JP2008053182A

JP2008053182A - 放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具

Info

Publication number: JP2008053182A
Application number: JP2006231338A
Authority: JP
Inventors: Naoki Komatsu; 直樹小松
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】配線が容易で且つ放電灯交換時における感電の危険性を無くすことのできる放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】放電灯９に始動電圧を供給する前にソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間電圧に基づいて放電灯９がソケット６に装着されているか否かを判別し、放電灯９がソケット６に装着されていると判断すると放電灯９に始動電圧を供給させるとともに始動後の放電灯９に電力を供給させて放電灯９の点灯を維持させ、故障又は寿命などによって放電灯９が消灯してソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間電圧が変化するのを検出した場合には、ソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間電圧の変化に基づいて放電灯９がソケット６から取り外されたのを検出した後再度放電灯９がソケット６に装着されるのを検出するまでの間始動手段２を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具に関する。

従来から、電源を切ることなく放電灯を交換することができ、さらに放電灯を交換した後には自動的に再点灯する放電灯点灯装置や照明器具が提供されており、例えば特許文献１，２に開示されているようなものがある。特許文献１記載の照明器具は、放電灯と、放電灯を装着するソケットと、ソケットに接続した放電灯点灯装置及び高圧パルス発生装置と、ソケットの入力端間に接続されて放電灯が装着されると開成し外されると閉成するスイッチと、ソケットに接続されてスイッチ閉成時のソケットの入力端子間電圧を検出して一定時間後に高圧パルス発生装置を停止させるパルス停止回路と、ソケットに接続されてスイッチ開成時のソケットの入力端子間電圧を検出してパルス停止回路をリセットするとともに高圧パルス発生装置を作動させるリセット回路とから成り、放電灯をソケットから外すと、一定時間後に高圧パルス発生装置を停止して高圧パルスによるソケット等の絶縁劣化を防止し、ソケットに放電灯を装着すると、放電灯を始動して放電灯点灯装置により安定点灯させるものである。また、特許文献２記載の放電灯点灯装置は、電源に並列に接続された複数の放電灯点灯回路と、放電灯点灯回路に各々接続された放電灯と、放電灯のソケットへの着脱を検出する着脱検出手段と、放電灯が異常と判定されると放電灯を消灯して待機状態とする保護手段とから成り、放電灯が異常と判定されて待機状態の時に、着脱検出手段によりソケットからの放電灯の脱着を検出し、再度ソケットへの放電灯の装着を検出すると予め定められた時間経過後に放電灯を始動させるものである。
特開平７−１０６０７７号公報特開２００４−１４６１１９号公報

しかしながら、特許文献１記載の照明器具では、寿命又は異常によって消灯した放電灯が装着されている場合と正常な放電灯が装着されている場合とでソケットの入力端子間電圧が同じであるため、放電灯が消灯しているにも関わらず高圧パルスが発振している状態となり、したがって放電灯を交換する時に高圧パルスによって感電する虞があるという問題があった。また、特許文献２記載の放電灯点灯装置では、放電灯を交換する際の感電の虞は無いものの、電力供給用の一対の電線と放電灯の着脱検出用の一対の電線とで計４本の電線をソケットに接続する必要があり、したがって配線が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、配線が容易で且つ放電灯交換時における感電の危険性を無くすことのできる放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、放電灯が装着されるソケットに接続されてソケットを介して放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置であって、ソケットの入力端子間に接続されて放電灯がソケットに装着されたとき開成し放電灯がソケットから外されたときに閉成するスイッチと、ソケットの入力端子間電圧を検出する検出手段と、放電灯を始動させるための始動電圧を発生させる始動手段と、放電灯の点灯に必要な電力を供給する電力供給手段と、上記各手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯に始動電圧を供給する前に検出手段で検出されるソケットの入力端子間電圧に基づいて放電灯がソケットに装着されているか否かを判別し、放電灯がソケットに装着されていると判断すると始動手段によって放電灯に始動電圧を供給させるとともに電力供給手段によって始動後の放電灯に電力を供給させて放電灯の点灯を維持させ、検出手段において故障又は寿命などによって放電灯が消灯してソケットの入力端子間電圧が変化するのを検出した場合には、検出手段で検出されるソケットの入力端子間電圧の変化に基づいて放電灯がソケットから取り外されたのを検出した後再度放電灯がソケットに装着されるのを検出するまでの間始動手段を停止させることを特徴とする。

請求項２の発明は、上記目的を達成するために、放電灯が装着されるソケットに接続されてソケットを介して放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置であって、ソケットの入力端子間に接続されて放電灯がソケットに装着されたとき開成し放電灯がソケットから外されたときに閉成するスイッチと、ソケットの入力端子間電流を検出する検出手段と、放電灯を始動させるための始動電圧を発生させる始動手段と、放電灯の点灯に必要な電力を供給する電力供給手段と、上記各手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯に始動電圧を供給する前に検出手段で検出されるソケットの入力端子間電流に基づいて放電灯がソケットに装着されているか否かを判別し、放電灯がソケットに装着されていると判断すると始動手段によって放電灯に始動電圧を供給させるとともに電力供給手段によって始動後の放電灯に電力を供給させて放電灯の点灯を維持させ、検出手段において故障又は寿命などによって放電灯が消灯してソケットの入力端子間電流が変化するのを検出した場合には、検出手段で検出されるソケットの入力端子間電流の変化に基づいて放電灯がソケットから取り外されたのを検出した後再度放電灯がソケットに装着されるのを検出するまでの間始動手段を停止させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、制御手段は、検出手段において検出を行う期間と検出を行わない期間とを一定時間ごとに交互に切り替えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、制御手段は、放電灯がソケットに装着されていると判断してから所定の時間経過後に始動手段によって始動電圧を放電灯に供給させることを特徴とする。

請求項５の発明は、器具本体と、器具本体に取り付けられて放電灯が着脱自在に装着されるソケットと、請求項１乃至４の何れか１項に記載の放電灯点灯装置とを備えたことを特徴とする。

請求項１、２の発明によれば、始動電圧を放電灯に供給する前にソケットの入力端子間電圧又は電流を検出することで放電灯がソケットに装着されているか否かを判別し、放電灯が装着されていると判断した後に放電灯に始動電圧を供給して放電灯を点灯させるとともに放電灯の点灯を維持させ、故障又は寿命などによって放電灯が消灯した場合には、消灯した放電灯を外した後再度放電灯をソケットに装着するまでの間始動電圧がソケットの入力端子間に供給されないようにしたので、放電灯を交換する際に安全に放電灯を取り外すことができる。しかも、ソケットの入力端子間に設けたスイッチの開閉によって放電灯の装着を検出するので、別途放電灯の装着検出用の配線を用意する必要がなく配線が容易となる。

請求項３の発明によれば、検出手段における検出を間欠的に行うことで、放電灯がソケットから取り外されている状態で流れる短絡電流による回路へのストレスを低減することができる。

請求項４の発明によれば、利用者が放電灯を交換する際に、放電灯をソケットに装着してその場から離れるまでの時間を十分に設けることができるので、放電灯を交換する際の安全性を高めることができる。

請求項５の発明によれば、請求項１乃至４の何れか１項の効果を奏する照明器具を実現することができる。

（実施形態１）
以下、本発明に係る放電灯点灯装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、放電灯９に安定した電力を供給する電力供給手段と、放電灯９を始動させるための始動電圧を発生する始動手段２と、ソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間電圧を検出する検出手段と、上記各手段を制御する制御手段４と、放電灯９が着脱自在に装着されるソケット６の一対の入力端子６ａ，６ｂ間に接続されて放電灯９がソケット６に装着されたときに開成し、放電灯９がソケット６から外されたときに閉成するスイッチ５とから成る。

電力供給手段は、ダイオードＤ１，インダクタンスＬ１，コンデンサＣ１，スイッチング素子Ｑ１から成り、直流電源ＤＣに接続されて所望の電圧に降圧する降圧チョッパ回路１０と、降圧チョッパ回路１０のスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御する降圧チョッパ制御回路１１と、入力側が降圧チョッパ回路１０の出力端に接続され且つ出力側がソケット６の入力端子６ａ，６ｂに接続されて降圧チョッパ回路１０の出力電圧の極性を交互に反転させる極性反転回路１２と、極性反転回路１２を構成するスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオン／オフを制御する駆動回路１３（例えば、International Rectifier社製の品番：IR2111のＩＣ）とで構成される。尚、上記各回路は周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

始動手段２は、抵抗Ｒ１，コンデンサＣ２，トリガ素子Ｄ２，トランスＴ，スイッチング素子Ｑ６から成り、スイッチング素子Ｑ６がオフの間はトリガ素子Ｄ２が動作電圧に達しないために作動しない。スイッチング素子Ｑ６がオンになると、コンデンサＣ２の端子電圧がトリガ素子Ｄ２の動作電圧に達してトリガ素子Ｄ２が導通し、トランスＴの一次側にパルスが発生し、２次巻線上に得られる昇圧パルス、即ち始動電圧が放電灯９に供給される。

検出手段は、降圧チョッパ回路１０の高圧側の出力端と接地との間に設けられた分圧抵抗Ｒ２及び検出抵抗Ｒｏの抵抗直列回路３において、降圧チョッパ回路１０の出力電圧を分圧して検出抵抗Ｒｏの両端電圧を検出電圧Ｖｏとして後述するマイコン４０に印加し、該検出電圧Ｖｏとマイコン４０に記憶されているしきい値Ｖａ，Ｖｂとを比較することでソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間電圧を検出する。

制御手段４は、マイコン４０（例えば、マイクロチップ社製の品番：PIC12F675のＩＣ）から成り、降圧チョッパ制御回路１１，始動手段２のスイッチング素子Ｑ６，駆動回路１３各々に制御信号を与えることでスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフを制御している。

スイッチ５は、ソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間に設けられ、放電灯９がソケット６に装着されると開成して入力端子６ａ，６ｂと放電灯９とが電気的に接続され、放電灯９がソケット６から取り外されると閉成して入力端子６ａ，６ｂ間が短絡される。尚、このようなスイッチの構造は周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

以下、本実施形態の動作を図２及び図４を用いて説明する。但し、以下の説明では、初期状態において本実施形態の電源が切られており、ソケット６には予め放電灯９が装着されているものとする。尚、図２におけるＶｌａは、ソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間の電圧値である。

まず、時刻ｔ０で本実施形態の電源をオンにすると（Ｓ００１）、マイコン４０は降圧チョッパ回路１０のスイッチング素子Ｑ１及び極性反転回路１２のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオン／オフの制御を始める。この時、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオンの間はスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４はオフ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオンの間はスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５はオフとなるように制御され、ソケット６の入力端子６ａ，６ｂに印加される電圧の極性が交互に反転するようになっている。ソケット６には放電灯９が装着され且つ点灯していないため、放電灯９には電流が流れず、したがって検出抵抗Ｒｏに電流が流れることで検出電圧Ｖｏはしきい値Ｖａ以上となっている。尚、放電灯９が消灯している間は、降圧チョッパ回路１０のスイッチング素子Ｑ１は一定の周期でオン／オフを繰り返すように制御されている。

時刻ｔ１において検出電圧Ｖｏがしきい値Ｖａ以上である、即ち放電灯９がソケット６に装着されているとマイコン４０が判断すると（Ｓ００２）、所定時間を経過させた後に、時刻ｔ２において始動手段２のスイッチング素子Ｑ６をオンにすることで始動電圧を放電灯９に供給し、放電灯９を点灯させる（Ｓ００３）。時刻ｔ３において放電灯９が点灯すると（Ｓ００４）、マイコン４０は始動手段２のスイッチング素子Ｑ６をオフにすることで始動電圧の供給を停止し（Ｓ００５）、降圧チョッパ回路１０のスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することで放電灯９の点灯に必要な電圧を供給し、放電灯９の点灯を維持する（Ｓ００６）。尚、放電灯９の点灯が維持されている間は、検出抵抗Ｒｏのみならず放電灯９にも電流が流れるために検出電圧Ｖｏがしきい値Ｖａ以下となる。

以下では、時刻ｔ０からｔ１までの期間、即ち電源がオンになってから放電灯９のソケット６への装着が検出されて放電灯９に始動電圧の供給を開始するまでの期間におけるマイコン４０の制御方式を「第一の検出モード」と呼ぶ。また、時刻ｔ２からｔ３までの期間、即ち放電灯９が点灯するまで始動電圧を供給する期間におけるマイコン４０の制御方式を「始動モード」と呼び、時刻ｔ３からｔ４までの期間、即ち放電灯９の点灯を維持させている期間におけるマイコン４０の制御方式を「点灯モード」と呼ぶ。

時刻ｔ４において放電灯９の寿命又は故障などが原因で放電灯９が消灯すると（Ｓ００７）、放電灯９に電流が流れないようになるので検出電圧Ｖｏがしきい値Ｖａ以上となり、マイコン４０は放電灯９の点灯維持制御を停止する。その後、時刻ｔ５において故障又は寿命に達した放電灯９をソケット６から取り外すと（Ｓ００８）、スイッチ５が閉成されるために検出電圧Ｖｏがほぼ零となってしきい値Ｖｂ以下となり、したがって放電灯９が未装着であるとマイコン４０が判断する（図３参照）。時刻ｔ６において新しい放電灯９がソケット６に装着されると（Ｓ００９）、スイッチ５が開成されるために検出電圧Ｖｏがしきい値Ｖａ以上となり、したがって放電灯９の交換が完了したとマイコン４０で判断される（図３参照）。

放電灯９の交換が完了してから所定時間を経過した後（Ｓ０１０）、時刻ｔ７においてマイコン４０は始動モードに移行して放電灯９に始動電圧を供給し、時刻ｔ８において始動電圧の供給を停止するとともに点灯モードへと移行して放電灯９の点灯制御を行う。以下では、時刻ｔ４からｔ７までの期間、即ち放電灯９が消灯したと判断してから放電灯９の交換を完了して始動電圧の供給を開始するまでの期間におけるマイコン４０の制御方式を「第二の検出モード」と呼ぶ。尚、第二の検出モードでは、放電灯９が取り外された後に再度放電灯９がソケット６に装着されたと判断してから始動モードに移行するようになっており、放電灯９が取り外されるまでの間に始動モードに移行することがない。

上述のように、放電灯９に始動電圧を供給する前に検出電圧Ｖｏによって放電灯９がソケット６に装着されているか否かを判別し、放電灯９が装着されているとマイコン４０で判断すると始動手段２によって放電灯９に始動電圧を供給させるとともに電力供給手段によって始動後の放電灯９に電力を供給させて放電灯９の点灯を維持させ、寿命又は故障などによって放電灯９が消灯した場合には、消灯した放電灯９をソケット６から取り外した後に再度放電灯９をソケット６に装着するまでの間は始動電圧をソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間に供給しないようにしたので、寿命又は故障によって消灯した放電灯９を交換する際に安全に放電灯９を取り外すことができる。しかも、ソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間に設けたスイッチ５の開閉によって放電灯９のソケットへの装着を検出するので、放電灯９の装着検出用の配線を別途用意する必要が無く、したがって配線が容易となる。また、放電灯９のソケット６への装着が検出されてから所定時間を経過させた後に始動モードに移行するようにしたので、利用者が放電灯９を交換する際に、放電灯９をソケット６に装着してからその場を離れるまでの時間を十分に設けることができ、放電灯９の交換作業の安全性を高めることができる。

（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、実施形態１と共通する構成要素には同じ番号を付して説明は省略する。本実施形態は、図５に示すように、第一の検出モード及び第二の検出モードにおけるスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５の制御が実施形態１と異なっており、マイコン４０は、上記の検出モードにおいて、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５が交互にオン／オフされる検出期間と、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５が常にオフの状態となる検出休止期間とを交互に切り替えている。尚、同図におけるＶｌａ，Ｉｌａはそれぞれソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間の電圧値、電流値である。

上述のように、第一の検出モード及び第二の検出モードにおいて検出期間と検出休止期間とを交互に切り替えて検出を間欠的に行うことで、放電灯９がソケット６から取り外されている間に回路に流れる短絡電流が連続して流れないようにすることができ、したがって回路へのストレスを低減することができる。尚、回路へのストレスを考慮すると検出期間をできるだけ短くし、検出休止期間をできるだけ長くすることが望ましいが、検出休止期間において放電灯９の交換が行われると、放電灯９のソケット６への装着・未装着の検出を行うことができないので、検出休止期間は１０秒程度に設定するのが望ましい。

ところで、上記実施形態１，２では降圧チョッパ回路１０の出力電圧を分圧して検出抵抗Ｒｏの両端電圧を検出電圧Ｖｏとして検出しているが、降圧チョッパ回路１０の低圧側の出力端と極性反転回路１２の低圧側の入力端との間に挿入される電流検出抵抗Ｒａ（図１参照）でソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間を流れる電流を検出してもよい。この電流検出抵抗Ｒａの両端電圧ＶＲａは、放電灯９がソケット６に装着されている、即ちスイッチ５が開成している時は、電流検出抵抗Ｒａに電流が流れないためにしきい値Ｖｄ以下となり、放電灯９がソケット６から取り外される、即ちスイッチ５が閉成している時は、電流検出抵抗Ｒａに短絡電流が流れるためにしきい値Ｖｃ以上となる（図６参照）。したがって、検出抵抗Ｒｏで検出する場合と同様に、電流検出抵抗Ｒａの両端電圧ＶＲａとマイコン４０に記憶されているしきい値Ｖｃ，Ｖｄとを比較することで、放電灯９がソケット６に装着されているか否かを判断することができる。また、故障又寿命などによって放電灯９が消灯した場合には、ソケット６の入力端子６ａ，６ｂ間の電流が下降するのに伴って電流検出抵抗Ｒａの両端電圧も下降するため、検出抵抗Ｒｏで検出する場合と同様に放電灯９の消灯を検出することができる。

以下、上記の何れかの実施形態の放電灯点灯装置を用いた照明器具の例を図７に示す。この照明器具は、放電灯点灯装置（図示せず）を収納した器具本体７と、器具本体７と一体に形成されて放電灯９が収納される灯体部７０と、器具本体７を天井や壁面（図示せず）に敷設されたレール８に移動自在に取り付けるための取付部７１とを備えたスポットライトである。灯体部７０の下面には、放電灯９の発光を外部に取り出すための開口部７０ａが設けられており、該開口部７０ａを介して放電灯９からの光が外部へ照射される。このように、上記の何れかの実施形態の放電灯点灯装置を用いることで、配線が容易で且つ放電灯交換時における始動電圧による感電の危険性を無くした照明器具を実現することができる。尚、照明器具としては上記のスポットライトに限定される必要がなく、上記の何れかの実施形態の放電灯点灯装置を用いたものであれば他の照明器具であっても構わない。

本発明の実施形態１の放電灯点灯装置を示す回路図である。同上の各スイッチング素子の信号波形及びソケットの入力端子間電圧の波形を示す波形図である。同上の検出電圧と放電灯の状態との相関図である。同上の動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態２の放電灯点灯装置の各スイッチング素子の信号波形及びソケットの入力端子間の電圧波形及び電流波形を示す波形図で、（ａ）は放電灯の消灯前を示す図で、（ｂ）は放電灯の消灯後を示す図である。本発明に係る放電灯点灯装置の電流検出抵抗の両端電圧と放電灯の状態との相関図である。本発明に係る照明器具を示す概略図である。

符号の説明

１０降圧チョッパ回路
１１降圧チョッパ制御回路
１２極性反転回路
１３駆動回路
２始動手段
３抵抗直列回路
４制御手段
５スイッチ
６ソケット
６ａ，６ｂ入力端子

Claims

放電灯が装着されるソケットに接続されてソケットを介して放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置であって、ソケットの入力端子間に接続されて放電灯がソケットに装着されたとき開成し放電灯がソケットから外されたときに閉成するスイッチと、ソケットの入力端子間電圧を検出する検出手段と、放電灯を始動させるための始動電圧を発生させる始動手段と、放電灯の点灯に必要な電力を供給する電力供給手段と、上記各手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯に始動電圧を供給する前に検出手段で検出されるソケットの入力端子間電圧に基づいて放電灯がソケットに装着されているか否かを判別し、放電灯がソケットに装着されていると判断すると始動手段によって放電灯に始動電圧を供給させるとともに電力供給手段によって始動後の放電灯に電力を供給させて放電灯の点灯を維持させ、検出手段において故障又は寿命などによって放電灯が消灯してソケットの入力端子間電圧が変化するのを検出した場合には、検出手段で検出されるソケットの入力端子間電圧の変化に基づいて放電灯がソケットから取り外されたのを検出した後再度放電灯がソケットに装着されるのを検出するまでの間始動手段を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
放電灯が装着されるソケットに接続されてソケットを介して放電灯に電力を供給する放電灯点灯装置であって、ソケットの入力端子間に接続されて放電灯がソケットに装着されたとき開成し放電灯がソケットから外されたときに閉成するスイッチと、ソケットの入力端子間電流を検出する検出手段と、放電灯を始動させるための始動電圧を発生させる始動手段と、放電灯の点灯に必要な電力を供給する電力供給手段と、上記各手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、放電灯に始動電圧を供給する前に検出手段で検出されるソケットの入力端子間電流に基づいて放電灯がソケットに装着されているか否かを判別し、放電灯がソケットに装着されていると判断すると始動手段によって放電灯に始動電圧を供給させるとともに電力供給手段によって始動後の放電灯に電力を供給させて放電灯の点灯を維持させ、検出手段において故障又は寿命などによって放電灯が消灯してソケットの入力端子間電流が変化するのを検出した場合には、検出手段で検出されるソケットの入力端子間電流の変化に基づいて放電灯がソケットから取り外されたのを検出した後再度放電灯がソケットに装着されるのを検出するまでの間始動手段を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
前記制御手段は、検出手段において検出を行う期間と検出を行わない期間とを一定時間ごとに交互に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電灯点灯装置。
前記制御手段は、放電灯がソケットに装着されていると判断してから所定の時間経過後に始動手段によって始動電圧を放電灯に供給させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放電灯点灯装置。
器具本体と、器具本体に取り付けられて放電灯が着脱自在に装着されるソケットと、請求項１乃至４の何れか１項に記載の放電灯点灯装置とを備えたことを特徴とする照明器具。