JP5205194B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明器具に搭載される放電灯点灯装置に関する。

従来、交流電源と、交流電源の交流電圧を整流する整流回路と、整流された直流電圧をチョッパするチョッパ回路と、チョッパされた直流電圧を高周波の電圧に変換するインバータを有するインバータ回路と、高周波電圧により放電灯を点灯させる点灯回路を備えた放電灯点灯装置が知られている。このチョッパ回路には、点灯用の電解コンデンサが設けられ、電源オン時に充電されて、点灯用回路の電圧を所定レベルに維持して点灯動作に寄与する（例えば、特許文献１）。

しかし、電解コンデンサが劣化すると放電灯のチラツキが発生したり、電解コンデンサにアルミ電解コンデンサが使用されているとその劣化により電解コンデンサの防爆弁動作（電解液噴出）が発生する等の問題がある。

これらの問題の発生を防止するために電解コンデンサの劣化を検出する必要があるが、この劣化を検出するものとして例えば特許文献２や特許文献３のものが知られている。

特許文献２のものは、充電時間充電電圧記憶部に予め設定された電力用コンデンサ（電解コンデンサ）の充電時間および充電電圧の特性と、電力用コンデンサの充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較に基づいて電力用コンデンサの寿命すなわち劣化を診断するものである。

特許文献３のものは、電解コンデンサの両端電圧がスイッチのオフから基準電圧に低下するまでの時間が一定時間以下であるかを判断して電解コンデンサの寿命を判断するものである。
特開２００４−３５５８６４号公報 特開２００７− ５７３６８号公報 特開２００２−２８１７３５号公報

しかしながら、特許文献２および特許文献３のものにあっては、電解コンデンサに高電圧が印加されるため、電圧を測定するＣＰＵなどの入力ポートに電解コンデンサの端子を直接接続することが出来ず、このため、電解コンデンサの高電圧を低電圧にして入力ポートに入力させる付加部品が必要となり、放電灯点灯装置が高価なものになってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、付加部品を設けなくとも高電圧用の電解コンデンサの劣化を検知して、放電灯のチラツキ等が発生する前に確実に保護動作することができ、しかも安価な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、交流電源の交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路から出力される直流電圧を断続させて昇圧するチョッパと、このチョッパの断続高電圧を平滑する第１電解コンデンサと、この第１電解コンデンサで平滑された直流高電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータと、このインバータによって出力される高周波電圧によって前記放電灯を点灯させる共振回路とを有する点灯回路と、
この点灯回路によって前記放電灯を点灯・消灯させるための第１スイッチとを備えた放電灯点灯装置であって、
第１スイッチに連動してオン・オフする第２スイッチと、
この第２スイッチに直列接続された低電圧直流電源と、
前記第２スイッチに抵抗を介して直列接続されるとともに前記第２スイッチのオンによって前記低電圧直流電源によって充電される第２電解コンデンサと、
この第２電解コンデンサの電圧を測定する測定制御手段とを備え、
この測定制御手段は、第２スイッチがオンされて第２コンデンサの電圧が予め設定された第１所定電圧に達してから、この第１所定電圧より高い第２所定電圧に達するまでの時間が予め設定された所定時間より短くなったとき、第１電解コンデンサが劣化したと判断して前記インバータの出力を停止させることを特徴とする。
請求項２の発明は、交流電源の交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路から出力される直流電圧を断続させて昇圧するチョッパと、このチョッパの断続高電圧を平滑する第１電解コンデンサと、この第１電解コンデンサで平滑された直流高電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータと、このインバータによって出力される高周波電圧によって前記放電灯を点灯させる共振回路とを有する点灯回路と、
この点灯回路によって前記放電灯を点灯・消灯させるための第１スイッチとを備えた放電灯点灯装置であって、
第１スイッチに連動してオン・オフする第２スイッチと、
この第２スイッチに直列接続された低電圧直流電源と、
前記第２スイッチに抵抗を介して直列接続されるとともに前記第２スイッチのオンによって前記低電圧直流電源によって充電される第２電解コンデンサと、
この第２電解コンデンサの電圧を測定する測定制御手段とを備え、
この測定制御手段は、第２スイッチがオンされてから所定時間経過したときの第２電解コンデンサの電圧が予め設定された設定電圧以上になったとき、第１電解コンデンサが劣化したと判断して前記インバータの出力を停止させることを特徴とする。

本発明は、付加部品を設けなくとも高電圧用の電解コンデンサの劣化を検知して、放電灯のチラツキ等が発生する前に確実に保護動作することができ、しかも安価な放電灯点灯装置を提供することができる。

以下、本発明の放電灯点灯装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

まず、放電灯点灯装置１０の構成を説明する。

図１は、本発明に係る実施例１の放電灯点灯装置１０の構成を示すブロック図である。

放電灯点灯装置１０は、図１に示すように、放電灯１２を点灯させる点灯回路１３と、後述する第２アルミ電解コンデンサ（第２電解コンデンサ）Ｃ２を有する充電回路１６と、放電灯１２を点灯・消灯させるための第１スイッチＳ１と、後述する平滑用電解コンデンサの劣化の判断を行うマイクロコンピュータ（マイコン）１４とを有している。

点灯回路１３は、交流電源１１の交流電圧を全波整流するとともに平滑して直流電圧を出力する整流回路（不図示）と、この整流回路から出力される直流電圧を断続させて昇圧するチョッパ（不図示）と、このチョッパの断続高電圧を平滑する図示しない直流高電圧用の平滑用電解コンデンサ（第１電解コンデンサ：第１アルミ電解コンデンサ）Ｃ１と、平滑用電解コンデンサで平滑された直流高電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ（不図示）と、このインバータから出力される高周波電圧によって放電灯１２を点灯させる共振回路（不図示）を有している。

そして、充電回路１６は、５Ｖの直流電圧を供給するＤＣ電源（低電圧直流電源）１５と、第１スイッチＳ１と連動してオン・オフ動作する第２スイッチＳ２と、ＤＣ電源１５に拠り充電される第２アルミ電解コンデンサＣ２と、ＤＣ電源１５の電源電圧を分圧する抵抗Ｒ１,Ｒ２とを有している。

抵抗Ｒ１,Ｒ２は、ＤＣ電源１５とアース間に直列に接続され、抵抗Ｒ１,Ｒ２の接続点とアース間には、第２アルミ電解コンデンサＣ２が接続されている。
このアルミ電解コンデンサＣ２には、アルミ電解コンデンサＣ１の寿命よりある程度短い寿命のものを用いる。
ただし、アルミ電解コンデンサには製品のバラツキによる誤差があるため、ここではアルミ電解コンデンサＣ２の寿命は最大誤差を有する場合の最長の寿命となるものであり、アルミ電解コンデンサＣ１の寿命は、最大誤差を有する場合の最短となるものである。
また、アルミ電解コンデンサＣ２は、アルミ電解コンデンサＣ１と同じ周温度となる場所に設けられている。

マイコン１４の入力ポートは、抵抗Ｒ１,Ｒ２の接続点と接続されている。

次に、本発明に係る実施例の放電灯点灯装置１０の作用を説明する。

点灯回路１３の第１スイッチＳ１がオンされると、このオンに連動して充電回路１６の第２スイッチＳ２がオンする。

そして、ＤＣ電源１５の電源電圧が抵抗Ｒ１を介して第２アルミ電解コンデンサＣ２を充電していき、第２アルミ電解コンデンサの電圧は、例えば図２の波形Ｌｘに示すように、充電により時間の経過とともに上昇していく。

一方、マイコン１４にはＤＣ電源１５の電源電圧が給電されてマイコン１４が立ち上がって第２アルミ電解コンデンサＣ２の電圧を測定していくとともに、第２アルミ電解コンデンサＣ２の電圧が電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に上昇するまでの時間を測定する。
また、図２に第２アルミ電解コンデンサＣ２が劣化していないときの充電波形Ｌ１を示す。この充電波形Ｌ１では電圧Ｖ１から電圧Ｖ２になるまでの時間はＴ１である。

しかし、使用に拠り第２アルミ電解コンデンサＣ２が劣化し、この劣化によって第２アルミ電解コンデンサＣ２の容量が減少していくことにより、充電波形Ｌ１からＬ２へと変化していき、電圧Ｖ１からＶ２になるまでの時間は短くなる。
充電波形Ｌ２は、第２アルミ電解コンデンサＣ２が寿命に達した場合の充電波形を示し、この場合の電圧Ｖ１から電圧Ｖ２になるまでの時間はＴ２である。この時間Ｔ２は図示しないメモリに記憶させておく。

マイコン１４は、第２アルミ電解コンデンサＣ２の充電波形Ｌｘの電圧Ｖ１から電圧Ｖ２になるまでの測定時間Ｔｘと、メモリに記憶した時間Ｔ２とを比較し、測定時間Ｔｘが時間Ｔ２以下になったとき、第２アルミ電解コンデンサＣ２すなわち第１アルミ電解コンデンサＣ１が寿命に達したと判断する。
この実施例では、時間Ｔ２は、放電灯１がチラツキ始める少し手前の状態にまで第１アルミ電解コンデンサＣ１の劣化が進んだときを寿命と判断する時間に設定しておく。

マイコン１４は、第２アルミ電解コンデンサＣ２すなわち第１アルミ電解コンデンサＣ１が寿命に達したと判断すると、例えば、点灯回路１３を保護動作させる。この保護動作は、例えば、マイコン１４により点灯回路１２のインバータ（不図示）の発振出力を停止させる。

これにより、使用者に不快感を与える放電灯１２のチラツキ現象や第１アルミ電解コンデンサＣ１の防爆弁動作の発生を防止することができる。
図３は他の劣化の判断方法を示す。図３に示す方法は、第２アルミ電解コンデンサＣ２の充電波形から時間Ｔ４経過したときの測定電圧Ｖｘと電圧Ｖ５とを比較し、測定電圧Ｖｘが電圧Ｖ５以上のとき第２アルミ電解コンデンサＣ２が寿命に達したと判断するものである。

電圧Ｖ５は、寿命に達した第２アルミコンデンサＣ２の充電開始から時間Ｔ４経過したときの電圧であり、電圧Ｖ３は劣化していない第２アルミ電解コンデンサＣ２の充電開始から時間Ｔ４経過したときの電圧である。
この方法でも上記と同様な効果を得ることができる。

本実施例の放電灯点灯装置１０によれば、第２アルミ電解コンデンサＣ２の電圧の経時変化に基づいて第１アルミ電解コンデンサＣ１の劣化を判断することから、付加部品を設けなくとも高電圧が印加される第１アルミ電解コンデンサＣ１の劣化の検知が可能である。このため、放電灯点灯装置１０を安価に提供することができる。

また、第１アルミ電解コンデンサＣ１の劣化の検知に拠り、使用者に不快感を与える放電灯のチラツキ現象等が発生する前に確実に点灯回路１２に保護動作させることができる。

ところで、使用時間を計測して第１アルミ電解コンデンサＣ１の劣化を判断する方法があるが、使用温度が高いと第１アルミ電解コンデンサＣ１の劣化の速度が早まるので、正確な劣化を検出するためには使用温度を計測する回路が必要となり、このため高価なものになってしまう。

アルミ電解コンデンサＣ２が、アルミ電解コンデンサＣ１と同じ周温度となる場所に設けられているので、第２アルミ電解コンデンサＣ２の劣化の速度も第１アルミ電解コンデンサＣ１と同様に早まる。

この実施例では、第２アルミ電解コンデンサＣ２の充電時間や電圧に基づいて第１アルミ電解コンデンサＣ１の劣化を判断するようにしたものであるから、使用温度を計測する回路は不要となり、このため安価な装置を提供することができる。

以上、本発明の放電灯点灯装置１０を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

本発明に係る実施例の放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施例の第２アルミ電解コンデンサの充電波形を示したグラフである。 第１アルミ電解コンデンサの劣化を検知する他の方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ 放電灯点灯装置
１１ 交流電源
１２ 放電灯
１３ 点灯回路
１４ マイコン（測定制御手段）
１５ ＤＣ電源（低電圧直流電源）
１６ 充電回路
Ｃ１ 第１アルミ電解コンデンサ（第１電解コンデンサ）
Ｃ２ 第２アルミ電解コンデンサ（第２電解コンデンサ）
Ｓ１ 第１スイッチ
Ｓ２ 第２スイッチ
Ｒ１ 抵抗
Ｒ２ 抵抗

Claims (3)

1. 交流電源の交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路から出力される直流電圧を断続させて昇圧するチョッパと、このチョッパの断続高電圧を平滑する第１電解コンデンサと、この第１電解コンデンサで平滑された直流高電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータと、このインバータによって出力される高周波電圧によって前記放電灯を点灯させる共振回路とを有する点灯回路と、
   この点灯回路によって前記放電灯を点灯・消灯させるための第１スイッチとを備えた放電灯点灯装置であって、
   第１スイッチに連動してオン・オフする第２スイッチと、
   この第２スイッチに直列接続された低電圧直流電源と、
   前記第２スイッチに抵抗を介して直列接続されるとともに前記第２スイッチのオンによって前記低電圧直流電源により充電される第２電解コンデンサと、
   この第２電解コンデンサの電圧を測定する測定制御手段とを備え、
   この測定制御手段は、第２スイッチがオンされて第２コンデンサの電圧が予め設定された第１所定電圧に達してから、この第１所定電圧より高い第２所定電圧に達するまでの時間が予め設定された所定時間より短くなったとき、第１電解コンデンサが劣化したと判断して前記インバータの出力を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 交流電源の交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路から出力される直流電圧を断続させて昇圧するチョッパと、このチョッパの断続高電圧を平滑する第１電解コンデンサと、この第１電解コンデンサで平滑された直流高電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータと、このインバータによって出力される高周波電圧によって前記放電灯を点灯させる共振回路とを有する点灯回路と、
   この点灯回路によって前記放電灯を点灯・消灯させるための第１スイッチとを備えた放電灯点灯装置であって、
   第１スイッチに連動してオン・オフする第２スイッチと、
   この第２スイッチに直列接続された低電圧直流電源と、
   前記第２スイッチに抵抗を介して直列接続されるとともに前記第２スイッチのオンによって前記低電圧直流電源により充電される第２電解コンデンサと、
   この第２電解コンデンサの電圧を測定する測定制御手段とを備え、
   この測定制御手段は、第２スイッチがオンされてから所定時間経過したときの第２電解コンデンサの電圧が予め設定された設定電圧以上になったとき、第１電解コンデンサが劣化したと判断して前記インバータの出力を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 前記抵抗に直列接続されるとともに前記低電圧直流電源の電圧を分圧する分圧用の抵抗を有し、
   前記第２電解コンデンサは、前記分圧用の抵抗に並列接続され、
   前記測定制御手段は、マイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。

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