JP2011070927A - 放電灯点灯装置並びに照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】調光を深くした場合に，放電灯の電流検出精度を上げた放電灯点灯装置，並びにその放電灯点灯装置を用いた照明器具を提供する。
【解決手段】放電灯点灯装置は，交流電源の交流電力を直流電圧に変換する直流電源回路１と，直流電源回路１の出力を交流電圧に変換するインバーター回路と，インバーター回路から電力供給を受け，放電灯２１に出力する負荷回路と，放電灯２１の明るさを調整する調光器２７と，放電灯２１の電流を検出する電流検出部２３と，電流検出部２３の検出信号を入力する増幅部２４と，増幅部２４の出力をＡ／Ｄ変換するＡＤ変換部２５と，ＡＤ変換部２５から出力されるディジタル信号と調光器２７から出力される調光信号に基づいてインバーターを駆動する制御部２６と，を備え，制御部２６は，調光器２７から出力される調光信号に応じて，放電灯２１の電流検出範囲を変化させる。
【選択図】図１

Description

この発明は，放電灯点灯装置並びにこの放電灯点灯装置を備えた照明器具に関するものである。

従来の放電灯点灯装置は，抵抗器に発生する電圧で放電灯の電流を検出し，その検出値を差動増幅器で増幅し，その出力をＡＤ変換器でディジタル信号に変換して放電灯の電力制御を実施するようにしたものは既知である（例えば，特許文献１参照）。

特開２００７−３０５５４７号公報（第３頁〜第５頁、第１図）

調光機種の場合において，調光を深くするに従い放電灯の電流が小さくなった場合でも，放電灯の電流を検出する抵抗器の抵抗値や，増幅器の増幅率は一定のため，電流の検出範囲も一定となり，調光の深さに関係なく検出精度は同じである。このため，調光を深くするに従い放電灯の電力値は小さくなることから，放電灯の電力誤差率（電流の検出精度／放電灯の電力値）が大きくなる，また調光を深くするに従い抵抗器に発生する電圧値は小さくなることから，ノイズの影響が大きくなるなどの課題があった。

この発明は，上記のような課題を解決するためになされたもので，調光を深くした場合においても，安定した定電力制御を実現した放電灯点灯装置，並びにその放電灯点灯装置を用いた照明器具を得ることを目的とする。

この発明に係る放電灯点灯装置は，交流電源の交流電力を直流電圧に変換する直流電源回路と，前記直流電源回路の出力を交流電圧に変換するインバーター回路と，前記インバーター回路から電力供給を受け，前記放電灯に出力する負荷回路と，前記放電灯の明るさを調整する調光器と，前記放電灯の電流を検出する電流検出部と，前記電流検出部の検出信号を入力する増幅部と，前記増幅部の出力と前記調光器から出力される調光信号の大小に基づいて前記放電灯の電力制御をおこなう制御部と，を備え，前記制御部は，前記調光器から出力される調光信号に応じて，前記放電灯の電流検出範囲を変化させるものである。

この発明に係わる放電灯点灯装置は，交流電源の交流電力を直流電圧に変換する直流電源回路と，前記直流電源回路の出力を交流電圧に変換するインバーター回路と，前記インバーター回路から電力供給を受け，放電灯に出力する負荷回路と，前記放電灯の明るさを調整して調光信号を出力する調光器と，前記放電灯の電流を検出する電流検出部と，前記電流検出部の検出信号を入力する増幅部と，前記増幅部の出力と前記調光器から出力される調光信号に基づいて前記放電灯の電力制御をおこなう制御部と，を備え，前記制御部は，前記調光器から出力される調光信号の大小に応じて，前記放電灯の電流検出範囲を変化させるので、調光を深くした場合においても，放電灯に供給する電力の安定した定電力制御を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。 図１における電流検出部の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の増幅部の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４を示す図で，照明器具の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は，本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
図１において，直流電源回路１は例えば，交流電源２からの交流電力を直流電力に整流する整流回路３と，この整流回路３の両出力端子間に接続されたコンデンサ４と，前記整流回路３の両出力端子間に接続される昇圧チョッパ回路５と，前記昇圧チョッパ回路５の両出力端子間に接続される降圧チョッパ回路１０で構成されている。

前記昇圧チョッパ回路５は，前記整流回路３の出力端子にインダクタ６を介してスイッチング素子７を並列に接続するとともに，順極性のダイオード８を介して電解コンデンサ９を並列に接続している。さらに，前記降圧チョッパ回路１０は，前記昇圧チョッパ回路５の出力端子にスイッチング素子１１を介して順極性にダイオード１３を並列に接続するとともに，インダクタ１２を介してコンデンサ１４を並列に接続している。

そして，前記降圧チョッパ回路１０の両出力端子間に，第１のスイッチング素子１５，第２のスイッチング素子１６の直列回路と，第３のスイッチング素子１７，第４のスイッチング素子１８の直列回路が並列に接続されたフルブリッジ型のインバーター回路と，電流検出部２３が直列に接続されている。

また，第１のスイッチング素子１５と第２のスイッチング素子１６の接続点，ならびに第３のスイッチング素子１７と第４のスイッチング素子１８の接続点の間にはコンデンサ１９が接続され，前記コンデンサ１９と並列に昇圧トランス２０の２次巻線側と高圧放電灯２１が直列に接続された負荷回路と，前記昇圧トランス２０の１次巻線側に始動回路２２を備えている。

この高圧放電灯２１には，例えばＨＩＤランプ（高圧水銀ランプ），高圧ナトリウムランプ，メタルハライドランプ等が用いられる。尚，高圧放電灯２１は，特許請求の範囲等に記載される「放電灯」に相当する。

高圧放電灯２１の電流は，前記電流検出部２３に発生する電圧により検出し，その検出値を増幅部２４で増幅し，その出力をＡＤ変換部２５でディジタル信号に変換して制御部２６に入力している。

高圧放電灯２１の電圧は，前記降圧チョッパ回路１０の両出力端子間に接続された電圧検出部２８に発生する電圧により検出し，その検出値をＡＤ変換部２５でディジタル信号に変換して制御部２６に入力している。

制御部２６は，前記フルブリッジ型インバーター回路の各スイッチング素子１５，１６，１７，１８の制御，ならびに高圧放電灯２１の電流検出部２３によって検出された電流および電圧検出部２８によって検出された電圧，および調光器２７から入力される調光信号に応じて，前記降圧チョッパ回路１０のスイッチング素子１１を高周波でオン・オフ制御させることによる高圧放電灯２１の電力制御を行うことが可能である。

このような放電灯点灯装置において，調光を深くするに従い高圧放電灯２１の電流が小さくなった場合でも，高圧放電灯２１の電流を検出する電流検出部２３の抵抗値や，増幅部２４の増幅率は一定のため，電流の検出範囲も一定となり，調光の深さに関係なく検出精度は同じである。

このため，調光を深くするに従い高圧放電灯２１の電力値は小さくなることから，高圧放電灯２１の電力誤差率（電流の検出精度／放電灯の電力値）が大きくなる，また調光を深くするに従い電流検出部２３に発生する電圧値は小さくなることから，ノイズの影響が大きくなるという不都合がある。

こうした調光を深くした際の，電流検出に起因する不都合を回避するための手法について，次に説明する。

図２は図１における電流検出部２３の構成を示す回路図である。
図２において，電流検出部２３は第１の抵抗２３ａと並列に第２の抵抗２３ｂとスイッチング素子２３ｃの直列回路が接続され，スイッチング素子２３ｃの制御は制御部２６で行う。また，第１の抵抗２３ａとスイッチング素子２３ｃの接続点はグランドに接続され，第１の抵抗２３ａと第２の抵抗２３ｂの接続点は，前記フルブリッジ型インバーター回路の第２のスイッチング素子１６と第４のスイッチング素子１８の接続点ならびに増幅部２４に接続される。

このような電流検出部２３の構成において，全光の際はスイッチング素子２３ｃをオンにすることで，第１の抵抗２３ａと第２の抵抗２３ｂに発生する電圧が検出され，一定の深さに調光した際はスイッチング素子２３ｃをオフにすることで，第１の抵抗２３ａに発生する電圧が検出される。

以上のように，本実施の形態においては，例えば第１の抵抗２３ａと第２の抵抗２３ｂの抵抗値を同じとした場合，調光を深くした際の電流が全光時の半分以下になった際にスイッチング素子２３ｃをオフにすることで，放電灯２１の電流の検出範囲が全光時の半分となり，制御部２６での検出精度が向上するため，調光を深くするに従い高圧放電灯２１の電力値が小さくなった場合でも，高圧放電灯２１の電力誤差率（電流の検出精度／放電灯の電力値）を小さくすることができる。
なお、「上記のスイッチング素子２３ｃをオフにすることで，放電灯２１の電流の検出範囲が全光時の半分となり，制御部２６での検出精度が向上する」ことについて、具体例を用いて説明する。制御部２６で受けられる最大電圧を５Ｖとし、第１の抵抗２３ａと第２の抵抗２３ｂの抵抗値が共に１０Ωであるとすると、全光の際は、スイッチング素子２３ｃをオンにするため電流検出部２３の抵抗値は５オームとなる。従って、制御部２６が検出できる電流の範囲は０〜１Ａとなる。一方、調光の際は、スイッチング素子２３ｃをオフにするため電流検出部２３の抵抗値は１０オームとなる。従って、制御部２６が検出できる電流の範囲は０〜０．５Ａとなる。即ち、放電灯２１の電流の検出範囲が全光時の半分となる。これにより、制御部２６としては、５Ｖに対する１Ａよりも５Ｖに対する０．５Ａの方が分解能が高くなる。即ち、制御部２６での検出精度が向上する。

また，調光を深くした際にスイッチング素子２３ｃをオフにすることで，電流検出部２３に発生する電圧が大きくなるため，調光を深くするに従い高圧放電灯２１の電流値が小さくなった場合でも，ノイズによる影響を小さくすることができる。

したがって，調光を深くした場合でも高圧放電灯２１の電力誤差率や，ノイズによる影響が小さくなるため，高圧放電灯２１に供給する電力の安定した定電力制御を行うことができる。

なお，上記の例では，第１の抵抗２３ａと並列に，抵抗とスイッチング素子の直列回路を１つ設けた場合について説明したが，複数設けても良い。

実施の形態２．
上記実施の形態１では，調光を深くした場合に電流検出部２３の抵抗値を変動したものであるが，本実施の形態２では，増幅部２４の増幅率を変動した実施の形態を示す。

図３は，本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の増幅部２４の構成を示す図である。図３において，増幅部２４は非反転増幅回路とし，オペアンプ２４ａの反転入力端子と出力端子間に第１の抵抗２４ｂが接続され，オペアンプ２４ａの反転入力端子とグランド間に接続された第２の抵抗２４ｃと並列に，第３の抵抗２４ｄとスイッチング素子２４ｅの直列回路が接続され，スイッチング素子２４ｅの制御は制御部２６で行う。また，オペアンプ２４ａの出力端子はＡＤ変換部２５に接続され，オペアンプ２４ａの非反転入力端子は第４の抵抗２４ｆを介して前記フルブリッジ型インバーター回路の第２のスイッチング素子１６と第４のスイッチング素子１８の接続点ならびに電流検出部２３に接続される。なお，図示しないが，その他の構成は図１と同様であるため，説明を省略する。

このような増幅部２４の構成において，全光の際はスイッチング素子２４ｅをオフにすることで，第１の抵抗２４ｂと第２の抵抗２４ｃの抵抗値により増幅部２４の増幅率を設定し，一定の深さに調光した際はスイッチング素子２４ｅをオンにすることで，第１の抵抗２４ｂの抵抗値，および第２の抵抗２４ｃと第３の抵抗２４ｄの抵抗値により増幅部２４の増幅率を設定する。

以上のように，本実施の形態２においては，例えば第１の抵抗２４ｂと第２の抵抗２４ｃの抵抗値をほぼ同じとし，第３の抵抗２４ｄの抵抗値を第２の抵抗２４ｃの抵抗値の半分とした場合，調光を深くした際の電流が全光時の半分以下になった際にスイッチング素子２４ｅをオンにすることで，放電灯の電流の増幅率が全光時の２倍となり，制御部２６での検出精度が向上するため，調光を深くするに従い高圧放電灯２１の電力値が小さくなった場合でも，高圧放電灯２１の電力誤差率（電流の検出精度／放電灯の電力値）を小さくすることができる。

したがって，調光を深くした場合でも高圧放電灯２１の電力誤差率が小さくなるため，高圧放電灯２１に供給する電力の安定した定電力制御を行うことができる。

なお，上記の例では，第２の抵抗２４ｃと並列に，抵抗とスイッチング素子の直列回路を１つ設けた場合について説明したが，複数設けても良い。
また，第２の抵抗２４ｃと並列に，抵抗とスイッチング素子の直列回路を複数用いても良い。

実施の形態３．
上記実施の形態２では，増幅部２４を非反転増幅回路で構成したものであるが，本実施の形態３では，増幅部２４をマイコン等で構成した実施の形態を示す。

図４は，本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。図４において，制御装置２９は，増幅部２４とＡＤ変換部２５，さらに制御部２６とを備え，その他の構成は図１と同様であるため，説明を省略する。

なお，制御装置２９は，マイコン（マイクロコンピュータ），ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の演算装置で構成され，増幅部２４の増幅率は任意に設定可能とする。

図５は本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の制御装置２９の動作を示すフローチャートである。
以下、本実施の形態３における制御装置２９の動作について図５の各ステップに基づいて説明する。

（ステップＳ０１）
制御装置２９が有する記憶装置には、予め、調光度に応じた増幅率が格納される。

（ステップＳ０２）
増幅部２４の増幅率を、全光時の値（初期値）に設定する。

（ステップＳ０３）
制御装置２９は、高圧放電灯２１が点灯しているか否かを判別する。この判別は、高圧放電灯２１の電圧値、又は高圧放電灯２１の電流値により、高圧放電灯２１の点灯状態を判別する。
点灯が検出されない場合、ステップＳ０２〜Ｓ０３を繰り返す。

（ステップＳ０４）
制御装置２９は、調光器２７から出力された調光信号により，調光度を算出する。

（ステップＳ０５）
制御装置２９は、算出された調光度に応じた増幅率を，制御装置２９が備える記憶装置から読み出し，増幅部２４の増幅率に設定してステップＳ０３に移行する

以上のように，本実施の形態３においては，例えば調光を深くした際の電流が全光時の半分以下になった際に，増幅部２４の増幅率を２倍に設定することで，制御部２６での検出精度が向上するため，調光を深くするに従い高圧放電灯２１の電力値が小さくなった場合でも，高圧放電灯２１の電力誤差率（電流の検出精度／放電灯の電力値）を小さくすることができる。

したがって，調光を深くした場合でも高圧放電灯２１の電力誤差率が小さくなるため，高圧放電灯２１に供給する電力の安定した定電力制御を行うことができる。

実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４を示す図で，照明器具３００の構成を示す図である。図６に示すように，本実施の形態の照明器具３００は，上記実施の形態１〜３の何れかの放電灯点灯装置１００と，この放電灯点灯装置１００の負荷回路に取り付けられる高圧放電灯２１と，リフレクター２００とを備えている。

このような構成により，本実施の形態における照明器具３００は，放電灯点灯装置１００により高圧放電灯２１を調光させる際，上記実施の形態１〜３の何れかの動作を行う。

以上のように本実施の形態においては，照明器具３００は，上記実施の形態１〜３の何れかの放電灯点灯装置１００を備える。これにより，調光を深くした場合においても，安定した定電力制御を実現した照明器具３００を得ることができる。

１ 直流電源回路，２ 交流電源，３ 整流回路，４ コンデンサ，５ 昇圧チョッパ回路，６ インダクタ，７ スイッチング素子，８ ダイオード，９ 電解コンデンサ，１０ 降圧チョッパ回路，１１ スイッチング素子，１２ インダクタ，１３ ダイオード，１４ コンデンサ，１５ 第１のスイッチング素子，１６ 第２のスイッチング素子，１７ 第３のスイッチング素子，１８ 第４のスイッチング素子，１９ コンデンサ，２０ 昇圧トランス，２１ 高圧放電灯，２２ 始動回路，２３ 電流検出部，２４ 増幅部，２５ ＡＤ変換部，２６ 制御部，２７ 調光器，２８ 電圧検出部，２９ 制御装置，１００ 放電灯点灯装置，２００ リフレクター，３００ 照明器具。

Claims (8)

1. 交流電源の交流電力を直流電圧に変換する直流電源回路と，
   前記直流電源回路の出力を交流電圧に変換するインバーター回路と，
   前記インバーター回路から電力供給を受け，放電灯に出力する負荷回路と，
   前記放電灯の明るさを調整して調光信号を出力する調光器と，
   前記放電灯の電流を検出する電流検出部と，
   前記電流検出部の検出信号を入力する増幅部と，
   前記増幅部の出力と前記調光器から出力される調光信号に基づいて前記放電灯の電力制御をおこなう制御部と，を備え，
   前記制御部は，前記調光器から出力される調光信号の大小に応じて，前記放電灯の電流検出範囲を変化させることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記電流検出部は，抵抗を備え，
   前記制御部は，前記調光器から出力される調光信号の大小に応じて前記抵抗の値を変化させることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 前記電流検出部は，第１の抵抗とスイッチング素子の直列回路を第２の抵抗と並列に接続して構成され，
   前記制御部は，調光度が所定の深さよりも深い場合に，前記スイッチング素子を非導通させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。
4. 前記制御部は，前記調光器から出力される調光信号の大小に応じて前記増幅部の増幅率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
5. 前記制御部は，調光度を深くするに従い，前記増幅部の増幅率も大きくすることを特徴とする請求項４に記載の放電灯点灯装置。
6. 前記増幅部は，非反転増幅回路とし，
   前記増幅部の反転入力端子とグランド間に抵抗を接続し，
   前記制御部は，前記調光器から出力される調光信号の大小に応じて前記抵抗を変化させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の放電灯点灯装置。
7. 前記増幅部は，非反転増幅回路とし，
   前記増幅部の反転入力端子とグランド間に第１の抵抗を接続し，この第１の抵抗と並列に，第２抵抗とスイッチング素子の直列回路を接続し，
   前記制御部は，調光度が所定の深さよりも深い場合に，前記スイッチング素子を導通させることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置を備えたことを特徴とする照明器具。

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