JP5129461B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、不具合動作時にインバータを停止できる１灯または多灯放電灯点灯装置に関するものである。

放電灯点灯装置は、入力される直流電圧を交流電圧に変換した後、放電灯に印加して点灯させる。この時、１本または直列接続で２本以上を有する放電灯を点灯させる装置において、変圧器の断線、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶ高電圧部とＧＮＤ間の短絡、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶコネクタの半接触等によるアーク放電、２本以上直列接続された放電灯間の接続部の断線、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶコネクタの未接続といった不具合時でも近接容量の影響により変圧器の２次側に電流が流れる場合がある。

このような異常動作を検知出来ないと、インバータの動作を停止できず、不具合動作が継続して発生し、インバータの部品破壊を起こす恐れがある。

本発明の目的は、放電灯に流れる電流又は変圧器２次側に流れる電流を用いて、上記したような不具合動作時にインバータを停止できる放電灯点灯装置を提供することにある。

上記目的は、直流電源の直流電圧を交流電圧に変換し前記交流電圧を変圧器で昇圧した交流電圧により放電灯を点灯せしめるインバータと、前記放電灯または前記変圧器２次側に流れる電流の検出値に基づいて前記インバータを制御し前記変圧器２次側に流れる電流を一定に保つための帰還電流制御回路とを備え、前記放電灯または前記変圧器２次側に流れる電流が設定範囲外の値となったとき前記インバータの動作を停止させる放電灯点灯装置により、達成される。

ここで、前記放電灯または前記変圧器２次側に流れる電流を電圧に変換し、前記電圧が上限比較基準電圧または下限比較基準電圧を超えたときに、前記放電灯または前記変圧器２次側に流れる電流が設定範囲外の値となったと判断することができる。また、前記上限比較基準電圧が前記直流電源の直流電圧の変化に応じて変化するようにすることができる。さらに、前記放電灯は１本または２本以上直列接続された放電灯とすることができる。

本発明によれば、放電灯を流れる電流または変圧器２次側の電流を検知して正常動作時の値に対し不具合時にその値が通常よりも変化したことを検出し、動作を停止させることで不具合を未然に防ぐことができる。即ち、本発明を用いることで、上記したような不具合を検知し、安全に回路を動作停止させることができる。この発明は、放電灯を流れる電流または変圧器２次側電流の変化の検知精度が必要の無い場合には、定電圧から基準電圧を作り、また、放電灯を流れる電流または変圧器２次側電流の変化の検知精度を上げたい場合には、入力電圧の変化に応じて基準電圧を変化させる回路を追加することで、検知の精度を上げることができる。

以下では、添付した図面を参考として本発明の実施例について説明する。しかし、本発明は多様な違う形態に実現可能なため、ここで説明する実施例に限定されるわけではない。

本発明の実施例１を図１を用いて説明する。図中、１は直流電源、２はインバータ、３は入力電圧分圧手段、４は変圧器２次側電流の電圧変換および分圧手段、５ａ，５ｂは放電灯、６は比較回路、７は帰還電流制御回路、７０は比較器、８ａ、８ｂはコネクタ、Ｖｒｅｆ１は比較回路６の上限比較基準電圧、Ｖｒｅｆ２は比較回路６の下限比較基準電圧である。インバータ２は直流電源１の出力を交流電力に変換し昇圧して放電灯５ａ，５ｂに供給する。放電灯５ａ，５ｂはこれにより点灯する。この時、点灯に必要とされる電力は直流電源１から供給される。帰還電流制御回路７はインバータ２から出力される変圧器２次側電流Ｉｆｂ１、Ｉｆｂ２をフィードバックする事でこれを一定に保つ働きがある。これにより放電灯５ａ、５ｂは正常な状態で点灯し続ける。さらに放電灯５ａ、５ｂが正常な状態で点灯している期間は、放電灯５ａ、５ｂに与える交流電圧や電流が一定なので、その消費電力は一義的に定まる。変圧器２次側電流Ｉｆｂ１、Ｉｆｂ２が一定である為、正常点灯時の出力電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２はある一定の電圧になる。この出力電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２を比較回路６の上限比較基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較回路６の下限比較基準電圧Ｖｒｅｆ２との電圧範囲の中間に位置するように変圧器２次側電流の電圧変換および分圧手段４にて設定する。また、比較回路６から帰還電流制御回路７の動作異常信号入力部７１へ入力している信号Ｖｓは、帰還電流制御回路７内の比較器７０により異常検出基準電圧Ｖｅｒと比較し、正常点灯時Ｖｓ＜Ｖｅｒになるように設定する。

異常時の動作説明として、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶコネクタ８ａ、８ｂの未接続の場合を示す。コネクタ未接続の場合、変圧器２次側電流が近接容量に流れる電流しか流れないことにより、変圧器２次側電流Ｉｆｂ１、Ｉｆｂ２の電圧変換および分圧手段４から出力される電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２が下がり、比較回路６の下限比較基準電圧Ｖｒｅｆ２の電圧よりも下がる。ここで、近接容量とは、例えば放電灯と放電灯の周りにある金属との間に出来る容量をいう。この時、即ちコネクタ８ａ、８ｂの未接続時に、比較回路６から帰還電流制御回路７の動作異常信号入力部７１へ入力している信号Ｖｓが、Ｖｓ＜ＶｅｒからＶｓ≧Ｖｅｒに変化することで動作停止回路７２の作動により帰還電流制御回路７の動作が停止しインバータ２の動作を停止させる。その他の不具合（変圧器の断線、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶ高電圧部とＧＮＤ間の短絡、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶコネクタの半接触等によるアーク放電、２本以上直列接続された放電灯間の接続部の断線）も同様に変圧器２次側出力電流Ｉｆｂ１、Ｉｆｂ２の値が上昇、又は低下し、上限比較基準電圧Ｖｒｅｆ１、又は下限比較基準電圧Ｖｒｅｆ２を超える事で、比較器回路６から帰還電流制御回路７の動作異常信号入力部７１に入力している信号ＶｓをＶｓ＜ＶｅｒからＶｓ≧Ｖｅｒに変化させ、インバータ２の動作停止を行わせる。

本発明の詳しい実施例を図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２（ｂ）中、インバータ２は、ＭＯＳＦＥＴ２２、２３と、変圧器２４、２５、コンデンサ２６、２７，２８とを備えて構成される。変圧器２次側電流Ｉｆｂ１、Ｉｆｂ２は、それぞれ変圧器２４の２次側低圧側出力部２９および変圧器２５の２次側低圧側出力部３０の部分に流れる電流である。また、図２（ａ）中、１０，１１，１２，１３は比較器、１４，１５，１６，１７は分圧抵抗、１８は帰還電流制御回路７内異常検出基準電圧Ｖｅｒ以上の直流電圧源、１９はトランジスタ、２０，２１はダイオードである。その他、図１と同じ番号が付してあるものは図１に準ずる。変圧器２次側出力電流Ｉｆｂ１、Ｉｆｂ２をダイオード２０，２１で平滑し抵抗１４，１５，１６，１７で電圧に変換し分圧した出力電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２を、正常動作時に上限比較基準電圧Ｖｒｅｆ１と下限比較基準電圧Ｖｒｅｆ２との中間電圧になるように設定する。また、比較回路６から帰還電流制御回路７の動作異常信号入力部７１へ入力している信号Ｖｓは、正常動作時抵抗３１，３２の分圧でＶｓ＜Ｖｅｒになるように設定する。上記のような不具合が発生した場合、出力電圧Ｖｄ１またはＶｄ２の値が変動し比較器１０，１１，１２，１３で比較回路の上限比較基準電圧Ｖｒｅｆ１と下限比較基準電圧Ｖｒｅｆ２との比較により、Ｖｒｅｆ１よりＶｄ１またはＶｄ２が上昇、あるいはＶｒｅｆ２よりＶｄ１またはＶｄ２が低下した場合、比較器１０，１１，１２，１３のいずれかの出力がハイインピーダンスから低（Ｌｏｗ）となり、トランジスタ１９をＯＮさせる。これによりトランジスタ１９のコレクタに接続されている直流電源１８の電圧が信号ＶｓとしてＶｓ＜ＶｅｒからＶｓ≧Ｖｅｒになり帰還電流制御回路７の動作異常信号入力部７１に印加され、動作停止回路７２の作動により帰還電流制御回路７の動作が停止しインバータ２の動作が停止する。

本発明は図３に示すように実施例１においてＵ字型放電灯を使用した場合も効果に変わりは無い。本例は、図１および図２に示す直列接続された２本の放電灯５ａ、５ｂおよびコネクタ８ａ、８ｂを１本のＵ字型放電灯５ｃおよびコネクタ８ｃ、８ｃに変えた他は、図１および図２に示す構成と同じである。

本発明の実施例２を図４を用いて説明する。本実施例は複数のインバータとそれに接続される複数の放電灯を有する。図中、１は直流電源、２ａ，２ｂはインバータ、３ａ，３ｂは入力電圧分圧手段、４ａ，４ｂは変圧器の２次側に流れる電流の電圧変換および分圧手段、５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇは放電灯、６ａ，６ｂは比較回路、７ａ，７ｂは帰還電流制御回路、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇはコネクタ、Ｖｒｅｆ１ａ，Ｖｒｅｆ１ｂは比較回路の上限比較基準電圧、Ｖｒｅｆ２ａ，Ｖｒｅｆ２ｂは比較回路の下限比較基準電圧である。インバータ２は直流電源１の出力をインバータ２で交流電力に変換し昇圧して放電灯５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇに供給する。放電灯５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇはこれにより点灯する。この時、点灯に必要とされる電力は直流電源１から供給される。帰還電流制御回路７ａ、７ｂはインバータ２ａ、２ｂから出力される変圧器２次側出力電流Ｉｆｂ１ａ、Ｉｆｂ１ｂ、Ｉｆｂ２ａ、Ｉｆｂ２ｂをフィードバックする事でこれを一定に保つ働きがある。これにより放電灯５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇは正常な状態で点灯し続ける。さらに放電灯５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇが正常な状態で点灯している期間は、放電灯５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇに与える交流電圧や電流が一定なので、その消費電力は一義的に定まる。変圧器２次側出力電流Ｉｆｂ１ａ、Ｉｆｂ１ｂ、Ｉｆｂ２ａ、Ｉｆｂ２ｂが一定である為、正常点灯時の出力電圧Ｖｄ１ａ，Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ２ａ，Ｖｄ２ｂはある一定の電圧になる。このＶｄ１ａ，Ｖｄ１ｂ，Ｖｄ２ａ，Ｖｄ２ｂを比較回路６ａ，６ｂの上限比較基準電圧Ｖｒｅｆ１ａ，Ｖｒｅｆ１ｂと比較回路６ａ，６ｂの下限比較基準電圧Ｖｒｅｆ２ａ，Ｖｒｅｆ２ｂとの電圧範囲の中間に位置するように変圧器２次側電流の電圧変換および分圧手段４ａ，４ｂにて設定する。

異常時の動作説明として、放電灯点灯装置と放電灯５ｄ，５ｅを結ぶコネクタ８ｄ、８ｅの未接続の場合（放電灯５ｄ，５ｅの未接続）、変圧器２次側電流が近接容量に流れる電流しか流れないことにより、変圧器２次側出力電流Ｉｆｂ１ａ、Ｉｆｂ２ａの電圧変換および分圧手段４ａから出力される出力電圧Ｖｄ１ａ、Ｖｄ２ａが下がり、比較回路６ａで比較回路の下限比較基準電圧Ｖｒｅｆ２ｂの電圧よりも下がる。この時、比較回路６ａから帰還電流制御回路７ａの動作異常信号入力部７１ａへ出力されている電圧が信号ＶｓａとしてＶｓａ＜ＶｅｒからＶｓａ≧Ｖｅｒに変化することで、実施例１の場合と同様に帰還電流制御回路７ａの動作が停止し、インバータ２ａの動作を停止させる。この事情は放電灯点灯装置と放電灯５ｆ，５ｇを結ぶコネクタ８ｆ、８ｇの未接続の場合（放電灯５ｆ，５ｇの未接続）も同様である。この場合も上記と同様にして、比較回路６ｂから帰還電流制御回路７ｂの動作異常信号入力部７１ｂへ出力されている電圧が信号ＶｓｂとしてＶｓｂ＜ＶｅｒからＶｓｂ≧Ｖｅｒに変化することで、実施例１の場合と同様に帰還電流制御回路７ｂの動作が停止し、インバータ２ｂの動作を停止させる。その他の不具合（変圧器の断線、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶ高電圧部とＧＮＤ間の短絡、放電灯点灯装置と放電灯を結ぶコネクタの半接触等によるアーク放電、２本以上直列接続された放電灯間の接続部の断線）の場合も同様に、変圧器２次側出力電流値Ｉｆｂ１ａ又はＩｆｂ１ｂ、Ｉｆｂ２ａ又はＩｆｂ２ｂが上昇、又は低下し、変圧器２次側電流の電圧変換および分圧手段４ａ又は４ｂの出力電圧Ｖｄ１ａ又はＶｄ１ｂ、Ｖｄ２ａ又はＶｄ２ｂが変動し比較回路６ａ，６ｂで上下基準電圧の範囲外に変化することで帰還電流制御回路７ａ，７ｂが停止することによりインバータ２ａ，２ｂの動作を停止させる。

本発明は、不具合動作時にインバータを停止できる１灯または多灯放電灯点灯装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。

本発明の実施例１による放電灯点灯装置の回路図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の実施例１による放電灯点灯装置の詳しい回路図である。 本発明の実施例１におけるＵ字管放電灯使用時の放電灯点灯装置の回路図である。 本発明の実施例２による複数のインバータおよび放電灯使用時の放電灯点灯装置の回路図である。

符号の説明

１・・・直流電源
２，２ａ，２ｂ・・・インバータ
３，３ａ，３ｂ・・・入力電圧分圧手段
４，４ａ，４ｂ・・・変圧器２次側電流の電圧変換および分圧手段
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ・・・放電灯
６，６ａ，６ｂ・・・比較回路
７，７ａ，７ｂ・・・帰還電流制御回路
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ・・・コネクタ
１０，１１，１２，１３，７０・・・比較器
１４，１５，１６，１７，３１，３２・・・抵抗
１８・・・直流電圧源
１９・・・トランジスタ
２０，２１・・・ダイオード
２２，２３・・・ＭＯＳ ＦＥＴ
２４，２５・・・変圧器
２６，２７，２８・・・コンデンサ
２９，３０・・・変圧器２次側低圧側出力部

Claims (4)

1. 直流電源の直流電圧を交流電圧に変換し前記交流電圧を２つの変圧器で昇圧した交流電圧により放電灯を点灯せしめるインバータと、前記２つの変圧器のうちの一方の変圧器２次側の一端を前記放電灯の一端に接続するための第１のコネクタと、前記２つの変圧器のうちの他方の変圧器２次側の一端を前記放電灯の他端に接続するための第２のコネクタと、前記変圧器２次側に流れる電流の検出値に基づいて前記インバータを制御し前記変圧器２次側に流れる電流を一定に保つための帰還電流制御回路とを備え、前記変圧器２次側に流れる電流が設定値より下の値となったとき前記インバータの動作を停止させること、および前記設定値は前記放電灯が前記コネクタ未接続の場合に前記変圧器２次側に流れる電流の値以上の値とされることを特徴とする、放電灯点灯装置。
2. 前記変圧器２次側に流れる電流を電圧に変換し、前記電圧が下限比較基準電圧よりも下がったときに、前記変圧器２次側に流れる電流が設定値より下の値となったと判断することを特徴とする、請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記放電灯が１本または２本以上直列接続された放電灯からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
4. 直流電源の直流電圧を交流電圧に変換し前記交流電圧を２つの変圧器で昇圧した交流電圧により放電灯を点灯せしめるインバータと、前記２つの変圧器のうちの一方の変圧器２次側の一端を前記放電灯の一端に接続するための第１のコネクタと、前記２つの変圧器のうちの他方の変圧器２次側の一端を前記放電灯の他端に接続するための第２のコネクタと、前記２つの変圧器２次側に流れる電流の検出値に基づいて前記インバータを制御し前記２つの変圧器２次側に流れる電流を一定に保つための帰還電流制御回路とを備え、前記２つの変圧器２次側に流れる電流をダイオードで平滑し抵抗で電圧に変換し分圧して得た２つの電圧のＶｄ１またはＶｄ２が下限比較基準電圧よりも下がったときに、前記変圧器２次側に流れる電流が設定値より下の値となったと判断し前記インバータの動作を停止させること、および前記下限比較基準電圧は前記放電灯が前記コネクタ未接続の場合に前記変圧器２次側に流れる電流を前記ダイオードで平滑し前記抵抗で電圧に変換し分圧して得た電圧以上の電圧とされることを特徴とする、放電灯点灯装置。
   

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