JP4527259B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波電圧を放電灯に印加して点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、1は商用電源、2は商用電源1に含まれるノイズをカットするノイズフィルタ、3は商用電源1の交流を全波整流するダイオードブリッジ、4はダイオードブリッジ3で全波整流された脈流から平滑された直流電圧を昇圧させるDC−DCコンバータ、5はDC−DCコンバータ4の出力側に設けられた平滑コンデンサ、6a、6bはDC−DCコンバータ4の出力側に接続された一対のスイッチ素子、7はVCO(電圧制御発振器)などの発振制御回路で、印加電圧に応じて発振周波数を制御する制御部とその発振周波数でスイッチ素子6a、6bを交互に駆動する駆動回路から構成されている。
スイッチ素子6bと並列に、インダクタンス8と始動コンデンサ10が並列接続された放電灯であるランプ9と直流カットコンデンサ11の直列回路が接続されている。12はスイッチ素子6bとDC−DCコンバータ4の出力側の一方との間に設けられ、ランプ9に流れる電流を相対的に検出する電流検出用抵抗である。
【0003】
発振制御回路7の電源入力端子と並列に、並列接続の電解コンデンサ13とツエナーダイオード14が接続され、ダイオードブリッジ3の出力側と発振制御回路7の電源入力端子との間には抵抗15が設けられている。これら電解コンデンサ13、ツエナーダイオード14及び抵抗15はダイオードブリッジ3の脈流を平滑した直流電圧の駆動用電源としてを発振制御回路7に入力するためのものである。
16、17は電流検出用抵抗12に並列接続された積分回路を構成する抵抗とコンデンサで、差動増幅器19の一方の入力端子に電流検出用抵抗12に流れる電流を電圧に変換して印加するためのものである。18は差動増幅器19の一方の入力端子と出力端子との間に設けられた帰還コンデンサである。20、21は発振制御回路7の駆動用電源電圧を分圧する分圧抵抗で、分圧抵抗20、21で設定した基準電圧を差動増幅器19の他方の基準電圧入力端子に印加している。電流検出用抵抗12及び抵抗16〜分圧抵抗21で、ランプ9を点灯制御する点灯制御回路40を構成している。
【0004】
従来の放電灯点灯装置は上記のように構成されており、商用電源1の交流はノイズフィルタ2を介してダイオードブリッジ3で全波整流し、DC−DCコンバータ4で脈流から平滑された直流電圧を昇圧する。DC−DCコンバータ4によって昇圧された直流電圧はスイッチ素子6a、6bの直列回路に印加される。
そして、発振制御回路7はスイッチ素子6a、6bを交互にオン、オフし、DC−DCコンバータ4の直流を高周波交流に変換し、ランプ9を点灯するようにしている。
このとき、差動増幅器19の基準電圧入力端子である入力端子には分圧抵抗20、21で設定された基準電圧が印加されており、別の入力端子には電流検出用抵抗12に流れる電流を抵抗16とコンデンサ17で電圧に変換して印加されており、差動増幅器19は電流検出用抵抗12に流れる電流から変換された電圧と基準電圧とを比較し、その差を印加電圧として発振制御回路7に出力し、その差がなくなるように出力電圧を制御している。その分圧抵抗20、21で設定された基準電圧はインダクタンス8と始動コンデンサ10の共振周波数より低い周波数となるように設定されている。
【0005】
差動増幅器19の出力電圧は発振制御回路7に発振周波数を制御する電圧として印加されている。そして、差動増幅器19は電流検出用抵抗12に発生する電圧が基準電圧より高い場合、その差分に応じた高い電圧を発振制御回路7に印加する。発振制御回路7はその印加される電圧が高いとスイッチ素子6a,6bの駆動周波数を高くし、インダクタンス8で制御されるランプ9のランプ電流を減少させ、即ち電流検出用抵抗12に発生する電圧を小さくして出力を低下させる。逆に、印加電圧が低いと電流検出用抵抗12に発生する電圧を大きくして出力を増大させる。このようにして、点灯制御回路40によってランプ9の点灯時にランプ9のランプ電流が一定になるように制御される。
また、このときの差動増幅器19に入力される基準電圧はインダクタンス8と始動コンデンサ10の共振周波数より低い周波数となるように設定されているから、ランプ9の点灯時の駆動周波数は共振周波数より低い周波数となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の放電灯点灯装置では、発振制御回路7がスイッチ素子6a,6bを駆動してランプ9をインダクタンス8と始動コンデンサ10の直列共振回路の共振周波数より低い周波数で点灯している場合に、停電になるとランプ9に印加される電圧が放電維持電圧以下になるとランプ9が立ち消えすることとなる。このようにランプ9が立ち消えする直前にランプ9は直列共振回路の共振周波数より低い周波数で点灯していたため、共振点の進相側でスイッチ素子6a,6bが動作することになり、スイッチ素子6a,6bに大きな進相電流が流れ、停電時に進相電流によりスイッチ素子6a,6bが破壊されるおそれがあるという問題点があった。
【0007】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、停電時にける進相電流によるスイッチ素子の破壊を防止することができる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る放電灯点灯装置は、商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、一対のスイッチを印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンス素子と始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と、商用電源の停電を検出する停電検知手段と、停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記点灯制御回路の基準電圧を該直列共振周波数より高い周波数となるように設定する基準電圧調整回路とを備えて構成されている。
【0009】
本発明の請求項2に係る放電灯点灯装置は、商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、一対のスイッチ素子を印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と、商用電源の停電を検出する停電検知手段と、停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記発振制御回路の発振を停止させる発振停止手段とを備えて構成されている。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図2は同放電灯点灯装置におけるLC直列共振の曲線図、図3は同放電灯点灯装置における商用電源に対する各部位における電圧と周波数の変化を示す波形図である。
図において、従来例と同一の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。22、23はダイオードブリッジ3の出力電圧を分圧する分圧抵抗、24は分圧抵抗22、23の接続点に接続されたツエナーダイオード、25はツエナーダイオード24の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ、26は平滑コンデンサ25に一端が接続された抵抗、27はダイオードブリッジ3の出力側に抵抗15を介して接続された抵抗である。
【0011】
28は第1のトランジスタで、そのベースは抵抗26に接続され、そのコレクタは抵抗27に接続され、そのエミッタは接地されている。29は第1のトランジスタ28のコレクタに接続された抵抗である。これら分圧抵抗22〜抵抗29で、商用電源1の停電を検出する停電検知手段50を構成している。
30は第2のトランジスタで、そのベースは抵抗29に接続され、そのコレクタは抵抗31を介して差動増幅器19の基準電圧入力端子に接続され、そのエミッタは接地されている。第2のトランジスタ30と抵抗31で、点灯制御回路40の差動増幅器19の基準電圧をインダクタンス8と始動コンデンサ10の直列共振周波数より高い周波数となるように設定する基準電圧調整回路60を構成している。
【0012】
次に、本発明の実施の形態1の放電灯点灯装置の動作について説明する。
この実施の形態1では、ランプ9の点灯時には点灯制御回路40の分圧抵抗22、23で分圧したダイオードブリッジ3の出力電圧はツエナーダイオード24でクリップされ、商用電源1の脈流のツエナー電圧より高い電圧(位相?)でコンデンサ25が充電されることにより、第1のトランジスタ28はオンする。即ち、商用電源1が印加されている間は第1のトランジスタ28はオンし続ける。そして、第1のトランジスタ28がオンになると、第2のトランジスタ30のベースには電圧が印加されないから、第2のトランジスタ30はオフとなる。
【0013】
従って、点灯制御回路10の差動増幅器19の基準電圧は分圧抵抗21、22で分圧された電圧となる。そして、発振制御回路7は基準電圧に等しくなるように出力電圧を制御する。このときの基準電圧はインダクタンス8と始動コンデンサ10の共振周波数より低い周波数となるように設定されているから、図2にしめすようにランプ9の点灯時の駆動周波数f1 は共振周波数f0より低い周波数となっている。
このランプ9の点灯時には、停電検知手段50は停電を検知せず、基準電圧調整回路60を駆動しない状態となっているおり、基準電圧は変わらない。
【0014】
次に、図3のaに示すように商用電源1が停電になると、ダイオードブリッジ3の出力電圧はなくなり、第1のトランジスタ28はオフし、第2のトランジスタ30は平滑コンデンサ13の電圧が抵抗27、29を介して印加されてオンとなる。このとき、DC−DCコンバータの出力電圧は図3のbに示すように停電の瞬間から次第に低下し、放電維持電圧以下になるとランプ9が立ち消えすることとなる。第2のトランジスタ30がオンとなると、抵抗31が分圧抵抗21に並列接続されることとなり、抵抗値が下がることによって図3のcに示すように差動増幅器19の基準電圧が低下する。
【0015】
即ち、商用電源1が停電になると、停電検知手段50が停電を検知し、停電検知手段50の停電を検知した出力によって基準電圧調整回路60が駆動し、基準電圧調整回路60が点灯制御回路40の差動増幅器19の基準電圧を低下させる。
差動増幅器19の基準電圧が低下すると、電流検出用抵抗12に発生する電圧が変化しなくても基準電圧より高くなり、その差分に応じた高い電圧が発振制御回路6に印加され、図2及び図3のdに示すように発振制御回路7はスイッチ素子6a,6bの発振周波数、即ち駆動周波数をf1 からf2 と高くし、インダクタンス8で制御されるランプ9のランプ電流を減少させ、即ち電流検出用抵抗12に発生する電圧を小さくして出力を低下させる。この動作は停電によりランプ9が立ち消えする以前に行われることとなる。
【0016】
この結果、停電になるとランプ9の点灯周波数はインダクタンス8と始動コンデンサ10の共振周波数より高くなる。これは低下した基準電圧がインダクタンス8と始動コンデンサ10の共振周波数より高くなるように、即ち抵抗31の値を設定しているからである。
なお、周波数を共振周波数より高くするタイミングは、電解コンデンサ5の電圧が停電により低下し、ランプ9が立ち消える前に設定されることとしている。
また、発振制御回路7の電源となる電解コンデンサ13の容量は停電になってもランプ9の立ち消え以上の時間だけ、発振制御回路7を動作させることができるように設定する。
【0017】
このように、停電になると、停電検知手段50が商用電源1の停電を検出し、基準電圧調整回路60が停電検知手段60の出力によって点灯制御回路40の基準電圧をインダクタンス8と始動コンデンサ10の共振周波数より高くなるように設定するので、発振制御回路7がスイッチ素子6a,6bを駆動する周波数がインダクタンス8と始動コンデンサ10の共振周波数より高くなり、共振点の遅相側でスイッチ素子6a,6bが動作することになり、停電時に従来のような進相電流によるスイッチ素子6a,6bの破壊を防止できることとなった。
【0018】
実施の形態2.
図4は本発明の実施の形態2の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図において、本発明の実施の形態1と同一の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
この実施の形態2では、第2のトランジスタ30のコレクタに一端が接続されている抵抗31の他端が電解コンデンサ13に接続されている。これら第2のトランジスタ30と抵抗31で、発振制御回路7の発振を停止させる発振停止手段を構成している。
また、電解コンデンサ13に並列に電解コンデンサ41とダイオード42の直列回路が接続されている。これは第2のトランジスタ30を駆動する制御電源は、発振制御回路7の電源が短絡されてもコンデンサ41とダイオード42で電源が確保されるようにしたものである。
【0019】
この実施の形態2も、実施の形態1と同様に、ランプ9の点灯時には分圧抵抗22、23で分圧したダイオードブリッジ3の出力電圧はツエナーダイオード24でクリップされ、商用電源1の脈流のツエナー電圧より高い電圧でコンデンサ25が充電されることにより、第1のトランジスタ28はオンする。即ち、商用電源1が印加されている間は第1のトランジスタ28はオンし続ける。そして、第1のトランジスタ28がオンになると、第2のトランジスタ30のベースには電圧が印加されないから、第2のトランジスタ30はオフとなる。
従って、差動増幅器19の基準電圧は分圧抵抗21、22で分圧された電圧となる。そして、発振制御回路7は基準電圧に等しくなるように出力電圧が制御される。
即ち、停電検知手段50はランプ9の点灯時には停電を検知せず、基準電圧調整回路60を駆動しない状態となっている。
【0020】
次に、停電になると、ダイオードブリッジ3の出力電圧はなくなり、第1のトランジスタ28はオフし、第2のトランジスタ30はツエナーダイオード42によってクリップされた電解コンデンサ41の電圧が抵抗27、29を介して印加されてオンとなる。第2のトランジスタ30がオンとなると、平滑コンデンサ13に基づく発振制御回路6の電源は抵抗31で短絡されることとなり、発振制御回路6はランプ9が立ち消えする以前に強制的に発振を停止する。
即ち、商用電源1が停電になると、停電検知手段50が停電を検知し、停電検知手段50の停電を検知した出力によって発振停止手段70が駆動し、発振停止手段70は発振制御回路7の発振を停止させる。
従って、スイッチ素子6a、6bは駆動されずオフしたままとなり、停電時に従来の進相電流によるスイッチ素子6a,6bの破壊を防止できることとなった。
【0021】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項1によれば、発振制御回路がコンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子を所定の発振周波数で駆動して放電灯点灯回路の放電灯を点灯させ、放電灯の点灯時に点灯制御回路が放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時にインダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御している途中に、停電検知手段が商用電源の停電を検出すると、基準電圧調整回路が停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に点灯制御回路の基準電圧を該直列共振周波数より高い周波数となるように設定するので、停電になった場合は、発振制御回路がスイッチ素子を駆動する周波数がインダクタンスと始動コンデンサの共振周波数より高くなり、共振点の遅相側でスイッチ素子が動作することになり、停電時に従来のような進相電流によるスイッチ素子の破壊を防止できるという効果がある。
【0022】
また、本発明の請求項2によれば、発振制御回路がコンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子を所定の発振周波数で駆動して放電灯点灯回路の放電灯を点灯させ、放電灯の点灯時に点灯制御回路が放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時にインダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御している途中に、停電検知手段が商用電源の停電を検出すると、基準電圧調整回路が停電検知手段の出力によって発振停止手段が駆動して発振制御回路の発振を停止させるので、スイッチ素子は駆動されずオフしたままとなり、停電時に従来の進相電流によるスイッチ素子の破壊を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の実施の形態1の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図2】 図2は同放電灯点灯装置におけるLC直列共振の曲線図である。
【図3】 図3は同放電灯点灯装置における商用電源に対する各部位における電圧と周波数の変化を示す波形図である。
【図4】 図4は本発明の実施の形態2の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図5】 図5は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 商用電源、3 ダイオードブリッジ(コンバータ装置)、4 DC−DCコンバータ(コンバータ装置)、6a スイッチ素子、6b スイッチ素子、7発振制御回路、8 インダクタンス、9 ランプ(放電灯)、10 始動コンデンサ、11 直流カットコンデンサ、40 点灯制御回路、50 停電検知手段、60 基準電圧調整回路。
Claims (2)
- 商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、
コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、
一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、
一対のスイッチ素子を印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、
放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と、
商用電源の停電を検出する停電検知手段と、
停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記点灯制御回路の基準電圧を該直列共振周波数より高い周波数となるように設定する基準電圧調整回路と
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 商用電源の交流を直流に変換して出力するコンバータ装置と、
コンバータ装置の出力側に接続された一対のスイッチ素子と、
一対のスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子に対して並列接続され、インダクタンスと始動コンデンサが並列接続された放電灯と直流カットコンデンサの直列回路からなる放電灯点灯回路と、
一対のスイッチ素子を印加電圧に応じた発振周波数で駆動する発振制御回路と、
放電灯点灯回路の放電灯電流を検出し、放電灯電流から変換された電圧と点灯時に前記インダクタンスと始動コンデンサの直列共振周波数より低い周波数となるように設定された基準電圧を比較し、その差に応じて発振制御回路に対する印加電圧を可変して該直列共振周波数より低い周波数で放電灯電流を制御するようにした点灯制御回路と
商用電源の停電を検出する停電検知手段と、
停電検知手段の出力によって放電灯が立ち消えする以前に前記発振制御回路の発振を停止させる発振停止手段と
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
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