放電灯点灯回路
【課題】昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を複数個設けた場合の故障時の問題を解消するとともに小型低コスト化を図る。
【解決手段】チョークコイルＬ１、コンデンサＣ４、ダイオードＤ５およびスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２からなる昇圧チョッパ回路２０を備え、Ｔｒ１，Ｔｒ２のうち一方のスイッチング素子を停止させたままチョッパ回路を動作させたときの出力電圧の低下を検出することによってスイッチング素子の故障を検知する。スイッチング素子のいずれかが故障していれば、インバータ回路２１の動作を停止する。
【解決手段】チョークコイルＬ１、コンデンサＣ４、ダイオードＤ５およびスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２からなる昇圧チョッパ回路２０を備え、Ｔｒ１，Ｔｒ２のうち一方のスイッチング素子を停止させたままチョッパ回路を動作させたときの出力電圧の低下を検出することによってスイッチング素子の故障を検知する。スイッチング素子のいずれかが故障していれば、インバータ回路２１の動作を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は照明用蛍光灯や液晶表示装置のバックライト等の冷陰極管等の放電灯の点灯回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、力率改善用の昇圧チョッパ回路とインバータ回路とを備えた放電灯点灯回路が用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に示されている従来の放電灯点灯回路の構成を、図１を参照して説明する。
図１は放電灯点灯回路全体の構成を示す回路図である。図１においてダイオードブリッジ３４は商用交流電源３２を全波整流し、このダイオードブリッジ３４の出力側のチョッパ３５および平滑コンデンサ３８はチョッパ回路を構成していて昇圧電圧を出力する。インバータスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２、コンデンサ４０，誘導リアクトル４１は、共振コンデンサ４２はインバータ回路を構成していて、インバータスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフにより生じる高周波電圧を放電灯３７に印加する。
【０００４】
このように商用交流電源の整流電圧を昇圧チョッパ回路へ直接入力することによって放電灯点灯回路の力率を改善することができる。
【特許文献１】特開２００１−１１０５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記チョッパ３５の主な損失はそのスイッチング素子によって生じ、このスイッチング素子の温度上昇を抑えるために放熱構造をとる必要があった。このことは小型低コスト化の面で不都合であった。
【０００６】
一方、このスイッチング素子の発熱を抑えるためには、複数のスイッチング素子を並列接続して同時にオン・オフするように回路を構成することが有効である。しかし、このように複数のスイッチング素子を並列接続して用いるようにした場合、次のような課題が生じる。
【０００７】
すなわち、上記複数のスイッチング素子のうち１つのスイッチング素子が故障等によって動作しなくなったとしてもチョッパ回路としては一応動作可能であるので、放電灯点灯回路全体の入出力特性の変化は殆どなく、上記スイッチング素子が故障しているにも拘わらず使用され続けることが考えられる。このように複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子が故障した場合に、残りの正常なスイッチング素子での損失が増大するので発熱が大きくなり、複数のスイッチング素子のうちいずれかが動作停止しても温度上昇が問題とならないように、予め放熱構造をとっておく等の対策が結局必要となる。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を複数個設けた場合の故障時の問題を解消するとともに小型低コスト化を図った放電灯点灯回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）この発明の放電灯点灯回路は、入力電源に対して直列接続されたチョークコイルと、導通時に前記チョークコイルを入力電流で励磁する、互いに並列接続された複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子のオフ時に前記チョークコイルからの放電電圧を充電するコンデンサと、を含み、入力電源電圧を昇圧した電源電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、この昇圧チョッパ回路の出力電圧を入力するとともに高周波スイッチングするインバータスイッチ素子および、該インバータスイッチ素子と放電灯との間に設けた誘導リアクトルとを含み、放電灯へ駆動電圧を出力するインバータ回路と、を備え、
前記複数のスイッチング素子のうち非検査対象のスイッチング素子をオフ状態に保ち、検査対象のスイッチング素子をオン・オフ制御するとともに、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出し、該電圧を基に前記検査対象のスイッチング素子の故障を検知する故障検知手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
（２）また、この発明の放電灯点灯回路は、前記故障検知手段が前記複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子の故障を検知したとき、前記インバータ回路の動作を停止するインバータ回路停止手段を備える。
【００１１】
（３）また、前記故障検知手段は、例えば前記放電灯のフィラメントの予熱時に動作するものとする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、故障したスイッチング素子がオフ状態を保つことによって昇圧チョッパ回路が正常に動作せずにその出力電圧が低下することを利用して、昇圧チョッパ回路の複数のスイッチング素子のうち検査対象とするスイッチング素子以外のスイッチング素子をオフ状態に保って昇圧チョッパ回路を動作させた時のその出力電圧を基にスイッチング素子の故障を検知するようにしたので、その故障検知結果に基づいてインバータ回路の動作を停止させることができ、複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子が故障したまま使用し続けるといった問題が回避できる。
【００１３】
また故障検知時にインバータ回路の動作を自動的に停止するように構成することによって昇圧チョッパ回路のスイッチング素子の過熱を最小限に止めることができる。
【００１４】
また、一般にスイッチング素子はその駆動開始時等の過渡時に故障する確率が高いが、前記故障検知を放電灯のフィラメントの予熱時に行うことによって、故障検知が効率良く行える。しかもフィラメントの予熱時であれば、故障検知のためにスイッチング素子の動作を停止することに伴い、昇圧チョッパ回路の出力電圧が変動しても、それが光量変化として表れないので、ちらつきの問題も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
この発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯回路について各図を参照して説明する。
図２は同放電灯点灯回路の全体のブロック図である。図２に示すように、商用交流電源ＡＣの入力部には、商用交流電源ＡＣを全波整流するダイオードブリッジＤＢを設けている。ダイオードブリッジＤＢの出力側には、直列に接続したチョークコイルＬ１、それぞれシャントに接続した２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２、整流ダイオードＤ５、および平滑コンデンサＣ４からなる昇圧チョッパ回路２０を構成している。この昇圧チョッパ回路２０により通常時は３６０Ｖを出力する。
【００１６】
スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のゲートには、このスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を駆動するスイッチング素子駆動回路１３を設けている。マイクロコンピュータ１０は矩形波信号をスイッチング素子駆動回路１３へ与えることによってスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を通常は同時にオン・オフする。
【００１７】
商用交流電源ラインと接地との間には交流入力検出回路１１を備えていて、マイクロコンピュータ１０はこの検出信号に基づいて交流入力の有無を検知する。
【００１８】
チョークコイルＬ１の二次側にはチョークコイル出力検出回路１２を設けていて、マイクロコンピュータ１０はこの検出回路１２の検出信号に基づいてスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のオンタイミングを制御する。
【００１９】
制御回路用電源回路１４は昇圧チョッパ回路の出力電圧（３６０Ｖ）を入力し、マイクロコンピュータ１０やハーフブリッジ駆動回路１７等の制御回路用の電源電圧（１４Ｖおよび５Ｖ）を出力する。
【００２０】
放電灯ＦＬのコネクタには、インバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４、誘導リアクトルＬ２、コンデンサＣ１８，Ｃ１９からなるインバータ回路２１を設けている。
【００２１】
インバータ回路２１のインバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４にはハーフブリッジ駆動回路１７を接続している。このハーフブリッジ駆動回路１７はマイクロコンピュータ１０からの制御信号に基づいてインバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４を交互にオン・オフする。
【００２２】
寿命・末期検出回路１８は放電灯ＦＬのフィラメントに流れる電流および電極間電圧（管電圧）を検出する。マイクロコンピュータ１０はこの寿命・末期検出回路１８からの信号に基づいて放電灯ＦＬの寿命および末期の検出を行う。
【００２３】
電源電圧検出回路１５は、前記昇圧チョッパ回路２０の出力電圧（３６０Ｖ）を検出する。マイクロコンピュータ１０は、この電源電圧検出回路１５による検出信号によって昇圧チョッパ回路２０の出力電圧を検知する。
【００２４】
リモコン受光回路１６は赤外線リモコンからの送信信号を受光する回路であり、マイクロコンピュータ１０はこのリモコン受光回路１６による検出信号に応じて調光制御および点灯／消灯制御を行う。
【００２５】
このように昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を複数個（図２の例では２個）並列接続して同時にオン・オフすることによって、それぞれのスイッチング素子に流れる電流を低減して、個々のスイッチング素子の温度上昇を抑えることができる。
【００２６】
図３は、図２に示したスイッチング素子駆動回路１３および第１・第２のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２部分の回路図である。図３において第１スイッチング素子Ｔｒ１および第２スイッチング素子Ｔｒ２のゲートにはスイッチング素子駆動信号出力回路１３ａを接続している。また、このスイッチング素子駆動信号出力回路１３ａには第１スイッチング素子停止回路１３ｂおよび第２スイッチング素子停止回路１３ｃをそれぞれ接続している。
【００２７】
先ず、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１，Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２が共にローレベルであるときについて考える。
図２に示したマイクロコンピュータ１０から出力されるスイッチング制御信号Ｓｓがローレベルのとき、Ｔｒ１１はオフとなり、これに伴いＴｒ１０はオンする。このＴｒ１０のオンによりＴｒ６のベース電位が下がりＴｒ６はオフし、同時にＴｒ７のベース電位が下がることによってＴｒ７がオンする。これに伴い第１スイッチング素子Ｔｒ１のゲート電位が下がってＴｒ１はオフ状態となる。またＴｒ１０のオンによってＴｒ９のベース電位が下がり、Ｔｒ９がオンする。これに伴い第２スイッチング素子Ｔｒ２のゲート電位が低くなってＴｒ２もオフ状態となる。すなわちスイッチング制御信号ＳｓがローレベルのときＴｒ１，Ｔｒ２は共にオフとなる。
【００２８】
スイッチング制御信号Ｓｓがハイレベルのとき、上記の動作とは逆に、Ｔｒ１１はオンとなり、これに伴いＴｒ１０はオフする。このＴｒ１０のオフによりＴｒ６のベース電位が上がりＴｒ６はオンし、同時にＴｒ７のベース電位が上がることによってＴｒ７がオフする。これに伴い第１スイッチング素子Ｔｒ１のゲート電位が上がってＴｒ１はオン状態となる。またＴｒ１０のオフによってＴｒ９のベース電位が上がり、Ｔｒ９がオフする。これに伴い第２スイッチング素子Ｔｒ２のゲート電位が高くなってＴｒ２もオン状態となる。すなわちスイッチング制御信号ＳｓがハイレベルのときＴｒ１，Ｔｒ２は共にオンとなる。
【００２９】
このようにしてＴｒ１停止信号Ｓｇ１およびＴｒ２停止信号Ｓｇ２が共にローレベルのとき、スイッチング制御信号Ｓｓに基づいてＴｒ１・Ｔｒ２が同時にオン・オフする。
【００３０】
次に、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がハイレベルである場合について考える。
Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がハイレベルになると、Ｔｒ２４がオンしてＴｒ７のベース電位が低下することにより、Ｔｒ７がオンし、これに伴い第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフ状態となる。この状態で前記スイッチング制御信号ＳｓがハイレベルになってもＴｒ１はオフ状態を保つので第１スイッチング素子Ｔｒ１はオフ状態のままとなる。
【００３１】
また、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２がハイレベルとなれば、Ｔｒ２３がオンしてＴｒ９のベース電位が低下することにより、Ｔｒ９がオンし、これに伴い第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフ状態となる。この状態で前記スイッチング制御信号ＳｓがハイレベルになってもＴｒ２はオフ状態を保つので第２スイッチング素子Ｔｒ２はオフ状態のままとなる。
【００３２】
したがって、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がハイレベル、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２がローレベルのとき、スイッチング制御信号Ｓｓに基づいてＴｒ２のみがオン・オフする。また、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がローレベル、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２がハイレベルのとき、スイッチング制御信号Ｓｓに基づいてＴｒ１のみがオン・オフする。
【００３３】
図４は、図２に示したチョークコイルＬ１の電流、スイッチング制御信号Ｓｓおよびチョークコイル電圧検出信号Ｓｃとの関係を示す波形図である。
【００３４】
マイクロコンピュータ１０はプログラマブルワンショットパルス発生モードを備えていて、内部トリガおよび外部トリガにより、所定時間のワンショットパルスを出力する。
【００３５】
マイクロコンピュータ１０は、昇圧チョッパ回路を起動する際、図４のｔ０に示すように、一定時間（Ｔｏｎ）持続するワンショットパルスをスイッチング制御信号Ｓｓとして発生する。これにより、スイッチング素子Ｔｒ１・Ｔｒ２がオンしてチョークコイルＬ１に流れる電流が上昇する。一定時間（Ｔｏｎ）の経過後、ｔ１でスイッチング制御信号Ｓｓがローレベルになると、チョークコイルＬ１の電流は下降することになる。その後、ｔ２でチョークコイルＬ１の電流が変化する（折り返す）ことによりチョークコイル電圧検出信号Ｓｃのレベルが反転する。マイクロコンピュータ１０は、チョークコイル電圧検出信号Ｓｃの立ち上がりを外部トリガとして一定時間（Ｔｏｎ）持続するワンショットパルスをスイッチング制御信号Ｓｓとして発生する。以降、同様の処理を繰り返すことによって、図２に示した昇圧チョッパ回路２０を動作させる。
【００３６】
なお、マイクロコンピュータ１０は電源電圧検出回路１５による検出信号に基づいてスイッチング制御信号Ｓｓのハイレベルの期間Ｔｏｎを制御し、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧（３６０Ｖ）を安定化する。
【００３７】
次に、マイクロコンピュータ１０の具体的な処理内容を、図５・図６に示すフローチャートを基に説明する。
図５は昇圧チョッパ回路の出力電圧安定化のための処理手順を示すフローチャートである。この動作は例えば１ｍｓごとのタイマ割り込みにより動作する。ここでＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥはメインプログラムにより設定されるフラグであり、ＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝０で停止状態、ＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝１で動作状態となる。
【００３８】
図５に示すように、まずＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝１、すなわち昇圧チョッパ回路を動作させるモードであれば、フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰの状態を判定する（Ｓ１１→Ｓ１２）。このフラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰは外部トリガによってワンショットパルスを発生する状態を示すものであり、最初はリセット状態である。そのため、まずタイマＺをスタートさせる（ワンショットパルスを発生する）とともに上記フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰをセットする（Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４）。このタイミングが図４に示したｔ０に相当する。
【００３９】
上記フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰがセット状態となった以降は、図４のｔ２に示したように、チョークコイル電圧検出信号Ｓｃの立ち上がりがトリガとなってワンショットパルスが発生される。このフラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰがセット状態であるときは、１ｍｓのタイマ割り込み毎に、図２に示した電源電圧検出回路１５による検出電圧を読み取るとともにＡ／Ｄ変換し、その変換値をＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶとして求める（Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５）。この値が３６０Ｖに相当する値に達していなければ、タイマの設定値ＴＺＰＲを所定量だけ増加する（Ｓ１６→Ｓ１７）。上記値が３６０Ｖを超える値であれば、タイマの設定値ＴＺＰＲを所定量だけ減少させる（Ｓ１８→Ｓ１９）。タイマの設定値ＴＺＰＲは上記ワンショットパルスの幅を決定する値であるので、以上の処理を繰り返すことによって昇圧チョッパ回路２０の出力電圧が安定化する。
【００４０】
メインプログラムにより前記フラグＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥが０に設定されれば、タイマＺを停止し、フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰをリセットする（Ｓ２０→Ｓ２１）。これにより昇圧チョッパ回路の動作が停止する。
【００４１】
図６は同じくタイマ割り込みにより１ｍｓごとに実行されるインバータ制御の処理手順を示すフローチャートである。
ここでＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥはメインプログラムにより設定されるフラグであり、ＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝０でインバータ停止（放電灯消灯）、ＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝１でインバータ動作（放電灯点灯）となる。またＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥはインバータのモードを表すステータスである。このインバータ制御では、起動時からの時間をカウントし、「予熱」→「始動」→「点灯」の順にモードを切り換えていく。まずＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「停止」であれば、ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「予熱」にし、インバータの出力周波数を予熱用の周波数に設定し、インバータを動作させ、さらにタイマＩＮＶ＿ＴＭＣをリセットする（Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３４）。ここで出力周波数の設定はマイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７への出力周波数設定信号Ｓｆにより行う。またマイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉを出力することによりインバータ回路を動作させる。
【００４２】
ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「予熱」になれば、寿命・末期検出回路１８からのアナログ電圧信号を読み取り、そのＡ／Ｄ変換値に応じてランプの寿命（フィラメントの断線）および末期の判定を行い、必要に応じてインバータ動作を停止する（Ｓ３５→Ｓ３６）。
【００４３】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒以下であれば、昇圧チョッパ回路２０の第１のスイッチング素子Ｔｒ１を停止し、第２のスイッチング素子Ｔｒ２のみを動作（Ｔｒ２のみでオン・オフ）させる（Ｓ３７→Ｓ３８）。これは、マイクロコンピュータ１０からスイッチング素子駆動回路１３に対してＴｒ１停止信号Ｓｇ１をハイレベル、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２をローレベルにすることによって行う。
【００４４】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ３９→Ｓ４０→Ｓ４１）。
【００４５】
もし、Ｔｒ２が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ３９→Ｓ４６）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉをハイレベルにすることによってインバータ回路の動作を停止する（Ｓ３２→Ｓ４７）。このことにより、Ｔｒ１のみで昇圧チョッパ回路が動作したまま始動以降に進むといった異常な状態が回避できる。
【００４６】
タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒を超えると、Ｔｒ１・Ｔｒ２を共に動作させる（Ｓ４２→Ｓ４３）。これは、上記Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１およびＴｒ２停止信号Ｓｇ２をともにローレベルにすることにより行う。この処理により、回路動作の遅延などでＴｒ１，Ｔｒ２の両方が停止する、といったことがなく、安定した動作が行われる。
【００４７】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．５秒以上となれば、昇圧チョッパ回路２０の第２のスイッチング素子Ｔｒ２を停止し、第１のスイッチング素子Ｔｒ１のみを動作（Ｔｒ１のみでオン・オフ）させる（Ｓ４２→Ｓ４４）。これは、マイクロコンピュータ１０からスイッチング素子駆動回路１３に対してＴｒ２停止信号Ｓｇ２をハイレベル、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１をローレベルにすることによって行う。
【００４８】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ３９→Ｓ４０→Ｓ４１）。
【００４９】
もし、Ｔｒ１が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ３９→Ｓ４６）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉをハイレベルにすることによってインバータの動作を停止する（Ｓ３２→Ｓ４７）。このことにより、Ｔｒ２のみで昇圧チョッパ回路動作したまま始動以降に進むといった異常な状態が回避できる。
【００５０】
Ｔｒ１，Ｔｒ２のいずれもが正常に動作すれば昇圧チョッパ回路の出力電圧は３０１Ｖ以上を維持する。その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが１秒以上経過した時点でタイマＩＮＶ＿ＴＭＣをリセットするとともに始動モードに移る（Ｓ４１→Ｓ４５）。
【００５１】
ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥが「始動」となれば、始動処理を行う（Ｓ４８→始動処理）。この始動処理では、インバータ回路２１の出力周波数を始動用の周波数に設定し、インバータ回路２１を動作させる。
上記始動処理の中で始動に成功したことを判定すれば、ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「点灯」に切り換える。これにより点灯処理へ移る（Ｓ４９→点灯処理）。この点灯処理では、調光設定された段階の光量で放電灯が点灯するように、インバータ回路２１の出力周波数を設定する。
【００５２】
ステップＳ５０はＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥが上記、「異常停止」、「停止」、「予熱」、「始動」、「点灯」以外のモードでの処理である。
メインプログラムでＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝０にされればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「停止」にするとともにインバータ回路２１を停止する（Ｓ３１→Ｓ５１→Ｓ５２）。
【００５３】
以上のようにして、フィラメントの予熱時に昇圧チョッパ回路２０の第１・第２のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の故障検知を行い、いずれか一方が故障していれば、その後始動モード以降に移ることなくインバータ回路２１の動作を停止する。これによりスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２の過熱の問題が回避できる。
【００５４】
しかもフィラメントの予熱時であれば、故障検知のためにスイッチング素子の動作を停止することに伴って昇圧チョッパ回路の出力電圧が変動しても、それが光量変化として表れないので、ちらつきの問題も生じない。
【００５５】
また、異常停止時に昇圧チョッパ回路の動作を停止するのではなくインバータ回路２１の動作を停止するようにしたので、マイクロコンピュータ１０およびハーフブリッジ駆動回路１７への電源電圧を供給し続けることができ、必要な処理を継続して行える。このようにインバータ回路２１の動作を停止した状態ではスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２に流れる電流の平均値は低いので、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の過熱の問題は生じない。
【００５６】
但し、異常停止時にマイクロコンピュータの動作を直ちに停止させてもよい場合には、異常停止時に昇圧チョッパ回路だけでなくインバータ回路２１の動作を停止するように構成してもよい。
【００５７】
《第２の実施形態》
図６に示した例ではフィラメントの予熱中に昇圧チョッパ回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の故障有無を検知するようにしたが、この第２の実施形態は、スイッチング素子の故障検知を予熱動作以外の例えば点灯中に行うものである。図７はその処理内容を示すフローチャートである。
【００５８】
この処理は点灯処理中の所定の周期で繰り返し行う。まず寿命・末期検出回路１８からのアナログ電圧信号を読み取り、そのＡ／Ｄ変換値（ランプ電圧）に応じてランプの末期の判定を行い、必要に応じてインバータ回路２１を停止する（Ｓ６１）。
【００５９】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒以下であれば、昇圧チョッパ回路２０の第１のスイッチング素子Ｔｒ１を停止し、第２のスイッチング素子Ｔｒ２のみを動作させる（Ｓ６２→Ｓ６３）。
【００６０】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ６４→Ｓ６５）。
【００６１】
もし、Ｔｒ２が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ６４→Ｓ６６）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉがハイレベルになってインバータ回路２１の動作が停止する。このことにより、Ｔｒ１のみで昇圧チョッパ回路を動作し続ける、といった異常な状態が回避できる。
【００６２】
タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒を超えると、Ｔｒ１・Ｔｒ２を共に動作させる（Ｓ６８→Ｓ６９）。これは、上記Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１およびＴｒ２停止信号Ｓｇ２をともにローレベルにすることにより行う。この処理により、回路動作の遅延などでＴｒ１，Ｔｒ２の両方が停止する、といったことがなく、安定した動作が行われる。
【００６３】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．５秒以上となれば、昇圧チョッパ回路２０の第２のスイッチング素子Ｔｒ２を停止し、第１のスイッチング素子Ｔｒ１のみを動作（Ｔｒ１のみでオン・オフ）させる（Ｓ６８→Ｓ７０）。
【００６４】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧が３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ６４→Ｓ６５）。
【００６５】
もし、Ｔｒ１が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ６４→Ｓ６７）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉがハイレベルになってインバータ回路２１の動作が停止する。このことにより、Ｔｒ２のみで昇圧チョッパ回路を動作し続ける、といった異常な状態が回避できる。
【００６６】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．９秒を超えれば、昇圧チョッパ回路２０の第１のスイッチング素子Ｔｒ１、第２のスイッチング素子Ｔｒ２の両方を動作させる（Ｓ６８→Ｓ６９）。これで通常の動作へ移行することになる。
【００６７】
なお、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが６０００００（１０分）に達すれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣの値を０にリセットする。
【００６８】
このようにして点灯中でも昇圧チョッパ回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の故障検知を行うことができ、いずれか一方が故障した時点でインバータ回路２１を停止することができる。
【００６９】
なお、以上に示した第１・第２の実施形態では２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を備えた昇圧チョッパ回路を構成したが、３つ以上のスイッチング素子を並列に接続して昇圧チョッパ回路を構成したものにも同様に適用できる。すなわち検査対象とするスイッチング素子のみを動作させ、他のスイッチング素子を停止した状態での昇圧チョッパ回路の出力電圧の低下有無を検知することによって同様に故障検知が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】特許文献１に示されている放電灯点灯回路の構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る放電灯点灯回路のブロック図である。
【図３】図２における昇圧チョッパ回路部分の回路図である。
【図４】同昇圧チョッパ回路の動作を示す波形である。
【図５】同放電灯点灯回路のマイクロコンピュータの処理内容を示すフローチャートである。
【図６】同放電灯点灯回路のマイクロコンピュータの処理内容を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る放電灯点灯回路のマイクロコンピュータが処理する昇圧チョッパ回路内のスイッチング素子の故障検知に関する内容を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０−マイクロコンピュータ
１１−交流入力検出回路
１２−チョークコイル出力検出回路
１３−スイッチング素子駆動回路
１４−制御回路用電源回路
１５−電源電圧検出回路
１６−リモコン受光回路
１７−ハーフブリッジ駆動回路
１８−寿命・末期検出回路
ＡＣ−商用交流電源
ＤＢ−ダイオードブリッジ
Ｌ１−チョークコイル
Ｔｒ１−第１スイッチング素子
Ｔｒ２−第２スイッチング素子
Ｔｒ３，Ｔｒ４−インバータスイッチ素子
Ｌ２−誘導リアクトル
Ｃ１９−共振コンデンサ
ＦＬ−放電灯
Ｓｓ−スイッチング制御信号
Ｓｇ１−Ｔｒ１停止信号
Ｓｇ２−Ｔｒ２停止信号
Ｓｉ−インバータ制御信号
Ｓｆ−インバータ周波数制御信号
【技術分野】
【０００１】
この発明は照明用蛍光灯や液晶表示装置のバックライト等の冷陰極管等の放電灯の点灯回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、力率改善用の昇圧チョッパ回路とインバータ回路とを備えた放電灯点灯回路が用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に示されている従来の放電灯点灯回路の構成を、図１を参照して説明する。
図１は放電灯点灯回路全体の構成を示す回路図である。図１においてダイオードブリッジ３４は商用交流電源３２を全波整流し、このダイオードブリッジ３４の出力側のチョッパ３５および平滑コンデンサ３８はチョッパ回路を構成していて昇圧電圧を出力する。インバータスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２、コンデンサ４０，誘導リアクトル４１は、共振コンデンサ４２はインバータ回路を構成していて、インバータスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフにより生じる高周波電圧を放電灯３７に印加する。
【０００４】
このように商用交流電源の整流電圧を昇圧チョッパ回路へ直接入力することによって放電灯点灯回路の力率を改善することができる。
【特許文献１】特開２００１−１１０５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記チョッパ３５の主な損失はそのスイッチング素子によって生じ、このスイッチング素子の温度上昇を抑えるために放熱構造をとる必要があった。このことは小型低コスト化の面で不都合であった。
【０００６】
一方、このスイッチング素子の発熱を抑えるためには、複数のスイッチング素子を並列接続して同時にオン・オフするように回路を構成することが有効である。しかし、このように複数のスイッチング素子を並列接続して用いるようにした場合、次のような課題が生じる。
【０００７】
すなわち、上記複数のスイッチング素子のうち１つのスイッチング素子が故障等によって動作しなくなったとしてもチョッパ回路としては一応動作可能であるので、放電灯点灯回路全体の入出力特性の変化は殆どなく、上記スイッチング素子が故障しているにも拘わらず使用され続けることが考えられる。このように複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子が故障した場合に、残りの正常なスイッチング素子での損失が増大するので発熱が大きくなり、複数のスイッチング素子のうちいずれかが動作停止しても温度上昇が問題とならないように、予め放熱構造をとっておく等の対策が結局必要となる。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を複数個設けた場合の故障時の問題を解消するとともに小型低コスト化を図った放電灯点灯回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）この発明の放電灯点灯回路は、入力電源に対して直列接続されたチョークコイルと、導通時に前記チョークコイルを入力電流で励磁する、互いに並列接続された複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子のオフ時に前記チョークコイルからの放電電圧を充電するコンデンサと、を含み、入力電源電圧を昇圧した電源電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、この昇圧チョッパ回路の出力電圧を入力するとともに高周波スイッチングするインバータスイッチ素子および、該インバータスイッチ素子と放電灯との間に設けた誘導リアクトルとを含み、放電灯へ駆動電圧を出力するインバータ回路と、を備え、
前記複数のスイッチング素子のうち非検査対象のスイッチング素子をオフ状態に保ち、検査対象のスイッチング素子をオン・オフ制御するとともに、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出し、該電圧を基に前記検査対象のスイッチング素子の故障を検知する故障検知手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
（２）また、この発明の放電灯点灯回路は、前記故障検知手段が前記複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子の故障を検知したとき、前記インバータ回路の動作を停止するインバータ回路停止手段を備える。
【００１１】
（３）また、前記故障検知手段は、例えば前記放電灯のフィラメントの予熱時に動作するものとする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、故障したスイッチング素子がオフ状態を保つことによって昇圧チョッパ回路が正常に動作せずにその出力電圧が低下することを利用して、昇圧チョッパ回路の複数のスイッチング素子のうち検査対象とするスイッチング素子以外のスイッチング素子をオフ状態に保って昇圧チョッパ回路を動作させた時のその出力電圧を基にスイッチング素子の故障を検知するようにしたので、その故障検知結果に基づいてインバータ回路の動作を停止させることができ、複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子が故障したまま使用し続けるといった問題が回避できる。
【００１３】
また故障検知時にインバータ回路の動作を自動的に停止するように構成することによって昇圧チョッパ回路のスイッチング素子の過熱を最小限に止めることができる。
【００１４】
また、一般にスイッチング素子はその駆動開始時等の過渡時に故障する確率が高いが、前記故障検知を放電灯のフィラメントの予熱時に行うことによって、故障検知が効率良く行える。しかもフィラメントの予熱時であれば、故障検知のためにスイッチング素子の動作を停止することに伴い、昇圧チョッパ回路の出力電圧が変動しても、それが光量変化として表れないので、ちらつきの問題も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
この発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯回路について各図を参照して説明する。
図２は同放電灯点灯回路の全体のブロック図である。図２に示すように、商用交流電源ＡＣの入力部には、商用交流電源ＡＣを全波整流するダイオードブリッジＤＢを設けている。ダイオードブリッジＤＢの出力側には、直列に接続したチョークコイルＬ１、それぞれシャントに接続した２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２、整流ダイオードＤ５、および平滑コンデンサＣ４からなる昇圧チョッパ回路２０を構成している。この昇圧チョッパ回路２０により通常時は３６０Ｖを出力する。
【００１６】
スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のゲートには、このスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を駆動するスイッチング素子駆動回路１３を設けている。マイクロコンピュータ１０は矩形波信号をスイッチング素子駆動回路１３へ与えることによってスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を通常は同時にオン・オフする。
【００１７】
商用交流電源ラインと接地との間には交流入力検出回路１１を備えていて、マイクロコンピュータ１０はこの検出信号に基づいて交流入力の有無を検知する。
【００１８】
チョークコイルＬ１の二次側にはチョークコイル出力検出回路１２を設けていて、マイクロコンピュータ１０はこの検出回路１２の検出信号に基づいてスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のオンタイミングを制御する。
【００１９】
制御回路用電源回路１４は昇圧チョッパ回路の出力電圧（３６０Ｖ）を入力し、マイクロコンピュータ１０やハーフブリッジ駆動回路１７等の制御回路用の電源電圧（１４Ｖおよび５Ｖ）を出力する。
【００２０】
放電灯ＦＬのコネクタには、インバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４、誘導リアクトルＬ２、コンデンサＣ１８，Ｃ１９からなるインバータ回路２１を設けている。
【００２１】
インバータ回路２１のインバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４にはハーフブリッジ駆動回路１７を接続している。このハーフブリッジ駆動回路１７はマイクロコンピュータ１０からの制御信号に基づいてインバータスイッチ素子Ｔｒ３，Ｔｒ４を交互にオン・オフする。
【００２２】
寿命・末期検出回路１８は放電灯ＦＬのフィラメントに流れる電流および電極間電圧（管電圧）を検出する。マイクロコンピュータ１０はこの寿命・末期検出回路１８からの信号に基づいて放電灯ＦＬの寿命および末期の検出を行う。
【００２３】
電源電圧検出回路１５は、前記昇圧チョッパ回路２０の出力電圧（３６０Ｖ）を検出する。マイクロコンピュータ１０は、この電源電圧検出回路１５による検出信号によって昇圧チョッパ回路２０の出力電圧を検知する。
【００２４】
リモコン受光回路１６は赤外線リモコンからの送信信号を受光する回路であり、マイクロコンピュータ１０はこのリモコン受光回路１６による検出信号に応じて調光制御および点灯／消灯制御を行う。
【００２５】
このように昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を複数個（図２の例では２個）並列接続して同時にオン・オフすることによって、それぞれのスイッチング素子に流れる電流を低減して、個々のスイッチング素子の温度上昇を抑えることができる。
【００２６】
図３は、図２に示したスイッチング素子駆動回路１３および第１・第２のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２部分の回路図である。図３において第１スイッチング素子Ｔｒ１および第２スイッチング素子Ｔｒ２のゲートにはスイッチング素子駆動信号出力回路１３ａを接続している。また、このスイッチング素子駆動信号出力回路１３ａには第１スイッチング素子停止回路１３ｂおよび第２スイッチング素子停止回路１３ｃをそれぞれ接続している。
【００２７】
先ず、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１，Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２が共にローレベルであるときについて考える。
図２に示したマイクロコンピュータ１０から出力されるスイッチング制御信号Ｓｓがローレベルのとき、Ｔｒ１１はオフとなり、これに伴いＴｒ１０はオンする。このＴｒ１０のオンによりＴｒ６のベース電位が下がりＴｒ６はオフし、同時にＴｒ７のベース電位が下がることによってＴｒ７がオンする。これに伴い第１スイッチング素子Ｔｒ１のゲート電位が下がってＴｒ１はオフ状態となる。またＴｒ１０のオンによってＴｒ９のベース電位が下がり、Ｔｒ９がオンする。これに伴い第２スイッチング素子Ｔｒ２のゲート電位が低くなってＴｒ２もオフ状態となる。すなわちスイッチング制御信号ＳｓがローレベルのときＴｒ１，Ｔｒ２は共にオフとなる。
【００２８】
スイッチング制御信号Ｓｓがハイレベルのとき、上記の動作とは逆に、Ｔｒ１１はオンとなり、これに伴いＴｒ１０はオフする。このＴｒ１０のオフによりＴｒ６のベース電位が上がりＴｒ６はオンし、同時にＴｒ７のベース電位が上がることによってＴｒ７がオフする。これに伴い第１スイッチング素子Ｔｒ１のゲート電位が上がってＴｒ１はオン状態となる。またＴｒ１０のオフによってＴｒ９のベース電位が上がり、Ｔｒ９がオフする。これに伴い第２スイッチング素子Ｔｒ２のゲート電位が高くなってＴｒ２もオン状態となる。すなわちスイッチング制御信号ＳｓがハイレベルのときＴｒ１，Ｔｒ２は共にオンとなる。
【００２９】
このようにしてＴｒ１停止信号Ｓｇ１およびＴｒ２停止信号Ｓｇ２が共にローレベルのとき、スイッチング制御信号Ｓｓに基づいてＴｒ１・Ｔｒ２が同時にオン・オフする。
【００３０】
次に、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がハイレベルである場合について考える。
Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がハイレベルになると、Ｔｒ２４がオンしてＴｒ７のベース電位が低下することにより、Ｔｒ７がオンし、これに伴い第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフ状態となる。この状態で前記スイッチング制御信号ＳｓがハイレベルになってもＴｒ１はオフ状態を保つので第１スイッチング素子Ｔｒ１はオフ状態のままとなる。
【００３１】
また、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２がハイレベルとなれば、Ｔｒ２３がオンしてＴｒ９のベース電位が低下することにより、Ｔｒ９がオンし、これに伴い第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフ状態となる。この状態で前記スイッチング制御信号ＳｓがハイレベルになってもＴｒ２はオフ状態を保つので第２スイッチング素子Ｔｒ２はオフ状態のままとなる。
【００３２】
したがって、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がハイレベル、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２がローレベルのとき、スイッチング制御信号Ｓｓに基づいてＴｒ２のみがオン・オフする。また、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１がローレベル、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２がハイレベルのとき、スイッチング制御信号Ｓｓに基づいてＴｒ１のみがオン・オフする。
【００３３】
図４は、図２に示したチョークコイルＬ１の電流、スイッチング制御信号Ｓｓおよびチョークコイル電圧検出信号Ｓｃとの関係を示す波形図である。
【００３４】
マイクロコンピュータ１０はプログラマブルワンショットパルス発生モードを備えていて、内部トリガおよび外部トリガにより、所定時間のワンショットパルスを出力する。
【００３５】
マイクロコンピュータ１０は、昇圧チョッパ回路を起動する際、図４のｔ０に示すように、一定時間（Ｔｏｎ）持続するワンショットパルスをスイッチング制御信号Ｓｓとして発生する。これにより、スイッチング素子Ｔｒ１・Ｔｒ２がオンしてチョークコイルＬ１に流れる電流が上昇する。一定時間（Ｔｏｎ）の経過後、ｔ１でスイッチング制御信号Ｓｓがローレベルになると、チョークコイルＬ１の電流は下降することになる。その後、ｔ２でチョークコイルＬ１の電流が変化する（折り返す）ことによりチョークコイル電圧検出信号Ｓｃのレベルが反転する。マイクロコンピュータ１０は、チョークコイル電圧検出信号Ｓｃの立ち上がりを外部トリガとして一定時間（Ｔｏｎ）持続するワンショットパルスをスイッチング制御信号Ｓｓとして発生する。以降、同様の処理を繰り返すことによって、図２に示した昇圧チョッパ回路２０を動作させる。
【００３６】
なお、マイクロコンピュータ１０は電源電圧検出回路１５による検出信号に基づいてスイッチング制御信号Ｓｓのハイレベルの期間Ｔｏｎを制御し、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧（３６０Ｖ）を安定化する。
【００３７】
次に、マイクロコンピュータ１０の具体的な処理内容を、図５・図６に示すフローチャートを基に説明する。
図５は昇圧チョッパ回路の出力電圧安定化のための処理手順を示すフローチャートである。この動作は例えば１ｍｓごとのタイマ割り込みにより動作する。ここでＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥはメインプログラムにより設定されるフラグであり、ＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝０で停止状態、ＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝１で動作状態となる。
【００３８】
図５に示すように、まずＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝１、すなわち昇圧チョッパ回路を動作させるモードであれば、フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰの状態を判定する（Ｓ１１→Ｓ１２）。このフラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰは外部トリガによってワンショットパルスを発生する状態を示すものであり、最初はリセット状態である。そのため、まずタイマＺをスタートさせる（ワンショットパルスを発生する）とともに上記フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰをセットする（Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４）。このタイミングが図４に示したｔ０に相当する。
【００３９】
上記フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰがセット状態となった以降は、図４のｔ２に示したように、チョークコイル電圧検出信号Ｓｃの立ち上がりがトリガとなってワンショットパルスが発生される。このフラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰがセット状態であるときは、１ｍｓのタイマ割り込み毎に、図２に示した電源電圧検出回路１５による検出電圧を読み取るとともにＡ／Ｄ変換し、その変換値をＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶとして求める（Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５）。この値が３６０Ｖに相当する値に達していなければ、タイマの設定値ＴＺＰＲを所定量だけ増加する（Ｓ１６→Ｓ１７）。上記値が３６０Ｖを超える値であれば、タイマの設定値ＴＺＰＲを所定量だけ減少させる（Ｓ１８→Ｓ１９）。タイマの設定値ＴＺＰＲは上記ワンショットパルスの幅を決定する値であるので、以上の処理を繰り返すことによって昇圧チョッパ回路２０の出力電圧が安定化する。
【００４０】
メインプログラムにより前記フラグＰＦＣ＿ＯＰＥＲＡＴＥが０に設定されれば、タイマＺを停止し、フラグＦ＿ＰＦＣ＿ＯＰをリセットする（Ｓ２０→Ｓ２１）。これにより昇圧チョッパ回路の動作が停止する。
【００４１】
図６は同じくタイマ割り込みにより１ｍｓごとに実行されるインバータ制御の処理手順を示すフローチャートである。
ここでＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥはメインプログラムにより設定されるフラグであり、ＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝０でインバータ停止（放電灯消灯）、ＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝１でインバータ動作（放電灯点灯）となる。またＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥはインバータのモードを表すステータスである。このインバータ制御では、起動時からの時間をカウントし、「予熱」→「始動」→「点灯」の順にモードを切り換えていく。まずＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「停止」であれば、ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「予熱」にし、インバータの出力周波数を予熱用の周波数に設定し、インバータを動作させ、さらにタイマＩＮＶ＿ＴＭＣをリセットする（Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３４）。ここで出力周波数の設定はマイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７への出力周波数設定信号Ｓｆにより行う。またマイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉを出力することによりインバータ回路を動作させる。
【００４２】
ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「予熱」になれば、寿命・末期検出回路１８からのアナログ電圧信号を読み取り、そのＡ／Ｄ変換値に応じてランプの寿命（フィラメントの断線）および末期の判定を行い、必要に応じてインバータ動作を停止する（Ｓ３５→Ｓ３６）。
【００４３】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒以下であれば、昇圧チョッパ回路２０の第１のスイッチング素子Ｔｒ１を停止し、第２のスイッチング素子Ｔｒ２のみを動作（Ｔｒ２のみでオン・オフ）させる（Ｓ３７→Ｓ３８）。これは、マイクロコンピュータ１０からスイッチング素子駆動回路１３に対してＴｒ１停止信号Ｓｇ１をハイレベル、Ｔｒ２停止信号Ｓｇ２をローレベルにすることによって行う。
【００４４】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ３９→Ｓ４０→Ｓ４１）。
【００４５】
もし、Ｔｒ２が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ３９→Ｓ４６）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉをハイレベルにすることによってインバータ回路の動作を停止する（Ｓ３２→Ｓ４７）。このことにより、Ｔｒ１のみで昇圧チョッパ回路が動作したまま始動以降に進むといった異常な状態が回避できる。
【００４６】
タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒を超えると、Ｔｒ１・Ｔｒ２を共に動作させる（Ｓ４２→Ｓ４３）。これは、上記Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１およびＴｒ２停止信号Ｓｇ２をともにローレベルにすることにより行う。この処理により、回路動作の遅延などでＴｒ１，Ｔｒ２の両方が停止する、といったことがなく、安定した動作が行われる。
【００４７】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．５秒以上となれば、昇圧チョッパ回路２０の第２のスイッチング素子Ｔｒ２を停止し、第１のスイッチング素子Ｔｒ１のみを動作（Ｔｒ１のみでオン・オフ）させる（Ｓ４２→Ｓ４４）。これは、マイクロコンピュータ１０からスイッチング素子駆動回路１３に対してＴｒ２停止信号Ｓｇ２をハイレベル、Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１をローレベルにすることによって行う。
【００４８】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ３９→Ｓ４０→Ｓ４１）。
【００４９】
もし、Ｔｒ１が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ３９→Ｓ４６）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉをハイレベルにすることによってインバータの動作を停止する（Ｓ３２→Ｓ４７）。このことにより、Ｔｒ２のみで昇圧チョッパ回路動作したまま始動以降に進むといった異常な状態が回避できる。
【００５０】
Ｔｒ１，Ｔｒ２のいずれもが正常に動作すれば昇圧チョッパ回路の出力電圧は３０１Ｖ以上を維持する。その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが１秒以上経過した時点でタイマＩＮＶ＿ＴＭＣをリセットするとともに始動モードに移る（Ｓ４１→Ｓ４５）。
【００５１】
ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥが「始動」となれば、始動処理を行う（Ｓ４８→始動処理）。この始動処理では、インバータ回路２１の出力周波数を始動用の周波数に設定し、インバータ回路２１を動作させる。
上記始動処理の中で始動に成功したことを判定すれば、ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「点灯」に切り換える。これにより点灯処理へ移る（Ｓ４９→点灯処理）。この点灯処理では、調光設定された段階の光量で放電灯が点灯するように、インバータ回路２１の出力周波数を設定する。
【００５２】
ステップＳ５０はＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥが上記、「異常停止」、「停止」、「予熱」、「始動」、「点灯」以外のモードでの処理である。
メインプログラムでＩＮＶ＿ＯＰＥＲＡＴＥ＝０にされればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「停止」にするとともにインバータ回路２１を停止する（Ｓ３１→Ｓ５１→Ｓ５２）。
【００５３】
以上のようにして、フィラメントの予熱時に昇圧チョッパ回路２０の第１・第２のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の故障検知を行い、いずれか一方が故障していれば、その後始動モード以降に移ることなくインバータ回路２１の動作を停止する。これによりスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２の過熱の問題が回避できる。
【００５４】
しかもフィラメントの予熱時であれば、故障検知のためにスイッチング素子の動作を停止することに伴って昇圧チョッパ回路の出力電圧が変動しても、それが光量変化として表れないので、ちらつきの問題も生じない。
【００５５】
また、異常停止時に昇圧チョッパ回路の動作を停止するのではなくインバータ回路２１の動作を停止するようにしたので、マイクロコンピュータ１０およびハーフブリッジ駆動回路１７への電源電圧を供給し続けることができ、必要な処理を継続して行える。このようにインバータ回路２１の動作を停止した状態ではスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２に流れる電流の平均値は低いので、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の過熱の問題は生じない。
【００５６】
但し、異常停止時にマイクロコンピュータの動作を直ちに停止させてもよい場合には、異常停止時に昇圧チョッパ回路だけでなくインバータ回路２１の動作を停止するように構成してもよい。
【００５７】
《第２の実施形態》
図６に示した例ではフィラメントの予熱中に昇圧チョッパ回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の故障有無を検知するようにしたが、この第２の実施形態は、スイッチング素子の故障検知を予熱動作以外の例えば点灯中に行うものである。図７はその処理内容を示すフローチャートである。
【００５８】
この処理は点灯処理中の所定の周期で繰り返し行う。まず寿命・末期検出回路１８からのアナログ電圧信号を読み取り、そのＡ／Ｄ変換値（ランプ電圧）に応じてランプの末期の判定を行い、必要に応じてインバータ回路２１を停止する（Ｓ６１）。
【００５９】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒以下であれば、昇圧チョッパ回路２０の第１のスイッチング素子Ｔｒ１を停止し、第２のスイッチング素子Ｔｒ２のみを動作させる（Ｓ６２→Ｓ６３）。
【００６０】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ６４→Ｓ６５）。
【００６１】
もし、Ｔｒ２が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ６４→Ｓ６６）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉがハイレベルになってインバータ回路２１の動作が停止する。このことにより、Ｔｒ１のみで昇圧チョッパ回路を動作し続ける、といった異常な状態が回避できる。
【００６２】
タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．４秒を超えると、Ｔｒ１・Ｔｒ２を共に動作させる（Ｓ６８→Ｓ６９）。これは、上記Ｔｒ１停止信号Ｓｇ１およびＴｒ２停止信号Ｓｇ２をともにローレベルにすることにより行う。この処理により、回路動作の遅延などでＴｒ１，Ｔｒ２の両方が停止する、といったことがなく、安定した動作が行われる。
【００６３】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．５秒以上となれば、昇圧チョッパ回路２０の第２のスイッチング素子Ｔｒ２を停止し、第１のスイッチング素子Ｔｒ１のみを動作（Ｔｒ１のみでオン・オフ）させる（Ｓ６８→Ｓ７０）。
【００６４】
続いて、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧が３０１Ｖ以上であれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣをカウントする（Ｓ６４→Ｓ６５）。
【００６５】
もし、Ｔｒ１が故障していて正常にオン・オフしなければ、昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満にまで低下する。昇圧チョッパ回路２０の出力電圧ＰＦＣ＿ＯＵＴ＿ＬＶが３０１Ｖ未満になればＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥを「異常停止」とする（Ｓ６４→Ｓ６７）。ＩＮＶ＿ＯＰ＿ＭＯＤＥ＝「異常停止」となれば、マイクロコンピュータ１０からハーフブリッジ駆動回路１７へのインバータ制御信号Ｓｉがハイレベルになってインバータ回路２１の動作が停止する。このことにより、Ｔｒ２のみで昇圧チョッパ回路を動作し続ける、といった異常な状態が回避できる。
【００６６】
その後、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが０．９秒を超えれば、昇圧チョッパ回路２０の第１のスイッチング素子Ｔｒ１、第２のスイッチング素子Ｔｒ２の両方を動作させる（Ｓ６８→Ｓ６９）。これで通常の動作へ移行することになる。
【００６７】
なお、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣが６０００００（１０分）に達すれば、タイマＩＮＶ＿ＴＭＣの値を０にリセットする。
【００６８】
このようにして点灯中でも昇圧チョッパ回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の故障検知を行うことができ、いずれか一方が故障した時点でインバータ回路２１を停止することができる。
【００６９】
なお、以上に示した第１・第２の実施形態では２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を備えた昇圧チョッパ回路を構成したが、３つ以上のスイッチング素子を並列に接続して昇圧チョッパ回路を構成したものにも同様に適用できる。すなわち検査対象とするスイッチング素子のみを動作させ、他のスイッチング素子を停止した状態での昇圧チョッパ回路の出力電圧の低下有無を検知することによって同様に故障検知が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】特許文献１に示されている放電灯点灯回路の構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る放電灯点灯回路のブロック図である。
【図３】図２における昇圧チョッパ回路部分の回路図である。
【図４】同昇圧チョッパ回路の動作を示す波形である。
【図５】同放電灯点灯回路のマイクロコンピュータの処理内容を示すフローチャートである。
【図６】同放電灯点灯回路のマイクロコンピュータの処理内容を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る放電灯点灯回路のマイクロコンピュータが処理する昇圧チョッパ回路内のスイッチング素子の故障検知に関する内容を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０−マイクロコンピュータ
１１−交流入力検出回路
１２−チョークコイル出力検出回路
１３−スイッチング素子駆動回路
１４−制御回路用電源回路
１５−電源電圧検出回路
１６−リモコン受光回路
１７−ハーフブリッジ駆動回路
１８−寿命・末期検出回路
ＡＣ−商用交流電源
ＤＢ−ダイオードブリッジ
Ｌ１−チョークコイル
Ｔｒ１−第１スイッチング素子
Ｔｒ２−第２スイッチング素子
Ｔｒ３，Ｔｒ４−インバータスイッチ素子
Ｌ２−誘導リアクトル
Ｃ１９−共振コンデンサ
ＦＬ−放電灯
Ｓｓ−スイッチング制御信号
Ｓｇ１−Ｔｒ１停止信号
Ｓｇ２−Ｔｒ２停止信号
Ｓｉ−インバータ制御信号
Ｓｆ−インバータ周波数制御信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源に対して直列接続されたチョークコイルと、導通時に前記チョークコイルを入力電流で励磁する、互いに並列接続された複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子のオフ時に前記チョークコイルからの放電電圧を充電するコンデンサと、を含み、入力電源電圧を昇圧した電源電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、該昇圧チョッパ回路の出力電圧を入力するとともに高周波スイッチングするインバータスイッチ素子および、該インバータスイッチ素子と放電灯との間に設けた誘導リアクトルとを含み、放電灯へ駆動電圧を出力するインバータ回路と、を備えた放電灯点灯回路において、
前記複数のスイッチング素子のうち非検査対象のスイッチング素子をオフ状態に保ち、検査対象のスイッチング素子をオン・オフ制御するとともに、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出し、該電圧を基に前記検査対象のスイッチング素子の故障を検知する故障検知手段を備えた放電灯点灯回路。
【請求項２】
前記故障検知手段が前記複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子の故障を検知したとき、前記インバータ回路の動作を停止するインバータ回路停止手段を備えた請求項１に記載の放電灯点灯回路。
【請求項３】
前記故障検知手段は前記放電灯のフィラメントの予熱時に動作するものである請求項１または２に記載の放電灯点灯回路。
【請求項１】
入力電源に対して直列接続されたチョークコイルと、導通時に前記チョークコイルを入力電流で励磁する、互いに並列接続された複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子のオフ時に前記チョークコイルからの放電電圧を充電するコンデンサと、を含み、入力電源電圧を昇圧した電源電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、該昇圧チョッパ回路の出力電圧を入力するとともに高周波スイッチングするインバータスイッチ素子および、該インバータスイッチ素子と放電灯との間に設けた誘導リアクトルとを含み、放電灯へ駆動電圧を出力するインバータ回路と、を備えた放電灯点灯回路において、
前記複数のスイッチング素子のうち非検査対象のスイッチング素子をオフ状態に保ち、検査対象のスイッチング素子をオン・オフ制御するとともに、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出し、該電圧を基に前記検査対象のスイッチング素子の故障を検知する故障検知手段を備えた放電灯点灯回路。
【請求項２】
前記故障検知手段が前記複数のスイッチング素子のうちいずれかのスイッチング素子の故障を検知したとき、前記インバータ回路の動作を停止するインバータ回路停止手段を備えた請求項１に記載の放電灯点灯回路。
【請求項３】
前記故障検知手段は前記放電灯のフィラメントの予熱時に動作するものである請求項１または２に記載の放電灯点灯回路。
【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２００８−１０１８６（Ｐ２００８−１０１８６Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７６７４６（Ｐ２００６−１７６７４６）
【出願日】平成１８年６月２７日（２００６．６．２７）
【出願人】（０００００１０７４）クロイ電機株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２７日（２００６．６．２７）
【出願人】（０００００１０７４）クロイ電機株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
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