JP3998917B2 - 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、放電灯点灯装置に関し、特に、商用ＡＣ電源（以下、ＡＣ電源と略す）の瞬間的な停電または電圧降下が発生した後の復帰時に突入電流を発生させずに再点灯することのできる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。この放電灯点灯装置は整流器11と、整流器11の出力側に接続された突入電流防止回路12と、突入電流防止回路12の出力側に接続された電解コンデンサ13と、電解コンデンサ13の出力側に接続されたスイッチモード電力制御回路14とから構成されている。
【０００３】
整流器11には１００Ｖまたは２００ＶのＡＣ電源の出力が供給される。整流器11の出力は突入電流防止回路12を通って電解コンデンサ13を充電する。突入電流防止回路12は抵抗と、電気的にオン／オフ可能なスイッチング素子（図ではサイリスタ）との並列回路からなる。電解コンデンサ13に蓄積された電荷はスイッチモード電力制御回路14により高周波に変換され電力制御された後に整流され放電灯に印加される。
【０００４】
以上の構成を有する放電灯点灯装置において、ＡＣ電源が正常な時には突入電流防止回路12はオフ（スイッチング素子がオン）、スイッチモード電力制御回路14はオンになっており、ＡＣ電源の出力が整流器11で整流され、突入電流防止回路12のサイリスタを通って電解コンデンサ13に蓄積され、スイッチモード電力制御回路14により点灯電力に変換され、放電灯を点灯する。
【０００５】
ＡＣ電源に停電または電圧降下（５０％程度）が発生した場合、短時間（例えば２０ｍsec程度）であれば、電解コンデンサ13に蓄積された電荷を消費することによって放電灯がついた状態を維持できる。
【０００６】
停電または電圧降下が２０ｍsec程度を越えた場合、電解コンデンサ13の電荷が不足するため、放電灯は消灯する。この場合、電解コンデンサ13の電荷が少なくなっているので、ＡＣ電源が復帰すると、突入電流防止回路12が無い場合、充電電流が急激に流れ、その大きさは容易に１００Ａ以上に達し、ＡＣ電源の保安機能が動作して完全に停止する。したがって、２０ｍsec程度以上２００ｍsec程度以内の短時間の停電で放電灯が再点灯可能な場合でも、停止したまま復帰しない。図４のように突入電流防止回路12を設けた場合、そのスイッチング素子をオフにすることで、抵抗により充電電流を制限し、突入電流防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、突入電流を防止する目的で例えばサイリスタと抵抗との並列回路からなる突入電流防止回路２が用いられている。この突入電流防止回路２のサイリスタをオンからオフにするためには、サイリスタに流れる電流が保持電流（１Ａ以下の小さな電流）以下になることが必要である。しかし、２００ｍsec程度以内の停電または電圧降下でスイッチモード電力制御回路が動作していると、サイリスタに流れる電流が保持電流以下にならないため、放電灯は消灯するがサイリスタはオフにならない。このため、ＡＣ電源の復帰時に突入電流を防止することができず、正常動作に復帰できないという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、突入電流防止回路が正常に動作しない（スイッチング素子がオフしない）ような短時間の停電または電圧降下の後の復帰時に突入電流を発生させることなく、正常動作に復帰させることのできる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電灯点灯装置は、ＡＣ電源の出力を整流・平滑する手段と、前記平滑された出力をもとに放電灯を点灯するスイッチモード電力制御手段と、前記ＡＣ電源の瞬間的な停電または電圧降下後の復帰時の突入電流を防止するサイリスタと抵抗との並列回路からなる突入電流防止手段とを備えた放電灯点灯装置において、前記停電または電圧降下が予め定められた第１の時間以上継続したことを検出したときに前記突入電流防止手段をオンにするとともに前記スイッチモード電力制御手段をオフにする第１の制御手段を備えたことを特徴とするものである。この構成により、ＡＣ電源の停電または電圧降下が予め定められた第１の時間以上継続したときに、放電灯を消灯し、かつ突入電流防止手段をオンにすることで、停電または電圧降下から第１の時間は放電灯がついた状態を維持し、さらに停電または電圧降下が継続して放電灯が消えた後の電源復帰時に突入電流を防止し、再点灯することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明を適用した放電灯点灯装置（以下、本実施の形態という）の構成を示すブロック図である。本実施の形態は直流放電灯点灯装置に関し、整流器１と、整流器１の出力側に接続された突入電流防止回路２と、突入電流防止回路２の出力側に接続された電解コンデンサ３と、電解コンデンサ３の出力側に接続されたスイッチモード電力制御回路４と、電解コンデンサ３の出力側に接続された整流器５と、整流器５の出力側に接続された電解コンデンサ６と、電解コンデンサ６の出力側に接続された制御回路用電源７と、停電検出回路８とから構成されている。
【００１１】
整流器１および停電検出回路８には、１００Ｖまたは２００ＶのＡＣ電源の出力がＭＣ（電磁接触器）を介して供給される。ここで、ＭＣの代わりに電源入力を遮断できる他の手段、例えばサーキットプロテクタ、ブレーカー、ソリッドステートリレー（ＳＳＲ）などを用いても良い。
【００１２】
整流器１の出力は突入電流防止回路２を通って電解コンデンサ３を充電する。つまり、整流器１と電解コンデンサ３とにより、ＡＣ電源の出力が整流・平滑される。突入電流防止回路２は、抵抗と、電気的にオン／オフ可能なスイッチング素子（図ではサイリスタであるが、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、トランジスタ、リレーなどでも良い。）との並列回路からなり、停電検出回路８の出力により、スイッチング素子がオン／オフ制御される。電解コンデンサ３に蓄積された電荷はスイッチモード電力制御回路４により高周波に変換され整流された後、放電灯に印加される。
【００１３】
整流器５の出力は電解コンデンサ６を充電する。電解コンデンサ６に蓄積された電荷は制御回路用電源７により、停電検出回路８に電源電圧として供給される。ここで、整流器５の入力をＭＣの出力から取らず、電解コンデンサ３の出力から取ることで、電解コンデンサ６の突入電流を防止することができる。また、ＡＣ電源が瞬時停電または電圧降下したときに、整流器５によって電解コンデンサ６の電荷が他の回路へ流出するのを防止することができる。これによって、例えば２００msecを越える停電に対しても停電検出回路８の動作を確保することができる。
【００１４】
停電検出回路８はＡＣ電源の停電または電圧降下を検出し、突入電流防止回路２、スイッチモード電力制御回路４、およびＭＣのオン／オフ制御を行う。
【００１５】
以上のように構成された本実施の形態の動作について、図２を参照しながら説明する。ここでは、ＡＣ電源が正常で放電灯がついている時に、２０ｍsec程度以内の停電または電圧降下があった場合、２０ｍsec程度より長く２００ｍsec程度以内の停電または電圧降下があった場合、および２００ｍsec程度より長い停電または電圧降下があった場合について説明する。
【００１６】
まず、ＡＣ電源が正常な時には、突入電流防止回路２のスイッチング素子、およびスイッチモード電力制御回路４は共にオンになっており、ＡＣ電源の出力が整流器１で整流され、突入電流防止回路２のスイッチング素子を通って電解コンデンサ３に蓄積され、スイッチモード電力制御回路４により、点灯電力に変換され、放電灯を点灯する。
【００１７】
停電検出回路８はＡＣ電源の停電または電圧降下を検出すると同時に内蔵するタイマーをスタートさせる。停電または電圧降下の継続時間が２０ｍsec程度以内の場合には、突入電流防止回路２のスイッチング素子およびスイッチモード電力制御回路４をオンのままに維持する。このため、図２（１）に示すように、スイッチモード電力制御回路４は、停電または電圧降下があった後も、電解コンデンサ３に蓄積された電荷を用いて放電灯がついた状態を維持する。ここで、２０ｍsec程度以内の電荷の減少により放電灯が消えないように、電解コンデンサ３の容量が定められている。
【００１８】
停電検出回路８は停電または電圧降下の継続時間が２０ｍsec程度を越えたことを検出すると、突入電流防止回路２のスイッチング素子およびスイッチモード電力制御回路４をオフにする。このため、スイッチモード電力制御回路４には電解コンデンサ３の電荷が入力されなくなり、図２（２）に示すように、放電灯は消える。電解コンデンサ３の電荷は停電開始後スイッチモード電力制御回路４をオフにするまでの２０ｍsec程度の間に放電し、電荷が減少した状態で保持される。
【００１９】
この後、２００ｍsec 程度以内にＡＣ電源が復帰すると、電解コンデンサ３に２０ｍsec程度の間に放電した電荷が充電される。この時、突入電流防止回路２のスイッチング素子はオフであるため、充電電流は抵抗を通して徐々に流れ、突入電流は発生しない。この充電時間は最大１００ｍsec程度を要するため、停電検出回路８はＡＣ電源復帰後、約１００〜２００ｍsec経過してから突入電流防止回路２のスイッチング素子をオンにし、その後スイッチモード電力制御回路４をオンにする。この結果、図２（２）に示すように、ＡＣ電源が復帰した後、少し遅れて点灯される。
【００２０】
停電または電圧降下の継続時間が２００ｍsec程度を越えた場合には、停電検出回路８はＭＣをオフにする。ＭＣは一旦オフになると、ユーザーが手動操作でオンにする迄オフの状態を保持する。このため、図２（３）に示すように、その後、ＡＣ電源が復帰しても放電灯は消えたままとなる。
【００２１】
ここで、停電または電圧降下の継続時間が２００ｍsec程度を越え、停電検出回路８がＭＣをオフにするまでの間、停電検出回路８は制御回路用電源７から供給される電圧で動作することができるように、電解コンデンサ６の容量が定められている。
【００２２】
このように、本実施の形態によれば、ＡＣ電源に停電または電圧降下があっても、それが２０ｍsec程度以内の場合には、放電灯はついた状態を保持する。また、２０ｍsec程度より長く２００ｍsec程度以内の場合には、放電灯は一旦消えた後、ＡＣ電源の復帰後、突入電流を発生させることなく再点灯される。そして、２００ｍsec程度を越えた場合には、装置全体がオフになるため、ユーザーが手動操作で立ち上げる迄消えたままとなる。
【００２３】
なお、以上の説明では、２０ｍsec程度以内の停電または電圧降下に対して放電灯がついた状態を保持するようにしたが、この時間に限定されるものではない。例えば停電または電圧降下後４０ｍsec程度の間、電解コンデンサ３に蓄積された電荷により放電灯がついた状態を維持できるように電解コンデンサ３の容量を選定しておき、４０ｍsec程度を越える停電または電圧降下に対して突入電流防止回路２のスイッチング素子およびスイッチモード電力制御回路４をオフにしても良い。
【００２４】
同様に、例えば停電または電圧降下後５００ｍsec程度の間、電解コンデンサ６に蓄積された電荷により停電検出回路８に電源電圧を供給できるように電解コンデンサ６の容量を選定しておき、停電または電圧降下の継続時間が５００ｍsec程度を越えた場合に装置全体がオフになるように構成しても良い。
【００２５】
さらに、以上説明した本実施の形態は直流放電灯点灯装置に関するものであったが、図３に示すように、スイッチモード電力制御回路４の出力側に、スイッチモード電力制御回路４で電力制御された直流出力を例えば５０Hzで極性を切り替えて矩形波に変換し放電灯に印加するための極性切替回路９を付加することにより、本発明を矩形波放電灯点灯装置に適用することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の放電灯点灯装置によれば、ＡＣ電源に停電または電圧降下があっても、それが第１の時間以内の場合には、放電灯をついた状態に保持し、第１の時間より長く第２の時間以内の場合には、放電灯を一旦消灯した後、突入電流を発生させることなく再点灯することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図、
【図２】本発明の実施の形態の動作を説明するための図、
【図３】本発明の実施の形態の変形例の構成を示すブロック図、
【図４】従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ 突入電流防止回路
３ 電解コンデンサ
４ スイッチモード電力制御回路
８ 停電検出回路

Claims (3)

1. ＡＣ電源の出力を整流・平滑する手段と、前記平滑された出力をもとに放電灯を点灯するスイッチモード電力制御手段と、前記ＡＣ電源の瞬間的な停電または電圧降下後の復帰時の突入電流を防止するサイリスタと抵抗との並列回路からなる突入電流防止手段とを備えた放電灯点灯装置において、
   前記停電または電圧降下が予め定められた第１の時間以上継続したことを検出したときに前記突入電流防止手段をオンにするとともに前記スイッチモード電力制御手段をオフにする第１の制御手段と、
   前記停電または電圧降下が前記第１の時間以上継続し、予め定められた第２の時間以内に復帰したときに、その復帰から予め定められた第３の時間経過後前記突入電流防止手段をオフにし、その後前記スイッチモード電力制御手段をオンにする第３の制御手段と、
   を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記停電または電圧降下が前記第１の時間以上継続し、さらに予め定められた第２の時間以上継続したときに、前記点灯装置全体をオフにする第２の制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 電源入力を遮断することにより、装置全体をオフにすることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。

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