JP4000618B2 - Discharge lamp lighting device and lighting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
放電ランプは寿命末期になると、半波の放電となる異常放電を起こす。この異常放電によって電極近傍が異常に加熱される。特にガラスバルブが細い放電ランプにおいては、電極とガラスバルブとの間隔が小さいので、異常放電によってガラスバルブの温度が非常に高くなる。このため、ガラスバルブ、プラスチックス製口金、ソケットなどが溶融するという問題がある。
【0003】
図13は、従来技術1の放電ランプ点灯装置を示す回路図である。
【0004】
図において、131は交流電源、132は整流回路、133はDC−DCコンバータ、134は高周波発生手段、135は負荷回路、136は寿命末期検出手段である。
【0005】
負荷回路135は、限流要素としてのインダクタ135a、放電ランプ135bの直列回路および放電ランプ135bと並列接続されたコンデンサ135cからなる。
【0006】
寿命末期検出手段136は、放電ランプ135bの両端間に接続されており、その出力で高周波発生手段134を制御するように構成されている。
【0007】
そうして、整流回路132で整流され、DC−DCコンバータ133で平滑化および電圧調整された直流電圧が高周波発生手段134の入力端に印加されると、高周波発生手段134はその出力端に所定周波数の高周波電圧を発生する。そして、高周波電圧は負荷回路135に印加される。負荷回路135に印加された高周波電圧はインダクタ135aを介して放電ランプ135bおよびコンデンサ135cに印加される。インダクタ135aおよびコンデンサ135cは、適度に共振するために放電ランプ135bには始動に必要な高電圧が印加されて、放電ランプ135bは始動し、点灯に至る。
【0008】
放電ランプ135bの点灯中、寿命末期検出手段136は放電ランプ135bの電極間電圧を監視し続ける。そして、放電ランプ135bが寿命末期になると、寿命末期検出手段136がそれを検出する。検出信号は高周波発生手段134の制御端子に入力され、高周波発生手段134の動作を停止させる。
【0009】
図14は、従来技術1における負荷回路の負荷特性を示すグラフである。
【0010】
図において、横軸は出力電流を、縦軸は出力電圧を、それぞれ示す。
【0011】
曲線Aは全光点灯時の負荷特性曲線、曲線Bは調光点灯時の負荷特性曲線、曲線cは正常な放電ランプの動作特性曲線、曲線dは同じく寿命末期時の動作特性曲線である。
【0012】
負荷特性は、全光点灯時および調光点灯時のいずれにおいても円弧状の相似形である。放電ランプは、寿命の進展に伴ってランプ電圧が徐々に上昇するため、動作特性は図において上方へ転移していく。
【0013】
したがって、放電ランプが正常時に全光点灯している場合は、図において曲線Aと曲線cとの交点X1にて動作する。調光点灯している場合は、曲線Bと曲線cとの交点X2にて動作する。すなわち、調光点灯時には出力電流、出力電圧ともにほぼ同程度低減する。
【0014】
一方、全光点灯時に放電ランプが寿命末期になると、放電ランプは負荷特性曲線Aと動作特性曲線dとの交点Yで動作するので、そのまま半波放電状態で点灯を持続して消灯することはない。このため、前述のような溶融の問題を生じる。
【0015】
これに対して、特開平1−231295号公報には、複数の放電ランプを並列点灯するときに、放電ランプの異常を検出したら、他の正常な放電ランプが点灯維持できる程度に高周波発生手段の出力を低減させることが開示されている(従来技術2)。この従来技術2によれば、寿命末期時に残余の放電ランプを高周波発生手段の出力を絞って点灯するので、最低限の照明レベルを確保することができる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術1は、高周波発生手段の動作停止により、放電ランプが暗転してしまうので、保安上問題がある。
【0017】
従来技術2は、これを細管の放電ランプに適用した場合、高周波発生手段の出力を絞ってもガラスバルブの温度が高すぎてしまう。また、異常放電ランプが放電維持できなくなるまで出力を絞ることも開示されているが、この状態では正常放電ランプの点灯を維持することが困難である。特に家庭用の照明器具においては、定格消費電力の異なる2以上の放電ランプを単一の高周波発生手段で点灯することが多いので、異常時に残余の正常な放電ランプを点灯維持させるのは極めて困難である。
【0018】
本発明は、細管の放電ランプであっても複雑な保護回路を用いないでも寿命末期時に放電ランプを消灯させる放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の放電ランプ点灯装置は、放電ランプ、放電ランプと直列接続されたインダクタンスおよび放電ランプと並列接続されたキャパシタンスを含み、全光点灯時または全光時および電極予熱時に放電ランプの寿命末期時のランプ電圧よりも低い開放電圧と、相対的に大きな短絡電流とを有する第1の負荷特性を示し、調光点灯時または調光時および始動時に第1の負荷特性における開放電圧と比較して大きな開放電圧と、第1の負荷特性における短絡電流と比較して小さな短絡電流の第2の負荷特性を示し、かつ、かつ第1および第2の負荷特性に対して正常時における放電ランプは動作点を形成し得るが、寿命末期における放電ランプは動作点を形成し得ないように構成されている負荷回路と;負荷回路に高周波出力を供給する高周波発生手段と;全光点灯および調光点灯を設定する制御手段と;放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を可変する容量可変手段と;を具備していることを特徴としている。
【0020】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0021】
まず、放電ランプについて説明する。
【0022】
放電ランプは、特に限定されないが、細管の放電ランプであってもよい。ここでいう細管の放電ランプとは、たとえばコンパクト形蛍光ランプ、電球形蛍光ランプ、高周波点灯専用の環形蛍光ランプ(FHC20、FHC27、FHC34形、いずれも管外径は16.5mmである。いずれも本件出願人の製造による。)などに対して所期の効果を奏する。しかし、一般形の蛍光ランプに対しても有効である。
【0023】
次に、負荷回路について説明する。
【0024】
負荷回路は、放電ランプ、放電ランプと直列接続されたインダクタンスおよび放電ランプと並列接続されたキャパシタンスを含むのであれば、その具体的回路接続は問わない。本発明において、負荷回路は高周波発生手段から見て、放電ランプおよび放電ランプを安定に点灯する限流要素を含んだ回路をいう。放電ランプを始動するために用いられる回路構成は負荷回路に付加されていてもよいが、必須要件ではない。
【0025】
負荷回路は、上記のその余の具体的回路構成を問わないが、しかし、一般的にはインダクタンスは、主として放電ランプの限流要素として用いられる。この場合、高周波発生手段とは別に接続されたインダクタまたは高周波発生手段の一部を構成する出力トランスの漏洩インダクタンスの形において負荷回路に接続され得る。
【0026】
また、キャパシタンスは、一般的には放電ランプの予熱のために用いられ、また他のキャパシタンスは限流要素と直列接続されて限流要素の一部として、あるいは直流カットのために用いられることが多い。
【0027】
負荷回路の数は、1または複数用いることを許容する。複数の場合は、それらを高周波発生手段に対して並列接続することできる。また、1つの負荷回路に複数の放電ランプを直列接続することもできる。
【0028】
負荷回路の負荷特性について説明する。
【0029】
負荷回路の負荷特性は、たとえば負荷回路の構成要素の一部であるインダクタンスおよびキャパシタンスの定数または負荷回路の回路構成を適当に設定することで所望に付与す るができ、あるいはさらに加えて高周波発生手段の出力周波数を、放電ランプの作動状況に応じて適切に設定することで所望に付与するができる。
【0030】
なお、ここで放電ランプの作動状況とは、電極予熱、始動、点灯の一連の作動の状況を全ての一部または全部を含む意味である。さらに、ここで点灯とは全光点灯および調光点灯のいずれをも含む概念である。
【0031】
したがって、本発明の実施においては、点灯における全光点灯および調光点灯の各動作モード間の変更に際して負荷特性が所定に変化する。また、電極加熱および始動の動作モード間の切り換え、または電極加熱、始動および全光点灯の動作モード間の切り換えに際して負荷特性を変化させることができる。さらに、電極加熱、始動、全光点灯および調光点灯の全ての動作モードの切り換えに際して負荷特性を変化させることができる。
【0032】
さて、負荷回路の負荷特性は、以下のように構成されている。すなわち、負荷回路は、全光点灯時または全光時および電極加熱時には相対的に低い開放電圧および大きな短絡電流の第1の負荷特性を示し、調光点灯時または調光点灯時および始動時には第1の負荷特性の開放電圧より大きな開放電圧および第1の負荷特性の短絡電流より小さな短絡電流の負荷特性を示し、かつ第1および第2の負荷特性に対して正常時における放電ランプは動作点を形成し得るが、寿命末期における放電ランプは動作点を形成し得ないように構成されている。
【0033】
高周波発生手段について説明する。
【0034】
高周波発生手段は、負荷回路に高周波出力を供給することができれば、どのような構成のものであってもよい。
【0035】
また、高周波発生手段は、既知の高周波発生のためのあらゆる回路方式を採用することができる。たとえばブロッキング発振形、マルチバイブレータ形、ハーフブリッジ形、フルブリッジ形およびこれらの変形形などのインバータを用いることができる。
【0036】
さらに、電圧共振形および電流共振形のいずれでもよいが、電流共振形の場合、耐圧の相対的に低いスイッチング手段を用いることができるとともに、負荷回路のインダクタンスおよびキャパシタンスに関係なく周波数を設定することが可能であるから、本発明の実施には特に好適である。
【0037】
さらにまた、放電ランプを調光するために、高周波発生手段はオンデューティを変化するなどの出力低減のための常套手段を用いることができるものとする。
【0038】
高周波発生手段の電源は、適当なものを用いることができるが、一般的には商用交流電源を整流し、さらに平滑してなる直流電源を用いることができる。平滑を行うために、平滑コンデンサを用いることができるが、力率が悪くなるので、これを回避するとともに、所望値の電源電圧を得るとともに、高調波歪の少ないDC−DCコンバータを用いることもできる。
【0039】
制御手段について説明する。
【0040】
制御手段は、放電ランプの点灯状態を少なくとも全光点灯と調光点灯とのいずれにも設定することができるものとする。制御手段は、高周波発生手段または直流電源を構成するDC−DCコンバータを制御して、全光モードおよび調光モードのいずれかの動作モードに設定することができる。調光モードは、段調光、連続調光のいずれでもよい。
【0041】
また、必要に応じて消灯などの制御モードの切り換えも付加してこれを行うことができるように構成することができる。
【0042】
制御手段を操作する手法としては、壁スイッチ、赤外線などを用いるリモートコントロールなどの手法を採用することができる。
【0043】
次に、容量変化手段について説明する。
【0044】
容量変化手段は、放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を可変する手段である。
【0045】
最後に、作用について説明する。
【0046】
本発明においては、全光点灯時または電極加熱時には負荷回路が第1の負荷特性を示すので、開放電圧が上記のように低いが、短絡電流は相対的に大きい。全光点灯時に放電ランプが寿命末期になると、ランプ電圧が第1の負荷特性の開放電圧より高くなっているから、その放電ランプは第1の負荷特性に対して動作点を形成できない。その結果、放電ランプは、点灯を維持することができなくなって消灯する。負荷回路が複数並列接続されている場合には、寿命末期の放電ランプは上記のように消灯するが、正常な放電ランプは引き続き点灯を継続する。また、電極加熱時にも同様に低い開放電圧、大きい短絡電流により、十分に、または短時間に電極を所要に加熱することができ、しかも電極加熱中に高い電圧が電極間に印加されないので、電極温度が低いときに無理に始動されることがない。このことは電極損傷を減少させる効果がある。
【0047】
一方、調光点灯時または調光時および始動時には負荷回路が第2の負荷特性を示すので、開放電圧が高いが、短絡電流は小さいので、調光度を大きく、すなわち深く調光することができる。また、始動時にも同様に高い開放電圧、小さい短絡電流の第2の負荷特性になる。
【0048】
本発明は、全光点灯時および調光点灯時で、または電極加熱時および始動時で、さらにまたは電極加熱時、始動時および全光点灯時で、さらにまたは電極加熱時、始動時、全光点灯時および調光点灯時で、負荷回路の負荷特性を上述のように第1または第2の負荷特性に変更するものであるから、良好な点灯または始動を円滑に行うことができる。
【0049】
ここで、動作モードの全てにわたって本発明を適用する場合について説明すれば、以下のとおりである。すなわち、始動前の電極加熱時には相対的に低い開放電圧、大きい短絡電流の第1の負荷特性にする。これにより、十分な電極加熱を行うことができる。次に、始動時には第1の負荷特性のそれより高い開放電圧、小さい短絡電流の第2の負荷特性にする。これにより、高い開放電圧の印加によって始動が促進される。始動したら、全光点灯時の負荷特性に変更すればよい。このようにすることにより、特別な電極予熱回路を用いないでも、電極加熱を適切に行うことができる。
【0050】
また、負荷回路の負荷特性が第1および第2の負荷特性のいずれであっても、放電ランプが寿命末期になると、ランプ電圧が高くなって負荷特性に対して動作点を形成することができなくなり、その結果放電ランプは消灯する。
【0051】
以上の制御は、たとえばICなどにプログラムを組み込んでおくことにより、容易に自動的に遂行させることができる。しかし、要すれば手動によりこれを行うこともできる。
【0052】
また、上記の制御を実施するに際して、高周波発生手段の出力周波数をも連動して変更することは必要に応じて採用することができる。すなわち、予熱時には周波数を低くする。始動時には周波数を高くする。全光点灯時には低くする。予熱時と全光点灯時との周波数を等しくしてもよいし、異なっていてもよい。
【0053】
また、本発明は、以上に加えて負荷回路の負荷特性の特に開放電圧を簡単な構成によって変更できるようにしたものである。すなわち、放電ランプと並列接続されるキャパシタンスの容量を変更することにより、負荷特性を変更する。キャパシタンスの容量を小さくすると、負荷回路の固有共振周波数が大きくなるので、高周波発生手段の出力周波数が不変であれば、放電ランプに印加される開放電圧は低くなる。
【0054】
反対に、キャパシタンスの容量を大きくすると、負荷回路の固有共振周波数が低くなるので、放電ランプに印加される開放電圧は高くなる。
【0055】
なお、短絡電流については、たとえば高周波発生手段の周波数を変更することにより、効果的に行うことができる。すなわち、周波数を低くする。これにより、負荷回路のインピーダンスが減少して短絡電流が大きくなる。反対に周波数を高くすると、負荷回路のインピーダンスが増加して短絡電流が小さくなる。
【0056】
キャパシタンスの容量を変化させる容量可変手段は、たとえばスイッチによって予め用意したコンデンサを切り換える。
【0057】
キャパシタンスの容量の変化は、たとえば放電ランプの寿命末期時に行うことができる。寿命末期時に負荷特性を変更して放電ランプがより一層確実に消灯するようにすることができる。すなわち、寿命末期時にはキャパシタンスの容量を小さく変えて開放電圧を低くする。
【0058】
また、全光点灯と調光点灯とでキャパシタンスの容量を変化させることもできる。すなわち、調光時にはキャパシタンスの容量を大きくして開放電圧を高くする。
【0059】
さらに、放電ランプの始動時にキャパシタンスの容量を相対的に大きくして電極加熱電流を増加させることにより、所望の電極加熱を行わせることができる。
【0060】
次に、本発明の放電ランプ点灯装置の第1の態様について説明する。
【0061】
第1の態様は、それぞれ放電ランプ、インダクタンスおよびキャパシタンスを含み、並列接続された複数の負荷回路と;各負荷回路に高周波出力を供給する共通の高周波発生手段と;を具備し、寿命末期になった放電ランプは消灯するが正常な放電ランプは全光点灯を継続するように負荷特性を負荷回路に付与している。
【0062】
本態様においては、並列接続されている複数の負荷回路のいずれかの放電ランプが寿命末期になったら消灯し、残余の放電ランプが点灯を継続する負荷特性であれば、負荷特性の付与手段はどのような構成であってもよい。しかし、代表的には全光点灯時においては相対的に小さな開放電圧、大きな短絡電流の第1の負荷特性であり、調光点灯時においては第1の負荷特性における開放電圧より大きな開放電圧、小さな短絡電流の第2の負荷特性である。
【0063】
負荷特性の付与手段については、請求項1と同様な構成であることを許容する。
【0064】
請求項2の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項1記載の放電ランプ点灯装置において、放電ランプの寿命末期を検出する検出手段を具備し;検出手段が放電ランプの寿命末期を検出した際に容量可変手段によって放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を小さくする;ことを特徴としている。
【0065】
本発明は、放電ランプが寿命末期時に自動的に開放電圧を低くして、放電ランプが消灯するようにしたものである。
【0066】
検出手段は、放電ランプの電極間電圧、ランプ電流または放電ランプの消費電力または光などに応動して放電ランプの寿命末期を検出することができればどのような構成であってもよい。
【0067】
本発明の放電ランプ点灯装置の第2の態様について説明する。
【0068】
第2の態様は、第1の態様において、複数の放電ランプは、定格消費電力が異なる。
【0069】
主として家庭用の照明器具においては、1つの照明器具に定格消費電力の異なる放電ランプを装着する仕様のものがある。特に環形の放電ランプにおいては、異なる定格消費電力の複数の放電ランプを同心的に配設した照明器具が多用されている。
【0070】
本発明は、上記のような照明器具に共通の高周波発生手段を用いながらも適応するものである。したがって、構成が簡単で安価になる。
【0071】
異なる定格消費電力の放電ランプを負荷回路に適合させるために、それぞれのランプ電流は限流要素のインピーダンスを調整することによって適正化させることができる。
【0072】
請求項3の発明の照明装置は、照明装置本体と;照明装置本体に支持された請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置と;を具備していることを特徴としている。
【0073】
本発明は、照明器具などの照明装置において、請求項1または2の特徴および作用を有している。照明器具の場合、家庭用、施設用など任意所望の照明器具に適応する。また、屋内用、屋外用のいずれでもよい。
【0074】
本発明において、照明装置とは、放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む。
【0075】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0076】
図1は、本発明の放電ランプ点灯装置の第1の実施形態を示すブロック的回路図である。
【0077】
図において、1は交流電源、2は整流回路、3はDC−DCコンバータ、4は高周波発生手段、5は負荷回路、6は制御手段である。
【0078】
交流電源1、波整流回路2およびDC−DCコンバータ3は可調節直流電源を構成する。
【0079】
高周波発生手段2は、入力端にDC−DCコンバータ3の出力端が接続され、内部にスイッチング手段を備えている。
【0080】
負荷回路5は、インダクタンス5a、放電ランプ5bおよびキャパシタンス5cを含んでいる。そして、放電ランプ5bおよびキャパシタンス5cは並列接続されるとともに、インダクタンス5aと直列接続されている。インダクタンス5aは限流要素として作用し、キャパシタンス5cは始動時の共振による所要の高電圧を放電ランプ5bに印加する。
【0081】
さらに、負荷回路5はインダクタンス5a、キャパシタンス5cおよび高周波発生手段4の出力周波数を適当に設定することにより、次の負荷特性を負荷回路に付与することができる。
【0082】
すなわち、全光点灯時には相対的に小さな開放電圧および大きな短絡電流の負荷特性であり、調光点灯時には相対的に大きな開放電圧および小さな短絡電流の負荷特性である。
【0083】
したがって、本実施形態においては、インダクタンス5a、キャパシタンス5cおよび高周波発生手段4は負荷特性付与手段を構成している。
【0084】
制御手段は、放電ランプ5bの全光点灯および調光点灯を設定するためのもので、高周波発生手段134のたとえば出力周波数を切り替える。
【0085】
図2は、図1に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第1の実施形態における負荷回路の負荷特性を示すグラフである。
【0086】
図において、横軸は出力電流を、縦軸は出力電圧を、それぞれ示す。
【0087】
曲線Aは第1の負荷特性を示す曲線であり、曲線Bは第2の負荷特性を示す曲線である。
【0088】
第1の負荷特性においては、開放電圧は低いが、短絡電流は大きい。
【0089】
これに対して、第2の負荷特性においては、反対に開放電圧は大きいが、短絡電流は小さい。
【0090】
また、曲線aは正常時の放電ランプの動作特性曲線、曲線bは同じく寿命末期時の動作特性曲線である。
【0091】
放電ランプの正常時は負荷特性曲線Aと動作特性曲線aとの交点X1が動作点となる。
【0092】
さて、放電ランプが全光点灯時に寿命末期になると、正常時に比較して放電ランプの動作特性が曲線bのように変化してランプ電圧が開放電圧より高くなっているから、動作特性曲線bは負荷特性曲線Aと交差できない。すなわち、第1および第2の負荷特性に対して動作点を形成することができない。このため、放電ランプは点灯を維持することができないで消灯する。
【0093】
したがって、寿命末期時に放電ランプの電極近傍のガラスバルブや口金、ソケットなどが溶融するようなことを回避できる。
【0094】
一方、調光点灯時においては、負荷特性曲線Bと動作特性曲線aとの交点X2が動作点となる。すなわち、第2の負荷特性に対して動作点を形成することができる。
【0095】
図3は、本発明の放電ランプ点灯装置の第2の実施形態を示す回路図である。
【0096】
図において、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0097】
本実施形態は、複数たとえば2個の負荷回路5、5’を高周波発生手段4の出力端に並列接続し、またDC−DCコンバータ3および高周波発生手段4の具体的回路構成を示しているものである。
【0098】
DC−DCコンバータ3は、インダクタ3aおよびダイオード3bが入力および出力端間に直列接続され、インダクタ3aおよびダイオード3bの接続点と負極との間にスイッチング手段3cが接続され、出力端間に平滑コンデンサ3dが接続されている。また、入力端および出力端にそれぞれ電圧検出回路3e、3fが接続されてそれらの検出出力に応じて制御回路3gにおいて定電圧になるようにスイッチング手段3cの制御信号を発生するように構成され、全体として昇圧チョッパを形成している。
【0099】
高周波発生手段4は、ハーフブリッジ形インバータからなる。すなわち、DC−DCコンバータ3の出力端間に一対のスイッチング手段4a、4bが直列接続され、スイッチング制御回路4cにより交互にオン、オフする。スイッチング制御回路4cは、発振器4c1、基準電位源4c2、比較器4c3およびインバータ4c4からなる。そして、発振器4c1の出力と基準電位源4c2の電位とを比較器4c3で比較して、その出力をスイッチング手段4bの制御極へ供給し、比較器4c3の出力をインバータ4c4で反転してスイッチング手段4aの制御極に供給する。
【0100】
負荷回路5、5’は、高周波発生手段4の高周波出力端すなわち両スイッチング手段4a、4bの接続点およびDC−DCコンバータ3の負極の間に接続され、それぞれ直流カット用のコンデンサ5d、5d’を直列に接続している。
【0101】
制御手段6は、全光点灯と調光点灯とを設定するものであるが、高周波発生手段4のスイッチング制御回路4cの発振器4c1の発振周波数を切り換えるように作用する構成である。
【0102】
そうして、本実施形態においては、一方の放電ランプたとえば5bが寿命末期になると、消灯するが、残余の放電ランプ5b’は全光点灯を継続する。
【0103】
図4は、本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態を示す回路図である。
【0104】
図において、図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0105】
本実施形態は、放電ランプと並列接続したコンデンサ5c、5c’の容量を可変にし、かつ寿命末期検出手段7、7’を配設したものである。すなわち、相対的に容量の大きい第1のコンデンサ5c1、5c1’と相対的に容量の小さい第2のコンデンサ5c2、5c2’をスイッチ8、8’で切り換えるように構成している。
【0106】
寿命末期検出手段7、7’は、放電ランプ5b、5b’の電極間電圧を検出して寿命末期を検出するものである。
【0107】
スイッチ8、8’は、常時は容量の大きな第1のキャパシタンス5c1、5c1’を放電ランプ5b、5b’と並列に接続しているが、寿命末期検出手段7、7’が放電ランプ5b、5b’の寿命末期を検出した際に容量の小さな第2のキャパシタンス5c2、5c2’に切り換える。なお、Eは直流電源である。
【0108】
そうして、負荷回路5、5’は、放電ランプ5b、5b’が正常時には第1のキャパシタンス5c1、5c1’によって定まる負荷特性を示すが、いずれかの放電ランプたとえば5bが寿命末期ななると、寿命末期検出手段7がそれを検出するので、スイッチ8は第1のキャパシタンス5c1を開放して第2のキャパシタンス5c2を接続する。これにより、負荷回路5、5’は、第2のキャパシタンス5c2、5c2’によって定まる負荷特性を示す。
【0109】
図5は、図4に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態における負荷特性を示すグラフである。
【0110】
図において、横軸は出力電流を、縦軸は出力電圧を、それぞれ示す。
【0111】
図中、曲線Cは第1のキャパシタンス5c1、5c1’が接続されている場合の負荷特性曲線、曲線Dは第2のキャパシタンス5C2が接続されている場合の負荷特性曲線である。また、曲線cは正常な放電ランプの動作特性曲線、曲線dは同じく寿命末期時の動作特性曲線である。
【0112】
まず、放電ランプが正常な場合は、負荷特性曲線Cと動作特性曲線cとの交点Xで点灯する。
【0113】
次に、放電ランプたとえば5bが寿命末期になると、負荷回路5に第2のキャパシタンス5c2が接続されることにより、負荷特性は負荷特性曲線Dに変更されるので、開放電圧は低い。一方、放電ランプの動作特性は動作特性曲線dに変化していて、ランプ電圧が高くなっているから、曲線Dと曲線dとは交点を作ることができない。
【0114】
このため、寿命末期になった放電ランプは消灯する。
【0115】
これに対して、他方の放電ランプ5b’は第1のコンデンサ5c1’が接続されたままであるから、前記した理由により点灯を継続する。
【0116】
図6は、図4に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態を連続調光点灯した場合の負荷特性を示すグラフである。
【0117】
図において、図5と同一部分については説明を省略する。
【0118】
全光時の負荷特性曲線Cから高周波発生手段の出力周波数を高くしていくことにより、調光度が大きくなる。これにともなって負荷特性曲線はC1、C2へと転移し、動作点はXからX1、X2へと移行していき、連続的な調光を行うことができる。
【0119】
図7は、図4に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態を始動時に第2のキャパシタンスに切り替え、点灯後第1のキャパシタンスに切り換える場合の負荷特性を示すグラフである。
【0120】
図において、図5と同一部分は説明を省略する。
【0121】
始動時に第2のコンデンサ5c2を接続することにより、負荷特性曲線Cになるので、高い開放電圧を放電ランプに印加して始動を容易にできる。
【0122】
そうして、放電ランプが点灯した後は第1のコンデンサ5c1を接続する。これにより、負荷特性曲線Dとなり、放電ランプは動作点Xにて点灯する。放電ランプが寿命末期になると、前述のように負荷特性曲線Dと寿命末期時の動作特性曲線とは交差し得ないため、放電ランプは自動的に消灯する。
【0123】
図8は、本発明の放電ランプ点灯装置の第4の実施形態を示す回路図である。
【0124】
図において、図4と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【0125】
本実施形態は、キャパシタンス切り換えの回路構成において図4とは異なる。すなわち、コンデンサ5c2を常時放電ランプ5b、5b’と並列接続し、キャパシタンス5c3、5c3’をスイッチ8によって接離するように構成したものである。したがって、スイッチ8を閉成すると、コンデンサ5c2および5c3が並列接続されて合成容量が大きくなって図4におけるキャパシタンス5c1の容量と等しくなる。
【0126】
これに対して、スイッチ8を開放すると、キャパシタンス5c2のみが放電ランプ5b、5b’に並列接続されるから、キャパシタンスの容量は小さくなる。
【0127】
そうして、キャパシタンスの容量の変化に伴う作用は図4に示す本発明の第3の実施形態と同じなので、説明は省略する。
【0128】
図9は、本発明の放電ランプ点灯装置の第5の実施形態を示す回路図である。
【0129】
図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【0130】
本実施形態は、負荷回路が異なる。すなわち、3組の負荷回路5、5’、5”を共通の高周波発生手段4に並列接続したものである。そして、放電ランプ5b、5b’、5b”はそれぞれ定格消費電力の異なるものを用いることができ、この場合にはインダクタンス5a、5a’、5a”を調整して所定値のランプ電流が通流するようにするものとする。
【0131】
また、インダクタンス5a、5a’、5a”、キャパシタンス5c、5c’,5c”および高周波発生手段4の出力周波数を適当に設定することにより、いずれかの放電ランプが寿命末期になったときには、当該放電ランプは消灯するが、残余の放電ランプは点灯を継続するように構成されている。その具体的な構成例を示せば、次のとおりである。
【0132】
全光時の高周波発生手段の出力周波数を負荷回路の固有共振周波数より十分小さく設定する。固有共振周波数は負荷回路のインダクタンスおよびキャパシタンスを選択することにより、任意所望に設定することができる。
【0133】
そうして、上記のように出力周波数を設定することにより、放電ランプと並列接続のキャパシタンス5c、5c’、5c”は共振しないから、インダクタンス5a、5a’、5a”は単なるインピーダンスとして作用するから、開放電圧は低くなる。この場合、開放電圧はほぼ高周波発生手段の出力電圧により決定される。
【0134】
図10は、本発明の放電ランプ点灯装置の第6の実施形態を示す回路図である。
【0135】
図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【0136】
本実施形態は、負荷回路5、5’の放電ランプを複数灯直列接続した点において異なる。すなわち、各負荷回路5、5’にそれぞれ2灯の放電ランプ5b1、5b2、5b1’、5b2’を直列接続し、さらに両放電ランプと並列にキャパシタンス5c、5c’を接続するとともに、一方の放電ランプ5b1、5b1’と並列に逐次始動用のキャパシタンス5h、5h’を接続している。
【0137】
そうして、高周波発生手段4の高周波出力を負荷回路5、5’に印加すると、放電ランプ5b2、5b2’の両端間にキャパシタンス5d、5d’、5d”を介して全電圧が印加されて最初に始動し、点灯する。次に、放電ランプ5b1、5b1’の両端間に電圧が集中的に印加されるために、当該放電ランプ5b1、5b1’が引き続いて始動し、点灯する。この動作はいわゆる逐次始動形と同じである。
【0138】
図11は、本発明の放電ランプ点灯装置の第7の実施形態を示す回路図である。
【0139】
図において、図3と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【0140】
本実施形態は、寿命末期時に高周波発生手段4の出力周波数を低くする点において異なる。すなわち、ランプ電圧検出手段9、9’を各放電ランプ5b、5b’に並列に接続し、その出力を判定手段10に入力して寿命末期を判定し、寿命末期時には周波数切替手段11を作用させて発振器3c1の発振周波数を切り換える。
【0141】
そうして、放電ランプたとえば5bが寿命末期になると、ランプ電圧検出手段9、判定手段10および周波数切替手段11を介して発振器3c1の発振周波数が低く切り換えられるので、高周波発生手段3のスイッチング手段の周波数が低下し、高周波発生手段3の出力周波数が低くなる。これにより、開放電圧が低下して寿命末期の放電ランプ5bが消灯することは、既述に説明から明白である。
【0142】
図12は、本発明の照明装置の一実施形態を示す概念図である。
【0143】
本実施形態は、細管形の放電ランプ5b1、5b2を用いた家庭用の天井直付形照明器具である。
【0144】
図において、12はシャーシ、13は反射板、14は点灯装置、15は透光カバーである。
【0145】
シャーシ12は、円形の浅皿状をなし、天井に取り付ける手段を備えているとともに、透光カバー15を装着するための機構を有している。
【0146】
反射板13は、極力浅く形成されるとともに、放電ランプ5b1、5b2の発光をなるべく透光カバー15の面の輝度が均一になるように反射する形状に成形されている。
【0147】
点灯装置14は、放電ランプを除いた負荷回路、高周波発生手段および直流電源からなり、シャーシ12および反射板13の間に形成される空間内に配設されている。
【0148】
透光カバー15は、シャーシ12の下面に配設されて放電ランプ5b1、5b2および反射板13などを包囲している。
【0149】
ところで、放電ランプ5b1、5b2は、管外径が16.5mmの細管で、かつ環形の蛍光ランプを用いている。この蛍光ランプは形名がFHC27およびFHC34で、それぞれを全光点灯において34W、48Wの高出力点灯するように点灯装置14が構成されている。
【0150】
そうして、本実施形態の照明器具は、従来の一般形の蛍光ランプが管外径29mmであるのに対して、上記のように管外径が16.5mmなので、器具高さを平均40%小さくでき、すこぶる薄形にできるので、マンションに見られるように比較的低い天井高さの室内に設置しても圧迫感がない。また、定格寿命は一般形の蛍光ランプが6000時間であるのに対して、9000時間なので、1.5倍になる。さらに、従来細管の放電ランプにおいて深刻な問題を提起しやすい寿命末期の異常温度上昇による溶融の心配がないことは既述のとおりである。
【0151】
【発明の効果】
請求項1および2の各発明によれば、負荷回路が、全光点灯時または全光時および電極予熱時に放電ランプの寿命末期時のランプ電圧よりも低い開放電圧と、相対的に大きな短絡電流とを有する第1の負荷特性を示し、調光点灯時または調光時および始動時に第1の負荷特性における開放電圧と比較して大きな開放電圧と、第1の負荷特性における短絡電流と比較して小さな短絡電流の第2の負荷特性を示し、かつ、かつ第1および第2の負荷特性に対して正常時における放電ランプは動作点を形成し得るが、寿命末期における放電ランプは動作点を形成し得ないとともに、放電ランプと並列接続されるキャパシタンスの容量を可変に構成されていることにより、たとえ細管の放電ランプであっても複雑な保護回路を用いることなく、寿命末期時に放電ランプを消灯させることにより、ガラスバルブ、口金、ソケットなどが溶融するのを未然に防止し、さらに所望により、良好で円滑な始動を行うとともに、負荷特性を所望に変更させて寿命末期時の保護動作を確実に行う放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0152】
請求項2の発明によれば、加えて寿命末期検出手段の出力に応じて放電ランプと並列接続のキャパシタンスの容量を切り換えることにより、自動的に保護動作を確実に行う放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0153】
請求項3の発明によれば、請求項1および2の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の放電ランプ点灯装置の第1の実施形態を示すブロック的回路図
【図2】 図1に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第1の実施形態における負荷回路の負荷特性を示すグラフ
【図3】 本発明の放電ランプ点灯装置の第2の実施形態を示す回路図
【図4】 本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態を示す回路図
【図5】 図4に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態における負荷特性を示すグラフ
【図6】 図4に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態を連続調光点灯した場合の負荷特性を示すグラフ
【図7】 図4に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第3の実施形態を始動時に第2のキャパシタンスに切り替え、点灯後第1のキャパシタンスに切り換える場合の負荷特性を示すグラフ
【図8】 本発明の放電ランプ点灯装置の第4の実施形態を示す回路図
【図9】 本発明の放電ランプ点灯装置の第5の実施形態を示す回路図
【図10】 本発明の放電ランプ点灯装置の第6の実施形態を示す回路図
【図11】 本発明の放電ランプ点灯装置の第7の実施形態を示す回路図
【図12】 本発明の照明装置の一実施形態を示す概念図
【図13】 従来技術1の放電ランプ点灯装置を示す回路図
【図14】 従来技術1における負荷回路の負荷特性を示すグラフ
【符号の説明】
1…交流電源
2…整流回路
3…DC−DCコンバータ
4…高周波発生手段
5…負荷回路
5a…インダクタンス
5b…放電ランプ
5c…キャパシタンス
6…制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device and an illumination device using the same.
[0002]
[Prior art]
When the discharge lamp reaches the end of its life, it causes an abnormal discharge that becomes a half-wave discharge. Due to this abnormal discharge, the vicinity of the electrode is abnormally heated. In particular, in a discharge lamp with a thin glass bulb, the distance between the electrode and the glass bulb is small, and therefore the temperature of the glass bulb becomes very high due to abnormal discharge. For this reason, there is a problem that glass bulbs, plastic caps, sockets and the like are melted.
[0003]
FIG. 13 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device of
[0004]
In the figure, 131 is an AC power source, 132 is a rectifier circuit, 133 is a DC-DC converter, 134 is a high frequency generating means, 135 is a load circuit, and 136 is an end of life detecting means.
[0005]
The load circuit 135 includes an
[0006]
The end-of-life detection means 136 is connected between both ends of the
[0007]
Then, when the DC voltage rectified by the
[0008]
During the lighting of the
[0009]
FIG. 14 is a graph showing the load characteristics of the load circuit in the
[0010]
In the figure, the horizontal axis represents the output current, and the vertical axis represents the output voltage.
[0011]
Curve A is a load characteristic curve when all lights are lit, curve B is a load characteristic curve when dimming is lit, curve c is an operating characteristic curve of a normal discharge lamp, and curve d is an operating characteristic curve at the end of life.
[0012]
The load characteristic is an arc-like resemblance for both all-light lighting and dimming lighting. In the discharge lamp, the lamp voltage gradually increases as the life of the discharge lamp increases, so that the operating characteristics shift upward in the figure.
[0013]
Therefore, when the discharge lamp is normally lit when operating normally, it operates at the intersection X1 between the curve A and the curve c in the figure. When the dimming is on, it operates at the intersection X2 between the curve B and the curve c. That is, at the time of dimming lighting, both the output current and the output voltage are reduced to approximately the same extent.
[0014]
On the other hand, when the discharge lamp reaches the end of its life when all the lights are on, the discharge lamp operates at the intersection Y between the load characteristic curve A and the operating characteristic curve d. Absent. For this reason, the above-mentioned melting problem occurs.
[0015]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-231295 discloses a high-frequency generating means to the extent that other normal discharge lamps can be kept lit if a discharge lamp abnormality is detected when a plurality of discharge lamps are lit in parallel. It is disclosed that the output is reduced (prior art 2). According to this
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
[0017]
In the
[0018]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device that turns off a discharge lamp at the end of its life and a lighting device using the same, even if it is a thin tube discharge lamp without using a complicated protection circuit.
[0019]
[Means for achieving the object]
The discharge lamp lighting device of the invention of
[0020]
In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0021]
First, the discharge lamp will be described.
[0022]
The discharge lamp is not particularly limited, but may be a thin tube discharge lamp. As used herein, the discharge lamp of a thin tube is, for example, a compact fluorescent lamp, a bulb-type fluorescent lamp, or a ring-shaped fluorescent lamp dedicated to high-frequency lighting (FHC20, FHC27, FHC34 types, all having a tube outer diameter of 16.5 mm. It has the expected effect on the production of the applicant. However, it is also effective for general fluorescent lamps.
[0023]
Next, the load circuit will be described.
[0024]
The load circuit is a discharge lamp,Connected in series with the discharge lampInductance andConnected in parallel with the discharge lampIf the capacitance is included, the specific circuit connection is not limited. In the present invention, the load circuit refers to a circuit including a discharge lamp and a current limiting element for stably lighting the discharge lamp as viewed from the high-frequency generating means. The circuit configuration used to start the discharge lamp may be added to the load circuit, but is not a requirement.
[0025]
The load circuit isThe restAlthough the specific circuit configuration is not limited, in general, the inductance is mainly used as a current limiting element of the discharge lamp. In this case, it can be connected to the load circuit in the form of a leakage inductance of an inductor connected separately from the high frequency generation means or an output transformer constituting a part of the high frequency generation means.
[0026]
Capacitance is generally used for preheating the discharge lamp, and other capacitance is connected in series with the current limiting element and can be used as part of the current limiting element or for DC cutting. Many.
[0027]
One or a plurality of load circuits are allowed to be used. In the case of a plurality, they can be connected in parallel to the high-frequency generating means. In addition, a plurality of discharge lamps can be connected in series to one load circuit.
[0028]
The load characteristics of the load circuit will be described.
[0029]
The load characteristic of the load circuit is given as desired by appropriately setting, for example, constants of inductance and capacitance, which are part of the components of the load circuit, or the circuit configuration of the load circuit. In addition, the output frequency of the high-frequency generating means can be given as desired by appropriately setting the output frequency according to the operating state of the discharge lamp.
[0030]
Here, the operating state of the discharge lamp means that all or part of a series of operating states of electrode preheating, starting, and lighting are included. Furthermore, lighting is a concept including both all-light lighting and dimming lighting.
[0031]
Therefore, in the implementation of the present invention, the load characteristic changes to a predetermined value when changing between the operation modes of all-light lighting and dimming lighting in lighting. Also, the load characteristics can be changed when switching between the operation modes of electrode heating and starting, or switching between the operation modes of electrode heating, starting and all-light lighting. Furthermore, the load characteristics can be changed when switching all the operation modes of electrode heating, start-up, all-light lighting, and dimming lighting.
[0032]
The load characteristics of the load circuit are configured as follows. That is, the load circuit exhibits a first load characteristic with a relatively low open-circuit voltage and a large short-circuit current during all-light lighting or during all-light and electrode heating, and the first load characteristic during dimming lighting or during dimming lighting and start-up. 1 shows a load characteristic with an open circuit voltage greater than the open circuit voltage of the first load characteristic and a short circuit current smaller than the short circuit current of the first load characteristic, and the discharge lamp in the normal state with respect to the first and second load characteristics However, the discharge lamp at the end of life is configured not to form an operating point.
[0033]
The high frequency generating means will be described.
[0034]
The high frequency generation means may have any configuration as long as it can supply a high frequency output to the load circuit.
[0035]
The high frequency generation means can employ any known circuit system for high frequency generation. For example, inverters such as a blocking oscillation type, a multivibrator type, a half bridge type, a full bridge type, and variations thereof can be used.
[0036]
Furthermore, either the voltage resonance type or the current resonance type may be used. In the case of the current resonance type, switching means having a relatively low withstand voltage can be used, and the frequency is set regardless of the inductance and capacitance of the load circuit. Therefore, it is particularly suitable for the implementation of the present invention.
[0037]
Furthermore, in order to dimm the discharge lamp, the high-frequency generating means can use conventional means for reducing output such as changing the on-duty.
[0038]
An appropriate power source can be used for the high-frequency generating means, but generally a DC power source obtained by rectifying and smoothing a commercial AC power source can be used. To perform smoothing, a smoothing capacitor can be used. However, since the power factor is deteriorated, this can be avoided, a desired power supply voltage can be obtained, and a DC-DC converter with less harmonic distortion can be used. it can.
[0039]
The control means will be described.
[0040]
The control means can set the lighting state of the discharge lamp to at least all-light lighting and dimming lighting. The control means can control the high frequency generating means or the DC-DC converter constituting the direct current power source to set the operation mode to either the all-light mode or the dimming mode. The dimming mode may be either step dimming or continuous dimming.
[0041]
Further, it can be configured to be able to perform this by adding control mode switching such as turning off the light as necessary.
[0042]
As a method for operating the control means, a method such as a remote control using a wall switch, infrared rays, or the like can be employed.
[0043]
Next, capacity changing means will be described.
[0044]
The capacity changing means is means for changing the capacity of the capacitance connected in parallel with the discharge lamp.
[0045]
Finally, the operation will be described.
[0046]
In the present invention, at the time of all-light lighting or electrode heatingSince the load circuit exhibits the first load characteristic,Although the open circuit voltage is low as described above, the short circuit current is relatively large. If the discharge lamp reaches the end of its life when all light is on, the lamp voltage willOf the first load characteristicThe discharge lamp is higher than the open circuit voltage.An operating point cannot be formed for the first load characteristic. As a result, the discharge lampIt is no longer possible to keep the light on and it goes out. When a plurality of load circuits are connected in parallel, the discharge lamp at the end of its life is extinguished as described above, but the normal discharge lamp continues to be lit. Also during electrode heatingAs wellLow open-circuit voltage and large short-circuit current enable the electrode to be heated sufficiently or in a short time, and no high voltage is applied between the electrodes during electrode heating, so it can be started forcibly when the electrode temperature is low It will not be done. This has the effect of reducing electrode damage.
[0047]
On the other hand, at the time of dimming lighting or at the time of dimming and startingSince the load circuit exhibits the second load characteristic,Although the open circuit voltage is high, the short-circuit current is small, so that the dimming degree can be increased, that is, the light can be dimmed deeply. Also when startingAs wellHigh open circuit voltage, small short circuit currentThe second load characteristic is obtained.
[0048]
The present invention relates to all-lighting and dimming lighting, or electrode heating and starting, and / or electrode heating, starting and all-lighting, or further, electrode heating, starting, all-light Load characteristics of the load circuit at the time of lighting and dimming lighting as described aboveFor first or second load characteristicsSince it changes, favorable lighting or starting can be performed smoothly.
[0049]
Here, it will be as follows if the case where this invention is applied over all the operation modes is demonstrated. That is, when heating the electrode before starting, a relatively low open-circuit voltage and a large short-circuit currentFirstUse load characteristics. Thereby, sufficient electrode heating can be performed. Next, when startingThan that of the first load characteristicHigh open circuit voltage, small short circuit currentSecondUse load characteristics. Thereby, starting is accelerated | stimulated by application of a high open circuit voltage. Once started, the load characteristics may be changed to when all light is on. By doing in this way, electrode heating can be performed appropriately, without using a special electrode preheating circuit.
[0050]
Even if the load characteristic of the load circuit is either the first load characteristic or the second load characteristic, when the discharge lamp reaches the end of its life, the lamp voltage increases and an operating point can be formed for the load characteristic. As a result, the discharge lamp is turned off.
[0051]
The above control can be easily performed automatically by, for example, incorporating a program in an IC or the like. However, this can be done manually if necessary.
[0052]
Moreover, when implementing said control, it can employ | adopt as needed to change also the output frequency of a high frequency generation means interlockingly. That is, the frequency is lowered during preheating. Increase frequency at start-up. Lower when all lights are on. The frequency at the time of preheating and that at the time of all-light lighting may be equal or different.
[0053]
In addition to the above, the present invention can change the load characteristics of the load circuit, particularly the open circuit voltage, with a simple configuration. That is, the load characteristic is changed by changing the capacitance of the capacitance connected in parallel with the discharge lamp. When the capacitance is reduced, the natural resonance frequency of the load circuit is increased. Therefore, if the output frequency of the high-frequency generator is unchanged, the open circuit voltage applied to the discharge lamp is reduced.
[0054]
On the other hand, when the capacitance is increased, the natural resonance frequency of the load circuit is lowered, so that the open circuit voltage applied to the discharge lamp is increased.
[0055]
The short-circuit current can be effectively performed by changing the frequency of the high-frequency generating means, for example. That is, the frequency is lowered. This reduces the impedance of the load circuit and increases the short-circuit current. On the contrary, when the frequency is increased, the impedance of the load circuit is increased and the short-circuit current is decreased.
[0056]
The capacity variable means for changing the capacity of the capacitance switches a capacitor prepared in advance by a switch, for example.
[0057]
The change in capacitance can be made, for example, at the end of the life of the discharge lamp. It is possible to change the load characteristics at the end of the life so that the discharge lamp is turned off more reliably. That is, at the end of the life, the capacitance is changed to a small value to lower the open circuit voltage.
[0058]
In addition, the capacitance can be changed between all-light lighting and dimming lighting. That is, during dimming, the capacitance is increased to increase the open circuit voltage.
[0059]
Furthermore, desired electrode heating can be performed by increasing the electrode heating current by relatively increasing the capacitance of the discharge lamp when it is started.
[0060]
Next, a first aspect of the discharge lamp lighting device of the present invention will be described.
[0061]
The first aspect includes a plurality of load circuits each including a discharge lamp, an inductance, and a capacitance and connected in parallel; and a common high-frequency generation means for supplying a high-frequency output to each load circuit; The discharge circuit is turned off, but a normal discharge lamp is given load characteristics to the load circuit so that all light is continuously turned on.
[0062]
In this aspect, if any one of the plurality of load circuits connected in parallel is a load characteristic that turns off when the discharge lamp reaches the end of its life and the remaining discharge lamps continue to be lit, the load characteristic applying means is Any configuration may be used. However, typically, it is a first load characteristic with a relatively small open voltage and a large short-circuit current during all-light lighting, and an open voltage greater than the open voltage in the first load characteristic during dimming lighting. It is the 2nd load characteristic of a small short circuit current.
[0063]
The load characteristic imparting means is allowed to have the same configuration as that of the first aspect.
[0064]
Claim2The discharge lamp lighting device of the invention is claimed in claim1The discharge lamp lighting device according to
[0065]
According to the present invention, the discharge lamp automatically lowers the open-circuit voltage at the end of its life so that the discharge lamp is extinguished.
[0066]
The detection means may have any configuration as long as it can detect the end of life of the discharge lamp in response to the voltage between the electrodes of the discharge lamp, the lamp current, the power consumption of the discharge lamp, light, or the like.
[0067]
A second aspect of the discharge lamp lighting device of the present invention will be described.
[0068]
Second aspectIsFirst aspectThe plurality of discharge lamps have different rated power consumption.
[0069]
Mainly, there are lighting fixtures for home use in which a discharge lamp with different rated power consumption is attached to one lighting fixture. In particular, in a ring-shaped discharge lamp, a lighting fixture in which a plurality of discharge lamps having different rated power consumptions are concentrically arranged is frequently used.
[0070]
The present invention is applicable while using the high-frequency generating means common to the above-described lighting fixtures. Therefore, the configuration is simple and inexpensive.
[0071]
In order to adapt the discharge lamps of different rated power consumption to the load circuit, the respective lamp currents can be optimized by adjusting the impedance of the current limiting element.
[0072]
Claim3The illuminating device of the present invention is supported by the illuminating device main body;Or 2And a discharge lamp lighting device as described above.
[0073]
The present invention provides a lighting device such as a lighting fixture.Or 2It has the features and actions. In the case of a lighting fixture, it adapts to any desired lighting fixtures such as home use and facility use. Moreover, any of indoor use and outdoor use may be used.
[0074]
In the present invention, the illuminating device includes any device that utilizes light emission of a discharge lamp.
[0075]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0076]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a first embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
[0077]
In the figure, 1 is an AC power source, 2 is a rectifier circuit, 3 is a DC-DC converter, 4 is a high frequency generating means, 5 is a load circuit, and 6 is a control means.
[0078]
The
[0079]
The high frequency generating means 2 has an input end connected to the output end of the DC-
[0080]
The
[0081]
Furthermore, the
[0082]
That is, it has a load characteristic with a relatively small open-circuit voltage and a large short-circuit current during all-light lighting, and a load characteristic with a relatively large open-circuit voltage and a small short-circuit current during dimming lighting.
[0083]
Therefore, in this embodiment, the inductance 5a, the
[0084]
The control means is for setting all-light lighting and dimming lighting of the discharge lamp 5b, and switches, for example, the output frequency of the high-frequency generation means 134.
[0085]
FIG. 2 is a graph showing the load characteristics of the load circuit in the first embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG.
[0086]
In the figure, the horizontal axis represents the output current, and the vertical axis represents the output voltage.
[0087]
Curve A is a curve showing the first load characteristic, and curve B is a curve showing the second load characteristic.
[0088]
In the first load characteristic, the open circuit voltage is low, but the short circuit current is large.
[0089]
On the other hand, in the second load characteristic, the open circuit voltage is large but the short circuit current is small.
[0090]
Curve a is an operating characteristic curve of the discharge lamp in a normal state, and curve b is an operating characteristic curve at the end of the life.
[0091]
When the discharge lamp is normal, the intersection X1 between the load characteristic curve A and the operating characteristic curve a is the operating point.
[0092]
Now, when the discharge lamp reaches the end of its lifetime when all the lights are on, the operating characteristic of the discharge lamp changes as shown by the curve b and the lamp voltage becomes higher than the open circuit voltage as compared with the normal condition. It cannot intersect with the load characteristic curve A. That is, an operating point cannot be formed for the first and second load characteristics. For this reason, the discharge lamp cannot be turned on and is turned off.
[0093]
Therefore, it is possible to avoid melting of a glass bulb, a base, a socket and the like in the vicinity of the electrode of the discharge lamp at the end of the life.
[0094]
On the other hand, at the time of dimming lighting, the intersection point X2 between the load characteristic curve B and the operation characteristic curve a is an operation point. That is, an operating point can be formed for the second load characteristic.
[0095]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
[0096]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0097]
In the present embodiment, a plurality of, for example, two
[0098]
In the DC-
[0099]
The high frequency generation means 4 consists of a half bridge type inverter. That is, a pair of switching means 4a and 4b are connected in series between the output terminals of the DC-
[0100]
The
[0101]
The control means 6 sets all-light lighting and dimming lighting, and is configured to switch the oscillation frequency of the oscillator 4c1 of the switching control circuit 4c of the high-frequency generation means 4.
[0102]
Thus, in the present embodiment, when one of the discharge lamps, for example, 5b reaches the end of its life, the lamp is turned off, but the remaining discharge lamp 5b 'continues to be lit in all light.
[0103]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
[0104]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0105]
In the present embodiment, the capacities of
[0106]
The end of life detecting means 7 and 7 'detects the end of life by detecting the voltage between the electrodes of the discharge lamps 5b and 5b'.
[0107]
The switches 8, 8 'normally connect the first capacitances 5c1, 5c1' having a large capacity in parallel with the discharge lamps 5b, 5b ', but the end-of-life detection means 7, 7' are connected to the discharge lamps 5b, 5b. When the end of life of 'is detected, the capacitance is switched to the second capacitance 5c2, 5c2' having a small capacity. E is a DC power source.
[0108]
Thus, the
[0109]
FIG. 5 is a graph showing the load characteristics in the third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG.
[0110]
In the figure, the horizontal axis represents the output current, and the vertical axis represents the output voltage.
[0111]
In the figure, a curve C is a load characteristic curve when the first capacitances 5c1, 5c1 'are connected, and a curve D is a load characteristic curve when the second capacitance 5C2 is connected. Curve c is an operating characteristic curve of a normal discharge lamp, and curve d is an operating characteristic curve at the end of life.
[0112]
First, when the discharge lamp is normal, the lamp is lit at the intersection X between the load characteristic curve C and the operating characteristic curve c.
[0113]
Next, when the discharge lamp, for example, 5b reaches the end of its life, the load characteristic is changed to the load characteristic curve D by connecting the second capacitance 5c2 to the
[0114]
For this reason, the discharge lamp that has reached the end of its life is extinguished.
[0115]
On the other hand, since the other discharge lamp 5b 'remains connected to the first capacitor 5c1', it continues to be lit for the reason described above.
[0116]
FIG. 6 is a graph showing load characteristics when the third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG. 4 is continuously dimmed.
[0117]
In the figure, description of the same parts as those in FIG. 5 is omitted.
[0118]
Increasing the output frequency of the high-frequency generating means from the load characteristic curve C for all light increases the dimming degree. Along with this, the load characteristic curve shifts to C1 and C2, and the operating point shifts from X to X1 and X2, and continuous light control can be performed.
[0119]
FIG. 7 is a graph showing load characteristics when the third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG. 4 is switched to the second capacitance at the start and switched to the first capacitance after lighting.
[0120]
In the figure, the description of the same part as in FIG. 5 is omitted.
[0121]
Since the load characteristic curve C is obtained by connecting the second capacitor 5c2 at the start, a high open-circuit voltage can be applied to the discharge lamp to facilitate the start.
[0122]
Then, after the discharge lamp is lit, the first capacitor 5c1 is connected. As a result, the load characteristic curve D is obtained, and the discharge lamp is lit at the operating point X. When the discharge lamp reaches the end of its life, as described above, the load characteristic curve D and the operation characteristic curve at the end of the life cannot intersect, so the discharge lamp is automatically turned off.
[0123]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
[0124]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0125]
This embodiment is different from FIG. 4 in the circuit configuration of capacitance switching. That is, the capacitor 5c2 is always connected in parallel with the discharge lamps 5b and 5b ', and the capacitors 5c3 and 5c3' are connected and separated by the switch 8. Therefore, when the switch 8 is closed, the capacitors 5c2 and 5c3 are connected in parallel to increase the combined capacitance, which becomes equal to the capacitance of the capacitance 5c1 in FIG.
[0126]
On the other hand, when the switch 8 is opened, only the capacitance 5c2 is connected in parallel to the discharge lamps 5b and 5b ', so that the capacitance is reduced.
[0127]
Thus, the action accompanying the change in capacitance is the same as that of the third embodiment of the present invention shown in FIG.
[0128]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
[0129]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0130]
This embodiment is different in load circuit. That is, three sets of
[0131]
Further, by appropriately setting the inductances 5a, 5a ′, 5a ″, the
[0132]
The output frequency of the high frequency generation means in all light is set to be sufficiently smaller than the natural resonance frequency of the load circuit. The natural resonance frequency can be set as desired by selecting the inductance and capacitance of the load circuit.
[0133]
By setting the output frequency as described above, the
[0134]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
[0135]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0136]
This embodiment is different in that a plurality of discharge lamps of
[0137]
Then, when the high frequency output of the high frequency generating means 4 is applied to the
[0138]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
[0139]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0140]
This embodiment is different in that the output frequency of the high-frequency generating means 4 is lowered at the end of life. That is, the lamp voltage detection means 9 and 9 ′ are connected in parallel to the discharge lamps 5b and 5b ′, and the output thereof is input to the determination means 10 to determine the end of life, and the frequency switching means 11 is operated at the end of life. To switch the oscillation frequency of the oscillator 3c1.
[0141]
Thus, when the discharge lamp, for example, 5b reaches the end of its life, the oscillation frequency of the oscillator 3c1 is switched low via the lamp voltage detection means 9, the determination means 10 and the frequency switching means 11, so that the switching means of the high frequency generation means 3 The frequency decreases and the output frequency of the high frequency generating means 3 decreases. As a result, it is apparent from the above description that the open-circuit voltage is lowered and the discharge lamp 5b at the end of life is extinguished.
[0142]
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an embodiment of a lighting device according to the present invention.
[0143]
The present embodiment is a ceiling-mounted lighting fixture for home use using thin tube-type discharge lamps 5b1 and 5b2.
[0144]
In the figure, 12 is a chassis, 13 is a reflector, 14 is a lighting device, and 15 is a translucent cover.
[0145]
The
[0146]
The
[0147]
The lighting device 14 includes a load circuit excluding the discharge lamp, a high-frequency generation unit, and a DC power source, and is disposed in a space formed between the
[0148]
The
[0149]
By the way, the discharge lamps 5b1 and 5b2 are thin tubes having a tube outer diameter of 16.5 mm, and ring-shaped fluorescent lamps are used. This fluorescent lamp has model names FHC27 and FHC34, and the lighting device 14 is configured so that each of the fluorescent lamps is lit at a high output of 34 W and 48 W in all-light lighting.
[0150]
Thus, the lighting fixture of the present embodiment has a tube outer diameter of 29 mm as described above, while the conventional general fluorescent lamp has a tube outer diameter of 16.5 mm. Because it can be made smaller and can be made very thin, there is no feeling of pressure even if it is installed in a room with a relatively low ceiling height as seen in apartments. Also, the rated life is 9000 hours compared with 6000 hours for a general-type fluorescent lamp, and thus the rated life is 1.5 times longer. Furthermore, as described above, there is no fear of melting due to an abnormal temperature rise at the end of life, which is likely to pose a serious problem in a conventional thin tube discharge lamp.
[0151]
【The invention's effect】
Claim 1And 2According to the inventions, the load circuit has a first open circuit voltage lower than a lamp voltage at the end of the life of the discharge lamp and a relatively large short-circuit current when all the lights are turned on or when all the lights and the electrodes are preheated. The load characteristic of the first load characteristic is large compared to the open circuit voltage in the first load characteristic, and the short circuit current is small compared to the short circuit current in the first load characteristic. A discharge lamp that exhibits the second load characteristic and is normal with respect to the first and second load characteristics can form an operating point, but a discharge lamp at the end of its life cannot form an operating point.In addition, the capacitance of the capacitance connected in parallel with the discharge lamp can be varied.By being configured, glass bulbs, caps, sockets, etc. can be melted by turning off the discharge lamp at the end of its life without using a complicated protection circuit, even for a thin tube discharge lamp. Prevent, and if desired, make a good and smooth startAt the same time, the load characteristics can be changed as desired to ensure protective operation at the end of life.A discharge lamp lighting device can be provided.
[0152]
Claim2According to the invention, in addition, it is possible to provide a discharge lamp lighting device that automatically and reliably performs a protection operation by switching the capacitance of the capacitance connected in parallel with the discharge lamp in accordance with the output of the end of life detection means. .
[0153]
Claim3According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a first embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing load characteristics of a load circuit in the first embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of a discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing load characteristics in the third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG. 4;
6 is a graph showing load characteristics when the third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG. 4 is continuously dimmed.
FIG. 7 is a graph showing load characteristics when the third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG. 4 is switched to the second capacitance at start-up and then switched to the first capacitance after lighting.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of a discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an embodiment of a lighting device according to the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to
FIG. 14 is a graph showing load characteristics of a load circuit in
[Explanation of symbols]
1 ... AC power supply
2 ... Rectifier circuit
3 ... DC-DC converter
4. High frequency generation means
5 ... Load circuit
5a: Inductance
5b ... discharge lamp
5c: Capacitance
6. Control means
Claims (3)
負荷回路に高周波出力を供給する高周波発生手段と;
全光点灯および調光点灯を設定する制御手段と;
放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を可変する容量可変手段と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。Discharge lamp, a discharge lamp and viewed including the series connected inductance and a discharge lamp and connected in parallel capacitance, the total light lit or Zenhikariji and electrode preheating time to the discharge lamp end of life time of the lamp voltage lower open circuit voltage than And a first load characteristic having a relatively large short-circuit current, a large open-circuit voltage compared to the open-circuit voltage in the first load characteristic at the time of dimming lighting or at the time of dimming and starting, Although the discharge lamp in the normal state exhibits a second load characteristic with a small short-circuit current as compared with the short-circuit current in the load characteristic, and can operate at a normal time with respect to the first and second load characteristics, A load circuit configured so that the discharge lamp at the end stage cannot form an operating point ;
High frequency generating means for supplying high frequency output to the load circuit;
Control means for setting all-light lighting and dimming lighting;
Capacity changing means for changing the capacity of the capacitance connected in parallel with the discharge lamp;
A discharge lamp lighting device comprising:
検出手段が放電ランプの寿命末期を検出した際に容量可変手段によって放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を小さくする;
ことを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。Comprising detection means for detecting the end of life of the discharge lamp;
When the detecting means detects the end of life of the discharge lamp, the capacity of the capacitance connected in parallel with the discharge lamp is reduced by the capacity changing means;
The discharge lamp lighting device according to claim 1 .
照明装置本体に支持された請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。A lighting device body;
The discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2 , supported by a lighting device body;
An illumination device comprising:
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