JP3829428B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルハライドランプ等の放電灯を負荷とする放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開平８−７８１７７号に示されるように、放電灯が接続される交流出力端子とグランドとの間の地絡（ショート）状態を検出したときに、点灯回路の動作を停止させることで、回路を保護すると共に感電事故を防止することが提案されている。ところが、この従来例では、交流出力端がグランドへ地絡（ショート）したことを検出するための特別な回路（地絡検出回路）を設けるものであり、その地絡検出回路が複雑になり、コストアップとなるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような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、交流出力端がグランドへ地絡した場合にも、速やかに出力電圧の発生を停止させ、回路保護や感電の防止を行う機能を特別な回路を設けることなく、簡単な回路構成で実現することにより、低コストで小型の点灯装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電圧の昇圧もしくは昇降圧もしくは降圧を行う直流−直流変換回路１と、直流−直流変換回路１の出力を交流電圧に変換して放電灯ＬＰに供給する直流−交流変換回路２と、放電灯ＬＰを起動させるためのイグナイタ回路３とを備える放電灯点灯装置において、直流−直流変換回路１の出力電圧を検出する電圧検出部と、直流−直流変換回路１の出力電圧の検出値が点灯判別のための基準値より低い値を所定時間以上にわたり継続したときに放電灯ＬＰが点灯していることを判別する点灯判別部４２と、起動動作期間を設定するためのタイマー部４７と、このタイマー部４７により設定された起動動作期間が経過した後、直流−直流変換回路１の出力電圧の検出値が点灯判別のための基準値以上のときに回路出力を停止させ る制御手段を備え、地絡時に、直流−直流変換回路１の出力電圧の検出値が前記基準値へ上昇するまでの時間を直流−交流変換回路１の半周期よりも短く設定したことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１に本発明の実施例１の回路構成を示す。Ｅは直流電源であり、１２Ｖ系あるいは２４Ｖ系等のバッテリーや、交流電源電圧を整流して得られる直流電圧等である。直流−直流変換回路１は、直流電源Ｅを放電灯ＬＰを点灯するに必要な電圧に昇圧もしくは降圧もしくは昇降圧するための変換回路である。本例は昇降圧型の変換回路であり、トランスＴ0 の１次側に接続されたスイッチング素子Ｑ0 がオン・オフすることにより、トランスＴ0 の２次側に電圧が誘起され、ダイオードＤ0 で整流されて、コンデンサＣ0 に充電される。次に、直流−交流変換回路２は、直流−直流変換回路１の出力を低周波で交番させ、負荷である放電灯ＬＰに供給するための変換回路である。本例は、フルブリッジ型の変換回路であり、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 がオンする期間と、スイッチング素子Ｑ2 ，Ｑ3 がオンする期間が低周波で交番する。次に、イグナイタ回路３は、メタルハライドランプ等の放電灯ＬＰに高電圧を与え、絶縁破壊を引き起こし、放電を開始させるための起動回路である。
【０００６】
この点灯装置は、直流電源Ｅの直流電圧を直流−直流変換回路１により昇圧し、直流−交流変換回路としての低周波インバータ回路２で低周波交流電圧に変換して、メタルハライドランプ、キセノンランプ等よりなる放電灯ＬＰを交流点灯させるものである。低周波インバータ回路２は、放電灯ＬＰの点灯時に１００Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数の交番電圧を出力する回路であり、本例では、ＭＯＳＦＥＴ等で構成されるスイッチング素子Ｑ₁ 〜Ｑ₄ を用いたフルブリッジ回路構成を示すが、ハーフブリッジ回路構成でも良い。
【０００７】
直流−直流変換回路１は、スイッチング素子Ｑ₀ とトランスＴ₀ 、ダイオードＤ₀ 及び平滑コンデンサＣ₀ で構成されており、スイッチング素子Ｑ₀ のオンデューティに応じた電圧を平滑コンデンサＣ₀ に発生させる。直流−直流変換回路１の出力電圧は、電圧検出用の抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ により分圧され、増幅部４５で増幅されて電圧Ｖｏとして検出され、点灯判別部４２に入力される。点灯判別部４２では、この出力電圧検出値Ｖｏを、基準電圧部４６から入力される点灯判別基準値Ｖｏｈと比較して、所定時間以上にわたり継続してＶｏ＜Ｖｏｈならば、放電灯ＬＰが点灯していると判別する。また、タイマー部４７は起動動作期間を設定するための計時動作を行うものであり、イグナイタ回路３による放電灯ＬＰの起動動作（高圧パルス発生期間）を制限するために用いられる。
【０００８】
上記タイマー部４７により設定された起動動作期間が経過した後も、不点灯状態（出力電圧検出値Ｖｏが点灯判別基準値Ｖｏｈよりも大きい状態）であるときには、直流−直流変換回路１の出力電圧を停止させる信号をＰＷＭ制御部４１へ送る。なお、制御回路４の低周波ドライブ回路４８は、低周波インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ₁ 〜Ｑ₄ を駆動するドライブ回路であり、スイッチング素子Ｑ₁ ，Ｑ₄ がオンする期間と、スイッチング素子Ｑ₂ ，Ｑ₃ がオンする期間とを所定の周期で交番するような駆動信号を出力している。
【０００９】
以上の回路構成において、無負荷時に直流−直流変換回路１の出力電圧検出値Ｖｏが上昇して基準値Ｖｏｈに達するまでの時間をＴ１とする。また、低周波インバータ回路２の交番周波数の半周期をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２と設定することにより、地絡時に異常検出を簡単な回路構成で行うことができる。
【００１０】
図１のＡ点が地絡した場合、低周波インバータ回路ＩＮＶの出力極性が反転するごとに、直流−直流変換回路１の出力がＡ点に接続される地絡時とＡ点に接続されない非地絡時とが交互に切り替わることになるので、直流−直流変換回路１の出力電圧の検出値Ｖｏの波形は、図２に示すように、非地絡時と地絡時とで高電圧期間と低電圧期間を交互に繰り返す波形となる。地絡時には、Ａ点を介して地絡電流が流れるため、出力電圧の検出値Ｖｏはほとんど上昇しない。一方、非地絡時には、放電灯ＬＰのインピーダンスに応じて出力電圧の検出値Ｖｏが上昇する。例えば、放電灯ＬＰが無負荷状態である場合には、出力電圧の検出値Ｖｏは点灯判別基準値Ｖｏｈより高い電圧まで上昇する。また、例えば、安定点灯時に地絡した場合は、放電灯ＬＰのインピーダンスは比較的大きい（数百Ω）ため、放電灯ＬＰには電流が流れなくなる。一度、放電灯ＬＰへ電流が流れない時間が発生すると、非地絡区間でも放電灯ＬＰへ電流が流れなくなり、無負荷状態になる。
【００１１】
したがって、無負荷時に直流−直流変換回路１の出力電圧Ｖｏが上昇して、点灯判別基準値Ｖｏｈに達するまでの時間をＴ１とし、低周波インバータ回路の半周期をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２と設定することにより、安定点灯時に地絡しても直ちに出力を停止させることができる。
【００１２】
（実施例２）
実施例１において、放電灯ＬＰの始動直後は、ランプ電圧が安定点灯時よりも低く、ランプ電圧が上昇するまでは、非地絡側での直流−直流変換回路１の出力電圧検出値Ｖｏの上昇速度が遅くなるため、安定点灯時と比べて地絡を検出するのが遅くなる。そこで、始動直後の低周波インバータ回路２の半周期Ｔ２を安定点灯時の半周期Ｔ２よりも長く、すなわち、始動直後の低周波インバータ回路２の交番周波数（例えば１５０Ｈｚ）よりも安定点灯時の交番周波数（例えば２５０Ｈｚ）を高く設定することにより、始動直後の地絡でも検出しやすくし、出力電圧を停止しやすくできる。
【００１３】
（実施例３）
実施例１において、放電灯ＬＰの始動直後は、ランプ電圧が安定点灯時よりも低く、ランプ電圧が上昇するまでは、非地絡側での直流−直流変換回路１の出力電圧検出値Ｖｏの上昇速度が遅くなるため、安定点灯時と比べて地絡を検出するのが遅くなる。そこで、始動直後の点灯判別基準値Ｖｏｈよりも、安定点灯時の点灯判別基準値Ｖｏｈ’を高く設定することにより、簡単な回路で地絡検出ができる。
【００１４】
（実施例４）
本実施例では、上述の実施例１の回路構成において、直流−直流変換回路１の平滑コンデンサＣ₀ に、スイッチング素子とコンデンサの直列回路を並列接続したものであり、安定点灯時には該スイッチング素子をオンさせて、平滑コンデンサＣ₀ にコンデンサを並列接続して平滑コンデンサの容量を増やし、直流−直流変換回路１の出力電圧の上昇速度を遅くすることにより、相対的に安定点灯時の点灯判別基準値Ｖｏｈを上げる。なお、上記各実施例１〜４を適宜組み合わせても良いことは言うまでもない。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、地絡時に、直流−直流変換回路の出力電圧の検出値が点灯判別部の基準値へ上昇するまでの時間を直流−交流変換回路の半周期よりも短く設定したので、点灯判別部を地絡検出回路として兼用することができ、簡単な回路で地絡時の異常検出を行い、出力を停止させることができ、低コストで安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の回路図である。
【図２】 本発明の実施例１の動作説明のための波形図である。
【符号の説明】
１ 直流−直流変換回路
２ 直流−交流変換回路
３ イグナイタ回路
４ 制御回路
Ｅ 直流電源
ＬＰ 放電灯

Claims (3)

1. 直流電圧の昇圧もしくは昇降圧もしくは降圧を行う直流−直流変換回路と、直流−直流変換回路の出力を交流電圧に変換して放電灯に供給する直流−交流変換回路と、放電灯を起動させるためのイグナイタ回路とを備える放電灯点灯装置において、直流−直流変換回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、直流−直流変換回路の出力電圧の検出値が点灯判別のための基準値より低い値を所定時間以上にわたり継続したときに放電灯が点灯していることを判別する点灯判別部と、起動動作期間を設定するためのタイマー部と、このタイマー部により設定された起動動作期間が経過した後、直流−直流変換回路の出力電圧の検出値が点灯判別のための基準値以上のときに回路出力を停止させる制御手段を備え、地絡時に、直流−直流変換回路の出力電圧の検出値が前記基準値へ上昇するまでの時間を直流−交流変換回路の半周期よりも短く設定したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 放電灯の始動直後における直流−交流変換回路の出力反転周期は、安定点灯時における直流−交流変換回路の出力反転周期よりも長く設定したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 放電灯の始動直後における点灯判別のための基準値は、安定点灯時における点灯判別のための基準値よりも実質的に小さく設定したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。

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