JP2014120223A - 高圧放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧放電灯点灯装置において、ＬＥＤ電球が誤装着された場合に誤装着を検出して保護動作を行い、誤装着されたＬＥＤ電球の故障を防止する。
【解決手段】本発明の高圧放電灯点灯装置は、入力端及び出力端を有し、入力端から入力電圧を受けて出力端に出力電圧及び出力電流を供給する電力供給回路と、出力電圧及び出力電流を検出する検出回路と、検出回路によって検出された検出出力電圧及び検出出力電流に基づいて出力電圧及び出力電流を制御する制御部とを備え、入力電圧が投入された後、制御部が、電力供給回路に出力電圧を徐々に上昇させ、検出出力電圧が所定電圧に達する前に検出出力電流が第１の電流を超えた場合には電力供給回路の出力を停止させ、検出出力電流が第１の電流以下の状態で検出出力電圧が所定電圧を超えた場合には、電力供給回路に高圧放電灯の始動電圧を出力させるように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は高圧放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具に関する。

従来から各種照明器具において、その照明器具に適合しないランプが誤装着され得る問題に対処する構成が提案されている。例えば、特許文献１は、高圧放電灯点灯装置に誤って白熱電球又は電球形蛍光ランプが装着されてしまった場合に、その誤装着された白熱電球又は電球形蛍光ランプへの影響を軽減する構成を開示する。具体的には、同文献の高圧放電灯点灯装置は、電源投入後であって始動パルスの出力直前に、負荷電流が検出されない場合には高圧放電灯が装着されていると判断してその後に始動用のパルス電圧を印加する。一方、同点灯装置は、所定の負荷電流が検出された場合には白熱電球又は電球形蛍光ランプが装着されているものと判断して始動パルス印加前に出力を停止させる。

また、特許文献２は、蛍光灯点灯装置に対してＬＥＤランプが誤装着されてしまうことを防止する構成を開示する。具体的には、ＬＥＤランプの口金を、蛍光灯照明器具のソケットに装着することができない形状とすることにより、上記誤装着を防止する構成が開示される。

特開２００９−２１１６６号公報 特開２０１２−１０４３５７号公報

ところで、近年、高圧放電灯と同様にＥ２６等のＥ口金を有するＬＥＤ電球が普及し、ＬＥＤ電球が高圧放電灯点灯装置に対して誤装着されてしまう可能性が問題視されつつある。特許文献１のように、高圧放電灯点灯装置に誤装着されたランプが白熱電球又は電球形蛍光ランプの場合には、一時的に定格電圧よりも高い電圧が印加されたとしても、印加が短時間であれば白熱電球又は電球形蛍光ランプは故障することはない。しかし、ＬＥＤ電球に関しては、発光部であるＬＥＤが半導体であるため、短時間であってもＬＥＤの耐圧以上の出力電圧が印加された場合にはＬＥＤが故障し、そのＬＥＤ電球は使用できなくなってしまう。従って、始動パルスの印加以前に、高圧放電灯を想定した高圧放電灯点灯装置の出力電圧によって、誤装着されたＬＥＤ電球が故障してしまう可能性がある。

また、電球形の各種ランプにおいては、その口金の形状及びサイズがＪＩＳ規格で定められており、特許文献２のように、ランプ種に応じて口金形状を異ならせることはできない。従って、ＬＥＤ電球の口金形状を高圧放電灯の口金形状と異ならせることによって誤装着を未然に防ぐことはできない。

そこで、本発明は、高圧放電灯点灯装置において、ＬＥＤ電球が誤装着された場合に誤装着を検出して保護動作を行い、誤装着されたＬＥＤ電球の故障を防止する構成を提供することを課題とする。

本発明の高圧放電灯点灯装置は、入力端及び出力端を有し、入力端から入力電圧を受けて出力端に出力電圧及び出力電流を供給する電力供給回路と、出力電圧及び出力電流を検出する検出回路と、検出回路によって検出された検出出力電圧及び検出出力電流に基づいて出力電圧及び出力電流を制御する制御部とを備え、入力電圧が投入された後、制御部が、電力供給回路に出力電圧を徐々に上昇させ、検出出力電圧が所定電圧に達する前に検出出力電流が第１の電流を超えた場合には電力供給回路の出力を停止させ、検出出力電流が第１の電流以下の状態で検出出力電圧が所定電圧を超えた場合には、電力供給回路に高圧放電灯の始動電圧を出力させるように構成される。

ここで、制御部が、検出出力電流が第１の電流値を超えたことを検出してから電力供給回路の出力を停止させるまでの間に、電力供給回路に第２の電流値の出力電流を出力させるように構成され、第２の電流値が、第１の電流値以上でかつ１００ｍＡ以下であることが好ましい。

また、制御部が電力供給回路に、検出出力電圧が所定電圧以下の期間には直流電圧を出力させ、検出出力電圧が所定値を超えた後に交流電圧を出力させるように構成されるようにしてもよい。
また、検出回路が出力電流を検出するための第１の電流検出抵抗と、第１の電流検出抵抗に並列接続された第２の電流検出抵抗とスイッチ素子の直列回路とを含み、制御部が電力供給回路に、検出出力電圧が所定電圧以下の期間にはスイッチ素子を導通状態とし、検出出力電圧が所定値を超えた後にスイッチ素子を非導通状態とするように構成してもよい。

本発明の照明器具は、上記の高圧放電灯点灯装置と、出力端に電気的に接続されたＥ１７、Ｅ２６又はＥ３９口金用ソケットとを備える。

本発明の実施例による照明器具を示す概略図である。 本発明の実施例による高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。 ＬＥＤ電球の一構成例を示す図である。 本発明の実施例による高圧放電灯点灯装置の制御を示すフローチャートである。 実施例において、照明器具に高圧放電灯が装着された場合の制御のタイミングチャートである。 実施例において、照明器具にＬＥＤ電球が装着された場合の制御のタイミングチャートである。 実施例において、照明器具に高圧放電灯が装着された場合の出力波形を説明する図である。 実施例において、照明器具にＬＥＤ電球が装着された場合の出力波形を説明する図である。 本発明の第１の変形例において、照明器具に高圧放電灯が装着された場合の制御のタイミングチャートである。 本発明の第１の変形例において、照明器具にＬＥＤ電球が装着された場合の制御のタイミングチャートである。 第１の変形例に係る高圧放電灯点灯装置の制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の変形例による高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。 第２の変形例による高圧放電灯点灯装置の制御を示すフローチャートである。

実施例．
図１に本発明の実施例による照明器具を示す。照明器具１は高圧放電灯点灯装置２（以下、「点灯装置２」という）及びソケット３を備え、点灯装置２とソケット３は配線４ａ及び４ｂで電気的に接続される。点灯装置２はＡＣ電源（例えば、商用電源）から給電され、出力電力をソケット３の端子３ａ及び３ｂに出力する。ソケット３はＥ口金タイプのものであり、例えば、Ｅ１７、Ｅ２６、Ｅ３９等の口金である。ソケット３には、適合ランプとして高圧放電灯（図２の高圧放電灯５を参照）が装着されることが想定されているが、ＬＥＤ点灯装置（電源）別置タイプのＬＥＤ電球（図３参照）が装着されてしまう場合も想定して本発明の点灯装置２が構成される。図３のＬＥＤ電球８については後述する。

図２に本発明の実施例による点灯装置２の回路構成を示す。点灯装置２は、入力端Ｔ１及びＴ２と出力端Ｔ３及びＴ４の間に、整流回路１０、昇圧回路２０、降圧コンバータ回路３０、検出回路４０、フルブリッジ回路５０、イグナイタ回路６０、及び制御部７０を備える。なお、本明細書では、整流回路１０、昇圧回路２０、降圧コンバータ回路３０、フルブリッジ回路５０及びイグナイタ回路６０をまとめて電力供給回路というものとする。また、照明器具１のソケット３に高圧放電灯が装着された状態を想定して、点灯装置２の出力端Ｔ３及びＴ４には高圧放電灯５が接続されているものとする。なお、上記及び以降の説明において、各回路素子が上記のどの回路に属するかは便宜的なものであり、本発明を拘束するものではない。

整流回路１０はダイオードブリッジからなり、入力端Ｔ１及びＴ２において入力される交流入力電圧を全波整流する。なお、整流回路１０の前段にノイズフィルタが設けられていてもよい。また、ＡＣ電源ではなくＤＣ電源から入力電圧が供給される場合には、整流回路１０はなくてもよいし、ダイオードのみで構成してもよい。

昇圧回路２０はコイル２１、トランジスタ２２、整流素子２３、平滑コンデンサ２４、ＰＷＭ制御回路２５及び電圧検出回路２６を備え、力率改善回路となる昇圧チョッパ回路を構成する。ＰＷＭ制御回路２５からの駆動信号によって決定されるオン幅でトランジスタ２２がスイッチングされ、トランジスタ２２のオン時にコイル２１に蓄えられたエネルギーがトランジスタ２２のオフ時にダイオード２３を介して平滑コンデンサ２４に充電される。平滑コンデンサ２４に対して並列接続された電圧検出回路２６によって検出される昇圧検出値が昇圧目標値と一致するようにＰＷＭ制御回路２５がオン幅又はデューティ比を決定し、トランジスタ２２をＰＷＭ制御する。これにより、整流回路１０からの全波整流出力が所定の直流電圧に昇圧される。

降圧コンバータ回路３０はトランジスタ３１、整流素子３２、コイル３３、コンデンサ３４及びＰＷＭ制御回路３５を備え、降圧チョッパ回路を構成する。ＰＷＭ制御回路３５からのＰＷＭ信号によって決定されるオン幅でトランジスタ３１がスイッチングされ、トランジスタ３１のオン時にコイル３３にエネルギーが蓄えられ、トランジスタ３１のオフ時にコイル３３に蓄えられたエネルギーを元にダイオード３２を介して電流が流れる。これにより、昇圧回路２０の出力を電源として、制限された直流電流が出力される。

検出回路４０は、電圧検出回路である電圧検出抵抗４１及び４２、並びに電流検出回路である電流検出抵抗４３を備える。電圧検出抵抗４１及び４２は降圧コンバータ回路３０の出力端間に接続され、降圧コンバータ回路３０（実質的に電力供給回路）の出力電圧を検出する。具体的には、抵抗４２に発生する電圧、即ち、Ａ点の電圧が後述の制御部７０に入力される。電流検出抵抗４３は降圧コンバータ回路３０の出力ラインに挿入され、降圧コンバータ回路３０（実質的に電力供給回路）の出力電流を検出する。具体的には、抵抗４３に発生する電圧、即ち、Ｂ点の電圧が制御部７０に入力される。なお、本明細書においては、Ａ点の電圧を検出出力電圧といい、Ｂ点の電圧を検出出力電流というものとする。

フルブリッジ回路５０はトランジスタ５１−５４及びフルブリッジ制御回路５５を備える。フルブリッジ回路５０では、トランジスタ５１及び５４とトランジスタ５２及び５３がフルブリッジ制御回路５５からの駆動信号によって、例えば５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度で交互にオン・オフされ、降圧コンバータ回路３０からの直流電流が交流変換される。従って、点灯装置２の出力端Ｔ３及びＴ４における出力電圧及び出力電流は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の矩形波となる。

イグナイタ回路６０は、抵抗６１、コンデンサ６２、半導体スイッチ６３及びトランス６４を備える。抵抗６１とコンデンサ６２の直列回路が降圧コンバータ回路３０の出力端に接続され、コンデンサ６２、半導体スイッチ６３及びトランス６４の一次巻線が直列回路を構成し、トランス６４の二次巻線がフルブリッジ回路５０の出力ラインに挿入される。半導体スイッチ６３は印加される電圧がブレークダウン電圧Ｖｂ以下の場合には非導通状態を維持し、ブレークダウン電圧Ｖｂを超えた場合に導通状態となる。降圧コンバータ回路３０の出力電圧が抵抗６１を介してコンデンサ６２に、抵抗６１の抵抗値とコンデンサ６２の容量によって決まる時定数τで充電される。コンデンサ６２の電圧がブレークダウン電圧Ｖｂを超えると、半導体スイッチ６３が導通する。このとき、コンデンサ６２に充電された電荷が半導体スイッチ６３を介して瞬時に放電され、トランス６４の一次巻線に一次電圧が発生する。トランス６４の二次巻線には巻数比に応じた二次電圧が発生し、この二次電圧がフルブリッジ回路５０の出力電圧に重畳される。降圧コンバータ回路３０の出力電圧が半導体スイッチ６３のブレークダウン電圧を超えている場合、上記のコンデンサ６２の充放電動作が、上記時定数τの周期で繰り返される。これにより、トランス６４に発生するパルス電圧をフルブリッジ回路５０の出力電圧に繰り返し重畳することができる。

制御部７０はマイクロコンピュータからなり、バスによって接続されたプロセッサ７１及びメモリ７２を備える。制御部７０にはＡ点からの検出出力電圧及びＢ点からの検出出力電流が入力され、プロセッサ７１が各入力値に応じてＰＷＭ制御回路３５及びフルブリッジ制御回路５５を統括制御する。

制御部７０はＰＷＭ制御回路３５に対してＰＷＭ指令値を出力する。プロセッサ７１は、Ｂ点から入力される検出出力電流とメモリ７２に記憶された電流目標値との誤差をなくすようにＰＷＭ指令値を決定する。ＰＷＭ制御回路３５はＰＷＭ指令値に応じてＰＷＭ信号を生成し、トランジスタ３１をＰＷＭ駆動する。即ち、制御部７０は検出出力電流と電流目標値とが一致するように降圧コンバータ回路３０をＰＷＭ制御する。

なお、上記では制御部７０が降圧コンバータ回路３０を定電流制御する構成を示したが、制御部７０が降圧コンバータ回路３０を定電力制御する構成としてもよい。具体的には、プロセッサ７１は、Ａ点からの検出出力電圧とＢ点からの検出出力電流の積（即ち、検出出力電力）とメモリ７２に記憶された電力目標値との誤差をなくすようにＰＷＭ指令値を決定し、制御部７０は検出出力電力と電力目標値とが一致するように降圧コンバータ回路３０をＰＷＭ制御するようにすればよい。

制御部７０は、フルブリッジ制御回路５５に対しては動作／非動作の指令を出力し、フルブリッジ制御回路５５はそれに応じてトランジスタ５１−５４を動作／非動作状態とする。なお、制御部７０からフルブリッジ制御回路５５に周波数の指令を入力し、フルブリッジ制御回路５５がその指令に応じた周波数でトランジスタ５１−５４を駆動する。

図３に、照明器具１（ソケット３）への誤装着が想定されるＬＥＤ電球の一構成例を示す。ＬＥＤ電球８は、ＬＥＤ点灯装置（電源）別置タイプのＬＥＤランプであり、口金８１、整流回路８２、ＬＥＤアレイ８３、及びバルブ８４を備える。口金８１はＥ１７、Ｅ２６、Ｅ３９等のＥ口金からなり、ソケット３の端子３ａ及び３ｂにそれぞれ対応する端子８１ａ及び８１ｂを備える。整流回路８２はダイオードブリッジ等からなり、端子８１ａ及び８１ｂから給電され、ＬＥＤアレイ８３に順バイアスがかかるように電流を出力する。ＬＥＤアレイ８３は直列接続された複数のＬＥＤ素子からなる。バルブ８４は透明又は半透明のカバーであり、ＬＥＤアレイ８３を内包する。このバルブ８４が半透明の場合、ユーザは内部の光源がＬＥＤなのか高圧放電灯なのかを視認できず、誤装着が誘発され易い。口金８１に印加される電圧がＬＥＤアレイ８３の動作閾値電圧（順方向電圧Ｖｆ）を超えると、ＬＥＤアレイ８３が発光する（即ち、ＬＥＤ電球８が点灯する）。

制御部７０は、点灯装置２へのＡＣ電源投入後に始動動作を実行した後に通常点灯動作を実行する。図４は本実施例における始動動作の制御を示すフローチャートである。図５は、高圧放電灯が正しく装着された場合の、点灯装置２の出力電圧のタイミングチャートである。図６は、ＬＥＤ電球が誤って装着された場合の、点灯装置２の出力電圧のタイミングチャートである。

図４を参照すると、ＡＣ電源投入後、ステップＳ１０において、制御部７０（プロセッサ７１、以下同じ）は降圧コンバータ回路３０へのＰＷＭ指令値を下限値から所定量上昇させる。

ステップＳ１５において、制御部７０は検出出力電流Ｉｄが所定値Ｉ１以下であるか否かを判断する。ここで、所定値Ｉ１は、例えば、数ｍＡ〜数十ｍＡ程度であればよく、ＬＥＤ電球８が誤装着されてＬＥＤアレイ８３に電流が流れたことを特定できる程度の値であればよい。Ｉｄ≦Ｉ１の場合、処理はステップＳ２０に進む。Ｉｄ＞Ｉ１の場合、制御部７０はＬＥＤ電球が誤装着されたものと判断して、処理をステップＳ４０に進める。

ステップＳ２０において、制御部７０は検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１以下であるか否かを判断する。この検出上限の所定値Ｖ１は、ＬＥＤ電球８に過負荷とならない電圧であればよく、例えば、５０〜１５０Ｖ程度であればよい。Ｖｄ≦Ｖ１の場合には処理はステップＳ１０に戻り、出力電圧の上昇が継続される。Ｖｄ＞Ｖ１の場合には、処理はステップＳ３０に進む。即ち、検出出力電流Ｉｄが所定値Ｉ１未満（Ｉｄ＜Ｉ１）の状態で検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１を超えた場合（Ｖｄ＞Ｖ１）に、制御部７０はＬＥＤ電球が装着されていないこと（又は高圧放電灯が装着されていること若しくは無負荷であること）を特定することができる。上記ステップＳ１０〜Ｓ２０が図５及び図６の誤装着検出期間に対応する。

ステップＳ３０において、制御部７０は出力電圧を所定値Ｖ１から始動用電圧Ｖ２に上昇させる。始動用電圧Ｖ２は、例えば３００Ｖ程度であればよく、これによりイグナイタ回路６０の半導体スイッチ６３がブレークダウンしてイグナイタ回路６０がパルス重畳動作を開始する。これにより、制御部７０は電力供給回路に高圧放電灯５の始動電圧を出力させる（図５の始動パルス発生期間を参照）。なお、本明細書において、始動電圧とは、始動用電圧Ｖ２に始動パルスが重畳された電圧のことをいうものとする。

その後、高圧放電灯５が絶縁破壊されてアーク放電が開始されると出力電圧がランプ電圧ＶＬまで低下し、ステップＳ３５において制御部７０は通常点灯動作に移行する（図５の通常点灯期間を参照）。なお、アーク放電開始の検出は、制御部７０において、検出出力電流の発生若しくは急峻な上昇、又は検出出力電圧の急峻な低下を検出することにより行われる。このように、ソケット３に正しく高圧放電灯５が装着されている場合には、制御部７０は電力供給回路に通常の点灯動作を行わせる。

ステップＳ４０において、制御部７０は点灯装置２の保護動作に移行する（図６の保護期間を参照）。制御部７０は、ステップＳ４０において、点灯装置２の出力電流を所定値Ｉ２（Ｉ１≦Ｉ２）に維持し、その後ステップＳ４５において出力を停止する。具体的には、ステップＳ４０の期間（即ち、保護期間）中は、降圧コンバータ回路３０の出力電流が所定値Ｉ２となるように制御部７０がＰＷＭ指令値をＰＷＭ制御回路３５に出力する。所定値Ｉ２は数ｍＡ〜数十ｍＡであり、ＬＥＤアレイ８３にダメージを与えない程度の電流値であればよい。具体的には、所定値Ｉ２はＬＥＤアレイ８３の発光を維持できる程度の電流値、即ち上記所定値Ｉ１以上であることが好ましく、かつ、ＬＥＤ電球（水銀灯１００Ｗ〜４００Ｗ相当タイプ）の定格電流である約２５０ｍＡ〜３５０ｍＡ以下の電流値、例えば１００ｍＡ以下、好ましくは５０ｍＡ以下であることが好ましい。

保護期間は、実質的に瞬時（１秒以下）であってもよいし、１秒〜数十秒程度であってもよいし、ＡＣ電源が遮断されるまで継続されるようにしてもよい。保護期間が実質的に瞬時の場合、ユーザにはＬＥＤ電球８が点灯不能なものとして認識される。保護期間が１秒〜数十秒程度の場合、ＬＥＤ電球８が減光点灯された後に消灯されることになる。従って、保護期間が瞬時又は１秒〜数十秒程度の場合に、ユーザは電球誤装着を容易に認識することができる。一方、保護期間がＡＣ電源遮断時まで継続される場合、ＬＥＤ電球８の減光点灯が継続されることになる。この場合も、ユーザは減光点灯によって電球誤装着を認識できるとともに、（電球誤装着の認識の有無にかかわらず）差し当たり最小限の明るさを確保することができる。

なお、保護期間が上記のいずれの場合であっても、ＬＥＤアレイ８３に流れる電流は数ｍＡ〜数十ｍＡであり、これは、上述したＬＥＤ電球（水銀灯１００Ｗ〜４００Ｗ相当タイプ）の定格電流よりも充分に小さく、ＬＥＤアレイ８３及び整流回路８２に過負荷となることはない。従って、ＬＥＤ電球８は、照明器具１に誤装着されても故障することはない。また、保護期間は、降圧コンバータ回路３０の出力電圧を上記所定値Ｖ１程度以下とすることが望ましい。これにより、ＬＥＤ電球８の整流回路８２の回路素子における過電圧が防止される。

ステップＳ４５では、例えば、制御部７０はトランジスタ３１をオフとして降圧コンバータ回路３０の出力を停止させてもよいし、トランジスタ５１−５４の駆動を停止してフルブリッジ回路５０の出力を停止させてもよいし、この両方を行ってもよい。当然に、ＬＥＤ電球８が誤装着された場合には、イグナイタ回路６０が動作することはない。

図７を参照して、照明器具１（ソケット３）に正しく高圧放電灯５が装着された場合の動作を説明する。図７の上段は、ＡＣ電源投入後の点灯装置２の出力電圧波形を示し、下段は、上段に対応する出力電流波形を示す。

ＡＣ電源が点灯装置２に投入されて昇圧回路２０が昇圧動作を行うと、制御部７０は、降圧コンバータ回路３０の出力電圧が最小又はその近傍となるようなオン幅（即ち、最小又はその近傍のオン幅）でトランジスタ３１を駆動させるためのＰＷＭ指令値を出力する。

ＡＣ電源投入後、制御部７０はＰＷＭ制御回路３５へのＰＷＭ指令値を下限値から徐々に上昇させていく。時間ｔ１において、降圧コンバータ回路３０の出力電圧が半導体スイッチ６３のブレークダウン電圧Ｖｂを超えると、半導体スイッチ６３が導通し、イグナイタ回路６０の動作が開始される。即ち、点灯装置２は、フルブリッジ回路５０の出力電圧（例えばピーク電圧３００Ｖ）にトランス６４の二次巻線に発生するパルス電圧（例えば数ｋＶ）が重畳された始動電圧を出力する。

その後、例えば時間ｔ２において、高圧放電灯５が絶縁破壊されてアーク放電が開始されると、降圧コンバータ回路３０の出力電圧がランプ電圧（例えば５０Ｖ〜１５０Ｖ程度）まで低下し、イグナイタ回路６０の動作が停止する。時間ｔ２以降は、高圧放電灯５の通常点灯動作が行われる。

次に、図８を参照して、照明器具１（ソケット３）に誤ってＬＥＤ電球８が装着された場合の動作を説明する。図８の上段は、ＡＣ電源投入後の点灯装置２の出力電圧波形を示し、下段は、上段に対応する出力電流波形を示す。

ＡＣ電源投入後、制御部７０はＰＷＭ制御回路３５へのＰＷＭ指令値を下限値から徐々に上昇させていく。時間ｔ３において、降圧コンバータ回路３０の出力電圧がＬＥＤアレイ８３の動作閾値電圧（順方向電圧Ｖｆ）を超えると、ＬＥＤアレイ８３が発光を開始する。その後、降圧コンバータ回路３０の出力電流が上記所定値Ｉ２に維持され、時間ｔ４において、点灯装置２の出力電流が停止される。なお、図７と図８では各軸のスケールは同一ではなく、特に図８の出力電流（ＬＥＤ電流）は図７の出力電流（高圧放電灯のランプ電流）よりもはるかに小さい。

以上より、本発明の高圧放電灯点灯装置においては、ＬＥＤ電球が誤装着された場合でも誤装着が検出されて保護動作が実行され、ＬＥＤ電球に過大な電圧又は電流が印加されることはない。従って、誤装着されたＬＥＤ電球を確実に保護することが可能な高圧放電灯点灯装置を提供することができる。

変形例１．
上記実施例では、最も基本的な構成としてＬＥＤ電球の誤装着が交流出力によって検出される構成を示したが、本変形例では誤装着が直流出力によって検出される構成を示す。本変形例では、電力供給回路は、検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１以下である期間、即ち、誤装着検出期間及び保護期間には直流電圧を出力し、検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１を超えた後、即ち、誤装着検出期間経過後に交流電圧を出力する。図９及び図１０に、本変形例のタイミングチャートを示す。

図９を参照して、照明器具１（ソケット３）に正しく高圧放電灯５が装着された場合の動作を説明する。図９の上段は、ＡＣ電源投入後の点灯装置２の出力端Ｔ３からＴ４を見た出力電圧波形を示し、下段は、上段に対応する出力電流波形を示す。

ＡＣ電源投入後、制御部７０はフルブリッジ制御回路５５に対して、フルブリッジ回路５０のトランジスタの一方の対（本変形例ではトランジスタ５１及び５４）をオン、他方の対（トランジスタ５２及び５３）をオフとするための直流出力指令を出力する。また、制御部７０はＰＷＭ制御回路３５へのＰＷＭ指令値を下限値から徐々に上昇させていく。

出力電圧が検出上限値Ｖ１に到達した時間ｔ５以降に、制御部７０はフルブリッジ制御回路５５に交流出力指令を出力し、フルブリッジ回路５０は交流出力指令を受けて上述したような通常の交流変換動作を開始する。即ち、点灯装置２は時間ｔ５までは直流電圧を出力し、ｔ５に直流出力を交流出力に切り換え、ｔ５以降は交流電圧を出力する。

時間ｔ６において、降圧コンバータ回路３０の出力電圧が半導体スイッチ６３のブレークダウン電圧Ｖｂを超えると、イグナイタ回路６０の動作が開始され始動電圧が出力される。なお、時間ｔ６以降の動作は、上記実施例で示した図８の時間ｔ２以降の動作と同様であるのでその説明を省略する。

次に、図１０を参照して、照明器具１（ソケット３）に誤ってＬＥＤ電球８が装着された場合の動作を説明する。図１０の上段は、ＡＣ電源投入後の点灯装置２の出力端Ｔ３からＴ４を見た出力電圧波形を示し、下段は、上段に対応する出力電流波形を示す。

ＡＣ電源投入後、制御部７０はフルブリッジ制御回路５５に対して、フルブリッジ回路５０のトランジスタの一方の対（本変形例ではトランジスタ５１及び５４）をオン、他方の対（トランジスタ５２及び５３）をオフとするための直流出力指令を出力する。また、制御部７０はＰＷＭ制御回路３５へのＰＷＭ指令値を下限値から徐々に上昇させていく。時間ｔ８において、降圧コンバータ回路３０の出力電圧がＬＥＤアレイ８３の動作閾値電圧（順方向電圧Ｖｆ）を超えると、ＬＥＤアレイ８３が発光を開始する。その後、降圧コンバータ回路３０の出力電流が上記所定値Ｉ２に維持され、時間ｔ９において、点灯装置２の出力電流が停止される。即ち、点灯装置２は、ＬＥＤ電球誤装着時は直流出力のみを行う。なお、図９と図１０では各軸のスケールは同一ではなく、特に図１０の出力電流（ＬＥＤ電流）は図９の出力電流（高圧放電灯のランプ電流）よりもはるかに小さい。

図１１は本変形例における始動動作の制御を示すフローチャートである。なお、本変形例におけるＩ１、Ｉ２、Ｖ１、Ｖ２等の各値、及び保護期間の長さは上記実施例の設定と同様であればよい。

ＡＣ電源投入後、制御部７０は、ステップＳ５において、フルブリッジ回路５０に対して直流出力指令を出力し、点灯装置２は直流出力を行う。ステップＳ１０において、制御部７０は降圧コンバータ回路３０へのＰＷＭ指令値を下限値から所定量上昇させる。

ステップＳ１５において、制御部７０は検出出力電流Ｉｄが所定値Ｉ１以下であるか否かを判断する。Ｉｄ≦Ｉ１の場合、処理はステップＳ２０に進む。Ｉｄ＞Ｉ１の場合、制御部７０はＬＥＤ電球が誤装着されたものと判断して、処理をステップＳ４０に進める。

ステップＳ２０において、制御部７０は検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１以下であるか否かを判断する。Ｖｄ≦Ｖ１の場合には処理はステップＳ１０に戻り、直流出力状態で出力電圧の上昇が継続される。Ｖｄ＞Ｖ１の場合には、処理はステップＳ２５に進む。即ち、検出出力電流Ｉｄが所定値Ｉ１未満（Ｉｄ＜Ｉ１）の状態で検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１を超えた場合（Ｖｄ＞Ｖ１）に、制御部７０はＬＥＤ電球が装着されていないこと（又は高圧放電灯が装着されていること若しくは無負荷であること）を特定することができる。なお、ステップＳ１０、Ｓ１５及びＳ２０は、点灯装置２が直流出力を継続していることを除いて、上記実施例（図４）と同様である。

制御部７０は、ステップＳ２５において、フルブリッジ回路５０への交流出力指令を出力し、直流出力を通常点灯時と同様の交流出力に切り換える。ステップＳ３０において、制御部７０は出力電圧を所定値Ｖ１から始動用電圧Ｖ２に上昇させる。これにより、制御部７０は電力供給回路に高圧放電灯５の始動電圧を出力させる。なお、ステップＳ３０及びＳ３５は上記実施例（図４）と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ４０において、制御部７０は点灯装置２の保護動作に移行する。制御部７０は、ステップＳ４０において、点灯装置２の出力電流を所定値Ｉ２（Ｉ１≦Ｉ２）に維持し、その後ステップＳ４５において出力を停止する。ステップＳ４０及びＳ４５は、点灯装置２が直流出力を継続していることを除いて、上記実施例（図４）と同様である。

なお、本変形例では、誤装着検出期間及び保護期間の双方において直流出力が行われる構成を示したが、誤装着検出期間において直流出力が行われ、保護期間においては上記実施例と同様の交流出力が行われる構成としてもよい。また、本変形例では、誤装着検出期間、又は誤装着検出期間及び保護期間においてフルブリッジ回路５０が直流出力を行う構成を示したが、直流に近い低周波、例えば、１〜１０Ｈｚ程度の交流出力を行う構成としてもよい。

本変形例の構成によると、誤装着検出期間において、フルブリッジ回路５０でのスイッチングノイズが発生せず、又は低減され、検出回路４０及び制御部７０における微弱なＬＥＤ電流の検出精度を高めることができる。

変形例２．
上記実施例では、高圧放電灯装着時のランプ電流検出とＬＥＤ電球装着時のＬＥＤ電流検出を同じ電流検出抵抗４３で行ったが、本変形例では、それぞれの検出に応じて電流検出抵抗値を切り換える構成を示す。これは、ＬＥＤ電球誤装着時に出力すべき電流が点灯装置の定格出力電流に対して非常に小さい場合にＬＥＤ電流の検出及び制御の精度を向上するためのものである。

図１２に本変形例による点灯装置２の回路図を示す。本変形例の点灯装置２と上記実施例（図２）の点灯装置２とは、検出回路４０の電流検出抵抗の構成及び制御部７０における制御が相違し、他の部分は同一であるので同一部分の説明は省略する。

検出回路４０は、電圧検出抵抗４１及び４２、電流検出抵抗４３及び４４、並びにスイッチ素子４５を備える。電流検出抵抗４４とスイッチ素子４５は直列接続され、この直列回路が電流検出抵抗４３に並列接続される。電流検出抵抗４４の抵抗値は電流検出抵抗４３の抵抗値の１／１０〜１／１００程度であればよい。この比は、高圧放電灯の定格ランプ電流（数百ｍＡ〜数Ａ）とＬＥＤ誤装着時の出力電流（数ｍＡ〜数十ｍＡ）の比に基づくものであり、高圧放電灯の定格ランプ電流が大きいほど抵抗値の差が大きく設定される。スイッチ素子４５はトランジスタ等であればよく、制御部７０によって導通状態が制御される。

制御部７０は、検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１以下である期間、即ち、誤装着検出期間及び保護期間にはスイッチ素子４５を導通状態とし、検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１を超えた後、即ち、誤装着検出期間終了後にはスイッチ素子４５を非導通状態とする。これにより、誤装着検出期間及び保護期間における電流検出抵抗の合成抵抗値を、誤装着検出期間経過後の抵抗値よりも小さくすることができる。例えば、電流検出抵抗４４の抵抗値が電流検出抵抗４３の抵抗値の１／１００である場合には、スイッチ素子４５のオン時の抵抗値はオフ時の抵抗値の約１００分の１となる。

図１３は本変形例における始動動作の制御を示すフローチャートである。なお、本変形例におけるＩ１、Ｉ２、Ｖ１、Ｖ２等の各値、及び保護期間の長さは上記実施例の設定と同様であればよい。なお、点灯装置２の出力電圧波形及び出力電流波形は上記実施例（図７及び図８）と同様である。

ＡＣ電源投入後、制御部７０は、ステップＳ６において、スイッチ素子４５をオンし、ステップＳ１０において、降圧コンバータ回路３０へのＰＷＭ指令値を下限値から所定量上昇させる。

ステップＳ１５において、制御部７０は検出出力電流Ｉｄが所定値Ｉ１以下であるか否かを判断する。Ｉｄ≦Ｉ１の場合、処理はステップＳ２０に進む。Ｉｄ＞Ｉ１の場合、制御部７０はＬＥＤ電球が誤装着されたものと判断して、処理をステップＳ４０に進める。なお、制御部７０において、スイッチ素子４５のオン時におけるＩ１のスケール（即ち、ＬＥＤ電流検出時スケール）はスイッチ素子４５のオフ時におけるＩ１のスケール（即ち、高圧放電灯のランプ電流検出時スケール）から変更されるものとする。この変更量は、電流検出抵抗４３と、電流検出抵抗４３及び４４の合成抵抗の比に基づいて決定される。

ステップＳ２０において、制御部７０は検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１以下であるか否かを判断する。Ｖｄ≦Ｖ１の場合には処理はステップＳ１０に戻り、直流出力状態で出力電圧の上昇が継続される。Ｖｄ＞Ｖ１の場合には、処理はステップＳ２６に進む。即ち、検出出力電流Ｉｄが所定値Ｉ１未満（Ｉｄ＜Ｉ１）の状態で検出出力電圧Ｖｄが所定値Ｖ１を超えた場合（Ｖｄ＞Ｖ１）に、制御部７０はＬＥＤ電球が装着されていないこと（又は高圧放電灯が装着されていること若しくは無負荷であること）を特定することができる。なお、ステップＳ１０、Ｓ１５及びＳ２０は、点灯装置２が直流出力を継続していることを除いて、上記実施例（図４）と同様である。

制御部７０は、ステップＳ２６において、スイッチ素子４５をオフ状態とし、ステップＳ３０において、出力電圧を所定値Ｖ１から始動用電圧Ｖ２に上昇させる。これにより、制御部７０は電力供給回路に高圧放電灯５の始動電圧を出力させる。なお、ステップＳ３０及びＳ３５は上記実施例（図４）と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ４０において、制御部７０は点灯装置２の保護動作に移行する。制御部７０は、ステップＳ４０において、点灯装置２の出力電流を所定値Ｉ２（Ｉ１≦Ｉ２）に維持し、その後ステップＳ４５において出力を停止する。ステップＳ４０及びＳ４５は、電流検出スケールが通常点灯時から変更されていることを除いて、上記実施例（図４）と同様である。

本変形例の構成によると、誤装着検出期間、又は誤装着検出期間及び保護期間において、ＬＥＤ電球誤装着時に出力すべき電流が点灯装置の定格出力電流に対して非常に小さい場合でもＬＥＤ電流の検出及び制御の精度を向上することができる。

以上に本発明の好適な実施例及び変形例を示したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、さらに以下のような変形が可能である。

上記実施例及び変形例では、点灯装置２の保護動作期間中は、ＬＥＤ電球８を消灯又は減光点灯させる構成を示したが、ＬＥＤ電球８を減光状態で点滅させる構成としてもよい。これにより、ユーザは電球誤装着をより確実に認識することができる。なお、この点滅動作を所定期間経過後に消灯する構成とすればよい。

上記実施例及び変形例では、点灯装置２の出力電圧が、降圧コンバータ回路３０の出力制御により決定される構成を示したが、併せて昇圧回路２０の出力制御が行われる構成としてもよい。この場合、制御部７０が、ＰＷＭ制御回路２５に対して昇圧目標値を出力し、ＰＷＭ制御回路２５は昇圧目標値に応じて上記のＰＷＭ制御を行うようにすればよい。

上記実施例及び変形例では、昇圧回路２０を力率改善用の昇圧チョッパ回路で構成したが、力率改善機能及び昇圧機能が不要な場合は、いわゆるコンデンサインプット回路で構成してもよい。また、上記実施例及び変形例では、降圧コンバータ回路３０を降圧チョッパ回路で構成したが、フライバックコンバータ回路、フォワードコンバータ回路等、他の降圧コンバータ回路で構成してもよい。

１ 照明器具
２ 高圧放電灯点灯装置（点灯装置）
３ ソケット
１０ 整流回路
２０ 昇圧回路
３０ 降圧コンバータ回路
４０ 検出回路
５０ フルブリッジ回路
６０ イグナイタ回路
７０ 制御部
Ｔ１、Ｔ２ 入力端
Ｔ３、Ｔ４ 出力端

Claims (5)

1. 入力端及び出力端を有する高圧放電灯点灯装置であって、
   前記入力端から入力電圧を受けて前記出力端に出力電圧及び出力電流を供給する電力供給回路と、
   前記出力電圧及び出力電流を検出する検出回路と、
   前記検出回路によって検出された検出出力電圧及び検出出力電流に基づいて前記出力電圧及び出力電流を制御する制御部と
   を備え、前記入力電圧が投入された後、前記制御部が、前記電力供給回路に前記出力電圧を徐々に上昇させ、前記検出出力電圧が所定電圧に達する前に前記検出出力電流が第１の電流を超えた場合には前記電力供給回路の出力を停止させ、前記検出出力電流が前記第１の電流以下の状態で前記検出出力電圧が前記所定電圧を超えた場合には、前記電力供給回路に高圧放電灯の始動電圧を出力させるように構成された高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記制御部が、前記検出出力電流が前記第１の電流値を超えたことを検出してから前記電力供給回路の出力を停止させるまでの間に、前記電力供給回路に第２の電流値の出力電流を出力させるように構成され、前記第２の電流値が、前記第１の電流値以上でかつ１００ｍＡ以下である、高圧放電灯点灯装置。
3. 請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記制御部が前記電力供給回路に、前記検出出力電圧が前記所定電圧以下の期間には直流電圧を出力させ、前記検出出力電圧が前記所定値を超えた後に交流電圧を出力させるように構成された高圧放電灯点灯装置。
4. 請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記検出回路が前記出力電流を検出するための第１の電流検出抵抗と、該第１の電流検出抵抗に並列接続された第２の電流検出抵抗とスイッチ素子の直列回路とを含み、
   前記制御部が前記電力供給回路に、前記検出出力電圧が前記所定電圧以下の期間には前記スイッチ素子を導通状態とし、前記検出出力電圧が前記所定値を超えた後に前記スイッチ素子を非導通状態とするように構成された高圧放電灯点灯装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の高圧放電灯点灯装置と、
   前記出力端に電気的に接続されたＥ１７、Ｅ２６又はＥ３９口金用ソケットと
   を備えた照明器具。

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