JP2016162600A - 点灯装置およびそれを用いた照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】地絡をより精度良く検出することが可能な点灯装置およびそれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】点灯装置100は、直流電源部3と、インバータ部4と、イグナイタ部5と、電圧検出部6と、電流検出部7と、制御部8とを備えている。制御部8は、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と、電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて、放電灯200に供給される交流電力の第1半周期における電力値(第1電力値)と、上記交流電力の第2半周期における電力値(第2電力値)とを求める。また、制御部8は、第1電力値と第2電力値との差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定する。【選択図】図1
Description
本発明は、一般に、点灯装置およびそれを用いた照明装置に関し、より詳細には、放電灯を点灯させる点灯装置およびそれを用いた照明装置に関する。
従来、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が知られている(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載された放電灯点灯装置は、一方の極性の電圧検出値と他方の極性の電圧検出値との間に閾値以上の差が発生する状態が、所定期間に亘って発生した場合、異常が発生したと判断する。これにより、放電灯点灯装置では、地絡時の地絡抵抗が高い場合であっても、この地絡を検出することができる。
特許文献1に記載された放電灯点灯装置等の点灯装置は、地絡をより精度良く検出することが望まれている。
本発明の目的は、地絡をより精度良く検出することが可能な点灯装置およびそれを用いた照明装置を提供することにある。
本発明の点灯装置は、放電灯を点灯させる点灯装置である。前記点灯装置は、直流電圧を出力する直流電源部と、前記直流電圧を交流電圧に変換して前記交流電圧を前記放電灯に印加するインバータ部と、高電圧パルスを発生して前記放電灯を始動させるイグナイタ部とを備えている。また、前記点灯装置は、前記放電灯に印加される交流電圧に対応する電圧を検出する電圧検出部と、前記放電灯に流れる交流電流に対応する電流を検出する電流検出部と、前記直流電源部および前記インバータ部を各別に制御する制御部とを備えている。前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値と、前記電流検出部により検出された電流の電流値とに基づいて、前記放電灯に供給される交流電力の第1半周期における電力値である第1電力値と、前記放電灯に供給される交流電力の第2半周期における電力値である第2電力値とを求める。また、前記制御部は、前記第1電力値と前記第2電力値との差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定する。
本発明の照明装置は、前記点灯装置と、前記点灯装置により点灯可能な放電灯とを備えている。
本発明の点灯装置においては、地絡をより精度良く検出することが可能となる。
本発明の照明装置においては、地絡をより精度良く検出することが可能な点灯装置を備えた照明装置を提供することができる。
(実施形態1)
以下では、実施形態1の点灯装置100について、図1〜図3を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、点灯装置100を備えた照明装置500について、図4Aおよび図4Bを参照しながら説明した後に、点灯装置100について詳細に説明する。
以下では、実施形態1の点灯装置100について、図1〜図3を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の便宜上、点灯装置100を備えた照明装置500について、図4Aおよび図4Bを参照しながら説明した後に、点灯装置100について詳細に説明する。
照明装置500は、例えば、自動車等の車両600に取り付けられるように構成されている。照明装置500は、例えば、前照灯である。
照明装置500は、例えば、点灯装置100と、放電灯200と、ソケット210と、反射板220と、ケース230と、カバー240とを備えている。
放電灯200は、例えば、HID(High Intensity Discharge)ランプである。放電灯200は、一対の電極X1,X2を備えている(図1参照)。以下では、説明の便宜上、電極X1を「第1電極X1」と称し、電極X2を「第2電極X2」と称することもある。
ソケット210は、放電灯200を保持するように構成されている。
反射板220は、放電灯200から放射された光をカバー240へ反射するように構成されている。
ケース230は、放電灯200、ソケット210および反射板220を収納するように構成されている。ケース230は、一面が開口した箱状(例えば、矩形箱状)に形成されている。
カバー240は、ケース230の上記一面を覆い、かつ、ケース230に取り付けられるように構成されている。カバー240は、透光性の材料により形成されている。
点灯装置100は、放電灯200を点灯させるように構成されている。なお、点灯装置100は、放電灯200を構成要素として含まない。
また、点灯装置100は、スイッチ300を介して、直流電源400と電気的に接続されるように構成されている。スイッチ300は、直流電源400から点灯装置100への給電をオンオフするように構成されている。直流電源400は、直流電圧を出力するように構成されている。直流電源400は、例えば、バッテリである。なお、点灯装置100は、スイッチ300および直流電源400を構成要素として含まない。
点灯装置100は、図1に示すように、一対の入力端1A,1Bと、一対の出力端2A,2Bと、直流電源部3と、インバータ部4と、イグナイタ部5と、電圧検出部6と、電流検出部7と、制御部8とを備えている。
一対の入力端1A,1B間には、スイッチ300と直流電源400との直列回路が電気的に接続される。入力端1Aは、例えば、スイッチ300を介して、直流電源400の正極側の端子と電気的に接続される。入力端1Bは、例えば、直流電源400の負極側の端子と電気的に接続される。
一対の出力端2A,2B間には、放電灯200が電気的に接続される。出力端2Aは、放電灯200の第2電極X2と電気的に接続される。出力端2Bは、放電灯200の第1電極X1と電気的に接続される。
直流電源部3は、直流電源400から出力された直流電圧を所定の直流電圧に変換するように構成されている。また、直流電源部3は、上記所定の直流電圧を出力するように構成されている。
直流電源部3は、例えば、スイッチング素子Q1と、トランスT1と、ダイオードD1と、コンデンサC1とを備えている。
スイッチング素子Q1は、第1端子と、第2端子と、制御端子とを備えている。スイッチング素子Q1は、例えば、エンハンスメント型のnチャネルMOSFETである。この場合、スイッチング素子Q1では、第1端子がドレイン端子であり、第2端子がソース端子であり、制御端子がゲート端子である。なお、スイッチング素子Q1は、nチャネルMOSFETに限らず、例えば、バイポーラトランジスタ等であってもよい。
トランスT1の1次巻線の第1端は、入力端1Aと電気的に接続されている。トランスT1の1次巻線の第2端は、スイッチング素子Q1のドレイン端子と電気的に接続されている。スイッチング素子Q1のソース端子は、入力端1Bと電気的に接続されている。スイッチング素子Q1のゲート端子は、制御部8と電気的に接続されている。
トランスT1の2次巻線の第1端は、ダイオードD1のアノードと電気的に接続されている。ダイオードD1のカソードは、コンデンサC1の第1端(コンデンサC1の高電位側の接続端)と電気的に接続されている。コンデンサC1の第2端(コンデンサC1の低電位側の接続端)は、トランスT1の2次巻線の第2端と電気的に接続されている。トランスT1の2次巻線の第2端は、スイッチング素子Q1のソース端子と電気的に接続されている。
コンデンサC1には、電圧検出部6が並列に接続されている。
インバータ部4は、直流電源部3から出力された所定の直流電圧を交流電圧に変換するように構成されている。また、インバータ部4は、この交流電圧を放電灯200に印加するように構成されている。インバータ部4は、例えば、フルブリッジ回路である。インバータ部4は、4つのスイッチング素子Q2〜Q5を備えている。
スイッチング素子Q2は、第1端子と、第2端子と、制御端子とを備えている。スイッチング素子Q2は、例えば、デプレッション型のnチャネルMOSFETである。この場合、スイッチング素子Q2では、第1端子がドレイン端子であり、第2端子がソース端子であり、制御端子がゲート端子である。
3つのスイッチング素子Q3〜Q5の各々は、図1に示すように、スイッチング素子Q2と符号が異なる点を除いて、スイッチング素子Q2と同じ構成である。ゆえに、3つのスイッチング素子Q3〜Q5の各々に関する詳細な説明は省略する。
スイッチング素子Q2のドレイン端子は、コンデンサC1の第1端と電気的に接続されている。スイッチング素子Q2のゲート端子は、制御部8と電気的に接続されている。スイッチング素子Q2のソース端子は、スイッチング素子Q4のドレイン端子と電気的に接続されている。また、スイッチング素子Q2のソース端子は、イグナイタ部5と電気的に接続されている。スイッチング素子Q4のゲート端子は、制御部8と電気的に接続されている。スイッチング素子Q4のソース端子は、電流検出部7を介して、コンデンサC1の第2端と電気的に接続されている。
スイッチング素子Q3およびスイッチング素子Q5は、図1に示すように、スイッチング素子Q2およびスイッチング素子Q4と同じ結線である。ゆえに、スイッチング素子Q3およびスイッチング素子Q5の各々に関する詳細な説明は省略する。
イグナイタ部5は、高電圧パルスを発生して放電灯200を始動させるように構成されている。イグナイタ部5は、例えば、コンデンサC2と、トランスT2と、放電ギャップ9とを備えている。
コンデンサC2の第1端は、スイッチング素子Q2のソース端子と電気的に接続されている。また、コンデンサC2の第1端は、スイッチング素子Q4のドレイン端子と電気的に接続されている。コンデンサC2の第2端は、スイッチング素子Q3のソース端子と電気的に接続されている。また、コンデンサC2の第2端は、スイッチング素子Q5のドレイン端子と電気的に接続されている。
トランスT2の1次巻線の第1端は、コンデンサC2の第1端と電気的に接続されている。また、トランスT2の1次巻線の第1端は、トランスT2の2次巻線を介して、出力端2Aと電気的に接続されている。
トランスT2の1次巻線の第2端は、放電ギャップ9を介して、コンデンサC2の第2端と電気的に接続されている。また、トランスT2の1次巻線の第2端は、放電ギャップ9を介して、出力端2Bと電気的に接続されている。
電圧検出部6は、放電灯200に印加される交流電圧Va(図1,図2A参照)に対応する電圧を検出するように構成されている。電圧検出部6は、2つの抵抗R1,R2を備えている。
抵抗R1の第1端は、コンデンサC1の第1端と電気的に接続されている。抵抗R1の第2端は、抵抗R2の第1端と電気的に接続されている。また、抵抗R1の第2端は、制御部8と電気的に接続されている。抵抗R2の第2端は、コンデンサC1の第2端と電気的に接続されている。なお、放電灯200に印加される交流電圧Vaに対応する電圧は、コンデンサC1の両端電圧に相当する。言い換えれば、放電灯200に印加される交流電圧Vaに対応する電圧は、直流電源部3により変換された上記所定の直流電圧に相当する。
電流検出部7は、放電灯200に流れる交流電流Ia(図1,図2B参照)に対応する電流を検出するように構成されている。電流検出部7は、抵抗R3を備えている。
抵抗R3の第1端は、抵抗R2の第2端と電気的に接続されている。抵抗R3の第2端は、スイッチング素子Q4のソース端子と電気的に接続されている。また、抵抗R3の第2端は、スイッチング素子Q5のソース端子と電気的に接続されている。さらに、抵抗R3の第2端は、制御部8と電気的に接続されている。なお、放電灯200に流れる交流電流Iaに対応する電流は、抵抗R3に流れる電流に相当する。
制御部8は、例えば、マイクロコンピュータである。上記マイクロコンピュータは、プログラムが記憶されたメモリを備えている。このプログラムには、例えば、点灯装置100を動作させる動作モード等が記述されている。なお、上記マイクロコンピュータとは、マイクロプロセッサやマイクロコントローラを意味する。
制御部8は、例えば、駆動部81と、算出部82と、判定部83と、計時部84とを備えている。駆動部81は、上記マイクロコンピュータに設けられたCPUおよびD/A変換器により構成されている。算出部82および判定部83の各々は、上記CPUおよび上記プログラムにより構成されている。計時部84は、上記マイクロコンピュータに設けられたカウンタにより構成されている。なお、計時部84は、カウンタにより構成されているが、これに限らず、上記マイクロコンピュータに設けられた内蔵タイマにより構成されていてもよい。また、駆動部81、算出部82、判定部83および計時部84の詳細については、後述する。
制御部8は、直流電源部3を制御するように構成されている。言い換えれば、制御部8は、スイッチング素子Q1のオンオフを制御するように構成されている。具体的に説明すると、駆動部81は、スイッチング素子Q1をオンオフするように構成されている。
直流電源部3では、駆動部81によりスイッチング素子Q1がオン状態になったとき、入力端1A、トランスT1の1次巻線、スイッチング素子Q1、入力端1Bの経路で電流が流れる。これにより、直流電源部3では、トランスT1の1次巻線に磁気エネルギーが蓄積される。
また、直流電源部3では、駆動部81によりスイッチング素子Q1がオン状態からオフ状態になったとき、トランスT1の1次巻線に蓄積された磁気エネルギーがトランスT1の2次巻線に伝達され、この2次巻線の両端間に電圧(誘起電圧)が発生する。そして、直流電源部3では、トランスT1の2次巻線の両端間に誘起電圧が発生すると、この2次巻線、ダイオードD1、コンデンサC1の経路で電流が流れる。これにより、直流電源部3では、コンデンサC1が充電される。また、直流電源部3は、コンデンサC1の両端電圧が第1所定電圧以上になったとき、上記所定の直流電圧を出力する。
また、制御部8は、インバータ部4を制御するように構成されている。言い換えれば、制御部8は、2つのスイッチング素子Q2,Q5と、2つのスイッチング素子Q3,Q4とが交互にオン状態となるように、4つのスイッチング素子Q2〜Q5を各別に制御する。具体的に説明すると、駆動部81は、2つのスイッチング素子Q2,Q5と、2つのスイッチング素子Q3,Q4とが交互にオン状態となるように、4つのスイッチング素子Q2〜Q5を各別にオンオフするように構成されている。これにより、インバータ部4では、直流電源部3から出力された上記所定の直流電圧を、矩形波状の交流電圧に変換することが可能となる。なお、点灯装置100では、駆動部81が、5つのスイッチング素子Q1〜Q5を各別にオンオフするように構成されている。
また、制御部8は、直流電源400から出力された直流電圧を検出するように構成されている。具体的に説明すると、制御部8は、入力端1Aと電気的に接続されている。より詳細に説明すると、上記マイクロコンピュータに設けられたA/D変換器は、入力端1Aと電気的に接続されている。これにより、制御部8は、スイッチ300のオン状態とオフ状態とを検出することが可能になる。
点灯装置100では、スイッチ300がオフ状態からオン状態になったとき、放電灯200の一対の電極X1,X2間が開放されているため、直流電源部3におけるコンデンサC1の両端電圧が上昇する。そのため、制御部8は、スイッチ300がオフ状態からオン状態になったとき、2つのスイッチング素子Q2,Q5がオン状態で、かつ、2つのスイッチング素子Q3,Q4がオフ状態となるように、4つのスイッチング素子Q2〜Q5を各別に制御する。これにより、点灯装置100では、イグナイタ部5におけるコンデンサC2の両端電圧も上昇する。
点灯装置100では、コンデンサC2の両端電圧が第2所定電圧以上になったとき、放電ギャップ9により高電圧が発生するので、イグナイタ部5で高圧パルスが発生する。これにより、点灯装置100では、放電灯200を始動させることが可能となる。放電灯200を始動させるとは、放電灯200が点灯し始めるように放電灯200に交流電力Wa(図2C参照)を供給することを意味する。
制御部8は、放電灯200が始動すると、2つのスイッチング素子Q2,Q5と、2つのスイッチング素子Q3,Q4とが交互にオン状態となるように、4つのスイッチング素子Q2〜Q5を各別に制御する。
ところで、制御部8は、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と、電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて、放電灯200に供給される交流電力Waの第1半周期Ta(図2C参照)における電力値を求めるように構成されている。また、制御部8は、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と、電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて、放電灯200に供給される交流電力Waの第2半周期Tb(図2C参照)における電力値を求めるように構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、放電灯200に供給される交流電力Waの第1半周期Taにおける電力値を、「第1電力値」と称する。また、以下では、説明の便宜上、放電灯200に供給される交流電力Waの第2半周期Tbにおける電力値を、「第2電力値」と称する。
制御部8は、第1電力値と第2電力値との差分が閾値以上である状態が、所定期間(例えば、10秒間)に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定するように構成されている。
算出部82は、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と、電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて、第1電力値を算出するように構成されている。また、算出部82は、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と、電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて、第2電力値を算出するように構成されている。さらに、算出部82は、第1電力値と第2電力値との差分を算出するように構成されている。
判定部83は、算出部82により算出された上記差分が閾値以上であるか否かを判定するように構成されている。
計時部84は、算出部82により算出された上記差分が閾値以上である状態の累積値(異常期間)をカウントアップするように構成されている。
判定部83は、地絡が発生したか否かを判定するように構成されている。具体的に説明すると、判定部83は、計時部84によりカウントアップされた異常期間が所定期間以上であるか否かを判定するように構成されている。
以下、制御部8(特に、算出部82、判定部83および計時部84)の動作について、図3に基づいて説明する。
算出部82は、スイッチ300がオフ状態からオン状態になったとき(図3中のS1)、第1電力値および第2電力値を算出する(図3中のS2)。また、算出部82は、第1電力値と第2電力値との差分を算出する(図3中のS3)。
判定部83は、算出部82により算出された上記差分が閾値以上であるか否かを判定する(図3中のS4)。
計時部84は、判定部83により上記差分が閾値以上であると判定されたとき、異常期間をカウントアップする(図3中のS5)。
判定部83は、計時部84によりカウントアップされた異常期間が所定期間以上であるか否かを判定する(図3中のS6)。
判定部83は、異常期間が所定期間以上であるとき、地絡が発生したと判定する。
制御部8は、判定部83により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200に供給された交流電力Waを低減するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御する(図3中のS7)。
算出部82は、判定部83により異常期間が所定期間未満であると判定されたとき、再び、第1電力値および第2電力値を算出する(図3中のS2)。
制御部8は、判定部83により上記差分が閾値未満であると判定されたとき、計時部84によりカウントアップされた異常期間)を消去(リセット)する(図3中のS8)。
また、算出部82は、計時部84によりカウントアップされた異常期間が消去された後、再び、第1電力値および第2電力値を算出する(図3中のS2)。
点灯装置100では、算出部82および判定部83の動作を、制御部8として用いたマイクロコンピュータに搭載されたプログラムによって実現しているが、これに限らない。
なお、制御部8は、判定部83により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200に供給された交流電力Waを低減するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御しているが、これに限らない。制御部8は、判定部83により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200への交流電力Waの供給を停止するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御してもよい。
点灯装置100では、例えば、放電灯200の第1電極X1(図1参照)と点灯装置100のグランドとの間に抵抗成分(以下、「地絡抵抗」)Rsが生じると、地絡が発生する。また、点灯装置100では、地絡が発生すると、図1中に示す太い矢印の経路で、電流(以下、「地絡電流」)Isが流れる。その結果、点灯装置100では、放電灯200に印加される交流電圧Va、放電灯200に流れる交流電流Ia、放電灯200に供給される交流電力Waの各々が、低減する。
点灯装置100では、地絡が発生したとき、放電灯200に印加される交流電圧Va、放電灯200に流れる交流電流Ia、放電灯200に供給される交流電力Waの各々の波形が、一方の極性(正極性)と他方の極性(負極性)とで非対称な波形となる。すなわち、点灯装置100では、地絡が発生すると、放電灯200に供給される交流電力Waの第1半周期Taにおける電力値(第1電力値)と、放電灯200に供給される交流電力Waの第2半周期Tbにおける電力値(第2電力値)とに差分が生じる。なお、図2A〜図2D中のt1は、地絡が発生した時点を表している。
点灯装置100では、制御部8が、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と、電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて、第1電力値と第2電力値とを求めている。また、点灯装置100では、制御部8が、第1電力値と第2電力値との差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定する。これにより、点灯装置100では、特許文献1に記載された放電灯点灯装置に比べて、地絡をより精度良く検出することが可能となる。
点灯装置100では、放電灯200を始動させるとき、例えば、車両600における前方の視認性を早期に確保するために、放電灯200の点灯電力Wb(図5参照)よりも高い交流電力を放電灯200に供給する。また、点灯装置100では、図5に示すように、放電灯200を始動させる期間Tcが経過すると、放電灯200に供給する交流電力を徐々に低減し、放電灯200に点灯電力Wbを供給する。図5中のTdは、放電灯200に供給された交流電力が徐々に低減されている期間を表している。図5中のTeは、放電灯200に点灯電力Wbが供給されている期間を表している。図5中のt2は、放電灯200を始動させた時点を表している。図5中のt3は、放電灯200に供給する交流電力を徐々に低減し始めた時点を表している。図5中のt4は、放電灯200に点灯電力Wbを供給し始めた時点を表している。なお、放電灯200の点灯電力Wbとは、放電灯200を安定して点灯させることができる交流電力を意味する。また、以下では、説明の便宜上、放電灯200を始動させる期間Tcを「始動期間Tc」と称し、放電灯200に供給された交流電力が徐々に低減されている期間Tdを「変更期間Td」と称する。また、以下では、説明の便宜上、放電灯200に点灯電力Wbが供給されている期間Teを、「点灯期間Te」と称する。
点灯装置100では、放電灯200を始動させた時点から放電灯200に点灯電力Wbを供給し始めた時点までの間(図5中の始動期間Tcおよび変更期間Td)、放電灯200の点灯状態が安定していない。その結果、点灯装置100では、地絡が発生していないときであっても、第1電力値と第2電力値との差分が大きくなる可能性があり、判定部83により地絡が発生したと判定される虞がある。
判定部83は、複数の閾値を備えていることが好ましい。判定部83は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、複数の閾値のうち1つの閾値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の閾値の各々は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。
判定部83は、例えば、2つの閾値(第1閾値および第2閾値)を備えている。第2閾値は、第1閾値よりも小さく設定されている。
判定部83は、例えば、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時点から所定時間(図5中のt4の時点)が経過するまでの間、第1閾値を選択する。また、判定部83は、例えば、上記所定時間が経過した後に、第2閾値を選択する。
言い換えれば、判定部83は、始動期間Tcおよび始動期間Tdのとき、第1閾値を選択する。また、判定部83は、点灯期間Teのとき、第2閾値を選択する。これにより、点灯装置100では、例えば、始動期間Tcおよび始動期間Tdのとき、判定部83により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置100では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。
なお、判定部83は、2つの閾値を備えているが、これに限らず、例えば、3つ以上の閾値を備えていてもよい。
点灯装置100では、放電灯200を始動させたとき、放電灯200の温度が低い場合がある。その結果、点灯装置100では、地絡が発生していないときであっても、第1電力値と第2電力値との差分が大きくなる可能性があり、判定部83により地絡が発生したと判定される虞がある。なお、放電灯200の温度が低い場合とは、放電灯200が、この放電灯200の温度が冷えて一定の温度となる初始動時(コールドスタート時)の状態であった場合を意味する。
判定部83は、複数の閾値を備えていることが好ましい。判定部83は、放電灯200を消灯させた時間が経過するに従って、複数の閾値のうち1つの閾値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の閾値の各々は、放電灯200を消灯させた時間が短くなるに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。
判定部83は、例えば、2つの閾値(第3閾値および第4閾値)を備えている。第4閾値は、第3閾値よりも小さく設定されている。
判定部83は、放電灯200を消灯させた時間が比較的長いときに、第3閾値を選択する。また、判定部83は、放電灯200を消灯させた時間が比較的短いときに、第4閾値を選択する。これにより、点灯装置100では、放電灯200の温度が低いとき、判定部83により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置100では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。放電灯200を消灯させた時間が比較的長いときとは、放電灯200が、この放電灯200の温度が冷えて一定の温度となる初始動時(コールドスタート時)の状態であったときを意味する。また、放電灯200を消灯させた時間が比較的短いときとは、例えば、放電灯200を消灯させた後、直ちに、放電灯200を再点灯(再始動)させたときを意味する。
なお、判定部83は、2つの閾値を備えているが、これに限らず、例えば、3つ以上の閾値を備えていてもよい。
点灯装置100では、例えば、放電灯200を始動させたとき(図5中のt2の時点)に地絡が発生した場合、放電灯200の点灯電力Wbよりも高い交流電力が放電灯200に供給されているので、地絡電流Isが大きくなる虞がある。また、点灯装置100では、この地絡電流Isが流れた状態で、放電灯200を点灯させた場合、点灯装置100が故障する可能性がある。
判定部83は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時点から上記所定時間が経過するまでの所定期間(第1所定期間)を、上記所定時間が経過した後の所定期間(第2所定期間)よりも短くするように構成されていることが好ましい。具体的に説明すると、判定部83は、始動期間Tcおよび変更期間Tdにおける所定期間(第1所定期間)を、点灯期間Teにおける所定期間(第2所定期間)よりも短くするように構成されていることが好ましい。これにより、点灯装置100では、例えば、放電灯200を始動させたときに地絡が発生した場合、判定部83によって、地絡が発生したことを比較的早く判定することが可能となる。よって、点灯装置100では、この点灯装置100が故障するのを抑制することが可能となる。
点灯装置100では、地絡電流Isが流れている場合において、例えば、車両600の振動等に起因して地絡抵抗Rsが発生しなくなったとき、上記差分が閾値未満になる可能性がある。また、点灯装置100では、上記差分が閾値未満になった後に、地絡抵抗Rsが再び発生したとき、地絡電流Isが再び流れるので、この点灯装置100を構成する複数の電子部品等に過度なストレスが蓄積される可能性がある。その結果、点灯装置100では、この点灯装置100の寿命が短くなる虞がある。
制御部8は、上記差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生する前に、上記差分が閾値未満となったとき、上記差分が閾値未満である状態の期間(以下、「正常期間」)が短くなるに従って、所定期間を短くするように構成されていることが好ましい。具体的に説明すると、制御部8は、上記差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生する前に、上記差分が閾値未満となったとき、計時部84により正常期間を計時する。また、制御部8は、計時部84により計時された正常期間が短くなるに従って、所定期間を短くする。これにより、点灯装置100では、例えば、車両600の振動等に起因して、地絡抵抗Rsが発生したり地絡抵抗Rsが発生しなくなったりする場合があっても、上記複数の電子部品等に過度なストレスが蓄積されるのを抑制することが可能となる。よって、点灯装置100では、この点灯装置100の寿命が短くなるのを抑制することが可能となる。
なお、制御部8は、電圧検出部6により検出された電圧に基づいて、直流電源部3におけるスイッチング素子Q1のオンオフを制御するように構成されていてもよい。これにより、点灯装置100では、直流電源部3から出力される上記所定の直流電圧を調整することが可能となる。言い換えれば、点灯装置100では、放電灯200に印加される交流電圧Vaを調整することが可能となる。その結果、点灯装置100では、放電灯200の点灯状態を安定させることが可能となる。
また、制御部8は、電流検出部7により検出された電流に基づいて、直流電源部3におけるスイッチング素子Q1のオンオフを制御するように構成されていてもよい。これにより、点灯装置100では、直流電源部3から出力される上記所定の直流電圧を調整することが可能となる。言い換えれば、点灯装置100では、放電灯200に流れる交流電流Iaを調整することが可能となる。その結果、点灯装置100では、放電灯200の点灯状態を安定させることが可能となる。
以上説明した点灯装置100は、放電灯200を点灯させる点灯装置である。点灯装置100は、直流電圧を出力する直流電源部3と、上記直流電圧を交流電圧Vaに変換して交流電圧Vaを放電灯200に印加するインバータ部4と、高電圧パルスを発生して放電灯200を始動させるイグナイタ部5とを備えている。また、点灯装置100は、放電灯200に印加された交流電圧Vaに対応する電圧を検出する電圧検出部6と、放電灯200に流れる交流電流Iaに対応する電流を検出する電流検出部7と、直流電源部3およびインバータ部4を各別に制御する制御部8とを備えている。制御部8は、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と、電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて、放電灯200に供給される交流電力Waの第1半周期Taにおける電力値である第1電力値と、放電灯200に供給される交流電力Waの第2半周期Tbにおける電力値である第2電力値とを求める。また、制御部8は、第1電力値と第2電力値との差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定する。これにより、点灯装置100では、特許文献1に記載された放電灯点灯装置に比べて、地絡をより精度良く検出することが可能となる。
制御部8は、上述のように、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて上記差分を算出する算出部82と、地絡が発生したか否かを判定する判定部83とを備えていることが好ましい。判定部83は、算出部82により算出された上記差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定することが好ましい。これにより、点灯装置100でも、特許文献1に記載された放電灯点灯装置に比べて、地絡をより精度良く検出することが可能となる。
判定部83は、複数の閾値を備えていることが好ましい。判定部83は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、複数の閾値のうち1つの閾値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の閾値の各々は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。これにより、点灯装置100では、例えば、始動期間Tcおよび変更期間Tdのとき、判定部83により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置100では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。
判定部83は、複数の閾値を備えていることが好ましい。判定部83は、放電灯200を消灯させた時間が経過するに従って、複数の閾値のうち1つの閾値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の閾値の各々は、放電灯200を消灯させた時間が短くなるに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。これにより、点灯装置100では、例えば、放電灯200の温度が低いとき、判定部83により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置100では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。
判定部83は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時点から所定時間が経過するまでの所定期間である第1所定期間を、上記所定時間が経過した後の所定期間である第2所定期間よりも短くするように構成されていることが好ましい。これにより、点灯装置100では、例えば、放電灯200を始動させたときに地絡が発生した場合、判定部83によって、地絡が発生したことを比較的早く判定することが可能となる。よって、点灯装置100では、この点灯装置100が故障するのを抑制することが可能となる。
制御部8は、判定部83により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200に供給される交流電力Waを低減する、もしくは、放電灯200への交流電力Waの供給を停止するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御することが好ましい。これにより、点灯装置100では、この点灯装置100を構成する複数の電子部品等に過度なストレスが蓄積されるのを抑制することが可能となる。よって、点灯装置100では、この点灯装置100の寿命が短くなるのを抑制することが可能となる。
制御部8は、上記差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生する前に、上記差分が閾値未満となったとき、上記差分が閾値未満である状態の期間(正常期間)が短くなるに従って、所定期間を短くするように構成されていることが好ましい。これにより、点灯装置100では、例えば、車両600の振動等に起因して、地絡抵抗Rsが発生したり地絡抵抗Rsが発生しなくなったりする場合、この点灯装置100を構成する複数の電子部品等に過度なストレスが蓄積されるのを抑制することが可能となる。よって、点灯装置100では、この点灯装置100の寿命が短くなるのを抑制することが可能となる。
以上説明した照明装置500は、点灯装置100と、点灯装置100により点灯可能な放電灯200とを備えている。これにより、照明装置500では、地絡をより精度良く検出することが可能な点灯装置100を備えた照明装置500を提供することができる。
(実施形態2)
実施形態2の点灯装置110の基本構成は、図6に示すように、実施形態1の点灯装置100と同じである。また、点灯装置110では、制御部8が、点灯装置100の算出部82、判定部83および計時部84とは異なる構成の算出部85、判定部86および計時部87を備えている点等が、点灯装置100と相違する。なお、実施形態2の点灯装置110では、実施形態1の点灯装置100と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。また、点灯装置110は、例えば、実施形態1の照明装置500に適用されてもよい。
実施形態2の点灯装置110の基本構成は、図6に示すように、実施形態1の点灯装置100と同じである。また、点灯装置110では、制御部8が、点灯装置100の算出部82、判定部83および計時部84とは異なる構成の算出部85、判定部86および計時部87を備えている点等が、点灯装置100と相違する。なお、実施形態2の点灯装置110では、実施形態1の点灯装置100と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。また、点灯装置110は、例えば、実施形態1の照明装置500に適用されてもよい。
算出部85は、算出部82と同様に構成されている。また、算出部85は、上記差分と、上記差分が上記閾値以上である状態の期間(上記異常期間)との積を算出するように構成されている。
判定部86は、判定部83と同様に構成されている。また、判定部86は、算出部85により算出された上記積が規定値以上であるか否かを判定するように構成されている。
計時部87は、計時部84と同様に構成されている。また、計時部87は、算出部85により算出された上記差分が閾値以上である状態の累積値(上記異常期間)をカウントアップするように構成されている。
以下、制御部8(特に、算出部85、判定部86および計時部87)の動作について、図7に基づいて説明する。
算出部85は、スイッチ300がオフ状態からオン状態になったとき(図7中のS9)、第1電力値および第2電力値を算出する(図7中のS10)。また、算出部85は、第1電力値と第2電力値との差分を算出する(図7中のS11)。
判定部86は、算出部85により算出された上記差分が閾値以上であるか否かを判定する(図7中のS12)。
計時部87は、判定部86により上記差分が閾値以上であると判定されたとき、上記異常期間をカウントアップする(図7中のS13)。
算出部85は、上記差分と上記異常期間との積を算出する(図7中のS14)。
判定部86は、算出部85により算出された上記積が規定値以上であるか否かを判定する(図7中のS15)。また、判定部86は、算出部85により算出された上記積が規定値以上であるとき、地絡が発生したと判定する。
制御部8は、判定部86により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200に供給された交流電力Waを低減するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御する(図7中のS16)。
算出部85は、判定部86により上記積が規定値未満であると判定されたとき、再び、第1電力値および第2電力値を算出する(図7中のS10)。
制御部8は、判定部86により上記差分が閾値未満であると判定されたとき、計時部87によりカウントアップされた上記異常期間を消去(リセット)する(図7中のS17)。
また、算出部85は、計時部87によりカウントアップされた上記異常期間が消去された後、再び、第1電力値および第2電力値を算出する(図7中のS10)。
点灯装置110では、算出部85および判定部86の動作を、制御部8として用いたマイクロコンピュータに搭載されたプログラムによって実現しているが、これに限らない。
なお、制御部8は、判定部86により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200に供給された交流電力Waを低減するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御しているが、これに限らない。制御部8は、判定部86により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200に供給される交流電力Waを停止するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御してもよい。
点灯装置110では、例えば、規定値が200[W・s]に設定された場合、上記差分が20[W]であれば、異常期間が10[s]を経過するときに、判定部86により地絡が発生したと判定することができる。また、点灯装置110では、例えば、規定値が200[W・s]に設定された場合、上記差分が25[W]であれば、異常期間が8[s]を経過するときに、判定部86により地絡が発生したと判定することができる。一方、実施形態1の点灯装置100では、例えば、上記差分が25[W]であっても、異常期間が10[s]を経過するまで、判定部83により地絡が発生したことを判定することができない。
よって、点灯装置110では、実施形態1の点灯装置100に比べて、判定部86により地絡が発生したことを早く判定することが可能となる。これにより、点灯装置110では、例えば、地絡電流Isが流れたとき、実施形態1の点灯装置100に比べて、放電灯200に供給された交流電力Waを早く低減することが可能となる。その結果、点灯装置110では、実施形態1の点灯装置100に比べて、点灯装置110が故障するのを抑制することが可能となる。
判定部86は、複数の規定値を備えていることが好ましい。判定部86は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、複数の規定値のうち1つの規定値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の規定値の各々は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。
判定部86は、例えば、2つの規定値(第1規定値および第2規定値)を備えている。第2規定値は、第1規定値よりも小さく設定されている。
判定部86は、例えば、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時点から所定時間(図5中のt4の時点)が経過するまでの間、第1規定値を選択する。また、判定部86は、例えば、上記所定時間が経過した後に、第2規定値を選択する。
言い換えれば、判定部86は、始動期間Tcおよび始動期間Tdのとき、第1規定値を選択する。また、判定部86は、点灯期間Teのとき、第2規定値を選択する。これにより、点灯装置110では、例えば、始動期間Tcおよび変更期間Tdのとき、判定部86により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置110では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。
なお、判定部86は、2つの規定値を備えているが、これに限らず、例えば、3つ以上の規定値を備えていてもよい。
判定部86は、複数の規定値を備えていることが好ましい。判定部86は、放電灯200を消灯させた時間が経過するに従って、複数の規定値のうち1つの規定値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の規定値の各々は、放電灯200を消灯させた時間が短くなるに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。
判定部86は、例えば、2つの規定値(第3規定値および第4規定値)を備えている。第4規定値は、第3規定値よりも小さく設定されている。
判定部86は、放電灯200を消灯させた時間が比較的長いときに、第3規定値を選択する。また、判定部86は、放電灯200を消灯させた時間が比較的短いときに、第4規定値を選択する。これにより、点灯装置110では、例えば、放電灯200の温度が低いとき、判定部86により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置110では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。
なお、判定部86は、2つの規定値を備えているが、これに限らず、例えば、3つ以上の規定値を備えていてもよい。
以上説明した点灯装置110では、制御部8が、電圧検出部6により検出された電圧の電圧値と電流検出部7により検出された電流の電流値とに基づいて上記差分を算出する算出部85と、地絡が発生したか否かを判定する判定部86とを備えている。算出部85は、上記差分と、上記差分が閾値以上である状態の期間(異常期間)との積を算出するように構成されている。判定部86は、算出部85により算出された上記積が規定値以上であるとき、地絡が発生したと判定する。これにより、点灯装置110では、実施形態1の点灯装置100に比べて、判定部86により地絡が発生したことを早く判定することが可能となる。よって、点灯装置110では、例えば、地絡電流Isが流れたとき、実施形態1の点灯装置100に比べて、放電灯200に供給された交流電力Waを早く低減することが可能となる。その結果、点灯装置110では、実施形態1の点灯装置100に比べて、点灯装置110を構成する複数の電子部品等に過度なストレスが蓄積されるのを抑制することが可能となる。
判定部86は、複数の規定値を備えていることが好ましい。判定部86は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、複数の規定値のうち1つの規定値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の規定値の各々は、イグナイタ部5により放電灯200を始動させた時間が経過するに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。これにより、点灯装置110では、例えば、始動期間Tcおよび変更期間Tdのとき、判定部86により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置110では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。
判定部86は、複数の規定値を備えていることが好ましい。判定部86は、放電灯200を消灯させた時間が経過するに従って、複数の規定値のうち1つの規定値を選択するように構成されていることが好ましい。複数の規定値の各々は、放電灯200を消灯させた時間が短くなるに従って、小さくなるように設定されていることが好ましい。これにより、点灯装置110では、例えば、放電灯200の温度が低いとき、判定部86により地絡が発生したと誤って判定されることを抑制することが可能となる。よって、点灯装置110では、地絡をより一層精度良く検出することが可能となる。
制御部8は、判定部86により地絡が発生したと判定されたとき、放電灯200に供給される交流電力Waを低減する、もしくは、放電灯200への交流電力Waの供給を停止するように、直流電源部3およびインバータ部4を制御することが好ましい。これにより、点灯装置110では、この点灯装置110を構成する複数の電子部品等に過度なストレスが蓄積されるのを抑制することが可能となる。よって、点灯装置110では、この点灯装置110の寿命が短くなるのを抑制することが可能となる。
3 直流電源部
4 インバータ部
5 イグナイタ部
6 電圧検出部
7 電流検出部
8 制御部
82 算出部
83 判定部
85 算出部
86 判定部
100 点灯装置
110 点灯装置
200 放電灯
500 照明装置
4 インバータ部
5 イグナイタ部
6 電圧検出部
7 電流検出部
8 制御部
82 算出部
83 判定部
85 算出部
86 判定部
100 点灯装置
110 点灯装置
200 放電灯
500 照明装置
Claims (11)
- 放電灯を点灯させる点灯装置であって、
直流電圧を出力する直流電源部と、前記直流電圧を交流電圧に変換して前記交流電圧を前記放電灯に印加するインバータ部と、高電圧パルスを発生して前記放電灯を始動させるイグナイタ部と、前記放電灯に印加された前記交流電圧に対応する電圧を検出する電圧検出部と、前記放電灯に流れる交流電流に対応する電流を検出する電流検出部と、前記直流電源部および前記インバータ部を各別に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値と、前記電流検出部により検出された電流の電流値とに基づいて、前記放電灯に供給される交流電力の第1半周期における電力値である第1電力値と、前記放電灯に供給される交流電力の第2半周期における電力値である第2電力値とを求め、前記第1電力値と前記第2電力値との差分が閾値以上である状態が所定期間に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定する
ことを特徴とする点灯装置。 - 前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値と前記電流検出部により検出された電流の電流値とに基づいて前記差分を算出する算出部と、地絡が発生したか否かを判定する判定部とを備え、
前記判定部は、前記算出部により算出された前記差分が前記閾値以上である状態が、前記所定期間に亘って発生したとき、地絡が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項1記載の点灯装置。 - 前記判定部は、複数の前記閾値を備え、
前記判定部は、前記イグナイタ部により前記放電灯を始動させた時間が経過するに従って、前記複数の前記閾値のうち1つの前記閾値を選択するように構成され、
前記複数の前記閾値の各々は、前記イグナイタ部により前記放電灯を始動させた時間が経過するに従って、小さくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項2記載の点灯装置。 - 前記判定部は、複数の前記閾値を備え、
前記判定部は、前記放電灯を消灯させた時間が経過するに従って、前記複数の前記閾値のうち1つの前記閾値を選択するように構成され、
前記複数の前記閾値の各々は、前記放電灯を消灯させた時間が短くなるに従って、小さくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項2記載の点灯装置。 - 前記判定部は、前記イグナイタ部により前記放電灯を始動させた時点から所定時間が経過するまでの前記所定期間である第1所定期間を、前記所定時間が経過した後の前記所定期間である第2所定期間よりも短くするように構成されている
ことを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の点灯装置。 - 前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値と前記電流検出部により検出された電流の電流値とに基づいて前記差分を算出する算出部と、地絡が発生したか否かを判定する判定部とを備え、
前記算出部は、前記差分と、前記差分が前記閾値以上である状態の期間との積を算出するように構成され、
前記判定部は、前記算出部により算出された前記積が規定値以上であるとき、地絡が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項1記載の点灯装置。 - 前記判定部は、複数の前記規定値を備え、
前記判定部は、前記イグナイタ部により前記放電灯を始動させた時間が経過するに従って、前記複数の前記規定値のうち1つの前記規定値を選択するように構成され、
前記複数の前記規定値の各々は、前記イグナイタ部により前記放電灯を始動させた時間が経過するに従って、小さくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項6記載の点灯装置。 - 前記判定部は、複数の前記規定値を備え、
前記判定部は、前記放電灯を消灯させた時間が経過するに従って、前記複数の前記規定値のうち1つの前記規定値を選択するように構成され、
前記複数の前記規定値の各々は、前記放電灯を消灯させた時間が短くなるに従って、小さくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項6記載の点灯装置。 - 前記制御部は、前記判定部により地絡が発生したと判定されたとき、前記放電灯に供給される交流電力を低減もしくは停止するように、前記直流電源部および前記インバータ部を制御する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の点灯装置。 - 前記制御部は、前記差分が前記閾値以上である状態が前記所定期間に亘って発生する前に、前記差分が前記閾値未満となったとき、前記差分が前記閾値未満である状態の期間が短くなるに従って、前記所定期間を短くするように構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の点灯装置。 - 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の点灯装置と、前記点灯装置により点灯可能な前記放電灯とを備えている
ことを特徴とする照明装置。
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