JP3735874B2

JP3735874B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP3735874B2
Application number: JP26082994A
Authority: JP
Inventors: 靖憲河瀬
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JPH08124682A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、照明負荷を点灯する照明負荷に関するものであり、更に詳しくは白熱電球（例えばハロゲン電球）を点灯させる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る従来例として、図８の回路図に示すものがある。
【０００３】
本回路は、交流電源Ｖａｃを整流器ＤＢで整流して平滑コンデンサＣＨ１で平滑した直流電圧を、インダクタンス素子Ｌ１，スイッチング素子Ｑ１，抵抗Ｒ１を介して照明負荷Ｌａへ供給する。スイッチング素子Ｑ１はＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御回路１によりＰＷＭ制御される。また、スイッチング素子Ｑ１，抵抗Ｒ１からなる直列回路の両端に、コンデンサＣ１，ダイオ−ドＤ１，抵抗Ｒ２からなるスナバ回路２を設けてスイッチング素子Ｑ１が破壊されることを防ぐ。
【０００４】
また、平滑コンデンサＣＨ₁の両端に並列接続された、抵抗Ｒ₃，ツェナ−ダイオ−ドＺＤ₁，平滑コンデンサＣＨ₂からなる電源回路３によりＰＷＭ制御回路１を駆動する。ＰＷＭ制御回路１は、平滑コンデンサＣＨ₂の両端に並列接続された抵抗Ｒ₄，抵抗Ｒ₅からなる直列回路と、抵抗Ｒ₅の両端に並列接続されたコンデンサＣ₂と、例えば三角波を出力するＯＳＣと、ＯＳＣの出力とコンデンサＣ₂の両端電圧Ｖ_C2とを比較出力する比較器ＣＯ₁とから構成される。ここで比較器ＣＯ₁は、例えばコンデンサＣ₂の両端電圧Ｖ_C2が大きくなると出力のハイ（Ｈ）レベルの時間が長くなることによりスイッチング素子Ｑ₁をＰＷＭ制御するものである。
【０００５】
照明負荷Ｌａの点滅が多い、もしくは繰り返される場合は、制御してスイッチング素子Ｑ₁のベ−ス・エミッタ間に接続されたスイッチング素子Ｑ₂を外部信号Ｓ₁により制御することにより、照明負荷Ｌａの光出力の立ち上がりを早くすると共に突入電流も低減される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、照明負荷Ｌａの状態（例えば正常状態、無負荷状態などの異常状態など）を検出する為には、抵抗Ｒ₁を高抵抗値にする、もしくは照明負荷Ｌａの両端に検出回路を新たに設けるなどの手段があるが、抵抗Ｒ₁の大きな発熱が生じる、もしくは装置が大型化してしまう、という問題点が生じてしまう。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成で照明負荷の状態を検出する検出手段を備えると共に、検出した照明負荷の状態に応じて照明負荷に供給する電力を制御できる照明装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決する為に、請求項１記載の発明によれば、照明負荷と、前記照明負荷に直列接続されると共に、前記照明負荷に供給される電力を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の両端に並列接続されたスナバ回路と、前記スイッチング素子を制御する制御部とを備える照明装置に於いて、前記スナバ回路は、コンデンサとアノードが高電位側に接続されるダイオードとの直列接続部と、前記ダイオードに対して並列であってカソードが高電位側に接続されるフォトカプラのフォトダイオードと抵抗の直列接続部と、を備え、前記フォトカプラが前記照明負荷の異常状態を検出する検出手段を構成し、前記制御部は、前記照明負荷が正常状態の場合で前記スイッチング素子がオンし、前記コンデンサの放電により前記フォトカプラがオンしたときに前記スイッチング素子のオン・オフを繰り返す制御を行うとともに、前記照明負荷が異常状態の場合は前記コンデンサに電荷が蓄積されないことにより前記フォトカプラがオンせず、前記スイッチング素子を常にオフする制御を行うものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の照明装置に於いて、前記制御部は、前記照明負荷の始動時は、前記照明負荷に供給される電力を徐々に上昇させるソフトスタ−ト機能を有するものであることを特徴とする
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の照明装置に於いて、前記照明負荷に並列接続されると共に、前記照明負荷電圧を検出する照明負荷電圧検出手段を設けると共に、前記制御部は、前記照明負荷電圧検出手段により前記照明負荷電圧が一定値以上になったことを検出すると、ソフトスタ−ト機能を停止するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載の照明装置に於いて、前記照明負荷に直列接続されるスイッチを設けると共に、前記制御部は、前記照明負荷が一定時間点灯すると前記スイッチをオフするものであることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１記載の発明によれば、照明負荷が正常状態であれば、スナバ回路に設けられた検出手段（フォトカプラ）には電流が流れず、制御部はスイッチング素子をオンオフ制御し、照明負荷を安定点灯する。
【００１３】
照明負荷が異常状態であれば、スナバ回路に設けられた検出手段（フォトカプラ）には電流が流れて、制御部はスイッチング素子をオフし、照明負荷を消灯する。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、照明負荷の始動時は、制御部によりスイッチング素子のオン時間を短くして、照明負荷電圧を低くする。照明負荷の始動から一定時間経過後は、制御部によりスイッチング素子のオン時間を長くして、照明負荷電圧を定格値にして安定点灯する。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、照明負荷電圧検出手段により、照明負荷電圧が一定値以上になると、ソフトスタ−ト機能を停止する。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、照明負荷が一定時間安定点灯すると、制御部によりスイッチをオフすることにより、照明負荷を点滅させる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
本発明に係る第１実施例の回路図を図１に示す。
【００１８】
図８に示す従来例と異なる点は、抵抗Ｒ₂に直列にフォトカプラＰＣ₁のフォトダイオ−ドＰＣＤ₁を直列接続すると共に、ＰＷＭ制御回路１と電源回路３との間にＶ_C2を制御する電圧制御部４ａを並列接続したことであり、その他の従来例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００１９】
ここで電圧制御部４ａは、平滑コンデンサＣＨ₂の両端に並列接続された抵抗Ｒ₇，コンデンサＣ₃からなる直列回路と、コンデンサＣ₃の両端に接続されたフォトカプラＰＣ₁のフォトトランジスタＰＣＴｒ₁と、ツェナ−ダイオ−ドＺＤ₂を介してコンデンサＣ₃の両端に接続された抵抗Ｒ₈，Ｒ₉からなる直列回路と、抵抗Ｒ₅の両端に並列接続されたスイッチング素子Ｑ₃とから構成される。
【００２０】
次に、動作を簡単に説明する。正常状態時は照明負荷Ｌａが接続されているので、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、平滑コンデンサＣＨ１よりインダクタンス素子Ｌ１，照明負荷Ｌａ，ダイオ−ドＤ１を介してコンデンサＣ１が充電される。この時は、フォトダイオ−ドＰＣＤ１には電流が流れず、フォトトランジスタＰＣＴｒ１はオフする。そして、電源回路３より抵抗Ｒ７を介してコンデンサＣ３が徐々に充電され、コンデンサＣ３の両端電圧ＶＣ３は徐々に上昇する。コンデンサＣ３の両端電圧ＶＣ３がツェナ−ダイオ−ドＺＤ２のツェナ−電圧に達するまでにスイッチング素子Ｑ１をオンする。
【００２１】
スイッチング素子Ｑ１がオンすると、コンデンサＣ１に充電された電荷が、スイッチング素子Ｑ１，抵抗Ｒ２，フォトダイオ−ドＰＣＤ１を介して放電される。この時は、フォトダイオ−ドＰＣＤ１には電流が流れてフォトトランジスタＰＣＴｒ１がオンする。そして、コンデンサＣ３に充電された電荷がフォトトランジスタＰＣＴｒ１を介して放電されて、コンデンサＣ３の両端電圧ＶＣ３は低下する。この様な動作を繰り返すことにより、正常状態時はツェナ−ダイオ−ドＺＤ２がオンしないのでスイッチング素子Ｑ３もオンされない。
【００２２】
無負荷などの異常状態時は、スイッチング素子Ｑ１がオフしてもコンデンサＣ１は充電されず、且つフォトダイオ−ドＰＣＤ１には電流が流れない。スイッチング素子Ｑ１がオンしてもコンデンサＣ１には電荷がないので、フォトダイオ−ドＰＣＤ１には電流が流れない。よって、フォトトランジスタＰＣＴｒ１は常にオフの状態となり、コンデンサＣ３の両端電圧ＶＣ３が平滑コンデンサＣＨ２の両端電圧ＶＣＨ２に達するまで上昇する。コンデンサＣ３の両端電圧ＶＣ３がツェナ−ダイオ−ドＺＤ２のツェナ−電圧を越えると、コンデンサＣ３の両端電圧ＶＣ３を抵抗Ｒ８，抵抗Ｒ９で分圧した電圧が、スイッチング素子Ｑ３のベ−ス・エミッタ間に印加されてスイッチング素子Ｑ３がオンする。そして、コンデンサＣ２の両端電圧ＶＣ２が零まで低下するので、比較器ＣＯ１はロ−（Ｌ）レベルの信号を出力し、スイッチング素子Ｑ１はオフされる。この様な動作を繰り返すことにより、簡単な構成で照明負荷Ｌａの異常状態時はスイッチング素子Ｑ１を常にオフすることができる。
【００２３】
（実施例２）
本発明に係る第２実施例の回路図を図２に、そのタイミングチャ−トを図３に示す。
【００２４】
図１に示す第１実施例と異なる点は、電圧制御部４ａの代わりに抵抗Ｒ₇，Ｒ₁₀〜Ｒ₁₃，ダイオ−ドＤ₄，Ｄ₅，スイッチング素子Ｑ₄，Ｑ₅，フォトカプラＰＣ₁のフォトトランンジスタＰＣＴｒ₁，カウンタ回路５とで構成される電圧制御部４ｂを設けて、確実にソフトスタ−トを行う様にしたことであり、その他の第１実施例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００２５】
次に図３を参照して動作を簡単に説明する。
正常状態時は照明負荷Ｌａが接続されているので、スイッチング素子Ｑ₁がオフすると、平滑コンデンサＣＨ₁よりインダクタンス素子Ｌ₁，照明負荷Ｌａ，ダイオ−ドＤ₁を介してコンデンサＣ₁が充電される。この時は、フォトダイオ−ドＰＣＤ₁には電流が流れず、フォトトランジスタＰＣＴｒ₁はオフする。スイッチング素子Ｑ₁がオンすると、コンデンサＣ₁に充電された電荷が、スイッチング素子Ｑ₁，抵抗Ｒ₂，フォトダイオ−ドＰＣＤ₁を介して放電される。この時は、フォトダイオ−ドＰＣＤ₁には電流が流れてフォトトランジスタＰＣＴｒ₁がオンする。この信号Ｖ₁をカウンタ回路５のクロック入力信号Ｖ₁とする。
【００２６】
時刻ｔ₀に於いて、図２（ａ）に示す様にＳ₁がＬレベルになってスイッチング素子Ｑ₂がオフされた後、図３（ｃ）に示す様に信号Ｖ₁がｎ回（ｎは任意の自然数）のオンオフを繰り返すまでは、図３（ｄ）に示す様にカウンタ回路５の出力はＬレベルであるので、スイッチング素子Ｑ₄はオフ、スイッチング素子Ｑ₃はオンする。この時、Ｖ_C2は抵抗Ｒ₄，Ｒ₅，Ｒ₁₃の分圧で決定され、且つ図３（ｅ）に示す様にその値は定格値以下に設定する。そして、図３（ｂ）に示す様にスイッチング素子Ｑ₁のオン時間が短くなり、照明負荷Ｌａの両端電圧Ｖ_Laは定格電圧よりも低くなる。
【００２７】
図３（ｃ）に示す様に信号Ｖ₁がｎ回（ｎは任意の自然数）のオンオフを繰り返した後は、時刻ｔ₁に於いて、図３（ｄ）に示す様にカウンタ回路５の出力はＨレベルになり、スイッチング素子Ｑ₄はオン、スイッチング素子Ｑ₃はオフする。この時、コンデンサＣ₂の両端電圧Ｖ_C2は抵抗Ｒ₄，Ｒ₅の分圧で決定され、且つ図３（ｅ）に示す様にその値は定格値に設定する。そして、図３（ｂ）に示す様に、時刻ｔ₀〜ｔ₁間よりはスイッチング素子Ｑ₁のオン時間が長くなり、照明負荷Ｌａの両端電圧Ｖ_Laは定格電圧に達する。
【００２８】
なお、無負荷時などの異常状態時は、第１実施例に示した回路と同様の動作を行う。
【００２９】
（実施例３）
本発明に係る第３実施例の回路図を図４に示す。
【００３０】
図２に示す第２実施例と異なる点は、照明負荷Ｌａの両端にツェナ−ダイオ−ドＺＤ₃，抵抗Ｒ₁₅，フォトカプラＰＣ₂のフォトダイオ−ドＰＣＤ₂からなるランプ電圧検出回路６を並列接続すると共に、スイッチング素子Ｑ₅，抵抗Ｒ₁₂，ダイオ−ドＤ₅からなる直列回路の両端にフォトカプラＰＣ₂のフォトトランジスタＰＣＴｒ₂，抵抗Ｒ₁₆，ダイオ−ドＤ₁₀からなる直列回路を並列接続したことであり、その他の第２実施例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３１】
ここで、照明負荷Ｌａが連続点滅動作を行う場合は、照明負荷Ｌａはある程度温められているので、照明負荷Ｌａのインピ−ダンスはある程度大きくなっており、照明負荷Ｌａが点灯する際の突入電流が緩和される。その為に、ソフトスタ−ト機能が不要となる。そこで本実施例は、照明負荷Ｌａの両端電圧が一定値以上（例えば定格電圧）になると、ソフトスタ−ト機能を停止させて、照明負荷Ｌａの光出力の立ち上がりを早くすることができるものである。
【００３２】
次に動作を簡単に説明する。
照明負荷Ｌａの両端電圧が一定値以上になると、ツェナ−ダイオ−ドＺＤ₃がオンしてフォトダイオ−ドＰＣＤ₂に電流が流れ、フォトトランジスタＰＣＴｒ₂がオンする。そして、スイッチング素子Ｑ₄がオンしてスイッチング素子Ｑ₃がオフされる。コンデンサＣ₂の両端電圧Ｖ_C2は定格値になり、ソフトスタ−ト機能が停止され、照明負荷Ｌａの両端電圧Ｖ_Laは定格電圧に達する。
【００３３】
（実施例４）
本発明に係る第４実施例の回路図を図５に示す。
【００３４】
図１に示す第１実施例と異なる点は、電圧制御部４ａの代わりに抵抗Ｒ₇，Ｒ₂₁〜Ｒ₂₇，コンデンサＣ₃，ツェナ−ダイオ−ドＺＤ₂，スイッチング素子Ｑ₆〜Ｑ₁₀，フォトカプラＰＣ₁のフォトトランンジスタＰＣＴｒ₁，カウンタ回路５，リレ−ＲＬ₁とで構成される電圧制御部４ｃを設けると共に、電源回路３とインダクタンス素子Ｌ₁との間に直列にＳＷ₁を設けたことであり、その他の第１実施例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３５】
ここで、照明負荷Ｌａの連続点灯が長時間必要でない場合は、照明負荷Ｌａの発熱を防ぐ為に、照明負荷Ｌａが一定時間点灯後の照明負荷Ｌａの光出力停止を確実に行う必要がある。そこで本実施例では、照明負荷Ｌａが一定時間点灯すると、電源ラインをオフする機能を付加したものである。
【００３６】
照明負荷Ｌａの正常状態時は、フォトカプラＰＣ₁からの信号をカウンタ回路５への入力信号信号Ｖ₁としてカウンタ回路５を動作し、一定時間経過後にカウンタ回路５の出力をＨレベルにしてスイッチング素子Ｑ₇をオンし、スイッチング素子Ｑ₆をオフする。スイッチング素子Ｑ₆がオフするとリレ−ＲＬ₁に流れていた電流が停止して、ＳＷ₁をオフする。照明負荷Ｌａの異常状態時は、第１実施例の場合と同様にフォトトランジスタＰＣＴｒ₁がオフして、コンデンサＣ₃の両端電圧Ｖ_C3が上昇し、ツェナ−ダイオ−ドＺＤ₂がオンする。そして、スイッチング素子Ｑ₈がオンしてスイッチング素子Ｑ₆をオフする。スイッチング素子Ｑ₆がオフするとリレ−Ｒインダクタンス素子Ｌ₁に流れていた電流が停止して、スイッチＳＷ₁をオフする。
【００３７】
（実施例５）
本発明に係る第５実施例の回路図を図６に、タイミングチャ−トを図７に示す。
【００３８】
図２に示す第２実施例と異なる点は、スイッチング素子Ｑ₄のベ−ス・エミッタ間に抵抗Ｒ₃₁を接続し、抵抗Ｒ₃₁の両端にコンデンサＣ₄，ツェナ−ダイオ−ドＺＤ₄の直列回路を並列接続し、電源回路３の出力端に並列にフォトトランジスタＰＣＴｒ₁，抵抗Ｒ₇，コンデンサＣ₄の直列回路を接続して、図７（ｃ）に示す様に、カウンタ回路５の代わりにコンデンサＣ₄の両端電圧Ｖ_C4（＝Ｖ₁）によりスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₃，Ｑ₄を制御する様にしたことであり、その他の第２実施例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、簡単な構成で照明負荷の状態を検出する検出手段を備えると共に、照明負荷の異常状態を検出すると照明負荷への電力供給を停止可能で、且つスイッチング素子の保護が可能な照明装置を提供できる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、簡単な構成で照明負荷の状態を検出する検出手段を備えると共に、突入電流を低減可能で、且つスイッチング素子の保護が可能な照明装置を提供できる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、簡単な構成で照明負荷の状態を検出する検出手段を備えると共に、突入電流を低減可能で、且つ照明負荷の状態に応じてソフトスタ−ト機能を停止可能な照明装置を提供できる。
【００４２】
請求項４記載の発明によれば、簡単な構成で照明負荷の状態を検出する検出手段を備えると共に、突入電流を低減可能で、且つ照明負荷の点滅動作が容易に可能な照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例を示す回路図である。
【図２】本発明に係る第２実施例を示す回路図である。
【図３】上記実施例に係るタイミングチャ−トを示す図である。
【図４】本発明に係る第３実施例を示す回路図である。
【図５】本発明に係る第４実施例を示す回路図である。
【図６】本発明に係る第５実施例を示す回路図である。
【図７】上記実施例に係るタイミングチャ−トを示す図である。
【図８】本発明に係る従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１制御部
２スナバ回路
６照明負荷電圧検出手段
Ｌａ照明負荷
Ｑスイッチング素子
ＳＷスイッチ

Claims

照明負荷と、前記照明負荷に直列接続されると共に、前記照明負荷に供給される電力を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の両端に並列接続されたスナバ回路と、前記スイッチング素子を制御する制御部とを備える照明装置に於いて、前記スナバ回路は、コンデンサとアノードが高電位側に接続されるダイオードとの直列接続部と、前記ダイオードに対して並列であってカソードが高電位側に接続されるフォトカプラのフォトダイオードと抵抗の直列接続部と、を備え、前記フォトカプラが前記照明負荷の異常状態を検出する検出手段を構成し、前記制御部は、前記照明負荷が正常状態の場合で前記スイッチング素子がオンし、前記コンデンサの放電により前記フォトカプラがオンしたときに前記スイッチング素子のオン・オフを繰り返す制御を行うとともに、前記照明負荷が異常状態の場合は前記コンデンサに電荷が蓄積されないことにより前記フォトカプラがオンせず、前記スイッチング素子を常にオフする制御を行うものであることを特徴とする照明装置。
請求項１記載の照明装置に於いて、前記制御部は、前記照明負荷の始動時は、前記照明負荷に供給される電力を徐々に上昇させるソフトスタ−ト機能を有するものであることを特徴とする照明装置。
請求項２記載の照明装置に於いて、前記照明負荷に並列接続されると共に、前記照明負荷電圧を検出する照明負荷電圧検出手段を設けると共に、前記制御部は、前記照明負荷電圧検出手段により前記照明負荷電圧が一定値以上になったことを検出すると、ソフトスタ−ト機能を停止するものであることを特徴とする照明装置。
請求項１から３のいずれかに記載の照明装置に於いて、前記照明負荷に直列接続されるスイッチを設けると共に、前記制御部は、前記照明負荷が一定時間点灯すると前記スイッチをオフするものであることを特徴とする照明装置。