JP2010050049A - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
全灯モードでは不要な常時予熱電流を遮断することにより光出力に寄与しない電力損失を低減して放電灯点灯装置の効率を向上させ、かつ、光出力を低減させた調光モードでは常時予熱電流を確保して点灯中のフィラメント温度を適切な温度に保ち、フィラメントの早期断線など、放電灯の短寿命トラブルを防止する。
【解決手段】
放電灯１３を高周波点灯させ、少なくとも二つの異なる光出力の点灯モードに切り替えることが可能な放電灯点灯装置において、放電灯１３のランプ電流が流れる主要な共振回路（Ｌ２，Ｃ３）と並列に接続された巻線部品（Ｔ２）を構成要素として持つ予熱回路（Ｔ２，Ｃ７〜Ｃ９）を具備しており、放電灯１３の点灯中にフィラメントの常時予熱電流を前記巻線部品Ｔ２の二次巻線により供給し、点灯モードにより巻線部品Ｔ２の一次巻線側に流れる電流経路をスイッチＱ４により切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は少なくとも二つの光出力の異なる点灯モードを持つ放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具に関するものである。

蛍光ランプのような熱陰極型の放電ランプは、点灯時にフィラメントの温度を適正な温度に保つことで、点灯維持性能およびランプ寿命を確保することができる。図９はＩＥＣに規定された調光データシートの一例である。

横軸にはランプ電流Ｉｄを基準電流Ｉｔｅｓｔで除した数値、縦軸にはリード線電流の大電流側Ｉ_LHと小電流側Ｉ_LLの２乗和を基準電流Ｉｔｅｓｔの２乗により除した数値をとっており、最大調光曲線Ａ、目標調光曲線Ｂ、最小調光曲線Ｃが規定されている。すなわち、各調光時のランプ電流Ｉｄにおいてフィラメントに流れる電流の上限目標値、推奨目標値、下限目標値が示されている。

本明細書では以降、点灯中のリード線電流のうち、ランプ電流が含まれる側の電流（大電流側）をリード線電流、フィラメントを通じて流れる電流（小電流側）を常時予熱電流として記載する。

図９の縦軸に採用されている指数は、リード線電流と常時予熱電流の二乗和をランプ電流の二乗で除したものであり、各ランプ電流ごとに必要となる常時予熱電流の条件を示していると言える。

図９中の曲線Ｄは、常時予熱電流が一切流れておらず、リード線電流＝ランプ電流、常時予熱電流＝０［Ａ］と仮定したときの数値をプロットしたものである。放電灯の定格に略等しいランプ電流を流した場合（横軸が１．０付近の領域）においては、ほぼ目標調光曲線と重なっているが、点灯出力が下がっていくにつれて指数が減少し、やがて下限目標値を下回るようになる（横軸が０．７未満の領域）。

すなわち、放電灯の定格点灯付近であれば、ランプ電流によるフィラメントの常時予熱によりフィラメントは放電に適した温度に保つことができるが、一方、調光した場合においては、点灯出力を下げるほどフィラメントを適正温度に保つためには大きな常時予熱電流が必要となると言える。
このように、放電灯の調光時には常時予熱電流の必要量が大きくなるということは周知の事実である。

従来の少なくとも二つの光出力の異なる点灯モードを持つ放電灯点灯装置において、点灯中の常時予熱電流を点灯出力に応じて適正に流すための発明について、特許文献１（特開２００２−２３１４８３）を従来例１として、放電灯点灯装置の動作を図１０及び図１１を用いて説明する。

図１０は従来例１の放電灯点灯装置の回路構成、図１１は予熱、始動、定格点灯、及び調光点灯の各制御状態におけるインダクタＬ２及びコンデンサＣ３からなる共振回路の特性およびその際にフィラメントに流れる常時予熱電流と、インバータ部１２の駆動周波数との関係を示すグラフである。

商用電源１０からの低周波の交流電源は昇圧チョッパ部１１のダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されるダイオードブリッジで整流され、チョークコイルＬ１、トランジスタＱ１、ダイオードＤ５で構成される昇圧チョッパ回路により昇圧される。電解コンデンサＣ２の両端には、例えば約３００Ｖの直流電圧が得られる。この直流電圧は、続くインバータ部１２で高周波電流に変換され、放電灯１３の点灯電流となる。

インバータ部１２は、一対のトランジスタＱ２及びＱ３で構成されるハーフブリッジインバータ回路を有し、インバータ制御部１４がトランジスタＱ２及びＱ３を交互にオンにするオン・オフ駆動を行うことにより、高周波電力を出力する。高周波電力は、直流カット用のコンデンサＣ４を通り、インダクタＬ２を通って放電灯１３にフィラメントを通じて供給される。

制御電源生成部１５は、降圧チョッパ回路等で構成され、直流低電圧（例えば１２Ｖ）を生成してインバータ制御部１４とチョッパ制御部１６に供給する。チョッパ制御部１６は、コントロールＩＣ（例えばモトローラ社製ＭＣ３３２６２）で構成され、昇圧チョッパ部１１のトランジスタＱ１のゲート制御信号を生成する。インバータ制御部１４は、汎用コントロールＩＣ（例えばＮＥＣ社製μＰＣ４９４）を用いて発振した信号をドライバ回路（例えばＩＲ社製ＩＲ２１１１）を介してインバータ部１２のトランジスタＱ２及びＱ３のゲートに与える。

電源が投入されると、チョッパ制御部１６及びインバータ制御部１４が発振を開始し、昇圧チョッパ部１１の出力電圧Ｖｄｃは約３００Ｖとなり、インバータ部１２の発振周波数はｆｐ＝９５ｋＨｚとなる。このとき、放電灯１３のフィラメント間の電圧は放電開始電圧より低いので、放電灯１３は放電を開始しない。

また、インバータ部１２から出力される高周波電力はコンデンサＣ９を通ってトランスＴ２にも流れる。トランスＴ２の二次側に誘起される電力により、コンデンサＣ７又はＣ８を通って放電灯１３のフィラメントに電流が流れる。放電灯１３が放電を開始する前のこの電流は先行予熱電流であり、例えば７００ｍＡ程度である。

２〜３秒程度の先行予熱の後、インバータ部１２の発振周波数をｆｓ＝８０ｋＨｚまで下げる。この結果、放電灯１３のフィラメント間の電圧が放電開始電圧まで上昇し、放電が開始する。この後、インバータ部１２の発振周波数をｆｒ＝５５ｋＨｚまで下げることにより、放電灯１３は定格点灯状態になる。

放電灯１３を定格点灯の輝度より低い輝度で点灯させる調光点灯を行う場合は、調光信号をインバータ制御部１４に与える。これにより、インバータ部１２の発振周波数はｆｄ＝７５ｋＨｚとなり、放電灯１３は調光点灯状態になる。

図１１において、イ〜ハは放電灯１３に印加される電圧Ｖｌａの周波数特性であり、イは放電灯１３が消灯している無負荷時の共振特性、ロは調光点灯時の共振特性、ハは定格点灯時の共振特性である。点灯時には放電灯１３のインピーダンスが共振回路に加わるために共振回路のＱが低下し、共振周波数、共振電圧は無負荷時よりも低下する。また、ニはフィラメント電流の周波数特性である。

調光が深くなり、インバータ部１２の発振周波数が高くなると、図１１の曲線ニからも分かるように、フィラメント電流が増える。これは、コンデンサＣ９とトランスＴ２の１次巻線のインダクタンスからなる共振回路の共振作用によるものであり、この共振周波数は予熱、始動、定格点灯、及び調光点灯の各制御状態におけるインバータの発振周波数よりも高いために、インバータの動作周波数が高いほど、すなわち放電開始前であればランプ電圧が低いほど、また点灯中であれば点灯出力が低いほど、フィラメントに流れる電流が多くなる。
これにより放電開始前の先行予熱電流と、調光時の常時予熱電流を適正に確保することができている。

また、先行予熱期間中は予熱電流を確保し、安定点灯後は常時予熱電流を流さないように動作させ、電力消費を抑える発明について、特許文献２（特開２００５−１９１４２）を従来例２として、放電灯点灯装置の動作を図１２及び図１３を用いて説明する。

図１２は従来例２の放電灯点灯装置の構成を示し、交流電源１０と、交流電源１０の出力を整流する整流器ＤＢと、整流器ＤＢの出力を平滑する直流電源回路部１１ａと、直流電源回路部１１ａから出力される直流電圧を高周波電力に変換するインバータ部１２と、インバータ部１２の出力端間に接続されたコンデンサＣ９と予熱用トランスＴ２の１次巻線Ｎ１と予熱用スイッチ要素たる予熱用スイッチ素子ＳＷ１との直列回路からなる予熱回路５と、予熱用スイッチ素子ＳＷ１のオン・オフ制御及びインバータ部１２の制御を行う制御回路４と、インバータ部１２の出力端間に接続された直流カット用コンデンサＣ４と共振用インダクタＬ２と熱陰極形の放電灯１３との直列回路、及びこの放電灯１３に並列に接続された共振用コンデンサＣ３からなる負荷回路６とからなり、予熱用トランスＴ２に設けた２つの予熱用巻線Ｎ２１，Ｎ２２をコンデンサＣ７，Ｃ８を各々介して放電灯１３のフィラメントＦ１、Ｆ２に各々接続してある。

インバータ部１２、及び予熱回路５を制御する制御回路４は、交流電源１０を投入してインバータ部１２が動作を開始した後、放電灯１３の先行予熱、始動、点灯の各制御を行うもので、インバータ部１２の動作を先行予熱状態から始動状態、始動状態から点灯状態に切り替える各切替時間、及び予熱回路５の動作を予熱電流供給状態から予熱電流停止状態に切り替える切替時間を各々設定し、各切替時間に応じた制御信号を出力するタイマ回路４１と、タイマ回路４１から出力される各制御信号に応じて先行予熱状態、始動状態、点灯状態でのインバータ部１２の各動作周波数を設定する周波数設定回路４２と、周波数設定回路４２で設定された周波数に基づいてインバータ部１２を構成するスイッチング素子のオン・オフ時間を決定する駆動信号を出力するドライブ回路４３と、タイマ回路４１から出力される予熱用スイッチ素子ＳＷ１のオン・オフを制御する制御信号γを反転した制御信号δを出力する反転素子４４とから構成されている。

以下、図１３のタイミングチャートを用いて制御回路４の動作を説明する。まず、制御回路４の起動開始時点ｔ０後、放電灯１３は先行予熱状態（予熱モード）になる。先行予熱状態を維持する時間ｔ１はタイマ回路４１が出力する制御信号αによって設定されており、この間、インバータ部１２は先行予熱状態として設定された周波数ｆｐでスイッチング動作をする。

次に、時間ｔ１経過後、制御信号αが“Ｌ”→“Ｈ”と切り替わり、始動に必要な電圧を放電灯１３の両端に印加する始動状態（始動モード）へ切り替わる。始動状態を維持する時間ｔ２はタイマ回路４１が出力する制御信号βによって設定されており、この間、インバータ部１２は始動状態として設定された周波数ｆｓ（ｆｓ＜ｆｐ）でスイッチング動作をする。

次に、時間ｔ２経過後、制御信号βが“Ｌ”→“Ｈ”と切り替わり、放電灯１３を定格点灯するために必要な電力を供給する点灯状態（点灯モード）へ切り替わる。時間ｔ２以降は、制御信号α＝“Ｈ”、制御信号β＝“Ｈ”とし、このときインバータ部１２は点灯状態として設定された周波数ｆｒ（ｆｒ＜ｆｓ＜ｆｐ）でスイッチング動作をし、放電灯１３を所定の出力で点灯させる。

本従来例では、ｔ１＜ｔ３＜ｔ２と設定される時間ｔ３に“Ｌ”→“Ｈ”となる制御信号γを反転した制御信号δにより予熱用スイッチ素子ＳＷ１を時間ｔ３までオンして予熱電流供給を行い、時間ｔ３以降は予熱用スイッチ素子ＳＷ１をオフして予熱電流Ｉｆの供給を停止している。

すなわち、先行予熱期間にはフィラメントへ予熱電流を流し、安定点灯後はフィラメントへの常時予熱電流の供給を停止させている。これにより、通常点灯時の不要な常時予熱電流による電力消費とランプ寿命への悪影響を防いでいる。
特開２００２−２３１４８３号公報 特開２００５−１９１４２号公報

従来例１に挙げた放電灯点灯装置においては、点灯電力を供給する主共振回路と、フィラメントの予熱電力を供給する予熱共振回路との二つの独立した共振回路の組み合わせにより、点灯出力と常時予熱電流を前述のように適正に供給しているが、これらの相互関係には共振回路を構成する部品の特性のばらつきが大きく影響するため、設計が困難となる。

部品のばらつきに比較的影響されないように予熱共振回路を設計すると、点灯中のインバータ動作範囲において周波数特性によってフィラメントの予熱電力の変動が少なく、予熱電力が点灯電力の変動に対してややフラットな出力曲線となるように設計する必要がある。こうした場合には常時予熱電流が不要となる全灯モードにおいても調光状態と大差ない電流がフィラメントに流れてしまい、光出力に寄与しない電力損失の増加と、ランプ寿命への悪影響が懸念される。

一方、従来例２に挙げた放電灯点灯装置においては、安定点灯後は常時予熱電流を停止させているため、従来例１における課題とした光出力に寄与しない電力損失とランプ寿命への悪影響という懸念は解消されているものの、この構成であれば調光した場合にも常時予熱電流は供給されず、予熱電流不足となり、フィラメントの早期断線などの悪影響が懸念される。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、全灯モードにおいて不要な常時予熱電流を遮断することにより光出力に寄与しない電力損失を低減して放電灯点灯装置の効率を向上させ、かつ、光出力を低減させた調光モードにおいては常時予熱電流を確保して点灯中のフィラメント温度を適切な温度に保ち、フィラメントの早期断線など、放電灯の短寿命トラブルを防止することにある。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、放電灯１３を高周波点灯させ、少なくとも二つの異なる光出力の点灯モードに切り替えることが可能な放電灯点灯装置において、放電灯１３のランプ電流が流れる主要な共振回路（Ｌ２，Ｃ３）と並列に接続された巻線部品（Ｔ２）を構成要素として持つ予熱回路（Ｔ２，Ｃ７〜Ｃ９）を具備しており、放電灯１３の点灯中にフィラメントの常時予熱電流を前記巻線部品Ｔ２の二次巻線により供給し、点灯モードにより巻線部品Ｔ２の一次巻線側に流れる電流経路をスイッチＱ４により切り替えることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、予熱回路は巻線部品Ｔ２の一次巻線と、直列に接続されたキャパシタンスＣ９からなるＬＣ共振回路を構成しており、点灯中の放電灯点灯装置の発振周波数はランプ電流が流れる第１の共振回路（Ｌ２，Ｃ３）の共振周波数より高く、かつ、予熱共振回路（Ｔ２，Ｃ９）の共振周波数より低く動作させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、図５、図６に示すように、光出力の大きい第一の点灯モード（全灯モード）と、第一の点灯モードより小さい光出力で複数段階に操作可能である第二の点灯モード（調光モード）を持ち、第一の点灯モード（全灯モード）では前記電流経路に配置したスイッチＱ４をオフすることにより点灯中にフィラメントの常時予熱電流を停止もしくは抑制し、第二の点灯モード（調光モード）では前記電流経路に配置したスイッチＱ４をオンすることにより点灯中にフィラメントの常時予熱電流を供給していることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置のうち、光出力を複数段階に制御でき、視覚的に連続した調光に操作可能であるものにおいて、図７に示すように、調光信号または調光信号から二次的に生成される信号に応じてスイッチＱ４の動作を変化させ、予熱電流の供給量を点灯モードに応じて制御していることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具である（図８）。

請求項１、２の発明によれば、ランプ電流によりフィラメントの適正温度の維持が可能な、光出力の大きい点灯モードにおいては、フィラメントを電流経路とする常時予熱電流による光出力に寄与しない電力損失を削減することができ、かつ、ランプ電流のみではフィラメントの適正温度の維持が不可能な、光出力の小さい点灯モードにおいては、フィラメントを電流経路とする常時予熱電流の確保により、フィラメントを適正温度に維持し、フィラメントの早期断線（ランプ短寿命）などのトラブルを予防することが可能である。

請求項３の発明によれば、明るさを求める第一の点灯モードにおいては、消費電力を効率よく光出力に変換することが可能となり、かつフィラメントの過熱も防ぐことができるため、ランプバルブの早期黒化、フィラメントの早期断線、エミッタの早期枯渇を予防できる。一方、ランプにおける消費電力を抑えることにより省電力や雰囲気演出の効果を求める第二の点灯モードにおいては、それらの効果を、ランプバルブの早期黒化、フィラメントの早期断線、エミッタの早期枯渇を予防しながら得ることができる。

請求項４の発明によれば、ランプの調光度に応じてフィラメント電流の供給量を任意に設定可能であり、共振効果による常時予熱電流の操作が不要になり、予熱電力を供給する回路の設計がより容易になる。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る放電灯点灯装置の回路構成を図１に示し、その構成および動作を説明する。

商用電源１０から供給される１００Ｖ、５０／６０Ｈｚの交流電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されるダイオードブリッジによりピーク値が約１４１Ｖの直流電圧に整流され、チョークコイルＬ１、トランジスタＱ１、ダイオードＤ５で構成される昇圧チョッパ回路により昇圧される。昇圧チョッパ回路の出力端に接続された電解コンデンサＣ２の両端には、例えば約３００Ｖの直流電圧が得られる。この直流電圧は、続くインバータ部１２で高周波電力に変換され、放電灯１３の点灯電力となる。

インバータ部１２は、トランジスタＱ２及びＱ３の直列接続で構成されるハーフブリッジインバータ回路を有し、制御回路部１７がトランジスタＱ２及びＱ３を交互にオンさせるスイッチング動作を高周波で行うことにより、トランジスタＱ２及びＱ３の接続点に高周波の矩形波電圧を得る。前記高周波電圧は、インダクタＬ２とコンデンサＣ３の共振作用により略正弦波の点灯電力に変換され、この点灯電力が昇圧トランスＴ及び直流成分カット用のコンデンサＣ４を介して放電灯１３に供給される。放電灯１３は熱陰極蛍光ランプであり、ランプソケットを介して点灯装置に接続されている。

制御回路部１７は、制御用の集積回路等で構成され、リモコン信号受信装置のような調光出力部１８からの点灯／消灯、調光などの信号を受け、昇圧チョッパ部１１のトランジスタＱ１およびインバータ部１２のトランジスタＱ２およびＱ３を駆動し、放電灯１３の点灯出力を所定の出力に制御している。

また、インバータ部１２から出力される高周波電力はコンデンサＣ９を通ってトランスＴ２にも流れ、トランスＴ２の二次側に誘起される電力により、コンデンサＣ７又はＣ８を通って放電灯１３のフィラメントに電流が流れる。また、前記コンデンサＣ９およびトランスＴ２と直列にトランジスタＱ４が接続されており、このスイッチング動作にてフィラメントに供給される電流量を切り替える。トランジスタＱ１〜Ｑ４はＭＯＳＦＥＴに限らず、任意の半導体スイッチング素子を用いることができる。

トランジスタＱ４の駆動信号はコンパレータ１９の出力端子から供給されており、コンパレータ１９の＋入力端子には一定電圧Ｖｒｅｆが入力されており、−入力端子には調光出力部１８から制御回路部１７へ入力される調光レベル信号Ｖｄｉｍが入力されている。

調光レベル信号Ｖｄｉｍは光出力を高く制御する場合ほど高く、調光して光出力を低減させる場合ほど低くなる平滑された直流電圧であり、光出力最大のときの調光レベル信号をＶｄｉｍ１、光出力最小のときの調光レベル信号をＶｄｉｍ２とすると、一定電圧Ｖｒｅｆとの関係はＶｄｉｍ２＜Ｖｒｅｆ＜Ｖｄｉｍ１となっている。

すなわち、調光レベルがある一定以上の明るさの点灯モードである場合にはトランジスタＱ４がオフして常時予熱電流の供給を停止する。ここで、トランジスタＱ４と並列にコンデンサ等のインピーダンス要素が接続されている場合には、トランジスタＱ４がオフすることにより常時予熱電流の供給を抑制できる。逆に、調光レベルがある一定以下の明るさの点灯モードである場合にはトランジスタＱ４がオンして常時予熱電流の供給を行う。

なお、電源投入またはリモコン送信機による点灯信号の入力により放電灯１３が消灯から点灯へと移行する際には、放電開始前の先行予熱期間においては調光レベル信号Ｖｄｉｍは“Ｌ”レベルに固定されており、トランジスタＱ４はオンしており、先行予熱電流の供給を行う。

図２に点灯中の調光動作における放電灯の点灯電力およびフィラメントの予熱電力の推移を示す。また、図３にはこのときのランプ電流Ｉｄ、リード線電流Ｉ_LH、常時予熱電流Ｉ_LLの変化を前出の調光データシート上にプロットして示す。▲はトランジスタＱ４がオンのとき、◆はトランジスタＱ４がオフのときの特性を示す。

図３において、光出力が最大となる点灯状態ａにおいては常時予熱電流が略０［Ａ］で、目標調光曲線Ｂに近いポイントで動作している。

光出力を低下させるに伴い、点灯状態ｂのように予熱電流は不足する方向に推移するが、光出力が一定以下（横軸が０．７未満）となったところでトランジスタＱ４がオフからオンに切り替わることで常時予熱電流の供給が始まり、これ以後は光出力が低下するほど常時予熱電流が増加し、調光データシート上の目標調光曲線Ｂに沿うポイントで動作する。すなわち、点灯中のフィラメントの温度は適正な温度に保たれることになる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る放電灯点灯装置について説明する。回路構成は実施形態１と基本的には同じ（図１で示した回路）であり、図示はしないが、前述の制御回路部１７にＬＥＤが常夜灯として付加されている点のみが異なる。ここでも放電灯１３は熱陰極蛍光ランプである。

蛍光ランプの点灯モードは光出力の大きい第一の点灯モード（全灯モード）と、第一の点灯モードより小さい光出力で複数段階に操作可能である第二の点灯モード（調光モード）を持つ。

本実施形態の放電灯点灯装置の操作に用いる赤外線リモートコントロール信号送信機の外観を図４に示す。送信機２０には、第一の点灯モード（全灯モード）に制御する全灯ボタン２１と、第二の点灯モード（調光モード）に切り替えるお好みボタン２２と、蛍光ランプを消灯しＬＥＤを点灯させるＬＥＤボタン２３と、第二の点灯モード（調光モード）またはＬＥＤ点灯モードにおいてそれぞれの点灯出力を複数段階に操作する明ボタン２４及び暗ボタン２５と、蛍光ランプとＬＥＤの両方を消灯して照明器具を待機モードにする消灯ボタン２６が配置されている。

送信機２０において、全灯ボタン２１を押して第一の点灯モード（全灯モード）とすると、予熱共振回路に配置したトランジスタＱ４はオフし、常時予熱電流は略０［Ａ］となる。

送信機２０において、お好みボタン２２を押して第二の点灯モード（調光モード）とすると、予熱共振回路に配置したトランジスタＱ４はオンし、常時予熱電流を供給する。

図５に点灯中の調光動作における放電灯の点灯電力およびフィラメントの予熱電力の推移を示す。また、図６にはこのときのランプ電流Ｉｄ、リード線電流Ｉ_LH、常時予熱電流Ｉ_LLの変化を前出の調光データシート上にプロットして示す。

図６において、第一の点灯モード（全灯モード）での点灯状態では常時予熱電流が略０［Ａ］で、目標調光曲線Ｂの近傍にある。

第二の点灯モード（調光モード）においては、常時予熱電流が供給されることにより、これ以後は光出力が低下するほど常時予熱電流が増加し、調光データシート上の目標調光曲線Ｂに沿うポイントで動作する。
すなわち、点灯中のフィラメントの温度は適正な温度に保たれることになる。

また、ランプ光出力をインバータにて消費される電力にてフィードバック制御している場合、常時予熱にかかる電力も合算してフィードバックするため、実施形態１のように連続的に光出力を落としていく途中で常時予熱電流の切り替えがあると、その部分のみ不連続な変化となる恐れがある（図３参照）が、図６に示すように、第一の点灯モード（全灯モード）と第二の点灯モード（調光モード）とで光出力に十分な差を持たせることでこのような視覚的な不連続性を予防することができる。

また、実施形態１では、トランジスタＱ４がオフからオンに切り替わる前後では、図２から分かるように、放電灯点灯電力の低下により光出力がやや落ちるものの、フィラメント予熱電力の増加により点灯装置全体としての消費電力は殆ど変化がないというようなユーザーの節電操作に対して期待外の動作が起こり得るが、本実施形態では、第一の点灯モード（全灯モード）と第二の点灯モード（調光モード）とで光出力に十分な差を持たせていることで、フィラメント予熱電力の増加よりも放電灯点灯電力の低下が顕著であり、第二の点灯モード（調光モード）を選択した場合には確実な省電力効果を得ることができるから、ユーザーの節電操作に対して期待外の動作となることを防止できる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３に係る放電灯点灯装置について説明する。本実施形態の回路構成については図７に示す。基本的な回路動作は実施形態１で挙げたものと共通であるため、ここでは説明は省略する。

予熱共振回路は実施形態１及び２で示したような、光出力が下がるほど常時予熱電流が増えるというような共振効果を有しておらず、コンデンサＣ９のキャパシタンスが十分に大きいため、予熱共振回路の計算上の共振周波数はインバータの動作周波数に比ベてはるかに低く、トランジスタＱ４がオンしている場合の常時予熱電流は光出力すなわち発振周波数の変化に対して略フラットな特性を持つ。

一方、リモコン信号受信回路部のような調光出力部１８から制御回路部１７へは調光レベルを決定するＤＩＭ信号が入力されている。ＤＩＭ信号は周波数１ｋＨｚのデューティ信号であり、ここでは光出力が小さいほど、ＯＮデューティが大きくなる。この信号に応じた調光レベルとなるように制御回路部１７により光出力を制御している。さらに、トランジスタＱ４のＯＮ／ＯＦＦ駆動をＤＩＭ信号により行っている。

これにより、上記のように本来フラットな特性を持つ常時予熱電流の供給時間を調光信号に応じて増減操作してやることで、各ランプ出力のモードに合わせてフィラメントの温度を適正に保つことが可能となる。

また、ランプの光出力をインバータにて消費される電力にてフィードバック制御している場合、常時予熱にかかる電力も合算してフィードバックするため、連続的に光出力を落としていく途中で常時予熱電流の切り替えがあると、その部分のみ不連続な変化となる恐れがあるが、光出力と同じく段階的に常時予熱電流の実効値を変化させることでこうした視覚的な違和感を無くすことができる。

なお、本実施形態では、調光用のデューティ信号（１ｋＨｚ）をそのまま用いてトランジスタＱ４のオン・オフを制御しているが、これに代えて、図１の平滑された直流電圧よりなる調光レベル信号ＶｄｉｍをＯＮ時間可変のデューティ信号に変換するＰＷＭ制御回路を設けて、そのＰＷＭ制御回路の出力によりトランジスタＱ４のオン・オフを制御しても構わない。例えば、図１の回路構成において、コンパレータ１９の＋入力端子に入力されている一定電圧Ｖｒｅｆを、上述のＶｄｉｍ２〜Ｖｄｉｍ１を含む振幅で発振する三角波発振器や任意波形の発振器に置き換えれば、光出力が大きいときはトランジスタＱ４のＯＮ時間が短く、光出力が小さいときはトランジスタＱ４のＯＮ時間が長くなるように制御できる。トランジスタＱ４のスイッチング周期は、フィラメントの熱時定数等を考慮して設定すれば良い。

（実施形態４）
上述の実施形態１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置を用いた照明器具の外観図を図８に示す。図８に示す照明器具は天井直付けのシーリングライトであり、放電灯点灯装置を内蔵した照明器具本体３１と、光源となる環形の蛍光ランプ１３と、蛍光ランプ１３の光を反射する反射板３２と、照明器具本体３１に蛍光ランプ１３を固定するとともに、放電灯点灯装置から蛍光ランプ１３へ点灯電力を供給するランプソケット３３と、照明器具本体３１に蛍光ランプ１３を固定するランプ支持ばね３４と、天井面に照明器具本体３１を固定するとともに、商用電源を放電灯点灯装置に供給する給電機構３５と、照明器具本体３１に取り付けられ蛍光ランプの光を拡散する光透過性のグローブ３６と、器具外からリモートコントロール送信機の赤外線信号を受信し、放電灯点灯装置を制御する受信装置３７と、前記受信装置３７上に配置され、常夜灯の目的で使用されるＬＥＤ３８とから構成される。

本発明の実施形態１の回路図である。 本発明の実施形態１の点灯電力と予熱電力の推移を示す動作説明図である。 本発明の実施形態１の放電灯点灯装置による点灯状態をプロットした調光データシートである。 本発明の実施形態２に用いるリモートコントロール送信機の外観を示す正面図である。 本発明の実施形態２の点灯電力と予熱電力の推移を示す動作説明図である。 本発明の実施形態２の放電灯点灯装置による点灯状態をプロットした調光データシートである。 本発明の実施形態３の回路図である。 本発明の実施形態４の照明器具の概略構成を示す分解斜視図である。 一般的な調光データシートの一例を示す特性図である。 従来例１の放電灯点灯装置の回路図である。 従来例１の放電灯点灯装置の点灯出力／予熱出力の推移を示す特性図である。 従来例２の放電灯点灯装置の回路図である。 従来例２の放電灯点灯装置の始動時の制御を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１２ インバータ部
１３ 放電灯
Ｑ４ トランジスタ
Ｔ２ 予熱トランス
Ｌ２ 共振用インダクタ
Ｃ３ 共振用コンデンサ

Claims (5)

1. 放電灯を高周波点灯させ、少なくとも二つの異なる光出力の点灯モードに切り替えることが可能な放電灯点灯装置において、放電灯のランプ電流が流れる主要な共振回路と並列に接続された巻線部品を構成要素として持つ予熱回路を具備しており、放電灯の点灯中にフィラメントの常時予熱電流を前記巻線部品の二次巻線により供給し、点灯モードにより巻線部品の一次巻線側に流れる電流経路をスイッチにより切り替えることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 請求項１記載の放電灯点灯装置において、予熱回路は巻線部品の一次巻線と、直列に接続されたキャパシタンスからなるＬＣ共振回路を構成しており、点灯中の放電灯点灯装置の発振周波数はランプ電流が流れる第１の共振回路の共振周波数より高く、かつ、予熱共振回路の共振周波数より低く動作させることを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 請求項１または２記載の放電灯点灯装置において、光出力の大きい第一の点灯モードと、第一の点灯モードより小さい光出力で複数段階に操作可能である第二の点灯モードを持ち、第一の点灯モードでは前記電流経路に配置したスイッチをオフすることにより点灯中にフィラメントの常時予熱電流を停止もしくは抑制し、第二の点灯モードでは前記電流経路に配置したスイッチをオンすることにより点灯中にフィラメントの常時予熱電流を供給していることを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置のうち、光出力を複数段階に制御でき、視覚的に連続した調光に操作可能であるものにおいて、調光信号または調光信号から二次的に生成される信号に応じてスイッチ動作を変化させ、予熱電流の供給量を点灯モードに応じて制御していることを特徴とする放電灯点灯装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。

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