(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電回路（２００）及び該充電回路の充電電圧を電源としてキセノンランプに電流を瞬時投入する電流制御回路（３００）を備えたキセノンランプ点灯装置であって、
前記電流制御回路が、ランプ出力がランプ出力設定値に等しくなるように前記ランプ出力をフィードバック制御する誤差増幅器及び前記ランプ出力設定値を制御する制御部を有し、前記ランプ出力がランプ電流又は電力であり、前記ランプ出力設定値が第一及び第二のランプ出力設定値を含み、前記第一及び第二のランプ出力設定値が第一及び第二のランプ電流又は電力設定値であり、前記制御部が、前記ランプ出力が該第一のランプ出力設定値に達した後に該ランプ出力設定値をランプパラメータに依存することなく連続的又は断続的に該第一のランプ出力設定値から該第二のランプ出力設定値に上昇させるように構成されたキセノンランプ点灯装置。
【請求項２】
充電回路の充電電圧を電源としてランプ出力設定値にキセノンランプに電流を瞬時投入する際にランプ出力がランプ出力設定値に等しくなるように前記ランプ出力をフィードバック制御する電流制御回路によるキセノンランプの点灯方法であって、
前記電流制御回路が、前記ランプ出力が該第一のランプ出力設定値に達した後、該ランプ出力設定値をランプパラメータに依存することなく連続的又は断続的に該第一のランプ出力設定値から該第二のランプ出力設定値に上昇させる工程を備え、前記ランプ出力がランプ電流又は電力であり、前記ランプ出力設定値が第一及び第二のランプ出力設定値を含み、前記第一及び第二のランプ出力設定値が第一及び第二のランプ電流又は電力設定値である、点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置に用いられるキセノンランプ点灯装置及びキセノンランプの点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の光電変換特性などの各種太陽エネルギー利用機器の性能測定のために、自然太陽光のスペクトル分布を再現する擬似太陽光を被照射体に照射する擬似太陽光照射装置が知られている。この種の擬似太陽光照射装置においては、キセノンランプ（以下、「ランプ」という）からなる光源が箱体内に設置され、光源からの光が光学フィルタを介して照射されることで放射面から擬似太陽光が放射される。
【０００３】
擬似太陽光照射装置では、例えば、発光長が１０００ｍｍ以上のランプが用いられ、直流のランプ電流が通電され、そのランプ電流値を点灯装置によって調整することにより照射面の照度が制御される。一般的には、点灯時のランプ電流は数十アンペア（例えば７０Ａ）、ランプ電圧は数百ボルト（例えば５００Ｖ）程度であり、このランプ電流／電圧が、１回の点灯あたり数十ｍＳｅｃから数百ｍＳｅｃにわたって通電／印加される。この出力状態が定電流又は定電力で制御され、点灯期間中に被照射体の性能が測定される。例えば、特許文献１にはランプ電流が定電流制御されるものが開示されている。
【０００４】
上記の場合、ランプ電力が３５ｋＷとなり、瞬時（例えば１００ｍＳｅｃ）とはいえ、この電力を商用電源から直接供給すると、同じ商用電源の系統の周辺機器に障害を及ぼすことや、商用電源と照射装置の間に容量の大きい接点及び配線が必要となることが問題となる。そこで一般には、照射装置内に点灯装置を設け、点灯装置において電力を蓄積し、点灯指令に応じてその蓄積された電力をランプに供給する構成が採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８３８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、太陽電池パネルなどの被照射体に擬似太陽光を照射する際に正確な太陽電池パネルの特性を測定するために、擬似太陽光の照度時間変動率は小さい方が望ましい。しかし、ランプ電流が一定となるように制御すると、キセノンランプの照度は、ランプの特性上時間とともに徐々に低下することが分かってきた。例えば、図４に示すように、ランプ電流を７０Ａ一定に制御した場合、点灯開始後約１０ｍｓの時点でＳＵＮが１.２５であっても、１００ｍｓ後にはＳＵＮが１.２４に下がってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のようなランプの特性を考慮してランプ電流制御を行うことによって、照度が安定したキセノンランプ点灯装置及び点灯方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は、充電回路（２００）及び充電回路の充電電圧を電源としてランプ出力設定値に従ってキセノンランプに電流を投入する電流制御回路（３００）を備えたキセノンランプ点灯装置である。ここで、電流制御回路はランプ出力設定値を制御する制御部（２６）を有し、ランプ出力設定値は第一及び第二のランプ出力設定値を含み、ランプ出力が第一のランプ出力設定値に達した後、ランプ出力設定値をランプパラメータに依存することなく連続的又は断続的に第一のランプ出力設定値から第二のランプ出力設定値に上昇させるように制御部が構成される。
【０００９】
本発明の第２の側面は、充電回路の充電電圧を電源としてランプ出力設定値に従ってキセノンランプに電流を投入する電流制御回路によるキセノンランプの点灯方法である。ここで、ランプ出力設定値は第一及び第二のランプ出力設定値を含み、電流制御回路は、ランプ電流が第一のランプ出力設定値に達した後、ランプ出力設定値をランプパラメータに依存することなく連続的又は断続的に第一のランプ出力設定値から第二のランプ出力設定値に上昇させる。
【００１０】
また、上記第１及び第２の側面において、ランプ出力をランプ電流として、第一及び第二のランプ出力設定値を第一及び第二のランプ電流設定値とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例によるキセノンランプ点灯装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例を説明する図である。
【図３Ａ】本発明の変形例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の変形例を示す図である。
【図４】従来例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に本発明の実施例で使用するキセノンランプ点灯装置を示す。点灯装置では、整流器２及び平滑コンデンサ３で構成される直流電源回路１００で交流電源１が直流電圧に変換され、その直流電圧が充電回路２００に供給される。充電回路２００はトランジスタ４、５、６及び７からなるインバータを含む。充電回路２００への充電指令に応じて、ＰＷＭ制御回路８によってトランジスタ４、７及びトランジスタ５、６の導通時間が制御され、高周波で交互に導通される。これによりトランス９の１次巻線に交流電圧が発生するとともに、トランス９の２次巻線に昇圧比に応じた電圧が発生する。トランス９の２次巻線に発生した電圧は整流器１０で整流され、コイル１１で平滑されて大容量の電解コンデンサ（充電コンデンサ）１３に充電される。ここで、電流検出抵抗１２で検出される充電電流に比例した電圧（即ち、Ｂ−Ｇ間の電圧）と基準電圧１５とが誤差増幅器１４に入力され、両者が等しくなるようにＰＷＭ制御回路８によってトランジスタ４〜７の導通時間がＰＷＭ制御される。これにより、大容量の充電コンデンサ１３は所定の電流値で定電流充電されていく。充電コンデンサ１３がランプ電圧よりも充分に高い電圧（例えば、１０００Ｖ）に充電されると、ＰＷＭ制御回路８はインバータの動作を一旦停止（又は充電電圧を保持）し、スタンバイ状態となる。
【００１３】
次に、ランプ点灯指令に応じて電流制御回路３００が動作を開始する。電流制御回路３００は降圧チョッパ回路からなり、降圧チョッパ回路は、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチ１６、ダイオード１７、コイル１８、コンデンサ１９、電流検出抵抗２０、半導体スイッチ１６の導通時間を制御するＰＷＭ制御回路２１、誤差増幅器２２、基準電圧２３及び帰還素子２７で構成される。この時点で、ランプ２５の両端に充電コンデンサ１３の電圧とほぼ等しい直流電圧（１０００Ｖ）が直ちに印加される。その後、イグナイタ（不図示）のパルストランス２４によってパルス電圧が上記直流電圧に重畳され、ランプ２５の絶縁破壊が起こる。
【００１４】
ランプ２５が絶縁破壊を起こすと、コンデンサ１３の充電電圧を電源として電流制御回路３００からの制限された電流がランプ２５に投入される。電流制御回路３００において、点灯指令に応じて、ランプ電流に比例する電圧信号（検出電圧）と、ランプ電流設定値に比例するＣＰＵ２６からの可変の電圧信号が誤差増幅器２２に入力され、両者が等しくなるようにＰＷＭ制御回路２１によって半導体スイッチ１６の導通時間がＰＷＭ制御される。これにより、コンデンサ１３を電源とするランプ２５の直流点灯がランプ電流設定値に従って定電流制御される。なお、ＣＰＵ２６は電流制御回路３００の内部にあっても外部にあってもよい。
【００１５】
図１の点灯装置のハードウェア部分は一般的なものであるが、本発明の実施例ではＣＰＵ２６による制御の態様が従来と異なる。なお、以降の説明において、ランプ電流とランプ電力をまとめてランプ出力といい、ランプ電流設定値とランプ電力設定値をまとめてランプ出力設定値というものとする。
【００１６】
本発明の実施例では、ランプ電流設定値として第一及び第二のランプ電流設定値を含み、ＣＰＵ２６において、ランプ電流が第一のランプ電流設定値に達した後（図２の矢印参照）、ランプ電流設定値を連続的又は断続的に第一のランプ電流設定値から第二のランプ電流設定値に上昇させる。ここで、この上昇動作は、ランプ電圧、照度、累積点灯時間等のランプパラメータには依存しない。
【００１７】
例えば、従来例の図４におけるＳＵＮの減少分を補償するよう、第二のランプ電流設定値が第一のランプ電流設定値（７０Ａ）に対して１％程度高くなるようにすればよい。この値は実験的に取得するものとする。
【００１８】
図２に、本実施例における第一のランプ電流設定値、第二のランプ電流設定値、ランプ電流、及び照度を示す。なお、図２における横軸の単位はｍｓである。
図２の本実施例と図４の従来例を比較すると、点灯開始から点灯終了までの間において、本実施例の方が従来例よりも照度時間変動率が小さいことが分かる。
【００１９】
以上の構成により、照度時間変動率を改善する事ができる。さらに、上記構成は一般的な点灯装置のＣＰＵのプログラム変更だけで対応可能であり、余計なコストがかかることもない（例えば、照度センサを設けて照度をフィードバックする構成を追加する等の必要はない）。これより、安価で高性能かつ信頼性の高い擬似太陽光照射装置を提供することができる。
【００２０】
なお、上記実施例では、ランプ電流値（又はランプ電流設定値）がリニアに上昇するものを示したが、図３Ａに示すように断続的に上昇するようにしてもよい。また、図３Ｂに示すように２種類以上のステップを組み合わせて上昇するものであってもよい。またさらに、ランプ電流値（又はランプ電流設定値）が段階的に上昇するものであってもよい。なお、図３Ａ及び３Ｂにおいても横軸の単位はｍｓである。
【００２１】
また、上記実施例ではＣＰＵ２６（誤差増幅器２２）においてランプ電流をフィードバックするものを示したが、ランプ電圧検出抵抗及び乗算器（不図示）を設け、ランプ電圧とランプ電流の積、即ち、ランプ電力をフィードバックする構成としてもよい。この場合、ランプ出力としてランプ電力を用いる。即ち、ランプ出力設定値はランプ電力設定値であり、ランプ電力設定値が第一及び第二のランプ電力設定値を含む。ここでも、ＣＰＵ２６において、ランプ電力が第一のランプ電力設定値に達した後、ランプ電力設定値を連続的又は断続的に第一のランプ電力設定値から第二のランプ電力設定値に上昇させればよい。ここでも、この上昇動作はランプ電圧、照度、累積点灯時間等のランプパラメータには依存しない。
【００２２】
また、上記実施例では、電流制御回路３００において、誤差増幅器を用いたフィードバック回路を構成したが、強制的にＰＷＭ制御を行うフィードフォワードの構成としてもよい。この場合には、ＣＰＵ２６からのランプ出力設定値（ランプ電流設定値又はランプ電力設定値）に関する信号はＰＷＭ制御回路２１に直接的に入力される。
【符号の説明】
【００２３】
１６．半導体スイッチ
１７．ダイオード
１８．コイル
１９．コンデンサ
２０．検出抵抗
２１．ＰＷＭ制御回路
２２．誤差増幅器
２６．ＣＰＵ（制御部）
１００．直流電源回路
２００．充電回路
３００．電流制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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