放電灯点灯装置
【課題】任意のランプ輝度の設定を容易に精度良く行い、使用部品点数を抑制する。
【解決手段】ＤＣＤＣコンバータ部１２、交流変換回路部１３、分圧回路部１４とマイクロコンピュータ１５とを有する制御回路部１６、放電灯１７を備え、放電灯１７の点灯前ランプ電圧を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した高輝度対応の第１起動前分圧値と第２分圧比によって分圧した低輝度対応の第２起動前分圧値と、放電灯１７の点灯後ランプ電圧を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した第１起動後分圧値とをマイクロコンピュータ１５で読み取り、任意のランプ輝度に対応する任意の起動後分圧値を第１起動前分圧値と第２起動前分圧値と第１起動後分圧値とをもとに演算により得て、起動後分圧値と放電灯１７の点灯後ランプ電流との積を一定値とするように調整したうえで点灯後ランプ電圧と点灯後ランプ電流とにより放電灯１７に電力を供給する放電灯点灯装置。
【解決手段】ＤＣＤＣコンバータ部１２、交流変換回路部１３、分圧回路部１４とマイクロコンピュータ１５とを有する制御回路部１６、放電灯１７を備え、放電灯１７の点灯前ランプ電圧を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した高輝度対応の第１起動前分圧値と第２分圧比によって分圧した低輝度対応の第２起動前分圧値と、放電灯１７の点灯後ランプ電圧を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した第１起動後分圧値とをマイクロコンピュータ１５で読み取り、任意のランプ輝度に対応する任意の起動後分圧値を第１起動前分圧値と第２起動前分圧値と第１起動後分圧値とをもとに演算により得て、起動後分圧値と放電灯１７の点灯後ランプ電流との積を一定値とするように調整したうえで点灯後ランプ電圧と点灯後ランプ電流とにより放電灯１７に電力を供給する放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種放電灯に使用される点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の放電灯点灯装置について図面を用いて説明する。図５は従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図であり、この放電灯点灯装置では高圧放電灯１に電力を供給する手段としては、直流電源２からの電力をＤＣＤＣコンバータ部３において電力制御を行い、そのＤＣＤＣコンバータ部３の出力を交流変換回路部４で交流変換したうえで供給するものであった。
【０００３】
また、ＤＣＤＣコンバータ部３の出力電力は、制御回路部５において制御するものであり、この制御回路部５は高圧放電灯１のランプ電圧Ｖ１とランプ電流Ｉ１とを常時検出し、これらをもとに高圧放電灯１に加わる電力が一定となるように、ＰＷＭ制御信号Ｉｃを発することによってＶ１とＩ１との積により規定されることとなるＤＣＤＣコンバータ部３の出力電力を制御するものであった。
【０００４】
またさらに交流変換回路部４には、交流波形を形成するためにマイクロコンピュータ６に接続した駆動回路部７と、高圧放電灯１の点灯開始時に瞬間的に高電圧を発生させるイグナイタ回路８とを接続している。
【０００５】
ここで、高圧放電灯１の輝度を任意に調節する手段としては、接地した分圧抵抗Ｒ０に並列接続した分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をマイクロコンピュータ６の端子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４それぞれに対して個々に接続し、端子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４個々のＯＮ／ＯＦＦにより切り替えるものとしていた。
【０００６】
これは、分圧回路９によってマイクロコンピュータ６のＡ−Ｄコンバータ部１０へ入力する分電圧Ｖ０を調節するためのものであり、分圧回路９の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を接続あるいは非接続とすることで、高圧放電灯１に印加するランプ電圧Ｖ１を維持したうえで分電圧Ｖ０を低下させることにより、マイクロコンピュータ６に見かけの仮想ランプ電圧を低下したと判断させてランプ電流Ｉ１を増加させるものである。
【０００７】
これにより、ランプ電圧Ｖ１を維持してランプ電流Ｉ１を増加させることとなるため、ランプ電力に相当する高圧放電灯１の輝度は上昇することとなり、つまり、分圧回路９の調節によってランプ電流Ｉ１とそれに伴うランプ電力を任意に調節するものであった。
【０００８】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１２７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の放電灯点灯装置では、任意の輝度の調節を細かく行うようにした場合、つまり、分電圧Ｖ０を細かな段階で変化させる場合においては、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をさらに多く設けることと同時に個々の抵抗値を精度の高いものを用いる必要があり、かつ制御端子の多いマイクロコンピュータＩＣを用いる必要があり、部品に関するコスト増を大きく伴うものであった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そしてこの目的を達成するために、
ＤＣＤＣコンバータと、
このＤＣＤＣコンバータの出力側に接続した交流変換回路部と、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記交流変換回路部とに接続し、分圧回路部とマイクロコンピュータとを有する制御回路部と、
前記交流変換回路部の出力側に接続した放電灯とを備え、
前記放電灯の点灯前ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した高輝度対応の第１起動前分圧値と第２分圧比によって分圧した低輝度対応の第２起動前分圧値と、
前記放電灯の点灯後ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した第１起動後分圧値とをマイクロコンピュータで読み取り、
前記第１起動前分圧値と前記第２起動前分圧値との電位差を所定区間数で分割したうえで前記第１起動後分圧値の前記第１起動前分圧値に対する比を乗じた分割電圧値を求め、
この分割電圧値の整数倍を前記第１起動後分圧値に加えることにより任意の起動後分圧値を得て、
前記起動後分圧値と前記放電灯の点灯後ランプ電流との積を一定値とするように調整したうえで前記点灯後ランプ電圧と前記点灯後ランプ電流とにより前記放電灯に電力を供給することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、任意の輝度の設定を容易に精度よくできるうえに、使用部品点数を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第１の回路ブロック図
【図２】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第１の動作説明図
【図３】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第２の動作説明図
【図４】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第３の動作説明図
【図５】従来の放電灯点灯装置の回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態）
図１は本発明の放電灯点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。この放電灯点灯装置の基本構成は、直流電源１１に接続したＤＣＤＣコンバータ部１２と、このＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に接続した交流変換回路部１３と、ＤＣＤＣコンバータ部１２と交流変換回路部１３とに接続し、分圧回路部１４とマイクロコンピュータ１５とを有する制御回路部１６と、交流変換回路部１３の出力側に接続した放電灯１７とからなるものとしている。
【００１６】
ここで、交流変換回路部１３には、放電灯１７を起動する際にＤＣＤＣコンバータ部１２の出力を２０（ＫＶ）程度の高電圧にするためのイグナイタ回路１８と、直流電力を交流変換するためのインバータ回路部１９および、このインバータ回路部１９を駆動させるための駆動回路部２０を配置している。
【００１７】
また、制御回路部１６には、ＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に接続した分圧回路部１４と、分圧回路部１４により生じる分電圧を入力するマイクロコンピュータ１５と、マイクロコンピュータ１５の出力とランプ電流Ｉ０１とからＤＣＤＣコンバータ部１２を制御するためのＰＷＭ信号を発する制御部２１とを配置している。さらに、マイクロコンピュータ１５には分圧回路部１４からの分電圧を入力して演算するＡ−Ｄコンバータ部２２と、Ａ−Ｄコンバータ部２２の出力を変換するＤ−Ａコンバータ部２３とを配置している。
【００１８】
つぎに、この放電灯点灯装置の動作を説明する。
【００１９】
まず第１の手順として、マイクロコンピュータ１５をＯＮ状態とすることにより放電灯点灯装置は起動前状態となり、放電灯１７は放電していない状態で、放電灯１７の点灯前ランプ電圧である出力電圧Ｖ０１をＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に存在させることとする。
【００２０】
この出力電圧Ｖ０１を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した電圧であるＶ００に現れる高輝度対応の第１起動前分圧値を得る。この第１分圧比とはマイクロコンピュータ１５のＰ０１をＯＮ状態として分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００と抵抗体Ｒ０１とを並列接続とした状態における、分圧回路部１４と抵抗体Ｒｘとの直列回路部両端の電圧に対する分圧した電圧であるＶ００の比を分圧比として示している。
【００２１】
これにより、分圧回路部１４の分圧比が分圧回路部１４に抵抗体Ｒ００のみを接続した場合に比較して低くなることで必然的にＶ００の値も低くなることとなる。そしてＡ−Ｄコンバータ部２２はその値を読み取ることとなる。この時のＶ００の値を第１起動前分圧値ＶＳ１とする。
【００２２】
ここでは、放電灯１７は未放電状態のため、当然ながらランプ電流Ｉ０１は存在しない。そして、ランプ電流が流れない時は、制御回路部１６は自動的に電圧制御状態の回路に切り替えられることとなり、ＤＣＤＣコンバータ部１２からは安定した出力電圧Ｖ０１を出力することとしている。また同時に、制御回路部１６は放電状態においてＶ００とＩ０１との積を維持する機能を持たせていることから、上述のように分圧比を変化させることでＶ００が低下する方向に変化する際には、仮想のランプ電流Ｉ０１は増加することとなる。よって放電灯１７に加わる仮想の電力であるＶ０１とＩ０１との積は上昇することから、高輝度対応の第１起動前分圧値をＶＳ１としている。なお、起動前の未放電状態ではランプ電流Ｉ０１は現実には存在しないため、仮想のランプ電流Ｉ０１として説明している。
【００２３】
これに続いて、出力電圧Ｖ０１を分圧回路部１４で第２分圧比によって分圧した電圧Ｖ００に現れる低輝度対応の第２起動前分圧値を得る。この第２分圧比はマイクロコンピュータ１５のＰ０１をＯＦＦ状態とし、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ０１は非接続状態として分圧回路部１４には抵抗体Ｒ００のみが存在する状態としている。これにより、分圧比が第１分圧比に比較して高くなることで必然的にＶ００の値も第１分圧比の場合に比較して高くなることとなる。そしてＡ−Ｄコンバータ部２２はその値を読み取ることとなる。この時のＶ００の値を第２起動前分圧値ＶＳ２とし、上記の説明より同時にＶＳ１＜ＶＳ２の関係を満たすことともなる。低輝度対応の第２起動前分圧値をＶＳ２としている理由は、先述の高輝度対応の第１起動前分圧値ＶＳ１の場合と同様である。
【００２４】
つぎに第２の手順として、イグナイタ回路１８を動作させることで放電灯１７を点灯させ、放電灯１７の点灯中のランプ電圧である出力電圧Ｖ０１をＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に存在させることとする。
【００２５】
そして、先述の高輝度対応の第１起動前分圧値ＶＳ１を得た場合と同様に、出力電圧Ｖ０１を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した電圧であるＶ００に現れる高輝度対応の第１起動後分圧値を得る。この第１分圧比はマイクロコンピュータ１５のＰ０１をＯＮ状態とし、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００とＲ０１とを並列接続とすることで得ている。そしてＡ−Ｄコンバータ部２２はＶ００の値を読み取ることとなる。この時のＶ００の値を第１起動後分圧値ＶＤ１とする。
【００２６】
つぎに第３の手順は演算を行うものであり、図２のランプ電圧と分電圧との関係に示すように第２起動前分圧値ＶＳ２と第１起動前分圧値ＶＳ１との差である△Ｖを
△Ｖ＝ＶＳ２−ＶＳ１
として求める。ここで、輝度切り替えの段階数に該当する整数Ｎを予め決定しておき、△Ｖを段階数Ｎにより分割することで、１段階あたりの電位差△Ｖ／Ｎを求める。そして、輝度可変分に対応する電圧の項に相当する
ｎ・（△Ｖ／Ｎ）・（ＶＤ１／ＶＳ１）
を求める。
【００２７】
ここで、ｎは図１に示すマイクロコンピュータ１５に入力する輝度コントロールに応じて与えられる任意の値であり、０〜段階数Ｎまでの範囲で与えることができるものである。また、ＶＤ１／ＶＳ１は図２に示すように、ＶＳ１とＶＤ１とはランプ消灯時の原点とを結ぶ直線上にあることから、ＶＳ１に対する△Ｖを、ＶＤ１に対する比に変換させるためのものである。
【００２８】
これにより、ランプ点灯時における起動後分電圧ＶＤは
ＶＤ＝ＶＤ１＋ｎ・（△Ｖ／Ｎ）・（ＶＤ１／ＶＳ１）
として、希望するｎに応じて得ることができる。
【００２９】
そしてこの分電圧ＶＤは図１に示すＡ−Ｄコンバータ部２２にＶ００として入力し、マイクロコンピュータ１５ではＶ００とＩ０１との積を維持するように機能するので、起動後分圧値ＶＤを上昇させるとＩ０１は低下傾向となり、放電灯１７に加わる電力となるＤＣＤＣコンバータ部１２の出力電圧であるＶ０１とランプ電流であるＩ０１との積もまた低下傾向となる。すなわち、起動後分圧値ＶＤを上昇させることで放電灯１７の輝度を低下させるように制御をすることとなる。
【００３０】
このようにして、放電灯１７の輝度は段階数Ｎのうちの特定のステップ（ｎ）における任意の輝度を選ぶことができるので、輝度設定が容易に精度よく行うことを可能とするものである。
【００３１】
また同時に部品点数、特に分圧回路部１４の分圧機能に関与する抵抗体の点数を２つとして、その抵抗体の接続および非接続によって分圧回路部１４の起動前、起動後の定数設定が可能となるため、分圧回路部１４に要するコストも抑制可能となるものである。
【００３２】
また、マイクロコンピュータ１５のソフトウェアの書き替えを行わずに、同一のソフトウェアで動作電圧範囲等の異なる放電灯１７への対応も容易とするものでもある。
【００３３】
これは、放電灯１７の動作電圧範囲が異なるものを放電灯点灯装置に使用する際、例えば図３に示すように点灯前の起動前ランプ電圧および動作時の起動後ランプ電圧がそれぞれ異なるランプＡ、Ｂがある場合、図１に示すマイクロコンピュータ１５のソフトウェアを変更せずに、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００と抵抗体Ｒ０１との定数の設定を変更することで、図３に示すランプＡ、ランプＢそれぞれに対して任意のランプ電圧に対する分電圧のポイントを決定することができるものである。
【００３４】
以上のように本発明の放電灯点灯装置では、分圧回路部１４の定数変更のみにより本発明の輝度制御を異なる特性のランプに適用することを可能とするものである。ここでは、高輝度側の第１起動前分圧値と第１起動後分圧値とを結ぶ直線、低輝度側の第２起動前分圧値を通る直線の、ランプＡとランプＢとにおける傾きをそれぞれ異なったものとしているが、図１に示す抵抗体Ｒｘと分圧回路部１４との比率を調整することにより全く同じ傾斜として扱っても構わない。そして全く同じ傾斜とした場合にはマイクロコンピュータ１５のＡ−Ｄコンバータ部２２、Ｄ−Ａコンバータ部２３、さらに制御部２１への入力信号に伴う動作範囲も近似させることができるため、より汎用性の高い放電灯点灯装置として利用することが可能である。
【００３５】
ここでの実施例の説明としては、高輝度対応の第１起動前分圧値、低輝度対応の第２起動前分圧値、高輝度対応の第１起動後分圧値を得るという順でそれぞれの値をＡ−Ｄコンバータ部２２にて読み取ると説明したが、低輝度対応の第２起動前分圧値、高輝度対応の第１起動前分圧値、高輝度対応の第１起動後分圧値を得るという順で対応しても構わない。分圧回路部１４の内部の接続切り替えを円滑に行うという観点で、低輝度対応の第２起動前分圧値、高輝度対応の第１起動前分圧値、高輝度対応の第１起動後分圧値を得るという順で対応することが望ましい。
【００３６】
また、ここでの実施例の説明としては、起動後分電圧ＶＤは高輝度対応の第１起動後分圧値ＶＤ１を基準として決定する方法を述べているが、高輝度対応の第１起動前分圧値、低輝度対応の第２起動前分圧値、低輝度対応の第２起動後分圧値を得るという順でそれぞれの値をＡ−Ｄコンバータ部２２にて読み取ったうえで、低輝度対応の第２起動後分圧値ＶＤ２を基準として起動後分電圧ＶＤを決定しても構わない。
【００３７】
さらに、輝度切り替えの段階数に該当する整数Ｎについては２のべき乗の値とすることが望ましい。マイクロコンピュータ１５はＨ／Ｌによる演算を行う特性上、２のべき乗の値は簡単な演算で得ることができるため、Ｎを２のべき乗とすることでマイクロコンピュータ１５のコスト低減を図ることが可能である。
【００３８】
また、放電灯１７はランプの寿命に関する水準の長時間の使用により、放電灯１７の内部の放電電極（図示せず）の変形等が生じ放電電極（図示せず）間の距離が大きくなる特性を有する。そしてその結果、図４に示すようにランプ電圧が経時に伴い上昇することとなる。ランプ電力Ｗ０１は特定の輝度で動作する場合、その電力を一定に維持する設定としているため、ランプ電圧の上昇に伴いランプ電流を低下させて、ランプ電圧とランプ電流との積を維持することとなる。
【００３９】
以上のように本発明においては、ランプ電圧、ランプ電流は図１に示すＶ０１、Ｉ０１に相当することとなる。ここで、本発明はランプ電力によって輝度を変更させるにあたり、先ず、マイクロコンピュータ１５では任意の分圧電圧を選択したうえで、ランプ電流であるＶ００とＩ０１との積を一定とする動作を行い、その輝度に対応したランプ電流Ｉ０１を得る。次に、ランプ電圧とランプ電流であるＶ０１とＩ０１とによりランプ電力を供給するものであり、これによって、任意の分圧電圧に対応したランプ電流と、ＤＣＤＣコンバータ部１２の出力であるランプ電圧とによってランプ電力を供給したうえで、そのランプ電力を一定に保つものである。すなわち、放電灯１７の点灯にはランプ電圧Ｖ０１とランプ電流Ｉ０１を適用し、このランプ電流Ｉ０１の制御には分圧電圧であるＶ００を利用するものである。
【００４０】
従って、任意の分圧電圧であるＶ００は変更させるものの、変更後の時点においては、この分圧電圧であるＶ００とランプ電圧Ｖ０１とは比例する関係であることから、ランプ電圧Ｖ０１、ランプ電流Ｉ０１の積であるランプ電力も任意の輝度の設定後は一定に保つものとなり、それぞれの経時等における変化等に対しても、本発明における図４に示すものと同様にランプ電圧とランプ電流との積を維持する動作と同一の動作を行うものである。
【００４１】
つまり、任意の輝度を指定したうえで図１に示す放電灯１７を点灯させると同時に、その値は輝度の変更や点灯の停止の指示を与えるまで、一定の輝度を保ったうえで点灯を継続させることができるものであり、その輝度の変更の指示および制御は先述のように簡単な回路構成をもとに演算を行うことにより可能とするものである。
【００４２】
これにより、任意の輝度の設定を容易に精度よくできるうえに、使用部品点数を抑制できるものである。
【００４３】
また、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００と抵抗体Ｒ０１とを並列接続とする状態、つまり２つの抵抗体が並列に接続した状態を高輝度対応とし、抵抗体Ｒ００のみを接続する状態を低輝度対応状態としているため、仮に接続の異常や、抵抗体そのものの何れかが脱落する等の異常が生じた場合、分圧比は上昇もしくは不変となることで、Ｖ００における分圧値も上昇もしくは不変となる。よって、ランプ電流Ｉ０１が異常上昇する事なく輝度低下の方向に働くことで安全性も確保できることとなる。
【００４４】
ここでは分圧回路部１４における開放状態に関する異常対応に関して述べているが、短絡状態における異常対応としては、図４に示すようにランプ電流Ｉ０１には上限値を設定するように図１に示す制御回路部１６により制御している。よって、この場合もまた、ランプ電流Ｉ０１が異常上昇する事なく輝度低下の方向に働くことで安全性も確保できることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の放電灯点灯装置は、任意のランプ輝度を高い精度で容易に設定可能とする効果を有し、各種電子機器において有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１１ 直流電源
１２ ＤＣＤＣコンバータ部
１３ 交流変換回路部
１４ 分圧回路部
１５ マイクロコンピュータ
１６ 制御回路部
１７ 放電灯
１８ イグナイタ回路
１９ インバータ回路部
２０ 駆動回路部
２１ 制御部
２２ Ａ−Ｄコンバータ部
２３ Ｄ−Ａコンバータ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種放電灯に使用される点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の放電灯点灯装置について図面を用いて説明する。図５は従来の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図であり、この放電灯点灯装置では高圧放電灯１に電力を供給する手段としては、直流電源２からの電力をＤＣＤＣコンバータ部３において電力制御を行い、そのＤＣＤＣコンバータ部３の出力を交流変換回路部４で交流変換したうえで供給するものであった。
【０００３】
また、ＤＣＤＣコンバータ部３の出力電力は、制御回路部５において制御するものであり、この制御回路部５は高圧放電灯１のランプ電圧Ｖ１とランプ電流Ｉ１とを常時検出し、これらをもとに高圧放電灯１に加わる電力が一定となるように、ＰＷＭ制御信号Ｉｃを発することによってＶ１とＩ１との積により規定されることとなるＤＣＤＣコンバータ部３の出力電力を制御するものであった。
【０００４】
またさらに交流変換回路部４には、交流波形を形成するためにマイクロコンピュータ６に接続した駆動回路部７と、高圧放電灯１の点灯開始時に瞬間的に高電圧を発生させるイグナイタ回路８とを接続している。
【０００５】
ここで、高圧放電灯１の輝度を任意に調節する手段としては、接地した分圧抵抗Ｒ０に並列接続した分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をマイクロコンピュータ６の端子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４それぞれに対して個々に接続し、端子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４個々のＯＮ／ＯＦＦにより切り替えるものとしていた。
【０００６】
これは、分圧回路９によってマイクロコンピュータ６のＡ−Ｄコンバータ部１０へ入力する分電圧Ｖ０を調節するためのものであり、分圧回路９の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を接続あるいは非接続とすることで、高圧放電灯１に印加するランプ電圧Ｖ１を維持したうえで分電圧Ｖ０を低下させることにより、マイクロコンピュータ６に見かけの仮想ランプ電圧を低下したと判断させてランプ電流Ｉ１を増加させるものである。
【０００７】
これにより、ランプ電圧Ｖ１を維持してランプ電流Ｉ１を増加させることとなるため、ランプ電力に相当する高圧放電灯１の輝度は上昇することとなり、つまり、分圧回路９の調節によってランプ電流Ｉ１とそれに伴うランプ電力を任意に調節するものであった。
【０００８】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１２７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の放電灯点灯装置では、任意の輝度の調節を細かく行うようにした場合、つまり、分電圧Ｖ０を細かな段階で変化させる場合においては、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をさらに多く設けることと同時に個々の抵抗値を精度の高いものを用いる必要があり、かつ制御端子の多いマイクロコンピュータＩＣを用いる必要があり、部品に関するコスト増を大きく伴うものであった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そしてこの目的を達成するために、
ＤＣＤＣコンバータと、
このＤＣＤＣコンバータの出力側に接続した交流変換回路部と、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記交流変換回路部とに接続し、分圧回路部とマイクロコンピュータとを有する制御回路部と、
前記交流変換回路部の出力側に接続した放電灯とを備え、
前記放電灯の点灯前ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した高輝度対応の第１起動前分圧値と第２分圧比によって分圧した低輝度対応の第２起動前分圧値と、
前記放電灯の点灯後ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した第１起動後分圧値とをマイクロコンピュータで読み取り、
前記第１起動前分圧値と前記第２起動前分圧値との電位差を所定区間数で分割したうえで前記第１起動後分圧値の前記第１起動前分圧値に対する比を乗じた分割電圧値を求め、
この分割電圧値の整数倍を前記第１起動後分圧値に加えることにより任意の起動後分圧値を得て、
前記起動後分圧値と前記放電灯の点灯後ランプ電流との積を一定値とするように調整したうえで前記点灯後ランプ電圧と前記点灯後ランプ電流とにより前記放電灯に電力を供給することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、任意の輝度の設定を容易に精度よくできるうえに、使用部品点数を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第１の回路ブロック図
【図２】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第１の動作説明図
【図３】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第２の動作説明図
【図４】本発明の一実施例における放電灯点灯装置の第３の動作説明図
【図５】従来の放電灯点灯装置の回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態）
図１は本発明の放電灯点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。この放電灯点灯装置の基本構成は、直流電源１１に接続したＤＣＤＣコンバータ部１２と、このＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に接続した交流変換回路部１３と、ＤＣＤＣコンバータ部１２と交流変換回路部１３とに接続し、分圧回路部１４とマイクロコンピュータ１５とを有する制御回路部１６と、交流変換回路部１３の出力側に接続した放電灯１７とからなるものとしている。
【００１６】
ここで、交流変換回路部１３には、放電灯１７を起動する際にＤＣＤＣコンバータ部１２の出力を２０（ＫＶ）程度の高電圧にするためのイグナイタ回路１８と、直流電力を交流変換するためのインバータ回路部１９および、このインバータ回路部１９を駆動させるための駆動回路部２０を配置している。
【００１７】
また、制御回路部１６には、ＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に接続した分圧回路部１４と、分圧回路部１４により生じる分電圧を入力するマイクロコンピュータ１５と、マイクロコンピュータ１５の出力とランプ電流Ｉ０１とからＤＣＤＣコンバータ部１２を制御するためのＰＷＭ信号を発する制御部２１とを配置している。さらに、マイクロコンピュータ１５には分圧回路部１４からの分電圧を入力して演算するＡ−Ｄコンバータ部２２と、Ａ−Ｄコンバータ部２２の出力を変換するＤ−Ａコンバータ部２３とを配置している。
【００１８】
つぎに、この放電灯点灯装置の動作を説明する。
【００１９】
まず第１の手順として、マイクロコンピュータ１５をＯＮ状態とすることにより放電灯点灯装置は起動前状態となり、放電灯１７は放電していない状態で、放電灯１７の点灯前ランプ電圧である出力電圧Ｖ０１をＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に存在させることとする。
【００２０】
この出力電圧Ｖ０１を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した電圧であるＶ００に現れる高輝度対応の第１起動前分圧値を得る。この第１分圧比とはマイクロコンピュータ１５のＰ０１をＯＮ状態として分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００と抵抗体Ｒ０１とを並列接続とした状態における、分圧回路部１４と抵抗体Ｒｘとの直列回路部両端の電圧に対する分圧した電圧であるＶ００の比を分圧比として示している。
【００２１】
これにより、分圧回路部１４の分圧比が分圧回路部１４に抵抗体Ｒ００のみを接続した場合に比較して低くなることで必然的にＶ００の値も低くなることとなる。そしてＡ−Ｄコンバータ部２２はその値を読み取ることとなる。この時のＶ００の値を第１起動前分圧値ＶＳ１とする。
【００２２】
ここでは、放電灯１７は未放電状態のため、当然ながらランプ電流Ｉ０１は存在しない。そして、ランプ電流が流れない時は、制御回路部１６は自動的に電圧制御状態の回路に切り替えられることとなり、ＤＣＤＣコンバータ部１２からは安定した出力電圧Ｖ０１を出力することとしている。また同時に、制御回路部１６は放電状態においてＶ００とＩ０１との積を維持する機能を持たせていることから、上述のように分圧比を変化させることでＶ００が低下する方向に変化する際には、仮想のランプ電流Ｉ０１は増加することとなる。よって放電灯１７に加わる仮想の電力であるＶ０１とＩ０１との積は上昇することから、高輝度対応の第１起動前分圧値をＶＳ１としている。なお、起動前の未放電状態ではランプ電流Ｉ０１は現実には存在しないため、仮想のランプ電流Ｉ０１として説明している。
【００２３】
これに続いて、出力電圧Ｖ０１を分圧回路部１４で第２分圧比によって分圧した電圧Ｖ００に現れる低輝度対応の第２起動前分圧値を得る。この第２分圧比はマイクロコンピュータ１５のＰ０１をＯＦＦ状態とし、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ０１は非接続状態として分圧回路部１４には抵抗体Ｒ００のみが存在する状態としている。これにより、分圧比が第１分圧比に比較して高くなることで必然的にＶ００の値も第１分圧比の場合に比較して高くなることとなる。そしてＡ−Ｄコンバータ部２２はその値を読み取ることとなる。この時のＶ００の値を第２起動前分圧値ＶＳ２とし、上記の説明より同時にＶＳ１＜ＶＳ２の関係を満たすことともなる。低輝度対応の第２起動前分圧値をＶＳ２としている理由は、先述の高輝度対応の第１起動前分圧値ＶＳ１の場合と同様である。
【００２４】
つぎに第２の手順として、イグナイタ回路１８を動作させることで放電灯１７を点灯させ、放電灯１７の点灯中のランプ電圧である出力電圧Ｖ０１をＤＣＤＣコンバータ部１２の出力側に存在させることとする。
【００２５】
そして、先述の高輝度対応の第１起動前分圧値ＶＳ１を得た場合と同様に、出力電圧Ｖ０１を分圧回路部１４で第１分圧比によって分圧した電圧であるＶ００に現れる高輝度対応の第１起動後分圧値を得る。この第１分圧比はマイクロコンピュータ１５のＰ０１をＯＮ状態とし、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００とＲ０１とを並列接続とすることで得ている。そしてＡ−Ｄコンバータ部２２はＶ００の値を読み取ることとなる。この時のＶ００の値を第１起動後分圧値ＶＤ１とする。
【００２６】
つぎに第３の手順は演算を行うものであり、図２のランプ電圧と分電圧との関係に示すように第２起動前分圧値ＶＳ２と第１起動前分圧値ＶＳ１との差である△Ｖを
△Ｖ＝ＶＳ２−ＶＳ１
として求める。ここで、輝度切り替えの段階数に該当する整数Ｎを予め決定しておき、△Ｖを段階数Ｎにより分割することで、１段階あたりの電位差△Ｖ／Ｎを求める。そして、輝度可変分に対応する電圧の項に相当する
ｎ・（△Ｖ／Ｎ）・（ＶＤ１／ＶＳ１）
を求める。
【００２７】
ここで、ｎは図１に示すマイクロコンピュータ１５に入力する輝度コントロールに応じて与えられる任意の値であり、０〜段階数Ｎまでの範囲で与えることができるものである。また、ＶＤ１／ＶＳ１は図２に示すように、ＶＳ１とＶＤ１とはランプ消灯時の原点とを結ぶ直線上にあることから、ＶＳ１に対する△Ｖを、ＶＤ１に対する比に変換させるためのものである。
【００２８】
これにより、ランプ点灯時における起動後分電圧ＶＤは
ＶＤ＝ＶＤ１＋ｎ・（△Ｖ／Ｎ）・（ＶＤ１／ＶＳ１）
として、希望するｎに応じて得ることができる。
【００２９】
そしてこの分電圧ＶＤは図１に示すＡ−Ｄコンバータ部２２にＶ００として入力し、マイクロコンピュータ１５ではＶ００とＩ０１との積を維持するように機能するので、起動後分圧値ＶＤを上昇させるとＩ０１は低下傾向となり、放電灯１７に加わる電力となるＤＣＤＣコンバータ部１２の出力電圧であるＶ０１とランプ電流であるＩ０１との積もまた低下傾向となる。すなわち、起動後分圧値ＶＤを上昇させることで放電灯１７の輝度を低下させるように制御をすることとなる。
【００３０】
このようにして、放電灯１７の輝度は段階数Ｎのうちの特定のステップ（ｎ）における任意の輝度を選ぶことができるので、輝度設定が容易に精度よく行うことを可能とするものである。
【００３１】
また同時に部品点数、特に分圧回路部１４の分圧機能に関与する抵抗体の点数を２つとして、その抵抗体の接続および非接続によって分圧回路部１４の起動前、起動後の定数設定が可能となるため、分圧回路部１４に要するコストも抑制可能となるものである。
【００３２】
また、マイクロコンピュータ１５のソフトウェアの書き替えを行わずに、同一のソフトウェアで動作電圧範囲等の異なる放電灯１７への対応も容易とするものでもある。
【００３３】
これは、放電灯１７の動作電圧範囲が異なるものを放電灯点灯装置に使用する際、例えば図３に示すように点灯前の起動前ランプ電圧および動作時の起動後ランプ電圧がそれぞれ異なるランプＡ、Ｂがある場合、図１に示すマイクロコンピュータ１５のソフトウェアを変更せずに、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００と抵抗体Ｒ０１との定数の設定を変更することで、図３に示すランプＡ、ランプＢそれぞれに対して任意のランプ電圧に対する分電圧のポイントを決定することができるものである。
【００３４】
以上のように本発明の放電灯点灯装置では、分圧回路部１４の定数変更のみにより本発明の輝度制御を異なる特性のランプに適用することを可能とするものである。ここでは、高輝度側の第１起動前分圧値と第１起動後分圧値とを結ぶ直線、低輝度側の第２起動前分圧値を通る直線の、ランプＡとランプＢとにおける傾きをそれぞれ異なったものとしているが、図１に示す抵抗体Ｒｘと分圧回路部１４との比率を調整することにより全く同じ傾斜として扱っても構わない。そして全く同じ傾斜とした場合にはマイクロコンピュータ１５のＡ−Ｄコンバータ部２２、Ｄ−Ａコンバータ部２３、さらに制御部２１への入力信号に伴う動作範囲も近似させることができるため、より汎用性の高い放電灯点灯装置として利用することが可能である。
【００３５】
ここでの実施例の説明としては、高輝度対応の第１起動前分圧値、低輝度対応の第２起動前分圧値、高輝度対応の第１起動後分圧値を得るという順でそれぞれの値をＡ−Ｄコンバータ部２２にて読み取ると説明したが、低輝度対応の第２起動前分圧値、高輝度対応の第１起動前分圧値、高輝度対応の第１起動後分圧値を得るという順で対応しても構わない。分圧回路部１４の内部の接続切り替えを円滑に行うという観点で、低輝度対応の第２起動前分圧値、高輝度対応の第１起動前分圧値、高輝度対応の第１起動後分圧値を得るという順で対応することが望ましい。
【００３６】
また、ここでの実施例の説明としては、起動後分電圧ＶＤは高輝度対応の第１起動後分圧値ＶＤ１を基準として決定する方法を述べているが、高輝度対応の第１起動前分圧値、低輝度対応の第２起動前分圧値、低輝度対応の第２起動後分圧値を得るという順でそれぞれの値をＡ−Ｄコンバータ部２２にて読み取ったうえで、低輝度対応の第２起動後分圧値ＶＤ２を基準として起動後分電圧ＶＤを決定しても構わない。
【００３７】
さらに、輝度切り替えの段階数に該当する整数Ｎについては２のべき乗の値とすることが望ましい。マイクロコンピュータ１５はＨ／Ｌによる演算を行う特性上、２のべき乗の値は簡単な演算で得ることができるため、Ｎを２のべき乗とすることでマイクロコンピュータ１５のコスト低減を図ることが可能である。
【００３８】
また、放電灯１７はランプの寿命に関する水準の長時間の使用により、放電灯１７の内部の放電電極（図示せず）の変形等が生じ放電電極（図示せず）間の距離が大きくなる特性を有する。そしてその結果、図４に示すようにランプ電圧が経時に伴い上昇することとなる。ランプ電力Ｗ０１は特定の輝度で動作する場合、その電力を一定に維持する設定としているため、ランプ電圧の上昇に伴いランプ電流を低下させて、ランプ電圧とランプ電流との積を維持することとなる。
【００３９】
以上のように本発明においては、ランプ電圧、ランプ電流は図１に示すＶ０１、Ｉ０１に相当することとなる。ここで、本発明はランプ電力によって輝度を変更させるにあたり、先ず、マイクロコンピュータ１５では任意の分圧電圧を選択したうえで、ランプ電流であるＶ００とＩ０１との積を一定とする動作を行い、その輝度に対応したランプ電流Ｉ０１を得る。次に、ランプ電圧とランプ電流であるＶ０１とＩ０１とによりランプ電力を供給するものであり、これによって、任意の分圧電圧に対応したランプ電流と、ＤＣＤＣコンバータ部１２の出力であるランプ電圧とによってランプ電力を供給したうえで、そのランプ電力を一定に保つものである。すなわち、放電灯１７の点灯にはランプ電圧Ｖ０１とランプ電流Ｉ０１を適用し、このランプ電流Ｉ０１の制御には分圧電圧であるＶ００を利用するものである。
【００４０】
従って、任意の分圧電圧であるＶ００は変更させるものの、変更後の時点においては、この分圧電圧であるＶ００とランプ電圧Ｖ０１とは比例する関係であることから、ランプ電圧Ｖ０１、ランプ電流Ｉ０１の積であるランプ電力も任意の輝度の設定後は一定に保つものとなり、それぞれの経時等における変化等に対しても、本発明における図４に示すものと同様にランプ電圧とランプ電流との積を維持する動作と同一の動作を行うものである。
【００４１】
つまり、任意の輝度を指定したうえで図１に示す放電灯１７を点灯させると同時に、その値は輝度の変更や点灯の停止の指示を与えるまで、一定の輝度を保ったうえで点灯を継続させることができるものであり、その輝度の変更の指示および制御は先述のように簡単な回路構成をもとに演算を行うことにより可能とするものである。
【００４２】
これにより、任意の輝度の設定を容易に精度よくできるうえに、使用部品点数を抑制できるものである。
【００４３】
また、分圧回路部１４の抵抗体Ｒ００と抵抗体Ｒ０１とを並列接続とする状態、つまり２つの抵抗体が並列に接続した状態を高輝度対応とし、抵抗体Ｒ００のみを接続する状態を低輝度対応状態としているため、仮に接続の異常や、抵抗体そのものの何れかが脱落する等の異常が生じた場合、分圧比は上昇もしくは不変となることで、Ｖ００における分圧値も上昇もしくは不変となる。よって、ランプ電流Ｉ０１が異常上昇する事なく輝度低下の方向に働くことで安全性も確保できることとなる。
【００４４】
ここでは分圧回路部１４における開放状態に関する異常対応に関して述べているが、短絡状態における異常対応としては、図４に示すようにランプ電流Ｉ０１には上限値を設定するように図１に示す制御回路部１６により制御している。よって、この場合もまた、ランプ電流Ｉ０１が異常上昇する事なく輝度低下の方向に働くことで安全性も確保できることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の放電灯点灯装置は、任意のランプ輝度を高い精度で容易に設定可能とする効果を有し、各種電子機器において有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１１ 直流電源
１２ ＤＣＤＣコンバータ部
１３ 交流変換回路部
１４ 分圧回路部
１５ マイクロコンピュータ
１６ 制御回路部
１７ 放電灯
１８ イグナイタ回路
１９ インバータ回路部
２０ 駆動回路部
２１ 制御部
２２ Ａ−Ｄコンバータ部
２３ Ｄ−Ａコンバータ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣＤＣコンバータと、
このＤＣＤＣコンバータの出力側に接続した交流変換回路部と、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記交流変換回路部とに接続し、分圧回路部とマイクロコンピュータとを有する制御回路部と、
前記交流変換回路部の出力側に接続した放電灯とを備え、
前記放電灯の点灯前ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した高輝度対応の第１起動前分圧値と第２分圧比によって分圧した低輝度対応の第２起動前分圧値と、
前記放電灯の点灯後ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した第１起動後分圧値とを前記マイクロコンピュータで読み取り、
任意のランプ輝度に対応する任意の起動後分圧値を前記第１起動前分圧値と前記第２起動前分圧値と前記第１起動後分圧値とをもとに演算により得て、
前記起動後分圧値と前記放電灯の点灯後ランプ電流との積を一定値とするように調整したうえで前記点灯後ランプ電圧と前記点灯後ランプ電流とにより前記放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置。
【請求項２】
任意の起動後分圧値は、
第１起動前分圧値と第２起動前分圧値との電位差を所定区間数で分割したうえで第１起動後分圧値の前記第１起動前分圧値に対する比を乗じた分割電圧値を求め、
この分割電圧値の整数倍を前記第１起動後分圧値に加えることにより得た
請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
ランプ電圧に対する第１の分圧比は第２の分圧比よりも小さくした
請求項２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１】
ＤＣＤＣコンバータと、
このＤＣＤＣコンバータの出力側に接続した交流変換回路部と、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記交流変換回路部とに接続し、分圧回路部とマイクロコンピュータとを有する制御回路部と、
前記交流変換回路部の出力側に接続した放電灯とを備え、
前記放電灯の点灯前ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した高輝度対応の第１起動前分圧値と第２分圧比によって分圧した低輝度対応の第２起動前分圧値と、
前記放電灯の点灯後ランプ電圧を前記分圧回路部で第１分圧比によって分圧した第１起動後分圧値とを前記マイクロコンピュータで読み取り、
任意のランプ輝度に対応する任意の起動後分圧値を前記第１起動前分圧値と前記第２起動前分圧値と前記第１起動後分圧値とをもとに演算により得て、
前記起動後分圧値と前記放電灯の点灯後ランプ電流との積を一定値とするように調整したうえで前記点灯後ランプ電圧と前記点灯後ランプ電流とにより前記放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置。
【請求項２】
任意の起動後分圧値は、
第１起動前分圧値と第２起動前分圧値との電位差を所定区間数で分割したうえで第１起動後分圧値の前記第１起動前分圧値に対する比を乗じた分割電圧値を求め、
この分割電圧値の整数倍を前記第１起動後分圧値に加えることにより得た
請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
ランプ電圧に対する第１の分圧比は第２の分圧比よりも小さくした
請求項２に記載の放電灯点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２６７５０６（Ｐ２０１０−２６７５０６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１８３１２（Ｐ２００９−１１８３１２）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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