JP4477728B2 - 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、放電灯を減光できるようにした放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は放電灯を減光できるようにした従来の放電灯点灯装置を示し、直流電源１の電源電圧Ｅ１をインバータ回路２で高周波電圧に変換して放電灯３を高周波点灯する。インバータ回路２は、直流電源１の両端にパワーＭＯＳＦＥＴ等からなるスイッチング素子５，６を直列接続し、一方のスイッチング素子５の両端に、直流カット用コンデンサ８を介してインダクタ９と放電灯３とを接続してある。放電灯３にコンデンサ１１を並列接続し、コンデンサ１１とインダクタ９とは直列共振回路を構成し、スイッチング素子５，６は制御部１３の制御によって高周波的に交互にオンオフさせるようになっている。また、調光制御部１４からの調光信号によって、制御部１３が、放電灯３の点灯周波数を上昇させ減光を行うようになっている。
【０００３】
ところで、放電灯３を長期間点灯し、放電灯３が寿命末期を迎えると、放電灯３のフィラメントからの電子の放出が抑制され半波放電又は不完全な放電状態となり、放電灯３のインピーダンスが上昇する異常状態に至る。このような状態で電力供給を継続すると、放電灯３のフィラメント部の著しい温度上昇や、放電灯点灯装置に使用される部品等へ異常なストレスの印加が発生するため、放電灯３の寿命末期状態により上昇する放電灯３の管電圧Ｖｐｐを、管電圧検出回路１５により放電灯３の管電圧Ｖｐｐに対応する直流の検出管電圧Ｖｄに変換した後、比較器１７を有する寿命末期判別回路１６で検出管電圧Ｖｄとしきい値Ｅ２とを比較して、検出管電圧Ｖｄがしきい値Ｅ２を上回ったことにより放電灯３の寿命末期を判別し、この判別信号Ｓ１を制御部１３へ出力することにより放電灯３への電力供給量を制限又は停止させ放電灯点灯装置を保護していた。
【０００４】
前記管電圧検出回路１５は、抵抗１９，２０、コンデンサ２１，２２、ダイオード２３，２４を有し、抵抗１９，２０によって、放電灯３の管電圧Ｖｐｐを分圧する分圧回路が構成されており、放電灯３の管電圧のピーク値Ｖｐｐを抵抗１９，２０により分圧した後、コンデンサ２１，２２、ダイオード２３，２４により直流電圧に変換して検出管電圧Ｖｄとするものであり、管電圧検出回路１５から出力される検出管電圧Ｖｄは、放電灯３の管電圧Ｖｐｐの値のみにより決定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来では、放電灯３は負性抵抗特性を持つため、放電灯３への電力供給量を減少させることにより、放電灯３を減光させる場合、放電灯３の管電流が減少し管電圧Ｖｐｐの上昇が発生する。
この管電圧Ｖｐｐの上昇により、管電圧Ｖｐｐに対応する管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄも上昇し、寿命末期に至っていない放電灯３を減光させた状態でも寿命末期の異常状態と寿命末期判別回路１６が誤判別するという問題が生じていた（図２の右側の（イ）（ロ）（ハ）（ニ）参照）。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、放電灯を減光した場合に管電圧が上昇しても、寿命末期判別回路が放電灯の寿命末期を誤判別するのを防止できるようにしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を解決するための本発明の技術手段は、放電灯３の点灯周波数を上昇させて放電灯３を減光するようにした放電灯点灯装置であって、
放電灯３の管電圧Ｖｐｐに対応する検出管電圧Ｖｄを検出する管電圧検出回路１５が設けられ、該管電圧検出回路１５の出力する検出管電圧Ｖｄと予め設定したしきい値Ｅ２とを比較することで放電灯３の寿命末期状態を判別する寿命末期判別回路１６を備えた放電灯点灯装置において、
前記管電圧検出回路１５は、放電灯３の管電圧Ｖｐｐを分圧する分圧回路を有し、点灯周波数により検出管電圧Ｖｄが外部から調光信号を入力することなく変化するように、前記分圧回路にコンデンサ等の点灯周波数が上昇することによりインピーダンスが低下する周波数特性をもった部品が使用され、
放電灯３の点灯周波数を上昇させて放電灯３を減光した場合、減光による放電灯３の管電圧Ｖｐｐの上昇に対して前記管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄの上昇が抑制されて、放電灯３の寿命末期状態を判別する寿命末期判別回路１６のしきい値Ｅ２を外れないようにした点にある。
【０００８】
また、本発明の他の技術的手段は、放電灯３の寿命末期を判別する寿命末期判別回路１６が、放電灯３の寿命末期状態を判別したとき、放電灯３への電力供給を制限又は停止させるようにした点にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態を示し、図１に示すように、基本構成は図７に示す従来の放電灯点灯装置と同様であり、その重複した説明は省略するが、スイッチング素子５，６を交互にオンオフさせることにより、スイッチング素子６がオンのときに、コンデンサ８、放電灯３（コンデンサ１１）、インダクタ９、スイッチング素子６の経路で電流が流れ、スイッチング素子５がオンのとき、インダクタ９に蓄積されたエネルギーにより、放電灯３（コンデンサ１１）、コンデンサ８、スイッチング素子５の経路で電流が流れ、この電流の経路のコンデンサ１１とインダクタ９とにより、共振回路が構成されているため、共振により放電灯３に高電圧が印加し、放電灯３が点灯するようになっている。そして、図７に示す従来の放電灯点灯装置と異なる構成は、管電圧検出回路１５に、周波数によりインピーダンスが変化するコンデンサ２７を付加した点である。
【００１０】
即ち、管電圧検出回路１５は、放電灯３の管電圧Ｖｐｐを分圧する抵抗１９，２０のうちの一方の抵抗２０と並列にコンデンサ２７を接続し、直流成分除去用のコンデンサ２１、整流用のダイオード２３により、分圧された放電灯３の交流管電圧のピーク値を直流成分に変換した後、ダイオード２４、コンデンサ２２にて平滑し、この平滑した直流電圧を管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄとして出力するのである。
【００１１】
また、コンデンサ１１とインダクタ９との共振回路によって、放電灯３に印可される電圧（供給される電力）と、放電灯３の点灯周波数との関係は、図５に示すようになるため、この実施の形態では、放電灯３の減光は、図５中のＢ部分において、放電灯３の点灯周波数を上昇させることにより放電灯３への電力供給量を減少させて行うようになっている。
【００１２】
そして、調光制御部１４からの調光信号によって、制御部１３の制御にて放電灯３の点灯周波数を上昇させ減光を行う場合、点灯周波数が上昇することにより、コンデンサ２７のインピーダンスが低下し、放電灯３の管電圧Ｖｐｐを低電圧に分圧するための抵抗２０とコンデンサ２７との合成抵抗値が低くなり、放電灯３の管電圧Ｖｐｐが上昇しても管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄの上昇を、次式に示すように抑制することが可能となる。
【００１３】
即ち、放電灯３の管電圧をＶｐｐ、抵抗１９の抵抗値をＲ１、抵抗２０の抵抗値をＲ２、ダイオード２３のオン電圧をＤ１ＶＦ、ダイオード２４のオン電圧をＤ２ＶＦとすると、
図７の従来例の放電灯点灯装置の場合、図中の点ａの電圧値Ｖａ、図中の点ｂの電圧値Ｖｂ、管電圧検出回路１５の出力する検出管電圧Ｖｄは、次のようになる。
【００１４】
Ｖａ＝Ｖｐｐ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｖｂ＝Ｖｐｐ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｄ１ＶＦ
Ｖｄ＝Ｖｐｐ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｄ１ＶＦ−Ｄ２ＶＦ
これに対して、コンデンサ２７の容量をＣ５、抵抗２０とコンデンサ２７の合成抵抗値をＲ５、放電灯３の点灯周波数をｆとすると、図１の本発明の実施の形態の放電灯点灯装置の場合、図中の点ａの電圧値Ｖａ、図中の点ｂの電圧値Ｖｂ、管電圧検出回路１５の出力する検出管電圧Ｖｄは、次のようになる。
【００１５】
Ｖａ＝Ｖｐｐ×Ｒ５／（Ｒ５＋Ｒ１）
Ｖｂ＝Ｖｐｐ×Ｒ５／（Ｒ５＋Ｒ１）−Ｄ１ＶＦ
Ｖｄ＝Ｖｐｐ×Ｒ５／（Ｒ５＋Ｒ１）−Ｄ１ＶＦ−Ｄ２ＶＦ
ただし、Ｒ５＝（１／２πｆＣ５×Ｒ２）／（Ｒ２＋１／２πｆＣ５）
従って、図１の実施の形態の場合、放電灯３の管電圧Ｖｐｐが上昇しても管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄの上昇を抑制することが可能となるのである。
【００１６】
前記コンデンサ２７の静電容量Ｃ５は、放電灯３の負性抵抗特性により決定する管電圧Ｖｐｐと、減光レベルにより設定したインダクタ９及びコンデンサ１１と、放電灯３の点灯周波数とにより、減光前後の管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄの値が同等となるように設定する。
寿命末期判別回路１６は、放電灯３が寿命末期状態に至っていない場合の管電圧検出回路１５の出力する検出管電圧Ｖｄより高く、寿命末期状態の管電圧検出回路１５の出力する検出管電圧Ｖｄより低く設定したしきい値Ｅ２を基準電圧とする比較器１７で構成され、管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄがしきい値Ｅ２を上回ったときに放電灯３が寿命末期であると判別して、判別信号Ｓ１を出力するように構成されている。制御部１３は、寿命末期判別回路１６から判別信号Ｓ１を入力したとき、放電灯３への電力供給量を制限又は停止させ、放電灯点灯装置を保護するようになっている。
【００１７】
上記実施の形態によれば、電力供給装置にて放電灯３の点灯周波数を制御し、放電灯３の減光を行ったとき、減光により管電圧Ｖｐｐが上昇しても管電圧検出回路１５から出力される検出管電圧Ｖｄの上昇は抑制され、減光を行っていない場合と近似した検出管電圧Ｖｄが管電圧検出回路１５から得られ、寿命末期検出回路１６の誤検出を防止することが可能となる。
【００１８】
即ち、図７の従来例の場合、放電灯３の通常点灯状態から図２（イ）の右に示すように、放電灯３の点灯周波数を高くしてゆくと、図２（ロ）の右に示すように放電灯３への電力供給量が次第に少なくなると共に、図２（ハ）の右に示すように放電灯３の管電圧Ｖｐｐが徐々に高くなり、図２（ニ）の右に示すように管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄは、放電灯３の管電圧Ｖｐｐが高くなるに伴って上昇する。
【００１９】
これに対して、図１の前記実施の形態の場合、放電灯３の通常点灯状態から図２（イ）の左に示すように、放電灯３の点灯周波数を高くしてゆくと、図２（ロ）の左に示すように放電灯３への電力供給量が次第に少なくなり、図２（ハ）の左に示すように放電灯３の管電圧Ｖｐｐが徐々に高くなるが、図２（ニ）の左に示すように管電圧検出回路１５の検出管電圧Ｖｄの上昇は抑制される。
【００２０】
また、図７の従来例の場合、放電灯３の管電圧Ｖｐｐ、点ａの電圧Ｖａ、点ｂの電圧Ｖｂ、検出管電圧Ｖｄは、放電灯３の通常点灯状態では、図３の左の（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に示すような波形であったものが、放電灯３の減光状態では、図４の左の（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に示すような波形になる。
これに対して、図１の前記実施の形態の場合、放電灯３の管電圧Ｖｐｐ、点ａの電圧Ｖａ、点ｂの電圧Ｖｂ、検出管電圧Ｖｄは、放電灯３の通常点灯状態では、図３の右の（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に示すような波形であったものが、放電灯３の減光状態では、図４の右の（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に示すような波形になる。
【００２１】
従って、図７の従来例の場合、放電灯３の減光時に検出管電圧Ｖｄが寿命末期判別回路１６のしきい値Ｅ２を上回ることになり、寿命末期判別回路１６が放電灯３の減光状態を寿命末期状態と誤検出することとなるが、図１の前記実施の形態の場合、放電灯３の減光時に検出管電圧Ｖｄが寿命末期判別回路１６のしきい値Ｅ２を上回ることはなくなり、寿命末期判別回路１６が放電灯３の減光状態を寿命末期状態と誤検出することがなくなるのである。
【００２２】
図６は他の実施の形態を示し、周波数によりインピーダンスが変化するコンデンサ２７を、放電灯３の管電圧Ｖｐｐを分圧する抵抗１９，２０のうちの抵抗２０に代えて、抵抗１９に並列に接続している。
これは、放電灯３に印可される電圧（供給される電力）と放電灯３への点灯周波数との関係を示す図５における、図５中Ａ部分で放電灯３を減光した場合（点灯周波数の下降により電力供給量減少した場合）に、管電圧検出回路１５の構成により、前記図１に示す実施の形態の場合と同様の効果を得ることを可能にしたものである。
【００２３】
この実施の形態では、電力供給装置にて放電灯３の点灯周波数を下降させ減光を行う場合に、点灯周波数が下降することにより、コンデンサ２７のインピーダンスが上昇し、管電圧Ｖｐｐを低電圧に分圧するための抵抗１９とコンデンサ２７との合成抵抗が高くなり、次式に示すように放電灯３の管電圧Ｖｐｐが上昇しても管電圧検出回路１５の出力する検出管電圧Ｖｄの上昇を抑制することが可能となる。
【００２４】
Ｖｄ＝Ｖｐｐ×Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ６）−Ｄ１ＶＦ−Ｄ２ＶＦ
ただし、Ｒ６は、抵抗１９とコンデンサ２７との合成抵抗値で、
Ｒ６＝（１／２πｆＣ５×Ｒ１）／（Ｒ１＋１／２πｆＣ５）
である。
なお、前記実施の形態では、放電灯３の点灯周波数を変えることによって、放電灯を減光するようにしているが、本願発明はこのような減光方法に限定されず、例えば、スイッチング素子５又はスイッチング素子６のオン期間をＰＷＭ制御によって変更することにより、放電灯３を減光する場合等にも、点灯周波数の変化を伴う減光に際して放電灯３の管電圧Ｖｐｐの変化に対する検出管電圧Ｖｄの変化が抑制されるように、管電圧検出回路１５を構成して、本願発明を適用実施することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、放電灯３の減光時に管電圧Ｖｐｐが上昇した場合でも、寿命末期を判別するためのしきい値を変えることなく、放電灯３の管電圧Ｖｐｐに対応する検出管電圧Ｖｄを変化させ、放電灯３の寿命末期を判別する寿命末期判別回路１６が寿命末期に至っていない放電灯３を寿命末期と誤判別することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】 本発明と従来例との回路動作の比較を説明するためのグラフ又は波形図である。
【図３】 放電灯の通常点灯状態における本発明と従来例との各部の電圧波形を示す波形図である。
【図４】 放電灯の減光点灯状態における本発明と従来例との各部の電圧波形を示す波形図である。
【図５】 放電灯への印加電圧と点灯周波数との関係を示すグラフである。
【図６】 他の実施の形態を示す回路図である。
【図７】 従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
３ 放電灯
１３ 制御部
１５ 管電圧検出回路
１６ 寿命末期判別回路
１９ 抵抗
２０ 抵抗
２７ コンデンサ

Claims (2)

1. 放電灯（３）の点灯周波数を上昇させて放電灯（３）を減光するようにした放電灯点灯装置であって、
   放電灯（３）の管電圧Ｖｐｐに対応する検出管電圧Ｖｄを検出する管電圧検出回路（１５）が設けられ、該管電圧検出回路（１５）の出力する検出管電圧Ｖｄと予め設定したしきい値Ｅ２とを比較することで放電灯（３）の寿命末期状態を判別する寿命末期判別回路（１６）を備えた放電灯点灯装置において、
   前記管電圧検出回路（１５）は、放電灯（３）の管電圧Ｖｐｐを分圧する分圧回路を有し、点灯周波数により検出管電圧Ｖｄが外部から調光信号を入力することなく変化するように、前記分圧回路にコンデンサ等の点灯周波数が上昇することによりインピーダンスが低下する周波数特性をもった部品が使用され、
   放電灯（３）の点灯周波数を上昇させて放電灯（３）を減光した場合、減光による放電灯（３）の管電圧Ｖｐｐの上昇に対して前記管電圧検出回路（１５）の検出管電圧Ｖｄの上昇が抑制されて、放電灯（３）の寿命末期状態を判別する寿命末期判別回路（１６）のしきい値Ｅ２を外れないようにしたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 放電灯（３）の寿命末期を判別する寿命末期判別回路（１６）が、放電灯（３）の寿命末期状態を判別したとき、放電灯（３）への電力供給を制限又は停止させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。

Images