コンデンサ寿命判定装置及び電源装置及び照明装置
【課題】始動直後と停止直後以外にも出力コンデンサの寿命末期の判定が可能なコンデンサ寿命判定装置及び電源装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】フィードバック制御により出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃを一定に保つＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータの後段に接続された負荷回路の出力電力を指示する制御電圧Ｖｒを一時的に変化させるとともに直後の出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃの振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するという動作を、所定時間Ｔ２おきに定期的に行う。
【解決手段】フィードバック制御により出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃを一定に保つＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータの後段に接続された負荷回路の出力電力を指示する制御電圧Ｖｒを一時的に変化させるとともに直後の出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃの振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するという動作を、所定時間Ｔ２おきに定期的に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ寿命判定装置及び電源装置及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、出力端間に接続されたコンデンサである出力コンデンサを含み直流電力を出力するＤＣ−ＤＣコンバータが提供され、電気的光源を点灯させる点灯回路などの電源として用いられている。この種のＤＣ−ＤＣコンバータとしては、例えば、昇圧チョッパ回路とも呼ばれるブーストコンバータや、降圧チョッパ回路とも呼ばれるバックコンバータなどがある。
【０００３】
ところで、一般に電子回路を構成する部品には寿命が存在し、例えば上記の出力コンデンサとして用いられることが多い電解コンデンサの場合、電解液の揮発により徐々にキャパシタンスが低下し、この低下幅が許容範囲を超えたときが電解コンデンサの寿命となる。
【０００４】
そして、上記のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、出力コンデンサのキャパシタンスが低下すると、出力電圧にリプルが発生し、後段に接続される装置の誤動作の原因となる可能性がある。
【０００５】
そこで、出力コンデンサの充放電の速度に基いて出力コンデンサの寿命を検出する、コンデンサ寿命判定装置が提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。すなわち、出力コンデンサが寿命末期であると判定されたときには、使用者に報知して出力コンデンサの交換を促すことや、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させて回路部品の過熱などを防ぐことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３６６６６号公報
【特許文献２】特許第３３２４２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のコンデンサ寿命判定装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータの始動直後における出力コンデンサの両端電圧の上昇速度や、ＤＣ−ＤＣコンバータの停止直後における出力コンデンサの両端電圧の低下速度に基いて、出力コンデンサが寿命末期か否かを判定していた。
【０００８】
しかしながら、上記の判定方法では、ＤＣ−ＤＣコンバータの始動直後や停止直後にしか、出力コンデンサが寿命末期か否かが判定されないから、例えば２４時間営業の店舗での照明の電源など、ＤＣ−ＤＣコンバータを長時間継続して動作させるような用途では、出力コンデンサの寿命末期を適切に判定することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、始動直後と停止直後以外にも出力コンデンサの寿命末期の判定が可能なコンデンサ寿命判定装置及び電源装置及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、直流電源により充電される出力コンデンサ、直流電源から出力コンデンサへの充電をオンオフするスイッチング素子、並びに、スイッチング素子を周期的にオンオフ駆動するとともに出力コンデンサの両端電圧を検出して出力コンデンサの両端電圧を所定の目標電圧とするようなフィードバック制御によりスイッチング素子のオンデューティを決定する制御部を有するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力を変換して負荷に出力する負荷回路であって外部からの入力に応じて負荷への出力電力を可変とする負荷回路とに接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置であって、負荷回路の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定用制御の継続時間よりも長い間隔で定期的に行う負荷制御部と、判定用制御が開始された直後の出力コンデンサの両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部と、電圧検出部によって検出された両端電圧の振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する寿命判定部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、始動直後と停止直後以外であっても、定期的な判定用制御とともに出力コンデンサが寿命末期か否かの判定が行われる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、判定用制御の継続時間は１０ｍｓ以内であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧の直流成分を減衰させるフィルタ手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力に応じて、判定用制御中の負荷回路の出力電力と、寿命判定部による判定の条件との少なくとも一方が変更されることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力の違いによる誤判定を抑えることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧に応じた電圧値のアナログ電圧を寿命判定部に出力するものであって、寿命判定部は、電圧検出部の出力電圧をデジタル値に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の出力に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するデジタル回路とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、寿命判定部のデジタル回路は、製造直後の所定回数の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の平均値である平均振幅が格納される記憶部と、記憶部に格納された平均振幅と、前記所定回数の判定用制御より後の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の、記憶部に格納された平均出力に対する比を演算する演算部と、演算部によって演算された比に基づいて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する判定部とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、負荷制御部は、寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたとき、負荷回路の出力電力を低下させることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの発明において、寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたことを外部に報知する判定出力部を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項９記載の電源装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータを電源とし、負荷としての電気的光源を点灯させる負荷回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、負荷回路の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定用制御の継続時間よりも長い間隔で定期的に行う負荷制御部と、判定用制御が開始された直後の出力コンデンサの両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部と、電圧検出部によって検出された両端電圧の振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する寿命判定部とを備えるので、始動直後と停止直後以外であっても、定期的な判定用制御とともに出力コンデンサが寿命末期か否かの判定が行われる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力に応じて、判定用制御中の負荷回路の出力電力と、寿命判定部による判定の条件との少なくとも一方が変更されるので、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力の違いによる誤判定を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１における出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図２】同上を示す回路ブロック図である。
【図３】同上において出力コンデンサが寿命末期ではないと判定される場合（左側）と出力コンデンサが寿命末期であると判定される場合（右側）とについてそれぞれ出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒと負荷回路の出力電圧Ｖｏの時間変化の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態２を示す回路ブロック図である。
【図５】同上の変更例において通常制御電圧Ｖｒ１がそれぞれ異なる２通りの場合についてそれぞれ出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図６】同上の別の変更例において出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図７】同上の更に別の変更例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施形態１）
本実施形態は、図２に示すように、ノイズ阻止用の適宜のフィルタ回路ＬＰＦを介して入力された交流電力を全波整流する直流電源としてのダイオードブリッジＤＢと、ダイオードブリッジＤＢの直流出力を所定電圧の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１とを備える。ダイオードブリッジＤＢの低電圧側の直流出力端はグランドに接続されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１が出力した直流電力を適宜変換して電気的光源としての放電灯ＦＬに供給することにより放電灯ＦＬを点灯させる負荷回路２が接続されている。
【００２７】
詳しく説明すると、負荷回路２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端間に接続された２個のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と、低電圧側のスイッチング素子Ｑ３の両端間に接続されたインダクタＬ２と並列コンデンサＣ２との直列回路と、放電灯ＦＬとの直列回路として並列コンデンサＣ２に並列に接続された直列コンデンサＣ３とからなる共振部２０と、上記２個のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオンオフ駆動する制御部２１とを備える、周知のハーフブリッジ形のインバータ回路である。すなわち、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が交互にオンオフ駆動されると、共振部２０が放電灯ＦＬとともに構成する共振回路の共振により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力した直流電力が交流電力に変換されて放電灯ＦＬに供給される。制御部２１は、負荷回路２の外部から入力される電気信号である制御信号の電圧値（以下、「制御電圧」と呼ぶ。）Ｖｒが高いほど、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオンオフの周波数を上記の共振回路の共振周波数に近くすることにより、放電灯ＦＬへの出力電力を増加させて放電灯ＦＬの光出力を上昇させる。
【００２８】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路と、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点にアノードが接続されたダイオードＤ１と、電解コンデンサからなりダイオードＤ１のカソードに一端が接続されるとともに他端がグランドに接続された出力コンデンサＣ１とを備え、出力コンデンサＣ１の両端電圧を出力電圧とする、周知のブーストコンバータ（昇圧チョッパ回路）である。すなわち、スイッチング素子Ｑ１がオンされている期間にはダイオードブリッジＤＢの出力によりインダクタＬ１にエネルギーが蓄積され、スイッチング素子Ｑ１がオフされている期間にはダイオードブリッジＤＢの出力電圧にインダクタＬ１の両端電圧が重畳された電圧によって出力コンデンサＣ１が充電される。つまり、スイッチング素子Ｑ１がオフされている期間にのみ出力コンデンサＣ１が充電されるのであり、スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより出力コンデンサＣ１への充電がオンオフされる。スイッチング素子Ｑ１としては例えばＮＭＯＳが用いられる。
【００２９】
さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子Ｑ１を周期的にオンオフ駆動する制御部１１を備える。制御部１１は、出力コンデンサＣ１の両端電圧（すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電圧。以下、「直流出力電圧」と呼ぶ。）Ｖｄｃを監視しており、直流出力電圧Ｖｄｃを、所定の目標電圧Ｖｄｃ０とするようなフィードバック制御により、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティを随時変化させる。
【００３０】
さらに、本実施形態は、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置３を備えており、コンデンサ寿命判定装置３とＤＣ−ＤＣコンバータ１とで請求項における電源装置が構成され、コンデンサ寿命判定装置３とＤＣ−ＤＣコンバータ１と負荷回路２とで請求項における照明装置が構成されている。
【００３１】
以下、コンデンサ寿命判定装置３について詳しく説明する。コンデンサ寿命判定装置３は、出力コンデンサＣ１の両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部３１と、電圧検出部３１の出力に基いて出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する寿命判定部３２と、寿命判定部３２の制御に応じた制御電圧Ｖｒを負荷回路２の制御部２１に入力する負荷制御部３３と、寿命判定部３２による判定結果に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ１の制御部１１を制御する電源制御部３４と、寿命判定部３２によって出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定されたことを外部に報知する判定出力部３５とを備える。
【００３２】
電圧検出部３１と寿命判定部３２と負荷制御部３３と電源制御部３４とはそれぞれ周知の電子回路によって実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【００３３】
また、判定出力部３５は、出力コンデンサＣ１の寿命末期を使用者に対して視覚や聴覚により報知するものであってもよいし、出力コンデンサＣ１の寿命末期を使用者に対して報知する外部装置に対して電気信号又はワイヤレス信号を用いた適宜の通信手段により出力コンデンサＣ１の寿命末期を報知するものであってもよく、いずれの場合にも判定出力部３５は周知技術で実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
【００３４】
また、寿命判定部３２は、出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定されたとき、負荷制御部３３を制御して負荷回路２から放電灯ＦＬへの出力電力を減少又は停止させるとともに、電源制御部３４を制御してスイッチング素子Ｑ１のオンオフ駆動を停止させることで直流出力電圧Ｖｄｃを低下させる。これにより、寿命末期の出力コンデンサＣ１によるリプル電圧で他の回路部品に過剰な電気的ストレスが加わることを防ぐことができる。
【００３５】
以下、本発明の要旨である、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する動作について具体的に説明する。寿命判定部３２は、負荷回路２の制御部２１に入力される制御電圧Ｖｒを所定の判定制御時間Ｔ１にわたって一時的に変化させることで負荷回路２の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定制御時間Ｔ１よりも長い所定の判定間隔時間Ｔ２（図１参照）おきに定期的に行うように負荷制御部３３を制御するとともに、判定用制御の開始後に所定の判定時間が経過するまでの期間内での電圧検出部３１の出力に応じて、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する。判定用制御は、例えば、図３に示すように、所定の判定用制御時間Ｔ１にわたり、制御電圧Ｖｒを、判定用制御の前後での制御電圧（以下、「通常制御電圧」と呼ぶ。）Ｖｒ１よりも低い電圧（以下、「判定用制御電圧」と呼ぶ。）Ｖｒ２とすることで、負荷回路２の出力電圧Ｖｏの振幅を小さくするものである。ここで、判定制御時間Ｔ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の後段に接続される負荷回路２の正常な動作を損なわない程度に充分に短い時間とされ、例えば、図２の例では判定用制御による放電灯ＦＬの光出力の変化が人の目に認識できない程度に充分に短い時間、すなわち、いわゆる臨界フリッカ周波数の逆数の時間以下とされる。一般的な照明用の光源の光出力では上記の臨界フリッカ周波数は３０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度となることから、上記の判定制御時間Ｔ１は具体的には１０ｍｓ（１００Ｈｚ相当）以下とされることが望ましい。また、電解コンデンサＣ１の寿命は１０００時間〜１００００時間といったオーダーであるので、上記の判定間隔時間Ｔ２は例えば数分〜１時間程度の適宜の時間とする。
【００３６】
上記のような判定用制御により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１から負荷回路２への出力電力も減少するから、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の制御部１１が行うフィードバック制御において所謂ハンチングが発生し、直流出力電圧Ｖｄｃには、振幅を減衰させつつ判定用制御の終了後も暫く継続するリプル成分（交流成分）が発生する。そして、出力コンデンサＣ１のキャパシタンスが経年劣化により低下すると、出力コンデンサＣ１の両端電圧すなわち直流出力電圧Ｖｄｃの変化が速くなることで、図３の左側の波形から図３の右側の波形への変化のように、上記のリプル成分の振幅が大きくなる。寿命判定部３２は、上記のリプル成分の振幅が所定の振幅よりも大きくなったときに、出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定する。具体的には、寿命判定部３２は、判定用制御が開始された直後に所定の判定時間が経過する前に、図３の右側の例のように、直流出力電圧Ｖｄｃの瞬時値が、目標電圧Ｖｄｃ０よりも高い所定の上側判定電圧Ｖｔｈ１以上になるか、又は、目標電圧Ｖｄｃ０よりも低い所定の下側判定電圧Ｖｔｈ２未満となったとき、つまり直流出力電圧Ｖｄｃの振幅が上記の上側判定電圧Ｖｔｈ１や下側判定電圧Ｖｔｈ２と目標電圧Ｖｄｃ０との差以上となったときに、出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定し、上記以外の場合、すなわち図３の左側の例のように、判定用制御の開始後に直流出力電圧Ｖｄｃが上側判定電圧Ｖｔｈ１以上となることも下側判定電圧Ｖｔｈ２未満となることもなく上記の判定時間が経過したときに、出力コンデンサＣ１が寿命末期ではないと判定する。上側判定電圧Ｖｔｈ１と下側判定電圧Ｖｔｈ２とは、それぞれ例えば目標電圧Ｖｄｃ０に対して所定の判定振幅電圧を加算又は減算した値とされる。また、上記の判定時間は、判定間隔時間Ｔ２よりも短い適宜の時間とされる。
【００３７】
上記構成によれば、定期的に行われる判定用制御により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の始動直後や停止直後以外にも出力コンデンサＣ１の寿命末期の判定が可能である。
【００３８】
（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する部分についての図示並びに説明は省略する。
【００３９】
本実施形態では、図４に示すように、電圧検出部３１は、フィルタ手段としてのコンデンサＣ１０を介して直流出力電圧Ｖｄｃが入力された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成されている。
【００４０】
さらに、寿命判定部３２は、電圧検出部３１の出力電圧（すなわち分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧）をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３２１と、Ａ／Ｄ変換器３２１の出力を定期的にサンプリングすることで判定用制御の開始直後に所定の判定時間が経過するまでの期間内における直流出力電圧Ｖｄｃの最大値（以下、「最大電圧」と呼ぶ。）と最小値（以下、「最小電圧」と呼ぶ。）との差（いわゆるピークツーピーク値。以下、「ＰＴＰ電圧」と呼ぶ。）を演算部３２２と、演算部３２２によって演算されたＰＴＰ電圧に基づいて出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する判定部３２３と、読み書き可能な例えば半導体メモリからなり判定用制御毎に上記の判定時間の経過で確定する前の暫定的な最大電圧と最小電圧とがそれぞれ格納される記憶部３２４とを備える。すなわち、演算部３２２と判定部３２３と記憶部３２４とが請求項におけるデジタル回路を構成する。判定部３２３は、具体的には、ＰＴＰ電圧を予め記憶部３２４に格納された所定の判定ＰＴＰ電圧と比較し、ＰＴＰ電圧が判定ＰＴＰ電圧以上であったときに出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定し、ＰＴＰ電圧が判定ＰＴＰ電圧未満であったときに出力コンデンサＣ１が寿命末期ではないと判定する。
【００４１】
なお、図４では、フィルタ回路ＬＰＦや、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び負荷回路２の細部の図示は省略している。また、寿命判定部３２は、判定用制御の開始及び終了の各タイミングの決定や判定時間の計時のための計時手段を有するが、その図示も省略している。
【００４２】
ここで、上記のように出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かをＰＴＰ電圧と判定ＰＴＰ電圧との比較によって判定する代わりに、製造直後の最初の判定用制御で得られたＰＴＰ電圧（すなわちＡ／Ｄ変換器３２１の出力の振幅）、又は、製造直後の所定の複数回の判定用制御で得られたＰＴＰ電圧の平均値を、判定基準電圧として記憶部３２４に保存するとともに、ＰＴＰ電圧の判定基準電圧に対する比が所定の判定係数以上となったときに出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定されるようにしてもよい。すなわち、ＰＴＰ電圧の、製造直後の使用開始時での値に対する相対的な比に基いて、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かが判定される。この構成を採用すれば、例えば、出力コンデンサＣ１よりも寿命が短い部品が負荷回路２等に含まれていて、その部品の寿命末期を出力コンデンサＣ１の経年劣化に基いて判定する場合に、出力コンデンサＣ１のばらつきの影響を排除して比較的に正確な判定が可能となる。
【００４３】
また、上記の各実施形態において、例えば制御電圧Ｖｒが制御盤のような外部装置からの入力にも依存する場合のように、通常制御電圧Ｖｒ１が不確定である場合、判定用制御が開始される直前の通常制御電圧Ｖｒ１に応じて判定用制御電圧Ｖｒ２や判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧や判定係数が変更されてもよい。具体的には例えば判定用制御電圧Ｖｒ２を一定とする場合、図５の左側の例に対する右側の例のように、通常制御電圧Ｖｒ１が判定用制御電圧Ｖｒ２により近い（つまり判定用制御の前後の負荷回路２の出力電力が判定用制御中の負荷回路２の出力電力により近い）場合には、出力コンデンサＣ１のキャパシタンスが同じ場合であっても直流出力電圧Ｖｄｃの振幅がより小さくなる。そこで、判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧をより小さく（つまり、実施形態１の場合には上側判定電圧Ｖｔｈ１をより小さく且つ下側判定電圧Ｖｔｈ２をより大きく）する。又は、通常制御電圧Ｖｒ１の変化による通常制御電圧Ｖｒ１と判定用制御電圧Ｖｒ２との差の変化を抑えるように判定用制御電圧Ｖｒ２を変更したり、判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧の変更と判定用制御電圧Ｖｒ２の変更とを組み合わせてもよい。
【００４４】
さらに、図６に示すように、判定用制御の前半と後半との一方（図６では前半）では制御電圧Ｖｒを負荷回路２の出力電力を最大とするような第１判定用制御電圧Ｖｒ３とし、判定用制御の前半と後半との他方（図６では後半）では制御電圧Ｖｒを負荷回路２の出力電力を放電灯ＦＬが立ち消えない範囲で最小とするような第２判定用制御電圧Ｖｒ２とするといったように、判定用制御中に制御電圧Ｖｒを２段階に変化させてもよい。上記構成を採用すれば、判定用制御中の制御電圧Ｖｒの変化すなわち負荷回路２の出力電力の変化の大きさは、第１判定用制御電圧Ｖｒ３と第２判定用制御電圧Ｖｒ２との差に依存する。従って、ＰＴＰ電圧や出力コンデンサＣ１の寿命末期の判定結果に対し、通常制御電圧Ｖｒ１の変動が影響を与えにくい。図６の例でも、判定用制御が開始される直前の通常制御電圧Ｖｒ１に応じて判定用制御電圧Ｖｒ２，Ｖｒ３や判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧を変更することは可能である。
【００４５】
また、判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧や判定係数を複数通り用いて、直流出力電圧Ｖｄｃの振幅の大きさの程度に応じて異なる報知が行われるようにすることで、出力コンデンサＣ１の経年劣化の度合いが段階的に報知されるようにしてもよい。
【００４６】
ここで、上記の各実施形態において、負荷回路２が点灯させる電気的光源は放電灯ＦＬに限られず、白熱灯や有機ＥＬや発光ダイオードといった他の周知の電気的光源であってもよい。図７に、電気的光源としての発光ダイオードＬＥＤを点灯させる負荷回路２の例を示す。図７の負荷回路２は、発光ダイオードＬＥＤに対して直列に接続されるインダクタＬ３と、インダクタＬ３と発光ダイオードＬＥＤとの直列回路に対して並列に接続されカソードがＤＣ−ＤＣコンバータ１の高電圧側の出力端に接続されたダイオードＤ３と、ダイオードＤ３のアノードとグランドとの間に接続された（つまり発光ダイオードＬＥＤへの給電路に挿入された）スイッチング素子Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ４をオンオフ駆動する制御部２１とを備える。図７の例での制御部２１は、入力される制御電圧Ｖｒに応じたオンデューティでスイッチング素子Ｑ４をオンオフ駆動するものであって、制御電圧Ｖｒが高いほど上記のオンデューティを高くすることで発光ダイオードＬＥＤへの出力電力を増加させて発光ダイオードＬＥＤの光出力を高くする。白熱灯を点灯させる負荷回路や、有機ＥＬを点灯させる負荷回路であっても、出力電力を可変とする負荷回路は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【符号の説明】
【００４７】
１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２ 負荷回路
３ コンデンサ寿命判定装置
３１ 電圧検出部
３２ 寿命判定部
３３ 負荷制御部
３５ 判定出力部
３２１ Ａ／Ｄ変換器
３２２ 演算部
３２３ 判定部
３２４ 記憶部
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｃ１０ コンデンサ（請求項におけるフィルタ手段）
ＦＬ 放電灯（請求項における電気的光源）
ＬＥＤ 発光ダイオード（請求項における電気的光源）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ寿命判定装置及び電源装置及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、出力端間に接続されたコンデンサである出力コンデンサを含み直流電力を出力するＤＣ−ＤＣコンバータが提供され、電気的光源を点灯させる点灯回路などの電源として用いられている。この種のＤＣ−ＤＣコンバータとしては、例えば、昇圧チョッパ回路とも呼ばれるブーストコンバータや、降圧チョッパ回路とも呼ばれるバックコンバータなどがある。
【０００３】
ところで、一般に電子回路を構成する部品には寿命が存在し、例えば上記の出力コンデンサとして用いられることが多い電解コンデンサの場合、電解液の揮発により徐々にキャパシタンスが低下し、この低下幅が許容範囲を超えたときが電解コンデンサの寿命となる。
【０００４】
そして、上記のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、出力コンデンサのキャパシタンスが低下すると、出力電圧にリプルが発生し、後段に接続される装置の誤動作の原因となる可能性がある。
【０００５】
そこで、出力コンデンサの充放電の速度に基いて出力コンデンサの寿命を検出する、コンデンサ寿命判定装置が提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。すなわち、出力コンデンサが寿命末期であると判定されたときには、使用者に報知して出力コンデンサの交換を促すことや、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させて回路部品の過熱などを防ぐことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３６６６６号公報
【特許文献２】特許第３３２４２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のコンデンサ寿命判定装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータの始動直後における出力コンデンサの両端電圧の上昇速度や、ＤＣ−ＤＣコンバータの停止直後における出力コンデンサの両端電圧の低下速度に基いて、出力コンデンサが寿命末期か否かを判定していた。
【０００８】
しかしながら、上記の判定方法では、ＤＣ−ＤＣコンバータの始動直後や停止直後にしか、出力コンデンサが寿命末期か否かが判定されないから、例えば２４時間営業の店舗での照明の電源など、ＤＣ−ＤＣコンバータを長時間継続して動作させるような用途では、出力コンデンサの寿命末期を適切に判定することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、始動直後と停止直後以外にも出力コンデンサの寿命末期の判定が可能なコンデンサ寿命判定装置及び電源装置及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、直流電源により充電される出力コンデンサ、直流電源から出力コンデンサへの充電をオンオフするスイッチング素子、並びに、スイッチング素子を周期的にオンオフ駆動するとともに出力コンデンサの両端電圧を検出して出力コンデンサの両端電圧を所定の目標電圧とするようなフィードバック制御によりスイッチング素子のオンデューティを決定する制御部を有するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力を変換して負荷に出力する負荷回路であって外部からの入力に応じて負荷への出力電力を可変とする負荷回路とに接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置であって、負荷回路の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定用制御の継続時間よりも長い間隔で定期的に行う負荷制御部と、判定用制御が開始された直後の出力コンデンサの両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部と、電圧検出部によって検出された両端電圧の振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する寿命判定部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、始動直後と停止直後以外であっても、定期的な判定用制御とともに出力コンデンサが寿命末期か否かの判定が行われる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、判定用制御の継続時間は１０ｍｓ以内であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧の直流成分を減衰させるフィルタ手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力に応じて、判定用制御中の負荷回路の出力電力と、寿命判定部による判定の条件との少なくとも一方が変更されることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力の違いによる誤判定を抑えることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧に応じた電圧値のアナログ電圧を寿命判定部に出力するものであって、寿命判定部は、電圧検出部の出力電圧をデジタル値に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の出力に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するデジタル回路とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、寿命判定部のデジタル回路は、製造直後の所定回数の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の平均値である平均振幅が格納される記憶部と、記憶部に格納された平均振幅と、前記所定回数の判定用制御より後の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の、記憶部に格納された平均出力に対する比を演算する演算部と、演算部によって演算された比に基づいて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する判定部とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、負荷制御部は、寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたとき、負荷回路の出力電力を低下させることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの発明において、寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたことを外部に報知する判定出力部を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項９記載の電源装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータを電源とし、負荷としての電気的光源を点灯させる負荷回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、負荷回路の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定用制御の継続時間よりも長い間隔で定期的に行う負荷制御部と、判定用制御が開始された直後の出力コンデンサの両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部と、電圧検出部によって検出された両端電圧の振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する寿命判定部とを備えるので、始動直後と停止直後以外であっても、定期的な判定用制御とともに出力コンデンサが寿命末期か否かの判定が行われる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力に応じて、判定用制御中の負荷回路の出力電力と、寿命判定部による判定の条件との少なくとも一方が変更されるので、判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力の違いによる誤判定を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１における出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図２】同上を示す回路ブロック図である。
【図３】同上において出力コンデンサが寿命末期ではないと判定される場合（左側）と出力コンデンサが寿命末期であると判定される場合（右側）とについてそれぞれ出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒと負荷回路の出力電圧Ｖｏの時間変化の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態２を示す回路ブロック図である。
【図５】同上の変更例において通常制御電圧Ｖｒ１がそれぞれ異なる２通りの場合についてそれぞれ出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図６】同上の別の変更例において出力コンデンサの両端電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｒとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図７】同上の更に別の変更例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施形態１）
本実施形態は、図２に示すように、ノイズ阻止用の適宜のフィルタ回路ＬＰＦを介して入力された交流電力を全波整流する直流電源としてのダイオードブリッジＤＢと、ダイオードブリッジＤＢの直流出力を所定電圧の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１とを備える。ダイオードブリッジＤＢの低電圧側の直流出力端はグランドに接続されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１が出力した直流電力を適宜変換して電気的光源としての放電灯ＦＬに供給することにより放電灯ＦＬを点灯させる負荷回路２が接続されている。
【００２７】
詳しく説明すると、負荷回路２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力端間に接続された２個のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と、低電圧側のスイッチング素子Ｑ３の両端間に接続されたインダクタＬ２と並列コンデンサＣ２との直列回路と、放電灯ＦＬとの直列回路として並列コンデンサＣ２に並列に接続された直列コンデンサＣ３とからなる共振部２０と、上記２個のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオンオフ駆動する制御部２１とを備える、周知のハーフブリッジ形のインバータ回路である。すなわち、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が交互にオンオフ駆動されると、共振部２０が放電灯ＦＬとともに構成する共振回路の共振により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力した直流電力が交流電力に変換されて放電灯ＦＬに供給される。制御部２１は、負荷回路２の外部から入力される電気信号である制御信号の電圧値（以下、「制御電圧」と呼ぶ。）Ｖｒが高いほど、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオンオフの周波数を上記の共振回路の共振周波数に近くすることにより、放電灯ＦＬへの出力電力を増加させて放電灯ＦＬの光出力を上昇させる。
【００２８】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路と、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点にアノードが接続されたダイオードＤ１と、電解コンデンサからなりダイオードＤ１のカソードに一端が接続されるとともに他端がグランドに接続された出力コンデンサＣ１とを備え、出力コンデンサＣ１の両端電圧を出力電圧とする、周知のブーストコンバータ（昇圧チョッパ回路）である。すなわち、スイッチング素子Ｑ１がオンされている期間にはダイオードブリッジＤＢの出力によりインダクタＬ１にエネルギーが蓄積され、スイッチング素子Ｑ１がオフされている期間にはダイオードブリッジＤＢの出力電圧にインダクタＬ１の両端電圧が重畳された電圧によって出力コンデンサＣ１が充電される。つまり、スイッチング素子Ｑ１がオフされている期間にのみ出力コンデンサＣ１が充電されるのであり、スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより出力コンデンサＣ１への充電がオンオフされる。スイッチング素子Ｑ１としては例えばＮＭＯＳが用いられる。
【００２９】
さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、スイッチング素子Ｑ１を周期的にオンオフ駆動する制御部１１を備える。制御部１１は、出力コンデンサＣ１の両端電圧（すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電圧。以下、「直流出力電圧」と呼ぶ。）Ｖｄｃを監視しており、直流出力電圧Ｖｄｃを、所定の目標電圧Ｖｄｃ０とするようなフィードバック制御により、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティを随時変化させる。
【００３０】
さらに、本実施形態は、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置３を備えており、コンデンサ寿命判定装置３とＤＣ−ＤＣコンバータ１とで請求項における電源装置が構成され、コンデンサ寿命判定装置３とＤＣ−ＤＣコンバータ１と負荷回路２とで請求項における照明装置が構成されている。
【００３１】
以下、コンデンサ寿命判定装置３について詳しく説明する。コンデンサ寿命判定装置３は、出力コンデンサＣ１の両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部３１と、電圧検出部３１の出力に基いて出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する寿命判定部３２と、寿命判定部３２の制御に応じた制御電圧Ｖｒを負荷回路２の制御部２１に入力する負荷制御部３３と、寿命判定部３２による判定結果に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ１の制御部１１を制御する電源制御部３４と、寿命判定部３２によって出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定されたことを外部に報知する判定出力部３５とを備える。
【００３２】
電圧検出部３１と寿命判定部３２と負荷制御部３３と電源制御部３４とはそれぞれ周知の電子回路によって実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【００３３】
また、判定出力部３５は、出力コンデンサＣ１の寿命末期を使用者に対して視覚や聴覚により報知するものであってもよいし、出力コンデンサＣ１の寿命末期を使用者に対して報知する外部装置に対して電気信号又はワイヤレス信号を用いた適宜の通信手段により出力コンデンサＣ１の寿命末期を報知するものであってもよく、いずれの場合にも判定出力部３５は周知技術で実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
【００３４】
また、寿命判定部３２は、出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定されたとき、負荷制御部３３を制御して負荷回路２から放電灯ＦＬへの出力電力を減少又は停止させるとともに、電源制御部３４を制御してスイッチング素子Ｑ１のオンオフ駆動を停止させることで直流出力電圧Ｖｄｃを低下させる。これにより、寿命末期の出力コンデンサＣ１によるリプル電圧で他の回路部品に過剰な電気的ストレスが加わることを防ぐことができる。
【００３５】
以下、本発明の要旨である、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する動作について具体的に説明する。寿命判定部３２は、負荷回路２の制御部２１に入力される制御電圧Ｖｒを所定の判定制御時間Ｔ１にわたって一時的に変化させることで負荷回路２の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定制御時間Ｔ１よりも長い所定の判定間隔時間Ｔ２（図１参照）おきに定期的に行うように負荷制御部３３を制御するとともに、判定用制御の開始後に所定の判定時間が経過するまでの期間内での電圧検出部３１の出力に応じて、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する。判定用制御は、例えば、図３に示すように、所定の判定用制御時間Ｔ１にわたり、制御電圧Ｖｒを、判定用制御の前後での制御電圧（以下、「通常制御電圧」と呼ぶ。）Ｖｒ１よりも低い電圧（以下、「判定用制御電圧」と呼ぶ。）Ｖｒ２とすることで、負荷回路２の出力電圧Ｖｏの振幅を小さくするものである。ここで、判定制御時間Ｔ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の後段に接続される負荷回路２の正常な動作を損なわない程度に充分に短い時間とされ、例えば、図２の例では判定用制御による放電灯ＦＬの光出力の変化が人の目に認識できない程度に充分に短い時間、すなわち、いわゆる臨界フリッカ周波数の逆数の時間以下とされる。一般的な照明用の光源の光出力では上記の臨界フリッカ周波数は３０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度となることから、上記の判定制御時間Ｔ１は具体的には１０ｍｓ（１００Ｈｚ相当）以下とされることが望ましい。また、電解コンデンサＣ１の寿命は１０００時間〜１００００時間といったオーダーであるので、上記の判定間隔時間Ｔ２は例えば数分〜１時間程度の適宜の時間とする。
【００３６】
上記のような判定用制御により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１から負荷回路２への出力電力も減少するから、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の制御部１１が行うフィードバック制御において所謂ハンチングが発生し、直流出力電圧Ｖｄｃには、振幅を減衰させつつ判定用制御の終了後も暫く継続するリプル成分（交流成分）が発生する。そして、出力コンデンサＣ１のキャパシタンスが経年劣化により低下すると、出力コンデンサＣ１の両端電圧すなわち直流出力電圧Ｖｄｃの変化が速くなることで、図３の左側の波形から図３の右側の波形への変化のように、上記のリプル成分の振幅が大きくなる。寿命判定部３２は、上記のリプル成分の振幅が所定の振幅よりも大きくなったときに、出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定する。具体的には、寿命判定部３２は、判定用制御が開始された直後に所定の判定時間が経過する前に、図３の右側の例のように、直流出力電圧Ｖｄｃの瞬時値が、目標電圧Ｖｄｃ０よりも高い所定の上側判定電圧Ｖｔｈ１以上になるか、又は、目標電圧Ｖｄｃ０よりも低い所定の下側判定電圧Ｖｔｈ２未満となったとき、つまり直流出力電圧Ｖｄｃの振幅が上記の上側判定電圧Ｖｔｈ１や下側判定電圧Ｖｔｈ２と目標電圧Ｖｄｃ０との差以上となったときに、出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定し、上記以外の場合、すなわち図３の左側の例のように、判定用制御の開始後に直流出力電圧Ｖｄｃが上側判定電圧Ｖｔｈ１以上となることも下側判定電圧Ｖｔｈ２未満となることもなく上記の判定時間が経過したときに、出力コンデンサＣ１が寿命末期ではないと判定する。上側判定電圧Ｖｔｈ１と下側判定電圧Ｖｔｈ２とは、それぞれ例えば目標電圧Ｖｄｃ０に対して所定の判定振幅電圧を加算又は減算した値とされる。また、上記の判定時間は、判定間隔時間Ｔ２よりも短い適宜の時間とされる。
【００３７】
上記構成によれば、定期的に行われる判定用制御により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の始動直後や停止直後以外にも出力コンデンサＣ１の寿命末期の判定が可能である。
【００３８】
（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する部分についての図示並びに説明は省略する。
【００３９】
本実施形態では、図４に示すように、電圧検出部３１は、フィルタ手段としてのコンデンサＣ１０を介して直流出力電圧Ｖｄｃが入力された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成されている。
【００４０】
さらに、寿命判定部３２は、電圧検出部３１の出力電圧（すなわち分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧）をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３２１と、Ａ／Ｄ変換器３２１の出力を定期的にサンプリングすることで判定用制御の開始直後に所定の判定時間が経過するまでの期間内における直流出力電圧Ｖｄｃの最大値（以下、「最大電圧」と呼ぶ。）と最小値（以下、「最小電圧」と呼ぶ。）との差（いわゆるピークツーピーク値。以下、「ＰＴＰ電圧」と呼ぶ。）を演算部３２２と、演算部３２２によって演算されたＰＴＰ電圧に基づいて出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かを判定する判定部３２３と、読み書き可能な例えば半導体メモリからなり判定用制御毎に上記の判定時間の経過で確定する前の暫定的な最大電圧と最小電圧とがそれぞれ格納される記憶部３２４とを備える。すなわち、演算部３２２と判定部３２３と記憶部３２４とが請求項におけるデジタル回路を構成する。判定部３２３は、具体的には、ＰＴＰ電圧を予め記憶部３２４に格納された所定の判定ＰＴＰ電圧と比較し、ＰＴＰ電圧が判定ＰＴＰ電圧以上であったときに出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定し、ＰＴＰ電圧が判定ＰＴＰ電圧未満であったときに出力コンデンサＣ１が寿命末期ではないと判定する。
【００４１】
なお、図４では、フィルタ回路ＬＰＦや、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び負荷回路２の細部の図示は省略している。また、寿命判定部３２は、判定用制御の開始及び終了の各タイミングの決定や判定時間の計時のための計時手段を有するが、その図示も省略している。
【００４２】
ここで、上記のように出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かをＰＴＰ電圧と判定ＰＴＰ電圧との比較によって判定する代わりに、製造直後の最初の判定用制御で得られたＰＴＰ電圧（すなわちＡ／Ｄ変換器３２１の出力の振幅）、又は、製造直後の所定の複数回の判定用制御で得られたＰＴＰ電圧の平均値を、判定基準電圧として記憶部３２４に保存するとともに、ＰＴＰ電圧の判定基準電圧に対する比が所定の判定係数以上となったときに出力コンデンサＣ１が寿命末期であると判定されるようにしてもよい。すなわち、ＰＴＰ電圧の、製造直後の使用開始時での値に対する相対的な比に基いて、出力コンデンサＣ１が寿命末期か否かが判定される。この構成を採用すれば、例えば、出力コンデンサＣ１よりも寿命が短い部品が負荷回路２等に含まれていて、その部品の寿命末期を出力コンデンサＣ１の経年劣化に基いて判定する場合に、出力コンデンサＣ１のばらつきの影響を排除して比較的に正確な判定が可能となる。
【００４３】
また、上記の各実施形態において、例えば制御電圧Ｖｒが制御盤のような外部装置からの入力にも依存する場合のように、通常制御電圧Ｖｒ１が不確定である場合、判定用制御が開始される直前の通常制御電圧Ｖｒ１に応じて判定用制御電圧Ｖｒ２や判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧や判定係数が変更されてもよい。具体的には例えば判定用制御電圧Ｖｒ２を一定とする場合、図５の左側の例に対する右側の例のように、通常制御電圧Ｖｒ１が判定用制御電圧Ｖｒ２により近い（つまり判定用制御の前後の負荷回路２の出力電力が判定用制御中の負荷回路２の出力電力により近い）場合には、出力コンデンサＣ１のキャパシタンスが同じ場合であっても直流出力電圧Ｖｄｃの振幅がより小さくなる。そこで、判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧をより小さく（つまり、実施形態１の場合には上側判定電圧Ｖｔｈ１をより小さく且つ下側判定電圧Ｖｔｈ２をより大きく）する。又は、通常制御電圧Ｖｒ１の変化による通常制御電圧Ｖｒ１と判定用制御電圧Ｖｒ２との差の変化を抑えるように判定用制御電圧Ｖｒ２を変更したり、判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧の変更と判定用制御電圧Ｖｒ２の変更とを組み合わせてもよい。
【００４４】
さらに、図６に示すように、判定用制御の前半と後半との一方（図６では前半）では制御電圧Ｖｒを負荷回路２の出力電力を最大とするような第１判定用制御電圧Ｖｒ３とし、判定用制御の前半と後半との他方（図６では後半）では制御電圧Ｖｒを負荷回路２の出力電力を放電灯ＦＬが立ち消えない範囲で最小とするような第２判定用制御電圧Ｖｒ２とするといったように、判定用制御中に制御電圧Ｖｒを２段階に変化させてもよい。上記構成を採用すれば、判定用制御中の制御電圧Ｖｒの変化すなわち負荷回路２の出力電力の変化の大きさは、第１判定用制御電圧Ｖｒ３と第２判定用制御電圧Ｖｒ２との差に依存する。従って、ＰＴＰ電圧や出力コンデンサＣ１の寿命末期の判定結果に対し、通常制御電圧Ｖｒ１の変動が影響を与えにくい。図６の例でも、判定用制御が開始される直前の通常制御電圧Ｖｒ１に応じて判定用制御電圧Ｖｒ２，Ｖｒ３や判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧を変更することは可能である。
【００４５】
また、判定振幅電圧や判定ＰＴＰ電圧や判定係数を複数通り用いて、直流出力電圧Ｖｄｃの振幅の大きさの程度に応じて異なる報知が行われるようにすることで、出力コンデンサＣ１の経年劣化の度合いが段階的に報知されるようにしてもよい。
【００４６】
ここで、上記の各実施形態において、負荷回路２が点灯させる電気的光源は放電灯ＦＬに限られず、白熱灯や有機ＥＬや発光ダイオードといった他の周知の電気的光源であってもよい。図７に、電気的光源としての発光ダイオードＬＥＤを点灯させる負荷回路２の例を示す。図７の負荷回路２は、発光ダイオードＬＥＤに対して直列に接続されるインダクタＬ３と、インダクタＬ３と発光ダイオードＬＥＤとの直列回路に対して並列に接続されカソードがＤＣ−ＤＣコンバータ１の高電圧側の出力端に接続されたダイオードＤ３と、ダイオードＤ３のアノードとグランドとの間に接続された（つまり発光ダイオードＬＥＤへの給電路に挿入された）スイッチング素子Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ４をオンオフ駆動する制御部２１とを備える。図７の例での制御部２１は、入力される制御電圧Ｖｒに応じたオンデューティでスイッチング素子Ｑ４をオンオフ駆動するものであって、制御電圧Ｖｒが高いほど上記のオンデューティを高くすることで発光ダイオードＬＥＤへの出力電力を増加させて発光ダイオードＬＥＤの光出力を高くする。白熱灯を点灯させる負荷回路や、有機ＥＬを点灯させる負荷回路であっても、出力電力を可変とする負荷回路は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【符号の説明】
【００４７】
１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２ 負荷回路
３ コンデンサ寿命判定装置
３１ 電圧検出部
３２ 寿命判定部
３３ 負荷制御部
３５ 判定出力部
３２１ Ａ／Ｄ変換器
３２２ 演算部
３２３ 判定部
３２４ 記憶部
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｃ１０ コンデンサ（請求項におけるフィルタ手段）
ＦＬ 放電灯（請求項における電気的光源）
ＬＥＤ 発光ダイオード（請求項における電気的光源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源により充電される出力コンデンサ、直流電源から出力コンデンサへの充電をオンオフするスイッチング素子、並びに、スイッチング素子を周期的にオンオフ駆動するとともに出力コンデンサの両端電圧を検出して出力コンデンサの両端電圧を所定の目標電圧とするようなフィードバック制御によりスイッチング素子のオンデューティを決定する制御部を有するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力を変換して負荷に出力する負荷回路であって外部からの入力に応じて負荷への出力電力を可変とする負荷回路とに接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置であって、
負荷回路の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定用制御の継続時間よりも長い間隔で定期的に行う負荷制御部と、
判定用制御が開始された直後の出力コンデンサの両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部と、
電圧検出部によって検出された両端電圧の振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する寿命判定部とを備えることを特徴とするコンデンサ寿命判定装置。
【請求項２】
判定用制御の継続時間は１０ｍｓ以内であることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項３】
電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧の直流成分を減衰させるフィルタ手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項４】
判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力に応じて、判定用制御中の負荷回路の出力電力と、寿命判定部による判定の条件との少なくとも一方が変更されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項５】
電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧に応じた電圧値のアナログ電圧を寿命判定部に出力するものであって、
寿命判定部は、電圧検出部の出力電圧をデジタル値に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の出力に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するデジタル回路とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項６】
寿命判定部のデジタル回路は、製造直後の所定回数の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の平均値である平均振幅が格納される記憶部と、記憶部に格納された平均振幅と、前記所定回数の判定用制御より後の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の、記憶部に格納された平均出力に対する比を演算する演算部と、演算部によって演算された比に基づいて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する判定部とを有することを特徴とする請求項５記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項７】
負荷制御部は、寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたとき、負荷回路の出力電力を低下させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項８】
寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたことを外部に報知する判定出力部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電源装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータを電源とし、負荷としての電気的光源を点灯させる負荷回路とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
直流電源により充電される出力コンデンサ、直流電源から出力コンデンサへの充電をオンオフするスイッチング素子、並びに、スイッチング素子を周期的にオンオフ駆動するとともに出力コンデンサの両端電圧を検出して出力コンデンサの両端電圧を所定の目標電圧とするようなフィードバック制御によりスイッチング素子のオンデューティを決定する制御部を有するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力を変換して負荷に出力する負荷回路であって外部からの入力に応じて負荷への出力電力を可変とする負荷回路とに接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するコンデンサ寿命判定装置であって、
負荷回路の出力電力を一時的に変化させるという判定用制御を、判定用制御の継続時間よりも長い間隔で定期的に行う負荷制御部と、
判定用制御が開始された直後の出力コンデンサの両端電圧の少なくとも交流成分を検出する電圧検出部と、
電圧検出部によって検出された両端電圧の振幅に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する寿命判定部とを備えることを特徴とするコンデンサ寿命判定装置。
【請求項２】
判定用制御の継続時間は１０ｍｓ以内であることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項３】
電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧の直流成分を減衰させるフィルタ手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項４】
判定用制御が開始される直前での負荷回路の出力電力に応じて、判定用制御中の負荷回路の出力電力と、寿命判定部による判定の条件との少なくとも一方が変更されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項５】
電圧検出部は、出力コンデンサの両端電圧に応じた電圧値のアナログ電圧を寿命判定部に出力するものであって、
寿命判定部は、電圧検出部の出力電圧をデジタル値に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の出力に基いて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定するデジタル回路とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項６】
寿命判定部のデジタル回路は、製造直後の所定回数の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の平均値である平均振幅が格納される記憶部と、記憶部に格納された平均振幅と、前記所定回数の判定用制御より後の判定用制御でのＡ／Ｄ変換器の出力の振幅の、記憶部に格納された平均出力に対する比を演算する演算部と、演算部によって演算された比に基づいて出力コンデンサが寿命末期か否かを判定する判定部とを有することを特徴とする請求項５記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項７】
負荷制御部は、寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたとき、負荷回路の出力電力を低下させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項８】
寿命判定部によって出力コンデンサが寿命末期であると判定されたことを外部に報知する判定出力部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のコンデンサ寿命判定装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電源装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータを電源とし、負荷としての電気的光源を点灯させる負荷回路とを備えることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−９７６８３（Ｐ２０１１−９７６８３Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４７０７９（Ｐ２００９−２４７０７９）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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