JP4247868B2

JP4247868B2 - 放電灯点灯装置及び放電灯装置

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Publication number: JP4247868B2
Application number: JP2001291761A
Authority: JP
Inventors: 豊石原; 一夫大川
Original assignee: Seiko Epson Corp; TDK Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp; TDK Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: TW578442B; CN1409583A; CN100355322C; US20050057194A1; US6815912B2; US20030062855A1; JP2003100490A; US7084586B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧水銀灯等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、及び、その放電灯点灯装置と放電灯とを組み合わせた放電灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電灯点灯装置は、電源からの入力電力を、放電灯駆動のための交流電圧及び交流電流に変換して放電灯に供給する。放電灯は、上記交流電圧及び交流電流により駆動され、点灯する。放電灯の放電灯管電圧（交流電圧）は、放電灯特性のばらつきまたは経時変化等に起因して変動するが、放電灯点灯装置では、放電灯管電圧の変動に関わらず放電灯管電力を一定に保つ定電力制御を行う。
【０００３】
しかし、放電灯管電圧（交流電圧）が低い領域で上述の定電力制御を行うと、放電灯管電圧の低下につれて放電灯管電流（交流電流）が急激に増大する。放電灯点灯装置における損失は、放電灯管電流に依存する成分の割合が大きく、放電灯管電流の急激な増大は、放電灯点灯装置における損失の増大を招く。
【０００４】
しかも、近年、放電灯装置は、小型化または軽量化等のため、冷却条件のマージンを減らして設計されており、放電灯点灯装置での損失の増大は、容易に、放電灯点灯装置の温度上昇を招く。放電灯点灯装置の温度が上昇すると、放電灯装置の過温度保護機能が作動し、放電灯への電力供給が停止され、放電灯が消灯されてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、放電灯管電圧が低い領域での損失の増大を回避し得る放電灯点灯装置、及びそれを用いた放電灯装置を提供することである。
【０００６】
本発明のもう一つの課題は、放電灯管電圧が低い領域での温度上昇を回避し得る放電灯点灯装置、及びそれを用いた放電灯装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、電力変換回路と、放電灯駆動回路と、制御部とを含む。
【０００８】
前記電力変換回路は、入力電力を変換して直流電力を出力する。前記放電灯駆動回路は、前記電力変換回路から供給された前記直流電力を変換して交流電圧及び交流電流を出力する。
【０００９】
前記制御部は、前記交流電圧に対応した信号、及び前記交流電流に対応した信号が入力される。前記制御部は、前記交流電圧が所定値よりも高いとき、前記交流電圧及び前記交流電流で与えられる交流電力を一定に保つ定電力制御を、前記電力変換回路に与える。
【００１０】
前記制御部は、前記交流電圧が前記所定値よりも低いとき、前記交流電力を低減させる電力低減制御を、前記電力変換回路に与える。
【００１１】
上述した本発明に係る放電灯点灯装置において、入力電力は電力変換回路により直流電力に変換され、この直流電力が放電灯駆動回路により交流電圧及び交流電流に変換されて出力される。従って、放電灯駆動回路の出力側に放電灯を接続すると、放電灯を、交流電圧及び交流電流により駆動して点灯させることができる。
【００１２】
更に、本発明に係る放電灯点灯装置では、上記交流電圧が所定値よりも高いとき、交流電圧及び交流電流で与えられる交流電力を一定に保つ定電力制御を行う。
【００１３】
本発明の重要な特徴は、交流電圧が上記所定値よりも低いとき、交流電力を低減させる電力低減制御を行うことである。この電力低減制御によって、交流電圧が低い領域における交流電流の増大を抑制することが可能となり、放電灯点灯装置における損失の増大を回避できる。
【００１４】
しかも、上述のように、交流電圧が低い領域における放電灯点灯装置の損失増大を回避すると、放電灯点灯装置の温度上昇も回避され、過温度保護機能の作動、及びそれによる放電灯の消灯等の問題も解決される。
【００１５】
更に、本発明に係る放電灯点灯装置において、上述の定電力制御及び電力低減制御は、直流電力を出力する電力変換回路に対して行なうので、容易である。
【００１６】
好ましくは、電力低減制御は、交流電圧と上記所定値との差に応じて交流電力を低減させる特性を有する。この電力低減制御特性によれば、交流電圧が低い領域における交流電流の増大を、効果的に抑制することができる。
【００１７】
一般に、交流電圧（放電灯管電圧）の低い領域では、交流電力（放電灯管電力）を少し低減させても、放電灯の輝度はあまり低下しない。従って、上述の電力低減制御は、放電灯の輝度が低下しない範囲で行えばよい。
【００１８】
本発明に係る放電灯点灯装置は、もう一つの態様として、電力変換回路と、制御部とを含む構成であってもよい。
【００１９】
前記電力変換回路は、入力電力を変換して、放電灯駆動のための直流電圧及び直流電流を出力する。
【００２０】
前記制御部は、前記直流電圧に対応した信号、及び前記直流電流に対応した信号が入力され、前記直流電圧が所定値よりも高いとき、前記直流電圧及び前記直流電流で与えられる直流電力を一定に保つ定電力制御を、前記電力変換回路に与え、前記直流電圧が前記所定値よりも低いとき、前記直流電力を低減させる電力低減制御を、前記電力変換回路に与える。
【００２１】
この態様に係る放電灯点灯装置も、最初に述べた放電灯点灯装置と同様の作用効果を奏する。
【００２２】
本発明の他の目的、構成および利点については、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面は単なる例示に過ぎない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。図示された放電灯点灯装置９は、電力変換回路１と、放電灯駆動回路５とを含む。参照符号３は高圧水銀灯等の放電灯である。また、参照符号４は電源である。図示の電源４は直流電源であり、バッテリ、または、交流電圧を整流平滑回路を介して直流に変換された電圧の何れでも利用できる。電源４は、本発明の内部要素であっても、外部要素であってもよい。
【００２４】
電力変換回路１は、電源４から入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に入力された入力電力Ｐｉｎを変換して直流電力Ｐｄを出力する。実施例では、電源４からの入力電力Ｐｉｎは直流であり、電力変換回路１はＤＣ−ＤＣコンバータにより構成されている。電力変換回路１を構成するＤＣ−ＤＣコンバータは、入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に入力された直流の入力電力Ｐｉｎをスイッチングし、スイッチング出力を直流電力Ｐｄに変換して出力する。スイッチング周波数は、例えば、１０〜５００ｋＨｚの値に設定することができる。
【００２５】
放電灯駆動回路５は、電力変換回路１から供給された直流電力Ｐｄを変換して、出力端子Ｔ２１、Ｔ２２に交流電圧Ｖｏ及び交流電流Ｉｏを出力する。この交流電圧Ｖｏ及び交流電流Ｉｏは、それぞれ、放電灯の駆動に適した交流電圧及び交流電流である。
【００２６】
放電灯３は、放電灯駆動回路５の出力側に接続される。詳しくは、放電灯３は、一方の電極が放電灯駆動回路５の一つの出力端子Ｔ２１に接続され、他方の電極がもう一つの出力端子Ｔ２２に接続される。放電灯駆動回路５からの交流電圧Ｖｏ及び交流電流Ｉｏは、出力端子Ｔ２１、Ｔ２２を介して放電灯３に供給される。
【００２７】
上述した放電灯点灯装置９は、更に、制御部２を含む。この制御部２には、上記交流電圧Ｖｏに対応した電圧検出信号Ｓ（Ｖ）が入力される。電圧検出信号Ｓ（Ｖ）は、例えば、電力変換回路１の出力側に現れる電圧を、電圧検出回路６１で検出することにより得られる。電圧検出回路６１は、電力変換回路１の出力側であって、放電灯駆動回路５の入力側に設けられている。電力変換回路１の出力電圧は直流電圧であるが、放電灯３に供給される交流電圧Ｖｏの電圧情報を含んでおり、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）は、上記交流電圧Ｖｏに対応している。
【００２８】
更に、制御部２には、上記交流電流Ｉｏに対応した電流検出信号Ｓ（Ｉ）が入力される。電流検出信号Ｓ（Ｉ）は、電力供給ラインに流れる電流を検出する電流検出回路６２によって得られる。電流検出回路６２は、電力変換回路１の出力側であって、放電灯駆動回路５の入力側に設けられている。電力供給ラインに流れる電流は、実質的に、放電灯３に流れる交流電流Ｉｏと等価であり、電流検出信号Ｓ（Ｉ）は、上記交流電流Ｉｏに対応している。
【００２９】
制御部２は、上述の電力変換回路１に電力制御Ｓを与える。以下、電力制御Ｓの具体的内容を説明する。
【００３０】
図２は、本発明に係る放電灯点灯装置における電力制御の一例を説明する図である。図２（ａ）は交流電圧−交流電力特性を示している。図２（ａ）において、横軸は、放電灯駆動回路５から出力される交流電圧Ｖｏを示しており、縦軸は、放電灯駆動回路５から出力される交流電力Ｐｏを示している。交流電力Ｐｏは、交流電圧Ｖｏ及び交流電流Ｉｏで与えられる。
【００３１】
図２（ｂ）は交流電圧−交流電流特性を示している。図２（ｂ）において、横軸は、図２（ａ）の横軸と共通であり、縦軸は、放電灯駆動回路５から出力される交流電流Ｉｏを示している。
【００３２】
上述の図２（ａ）、図２（ｂ）において、参照符号Ｗ０は放電灯３の安定電圧領域であり、参照符号ＶＨ、ＶＬは、それぞれ、安定電圧領域Ｗ０の安定電圧上限値、安定電圧下限値である。
【００３３】
図２（ａ）中の実線ａ１を参照すると、制御部２は、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも高いとき、交流電力Ｐｏを一定に保つ定電力制御を、電力変換回路１に与える。詳しくは、所定値Ｖ１が安定電圧領域Ｗ０の安定電圧上限値ＶＨと、安定電圧下限値ＶＬとの間に設定され、上述の定電力制御は、交流電圧Ｖｏが、所定値Ｖ１から安定電圧上限値ＶＨまでの領域Ｗ１にあるときに与えられる。定電力制御は、交流電力Ｐｏを、定常電力値Ｐ１（一定値）に保つ制御であり、交流電力Ｐｏの電力指令値Ｐａを、定常電力値Ｐ１に固定する。定常電力値Ｐ１は、放電灯３等の特性を考慮して定められる。
【００３４】
更に、図２（ａ）中の実線ｂ１を参照すると、制御部２は、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低いとき、交流電力Ｐｏを低減させる電力低減制御を、電力変換回路１に与える。上述した定電力制御との対比において、この電力低減制御は、交流電力Ｐｏを、定電力制御による定常電力値Ｐ１（一定値）よりも低くする制御である。また、電力低減制御は、交流電圧Ｖｏが、所定値Ｖ１から安定電圧下限値ＶＬまでの領域Ｗ２にあるときに与えられる。
【００３５】
実施例において、上述の電力低減制御の特性は、交流電圧Ｖｏと所定値Ｖ１との差に応じて交流電力Ｐｏを低減させる特性である。詳しくは、この電力低減制御特性は、交流電圧Ｖｏと所定値Ｖ１との差（Ｖ１−Ｖｏ）に比例した分だけ交流電力Ｐｏを低減させる特性となっており、単純減少特性である。すなわち、電力低減制御下の電力指令値Ｐａは、そのときの交流電圧Ｖｏから、次の式（１）で与えられる。
【００３６】
Ｐａ＝Ｐ１−α・（Ｖ１−Ｖｏ）（但し、Ｖｏ＜Ｖ１）（１）
但し、上記式（１）において、値αは一定値であり、放電灯３、電力変換回路１または放電灯駆動回路５等の特性を考慮して定められる。交流電圧と所定値との差に応じて交流電力を低減させる特性としては、他に、曲線状減少特性等が挙げられる。
【００３７】
電力低減制御特性は、図示の単純減少特性に限定されない。例えば、曲線状減少特性であってもよいし、ステップ状減少特性でもよい。また、放電灯の放電特性に応じ、様々な関数に従って交流電力を低減させる特性でもよい。
【００３８】
図１を参照して説明したように、本発明に係る放電灯点灯装置９において、入力電力Ｐｉｎは電力変換回路１により直流電力Ｐｄに変換され、この直流電力Ｐｄが放電灯駆動回路５により交流電圧Ｖｏ及び交流電流Ｉｏに変換されて出力される。従って、放電灯駆動回路５の出力側に放電灯３を接続すると、放電灯３を、交流電圧Ｖｏ及び交流電流Ｉｏにより駆動して点灯させることができる。
【００３９】
更に、図２（ａ）中の実線ａ１を参照すると、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも高いとき、交流電圧Ｖｏ及び交流電流Ｉｏで与えられる交流電力Ｐｏを一定に保つ定電力制御を行う。
【００４０】
従来の放電灯点灯装置では、交流電圧Ｖｏが低い領域でも、定電力制御を行っていた。例えば、図２（ａ）中の破線ｃ１を参照すると、交流電圧Ｖｏが低い領域Ｗ２でも、定電力制御を行い、交流電力Ｐｏを定常電力値Ｐ１（一定値）に保っていた。この結果、図２（ｂ）中の破線ｃ２に示すように、交流電圧Ｖｏの低下につれて交流電流Ｉｏが急激に増大し、この交流電流Ｉｏの急激な増大が、放電灯点灯装置における損失増大を招いていた。
【００４１】
これに対し、本発明の放電灯点灯装置９では、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低いとき、交流電力Ｐｏを低減させる電力低減制御を行う（図２（ａ）中の実線ｂ１を参照）。上述の電力低減制御によって、交流電圧Ｖｏが低い領域Ｗ２における交流電流Ｉｏの増大を抑制することが可能となり（図２（ｂ）中の実線ｂ２を参照）、放電灯点灯装置９における損失の増大を回避できる。
【００４２】
しかも、上述のように、交流電圧Ｖｏが低い領域Ｗ２における放電灯点灯装置９の損失増大を回避すると、放電灯点灯装置９の温度上昇も回避され、過温度保護機能の作動、及びそれによる放電灯３の消灯等の問題も解決される。
【００４３】
更に、本発明に係る放電灯点灯装置９において、上述の定電力制御及び電力低減制御は、直流電力Ｐｄを出力する電力変換回路１に対して行なうので、容易である。
【００４４】
実施例において、上述の電力低減制御の特性は、交流電圧Ｖｏと所定値Ｖ１との差に応じて交流電力Ｐｏを低減させる特性となっている。この電力低減制御特性によれば、交流電流Ｉｏの増大を、効果的に抑制することができる。
【００４５】
一般に、交流電圧Ｖｏ（放電灯管電圧）の低い領域Ｗ２では、交流電力Ｐｏ（放電灯管電力）を少し低減させても、放電灯３の輝度はあまり低下しない。従って、上述の電力低減制御は、放電灯３の輝度の低下が問題とならない範囲で行えばよい。
【００４６】
図２（ｂ）中の実線ｂ２を参照すると、制御部２は、交流電圧Ｖｏが低い領域Ｗ２において、上述の電力低減制御により交流電流Ｉｏの増大を抑制する。この交流電流増大抑制特性は、上述の電力低減制御特性と密接に関係している。
【００４７】
図示の交流電流増大抑制特性は、交流電流Ｉｏを一定値Ｉ１に保つ特性となっているが、必ずしも、この特性に限定されない。例えば、交流電流増大抑制特性は、交流電圧の低下につれて交流電流を低減させる特性でもよいし、また、従来の特性（破線ｃ２）で示される交流電流よりも交流電流を小さくする特性でもよい。
【００４８】
図３は、本発明に係る放電灯点灯装置における電力制御の別の例を説明する図である。図３（ａ）は交流電圧−交流電力特性を示し、横軸及び縦軸は図２（ａ）と同様である。図３（ｂ）は交流電圧−交流電流特性を示し、横軸及び縦軸は図２（ｂ）と同様である。
【００４９】
図２を参照して説明した電力制御との対比において、この電力制御においては、電力低減制御による交流電力Ｐｏの低下し過ぎを回避するため、電力低減制御に下限電力値Ｐ３を設定してある。具体的には、この電力低減制御は、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１から値Ｖ２までの領域Ｗ２１にあるとき、交流電圧Ｖｏと所定値Ｖ１との差に応じて交流電力Ｐｏを低減させる制御（図３（ａ）中の実線ｂ１１を参照）と、交流電圧Ｖｏが値Ｖ２から安定電圧領域Ｗ０の安定電圧下限値ＶＬまでの領域Ｗ２２にあるとき、交流電力Ｐｏを下限電力値Ｐ３に保つ制御（図３（ａ）中の実線ｂ１２を参照）とを含んでいる。値Ｖ２は、所定値Ｖ１よりも低く、安定電圧下限値ＶＬよりも高い値に設定される。下限電力値Ｐ３は、例えば、定常電力値Ｐ１、所定値Ｖ１及び値Ｖ２から、次の式（２）で与えられる。
【００５０】
Ｐ３＝Ｐ１−α・（Ｖ１−Ｖ２）（２）
図３（ｂ）中の実線ｂ２１、ｂ２２を参照すると、制御部２は、交流電圧Ｖｏが低い領域Ｗ２１、Ｗ２２において、上述の電力低減制御により交流電流Ｉｏの増大を抑制する。
【００５１】
図４は、本発明に係る放電灯点灯装置の具体的な実施例を示すブロック図である。図示の放電灯点灯装置９において、制御部２は、電力演算部２０と、信号処理部２７と、信号発生部２１と、パルス幅制御部２３とを含む。
【００５２】
電力演算部２０は、電圧検出回路６１からの電圧検出信号Ｓ（Ｖ）、及び電流検出回路６１からの電流検出信号Ｓ（Ｉ）が供給され、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）及び電流検出信号Ｓ（Ｉ）から電力を演算して電力検出信号Ｓ（ＩＶ）を生成する。この電力検出信号Ｓ（ＩＶ）は、放電灯駆動回路５から出力される上述の交流電力Ｐｏに対応している。
【００５３】
信号処理部２７は、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）が供給され、この電圧検出信号Ｓ（Ｖ）に応じて電力指令信号Ｓ（Ｐａ）を出力する。具体的には、電力指令信号Ｓ（Ｐａ）は電力指令値Ｐａを示しており、電力指令信号Ｓ（Ｐａ）の電力指令値Ｐａは、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）により示される交流電圧Ｖｏに応じて算出される。以下、電力指令値Ｐａの算出処理を説明する。
【００５４】
図５は、図２で説明した電力制御を行う場合における電力指令値Ｐａの算出処理を示すフローチャートである。この場合、信号処理部２７は、まず、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低いか否かを判定する。交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低くないとき、信号処理部２７は、電力指令値Ｐａとして定常電力値Ｐ１を与える。
【００５５】
次に、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低いとき、信号処理部２７は、値Ａ（＝Ｖ１−Ｖｏ）を算出し、この値Ａにより、値Ｂ（＝α・Ａ）を算出し、この値Ｂにより、値（Ｐ１−Ｂ）を算出する。そして、信号処理部２７は、この値（Ｐ１−Ｂ）を電力指令値Ｐａとして与える。整理すると、電力指令値Ｐａは、前述した式（１）で与えられることとなる。
【００５６】
図６は、図３で説明した電力制御を行う場合における電力指令値Ｐａの算出処理を示すフローチャートである。この場合も、信号処理部２７は、まず、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低いか否かを判定する。交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低くないとき、信号処理部２７は、電力指令値Ｐａとして定常電力値Ｐ１を与える。
【００５７】
次に、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低いとき、信号処理部２７は、更に、交流電圧Ｖｏが値Ｖ２よりも高いか否かを判定する。交流電圧Ｖｏが値Ｖ２よりも高くないとき、信号処理部２７は、電力指令値Ｐａとして下限電力値Ｐ３を与える。下限電力値Ｐ３は、前述した式（２）で与えられる。
【００５８】
交流電圧Ｖｏが値Ｖ２よりも高いとき、信号処理部２７は、図５に示した算出処理と同様に、値Ａ（＝Ｖ１−Ｖｏ）を算出し、この値Ａにより、値Ｂ（＝α・Ａ）を算出し、この値Ｂにより、値（Ｐ１−Ｂ）を算出する。そして、信号処理部２７は、この値（Ｐ１−Ｂ）を電力指令値Ｐａとして与える。
【００５９】
信号処理部２７は、上記何れかの算出処理により得られた電力指令値Ｐａの電力指令信号Ｓ（Ｐａ）を出力する。上述した信号処理部２７は、専用もしくは汎用の制御用ＩＣ、またはマイクロコンピュータ等により構成することができる。
【００６０】
再び図４を参照し、未説明の信号発生部２１及びパルス幅制御部２３を説明する。信号発生部２１は、電力演算部２０から電力検出信号Ｓ（ＩＶ）が供給されるとともに、信号処理部２７から電力指令信号Ｓ（Ｐａ）が供給される。そして、電力指令信号Ｓ（Ｐａ）に対する電力検出信号Ｓ（ＩＶ）の誤差に対応する信号Ｓ（△Ｐ）を出力する。
【００６１】
パルス幅制御部２３は、信号発生部２１から供給される信号Ｓ（△Ｐ）に基づき、ＤＣ−ＤＣコンバータでなる電力変換回路１にパルス幅制御を与える。より具体的には、パルス幅制御部２３は、三角波発振回路２６を持ち、三角波発振回路２６から供給される三角波信号と、信号発生部２１から供給される信号Ｓ（△Ｐ）とより、信号Ｓ（△Ｐ）に応じたパルス幅を持つ信号を生成し、この信号を、電力変換回路１（ＤＣ−ＤＣコンバータ）に供給して、そのスイッチング動作を制御する。
【００６２】
上述のパルス幅制御によって、電力変換回路１（ＤＣ−ＤＣコンバータ）がスイッチング動作をした場合、電力変換回路１の出力側に現れる直流電圧及び直流電流は、電圧検出部６１及び電流検出部６２によって検出される。そして、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）及び電流検出信号Ｓ（Ｉ）が電力演算部２０に供給され、電力演算部２０から、信号発生部２１に電力検出信号Ｓ（ＩＶ）が供給される。更に、上述の電圧検出信号Ｓ（Ｖ）が信号処理部２７にも供給され、信号処理部２７から、信号発生部２１に電力指令信号Ｓ（Ｐａ）が供給される。
【００６３】
信号発生部２１において、電力演算部２０からの電力検出信号Ｓ（ＩＶ）は、信号処理部２７からの電力指令信号Ｓ（Ｐａ）と対比され、その誤差に対応する信号Ｓ（△Ｐ）が生成される。そして、パルス幅制御部２３により、信号Ｓ（△Ｐ）に応じたパルス幅制御が電力変換回路１に加えられる。この場合のパルス幅制御方向は、電力指令信号Ｓ（Ｐａ）に対する電力検出信号Ｓ（ＩＶ）の誤差が小さくなる方向である。
【００６４】
上述した帰還制御により、電力指令信号Ｓ（Ｐａ）に対する電力検出信号Ｓ（ＩＶ）の誤差をゼロとするような制御が加わる。電力検出信号Ｓ（ＩＶ）は、放電灯駆動回路から出力される交流電力Ｐｏに対応しており、交流電力Ｐｏが電力指令信号Ｓ（Ｐａ）の電力指令値Ｐａに等しくなるように制御される。
【００６５】
図４に図示された放電灯点灯装置９において、放電灯駆動回路５は、インバータ５１と、高圧発生部５２とを含んでいる。インバータ５１は、電力変換回路１から出力される直流電力Ｐｄを、交流電力に変換して出力する。インバータ５１は、一種の方形波発生回路であり、方形状の交流パルス電圧及び交流パルス電流を生成する。インバータ５１は、上述の信号処理部２７から供給される駆動パルス信号Ｓ１０、Ｓ０１によって駆動される。駆動パルス信号Ｓ１０は、駆動パルス信号Ｓ０１を反転して得られたもので、駆動パルス信号Ｓ０１が高レベル（論理値１）にあるとき低レベル（論理値０）になり、駆動パルス信号Ｓ０１が低レベル（論理値０）にあるとき高レベル（論理値１）になる。
【００６６】
駆動パルス信号Ｓ１０、Ｓ０１によって定まるインバータ５１のスイッチング周波数は、電力変換回路１を構成するＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング周波数よりも低い値に選定される。例えば、電力変換回路１を構成するＤＣ−ＤＣコンバータにおけるスイッチング周波数は１０〜５００ｋＨｚに選定され、インバータ５２のスイッチング周波数は５０〜５００Ｈｚに選定される。
【００６７】
高圧発生部５２は、上述したインバータ１２の後段に設けられている。高圧発生部１３は、放電灯３の点灯に必要な電圧値を発生し、出力端子Ｔ２１、Ｔ２２に供給する。
【００６８】
図７は本発明に係る放電灯点灯装置の別の実施例を示すブロック図である。図４に図示した実施例と同様に、この実施例においても、信号処理部２７は、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）が供給され、この電圧検出信号Ｓ（Ｖ）に応じて電力指令信号Ｓ（Ｐａ）を出力する。
【００６９】
図４に図示した実施例との対比において、この実施例では、信号処理部２７が、所定値設定部２７１と、信号発生部２７２と、演算処理部２７３と、定常電力値設定部２７４と、電力指令信号発生部２７５と、駆動パルス信号発生部２７６とを含む。但し、この信号処理部２７は、図２で説明した電力制御を行うためのものである。
【００７０】
図７を参照すると、所定値設定部２７１は、所定値信号Ｓ（Ｖ１）を出力する。所定値信号Ｓ（Ｖ１）は、所定値Ｖ１を示すものであり、一定に設定されている。
【００７１】
信号発生部２７２は、上述の電圧検出信号Ｓ（Ｖ）が供給されるとともに、所定値設定部２７１から所定値信号Ｓ（Ｖ１）が供給される。電圧検出信号Ｓ（Ｖ）により交流電圧Ｖｏが示され、所定値信号Ｓ（Ｖ１）により所定値Ｖ１が示される。
【００７２】
まず、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低いとき、信号発生部２７２は、所定値信号Ｓ（Ｖ１）に対する電圧検出信号Ｓ（Ｖ）の差に対応した差信号Ｓ（Ａ）を出力する。差信号Ｓ（Ａ）の値Ａは、（Ｖ１ーＶｏ）で与えられる。
【００７３】
次に、交流電圧Ｖｏが所定値Ｖ１よりも低くないとき、信号発生部２７２は、差信号Ｓ（Ａ）の値Ａをゼロとする。差信号Ｓ（Ａ）の値Ａをゼロとする代わりに、差信号の出力を停止してもよい。
【００７４】
演算処理部２７３は、信号発生部２７２から差信号Ｓ（Ａ）が供給され、この差信号Ｓ（Ａ）を演算処理して演算処理信号Ｓ（Ｂ）を出力する。演算処理信号Ｓ（Ｂ）の値Ｂは、差信号Ｓ（Ａ）の値Ａから、（α・Ａ）で与えられる。すなわち、この演算処理部２７３は、差信号Ｓ（Ａ）の値Ａをα倍するような演算処理を行う。この演算処理に限定されず、放電灯の放電特性に応じて様々な演算処理を行ってもよい。
【００７５】
定常電力値設定部２７４は、定常電力値信号Ｓ（Ｐ１）を出力する。定常電力値信号Ｓ（Ｐ１）は、定常電力値Ｐ１を示すものであり、一定に設定されている。
【００７６】
電力指令信号発生部２７５は、演算処理部２７３から演算処理信号Ｓ（Ｂ）が供給されるとともに、定常電力値設定部２７４から定常電力値信号Ｓ（Ｐ１）が供給される。そして、電力指令信号発生部２７５は、定常電力値信号Ｓ（Ｐ１）に対する演算処理信号Ｓ（Ｂ）の差に対応した電力指令信号Ｓ（Ｐａ）を出力する。電力指令信号Ｓ（Ｐａ）により示される電力指令値Ｐａは、整理すると、次のように与えられる。
【００７７】
Ｖｏ＞Ｖ１のとき、Ｐａ＝Ｐ１
Ｖｏ＜Ｖ１のとき、Ｐａ＝Ｐ１−α・（Ｖ１−Ｖｏ）
以上のように、信号処理部２７は、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）に応じて電力指令信号Ｓ（Ｐａ）を出力する。
【００７８】
上述した信号処理部２７は、図２で説明した電力制御のためのものであるが、図３で説明した電力制御のための信号処理部も、当業者ならば容易に考えることができる。
【００７９】
また、上述の信号処理部２７は、アナログ回路を用いて構成することができる。アナログ回路による構成例を説明する。
【００８０】
図８は、図７に図示した放電灯点灯装置に含まれる制御部の一部分を示す回路図である。電力演算部２０は、掛算器により構成されている。
【００８１】
信号処理部２７（図７参照）に含まれる所定値設定部２７１は、直流電圧源により構成されている。信号発生部２７２及び演算処理部２７３は、一体となり、オペアンプを用いた演算回路により構成されている。定常電力値設定部２７４は、直流電圧源により構成されている。電力指令信号発生部２７５は、オペアンプを用いた演算回路により構成されている。
【００８２】
信号発生部２１は、オペアンプを用いた演算回路により構成されている。
【００８３】
図９は本発明に係る放電灯点灯装置の更に別の実施例を示すブロック図である。図４に図示した実施例との対比において、この実施例では、交流電力Ｐｏの制御に電流指令信号Ｓ（Ｉａ）を用いており、そのための具体的構成として、制御部２は、信号処理部２７と、信号発生部２１と、パルス幅制御部２３とを含む。
【００８４】
信号処理部２７は、電圧検出回路６１からの電圧検出信号Ｓ（Ｖ）が供給されるとともに、電流検出回路６１からの電流検出信号Ｓ（Ｉ）が供給され、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）及び電流検出信号Ｓ（Ｉ）に応じて電流指令信号Ｓ（Ｉａ）を出力する。
【００８５】
電流指令信号Ｓ（Ｉａ）の出力にあたり、信号処理部２７は、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）及び電流検出信号Ｓ（Ｉ）から電力を演算して交流電力Ｐｏを算出する。更に、信号処理部２７は、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）により示される交流電圧Ｖｏに応じて電力指令値Ｐａを算出する。電力指令値Ｐａの算出処理としては、図５に示した算出処理を行ってもよいし、図６に示した算出処理を行ってもよい。
【００８６】
次に、信号処理部２７は、上述の交流電力Ｐｏと電力指令値Ｐａとを比較し、電力指令値Ｐａに対する交流電力Ｐｏの誤差をゼロとする電流指令信号Ｓ（Ｉａ）を出力する。
【００８７】
信号発生部２１は、電流検出回路６２から電流検出信号Ｓ（Ｉ）が供給されるとともに、信号処理部２７から電流指令信号Ｓ（Ｉａ）が供給される。そして、電流指令信号Ｓ（Ｉａ）に対する電流検出信号Ｓ（Ｉ）の誤差に対応する信号Ｓ（△Ｉ）を出力する。
【００８８】
パルス幅制御部２３は、信号発生部２１から供給される信号Ｓ（△Ｉ）に基づき、ＤＣ−ＤＣコンバータでなる電力変換回路１にパルス幅制御を与える。このパルス幅制御については、図４に図示した実施例に含まれるパルス幅制御部と同様である。
【００８９】
上述のパルス幅制御によって、電力変換回路１（ＤＣ−ＤＣコンバータ）がスイッチング動作をした場合、電力変換回路１の出力側に現れる電圧及び電流は、電圧検出部６１及び電流検出部６２によって検出される。そして、電圧検出信号Ｓ（Ｖ）及び電流検出信号Ｓ（Ｉ）が信号処理部２７に供給され、信号処理部２７から、信号発生部２１に電流指令信号Ｓ（Ｉａ）が供給される。更に、上述の電流検出信号Ｓ（Ｉ）が信号発生部２１にも供給される。
【００９０】
信号発生部２１において、電流検出部６２からの電流検出信号Ｓ（Ｉ）は、信号処理部２７からの電流指令信号Ｓ（Ｉａ）と対比され、その誤差に対応する信号Ｓ（△Ｉ）が生成される。そして、パルス幅制御部２３により、信号Ｓ（△Ｉ）に応じたパルス幅制御が電力変換回路１に加えられる。この場合のパルス幅制御方向は、電流指令信号Ｓ（Ｉａ）に対する電流検出信号Ｓ（Ｉ）の誤差が小さくなる方向である。
【００９１】
上述した帰還制御により、信号処理部２７の電流指令信号Ｓ（Ｉａ）に対する電流検出信号Ｓ（Ｉ）の誤差をゼロとするような制御が加わる。これにより、信号処理部２７の電力指令値Ｐａに対する交流電力Ｐｏの誤差がゼロに近づく。このように、交流電力Ｐｏの制御は、電流指令信号Ｓ（Ｉａ）を用いても実現できる。
【００９２】
図１０は本発明に係る放電灯点灯装置の更に別の実施例を示すブロック図である。図において、先に示された図面に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。
【００９３】
図示された放電灯点灯装置は、電力変換回路１と、高圧発生部５２と、制御部２とを含む。図１、図４、図７及び図９に示す実施例と異なって、インバータをを持たない。
【００９４】
電力変換回路１は、入力電力Ｐｉｎを、直流電力Ｐｄに変換する。高圧発生部５２は電力変換回路１から、直流電力Ｐｄの供給を受け、放電灯駆動のための直流電圧Ｖｏ及び直流電流Ｉｏを出力する。
【００９５】
制御部２は、直流電圧Ｖｏに対応した信号Ｓ（Ｖ）、及び直流電流Ｉｏに対応した信号Ｓ（Ｉ）が入力され、直流電圧Ｖｏが所定値よりも高いとき、直流電圧Ｖｏ及び直流電流Ｉｏで与えられる直流電力Ｐｏ＝Ｉｏ・Ｖｏを一定に保つ定電力制御を、電力変換回路１に与える。また、直流電圧Ｖｏが所定値よりも低いとき、直流電力Ｐｏを低減させる電力低減制御を、電力変換回路１に与える。
【００９６】
この態様に係る放電灯点灯装置も、最初に述べた放電灯点灯装置と同様の作用効果を奏する。
【００９７】
以上説明した各実施例では単数の放電灯を点灯させているが、当業者ならば、複数の放電灯を点灯させる構成も容易に考えられ、この場合も、同様な作用及び効果が得られることは明らかである。
【００９８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）放電灯管電圧が低い領域での損失の増大を回避し得る放電灯点灯装置、及びそれを用いた放電灯装置を提供することができる。
（ｂ）放電灯管電圧が低い領域での温度上昇を回避し得る放電灯点灯装置、及びそれを用いた放電灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る放電灯点灯装置における電力制御の一例を説明する図である。
【図３】本発明に係る放電灯点灯装置における電力制御の別の例を説明する図である。
【図４】本発明に係る放電灯点灯装置の具体的な実施例を示すブロック図である。
【図５】図２で説明した電力制御を行う場合における電力指令値Ｐａの算出処理を示すフローチャートである。
【図６】図３で説明した電力制御を行う場合における電力指令値Ｐａの算出処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る放電灯点灯装置の別の実施例を示すブロック図である。
【図８】図７に図示した放電灯点灯装置に含まれる制御部の一部分を示す回路図である。
【図９】本発明に係る放電灯点灯装置の更に別の実施例を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る放電灯点灯装置の更に別の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１電力変換回路
５放電灯駆動回路
２制御回路

Claims

電力変換回路と、放電灯駆動回路と、制御部とを含む放電灯点灯装置であって、
前記電力変換回路は、入力電力を変換して直流電力を出力し、
前記放電灯駆動回路は、前記電力変換回路から供給された前記直流電力を変換して交流電圧及び交流電流を出力し、
前記制御部は、
前記交流電圧に対応した信号及び前記交流電流に対応した信号が入力され、
前記交流電圧が所定値よりも高いとき、前記交流電圧及び前記交流電流で与えられる交流電力を一定の電力値に保つ定電力制御を、前記電力変換回路に与え、
前記交流電圧が、前記所定値から、それよりも低い電圧値までの領域にあるとき、前記交流電圧と前記所定値との差に応じて前記交流電力を低減させる電力低減制御を、前記電力変換回路に与え、
前記交流電圧が、前記電圧値からそれよりも低い電圧下限値までの領域にあるとき、前記交流電力を、前記一定の電力値より低い一定の電力値に保つ制御を、前記電力変換回路に与える、
放電灯点灯装置。
請求項１に記載された放電灯点灯装置であって、前記制御部は、前記電力低減制御により、前記交流電流の増大を抑制する放電灯点灯装置。
放電灯点灯装置と、少なくとも１つの放電灯とを含む放電灯装置であって、
前記放電灯点灯装置は、請求項１又は２に記載されたものでなり、
前記放電灯は、前記放電灯点灯装置に備えられた前記放電灯駆動回路の出力側に接続される、
放電灯装置。