(57)【要約】【課題】直流を平滑するコンデンサの寿命を正確に判定することができる電源装置及びコンデンサ寿命判定方法を提供する。【解決手段】ダイオードブリッジ２と電解コンデンサ３の間に直列に検出用コンデンサ４を介挿して電解コンデンサ３の端子電圧を検出できるようにし、直流電源ＰＳの投入直後でインバータ回路１１を起動する前に検出用コンデンサ４の端子電圧Ｖｄを検出し、その検出結果と電解コンデンサ３の初期時における検出用コンデンサ４の端子電圧Ｖｄに相当する基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、端子電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆ以上であれば電解コンデンサ３が寿命であると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータ回路と、を備える電源装置であって、
前記直流電源と前記平滑コンデンサの間に直列に介挿された検出用コンデンサと、
前記直流電源の投入直後から前記インバータ回路を起動するまでの間に前記検出用コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された前記検出用コンデンサの端子電圧に基づき、前記平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化を検知することで前記平滑コンデンサの寿命を判定する寿命判定手段と、
を備えた電源装置。
【請求項２】
前記寿命判定手段は、前記平滑コンデンサが寿命であると判定したときに前記インバータ回路の動作を停止する請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記寿命判定手段は、前記検出用コンデンサに生じる端子電圧を電源として動作する請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電圧検出手段は、複数の抵抗素子からなる抵抗分圧構成を採り、分圧比を電源装置の起動前と起動後で切り替える切替手段を備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源装置を備えた照明装置。
【請求項６】
直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータ回路とを備える電源装置における前記平滑コンデンサの寿命を判定するコンデンサ寿命判定方法であって、
前記直流電源と前記平滑コンデンサの間に直列に検出用コンデンサを介挿し、前記直流電源の投入直後から前記インバータ回路を起動するまでの間に前記検出用コンデンサの端子電圧を検出し、検出した前記端子電圧に基づいて、前記平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化を検知することで前記平滑コンデンサの寿命を判定するコンデンサ寿命判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源をコンデンサで平滑して直流電圧を出力する電源装置及びコンデンサ寿命判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１や特許文献２にも記載されているように、直流電源を平滑するコンデンサ（主に電解コンデンサ）の電気的な特性を検出して寿命を判断する方法が案出されている。すなわち、特許文献１には、点灯装置内のコンデンサの容量が寿命末期に低下することにより、充放電の時間が初期に比べて短くなることを検出して寿命を判定する技術が開示されている。特許文献２には、コンデンサの放電時間を計測するカウンタを備えて、計測した放電時間が基準となる放電時間よりも短くなったときに、コンデンサが交換時期である旨を表示器で表示する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３６６６６号
【特許文献２】特開平７−１６３０４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている電源投入時にコンデンサの電圧を検出する方法では、電源投入の位相角により波形が異なることを考慮していないため、コンデンサの端子電圧を正確に検出することができない。また、この文献には、力率改善回路（ＰＦＣ（Power Factor Control）回路）に対応する検出回路が開示されていない。特許文献２に記載されている電源遮断時にコンデンサの端子電圧を検出する方法では、電源遮断時においてコンデンサの特性を検知するので、コンデンサの動作中における容量抜け等の異常を検知することができない。このように、特許文献１及び２に記載された技術では、コンデンサの寿命を正確に判定することは困難である。
【０００５】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、直流を平滑するコンデンサの寿命を正確に判定することができる電源装置及びコンデンサ寿命判定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】
【０００６】
本発明の電源装置は、直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータ回路と、を備える電源装置であって、前記直流電源と前記平滑コンデンサの間に直列に介挿された検出用コンデンサと、前記直流電源の投入直後から前記インバータ回路を起動するまでの間に前記検出用コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出された前記検出用コンデンサの端子電圧に基づき、前記平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化を検知することで前記平滑コンデンサの寿命を判定する寿命判定手段と、を備えた。
【０００７】
上記構成によれば、電源と平滑コンデンサの間に検出用コンデンサを直列に挿入し、電源投入直後から検出用コンデンサの端子電圧を検出し、検出した検出用コンデンサの端子電圧に基づき、平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化を検知することで平滑コンデンサの寿命を判定するので、平滑コンデンサの寿命を正確に判定することができる。なお、平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化は、検出した検出用コンデンサの端子電圧と平滑コンデンサの初期時における端子電圧に相当する基準電圧を比較することで検知することができる。
【０００８】
上記構成において、前記寿命判定手段は、前記平滑コンデンサが寿命であると判定したときに前記インバータ回路の動作を停止する。
【０００９】
上記構成によれば、平滑コンデンサが寿命になったときにインバータ回路の動作を停止するので、その時点で寿命になった平滑コンデンサを交換することで常に一定の効率を保つことができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記寿命判定手段は、前記検出用コンデンサに生じる端子電圧を電源として動作する。
【００１１】
上記構成によれば、寿命判定手段が検出用コンデンサに生じる端子電圧を電源として動作するので、専用の電源を用意する必要がない分、コストの削減が図れる。
【００１２】
また、上記構成において、前記電圧検出手段は、複数の抵抗素子からなる抵抗分圧構成を採り、分圧比を電源装置の起動前と起動後で切り替える切替手段を備えた。
【００１３】
上記構成によれば、例えば直流電源が得られるダイオードブリッジと該ダイオードブリッジからの直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサの間に、降圧チョッパ回路を設ける場合、降圧チョッパ回路が起動する前は抵抗分圧比を小さくして平滑コンデンサの端子電圧が低くても該端子電圧のＡ／Ｄ変換が可能となり、降圧チョッパ回路の動作時は抵抗分圧比を大きくして平滑コンデンサの端子電圧が高くなっても該端子電圧のＡ／Ｄ変換が可能となる。
【００１４】
本発明の照明装置は、上記電源装置を備えた。
【００１５】
上記構成によれば、平滑コンデンサの寿命を正確に判定することができる照明装置を提供でき、常の効率の良い照明が可能となる。
【００１６】
本発明のコンデンサ寿命判定方法は、直流電源を平滑して直流電圧を出力する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータ回路とを備える電源装置における前記平滑コンデンサの寿命を判定する平滑コンデンサ寿命判定方法であって、前記直流電源と前記平滑コンデンサの間に直列に検出用コンデンサを介挿し、前記直流電源の投入直後から前記インバータ回路を起動するまでの間に前記検出用コンデンサの端子電圧を検出し、検出した前記端子電圧に基づいて、前記平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化を検知することで前記平滑コンデンサの寿命を判定する。
【００１７】
上記方法によれば、電源と平滑コンデンサの間に検出用コンデンサを直列に挿入し、電源投入直後から検出用コンデンサの端子電圧を検出し、検出した検出用コンデンサの端子電圧に基づき、平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化を検知することで平滑コンデンサの寿命を判定するので、平滑コンデンサの寿命を正確に判定することができる。なお、平滑コンデンサの特性変化によって生じる電圧変化は、検出した端子電圧と平滑コンデンサの初期時における端子電圧に相当する基準電圧を比較することで検知することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、電源装置における平滑コンデンサの寿命を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電源装置の回路構成図
【図２】図１の電源装置の動作を説明するための波形図
【図３】本発明の実施の形態２に係る電源装置の回路構成図
【図４】本発明の実施の形態３に係る電源装置の回路構成図
【図５】本発明の実施の形態４に係る電源装置の回路構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源装置の回路構成図である。同図において、本実施の形態の電源装置１は、交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ２と、ダイオードブリッジ２からの直流電圧を平滑する電解コンデンサ（平滑コンデンサ）３と、ダイオードブリッジ２と電解コンデンサ３の間に直列に介挿された検出用コンデンサ４と、検出用コンデンサ４に並列接続されたバイパス用のサイリスタ５と、検出用コンデンサ４の端子電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出回路（電圧検出手段）６と、平滑コンデンサ電圧検出回路６の検出電圧と比較するための基準電圧を出力する基準電圧発生回路７と、平滑コンデンサ電圧検出回路６から出力された検出電圧Ｖｄと基準電圧発生回路７から出力された基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆ未満であればインバータ起動信号ＥＮを出力する比較回路８と、ダイオードブリッジ２から出力される直流電源で動作し、平滑コンデンサ電圧検出回路６に直流電源を供給するとともに、基準電圧発生回路７及び比較回路８を有するマイクロコンピュータ（寿命判定手段、以下“マイコン”と呼ぶ）９に直流電源を供給する制御電源回路１０と、電解コンデンサ３の平滑作用で得られた直流電圧を交流電圧に変換してランプ１２へ出力するインバータ回路１１と、を備える。
【００２２】
サイリスタ５は、カソードが検出用コンデンサ４の負荷側（インバータ回路１１側）の一端に接続され、アノードが検出用コンデンサ４の電源側（ダイオードブリッジ２側）の一端に接続され、ゲートが比較回路８の出力端に接続される。サイリスタ５は、比較回路８からインバータ起動信号ＥＮが出力されることでオン状態（導通状態）となり、検出用コンデンサ４をバイパスする。インバータ回路１１は、比較回路８からインバータ起動信号ＥＮが出力されることで起動する。本実施の形態では、後述するように、インバータ回路１１を起動させるまでに検出用コンデンサ４の端子電圧を検出することで電解コンデンサ３の寿命を判定するので、検出用コンデンサ４の端子電圧を判定してサイリスタ５をオンにするまではインバータ回路１１を起動させないようにしている。
【００２３】
平滑コンデンサ電圧検出回路６は、複数の抵抗素子からなる抵抗分圧構成となっており、また分圧比の切替えが可能となっている。マイコン９は、様々な電源に対応できるように、入力電圧の状態に応じて平滑コンデンサ電圧検出回路６における分圧比の切替えを行う。このようにマイコン９は、平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を切り替える切替手段としても機能する。
【００２４】
マイコン９は、制御電源回路１０から直流電源が供給されて起動した直後に、平滑コンデンサ電圧検出回路６から出力された検出電圧ＶｄをＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換して電解コンデンサ３の端子電圧を測定する。例えば、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘ＝１．４Ｖを平滑コンデンサ電圧検出回路６で１／１０にされた電圧１４０ｍＶを取り込み、それをＡ／Ｄ変換する。このときマイコン９が１０ビットのＡ／Ｄコンバータを有していれば、データ値「２８」が得られる。ここで、もし電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘが１．７Ｖとなった場合、電圧１７０ｍＶをＡ／Ｄ変換したデータ値「３４」を得る。
【００２５】
ここで電解コンデンサ３の寿命閾値をデータ値「３３」とした場合、電解コンデンサ３の寿命を検知することができる。すなわち、基準電圧Ｖｒｅｆに対応するデータ値を「３３」とした場合、このデータ値「３３」と電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘに対応するデータ値（このデータ値とは、平滑コンデンサ電圧検出回路６から出力される検出電圧ＶｄをＡ／Ｄ変換して得られたデータ値のことである）を比較することで、電解コンデンサ３の劣化を判定することができる。電解コンデンサ３が劣化すると端子電圧Ｖｃｘが大きくなり、そのデータ値が基準電圧Ｖｒｅｆに対応するデータ値以上となるので、マイコン９は、電解コンデンサ３が寿命に達した判定する。
【００２６】
マイコン９は、電解コンデンサ３が寿命に達したと判定すると、インバータ起動信号ＥＮの出力を停止し、またユーザに通知するための信号Ｓ２を出力する。一方、電解コンデンサ３が寿命に達していなければ、すなわち電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘに対応するデータ値が基準電圧Ｖｒｅｆに対応するデータ値未満であれば、マイコン９はインバータ起動信号ＥＮを出力する。また、マイコン９は平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を１：１００に切り替える信号Ｓ１を平滑コンデンサ電圧検出回路６へ出力する。マイコン９からインバータ起動信号ＥＮが出力されることでサイリスタ５がオンするとともに、インバータ回路１１が起動してランプ１２への電力供給が可能となる。
【００２７】
なお、平滑コンデンサ電圧検出回路６から出力される検出電圧Ｖｄの取り込みを複数回行うことによって、検出電圧Ｖｄに含まれるノイズを除去することができる。また、本実施の形態の電源装置１とランプ１２は照明装置１００を構成する。
【００２８】
次に、図２に示す動作波形図を参照しながら上記構成の電源装置１の動作を説明する。図２において、“ＤＢ”はダイオードブリッジ２の出力電圧の波形図、“Ｖｃｘ”は電解コンデンサ３の端子電圧の波形図、“Ｖｃｃ”は制御電源回路１０の出力電圧の波形図である。“Ｓ１”はサイリスタ５の動作状態を示す波形図である。
【００２９】
電源装置１に交流電源ＰＳが投入されると、制御電源回路１０が動作を開始して平滑コンデンサ電圧検出回路６とマイコン９に電圧Ｖｃｃを印加する。マイコン９は、電圧Ｖｃｃが印加されることで起動する（時刻ｔ１）。また、交流電源ＰＳが投入されると、ダイオードブリッジ２からのピーク電圧Ｖｉで検出用コンデンサ４及び電解コンデンサ３が充電される。この充電によって電解コンデンサ３には以下の式で示される端子電圧Ｖｃｘが生じる。但し、電解コンデンサ３の静電容量をＣｘ、検出用コンデンサ４の静電容量をＣｒとする。
【００３０】
Ｖｃｘ＝Ｖｉ×Ｃｒ／（Ｃｘ＋Ｃｒ）
【００３１】
ここで、例えば交流電源ＰＳのピーク電圧Ｖｉが１４１Ｖ、電解コンデンサ３の静電容量Ｃｘが４７μＦ、検出用コンデンサ４の静電容量Ｃｒが０．４７μＦのとき、電解コンデンサ３には約１．４Ｖの端子電圧が生ずる。もし、電源装置１を長期間使用したことによって電解コンデンサ３の静電容量Ｃｘが２０％低下して３８μＦとなり、かつ、検出用コンデンサ４の静電容量に変化が生じなかったとすると、電解コンデンサ３の端子電圧は約１．７Ｖとなる。
【００３２】
なお、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘは入力電圧の影響を受けるが、マイコン９で入力電圧を検知するなど行えば補正は容易である。また、電解コンデンサ３及び検出用コンデンサ４それぞれの静電容量のバラツキによる電圧変化もあるが、相対的な変化を検知することで影響を無くすことができる。
【００３３】
マイコン９は、起動直後に平滑コンデンサ電圧検出回路６から出力された検出電圧ＶｄをＡ／Ｄ変換し、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘを測定する。そして、測定した端子電圧Ｖｃｘに対応するデータ値を基準電圧Ｖｒｅｆに対応するデータ値と比較して電解コンデンサ３の劣化を判定する。電解コンデンサ３の劣化を判定した場合はインバータ起動信号ＥＮの出力停止およびユーザへの通知を行う。電解コンデンサ３が劣化していないと判定した場合はインバータ起動信号ＥＮを出力する。さらに、マイコン９は、平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を１：１００に切り替える信号を平滑コンデンサ電圧検出回路６に与える。
【００３４】
マイコン９からインバータ起動信号ＥＮが出力されると、サイリスタ５がオン状態（ｔ２）になり、続いてインバータ回路１１が起動する（ｔ３）。サイリスタ５がオン状態になることでインバータ回路１１に直流電圧が印加されて、インバータ回路１１が交流電圧を出力し、ランプ１２に電力を供給する。
【００３５】
このように本実施の形態の電源装置１は、ダイオードブリッジ２と電解コンデンサ３の間に直列に検出用コンデンサ４を介挿して電解コンデンサ３の端子電圧を検出できるようにしたので、電解コンデンサの端子電圧を正確に検出することができる。また、直流電源ＰＳの投入直後でインバータ回路１１を起動する前に検出用コンデンサ４の端子電圧Ｖｄを検出し、その検出結果と電解コンデンサ３の初期時における検出用コンデンサ４の端子電圧Ｖｄに相当する基準電圧を比較するので、電解コンデンサ３の寿命を正確に判定することができる。
【００３６】
また、電解コンデンサ３が寿命であると判定したときにインバータ回路１１の動作を停止させるので、その時点で寿命になった電解コンデンサ３を交換することで常に一定の効率を保つことができる。また、平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を変更できるので、入力電圧の状態に応じて分圧比を可変することで、様々な電源に対応できる。また、平滑コンデンサ電圧検出回路６とマイコン９は、ダイオードブリッジ２からの直流電源で動作するので、専用の電源を用意する必要がない分、コストの削減が図れる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、検出用コンデンサ４は、静電容量が電解コンデンサ３の静電容量の１００分の１のものとしたが、さらに小さくしてもよい。この場合、静電容量を小さくすると検出電圧が小さくなるが、容量変化による検出電圧の変動率は変わらないので、平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を小さくするなどで対応することができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、検出用コンデンサ４の端子電圧Ｖｄの短時間での変化を検出することにより、電解コンデンサ３の漏れ電流も検知可能である。すなわち、電解コンデンサ３の劣化により漏れ電流が増加した場合、充電電圧が初期と最後での変化が大きくなるのでこれを検出すればよい。
【００３９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る電源装置の回路構成図である。なお、この図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図３において、本実施の形態の電源装置２０は、交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ２と、ダイオードブリッジ２からの直流電圧を平滑する電解コンデンサ３と、ダイオードブリッジ２と電解コンデンサ３の間に直列に介挿され、ダイオード２１、抵抗２２及び検出用コンデンサ４からなる直列回路２３と、直列回路２３に並列に接続されたバイパス用スイッチ２４と、検出用コンデンサ４の端子電圧を検出する平滑コンデンサ電圧検出回路６と、平滑コンデンサ電圧検出回路６で検出された検出電圧Ｖｄと比較するための基準電圧Ｖｒｅｆを出力する基準電圧発生回路７と、平滑コンデンサ電圧検出回路６から出力された検出電圧Ｖｄと基準電圧発生回路７から出力された基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆ未満であればインバータ起動信号ＥＮを出力する比較回路８と、比較回路８からインバータ起動信号ＥＮが出力されることでバイパス用スイッチ２４を閉状態にするスイッチ制御回路２５と、電解コンデンサ３による平滑作用で得られた直流電圧を交流電圧に変換してランプ１２へ出力するインバータ回路１１と、を備える。
【００４０】
上記直列回路２３のダイオード２１は、アノードが電解コンデンサ３の一端に接続され、カソードが抵抗２２の一端に接続される。抵抗２２は、一端が前述したダイオード２１のカソードに接続され、他端が検出用コンデンサ４の一端に接続される。検出用コンデンサ４は、一端が前述した抵抗２２の他端に接続され、他端がダイオードブリッジ２の出力端の一方に接続される。
【００４１】
基準電圧発生回路７、比較回路８及びスイッチ制御回路２５は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと呼ぶ）２７で構成される。
【００４２】
なお、本実施の形態の電源装置２０とランプ１２は照明装置１０１を構成する。
【００４３】
次に、上記構成の電源装置２０の動作を説明する。電源装置２０に交流電源ＰＳが投入されると、バイパス用スイッチ２４が開状態になっていることから、抵抗２２を介して電解コンデンサ３と検出用コンデンサ４に電源のピーク電圧Ｖｉのよる充電が行われる。負荷であるインバータ回路１１はインバータ起動信号ＥＮが来ていないので停止状態にある。電解コンデンサ３には以下の式で示される端子電圧Ｖｃｘが生じる。
Ｖｃｘ＝Ｖｉ×Ｃｘ／（Ｃｘ＋Ｃｒ）
【００４４】
マイコン２７は、検出用コンデンサ４の端子電圧で起動し、起動直後に検出用コンデンサ４の端子電圧を検出する。そして、検出した端子電圧に対応する検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆ未満であればインバータ起動信号ＥＮを出力する。
【００４５】
ここで、電源のピーク電圧Ｖｉが１４１Ｖ、電解コンデンサ３の静電容量Ｃｘが４７μＦ、検出用コンデンサ４の静電容量Ｃｒが４７０μＦのとき、検出用コンデンサ４には約２３Ｖの電圧が生じる。もし、この電源装置２０を長期間使用したことによって電解コンデンサ３の静電容量Ｃｘが２０％低下して３８μＦとなり、かつ、検出用コンデンサ４の静電容量に変化が生じなかったとすると、検出用コンデンサ４の電圧は約１１Ｖとなる。電解コンデンサ３の静電容量Ｃｘが２０％程度に低下したときを電源コンデンサ３の寿命とすれば、基準電圧Ｖｒｅｆを１１Ｖよりも僅かに低い値に設定しておけば、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆ以下になると、マイコン２７はインバータ起動信号ＥＮの出力を停止するとともに、ユーザに通知するための信号Ｓ２を出力する。
【００４６】
検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆを上回って、マイコン２７からインバータ起動信号ＥＮが出力されると、スイッチ制御回路２５によってバイパス用スイッチ２４が閉状態になり、続いてインバータ回路１１が起動する。これにより、インバータ回路１１が電解コンデンサ３による平滑作用で得られた直流電圧を交流電圧に変換してランプ１２に電力供給を行い、ランプ１２を点灯させる。また、インバータ回路１１が起動することで、インバータ回路１１から制御電源がマイコン２７へ供給される。
【００４７】
このように本実施の形態の電源装置２０は、ダイオードブリッジ２と電解コンデンサ３の間に、ダイオード２１、抵抗２２及び検出用コンデンサ４からなる直列回路２３を直列に介挿するとともに、直列回路２３に並列にバイパス用スイッチ２４を接続し、直流電源ＰＳの投入直後でインバータ回路１１を起動する前に検出用コンデンサ４の端子電圧Ｖｄを検出し、その検出結果と電解コンデンサ３の初期時における検出用コンデンサ４の端子電圧Ｖｄに相当する基準電圧を比較するので、電解コンデンサ３の寿命を正確に判定することができる。また、電解コンデンサ３が寿命であると判定したときにインバータ回路１１の動作を停止させるので、その時点で寿命になった電解コンデンサ３を交換することで常に一定の効率を保つことができる。
【００４８】
また、平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を変更できるので、電解コンデンサ３の寿命を高精度で判定することができる。また、直列回路２３に抵抗２２を設けているので、交流電源ＰＳ投入時の突入電流を防止することができる。また、平滑コンデンサ電圧検出回路６とマイコン２７は、検出用コンデンサ４に生じる端子電圧を電源として動作するので、専用の電源を用意する必要がない分、コストの削減が図れる。
【００４９】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る電源装置の回路構成図である。なお、この図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図４において、本実施の形態の電源装置３０は、交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ２と、ダイオードブリッジ２からの直流電圧を降圧し、後述する比較回路８から出力されるインバータ起動信号ＥＮで起動する降圧チョッパ回路３１と、降圧チョッパ回路３１の入出力間に並列に接続された検出用コンデンサ４と抵抗３２からなる直列回路３３と、降圧チョッパ回路３１からの直流電圧を平滑する電解コンデンサ３と、検出用コンデンサ４の端子電圧を検出する検出用コンデンサ電圧検出回路６と、検出用コンデンサ電圧検出回路６から出力される検出電圧Ｖｄと比較するための基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路７と、検出用コンデンサ電圧検出回路６から出力された検出電圧Ｖｄと基準電圧発生回路７から出力された基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆを上回るとインバータ起動信号ＥＮを出力する比較回路８と、ダイオードブリッジ２からの直流電圧で動作し、検出用コンデンサ電圧検出回路６とマイクロコンピュータ（以下、マイコンと呼ぶ）３４のそれぞれに直流電源を供給する制御電源回路１０と、比較回路８からインバータ起動信号ＥＮが出力されることで起動し、電解コンデンサ３による平滑作用で得られた直流電圧を交流電圧に変換してランプ１２へ出力するインバータ回路１１と、を備える。
【００５０】
上記直列回路３３の検出用コンデンサ４は、一端が降圧チョッパ回路３１の両出力端の一方に接続され、他端が抵抗３２の一端に接続される。抵抗３２は、一端が前述した検出用コンデンサ４の他端に接続され、他端が降圧チョッパ回路３１の両入力端の一方に接続される。基準電圧発生回路７及び比較回路８はマイコン３４で構成される。
【００５１】
なお、本実施の形態の電源装置３０とランプ１２は照明装置１０２を構成する。
【００５２】
次に、上記構成の電源装置３０の動作を説明する。電源装置３０に交流電源ＰＳが投入されると、検出用コンデンサ４と抵抗３２の直列回路３３と電解コンデンサ３に電流が流れ、ダイオードブリッジ２からのピーク電圧Ｖｉで検出用コンデンサ４及び電解コンデンサ３が充電される。また同時に制御電源回路１０が動作を開始し、平滑コンデンサ電圧検出回路６とマイコン３４のそれぞれに直流電源を供給する。
【００５３】
電解コンデンサ３には以下の式で示される端子電圧Ｖｃｘが生じる。
Ｖｃｘ＝Ｖｉ×Ｃｒ／（Ｃｘ＋Ｃｒ）
【００５４】
ここで、交流電源ＰＳのピーク電圧が４１０Ｖ、電解コンデンサ３の静電容量Ｃｘが２２０μＦ、検出用コンデンサ４の静電容量Ｃｒが０．１μＦのとき、電解コンデンサ３には約１９０ｍＶの電圧が生じる。もし、この電源装置３０を長期間使用したことによって電解コンデンサ３の静電容量Ｃｘが２０％低下して１７６μＦとなり、かつ、検出用コンデンサ４の静電容量Ｃｒに変化が生じなかったとすると、電解コンデンサ３の電圧は約２３０ｍＶとなる。
【００５５】
なお、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖcｘは入力電圧の影響を受けるが、マイコン３４で入力電圧を検知するなど行えば補正は容易である。また、電解コンデンサ３及び検出用コンデンサ４それぞれの静電容量のバラツキによる電圧変化もあるが、相対的な変化を検知することで影響を無くすことができる。
【００５６】
平滑コンデンサ電圧検出回路６は分圧比を可変する抵抗分圧回路であり、マイコン３４は、降圧チョッパ回路３１が起動する前は抵抗分圧比を小さくして電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘが低くてもＡ／Ｄ変換できるようにし、降圧チョッパ回路３１の動作時は抵抗分圧比を大きくして電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘが高くなってもＡ／Ｄ変換できるようにする。例えば、降圧チョッパ回路３１の起動までの分圧比を１：２、降圧チョッパ回路３１の起動後の分圧比を１：６とする。このようにマイコン３４は平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を切り替える切替手段としても機能する。
【００５７】
マイコン３４は、起動直後に平滑コンデンサ電圧検出回路６から出力される検出電圧ＶｄをＡ／Ｄ変換し、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘを測定する。例えば、降圧チョッパ回路３１の起動前に電解コンデンサ３の端子電圧Ｖcｘの１／２の電圧９５ｍＶをＡ／Ｄ変換する。
【００５８】
マイコン３４が１２ビットのＡ／Ｄコンバータを有する場合、電圧９５ｍＶであれば、データ値「７６」が得られる。もし、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘが２３０ｍＶとなった場合、１１５ｍＶをＡ／Ｄ変換してデータ値「９２」が得られる。電解コンデンサ３の寿命閾値をデータ値「９１」とした場合、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘを基に電解コンデンサ３の寿命を判定することができる。マイコン３４は、電解コンデンサ３が寿命に達したと判定した場合、インバータ起動信号ＥＮの出力を停止し、またユーザに通知するための信号Ｓ２を出力する。一方、電解コンデンサ３が寿命に達していないと判定した場合、インバータ起動信号ＥＮを出力し、また平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を１：６に切り替える信号Ｓ１を平滑コンデンサ電圧検出回路６に与える。マイコン３４からインバータ起動信号ＥＮが出力されると、降圧チョッパ回路３１が起動し、インバータ回路１１に電力供給が可能となる。
【００５９】
このように本実施の形態の電源装置３０は、降圧チョッパ回路３１の入出力間に検出用コンデンサ４と抵抗３２からなる直列回路３３を並列接続して電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘを検出できるようにしたので、電解コンデンサ３の端子電圧Ｖｃｘを正確に検出することができる。また、直流電源ＰＳの投入直後で降圧チョッパ回路３１を起動する前に検出用コンデンサ４の端子電圧を検出し、その検出結果である検出電圧Ｖｃと電解コンデンサ３の初期時における検出用コンデンサ４の端子電圧に相当する基準電圧Ｖｒｅｆとを比較するので、電解コンデンサ３の寿命を正確に判定することができる。
【００６０】
また、平滑コンデンサ電圧検出回路６の分圧比を変更できるので、電解コンデンサ３の寿命を高精度で判定することができる。また、平滑コンデンサ電圧検出回路６とマイコン３４は、ダイオードブリッジ２からの直流電源で動作するので、専用の電源を用意する必要がない分、コストの削減が図れる。
【００６１】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る電源装置の回路構成図である。なお、この図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図５において、本実施の形態の電源装置４０は、上述した実施の形態１の電源装置１の構成に、通信インターフェイス４１と通信線４２を追加したものである。電解コンデンサ３の寿命検知は実施の形態１の電源装置１と同様の動作であるが、検知時の制御動作が異なる。
【００６２】
電源装置４０のマイコン９Ａは、電解コンデンサ３の寿命を検知すると、通信インターフェイス４１を介して寿命信号を通信線４２に送信する。通信線４２に送信された寿命信号は、上位制御装置５０に受信される。上位制御装置５０には、他の電源装置４０からの寿命信号も受信する。上位制御装置５０は、寿命信号を受信すると、該信号を送信した電源装置４０のマイコン９Ａのテストを行う。テスト内容はマイコン９ＡのＲＯＭチェックサムなどである。テストが正常である場合は電源装置４０の稼動時間を確認する。ここで、電源装置４０のマイコン９ＡがＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの記憶媒体を備える場合、マイコン９Ａは、当該記憶媒体に記憶されている稼働時間を上位制御装置５０に送信する。
【００６３】
上位制御装置５０は、電源装置４０の稼動時間が寿命となる稼働時間範囲内にある場合、その電源装置４０が寿命であると判定する。そして、寿命となった電源装置４０に対して出力低下などの制御を行う。また、寿命となった電源装置４０の交換要求をユーザに対して報知する。
【００６４】
なお、本実施の形態の電源装置４０とランプ１２は照明装置１０３を構成する。
【００６５】
このように本実施の形態の電源装置４０は、電源装置単体での寿命動作ではなく、上位制御装置５０でマイコン動作確認しながら寿命検知を確定することで正確な寿命判定と利便性の高い電源装置を実現できる。
【符号の説明】
【００６６】
１、２０、３０、４０  電源装置
２  ダイオードブリッジ
３  電解コンデンサ（平滑コンデンサ）
４  検出用コンデンサ
５  バイパス用サイリスタ
６  平滑コンデンサ電圧検出回路
７  基準電圧発生回路
８  比較回路
９、９Ａ、２７、３４  マイクロコンピュータ
１０  制御電源回路
１１  インバータ回路
１２  ランプ
２１  ダイオード
２２、３２  抵抗
２３、３３  直列回路
２４  バイパス用スイッチ
２５  スイッチ制御回路
３１  降圧チョッパ回路
４１  通信インターフェイス
４２  通信線
５０  上位制御装置
１００、１０１、１０２、１０３  照明装置
【図１】
2011109823.tif 000003
【図２】
2011109823.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011109823.tif 000006
【図５】
2011109823.tif 000007