JPH04342989A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
などの放電ランプのランプ電力を点灯制御する放電ラン
プ点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、放電ランプの利用範囲が拡大し、
より効率が良く安定性の高い点灯装置の要求が高まって
きている。従来の放電ランプ点灯装置の一例は図７のよ
うな構成になっていた。図７に示すように、その構成要
素として５１はパワー回路であり直流電源５２とその出
力端に接続されたインバータ回路５３とで構成され，イ
ンバータ回路５３は直流電源５２を電源として動作する
。このインバータ回路５３は負荷回路としてチョークコ
イル５４および共振用のコンデンサ５５の直列回路から
なる共振回路と、チョークコイル５４とコンデンサ５５
の接続点に接続された負荷としてのメタルハライドラン
プなどの放電ランプ５６とを有し、放電ランプ５６は、
インバータ回路５３から電力が供給される。さらに負荷
回路には共振回路に直列に接続されて放電ランプ５６の
起動を検出し、その後の始動や定格点灯などを制御する
たのランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路５７と負
荷回路に流れる電流を検出するランプ電流検出回路５８
が設けられている。このランプ電圧検出回路５７とラン
プ電流検出回路５８の出力信号は点灯制御回路５９に入
力され、点灯制御回路５９はこれらに基づいてインバー
タ回路５３の発振周波数を可変し、放電ランプ５６の点
灯動作を制御する。

【０００３】つぎに、上記構成要素のお互いの関連動作
を説明する。直流電源５２が投入されたときに、インバ
ータ回路５３はまず２ｋＨｚ程度の低い周波数で発振し
、この低い周波数の電圧をチョークコイル５４およびコ
ンデンサ５５の共振回路に印加する。このときに生じる
低い周波数の電圧に共振回路による高い周波数の共振電
圧が重畳され、共振回路に接続されたランプ電圧検出回
路５７はこの共振電圧を検出し、点灯制御回路５９はこ
の検出電圧によりインバータ回路５３の発振周波数を高
い周波数に変化させ、共振回路の共振周波数に近い１０
０ｋＨｚ前後の高い周波数でコンデンサ５５に高い共振
電圧を発生させる。このときコンデンサ５５に発生した
高い共振電圧により放電ランプ５６は起動し、多くの電
流が放電ランプ５６を通して流れる。このため放電ラン
プ５６に電流が流れると放電ランプ５６のランプ電圧は
低下する。このとき、ランプ電圧検出回路５７はコンデ
ンサ５５に流れる電流が急激に減少したことをランプ電
圧検出回路５７での電圧降下で検出することにより放電
ランプ５６が起動したことを検出し、点灯制御回路５９
はこの低下したランプ電圧検出回路５７の検出電圧によ
りインバータ回路５３の発振周波数が１０ｋＨｚ前後の
低い周波数になるように制御する。

【０００４】図８に放電ランプ５６のランプ電圧とラン
プ電力の関係を示す。Ｖ１は定格ランプ電圧、Ｗ１は定
格ランプ電力でありランプ電圧が低いときはインバータ
回路５３の発振周波数を低くしてチョークコイル５４を
通して放電ランプ５６に流れる電流を大きくし、定格ラ
ンプ電力以上のランプ電力を放電ランプ５６に供給し、
またランプ電圧が高くなるにつれてインバータ回路５３
の発振周波数を徐々に高くして、チョークコイル５４を
通して放電ランプ５６に流れる電流を徐々に定格電流に
制御し、放電ランプ５６を定格ランプ電圧時定格ランプ
電力で定格点灯するように点灯制御回路５９により制御
される。

【０００５】

【発明が解決しょうとする課題】このような従来の放電
ランプ点灯装置では、放電ランプ５６にはランプ電圧に
応じてインバータ回路５３の発振周波数を可変し所定の
ランプ電力を供給する構成になっており、放電ランプ５
６の始動領域では図９に示すようにランプ電力が変化す
る。そのため放電ランプ５６の特性ばらつき、放電ラン
プ５６またはランプ電圧検出回路５７の異常などにより
、ランプ電圧が定格ランプ電圧Ｖ１以下の動作が継続す
る場合があり、そのときランプに定格電力以上のランプ
電力が供給され続ける。そのため、パワー回路５１は、
ランプ電力の最大値Ｗｐが常時続いたとしても、パワー
回路５１は安定に動作するように設計する必要がある。 そのため、大電力を供給できるパワー回路５１必要であ
り、点灯装置が大きくなる。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するもので、放
電ランプのランプ電力を制御して点灯制御する放電ラン
プ点灯装置において、放電ランプに過電力が供給され続
けたとき、ランプ電力を定格電力以下に制御する保護回
路を付加し、ランプの破壊がない小型の放電ランプ点灯
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】本発明の上記目的を達成
するために、本発明の放電ランプ点灯装置は、放電ラン
プと、この放電ランプの駆動電力源の直流電源と、この
直流電源の出力端に接続され直流交流変換して放電ラン
プに電力を供給するインバータ回路と、放電ランプへの
供給電力を検出する検出回路と、この検出回路の出力と
基準値とを比較する保護手段と、この保護手段および検
出回路の出力によりインバータ回路の発振周波数または
デューティ比を可変して放電ランプのランプ電力を制御
する点灯制御回路とを備え、この点灯制御回路が放電ラ
ンプへの供給電力を所定値以下に制御するようにしたも
のである。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明の放電ランプ点灯装置は、放
電ランプのランプ電力を常に検出回路で検出することに
より、その状態に応じて保護手段により設定された所定
値を放電ランプのランプ電力が超えないようにインバー
タ回路の周波数などを制御するものである。すなわち、
保護手段に設けられた基準値と、検出回路により検出さ
れた放電ランプのランプ電力が比較され、その差に応じ
て点灯制御回路がインバータ回路の発振周波数などを制
御してランプ電力が基準値を超えないように自動的に制
御されるものである。そのため、放電ランプに過電力が
供給されたことを検出して、ランプ電力を定格電力以下
に制御することができる。

【０００９】また、保護手段に設けられた基準値を、直
流電源投入時など特殊な場合に対応した値に設定するこ
とにより、電源投入時や遮断時、放電ランプの特性変化
に対応した点灯制御ができることになる。たとえば、積
分回路を設けて一定時間以上放電ランプに過電力が供給
され続けたことを検出して、ランプ電力を定格電力以下
に制御することによって、保護回路の動作点を放電ラン
プの定格電力付近に設定でき、　　また、基準値に電源
投入後の経過時間により出力信号が変化する機能をもた
せることによって、保護回路の動作点を放電ランプの始
動領域から安定点灯領域まで、ランプ電力の変化特性に
近似した特性に設定できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１に基づい
て説明する。図１に示すように、その構成要素として１
はパワー回路であり直流電源２とその出力端に接続され
たインバータ回路６とで構成され、インバータ回路６は
、シリーズインバータ回路でありトランジスタ３、４と
コンデンサ５とで構成されている。このパワー回路１は
負荷回路としてチョークコイル７および共振用のコンデ
ンサ８の直列回路からなる共振回路と、チョークコイル
７と共振用のコンデンサ８の接続点に接続された負荷と
してのメタルハライドランプなどの放電ランプ９とを有
し、放電ランプ９は、チョークコイル７で電流制限され
インバータ回路６から放電ランプ９へ電力を供給する。 さらに共振回路に直列に接続されたランプ電圧を検出す
るコンデンサ１０は、ランプ電圧を共振用のコンデンサ
８とコンデンサ１０とで分圧してランプ電圧に比例した
信号を出力する。また放電ランプ９に直列に放電ランプ
９に流れるランプ電流を検出する抵抗１１が設けられ、
ランプ電流に比例した信号を出力する。このコンデンサ
１０と抵抗１１の出力信号は点灯制御回路１２に入力さ
れ、点灯制御回路１２はこれらの出力信号に基づいてイ
ンバータ回路６の発振周波数を可変し、放電ランプ９の
点灯動作を制御する。また一方コンデンサ１０から出力
されるランプ電圧に比例した信号と抵抗１１から出力さ
れるランプ電流に比例した信号を乗算器１４で乗算しラ
ンプ電力に比例した信号に変換し出力する。この乗算器
１４とコンデンサ１０と抵抗１１とで検出回路１３を構
成している。

【００１１】また１５は基準値設定回路であり、基準値
としての一定出力信号を出力する。１６は保護回路であ
り積分回路１７と比較回路１８とで構成されている。こ
の基準値設定回路１５と保護回路１６で保護手段が構成
されている。保護回路１６は比較回路１８の入力端に検
出回路１３の出力信号と基準値設定回路１５の出力信号
を入力し、検出回路１３の出力信号の方が大きければ比
較回路１８は出力信号を出力する。積分回路１７は比較
回路１８の出力信号を入力し一定時間以上、比較回路１
８の出力信号が入力されたとき動作停止信号を点灯制御
部１２に出力する。

【００１２】つぎに、上記構成要素のお互いの関連動作
を説明する。直流電源２が投入されたときに、点灯制御
回路１２からの出力信号によりインバータ回路６のトラ
ンジスタ３、４を交互にＯＮ，ＯＦＦし、インバータ動
作をさせる。インバータ回路６はまず２ｋＨｚ程度の低
い周波数で発振し、この低い周波数の電圧をチョークコ
イル７およびコンデンサ８の共振回路とコンデンサ１０
に印加する。このとき低い周波数の電圧に共振回路によ
る高い周波数の共振電圧が重畳され、コンデンサ１０は
この電圧を検出し、点灯制御回路１２はこの検出電圧に
よりインバータ回路６の発振周波数を高い周波数に変化
させ、共振回路の共振周波数に近い１００ｋＨｚ前後の
高い周波数でコンデンサ８に高い共振電圧を発生させる
。このときコンデンサ８に発生した高い共振電圧により
放電ランプ９は起動し、多くの電流が放電ランプ９を通
して流れる。このため放電ランプ９に電流が流れると放
電ランプ９の電圧は低下する。このとき、コンデンサ１
０の出力信号により放電ランプ９が起動したことを検出
し、点灯制御回路１２はインバータ回路６の発振周波数
が１０ｋＨｚ前後の低い周波数になるように制御し、ラ
ンプ電圧が低いときはインバータ回路６の発振周波数を
低くしてチョークコイル７を通して放電ランプ９に流れ
る電流を大きくし、定格ランプ電力以上のランプ電力を
放電ランプ９に供給し、ランプ電圧が高くなるにつれて
インバータ回路６の発振周波数を徐々に高くして、チョ
ークコイル７を通して放電ランプ９に流れる電流を徐々
に定格電流に制御し、放電ランプ６を定格ランプ電圧時
定格ランプ電力で定格点灯するように制御する。以上の
放電ランプ９の点灯制御の動作は従来例と同じである。

【００１３】図２は、放電ランプ９の始動後の検出回路
１３の出力信号Ｖ１３と基準値設定回路１５の出力信号
Ｖ１５の時間的変化を示すものである。メタルハライド
ランプなどの放電ランプ９は、始動直後のランプ電圧は
定格ランプ電圧に対して非常に低い電圧であり、時間経
過とともに徐々に定格ランプ電圧まで上昇する。そのた
め点灯制御回路１２の構成によりランプ電力信号に比例
した信号を出力する検出回路１３の出力信号Ｖ１３は図
２に示すような特性になる。そこで放電ランプ９の始動
後ｔ１までの期間は検出回路１３の出力信号Ｖ１３の方
が基準値設定回路１５の出力信号Ｖ１５より大きいので
比較回路１８よりランプ電力が所定値より大きいとして
出力信号が出力される。このとき積分回路１７で規定さ
れる時間はｔ１より大きくｔ２に設定することによって
、すぐには積分回路１７は出力信号を出力しない。しか
し、ランプ特性ばらつきなどその他の要因を考慮したｔ
２に達すると検出回路１３の出力信号Ｖ１３の方が基準
値設定回路１５の出力信号Ｖ１５より大きいとして積分
回路１７から出力され保護回路１６からの出力として点
灯制御回路１２に入力され、点灯制御回路１２によりイ
ンバータ回路６は動作を停止する。

【００１４】以上のような構成により、パワー回路１は
、積分回路１７で設定される期間は、放電ランプ９に投
入される最大ランプ電力に対してパワー回路１を補償す
る必要はあるものの、この期間は短期間であり、基準値
設定回路１５の出力信号Ｖ１５で設定されるランプ電力
に対し補償できるパワー回路でよく、パワー回路１を小
型に構成できる。また、長時間ランプに過電力が投入さ
れることがないのでランプ破壊がなく安全である。

【００１５】つぎに本発明の第２の実施例を図３に基づ
いて説明する。図３に示すように、その構成要素として
１から１４までは第１の実施例と同様の構成である。第
１の実施例と構成上異なる点は保護回路の構成と基準値
設定回路の構成である。２１は基準値設定回路でありコ
ンデンサ２２と抵抗２３、２４と一定出力を出力する基
準電源２５とで構成され、抵抗２３、２４の接続点を出
力端子として最大は基準電源２５の出力信号から、それ
以下抵抗２３、２４で分圧された信号までコンデンサ２
２で設定される時定数をもった出力信号が出力される。 すなわち、電源投入時には大きな値を示し、徐々に低下
する値をします。２６は保護回路としての比較回路であ
る。比較回路２６の入力端に検出回路１３の出力信号と
基準値設定回路２１の出力信号を入力し、検出回路１３
の出力信号の方が大きければ比較回路２６は動作停止信
号を点灯制御部１２に出力する。

【００１６】図４は、放電ランプ９の始動後の検出回路
１３の出力信号Ｖ１３と基準値設定回路２１の出力信号
Ｖ２１の時間的変化を示すものである。出力信号Ｖ２１
は、放電ランプ９の始動領域のランプ電力の変化特性に
近似した特性に設定されている。

【００１７】以上のような構成により、放電ランプ９の
始動領域でも保護機能を有する構成にできるとともに、
第１の実施例ではパワー回路はｔ２の期間最大ランプ電
力が続くエネルギーに対してパワー回路１の補償が必要
であるのに対して、出力信号Ｖ２１が徐々に低下するの
でパワー回路１が補償すべきエネルギーをさらに低下さ
せることができるので、さらにパワー回路１を小型に構
成できる。また、長時間ランプに過電力が投入されるこ
とがないのでランプの安全性も確保できる。

【００１８】つぎに本発明の第３の実施例を図５に基づ
いて説明する。図５に示すように構成要素として１から
１４までは第１の実施例と同様の構成である。また、２
６は第２の実施例と同様の構成である。構成上異なる点
は基準値設定回路の構成である。　　３１は基準値設定
回路でありランプ電圧に比例した信号を入力し、ランプ
電圧に応じた出力信号を出力し、比較回路２６の入力端
に検出回路１３の出力信号と基準値設定回路３１の出力
信号を入力し、検出回路１３の出力信号の方が大きけれ
ば比較回路２６は動作停止信号を点灯制御部１２に出力
する。

【００１９】図６は、放電ランプ９の始動後の検出回路
１３の出力信号Ｖ１３と基準値設定回路３１の出力信号
Ｖ３１と、放電ランプ９の再始動後の検出回路１３の出
力信号Ｖ’１３と基準値設定回路３１の出力信号Ｖ’３
１の時間的変化を示すものである。図６において、放電
ランプ９をｔ３で一旦消灯し、ｔ４で再始動したとする
と、消灯時間（ｔ４−ｔ３）の長さにより再始動直後の
ランプ電圧が変化する。そのため、ランプ電力の変化の
推移は消灯時間によって変化する。しかし、基準値設定
回路３１はランプ電圧に応じた出力信号を出力する構成
にすることにより、ランプ消灯時間に関係なく放電ラン
プ９のすべての点灯領域でランプ電力の変化特性に近似
した特性にできる。

【００２０】以上のような構成により、放電ランプ９の
ランプ電力すなわちパワー回路１の出力電力の変化に対
して、比較回路２６の動作点を常にランプ特性の変化特
性の付近に設定することができるので、パワー回路１が
補償すべきエネルギーを最小限に設定できるのでパワー
回路１を最も小型に構成できる。また、長時間ランプに
過電力が投入されることがないのでランプの安全性も確
保できる。

【００２１】なお、以上の実施例のインバータ回路はシ
リーズインバータ回路であるが他の構成のインバータ回
路でもよい。また直流電源は、１つ以上のスイッチング
素子を備えたスイッチング電源でもよく、この時スイッ
チング電源のスイッチング素子に対して保護回路出力信
号を出力しランプ電力を所定の値以下に制御してもよい
。また、第１、第２、第３の実施例では、保護回路の出
力信号により動作を停止させる必要はなく定格ランプ電
力以下ならばよい。また検出回路はランプ電圧、ランプ
電流以外の光出力や発光管の温度など異なる手段により
電力を検出する構成でも良いことは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように本発明の
放電ランプ点灯装置は、放電ランプのランプ電力を検出
する検出回路と、この検出力回路の出力と比較する基準
値を有する保護手段と、その保護手段の出力に従い放電
ランプの動作を制御する点灯制御装置とを備え、基準値
を設定できる基準値設定回路を設けることにより、放電
ランプに過電力が供給されないように、ランプ電力を定
格電力以下に制御する保護手段の基準値を設定できる安
全性が高く高効率な放電灯点灯装置である。また、この
基準値として時間的な変化機能や負荷状態による変化機
能などを付加することによって、保護レベルを定格ラン
プ電力付近に設定できるのでパワー回路は定格ランプ電
力付近の所定の値に対して安定に動作する設計でよく、
またランプの爆発などの破壊がなく、小型で安全な放電
ランプ点灯装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の放電ランプ点灯装置の
構成を示すブロック図

【図２】同実施例の検出回路と基準値設定回路の出力信
号の時間的変化を示すグラフ

【図３】本発明の第２の実施例の放電ランプ点灯装置の
構成を示すブロック図

【図４】同実施例の検出回路と基準値設定回路の出力信
号の時間的変化を示すグラフ

【図５】本発明の第３の実施例の放電ランプ点灯装置の
構成を示すブロック図

【図６】同実施例の検出回路と基準値設定回路の出力信
号の時間的変化を示すグラフ

【図７】従来例の放電ランプ点灯装置の構成を示すブロ
ック図

【図８】同従来例の放電ランプのランプ電圧とランプ電
力の関係を示すグラフ

【図９】同従来例の電源投入後のランプ電力の時間的変
化を示すグラフ

【符号の説明】

１　　パワー回路 ２　　直流電源 ６　　インバータ回路 ９　　放電ランプ １２　　点灯制御回路 １３　　検出回路 １５　　基準値設定回路 １６　　保護回路 １８　　比較回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電ランプと、前記放電ランプの駆動電力
   源の直流電源と、前記直流電源の出力端に接続され直流
   交流変換して前記放電ランプに電力を供給するインバー
   タ回路と、前記放電ランプへの供給電力を検出する検出
   回路と、前記検出回路の出力と基準値とを比較する保護
   手段と、前記保護手段及び検出回路の出力により前記イ
   ンバータ回路の発振周波数またはデューティ比を可変し
   て前記放電ランプのランプ電力を制御する点灯制御回路
   とを備え、前記点灯制御回路が前記保護手段の出力によ
   り前記放電ランプへの供給電力を所定値以下に制御する
   放電ランプ点灯装置。
2. 【請求項２】保護手段が基準値を設定できる基準値設定
   回路を備え、前記基準値設定回路により設定された基準
   値と検出回路の出力を比較する請求項１記載の放電ラン
   プ点灯装置。
3. 【請求項３】基準値設定回路が、電源投入時は大きな値
   を示し、徐々に低下する基準値が設定される請求項２記
   載の放電ランプ点灯装置。
4. 【請求項４】保護手段が、積分回路を介して点灯制御回
   路に接続される請求項１記載の放電ランプ点灯装置【請
   求項５】検出回路が少なくとも放電ランプへの供給電圧
   を検出する電圧検出回路を備え、基準値設定回路が前記
   電圧検出回路の出力に対応した基準値を有し、点灯制御
   回路が電源投入直後の放電ランプ電圧の低いとき大きな
   電力を投入し、放電ランプ電圧が高くなるにしたがって
   電力を定格電力に制御する請求項１記載の放電ランプ点
   灯装置。