JP2010067574A - 蛍光ランプ点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】直流給電方式により給電が行われる蛍光ランプ点灯装置であって、高い発光効率が得られることで省エネ対策が図れるとともに、製品の小型化が実現可能である蛍光ランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】１５０Ｖ以上の直流電圧を出力する直流電源２に接続される蛍光ランプ点灯装置１であって、前記１５０Ｖ以上の直流電圧が入力されるとともに、入力された直流電圧を高周波の交流電圧に変換して出力するインバータ回路５と、インバータ回路５から出力された高周波の交流電圧の供給を受けて点灯する蛍光ランプ６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光ランプ点灯装置及びこれを備えた照明器具に関する。特に、直流給電方式により給電が行われる蛍光ランプ点灯装置及びこれを備えた照明器具に関する。

特許文献１には、図３に示すような構成の蛍光ランプ点灯装置２０が開示されている。蛍光ランプ点灯装置２０は、交流電源２１から１００Ｖ又は２００Ｖの商用交流電圧が入力されるものであって、フィルタ回路２２と、整流回路２３と、昇圧回路２４と、インバータ回路２５と、蛍光ランプ２６とを備えている。この蛍光ランプ点灯装置２０において、整流回路２３は、交流電源２１から入力された交流電圧を直流電圧に変換して整流を行い、昇圧回路２４は、変換された直流電圧を２５０Ｖ〜３８０Ｖ程度まで昇圧し、インバータ回路２５は、昇圧された直流電圧を高周波の交流電圧に変換して蛍光ランプ２６に供給する。この結果、蛍光ランプ２６は点灯する。また、フィルタ回路２２は、交流電源２１と蛍光ランプ点灯装置２０とを接続する電源線２７を伝って放射される放射ノイズや、インバータ回路２５の起動時に発生するインパルスノイズを抑制する。

また図４は、直流電圧が入力される従来の蛍光ランプ点灯装置３０を示している。蛍光ランプ点灯装置３０は、直流電源３１から２４Ｖ程度の低圧の直流電圧が入力されるものであって、平滑回路３２と、インバータ回路３３と、昇圧回路３４と、蛍光ランプ３５とを備えている。この蛍光ランプ点灯装置３０において、平滑回路３２は、入力された直流電圧を平滑化し、インバータ回路３３は、平滑化された直流電圧を高周波の交流電圧に変換し、昇圧回路３４は、インバータ回路３３から出力された交流電圧を、蛍光ランプ３５の点灯を維持するために必要な程度まで昇圧する。

特開２００６−２３６５９５号公報

ところで図３に示す蛍光ランプ点灯回路２０では、整流回路２３において交流電圧を直流電圧に変換した後、再度、インバータ回路２５において直流電圧を交流電圧に変換するため変換効率が低い。また、フィルタ回路２２、整流回路２３、および昇圧回路２４において電流の損失が生じるため、蛍光ランプ点灯装置２０を構成する部品は発熱量が大きい。

また、インバータ回路２５がハーフブリッジインバータ回路によって構成されている場合、インバータ回路２５に入力される直流電圧は、蛍光ランプ２６の点灯に要する電圧値の２倍以上の電圧値を有していることが必要とされ、例えば蛍光ランプ２６のランプ電圧が１２８Ｖである場合（この場合、定格ランプ電力は３２Ｗ）、３５０〜４３０Ｖに設定される。これにより、図３に示したように昇圧回路２４を設けて、入力電圧をランプ放電が維持できる程度まで昇圧させる必要がある。このため、製品の小型化を図ることが困難である。

また図４に示す蛍光ランプ点灯装置３０では、入力電圧が低圧の直流電圧であることから、蛍光ランプ３５の点灯を維持可能な電圧まで昇圧させる必要があるため、図４に示したように昇圧回路３４を設ける必要がある。このため、蛍光ランプ点灯装置３０においても、製品の小型化を図ることが困難である。

ここで近年では、石油燃料の高騰を背景として、あらゆる分野で機器の省エネルギー化やＣＯ２削減の必要性が訴えられている。例えばＩＴ分野においては、省エネルギー化等を図る観点からＩＴ機器の効率化・省電力化が課題とされており、その方策の一例として、データセンターなどにおけるＩＴ機器への給電方式として、３８０Ｖ程度の直流電圧を供給する直流給電方式が採用されている。

また、太陽光発電など石油に変わる代替エネルギーを産み出す発生源の多くは、直流電力を発生するものとなっている。このため、これらの代替エネルギーを利用する場合には、その給電方式として、組み込みの容易さから直流給電方式が採用されていくものと考えられる。以上のことから、今後、機器への給電方式として直流給電方式が普及していくものと想定される。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、直流給電方式により給電が行われる蛍光ランプ点灯装置及びこれを備えた照明器具であって、高い発光効率が得られることで省エネ対策が図られるとともに、製品の小型化が実現可能である蛍光ランプ点灯装置及びこれを備えた照明器具を提供する。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る蛍光ランプ点灯装置は、１５０Ｖ以上の直流電圧を出力する直流電源に接続される蛍光ランプ点灯装置であって、前記１５０Ｖ以上の直流電圧が入力されるとともに、入力された直流電圧を高周波の交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力された高周波の交流電圧の供給を受けて点灯する蛍光ランプとを備えることを特徴とする。

また、本発明の第２の観点に係る照明器具は、前記蛍光ランプ点灯装置と、該蛍光ランプ点灯装置を収容する筐体とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、１５０Ｖ以上という高圧の直流電圧を蛍光ランプ点灯装置に入力するようにしたことから、入力電圧を昇圧することなく蛍光ランプの放電を維持できる。このため、従来の交流入力の蛍光ランプ点灯装置のように、回路構成として整流回路や昇圧回路を設ける必要がないため、電流の損失が低減する。これにより、高い電力効率が得られるため、省エネ対策が図られる。

また、整流回路や昇圧回路を設ける必要がないことから、構成の簡素化、部品点数の削減が図られるため、製品の小型化を実現できる。

以下、本発明の実施の形態１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態１における蛍光ランプ点灯装置１の構成を示すブロック図である。蛍光ランプ点灯装置１は、照明器具（図示せず）の筐体内部に配置されるものであって、１５０Ｖ以上の直流電圧を出力する直流電源２に接続される。

蛍光ランプ点灯装置１は、直流電源２と電源線３を介して接続される平滑回路４と、平滑回路４に接続されるインバータ回路５と、インバータ回路５の出力端に接続された蛍光ランプ６とを有している。

蛍光ランプ６は、電極間の放電により発光するものであって、１５０Ｖ以上の電圧が電極間に印可されることで、放電の維持が可能になっている。

インバータ回路５は、スイッチング素子のオンオフ動作により高周波の交流電圧を発生し、インダクタとコンデンサとからなるＬＣ共振回路部における共振作用を利用して蛍光ランプへ交流電圧を出力するようになっている。

以上の構成を有する蛍光ランプ点灯装置１では、直流電源２から入力された１５０Ｖ以上の直流電圧は平滑回路４によって平滑化された後、インバータ回路５に入力される。そして、インバータ回路５は、入力された直流電圧を高周波の交流電圧に変換して蛍光ランプ６に供給し、蛍光ランプ６はこの交流電圧の供給を受けて点灯する。

本実施の形態１によれば、１５０Ｖ以上といった高圧の直流電圧が入力されて、この直流電圧をインバータ回路５により高周波の交流電圧に変換して蛍光ランプ６に供給することで、入力された電圧を昇圧することなく蛍光ランプ６の放電を維持できる。このため、従来の蛍光ランプ点灯装置のように、回路構成として整流回路や昇圧回路を設ける必要がないため、電流の損失が低減する。これにより、高い電力効率が得られるため、省エネ対策が図られる。

また、整流回路や昇圧回路を設ける必要がないことから、構成の簡素化、部品点数の削減が図られるため、製品の小型化を実現できる。これにより、高い品質の信頼性が得られるとともに、製造コストの縮減を図ることができる。

また、入力電圧を昇圧させる必要がないために、インバータ回路５のＬＣ共振回路部にてＬＣ共振により蛍光ランプ６の電極間に加えられる電圧を高める必要がない。このため、ＬＣ共振回路部における点灯周波数が共振点付近に至らなくなるため、蛍光ランプ６の特性にばらつきが生じない。

また本実施の形態では、高圧の直流電圧が入力されるため、入力電流が小さくなる。このため、電源線３の径の縮小化が図られる。また、入力電流が小さくなることに伴い、電源線３における電流損失が低減されるため、さらに高い電力効率を得ることができる。

なお本実施の形態では、蛍光ランプ６の寿命末期時において、インバータ回路５のＬＣ共振回路部に高い電圧が出力される。これに基づき、ＬＣ共振回路部の出力電圧を検出する検出部を設け、この検出値に基づきインバータ回路５の動作を制御することで、異常発熱などの蛍光ランプ点灯装置１の不具合や、蛍光ランプ６の溶断を未然に防ぐことができる。

次に本発明の実施の形態２について図２を用いて説明する。なお、実施の形態１と同様の構成については図１に示す符号を図２に付して、その説明を省略する。

図２は、実施の形態２における蛍光ランプ点灯装置１０の構成を示すブロック図である。蛍光ランプ点灯装置１０は、図１に示す構成の他、電圧検出回路１１と、制御回路１２とをさらに備えている。

電圧検出回路１１は、直流電源２に並列に接続されることで、蛍光ランプ点灯装置１０に入力される直流電圧の電圧値を検出することが可能であり、制御回路１２は、電圧検出回路１１とインバータ回路５とに直列に接続される。

この蛍光ランプ点灯装置１０においては、直流電源２から１５０Ｖ以上の直流電圧が入力されると、電圧検出回路１１は、直流電源２から入力された直流電圧の電圧値を検出し、制御回路１２は、電圧検出回路１１が検出した電圧値に基づき、インバータ回路５から出力される電圧が一定になるように、インバータ回路５のＬＣ共振回路部における共振周波数を制御する。

本実施の形態によれば、直流電源２から入力された直流電圧の電圧値が検出されて、その電圧値に基づき、インバータ回路５から出力される電圧が一定に維持されるので、蛍光ランプ点灯装置１０への入力電圧が変動しても、インバータ回路５からの出力電圧は変動しない。これにより、蛍光ランプ６における特性のばらつきをさらに小さく抑えることができる。

なお本発明は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲において種々改変することができる。

例えば、実施の形態１、２における蛍光ランプ点灯装置１，１０には、電源線３を流れる電流の値に基づき、蛍光ランプ点灯装置１，１０と直流電源２とを分離するヒューズが設けられてもよい。これにより、蛍光ランプ点灯装置１，１０に過電流が流れることが防止される。

また蛍光ランプ点灯装置１，１０には、電源線２に生じる放射ノイズを除去するフィルタ回路が設けられても良い。

また蛍光ランプ点灯装置１，１０には、蛍光ランプ６の調光を可能とするためにリモコン信号や入力電源に重畳された信号等の外部信号を受信する回路が設けられても良く、また、蛍光ランプ６の点灯状態を制御して、減光点灯等の実現を図る回路が設けられても良い。

また蛍光ランプ点灯装置１，１０には、蛍光ランプ６は複数設けられても良い。この場合、各蛍光ランプ６は、インバータ回路５の出力端にそれぞれ接続される。

また蛍光ランプ点灯装置１，１０には、白熱球やＬＥＤ等の補助灯が設けられても良い。この場合、補助灯を点灯させるための回路が別途設けられ得る。

本発明の第１の観点に係る照明装置について、好ましくは、前記直流電源から入力される直流電圧の電圧値を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した電圧値に基づき、前記インバータ回路においてを行うＬＣ共振回路部の共振周波数を制御することで、前記インバータ回路から出力される交流電圧の変動を防止する制御回路とをさらに備えることを特徴とする。

本発明の実施の形態１における蛍光ランプ点灯装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２における蛍光ランプ点灯装置の構成を示すブロック図である。 従来の交流給電方式の蛍光ランプ点灯装置の構成を示すブロック図である。 従来の直流給電方式の蛍光ランプ点灯装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１０ 蛍光ランプ点灯装置
２ 直流電源
５ インバータ回路
６ 蛍光ランプ
１１ 電圧検出回路
１２ 制御回路

Claims (4)

1. １５０Ｖ以上の直流電圧を出力する直流電源に接続される蛍光ランプ点灯装置であって、
   前記１５０Ｖ以上の直流電圧が入力されるとともに、入力された直流電圧を高周波の交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、
   前記インバータ回路から出力された高周波の交流電圧の供給を受けて点灯する蛍光ランプとを備えることを特徴とする蛍光ランプ点灯装置。
2. 前記直流電源から入力される直流電圧の電圧値を検出する電圧検出回路と、
   前記電圧検出回路が検出した電圧値に基づき、インバータ回路から出力される電圧を一定に制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ点灯装置。
3. 前記インバータ回路は、スイッチング素子のオンオフ動作により高周波の交流電圧を発生し、インダクタとコンデンサとからなるＬＣ共振回路部における共振作用を利用して蛍光ランプへ交流電圧を出力し、
   前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した電圧値に基づき、ＬＣ共振回路部における共振周波数を制御することで、前記インバータ回路から出力される交流電圧を一定にすることを特徴とする請求項２に記載の蛍光ランプ点灯装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蛍光ランプ点灯装置と、
   該蛍光ランプ点灯装置を収容する筐体とを備えることを特徴とする照明器具。

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