JP2013239457A - 点灯装置およびｌｅｄランプおよび照明システムおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 点灯装置２に接続されるランプＬＡの種類を判別し、接続されるランプＬＡに応じた電圧、電流を出力する点灯装置２を提供する。
【解決手段】 点灯装置２は、直流電圧を交流電圧に変換して、接続されるランプＬＡに供給するインバータ回路３０と、ランプ３０を介して接続される始動用コンデンサＣ２と、この始動用コンデンサＣ２に供給される電圧が交流電圧であるか、直流電圧であるかによって、前記ランプの種類を判別する判別回路６１と、この判別回路６１が判別した結果に基づいて、インバータ回路３０の発振周波数を切り替えるインバータ回路制御回路５１を備え、接続されるランプＬＡが放電ランプＬＡ１かＬＥＤランプＬＡ２であるかを判別し、接続されるランプＬＡに応じてインバータ回路３０の動作を切り替えることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ランプを点灯させる点灯装置に関するものである。

ランプが寿命であるかを判別し、インバータ回路の発振周波数を可変して、接続されるランプに対応する電力を供給する技術がある。（例えば、特許文献１）

特開２００１−１５２７６号公報（段落「００２５」、図２参照。）

しかしながら、点灯装置に放電ランプではなく、ＬＥＤランプが接続されると、点灯装置は接続されるランプが寿命であると判別し、ランプが正常である場合とは異なる発振周波数でインバータ回路が動作したり、インバータ回路の発振を停止したりする恐れがあった。

また、点灯装置にＬＥＤランプが接続されると、ＬＥＤランプに過剰な電流または電圧を供給し、ＬＥＤランプの短寿命となったり、点灯装置が破損したりする恐れがあった。

本発明に係わる点灯装置は、直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を接続されるランプに供給するインバータ回路と、前記ランプを介して接続される始動用コンデンサと、この始動用コンデンサに供給される電圧が交流電圧であるか、直流電圧であるかによって、前記ランプの種類を判別する判別回路と、この判別回路が判別した結果に基づいて、前記インバータ回路の発振周波数を切り替えるインバータ回路制御回路と、を備える。

本発明によれば、接続されるランプが放電ランプかＬＥＤランプであるかを判別し、接続されるランプに応じてインバータ回路の動作を切り替えることができる。

実施の形態１を示す照明器具の斜視図である。 実施の形態１を示す点灯装置の回路ブロック図である。 実施例１を示す照明システムのブロック図である。 実施例２を示す照明システムのブロック図である。 実施例２を示すＬＥＤランプの斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態を示す照明器具の斜視図である。
照明器具１は、点灯装置２などが取り付けられる器具本体３と、器具本体３に取り付けられる反射板４と、器具本体３の長手方向の両端側に取り付けられるソケット５を備える。

ソケット５は、点灯装置２と電気的に接続され、装着されるランプＬＡを電気的に接続するとともに、機械的に着脱可能に固着する。

ソケット５を介して点灯装置２に接続されるランプＬＡは、フィラメントｆ１、ｆ２を有する蛍光ランプＬＡ１または後述するＬＥＤランプＬＡ２である。

なお、本実施の形態において、点灯装置２と、この点灯装置２に接続されるランプＬＡの組み合わせを照明システム１００という場合がある。

図２は、本実施の形態の点灯装置を示す回路ブロック図である。
点灯装置２は、入力される交流電圧ＡＣをダイオードブリッジＤＢ１および平滑コンデンサＣ１により直流電圧に変換する電源整流回路１０と、この電源整流回路１０で生成される直流電圧を変換して、接続されるランプＬＡを点灯する点灯回路２０を備える。

電源整流回路１０は、交流電源ＡＣを整流するダイオードブリッジＤＢ１と、このダイオードブリッジＤＢ１が整流した電圧を平滑する平滑コンデンサＣ１を備える。

点灯回路２０は、平滑コンデンサＣ１が平滑する直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路３０と、このインバータ回路３０に接続されるとともに、ランプＬＡが接続され、ランプＬＡに供給する電流を制限する負荷電流制限回路４０と、負荷電流制限回路４０に流れる電流を検知して、インバータ回路３０の動作を制御する点灯装置制御回路５０と、接続されるランプＬＡの種類を検出するランプ検出回路６０を備える。

インバータ回路３０は、スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１、Ｑ２を備える。

負荷電流制限回路４０は、インバータ回路３０に接続され、ランプＬＡに流れる電流を制限するチョークコイルＬ１と、ランプＬＡを介して接続される始動用コンデンサＣ２と、この負荷電流制限回路４０に流れる直流電流を抑制する直流電流遮断用コンデンサＣ３を備える。

点灯装置制御回路５０は、インバータ回路３０のスイッチングを制御するインバータ制御回路５１と、このインバータ制御回路５１が制御しているスイッチング周波数を設定する周波数設定回路５２と、ランプＬＡに供給する電力がほぼ一定となるように周波数設定回路５２の設定周波数を変更する電力設定回路５３を備える。

電力設定回路５３は、基準電圧を生成する基準電圧設定回路５３ａと、負荷電流制限回路４０に流れる電流を検出する検出抵抗Ｒ１と、基準電圧設定回路５３ａが設定する基準電圧と検出抵抗Ｒ１に印加される検出電圧とを比較して、比較した結果に基づいて周波数設定回路５２に設定周波数を変更する変更信号を出力する比較器５３ｂを備える。

基準電圧設定回路５３ａは、制御電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗Ｒ２、Ｒ３と、この抵抗Ｒ３に並列に接続される抵抗Ｒ４とＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３を備えている。

比較器５３ｂは、基準電圧設定回路５３ａが設定する基準電圧と検出抵抗Ｒ１に印加される検出電圧とを比較するオペアンプＯＰと、オペアンプＯＰの出力端子と周波数設定回路５２との間に接続されるダイオードＤ１および抵抗Ｒ５とを備え、オペアンプＯＰが比較した結果に基づく電流を周波数設定回路５２から流して、周波数設定回路５２の設定周波数を決定する。

ランプ検出回路６０は、始動用コンデンサＣ２に接続される直流電流遮断用コンデンサＣ４と、この直流電流遮断用コンデンサＣ４に接続される抵抗Ｒ６と、直流電流遮断用コンデンサＣ４と抵抗Ｒ６に接続される判別回路６１を備える。

判別回路６１は、直流電流遮断用コンデンサＣ４に交流電流が流れているか、直流電流が流れているかを判別し、この判別した結果に基づいて、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３をオン／オフ制御する。

次に、点灯装置２の動作について説明する。

点灯装置２に蛍光ランプＬＡ１が接続されるときは、始動用コンデンサＣ２には高周波電流が流れるので、直流電流遮断用コンデンサＣ４にも高周波電流が流れる。判別回路６１は、この直流電流遮断用コンデンサＣ４に流れる高周波電流を検出して、点灯装置２に接続されているランプＬＡが蛍光ランプＬＡ１であると判断する。

点灯装置２にＬＥＤランプＬＡ２が接続されるときは、始動用コンデンサＣ２には直流電流が流れるので、直流電流遮断用コンデンサＣ４を充電する期間に電流が流れるが、充電後は電流が流れなくなる。判別回路６１は、この直流電流遮断用コンデンサに電流が流れなくなったことを検出して、点灯装置２に接続されているランプがＬＥＤランプＬＡ２であると判断する。

このように、直流電流遮断用コンデンサＣ４に流れる電流を判別することにより、始動用コンデンサＣ２に印加される電圧が交流電圧であるか、直流電圧であるかを検知して、接続されるランプＬＡの種類を特定する。

基準電圧設定回路５３ａのＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３は、判別回路６１が交流電圧を検出しているときオフとなり、判別回路６１が直流電圧を検出しているときオンになる。
そのため、基準電圧設定回路５３ａが生成する基準電圧は、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３がオフのとき抵抗Ｒ２、Ｒ３の分圧となり基準電圧が高くなり、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３がオンのとき抵抗Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の分圧となり基準電圧が低くなる。

比較器５３ｂは、基準電圧設定回路５３ａが生成する基準電圧と比較して、ランプＬＡに供給する電力がほぼ一定となるように制御するので、基準電圧が高いときは、インバータ回路のスイッチング周波数が低くなるように周波数設定回路５２に設定信号を出力（周波数設定回路５２から流れる電流を少なくする。）し、基準電圧が低いときは、インバータ回路のスイッチング周波数が高くなるように周波数設定回路５２に設定信号を出力（周波数設定回路５２から流れる電流を多くする。）する。

このように、点灯装置２に接続されるランプＬＡの種類を特定して、インバータ回路３０のスイッチング周波数を制御するので、接続されるランプＬＡに応じた電力を供給することができる。

なお、本実施の形態では、インバータ回路にＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１、Ｑ２を用いる場合について説明したが、バイポーラトランジスタなどのスイッチング素子であっても構わない。

実施例１．
図３は、実施例１を示す照明システムのブロック図である。
この実施例は、実施の形態１で説明した照明器具１（点灯装置２）に蛍光ランプＬＡ１を接続したものである。

照明システム１００ａは、点灯装置２と、この点灯装置２にソケット５を介して電気的に接続される蛍光ランプＬＡ１を備える。

蛍光ランプＬＡ１は、４本の口金ピンｐ１ａ〜ｐ４ａと、この口金ピンｐ１ａ〜ｐ４ａに接続されるフィラメントｆ１、ｆ２を備える。

フィラメントｆ１、ｆ２の一方側は、それぞれ点灯装置２のチョークコイルＬ１または直流電流遮断用コンデンサＣ３に接続され、フィラメントｆ１、ｆ２の他方側は、点灯装置２の始動用コンデンサＣ２に接続される。

点灯装置２に蛍光ランプＬＡ１が接続されるとき、始動用コンデンサＣ２はインバータ回路３０が出力する高周波電流が流れ、蛍光ランプＬＡ１を放電開始させる電圧を発生させるための共振コンデンサ、また蛍光ランプＬＡ１が点灯中は蛍光ランプＬＡ１の点灯を維持させるための共振コンデンサとして機能する。

このとき、ランプ検出回路６０は、始動用コンデンサＣ２に印加されている電圧が交流電圧であることを検知する。

したがって、ランプ検出回路６０は、点灯装置２に接続されているランプＬＡが蛍光ランプＬＡ１であると判別し、ランプ検出回路６０は、インバータ制御回路５１に蛍光ランプＬＡ１を点灯するための点灯制御信号（点灯周波数）を出力する。

実施例２．
図４は、実施例２を示す照明システムのブロック図であり、図５は、実施例２を示すＬＥＤランプの斜視図である。

この実施例は、実施の形態１で説明した照明器具１（点灯装置２）にＬＥＤランプＬＡ２を接続したものである。

照明システム１００ｂは、点灯装置２と、この点灯装置２にソケット５を介して電気的に接続されるＬＥＤランプＬＡ２を備える。

ＬＥＤランプＬＡ２は、直列に接続される複数のＬＥＤ６が実装される基板７１と、この基板７１を収納するカバー７２と、このカバー７２の両端部に取り付けられる口金部７３ａ、７３ｂと、基板７１に接続されるとともに、口金部７３ａ、７３ｂから外方に突出する４本の口金ピンｐ１ｂ〜ｐ４ｂと、この口金ピンｐ１ｂ〜ｐ４ｂに接続され、基板７１に実装されるダイオードブリッジＤＢ２を備える。

基板７１は、さらに、ダイオードブリッジＤＢ２が実装され、ダイオードブリッジＤＢ２の出力側が、直列接続される複数のＬＥＤ６に接続される。

口金ピンｐ１ｂ、ｐ４ｂ（第１の口金ピン）は、ダイオードブリッジＤＢ２の高周波電流が入力される入力側に電気的に接続され、口金ピンｐ２ｂ、ｐ３ｂ（第２の口金ピン）は、ダイオードブリッジＤＢ２が整流電圧を出力する出力側に電気的に接続される。

また、ダイオードブリッジＤＢ２を構成するダイオードのうち、口金ピンｐ１ｂ、ｐ４ｂに接続されるダイオードのスイッチングスピードは、点灯装置２が出力する高周波電流の周波数よりも高いものを用いる。

これは、ダイオードブリッジＤＢ２（ダイオード）のスイッチングスピードが、点灯装置２が出力する高周波電流の周波数よりも遅い場合、ダイオードブリッジＤＢ２（ダイオード）がターンオフする前に逆方向の電流が供給され、点灯装置２の出力が短絡する恐れがある。

そのため、少なくとも高周波電流が入力される口金ピンｐ１ｂまたは口金ピンｐ４ｂのいずれか一方側に接続されるダイオードブリッジＤＢ２のダイオードのスイッチングスピードは、高周波電流の周波数よりも高速にする。

なお、口金ピンｐ１ｂまたは口金ピンｐ４ｂの他方側に接続されるダイオードブリッジＤＢ２のダイオードのスイッチングスピードは、低速型（一般型）のスイッチングスピードであってもよいし、高速型のスイッチングスピードであってもよい。

ダイオードブリッジＤＢ２の入力側は、点灯装置２のチョークコイルＬ１と直流電流遮断用コンデンサＣ４に接続され、ダイオードブリッジＤＢ２の出力側は、直列接続される複数のＬＥＤ６のカソード側とアノード側に接続されるとともに、点灯装置２の始動用コンデンサＣ２に接続される。

ダイオードブリッジＤＢ２は、高周波電流を整流するので、この整流した電圧を平滑するコンデンサ容量は小さくても平滑することができる。そのため、蛍光ランプＬＡ１を点灯開始させるための始動用コンデンサＣ２の容量と同じにすることができる。

したがって、点灯装置２にＬＥＤランプＬＡ２が接続されるとき、始動用コンデンサＣ２は、インバータ回路３０が出力する高周波電流がダイオードブリッジＤＢ２によって整流された整流電圧を平滑する平滑コンデンサとして機能する。

このとき、ランプ検出回路６０は、始動用コンデンサＣ２に印加されている電圧が直流電圧であることを検知する。

したがって、ランプ検出回路６０は、点灯装置２に接続されているランプＬＡがＬＥＤランプＬＡ２であると判別し、ランプ検出回路６０は、インバータ制御回路５１にＬＥＤランプＬＡ２を点灯するための点灯制御信号（点灯周波数）を出力する。

本実施の形態では、口金ピンｐ１ｂ〜ｐ４ｂが基板７１の両端部に接続され、口金部８３ａ、７３ｂの外方に突出する場合について説明したが、口金ピンｐ１ｂ〜ｐ４ｂは、口金部７３ａ、７３ｂの外方に突出するピン部と、このピン部と基板７１に接続する電線部に分かれてもよい。

１ 照明器具、２ 点灯装置、３ 器具本体、４ 反射板、５ ソケット、６ ＬＥＤ、１０ 電源整流回路、２０ 点灯回路、３０ インバータ回路、４０ 負荷電流制限回路、５０ 点灯装置制御回路、５１ インバータ制御回路、５２ 周波数設定回路、５３ 電力設定回路、５３ａ 基準電圧設定回路、５３ｂ 比較器、６０ ランプ検出回路、６１ 判別回路、７１ 基板、７２ カバー、７３ａ、７３ｂ 口金部、１００、１００ａ、１００ｂ 照明システム、ＬＡ ランプ、ＬＡ１ 蛍光ランプ、ＬＡ２ ＬＥＤランプ、ＤＢ１、ＤＢ２ ダイオードブリッジ、Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｃ２ 始動用コンデンサ、Ｃ３、Ｃ４ 直流電流遮断用コンデンサ、Ｒ１ 検出抵抗、Ｒ２〜Ｒ６ 抵抗、Ｑ１〜Ｑ３ ＭＯＳ−ＦＥＴ、ＯＰ オペアンプ、ｆ１、ｆ２ フィラメント、ｐ１ａ〜ｐ４ａ、ｐ１ｂ〜ｐ４ｂ 口金ピン。

Claims (5)

1. 直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を接続されるランプに供給するインバータ回路と、前記ランプを介して接続される始動用コンデンサと、この始動用コンデンサに供給される電圧が交流電圧であるか、直流電圧であるかによって、前記ランプの種類を判別する判別回路と、この判別回路が判別した結果に基づいて、前記インバータ回路の発振周波数を切り替えるインバータ回路制御回路と、を備えることを特徴とする点灯装置。
2. 点灯装置のインバータ回路に接続される２本の第１の口金ピンと、点灯装置の始動用コンデンサに接続される２本の第２の口金ピンと、入力側が前記第１の口金ピンに接続され、出力側が前記第２の口金ピンに接続されるダイオードブリッジと、このダイオードブリッジの出力側に接続されるＬＥＤと、を備えることを特徴とするＬＥＤランプ。
3. ダイオードブリッジは、第１の口金ピンの一方側に接続されるダイオードのスイッチングスピードが、接続される点灯装置の出力周波数より速いことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ。
4. 請求項１に記載の点灯装置と、請求項２または請求項３に記載のＬＥＤランプと、を備え、
   前記点灯装置の前記始動用コンデンサは、前記ＬＥＤランプの前記ダイオードブリッジが出力する脈流電圧を平滑するとともに、平滑した平滑電圧を前記ＬＥＤランプの前記ＬＥＤに供給することを特徴とする照明システム。
5. 請求項１に記載の点灯装置と、前記点灯装置が取り付けられる器具本体と、前記器具本体に取り付けられるとともに前記点灯装置に電気的に接続され、着脱可能にランプが取り付けられるソケットと、を備えることを特徴とする照明器具。

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