(57)【要約】【課題】放電ランプの特性に応じて精度よく放電ランプの異常を検出することのできる放電ランプ点灯装置を提供すること。【解決手段】放電ランプ１を始動させる始動回路２を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプ１に電力を供給する電力変換回路３と、スイッチ素子を制御する制御回路４と、放電ランプ１を始動させる際に放電ランプ１に印加する始動電圧の印加の所定の時間（ｔ）をカウントする始動動作時間カウンター５と、始動電圧の印加時、所定の時間（ｔ）内に放電ランプ１が始動するか否かで放電ランプ１の異常を判断する診断部６と、を備える放電ランプ点灯装置において、放電ランプ１が消灯してから再び始動回路２が動作を開始するまでの消灯時間をカウントする消灯時間カウンター７を備え、始動動作時間カウンター５は、消灯時間カウンター７がカウントした消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間（ｔ）を短くするものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチ素子を制御する制御回路と、放電ランプを始動させる際に放電ランプに印加する始動電圧の印加の所定の時間（ｔ）をカウントする始動動作時間カウンターと、始動電圧の印加後、所定の時間（ｔ）内に放電ランプが始動するか否かで放電ランプの異常を判断する診断部と、を備える放電ランプ点灯装置において、放電ランプが消灯してから再び始動回路が動作を開始するまでの消灯時間をカウントする消灯時間カウンターを備え、始動動作時間カウンターは、消灯時間カウンターがカウントした消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間（ｔ）を短くするものであることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記始動回路は、始動電圧を徐々に大きくし、始動電圧の時間的な変化の度合いを、消灯時間が長くなるにしたがって、小さくなるようにするものであ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】
前記所定の時間（ｔ）内に始動回路及び診断部の機能を停止させる休止期間（ｔ‘）を設け、休止期間（ｔ‘）を所定の時間（ｔ）の変化に準じて変化させるようにしていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプ点灯装置、特に保護機能を有する放電ランプ点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として本出願人は、特開平９−９２４７４号公報に示されるものを提案している。このものは、電圧検出部により検出したランプ電圧をあらかじめ設定してある許容範囲の上限値および下限値と比較して大小関係に応じた出力を発生する比較器と、比較器の出力に基づいてランプ電圧が上記許容範囲を逸脱したと判断すると報知装置を駆動して寿命の予知報告を行い、ランプ電圧が上記許容範囲を逸脱する状態で一定時間継続すると放電灯を消灯させるように点灯回路を制御する判定部を設けている。
【０００３】
この構成により、ランプ電圧の変動に基づいて放電灯（放電ランプ）の寿命末期か否かの推定を行い、寿命末期と推定されるとまず予告報知を行うことによって使用者に注意を促し、その後、ランプ電圧が許容範囲を逸脱する状態が一定時間経過していれば、寿命末期に達したものとして放電ランプを消灯させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−９２４７４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例は、放電ランプの点灯中に、ランプ電圧を一定時間測定して、放電ランプの寿命を検出するものである。またこの方法を、放電ランプの始動時において、所定の時間（ｔ）内に放電ランプが始動するか否かで放電ランプの異常を判断するように転用することもできる。
【０００６】
しかしながら、特にメタルハライドランプ等の高圧の放電ランプにおいては、消灯時間が短い場合、発光管の蒸気圧が高くなるため、放電ランプが始動しにくくなる等、始動時の特性が異なるので、その特性に応じた検出を行う必要がある。
【０００７】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、放電ランプの特性に応じて精度よく放電ランプの異常を検出することのできる放電ランプ点灯装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチ素子を制御する制御回路と、放電ランプを始動させる際に放電ランプに印加する始動電圧の印加の所定の時間（ｔ）をカウントする始動動作時間カウンターと、始動電圧の印加後、所定の時間（ｔ）内に放電ランプが始動するか否かで放電ランプの異常を判断する診断部と、を備える放電ランプ点灯装置において、放電ランプが消灯してから再び始動回路が動作を開始するまでの消灯時間をカウントする消灯時間カウンターを備え、始動動作時間カウンターは、消灯時間カウンターがカウントした消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間（ｔ）を短くするものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記始動回路は、始動電圧を徐々に大きくし、始動電圧の時間的な変化の度合いを、消灯時間が長くなるにしたがって、小さくなるようにするものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の放電ランプ点灯装置において、前記所定の時間（ｔ）内に始動回路及び診断部の機能を停止させる休止期間（ｔ‘）を設け、休止期間（ｔ‘）を所定の時間（ｔ）の変化に準じて変化させていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１から図６に基づいて説明する。図１は本実施形態の基本構成図、図２は本実施形態の回路構成図、図３は本実施形態の始動動作時間カウンター及び消灯時間カウンターの回路構成図、図４は本実施形態の第１の動作波形図、図５は本実施形態の第２の動作波形図、図６は本実施形態の第３の動作波形図である。
【００１２】
本実施形態の放電ランプ点灯装置は、図１に示すように、放電ランプ１を始動させる始動回路２を有して、スイッチ素子（図示はしない）の切り替えにより放電ランプ１に電力を供給する電力変換回路３と、スイッチ素子を制御する制御回路４と、放電ランプ１を始動させる際に放電ランプ１に印加する始動電圧の印加の所定の時間（ｔ）をカウントする始動動作時間カウンター５と、始動電圧の印加後、所定の時間（ｔ）内に放電ランプ１が始動するか否かで放電ランプ１の異常を判断する診断部６と、放電ランプ１が消灯してから再び始動回路２が動作を開始するまでの消灯時間をカウントする消灯時間カウンター７とを備え、始動動作時間カウンター５は、消灯時間カウンター７がカウントした消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間（ｔ）を短くするものである。
【００１３】
放電ランプ１は、図２に示すように、たとえば、バルブ内部に水銀と始動用の希ガスとハロゲン化金属が封入された発光管８を有するメタルハライドランプであり、後述するインバータ回路１３のスイッチ素子Ｓ３とＳ４の接続部とトランスＰＴの２次側に接続されている。
【００１４】
始動回路２は、放電ランプ１を始動させるための始動電圧を発生させるもので、パルス発生回路９及びトランスＰＴを有し、パルス発生回路９は、トランスＰＴの１次側に接続され、トランスＰＴの２次側は、スイッチ素子Ｓ３とスイッチ素子Ｓ４の接続部と放電ランプ１に接続されている。
【００１５】
電力変換回路３は、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の切り替えにより、電源から放電ランプ１に電力を供給するもので、整流部１０、ＰＦＣ回路１１、出力電力変換回路１２、インバータ回路１３が直列に接続されて構成されている。整流部１０は、交流電源の交流電圧を整流するもので、ダイオードブリッジ（図示はしない）で構成されており、整流部１０の入力端子は電源に接続され、出力端子はＰＦＣ回路１１に接続されている。
【００１６】
ＰＦＣ回路１１は、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また直流電圧を出力するもので、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、スイッチ素子Ｓ１及びコンデンサＣ１から構成されている。整流部１０の出力端子には、インダクタＬ１とダイオードＤ１とが直列に接続され、インダクタＬ１とダイオードＤ１の接続部とグランドＧ間には、スイッチ素子Ｓ１が接続されている。また、ダイオードＤ１のカソード側とグランドＧ間には、コンデンサＣ１が接続されている。
【００１７】
出力電力変換回路１２は、ＰＦＣ回路１１の出力電圧を受けて放電ランプ１に供給する電力を調整するもので、スイッチ素子Ｓ２、インダクタＬ２、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２で構成される。ＰＦＣ回路１１の出力端子には、スイッチ素子Ｓ２とインダクタＬ２が直列に接続され、スイッチ素子Ｓ２とインダクタＬ２の接続部とグランドＧ間には、ダイオードＤ２が接続されている。また、インダクタＬ２の負荷側とグランドＧ間には、コンデンサＣ２が接続されている。
【００１８】
インバータ回路１３は、出力電力変換回路１２から出力される直流電圧を受けて交流電圧に変換するもので、スイッチ素子Ｓ３〜Ｓ６で構成されている。スイッチ素子Ｓ３とスイッチ素子Ｓ４の直列回路は、出力電力変換回路１２の出力端子間に接続されている。また、スイッチ素子Ｓ３とスイッチ素子Ｓ４の直列回路に並列にスイッチ素子Ｓ５とスイッチ素子Ｓ６の直列回路が接続されている。
【００１９】
制御回路４は、ＰＦＣ制御回路１４、出力制御回路１５、インバータ制御回路１６、イグナイタ制御回路１７からなるものである。ＰＦＣ制御回路１４は、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また直流電圧を出力するため、スイッチ素子Ｓ１のスイッチングを制御するもので、後述する診断部６及びスイッチ素子Ｓ１のゲートに接続されている。出力制御回路１５は、ＰＦＣ回路１１の出力電圧を受けて放電ランプ１に供給する電力を調整するため、スイッチ素子Ｓ２のスイッチングを制御するもので、後述する診断部６及びスイッチ素子Ｓ２のゲートに接続されている。インバータ制御回路１６は、出力電力変換回路１２が出力する直流電圧を交流電圧に変換するため、スイッチ素子Ｓ３及びスイッチ素子Ｓ６と、スイッチ素子Ｓ４及びスイッチ素子Ｓ５を交互にスイッチングするように制御するもので、スイッチ素子Ｓ３〜６のゲートに接続されている。イグナイタ制御回路１７は、パルス発生回路９を制御するもので、後述する診断部６及びスイッチＳＷを介してパルス発生回路９に接続されている。
【００２０】
始動動作時間カウンター５は、放電ランプ１を始動させる際に放電ランプ１に印加する始動電圧の印加の所定の時間（ｔ）をカウントし、また、消灯時間カウンター７がカウントした消灯時間に応じて、前記所定の時間（ｔ）を変化させるもので、カウンターＩＣからなり、診断部６、イグナイタ制御回路１７及び消灯時間カウンター７に接続されている。
【００２１】
診断部６は、電源投入後、放電ランプ１に始動電圧の印加時、所定の時間（ｔ）内に放電ランプ１が始動するか否かで放電ランプ１の異常を判断するもので、制御回路４、始動動作時間カウンター５及び電力変換回路３に接続されている。
【００２２】
消灯時間カウンター７は、図３に示すように、放電ランプ１が消灯してから再び始動回路２が動作を開始するまでの消灯時間をカウントするもので、図３に示すように、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ３からなる回路で構成される。すなわち、整流部１０の出力端子に、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ１の直列回路が接続され、抵抗Ｒ１とグランドＧの間には、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ３の並列回路が接続されている。また、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３の接続部には、始動動作時間カウンター５であるカウンターＩＣが接続されている。
【００２３】
つぎに、本実施形態の動作について説明する。電力変換回路３に電源が接続されると、整流部１０は交流電源の交流電圧を整流し、整流部１０の出力端子には、全波整流された電圧が出力される。整流部１０の出力電圧は、消灯時間カウンター７に印加され、ダイオードＤ３を介して、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２とコンデンサＣ３の並列回路に電流が流れることにより、コンデンサＣ３には、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比で決まる電圧まで充電される。そして、コンデンサＣ３の電圧により、始動動作時間カウンター５は、電力の供給を受ける。
【００２４】
また、図２に示すＰＦＣ回路１１は、ＰＦＣ制御回路１４からの制御信号によりスイッチ素子Ｓ１をスイッチングすることにより、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また所望の直流電圧に変換し、コンデンサＣ１は、次第に目標値となる電圧値にまで充電される。そして、出力電力変換回路１２は、出力制御回路１５からの制御信号によりスイッチ素子Ｓ２を制御することにより、ＰＦＣ回路１１の出力電圧を調整する。その後、インバータ回路１３のスイッチ素子Ｓ３及びスイッチ素子Ｓ６と、スイッチ素子Ｓ４及びスイッチ素子Ｓ５は、インバータ制御回路１６からの制御信号により交互にスイッチングされ、矩形波の交流電圧を放電ランプ１に出力する。そして、始動回路２が、パルス発生回路９が発生するパルス電圧をトランスＰＴを介して放電ランプ１に印加することにより、放電ランプ１が始動電圧を印加する。また、イグナイタ制御回路１７は、始動動作時間カウンター５に始動回路動作開始信号を出力し、始動動作時間カウンター５は、始動電圧の印加時間の所定の時間（ｔ）を診断部６に出力する。そして、診断部６は、所定の時間（ｔ）内に放電ランプ１が始動する場合には、放電ランプ１が正常であると診断する。一方、所定の時間（ｔ）内に放電ランプ１が始動しない場合には、放電ランプ１が異常であると診断する。
【００２５】
ここで、重要なことは、以下に示す消灯時間カウンター７の動作により、カウントした消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間（ｔ）が短くなることである。すなわち、放電ランプ１を一定期間点灯させ、その後、電源を開放することにより、放電ランプ１を消灯させた場合には、コンデンサＣ３の両端電圧は、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ２で決まる時定数に従い低下する。したがって、このコンデンサＣ３の両端電圧は、放電ランプ１の消灯時間の関数となる。これにより、放電ランプ１の消灯後、再度放電ランプ１を始動させる場合には、カウンターＩＣは、コンデンサＣ３の両端電圧を測定し、この電圧値によって消灯時間が分かるのである。始動動作時間カウンター５は、この消灯時間により、対応する前記所定の時間（ｔ）を設定する。すなわち、消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間（ｔ）を短くするようにするのである。具体的には、図４に示すように、各消灯時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係がある場合に、消灯時間Ｔ１に対応する所定の時間をｔ１、消灯時間Ｔ２に対応する所定の時間をｔ２、消灯時間Ｔ３に対応する所定の時間をｔ３、とするとｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係になるのである。そして、診断部６は、それぞれの消灯時間に対応する所定の時間（ｔ）内に放電ランプ１が始動するかどうかで、放電ランプ１の異常を診断する。
【００２６】
以上のように、放電ランプ１の消灯時間によって所定の時間（ｔ）を変化させるのは、次の理由による。すなわち、放電ランプ１の点灯時には、発光管８は高温、高圧になっている。この為、消灯直後においては、再始動するための始動電圧は高くなり、放電ランプ１は始動しにくい状態になる。また、消灯して長時間を経過した場合には、発光管８は低温、低圧になっている。このため、放電ランプ１は始動し易い状態になる。これにより、消灯時間が長くなる程、短い時間で、放電ランプ１の異常の判別の有無が可能になるのである。
【００２７】
なお、本実施形態においては、消灯時間に応じて、放電ランプ１に印加する始動電圧の印加の所定の時間（ｔ）を変化させるものであったが、所定の時間（ｔ）内に始動回路２及び診断部６の機能を停止させる休止期間（ｔ‘）を設け、休止期間（ｔ‘）を所定の時間（ｔ）の変化に準じて変化させてもよい。たとえば、図５に示すように、各消灯時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係があり、消灯時間Ｔ１に対応する休止期間をｔ１’、消灯時間Ｔ２に対応する休止期間をｔ２‘、消灯時間Ｔ３に対応する休止期間をｔ３’、とするとｔ１‘＜ｔ２’＜ｔ３‘となるように、始動動作時間カウンター５にてカウントし、インバータ制御回路１６及びイグナイタ制御回路１７を制御するようにする。これにより、放電ランプ１が点灯しにくい期間において、不要に放電ランプ１に始動電圧を印加する時間を減らすことができるので、安全性を高めることが可能となる。
【００２８】
また、ＬＥＤ等の表示手段を始動動作時間カウンター５に接続し、電源投入後から始動回路２が停止するまでの期間、表示手段に信号を出力するようにしてもよい。これにより、放電ランプ点灯装置は、放電ランプ１の冷却を待って始動回路２を停止していることを使用者に知らせ、使用者に誤った判断を生じさせない。
【００２９】
さらにまた、始動回路２は、始動電圧を徐々に大きくし、始動電圧の時間的な変化の度合いを、消灯時間が長くなるにしたがって、小さくなるようにするようにしてもよい。すなわち、図６に示すように、各消灯時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係がある場合に、消灯時間Ｔ１に対応するをスイープ時間ｔ‘’１、消灯時間Ｔ２に対応するスイープ時間をｔ‘’２、消灯時間Ｔ３に対応するスイープ時間をｔ‘’３とすると、ｔ‘’１＜ｔ‘’２＜ｔ‘’３となるようにするのである。このように、スイープ時間を消灯時間に応じて、変化させることで、放電ランプ１の消灯時間が長くなった場合に、放電ランプ１を早期に点灯させることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチ素子を制御する制御回路と、放電ランプを始動させる際に放電ランプに印加する始動電圧の印加の所定の時間（ｔ）をカウントする始動動作時間カウンターと、始動電圧の印加後、所定の時間（ｔ）内に放電ランプが始動するか否かで放電ランプの異常を判断する診断部と、を備える放電ランプ点灯装置において、放電ランプが消灯してから再び始動回路が動作を開始するまでの消灯時間をカウントする消灯時間カウンターを備え、始動動作時間カウンターは、消灯時間カウンターがカウントした消灯時間が長くなるにしたがって、所定の時間（ｔ）を短くするものであるようにしたので、放電ランプの消灯時間に応じて変化する始動特性に対応させて、放電ランプの異常を判別するので、精度良く放電ランプの異常を検出することができる。
【００３１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記始動回路は、始動電圧を徐々に大きくし、始動電圧の時間的な変化の度合いを、消灯時間が長くなるにしたがって、小さくなるようにするものであるようにしたので、放電ランプの消灯時間が長くなった場合に、放電ランプを早期に点灯させることが可能となる。
【００３２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の放電ランプ点灯装置において、前記所定の時間（ｔ）内に始動回路及び診断部の機能を停止させる休止期間（ｔ‘）を設け、休止期間（ｔ‘）を所定の時間（ｔ）の変化に準じて変化させるようにしたので、不要に放電ランプに始動電圧を印加する時間を減らすことができるので、安全性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の基本構成図
【図２】本実施形態の回路構成図
【図３】本実施形態の始動動作時間カウンター及び消灯時間カウンターの回路構成図
【図４】本実施形態の第１の動作波形図
【図５】本実施形態の第２の動作波形図
【図６】本実施形態の第３の動作波形図
【符号の説明】
１    放電ランプ
２    始動回路
３    電力変換回路
４    制御回路
５    始動動作時間カウンター
６    診断部
７    消灯時間カウンター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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