トップ :: F 機械工学 照明 加熱 武器 爆破 :: F21 照明




【発明の名称】 高圧ナトリウム灯点灯装置。
【発明者】 【氏名】文字 孝夫

【氏名】坂口 茂
【要約】 【課題】停電開始から一定の時間、蓄電池が放電して蓄電池端子電圧が低下しても、ランプの出力の低下を防ぎ、ランプ光束を一定に保つ【解決手段】主電源または補助電源装置から電力の供給を受けて高圧ナトリウム灯を点灯制御する為の電子安定器と、蓄電池、蓄電池からの電力を電子安定器に供給するDC―DCコンバータ、主電源からの電力を蓄電池に充電する為の充電器とからなる補助電源装置とを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが定電圧機能を備える。さらに、蓄電池の一端にツェナーダイオードを接続し、蓄電池の他端にリレーを接続し、リレーとツェナーダイオードとを接続して過放電防止回路を構成する。

【解決手段】主電源または補助電源装置から電力の供給を受けて高圧ナトリウム灯を点灯制御する為の電子安定器と、蓄電池、蓄電池からの電力を電子安定器に供給するDC―DCコンバータ、主電源からの電力を蓄電池に充電する為の充電器とからなる補助電源装置とを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが定電圧機能を備える。さらに、蓄電池の一端にツェナーダイオードを接続し、蓄電池の他端にリレーを接続し、リレーとツェナーダイオードとを接続して過放電防止回路を構成する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 主電源または補助電源装置から電力の供給を受けて高圧ナトリウム灯を点灯制御する為の安定器と、蓄電池、蓄電池からの電力を安定器に供給する定電圧機能を備えたDC―DCコンバータ、主電源からの電力を蓄電池に充電する為の充電器とからなる補助電源装置とを備えていることを特徴とする高圧ナトリウム灯点灯装置。
【請求項２】 上記安定器に入力される補助電源装置からの電圧が、主電源から入力される電圧より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の高圧ナトリウム灯点灯装置。
【請求項３】 上記補助電源装置に蓄電池の過放電防止装置が備えられていることを特徴とする請求項１または２記載の高圧ナトリウム灯点灯装置。
【請求項４】 上記蓄電池の一端にツェナーダイオードが接続され、前記蓄電池の他端にリレーが接続され、該リレーと前記ツェナーダイオードとが接続されてなる過放電防止回路を備えていることを特徴とする請求項３記載の高圧ナトリウム灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、停電時のバックアップ用として専用の非常用電源、発電機等の設備を持たないような小規模な道路トンネルにおいて、停電時にトンネル内が無照明の状態に陥らないようにするために、予め照明器具内に設けられて用いられるような、高圧ナトリウム灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の道路トンネルの照明には、主に低圧ナトリウム灯が使用されていた。低圧ナトリウム灯には高輝度、高効率という特徴があるが、波長５８９nｍのオレンジ色の単色光で演色性が悪く、運転者には不評であった。そこで近年、高圧ナトリウム灯を道路トンネルの照明用光源として採用する例が増えてきた。高圧ナトリウム灯は低圧ナトリウム灯に比べて発光スペクトルが分散しており、物の見え方が自然に近づくからである。
【０００３】ところで、停電時の対策として、低圧ナトリウム灯の場合には、電源が遮断されてもすぐに非常用電源に切替えるとすぐに再点灯するという性質を利用して、商用点灯時は一般の銅と鉄を組み合わせた安定器で点灯し、停電時にはリレーで簡易な非常用の補助電源装置に切替えて点灯するという方式が採られている。一方、高圧ナトリウム灯は、電源が瞬時でも遮断されると消灯し、また十数キロボルトの高圧パルスを入力しなければ再点灯しないという性質を有しており、このため、非常用の補助電源装置を有する大規模な道路トンネルに於いては、停電時に点灯させる照明器具に対し、瞬時に再始動が可能なように、高圧パルスを発生するイグナイタを設けるという方式が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高圧ナトリウム灯を非常用の補助電源装置を個別に持たない小規模な道路トンネルに於いて使用する場合には、低圧ナトリウム灯の場合と同様に、個別照明器具内に非常用の補助電源装置を組み込んで用いる方法が考えられるが、安定器と数十キロボルトのパルスを発生するイグナイタと非常用の補助電源装置を入れる必要が有る為、照明器具が大きくなるという問題があった。そこで、電子安定器をベースにＤＣ−ＤＣコンバータと組み合わせることで、全体の小型化を図ろうという試みが為されている。
【０００５】しかしながら、このような方式を用いた場合には、蓄電池の電圧の低下に伴い、ランプの出力が低下し、ランプからの光束も低下してしまうという問題があった。また、低圧ナトリウム灯の場合は建設電気技術協会の規格では、停電１０分後交流定格点灯時の、８０％以上の光束を維持しなければならないことになっているが、同様にこのような光束の維持を高圧ナトリウム灯において達成しようとすると、高圧ナトリウム灯は低圧ナトリウム灯に比べて効率が低い為、同じ明るさを得るのにより大きなワットのランプが必要となって、同様の機能を満足するために大きな蓄電池が必要となることに加え、上記蓄電池の電圧の低下に対する敏感性から電圧の低下を起こさないように容量的な余裕を大きくする必要が生じ、蓄電池が非常に大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】また、長時間の停電で蓄電池電圧が低下してＤＣ−ＤＣコンバータからの出力電圧が小さくなり過ぎ、ランプが消灯した場合、電子安定器が動作し続け、復電したときにもリセットが掛からず、ランプが再始動しなくなる可能性が生じるという問題もあった。本発明は、停電開始から一定の時間、蓄電池が放電して蓄電池端子電圧が低下しても、ランプの出力の低下を防ぎ、ランプ光束を一定に保つことの可能な高圧ナトリウム灯点灯装置を提供すること、蓄電池をできるだけ小さくすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願発明は、主電源または補助電源から電力の供給を受けて高圧ナトリウム灯を点灯制御する為の安定器と、蓄電池、蓄電池からの電力を安定器に供給する定電圧機能を備えたDC―DCコンバータ、主電源からの電力を蓄電池に充電する為の充電器とからなる補助電源とを備えていることを特徴とする高圧ナトリウム灯点灯装置である。
【０００８】高圧ナトリウム灯は駆動電圧の変化に伴う光束の変化が大きい。一方、蓄電池は、放電に伴い電圧が低下する傾向を有している。このため、高圧ナトリウム灯を蓄電池からの電力により点灯する場合、点灯時間の経過に伴う光束の低下が非常に大きかったが、定電圧機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを備えた本願発明の高圧ナトリウム灯点灯装置によれば、蓄電池に電圧低下が生じてもＤＣ−ＤＣコンバータの定電圧機能の動作範囲内の低下であれば、一定の電圧が出力されるので、光束の低下が低減される。そして、これにより蓄電池の利用幅が増えるので、蓄電池を小さなものとすることもできる。
【０００９】このような定電圧機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータは、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを他励式にし、蓄電池の電圧検出回路を設け、その電圧を制御回路にフィードバックし、コンバータ用半導体の導通角を制御して出力電圧を一定に保つようにすることで実現できる。また、磁気増幅器を使用した自励式ＤＣ−ＤＣコンバータを用いても実現出来る。
【００１０】本願発明の高圧ナトリウム灯点灯装置は、通常の点灯時には商用電源等の主電源から安定器に電力が入力され、停電等のため主電源からの電力の供給が行われなくなったときには補助電源から安定器に電力が入力されて点灯が維持されるように動作させられる。この場合、これら入力電源を切り換えるための手段が設けられるが、安定器に入力される補助電源装置からの電圧を、主電源から入力される電圧より小さく設定する構成とすることで、これを切換手段とすることができる。このようにすることにより、主電源からの電力が正常に供給されている間は、補助電源装置からの電力は安定器内に供給されず、主電源からの電力供給が正常に行われなくなり、こちらの電圧が下がって補助電源装置の方の電圧の方が大きくなると、補助電源装置から電力が供給されるように自動的に動作する。そして、回路も簡単となるため好ましい。
【００１１】また、上記本願発明の高圧ナトリウム灯点灯装置において、上記補助電源装置に蓄電池の過放電防止装置を備えるようにすると、電池の劣化を防ぐことが可能となるので好ましい。さらに、過放電防止装置に、高圧ナトリウム灯の消灯を検知して蓄電池の放電を停止する機能を持たせることにより、不必要な放電を防止できるので好ましい。また、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータの定電圧機能が維持される下限の電圧値より蓄電池電圧値が低下したことを検知し、これを検知することによって蓄電池の放電を停止させる構成とすると、光束を安定に維持でき、かつ不必要な蓄電池の放電も防止できるので好ましい。
【００１２】このような過放電防止装置は、上記蓄電池の一端にツェナーダイオードが接続され、前記蓄電池の他端にリレーが接続され、該リレーと前記ツェナーダイオードとが接続されてなる過放電防止回路により構成することが可能であり、このような回路は簡単でかつ動作が確実なため好ましい。そして、少なくとも高圧ナトリウム灯が消灯するような電圧を検知した場合にはリレーが動作して蓄電池からの回路を切断するようにすることにより、安定器が消灯状態で動作を続けることがなくなり、主電源の復帰後に確実にリセットが掛かり、再点灯のための高圧が印可されるようになるので再始動が確実となる。尚、上記本願発明は、特に電子安定器と組み合わせることで全体の小型化が可能となることもあって、電子安定器との組み合わせでより効果的な装置となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本願発明の高圧ナトリウム灯点灯装置の構造の一例を示すブロック図である。本装置は、商用電源である主電源３または補助電源装置２から電力の供給を受けて高圧ナトリウム灯９を点灯制御する為の電子安定器１と、蓄電池６、蓄電池６からの電力を電子安定器１に供給するDC―DCコンバータ４、主電源３からの電力を蓄電池に充電する為の充電回路５とからなる補助電源装置２とを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ４が定電圧機能を備えていることを特徴とする高圧ナトリウム灯点灯装置である。
【００１４】本装置は商用点灯時は一般的な電子安定器１により、高圧ナトリウム灯９を点灯させる。高圧ナトリウム灯始動時には約５千ボルトの高圧パルスが必要であるが、これは一般的なＨＩＤランプと同じである。始動パルスは安全の為、ランプが始動しなかった場合でも一定時間経過後に停止するように設定してある。
【００１５】電子安定器１は入力交流電圧を整流し、昇圧チョッパ回路により電源入力ラインの高調波を抑制すると同時に、電源力率を高力率に保つ作用がある。同時に昇圧チョッパ回路は定電圧作用を持たせることが可能であり、この回路の出力は一定の電圧に保たれる。この後、今度は降圧チョッパ回路によりランプへの供給電力を制御する。インバータ部分は降圧チョッパからの直流出力を低周波の矩形波に変換して、ランプを駆動する。
【００１６】ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力は、電子安定器１の力率改善回路の後、降圧チョッパの前にダイオードでお互いが干渉しないように分離して接続される。この接続部から力率改善回路側の電位とＤＣ−ＤＣコンバータ側の電位とを見た場合、商用電源からの電力が供給されている場合には常にＤＣ−ＤＣコンバータ側の電位がひくくなるようになっている。すなわち、商用点灯時はＤＣ−ＤＣコンバータ出力電圧は、電子安定器力率改善回路の出力電圧よりほんの僅か少なめに設定されており、このようにすることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から電子安定器１に電力が供給されることは無い。
【００１７】なお、ＤＣ―ＤＣコンバータ４は商用点灯時は待機運転とし、極めて僅かの電力のみ消費する。これは、停電時に無瞬断で補助電源装置２からの電力供給に切替えるためと、ＤＣ−ＤＣコンバータ４より電力を供給してしまうと、蓄電池６の充電より放電の方が大きくなり、蓄電池６が充電不足になる可能性があるためである。また、充電回路は一般に低力率である。
【００１８】停電時は力率改善回路からの電力供給が遮断されるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ４より瞬時に蓄電池６に蓄えられた電力が供給され、しかもＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電圧は力率改善回路の出力電圧よりもほんの僅か低いだけであるから、高圧ナトリウム灯９の出力はほとんど変化しない。
【００１９】図２は、本願発明に係る高圧ナトリウム灯点灯装置を構成する補助電源装置のより具体的な例を示す回路図である。
【００２０】また、図３はこの定電圧機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを用いた補助電源装置により高圧ナトリウム灯を点灯させた場合の、時間と光束の変化との関係を示す図、図４はＤＣ−ＤＣコンバータをジェンセンの回路としその他は上記と同じにした場合の、時間と光束の変化との関係を示す図である。本願発明に係る点灯装置の場合には、光束の変化がほとんど生じないことがわかる。
【００２１】この種の非常電源には一般的にＮｉ−Ｃｄ電池が使用されるが、Ｎｉ−Ｃｄ電池は過放電になるとセルの電圧極性が反転する、いわゆる転極が起こるため、端子電圧が急激に低下するとともに、該当セルが劣化するため、セル電圧が１．０ボルトを下回ることが無いようにする必要がある。そこで、蓄電池６にツェナーダイオード７とリレー８を直列接続した回路を並列接続し、蓄電池電圧が一定値以下になると、強制的に蓄電池６を回路から切り離すようにする。
【００２２】例えば、蓄電池公称電圧が２４Ｖの場合、リレーにコイル定格１２ボルトのものを使用し、ツェナーダイオード７の定格電圧を１８Ｖ〜２０Ｖに設定すると、蓄電池端子電圧が２０Ｖ程度になればリレー８が断となる。一般的にリレーは動作電圧より復帰電圧の方が大幅に低いという特徴があり、本発明ではリレーのこの特徴を利用したものである。
【００２３】リレー８により蓄電池が回路から切り離されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４、電子安定器１は電力の供給を絶たれ、動作は停止する。
【００２４】商用電源が復電すると、リレー８が動作して蓄電池６が充電回路５と再び接続されるため、蓄電池６は再充電される。また、電子安定器１はリセットされパルスを再び発生させて高圧ナトリウム灯９を再度始動させることが出来る。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、停電開始から一定の時間高圧ナトリウム灯の光束を一定に保つことが可能となり、蓄電池も小さなものにすることができる。さらに、復電後確実に再点灯させることが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００４２８２
【氏名又は名称】日本電池株式会社
【出願日】 平成１２年４月２７日（２０００．４．２７）
【代理人】
【公開番号】 特開２００１−３１２９０９（Ｐ２００１−３１２９０９Ａ）
【公開日】 平成１３年１１月９日（２００１．１１．９）
【出願番号】 特願２０００−１２８３８２（Ｐ２０００−１２８３８２）