JP2012074156A - Lighting device, luminaire and lighting system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure input power without using a current transformer, and determine input power with sufficient precision even when the ambient temperature of a light source load changes.SOLUTION: A sensing resistor 45 is connected in series with a switching element 42 of a power conversion circuit 4 to sense a current flowing through the switching element 42. A power computing section 83 uses a power setting value output from a power setting section 81 as a determinant of the magnitude of power supplied to an electric discharge lamp 11 and a current sensing value corresponding to the output of the sensing resistor 45 to compensate a fluctuation in the current sensing value caused by a change in the ambient temperature of the electric discharge lamp 11 in determining input power. Specifically, the power computing section 83 computes input power by using a power conditioning value depending on a difference between the power setting value and the current sensing value, a maximum power value that is the power setting value which maximizes power supplied to the electric discharge lamp 11, and the power setting value.

Description

本発明は、入力電力を測定可能な点灯装置、照明器具、照明システムに関する。   The present invention relates to a lighting device, a lighting fixture, and a lighting system capable of measuring input power.

従来から、外部電源から供給された電力を適宜変換して負荷に供給するとともに、入力電力(消費電力)を測定して外部へ提示する電源装置が提案されている(たとえば特許文献1,2参照)。これらの電源装置から得られる入力電力の測定結果は、電源装置の使用者や電源装置が取り付けられている設備の管理者などに提示され、無駄な消費電力削減(節電)等に役立てることができる。   Conventionally, there has been proposed a power supply device that appropriately converts power supplied from an external power supply and supplies it to a load, and measures input power (power consumption) and presents the same to the outside (see, for example, Patent Documents 1 and 2). ). Measurement results of input power obtained from these power supply devices are presented to the user of the power supply device or the manager of the facility to which the power supply device is attached, and can be used for wasteful power consumption reduction (power saving) and the like. .

入力電力を測定する方法として、一般的にはカレントトランスを用いることが知られているが、カレントトランスは小型化が困難であり且つ比較的高価であるため、個々の電源装置に用いられると電源装置も大型化し高価になる。   As a method for measuring input power, it is generally known to use a current transformer. However, current transformers are difficult to miniaturize and are relatively expensive. The equipment is also large and expensive.

一方、カレントトランスを用いずに入力電力を測定可能な構成の点灯装置も提案されている。この点灯装置は、スイッチング素子を含み直流電源部から入力される直流電力を適宜変換して光源負荷に供給する電力変換部と、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出部の検出値を用いて入力電力を求める演算部とを備える。   On the other hand, a lighting device having a configuration capable of measuring input power without using a current transformer has also been proposed. The lighting device includes a power conversion unit that appropriately converts DC power input from a DC power supply unit including a switching element and supplies the light source load, a current detection unit that detects a current flowing through the switching element, and a current detection unit And an arithmetic unit that obtains input power using the detected value.

ここで、電流検出部は、スイッチング素子と直列接続された検出抵抗を含み、スイッチング素子および検出抵抗に流れる電流が大きいほど高くなる値を検出値として出力する。演算部は、電流検出部の検出値Vsと、定数α,βとを用いて、入力電力(消費電力)Winを式Win=α×Vs+βにより演算する。   Here, the current detection unit includes a detection resistor connected in series with the switching element, and outputs a value that increases as the current flowing through the switching element and the detection resistance increases as a detection value. The calculation unit calculates the input power (power consumption) Win by the expression Win = α × Vs + β using the detection value Vs of the current detection unit and the constants α and β.

この構成では、スイッチング素子に直列に接続される抵抗素子により電流検出部を構成することができるため、点灯装置(電源装置)を比較的小型且つ安価に実現することが可能である。   In this configuration, since the current detection unit can be configured by a resistance element connected in series to the switching element, the lighting device (power supply device) can be realized relatively small and inexpensively.

実開昭64−13695号公報Japanese Utility Model Publication No. 64-13695 特許第3168842号公報Japanese Patent No. 3168842

ところで、光源負荷として代表的な蛍光ランプは、その温度特性により、周囲温度によってインピーダンス(=ランプ電圧/ランプ電流)が変化し、高温や低温環境下ではランプ電流が増加し、ランプ電力が低下する傾向にあることが知られている。近年注目を浴びている発光ダイオードを用いた光源においても、その温度特性により、周囲温度によってインピーダンスが変化する。そのため、これらの光源負荷を点灯させる点灯装置においては、負荷に流れる電流や電圧が光源のインピーダンス変動に対して所定の特性となるように、フィードバック制御などによって制御性を上げる工夫が為されている。   By the way, a typical fluorescent lamp as a light source load has an impedance (= lamp voltage / lamp current) that varies depending on the ambient temperature due to its temperature characteristics, and the lamp current increases and lamp power decreases at high and low temperatures. It is known that there is a tendency. Even in a light source using a light emitting diode that has been attracting attention in recent years, the impedance changes depending on the ambient temperature due to its temperature characteristics. For this reason, in lighting devices for lighting these light source loads, the device is devised to improve controllability by feedback control or the like so that the current and voltage flowing through the load have predetermined characteristics against impedance fluctuations of the light source. .

しかしながら、上述のように式Win=α×Vs+βにより演算される入力電力Winは、周囲温度変化による入力電力増加に対して信号積分値が低下するような負特性に対応できないため、実際の入力電力との間に比較的大きな誤差を生じる可能性がある。すなわち、光源負荷の周囲温度が一定であれば問題ないが、周囲温度が変化したときには、上述した演算式で求まる入力電力Winの値に十分な精度が出ないことがある。   However, as described above, the input power Win calculated by the equation Win = α × Vs + β cannot cope with a negative characteristic in which the signal integrated value decreases with an increase in input power due to a change in ambient temperature. A relatively large error may occur between That is, there is no problem as long as the ambient temperature of the light source load is constant, but when the ambient temperature changes, the value of the input power Win obtained by the above-described arithmetic expression may not be sufficiently accurate.

本発明は上記事由に鑑みて為されており、カレントトランスを用いずに入力電力を測定することができ、且つ光源負荷の周囲温度が変化しても十分な精度で入力電力を求めることができる点灯装置、照明器具、照明システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above reasons, and can measure input power without using a current transformer, and can obtain input power with sufficient accuracy even if the ambient temperature of the light source load changes. It aims at providing a lighting device, a lighting fixture, and a lighting system.

本発明の点灯装置は、スイッチング素子を含み直流電力を入力として光源負荷に供給される電力をスイッチング素子のオンオフ動作によって調節する電力変換部と、光源負荷に供給される電力の大きさを決定する電力設定値を入力し電力変換部の動作を制御する制御部と、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出部の検出値を用いて入力電力を推定する電力推定部と、電力推定部の推定結果を提示する提示部とを備え、電力推定部は、電力設定値と、電流検出部の出力に対応する電流検出値とを用い、光源負荷の周囲温度の変化に起因して生じる電流検出値の変動分を補正し入力電力を求めることを特徴とする。   The lighting device of the present invention includes a power conversion unit that includes a switching element and adjusts the power supplied to the light source load by using DC power as an input, and determines the magnitude of the power supplied to the light source load. A control unit that inputs a power setting value and controls the operation of the power conversion unit; a current detection unit that detects a current flowing through the switching element; a power estimation unit that estimates input power using a detection value of the current detection unit; Presenting the estimation result of the power estimator, the power estimator using the power setting value and the current detection value corresponding to the output of the current detection unit, resulting from a change in the ambient temperature of the light source load The input power is obtained by correcting the fluctuation of the detected current value.

この点灯装置において、電力推定部は、光源負荷に供給される電力が最大となるときの電力設定値を最大電力値として用いて電力設定値を正規化するとともに、電力設定値と電流検出値との差分に応じた電力調整値を用いて入力電力を求めることが望ましい。   In this lighting device, the power estimation unit normalizes the power setting value using the power setting value when the power supplied to the light source load is maximum as the maximum power value, and sets the power setting value and the current detection value. It is desirable to obtain the input power using the power adjustment value corresponding to the difference between the two.

この点灯装置において、電力推定部は、電力最大値に対する電力設定値の比率に対して、電力調整値よりも大きくなるように予め設定された係数を乗じた値から、電力調整値を減算することにより入力電力に対応する値を求めることがより望ましい。   In this lighting device, the power estimation unit subtracts the power adjustment value from a value obtained by multiplying a ratio of the power setting value to the maximum power value by a coefficient set in advance so as to be larger than the power adjustment value. It is more desirable to obtain a value corresponding to the input power.

本発明の照明器具は、上記点灯装置を具備する器具本体と、当該器具本体に保持される光源負荷とを備えることを特徴とする。   The lighting fixture of this invention is equipped with the fixture main body which comprises the said lighting device, and the light source load hold | maintained at the said fixture main body.

本発明の照明システムは、上記照明器具を複数台備えるとともに、提示部から送出される通知信号を受信して電力推定部の推定結果を読み出す読出装置を備えることを特徴とする。   A lighting system according to the present invention includes a plurality of the above-described lighting fixtures, and a reading device that receives a notification signal transmitted from a presentation unit and reads an estimation result of a power estimation unit.

本発明は、カレントトランスを用いずに入力電力を測定することができ、且つ光源負荷の周囲温度が変化しても十分な精度で入力電力を求めることができるという利点がある。   The present invention has an advantage that input power can be measured without using a current transformer, and input power can be obtained with sufficient accuracy even if the ambient temperature of the light source load changes.

実施形態1の点灯装置の構成を示す概略回路図である。1 is a schematic circuit diagram illustrating a configuration of a lighting device according to Embodiment 1. FIG. 同上の要部を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the principal part same as the above. 同上の周波数生成部の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation | movement of a frequency generation part same as the above. 同上の入力電力と電流検出値との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between input power same as the above and a current detection value. 同上の入力電力と電流検出値との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between input power same as the above and a current detection value. 同上の入力電力と電流調整値との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between input power same as the above and a current adjustment value. (a)はα=4.5のとき、(b)はα=5のとき、(c)はα=6のときの入力電力と演算値との関係を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the relationship between input power and calculation value when (alpha) = 4.5, (b) is (alpha) = 5, (c) is (alpha) = 6. 同上のα=5のときのランプ電力と演算値との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the lamp electric power when α = 5 same as the above, and a calculated value. 同上のα=8のときの入力電力と演算値との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between input electric power when (alpha) = 8 same as the above, and a calculated value. 実施形態2の点灯装置の構成を示す概略回路図である。FIG. 5 is a schematic circuit diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a second embodiment. 同上の点灯装置を用いた照明器具を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lighting fixture using the lighting device same as the above.

(実施形態1)
本実施形態の点灯装置1は、図1に示すように、交流電源100に接続される整流器2と、直流電源回路3と、電力変換回路4と、負荷回路5と、制御回路6と、周波数演算部7と、出力設定部8とを備えている。なお、点灯装置1は、図1中の交流電源100および放電灯11については構成要素に含まない。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the lighting device 1 of the present embodiment includes a rectifier 2 connected to an AC power supply 100, a DC power supply circuit 3, a power conversion circuit 4, a load circuit 5, a control circuit 6, and a frequency. A calculation unit 7 and an output setting unit 8 are provided. The lighting device 1 does not include the AC power source 100 and the discharge lamp 11 in FIG.

直流電源回路(直流電源部)3は、平滑用コンデンサ(図示せず)を具備し、整流器2の出力に接続されることにより、整流器2から出力される全波整流電圧を平滑化する。したがって、交流電源100が投入されると、直流電源回路3からは平滑された直流電圧が出力され、この直流電圧は後段の電力変換回路(電力変換部)4へ印加される。なお、直流電源回路3は、少なくとも平滑用コンデンサを備える構成であればよく、特定の具体的構成に限定されない。   The DC power supply circuit (DC power supply unit) 3 includes a smoothing capacitor (not shown) and is connected to the output of the rectifier 2 to smooth the full-wave rectified voltage output from the rectifier 2. Therefore, when the AC power supply 100 is turned on, a smoothed DC voltage is output from the DC power supply circuit 3, and this DC voltage is applied to the subsequent power conversion circuit (power conversion unit) 4. Note that the DC power supply circuit 3 may be configured to include at least a smoothing capacitor, and is not limited to a specific specific configuration.

電力変換回路4は、直流電源回路3の出力端間に直列接続された一対のスイッチング素子41,42を有している。各スイッチング素子41,42はそれぞれMOSFETからなる。これら一対のスイッチング素子41,42は、制御回路6から出力される駆動信号に応じて交互にオンオフすることにより、負荷回路5へ高周波電力を供給する。   The power conversion circuit 4 includes a pair of switching elements 41 and 42 connected in series between the output terminals of the DC power supply circuit 3. Each switching element 41, 42 is composed of a MOSFET. The pair of switching elements 41 and 42 alternately turn on and off according to the drive signal output from the control circuit 6, thereby supplying high frequency power to the load circuit 5.

負荷回路5は、スイッチング素子42に並列接続されており、直流カットコンデンサ51と共振用インダクタ52と共振用コンデンサ53との直列回路を有している。点灯装置1の負荷(光源負荷)としての放電灯11は、共振用コンデンサ53と並列に接続される。   The load circuit 5 is connected in parallel to the switching element 42, and has a series circuit of a DC cut capacitor 51, a resonance inductor 52, and a resonance capacitor 53. The discharge lamp 11 as a load (light source load) of the lighting device 1 is connected in parallel with the resonance capacitor 53.

また、点灯装置1は、放電灯11のフィラメントを予熱するための予熱回路9をさらに備え、この予熱回路9もスイッチング素子42に並列接続されている。予熱回路9は、電力変換回路4の出力にコンデンサ91を介して一次巻線が接続された予熱トランス92を具備し、予熱トランス92の二次巻線からコンデンサ93とコンデンサ94とを介して、放電灯11の各フィラメントに予熱電流を供給する。   The lighting device 1 further includes a preheating circuit 9 for preheating the filament of the discharge lamp 11, and the preheating circuit 9 is also connected to the switching element 42 in parallel. The preheating circuit 9 includes a preheating transformer 92 in which a primary winding is connected to the output of the power conversion circuit 4 via a capacitor 91. From the secondary winding of the preheating transformer 92, a capacitor 93 and a capacitor 94 are provided. A preheating current is supplied to each filament of the discharge lamp 11.

さらに、図1の例では、制御回路6へ制御電源電圧Vcc1を供給する制御電源回路10もスイッチング素子42に並列接続されている。制御電源回路10は、電力変換回路4のスイッチング動作に応じてコンデンサ101の両端間に制御電源電圧を生成し、ツェナダイオード102のツェナ電圧によって所望のレベルに電圧クランプする。ただし、制御電源回路10は、電力変換回路4のスイッチング動作に応じて制御電源を生成できる構成であればよく、具体的な回路構成は図1の構成に限らない。   Further, in the example of FIG. 1, the control power supply circuit 10 that supplies the control power supply voltage Vcc1 to the control circuit 6 is also connected in parallel to the switching element 42. The control power supply circuit 10 generates a control power supply voltage across the capacitor 101 in accordance with the switching operation of the power conversion circuit 4 and clamps the voltage to a desired level by the Zener voltage of the Zener diode 102. However, the control power supply circuit 10 only needs to have a configuration capable of generating a control power supply in accordance with the switching operation of the power conversion circuit 4, and the specific circuit configuration is not limited to the configuration in FIG.

制御回路6は、主にドライブ部61、基準電源生成部62、周波数生成部63で構成される。基準電源生成部62は、制御回路6に入力される制御電源電圧Vcc1を入力し、周波数生成部63や後述する周波数演算部7や出力設定部8へ出力する電源電圧Vcc2を生成する。基準電源生成部62は、ツェナダイオードやバンドギャップを用いて一定電圧(電源電圧Vcc2)を生成できるような構成であればよく、特定の具体的構成に限定されない。   The control circuit 6 mainly includes a drive unit 61, a reference power generation unit 62, and a frequency generation unit 63. The reference power supply generation unit 62 receives the control power supply voltage Vcc1 input to the control circuit 6, and generates the power supply voltage Vcc2 to be output to the frequency generation unit 63, the frequency calculation unit 7 and the output setting unit 8 described later. The reference power supply generation unit 62 may be configured to generate a constant voltage (power supply voltage Vcc2) using a Zener diode or a band gap, and is not limited to a specific specific configuration.

周波数生成部63は、電力変換回路4のスイッチング素子41,42へ出力される駆動信号の周波数を決めている。この周波数生成部63は、図2に示すように、定電圧バッファ部を構成するオペアンプ631と、出力トランジスタ630と、カレントミラー632と、コンパレータ633とを有している。カレントミラー632は、オペアンプ631の出力に応じて、出力トランジスタ630を通して負荷部(ここでは抵抗634等)に流れる電流を元に、コンデンサ635へ流れる電流値を決める。コンパレータ633は、コンデンサ635の両端電圧と所定のしきい値とを比較してコンデンサ635に流れる充放電電流を制御する。   The frequency generation unit 63 determines the frequency of the drive signal output to the switching elements 41 and 42 of the power conversion circuit 4. As shown in FIG. 2, the frequency generation unit 63 includes an operational amplifier 631 that constitutes a constant voltage buffer unit, an output transistor 630, a current mirror 632, and a comparator 633. The current mirror 632 determines the value of the current flowing to the capacitor 635 based on the current flowing to the load unit (here, the resistor 634) through the output transistor 630 according to the output of the operational amplifier 631. The comparator 633 compares the voltage across the capacitor 635 with a predetermined threshold value and controls the charge / discharge current flowing through the capacitor 635.

コンデンサ635の両端電圧が所定のしきい値Vref2より低い場合、抵抗634には、定電圧バッファ部の出力電圧Vref1と抵抗634の抵抗値とによって決まる電流が流れる。この電流が、所定のミラー比を持つカレントミラー632を介してコンデンサ635を一定電流にて充電する。一方、コンデンサ635の両端電圧がしきい値Vref2に達すると、コンパレータ633の「+」入力が、トランスファゲート部636によってしきい値Vref3へ切り替えられる。さらに、コンパレータ633の出力によってスイッチング素子637がオフされ、コンデンサ635が一定電流で放電を開始する。   When the voltage across the capacitor 635 is lower than the predetermined threshold value Vref2, a current determined by the output voltage Vref1 of the constant voltage buffer unit and the resistance value of the resistor 634 flows through the resistor 634. This current charges the capacitor 635 with a constant current via the current mirror 632 having a predetermined mirror ratio. On the other hand, when the voltage across the capacitor 635 reaches the threshold value Vref2, the “+” input of the comparator 633 is switched to the threshold value Vref3 by the transfer gate unit 636. Further, the switching element 637 is turned off by the output of the comparator 633, and the capacitor 635 starts discharging at a constant current.

すなわち、コンパレータ633の出力が図3(b)に示すように「H」・「L」間で切り替わるのに合わせて、コンデンサ635の両端電圧は充放電の切り替えに伴い図3(a)に示すような三角波状波形となる。   That is, as the output of the comparator 633 is switched between “H” and “L” as shown in FIG. 3B, the voltage across the capacitor 635 is shown in FIG. It becomes such a triangular waveform.

ここにおいて、オペアンプ631の出力に応じて出力トランジスタ630に流れる電流が大きければ、コンデンサ635の充放電電流値も大きくなり、図3(a)の三角波の傾きも大きくなって、三角波の周波数は高くなる。このように、周波数生成部63は、コンデンサ635の両端電圧と所定のしきい値とを比較して、コンデンサ635に流れる充放電電流を制御するコンパレータ633を用いた発振器によって、三角波の周波数を制御している。   Here, if the current flowing through the output transistor 630 according to the output of the operational amplifier 631 is large, the charge / discharge current value of the capacitor 635 is also large, the inclination of the triangular wave in FIG. 3A is large, and the frequency of the triangular wave is high. Become. As described above, the frequency generation unit 63 compares the voltage across the capacitor 635 with a predetermined threshold value, and controls the frequency of the triangular wave by the oscillator using the comparator 633 that controls the charge / discharge current flowing through the capacitor 635. is doing.

コンパレータ633の出力電圧は、後段のカウンタ部638およびデッドタイム部639に入力される。図2では具体的回路は図示していないが、カウンタ部638は入力信号の立ち下りエッジで出力が反転するよう構成されることで、図3(c)に示すような矩形波のカウンタ信号を生成する。カウンタ部638で生成されたカウンタ信号はデッドタイム部639に入力され、デッドタイム部639においてスイッチング素子41,42が同時オンしないように休止期間を持った2つの駆動信号が生成される。   The output voltage of the comparator 633 is input to the counter unit 638 and the dead time unit 639 in the subsequent stage. Although a specific circuit is not shown in FIG. 2, the counter unit 638 is configured such that the output is inverted at the falling edge of the input signal, so that a rectangular wave counter signal as shown in FIG. Generate. The counter signal generated by the counter unit 638 is input to the dead time unit 639. In the dead time unit 639, two drive signals having a pause period are generated so that the switching elements 41 and 42 are not simultaneously turned on.

デッドタイム部639は、コンデンサなどの遅延要素と論理素子との組み合わせにより、図3(d)に示すようにカウンタ信号の立ち上がりから期間tdの間「L」を維持するような第1駆動信号を生成する。デッドタイム部639は、この第1駆動信号を、ドライブ部61を構成する第1ドライブ部611へ出力する。第1ドライブ部611は、第1駆動信号を受けて、抵抗43(図1参照)を介してスイッチング素子42を駆動する。   The dead time unit 639 generates a first drive signal that maintains “L” for a period td from the rising edge of the counter signal, as shown in FIG. 3D, by a combination of a delay element such as a capacitor and a logic element. Generate. The dead time unit 639 outputs the first drive signal to the first drive unit 611 constituting the drive unit 61. The first drive unit 611 receives the first drive signal and drives the switching element 42 via the resistor 43 (see FIG. 1).

また、デッドタイム部639は、図3(c)のカウンタ信号を反転した信号を用いて、反転信号の立ち上がりから期間tdの間「L」を維持する第2駆動信号を生成し、ドライブ部61を構成する第2ドライブ部612へ出力する。第2ドライブ部612は、第2駆動信号を受けて、抵抗44(図1参照)を介してスイッチング素子41を駆動する。つまり、期間tdは駆動信号の休止期間となる。   Also, the dead time unit 639 generates a second drive signal that maintains “L” for a period td from the rising edge of the inverted signal, using a signal obtained by inverting the counter signal of FIG. Is output to the second drive unit 612. The second drive unit 612 receives the second drive signal and drives the switching element 41 via the resistor 44 (see FIG. 1). That is, the period td is a driving signal pause period.

次に、周波数演算部7について図2を参照して説明する。周波数演算部7は、図2に示すように、主にオペアンプ71と、オペアンプ71の反転入力端−出力端間に接続されたコンデンサ72とを有し積分器を構成する。オペアンプ71の出力電圧を、以下では電力調整値という。   Next, the frequency calculation unit 7 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the frequency calculation unit 7 mainly includes an operational amplifier 71 and a capacitor 72 connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 71 to constitute an integrator. Hereinafter, the output voltage of the operational amplifier 71 is referred to as a power adjustment value.

後述する出力設定部8を構成する電力設定部81からパルス信号が出力され、このパルス信号が抵抗73,74、コンデンサ75で構成される平滑部によって直流に変換された直流電圧が、電力設定値としてオペアンプ71の非反転入力端へ入力される。電力設定部81が出力するパルス信号は、電力設定部81の内部で決定され、または外部で操作可能な調光信号生成装置から入力される調光信号に基づいて決定される調光率に対応するデューティ比を持つ。   A pulse signal is output from a power setting unit 81 constituting the output setting unit 8 described later, and a DC voltage obtained by converting the pulse signal into a direct current by a smoothing unit including resistors 73 and 74 and a capacitor 75 is a power set value. Is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 71. The pulse signal output from the power setting unit 81 corresponds to a dimming rate that is determined inside the power setting unit 81 or determined based on a dimming signal input from a dimming signal generation device that can be operated externally. Have a duty ratio.

一方、オペアンプ71の反転入力端へは、電力変換回路4の低圧側のスイッチング素子42と直列に接続された検出抵抗(電流検出部)45の両端電圧が、抵抗76を介して入力される。検出抵抗45は、スイッチング素子42に流れる電流を検出するように、スイッチング素子42の低圧側(ソース)と直流電源回路3の負極側の出力端との間に挿入されている。これにより、オペアンプ71の反転入力端には、スイッチング素子42を流れる電流に相当する電流検出値(検出抵抗45の両端電圧の積分値)が、入力されることになる。   On the other hand, the voltage across the detection resistor (current detection unit) 45 connected in series with the switching element 42 on the low voltage side of the power conversion circuit 4 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 71 via the resistor 76. The detection resistor 45 is inserted between the low voltage side (source) of the switching element 42 and the output terminal on the negative electrode side of the DC power supply circuit 3 so as to detect a current flowing through the switching element 42. As a result, a current detection value corresponding to the current flowing through the switching element 42 (an integral value of the voltage across the detection resistor 45) is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 71.

オペアンプ71の出力端は、周波数生成部63を構成するオペアンプ631の出力端に接続された出力トランジスタ630へ、ダイオード77と抵抗78とを介して接続される。   The output terminal of the operational amplifier 71 is connected to an output transistor 630 connected to the output terminal of the operational amplifier 631 constituting the frequency generation unit 63 via a diode 77 and a resistor 78.

上記構成により、オペアンプ71は、非反転入力端へ入力される電力設定値よりも、反転入力端へ入力される電流検出値が大きい場合には、出力電圧(電力調整値)が低下する。オペアンプ71の出力電圧(電力調整値)が低下すると、ダイオード77と抵抗78とを介してオペアンプ71の出力端に引き抜かれる電流が増加する。そのため、周波数生成部63を構成する出力トランジスタ630を流れる電流が増加して、電力変換回路4へ供給される駆動信号の周波数が高くなり、負荷回路5の共振作用によって負荷回路5で消費される電力が減少する。   With the above configuration, when the current detection value input to the inverting input terminal of the operational amplifier 71 is larger than the power setting value input to the non-inverting input terminal, the output voltage (power adjustment value) decreases. When the output voltage (power adjustment value) of the operational amplifier 71 decreases, the current drawn to the output terminal of the operational amplifier 71 through the diode 77 and the resistor 78 increases. Therefore, the current flowing through the output transistor 630 constituting the frequency generation unit 63 is increased, and the frequency of the drive signal supplied to the power conversion circuit 4 is increased and consumed by the load circuit 5 due to the resonance action of the load circuit 5. Electric power decreases.

一方、電力設定値に対して電流検出値の積分値が小さい場合には、オペアンプ71の出力電圧(電力調整値)は上昇し、電力変換回路4へ供給される駆動信号の周波数が低くなるため、負荷回路5で消費される電力が増大する。   On the other hand, when the integrated value of the current detection value is smaller than the power setting value, the output voltage (power adjustment value) of the operational amplifier 71 increases and the frequency of the drive signal supplied to the power conversion circuit 4 decreases. The power consumed by the load circuit 5 increases.

このように、周波数演算部7は、オペアンプ71の出力する電力調整値の増減に応じて、電力変換回路の動作周波数(スイッチング周波数)を変化させ、負荷回路5の消費電力を所望の値となるよう制御する。要するに、制御回路6および周波数演算部7は、放電灯11に供給される電力(ランプ電力)の大きさを決定する電力設定値を入力し、電力変換回路4の動作を制御する制御部を構成する。   In this way, the frequency calculation unit 7 changes the operating frequency (switching frequency) of the power conversion circuit according to the increase or decrease of the power adjustment value output from the operational amplifier 71, and the power consumption of the load circuit 5 becomes a desired value. Control as follows. In short, the control circuit 6 and the frequency calculation unit 7 constitute a control unit that inputs a power setting value that determines the amount of power (lamp power) supplied to the discharge lamp 11 and controls the operation of the power conversion circuit 4. To do.

次に、出力設定部8について説明する。出力設定部8は、図1に示すように、調光率に対応したデューティ比を持つパルス信号を生成する電力設定部81と、最大電力値を記憶する最大電力設定部82と、所定の演算を実施する電力演算部83とから構成される。   Next, the output setting unit 8 will be described. As shown in FIG. 1, the output setting unit 8 includes a power setting unit 81 that generates a pulse signal having a duty ratio corresponding to the dimming rate, a maximum power setting unit 82 that stores a maximum power value, and a predetermined calculation. It is comprised from the electric power calculating part 83 which implements.

最大電力設定部82は、負荷回路5で消費される電力値が最大となるときに電力設定部81から出力されるパルス信号に対応する最大電力値を予め記憶する。   The maximum power setting unit 82 stores in advance a maximum power value corresponding to the pulse signal output from the power setting unit 81 when the power value consumed by the load circuit 5 is maximized.

電力演算部83は、電力設定部81の出力(電力設定値)と、最大電力設定部82の出力(最大電力値)と、さらに上述の周波数演算部7から入力される電力調整値とを入力として、所定の演算を実施し、点灯装置1の入力電力を推定する。すなわち、電力演算部83は、電流検出部である検出抵抗45の検出値を用いて入力電力を推定する電力推定部として機能する。   The power calculation unit 83 inputs the output of the power setting unit 81 (power set value), the output of the maximum power setting unit 82 (maximum power value), and the power adjustment value input from the frequency calculation unit 7 described above. As a result, a predetermined calculation is performed to estimate the input power of the lighting device 1. That is, the power calculation unit 83 functions as a power estimation unit that estimates input power using a detection value of the detection resistor 45 that is a current detection unit.

以下、電力演算部83が点灯装置1の入力電力を求める動作について、表1,2および図4〜6を参照して説明する。   Hereinafter, the operation in which the power calculation unit 83 obtains the input power of the lighting device 1 will be described with reference to Tables 1 and 2 and FIGS.

表1,2は、放電灯11の周囲温度ごとに、入力電力(消費電力)、ランプ電力、電流検出値、電力調整値、電力演算部83の演算結果を示している。ここでは、表1,2は、放電灯11に蛍光ランプ(FHF63形)を2灯用い、点灯装置1の入力を200Vとして放電灯11を共振作用により調光点灯させ、放電灯11の周囲温度が−10℃から60℃まで変化した場合の、各値を示している。ここでいう電流検出値は、図1の検出抵抗45の両端電圧を平均化した数値であり、微小な値であり測定誤差も含まれている。電力調整値は、周波数演算部7を構成するオペアンプ71の出力電圧である。   Tables 1 and 2 show the input power (power consumption), lamp power, current detection value, power adjustment value, and calculation result of the power calculation unit 83 for each ambient temperature of the discharge lamp 11. Here, Tables 1 and 2 show that two fluorescent lamps (FHF63 type) are used as the discharge lamp 11, the input of the lighting device 1 is 200 V, the discharge lamp 11 is dimmed and lit by resonance, and the ambient temperature of the discharge lamp 11 Each value when the temperature changes from −10 ° C. to 60 ° C. is shown. The detected current value here is a numerical value obtained by averaging the voltages at both ends of the detection resistor 45 in FIG. 1, and is a minute value and includes a measurement error. The power adjustment value is an output voltage of the operational amplifier 71 that constitutes the frequency calculation unit 7.

表1では、調光率100%(全点灯)であり、出力設定部8はデューティ比100%のパルス信号を出力し、平滑部において直流330mVの電力設定値に変換される。表2では、調光率約25%の調光点灯であり、出力設定部8はデューティ比50%のパルス信号を出力し、平滑部において直流165mVの電流設定値に変換される。さらに、最大電力設定部82には、調光100%時に出力設定部8が出力するデューティ比100%のパルス信号に対応する直流330mVの電力設定値が、最大電力値として予め設定されている。   In Table 1, the dimming rate is 100% (all lighting), the output setting unit 8 outputs a pulse signal with a duty ratio of 100%, and is converted into a power setting value of DC 330 mV in the smoothing unit. In Table 2, dimming lighting with a dimming rate of about 25% is performed, the output setting unit 8 outputs a pulse signal with a duty ratio of 50%, and is converted into a current setting value of DC 165 mV in the smoothing unit. Furthermore, in the maximum power setting unit 82, a power setting value of DC 330 mV corresponding to a pulse signal with a duty ratio of 100% output by the output setting unit 8 when dimming is 100% is preset as a maximum power value.

Figure 2012074156
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Figure 2012074156
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図4は、表1(調光率100%時)と表2(調光率約25%時)とのそれぞれについて、入力電力と電流検出値との関係を示している。図4中、表1の測定データは菱形のマークで示され、表2の測定データは正方形のマークで示されている。   FIG. 4 shows the relationship between the input power and the detected current value for each of Table 1 (when the dimming rate is 100%) and Table 2 (when the dimming rate is about 25%). In FIG. 4, the measurement data of Table 1 is indicated by diamond marks, and the measurement data of Table 2 is indicated by square marks.

ここで、図5に入力電力と電流検出値との関係を簡略化して示す。   Here, FIG. 5 shows a simplified relationship between the input power and the detected current value.

放電灯11の周囲温度が一定であれば、調光率が変化すると、入力電力の増加に応じて信号積分値もやや曲線的に増大する(正特性)。図5における「X」は、周囲温度が25℃の環境下において調光率が約20%から100%に変化したときの入力電力と電流検出値との関係を表している。   If the ambient temperature of the discharge lamp 11 is constant, when the dimming rate changes, the signal integral value increases slightly in a curve as the input power increases (positive characteristic). “X” in FIG. 5 represents the relationship between the input power and the current detection value when the dimming rate changes from about 20% to 100% in an environment where the ambient temperature is 25 ° C.

一方、調光率100%の状態で、放電灯11の周囲温度が−10℃から75℃まで変化した場合、放電灯11の温度特性によって入力電力が増減するが、電流検出値は、図5に「Y」で示す領域のように入力電力の増加に応じて低下する負特性の傾向にある。調光率約20%の状態で、放電灯11の周囲温度が−10℃から75℃まで変化した場合においても、図5に「Z」で示す領域のように、電流検出値は入力電力の増加に応じて低下する負特性の傾向にある。   On the other hand, when the ambient temperature of the discharge lamp 11 changes from −10 ° C. to 75 ° C. with the dimming rate of 100%, the input power increases or decreases depending on the temperature characteristics of the discharge lamp 11, but the detected current value is shown in FIG. As in the region indicated by “Y”, the negative characteristic tends to decrease as the input power increases. Even when the ambient temperature of the discharge lamp 11 is changed from −10 ° C. to 75 ° C. with the dimming rate being about 20%, the detected current value is the input power as shown in the region indicated by “Z” in FIG. There is a tendency for negative characteristics to decrease with increasing.

なお、図5中において、調光率100%あるいは20%付近での入力電力と電流検出値との関係が長円形の領域「Y」、「Z」で示されているのは、検出抵抗45が比較的低い抵抗値とされ、検出電流値が微小な値であって測定誤差も多いためである。検出抵抗45が低抵抗とされているのは、検出抵抗45の大型化を避け、さらにスイッチング素子42がオンしている際に、ソース電位が高くなることによってゲート駆動電圧が不足しないようにするためである。   In FIG. 5, the relationship between the input power and the current detection value when the dimming rate is 100% or near 20% is indicated by the oval regions “Y” and “Z”. This is because the resistance value is relatively low, the detected current value is very small, and there are many measurement errors. The reason why the detection resistor 45 is low is to avoid an increase in the size of the detection resistor 45 and to prevent the gate drive voltage from becoming insufficient by increasing the source potential when the switching element 42 is turned on. Because.

電流検出値と入力電力との関係が図5に「Y」や「Z」で示すような傾向を示す主な要因としては、温度特性によって放電灯11のインピーダンスが変化し、共振作用による有効電流と無効電流とのバランスが変わることが考えられる。   The main factor that the relationship between the detected current value and the input power tends to be indicated by “Y” or “Z” in FIG. 5 is that the impedance of the discharge lamp 11 changes depending on the temperature characteristics, and the effective current due to the resonance action. The balance between reactive current and reactive current may change.

つまり、高温あるいは低温環境下では、ランプ電流が増大し、ランプ電力が低下すなわちランプ電圧が低下するが、放電灯11には共振用コンデンサ53が並列接続されているため、ランプ電圧が低下すると無効電流が低減することになる。言い換えれば、温度特性によって放電灯11のインピーダンスが低下し、放電灯11と共振用コンデンサ53との並列回路を流れる無効電流が低減する。一方、ランプ電流の増大時には有効電流は増大する。   That is, in a high temperature or low temperature environment, the lamp current increases and the lamp power decreases, that is, the lamp voltage decreases. However, since the resonance capacitor 53 is connected in parallel to the discharge lamp 11, it is ineffective when the lamp voltage decreases. The current will be reduced. In other words, the impedance of the discharge lamp 11 is reduced by the temperature characteristics, and the reactive current flowing through the parallel circuit of the discharge lamp 11 and the resonance capacitor 53 is reduced. On the other hand, the effective current increases when the lamp current increases.

結果的に、有効電流と無効電流との合成電流は増加しやすく、回路部品の損失は増大する。これに対して、ランプ電力は上述のように低下しているため、入力電力の増加に対して電流検出値が低下する傾向となる。   As a result, the combined current of the active current and the reactive current tends to increase, and the loss of circuit components increases. On the other hand, since the lamp power is reduced as described above, the current detection value tends to decrease as the input power increases.

以上のことから、背景技術の欄で説明したように入力電力Winを式Win=α×Vs+βにより演算すると、放電灯11の周囲温度が一定であるならば演算が可能であるが、周囲温度変化による入力電力増加に対する電流検出値の低下分には対応できない。したがって、放電灯11の周囲温度が変化したときには、求まる入力電力Winの値に十分な精度が出ないことがある。   From the above, when the input power Win is calculated by the equation Win = α × Vs + β as described in the background art section, the calculation is possible if the ambient temperature of the discharge lamp 11 is constant. It is not possible to cope with a decrease in the current detection value with respect to an increase in input power due to. Therefore, when the ambient temperature of the discharge lamp 11 changes, the obtained input power Win value may not be sufficiently accurate.

また、点灯装置1を器具本体に備えた照明器具には様々な形態があり、照明器具をたとえば周囲温度25℃の条件下で動作させても、放電灯11の周囲温度は照明器具の形態によってばらつくことになる。そのため、照明器具の周囲温度が一定であっても、照明器具の形態によっては入力電力の値に十分な精度が出ないことがある。   In addition, there are various types of lighting fixtures provided with the lighting device 1 in the fixture main body. Even if the lighting fixtures are operated under conditions of, for example, an ambient temperature of 25 ° C., the ambient temperature of the discharge lamp 11 depends on the configuration of the lighting fixtures. It will vary. Therefore, even if the ambient temperature of the lighting fixture is constant, depending on the form of the lighting fixture, the accuracy of the input power may not be sufficient.

さらに、上述の演算式に用いる定数α,βを予め複数設定し、温度検出部(図示せず)によって検出される温度に対応したα,βを適宜選択するような構成も考えられ、マイコンを用いればこのような構成も比較的容易に実現可能ではある。しかし、上記説明から明らかなように、温度検出部は放電灯11の近傍に配置されなければ意味を為さないため、照明器具の器具本体に温度検出部を取り付ける構造が必要となり、照明器具が高価になる。さらに、定数α,βを予め複数記憶するために記憶容量が比較的大きなマイコンを用いる必要がある。   Furthermore, a configuration is conceivable in which a plurality of constants α and β used in the above arithmetic expression are set in advance, and α and β corresponding to the temperature detected by a temperature detection unit (not shown) are appropriately selected. If used, such a configuration can be realized relatively easily. However, as apparent from the above description, since the temperature detection unit does not make sense unless it is arranged in the vicinity of the discharge lamp 11, a structure for attaching the temperature detection unit to the fixture body of the lighting fixture is required. It becomes expensive. Further, in order to store a plurality of constants α and β in advance, it is necessary to use a microcomputer having a relatively large storage capacity.

これに対して、本実施形態の点灯装置1においては、電力演算部83は、電力設定値と検出抵抗45の出力に対応する電流検出値とを用い、放電灯11の周囲温度の変化に起因して生じる電流検出値の変動分を補正して入力電力を求める。さらに、本実施形態では、電力演算部83は、放電灯11に供給される電力が最大となるときの電力設定値である最大電力値を用いて電力設定値を正規化するとともに、電力設定値と電流検出値との差分に応じた電力調整値を用いて入力電力を求める。   On the other hand, in the lighting device 1 of the present embodiment, the power calculation unit 83 uses the power setting value and the current detection value corresponding to the output of the detection resistor 45, and is caused by the change in the ambient temperature of the discharge lamp 11. The input power is obtained by correcting the fluctuation of the detected current value. Furthermore, in the present embodiment, the power calculation unit 83 normalizes the power setting value using the maximum power value that is the power setting value when the power supplied to the discharge lamp 11 is maximized, and also sets the power setting value. The input power is obtained using the power adjustment value corresponding to the difference between the current value and the current detection value.

具体的には、電力演算部83は、電力設定値Wsと、係数αと、最大電力設定部82で設定される最大電力値Wmaxとを用いて、式α×Ws/Wmaxで表される第1の演算を実行する。さらに、電力演算部83は、第1の演算結果から電力調整値Vfbを減ずる第2の演算を実行する。つまり、電力演算部83は、式(α×Ws/Wmax)−Vfbで表される演算を行い、この結果を演算値(演算結果)として出力する。   Specifically, the power calculation unit 83 uses the power setting value Ws, the coefficient α, and the maximum power value Wmax set by the maximum power setting unit 82, and is expressed by the equation α × Ws / Wmax. 1 operation is executed. Furthermore, the power calculation unit 83 executes a second calculation that subtracts the power adjustment value Vfb from the first calculation result. That is, the power calculation unit 83 performs a calculation represented by the equation (α × Ws / Wmax) −Vfb, and outputs the result as a calculation value (calculation result).

図6は、表1(調光率100%時)と表2(調光率約25%時)とのそれぞれについて、入力電力と電力調整値との関係を示している。図6中、表1の測定データは菱形のマークで示され、表2の測定データは正方形のマークで示されている。本実施形態では、周波数生成部63を構成するオペアンプ631の出力電圧Vref1を3.5Vとし、オペアンプ71の出力電圧(電力調整値)が常に出力電圧Vref1(3.5V)より低くなるよう設定されている。図6で示す入力電力と電力調整値との関係にも、図5で説明した負特性の傾向と同様の傾向がみられる。   FIG. 6 shows the relationship between the input power and the power adjustment value for each of Table 1 (when the dimming rate is 100%) and Table 2 (when the dimming rate is about 25%). In FIG. 6, the measurement data of Table 1 is indicated by diamond marks, and the measurement data of Table 2 is indicated by square marks. In the present embodiment, the output voltage Vref1 of the operational amplifier 631 constituting the frequency generation unit 63 is set to 3.5V, and the output voltage (power adjustment value) of the operational amplifier 71 is always set lower than the output voltage Vref1 (3.5V). ing. In the relationship between the input power and the power adjustment value shown in FIG. 6, the same tendency as the tendency of the negative characteristic described in FIG. 5 is observed.

ここで、表1,2の演算結果の欄には、電力演算部83が上記演算(第1および第2の演算)を係数α=5として行ったときの演算結果(演算値)を示している。   Here, the calculation result column of Tables 1 and 2 shows the calculation result (calculated value) when the power calculation unit 83 performs the above calculation (first and second calculations) with the coefficient α = 5. Yes.

また、電力演算部83が上記演算(第1および第2の演算)を係数α=4.5、5、6として行ったときの演算値と入力電力との関係を図7(a)〜(c)にそれぞれ示す。   Further, the relationship between the calculated value and the input power when the power calculation unit 83 performs the above calculation (first and second calculations) with coefficients α = 4.5, 5, and 6 is shown in FIGS. Each is shown in c).

係数α=4.5のときには、図7(a)に示すように、演算値は、0[W]と最大電力値(139.9[W])とを結ぶ直線(以下、「基準線」という)より低くなる傾向がある。一方、係数α=6のときは、図7(c)に示すように、基準線より演算値が高くなる傾向がある。基準線と演算値とが比較的高精度で一致するのは、係数α=5前後のときであり、係数α=5のときの入力電力と演算値とは図7(b)に示すような関係となる。   When the coefficient α = 4.5, as shown in FIG. 7A, the calculated value is a straight line (hereinafter referred to as “reference line”) connecting 0 [W] and the maximum power value (139.9 [W]). Tend to be lower). On the other hand, when the coefficient α = 6, as shown in FIG. 7C, the calculated value tends to be higher than the reference line. The reference line and the calculated value coincide with each other with relatively high accuracy when the coefficient α is around 5. The input power and the calculated value when the coefficient α = 5 are as shown in FIG. It becomes a relationship.

ここにおいて、係数αは、周波数生成部63を構成するオペアンプ631の出力電圧Vref1(ここでは3.5V)より高い値の中から、目標とする電力演算精度や使用する負荷の種類、周波数演算部7の回路定数に応じて選定される。オペアンプ71の出力電圧(電力調整値)はオペアンプ631の出力電圧Vref1より低くなるよう設定されているので、係数αは少なくとも電力調整値よりも大きな値に設定されることになる。   In this case, the coefficient α is a target power calculation accuracy, the type of load to be used, a frequency calculation unit among values higher than the output voltage Vref1 (3.5 V in this case) of the operational amplifier 631 constituting the frequency generation unit 63. 7 is selected according to the circuit constant. Since the output voltage (power adjustment value) of the operational amplifier 71 is set to be lower than the output voltage Vref1 of the operational amplifier 631, the coefficient α is set to a value that is at least larger than the power adjustment value.

また、電力演算部83の演算値は、点灯装置1の入力電力だけでなく、図8に示すようにランプ電力に対しても略比例する関係にある。図8は、電力演算部83が係数α=5として上記演算を行ったときの演算値とランプ電力との関係を表している。   Further, the calculated value of the power calculation unit 83 is not only proportional to the input power of the lighting device 1 but also has a substantially proportional relationship to the lamp power as shown in FIG. FIG. 8 shows the relationship between the calculated value and the lamp power when the power calculation unit 83 performs the above calculation with the coefficient α = 5.

上述のようにして求められた電力演算部83の演算結果(あるいは演算結果から推定される入力電力もしくはランプ電力)は、点灯装置1の提示部(図示せず)から提示される。提示部は、表示あるいは音声といった方法で、演算結果を点灯装置1の使用者等に対して提示する。これにより、使用者等は、提示された演算結果を、無駄な消費電力削減(節電)等に役立てることができる。   The calculation result (or input power or lamp power estimated from the calculation result) of the power calculation unit 83 obtained as described above is presented from a presentation unit (not shown) of the lighting device 1. The presentation unit presents the calculation result to the user of the lighting device 1 by a method such as display or sound. Thereby, the user or the like can make use of the presented calculation result for wasteful power consumption reduction (power saving) or the like.

以上説明した本実施形態の点灯装置1によれば、電力演算部83が、検出抵抗45の出力に対応する電流検出値を用いて、入力電力を求めるので、カレントトランスを用いずに入力電力を測定することができる。さらに、電力演算部83は、電力設定値と電流検出値とを用い、放電灯11の周囲温度の変化に起因して生じる電流検出値の変動分を補正しているので、入力電力もしくはランプ電力に略比例した演算結果が高精度で得られる。要するに、電力演算部83は、電流検出値だけでなく、放電灯11に供給される電力の大きさを決定する電力設定値をも用いることにより、電流検出値と電力設定値との関係から、周囲温度の変化に起因した電流検出値の変動分を補正して入力電力を求めることができる。   According to the lighting device 1 of the present embodiment described above, the power calculation unit 83 obtains the input power using the current detection value corresponding to the output of the detection resistor 45, so the input power can be obtained without using the current transformer. Can be measured. Furthermore, since the power calculation unit 83 uses the power setting value and the current detection value to correct the fluctuation of the current detection value caused by the change in the ambient temperature of the discharge lamp 11, the input power or the lamp power A calculation result approximately proportional to can be obtained with high accuracy. In short, the power calculation unit 83 uses not only the current detection value but also the power setting value that determines the magnitude of the power supplied to the discharge lamp 11, so that the relationship between the current detection value and the power setting value is The input power can be obtained by correcting the fluctuation of the current detection value caused by the change in the ambient temperature.

しかも、電力演算部83は、放電灯11に供給される電力が最大となるときの電力設定値である最大電力値を用いて電力設定値を正規化するとともに、電力設定値と電流検出値との差分に応じた電力調整値を用いて入力電力を求めている。そのため、電力演算部83は、比較的簡単な演算でありながらも、比較的精度よく入力電力を求めることができる。   Moreover, the power calculation unit 83 normalizes the power setting value using the maximum power value that is the power setting value when the power supplied to the discharge lamp 11 is maximized, and the power setting value and the current detection value are The input power is obtained using the power adjustment value corresponding to the difference between the two. Therefore, the power calculation unit 83 can obtain the input power with relatively high accuracy while performing a relatively simple calculation.

すなわち、電力演算部83は、最大電力値Wmaxと電力設定値Wsと電力調整値Vfbとを用いて、式(α×Ws/Wmax)−Vfbで表される演算を行えばよいので、四則演算のみの簡単な演算で、入力電力に略比例した演算結果を得ることができる。したがって、電力演算部83は、マイコンを用いなくても、簡単な論理素子等の組み合わせにより実現することができる。   That is, the power calculation unit 83 may perform the calculation represented by the formula (α × Ws / Wmax) −Vfb using the maximum power value Wmax, the power set value Ws, and the power adjustment value Vfb. With only simple calculation, a calculation result substantially proportional to the input power can be obtained. Therefore, the power calculation unit 83 can be realized by a combination of simple logic elements or the like without using a microcomputer.

なお、電力演算部83が行う演算は、最大電力値Wmaxと電力設定値Wsと電力調整値Vfbとを用いた演算であればよく、上述した演算式に限らない。つまり、電力演算部83は、たとえば係数βを用いて式(Ws/Wmax)−(β×Vfb)で表される演算を行っても、上述した例と同様に、入力電力もしくはランプ電力に略比例した演算結果を得られることは明らかである。   The calculation performed by the power calculation unit 83 may be a calculation using the maximum power value Wmax, the power set value Ws, and the power adjustment value Vfb, and is not limited to the above-described calculation formula. That is, even if the power calculation unit 83 performs the calculation represented by the equation (Ws / Wmax) − (β × Vfb) using the coefficient β, for example, the power calculation unit 83 reduces the input power or the lamp power to the same value as in the above-described example. It is clear that a proportional calculation result can be obtained.

さらに、上述の式(α×Ws/Wmax)−Vfbを用いて、係数α=8とした場合について、入力電力と演算結果(演算値)との関係を図9に示す。入力電力が0のときに演算値が0にならないこと、および演算精度が若干低くなることを許容すれば、図9の場合でも、入力電力と演算値とは略線形な関係にある。そのため、このような場合には、所定値Aを用いて(α×Ws/Wmax)−Vfb−Aという演算を行えば、上述した例と同様に、入力電力もしくはランプ電力に略比例した演算結果を得られることになる。   Further, FIG. 9 shows the relationship between the input power and the calculation result (calculated value) when the coefficient α is set to 8 using the above formula (α × Ws / Wmax) −Vfb. If it is allowed that the calculated value does not become 0 when the input power is 0 and the calculation accuracy is slightly lowered, the input power and the calculated value are in a substantially linear relationship even in the case of FIG. Therefore, in such a case, if the calculation of (α × Ws / Wmax) −Vfb−A is performed using the predetermined value A, the calculation result is approximately proportional to the input power or the lamp power, as in the above example. Will be obtained.

また、本実施形態では、電力演算部83が電力推定部として機能する例を示したが、電力推定部は、電流検出部である検出抵抗45の検出値を用いて入力電力を精度よく推定できる構成であればよく、演算を行うことは必須ではない。たとえば、電力推定部は、電力設定値と電流検出値との関係から入力電力を近似するテーブルを予め具備し、電力設定値と電流検出値とをテーブルに当てはめることにより入力電力を推定する構成であってもよい。   In the present embodiment, an example is shown in which the power calculation unit 83 functions as a power estimation unit. However, the power estimation unit can accurately estimate the input power using the detection value of the detection resistor 45 that is a current detection unit. Any configuration is acceptable, and it is not essential to perform the calculation. For example, the power estimation unit includes a table that approximates the input power based on the relationship between the power setting value and the current detection value, and estimates the input power by applying the power setting value and the current detection value to the table. There may be.

なお、本実施形態では、光源負荷を放電灯とし、インバータ動作による高周波点灯を行う点灯装置1を例示したが、この構成に限らない。すなわち、点灯装置1は、スイッチング素子に流れる電流の検出値に基づいてオペアンプを用いた周波数制御やパルス幅制御を行い、本実施形態と同様の演算を用いて入力電力もしくはランプ電力に略比例した演算結果を得られる構成であればよい。たとえば、点灯装置1は、照明用の発光ダイオードを光源負荷として、この光源負荷を降圧チョッパ動作によって点灯させる構成であってもよい。   In the present embodiment, the light source load is a discharge lamp, and the lighting device 1 that performs high-frequency lighting by an inverter operation is illustrated. However, the present invention is not limited to this configuration. That is, the lighting device 1 performs frequency control and pulse width control using an operational amplifier based on the detected value of the current flowing through the switching element, and is approximately proportional to input power or lamp power using the same calculation as in this embodiment. Any configuration that can obtain the calculation result may be used. For example, the lighting device 1 may have a configuration in which a light emitting diode for illumination is used as a light source load and the light source load is turned on by a step-down chopper operation.

(実施形態2)
本実施形態の点灯装置1は、図10に示すように出力設定部8の電力演算部83で演算された結果を受けて演算結果を外部装置に通知する通知部12が提示部として設けられている。以下、実施形態1と同じ構成については、実施形態1と同一の符号を付し説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 10, the lighting device 1 according to the present embodiment is provided with a notification unit 12 that receives a result calculated by the power calculation unit 83 of the output setting unit 8 and notifies the external device of the calculation result as a presentation unit. Yes. Hereinafter, the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is appropriately omitted.

本実施形態では、電力演算部83は、係数αおよび係数γと、最大電力値Wmaxと電力設定値Wsと電力調整値Vfbとを用いて次の演算を実行する。
{(α×Ws/Wmax)−Vfb+Ws}×γ
下記表3,4は、放電灯11の周囲温度ごとに、入力電力、ランプ電力、電流検出値、電力調整値、電力演算部83の演算結果、入力電力と演算結果との誤差を示している。これら表3,4は、放電灯11に蛍光ランプ(FHF63形)を2灯用い、点灯装置1の入力を200Vとして放電灯11を共振作用により調光点灯させ、放電灯11の周囲温度が−10℃から60℃まで変化した場合の、各値を示している。ここでは、電力演算部83が係数α=4.9とし、係数γ=62として演算した場合の演算結果を示している。
In the present embodiment, the power calculation unit 83 performs the following calculation using the coefficient α and the coefficient γ, the maximum power value Wmax, the power set value Ws, and the power adjustment value Vfb.
{(Α × Ws / Wmax) −Vfb + Ws} × γ
Tables 3 and 4 below show the input power, lamp power, current detection value, power adjustment value, calculation result of the power calculation unit 83, and error between the input power and the calculation result for each ambient temperature of the discharge lamp 11. . In Tables 3 and 4, two fluorescent lamps (FHF63 type) are used as the discharge lamp 11, the input of the lighting device 1 is set to 200 V, the discharge lamp 11 is dimmed by resonance, and the ambient temperature of the discharge lamp 11 is − Each value when changing from 10 ° C. to 60 ° C. is shown. Here, the calculation result when the power calculation unit 83 calculates with the coefficient α = 4.9 and the coefficient γ = 62 is shown.

表3では、調光率100%(全点灯)であり、出力設定部8はデューティ比100%のパルス信号を出力し、平滑部において直流330mVの電力設定値に変換される。表4では、調光率約25%の調光点灯であり、出力設定部8はデューティ比50%のパルス信号を出力し、平滑部において直流165mVの電流設定値に変換される。さらに、最大電力設定部82には、調光100%時に出力設定部8が出力するデューティ比100%のパルス信号に対応する直流330mVの電力設定値が、最大電力値として予め設定されている。   In Table 3, the dimming rate is 100% (all lighting), the output setting unit 8 outputs a pulse signal with a duty ratio of 100%, and is converted into a power setting value of DC 330 mV in the smoothing unit. In Table 4, dimming lighting with a dimming rate of about 25% is performed, the output setting unit 8 outputs a pulse signal with a duty ratio of 50%, and is converted into a current setting value of DC 165 mV in the smoothing unit. Furthermore, in the maximum power setting unit 82, a power setting value of DC 330 mV corresponding to a pulse signal with a duty ratio of 100% output by the output setting unit 8 when dimming is 100% is preset as a maximum power value.

Figure 2012074156
Figure 2012074156

Figure 2012074156
Figure 2012074156

表3から、調光率100%点灯の場合の演算結果は入力電力の略1%以内の誤差で求まり、表4から、調光率約25%点灯の場合の演算結果は入力電力の略3%以内の誤差で求まることが分かる。   From Table 3, the calculation result when the dimming rate is 100% is obtained with an error within approximately 1% of the input power. From Table 4, the calculation result when the dimming rate is approximately 25% is approximately 3% of the input power. It can be seen that it is obtained with an error within%.

さらに、本実施形態の点灯装置1は、提示部としての通知部12を備えているので、電力演算部83の演算結果を通知部12より外部に通知することができる。通知部12は、点灯装置1の外部の読出装置に対して通信により演算結果を通知する。   Furthermore, since the lighting device 1 of the present embodiment includes the notification unit 12 as a presentation unit, the calculation result of the power calculation unit 83 can be notified from the notification unit 12 to the outside. The notification unit 12 notifies the calculation result to the reading device outside the lighting device 1 by communication.

その他の構成および機能は実施形態1と同様である。   Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment.

ところで、上記各実施形態の点灯装置1は、図11に示すように、たとえば天井取付型の器具本体130に内蔵され、器具本体130に保持される光源負荷(放電灯11)と共に照明器具13を構成する。点灯装置1と放電灯11との間の電気的接続は、器具本体130に設けられているソケット部131,132を介して行われる。   By the way, as shown in FIG. 11, the lighting device 1 of each of the above embodiments is built in, for example, a ceiling-mounted fixture main body 130, and includes the lighting fixture 13 together with a light source load (discharge lamp 11) held by the fixture main body 130. Constitute. Electrical connection between the lighting device 1 and the discharge lamp 11 is performed through socket portions 131 and 132 provided in the instrument main body 130.

このような照明器具13を複数台備えた照明システムにおいて、システム管理者や使用者は、複数台の照明器具13の通知部12から出力される通知信号を数値表示可能なリモコン受信器やパソコンなどを読出装置として用いる。つまり、システム管理者や使用者は、1台の読出装置によって通知部12からの通知信号を受信し、使用電力量を比較的高精度に把握することができる。このような照明システムも、カレントトランスを用いる場合に比べて安価に構成できる。   In such a lighting system including a plurality of lighting fixtures 13, a system administrator or a user can remotely display a notification signal output from the notification unit 12 of the plurality of lighting fixtures 13, a remote control receiver, a personal computer, or the like Is used as a reading device. That is, the system administrator and the user can receive the notification signal from the notification unit 12 by one reading device and can grasp the power consumption amount with relatively high accuracy. Such an illumination system can also be configured at a lower cost than when a current transformer is used.

1 点灯装置
3 直流電源回路(直流電源部)
4 電力変換回路(電力変換部)
6 制御回路
7 周波数演算部
11 放電灯(光源負荷)
12 通知部(提示部)
13 照明器具
42 スイッチング素子
45 検出抵抗(電流検出部)
81 電力設定部
83 電力演算部(電力推定部)
130 器具本体
1 Lighting device 3 DC power supply circuit (DC power supply unit)
4 Power conversion circuit (Power conversion unit)
6 Control circuit 7 Frequency calculator 11 Discharge lamp (light source load)
12 Notification part (presentation part)
13 Lighting equipment 42 Switching element 45 Detection resistance (current detection part)
81 Power setting unit 83 Power calculation unit (power estimation unit)
130 Instrument body

Claims (5)

スイッチング素子を含み直流電力を入力として光源負荷に供給される電力を前記スイッチング素子のオンオフ動作によって調節する電力変換部と、前記光源負荷に供給される電力の大きさを決定する電力設定値を入力し前記電力変換部の動作を制御する制御部と、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出値を用いて入力電力を推定する電力推定部と、前記電力推定部の推定結果を提示する提示部とを備え、
前記電力推定部は、前記電力設定値と、前記電流検出部の出力に対応する電流検出値とを用い、前記光源負荷の周囲温度の変化に起因して生じる前記電流検出値の変動分を補正し前記入力電力を求めることを特徴とする点灯装置。
A power converter that includes switching elements and that receives DC power as input and adjusts the power supplied to the light source load by the on / off operation of the switching elements, and a power setting value that determines the amount of power supplied to the light source load A control unit that controls the operation of the power conversion unit, a current detection unit that detects a current flowing through the switching element, a power estimation unit that estimates input power using a detection value of the current detection unit, and the power A presentation unit that presents an estimation result of the estimation unit,
The power estimation unit uses the power setting value and a current detection value corresponding to the output of the current detection unit to correct a variation in the current detection value caused by a change in ambient temperature of the light source load. And determining the input power.
前記電力推定部は、前記光源負荷に供給される電力が最大となるときの前記電力設定値を最大電力値として用いて前記電力設定値を正規化するとともに、前記電力設定値と前記電流検出値との差分に応じた電力調整値を用いて前記入力電力を求めることを特徴とする請求項1記載の点灯装置。   The power estimation unit normalizes the power setting value using the power setting value when the power supplied to the light source load is maximum as a maximum power value, and the power setting value and the current detection value. The lighting device according to claim 1, wherein the input power is obtained using a power adjustment value corresponding to a difference between the input power and the input power. 前記電力推定部は、前記電力最大値に対する前記電力設定値の比率に対して、前記電力調整値よりも大きくなるように予め設定された係数を乗じた値から、前記電力調整値を減算することにより前記入力電力に対応する値を求めることを特徴とする請求項2記載の点灯装置。   The power estimation unit subtracts the power adjustment value from a value obtained by multiplying a ratio of the power setting value to the power maximum value by a coefficient set in advance so as to be larger than the power adjustment value. The lighting device according to claim 2, wherein a value corresponding to the input power is obtained by the following. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の点灯装置を具備する器具本体と、当該器具本体に保持される光源負荷とを備えることを特徴とする照明器具。   An illumination fixture comprising: a fixture main body comprising the lighting device according to any one of claims 1 to 3; and a light source load held by the fixture main body. 請求項4記載の照明器具を複数台備えるとともに、前記提示部から送出される通知信号を受信して前記電力推定部の推定結果を読み出す読出装置を備えることを特徴とする照明システム。
5. A lighting system comprising a plurality of lighting fixtures according to claim 4, and further comprising a reading device that receives a notification signal transmitted from the presentation unit and reads an estimation result of the power estimation unit.
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