(57)【要約】    【課題】  電源電圧の５０％が６０ｍｓ継続したとき、消灯してはならないという道路、トンネル照明用の放電ランプ点灯装置の仕様を満足する放電ランプ点灯装置を提供する。    【解決手段】  放電ランプ点灯装置は、交流電源電圧を整流する整流化直流電源RDCと、整流化直流電源の出力を所望の直流電圧に変換するコンバータCVTと、コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータINVと、インバータの出力端およびインバータの出力により点灯する放電ランプの間に介在する負荷回路LCと、交流電源電圧を監視して交流電源電圧が９０％を下回ったときに、コンバータをその出力電圧が変動前の出力レベルを維持するように制御するとともに、インバータをその出力電圧が交流電源電圧の変動に応じて低下するように制御する制御手段CCとを具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源電圧を整流する整流化直流電源と；
整流化直流電源の出力を所望の直流電圧に変換するコンバータと；
コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと；
インバータの出力端およびインバータの出力により点灯する放電ランプの間に介在する負荷回路と；
交流電源電圧を監視して交流電源電圧が９０％を下回ったときに、コンバータをその出力電圧が変動前の出力レベルを維持するように制御するとともに、インバータをその出力電圧が交流電源電圧の変動に応じて低下するように制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
制御手段は、交流電源電圧の変動値が放電ランプの点灯を維持すべき最低交流電源電圧の５０％に到達するより高い値の第１の所定値に到達したら、インバータの出力電圧を交流電源電圧の変動に応じて低下させる制御を停止することを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
制御手段は、交流電源電圧が５０％より低い場合には放電ランプを瞬時再始動可能な状態を持続するようにコンバータおよびインバータを制御することを特徴とする請求項２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
照明器具本体と；
照明器具本体に配設された放電ランプと；
放電ランプを点灯する請求項１ないし３のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源を用いて放電ランプを点灯する放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電源を用いて道路、トンネル照明用の蛍光ランプを点灯する放電ランプ点灯装置においては、交流電源電圧変動に関して、電源電圧の５０％が６０ｍｓ継続したとき、消灯してはならない旨規定されている。また、交流電源の停電に関して、０．２５秒以内の停電（０％）のとき、復電後０．３秒以内に停電前の８０％以上の光束で点灯させなければいけない旨規定されている。
【０００３】
上記の後者に関しては、停電検出後２５０ｍｓ以内に復電するなら放電ランプの消費電力が低下するように点灯し、停電検出後２５０ｍｓを超える第２の時間が経過したときには放電ランプを消灯させ、復電後、第１の時間の間に放電ランプを再始動させるように構成した放電ランプ点灯装置が知られている（特許文献参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９４２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術は、前者の規定に応えるものではない。
【０００６】
本発明は、電源電圧の５０％が６０ｍｓ継続したとき、消灯してはならないという道路、トンネル照明用の放電ランプ点灯装置の上記後者の規定を満足する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】
上記の課題を解決するために、本発明の放電ランプ点灯装置は、交流電源電圧を整流する整流化直流電源と；整流化直流電源の出力を所望の直流電圧に変換するコンバータと；コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと；インバータの出力端およびインバータの出力により点灯する放電ランプの間に介在する負荷回路と；交流電源電圧を監視して交流電源電圧が９０％を下回ったときに、コンバータをその出力電圧が変動前の出力レベルを維持するように制御するとともに、インバータをその出力電圧が交流電源電圧の変動に応じて低下するように制御する制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第１の態様は、制御手段が、交流電源電圧の変動値が放電ランプの点灯を維持すべき最低交流電源電圧の５０％に到達する以前の第１の所定値に到達したら、インバータの出力電圧が交流電源電圧の変動に応じて低下する制御を停止することを特徴としている。
【０００９】
本発明の第２の態様は、制御手段が、交流電源電圧が５０％より低い場合には放電ランプを瞬時再始動可能な状態を持続するようにコンバータおよびインバータを制御することを特徴としている。
【００１０】
本発明の第３の態様は、照明器具が、照明器具本体と；照明器具本体に配設された放電ランプと；放電ランプを点灯する請求項１ないし３のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００１１】
第３の態様の照明器具は、道路、トンネル照明用照明器具に特に好適であるが、これに限定されない。また、照明器具は、放電ランプを光源とする器具を意味する。照明器具本体とは、照明器具から放電ランプおよび放電ランプ点灯装置を除いた残余の部分をいう。放電ランプは、低圧水銀蒸気放電ランプ、特に高周波点灯専用の蛍光ランプが効果的であるが、これに限定されない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、交流電源電圧が９０％を下回ったときに、コンバータをその出力電圧が変動前の出力レベルを維持するように制御するとともに、インバータをその出力電圧が交流電源電圧の変動に応じて低下するように制御することにより、インバータの動作に安定度が増す結果、交流電源電圧が５０％に低下した場合であっても放電ランプに印加される交流電圧が極めて安定して電源電圧変動に追従するので、放電ランプが点灯状態を維持する電源電圧変動に対する信頼性の高い放電ランプ点灯装置を提供することができる効果を奏する。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、交流電源電圧が５０％より高い値の第１の所定電圧に到達したら交流電源電圧に低下に追従してインバータの出力電圧を低下させるのを停止することにより、インバータの動作の安定度が一層増して交流電源電圧５０％における放電ランプの点灯継続に対する信頼性が向上した放電ランプ点灯装置を提供することができる効果を奏する。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、交流電源電圧が５０％より低い場合には放電ランプを瞬時再始動可能な状態を持続するようにコンバータおよびインバータを制御することにより、停電発生から２５０ｍｓ以内に復帰した際に瞬時再始動が可能になる放電ランプ点灯装置を提供することができる効果を奏する。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、以上の効果を奏する照明器具を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を実施するための一形態に係わる放電ランプ点灯装置の回路図である。
【図２】同じく交流電源電圧に対するコンバータおよびインバータの出力電圧の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１８】
図１に示す本発明の一形態において、放電ランプ点灯装置は、整流化直流電源ＲＤＣ、コンバータＣＶＴ、インバータＩＮＶ、負荷回路ＬＣ、交流電源電圧検出手段ＶＤおよび制御手段ＣＣを具備している。
【００１９】
整流化直流電源ＲＤＣは、その交流入力端が交流電源ＡＣに接続し、交流電圧を整流して整流化直流を出力して、後述するコンバータＣＶＴの直流入力電源として機能する。この機能のために、整流化直流電源ＲＤＣは整流回路Ｒｅｃを備えているが、整流化直流電源ＲＤＣから出力される直流電圧は、非平滑および平滑のいずれであってもよい。本形態において、整流回路Ｒｅｃは、ブリッジ形全波整流回路を用いている。なお、非平滑の場合にはコンバータＣＶＴに対する制御に平滑化制御を加味することで、コンバータＣＶＴの出力電圧を平坦化することができる。
【００２０】
コンバータＣＶＴは、直流−直流間電圧変換動作によって、放電ランプＤＬを点灯するのに必要な所望の直流出力電圧を得る回路手段として機能させることができる電圧変換器であるが、本発明において具体的な回路構成は特段限定されない。例えば、昇圧チョッパ、降圧チョッパまたは昇圧・降圧チョッパ縦続配置形チョッパなどを用いることができる。なお、図１に示す本形態においては、昇圧チョッパが採用されている。
【００２１】
コンバータＣＶＴは、昇圧チョッパからなる場合、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１を備えている。そして、インダクタＬ１およびスイッチング素子Ｑ１の直列回路の両端が整流化直流電源ＲＤＣの直流出力端間に順方向に電流が流れるように接続し、さらにスイッチング素子Ｑ１に並列にダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１の直列回路が、インダクタＬ１から流出する減少電流に対して順方向に接続している。そうして、コンバータＣＶＴの直流出力電圧は、平滑コンデンサＣ１の両端間から得られる。
【００２２】
インバータＩＮＶは、直流−交流間電圧変換によって、放電ランプＤＬを交流点灯するのに用いる交流電圧を得る回路手段であるが、本発明においてはその具体的な回路方式については特段限定されない。なお、図１に示す本形態においては、ハーフブリッジ形インバータが用いられている。
【００２３】
インバータＩＮＶは、ハーフブリッジ形インバータからなる場合、一対のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の直列回路がコンバータＣＶＴの直流出力端である平滑コンデンサＣ１の両端間に接続して構成されている。そして、スイッチング素子Ｑ３の両端が出力端となり、ここから交流の出力電圧が得られる。
【００２４】
負荷回路ＬＣは、インバータＩＮＶの出力端とインバータＩＮＶの出力により点灯する放電ランプＤＬとの間に介在する。そして、インバータＩＮＶの出力電圧を放電ランプＤＬに対して所要の電圧に調整してから放電ランプＤＬに印加して放電ランプＤＬを付勢する。このために、負荷回路ＬＣは、インバータＩＮＶの出力電圧を、矩形波から正弦波に変換し、直流成分をカットし、始動時には始動用の高電圧を印加できるように構成されている。
【００２５】
本形態において、負荷回路ＬＣは、直流カットコンデンサＣ２、インダクタＬ２および共振コンデンサＣ３の直列回路からなり、両端がインバータＩＮＶの出力端間に接続している。放電ランプＤＬは、その一対の電極Ｅ、Ｅの電源側端子が共振コンデンサＣ３に並列的に接続され、非電源側端子が図示を省略しているフィラメント加熱回路に接続している。なお、放電ランプＤＬは例えば蛍光ランプ、好適には高周波点灯専用形蛍光ランプである。
【００２６】
交流電源電圧検出手段ＶＤは、後述する制御手段ＣＣが交流電源電圧を監視するために交流電源電圧を検出して制御手段ＣＣに制御入力する手段である。本形態においては、整流化直流電源ＲＤＣの直流出力端間に接続された抵抗器Ｒ１、Ｒ２の直列回路からなる電圧分圧回路により構成され、抵抗器Ｒ２の端子電圧から検出データを得て制御手段ＣＣに供給する。
【００２７】
制御手段ＣＣは、交流電源電圧検出手段ＶＤから供給される交流電源電圧データを監視して交流電源電圧が９０％を下回ったときに、コンバータＣＶＴをその出力電圧が変動前の出力レベルを維持するように制御するとともに、インバータＩＮＶをその出力電圧が交流電源電圧の変動による低下に応じて低下するように制御する。これにより、インバータＩＮＶの出力電圧が安定に低下していき、放電ランプＤＬに印加される電圧が交流電源電圧の低下に応じて低下して調光点灯となるために、交流電源電圧が変動により低下して５０％になっても、放電ランプＤＬが立ち消えることなく、点灯を安定に継続させることができる。
【００２８】
また、本発明の第１の態様においては、制御手段ＣＣは、上記に加えて交流電源電圧の変動値が放電ランプＤＬの点灯を維持すべき最低交流電源電圧の５０％に到達するより高い値の第１の所定値に到達したら、インバータＩＮＶの出力電圧を交流電源電圧の変動に応じて順次低下させる制御を停止するように構成されている。この構成によれば、最低交流電源電圧の５０％に到達する前にインバータＩＮＶの出力電圧が通常時より低い第１の所定値で一定に維持されるので、最低交流電源電圧がさらに低下して５０％になったときに、放電ランプＤＬが一層安定して放電を継続する。
【００２９】
さらに、本発明の第２の態様においては、制御手段ＣＣは、以上に加えて交流電源電圧が５０％より低い場合には放電ランプを瞬時再始動可能な状態を持続するようにコンバータおよびインバータを制御するように構成されている。この第２の態様によれば、交流電源の停電に関して、停電（０％）のとき、復電時に放電ランプＤＬを瞬時再始動させることができる。
【００３０】
本発明において、以上の機能を有する制御手段ＣＣは、マイコンおよびＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）などのディジタルデバイスやアナログＩＣを主体として構成することができる。本形態において、制御手段ＣＣは、コンバータＣＶＴおよびインバータＩＮＶのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２およびＱ３とに供給する駆動信号をそれぞれ発生する駆動信号発生機能を有している。また、ディジタルデバイスを主体として構成されている場合は、予め保有するプログラムにしたがって交流電源電圧検出回路ＶＤから提供された交流電源電圧データを演算してスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３の駆動信号をそれぞれ制御することを通じて上述の制御を行うように構成されている。
【００３１】
次に、図２のグラフを参照して制御手段ＣＣによるコンバータＣＶＴおよびインバータＩＮＶの制御を説明する。図において、（ａ）は交流電源電圧に対するコンバータＣＶＴの出力電圧の変化を、（ｂ）は交流電源電圧に対するインバータＩＮＶの出力電圧を、それぞれ示す。また、グラフは、横軸がいずれも交流電源電圧（％）を、縦軸は（ａ）がコンバータ出力電圧（相対値）、（ｂ）がインバータ出力電圧（相対値）を、それぞれ示す。
【００３２】
図から理解できるように、まず交流電源電圧変動が通常許容される９０％以内の変動であれば、コンバータＣＶＴおよびインバータＩＮＶが所定の出力レベルを維持する。すなわち、９０％以下の交流電源電圧変動に対しては、電源電圧変動を補償して放電ランプＤＬを一定出力で点灯する。
【００３３】
次に、交流電源電圧が変動して９０％を下回った場合、制御手段ＣＣは、（ａ）に示すコンバータＣＶＴの出力電圧を変動前の出力レベルを維持するように制御する。なお、コンバータＣＶＴの出力電圧は、変動最低交流電源電圧の５０％に到達する変動のときにも、上記出力レベルを維持する。また、好ましくは５０％よりさらに低下したレベル、例えば４０％まで出力電圧が低下するまでコンバータＣＶＴの直流出力電圧が変動前の出力レベルを維持するように構成することができる。
【００３４】
他方、制御手段ＣＣは、上記の間インバータＩＮＶの交流出力電圧が交流電源電圧の低下に応じて順次低下するように制御する。このため、放電ランプＤＬは、インバータＩＮＶの出力電圧低下に対応して調光点灯に移行し、電源電圧の変動幅が大きくなるにしたがって調光度合いが進行し、その間コンバータＣＶＴの出力電圧が上記出力レベルを維持するので、インバータＩＮＶの出力電圧が低下しても安定な調光点灯状態を維持する。なお、交流電源電圧が０％になったら、放電ランプＤＬを消灯させる。
【００３５】
次に、交流電源電圧が変動最低交流電源電圧の５０％より高いレベル、例えば６０％を第１の所定値として設定することにより、制御手段ＣＣが、交流電源電圧の低下に応じてインバータＩＮＶの出力電圧を順次低下させる制御を、交流電源電圧低下が第１の所定値まで継続する。そして、第１の所定値に到達したら、インバータＩＮＶの上記制御を停止するように構成している場合は、以下のように動作する。すなわち、交流電源電圧が変動最低交流電源電圧の５０％に到達する前からインバータＩＮＶの出力電圧が一定化されているので、変動最低交流電源電圧の５０％到達時におけるインバータＩＮＶの動作の安定度が向上する。その結果、放電ランプＤＬの点灯をより一層安定に継続させることができる。
【００３６】
次に、所望により制御手段ＣＣが、交流電源電圧が３０％以下では、放電ランプＤＬを瞬時再始動可能な低出力状態を持続するようにコンバータＣＶＴおよびインバータＩＮＶを制御するように構成することができる。
【符号の説明】
【００３７】
ＲＤＣ…整流化直流電源、ＣＶＴ…コンバータ、ＩＮＶ…インバータ、ＶＤ…交流電源電圧検出手段、ＬＣ…負荷回路、ＣＣ…制御手段、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３…スイッチング素子、Ｃ１…平滑コンデンサ、Ｃ２…直流カットコンデンサ、Ｃ３…共振コンデンサ
【図１】
2011028873.tif 000003
【図２】
2011028873.tif 000004