(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯に高周波電力を供給する高周波電源と、
放電灯に流れる交流電流を検出するカレントトランス、及びその交流電流に基づいて交流電圧を生成する負荷抵抗を有し、該負荷抵抗に発生した交流電圧に基づいて直流電圧を生成する交流電流検出回路と、
該交流電流検出回路により生成された直流電圧と外部から入力された調光信号とに基づいて前記高周波電源を制御する帰還制御回路とを備えた放電灯調光点灯装置において、
前記交流電流検出回路は、
直流電源と、
前記交流電圧に含まれる直流成分をカットするコンデンサ、該コンデンサに直列に接続された第１ダイオード、及びその接続点と前記直流電源との間に挿入された第２ダイオードからなり、該第２ダイオードを介して入力された前記直流電源の電圧に前記交流電圧を加算し、これを第１ダイオードにより整流する倍電圧整流回路と、
該倍電圧整流回路の出力端とアースとの間に挿入された抵抗及び該抵抗に並列に接続された平滑コンデンサからなり、前記倍電圧整流回路で整流された電圧を平滑コンデンサにより平滑化して直流電圧を生成し、前記帰還制御回路に出力する平滑回路と
を有することを特徴とする放電灯調光点灯装置。
【請求項２】
前記交流電流検出回路は、
直流電源と、
ブリッジ回路を構成する４つのダイオードからなり、この４つのダイオードに印加された前記直流電源の電圧に前記交流電圧を加算して全波整流する全波整流回路と、
該全波整流回路の出力端とアースとの間に挿入された抵抗及び該抵抗に並列に接続された平滑コンデンサからなり、前記全波整流回路で全波整流された電圧を平滑コンデンサにより平滑化して直流電圧を生成し、前記帰還制御回路に出力する平滑回路と
を有することを特徴とする請求項１記載の放電灯調光点灯装置。
【請求項３】
前記倍電圧整流回路の第１ダイオード及び第２ダイオードは、それぞれ複数個のダイオードが直列に接続されてなり、
前記平滑回路は、前記倍電圧整流回路の出力端に直列に接続された第１抵抗及び第２抵抗と、該第２抵抗及びアースの間に挿入された複数の第３ダイオードと、前記第２抵抗及び複数の第３ダイオードに並列に接続された平滑コンデンサとからなり、
前記第１ダイオードと第２ダイオードの個数の合計をａ、第３ダイオードの個数をｂ、第１抵抗の値をＲ１、及び第２抵抗の値をＲ２としたとき、ｂ・Ｒ１＝ａ・Ｒ２の関係になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯調光点灯装置。
【請求項４】
前記平滑回路は、前記倍電圧整流回路の出力端に直列に接続された第１抵抗及び第２抵抗と、該第２抵抗及びアースの間に挿入された第３ダイオードと、前記第２抵抗及び第３ダイオードに並列に接続された平滑コンデンサからなり、
前記第１抵抗の値がＲ１、及び第２抵抗の値が２・Ｒ１に設定されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯調光点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯調光点灯装置に係わり、さらに詳しくは、放電灯に流れる交流電流を検出して直流電圧に変換する交流電流検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は例えば特開平２−９１５７６号公報に開示された交流電流検出回路の構成図であり、図において、１は交流電流の流れている電線、２は電線１に装着されたカレントトランス、３はカレントトランス２の負荷抵抗、４は整流用ダイオード、５は平滑コンデンサ、６，７は分圧抵抗で、８は分圧抵抗６，７に直列に接続された調整用半固定抵抗である。
【０００３】
９はアナログ入力端子１０、アナロググランド端子１１及びＡ／Ｄ変換基準電位端子１２を備えたマイクロコンピュータ、１３は直流電源、１４，１５は直流電源１３に直列に接続された抵抗で、１６は抵抗１５とアナロググランド端子１１の間に挿入された温度補償用ダイオードであり、抵抗１４，１５の接続点にＡ／Ｄ変換基準電位端子１２が接続されている。なお、前述した整流用ダイオード４と温度補償用ダイオード１６はダブルダイオードで一体化構成されている。
【０００４】
次に動作について説明する。カレントトランス２が電線１に流れる交流電流を検出すると、負荷抵抗３にその電流に応じた交流電圧が発生する。この交流電圧は、整流用ダイオード４及び平滑コンデンサ５によって直流電圧に変換され、そして、分圧抵抗６，７及び調整用半固定抵抗８によりマイクロコンピュータ９のＡ／Ｄ基準電位以下に分圧され、アナログ入力端子１０に供給される。一方、直流電源１３の電圧は、抵抗１４，１５及び温度補償用ダイオード１６で分圧され、Ａ／Ｄ変換基準電位端子１２に供給される。
【０００５】
この温度補償用ダイオード１６は、整流用ダイオード４とでダブルダイオードが構成されているため、温度補償用ダイオード１６の順特性の温度特性は整流用ダイオード４の順特性の温度特性に追随し、そのため、交流電流検出回路の周囲温度の変化による検出誤差が大幅に軽減する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の交流電流検出回路では、負荷抵抗３に発生した交流電圧が整流用ダイオード４の順方向降下電圧以下のときは、その整流用ダイオード４が非導通となり、直流電圧がマイクロコンピュータ９に出力されなかった。
【０００７】
また、整流用ダイオード４と温度補償用ダイオード１６がダブルダイオードで一体構成となっているため、電流検出部とマイクロコンピュータ９を近づけて配置するなどの構成上の制約があった。さらに、交流電流検出回路から出力される直流電圧そのものは温度特性を持ち変動するため、検出した交流電流の範囲（ダイナミックレンジ）が温度により変化するという問題もあった。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、負荷抵抗に発生した交流電圧が整流回路に用いられたダイオードの順方向降下電圧以下になっても相応の直流電圧を確保し、また、直流電圧の出力先の回路との距離が長くても周囲温度の変化による誤差の増加を防ぐと共に、検出した交流電流の範囲（ダイナミックレンジ）の変動を抑えることのできる交流電流検出回路を備えた放電灯調光点灯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放電灯調光点灯装置は、放電灯に高周波電力を供給する高周波電源と、放電灯に流れる交流電流を検出するカレントトランス、及びその交流電流に基づいて交流電圧を生成する負荷抵抗を有し、負荷抵抗に発生した交流電圧に基づいて直流電圧を生成する交流電流検出回路と、交流電流検出回路により生成された直流電圧と外部から入力された調光信号とに基づいて高周波電源を制御する帰還制御回路とを備えた放電灯調光点灯装置において、交流電流検出回路は、直流電源と、交流電圧に含まれる直流成分をカットするコンデンサ、コンデンサに直列に接続された第１ダイオード、及びその接続点と直流電源との間に挿入された第２ダイオードからなり、第２ダイオードを介して入力された直流電源の電圧に交流電圧を加算し、これを第１ダイオードにより整流する倍電圧整流回路と、倍電圧整流回路の出力端とアースとの間に挿入された抵抗及びこの抵抗に並列に接続された平滑コンデンサからなり、倍電圧整流回路で整流された電圧を平滑コンデンサにより平滑化して直流電圧を生成し、前記制御回路に出力する平滑回路とを有している。
【００１０】
交流電流検出回路は、直流電源と、ブリッジ回路を構成する４つのダイオードからなり、この４つのダイオードに印加された直流電源の電圧に交流電圧を加算して全波整流する全波整流回路と、全波整流回路の出力端とアースとの間に挿入された抵抗及びこの抵抗に並列に接続された平滑コンデンサからなり、全波整流回路で全波整流された電圧を平滑コンデンサにより平滑化して直流電圧を生成し、帰還制御回路に出力する平滑回路とを有している。
【００１１】
倍電圧整流回路の第１ダイオード及び第２ダイオードは、それぞれ複数個のダイオードが直列に接続されてなり、平滑回路は、倍電圧整流回路の出力端に直列に接続された第１抵抗及び第２抵抗と、第２抵抗及びアースの間に挿入された複数の第３ダイオードと、第２抵抗及び複数の第３ダイオードに並列に接続された平滑コンデンサとからなり、第１ダイオードと第２ダイオードの個数の合計をａ、第３ダイオードの個数をｂ、第１抵抗の値をＲ１、及び第２抵抗の値をＲ２としたとき、ｂ・Ｒ１＝ａ・Ｒ２の関係になるように設定されている。
【００１２】
平滑回路は、倍電圧整流回路の出力端に直列に接続された第１抵抗及び第２抵抗と、第２抵抗及びアースの間に挿入された第３ダイオードと、第２抵抗及び第３ダイオードに並列に接続された平滑コンデンサからなり、第１抵抗の値がＲ１、及び第２抵抗の値が２・Ｒ１に設定されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の第１の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図である。
図において、１１は調光信号と、後述する交流電流検出回路１４からの直流電圧とに基づいて制御信号を生成する帰還制御回路、１２は制御信号に応じて高周波電力を発生し、放電灯１３に供給する高周波電源である。
前述の交流電流検出回路１４は、放電灯１３に流れる交流電流を検出するカレントトランス１５と、検出された交流電流に応じて交流電圧を発生する負荷抵抗１６と、倍電圧整流回路１７と、直流電源２１と、平滑回路２２とから構成されている。
【００１５】
倍電圧整流回路１７は、抵抗１６の一端に接続された直流成分カット用のコンデンサ１８と、コンデンサ１８に直列に接続されたダイオード１９と、コンデンサ１８とダイオード１９の接続点にカソードが接続されたダイオード２０とから構成され、平滑回路２２は、ダイオード１９とアースとの間に挿入された抵抗２３と、その抵抗２３に並列に接続された平滑コンデンサ２４とから構成されている。また、直流電源２１は、ダイオード２０とアースとの間に挿入され、倍電圧整流回路１７のダイオード１９，２０及び平滑回路２２の抵抗２３に直流電圧を印加して直流電流を流し、常にダイオード１９，２０を導通状態にしている。
【００１６】
次に、図２及び図３に示す波形を参照しながら図１の回路に基づいて動作を説明する。図２は交流電流検出回路の各部に発生する電圧の波形図、図３は負荷抵抗に発生する交流電圧に対する直流電圧の波形図である。
高周波電源１２が帰還制御回路１１からの制御信号に応じて放電灯１３を点灯すると、交流電流検出回路１４のカレントトランス１５が、放電灯１３に流れる交流電流を検出し、負荷抵抗１６の両端に交流電圧を発生させる。この交流電圧は、図２の波形１に示すように０Ｖを基準とする例えば振幅３Ｖの電圧で、倍電圧整流回路１７のコンデンサ１８により直流成分がカットされ、接続点ａで例えば７Ｖの直流電圧（波形２）と加算される。その時の交流電圧は、図２の波形３に示すように波形２の直流電圧に重なった状態になっている。交流電圧（波形３）の波高値（最大値）のうち下方向の波高値が波形２に対して若干下がっているのは、ダイオード２０の順方向降下電圧のためである。直流電圧に加算された交流電圧はダイオード１９を介して平滑回路２２に入力し、平滑コンデンサ２４により平滑されてリプル電圧波形となり（波形４）、直流電圧として帰還制御回路１１に出力される。帰還制御回路１１は、交流電流検出回路１４からの直流電圧と調光信号との入力に基づいて制御信号を生成し高周波電源１２に出力する。
【００１７】
この直流電圧は図３に示すように波形６となる。これは、直流電源２１からの電圧が加算されているためであり、負荷抵抗１６に発生した交流電圧がダイオードの順方向降下電圧以下になった場合には、従来の回路では直流電圧（波形５）が０Ｖとなるが、本実施形態ではダイオード１９が導通し直流電圧が出力される。
【００１８】
以上にように、倍電圧整流回路１７のダイオード１９，２０を直流電源２１で常時導通状態にしているので、放電灯１３に流れる電流が少なく負荷抵抗１６に発生した交流電圧がダイオード１９の順方向降下電圧に達しない場合でも正確な直流電圧が得られ、放電灯電流の帰還制御を安定して行えるという効果がある。
【００１９】
実施形態２．
図４は本発明の第２の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図、図５は交流電流検出回路の各部に発生する電圧の波形図である。なお、図１で説明した第１の実施形態と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
【００２０】
本実施形態における交流電流検出回路１４は、整流回路に全波整流回路３０が用いられている。この全波整流回路３０はブリッジ回路を構成する４つのダイオード１９からなり、各ダイオード１９には直流電源２１の電圧が印加され（図５の波形８）、常に導通状態になっている。
【００２１】
カレントトランス１５によって検出された放電灯１３の電流が負荷抵抗１６で交流電圧に変換されると（図５の波形７）、その交流電圧は全波整流回路３０により、平均電圧にて折り返されて整流されるため、全波整流回路３０の出力は整流前の交流電圧の半分に、直流電源２１による電圧が加算されたものとなり、そして、平滑回路２２の平滑コンデンサ２４によってリプル電圧波形となり（図５の波形９）、直流電圧として帰還制御回路１１に出力される。
【００２２】
このように本実施形態においては、リプル電圧が交流電圧の倍の周波数となるので、平滑コンデンサ２４が小容量であっても十分な平滑性能が得られ、交流電流検出回路全体の周波数特性を改善することができるという効果がある。
【００２３】
実施形態３．
図６は本発明の第３の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図である。なお、図１で説明した第１の実施形態と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
本実施形態における交流電流検出回路１４は、直流成分をカットするコンデンサ１８、コンデンサ１８に直列に接続された複数のダイオード１９、及びその接続点と直流電源２１との間に挿入された複数のダイオード２０からなる倍電圧整流回路４０と、倍電圧整流回路４０の出力端に直列に接続された分圧回路を構成する抵抗２５，２６、抵抗２６とアースとの間に挿入された複数のダイオード２７、及び一端が抵抗２５，２６の接続点に、他端がアース側にそれぞれ接続された平滑コンデンサ２４からなる平滑回路とを備えている。
【００２４】
次に交流電流検出回路の各部に発生する電圧を数式化して動作を説明する。
放電灯１３に流れる交流電流をカレントトランス１５が検出すると、負荷抵抗１６に下記に示す交流電圧が発生する。
ＶAC＝Ｖ1 ＊ sin２πｆｔ
【００２５】
一方、直流電源２１には直流電圧ＶDCが発生しており、各ダイオード１９，２０の順方向降下電圧をＶF 、ダイオード１９，２０の個数の合計をａとすると、ダイオード１９のカソードと平滑回路側の抵抗２５の接続点には下記に示す電圧が発生する。
Ｖ1 ＊ sin２πｆｔ＋Ｖ1 ＋ＶDC−ａ＊ＶF 
【００２６】
この電圧は平滑回路５０に入力し、平滑回路５０のダイオード２７が倍電圧整流回路側のダイオード１９，２０と類似の温度特性を持つｂ個からなっていたとすると、平滑回路５０から出力される直流電圧は交流成分が平均化され、以下のようになるが、
0003845787.tif 000002
（但し、Ｒ１：抵抗２５の抵抗値、Ｒ２：抵抗２６の抵抗値）
【００２７】
ダイオード１９，２０の個数の合計ａ及びダイオード２７の個数ｂと抵抗２５，２６の各抵抗値Ｒ１，Ｒ２との間にｂ＊Ｒ１＝ａ＊Ｒ２の関係になるよう設定されているため、直流電圧はＶOUT ＝（Ｖ1 ＋ＶDC）＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となり、帰還制御回路１１に出力される。
【００２８】
前記の式ｂ＊Ｒ１＝ａ＊Ｒ２は、前記（１）式中の｛ｂ−（ａ＋ｂ）＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝＊ＶF を、｛ｂ−（ａ＋ｂ）＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝＊ＶF ＝０とし、これを整理して得られたものである。これは、周囲温度の影響を受けるダイオード１９，２０，２７の順方向降下電圧ＶF により、直流電圧が変動しないようにしたものである。
【００２９】
以上のように、倍電圧整流回路４０のダイオード１９，２０の個数の合計ａ及び平滑回路５０のダイオード２７の個数ｂと、平滑回路５０に設けられた分圧回路の抵抗２５，２６の各抵抗値Ｒ１，Ｒ２との間にｂ＊Ｒ１＝ａ＊Ｒ２の関係になるよう設定して、交流電流検出回路１４から出力される直流電圧そのものに温度補償を施すようにしたので、直流電圧の温度による変動を抑えることができ、そのため、帰還制御回路１１との距離が長くてもその誤差の増加がないという効果がある。また、直流電圧の変動がないために、検出する交流電流の範囲（ダイナミックレンジ）の変動を抑えることができるという効果もある。
【００３０】
実施形態４．
なお、前記第３の実施形態では、倍電圧整流回路４０にａ個のダイオード１９，２０、平滑回路５０にｂ個のダイオード２７を用いて平滑回路側の抵抗２５，２６の値Ｒ１，Ｒ２との間にｂ＊Ｒ１＝ａ＊Ｒ２の関係になるよう設定して、交流電流検出回路１４の出力の直流電圧からダイオード１９，２０，２７の順方向降下電圧ＶF による温度依存をなくすようにしたことについて述べたが、交流電流検出回路１４の倍電圧整流回路４０及び平滑回路５０を図７に示すような回路構成にして直流電圧からダイオード１９，２０，２７の順方向降下電圧ＶF による温度依存をなくすようにしてもよい。
【００３１】
図７は本発明の第４の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図であり、この図においては、倍電圧整流回路４０に用いられているダイオード１９，２０はそれぞれ１個で構成され、平滑回路５０は、１個のダイオード２７と、抵抗値Ｒ１の抵抗２５及び抵抗値が２＊Ｒ１の抵抗２６で構成される分圧回路とが備えられている。
この構成により、前記第３の実施形態の効果に加え、部品点数が最小限に抑えられるので安価であるという効果がある。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、倍電圧整流回路の第１及び第２ダイオードを直流電源で常時導通状態にしているので、放電灯に流れる電流が少なく負荷抵抗に発生した交流電圧が第１ダイオードの順方向降下電圧に達しない場合でも正確な直流電圧が得られ、放電灯電流の帰還制御を安定して行えるという効果がある。
【００３３】
４つのダイオードに印加された直流電源の電圧に交流電圧を加算して全波整流し、全波整流した電圧を平滑化して直流電圧を生成するようにしたので、その直流電圧がリプル電圧となって交流電圧の倍の周波数となり、このため平滑コンデンサが小容量であっても十分な平滑性能が得られ、交流電流検出回路全体の周波数特性を改善することができるという効果がある。
【００３４】
また、倍電圧整流回路の第１及び第２ダイオードの個数の合計をａ、及び平滑回路の第３ダイオードの個数をｂ、平滑回路に設けられた第１及び第２抵抗の各抵抗値をＲ１，Ｒ２としたときに、ｂ＊Ｒ１＝ａ＊Ｒ２の関係になるよう設定して、交流電流検出回路から出力される直流電圧そのものに温度補償を施すようにしたので、直流電圧の温度による変動を抑えることができ、そのため、帰還制御回路との距離が長くてもその誤差の増加がないという効果がある。また、直流電圧の変動がないために、検出する交流電流の範囲（ダイナミックレンジ）の変動を抑えることができるという効果もある。
【００３５】
また、倍電圧整流回路の第１ダイオードと第２ダイオードの各個数を１、平滑回路の第３ダイオードの個数を１、第１抵抗の値をＲ１及び第２抵抗の値を２・Ｒ１に設定して、交流電流検出回路から出力される直流電圧そのものに温度補償を施すようにしたので、直流電圧の温度による変動を抑えることができるという効果に加え、部品点数を最小限に抑えることができ、安価であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図である。
【図２】  交流電流検出回路の各部に発生する電圧の波形図である。
【図３】  負荷抵抗に発生する交流電圧に対する直流電圧の波形図である。
【図４】  本発明の第２の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図である。
【図５】  交流電流検出回路の各部に発生する電圧の波形図である。
【図６】  本発明の第３の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図である。
【図７】  本発明の第４の実施形態の放電灯点灯装置における交流電流検出回路の構成図である。
【図８】  例えば特開平２−９１５７６号公報に開示された交流電流検出回路の構成図である。
【符号の説明】
１１  帰還制御回路、  １２  高周波電源、  １３  放電灯、  １４  交流電流検出回路、  １５  カレントトランス、  １６  負荷抵抗、  １７  倍電圧整流回路、  １８  コンデンサ、  １９，２０  ダイオード、  ２１  直流電源、２２  平滑回路、  ２３  抵抗、  ２４  平滑コンデンサ。
【図１】
0003845787.tif 000003
【図２】
0003845787.tif 000004
【図３】
0003845787.tif 000005
【図４】
0003845787.tif 000006
【図５】
0003845787.tif 000007
【図６】
0003845787.tif 000008
【図７】
0003845787.tif 000009
【図８】
0003845787.tif 000010