JP4172075B2 - 放電ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は制御手段をディジタル化した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】
制御手段をディジタル化した放電ランプ点灯装置は、たとえば特開平５−２０７７５６号公報などに記載されて知られている。
【０００３】
一般に、インバータ式の点灯回路手段を備える放電ランプ点灯装置は、放電ランプの点灯状態や電源電圧に応じて、スイッチング手段のスイッチング周波数またはスイッチングのオンデューティを制御することにより、放電ランプを一定の明るさで点灯することができるように構成されている。
【０００４】
放電ランプ点灯装置をディジタル化するには、制御手段をディジタル化するのが一般的である。制御をディジタル化することにより、所望の制御特性を得やすくなり、また応答の早い制御が期待できる。
【０００５】
ところで、制御手段をディジタル化するには、ディジタル演算処理によって点灯回路手段に供給する制御信号を形成する。ディジタル演算処理に際しては、電源電圧や放電ランプの点灯状態などをアナログ形式で検出して、その検出出力をＡ／Ｄ変換によりディジタル形式に変換し、ディジタル化された点灯状態検出信号や電源電圧検出信号などを演算処理手段に制御入力する。演算処理手段には、予め演算プログラムを設定しておき、点灯状態検出信号や電源電圧検出信号などの制御入力に基づき演算プログラムにしたがって演算処理を行ってディジタル形式の制御信号を得て、これを直接またはＤ／Ａ変換してアナログ形式に変換するなどの所要の変換を行って点灯回路手段に制御入力する。これにより、たとえば点灯周波数や出力電圧のオンデューティなどを制御して放電ランプを安定に点灯する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電ランプ点灯装置は、使用する回路部品の特性ばらつきなどにより、一定の制御信号を供給しても点灯状態にばらつきが生じる。
【０００７】
そこで、放電ランプ点灯装置の製造段階において、所定の点灯状態たとえば定格電力供給状態になる制御信号のレベルたとえば周波数またはオンデューティなどを調整することにより、回路部品の特性ばらつきなどを吸収する必要がある。
【０００８】
従来は、主として演算処理手段中のたとえばクロック発振回路の可変抵抗器や可変コンデンサなどを手作業で調整して、クロック信号の周波数を調整することによって制御信号の調整を行っているため、その作業性が甚だ悪いという問題がある。
【０００９】
また、回路部品の特性ばらつきの吸収および点灯状態の変化に対する負帰還的調整などのために、スイッチング周波数の微小な調整を行う場合、一般的にはクロック発振周波数を高くして分解能を高める必要がある。
【００１０】
しかしながら、クロック発振器の発振周波数が上昇するのに伴い消費電力の増大およびコストアップの要因になる。
【００１１】
本発明は、検査モード設定時における制御信号の調整が容易な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。
【００１２】
【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、後記制御信号に応じて放電ランプの点灯状態を制御する点灯回路手段と；放電ランプの点灯状態を検出して点灯状態検出信号を形成する点灯状態検出手段と；検査モードと通常点灯モードとにプログラムを選択的に切り換え可能であり、検査モードにおいては点灯状態を変化させる制御信号を形成して点灯回路手段に供給するとともに点灯状態検出手段からの点灯状態検出信号によって放電ランプの点灯状態を自動的に確認し、この確認された点灯状態が所定点灯状態になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶させることができ、通常点灯モードにおいては標準点灯状態データを読み出して動作するとともに、点灯状態検出信号に応じて演算により制御信号を形成して点灯回路手段に供給する演算処理手段と；演算処理手段に対して検査モードおよび通常点灯モードを選択的に設定する設定手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１３】
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。
【００１４】
（点灯回路手段について）
点灯回路手段は、放電ランプの点灯を制御可能であればどのような構成であってもよい。しかし、高周波で点灯することにより発光効率を高くすることができるし、電子制御により肌理細かい制御が容易であることから、高周波インバータが好適である。
【００１５】
また、点灯回路手段は、放電ランプが蛍光ランプや高輝度放電ランプのように限流インピーダンスを外付けで必要とする場合には、限流インピーダンスを含むものとする。これに対して、一対の電極のうち少なくとも一方の電極が透光性放電容器の外面に密着して配設された外部電極を備え、内部に希ガスを主成分とするイオン化媒体を封入した放電ランプは、誘電体バリヤ放電を行い、透光性放電容器の壁を誘電体とする静電容量が形成されて放電ランプと直列に接続されるので、限流インピーダンスの外付けを省略できる。したがって、このような場合には、限流インピーダンスを必ずしも必要としない。
【００１６】
限流インピーダンスは、高周波インバータの内部に限流機能がある場合に、当該限流機能たとえば出力トランスの漏洩インダクタンスを限流インピーダンスとして利用することができる。また、高周波インバータとは別に接続された限流機能を限流インピーダンスとして用いてもよい。
【００１７】
さらに、点灯回路手段として高周波インバータを用いる場合、高周波インバータは、既知の各種回路方式のものを用いることができる。たとえば、フルブリッジ形、ハーフブリッジ形、並列形、一石形のインバータなどを許容する。
【００１８】
さらにまた、点灯回路手段は、必要に応じて放電ランプを始動させる始動手段と、低周波交流を直流に変換してたとえば高周波インバータに直流電源を供給する電源変換手段とを具備していることを許容する。
【００１９】
電源変換手段としてチョッパを用いることにより、入力電流の力率を高めるとともに、高調波歪を減少させることもできる。なお、高周波インバータにチョッパ動作機能を組み込んで複合形に構成した場合には、別設のチョッパを省略することができる。
【００２０】
さらにまた、点灯回路手段は、演算処理手段から供給されるパルス形式などの制御信号を直接制御入力するように構成できるが、要すればＤ／Ａコンバータを備えて制御アナログ信号を得てから、この制御アナログ信号を制御端子に信号入力するように構成することもできる。そして、点灯回路手段のたとえば出力周波数または出力電圧のオンデューティなどを変化させることができる。
【００２１】
さらにまた、演算処理手段からの制御信号を所要により増幅し、ハイサイドドライブし、または絶縁するために、演算処理手段と点灯回路手段の制御入力端子との間に適当な変換手段を介在させることができる。
【００２２】
（点灯状態検出手段について）
点灯状態検出手段は、放電ランプの点灯状態を演算処理手段において負帰還制御して制御信号を形成するために、点灯状態を検出する。そして、点灯状態検出信号をアナログ形式からディジタル形式に変換するには、点灯状態検出手段にＡ／Ｄコンバータを配設してもよいし、演算処理手段内のＡ／Ｄコンバータ機能を利用してもよい。
【００２３】
また、点灯状態は、種々の形で検出が可能である。たとえば、ランプ電圧およびランプ電流、ランプ電力または発光を検出することにより、点灯状態を検出できる。必要に応じてこれらを適宜選択することができる。
【００２４】
（演算処理手段について）
演算処理手段は、少なくとも検査モードと、通常点灯モードとにプログラムを選択的に切り換えることができるように構成されている。
【００２５】
検査モードにおいては、放電ランプの点灯状態が順次変化するような制御信号を点灯回路手段に供給する。そして、放電ランプが所定の点灯状態になったときに、制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶させることができる。
【００２６】
所定の点灯状態になったときに、標準点灯状態データとして記憶させるには、手動および自動のいずれでもよい。
【００２７】
次に、通常点灯モードにおいては、標準点灯状態データを読み出して動作を開始し、点灯状態検出信号などに応じて予め設定された演算処理プログラムに基づく演算により、最適なスイッチング周波数またはスイッチングのオンデューティなど放電ランプ点灯の仕様を決定し、この仕様に基づいて点灯回路手段の制御信号を形成して点灯回路手段に供給する。
【００２８】
また要すれば、演算処理手段から調光制御信号を点灯回路手段に送出して点灯回路手段から放電ランプに供給されるランプ電力を絞ることにより、放電ランプを調光点灯させてもよい。
【００２９】
演算処理プログラムは、放電ランプを定電力、定電圧または定電流などの所要の制御パターンを始め、点灯状態に応じた制御量などを決定するように構成されている。
【００３０】
また、演算処理手段は、その機能を達成するために、たとえば読み出し専用メモリＲＯＭ、一時記憶メモリＲＡＭ、中央処理ユニットＣＰＵおよび電気的書き込み可能不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭなどによって構成することができる。このような構成における各要素の主な役割は以下のとおりである。
【００３１】
読み出し専用メモリＲＯＭには、制御プログラムおよび参照用のデータたとえば電圧値、電流値、変換テーブルおよび演算式の係数などを記憶させておく。
【００３２】
一時記憶メモリＲＡＭには、データを一時記憶させる。
【００３３】
中央処理ユニットＣＰＵは、プログラムにしたがって演算を行う。
【００３４】
電気的書き込み可能不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭは、標準点灯状態データを記憶する。
【００３５】
さらに、演算処理手段は、設定手段によって検査モードが設定されているときに、点灯状態を順次変化させていく制御信号を形成するように構成されており、そして点灯状態を順次変化させていく過程で所定点灯状態になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭなどに記憶させることができる。
【００３６】
なお、「所定点灯状態」とは、標準負荷を放電ランプ点灯装置の出力端間に接続したときの点灯状態が所定値たとえば定格ランプ電力になったときであって、計器を目視により、または自動的に確認する態様や、点灯状態検出手段からの点灯状態検出信号によって確認する態様などであることを許容するものである。
【００３７】
（設定手段について）
設定手段は、演算処理手段に対して検査モードおよび通常点灯モードを選択的に設定する手段である。
【００３８】
検査モードは、放電ランプ点灯装置を主として製造段階で所定の点灯を行えるように調整する際に用いる。
【００３９】
通常点灯モードは、放電ランプを通常点灯する際に用いる。
【００４０】
また、設定手段の操作に連動して、上記モードの切り換えを演算処理手段中に記憶されているプログラムを切り換えることにより行うことができる。
【００４１】
（その他の構成について）
放電ランプは、蛍光ランプなどの低圧放電ランプおよび高輝度放電ランプと称される高圧放電ランプのいずれであってもよい。また、誘電体バリヤ放電ランプなどであってもよい。
【００４２】
また要すれば、電源電圧検出手段を配設し、その電源電圧検出データを演算処理手段に入力して、電源電圧の変動に対する点灯状態への影響を除去するように構成することもできる。
【００４３】
（本発明の作用について）
本発明においては、たとえば製造段階で放電ランプ点灯装置を調整する際には、設定手段により演算手段のプログラムを切り換えて検査モードに設定するとともに、放電ランプ点灯装置の出力端間に標準負荷を、また点灯状態を監視するランプ電圧、ランプ電流またはランプ電力などを測定する手段を、それぞれ接続してから、放電ランプ点灯装置に電源を投入する。
【００４４】
上記の設定により、演算処理手段は、順次変化するような制御信号を発生していくため、これに応じて点灯回路手段が放電ランプに供給するランプ電力が変化するので、これに伴って放電ランプの点灯状態が変化する。
【００４５】
そうして、放電ランプの点灯状態が変化する過程において、所定点灯状態たとえば定格ランプ電力になったときに、そのときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして演算処理手段に記憶させる。
【００４６】
次に、設定手段を操作して通常点灯モードを設定した場合、演算処理手段は、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶させてある標準点灯状態データを読み出して動作を開始し、対応する制御信号を形成して点灯回路手段に制御入力する。
【００４７】
その結果、点灯回路手段は、放電ランプを標準点灯状態で点灯を開始する。
【００４８】
点灯後、電源電圧変動などの要因によって点灯状態が変動しようとすると、点灯状態検出手段の点灯状態検出信号に応じて負帰還的に放電ランプの点灯が制御されることにより、放電ランプを標準点灯状態に維持することができる。
【００４９】
本発明における第１の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、所定点灯状態は、設定手段が検査モードから通常点灯モードに設定を切り換えた際の点灯状態であることを特徴としている。
【００５０】
本発明は、製造段階などにおける検査工程において、目視などにより放電ランプが所定点灯状態になったことを確認したときに手動によって標準点灯状態データを記憶させるのに好適な構成を規定している。
【００５１】
すなわち、検査工程でオペレータが放電ランプの点灯状態を示す計器などを監視し、所定点灯状態になったのを計器の指示により確認したら、設定手段を通常点灯モードに切り換えればよい。そうすれば、演算処理手段が切り換えられた時点の点灯状態のときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶して、調整が完了する。
【００５２】
しかし、本発明は、手動操作に限定されるものではなく、上記の操作を自動的に行わせるように構成することもできる。
【００５３】
本発明における第２の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、演算処理手段は、外部回路からの信号を入力可能な外部入力部を備えており；所定点灯状態は、外部入力部から信号が入力した際の点灯状態である。
【００５４】
本態様は、検査モードにおいて、外部回路からの信号が演算処理手段の外部入力部に入力した際の放電ランプの点灯状態のときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶するようにした構成を規定している。
【００５５】
外部回路からの信号としては、たとえばスイッチング信号を用いることができる。点灯状態を示す計器をオペレータが監視して、所定点灯状態になったときにオペレータがスイッチを操作すると、スイッチング信号が外部入力部に入力する。
そうして、外部回路からの信号が外部入力部に入力すると、演算処理手段が入力時の点灯状態における制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶する。
【００５６】
したがって、通常点灯モードにおいては、標準点灯状態データが読み出されて初期設定される。
【００５７】
本発明における第３の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、所定点灯状態は、点灯状態検出手段の点灯状態検出信号が所定値に達した際の点灯状態である。
【００５８】
本態様は、検査モードにおいて、放電ランプの点灯状態を点灯状態検出手段から得られる点灯状態検出信号によって知ることができるのを利用して、点灯状態が所定値になったことを検出するものである。そして、点灯状態検出信号が所定値になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして演算処理手段が記憶する構成である。
【００５９】
したがって、放電ランプ点灯装置に組み込みの点灯状態検出手段を予め校正しておけば、標準点灯状態を正確に検出することができる。
【００６０】
次に、上記と異なる構成について説明する。
【００６１】
すなわち、点灯状態検出手段に外部入力端子を配設しておき、設定手段を操作して検査モードを選択した状態において、放電ランプとして標準負荷を接続し、外部入力端子には組み込みの点灯状態検出手段と同一の構成で、かつ予め校正した標準点灯状態検出手段を外付けで接続する。
【００６２】
そうして、演算処理手段から順次点灯状態が変わるような制御信号を点灯回路手段に供給していき、標準点灯回路検出手段の点灯状態検出信号が所定値になったときに、その制御信号に対応するデータが演算処理手段に標準点灯状態データとして記憶される。
【００６３】
したがって、通常点灯モードにおいては、標準点灯状態データが読み出されて初期設定が行われる。
【００６４】
本発明における第５の態様は、後記制御信号に応じて放電ランプの点灯状態を制御する点灯回路手段と；放電ランプの点灯状態を検出して点灯状態検出信号を発生する点灯状態検出手段と；ＣＰＵを備え、ＣＰＵの動作の一部を一時的に停止させて、その後再び動作を開始することができるように構成されているとともに、点灯状態検出信号に応じて演算により制御信号を形成して点灯回路手段に供給する演算処理手段と；を具備している。
【００６５】
本態様においては、演算処理手段のＣＰＵの動作の一部を一時的に停止させて、その後再び動作を開始させることにより、パルスの時間幅を延伸させる。そして、このようにして時間幅が延伸されたパルスを、時間幅を延伸しない適当数のパルスごとに混在させることにより、平均値として見たときに周波数が低減することになる。
【００６６】
そうして、パルスの時間幅の延伸の程度および時間幅を延伸したパルスの混在率を変化させることにより、パルスの周波数を所要の範囲内で調整することができる。周波数の調整可能な範囲を１０％程度にすることは容易である。要すれば、調整可能な範囲を１０％を超えて設定することもできる。
【００６７】
したがって、たとえば製造段階においては、本態様を適用して制御信号のパルスの周波数を変化させて標準点灯状態に調整することによって、回路部品の特性ばらつきを吸収できる。なお、この場合の周波数可調整範囲は５％程度あればよい。
【００６８】
また、通常点灯時においては、点灯状態検出手段によって検出した放電ランプの点灯状態検出信号をＡ／Ｄ変換して、演算処理手段の内部で標準点灯状態データと比較し、その差に応じて演算処理手段から点灯回路手段に供給する制御信号の周波数を負帰還的に制御することによって、放電ランプを標準点灯状態で点灯させることができる。この場合には、点灯周波数がたとえば平均的な周波数であるところの約５０ｋＨｚ程度ならば、５〜１０％の周波数可調整範囲があればよい。
【００６９】
さらに、本態様においては、周波数を変化させて放電ランプを調光点灯させることもできる。
【００７０】
上記のいずれの態様においても、時間幅の異なるパルスが混在した制御信号で点灯回路手段が制御されることにより、放電ランプの発光の時間幅が変化するが、パルスが高い繰り返し周波数であれば、実際上視覚的に問題にはならない。
【００７１】
また、以上説明したように、本態様においては、クロック信号の分解能を高めることなく制御信号の周波数を微調整できるので、放電ランプ点灯装置を安価にするのに効果的である。
【００７２】
本発明における第６の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、ＣＰＵは、タイマ機能を内蔵したシングルチップマイコンであり、ＣＰＵの動作の一部はタイマ動作であることを特徴としている。
【００７３】
そうして、タイマ機能を内蔵したシングルチップマイコンのタイマ機能を一時的に動作を停止させ、その後再び動作を開始させることにより、簡単な構成でパルスの時間幅を延伸させることができる。
【００７４】
本態様においては、クロック信号の分解能を高めることなく制御信号の周波数を微調整できるので、演算処理手段にシングルチップマイコンを用いることができ、したがって放電ランプ点灯装置を安価に構成することができる。
【００７５】
本発明おける第７の態様は、第５または第６の態様において、ＣＰＵは、割り込み処理を用いてＣＰＵの動作の一部を停止する。
【００７６】
本態様においては、割り込み処理を用いてＣＰＵの動作の一部を停止させるので、演算処理が簡単になる。
【００７７】
本発明おける第７の態様は、以上説明の各態様を含む本発明において、点灯回路手段によって点灯する放電ランプを具備している。
【００７８】
本態様は、放電ランプをその構成要素として含んで構成されている。
【００７９】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された本発明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。
【００８０】
本発明の照明装置は、放電ランプの発光を何らかの目的で利用するあらゆる装置を含む広い概念である。たとえば、各種照明器具、表示用装置および画像読取装置などである。
【００８１】
照明器具としては、屋内用および屋外用の照明器具を含む。
【００８２】
表示用装置としては、内照式表示装置および外照式表示装置を含む。また、前者に用いるバックライト装置をも照明装置に含む。
【００８３】
画像読取装置は、これを組み込んだ複写機、スキャナおよびファクシミリなどのＯＡ機器を含む。
【００８４】
【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。
【００８５】
図１は、本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示す回路ブロック図である。
【００８６】
図において、１は交流電源、２は点灯回路手段、３は放電ランプ、４は点灯状態検出手段、５は演算処理手段、６は設定手段である。
【００８７】
交流電源１は、低周波交流の電源で、たとえば商用電源である。
【００８８】
（点灯回路手段２について）
点灯回路手段２は、整流回路２ａ、直流安定化電源回路２ｂ、高周波インバータ２ｃおよび限流インピーダンス２ｄを備え、高周波を発生する。
【００８９】
整流回路２ａは、全波整流回路からなる。
【００９０】
直流安定化電源回路２ｂは、全波整流出力を所要の電圧で、かつ安定化された直流電圧を得るために用いられる。
【００９１】
高周波インバータ２ｃは、直流電源に対して直列接続された一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２を備えたハーフブリッジ形インバータからなり、ゲートドライブ回路２ｃ１が付設されている。
【００９２】
ゲートドライブ回路２ｃ１は、後述する演算処理手段５から供給される制御信号を電圧変換によって電圧が０〜１０Ｖ程度のドライブ信号を発生し、これを一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートに交互に印加してインバータ動作を行わせる。
【００９３】
限流インピーダンス２ｄは、インダクタからなり、高周波インバータ２ｃの高周波出力端間に放電ランプ３および直流カットコンデンサＣ１と直列接続されている。
【００９４】
（放電ランプ３について）
放電ランプ３は、蛍光ランプからなり、点灯回路手段２の高周波出力で付勢されて点灯する。
【００９５】
Ｃ２は、フィラメント加熱コンデンサで、放電ランプの一対のフィラメント電極の非電源側端子間に接続して、フィラメント加熱回路を形成している。
【００９６】
（点灯状態検出手段４について）
点灯状態検出手段４は、ランプ電圧検出部４ａおよびランプ電流検出部４ｂにより構成されている。
【００９７】
ランプ電圧検出部４ａは、図示を省略しているが、放電ランプ３の両端間電圧を検出する。
【００９８】
ランプ電流検出部４ｂは、図示を省略しているが、放電ランプ３と直列接続された電流検出用電流変成器を備えている。
【００９９】
（演算処理手段５について）
演算処理手段５は、読み出し専用メモリＲＯＭ、一時記憶メモリＲＡＭ、中央処理ユニットＣＰＵおよび電気的書き込み可能不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭによって構成されている。なお、５ａは上記の各構成要素を情報の授受関係に接続するバスラインである。
【０１００】
読み出し専用メモリＲＯＭは、演算処理プログラムを記憶している。プログラムは、少なくとも検査モードと通常点灯モードとを含んでいる。そして、検査モードにおいては、放電ランプ３の点灯状態を順次変化させるように制御信号を送出するとともに、後述する設定手段６から通常点灯状態へ設定が変更されたときに、その際の制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶するようにプログラムが構成されている。
【０１０１】
演算処理手段５のＣＰＵから点灯回路手段２に供給される制御信号は、０〜３Ｖから０〜５Ｖ程度のパルス電圧である。
【０１０２】
（設定手段６について）
設定手段６は、演算処理手段５の動作モードを検査モードと通常点灯モードとのいずれかに設定する。
【０１０３】
（動作について）
最初に、検査モードについて説明する。
【０１０４】
設定手段６を操作して検査モードに設定すると、演算処理手段５のＣＰＵはＲＯＭから検査モードの演算処理プログラムを読み出し、順次周波数が減少する方向に変化するパルスからなる制御信号を発生して点灯回路手段２のゲートドライブ回路２ｃ１に送出する。ゲートドライブ回路２ｃ１は、制御信号を電圧変換してゲートドライブ信号を発生し、これを一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートに交互に印加するので、高周波インバータ２ｃが動作して、高周波電圧を発生する。
【０１０５】
一方、放電ランプ点灯装置の出力端に放電ランプ３として標準負荷を接続する。また、標準負荷に流れるランプ電流に相当する負荷電流と、標準負荷の端子電圧とを計測して負荷電力を算出する電力計を接続してから、高周波電圧を標準負荷に印加する。そして、上記の動作に対応して高周波電圧の周波数が順次減少していくので、これに伴い限流インピーダンス２ｄが減少していく。このため、標準負荷に流れる負荷電流が順次増加していく。
【０１０６】
そこで、電力計をたとえばオペレータが監視して、予め定められている所定の点灯状態に相当する所定の負荷電力になったところで、設定手段６を操作して通常点灯モードに設定する。これにより、設定が変更された時点の制御信号に対応するデータが標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【０１０７】
次に、通常点灯ＥＥＰＲＯＭに記憶されているモードについて説明する。
【０１０８】
設定手段６が通常点灯状態モードの状態で交流電源１が投入されると、演算処理手段５のＣＰＵがＲＯＭに記憶されている通常点灯モードの演算処理プログラムを読み出す。次に、ＣＰＵがＥＥＰＲＯＭに記憶されている標準点灯状態データを読み出して初期状態設定を行い、標準点灯状態データに対応する制御信号を発生して点灯回路手段２に送出する。
【０１０９】
制御信号の供給を受けたゲートドライブ回路２ｃ１は、制御信号に対応したゲートドライブ信号を変換によって発生し、一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２を交互にスイッチングするので、高周波インバータ２ｂは、動作を開始して放電ランプ３に高周波電圧を印加する。
【０１１０】
放電ランプ３が点灯すると、点灯状態検出手段４からランプ電流およびランプ電圧が検出され、ＣＰＵに送出される。ＣＰＵ内のＡ／Ｄコンバータ機能によって点灯状態検出信号がアナログ形式からディジタル形式に変換されてから、制御信号データとの差異の有無およびその程度がＣＰＵによって演算される。その結果、差異があればその程度に応じて負帰還的に補正された制御信号が形成されて点灯回路手段に送出されるので、結局放電ランプ３は負帰還制御によって標準点灯状態に維持されることになる。
【０１１１】
図２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ブロック図である。
【０１１２】
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。
【０１１３】
本実施形態は、ＣＰＵに外部入力部５ｂを備えている点で異なる。
【０１１４】
すなわち、外部入力部５ｂを備えるに当たり、外部入力部５ｂにスイッチング信号が入力したときに、そのときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭに記憶するように演算処理プログラムを構成している。
【０１１５】
外部入力部５ｂに入力させるスイッチング信号は、たとえばオペレータが点灯状態を示す計器を監視していて、所定点灯状態になったときにスイッチを操作することにより、形成されるようになっている。
【０１１６】
図３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ブロック図である。
【０１１７】
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。
【０１１８】
本実施形態は、点灯状態検出信号が所定値になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶するように構成した点で異なる。
【０１１９】
すなわち、放電ランプ点灯装置に内蔵している点灯状態検出手段４が外部入力端子４ｃを配設している。そして、検査モードにおいては、外部入力端子４ｃに予め校正されるとともに、内蔵の点灯状態検出手段４と同一仕様の標準点灯状態検出手段（図示しない。）を接続して、その標準点灯状態検出手段から標準点灯状態検出信号を外部入力端子４ｃに入力させる。
【０１２０】
そうして、標準点灯状態検出信号が入力したときに送出される制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭに記憶させる。
【０１２１】
図４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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
本実施形態は、演算処理手段５にシングルチップマイコンを用いて制御信号の周波数をクロック信号発振器の分解能を変更することなく調整するように構成するとともに、直流安定化回路２ｂを昇圧チョッパによって構成した点で異なる。
【０１２４】
すなわち、シングルチップマイコンからなる演算処理手段５は、タイマ機能を備えるが、割り込み処理によってタイマ機能を一時的に停止させて、その後再び動作を開始することができるように構成されている。
【０１２５】
図５は、本発明の放電ランプ点灯装置の第４の実施形態における制御信号の時間幅を延伸させる動作原理を説明する波形図である。
【０１２６】
図において、横軸は時間を、縦軸は電圧を、それぞれ示す。また、矢印ｔ１は演算処理手段５の一部動作を停止させる停止開始時間を、矢印ｔ２は再び動作を開始させる動作再開時間を、それぞれ示す。
【０１２７】
図から明かなように、時間ｔ１−ｔ２の間制御信号の時間幅が延伸されるので、平均値としての周波数が低減することになる。
【０１２８】
次に、再び図４に戻って直流安定化回路２ｂについて説明する。
【０１２９】
すなわち、直流安定化回路２ｂを構成している昇圧チョッパは、一対の入力端２ｂ１が整流回路２ａの直流出力端間に接続している。また、一対の出力端２ｂ２が高周波インバータ２ｃの直流入力端間に接続している。
【０１３０】
一対の入力端間にインダクタ２ｂ３およびスイッチング手段２ｂ４の直列回路が接続されている。
【０１３１】
スイッチング手段２ｂ４と並列にダイオード２ｂ５および平滑コンデンサ２ｂ６の直列回路が接続されている。
【０１３２】
そして、スイッチング手段２ｂ４は、そのゲートにゲートドライブ回路２ｂ７が接続されている。
【０１３３】
そうして、昇圧チョッパは、スイッチング手段２ｂ４のオン時間をＴＯＮとし、オフ時間をＴＯＦＦとするとし、入力電圧をＶｐ、出力電圧をＶｏとすると、数式１に示すように入力電圧より高い出力電圧を得ることができる。
【０１３４】
【数１】
Ｖｏ＝（ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ）Ｖｐ／ＴＯＦＦ
また、入力力率が高くて、しかも高調波歪が著しく少なくなる。
【０１３５】
図６は、本発明の照明装置の一実施形態における照明器具を示す斜視図である。
【０１３６】
図において、７は照明器具本体、８は放電ランプ点灯装置である。
【０１３７】
照明器具本体７は、基体７ａおよびランプソケット７ｂを備えている。さらに、必要に応じて反射板、端子台および配線などを含んでいる。
【０１３８】
放電ランプ点灯装置８は、放電ランプ点灯回路８ａおよび放電ランプ８ｂからなる。
【０１３９】
放電ランプ点灯回路８ａは、図１に示す構成を備えている。
【０１４０】
放電ランプ８ｂは、蛍光ランプからなる。
【０１４１】
そうして、本実施形態の照明器具は、放電ランプ８ｂの光出力が一定した照明を行うことができるものである。
【０１４２】
【発明の効果】
請求項１ないし４の各発明によれば、放電ランプの点灯状態を制御する点灯回路手段に供給する制御信号を形成するところの演算処理手段を、設定手段によって検査モードと通常点灯モードとに選択的にプログラムを切り換えて設定できるように構成して、検査モードにおいては、演算処理手段から放電ランプの点灯状態が変化するように制御信号を形成して点灯回路手段に供給するとともに点灯状態検出手段からの検出信号によって放電ランプの点灯状態を確認し、この確認された点灯状態が所定点灯状態になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶できるように構成するとともに、通常点灯モードにおいては、演算処理手段が標準点灯状態データを読み出して動作を開始し、点灯状態検出手段の点灯状態検出信号に応じて演算処理により制御信号を形成して点灯回路手段に供給するように構成したことにより、制御信号の検査時の調整が容易、かつ短時間にできるので、コストダウンが可能な放電ランプ点灯装置およびこれを備えた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の実施形態を示す回路ブロック図
【図２】 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ブロック図
【図３】 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ブロック図
【図４】 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５】 本発明の放電ランプ点灯装置の第４の実施形態における制御信号の時間幅を延伸させる動作原理を説明する波形図
【図６】 本発明の照明装置の一実施形態における照明器具を示す斜視図
【符号の説明】
１…交流電源
２…点灯回路手段
２ａ…整流回路
２ｂ…直流安定化電源回路
２ｃ…高周波インバータ
２ｃ１…ゲートドライブ回路
２ｄ…限流インピーダンス
３…放電ランプ
４…点灯状態検出手段
４ａ…ランプ電圧検出部
４ｂ…ランプ電流検出部
５…演算処理手段
５ａ…バスライン
６…設定手段
Ｃ１…直流カットコンデンサ
Ｃ２…フィラメント加熱コンデンサ
Ｑ１…スイッチング手段
Ｑ２…スイッチング手段
【発明の属する技術分野】
本発明は制御手段をディジタル化した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】
制御手段をディジタル化した放電ランプ点灯装置は、たとえば特開平５−２０７７５６号公報などに記載されて知られている。
【０００３】
一般に、インバータ式の点灯回路手段を備える放電ランプ点灯装置は、放電ランプの点灯状態や電源電圧に応じて、スイッチング手段のスイッチング周波数またはスイッチングのオンデューティを制御することにより、放電ランプを一定の明るさで点灯することができるように構成されている。
【０００４】
放電ランプ点灯装置をディジタル化するには、制御手段をディジタル化するのが一般的である。制御をディジタル化することにより、所望の制御特性を得やすくなり、また応答の早い制御が期待できる。
【０００５】
ところで、制御手段をディジタル化するには、ディジタル演算処理によって点灯回路手段に供給する制御信号を形成する。ディジタル演算処理に際しては、電源電圧や放電ランプの点灯状態などをアナログ形式で検出して、その検出出力をＡ／Ｄ変換によりディジタル形式に変換し、ディジタル化された点灯状態検出信号や電源電圧検出信号などを演算処理手段に制御入力する。演算処理手段には、予め演算プログラムを設定しておき、点灯状態検出信号や電源電圧検出信号などの制御入力に基づき演算プログラムにしたがって演算処理を行ってディジタル形式の制御信号を得て、これを直接またはＤ／Ａ変換してアナログ形式に変換するなどの所要の変換を行って点灯回路手段に制御入力する。これにより、たとえば点灯周波数や出力電圧のオンデューティなどを制御して放電ランプを安定に点灯する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電ランプ点灯装置は、使用する回路部品の特性ばらつきなどにより、一定の制御信号を供給しても点灯状態にばらつきが生じる。
【０００７】
そこで、放電ランプ点灯装置の製造段階において、所定の点灯状態たとえば定格電力供給状態になる制御信号のレベルたとえば周波数またはオンデューティなどを調整することにより、回路部品の特性ばらつきなどを吸収する必要がある。
【０００８】
従来は、主として演算処理手段中のたとえばクロック発振回路の可変抵抗器や可変コンデンサなどを手作業で調整して、クロック信号の周波数を調整することによって制御信号の調整を行っているため、その作業性が甚だ悪いという問題がある。
【０００９】
また、回路部品の特性ばらつきの吸収および点灯状態の変化に対する負帰還的調整などのために、スイッチング周波数の微小な調整を行う場合、一般的にはクロック発振周波数を高くして分解能を高める必要がある。
【００１０】
しかしながら、クロック発振器の発振周波数が上昇するのに伴い消費電力の増大およびコストアップの要因になる。
【００１１】
本発明は、検査モード設定時における制御信号の調整が容易な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。
【００１２】
【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、後記制御信号に応じて放電ランプの点灯状態を制御する点灯回路手段と；放電ランプの点灯状態を検出して点灯状態検出信号を形成する点灯状態検出手段と；検査モードと通常点灯モードとにプログラムを選択的に切り換え可能であり、検査モードにおいては点灯状態を変化させる制御信号を形成して点灯回路手段に供給するとともに点灯状態検出手段からの点灯状態検出信号によって放電ランプの点灯状態を自動的に確認し、この確認された点灯状態が所定点灯状態になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶させることができ、通常点灯モードにおいては標準点灯状態データを読み出して動作するとともに、点灯状態検出信号に応じて演算により制御信号を形成して点灯回路手段に供給する演算処理手段と；演算処理手段に対して検査モードおよび通常点灯モードを選択的に設定する設定手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１３】
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。
【００１４】
（点灯回路手段について）
点灯回路手段は、放電ランプの点灯を制御可能であればどのような構成であってもよい。しかし、高周波で点灯することにより発光効率を高くすることができるし、電子制御により肌理細かい制御が容易であることから、高周波インバータが好適である。
【００１５】
また、点灯回路手段は、放電ランプが蛍光ランプや高輝度放電ランプのように限流インピーダンスを外付けで必要とする場合には、限流インピーダンスを含むものとする。これに対して、一対の電極のうち少なくとも一方の電極が透光性放電容器の外面に密着して配設された外部電極を備え、内部に希ガスを主成分とするイオン化媒体を封入した放電ランプは、誘電体バリヤ放電を行い、透光性放電容器の壁を誘電体とする静電容量が形成されて放電ランプと直列に接続されるので、限流インピーダンスの外付けを省略できる。したがって、このような場合には、限流インピーダンスを必ずしも必要としない。
【００１６】
限流インピーダンスは、高周波インバータの内部に限流機能がある場合に、当該限流機能たとえば出力トランスの漏洩インダクタンスを限流インピーダンスとして利用することができる。また、高周波インバータとは別に接続された限流機能を限流インピーダンスとして用いてもよい。
【００１７】
さらに、点灯回路手段として高周波インバータを用いる場合、高周波インバータは、既知の各種回路方式のものを用いることができる。たとえば、フルブリッジ形、ハーフブリッジ形、並列形、一石形のインバータなどを許容する。
【００１８】
さらにまた、点灯回路手段は、必要に応じて放電ランプを始動させる始動手段と、低周波交流を直流に変換してたとえば高周波インバータに直流電源を供給する電源変換手段とを具備していることを許容する。
【００１９】
電源変換手段としてチョッパを用いることにより、入力電流の力率を高めるとともに、高調波歪を減少させることもできる。なお、高周波インバータにチョッパ動作機能を組み込んで複合形に構成した場合には、別設のチョッパを省略することができる。
【００２０】
さらにまた、点灯回路手段は、演算処理手段から供給されるパルス形式などの制御信号を直接制御入力するように構成できるが、要すればＤ／Ａコンバータを備えて制御アナログ信号を得てから、この制御アナログ信号を制御端子に信号入力するように構成することもできる。そして、点灯回路手段のたとえば出力周波数または出力電圧のオンデューティなどを変化させることができる。
【００２１】
さらにまた、演算処理手段からの制御信号を所要により増幅し、ハイサイドドライブし、または絶縁するために、演算処理手段と点灯回路手段の制御入力端子との間に適当な変換手段を介在させることができる。
【００２２】
（点灯状態検出手段について）
点灯状態検出手段は、放電ランプの点灯状態を演算処理手段において負帰還制御して制御信号を形成するために、点灯状態を検出する。そして、点灯状態検出信号をアナログ形式からディジタル形式に変換するには、点灯状態検出手段にＡ／Ｄコンバータを配設してもよいし、演算処理手段内のＡ／Ｄコンバータ機能を利用してもよい。
【００２３】
また、点灯状態は、種々の形で検出が可能である。たとえば、ランプ電圧およびランプ電流、ランプ電力または発光を検出することにより、点灯状態を検出できる。必要に応じてこれらを適宜選択することができる。
【００２４】
（演算処理手段について）
演算処理手段は、少なくとも検査モードと、通常点灯モードとにプログラムを選択的に切り換えることができるように構成されている。
【００２５】
検査モードにおいては、放電ランプの点灯状態が順次変化するような制御信号を点灯回路手段に供給する。そして、放電ランプが所定の点灯状態になったときに、制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶させることができる。
【００２６】
所定の点灯状態になったときに、標準点灯状態データとして記憶させるには、手動および自動のいずれでもよい。
【００２７】
次に、通常点灯モードにおいては、標準点灯状態データを読み出して動作を開始し、点灯状態検出信号などに応じて予め設定された演算処理プログラムに基づく演算により、最適なスイッチング周波数またはスイッチングのオンデューティなど放電ランプ点灯の仕様を決定し、この仕様に基づいて点灯回路手段の制御信号を形成して点灯回路手段に供給する。
【００２８】
また要すれば、演算処理手段から調光制御信号を点灯回路手段に送出して点灯回路手段から放電ランプに供給されるランプ電力を絞ることにより、放電ランプを調光点灯させてもよい。
【００２９】
演算処理プログラムは、放電ランプを定電力、定電圧または定電流などの所要の制御パターンを始め、点灯状態に応じた制御量などを決定するように構成されている。
【００３０】
また、演算処理手段は、その機能を達成するために、たとえば読み出し専用メモリＲＯＭ、一時記憶メモリＲＡＭ、中央処理ユニットＣＰＵおよび電気的書き込み可能不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭなどによって構成することができる。このような構成における各要素の主な役割は以下のとおりである。
【００３１】
読み出し専用メモリＲＯＭには、制御プログラムおよび参照用のデータたとえば電圧値、電流値、変換テーブルおよび演算式の係数などを記憶させておく。
【００３２】
一時記憶メモリＲＡＭには、データを一時記憶させる。
【００３３】
中央処理ユニットＣＰＵは、プログラムにしたがって演算を行う。
【００３４】
電気的書き込み可能不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭは、標準点灯状態データを記憶する。
【００３５】
さらに、演算処理手段は、設定手段によって検査モードが設定されているときに、点灯状態を順次変化させていく制御信号を形成するように構成されており、そして点灯状態を順次変化させていく過程で所定点灯状態になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭなどに記憶させることができる。
【００３６】
なお、「所定点灯状態」とは、標準負荷を放電ランプ点灯装置の出力端間に接続したときの点灯状態が所定値たとえば定格ランプ電力になったときであって、計器を目視により、または自動的に確認する態様や、点灯状態検出手段からの点灯状態検出信号によって確認する態様などであることを許容するものである。
【００３７】
（設定手段について）
設定手段は、演算処理手段に対して検査モードおよび通常点灯モードを選択的に設定する手段である。
【００３８】
検査モードは、放電ランプ点灯装置を主として製造段階で所定の点灯を行えるように調整する際に用いる。
【００３９】
通常点灯モードは、放電ランプを通常点灯する際に用いる。
【００４０】
また、設定手段の操作に連動して、上記モードの切り換えを演算処理手段中に記憶されているプログラムを切り換えることにより行うことができる。
【００４１】
（その他の構成について）
放電ランプは、蛍光ランプなどの低圧放電ランプおよび高輝度放電ランプと称される高圧放電ランプのいずれであってもよい。また、誘電体バリヤ放電ランプなどであってもよい。
【００４２】
また要すれば、電源電圧検出手段を配設し、その電源電圧検出データを演算処理手段に入力して、電源電圧の変動に対する点灯状態への影響を除去するように構成することもできる。
【００４３】
（本発明の作用について）
本発明においては、たとえば製造段階で放電ランプ点灯装置を調整する際には、設定手段により演算手段のプログラムを切り換えて検査モードに設定するとともに、放電ランプ点灯装置の出力端間に標準負荷を、また点灯状態を監視するランプ電圧、ランプ電流またはランプ電力などを測定する手段を、それぞれ接続してから、放電ランプ点灯装置に電源を投入する。
【００４４】
上記の設定により、演算処理手段は、順次変化するような制御信号を発生していくため、これに応じて点灯回路手段が放電ランプに供給するランプ電力が変化するので、これに伴って放電ランプの点灯状態が変化する。
【００４５】
そうして、放電ランプの点灯状態が変化する過程において、所定点灯状態たとえば定格ランプ電力になったときに、そのときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして演算処理手段に記憶させる。
【００４６】
次に、設定手段を操作して通常点灯モードを設定した場合、演算処理手段は、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶させてある標準点灯状態データを読み出して動作を開始し、対応する制御信号を形成して点灯回路手段に制御入力する。
【００４７】
その結果、点灯回路手段は、放電ランプを標準点灯状態で点灯を開始する。
【００４８】
点灯後、電源電圧変動などの要因によって点灯状態が変動しようとすると、点灯状態検出手段の点灯状態検出信号に応じて負帰還的に放電ランプの点灯が制御されることにより、放電ランプを標準点灯状態に維持することができる。
【００４９】
本発明における第１の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、所定点灯状態は、設定手段が検査モードから通常点灯モードに設定を切り換えた際の点灯状態であることを特徴としている。
【００５０】
本発明は、製造段階などにおける検査工程において、目視などにより放電ランプが所定点灯状態になったことを確認したときに手動によって標準点灯状態データを記憶させるのに好適な構成を規定している。
【００５１】
すなわち、検査工程でオペレータが放電ランプの点灯状態を示す計器などを監視し、所定点灯状態になったのを計器の指示により確認したら、設定手段を通常点灯モードに切り換えればよい。そうすれば、演算処理手段が切り換えられた時点の点灯状態のときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶して、調整が完了する。
【００５２】
しかし、本発明は、手動操作に限定されるものではなく、上記の操作を自動的に行わせるように構成することもできる。
【００５３】
本発明における第２の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、演算処理手段は、外部回路からの信号を入力可能な外部入力部を備えており；所定点灯状態は、外部入力部から信号が入力した際の点灯状態である。
【００５４】
本態様は、検査モードにおいて、外部回路からの信号が演算処理手段の外部入力部に入力した際の放電ランプの点灯状態のときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶するようにした構成を規定している。
【００５５】
外部回路からの信号としては、たとえばスイッチング信号を用いることができる。点灯状態を示す計器をオペレータが監視して、所定点灯状態になったときにオペレータがスイッチを操作すると、スイッチング信号が外部入力部に入力する。
そうして、外部回路からの信号が外部入力部に入力すると、演算処理手段が入力時の点灯状態における制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶する。
【００５６】
したがって、通常点灯モードにおいては、標準点灯状態データが読み出されて初期設定される。
【００５７】
本発明における第３の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、所定点灯状態は、点灯状態検出手段の点灯状態検出信号が所定値に達した際の点灯状態である。
【００５８】
本態様は、検査モードにおいて、放電ランプの点灯状態を点灯状態検出手段から得られる点灯状態検出信号によって知ることができるのを利用して、点灯状態が所定値になったことを検出するものである。そして、点灯状態検出信号が所定値になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして演算処理手段が記憶する構成である。
【００５９】
したがって、放電ランプ点灯装置に組み込みの点灯状態検出手段を予め校正しておけば、標準点灯状態を正確に検出することができる。
【００６０】
次に、上記と異なる構成について説明する。
【００６１】
すなわち、点灯状態検出手段に外部入力端子を配設しておき、設定手段を操作して検査モードを選択した状態において、放電ランプとして標準負荷を接続し、外部入力端子には組み込みの点灯状態検出手段と同一の構成で、かつ予め校正した標準点灯状態検出手段を外付けで接続する。
【００６２】
そうして、演算処理手段から順次点灯状態が変わるような制御信号を点灯回路手段に供給していき、標準点灯回路検出手段の点灯状態検出信号が所定値になったときに、その制御信号に対応するデータが演算処理手段に標準点灯状態データとして記憶される。
【００６３】
したがって、通常点灯モードにおいては、標準点灯状態データが読み出されて初期設定が行われる。
【００６４】
本発明における第５の態様は、後記制御信号に応じて放電ランプの点灯状態を制御する点灯回路手段と；放電ランプの点灯状態を検出して点灯状態検出信号を発生する点灯状態検出手段と；ＣＰＵを備え、ＣＰＵの動作の一部を一時的に停止させて、その後再び動作を開始することができるように構成されているとともに、点灯状態検出信号に応じて演算により制御信号を形成して点灯回路手段に供給する演算処理手段と；を具備している。
【００６５】
本態様においては、演算処理手段のＣＰＵの動作の一部を一時的に停止させて、その後再び動作を開始させることにより、パルスの時間幅を延伸させる。そして、このようにして時間幅が延伸されたパルスを、時間幅を延伸しない適当数のパルスごとに混在させることにより、平均値として見たときに周波数が低減することになる。
【００６６】
そうして、パルスの時間幅の延伸の程度および時間幅を延伸したパルスの混在率を変化させることにより、パルスの周波数を所要の範囲内で調整することができる。周波数の調整可能な範囲を１０％程度にすることは容易である。要すれば、調整可能な範囲を１０％を超えて設定することもできる。
【００６７】
したがって、たとえば製造段階においては、本態様を適用して制御信号のパルスの周波数を変化させて標準点灯状態に調整することによって、回路部品の特性ばらつきを吸収できる。なお、この場合の周波数可調整範囲は５％程度あればよい。
【００６８】
また、通常点灯時においては、点灯状態検出手段によって検出した放電ランプの点灯状態検出信号をＡ／Ｄ変換して、演算処理手段の内部で標準点灯状態データと比較し、その差に応じて演算処理手段から点灯回路手段に供給する制御信号の周波数を負帰還的に制御することによって、放電ランプを標準点灯状態で点灯させることができる。この場合には、点灯周波数がたとえば平均的な周波数であるところの約５０ｋＨｚ程度ならば、５〜１０％の周波数可調整範囲があればよい。
【００６９】
さらに、本態様においては、周波数を変化させて放電ランプを調光点灯させることもできる。
【００７０】
上記のいずれの態様においても、時間幅の異なるパルスが混在した制御信号で点灯回路手段が制御されることにより、放電ランプの発光の時間幅が変化するが、パルスが高い繰り返し周波数であれば、実際上視覚的に問題にはならない。
【００７１】
また、以上説明したように、本態様においては、クロック信号の分解能を高めることなく制御信号の周波数を微調整できるので、放電ランプ点灯装置を安価にするのに効果的である。
【００７２】
本発明における第６の態様は、前記放電ランプ点灯装置において、ＣＰＵは、タイマ機能を内蔵したシングルチップマイコンであり、ＣＰＵの動作の一部はタイマ動作であることを特徴としている。
【００７３】
そうして、タイマ機能を内蔵したシングルチップマイコンのタイマ機能を一時的に動作を停止させ、その後再び動作を開始させることにより、簡単な構成でパルスの時間幅を延伸させることができる。
【００７４】
本態様においては、クロック信号の分解能を高めることなく制御信号の周波数を微調整できるので、演算処理手段にシングルチップマイコンを用いることができ、したがって放電ランプ点灯装置を安価に構成することができる。
【００７５】
本発明おける第７の態様は、第５または第６の態様において、ＣＰＵは、割り込み処理を用いてＣＰＵの動作の一部を停止する。
【００７６】
本態様においては、割り込み処理を用いてＣＰＵの動作の一部を停止させるので、演算処理が簡単になる。
【００７７】
本発明おける第７の態様は、以上説明の各態様を含む本発明において、点灯回路手段によって点灯する放電ランプを具備している。
【００７８】
本態様は、放電ランプをその構成要素として含んで構成されている。
【００７９】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された本発明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。
【００８０】
本発明の照明装置は、放電ランプの発光を何らかの目的で利用するあらゆる装置を含む広い概念である。たとえば、各種照明器具、表示用装置および画像読取装置などである。
【００８１】
照明器具としては、屋内用および屋外用の照明器具を含む。
【００８２】
表示用装置としては、内照式表示装置および外照式表示装置を含む。また、前者に用いるバックライト装置をも照明装置に含む。
【００８３】
画像読取装置は、これを組み込んだ複写機、スキャナおよびファクシミリなどのＯＡ機器を含む。
【００８４】
【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。
【００８５】
図１は、本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示す回路ブロック図である。
【００８６】
図において、１は交流電源、２は点灯回路手段、３は放電ランプ、４は点灯状態検出手段、５は演算処理手段、６は設定手段である。
【００８７】
交流電源１は、低周波交流の電源で、たとえば商用電源である。
【００８８】
（点灯回路手段２について）
点灯回路手段２は、整流回路２ａ、直流安定化電源回路２ｂ、高周波インバータ２ｃおよび限流インピーダンス２ｄを備え、高周波を発生する。
【００８９】
整流回路２ａは、全波整流回路からなる。
【００９０】
直流安定化電源回路２ｂは、全波整流出力を所要の電圧で、かつ安定化された直流電圧を得るために用いられる。
【００９１】
高周波インバータ２ｃは、直流電源に対して直列接続された一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２を備えたハーフブリッジ形インバータからなり、ゲートドライブ回路２ｃ１が付設されている。
【００９２】
ゲートドライブ回路２ｃ１は、後述する演算処理手段５から供給される制御信号を電圧変換によって電圧が０〜１０Ｖ程度のドライブ信号を発生し、これを一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートに交互に印加してインバータ動作を行わせる。
【００９３】
限流インピーダンス２ｄは、インダクタからなり、高周波インバータ２ｃの高周波出力端間に放電ランプ３および直流カットコンデンサＣ１と直列接続されている。
【００９４】
（放電ランプ３について）
放電ランプ３は、蛍光ランプからなり、点灯回路手段２の高周波出力で付勢されて点灯する。
【００９５】
Ｃ２は、フィラメント加熱コンデンサで、放電ランプの一対のフィラメント電極の非電源側端子間に接続して、フィラメント加熱回路を形成している。
【００９６】
（点灯状態検出手段４について）
点灯状態検出手段４は、ランプ電圧検出部４ａおよびランプ電流検出部４ｂにより構成されている。
【００９７】
ランプ電圧検出部４ａは、図示を省略しているが、放電ランプ３の両端間電圧を検出する。
【００９８】
ランプ電流検出部４ｂは、図示を省略しているが、放電ランプ３と直列接続された電流検出用電流変成器を備えている。
【００９９】
（演算処理手段５について）
演算処理手段５は、読み出し専用メモリＲＯＭ、一時記憶メモリＲＡＭ、中央処理ユニットＣＰＵおよび電気的書き込み可能不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭによって構成されている。なお、５ａは上記の各構成要素を情報の授受関係に接続するバスラインである。
【０１００】
読み出し専用メモリＲＯＭは、演算処理プログラムを記憶している。プログラムは、少なくとも検査モードと通常点灯モードとを含んでいる。そして、検査モードにおいては、放電ランプ３の点灯状態を順次変化させるように制御信号を送出するとともに、後述する設定手段６から通常点灯状態へ設定が変更されたときに、その際の制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶するようにプログラムが構成されている。
【０１０１】
演算処理手段５のＣＰＵから点灯回路手段２に供給される制御信号は、０〜３Ｖから０〜５Ｖ程度のパルス電圧である。
【０１０２】
（設定手段６について）
設定手段６は、演算処理手段５の動作モードを検査モードと通常点灯モードとのいずれかに設定する。
【０１０３】
（動作について）
最初に、検査モードについて説明する。
【０１０４】
設定手段６を操作して検査モードに設定すると、演算処理手段５のＣＰＵはＲＯＭから検査モードの演算処理プログラムを読み出し、順次周波数が減少する方向に変化するパルスからなる制御信号を発生して点灯回路手段２のゲートドライブ回路２ｃ１に送出する。ゲートドライブ回路２ｃ１は、制御信号を電圧変換してゲートドライブ信号を発生し、これを一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲートに交互に印加するので、高周波インバータ２ｃが動作して、高周波電圧を発生する。
【０１０５】
一方、放電ランプ点灯装置の出力端に放電ランプ３として標準負荷を接続する。また、標準負荷に流れるランプ電流に相当する負荷電流と、標準負荷の端子電圧とを計測して負荷電力を算出する電力計を接続してから、高周波電圧を標準負荷に印加する。そして、上記の動作に対応して高周波電圧の周波数が順次減少していくので、これに伴い限流インピーダンス２ｄが減少していく。このため、標準負荷に流れる負荷電流が順次増加していく。
【０１０６】
そこで、電力計をたとえばオペレータが監視して、予め定められている所定の点灯状態に相当する所定の負荷電力になったところで、設定手段６を操作して通常点灯モードに設定する。これにより、設定が変更された時点の制御信号に対応するデータが標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【０１０７】
次に、通常点灯ＥＥＰＲＯＭに記憶されているモードについて説明する。
【０１０８】
設定手段６が通常点灯状態モードの状態で交流電源１が投入されると、演算処理手段５のＣＰＵがＲＯＭに記憶されている通常点灯モードの演算処理プログラムを読み出す。次に、ＣＰＵがＥＥＰＲＯＭに記憶されている標準点灯状態データを読み出して初期状態設定を行い、標準点灯状態データに対応する制御信号を発生して点灯回路手段２に送出する。
【０１０９】
制御信号の供給を受けたゲートドライブ回路２ｃ１は、制御信号に対応したゲートドライブ信号を変換によって発生し、一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２を交互にスイッチングするので、高周波インバータ２ｂは、動作を開始して放電ランプ３に高周波電圧を印加する。
【０１１０】
放電ランプ３が点灯すると、点灯状態検出手段４からランプ電流およびランプ電圧が検出され、ＣＰＵに送出される。ＣＰＵ内のＡ／Ｄコンバータ機能によって点灯状態検出信号がアナログ形式からディジタル形式に変換されてから、制御信号データとの差異の有無およびその程度がＣＰＵによって演算される。その結果、差異があればその程度に応じて負帰還的に補正された制御信号が形成されて点灯回路手段に送出されるので、結局放電ランプ３は負帰還制御によって標準点灯状態に維持されることになる。
【０１１１】
図２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ブロック図である。
【０１１２】
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。
【０１１３】
本実施形態は、ＣＰＵに外部入力部５ｂを備えている点で異なる。
【０１１４】
すなわち、外部入力部５ｂを備えるに当たり、外部入力部５ｂにスイッチング信号が入力したときに、そのときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭに記憶するように演算処理プログラムを構成している。
【０１１５】
外部入力部５ｂに入力させるスイッチング信号は、たとえばオペレータが点灯状態を示す計器を監視していて、所定点灯状態になったときにスイッチを操作することにより、形成されるようになっている。
【０１１６】
図３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ブロック図である。
【０１１７】
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。
【０１１８】
本実施形態は、点灯状態検出信号が所定値になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶するように構成した点で異なる。
【０１１９】
すなわち、放電ランプ点灯装置に内蔵している点灯状態検出手段４が外部入力端子４ｃを配設している。そして、検査モードにおいては、外部入力端子４ｃに予め校正されるとともに、内蔵の点灯状態検出手段４と同一仕様の標準点灯状態検出手段（図示しない。）を接続して、その標準点灯状態検出手段から標準点灯状態検出信号を外部入力端子４ｃに入力させる。
【０１２０】
そうして、標準点灯状態検出信号が入力したときに送出される制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとしてＥＥＰＲＯＭに記憶させる。
【０１２１】
図４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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
本実施形態は、演算処理手段５にシングルチップマイコンを用いて制御信号の周波数をクロック信号発振器の分解能を変更することなく調整するように構成するとともに、直流安定化回路２ｂを昇圧チョッパによって構成した点で異なる。
【０１２４】
すなわち、シングルチップマイコンからなる演算処理手段５は、タイマ機能を備えるが、割り込み処理によってタイマ機能を一時的に停止させて、その後再び動作を開始することができるように構成されている。
【０１２５】
図５は、本発明の放電ランプ点灯装置の第４の実施形態における制御信号の時間幅を延伸させる動作原理を説明する波形図である。
【０１２６】
図において、横軸は時間を、縦軸は電圧を、それぞれ示す。また、矢印ｔ１は演算処理手段５の一部動作を停止させる停止開始時間を、矢印ｔ２は再び動作を開始させる動作再開時間を、それぞれ示す。
【０１２７】
図から明かなように、時間ｔ１−ｔ２の間制御信号の時間幅が延伸されるので、平均値としての周波数が低減することになる。
【０１２８】
次に、再び図４に戻って直流安定化回路２ｂについて説明する。
【０１２９】
すなわち、直流安定化回路２ｂを構成している昇圧チョッパは、一対の入力端２ｂ１が整流回路２ａの直流出力端間に接続している。また、一対の出力端２ｂ２が高周波インバータ２ｃの直流入力端間に接続している。
【０１３０】
一対の入力端間にインダクタ２ｂ３およびスイッチング手段２ｂ４の直列回路が接続されている。
【０１３１】
スイッチング手段２ｂ４と並列にダイオード２ｂ５および平滑コンデンサ２ｂ６の直列回路が接続されている。
【０１３２】
そして、スイッチング手段２ｂ４は、そのゲートにゲートドライブ回路２ｂ７が接続されている。
【０１３３】
そうして、昇圧チョッパは、スイッチング手段２ｂ４のオン時間をＴＯＮとし、オフ時間をＴＯＦＦとするとし、入力電圧をＶｐ、出力電圧をＶｏとすると、数式１に示すように入力電圧より高い出力電圧を得ることができる。
【０１３４】
【数１】
Ｖｏ＝（ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ）Ｖｐ／ＴＯＦＦ
また、入力力率が高くて、しかも高調波歪が著しく少なくなる。
【０１３５】
図６は、本発明の照明装置の一実施形態における照明器具を示す斜視図である。
【０１３６】
図において、７は照明器具本体、８は放電ランプ点灯装置である。
【０１３７】
照明器具本体７は、基体７ａおよびランプソケット７ｂを備えている。さらに、必要に応じて反射板、端子台および配線などを含んでいる。
【０１３８】
放電ランプ点灯装置８は、放電ランプ点灯回路８ａおよび放電ランプ８ｂからなる。
【０１３９】
放電ランプ点灯回路８ａは、図１に示す構成を備えている。
【０１４０】
放電ランプ８ｂは、蛍光ランプからなる。
【０１４１】
そうして、本実施形態の照明器具は、放電ランプ８ｂの光出力が一定した照明を行うことができるものである。
【０１４２】
【発明の効果】
請求項１ないし４の各発明によれば、放電ランプの点灯状態を制御する点灯回路手段に供給する制御信号を形成するところの演算処理手段を、設定手段によって検査モードと通常点灯モードとに選択的にプログラムを切り換えて設定できるように構成して、検査モードにおいては、演算処理手段から放電ランプの点灯状態が変化するように制御信号を形成して点灯回路手段に供給するとともに点灯状態検出手段からの検出信号によって放電ランプの点灯状態を確認し、この確認された点灯状態が所定点灯状態になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶できるように構成するとともに、通常点灯モードにおいては、演算処理手段が標準点灯状態データを読み出して動作を開始し、点灯状態検出手段の点灯状態検出信号に応じて演算処理により制御信号を形成して点灯回路手段に供給するように構成したことにより、制御信号の検査時の調整が容易、かつ短時間にできるので、コストダウンが可能な放電ランプ点灯装置およびこれを備えた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の実施形態を示す回路ブロック図
【図２】 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ブロック図
【図３】 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ブロック図
【図４】 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５】 本発明の放電ランプ点灯装置の第４の実施形態における制御信号の時間幅を延伸させる動作原理を説明する波形図
【図６】 本発明の照明装置の一実施形態における照明器具を示す斜視図
【符号の説明】
１…交流電源
２…点灯回路手段
２ａ…整流回路
２ｂ…直流安定化電源回路
２ｃ…高周波インバータ
２ｃ１…ゲートドライブ回路
２ｄ…限流インピーダンス
３…放電ランプ
４…点灯状態検出手段
４ａ…ランプ電圧検出部
４ｂ…ランプ電流検出部
５…演算処理手段
５ａ…バスライン
６…設定手段
Ｃ１…直流カットコンデンサ
Ｃ２…フィラメント加熱コンデンサ
Ｑ１…スイッチング手段
Ｑ２…スイッチング手段
Claims (3)
- 後記制御信号に応じて放電ランプの点灯状態を制御する点灯回路手段と；
放電ランプの点灯状態を検出して点灯状態検出信号を発生する点灯状態検出手段と；
検査モードと通常点灯モードとにプログラムを選択的に切り換え可能であり、検査モードにおいては点灯状態を変化させる制御信号を形成して点灯回路手段に供給するとともに点灯状態検出手段からの点灯状態検出信号によって放電ランプの点灯状態を自動的に確認し、この確認された点灯状態が所定点灯状態になったときの制御信号に対応するデータを標準点灯状態データとして記憶させることができ、通常点灯モードにおいては標準点灯状態データを読み出して動作するとともに、点灯状態検出信号に応じて演算により制御信号を形成して点灯回路手段に供給する演算処理手段と；
演算処理手段に対して検査モードおよび通常点灯モードを選択的に設定する設定手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 演算処理手段は、外部回路からの信号を入力可能な外部入力部を備えており；
所定点灯状態は、外部入力部から信号が入力した際の点灯状態であ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。 - 照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項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。
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