(57)【要約】【課題】簡素な構成でかつ複数又は広範囲の入力電源電圧に対して回路の標準化が可能な突入電流防止構成を有する電源回路を提供する。【解決手段】電源回路（１）は、入力電源電圧を昇圧して平滑コンデンサ（２４）を充電する昇圧コンバータ（２０）と、平滑コンデンサの充電電圧を検出する電圧検出回路（３０）と、平滑コンデンサの充電経路に挿入接続され、電流制限抵抗（４１）及び常開型のリレースイッチ（４２）の並列回路からなる突入電流抑制回路（４０）と、電圧検出回路によって検出された充電電圧が設定閾値を超える場合にリレースイッチを閉状態とするリレー作動部（１４０）を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路であって、
入力電源電圧を昇圧して平滑コンデンサを充電する昇圧コンバータと、
前記平滑コンデンサの充電電圧を検出する電圧検出回路と、
前記平滑コンデンサの充電経路に挿入接続され、電流制限抵抗及び常開型のリレースイッチの並列回路からなる突入電流抑制回路と、
前記電圧検出回路によって検出された充電電圧が設定閾値を超える場合に前記リレースイッチを閉状態とするリレー作動部と
を備えた電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電源回路であって、
前記入力電源電圧を検出する入力検出回路と、
前記入力検出回路によって検出された入力電源電圧を記憶するメモリと、
ｎ回目の入力電源投入期間に記憶された入力電源電圧に基づいて、ｎ＋１回目の入力電源投入時のための前記設定閾値を決定する次閾値決定部と
を更に備えた電源回路。
【請求項３】
請求項２に記載の電源回路において、
前記入力検出回路が、前記入力電源電圧のピーク値を検出するように構成され、
前記次閾値決定部が、前記ピーク値又は前記ピーク値から固定値を減算した値を前記設定閾値として決定するように構成された、電源回路。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の電源回路において、前記次閾値決定部が、１回目の入力電源投入時には、適用され得る最大の入力電源電圧のための設定閾値を適用するように構成された、電源回路。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電源回路と、
前記平滑コンデンサの充電電圧から所定の電流を放電灯又はＬＥＤに供給するための出力回路と
を備えた光源点灯装置。
【請求項６】
光源点灯システムであって、
入力電源に接続される主電源線及び該主電源線から分岐された分岐電源線を介して入力電源電圧が供給される複数の光源点灯装置と、
前記主電源線に挿入接続され、電流制限抵抗及び常開型のリレースイッチの並列回路からなる突入電流抑制回路と
を備え、
前記複数の光源点灯装置の各々が、
入力電源電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路の整流出力を昇圧して平滑コンデンサに充電する昇圧コンバータ又は前記整流回路の整流出力を平滑コンデンサに直接充電するコンデンサインプット回路のいずれか一方と、
前記平滑コンデンサの充電電圧から所定の電流を光源に供給するための出力回路と
を有し、
前記複数の光源点灯装置のうちの少なくとも所定の光源点灯装置が、
前記平滑コンデンサの充電電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路によって検出された充電電圧が設定閾値を超える場合に前記リレースイッチを閉状態とするリレー作動部と
を有する光源点灯システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光源点灯システムであって、
前記所定の光源点灯装置が、
前記入力電源電圧を検出する入力検出回路と、
前記入力検出回路によって検出された入力電源電圧を記憶するメモリと、
ｎ回目の入力電源投入期間に記憶された入力電源電圧に基づいて、ｎ＋１回目の入力電源投入時のための前記設定閾値を決定する次閾値決定部と
を有する、光源点灯システム。
【請求項８】
請求項７に記載の光源点灯システムにおいて、
前記入力検出回路が、前記入力電源電圧のピーク値を検出するように構成され、
前記次閾値決定部が、前記ピーク値又は前記ピーク値から固定値を減算した値を前記設定閾値として決定する、光源点灯システム。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の光源点灯システムにおいて、前記昇圧コンバータを備える場合に、前記次閾値決定部が、１回目の入力電源投入時には、適用され得る最大の入力電源電圧のための設定閾値を適用するように構成された、光源点灯システム。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載の光源点灯システムにおいて、前記コンデンサインプット回路を備える場合に、前記次閾値決定部が、１回目の入力電源投入時には、適用され得る最小の入力電源電圧のための設定閾値を適用するように構成された、光源点灯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路、光源点灯装置及び光源点灯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のチョッパ回路は、突入電流防止抵抗及びチョッパ用ＦＥＴの直列回路と、突入電流防止抵抗に対して並列に接続されたバイパス用サイリスタと、起動を検知して起動後にサイリスタをオンする起動検知手段と、制御電源からの電圧を印加しサイリスタをオン状態にするオン手段とを備える。起動検知手段は、チョッパ回路のトランスに設けられた補助巻線及び補助巻線電圧を整流する回路を含む。オン手段は、制御電源からサイリスタのゲートに向かう方向を順方向として接続されたダイオード及び抵抗の直列回路からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０２３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の構成によると、回路が複雑化すること及び回路の標準化が困難であることといった問題がある。具体的には、バイパス用のサイリスタをオン／オフするために、起動検知手段、オン手段等を設ける必要があり、これにより回路が複雑化して部品点数が増加する。また、近年では、光源点灯装置等の電源装置において、複数又は広範囲の入力電源電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２５６Ｖ）に対して標準化された回路構成が望まれる。しかし、上記構成によると、起動検知手段（すなわちチョッパ回路のトランス）の動作が入力電源電圧に依存することから、複数の入力電源電圧に対して回路を標準化するのが難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、簡素な構成でかつ複数又は広範囲の入力電源電圧に対して回路の標準化が可能な突入電流防止構成を有する電源回路、光源点灯装置及び光源点灯システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電源回路は、入力電源電圧を昇圧して平滑コンデンサを充電する昇圧コンバータと、平滑コンデンサの充電電圧を検出する電圧検出回路と、平滑コンデンサの充電経路に挿入接続され、電流制限抵抗及び常開型のリレースイッチの並列回路からなる突入電流抑制回路と、電圧検出回路によって検出された充電電圧が設定閾値を超える場合にリレースイッチを閉状態とするリレー作動部とを備える。
【０００７】
上記電源回路によると、電流制限抵抗及びリレースイッチの並列回路からなる突入電流抑制回路が平滑コンデンサの充電経路に挿入接続され、電圧検出回路が平滑コンデンサの充電電圧を検出し、充電電圧が設定閾値を超える場合にリレー作動部がリレースイッチを閉状態とする。このように、昇圧コンバータに通常に設けられる電圧検出回路を利用しつつ、電流制限抵抗、リレースイッチ及びリレー作動部の追加だけで電源回路が構成され、しかもリレースイッチの切換動作が入力電源電圧に依存しない。したがって、簡素な構成でかつ複数の入力電源電圧に対して回路の標準化が可能な突入電流防止構成を有する電源回路が実現される。
【０００８】
本開示の光源点灯装置は、上記電源回路と、平滑コンデンサの充電電圧から所定の電流を放電灯又はＬＥＤに供給するための出力回路とを備える。これにより、低コスト化及び複数の入力電源電圧に対して標準化の進む放電灯点灯装置又はＬＥＤ点灯装置の分野において、簡素な構成でかつ複数又は広範囲の入力電源電圧に対して回路の標準化が可能な突入電流防止構成を有する光源点灯装置の提供が可能となる。
【０００９】
本開示の光源点灯システムは、入力電源に接続される主電源線及びその主電源線から分岐された分岐電源線を介して入力電源電圧が供給される複数の光源点灯装置と、主電源線に挿入接続され、電流制限抵抗及び常開型のリレースイッチの並列回路からなる突入電流抑制回路とを備える。複数の光源点灯装置の各々は、入力電源電圧を整流する整流回路と、整流回路の整流出力を昇圧して平滑コンデンサに充電する昇圧コンバータ又は整流回路の整流出力を平滑コンデンサに直接充電するコンデンサインプット回路のいずれか一方と、平滑コンデンサの充電電圧から所定の電流を光源に供給するための出力回路とを有し、複数の光源点灯装置のうちの少なくとも所定の光源点灯装置が、平滑コンデンサの充電電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路によって検出された充電電圧が設定閾値を超える場合にリレースイッチを閉状態とするリレー作動部とを有する。
【００１０】
これにより、所定の光源点灯装置が、主電源線に挿入接続された突入電流抑制回路を制御して当該光源点灯装置だけでなく他の光源点灯装置の突入電流も抑制することができる。したがって、同じ電源系統に属する多数の光源が同時に点灯される構成において、効率的な突入電流防止構成が実現される。
【００１１】
ここで、電源回路（光源点灯システムにおいては所定の光源点灯装置における電源回路）が、入力電源電圧を検出する入力検出回路と、入力検出回路によって検出された入力電源電圧を記憶するメモリと、ｎ回目の入力電源投入期間に記憶された入力電源電圧に基づいて、ｎ＋１回目の入力電源投入時のための設定閾値を決定する次閾値決定部とを更に備えていてもよい。これにより、複数の入力電源電圧に対して、ｎ＋１回目以降の設定閾値を自動更新することが可能となり、電源回路又は光源点灯装置の一層の標準化が可能となる。
【００１２】
また、入力検出回路が、入力電源電圧のピーク値を検出するように構成され、次閾値決定部が、ピーク値又はピーク値から固定値を減算した値を設定閾値として決定するように構成してもよい。これにより、あらゆる入力電源電圧に対して電流制限抵抗での損失が同様かつ適切に管理される。
【００１３】
また、電源回路が昇圧コンバータを有する場合には、次閾値決定部は、１回目の入力電源投入時には、適用され得る最大の入力電源電圧のための設定閾値を適用するように構成される。また、電源回路がコンデンサインプット回路を有する場合には、次閾値決定部は、１回目の入力電源投入時には、適用され得る最小の入力電源電圧のための設定閾値を適用するように構成される。すなわち、例えば入力電源電圧範囲がＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２５６Ｖである場合、昇圧コンバータが採用される場合には１回目にＡＣ２５６Ｖ用の設定閾値が適用され、コンデンサインプット回路が採用される場合には１回目にＡＣ１００Ｖ用の設定閾値が適用される。これにより、全ての電源電圧に対して確実に突入電流が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態による電源回路及び光源（放電灯）点灯装置の回路図である。
【図２】第２の実施形態による電源回路及び光源（放電灯）点灯装置の回路図である。
【図３】第３の実施形態による光源点灯システムの一例を示す図である。
【図４】第３の実施形態による光源点灯システムの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１に、本実施形態による電源回路１及びそれを用いた光源点灯装置５を示す。本実施形態では、光源点灯装置５は、高圧放電灯等の放電灯３を光源とする放電灯点灯装置である（以下、「点灯装置５」という）。点灯装置５は、入力電源（本実施形態では交流電源ＡＣ）からの入力電源電圧の供給を入力端子Ｔ１及びＴ２を介して受けて、入力電源電圧を所定の交流電流（例えば、矩形波電流）に変換してそれを放電灯３に供給する。点灯装置５は、前段の電源回路１及び後段の出力回路２を含む。
【００１６】
電源回路１は、整流回路１０、昇圧コンバータ２０、電圧検出回路３０、突入電流抑制回路４０、及び制御回路１００の一部を含む。出力回路２は、降圧コンバータ５０、出力検出回路６０、フルブリッジ回路７０、イグナイタ回路８０、及び制御回路１００の一部を含む。制御回路１００は、昇圧制御部１２０、リレー作動部１４０、出力制御部１５０、フルブリッジ駆動部１７０等を含む。
【００１７】
整流回路１０は、ダイオードブリッジ等の全波整流回路からなる。なお、整流回路１０の前段又は後段には、ノイズフィルタ、電流ヒューズ、バリスタ等の入力回路（不図示）が適宜設けられる。
【００１８】
昇圧コンバータ２０は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子２１、インダクタ２２、ダイオード２３及び平滑コンデンサ２４を含み、整流回路１０の整流出力を昇圧して平滑化する。スイッチング素子２１のオン時にインダクタ２２→スイッチング素子２１に電流が流れ、インダクタ２２にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子２１のオフ時に、インダクタ２２に蓄えられているエネルギーにより、インダクタ２２→ダイオード２３→平滑コンデンサ２４に電流が流れ、平滑コンデンサ２４が充電される。
【００１９】
電圧検出回路３０は平滑コンデンサ２４に並列接続された抵抗分圧回路であり、抵抗分圧回路は抵抗３１及び３２からなる。このような電圧検出回路３０は昇圧コンバータ２０の出力制御のために通常設けられるもので兼用されればよく、この場合には電圧検出回路３０は追加的な回路とはならない。電圧検出回路３０によって検出された充電電圧は昇圧制御部１２０及びリレー作動部１４０に入力される。
【００２０】
昇圧制御部１２０は、例えば、力率改善用のスイッチング制御ＩＣである。昇圧制御部１２０は、例えば、整流出力から起動抵抗（不図示）を介して降下電圧の供給を受けて起動し、起動後はインダクタ２２の補助巻線（不図示）に発生する電圧の整流電圧を受けて動作を継続することができる。昇圧制御部１２０は、動作中は、充電電圧が昇圧設定値に一致するように（抵抗３２に発生する検出電圧と、昇圧設定値に対応する目標値とが一致するように）スイッチング素子２１をＰＷＭ駆動する。なお、不図示であるが、実際の昇圧コンバータ２０には、整流出力を検出する脈流検出回路及びスイッチング素子２１に流れる電流を検出する電流検出回路が更に設けられる。昇圧制御部１２０は、電圧検出回路３０からの入力だけでなく脈流検出回路及び電流検出回路からの入力値に基づいてスイッチング素子２１の動作を制御する。
【００２１】
突入電流抑制回路４０は電流制限抵抗４１とリレースイッチ４２の並列回路を含み、本実施形態では、この並列回路が入力端子Ｔ１と整流回路１０の間に挿入接続される。リレースイッチ４２は常開型のリレースイッチであり、リレー作動部１４０によって閉駆動される。リレースイッチ４２が開状態の場合には入力電流が電流制限抵抗４１に流れ、閉状態の場合には入力電流がリレースイッチ４２に流れる。
【００２２】
リレー作動部１４０は、電圧検出回路３０によって検出される充電電圧と設定閾値とを比較し、充電電圧が設定閾値以下の場合にはリレースイッチ４２を開状態とし、充電電圧が設定閾値を超える場合にはリレースイッチ４２を閉状態とする。リレー作動部１４０は、アナログ回路で構成されていてもよいし、後述する制御回路１００のマイコン部分によって構成されていてもよい。アナログ回路で構成される場合には、リレー作動部１４０は、抵抗３２の電圧と設定閾値に対応する電圧を比較するコンパレータ、そのコンパレータの出力に応じてリレースイッチ４２を駆動するトランジスタ等を備えていればよい。リレー作動部１４０がマイコンを用いて構成される場合には、抵抗３２の電圧がマイコンの入力ポートに入力され、マイコンのＣＰＵがその入力値に対してＡ／Ｄ変換及び上記の比較処理を行い、出力ポートからの出力電圧によって、必要に応じてトランジスタ等の増幅回路を介して、リレースイッチ４２を駆動する。設定閾値等については後述する。
【００２３】
降圧コンバータ５０は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子５１、インダクタ５２、ダイオード５３及びコンデンサ５４を含み、昇圧コンバータ２０の昇圧出力から、制限された電流を生成する。放電灯３の点灯中において、スイッチング素子５１のオン時にスイッチング素子５１→インダクタ５２→フルブリッジ回路７０→放電灯３→フルブリッジ回路７０に電流が流れ、インダクタ５２にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子５１のオフ時に、インダクタ５２に蓄えられているエネルギーにより、インダクタ５２→フルブリッジ回路７０→放電灯３→フルブリッジ回路７０→ダイオード５３に電流が流れる。コンデンサ５４は降圧コンバータ５０の出力を平滑する。
【００２４】
出力検出回路６０はコンデンサ５４に並列接続された抵抗分圧回路（抵抗６１及び６２）及び出力電流経路に挿入接続された電流検出抵抗（低抵抗素子６３）からなる。出力検出回路３０によって検出された出力電圧検出値（抵抗６２の電圧）及び出力電流検出値（低抵抗素子６３の電圧）が出力制御部１５０に入力される。出力制御部１５０は、出力電圧検出値又は出力電流検出値が出力電圧目標値又は出力電流目標値に一致するように、スイッチング素子５１をＰＷＭ駆動する。
【００２５】
フルブリッジ回路７０は、ＭＯＳＦＥＴ等からなるスイッチング素子７１、７２、７３及び７４を含むフルブリッジを構成し、降圧コンバータ５０の直流出力を交流変換する。スイッチング素子７１及び７２の接続点と、スイッチング素子７３及び７４の接続点との間に放電灯３が接続される。フルブリッジ駆動部１７０（フルブリッジドライバ）によってスイッチング素子７１及び７４の組と、スイッチング素子７２及び７３の組とが、５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の周波数（以下、「低周波」という）で交互にオンオフされる。これにより、低周波矩形波の交流電圧又は交流電流が放電灯３に印加又は通電される。
【００２６】
イグナイタ回路８０は、抵抗８１、コンデンサ８２、放電ギャップ８３及びパルストランス８４を備える。放電灯３が放電を開始する前の期間において、降圧コンバータ５０の出力電圧が抵抗８１を介してコンデンサ８２に充電される。コンデンサ８２の充電電圧が放電ギャップ８３のブレークダウン電圧を超えると、放電ギャップ８３が導通する。放電ギャップ８３が導通すると、コンデンサ８２に充電されていた電圧がパルストランス８４の１次巻線を介して放電され、その２次巻線に巻数比に応じて増幅されたパルス電圧が発生する。パルストランス８４の２次巻線は放電灯３に直列接続されており、２次巻線に発生するパルス電圧が、フルブリッジ回路７０の交流開放電圧に重畳され、この重畳電圧が始動必要電圧を超えると放電灯３が絶縁破壊されて放電が開始する。なお、放電開始後は、出力制御部１５０の動作により降圧コンバータ５０の出力電圧が低下するので、イグナイタ回路８０は動作しない。
【００２７】
制御回路１００は、上述した昇圧制御部１２０、リレー作動部１４０、出力制御部１５０及びフルブリッジ駆動部１７０に加えて、マイコンの一部を構成するＣＰＵ１０１及びメモリ１０２を備える。ＣＰＵ１０１は各種プログラムを実行することができ、リレー作動部１４０、出力制御部１５０及びフルブリッジ駆動部１７０の全部又は一部を統括制御する。あるいは、リレー作動部１４０、出力制御部１５０及びフルブリッジ駆動部１７０の全部又は一部がＣＰＵ１０１を構成していてもよい。メモリ１０２は、データ及びプログラムを記憶するための不揮発性メモリである。上記各部は、不図示のバス又は配線によって相互に信号又はデータのやり取りが可能な態様で適宜接続されるものとする。
【００２８】
突入電流抑制回路４０の動作について更に説明する。平滑コンデンサ２４の充電電圧がゼロの状態から入力電源（交流電源ＡＣ）が投入される状況を想定する。入力電源が投入された時点で、常開型のリレースイッチ４２は開状態となっているので、入力電流は電流制限抵抗４１を通って整流回路１０及び昇圧コンバータ２０に流れる。また、この時点で昇圧コンバータ２０は動作を開始していないため、スイッチング素子２１はオフ状態であり、入力電流はインダクタ２２及びダイオード２３を経由して平滑コンデンサ２４に流れ込む。このように入力電源投入時に、平滑コンデンサ２４の充電電流が電流制限抵抗４１によって制限されるので、突入電流が抑制される。
【００２９】
その後、平滑コンデンサ２４が充電されていき、昇圧制御部１２０に制御電源が供給されて昇圧コンバータ２０が動作を開始する。昇圧コンバータ２０の動作により、平滑コンデンサ２４の充電電圧の上昇が加速される。入力電源が投入された後であって充電電圧が昇圧設定値に到達する前のいずれかの時点で、充電電圧が設定閾値を超えると、リレー作動部１４０がリレースイッチ４２を閉状態とする。これにより、入力電流は、電流制限抵抗４１ではなくリレースイッチ４２を経由して、実質的な損失なく整流回路１０及び昇圧コンバータ２０に流れる。その後、充電電圧が昇圧設定値に達すると、昇圧制御回路１２０は、充電電圧を昇圧設定値に維持するように昇圧コンバータ２０を制御する。
【００３０】
ここで、設定閾値が高いほどリレースイッチ４２の開期間が長くなり、突入電流抑制能力は高まるが、その長い開期間のために電流制限抵抗４１での損失が大きくなるとともに昇圧コンバータ２０の立ち上り時間が若干長くなる。一方、設定閾値が低いほどリレースイッチ４２の開期間が短くなり、その短い開期間のために電流制限抵抗４１での損失は小さくなるとともに昇圧コンバータ２０の立ち上り時間は若干短くなるが、突入電流抑制能力は減少し得る。なお、電流制限抵抗４１での損失は、電流制限抵抗４１の寿命の観点から低減されることが好ましい。したがって、上記のような電流制限抵抗４１における突入電流抑制能力と、損失及び立ち上り時間とのバランスを考慮して、設定閾値が設定されることが好ましい。ただし、定常動作時にリレースイッチ４２を閉状態とするために、設定閾値は昇圧設定値未満である必要がある。
【００３１】
また、入力電源において瞬時停電、電源電圧低下等が発生した場合、入力電源電圧の変動にかかわらず、平滑コンデンサ２４の電圧に基づいてリレースイッチ４２が開閉される。したがって、停電時間が比較的短い場合には、平滑コンデンサ２４の充電電圧が設定閾値より高く維持され、リレースイッチ４２は閉状態に維持される。また、停電時間が比較的長い場合には、平滑コンデンサ２４の充電電圧が設定閾値以下となる時点でリレースイッチ４２が開状態となり入力電源復帰時に充電電圧が設定閾値を超える時点でリレースイッチ４２が閉状態となる。これにより、比較的短い停電では不要な突入電流抑制動作が回避され、比較的長い停電では入力電源復帰時に適切に突入電流が抑制される。
【００３２】
以上のように、本実施形態の電源回路１は、入力電源電圧を昇圧して平滑コンデンサ２４を充電する昇圧コンバータ２０と、平滑コンデンサ２４の充電電圧を検出する電圧検出回路３０と、平滑コンデンサ２４の充電経路に挿入接続され、電流制限抵抗４１及び常開型のリレースイッチ４２の並列回路からなる突入電流抑制回路４０と、電圧検出回路３０によって検出された充電電圧が設定閾値を超える場合にリレースイッチ４２を閉状態とするリレー作動部１４０を備える。
【００３３】
このように、電流制限抵抗４１及びリレースイッチ４２の並列回路からなる突入電流抑制回路４０が平滑コンデンサ２４の充電経路に挿入接続され、電圧検出回路３０が平滑コンデンサ２４の充電電圧を検出し、充電電圧が設定閾値を超える場合にリレー作動部１４０がリレースイッチ４２を閉状態とする。これにより、昇圧コンバータに通常設けられる電圧検出回路３０を利用しつつ、電流制限抵抗４１、リレースイッチ４２及びリレー作動部１４０の追加だけで電源回路１が構成される。さらに、リレースイッチ４２の切換動作が入力電源電圧に依存しない。したがって、簡素な構成でかつ複数又は広範囲（例えば、公称値でＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２５６Ｖ）の入力電源電圧に対して回路の標準化が可能な突入電流防止構成を有する電源回路１が実現される。
【００３４】
また、本実施形態の点灯装置５は、電源回路１と、平滑コンデンサ２４の充電電圧から所定の電流を放電灯３に供給するための出力回路２を備える。このような構成は、低コスト化及び複数又は広範囲の入力電源電圧に対して標準化の進む放電灯点灯装置の分野において有用である。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、リレースイッチ４２の作動に関して、設定閾値が固定されている構成を示したが、本実施形態では、設定閾値が前回電源投入期間における入力電源電圧に応じて自動更新される構成を示す。本実施形態において、第１の実施形態の構成要素に対応する構成には同じ符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００３６】
図２に、本実施形態による電源回路１及びそれを用いた点灯装置５を示す。電源回路１は入力検出回路４５を更に備える。また、制御回路１００の一部はマイコンで構成され、そのマイコンは次閾値決定部１４５を更に備える。次閾値決定部１４５はＣＰＵ１０１の一部であってもよい。
【００３７】
入力検出回路４５は、整流回路１０の後段に接続された分圧回路又は分圧積分回路からなり、入力電源電圧のピーク値をマイコンのＣＰＵ１０１とともに検出及び特定する。入力検出回路４５が分圧回路の場合には、上述した昇圧コンバータ２０に設けられる脈流検出回路を入力検出回路４５として利用することができる。この検出及び特定されたピーク値は、次回の入力電源投入（すなわち、次回の点灯）のために利用されるので、検出及び特定は入力電源が投入されてから遮断されるまでのいずれかのタイミングで行われればよい。
【００３８】
次閾値決定部１４５は、入力検出回路４５によって検出されたピーク値をメモリ１０２に記憶させる。そして、次閾値決定部１４５は、ｎ回目の入力電源投入期間に記憶されたピーク値に基づいて、ｎ＋１回目の入力電源電圧投入時のための設定閾値を決定する。例えば、１回目の入力電源投入期間に記憶されたピーク値が約２８２Ｖ（ＡＣ２００Ｖに対応する値）である場合には、次閾値決定部１４５は、２回目の入力電源投入時にはＡＣ２００Ｖ用の設定閾値を適用する。
【００３９】
具体的には、次閾値決定部１４５は、メモリ１０２に記憶されたピーク値又はピーク値から固定値を減算した値を設定閾値として適用することができる。例えば、上記の固定値が２０Ｖであり、メモリ１０２に記憶されたピーク値が２８２Ｖである場合には、設定閾値は２６２Ｖに設定される。この固定値は、リレースイッチ４２が閉状態において入力電源電圧が位相角９０度で投入された場合でも突入電流が問題とならない程度の電位差（入力電源電圧のピーク値と充電電圧との電位差）に対応する。これにより、入力電源電圧のピーク値と設定閾値とが相関し、いずれの入力電源電圧に対しても同じ突入電流抑制性能が得られる。すなわち、あらゆる入力電源電圧に対して電流制限抵抗４１での損失が同様かつ適切に管理される。
【００４０】
また、次閾値決定部１４５は、１回目（ｎ＝１）の電源投入時には、適用され得る最大の入力電源電圧のための設定閾値（デフォルト設定値）を適用する。例えば、点灯装置５がＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２５６Ｖに対応する仕様である場合には、ＡＣ２５６Ｖのための設定閾値がデフォルト設定値として適用される。これにより、実際に適用される入力電源電圧によっては１回目の電源投入時には電流制限抵抗４１においては若干の不要な損失が発生し得るものの、全ての入力電源電圧に対して確実に突入電流が抑制される。
【００４１】
また、上述してきた設定閾値の自動更新の構成によって、電源環境の変化に起因する入力電源電圧の変動への適応も可能となる。例えば、電源回路１が公称値ＡＣ２００Ｖの入力電源に対して使用される場合、使用開始当初は入力電源電圧がＡＣ２０５Ｖであったのが、その後電源環境の変化により入力電源電圧が低下してＡＣ１９５Ｖになってしまったような場合においても、次閾値決定部１４５は、このような入力電源電圧の変動に対して設定閾値を適応的に更新及び追従させることができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態の電源回路１は、入力電源電圧を検出する入力検出回路４５と、入力検出回路４５によって検出された入力電源電圧を記憶するメモリ１０２と、ｎ回目の入力電源投入期間に記憶された入力電源電圧に基づいて、ｎ＋１回目の入力電源投入時のための設定閾値を決定する次閾値決定部１４５を更に備える。これにより、複数の入力電源電圧に対して、ｎ＋１回目以降の設定閾値を自動更新することが可能となり、電源回路１又は点灯装置５におけるハードウェアだけでなくソフトウェア（プログラム）も標準化することが可能となる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
上記第１及び第２の実施形態では、１つの点灯装置５に対して１つの突入電流抑制回路４０が設けられる構成を示したが、本実施形態では複数の点灯装置５に対して１つの突入電流抑制回路４０が設けられる光源点灯システムを示す。本実施形態は、通常、同じ電源系統から同時に複数の光源点灯装置が配線される場合が多いことに鑑み、効率的な突入電流防止構成を図るものである。本実施形態において、第１及び第２の実施形態の構成要素に対応する構成には同じ符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００４４】
図３に、本実施形態による光源点灯システム７（以下、「システム７」という）を示す。システム７は、複数の光源点灯装置５−１〜５−ｍ（以下、「点灯装置５−１〜５−ｍ」という）及び１つの突入電流抑制回路４０を備える。点灯装置５−１〜５−ｍには、入力電源（交流電源ＡＣ）からの入力電源電圧が、主電源線Ｌ１、及び主電源線Ｌ１から分岐された分岐電源線Ｌ２〜Ｌｍを介して供給される。主電源線Ｌ１は、入力電源投入用のスイッチＳＷを含む。点灯装置５−１〜５−ｍの各々は、突入電流抑制のための構成を除いて第１の実施形態で示した点灯装置５と同様である。
【００４５】
点灯装置５−１〜５−ｍのうちの点灯装置５−１のみがリレー作動部１４０、入力検出回路４５及び次閾値決定部１４５を備える。言い換えると、点灯装置５−２〜５−ｍは、リレー作動部１４０、入力検出回路４５及び次閾値決定部１４５を有しない点を除いて点灯装置５−１と実質的に同じである。また、点灯装置５−１について、設定閾値が入力電源電圧に基づいて自動更新される構成が採用されない場合には、第１の実施形態と同様に、入力検出回路４５及び次閾値決定部１４５は省略される。
【００４６】
突入電流抑制回路４０は、主電源線Ｌ１に挿入接続される。突入電流抑制回路４０及びリレー作動部１４０の動作は、第１の実施形態で説明したものと同様である。すなわち、リレー作動部１４０は、電圧検出回路３０によって検出される充電電圧と設定閾値とを比較し、充電電圧が設定閾値を超える場合にリレースイッチ４２を閉状態とする。
【００４７】
また、入力検出回路４５及び次閾値決定部１４５による設定閾値の自動更新処理は、第２の実施形態で説明したものと同様である。すなわち、次閾値決定部１４５は、次閾値決定部１４５は、１回目（ｎ＝１）の電源投入時には、適用され得る最大の入力電源電圧のための設定閾値（デフォルト設定値）を適用する。そして、次閾値決定部１４５は、入力検出回路４５によって検出されたピーク値をメモリ１０２に記憶させ、ｎ回目の入力電源投入期間に記憶されたピーク値に基づいて、ｎ＋１回目の入力電源電圧投入時のための設定閾値を決定する。例えば、次閾値決定部１４５は、メモリ１０２に記憶されたピーク値又はピーク値から固定値を減算した値を設定閾値として適用する。
【００４８】
点灯装置５−１〜５−ｍは同じ仕様の昇圧コンバータ２０を採用しているので、平滑コンデンサ２４における充電電圧又は動作停止後の残電圧は点灯装置５−１〜５−ｍにわたって実質的に同じである。したがって、点灯装置５−１が充電電圧と設定閾値の比較及びリレースイッチ４２の作動を他の点灯装置５−２〜５−ｍを代表して行うことにより、点灯装置５−１〜５−ｍの各々への突入電流が同様に抑制される。また、入力電源電圧も点灯装置５−１〜５−ｍに対して同じであるので、１つの点灯装置５−１による閾値設定の処理は、他の点灯装置５−２〜５−ｍに対しても有効である。
【００４９】
また、本実施形態の構成は、光源点灯装置の電源回路が昇圧回路を含まない所謂コンデンサインプット型の回路である場合にも有用である。コンデンサインプット型の回路は、電源高調波規制との関係で、入力電力が３０Ｗ以下の比較的小型の光源点灯装置に採用され得る。したがって、使用される平滑コンデンサの容量も比較的小さく、１台の光源点灯装置での突入電流は大きな問題とはならない。しかし、同じ電源系統から給電される多数の光源が同時に点灯される構成の場合には突入電流が累積され、電源設備の負担又はノイズの増大が問題となる。したがって、光源点灯装置にコンデンサインプット回路が使用される構成についても以下に示す。
【００５０】
図４に、コンデンサインプット型の場合の光源点灯システム８（以下、「Ｃインプット型システム８」ともいう）を示す。Ｃインプット型システム８は、複数のＬＥＤ点灯装置である光源点灯装置６−１〜６−ｍ（以下、「点灯装置６−１〜６−ｍ」という）及び１つの突入電流抑制回路４０を備える。点灯装置６−１〜６−ｍには、入力電源（交流電源ＡＣ）からの入力電源電圧が主電源線Ｌ１及び分岐電源線Ｌ２〜Ｌｍを介してそれぞれ供給され、点灯装置６−１〜６−ｍの各々はＬＥＤ４に直流電流を供給する。
【００５１】
点灯装置６−１〜６−ｍの各々の電源回路１は昇圧回路を含まず、整流回路１０の後段に平滑コンデンサ２６からなるコンデンサインプット回路２５を有する。
【００５２】
本例では、出力回路２はフライバックコンバータ５５を備える。フライバックコンバータ５５は、スイッチング素子５６、トランス５７、ダイオード５８及びコンデンサ５９を含む。ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子５６のオン期間にトランス５７の一次巻線によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子５６のオフ期間にそのエネルギーがトランス５７の二次巻線側からダイオード５８を介して出力コンデンサ５９及びＬＥＤ４に供給される。フライバックコンバータ５５の出力電力は、スイッチング素子５６のＰＷＭ制御におけるオンデューティ（デューティ比）、トランス５７の一次巻線に対する二次巻線の巻数比等によって決まる。出力制御部１５０は、ドライバＩＣ等を用いて構成され、出力検出回路６０から得られる出力電圧検出値又は出力電流検出値が出力電圧目標値又は出力電流目標値に一致するように、スイッチング素子５６をＰＷＭ駆動する。
【００５３】
点灯装置６−１〜６−ｍのうちの点灯装置６−１のみが、電圧検出回路３０、リレー作動部１４０、入力検出回路４５、次閾値決定部１４５、ＣＰＵ１０１及びメモリ１０２を備える。言い換えると、点灯装置６−２〜６−ｍは、電圧検出回路３０、リレー作動部１４０、入力検出回路４５、次閾値決定部１４５、ＣＰＵ１０１及びメモリ１０２を有しない点を除いて点灯装置６−１と実質的に同じである。また、点灯装置６−１について、設定閾値が入力電源電圧に基づいて自動更新される構成が採用されない場合には、入力検出回路４５、次閾値決定部１４５、ＣＰＵ１０１及びメモリ１０２は省略される。
【００５４】
Ｃインプット型システム８における突入電流抑制回路４０及びリレー作動部１４０の動作は、概ね図３に示すシステム７（以下、「昇圧型システム７」ともいう）と同様である。すなわち、リレー作動部１４０は、電圧検出回路３０によって検出される充電電圧と設定閾値とを比較し、充電電圧が設定閾値を超える場合にリレースイッチ４２を閉状態とする。
【００５５】
ただし、Ｃインプット型システム８においては、ｎ＝１回目の設定閾値の設定が昇圧型システム７とは異なる。Ｃインプット型システム８においては、初回（ｎ＝１）の入力電源投入時に確実にリレースイッチ４２を閉状態に遷移させるために、初期設定閾値には、適用され得る最小の入力電源電圧のための設定閾値（デフォルト設定値）が適用される。例えば、Ｃインプット型システム８の仕様において適用される入力電源電圧がＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２５６Ｖである場合には、ＡＣ１００Ｖのための設定閾値がデフォルト設定値として採用される。これにより、全ての電源電圧に対して確実に突入電流が抑制される。
【００５６】
Ｃインプット型システム８における２回目以降（２≦ｎ）の入力電源投入時に対する設定閾値の決定処理は、昇圧型システム７の場合と同様である。すなわち、次閾値決定部１４５が、入力検出回路４５によって検出されたピーク値をメモリ１０２に記憶し、ｎ回目の入力電源投入期間に記憶されたピーク値に基づいて、ｎ＋１回目の入力電源電圧投入時のための設定閾値を決定する。例えば、次閾値決定部１４５は、メモリ１０２に記憶されたピーク値又はピーク値から固定値を減算した値を設定閾値として適用する。
【００５７】
以上のように、本実施形態の光源点灯システム７／８は、入力電源に接続される主電源線Ｌ１及びそこから分岐された分岐電源線Ｌ２〜Ｌｍを介して入力電源電圧が供給される点灯装置５−１〜５−ｍ／６−１〜６−ｍと、主電源線Ｌ１に挿入接続され、電流制限抵抗４１及びリレースイッチ４２の並列回路からなる突入電流抑制回路４０を備える。点灯装置５−１〜５−ｍの各々は、入力電源電圧を整流する整流回路１０と、整流回路１０の整流出力を昇圧して平滑コンデンサ２４を充電する昇圧コンバータ２０と、平滑コンデンサ２４の充電電圧から所定の電流を放電灯３に供給するための出力回路２とを有する。また、点灯装置６−１〜６−ｍの各々は、入力電源電圧を整流する整流回路１０と、整流回路１０の整流出力を平滑コンデンサ２６に直接充電するコンデンサインプット回路２５と、平滑コンデンサ２６の充電電圧から所定の電流をＬＥＤ４に供給するための出力回路２とを有する。点灯装置５−１〜５−ｍ／６−１〜６−ｍのうちの点灯装置５−１／６−１は、平滑コンデンサ２４／２６の充電電圧を検出する電圧検出回路３０と、電圧検出回路３０によって検出された充電電圧が設定閾値を超える場合にリレースイッチ４２を閉状態とするリレー作動部１４０とを有する。
【００５８】
これにより、点灯装置５−１／６−１が、主電源線Ｌ１に挿入接続された突入電流抑制回路４０を制御して点灯装置５−１／６−１だけでなく他の点灯装置５−２〜５−ｍ／６−２〜６−ｍの突入電流をも抑制することができる。したがって、同じ電源系統に属する多数の光源が同時に点灯される構成において、効率的な突入電流防止構成が実現される。
【００５９】
＜変形例＞
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
【００６０】
（１）入力電源に関する変形
上記各実施形態では入力電源が交流電源である場合を示したが、入力電源が直流電源である場合にも上記各実施形態を適用することができる。この場合、各実施形態において整流回路１０は単一のダイオードであればよく、第１及び第２の実施形態では整流回路１０は省略可能である。
【００６１】
（２）突入電流抑制回路４０の接続位置に関する変形
上記第１及び第２の実施形態では、突入電流抑制回路４０が入力端子Ｔ１及びＴ２と整流回路１０の間に挿入接続される構成を示したが、突入電流抑制回路４０は平滑コンデンサ２４の充電経路であれば他の箇所に挿入接続されてもよい。すなわち、突入電流抑制回路４０は、入力端子Ｔ１／Ｔ２→整流回路１０→インダクタ２２→ダイオード２３→コンデンサ２４→整流回路１０→入力端子Ｔ２／Ｔ１の経路のいずれかの箇所に挿入接続されればよい。
【００６２】
（３）光源に関する変形
上記第１及び第２の実施形態では、光源点灯装置５が放電灯点灯装置である構成を示したが、光源点灯装置５はＬＥＤを点灯させるＬＥＤ点灯装置であってもよい。この場合、光源点灯装置５の出力回路２は、図１又は図２に示す構成から、フルブリッジ回路７０、イグナイタ回路８０及びフルブリッジ駆動部１７０を除いた構成、すなわち、図４の点灯装置６−１〜６−ｍの出力回路２と同様の構成となる。
【符号の説明】
【００６３】
１  電源回路
２  出力回路
３  放電灯
４  ＬＥＤ
５、５−１〜５−ｍ  光源点灯装置（放電灯点灯装置）
６、６−１〜６−ｍ  光源点灯装置（ＬＥＤ点灯装置）
７、８  光源点灯システム
１０  整流回路
２０  昇圧コンバータ
２４、２６  平滑コンデンサ
２５  コンデンサインプット回路
３０  電圧検出回路
４０  突入電流抑制回路
４１  電流制限抵抗
４２  リレースイッチ
４５  入力検出回路
１００  制御回路
１０２  メモリ
１４０  リレー作動部
１４５  次閾値決定部
Ｌ１  主電源線
Ｌ２〜Ｌｍ  分岐電源線
【図１】
2017183069.tif 000003
【図２】
2017183069.tif 000004
【図３】
2017183069.tif 000005
【図４】
2017183069.tif 000006