JP2004087328A

JP2004087328A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2004087328A
Application number: JP2002247498A
Authority: JP
Inventors: Satohiko Nishida; 西田　聡彦; Nobukazu Miki; 三木　伸和
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】複数種のランプ負荷を精度良く判別する機能を確立し、一台のインバータに複数種のランプ負荷を安全・確実に使用可能とする。
【解決手段】ランプ電圧の異なる複数種のランプを適合負荷とし、直流電源とスイッチング素子とＬＣ共振回路を含み、スイッチング素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることによって直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換し、ランプに高周波電圧が印加されるインバータ回路を用いた放電灯点灯装置において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段を具備し、その検出結果により、上記複数種のランプにそれぞれ最適出力を与えるように制御する手段を具備した。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定格出力の異なる複数種の放電灯を高周波点灯させることができる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開２００１−１８５３８２には、ランプの始動電圧を低く抑制するための技術として、ランプの一端の電極における電極電圧の経時変化と、ランプ両端の電極間のランプ電圧の経時変化を計測し、これらの計測結果に基づいてランプ種別を判別し、判別されたランプ種別に応じて必要最低限の初始動電圧を与えることが提案されている。また、複数のランプ負荷を検出する手段として、特開平１１−４５７９４には、周波数を可変とすることで始動電圧を段階的に切り替えて、ランプが点灯したタイミングをフィードバックし、ランプの種類を判別する手段が開示されている。
【０００３】
また、特開２００２−１５８９０には、異なる特性を持つ複数種の放電灯を同一の放電灯点灯装置にて点灯する技術として、ランプ電圧検出回路により検出されたランプ電圧に基づいて放電灯点灯装置に装着された放電灯の種別を判別し、この装着された放電灯の特性に適合するように、点灯周波数を変化させることが提案されている。特開２００１−２１０４８５、特開２００１−２８４０７７においても、ランプ電圧を検出することで、定格電力の異なる複数種のランプを判別し、各々に適切な電力を供給して点灯せしめることが提案されている。
【０００４】
そのほか、回路を構成するスイッチング素子（ＦＥＴ等）に印加されるドレイン・ソース間電圧とドレイン・ソース間電流の位相差を検出することでランプの種類を判別する手段や、予熱前の微小発振を検出することでランプの種類を判別する手段が提案されている。また、高効率用と高出力用のランプが同形状／同寸法で存在する場合に、それらの違いを、ランプ予熱前にフィラメント抵抗を測定して、判別する手段が知られているが、いずれもランプが点灯する前の微発振／予熱／始動の段階で検出する手段であり、点灯後の経時変化に着目してランプを判別する技術思想とは違いがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
現在の照明環境は多種多様のランプが市場において販売されており、照明環境毎に最適のランプを使用したいというニーズがある。しかしながら、各品番毎に点灯装置の在庫を抱えたくないので、１つの点灯装置で複数種のランプに適合できるマルチ負荷の機能を持たせたい。それに対し、現在主流の照明環境は、適合ランプとインバータの組み合わせは殆どが１対１の関係である。製造工場等では、それぞれのインバータ毎に使用する電子部品が増えるため、管理が困難になったり、部品をまとめて購入できないため、コスト低減が進まないという課題がある。
【０００６】
従来、特開２００１−１８５３８２、特開平１１−４５７９４、特開２００２−１５８９０、特開２００１−２１０４８５、特開２００１−２８４０７７などでは、複数種のランプを判別するための技術が提案されているが、完全に確立された技術ではなく、複数種のランプ負荷に対して、それらを精度良く判別する機能としては不十分であった。このため、適切でないランプとインバータの組み合わせによる検出機能の誤動作・不動作のため、ランプ寿命末期の安全性等の不安が残るものであった。
【０００７】
本発明は、ランプ点灯直後の数分間では、ランプ電圧の経時特性に各ランプ毎に固有の差が出てくるという現象に着目し、複数種のランプ負荷に対して、それらを精度良く判別する機能を確立し、一台のインバータに複数種のランプ負荷を安全・確実に使用可能とすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のランプ負荷を検出する手段は、予熱−始動−点灯のタイミングにおいて、ランプ点灯後にランプ負荷を判定するものである。ランプ点灯直後の数分間では、ランプ電圧の経時特性に各ランプ毎に固有の差が出てくる。例えば、図６は常温時におけるＦＬ４０ＳランプとＦＬ４０ＳＳ／３６ランプの電源投入後、１５分間のランプ電圧の経時特性を示している。点灯後、１０分以上経過した安定状態では、ＦＬ４０ＳランプとＦＬ４０ＳＳ／３６ランプのランプ電圧差△Ｖは略１０Ｖであるが、点灯直後（１分程度）に着目すると、ランプ電圧の変化はＦＬ４０Ｓの方が急激であり、略３０Ｖの差があることが見て取れる。つまり、ランプが安定するまでの過渡特性はランプ毎に固有の特徴があり、この特性を判別することでランプの種別を精度良く判別することができるようになる。
【０００９】
そこで、本発明では、始動電圧印加直後からのランプ電圧の経時特性を利用してランプ負荷を判別している。例えば、点灯後の一定時間にサンプリングされたランプ電圧によりランプ負荷を判別する。あるいは、点灯後に決められたランプ電圧を超える時間を計測しランプ負荷を判定する。これらの検出手段の具体例については後述の実施の形態において詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明を実施するためには、まず、蛍光灯（以下ランプと呼ぶ）の点灯後のランプ電圧（Ｖｌａ）等の温度特性を詳細に入手する必要がある。図２、図３は単出力型の放電灯点灯装置（以下インバータ回路と呼ぶ）を使い、室温下で測定した、ほぼ同定格でかつ種類の異なるランプ（例えばＦＬ４０ｓｓ／３６とＦＬ４０ｓ）の点灯後のランプ電圧Ｖｌａの経時変化（Ｖｌａ−ｔ特性）である。このように、ランプによって点灯後のランプ電圧Ｖｌａの経時変化はかなり異なる。もちろん、ランプ特性（定格）が異なるため、安定後ではランプ電圧は異なる値に落ち着いていることが分かる。このように各周囲温度での経時変化を取得して、それぞれの経時変化の特徴をインバータ回路の動作制御を行うマイコンなどの制御装置にメモリしておく。
【００１１】
例えば、図１に示すインバータ回路３において、上記マイコンを用いた制御回路６を構成する。図１のインバータ回路３は一般的なチョッパ回路とハーフブリッジ回路を組み合わせたものであり、商用電源がＬ、Ｎ端子より入力され、フィルタ回路ＦＬを介して整流回路ＤＢにて直流電圧に変換される。その後、チョッパチョークＬ１、スイッチング素子Ｑ１、高速ダイオードＤ１及び平滑コンデンサＣ２から構成される回路にて所定の直流電源を形成する。直流電源は平滑コンデンサＣ２よりハーフブリッジ回路へ供給され、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３にて所定周波数の交流に変換されてインダクタンスおよびコンデンサで構成される回路へ出力される。ここでは、出力部にリーケージトランスＴ１及び共振コンデンサＣ７を用いた絶縁型の構成になっているが、出力トランスＴ１のかわりにインダクタンスとランプ負荷を直列に接続した非絶縁のタイプも考えられる。
【００１２】
このハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、マイコンを用いた制御回路６によって駆動される。また、本実施形態においては、ランプ点灯後に逐次ランプのランプ電圧Ｖｌａの情報を一定のサンプリング周期で取得する必要があるため、ランプ電圧検出回路８からランプ両端電圧Ｖｌａを検出して、Ａ／Ｄ変換器７によって制御回路６に入力している。制御回路６及びＡ／Ｄ変換器７は発振回路５からクロックを受け、クロック信号に同期してデータの入力を行う。
【００１３】
本実施形態では、ランプ点灯直後のランプ電圧の変化（上昇又は下降）を利用して、まず点灯直後のランプ電圧の変化幅を数レべル（例えば＋１５Ｖ、＋１０Ｖ、＋５Ｖ、０Ｖ、−５Ｖ）決めておき、ある一定の時間、ランプ電圧を測定した後、電圧の変化幅が大きい＋１５Ｖから順に変化にかかった時間を求めて、あらかじめ記憶された情報と比較してランプの種類を判別する。このとき、ランプ電圧の変化幅が＋１５Ｖ無い場合は＋１０Ｖ変化するまでの時間を、変化幅が＋１０Ｖ無い場合は＋５Ｖ変化するまでの時間といった具合に判定基準を変更していく。こうして求めた電圧変化量と時間幅の関係を、メモリＩＣ４に記憶されたデータと比較してランプを判別する。
【００１４】
図２、図３の例ではＦＬ４０ｓｓ／３６を符号１、ＦＬ４０ｓを符号２で表している。ＦＬ４０ｓｓ／３６では、ランプ点灯直後の電圧はＶ１であり、ランプ電圧の変化が△Ｖ＝＋１５Ｖとなると、電圧はＶ１’となる。ＦＬ４０ｓでは、ランプ点灯直後の電圧はＶ２であり、ランプ電圧の変化が△Ｖ＝＋１５Ｖとなると、電圧はＶ２’となる。そしてその電圧変化にかかった時間はそれぞれＴ１、Ｔ２であるが、これはランプの種類によってもＴａ＝５℃とＴａ＝２５℃のように周囲温度によっても全て異なるためランプの種類を判別することが可能となる。つまり、周囲温度を検出する手段を有していなくても、ランプ点灯直後の電圧と、ランプ点灯後のランプ電圧の変化を調べることで、ランプの種別を判別することができる。本来ならば、制御回路６に感温素子を内蔵あるいは外付けして、周囲温度に応じて、メモリＩＣ４に記憶されたデータと比較してランプの種別を判別するところであるが、本発明によれば、ランプ点灯直後の電圧と、ランプ点灯後のランプ電圧の変化の両方に着目することで、周囲温度を検出しなくてもランプの種別を判別することができる。
【００１５】
ランプを判別することにより、寿命末期判別を行う寿命判定基準電圧をランプに対して個々に設定することで安全性を向上させる、また、予熱・始動条件を個々のランプに対して最適に設定して、ランプの寿命を延ばす、さらに、インバータから個々のランプに最適な出力を供給する、また、挿入されている負荷が不適合ランプであったときにはインバータ回路を停止させたり出力を制限するなどの操作を行う。なお、異種ランプを判別したときには、そのランプ種別を記憶しておき、次回電源ＯＮ時には、前回判別したランプ種別に適合するように予熱及び始動電圧を印加する。
【００１６】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図４、図５により説明する。図４、図５は点灯された直後からのランプ電圧の経時変化のデータを表している。本実施形態では、点灯直後の電圧Ｖ１，Ｖ２と、点灯直後からある一定の時間が経過した後のランプ電圧Ｖ１’，Ｖ２’の変化幅を取得することでランプの種類を判別する。
【００１７】
図４、図５の例では、点灯直後の電圧はＶ１，Ｖ２であり、ある一定時間を１５秒後に設定した場合、点灯後ｌ５秒が経過した後の電圧はＶ１’、Ｖ２’となる。ここで、ＦＬ４０ｓｓ／３６とＦＬ４０ｓの初期電圧Ｖ１，Ｖ２と、変化幅Ｖ１’−Ｖ１，Ｖ２’−Ｖ２は予め測定してメモリＩＣに記憶させておく。Ｔａ＝２５℃の変化幅Ｖ２’−Ｖ２とＴａ＝５℃の変化幅Ｖ１’−Ｖ１はほぼ等しいが、点灯直後のＶ１とＶ２は異なる。この初期電圧と変化幅のデータをそれぞれの周囲温度ごとにあらかじめ測定してメモリＩＣに保存しておき、測定データを比較することによってランプ種別の判別が可能となる。その他、ランプを判別した後の操作については実施形態１と同様である。
【００１８】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図６により説明する。図６も点灯された直後からのランプ電圧の経時変化のデータを表している。通常、ランプ点灯後のランプ特性の経時変化はランプの周囲温度により異なる。そして、ランプ電圧は通常ある値に収束（安定）する。つまり、長い時間をとおして見たとき、ある周囲温度下にあるランプ電圧の経時変化のグラフの形はおよそランプによって決まる。
【００１９】
図６は例としてＦＬ４０ｓｓ／３６とＦＬ４０ｓの周囲温度が５℃と２５℃の場合のランプ電圧の点灯後１５分の経時変化を表している。本実施形態ではこのようなランプ電圧の経時変化をある時間幅の間（この場合は電圧が安定するまで）取得し続けることによって、電圧が安定するまでの経時変化そのものを取得し、ランプの種類を特定することを特徴としている。
【００２０】
ランプを判別するための手順としては、ランプの経時変化を取得するのは実施の形態１と同じであるが、この測定データとメモリＩＣにあらかじめ保存されているランプ電圧の経時変化データとを比較してランプを判別するというものである。その他、ランプを判別した後の操作については実施形態１と同様である。
【００２１】
（実施形態４）
本発明の実施形態４を図７により説明する。図７も点灯された直後からのランプ電圧の経時変化を表している。他の実施形態と異なる点は、ランプ点灯直後の過渡期において、ある基準のランプ電圧値以上となっている時間を測定してランプを判別する点である。例えば図７においてランプ電圧の変化の「山」部に、ＶＡという所定の電圧レべルを設定し、ランプ電圧が上昇してＶＡ以上になる点ｔ１とランプ電圧が下降してＶＡ以下になる点ｔ２までの時間幅Δｔ＝ｔ２−ｔ１を求めて、あらかじめ測定しておいたランプ電圧の変化データと比較することで、ランプの種別を判別する。ただし、この実施形態では、ランプ周囲温度が低すぎるかまたは高すぎる場合のように、ランプ点灯直後にランプ電圧の経時変化に「山」部ができない場合はランプの種別を判別できない。その他、ランプを判別した後の操作については実施形態１と同様である。
【００２２】
（実施形態５）
本発明の実施形態５を図８、図９により説明する。図８は点灯された直後からのランプ電圧の経時変化のデータを表している。他の実施形態と異なる点は、ランプ電圧の経時変化のデータを取得した後、図９に示すように、ある時間幅における電圧変化幅、つまり、ｄＶ／ｄｔの経時変化を求めてランプの種別を判別するものである。ｄＶ／ｄｔの経時変化は各ランプにそれぞれ特徴的であり、これを導出するのみでランプの種別を判別することが可能となる。ただし、このランプ判別期間中にもランプの異常を検出するために、あらかじめ異常のみを検出するためのレべルを図９の破線で示すように設定しておく必要がある。その他、ランプを判別した後の操作については実施形態１と同様である。
【００２３】
（実施形態６）
本発明の実施形態６を図１０により説明する。図１０も点灯された直後からのランプ電圧の経時変化を表している。他の実施形態と異なる点は、ランプ電圧の経時データを測定しながら、その経時変化しているランプ電圧の値を元にランプ寿命末期（異常状態）を検出するための寿命検出電位を変化させる点である。
【００２４】
図１０では例えばランプ電圧の測定データのうち最初のランプ電圧値から＋２０Ｖのレべルに寿命検出電位を設定し、１０秒経過するごとに、ランプ電圧の測定データから＋２０Ｖのレべルに寿命検出電位を設定し直すようにしている。図中の破線が寿命検出電位であり、実線が測定されたランプ電圧である。ランプ電圧が寿命検出電位を越えると、ランプ異常電圧が発生したものとして、インバータ回路を停止させる、あるいは間欠動作させることにより回路を保護する。
【００２５】
（実施形態７）
本発明の実施形態７を図１１により説明する。この実施形態においては、点灯直後のランプ特性における過渡期においては検出しない期間を設ける。過渡期におけるランプ電圧の上昇分を考慮しないことにより、ランプ異常電圧の検出レベルを低く設定することができ、寿命末期検出の精度を向上させることができるため、インバータ回路が破壊に至るような不安全モードを避けることが可能となる。図１１の例では、点灯後の２分間はランプ異常電圧の検出をしないことにより、図中の破線で示したランプ異常電圧の検出レベルを低く設定しても、たとえば点灯後１分経過時などにランプ電圧の過渡的な上昇により誤検出が生じることはない。また、点灯直後のランプ特性における過渡期を過ぎると、ランプ異常電圧の検出が開始され、このとき、ランプ異常電圧の検出レベルと定常時のランプ電圧とが元々近いことにより、ランプ電圧が少し上昇しても異常を検出することができ、寿命末期検出の精度を向上させることができる。
【００２６】
（実施形態８）
本発明の実施形態８を図１２により説明する。この実施形態においては、実施形態１〜５などのランプ判別手段によってランプの種別を判別した後、ランプ電圧が一定になるように制御するものである。ランプ電圧を一定に制御することにより、異なるランプに対して、ランプ異常電圧の検出レベル（図中の破線で示すレベル）を一定にすることができ、つまりは寿命末期検出の精度を向上することができるため、インバータ回路が破壊に至るような不安全モードを避けることが可能となる。この方式ではランプ電流を一定制御してランプフリーを実現するタイプに比べると、ランプ特性を検出する回路とランプ寿命末期を判断するための検出回路が簡単となるため、コストダウンに貢献することができる。
【００２７】
（実施形態９）
本発明の実施形態９を図１３により説明する。この実施形態においては、実施形態１〜５などのランプ判別手段によってランプの種別を判別した後、そのランプにあった寿命末期検出のためのランプ異常電圧の検出レべルを設定するものである。図１３の破線で示したように、個々のランプに適した検出レべルを設定すれば、少しのランプ電圧の変化に対しても精度良くランプ異常電圧を検出して、インバータ回路を停止させたり出力を制限することが可能となる。それにより寿命末期検出の精度を向上させることができるため、インバータ回路が破壊に至るような不安全モードを避けることが可能となる。
【００２８】
（実施形態１０）
本発明の実施形態１０を図１４により説明する。この実施形態においては、消灯時間を考慮してランプの寿命末期を検出するための基準電位を変化させることを特徴とする。その手順としては、ランプの種別を判別し、電源を切った後、次に電源を入れるまでの時間（消灯時間）を測定し、次に電源を入れたときにその消灯時間に合った検出電位の設定レべルを図１４のように選択して各ランプの寿命検出の精度を向上させるものである。例えば、消灯時間がｔ１ではＬｅｖｅｌ１、消灯時間がｔ２ではＬｅｖｅｌ２、消灯時間がｔ３ではＬｅｖｅｌ３のように設定する。もちろん、ランプ消灯後、十分に長い時間が経過して、ランプの温度が周囲温度まで低下している時は、何の補正もしない。通常、ランプ消灯後からしばらくの間はランプの温度が上昇しているため、次にランプを点灯させた時には、安定時間が短い。つまり、ランプ電圧の経時特性は、周囲温度とランプ温度が同化しているときとは異なるため、これを修正する手段を提供するものである。
【００２９】
（実施形態１１）
本発明の実施形態１１を図１５により説明する。この実施形態は、消灯時のランプ特性の補正に関するものであり、実施形態１０と異なる点は、消灯前のランプ電圧からランプの管壁温度を予想しておき、消灯時から次に点灯するまでの時間からランプ管壁温度Ｔｌａの変化ΔＴｌａを予想して、ランプ管壁温度に該当するランプ寿命末期検出のための基準電位を決定するものである。これにより寿命検出の精度を向上させるものである。また、ランプ周囲温度をＰＴＣ（正温度特性サーミスタ）などの温度測定素子によって測定し、温度勾配によりランプ判定のためのＶｌａ−ｔ特性を補正する構成としても良い。
【００３０】
（実施形態１２）
本発明の実施形態１２を図１６により説明する。この実施形態では、点灯直後のランプ電圧のｄＶｌａ／ｄｔがある一定値以上の場合はランプ寿命末期の検出をしないことを特徴とする。つまり、ランプ点灯直後の過渡期において、その＋の変化量が大きい期間（図中の破線で示す検出禁止レベルよりもｄＶｌａ／ｄｔが大きい期間）については、ランプ寿命末期の検出をしないことにより誤検出を防止する。また、ランプ寿命末期の検出精度を向上させるものである。
【００３１】
（実施形態１３）
本発明の実施形態１３を図１７により説明する。図１７のインバータ回路３は、一般に使われているチョッパ回路とハーフブリッジ回路を組み合わせた構成では無くて、チョッパ回路とハーフブリッジ回路とでスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が兼用になったいわゆる高周波充電方式のインバータ回路であり、チョッパ回路とハーフブリッジ回路を組み合わせた構成の回路よりも安価になる特徴を持っている。この回路は図１の回路と比べると、フィルタ回路ＦＬと整流回路ＤＢは同じであるが、整流回路ＤＢの出力の一方に直列のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からなるハーフブリッジ回路の高電圧側が接続され、低圧側から整流回路ＤＢの出力までにはダイオードＤ２，Ｄ１の直列回路が接続される。このダイオードＤ２に並列にはコンデンサＣ８が接続され、このコンデンサＣ８に高周波の電圧Ｖｆを発生させることにより入力電流の波形改善を行っている。また、ダイオードＤ１とＤ２の間には、前記スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中点から接続されたＤＣカット用コンデンサＣ３と出力トランスＴ１からなる出力回路が接続される。また、出力回路へ瞬時的に電源を供給するための電源回路は平滑コンデンサＣ２と降圧チョッパ用のチョークＬ１とダイオードＤ４を直列に接続された回路がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中点に接統され、また、この平滑コンデンサＣ２の＋側がスイッチング素子Ｑ１の高圧側と整流回路ＤＢの出力部に接続される。出力トランスＴ１の２次側はＤＣカットコンデンサＣ４と直列接続されたランプＬａ１の一方のフィラメントと他方のランプＬａ２のフィラメント側との間に共振コンデンサＣ７を接続した回路で構成されている。直列接続されるランプＬａ１，Ｌａ２間のフィラメント２箇所は出力トランスＴ１に設けられた補助巻線により予熱されている。また、出力トランスＴ１は、図１７では漏れインダクタンスを持つリーケージトランスで構成されているが、インダクタンスと出力トランスを組み合わせた回路でも良く、また、インダクタンスとランプ、共振コンデンサＣ７を直列に接続した構成にすることもできる。インバータ回路のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動は制御回路９により行われる。この制御回路９は例えば高耐圧ＩＣのＭ６３９５５ＦＰを含んで構成される。
【００３２】
図１７のような高周波充電回路はランプ電流の波形率（クレストファクタ）を改善するためにコンデンサＣ８の両端電圧Ｖｆとハーフブリッジ回路の両端電圧Ｖｄｃを用いて周波数変調を行っている。この実施形態においては、本方式のインバータ回路において周波数変調することに着目し、さらにランプ負荷が異なる場合には、ハーフブリッジ回路の両端電圧ＶｄｃおよびコンデンサＣ８の両端電圧Ｖｆが変化するため、これによる動作周波数ｆの変化を検出することでランプの違いを検出することを特徴としている。たとえば、図１８に示すように、通常動作時の周波数の変動率ｄｆ／ｄｔ［ｋＨｚ／ｓ］を予め求めておいて、これが所定の検出レベルを超えると、異種ランプが接続されていると判定する。これにより、この実施形態によれば、ランプの周囲温度に影響されずに、ランプの種類を判別できる。さらには、周波数変化の大きさで寿命末期等の異常を検出することができる。その他、ランプを判別した後の操作については実施形態１と同様である。
【００３３】
（実施形態１４）
本発明の実施形態１４を図１９により説明する。本実施形態に用いるインバータ回路は、実施形態１３で説明したようないわゆる高周波充電方式のインバータ回路である。ここで、本インバータ回路を、欧州の電源電圧範囲２２０〜２４０Ｖの電源に使用するようなアプリケーションにおいて、本回路方式は前記したようにハーフブリッジ回路の両端電圧ＶｄｃおよびコンデンサＣ８の両端電圧Ｖｆを検出して周波数変調を行う特徴を持っていることから、電源電圧によって動作周波数ｆが変化する。また同時に、本方式のインバータ回路ではハーフブリッジ回路の両端電圧Ｖｄｃが変化することによって出力が変化する。このことは電源が変化すると、ランプに出力されるパワーが変化することを意味し、ひいてはランプ電圧が電源の変化により変化することを意味している。よって、電源電圧が変化するとランプ電圧が変化するため、寿命末期時におけるランプ電圧と正常時のランプ電圧との差が電源電圧によって異なる。この各電源電圧における周囲温度に対するランプ電圧特性を示したのが図１９である。このようにランプ電圧は電源電圧により変化し、その時、インバータ回路のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する動作周波数ｆは、各電源電圧の間で所定の周波数差△ｆがある。この周波数差△ｆに基づいて、ランプ寿命末期の検出を行うために検出したランプ電圧に対して補正をかけて、電源電圧変動に対して変化したランプ電圧Ｖｌａを一定になるように補正する。これによって電源電圧に影響しない、ランプ寿命末期検出が可能となり、検出の精度を高めることが可能となる。
なお、以上の各実施形態で説明した放電灯点灯装置は、照明器具の本体内に組み込んで使用しても良いことは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、ランプ電圧の異なる複数種のランプを適合負荷とし、直流電源とスイッチング素子とＬＣ共振回路を含み、スイッチング素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることによって直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換し、ランプに高周波電圧が印加されるインバータ回路を用いた放電灯点灯装置において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段を具備し、その検出結果により、上記複数種のランプにそれぞれ最適出力を与えるように制御する手段を具備したものであり、ランプ点灯直後の数分間では、ランプ電圧の経時特性に各ランプ毎に固有の差が出てくるという現象に着目して、複数種のランプ負荷に対して、それらを精度良く判別する機能を確立し、一台のインバータに複数種のランプ負荷を安全・確実に使用可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】
本発明の実施形態１の常温時のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図３】
本発明の実施形態１の低温時のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図４】
本発明の実施形態２の常温時のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図５】
本発明の実施形態２の低温時のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図６】
本発明の実施形態３のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図７】
本発明の実施形態４のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図８】
本発明の実施形態５のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図９】
本発明の実施形態５のランプ電圧の微分係数の経時変化を示す動作説明図である。
【図１０】
本発明の実施形態６のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図１１】
本発明の実施形態７のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図１２】
本発明の実施形態８のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図１３】
本発明の実施形態９のランプ電圧の経時変化を示す動作説明図である。
【図１４】
本発明の実施形態１０の動作説明図である。
【図１５】
本発明の実施形態１１の動作説明図である。
【図１６】
本発明の実施形態１２の動作説明図である。
【図１７】
本発明の実施形態１３の回路図である。
【図１８】
本発明の実施形態１３の動作説明図である。
【図１９】
本発明の実施形態１４の動作説明図である。
【符号の説明】
３　インバータ回路
４　メモリＩＣ
６　マイコン
７　Ａ／Ｄ変換器
８　電圧検出回路

Claims

ランプ電圧の異なる複数種のランプを適合負荷とし、直流電源とスイッチング素子とＬＣ共振回路を含み、スイッチング素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることによって直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換し、ランプに高周波電圧が印加されるインバータ回路を用いた放電灯点灯装置において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段を具備し、その検出結果により、上記複数種のランプにそれぞれ最適出力を与えるように制御する手段を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段は、前記ランプの予熱・始動後の一定時間が経過した後のランプ電圧を測定し、その絶対値により複数種のランプを判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段は、一定に設定されたランプ電圧に達する時間により複数種のランプを判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項２において、少なくとも２回以上、定められた時間のランプ電圧を測定し、ランプ電圧の変化差分と時間差分の微分値を判定基準として複数種のランプを判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項３において、予め設定された一定のランプ電圧を超えている時間を測定し、測定された時間を判定基準として複数種のランプを判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段は、予め記憶されたランプ電圧の経時変化特性と比較して、その特性形状を判定基準として複数種のランプを判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項２〜６のいずれにおいて、ランプ周囲温度を測定する手段を具備し、測定されたランプ周囲温度に応じてランプ電圧の経時変化特性を補正することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、ランプを判別した後、それぞれのランプに適合するように予め設定された寿命末期時等の異常を検出するための検出電圧を選択することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、ランプを判別した後、寿命末期時等の異常を検出するための検出電圧は変更せずに、ランプ負荷に与えるランプ電圧を一定に調整することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段は、予熱・始動期間が終了した後から一定時間を経過した後、検出動作を開始することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、ランプ負荷が消灯されてから次回点灯されるまでの消灯時間を測定する手段を具備し、測定された消灯時間に応じてランプ電圧の経時変化特性を補正することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１１において、ランプ電圧の経時変化特性の補正量は、ランプ負荷が消灯されてから次回点灯されるまでの消灯時間が短いほど大きくすることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、ランプ負荷が消灯されてから次回点灯されるまでのランプ周囲温度変化を検出する手段を具備し、検出されたランプ周囲温度変化に応じてランプ電圧の経時変化特性を補正することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１３において、ランプ電圧の経時変化特性の補正量は、ランプ負荷が消灯されてから次回点灯されるまでのランプ周囲温度変化が小さいほど大きくすることを特徴とする放電灯点灯装置。
ランプ電圧の異なる複数種のランプを適合負荷とし、直流電源とスイッチング素子とＬＣ共振回路を含み、スイッチング素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることによって直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換し、ランプに高周波電圧が印加されるインバータ回路を用いた放電灯点灯装置において、前記ランプの予熱・始動後の発振周波数の変化を検出する手段を具備し、その検出結果により、上記複数種のランプにそれぞれ最適出力を与えるようフイードバックする手段を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、異種ランプを判別したときには、電源ＯＦＦ後も電源ＯＦＦ前のランプ種別を記憶しておき、次回電源ＯＮ時には、前回判別したランプ種別に適合するように予熱及び始動電圧を印加することを特徴とする放電灯点灯装置。
ランプ電圧の異なる複数種のランプを適合負荷とし、直流電源とスイッチング素子とＬＣ共振回路を含み、スイッチング素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることによって直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換し、ランプに高周波電圧が印加されるインバータ回路を用いた放電灯点灯装置において、前記ランプの予熱・始動後のランプ電圧と時間の関係を検出する手段を具備し、その検出結果により、上記複数種以外のランプであった場合、インバータ回路の出力を制限または遮断するように制御する手段を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
ランプ電圧の異なる複数種のランプを適合負荷とし、交流電源を整流した直流電源とスイッチング素子とＬＣ共振回路を含み、スイッチング素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることによって直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換し、ランプに高周波電圧が印加されるインバータ回路を用いた放電灯点灯装置において、前記インバータ回路は、前記スイッチング素子を駆動する駆動信号の周波数が前記交流電源の電源周波数の半周期に応じて変動する回路電圧により周波数変調されるインバータ回路であり、前記スイッチング素子を駆動する駆動周波数の変化を検出する手段を具備し、その検出結果により、上記複数種のランプにそれぞれ最適出力を与えるように制御する手段を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１８において、ランプ寿命末期における駆動周波数の変化を検出してインバータ回路の出力を制限または遮断するように制御する手段を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１〜１９のいずれかに記載の放電灯点灯装置を器具内に組み込んだことを特徴とする照明器具。