電力供給装置、放電灯点灯装置および照明装置
【課題】配線特性を検出することによって、配線が含んでいる浮遊容量なのによって生じる電圧降下や電力損失を付加した電圧や電力を供給可能な電力供給装置および放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】放電灯が点灯しない状態の無負荷時において、点灯装置に含まれるインダクタ成分L31と点灯装置のコンダクタC41と点灯装置に接続された配線に含まれている浮遊容量CyによってＬＣ共振回路を形成する。インバータ回路14の発生する周波数によって変化する電圧やＬＣ共振回路の共振周波数を求める事によって配線に含まれる浮遊容量などの配線特性を検出し、この配線特性の浮遊容量などによって生じる電圧降下分や電力損失分を加えた電圧や電力を放電灯３に供給する。
【解決手段】放電灯が点灯しない状態の無負荷時において、点灯装置に含まれるインダクタ成分L31と点灯装置のコンダクタC41と点灯装置に接続された配線に含まれている浮遊容量CyによってＬＣ共振回路を形成する。インバータ回路14の発生する周波数によって変化する電圧やＬＣ共振回路の共振周波数を求める事によって配線に含まれる浮遊容量などの配線特性を検出し、この配線特性の浮遊容量などによって生じる電圧降下分や電力損失分を加えた電圧や電力を放電灯３に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置、放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧放電灯を始動させる高圧パルス電圧を発生させる始動装置を内蔵した高圧放電灯点灯装置においては、点灯装置が高圧放電灯に近接配置され、始動装置と高圧放電灯との配線距離が短い場合は高圧パルス電圧が減衰することなく高圧放電灯に印加されるため始動性に問題は生じない。しかし、器具類の設置の都合から点灯装置と高圧放電灯との配線距離が長くなる場合がある。このような場合は配線長などによる浮遊容量やインダクタンス成分などが大きくなり高圧パルス電圧の減衰が大きくなって放電灯を点灯させることができなくなる。
【０００３】
このため、始動装置として、パルス発生部の主コンデンサに、複数のコンデンサをそれぞれ外部からの操作によって並列に接続させる出力切換手段を設け、始動装置と放電灯との距離が長くなると主コンデンサに並列に接続されるコンデンサの数を増やして全体の容量を大きくし、距離に応じた適切なパルス電圧を発生させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、高圧放電灯安定器と照明器具とを離して設置し、高圧放電灯安定器側に昇圧装置を配置するとともに照明器具に高圧放電ランプと高電圧パルス発生装置を配置し、高圧放電灯安定器からの無負荷二次電圧に昇圧装置からの高い電圧を重畳した高電圧を高電圧パルス発生装置に出力し、高電圧パルス発生装置では入力する高電圧にさらに高電圧パルスを重畳して高圧放電灯に印加するものが知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００５】
さらに、特許文献４では、第1の始動装置が内蔵された点灯装置を用いて高圧放電灯を点灯させる場合、この第1の始動装置のみでは高圧放電灯が始動されないほど距離が長くなった場合に、点灯装置と高圧放電灯の間に第２の点灯装置を配置して、確実に高圧放電ランプを点灯させるものが知られている。
【特許文献１】特開平５−２８３１８０号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５９８５２１号公報
【特許文献３】特開平８−４５６７８号公報
【特許文献４】特開２００５−２５１７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、始動装置と放電灯との間の配線長は、設置場所などによって異なるため、上記した特許文献１のものでは設置の都度、出力切換手段を操作して調整を行わなければならない面倒があり、また、複数のコンデンサや出力切換手段を設けることにより全体として始動装置が大形化する問題があった。
【０００７】
また、上記した特許文献２及び３のように、安定器側から発生した高電圧を高電圧パルス発生装置がそのまま取込み、この取込んだ高電圧に高圧パルスを重畳して高圧放電灯に印加する構成では、安定器側からの高電圧が高電圧パルス発生装置の各素子に悪影響を及ぼす虞がある。さらに特許文献４のものでも、始動装置と放電灯との間の配線長は、設置場所や設置位置などによって異なるため、設置の都度、第２の始動装置を設置調整するなどを行わなければならず面倒であった。
【０００８】
このため、本願発明では配線長を検出することによって、配線が含んでいる浮遊容量などによって生じる電圧降下や電力損失分を付加した電圧や電力を供給可能な電力供給装置および放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明の電力供給装置は、負荷が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；検出された配線特性による電圧降下分を付加して負荷に電力を供給する電力変換部と；を具備している。
【００１０】
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。
【００１１】
配線は、電力供給装置の出力端と負荷を接続する電力線を示す。
【００１２】
配線特性とは、配線が持つ抵抗分や浮遊容量分などの電気的特性や、配線の長さなどの物理的特性を含む。このような配線特性の特に電気的特性は、配線の長さや配線同士の配置、材質などによって特性が変化する場合がある。
【００１３】
配線特性検出手段は、負荷を動作させないようにした状態で出力側に接続された配線が含んでいる浮遊容量などを検出する。検出された浮遊容量などによって配線特性を算出し、配線特性による電圧降下分を考慮して、電圧降下による負荷への入力電力の低下分を予め加えた状態の電力を出力するようにしたものである。
【００１４】
請求項２の発明の放電灯点灯装置は、インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；放電灯が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加して電力変換部を制御する制御回路と；を具備している。
【００１５】
配線は、放電灯点灯装置の出力端と放電灯を接続する電力線を示す。
【００１６】
電力変換部は例えば、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路やトランスなどを許容しインダクタ成分を含んでいる。インバータ回路はフルブリッジ回路やハーフブリッジ回路のような極性反転回路を許容する。インバータ回路の生成する周波数は連続変化可能であることが好ましい。
【００１７】
こうして得られた配線特性などによる電圧降下を考慮して、負荷である放電灯へ電力を供給するようにしている。
【００１８】
請求項３の発明の放電灯点灯装置は、放電灯始動時に必要な高電圧を印可するイグナイタと；インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；イグナイタを停止させ放電灯が動作しない状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加してイグナイタの出力電圧を制御する制御回路と；を具備している。
【００１９】
イグナイタは、放電灯の始動に必要な高電圧を生成するものであればよい。配線特性検出手段が検出した配線の浮遊容量などから配線特性を算出し、配線特性によって低下するイグナイタの出力電圧を考慮した始動電圧を出力させて放電ランプに印可する。
【００２０】
請求項４の発明は請求項２または３記載の放電灯点灯装置であって、配線特性検出手段は、極性反転回路の出力周波数を可変させて共振周波数を求めることによって、配線特性を検出することを特徴とする。
【００２１】
配線特性検出手段は、電力変換部に含まれたインダクタ成分と接続される配線が持っている浮遊容量とで構成される共振回路の共振周波数によって、配線の浮遊容量などを検出し、検出された値から配線特性を算出する事ができる。
【００２２】
請求項５の発明の照明装置は、照明器具本体と；照明器具本体に配設される放電灯と；請求項２ないし４いずれか一記載の放電灯点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、配線特性などによる電圧降下による負荷への電力供給不足を補って、所定の電力供給できる電力供給装置を提供することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、配線特性などによる電圧降下による放電灯への電力供給不足を補って、所定の電力を供給することのできる放電灯点灯装置を提供することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、配線特性などによるイグナイタの出力する高電圧パルスの出力電圧の低減による放電灯の始動不良を低減し、配線特性などにかかわらず点灯可能な放電灯点灯装置を提供することができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、配線長などの配線特性の検出を共振周波数を求めることによって浮遊容量を検出するので、配線特性の算出を容易にすることができる。
【００２７】
請求項５発明によれば、請求項２ないし５の効果を奏した照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の第１の実施形態である電力供給装置を図１および図２を参照して説明する。図１は、電力供給装置の概略図、図２は、電力供給装置の出力電圧の立ち上がりを示す図である。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付して、重複した説明の記載は省略または簡略化している。
【００２９】
図１において、交流電源Ｖｓから負荷３への電力の供給を行う電力供給装置１が配線２を介して接続される。
【００３０】
電力供給装置１は内部にリアクタンス成分R0を含んでおり、電力供給装置１の出力電力を制御する制御装置４を備えている。また配線２には浮遊容量Cyを含んでおり、この浮遊容量Cyは配線２の長さと比例して大きくなる。
【００３１】
本実施形態の配線特性検出について説明する。まず、制御装置４は負荷３が動作しない程度の電力を供給する。例えば、負荷が動作不可能である低電力状態や始動回路を停止させた状態をしめす。負荷が動作しないので、電力供給装置のリアクタンス成分R0と配線２の浮遊容量CyにてＲＣ回路を形成する。このように形成されたＲＣ回路に供給される電圧の立ち上がりを図２に示す。電源投入時からの電力供給装置１の出力端の電圧の変化を検出し、所定電圧値になるまでの時間によってこのＲＣ回路の時定数からコンデンサ成分つまり浮遊容量Cyが検出される。こうして検出された浮遊容量によって、負荷が接続される配線の特性を算出する。
【００３２】
配線の特性、特に配線の浮遊容量Cyを検出した後、電力供給装置１の制御手段は、配線２によって損失される電圧降下分や電力損失分を付加した電圧および電力を負荷３に供給するように制御を行う。そうすることによって、負荷３には所定の電圧や電力が配線の長さや配置にかかわらず供給される。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態である放電灯点灯装置を図３および４を参照して説明する。図３は、放電灯点灯装置の回路図、図４は無負荷時の周波数特性を示す図である。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付して、重複した説明の記載は省略または簡略化している。
【００３４】
放電灯点灯装置１に入力された電力はフィルタ回路１１、整流回路１２、昇圧チョッパ１３、ハーフブリッジ回路１４が接続され、ハーフブリッジ回路の出力端には、ＬＣ共振回路１５に接続されＬＣ共振回路１５の出力端には出力電圧検出手段１６を順次接続している。
【００３５】
フィルタ回路１１はコンデンサＣ１とインダクタＬ１からなり、整流回路１２は、ブリッジ型全波整流回路ＢＤ、コンデンサＣ２などからなり、商用交流電源ＶＳを整流し、直流電源を出力している。昇圧チョッパ１３は、整流回路１２にインダクタンスＬ２、スイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１の両端には逆流阻止用のダイオードＤ１を介して平滑用のコンデンサＣ３が接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴＱ１のドレインがインダクタンスＬ１とダイオードＤ１の接続端に、ＦＥＴＱ１のソースがコンデンサＣ３と整流回路１２の出力端に接続されている。ＦＥＴＱ１のゲートは、制御回路１７と接続されている。制御回路１７は昇圧チョッパ１３のＦＥＴＱ１のスイッチングにより、コンデンサＣ３にかかる電圧を制御している。
【００３６】
インバータ回路１４は、２つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ２，Ｑ３からなるハーフブリッジ回路で構成される。この２つのＦＥＴＱ１，Ｑ２が交互にオンオフを繰返すことによって高周波を出力する。インバータ回路１４の出力端には、ＬＣ共振回路１５が並列に接続される。
【００３７】
インダクタＬ３１と共振コンデンサＣ４１とで構成されるＬＣ共振回路１５は、インバータ回路１４から入力される高周波電圧を直流カットコンデンサＣ５１を介してＬＣ共振回路１５に入力する。ＬＣ共振回路１５の出力端は放電灯３が接続可能な端子Ａ，Ｂが接続される。インバータ回路１４が出力する高周波電圧を配線２を介して放電灯３に印加する。
【００３８】
次に、回路の動作を説明する。商用交流電源ＶＳからの交流電圧はフィルタ回路１１を介して整流回路１２で整流されて直流電圧となり、昇圧回路１３に入力される。このとき、抵抗Ｒ１にかかる電圧を電源にして制御回路１７を動作させている。その後制御回路１７の電源は、昇圧回路１３のインダクタＬ２に係る電力をインダクタＬ４で取り出しダイオードＤ２で整流しコンデンサＣ６に蓄電されたエネルギーを利用している。昇圧回路１３は整流回路１２で得られた直流電圧を昇圧平滑する。昇圧された出力はコンデンサ回路Ｃ３の電圧およびＦＥＴＱ１に接続された電流検出手段Ｒ２を制御回路１７に入力されて所望の電力が得られるようにフィードバック制御を行うためＦＥＴＱ１のスイッチング制御を制御回路１７は行っている。
【００３９】
昇圧回路１３で昇圧平滑された直流電圧は、インバータ回路１４を構成する直列接続された２個のＦＥＴＱ２、Ｑ３の両端に印加される。インバータ回路１４は制御回路１７により所定の発振周波数で交互にオンオフ制御され、並列接続されたＬＣ共振回路１５に高周波電圧を供給する。
【００４０】
そしてまず始めに配線特性を検出する。まず、負荷である放電灯３が始動しない状態で高周波電圧を印加すると、図４のように出力した周波数によって検出される電圧が浮遊容量Cyの値によって変化する。この変化量によって配線の有している浮遊容量Cyが検出される。検出された浮遊容量Cyによって、負荷が接続されるまでの配線特性が検出できる。
【００４１】
配線の特性、特に配線の浮遊容量Cyを検出した後、放電灯点灯装置１の制御手段は、配線２によって損失される電圧降下分や電力損失分を付加した電力を放電灯３に供給するように制御を行う。つまり、配線特性による電力損失分を付加した電力が放電灯点灯装置１から出力されるように,制御回路17は放電灯点灯装置１の出力電力を制御する。そうすることによって放電灯３には配線の長さや配置によらず所定の電圧および電力を供給することができる。
【００４２】
また、出力電圧検出手段１６は、Ａ−Ｂ間に接続される放電灯３の両端にかかる電圧を検出してランプの点灯不点灯を検出する。出力電圧検出手段１６が検出するランプ電圧によってランプの寿命などの不具合などを検出することにも使用することを許容する。
【００４３】
このような配線特性の検出は、電源を投入する毎に行う必要は無いので、点灯装置にはじめて交流電源Vsが供給されたときのみに行えば、点灯装置および放電灯３の設置状態での配線特性を検出することができる。この種の点灯装置や放電灯３は使用のたびに配線を変更するようなことはほとんど無いので、初期の電源投入時のみに上記の検出作業を行うことによって次回から配線特性を検出する動作を行うことを省略することができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態である放電灯点灯装置を図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の高圧放電ランプ点灯装置の回路図である。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付して、重複した説明の記載は省略または簡略化している。
【００４５】
図５の回路図において、交流電源Ｖｓに高圧放電ランプＬへの電源の入り切りを行う電源スイッチS1が接続される。高圧放電ランプ点灯装置１に入力された電力はフィルタ回路11、整流回路12、昇圧チョッパ回路13、降圧チョッパ回路14、極性反転回路15、高圧パルス発生回路IGおよび高圧放電ランプＬを順次接続している。
【００４６】
整流回路12は、ブリッジ型全波整流回路BD、コンデンサC1などからなり、商用交流電源VSを整流し、直流電源を出力している。昇圧チョッパ回路13は、整流回路12の出力端にインダクタンスL1、スイッチング素子Q1の直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1の両端には逆流素子用のダイオードD1を介して平滑用のコンデンサC2が接続されている。また、スイッチング素子Q1は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴQ1のドレインがインダクタンスL1とダイオードD1の接続端に、ＦＥＴQ1のソースがコンデンサC2と整流回路12の出力端に接続されている。ＦＥＴQ1のゲートは、制御回路16と接続されている。昇圧チョッパ回路13はＦＥＴQ1のスイッチングにより、コンデンサC2にかかる電圧を制御して出力している。
【００４７】
降圧チョッパ回路14は、昇圧チョッパ回路13の出力端に、還流用のダイオードD2とスイッチング素子Q2の直列回路が接続されている。ダイオードD2の両端にインダクタンスL2および平滑用のコンデンサC3が接続されている。また、スイッチング素子Q2もまた電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴQ2のドレインが昇圧チョッパ回路13の出力端に、ＦＥＴQ2のソースがインダクタンスL2とダイオードD2の接続端に接続されている。ＦＥＴQ2のゲートは、制御回路16と接続されている。降圧チョッパ回路14はＦＥＴQ2のスイッチングにより、出力電力を調節して高圧放電ランプＬに供給する電力変換部として機能を有している。
【００４８】
降圧チョッパ回路14の出力端には、出力端と並列にチョッパ電圧検出回路18が接続され、出力端と直列にチョッパ回路電流検出回路17が接続されている。チョッパ回路の出力端に極性反転回路を介して接続される高圧放電ランプＬの出力電圧が現れるので、このチョッパ電圧検出回路でランプ電圧の変動を検知している。チョッパ電圧検出回路（ランプ電圧検出回路）18は高圧放電ランプ電圧を検出するとともに、高圧放電ランプＬの点灯・不点灯を検出やランプ電圧を検出した結果、高圧放電ランプＬの異常なども検出して、制御回路16に入力する。また、チョッパ回路14に極性反転回路15を介して接続される高圧放電ランプＬのランプ電流もまたこのチョッパ回路電流検出回路17でランプ電流の変動を検知している。これらのチョッパ電圧検出回路18とチョッパ回路電流検出回路17の検出結果から、ランプ電力を検出して制御回路16に入力し、制御回路16このランプ電力を所定値とするように降圧チョッパ回路14のＦＥＴQ2のスイッチング動作を制御している。
【００４９】
極性反転回路１５は、４つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Q3〜Q6からなるフルブリッジ回路で構成される。極性反転回路15の出力端には、高圧パルスを発生する高圧パルス発生回路IGに接続するパルストランスPTおよび高圧放電ランプＬが接続される配線２が取り付けられる出力端子A-Bが並列に接続されている。
【００５０】
配線特性を検出について説明する。まず、負荷である放電灯が始動しないように高圧パルス発生回路IGを停止させた状態で高周波電圧を出力すると、出力した周波数によって検出される電圧が変化する。この変化量を求めることによってパルストランスPTのインダクタ成分と配線の有している浮遊容量CyによるＬＣ共振回路の共振周波数を検出することができる。この共振周波数によって配線に含まれている浮遊容量Cyは検出され、負荷が接続されるまでの配線特性を算出する。
【００５１】
配線の浮遊容量Cyを検出した後、放電灯点灯装置１の制御手段は、配線２によって損失される電圧降下分や電力損失分を付加した電力を放電灯Lに供給するように制御を行う。配線の長さによる高圧パルスの吸収分を付加して高圧パルス発生回路から放電灯が始動可能な高さの始動パルスが発生するように制御回路によって制御し、始動を確実なものとする。
【００５２】
高圧パルス発生回路IGは図示しないが昇圧コイルやトリガ発生回路などで構成され、高圧放電ランプＬにパルス状の高電圧を印加する。高圧パルス発生回路IGは連続的または間欠的に動作して高電圧パルスを発生させて、高圧放電ランプＬを点灯させるものであるが、高圧放電ランプＬの不具合などによって高圧放電ランプＬが始動しない場合がまれに発生する。この場合高圧パルス発生回路IGは数分から数十分動作させえた後でも高圧放電ランプＬが点灯しない場合は、この高圧放電ランプＬは異常であるとみなして高圧パルス発生回路IGの動作を停止させ、降圧チョッパ回路14のＦＥＴQ2をＯＦＦとする。こうすることで、高電圧パルスを高圧放電ランプＬおよびソケットに印加し続けるのを予防し、高圧放電ランプＬに供給する電力を低減することができる。また高圧パルス発生回路IGの発生タイミングや出力パルスの高さは制御回路16によって制御される。
【００５３】
また、配線特性による電力損失分を負荷した電力が放電灯点灯装置１から出力されるように、制御回路17は放電灯点灯装置１の出力電力を制御する。そうすることによって放電灯３には配線の長さや配置によらず所定の電圧および電力を供給することができる。
【００５４】
図６は本発明の第４の実施の形態に係る照明装置の構成を示す斜視図である。図中１００は、第１の実施の形態の高圧放電灯点灯装置で、この高圧放電灯点灯装置１００は器具本体１０１と別置されている。前記器具本体１０１に高圧放電灯Lを装填している。 このような構成の照明装置においては、第１の実施の形態における高圧放電灯点灯装置１００の効果を有する照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態である電力供給装置のブロック図。
【図２】同じく立ち上がりを示すグラフ。
【図３】本発明の第２の実施形態である放電灯点灯装置の回路図。
【図４】同じく放電灯点灯装置の無負荷時周波数特性図。
【図５】本発明の第３の実施形態である放電灯点灯装置の回路図。
【図６】本発明の第４の実施形態である照明装置の斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・放電灯点灯装置 ＶＳ…商用交流電源 １４・・・ＬＣ共振回路 ２…配線 ３・・・負荷である放電灯 １６…出力電圧検出回路 １７・・・制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置、放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧放電灯を始動させる高圧パルス電圧を発生させる始動装置を内蔵した高圧放電灯点灯装置においては、点灯装置が高圧放電灯に近接配置され、始動装置と高圧放電灯との配線距離が短い場合は高圧パルス電圧が減衰することなく高圧放電灯に印加されるため始動性に問題は生じない。しかし、器具類の設置の都合から点灯装置と高圧放電灯との配線距離が長くなる場合がある。このような場合は配線長などによる浮遊容量やインダクタンス成分などが大きくなり高圧パルス電圧の減衰が大きくなって放電灯を点灯させることができなくなる。
【０００３】
このため、始動装置として、パルス発生部の主コンデンサに、複数のコンデンサをそれぞれ外部からの操作によって並列に接続させる出力切換手段を設け、始動装置と放電灯との距離が長くなると主コンデンサに並列に接続されるコンデンサの数を増やして全体の容量を大きくし、距離に応じた適切なパルス電圧を発生させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、高圧放電灯安定器と照明器具とを離して設置し、高圧放電灯安定器側に昇圧装置を配置するとともに照明器具に高圧放電ランプと高電圧パルス発生装置を配置し、高圧放電灯安定器からの無負荷二次電圧に昇圧装置からの高い電圧を重畳した高電圧を高電圧パルス発生装置に出力し、高電圧パルス発生装置では入力する高電圧にさらに高電圧パルスを重畳して高圧放電灯に印加するものが知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００５】
さらに、特許文献４では、第1の始動装置が内蔵された点灯装置を用いて高圧放電灯を点灯させる場合、この第1の始動装置のみでは高圧放電灯が始動されないほど距離が長くなった場合に、点灯装置と高圧放電灯の間に第２の点灯装置を配置して、確実に高圧放電ランプを点灯させるものが知られている。
【特許文献１】特開平５−２８３１８０号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５９８５２１号公報
【特許文献３】特開平８−４５６７８号公報
【特許文献４】特開２００５−２５１７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、始動装置と放電灯との間の配線長は、設置場所などによって異なるため、上記した特許文献１のものでは設置の都度、出力切換手段を操作して調整を行わなければならない面倒があり、また、複数のコンデンサや出力切換手段を設けることにより全体として始動装置が大形化する問題があった。
【０００７】
また、上記した特許文献２及び３のように、安定器側から発生した高電圧を高電圧パルス発生装置がそのまま取込み、この取込んだ高電圧に高圧パルスを重畳して高圧放電灯に印加する構成では、安定器側からの高電圧が高電圧パルス発生装置の各素子に悪影響を及ぼす虞がある。さらに特許文献４のものでも、始動装置と放電灯との間の配線長は、設置場所や設置位置などによって異なるため、設置の都度、第２の始動装置を設置調整するなどを行わなければならず面倒であった。
【０００８】
このため、本願発明では配線長を検出することによって、配線が含んでいる浮遊容量などによって生じる電圧降下や電力損失分を付加した電圧や電力を供給可能な電力供給装置および放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明の電力供給装置は、負荷が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；検出された配線特性による電圧降下分を付加して負荷に電力を供給する電力変換部と；を具備している。
【００１０】
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。
【００１１】
配線は、電力供給装置の出力端と負荷を接続する電力線を示す。
【００１２】
配線特性とは、配線が持つ抵抗分や浮遊容量分などの電気的特性や、配線の長さなどの物理的特性を含む。このような配線特性の特に電気的特性は、配線の長さや配線同士の配置、材質などによって特性が変化する場合がある。
【００１３】
配線特性検出手段は、負荷を動作させないようにした状態で出力側に接続された配線が含んでいる浮遊容量などを検出する。検出された浮遊容量などによって配線特性を算出し、配線特性による電圧降下分を考慮して、電圧降下による負荷への入力電力の低下分を予め加えた状態の電力を出力するようにしたものである。
【００１４】
請求項２の発明の放電灯点灯装置は、インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；放電灯が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加して電力変換部を制御する制御回路と；を具備している。
【００１５】
配線は、放電灯点灯装置の出力端と放電灯を接続する電力線を示す。
【００１６】
電力変換部は例えば、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路やトランスなどを許容しインダクタ成分を含んでいる。インバータ回路はフルブリッジ回路やハーフブリッジ回路のような極性反転回路を許容する。インバータ回路の生成する周波数は連続変化可能であることが好ましい。
【００１７】
こうして得られた配線特性などによる電圧降下を考慮して、負荷である放電灯へ電力を供給するようにしている。
【００１８】
請求項３の発明の放電灯点灯装置は、放電灯始動時に必要な高電圧を印可するイグナイタと；インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；イグナイタを停止させ放電灯が動作しない状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加してイグナイタの出力電圧を制御する制御回路と；を具備している。
【００１９】
イグナイタは、放電灯の始動に必要な高電圧を生成するものであればよい。配線特性検出手段が検出した配線の浮遊容量などから配線特性を算出し、配線特性によって低下するイグナイタの出力電圧を考慮した始動電圧を出力させて放電ランプに印可する。
【００２０】
請求項４の発明は請求項２または３記載の放電灯点灯装置であって、配線特性検出手段は、極性反転回路の出力周波数を可変させて共振周波数を求めることによって、配線特性を検出することを特徴とする。
【００２１】
配線特性検出手段は、電力変換部に含まれたインダクタ成分と接続される配線が持っている浮遊容量とで構成される共振回路の共振周波数によって、配線の浮遊容量などを検出し、検出された値から配線特性を算出する事ができる。
【００２２】
請求項５の発明の照明装置は、照明器具本体と；照明器具本体に配設される放電灯と；請求項２ないし４いずれか一記載の放電灯点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、配線特性などによる電圧降下による負荷への電力供給不足を補って、所定の電力供給できる電力供給装置を提供することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、配線特性などによる電圧降下による放電灯への電力供給不足を補って、所定の電力を供給することのできる放電灯点灯装置を提供することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、配線特性などによるイグナイタの出力する高電圧パルスの出力電圧の低減による放電灯の始動不良を低減し、配線特性などにかかわらず点灯可能な放電灯点灯装置を提供することができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、配線長などの配線特性の検出を共振周波数を求めることによって浮遊容量を検出するので、配線特性の算出を容易にすることができる。
【００２７】
請求項５発明によれば、請求項２ないし５の効果を奏した照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の第１の実施形態である電力供給装置を図１および図２を参照して説明する。図１は、電力供給装置の概略図、図２は、電力供給装置の出力電圧の立ち上がりを示す図である。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付して、重複した説明の記載は省略または簡略化している。
【００２９】
図１において、交流電源Ｖｓから負荷３への電力の供給を行う電力供給装置１が配線２を介して接続される。
【００３０】
電力供給装置１は内部にリアクタンス成分R0を含んでおり、電力供給装置１の出力電力を制御する制御装置４を備えている。また配線２には浮遊容量Cyを含んでおり、この浮遊容量Cyは配線２の長さと比例して大きくなる。
【００３１】
本実施形態の配線特性検出について説明する。まず、制御装置４は負荷３が動作しない程度の電力を供給する。例えば、負荷が動作不可能である低電力状態や始動回路を停止させた状態をしめす。負荷が動作しないので、電力供給装置のリアクタンス成分R0と配線２の浮遊容量CyにてＲＣ回路を形成する。このように形成されたＲＣ回路に供給される電圧の立ち上がりを図２に示す。電源投入時からの電力供給装置１の出力端の電圧の変化を検出し、所定電圧値になるまでの時間によってこのＲＣ回路の時定数からコンデンサ成分つまり浮遊容量Cyが検出される。こうして検出された浮遊容量によって、負荷が接続される配線の特性を算出する。
【００３２】
配線の特性、特に配線の浮遊容量Cyを検出した後、電力供給装置１の制御手段は、配線２によって損失される電圧降下分や電力損失分を付加した電圧および電力を負荷３に供給するように制御を行う。そうすることによって、負荷３には所定の電圧や電力が配線の長さや配置にかかわらず供給される。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態である放電灯点灯装置を図３および４を参照して説明する。図３は、放電灯点灯装置の回路図、図４は無負荷時の周波数特性を示す図である。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付して、重複した説明の記載は省略または簡略化している。
【００３４】
放電灯点灯装置１に入力された電力はフィルタ回路１１、整流回路１２、昇圧チョッパ１３、ハーフブリッジ回路１４が接続され、ハーフブリッジ回路の出力端には、ＬＣ共振回路１５に接続されＬＣ共振回路１５の出力端には出力電圧検出手段１６を順次接続している。
【００３５】
フィルタ回路１１はコンデンサＣ１とインダクタＬ１からなり、整流回路１２は、ブリッジ型全波整流回路ＢＤ、コンデンサＣ２などからなり、商用交流電源ＶＳを整流し、直流電源を出力している。昇圧チョッパ１３は、整流回路１２にインダクタンスＬ２、スイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１の両端には逆流阻止用のダイオードＤ１を介して平滑用のコンデンサＣ３が接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴＱ１のドレインがインダクタンスＬ１とダイオードＤ１の接続端に、ＦＥＴＱ１のソースがコンデンサＣ３と整流回路１２の出力端に接続されている。ＦＥＴＱ１のゲートは、制御回路１７と接続されている。制御回路１７は昇圧チョッパ１３のＦＥＴＱ１のスイッチングにより、コンデンサＣ３にかかる電圧を制御している。
【００３６】
インバータ回路１４は、２つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ２，Ｑ３からなるハーフブリッジ回路で構成される。この２つのＦＥＴＱ１，Ｑ２が交互にオンオフを繰返すことによって高周波を出力する。インバータ回路１４の出力端には、ＬＣ共振回路１５が並列に接続される。
【００３７】
インダクタＬ３１と共振コンデンサＣ４１とで構成されるＬＣ共振回路１５は、インバータ回路１４から入力される高周波電圧を直流カットコンデンサＣ５１を介してＬＣ共振回路１５に入力する。ＬＣ共振回路１５の出力端は放電灯３が接続可能な端子Ａ，Ｂが接続される。インバータ回路１４が出力する高周波電圧を配線２を介して放電灯３に印加する。
【００３８】
次に、回路の動作を説明する。商用交流電源ＶＳからの交流電圧はフィルタ回路１１を介して整流回路１２で整流されて直流電圧となり、昇圧回路１３に入力される。このとき、抵抗Ｒ１にかかる電圧を電源にして制御回路１７を動作させている。その後制御回路１７の電源は、昇圧回路１３のインダクタＬ２に係る電力をインダクタＬ４で取り出しダイオードＤ２で整流しコンデンサＣ６に蓄電されたエネルギーを利用している。昇圧回路１３は整流回路１２で得られた直流電圧を昇圧平滑する。昇圧された出力はコンデンサ回路Ｃ３の電圧およびＦＥＴＱ１に接続された電流検出手段Ｒ２を制御回路１７に入力されて所望の電力が得られるようにフィードバック制御を行うためＦＥＴＱ１のスイッチング制御を制御回路１７は行っている。
【００３９】
昇圧回路１３で昇圧平滑された直流電圧は、インバータ回路１４を構成する直列接続された２個のＦＥＴＱ２、Ｑ３の両端に印加される。インバータ回路１４は制御回路１７により所定の発振周波数で交互にオンオフ制御され、並列接続されたＬＣ共振回路１５に高周波電圧を供給する。
【００４０】
そしてまず始めに配線特性を検出する。まず、負荷である放電灯３が始動しない状態で高周波電圧を印加すると、図４のように出力した周波数によって検出される電圧が浮遊容量Cyの値によって変化する。この変化量によって配線の有している浮遊容量Cyが検出される。検出された浮遊容量Cyによって、負荷が接続されるまでの配線特性が検出できる。
【００４１】
配線の特性、特に配線の浮遊容量Cyを検出した後、放電灯点灯装置１の制御手段は、配線２によって損失される電圧降下分や電力損失分を付加した電力を放電灯３に供給するように制御を行う。つまり、配線特性による電力損失分を付加した電力が放電灯点灯装置１から出力されるように,制御回路17は放電灯点灯装置１の出力電力を制御する。そうすることによって放電灯３には配線の長さや配置によらず所定の電圧および電力を供給することができる。
【００４２】
また、出力電圧検出手段１６は、Ａ−Ｂ間に接続される放電灯３の両端にかかる電圧を検出してランプの点灯不点灯を検出する。出力電圧検出手段１６が検出するランプ電圧によってランプの寿命などの不具合などを検出することにも使用することを許容する。
【００４３】
このような配線特性の検出は、電源を投入する毎に行う必要は無いので、点灯装置にはじめて交流電源Vsが供給されたときのみに行えば、点灯装置および放電灯３の設置状態での配線特性を検出することができる。この種の点灯装置や放電灯３は使用のたびに配線を変更するようなことはほとんど無いので、初期の電源投入時のみに上記の検出作業を行うことによって次回から配線特性を検出する動作を行うことを省略することができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態である放電灯点灯装置を図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の高圧放電ランプ点灯装置の回路図である。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付して、重複した説明の記載は省略または簡略化している。
【００４５】
図５の回路図において、交流電源Ｖｓに高圧放電ランプＬへの電源の入り切りを行う電源スイッチS1が接続される。高圧放電ランプ点灯装置１に入力された電力はフィルタ回路11、整流回路12、昇圧チョッパ回路13、降圧チョッパ回路14、極性反転回路15、高圧パルス発生回路IGおよび高圧放電ランプＬを順次接続している。
【００４６】
整流回路12は、ブリッジ型全波整流回路BD、コンデンサC1などからなり、商用交流電源VSを整流し、直流電源を出力している。昇圧チョッパ回路13は、整流回路12の出力端にインダクタンスL1、スイッチング素子Q1の直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1の両端には逆流素子用のダイオードD1を介して平滑用のコンデンサC2が接続されている。また、スイッチング素子Q1は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴQ1のドレインがインダクタンスL1とダイオードD1の接続端に、ＦＥＴQ1のソースがコンデンサC2と整流回路12の出力端に接続されている。ＦＥＴQ1のゲートは、制御回路16と接続されている。昇圧チョッパ回路13はＦＥＴQ1のスイッチングにより、コンデンサC2にかかる電圧を制御して出力している。
【００４７】
降圧チョッパ回路14は、昇圧チョッパ回路13の出力端に、還流用のダイオードD2とスイッチング素子Q2の直列回路が接続されている。ダイオードD2の両端にインダクタンスL2および平滑用のコンデンサC3が接続されている。また、スイッチング素子Q2もまた電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴQ2のドレインが昇圧チョッパ回路13の出力端に、ＦＥＴQ2のソースがインダクタンスL2とダイオードD2の接続端に接続されている。ＦＥＴQ2のゲートは、制御回路16と接続されている。降圧チョッパ回路14はＦＥＴQ2のスイッチングにより、出力電力を調節して高圧放電ランプＬに供給する電力変換部として機能を有している。
【００４８】
降圧チョッパ回路14の出力端には、出力端と並列にチョッパ電圧検出回路18が接続され、出力端と直列にチョッパ回路電流検出回路17が接続されている。チョッパ回路の出力端に極性反転回路を介して接続される高圧放電ランプＬの出力電圧が現れるので、このチョッパ電圧検出回路でランプ電圧の変動を検知している。チョッパ電圧検出回路（ランプ電圧検出回路）18は高圧放電ランプ電圧を検出するとともに、高圧放電ランプＬの点灯・不点灯を検出やランプ電圧を検出した結果、高圧放電ランプＬの異常なども検出して、制御回路16に入力する。また、チョッパ回路14に極性反転回路15を介して接続される高圧放電ランプＬのランプ電流もまたこのチョッパ回路電流検出回路17でランプ電流の変動を検知している。これらのチョッパ電圧検出回路18とチョッパ回路電流検出回路17の検出結果から、ランプ電力を検出して制御回路16に入力し、制御回路16このランプ電力を所定値とするように降圧チョッパ回路14のＦＥＴQ2のスイッチング動作を制御している。
【００４９】
極性反転回路１５は、４つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Q3〜Q6からなるフルブリッジ回路で構成される。極性反転回路15の出力端には、高圧パルスを発生する高圧パルス発生回路IGに接続するパルストランスPTおよび高圧放電ランプＬが接続される配線２が取り付けられる出力端子A-Bが並列に接続されている。
【００５０】
配線特性を検出について説明する。まず、負荷である放電灯が始動しないように高圧パルス発生回路IGを停止させた状態で高周波電圧を出力すると、出力した周波数によって検出される電圧が変化する。この変化量を求めることによってパルストランスPTのインダクタ成分と配線の有している浮遊容量CyによるＬＣ共振回路の共振周波数を検出することができる。この共振周波数によって配線に含まれている浮遊容量Cyは検出され、負荷が接続されるまでの配線特性を算出する。
【００５１】
配線の浮遊容量Cyを検出した後、放電灯点灯装置１の制御手段は、配線２によって損失される電圧降下分や電力損失分を付加した電力を放電灯Lに供給するように制御を行う。配線の長さによる高圧パルスの吸収分を付加して高圧パルス発生回路から放電灯が始動可能な高さの始動パルスが発生するように制御回路によって制御し、始動を確実なものとする。
【００５２】
高圧パルス発生回路IGは図示しないが昇圧コイルやトリガ発生回路などで構成され、高圧放電ランプＬにパルス状の高電圧を印加する。高圧パルス発生回路IGは連続的または間欠的に動作して高電圧パルスを発生させて、高圧放電ランプＬを点灯させるものであるが、高圧放電ランプＬの不具合などによって高圧放電ランプＬが始動しない場合がまれに発生する。この場合高圧パルス発生回路IGは数分から数十分動作させえた後でも高圧放電ランプＬが点灯しない場合は、この高圧放電ランプＬは異常であるとみなして高圧パルス発生回路IGの動作を停止させ、降圧チョッパ回路14のＦＥＴQ2をＯＦＦとする。こうすることで、高電圧パルスを高圧放電ランプＬおよびソケットに印加し続けるのを予防し、高圧放電ランプＬに供給する電力を低減することができる。また高圧パルス発生回路IGの発生タイミングや出力パルスの高さは制御回路16によって制御される。
【００５３】
また、配線特性による電力損失分を負荷した電力が放電灯点灯装置１から出力されるように、制御回路17は放電灯点灯装置１の出力電力を制御する。そうすることによって放電灯３には配線の長さや配置によらず所定の電圧および電力を供給することができる。
【００５４】
図６は本発明の第４の実施の形態に係る照明装置の構成を示す斜視図である。図中１００は、第１の実施の形態の高圧放電灯点灯装置で、この高圧放電灯点灯装置１００は器具本体１０１と別置されている。前記器具本体１０１に高圧放電灯Lを装填している。 このような構成の照明装置においては、第１の実施の形態における高圧放電灯点灯装置１００の効果を有する照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態である電力供給装置のブロック図。
【図２】同じく立ち上がりを示すグラフ。
【図３】本発明の第２の実施形態である放電灯点灯装置の回路図。
【図４】同じく放電灯点灯装置の無負荷時周波数特性図。
【図５】本発明の第３の実施形態である放電灯点灯装置の回路図。
【図６】本発明の第４の実施形態である照明装置の斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・放電灯点灯装置 ＶＳ…商用交流電源 １４・・・ＬＣ共振回路 ２…配線 ３・・・負荷である放電灯 １６…出力電圧検出回路 １７・・・制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；
検出された配線特性による電圧降下分を付加して負荷に電力を供給する電力変換部と；
を具備していることを特徴としている電力供給装置。
【請求項２】
インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；
電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；
放電灯が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；
配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加して電力変換部を制御する制御回路と；
を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
放電灯始動時に必要な高電圧を印可するイグナイタと；
インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；
電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；
イグナイタを停止させ放電灯が動作しない状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；
配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加してイグナイタの出力電圧を制御する制御回路と；
を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
配線特性検出手段は、極性反転回路の出力周波数を可変させて共振周波数を求めることによって、配線特性を検出することを特徴とする請求項２または３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
照明器具本体と；
照明器具本体に配設される放電灯と；
請求項２ないし４いずれか一記載の放電灯点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
負荷が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；
検出された配線特性による電圧降下分を付加して負荷に電力を供給する電力変換部と；
を具備していることを特徴としている電力供給装置。
【請求項２】
インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；
電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；
放電灯が動作しない範囲の電力を出力した状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；
配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加して電力変換部を制御する制御回路と；
を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
放電灯始動時に必要な高電圧を印可するイグナイタと；
インダクタ成分を含み、負荷に電力を供給する電力変換部と；
電力変換部の出力を変換可能な周波数として出力するインバータ回路と；
イグナイタを停止させ放電灯が動作しない状態で、配線特性を検出する配線特性検出手段と；
配線特性検出手段によって検出された配線特性による電圧降下分を付加してイグナイタの出力電圧を制御する制御回路と；
を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
配線特性検出手段は、極性反転回路の出力周波数を可変させて共振周波数を求めることによって、配線特性を検出することを特徴とする請求項２または３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
照明器具本体と；
照明器具本体に配設される放電灯と；
請求項２ないし４いずれか一記載の放電灯点灯装置と；
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４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２３６１４０（Ｐ２００７−２３６１４０Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５６４５２（Ｐ２００６−５６４５２）
【出願日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【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１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【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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