(57)【要約】  【課題】高圧放電ランプの点灯装置であって同時に少なくとも２灯点灯させることが可能であり、さらに、ランプの定格電力の異なるランプを接続して点灯させることもできる高圧放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。  【解決手段】インバータ回路１４の出力側にそれぞれ並列に少なくとも２つのＬＣ共振回路１５，１５‘が接続され各ＬＣ共振回路の出力端に高圧放電ランプＬ１，Ｌ２が接続可能または各ＬＣ共振回路の同じ極性の出力端をそれぞれ短絡して高圧放電ランプ１灯Ｌ３が接続可能である高圧放電ランプ点灯システムを提供する。各ＬＣ共振回路１５，１５’の出力端にはランプ点灯検出手段１６，１６’が接続されることを許容する。  【選択図】  図１
2006331826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源回路と；
直流電源回路に接続されたチョッパ回路と；
チョッパ回路の出力側に接続されたインバータ回路と；
インバータ回路の出力側に接続され、それぞれ並列に接続された少なくとも２つのＬＣ共振回路と；
各ＬＣ共振回路の出力端に高圧放電ランプが接続可能または各ＬＣ共振回路の同じ極性の出力端をそれぞれ短絡して高圧放電ランプ１灯が接続可能であることを特徴とする高圧放電ランプ点灯システム。
【請求項２】
直流電源回路と；
直流電源回路に接続されたチョッパ回路と；
チョッパ回路の出力側に接続されたインバータ回路と；
インバータ回路の出力側に接続され、それぞれ並列に接続された少なくとも２つのＬＣ共振回路と；
各ＬＣ共振回路の出力端にそれぞれ接続されるランプ点灯検出回路と；
各ＬＣ共振回路の出力端に高圧放電ランプを接続または各ＬＣ共振回路の同じ極性の出力端をそれぞれ短絡して高圧放電ランプが１灯接続可能であることを特徴とする高圧放電ランプ点灯システム。
【請求項３】
各ＬＣ共振回路に並列に接続される高圧放電ランプは、１灯接続される場合の定格ランプ電力と、各ＬＣ共振回路にそれぞれ接続される定格ランプ電力の総和が等しいものであることを特徴とする請求項１または２の高圧放電ランプ点灯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ点灯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＩＤランプ、特に、メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプは始動電圧が非常に高いため、始動時・再始動時に高圧パルスによって始動させる必要がある。また、従来、ＨＩＤ安定器は銅鉄型安定器が主流であり、大型で重量も大きいといった問題があった。しかし、近年電子化が急速に進み、小型、軽量の電子安定器が市場に出るようになった。
【０００３】
このようなＨＩＤランプは、ランプの定格電力や種類によって点灯装置がそれぞれ決められているのが一般的で、ランプの種類やランプ電力によってそれぞれ対応する点灯装置を接続しなければならなかった。このようなＨＩＤランプは、高所に配置される場合が多く点灯装置も高所に配置されることが多いため点灯装置の設置作業は点灯装置の種類も多くなり配線する作業なども煩雑になっていた。このため、ＨＩＤランプでの複数灯点灯可能な点灯装置、複数種のランプ電力のランプを点灯可能な点灯装置求められている。
【０００４】
これまでに、ＨＩＤランプの点灯装置として複数灯接続可能なものとして特許文献１や特許文献２が開示されている。しかしながら特許文献１は、１つの点灯装置に接続された２つの高圧放電ランプを交互に点灯させるように切り替えるための高圧放電ランプ点灯装置及び照明装置が開示されており、さらに、特許文献２では複数灯の放電灯のうち任意の１灯を点灯させる放電灯点灯装置が開示されている。このように特許文献１および２は点灯装置に接続された複数のランプの内任意の１灯を点灯させるものであり、複数灯同時に点灯させることはできなかった。
【特許文献１】特開平１１−２８３７６７号公報
【特許文献２】特開平６−１９６２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の技術では、このように、点灯装置に接続された複数のランプの内任意の１灯を点灯させるものであり、複数灯同時に点灯させることはできなかった。このため１灯毎に交互に点灯していくことは可能であるが、１つの点灯回路で２灯を同時に点灯させることは不可能であり、更に、ランプの定格電力の違うランプを取付けたりすることは困難であった。
【０００６】
このため本願発明では、高圧放電ランプの点灯装置であって同時に少なくとも２灯点灯させることが可能であり、さらに、ランプの定格電力の異なるランプを接続して点灯させることもできる高圧放電ランプ点灯装置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】
【０００７】
請求項１の発明の高圧放電ランプ点灯システムは、直流電源回路と；直流電源回路に接続されたチョッパ回路と；チョッパ回路の出力側に接続されたインバータ回路と；インバータ回路の出力側に接続され、それぞれ並列に接続された少なくとも２つのＬＣ共振回路と；各ＬＣ共振回路の出力端に高圧放電ランプが接続可能または各ＬＣ共振回路の同じ極性の出力端をそれぞれ短絡して高圧放電ランプ１灯が接続可能であることを特徴とする。
【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】
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。
【００１０】
直流電源回路は、直流電源を出力するものであれば良く、商用交流電源を整流して得られるものや、バッテリなどの直流電源を許容する。
【００１１】
チョッパ回路は、直流電源を所望の直流電圧に昇圧したり降圧したりするものであれば良く、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路およびそれらの組み合わせたものを許容する。
【００１２】
インバータ回路は、チョッパ回路で得られた所望の直流電圧を高周波交流電源に変換するものであれば良く、フルブリッジ回路やハーフブリッジ回路などを許容する。
【００１３】
ＬＣ共振回路は、インダクタとコンデンサの共振作用により印加される交流電源によって高いエネルギーを高圧放電ランプに印加して始動させることができる。さらに周波数によって所望の電力を高圧放電ランプに印加することができるので、ランプの安定点灯を維持することができる。
【００１４】
ＬＣ共振回路は並列に複数接続され、それぞれに高圧放電ランプが接続されたり、出力端子を短絡して１灯を接続したりすることができる。例えば、ＬＣ共振回路が３台併設に接続された場合であれば、ＬＣ共振回路の各出力端にそれぞれランプを取付けて合計３灯を点灯させたり、ＬＣ共振回路の出力端をまとめてランプ１灯を点灯させたり、さらには、２つ分の出力端をまとめて合計２灯点灯させたりすることも可能である。
【００１５】
請求項２の発明の高圧放電ランプ点灯システムは、直流電源回路と；直流電源回路に接続されたチョッパ回路と；チョッパ回路の出力側に接続されたインバータ回路と；インバータ回路の出力側に接続され、それぞれ並列に接続された少なくとも２つのＬＣ共振回路と；各ＬＣ共振回路の出力端にそれぞれ接続されるランプ点灯検出回路と；各ＬＣ共振回路の出力端に高圧放電ランプを接続または各ＬＣ共振回路の同じ極性の出力端をそれぞれ短絡して高圧放電ランプが１灯接続可能であることを特徴とする。
【００１６】
不点検出手段は、ランプ電圧、ランプ電流または光出力や温度などを利用して高圧放電ランプの点灯または消灯の状態を検出するものである。高圧放電ランプの不点は始動できなかった場合のほか、立ち消えによる消灯や異常の検出によって強制的に消灯させる場合で生じる。高圧放電ランプ不点が検出された場合には、少なくともランプソケットへの電力の供給は停止する。
【００１７】
不点検出手段はＬＣ共振回路毎に接続される。このときＬＣ共振回路毎にランプが接続された場合のそれぞれの点灯状態が把握できるようにすることが望ましい。例えば、ＬＣ共振回路の出力端にそれぞれランプ電圧を検出する手段を設けることや、ランプ電圧とランプ電流に対してそれぞれ検知を行っている場合などは、例えばランプ電流の検知を全てのＬＣ共振回路で共用することも許容する。
【００１８】
インバータ回路で発生した高周波電圧の出力をＬＣ共振回路は、インダクタとコンデンサの共振作用により高いエネルギー生成して高圧放電ランプに印加して始動させている。並列に接続されているＬＣ共振回路のそれぞれに不点検出手段を設けることで高圧放電ランプが点灯したか否かを判別できる。このため、例えば、ＬＣ共振回路それぞれの出力端にそれぞれ高圧放電ランプが接続されているときに、１灯でも点灯しないランプがある場合には、始動動作を繰り返して行う。このとき、点灯している他のランプが消灯しないように、ＬＣ共振回路に印加する高周波電力の周波数を制御する。接続されている全ての高圧放電ランプが点灯するまでこの動作は続けられ、接続される全てのランプが点灯したときにはＬＣ共振回路に印加する高周波電力の周波数を制御して安定点灯が行える周波数に移行することができる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または２の高圧放電ランプ点灯システムであって、各ＬＣ共振回路に並列に接続される高圧放電ランプは、１灯接続される場合の定格ランプ電力と、各ＬＣ共振回路にそれぞれ接続される定格ランプ電力の総和が等しいものであることを特徴とする。
【００２０】
例えば、定格電力３５Ｗのランプを２灯または定格電力７０Ｗのランプを１灯が接続可能であるなど、点灯装置の接続可能なランプの全定格電力は、略等しく設定することが好ましい。このように負荷の合計電力を略等しくすることによってチョッパ回路やインバータ回路の出力電力を可変させることなくまた、特別なランプ判別回路を用いることなく使用することができるので複雑な昇圧回路も用いずにランプの切替えが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、複数灯の高圧放電ランプを１つの点灯装置で点灯させることが可能であり、さらには、１つの点灯装置で１灯から複数灯の任意のランプの灯数を接続することができる。このため、点灯装置の数を減らすことができ、またランプ電力の違うランプの点灯装置も兼用する事ができるので点灯装置の煩雑な設置工事を簡略化することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、不点検出手段をＬＣ共振回路毎にそれぞれ設けることでランプが点灯するまでランプに始動電圧を印加することができる。
【００２３】
請求項３発明によれば、負荷の合計電力を略等しくすることによって昇圧回路が出力する電力を可変させることなく使用することができるので複雑な昇圧回路も用いずにランプの切替えが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ点灯装置を図１を参照して説明する。図１は、高圧放電ランプ点灯装置の回路図である。図２は高圧放電ランプなどの配置状態などを示すシステム概略図である。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。
【００２５】
図１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２を介して高圧放電ランプ点灯装置１に接続される。
【００２６】
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１５，１５’２つ並列に接続されそれぞれのＬＣ共振回路の出力端にはランプ点灯検出手段１６，１６‘を順次接続している。
【００２７】
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、平滑回路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は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出力している。
【００２８】
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１５，１５’が並列に接続される。
【００２９】
インダクタＬ３１，Ｌ３２と共振コンデンサＣ４１，Ｃ４２とで構成されるＬＣ共振回路１５，１５’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，Ｃ５２を介してＬＣ共振回路１５，１５’に入力する。ＬＣ共振回路１５，１５‘の出力端はそれぞれ高圧放電ランプが接続可能な端子Ａ，Ｂ，Ｃが接続される。インバータ回路１４から入力される高周波電圧の周波数に応じた電圧を高圧放電ランプ１２に印加する。
【００３０】
このとき、図２のように高圧放電ランプ点灯装置の出力端子Ａ，Ｂ，Ｃには、Ａ−Ｂ間に高圧放電ランプＬ１を１灯、Ａ−Ｃ間に高圧放電ランプＬ２を１灯接続することもでき、さらには図３のように、Ｂ−Ｃを導通させてＡ−ＢＣ間に高圧放電ランプＬ３を１灯接続させても良い。このとき、この点灯装置１に２灯の高圧放電ランプＬ１，Ｌ２が接続されているときのこれら高圧放電ランプＬ１，Ｌ２の定格電力の合計と、点灯装置１に１灯の高圧放電ランプＬ３が接続されているときの高圧放電ランプＬ３の定格電力は、略等しく設定することが望ましい。
【００３１】
ランプ点灯検出手段１６は、Ａ−Ｃ間に接続される高圧放電ランプの両端にかかる電圧を検出し、ランプ点灯検出手段１６’は、Ａ−Ｂ間に接続される高圧放電ランプ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。ランプ点灯検出手段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も許容する。
【００３２】
次に、回路の動作を説明する。まず、図２のようにＡ−Ｂ間とＡ−Ｃ間にそれぞれ高圧放電ランプＬ１，Ｌ２が接続されている場合について説明する。ここでは、高圧放電ランプＬ１，Ｌ２はそれぞれ定格ランプ電力が３５Ｗのセラミックメタルハライドランプを使用している。
【００３３】
電源スイッチ２が入力されると商用交流電源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。
【００３４】
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１５，１５’に高周波電圧を供給する。
【００３５】
ＬＣ共振回路１５，１５’は、インバータ回路１４から入力される高周波電圧の周波数に応じて高圧放電ランプＬ１、Ｌ２に高電圧を印加する。ここで、ＬＣ共振回路１５，１５’のインダクタＬ３１，Ｌ３２及びコンデンサＣ４１，Ｃ４２は、無負荷時共振周波数ｆ０が高圧放電ランプＬ１，Ｌ２の安定点灯時の発振周波数ｆ１の２〜３倍の間となるように設定される。
【００３６】
図４はインバータ回路１４の出力周波数の無負荷時および点灯時の二次電圧（ランプ電圧）と周波数の関係を示す特性図である。図４に示すように高圧放電ランプの始動時には無負荷時共振周波数ｆ０以上の周波数ｆ０１でインバータ回路１４は開始する。
【００３７】
ＬＣ共振回路１５，１５’に対し、制御回路１７は、始動時には無負荷時共振周波数ｆ０以上の周波数ｆ０１から無負荷時共振周波数ｆ０に近づくように周波数を下げるようにインバータ回路１４を発振制御する。このときの発振周波数がｆ０近傍になってもランプ点灯検出手段１６，１６’によって高圧放電ランプＬ１、Ｌ２のどちらか一方でも点灯していない場合は、この動作を繰り返していく。その際に、上記の動作を間欠的に行って、高電圧の印加が休止する期間を設けてもよい。
【００３８】
すなわち、ランプ点灯検出回路１６，１６’は、高圧放電ランプＬ１，Ｌ２のそれぞれの電圧に基づいて高圧放電ランプＬ１，Ｌ２の点灯・非点灯を検出し、高圧放電ランプＬ１，Ｌ２のどちらか一方が非点灯であるときには、インバータ回路１４の出力周波数を変動させて、２つＬＣ共振回路１５，１５’によって発生する高い電圧を高圧放電ランプＬ１、Ｌ２に印加する動作を繰り返す。そうして数回繰り返し行うとインバータ回路１４を周波数ｆ０１の状態に安定させる。こうすることによって、高圧放電ランプＬ１，Ｌ２のどちらか一方が点灯した場合でも、点灯した側のランプは点灯状態を維持しながら、不点灯のランプに対しては、間欠的に高電圧を印加することができる。さらに、この間欠的な高電圧を所定時間以上継続して印加して２つの高圧放電ランプＬ１，Ｌ２が点灯しないときはインバータ回路１４および昇圧回路１３の動作を停止継続させる。
【００３９】
図５はこのような動作を示す始動波形の一例を示す特性図である。始動時に電源が入力されるとインバータ回路１４はｆ０１の周波数を発振させＴ２の期間の間で周波数をスイーブさせてＴ１の期間で高電圧を印加するように周波数をｆ０付近まで移行させる。その後高圧放電ランプが始動しないときにはこの動作を数回繰り返して行っても高圧放電ランプが点灯しない場合には、長時間高電圧を印加しつづけることを抑制するために、Ｔ３（約２０秒）の休止期間を設ける。このとき例えば、２つの高圧放電ランプのうちの一灯のみが点灯して不点灯のランプが１灯であった場合には、休止期間中であっても点灯している高圧放電ランプが消灯してしまわないような点灯維持電圧を印加させるようにインバータ回路１４は高周波数ｆ０１を発振していることが好ましい。反対に２つの放電ランプの両方が不点灯であった場合には、インバータ回路の周波数の発振を停止することもできる。休止期間Ｔ３の後高電圧の発生期間Ｔ１を繰り返し行うことを数回繰り返して続けていくが、所定の期間Ｔ４（例えば２０分）経過しても不点灯のランプがある場合には、接続されたランプに寿命末期などの不具合があると判断してインバータ回路１４を停止させる。このとき点灯装置や器具に高圧放電ランプの不具合を知らせる報知手段を備えて、ランプの不具合を報知することも許容する。
【００４０】
このような間欠的な始動パルス電圧の印加で２つの高圧放電ランプＬ１，Ｌ２の点灯が検出されたときは、インバータ回路１４は、その後の高圧放電ランプＬ１，Ｌ２が安定点灯できるように、無負荷時共振周波数ｆ０より低く音響共鳴の発生しない一定の周波数ｆ１でインバータ回路１４を発振するように制御する。
【００４１】
このように構成することによって、１つの点灯回路で２つの高圧放電ランプの点灯制御を行うことができる。
【００４２】
次に図３のように、本発明の点灯装置１の出力端子のＢ−Ｃを短絡して、Ａ−ＢＣ間に高圧放電ランプＬ３を１灯接続した場合の回路動作を説明する。この高圧放電ランプＬ３は定格ランプ電力が７０Ｗのセラミックメタルハライドランプを使用している。このように、図２のようにランプを２灯接続した時の定格ランプ電力の総和を略等しくすることによって点灯装置の兼用化が図れている。
【００４３】
電源スイッチ２が入力されると商用交流電源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。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ＦＥＴＱ１、Ｑ２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１５，１５’に高周波電圧を供給する。ＬＣ共振回路１５，１５’は、インバータ回路１４から入力される高周波電圧の周波数に応じて高圧放電ランプＬ３に高電圧を印加する。このように定数設定されたＬＣ共振回路１５，１５’に対し、制御回路１７は、始動時には無負荷時共振周波数ｆ０以上の周波数ｆ０１から無負荷時共振周波数ｆ０に近づくように周波数を下げるようにインバータ回路１４を発振制御する。
【００４４】
ランプ点灯検出手段１６、１６’によって高圧放電ランプＬ３の点灯及び不点灯が検出される。そうしてランプ点灯検出手段１６、１６’で点灯が検出されていない場合は、制御回路１７がインバータ回路１４の周波数制御を繰り返していく。その際に、上記の動作を間欠的に行って、高電圧の印加が休止する期間を設けてもよい。さらに一定時間（およそ２０分程度）が経過して高圧放電ランプＬ３が点灯しないときはインバータ回路１４および昇圧回路１３の動作を停止継続させる。
間欠的な始動パルス電圧の印加で２つの高圧放電ランプＬ３の点灯が検出されたときは、インバータ回路１４は、その後の高圧放電ランプＬ３が安定点灯できるように、無負荷時共振周波数ｆ０より低く音響共鳴の発生しない一定の周波数ｆ１でインバータ回路１４を発振するように制御する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ点灯装置の回路図。
【図２】同じくシステムの使用状態を示す概略図。
【図３】同じくシステムの使用状態を示す概略図。
【図４】同じく点灯装置のインバータ回路の２次電圧（ランプ電圧）と周波数との関係を示す特性図。
【図５】同じく点灯装置の始動波形の一例を示す特性図。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・高圧放電ランプ点灯装置    ＶＳ…商用交流電源    １３…昇圧回路    １４・・・インバータ回路    １５，１５‘・・・ＬＣ共振回路    １６，１６’…点灯検出回路    １７・・・制御回路    Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…高圧放電ランプ
【図１】
2006331826.tif 000003
【図２】
2006331826.tif 000004
【図３】
2006331826.tif 000005
【図４】
2006331826.tif 000006
【図５】
2006331826.tif 000007