JP2004179104A - 放電ランプ点灯装置及び照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周囲の温度変化により放電ランプのランプ電圧が予め定めた所定値より低下した場合、またはランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には、制御部18の定電力制御手段21の基準値を低い基準値に切り替えて、直流電源及びスイッチング回路14の閉回路に流れる平均電流を低い基準値に一定に制御する。これにより、予め設定したランプ電圧またはランプ電流までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げて、ランプ電流の増加を抑制する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプを高周波交流で点灯する放電ランプ点灯装置及び照明器具に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、放電ランプは25℃〜30℃のときに最も効率が高くなるように設計されている。これは放電管内の水銀蒸気圧の温度依存性によるもので、放電ランプの最冷部温度が40℃近辺となったときに蒸気圧が高くなることによる。従って、放電ランプは周囲温度が変化したとき、その温度変化に依存して光出力が変化する。つまり、高温及び低温における放電ランプの挙動はランプ電圧が低下してランプ電力が低下してしまう。
【0003】
また、電流トランスにより負荷電流を検出し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ようにした放電ランプ点灯装置では、回路部品などの発熱により電流トランスの特性が変化すると、スイッチング素子の発振周波数が変化してインバータの出力が変化してしまう。
【0004】
そこで、放電ランプのランプ電力を一定に制御して周囲温度によらず安定した光出力を得るようにしたり、また、電流トランスの温度変化による特性変化を補償して、放電ランプが接続される負荷回路の出力を一定に保つようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−67356号公報(図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、放電ランプのランプ電力を一定に制御した場合にはランプ電流が増加するので、そのランプ電流が過大であると、放電ランプのフィラメントが高温になり放電ランプが短寿命となる。すなわち、放電ランプの雰囲気温度が高温もしくは低温になると、放電ランプのランプ電圧が低下するので、放電ランプのランプ電力を一定にするためランプ電流が増加してしまう。このランプ電流の増加が過大であるときは、放電ランプのフィラメントが高温になり放電ランプの寿命が短くなる。
【0007】
また、照明器具本体に複数種の放電ランプを適合する場合には、放電ランプ単体の電気特性が異なるため、固定出力型のインバータを用いた放電ランプ点灯装置では点灯特性を満足できない。例えば、FHF32の放電ランプの定格電力は32Wであるが、ランプ電圧130V、ランプ電流240mA程度であり、FLR40/36の放電ランプでは、定格電力36W、ランプ電圧100V、ランプ電流350mA程度である。このような2品種の放電ランプを固定出力で点灯させた場合、インバータは通常定電流特性を示すため、FHF32の出力が高くなったり、FLR40/36での出力が低く設定されてしまう。
【0008】
本発明の目的は、過大なランプ電流を防止しつつ放電ランプの温度特性に依存せずに安定な光出力が得られ、定格電力の異なる放電ランプを適合できる放電ランプ点灯装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と;直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と;前記負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を検出するランプ電圧検出部と;前記ランプ電圧検出部で検出されたランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には前記所定の一定電力値を下げる定電力制御補正手段と;を備えたことを特徴とする。
【0010】
本発明及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。
【0011】
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及び高効率低歪用の昇圧チョッパを接続し整流平滑されたものなど、ほぼ一定の出力電圧で直流電力を供給するものである。
【0012】
一対のスイッチング素子が互いに直列接続されるとは、直流電源から見て一対のスイッチング素子が直列接続関係にあることをいい、一対のスイッチング素子と直流電源との間に他の回路部品が介在していても良い。また、一対のスイッチング素子の間に回路部品が介在していても良い。
【0013】
定電力制御手段は、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を入力し、その平均電流が予め定めた基準値で一定になるようにスイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させる。直流電源はほぼ一定の出力電圧であるので、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を一定に制御することで、負荷回路に供給する電力がほぼ一定になり、負荷回路の放電ランプのランプ電力は所定の一定電力値になるように制御される。
【0014】
定電力制御補正手段は、負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を入力し、ランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、定電力制御手段の基準値を低い基準値に切り替えて、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を低い基準値に一定に制御する。これにより、負荷回路に供給する電力がほぼ低い基準値で一定になり、負荷回路に流れる電流の増加を抑制しランプ電流の増加を抑制する。
【0015】
本発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電圧までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【0016】
請求項2の発明に係る放電ランプ点灯装置は、請求項1の発明において、前記定電力制御補正手段は、前記所定の一定電力値を下げることに代えて、前記ランプ電圧検出部で検出されたランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定することを特徴とする。
【0017】
本発明は、定電力制御の基準値を下げて定電力制御を行うことに代えて、スイッチング回路の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定するようにしたものである。
【0018】
本発明によれば、ランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合、そのときのデューティ比または周波数に固定するので、ランプ電流の増加が抑制され、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止できる。
【0019】
請求項3の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と;直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と;前記負荷回路の放電ランプに流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部と;前記ランプ電流検出部で検出されたランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には前記所定の一定電力値を下げる定電力制御補正手段と;を備えたことを特徴とする。
【0020】
本発明は、ランプ電圧に代えてランプ電流を検出し、ランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には、定電力制御手段の基準値を低い基準値に切り替えて、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を低い基準値に一定に制御するようにしたものである。
【0021】
本発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電流までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【0022】
請求項4の発明に係る放電ランプ点灯装置は、請求項3の発明において、前記定電力制御補正手段は、前記所定の一定電力値を下げることに代えて、前記ランプ電流検出部で検出されたランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定することを特徴とする。
【0023】
本発明によれば、ランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合、そのときのデューティ比または周波数に固定するので、ランプ電流の増加が抑制され、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止できる。
【0024】
請求項5の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と;直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;前記負荷回路の放電ランプに流れるランプ電流に比例した電圧を検出するランプ電流検出部と;前記負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧に比例した電圧を検出するランプ電圧検出部と;前記電流検出部で検出されたランプ電流に比例した電圧と前記電圧検出部で検出されたランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させる制御部と;を備えたことを特徴とする。
【0025】
本発明は、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させ、ランプ電力を安定に制御するようにしたものである。
【0026】
本発明によれば、ランプ電流またはランプ電圧が変動したときには、そのランプ電流またはランプ電圧の変化に伴ってランプ電力を安定に制御できる。
【0027】
請求項6の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と;直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;前記負荷回路に流れる回路電流を検出する回路電流検出部と;前記回路電流検出部で検出された回路電流が所定値になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させる制御部と;を備えたことを特徴とする。
【0028】
本発明は、負荷回路に流れる回路電流が所定値になるようにスイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させるようにしたものであり、本発明によれば、放電ランプが寿末となったとき立ち消えするので放電ランプの寿末検出器が必要なくなる。
【0029】
請求項7の発明に係る照明器具は、請求項1乃至請求項6のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と;前記放電ランプ点灯装置を配設してなる照明器具本体と;を備えたことを特徴とする。
【0030】
本発明によれば、請求項1乃至請求項6のいずれか一記載の発明の効果を有した照明装置を得られる。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明する。(本発明の第1の実施の形態)図1は本発明の第1の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図1(a)は全体構成図、図1(b)は制御部のブロック構成図である。
【0032】
図1(a)に示すように、交流電圧電源11の交流電圧は整流器12で整流されて直流電圧に変換され、昇圧チョッパ回路13で昇圧されてスイッチング回路14に入力される。スイッチング回路14では直流を高周波交流に変換し、負荷回路15の放電ランプ16に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路14は駆動部17を介して制御部18により制御される。
【0033】
交流電圧電源11は、例えば商用100Vの低周波交流電源であり、ダイオードD1〜D4で構成された整流器12により直流に変換される。整流器12で変換された直流はDC/DCコンバーターである昇圧チョッパ回路13で昇圧される。昇圧チョッパ回路13は、整流器12に並列接続されたコンデンサC1、整流器12に直列接続されたインダクタL1及びダイオードD5、インダクタL1を介して整流器12に並列的に接続されたスイッチング素子S1及び抵抗R1の直列回路、インダクタL1及びダイオードD5を介して整流器12に並列的に接続された電解コンデンサC2、電解コンデンサC2に並列に接続された抵抗R2とから構成されている。スイッチング素子S1は制御部18によりオンオフ駆動され昇圧チョッパ回路13の出力である直流電圧を制御する。
【0034】
昇圧チョッパ回路13で得られた直流電源の直流は、スイッチング回路14に入力され高周波交流に変換される。スイッチング回路14は、一対のスイッチング素子Sa、Sb及び抵抗R3を直列接続して構成され、抵抗R3はスイッチング回路14の閉回路に流れる平均電流を検出する電流検出部19を形成している。一対のスイッチング素子Sa、Sbは、駆動部17を介して制御部18により交互にオンオフ駆動され、昇圧チョッパ回路13で得られた直流を高周波交流に変換する。
【0035】
スイッチング回路14で得られた高周波交流は負荷回路15に入力される。負荷回路15は、スイッチング回路14の一対のスイッチング素子Sa、Sbの接続点から、共振インダクタンスL2及び直流カットコンデンサC3が直列に接続され、放電ランプ16に並列に共振コンデンサC4が並列接続されて構成されている。
【0036】
制御部18には電流検出部19で検出されたスイッチング回路14に流れる電流が入力され、この電流が一定になるように駆動部17を介して一対のスイッチング素子Sa、Sbをオンオフ駆動する。スイッチング回路14の直流電圧は昇圧チョッパ回路13により一定に保たれることから、スイッチング回路14に流れる電流を一定に制御することによって負荷回路15に供給されるランプ電力は一定に制御される。また、制御部18にはランプ電圧検出部20で検出されたランプ電圧が入力され、放電ランプ16のランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、そのランプ電力一定制御の所定値の値を下げ、放電ランプ16に流れるランプ電流の増加を抑制する。
【0037】
図1(b)に示すように、電流検出部19で検出されたスイッチング回路14に流れる電流は、制御部18の定電力制御手段21に入力され、スイッチング回路14に流れる電流が所定値になるように発振器22に対して発振指令を出力する。すなわち、スイッチング回路14に流れる電流と予め定められた所定値とを比較し、スイッチング回路14に流れる電流が所定値となるように発振器22に対して発振指令を出力する。駆動部17は発振器22からの発振周波数で一対のスイッチング素子Sa、Sbを交互にオンオフ駆動する。
【0038】
一方、ランプ電圧検出部20で検出された放電ランプ16のランプ電圧は、制御部18の定電力制御補正部23に入力される。定電力制御補正部23は、ランプ電圧検出部20で検出されたランプ電圧と予め設定された所定値とを比較し、ランプ電圧が所定値よりも低下した場合に定電力制御手段21に予め設定された所定値の値を下げる。これにより、定電力制御手段21は、スイッチング回路14に流れる電流が小さい所定値になるように制御することになるので、ランプ電力は小さい値で一定制御される。従って、ランプ電圧が所定値よりも低下したときはランプ電流の増加を抑制することができる。
【0039】
以上の説明では、ランプ電圧が所定値よりも低下したときに定電力制御手段21の所定値を小さくし所定の一定電力値を下げるようにしたが、それに代えて、ランプ電圧検出部20で検出されたランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合に、スイッチング回路14の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定するようにしても良い。この場合にも、ランプ電圧が所定値よりも低下したときにはランプ電流の増加を抑制することができる。
【0040】
(本発明の第2の実施の形態)図2は本発明の第2の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図2(a)は全体構成図、図2(b)は制御部のブロック構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、ランプ電圧を検出するランプ電圧検出部20に代えて、放電ランプ16に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部24を設け、このランプ電流検出部24で検出されたランプ電流が所定値よりも増加したときに、制御部18での一定電力制御の所定値を下げるようにしたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0041】
図2(a)において、負荷回路15には放電ランプ16のランプ電流を検出するランプ電流検出部24が設けられている。このランプ電流検出部24は電流変成器で形成され、放電ランプ16の一方のフィラメント電極の両端にそれぞれ電流変成器の一次巻線CT1a、CT2bが接続されている。すなわち、フィラメント電極の一端と直流電源の負極側との間に電流変成器の一次巻線CT1aが介挿され、フィラメント電極の他端と共振コンデンサC4との間に電流変成器の一次巻線CT1bが介挿され、さらに、一次巻線CT1a、CT1bは逆極性に接続されている。これにより、負荷回路15に流れる電流のうち、共振コンデンサC4に流れる電流が打ち消され、放電ランプ16の一対の電極間に流れる電流が二次巻線CT2にて検出される。
【0042】
ランプ電流検出部24で検出されたランプ電流は、制御部18の定電力制御補正部23に入力される。定電力制御補正部23は、ランプ電流検出部24で検出されたランプ電流と予め設定された所定値とを比較し、ランプ電流が所定値よりも増加した場合に定電力制御手段21に予め設定された所定値の値を下げる。これにより、定電力制御手段21は、スイッチング回路14に流れる電流が小さい所定値になるように制御することになるので、ランプ電力は小さい値で一定制御される。従って、ランプ電流が所定値よりも増加したときはランプ電流の増加を抑制することができる。
【0043】
以上の説明では、ランプ電流が所定値よりも増加したときに定電力制御手段21の所定値を小さくし所定の一定電力値を下げるようにしたが、それに代えて、ランプ電流検出部24で検出されたランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合に、スイッチング回路14の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定するようにしても良い。この場合にも、ランプ電流が所定値よりも増加したときにはランプ電流の増加を抑制することができる。
【0044】
(本発明の第3の実施の形態)図3は本発明の第3の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。この第3の実施の形態は、負荷回路15の放電ランプ16に流れるランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、スイッチング回路14の一対のスイッチング素子Sa、Sbを交互にスイッチング動作させ、ランプ電力を安定に制御するようにしたものである。
【0045】
交流電圧電源11の交流電圧は整流器12で整流されて直流電圧に変換され、整流器12に並列接続されたコンデンサC1を介してスイッチング回路14に入力される。スイッチング回路14では直流を高周波交流に変換し、負荷回路15の放電ランプ16に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路14は駆動部17を介して制御部18により制御される。
【0046】
交流電圧電源11は、例えば商用100Vの低周波交流電源であり、ダイオードD1〜D4で構成された整流器12により直流に変換される。スイッチング回路14は、一対のスイッチング素子Sa、Sbで構成され、一対のスイッチング素子Sa、Sbは、駆動部17を介して制御部18により交互にオンオフ駆動され直流を高周波交流に変換する。
【0047】
スイッチング回路14で得られた高周波交流は負荷回路15に入力される。負荷回路15は、スイッチング回路14の一対のスイッチング素子Sa、Sbの接続点から、直流カットコンデンサC2及び共振インダクタンスL1が直列に接続され、放電ランプ16に並列に共振コンデンサC3が並列接続されて構成されている。
【0048】
負荷回路15には、放電ランプ16に流れるランプ電流に比例した電圧を検出するランプ電流検出部25と、放電ランプ16に印加されるランプ電圧に比例した電圧を検出するランプ電圧検出部26が設けられている。ランプ電流検出部25は抵抗R1及びダイオードD1の直列回路に逆方向のダイオードD2が並列接続されて構成され、抵抗R1に電流が流れたとき抵抗R1に発生する電圧にてランプ電流に比例した電圧を検出するようにしている。一方、ランプ電圧検出部26は、放電ランプ16に抵抗R2、R3の分圧回路を並列接続し、抵抗R2、R3の接続点のコンデンサC4及びダイオードD3、D4により、ランプ電圧に比例した電圧を検出する。
【0049】
そして、コンデンサC5でランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧とを加算した電圧を平滑し、制御部18の比較部35における演算増幅器(OPアンプ)27の反転入力端子に入力される。一方、演算増幅器27の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Vrefが入力される。演算増幅器27には帰還コンデンサC6が接続されており、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、発振制御部36に対して指令信号を出力する。発信制御部36は駆動部17を介してスイッチング素子Sa、Sbへのスイッチング指令を出力する。
【0050】
図4は第3の実施の形態の動作説明図であり、図4(a)はランプ電流に比例した電圧のみに基づいて制御した場合の動作特性図、図4(b)はランプ電圧に比例した電圧のみに基づいて制御した場合の動作特性図である。図4(a)に示すように、ランプの負荷特性が周囲の温度変化により、曲線S1、S2、S3のように変化した場合、ランプ電流に比例した電圧のみに基づいて制御した場合には、ランプ電流ILは所定の電流IL1に一定に制御されるので、ランプ電圧VLがVL1、VL2、VL3と変化する。一方、ランプ電圧に比例した電圧のみに基づいて制御した場合には、図4(b)に示すように、ランプ電圧VLは所定の電圧VL1に一定に制御されるので、ランプ電流ILがIL1、IL2、IL3と変化する。
【0051】
第3の実施の形態では、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和により制御するので、ランプ電圧とランプ電流との変化度合いのバランスが保たれ、ランプ電力を安定に制御できる。例えば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合には、ランプ電圧の低下分をランプ電流の増加で補償することになりランプ電力の低下が抑制されるので、ランプ電力を安定に制御できる。
【0052】
また、同様な定格のランプ、例えばFHF32の放電ランプ(定格電力:32W、ランプ電圧:130V、ランプ電流:240mA程度)と、FLR40/36の放電ランプ(定格電力:36W、ランプ電圧:100V、ランプ電流:350mA程度)に対しても、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が一定になるように制御するので安定に放電ランプを点灯できる。すなわち、図4(a)のように定電流特性の固定出力で点灯させる場合に比較して、FHF32の出力が高くなったり、FLR40/36での出力が低く設定されてしまうことがなくなる。
【0053】
(本発明の第4の実施の形態)図5は本発明の第4の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。この第4の実施の形態は、図3に示した第3の実施の形態に対し、ランプ電流検出部25を電流変成器で形成したものである。図3に示した第3の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0054】
図5に示すように、ランプ電流検出部25は、放電ランプ16の一方のフィラメント電極の両端にそれぞれ電流変成器の一次巻線CT1a、CT2bが接続され、一次巻線CT1aはフィラメント電極の一端と直流電源の負極側との間に介挿され、一次巻線CT1bはフィラメント電極の他端と共振コンデンサC3との間に介挿されている。一次巻線CT1a、CT1bは逆極性に接続されているので、負荷回路15に流れる電流のうち、共振コンデンサC3に流れる電流が打ち消され、放電ランプ16の一対の電極間に流れる電流が二次巻線CT2にて検出される。二次巻線CT2で検出されたランプ電流は、ダイオードD5及びコンデンサC5で整流され、制御部18の抵抗R4を介して演算増幅器27の反転入力端子に入力される。
【0055】
ランプ電圧検出部26は、放電ランプ16に抵抗R2、R3の分圧回路を並列接続し、抵抗R2、R3の接続点のコンデンサC4及びダイオードD3、D4により、ランプ電圧に比例した電圧を検出する。ランプ電圧検出部26で検出された電圧は抵抗R5を介して演算増幅器27の反転入力端子に入力される。すなわち、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が制御部18の比較部35における演算増幅器27の反転入力端子に入力され、一方、演算増幅器27の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Vrefが入力される。演算増幅器27には帰還コンデンサC6が接続されており、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、発信制御部36に対して指令信号を出力する。発信制御部36は駆動部17を介してスイッチング素子Sa、Sbへのスイッチング指令を出力する。
【0056】
この第4の実施の形態の場合も、第3の実施の形態と同様に、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和により制御するので、ランプ電圧とランプ電流との変化度合いのバランスが保たれ、ランプ電力を安定に制御できる。例えば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合にはランプ電力を安定に制御でき、同様な定格のランプに対しても、安定に放電ランプを点灯できる。
【0057】
(本発明の第5の実施の形態)図6は本発明の第5の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図6(a)は回路図、図6(b)は特性図である。この第5の実施の形態は、負荷回路15に流れる回路電流が所定値になるようにスイッチング回路14の一対のスイッチング素子Sa、Sbを交互にスイッチング動作させ、放電ランプ16が寿末となったとき立ち消えするようにしたものである。
【0058】
図6において、交流電圧電源11の交流電圧は整流器12で整流されて直流電圧に変換され、整流器12に並列接続されたコンデンサC1を介してスイッチング回路14に入力される。スイッチング回路14では直流を高周波交流に変換し、負荷回路15の放電ランプ16に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路14は、一対のスイッチング素子Sa、Sbで構成され、一対のスイッチング素子Sa、Sbは、駆動部17を介して制御部18により交互にオンオフ駆動され直流を高周波交流に変換する。
【0059】
負荷回路15は、直流カットコンデンサC2及び共振インダクタンスL1が直列に接続され、放電ランプ16に並列に共振コンデンサC3が並列接続されて構成されている。また、負荷回路15に流れる回路電流を検出する回路電流検出部28が設けられている。回路電流検出部28は抵抗R1及びダイオードD1の直列回路に逆方向のダイオードD2が並列接続されて構成され、抵抗R1に電流が流れたとき抵抗R1に発生する電圧にて負荷回路15に流れる回路電流に比例した電圧を検出する。
【0060】
すなわち、回路電流検出部28は、放電ランプ16の点灯時の直列共振回路を構成する共振コンデンサC3及び放電ランプ16に流れる回路電流を検出するものであり、検出された回路電流は制御部18における比較部35の演算増幅器27の反転入力端子に入力される。一方、演算増幅器27の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Vrefが入力される。演算増幅器27には帰還コンデンサC6が接続されており、回路電流が所定値になるように、発信制御部36に指令信号を出力する。発信制御部36は、駆動部17を介してスイッチング素子Sa、Sbへのスイッチング指令を出力する。
【0061】
図6(b)は、負荷回路15の回路電流を一定に保った場合のインバータ(スイッチング回路14)の負荷特性曲線及び放電ランプ16の負荷特性曲線であり、曲線S11はインバータ(スイッチング回路14)の負荷特性曲線、曲線S1は正常時の放電ランプ16の負荷特性曲線、曲線S2は寿末寺の放電ランプ16の負荷特性曲線である。
【0062】
インバータ(スイッチング回路14)の負荷特性曲線S11と放電ランプ16の負荷特性曲線S1との交点で放電ランプ16は点灯する。なお、交点が2カ所ある場合には電圧の低い方で安定点灯する。一方、放電ランプ16が寿末となると、放電ランプ16の負荷曲線が曲線S2となり、インバータ(スイッチング回路14)の負荷特性曲線S11と交わらなくなるので放電ランプ16は立ち消えとなる。すなわち、放電ランプ16が寿末となったときは放電ランプ16は点灯しない。
【0063】
以上の説明では、演算増幅器27に入力される基準電圧を一定としたが、複数の基準電位を用意し、基準電位を切り替えることによって放電ランプ16の光出力を可変させることもできる。また、放電ランプ16の始動時は回路電流の一定制御を停止させ、始動時2次電圧を発生させるように構成してもよい。
【0064】
第5の実施の形態によれば、負荷回路15の回路電流を所定値に一定制御するので、放電ランプ16を安定に点灯させることができる。また、寿命末期となったときに放電ランプを立ち消えさせることができるので、寿末検出回路などを付加しなくとも放電ランプ16の安全に保護することができる。また、フィラメント予熱回路に安価なコンデンサ予熱方式を採用できる。
【0065】
(本発明の第6の実施の形態)図7は本発明の第6の実施の形態に係る照明器具の外観斜視図である。照明器具29は、天井等に直付けされる直付照明器具である。照明器具29は、照明器具本体30の下面の両端に一対のランプソケット31a、31bが設けられ、これらランプソケット31a、31bとの間に放電ランプ16が挟持され接続されている。また、放電ランプ16に光学的に対向し、放電ランプ16からの放射光を反射させる反射面32が形成された反射体33が照明器具本体30に取り付けられている。また、照明器具本体30には、放電ランプ16を点灯するための放電ランプ点灯装置34が配設されて居る。この放電ランプ点灯装置は、第1の実施の形態乃至第5の実施の形態のいずれかの放電ランプ点灯装置である。
【0066】
第6の実施の形態によれば、第1の実施の形態乃至第5の実施の形態のいずれかの放電ランプ点灯装置の効果を備えた照明器具を提供できる。
【0067】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電圧までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【0068】
請求項2の発明によれば、ランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合、そのときのデューティ比または周波数に固定するので、ランプ電流の増加が抑制され、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止できる。
【0069】
請求項3の発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電流までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【0070】
請求項4の発明によれば、ランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合、そのときのデューティ比または周波数に固定するので、ランプ電流の増加が抑制され、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止できる。
【0071】
請求項5の発明によれば、ランプ電流またはランプ電圧が変動したときには、そのランプ電流またはランプ電圧の変化に伴ってランプ電力を安定に制御できる。
【0072】
請求項6の発明によれば、放電ランプが寿末となったとき立ち消えするので放電ランプの寿末検出器が必要なくなる。
【0073】
請求項7の発明によれば、請求項1乃至請求項6のいずれか一記載の発明の効果を有した照明装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図。
【図4】本発明の第3の実施の形態の動作説明図。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図。
【図6】本発明の第5の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図7】本発明の第6の実施の形態に係る照明器具の外観斜視図。
【符号の説明】
11…交流電圧電源、12…整流器、13…昇圧チョッパ回路、14…スイッチング回路、15…負荷回路、16…放電ランプ、17…駆動部、18…制御部、19…電流検出部、20、26…ランプ電圧検出部、21…定電力制御手段、22…発振器、23…定電力制御補正部、24、25…ランプ電流検出部、26…、27…演算増幅器、28…回路電流検出部、29…照明器具、30…照明器具本体、31…ランプソケット、32…反射面、33…反射体、34…放電ランプ点灯装置、35…比較部、36…発信制御部
Claims (7)
- 所定の一定電圧を出力する直流電源と;
直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;
共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;
前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と;
前記負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を検出するランプ電圧検出部と;
前記ランプ電圧検出部で検出されたランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には前記所定の一定電力値を下げる定電力制御補正手段と;
を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 前記定電力制御補正手段は、前記所定の一定電力値を下げることに代えて、前記ランプ電圧検出部で検出されたランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定することを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
- 所定の一定電圧を出力する直流電源と;
直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;
共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;
前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と;
前記負荷回路の放電ランプに流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部と;
前記ランプ電流検出部で検出されたランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には前記所定の一定電力値を下げる定電力制御補正手段と;
を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 前記定電力制御補正手段は、前記所定の一定電力値を下げることに代えて、前記ランプ電流検出部で検出されたランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定することを特徴とする請求項3記載の放電ランプ点灯装置。
- 所定の一定電圧を出力する直流電源と;
直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;
共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;
前記負荷回路の放電ランプに流れるランプ電流に比例した電圧を検出するランプ電流検出部と;
前記負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧に比例した電圧を検出するランプ電圧検出部と;
前記電流検出部で検出されたランプ電流に比例した電圧と前記電圧検出部で検出されたランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させる制御部と;
を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 所定の一定電圧を出力する直流電源と;
直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と;
共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と;
前記負荷回路に流れる回路電流を検出する回路電流検出部と;
前記回路電流検出部で検出された回路電流が所定値になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させる制御部と;を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と;
前記放電ランプ点灯装置を配設してなる照明器具本体と;
を備えたことを特徴とする照明器具。
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