(57)【要約】【課題】短時間での入力電源の再投入時にも適正に突入電流を抑制できる放電灯点灯装置を提供することである。【解決手段】インバータ制御手段２０は、電圧検出手段１９で検出された直流電源の出力電圧に基づいて入力電源の遮断か否かを判定し、入力電源の遮断と判定したときは、直流電源の入力電源遮断に伴い低下する平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の電圧が通常動作時の直流電源電圧以下にならない時間内に、インバータ回路２３の動作を停止する。これにより、昇圧チョッパ回路１８の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の電圧を保持し、入力電源の再投入時の突入電流の発生を防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を所定の直流電圧に昇圧する昇圧チョッパ回路と；
前記直流電源と前記昇圧チョッパ回路との間に直列接続され電源投入時の突入電流を抑制するためのサーミスタと；
前記直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と；
前記昇圧チョッパ回路の平滑コンデンサの直流電圧を交流に変換して放電灯を含む負荷回路に供給するインバータ回路と；
前記電圧検出手段で検出された電圧に基づいて入力電源の遮断か否かを判定し入力電源の遮断と判定したときは、前記直流電源の入力電源遮断に伴い低下する前記平滑コンデンサの電圧が通常動作時の前記直流電源電圧以下にならない時間内に前記インバータ回路の動作を停止するインバータ制御手段と；
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１の放電灯点灯装置と；
前記放電灯点灯装置で点灯される放電灯と；
前記放電灯が装着される器具本体と；
を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯を高周波で点灯する放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、放電灯は高周波電源で点灯される。これは、放電灯を高周波電源で点灯すると、ちらつきが少なく発光効率を向上させることができ、点灯までの時間が短くできるためである。放電灯を高周波で点灯する放電灯点灯装置は、直流電源をインバータ回路で高周波の交流電源に変換し、放電灯に高周波電源を供給する。そして、入力電流の高調波成分を抑制するためにインバータ回路の前段に昇圧チョッパ回路を備えた放電灯点灯装置が使用される。
【０００３】
昇圧チョッパ回路を備えた放電灯点灯装置では、電源投入時の突入電流を抑制するために突入電流抑制回路が設けられている。突入電流抑制回路としては、抵抗とスイッチとを並列接続したものやサーミスタを用いたものがある。抵抗とスイッチとを並列接続したものでは、電源投入時には抵抗を介して電源を入力して突入電流を抑制し、放電灯の点灯中はスイッチをオンして抵抗をバイパスして電源を供給する。また、サーミスタを用いたものでは、サーミスタを電源の入力端子に直列接続し、温度が低いときに抵抗値が大きく、温度が高くなると抵抗値が小さくなるサーミスタの特性を利用する。すなわち、電源投入時にはサーミスタの温度が低いことから大きな抵抗値で突入電流を抑制し、点灯中はサーミスタの温度が高くなることから小さな抵抗値となり、抵抗による電力損失を小さくできる。
【０００４】
このような突入電流抑制回路では、電源遮断後の短時間のうちに電源を再投入した場合には突入電流が抑制できないことがある。すなわち、抵抗とスイッチとを並列接続した突入電流抑制回路では、電源が遮断されたときに瞬時にスイッチをオフする制御回路が必要となり、もしスイッチがオフとならずオンのままの状態で電源が再投入されたとすると突入電流を抑制することができない。また、サーミスタを用いた突入電流抑制回路では、サーミスタの温度が低下する前に電源が再投入されると、サーミスタの抵抗値が小さいために突入電流を抑制できない。
【０００５】
そこで、２組のサーミスタとスイッチ素子との直列回路を並列接続して、電源投入時には温度が低い方のサーミスタが動作するようにスイッチ素子を制御するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平２００２−２５２９２１号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような突入電流抑制回路では、サーミスタの温度の検出とスイッチ素子の制御とが必要となるので、回路構成が複雑になる傾向にある。従って、サーミスタを用いているにもかかわらず、抵抗とスイッチとを並列接続した突入電流抑制回路と同様にスイッチをオフする制御回路が必要となり、その優位性がほとんどない。
【０００８】
本発明の目的は、短時間での入力電源の再投入時にも適正に突入電流を抑制できる放電灯点灯装置および照明装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる放電灯点灯装置は、直流電源を所定の直流電圧に昇圧する昇圧チョッパ回路と；前記直流電源と前記昇圧チョッパ回路との間に直列接続され電源投入時の突入電流を抑制するためのサーミスタと；前記直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と；前記昇圧チョッパ回路の平滑コンデンサの直流電圧を交流に変換して放電灯を含む負荷回路に供給するインバータ回路と；前記電圧検出手段で検出された電圧に基づいて入力電源の遮断か否かを判定し入力電源の遮断と判定したときは、前記直流電源の入力電源遮断に伴い低下する前記平滑コンデンサの電圧が通常動作時の前記直流電源電圧以下にならない時間内に前記インバータ回路の動作を停止するインバータ制御手段と；を具備したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。直流電源には交流電源を整流して得られた直流電源も含まれる。昇圧チョッパ回路は直流電源を所定の電圧に昇圧するものである。例えば、リアクトルと平滑コンデンサとを逆流防止用のダイオードを介して直列接続し、ダイオードと平滑コンデンサとの直列回路に並列にスイッチ素子を接続して構成される。そして、スイッチング素子のオン時にリアクトルに蓄積したエネルギーをスイッチ素子のオフ時に平滑コンデンサに蓄積することにより入力電圧より高い出力電圧を得ることができる。また、入力電圧の全位相にて入力電流が流れるので、入力電流高調波が抑制される。平滑コンデンサは同じ容量の２個のコンデンサが直列接続されて構成され、２個の平滑コンデンサの接続点に負荷回路の放電灯が接続される。
【００１１】
サーミスタは、直流電源と昇圧チョッパ回路との間に直列接続され電源投入時の突入電流を抑制するものである。サーミスタは、温度が低いときに抵抗値が大きく、温度が高くなると抵抗値が小さくなる特性を有し、電源投入時にはサーミスタの温度が低いことから大きな抵抗値で突入電流を抑制し、放電灯の点灯中はサーミスタの温度が高くなることから小さな抵抗値となり電流損失がほとんどない状態で電源を供給する。
【００１２】
電圧検出手段は、直流電源の出力電圧を検出するものであり、例えば、直流電源の出力端に抵抗を並列に接続し、その抵抗の両端に発生する電圧で検出する。電圧検出手段で検出された電圧はインバータ制御手段に入力され直流電源の遮断か否かが判定される。
【００１３】
インバータ回路は２個のスイッチ素子を有し、昇圧チョッパ回路の平滑コンデンサの直流電圧を入力として、２個のスイッチ素子をインバータ制御手段よりオンオフ制御し出力側に交流電圧を供給するものである。インバータ回路の出力側には負荷回路が接続され、インバータ回路の出力である交流電圧が放電灯に印加する。
【００１４】
放電灯は、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などであり、また、発光管にアルミナ管などを用いたセラミック放電灯も含まれる。発光管には、少なくとも放電媒体としてのネオンＮｅやアルゴンＡｒ等の希ガスが封入される。
【００１５】
インバータ制御手段は、放電灯の点灯中はインバータ回路の２個のスイッチ素子をオンオフ制御し放電灯に交流電圧を供給する。また、電圧検出手段で検出された電圧に基づいて入力電源の遮断か否かを判定する。
【００１６】
そして、入力電源の遮断と判定したときは、インバータ回路のスイッチ素子のオンオフ制御を停止しスイッチ素子をオフとする。この動作は、直流電源の入力電源遮断に伴い低下する平滑コンデンサの電圧が通常動作時の昇圧チョッパ回路の入力電圧である直流電源電圧以下にならない時間内に行う。これにより、サーミスタの温度が低下する前（サーミスタの抵抗が戻る前）に入力電源が再投入されても、平滑コンデンサに電圧が残っているので突入電流は制限される。
【００１７】
本発明によれば、入力電源が遮断されたことが検出されると、インバータ制御手段はインバータ回路のスイッチ素子の動作を停止させるので、平滑コンデンサに蓄積されている電荷が放出されにくくなり、平滑コンデンサの電圧は放電灯点灯時の電圧とほぼ同じ電圧に保持され、その電圧の下降は非常に緩やかとなる。従って、サーミスタの温度が低下し、その抵抗値が元の値に戻る前に入力電源が再投入されても、平滑コンデンサに電圧が残っているので突入電流は制限される。
【００１８】
請求項２の発明に係わる照明装置は、請求項１の放電灯点灯装置と；前記放電灯点灯装置で点灯される放電灯と；前記放電灯が装着される器具本体と；を備えたことを特徴とするものである。本発明によれば、入力電源が遮断し短時間のうちに入力電源が再投入された場合であっても、突入電流を防止できる照明装置が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態に係わる放電灯点灯装置の構成図である。直流電源１１には負荷回路１２の放電灯１３の点灯消灯を行うための点消灯スイッチ１４が設けられ、点消灯スイッチ１４がオンとなると、直流電源１１の出力端子から直流電圧が出力される。直流電源１１は、商用の交流電源１５を整流器１６で整流して直流電圧を得るように構成されている。直流電源１１からの直流電圧はサーミスタ１７を介して昇圧チョッパ回路１８に印加される。
【００２０】
サーミスタ１７は、温度が低いときに抵抗値が大きく、温度が高くなると抵抗値が小さくなる特性を有し、電源投入時にはサーミスタ１７の温度が低いことから大きな抵抗値で突入電流を抑制し、放電灯１３の点灯中は直流電流により温度が高くなって小さな抵抗値となり、放電灯３の点灯中は電流損失がほとんどない状態で電源を供給する。
【００２１】
直流電源１１の後段には直流電源１１の出力電圧を検出する電圧検出手段１９が設けられ、電圧検出手段１９で検出された直流電源１１の出力電圧はインバータ制御手段２０に入力される。インバータ制御手段２０は電圧検出手段１９で検出された電圧に基づいて直流電源１１の電源断を監視する。
【００２２】
昇圧チョッパ回路１８は直流電源１１からの出力電圧を所定の電圧に昇圧するものであり、コンデンサＣ１、リアクトルＬ１、ダイオードＤ１、２個の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３、スイッチ素子２１、制御手段２２で構成される。リアクトルＬ１は、逆流防止用のダイオードＤ１を介して２個の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３に直列接続され、リアクトルＬ１から分岐して、ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ２、Ｃ３との直列回路に並列にスイッチ素子２１が接続される。
【００２３】
そして、制御手段２２はスイッチ素子２１をオンオフ制御し、リアクトルＬ１に蓄積された電気エネルギーを平滑コンデンサＣ２、Ｃ３に蓄積して直流電圧を昇圧する。平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の電圧は昇圧チョッパ回路１８の出力電圧となる。２個の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３は、同じ容量のコンデンサであり、これら２個の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の接続点に負荷回路１２の放電灯１３が接続される。
【００２４】
インバータ回路２３は、それぞれダイオードＤ２、Ｄ３が並列接続された２個のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２を有し、昇圧チョッパ回路１８の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の直流電圧を入力する。そして、２個のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２は、インバータ制御手段２０によりオンオフ制御され、出力側である負荷回路１２の放電灯１３に交流電圧を供給する。また、インバータ制御手段２０は、電圧検出手段１９で検出された電圧が低下したときは直流電源１１の電源遮断が発生したと判断し、インバータ回路２３のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２の動作を停止する。
【００２５】
負荷回路１２は、放電灯１３に並列接続されたコンデンサＣ４とリアクトルＬ３とから構成される。放電灯１３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などであり、また、発光管にアルミナ管などを用いたセラミック放電灯も含まれる。発光管には、少なくとも放電媒体としてのネオンＮｅやアルゴンＡｒ等の希ガスが封入される。
【００２６】
次に、動作を説明する。点消灯スイッチ１４がオンとなり電源が投入されたとすると、直流電源１１の整流器１６で交流電圧を整流し直流電圧が発生し、サーミスタ１７を介して昇圧チョッパ回路１８に入力される。サーミスタ１７の温度が低いときは抵抗値が大きいので、サーミスタ１７により突入電流の発生が防止される。
【００２７】
昇圧チョッパ回路１８で昇圧された直流電圧は、インバータ回路２３のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２に入力される。スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２はインバータ制御手段２０によりオンオフ制御され、負荷回路１２の放電灯１３に交流電源を供給する。まず、インバータ制御手段２０は、スイッチ素子Ｓ２をオフとした状態でスイッチ素子Ｓ１をオンオフ制御すると共に、スイッチ素子Ｓ１をオフとした状態でスイッチ素子Ｓ２をオンオフ制御する。これを所定の周期で繰り返す。
【００２８】
図２は、スイッチ素子Ｓ２をオフとした状態でスイッチ素子Ｓ１をオンオフ制御した場合に形成される回路の説明図である。スイッチ素子Ｓ１がオンのときは、図２（ａ）の矢印（１）に示す回路が形成され、スイッチ素子Ｓ１がオフのときは図２（ｂ）の矢印（２）で示す回路が形成される。
【００２９】
図３は、スイッチ素子Ｓ１をオフとした状態でスイッチ素子Ｓ２をオンオフ制御した場合に形成される回路の説明図である。スイッチ素子Ｓ２がオンのときは、図３（ａ）の矢印（３）に示す回路が形成され、スイッチ素子Ｓ２がオフのときは図３（ｂ）の矢印（４）で示す回路が形成される。
【００３０】
図４は、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２に流れる電流Ｉ１、Ｉ２、負荷である放電灯１３に流れる負荷電流ＩＬの特性図である。スイッチ素子Ｓ１に流れる電流Ｉ１は、負荷電流ＩＬの正側の電流であり、スイッチ素子Ｓ１のオンオフに伴い、図２（ａ）示す平滑コンデンサＣ２からの電流と、図２（ｂ）に示すリアクトルＬ３の蓄積エネルギーの放電電流とであり、その比率（ディーティ比）を変化させることで負荷電流ＩＬの大きさを変化させることができる。同様に、スイッチ素子Ｓ２に流れる電流Ｉ２は、負荷電流ＩＬの負側の電流であり、スイッチ素子Ｓ２のオンオフに伴い、図３（ａ）示す平滑コンデンサＣ３からの電流と、図３（ｂ）に示すリアクトルＬ３の蓄積エネルギーの放電電流とであり、その比率（ディーティ比）を変化させることで負荷電流ＩＬの大きさを変化させることができる。
【００３１】
直流電源１１から直流電圧が供給されているときは、以上のような動作により放電灯１３が点灯状態にあり、このような動作中はサーミスタ１７は自己発熱により抵抗値は減少している。この状態で、直流電源１１の入力電源が遮断されたとすると、電圧検出手段１９が検出する電圧が低下し、インバータ制御手段２０は、直流電源１１の入力電源の遮断を検出する。インバータ制御手段は入力電源断を検出したときは、インバータ回路２３のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２のオンオフ制御を停止し、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２をオフする。この場合、インバータ制御手段２０は、直流電源１１の入力電源遮断に伴い低下する平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の電圧が通常動作時の昇圧チョッパ回路１８の入力電圧以下にならない時間内にインバータ回路２３の動作を停止することになる。
【００３２】
スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２をオフすると、インバータ回路２３が停止するので、平滑コンデンサＣ２、Ｃ３に蓄積されている電気エネルギーは放出され難くなり、平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の電圧の下降は非常に揺るやかとなる。従って、サーミスタ１７の抵抗値が回復する前に、直流電源１１が再投入されても、平滑コンデンサＣ２、Ｃ３に通常動作時の昇圧チョッパ回路１８の入力電圧以上の電圧が残っているので突入電流は制限される。
【００３３】
第１の実施の形態によれば、直流電源１１の入力電源断が発生したときはインバータ回路２３のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２をオフとするので、昇圧チョッパ回路１８の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の電圧が通常動作時の昇圧チョッパ回路１８の入力電圧以上に保持される。従って、サーミスタ１７の抵抗値が回復するまでの間に直流電源１１が再投入されたとしても、昇圧チョッパ回路１８の平滑コンデンサＣ２、Ｃ３には突入電流が流れ込まないので突入電流の発生を防止できる。
【００３４】
（第２の実施の形態）図５は本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の説明図である。第１の実施の形態の放電灯点灯装置２４は、放電灯１３が装着される器具本体２５と共に照明装置を構成する。図５に示すように、放電灯１３は器具本体２５のソケット２６に装着され、放電灯点灯装置２４により点灯される。点灯した放電灯１３からの光は、前面側の反射板２７で反射され前面ガラス２８を介して出光される。この第２の実施の形態の照明装置によれば、第１の実施の形態における放電灯点灯装置２４の効果を有する照明装置が得られる。
【００３５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、入力電源が遮断されたことが検出されると、インバータ回路のスイッチ素子の動作を停止させるので、平滑コンデンサに蓄積されている電荷が放出されにくくなり、平滑コンデンサの電圧は放電灯の点灯時の電圧とほぼ同じ電圧に保持され、その電圧の下降は非常に緩やかとなる。従って、サーミスタの温度が低下し、その抵抗値が元の値に戻る前に入力電源が再投入されても、平滑コンデンサに電圧が残っているので突入電流を防止できる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、入力電源が遮断し短時間のうちに入力電源が再投入された場合であっても、突入電流を防止できる照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる放電灯点灯装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるインバータ回路のスイッチ素子Ｓ２をオフとした状態でスイッチ素子Ｓ１をオンオフ制御した場合に形成される回路の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるインバータ回路のスイッチ素子Ｓ１をオフとした状態でスイッチ素子Ｓ２をオンオフ制御した場合に形成される回路の説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるインバータ回路のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２に流れる電流Ｉ１、Ｉ２および負荷である放電灯に流れる負荷電流ＩＬの特性図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の説明図。
【符号の説明】１１…直流電源、１２…負荷回路、１３…放電灯、１４…点消灯スイッチ、１５…交流電源、１６…整流器、１７…サーミスタ、１８…昇圧チョッパ回路、１９…電圧検出手段、２０…インバータ制御手段、２１…スイッチ素子、２２…制御手段、２３…インバータ回路、２４…放電灯点灯装置、２５…器具本体、２６…ソケット、２７…反射板、２８…前面ガラス
【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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