点灯装置および照明装置
【課題】高圧放電ランプの始動時に、二次電圧に加えて高圧パルスを連続的に印加することなく、間欠的に印加することで二次電圧または、高圧パルスによる部品の劣化、周囲のノイズ、および使用者に対する感電の虞を軽減する。
【解決手段】高圧ランプＤＬなどに電源を供給する負荷回路５の極性反転回路のスイッチング素子（Ｑ１からＱ４）とそのスイッチング素子（Ｑ１からＱ４）のスイッチング制御を行なう制御手段６を用いて、制御手段６により、極性反転回路の動作を間欠的に動作させることにより、二次電圧の発生を間欠的に行なう。
【解決手段】高圧ランプＤＬなどに電源を供給する負荷回路５の極性反転回路のスイッチング素子（Ｑ１からＱ４）とそのスイッチング素子（Ｑ１からＱ４）のスイッチング制御を行なう制御手段６を用いて、制御手段６により、極性反転回路の動作を間欠的に動作させることにより、二次電圧の発生を間欠的に行なう。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極性反転回路を用いて二次電圧に加えて高圧パルスを印加することで高圧放電ランプを点灯させる点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧放電ランプ、特にメタルハライドランプおよび高圧ナトリウムランプなどは始動電圧が非常に高く、高圧パルスを印加することによってランプを点灯させている。 特に消灯直後には、発光管内の温度が上昇しており、発光管内の蒸気圧も高くなっている。このため消灯直後の再始動が非常に困難である。このためランプが点灯するまで、連続的に高圧パルスおよび二次電圧を印加させていた。
【０００３】しかし、この高圧パルスおよび二次電圧を連続的に印加すると、発光管内の電極を劣化させるばかりでなく、高圧パルスおよび二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などがあった。
【０００４】上記の問題を解決する従来技術として、特開平１０−１０６７８５号公報には、チョッパー回路のスイッチング素子を間欠的にオン、オフさせることでこのチョッパー回路から電力供給されているインバータ回路およびイグナイタ回路も同時に間欠動作させる放電灯点灯装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記従来技術の場合、チョッパー回路を間欠動作させる際、チョッパー回路に使用するスイッチング素子に突入電流が流れる。このため、チョッパー回路のスイッチング素子などの部品の信頼性などの考慮を行なうことが必要であった。
【０００６】そこで、本発明は二次電圧に加えて高圧パルスを間欠に動作する際、スイッチング素子のオンオフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回路用いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減させることができるため、安価な部品を使用し、信頼性の高い点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の点灯回路は、直流電源装置と；直流電源装置の出力端に接続され高圧放電ランプの安定点灯を行うインダクタンス要素を含み所定の直流電圧を出力するチョッパー回路と；チョッパー回路の出力端に接続され矩形波出力のための極性反転回路を含み高圧放電ランプに電力を供給する負荷回路と；上記チョッパー回路の出力電圧を検出して電源投入およびランプ点灯の有無を判別する機能を含み且つ、電源投入後は極性反転回路を間欠的に動作させることにより二次電圧を高圧放電ランプに間欠的に印加し、ランプ点灯後は高圧放電ランプの入力を連続的に行ないランプを安定点灯させるように極性反転回路の制御を行なう制御手段と；を具備している。
【０００８】本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的な意味は次による。
【０００９】直流電源装置は、交流を整流した整流化直流電源装置およびバッテリー電源装置のいずれでもよい。
【００１０】高圧放電ランプは、水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプおよびセラミックメタルハライドランプ等を許容する。
【００１１】チョッパー回路は、昇圧チョッパーおよび降圧チョッパーを許容し、また、放電ランプの負荷特性を補償するためのバラスト手段として、例えば、限流インダクタンスを含むことを許容する。
【００１２】極性反転回路は、フルブリッジ回路およびハーフブリッジ回路を構成することを許容し、これらを構成するスイッチング素子は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）などを用いることができる。高圧放電ランプは、極性反転回路の二次電圧または、極性反転回路の二次側に接続した始動回路によって発生させる高圧パルスによって始動させることもできる。始動回路は極性反転回路の無負荷２次電圧を電源として、インダクタンスおよびコンデンサの直列共振などにより発生した高圧パルスをパルストランスを介して高圧放電ランプに印加し、始動点灯させる機能を持つ。
【００１３】また、チョッパー回路の限流インダクタンスを含む部分を極性反転回路の出力端に負荷である高圧放電ランプと直列に接続していても良い。
【００１４】制御手段のランプ点灯の有無の判別は、チョッパー回路の出力電圧を検出することにより行なうことができる。ランプが不点灯時はチョッパー回路の出力がそのまま現れるが、ランプ点灯時はランプ電圧が現れる。他、電流、光、熱などを検出することによりランプの点灯の有無を検出することもできる。
【００１５】制御手段は、チョッパー回路の出力電圧などの検出によりランプの点灯の有無の判別を行なう機能と、極性反転回路の制御を行なう機能と、極性反転回路の動作および休止時間を決定するタイマ機能などを含んでいる。制御手段の電源は、直流電源出力端または、昇圧チョッパーの出力端を分圧または、トランスを介して変圧する他、別置している他電源からも供給することも許容する。
【００１６】また、制御手段は、マイクロコンピュータをもちいることで、回路の簡略化、小型が図れる。他、マイクロコンピュータを用いることで、電源電圧の監視、回路の異常などを検出し、降圧チョッパーを停止させることで、点灯装置の保護などを行なうこともできる。
【００１７】請求項１の発明によれば、電源を投入した後ランプが点灯されるまで、制御手段によりあらかじめ設定していた時間により、極性反転回路の連続および休止期間を設けて再び連続的に行なう。
【００１８】負荷回路の極性反転回路が停止ししているときは休止期間として二次電圧は発生しない。また、極性反転回路が動作しているとき、例えば、フルブリッジ回路などのスイッチング素子が交互に連続的にオンオフしているときには二次電圧の発生を行なう。このため、二次電圧を間欠に動作する際、スイッチング素子のオンオフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回路用いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減させることができ、安価な部品を使用し、信頼性の高い点灯装置を提供することができる。また、二次電圧を間欠的に発生することにより、発光管内の電極を劣化および、高圧パルスによる部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などを低減することができる。
【００１９】また、極性反転回路を構成しているスイッチング素子を選択してオンオフすることもできるので二次電圧の極性を選択することができ、高圧ランプの始動をさらに容易にすることもできる。
【００２０】また、二次電圧の休止時間を始めは長く、段階的および連続的に短く設定しておくことも可能であり、ランプ消灯直後のようなランプの点灯しにくい状態には、二次電圧の発生回数を少なくして、二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができ、ランプが冷却され点灯しやすい状態になるにつれて二次電圧発生回数を多くすることで、ランプの始動性を向上することができる。
【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明の点灯装置であって、制御手段は、電源投入後所定時間経過までにランプが点灯しないときには、極性反転回路を停止させることで二次電圧の出力を停止させる制御を行なう。
【００２２】本発明によれば、請求項１の効果にくわえて、電源投入後所定時間までにランプが点灯しない場合、制御手段によって、負荷回路の極性反転回路を停止することにより二次電圧を停止させる。このため二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。また、制御回路によりチョッパー回路のスイッチング素子をオフすることを許容することで二重にパルスを停止させることができ、さらに安全である。
【００２３】請求項３の発明は、請求項１または２記載の点灯装置であって、制御手段は、高圧放電ランプ消灯後の所定時間は極性反転回路を停止することで二次電圧の出力を禁止し、所定時間経過後に極性反転回路の動作により二次電圧の出力を許可する制御を行なう。
【００２４】高圧放電ランプは、立ち消えなどにより消灯した直後のように発光管の温度が高い状態では、二次電圧を印加しても点灯しにくい場合がある。このような場合にランプが二次電圧によって始動が可能なレベルまで冷却されるまで、二次電圧の発生を禁止することにより二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。
【００２５】請求項４の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし３記載のいずれか一記載の点灯装置と；を具備している。
【００２６】本発明において、照明装置とは、高圧放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を意味しており、たとえば照明器具、液晶などのバックライト、自動車用ヘッドライトなどを含む。
【発明の実施の形態】本発明の点灯装置の実施例を図を参照して説明する。図１は、点灯回路図、図２は制御手段のフローチャート図、図３は回路動作波形を表した図である。
【００２７】図１の点灯回路図において、交流電源１の２次側に整流回路２、昇圧チョッパー３、降圧チョッパー４および負荷回路５を順次接続している。
【００２８】交流電源１は、商用２００Ｖ交流電源である。
【００２９】整流回路２は、図示はしないが、雑音防止回路、ブリッジ型全波整流回路、平滑回路などからなり、商用交流電源を整流し、直流電源を出力する。
【００３０】昇圧チョッパー３は、図示はしないが、インダクタンス、ダイオード、コンデンサおよびスイッチング素子などからなり、整流回路２により整流された電圧をある昇圧比により昇圧している。
【００３１】降圧チョッパー４は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ０および直列に接続されたインダクタンスＬ１、ＦＥＴＱ０とインダクタンスＬ１間と昇圧チョッパー４の出力の他端にダイオードＤ１が接続されて構成されており、昇圧チョッパーで昇圧した直流電圧を所望の電圧に降圧する。また、高圧放電ランプの点灯中のちらつきなどを防止するため、ＦＥＴＱ０のスイッチングにより高周波を直流電圧に重畳させる機能を持つ。
【００３２】また、降圧チョッパ−の出力端である、インダクタンスＬ１の他端とダイオードＤ１の負極端に電圧検出用の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に接続されている。また、この降圧チョッパー４のインダクタンスＬ１は、ランプを安定点灯させるための限流インダクタンスと兼用して用いている。
【００３３】降圧チョッパー４の出力端に高圧放電ランプＤＬを含む負荷回路５が構成されている。負荷回路５は、極性反転回路として、４つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４からなるフルブリッジ回路５１と、フルブリッジ回路５１の出力端に接続し、高圧パルスを発生する始動回路５２およびパルストランスＰＴと直列に接続された高圧放電ランプＤＬにより構成されている。始動回路５２は、パルストランスＰＴを兼ねたインダクタンスＬ２とコンデンサＣ１と双方向性サイリスタＳが直列に接続されており、双方向性サイリスタＳと並列に抵抗Ｒ３とダイオードＤ２の直列回路が接続されて構成されている。
【００３４】フルブリッジ回路５１のＦＥＴのうちＱ１、Ｑ３がオンとなり、Ｑ２、Ｑ４がオフのときには、フルブリッジ回路５１の出力端に直流電圧が現れ、つぎにＱ１、Ｑ３がオフとなり、Ｑ２、Ｑ４がオンのときは、先程とは逆電圧が現れる。
【００３５】始動回路５２は、フルブリッジ回路５１が動作することにより通電され、インダクタンスＬ２とコンデンサＣ１の直列共振と双方向性サイリスタＳのスイッチング作用によりパルストランスＰＴを介して高圧パルスが高圧放電ランプＤＬに印加させる。また、始動回路７と並列に雑音防止コンデンサＣ２が接続されている。
【００３６】制御手段６は、マイクロコンピュータを用いている。制御手段６の電源は、昇圧チョッパー３の出力からトランスＴを介して供給されている。
【００３７】また、降圧チョッパー５の出力を分圧抵抗Ｒ２を介して制御手段６に入力することにより高圧放電ランプＤＬの点灯の有無および電源電圧１、昇圧チョッパー３および降圧チョッパー４の異常・正常などを検出している。
【００３８】また、制御手段６によりフルブリッジ回路５１の各電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のゲートにそれぞれ信号を出力することにより、各ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のスイッチング制御を行なうことによりフルブリッジ回路５１の動作の制御を行なう。
【００３９】図２のフローチャート図を用いて、制御手段の動作を説明する。電源投入後、制御手段は動作を開始しＲＡＭ領域などのリセットを行なう。その後降圧チョッパーの出力を確認し電源電圧等の異常がなければ正常電圧と判別して負荷回路のスイッチング素子Ｑ１からＱ４を間欠出力とする。このＱ１からＱ４が間欠出力の間、始動回路も間欠出力となり高圧放電ランプに始動パルスが間欠的に印加される。この後、降圧チョッパー５の出力を確認し、ランプ点灯電圧を検出すると、Ｑ１からＱ４は完全出力となり、ランプは安定点灯を行うことができる。
【００４０】しかし、始動パルスを間欠的に印加しても、所定時間以上ランプの不点が確認されるとＱ１からＱ４は完全に停止し、パルスの停止を行なう。このとき降圧チョッパーのＦＥＴＱ０のスイッチングを停止させることで、さらに安全性、省電力に優れた回路を提供できる。
【００４１】また、ランプの安定点灯後、何らかの理由、例えば、電源電圧の一時的な降下などによりランプが消灯した場合、降圧チョッパーの出力検出して、ランプ不点電圧が検出されると、Ｑ１からＱ４は完全に停止され、消灯後のランプの高温状態から冷却されるまでの所定時間経過後に、降圧チョッパーの出力を検出して、正常電圧であることを確認後、Ｑ１からＱ２が間欠出力され、始動パルスが間欠的にランプに印加されることにより、ランプの点灯を行うことができる。
【００４２】図３の各出力波形図をしめす。降圧チョッパーは電源投入後、平滑、整流、昇圧および降圧された電圧を出力する。その降圧チョッパー出力電圧を検出して電源電圧の異常などがなければ、正常降圧チョッパー出力として、ランプの無負荷電圧を出力している。
【００４３】このとき、制御回路では、負荷回路のスイッチング素子のオンオフの制御を行なう。ランプ点灯までの間は、間欠的に行ない、パルスを間欠に発生させる。このときの間欠とは、Ｑ１とＱ３のオンおよびＱ２とＱ４のオフを交互に繰り返して、その間パルスを連続的に発生させ、その後、ある一定時間の休止時間を設けてその期間ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４をすべて停止させ、その期間パルスは発生しない。その後再び、Ｑ１とＱ３のオンおよびＱ２とＱ４のオフを交互に繰り返して、その間パルスを発生させる。そうすることで、パルスを間欠的に発生させている。
【００４４】ランプの点灯時は、降圧チョッパーの出力端にランプ電圧が現れるためその電圧を検出することで制御回路がランプ点灯の判断を行なう。ランプ点灯後制御回路は、Ｑ１とＱ３オンおよびＱ２とＱ４のオフを交互に間欠することなく連続的にオンオフを繰り返して、ランプを安定点灯させている。
【００４５】
【発明の効果】 請求項１の発明によれば、電源を投入した後ランプが点灯されるまで、制御手段により、負荷回路の極性反転回路の動作を行なう。極性反転回路がオフのときには二次電圧は発生しない。また、極性反転回路が動作しているときには二次電圧の発生を行なう。このため、二次電圧を間欠に動作する際、スイッチング素子のオンオフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回路用いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減させることができ、安価な部品を使用し、信頼性の高い点灯装置を提供することができる。また、二次電圧を間欠的に発生することにより、発光管内の電極劣化および、二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などを低減することができる。
【００４６】請求項２の発明によれば、電源投入後所定時間までにランプが点灯しない場合、制御手段によって、負荷回路の極性反転回路をオフすることにより二次電圧を停止させる。このためパルスによる部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。また、制御回路によりチョッパー回路のスイッチング素子をオフすることで二重にパルスを停止させ、さらに安全である。
【００４７】請求項３の発明によれば、高圧放電ランプは、立ち消えなどにより消灯した直後のように発光管の温度が高い状態では、二次電圧を印加しても点灯しにくい場合がある。このような場合に始動が二次電圧によって可能なレベルまで冷却されるまで、二次電圧の発生を禁止することによりパルスによる部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。
【００４８】請求項４の発明によれば、二次電圧を間欠的に発生するため、発光管内の電極の劣化および、高圧パルスによる部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などを低減する照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の点灯回路図。
【図２】本発明の制御手段のフローチャート図。
【図３】本発明の回路動作波形を表した図。
【符号の説明】
１…商用交流電源
２…整流回路
３…昇圧チョッパー
４…降圧チョッパー
５…負荷回路
５１…フルブリッジ回路 ５２…始動回路
ＤＬ…高圧放電ランプ Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４…電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
６…制御手段
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極性反転回路を用いて二次電圧に加えて高圧パルスを印加することで高圧放電ランプを点灯させる点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧放電ランプ、特にメタルハライドランプおよび高圧ナトリウムランプなどは始動電圧が非常に高く、高圧パルスを印加することによってランプを点灯させている。 特に消灯直後には、発光管内の温度が上昇しており、発光管内の蒸気圧も高くなっている。このため消灯直後の再始動が非常に困難である。このためランプが点灯するまで、連続的に高圧パルスおよび二次電圧を印加させていた。
【０００３】しかし、この高圧パルスおよび二次電圧を連続的に印加すると、発光管内の電極を劣化させるばかりでなく、高圧パルスおよび二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などがあった。
【０００４】上記の問題を解決する従来技術として、特開平１０−１０６７８５号公報には、チョッパー回路のスイッチング素子を間欠的にオン、オフさせることでこのチョッパー回路から電力供給されているインバータ回路およびイグナイタ回路も同時に間欠動作させる放電灯点灯装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記従来技術の場合、チョッパー回路を間欠動作させる際、チョッパー回路に使用するスイッチング素子に突入電流が流れる。このため、チョッパー回路のスイッチング素子などの部品の信頼性などの考慮を行なうことが必要であった。
【０００６】そこで、本発明は二次電圧に加えて高圧パルスを間欠に動作する際、スイッチング素子のオンオフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回路用いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減させることができるため、安価な部品を使用し、信頼性の高い点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の点灯回路は、直流電源装置と；直流電源装置の出力端に接続され高圧放電ランプの安定点灯を行うインダクタンス要素を含み所定の直流電圧を出力するチョッパー回路と；チョッパー回路の出力端に接続され矩形波出力のための極性反転回路を含み高圧放電ランプに電力を供給する負荷回路と；上記チョッパー回路の出力電圧を検出して電源投入およびランプ点灯の有無を判別する機能を含み且つ、電源投入後は極性反転回路を間欠的に動作させることにより二次電圧を高圧放電ランプに間欠的に印加し、ランプ点灯後は高圧放電ランプの入力を連続的に行ないランプを安定点灯させるように極性反転回路の制御を行なう制御手段と；を具備している。
【０００８】本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的な意味は次による。
【０００９】直流電源装置は、交流を整流した整流化直流電源装置およびバッテリー電源装置のいずれでもよい。
【００１０】高圧放電ランプは、水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプおよびセラミックメタルハライドランプ等を許容する。
【００１１】チョッパー回路は、昇圧チョッパーおよび降圧チョッパーを許容し、また、放電ランプの負荷特性を補償するためのバラスト手段として、例えば、限流インダクタンスを含むことを許容する。
【００１２】極性反転回路は、フルブリッジ回路およびハーフブリッジ回路を構成することを許容し、これらを構成するスイッチング素子は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）などを用いることができる。高圧放電ランプは、極性反転回路の二次電圧または、極性反転回路の二次側に接続した始動回路によって発生させる高圧パルスによって始動させることもできる。始動回路は極性反転回路の無負荷２次電圧を電源として、インダクタンスおよびコンデンサの直列共振などにより発生した高圧パルスをパルストランスを介して高圧放電ランプに印加し、始動点灯させる機能を持つ。
【００１３】また、チョッパー回路の限流インダクタンスを含む部分を極性反転回路の出力端に負荷である高圧放電ランプと直列に接続していても良い。
【００１４】制御手段のランプ点灯の有無の判別は、チョッパー回路の出力電圧を検出することにより行なうことができる。ランプが不点灯時はチョッパー回路の出力がそのまま現れるが、ランプ点灯時はランプ電圧が現れる。他、電流、光、熱などを検出することによりランプの点灯の有無を検出することもできる。
【００１５】制御手段は、チョッパー回路の出力電圧などの検出によりランプの点灯の有無の判別を行なう機能と、極性反転回路の制御を行なう機能と、極性反転回路の動作および休止時間を決定するタイマ機能などを含んでいる。制御手段の電源は、直流電源出力端または、昇圧チョッパーの出力端を分圧または、トランスを介して変圧する他、別置している他電源からも供給することも許容する。
【００１６】また、制御手段は、マイクロコンピュータをもちいることで、回路の簡略化、小型が図れる。他、マイクロコンピュータを用いることで、電源電圧の監視、回路の異常などを検出し、降圧チョッパーを停止させることで、点灯装置の保護などを行なうこともできる。
【００１７】請求項１の発明によれば、電源を投入した後ランプが点灯されるまで、制御手段によりあらかじめ設定していた時間により、極性反転回路の連続および休止期間を設けて再び連続的に行なう。
【００１８】負荷回路の極性反転回路が停止ししているときは休止期間として二次電圧は発生しない。また、極性反転回路が動作しているとき、例えば、フルブリッジ回路などのスイッチング素子が交互に連続的にオンオフしているときには二次電圧の発生を行なう。このため、二次電圧を間欠に動作する際、スイッチング素子のオンオフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回路用いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減させることができ、安価な部品を使用し、信頼性の高い点灯装置を提供することができる。また、二次電圧を間欠的に発生することにより、発光管内の電極を劣化および、高圧パルスによる部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などを低減することができる。
【００１９】また、極性反転回路を構成しているスイッチング素子を選択してオンオフすることもできるので二次電圧の極性を選択することができ、高圧ランプの始動をさらに容易にすることもできる。
【００２０】また、二次電圧の休止時間を始めは長く、段階的および連続的に短く設定しておくことも可能であり、ランプ消灯直後のようなランプの点灯しにくい状態には、二次電圧の発生回数を少なくして、二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができ、ランプが冷却され点灯しやすい状態になるにつれて二次電圧発生回数を多くすることで、ランプの始動性を向上することができる。
【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明の点灯装置であって、制御手段は、電源投入後所定時間経過までにランプが点灯しないときには、極性反転回路を停止させることで二次電圧の出力を停止させる制御を行なう。
【００２２】本発明によれば、請求項１の効果にくわえて、電源投入後所定時間までにランプが点灯しない場合、制御手段によって、負荷回路の極性反転回路を停止することにより二次電圧を停止させる。このため二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。また、制御回路によりチョッパー回路のスイッチング素子をオフすることを許容することで二重にパルスを停止させることができ、さらに安全である。
【００２３】請求項３の発明は、請求項１または２記載の点灯装置であって、制御手段は、高圧放電ランプ消灯後の所定時間は極性反転回路を停止することで二次電圧の出力を禁止し、所定時間経過後に極性反転回路の動作により二次電圧の出力を許可する制御を行なう。
【００２４】高圧放電ランプは、立ち消えなどにより消灯した直後のように発光管の温度が高い状態では、二次電圧を印加しても点灯しにくい場合がある。このような場合にランプが二次電圧によって始動が可能なレベルまで冷却されるまで、二次電圧の発生を禁止することにより二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。
【００２５】請求項４の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし３記載のいずれか一記載の点灯装置と；を具備している。
【００２６】本発明において、照明装置とは、高圧放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を意味しており、たとえば照明器具、液晶などのバックライト、自動車用ヘッドライトなどを含む。
【発明の実施の形態】本発明の点灯装置の実施例を図を参照して説明する。図１は、点灯回路図、図２は制御手段のフローチャート図、図３は回路動作波形を表した図である。
【００２７】図１の点灯回路図において、交流電源１の２次側に整流回路２、昇圧チョッパー３、降圧チョッパー４および負荷回路５を順次接続している。
【００２８】交流電源１は、商用２００Ｖ交流電源である。
【００２９】整流回路２は、図示はしないが、雑音防止回路、ブリッジ型全波整流回路、平滑回路などからなり、商用交流電源を整流し、直流電源を出力する。
【００３０】昇圧チョッパー３は、図示はしないが、インダクタンス、ダイオード、コンデンサおよびスイッチング素子などからなり、整流回路２により整流された電圧をある昇圧比により昇圧している。
【００３１】降圧チョッパー４は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ０および直列に接続されたインダクタンスＬ１、ＦＥＴＱ０とインダクタンスＬ１間と昇圧チョッパー４の出力の他端にダイオードＤ１が接続されて構成されており、昇圧チョッパーで昇圧した直流電圧を所望の電圧に降圧する。また、高圧放電ランプの点灯中のちらつきなどを防止するため、ＦＥＴＱ０のスイッチングにより高周波を直流電圧に重畳させる機能を持つ。
【００３２】また、降圧チョッパ−の出力端である、インダクタンスＬ１の他端とダイオードＤ１の負極端に電圧検出用の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に接続されている。また、この降圧チョッパー４のインダクタンスＬ１は、ランプを安定点灯させるための限流インダクタンスと兼用して用いている。
【００３３】降圧チョッパー４の出力端に高圧放電ランプＤＬを含む負荷回路５が構成されている。負荷回路５は、極性反転回路として、４つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４からなるフルブリッジ回路５１と、フルブリッジ回路５１の出力端に接続し、高圧パルスを発生する始動回路５２およびパルストランスＰＴと直列に接続された高圧放電ランプＤＬにより構成されている。始動回路５２は、パルストランスＰＴを兼ねたインダクタンスＬ２とコンデンサＣ１と双方向性サイリスタＳが直列に接続されており、双方向性サイリスタＳと並列に抵抗Ｒ３とダイオードＤ２の直列回路が接続されて構成されている。
【００３４】フルブリッジ回路５１のＦＥＴのうちＱ１、Ｑ３がオンとなり、Ｑ２、Ｑ４がオフのときには、フルブリッジ回路５１の出力端に直流電圧が現れ、つぎにＱ１、Ｑ３がオフとなり、Ｑ２、Ｑ４がオンのときは、先程とは逆電圧が現れる。
【００３５】始動回路５２は、フルブリッジ回路５１が動作することにより通電され、インダクタンスＬ２とコンデンサＣ１の直列共振と双方向性サイリスタＳのスイッチング作用によりパルストランスＰＴを介して高圧パルスが高圧放電ランプＤＬに印加させる。また、始動回路７と並列に雑音防止コンデンサＣ２が接続されている。
【００３６】制御手段６は、マイクロコンピュータを用いている。制御手段６の電源は、昇圧チョッパー３の出力からトランスＴを介して供給されている。
【００３７】また、降圧チョッパー５の出力を分圧抵抗Ｒ２を介して制御手段６に入力することにより高圧放電ランプＤＬの点灯の有無および電源電圧１、昇圧チョッパー３および降圧チョッパー４の異常・正常などを検出している。
【００３８】また、制御手段６によりフルブリッジ回路５１の各電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のゲートにそれぞれ信号を出力することにより、各ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のスイッチング制御を行なうことによりフルブリッジ回路５１の動作の制御を行なう。
【００３９】図２のフローチャート図を用いて、制御手段の動作を説明する。電源投入後、制御手段は動作を開始しＲＡＭ領域などのリセットを行なう。その後降圧チョッパーの出力を確認し電源電圧等の異常がなければ正常電圧と判別して負荷回路のスイッチング素子Ｑ１からＱ４を間欠出力とする。このＱ１からＱ４が間欠出力の間、始動回路も間欠出力となり高圧放電ランプに始動パルスが間欠的に印加される。この後、降圧チョッパー５の出力を確認し、ランプ点灯電圧を検出すると、Ｑ１からＱ４は完全出力となり、ランプは安定点灯を行うことができる。
【００４０】しかし、始動パルスを間欠的に印加しても、所定時間以上ランプの不点が確認されるとＱ１からＱ４は完全に停止し、パルスの停止を行なう。このとき降圧チョッパーのＦＥＴＱ０のスイッチングを停止させることで、さらに安全性、省電力に優れた回路を提供できる。
【００４１】また、ランプの安定点灯後、何らかの理由、例えば、電源電圧の一時的な降下などによりランプが消灯した場合、降圧チョッパーの出力検出して、ランプ不点電圧が検出されると、Ｑ１からＱ４は完全に停止され、消灯後のランプの高温状態から冷却されるまでの所定時間経過後に、降圧チョッパーの出力を検出して、正常電圧であることを確認後、Ｑ１からＱ２が間欠出力され、始動パルスが間欠的にランプに印加されることにより、ランプの点灯を行うことができる。
【００４２】図３の各出力波形図をしめす。降圧チョッパーは電源投入後、平滑、整流、昇圧および降圧された電圧を出力する。その降圧チョッパー出力電圧を検出して電源電圧の異常などがなければ、正常降圧チョッパー出力として、ランプの無負荷電圧を出力している。
【００４３】このとき、制御回路では、負荷回路のスイッチング素子のオンオフの制御を行なう。ランプ点灯までの間は、間欠的に行ない、パルスを間欠に発生させる。このときの間欠とは、Ｑ１とＱ３のオンおよびＱ２とＱ４のオフを交互に繰り返して、その間パルスを連続的に発生させ、その後、ある一定時間の休止時間を設けてその期間ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４をすべて停止させ、その期間パルスは発生しない。その後再び、Ｑ１とＱ３のオンおよびＱ２とＱ４のオフを交互に繰り返して、その間パルスを発生させる。そうすることで、パルスを間欠的に発生させている。
【００４４】ランプの点灯時は、降圧チョッパーの出力端にランプ電圧が現れるためその電圧を検出することで制御回路がランプ点灯の判断を行なう。ランプ点灯後制御回路は、Ｑ１とＱ３オンおよびＱ２とＱ４のオフを交互に間欠することなく連続的にオンオフを繰り返して、ランプを安定点灯させている。
【００４５】
【発明の効果】 請求項１の発明によれば、電源を投入した後ランプが点灯されるまで、制御手段により、負荷回路の極性反転回路の動作を行なう。極性反転回路がオフのときには二次電圧は発生しない。また、極性反転回路が動作しているときには二次電圧の発生を行なう。このため、二次電圧を間欠に動作する際、スイッチング素子のオンオフよる突入電流が流れるなどの虞が少ない極性反転回路用いて間欠動作させることにより、部品の負担を軽減させることができ、安価な部品を使用し、信頼性の高い点灯装置を提供することができる。また、二次電圧を間欠的に発生することにより、発光管内の電極劣化および、二次電圧による部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などを低減することができる。
【００４６】請求項２の発明によれば、電源投入後所定時間までにランプが点灯しない場合、制御手段によって、負荷回路の極性反転回路をオフすることにより二次電圧を停止させる。このためパルスによる部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。また、制御回路によりチョッパー回路のスイッチング素子をオフすることで二重にパルスを停止させ、さらに安全である。
【００４７】請求項３の発明によれば、高圧放電ランプは、立ち消えなどにより消灯した直後のように発光管の温度が高い状態では、二次電圧を印加しても点灯しにくい場合がある。このような場合に始動が二次電圧によって可能なレベルまで冷却されるまで、二次電圧の発生を禁止することによりパルスによる部品の劣化、周囲のノイズなどを低減することができる。
【００４８】請求項４の発明によれば、二次電圧を間欠的に発生するため、発光管内の電極の劣化および、高圧パルスによる部品の劣化、周囲のノイズの原因および使用者に対する感電の虞などを低減する照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の点灯回路図。
【図２】本発明の制御手段のフローチャート図。
【図３】本発明の回路動作波形を表した図。
【符号の説明】
１…商用交流電源
２…整流回路
３…昇圧チョッパー
４…降圧チョッパー
５…負荷回路
５１…フルブリッジ回路 ５２…始動回路
ＤＬ…高圧放電ランプ Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４…電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
６…制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】直流電源装置と；直流電源装置の出力端に接続され高圧放電ランプの安定点灯を行うインダクタンス要素を含み所定の直流電圧を出力するチョッパー回路と；チョッパー回路の出力端に接続され矩形波出力のための極性反転回路を含み高圧放電ランプに電力を供給する負荷回路と；上記チョッパー回路の出力電圧を検出して電源投入およびランプ点灯の有無を判別する機能を含み且つ、電源投入後は極性反転回路を間欠的に動作させることにより二次電圧を高圧放電ランプに間欠的に印加し、ランプ点灯後は高圧放電ランプへの入力を連続的に行ないランプを安定点灯させるように極性反転回路の制御を行なう制御手段と；を具備していることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】制御手段は、電源投入後所定時間経過までにランプが点灯しないときには、極性反転回路をオフさせることで二次電圧の出力を停止させる制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】制御手段は、高圧放電ランプ消灯後の所定時間は極性反転回路をオフすることで二次電圧の出力を禁止し、所定時間経過後に極性反転回路の動作により二次電圧の出力を許可する制御を行なうことを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
【請求項４】照明装置本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし３記載のいずれか一記載の点灯装置と；を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項１】直流電源装置と；直流電源装置の出力端に接続され高圧放電ランプの安定点灯を行うインダクタンス要素を含み所定の直流電圧を出力するチョッパー回路と；チョッパー回路の出力端に接続され矩形波出力のための極性反転回路を含み高圧放電ランプに電力を供給する負荷回路と；上記チョッパー回路の出力電圧を検出して電源投入およびランプ点灯の有無を判別する機能を含み且つ、電源投入後は極性反転回路を間欠的に動作させることにより二次電圧を高圧放電ランプに間欠的に印加し、ランプ点灯後は高圧放電ランプへの入力を連続的に行ないランプを安定点灯させるように極性反転回路の制御を行なう制御手段と；を具備していることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】制御手段は、電源投入後所定時間経過までにランプが点灯しないときには、極性反転回路をオフさせることで二次電圧の出力を停止させる制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】制御手段は、高圧放電ランプ消灯後の所定時間は極性反転回路をオフすることで二次電圧の出力を禁止し、所定時間経過後に極性反転回路の動作により二次電圧の出力を許可する制御を行なうことを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
【請求項４】照明装置本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし３記載のいずれか一記載の点灯装置と；を具備していることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００１−３５６７４（Ｐ２００１−３５６７４Ａ）
【公開日】平成１３年２月９日（２００１．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２０９９６１
【出願日】平成１１年７月２３日（１９９９．７．２３）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年２月９日（２００１．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年７月２３日（１９９９．７．２３）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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