JP2011222320A - 照明装置、ランプ、点灯回路装置、照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプが交換された場合に、ランプの累積点灯時間を確実にリセットできる照明装置、ランプ、点灯回路装置、照明器具を提供する。
【解決手段】ランプ１は照度補正部１２を備え、照度補正部１２は、発光素子１１の累積点灯時間を計時する計時部と、累積点灯時間を記憶するメモリ１２０とを有している。照度補正部１２には、発光素子１１の光束減退特性に基づいて照度補正特性が設定されている。照度補正特性は、照度補正値としての調光比と累積点灯時間との対応関係を表し、発光素子１１の累積点灯時間が増加しても発光素子１１の光出力が一定に保たれるように設定される。照度補正部１２は、照度補正特性を使用し、発光素子１１の累積点灯時間に基づいて発光素子１１の調光比を決定し、この調光比を表すＰＷＭ信号を点灯回路装置２に出力する。点灯回路装置２は、ＰＷＭ信号に従ってランプ１の調光比を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、累積点灯時間が増加してもランプの光出力を一定に保つことができる照明装置、ランプ、点灯回路装置、照明器具に関するものである。

従来から、蛍光ランプの経年変化や長期間の使用に伴う汚れによる光出力の低下分を補正するために、蛍光ランプの交換後からの点灯時間を累積的に計時し、累積点灯時間の増加に伴って調光比を増加させるように調光制御する照明装置が提供されている。この種の照明装置は、たとえば定格の７０％を調光比の初期値とし、累積点灯時間の増加に伴って調光比を徐々に増加させることにより、経年劣化等による光出力の低下を防止して蛍光ランプの光出力を略一定に保つことができる。

また、近年では、蛍光ランプに代えて、発光ダイオード等の発光素子をランプに用いた照明装置が提供されており、この種の照明装置でも、発光素子に使用される蛍光体や樹脂の劣化に伴い光束が減退することがある。この種の照明装置として、累積点灯時間の増加に伴って調光比を増加させることにより、累積点灯時間が増加しても光出力が低下することがないようにした照明装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

さらに、照明装置として、寿命を迎えたランプを新品に交換する際に、ランプの寿命末期やランプが取り外されたことを検出し、自動的に累積点灯時間をリセットして調光比を初期値に戻すように構成された照明装置も提案されている（たとえば特許文献２参照）。

特開２００８−４１６５０号公報 特開２００１−１５２７６号公報

しかし、特許文献２に記載の照明装置では、ランプ交換時に調光比を初期値に確実に戻すために、ランプの交換の判別に複雑な制御が必要であり、コストアップの要因となる。また、ランプが蛍光ランプの場合には、寿命末期に所謂エミレス状態となり半波放電状態になるから、ランプの寿命末期を電気的な特性として検出可能である。これに対して、ランプに発光ダイオード等の発光素子を用いた場合、ランプの寿命末期を電気的な特性として検出することは難しく、ランプの交換の有無を判別することはさらに困難である。

照明装置は、ランプの交換の有無が判別できなければ、累積点灯時間をリセットできないため、交換後のランプに最適な調光比でランプを点灯させることができず、ランプの光出力を一定に保つことができなくなる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、ランプが交換された場合に、ランプの累積点灯時間を確実にリセットできる照明装置、ランプ、点灯回路装置、照明器具を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、少なくとも１つの発光素子を有し交換可能なランプと、前記ランプに電力を供給し前記発光素子を点灯させる点灯装置と、前記ランプを調光制御する照度補正部とを備え、前記照度補正部は、前記発光素子の累積点灯時間を計時する計時部と、前記計時部にて計時された前記累積点灯時間を記憶する記憶部とを有し、前記発光素子の前記累積点灯時間が増加しても前記発光素子の光出力が一定に保たれるように前記累積点灯時間と前記発光素子の調光比との対応関係が設定された照度補正特性を使用し、前記記憶部に記憶されている累積点灯時間に基づいて前記発光素子の前記調光比を決定し、前記記憶部は前記ランプに設けられていることを特徴とする。

この照明装置において、前記計時部は前記ランプに設けられていることが望ましい。

この照明装置において、前記照度補正部は、前記発光素子の前記累積点灯時間が所定の停止時間を超えると、前記点灯装置に対して前記ランプへの出力を停止させるように指示を与える出力停止部を有することがより望ましい。

この照明装置において、前記照度補正部は、前記ランプの周囲温度を測定する温度測定部を有し、前記温度測定部で測定された周囲温度に応じて、使用する前記照度補正特性を決定することがより望ましい。

この照明装置において、前記点灯装置はフライバック型コンバータを有し、前記フライバック型コンバータの出力電圧を前記ランプに印加することがより望ましい。

この照明装置において、前記点灯装置は降圧チョッパ回路を有し、前記降圧チョッパ回路の出力電圧を前記ランプに印加することがより望ましい。

また、本発明のランプは、上記いずれかの照明装置に用いられることを特徴とする。

また、本発明の点灯回路装置は、上記ランプと共に上記いずれかの照明装置を構成し、スイッチング電源を有しており、上記ランプからなる第１のランプが接続された状態で当該第１のランプを点灯させる第１の動作モードと、蛍光ランプからなる第２のランプが接続された状態で当該第２のランプを点灯させる第２の動作モードとを切替可能であって、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとで前記スイッチング電源の構成要素の一部が共用されることを特徴とする。

また、本発明の照明器具は、上記点灯回路装置を備え、前記第１のランプと前記第２のランプとの両方を適合ランプとすることを特徴とする。

本発明は、ランプが交換された場合に、ランプの累積点灯時間を確実にリセットできるという利点がある。

実施形態１の基本構成を示す概略ブロック図である。 同上の構成を示す概略回路図である。 同上に用いるランプの外観形状を示す概略斜視図である。 同上の照度補正部の構成を示す概略回路図である。 同上の照度補正特性を示す説明図である。 同上の照明器具を示す概略斜視図である。 同上の変形例を示す概略回路図である。 同上の変形例を示す概略回路図である。 同上の変形例を示す概略回路図である。 実施形態２の構成を示す概略斜視図である。 同上の変形例を示す概略斜視図である。 実施形態３の構成を示す概略斜視図である。

（実施形態１）
本実施形態の照明装置は、図１に示すようにランプ１と点灯回路装置２とを備えている。

点灯回路装置２は、フライバック型のＤＣ−ＤＣコンバータからなる点灯装置を有し、点灯装置からランプ１内の発光素子１１に電力供給することによりランプ１を点灯させる。詳しくは後述するが、ランプ１には発光素子１１のほか、メモリ１２０を有する照度補正部１２が内蔵されている。ここでいう発光素子は、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬなど電力供給を受けて発光する素子を意味しており、本実施形態では発光ダイオードが発光素子１１として用いられる。

点灯回路装置２は、図２に示すように、商用電源２１からの入力を整流する整流回路２２と、整流回路２２の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ２３とを有する。平滑コンデンサ２３にはトランス２４の１次巻線とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子２５とが直接に接続されている。スイッチング素子２５にはコンデンサ２６が並列接続されている。コンデンサ２６は、スイッチング素子２５のスイッチングロスを低減し、回路効率を改善する。

点灯回路装置２は、後述する制御回路３０にてスイッチング素子２５を交互にオンオフさせることにより高周波の交流電圧を発生させ、この交流電圧をトランス２４の１次巻線に印加する。点灯回路装置２は、この交流電圧をトランス２４にて変圧し、トランス２４の２次側に設けた整流ダイオード２７および平滑コンデンサ２８で平滑することによって直流電圧を得る。点灯回路装置２はこのようにして得られた直流電圧（平滑コンデンサ２８の両端電圧）をランプ１に印加する。

ランプ１は、図３に例示するように、直管形の蛍光ランプと略同一の外観形状を有している。すなわち、ランプ１は、透光性材料からなる円筒状の管部１７と、管部１７の長手方向の両端に形成された口金部１８とを有している。管部１７内には、発光素子１１が複数実装された実装基板１３が収納され、口金部１８は実装基板１３と電気的に接続されている。ここでは、実装基板１３は管部１７の長手方向に細長い矩形状に形成され、その長手方向に沿って複数の発光素子１１が一列に並べて配置されている。これら複数の発光素子１１は直列に接続されており、点灯回路装置２から口金部１８を通して実装基板１３に電圧が印加されることにより点灯する。

また、実装基板１３には、発光素子１１の直列回路と並列に接続された照度補正部１２が搭載されている。照度補正部１２は、図４に示すように、発光素子１１の累積点灯時間をカウントする計時部としてのマイコン１２１と、累積点灯時間を記憶する不揮発性のメモリ（記憶部）１２０と、これらに安定した電源電圧を印加するレギュレータ１２２とを有している。さらに、照度補正部１２は、レギュレータ１２２の入力端間に接続されたコンデンサ１２３、およびレギュレータ１２２の出力端間に接続されたコンデンサ１２４を有している。図４に示す端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３はそれぞれ図３に示す端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対応している。なお、図３に示す端子Ｔ４は、ランプ１を照明器具のソケットに保持させる目的で設けられたものであり、電気的にはフリーであるため省略することも可能である。

マイコン１２１は、点灯回路装置２からランプ１に電圧が印加されレギュレータ１２２の出力電圧が所定の安定電圧に達すると、その時点でメモリ１２０に保存されている累積点灯時間のデータを読み出す。その後、マイコン１２１は、ランプ１に電圧が印加されている時間をカウントし、カウントした値を最初に読み出した累積点灯時間に加算して、累積点灯時間のデータを更新する。更新されたデータは定期的にメモリ１２０にバックアップされ、ランプ１への電力供給が停止された時点で最後にバックアップされたデータがメモリ１２０に保存される。マイコン１２１は、このようにしてメモリ１２０に保存された累積点灯時間のデータを、ランプ１への電力供給が再開されたときに読み出し、その時間から累積点灯時間のカウントを再開する。

マイコン１２１には、発光素子１１の累積点灯時間の増加に伴う光束の減退特性を表す光束減退特性に基づいて、照度補正特性が設定されている。照度補正特性は、照度補正値としての調光比と累積点灯時間との対応関係を表し、発光素子１１の累積点灯時間が増加しても発光素子１１の光出力が一定に保たれるように設定される。本実施形態では、照度補正特性は、一例として図５に示すように定格の７０％の調光比を初期値として、累積点灯時間が増加するに伴って徐々に調光比が増加し、ランプ１の定格寿命で１００％の調光比に達し、以降は１００％を維持するような特性とする。マイコン１２１は、この照度補正特性を使用し、カウントした累積点灯時間の値に対応する調光比で発光素子１１を点灯させるように、点灯回路装置２に指示を出す。なお、照度補正特性は累積点灯時間と同じメモリ１２０に記憶されていてもよいし、他のメモリに記憶されていてもよい。

具体的に説明すると、照度補正部１２はマイコン１２１にて照度補正特性を使用し調光比の目標値を決定する。照度補正部１２は、発光素子１１に流れる電流と光束との関係を考慮して、調光比の目標値をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に変換しランプ１の端子Ｔ３から出力する。つまり、照度補正部１２は、調光比の目標値に応じてＰＷＭ信号のデューティ比を変化させており、ここでは累積点灯時間が増加して調光比の目標値が大きくなるにつれてＰＷＭ信号のデューティ比を小さくする。

点灯回路装置２は、ランプ１から出力されたＰＷＭ信号を、抵抗３１５，３１６およびコンデンサ３１７にて構成される平滑回路で直流電圧に変換し、コンパレータ３１０の基準電圧とする。つまり、平滑回路は、コンパレータ３１０の反転入力端子に対し、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて大きさが決まる直流電圧を基準電圧として印加しており、ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなるほど基準電圧を小さくする。

一方、発光素子１１は流れる電流が大きくなるほど光束が大きくなる。そこで、点灯回路装置は発光素子１１に流れる電流を、ランプ１の端子Ｔ２とトランス２４の２次巻線との間に挿入されている抵抗３１１で検出することによって、発光素子１１の調光比を検出する。つまり、発光素子１１の電流が大きくなるほど抵抗３１１での電圧降下が大きくなり、図２中の検出点Ｘ（抵抗３１１とトランス２４の２次巻線との接続点）の電位が低下する。

また、検出点Ｘには制御回路３０の２次側に発生する直流電圧Ｖｃｃ２（後述する）から抵抗３１３，３１２を介して直流バイアスがかけられ、抵抗３１３と抵抗３１２との接続点がコンパレータ３１０の非反転入力端子に接続されている。そのため、検出点Ｘの電位が下がるとコンパレータ３１０の非反転入力端子へ印加される電圧（以下、「検出電圧」という）が低下する。コンパレータ３１０は、検出電圧と基準電圧とを比較することによって、発光素子１１の調光比と目標値との大小関係を判定することができる。

制御回路３０は、トランス２４の２次巻線から得られる交流電圧をダイオード３０６とコンデンサ３０８とで平滑し、コンデンサ３０８の両端電圧をレギュレータ３０７で安定化して得られる直流電圧Ｖｃｃ２を電源電圧として動作する。

コンパレータ３１０の出力端子には、レギュレータ３０７の出力が抵抗３２３およびフォトカプラ３０３の発光ダイオードを介して接続されている。発光素子１１の調光比が目標値よりも高い場合には、コンパレータ３１０の検出電圧が基準電圧を下回るので、コンパレータ３１０の出力が「Ｌ」となり、フォトカプラ３０３の発光ダイオードに電流が流れる。反対に、調光比が目標値よりも低い場合には、フォトカプラ３０３の発光ダイオードに電流は流れない。フォトカプラ３０３のフォトトランジスタについては後述する。

次に、スイッチング素子２５のスイッチング制御について説明する。スイッチング素子２５は発振制御回路３０２によりオンオフ制御される。発振制御回路３０２は、点灯回路装置２の電源投入後にスイッチング素子２５が発振を開始するまでの間、平滑コンデンサ２３から起動用の抵抗３０１を介して印加される直流電圧Ｖｃｃ１を電源電圧として動作する。スイッチング素子２５が発振を開始した後は、発振制御回路３０２は、トランス２４の２次巻線から得られる交流電圧をダイオード３０５とコンデンサ３０４とで平滑して得られる直流電圧Ｖｃｃ１を電源電圧として動作する。

発振制御回路３０２は、内部に設けられている電流源（図示せず）でコンデンサ（図示せず）を充電することにより三角波を発生させ、この三角波の電圧値と基準になる判定閾値とを比較する。発振制御回路３０２は、三角波の電圧値が判定閾値に達するまでの間に、スイッチング素子２５に対しドライブ信号を出力してスイッチング素子２５をオンさせる。つまり、三角波の電圧値が判定閾値以上の期間には、スイッチング素子２５はオフとなる。

発振制御回路３０２はフォトカプラ３０３のフォトトランジスタと接続されており、このフォトトランジスタがオンすると判定閾値が下がり、フォトトランジスタがオフすると判定閾値が上がるように構成されている。したがって、調光比が目標値よりも高いときには、フォトカプラ３０３の発光ダイオードに電流が流れてフォトトランジスタがオンし、判定閾値が下がる。そのため、スイッチング素子２５がオンするオン時間は短くなり、発光素子１１に印加される電圧が下がって調光比が低下する。反対に、調光比が目標値よりも低いときには、スイッチング素子２５のオン時間が長くなり発光素子１１の調光比が上がるため、調光比は目標値に近づくようにフィードバック制御されることになる。

上述した構成により、照度補正部１２は、ランプ１の点灯初期には、コンパレータ３１０の基準電圧を大きくして発光素子１１に流れる電流を小さくし、累積点灯時間が増加するにつれて基準電圧を下げ発光素子１１の電流を増加させる。すなわち、照度補正部１２は、図５に示す照度補正特性に従って、発光素子１１の累積点灯時間が増加するにつれて発光素子１１に流れる電流を大きくし調光比を上げることにより、発光素子１１の光出力を略一定に維持する。

図６には、上述したランプ１および点灯回路装置２からなる照明装置を組み込んだ照明器具５０の外観の一例を示す。点灯回路装置２は照明器具５０の筐体５１に収納されており、筐体５１に固定された２個１組のソケット５２と電気的に接続されている。２個のソケット５２は、それぞれ図３に示すランプ１の端子Ｔ１、Ｔ４と、端子Ｔ２、Ｔ３とを接続可能なように、直管形のランプ１の各口金部１８に対応する形状に形成され、各口金部１８に対応する位置に配置されている。そのため、ランプ１はソケット５２に取り付けられることにより、点灯回路装置２と電気的に接続されるとともに照明器具５０の筐体５１に保持される。この構造により、照明器具５０はランプ１のみを取り替えて使用することが可能である。

以上説明した構成の照明装置によれば、ランプ１に照度補正部１２のメモリ１２０が内蔵されているため、ランプ１の寿命、破損等によりランプ１が交換される場合、ランプ１が発光素子１１の累積点灯時間を記憶したメモリ１２０ごと交換されることになる。すなわち、照度補正部１２は、ランプ１の交換を判別するための複雑な制御を行うことなく、ランプ１の交換後にはメモリ１２０内の累積点灯時間を確実にリセットし、照度補正値としての調光比も確実に初期値に戻すことができる。その結果、照度補正部１２は、交換後のランプ１に合わせた最適な照度補正が可能となる。

また、累積点灯時間が増加してもランプ１の光出力を一定に保つ機能を有する点灯回路装置２は通常、予め記憶されたランプの光束減退特性に基づいて照度補正特性が設定されている。そのため、ランプ１が別の光色のランプ１など光束減退特性が異なる他種類のランプ１に交換された場合などには、点灯時間が経過するにつれて光束と所定の目標値との差が徐々に大きくなるという問題がある。これに対して、本実施形態の構成によれば、照度補正特性が設定されたマイコン１２１がランプ１に設けられているので、ランプ１の種類に合わせて最適な照度補正特性を用いて照度補正を行うことができる。したがって、点灯回路装置２は、ランプ１の種類に応じた最適な明るさでランプ１を点灯させることができる。

また、点灯装置にフライバック型コンバータを用いたことにより、商用電源２１からの入力を高効率で直流電圧に変換してランプ１に印加できるという利点もある。なお、ここでいう点灯装置は、ランプ１に電力を供給し発光素子１１を点灯させる装置であって、点灯回路装置２から制御回路３０を除いた部分とする。

ところで、本実施形態の変形例として、照明装置は、図７に示すように、ランプ１の内部に発光素子１１の出力を制御するスイッチ要素１４を有する構成であってもよい。図７に示すスイッチ要素１４は、ｎｐｎ型のトランジスタからなり、発光素子１１と直列に接続されている。照度補正部１２は、これら発光素子１１およびスイッチ要素１４の直列回路と並列に接続されており、出力端子がスイッチ要素１４の制御端子（ベース）に接続されている。

図７に示す構成では、照度補正部１２はスイッチ要素１４に対し、調光比の目標値が大きくなるにつれてデューティ比が大きくなるＰＷＭ信号を出力する。スイッチ要素１４はＰＷＭ信号に応じてオンとオフとを繰り返す。ここで、ＰＷＭ信号のデューティ比によって決まるスイッチ要素１４のオン時間が短くなるほど、発光素子１１の出力が小さくなって調光比が低下する。この場合、ＰＷＭ信号のデューティ比と調光比とは略比例関係にあるので、照度補正部１２は、調光比の目標値を設定した後、その目標値をそのままデューティ比とするＰＷＭ信号をスイッチ要素１４に出力でき、照度補正制御が簡単になる。

また、図７に示す構成では、照度補正部１２は、調光比の制御についてもランプ１の内部で行うので、端子Ｔ３から点灯回路装置２にＰＷＭ信号を出力する必要がなく、点灯回路装置２は一定の直流電圧をランプ１に印加する構成であればよい。

そのため、制御装置３０は、点灯回路装置２の出力端子となる端子Ｔ１−Ｔ２間に接続された抵抗３１８、３１９の直列回路と、直流電圧Ｖｃｃ２が両端間に印加される抵抗３２０、３２１の直列回路とを有している。抵抗３１８と抵抗３１９との接続点はコンパレータ３１０の反転入力端子、抵抗３２０と抵抗３２１との接続点はコンパレータ３１０の非反転入力端子にそれぞれ接続されている。コンパレータ３１０は、抵抗３１８、３１９によって分圧される電圧を検出電圧として、抵抗３２０、３２１によって分圧される基準電圧と比較する。点灯回路装置２は、コンパレータ３１０の出力に基づいてスイッチング素子２５のオン時間を発振制御回路３０２で決定することにより、ランプ１に印加する電圧が一定に保たれるようにフィードバック制御する。

このように、図７に示す構成によれば、図２に示す構成に比べて照明装置の構成を簡略化することができるという利点がある。

また、本実施形態の照明装置は、図８に示すように、ランプ１の周囲温度を測定する温度測定部１６がランプ１に付加されていてもよい。この温度測定部１６は、メモリ１２０やマイコン１２１と共に照度補正部を構成する。

すなわち、発光素子１１は、周囲温度によって光束減退特性が大きく変化することが一般に知られている。これは、発光素子１１が発光ダイオードの場合、たとえば発光ダイオードチップを覆う合成樹脂に含まれている蛍光体や、反射板として使用される樹脂の劣化等によって発光効率が低下することに起因している。つまり、周囲温度が高くなるほど樹脂の劣化が早まり、より発光効率が低下することになる。

ランプ１が取り付けられる位置によっては周囲温度が異なり光束減退特性に差が生じるので、図８に示す構成では、照度補正部１２は、温度測定部１６の測定結果を用いて周囲温度が変化してもランプ１の光出力が一定に保たれるように調光比を補正する。具体的には、照度補正部１２は、周囲温度ごとの光束減退特性を予めメモリ１２０に記憶しておき、温度測定部１６の測定値に応じて使用する照度補正特性を切り替える。

図８に示す構成では、ＮＴＣ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタからなる温度測定部１６がランプ１内に設けられている。ランプ１の端子Ｔ１−Ｔ２間には温度測定部１６と抵抗１５とが直列に接続され、点灯回路装置２の出力電圧が温度測定部１６と抵抗１５との直列回路で分圧される。つまり、ランプ１の周囲温度が高くなると、温度測定部１６の抵抗値が小さくなるので、温度測定部１６の両端にかかる電圧は低くなる。照度補正部１２は、温度測定部１６の両端にかかる電圧を入力としてランプ１の周囲温度を判定し、予めメモリ１２０に記憶された温度別の複数の光束減退特性の中から対応する温度の光束減退特性を選択する。照度補正部１２は、選択した光束減退特性に基づいて照度補正特性を決定し、この照度補正特性を使用して、ランプ１の累積点灯時間に対応する調光比を決定する。

以上説明したようにランプ１に温度測定部１６が付加された構成の照明装置によれば、ランプ１の周囲温度がランプ１の取り付け位置等によって変化しても、この温度変化分を補正して光束を略一定に維持することが可能になる。また、ここでは、温度測定部１６としてＮＴＣサーミスタを用いる例を示したが、これに限らず温度測定部１６は周囲温度を電気的特性として計測できるものであればよい。たとえば、温度測定部は、発光素子１１の順方向電圧の温度特性を利用してランプ１の周囲温度を計測するようにしてもよい。

また、本実施形態の変形例として、照明装置は、図９に示すように点灯回路装置２の制御回路３０内にランプ判別部３２２を有する構成であってもよい。

すなわち、ランプ１内にメモリ１２０とマイコン１２１とが設けられていると、ランプ１が寿命に至り新しいランプ１に交換された場合に、新旧それぞれのランプ１にマイコン１２１が必要となり、ランプ１のコストアップの要因になる。

これに対して、図９に示す構成では、ランプ１内部のマイコン１２１が省略され、代わりに、ランプ１の累積点灯時間のカウント等を行うランプ判別部３２２が点灯回路装置２に設けられている。ランプ判別部３２２は、直流電圧Ｖｃｃ２が印加されることにより動作し、照度補正部１２の端子Ｔ３と抵抗３１５との間に接続されている。つまり、ランプ判別部３２２の出力は、抵抗３１５を介してコンパレータ３１０の反転入力端子に入力される。

ランプ判別部３２２は、基本的に図４に示すマイコン１２１と同等の機能を有している。すなわち、ランプ判別部３２２は、発光素子１１の累積点灯時間を計時する計時部としての機能を有し、ランプ１内のメモリ１２０と共に照度補正部を構成する。さらに、ランプ判別部３２２は、発光素子１１の光束減退特性に基づく照度補正特性が設定されており、この照度補正特性を使用して、カウントした累積点灯時間の値に対応する調光比の目標値を決定する。

具体的には、ランプ判別部３２２は、ランプ１の点灯を開始する際にランプ１のメモリ１２０から累積点灯時間を読み出し、累積点灯時間のカウントとデータの更新とを行って、累積点灯時間に応じた調光比の目標値を決定する。ランプ判別部３２２からの出力は、調光比の目標値に対応したＰＷＭ信号であり、抵抗３１５、３１６、コンデンサ３１７で直流電圧に変換され、コンパレータ３１０に基準電圧として入力される。これにより、点灯初期には、コンパレータ３１０の基準電圧が大きくなって発光素子１１に流れる電流が小さくなり、累積点灯時間が増加するにつれて基準電圧が下がるため発光素子１１の電流が徐々に増加する。

図４に示す構成の照明装置によれば、ランプ１にはメモリ１２０があればよく、マイコン１２１を省略することができるので、ランプ１のコストを低く抑えることができ、事務所のようにランプ１が多数使用される場所においてはその効果は顕著になる。

また、たとえばランプ１が別の光色のランプ１など光束減退特性が異なるランプに交換された場合でも、ランプ判別部３２２に対応可能な複数種類のランプ１の光束減退特性をそれぞれ記憶させておくことにより、交換後のランプ１に適した照度補正が可能となる。すなわち、メモリ１２０にランプの種類を表す判別データを保存しておけば、ランプ判別部３２２は判別データに基づいてランプ１の種類を判別し、判別結果に応じて光束減退特性を判断して最適な照度補正特性を用いて照度補正を行うことが可能になる。このように、ランプ１内のマイコン１２１を省略しながらも、ランプ１にメモリ１２０を設けたことにより、ランプ１の種類に応じて最適な明るさでランプ１を点灯させることができる。

なお、本実施形態では、ランプ１は、発光素子１１と照度補正部１２とが端子Ｔ１−Ｔ２間に並列接続されているが、この構成に限らず、照度補正部１２に対して所定の直流電圧が印加される構成であればよい。たとえば、照度補正部１２は、直列接続された複数の発光素子１１の一部と並列に接続されていてもよい。

（実施形態２）
本実施形態の照明装置は、図１０に示すように、点灯回路装置２の点灯装置に降圧チョッパ方式のコンバータ（降圧チョッパ回路）を用いた点が実施形態１の照明装置と相違する。なお、以下では実施形態１と同様の構成および機能については説明を省略し、実施形態１と異なる点のみ説明する。

降圧チョッパ回路では、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子３１とダイオード３２との直列回路が平滑コンデンサ２３と並列に接続されている。ここで、ダイオード３２のカソードはスイッチ素子３１を介して平滑コンデンサ２３の正極に接続されている。ダイオード３２には、チョークコイル３３とコンデンサ３４との直列回路が並列に接続されている。

この構成により、スイッチ素子３１がオンすると、整流回路２２からスイッチ素子３１およびチョークコイル３３を介してコンデンサ３４に電流が流れ、この電流によってチョークコイル３３にエネルギが蓄えられる。次に、スイッチ素子３１がオフすると、チョークコイル３３からコンデンサ３４およびダイオード３２を介して電流が流れ、チョークコイル３３に蓄えられたエネルギがコンデンサ３４へ供給される。スイッチ素子３１のオンオフが繰り返し行われ、繰り返しの周期は、チョークコイル３３のインダクタンスとコンデンサ３４の容量とで決定される時定数よりも十分に短く設定される。これによりコンデンサ３４の両端間には略一定の直流電圧が発生し、この直流電圧がランプ１の端子Ｔ１−Ｔ２間に印加される。

また、抵抗３１１が発光素子１１を流れる電流を検出する点は実施形態１と同様であるが、本実施形態ではコンパレータ３１０での基準電圧との比較手段が一部異なる。すなわち、コンパレータ３１０の反転入力端子には、抵抗３１１の両端電圧がそのまま入力され、発光素子１１の電流が大きくなる程、反転入力端子に入力される検出電圧が大きくなる。したがって、調光比を大きくするために発光素子１１に流す電流を増やす場合には、コンパレータ３１０の非反転入力端子に入力される基準電圧も大きく設定する必要がある。制御回路３０は、コンパレータ３１０の検出電圧と基準電圧との大小関係に基づいて、スイッチ素子３１のオン時間を調節して点灯回路装置２の出力電圧を変化させ、発光素子１１に所望の電流が流れるようにする。具体的には、制御回路３０は、コンパレータ３１０の検出電圧が基準電圧より小さい場合には、コンパレータ３１０の出力を「Ｈ」とし、発振制御回路３０２の判定閾値を上げてスイッチ素子３１のオン時間が長くなるように制御する。

ここで、発振制御回路３０２は、実施形態１と同様に、判定閾値の大きさに応じてスイッチ素子３１のオン時間を決定する。ただし、本実施形態では、スイッチ素子３１のソース電位が制御回路３０の安定電位と異なるので、スイッチ素子３１のゲート−ソース間にドライブ信号を伝達するレベルシフタ回路が発振制御回路３０２に内蔵されている。チョークコイル３３に設けられた２次巻線は、チョークコイル３３の発振を利用して制御回路３０に電源を供給するとともに、チョークコイル３３に流れる電流を検出する。たとえば、この２次巻線に発生する電圧を発振制御回路３０２に入力すると、スイッチ素子３１がオフしているモードではチョークコイル３３に流れる電流が徐々に減少し、この電流がゼロになると、２次巻線に発生する電圧の極性が反転する。そこで、発振制御回路３０２は、この極性反転のタイミングを検出してスイッチ素子３１をターンオンすることにより、スイッチ素子３１のスイッチングロスを抑制して点灯装置の効率を向上させることができる。

以上説明したように、点灯装置に降圧チョッパ回路を用いたことにより、商用電源２１からの入力を高効率で直流電圧に変換してランプ１に印加できるという利点がある。

また、本実施形態では、ランプ１内にメモリ１２０とマイコン１２１とを有する照度補正部１２を備え、ランプ１から点灯回路装置２にＰＷＭ信号を出力する構成とするが、この構成に限らない。すなわち、図１１に示すように、図９に示した構成と同様に点灯回路装置２側にメモリ１２０と共に照度補正部を構成するランプ判別部３２２を設け、このランプ判別部３２２からＰＷＭ信号が出力される構成としてもよい。

さらに、図１１に示す構成の照明装置は、ランプ１の累積点灯時間がランプ１の定格寿命を超えてさらに所定時間経過すると、点灯装置にランプ１への電力供給を停止させる出力停止部（図示せず）としての機能をランプ判別部３２２に有している。

すなわち、たとえば図５に示すような照度補正特性に基づいて照度補正制御を行う場合、照度補正部１２は、ランプ１の累積点灯時間が定格寿命を超えるとその後は調光比１００％を維持するように動作する。これは、ランプ１が定格寿命を大幅に超えて使用される場合においても光束を一定に保つよう制御すると、点灯装置はランプ１の定格電力を超える電力をランプ１に供給する必要があり、その場合のランプ１や点灯回路装置２の発熱、故障等の不具合を回避するためである。

ただし、ランプ１や点灯回路装置２を構成する電子部品等にも寿命があり、定格電力以下とはいえ、これらの部品が寿命を超えて使用されることは好ましくない。そこで、図１１に示す照明装置は、これらの部品が寿命を超えて使用されることを回避するために、これらの部品が寿命を迎える前にランプ１や点灯回路装置２への電力供給が停止される構成とする。

具体的には、ランプ判別部３２２は、ランプ１のメモリ１２０から読み出した累積点灯時間が所定の停止時間を超えている場合、もしくはランプ１の点灯中にカウントした累積点灯時間が停止時間を超えた場合に、発振制御回路３０２へ停止信号を出力する。ここで、停止時間はランプ１の定格寿命に所定時間を加えた時間とする。発振制御回路３０２は、停止信号を受けるとスイッチ素子３１のスイッチング動作を停止させる。

このように、出力停止部にて、ランプ１の累積点灯時間が所定の停止時間を超えた場合に、点灯装置に対しランプ１への出力を停止させるように指示（停止信号）を与えることにより、ランプ１を構成する電子部品等が寿命を超えて使用されることを回避できる。

また、ランプ１の累積点灯時間だけでなく、ランプ判別部３２２が点灯回路装置２の使用時間をカウントし、カウント値を制御回路３０内に設けたメモリ（図示せず）に記憶できるようにしてもよい。この場合、ランプ１が交換されて累積点灯時間のデータがリセットされても、点灯回路装置２の使用時間のカウントは継続されるので、点灯回路装置２の使用時間に応じてスイッチ素子３１のスイッチングを停止させることも可能である。これにより、点灯回路装置２を構成する電子部品等が、寿命を超えて使用されることも回避できる。

なお、ランプ１の累積点灯時間がランプ１の定格寿命を超えてさらに所定時間経過したときにランプ１への電力供給を停止する機能は省略することも可能である。この場合、図１１に示す構成から、ランプ判別部３２２−発振制御回路３０２間を直接結ぶ停止信号の出力経路を省略可能である。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の照明装置は、図１２に示すように発光素子（たとえば発光ダイオード）１１を用いた第１のランプ１ａの他に、一般的な蛍光ランプからなる第２のランプ１ｂもランプとして使用可能である点が実施形態２の照明装置と相違する。なお、ここではランプ１ｂは直管形の蛍光ランプからなり、ランプ１ａ、１ｂは外観形状が共通している。

本実施形態の点灯回路装置２は、実施形態２で説明した図１１の点灯回路装置２と基本的な構成が共通する。本実施形態では、点灯回路装置２は、図１１に示すダイオード３２に代えてＭＯＳＦＥＴからなる第２のスイッチ素子３５を備えている。この点灯回路装置２は、点灯装置を降圧チョッパ回路として動作させる場合、第２のスイッチ素子３５のゲート−ソースを「Ｌ」に固定してスイッチ素子３５に内蔵される寄生ダイオード（図示せず）を降圧チョッパ回路用のダイオードとして使用する。

ここにおいて、点灯回路装置２は、第１のランプ１ａを接続するための端子として、ランプ１ａの端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ３ａとそれぞれ接続される端子Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３を有している。ランプ１ａの端子Ｔ１ａ、Ｔ２ａは端子Ｔ１ａを高電位側とするようにそれぞれ発光素子１１の直列回路の両端に接続され、端子Ｔ３ａは照度補正部１２の出力に接続されている。また、端子Ｔ１１はコンデンサ３４の高電位側に接続され、端子Ｔ１２はコンデンサ３４の低電位側に抵抗３１１を介して接続されている。端子Ｔ１３はランプ判別部３２２に接続されている。

すなわち、点灯装置は第２のスイッチ素子３５のゲート−ソースが「Ｌ」に固定されると、降圧チョッパ回路として動作し、実施形態２の構成と同様にコンデンサ３４の両端間に発生する直流電圧をランプ１ａに印加して、発光素子１１を点灯させることができる。点灯回路装置２は、このように第１のランプ１ａが接続された状態で、点灯装置を降圧チョッパ回路として動作させて第１のランプ１ａを点灯させる動作モードを第１の動作モードとする。

次に、蛍光ランプからなる第２のランプ１ｂを点灯させるための点灯回路装置２の構成および動作について説明する。

平滑コンデンサ２３には、第１のスイッチ素子３１および第２のスイッチ素子３５の直列回路が並列に接続される。この直列回路のうち下段（低電位側）となる第２のスイッチ素子３５は、チョークコイル３６およびコンデンサ３７、３８からなる共振回路と接続されており、いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路を構成する。チョークコイル３６およびコンデンサ３７の直列回路は、第２のスイッチ素子３５と並列に接続されている。

ここにおいて、第２のランプ１ｂの両端には一対のフィラメント（電極）が設けられ、一方のフィラメントには端子Ｔ１ｂ、Ｔ４ｂが接続され、他方のフィラメントには端子Ｔ２ｂ、Ｔ３ｂが接続されている。点灯回路装置２は、第２のランプ１ｂを接続するための端子として、ランプ１ｂの端子Ｔ１ｂ、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂとそれぞれ接続される端子Ｔ１５、Ｔ１６、Ｔ１４を有している。ランプ１ｂの端子Ｔ２ｂは、点灯回路装置２の端子Ｔ１２に接続される。また、端子Ｔ１５はチョークコイル３６とコンデンサ３７との接続点にコンデンサ３８を介して接続されている。

第１および第２のスイッチ素子３１、３５は、発振制御回路３０２によってたとえば約５０ｋＨｚの周波数で交互にオンオフを繰り返し、商用電源２１からの入力を整流して得られる直流電圧を高周波の矩形波電圧に変換する。点灯装置は、この矩形波電圧を上述した共振回路によって正弦波状の電圧とし、端子Ｔ１５−Ｔ１２からランプ１ｂに印加することによりランプ１ｂを点灯させる。

また、蛍光ランプからなるランプ１ｂを点灯させるには、ランプ１ｂの両フィラメントがそれぞれ十分に加熱され、且つその直後に両フィラメント間に放電開始可能な高電圧が印加される必要がある。そのため、蛍光ランプからなるランプ１ｂに対応するには、点灯装置にフィラメント予熱用の予熱回路が必要である。

そこで、本実施形態では、降圧チョッパ回路を構成するチョークコイル３３に３本の２次巻線が設けられ、そのうち２本の２次巻線の各々が各フィラメントにそれぞれコンデンサ３９、４０を介して接続されている。具体的には、一方の２次巻線は一端がコンデンサ３９を介して端子Ｔ１４に接続され、他端がコンデンサ３８を介して端子Ｔ１５に接続されている。他方の２次巻線は一端がコンデンサ４０を介して端子Ｔ１６に接続され、他端が端子Ｔ１２に接続されている。したがって、ランプ１ｂの端子Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂがそれぞれ点灯回路装置２の端子Ｔ１５、Ｔ１２、Ｔ１６、Ｔ１４と接続されることにより、各２次巻線が各フィラメントにそれぞれ接続される。

これにより、点灯装置は、予熱モードにおいてチョークコイル３３の２次巻線からコンデンサ３９、４０を介してランプ１ｂのフィラメントに予熱電流を供給しフィラメントを予熱する。ここで、点灯装置は、チョークコイル３３の１次巻線と２次巻線との巻数比やコンデンサ３９、４０の容量が調節されることにより、使用するランプ１ｂに最適な予熱電流を供給可能となる。なお、チョークコイル３３の予熱用以外の２次巻線は、チョークコイル３３の発振を利用して制御回路３０に電源を供給するとともに、チョークコイル３３に流れる電流を検出する。

また、点灯装置は、蛍光ランプからなるランプ１ｂを放電させるために共振回路の共振特性を利用してランプ１ｂに高電圧を印加するように構成されている。すなわち、点灯回路装置２は、フィラメントを予熱後すぐにインバータ回路の動作周波数をチョークコイル３６およびコンデンサ３７、３８の固有振動周波数（共振周波数）に近づけることにより、始動モードに移行してランプ１ｂに高電圧を印加する。ランプ１ｂは、両フィラメントが予熱された状態で両フィラメント間に高電圧が印加されると、放電を開始（始動）する。点灯回路装置２は、ランプ１ｂの始動後、所定の光出力が安定して得られる点灯モードに移行するようにインバータ回路の動作周波数を切り替える。

発振制御回路３０２は、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチ素子３１、３５をスイッチングを制御する場合、上述した予熱、始動、点灯の各モードに合わせて周波数を切り替える。これにより、所望の予熱電流、始動電圧、および点灯特性が得られることになる。

また、降圧チョッパ回路の場合と同様に、上段のスイッチ素子３１を駆動させるためにレベルシフタ回路が発振制御回路３０２に内蔵されている。さらに両スイッチ素子３１、３５が同時にオンすることがないように、一方のスイッチ素子３１、３５がオフしてから所定時間（デッドタイム）経過後にオン信号を出力させるディレイ回路が、それぞれの駆動回路に設けられている。

点灯回路装置２は、このように第２のランプ１ｂが接続された状態で、点灯装置をインバータ回路として動作させて第２のランプ１ｂを点灯させる動作モードを第２の動作モードとする。すなわち、点灯回路装置２は、第１のランプ１ａが接続された状態でランプ１ａを点灯させる第１の動作モードと、第２のランプ１ｂが接続された状態でランプ１ｂを点灯させる第２の動作モードとを切替可能に構成されている。

また、本実施形態の点灯回路装置２を備える照明器具５０（図６参照）は、発光素子１１を用いたランプ１ａの他に一般的な蛍光ランプからなるランプ１ｂも適合ランプとするように構成される。

以上説明した本実施形態の照明装置によれば、第１の動作モードと第２の動作モードとを切替可能としたことにより、発光素子１１を用いた第１のランプ１ａだけでなく、広く普及している蛍光ランプからなる第２のランプ１ｂも使用可能となる。

また、上記照明装置では、第１の動作モードで降圧チョッパ回路（スイッチング電源）の構成要素の一部となるスイッチ要素３１が、第２の動作モードではインバータ回路の構成要素として共用される。さらに、第１の動作モードで降圧チョッパ回路の構成要素の一部となるチョークコイル３３が、第２の動作モードでは予熱用トランスの１次巻線として共用される。このように、点灯回路装置２はスイッチング電源の構成要素の一部が第１の動作モードと第２の動作モードとで共用されるので、各動作モード用に別々のスイッチング電源を用いる場合に比べて部品点数を削減できるという利点がある。

ところで、ランプ判別部３２２には、発光素子１１を用いた第１のランプ１ａと、蛍光ランプからなる第２のランプ１ｂとのどちらが点灯回路装置２に接続されているかを判別する機能が付加されている。

ランプ判別部３２２は、発光素子１１を用いた第１のランプ１ａが点灯回路装置２に接続されているか否かについては、端子Ｔ１３から累積点灯時間のデータの読み込みの有無で判断する。つまり、ランプ判別部３２２は、端子Ｔ１３から累積点灯時間のデータを読み込むことができた場合に、第１のランプ１ａが接続されていると判断する。

一方、ランプ判別部３２２は、蛍光ランプからなる第２のランプ１ｂが点灯回路装置２に接続されているか否かについては、端子Ｔ１６−Ｔ１２間に直流バイアスをかけて電流が流れるか否かによって判断する。つまり、ランプ判別部３２２は、端子Ｔ１６−Ｔ１２間に直流バイアスをかけて電流が流れれば、第２のランプ１ｂが接続されていると判断する。なお、端子Ｔ１６−Ｔ１２間に直流バイアスを印加するため、ランプ判別部３２２は端子Ｔ１６にも接続されている。

このように、ランプ判別部３２２は、ランプの種別を判別する機能を有することにより、発光素子１１を用いたランプ１ａと蛍光ランプからなるランプ１ｂとのどちらが装着されているか、あるいはいずれも装着されていないのかを自動的に判別することができる。したがって、ランプ判別部３２２が判別結果を発振制御回路３０２に出力することによって、発振制御回路３０２は、装着された負荷（ランプ）に応じて第１の動作モードと第２の動作モードとを自動的に切替可能となる。

また、照明器具５０においては、装着されるランプの種別に応じて、ソケット５２に接続する端子の組み合わせを端子Ｔ１１〜１３の組み合わせと、端子Ｔ１２、Ｔ１４〜Ｔ１６の組み合わせとで切り替える必要がある。したがって、ランプ判別部３２２の判別結果は切替スイッチ（図示せず）にも出力され、この切替スイッチによってソケット５２と端子Ｔ１１〜Ｔ１６との接続関係が自動的に切り替えられる構成とする。

ところで、本実施形態の照明装置は、第１のランプ１ａが用いられている場合には、ランプ１ａ内の照度補正部１２とランプ判別部３２２とのいずれにおいても照度補正制御が可能である。この場合の照度補正制御は、実施形態１または実施形態２で説明した照度補正制御と同様であり、ランプ１ａの交換後にはメモリ１２０内の累積点灯時間を確実にリセットし、照度補正値としての調光比も確実に初期値に戻すことができる。

一方、照明装置は、蛍光ランプからなる第２のランプ１ｂが用いられている場合には、ランプ判別部３２２においてのみ照度補正制御が可能である。ランプ１ｂの照度補正制御を行う場合、ランプ判別部３２２は、蛍光ランプの光束減退特性に応じた照度補正特性を予め記憶したメモリ（図示せず）を有し、ランプ１ｂの累積点灯時間をカウントする機能を有する。これにより、ランプ判別部３２２は、蛍光ランプからなるランプ１ｂが用いられている場合においても、ランプ１ｂの光束減退特性に応じた照度補正制御が可能となる。

なお、本実施形態では、実施形態２の構成を基本構成として、発光素子１１を用いたランプ１ａの他に一般的な蛍光ランプからなるランプ１ｂも適合ランプとする例を示したが、これに限らず、実施形態１で説明した構成を基本構成としてもよい。その他の構成および機能は実施形態２と同様である。

１ ランプ
１ａ 第１のランプ
１ｂ 第２のランプ
２ 点灯回路装置
１１ 発光素子
１２ 照度補正部
１６ 温度測定部
１２０ メモリ（記憶部）
１２１ マイコン（計時部）

Claims (9)

1. 少なくとも１つの発光素子を有し交換可能なランプと、前記ランプに電力を供給し前記発光素子を点灯させる点灯装置と、前記ランプを調光制御する照度補正部とを備え、前記照度補正部は、前記発光素子の累積点灯時間を計時する計時部と、前記計時部にて計時された前記累積点灯時間を記憶する記憶部とを有し、前記発光素子の前記累積点灯時間が増加しても前記発光素子の光出力が一定に保たれるように前記累積点灯時間と前記発光素子の調光比との対応関係が設定された照度補正特性を使用し、前記記憶部に記憶されている累積点灯時間に基づいて前記発光素子の前記調光比を決定し、前記記憶部は前記ランプに設けられていることを特徴とする照明装置。
2. 前記計時部は前記ランプに設けられていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記照度補正部は、前記発光素子の前記累積点灯時間が所定の停止時間を超えると、前記点灯装置に対して前記ランプへの出力を停止させるように指示を与える出力停止部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記照度補正部は、前記ランプの周囲温度を測定する温度測定部を有し、前記温度測定部で測定された周囲温度に応じて、使用する前記照度補正特性を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記点灯装置はフライバック型コンバータを有し、前記フライバック型コンバータの出力電圧を前記ランプに印加することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記点灯装置は降圧チョッパ回路を有し、前記降圧チョッパ回路の出力電圧を前記ランプに印加することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の照明装置に用いられることを特徴とするランプ。
8. 請求項７記載のランプと共に請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の照明装置を構成する点灯回路装置であって、スイッチング電源を有しており、請求項７記載のランプからなる第１のランプが接続された状態で当該第１のランプを点灯させる第１の動作モードと、蛍光ランプからなる第２のランプが接続された状態で当該第２のランプを点灯させる第２の動作モードとを切替可能であって、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとで前記スイッチング電源の構成要素の一部が共用されることを特徴とする点灯回路装置。
9. 請求項８記載の点灯回路装置を備え、前記第１のランプと前記第２のランプとの両方を適合ランプとすることを特徴とする照明器具。
   

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