JP4192575B2 - 放電ランプ点灯装置及び照明器具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプを高周波交流で点灯する放電ランプ点灯装置及び照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、放電ランプは２５℃〜３０℃のときに最も効率が高くなるように設計されている。これは放電管内の水銀蒸気圧の温度依存性によるもので、放電ランプの最冷部温度が４０℃近辺となったときに蒸気圧が高くなることによる。従って、放電ランプは周囲温度が変化したとき、その温度変化に依存して光出力が変化する。つまり、高温及び低温における放電ランプの挙動はランプ電圧が低下してランプ電力が低下してしまう。
【０００３】
また、電流トランスにより負荷電流を検出し自励発振によりスイッチング素子のドライブ信号を形成するようにした放電ランプ点灯装置では、回路部品などの発熱により電流トランスの特性が変化すると、スイッチング素子の発振周波数が変化してインバータの出力が変化してしまう。
【０００４】
そこで、放電ランプのランプ電力を一定に制御して周囲温度によらず安定した光出力を得るようにしたり、また、電流トランスの温度変化による特性変化を補償して、放電ランプが接続される負荷回路の出力を一定に保つようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６７３５６号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、放電ランプのランプ電力を一定に制御した場合にはランプ電流が増加するので、そのランプ電流が過大であると、放電ランプのフィラメントが高温になり放電ランプが短寿命となる。すなわち、放電ランプの雰囲気温度が高温もしくは低温になると、放電ランプのランプ電圧が低下するので、放電ランプのランプ電力を一定にするためランプ電流が増加してしまう。このランプ電流の増加が過大であるときは、放電ランプのフィラメントが高温になり放電ランプの寿命が短くなる。
【０００７】
また、照明器具本体に複数種の放電ランプを適合する場合には、放電ランプ単体の電気特性が異なるため、固定出力型のインバータを用いた放電ランプ点灯装置では点灯特性を満足できない。例えば、ＦＨＦ３２の放電ランプの定格電力は３２Ｗであるが、ランプ電圧１３０Ｖ、ランプ電流２４０ｍＡ程度であり、ＦＬＲ４０／３６の放電ランプでは、定格電力３６Ｗ、ランプ電圧１００Ｖ、ランプ電流３５０ｍＡ程度である。このような２品種の放電ランプを固定出力で点灯させた場合、インバータは通常定電流特性を示すため、ＦＨＦ３２の出力が高くなったり、ＦＬＲ４０／３６での出力が低く設定されてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、過大なランプ電流を防止しつつ放電ランプの温度特性に依存せずに安定な光出力が得られる放電ランプ点灯装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と；共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と；前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と；前記負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を検出するランプ電圧検出部と；前記ランプ電圧検出部で検出されたランプ電圧が予め設定したランプ電圧までは前記所定の一定電力値になるように定電力制御手段で制御を行い、予め設定された所定値よりも低下した場合には前記所定の一定電力値を下げるとともに下げた値で定電力制御手段が制御を継続するように設定する定電力制御補正手段と；
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明及び以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【００１１】
直流電源は、バッテリ、商用交流電圧を整流または整流平滑したもの、商用交流電源に整流平滑回路及び高効率低歪用の昇圧チョッパを接続し整流平滑されたものなど、ほぼ一定の出力電圧で直流電力を供給するものである。
【００１２】
一対のスイッチング素子が互いに直列接続されるとは、直流電源から見て一対のスイッチング素子が直列接続関係にあることをいい、一対のスイッチング素子と直流電源との間に他の回路部品が介在していても良い。また、一対のスイッチング素子の間に回路部品が介在していても良い。
【００１３】
定電力制御手段は、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を入力し、その平均電流が予め定めた基準値で一定になるようにスイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させる。直流電源はほぼ一定の出力電圧であるので、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を一定に制御することで、負荷回路に供給する電力がほぼ一定になり、負荷回路の放電ランプのランプ電力は所定の一定電力値になるように制御される。
【００１４】
定電力制御補正手段は、負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を入力し、ランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、定電力制御手段の基準値を低い基準値に切り替えて、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を低い基準値に一定に制御する。これにより、負荷回路に供給する電力がほぼ低い基準値で一定になり、負荷回路に流れる電流の増加を抑制しランプ電流の増加を抑制する。
【００１５】
本発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電圧までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００１９】
請求項２の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と；共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と；前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と；前記負荷回路の放電ランプに流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部と；前記ランプ電流検出部で検出されたランプ電流が予め設定したランプ電流までは前記所定の一定電力値になるように定電力制御手段で制御を行い、予め設定された所定値よりも増加した場合には前記所定の一定電力値を下げるとともに下げた値で定電力制御手段が制御を継続するように設定する定電力制御補正手段と；を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、ランプ電圧に代えてランプ電流を検出し、ランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には、定電力制御手段の基準値を低い基準値に切り替えて、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を低い基準値に一定に制御するようにしたものである。
【００２１】
本発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電流までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００２９】
請求項３の発明に係る照明器具は、請求項１または請求項２のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；前記放電ランプ点灯装置を配設してなる照明器具本体と；を備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、請求項１または請求項２のいずれか一記載の発明の効果を有した照明装置を得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。（本発明の第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図１（ａ）は全体構成図、図１（ｂ）は制御部のブロック構成図である。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、交流電圧電源１１の交流電圧は整流器１２で整流されて直流電圧に変換され、昇圧チョッパ回路１３で昇圧されてスイッチング回路１４に入力される。スイッチング回路１４では直流を高周波交流に変換し、負荷回路１５の放電ランプ１６に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路１４は駆動部１７を介して制御部１８により制御される。
【００３３】
交流電圧電源１１は、例えば商用１００Ｖの低周波交流電源であり、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成された整流器１２により直流に変換される。整流器１２で変換された直流はＤＣ／ＤＣコンバーターである昇圧チョッパ回路１３で昇圧される。昇圧チョッパ回路１３は、整流器１２に並列接続されたコンデンサＣ１、整流器１２に直列接続されたインダクタＬ１及びダイオードＤ５、インダクタＬ１を介して整流器１２に並列的に接続されたスイッチング素子Ｓ１及び抵抗Ｒ１の直列回路、インダクタＬ１及びダイオードＤ５を介して整流器１２に並列的に接続された電解コンデンサＣ２、電解コンデンサＣ２に並列に接続された抵抗Ｒ２とから構成されている。スイッチング素子Ｓ１は制御部１８によりオンオフ駆動され昇圧チョッパ回路１３の出力である直流電圧を制御する。
【００３４】
昇圧チョッパ回路１３で得られた直流電源の直流は、スイッチング回路１４に入力され高周波交流に変換される。スイッチング回路１４は、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ及び抵抗Ｒ３を直列接続して構成され、抵抗Ｒ３はスイッチング回路１４の閉回路に流れる平均電流を検出する電流検出部１９を形成している。一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂは、駆動部１７を介して制御部１８により交互にオンオフ駆動され、昇圧チョッパ回路１３で得られた直流を高周波交流に変換する。
【００３５】
スイッチング回路１４で得られた高周波交流は負荷回路１５に入力される。負荷回路１５は、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂの接続点から、共振インダクタンスＬ２及び直流カットコンデンサＣ３が直列に接続され、放電ランプ１６に並列に共振コンデンサＣ４が並列接続されて構成されている。
【００３６】
制御部１８には電流検出部１９で検出されたスイッチング回路１４に流れる電流が入力され、この電流が一定になるように駆動部１７を介して一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂをオンオフ駆動する。スイッチング回路１４の直流電圧は昇圧チョッパ回路１３により一定に保たれることから、スイッチング回路１４に流れる電流を一定に制御することによって負荷回路１５に供給されるランプ電力は一定に制御される。また、制御部１８にはランプ電圧検出部２０で検出されたランプ電圧が入力され、放電ランプ１６のランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、そのランプ電力一定制御の所定値の値を下げ、放電ランプ１６に流れるランプ電流の増加を抑制する。
【００３７】
図１（ｂ）に示すように、電流検出部１９で検出されたスイッチング回路１４に流れる電流は、制御部１８の定電力制御手段２１に入力され、スイッチング回路１４に流れる電流が所定値になるように発振器２２に対して発振指令を出力する。すなわち、スイッチング回路１４に流れる電流と予め定められた所定値とを比較し、スイッチング回路１４に流れる電流が所定値となるように発振器２２に対して発振指令を出力する。駆動部１７は発振器２２からの発振周波数で一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂを交互にオンオフ駆動する。
【００３８】
一方、ランプ電圧検出部２０で検出された放電ランプ１６のランプ電圧は、制御部１８の定電力制御補正手段２３に入力される。定電力制御補正手段２３は、ランプ電圧検出部２０で検出されたランプ電圧と予め設定された所定値とを比較し、ランプ電圧が所定値よりも低下した場合に定電力制御手段２１に予め設定された所定値の値を下げる。これにより、定電力制御手段２１は、スイッチング回路１４に流れる電流が小さい所定値になるように制御することになるので、ランプ電力は小さい値で一定制御される。従って、ランプ電圧が所定値よりも低下したときはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００３９】
以上の説明では、ランプ電圧が所定値よりも低下したときに定電力制御手段２１の所定値を小さくし所定の一定電力値を下げるようにしたが、それに代えて、ランプ電圧検出部２０で検出されたランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合に、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定するようにしても良い。この場合にも、ランプ電圧が所定値よりも低下したときにはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００４０】
（本発明の第２の実施の形態）図２は本発明の第２の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図２（ａ）は全体構成図、図２（ｂ）は制御部のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、ランプ電圧を検出するランプ電圧検出部２０に代えて、放電ランプ１６に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部２４を設け、このランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流が所定値よりも増加したときに、制御部１８での一定電力制御の所定値を下げるようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４１】
図２（ａ）において、負荷回路１５には放電ランプ１６のランプ電流を検出するランプ電流検出部２４が設けられている。このランプ電流検出部２４は電流変成器で形成され、放電ランプ１６の一方のフィラメント電極の両端にそれぞれ電流変成器の一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ２ｂが接続されている。すなわち、フィラメント電極の一端と直流電源の負極側との間に電流変成器の一次巻線ＣＴ１ａが介挿され、フィラメント電極の他端と共振コンデンサＣ４との間に電流変成器の一次巻線ＣＴ１ｂが介挿され、さらに、一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ１ｂは逆極性に接続されている。これにより、負荷回路１５に流れる電流のうち、共振コンデンサＣ４に流れる電流が打ち消され、放電ランプ１６の一対の電極間に流れる電流が二次巻線ＣＴ２にて検出される。
【００４２】
ランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流は、制御部１８の定電力制御補正手段２３に入力される。定電力制御補正手段２３は、ランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流と予め設定された所定値とを比較し、ランプ電流が所定値よりも増加した場合に定電力制御手段２１に予め設定された所定値の値を下げる。これにより、定電力制御手段２１は、スイッチング回路１４に流れる電流が小さい所定値になるように制御することになるので、ランプ電力は小さい値で一定制御される。従って、ランプ電流が所定値よりも増加したときはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００４３】
以上の説明では、ランプ電流が所定値よりも増加したときに定電力制御手段２１の所定値を小さくし所定の一定電力値を下げるようにしたが、それに代えて、ランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合に、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定するようにしても良い。この場合にも、ランプ電流が所定値よりも増加したときにはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００４４】
（本発明の参考例１）図３は本発明の参考例１に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。この参考例１は、負荷回路１５の放電ランプ１６に流れるランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂを交互にスイッチング動作させ、ランプ電力を安定に制御するようにしたものである。
【００４５】
交流電圧電源１１の交流電圧は整流器１２で整流されて直流電圧に変換され、整流器１２に並列接続されたコンデンサＣ１を介してスイッチング回路１４に入力される。スイッチング回路１４では直流を高周波交流に変換し、負荷回路１５の放電ランプ１６に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路１４は駆動部１７を介して制御部１８により制御される。
【００４６】
交流電圧電源１１は、例えば商用１００Ｖの低周波交流電源であり、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成された整流器１２により直流に変換される。スイッチング回路１４は、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂで構成され、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂは、駆動部１７を介して制御部１８により交互にオンオフ駆動され直流を高周波交流に変換する。
【００４７】
スイッチング回路１４で得られた高周波交流は負荷回路１５に入力される。負荷回路１５は、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂの接続点から、直流カットコンデンサＣ２及び共振インダクタンスＬ１が直列に接続され、放電ランプ１６に並列に共振コンデンサＣ３が並列接続されて構成されている。
【００４８】
負荷回路１５には、放電ランプ１６に流れるランプ電流に比例した電圧を検出するランプ電流検出部２５と、放電ランプ１６に印加されるランプ電圧に比例した電圧を検出するランプ電圧検出部２６が設けられている。ランプ電流検出部２５は抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１の直列回路に逆方向のダイオードＤ２が並列接続されて構成され、抵抗Ｒ１に電流が流れたとき抵抗Ｒ１に発生する電圧にてランプ電流に比例した電圧を検出するようにしている。一方、ランプ電圧検出部２６は、放電ランプ１６に抵抗Ｒ２、Ｒ３の分圧回路を並列接続し、抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続点のコンデンサＣ４及びダイオードＤ３、Ｄ４により、ランプ電圧に比例した電圧を検出する。
【００４９】
そして、コンデンサＣ５でランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧とを加算した電圧を平滑し、制御部１８の比較部３５における演算増幅器（ＯＰアンプ）２７の反転入力端子に入力される。一方、演算増幅器２７の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Ｖrefが入力される。演算増幅器２７には帰還コンデンサＣ６が接続されており、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、発振制御部３６に対して指令信号を出力する。発信制御部３６は駆動部１７を介してスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂへのスイッチング指令を出力する。
【００５０】
図４は参考例１の動作説明図であり、図４（ａ）はランプ電流に比例した電圧のみに基づいて制御した場合の動作特性図、図４（ｂ）はランプ電圧に比例した電圧のみに基づいて制御した場合の動作特性図である。図４（ａ）に示すように、ランプの負荷特性が周囲の温度変化により、曲線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のように変化した場合、ランプ電流に比例した電圧のみに基づいて制御した場合には、ランプ電流ＩＬは所定の電流ＩＬ１に一定に制御されるので、ランプ電圧ＶＬがＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３と変化する。一方、ランプ電圧に比例した電圧のみに基づいて制御した場合には、図４（ｂ）に示すように、ランプ電圧ＶＬは所定の電圧ＶＬ１に一定に制御されるので、ランプ電流ＩＬがＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３と変化する。
【００５１】
参考例１では、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和により制御するので、ランプ電圧とランプ電流との変化度合いのバランスが保たれ、ランプ電力を安定に制御できる。例えば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合には、ランプ電圧の低下分をランプ電流の増加で補償することになりランプ電力の低下が抑制されるので、ランプ電力を安定に制御できる。
【００５２】
また、同様な定格のランプ、例えばＦＨＦ３２の放電ランプ（定格電力：３２Ｗ、ランプ電圧：１３０Ｖ、ランプ電流：２４０ｍＡ程度）と、ＦＬＲ４０／３６の放電ランプ（定格電力：３６Ｗ、ランプ電圧：１００Ｖ、ランプ電流：３５０ｍＡ程度）に対しても、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が一定になるように制御するので安定に放電ランプを点灯できる。すなわち、図４（ａ）のように定電流特性の固定出力で点灯させる場合に比較して、ＦＨＦ３２の出力が高くなったり、ＦＬＲ４０／３６での出力が低く設定されてしまうことがなくなる。
【００５３】
（本発明の参考例２）図５は本発明の参考例２に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。この参考例２は、図３に示した参考例１に対し、ランプ電流検出部２５を電流変成器で形成したものである。図３に示した参考例１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５４】
図５に示すように、ランプ電流検出部２５は、放電ランプ１６の一方のフィラメント電極の両端にそれぞれ電流変成器の一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ２ｂが接続され、一次巻線ＣＴ１ａはフィラメント電極の一端と直流電源の負極側との間に介挿され、一次巻線ＣＴ１ｂはフィラメント電極の他端と共振コンデンサＣ３との間に介挿されている。一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ１ｂは逆極性に接続されているので、負荷回路１５に流れる電流のうち、共振コンデンサＣ３に流れる電流が打ち消され、放電ランプ１６の一対の電極間に流れる電流が二次巻線ＣＴ２にて検出される。二次巻線ＣＴ２で検出されたランプ電流は、ダイオードＤ５及びコンデンサＣ５で整流され、制御部１８の抵抗Ｒ４を介して演算増幅器２７の反転入力端子に入力される。
【００５５】
ランプ電圧検出部２６は、放電ランプ１６に抵抗Ｒ２、Ｒ３の分圧回路を並列接続し、抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続点のコンデンサＣ４及びダイオードＤ３、Ｄ４により、ランプ電圧に比例した電圧を検出する。ランプ電圧検出部２６で検出された電圧は抵抗Ｒ５を介して演算増幅器２７の反転入力端子に入力される。すなわち、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が制御部１８の比較部３５における演算増幅器２７の反転入力端子に入力され、一方、演算増幅器２７の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Ｖrefが入力される。演算増幅器２７には帰還コンデンサＣ６が接続されており、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、発信制御部３６に対して指令信号を出力する。発信制御部３６は駆動部１７を介してスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂへのスイッチング指令を出力する。
【００５６】
この参考例２の場合も、参考例１と同様に、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和により制御するので、ランプ電圧とランプ電流との変化度合いのバランスが保たれ、ランプ電力を安定に制御できる。例えば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合にはランプ電力を安定に制御でき、同様な定格のランプに対しても、安定に放電ランプを点灯できる。
【００５７】
（本発明の参考例３）図６は本発明の参考例３に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図６（ａ）は回路図、図６（ｂ）は特性図である。この参考例３は、負荷回路１５に流れる回路電流が所定値になるようにスイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂを交互にスイッチング動作させ、放電ランプ１６が寿末となったとき立ち消えするようにしたものである。
【００５８】
図６において、交流電圧電源１１の交流電圧は整流器１２で整流されて直流電圧に変換され、整流器１２に並列接続されたコンデンサＣ１を介してスイッチング回路１４に入力される。スイッチング回路１４では直流を高周波交流に変換し、負荷回路１５の放電ランプ１６に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路１４は、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂで構成され、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂは、駆動部１７を介して制御部１８により交互にオンオフ駆動され直流を高周波交流に変換する。
【００５９】
負荷回路１５は、直流カットコンデンサＣ２及び共振インダクタンスＬ１が直列に接続され、放電ランプ１６に並列に共振コンデンサＣ３が並列接続されて構成されている。また、負荷回路１５に流れる回路電流を検出する回路電流検出部２８が設けられている。回路電流検出部２８は抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１の直列回路に逆方向のダイオードＤ２が並列接続されて構成され、抵抗Ｒ１に電流が流れたとき抵抗Ｒ１に発生する電圧にて負荷回路１５に流れる回路電流に比例した電圧を検出する。
【００６０】
すなわち、回路電流検出部２８は、放電ランプ１６の点灯時の直列共振回路を構成する共振コンデンサＣ３及び放電ランプ１６に流れる回路電流を検出するものであり、検出された回路電流は制御部１８における比較部３５の演算増幅器２７の反転入力端子に入力される。一方、演算増幅器２７の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Ｖrefが入力される。演算増幅器２７には帰還コンデンサＣ６が接続されており、回路電流が所定値になるように、発信制御部３６に指令信号を出力する。発信制御部３６は、駆動部１７を介してスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂへのスイッチング指令を出力する。
【００６１】
図６（ｂ）は、負荷回路１５の回路電流を一定に保った場合のインバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線及び放電ランプ１６の負荷特性曲線であり、曲線Ｓ１１はインバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線、曲線Ｓ１は正常時の放電ランプ１６の負荷特性曲線、曲線Ｓ２は寿末寺の放電ランプ１６の負荷特性曲線である。
【００６２】
インバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線Ｓ１１と放電ランプ１６の負荷特性曲線Ｓ１との交点で放電ランプ１６は点灯する。なお、交点が２カ所ある場合には電圧の低い方で安定点灯する。一方、放電ランプ１６が寿末となると、放電ランプ１６の負荷曲線が曲線Ｓ２となり、インバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線Ｓ１１と交わらなくなるので放電ランプ１６は立ち消えとなる。すなわち、放電ランプ１６が寿末となったときは放電ランプ１６は点灯しない。
【００６３】
以上の説明では、演算増幅器２７に入力される基準電圧を一定としたが、複数の基準電位を用意し、基準電位を切り替えることによって放電ランプ１６の光出力を可変させることもできる。また、放電ランプ１６の始動時は回路電流の一定制御を停止させ、始動時２次電圧を発生させるように構成してもよい。
【００６４】
参考例３によれば、負荷回路１５の回路電流を所定値に一定制御するので、放電ランプ１６を安定に点灯させることができる。また、寿命末期となったときに放電ランプを立ち消えさせることができるので、寿末検出回路などを付加しなくとも放電ランプ１６の安全に保護することができる。また、フィラメント予熱回路に安価なコンデンサ予熱方式を採用できる。
【００６５】
（本発明の第３の実施の形態）図７は本発明の第３の実施の形態に係る照明器具の外観斜視図である。照明器具２９は、天井等に直付けされる直付照明器具である。照明器具２９は、照明器具本体３０の下面の両端に一対のランプソケット３１ａ、３１ｂが設けられ、これらランプソケット３１ａ、３１ｂとの間に放電ランプ１６が挟持され接続されている。また、放電ランプ１６に光学的に対向し、放電ランプ１６からの放射光を反射させる反射面３２が形成された反射体３３が照明器具本体３０に取り付けられている。また、照明器具本体３０には、放電ランプ１６を点灯するための放電ランプ点灯装置３４が配設されて居る。この放電ランプ点灯装置は、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態のいずれかの放電ランプ点灯装置である。
【００６６】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態のいずれかの放電ランプ点灯装置の効果を備えた照明器具を提供できる。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電圧までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００６９】
請求項３の発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電流までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００７３】
請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２のいずれか一記載の発明の効果を有した照明装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図３】本発明の参考例１に係る放電ランプ点灯装置の回路図。
【図４】本発明の参考例１の動作説明図。
【図５】本発明の参考例２に係る放電ランプ点灯装置の回路図。
【図６】本発明の参考例３に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る照明器具の外観斜視図。
【符号の説明】
１１…交流電圧電源、１２…整流器、１３…昇圧チョッパ回路、１４…スイッチング回路、１５…負荷回路、１６…放電ランプ、１７…駆動部、１８…制御部、１９…電流検出部、２０、２６…ランプ電圧検出部、２１…定電力制御手段、２２…発振器、２３…定電力制御補正手段、２４、２５…ランプ電流検出部、２６…、２７…演算増幅器、２８…回路電流検出部、２９…照明器具、３０…照明器具本体、３１…ランプソケット、３２…反射面、
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプを高周波交流で点灯する放電ランプ点灯装置及び照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、放電ランプは２５℃〜３０℃のときに最も効率が高くなるように設計されている。これは放電管内の水銀蒸気圧の温度依存性によるもので、放電ランプの最冷部温度が４０℃近辺となったときに蒸気圧が高くなることによる。従って、放電ランプは周囲温度が変化したとき、その温度変化に依存して光出力が変化する。つまり、高温及び低温における放電ランプの挙動はランプ電圧が低下してランプ電力が低下してしまう。
【０００３】
また、電流トランスにより負荷電流を検出し自励発振によりスイッチング素子のドライブ信号を形成するようにした放電ランプ点灯装置では、回路部品などの発熱により電流トランスの特性が変化すると、スイッチング素子の発振周波数が変化してインバータの出力が変化してしまう。
【０００４】
そこで、放電ランプのランプ電力を一定に制御して周囲温度によらず安定した光出力を得るようにしたり、また、電流トランスの温度変化による特性変化を補償して、放電ランプが接続される負荷回路の出力を一定に保つようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６７３５６号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、放電ランプのランプ電力を一定に制御した場合にはランプ電流が増加するので、そのランプ電流が過大であると、放電ランプのフィラメントが高温になり放電ランプが短寿命となる。すなわち、放電ランプの雰囲気温度が高温もしくは低温になると、放電ランプのランプ電圧が低下するので、放電ランプのランプ電力を一定にするためランプ電流が増加してしまう。このランプ電流の増加が過大であるときは、放電ランプのフィラメントが高温になり放電ランプの寿命が短くなる。
【０００７】
また、照明器具本体に複数種の放電ランプを適合する場合には、放電ランプ単体の電気特性が異なるため、固定出力型のインバータを用いた放電ランプ点灯装置では点灯特性を満足できない。例えば、ＦＨＦ３２の放電ランプの定格電力は３２Ｗであるが、ランプ電圧１３０Ｖ、ランプ電流２４０ｍＡ程度であり、ＦＬＲ４０／３６の放電ランプでは、定格電力３６Ｗ、ランプ電圧１００Ｖ、ランプ電流３５０ｍＡ程度である。このような２品種の放電ランプを固定出力で点灯させた場合、インバータは通常定電流特性を示すため、ＦＨＦ３２の出力が高くなったり、ＦＬＲ４０／３６での出力が低く設定されてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、過大なランプ電流を防止しつつ放電ランプの温度特性に依存せずに安定な光出力が得られる放電ランプ点灯装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と；共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と；前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と；前記負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を検出するランプ電圧検出部と；前記ランプ電圧検出部で検出されたランプ電圧が予め設定したランプ電圧までは前記所定の一定電力値になるように定電力制御手段で制御を行い、予め設定された所定値よりも低下した場合には前記所定の一定電力値を下げるとともに下げた値で定電力制御手段が制御を継続するように設定する定電力制御補正手段と；
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明及び以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【００１１】
直流電源は、バッテリ、商用交流電圧を整流または整流平滑したもの、商用交流電源に整流平滑回路及び高効率低歪用の昇圧チョッパを接続し整流平滑されたものなど、ほぼ一定の出力電圧で直流電力を供給するものである。
【００１２】
一対のスイッチング素子が互いに直列接続されるとは、直流電源から見て一対のスイッチング素子が直列接続関係にあることをいい、一対のスイッチング素子と直流電源との間に他の回路部品が介在していても良い。また、一対のスイッチング素子の間に回路部品が介在していても良い。
【００１３】
定電力制御手段は、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を入力し、その平均電流が予め定めた基準値で一定になるようにスイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させる。直流電源はほぼ一定の出力電圧であるので、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を一定に制御することで、負荷回路に供給する電力がほぼ一定になり、負荷回路の放電ランプのランプ電力は所定の一定電力値になるように制御される。
【００１４】
定電力制御補正手段は、負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を入力し、ランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、定電力制御手段の基準値を低い基準値に切り替えて、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を低い基準値に一定に制御する。これにより、負荷回路に供給する電力がほぼ低い基準値で一定になり、負荷回路に流れる電流の増加を抑制しランプ電流の増加を抑制する。
【００１５】
本発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電圧までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００１９】
請求項２の発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定の一定電圧を出力する直流電源と；直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と；共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と；前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と；前記負荷回路の放電ランプに流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部と；前記ランプ電流検出部で検出されたランプ電流が予め設定したランプ電流までは前記所定の一定電力値になるように定電力制御手段で制御を行い、予め設定された所定値よりも増加した場合には前記所定の一定電力値を下げるとともに下げた値で定電力制御手段が制御を継続するように設定する定電力制御補正手段と；を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、ランプ電圧に代えてランプ電流を検出し、ランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合には、定電力制御手段の基準値を低い基準値に切り替えて、直流電源及びスイッチング回路の閉回路に流れる平均電流を低い基準値に一定に制御するようにしたものである。
【００２１】
本発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電流までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００２９】
請求項３の発明に係る照明器具は、請求項１または請求項２のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；前記放電ランプ点灯装置を配設してなる照明器具本体と；を備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、請求項１または請求項２のいずれか一記載の発明の効果を有した照明装置を得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。（本発明の第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図１（ａ）は全体構成図、図１（ｂ）は制御部のブロック構成図である。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、交流電圧電源１１の交流電圧は整流器１２で整流されて直流電圧に変換され、昇圧チョッパ回路１３で昇圧されてスイッチング回路１４に入力される。スイッチング回路１４では直流を高周波交流に変換し、負荷回路１５の放電ランプ１６に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路１４は駆動部１７を介して制御部１８により制御される。
【００３３】
交流電圧電源１１は、例えば商用１００Ｖの低周波交流電源であり、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成された整流器１２により直流に変換される。整流器１２で変換された直流はＤＣ／ＤＣコンバーターである昇圧チョッパ回路１３で昇圧される。昇圧チョッパ回路１３は、整流器１２に並列接続されたコンデンサＣ１、整流器１２に直列接続されたインダクタＬ１及びダイオードＤ５、インダクタＬ１を介して整流器１２に並列的に接続されたスイッチング素子Ｓ１及び抵抗Ｒ１の直列回路、インダクタＬ１及びダイオードＤ５を介して整流器１２に並列的に接続された電解コンデンサＣ２、電解コンデンサＣ２に並列に接続された抵抗Ｒ２とから構成されている。スイッチング素子Ｓ１は制御部１８によりオンオフ駆動され昇圧チョッパ回路１３の出力である直流電圧を制御する。
【００３４】
昇圧チョッパ回路１３で得られた直流電源の直流は、スイッチング回路１４に入力され高周波交流に変換される。スイッチング回路１４は、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ及び抵抗Ｒ３を直列接続して構成され、抵抗Ｒ３はスイッチング回路１４の閉回路に流れる平均電流を検出する電流検出部１９を形成している。一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂは、駆動部１７を介して制御部１８により交互にオンオフ駆動され、昇圧チョッパ回路１３で得られた直流を高周波交流に変換する。
【００３５】
スイッチング回路１４で得られた高周波交流は負荷回路１５に入力される。負荷回路１５は、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂの接続点から、共振インダクタンスＬ２及び直流カットコンデンサＣ３が直列に接続され、放電ランプ１６に並列に共振コンデンサＣ４が並列接続されて構成されている。
【００３６】
制御部１８には電流検出部１９で検出されたスイッチング回路１４に流れる電流が入力され、この電流が一定になるように駆動部１７を介して一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂをオンオフ駆動する。スイッチング回路１４の直流電圧は昇圧チョッパ回路１３により一定に保たれることから、スイッチング回路１４に流れる電流を一定に制御することによって負荷回路１５に供給されるランプ電力は一定に制御される。また、制御部１８にはランプ電圧検出部２０で検出されたランプ電圧が入力され、放電ランプ１６のランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合には、そのランプ電力一定制御の所定値の値を下げ、放電ランプ１６に流れるランプ電流の増加を抑制する。
【００３７】
図１（ｂ）に示すように、電流検出部１９で検出されたスイッチング回路１４に流れる電流は、制御部１８の定電力制御手段２１に入力され、スイッチング回路１４に流れる電流が所定値になるように発振器２２に対して発振指令を出力する。すなわち、スイッチング回路１４に流れる電流と予め定められた所定値とを比較し、スイッチング回路１４に流れる電流が所定値となるように発振器２２に対して発振指令を出力する。駆動部１７は発振器２２からの発振周波数で一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂを交互にオンオフ駆動する。
【００３８】
一方、ランプ電圧検出部２０で検出された放電ランプ１６のランプ電圧は、制御部１８の定電力制御補正手段２３に入力される。定電力制御補正手段２３は、ランプ電圧検出部２０で検出されたランプ電圧と予め設定された所定値とを比較し、ランプ電圧が所定値よりも低下した場合に定電力制御手段２１に予め設定された所定値の値を下げる。これにより、定電力制御手段２１は、スイッチング回路１４に流れる電流が小さい所定値になるように制御することになるので、ランプ電力は小さい値で一定制御される。従って、ランプ電圧が所定値よりも低下したときはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００３９】
以上の説明では、ランプ電圧が所定値よりも低下したときに定電力制御手段２１の所定値を小さくし所定の一定電力値を下げるようにしたが、それに代えて、ランプ電圧検出部２０で検出されたランプ電圧が予め設定された所定値よりも低下した場合に、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定するようにしても良い。この場合にも、ランプ電圧が所定値よりも低下したときにはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００４０】
（本発明の第２の実施の形態）図２は本発明の第２の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図２（ａ）は全体構成図、図２（ｂ）は制御部のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、ランプ電圧を検出するランプ電圧検出部２０に代えて、放電ランプ１６に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部２４を設け、このランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流が所定値よりも増加したときに、制御部１８での一定電力制御の所定値を下げるようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４１】
図２（ａ）において、負荷回路１５には放電ランプ１６のランプ電流を検出するランプ電流検出部２４が設けられている。このランプ電流検出部２４は電流変成器で形成され、放電ランプ１６の一方のフィラメント電極の両端にそれぞれ電流変成器の一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ２ｂが接続されている。すなわち、フィラメント電極の一端と直流電源の負極側との間に電流変成器の一次巻線ＣＴ１ａが介挿され、フィラメント電極の他端と共振コンデンサＣ４との間に電流変成器の一次巻線ＣＴ１ｂが介挿され、さらに、一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ１ｂは逆極性に接続されている。これにより、負荷回路１５に流れる電流のうち、共振コンデンサＣ４に流れる電流が打ち消され、放電ランプ１６の一対の電極間に流れる電流が二次巻線ＣＴ２にて検出される。
【００４２】
ランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流は、制御部１８の定電力制御補正手段２３に入力される。定電力制御補正手段２３は、ランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流と予め設定された所定値とを比較し、ランプ電流が所定値よりも増加した場合に定電力制御手段２１に予め設定された所定値の値を下げる。これにより、定電力制御手段２１は、スイッチング回路１４に流れる電流が小さい所定値になるように制御することになるので、ランプ電力は小さい値で一定制御される。従って、ランプ電流が所定値よりも増加したときはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００４３】
以上の説明では、ランプ電流が所定値よりも増加したときに定電力制御手段２１の所定値を小さくし所定の一定電力値を下げるようにしたが、それに代えて、ランプ電流検出部２４で検出されたランプ電流が予め設定された所定値よりも増加した場合に、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子のオンオフのデューティ比または周波数を固定するようにしても良い。この場合にも、ランプ電流が所定値よりも増加したときにはランプ電流の増加を抑制することができる。
【００４４】
（本発明の参考例１）図３は本発明の参考例１に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。この参考例１は、負荷回路１５の放電ランプ１６に流れるランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂを交互にスイッチング動作させ、ランプ電力を安定に制御するようにしたものである。
【００４５】
交流電圧電源１１の交流電圧は整流器１２で整流されて直流電圧に変換され、整流器１２に並列接続されたコンデンサＣ１を介してスイッチング回路１４に入力される。スイッチング回路１４では直流を高周波交流に変換し、負荷回路１５の放電ランプ１６に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路１４は駆動部１７を介して制御部１８により制御される。
【００４６】
交流電圧電源１１は、例えば商用１００Ｖの低周波交流電源であり、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成された整流器１２により直流に変換される。スイッチング回路１４は、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂで構成され、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂは、駆動部１７を介して制御部１８により交互にオンオフ駆動され直流を高周波交流に変換する。
【００４７】
スイッチング回路１４で得られた高周波交流は負荷回路１５に入力される。負荷回路１５は、スイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂの接続点から、直流カットコンデンサＣ２及び共振インダクタンスＬ１が直列に接続され、放電ランプ１６に並列に共振コンデンサＣ３が並列接続されて構成されている。
【００４８】
負荷回路１５には、放電ランプ１６に流れるランプ電流に比例した電圧を検出するランプ電流検出部２５と、放電ランプ１６に印加されるランプ電圧に比例した電圧を検出するランプ電圧検出部２６が設けられている。ランプ電流検出部２５は抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１の直列回路に逆方向のダイオードＤ２が並列接続されて構成され、抵抗Ｒ１に電流が流れたとき抵抗Ｒ１に発生する電圧にてランプ電流に比例した電圧を検出するようにしている。一方、ランプ電圧検出部２６は、放電ランプ１６に抵抗Ｒ２、Ｒ３の分圧回路を並列接続し、抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続点のコンデンサＣ４及びダイオードＤ３、Ｄ４により、ランプ電圧に比例した電圧を検出する。
【００４９】
そして、コンデンサＣ５でランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧とを加算した電圧を平滑し、制御部１８の比較部３５における演算増幅器（ＯＰアンプ）２７の反転入力端子に入力される。一方、演算増幅器２７の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Ｖrefが入力される。演算増幅器２７には帰還コンデンサＣ６が接続されており、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、発振制御部３６に対して指令信号を出力する。発信制御部３６は駆動部１７を介してスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂへのスイッチング指令を出力する。
【００５０】
図４は参考例１の動作説明図であり、図４（ａ）はランプ電流に比例した電圧のみに基づいて制御した場合の動作特性図、図４（ｂ）はランプ電圧に比例した電圧のみに基づいて制御した場合の動作特性図である。図４（ａ）に示すように、ランプの負荷特性が周囲の温度変化により、曲線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のように変化した場合、ランプ電流に比例した電圧のみに基づいて制御した場合には、ランプ電流ＩＬは所定の電流ＩＬ１に一定に制御されるので、ランプ電圧ＶＬがＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３と変化する。一方、ランプ電圧に比例した電圧のみに基づいて制御した場合には、図４（ｂ）に示すように、ランプ電圧ＶＬは所定の電圧ＶＬ１に一定に制御されるので、ランプ電流ＩＬがＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３と変化する。
【００５１】
参考例１では、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和により制御するので、ランプ電圧とランプ電流との変化度合いのバランスが保たれ、ランプ電力を安定に制御できる。例えば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合には、ランプ電圧の低下分をランプ電流の増加で補償することになりランプ電力の低下が抑制されるので、ランプ電力を安定に制御できる。
【００５２】
また、同様な定格のランプ、例えばＦＨＦ３２の放電ランプ（定格電力：３２Ｗ、ランプ電圧：１３０Ｖ、ランプ電流：２４０ｍＡ程度）と、ＦＬＲ４０／３６の放電ランプ（定格電力：３６Ｗ、ランプ電圧：１００Ｖ、ランプ電流：３５０ｍＡ程度）に対しても、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が一定になるように制御するので安定に放電ランプを点灯できる。すなわち、図４（ａ）のように定電流特性の固定出力で点灯させる場合に比較して、ＦＨＦ３２の出力が高くなったり、ＦＬＲ４０／３６での出力が低く設定されてしまうことがなくなる。
【００５３】
（本発明の参考例２）図５は本発明の参考例２に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。この参考例２は、図３に示した参考例１に対し、ランプ電流検出部２５を電流変成器で形成したものである。図３に示した参考例１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５４】
図５に示すように、ランプ電流検出部２５は、放電ランプ１６の一方のフィラメント電極の両端にそれぞれ電流変成器の一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ２ｂが接続され、一次巻線ＣＴ１ａはフィラメント電極の一端と直流電源の負極側との間に介挿され、一次巻線ＣＴ１ｂはフィラメント電極の他端と共振コンデンサＣ３との間に介挿されている。一次巻線ＣＴ１ａ、ＣＴ１ｂは逆極性に接続されているので、負荷回路１５に流れる電流のうち、共振コンデンサＣ３に流れる電流が打ち消され、放電ランプ１６の一対の電極間に流れる電流が二次巻線ＣＴ２にて検出される。二次巻線ＣＴ２で検出されたランプ電流は、ダイオードＤ５及びコンデンサＣ５で整流され、制御部１８の抵抗Ｒ４を介して演算増幅器２７の反転入力端子に入力される。
【００５５】
ランプ電圧検出部２６は、放電ランプ１６に抵抗Ｒ２、Ｒ３の分圧回路を並列接続し、抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続点のコンデンサＣ４及びダイオードＤ３、Ｄ４により、ランプ電圧に比例した電圧を検出する。ランプ電圧検出部２６で検出された電圧は抵抗Ｒ５を介して演算増幅器２７の反転入力端子に入力される。すなわち、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が制御部１８の比較部３５における演算増幅器２７の反転入力端子に入力され、一方、演算増幅器２７の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Ｖrefが入力される。演算増幅器２７には帰還コンデンサＣ６が接続されており、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和が所定値になるように、発信制御部３６に対して指令信号を出力する。発信制御部３６は駆動部１７を介してスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂへのスイッチング指令を出力する。
【００５６】
この参考例２の場合も、参考例１と同様に、ランプ電流に比例した電圧とランプ電圧に比例した電圧との和により制御するので、ランプ電圧とランプ電流との変化度合いのバランスが保たれ、ランプ電力を安定に制御できる。例えば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合にはランプ電力を安定に制御でき、同様な定格のランプに対しても、安定に放電ランプを点灯できる。
【００５７】
（本発明の参考例３）図６は本発明の参考例３に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図６（ａ）は回路図、図６（ｂ）は特性図である。この参考例３は、負荷回路１５に流れる回路電流が所定値になるようにスイッチング回路１４の一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂを交互にスイッチング動作させ、放電ランプ１６が寿末となったとき立ち消えするようにしたものである。
【００５８】
図６において、交流電圧電源１１の交流電圧は整流器１２で整流されて直流電圧に変換され、整流器１２に並列接続されたコンデンサＣ１を介してスイッチング回路１４に入力される。スイッチング回路１４では直流を高周波交流に変換し、負荷回路１５の放電ランプ１６に高周波交流を印加し高周波点灯する。スイッチング回路１４は、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂで構成され、一対のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂは、駆動部１７を介して制御部１８により交互にオンオフ駆動され直流を高周波交流に変換する。
【００５９】
負荷回路１５は、直流カットコンデンサＣ２及び共振インダクタンスＬ１が直列に接続され、放電ランプ１６に並列に共振コンデンサＣ３が並列接続されて構成されている。また、負荷回路１５に流れる回路電流を検出する回路電流検出部２８が設けられている。回路電流検出部２８は抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１の直列回路に逆方向のダイオードＤ２が並列接続されて構成され、抵抗Ｒ１に電流が流れたとき抵抗Ｒ１に発生する電圧にて負荷回路１５に流れる回路電流に比例した電圧を検出する。
【００６０】
すなわち、回路電流検出部２８は、放電ランプ１６の点灯時の直列共振回路を構成する共振コンデンサＣ３及び放電ランプ１６に流れる回路電流を検出するものであり、検出された回路電流は制御部１８における比較部３５の演算増幅器２７の反転入力端子に入力される。一方、演算増幅器２７の非反転入力端子には予め定められた所定値の基準電圧Ｖrefが入力される。演算増幅器２７には帰還コンデンサＣ６が接続されており、回路電流が所定値になるように、発信制御部３６に指令信号を出力する。発信制御部３６は、駆動部１７を介してスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂへのスイッチング指令を出力する。
【００６１】
図６（ｂ）は、負荷回路１５の回路電流を一定に保った場合のインバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線及び放電ランプ１６の負荷特性曲線であり、曲線Ｓ１１はインバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線、曲線Ｓ１は正常時の放電ランプ１６の負荷特性曲線、曲線Ｓ２は寿末寺の放電ランプ１６の負荷特性曲線である。
【００６２】
インバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線Ｓ１１と放電ランプ１６の負荷特性曲線Ｓ１との交点で放電ランプ１６は点灯する。なお、交点が２カ所ある場合には電圧の低い方で安定点灯する。一方、放電ランプ１６が寿末となると、放電ランプ１６の負荷曲線が曲線Ｓ２となり、インバータ（スイッチング回路１４）の負荷特性曲線Ｓ１１と交わらなくなるので放電ランプ１６は立ち消えとなる。すなわち、放電ランプ１６が寿末となったときは放電ランプ１６は点灯しない。
【００６３】
以上の説明では、演算増幅器２７に入力される基準電圧を一定としたが、複数の基準電位を用意し、基準電位を切り替えることによって放電ランプ１６の光出力を可変させることもできる。また、放電ランプ１６の始動時は回路電流の一定制御を停止させ、始動時２次電圧を発生させるように構成してもよい。
【００６４】
参考例３によれば、負荷回路１５の回路電流を所定値に一定制御するので、放電ランプ１６を安定に点灯させることができる。また、寿命末期となったときに放電ランプを立ち消えさせることができるので、寿末検出回路などを付加しなくとも放電ランプ１６の安全に保護することができる。また、フィラメント予熱回路に安価なコンデンサ予熱方式を採用できる。
【００６５】
（本発明の第３の実施の形態）図７は本発明の第３の実施の形態に係る照明器具の外観斜視図である。照明器具２９は、天井等に直付けされる直付照明器具である。照明器具２９は、照明器具本体３０の下面の両端に一対のランプソケット３１ａ、３１ｂが設けられ、これらランプソケット３１ａ、３１ｂとの間に放電ランプ１６が挟持され接続されている。また、放電ランプ１６に光学的に対向し、放電ランプ１６からの放射光を反射させる反射面３２が形成された反射体３３が照明器具本体３０に取り付けられている。また、照明器具本体３０には、放電ランプ１６を点灯するための放電ランプ点灯装置３４が配設されて居る。この放電ランプ点灯装置は、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態のいずれかの放電ランプ点灯装置である。
【００６６】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態のいずれかの放電ランプ点灯装置の効果を備えた照明器具を提供できる。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電圧までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００６９】
請求項３の発明によれば、周囲の温度変化によりランプ電圧が低下した場合に、予め設定したランプ電流までは所定の定電力制御を行い、これ以上の負荷変動が起きた場合は定電力制御の基準値を下げるので、ランプ電流の増加が抑制される。従って、放電ランプのフィラメントが高温になることを防止でき、放電ランプの短寿命を防止できる。
【００７３】
請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２のいずれか一記載の発明の効果を有した照明装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図３】本発明の参考例１に係る放電ランプ点灯装置の回路図。
【図４】本発明の参考例１の動作説明図。
【図５】本発明の参考例２に係る放電ランプ点灯装置の回路図。
【図６】本発明の参考例３に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る照明器具の外観斜視図。
【符号の説明】
１１…交流電圧電源、１２…整流器、１３…昇圧チョッパ回路、１４…スイッチング回路、１５…負荷回路、１６…放電ランプ、１７…駆動部、１８…制御部、１９…電流検出部、２０、２６…ランプ電圧検出部、２１…定電力制御手段、２２…発振器、２３…定電力制御補正手段、２４、２５…ランプ電流検出部、２６…、２７…演算増幅器、２８…回路電流検出部、２９…照明器具、３０…照明器具本体、３１…ランプソケット、３２…反射面、
Claims (3)
- 所定の一定電圧を出力する直流電源と；
直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と；
共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し、前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と；
前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と；
前記負荷回路の放電ランプに印加されるランプ電圧を検出するランプ電圧検出部と；
前記ランプ電圧検出部で検出されたランプ電圧が予め設定したランプ電圧までは前記所定の一定電力値になるように定電力制御手段で制御を行い、予め設定された所定値よりも低下した場合には前記所定の一定電力値を下げるとともに下げた値で定電力制御手段が制御を継続するように設定する定電力制御補正手段と；
を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 所定の一定電圧を出力する直流電源と；
直流電源の出力間に互いに直列接続され交互にオンオフ駆動される一対のスイッチング素子を有したスイッチング回路と；
共振インダクタンス及び共振コンデンサを有し前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子の交互のスイッチング動作により放電ランプに高周波交流を印加する負荷回路と；
前記直流電源及び前記スイッチング回路の閉回路に流れる平均電流が一定になるように前記スイッチング回路の一対のスイッチング素子を交互にスイッチング動作させて前記放電ランプのランプ電力が所定の一定電力値になるように制御する定電力制御手段と；
前記負荷回路の放電ランプに流れるランプ電流を検出するランプ電流検出部と；
前記ランプ電流検出部で検出されたランプ電流が予め設定したランプ電流までは前記所定の一定電力値になるように定電力制御手段で制御を行い、予め設定された所定値よりも増加した場合には前記所定の一定電力値を下げるとともに下げた値で定電力制御手段が制御を継続するように設定する定電力制御補正手段と；
を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 請求項１または請求項２のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
前記放電ランプ点灯装置を配設してなる照明器具本体と；
を備えたことを特徴とする照明器具。
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