(57)【要約】【課題】放電灯点灯装置を構成する部品点数を減らして小型にする。【解決手段】放電灯の点灯を制御する装置は、フルブリッジ構成のインバータ回路３０を有する。インバータ回路３０の高電位側に位置する第１及び第３のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３によって、インバータ回路３０の出力の極性を切り替える。また、低電位側に位置する第２及び第４のスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４を、高電位側よりも高周波数でスイッチング動作を行うとともにＰＷＭ制御を行う。故に、インバータ回路３０のみで、ランプＬに供給する電力量を調整できる。【選択図】  図１
2004303512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯の点灯を制御する放電灯点灯装置であって、
電源の高電位側に接続される高電位端子と前記電源の低電位側に接続される低電位端子とを介して入力される直流電力を交流電力に変換して前記放電灯に第１及び第２の出力端子を介して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御回路と
を有し、
前記インバータ回路は、前記高電位端子と前記低電位端子との間に第１のアームと第２のアームとが並列に接続されたフルブリッジ構成を採り、前記第１のアームは、高電位側に第１のスイッチング素子を有すると共に低電位側に第２のスイッチング素子を有し、前記第２のアームは、高電位側に第３のスイッチング素子を有すると共に低電位側に第４のスイッチング素子を有し、前記第１の出力端子は、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との間に位置し、前記第２の出力端子は、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との間に位置し、
前記制御回路は、
前記第１及び第３のスイッチング素子の開閉を交互に行って前記交流電力の第１の周波数を確定し、
前記第１のスイッチング素子を閉成する時、前記第２および第３のスイッチング素子の開放を維持しつつ、前記第４のスイッチング素子の開閉を前記第１の周波数よりも高い第２の周波数で行って前記交流電力を制御し、
前記第３のスイッチング素子を閉成する時、前記第１および第４のスイッチング素子の開放を維持しつつ、前記第２のスイッチング素子の開閉を前記第２の周波数で行って前記交流電力を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記インバータ回路に印加される入力電圧を検出する第１の電圧検出回路と、
前記インバータ回路に入力される電流を検出する電流検出回路と、
前記インバータ回路から出力される出力電圧を検出する第２の電圧検出回路とをさらに有し、
前記制御回路は、検出された入力電圧と検出された電流と検出された出力電圧とを用いて前記放電灯を流れる放電灯電流を演算する演算回路を含み、前記放電灯電流の値に応じて前記交流電力を制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯点灯装置に関し、特にメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプなどの高輝度放電ランプの点灯を制御する放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ、水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、フィラメントを有するランプのように電圧を印加しただけでは点灯せず、またランプが安定状態に達するのに時間を費やすので、点灯を制御する点灯装置を必要とする。この点灯装置は、ランプの電極間に放電経路を作って放電経路の電流を維持しつつ増大させてアーク放電に移行させる始動器としての役割と、アーク放電が安定したらランプの特性に従ってランプの電力を制御する安定器としての役割とを備えている。
【０００３】
一般に、点灯装置は、例えば、図８に示すように、直流電源１と、直流電源１からの直流電力を調整するコンバータ２と、調整された直流電力を交流電力に変換するインバータ３と、ランプ４内で生じた放電をグロー放電からアーク放電に移行させるイグナイタ５とからなる。また、コントローラ６が、コンバータ２とインバータ３とに接続されて、コンバータ２及びインバータ３をそれぞれ制御するようになっている。
【０００４】
コントローラ６は、コンバータ２のスイッチング素子Ｑ１にゲート制御信号を供給して、コンバータ２の入力に対してＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行い、その出力をインバータ３を介して交流に変換してランプ４に供給することで、ランプ４の電力を制御している。
【０００５】
近年、プロジェクタやＯＨＰ、自動車用ヘッドライトなど、高輝度放電灯を使用する電子機器に対して、小型・軽量・低コストなどの要求が市場からあり、高輝度放電灯の点灯を制御する点灯装置に対しても同様な要求がある。点灯装置そのものを小型化するためには、コンバータ２のスイッチング素子Ｑ１のスイッチング周波数を高くすることが簡単な方法の１つである。ところが、スイッチング周波数の高周波化は、ランプに固有な音響共鳴現象を招く恐れがあるのでランプとのマッチングを考慮する必要があり、コンバータ回路そのものだけでは実現が困難である。
【０００６】
そこで、例えば特開平７−２６３１６６号には、フルブリッジタイプのインバータ回路において、高電位側と低電位側との間に、２本のアームが並列に接続され、一方のアームに接続された２つのスイッチング素子にてインバータ回路の出力電力の極性を低周波数で切り替えて電流の向きを変更し、他方のアームに接続された２つスイッチング素子を高周波数で開閉すると共にＰＷＭ制御を行い出力電力の平均値を調整する構成が開示されている。この構成では、従来はコンバータが行っていた出力電力の調整をインバータで行えるので、点灯装置を構成する部品点数を減らすとともに点灯装置を小型化できる。
【０００７】
また、高輝度放電ランプは、ランプの点灯開始直後の過渡期から安定器に至るまで、ランプの瞬時の状態に応じたきめの細かい電力制御を必要とする。そこで、通常は、ランプに印加される電圧は、ランプと並列に抵抗を挿入して分圧することによって検出し、ランプを流れる電流は、点灯装置の回路中に微小抵抗を挿入して電流・電圧変換することで検出していた。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２６３１６６号公報（図１及び図５）
【非特許文献１】第９次  次世代エネルギーエレクトロニクス研究会  第３回定例研究会  予稿集  ２００２年３月１４日  社団法人  日本能率協会
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
通常、インバータ回路のスイッチング素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体素子からなるため、スイッチング動作のためには、ＭＯＳ−ＦＥＴのソース・ゲート間に所定の電圧を印加する必要がある。例えば、特開平７−２６３１６６号記載のインバータ回路では、回路内を流れる電流の向きによっては、ＰＷＭ制御を行うスイッチング素子が、極性切替を行うスイッチング素子に対して高電位側に位置することがなり、ＰＷＭ制御用スイッチング素子のスイッチング動作のためには、ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号の電位を、低電位側に位置する場合に比較して入力電圧分だけ高くする必要がある。そのために、絶縁型パルストランスやハイサイドドライバなどをＰＷＭ制御用スイッチング素子のためにインバータ回路に組み込む必要があり、全体として点灯装置の部品点数を増加させると共に大型化を招くことになっていた。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みて、従来の点灯装置の特性を維持しつつ構成部品点数を削減した放電灯点灯装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の放電灯点灯装置は、放電灯の点灯を制御する放電灯点灯装置であって、電源の高電位側に接続される高電位端子と前記電源の低電位側に接続される低電位端子とを介して入力される直流電力を交流電力に変換して前記放電灯に第１及び第２の出力端子を介して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する制御回路とを有し、前記インバータ回路は、前記高電位端子と前記低電位端子との間に第１のアームと第２のアームとが並列に接続されたフルブリッジ構成を採り、前記第１のアームは、高電位側に第１のスイッチング素子を有すると共に低電位側に第２のスイッチング素子を有し、前記第２のアームは、高電位側に第３のスイッチング素子を有すると共に低電位側に第４のスイッチング素子を有し、前記第１の出力端子は、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との間に位置し、前記第２の出力端子は、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との間に位置し、前記制御回路は、前記第１及び第３のスイッチング素子の開閉を交互に行って前記交流電力の第１の周波数を確定し、前記第１のスイッチング素子を閉成する時、前記第２および第３のスイッチング素子の開放を維持しつつ、前記第４のスイッチング素子の開閉を前記第１の周波数よりも高い第２の周波数で行って前記交流電力を制御し、前記第３のスイッチング素子を閉成する時、前記第１および第４のスイッチング素子の開放を維持しつつ、前記第２のスイッチング素子の開閉を前記第２の周波数で行って前記交流電力を制御することを特徴とする。
【００１２】
上記構成によって、インバータ回路は、出力電圧の極性の切替に加え、出力電力のＰＷＭ制御による増減を行うことができるので、放電灯点灯装置の小型化を図ることができ、作製時のコストを低減できる。また、ＰＷＭ制御は、第２及び第４のスイッチング素子で交互に行われるので、回路の熱分散を行うことができる。さらに、フルブリッジ構成において、高電位側のスイッチング素子にて出力の極性を第１の周波数で切り替え、低電位側のスイッチング素子で交流電力の制御を行うので、電力の制御に必要なドライバを簡単にすることができる。
【００１３】
本発明の請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置であって、前記インバータ回路に印加される入力電圧を検出する第１の電圧検出回路と、前記インバータ回路に入力される電流を検出する電流検出回路と、前記インバータ回路から出力される出力電圧を検出する第２の電圧検出回路とをさらに有し、前記制御回路は、検出された入力電圧と検出された電流と検出された出力電圧とを用いて前記放電灯を流れる放電灯電流を演算する演算回路を含み、前記放電灯電流の値に応じて前記交流電力を制御することを特徴とする。この構成によれば、インバータ回路への入出力電圧と、インバータ回路を流れる電流とを検出することによって、放電灯に供給される電力の制御を高精度で実行できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して以下に説明する。図１に、本発明の放電灯点灯装置の一実施例を示す。図１において、放電灯点灯装置１０は、電力供給装置２０と、インバータ回路３０と、ローパスフィルタ回路４０と、電圧検出回路５０と、電流検出回路６０と、コントローラ７０とを有し、ランプＬを点灯して制御する装置である。なお、本発明において、ランプＬとは、金属蒸気中の放電によって発光するメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプなどの高輝度放電ランプを指す。また、放電灯点灯装置１０は、図示した部材以外にもイグナイタなどを有しているが、本発明には直接関係しないので省略する。
【００１５】
直流電力供給装置２０は、例えば直流電源からなり、ラインＡ及びＢの間に電圧Ｖ０を印加する。なお、ラインＢを基準電位とする。ラインＡとラインＢとの間に、コンデンサＣ１が接続され、電圧Ｖ０の変動を平滑にしている。なお、直流電力供給装置２０としては、直流電源に替えて、商用電源などの交流を直流に変換して平滑に出力する電力装置を用いることもできる。
【００１６】
インバータ回路３０は、ラインＡとラインＢとの間に接続され、入力された直流電圧を、矩形波の高周波電圧が重畳された低周波電圧に変換して、ラインＣとラインＤとの間に出力する。インバータ回路３０は、ラインＡ上の端子Ｍと、ラインＢ上の端子Ｎとの間に２本のアーム３１１、３１２が並列に接続されたフルブリッジ構成を採る。第１のアーム３１１には、高電位側に第１のスイッチング素子ＳＷ１が挿入され、低電位側には第２のスイッチング素子ＳＷ２が挿入されている。第２のアーム３１２には、高電位側に第３のスイッチング素子ＳＷ３が挿入され、低電位側には第４のスイッチング素子ＳＷ４が挿入されている。さらに、第１のスイッチング素子ＳＷ１と第２のスイッチング素子ＳＷ２との間の端子ＯにラインＣが接続され、第３のスイッチング素子ＳＷ３と第４のスイッチング素子ＳＷ４との間の端子ＰにラインＤが接続され、ラインＣとラインＤとの間に出力が現れる。本実施例において、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は、トランジスタにて構成され、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４は、ＭＯＳ−ＦＥＴにて構成される。しかしながら、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、適宜の半導体スイッチング素子にて構成でき、各々は図示せぬボディダイオードを有する。
【００１７】
また、インバータ回路３０では、ダイオードＤ１が、アノードを端子Ｏに接続しカソードを端子Ｍに接続するように挿入され、ダイオードＤ２が、アノードを端子Ｐに接続しカソードを端子Ｍに接続するように挿入されている。ダイオードＤ１、Ｄ２は、第２及び第４のスイッチング素子がオフとなる時に転流ダイオードになる。
【００１８】
ローパスフィルタ回路４０は、ラインＣに直列に挿入されたインダクタＬ１と、ラインＣ及びＤの間に接続されたコンデンサＣ２とからなり、インバータ回路３０が出力する高周波変調された低周波電力の高周波変調成分を除去して、ランプＬに適切な低周波矩形電圧を出力する。
【００１９】
電圧検出回路５０は、ラインＡとラインＢとの間に接続された第１の電圧検出回路５１と、ラインＣとラインＤとの間に接続された第２の電圧検出回路５２とからなる。第１の電圧検出回路５１は、インバータ回路３０の入力側に設けられ、インバータ回路３０の入力電圧Ｖｉｎを検出する。第１の電圧検出回路５１は、ラインＡとラインＢとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２からなり、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって測定する電圧Ｖｉｎを分圧して検出する。一方、第２の電圧検出回路５２は、インバータ回路３０の出力側に設けられ、インバータ回路３０の出力端子Ｏ、Ｐ間の出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。
【００２０】
電流検出回路６０は、ラインＤ上にて、直流電力供給装置２０とインバータ回路３０との間に挿入された抵抗Ｒ３からなり、インバータ回路３０に流れる電流Ｉを検出する。また、電流Ｉの検出は、インバータ回路３０の入力側のラインＤに挿入した抵抗Ｒ４によって行っても良い。
【００２１】
コントローラ７０は、主としてマイクロコンピュータにて構成され、電圧検出回路５０及び電流検出回路６０からの出力に基づいてランプＬに供給される電力を算出し、その結果をＰＷＭドライバ７１に出力する。
【００２２】
ＰＷＭドライバ７１は、インバータ回路３０の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４にゲートパルスを出力し、インバータ回路３０が出力する交流電力に対する極性切替とＰＷＭ制御とを行う。すなわち、ＰＷＭドライバ７１は、インバータ回路３０から出力される交流電力の極性を切り替える極性切替パルスＡ、Ｂを、第１及び第３のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３に出力するとともに、インバータ回路３０が出力する交流電力をＰＷＭ制御するＰＷＭゲートパルスＡ、Ｂを、コントローラ７０からの出力に基づいて生成して第２及び第４のスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４に出力する。以上のように、放電灯点灯装置１０は構成されている。
【００２３】
次に、上記放電灯点灯装置１０の動作を、図２を参照しながら説明する。ランプＬは、図示せぬイグナイタ回路によって放電が始動させられ、インバータ回路３０から交流電力が供給されて点灯を継続する。
【００２４】
インバータ回路３０は、直流電力供給装置２０からの直流電力に対して、高電位側の第１及び第３のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３のスイッチィング動作により直流を交流に変換する極性切り替えを行い、低電位側の第２及び第４のスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４のスイッチィング動作により出力電力のＰＷＭ制御を行うことによって、目標の交流電力をランプＬに供給する。
【００２５】
インバータ回路３０の極性の切替は、例えば２００〜３００Ｈｚ等の低周波数で行われるようになっている。従って、インバータ回路３０では、フルブリッジ回路の高電位側にある第１及び第３のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３を交互にオンとするように、ＰＷＭドライバ７１は、周期Ｔ０となる極性切替パルスＡ、Ｂを生成する。なお、インバータ回路３０の極性の切替周波数（１／Ｔ０）は、ランプＬに音響共鳴現象が生じる周波数に対しかなり低く設定されている。
【００２６】
ＰＷＭ制御は、ＰＷＭドライバ７１から第２のスイッチング素子ＳＷ２に供給されるＰＷＭゲートパルスＡと、第４のスイッチング素子ＳＷ４に供給されるＰＷＭゲートパルスＢとのデューティを変更することによって行われる。ＰＷＭゲートパルスＡ、Ｂの周期Ｔ１は、インバータ回路３０から出力される周期Ｔ０の低周波電圧に重畳される矩形波の高周波電圧の周期である。また、ＰＷＭゲートパルスＡ、Ｂの周期Ｔ１は、極性切替の周期Ｔ０よりもかなり短く設定されている。さらに、ＰＷＭゲートパルスＡ、Ｂにおいて、パルスレベルがハイとなる期間Ｔ２の周期Ｔ１に対する比率がデューティである。デューティは、インバータ回路３０の出力電力に応じて可変であり、コントローラ７０からの出力に応じてＰＷＭドライバ７１が適宜変更し得る。
【００２７】
次に、インバータ回路３０におけるＰＷＭ制御及び極性切替を詳細に説明する。図２に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ａでは、極性切替パルスＡがオンとなり且つ極性切替パルスＢがオフとなり、次の時刻ｔ３から時刻ｔ４間での期間Ｂでは、極性切替パルスＡがオフとなり且つ極性切替パルスＢがオンとなる。この期間Ａ及び期間Ｂを含んで１周期とする周期Ｔ０で、インバータ回路３０の出力電力の極性は切り替えられている。なお、例えば時刻ｔ２から時刻ｔ３などの期間Ａと期間Ｂとの間の期間Ｃは、各スイッチィング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のスイッチィング動作を確実になすために設けられたデッドタイム期間であり、各スイッチィング素子ＳＷ１〜ＳＷ４への全てのパルスの供給が停止される。この期間Ｃは、周期Ｔ０の一部であるが、期間Ａ、Ｂの長さに比較するとかなり短く設定されているので、実際にはほとんど無視して差し支えないので、以下この期間Ｃは無視することにする。
【００２８】
例えば、時刻ｔ１から始まる期間Ａにおいて、ＰＷＭドライバ７１から、極性切り替えパルスＡが第１スイッチィング素子ＳＷ１へ供給されて、第１スイッチィング素子ＳＷ１がオンとなり、第４スイッチィング素子ＳＷ４は、ＰＷＭゲートパルスＢによって高周波数でオン・オフされる。すなわち、第２及び第３スイッチィング素子ＳＷ２、ＳＷ３はオフを維持して、第１スイッチィング素子ＳＷ１はオン状態を維持しつつ第４のスイッチング素子ＳＷ４のスイッチング動作が周期Ｔ１で行われる（図２（ａ）〜（ｄ）参照）。故に、期間Ａにおいて、インバータ回路３０では、図３に示す電流路が形成される。従って、電流ＩＡは、端子Ｍから、第１のスイッチング素子ＳＷ１、端子Ｏ、インダクタＬ１、ランプＬ、端子Ｐ、第４のスイッチング素子ＳＷ４の順に流れる。
【００２９】
図３において、第４のスイッチィング素子ＳＷ４がオンになるとき、インバータ回路３０に印加された電圧Ｖｉｎと同じ電圧がインバータ回路３０から出力されて、ランプ電圧ＶＬとしてランプＬに印加される。この状態から、第４のスイッチィング素子ＳＷ４がオフになると、ダイオードＤ２が転流ダイオードとして機能する。従って、第４のスイッチィング素子ＳＷ４にてＰＷＭ制御を行ってインバータ回路３０の出力電力を変えることによって、ランプＬに目標電力に応じたランプ電流を供給できる。
【００３０】
次に、期間Ｂにおいて、ＰＷＭドライバ７１から、極性切替パルスＢが第３スイッチィング素子ＳＷ３へ供給されて第３スイッチィング素子ＳＷ３がオンとなり、第２スイッチィング素子ＳＷ２へＰＷＭゲートパルスＡが供給されて高周波数でオン・オフされる。すなわち、第１及び第４スイッチィング素子ＳＷ１、ＳＷ４はオフを維持しつつ、第３のスイッチング素子ＳＷ３はオンになり第２のスイッチィング素子ＳＷ２のスイッチング動作が周期Ｔ１で行われる（図２（ａ）〜（ｄ）参照）。故に、期間Ｂにおいて、インバータ回路３０では、図４に示す電流路が形成される。すなわち、第３のスイッチング素子ＳＷ３がオンとなる時、電流ＩＢは、端子Ｍから、第３のスイッチング素子ＳＷ３、端子Ｐ、ランプＬ、インダクタＬ１、端子Ｏ、第２のスイッチング素子ＳＷ２の順に流れる。
【００３１】
図４において、第３のスイッチィング素子ＳＷ３がオンになるとき、インバータ回路３０に印加された電圧Ｖｉｎと同じ大きさの電圧がインバータ回路３０から出力されて、期間Ａとは逆極性の電圧ＶＬとしてランプＬに印加される。この状態から、第２のスイッチィング素子ＳＷ２がオフになると、ダイオードＤ１が転流ダイオードとして機能する。従って、第２のスイッチィング素子ＳＷ２にてＰＷＭ制御を行ってインバータ回路３０の出力電力を変えることによって、ランプＬに目標電力に応じたランプ電流を供給できる。
【００３２】
上記のように、インバータ回路３０において、期間Ａ及び期間Ｂが交互に現れることによって、ランプに印加されたランプ電圧ＶＬは、図２（ｅ）に示すように、周期Ｔ１の矩形波交流電圧となる。
【００３３】
上記構成によって、インバータ回路３０のみによって、出力電力のＰＷＭ制御と極性変換との両方を行うことができ、放電灯点灯装置１０を構成する部品点数を減少させることができる。さらに、放電灯点灯装置を簡単な回路により構成でき、装置の小型化及びコストダウンに寄与する。
【００３４】
また、ＰＷＭ制御を行うためのスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４をインバータ回路３０の低電位側に設けることによって、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４のスイッチング動作用に供給されるゲートパルスの電位を、スイッチング素子が存在する部位での電位分だけ増加させる必要をなくすことができる。従って、絶縁型パルストランスやハイサイドドライバなど従来ゲートパルスの電位増大のために使用されてきた部品を、放電灯点灯装置１０は必要としないので、放電灯点灯装置１０の部品点数を減らして小型化できると共に、放電灯点灯装置１０を構成する回路を簡単にできる。
【００３５】
また、出力電力のＰＷＭ制御は、インバータ回路３０内の第１及び第３スイッチィング素子ＳＷ１、ＳＷ３で交互に行われるので、従来の１つのスイッチィング素子で行っていたＰＷＭ制御で生じていた電力損失を、２つのスイッチィング素子で分担するために、１つのスイッチィング素子にかかる負担を低減することができる。故に、電力損失の熱分散を効率良く行うことができる。
【００３６】
さらに、上記の回路構成により、従来は、コンバータのＰＷＭ制御を行う制御部の基準電位と、インバータ回路側に設けていた電力制御部の基準電位との２つに分離して構成していた放電灯点灯装置の２電源方式に代えて、基準電位を１つとする１電源方式を採用できる。従って、２電源方式の放電灯点灯装置において２つの制御部間での信号の受け渡しに必要であったフォトカプラを不要にできる。このように、放電灯点灯装置１０の基準電位を１箇所にすることによって、放電灯点灯装置１０を簡単に構成できる。
【００３７】
次に、ランプＬの電力制御について詳細に説明する。ランプＬの電力を制御して所望の輝度で発光させるためには、ランプＬに印加されたランプ電圧と、ランプＬを流れるランプ電流とを正確に検出し、目標電力となるようにランプの電力を増減することが必要である。そこで、図５に示すように、ステップＳ１にて、電圧検出回路５１によってインバータ回路に入力される電圧Ｖｉｎを検出すると共に、電流検出回路６０によってインバータ回路３０に入力される電流Ｉｉｎを検出する（図２（ｆ）参照）。ステップＳ２にて、上記検出された電圧Ｖｉｎ及び電流Ｉｉｎを用いてインバータ回路３０に入力された入力電力Ｐｉｎを演算する（図２（ｇ）参照）。一方、ステップＳ３にて、電圧検出回路５２によってインバータ回路３０の出力電圧ＶｏｕｔをランプＬ電圧として検出する（図２（ｅ）参照）。次のステップＳ４にて、入力電力Ｐｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔで除算してインバータ回路３０の出力電流Ｉｏｕｔを算出する。
【００３８】
次に、ステップＳ５にて、出力電流Ｉｏｕｔを、ランプＬに流す目標の電流値と比較する。そして、ステップＳ６にて、ステップＳ５での比較結果に応じてランプ電流を増減させるために、ＰＷＭ制御のデューティを変更し、インバータ回路３０の出力電力を制御する。このように、ランプＬの点灯中は、ランプＬが消灯されるまで（ステップＳ７）、ステップＳ１〜Ｓ６を繰り返して、ランプに供給される電力を制御し、ランプＬを所望の輝度に調整して安定させる。なお、入力電力Ｐｉｎを演算する際、インバータ回路３０を構成する各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４で生じる損失を予め考慮することによって、電力制御の精度を向上させることができる。
【００３９】
上記の動作において、電圧検出回路５２は、ランプに印加される電圧を直接モニタできるので、ランプＬの寿命末期に生じるランプの電圧上昇を精度良く検出できる。この場合は、電力演算器７１に、検出されたランプ電圧をランプの寿命到来を示す所定電圧と比較する比較回路を設けることによって、ランプ寿命の到来をユーザに知らせるアラーム信号を出力させてもよい。また、ランプ電圧を直接モニタしているので、放電灯点灯装置１０内の回路による過電圧保護機能などの保護機能の動作も可能である。
【００４０】
また、インバータ回路３０からランプＬへの出力電流Ｉｏｕｔを演算しながらモニタしているので、ランプＬ点灯時の過渡期から安定時に至るまでの、きめの細かい電力制御が可能となると共に、過電流によって生じる回路故障を未然に防ぐことができる。
【００４１】
次に、本発明による放電灯点灯装置の第２の実施例を図６に示す。この構成では、ローパスフィルタ回路４０において、ラインＣ及びＤの両方にインダクタＬ１、Ｌ２を挿入している。なお、ローパスフィルタ回路４０以外の構成は、図１に記載のものと同一であり、同一の参照符号を付してその説明を省略する。図６に示す構成では、インダクタが二分割されているので点灯装置全体を小型化できる。
【００４２】
次に、本発明による放電灯点灯装置の第３の実施例を図７に示す。この構成では、ローパスフィルタ回路４０において、ラインＣ及びＤにインダクタＬ１、Ｌ２を挿入し、さらにインダクタＬ１、Ｌ２を磁性体からなる磁路によって一体化したものである。なお、ローパスフィルタ回路４０以外の構成は、図１に記載のものと同一であり、同一の参照符号を付してその説明を省略する。図７に示す構成では、インダクタが二分割されているので点灯装置全体を小型化できる。
【００４３】
上記のように、記載した実施例は、インバータ回路３０への入力電圧及び入力電流と、インバータ回路３０からの出力電圧とを用いて、ランプＬに供給される電力を高精度で制御するものである。上記実施例に加えて、インバータ回路３０への入力電圧及び入力電流のみで、ランプＬに供給される電力を制御することもできる。また、インバータ回路３０への入力電流及び出力電圧のみで、ランプＬに供給される電力を制御することもできる。
【００４４】
なお、上記実施例は、本発明の好ましい実施例の一部を例示するのみであり、本発明は、上記記載の構成に限定されるものではない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の放電灯点灯装置によれば、インバータ回路が、出力電圧の極性を切り替えるとともに、出力電力のＰＷＭ制御を行うので、放電灯点灯装置を構成する部品点数を減らして装置の小型化を図ることができ、作製時のコストを低減できる。また、ＰＷＭ制御は、２つのスイッチング素子で交互に行われるので、回路の熱分散を行うことができる。さらに、フルブリッジ構成において、高電位側のスイッチング素子にて交流出力の極性を切り替えて、低電位側のスイッチング素子で出力する交流電力の制御を行うので、低電位側のスイッチング素子のスイッチング動作に必要なドライバを簡単に構成できる。
【００４６】
本発明の請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、インバータ回路への入出力電圧と、インバータ回路を流れる電流とを検出することによって、放電灯を流れる放電灯電流を求めることができるので、放電灯に供給される電力を精度良く制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電灯点灯装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１に示す放電灯点灯装置の動作を示すタイムチャートである。
【図３】第１のスイッチング素子ＳＷ１がオンとなる期間Ａにインバータ回路３０に形成される電流路の図である。
【図４】第３のスイッチング素子ＳＷ３がオンとなる期間Ｂにインバータ回路３０に形成される電流路の図である。
【図５】電力制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明による放電灯点灯装置の第２の実施例を示す構成図である。
【図７】本発明による放電灯点灯装置の第３の実施例を示す構成図である。
【図８】従来の放電灯点灯装置を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｌ    放電灯
Ｍ    高電位端子
Ｎ    低電位端子
Ｏ、Ｐ    出力端子
ＳＷ１、ＳＷ３    高電位側スイッチング素子
ＳＷ２、ＳＷ４    低電位側スイッチング素子
１０    放電灯点灯装置
３０    インバータ回路
３１１    第１のアーム
３１２    第２のアーム
５０    電圧検出回路
６０    電流検出回路
７０    制御回路
【図１】
2004303512.tif 000003
【図２】
2004303512.tif 000004
【図３】
2004303512.tif 000005
【図４】
2004303512.tif 000006
【図５】
2004303512.tif 000007
【図６】
2004303512.tif 000008
【図７】
2004303512.tif 000009
【図８】
2004303512.tif 000010