JP2005267899A - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】放電灯と発光ダイオード照明体の両方で照明し、しかも、放電灯が寿命末期になったときにはそれを知らせる。
【解決手段】高周波電力を出力するインバータ回路８と、このインバータ回路８の出力端に直流カット用コンデンサ１５を介して接続されたインダクタ１４と共振用コンデンサ１７からなる共振回路と、この共振回路の共振用コンデンサ１７に並列に接続された放電灯１６と、直流カット用コンデンサ１５に並列に接続された発光ダイオード照明体２０とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオード照明体を併用した放電灯点灯装置及び照明器具に関する。

従来、インバータ回路からの高周波出力によって放電灯を点灯する点灯回路とＬＥＤ点灯回路を併用し、ＬＥＤ点灯用の直流電源と放電灯点灯回路の直流電源を共用させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
２００３−２６４０９０公報

しかし、この特許文献のものは、放電灯点灯回路とＬＥＤ点灯回路は全く別個に動作する為、ＬＥＤは放電灯点灯回路の放電灯の状況とは全く関係なく発光して照明を行っていたので、例えば、放電灯が寿命末期になってもそれを知らせることはできなかった。

本発明は、放電灯と発光ダイオード照明体の両方を点灯でき、しかも、放電灯が寿命末期になったときにはそれを知らせることもできる放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。

また、本発明は、放電灯による照明の不足を発光ダイオード照明体で補うことができて照明効果を高めることができる照明器具を提供する。

請求項１記載の発明は、高周波電力を出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力端に直流カット用コンデンサを介して接続されたインダクタと共振用コンデンサからなる共振回路と、この共振回路の共振用コンデンサに並列に接続された放電灯と、直流カット用コンデンサに並列に接続された発光ダイオード照明体とを備えた放電灯点灯装置にある。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置を有し、放電灯と発光ダイオード照明体とで照明を行う器具本体とを備えた照明器具にある。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の照明器具において、発光ダイオード照明体を放電灯による照明の不足部に配置したことにある。

本発明によれば、放電灯と発光ダイオード照明体の両方を点灯でき、しかも、放電灯が寿命末期になったときにはそれを知らせることもできる放電灯点灯装置及び照明器具を提供できる。
また、本発明によれば、放電灯による照明の不足を発光ダイオード照明体で補うことができて照明効果を高めることができる照明器具を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、交流電源１にダイオードブリッジからなる全波整流器２の入力端子を接続し、この全波整流器２の出力端子に、昇圧チョッパ回路からなる直流電源回路３を接続している。

前記直流電源回路３は、全波整流器２の出力端子に第１のインダクタ４を介してスイッチング素子である第１のＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５を並列に接続し、この第１のＭＯＳ型ＦＥＴ５にダイオード６を順極性に介して平滑コンデンサ７を並列に接続してなり、前記全波整流器２から出力される脈流電圧を所望の直流電圧に変換している。

前記直流電源回路４の出力端子、すなわち、前記平滑コンデンサ７にインバータ回路８を接続している。前記インバータ回路８は、１対のスイッチング素子として、第２、第３のＭＯＳ型ＦＥＴ９、１０を備え、この各ＭＯＳ型ＦＥＴ９、１０の直列回路を前記平滑コンデンサ７に並列に接続している。前記第２のＭＯＳ型ＦＥＴ９に抵抗１１を並列に接続している。

前記直流電源回路４のＭＯＳ型ＦＥＴ５は駆動回路１２によってスイッチング駆動され、また、前記インバータ回路８の各ＭＯＳ型ＦＥＴ９、１０は前記駆動回路１２によって交互に高周波スイッチング駆動されるようになっている。

前記インバータ回路８の第３のＭＯＳ型ＦＥＴ１０におけるドレイン、ソースの各端子に、バラスト用の第２のインダクタ１４及び直流カット用コンデンサ１５を直列に介して放電灯１６のフィラメント１６ａ，１６ｂの一端を接続している。そして、前記放電灯１６のフィラメント１６ａ，１６ｂの他端間に共振用コンデンサ１７を接続し、この共振用コンデンサ１７と第２のインダクタ１４と放電灯１６によって共振回路を形成している。前記放電灯１６のフィラメント１６ａ，１６ｂの一端間に抵抗１８を接続している。

前記直流カット用コンデンサ１５に、複数の発光ダイオード１９を直列及び並列に接続して発光ダイオード照明体２０を形成している。
前記駆動回路１２はマイクロプロセッサ２１によって制御され、また、前記放電灯１６に流れるランプ電流を検出回路２２によって検出し、Ａ／Ｄ変換して前記マイクロプロセッサ２１に供給している。

前記マイクロプロセッサ２１は通常点灯時には、ランプ電流が略一定になるようにインバータ回路８の各ＭＯＳ型ＦＥＴ９、１０の動作周波数を変化し、放電灯１６が寿命末期になってランプ電流の方向が片方向に偏ると各ＭＯＳ型ＦＥＴ９、１０の動作周波数を変化してインバータ回路８の出力を低下させるようにしている。

このような構成においては、交流電源１を投入すると、全波整流器２から脈流電圧が出力し直流電源回路３に供給される。直流電源回路３では第１のＭＯＳ型ＦＥＴ５がスイッチング駆動され、ＦＥＴ５がオンのときに第１のインダクタ４にエネルギーが蓄積され、この蓄積されたエネルギーがＦＥＴ５のオフのときにダイオード６を介して放出され平滑コンデンサ７を充電する。こうして、平滑コンデンサ７から所望の直流電圧が出力されてインバータ回路８に供給される。

インバータ回路８ではＭＯＳ型ＦＥＴ９、１０が高周波スイッチング駆動され、高周波電力が出力される。放電灯１６が点灯する前は、共振用コンデンサ１７を介して放電灯１６の各フィラメント１６ａ，１６ｂに予熱電流が流れる。そして、放電灯１６のフィラメント１６ａ，１６ｂ間に高電圧が印加される。これにより、放電灯１６は点灯を開始するようになる。そして、放電灯１６が点灯を開始すると放電灯１６にランプ電流が流れるようになり、フィラメント間に印加する電圧が低下する。

また、直流カット用コンデンサ１５の両端にはインバータ回路８の出力電圧の略半分の電圧が発生する。そして、この電圧は発光ダイオード照明体２０に印加されるので、発光ダイオード照明体２０の各発光ダイオード１９は点灯するようになる。
こうして、放電灯１６と発光ダイオード照明体２０の両方が点灯して照明を行うことになる。

この状態で、放電灯１６が寿命末期の状態になると、交流として流れていたランプ電流が片方向に偏るようになる。例えば、フィラメント１６ａからフィラメント１６ｂへ一方的に流れ、フィラメント１６ｂからフィラメント１６ａへはほとんど流れなくなる。このような状態によるとマイクロプロセッサ２１は検出回路２２からの検出信号によって放電灯１６の寿命末期を判断し、駆動回路１２をインバータ回路８の出力が低下するように制御する。駆動回路１２はインバータ回路８の動作周波数を変えて出力を低下する。

これにより、放電灯１６は点灯を維持できなくなり消灯する。一方、発光ダイオード照明体２０は抵抗１８を介して電流が流れ続けるので、印加される電圧が低下し照度が低下するが点灯を維持する。こうして、放電灯１６の消灯後も発光ダイオード照明体２０によって一定の明るさが確保される。しかも、発光ダイオード照明体２０の照度が変化しているので、放電灯１６が寿命末期になって消灯されたことを知ることができる。

図２は、このような構成の放電灯点灯装置を２灯用のものに適用し、それを照明器具として実現したものを示す斜視図である。すなわち、この照明器具は、反射傘を兼ねる長方形状の器具本体３１に２本の放電灯１６１、１６２を長手方向に沿って両側に装着している。そして、器具本体３１の中央部に台形状の吐出部３２を長手方向に沿って形成し、その吐出部３２の天部に発光ダイオード照明体２０の各発光ダイオード１９を、複数個ずつにグループ分けして取付けている。前記器具本体３１内には放電灯点灯装置を構成する回路部品を基板上に配置し、これをケースに収納した回路ユニットが組み込まれている。

このような構成においては、放電灯１６１、１６２が点灯している状態では、吐出部３２の天部近傍が照明の不足部となって暗部となる。しかし、ここでは発光ダイオード照明体２０の各発光ダイオード１９が点灯することで、吐出部３２の天部近傍も充分な明るさが得られるようになる。このように、放電灯１６１、１６２による照明の不足を発光ダイオード照明体２０で補うことができて照明効果を高めることができる。

図３、図４及び図５は、照明器具内に組み込まれる回路ユニットにおける半導体素子の取付け構造を示している。なお、図４は図３のＡ−Ａ断面図を示し、図５は回路基板とケースの要部構成を示している。
回路基板４１の上に、トランス４２、コンデンサ４３、抵抗４４、ＭＯＳ型ＦＥＴ等の半導体素子４５等を配置している。この場合において、半導体素子４５を放熱板４６に取付け、この放熱板４６を回路基板４１とケース４７の一部に取付ける。すなわち、図５の(b)に示すようにＵ字形状のケース４７の一部を、底面から側面に渡ってプレスで抜き、それを押し上げることでケース４７と一体の突起部４７ａを形成する。一方、回路基板４１に、図５の(a)に示すように前記突起部４７ａを挿入できる凹部４１ａを形成する。

これにより、回路基板４１をケース４７に組み込んだときに、凹部４１ａに突起部４７ａが挿入され、回路基板４１と突起部４７ａとの面が一致するようになる。この状態で、半導体素子４５を取付けた放熱板４６の一部をネジ４８によって回路基板４１に固定するとともに前記放熱板４６の別の一部をネジ４９によって突起部４７ａに固定する。
このようにすることで、放熱板４６をケース４７に直接接触させることができ、放熱効果を高めることができる。

図６は回路ユニットにおける半導体素子の取付け構造の変形例を示し、回路基板５１上に、２個の半導体素子５２、５３を取付けた放熱板５４と、３個の半導体素子５５、５６、５７を取付けた放熱板５８を取付ける場合を示している。

この場合も、ケース５９と一体の突起部５９ａ、５９ｂを形成する。突起部５９ｂは放熱板５８を取付けることになるため、突起部５９ａよりも幅が広くなっている。そして、回路基板５１には、突起部５９ａを相に有する凹部５１ａ及び突起部５９ｂを挿入する凹部５１ｂを形成する。

これにより、回路基板５１をケース５９に組み込んだときに、凹部５１ａに突起部５９ａが挿入され、凹部５１ｂに突起部５９ｂが挿入され、突起部５９ａ、５９ｂと回路基板５１との面が一致するようになる。この状態で、半導体素子５２、５３を取付けた放熱板５４の一部をネジによって回路基板５１に固定するとともに前記放熱板５４の別の一部をネジによって突起部５９ａに固定する。また、半導体素子５５、５６、５７を取付けた放熱板５８の一部をネジによって回路基板５１に固定するとともに前記放熱板５８の別の一部をネジによって突起部５９ｂに固定する。
このようにすることで、放熱板５４、５８をケース５９に直接接触させることができ、放熱効果を高めることができる。

（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図７に示すように、インバータ回路としてハーフブリッジ形インバータ回路８１を使用したもので、このインバータ回路８１は、第２のＭＯＳ型ＦＥＴ９に直流カット用コンデンサ２３を介して第２のインダクタ１４と放電灯１６との直列回路を並列に接続し、第３のＭＯＳ型ＦＥＴ１０に直流カット用コンデンサ２４を介して前記第２のインダクタ１４と放電灯１６との直列回路を並列に接続している。

そして、前記直流カット用コンデンサ２３に複数の発光ダイオード１９を直列及び並列に接続し、前記直流カット用コンデンサ２４に複数の発光ダイオード１９を直列及び並列に接続して発光ダイオード照明体２５を形成している。なお、その他の構成は図１と同様である。

このような構成においても定常点灯時には放電灯１６と発光ダイオード照明体２５の両方が点灯して照明を行うことになる。また、放電灯１６が寿命末期になって消灯した後も発光ダイオード照明体２５によって一定の明るさが確保される。しかも、放電灯１６が寿命末期になったときには発光ダイオード照明体２５の照度が変化しているので、放電灯１６が寿命末期になって消灯されたことを知ることができる。

（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図８に示すように、インバータ回路として変形ハーフブリッジ形インバータ回路８２を使用したもので、このインバータ回路８２は、第２のＭＯＳ型ＦＥＴ９に直流カット用コンデンサ２３を介して第２のインダクタ１４と放電灯１６との直列回路を並列に接続し、第３のＭＯＳ型ＦＥＴ１０に抵抗２６を介して前記第２のインダクタ１４と放電灯１６との直列回路を並列に接続している。

そして、前記直流カット用コンデンサ２３に複数の発光ダイオード１９を直列及び並列に接続して発光ダイオード照明体２７を形成している。なお、その他の構成は図１と同様である。

このような構成においても定常点灯時には放電灯１６と発光ダイオード照明体２７の両方が点灯して照明を行うことになる。また、放電灯１６が寿命末期になって消灯した後も発光ダイオード照明体２７によって一定の明るさが確保される。しかも、放電灯１６が寿命末期になったときには発光ダイオード照明体２７の照度が変化しているので、放電灯１６が寿命末期になって消灯されたことを知ることができる。

本発明の、第１の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図。 同実施の形態において２灯用の放電灯点灯装置を組み込んだ照明器具を示す斜視図。 同実施の形態において照明器具内に組み込まれる回路ユニットにおける半導体素子の取付け構造を示す部分拡大平面図。 図３におけるＡ−Ａ断面図。 図３における回路基板とケースの要部構成を示す図。 同実施の形態において照明器具内に組み込まれる回路ユニットにおける半導体素子の取付け構造の変形例を示す部分拡大分解図。 本発明の、第２の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図。 本発明の、第３の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図。

符号の説明

８…インバータ回路、１５…直流カット用コンデンサ、１６…放電灯、１９…発光ダイオード、２０…発光ダイオード照明体。

Claims (3)

1. 高周波電力を出力するインバータ回路と；
   インバータ回路の出力端に直流カット用コンデンサを介して接続されたインダクタと共振用コンデンサからなる共振回路と；
   共振回路の共振用コンデンサに並列に接続された放電灯と；
   直流カット用コンデンサに並列に接続された発光ダイオード照明体と；
   を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 請求項１記載の放電灯点灯装置と；
   放電灯点灯装置を有し、放電灯と発光ダイオード照明体とで照明を行う器具本体と；
   を備えたことを特徴とする照明器具。
3. 発光ダイオード照明体を放電灯による照明の不足部に配置したことを特徴とする請求項２記載の照明器具。

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