JP2008016393A - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数個の放電灯のいずれかに異常が発生した場合であっても正常な放電灯を点灯可能な放電灯点灯装置及び該放電灯点灯装置を用いた照明器具を提供する。
【解決手段】 2個の放電灯FLA,FLBにそれぞれ電源を供給して点灯させるインバータ部2と、各放電灯FLA、FLBについてそれぞれ異常を検出する第1の異常検出部3と、各放電灯FLA,FLBについてそれぞれ無負荷状態を検出するフィラメント検出部5と、いずれかの放電灯FLA,FLBにおいて第1の異常検出部3によって異常が検出されたときにインバータ部2を制御して放電灯FLA,FLBへの供給電力を低下させる保護動作を行う制御部6とを備える。フィラメント検出部5によって無負荷が検出された放電灯FLA,FLBについては、第1の異常検出部3は異常を検出しない。
【選択図】図1

Description

本発明は、放電灯点灯装置及び該放電灯点灯装置を用いた照明器具に関するものである。
従来から、放電灯に共振用の回路が接続されてなる負荷回路に交流電力を供給して点灯させる電源部と、電源部から放電灯への供給電力を制御する制御部とを備える放電灯点灯装置が提供されている。
この種の放電灯点灯装置として、放電灯の寿命末期のエミッタ消耗(エミレス)やフィラメントの断線等、放電灯の点灯が不安定となり又は放電灯が消灯する異常状態を検知する検知部を備え、検知部によって異常が検知されたときに、制御部が電源部から負荷回路への供給電力を低下させるものがある(例えば、特許文献1参照)。
上記構成によれば、異常の発生した放電灯に電力が供給されることによる過熱を抑えることができる。
特開平6−45088号公報
負荷回路が複数個設けられている場合、異常が発生した負荷回路において放電灯を取り外せば電源部を動作させたとしても過熱のおそれはなく正常な負荷回路において放電灯を点灯させることができる。しかし、上記従来構成では、放電灯が取り外されている場合にも異常が検知され、異常が検知されたときに電源部を停止させていたため、一個の負荷回路で異常が検知されれば、例え異常が発生した放電灯を取り外したとしても、他の正常な放電灯を点灯させることができなくなっていた。このため、上記従来の放電灯点灯装置を用いた照明器具が1個しかない部屋では、異常が発生した放電灯が複数個の放電灯のうちの1個のみであったとしても照明のない状態となってしまい不便であった。
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数個の放電灯のいずれかに異常が発生した場合であっても正常な放電灯を点灯可能な放電灯点灯装置及び該放電灯点灯装置を用いた照明器具を提供することにある。
請求項1の発明は、複数個の放電灯にそれぞれ電源を供給して点灯させる電源部と、各放電灯に対してそれぞれ放電灯の異常を検出する異常検出部と、各放電灯に対してそれぞれ無負荷状態を検出する無負荷検出部と、いずれかの放電灯において異常検出部によって放電灯の異常が検出されたときに電源部を制御して全ての放電灯への供給電力を低下させる保護動作を行う制御部とを備え、異常検出部は、無負荷検出部によって無負荷が検出された放電灯について異常の検出を行わないことを特徴とする。
この発明によれば、複数個の放電灯のいずれかにおいて異常検出部によって異常が検出された場合にも、他の放電灯が正常であるならば、異常が検出された放電灯を取り外すことによって正常な放電灯を点灯可能となる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、制御部は、無負荷検出部において全ての放電灯について無負荷状態が検出されたときにも保護動作を行うことを特徴とする。
この発明によれば、放電灯が全て取り外されているときに使用者が誤って電源を入れた場合にも、過熱を抑えることができる。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2の発明において、無負荷検出部は放電灯の一方のフィラメントの有無を検出するものであって、各放電灯において無負荷検出部に有無を検出されるフィラメントが存在せず他方のフィラメントが存在する片側無負荷状態を検出する片側無負荷検出部を備え、制御部は、片側無負荷検出部によって片側無負荷状態が検出されたときにも保護動作を行うことを特徴とする。
この発明によれば、実際には放電灯が取り外されていないときに無負荷状態が検出されることによる過熱を抑えることができる。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置の電源部に電気的に接続されるとともに放電灯に電気的且つ機械的に接続されるソケットとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、無負荷状態が検出された放電灯に関しては、放電灯の異常の検出に基づく電源部の制御が行われないから、寿命が検出された放電灯のみを取り外せば、その他の正常な放電灯は点灯させることができる。また、請求項2の構成を採用すれば、放電灯が全て取り外されているときに使用者が誤って電源を入れた場合にも、過熱を抑えることができる。さらに、請求項3の構成を採用すれば、実際には放電灯が取り外されていないときに無負荷状態が検出されることによる過熱を抑えることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態は、図1に示すように、交流電源ACから供給された交流電力を直流電力に変換する直流電源部1と、直流電源部1の出力した直流電力を交流電力に変換して熱陰極型の放電灯FLA,FLBに供給するインバータ部2と、それぞれ放電灯FLA,FLBの異常を検出する第1の異常検出部3及び第2の異常検出部4と、放電灯FLA,FLBの一方のフィラメントの有無を検出する無負荷検出部としてのフィラメント検出部5と、各異常検出部3,4及びフィラメント検出部5の出力に応じて直流電源部1とインバータ部2とを制御する制御部6とを備える。ここで、「放電灯FLA,FLBのフィラメントが存在しない」「放電灯FLA,FLBのフィラメントがない」とは、放電灯FLA,FLBのフィラメントがインバータ部2に接続されていない状態だけでなく、放電灯FLA、FLBのフィラメントが断線している場合を含む。
直流電源部1は、交流電源ACの出力を全波整流するダイオードブリッジDBと、ダイオードブリッジDBの出力端間に接続されたコンデンサCxと、ダイオードブリッジDBの出力端間にコンデンサCxに対して並列に接続されたインダクタL0とダイオードD0とコンデンサC0との直列回路と、一端がインダクタL0とダイオードD0との接続点に接続され他端がグランドに接続された平滑コンデンサC0とを備える、周知のブースト・コンバータである。制御部6は、直流電源部1のスイッチング素子Q0をオンオフするデューティ比を制御することにより、直流電源部1の出力電圧を制御する。
インバータ部2は、直流電源部1の出力端間に互いに直列に接続された2個のスイッチング素子Q1,Q2からなるスイッチング部21を備える、周知のハーフブリッジ形のインバータ回路であって、ローサイドのスイッチング素子Q2の両端間には、2個の負荷回路22A,22Bが互いに並列に接続されている。各負荷回路22A,22Bは、スイッチング素子Q1,Q2の接続点と放電灯FLA,FLBの一方のフィラメントの一端との間に接続された直流カット用の直列コンデンサC1A,C1Bと共振用のインダクタL1A,L1Bとの直列回路と、放電灯FLA,FLBに並列に接続された予熱兼共振用の並列コンデンサC2A,C2Bとからなる。直列コンデンサC1A,C1BとインダクタL1A,L1Bとの直列回路と、並列コンデンサC2A,C2Bとは、放電灯FLA,FLBのフィラメントの互いに異なる一端に接続されている。すなわち、直列コンデンサC1A,C1B及びインダクタL1A,L1Bと、放電灯FLA,FLBの各フィラメントと、並列コンデンサC2A,C2Bとは、互いに直列に接続されている。直列コンデンサC1A,C1Bや並列コンデンサC2A,C2Bとしては、例えばフィルムコンデンサが用いられる。
制御部6は、例えば周知の集積回路からなり、直流電源部1のスイッチング素子をオンオフするデューティ比を制御することにより直流電源部1の出力電圧を制御するとともに、インバータ部2のスイッチング素子Q1,Q2を交互にオンオフ駆動する周波数(以下、「動作周波数」と呼ぶ。)を制御することにより、放電灯FLA,FLBに供給される電力を制御する。
第1の異常検出部3は、各負荷回路22A,22Bに対して1個ずつ設けられており、負荷回路22A,22Bにおける直列コンデンサC1A,C1BとインダクタL1A,L1Bとの接続点と直流電源部1の高電圧側の出力端との間に接続された抵抗R1A,R1Bと、負荷回路22A,22Bにおける直列コンデンサC1A,C1BとインダクタL1A,L1Bとの接続点とグランドとの間に接続された抵抗R2A,R2BとコンデンサC3A,C3Bとの直列回路とを備える。抵抗R2A,R2BとコンデンサC3A,C3Bとの接続点は、2個のダイオードの直列回路からなる複合ダイオードD1A,D1Bを介して制御部に接続されている。抵抗R2A,R2BとコンデンサC3A,C3Bとの接続点には、さらに、ツェナーダイオードZD1A,ZD1Bのアノード側が接続されている。ツェナーダイオードZD1A,ZD1Bのカソード側には、PNP型のトランジスタQ3のベースが接続されている。トランジスタQ3のエミッタは定電圧源Vccに接続され、トランジスタQ3のコレクタは抵抗とダイオードD2とを介して制御部6の第1の入力端子IC1に接続されている。
すなわち、第1の異常検出部3は、負荷回路22A,22Bの直列コンデンサC1A,C1Bと共振用のインダクタL1A,L1Bとの接続点の電位の直流成分を抵抗R2A,R2BとコンデンサC3A,C3Bとによって検出し、制御部6の第1の入力端子IC1に入力するものである。
ここで、少なくとも一方の放電灯FLA,FLBにおいて立ち消えが発生した場合には、その放電灯FLA,FLBのインピーダンスが∞となることにより、第1の異常検出部3の出力電圧が高くなる。制御部6は、第1の入力端子IC1の電位すなわち第1の異常検出部3の出力電圧が所定の第1の異常判定閾値Vth1を上回ったときに、直流電源部1のスイッチング素子Q0やインバータ回路2のスイッチング素子Q1,Q2の駆動を停止して放電灯FLA,FLBへの電力の供給を停止する保護動作に移行する。上記第1の異常判定閾値Vth1としては、放電灯FLA,FLBが正常に点灯している期間における第1の異常検出部3の出力電圧の考えられる最大値よりも僅かに大きい値、すなわち、放電灯FLA,FLBにおいて立ち消えが発生したと判定できるような数値が選択される。なお、放電灯FLA,FLBの始動時、放電灯FLA,FLBの点灯が安定するまでの間は、第1の異常検出部3の出力電圧は放電灯FLA,FLBの立ち消え時と同程度となる。そこで、本実施形態においては、制御部6は、放電灯FLA,FLBの始動から放電灯FLA,FLBの点灯が安定するまでの所定期間には、第1の異常検出部3の出力が第1の異常判定閾値Vth1を超えても保護動作には移行しないようになっている。
また、負荷回路22A,22Bの直列コンデンサC1A,C1Bと共振用のインダクタL1A,L1Bとの接続点の電位の直流成分が負であってその大きさがツェナーダイオードZD1A,ZD1Bのツェナー電圧Vzd1を上回った場合、トランジスタQ3がターンオンし、制御電圧VccがダイオードD2を介して制御部6に入力される。制御電圧Vccは上記ツェナー電圧Vzd1よりも小さく且つ第1の異常判定閾値Vth1よりも大きくしてあり、上記のように負荷回路22A,22Bの直列コンデンサC1A,C1Bと共振用のインダクタL1A,L1Bとの接続点の電位の直流成分が低くなった場合にも制御部6は保護動作に移行する。
フィラメント検出部5は、各放電灯FLA,FLBのフィラメントの有無を個別に検出する個別検出部51と、両方の放電灯FLA,FLBについてフィラメントがない状態を検出する一括検出部52とからなる。
一括検出部52は、一端が直流電源部1の高電圧側の出力端に接続され他端が放電灯FLA(FLB)において一端がグランドに接続されたフィラメント(図2の下側のフィラメント。以下、「低電圧側フィラメント」と呼ぶ。)の他端に接続された抵抗R5A(R5B)と、抵抗R5A(R5B)と放電灯FLA(FLB)との接続点(すなわち、抵抗R5A(R5B)と並列コンデンサC2A(C2B)との接続点)とグラントとの間に接続された抵抗R6A,R7A(R6B,R7B)の直列回路とを負荷回路22A,22B毎に備える。また、ベースが抵抗R6B,R7Bの接続点に接続されエミッタがグランドに接続されたNPN型のトランジスタQ4Bと、直流電源部1の出力端間に接続された抵抗R8,R9の直列回路と、ベースが抵抗R8,R9の接続点とトランジスタQ4Bのコレクタとに接続されエミッタがグランドに接続されたNPN型のトランジスタQ5と、ベースが抵抗R6A,R7Aの接続点とトランジスタQ5のコレクタとに接続されエミッタがグランドに接続されたNPN型のトランジスタQ4Aとを備える。トランジスタQ4Aのコレクタは制御部6の第3の入力端子IC3に接続されている。
一括検出部52の動作を説明する。トランジスタQ4Bは、図2における右側の放電灯FLBの低電圧側フィラメントがあるときにオフされ、ないときにオンされる。トランジスタQ5は、トランジスタQ4Bがオフされているときにオンされ、それ以外ではオフされる。トランジスタQ4Aは、図2における左側の放電灯FLAの低電圧側フィラメントがなく且つトランジスタQ5がオフされているときにオンされ、それ以外ではオフされる。
制御部6の第3の入力端子IC3の電位は、通常はHレベルに維持されており、トランジスタQ4AがオンされたときにLレベルとなる。制御部6は、第3の入力端子IC3の電位がLレベルとなったとき、すなわち両方の放電灯FLA,FLBについて無負荷状態が検出されたときに、保護動作に移行する。これにより、両方の放電灯FLA,FLBが取り外されているときに使用者が誤って電源を入れた場合でも、過熱を防ぐことができる。
また、個別検出部51は、放電灯FLA,FLBの低電圧側フィラメントと並列コンデンサC2A,C2Bとの接続点に一端が接続され他端がグランドに接続された抵抗R10A,R11A(R10B,R11B)の直列回路と、抵抗R10A,R11A(R10B,R11B)の接続点にベースが接続されエミッタがグランドに接続されコレクタが第1の異常検出部3の同じ負荷回路22A,22Bに対応する複合ダイオードD1A(D1B)の2個のダイオードの接続点に接続されたトランジスタQ6A(Q6B)とを、各負荷回路22A,22Bに対して一個ずつ備える。すなわち、いずれかの放電灯FLA,FLBの低電圧側フィラメントが存在しなかった場合、その放電灯FLA(FLB)に対応する複合ダイオードD1A(D1B)の接続点とグランドとがトランジスタQ6A(Q6B)によって短絡されるから、第1の異常検出部3において放電灯FLA,FLBにフィラメントが存在しない負荷回路22A,22Bに関しては異常が検出されない。
第2の異常検出部4は、それぞれ並列コンデンサC2A,C2Bと放電灯FLA,FLBとの接続点の一方とグランドとの間に接続された抵抗R3A,R4A(R3B,R4B)の直列回路と、抵抗R3A,R4A(R3B,R4B)の接続点にカソード側が接続されてアノード側がグランドに接続されたダイオードD3と、抵抗R3A,R4A(R3B,R4B)の接続点にアノード側が接続されてカソード側が制御部6の第2の入力端子IC2に接続されたダイオードD4とを備える。
すなわち、第2の異常検出部4は、放電灯FLA,FLBの両端電圧を抵抗R3A,R4A(R3B,R4B)によって分圧し、ダイオードD3によって整流し、ダイオードD4で構成されたOR回路を通じて制御部6に入力するものであり、上記構成によって制御部6には放電灯FLA,FLBの両端電圧の振幅が入力される。放電灯FLA,FLBのフィラメントが断線した場合、第2の異常検出部4に入力される電圧は図3に曲線aで示すようになる。この電圧は、インバータ部2のローサイドのスイッチング素子Q2の両端電圧から直流成分が直列コンデンサC1A,C1Bによって除去され、さらに放電灯FLA,FLBや配線等の各部の浮遊容量によって生じた電圧が加算されたものである。曲線aから高周波成分を除去した曲線bで示す矩形波の振幅VAは直流電源部1の出力電圧と等しくなる。図3の例では、第2の異常検出部4の出力に直流成分VBが加算されている。
制御部6は、第2の異常検出部4の出力電圧が所定の第2の異常判定閾値Vth2を上回ったときに、保護動作に移行する。上記第2の異常判定閾値Vth2としては、少なくとも一方の負荷回路22A,22Bにおいて放電灯FLA,FLBが立ち消えたときに、第2の異常検出部4の出力電圧が上回る程度の値が選択されている。また、第1の異常検出部3の場合と同様に、制御部6は、放電灯FLA,FLBの始動から放電灯FLA,FLBの点灯が安定するまでの所定期間には、第2の異常検出部4の出力が上記閾値を超えても保護動作には移行しないようになっている。第2の異常検出部4は、放電灯FLA,FLBにおいてフィラメント検出部5による検出の対象となっている低電圧側フィラメントのみが断線している状態、言い換えればフィラメント検出部5によって無負荷状態として検出されるものの放電灯FLA,FLBが取り外されているわけではないという状態を検出するために設けられており、第2の異常検出部4が請求項における片側無負荷検出部である。
上記構成によれば、一方の放電灯FLA(FLB)が取り外されていて他方の放電灯FLA(FLB)が正常である場合には、制御部6が保護動作に移行することがない。従って、一方の放電灯FLA(FLB)に異常が発生した場合には、異常が発生した放電灯FLA(FLB)を取り外すことにより、正常な放電灯FLA(FLB)を点灯可能となる。
また、フィラメント検出部5によって無負荷状態として検出されるが放電灯FLA,FLBが取り外されていない、低電圧側フィラメントだけに断線や接続不良が発生した状態であっても、制御部6は第2の異常検出部4の出力によって保護動作に移行するから、第2の異常検出部4を設けない場合に比べ、より確実に放電灯FLA,FLBの過熱を防止することができる。
なお、保護動作は、放電灯FLA,FLBに供給する電力を低下させるものであれば、必ずしも本実施形態のように放電灯FLA,FLBへの電力の供給を停止するものである必要はない。例えば、保護動作は、直流電源1の出力電圧を低下させるものや、インバータ部2のスイッチング素子Q1,Q2を交互にオンオフする周波数を変更するものや、スイッチング素子Q1,Q2の駆動を間欠的に行うもの(間欠発振)であってもよい。
また、インバータ部2は、本実施形態のようなハーフブリッジ形に限られず、フルブリッジ形、一石形、並列形、プッシュプル形など、他の周知の回路構成を採用してもよい。
さらに、第1の異常検出部3は、本実施形態のように負荷回路22A,22Bの直列コンデンサC1とインダクタL1との接続点の電位を用いるものに限られず、放電灯FLA,FLBが消灯し又は放電灯FLA,FLBの点灯が不安定となる異常状態を検出するものであればよい。第1の異常検出部3としては、例えば、放電灯FLA,FLBの光出力を例えばフォトダイオードによって検出してこれを用いるものや、放電灯FLA,FLBの温度を例えばサーミスタによって検出してこれを用いるものや、放電灯FLA,FLBへの入力電力や放電灯FLA,FLBの光出力や温度等のパラメータを複数組み合わせて用いるものなど、周知の検出方法を適宜用いることができる。
また、点灯させる放電灯FLA,FLBの個数は本実施形態のような2個に限られず、負荷回路22A,22Bを3個以上設けて3個以上の放電灯FLA、FLBを点灯可能としてもよい。この場合、各異常検出部3,4やフィラメント検出部5においては増加させる負荷回路の個数に応じて回路を追加する。
本実施形態の放電灯点灯装置は、例えば図4に示す照明器具に用いることができる。図4の照明器具は、互いに直径の異なる2個の環形状の放電灯FLA,FLBを点灯させるものであって、それぞれ電源部に電気的に接続されるとともに放電灯FLA,FLBに電気的に接続されるソケット(図示せず)が設けられ放電灯点灯装置を収納して天井面等に固定される器具本体7と、例えばアクリル樹脂のような透光性を有する材料からなり器具本体7に取り付けられて放電灯FLA,FLBを覆うセード8とを備える。このような器具本体7及びセード8は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。 同上の要部を示す回路図である。 同上における第2の異常検出部への入力の一例を示す波形図である。 同上を用いた照明器具の一例を示す分解斜視図である。
符号の説明
1 直流電源部
2 インバータ部
3 第1の異常検出部
4 第2の異常検出部
5 フィラメント検出部
6 制御部
FLA,FLB 放電灯

Claims (4)

  1. 複数個の放電灯にそれぞれ電源を供給して点灯させる電源部と、各放電灯に対してそれぞれ放電灯の異常を検出する異常検出部と、各放電灯に対してそれぞれ無負荷状態を検出する無負荷検出部と、いずれかの放電灯において異常検出部によって放電灯の異常が検出されたときに電源部を制御して全ての放電灯への供給電力を低下させる保護動作を行う制御部とを備え、
    異常検出部は、無負荷検出部によって無負荷が検出された放電灯について異常の検出を行わないことを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 制御部は、無負荷検出部において全ての放電灯について無負荷状態が検出されたときにも保護動作を行うことを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。
  3. 無負荷検出部は放電灯の一方のフィラメントの有無を検出するものであって、各放電灯において無負荷検出部に有無を検出されるフィラメントが存在せず他方のフィラメントが存在する片側無負荷状態を検出する片側無負荷検出部を備え、
    制御部は、片側無負荷検出部によって片側無負荷状態が検出されたときにも保護動作を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の放電灯点灯装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置の電源部に電気的に接続されるとともに放電灯に電気的且つ機械的に接続されるソケットとを備えることを特徴とする照明器具。
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