JP4045965B2 - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプ点灯装置、特に保護機能を有する放電ランプ点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来例としては、本出願人は特開平9−92474号公報に示されるものを提案している。このものは、電圧検出部により検出したランプ電圧をあらかじめ設定してある許容範囲の上限値および下限値と比較して大小関係に応じた出力を発生する比較器と、比較器の出力に基づいてランプ電圧が上記許容範囲を逸脱したと判断すると報知装置を駆動して寿命の予知報告を行い、ランプ電圧が上記許容範囲を逸脱する状態で一定時間継続すると放電灯を消灯させるように点灯回路を制御する判定部を設けている。
【0003】
この構成により、ランプ電圧の変動に基づいて放電灯の寿命末期か否かの推定を行い、寿命末期と推定されるとまず予告報知を行うことによって使用者に注意を促し、その後、ランプ電圧が許容範囲を逸脱する状態が一定時間経過していれば、寿命末期に達したものとして放電灯を消灯させることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−92474号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、放電灯(放電ランプ)を点灯させる放電ランプ点灯装置の給電部(電力変換回路)等の異常の判断については記載されておらず、放電ランプ点灯装置全体の異常判断に関して改善の余地がある。
【0006】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、放電ランプのみでなく、放電ランプを含めた放電ランプ点灯装置全体の異常判断をより精度よく検出することのできる放電ランプ点灯装置を提供することである。
【0007】
請求項1に係る発明は、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチング素子の切り替えにより電源から放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチング素子及び始動回路を制御する制御回路と、を備える放電ランプ点灯装置であって、電源投入後、制御回路に対して始動回路の動作前に電力変換回路の出力電圧が安定するまで電力変換回路を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路、制御回路及び電源の状態を診断する第1の診断回路と、放電ランプの始動に必要な始動電圧の印加後、所定の時間(t)内に放電ランプが始動するか否かで放電ランプの状態を診断する第2の診断回路と、ランプ電圧又はランプ電流を検出することにより放電ランプの状態を診断する第3の診断回路とを有する診断部を備えることを特徴とする。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記第1、第2又は第3の診断回路の診断結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項2記載の発明において、前記表示部は、放電ランプを点灯した状態で、各診断回路の出力により放電ランプ、電源、電力変換回路又は制御回路の異常を表示するものであることを特徴とする。
【0010】
請求項4に係る発明は、ソケットに装着される放電ランプと、放電ランプと配線にて接続され、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチング素子の切り替えにより電源から放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチング素子及び始動回路を制御する制御回路と、を備える放電ランプ点灯装置において、電源投入後、制御回路に対して始動回路の動作前に電力変換回路の出力電圧が安定するまで電力変換回路を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路、制御回路及び電源の状態を診断するとともに、ソケット内で放電ランプに対して並列に接続されるインピーダンス素子と、インピーダンス素子に流れる電流を検出する電流検出手段又はインピーダンス素子に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、電流検出手段又は電圧検出手段の検出結果と基準値を比較することにより前記配線の結線状態を判定する結線判定手段と、を設けたことを特徴とする。
【0011】
請求項5に係る発明は、請求項4記載の発明において、前記インピーダンス素子は、コンデンサからなることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
第1の実施形態を図1〜図9に基づいて説明する。本実施形態は、図1に示すように、放電ランプ1を始動させる始動回路2を有して、スイッチング素子(図示はしない)の切り替えにより電源から放電ランプ1に電力を供給する電力変換回路3と、スイッチング素子及び始動回路2を制御する制御回路4と、を備える放電ランプ点灯装置であって、電源投入後、制御回路4に対して始動回路2の動作前に電力変換回路3を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路3、制御回路4及び電源の状態を診断する第1の診断回路5と、放電ランプ1の始動に必要な始動電圧の印加後、所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動するか否かで放電ランプ1の状態を診断する第2の診断回路6と、ランプ電圧又はランプ電流を検出することにより放電ランプの状態を診断する第3の診断回路7とを有する診断部を備えている。
【0013】
放電ランプ1は、たとえば、バルブ内部に水銀と始動用の希ガスとハロゲン化金属が封入された発光管を有するメタルハライドランプであり、後述する電力変換回路3に接続されている。
【0014】
始動回路2は、放電ランプ1を始動させるための高電圧を発生させるもので、図2に示すようにパルス発生回路9及びトランスPTを有し、パルス発生回路9は、トランスPTの1次側に接続され、トランスPTの2次側は、スイッチング素子S3とスイッチング素子S4の接続部と放電ランプ1に接続されている。
【0015】
電力変換回路3は、スイッチング素子の切り替えにより電源から放電ランプ1に電力を供給するもので、整流部10、PFC回路11、出力電力変換回路12、インバータ回路13、始動回路2が直列に接続されて構成されている。整流部10は、交流電源の交流電圧を整流するもので、ダイオードブリッジで構成されており、整流部10の入力端子は電源に接続され、出力端子はPFC回路11に接続されている。
【0016】
PFC回路11は、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また直流電圧を出力するもので、整流部10の出力端子にインダクタL1とダイオードD1とが直列に接続され、インダクタL1とダイオードD1の接続部とグランド間には、スイッチング素子S1が接続されている。また、ダイオードD1のカソード側とグランドG間には、コンデンサC1が接続されている。
【0017】
出力電力変換回路12は、PFC回路11の出力電圧を受けて放電ランプ1に供給する電力を調整するもので、PFC回路11の出力端子にスイッチング素子S2とインダクタL2が直列に接続され、スイッチング素子S2とインダクタL2の接続部とグランドG間には、ダイオードD2が接続されている。また、インダクタL2の負荷側とグランドG間には、コンデンサC2が接続されている。
インバータ回路13は、出力電力変換回路12の直流出力電圧を受けて交流電圧に変換するもので、スイッチング素子S3とスイッチング素子S4の直列回路が、出力電力変換回路12の出力端子間に接続されている。また、スイッチング素子S3とスイッチング素子S4の直列回路に並列にスイッチング素子S5とスイッチング素子S6の直列回路が接続されている。
【0018】
制御回路4は、PFC制御回路14、出力制御回路15、インバータ制御回路16、イグナイタ制御回路17からなるものである。PFC制御回路14は、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また直流電圧を出力するため、スイッチング素子S1のスイッチングを制御するもので、後述する診断部8及びスイッチング素子S1のゲートに接続されている。出力制御回路15は、PFC回路11の出力電圧を受けて放電ランプ1に供給する電力を調整するため、スイッチング素子S2のスイッチングを制御するもので、後述する診断部8及びスイッチング素子S2のゲートに接続されている。インバータ制御回路16は、出力電力変換回路12の直流出力電圧を交流電圧に変換するため、スイッチング素子S3及びスイッチング素子S6と、スイッチング素子S4及びスイッチング素子S5を交互にスイッチングするように制御するもので、後述する診断部8及びスイッチング素子S3〜6のゲートに接続されている。イグナイタ制御回路17は、パルス発生回路9を制御するもので、後述する診断部8及びスイッチSWを介してパルス発生回路9に接続されている。また、待機時間カウンター18は、電力変換回路3を待機動作させる時間を設けるもので、診断部8及びスイッチSWに接続されている。
【0019】
診断部8は、電力変換回路3の待機動作の期間内に電力変換回路3、制御回路4及び電源の異常を診断する第1の診断回路5と、放電ランプ1の始動に必要な始動開始電圧の印加時に、所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動するか否かで放電ランプ1の異常を判断する第2の診断回路6と、ランプ電圧又はランプ電流を検出することにより放電ランプ1の異常診断を行う第3の診断回路7とで構成されている。
【0020】
第1の診断回路5は、電源投入後、制御回路4に対して始動回路2の動作前に電力変換回路3を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路3、制御回路4及び電源の状態を診断する第1の診断回路5と、放電ランプ1の始動に必要な始動電圧の印加後、所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動するか否かで放電ランプ1の状態を診断する第2の診断回路6と、ランプ電圧又はランプ電流を検出することにより放電ランプ1の状態を診断する第3の診断回路7とで構成されている。
【0021】
第1の診断回路5は、電源投入後、制御回路4に対して始動回路2の動作前に電力変換回路3を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路3又は制御回路4の状態を診断するもので、制御回路4、整流部10の出力端子とインダクタL1の接続部、スイッチング素子S2とダイオードD1の接続部、インダクタL2とスイッチング素子S3の接続部、スイッチング素子S3及びスイッチング素子S4の接続部及びスイッチング素子S5及びスイッチング素子S6の接続部に接続されている。
【0022】
第2の診断回路6は、電源投入後、放電ランプ1に始動電圧の印加時、所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動するか否かで放電ランプ1の異常を判断するもので、制御回路4、始動動作時間カウンター19及び電力変換回路3の出力端子に接続されている。
【0023】
第3の診断回路7は、比較回路及び記憶部(図示はしない)で構成される。
【0024】
比較回路は、放電ランプ1の始動後、一定時間毎に検出したランプ電圧から得られる一定時間間隔におけるランプ電圧変化量を、記憶部が予め記憶している電圧変化量の基準値と比較するものである。記憶部は、放電灯始動後の一定時間毎の電圧変化量の基準値を記憶するもので、たとえばEEPROM等から構成されている。また、第3の診断回路7は、放電ランプ1のランプ電圧を検出するもので、電力変換回路3の出力部に接続されている。
【0025】
つぎに、本実施形態の動作について図2及び図3に基づいて説明する。電源が投入されると、整流部10は交流電源の交流電圧を整流する。そして、PFC回路11は、スイッチング素子S1をスイッチングすることにより電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また所望の直流電圧に変換し、コンデンサC1は、所定の電圧値にまで充電される。第1の診断回路5は、電源投入後、電力変換回路3の出力電圧が安定するまでの過渡期間に電源の異常の有無を診断する。
【0026】
具体的には、第1の診断回路5は、端子aに印加される電圧を検出し、整流部10の出力電圧が、所定の範囲に入っているかどうかを判別することにより、電源の異常を診断する。
【0027】
この過渡期間に電源の異常の判断を診断するのは、次の理由による。すなわち、放電ランプ1に電力を供給していない状態においては、消費電力は回路損失のみであるため、PFC回路11と出力電力変換回路12は所定の動作で安定後には間欠的に動作を繰り返し、又は微弱に発振するようにさせることがある。この場合、特にPFC回路11の入力電圧、すなわち整流部10の出力電圧は平滑されてしまうことがある。このような場合には、入力電圧のピーク値は読み取ることができるが、実効値及び波形は読み取ることが困難である。そこで、電源投入後、電力変換回路3の出力電圧が安定するまでの過渡期間に電源の異常の有無を診断するのである。そして、診断の結果、電源が異常と診断された場合には、電源異常処理として、電力変換回路3の待機動作を維持する、又は動作を停止させる。また、電源が正常であると診断された場合には、電力変換回路3及び制御回路4の異常の有無を診断する。
【0028】
つぎに、第1の診断回路5は、電力変換回路3及び制御回路4の異常を診断する。すなわち、第1の診断回路5は、端子bに印加される電圧を検出し、PFC回路11の出力電圧が、整流部10の出力電圧のピーク値よりも大きくなっているか、所定の電圧の範囲になっているか否かを判別し、PFC回路11及びPFC制御回路14が正常であるかどうかを診断する。さらに、PFC制御回路14から出力されるスイッチング素子S1の駆動信号の周波数、デューティ比及び信号電圧振幅が所定の範囲であるかどうかを確認する。
【0029】
さらにまた、第1の診断回路5は、出力電力変換回路12の異常の有無を診断する。すなわち、第1の診断回路5は、端子cに印加される電圧を検出し、出力電力変換回路12の出力電圧が、所定の範囲になっているか否かを判別して、出力電力変換回路12及び出力制御回路15が異常でないかを診断する。特に、出力電力変換回路12の出力電圧は、放電ランプ1が始動した後には、ランプ電圧とともに大きく変化するため、放電ランプ1が始動してから診断を行った場合には、出力電力変換回路12の異常を診断が困難である。そこで、本実施形態のように、放電ランプ1が始動する前の待機動作において、出力電力変換回路12の診断を行うことにより、診断時に放電ランプ1の影響を受けることなく、精度良く出力電力変換回路12の異常診断を行うことが可能となる。さらに、出力制御回路15から出力されるスイッチング素子S2の駆動信号の周波数、デューティ比及び信号電圧振幅が所定の範囲であるかどうかを確認することにより、より木目細かな診断を行うことができる。
【0030】
そしてまた、第1の診断回路5は、インバータ回路13の異常の有無を診断する。すなわち、第1の診断回路5は、端子d、eに印加される電圧を検出し、インバータ回路13の出力電圧が、所定の範囲になっているか否かを判別して、インバータ回路13及びインバータ制御回路16が正常であるかどうかを診断する。
【0031】
以上の診断を行い、異常と診断された場合には、装置異常処理として電力変換回路3の待機動作を維持する、又は動作を停止させる。また、正常と診断された場合には、つぎにランプ起動時の異常診断を行う。
【0032】
ランプ起動時の異常診断は、第2の診断回路6により、所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動するかどうかで診断する。第2の診断回路6には、始動動作時間カウンター19及び消灯時間カウンター24が接続されている。
始動動作時間カウンター19は、放電ランプ1を始動させる際に放電ランプ1に印加する始動電圧の印加の所定の時間(t)をカウントし、また、消灯時間カウンター24がカウントした消灯時間に応じて、所定の時間(t)を変化させるもので、図4に示すようにカウンターICからなり、診断部8、イグナイタ制御回路17及び消灯時間カウンター24に接続されている。
【0033】
消灯時間カウンター24は、放電ランプ1が消灯してから再び始動回路2が動作を開始するまでの消灯時間をカウントするもので、図4に示すように、ダイオードD3、抵抗R1、抵抗R2、コンデンサC3からなる回路で構成される。すなわち、整流部10の出力端子に、ダイオードD3と抵抗R1の直列回路が接続され、抵抗R1とグランドGの間には、抵抗R2とコンデンサC3の並列回路が接続されている。また、抵抗R1とコンデンサC3の接続部には、始動時間動作カウンター5であるカウンターICが接続されている。
【0034】
電源が投入されると、整流部10の出力電圧は、消灯時間カウンター24に印加され、ダイオードD3を介して、抵抗R1及び抵抗R2とコンデンサC3の並列回路に電流が流れることにより、コンデンサC3には、抵抗R1と抵抗R2の比で決まる電圧まで充電される。そして、コンデンサC3の電圧により、始動動作時間カウンター19は起動する。
【0035】
また、図2に示すPFC回路11は、PFC制御回路14からの制御信号によりスイッチング素子S1をスイッチングすることにより、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また所望の直流電圧に変換し、コンデンサC1は、所定の電圧値にまで充電される。そして、出力電力変換回路12は、出力制御回路15からの制御信号によりスイッチング素子S2を制御することにより、PFC回路11の出力電力を調整する。その後、インバータ回路13のスイッチング素子S3及びスイッチング素子S6と、スイッチング素子S4及びスイッチング素子S5は、インバータ制御回路16からの制御信号により交互にスイッチングされ、矩形波の交流電圧を放電ランプ1に出力する。そして、始動回路2が、パルス発生回路9が発生するパルス電圧をトランスPTを介して放電ランプ1に印加することにより、放電ランプ1に始動電圧を印加する。また、イグナイタ制御回路17は、始動時間動作カウンター19に始動回路動作開始信号を出力し、始動時間動作カウンター19は、始動電圧の印加時間の所定の時間(t)を第2の診断回路6に出力する。そして、第2の診断回路6は、所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動する場合には、放電ランプ1が正常であると診断する。一方、所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動しない場合には、放電ランプ1が異常であると診断する。
【0036】
ここで、所定の時間(t)は、以下に示す消灯時間カウンター7の動作により、消灯時間カウンター7がカウントした消灯時間が長くなるにしたがって、短くなる。すなわち、放電ランプ1を一定期間点灯させ、その後、電源を開放することにより、放電ランプ1を消灯させた場合には、コンデンサC3の両端電圧は、コンデンサC3と抵抗R2で決まる時定数に従い低下する。このコンデンサC3の両端電圧は、放電ランプ1の消灯時間の関数となる。これにより、放電ランプ1の消灯後、再度、放電ランプ1を始動させる場合には、カウンターICは、コンデンサC3の両端電圧を測定し、この電圧値によって消灯時間が分かるのである。始動時間動作カウンター5は、この消灯時間により、対応する前記所定の時間(t)を設定する。具体的には、消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間(t)を短くするようにするのである。そして、第2の診断回路6は、このように求めた所定の時間(t)内に放電ランプ1が始動するかどうかにより、放電ランプ1の異常を診断する。
【0037】
以上のように、放電ランプ1の消灯時間によって所定の時間(t)を変化させるのは、次の理由による。すなわち、放電ランプ1の点灯時には、発光管8は高温、高圧になっている。この為、消灯直後においては、再始動するための始動電圧は高くなり、放電ランプ1は始動しにくい状態になる。また、消灯して長時間を経過した場合には、発光管8は低温、低圧になっている。このため、放電ランプ1は始動し易い状態になる。これにより、消灯時間が長くなる程、短い時間で、放電ランプ1の異常の判別の有無が可能になるのである。
【0038】
以上の診断により、放電ランプ1が異常と診断された場合には、ランプ起動異常処理として電力変換回路3の待機動作を維持、又は停止させる。また、正常と診断された場合には、第3の診断回路7により、ランプ起動過程時の異常診断を行う。
【0039】
第3の診断回路7は、始動後経過時間タイマ23、始動検出部25を介して電力変換回路3の出力部に接続されている。始動後経過時間タイマ23は、放電ランプ始動後の経過時間を計時するものである。始動検出部25は、放電ランプ1が始動したことを検出するものである。放電ランプ1の始動後、始動検出部25は、電力変換回路3の出力電圧により、放電ランプ1が始動したことを検出し、始動後経過時間タイマ23に検出信号を出力する。始動後経過時間タイマ23は、始動検出部25からの検出信号を受け、始動後の経過時間の計時を開始する。始動後経過時間タイマ23は、第3の診断回路7の記憶部に始動開始後の経過時間を出力する。
【0040】
第3の診断回路7は記憶部(図示しない)を有し、記憶部は、始動後経過時間タイマ23から始動開始後の経過時間を受け、第3の診断回路7の比較回路に経過時間に対応する電圧変化量の基準値を出力する。第3の診断回路7の比較回路は、第3の診断回路7の記憶部が出力する電圧変化量の基準値と電圧検出部26が検出する電圧に基づいて得られる電圧変化量を比較する。
【0041】
そして、電圧検出部26が検出した電圧に基づいて得られる電圧変化量と記憶部が出力する電圧変化量の基準値とがずれている場合には、放電ランプ1の異常であると判断する。
【0042】
以上の診断により、異常と診断された場合には、ランプ始動過程異常処理として、電力変換回路3の動作を停止させる。また、正常と診断された場合には、つぎに、放電ランプ1の安定点灯時の異常診断を行う。
【0043】
****ランプ安定点灯異常診断***
放電ランプ1の安定点灯時においては、第3の診断回路7が、電圧検出部26により検出されるランプ電圧値とランプ電圧の所定の値とを比較することにより、放電ランプ1の異常診断を行う。そして、以後、放電ランプ1の安定点灯時における異常診断を行い、放電ランプ1が異常と診断されれば、安定点灯異常処理として、電力変換回路3の動作を停止する。
【0044】
以上のように、放電ランプ1が始動に至るまでの各ステップにおいて、診断を行うことにより、より精度よく検出することのできる放電ランプ点灯装置を提供することである。
【0045】
また、図5に、動作フローの別例を示す。このフローには、放電ランプ1のランプ寿命の診断を行うステップを設けている。すなわち、電圧検出部26が検出する放電ランプ1のランプ電圧を、第3の診断回路7が診断し、検出したランプ電圧が所定の値よりも大きくなる場合には、放電ランプ1が寿命末期と診断し、ランプ寿命時の処理を行う。ここで、正常と診断された場合には、ランプ安定時装置の異常診断に戻る。
【0046】
また、電力変換回路3の停止処理を行う回路例を図6に示す。診断部8の出力端子は、NOT回路28を介して、AND回路29の一方の入力端子に接続されている。また、出力制御回路15の出力端子は、AND回路29の他方の入力端子に接続され、AND回路29の出力端子は、電力変換回路3に接続されている。また、時間計測タイマ及び計数カウンタ部30が診断部8に接続されている。この構成により、診断部8からの信号を受け、診断部8が、停止信号を出力すると、NOT回路28で反転され、AND回路29には信号が出力されなくなるので、出力制御回路15から信号が出力されている状態においても、AND回路29からの出力信号は停止する。これにより、これにより電力変換回路3の動作は停止する。
【0047】
さらにまた、図7に、図6の回路例の第1の別例を示す。図7の回路は、図6の回路に電源、電力変換回路3又は制御回路4の異常を表示する表示部31を設けたものである。すなわち、NOT回路28の入力端子に抵抗R3及び表示部31であるLED1が接続されている。この回路構成により、診断部8から、停止信号が出力されると、抵抗R3及び表示部31に電流が流れて表示部31が発光する。これにより、放電ランプ点灯装置の使用者は、表示部31からの発光により、電力変換装置3又は放電ランプ1の異常若しくは寿命を知ることができる。
【0048】
また、図8に、図6の回路例の第2の別例を示す。図8の回路は、図7の回路に表示部を2つ設けたものである。すなわち、抵抗R3に接続される表示部31aであるLED2の出力端子にトランジスタTr1を接続する。また、NOT回路28の入力端子に、抵抗R4、表示部31bであるLED3及びトランジスタTr2を接続している。また、トランジスタTr1及びTr2のベースを診断部8に接続している。この構成において、放電ランプ1の異常又は寿命のときは、診断部8からトランジスタTr2に信号が出力される。これによって、診断部8から抵抗R3を介して表示部31bに電流が流れて表示部31bは発光する。また、電源又は電力変換回路3のどちらかが異常の場合には、診断部8からトランジスタTr1のベースに信号が出力される。これによって、診断部8から抵抗R3を介して表示部31bに電流が流れて表示部31bは発光する。これにより、使用者は、異常又は故障が放電ランプ1と電力変換回路3のどちらにあるのかを知ることができる。
【0049】
また、図9に、図6の回路例の第3の別例を示す。図9は、図6において、診断部8に電力変換回路3又は制御回路4の診断結果を出力する出力端子と、電源の診断結果を出力する出力端子を設け、両出力端子に、OR回路32aを接続している。そして、OR回路32aの出力端子はNOT回路28の入力端子に接続されている。さらに、診断部8には、放電ランプ1の異常を出力する出力端子と、放電ランプ1の寿命異常を出力する出力端子を設け、両出力端子には、OR回路32bが接続されている。そして、OR回路32bの出力端子は、抵抗R5及び表示部31を介してグランドGに接続されている。この構成により、電源又は電力変換回路3が異常の場合には、停止信号がOR回路32aから出力され、図7で述べた動作と同じ動作により、電力変換回路3を停止する。また、放電ランプ1の寿命又は異常がある場合には、OR回路32bから停止信号が出力され、抵抗R5を介して表示部31に電流が流れて表示部31は発光する。
【0050】
以上のように、図9の構成においては、放電ランプ1が異常又は寿命であっても、電力変換回路3の動作が停止しないので、放電ランプ1が消灯しない。これにより、放電ランプ1からの光出力を確保しつつ、放電ランプ1の寿命又は異常を知ることができる。
【0051】
(第2の実施形態)
つぎに、第2の実施形態について説明する。図10は、第2の実施形態の構成を示す図である。
【0052】
本実施形態は、ソケット40内で放電ランプ1に対して並列に接続されるインピーダンス素子41と、インピーダンス素子41に流れる電流を検出する電流検出手段42又はインピーダンス素子41に印加される電圧を検出する電圧検出手段43と、電流検出手段42又は電圧検出手段43の検出結果と基準値を比較することにより、配線46の結線状態を判定する結線判定手段と、を設けたものである。
【0053】
ソケット40は、放電ランプ1を保持するもので、例えば碍子等の材料を用いて、放電ランプ1の口金部1aに対応する凹部40aを形成し、凹部40aの底面には、始動回路2の一方の出力端子に接続される配線46が接続されている。また、凹部40aの側面には、始動回路2の他方の出力端子に接続される配線46が接続されている。そして、これらの配線46間には、インピーダンス素子41である抵抗R6が接続されている。そして、始動回路2の入力端子は、電力変換回路3及び制御回路4で構成される点灯回路50に接続されている。始動回路2と点灯回路50の接続部には、電流検出手段42が接続され、電流検出手段42には結線判定手段44が接続されている。結線判定手段44は、動作モード指令手段45を介して点灯回路50に接続されている。
【0054】
次に、上記構成における動作を図11に基づいて説明する。図11(a)は、正常結線時動作の波形を示し、(b)は、配線46の断線時動作の波形を示している。点灯回路50に電源が接続されると、動作モード指令手段45は、点灯回路50に対して、テストモードとして放電ランプ1が始動しない程度の電圧V0を出力するように信号を出力する。またこのとき、始動回路2は、パルス電圧を出力しない。これにより、放電ランプ1及び抵抗R6には、電圧V0が印加される。電圧V0が抵抗R6に印加されると、抵抗R6には、微小電流Itが流れる。電流検出手段42は、微小電流Itを検出し、結線判定手段44に出力する。結線判定手段44は、微小電流Itが所定の基準値に達するかどうかを判定する。結線判定手段44の結果、配線の断線等により、微小電流Itが所定の基準値に達する場合には、動作モード指令手段45に対し配線に異常がないことを通知する。一方、結線判定手段44の結果、微小電流Itが流れていない場合には、動作モード指令手段45に対し配線に異常があることを通知する。そして、所定のテストモード時間Ttを経過すると、動作モード指令手段45は、配線に異常があるものとして、点灯回路50に対して、動作を停止するモードを指令する。
【0055】
以上のように、ソケット40にインピーダンス素子41である抵抗R6を接続し、抵抗R6に流れる微小電流を検出することで、放電ランプ1と始動回路2間の配線の異常を検出することが可能になる。
【0056】
(第3の実施形態)
つぎに、第3の実施形態について説明する。図12は、第3の実施形態の構成図である。本実施形態では、インピーダンス素子41としてコンデンサC5を用いたものである。
【0057】
スイッチング素子S3とS4の接続部とスイッチング素子S5とS6の接続部との間には、インダクタL3と、コンデンサC4の直列回路が接続されている。また、放電ランプ1は、配線46を介してコンデンサC4の両端に接続されている。また、放電ランプ1のランプ電圧を測定するため、電圧検出手段43がコンデンサC4の両端に接続されている。スイッチング素子S3〜S6には、インバータ制御回路16の出力端子が接続され、インバータ制御回路16の入力端子は、動作モード指令手段45に接続されている。そして、動作モード指令手段45の出力端子は、電源回路51に接続されている。電源回路51は、整流部10、PFC回路11及び出力電力変換回路12から構成されている。
【0058】
次に、以上の構成における動作を説明する。電源が、電源回路51に接続されると、テストモードとなり、インバータ制御回路16の駆動信号により、スイッチング素子S3とS4及びスイッチング素子S5とS6は、低周波fhtで交互に駆動され、図13に示す、矩形波の信号を出力する。ここで、テストモード後、放電ランプ1を始動させるための高電圧は、スイッチング素子S3とS4及びスイッチング素子S5とS6を高周波fhsで駆動してインダクタL3、コンデンサC4及びコンデンサC5を共振させることにより出力させる。また、放電ランプ1の始動後は、スイッチング素子S3とS4及びスイッチング素子S5とS6を、低周波fLで駆動させる。
【0059】
ここで、配線46に異常がない場合には、コンデンサC3と、コンデンサC4とが並列接続されることになるので、インダクタL3、とコンデンサC4及びコンデンサC5で共振する。一方、配線46に異常がある場合には、コンデンサC5はコンデンサC4に接続されていない状態になり、インダクタL3、とコンデンサC4で共振する。これにより、コンデンサC4に出力される電圧値は、配線46に異常がある場合(結線異常)とない場合(正常結線時)とで異なる。例えば、図14に示すように、電源接続後に、周波数fhtでスイッチング素子S3〜S6を高周波動作させると、正常時においては、コンデンサC4にV0−2の電圧が発生する。一方、異常時においては、コンデンサC4にV0−1の電圧が発生する。そして、電圧検出手段43は、電圧V0−1又はV0−2を検出し、結線判定手段44は、基準とする電圧値と比較し、基準値以上であれば異常と判定し、電源回路51を停止させる等の処理をする。また、基準値に満たない場合には、正常である信号を、動作モード指令手段45に出力する。そして、正常であれば、駆動周波数をfhsに下げて、放電ランプ1を始動させ、点灯後は、周波数fLでスイッチング素子S3〜S6を動作させる。
【0060】
以上のように、インピーダンス素子41としてコンデンサC5を用いると、一般にコンデンサは抵抗よりも損失が少ないため、インピーダンス素子41に発生する電力消費を抑制することができる。また、判定までの時間を短縮することができる。
【0061】
【発明の効果】
請求項1に係る発明は、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチング素子の切り替えにより電源から放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチング素子及び始動回路を制御する制御回路と、を備える放電ランプ点灯装置であって、電源投入後、制御回路に対して始動回路の動作前に電力変換回路の出力電圧が安定するまで電力変換回路を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路、制御回路及び電源の状態を診断する第1の診断回路と、放電ランプの始動に必要な始動電圧の印加後、所定の時間(t)内に放電ランプが始動するか否かで放電ランプの状態を診断する第2の診断回路と、ランプ電圧又はランプ電流を検出することにより放電ランプの状態を診断する第3の診断回路とを有する診断部を備えるようにしたので、電源、電力変換回路及び制御回路の、放電ランプのそれぞれについて診断を行うので、より精度よく、放電ランプ点灯装置全体の診断を行うことができる。
【0062】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記第1、第2又は第3の診断回路の診断結果を表示する表示部を備えるようにしたので、使用者の視覚を通じて、放電ランプの異常若しくは寿命、又は電力変換回路及び制御回路の異常を知らせることができる。
【0063】
請求項3に係る発明は、請求項2記載の発明において、前記表示部は、放電ランプを点灯した状態で、各診断回路の出力により放電ランプ、電源、電力変換回路又は制御回路の異常を表示するものであるようにしたので、明かりを確保しながらランプの取り替えを使用者に知らせることができる。
【0064】
請求項4に係る発明は、ソケットに装着される放電ランプと、放電ランプと配線にて接続され、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチング素子の切り替えにより電源から放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチング素子及び始動回路を制御する制御回路と、を備える放電ランプ点灯装置において、電源投入後、制御回路に対して始動回路の動作前に電力変換回路の出力電圧が安定するまで電力変換回路を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路、制御回路及び電源の状態を診断するとともに、ソケット内で放電ランプに対して並列に接続されるインピーダンス素子と、インピーダンス素子に流れる電流を検出する電流検出手段又はインピーダンス素子に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、電流検出手段又は電圧検出手段の検出結果と基準値を比較することにより前記配線の結線状態を判定する結線判定手段と、を設けるようにしたので、放電ランプが始動しない程度の電圧を放電ランプに印加した場合に、インピーダンス素子に流れる電流又は印加される電圧の値により電力変換回路と放電ランプを接続する配線の異常を検知することが可能になる。また、放電ランプの始動後は、検出した電流又は電圧の値により放電ランプの異常、寿命を判定することができる。
【0065】
請求項5に係る発明は、請求項4記載の発明において、前記インピーダンス素子は、コンデンサからなるようにしたので、インピーダンス素子に発生する電力消費を抑制することができる。また、判定までの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態の構成図である。
【図2】 第1の実施形態の回路構成図である。
【図3】 第1の実施形態の動作フローを示す図である。
【図4】 消灯時間カウンター24及び始動動作時間カウンター19の構成を示す図である。
【図5】 第1の実施形態の動作フローの別例を示す図である。
【図6】 電力変換回路3の停止処理を行う回路例を示す図である。
【図7】 電力変換回路3の停止処理を行う回路例の第1の別例を示す図である。
【図8】 電力変換回路3の停止処理を行う回路例の第2の別例を示す図である。
【図9】 電力変換回路3の停止処理を行う回路例の第3の別例を示す図である。
【図10】 第2の実施形態の構成図である。
【図11】 第2の実施形態の動作波形を示す図である。
【図12】 第3の実施形態の構成図である。
【図13】 第3の実施形態の動作波形を示す図である。
【図14】 第3の実施形態における共振特性を示す図である。
【符号の説明】
1 放電ランプ
2 始動回路
3 電力変換回路
4 制御回路
5 第1の診断回路
6 第2の診断回路
7 第3の診断回路
8 診断部
Claims (5)
- 放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチング素子の切り替えにより電源から放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチング素子及び始動回路を制御する制御回路と、を備える放電ランプ点灯装置であって、電源投入後、制御回路に対して始動回路の動作前に電力変換回路の出力電圧が安定するまで電力変換回路を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路、制御回路及び電源の状態を診断する第1の診断回路と、放電ランプの始動に必要な始動電圧の印加後、所定の時間(t)内に放電ランプが始動するか否かで放電ランプの状態を診断する第2の診断回路と、ランプ電圧又はランプ電流を検出することにより放電ランプの状態を診断する第3の診断回路とを有する診断部を備えることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
- 前記第1、第2又は第3の診断回路の診断結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
- 前記表示部は、放電ランプを点灯した状態で、各診断回路の出力により放電ランプ、電源、電力変換回路又は制御回路の異常又は寿命を表示するものであることを特徴とする請求項2記載の放電ランプ点灯装置。
- ソケットに装着される放電ランプと、放電ランプと配線にて接続され、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチング素子の切り替えにより電源から放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチング素子及び始動回路を制御する制御回路と、を備える放電ランプ点灯装置において、電源投入後、制御回路に対して始動回路の動作前に電力変換回路の出力電圧が安定するまで電力変換回路を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電力変換回路、制御回路及び電源の状態を診断するとともに、ソケット内で放電ランプに対して並列に接続されるインピーダンス素子と、インピーダンス素子に流れる電流を検出する電流検出手段又はインピーダンス素子に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、電流検出手段又は電圧検出手段の検出結果と基準値を比較することにより前記配線の結線状態を判定する結線判定手段と、を設けたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
- 前記インピーダンス素子は、コンデンサからなることを特徴とする請求項4記載の放電ランプ点灯装置。
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