JP3196444B2 - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

放電ランプ点灯装置

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JP3196444B2 JP21683293A JP21683293A JP3196444B2 JP 3196444 B2 JP3196444 B2 JP 3196444B2 JP 21683293 A JP21683293 A JP 21683293A JP 21683293 A JP21683293 A JP 21683293A JP 3196444 B2 JP3196444 B2 JP 3196444B2
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    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチングにより放
電ランプへの供給電力を制御する点灯装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】放電ランプは、所定の波長の光を効率良
く放射するので、いろいろな産業分野で幅広く使用され
ている。例えば、ステッパなどの露光装置では、その光
源ランプとして超高圧水銀ランプが使用され、インキや
塗料の乾燥装置では、紫外線照射源として高圧水銀ラン
プが使用され、投射型液晶テレビにおいては、バックラ
イトとしてメタルハライドランプが使用されている。そ
して、これらの放電ランプを点灯させるには、専用の点
灯装置が必要になる。この点灯装置は、商用交流電源か
ら供給される電圧値、電流値を点灯に対して必要な量に
変換する機能が要求される。
【0003】図4は、放電ランプ1を交流点灯する場合
の点灯装置の従来例を示す。商用交流電源Eは、一次側
整流平滑回路20、複数のスイッチング素子によって高
周波スイッチングする第1インバータ回路21、二次側
整流平滑回路22、スイッチング素子がフルブリッジ型
に接続された第2インバータ回路25によって所定の交
流電流に変換される。そして、第2インバータ回路25
の出力は、ランプケーブルK1 、ランプケーブルK2
よびランプケーブルK3 を介して放電ランプ1に供給さ
れる。放電ランプ1がメタルハライドランプの場合は、
交流の周波数は400Hz程度であり、第2インバータ回
路25は発振回路250により駆動される。ランプケー
ブルK1 とランプケーブルK2 の間には起動器29が接
続され、始動時に放電ランプ1の電極間の絶縁破壊をな
すための超高圧電圧を供給する。
【0004】二次側整流平滑回路22の電流および電圧
を検知する電流センサ23および電圧センサ24の信号
は、制御回路28の比較回路26に入力する。比較回路
26は、内部にオペアンプを有しており、設定された基
準値と検出値を比較し、比較回路26の信号はパルス幅
変調回路27に入力され、パルス幅変調回路27の出力
信号によって第1インバータ回路21のパルス幅を制御
する。
【0005】かかる点灯装置によって放電ランプを点灯
制御するが、一般的には定電力制御が行われる。しか
し、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプは、絶
縁破壊後の数分間においてはランプ電圧が低いため、こ
の期間においては定電力に規制することは好ましくな
く、このため定電流制御が行われる。すなわち、絶縁破
壊直後は電流センサ23からの信号により比較回路26
で定電流制御をするとともに、電圧センサ24からの信
号により電圧値を検出し、電圧値が所定の値に達すると
電圧センサ24からの信号も加えて一定の電流変化量の
範囲内で定電力制御に移行している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、制御回路に
設定される基準値としては、第2インバータ回路3の交
流周波数と周波数パターン、放電ランプ1を最適条件で
点灯するためのランプ電流変化率およびランプ電流値、
定電力制御に移行させるランプ電圧値、定電力制御に移
行させるための電流の変化量、定電流制御制御時および
定電力制御時におけるランプ電流、ランプ電圧、ランプ
電力異常設定値、最適に定電力制御に移行させるために
放電ランプを冷却するための制御信号など、ランプ特性
にかかわるパラメータが設定されるが、放電ランプを最
適制御するためには、つまり、素早く立上って短時間で
安定点灯するとともに、安定点灯時において放電ランプ
から例えば紫外線を効率良く放射するためには、これら
の基準値を最適値に設定する必要がある。
【0007】しかしながら、制御回路に設定される基準
値の最適値は、放電ランプの種類によって当然異なり、
また、同じ種類の放電ランプであっても、用途や使用す
る環境などによって異なる。従って、ランプ特性が少し
でも変化すると、その都度、基準値の最適な設計および
評価が必要となる。このため、制御回路の共通化が困難
で、バージョンが非常に多くなる不具合があった。
【0008】次に、大電流の放電ランプ用点灯装置で
は、点灯装置の出力と放電ランプを接続するランプケー
ブルにおける電力の損失が大きい。ランプケーブルを太
くして抵抗値を小さくするとこの損失を少なくできる
が、この損失を無視できる程度に小さな抵抗値を有する
ランプケーブルは、非常に太くなってハンドリングが悪
くなり、ランプケーブルを太くするのは限界がある。従
って、放電ランプに所定の電力を投入して最適条件で点
灯するために、ランプ電源側でランプケーブルにおける
損失分だけ多く電力を投入している。
【0009】ところで、この損失はランプケーブルの太
さが同一であれば長さによって異なるが、この長さは、
点灯装置を設置する場所や周囲の条件によって異なり一
定しない。つまり、ランプケーブルの抵抗値が一定せ
ず、損失量が一定しない。このため、ランプケーブルに
おける電力損失が変るごとに点灯装置の出力電力を調整
し直す必要があり、手間を要していた。
【0010】そこで本発明は、ランプ特性やランプケー
ブルにおける電力損失が異っても容易に対応して最適条
件で点灯できる放電ランプの点灯装置を提供することを
目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、制御回路により放電ランプへ
の供給電力を制御する放電ランプ点灯装置において、制
御回路はマイクロコンピュータを含み、マイクロコンピ
ュータに接続される内部記憶素子にはランプ制御に係る
パラメータが記憶され、マイクロコンピュータを制御回
路から取り出して交換可能にする。このパラメータに
は、請求項2の発明のように、放電ランプに接続される
ランプケーブルにおける電力損失を含ませるのがよい。
また、請求項3の発明は、制御回路により放電ランプへ
の供給電力を制御する放電ランプ点灯装置において、制
御回路はマイクロコンピュータを含み、マイクロコンピ
ュータに接続される外部記憶素子には放電ランプに接続
されるランプケーブルにおける電力損失に係るパラメー
タが記憶され、この外部記憶素子を変換可能とする。
【0012】
【作用】すなわち、請求項1、2に記載の発明によれ
ば、ランプ特性やランプケーブルの条件が変化しても、
異なるランプ特性にかかわるパラメータやランプケーブ
ルにおける電力損失を記憶させた内部記憶素子を有する
マイクロコンピュータを制御回路から取り出して交換す
ることにより、最適条件で点灯できる。また、請求項3
に記載の発明によれば、マイクロコンピュータの外部記
憶素子はマイクロコンピュータから独立しており、外部
記憶素子のみが変換可能であるので、ランプケーブルに
おける電力損失を記憶させた複数個の外部記憶素子を用
意し、ランプケーブルの条件が変化しても、その条件に
最適の外部記憶素子をマイクロコンピュータに接続する
ことにより容易に対応して最適条件で点灯できる。
【0013】
【実施例】以下に図面に示す実施例に基いて本発明を具
体的に説明する。図1において、放電ランプ1は、例え
ば定格85V、160W、約400Hz で定常点灯する
ショートアーク型メタルハライドランプであるが、交流
点灯型のロングアーク型高圧水銀ランプなどであっても
よい。商用交流電源Eは、一次側整流平滑回路10、複
数のスイッチング素子M1 、M2 によって高周波スイッ
チングする第1インバータ回路11、二次側整流平滑回
路12、スイッチング素子31,32,33,34がフ
ルブリッジ型に接続された第2インバータ回路3によっ
て所定の交流電流に変換される。第2インバータ回路3
は発振回路35により駆動される。そして、第2インバ
ータ回路3の出力は、ランプケーブルK1 、ランプケー
ブルK2 およびランプケーブルK3 を介して放電ランプ
1に供給される。ランプケーブルK1 とランプケーブル
2 の間には起動器19が接続され、始動時に放電ラン
プ1の電極間の絶縁破壊をなすための超高圧電圧を供給
する。以上の構成は、図4で示す従来例と同じである。
【0014】制御回路2は、基準値設定回路16、比較
回路17およびパルス幅変調回路18よりなり、電流セ
ンサ13および電圧センサ14からの信号が基準値設定
回路16に入力される。
【0015】基準値設定回路16は、図2に示すよう
に、CPU41、記憶素子であるROM43およびRA
M44からなるマイクロコンピュータを含む。ROM4
3はCPU41から独立しており、つまり、ROM43
は外部記憶素子であり、ROM43のみが変換可能であ
る。ROM43には、放電ランプに接続されるランプケ
ーブルにおける電力損失が記憶されている。更には、第
2インバータ回路3の交流周波数と周波数パターン、放
電ランプ1を最適条件で点灯するためのランプ電流変化
率およびランプ電流値、定電力制御に移行させるランプ
電圧値、定電力制御に移行させるための電流の変化量、
定電流制御制御時および定電力制御時におけるランプ電
流、ランプ電圧、ランプ電力異常設定値、最適に定電力
制御に移行させるために放電ランプを冷却するための制
御信号など、ランプ特性にかかわるパラメータも記憶さ
れている。また、RAM44には、CPU41の演算上
必要なデータが記憶されている。そして、複数個のRO
M43が用意されており、ランプケーブルの条件によっ
て最適のROM43を選定してCPU41に接続するこ
とにより、最適条件で点灯することができるようになっ
ている。
【0016】ROM43がマイクロコンピュータに内蔵
された内部記憶素子であってもよく、その場合も、RO
M43には、放電ランプの種類や同一放電ランプであっ
ても用途や使用環境などに応じて、更には放電ランプに
接続されるランプケーブルにおける電力損失に応じて最
適条件で点灯するためのパラメータが記憶されている。
そして、放電ランプやランプケーブルの変化に応じてマ
イクロコンピュータごと交換することによって最適条件
で点灯することができるようになっている。
【0017】電流センサ13および電圧センサ14から
の信号が基準値設定回路16のA/D変換器40に入力
し、デジタル値に変換されたA/D変換器40の出力が
ROM43に記憶されたデータに基づいてCPU41で
演算され、放電ランプ1を最適条件で点灯するための基
準値が定まる。そして、この基準値がD/A変換器42
でアナログ値に変換されて比較回路17に入力される。
【0018】比較回路17およびパルス幅変調回路18
を図3に基づいて説明すると、基準値設定回路16から
出力される基準値の信号はオペアンプ50の負側端子に
入力される。一方、オペアンプ50の正側端子には電流
センサ13および電圧センサ14からの信号が入力さ
れ、オペアンプ50にて両者を比較してその出力をコン
パレータ52の負側に入力される。コンパレータ52の
正側には三角波発信器51の出力が接続され、コンパレ
ータ52はこの両者を比較したパルス幅をパルス出力す
る。そして、このパルスをパルス幅変調回路18のフリ
ップフロップ53によって、1/2分周する。そして、
アンド回路54、55によって、1/2分周のパルス幅
制御波形を第1インバータ回路11のスイッチング素子
1 、M2に出力してパルス幅を制御する。
【0019】例えば、オペアンプ50の正側端子に入力
する電流センサ13および電圧センサ14からの信号が
オペアンプ50の負側端子に入力する基準値より低下す
ると、オペアンプ50の出力も低下してコンパレータ5
2から出力するパルス幅が広がり、スイッチング素子M
1 、M2 のパルス幅が広がるように制御する。つまり、
電流センサ13および電圧センサ14からの信号が基準
値に等しくなり、放電ランプ1が最適条件で点灯する。
なお、本実施例の第2インバータ回路3を省略すること
によって、放電ランプ1を、直流点灯型のショートアー
ク型水銀ランプなどに容易に変更することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1および請
求項2の発明は、内部記憶素子にランプ制御に係るパラ
メータやランプケーブルにおける電力損失が記憶されて
いるので、異なったランプ制御パラメータを持った放電
ランプに対しても、また放電ランプに接続されるランプ
ケーブルにおける電力損失が異なっても、同一の点灯装
置において、マイクロコンピュータのみを交換すること
によって最適条件で点灯することができる。また、請求
項3の発明は、外部記憶素子に放電ランプに接続される
ランプケーブルに係るパラメータが記憶されているの
で、放電ランプに接続されるランプケーブルにおける電
力損失が異なっても、同一の点灯装置において、外部記
憶素子のみを変換することによって最適条件で点灯する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の回路図である。
【図2】基準値設定回路の具体例である。
【図3】比較回路およびパルス幅変調回路の具体例であ
る。
【図4】従来の点灯装置の回路図である。
【符号の説明】
1 放電ランプ 2 制御回路 3 第2インバータ回路 11 第1インバータ回路 13 電流センサ 14 電圧センサ 16 基準値設定回路 17 比較回路 18 パルス幅変調回路 41 CPU 43 ROM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−269500(JP,A) 特開 平3−59995(JP,A) 特開 平4−303594(JP,A) 特開 平7−176391(JP,A) 実開 平1−132096(JP,U) 実開 平3−37798(JP,U) 実開 平3−39299(JP,U) 実開 平3−39300(JP,U) 実開 平4−85696(JP,U) 実開 平4−85697(JP,U) 実開 平4−85698(JP,U) 実開 平4−85699(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/14 - 41/298

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御回路により放電ランプへの供給電力を
    制御する放電ランプ点灯装置において、 前記制御回路はマイクロコンピュータを含み、マイクロ
    コンピュータに内蔵される内部記憶素子にはランプ制御
    に係るパラメータが記憶され、 前記マイクロコンピュータが交換可能であることを特徴
    とする放電ランプ点灯装置。
  2. 【請求項2】 前記パラメータに、放電ランプに接続さ
    れるランプケーブルにおける電力損失が含まれているこ
    とを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
  3. 【請求項3】 制御回路により放電ランプへの供給電力
    を制御する放電ランプ点灯装置において、 前記制御回路はマイクロコンピュータを含み、マイクロ
    コンピュータに接続される外部記憶素子には放電ランプ
    に接続されるランプケーブルにおける電力損失に係るパ
    ラメータが記憶され、 前記外部記憶素子が変換可能であることを特徴とする放
    電ランプ点灯装置。
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