JP2006107784A - 放電ランプ点灯装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＷＭ調光信号に応じてスイッチ素子のオンオフ動作の停止が安定して行えるインバータ回路用集積回路を備えた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】放電ランプ点灯装置１は、調光回路５から出力された直流電圧に応じてスイッチ素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオンオフ周波数を制御するとともに、充放電されるコンデンサＣ１が外付けされ、ＰＷＭ調光信号のオン期間にコンデンサＣ１を充電する定電流回路１５およびコンデンサＣ１の充電電圧が予め設定された基準値以上のときに停止信号を出力する比較回路１６を備え、比較回路１６から停止信号が出力されたときに、制御動作の不動作によりインバータ回路３のスイッチ素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオンオフ動作を停止させるインバータ回路用集積回路７を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＷＭ調光信号に応じて放電ランプを調光点灯させる放電ランプ点灯装置および照明器具に関する。

この種の放電ランプ点灯装置は、ＰＷＭ調光信号に応じてインバータ回路のスイッチ素子のオンオフ周波数を変化させ、出力される高周波電圧を変化させることにより、放電ランプを調光点灯している。そして、インバータ回路をワンチップで構成されたインバータ回路用集積回路で制御する放電ランプ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術の放電ランプ点灯装置は、ＰＷＭ調光信号に応じて導通が制御されるトランジスタを有し、トランジスタの導通に応じてオンオフ周波数が制御されている。また、ＰＷＭ調光信号として連続的な信号を供給して、トランジスタが継続オフしたとき、スイッチ素子のオンオフ動作を停止させている。
特許第２８０３０８０号公報（第３頁、第３図）

特許文献１の放電ランプ点灯装置は、インバータ回路用集積回路内のアンプでＰＷＭ調光信号の平均電圧値のレベル判定を行うように構成されているので、例えばＰＷＭ調光信号がスイッチ素子のオンオフ動作を停止させるオンデューティー９５〜１００％であるときに、ＰＷＭ調光信号を所定の電圧に変換する抵抗の抵抗値のばらつきなどにより、前記オンデューティーのＰＷＭ調光信号に応じた所定の電圧が得られず、前記停止が確実に行えない場合があるという問題ある。また、インバータ回路用集積回路に外付けされる部品点数が多く、待機電力の低減が望まれている。

本発明は、ＰＷＭ調光信号に応じてスイッチ素子のオンオフ動作の停止が安定して行えるインバータ回路用集積回路を備えた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。

請求項１に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、商用交流電圧を直流電圧に変換して出力する直流電圧発生回路と；スイッチ素子を備え、このスイッチ素子のオンオフ動作により直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；インバータ回路により点灯される放電ランプと；ＰＷＭ調光信号が入力され、ＰＷＭ調光信号のオンデューティーに応じた直流電圧を出力する調光回路と；充放電されるコンデンサと；ＰＷＭ調光信号のオフ期間に前記コンデンサを放電させる放電回路と；前記コンデンサを外付けし、調光回路から出力された直流電圧に応じてスイッチ素子のオンオフ周波数を制御するとともに、ＰＷＭ調光信号のオン期間に前記コンデンサを充電する定電流回路および前記コンデンサの充電電圧が予め設定された基準値以上のときに停止信号を出力する比較回路を備え、比較回路から停止信号が出力されたときに、制御動作の不動作によりインバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作を停止させるインバータ回路用集積回路と；を具備していることを特徴とする。

本発明によれば、インバータ回路用集積回路に外付けされたコンデンサは、ＰＷＭ調光信号のオン期間に定電流回路により充電され、ＰＷＭ調光信号のオフ期間に放電回路により放電される。そして、例えば、オンデューティー９５〜１００％のＰＷＭ調光信号の期間にコンデンサの充電電圧が予め設定された基準値以上となり、比較回路から停止信号が出力されると、制御動作を不動作にしてインバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作が停止される。そして、コンデンサを充電する定電流回路およびコンデンサの充電電圧と基準値を比較する比較回路をインバータ回路用集積回路内に設けたので、制御回路の集積回路化が図られる。

請求項２に記載の照明器具の発明は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置と；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。

本発明によれば、連続的なオンデューティーのＰＷＭ調光信号に応じて、インバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作が安定して停止されるとともに、制御回路の集積回路化が図られた放電ランプ点灯装置を具備した照明器具が提供される。

請求項１の発明によれば、充放電されるコンデンサの充電電圧が予め設定された基準値以上のときに、比較回路から停止信号が出力され、制御動作の不動作によりインバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作が停止されるので、待機電力が低減できるとともに、ＰＷＭ調光信号のオン期間が連続的であるときに、インバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作を安定して停止することができる。また、定電流回路および比較回路がインバータ回路用集積回路へ集積回路化することにより、放電ランプ点灯装置を小形化することができる。

請求項２の発明によれば、例えば、オンデューティー９５〜１００％のＰＷＭ調光信号により、インバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作が安定的に停止して放電ランプを消灯することができ、定電流回路および比較回路のインバータ回路用集積回路への集積回路化により小形化された放電ランプ点灯装置を具備した照明器具を提供することができる。

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。

図１〜図２は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は放電ランプ点灯装置の概略回路図、図２はＰＷＭ調光信号に対するコンデンサの充電電圧の変化図である。

放電ランプ点灯装置１は、直流電圧発生回路２、インバータ回路３、放電ランプとしての蛍光ランプ４、調光回路５、充放電されるコンデンサＣ１、放電回路６およびインバータ回路用集積回路７を有して構成されている。

直流電圧発生回路２は、整流装置８および平滑用コンデンサＣ２を有してなり、商用交流電源Ｖｓの交流電圧を整流、平滑して直流電圧に変換し、直流電圧を平滑用コンデンサＣ２の両端間に出力する。平滑用コンデンサＣ２の負極側は、基板アースＥに接続されている。

インバータ回路３は、平滑用コンデンサＣ２の両端間に直列的に接続されたスイッチ素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のそれぞれのゲートに接続された駆動回路９を有して構成されている。

駆動回路９は、インバータ回路用集積回路７から送出された制御信号に応じて電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のそれぞれのゲートに交互に駆動電圧を供給する。これにより、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２が交互にオンオフ動作する。このオンオフ動作により、平滑用コンデンサＣ２の両端間の直流電圧は、高周波電圧に変換され、電界効果トランジスタＦＥＴ２のドレイン、ソース間に出力される。

電界効果トランジスタＦＥＴ２のドレイン、ソース間には、インダクタＬ１、直流カット用コンデンサＣ３および蛍光ランプ４の直列回路が接続されている。そして、蛍光ランプ４のフィラメント電極４ａ，４ｂ間の非電源側に始動用コンデンサＣ４が接続されている。

インバータ回路３から出力された高周波電圧は、インダクタＬ１、直流カット用コンデンサＣ３および始動用コンデンサＣ４の共振により共振電圧に変換される。共振電圧は、蛍光ランプ４のフィラメント電極４ａ，４ｂを予熱させるとともに、フィラメント電極４ａ，４ｂ間に印加され、蛍光ランプ４を点灯させる。

調光回路５は、入力端子５ａ，５ｂにＰＷＭ調光信号が入力され、ＰＷＭ調光信号のオンデューティーに応じた直流電圧を出力するように構成されている。ここで、ＰＷＭ調光信号は、矩形状の電圧であり、オンデューティー０％のとき蛍光ランプ４を調光率１００％（全光）で点灯させ、少なくともオンデューティー１００％のとき消灯させる電圧信号である。

調光回路５の入力端子５ａ，５ｂには、整流装置１０の入力端子が接続されている。そして、整流装置１０の出力端子間に限流用の抵抗Ｒ１を介してフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤ１が接続されている。フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＴｒ１は、限流用の抵抗Ｒ２を介して定電圧源Ｖｃｃ１および基板アースＥ間に接続されている。そして、抵抗Ｒ２およびフォトダイオードＰＴｒ１の中点Ａ１は、インバータ回路用集積回路７内のバッファ１１、平滑回路１２および調光制御回路１３を介して発振器１４に接続されている。

ＰＷＭ調光信号がオン期間のとき、フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤ１が発光し、フォトダイオードＰＴｒ１がオンするので、定電圧源Ｖｃｃ１は、抵抗Ｒ２を介して基板アースＥに接続される。したがって、調光制御回路１３には、定電圧源Ｖｃｃ１からの直流電圧が入力されない。そして、ＰＷＭ調光信号がオフ期間のとき、フォトダイオードＰＤ１は発光せず、フォトダイオードＰＴｒ１がオフするので、定電圧源Ｖｃｃ１の直流電圧は、前記中点Ａ１に出力される。すなわち、調光回路５からＰＷＭ調光信号に応じた直流電圧が出力される。

そして、定電圧源Ｖｃｃ１は、抵抗Ｒ２、バッファ１１、平滑回路１２を介して調光制御回路１３に接続される。したがって、調光制御回路１３には、調光回路５からの直流電圧が入力される。そして、調光制御回路１３は、入力された当該直流電圧に応じた制御電圧を発生させ、出力するように構成されている。

そして、前記中点Ａ１は、電圧調整用の抵抗Ｒ３を介して放電回路６を構成するバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに接続されている。バイポーラトランジスタＴｒ１は、エミッタが基板アースＥに接続され、コレクタおよびエミッタ間に充放電されるコンデンサＣ１が接続されている。抵抗Ｒ５は、コレクタ抵抗である。

放電回路６は、ＰＷＭ調光信号がオフ期間のとき、定電圧源Ｖｃｃ１からの直流電圧がバイポーラトランジスタＴｒ１のベースに供給され、バイポーラトランジスタＴｒ１がオンする。バイポーラトランジスタＴｒ１がオンすると、コンデンサＣ１の両端は基板アースＥに接続される。これにより、コンデンサＣ１は、放電される。コンデンサＣ１は、インバータ回路用集積回路７に外付けされている。

インバータ回路用集積回路７は、バッファ１１、平滑回路１２、調光制御回路１３、発振器１４、定電流回路１５、比較回路１６および停止回路１７を有してワンチップで構成されている。平滑回路１２は、抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ５を有して構成されている。

発振器１４は、調光制御回路１３から出力された制御電圧に応じて、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２を所定のオンオフ周波数でオンオフ動作させる制御信号を送出するように構成されている。すなわち、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のスイッチング周波数は、ＰＷＭ調光信号に応じて制御される。

定電流回路１５は、定電圧源Ｖｃｃ２およびコンデンサＣ１に接続され、常時、コンデンサＣ１を定電流により充電するように構成されている。すなわち、コンデンサＣ１は、ＰＷＭ調光信号がオン期間の放電回路６のバイポーラトランジスタＴｒ１がオフしているときに、定電流回路１５により充電され、ＰＷＭ調光信号がオフ期間のバイポーラトランジスタＴｒ１がオンしているときに、放電回路６により放電される。

比較回路１６は、非反転入力端子がコンデンサＣ１に接続され、反転入力端子に基準電源Ｒｅｆ１が接続されている。そして、非反転入力されたコンデンサＣ１の充電電圧と反転入力端子に入力された基準電圧（基準値）を比較して、コンデンサＣ１の充電電圧が基準電圧以上のときにハイ信号（停止信号）を出力するように構成されている。当該基準電圧（基準値）は、ＰＷＭ調光信号のオンデューティーが９５〜１００％のときのコンデンサＣ１の充電電圧に予め設定されている。

停止回路１７は、比較回路１６からハイ信号（停止信号）が出力されると、発振器１４などの制御電源を停止させて制御動作を不動作させる。これにより、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオンオフ動作が停止する。そして、蛍光ランプ４は消灯する。

定電流回路１５および比較回路１６は、従来、調光回路５内に形成されていたが、ワンチップのインバータ回路用集積回路７に形成することにより、調光回路５での部品点数を少なくしている。これにより、電子部品を実装する基板が小形化され、放電ランプ点灯装置１の小形化される。

次に、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。

商用交流電源Ｖｓが投入されると、ＰＷＭ調光信号に応じて調光制御回路１３から制御電圧が出力され、インバータ回路用集積回路７の発振器１４に入力される。発振器１４は、当該制御電圧に応じて、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２を交互にオンオフ動作させる制御信号を駆動回路９に出力して、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２をオンオフ動作させる。これにより、インバータ回路３から高周波電圧が出力され、蛍光ランプ４が点灯する。

そして、ＰＷＭ調光信号がオン期間のとき、放電回路６のバイポーラトランジスタＴｒ１がオフするので、コンデンサＣ１は、定電流回路１５により充電され、充電電圧が時間の経過とともに上昇していく。また、ＰＷＭ調光信号がオフ期間のとき、バイポーラトランジスタＴｒ１がオンするので、コンデンサＣ１は、放電される。

そして、ＰＷＭ調光信号のオンデューティーが０〜９５％の間においては、図２（ａ）に示すように、コンデンサＣ１の充電電圧が予め設定された基準電圧（基準値）以上にならないように、コンデンサＣ１の容量および定電流回路１５によるコンデンサＣ１の充電電流が予め設定されている。すなわち、ＰＷＭ調光信号のオンデューティーが０〜９５％のときは、調光制御回路１３から出力される制御電圧に応じて、蛍光ランプ４が調光される。

そして、ＰＷＭ調光信号が連続的なオン期間であるとき、あるいはオンデューティーが９５〜１００％に適宜設定されているとき、ＰＷＭ調光信号のオン期間中に、コンデンサＣ１の充電電圧は、図２（ｂ）に示すように、基準電圧（基準値）に達するものである。この結果、比較回路１６からハイ信号（停止信号）が停止回路１７に出力される。これにより、発振器１４などの制御動作が不動作される。そして、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオンオフ動作が停止し、蛍光ランプ４が消灯する。

ＰＷＭ調光信号が連続的なオン期間であると、フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤ１は、オンしているので、定電流回路１５からの電流が放電回路６の抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ３およびフォトトランジスタＰＴｒ１に流れる。これにより、ＰＷＭ調光信号が蛍光ランプ４を消灯させる連続的な信号であるとき、比較回路１６からハイ信号（停止信号）が停止回路１７に安定的に出力され、制御動作の不動作が継続して、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオンオフ動作が停止される。

上述したように、蛍光ランプ４を消灯させるコンデンサＣ１の充電電圧の基準値を予め設定し、ＰＷＭ調光信号のオンデューティーが９５〜１００％のときに、コンデンサＣ１の充電電圧が基準値以上になるようにコンデンサＣ１を定電流回路１５で充電するとともにコンデンサＣ１を放電させないようにするので、オンデューティーが９５〜１００％のＰＷＭ調光信号により、比較回路１６から安定して停止信号を出力させることができ、制御動作の不動作により、蛍光ランプ４を消灯させることができる。

そして、前記制御動作の不動作により待機電力が低減されるとともに、定電流回路１５および比較回路１６などの制御回路をワンチップのインバータ回路用集積回路７に形成しているので、放電ランプ点灯装置１が小形化されている。

次に、本発明の第２の実施形態について述べる。

図３は、本発明の第２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。

図３に示す照明器具１８は、天井などの造営物に設置される直付け照明器具であり、照明器具本体１９が造営物に取り付けられている。照明器具本体１９は、反射面２０ａを有するカバー２０が配設され、その両端に一対のランプソケット２１，２１が設けられている。また、照明器具本体１９は、カバー２０内に放電ランプ用点灯装置２２を配設している。放電ランプ用点灯装置２２は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、蛍光ランプ４が除去されたものである。そして、蛍光ランプ４は、ランプソケット２１，２１に装着されている。

照明器具１８は、図示しない調光装置から出力されたＰＷＭ調光信号により、蛍光ランプ４を調光することができるとともに、蛍光ランプ４を安定して消灯することができる。

本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の概略回路図。 同じく、ＰＷＭ調光信号に対するコンデンサの充電電圧の変化図。 本発明の第２の実施形態を示す照明器具の外観図。

符号の説明

Ｃ１…コンデンサ
１…放電ランプ点灯装置
２…直流電圧発生回路
３…インバータ回路
４…放電ランプとしての蛍光ランプ
５…調光回路
６…放電回路
７…インバータ回路用集積回路
１８…照明器具
１９…照明器具本体

Claims (2)

1. 商用交流電圧を直流電圧に変換して出力する直流電圧発生回路と；
   スイッチ素子を備え、このスイッチ素子のオンオフ動作により直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；
   インバータ回路により点灯される放電ランプと；
   ＰＷＭ調光信号が入力され、ＰＷＭ調光信号のオンデューティーに応じた直流電圧を出力する調光回路と；
   充放電されるコンデンサと；
   ＰＷＭ調光信号のオフ期間に前記コンデンサを放電させる放電回路と；
   前記コンデンサを外付けし、調光回路から出力された直流電圧に応じてスイッチ素子のオンオフ周波数を制御するとともに、ＰＷＭ調光信号のオン期間に前記コンデンサを充電する定電流回路および前記コンデンサの充電電圧が予め設定された基準値以上のときに停止信号を出力する比較回路を備え、比較回路から停止信号が出力されたときに、制御動作の不動作によりインバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作を停止させるインバータ回路用集積回路と；
   を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 請求項１記載の放電ランプ点灯装置と；
   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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