JP2006196312A - 放電灯点灯装置、照明装置、照明器具、及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】 放電灯の無負荷状態、寿命末期状態などから放電灯点灯装置を保護することができる放電灯点灯装置、照明装置、照明器具、及び照明システムを提供する。
【解決手段】 交流電源を整流する整流回路（Ｄ１、Ｄ２）と、整流回路（Ｄ１、Ｄ２）からの電圧を平滑する平滑回路（Ｃ１、Ｃ２）と、平滑回路（Ｃ１、Ｃ２）からの電圧を高周波の電圧に変換するとともに該高周波電圧を放電灯（ＬＡ）に付勢するインバータ回路（Ｑ１、Ｑ２）と、インバータ回路（Ｑ１、Ｑ２）を駆動する駆動回路（ＩＣ１）と、平滑回路（Ｃ１、Ｃ２）が出力するリップル電圧の最大値及び最小値を検出し、最大値と最小値の差が所定範囲から外れた場合に駆動回路（ＩＣ１）を制御することによって、インバータ回路（Ｑ１、Ｑ２）を制御する制御回路（ＩＣ２）と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置、照明装置、照明器具、及び照明システムに関する。

従来から、放電灯が取り付けられていない状態、すなわち、放電灯の無負荷状態を検出して、放電灯点灯装置の保護動作を行う無負荷検出技術は広く用いられている。そして、このような従来例として、たとえば、特開２００４−１２７８７６の図１、又は図２に示されるものが挙げられる。

この従来例は、図１４に示すように、直流電源Ｊ１０の正極側に両スイッチング素子Ｊ３２・Ｊ３４回路の正極側端子を接続し、直流電源Ｊ１０の負極側に両スイッチング素子Ｊ３２・Ｊ３４回路の負極側端子を接続し、インダクタＪ５０と放電灯Ｊ６０の中点に接続する分圧抵抗Ｊ７２・Ｊ７４・Ｊ７６の直列回路を備え、分圧抵抗Ｊ７２・Ｊ７４の中点に無負荷検知回路Ｊ８０を備え、分圧抵抗Ｊ７４・Ｊ７６の中点に管電圧検知回路Ｊ９０を備え、無負荷検知回路Ｊ８０は分圧抵抗Ｊ７２・Ｊ７４の中点へ陽極側を接続する整流ダイオードＪ８１を備え、整流ダイオードＪ８１の陰極側に接続する平滑コンデンサＪ８２と放電抵抗Ｊ８３の並列回路と陰極側を接続する逆阻止ダイオードＪ８４を備え、逆阻止ダイオードＪ８４の陽極側に接続する無負荷保護回路Ｊ８５を備え、平滑コンデンサＪ８２と放電抵抗Ｊ８３の並列回路の他端を直流電源Ｊ１０の負極側に接続し、管電圧検知回路Ｊ９０は分圧抵抗Ｊ７４・Ｊ７６の中点へ陽極側を接続する整流ダイオードＪ９１を備え、整流ダイオードＪ９１の陰極側に接続する平滑コンデンサＪ９２と放電抵抗Ｊ９３の並列回路と陰極側を接続する定電圧ダイオードＪ９４を備え、定電圧ダイオードＪ９４の陽極側に接続するランプ寿命末期保護回路Ｊ９５を備え、分圧抵抗Ｊ７６、平滑コンデンサＪ９２と放電抵抗Ｊ９３の並列回路の他端を直流電源Ｊ１０の負極側端子に接続しているものである。

そして、上記のような構成を有することによって、放電灯Ｊ６０がランプ寿命末期の時は、管電圧検知回路Ｊ９０のＢ点には、定電圧ダイオードＪ９４のブレーク電圧以上の電圧が発生し、ランプ寿命末期保護回路Ｊ９５が動作する。この時、無負荷検知回路Ｊ８０のＣ点には、電圧が発生しているため無負荷保護回路Ｊ８５は動作しない。また、放電灯Ｊ６０を外した時などの無負荷状態の時は、無負荷検知回路Ｊ８０のＣ点には、電圧が発生しないため、放電灯Ｊ６０がランプ寿命末期の時は管電圧検知回路Ｊ９０のＢ点には、定電圧ダイオードＪ９４のブレーク電圧以上の電圧が発生し、ランプ寿命末期保護回路Ｊ９５が動作する。この時、無負荷検知回路Ｊ８０のＣ点には、電圧が発生しているため、無負荷保護回路Ｊ８５は動作しない。

放電灯Ｊ６０を外した時などの無負荷状態の時は、無負荷検知回路Ｊ８０のＣ点には、電圧が発生しないため、無負荷保護回路Ｊ８５が動作する。この時、管電圧検知回路のＢ点には、電圧が発生していないため、ランプ寿命末期保護回路Ｊ９５は動作しない。この時、管電圧検知回路のＢ点には、電圧が発生していないため、ランプ寿命末期保護回路Ｊ９５は動作しない。以上のような動作によって、放電灯Ｊ６０が取り付けられているかどうかを判断し、無負荷状態である場合には、保護動作を行っている。
特開２００４−１２７８７６号公報（第１図、第２図）

しかしながら、上記のような方法で無負荷状態を検出しようとする場合に、検出用抵抗Ｊ６４を別途追加する必要があり、照明器具の組み立て性に影響を与える場合がある。

たとえば、図１５に示すようなデスクスタンドにおいては、放電灯点灯装置Ｊ１はベース部分ＪＢに収納され、放電灯Ｊ６０はヘッド部分ＪＨに収納されている。そして、共振コンデンサＪ６２をヘッド部分ＪＨ内の放電灯Ｊ６０の近傍に配置することによって、通常４本必要な放電灯点灯装置Ｊ１と放電灯Ｊ６０との間の配線数を２本に減らし、アーム部分ＪＡを細くすることによって、デザイン性を工夫している。このようなデスクスタンドにおいて、上記のような検出用抵抗Ｊ６４を追加する場合、検出用抵抗Ｊ６４を搭載したプリント基板を収納するための余分なスペースが、ヘッド部分ＪＨ内に必要となり、これは、デザイン性を損なう要因となりうる。

このように、照明器具の構成によっては、従来例に示したような無負荷検出回路では不都合が生じる場合がある。また、上記のような方法は、直流電源Ｊ１０の異常によって直流電源Ｊ１０の電圧が変動した場合に、該電圧変動を検出することを考慮していない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放電灯の近傍に配置する電子部品数を減らし、かつ、１つの検出手段で、放電灯の無負荷や、寿命末期、電源変動を検出することができる放電灯点灯装置、照明装置、照明器具、及び照明システムを提供することにある。

請求項１に記載の放電灯点灯装置は、交流電源に接続され交流電源を整流する整流回路と、整流回路に接続され整流回路からの電圧を平滑する平滑回路と、平滑回路に接続され平滑回路からの電圧を高周波の電圧に変換するとともに該高周波電圧を放電灯に付勢するインバータ回路と、インバータ回路に接続されインバータ回路を駆動する駆動回路と、平滑回路が出力するリップル電圧の最大値及び最小値を検出し、最大値と最小値の差が所定値よりも小さくなるとインバータ回路を制御する制御回路と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の放電灯点灯装置は、請求項１に記載の放電灯点灯装置において、リップル電圧の最大値と最小値の差が所定範囲の下限値よりも小さくなった場合に、制御回路がインバータ回路を制御することによって、放電灯に供給される電力を減少させることを特徴とする。

請求項３に記載の放電灯点灯装置は、請求項１に記載の放電灯点灯装置において、リップル電圧の最大値と最小値の差が所定範囲の上限値よりも大きくなった場合に、制御回路がインバータ回路を制御することによって、放電灯に供給される電力を増加させることを特徴とする。

請求項４に記載の放電灯点灯装置は、請求項１から３までのいずれかに記載の放電灯点灯装置において、平滑回路の出力するリップル電圧を反映する電圧を検出することを特徴とする。

請求項５に記載の照明装置は、請求項１から４までの記載のいずれかに記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置から電力が供給される放電灯と、を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の照明器具は、請求項５に記載の照明装置と、照明装置を装着する器具本体と、を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の照明システムは、複数台の請求項６に記載の照明器具と、請求項５に記載の照明装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

なお、本明細書において、インダクタやコンデンサなどの電気部品の接続態様について言及するとき、用語「接続」は、２つ、あるいはそれ以上の電気部品の間に、追加の部品を含み得る導電路が存在するものとする。たとえば、インダクタンスの一端がコンデンサの一端と接続されるという場合、インダクタンスとコンデンサとの間に、本発明の作用効果に直接関係ない他の電気部品が接続されていても、インダクタンスの一端がコンデンサの一端に接続されているというものとする。

また、用語「放電灯」は、一般照明用の蛍光灯や、殺菌灯、カラ−照明用の蛍光灯、電球型の蛍光灯、熱陰極形蛍光灯、冷陰極形蛍光灯などだけを含むものではなく、放電現象に起因して発光する全ての発光手段を含むものとする。形状も、主に施設・店舗用途に用いられる直管型や、主に住宅用途に用いられる環形型、あるいは、主にダウンライトの器具に用いられるコンパクト型のものであってもよい。

さらに、用語「インバータ回路を制御する」とは、インバータ回路の駆動周波数を変化させることによって、放電灯を実質的に消灯させたり、放電灯に供給する電力を増減させる、すなわち、調光させたり、あるいは、放電灯を間歇発振させる制御を含むものとする。

さらにまた、用語「リップル電圧」とは、電圧が正弦波のように、あるレベルを中心に上下している電圧をいう。すなわち、リップル電圧には、最大値と最小値とが存在するが、リップル電圧の経時変化の態様は、正弦波のように周期的でもよいし、非周期的でもよい。

以上、請求項１に記載の放電灯点灯装置においては、平滑回路が出力するリップル電圧の最大値及び最小値を検出し、最大値と最小値の差が所定範囲から外れた場合にインバータ回路を制御しているので、放電灯点灯装置から放電灯が取り外された状態などのように、最大値と最小値の差が小さくなった場合や、放電灯の寿命末期状態などのように、最大値と最小値の差が大きくなった場合を検出し、放電灯点灯装置を保護することができる。

また、請求項２に記載の放電灯点灯装置においては、リップル電圧の最大値と最小値の差が所定範囲の下限値よりも小さくなった場合に、制御回路がインバータ回路を制御することによって、放電灯に供給される電力を減少させているので、交流電源が増加する方向に変動した場合にも、放電灯に供給される電力を略一定とすることができる。

さらに、請求項３に記載の放電灯点灯装置においては、リップル電圧の最大値と最小値の差が所定範囲の上限値よりも大きくなった場合に、制御回路がインバータ回路を制御することによって、放電灯に供給される電力を増加させているので、交流電源が減少する方向に変動した場合にも、放電灯に供給される電力を略一定とすることができる。

さらにまた、請求項４に記載の放電灯点灯装置においては、平滑回路が出力するリップル電圧を反映する電圧を検出しているので、平滑回路のリップル電圧を直接検出する場合に比べて、制御回路に耐圧の低い部品を使用することができる場合がある。

（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図９までを参照して説明する。図１は本実施の形態の回路図を示しており、図２は照明器具の平面図を示している。また、図３は照明システムの平面図を示しており、図４は本実施の形態の動作を示すフローチャートを示している。さらに、図５は放電灯が接続されている状態の平滑回路の出力電圧を示しており、図６は放電灯が接続されていない状態の平滑回路の出力電圧を示している。さらにまた、図７の放電灯が寿命末期状態における平滑回路の出力電圧を示しており、図８は第１の実施の形態の変形例の回路図を示している。また、図９は第１の実施の形態の他の変形例の回路図を示している。

以下、各部の構成を説明する。

交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、電圧は、たとえば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖであるが、本実施の形態では、電圧が１００Ｖで、交流電源の周期が５０ＨＺのものを使用している。

整流回路は、交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流電圧に整流し出力するものであり、ダイオードＤ１、Ｄ２から構成されている。ダイオードＤ１のアノード側が交流電源ＡＣの一端に接続されており、ダイオードＤ１のカソード側はコンデンサＣ１の正極側と接続されている。また、ダイオードＤ２のカソード側はダイオードＤ１のアノード側と接続されており、ダイオードＤ２のアノード側は、コンデンサＣ２の負極側と接続されている。なお、交流電源ＡＣと整流回路との間に、交流電源ＡＣからの雑音をインバータ回路に侵入するのを防止したり、あるいは逆に、インバータ回路からの雑音が交流電源ＡＣ側に漏れるのを防止するフィルタ回路を挿入しても構わない。

平滑回路は、整流回路からの脈流電圧を、リップル電圧を有する直流電圧に変換するものであり、互いに直列接続されているコンデンサＣ１、Ｃ２から構成されている。コンデンサＣ１の負極側、すなわち、コンデンサＣ２の正極側と交流電源ＡＣの他端が接続されており、コンデンサＣ２の負極側は、回路グランド（以下、コンデンサＣ２の負極側を回路グランドという。この回路グランドには、ダイオードＤ２のアノード側やスイッチング素子Ｑ２のソース側なども接続されており、放電灯点灯装置を構成する各電子部品の共通線となる。）と接続されている。この整流回路と平滑回路との倍電圧整流回路によって、１００Ｖの交流電源ＡＣは、１００Ｖ×２×√２≒２８２Ｖ（ピーク値）に昇圧される。このコンデンサＣ１、Ｃ２として本実施の形態では、大容量が必要とされるために電解コンデンサを用いているが、大容量型の積層セラミックコンデンサや、容量の大きいフィルムコンデンサを用いてもよい。なお、整流回路と平滑回路との間に、整流回路からの電圧を所定の直流電圧に変換するチョッパ回路を挿入しても構わない。

インバータ回路は、平滑回路からの直流電圧をスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフ動作によって、矩形波電圧に変換するものであり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列接続回路は、コンデンサＣ１、Ｃ２の直列接続回路と並列に接続されている。本実施の形態では、インバータ回路として、いわゆるハーフブリッジ形のものを用いているが、インバータ回路は、直流電圧を異なる高周波数の電圧（略２０ｋＨｚ〜略２００ｋＨｚの一定の周期を持った電圧）に変換するものであれば、いかなるものでもよい。たとえば、インバータ回路は、その他、フルブリッジ形、一石形、並列形、プッシュプル形などの任意のインバータ回路であってもよい。また、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２として、電界効果トランジスタを用いているが、パワートランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いてもよい。

共振回路は、インダクタＬ１とコンデンサＣ６との直列共振回路の共振動作によって、放電灯ＬＡを予熱／始動／点灯させるものである。本実施の形態では、トランスなどを設けずに、インバータ回路と共振回路とを直接接続しているが、放電灯ＬＡの定格電圧が大きい場合には、リーケージトランスなどを別途設け、インバータ回路と共振回路とを絶縁してもよい。あるいは、絶縁トランスと別にインダクタを設け、インバータ回路と共振回路とを絶縁してもよい。また、インバータ回路と共振回路との間に、直流カットコンデンサＣ３を設けている。この直流カットコンデンサＣ３は、インバータ回路に流れる共振電流の直流成分を遮断するものであり、このコンデンサＣ３の機能によって、インバータ回路は交流電圧でのみ動作することになる。コンデンサＣ３の容量は、通常はコンデンサＣ６の容量よりも数十倍大きく設定されている。

駆動回路ＩＣ１は、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートに矩形波の駆動信号（略２０ｋＨｚ〜略２００ｋＨｚの周期的な電圧）を出力するものであり、インターナショナルレクティファイアー社製の高耐圧集積回路ＩＲ２１１０を用いている。

平滑回路が出力するリップル電圧の最大値、最小値を検出する検出回路は、コンデンサＣ１、Ｃ２の直列接続回路と並列に接続される抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列接続回路と、一端が抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点と接続されるコンデンサＣ４と、コンデンサＣ４の他端とアノード側が接続されるダイオードＤ４と、ダイオードＤ４のアノード側と回路グランドとの間に接続されるダイオードＤ３と、ダイオードＤ４のカソード側と回路グランドとの間に接続されるコンデンサＣ５と、ダイオードＤ４のカソード側が入力となる制御回路ＩＣ２と、から構成されている。また、制御回路ＩＣ２は、マイクロコンピューター（以下、マイコンという。）から構成されている。ここで、この種のマイコンとして本実施の形態では、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＳＴ７２Ｇシリーズを用いている。そして、このマイコンからは、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲート信号を制御するものであって、所定の周波数を有する基準クロック信号が駆動回路ＩＣ１に送信されている。この基準クロック信号の周波数が高くなると、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲート信号の周波数も高くなり、基準クロック信号の周波数が低くなると、ゲート信号の周波数も低くなる。

そして、図１における交流電源ＡＣと放電灯ＬＡとを除いた放電灯点灯装置１と、放電灯点灯装置１から電力が供給される放電灯ＬＡ、とから照明装置２が構成されており、図２に示すように、この照明装置２と、照明装置２を装着する器具本体３、とから照明器具４が構成されている。

また、この照明器具４としては、主に施設・店舗用途に用いられる直管形の放電灯ＬＡを使用しており、器具本体３は、いわゆる２灯用の富士型照明器具を示している。Ｓ１は放電灯ＬＡが装着されるソケットであり、Ｒは放電灯ＬＡと対向する側に配設される白色の反射板である。

さらに、図３に示すように、上述した複数台の照明器具４と、これらの照明器具４を制御する制御装置Ｓとから、照明システム５が構成されている。各照明器具４は人体感知センサー（図示しない）を備えており、制御装置Ｓは、たとえば、１２台の照明器具４Ａから４Ｌまでの人体感知センサーや光束をプログラムによって一括制御している。本実施の形態においては、照明装置４Ａから４Ｉまでの放電灯として高周波専用のＦＨＦ３２を装着し、外光の入る窓側の照明装置４Ｊから４Ｌまでには、光束はＦＨＦ３２よりも低いが、コストの安いＦＬＲ４０Ｓ／３６を装着している。

制御装置Ｓの特徴として、人体感知センサーによって人を感知すると放電灯ＬＡが点灯し、人が不在となると消灯する機能や、放電灯ＬＡの装着状況の入力、任意の照明器具４の点灯、消灯条件の設定が可能であるプログラム制御機能を有しており、設置環境に応じた、非常に効率の高い、省エネルギーの照明システム５を実現することができる。

つぎに、リップル電圧を検出することによって、放電灯点灯装置１を保護する保護態様を説明する。

平滑回路が出力するリップル電圧は、抵抗Ｒ１及びＲ２によって分圧されて、分圧されたリップル電圧がコンデンサＣ４に入力されている。コンデンサＣ４は、入力されたリップル電圧のうち直流成分をカットする。すなわち、ダイオードＤ４のアノード側の電圧は、ゼロ点を基準点として上下する周期的又は非周期的な振動電圧が発生することとなる。そして、ダイオードＤ４のアノード側が正となった場合には、ダイオードＤ４を介してコンデンサＣ５を充電し、この充電平滑された電圧が、リップル電圧の最大値を含む電圧として、制御回路ＩＣ２に入力される。また、ダイオードＤ４のアノード側が負となった場合には、ダイオードＤ３及びＤ４を介してコンデンサＣ５を充電し、この充電平滑された電圧が、リップル電圧の最小値を含む電圧として、制御回路ＩＣ２に入力される。このように、平滑回路が出力するリップル電圧のうち、直流電圧を取り除き、振動電圧だけを取り出すと、制御回路ＩＣ２に入力される電圧の絶対値を低く抑えることができ、過電圧などによって、制御回路ＩＣ２が破壊されるのを防止することができる。もちろん、このような回路を設けずに、図８に示すように抵抗Ｒ１及びＲ２による分圧電圧を直接、制御回路ＩＣ２に入力してもよい。

制御回路ＩＣ２は、信号が入力されると、図４に示すフローチャートにしたがって、リップル電圧の交流分の最大値及び最小値を計算し、さらに最大値と最小値の差を計算する。

すなわち、まず、ステップ１１ａにおいて、リップル電圧の交流分の電圧Ｖを読み込み、電圧Ｖが、リップル電圧交流分の最大電圧Ｖｍａｘ以上であるか否かを判定する。つぎに、ステップ１１ｂで肯定判定されたときは、ステップ１１ｃでリップル電圧交流分の最大電圧Ｖｍａｘを電圧Ｖに置き換えてステップ１１ｄに進む。また、ステップ１１ｂで否定判定されたときは、直接ステップ１１ｄに進む。なお、本実施の形態のように、交流電源ＡＣの電源変動が特に問題とならず、最大電圧Ｖｍａｘを略２８２Ｖとみなしてよい場合には、ステップ１１ｂなどを飛ばしてもよい。

つぎに、再び、リップル電圧の交流分の電圧Ｖを読み込み、ステップ１１ｄにおいてリップル電圧交流分の最小電圧Ｖｍｉｎ以下であるか否かを判定する。ステップ１１ｄで肯定判定されたときは、ステップ１１ｅでリップル電圧交流分の最小電圧Ｖｍｉｎを電圧Ｖに置き換えてステップ１１ｆに進む。なお、ステップ１１ｄで否定判定されたときは、直接ステップ１１ｆに進む。

つぎに、ステップ１１ｆで、制御回路ＩＣ２に内蔵されているタイマが所定の電圧監視時間、たとえば、１０秒を経過したか否かを判定する。ステップ１１ｆで肯定判定されたときは、ステップ１１ｇに進み、ステップ１１ｆで否定判定されたときは、直接このルーチンを終了する。なお、交流電源の周期が５０Ｈｚの場合、リップル電圧の周期は、１／５０＝２０（ミリ秒）となり、交流電源の周期が６０Ｈｚの場合、リップル電圧の周期は、１／６０≒１６．７（ミリ秒）となるので、タイマの電圧監視時間を１０秒に設定しておけば十分である。

つぎに、ステップ１１ｆで肯定判定したときはステップ１１ｇに進み、最大電圧Ｖｍａｘから最小電圧Ｖｍｉｎを減算した絶対値を計算し、この計算された値をリップル電圧の最大値と最小値の差電圧Ｖｉｎとして、ステップ１１ｈに進む。

つぎに、ステップ１１ｈで、差電圧Ｖｉｎが、制御回路ＩＣ２が持っている所定範囲の電圧Ｖｒｅｆ１からＶｒｅｆ２の間（Ｖｒｅｆ１＜Ｖｒｅｆ２）に入っているか、あるいは所定範囲の電圧から外れているかを判定する。そして、Ｖｒｅｆ１＜Ｖｉｎ＜Ｖｒｅｆ２の場合は、インバータ回路を制御する。すなわち、制御回路ＩＣ２が駆動回路ＩＣ２に高い周波数を有する基準クロック信号を送信することによって、インバータ回路を構成するスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の駆動周波数も高くなり、放電灯ＬＡに供給される電力が小さくなったり、放電灯ＬＡは実質的に消灯されたりする。このようにして、放電灯点灯装置１の保護動作が行なわれる。

本実施の形態においては、交流電源ＡＣの電圧を１００Ｖ、５０Ｈｚとしており、この電圧が倍電圧整流回路によって、２８２Ｖに昇圧され、これが、リップル電圧の最大電圧Ｖｍａｘとなる。また、リップル電圧の最小電圧Ｖｍｉｎは、平滑回路を構成する電解コンデンサＣ１、Ｃ２容量によって決まる。すなわち、容量が大きいと、電解コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧は落ちにくく、したがって、リップル電圧の最小電圧Ｖｍｉｎは大きくなる。逆に、容量が小さいと、リップル電圧の最小電圧Ｖｍｉｎは小さくなる。本実施の形態においては、リップル電圧の最小電圧Ｖｍｉｎは、２４０Ｖになっているとする。また、Ｖｒｅｆ１＝３５Ｖ、Ｖｒｅｆ２＝５０Ｖに設定しているとする。なお、電解コンデンサＣ１、Ｃ２の容量やＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２の値は、放電灯点灯装置１や放電灯ＬＡの種類によって適宜設定している。

リップル電圧の最大電圧Ｖｍａｘ＝２８２Ｖ、最小電圧Ｖｍｉｎ＝２４０Ｖとすると、差電圧Ｖｉｎは、図４に示すフローチャートにしたがって計算された結果、。図５に示すように差電圧Ｖｉｎ＝４２Ｖとなる。この値が、放電灯ＬＡが正常に点灯している状態における差電圧Ｖｉｎ＝４２Ｖである。

つぎに、この状態で放電灯ＬＡを取り外した場合を考える。放電灯ＬＡを取り外すと、それまで放電灯ＬＡで消費されていた電力が消費されなくなるため、平滑回路の出力電圧波形は図６のように変化する。すなわち、平滑回路の出力電圧の最大電圧Ｖｍａｘは変化せず２８２Ｖのままであるが、最小電圧Ｖｍｉｎは正常点灯時と比較して高くなる。これは、放電灯ＬＡで電力が消費されなくなり、出力電圧が昇圧するからである。最小電圧Ｖｍｉｎ＝２６０Ｖであったとすれば、差電圧Ｖｉｎ＝２２Ｖとなる。そして、この差電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ１とＶｒｅｆ２との間に入っているかどうかを比較、判断する。この場合、差電圧Ｖｉｎ（＝２２Ｖ）＜Ｖｒｅｆ１（＝３５Ｖ）となっているので、インバータ回路の動作が制御されることとなる。このようにして、無負荷状態を検出し、放電灯点灯装置１の動作を制御することができる。

また、一般に、放電灯ＬＡは寿命末期に近づくにつれて、放電灯ＬＡで消費される電力が増大する。放電灯ＬＡの消費電力が増大すると、この電解コンデンサＣ１、Ｃ２が供給しなければならない電力も増大し、したがって、電解コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧は落ちてしまい、最小電圧Ｖｍｉｎは小さくなる。

いま、放電灯ＬＡが寿命末期状態となった場合、リップル電圧波形が図７に示すように変化する。すなわち、平滑回路の出力電圧の最大電圧Ｖｍａｘは変化せず２８２Ｖのままであるが、最小電圧Ｖｍｉｎは、正常点灯時と比較して低くなる。最小電圧Ｖｍｉｎが２２０Ｖであったとすれば、差電圧Ｖｉｎは６２Ｖとなる。すなわち、Ｖｒｅｆ２（＝５０Ｖ）＜差電圧Ｖｉｎ（＝６２Ｖ）となるので、インバータ回路の動作が制御される。このように、放電灯ＬＡの寿命末期状態を検出し、放電灯点灯装置１の動作を制御することができる。その他、放電灯ＬＡに封入している希ガスなどが漏れることによる異常放電状態や放電灯ＬＡとソケットＳ１などとの接触不良によって引き起こされる異常放電状態においても、放電灯ＬＡで消費される電力が増大し、放電灯ＬＡの寿命末期状態と類似した挙動を示す。本実施の制御態様によると、このような異常状態も検出することができ、インバータ回路を制御することができる。

さらに、本実施の制御態様を応用すると、照明器具４に対象放電灯と異なる放電灯が取り付けられた場合の誤装着を検出することもできることとなる。たとえば、主に非住宅の設備に用いられる直管型蛍光灯には、管長が略１２００ｍｍの同一で、消費電力がそれぞれ異なるものが多種存在する。これらには、消費電力３２ＷのＦＨＦ３２、消費電力４０ＷのＦＬＲ４０Ｓ、消費電力３６ＷのＦＬＲ４０Ｓ／３６などがあり、さらには、ガラス管の径が略１５．９ｍｍで消費電力５４ＷのＨＯランプや、同じガラス管の径で消費電力２８ＷのＨＥランプなどがある。これらの放電灯は、管長が略１２００ｍｍと同一なので、誤装着される場合がある。たとえば、放電灯点灯装置１がＦＨＦ３２を対象放電灯としている場合において、ＦＬＲ４０Ｓが誤装着されたときは、消費電力が増加するので、最小電圧Ｖｍｉｎが小さくなり、差電圧Ｖｉｎは大きくなる。したがって、差電圧Ｖｉｎは、所定範囲の電圧Ｖｒｅｆ１からＶｒｅｆ２の間から外れることとなり、これによって誤装着を検出することができる。また、ＨＥランプが誤装着されたときは、消費電力が減少するので、最小電圧Ｖｍｉｎが大きくなり、差電圧Ｖｉｎは小さくなる。したがって、差電圧Ｖｉｎは、所定範囲の電圧Ｖｒｅｆ１からＶｒｅｆ２の間から外れることとなり、この場合も誤装着を検出することができる。このように、形状、又は管長が略同一で誤装着されるおそれのある放電灯間でも、消費電力の差に着目して誤装着を検出することができるのである。

なお、リップル電圧を直接検出する代わりに、平滑回路の出力するリップル電圧を反映する電圧、たとえば、図９に示すように、インダクタＬ１に２次巻線を設け、この２次巻線に発生する電圧の低周波電圧の変動を検出してもよい。

（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図１０から図１３を参照して説明する。図１０は交流電源電圧が高い状態における平滑回路の出力電圧を示しており、図１１は交流電源電圧が低い状態における平滑回路の出力電圧を示している。また、図１２は交流電源電圧が変動した場合の駆動周波数と放電灯の光出力の関係の特性図を示しており、図１３は交流電源電圧が変動した場合の放電灯の光出力の特性図を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことによって、説明を省略する。

本実施の形態は、図１の回路構成において、制御回路ＩＣ２による制御方法が異なるものである。すなわち、交流電源ＡＣの電源電圧が変動し、電源電圧が１００Ｖから１１０Ｖへと変化した場合、すなわち、制御回路ＩＣ２に入力される差電圧Ｖｉｎが所定範囲の下限値（Ｖｒｅｆ１）よりも小さくなった場合、制御回路ＩＣ２がスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲート信号の周波数を高くし、放電灯ＬＡに供給される電力を減少させることによって、電源電圧増加による放電灯ＬＡへの電力供給を増加を補正し、放電灯ＬＡの光出力を一定にしている。

逆に、交流電源ＡＣの電源電圧が変動し、電源電圧が１００Ｖから９０Ｖへと変化した場合、すなわち、制御回路ＩＣ２に入力される差電圧Ｖｉｎが所定範囲の上限値（Ｖｒｅｆ２）よりも大きくなった場合、制御回路ＩＣ２がスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲート信号の周波数を低くし、放電灯ＬＡに供給される電力を増加させることによって、電源電圧減少による放電灯ＬＡへの電力供給を減少を補正し、放電灯ＬＡの光出力を一定にしている。このように差電圧Ｖｉｎが、所定範囲から下方向に外れた場合は電源電圧増加と判断し、所定範囲から上方向に外れた場合は電源電圧減少と判断し、それぞれ、放電灯ＬＡの光出力が一定となるように制御回路ＩＣ２によって補償、制御する。

具体例を考える。

いま、電源電圧が１００Ｖから１１０Ｖとなった場合には、図１０に示すように、平滑回路の出力リップル電圧の最大電圧Ｖｍａｘは、略３１０．２Ｖとなる。また、放電灯ＬＡの消費電力が一定であれば、最小電圧Ｖｍｉｎも１００Ｖ時と比較して上昇する。最小電圧Ｖｍｉｎが、たとえば、２８０Ｖであったとすれば、差電圧Ｖｉｎは略３０．２Ｖとなり、交流電源ＡＣの電源電圧が１００Ｖの場合（第１の実施の形態で説明したＶｉｎ＝４２Ｖ）よりも低くなる。また、この差電圧Ｖｉｎ≒３０．２Ｖは、所定範囲Ｖｒｅｆ１（＝３５Ｖ）〜Ｖｒｅｆ２（＝５０Ｖ）よりも下方向に外れている。この場合、制御回路ＩＣ２がスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲート信号の周波数を高くし、放電灯ＬＡに供給される電力を減少させている。

つまり、放電灯ＬＡの光出力と駆動周波数及び交流電源ＡＣの電源電圧には、図１２に示すような関係があり、同一駆動周波数であれば、電源電圧が高い方が光出力も高く関係にあるが、電源電圧が１００Ｖの場合の駆動周波数をｆ２であるとすれば、電源電圧が１１０Ｖとなった場合には、制御回路ＩＣ２によって、駆動周波数をｆ３まで上昇させ、図１３に示すように、光出力は電源電圧が１００Ｖの場合と同等に保つことができる。

逆に、電源電圧が１００Ｖから９０Ｖとなった場合には、図１１に示すように、平滑回路の出力リップル電圧の最大電圧Ｖｍａｘは２５３．８Ｖとなる。また、放電灯ＬＡの消費電力が一定であれば、最小電圧Ｖｍｉｎも１００Ｖの場合と比較して低下する。最小電圧Ｖｍｉｎが、たとえば、１９０Ｖであったとすれば、差電圧Ｖｉｎは６３．８Ｖとなり、交流電源ＡＣの電源電圧が１００Ｖの場合（第１の実施の形態で説明したＶｉｎ＝４２Ｖ）よりも高くなる。また、この差電圧Ｖｉｎ≒６３．８Ｖは、所定範囲Ｖｒｅｆ１（＝３５Ｖ）〜Ｖｒｅｆ２（＝５０Ｖ）よりも上方向に外れている。この場合、制御回路ＩＣ２がスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲート信号の周波数を低くし、放電灯ＬＡに供給される電力を増加させている。すなわち、図１２において、電源電圧が１００Ｖの場合の駆動周波数をｆ２であるとすれば、電源電圧が９０Ｖとなった場合には、制御回路ＩＣ２によって、駆動周波数をｆ１まで低下させてやることによって、図１３に示すように、光出力は電源電圧が１００Ｖの場合と同等に保つことができる。

以上の制御によって、電源電圧の変化が生じても、放電灯ＬＡから得られる光出力を略一定にすることができる。なお、本実施の形態を応用すると、放電灯ＬＡの出力が変動した場合にも、同様に差電圧Ｖｉｎが変動するので、放電灯ＬＡの出力の変化が生じた場合に、本実施の形態と同様の制御を行うと放電灯ＬＡから得られる光出力を一定にすることができる。

以上、本発明によれば、放電灯ＬＡの近傍には、コンデンサＣ６などの必要最小限の電子部品しか配置していないこととなり、かつ、リップル電圧の最大値と最小値の差が所定範囲から外れたかどうがを検出することによって、１つの検出手段で、放電灯ＬＡの無負荷や、寿命末期、電源変動などを兼用して検出することができる。

なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果などは、第１の実施の形態と同様である。

第１の実施の形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図である。 第１の実施の形態に係る照明器具を示す平面図である。 第１の実施の形態に係る照明システムを示す平面図である。 第１の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。 放電灯が接続されている状態の平滑回路の出力電圧を示す特性図である。 放電灯が接続されていない状態の平滑回路の出力電圧を示す特性図である。 放電灯の寿命末期状態における平滑回路の出力電圧を示す特性図である。 第１の実施の形態に係る放電灯点灯装置の変形例を示す回路図である。 第１の実施の形態に係る放電灯点灯装置の他の変形例を示す回路図である。 交流電源電圧が高い状態における平滑回路の出力電圧を示す特性図である。 交流電源電圧が低い状態における平滑回路の出力電圧を示す特性図である。 交流電源電圧が変動した場合の駆動周波数と放電灯の光出力の関係を示す特性図である。 交流電源電圧が変動した場合の放電灯の光出力を示す特性図である。 従来例に係る放電灯点灯装置を示す回路図である。 従来例に係るデスクスタンドを示す外観図である。

符号の説明

Ｄ１、Ｄ２ 整流回路
Ｃ１、Ｃ２ 平滑回路
Ｑ１、Ｑ２ インバータ回路
ＩＣ１ 駆動回路
ＩＣ２ 制御回路
１ 放電灯点灯装置
ＬＡ 放電灯
２ 照明装置
３ 器具本体
４ 照明器具
５ 照明システム

Claims (7)

1. 交流電源に接続され交流電源を整流する整流回路と、整流回路に接続され整流回路からの電圧を平滑する平滑回路と、平滑回路に接続され平滑回路からの電圧を高周波の電圧に変換するとともに該高周波電圧を放電灯に付勢するインバータ回路と、インバータ回路に接続されインバータ回路を駆動する駆動回路と、平滑回路が出力するリップル電圧の最大値及び最小値を検出し、最大値と最小値の差が所定範囲から外れた場合にインバータ回路を制御する制御回路と、を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. リップル電圧の最大値と最小値の差が所定範囲の下限値よりも小さくなった場合に、制御回路がインバータ回路を制御することによって、放電灯に供給される電力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
   ことによって、インバータ回路を制御する制御回路を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
3. リップル電圧の最大値と最小値の差が所定範囲の上限値よりも大きくなった場合に、制御回路がインバータ回路を制御することによって、放電灯に供給される電力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
4. 平滑回路の出力するリップル電圧を反映する電圧を検出することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 請求項１から４までの記載のいずれかに記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置から電力が供給される放電灯と、を備えたことを特徴とする照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置と、照明装置を装着する器具本体と、を備えたことを特徴とする照明器具。
7. 複数台の請求項６に記載の照明器具と、請求項５に記載の照明装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする照明システム。

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