JP2011108518A - 放電灯点灯装置及びコンデンサ寿命判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直流を平滑するコンデンサの寿命を精度良く判定することができる放電灯点灯装置及びコンデンサ寿命判定方法を提供する。
【解決手段】平滑コンデンサ電圧検出回路５はコンデンサ電圧ＶＤＣを検出し、電圧変化量検出回路６は放電ランプ１０の始動時のコンデンサ電圧ＶＤＣの変化量を検出し、比較回路８は放電ランプ１０の始動時に電圧変化量検出回路６で検出された電圧変化量ΔＶと平滑コンデンサ３が寿命となったときの電圧変化量に応じた電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆを比較し、電圧変化量ΔＶが電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆ以上であれば、平滑コンデンサ３が寿命であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源をコンデンサ（電解コンデンサ）で平滑して直流電圧を出力する電源装置を備えた放電灯点灯装置及び該装置に設けられたコンデンサの寿命を判定するコンデンサ寿命判定方法に関する。

従来、特許文献１や特許文献２にも記載されているように、直流電源を平滑するコンデンサの電気的な特性を検出して寿命を判断する方法が案出されている。すなわち、特許文献１には、放電灯点灯装置内のコンデンサの容量が寿命末期に低下することにより、充放電の時間が初期に比べて短くなることを検出して寿命を判定する技術が開示されている。特許文献２には、コンデンサの放電時間を計測するカウンタを備えて、計測した放電時間が基準となる放電時間よりも短くなったときに、コンデンサが交換時期である旨を表示器で表示する技術が開示されている。

特開２００６−２３６６６６号 特開平７−１６３０４５号

しかしながら、特許文献１に記載されている電源投入時にコンデンサの電圧を検出する方法では、電源投入の位相角により波形が異なることを考慮していないため 、コンデンサの端子電圧を正確に検出することができない。また、この文献には、力率改善回路（ＰＦＣ（Power Factor Control）回路）に対応する検出回路が開示されていない。特許文献２に記載されている電源遮断時にコンデンサの端子電圧を検出する方法では、電源遮断時においてコンデンサの特性を検知するので、コンデンサの動作中における容量抜け等の異常を検知することができない。このように、特許文献１及び２に記載された技術では、コンデンサの寿命を精度良く判定することは困難である。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、直流を平滑するコンデンサの寿命を精度良く判定することができる放電灯点灯装置及びコンデンサ寿命判定方法を提供することを目的とする。

本発明の放電灯点灯装置は、交流電源を整流する整流器と、前記整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出手段と、前記平滑コンデンサの両端電圧を電源として動作するインバータ回路と、前記インバータ回路によって駆動される放電ランプと、前記放電ランプの始動時の前記平滑コンデンサの両端電圧の変化量を検出する電圧変化量検出手段と、前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出手段で検出された電圧変化量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの電圧変化量に応じた電圧変化比較基準値を比較し、その比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定手段と、を備えた。

上記構成によれば、放電ランプの始動時のインピーダンス変化を利用して、平滑コンデンサの特性変化を検出し、平滑コンデンサの寿命を判定するので、特別な負荷変動手段が無くても感度良く平滑コンデンサの特性変化を検出でき、平滑コンデンサの寿命を精度良く判定することができる。

上記構成において、前記電圧変化量検出手段は、前記放電ランプの始動時における前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値を検出し、検出した最低値に基づいて前記平滑コンデンサの両端電圧の変化量を検出する。

上記構成において、前記交流電源の電圧位相を検出する電源電圧位相検出手段を備え、前記電圧変化量検出手段は、前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値を検出したときの前記電源電圧位相検出手段で検出された電圧位相に基づいて前記電圧変化比較基準値を補正する。

上記構成によれば、放電ランプ始動のタイミングのばらつきによる誤差を少なくでき、さらに精度良く平滑コンデンサの寿命を判定することができる。

本発明の放電灯点灯装置は、交流電源を整流する整流器と、前記整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出手段と、前記平滑コンデンサの両端電圧を電源として動作するインバータ回路と、前記インバータ回路によって駆動される放電ランプと、前記放電ランプの始動時の前記平滑コンデンサの両端電圧が所定の電圧まで低下するまでの時間を検出する電圧変化量検出手段と、前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出手段で検出された時間と前記平滑コンデンサが寿命となったときの電圧低下時間に応じた電圧変化比較基準値を比較し、その比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定手段と、を備えた。

上記構成によれば、平滑コンデンサの両端電圧の低下時間でコンデンサ容量の変化を検知するようにしたので、平滑コンデンサの両端電圧の最低値を検出することでコンデンサ容量の変化を検知する場合と同様に、精度良く平滑コンデンサの寿命を判定することができる。

本発明の放電灯点灯装置は、交流電源を整流する整流器と、前記整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、前記整流器と前記平滑コンデンサの間に介挿される力率改善回路と、前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出手段と、前記平滑コンデンサの両端電圧を電源として動作するインバータ回路と、前記インバータ回路によって駆動される放電ランプと、前記放電ランプの始動時における前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値と最高値を検出し、検出した前記最低値から前記平滑コンデンサの両端電圧の低下量を検出するとともに、検出した前記最高値から前記平滑コンデンサの両端電圧の増加量を検出する電圧変化量検出手段と、前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出手段で検出された前記平滑コンデンサの両端電圧の低下量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの低下量に応じた第１の電圧変化比較基準値を比較するとともに、前記平滑コンデンサの両端電圧の増加量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの増加量に応じた第２の電圧変化比較基準値を比較し、それらの比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定手段と、を備えた。

上記構成によれば、平滑コンデンサの両端電圧の低下と増加の双方で寿命判定を行うので、力率改善回路のフィードバック制御によるオーバーシュートが生じても誤判定することなく精度良く平滑コンデンサの寿命を判定することができる。

上記構成において、前記交流電源の電圧位相を検出する電源電圧位相検出手段を備え、前記電圧変化量検出手段は、前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値を検出したときの前記電源電圧位相検出手段で検出された電圧位相に基づいて前記第１の電圧変化比較基準値を補正する。

上記構成によれば、放電ランプ始動のタイミングのばらつきによる誤差を少なくでき、さらに精度良く平滑コンデンサの寿命を判定することができる。

本発明の照明装置は、上記放電灯点灯装置を備えた。

上記構成によれば、平滑コンデンサの寿命を精度良く判定することができる照明装置を提供でき、常の効率の良い照明が可能となる。

本発明のコンデンサ寿命判定方法は、交流電源を整流する整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサ備える放電灯点灯装置における前記平滑コンデンサの寿命を判定するコンデンサ寿命判定方法であって、前記放電ランプの始動時の前記平滑コンデンサの両端電圧の変化量を検出する電圧変化量検出工程と、前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出工程で検出された電圧変化量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの電圧変化量に応じた電圧変化比較基準値を比較し、その比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定工程と、を備えた。

上記方法によれば、放電ランプの始動時のインピーダンス変化を利用して、平滑コンデンサの特性変化を検出し、平滑コンデンサの寿命を判定するので、特別な負荷変動手段が無くても感度良く平滑コンデンサの特性変化を検出でき、平滑コンデンサの寿命を精度良く判定することができる。

本発明は、放電灯点灯装置における平滑コンデンサの寿命を精度良く判定することができる。

本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の回路構成図 図１の放電灯点灯装置の放電ランプ始動時のコンデンサ電圧ＶＤＣを示す波形図 図１の放電灯点灯装置の動作を説明するための波形図 本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の回路構成図 図４の放電灯点灯装置の放電ランプ始動時のコンデンサ電圧ＶＤＣと交流電源を示す波形図 本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の回路構成図 図６の放電灯点灯装置の放電ランプ始動時のコンデンサ電圧ＶＤＣを示す波形図 本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置の回路構成と上位制御装置を示す図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。同図において、本実施の形態の放電灯点灯装置１は、ダイオードブリッジ２と、平滑コンデンサ（電解コンデンサ）３と、抵抗４と、平滑コンデンサ電圧検出回路（ＤＥＴ）５と、電圧変化量検出回路（ΔＶ）６と、電圧変化比較基準値発生回路（ＲＥＦ）７と、比較回路（ＣＭＰ）８と、インバータ回路９とを備える。本実施の形態では、平滑コンデンサ電圧検出回路５、電圧変化量検出回路６、電圧変化比較基準値発生回路７及び比較回路８をマイクロコンピュータ（以下、マイコンと呼ぶ）１５で実現している。

ダイオードブリッジ２は、交流電源ＰＳを全波整流して直流電源を出力する。平滑コンデンサ３は、ダイオードブリッジ２から出力される直流電源を平滑する。抵抗４は、平滑コンデンサ３の両端電圧の検出に用いられるものであり、一端が平滑コンデンサ３の高圧側に接続され、他端が平滑コンデンサ電圧検出回路５の２つの入力端の一方に接続される。平滑コンデンサ電圧検出回路５は、抵抗４の両端に発生する電圧をから平滑コンデンサ３の両端電圧（以下、“コンデンサ電圧”と呼ぶ）ＶＤＣを検出する。

電圧変化量検出回路６は、平滑コンデンサ電圧検出回路５で検出されたコンデンサ電圧ＶＤＣを取り込んでその初期値を求める。この場合、コンデンサ電圧ＶＤＣを数１００μｓｅｃ程度の周期で取り込んでＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換を行う。複数のＡ／Ｄ変換データが得られると、これらのＡ／Ｄ変換データからコンデンサ電圧ＶＤＣの初期値の平均値を求める。また、電圧変化量検出回路６は、インバータ回路９からの始動モード信号ＩＧＮを受け取ると、Ａ／Ｄ変換周期を短くし（数１０μｓｅｃ程度）、コンデンサ電圧ＶＤＣを高速に取り込む。そして、取り込んだＡ／Ｄ変換データからコンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を求める。コンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を求めた後、求めた平均値と最低値から電圧変化量ΔＶを求める。つまり、放電ランプ（蛍光ランプ、ＨＩＤ：High Intensity Discharge Lamp等）１０の始動時のインピーダンス変化によって生じたコンデンサ電圧ＶＤＣの変化量を求める。この電圧変化量ΔＶは電圧値として出力される。

ここで、電解コンデンサのコンデンサ電圧の変化量は、電解コンデンサの静電容量に反比例するので、本実施の形態の放電灯点灯装置１の使用時間が経過して平滑コンデンサ３の静電容量が低下して行くと、コンデンサ電圧ＶＤＣの変化量が大きくなる。図２は電源投入直後の平滑コンデンサ３のコンデンサ電圧ＶＤＣを示す波形図である。この図において、ｖ１は正常時の波形、ｖ２は寿命時の波形であり、寿命時になると正常時に比べて電圧降下量が大きくなるのが分かる。

図１に戻り、電圧変化比較基準値発生回路７は、平滑コンデンサ３が寿命となったときのコンデンサ電圧ＶＤＣに対応する電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆを出力する。比較回路８は、電圧変化量検出回路６から出力された電圧変化量ΔＶと電圧変化比較基準値発生回路７から出力された電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆを比較し、電圧変化量ΔＶが電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆ以上であれば、平滑コンデンサ３が寿命であると判定する。比較回路８は、平滑コンデンサ３が寿命であると判定するとインバータ起動信号ＥＮを出力せず、インバータ回路９を停止状態にする。なお、インバータ回路９を完全に停止させるのではなくインバータ回路９の出力を低下させるようにしてもよい。

なお、マイコン１５がＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリを備える場合、インバータ回路９の動作時間を記憶しておき、寿命となる動作時間範囲内で寿命を判定したかを照合することで寿命の誤判定を防止することもできる。

インバータ回路９は、電源投入に伴って直流電圧が印加されると、最初に予熱動作ＰＲＥＨＥＡＴを開始して放電ランプ１０のフィラメントを加熱する。そして、所定の予熱時間が経過すると、インバータ回路９はインバータ動作周波数ｆｉｎｖを徐々に低下させてＬＣ共振作用により放電ランプ１０に高電圧を印加する。また、このときマイコン１５へ始動モード信号ＩＧＮを出力する。そして、所定の始動時間が経過すると、インバータ回路９は、インバータ動作周波数ｆｉｎｖを定常時の周波数に切り替える。また、このときマイコン１５への始動モード信号ＩＧＮの出力を止めて、定常点灯モードになったことを知らせる。

なお、上記ダイオードブリッジ２は整流器に対応する。また、上記平滑コンデンサ電圧検出回路５は平滑コンデンサ電圧検出手段に対応する。また、上記電圧変化量検出回路６は電圧変化量検出手段に対応する。また、上記電圧変化比較基準値発生回路７と比較回路８は平滑コンデンサ寿命判定手段を構成する。また、放電灯点灯装置１と放電ランプ１０は照明装置１００を構成する。

次に、図３に示す動作波形図を参照しながら上記構成の放電灯点灯装置１の動作を説明する。図３において、“ｆｉｎｖ”はインバータ動作周波数を示す波形図、“ＩＬＡ”はランプ電流を示す波形図、“ＶＤＣ”はコンデンサ電圧を示す波形図、“ＩＧＮ”は始動モード信号を示す波形図である。“Ａ／Ｄ”はＡ／Ｄ変換のタイミングを示す波形図である。

交流電源ＰＳが投入されると、平滑コンデンサ３が交流電源ＰＳのピーク電圧付近まで充電される。また、交流電源ＰＳが投入されることでマイコン１５が起動し、インバータ回路９の動作状態を確認する。インバータ回路９は交流電源ＰＳの投入直後から予熱動作ＰＲＥＨＥＡＴを開始し、放電ランプ１０のフィラメントを加熱する。マイコン１５はインバータ回路９の動作状態を確認した後、コンデンサ電圧ＶＤＣを周期的に取り込んでＡ／Ｄ変換し、コンデンサ電圧ＶＤＣの初期値を求める。そして、複数の初期値を求めた後、それらを平均して平均値を求める。

所定の予熱時間が経過すると、インバータ回路９はインバータ動作周波数ｆｉｎｖを徐々に低下させ、ＬＣ共振作用により放電ランプ１０に高電圧を印加する。また同時にマイコン１５へ始動モード信号ＩＧＮを出力する。マイコン１５は、インバータ回路９から出力された始動モード信号ＩＧＮを受け取ると、Ａ／Ｄ変換周期を短くし、コンデンサ電圧ＶＤＣを高速で取り込む。そして、Ａ／Ｄ変換データからコンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を求める。

その後、放電ランプ１０のランプ電圧がランプ始動電圧付近になると、時刻ｔ２で放電ランプ１０が始動し、インバータ回路９への入力電流が増加してコンデンサ電圧ＶＤＣが瞬間的に低下する。所定の始動時間が経過した後の時刻ｔ４でインバータ回路９はインバータ動作周波数ｆｉｎｖを定常時の周波数に切り替える。また同時にマイコン１５への始動モード信号ＩＧＮの出力を止め、定常点灯モードとなったことを知らせる。

マイコン１５は、インバータ回路９から定常点灯モードとなった知らせを受けると、コンデンサ電圧ＶＤＣのＡ／Ｄ変換動作を停止する。次いで、求めたコンデンサ電圧ＶＤＣの平均値と最低値とから放電ランプ１０の始動時のインピーダンス変化によって生じたコンデンサ電圧ＶＤＣの変化量を求める。ここで、コンデンサ電圧の変化量は、電解コンデンサの静電容量に反比例するので、本実施の形態の放電灯点灯装置１の使用時間が経過して電解コンデンサの容量が低下して行くと電圧の変化量が大きくなる。

次いで、マイコン１５は、求めた電圧変化量ΔＶと電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆを比較し、電圧変化量ΔＶが電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆ以上であれば、平滑コンデンサ３が寿命であると判定する。マイコン１５は平滑コンデンサ３が寿命であると判定すると、インバータ起動信号ＥＮを出力せず、インバータ回路９を停止状態にする。

このように本実施の形態の放電灯点灯装置１は、放電ランプ１０の始動時のインピーダンス変化を利用して平滑コンデンサ３の特性変化を検知し、平滑コンデンサ３の寿命を判定するので、特別な負荷変動手段が無くても感度良く平滑コンデンサ３の特性変化を検知でき、これによって平滑コンデンサの寿命を精度良く判定することができる。また、特別な負荷変動手段を使用しない分、コストアップを低く抑えることができる。

なお、本実施の形態では、コンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を検出することでコンデンサ容量の変化を検知するようにしたが、電圧の最低値でなくとも電圧の低下時間でも検知することが可能である。すなわち、平滑コンデンサ３の容量が小さくなるとコンデンサ電圧ＶＤＣの低下速度が速くなって低下する時間が短くなるので、予熱モードでのコンデンサ電圧ＶＤＣから所定の電圧だけ低下するまでの所要時間を検知すればよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。なお、この図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図４において、本実施の形態の放電灯点灯装置２０は、実施の形態１の放電灯点灯装置１と同様の構成に電源電圧位相検出回路（ＰＨＤ）１１を追加したものである。電源電圧位相検出回路（ＰＨＤ）１１は、交流電源の電圧位相を検出し、その結果を電圧変化比較基準値発生回路７Ａへ出力する。電圧変化比較基準値発生回路７Ａは、電源電圧位相検出回路１１の出力をＡ／Ｄ変換して交流電源の位相状態をモニタし、位相状態に応じて電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆの値を変える。この詳細については後述する。

なお、上記電源電圧位相検出回路１１と電圧変化比較基準値発生回路７Ａは、各回路５、６及び８とともにマイコン１５Ａを構成する。また、電源電圧位相検出回路１１は電源電圧位相検出手段に対応する。また、放電灯点灯装置２０と放電ランプ１０は照明装置１１０を構成する。

次に、上記構成の放電灯点灯装置２０の動作を説明する。なお、マイコン１５Ａを構成する各回路５、６、７Ａ、８及び１１の動作は上述した通りであるので、本実施の形態の動作説明においてはマイコン１５Ａ自体を主語した記載とする。

交流電源ＰＳが投入されると、平滑コンデンサ３が交流電源ＰＳのピーク電圧付近まで充電される。また、交流電源ＰＳが投入されることでマイコン１５Ａが起動し、インバータ回路９の動作状態を確認する。インバータ回路９は交流電源ＰＳの投入直後から予熱動作ＰＲＥＨＥＡＴを開始し、放電ランプ１０のフィラメントを加熱する。マイコン１５Ａはインバータ回路９の動作状態を確認にした後、コンデンサ電圧ＶＤＣを周期的に取り込んでＡ／Ｄ変換し、コンデンサ電圧ＶＤＣの初期値を求める。そして、複数の初期値を求めた後、それらを平均して平均値を求める。

インバータ回路９は、所定の予熱時間が経過すると、インバータ動作周波数ｆｉｎｖを徐々に低下させ、ＬＣ共振作用により放電ランプ１０に高電圧を印加する。また同時にマイコン１５Ａへ始動モード信号ＩＧＮを出力する。マイコン１５Ａはインバータ回路９から出力された始動モード信号ＩＧＮを受け取ると、Ａ／Ｄ変換周期を短くし、コンデンサ電圧ＶＤＣを高速で取り込む。そして、Ａ／Ｄ変換データからコンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を求める。

また、マイコン１５Ａは、電源電圧位相検出回路１１の出力をＡ／Ｄ変換し、交流電源ＰＳの位相状態をモニタする。放電ランプ１０のランプ電圧がランプ始動電圧付近になると放電ランプ１０が始動し、インバータ回路９への入力電流が増加してコンデンサ電圧ＶＤＣが瞬間的に低下する。マイコン１５Ａは、コンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を検出するごとに、そのときの電源電圧位相θｉを記憶する。図５は電源投入直後の平滑コンデンサ３のコンデンサ電圧ＶＤＣと交流電源ＰＳの出力を示す波形図である。この図において、時刻ｔ２で放電ランプ１０が始動した後、コンデンサ電圧ＶＤＣが低下して最低値となる時刻ｔ３における電源電圧位相θｉが記憶される。

所定の始動時間が経過すると、インバータ回路９は、インバータ動作周波数ｆｉｎｖを定常時の周波数に切り替える。また同時にマイコン１５Ａへの始動モード信号ＩＧＮの出力を止め、定常点灯モードとなったことを知らせる。

マイコン１５Ａは、インバータ回路９から定常点灯モードとなった知らせを受けると、コンデンサ電圧ＶＤＣ及び電源位相検知のＡ／Ｄ変換動作を停止する。次いで、求めたコンデンサ電圧ＶＤＣの平均値と最低値とから放電ランプ１０の始動時のインピーダンス変化によって生じたコンデンサ電圧ＶＤＣの変化量を求める。ここで、上述したようにコンデンサ電圧の変化量は電解コンデンサの静電容量に反比例するので、本実施の形態の放電灯点灯装置２０の使用時間が経過して電解コンデンサの容量が低下して行くと電圧の変化量が大きくなる。

マイコン１５Ａは、求めた電圧変化量ΔＶと電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆを比較し、電圧変化量ΔＶが電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆ以上であれば、平滑コンデンサ３が寿命であると判定する。マイコン１５Ａは、平滑コンデンサ３が寿命であると判定すると、インバータ起動信号ＥＮを出力せず、インバータ回路９を停止状態にする。

また、マイコン１５Ａは、コンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を検知したときの電源電圧位相θｉの電圧変化量の補正を行う。放電ランプ１０が始動した瞬間のコンデンサ電圧の低下は交流電源ＰＳの位相により変化する。すなわち、交流電源ＰＳのピーク付近（位相９０度）ではインバータ電流が急に増加しても交流電源ＰＳからの供給が大きいので、コンデンサ電圧ＶＤＣの低下が少ないが、交流電源ＰＳの０Ｖ付近（位相０又は１８０度）では交流電源ＰＳからの電源供給がないので、コンデンサ電圧ＶＤＣの変化が大きくなる。さらに、放電ランプ１０の始動がいつ起こるか分からないので、始動時のコンデンサ電圧ＶＤＣの低下のレベルがばらつくことがある。

そこで、放電ランプ１０が始動した時点の電源電圧位相を検知することで平滑コンデンサ３の寿命時の電圧変化レベルの補正を行う。例えば、交流電源ＰＳのピーク付近では、電圧変化の寿命判定レベルを低くし、電源の０Ｖ付近では寿命レベル判定を高くする。すなわち、マイコン１５Ａは、基準電圧変化量Ｖｒｅｆを交流電源ＰＳのピーク付近では小さくなるように補正し、電源の０Ｖ付近では大きくなるように補正する。なお、この補正値は、ダイオードブリッジ２の前段に挿入するフィルタ回路（図示略）などを考慮して設定する。

このように本実施の形態の放電灯点灯装置２０は、交流電源ＰＳの電源電圧位相を検出して、ピーク付近（位相９０度）では、電圧変化量ΔＶと比較する電圧変化比較基準値Ｖｒｅｆを小さくなるように補正し、０Ｖ付近（位相０又は１８０度）では、大きくなるように補正するので、放電ランプ１０の始動タイミングのばらつきがあっても、平滑コンデンサ３の寿命を精度よく判定することができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。なお、この図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図６において、本実施の形態の放電灯点灯装置３０は、実施の形態１の放電灯点灯装置１と同様の構成に力率改善回路（ＰＦＣ）１２を追加したものである。力率改善回路１２はダイオードブリッジ２と平滑コンデンサ３との間に並列に介挿される。力率改善回路１２はフィードバック回路（図示略）を有しており、このフィードバック回路を電源電圧位相検出回路（実施の形態２の電源電圧位相検出回路１１と同様のもの）と兼用している。

なお、力率改善回路１２は力率改善手段に対応する。また、放電灯点灯装置３０と放電ランプ１０は照明装置１２０を構成する。

次に、上記構成の放電灯点灯装置３０の動作を説明する。なお、マイコン１５Ｂを構成する各回路５〜８の動作は実施の形態１を含め上述した通りであるので、本実施の形態の動作説明においてはマイコン１５Ｂ自体を主語した記載とする。

交流電源ＰＳが投入されると、力率改善回路１２が動作を開始し、平滑コンデンサ３は所定の電圧まで充電される。また、交流電源ＰＳが投入されることでマイコン１５Ｂが起動し、インバータ回路９の動作状態を確認する。インバータ回路９は交流電源ＰＳの投入直後から予熱動作ＰＲＥＨＥＡＴを開始し、放電ランプ１０のフィラメントを加熱する。マイコン１５Ｂはインバータ回路９の動作状態を確認にした後、コンデンサ電圧ＶＤＣを周期的に取り込んでＡ／Ｄ変換し、コンデンサ電圧ＶＤＣの初期値を求める。そして、複数のコンデンサ電圧ＶＤＣの初期値を求めると、それらを平均して平均値を求める。

インバータ回路９は、所定の予熱時間が経過すると、インバータ動作周波数ｆｉｎｖを徐々に低下させ、ＬＣ共振作用により放電ランプ１０に高電圧を印加する。また同時にマイコン１５Ｂへ始動モード信号ＩＧＮを出力する。マイコン１５Ｂはインバータ回路９から出力された始動モード信号ＩＧＮを受け取るとＡ／Ｄ変換周期を短くし、コンデンサ電圧ＶＤＣを高速で取り込む。そして、Ａ／Ｄ変換データからコンデンサ電圧ＶＤＣの最低値と最高値を求める。また、マイコン１５Ｂは、力率改善回路１２内のフィードバック回路（図示略）の出力をＡ／Ｄ変換し、交流電源ＰＳの位相状態をモニタする。

放電ランプ１０のランプ電圧がランプ始動電圧付近になると、放電ランプ１０が始動し、インバータ回路９への入力電流が増加してコンデンサ電圧ＶＤＣが瞬間的に低下する。マイコン１５Ｂは、コンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を検出するごとに、そのときの電源電圧位相θｉを記憶する。

所定の始動時間が経過すると、インバータ回路９はインバータ動作周波数ｆｉｎｖを定常時の周波数に切り替える。また同時にマイコン１５Ｂへの始動モード信号ＩＧＮの出力を止め、定常点灯モードとなったことを知らせる。

マイコン１５Ｂは、インバータ回路９から定常点灯モードとなった知らせを受けると、コンデンサ電圧ＶＤＣ及び電源電圧位相検知のＡ／Ｄ変換動作を停止する。次いで、マイコン１５Ｂは、求めたコンデンサ電圧ＶＤＣの平均値と最低値及び最高値とから放電ランプ１０の始動時のインピーダンス変化によって生じたコンデンサ電圧ＶＤＣの低下量と増加量を求める。コンデンサ電圧の低下量は、電解コンデンサの静電容量に反比例するので、本実施の形態の放電灯点灯装置３０の使用時間が経過して平滑コンデンサ３の容量が低下して行くとコンデンサ電圧の低下量が大きくなる。図７は、電源投入直後の平滑コンデンサ３のコンデンサ電圧ＶＤＣを示す波形図である。この図において、ｖ１は正常時の波形、ｖ２は寿命時の波形であり、寿命時になると正常時に比べて電圧の低下量と増加量が共に大きくなるのが分かる。ΔＶＬ２は寿命時の電圧低下量であり、ΔＶＨ２は寿命時の電圧増加量である。

マイコン１５Ｂは、求めた電圧変化量（電圧低下量）ΔＶＬ２と平滑コンデンサ３が寿命となったときの電圧低下量（“第１の電圧変化比較基準値”と呼ぶ）ＶＬｒｅｆを比較する。

力率改善回路１２のフィードバック特性変化によって、コンデンサ電圧ＶＤＣの増加量についても寿命とともに大きくなる。平滑コンデンサ３の静電容量が小さくなると充電時間が短くなるので、力率改善回路１２のフィードバック制御はオーバーシュートを生じやすくなる。そこで、オーバーシュート時のピーク電圧の変化を測定することでも平滑コンデンサ３の特性変化を検知することができる。

マイコン１５Ｂは、平滑コンデンサ３が寿命となったときの電圧増加量（“第２の電圧変化比較基準値”と呼ぶ）ＶＨｒｅｆと、求めた電圧増加量ΔＶＨ２を比較する。

マイコン１５Ｂは、上記２つの比較において、電圧変化が平滑コンデンサ３の寿命レベル以上となったときは、平滑コンデンサ３が寿命であると判定する。

さらに、マイコン１５Ｂは、コンデンサ電圧ＶＤＣの最低値を検知したときの電源電圧位相θｉから第１の電圧変化比較基準値の補正を行う。補正値は、力率改善回路１２のフィードバック特性、入力電圧の実効値などを考慮して設定される。マイコン１５Ｂは、平滑コンデンサ３の寿命を検知するとインバータ起動信号ＥＮを出力せず、インバータ回路９を停止状態にする。

このように本実施の形態の放電灯点灯装置３０は、平滑コンデンサ３のコンデンサ電圧ＶＤＣの低下と増加の双方で寿命判定を行うので、力率改善回路１２のフィードバック制御によるオーバーシュートが生じても誤判定することなく精度良く平滑コンデンサの寿命を判定することができる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。なお、この図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図８において、本実施の形態の放電灯点灯装置４０は、上述した実施の形態１の放電灯点灯装置１の構成に通信インターフェイス１３を追加したものである。平滑コンデンサ３の寿命検知は実施の形態１の放電灯点灯装置１と同様の動作であるが、検知時の制御動作が異なる。

放電灯点灯装置４０のマイコン１５Ｃは、平滑コンデンサ３の寿命を検知すると、通信インターフェイス１３を介して寿命信号を通信線６０に送信する。通信線６０に送信された寿命信号は上位制御装置（ＭＣ）５０に受信される。上位制御装置５０は他の放電灯点灯装置４０からの寿命信号も受信する。上位制御装置５０は寿命信号を受信すると、該信号を送信した放電灯点灯装置４０のマイコン１５Ｃのテストを行う。テスト内容はマイコン１５ＣのＲＯＭチェックサムなどである。テストが正常である場合は放電灯点灯装置４０の稼動時間を確認する。ここで、放電灯点灯装置４０のマイコン１５ＣがＥＥＰＲＯＭなどの記憶媒体を備える場合、マイコン１５Ｃは、当該記憶媒体に記憶されている稼働時間を上位制御装置５０に送信する。

上位制御装置５０は、放電灯点灯装置４０の稼動時間が寿命となる稼働時間範囲内にある場合、その放電灯点灯装置４０が寿命であると判定する。そして、寿命となった放電灯点灯装置４０に対して出力低下などの制御を行う。また、寿命となった放電灯点灯装置４０の交換要求をユーザに対して報知する。

なお、放電灯点灯装置４０と放電ランプ１０は照明装置１３０を構成する。

このように本実施の形態の放電灯点灯装置４０は、放電灯点灯装置単体での寿命検知動作ではなく、上位制御装置５０でマイコン動作確認しながら寿命検知を確定することで正確な寿命判定と利便性の高い放電灯点灯装置を実現できる。

１、２０、３０、４０ 放電灯点灯装置
２ ダイオードブリッジ
３ 平滑コンデンサ
４ 抵抗
５ 平滑コンデンサ電圧検出回路
６ 電圧変化量検出回路
７、７Ａ 電圧変化比較基準値発生回路
８ 比較回路
９ インバータ回路
１０ 放電ランプ
１１ 電源電圧位相検出回路
１２ 力率改善回路
１３ 通信インターフェイス
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ マイクロコンピュータ
５０ 上位制御装置
６０ 通信線
ＰＳ 交流電源
１００、１１０、１２０、１３０ 照明装置

Claims (8)

1. 交流電源を整流する整流器と、
   前記整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出手段と、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を電源として動作するインバータ回路と、
   前記インバータ回路によって駆動される放電ランプと、
   前記放電ランプの始動時の前記平滑コンデンサの両端電圧の変化量を検出する電圧変化量検出手段と、
   前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出手段で検出された電圧変化量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの電圧変化量に応じた電圧変化比較基準値を比較し、その比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定手段と、
   を備えた放電灯点灯装置。
2. 前記電圧変化量検出手段は、前記放電ランプの始動時における前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値を検出し、検出した最低値に基づいて前記平滑コンデンサの両端電圧の変化量を検出する請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 前記交流電源の電圧位相を検出する電源電圧位相検出手段を備え、
   前記電圧変化量検出手段は、前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値を検出したときの前記電源電圧位相検出手段で検出された電圧位相に基づいて前記電圧変化比較基準値を補正する請求項２に記載の放電灯点灯装置。
4. 交流電源を整流する整流器と、
   前記整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出手段と、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を電源として動作するインバータ回路と、
   前記インバータ回路によって駆動される放電ランプと、
   前記放電ランプの始動時の前記平滑コンデンサの両端電圧が所定の電圧まで低下するまでの時間を検出する電圧変化量検出手段と、
   前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出手段で検出された時間と前記平滑コンデンサが寿命となったときの電圧低下時間に応じた電圧変化比較基準値を比較し、その比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定手段と、
   を備えた放電灯点灯装置。
5. 交流電源を整流する整流器と、
   前記整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、
   前記整流器と前記平滑コンデンサの間に介挿される力率改善回路と、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出手段と、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を電源として動作するインバータ回路と、
   前記インバータ回路によって駆動される放電ランプと、
   前記放電ランプの始動時における前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値と最高値を検出し、検出した前記最低値から前記平滑コンデンサの両端電圧の低下量を検出するとともに、検出した前記最高値から前記平滑コンデンサの両端電圧の増加量を検出する電圧変化量検出手段と、
   前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出手段で検出された前記平滑コンデンサの両端電圧の低下量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの低下量に応じた第１の電圧変化比較基準値を比較するとともに、前記平滑コンデンサの両端電圧の増加量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの増加量に応じた第２の電圧変化比較基準値を比較し、それらの比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定手段と、
   を備えた放電灯点灯装置。
6. 前記交流電源の電圧位相を検出する電源電圧位相検出手段を備え、
   前記電圧変化量検出手段は、前記平滑コンデンサの両端電圧の最低値を検出したときの前記電源電圧位相検出手段で検出された電圧位相に基づいて前記第１の電圧変化比較基準値を補正する請求項５に記載の放電灯点灯装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えた照明装置。
8. 交流電源を整流する整流器から出力される直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサ備える放電灯点灯装置における前記平滑コンデンサの寿命を判定するコンデンサ寿命判定方法であって、
   前記放電ランプの始動時の前記平滑コンデンサの両端電圧の変化量を検出する電圧変化量検出工程と、
   前記放電ランプの始動時に前記電圧変化量検出工程で検出された電圧変化量と前記平滑コンデンサが寿命となったときの電圧変化量に応じた電圧変化比較基準値を比較し、その比較結果から前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定工程と、
   を備えたコンデンサ寿命判定方法。

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