JP2007048656A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電灯の点灯回路や点灯制御の機能を共用化でき、非常点灯時における放電灯の光束の変動を抑制できる放電灯点灯装置を提供することである。
【解決手段】 通常時には、交流電源を整流して直流を得る整流器１３で得られた直流電圧を昇圧回路１４で昇圧し、インバータ回路１５は昇圧された電圧を高周波電圧に変換し放電灯１７を高周波点灯する。非常用電源充電回路１８は整流器１３で得られた直流電力を非常用電源１９に充電する。非常用電源昇圧回路２０は、非常時に非常用電源１９の電圧を昇圧して昇圧回路１４の前段に出力する。点灯制御部２５は、通常時は昇圧回路１４で昇圧された電圧を高周波電圧に変換し、定電流で放電灯を高周波点灯する通常点灯動作を行い、非常時には非常用電源昇圧回路２０からの電圧を昇圧回路１４で昇圧して高周波電圧に変換し、定電流で放電灯１７を高周波点灯する非常点灯動作を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通常時は交流電源で放電灯を点灯させる常用点灯装置と、交流電源の停電時には非常用電源で放電灯を点灯させる非常用点灯装置とを一体的に形成した放電灯点灯装置に関する。

通常時においては放電灯を常用点灯装置で点灯しつつ非常用電源に充電し、商用の交流電源が停電となった場合には、非常用点灯装置で非常用電源からの電源により放電灯を非常灯として点灯させる照明器具がある。このような照明器具では、常用点灯装置と非常用点灯装置とを照明器具内に別々に搭載している。常用点灯装置および非常用点灯装置が個別に装備されているので、構成部品の中に重複するものが多く、部品コストの上昇を招くと共に器具組立にも手数がかかる。そこで、常用点灯装置および非常用点灯装置の構成部品の重複するものを少なくし、部品コストを低減するできるようにしたものがある（特許文献１参照）。
特開２００５−３８７５４号公報

しかし、特許文献１のものでは非常点灯時には非常用電源からの電源で放電灯を点灯することになるので、非常用電源の電圧が変動すると放電灯の光束も変動する。すなわち、非常用電源電圧が高いときは光束が多くなり、非常用電源電圧が低くなると光束が少なくなり照度が変動する。また、常用点灯装置と非常用点灯装置との構成分品の重複を避けて共用するにあたっては、常用点灯装置や非常用点灯装置の機能を損なわないようにしなければならない。

本発明の目的は、放電灯の点灯回路や点灯制御の機能を共用化でき、非常点灯時における放電灯の光束の変動を抑制できる放電灯点灯装置を提供することである。

請求項１の発明に係わる放電灯点灯装置は、通常時は交流電源を整流して得られた直流を高周波変換し放電灯を高周波点灯する常用点灯装置と、通常時は交流電源を整流して非常用電源を充電するとともに非常時は非常用電源を電源として放電灯を非常点灯させる非常用点灯装置とを一体的に形成した放電灯点灯装置であって、前記交流電源を整流して直流を得る整流器と；前記整流器で得られた直流電圧を昇圧する昇圧回路と；前記昇圧回路で昇圧された電圧を高周波電圧に変換し放電灯を高周波点灯するインバータ回路と；前記整流器で得られた直流電力を非常用電源に充電する非常用電源充電回路と；非常時に前記非常用電源の電圧を昇圧して前記昇圧回路の前段に出力する非常用電源昇圧回路と；通常時は前記昇圧回路で昇圧された前記整流器からの直流電圧を高周波電圧に変換し定電流で放電灯を高周波点灯する通常点灯動作を行い、非常時には前記非常用電源昇圧回路からの電圧を前記昇圧回路で昇圧して高周波電圧に変換し定電流で放電灯を高周波点灯する非常点灯動作を行う点灯制御部と；を備えたことを特徴とする。

本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義や技術的意味は以下による。

放電灯点灯装置は、通常時は交流電源で放電灯を点灯させる常用点灯装置と、交流電源の停電時には非常用電源で放電灯を点灯させる非常用点灯装置とを、一部の構成回路を共用して一体的に形成したものである。

常用点灯装置は、少なくとも、交流電源を整流して直流を得る整流器と、整流器で得られた直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された電圧を高周波電圧に変換し放電灯を高周波点灯するインバータ回路とを有し、非常用点灯装置は、少なくとも、整流器で得られた直流電力を非常用電源に充電する非常用電源充電回路と、交流電源喪失の非常時に非常用電源の電圧を昇圧して昇圧回路の前段に出力する非常用電源昇圧回路とを有する。

常用点灯装置の整流器で得られた直流電力を非常用点灯装置の非常用電源に充電することから、非常用点灯装置では直流電力を得る整流器を共用している。また、非常用点灯装置の非常用電源昇圧回路の出力を常用点灯装置の昇圧回路の前段に出力することから、非常時においては常用点灯装置の昇圧回路およびインバータ回路を用いて非常点灯動作を行うことになり、常用点灯装置の昇圧回路およびインバータ回路を共用している。従って、回路構成を簡素化できる。

非常用電源は、例えば、ニッケル−カドニウムまたはニッケル−水素からなるバッテリや、電気二重層コンデンサ等であって、非常時に放電灯を点灯するための電源となるものであればよい。

点灯制御部は、共用された常用点灯装置の昇圧回路およびインバータ回路を制御する。通常時の通常点灯動作は、昇圧回路で昇圧された整流器からの直流電圧を高周波電圧に変換し、定電流で放電灯を高周波点灯する。一方、非常時の非常点灯動作には、非常用電源昇圧回路からの電圧を昇圧回路で昇圧して高周波電圧に変換し、定電流で放電灯を高周波点灯する。この場合の点灯周波数は、無負荷時共振周波数の近傍の周波数とする。これにより、定電流特性とすることができる。また、昇圧回路に非常時の調光制御機能を設けてもよい。例えば、点灯制御部からの指令で昇圧回路の出力電圧を調整し調光制御する。

請求項２の発明に係わる放電灯点灯装置は、請求項１の発明において、非常点灯動作時に前記非常用電源の電圧が所定値以下になったときは、前記点灯制御部の動作を停止させる非常時制御回路を設けたことを特徴とする。

本発明は、請求項１の発明において非常時制御回路を追加して設け、非常点灯動作時に非常用電源電圧の低下に伴い非常用電源昇圧回路の一次側に発生する過電流を防止するようにしたものである。

非常用電源電圧が低下したときは、放電灯に印加される電力を維持しようとして、非常用電源昇圧回路の一次側に過大な電流が流れることがある。非常時制御回路は、非常点灯動作時に非常用電源電圧を監視し、非常用電源電圧が所定値以下になったときは点灯制御部の動作を停止させて、非常用電源昇圧回路に過大電流が流れることを防止するものである。

請求項３の発明に係わる放電灯点灯装置は、請求項１または２の発明において、前記交流電源の電圧が正常範囲を逸脱したときは前記点灯制御部の通常点灯動作を停止し、さらに前記交流電源の電圧が所定値以下となったときに、非常点灯動作に切り替える切替回路を備えたことを特徴とする。

本発明は、常用点灯装置の電源監視機能と、通常点灯動作から非常点灯動作への切り替え機能とを共用できる切替回路を設けたものである。切替回路は、交流電源の電圧を監視し、交流電源の電圧が正常範囲を逸脱したときは、点灯制御部の通常点灯動作を停止する。これにより、常用点灯装置の電源監視機能の役割を果たす。一方、交流電源の電圧が正常範囲を逸脱し、さらに所定値以下となったときには非常点灯動作に切り替える。これにより、通常点灯動作から非常点灯動作への切り替え機能の役割を果たす。

請求項４の発明に係わる放電灯点灯装置は、請求項１ないし３のいずれか一の発明において、前記点灯制御部は、非常時は前記昇圧回路の出力電圧を調節して調光制御を行うことを特徴とする。

本発明は、非常時は昇圧回路の出力電圧を調節して調光制御を行い、非常用電源からの電力の消費を抑制し、非常点灯の時間を長くするようにしたものである。

請求項１の発明によれば、非常点灯時に非常用電源の電圧を昇圧する非常用電源昇圧回路の出力を定電流で通常点灯動作を行う常用点灯装置の昇圧回路の前段に出力し、通常点灯時に使用する昇圧回路やインバータ回路を共用するので、回路構成を簡素化できる。非常用電源昇圧回路からの電圧は常用点灯装置の昇圧回路の前段に入力され、昇圧回路で所定電圧に昇圧され、点灯制御部は、非常点灯時においても定電流で放電灯を高周波点灯するので、非常用電源電圧が変動しても放電灯の光束をほぼ一定に保つことができる。従って、建家の床面の照度をほぼ一定に保つことができる。

請求項２の発明によれば、非常点灯動作時に非常用電源の電圧が所定値以下になったときは、非常時制御回路は点灯制御部の動作を停止させるので、非常用電源電圧の低下に伴い非常用電源昇圧回路に発生する過電流を防止できる。

請求項３の発明によれば、切替回路は、交流電源の電圧が正常範囲を逸脱したときは点灯制御部の通常点灯動作を停止し、さらに交流電源の電圧が所定値以下となったときに、非常点灯動作に切り替えるので、常用点灯装置の電源監視部を共用でき、回路構成を簡素化できる。

請求項４の発明によれば、非常時において調光制御し非常用電源からの電力の消費を抑制するので、非常点灯の時間を長くできる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる放電灯点灯装置の回路構成図である。交流電源１１は放電灯点灯装置の雑防回路１２を介して整流器１３に入力される。整流回路１３で整流された直流電圧は昇圧回路１４で昇圧され、インバータ回路１５に入力される。インバータ回路１５は昇圧回路１４で昇圧された電圧を高周波電圧に変換し、負荷回路１６の放電灯１７に供給し高周波点灯する。一方、整流器１３で得られた直流は非常用電源充電回路１８に入力され、直流電力を非常用電源１９に充電する。また、非常用電源昇圧回路２０は交流電源１１の喪失等の非常時に非常用電源１９の電圧を昇圧して昇圧回路１４の前段に出力するように接続されている。

雑防回路１２、整流器１３、昇圧回路１４、インバータ回路１５、負荷回路１６により、放電灯１７の通常点灯動作を行う常用点灯装置を形成しており、雑防回路１２、整流器１３、非常用電源充電回路１８、非常用電源昇圧回路２０により、放電灯１７の非常点灯動作を行う非常用点灯装置を形成している。雑防回路１２および整流器１３は、常用点灯装置と非常用点灯装置とで共用している。また、非常用電源昇圧回路２０の出力を昇圧回路１４の前段に接続し、非常時においても、昇圧回路１４、インバータ回路１５、負荷回路１６を使用して放電灯１７を非常時点灯動作させる。従って、昇圧回路１４、インバータ回路１５、負荷回路１６も共用している。しかも、これらは一体的に形成されている。

なお、図１では放電灯１７が１個である場合について示しているが、放電灯が２個である２灯用の放電灯点灯装置にも適用できる。以下の説明では、放電灯１７が１個である１灯用の場合について説明する。

壁切りスイッチ部２１はスイッチ２２がオンしたときに導通するフォトダイオード２３を有し、フォトダイオード２３の導通によりフォトトランジスタ２４が動作し点灯制御部２５の放電灯点灯回路部を動作させる。スイッチ２２をオフしたときはフォトダイオード２３が非導通となるので、フォトトランジスタ２４が不動作となり点灯制御部２５の放電灯点灯回路部も不動作となる。なお、スイッチ２２がオフであったとしても、雑防回路１２および整流器１３は動作しており、整流回路１３は非常用電源充電回路１８に直流電圧を印加している。従って、スイッチ２２がオフで点灯制御部２５の放電灯点灯回路部が不動作状態であり、放電灯１９が消灯していても、非常用電源充電回路１８を動作させて非常用電源１９に充電をすることは可能であり、非常時はスイッチ２２がオフでも非常点灯を行える回路構成である。

次に、点灯制御部２５には、フォトトランジスタ２４の動作や不動作に加え、非常用電源充電回路１８の切替回路２６の出力信号も入力される。非常用電源充電回路１８の切替回路２６は、交流電源１１の電圧が正常範囲を逸脱したか否かを監視するとともに、交流電源の電圧が所定値以下を監視し、非常点灯動作への切り替えが必要であるか否かを判定する。

昇圧回路１４は昇圧制御部２８によりスイッチ素子２９をオンオフ制御して入力電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路であり、非常時調光回路３０を備えている。非常時調光回路３０のスイッチ素子Ｑ１は点灯制御部２５からの指令でオンオフ制御される。また、非常用電源昇圧回路２０は昇圧トランス３１を備えており、この昇圧トランス３１を動作させるスイッチ素子Ｑ２を備えている。非常用電源昇圧回路２０のスイッチ素子Ｑ２は点灯制御部２５からの指令でオンオフ制御される。また、点灯制御部２５および昇圧制御部２８の制御電源は、通常時にはスナバ回路３２から供給するようにしており、非常時には非常用電源昇圧回路２０の昇圧トランス３１から供給するようにしている。

次に、点灯制御部２５は、壁切りスイッチ部２１のスイッチ２２がオンであり、交流電源１１の電圧が正常範囲内であるときは、非常時調光回路３０のスイッチ素子Ｑ１をオンし、非常用電源昇圧回路２０のスイッチ素子Ｑ２をオフにする。そして、スイッチ素子２７ａ、２７ｂをオンオフ制御して、昇圧回路１４で昇圧された整流器１３からの直流電圧を高周波電圧に変換し、定電流で放電灯１７を高周波点灯する通常点灯動作を行う。放電灯１７の点灯周波数が負荷回路１６の無負荷時共振周波数の近傍の周波数となるように点灯制御する。従って、通常時の放電灯１７の通常点灯状態では定電流特性を持った負荷特性となる。

一方、点灯制御部２５は、切替回路２６から交流電源１１の電圧が正常範囲を逸脱したことを入力すると、インバータ回路１５のスイッチ素子２７ａ、２７ｂのオンオフ動作（発振動作）を停止する。図２は切替回路２６の動作特性の説明図である。切替回路２６は交流電源１１の電圧を監視しており、交流電源１１の電圧がしきい値Ｖ１以上であるときは正常範囲内である判断する。この場合、点灯制御部２５は放電灯１７を交流電源１１からの電力で点灯する（ＡＣ点灯）。そして、交流電源１１の電圧がしきい値Ｖ１未満となると、切替回路２６は交流電源１１の電圧が正常範囲を逸脱した判断する。点灯制御部２５は発振動作を停止し放電灯１７を不点灯状態とする（不点灯）。さらに、交流電源１１の電圧が所定値Ｖ２以下となると、切替回路２６は非常点灯動作を開始すべき状態であると判断する。点灯制御部２５は停止状態から非常点灯動作に切り替える。

ここで、通常点灯動作（ＡＣ点灯）と非常点灯動作（ＤＣ点灯）との間で、不点灯状態を持たせているのは、交流電源１１の電圧が通常点灯動作と非常点灯動作との境界で変動したときに、通常点灯動作と非常点灯動作とが頻繁に切り替わることを避けるためである。

点灯制御部２５は、切替回路２６から非常点灯動作すべき状態信号を入力すると、非常時調光回路３０のスイッチ素子Ｑ１をオフとし、非常用電源昇圧回路２０のスイッチ素子Ｑ２をオンする。これにより、非常時調光回路３０が有効となり昇圧トランス３１が動作する。

非常時調光回路３０のスイッチ素子Ｑ１をオフにより、非常時調光回路３０が有効となり調光制御が行われる。すなわち、昇圧回路１４の昇圧制御部２８の目標電圧が分圧抵抗の追加により低く設定されるので、昇圧回路１４の出力電圧が低くなる。

一方、非常用電源昇圧回路２０のスイッチ素子Ｑ２のオンにより、昇圧トランス３１の二次電圧が昇圧回路１４の前段に入力され、昇圧回路１４により所定電圧に昇圧される。この場合、昇圧回路１４に入力される非常用電源昇圧回路２０の出力電圧が変動したとしても、昇圧回路１４で所定値に昇圧されるので、昇圧回路に出力電圧はほぼ一定となり、インバータ回路１５に入力される電圧はほぼ一定となる。

点灯制御部２５は、放電灯１７の点灯周波数が負荷回路１６の無負荷時共振周波数の近傍の周波数となるように点灯制御するので、非常時の放電灯１７の非常点灯動作に対しても同様に定電流特性を持った負荷特性となる。インバータ回路１５の入力電圧はほぼ一定であるので、放電灯１７の光束をほぼ一定に保つことができ、建家の床面の照度をほぼ一定に保つことができる。

ここで、非常時において非常時調光回路３０の動作により調光制御するのは以下の理由による。点灯制御部２５により定電流で放電灯１７を点灯する場合には、非常用電源１９の電圧は低下しやすくなるので、可能な限り非常用電源１９の電圧低下を抑制するためである。そのため、常時よりは光束を敢えて落とす調光制御とする。なお、点灯制御部２５は無負荷時共振周波数で放電灯を点灯制御するので、昇圧回路１４の出力電圧を下げても放電灯の始動電圧を確保することができる。

第１の実施の形態によれば、放電点灯動作時と非常灯点灯動作時とで雑防回路１２および整流器１３を共用するので回路構成を簡素化できる。また、非常用電源昇圧回路２０の出力を昇圧回路１４の前段に接続し、非常時においても、昇圧回路１４、インバータ回路１５、負荷回路１６を使用して放電灯１７を非常時点灯動作させるので、昇圧回路１４、インバータ回路１５、負荷回路１６も共用できる。これに伴い、従来の非常用点灯装置で放電灯１７に非常用電源からの直流電源を供給する際に必要であった出力リレーが不要になる。

また、非常用電源昇圧回路２０からの電圧は昇圧回路１４の前段に入力され、昇圧回路１４で所定電圧に昇圧され、点灯制御部２５は、非常点灯時においても定電流で放電灯を高周波点灯するので、非常用電源電圧が変動しても放電灯の光束をほぼ一定に保つことができ、建家の床面の照度をほぼ一定に保つことができる。また、非常点灯時に調光制御しても十分な始動電圧が得られるので、非常時に調光制御しながら放電灯を点灯することができる。

（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係わる放電灯点灯装置の回路構成図である。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、非常点灯動作時に非常用電源１９の電圧が所定値以下になったときは、点灯制御部２５の動作を停止させる非常時制御回路３３を追加して設けたものである。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。

非常用電源昇圧回路２０は、非常用電源電圧を所定電圧に昇圧して常用点灯装置の昇圧回路１４の前段に出力する。そして、昇圧回路１４は非常用電源昇圧回路２０の出力電圧を所定電圧になるように昇圧し、一方、インバータ回路１５は放電灯１７のランプ電流が定電流になるように動作する。従って、放電灯１７に印加される電力はほぼ定電力となる。

この状態で、非常用電源昇圧回路２０における昇圧トランス３１の一次側の非常用電源電圧が低下したとしても、非常用電源昇圧回路２０は、放電灯１７に印加される電力の供給を維持しようと動作する。このことから、昇圧トランス３１の一次側の非常用電源電圧の低下分を補うために、昇圧トランス３１の一次側の電流が増加し、非常用電源昇圧回路２０の一次側に過大な電流が流れることがある。

そこで、非常時制御回路３３は、非常点灯動作時に非常用電源電圧を監視し、非常用電源電圧が所定値以下になったときは点灯制御部２５の動作を停止させて、非常用電源１９に過大電流が流れることを防止する。図３では昇圧トランス３１の二次側に非常時制御回路３３を設けた場合を示している。

第２の実施の形態によれば、非常用電源電圧の低下に伴い、非常用電源昇圧回路２０の一次側に流れる過電流を防止できるので、非常用電源１９を含めた非常用電源充電回路１８を保護できる。

本発明の第１の実施の形態に係わる放電灯点灯装置の回路構成図。 本発明の第１の実施の形態における切替回路の動作特性の説明図。 本発明の第２の実施の形態に係わる放電灯点灯装置の回路構成図。

符号の説明

１１…交流電源、１２…雑防回路、１３…整流器、１４…昇圧回路、１５…インバータ回路、１６…負荷回路、１７…放電灯、１８…非常用電源充電回路、１９…非常用電源、２０…非常用電源昇圧回路、２１…壁切りスイッチ部、２２…スイッチ、２３…フォトダイオード、２４…フォトトランジスタ、２５…点灯制御部、２６…切替回路、２７…スイッチ素子、２８…昇圧制御部、２９…スイッチ素子、３０…非常時調光回路、３１…昇圧トランス、３２…スナバ回路、３３…非常時制御回路

Claims (4)

1. 通常時は交流電源を整流して得られた直流を高周波変換し放電灯を高周波点灯する常用点灯装置と、通常時は交流電源を整流して非常用電源を充電するとともに非常時は非常用電源を電源として放電灯を非常点灯させる非常用点灯装置とを一体的に形成した放電灯点灯装置であって、
   前記交流電源を整流して直流を得る整流器と；
   前記整流器で得られた直流電圧を昇圧する昇圧回路と；
   前記昇圧回路で昇圧された電圧を高周波電圧に変換し放電灯を高周波点灯するインバータ回路と；
   前記整流器で得られた直流電力を非常用電源に充電する非常用電源充電回路と；
   非常時に前記非常用電源の電圧を昇圧して前記昇圧回路の前段に出力する非常用電源昇圧回路と；
   通常時は前記昇圧回路で昇圧された前記整流器からの直流電圧を高周波電圧に変換し定電流で放電灯を高周波点灯する通常点灯動作を行い、非常時には前記非常用電源昇圧回路からの電圧を前記昇圧回路で昇圧して高周波電圧に変換し定電流で放電灯を高周波点灯する非常点灯動作を行う点灯制御部と；
   を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 非常点灯動作時に前記非常用電源の電圧が所定値以下になったときは、前記点灯制御部の動作を停止させる非常時制御回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記交流電源の電圧が正常範囲を逸脱したときは前記点灯制御部の通常点灯動作を停止し、さらに前記交流電源の電圧が所定値以下となったときに、非常点灯動作に切り替える切替回路を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記点灯制御部は、非常時は前記昇圧回路の出力電圧を調節して調光制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の放電灯点灯装置。
   

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