JP4045966B2

JP4045966B2 - 放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP4045966B2
Application number: JP2003019584A
Authority: JP
Inventors: 得志山内; 務塩見; 稔前原; 俊朗中村; 正徳三嶋; 武志鴨井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP2004234928A

Description

【０００１】
【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、たとえば、特開２００１−１８５３７４号公報に示されるものがある。このものは、放電灯点灯時間を積算する累積カウンターと、前記累積カウンターに積算された放電灯点灯時間が予め定めた設定値を超えたときは寿命が到来したと判定する判定手段と、前記判定手段が寿命の到来と判定したときは保護動作を行う保護動作手段とを備えたことを特徴としている。ここで、前記判定手段は、寿命に影響を与える素子の温度を加味して寿命判定を行う。これにより、放電灯点灯装置の寿命と判定したときは保護動作を行うので、放電灯の点灯に悪影響を与えることがなくなる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８５３７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例においては、主として累積カウンターに積算された放電灯点灯時間によって放電灯点灯装置の寿命を判定するので、不慮の放電灯点灯装置の異常が発生した場合には対応することができない。
【０００５】
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、不慮の放電ランプ点灯装置の異常が発生した場合においても、その異常を検知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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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と、スイッチ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、電力変換回路のスイッチ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を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電源、電力変換回路及び制御回路の異常、故障を診断する診断部を備え、前記診断部は、電源投入後、電力変換回路内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し、電力変換回路内の出力電圧が安定する安定期間経過後に電力変換回路及び制御回路の異常、故障を診断するものであることを特徴とする。ここで待機動作期間とは、電源投入後、放電ランプが始動する前の電力変換回路が動作している期間をいう。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記電力変換回路は、電源からの交流電圧を整流する整流部を有し、前記診断部は、整流部の出力電圧波形により電源の異常の有無を診断するものであることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態を、図１から図５に基づいて説明する。図１は、本実施形態の放電ランプ点灯装置の基本構成図である。図２は、本実施形態の電力変換回路３の出力電圧の動作波形図である。図３は、本実施形態の放電ランプ点灯装置のブロック構成図である。図４は、本実施形態の放電ランプ点灯装置の具体的な回路例である。図５は、本実施形態の放電ランプ点灯装置の立ち上がり時の各電圧、電流の波形図である。
【００１０】
本実施形態の放電ランプ点灯装置１００は、放電ランプ１と、放電ランプ１を始動させる始動回路２と、スイッチ素子の切り替えにより電源から放電ランプ１に電力を供給する電力変換回路３と、電力変換回路３のスイッチ素子及び始動回路２を制御する制御回路４と、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源、電力変換回路３及び制御回路４の異常を診断する診断部５と、を備えている。
【００１１】
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７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。
【００１２】
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４に示すようにパルス発生回路８及びトランスＰＴを有し、パルス発生回路８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、スイッチ素子Ｓ３とスイッチ素子Ｓ４の接続部と放電ランプ１に接続されている。
【００１３】
電力変換回路３は、スイッチ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、図３及び図４に示すように、整流部９、ＰＦＣ回路１０、出力電力変換回路１１、インバータ回路１２、始動回路２が直列に接続されて構成されている。整流部９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９の入力端子は電源に接続され、出力端子はＰＦＣ回路１０に接続されている。
【００１４】
ＰＦＣ回路１０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９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のカソード側には、コンデンサＣ１が接続されている。
【００１５】
出力電力変換回路１１は、ＰＦＣ回路１０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１０の出力端子にスイッチ素子Ｓ２とインダクタＬ２が直列に接続され、スイッチ素子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の負荷側には、コンデンサＣ２が接続されている。
【００１６】
インバータ回路１２は、出力電力変換回路１１の出力電圧を受けて交流に変換するもので、スイッチ素子Ｓ３とスイッチ素子Ｓ４の直列回路が、出力電力変換回路１１の出力端子間に接続されている。また、スイッチ素子Ｓ３とスイッチ素子Ｓ４の直列回路に並列にスイッチ素子Ｓ５とスイッチ素子Ｓ６の直列回路が接続されている。
【００１７】
制御回路４は、ＰＦＣ制御回路１３、出力制御回路１４、インバータ制御回路１５、イグナイタ制御回路１６からなるものである。ＰＦＣ制御回路１３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５及びスイッチ素子Ｓ１のゲートに接続されている。出力制御回路１４は、ＰＦＣ回路１０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５及びスイッチ素子Ｓ２のゲートに接続されている。インバータ制御回路１５は、出力電力変換回路１１の直流出力電圧を交流電圧に変換するため、スイッチ素子Ｓ３及びスイッチ素子Ｓ６と、スイッチ素子Ｓ４及びスイッチ素子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５及びスイッチ素子Ｓ３〜６のゲートに接続されている。イグナイタ制御回路１６は、パルス発生回路８を制御するもので、後述する診断部５及びＳＷを介してパルス発生回路８に接続されている。また、待機動作時間カウンター６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５及びスイッチＳＷに接続されている。
【００１８】
診断部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の故障、異常及び電源の異常を診断するもので、診断部５の端子ａは、整流部９の出力端子とインダクタＬ１の接続部に接続され、診断部５の端子ｂは、スイッチ素子Ｓ２とダイオードＤ１の接続部に接続され、診断部５の端子ｃは、インダクタＬ２とスイッチ素子Ｓ３の接続部に接続され、診断部５の端子ｄは、スイッチ素子Ｓ３及びスイッチ素子Ｓ４の接続部に接続され、診断部５の端子ｅは、スイッチ素子Ｓ５及びスイッチ素子Ｓ６の接続部に接続されている。
【００１９】
つぎに、本実施形態の動作について説明する。図２は、本実施形態の電力変換回路３の出力電圧の動作波形図であり、スイッチ素子Ｓ３及びスイッチ素子Ｓ４の接続部とスイッチ素子Ｓ５及びスイッチ素子Ｓ６の接続部間の電圧波形を示している。また、図５は、前述のように本実施形態の放電ランプ点灯装置１００の立ち上がり時の各電圧、電流の波形図である。
【００２０】
電力変換回路３に電源が接続されると図５に示すように、整流部９は交流電源の交流電圧を整流する。そして、ＰＦＣ回路１０は、スイッチ素子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、次第に目標値となる電圧値にまで充電される。診断部５は、電源投入後、電力変換回路３内の出力電圧、すなわちＰＦＣ回路１０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。
【００２１】
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。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１０と出力電力変換回路１１は所定の動作で安定後には間欠的に動作を繰り返すようにする、又は微弱に発振するようにすることがある。この場合、特にＰＦＣ回路１０の入力電圧、すなわち整流部９の出力電圧は、フィルタ回路（図示はしない）により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内の出力電圧が安定するまでの過渡期間に、診断部５は、整流部９の出力電圧波形から電源の異常の有無を診断する。これにより、より正確な電源の診断を行うことができる。
【００２２】
そして、出力電力変換回路１１は、ＰＦＣ回路１０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。その後、スイッチ素子Ｓ３及びスイッチ素子Ｓ６と、スイッチ素子Ｓ４及びスイッチ素子Ｓ５を交互にスイッチングされ、図２に示すように電力変換回路３の出力電圧波形は、矩形波の交流電圧波形となる。ここで、出力電圧波形が立ち上がり、パルス電圧を発生させるまでの期間が、電力変換回路３の出力電圧が安定する安定期間経過後に相当し、この間に電力変換回路３及び制御回路４の異常を診断する。
【００２３】
すなわち、診断部５は、端子ｂに印加される電圧を検出し、ＰＦＣ回路１０の出力電圧が、整流部９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１０及びＰＦＣ制御回路１３が正常であるかどうかを診断する。さらに、ＰＦＣ制御回路１３から出力されるスイッチ素子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。
【００２４】
さらにまた、診断部５は、出力電力変換回路１１の異常の有無を診断する。すなわち、診断部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１１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１１が及び出力制御回路１４が異常でないかを診断する。特に、出力電力変換回路１１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１１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１１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１１の異常診断を行うことが可能である。さらに、出力制御回路１４から出力されるスイッチ素子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。
【００２５】
そしてまた、診断部５は、インバータ回路１２の異常の有無を診断する。すなわち、診断部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、インバータ回路１２が及びインバータ制御回路１５が正常であるかどうかを診断する。
【００２６】
以上のように、本実施形態においては、放電ランプ点灯装置の点灯時間にかかわらず、放電ランプ１、電力変換回路３及び制御回路４の診断を行うので、不慮に放電ランプ点灯装置の異常が発生した場合においても、その異常を知ることができる。
【００２７】
なお、以上の実施形態においては、ＰＦＣ回路１０としていわゆる昇圧チョッパ回路を用い、出力電力変換回路１１としていわゆる降圧チョッパ回路を用い、インバータ回路１２としていわゆるフルブリッジ回路を用い、始動回路２としてパルス始動回路２を用いたが、ＰＦＣ回路１０、出力電力変換回路１１及びインバータ回路１２のスイッチ素子を複合させた回路構成であってもよい。また、インバータ回路１２と始動回路２を複合し、共振振動電圧をもって放電ランプ１を始動させるような回路であってもよい。そしてまた、本実施形態では、電源の種類を交流電源としたが、電源が直流電源の場合には、ＰＦＣ回路１０が不用で、直流電源が直接、出力電力変換回路１１に接続される。さらにまた、本実施形態では、待機動作時間カウンター６を用いて待機動作時間を設けたが、診断部５が診断を終了した後に、トリガー信号を出力してスイッチＳＷを投入することにより、待機動作から始動へと移行させるようにしてもよい。この場合には、診断が終わり次第、始動動作に移行できるので、電源投入から点灯までの時間を短くすることができる。
【００２８】
【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と、スイッチ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、電力変換回路のスイッチ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を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電源、電力変換回路及び制御回路の異常、故障を診断する診断部を備え、前記診断部は、電源投入後、電力変換回路内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し、電力変換回路内の出力電圧が安定する安定期間経過後に電力変換回路及び制御回路の異常、故障を診断するものであるから、電源の異常診断時に電力変換回路及び
制御回路の影響を受けることなく、精度のよい診断を行うことができる。
【００２９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記電力変換回路は、電源からの交流電圧を整流する整流部を有し、前記診断部は、整流部の出力電圧波形により電源の異常の有無を診断するものであるようにしたので、整流、平滑した場合に比べて、電源電圧の波形、実効値を読み取ることが容易にでき、電源の異常の判別が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の放電ランプ点灯装置の基本構成図である。
【図２】本実施形態の電力変換回路の出力電圧の動作波形図である。
【図３】本実施形態の放電ランプ点灯装置のブロック構成図である。
【図４】本実施形態の放電ランプ点灯装置の具体的な回路例である。
【図５】本実施形態の放電ランプ点灯装置の立ち上がり時の各電圧、電流の波形図である。
【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診断部
６待機動作時間カウンター

Claims

放電ランプを始動させる始動回路と、スイッチ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、電力変換回路のスイッチ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を待機動作させるようにし、待機動作の期間内に電源、電力変換回路及び制御回路の異常、故障を診断する診断部を備え、前記診断部は、電源投入後、電力変換回路内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し、電力変換回路内の出力電圧が安定する安定期間経過後に電力変換回路及び制御回路の異常、故障を診断するものであることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
前記電力変換回路は、電源からの交流電圧を整流する整流部を有し、前記診断部は、整流部の出力電圧波形により電源の異常の有無を診断するものであ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。