JP2004087456A - 放電ランプ点灯装置および照明器具 - Google Patents
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Abstract
【課題】電流トランスの温度変化に対して負荷回路の出力を安定化できる放電ランプ点灯装置および照明器具を提供する。
【解決手段】負荷回路４に流れる電流を検出する検出巻線ＣＴ２ａおよびその電流を磁気結合により第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ帰還する正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃを有する電流トランスＣＴ１を備えた駆動回路５と、電流トランスＣＴ１の磁気エネルギーを制御する磁気エネルギー制御手段６と、直流電源２の出力電流またはスイッチング回路３に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段７と、当該電流の平均値が予め設定された所定値となるように磁気エネルギー制御手段６を制御する電流制御手段８を具備する。
【選択図】図１
【解決手段】負荷回路４に流れる電流を検出する検出巻線ＣＴ２ａおよびその電流を磁気結合により第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ帰還する正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃを有する電流トランスＣＴ１を備えた駆動回路５と、電流トランスＣＴ１の磁気エネルギーを制御する磁気エネルギー制御手段６と、直流電源２の出力電流またはスイッチング回路３に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段７と、当該電流の平均値が予め設定された所定値となるように磁気エネルギー制御手段６を制御する電流制御手段８を具備する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、帰還電流により自励発振するスイッチング手段を備えた放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハーフブリッジ形インバータを備えた放電ランプ点灯装置において、負荷回路に流れる電流を帰還して自励発振によりスイッチング素子のドライブ信号を形成することは既に行われている。そして、この種の放電ランプ点灯装置は、一般的に、負荷電流を検出する検出巻線および検出巻線に磁気結合してスイッチング素子のドライブ信号を発生する帰還巻線を有する電流トランスを具備している。この電流トランスは、コアが磁性材料からなり温度特性を有しているので、放電ランプ点灯装置を構成する他の回路部品の発熱などによる周囲温度の上昇や通電による自己の発熱により温度上昇があると、磁気特性が変化する。この結果、電流トランスによるスイッチング素子の発振周波数が変化し、インバータの出力が変化するという問題がある。
【０００３】
まず、この種の放電ランプ点灯装置としては、図５に示す放電灯点灯回路１４がある（特許文献１）。この放電ランプ点灯装置は、商用交流電源Ｅの電圧を全波整流器２１で全波整流し、コンデンサＣ１１で平滑して、インバータ回路２２は可飽和トランスＴｒ１１に従い自励発振し、絶縁トランスＴｒ１２の二次巻線Ｔｒ１２ｂに高周波交流を誘起し、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２を高周波点灯する。
【０００４】
また、負荷電流検出回路２４では、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２に基づく電流を検出し、トランジスタＱ１３のベース電流を制御して、制御巻線Ｔｒ１１ｄのインピーダンスを変化させ、インバータ回路２２の周波数などの発振状態を変化させることにより、常に蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２に流れる電流値を一定にする。
【０００５】
上述のように、電流制御を行なえば、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２の負荷特性は、定電流特性になるため、周囲の温度が高い場合でも、周囲の温度が低い場合でも、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２の電圧を低下できるので、絶縁トランスＴｒ１２、その他の電気部品の温度が必要以上に上昇することを防止でき、特にケース内に収納されているものに対しては有効である、というものである。
【０００６】
また、上述した電流トランスの磁気特性の変化という問題点を解消するために、特許文献２に開示された放電ランプ点灯装置においては、磁気エネルギー制御手段の可変抵抗を感熱素子に置換したものが使用されている（特許文献２）。この技術の放電ランプ点灯装置５０は、図６に示すように、電流トランスＣＴ４の双方向の磁気エネルギーが倍電圧整流回路５１で電圧変換され、出力制御回路５２により消費されるように構成されている。そして、感熱素子５３が周囲温度の変化によりその抵抗値が変化すると、出力制御回路５２の電力消費量が変化し、磁気エネルギー量および電流トランスＣＴ４の飽和時間が変化されるものである。
【０００７】
さらにまた、定格電力が近似している異種の放電灯を共通の放電灯点灯装置で点灯したいという要求がある（特許文献３）。この技術は、これまで放電灯毎に設計・製造されてきたものを共通化することにより全体的なコスト低減を図ることを目的としたものである。この共通化を達成するためには、放電灯に対しては定電力制御することが、それぞれ異種の放電灯から定格に近い光出力を得られる点で有利である。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７４５２４号公報（第３頁、図１）
【０００９】
【特許文献２】特許公報第３１６４１３４号（第３頁〜第４頁、図１）
【００１０】
【特許文献３】特開２００１−２６７０９０号公報（第６頁、図１、２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】特許文献１に記載の発明では、負荷回路ではなく、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２に流れる電流値を一定にすることを目的としているため、可飽和トランスＴｒ１２の一次巻線Ｔｒ１２ａ側に電流トランスＴｒ１３が設けられ、この電流トランスＴｒ１３が、負荷電流検出回路２４に接続されるものである。この回路構成により、可飽和トランスＴｒ１１を流れる電流は、コンデンサＣ１２および前記一次巻線Ｔｒ１２ａを流れるので、負荷電流検出回路２４では、可飽和トランスＴｒ１１を含む負荷回路を流れる電流を得ることはできない。したがって、可飽和トランスＴｒ１１の自己発熱による磁気特性の変化に対しては蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２を流れる電流を一定に制御することはできるが、負荷回路を流れる電流を一定に制御することはできないものである。
【００１２】
すなわち、特許文献１のものは、実際に接続されている放電灯に対して定電流制御は行なえるが、異種の放電灯に対する低電力制御は、期待できないものである。
【００１３】
また、特許文献２に記載の発明においては、感熱素子５３で周囲温度を検出するので、周囲温度の変化に対して抵抗値の変化が遅延し、迅速にインバータ回路５４の出力を安定化させることはできない。特に、電流トランスＣＴ４の自己発熱による磁気特性の変化に対しては、追随できないという欠点を有する。
【００１４】
さらにまた、特許文献３に記載の発明においては、制御ＩＣ等を用いて定電力化を図るものであるため、高価であることを免れなかった。また、これまでにも制御ＩＣ等を用いていわゆる他励式で定電力化を図ったものが提案されているが電流トランスを用いた自励式で高度な定電力化を実現できるものではなかった。
【００１５】
本発明は、電流トランスの温度変化に対して負荷回路の出力を安定化できる放電ランプ点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を達成するための手段】請求項１に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段を有してなるスイッチング回路と；放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流により作動する負荷回路と；負荷回路に流れる電流を検出する検出巻線および第１および第２のスイッチング手段毎に設けられ、検出巻線で検出された電流を磁気結合により第１および第２のスイッチング手段にそれぞれ帰還する正帰還巻線を有する電流トランスを備え、検出巻線で検出された電流に基づいて第１および第２のスイッチング手段を交互にスイッチング制御するように構成された駆動回路と；電流トランスの磁気エネルギーを制御する磁気エネルギー制御手段と；直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段と；電流検出手段で検出された電流の平均値が予め設定された所定値となるように磁気エネルギー制御手段を制御する電流制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１７】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。直流電源は、バッテリ、商用交流電圧を整流または整流平滑したもの、商用交流電源に整流平滑回路および高効率低歪用の昇圧チョッパ回路を接続し整流平滑されたものなど、略一定の出力電圧で直流電力を供給するものであればよい。
【００１８】
「第１および第２のスイッチング手段が直流電源の出力間に直列的に接続される」とは、直流電源から見て第１および第２のスイッチング手段が直列接続関係にあることをいい、第１および第２のスイッチング手段と直流電源との間に他の回路部品たとえば抵抗などが介在していてもよい。また、第１および第２のスイッチング手段の間に回路部品が介在していてもよい。
【００１９】
例えば、一方の正帰還巻線の磁気エネルギーが制御されることにより、第１および第２のスイッチング手段のスイッチング周波数が変化される。このスイッチング周波数は、直流電源およびスイッチング回路の閉回路に流れる電流の平均値が予め設定された所定値（一定値）となるように制御される。この結果、負荷回路の消費電力がほぼ一定化される。すなわち、放電ランプのランプ電力は定電力化される。
【００２０】
本発明によれば、電流トランスの温度変化により磁気特性が変化しても、直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値が予め設定された所定値となるように、電流トランスの磁気エネルギーが制御されるので、負荷回路の消費電力がほぼ一定化される。また、放電灯に対しては定電力制御することにより、異種の放電灯を点灯させてもそれぞれの放電灯の定格に近い光出力を得ることができる。
【００２１】
請求項２に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、出力電圧が一定化された直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段を有してなるスイッチング回路と；放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流により作動する負荷回路と；負荷回路に流れる電流を検出する検出巻線を有する電流トランスを具備し、検出巻線で検出された電流に基づいて前記第１および第２のスイッチング手段を交互にスイッチング制御するように構成された駆動回路と；電流トランスの飽和時間を変更する磁気エネルギー制御手段と；直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段と；電流検出手段により検出された電流の平均値に応じた電圧信号と基準電圧を比較する比較器を有し、比較器の出力端子を前記磁気エネルギー制御手段のトランジスタのベースに接続されてなり、前記電流検出手段で検出された電流の平均値が予め設定された所定値となるように、ベース電流を供給する電流制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、負荷回路に流れる電流が予め設定された所定値となるように、電流トランスの磁気エネルギーを制御することができ、電流トランスの温度変化により磁気特性が変化しても、負荷回路の消費電力を一定にすることができる。また、放電灯に対しては定電力制御することにより、異種の放電灯を点灯させてもそれぞれの放電灯の定格に近い光出力を得ることができる。
【００２３】
請求項３に記載の照明器具の発明は、請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；この放電ランプ点灯装置を配設している照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、自己の発熱および周囲の温度変化により電流トランスの磁気特性が変化しても、放電ランプを含む負荷回路が定電力に制御される照明器具が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。放電ランプ点灯装置１は、直流電源２、スイッチング回路３、負荷回路４、駆動回路５、磁気エネルギー制御手段６、電流検出手段７および電流制御手段８を有して構成されている。
【００２７】
直流電源２は、商用１００Ｖの低周波交流電源Ｖｓに接続された整流装置９および平滑用コンデンサＣ１を有して構成されている。整流装置９は、ブリッジ形全波整流回路で形成され、その交流入力端が低周波交流電源Ｖｓに接続し、直流出力端が平滑用コンデンサＣ１に接続している。整流装置９は、低周波交流電源Ｖｓの交流電圧を整流し、平滑用コンデンサＣ１は、整流電圧を平滑する。こうして、直流電源２は、平滑用コンデンサＣ１の両端に平滑化された直流電圧が発生する。
【００２８】
スイッチング回路３は、直流電源２の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段Ｑ１、第２のスイッチング手段Ｑ２および抵抗Ｒ１を有して構成されている。第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２は、電界効果トランジスタからなり、第１のスイッチング手段Ｑ１のドレインが平滑用コンデンサＣ１の正極に接続され、第２のスイッチング手段Ｑ２のソースが抵抗Ｒ１を介して平滑用コンデンサＣ１の負極に接続している。なお、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２は、それぞれ寄生ダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。
【００２９】
負荷回路４は、直流カット用コンデンサＣ２、インダクタＬ１、放電ランプ１０および共振用コンデンサＣ３の直列回路によって構成され、電流トランスＣＴ１を介してさらに抵抗Ｒ１を介して第２のスイッチング手段Ｑ２に並列接続している。そして、インダクタＬ１が共振インダクタンスを構成し、直流カットコンデンサＣ２および共振用コンデンサＣ３が共振静電容量を構成している。ただし、直流カットコンデンサＣ２は、その静電容量が相対的に大きいので、共振静電容量としては共振用コンデンサＣ３が支配的に作用する。
【００３０】
放電ランプ１０は、一対のフィラメント電極１０ａ，１０ｂを備えた蛍光ランプからなり、共振用コンデンサＣ３の両端に接続し、一対のフィラメント電極１０ａ，１０ｂが負荷回路４に直列に介挿されている。インダクタＬ１は、負荷を構成する放電ランプ１０に対して限流インピーダンスを提供する。そして、負荷回路４は、スイッチング回路３の第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流（高周波電流）により作動する。
【００３１】
駆動回路５は、スイッチング回路３および負荷回路４の間に設けられ、検出巻線ＣＴ１ａおよび検出巻線ＣＴ１ａに磁気結合している正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃを有する電流トランスＣＴ１を備えている。電流トランスＣＴ１は、通電による自己の発熱や周囲温度の変化により、コアの磁気特性が変化するものである。検出巻線ＣＴ１ａは、負荷回路４に流れる電流を検出する。そして、正帰還巻線ＣＴ１ｂは、抵抗Ｒ２を介して第１のスイッチング手段Ｑ１のゲート、ソース間に接続されている。また、正帰還巻線ＣＴ１ｃは、抵抗Ｒ３介してさらに抵抗Ｒ１を介して第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート、ソース間に接続されている。すなわち、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃは、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２毎に設けられ、検出巻線ＣＴ１ａで検出された電流を第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ帰還するものであり、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の両端に電圧を発生させる。この電圧が第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスレッシュホールド電圧以上になると、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２がオンする。
【００３２】
また、正帰還巻線ＣＴ１ｂおよび正帰還巻線ＣＴ１ｃは、互いに逆極性に形成されている。正帰還巻線ＣＴ１ｂは、検出巻線ＣＴ１ａにスイッチング回路３側から負荷回路４側に電流が流れるときに、第１のスイッチング手段Ｑ１をオンさせる。また、正帰還巻線ＣＴ１ｃは、検出巻線ＣＴ１ａに負荷回路４側からスイッチング手段３側に電流が流れるときに、第２のスイッチング手段Ｑ２をオンさせる。こうして、駆動回路５は、検出巻線ＣＴ１ａで検出された電流に基づいて第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を交互にスイッチング制御するように構成されている。
【００３３】
磁気エネルギー制御手段６は、倍電圧整流回路１１および倍電圧整流回路１１に並列的に接続されたバイポーラトランジスタＴｒ１および抵抗Ｒ４の直列回路を有して構成され、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃのうち、一方の正帰還巻線ＣＴ１ｃに並列的に接続されている。
【００３４】
倍電圧整流回路１１は、正帰還巻線ＣＴ１ｃに並列接続されたコンデンサＣ４およびダイオードＤ３の直列回路およびダイオードＤ３に並列接続されたダイオードＤ４およびコンデンサＣ５の直列回路により構成されている。そして、コンデンサＣ５の両端間に抵抗Ｒ４を介してバイポーラトランジスタＴｒ１のコレクタ、エミッタが接続されている。倍電圧整流回路１１は、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を駆動させる方向の電圧を整流し、出力電圧をコンデンサＣ５に充電させ、コンデンサＣ５の電荷をバイポーラトランジスタＴｒ１により消費させる。すなわち、バイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流を制御することにより、バイポーラトランジスタＴｒ１のコレクタ、エミッタ間の抵抗値が変化され、コンデンサＣ５の消費電力が制御される。これにより、電流トランスＣＴ１の磁気エネルギーの消費が制御される。
【００３５】
磁気エネルギー制御手段６は、バイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流が大きくなるほど、正帰還巻線ＣＴ１ｃにおける磁気エネルギー量を減少させ、電流トランスＣＴ１の飽和時間を遅延させる。これにより、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３は、その両端電圧の上昇が遅延されるので、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数は低下する。逆に、バイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流が小さくなるほど、正帰還巻線ＣＴ１ｃにおける磁気エネルギー量を増大させ、電流トランスＣＴ１の飽和時間を早くして、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を増加させる。このように、磁気エネルギー制御手段６は、正帰還巻線ＣＴ１ｃにおける磁気エネルギーを制御して、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を変化させる。
【００３６】
電流検出手段７は、スイッチング回路３内に設けられた抵抗Ｒ１を有し、抵抗Ｒ１に流れる電流の平均値を検出するように構成されている。抵抗Ｒ１は、第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン、ソースに流れるドレイン電流および寄生ダイオードＤ２に流れる共振インダクタンスおよび共振静電容量による共振電流を検出する。そして、これらドレイン電流および共振電流は、平均値に変換されて電流制御手段８に入力されるようにしている。
【００３７】
電流制御手段８は、比較器１２を有して構成されている。比較器１２の反転入力端子には、電流検出手段７により検出された第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号が入力され、非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力されている。基準電圧Ｖｒｅｆ１は、電流検出手段７により検出された第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値を予め設定された所定値（一定値）とするものである。そして、比較器１２の出力端子は、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに接続されており、ベース電流を供給するように構成されている。
【００３８】
比較器１２は、電流検出手段７により検出された電流の平均値に応じた電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きいと、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を小さくする。これにより、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が増加し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が減少して予め設定された所定値（一定値）になる。逆に、電流検出手段７により検出された電流の平均値に応じた電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さいと、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を大きくする。これにより、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が低下し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が増加して予め設定された所定値（一定値）になる。このように、電流制御手段８は、電流検出手段７で検出された電流の平均値が予め設定された所定値（一定値）となるように磁気エネルギー制御手段６を制御するように構成されている。
【００３９】
直流電源２およびスイッチング回路３の間には、起動回路１３が設けられている。起動回路１３は、直流電源２の平滑用コンデンサＣ１の両端間に接続された抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ６の直列回路、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ６の中点Ａと第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート間に接続されたトリガーダイオードＴＤ１、前記中点Ａと第１のスイッチング手段Ｑ１のソース間に接続されたダイオードＤ５および第１のスイッチング手段Ｑ１のドレイン、ソース間に接続された抵抗Ｒ６を有して構成されている。
【００４０】
直流電源２が投入されると、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ６が充電され、前記中点Ａの電位が上昇する。前記中点Ａの電位がトリガーダイオードＴＤ１のブレークオーバー電圧以上に上昇すると、トリガーダイオードＴＤ１が導通し、コンデンサＣ６の両端電圧が第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート、ソース間に印加されて、第２のスイッチング手段Ｑ２がオンする。第２のスイッチング手段Ｑ２がオンすると、コンデンサＣ６の電荷はダイオードＤ５を介して第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン、ソース、抵抗Ｒ１および直流電源２の負極へ流れて直ちに放電するので、トリガーダイオードＴＤ１は直ちに非導通となる。このように、コンデンサＣ６、トリガーダイオードＴＤ１およびダイオードＤ５は、起動時に第２のスイッチング手段Ｑ２をパルス的にオンさせる。そして、抵抗Ｒ６は、起動電流を供給するものである。
【００４１】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。低周波交流電源Ｖｓを投入すると、直流電源２により平滑化された直流電圧が平滑用コンデンサＣ１の両端に発生する。そして、起動回路１３およびスイッチング回路３のそれぞれの両端間に直流電圧が印加される。
【００４２】
そして、直流電源２の正極より、抵抗Ｒ６を介して電流トランスＣＴ１の検出巻線ＣＴ１ａ、負荷回路４の直流カット用コンデンサＣ２、インダクタＬ１、放電ランプ１０のフィラメント電極１０ａ、共振用コンデンサＣ３、放電ランプ１０のフィラメント電極１０ｂ、直流電源２の負極の経路で電流が流れ、インダクタＬ１に電磁エネルギーが蓄積され、共振用コンデンサＣ３に電荷が蓄積される。また、直流電源２の正極より、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ６に電流が流れ、コンデンサＣ６の両端電圧が上昇していく。そして、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ６の中点Ａの電位がトリガーダイオードＴＤ１のブレークオーバー電圧以上に上昇すると、トリガーダイオードＴＤ１が導通し、コンデンサＣ６の両端電圧が第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート、ソース間に印加されて、第２のスイッチング手段Ｑ２がオンする。
【００４３】
第２のスイッチング手段Ｑ２がオンすると、コンデンサＣ６の電荷はダイオードＤ５を介して瞬時に放電するので、トリガーダイオードＴＤ１およびは第２のスイッチング手段Ｑ２がオフする。この第２のスイッチング手段Ｑ２のオンオフ動作により、負荷回路４の共振インダクタンスおよび共振静電容量による共振電流が電流トランスＣＴ１の検出巻線ＣＴ１ａに流れる。共振電流は、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃに正帰還され、抵抗Ｒ２，Ｒ３によりゲート電圧に変換されて第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２に印加される。そして、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２は交互にスイッチング動作するようになる。
【００４４】
そして、負荷回路４の共振インダクタンスおよび共振静電容量による共振電圧が放電ランプ１０のフィラメント電極１０ａ，１０ｂ間に印加されて放電ランプ１０が点灯するとともに、その点灯が維持される。そして、電流トランスＣＴ１の通電、放電ランプ１０の発熱およびその他の回路部品の発熱により、電流トランスＣＴ１の温度が上昇する。
【００４５】
磁気エネルギー制御手段６の倍電圧整流回路１１は、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃに帰還された第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を駆動する方向の電圧を整流する。そして、この倍電圧整流回路１１の出力電圧は、コンデンサＣ５を充電する。コンデンサＣ５に充電された電荷は、バイポーラトランジスタＴｒ１および抵抗Ｒ４の直列回路により消費される。
【００４６】
第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流は、抵抗Ｒ１により検出され、電流検出手段７により平均値に変換された後に、電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力される。
【００４７】
比較器１２は、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きいと、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を小さくする。すると、倍電圧整流回路１１のコンデンサＣ５の消費電力が小さくなるので、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃおよび検出巻線ＣＴ１ａの磁気エネルギー量が減少して電流トランスＣＴ１の飽和時間が早くなる。この結果、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が増加し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号は基準電圧Ｖｒｅｆ１に近づき、やがて基準電圧Ｖｒｅｆ１とほぼ一致するようになる。すなわち、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値は、次第に減少して予め設定された所定値（一定値）になる。
【００４８】
逆に、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さいと、比較器１２は、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を大きくする。すると、倍電圧整流回路１１のコンデンサＣ５の消費電力が大きくなるので、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃおよび検出巻線ＣＴ１ａの磁気エネルギー量が増大して電流トランスＣＴ１の飽和時間が遅くなる。この結果、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が低下し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号は基準電圧Ｖｒｅｆ１に近づき、やがて基準電圧Ｖｒｅｆ１とほぼ一致するようになる。すなわち、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値は、次第に増加して予め設定された所定値（一定値）になる。
【００４９】
このように、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値は、予め設定された所定値（一定値）となるように制御される。例えば、チョッパ回路のような直流電源２の出力電圧（直流電圧）は、ほぼ一定であるので、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が予め設定された所定値（一定値）に制御されることにより、負荷回路４の消費電力がほぼ一定に制御される。すなわち、放電ランプ１０は、ほぼ定電力化される。そして、電流トランスＣＴ１の温度変化によって、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が変化し、放電ランプ１０の出力が不安定になることが防止される。また、放電灯に対しては定電力制御することにより、異種の放電灯を点灯させてもそれぞれの放電灯の定格に近い光出力を得ることができる。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５１】
図２に示す放電ランプ点灯装置１４は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を互いに直列的に接続してスイッチング回路１５を構成するとともに、このスイッチング回路１５および直流電源２の負極間に電流検出手段７を接続している。
【００５２】
電流検出手段７は、直流電源２の出力電流（直流電流）を抵抗Ｒ１で検出し、その平均値を電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力する。ここで、比較器１２の非反転入力端子に入力されている基準電圧Ｖｒｅｆ１は、電流検出手段７により検出された直流電源２の出力電流の平均値を予め設定された所定値（一定値）とするものである。そして、電流制御手段８および磁気エネルギー制御手段６により、直流電源２の出力電流が予め設定された所定値（一定値）に制御される。
【００５３】
直流電源２の出力電流が予め設定された所定値（一定値）に制御されると、負荷回路４の消費電力がほぼ一定に制御される。そして、電流トランスＣＴ１の温度変化によって、放電ランプ１０の出力が不安定になることが防止される。
【００５４】
第１および第２の実施形態に示すように、電流検出手段７は、直流電源２およびスイッチング回路３，１５の閉回路に流れる電流を検出し、その平均値を電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力すればよい。そして、前記閉回路に流れる電流の平均値を予め設定された所定値（一定値）に制御することにより、負荷回路４の消費電力をほぼ一定に制御することができる。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５６】
図３に示す放電ランプ点灯装置１６は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、抵抗Ｒ１に代えて、電流変成器ＣＴ２の一次巻線ＣＴ２ａを接続してスイッチング回路１７を構成したものである。そして、電流検出手段１８は、電流変成器ＣＴ２、整流装置１９および平滑用コンデンサＣ７を有して構成され、電流変成器ＣＴ２の二次巻線ＣＴ２ｂの両端間に整流装置１９の入力端が接続され、整流装置１９の出力端間に平滑用コンデンサＣ７が接続されている。
【００５７】
第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流は、電流変成器ＣＴ２の一次巻線ＣＴ２ａにより検出され、整流装置１９により整流され、平滑用コンデンサＣ７により平滑される。そして、平滑用コンデンサＣ７の両端間に平滑された電圧が発生し、電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力される。ここで、平滑された電圧は、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値である。
【００５８】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本発明の第４の実施形態を示す照明器具の外観図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５９】
図４に示す照明器具２６は、天井等に直付けされる直付照明器具である。照明器具２６は、照明器具本体２７の下面の両端に一対のランプソケット２８，２８が設けられ、これらランプソケット２８，２８間に放電ランプ１０が挟持され接続されている。また、放電ランプ１０に光学的に対向し、放電ランプ１０からの放射光を反射させる反射面２９ａが形成された反射体２９が照明器具本体２７に取付けられている。また、照明器具本体２７は、反射面２９ａの背面側に放電ランプ用点灯装置３０を配設している。放電ランプ用点灯装置３０は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、放電ランプ１０が除去されて構成されたものである。照明器具２６は、自己の発熱や周囲の温度変化により放電ランプ用点灯装置３０の電流トランスＣＴ１の磁気特性が変化しても、放電ランプ１０がほぼ定電力に制御される。
【００６０】
【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、電流トランスの温度変化により磁気特性が変化しても、直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値が予め設定された所定値となるように、電流トランスの磁気エネルギーが制御されるので、負荷回路の電力をほぼ一定にすることができる。
【００６１】
請求項３の発明によれば、自己の発熱および周囲の温度変化により電流トランスの磁気特性が変化しても、放電ランプが定電力に制御される照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す照明器具の外観図。
【図５】特許文献１の放電灯点灯装置の回路図。
【図６】特許文献２の放電ランプ点灯装置の回路図。
【符号の説明】
１，１４，１６，２０，２４…放電ランプ点灯装置、２…直流電源、３，１５，１７…スイッチング回路、４，２２…負荷回路、５…駆動回路、６…磁気エネルギー制御手段、７，１８，２３，２５…電流検出手段、８…電流制御手段、２６…照明器具、２７…照明器具本体
【発明の属する技術分野】本発明は、帰還電流により自励発振するスイッチング手段を備えた放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハーフブリッジ形インバータを備えた放電ランプ点灯装置において、負荷回路に流れる電流を帰還して自励発振によりスイッチング素子のドライブ信号を形成することは既に行われている。そして、この種の放電ランプ点灯装置は、一般的に、負荷電流を検出する検出巻線および検出巻線に磁気結合してスイッチング素子のドライブ信号を発生する帰還巻線を有する電流トランスを具備している。この電流トランスは、コアが磁性材料からなり温度特性を有しているので、放電ランプ点灯装置を構成する他の回路部品の発熱などによる周囲温度の上昇や通電による自己の発熱により温度上昇があると、磁気特性が変化する。この結果、電流トランスによるスイッチング素子の発振周波数が変化し、インバータの出力が変化するという問題がある。
【０００３】
まず、この種の放電ランプ点灯装置としては、図５に示す放電灯点灯回路１４がある（特許文献１）。この放電ランプ点灯装置は、商用交流電源Ｅの電圧を全波整流器２１で全波整流し、コンデンサＣ１１で平滑して、インバータ回路２２は可飽和トランスＴｒ１１に従い自励発振し、絶縁トランスＴｒ１２の二次巻線Ｔｒ１２ｂに高周波交流を誘起し、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２を高周波点灯する。
【０００４】
また、負荷電流検出回路２４では、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２に基づく電流を検出し、トランジスタＱ１３のベース電流を制御して、制御巻線Ｔｒ１１ｄのインピーダンスを変化させ、インバータ回路２２の周波数などの発振状態を変化させることにより、常に蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２に流れる電流値を一定にする。
【０００５】
上述のように、電流制御を行なえば、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２の負荷特性は、定電流特性になるため、周囲の温度が高い場合でも、周囲の温度が低い場合でも、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２の電圧を低下できるので、絶縁トランスＴｒ１２、その他の電気部品の温度が必要以上に上昇することを防止でき、特にケース内に収納されているものに対しては有効である、というものである。
【０００６】
また、上述した電流トランスの磁気特性の変化という問題点を解消するために、特許文献２に開示された放電ランプ点灯装置においては、磁気エネルギー制御手段の可変抵抗を感熱素子に置換したものが使用されている（特許文献２）。この技術の放電ランプ点灯装置５０は、図６に示すように、電流トランスＣＴ４の双方向の磁気エネルギーが倍電圧整流回路５１で電圧変換され、出力制御回路５２により消費されるように構成されている。そして、感熱素子５３が周囲温度の変化によりその抵抗値が変化すると、出力制御回路５２の電力消費量が変化し、磁気エネルギー量および電流トランスＣＴ４の飽和時間が変化されるものである。
【０００７】
さらにまた、定格電力が近似している異種の放電灯を共通の放電灯点灯装置で点灯したいという要求がある（特許文献３）。この技術は、これまで放電灯毎に設計・製造されてきたものを共通化することにより全体的なコスト低減を図ることを目的としたものである。この共通化を達成するためには、放電灯に対しては定電力制御することが、それぞれ異種の放電灯から定格に近い光出力を得られる点で有利である。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７４５２４号公報（第３頁、図１）
【０００９】
【特許文献２】特許公報第３１６４１３４号（第３頁〜第４頁、図１）
【００１０】
【特許文献３】特開２００１−２６７０９０号公報（第６頁、図１、２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】特許文献１に記載の発明では、負荷回路ではなく、蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２に流れる電流値を一定にすることを目的としているため、可飽和トランスＴｒ１２の一次巻線Ｔｒ１２ａ側に電流トランスＴｒ１３が設けられ、この電流トランスＴｒ１３が、負荷電流検出回路２４に接続されるものである。この回路構成により、可飽和トランスＴｒ１１を流れる電流は、コンデンサＣ１２および前記一次巻線Ｔｒ１２ａを流れるので、負荷電流検出回路２４では、可飽和トランスＴｒ１１を含む負荷回路を流れる電流を得ることはできない。したがって、可飽和トランスＴｒ１１の自己発熱による磁気特性の変化に対しては蛍光ランプＦＬ１，ＦＬ２を流れる電流を一定に制御することはできるが、負荷回路を流れる電流を一定に制御することはできないものである。
【００１２】
すなわち、特許文献１のものは、実際に接続されている放電灯に対して定電流制御は行なえるが、異種の放電灯に対する低電力制御は、期待できないものである。
【００１３】
また、特許文献２に記載の発明においては、感熱素子５３で周囲温度を検出するので、周囲温度の変化に対して抵抗値の変化が遅延し、迅速にインバータ回路５４の出力を安定化させることはできない。特に、電流トランスＣＴ４の自己発熱による磁気特性の変化に対しては、追随できないという欠点を有する。
【００１４】
さらにまた、特許文献３に記載の発明においては、制御ＩＣ等を用いて定電力化を図るものであるため、高価であることを免れなかった。また、これまでにも制御ＩＣ等を用いていわゆる他励式で定電力化を図ったものが提案されているが電流トランスを用いた自励式で高度な定電力化を実現できるものではなかった。
【００１５】
本発明は、電流トランスの温度変化に対して負荷回路の出力を安定化できる放電ランプ点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を達成するための手段】請求項１に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段を有してなるスイッチング回路と；放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流により作動する負荷回路と；負荷回路に流れる電流を検出する検出巻線および第１および第２のスイッチング手段毎に設けられ、検出巻線で検出された電流を磁気結合により第１および第２のスイッチング手段にそれぞれ帰還する正帰還巻線を有する電流トランスを備え、検出巻線で検出された電流に基づいて第１および第２のスイッチング手段を交互にスイッチング制御するように構成された駆動回路と；電流トランスの磁気エネルギーを制御する磁気エネルギー制御手段と；直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段と；電流検出手段で検出された電流の平均値が予め設定された所定値となるように磁気エネルギー制御手段を制御する電流制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１７】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。直流電源は、バッテリ、商用交流電圧を整流または整流平滑したもの、商用交流電源に整流平滑回路および高効率低歪用の昇圧チョッパ回路を接続し整流平滑されたものなど、略一定の出力電圧で直流電力を供給するものであればよい。
【００１８】
「第１および第２のスイッチング手段が直流電源の出力間に直列的に接続される」とは、直流電源から見て第１および第２のスイッチング手段が直列接続関係にあることをいい、第１および第２のスイッチング手段と直流電源との間に他の回路部品たとえば抵抗などが介在していてもよい。また、第１および第２のスイッチング手段の間に回路部品が介在していてもよい。
【００１９】
例えば、一方の正帰還巻線の磁気エネルギーが制御されることにより、第１および第２のスイッチング手段のスイッチング周波数が変化される。このスイッチング周波数は、直流電源およびスイッチング回路の閉回路に流れる電流の平均値が予め設定された所定値（一定値）となるように制御される。この結果、負荷回路の消費電力がほぼ一定化される。すなわち、放電ランプのランプ電力は定電力化される。
【００２０】
本発明によれば、電流トランスの温度変化により磁気特性が変化しても、直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値が予め設定された所定値となるように、電流トランスの磁気エネルギーが制御されるので、負荷回路の消費電力がほぼ一定化される。また、放電灯に対しては定電力制御することにより、異種の放電灯を点灯させてもそれぞれの放電灯の定格に近い光出力を得ることができる。
【００２１】
請求項２に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、出力電圧が一定化された直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段を有してなるスイッチング回路と；放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流により作動する負荷回路と；負荷回路に流れる電流を検出する検出巻線を有する電流トランスを具備し、検出巻線で検出された電流に基づいて前記第１および第２のスイッチング手段を交互にスイッチング制御するように構成された駆動回路と；電流トランスの飽和時間を変更する磁気エネルギー制御手段と；直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段と；電流検出手段により検出された電流の平均値に応じた電圧信号と基準電圧を比較する比較器を有し、比較器の出力端子を前記磁気エネルギー制御手段のトランジスタのベースに接続されてなり、前記電流検出手段で検出された電流の平均値が予め設定された所定値となるように、ベース電流を供給する電流制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、負荷回路に流れる電流が予め設定された所定値となるように、電流トランスの磁気エネルギーを制御することができ、電流トランスの温度変化により磁気特性が変化しても、負荷回路の消費電力を一定にすることができる。また、放電灯に対しては定電力制御することにより、異種の放電灯を点灯させてもそれぞれの放電灯の定格に近い光出力を得ることができる。
【００２３】
請求項３に記載の照明器具の発明は、請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；この放電ランプ点灯装置を配設している照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、自己の発熱および周囲の温度変化により電流トランスの磁気特性が変化しても、放電ランプを含む負荷回路が定電力に制御される照明器具が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。放電ランプ点灯装置１は、直流電源２、スイッチング回路３、負荷回路４、駆動回路５、磁気エネルギー制御手段６、電流検出手段７および電流制御手段８を有して構成されている。
【００２７】
直流電源２は、商用１００Ｖの低周波交流電源Ｖｓに接続された整流装置９および平滑用コンデンサＣ１を有して構成されている。整流装置９は、ブリッジ形全波整流回路で形成され、その交流入力端が低周波交流電源Ｖｓに接続し、直流出力端が平滑用コンデンサＣ１に接続している。整流装置９は、低周波交流電源Ｖｓの交流電圧を整流し、平滑用コンデンサＣ１は、整流電圧を平滑する。こうして、直流電源２は、平滑用コンデンサＣ１の両端に平滑化された直流電圧が発生する。
【００２８】
スイッチング回路３は、直流電源２の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段Ｑ１、第２のスイッチング手段Ｑ２および抵抗Ｒ１を有して構成されている。第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２は、電界効果トランジスタからなり、第１のスイッチング手段Ｑ１のドレインが平滑用コンデンサＣ１の正極に接続され、第２のスイッチング手段Ｑ２のソースが抵抗Ｒ１を介して平滑用コンデンサＣ１の負極に接続している。なお、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２は、それぞれ寄生ダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。
【００２９】
負荷回路４は、直流カット用コンデンサＣ２、インダクタＬ１、放電ランプ１０および共振用コンデンサＣ３の直列回路によって構成され、電流トランスＣＴ１を介してさらに抵抗Ｒ１を介して第２のスイッチング手段Ｑ２に並列接続している。そして、インダクタＬ１が共振インダクタンスを構成し、直流カットコンデンサＣ２および共振用コンデンサＣ３が共振静電容量を構成している。ただし、直流カットコンデンサＣ２は、その静電容量が相対的に大きいので、共振静電容量としては共振用コンデンサＣ３が支配的に作用する。
【００３０】
放電ランプ１０は、一対のフィラメント電極１０ａ，１０ｂを備えた蛍光ランプからなり、共振用コンデンサＣ３の両端に接続し、一対のフィラメント電極１０ａ，１０ｂが負荷回路４に直列に介挿されている。インダクタＬ１は、負荷を構成する放電ランプ１０に対して限流インピーダンスを提供する。そして、負荷回路４は、スイッチング回路３の第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流（高周波電流）により作動する。
【００３１】
駆動回路５は、スイッチング回路３および負荷回路４の間に設けられ、検出巻線ＣＴ１ａおよび検出巻線ＣＴ１ａに磁気結合している正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃを有する電流トランスＣＴ１を備えている。電流トランスＣＴ１は、通電による自己の発熱や周囲温度の変化により、コアの磁気特性が変化するものである。検出巻線ＣＴ１ａは、負荷回路４に流れる電流を検出する。そして、正帰還巻線ＣＴ１ｂは、抵抗Ｒ２を介して第１のスイッチング手段Ｑ１のゲート、ソース間に接続されている。また、正帰還巻線ＣＴ１ｃは、抵抗Ｒ３介してさらに抵抗Ｒ１を介して第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート、ソース間に接続されている。すなわち、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃは、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２毎に設けられ、検出巻線ＣＴ１ａで検出された電流を第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ帰還するものであり、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の両端に電圧を発生させる。この電圧が第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスレッシュホールド電圧以上になると、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２がオンする。
【００３２】
また、正帰還巻線ＣＴ１ｂおよび正帰還巻線ＣＴ１ｃは、互いに逆極性に形成されている。正帰還巻線ＣＴ１ｂは、検出巻線ＣＴ１ａにスイッチング回路３側から負荷回路４側に電流が流れるときに、第１のスイッチング手段Ｑ１をオンさせる。また、正帰還巻線ＣＴ１ｃは、検出巻線ＣＴ１ａに負荷回路４側からスイッチング手段３側に電流が流れるときに、第２のスイッチング手段Ｑ２をオンさせる。こうして、駆動回路５は、検出巻線ＣＴ１ａで検出された電流に基づいて第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を交互にスイッチング制御するように構成されている。
【００３３】
磁気エネルギー制御手段６は、倍電圧整流回路１１および倍電圧整流回路１１に並列的に接続されたバイポーラトランジスタＴｒ１および抵抗Ｒ４の直列回路を有して構成され、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃのうち、一方の正帰還巻線ＣＴ１ｃに並列的に接続されている。
【００３４】
倍電圧整流回路１１は、正帰還巻線ＣＴ１ｃに並列接続されたコンデンサＣ４およびダイオードＤ３の直列回路およびダイオードＤ３に並列接続されたダイオードＤ４およびコンデンサＣ５の直列回路により構成されている。そして、コンデンサＣ５の両端間に抵抗Ｒ４を介してバイポーラトランジスタＴｒ１のコレクタ、エミッタが接続されている。倍電圧整流回路１１は、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を駆動させる方向の電圧を整流し、出力電圧をコンデンサＣ５に充電させ、コンデンサＣ５の電荷をバイポーラトランジスタＴｒ１により消費させる。すなわち、バイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流を制御することにより、バイポーラトランジスタＴｒ１のコレクタ、エミッタ間の抵抗値が変化され、コンデンサＣ５の消費電力が制御される。これにより、電流トランスＣＴ１の磁気エネルギーの消費が制御される。
【００３５】
磁気エネルギー制御手段６は、バイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流が大きくなるほど、正帰還巻線ＣＴ１ｃにおける磁気エネルギー量を減少させ、電流トランスＣＴ１の飽和時間を遅延させる。これにより、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３は、その両端電圧の上昇が遅延されるので、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数は低下する。逆に、バイポーラトランジスタＴｒ１のベース電流が小さくなるほど、正帰還巻線ＣＴ１ｃにおける磁気エネルギー量を増大させ、電流トランスＣＴ１の飽和時間を早くして、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を増加させる。このように、磁気エネルギー制御手段６は、正帰還巻線ＣＴ１ｃにおける磁気エネルギーを制御して、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を変化させる。
【００３６】
電流検出手段７は、スイッチング回路３内に設けられた抵抗Ｒ１を有し、抵抗Ｒ１に流れる電流の平均値を検出するように構成されている。抵抗Ｒ１は、第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン、ソースに流れるドレイン電流および寄生ダイオードＤ２に流れる共振インダクタンスおよび共振静電容量による共振電流を検出する。そして、これらドレイン電流および共振電流は、平均値に変換されて電流制御手段８に入力されるようにしている。
【００３７】
電流制御手段８は、比較器１２を有して構成されている。比較器１２の反転入力端子には、電流検出手段７により検出された第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号が入力され、非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力されている。基準電圧Ｖｒｅｆ１は、電流検出手段７により検出された第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値を予め設定された所定値（一定値）とするものである。そして、比較器１２の出力端子は、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに接続されており、ベース電流を供給するように構成されている。
【００３８】
比較器１２は、電流検出手段７により検出された電流の平均値に応じた電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きいと、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を小さくする。これにより、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が増加し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が減少して予め設定された所定値（一定値）になる。逆に、電流検出手段７により検出された電流の平均値に応じた電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さいと、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を大きくする。これにより、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が低下し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が増加して予め設定された所定値（一定値）になる。このように、電流制御手段８は、電流検出手段７で検出された電流の平均値が予め設定された所定値（一定値）となるように磁気エネルギー制御手段６を制御するように構成されている。
【００３９】
直流電源２およびスイッチング回路３の間には、起動回路１３が設けられている。起動回路１３は、直流電源２の平滑用コンデンサＣ１の両端間に接続された抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ６の直列回路、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ６の中点Ａと第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート間に接続されたトリガーダイオードＴＤ１、前記中点Ａと第１のスイッチング手段Ｑ１のソース間に接続されたダイオードＤ５および第１のスイッチング手段Ｑ１のドレイン、ソース間に接続された抵抗Ｒ６を有して構成されている。
【００４０】
直流電源２が投入されると、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ６が充電され、前記中点Ａの電位が上昇する。前記中点Ａの電位がトリガーダイオードＴＤ１のブレークオーバー電圧以上に上昇すると、トリガーダイオードＴＤ１が導通し、コンデンサＣ６の両端電圧が第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート、ソース間に印加されて、第２のスイッチング手段Ｑ２がオンする。第２のスイッチング手段Ｑ２がオンすると、コンデンサＣ６の電荷はダイオードＤ５を介して第２のスイッチング手段Ｑ２のドレイン、ソース、抵抗Ｒ１および直流電源２の負極へ流れて直ちに放電するので、トリガーダイオードＴＤ１は直ちに非導通となる。このように、コンデンサＣ６、トリガーダイオードＴＤ１およびダイオードＤ５は、起動時に第２のスイッチング手段Ｑ２をパルス的にオンさせる。そして、抵抗Ｒ６は、起動電流を供給するものである。
【００４１】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。低周波交流電源Ｖｓを投入すると、直流電源２により平滑化された直流電圧が平滑用コンデンサＣ１の両端に発生する。そして、起動回路１３およびスイッチング回路３のそれぞれの両端間に直流電圧が印加される。
【００４２】
そして、直流電源２の正極より、抵抗Ｒ６を介して電流トランスＣＴ１の検出巻線ＣＴ１ａ、負荷回路４の直流カット用コンデンサＣ２、インダクタＬ１、放電ランプ１０のフィラメント電極１０ａ、共振用コンデンサＣ３、放電ランプ１０のフィラメント電極１０ｂ、直流電源２の負極の経路で電流が流れ、インダクタＬ１に電磁エネルギーが蓄積され、共振用コンデンサＣ３に電荷が蓄積される。また、直流電源２の正極より、抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ６に電流が流れ、コンデンサＣ６の両端電圧が上昇していく。そして、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ６の中点Ａの電位がトリガーダイオードＴＤ１のブレークオーバー電圧以上に上昇すると、トリガーダイオードＴＤ１が導通し、コンデンサＣ６の両端電圧が第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート、ソース間に印加されて、第２のスイッチング手段Ｑ２がオンする。
【００４３】
第２のスイッチング手段Ｑ２がオンすると、コンデンサＣ６の電荷はダイオードＤ５を介して瞬時に放電するので、トリガーダイオードＴＤ１およびは第２のスイッチング手段Ｑ２がオフする。この第２のスイッチング手段Ｑ２のオンオフ動作により、負荷回路４の共振インダクタンスおよび共振静電容量による共振電流が電流トランスＣＴ１の検出巻線ＣＴ１ａに流れる。共振電流は、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃに正帰還され、抵抗Ｒ２，Ｒ３によりゲート電圧に変換されて第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２に印加される。そして、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２は交互にスイッチング動作するようになる。
【００４４】
そして、負荷回路４の共振インダクタンスおよび共振静電容量による共振電圧が放電ランプ１０のフィラメント電極１０ａ，１０ｂ間に印加されて放電ランプ１０が点灯するとともに、その点灯が維持される。そして、電流トランスＣＴ１の通電、放電ランプ１０の発熱およびその他の回路部品の発熱により、電流トランスＣＴ１の温度が上昇する。
【００４５】
磁気エネルギー制御手段６の倍電圧整流回路１１は、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃに帰還された第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を駆動する方向の電圧を整流する。そして、この倍電圧整流回路１１の出力電圧は、コンデンサＣ５を充電する。コンデンサＣ５に充電された電荷は、バイポーラトランジスタＴｒ１および抵抗Ｒ４の直列回路により消費される。
【００４６】
第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流は、抵抗Ｒ１により検出され、電流検出手段７により平均値に変換された後に、電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力される。
【００４７】
比較器１２は、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きいと、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を小さくする。すると、倍電圧整流回路１１のコンデンサＣ５の消費電力が小さくなるので、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃおよび検出巻線ＣＴ１ａの磁気エネルギー量が減少して電流トランスＣＴ１の飽和時間が早くなる。この結果、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が増加し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号は基準電圧Ｖｒｅｆ１に近づき、やがて基準電圧Ｖｒｅｆ１とほぼ一致するようになる。すなわち、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値は、次第に減少して予め設定された所定値（一定値）になる。
【００４８】
逆に、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さいと、比較器１２は、磁気エネルギー制御手段６のバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給するベース電流を大きくする。すると、倍電圧整流回路１１のコンデンサＣ５の消費電力が大きくなるので、正帰還巻線ＣＴ１ｂ，ＣＴ１ｃおよび検出巻線ＣＴ１ａの磁気エネルギー量が増大して電流トランスＣＴ１の飽和時間が遅くなる。この結果、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が低下し、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値に応じた電圧信号は基準電圧Ｖｒｅｆ１に近づき、やがて基準電圧Ｖｒｅｆ１とほぼ一致するようになる。すなわち、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値は、次第に増加して予め設定された所定値（一定値）になる。
【００４９】
このように、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値は、予め設定された所定値（一定値）となるように制御される。例えば、チョッパ回路のような直流電源２の出力電圧（直流電圧）は、ほぼ一定であるので、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値が予め設定された所定値（一定値）に制御されることにより、負荷回路４の消費電力がほぼ一定に制御される。すなわち、放電ランプ１０は、ほぼ定電力化される。そして、電流トランスＣＴ１の温度変化によって、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が変化し、放電ランプ１０の出力が不安定になることが防止される。また、放電灯に対しては定電力制御することにより、異種の放電灯を点灯させてもそれぞれの放電灯の定格に近い光出力を得ることができる。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５１】
図２に示す放電ランプ点灯装置１４は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、第１および第２のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２を互いに直列的に接続してスイッチング回路１５を構成するとともに、このスイッチング回路１５および直流電源２の負極間に電流検出手段７を接続している。
【００５２】
電流検出手段７は、直流電源２の出力電流（直流電流）を抵抗Ｒ１で検出し、その平均値を電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力する。ここで、比較器１２の非反転入力端子に入力されている基準電圧Ｖｒｅｆ１は、電流検出手段７により検出された直流電源２の出力電流の平均値を予め設定された所定値（一定値）とするものである。そして、電流制御手段８および磁気エネルギー制御手段６により、直流電源２の出力電流が予め設定された所定値（一定値）に制御される。
【００５３】
直流電源２の出力電流が予め設定された所定値（一定値）に制御されると、負荷回路４の消費電力がほぼ一定に制御される。そして、電流トランスＣＴ１の温度変化によって、放電ランプ１０の出力が不安定になることが防止される。
【００５４】
第１および第２の実施形態に示すように、電流検出手段７は、直流電源２およびスイッチング回路３，１５の閉回路に流れる電流を検出し、その平均値を電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力すればよい。そして、前記閉回路に流れる電流の平均値を予め設定された所定値（一定値）に制御することにより、負荷回路４の消費電力をほぼ一定に制御することができる。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５６】
図３に示す放電ランプ点灯装置１６は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、抵抗Ｒ１に代えて、電流変成器ＣＴ２の一次巻線ＣＴ２ａを接続してスイッチング回路１７を構成したものである。そして、電流検出手段１８は、電流変成器ＣＴ２、整流装置１９および平滑用コンデンサＣ７を有して構成され、電流変成器ＣＴ２の二次巻線ＣＴ２ｂの両端間に整流装置１９の入力端が接続され、整流装置１９の出力端間に平滑用コンデンサＣ７が接続されている。
【００５７】
第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流は、電流変成器ＣＴ２の一次巻線ＣＴ２ａにより検出され、整流装置１９により整流され、平滑用コンデンサＣ７により平滑される。そして、平滑用コンデンサＣ７の両端間に平滑された電圧が発生し、電流制御手段８の比較器１２の反転入力端子に入力される。ここで、平滑された電圧は、第２のスイッチング手段Ｑ２に流れる電流の平均値である。
【００５８】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本発明の第４の実施形態を示す照明器具の外観図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５９】
図４に示す照明器具２６は、天井等に直付けされる直付照明器具である。照明器具２６は、照明器具本体２７の下面の両端に一対のランプソケット２８，２８が設けられ、これらランプソケット２８，２８間に放電ランプ１０が挟持され接続されている。また、放電ランプ１０に光学的に対向し、放電ランプ１０からの放射光を反射させる反射面２９ａが形成された反射体２９が照明器具本体２７に取付けられている。また、照明器具本体２７は、反射面２９ａの背面側に放電ランプ用点灯装置３０を配設している。放電ランプ用点灯装置３０は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、放電ランプ１０が除去されて構成されたものである。照明器具２６は、自己の発熱や周囲の温度変化により放電ランプ用点灯装置３０の電流トランスＣＴ１の磁気特性が変化しても、放電ランプ１０がほぼ定電力に制御される。
【００６０】
【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、電流トランスの温度変化により磁気特性が変化しても、直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値が予め設定された所定値となるように、電流トランスの磁気エネルギーが制御されるので、負荷回路の電力をほぼ一定にすることができる。
【００６１】
請求項３の発明によれば、自己の発熱および周囲の温度変化により電流トランスの磁気特性が変化しても、放電ランプが定電力に制御される照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す照明器具の外観図。
【図５】特許文献１の放電灯点灯装置の回路図。
【図６】特許文献２の放電ランプ点灯装置の回路図。
【符号の説明】
１，１４，１６，２０，２４…放電ランプ点灯装置、２…直流電源、３，１５，１７…スイッチング回路、４，２２…負荷回路、５…駆動回路、６…磁気エネルギー制御手段、７，１８，２３，２５…電流検出手段、８…電流制御手段、２６…照明器具、２７…照明器具本体
Claims (3)
- 直流電源と；
直流電源の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段を有してなるスイッチング回路と；
放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流により作動する負荷回路と；
負荷回路に流れる電流を検出する検出巻線および第１および第２のスイッチング手段毎に設けられ、検出巻線で検出された電流を磁気結合により第１および第２のスイッチング手段にそれぞれ帰還する正帰還巻線を有する電流トランスを備え、検出巻線で検出された電流に基づいて第１および第２のスイッチング手段を交互にスイッチング制御するように構成された駆動回路と；
電流トランスの磁気エネルギーを制御する磁気エネルギー制御手段と；
直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段と；
電流検出手段で検出された電流の平均値が予め設定された所定値となるように磁気エネルギー制御手段を制御する電流制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 出力電圧が一定化された直流電源と；
直流電源の出力間に互いに直列的に接続された第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段を有してなるスイッチング回路と；
放電ランプ、共振インダクタンスおよび共振静電容量を備え、第１および第２のスイッチング手段の交互のスイッチング動作により発生した高周波交流により作動する負荷回路と；
負荷回路に流れる電流を検出する検出巻線を有する電流トランスを具備し、検出巻線で検出された電流に基づいて前記第１および第２のスイッチング手段を交互にスイッチング制御するように構成された駆動回路と；
電流トランスの飽和時間を変更する磁気エネルギー制御手段と；
直流電源の出力電流またはスイッチング回路に流れる電流の平均値を検出する電流検出手段と；
電流検出手段により検出された電流の平均値に応じた電圧信号と基準電圧を比較する比較器を有し、比較器の出力端子を前記磁気エネルギー制御手段のトランジスタのベースに接続されてなり、前記電流検出手段で検出された電流の平均値が予め設定された所定値となるように、ベース電流を供給する電流制御手段と；を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；
この放電ランプ点灯装置を配設している照明器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
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