JP2009032684A - 放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】フィードバック部を備えた場合にも予熱時及び始動時の共振周波数の調整を行う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】制御手段５は、マイコン５０において第２の検出部５４の検出値が目標範囲内に収まるようにインバータ部２の動作周波数を可変するためのＰＷＭ信号のデューティ比を補正することで部品のバラツキによる放電灯Ｌａへの出力のバラツキを調整する調整機能を有し、マイコン５０は、切替回路５２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２によってＰＷＭ信号の送信経路をフィードバック回路５２ａを介する経路又はボルテージフォロワ回路５２ｂを介する経路の何れかに切り替え、予熱モード及び始動モードにおける調整時にはボルテージフォロワ回路５２ｂを介する経路で与える。
【選択図】図１

Description

本発明は、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、蛍光灯のような放電灯に点灯電力を供給する放電灯点灯装置が提供されている。この放電灯点灯装置は、図１０に示すように、交流電源ＡＣの出力を直流に変換する直流変換部１と、直流変換部１が出力する直流を高周波出力に変換するインバータ部２と、インバータ部２の出力端に接続されたインダクタＬ２とコンデンサＣ２とから成る直列共振回路及びインバータ部２の出力によって点灯される放電灯Ｌａから成る共振部３と、直流変換部１及びインバータ部２の各動作を制御する制御部４とを備える。

直流変換部１は、ダイオードブリッジＤＢと、ダイオードブリッジＤＢの出力の高圧側に接続されたインダクタＬ１及びダイオードＤ１の直列回路、及びインダクタＬ１を介してダイオードブリッジＤＢの出力端間に接続されたスイッチング素子Ｑ１、及びダイオードＤ１を介してスイッチング素子Ｑ１に並列接続されたコンデンサＣ１から成る昇圧チョッパ型力率改善回路（ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路）とから構成される。直流変換部１は、ダイオードブリッジＤＢが交流電源ＡＣからの出力電圧を整流し、後述する直流制御回路４ａがドライバ４ｂを介してスイッチング素子Ｑ１をオン／オフ制御することでダイオードブリッジＤＢからの出力電圧を所望の直流電圧に変換し、該出力電圧をコンデンサＣ１で平滑する。また、入力電流を正弦波に近づけることで入力電流の力率を改善する。

インバータ部２は、コンデンサＣ１の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続中点に一端を接続したコンデンサＣ３とから構成され、後述するマイコン４ｃがドライバ４ｄを介してスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオン／オフ制御することで、直流変換部１からの出力電圧を高周波の交流電圧に変換し、共振部３の放電灯Ｌａに供給する。尚、コンデンサＣ３は前記交流電圧から直流成分をカットするとともに、スイッチング素子Ｑ２のオン時に充電され、スイッチング素子Ｑ３のオン時に放電灯Ｌａへ給電するための電源となる。

共振部３は、コンデンサＣ３の他端とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路の低圧側との間に接続されたインダクタＬ２及びコンデンサＣ２の直列回路と、コンデンサＣ２に並列に接続された放電灯Ｌａとから構成される。コンデンサＣ２は予熱用のコンデンサであるとともに、限流用のインダクタＬ２とで直列共振回路を構成している。

制御部４は、直流制御回路４ａと、直流制御回路４ａの出力信号に応じてスイッチング素子Ｑ１をオン／オフさせるドライバ４ｂと、マイコン４ｃと、マイコン４ｃの出力信号に応じてスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン／オフさせるドライバ４ｄとから構成される。

尚、上記従来例の構成に加えて、放電灯Ｌａへ供給する電力に比例した信号を検出し、該検出値を基準値と比較してフィードバック制御することにより、放電灯Ｌａへ供給する電力を略一定に制御するフィードバック部を制御部４に設けた放電灯点灯装置も提供されている（例えば、特許文献１参照）。

上記従来例の共振部３の周波数特性を図１１（ａ）に示す。図中の放電灯Ｌａ不点灯時の共振カーブＳａは、主としてインダクタＬ２及びコンデンサＣ２によって決定され、放電灯Ｌａ点灯時の共振カーブＳｂは、インダクタＬ２及びコンデンサＣ２に加えて放電灯Ｌａのインピーダンスによって決定される。

インバータ部２は、主電源がオンされると、放電灯Ｌａが点灯しない程度の電圧を放電灯Ｌａに印加する動作周波数で動作し、放電灯Ｌａの両端のフィラメントＦ１，Ｆ２の予熱を行う。次に、放電灯Ｌａを始動させるのに十分な電圧を放電灯Ｌａに印加する動作周波数に変化させ、放電を開始させる。点灯後は、動作周波数を調光レベルに応じた周波数に変化させることで放電灯Ｌａを通常点灯させる。したがって、先行予熱時、及び放電灯Ｌａが点灯するまでの始動時は、共振部３の周波数特性は不点灯時の共振カーブＳａに従い、放電灯Ｌａの点灯後には、共振部３の周波数特性は点灯時の共振カーブＳｂに従う。

ここで、インダクタＬ２及びコンデンサＣ３の部品のバラツキによって、不点灯時の共振カーブＳａ及び点灯時の共振カーブＳｂにバラツキが発生する。例えば、図１１（ｂ）に示すように、点灯時のインバータ部２の動作周波数をｆ１とすると、インダクタＬ２及びコンデンサＣ２の部品のバラツキによって点灯時の共振カーブＳｂには幅「ｄ」のバラツキが生じ、出力のバラツキ幅は「ａ」となる。また、制御部４を構成する部品のバラツキによってインバータ部２の動作周波数にもバラツキ幅「ｃ」が生じる。例えば、動作周波数がｆ３〜ｆ２（ｆ３＜ｆ１＜ｆ２）のバラツキ幅であるとすると、出力のバラツキ幅は「ｂ」となる。上記のバラツキは、図１１（ｃ）に示すように、不点灯時、即ち、先行予熱時及び始動時にも当てはまる。

上記のバラツキの発生を防止するために、例えば動作周波数を設定する抵抗に可変抵抗を用いて微調整を行うのが一般的であった。しかし、可変抵抗を用いて微調整を行う場合には、放電灯点灯装置の製造工程において可変抵抗による調整工程が必要となるため、装置の生産性が悪くなってしまうという問題があった。

そこで、上記従来例では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の動作を制御する回路にマイコン４ｃを用いて動作周波数を設定することで、動作周波数のバラツキを無くすようにしている。また、特許文献２に記載のものでは、放電灯Ｌａの両端電圧Ｖｌや、放電灯Ｌａに供給される電流等を検出する検出部（図示せず）を設け、該検出部の出力をマイコン４ｃのＡ／Ｄ変換機能を持つ端子に入力し、この入力値を基に好適な動作周波数を選択してスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動することで、出力のバラツキを狭め、可変抵抗を用いずに放電灯点灯装置の生産性を向上している。
特許第３６００９７６号 特開２００１−３２６０８９号公報

しかしながら、上記従来例では、特許文献２に記載されているようなフィードバック部を備えた場合、点灯時の共振周波数に合わせてフィードバック部の遅延時間を設定すると、予熱時及び始動時の共振周波数を調整する際に、予熱時及び始動時の共振周波数が点灯時の共振周波数よりも高いことから共振周波数に対する遅延時間が長くなり、また、予熱時及び始動時の周波数特性においては周波数の変化に対して放電灯Ｌａに印加される電圧の変化が急であるために、フィードバック部によるフィードバック制御が追いつかず、図１２に示すように、放電灯Ｌａに印加される電圧の振幅が変動するので予熱時及び始動時の共振周波数の調整を行うことができないという問題があった。

また、予熱時及び始動時の共振周波数を調整する場合には、周波数の変化に対して放電灯Ｌａに印加される電圧の変化が急であるために、調整する過程で動作周波数が調整範囲の周波数よりも低い周波数領域に入ると高電圧が発生してしまう。このため、高電圧が印加されることによる回路の構成部品へのストレスを考慮して、耐圧性の高い部品を用いる必要があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、フィードバック部を備えた場合にも予熱時及び始動時の共振周波数の調整を行う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、商用電源からの交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、直流変換部からの出力を高周波出力に変換するインバータ部と、インバータ部の出力端に接続されてインダクタとコンデンサとから成る直列共振回路及びインバータ部の高周波出力が供給される放電灯を有する共振部と、放電灯のフィラメントを予熱する予熱モード、及び放電灯に始動電圧を印加する始動モード、並びに放電灯の点灯を維持する電力を供給する点灯モードの３つの動作モードを有するとともに、各動作モードに応じてインバータ部の動作周波数を可変する制御信号をインバータ部に与える制御手段と、インバータ部の出力を検出する第１の検出部と、放電灯の両端電圧を検出する第２の検出部と、第１の検出部の検出値を所定の値と略一致させるようにフィードバック制御するフィードバック部とを備えた放電灯点灯装置であって、制御手段は、部品のバラツキによる放電灯への出力のバラツキを調整する調整機能を有し、調整機能は、予熱モード及び始動モード及び点灯モードの各モードにおいて予め設定されたインバータ部の動作周波数に応じた制御信号の設定値及び放電灯への出力に応じた目標範囲を記憶部に記憶するとともに、第２の検出部の検出値が目標範囲内に収まるように設定値を補正し、補正された設定値を記憶部に記憶する機能であって、制御手段は、設定値に対応する制御信号をインバータ部に与える経路をフィードバック部を介する経路又はフィードバック部を介さない経路の何れかに切り替え、少なくとも予熱モード及び始動モードの調整時においてはフィードバック部を介さない経路で制御信号をインバータ部に与えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、始動モードにおける設定値の補正は、その対応する放電灯への出力が該モードにおける目標範囲に応じた放電灯への出力よりも低い方向から目標範囲へ可変するように行うことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、直流変換部の出力を検出する第３の検出部を備え、制御手段は、インバータ部の動作を停止させるとともに第３の検出部の検出値が目標範囲内に収まるように直流変換部の出力を調整する機能を有することを特徴とする。

請求項４の発明は、器具本体と、器具本体に収納されて放電灯が着脱自在に装着されるソケットと、ソケットを介して放電灯に電力を供給する請求項１乃至３の何れか１項に記載の放電灯点灯装置とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、インバータ部の出力を検出する第１の検出部と、第１の検出部の検出値を所定の値と略一致させるようにフィードバック制御するフィードバック部とを備えたので、放電灯へ供給する電力を略一定に制御することができ、また、制御手段が部品のバラツキによる放電灯への出力のバラツキを調整する調整機能を有し、且つ予熱モード及び始動モードにおける調整を行う際にはフィードバック部を介さない経路でインバータ部に制御信号を与えるので、予熱モード及び始動モードにおける調整時にフィードバック部がインバータ部の出力に影響を与えるのを防ぐことができ、予熱モード及び始動モードにおいても精度良く調整を行うことができる。

請求項２の発明によれば、始動モードでの調整時において、調整開始時の放電灯への出力が目標範囲に対応した放電灯への出力よりも低くなるので、調整を行う過程で放電灯への出力が目標範囲に対応した放電灯への出力よりも高くなる可能性を低くすることができ、したがって高電圧による部品へのストレスを低減することができる。

請求項３の発明によれば、直流変換部を構成する部品のバラツキによる直流変換部の出力のバラツキを調整することができ、直流変換部の出力を精度良く調整することができる。

請求項４の発明によれば、請求項１乃至３の何れか１項の効果を奏することのでき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、交流電源ＡＣの出力を直流変換する直流変換部１と、直流変換部１が出力する直流を高周波出力に変換するインバータ部２と、インバータ部２の出力端に接続されてインダクタＬ２とコンデンサＣ２とから成る直列共振回路及びインバータ部２の高周波出力が供給される放電灯Ｌａを有する共振部３と、インバータの出力を検出する第１の検出部に相当する検出抵抗Ｒ１と、直流変換部１及びインバータ部２の各動作を制御する制御手段５とを備える。尚、直流変換部１、インバータ部２、共振部３の各構成は従来例と同様であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。

制御手段５は、インバータ部２の動作周波数を可変するためのＰＷＭ信号（制御信号）を出力するマイコン５０と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を駆動させる駆動信号をスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３にそれぞれ与えるドライバ５１と、マイコン５０とドライバ５１との間に設けられて、マイコン５０からのＰＷＭ信号をドライバ５１に供給する経路を、後述するフィードバック回路５２ａを介する経路、若しくは後述するボルテージフォロワ回路５２ｂを介する経路の何れかの経路に切り替える切替回路５２と、放電灯Ｌａの両端電圧Ｖｌを検出する第２の検出部５４とを備える。

マイコン５０は、放電灯ＬａのフィラメントＦ１，Ｆ２を予熱する予熱モード、及び放電灯Ｌａに始動電圧を印加する始動モード、並びに放電灯Ｌａの点灯を維持する電力を供給する点灯モードの３つの動作モードを有し、各動作モード毎にＥＥＰＲＯＭ５３からデューティ比（設定値）を読み出し、該デューティ比に応じたＰＷＭ信号を出力する。ＥＥＰＲＯＭ５３には、各モードの動作周波数に対応して予め設定されたデューティ比の初期値と、各モードにおいて目標となる放電灯Ｌａへの出力に対応した目標範囲とが記憶されている。また、本実施形態のＥＥＰＲＯＭ５３はマイコン５０外部に設けられた不揮発性メモリであるが、マイコン５０に内蔵しても構わない。

切替回路５２は、図２に示すように、オペアンプＯＰ１、及びオペアンプＯＰ１の反転入力端子及び出力端子間に並列に接続される抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ４、並びに反転入力端子に接続される抵抗Ｒ３から成るフィードバック回路５２ａと、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子とを短絡したボルテージフォロワ回路５２ｂとを備え、各回路の非反転入力端子にはマイコン５０からのＰＷＭ信号が入力されるようになっている。尚、マイコン５０と各回路の非反転入力端子との間には、マイコン５０からのＰＷＭ信号を平滑化する抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ５から成る平滑回路５２ｃが設けられている。

マイコン５０から出力されたＰＷＭ信号は、平滑回路５２ｃによってＰＷＭ信号のデューティ比に応じた直流電圧に平滑化される。該直流電圧は、フィードバック回路５２ａのオペアンプＯＰ１の非反転入力端子及びボルテージフォロワ回路５２ｂの非反転入力端子に入力され、各オペアンプＯＰ１，ＯＰ２の出力電圧がドライバ５１に入力される。

ドライバ５１は、直流電圧Ｖｄｃの検出値に応じてスイッチング素子Ｑ１を駆動させる駆動信号をスイッチング素子Ｑ１に与えることで、直流変換部１の出力を略一定に保つとともに、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２の出力電圧に応じてスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を互いにオン／オフさせる駆動信号をスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３に与えることで、インバータ部２の動作周波数を可変している。即ち、マイコン５０から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比を可変することでインバータ部２の動作周波数を可変することができる。

フィードバック回路５２ａの反転入力端子には、検出抵抗Ｒ１で検出されたインバータ部２の出力電圧が抵抗Ｒ３を介して入力されており、該出力電圧と平滑回路５２ｃから出力される直流電圧とを略一致させるようにフィードバック制御することで、インバータ部２の出力が略一定となり、したがって放電灯Ｌａへの供給電力が略一定に制御される。

オペアンプＯＰ１の出力端子とドライバ５１との間、及びオペアンプＯＰ２とドライバ５１との間には各々スイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられており、これらスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフをマイコン５０からの信号によって切り替えることで、マイコン５０からのＰＷＭ信号を、フィードバック回路５２ａを介してドライバ５１に与える経路と、ボルテージフォロワ回路５２ｂを介してドライバ５１に与える経路とで適宜切り替えることができる。

ところで、仮に共振回路を構成するインダクタＬ２及びコンデンサＣ２等の構成部品にバラツキが無い場合には、共振部３の周波数特性にもバラツキが生じず、したがってＥＥＰＲＯＭ５３から初期値を読み出してマイコン５０からＰＷＭ信号を出力すれば目標とする放電灯Ｌａへの出力を得ることができる。しかし、実際には構成部品のバラツキが生じるために、共振部３の周波数特性にもバラツキが生じ、結果として初期値を読み出すだけでは目標とする放電灯Ｌａへの出力を得る事ができない。そこで、本実施形態では、構成部品のバラツキによる放電灯Ｌａへの出力のバラツキを調整する調整機能を制御手段５に設けている。

調整機能は、マイコン５０において、予熱モード、始動モード、点灯モードの各モードにおいて第２の検出部５４の検出値とＥＥＰＲＯＭ５３から読み出された目標範囲とを比較演算し、第２の検出部５４の検出値が目標範囲内に収まるように初期値を補正し、補正値に応じたＰＷＭ信号を出力するという一連の動作を繰り返すことで放電灯Ｌａへの出力のバラツキを調整するものである。本実施形態では、通常点灯を行うか、若しくは各モードに応じた調整を行うかを決定するための方法の一例として、ＥＥＰＲＯＭ５３にフラグを設けている。例えば、工場出荷時のフラグに「ＦＦ」が書き込まれているとすると、電源をオンにした後、ＥＥＰＲＯＭ５３からフラグを読み込み、フラグが「ＦＦ」の時には予熱モード及び始動モードにおける調整を、フラグが「１１」の時には点灯モードにおける調整を、フラグが「００」の時には通常点灯を行うように設定し、予熱モード及び始動モードにおける調整が完了するとフラグに「１１」を書き込み、点灯モードにおける調整が完了するとフラグに「００」を書き込むようにする。

以下、本実施形態の調整方法について図３を用いて説明する。先ず、本実施形態の電源をオンにすると（Ｓ１００）、ＥＥＰＲＯＭ５３からフラグを読み込み（Ｓ１０１）、フラグが「ＦＦ」であれば切替回路５２のスイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンにした後に（Ｓ１０２）、ＥＥＰＲＯＭ５３から予熱モードにおけるデューティ比の初期値及び放電灯Ｌａへの出力の目標範囲を読み込み（Ｓ１０３）、マイコン５０から初期値に応じたＰＷＭ信号を出力する（Ｓ１０４）。ここで、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンであるので、マイコン５０からのＰＷＭ信号はボルテージフォロワ回路５２ｂを介してドライバ５１に送信される。その後、放電灯Ｌａの両端電圧Ｖｌを第２の検出部５４で検出し（Ｓ１０５）、該検出値と予熱モードにおける目標範囲とをマイコン５０において比較演算する（Ｓ１０６）。比較演算の結果、検出値が目標範囲の上限よりも大きければ、インバータ部２の出力が下がるようにデューティ比の補正を行い（Ｓ１０７）、該補正値に応じたＰＷＭ信号をマイコン５０から出力し、再度検出値と目標範囲との比較演算を行う。検出値が目標範囲の下限よりも小さければ、インバータ部２の出力が上がるようにデューティ比の補正を行い（Ｓ１０８）、該補正値に応じたＰＷＭ信号をマイコン５０から出力し、再度検出値と目標範囲との比較演算を行う。上記の動作を繰り返し、検出値が目標範囲内に収まれば、その時点でのデューティ比の補正値をＥＥＰＲＯＭ５３に書き込み（Ｓ１０９）、予熱モードにおける調整が完了する。

具体例として、予熱モードにおける調整について図５を用いて説明する。尚、図５は、共振部３のインダクタＬ２を１．７５ｍＨ、コンデンサＣ２を２７００ｐＦ、インバータ部２のコンデンサＣ３を１３０００ｐＦに設定した場合における不点灯時の共振カーブ及び点灯時の共振カーブを示す。また、第２の検出部５４は、放電灯Ｌａの両端電圧Ｖｌを２００分の一に分圧した電圧をマイコン５０に入力するものとし、ＥＥＰＲＯＭ５３に書き込む予熱モードの目標範囲を０．５Ｖ〜０．５５Ｖ（即ち、放電灯Ｌａの両端電圧に換算すると１００Ｖ〜１１０Ｖ）とする。更に、マイコン５０から出力されるＰＷＭ信号の分解能は１０ｂｉｔとし、ＰＷＭ信号のデューティ比を変更することでインバータ部２の動作周波数を４０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの範囲で可変できるものとする。

先ず、ＥＥＰＲＯＭ５３から予熱モードにおけるデューティ比の初期値及び目標範囲を読み込み、マイコン５０から初期値に応じたＰＷＭ信号を出力すると、該ＰＷＭ信号は平滑回路５２ｃ、ボルテージフォロワ回路５２ｂを介してドライバ５１に入力され、インバータ部２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を動作周波数ｆｓでオン／オフさせる。この時の放電灯の両端電圧ＶｌはＶｓとなり、第２の検出部５４の検出値と目標範囲との比較演算をマイコン５０で行う。比較演算の結果、検出値が目標範囲の下限よりも小さいため、マイコン５０からデューティ比を１つ上げたＰＷＭ信号を出力することで、動作周波数を（１５００００−４００００）／１０２４≒１０７Ｈｚ下げ、インバータ部２の出力を上げる。

上記の一連の動作を検出値が目標範囲内に収まるまで繰り返し行い、検出値が目標範囲内に収まった際のデューティ比を予熱モードの補正値としてＥＥＰＲＯＭ５３に書き込むことで調整が完了する。したがって、調整完了時にＥＥＰＲＯＭ５３に書き込まれた補正値を通常点灯時に読み出し、該補正値に応じたＰＷＭ信号をマイコン５０から出力することで、部品のバラツキに依らず調整時のインバータ部２の出力で予熱を行うことができる。

予熱モードにおける調整が完了すると、次にＥＥＰＲＯＭ５３から始動モードにおけるデューティ比の初期値及び放電灯Ｌａへの出力の目標範囲を読み込み（Ｓ１１０）、マイコン５０から初期値に応じたＰＷＭ信号を出力する（Ｓ１１１）。以下、Ｓ１１２〜Ｓ１１５では上記のＳ１０５〜Ｓ１０８と同様の調整動作が行われ、検出値が目標範囲内に収まれば、その時点でのデューティ比の補正値をＥＥＰＲＯＭ５３に書き込むとともに（Ｓ１１６）、フラグに「１１」を書き込むことで始動モードにおける調整が完了する（Ｓ１１７）。その後、外部から予熱モード及び始動モードにおける調整が完了済であることを認知できるようにするために、例えばマイコン５０の任意のポートをハイレベルに設定し（Ｓ１１８）、本実施形態の電源をオフにする（Ｓ１１９）。

ところで、始動モードにおける調整は予熱モードにおける調整と同様に行うが、始動モードにおけるデューティ比の初期値は、必ずインバータ部２の出力が目標範囲よりも十分に低くなる領域となるように設定する。例えば、図４に示すように、部品のバラツキによって共振部３の周波数特性が共振カーブａ，ｂ，ｃの何れかに従うとすると、共振カーブａにおける目標範囲内の周波数ｆａ１〜ｆａ２、共振カーブｂにおける目標範囲内の周波数ｆｂ１〜ｆｂ２、共振カーブｃにおける目標範囲内の周波数ｆｃ１〜ｆｃ２よりも高い周波数ｆｄが調整開始時のインバータ部２の動作周波数となるようにデューティ比の初期値を設定する。このように、部品のバラツキに依らず調整開始時のインバータ部２の出力が目標範囲よりも十分低くなるように初期値を設定することで、調整を行う過程で放電灯Ｌａへの出力が目標範囲よりも高くなる可能性を低くすることができ、したがって高電圧による部品へのストレスを低減することができる。

次に電源をオンにしてＥＥＰＲＯＭ５３からフラグを読み込むと、フラグが「１１」であるので、切替回路５２のスイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフにした後に（Ｓ１２０）、ＥＥＰＲＯＭ５３から点灯モードにおけるデューティ比の初期値及び放電灯Ｌａへの出力の目標範囲を読み込み（Ｓ１２１）、マイコン５０から初期値に応じたＰＷＭ信号を出力する（Ｓ１２２）。ここで、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフであるので、マイコン５０からのＰＷＭ信号はフィードバック回路５２ａを介してドライバ５１に送信される。以下、Ｓ１２２〜Ｓ１２６では上記のＳ１０５〜Ｓ１０８と同様の調整動作が行われ、検出値が目標範囲内に収まれば、その時点でのデューティ比の補正値をＥＥＰＲＯＭ５３に書き込むとともに（Ｓ１２７）、フラグに「００」を書き込むことで点灯モードにおける調整が完了する（Ｓ１２８）。その後、外部から点灯モードにおける調整が完了済であることを認知できるようにするために、例えばマイコン５０の前記ポートと異なる任意のポートをハイレベルに設定し（Ｓ１２９）、本実施形態の電源をオフにする（Ｓ１３０）。

以上で各モードにおける調整が全て完了するので、次に本実施形態の電源をオンにすると、ＥＥＰＲＯＭ５３からフラグ「００」を読み込み、切替回路５２のスイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフにした後に（Ｓ１３１）、通常点灯を行う（Ｓ１３２）。尚、通常点灯時には、各モードにおいて上記の調整時の補正値をＥＥＰＲＯＭ５３から読み込むことで、各モードにおいて調整時のインバータ部２の出力が再現される。

ところで、予熱モード及び始動モードにおける調整を行う際には、放電灯Ｌａの代わりにフィラメントＦ１，Ｆ２の等価抵抗を接続すれば、共振部３の周波数特性が常に図１１（ａ）に示すような不点灯時の共振カーブＳａに従い、また、点灯モードにおける調整を行う際には、放電灯Ｌａの代わりにフィラメントＦ１，Ｆ２の等価抵抗及び放電灯Ｌａと等価な抵抗を接続すれば、共振部３の周波数特性が常に図１１（ａ）に示すような点灯時の共振カーブＳｂに従う。このため、工場で実際に調整する場合には、放電灯Ｌａの代わりに等価抵抗を用いることで、放電灯Ｌａを接続して点灯させることなく調整を行うことができる。

上述のように、インバータ部２の出力電圧とマイコン５０からのＰＷＭ信号を平滑化した直流電圧とが略一致するようにフィードバック制御するフィードバック回路５２ａを設けたので、放電灯Ｌａへ供給する電力を略一定に制御することができる。また、制御手段５が部品のバラツキによる放電灯Ｌａへの出力のバラツキを調整する調整機能を有し、且つ予熱モード及び始動モードにおける調整を行う場合には、マイコン５０からのＰＷＭ信号をフィードバック回路５２ａを介さない経路でドライバ５１に与えるので、予熱モード及び始動モードにおける調整時にフィードバック回路５２ａがインバータ部２の出力に影響を与えるのを防ぐことができ、予熱モード及び始動モードにおいても精度良く調整を行うことができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係る放電灯点灯装置の実施形態２について説明する。但し、本実施形態の基本的な構成、及び調整方法は実施形態１と同様であるので、共通する点については説明を省略するものとする。本実施形態は、実施形態１における予熱モード及び始動モードの調整を同時に行うことに特徴があり、予熱モードの周波数に対する始動モードの周波数の比率、若しくは始動モードの周波数に対する予熱モードの周波数の比率を予めＥＥＰＲＯＭ５３に記憶させている。

したがって、例えば実施形態１と同様に予熱モードの調整を行い、調整終了時にＥＥＰＲＯＭ５３から読み出した前記比率にしたがってＰＷＭ信号のデューティ比の補正値から始動モードにおけるＰＷＭ信号のデューティ比を算出して設定することで、予熱モード及び始動モードの調整を同時に行うことができる。勿論、始動モードの調整を行う場合でも上記と同様にＥＥＰＲＯＭ５３から読み出した前記比率にしたがって予熱モードの調整を同時に行うことができる。上述のように予熱モード及び始動モードの調整を同時に行うことで、短時間で調整作業を終えることができ、生産性を向上することができる。

（実施形態３）
以下、本発明に係る放電灯点灯装置の実施形態３について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成、及び調整方法は実施形態１と同様であるので、共通する部位には同一の番号を付すとともに共通する点についての説明を省略するものとする。本実施形態は、図６に示すように、制御手段５に直流変換部１の出力を検出する第３の検出部であるＰＦＣ検出部５５を設け、インバータ部２の停止時に直流変換部１の出力を調整することに特徴がある。

先ず、従来の直流変換部１の出力の調整方法について図面を用いて説明する。図７に示すように、直流変換部１において抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗Ｒａの直列回路をコンデンサＣ１と並列に接続し、可変抵抗Ｒａの両端電圧を検出することで直流変換部１の出力電圧Ｖｄｃの分圧を検出する。ドライバ５１には、非反転入力端子に可変抵抗Ｒａの両端電圧が入力されるとともに反転入力端子に基準電圧Ｖｂが入力されるオペアンプＯＰ３と、オペアンプＯＰ３の出力信号を受けてスイッチング素子Ｑ１に駆動信号を供給するドライブ回路５６とが設けられている。而して、製造工程において直流変換部１の出力電圧Ｖｄｃをモニタしながら可変抵抗Ｒａの値を調整し、可変抵抗Ｒａの両端電圧と基準電圧Ｖｂとを比較することで、直流変換部１の出力電圧Ｖｄｃが所望の値となるように調整する。

本実施形態では、上記の直流変換部１の出力電圧Ｖｄｃの調整をマイコン５０を用いて行う。図６に示すように、検出用の抵抗から構成されるＰＦＣ検出部５５によって直流変換部１の出力電圧Ｖｄｃを分圧し、マイコン５０とドライバ５１におけるオペアンプＯＰ３の非反転入力端子とにそれぞれ出力する。マイコン５０は、ＰＦＣ検出部５５の出力に応じたＰＷＭ信号をオペアンプＯＰ３の反転入力端子に出力する。尚、図示を省略するがマイコン５０からオペアンプＯＰ３の反転入力端子への経路には平滑回路が設けられており、マイコン５０から出力されるＰＷＭ信号は、デューティ比に応じた直流電圧に平滑化された後に反転入力端子に入力される。

以下、本実施形態の直流変換部１の出力の調整方法について図面を用いて説明する。先ず、本実施形態の電源をオンにすると、マイコン５０から切替回路５２を介してドライバ５１に信号が出力されないようにし、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオン／オフ動作を停止させることでインバータ部２の動作を停止する。この状態で直流変換部１の出力電圧ＶｄｃをＰＦＣ検出部５５で検出し、ＰＦＣ検出部５５の分圧比から求まる検出信号の所定値と予めＥＥＰＲＯＭ５３に記憶させた交流電源ＡＣの分圧とを比較演算して差分を計算する。この差分はＰＦＣ検出部５５を構成する各抵抗のバラツキを示すので、この差分を考慮して基準電圧Ｖｂを決定する。

例えば、図８に示すように、ＰＦＣ検出部５５が、抵抗値が１００ｋΩの４つの抵抗Ｒ７〜Ｒ１０、及び抵抗値が５ｋΩの抵抗Ｒ１１の直列回路から成り、交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖとすると、マイコン５０に入力される分圧は、理論上では１００Ｖ×√２×５／４０５≒１．７５Ｖとなる。これに対して、実際にマイコン５０に入力される分圧が１．７０Ｖであったとすると、ＰＦＣ検出部５５を構成する各抵抗に約２．８６％の誤差があることになる。この誤差を考慮することで、ＰＦＣ検出部５５を構成する部品のバラツキを吸収して基準電圧Ｖｂを決定することができる。

次に、基準電圧Ｖｂに応じたデューティ比を初期値として、該デューティ比に応じたＰＷＭ信号をマイコン５０からオペアンプＯＰ３の反転入力端子に出力する。その後、直流変換部１の出力電圧ＶｄｃをＰＦＣ検出部５５で検出し、該検出値とＥＥＰＲＯＭ５３に記憶された直流変換部１の出力電圧Ｖｄｃの目標範囲とを比較演算する。比較演算の結果、検出値が目標範囲の上限よりも大きければ、直流変換部１の出力が下がるようにデューティ比の補正を行い、該補正値に応じたＰＷＭ信号をマイコン５０から出力し、再度検出値と目標範囲との比較演算を行う。検出値が目標範囲の下限よりも小さければ、直流変換部１の出力が上がるようにデューティ比の補正を行い、該補正値に応じたＰＷＭ信号をマイコン５０から出力し、再度検出値と目標範囲との比較演算を行う。上記の動作を繰り返し、検出値が目標範囲内に収まれば、その時点でのデューティ比の補正値をＥＥＰＲＯＭ５３に書き込み、直流変換部１の出力電圧Ｖｄｃの調整が完了する。調整完了後は、図９に示すように、インバータ部２を動作させて実施形態１と同様に予熱モード、始動モード、点灯モードの調整を行う。

上述のように、直流変換部１を構成する部品のバラツキによる直流変換部１の出力のバラツキを調整することができ、直流変換部１の出力を精度良く調整することができる。また、直流変換部１の出力を調整する前にＰＦＣ検出部５５を構成する部品のバラツキを考慮して基準電圧Ｖｂを決定しているので、直流変換部１の出力を更に精度良く調整することができるとともに、目標範囲の近くから直流変換部１の出力の調整を開始できるため、短時間で調整を行うことができる。

尚、上記各実施形態のうち何れか１つの放電灯点灯装置と、器具本体と、器具本体に収納されて放電灯Ｌａが着脱自在に装着されるソケットとで各種照明器具を構成することができる。

本発明の放電灯点灯装置の実施形態１を示す回路図である。 同上のＰＷＭ信号の送信経路を示す回路図である。 同上の調整機能の動作を示すフローチャート図である。 同上の不点灯時における共振カーブのバラツキと動作周波数との相関図である。 同上の共振部の周波数特性の具体例を示す図である。 本発明の放電灯点灯装置の実施形態３を示す回路図である。 従来の直流変換部の出力の調整方法を示す一部省略した回路図である。 本実施形態の直流変換部の主力の調整方法を示す一部省略した回路図である。 同上の調整方法の動作を示すフローチャート図である。 従来の放電灯点灯装置を示す回路図である。 同上の共振部の周波数特性を示す図で、（ａ）は点灯時及び不点灯時の共振カーブを示す図で、（ｂ）は不点灯時の共振カーブのバラツキを示す図で、（ｃ）は点灯時の共振カーブのバラツキを示す図である。 同上のフィードバック部の影響による放電灯の両端電圧のバラツキの一例を示す波形図である。

符号の説明

１ 直流変換部
２ インバータ部
３ 共振部
５ 制御手段
５２ 切替回路
５２ａ フィードバック回路
５２ｂ ボルテージフォロワ回路
５３ ＥＥＰＲＯＭ（記憶部）
５４ 第２の検出部
Ｌａ 放電灯
Ｒ１ 検出抵抗（第１の検出部）

Claims (4)

1. 商用電源からの交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、直流変換部からの出力を高周波出力に変換するインバータ部と、インバータ部の出力端に接続されてインダクタとコンデンサとから成る直列共振回路及びインバータ部の高周波出力が供給される放電灯を有する共振部と、放電灯のフィラメントを予熱する予熱モード、及び放電灯に始動電圧を印加する始動モード、並びに放電灯の点灯を維持する電力を供給する点灯モードの３つの動作モードを有するとともに、各動作モードに応じてインバータ部の動作周波数を可変する制御信号をインバータ部に与える制御手段と、インバータ部の出力を検出する第１の検出部と、放電灯の両端電圧を検出する第２の検出部と、第１の検出部の検出値を所定の値と略一致させるようにフィードバック制御するフィードバック部とを備えた放電灯点灯装置であって、制御手段は、部品のバラツキによる放電灯への出力のバラツキを調整する調整機能を有し、調整機能は、予熱モード及び始動モード及び点灯モードの各モードにおいて予め設定されたインバータ部の動作周波数に応じた制御信号の設定値及び放電灯への出力に応じた目標範囲を記憶部に記憶するとともに、第２の検出部の検出値が目標範囲内に収まるように設定値を補正し、補正された設定値を記憶部に記憶する機能であって、制御手段は、設定値に対応する制御信号をインバータ部に与える経路をフィードバック部を介する経路又はフィードバック部を介さない経路の何れかに切り替え、少なくとも予熱モード及び始動モードの調整時においてはフィードバック部を介さない経路で制御信号をインバータ部に与えることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記始動モードにおける設定値の補正は、その対応する放電灯への出力が該モードにおける目標範囲に応じた放電灯への出力よりも低い方向から目標範囲へ可変するように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. 前記直流変換部の出力を検出する第３の検出部を備え、制御手段は、インバータ部の動作を停止させるとともに第３の検出部の検出値が目標範囲内に収まるように直流変換部の出力を調整する機能を有することを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
4. 器具本体と、器具本体に収納されて放電灯が着脱自在に装着されるソケットと、ソケットを介して放電灯に電力を供給する請求項１乃至３の何れか１項に記載の放電灯点灯装置とを備えたことを特徴とする照明器具。
   

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