(57)【要約】【課題】放電灯に設けられた安定器と当該放電灯に電力を供給する交流電源との間に設けられる半導体スイッチング素子を含む半導体回路に過電流が印加されることを防止する。【解決手段】電源スイッチ１２がオンしている期間のうち、半導体回路５０に過電流が印加されるおそれがある期間において、制御装置１００は、遮断スイッチ１４をオフ状態とするとともに、バイパススイッチ１６をオン状態とすることで、交流電源１０からの出力をバイパス回路６０を経由して放電灯２０に入力させる。【選択図】図１
2010207036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む半導体回路と、
安定器及び放電管を有し、前記半導体回路からの出力が印加される放電灯と、
前記半導体回路をバイパスするバイパス回路と、
前記交流電源からの出力がオフ状態からオン状態に切り替わった時点から予め定められた期間が経過するまでの間、前記交流電源からの出力を前記バイパス回路を介して前記放電灯に印加させることで、前記交流電源からの出力が前記半導体回路に印加されないようにする制御部と、
を備えることを特徴とする放電灯システム。
【請求項２】
交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む半導体回路と、
安定器及び放電管を有し、前記半導体回路からの出力が印加される放電灯と、
前記半導体回路をバイパスするバイパス回路と、
前記交流電源の出力電圧値を検出する電圧センサと、
前記電圧センサで検出された出力電圧値が予め定められた基準電圧範囲内に含まれる状態が予め定められた期間以上継続したことに対応して、予め定められた期間、前記交流電源からの出力を前記バイパス回路を介して前記放電灯に印加させることで、前記交流電源からの出力が前記半導体回路に印加されないようにする制御部と、
を備えることを特徴とする放電灯システム。
【請求項３】
交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む半導体回路と、
安定器及び放電管を有し、前記半導体回路からの出力が印加される放電灯と、
前記半導体回路をバイパスするバイパス回路と、
前記放電灯に印加される電流値を検出する電流センサと、
前記電流センサで検出された電流値が予め定められた基準電流範囲内に含まれる状態が予め定められた期間以上継続したことに対応して、予め定められた期間、前記交流電源からの出力を前記バイパス回路を介して前記放電灯に印加させることで、前記交流電源からの出力が前記半導体回路に印加されないようにする制御部と、
を備えることを特徴とする放電灯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管と放電管の放電の安定性を確保する安定器とを備える放電灯を点灯させる放電灯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電管と安定器とを備える放電灯に交流電源からの電力を供給することで、放電灯を点灯させる放電灯システムが知られている。
【０００３】
放電灯システムに用いられる蛍光管などの放電管は、両端の電極に電圧をかけることで、放電管内に封入されたガスをプラズマ化させることで光を発生させている。放電管に電圧をかけた直後や交流電源の瞬時停電（瞬停）や瞬時電圧低下（瞬低）が発生した直後は、封入ガスのプラズマ化が不十分なため、放電管を再放電するためには放電管に高電圧を印加する必要がある。そのため、通常、放電管の前段に安定器を設けて、安定器から高電圧が出力されるように設計されている。
【０００４】
放電管に電圧をかけた直後や交流電源の瞬停や瞬低が発生した直後等において、例えば磁気式の安定器は、トランスを用いて電圧を昇圧することで、高電圧を出力しているが、その際、磁気式の安定器には高電圧を出力させるために、入力電流を増加させる必要があり、この時、磁気式の安定器には通常時より大きな電流である所謂突入電流が入力される。
【０００５】
図４Ａは、交流電源からの出力を放電灯に印加した直後における交流電源の出力電圧Ｖｏと磁気式の安定器への入力電流Ｉｏとの関係を表す波形を示す図である。図４Ａに示すように、交流電源から出力電圧Ｖｏが出力された直後に入力電流Ｉｏに突入電流Ｉｐが発生する。
【０００６】
また、図４Ｂは、交流電源が瞬停を起こした際の交流電源の出力電圧Ｖｏと磁気式の安定器への入力電流Ｉｏとの関係を表す波形を示す図である。図４Ｂに示すように、交流電源が瞬停を起こした直後にも、入力電流Ｉｏに突入電流Ｉｐが発生する。
【０００７】
特許文献１には、蛍光ランプを駆動する電源を投入する際に発生する突入電流からスイッチの操作により作動するリレーを保護する突入電流防止回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−５０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図５に示すように、交流電源１と磁気式の安定器２との間に電力調整器等のような交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む半導体回路４が挿入されることがある。
【００１０】
このように磁気式の安定器２より前段に半導体スイッチング素子を含む半導体回路４が挿入される場合、放電管３に電圧が印加された直後や交流電源１の瞬停や瞬低直後等において発生する突入電流が、半導体回路４に流れ込んでしまうため、半導体回路４に設けられた半導体スイッチング素子等が過電流により悪影響を受ける可能性がある。
【００１１】
上記の通り、特許文献１には、スイッチの操作により作動するリレーを電源の投入時に発生する突入電流から保護することは開示されている。しかし、特許文献１では、突入電流から上記のような半導体回路を保護することは考慮されておらず、交流電源の瞬停や瞬低直後において発生する突入電流から半導体回路を保護することについても考慮されていない。
【００１２】
本発明は、放電灯に設けられた安定器と当該放電灯に電力を供給する交流電源との間に設けられる半導体スイッチング素子を含む半導体回路に過電流が印加されることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る放電灯システムは、交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む半導体回路と、安定器及び放電管を有し、前記半導体回路からの出力が印加される放電灯と、前記半導体回路をバイパスするバイパス回路と、前記交流電源からの出力がオフ状態からオン状態に切り替わった時点から予め定められた期間が経過するまでの間、前記交流電源からの出力を前記バイパス回路を介して前記放電灯に印加させることで、前記交流電源からの出力が前記半導体回路に印加されないようにする制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る放電灯システムによれば、交流電源からの出力がオフ状態からオン状態に切り替わった時点から予め定められた期間が経過するまでの間、交流電源からの出力をバイパス回路を介して放電灯に印加させることで、交流電源からの出力が半導体回路に印加されないようにしているため、交流電源からの出力がオフ状態からオン状態に切り替わった時点から予め定められた期間が経過するまでの間に発生する過電流が半導体回路に印加されることによる悪影響を未然に防ぐことができる。
【００１５】
本発明に係る放電灯システムは、交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む半導体回路と、安定器及び放電管を有し、前記半導体回路からの出力が印加される放電灯と、前記半導体回路をバイパスするバイパス回路と、前記交流電源の出力電圧値を検出する電圧センサと、前記電圧センサで検出された出力電圧値が予め定められた基準電圧範囲内に含まれる状態が予め定められた期間以上継続したことに対応して、予め定められた期間、前記交流電源からの出力を前記バイパス回路を介して前記放電灯に印加させることで、前記交流電源からの出力が前記半導体回路に印加されないようにする制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る放電灯システムによれば、電圧センサで検出された出力電圧値が予め定められた基準電圧範囲内に含まれる状態が予め定められた期間以上継続したことに対応して、予め定められた期間、交流電源からの出力をバイパス回路を介して放電灯に印加させることで、交流電源からの出力が半導体回路に印加されないようにするので、交流電源が瞬停等を起こすことで発生する過電流が半導体回路に印加されることによる悪影響を未然に防ぐことができる。
【００１７】
本発明に係る放電灯システムは、交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む半導体回路と、安定器及び放電管を有し、前記半導体回路からの出力が印加される放電灯と、前記半導体回路をバイパスするバイパス回路と、前記放電灯に印加される電流値を検出する電流センサと、前記電流センサで検出された電流値が予め定められた基準電流範囲内に含まれる状態が予め定められた期間以上継続したことに対応して、予め定められた期間、前記交流電源からの出力を前記バイパス回路を介して前記放電灯に印加させることで、前記交流電源からの出力が前記半導体回路に印加されないようにする制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る放電灯システムによれば、電流センサで検出された電流値が予め定められた基準電流範囲内に含まれる状態が予め定められた期間以上継続したことに対応して、予め定められた期間、交流電源からの出力をバイパス回路を介して放電灯に印加させることで、交流電源からの出力が半導体回路に印加されないようにするので、半導体回路のスイッチング動作等の影響を受けて、放電灯が消灯或いは暗点灯した後の再放電時に発生する過電流が半導体回路に印加されることによる悪影響を未然に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、半導体回路に過電流が印加されるおそれがある期間において、交流電源からの出力をバイパス回路を経由させることで半導体回路をバイパスさせて、放電灯に入力させることで、過電流により半導体回路が備える半導体スイッチング素子等に与える可能性がある発熱等の悪影響を未然に防ぐことができる
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る放電灯システムの回路構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る放電灯システムが備える制御装置の機能ブロックを示す図である。
【図３】本実施形態において、電源スイッチがオンしてからの制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４Ａ】交流電源からの出力を放電灯に印加した直後における交流電源の出力電圧Ｖｏと安定器への入力電流Ｉｏとの関係を示す波形を示す図である。
【図４Ｂ】交流電源が瞬停を起こした際の交流電源の出力電圧Ｖｏと安定器への入力電流Ｉｏとの関係を示す波形を示す図である。
【図５】交流電源と安定器との間に交流電源からの出力をスイッチングする半導体スイッチング素子を含む回路が挿入された放電灯システムの回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称す）について、以下図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る放電灯システムの回路構成を示す図である。
【００２３】
図１において、交流電源１０は、商用電源等の交流電圧を出力する電源である。放電灯２０は、放電管４０と放電管４０の放電の安定性を確保する磁気式の安定器３０とを有する。磁気式の安定器３０は、トランスによって電圧を増幅する安定器であり、例えば放電管４０が蛍光管の場合には、ラピッド型安定器とスタータ型安定器などを用いることができる。電圧センサ７０は、交流電源１０の出力電圧値Ｖｏを検出するセンサである。また、電流センサ７２は、放電灯２０に入力される入力電流値Ｉｏを検出するセンサである。
【００２４】
さらに、交流電源１０と安定器３０との間には、半導体スイッチング素子を備える半導体回路５０が設けられている。半導体回路５０は、例えば、交流電源１０から入力される電力を半導体スイッチング素子においてスイッチングして電力量の調整を行ってから出力する電力調整器であり、例えば一対のサイリスタ５０ａ，５０ｂを逆並列接続することで構成される。
【００２５】
加えて、本実施形態に係る放電灯システムには、半導体回路５０をバイパスするバイパス回路６０が設けられ、交流電源１０の出力を必要に応じて半導体回路５０をバイパスさせ、放電灯２０に入力させることで、半導体回路５０に突入電流が入力されることを防止している。なお、バイパスさせるタイミングについては後述する。
【００２６】
交流電源１０の一方の出力端子には、放電灯２０への電力供給の開始及び停止を制御する電源スイッチ１２が設けられている。また、半導体回路５０の入力側には半導体回路５０に入力される電力を遮断する遮断リレー１４が設けられ、バイパス回路６０の入力側には、バイパス回路６０に入力される電力を遮断するバイパスリレー１６が設けられている。
【００２７】
制御装置１００は、マイクロコンピュータ等により構成され、上記の電源スイッチ１２のオン・オフの制御、及び電圧センサ７０或いは電流センサ７２の測定値に応じて、遮断リレー１４、バイパスリレー１６のオン・オフを制御する。
【００２８】
図２は、制御装置１００の機能ブロックを示す図である。図２において、制御装置１００は、それぞれ通信バス１５０を介して接続された、ＣＰＵ１１２、ＲＯＭ１１４、ＲＡＭ１１６、記憶装置１１８、及び入出力インタフェース１３０を備える。入出力インタフェース１３０には、電圧センサ７０、電流センサ７２などが接続され、さらに制御装置１００は、入出力インタフェース１３０を介して、電源スイッチ１２、遮断リレー１４、バイパスリレー１６のオン・オフを制御する。ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１４に記憶されたＢＩＯＳプログラムなどの基本的な制御プログラムをＲＡＭ１１６に展開して、通信バス１５０を介して各部を制御する。記憶装置１１８は、突入電流が半導体回路５０に入力されないように遮断リレー１４、バイパスリレー１６のオン・オフを制御するためのプログラム１２０を記憶する。
【００２９】
記憶装置１１８は、プログラム１２０として、電圧検知部１２２と、電流検知部１２４と、制御部１２６とを記憶する。
【００３０】
電圧検知部１２２は、電圧センサ７０で測定された交流電源１０の出力電圧の出力電圧値Ｖｏを入出力インタフェース１３０を介して取得する。電流検知部１２４は、電流センサ７２で測定された放電灯２０への入力電流の入力電流値Ｉｏを入出力インタフェース１３０を介して取得する。また、制御部１２６は、電源スイッチ１２のオン開始時、或いは出力電圧値Ｖｏや入力電流値Ｉｏの値に応じて、遮断リレー１４、バイパスリレー１６のオン・オフを制御し、突入電流が半導体回路５０に入力されることを防止する。
【００３１】
より具体的には、制御部１２６は、電源スイッチ１２をオフ状態からオン状態に切り替えてから、予め定められた期間（例えば、１０ｍｓ）まで、半導体回路５０への電流の入力を制御する遮断リレー１４がオフ状態、バイパス回路６０への電流の入力を制御するバイパスリレー１６がオン状態となるように制御し、交流電源１０からの出力が、バイパス回路６０により半導体回路５０をバイパスして、放電灯２０に入力されるようにする。制御部１２６は、例えば、電源スイッチ１２がオフ状態の時に、バイパスリレー１６をオン状態、遮断リレー１４をオフ状態（開放状態）としておき、電源スイッチ１２がオフ状態からオン状態に切り替わった時点から予め定められた期間が経過した段階で、バイパスリレー１６をオフ状態にするとともに、遮断リレー１４をオン状態とする。或いは、制御部１２６は、電源スイッチ１２がオフ状態となった時点で、遮断リレー１４、バイパスリレー１６をともにオフ状態とし、電源スイッチ１２がオン状態となった時点で、バイパスリレー１６のみオン状態に切り替え、予め定められた期間が経過した段階で、バイパスリレー１６をオフ状態にするとともに、遮断リレー１４をオン状態とする。
【００３２】
また、制御部１２６は、遮断リレー１４をオン状態、バイパスリレー１６がオフ状態で、放電灯２０に対して交流電源１０からの電力を供給している間、電圧検知部１２２で取得される出力電圧値Ｖｏを常時監視する。そして、制御部１２６は、出力電圧値Ｖｏが予め定められた期間（例えば、１ｍｓ）継続して、予め定められた基準電圧範囲（例えば、±３０Ｖ）以内であれば、交流電源１０が瞬時停電や瞬時電圧低下等を起こしたと判断して、遮断リレー１４をオフ状態とするとともに、バイパスリレー１６をオン状態とすることで、予め定められた期間、交流電源１０からの出力が、バイパス回路６０により半導体回路５０をバイパスして、放電灯２０に入力されるようにする。
【００３３】
さらに、制御部１２６は、遮断リレー１４をオン状態、バイパスリレー１６がオフ状態で、放電灯２０の交流電源１０からの電力を供給している間、電流検知部１２４で取得される入力電流値Ｉｏについても常時監視する。そして、制御部１２６は、入力電流値Ｉｏが予め定められた期間（例えば、１ｍｓ）継続して、予め定められた基準電流範囲（例えば、放電灯２０に入力される通常の電流値の５０％）以内であれば、半導体回路５０のスイッチング動作の影響（例えば、半導体回路５０が電力調整器の場合、電力調整により交流電源１０からの電力量を絞り込みすぎたことによる影響）で、放電灯２０が暗点灯或いは消灯していたと判断する。そして、制御部１２６は、暗点灯或いは消灯後の放電灯２０の再放電時に発生する突入電流に備えて、遮断リレー１４をオフ状態とするとともに、バイパスリレー１６をオン状態とすることで、交流電源１０からの出力が、予め定められた期間、バイパス回路６０により半導体回路５０をバイパスして、放電灯２０に入力されるようにする。
【００３４】
図３は、電源スイッチ１２がオンしてからの制御部１２６の処理手順を示すフローチャートである。
【００３５】
図３において、制御部１２６は、ユーザのオン操作等に応じて電源スイッチ１２をオンすると（Ｓ１００）、遮断リレー１４をオフするとともに、バイパスリレー１６をオンすることで、交流電源１０からの出力が、バイパス回路６０により半導体回路５０をバイパスして、放電灯２０に入力されるようにする（Ｓ１０２）。制御部１２６は、電源スイッチ１２をオンしてから所定時間が経過するまで、遮断リレー１４のオフ状態、バイパスリレー１６のオン状態を維持する（ステップＳ１０４の判定結果が、否定「Ｎ」）。
【００３６】
一方、制御部１２６は、電源スイッチ１２をオンしてから所定時間が経過すると（ステップＳ１０４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、遮断リレー１４をオンするとともに、バイパスリレー１６をオフにすることで、交流電源１０からの出力が半導体回路５０を介して放電灯２０に入力されるようにする（Ｓ１０６）。
【００３７】
半導体回路５０を介した放電灯２０への電力供給が開始された後、制御部１２６は、出力電圧値Ｖｏ及び入力電流値Ｉｏの監視を継続的に行う。監視の結果、出力電圧値Ｖｏが所定期間継続して基準電圧範囲内に含まれた場合（ステップＳ１０８の判定結果が、肯定「Ｙ」）、或いは入力電流値Ｉｏが所定期間継続して基準電流範囲内に含まれた場合（ステップＳ１０８の判定結果が、肯定「Ｙ」）、制御部１２６は、遮断リレー１４をオフするとともに、バイパスリレー１６をオンすることで、交流電源１０からの出力が、バイパス回路６０により半導体回路５０をバイパスして、放電灯２０に入力されるようにする（Ｓ１１２）。半導体回路５０をバイパス後、制御部１２６は、所定時間（例えば、１０ｍｓ）経過するまで（ステップＳ１１４の判定結果が、否定「Ｎ」）、バイパス回路６０による半導体回路５０のバイパスを継続し、所定時間経過後（ステップＳ１１４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、遮断リレー１４をオンするとともに、バイパスリレー１６をオフすることで、バイパス回路６０による半導体回路５０のバイパスを解除する（Ｓ１１６）。
【００３８】
一方、出力電圧値Ｖｏが所定期間継続して基準電圧範囲内に含まれなかった場合（ステップＳ１０８の判定結果が、否定「Ｎ」）、或いは入力電流値Ｉｏが所定期間継続して基準電流範囲内に含まれなかった場合（ステップＳ１１０の判定結果が、否定「Ｎ」）、制御部１２６は、遮断リレー１４のオン状態、バイパスリレー１６のオフ状態を維持する。
【００３９】
そして、制御部１２６は、電源スイッチ１２がオン状態であれば（ステップＳ１１８の判定結果が、否定「Ｎ」）、ステップＳ１０８及びステップＳ１１０における出力電圧値Ｖｏ及び入力電流値Ｉｏの監視を継続し、電源スイッチ１２がオフになった段階で（ステップＳ１１８の判定結果が、肯定「Ｙ」）、処理を終了する。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、電源スイッチ１２がオンしている期間のうち、半導体回路５０に過電流が印加されるおそれがある期間については、交流電源１０からの出力をバイパス回路６０を経由して放電灯２０に入力させることで、過電流により半導体回路５０が備える半導体スイッチング素子５０ａ，５０ｂ等に与える可能性がある発熱等の悪影響を未然に防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は半導体回路に過電流が印加されるおそれがある期間において、交流電源からの出力をバイパス回路を経由させることで半導体回路をバイパスさせ、放電灯に入力させることで、過電流により半導体回路が備える半導体スイッチング素子等に与える可能性がある発熱等の悪影響を未然に防ぐことができるので、放電管と放電管の放電の安定性を確保する安定器とを備える放電灯を点灯させる放電灯システム等に適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０    交流電源
１２    電源スイッチ
１４    遮断リレー
１６    バイパスリレー
２０    放電灯
３０    安定器
４０    放電管
５０    半導体回路
６０    バイパス回路
７０    電圧センサ
７２    電流センサ
１００  制御装置
１１２  ＣＰＵ
１１４  ＲＡＭ
１１６  ＲＯＭ
１１８  記憶装置
１２０  プログラム
１２２  電圧検知部
１２４  電流検知部
１２６  制御部
１３０  入出力インタフェース
１５０  通信バス
【図１】
2010207036.tif 000003
【図２】
2010207036.tif 000004
【図３】
2010207036.tif 000005
【図４Ａ】
2010207036.tif 000006
【図４Ｂ】
2010207036.tif 000007
【図５】
2010207036.tif 000008