(57)【要約】【課題】幅広い電源電圧に対応し、効率が高く、かつ部品点数を削減して小型化およびコスト低減を図ることのできる昇降圧型電力調整回路および放電ランプ点灯装置を提供する。【解決手段】直流電源の正極から負極に向かって直列接続した第１コイルＬ１、第１スイッチング素子Ｑ１１、および第２スイッチング素子Ｑ１２と、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子の間から出力端に向かって直列接続した第３スイッチング素子Ｑ１３および第２コイルＬ２と、第２コイルの下流側と負極との間に接続されたコンデンサＣ１と、パルス幅変調回路Ｕ１０と、パルス幅変調回路が出力するパルス波に応じて第１〜第３スイッチング素子を開閉制御するゲートコントローラＧＣとを備える。【選択図】図２
2009146828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の電圧を昇圧または降圧して所定の電圧とし、かつ所定の電流量を得る昇降圧型電力調整回路において、
直流電源の正極から負極に向かって直列接続した第１コイル、第１スイッチング素子、および第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子および第２スイッチング素子の間から出力端に向かって直列接続した第３スイッチング素子および第２コイルと、
前記第２コイルの下流側と負極との間に接続されたコンデンサと、
パルス幅変調回路と、
前記パルス幅変調回路が出力するパルス波に応じて前記第１〜第３スイッチング素子を開閉制御するゲートコントローラとを備え、
前記ゲートコントローラは、
前記第２スイッチング素子を開き、かつ第３スイッチング素子を閉じたままで前記第１スイッチング素子を開閉することによって出力電圧を降圧し、
前記第１スイッチング素子を閉じたままで前記第２スイッチング素子と第３スイッチング素子とを交互に開閉することによって出力電圧を昇圧し、
前記パルス幅変調回路のパルス幅を変化させることで出力電流を制御することを特徴とする昇降圧型電力調整回路。
【請求項２】
所定の基準電力を出力する基準電力出力部と、
前記出力端の電力から前記基準電力を減算する加算器とをさらに備え、
前記パルス幅変調回路は、前記加算器の出力信号に応じてパルス幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載の昇降圧型電力調整回路。
【請求項３】
所定の基準電圧を出力する基準電圧出力部と、
前記出力端の電圧と前記基準電圧とを比較する比較器とをさらに備え、
前記ゲートコントローラは、前記比較器の出力信号に応じて昇圧または降圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の昇降圧型電力調整回路。
【請求項４】
所定の最低電力値を出力する最低電力出力部と、
前記出力端の電力と前記最低電力値とを比較する比較器と、
前記比較器の出力電流によって動作する出力監視回路とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の昇降圧型電力調整回路。
【請求項５】
直流電源と、
前記直流電源の電力から所定の電圧および電流を出力する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の昇降圧型電力調整回路と、
前記昇降圧型電力調整回路の出力電力を交流に変換するインバータ回路とを備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記インバータ回路はハーフブリッジ方式であることを特徴とする請求項５に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
一つの前記直流電源に対し、複数の前記昇降圧型電力調整回路および前記インバータ回路を備えていることを特徴とする請求項５に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記直流電源から前記複数の昇降圧型電力調整回路に対する電力供給の切替を個別に制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記出力監視回路によって電力供給していた昇降圧型電力調整回路の急激な電力低下を検知し、電力供給していなかった他の昇降圧型電力調整回路に電力供給を開始することを特徴とする請求項７に記載の放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は昇降圧型電力調整回路およびこれを用いた放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は低消費特性のランプの開発が盛んに行われており、省エネルギー化が進みつつある。工事用などの照明機器おいても同様に、旧来の白熱灯や白熱レフ球、ハロゲン球から、低消費特定の放電ランプ（High Intensity Discharge lamp：ＨＩＤランプ、または高輝度放電ランプともいう）へと移行しつつある。放電ランプには水銀ランプ、メタルハライドランプ、セラミックメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどがあり、高圧金属蒸気中にアーク放電することによって発光させるものである。
【０００３】
工事用照明機器は、暗所や夜間工事などにおいて作業する場合に用いられている。工事用照明機器の明るさは、作業性、安全性の観点から法規や規格によって規定が設けられており、工事区画の広さに合わせた照度を確保する必要がある。
【０００４】
工事区画の広さによって、設置する照明機器の明るさは充分なものにしなければならないが、明るすぎるのも逆に問題となる場合がある。例えば、路肩における工事の場合、通行する車両の運転手や歩行者の目に入りやすく、不快感を与えるおそれがある。また市街地においては近隣住民からの光害や発電機の騒音などの苦情のおそれもある。一方、工事用照明機器の明るさは一般的に固定照度である。このため、必要に応じた複数種類の照度の照明機器を準備したり、さらには必要に応じて複数台の照明機器を用いたりしていた。
【０００５】
そこで照明機器の調光をすることができれば、様々な工事区画に適用することができ、準備すべき照明機器の種類を大幅に削減できる。放電ランプは調光が難しいが、近年は屋内用に調光式の放電ランプと安定器、コントローラ等が提供され始めてきた。ただし、調光式は点灯回路からランプまで専用の組み合わせで構成する必要があり、また調光のＤＵＴＹも５０〜１００％程度と幅が狭いうえ、放電ランプ自体は１５００Ｗ程度まで提供されているのに対し調光式専用ランプの照度は１５０Ｗ程度までしか提供されていないのが現状である。
【０００６】
また工事用照明機器として調光式のランプを用いた場合、ランプの寿命予測が難しいという問題がある。調光することによってランプの寿命は延びる傾向にあるが、寿命予測ができないと工事現場でランプ切れが発生してしまうおそれがある。仮に作業中に突然ランプ切れが発生した場合、ランプが冷えるまで交換することができず、工期に遅れを生じてしまうおそれもある。
【０００７】
放電ランプの調光が難しい理由は、１つのランプに１つの安定器（バラスト）が必要なためである。蛍光灯であれば高周波を与えるのは始動時だけであるため数本のランプに１つの安定器で済む場合もあるが、放電ランプはインバータ回路が必要であるためにランプごとに安定器が必要になる。
【０００８】
従来の放電ランプ点灯装置の例として、特許文献１には、交流電力を直流電力に変換する整流電源部と、降圧および昇圧を行うチョッパ回路と、直流電圧を高周波電圧に変換する高周波電源回路とを備えている。また特許文献２には調光式の点灯装置が記載されており、直流電源回路と、電圧を変換して出力する電圧変換回路と、電圧変換回路の出力電圧を制御することにより放電灯の調光を行う調光器と、出力を高周波電圧に変換するインバータ回路と、高周波電圧により共振動作をする負荷回路と、ランプが点灯するまでの期間にパルス電圧を重畳するパルス電圧重畳手段（イグナイタ）を備えた構成が記載されている。
【０００９】
また図５は従来の昇降圧チョッパ回路を説明する図である。図５（ａ）は降圧チョッパ回路を示し、コイルの上流側に直列にスイッチング素子を挿入し、また負極との間に還流ダイオードを有している。コイルの下流側には、電荷の蓄積と平滑を行うコンデンサを有している。スイッチング素子の開閉の時間比で降圧する電圧を制御することができる。図５（ｂ）は昇圧チョッパ回路を示し、コイルの下流側に直列に整流ダイオードを有し、また負極との間にスイッチング素子を有している。スイッチング素子を閉じるとコイルにエネルギーが蓄積され、開くとコイルからエネルギーが放出されることにより電圧を上昇させることができる。図５（ｃ）は上記の降圧チョッパ回路と昇圧チョッパ回路をあわせた昇降圧チョッパ回路であり、特許文献１および特許文献２のいずれも図５（ｃ）に示す回路を用いている。
【特許文献１】特開２００２−０４３０８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記特許文献１または特許文献２に記載の放電ランプ点灯装置は、電源電圧によって出力電圧が変化してしまうため、電源と放電ランプの組合せを自由に変更することはできなかった。電源としては一般にＡＣ１００Ｖが用いられるが、さらに電圧の高い動力（２００Ｖ）や、電圧の低いバッテリ電源などによってランプを点灯させられれば簡便である。
【００１１】
また特許文献１および特許文献２の構成にあっては、昇圧のために整流ダイオードが回路に直列に挿入されている。しかしこの整流ダイオードは電圧降下が０．７Ｖ程度あって損失が大きいうえ、逆回復時間が長いため周波数を上げにくいという問題がある。ショットキーバリアダイオードを用いれば０．３Ｖ程度と電圧降下が低く、逆回復時間も短いため高周波に適しているが、大電流には不向きであり、また漏れ電流が大きいために効率が低下する原因となってしまう。
【００１２】
また制限の多い調光式の放電ランプや点灯回路を用いることなく調光可能とし、様々な工事区画に適用させたい要請がある。
【００１３】
そこで本発明は、幅広い電源電圧に対応し、効率が高く、かつ部品点数を削減して小型化およびコスト低減を図ることのできる昇降圧型電力調整回路および放電ランプ点灯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、  直流電源の電圧を昇圧または降圧して所定の電圧とし、かつ所定の電流量を得る昇降圧型電力調整回路において、直流電源の正極から負極に向かって直列接続した第１コイル、第１スイッチング素子、および第２スイッチング素子と、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子の間から出力端に向かって直列接続した第３スイッチング素子および第２コイルと、第２コイルの下流側と負極との間に接続されたコンデンサと、パルス幅変調回路と、パルス幅変調回路が出力するパルス波に応じて第１〜第３スイッチング素子を開閉制御するゲートコントローラとを備え、ゲートコントローラは、第２スイッチング素子を開き、かつ第３スイッチング素子を閉じたままで第１スイッチング素子を開閉することによって出力電圧を降圧し、第１スイッチング素子を閉じたままで第２スイッチング素子と第３スイッチング素子とを交互に開閉することによって出力電圧を昇圧し、パルス幅変調回路のパルス幅を変化させることで出力電流を制御することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、幅広い電源電圧に対応できるため、電源としてＡＣ−ＤＣ電源からバッテリ電源まで用いることができる。また昇圧のために整流ダイオードに代えてスイッチング素子を用いていることから損失が少なく、高い効率で昇圧し、また降圧する際の損失も低減させることができる。また従来の回路構成に比べてダイオードの数を減らすことができる。
【００１６】
さらに所定の基準電力を出力する基準電力出力部と、出力端の電力から基準電力を減算する加算器とを備え、パルス幅変調回路は、加算器の出力信号に応じてパルス幅を変化させてもよい。これにより、出力する電力を基準電力に近づくように制御することができる。
【００１７】
さらに所定の基準電圧を出力する基準電圧出力部と、出力端の電圧と基準電圧とを比較する比較器とを備え、ゲートコントローラは、比較器の出力信号に応じて昇圧または降圧を制御してもよい。これにより、出力する電圧を基準電圧に近づくように制御することができる。
【００１８】
さらに所定の最低電力値を出力する最低電力出力部と、出力端の電力と最低電力値とを比較する比較器と、比較器の出力電流によって動作する出力監視回路とを備えていてもよい。これにより、回路が動作していることを知ることができ、さらに回路が出力していること（ランプが点灯していること）を段階的に知ることができる。この出力監視回路を用いて、電力供給していなかった他のランプを点灯させたり、操作盤に照明やインジケータを点灯させたりすることができる。
【００１９】
本発明にかかる放電ランプ点灯装置の代表的な構成は、直流電源と、直流電源の電力から所定の電圧および電流を出力する上記の昇降圧型電力調整回路と、昇降圧型電力調整回路の出力電力を交流に変換するインバータ回路とを備えたことを特徴とする。これにより、幅広い電源電圧に対応し、効率が高く、かつ部品点数を削減して小型化およびコスト低減を図ることのできる放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【００２０】
インバータ回路はハーフブリッジ方式であってもよい。これにより、さらに部品点数を削減することができる。
【００２１】
一つの直流電源に対し、複数の昇降圧型電力調整回路およびインバータ回路を備えていてもよい。これにより多灯式の放電ランプ点灯装置とすることができる。従って、調光式のランプを用いることなく、点灯される放電ランプの数によって調光することができ、様々な工事区画に適用させることができる。また個々の放電ランプは常に一定のＤＵＴＹで点灯されるため、調光できるにもかかわらず、寿命予測をすることができる。また一部の放電ランプがランプ切れを生じたとしても、他のランプが点灯を継続することにより、唐突に照明を失うことを防止することができる。また総ての放電ランプを点灯させていない場合には、ランプ切れや立ち消えを生じた場合であっても、消灯していた放電ランプを点灯させることにより、作業を継続することができる。
【００２２】
さらに直流電源から複数の昇降圧型電力調整回路に対する電力供給の切替を個別に制御する制御部を備え、制御部は、出力監視回路によって電力供給していた昇降圧型電力調整回路の急激な電力低下を検知し、電力供給していなかった他の昇降圧型電力調整回路に電力供給を開始してもよい。
【００２３】
これにより、ランプ切れや立ち消えを生じた場合であっても、自動的に消灯していた放電ランプを点灯させることができ、より円滑に作業を継続することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、幅広い電源電圧に対応し、効率が高く、かつ部品点数を削減して小型化およびコスト低減を図ることのできる昇降圧型電力調整回路、および調光式のランプ等を用いることなく調光可能な放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２６】
図１は放電ランプ点灯装置の概略構成を説明するブロック図である。図１に示す放電ランプ点灯装置１００は、直流電源１０２、制御部１０４、制御盤１０６、電子安定器２００、放電ランプ１０８を備えている。電子安定器２００および放電ランプ１０８は組として複数備えられている。
【００２７】
直流電源１０２は出力が直流であればよく、ＡＣ−ＤＣ電源またはバッテリ電源（蓄電池式ポータブル電源）を好適に用いることができる。また後述するように電子安定器２００の対応する電圧の範囲が広いため、ＡＣ−ＤＣ電源としては１００Ｖ、２００Ｖなどの商用電源を用いることができ、またバッテリ電源としては例えば２６Ｖなどのリチウムイオン電池を用いることができる。
【００２８】
制御部１０４は、電子安定器２００に対する電源供給、すなわち放電ランプ１０８の点灯と消灯を行う。ここで制御部１０４は、１または複数の放電ランプ１０８を選択的に点灯または消灯させることができる。制御盤１０６は、制御部１０４に対して担当者が操作するためのインターフェースであって、点灯スイッチなどを備えている。
【００２９】
放電ランプ１０８は、高圧金属蒸気中にアーク放電することによって発光させるランプであって、水銀ランプ、メタルハライドランプ、セラミックメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどが例示できる。
【００３０】
電子安定器２００は放電ランプ１０８を点灯させるための回路であって、昇降圧型電力調整回路（以下、「電力調整回路２１０」という。）、点灯中の高周波電圧を生成するインバータ回路２３０、および始動時の高圧パルスを生成するイグナイタ２４０を備えている。
【００３１】
図２は昇降圧型電力調整回路の構成例を説明する図、図３はスイッチング素子のタイミングを説明する図である。電力調整回路２１０は、直流電源の正極から負極（グランド）に向かって直列接続した第１コイルＬ１、第１スイッチング素子Ｑ１１、および第２スイッチング素子Ｑ１２と、第１スイッチング素子Ｑ１１および第２スイッチング素子Ｑ１２の間から出力端に向かって直列接続した第３スイッチング素子Ｑ１３および第２コイルＬ２と、第２コイルＬ２の下流側と負極との間に接続されたコンデンサＣ１と、パルス幅変調回路Ｕ１０（ＰＷＭ回路）と、パルス幅変調回路Ｕ１０が出力するパルス波に応じて第１〜第３スイッチング素子を開閉制御するゲートコントローラＧＣとを備えている。また第１スイッチング素子Ｑ１１と並列に回路保護用の上流向きのダイオードＤ１１、第２スイッチング素子Ｑ１２と並列に還流ダイオードとしても用いられる上流向きのダイオードＤ１２、第３スイッチング素子Ｑ１３と並列に下流向きのダイオードＤ１３が設けられている。
【００３２】
第１スイッチング素子Ｑ１１と第２スイッチング素子Ｑ１２、第２コイルＬ２、コンデンサＣ１によって降圧チョッパ回路が構成される。図３に示すように、降圧させる際には、第２スイッチング素子は開いたまま、第３スイッチング素子Ｑ１３は閉じたままで、第１スイッチング素子Ｑ１１を開閉する。第１スイッチング素子Ｑ１１が閉じると、第２コイルＬ２の下流側のＢ点の電圧が徐々に増加し、コンデンサＣ１に電荷が蓄積される。第１スイッチング素子Ｑ１１を開くとコンデンサＣ１に蓄積されていた電荷は下流側に流れていくが、第２コイルＬ２に蓄積していたエネルギーがコンデンサＣ１とダイオードＤ１２からなるループに流れて補充され、Ｂ点の電圧は徐々に減少する。ダイオードＤ１２は、降圧チョッパ回路の還流ダイオードとして作用する。スイッチング素子を閉じる時間比を変化させることによって任意の電圧に降下させることができる。脈流はコンデンサＣ１によって平滑される。
【００３３】
第２スイッチング素子Ｑ１２と第３スイッチング素子Ｑ１３、第１コイルＬ１、コンデンサＣ１によって昇圧チョッパ回路が構成される。図３に示すように、昇圧させる際には、第１スイッチング素子Ｑ１１は閉じたままで、第２スイッチング素子Ｑ１２と第３スイッチング素子Ｑ１３とを交互に開閉する。第２スイッチング素子Ｑ１２を閉じて第３スイッチング素子Ｑ１３を開くと第１コイルＬ１にエネルギーが蓄えられ、第２スイッチング素子Ｑ１２を開いて第３スイッチング素子Ｑ１３を閉じると第１コイルＬ１からエネルギーが高電圧で放出される。すなわち第３スイッチング素子Ｑ１３は、昇圧チョッパ回路の整流ダイオードの代替として作用する。第２スイッチング素子Ｑ１２の開閉の周波数を高くすることにより、より高電圧にすることができ、任意の電圧に昇圧することができる。脈流はコンデンサＣ１によって平滑される。
【００３４】
これらのように、従来の昇圧チョッパ回路の整流ダイオード（第３ダイオードＤ１３に相当）をスイッチング素子で代替することができ、また降圧チョッパ回路として動作する際にも第３スイッチング素子Ｑ１３を介するため第３ダイオードＤ１３を電流が通らない。従来技術において図５（ｃ）を用いて説明した昇降圧チョッパ回路と比較すれば、図５（ｃ）ではコイル１つ、スイッチング素子２つ、ダイオード４つであったところ、本実施形態の構成ではコイル２つ、スイッチング素子３つ、ダイオード３つで構成されており、ダイオードの数が少なくなっている。ダイオードは一般に０．７Ｖ程度の電圧降下を生じるが、近年のＦＥＴやトランジスタの損失は０．２Ｖ程度であるため、損失が少なく、高い効率で昇圧することができる。また降圧する際には整流ダイオードは使用されず、単に損失を生じるだけであるが、この場合においても電圧降下の小さいスイッチング素子であることにより、降圧制御時の損失も低減することができる。またダイオードは電圧降下以外にも、定格容量や逆回復時間（周波数に関係する）などの点において制約が多いが、これらの制約の少ないスイッチング素子によって置き換えることにより、電源電圧の適用範囲が広く、昇降圧比も大きくすることが可能な昇降圧回路を構成することができる。
【００３５】
ゲートコントローラＧＣは第１〜第３スイッチング素子の開閉を制御するが、上記の昇圧／降圧のいずれの動作を行うかは、第２コイルＬ２の下流側のＢ点の電圧からフィードバックすることによって制御する。またゲートコントローラＧＣの開閉の周波数や時間比（ＤＵＴＹ）はパルス幅変調回路Ｕ１０によって規定され、パルス幅変調回路Ｕ１０のパルス幅はＢ点の電流からフィードバックすることによって制御する。これらのことにより、所望の出力電圧および出力電流を得ることができる。
【００３６】
フィードバック制御のための構成について説明する。Ｂ点と負極との間にはアイソレーションアンプＵ１２が接続されており、Ｂ点の電圧を取得している。またＢ点の電流を取得して電圧と掛け合わせることにより電力を得る積算器Ｕ１４を備えている。さらに、所定の基準電力を出力する基準電力出力部２１２と、出力端（Ｂ点）の電力から基準電力を減算する加算器Ｕ１６とを備えている。加算器Ｕ１６の出力はパルス幅変調回路Ｕ１０へと入力され、パルス幅変調回路Ｕ１０はその出力信号に応じてパルス幅を変化させる。これにより、出力する電力を基準電力に近づくように制御することができる。
【００３７】
また、所定の基準電圧を出力する基準電圧出力部２１４と、出力端の電圧と基準電圧とを比較する比較器Ｕ１８（コンパレータ）とを備え、比較器Ｕ１８の出力はゲートコントローラＧＣに入力される。ゲートコントローラＧＣは、比較器Ｕ１８の出力信号に応じて昇圧または降圧を制御する。これにより、出力する電圧を基準電圧に近づくように制御することができる。
【００３８】
さらに電力調整回路２１０は、動作状態を取得するための出力監視回路を備えている。パイロットスイッチ回路は、所定の最低電力値を出力する最低電力出力部２１６と、出力端の電力と最低電力値とを比較する比較器Ｕ２０と、比較器Ｕ２０の出力電流が入力されるフォトカプラＵ２２とから構成されている。これにより、回路が出力しているとき（ランプが点灯しているとき）には出力している電力値がフォトカプラＵ２２へと入力され、通電しているが出力していないときには最低電力値が入力される。したがって、出力状態と通電状態とを段階的に知ることができる。
【００３９】
この出力監視回路を用いて、上記の制御部１０４は、様々な動作をすることができる。単純な例としては、通電状態にあるとき制御盤のスイッチを点灯させることができる。また出力状態でなくなったとき、例えば放電ランプ１０８がランプ切れや立ち消えを生じた場合などには、電力供給していなかった他のランプを点灯させたり、再点灯させたり、暗転防止のために操作盤に照明やインジケータを点灯させたりすることができる。
【００４０】
また本実施形態では、Ｂ点に電力調整回路２１０のメインスイッチＳＷ１を設けている。メインスイッチＳＷ１は、制御部１０４から開閉制御することができる。これにより、放電ランプ１０８を点灯させずに電力調整回路２１０を通電状態としておくことができる。
【００４１】
インバータ回路２３０はいわゆるハーフブリッジ方式であって、少ない部品点数で高周波電圧を生成している。ハーフブリッジ方式のインバータ回路は既知の構成であるため、簡略に説明する。正極と負極の間には第４スイッチング素子Ｑ１４および第５スイッチング素子Ｑ１５が直列に接続されており、同様に２つの共振コンデンサＣ２、Ｃ３が直列に接続されている。第４スイッチング素子Ｑ１４と第５スイッチング素子Ｑ１５とを交互に開閉することによって、交流を出力することができる。これらのスイッチング素子の開閉はパルス幅変調回路Ｕ２４（ＰＷＭ回路）によって行うが、パルス幅変調回路Ｕ２４には固定矩形波出力部Ｕ２６からクロック周波数が入力される。
【００４２】
イグナイタ２４０は、放電ランプを始動（点灯）させるための高圧パルスを生成する。図２に示すイグナイタ２４０は既知の構成であるため簡略に説明する。イグナイタ２４０は、トランスＴｒ１と、第６スイッチング素子Ｑ１６と、電圧感応トリガ素子Ｑ１７（双方向性２端子サイリスタ）から構成されている。トランスＴｒ１の１次側には電力調整回路２１０の出力（直流電力）および第６スイッチング素子Ｑ１６を接続し、２次側にはインバータ回路２３０と放電ランプ１０８とを連結する出力（交流電力）を接続する。そして第６スイッチング素子Ｑ１６を高速に開閉させれば、トランスＴｒ１の巻数比に応じて高圧パルスを２次側に印加することができる。電圧感応トリガ素子Ｑ１７は電圧が高くなるとＯＮするため、始動時の充電状態が所定の閾値を超えたときに高圧パルスを発生させることができ、放電ランプ１０８が点灯した後は自動的にＯＦＦする。上記のイグナイタ２４０を備えたことにより、立ち消えを生じた場合であっても高温状態での瞬時点灯（再点灯）が可能となる。
【００４３】
すなわち本実施形態にかかる放電ランプ点灯装置１００は、電源回路を別回路とし、また電子安定器２００が幅広い電源電圧に対応できるため、電源として２００ＶからのＡＣ−ＤＣ電源、１００ＶからのＡＣ−ＤＣ電源、さらには２６Ｖなどの低圧のバッテリ電源まで用いることができる。また電力調整回路２１０がダイオードを用いずに昇降圧を行うオールスイッチ型であるため、極めて効率が高く、かつ部品点数を削減して小型化およびコスト低減を図ることができる。
【００４４】
図４は放電ランプ点灯装置１００の照度分布比較を説明する図である。本実施形態において放電ランプ点灯装置１００は、図１に示したように２灯を独立して点灯可能としている。図４は、縦軸および横軸が光源からの距離であって、光源の位置を地上高さ２ｍとし、照度が１０ルクスとなる位置で線を結ぶことによって、距離に対する水平面照度の分布を表している。
【００４５】
図４に示すように、７０Ｗセラミック（セラミックメタルハライド球）では照度が１０ルクスとなる距離が約３．２ｍであるところ、１５０Ｗセラミックでは４．５ｍであり、おおむね照度が距離の２乗に反比例していることがわかる。１５０Ｗセラミック２灯では６ｍであるから、２灯にすれば光の強さが１．６倍になったことがわかる。この距離は、４００Ｗのメタルハライドと約０．７ｍ程度しか変わらない。
【００４６】
すなわち本実施形態にかかる放電ランプ点灯装置１００は、複数組の電子安定器２００および放電ランプ１０８を独立制御可能に備えた多灯式であることから、調光式のランプを用いることなく、点灯される放電ランプの数によって調光することができ、様々な工事区画に適用させることができる。
【００４７】
また個々の放電ランプは常に一定のＤＵＴＹで点灯されるため、調光できるにもかかわらず、寿命予測をすることができる。また一部の放電ランプがランプ切れを生じたとしても、他のランプが点灯を継続することにより、唐突に照明を失うことを防止することができる。また総ての放電ランプを点灯させていない場合には、ランプ切れや立ち消えを生じた場合であっても、消灯していた放電ランプを点灯させることにより、作業を継続することができる。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
例えば上記実施形態においてインバータ回路２３０はハーフブリッジ方式であると説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、フルブリッジ方式や自励発振方式のものを用いてもよい。またイグナイタ２４０において電圧感応トリガ素子Ｑ１７を用いるよう説明したが、パルス波を入力するプッシュプル方式やフライバック方式など既知の他の方式を用いて高圧パルスを重畳してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、昇降圧型電力調整回路およびこれを用いた放電ランプ点灯装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】放電ランプ点灯装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図２】昇降圧型電力調整回路の構成例を説明する図である。
【図３】スイッチング素子のタイミングを説明する図である。
【図４】放電ランプ点灯装置の照度分布比較を説明する図である。
【図５】従来の昇降圧チョッパ回路を説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｃ１ …コンデンサ、Ｃ２、Ｃ３…共振コンデンサ、ＧＣ…ゲートコントローラ、Ｌ１…第１コイル、Ｌ２…第２コイル、Ｑ１１…第１スイッチング素子、Ｑ１２…第２スイッチング素子、Ｑ１３…第３スイッチング素子、Ｑ１４…第４スイッチング素子、Ｑ１５…第５スイッチング素子、Ｑ１６…第６スイッチング素子、Ｑ１７…電圧感応トリガ素子、Ｔｒ１…トランス、Ｕ１０…パルス幅変調回路、Ｕ１２…アイソレーションアンプ、Ｕ１４…積算器、Ｕ１６…加算器、Ｕ１８、Ｕ２０…比較器、Ｕ２２…フォトカプラ、Ｕ２４…パルス幅変調回路、Ｕ２６…固定矩形波出力部、１００…放電ランプ点灯装置、１０２…電源、１０４…制御部、１０６…制御盤、１０８…放電ランプ、２００…電子安定器、２１０…電力調整回路、２１２…基準電力出力部、２１４…基準電圧出力部、２１６…最低電力出力部、ＳＷ１…メインスイッチ、２３０…インバータ回路、２４０…イグナイタ
【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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