(57)【要約】【課題】電解コンデンサの静電容量低下を検知し、以後の放電灯点灯回路への通電を一切行わない放電灯点灯回路を提供する。【解決手段】マイコン１０は、電解コンデンサ６の、電圧変換回路９でレベル変換された電圧を入力端子１３から入力し、そのパターンを判定し、判定基準に一致した場合、電解コンデンサ６の静電容量が低下したと判定し、スイッチング素子１２を強制にオンさせる信号を出力端子１４からスイッチング素子駆動回路１１に出力する。スイッチング素子駆動回路１１はマイコン１０からの信号に応答してスイッチング素子１２をオンする。この結果、矢印１５で示す方向に過電流が発生し、過電流保護素子２が溶断され、放電灯点灯回路１００が電源１から切り離される。【選択図】図１
2007207708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源電圧を整流する整流回路と、スイッチング動作を行うスイッチング素子を内部に有し、前記整流回路の出力電圧を入力し、該出力電圧の位相に合わせて前記スイッチング素子を制御し、力率改善をおこなう力率改善回路と、該力率改善回路の出力に接続され、放電灯に与えるエネルギーを予め蓄える電解コンデンサと、該電解コンデンサに蓄えられたエネルギーに基づいて放電灯を駆動する放電灯駆動回路を備えた放電灯点灯回路において、
前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路と、
前記スイッチング素子とＡＣ電源端子の間に直列に接続され、過電流が流れると溶断する過電流保護素子と、
前記電解コンデンサの出力電圧を電圧変換する電圧変換回路と、
該電圧変換回路の出力電圧を入力し、該出力電圧のパターンを判定し、前記電解コンデンサの静電容量が低下したことが判定されると、前記スイッチング素子を強制的にオンさせる信号を前記スイッチング素子駆動回路に出力する制御回路と
を含み、前記電圧変換回路は、前記電解コンデンサの出力電圧を前記制御回路の入力信号に適した電圧レベルに電圧変換する、
寿命保護回路付き放電灯点灯回路。
【請求項２】
前記制御回路はマイコンである、請求項１に記載の放電灯点灯回路。
【請求項３】
前記制御回路は、前記電圧変換回路の出力電圧が一定時間以上、所定の基準値よりも高くなったとき、前記電解コンデンサの静電容量が低下したと判定する、請求項１に記載の放電灯点灯回路。
【請求項４】
前記制御回路は、前記力率改善回路からその入力電圧の監視信号を入力し、そのピークのタイミングで、前記電圧変換回路の出力電圧を読み取る、請求項１に記載の放電灯点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前提項に記載の放電灯点灯回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の住宅は断熱対策が施され、天井裏の断熱材敷設により暖房機器の発する熱や照明器具自身から発する熱がこもりやすく、照明器具が設置される温度環境は高まる一方である。消費者の使用状況によっては製造者の予想を超える温度環境で使用される場合があり、放電灯点灯回路の各部の温度は設計値を上回り、放電灯に与えるエネルギーを蓄える電解コンデンサにも熱的ストレスが増加し、電解コンデンサの安全弁が開弁するといった例が増えてきている。その時の現象は電解コンデンサの電解液が気化し蒸気が発生するのだが、一般消費者には発煙と誤認されやすく、発煙＝火災という危険事象のイメージを抱かれかねないため、電解コンデンサの安全弁開弁を防止する必要があった。また、発煙と誤認されなくとも、蒸気や、蒸気が冷え液体に戻った電解液は、人体に影響は無いと電解コンデンサメーカが謳っていながらも、一般消費者には人体に悪いものというイメージが抱かれることを避けるためでもある。
【０００３】
放電灯点灯回路の寿命は、構成部品の一つである電解コンデンサの静電容量が低下すること、すなわち電解コンデンサの寿命が主として支配する。従来は回路内の電解コンデンサ寿命末期を迎えた場合、電解コンデンサの安全弁の開弁により、充填されている電解液が部品外部へ噴出することがあった。なお、電解コンデンサの寿命末期は、容量低下が加速度的に進むといわれている。
【０００４】
特許文献１では、放電ランプや部品等の異常によって放電ランプが正常に点灯しないときにはじめて放電ランプ点灯装置を永久に停止させるようにしているため、このような事態は避けられない。
【特許文献１】特開平７−２６３１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電解コンデンサの静電容量低下を検知し、以後の放電灯点灯回路への通電を一切行わない放電灯点灯回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の放電灯点灯回路は、スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路と、
前記スイッチング素子とＡＣ電源端子の間に直列に接続され、過電流が流れると溶断する過電流保護素子と、電解コンデンサの出力電圧を電圧変換する電圧変換回路と、電圧変換回路の出力電圧を入力し、該出力電圧のパターンを判定し、電解コンデンサの静電容量が低下したことが判定されると、スイッチング素子を強制的にオンさせる信号を前記スイッチング素子駆動回路に出力する制御回路とを含み、電圧変換回路は、電解コンデンサの出力電圧を前記制御回路の入力信号に適した電圧レベルに電圧変換する、
放電灯に与えるエネルギーを蓄える電解コンデンサの静電容量低下を検知した場合、過電流が発生し、過電流保護素子が溶断され、放電灯点灯回路がＡＣ電源から切り離される。
【発明の効果】
【０００７】
電解コンデンサが静電容量低下で安全弁の開弁で電解液が噴出する前に、放電灯点灯回路は使用できなくなるため、照明器具内部や照明器具周囲の建造物の汚損が避けられる。また、電解液の噴出は、一般消費者には発煙と誤認する可能性が高く、危険な印象がある傾向が強いが、それらのマイナスイメージを与える心配が無くなる。
【０００８】
また、回路の制御的な保護手段、たとえば力率改善回路の動作を止めることで電解コンデンサへの電流を止める方法では、電源投入時などで保護が作動するまでの間は、電解コンデンサに電流を流す必要があり、特に電源投入時は電圧・電流が大きいなど使用条件が厳しい状態である。万一使用者が電源のオン／オフを繰り返した場合、電解コンデンサの安全弁の開弁が起こる可能性がある。強制的に過電流保護素子を溶断させるため、使用者の電源投入の繰り返し操作による回路部品へのストレス破壊が防止できる。また、電解コンデンサの寿命末期による他部品に与えるストレスが防止でき、二次的不具合が防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態による放電灯点灯回路のブロック図である。
【００１１】
放電灯点灯回路１００は過電流保護素子２とフィルタ回路３と整流回路４と力率改善回路５と電解コンデンサ６と放電灯駆動回路７と電圧変換回路９とマイコン１０とスイッチング素子駆動回路１１とスイッチング素子１２とを有する。
【００１２】
過電流保護素子２は、回路１００に過電流が流れた場合に電源１および回路１００を保護する。フィルタ回路３はＥＭＩ（Electromagnetic Interference）対策用である。整流回路４はＡＣ電源を全波整流する。力率改善回路５は、整流回路４でＡＣ電源を全波整流したものを入力し、後述する制御素子５ｅにより力率の改善を行う。スイッチング素子１２は力率改善回路５内でスイッチング動作を行う。電解コンデンサ６は放電灯８に与えるエネルギーを予め蓄える。放電灯駆動回路７は電解コンデンサ６に蓄えられたエネルギーを基に放電灯８を駆動する。電圧変換回路９は、電解コンデンサ６の電圧をマイコン１０の入力信号に適した電圧レベルに変換する。スイッチング素子駆動回路１１はマイコン１０により制御されてスイッチング素子１２を制御する。
【００１３】
マイコン１０は、電解コンデンサ６の、電圧変換回路９でレベル変換された電圧を入力端子１３から入力し、そのパターンを判定し、判定基準に一致した場合、電解コンデンサ６の静電容量が低下したと判定し、スイッチング素子１２を強制にオンさせる信号を出力端子１４からスイッチング素子駆動回路１１に出力する。ここで、入力端子１３の電圧波形が一定時間、例えば５秒以上にわたって基準値よりも高くなったときに判定基準に一致したと判断する。ここで「一定時間」としたのは、瞬時的に基準値よりも大きくなるものは頻繁に生じる可能性があり、これと区別するためである。スイッチング素子駆動回路１１はマイコン１０からの信号に応答してスイッチング素子１２をオンする。この結果、矢印１５で示す方向に過電流が発生し、過電流保護素子２が溶断され、放電灯点灯回路１００が電源１から切り離される。
【００１４】
図２は図１の放電灯点灯回路１００の各部の電圧波形の例を示している。時刻ｔ１にマイコン１０の入力端子１３の入力電圧が電圧閾値３．５Ｖを超え、この状態が時刻ｔ２まで一定時間継続する。この間、スイッチング素子１２のゲート・ソース端子間には０Ｖと１２Ｖを交互に繰り返す電圧が印加される。時刻ｔ２に、前述したように、マイコン１０からスイッチング素子１２を強制にオンさせる信号がスイッチング素子駆動回路１１に出力され、スイッチング素子１２のゲート・ソース端子間には１２Ｖの電圧が連続的に印加され、一方スイッチング素子１２のドレイン・ソース端子間電圧はほぼ０Ｖとなる。この結果、過電流保護素子２に過電流が流れ、過電流保護素子２は溶断し、放電灯点灯回路１００が電源１から切り離される。
【００１５】
図３は放電灯点灯回路１００の第１の具体例の回路図である。
【００１６】
過電圧保護素子１６は、回路１００に過電圧が入力された場合に回路１００を保護する役目をする。フィルタ回路３はコンデンサ３ａ、３ｃとコイル３ｂから構成される。フィルタ回路３はダイオード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから構成される。力率改善回路５は、コンデンサ５ａ、５ｄと、抵抗５ｂ、５ｃ、５ｆ、５ｈ、５ｋ、５ｌ、５ｎ、５ｏと、汎用的な力率改善制御用ＩＣである制御素子５ｅと、コイル５ｇと、ダイオード５ｉ、５ｍと、電解コンデンサ５ｊと、スイッチング動作を行うスイッチング素子１２で構成される。電圧変換回路９は抵抗９ａ、９ｂ、９ｄとダイオード９ｃとコンデンサ９ｅで構成される。放電灯駆動回路７はスイッチング素子であるＦＥＴトランジスタ７ｂ、７ｄと、抵抗７ａ、７ｃと、ＦＥＴトランジスタ７ｂ、７ｄを駆動する駆動素子７ｈと、コイル７ｅと、コンデンサ７ｆ、７ｇで構成される。マイコン１０は図１に関連して説明した機能に加えて、駆動素子７ｈに発振タイミング信号を与える機能も有する。スイッチング素子駆動回路１１は、トランジスタ１１ｃと抵抗１１ａ、１１ｂ、１１ｄからなる。
【００１７】
次に、本具体例の動作を説明する。
【００１８】
ＡＣ入力はフィルタ回路３を経て整流回路４で全波整流され力率改善回路５へ入力される。力率改善回路５は、制御素子５ｅによってスイッチング素子１２のスイッチング制御を行う。力率改善回路５の出力には電解コンデンサ６が接続されており、電解コンデンサ６はエネルギーを蓄える。マイコン１０から出力されるタイミング信号によりハーフブリッジ回路駆動素子７ｈはハーフブリッジ回路のスイッチング素子７ｂ、７ｄを交互にスイッチングしており、電解コンデンサ６のエネルギーは放電灯駆動回路７に入力され、コイル７ｅとコンデンサ７ｆ、７ｇの共振作用を利用して出力端子１７に交流電圧を発生させ放電灯８を点灯させる。
【００１９】
このとき、電解コンデンサ６の静電容量が低下してくると電解コンデンサ６のリプル電圧の振幅は大きくなり、尖頭電圧は電解コンデンサ７の容量低下がほとんど無い時より高くなる。この電圧は電圧変換回路９を経て、マイコン１０に入力端子１３から入力される。この信号電圧がある値を一定時間超えた場合、マイコン１０は電解コンデンサ６の静電容量低下と判断し、出力端子１４からスイッチング素子駆動回路１１に対し、スイッチング素子１２が強制的にオンするよう信号を出力する。スイッチング素子１２は制御素子５ｅの制御に関わりなくオンし、回路１００に過電流が流れ過電流保護素子２は溶断し、放電灯点灯回路１００はＡＣ電源１から切り離されることになる。
【００２０】
図４は放電灯点灯回路１００の第２の具体例の回路図である。
【００２１】
本具体例では、第１の具体例における制御素子５ｅの機能をマイコン１０に持たせ、電解コンデンサ６の電圧を監視するためのマイコン１０の入力信号に適した電圧範囲に変換する電圧変換回路９は、力率改善回路５内の素子(抵抗５ｎ、５ｏ)と兼用している。スイッチング素子駆動回路１１は、トランジスタ１１ｃ、１１ｅと抵抗１１ａ、１１ｂからなる。
【００２２】
力率改善回路５に入力される電圧波形を監視するために設けられた入力電圧素子(５ｂ、５ｃ)の信号はマイコン１０に入力端子１８からに入力される。電解コンデンサ６の電圧を監視するためのマイコン１０の入力信号に適した電圧範囲に変換する電圧変換回路の信号が入力端子１３からマイコン１０に入力される。これら２つの入力信号は図４のように同期しており、マイコン１０は、入力端子１８に入力される信号がピークのタイミングで入力端子１３の信号を読み取り、一定サイクルにわたって判定値を上回った場合に電解コンデンサ６の容量低下と判定し、出力端子１４からスイッチング素子駆動回路１１に対し、スイッチング素子１２を強制的にオンするよう信号を出力する。これにより、スイッチング素子１２はオンし、回路１００に過電流が流れ過電流保護素子２は溶断し、放電灯点灯回路１００はＡＣ電源１から切り離されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による放電灯点灯回路のブロック図である。
【図２】図１の放電灯点灯回路１００の各部の電圧波形の例を示す図である。
【図３】放電灯点灯回路１００の第１の具体例の回路図である。
【図４】放電灯点灯回路１００の第２の具体例の回路図である。
【図５】力率改善回路５の入出力電圧の波形図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    ＡＣ電源
２    過電流保護素子
３    フィルタ回路
３ａ、３ｃ  コンデンサ
３ｂ  コイル
４    整流回路
４ａ〜４ｄ  ダイオード
５    力率改善回路
５ａ、５ｄ  コンデンサ
５ｂ、５ｃ、５ｆ、５ｈ、５ｋ、５ｌ、５ｎ、５ｏ  抵抗
５ｅ  制御素子（力率改善用ＩＣ）
５ｇ  コイル
５ｉ、５ｍ  ダイオード
５ｊ  電解コンデンサ
６    電解コンデンサ
７    放電灯駆動回路
７ａ、７ｃ  抵抗
７ｂ、７ｄ  ＦＥＴトランジスタ
７ｅ  コイル
７ｆ、７ｇ  コンデンサ
７ｈ  駆動素子
８    放電灯
９    電圧変換回路
９ａ、９ｂ、９ｄ  抵抗
９ｃ  ダイオード
９ｅ  コンデンサ
１０    マイコン
１１    スイッチング素子駆動回路
１１ａ、１１ｂ  抵抗
１１ｃ、１１ｄ  トランジスタ
１２    スイッチング素子
１３    入力端子
１４    出力端子
１５    スイッチング素子強制オン時の電流ループ
１６    過電圧保護素子
１７    出力端子
１８    入力端子
１００  放電灯点灯回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007207708.tif 000005
【図４】
2007207708.tif 000006
【図５】
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