交互にON/OFFする。   As shown in FIG. 4, in the MERS 4, the first MOS 21A and the third MOS 23A, and the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are alternately turned ON / OFF according to the gate drive signal set to the gate phase angle α.

タイミング“t1”の直前においてMERS4は、電源電圧Vが負電圧のため、図5(a)に示すように、第2MOS22A及び第4MOS24AがONで導通状態、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bが順方向で導通状態となるため、コンデンサ25の両端が短絡状態となる。その結果、第1ダイオード21B→第4MOS24A、第2MOS22A→第3ダイオード23Bの電流経路で、コンデンサ25のコンデンサ電圧Vcは0Vを保持し、電源電圧Vが、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   Immediately before the timing “t1”, since the power supply voltage V is a negative voltage, the MERS 4 is in a conductive state when the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are ON, as shown in FIG. 5A, that is, the first MOS 21A and the third MOS 23A are OFF, Since the first diode 21B and the third diode 23B are conductive in the forward direction, both ends of the capacitor 25 are short-circuited. As a result, the capacitor voltage Vc of the capacitor 25 is kept at 0V in the current path of the first diode 21B → the fourth MOS 24A and the second MOS 22A → the third diode 23B, and the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

次にMERS4は、電源電圧Vが負電圧のまま、タイミング“t1”に到達すると、図5(b)に示すように、第1MOS21A及び第3MOS23AがONで導通状態、第2MOS22A及び第4MOS24AがOFF、すなわち、第2MOS22A、第2ダイオード22B、第4MOS24A及び第4ダイオード24Bの電流経路は遮断状態となる。尚、第1MOS21A及び第3MOS23Aは、OFFからON駆動するに際し、第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。   Next, when MERS4 reaches timing “t1” while the power supply voltage V remains negative, as shown in FIG. 5B, the first MOS 21A and the third MOS 23A are turned on and the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are turned off. That is, the current paths of the second MOS 22A, the second diode 22B, the fourth MOS 24A, and the fourth diode 24B are cut off. Note that, when the first MOS 21A and the third MOS 23A are driven from OFF to ON, the first diode 21B and the third diode 23B are in a conductive state, so that zero voltage switching is realized without causing a switching loss.

その結果、タイミング“t1”〜“t2”の期間において、MERS4は、第1MOS21A→コンデンサ25→第3MOS23Aの経路で電流が流れて、コンデンサ25の充電動作を開始し、コンデンサ電圧Vcは上昇することになる。   As a result, during the period from the timing “t1” to “t2”, the MERS 4 starts a charging operation of the capacitor 25 by the current flowing through the path of the first MOS 21A → the capacitor 25 → the third MOS 23A, and the capacitor voltage Vc increases. become.

更に負荷電圧Vloadは、図4に示すように、90°までの進み位相では電源電圧Vにコンデンサ電圧Vcが重畳されることになるため、負荷電圧Vloadの負電圧の減少は更に加速され、タイミング“t1”を経過した後、電源電圧Vの基準点(位相=0°)のタイミング“t2”に到達する前は、電源電圧Vが負電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Vloadは正電圧に反転することになる。   Further, as shown in FIG. 4, since the capacitor voltage Vc is superimposed on the power supply voltage V in the lead phase up to 90 ° as shown in FIG. 4, the decrease of the negative voltage of the load voltage Vload is further accelerated and the timing of the load voltage Vload is increased. After elapse of “t1”, before reaching the timing “t2” of the reference point (phase = 0 °) of the power supply voltage V, the load voltage Vload is a positive voltage even though the power supply voltage V is a negative voltage. Will be reversed.

その後、コンデンサ25の充電電流が徐々に減少し、コンデンサ25の電圧Vcがピーク電圧になると、電流の向きが反転して(図5(b)内の点線電流方向参照)、コンデンサ25の放電を開始し、第3MOS23A→コンデンサ25→第1MOS21Aの電流経由で放電することになる。また、放電開始に伴ってコンデンサ電圧Vcは降下することになる。   Thereafter, when the charging current of the capacitor 25 gradually decreases and the voltage Vc of the capacitor 25 reaches a peak voltage, the direction of the current is reversed (refer to the dotted line current direction in FIG. 5B), and the capacitor 25 is discharged. It starts and discharges via the current of the third MOS 23A → the capacitor 25 → the first MOS 21A. Further, the capacitor voltage Vc drops with the start of discharge.

次にMERS4は、タイミング“t2”に到達して、電源電圧Vが正電圧に反転した場合、図5(c)に示すように、第3MOS23A→コンデンサ25→第1MOS21Aの経路でコンデンサ25は放電を継続することになる。   Next, when the timing “t2” is reached and the power supply voltage V is inverted to a positive voltage, the MERS 4 discharges the capacitor 25 through the path of the third MOS 23A → the capacitor 25 → the first MOS 21A as shown in FIG. 5C. Will continue.

更にMERS4は、タイミング“t2x”に到達すると、放電中のコンデンサ25のコンデンサ電圧Vcが0Vとなるため、図6(a)に示すように、OFF中の第2MOS22A及び第4MOS24A側の第2ダイオード22B及び第4ダイオード24Bは順方向で導通状態となり、コンデンサ25の両端が短絡状態となるため、タイミング“t2x”〜“t3”の期間では、第4ダイオード24B→第1MOS21A、第3MOS23A→第2ダイオード22Bの電流経路で、電源電圧Vは、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   Further, when the MERS 4 reaches the timing “t2x”, the capacitor voltage Vc of the capacitor 25 being discharged becomes 0 V, and therefore, as shown in FIG. 6A, the second diodes on the second MOS 22A and the fourth MOS 24A side in the OFF state are provided. 22B and the fourth diode 24B are conductive in the forward direction, and both ends of the capacitor 25 are short-circuited. Therefore, during the period from the timing “t2x” to “t3”, the fourth diode 24B → the first MOS 21A, the third MOS 23A → the second In the current path of the diode 22B, the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

次に、MERS4は、電源電圧Vが正電圧のまま、タイミング“t3”に到達すると、図6(b)に示すように、第2MOS22A及び第4MOS24AがONで導通状態、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち、第1MOS21A、第1ダイオード21B、第3MOS23A及び第3ダイオード23Bの電流経路は遮断状態となる。尚、第2MOS22A及び第4MOS24Aは、OFFからON駆動するに際し、第2ダイオード22B及び第4ダイオード24Bが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。   Next, when the MERS 4 reaches the timing “t3” while the power supply voltage V remains positive, as shown in FIG. 6B, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are turned on and the first MOS 21A and the third MOS 23A are turned on. OFF, that is, the current paths of the first MOS 21A, the first diode 21B, the third MOS 23A, and the third diode 23B are cut off. Note that, when the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are driven from OFF to ON, since the second diode 22B and the fourth diode 24B are in a conductive state, zero voltage switching is realized without causing a switching loss.

その結果、タイミング“t3”〜“t4”の最初の期間においてMERS4は、第4MOS24A→コンデンサ25→第2MOS22Aの経路で電流が流れて、コンデンサ25の充電動作を開始し、負電圧のコンデンサ電圧Vcの絶対値は上昇することになる。   As a result, in the first period from the timing “t3” to “t4”, the MERS 4 starts a charging operation of the capacitor 25 by the current flowing through the path of the fourth MOS 24A → the capacitor 25 → the second MOS 22A, and the negative capacitor voltage Vc. The absolute value of increases.

更に負荷電圧Vloadは、電源電圧Vに負電圧のコンデンサ電圧Vcが重畳されることになるため、負荷電圧Vloadの正電圧の減少は更に加速し、タイミング“t3”を経過した後、タイミング“t4”の前までは、電源電圧Vが正電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Vloadは負電圧に反転することになる。   Further, since the load voltage Vload is superimposed with the negative capacitor voltage Vc on the power supply voltage V, the decrease in the positive voltage of the load voltage Vload is further accelerated, and after the timing “t3” has elapsed, the timing “t4” Before “,” the load voltage Vload is inverted to a negative voltage even though the power supply voltage V is a positive voltage.

その後、コンデンサ25の充電電流が徐々に減少し、負電圧のコンデンサ25の電圧Vcがピーク電圧になると、電流の向きが反転して(図6(b)内の点線矢印参照)、コンデンサ25は放電を開始し、第2MOS22A→コンデンサ25→第4MOS24Aの経由で放電することになる。また、放電開始に伴ってコンデンサ電圧Vcの絶対値は降下することになる。   Thereafter, when the charging current of the capacitor 25 gradually decreases and the voltage Vc of the negative voltage capacitor 25 reaches the peak voltage, the direction of the current is reversed (see the dotted arrow in FIG. 6B), and the capacitor 25 Discharging is started and discharged via the second MOS 22A → the capacitor 25 → the fourth MOS 24A. Further, the absolute value of the capacitor voltage Vc decreases with the start of discharge.

次にMERS4は、タイミング“t4”に到達して、電源電圧Vが負電圧に反転した場合、図6(c)に示すように、第2MOS22A→コンデンサ25→第4MOS24Aの経路でコンデンサ25の放電を継続する。   Next, when the timing “t4” is reached and the power supply voltage V is inverted to a negative voltage, the MERS 4 discharges the capacitor 25 through the path of the second MOS 22A → the capacitor 25 → the fourth MOS 24A as shown in FIG. 6C. Continue.

更にMERS4は、タイミング“t4x”に到達すると、放電中のコンデンサ25のコンデンサ電圧Vcが0Vとなるため、図5(a)に示すように、OFF中の第1MOS21A及び第3MOS23A側の第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bは順方向で導通状態となり、コンデンサ25の両端が短絡状態となるため、タイミング“t4x”〜“t6”の期間では、第1ダイオード21B→第4MOS24A、第2MOS22A→第3ダイオード23Bの電流経路で、電源電圧Vは、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   Further, when MERS4 reaches the timing “t4x”, the capacitor voltage Vc of the discharging capacitor 25 becomes 0 V. Therefore, as shown in FIG. 5A, the first diodes on the first MOS 21A and the third MOS 23A side in the OFF state are used. 21B and the third diode 23B are conductive in the forward direction, and both ends of the capacitor 25 are short-circuited. Therefore, during the period from timing “t4x” to “t6”, the first diode 21B → the fourth MOS 24A, the second MOS 22A → the third In the current path of the diode 23B, the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

そして、MERS4は、タイミング“t6”以降、前述したタイミング“t1”〜“t6”の処理動作を繰り返し継続することになる。   Then, after the timing “t6”, the MERS 4 repeats the processing operations at the timings “t1” to “t6” described above.

従って、MERS4は、ゲート位相角を0°<α≦90°に設定した場合、誘導性負荷の照明灯2による遅れ位相に対してコンデンサ電圧Vcを進み位相で電源電圧Vに重畳することになるため、ゲート位相角αを進めるに連れて力率が改善され、負荷電圧Vload(Vload=V+Vc)が上昇し、その結果、負荷電力も上昇することになる。   Accordingly, when the gate phase angle is set to 0 ° <α ≦ 90 °, the MERS 4 advances the capacitor voltage Vc with respect to the delayed phase caused by the illuminating lamp 2 of the inductive load and superimposes it on the power supply voltage V in the phase. Therefore, as the gate phase angle α is advanced, the power factor is improved, the load voltage Vload (Vload = V + Vc) is increased, and as a result, the load power is also increased.

尚、MERS4内のコンデンサ25の容量及びゲート位相角αのタイミングに応じてコンデンサ25が充電から放電に反転するタイミングは異なる場合があることは言うまでもなく、さらに、コンデンサ25の容量を大きくした場合、コンデンサ25のコンデンサ電圧Vcが0Vにはならない動作もあり得ることは言うまでもない。   Needless to say, the timing at which the capacitor 25 reverses from charging to discharging may differ depending on the capacitance of the capacitor 25 in the MERS 4 and the timing of the gate phase angle α. Further, when the capacitance of the capacitor 25 is increased, It goes without saying that there may be an operation in which the capacitor voltage Vc of the capacitor 25 does not become 0V.

次にゲート位相角αを90°<α<180°に設定した場合のMERS4の内部動作について説明する。図7はゲート位相角(90°<α<180°)に設定した場合の電源電圧V、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧Vc及び負荷電圧Vload(点線)の関係を端的に示す説明図、図8乃至図10はゲート位相角(90°<α<180°)に設定した場合に関わるMERS4の内部動作を端的に示す説明図である。   Next, the internal operation of the MERS 4 when the gate phase angle α is set to 90 ° <α <180 ° will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram simply showing the relationship among the power supply voltage V, the gate drive signal, the capacitor voltage Vc, and the load voltage Vload (dotted line) when the gate phase angle (90 ° <α <180 °) is set. FIG. 10 is an explanatory diagram briefly showing the internal operation of the MERS 4 when the gate phase angle (90 ° <α <180 °) is set.

MERS4は、図7に示すように、ゲート位相角αに設定したゲート駆動信号に応じて第1MOS21A及び第3MOS23Aと、第2MOS22A及び第4MOS24Aとを交互にON/OFF駆動する。   As shown in FIG. 7, the MERS 4 alternately turns on / off the first MOS 21A and the third MOS 23A, and the second MOS 22A and the fourth MOS 24A according to the gate drive signal set to the gate phase angle α.

タイミング“t0”の直前においてMERS4は、電源電圧Vが負電圧のため、図8(a)に示すように、第2MOS22A及び第4MOS24AがONで導通状態、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bが順方向で導通状態となるため、コンデンサ25の両端が短絡状態となる。その結果、第1ダイオード21B→第4MOS24A、第2MOS22A→第3ダイオード23Bの電流経路で、コンデンサ25のコンデンサ電圧Vcは0Vを保持し、電源電圧Vが、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   Immediately before the timing “t0”, since the power supply voltage V is a negative voltage, the MERS 4 is in a conductive state when the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are ON, as shown in FIG. 8A, that is, the first MOS 21A and the third MOS 23A are OFF. Since the first diode 21B and the third diode 23B are conductive in the forward direction, both ends of the capacitor 25 are short-circuited. As a result, the capacitor voltage Vc of the capacitor 25 is kept at 0V in the current path of the first diode 21B → the fourth MOS 24A and the second MOS 22A → the third diode 23B, and the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

次にMERS4は、電源電圧Vが負電圧のまま、タイミング“t0”に到達すると、図8(b)に示すように、第1MOS21A及び第3MOS23AがONで導通状態、第2MOS22A及び第4MOS24AがOFF、すなわち、第2MOS22A、第2ダイオード22B、第4MOS24A及び第4ダイオード24Bの電流経路は遮断状態となる。尚、第1MOS21A及び第3MOS23Aは、OFFからON駆動するに際し、第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。   Next, when MERS4 reaches timing “t0” while the power supply voltage V remains negative, as shown in FIG. 8 (b), the first MOS 21A and the third MOS 23A are ON, and the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are OFF. That is, the current paths of the second MOS 22A, the second diode 22B, the fourth MOS 24A, and the fourth diode 24B are cut off. Note that, when the first MOS 21A and the third MOS 23A are driven from OFF to ON, the first diode 21B and the third diode 23B are in a conductive state, so that zero voltage switching is realized without causing a switching loss.

その結果、タイミング“t0”〜“t1x”の最初の期間においてMERS4は、第1MOS21A→コンデンサ25→第3MOS23Aの経路で電流が流れて、コンデンサ25は充電動作を開始し、コンデンサ電圧Vcは上昇することになる。   As a result, in the first period from timing “t0” to “t1x”, in MERS4, current flows through the path of the first MOS 21A → the capacitor 25 → the third MOS 23A, the capacitor 25 starts a charging operation, and the capacitor voltage Vc increases. It will be.

更に負荷電圧Vloadは、電源電圧Vにコンデンサ電圧Vcが重畳されることになるため、図7に示すように、タイミング“t0”を経過した後、電源電圧Vがピークの負電圧になる前に、電源電圧Vが負電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Vloadは負電圧から正電圧に反転することになる。   Furthermore, since the load voltage Vload is superimposed on the capacitor voltage Vc on the power supply voltage V, as shown in FIG. 7, after the timing “t0” has elapsed, before the power supply voltage V becomes a peak negative voltage. Even though the power supply voltage V is a negative voltage, the load voltage Vload is inverted from a negative voltage to a positive voltage.

その後、コンデンサ25の充電電流が徐々に減少し、コンデンサ25の電圧Vcがピーク電圧になると、電流の向きが反転して(図8(b)内の点線電流方向参照)、コンデンサ25は放電を開始し、第3MOS23A→コンデンサ25→第1MOS21Aの電流経路で放電することになる。また、放電開始に伴ってコンデンサ電圧Vcは降下することになる。   Thereafter, when the charging current of the capacitor 25 gradually decreases and the voltage Vc of the capacitor 25 reaches the peak voltage, the direction of the current is reversed (see the dotted current direction in FIG. 8B), and the capacitor 25 is discharged. It starts and discharges in the current path of the third MOS 23A → the capacitor 25 → the first MOS 21A. Further, the capacitor voltage Vc drops with the start of discharge.

次にMERS4は、タイミング“t1x”に到達すると、コンデンサ25のコンデンサ電圧Vcが0Vになり、さらに、タイミング“t2”に到達すると、電源電圧Vが正電圧に反転することになる。尚、これらタイミング“t1x”〜タイミング“t2”の期間は、電源電圧Vの位相が0Vに近く、しかも、コンデンサ電圧Vcが0Vとなるため、負荷電圧Vloadは、電源電圧Vのピーク値に比較して0Vに近い電圧となる。図7に示す波形例では電源電圧Vが正電圧に反転するタイミング“t2”の前にコンデンサ電圧Vcが0Vとなる。   Next, when the timing “t1x” is reached, the capacitor voltage Vc of the capacitor 25 becomes 0 V. Further, when the timing “t2” is reached, the power supply voltage V is inverted to a positive voltage. Note that during the period from the timing “t1x” to the timing “t2”, the phase of the power supply voltage V is close to 0 V and the capacitor voltage Vc is 0 V, so the load voltage Vload is compared with the peak value of the power supply voltage V. Thus, the voltage is close to 0V. In the waveform example shown in FIG. 7, the capacitor voltage Vc becomes 0 V before the timing “t2” when the power supply voltage V is inverted to a positive voltage.

また、MERS4は、タイミング“t1x”に到達すると、コンデンサ25の放電継続に応じてコンデンサ電圧Vcが0Vとなるため、図8(c)に示すように、OFF中の第2MOS22A及び第4MOS24A側の第2ダイオード22B及び第4ダイオード24Bが順方向で導通状態となり、コンデンサ25の両端が短絡状態となるため、タイミング“t1x”〜“t2”の期間では、第4ダイオード21B→第1MOS21A、第3MOS23A→第2ダイオード22Bの電流経路で、電源電圧Vは、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   When the MERS 4 reaches the timing “t1x”, the capacitor voltage Vc becomes 0 V as the capacitor 25 continues to be discharged. Therefore, as shown in FIG. 8C, the MERS 4 is turned off on the second MOS 24A and fourth MOS 24A sides. Since the second diode 22B and the fourth diode 24B are conductive in the forward direction and both ends of the capacitor 25 are short-circuited, the fourth diode 21B → the first MOS 21A, the third MOS 23A during the period from the timing “t1x” to “t2”. → In the current path of the second diode 22B, the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

次にMERS4は、タイミング“t2”に到達して、電源電圧Vが正電圧に反転すると、図9(a)に示すように、第2ダイオード22B及び第4ダイオード24Bは順方向で導通状態となり、コンデンサ25の両端が短絡状態となるため、タイミング“t2”〜“t2y”の期間では、第4ダイオード24B→第1MOS21A、第3MOS23A→第2ダイオード22Bの電流経路で、電源電圧Vは、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   Next, when the timing “t2” is reached and the power supply voltage V is inverted to a positive voltage, the MERS4 becomes conductive in the forward direction as shown in FIG. 9A. Since both ends of the capacitor 25 are short-circuited, the power supply voltage V remains unchanged in the current path of the fourth diode 24B → the first MOS 21A and the third MOS 23A → the second diode 22B during the period from the timing “t2” to “t2y”. The load voltage Vload.

次にMERS4は、電源電圧Vが正電圧のまま、タイミング“t2y”に到達すると、図9(b)に示すように、第2MOS22A及び第4MOS24AがONで導通状態、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち、第1MOS21A、第1ダイオード21B、第3MOS23A及び第3ダイオード23Bの電流経路は遮断状態となる。尚、第2MOS22A及び第4MOS24Aは、OFFからON駆動するに際し、第2ダイオード22B及び第4ダイオード24Bが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。   Next, when the power supply voltage V remains positive and the timing “t2y” is reached, the MERS 4 turns on the second MOS 22A and the fourth MOS 24A and turns off the first MOS 21A and the third MOS 23A, as shown in FIG. 9B. That is, the current paths of the first MOS 21A, the first diode 21B, the third MOS 23A, and the third diode 23B are cut off. Note that, when the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are driven from OFF to ON, since the second diode 22B and the fourth diode 24B are in a conductive state, zero voltage switching is realized without causing a switching loss.

その結果、タイミング“t2y”〜“t3x”の最初の期間においてMERS4は、第4MOS24A→コンデンサ25→第2MOS22Aの経路で電流が流れて、コンデンサ25の充電動作を開始し、コンデンサ電圧Vcは上昇することになる。   As a result, in the first period from the timing “t2y” to “t3x”, the MERS 4 starts a charging operation of the capacitor 25 by the current flowing through the path of the fourth MOS 24A → the capacitor 25 → the second MOS 22A, and the capacitor voltage Vc increases. It will be.

更に負荷電圧Vloadは、電源電圧Vに90°を超えて進み位相でコンデンサ電圧Vcが重畳されることになるため、図7に示すように、電源電圧Vがピークの正電圧になる前に、逆電圧方向でコンデンサ電圧Vcが重畳されることになるため、負荷電圧Vloadは電源電圧Vに比較して減少する。その結果、タイミング“t2y”〜“t3x”間では、電源電圧Vが正電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Vloadは正電圧から負電圧に反転することになる。   Further, since the load voltage Vload exceeds 90 ° to the power supply voltage V and the capacitor voltage Vc is superimposed in the phase, as shown in FIG. 7, before the power supply voltage V becomes the peak positive voltage, Since the capacitor voltage Vc is superimposed in the reverse voltage direction, the load voltage Vload decreases compared to the power supply voltage V. As a result, between the timings “t2y” to “t3x”, the load voltage Vload is inverted from the positive voltage to the negative voltage even though the power supply voltage V is a positive voltage.

その結果、MERS4内のコンデンサ25に流れる負荷電流の向きが反転して(図9(b)内の点線電流方向参照)、コンデンサ25は放電を開始し、第2MOS22A→コンデンサ25→第4MOS24Aの電流経路で放電することになる。   As a result, the direction of the load current flowing in the capacitor 25 in the MERS 4 is reversed (refer to the dotted line current direction in FIG. 9B), the capacitor 25 starts discharging, and the current of the second MOS 22A → the capacitor 25 → the fourth MOS 24A. It will discharge in the path.

次にMERS4は、タイミング“t3x”に到達すると、コンデンサ25のコンデンサ電圧Vcが0V、さらに、タイミング“t4”に到達すると、電源電圧Vが負電圧に反転することになる。尚、これらタイミング“t3x”〜タイミング“t4”の期間は、電源電圧Vの位相が0Vに近く、しかも、コンデンサ電圧Vcが0Vとなるため、負荷電圧Vloadは、電源電圧Vのピーク値に比較して0Vに近い電圧となる。図7に示す波形例では電源電圧Vが負電圧に反転するタイミング“t4”の前にコンデンサ電圧Vcが0Vとなる。   Next, when MERS4 reaches the timing “t3x”, the capacitor voltage Vc of the capacitor 25 is 0 V, and when the timing “t4” is reached, the power supply voltage V is inverted to a negative voltage. During the period from timing “t3x” to timing “t4”, the phase of the power supply voltage V is close to 0 V and the capacitor voltage Vc is 0 V, so the load voltage Vload is compared with the peak value of the power supply voltage V. Thus, the voltage is close to 0V. In the waveform example shown in FIG. 7, the capacitor voltage Vc becomes 0 V before the timing “t4” when the power supply voltage V is inverted to a negative voltage.

MERS4は、タイミング“t3x”に到達すると、コンデンサ25の放電継続に応じてコンデンサ電圧Vcが0Vとなるため、図9(c)に示すように、OFF中の第1MOS21A及び第3MOS23A側の第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bが順方向で導通状態となり、コンデンサ25の両端が短絡状態となるため、タイミング“t3x”〜“t4”の期間では、第1ダイオード21B→第4MOS24A、第2MOS22A→第3ダイオード23Bの電流経路で、電源電圧Vは、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   When the MERS 4 reaches the timing “t3x”, the capacitor voltage Vc becomes 0 V as the capacitor 25 continues to be discharged. Therefore, as shown in FIG. 9C, the first MOS 21A and the first MOS 23A on the side of the third MOS 23A are turned off. Since the diode 21B and the third diode 23B are conductive in the forward direction and both ends of the capacitor 25 are short-circuited, the first diode 21B → the fourth MOS 24A and the second MOS 22A → the second MOS 22A during the period from the timing “t3x” to “t4”. In the current path of the three diodes 23B, the power supply voltage V becomes the load voltage Vload as it is.

更にMERS24は、タイミング“t4”に到達すると、電源電圧Vが負電圧に反転し、図10に示すように、第2MOS22A及び第4MOS24AがONで導通状態、第1MOS21A及び第3MOS23AがOFF、すなわち第1ダイオード21B及び第3ダイオード23Bが順方向で導通状態となるため、コンデンサ25の両端が短絡状態となる。その結果、第1ダイオード21B→第4MOS24A、第2MOS22A→第3ダイオード23Bの電流経路で、コンデンサ25のコンデンサ電圧Vcは0Vを保持、電源電圧Vが、そのまま、負荷電圧Vloadとなる。   Furthermore, when the MERS 24 reaches the timing “t4”, the power supply voltage V is inverted to a negative voltage, and as shown in FIG. 10, the second MOS 22A and the fourth MOS 24A are ON, and the first MOS 21A and the third MOS 23A are OFF. Since the first diode 21B and the third diode 23B are conductive in the forward direction, both ends of the capacitor 25 are short-circuited. As a result, in the current path of the first diode 21B → the fourth MOS 24A and the second MOS 22A → the third diode 23B, the capacitor voltage Vc of the capacitor 25 is maintained at 0V, and the power supply voltage V remains as it is as the load voltage Vload.

つまり、MERS4は、タイミング“t4”以降、前述したタイミング“t0”〜“t4”の処理動作を繰り返し継続することになる。   That is, MERS4 repeats the processing operation from timing “t0” to “t4” described above after timing “t4”.

従って、MERS4は、ゲート位相角を90°<α<180°に設定した場合、誘導性負荷の照明灯2に対してコンデンサ電圧Vcを更に90°を超えた進み位相で電源電圧Vに、コンデンサ電圧Vcを逆電圧方向に重畳することになるため、ゲート位相角αを進めるに連れて力率が低下し、負荷電圧Vload(Vload=V−Vc)が減少し、その結果、負荷電力も減少することになる。   Therefore, when the gate phase angle is set to 90 ° <α <180 °, the MERS 4 sets the capacitor voltage Vc to the power supply voltage V at an advanced phase exceeding 90 ° with respect to the inductive load illumination lamp 2. Since the voltage Vc is superimposed in the reverse voltage direction, the power factor decreases as the gate phase angle α is advanced, the load voltage Vload (Vload = V−Vc) decreases, and as a result, the load power also decreases. Will do.

次に、本願発明の主眼であるコンデンサ25の劣化の有無を判定する照明灯システム1の動作について説明する。図11は、コンデンサが正常な場合のMERS4に入力する駆動信号とコンデンサ電圧Vcとの関係を端的に示す図である。尚、コンデンサ電圧Vcは、半周期ごとに極性が反転するが、図11及びこの後に説明する図12ないし図15においては、説明の便宜上、コンデンサ電圧Vcを絶対値で表している。   Next, the operation of the illuminating lamp system 1 that determines whether or not the capacitor 25 is deteriorated, which is the main object of the present invention, will be described. FIG. 11 is a diagram simply showing the relationship between the drive signal input to the MERS 4 and the capacitor voltage Vc when the capacitor is normal. Although the polarity of the capacitor voltage Vc is inverted every half cycle, in FIG. 11 and FIGS. 12 to 15 described later, the capacitor voltage Vc is expressed as an absolute value for convenience of description.

図2ないし図10において説明したように、制御装置13からは、第1MOS21Aないし第4MOS24Aのゲートに対して、交流電源3の周期(例えば、周波数50Hzでは20ms)の1/2の周期(10ms)のタイミングでパルス信号G1ないしG4が入力される。MERS4を介して照明灯2に負荷電流が流れている状態では、誘導性の照明灯2には磁気エネルギーが蓄積される。半周期(1/2T=10ms)のタイミングで負荷電流が遮断する時には、照明灯2に蓄積された磁気エネルギーがコンデンサ25に電荷として充電(吸収)される。したがって、図11に示すように、コンデンサ電圧Vcは0vからピーク電圧VP1まで急激に上昇する。蓄積された電荷は再び照明灯2に放電(回生)されるので、図11に示すように、コンデンサ電圧Vcはピーク電圧VP1から0vまで急激に降下する。コンデンサ25が劣化していない正常な場合には、ピーク電圧VP1は、あらかじめ設定された基準の電圧(例えば、閾値TH)以下になっている。   As described with reference to FIGS. 2 to 10, the control device 13 gives a period (10 ms) of ½ of the period of the AC power supply 3 (for example, 20 ms at a frequency of 50 Hz) with respect to the gates of the first MOS 21A to the fourth MOS 24A. The pulse signals G1 to G4 are input at the timing. In a state where a load current flows through the illuminating lamp 2 via the MERS 4, magnetic energy is accumulated in the inductive illuminating lamp 2. When the load current is cut off at the timing of a half cycle (1 / 2T = 10 ms), the magnetic energy accumulated in the illuminating lamp 2 is charged (absorbed) in the capacitor 25 as a charge. Therefore, as shown in FIG. 11, the capacitor voltage Vc increases rapidly from 0v to the peak voltage VP1. Since the accumulated electric charge is discharged (regenerated) to the illumination lamp 2 again, the capacitor voltage Vc drops rapidly from the peak voltage VP1 to 0 v as shown in FIG. When the capacitor 25 is not deteriorated and is normal, the peak voltage VP1 is equal to or lower than a preset reference voltage (for example, threshold value TH).

ところが、経年変化又はその他の要因により、コンデンサ25が劣化して容量が低下すると、このピーク電圧が基準の電圧を超えてしまう。その結果、照明灯2に供給される負荷電圧が定格電圧より高くなって照明灯2にかかる負担が大きくなる虞がある。コンデンサ25の劣化は、蛍光管の劣化のように視覚的且つ定性的に判定することができないので、コンデンサ25の劣化を定量的に判定することが必要である。以下、本発明の第1の実施の形態ないし第3の実施の形態におけるコンデンサ25の劣化の判定方法について説明する。   However, when the capacitor 25 is deteriorated due to aging or other factors and the capacity is reduced, the peak voltage exceeds the reference voltage. As a result, the load voltage supplied to the illuminating lamp 2 may be higher than the rated voltage and the burden on the illuminating lamp 2 may be increased. Since the deterioration of the capacitor 25 cannot be determined visually and qualitatively like the deterioration of the fluorescent tube, it is necessary to determine the deterioration of the capacitor 25 quantitatively. Hereinafter, a method for determining deterioration of the capacitor 25 according to the first to third embodiments of the present invention will be described.

図12は、第1の実施の形態において、コンデンサ25の劣化の判定方法を説明するためのMERS4の特定の状態を端的に示す波形図である。図12において、実線で示された正弦波の信号波形aは、図1の電源電圧検出部6によって検出される交流電源3の電源電圧である。尚、電源位相検出部10によって電源電圧の零クロスポイントのタイミングが位相の基準点として検出される。実線で示された信号波形bは、負荷電流検出部8によって検出される負荷電流Iである。2点鎖線で示される信号波形cは、コンデンサ電圧検出部9によって検出されるコンデンサ25の電圧Vcである。2点鎖線で示される信号波形eは、負荷電圧検出部7によって検出される負荷電圧Vloadである。パルスの信号波形fは、制御部11から第1MOS21A及び第3MOS23Aに入力されるゲート駆動信号であり、パルスの信号波形gは、制御部11から第2MOS22A及び第4MOS24Aに入力されるゲート駆動信号であり、それぞれ交流電源3の1/2の周期でON/OFFが反転する。   FIG. 12 is a waveform diagram briefly showing a specific state of MERS 4 for explaining a method of determining deterioration of capacitor 25 in the first embodiment. In FIG. 12, a sine wave signal waveform a indicated by a solid line is a power supply voltage of the AC power supply 3 detected by the power supply voltage detection unit 6 of FIG. The power supply phase detector 10 detects the timing of the zero cross point of the power supply voltage as a phase reference point. A signal waveform b indicated by a solid line is a load current I detected by the load current detector 8. A signal waveform c indicated by a two-dot chain line is a voltage Vc of the capacitor 25 detected by the capacitor voltage detection unit 9. A signal waveform e indicated by a two-dot chain line is a load voltage Vload detected by the load voltage detector 7. The pulse signal waveform f is a gate drive signal input from the control unit 11 to the first MOS 21A and the third MOS 23A, and the pulse signal waveform g is a gate drive signal input from the control unit 11 to the second MOS 22A and the fourth MOS 24A. Yes, and ON / OFF is inverted at a period of 1/2 of the AC power supply 3 respectively.

コンデンサ25の劣化が進むと、磁気エネルギーを電荷として充電するときのピーク電圧VPが基準の電圧を超えてしまう。図12の例では、第1MOS21A及び第3MOS23Aに入力されるゲート駆動信号である信号波形fがONからOFFに反転し、第2MOS22A及び第4MOS24Aに入力されるゲート駆動信号である信号波形gがOFFからONに反転するタイミングでは、コンデンサ25のピーク電圧VP1は基準の電圧TH以下である。しかし、第1MOS21A及び第3MOS23Aに入力されるゲート駆動信号である信号波形fがOFFからONに反転し、第2MOS22A及び第4MOS24Aに入力されるゲート駆動信号である信号波形gがONからOFFに反転するタイミングでは、コンデンサ25のピーク電圧VP2は基準の電圧THを超えている。   When the capacitor 25 is further deteriorated, the peak voltage VP when charging the magnetic energy as an electric charge exceeds the reference voltage. In the example of FIG. 12, the signal waveform f which is the gate drive signal input to the first MOS 21A and the third MOS 23A is inverted from ON to OFF, and the signal waveform g which is the gate drive signal input to the second MOS 22A and the fourth MOS 24A is OFF. At the timing of reversing from ON to ON, the peak voltage VP1 of the capacitor 25 is equal to or lower than the reference voltage TH. However, the signal waveform f that is the gate drive signal input to the first MOS 21A and the third MOS 23A is inverted from OFF to ON, and the signal waveform g that is the gate drive signal input to the second MOS 22A and the fourth MOS 24A is inverted from ON to OFF. At this timing, the peak voltage VP2 of the capacitor 25 exceeds the reference voltage TH.

コンデンサ電圧検出部9は、MERS4のコンデンサ25の充放電電圧の状態をそのピーク電圧VPとして検出して制御部11に入力する。制御部11は、コンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPがあらかじめ設定された基準の電圧THを超えたときに、コンデンサ25に劣化が有ると判定して報知する。したがって、ユーザは、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を適格に判定して、新しいコンデンサに交換することで、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   The capacitor voltage detector 9 detects the state of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 of the MERS 4 as the peak voltage VP and inputs it to the controller 11. When the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeds the preset reference voltage TH, the control unit 11 determines that the capacitor 25 is deteriorated and notifies the controller 25 of the deterioration. Therefore, the user can prevent deterioration of the capacitor 25 used for the MERS 4 properly and replace it with a new capacitor to prevent the burden on the illumination lamp 2 from increasing.

この場合において、制御部11は、コンデンサ25に劣化が有ると判定したときは、情報表示装置12にその判定結果(アラーム)を表示させて、ユーザにそのことを報知する。情報表示装置12は、例えば、照明灯2の近傍に設けたLED(発光ダイオード)のような発光素子で構成し、制御装置13は、コンデンサ25に劣化が有ると判定したときは、このLEDを点灯させる。したがって、ユーザは、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を容易に判定することができる。   In this case, when the control unit 11 determines that the capacitor 25 is deteriorated, the control unit 11 displays the determination result (alarm) on the information display device 12 to notify the user of that fact. The information display device 12 is constituted by a light emitting element such as an LED (light emitting diode) provided in the vicinity of the illuminating lamp 2, for example. When the control device 13 determines that the capacitor 25 is deteriorated, the LED is displayed. Light up. Therefore, the user can easily determine the deterioration of the capacitor 25 used for the MERS 4.

制御装置13が、コンデンサ25に劣化が有ることを情報表示装置12によって報知した場合でも、ユーザが直ちに交換できる部品及び人員の環境が整っているとは限らない場合もある。あるいは、交換可能な環境が整っていても、直ちに照明灯2を消灯できない状況も考えられる。このような場合には、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPによって照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持する必要がある。   Even when the control device 13 notifies the information display device 12 that the capacitor 25 is deteriorated, there are cases where the environment for parts and personnel that can be immediately replaced by the user is not always prepared. Alternatively, there may be a situation where the illumination lamp 2 cannot be turned off immediately even if a replaceable environment is prepared. In such a case, the lighting is tentatively maintained while preventing the burden on the lighting lamp 2 from becoming large due to the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH. There is a need.

そこで本実施の形態においては、従来、負荷における力率を改善する目的や、誘導電動機の電源として使用する際に始動トルクを増大する目的で開発されたMERS4を利用して、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止する。すなわち、制御装置13は、ゲート駆動信号G1〜G4によってMERS4のゲート位相角αを制御して、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPを下げる。図13は、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧によって照明灯2にかかる負担が大きくなるのを防止しながら点灯を維持するための説明図である。   Therefore, in the present embodiment, conventionally, the lighting lamp 2 is applied using the MERS 4 that has been developed for the purpose of improving the power factor in the load or increasing the starting torque when used as a power source for the induction motor. Prevent the burden from increasing. That is, the control device 13 controls the gate phase angle α of the MERS 4 by the gate drive signals G1 to G4, and lowers the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 that exceeds the reference voltage TH. FIG. 13 is an explanatory diagram for maintaining the lighting while preventing the burden on the illumination lamp 2 from increasing due to the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH.

図13(a)は、コンデンサ25に劣化がない場合の交流電源3の電源電圧の信号波形a、コンデンサ25の充放電電圧の信号波形c、ゲート駆動信号G1、G3の信号波形f、ゲート駆動信号G2、G4の信号波形gを表している。この場合のゲート位相角αはα1である。また、コンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VP1は、基準の電圧TH以下になっている。このゲート位相角αは、調光量設定部5によって設定された調光量に応じて設定されている。   FIG. 13A shows the signal waveform a of the power supply voltage of the AC power supply 3 when the capacitor 25 is not deteriorated, the signal waveform c of the charge / discharge voltage of the capacitor 25, the signal waveforms f of the gate drive signals G1 and G3, and the gate drive. The signal waveform g of the signals G2 and G4 is shown. In this case, the gate phase angle α is α1. The peak voltage VP1 of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 is equal to or lower than the reference voltage TH. The gate phase angle α is set according to the light control amount set by the light control amount setting unit 5.

図13(b)は、コンデンサ25が劣化した場合の交流電源3の電源電圧の信号波形a、コンデンサ25の充放電電圧の信号波形c、ゲート駆動信号G1、G3の信号波形f、ゲート駆動信号G2、G4の信号波形gを表している。この場合のゲート位相角αはα1のままである。この場合には、コンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VP2は、基準の電圧THを超えている。そこで、制御装置13は、調光量設定部5によって設定された調光量にかかわらず、ゲート駆動信号G1、G2、G3、G4のゲート位相角αをΔαだけ進めて、α2に設定する(α2=α1+Δα)。   FIG. 13B shows the signal waveform a of the power supply voltage of the AC power supply 3 when the capacitor 25 is deteriorated, the signal waveform c of the charge / discharge voltage of the capacitor 25, the signal waveforms f of the gate drive signals G1 and G3, and the gate drive signal. The signal waveforms g of G2 and G4 are shown. In this case, the gate phase angle α remains α1. In this case, the peak voltage VP2 of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeds the reference voltage TH. Therefore, the control device 13 advances the gate phase angle α of the gate drive signals G1, G2, G3, and G4 by Δα and sets it to α2 regardless of the dimming amount set by the dimming amount setting unit 5 ( α2 = α1 + Δα).

図13(c)は、ゲート位相角αがα2の場合における交流電源3の電源電圧の信号波形a、コンデンサ25の充放電電圧の信号波形c、ゲート駆動信号G1、G3の信号波形f、ゲート駆動信号G2、G4の信号波形gを表している。ゲート位相角αを進めた結果、コンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VP1は、基準の電圧TH以下に下がる。したがって、ユーザは、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯2を消灯できない状況の場合には、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPによって照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。そして、コンデンサを交換できる環境が整った後や、照明灯2を消灯できる状況になった後に、新しいコンデンサに交換することで、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   FIG. 13C shows the signal waveform a of the power supply voltage of the AC power supply 3, the signal waveform c of the charge / discharge voltage of the capacitor 25, the signal waveforms f of the gate drive signals G1 and G3, and the gate when the gate phase angle α is α2. The signal waveforms g of the drive signals G2 and G4 are shown. As a result of advancing the gate phase angle α, the peak voltage VP1 of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 falls below the reference voltage TH. Therefore, if the user does not have an environment in which the deteriorated capacitor can be immediately replaced, or if the lighting lamp 2 cannot be immediately turned off, the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH. Thus, it is possible to temporarily maintain the lighting while preventing the burden on the illumination lamp 2 from increasing. Then, after the environment in which the capacitor can be replaced is prepared, or after the lighting lamp 2 can be turned off, it is possible to prevent the burden on the lighting lamp 2 from increasing by replacing the capacitor with a new one. it can.

図14は、第2の実施の形態において、コンデンサ25の劣化の判定方法を説明するためのMERS4の特定の状態を端的に示す波形図である。図14において、図12の場合と同様に、実線で示された正弦波の信号波形aは、図1の電源電圧検出部6によって検出される交流電源3の電源電圧である。尚、電源位相検出部10によって電源電圧の零クロスポイントのタイミングが位相の基準点として検出される。実線で示された信号波形bは、負荷電流検出部8によって検出される負荷電流Iである。2点鎖線で示される信号波形cは、コンデンサ電圧検出部9によって検出されるコンデンサ25の電圧Vcである。2点鎖線で示される信号波形eは、負荷電圧検出部7によって検出される負荷電圧Vloadである。パルスの信号波形fは、制御部11から第1MOS21A及び第3MOS23Aに入力されるゲート駆動信号であり、パルスの信号波形gは、制御部11から第2MOS22A及び第4MOS24Aに入力されるゲート駆動信号であり、それぞれ交流電源3の1/2の周期でON/OFFが反転する。   FIG. 14 is a waveform diagram briefly showing a specific state of MERS 4 for explaining a method of determining deterioration of capacitor 25 in the second embodiment. In FIG. 14, similarly to the case of FIG. 12, a sine wave signal waveform a indicated by a solid line is the power supply voltage of the AC power supply 3 detected by the power supply voltage detection unit 6 of FIG. The power supply phase detector 10 detects the timing of the zero cross point of the power supply voltage as a phase reference point. A signal waveform b indicated by a solid line is a load current I detected by the load current detector 8. A signal waveform c indicated by a two-dot chain line is a voltage Vc of the capacitor 25 detected by the capacitor voltage detection unit 9. A signal waveform e indicated by a two-dot chain line is a load voltage Vload detected by the load voltage detector 7. The pulse signal waveform f is a gate drive signal input from the control unit 11 to the first MOS 21A and the third MOS 23A, and the pulse signal waveform g is a gate drive signal input from the control unit 11 to the second MOS 22A and the fourth MOS 24A. Yes, and ON / OFF is inverted at a period of 1/2 of the AC power supply 3 respectively.

コンデンサ25の劣化が進むと、図14に示すように、正の負荷電流のピークIm(+)と負の負荷電流のピークIm(−)との絶対値が不均一になる。すなわち、正の負荷電流及び負の負荷電流のバランスが悪くなる。負荷電流検出部8は、正の負荷電流のピークIm(+)及び負の負荷電流のピークIm(−)を検出して制御部11に入力する。制御部11は、正の負荷電流及び負の負荷電流のバランスがあらかじめ設定された基準を超えたときには、コンデンサ25に劣化が有ると判定する。あらかじめ設定された基準としては、Im(+)とIm(−)との絶対値の比率r(I)が、例えば、0.9≦r(I)≦1.1の範囲とする。この場合において、制御装置13は、コンデンサ25に劣化が有ると判定したときは、照明灯2の近傍に設けたLED等の情報表示装置12にその判定結果(アラーム)を表示させて、ユーザにそのことを報知する。したがって、ユーザは、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を適格に判定して、新しいコンデンサに交換することで、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   When the deterioration of the capacitor 25 progresses, as shown in FIG. 14, the absolute values of the positive load current peak Im (+) and the negative load current peak Im (−) become non-uniform. That is, the balance between the positive load current and the negative load current is deteriorated. The load current detector 8 detects a positive load current peak Im (+) and a negative load current peak Im (−) and inputs the detected load current to the controller 11. The control unit 11 determines that the capacitor 25 is deteriorated when the balance between the positive load current and the negative load current exceeds a preset reference. As a reference set in advance, the absolute value ratio r (I) of Im (+) and Im (−) is, for example, in a range of 0.9 ≦ r (I) ≦ 1.1. In this case, when the control device 13 determines that the capacitor 25 is deteriorated, the control device 13 displays the determination result (alarm) on the information display device 12 such as an LED provided in the vicinity of the illuminating lamp 2, and prompts the user. Notify that. Therefore, the user can prevent deterioration of the capacitor 25 used for the MERS 4 properly and replace it with a new capacitor to prevent the burden on the illumination lamp 2 from increasing.

正の負荷電流及び負の負荷電流のバランスが悪くなる原因は、コンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPが基準の電圧THを超えたことにあるので、第1の実施の形態と同様に、制御装置13は、ゲート駆動信号G1〜G4によってMERS4のゲート位相角αを制御して、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPを下げることで、ユーザは、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯2を消灯できない状況の場合には、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPによって照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。そして、コンデンサを交換できる環境が整った後や、照明灯2を消灯できる状況になった後に、新しいコンデンサに交換することで、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   The reason why the balance between the positive load current and the negative load current is deteriorated is that the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 has exceeded the reference voltage TH. Therefore, as in the first embodiment, The control device 13 controls the gate phase angle α of the MERS 4 by using the gate drive signals G1 to G4 to lower the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 that exceeds the reference voltage TH, so that the user has deteriorated. When the environment in which the capacitor can be immediately replaced is not prepared, or when the lamp 2 cannot be immediately turned off, the burden on the lamp 2 due to the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH. Can be tentatively maintained while preventing an increase in the size. Then, after the environment in which the capacitor can be replaced is prepared, or after the lighting lamp 2 can be turned off, it is possible to prevent the burden on the lighting lamp 2 from increasing by replacing the capacitor with a new one. it can.

図15は、第3の実施の形態において、コンデンサ25の劣化の判定方法を説明するためのMERS4の特定の状態を端的に示す波形図である。図15において、図12の場合と同様に、実線で示された正弦波の信号波形aは、図1の電源電圧検出部6によって検出される交流電源3の電源電圧である。尚、電源位相検出部10によって電源電圧の零クロスポイントのタイミングが位相の基準点として検出される。実線で示された信号波形bは、負荷電流検出部8によって検出される負荷電流Iである。2点鎖線で示される信号波形cは、コンデンサ電圧検出部9によって検出されるコンデンサ25の電圧Vcである。2点鎖線で示される信号波形eは、負荷電圧検出部7によって検出される負荷電圧Vloadである。パルスの信号波形fは、制御部11から第1MOS21A及び第3MOS23Aに入力されるゲート駆動信号であり、パルスの信号波形gは、制御部11から第2MOS22A及び第4MOS24Aに入力されるゲート駆動信号であり、それぞれ交流電源3の1/2の周期でON/OFFが反転する。   FIG. 15 is a waveform diagram briefly showing a specific state of MERS 4 for explaining a method for determining the deterioration of capacitor 25 in the third embodiment. 15, as in the case of FIG. 12, a sine wave signal waveform “a” indicated by a solid line is the power supply voltage of the AC power supply 3 detected by the power supply voltage detection unit 6 of FIG. 1. The power supply phase detector 10 detects the timing of the zero cross point of the power supply voltage as a phase reference point. A signal waveform b indicated by a solid line is a load current I detected by the load current detector 8. A signal waveform c indicated by a two-dot chain line is a voltage Vc of the capacitor 25 detected by the capacitor voltage detection unit 9. A signal waveform e indicated by a two-dot chain line is a load voltage Vload detected by the load voltage detector 7. The pulse signal waveform f is a gate drive signal input from the control unit 11 to the first MOS 21A and the third MOS 23A, and the pulse signal waveform g is a gate drive signal input from the control unit 11 to the second MOS 22A and the fourth MOS 24A. Yes, and ON / OFF is inverted at a period of 1/2 of the AC power supply 3 respectively.

コンデンサ25の劣化が進むと、図15に示すように、正の負荷電圧のピーク電圧Vld(+)と負の負荷電圧のピークVld(−)との絶対値が不均一になる。すなわち、正の負荷電圧及び負の負荷電圧のバランスが悪くなる。負荷電圧検出部7は、正の負荷電圧のピーク電圧Vld(+)及び負の負荷電圧のピークVld(−)を検出して制御部11に入力する。制御部11は、正の負荷電流及び負の負荷電流のバランスがあらかじめ設定された基準を超えたときには、コンデンサ25に劣化が有ると判定する。あらかじめ設定された基準としては、Vld(+)とVld(−)との絶対値の比率r(Vld)が、例えば、0.9≦r(Vld)≦1.1の範囲とする。この場合において、制御装置13は、コンデンサ25に劣化が有ると判定したときは、照明灯2の近傍に設けたLED等の情報表示装置12にその判定結果(アラーム)を表示させて、ユーザにそのことを報知する。したがって、ユーザは、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を適格に判定して、新しいコンデンサに交換することで、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   As the deterioration of the capacitor 25 progresses, as shown in FIG. 15, the absolute values of the positive load voltage peak voltage Vld (+) and the negative load voltage peak Vld (−) become non-uniform. That is, the balance between the positive load voltage and the negative load voltage is deteriorated. The load voltage detector 7 detects the peak voltage Vld (+) of the positive load voltage and the peak Vld (−) of the negative load voltage and inputs them to the controller 11. The control unit 11 determines that the capacitor 25 is deteriorated when the balance between the positive load current and the negative load current exceeds a preset reference. As a reference set in advance, a ratio r (Vld) of absolute values of Vld (+) and Vld (−) is, for example, in a range of 0.9 ≦ r (Vld) ≦ 1.1. In this case, when the control device 13 determines that the capacitor 25 is deteriorated, the control device 13 displays the determination result (alarm) on the information display device 12 such as an LED provided in the vicinity of the illuminating lamp 2, and prompts the user. Notify that. Therefore, the user can prevent deterioration of the capacitor 25 used for the MERS 4 properly and replace it with a new capacitor to prevent the burden on the illumination lamp 2 from increasing.

正の負荷電圧及び負の負荷電圧のバランスが悪くなる原因は、コンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPが基準の電圧THを超えたことにあるので、第1の実施の形態と同様に、制御装置13は、ゲート駆動信号G1〜G4によってMERS4のゲート位相角αを制御して、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPを下げることで、ユーザは、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯2を消灯できない状況の場合には、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPによって照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。そして、コンデンサを交換できる環境が整った後や、照明灯2を消灯できる状況になった後に、新しいコンデンサに交換することで、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   The reason why the balance between the positive load voltage and the negative load voltage is deteriorated is that the peak voltage VP of the charging / discharging voltage of the capacitor 25 exceeds the reference voltage TH. Therefore, as in the first embodiment, The control device 13 controls the gate phase angle α of the MERS 4 by using the gate drive signals G1 to G4 to lower the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 that exceeds the reference voltage TH, so that the user has deteriorated. When the environment in which the capacitor can be immediately replaced is not prepared, or when the lamp 2 cannot be immediately turned off, the burden on the lamp 2 due to the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH. Can be tentatively maintained while preventing an increase in the size. Then, after the environment in which the capacitor can be replaced is prepared, or after the lighting lamp 2 can be turned off, it is possible to prevent the burden on the lighting lamp 2 from increasing by replacing the capacitor with a new one. it can.

次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。上記第1の実施の形態、第2の実施の形態、第3の実施の形態においては、それぞれコンデンサ電圧、負荷電流、負荷電圧の検出によってコンデンサ25の劣化を判定したときは、調光量設定部5によって設定された調光量にかかわらず、MERS4に入力するゲート駆動信号G1、G2、G3、G4のゲート位相角αを進めて、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPを下げることで、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯2を消灯できない状況の場合には、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPによって照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を維持する暫定的な制御を行う構成にしたが、第4の実施の形態においては、切替スイッチ31、32、33を制御することで、コンデンサ25が劣化した場合でも、その点灯を暫定的に維持するような制御を行う。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, when the deterioration of the capacitor 25 is determined by detecting the capacitor voltage, the load current, and the load voltage, respectively, the dimming setting is performed. Regardless of the light control amount set by the unit 5, the gate phase angle α of the gate drive signals G1, G2, G3, G4 input to the MERS 4 is advanced, and the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH When the environment in which the deteriorated capacitor can be immediately replaced is not prepared by lowering the peak voltage VP, or when the lighting lamp 2 cannot be immediately turned off, the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH The provisional control for maintaining the lighting is performed while preventing the burden on the illuminating lamp 2 from increasing due to the peak voltage VP. In the form of facilities, by controlling the changeover switch 31, 32, 33, even when the capacitor 25 is deteriorated, and performs control so as to temporarily maintain the lighting.

コンデンサ25が劣化していない通常の動作においては、制御部11は、MERS4を使用して負荷における力率を改善するために、切替スイッチ31及び32をONに維持し、切替スイッチ33をOFFに維持する制御を行うと共に、コンデンサ電圧検出部9、負荷電流検出部8、又は、負荷電圧検出部7のコンデンサ電圧、負荷電流、又は、負荷電圧の検出によって、コンデンサ25の劣化の有無を判定している。   In a normal operation in which the capacitor 25 is not deteriorated, the control unit 11 maintains the changeover switches 31 and 32 and turns the changeover switch 33 OFF in order to improve the power factor in the load using the MERS 4. In addition to performing control to maintain, the capacitor voltage detection unit 9, the load current detection unit 8, or the load voltage detection unit 7 determines whether the capacitor 25 has deteriorated by detecting the capacitor voltage, load current, or load voltage. ing.

制御部11は、コンデンサ電圧検出部9、負荷電流検出部8、又は、負荷電圧検出部7のコンデンサ電圧、負荷電流、又は、負荷電圧の検出によって、コンデンサ25の劣化を判定したときは、切替スイッチ32はONをそのまま維持し、切替スイッチ31はONからOFFに切り替え、切替スイッチ33はOFFからONに切り替えるように制御する。   When the controller 11 determines the deterioration of the capacitor 25 by detecting the capacitor voltage, the load current, or the load voltage of the capacitor voltage detector 9, the load current detector 8, or the load voltage detector 7, the controller 11 switches Control is performed so that the switch 32 remains ON, the changeover switch 31 is changed from ON to OFF, and the changeover switch 33 is changed from OFF to ON.

この結果、MERS4と交流電源3とは切り離され、交流電源3、切替スイッチ33、照明灯2、切替スイッチ32によって閉ループが形成され、交流電源3の電源電圧Vが照明灯2に直接供給される。したがって、ユーザは、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯2を消灯できない状況の場合には、基準の電圧THを超えたコンデンサ25の充放電電圧のピーク電圧VPによって照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。そして、コンデンサを交換できる環境が整った後や、照明灯2を消灯できる状況になった後に、新しいコンデンサに交換することで、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   As a result, the MERS 4 and the AC power source 3 are disconnected, a closed loop is formed by the AC power source 3, the changeover switch 33, the illumination lamp 2, and the changeover switch 32, and the power supply voltage V of the AC power supply 3 is directly supplied to the illumination lamp 2. . Therefore, if the user does not have an environment in which the deteriorated capacitor can be immediately replaced, or if the lighting lamp 2 cannot be immediately turned off, the peak voltage VP of the charge / discharge voltage of the capacitor 25 exceeding the reference voltage TH. Thus, it is possible to temporarily maintain the lighting while preventing the burden on the illumination lamp 2 from increasing. Then, after the environment in which the capacitor can be replaced is prepared, or after the lighting lamp 2 can be turned off, it is possible to prevent the burden on the lighting lamp 2 from increasing by replacing the capacitor with a new one. it can.

本実施の形態によれば、誘導性負荷としての照明灯2と交流電源3との間に接続され、それぞれ制御信号に応じてスイッチング動作を行うMERS4と、このMERS4に駆動信号を入力する制御装置13と、照明灯2の調光量を設定する調光量設定部5とを備え、制御装置13は、コンデンサ電圧検出部6、負荷電流検出部8、又は、負荷電圧検出部7によって検出されたMERS4の特定の状態に応じて、コンデンサ25の劣化の有無を判定するようにしたので、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を適格に判定して、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   According to the present embodiment, MERS 4 that is connected between illuminating lamp 2 and AC power supply 3 as an inductive load and performs a switching operation in accordance with the control signal, and a control device that inputs a drive signal to MERS 4 13 and a dimming amount setting unit 5 for setting the dimming amount of the illuminating lamp 2, and the control device 13 is detected by the capacitor voltage detection unit 6, the load current detection unit 8, or the load voltage detection unit 7. Since the presence or absence of deterioration of the capacitor 25 is determined according to the specific state of the MERS 4, the deterioration of the capacitor 25 used for the MERS 4 is properly determined and the burden on the illumination lamp 2 is increased. It can be prevented in advance.

また、本実施の形態によれば、コンデンサ電圧検出部6は、MERS4のコンデンサ25の充放電電圧Vcのピーク電圧VPを検出し、制御装置13は、充放電電圧Vcのピーク電圧VPがあらかじめ設定された基準の電圧THを超えたときに、コンデンサ25に劣化が有ると判定するようにしたので、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を適格に判定して、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   Moreover, according to this Embodiment, the capacitor voltage detection part 6 detects the peak voltage VP of the charging / discharging voltage Vc of the capacitor | condenser 25 of MERS4, and the control apparatus 13 presets the peak voltage VP of the charging / discharging voltage Vc. Since the capacitor 25 is determined to be deteriorated when the reference voltage TH exceeded, the deterioration of the capacitor 25 used for the MERS 4 is properly determined, and the burden on the illumination lamp 2 increases. Can be prevented beforehand.

また、本実施の形態によれば、負荷電流検出部8は、MERS4から照明灯2に流れる正の負荷電流のピークIm(+)及び負の負荷電流のピークIm(−)を検出し、制御装置13は、正の負荷電流及び負の負荷電流のバランスがあらかじめ設定された基準を超えたときに、コンデンサ25に劣化が有ると判定するようにしたので、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を適格に判定して、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   Further, according to the present embodiment, the load current detection unit 8 detects and controls the positive load current peak Im (+) and the negative load current peak Im (−) flowing from the MERS 4 to the illumination lamp 2. Since the device 13 determines that the capacitor 25 has deteriorated when the balance between the positive load current and the negative load current exceeds a preset reference, the capacitor 25 used for the MERS 4 is deteriorated. It is possible to prevent the burden on the illuminating lamp 2 from increasing as a result of proper determination.

また、本実施の形態によれば、負荷電圧検出部7は、MERS4から照明灯2に出力される正の負荷電圧のピーク電圧Vld(+)及び負の負荷電圧のピークVld(−)を検出し、制御装置13は、正の負荷電圧及び負の負荷電圧のバランスがあらかじめ設定された基準を超えたときに、コンデンサ25に劣化が有ると判定するようにしたので、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を適格に判定して、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止することができる。   Further, according to the present embodiment, the load voltage detector 7 detects the peak voltage Vld (+) of the positive load voltage and the peak Vld (−) of the negative load voltage output from the MERS 4 to the illumination lamp 2. Then, the control device 13 determines that the capacitor 25 has deteriorated when the balance between the positive load voltage and the negative load voltage exceeds a preset reference, and thus the capacitor 25 used for the MERS 4 is determined. Therefore, it is possible to prevent the burden on the illumination lamp 2 from increasing.

また、本実施の形態によれば、制御装置13は、コンデンサ25に劣化が有ると判定したときは、調光量設定部5によって設定された調光量にかかわらず、交流電源3の電源電圧Vに対するゲート駆動信号の位相すなわちゲート位相αを変更するようにしたので、劣化したコンデンサを直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯2を消灯できない状況の場合には、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。   In addition, according to the present embodiment, when the control device 13 determines that the capacitor 25 is deteriorated, the power supply voltage of the AC power supply 3 regardless of the dimming amount set by the dimming amount setting unit 5. Since the phase of the gate drive signal with respect to V, that is, the gate phase α is changed, when there is no environment in which the deteriorated capacitor can be immediately replaced, or when the illumination lamp 2 cannot be turned off immediately, the illumination lamp is used. It is possible to temporarily maintain the lighting while preventing the burden from increasing.

また、本実施の形態によれば、制御装置13は、コンデンサ25に劣化が無いと判定したときは、交流電源3をMERS4に入力するように切替スイッチ31及び32をONに制御し、コンデンサ25に劣化が有ると判定したときは、交流電源13をMERS4に入力せずに照明灯2に直接入力するように、切替スイッチ31をONからOFFに切り替え、切替スイッチ33をOFFからONに切り替えるようにしたので、劣化したコンデンサ25を直ちに交換できる環境が整っていない場合や、直ちに照明灯2を消灯できない状況の場合には、照明灯2にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながら、その点灯を暫定的に維持することができる。   Further, according to the present embodiment, when it is determined that the capacitor 25 is not deteriorated, the control device 13 controls the changeover switches 31 and 32 to be ON so that the AC power supply 3 is input to the MERS 4, and the capacitor 25 When it is determined that there is deterioration, the selector switch 31 is switched from ON to OFF and the selector switch 33 is switched from OFF to ON so that the AC power supply 13 is directly input to the illumination lamp 2 without being input to the MERS 4. Therefore, when the environment in which the deteriorated capacitor 25 can be immediately replaced is not prepared, or when the illumination lamp 2 cannot be immediately turned off, the burden on the illumination lamp 2 is prevented from increasing. The lighting can be temporarily maintained.

また、本実施の形態によれば、制御装置13がコンデンサ25に劣化が有ると判定した場合に、その判定結果の情報を表示する情報表示部12を有するようにしたので、MERS4に使用するコンデンサ25の劣化を迅速且つ容易に判定することができる。   In addition, according to the present embodiment, when the control device 13 determines that the capacitor 25 is deteriorated, the information display unit 12 that displays information on the determination result is provided, so the capacitor used for the MERS 4 The degradation of 25 can be determined quickly and easily.

尚、上記各実施の形態においては、調光量設定部5及び情報表示部12は、別個の構成として説明したが、調光量設定部5及び情報表示部12を壁等に設けられた操作パネルに一体に組み込むような構成にしてもよい。この場合には、LEDのみならず、コンデンサ25の劣化の度合いを数値や画像によって表示可能なLCD(液晶表示パネル)やその他の画像表示装置によって情報表示部12を構成することができる。   In each of the above embodiments, the dimming amount setting unit 5 and the information display unit 12 have been described as separate configurations, but the dimming amount setting unit 5 and the information display unit 12 are provided on a wall or the like. You may make it the structure integrated in a panel integrally. In this case, the information display unit 12 can be configured not only by the LED but also by an LCD (liquid crystal display panel) or other image display device that can display the degree of deterioration of the capacitor 25 by numerical values or images.

また、情報表示部12として、照明灯2の近傍又は操作パネルにLEDを設けた場合において、コンデンサ25の劣化を点滅によって報知してもよい。さらに、コンデンサ25の劣化の度合いをLEDの点滅速度で表すようにしてもよい。この場合には、コンデンサ25の劣化が進むほど点滅速度が速くなるので、ユーザに対して部品交換の緊急性を適切に報知することができる。   Further, when the information display unit 12 is provided with an LED in the vicinity of the illumination lamp 2 or on the operation panel, the deterioration of the capacitor 25 may be notified by blinking. Further, the degree of deterioration of the capacitor 25 may be expressed by the blinking speed of the LED. In this case, since the blinking speed increases as the deterioration of the capacitor 25 progresses, the urgency of parts replacement can be appropriately notified to the user.

また、上記各実施の形態においては、負荷電圧検出部8、負荷電圧検出部7、コンデンサ電圧検出部9のいずれか1つの検出信号によってコンデンサ25の劣化を判定する構成にしたが、コンデンサ電圧検出部6、負荷電流検出部8、及び、負荷電圧検出部7からの3つの検出信号によってコンデンサ25の劣化を判定するようにしてもよい。この場合には、MERS4の特定の総合的な状態に応じてコンデンサ25の劣化の有無を極めて正確に判定することができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the deterioration of the capacitor 25 is determined by any one of the detection signals of the load voltage detection unit 8, the load voltage detection unit 7, and the capacitor voltage detection unit 9, but the capacitor voltage detection The deterioration of the capacitor 25 may be determined based on three detection signals from the unit 6, the load current detection unit 8, and the load voltage detection unit 7. In this case, the presence or absence of deterioration of the capacitor 25 can be determined very accurately according to the specific overall state of the MERS 4.

また、上記各実施の形態においては、負荷電流や負荷電圧のバランスをピーク値によって比較したが、実効値によってバランスを比較するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the balance of the load current and the load voltage is compared by the peak value, but the balance may be compared by an effective value.

本発明の照明灯制御装置によれば、制御装置は、コンデンサ電圧検出部、負荷電流検出部、又は、負荷電圧検出部によって検出された磁気エネルギー回生スイッチの特定の状態に応じてコンデンサの劣化の有無を判定するようにしたので、磁気エネルギー回生スイッチに使用するコンデンサの劣化を適格に判定して、照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止するあらゆるシステムに有用である。   According to the illuminating lamp control device of the present invention, the control device is capable of degrading the capacitor according to the specific state of the magnetic energy regeneration switch detected by the capacitor voltage detection unit, the load current detection unit, or the load voltage detection unit. Since the presence / absence is determined, it is useful for any system that appropriately determines the deterioration of the capacitor used in the magnetic energy regenerative switch and prevents the burden on the illumination lamp from increasing.

本発明の照明灯制御装置に関わる実施の形態を示す照明灯システム内部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure inside the illumination light system which shows embodiment in connection with the illumination light control apparatus of this invention. 本実施の形態に関わる交流電源の電源電圧とMERSを制御するゲート駆動信号との関係を端的に示すタイミング説明図である。(a)電源電圧のタイミング説明図(b)ゲート位相角(0°<α≦90°)設定時のゲート駆動信号のタイミング説明図(c)ゲート位相角(90°<α<180°)設定時のゲート駆動信号のタイミング説明図It is timing explanatory drawing which shows simply the relationship between the power supply voltage of the alternating current power supply in connection with this Embodiment, and the gate drive signal which controls MERS. (A) Timing diagram of power supply voltage (b) Gate drive signal timing diagram when gate phase angle (0 ° <α ≦ 90 °) is set (c) Gate phase angle (90 ° <α <180 °) setting Timing diagram of the gate drive signal at the time ゲート位相角(α=0°)設定時に関わるMERS内部の動作を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement inside MERS in connection at the time of a gate phase angle ((alpha) = 0 degree) setting. ゲート位相角(0°<α≦90°)設定時に関わる電源電圧、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧及び負荷電圧との関係を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship with the power supply voltage, gate drive signal, capacitor voltage, and load voltage in connection with the gate phase angle (0 ° <α ≦ 90 °) setting. ゲート位相角(0°<α≦90°)設定時に関わるMERS内部の動作を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement inside MERS in connection at the time of a gate phase angle (0 degree <(alpha) <= 90 degree) setting. ゲート位相角(0°<α≦90°)設定時に関わるMERS内部の動作を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement inside MERS in connection at the time of a gate phase angle (0 degree <(alpha) <= 90 degree) setting. ゲート位相角(90°<α<180°)設定時に関わる電源電圧、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧及び負荷電圧との関係を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows simply the relationship between the power supply voltage, gate drive signal, capacitor voltage, and load voltage in connection with the setting of the gate phase angle (90 ° <α <180 °). ゲート位相角(90°<α<180°)設定時に関わるMERS内部の動作を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement inside MERS in connection at the time of a gate phase angle (90 degrees <(alpha) <180 degrees) setting. ゲート位相角(90°<α<180°)設定時に関わるMERS内部の動作を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement inside MERS in connection at the time of a gate phase angle (90 degrees <(alpha) <180 degrees) setting. ゲート位相角(90°<α<180°)設定時に関わるMERS内部の動作を端的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement inside MERS in connection at the time of a gate phase angle (90 degrees <(alpha) <180 degrees) setting. コンデンサが正常な場合のMERSに入力する駆動信号とコンデンサ電圧との関係を端的に示す図である。It is a figure which shows simply the relationship between the drive signal input into MERS when a capacitor | condenser is normal, and a capacitor | condenser voltage. 第1の実施の形態においてコンデンサの劣化の判定方法を説明するためのMERSの特定の状態を端的に示す波形図である。It is a wave form diagram which shows briefly the specific state of MERS for demonstrating the determination method of deterioration of a capacitor in a 1st embodiment. 基準の電圧THを超えたコンデンサの充放電電圧によって照明灯にかかる負担が大きくなるのを未然に防止しながらその点灯を維持するための説明図である。It is explanatory drawing for maintaining the lighting, preventing beforehand that the burden concerning an illumination lamp becomes large by the charging / discharging voltage of the capacitor | condenser exceeding the reference voltage TH. 第2の実施の形態においてコンデンサの劣化の判定方法を説明するためのMERSの特定の状態を端的に示す波形図である。It is a wave form diagram which shows briefly the specific state of MERS for demonstrating the determination method of deterioration of a capacitor in a 2nd embodiment. 第3の実施の形態においてコンデンサの劣化の判定方法を説明するためのMERSの特定の状態を端的に示す波形図である。It is a wave form diagram which shows briefly the specific state of MERS for demonstrating the determination method of deterioration of a capacitor in a 3rd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 照明灯システム(照明灯制御装置)
2 照明灯
3 交流電源
4 MERS(磁気エネルギー回生スイッチ)
5 調光量設定部(調光量設定手段)
6 電源電圧検出部
7 負荷電圧検出部(負荷電圧検出手段)
8 負荷電流検出部(負荷電流検出手段)
9 コンデンサ電圧検出部(コンデンサ電圧検出手段)
10 電源位相検出部
11 制御部
12 情報表示部(情報表示手段)
13 制御装置
31 切替スイッチ(切替手段)
32 切替スイッチ(切替手段)
33 切替スイッチ(切替手段)



1 Illumination lamp system (illumination lamp control device)
2 Lighting 3 AC power 4 MERS (Magnetic energy regeneration switch)
5 Light control amount setting section (light control light setting means)
6 Power supply voltage detector 7 Load voltage detector (load voltage detector)
8 Load current detector (load current detection means)
9 Capacitor voltage detector (capacitor voltage detector)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power supply phase detection part 11 Control part 12 Information display part (information display means)
13 Controller 31 Changeover switch (switching means)
32 changeover switch (switching means)
33 changeover switch (switching means)



Claims (7)

誘導性負荷としての照明灯と交流電源との間に接続され、それぞれ駆動信号に応じてスイッチング動作を行う第1ないし第4の半導体スイッチング素子及び前記照明灯によって発生される磁気エネルギーを吸収して回生させるコンデンサを有し、前記交流電源の電源電圧を調整して前記照明灯を点灯するための負荷電力を出力する磁気エネルギー回生スイッチと、この磁気エネルギー回生スイッチに駆動信号を入力する制御装置と、前記照明灯の調光量を設定する調光量設定手段とを備え、前記制御装置は、前記調光量設定手段によって設定された調光量に応じた負荷電力を出力させるべく、前記交流電源に対する駆動信号の位相を制御する照明灯制御装置であって、
前記制御装置は、
前記磁気エネルギー回生スイッチの特定の状態を検出する状態検出手段を備え、この状態検出手段によって検出された特定の状態に応じて前記コンデンサの劣化の有無を判定することを特徴とする照明灯制御装置。
Absorbing the magnetic energy generated by the first to fourth semiconductor switching elements connected between the illuminating lamp as an inductive load and the AC power source and performing the switching operation according to the driving signal and the illuminating lamp, respectively. A magnetic energy regenerative switch that has a capacitor to regenerate, outputs a load power for adjusting the power supply voltage of the AC power supply to light the illumination lamp, and a control device that inputs a drive signal to the magnetic energy regenerative switch; , A dimming amount setting means for setting the dimming amount of the illumination light, and the control device outputs the load power according to the dimming amount set by the dimming amount setting means. An illumination lamp control device that controls the phase of a drive signal with respect to a power supply,
The controller is
An illuminating lamp control device comprising: a state detecting unit that detects a specific state of the magnetic energy regenerative switch; and determining whether or not the capacitor has deteriorated according to the specific state detected by the state detecting unit. .
前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチの前記コンデンサの充放電電圧の状態を検出し、前記制御装置は、前記充放電の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定することを特徴とする請求項1記載の照明灯制御装置。   The state detection means detects a state of charge / discharge voltage of the capacitor of the magnetic energy regenerative switch, and the control device deteriorates to the capacitor when the state of charge / discharge exceeds a preset reference. The illumination lamp control device according to claim 1, wherein the illumination lamp control device determines that there is a lamp. 前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチから前記照明灯に流れる負荷電流の状態を検出し、前記制御装置は、前記負荷電流の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定することを特徴とする請求項1記載の照明灯制御装置。   The state detection means detects a state of a load current flowing from the magnetic energy regeneration switch to the illuminating lamp, and the control device applies a current to the capacitor when the state of the load current exceeds a preset reference. The illumination light control device according to claim 1, wherein it is determined that there is deterioration. 前記状態検出手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチから前記照明灯に出力される負荷電圧の状態を検出し、前記制御装置は、前記負荷電圧の状態があらかじめ設定された基準を超えたときに、前記コンデンサに劣化が有ると判定することを特徴とする請求項1記載の照明灯制御装置。   The state detection means detects a state of a load voltage output from the magnetic energy regeneration switch to the illuminating lamp, and the control device detects the load voltage when the load voltage state exceeds a preset reference. 2. The illuminating lamp control device according to claim 1, wherein it is determined that the capacitor is deteriorated. 前記制御装置は、前記コンデンサに劣化が有ると判定したときは、前記調光量設定手段によって設定された調光量にかかわらず、前記交流電源に対する駆動信号の位相を変更することを特徴とする請求項1、2、3、又は4記載の照明灯制御装置。   When determining that the capacitor is deteriorated, the control device changes the phase of the drive signal to the AC power supply regardless of the dimming amount set by the dimming amount setting means. The illumination light control device according to claim 1, 2, 3, or 4. 前記制御装置の制御に応じて、前記交流電源を前記磁気エネルギー回生スイッチに入力するか又は前記照明灯に直接入力するかを切り替える切替手段を備え、前記制御装置は、前記コンデンサに劣化が無いと判定したときは、前記交流電源を前記磁気エネルギー回生スイッチに入力するように前記切替手段を制御し、前記コンデンサに劣化が有ると判定したときは、前記交流電源を前記照明灯に直接入力するように前記切替手段を制御することを特徴とする請求項1、2、3、又は4記載の照明灯制御装置。   In accordance with the control of the control device, it comprises switching means for switching whether to input the AC power source to the magnetic energy regeneration switch or directly to the illuminating lamp, and the control device has no deterioration in the capacitor When it is determined, the switching means is controlled to input the AC power source to the magnetic energy regenerative switch, and when it is determined that the capacitor is deteriorated, the AC power source is directly input to the illumination lamp. The illuminating lamp control device according to claim 1, wherein the switching means is controlled. 前記制御装置が前記コンデンサに劣化が有ると判定した場合に、その判定結果の情報を表示する情報表示手段を有することを特徴とする請求項1、2、3、又は4記載の照明灯制御装置。



5. The illuminating lamp control device according to claim 1, further comprising information display means for displaying information of a determination result when the control device determines that the capacitor is deteriorated. .



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