放電灯点灯装置、放電灯点灯装置の負荷電力調整方法、照明器具
【課題】電流検出値に対する補正係数を求め、正確な電力演算に基づいて、定電力制御を行うことができる放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御を行う際に、放電灯１４の電流値を電流検出回路１６より取得し、記憶装置に格納した補正係数を読み込み、その値を検出値に乗算して、乗算後の値を用いて出力電力を求める。
【解決手段】制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御を行う際に、放電灯１４の電流値を電流検出回路１６より取得し、記憶装置に格納した補正係数を読み込み、その値を検出値に乗算して、乗算後の値を用いて出力電力を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置、および放電灯点灯装置の負荷電力調整方法、並びにこれらを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、『ＨＩＤランプの点灯装置において低耐圧のスイッチング素子を使用可能とし、小型化を可能とする。』ことを目的とした技術として、『直流電源Ｅと、放電ランプＬａの電力制御を行うダウンコンバータ１と、ダウンコンバータ１の出力を平滑する平滑用コンデンサＣｆと、ダウンコンバータ１の出力を矩形波電流に変換するフルブリッジインバータ２と、始動用の高電圧パルスを発生させるイグナイタＩＧと、フルブリッジインバータ２の出力にイグナイタＩＧを介して接続された放電ランプＬａとを備え、点灯前の平滑用コンデンサＣｆの電圧Ｖｃを平滑用コンデンサＣｆを含む放電ランプ系までの電圧が起動用の高電圧パルスを除き所定値以下に制限されるように制御する。』というものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、降圧チョッパ（チョッパ回路１０）とフルブリッジインバータ回路で構成され、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧をいずれも直流電圧で検出できるようにしたものがある（特許文献２）。
【０００４】
また、『少なくとも検出電圧値のばらつき及び検出電流値のばらつきの両方を簡単に補正でき、電力調整を能率よく行うことのできる放電ランプ点灯装置を提供する。』ことを目的とした技術として、『放電ランプ１４のランプ電流及びランプ電圧に応じて定常時に放電ランプに供給される電力を定電力制御する電力制御手段１１、１８と、電力制御手段のアナログ回路部に直流定電圧を供給する電源手段１９とを少なくとも備えている。この電源手段は、当該点灯装置の定常時における出力電力調整を行うための上述の直流定電圧の可変手段Ｒ７を有している』というものが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８７９９６号公報（要約）
【特許文献２】特開２００３−１７８８９６号公報（図１）
【特許文献３】特開平７−１３５０８６号公報（要約）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のダウンコンバータ１や、特許文献２に記載の降圧チョッパは、ランプ電力の調整を行うものである。これらの構成を用いない場合、交流電源周波数に同期してランプ電圧・電流が大きく変動する場合がある。この場合、ランプを定常時で定格出力となるようにする定電力制御が行いにくくなる。
【０００７】
例えば特許文献２に記載の降圧チョッパとフルブリッジインバータ回路で構成された回路では、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧はいずれも降圧チョッパ回路の出力電圧と同じ直流電圧となる。この直流電圧をさらに平滑化することで、制御回路では、ほぼフラットな直流電圧によりこれらの検出を行い、交流電源周波数の影響を受けずに電力制御を行うことができる。
しかし、これらの構成を用いない場合、上述のような直流電圧による検出ができないため、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧は矩形波となり、これを平滑化した場合でも、交流電源周波数の影響をうけて、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧が変動してしまう。
【０００８】
また、特許文献３に記載の技術では、電力調整を行うための可変抵抗を設けているが、調整のための手間を要する。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、第１の目的は、電流検出値に対する補正係数を求め、正確な電力演算に基づいて、定電力制御を行うことができる放電灯点灯装置を提供することである。
また、第２の目的は、ランプ電流や電圧が交流電源の周波数に同期して変動する場合でも、容易に定電力制御を行うことができる放電灯点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源回路からの出力を交流に変換するインバータと、負荷を接続する端子と、前記インバータの動作を制御する制御手段と、データを格納保持する記憶手段と、前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備え、前記記憶手段は、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算する値を格納しており、前記制御手段は、前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、前記記憶手段が格納している値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、その乗算結果を用いて定電力制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯に供給する電力の安定した定電力制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
【図２】交流電源１の周波数が異なるそれぞれの場合における電圧等の波形を示すものである。
【図３】交流電源１の周波数が異なる場合において、放電灯１４の電流や電圧の平均値が一致する時点を求める手順を説明するものである。
【図４】実施の形態５に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
【図５】実施の形態６に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
図１において、交流電源１から供給される交流電流は、整流回路２で直流電流に整流され、平滑コンデンサ３で平滑化される。
整流回路２が出力する直流電圧は、コイル４、ダイオード５、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）６からなる昇圧チョッパ回路によって電圧値を変換されて出力される。
ＦＥＴ７、８、及びコンデンサ９、１０は、ハーフブリッジインバータ回路を構成し、チョッパ回路が出力する直流電圧を交流電圧に変換して、放電灯１４などの負荷に交流電力を供給する。
【００１４】
コイル１３と始動回路１５は、放電灯１４に瞬間的に高い電圧を印加するイグナイタの役割を果たす。放電灯１４は、図示しない負荷端子に接続され、取り外しが可能となっている。
【００１５】
電流検出回路１６は、放電灯１４に流れる電流を検出して、制御回路に検出値を出力する。電圧検出回路１７は、放電灯１４に印加される電圧を検出して、制御回路に検出値を出力する。
制御回路１８は、ＦＥＴ７、８の動作を制御するとともに、放電灯１４の定電力制御を行う。なお、制御回路１８は、図示しないメモリ等の記憶装置を備えている。
【００１６】
なお、本実施の形態１における「直流電源回路」は、交流電源１、整流回路２、平滑コンデンサ３がこれに相当する。「直流電源回路」の構成は、この構成に限られるものではない。
【００１７】
制御回路１８は、マイコン、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の演算装置で構成される。また、動作を指示するプログラムを格納した記憶装置を適宜備えるものとする。
【００１８】
次に、放電灯１４の定電力制御について説明する。
放電灯点灯装置は、定常時の出力電力が定格値となるよう、コイル等の部品の特性バラツキに起因する出力電力のバラツキを調整して出荷される。これにより、放電灯１４の定常動作時は、出力電力が定格値となるように、制御回路１８によってＦＥＴ７、８の動作が制御される。
【００１９】
ただし、図１のような構成の場合、交流電源１の周波数に同期して、放電灯１４に流れる電流や印加電圧が変動する。そこで、定電力制御は、ある一定期間における電圧や電流の平均値が定格値となるように行われる。ある一定期間とは、交流電源１の１周期の定数倍に相当する時間である。
しかし、商用の交流電源は、地理的な場所によって周波数が異なる。例えば日本国内では、５０Ｈｚと６０Ｈｚの２種類の周波数が存在する。周波数が異なれば、１周期に相当する時間も当然に異なる。
したがって、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのいずれか一方の１周期を基準として平均値を求めると、もう一方の周波数における動作で求めた平均値とは異なる値が算出されてしまうという不都合がある。
【００２０】
こうした交流電源１の周波数の違いに起因する不都合を回避するための手法について、次の図２で説明する。
【００２１】
図２は、交流電源１の周波数が異なるそれぞれの場合における電圧等の波形を示すものである。図２（ａ）は周波数＝５０Ｈｚ、（ｂ）は周波数＝６０Ｈｚの場合である。
放電灯１４の定電力制御は、ある一定期間における電圧や電流の平均を求め、その平均値を定格値とするように行われる。ここでは、図２における０．００ｓ〜０．０５ｓの期間の平均値を求めることとして、以下の説明を行う。
【００２２】
図２における０．００ｓ〜０．０５ｓの期間における放電灯１４の出力電力は、この期間に放電灯１４に印加される交流電圧の周波数に依拠して定まる。図２では、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、（ａ）（ｂ）それぞれの場合における交流電源１の周波数の公倍数をとって、３００Ｈｚとする。
【００２３】
図２（ａ）の場合、０．００ｓ〜０．０５ｓの期間は、交流電源１の２．５周期に相当し、放電灯１４に印加される交流電圧の１５周期に相当する。
図２（ｂ）の場合、０．００ｓ〜０．０５ｓの期間は、交流電源１の３周期に相当し、放電灯１４に印加される交流電圧の１５周期に相当する。
即ち、０．０５ｓの時点において、放電灯１４に印加される交流電圧は、図２（ａ）（ｂ）いずれの場合でも１５周期分に相当している。この時点で放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めると、両者は一致する。
したがって、０．０５ｓ単位で放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めて定電力制御を行うことにより、交流電源１の周波数が異なっていても、同じ基準で定電力制御を行うことができるため、交流電源１の周波数に合わせて異なる処理を実装する必要がない。
【００２４】
このように、交流電源１の周波数によらず同じ基準で定電力制御を行うことができるのは、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、交流電源１の周波数の公倍数としていることによる。
【００２５】
即ち、図１の構成の下で、制御回路１８は、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、交流電源１の周波数の公倍数となるようにＦＥＴ７、８を駆動制御するので、交流電源１の周波数が設置環境によって異なっていても、容易に定電力制御を行うことができるのである。
【００２６】
なお、本実施の形態１において、ＦＥＴを用いることを図１で説明したが、これに限られるものではなく、任意のスイッチング素子を用いることができる。以下の実施の形態においても同様である。
【００２７】
また、交流電源１の周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）をどのように取得するかについては、これらの数値が既知である場合には、制御回路１８が備えるメモリ等の記憶装置にその数値を格納しておけばよい。また、整流回路２の前に、周波数検出回路を設けてもよい。
メモリ等の記憶装置は、制御回路１８自体が備えていてもよいし、別途設けて制御回路１８と接続するように構成してもよい。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、交流電源１の周波数の公倍数とすることを説明した。本実施の形態２では、その前提の下、いずれの時点を基準に放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めるかについて説明する。
【００２９】
実施の形態１では、図２における０．０５ｓの時点で、図２（ａ）（ｂ）ともに、放電灯１４に印加される交流電圧が１５周期分となり、この時点で放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めると、両者は一致することを説明した。
この（ａ）（ｂ）が一致する時点、即ち図２の場合における０．０５ｓの時点を求める手順について、次の図３を用いて説明する。
【００３０】
図３は、交流電源１の周波数が異なる場合において、放電灯１４の電流や電圧の平均値が一致する時点を求める手順を説明するものである。なお、各波形は図２と同じものを用いている。
【００３１】
（１）まず、図３（ａ）（ｂ）双方で、交流電源１の１周期に相当する時間を求める。
図３（ａ）の場合は、周波数＝５０Ｈｚであるので、１周期＝１／５０ｓ＝６／３００ｓである。
図３（ｂ）の場合は、周波数＝６０Ｈｚであるので、１周期＝１／６０ｓ＝５／３００ｓである。
【００３２】
（２）次に、ステップ（１）で求めた１周期に相当する時間の公倍数を求める。ここでは３０／３００ｓとなる。
（３）次に、ステップ（２）で求めた公倍数を２分の１にする。ここでは１５／３００ｓとなる。
【００３３】
（４）ステップ（３）で得られた１５／３００ｓの時点が、実施の形態１における０．０５ｓの時点に相当する。
【００３４】
以上のステップ（１）〜（４）のような手順で、放電灯１４の電流や電圧の平均値が一致する時点を求めることができる。なお、交流の周期性により、３０／３００ｓ、４５／３００ｓ、６０／３００ｓ、といった時点で平均値を求めても、同様に一致することは当然である。
【００３５】
以上のように、交流電源１の１周期に相当する時間の公倍数を求め、その２分の１に相当する期間で、放電灯１４の電流や電圧の平均値を求め、その平均値を用いて定電力制御を行うことにより、交流電源１の周波数が設置環境によって異なっていても、容易に定電力制御を行うことができるのである。
【００３６】
なお、定電力制御を行うに際し、放電灯１４に流れる電流や印加電圧を取得する場合には、電流検出回路１６や電圧検出回路１７を用いて各値を取得すればよい。
即ち、上述のステップ（１）〜（４）で求めた期間内において、制御回路１８は、電流検出回路１６や電圧検出回路１７を用いて各値を取得し、同期間内におけるその平均値を求めることができる。
【００３７】
実施の形態３．
実施の形態１〜２では、ある一定期間における放電灯１４の電流や電圧の平均値を求め、その平均値を用いて定電力制御を行うことを説明した。
一方、放電灯１４の異常検出に際しては、平均値ではなく瞬時値を用いる。これは、平均値を用いて異常検出を行うと、放電灯１４の電流や電圧が定常的に異常状態となっていなければ、異常であることを検出しないことによる。
したがって、制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御に関しては電流や電圧の平均値を用い、異常検出に関しては瞬時値を用いる。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、一定期間における放電灯１４の電流や電圧の平均値を用いて定電力制御を行うことを説明した。
本実施の形態４では、コイル等の部品の特性バラツキに起因する出力電力のバラツキを容易に補正することのできる手法について説明する。なお、放電灯点灯装置とその周辺構成は図１と同様であるため、説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態４では、以下のステップ（１）〜（４）のような手法で、放電灯１４の出力電力を調整する。以下、各ステップについて説明する。
【００４０】
（１）放電灯点灯装置の出荷前の段階で、放電灯１４を端子から取り外し、代わりに定電流負荷を接続し、負荷電流を一定にする。例えば７０Ｗインバータの場合、放電灯１４点灯時の定格電流０．８Ａを負荷電流とする。
この定電流負荷の定格電流値は、所定の入力端子より入力する、もしくはメモリ等の記憶装置に格納しておく、などの方法で、あらかじめ制御回路１８に与えておく。
【００４１】
（２）制御回路１８に所定の電気信号を与えて、今から電力調整を行うことを制御回路１８に伝える。制御回路１８は、その電気信号を受けて、以下に説明するような電力調整を実行するモードに移行する。
ここでいう電気信号とは、例えば制御回路１８が備える端子に所定の直流電圧を印加することなどをいう。
【００４２】
（３）制御回路１８は、ＦＥＴ７、８を駆動制御し、定電流負荷に電流を流す。次に、制御回路１８は、電流検出回路１６より負荷電流値を取得する。
このとき、部品特性のバラツキ等により、定電流負荷の定格電流値と、電流検出回路に１６より検出される電流値とに、差異が生じる。ここでは、定格電流値が０．８Ａであるのに対し、検出値は０．９Ａであるものとする。
【００４３】
（４）制御回路１８は、上記ステップ（３）で検出された検出値と定格電流値との比を求める。ここでは、０．８Ａ÷０．９Ａ≒０．８８９となる。
制御回路１８は、求めた値を補正係数として、メモリ等の記憶装置に格納する。
【００４４】
以上のステップ（１）〜（４）のような手法で、電力調整が完了した。放電灯点灯装置を出荷する際は、定電流負荷を取り外す。
放電灯１４を点灯して定電力制御を行う際は、上記ステップ（４）で求めた補正係数を用いて、以下のステップ（５）のような動作を行う。
【００４５】
（５）制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御を行う際に、放電灯１４の電流値を電流検出回路１６より取得し、放電灯１４の出力電力を求める。このとき、電流検出回路１６より取得する検出値には、部品特性のバラツキ等によるズレが生じている。
そこで、制御回路１８は、先のステップ（４）で記憶装置に格納した補正係数を読み込み、その値を検出値に乗算して、乗算後の値を用いて出力電力を求める。
例えば、検出値が０．９Ａである場合、電力演算に用いる電流値は、０．９Ａ×０．８８９＝０．８Ａとなる。
これにより、部品特性のバラツキによらず、正確な電力演算が可能となり、定電力制御の精度が向上する。
【００４６】
以上のように、本実施の形態４によれば、定電流負荷を接続して取得した負荷電流値を用いて補正係数を求め、その補正係数を用いて定電力制御を行うので、部品特性のバラツキによらず、正確な電力演算が可能である。
また、特許文献１に記載のように、可変抵抗を調整することにより電力調整を行う必要がなく、簡易な手順で調整が可能である。
【００４７】
実施の形態５．
実施の形態４では、放電灯点灯装置の出荷前に電力調整を行い、補正係数を記憶装置に格納しておいて、放電灯１４の定電力制御を行う際には、その補正係数を用いて正確な電力演算を行う手法を説明した。
本実施の形態５では、放電灯点灯装置の出荷後の任意の時点で電力調整を行うことのできる構成について説明する。
【００４８】
図４は、本実施の形態５に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
図４において、放電灯１４を接続する端子と並列に定電流負荷２０を接続し、放電灯１４と定電流負荷２０のいずれに電力を供給するかを切り替えるためのスイッチ１９を新たに設けた。このスイッチ１９は、制御回路１８の指示により切替動作を行う。
その他の構成は図１と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
次に、図４の構成の動作について説明する。なお、放電灯点灯装置の出荷前に電力調整を行うか否かは、いずれでもよい。
【００５０】
（１）制御回路１８に所定の電気信号を与えて、今から電力調整を行うことを制御回路１８に伝える。制御回路１８は、その電気信号を受けて、以下に説明するような電力調整を実行するモードに移行する。
このとき、制御回路１８は、スイッチ１９を定電流負荷２０の側に切り替えておく。
【００５１】
（２）実施の形態４で説明したステップ（３）〜（４）のような手法により、補正係数を求め、記憶装置に格納する。既に格納されている補正係数がある場合は、最新の値で上書きする。
放電灯１４を点灯して定電力制御を行う際は、上記ステップ（４）で求めた補正係数を用いて、以下のステップ（３）のような動作を行う。
【００５２】
（３）制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御を行う際には、スイッチ１９を放電灯１４の側に切り替えるとともに、実施の形態４のステップ（５）で説明したような手法により、補正係数を用いた定電力制御を行う。
【００５３】
以上、本実施の形態５で説明したような構成と手法によれば、放電灯点灯装置の出荷後の任意の時点で、放電灯１４の電力調整を行うことができる。
例えば、部品の経年劣化や使用環境の変化等によって出力電力の特性が変化した場合でも、即座かつ容易な手順で電力調整が可能であるので、常時正確な定電力制御を行うことができる。
【００５４】
実施の形態６．
以上の実施の形態１〜５において、放電灯１４の寿命などにより、半波放電現象（放電灯に流れる電流が正負非対称となる現象）が発生し、上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧が不均衡となり、各素子の許容電圧を超えた電圧が印加されて素子が破壊される場合がある。
本発明の実施の形態６では、このような電圧不均衡が生じる場合に、ハーフブリッジインバータ回路のＦＥＴ７〜８、およびコンデンサ９〜１０を保護することのできる構成と制御動作について説明する。
【００５５】
図５は、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
本実施の形態６に係る放電灯点灯装置は、昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出する直流出力電圧検出回路２１と、下側のコンデンサ１０の電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路２２とを備えている。直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２は、それぞれ制御回路１８に検出値を出力する。
その他の構成は実施の形態１で説明した図１と同様であるため、説明を省略する。
なお、図１の構成において、昇圧チョッパ回路の出力電圧を制御するために直流出力電圧検出回路を既に備えている場合には、これを直流出力電圧検出回路２１として用いてもよい。
【００５６】
以上、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置の構成について説明した。
次に、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置の動作について説明する。
制御回路１８は、放電灯の点灯を開始する際、例えば以下のステップ（１）〜（３）のような動作を行う。
【００５７】
（１）制御回路１８は、点灯動作開始時の所定期間（以下、第１期間と呼ぶ）は、上側のスイッチング素子であるＦＥＴ７を高周波でオン・オフ動作し、下側のスイッチング素子であるＦＥＴ８はオフにしておく。
（２）次に、制御回路１８は、第１期間が終了した後の所定期間（以下、第２期間と呼ぶ）、下側のスイッチング素子であるＦＥＴ８を高周波でオン・オフ動作し、上側のスイッチング素子であるＦＥＴ７はオフにしておく。
（３）制御回路１８は、以後上記（１）〜（２）の動作を、低周波で交互に切り替える。また、始動回路１５を用いて高電圧の始動パルスをその低周波の半周期毎に１回以上発生させる。
【００５８】
上記ステップ（１）の第１期間においてのみ放電灯１４へ電流が流れた場合、上側のコンデンサ９に印加される電圧は低くなり、下側のコンデンサ１０に印加される電圧は高くなる。
この状態の下で、上記ステップ（２）の第２期間において放電灯１４へ電流が流れると、下側のコンデンサ１０の電圧が高い状態でさらに電流が流れることになり、下側のスイッチング素子８が過電流または過電圧により破壊される可能性がある。
また、例えば上記ステップ（１）の第１期間においてのみ放電灯１４へ電流が流れる状態が継続した場合、下側のコンデンサ１０に印加される電圧がコンデンサ１０の許容電圧を超えてしまい、コンデンサ１０が破壊される可能性がある。
【００５９】
上述のようなコンデンサやＦＥＴの破壊を防止するために、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置では、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２を備え、制御回路１８がその検出値を監視し、各素子を過電流または過電圧から保護することとした。以下、その保護動作について説明する。
【００６０】
（１）コンデンサ１０の保護
制御回路１８は、コンデンサ電圧検出回路２２の検出値を監視し、検出結果が下側のコンデンサ１０の許容電圧を超えた際には、放電灯１４の点灯動作を停止する。
【００６１】
（２）コンデンサ９の保護
図５の構成では、コンデンサ９に印加される電圧を直接検出する回路等は備えていないが、直流出力電圧検出回路２１の検出結果からコンデンサ電圧検出回路２２の検出結果を減算することで、コンデンサ９に印加される電圧を検出することと等価な動作を行うことができる。
制御回路１８は、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２の検出値を監視し、上記の減算結果が上側のコンデンサ９の許容電圧を超えた際には、放電灯１４の点灯動作を停止する。
【００６２】
上記（１）〜（２）は、直接的にはコンデンサ９〜１０を過電圧から保護するためのものであるが、その結果として回路の電圧や電流の状態が安定し、もってスイッチング素子を過電流から保護する効果を発揮することもできる。
【００６３】
制御回路１８が上記（１）〜（２）のような保護動作を行った後に、上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧不均衡が改善された場合は、制御回路１８は放電灯１４の点灯動作を再開するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記（１）〜（２）のような保護動作の結果による放電灯１４の点灯動作の停止と、その後に上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧不均衡が改善されたことによる点灯動作の再開が、所定回数繰り返された場合には、回路状態が不安定であるものとして、以後制御回路１８は点灯動作の再開を実施しないようにしてもよい。
【００６５】
本実施の形態６に係る放電灯点灯装置では、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２を備え、その検出値を監視することを説明したが、実施の形態５の図４の構成において直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２を備えておき、同様に検出値を監視して各素子を保護する動作を行うように構成してもよい。
【００６６】
なお、本実施の形態６における「コンデンサ電圧検出手段」は、コンデンサ９〜１０に印加される電圧を検出する回路がこれに相当する。
即ち、コンデンサ１０に印加される電圧の検出に関しては、コンデンサ電圧検出回路２２がこれに相当し、コンデンサ９に印加される電圧の検出に関しては、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２がこれに相当する。
これらは、図５の回路構成の下で成り立つものであり、回路構成が異なれば、コンデンサ電圧検出手段の構成も必要に応じて適宜適切なものに変更する。
【００６７】
以上のように、本実施の形態６で説明したような構成と手法によれば、上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧が不均衡となった場合に、ハーフブリッジインバータ回路のＦＥＴ７、８ならびにコンデンサ９、１０を過電流や過電圧から保護することができる。
【００６８】
なお、コンデンサ９、１０の電圧不均衡が発生した場合は、スイッチング素子７、８の高周波オン・オフ期間（低周波の期間も含む）を変更することで、コンデンサ９、１０の電圧不均衡を改善してもよい。さらには、上述の点灯動作を停止する手法と組み合わせて用いてもよい。
【００６９】
放電灯１４の点灯時やコンデンサ９、１０の寿命により、コンデンサ９、１０の電圧不均衡が発生した場合においても、本実施の形態６で説明した手法は有効である。
【００７０】
以上説明した実施の形態１〜６は、任意に組み合わせて用いることができることを付言しておく。
また、定電力制御を行う際のＦＥＴ７、８の駆動制御は、適宜周知の手法等を用いて行うことができる。
【００７１】
実施の形態７．
以上の実施の形態１〜６で説明した放電灯点灯装置を照明器具に組み込むことで、照明器具の定電力制御等を効果的に行うことのできる照明器具が得られる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 交流電源、２ 整流回路、３ 平滑コンデンサ、４ コイル、５ ダイオード、６〜８ ＦＥＴ、９〜１０ コンデンサ、１３ コイル、１４ 放電灯、１５ 始動回路、１６ 電流検出回路、１７ 電圧検出回路、１８ 制御回路、１９ スイッチ、２０ 定電流負荷、２１ 直流出力電圧検出回路、２２ コンデンサ電圧検出回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置、および放電灯点灯装置の負荷電力調整方法、並びにこれらを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、『ＨＩＤランプの点灯装置において低耐圧のスイッチング素子を使用可能とし、小型化を可能とする。』ことを目的とした技術として、『直流電源Ｅと、放電ランプＬａの電力制御を行うダウンコンバータ１と、ダウンコンバータ１の出力を平滑する平滑用コンデンサＣｆと、ダウンコンバータ１の出力を矩形波電流に変換するフルブリッジインバータ２と、始動用の高電圧パルスを発生させるイグナイタＩＧと、フルブリッジインバータ２の出力にイグナイタＩＧを介して接続された放電ランプＬａとを備え、点灯前の平滑用コンデンサＣｆの電圧Ｖｃを平滑用コンデンサＣｆを含む放電ランプ系までの電圧が起動用の高電圧パルスを除き所定値以下に制限されるように制御する。』というものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、降圧チョッパ（チョッパ回路１０）とフルブリッジインバータ回路で構成され、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧をいずれも直流電圧で検出できるようにしたものがある（特許文献２）。
【０００４】
また、『少なくとも検出電圧値のばらつき及び検出電流値のばらつきの両方を簡単に補正でき、電力調整を能率よく行うことのできる放電ランプ点灯装置を提供する。』ことを目的とした技術として、『放電ランプ１４のランプ電流及びランプ電圧に応じて定常時に放電ランプに供給される電力を定電力制御する電力制御手段１１、１８と、電力制御手段のアナログ回路部に直流定電圧を供給する電源手段１９とを少なくとも備えている。この電源手段は、当該点灯装置の定常時における出力電力調整を行うための上述の直流定電圧の可変手段Ｒ７を有している』というものが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８７９９６号公報（要約）
【特許文献２】特開２００３−１７８８９６号公報（図１）
【特許文献３】特開平７−１３５０８６号公報（要約）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のダウンコンバータ１や、特許文献２に記載の降圧チョッパは、ランプ電力の調整を行うものである。これらの構成を用いない場合、交流電源周波数に同期してランプ電圧・電流が大きく変動する場合がある。この場合、ランプを定常時で定格出力となるようにする定電力制御が行いにくくなる。
【０００７】
例えば特許文献２に記載の降圧チョッパとフルブリッジインバータ回路で構成された回路では、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧はいずれも降圧チョッパ回路の出力電圧と同じ直流電圧となる。この直流電圧をさらに平滑化することで、制御回路では、ほぼフラットな直流電圧によりこれらの検出を行い、交流電源周波数の影響を受けずに電力制御を行うことができる。
しかし、これらの構成を用いない場合、上述のような直流電圧による検出ができないため、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧は矩形波となり、これを平滑化した場合でも、交流電源周波数の影響をうけて、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧が変動してしまう。
【０００８】
また、特許文献３に記載の技術では、電力調整を行うための可変抵抗を設けているが、調整のための手間を要する。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、第１の目的は、電流検出値に対する補正係数を求め、正確な電力演算に基づいて、定電力制御を行うことができる放電灯点灯装置を提供することである。
また、第２の目的は、ランプ電流や電圧が交流電源の周波数に同期して変動する場合でも、容易に定電力制御を行うことができる放電灯点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源回路からの出力を交流に変換するインバータと、負荷を接続する端子と、前記インバータの動作を制御する制御手段と、データを格納保持する記憶手段と、前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備え、前記記憶手段は、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算する値を格納しており、前記制御手段は、前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、前記記憶手段が格納している値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、その乗算結果を用いて定電力制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯に供給する電力の安定した定電力制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
【図２】交流電源１の周波数が異なるそれぞれの場合における電圧等の波形を示すものである。
【図３】交流電源１の周波数が異なる場合において、放電灯１４の電流や電圧の平均値が一致する時点を求める手順を説明するものである。
【図４】実施の形態５に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
【図５】実施の形態６に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
図１において、交流電源１から供給される交流電流は、整流回路２で直流電流に整流され、平滑コンデンサ３で平滑化される。
整流回路２が出力する直流電圧は、コイル４、ダイオード５、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）６からなる昇圧チョッパ回路によって電圧値を変換されて出力される。
ＦＥＴ７、８、及びコンデンサ９、１０は、ハーフブリッジインバータ回路を構成し、チョッパ回路が出力する直流電圧を交流電圧に変換して、放電灯１４などの負荷に交流電力を供給する。
【００１４】
コイル１３と始動回路１５は、放電灯１４に瞬間的に高い電圧を印加するイグナイタの役割を果たす。放電灯１４は、図示しない負荷端子に接続され、取り外しが可能となっている。
【００１５】
電流検出回路１６は、放電灯１４に流れる電流を検出して、制御回路に検出値を出力する。電圧検出回路１７は、放電灯１４に印加される電圧を検出して、制御回路に検出値を出力する。
制御回路１８は、ＦＥＴ７、８の動作を制御するとともに、放電灯１４の定電力制御を行う。なお、制御回路１８は、図示しないメモリ等の記憶装置を備えている。
【００１６】
なお、本実施の形態１における「直流電源回路」は、交流電源１、整流回路２、平滑コンデンサ３がこれに相当する。「直流電源回路」の構成は、この構成に限られるものではない。
【００１７】
制御回路１８は、マイコン、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の演算装置で構成される。また、動作を指示するプログラムを格納した記憶装置を適宜備えるものとする。
【００１８】
次に、放電灯１４の定電力制御について説明する。
放電灯点灯装置は、定常時の出力電力が定格値となるよう、コイル等の部品の特性バラツキに起因する出力電力のバラツキを調整して出荷される。これにより、放電灯１４の定常動作時は、出力電力が定格値となるように、制御回路１８によってＦＥＴ７、８の動作が制御される。
【００１９】
ただし、図１のような構成の場合、交流電源１の周波数に同期して、放電灯１４に流れる電流や印加電圧が変動する。そこで、定電力制御は、ある一定期間における電圧や電流の平均値が定格値となるように行われる。ある一定期間とは、交流電源１の１周期の定数倍に相当する時間である。
しかし、商用の交流電源は、地理的な場所によって周波数が異なる。例えば日本国内では、５０Ｈｚと６０Ｈｚの２種類の周波数が存在する。周波数が異なれば、１周期に相当する時間も当然に異なる。
したがって、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのいずれか一方の１周期を基準として平均値を求めると、もう一方の周波数における動作で求めた平均値とは異なる値が算出されてしまうという不都合がある。
【００２０】
こうした交流電源１の周波数の違いに起因する不都合を回避するための手法について、次の図２で説明する。
【００２１】
図２は、交流電源１の周波数が異なるそれぞれの場合における電圧等の波形を示すものである。図２（ａ）は周波数＝５０Ｈｚ、（ｂ）は周波数＝６０Ｈｚの場合である。
放電灯１４の定電力制御は、ある一定期間における電圧や電流の平均を求め、その平均値を定格値とするように行われる。ここでは、図２における０．００ｓ〜０．０５ｓの期間の平均値を求めることとして、以下の説明を行う。
【００２２】
図２における０．００ｓ〜０．０５ｓの期間における放電灯１４の出力電力は、この期間に放電灯１４に印加される交流電圧の周波数に依拠して定まる。図２では、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、（ａ）（ｂ）それぞれの場合における交流電源１の周波数の公倍数をとって、３００Ｈｚとする。
【００２３】
図２（ａ）の場合、０．００ｓ〜０．０５ｓの期間は、交流電源１の２．５周期に相当し、放電灯１４に印加される交流電圧の１５周期に相当する。
図２（ｂ）の場合、０．００ｓ〜０．０５ｓの期間は、交流電源１の３周期に相当し、放電灯１４に印加される交流電圧の１５周期に相当する。
即ち、０．０５ｓの時点において、放電灯１４に印加される交流電圧は、図２（ａ）（ｂ）いずれの場合でも１５周期分に相当している。この時点で放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めると、両者は一致する。
したがって、０．０５ｓ単位で放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めて定電力制御を行うことにより、交流電源１の周波数が異なっていても、同じ基準で定電力制御を行うことができるため、交流電源１の周波数に合わせて異なる処理を実装する必要がない。
【００２４】
このように、交流電源１の周波数によらず同じ基準で定電力制御を行うことができるのは、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、交流電源１の周波数の公倍数としていることによる。
【００２５】
即ち、図１の構成の下で、制御回路１８は、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、交流電源１の周波数の公倍数となるようにＦＥＴ７、８を駆動制御するので、交流電源１の周波数が設置環境によって異なっていても、容易に定電力制御を行うことができるのである。
【００２６】
なお、本実施の形態１において、ＦＥＴを用いることを図１で説明したが、これに限られるものではなく、任意のスイッチング素子を用いることができる。以下の実施の形態においても同様である。
【００２７】
また、交流電源１の周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）をどのように取得するかについては、これらの数値が既知である場合には、制御回路１８が備えるメモリ等の記憶装置にその数値を格納しておけばよい。また、整流回路２の前に、周波数検出回路を設けてもよい。
メモリ等の記憶装置は、制御回路１８自体が備えていてもよいし、別途設けて制御回路１８と接続するように構成してもよい。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、放電灯１４に印加される交流電圧の周波数を、交流電源１の周波数の公倍数とすることを説明した。本実施の形態２では、その前提の下、いずれの時点を基準に放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めるかについて説明する。
【００２９】
実施の形態１では、図２における０．０５ｓの時点で、図２（ａ）（ｂ）ともに、放電灯１４に印加される交流電圧が１５周期分となり、この時点で放電灯１４の電流や電圧の平均値を求めると、両者は一致することを説明した。
この（ａ）（ｂ）が一致する時点、即ち図２の場合における０．０５ｓの時点を求める手順について、次の図３を用いて説明する。
【００３０】
図３は、交流電源１の周波数が異なる場合において、放電灯１４の電流や電圧の平均値が一致する時点を求める手順を説明するものである。なお、各波形は図２と同じものを用いている。
【００３１】
（１）まず、図３（ａ）（ｂ）双方で、交流電源１の１周期に相当する時間を求める。
図３（ａ）の場合は、周波数＝５０Ｈｚであるので、１周期＝１／５０ｓ＝６／３００ｓである。
図３（ｂ）の場合は、周波数＝６０Ｈｚであるので、１周期＝１／６０ｓ＝５／３００ｓである。
【００３２】
（２）次に、ステップ（１）で求めた１周期に相当する時間の公倍数を求める。ここでは３０／３００ｓとなる。
（３）次に、ステップ（２）で求めた公倍数を２分の１にする。ここでは１５／３００ｓとなる。
【００３３】
（４）ステップ（３）で得られた１５／３００ｓの時点が、実施の形態１における０．０５ｓの時点に相当する。
【００３４】
以上のステップ（１）〜（４）のような手順で、放電灯１４の電流や電圧の平均値が一致する時点を求めることができる。なお、交流の周期性により、３０／３００ｓ、４５／３００ｓ、６０／３００ｓ、といった時点で平均値を求めても、同様に一致することは当然である。
【００３５】
以上のように、交流電源１の１周期に相当する時間の公倍数を求め、その２分の１に相当する期間で、放電灯１４の電流や電圧の平均値を求め、その平均値を用いて定電力制御を行うことにより、交流電源１の周波数が設置環境によって異なっていても、容易に定電力制御を行うことができるのである。
【００３６】
なお、定電力制御を行うに際し、放電灯１４に流れる電流や印加電圧を取得する場合には、電流検出回路１６や電圧検出回路１７を用いて各値を取得すればよい。
即ち、上述のステップ（１）〜（４）で求めた期間内において、制御回路１８は、電流検出回路１６や電圧検出回路１７を用いて各値を取得し、同期間内におけるその平均値を求めることができる。
【００３７】
実施の形態３．
実施の形態１〜２では、ある一定期間における放電灯１４の電流や電圧の平均値を求め、その平均値を用いて定電力制御を行うことを説明した。
一方、放電灯１４の異常検出に際しては、平均値ではなく瞬時値を用いる。これは、平均値を用いて異常検出を行うと、放電灯１４の電流や電圧が定常的に異常状態となっていなければ、異常であることを検出しないことによる。
したがって、制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御に関しては電流や電圧の平均値を用い、異常検出に関しては瞬時値を用いる。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、一定期間における放電灯１４の電流や電圧の平均値を用いて定電力制御を行うことを説明した。
本実施の形態４では、コイル等の部品の特性バラツキに起因する出力電力のバラツキを容易に補正することのできる手法について説明する。なお、放電灯点灯装置とその周辺構成は図１と同様であるため、説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態４では、以下のステップ（１）〜（４）のような手法で、放電灯１４の出力電力を調整する。以下、各ステップについて説明する。
【００４０】
（１）放電灯点灯装置の出荷前の段階で、放電灯１４を端子から取り外し、代わりに定電流負荷を接続し、負荷電流を一定にする。例えば７０Ｗインバータの場合、放電灯１４点灯時の定格電流０．８Ａを負荷電流とする。
この定電流負荷の定格電流値は、所定の入力端子より入力する、もしくはメモリ等の記憶装置に格納しておく、などの方法で、あらかじめ制御回路１８に与えておく。
【００４１】
（２）制御回路１８に所定の電気信号を与えて、今から電力調整を行うことを制御回路１８に伝える。制御回路１８は、その電気信号を受けて、以下に説明するような電力調整を実行するモードに移行する。
ここでいう電気信号とは、例えば制御回路１８が備える端子に所定の直流電圧を印加することなどをいう。
【００４２】
（３）制御回路１８は、ＦＥＴ７、８を駆動制御し、定電流負荷に電流を流す。次に、制御回路１８は、電流検出回路１６より負荷電流値を取得する。
このとき、部品特性のバラツキ等により、定電流負荷の定格電流値と、電流検出回路に１６より検出される電流値とに、差異が生じる。ここでは、定格電流値が０．８Ａであるのに対し、検出値は０．９Ａであるものとする。
【００４３】
（４）制御回路１８は、上記ステップ（３）で検出された検出値と定格電流値との比を求める。ここでは、０．８Ａ÷０．９Ａ≒０．８８９となる。
制御回路１８は、求めた値を補正係数として、メモリ等の記憶装置に格納する。
【００４４】
以上のステップ（１）〜（４）のような手法で、電力調整が完了した。放電灯点灯装置を出荷する際は、定電流負荷を取り外す。
放電灯１４を点灯して定電力制御を行う際は、上記ステップ（４）で求めた補正係数を用いて、以下のステップ（５）のような動作を行う。
【００４５】
（５）制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御を行う際に、放電灯１４の電流値を電流検出回路１６より取得し、放電灯１４の出力電力を求める。このとき、電流検出回路１６より取得する検出値には、部品特性のバラツキ等によるズレが生じている。
そこで、制御回路１８は、先のステップ（４）で記憶装置に格納した補正係数を読み込み、その値を検出値に乗算して、乗算後の値を用いて出力電力を求める。
例えば、検出値が０．９Ａである場合、電力演算に用いる電流値は、０．９Ａ×０．８８９＝０．８Ａとなる。
これにより、部品特性のバラツキによらず、正確な電力演算が可能となり、定電力制御の精度が向上する。
【００４６】
以上のように、本実施の形態４によれば、定電流負荷を接続して取得した負荷電流値を用いて補正係数を求め、その補正係数を用いて定電力制御を行うので、部品特性のバラツキによらず、正確な電力演算が可能である。
また、特許文献１に記載のように、可変抵抗を調整することにより電力調整を行う必要がなく、簡易な手順で調整が可能である。
【００４７】
実施の形態５．
実施の形態４では、放電灯点灯装置の出荷前に電力調整を行い、補正係数を記憶装置に格納しておいて、放電灯１４の定電力制御を行う際には、その補正係数を用いて正確な電力演算を行う手法を説明した。
本実施の形態５では、放電灯点灯装置の出荷後の任意の時点で電力調整を行うことのできる構成について説明する。
【００４８】
図４は、本実施の形態５に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
図４において、放電灯１４を接続する端子と並列に定電流負荷２０を接続し、放電灯１４と定電流負荷２０のいずれに電力を供給するかを切り替えるためのスイッチ１９を新たに設けた。このスイッチ１９は、制御回路１８の指示により切替動作を行う。
その他の構成は図１と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
次に、図４の構成の動作について説明する。なお、放電灯点灯装置の出荷前に電力調整を行うか否かは、いずれでもよい。
【００５０】
（１）制御回路１８に所定の電気信号を与えて、今から電力調整を行うことを制御回路１８に伝える。制御回路１８は、その電気信号を受けて、以下に説明するような電力調整を実行するモードに移行する。
このとき、制御回路１８は、スイッチ１９を定電流負荷２０の側に切り替えておく。
【００５１】
（２）実施の形態４で説明したステップ（３）〜（４）のような手法により、補正係数を求め、記憶装置に格納する。既に格納されている補正係数がある場合は、最新の値で上書きする。
放電灯１４を点灯して定電力制御を行う際は、上記ステップ（４）で求めた補正係数を用いて、以下のステップ（３）のような動作を行う。
【００５２】
（３）制御回路１８は、放電灯１４の定電力制御を行う際には、スイッチ１９を放電灯１４の側に切り替えるとともに、実施の形態４のステップ（５）で説明したような手法により、補正係数を用いた定電力制御を行う。
【００５３】
以上、本実施の形態５で説明したような構成と手法によれば、放電灯点灯装置の出荷後の任意の時点で、放電灯１４の電力調整を行うことができる。
例えば、部品の経年劣化や使用環境の変化等によって出力電力の特性が変化した場合でも、即座かつ容易な手順で電力調整が可能であるので、常時正確な定電力制御を行うことができる。
【００５４】
実施の形態６．
以上の実施の形態１〜５において、放電灯１４の寿命などにより、半波放電現象（放電灯に流れる電流が正負非対称となる現象）が発生し、上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧が不均衡となり、各素子の許容電圧を超えた電圧が印加されて素子が破壊される場合がある。
本発明の実施の形態６では、このような電圧不均衡が生じる場合に、ハーフブリッジインバータ回路のＦＥＴ７〜８、およびコンデンサ９〜１０を保護することのできる構成と制御動作について説明する。
【００５５】
図５は、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
本実施の形態６に係る放電灯点灯装置は、昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出する直流出力電圧検出回路２１と、下側のコンデンサ１０の電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路２２とを備えている。直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２は、それぞれ制御回路１８に検出値を出力する。
その他の構成は実施の形態１で説明した図１と同様であるため、説明を省略する。
なお、図１の構成において、昇圧チョッパ回路の出力電圧を制御するために直流出力電圧検出回路を既に備えている場合には、これを直流出力電圧検出回路２１として用いてもよい。
【００５６】
以上、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置の構成について説明した。
次に、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置の動作について説明する。
制御回路１８は、放電灯の点灯を開始する際、例えば以下のステップ（１）〜（３）のような動作を行う。
【００５７】
（１）制御回路１８は、点灯動作開始時の所定期間（以下、第１期間と呼ぶ）は、上側のスイッチング素子であるＦＥＴ７を高周波でオン・オフ動作し、下側のスイッチング素子であるＦＥＴ８はオフにしておく。
（２）次に、制御回路１８は、第１期間が終了した後の所定期間（以下、第２期間と呼ぶ）、下側のスイッチング素子であるＦＥＴ８を高周波でオン・オフ動作し、上側のスイッチング素子であるＦＥＴ７はオフにしておく。
（３）制御回路１８は、以後上記（１）〜（２）の動作を、低周波で交互に切り替える。また、始動回路１５を用いて高電圧の始動パルスをその低周波の半周期毎に１回以上発生させる。
【００５８】
上記ステップ（１）の第１期間においてのみ放電灯１４へ電流が流れた場合、上側のコンデンサ９に印加される電圧は低くなり、下側のコンデンサ１０に印加される電圧は高くなる。
この状態の下で、上記ステップ（２）の第２期間において放電灯１４へ電流が流れると、下側のコンデンサ１０の電圧が高い状態でさらに電流が流れることになり、下側のスイッチング素子８が過電流または過電圧により破壊される可能性がある。
また、例えば上記ステップ（１）の第１期間においてのみ放電灯１４へ電流が流れる状態が継続した場合、下側のコンデンサ１０に印加される電圧がコンデンサ１０の許容電圧を超えてしまい、コンデンサ１０が破壊される可能性がある。
【００５９】
上述のようなコンデンサやＦＥＴの破壊を防止するために、本実施の形態６に係る放電灯点灯装置では、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２を備え、制御回路１８がその検出値を監視し、各素子を過電流または過電圧から保護することとした。以下、その保護動作について説明する。
【００６０】
（１）コンデンサ１０の保護
制御回路１８は、コンデンサ電圧検出回路２２の検出値を監視し、検出結果が下側のコンデンサ１０の許容電圧を超えた際には、放電灯１４の点灯動作を停止する。
【００６１】
（２）コンデンサ９の保護
図５の構成では、コンデンサ９に印加される電圧を直接検出する回路等は備えていないが、直流出力電圧検出回路２１の検出結果からコンデンサ電圧検出回路２２の検出結果を減算することで、コンデンサ９に印加される電圧を検出することと等価な動作を行うことができる。
制御回路１８は、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２の検出値を監視し、上記の減算結果が上側のコンデンサ９の許容電圧を超えた際には、放電灯１４の点灯動作を停止する。
【００６２】
上記（１）〜（２）は、直接的にはコンデンサ９〜１０を過電圧から保護するためのものであるが、その結果として回路の電圧や電流の状態が安定し、もってスイッチング素子を過電流から保護する効果を発揮することもできる。
【００６３】
制御回路１８が上記（１）〜（２）のような保護動作を行った後に、上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧不均衡が改善された場合は、制御回路１８は放電灯１４の点灯動作を再開するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記（１）〜（２）のような保護動作の結果による放電灯１４の点灯動作の停止と、その後に上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧不均衡が改善されたことによる点灯動作の再開が、所定回数繰り返された場合には、回路状態が不安定であるものとして、以後制御回路１８は点灯動作の再開を実施しないようにしてもよい。
【００６５】
本実施の形態６に係る放電灯点灯装置では、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２を備え、その検出値を監視することを説明したが、実施の形態５の図４の構成において直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２を備えておき、同様に検出値を監視して各素子を保護する動作を行うように構成してもよい。
【００６６】
なお、本実施の形態６における「コンデンサ電圧検出手段」は、コンデンサ９〜１０に印加される電圧を検出する回路がこれに相当する。
即ち、コンデンサ１０に印加される電圧の検出に関しては、コンデンサ電圧検出回路２２がこれに相当し、コンデンサ９に印加される電圧の検出に関しては、直流出力電圧検出回路２１とコンデンサ電圧検出回路２２がこれに相当する。
これらは、図５の回路構成の下で成り立つものであり、回路構成が異なれば、コンデンサ電圧検出手段の構成も必要に応じて適宜適切なものに変更する。
【００６７】
以上のように、本実施の形態６で説明したような構成と手法によれば、上側のコンデンサ９と下側のコンデンサ１０の電圧が不均衡となった場合に、ハーフブリッジインバータ回路のＦＥＴ７、８ならびにコンデンサ９、１０を過電流や過電圧から保護することができる。
【００６８】
なお、コンデンサ９、１０の電圧不均衡が発生した場合は、スイッチング素子７、８の高周波オン・オフ期間（低周波の期間も含む）を変更することで、コンデンサ９、１０の電圧不均衡を改善してもよい。さらには、上述の点灯動作を停止する手法と組み合わせて用いてもよい。
【００６９】
放電灯１４の点灯時やコンデンサ９、１０の寿命により、コンデンサ９、１０の電圧不均衡が発生した場合においても、本実施の形態６で説明した手法は有効である。
【００７０】
以上説明した実施の形態１〜６は、任意に組み合わせて用いることができることを付言しておく。
また、定電力制御を行う際のＦＥＴ７、８の駆動制御は、適宜周知の手法等を用いて行うことができる。
【００７１】
実施の形態７．
以上の実施の形態１〜６で説明した放電灯点灯装置を照明器具に組み込むことで、照明器具の定電力制御等を効果的に行うことのできる照明器具が得られる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 交流電源、２ 整流回路、３ 平滑コンデンサ、４ コイル、５ ダイオード、６〜８ ＦＥＴ、９〜１０ コンデンサ、１３ コイル、１４ 放電灯、１５ 始動回路、１６ 電流検出回路、１７ 電圧検出回路、１８ 制御回路、１９ スイッチ、２０ 定電流負荷、２１ 直流出力電圧検出回路、２２ コンデンサ電圧検出回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源回路からの出力を交流に変換するインバータと、
負荷を接続する端子と、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
データを格納保持する記憶手段と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備え、
前記記憶手段は、
前記電流検出手段が検出した電流値に乗算する値を格納しており、
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記記憶手段が格納している値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、
その乗算結果を用いて定電力制御を行う
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
所定の電気信号を受け取った際には、
前記端子に接続された負荷の定格電流と、前記電流検出手段が検出した電流値との比を求め、その比の値を前記記憶手段に格納する
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記端子と並列に接続された第２端子と、
前記端子と前記第２端子のいずれを使用するかを切り替えるスイッチと、
を備え、
前記制御手段は、
前記スイッチの切替動作を制御し、
前記第２端子を使用する際には、
前記第２端子に接続された負荷の定格電流と、前記電流検出手段が検出した電流値との比を求め、その比の値を前記記憶手段に格納し、
前記端子を使用する際には、
前記記憶手段が格納している値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、その乗算結果を用いて前記負荷の定電力制御を行う
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。
【請求項４】
直流電源回路からの出力を交流に変換するインバータと、
負荷を接続する端子と、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
データを格納保持する記憶手段と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備える放電灯点灯装置の負荷電力調整を行う方法であって、
前記端子に定電流負荷を接続し、
その定電流負荷の定格電流と、前記電流検出手段が検出した電流値との比を求め、
その比の値を前記記憶手段に格納しておき、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記記憶手段に格納した比の値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、
その乗算結果を用いて定電力制御を行う
ことを特徴とする放電灯点灯装置の負荷電力調整方法。
【請求項５】
設置環境によって周波数が異なる商用電源に接続する放電灯点灯装置であって、
前記商用電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換し、該整流回路と共に前記直流電源回路を構成する昇圧チョッパ回路と、
を備え、
前記インバータは、前記昇圧チョッパ回路からの電圧を交流に変換し、
前記制御手段は、
前記負荷に印加する交流電圧の周波数を、
前記商用電源の各周波数の公倍数となるように制御する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記商用電源の各異なる周波数における１周期に相当する時間の公倍数をとり、
その公倍数に相当する時間の２分の１の時間内に前記負荷に印加される電圧値を前記電圧検出手段により取得して同時間内における平均値を求め、
その平均値を用いて前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記商用電源の各異なる周波数における１周期に相当する時間の公倍数をとり、
その公倍数に相当する時間の２分の１の時間内に前記負荷に流れる電流値を前記電流検出手段により取得して同時間内における平均値を求め、
その平均値を用いて前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には前記電圧値の平均値を用い、
前記負荷の異常検出を行う際には前記電圧値の瞬時値を用いる
ことを特徴とする請求項６に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には前記電流値の平均値を用い、
前記負荷の異常検出を行う際には前記電流値の瞬時値を用いる
ことを特徴とする請求項７に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
放電灯を点灯する装置であって、
前記端子と接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに印加される電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超えた際は、
前記放電灯を点灯させる動作を停止する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３、または請求項５ないし請求項９のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超えた後に、
その検出結果が前記コンデンサの許容電圧以下となった場合は、
前記放電灯を点灯させる動作を再開する
ことを特徴とする請求項１０に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、
前記放電灯を点灯させる動作を再開する動作を所定回数行った後は、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超え、
その後にその検出結果が前記コンデンサの許容電圧以下となった場合でも、
前記放電灯を点灯させる動作を再開しない
ことを特徴とする請求項１１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
放電灯を点灯する装置であって、
前記端子と接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに印加される電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、
を備え、
前記インバータは、スイッチング素子を有し、前記直流電源回路の出力を交流に変換し、
前記制御手段は、
前記スイッチング素子の動作を制御し、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超えた際は、
前記スイッチング素子のオン・オフタイミングを変更することで、前記コンデンサに印加される電圧が前記コンデンサの許容電圧以下になるように制御する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３、または請求項５ないし請求項９のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項３、または請求項５ないし請求項１３のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１】
直流電源回路からの出力を交流に変換するインバータと、
負荷を接続する端子と、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
データを格納保持する記憶手段と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備え、
前記記憶手段は、
前記電流検出手段が検出した電流値に乗算する値を格納しており、
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記記憶手段が格納している値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、
その乗算結果を用いて定電力制御を行う
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
所定の電気信号を受け取った際には、
前記端子に接続された負荷の定格電流と、前記電流検出手段が検出した電流値との比を求め、その比の値を前記記憶手段に格納する
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記端子と並列に接続された第２端子と、
前記端子と前記第２端子のいずれを使用するかを切り替えるスイッチと、
を備え、
前記制御手段は、
前記スイッチの切替動作を制御し、
前記第２端子を使用する際には、
前記第２端子に接続された負荷の定格電流と、前記電流検出手段が検出した電流値との比を求め、その比の値を前記記憶手段に格納し、
前記端子を使用する際には、
前記記憶手段が格納している値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、その乗算結果を用いて前記負荷の定電力制御を行う
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。
【請求項４】
直流電源回路からの出力を交流に変換するインバータと、
負荷を接続する端子と、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
データを格納保持する記憶手段と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備える放電灯点灯装置の負荷電力調整を行う方法であって、
前記端子に定電流負荷を接続し、
その定電流負荷の定格電流と、前記電流検出手段が検出した電流値との比を求め、
その比の値を前記記憶手段に格納しておき、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記記憶手段に格納した比の値を、前記電流検出手段が検出した電流値に乗算し、
その乗算結果を用いて定電力制御を行う
ことを特徴とする放電灯点灯装置の負荷電力調整方法。
【請求項５】
設置環境によって周波数が異なる商用電源に接続する放電灯点灯装置であって、
前記商用電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換し、該整流回路と共に前記直流電源回路を構成する昇圧チョッパ回路と、
を備え、
前記インバータは、前記昇圧チョッパ回路からの電圧を交流に変換し、
前記制御手段は、
前記負荷に印加する交流電圧の周波数を、
前記商用電源の各周波数の公倍数となるように制御する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記商用電源の各異なる周波数における１周期に相当する時間の公倍数をとり、
その公倍数に相当する時間の２分の１の時間内に前記負荷に印加される電圧値を前記電圧検出手段により取得して同時間内における平均値を求め、
その平均値を用いて前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記商用電源の各異なる周波数における１周期に相当する時間の公倍数をとり、
その公倍数に相当する時間の２分の１の時間内に前記負荷に流れる電流値を前記電流検出手段により取得して同時間内における平均値を求め、
その平均値を用いて前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には前記電圧値の平均値を用い、
前記負荷の異常検出を行う際には前記電圧値の瞬時値を用いる
ことを特徴とする請求項６に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には前記電流値の平均値を用い、
前記負荷の異常検出を行う際には前記電流値の瞬時値を用いる
ことを特徴とする請求項７に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
放電灯を点灯する装置であって、
前記端子と接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに印加される電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超えた際は、
前記放電灯を点灯させる動作を停止する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３、または請求項５ないし請求項９のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超えた後に、
その検出結果が前記コンデンサの許容電圧以下となった場合は、
前記放電灯を点灯させる動作を再開する
ことを特徴とする請求項１０に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、
前記放電灯を点灯させる動作を再開する動作を所定回数行った後は、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超え、
その後にその検出結果が前記コンデンサの許容電圧以下となった場合でも、
前記放電灯を点灯させる動作を再開しない
ことを特徴とする請求項１１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
放電灯を点灯する装置であって、
前記端子と接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに印加される電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、
を備え、
前記インバータは、スイッチング素子を有し、前記直流電源回路の出力を交流に変換し、
前記制御手段は、
前記スイッチング素子の動作を制御し、
前記コンデンサ電圧検出手段の検出結果が前記コンデンサの許容電圧を超えた際は、
前記スイッチング素子のオン・オフタイミングを変更することで、前記コンデンサに印加される電圧が前記コンデンサの許容電圧以下になるように制御する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３、または請求項５ないし請求項９のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項３、または請求項５ないし請求項１３のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１５１０３８（Ｐ２０１１−１５１０３８Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３３１８（Ｐ２０１１−９３３１８）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【分割の表示】特願２００８−５６２２１（Ｐ２００８−５６２２１）の分割
【原出願日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（５９１０１５６２５）オスラム・メルコ株式会社 (123)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【分割の表示】特願２００８−５６２２１（Ｐ２００８−５６２２１）の分割
【原出願日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（５９１０１５６２５）オスラム・メルコ株式会社 (123)
【Ｆターム（参考）】
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