JP4314978B2 - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具に関するものである。

従来から知られている複数の放電灯を点灯させることができる放電灯点灯装置は、３つに大別される。１つ目は、共振回路、共振用のスイッチング素子、及びその制御部が各放電灯につき個別に配置されているものである。この放電灯点灯装置の構成の概略を図６に示す。ＦＬ１及びＦＬ２の各蛍光灯にそれぞれ個別のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ１’；Ｓ２，Ｓ２’と、個別の共振回路Ｌ１，Ｃ１；Ｌ２，Ｃ２と、個別の制御部１，２が存在している。この構成によれば、無負荷状態やランプ異常などの検出及び保護動作も別々にできるため、それらの検出機能を付加した上で、正常な放電灯のみを通常どおり点灯させることができる。その反面、部品点数が多く、点灯装置の大型化、高コスト化につながる。

２つ目には、共振回路及び共振用のスイッチング素子、さらにその制御部も共通であるものが挙げられる。この放電灯点灯装置の構成の概略を図７に示す。ＦＬ１とＦＬ２の各蛍光灯を並列に接続し、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ１’、共振回路Ｌ１，Ｃ１、制御部１を全て共通としている。この方法では上記１つ目の従来例に挙げた放電灯点灯装置の構成よりも部品点数が少なく、点灯装置の小型化、低コスト化が実現できるが、すべての放電灯が共通の動作をすることになるため、異常を検出した際に保護動作をする場合、正常なランプのみを通常どおり点灯させて、異常が検出されたランプには電圧を印加しないというような各ランプ個別の動作ができない。

３つ目には、スイッチング素子とその制御部は共通で、共振の経路は各放電灯に個別に存在するものである。この放電灯点灯装置の構成の概略を図８に示す。ＦＬ１及びＦＬ２の各蛍光灯に対して、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ１’と制御部１は共通で、共振回路Ｌ１，Ｃ１；Ｌ２，Ｃ２のみ個別としている。この方法では、上記１つ目の従来例に挙げた放電灯点灯装置の構成よりも部品点数は少なくでき、低コスト化も実現でき、上記２つ目の例に挙げた放電灯点灯装置とは違い、正常ランプのみを通常通り点灯させることも可能である。
特開２０００−３７９６号公報

上述した３つ目の放電灯点灯装置について、ランプフィラメントの配線が接触不良（ルーズコンタクト）を起している場合に、その箇所でアーク放電が生じるという課題がある。この放電灯点灯装置では２個の放電灯を個別の共振回路により点灯させており、フィラメントが断線したり配線が外れたりした場合には該ランプのみが消灯し、残りのランプは通常通り点灯することが可能である。しかし、ランプフィラメントの配線が接触不良の状態にある場合には、その接触不良の部分において大きな電圧がかかり、アーク放電が生じるという問題がある。この状態に至る条件を考えると、少なくとも片方のランプにおいて、どちらか一方のフィラメントが接触不良を起している状態にあって、発振を継続している場合である。つまり、共振回路の経路に一点の不完全接触があるが、発振を継続するために共振による電圧が生じ、アーク放電を引き起こすのである。

本発明では、このランプフィラメントの配線が接触不良の状態にある場合には発振を停止することで接触不良部分のアーク放電を回避し、また、ランプを全く除去した状態では発振を開始することにより、少なくとも一本の正常なランプのみを装着することで点灯が確保できる放電灯点灯装置を提供することを課題とする。

本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、複数の放電灯ＦＬ１，ＦＬ２に対して共通のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ１’よりなるインバータ回路により電力を供給する放電灯点灯装置において、各放電灯の両フィラメントに対して、抜け、断線、又は接触不良の検出回路Ｋ１，Ｋ２をそれぞれ個別に具備し、それら検出回路Ｋ１，Ｋ２からの出力信号の一致／不一致を判定することにより、表１のＤに示すように、ランプを取り外したか又は双方のランプフィラメントが断線した状態と、表１のＢ又はＣに示すように、片方のランプフィラメントが断線したか又は片方のランプフィラメントの配線が接触不良の状態とを区別して、それぞれの状態に応じてインバータ回路のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ１’の動作を異ならせる制御回路１を有することを特徴とするものである。

請求項１記載の発明によれば、フィラメントの断線や配線部品のルーズコンタクトなどの不都合を防止でき、かつ、放電灯を間引きした状態での点灯が可能になるため、放電灯寿命末期時や交換の際に明るさを確保することができ、使い勝手が良い。
請求項２記載の発明によれば、少なくとも１本の放電灯を外して、残りの放電灯を点灯させた場合に、外したランプの電極間に生じる電圧を軽減でき、また、回路を構成する部品にも大きなストレスをかけることがなくなるので、部品の故障も防止できる。
請求項３記載の発明によれば、フィラメントの断線や配線部品のルーズコンタクト時には完全に回路を停止するため、回路構成部品のダメージを最小限に抑えることができる。
請求項４記載の発明によれば、完全な消灯状態にはならないため、ランプの異常状態であることを使用者に知らせることができる。また、出力を抑制するため、回路構成部品のダメージも抑えることができる。

請求項５記載の発明によれば、異常ランプの取り外しにより灯数が減った場合にも残った正常ランプに過大なストレスがかかることがなく、ランプの寿命などに悪影響を与えることがない。
請求項６記載の発明によれば、異常ランプの取り外しにより灯数が減った場合にも残った正常ランプに過大なストレスがかかることがなく、かつ、商品が本来持っている調光機能を保つことができる。
請求項７記載の発明によれば、異常ランプの取り外しにより灯数が減った場合には調光動作を禁止し、正常なランプは全点灯状態で点灯させることにより、全ランプが正常に全点灯状態で点灯する場合に比べると暗くなるが、回路構成部品に過度のストレスをかけることがなくなる。

図１に本発明の好ましい実施の形態を示す。この照明器具は、２本の蛍光灯ＦＬ１及びＦＬ２を具備し、それらを同一の点灯装置により点灯させている。上記点灯装置は、商用電源Ｖｓから得た交流電圧をダイオードブリッジと昇圧チョッパ回路によって構成されるＡＣ−ＤＣコンバータ３により平滑された直流電圧Ｖｄｃに変換し、直流電圧Ｖｄｃをスイッチング素子Ｓ１，Ｓ１’よりなるハーフブリッジインバータに接続された直列ＬＣ共振回路により共振電圧に変換して前述の蛍光灯に印加するものである。また、前記直列ＬＣ共振回路を各蛍光灯につき１回路ずつ具備したものであり、それらの回路動作を制御回路１により一括制御している。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ１’は、例えば、ＭＯＳＦＥＴよりなり、制御回路１により交互にオン・オフされる。

また、インダクタＬ１、コンデンサＣ１による直列共振回路には蛍光灯ＦＬ１の両フィラメントが、インダクタＬ２、コンデンサＣ２による直列共振回路には蛍光灯ＦＬ２の両フィラメントが挿入されている。このように、共振回路の経路にランプの両フィラメントを挿入することで、ランプを取り外した状態では共振回路として成立し得ないため、無負荷時の二次電圧が小さくできる。

それぞれの蛍光灯ＦＬ１，ＦＬ２について、検出部Ｋ１，Ｋ２が設けてあり、検出部の構成は、高圧側（非グランド側）と低圧側（グランド側）のそれぞれのフィラメントを検出する図２の回路と、その出力電位を合成して出力する図３の一致回路とからなる。

図２の高圧側フィラメント検出回路の動作について説明する。フィラメントｆ１が正常に導通している場合、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧Ｖｄｃから固定抵抗Ｒ１〜ランプフィラメントｆ１〜固定抵抗Ｒ２〜整流ダイオードＤ１を介してｎｐｎトランジスタＴｒのベース端子に『Ｈ』電位を供給する。これにより、前記ｎｐｎトランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間に電流が流れ、出力端子ａは『Ｌ』電位（＝グランド電位）となる。図中、Ｖｃｃは制御回路１の制御電源電圧（直流低電圧）である。

逆に、フィラメントｆ１が断線しているかもしくは配線部品などが接触不良を起している場合、上記の経路が無いためｎｐｎトランジスタＴｒのベース端子は『Ｌ』電位となり、コレクタ−エミッタ間に電流を流さず、出力端子ａは固定抵抗Ｒ４，Ｒ５の比率と制御電源電圧Ｖｃｃに応じた『Ｈ』電位となる。

図２の低圧側フィラメント検出回路の動作について説明する。フィラメントｆ２が正常に導通している場合、出力端子ｂは『Ｌ』電位となる。逆に、フィラメントｆ２が断線しているかもしくは配線部品などが接触不良を起している場合、電源電圧Ｖｄｃから固定抵抗Ｒ６〜固定抵抗Ｒ７の経路を介して電圧が供給されるため、出力端子ｂは『Ｈ』電位となる。

次に図３の一致回路の動作について説明する。一致回路はｎｐｎトランジスタＴｒ１及びＴｒ３、ｐｎｐトランジスタＴｒ２及びＴｒ４からなり、ｎｐｎトランジスタＴｒ１とｐｎｐトランジスタＴｒ２を直列接続したトーテムポール回路Ｘと、ｎｐｎトランジスタＴｒ３とｐｎｐトランジスタＴｒ４を直列接続したトーテムポール回路Ｙとを並列に接続したものであり、上記高圧側フィラメント検出回路の出力端子ａの電位をｎｐｎトランジスタＴｒ３とｐｎｐトランジスタＴｒ２のベース端子ａ’に入力し、また、上記低圧側フィラメント検出回路の出力端子ｂの電位をｎｐｎトランジスタＴｒ１とｐｎｐトランジスタＴｒ４のべース端子ｂ’に入力している。

トーテムポール回路Ｘに電流が流れる条件は出力端子ａ：『Ｌ』、出力端子ｂ：『Ｈ』である。つまり、高圧側フィラメントｆ１は正常に導通している状態で、低圧側のフィラメントｆ２が何らかの原因で導通していない状態ということになる。
トーテムポール回路Ｙに電流が流れる条件は出力端子ａ：『Ｈ』、出力端子ｂ：『Ｌ』である。つまり、高圧側フイラメントｆ１が何らかの原因で導通していない状態で、低圧側のフィラメントｆ２は正常に導通している状態ということになる。

すなわち、両方のフィラメントｆ１，ｆ２の状態が一致している場合には端子ｃは制御電源電圧Ｖｃｃと固定抵抗Ｒ９，Ｒ１０による『Ｈ』電位であり、両方のフィラメントの状態が不一致の場合は端子ｃは『Ｌ』電位であるということが言える。

各フィラメントの状態と、各回路の出力の関係を表１に示す。両方のフィラメントの状態が一致する場合、表中、ＡとＤの場合には回路の発振を通常どおり開始するため、片方のランプのみがフィラメント断線状態にある場合には当該ランプのみを外すことにより起動する。また、両方のフィラメントの状態が不一致である場合、表中、ＢとＣの場合においては制御回路１の動作を停止するため、インバータ回路の発振を開始しない。

図４に本発明の実施例１を示す。本実施例の照明器具は、２本の蛍光灯ＦＬ１及びＦＬ２を具備し、それらを同一の点灯装置により点灯させており、外部からの調光信号の入力により蛍光灯ＦＬ１，ＦＬ２の出力を調光制御している。上記点灯装置は、商用電源Ｖｓから得た交流電圧をＡＣ−ＤＣコンバータ３により直流電圧Ｖｄｃに平滑し、直流電圧Ｖｄｃをハーフブリッジインバータに接続された直列ＬＣ共振回路により共振電圧に変換して前述の蛍光灯に印加するものである。また、前記直列ＬＣ共振回路を各蛍光灯につき１回路ずつ持ったものであり、それらの回路を制御回路１により一括制御している。

上記点灯装置には外部からの調光信号の入力に応じて上記蛍光灯の出力を変化させる調光制御部４が付加されており、蛍光灯の出力は上記ハーフブリッジインバータに流れる共振電流を電流検出抵抗Ｒｓにより検出してフィードバックしており、所定の出力を得ている。

図１の基本回路構成と同じく、それぞれの蛍光灯について、高圧側（非グランド側）と低圧側（グランド側）にそれぞれフィラメントの検出部Ｋ１，Ｋ２を設けており、表１中、ＡとＤの場合には回路の発振を通常どおり開始するため、片方のランプのみでも起動する。

図４の調光制御部４の構成を図５に示す。本回路ではオペアンプＯＰによる積分回路を用いて装置の出力を略一定に保つように制御しており、ランプが一灯になった状態において、調光信号のレベルを変更することで、１灯状態と２灯状態でランプ１灯あたりの出力をほとんど変化させることなく制御ができる。

図５の回路では、通常状態で出力の基準値を調光信号電圧Ｖｄｉｍと固定抵抗Ｒ１１，Ｒ１２によって一定に保っている。ランプＦＬ１が外された状態では、図５の検出回路Ｋ１の出力ｃ１は『Ｈ』電位になり、また、ランプＦＬ２が外された状態では、図２の検出回路Ｋ２の出力ｃ２は『Ｈ』電位になるため、図中トランジスタＴｒ５またはＴｒ６がＯＮし、固定抵抗Ｒ１３またはＲ１４を通じて電流が流れるため、調光信号の基準電圧が下がることになる。このとき、１灯状態と２灯状態でランプ１灯あたりの出力を略同一とするために、固定抵抗Ｒ１３及びＲ１４の抵抗値を固定抵抗Ｒ１２とほぼ同一としている。

ここでは、２灯並列点灯であるから、１灯点灯時には２灯点灯時の半分の出力電流となるように制御しているが、３灯以上であれば、正常なランプの灯数に比例して出力電流を変更することは言うまでもない。

また、少なくとも一つの放電灯が取り外された状態もしくは双方のランプフィラメントが断線した状態にあるときには調光信号電圧Ｖｄｉｍの設定により正常なランプは全点灯状態で点灯させることとし、調光信号の入力があっても調光信号電圧Ｖｄｉｍの変更をしないように制御すると良い。

なお、調光制御にはインバータの周波数可変制御やデューティ可変制御のほか、ＡＣ−ＤＣコンバータ回路３の出力電圧制御などを用いることができる。

本発明はオフィスや一般家庭用の照明器具に利用できる。

本発明の好ましい実施の形態を示す回路図である。 図１の検出部の要部構成を示す回路図である。 本発明に用いる一致回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施例１の放電灯点灯装置の回路図である。 本発明の実施例１に用いる調光制御部の回路図である。 従来例１の放電灯点灯装置の回路図である。 従来例２の放電灯点灯装置の回路図である。 従来例３の放電灯点灯装置の回路図である。

符号の説明

１ 制御回路
ＦＬ１ 蛍光灯
ＦＬ２ 蛍光灯
Ｋ１ 検出部
Ｋ２ 検出部

Claims (8)

1. 複数の放電灯に対して共通のスイッチング素子よりなるインバータ回路により電力を供給する放電灯点灯装置において、各放電灯の両フィラメントに対して、抜け、断線、又は接触不良の検出回路をそれぞれ個別に具備し、それら検出回路からの出力信号の一致／不一致を判定し、その判定結果に応じて少なくとも一つの放電灯が片方のランプフィラメントが断線したか又は片方のランプフィラメントの配線が接触不良の状態にあるときと、少なくとも一つの放電灯がランプを取り外したか又は双方のランプフィラメントが断線した状態にあるときとでインバータ回路のスイッチング素子の動作を異ならせる制御回路を有することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 請求項１において、インダクタンスとキャパンタンスからなる共振回路を各放電灯に対して１個ずつ具備しており、上記インダクタンスとキャパシタンスを含む経路に直列に放電灯の両フィラメントが挿入されていることを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 請求項１又は２において、前記制御回路は、少なくとも一つの放電灯が片方のランプフィラメントが断線したか又は片方のランプフィラメントの配線が接触不良の状態にあるときにインバータ回路のスイッチング素子の動作を停止することを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 請求項１又は２において、前記制御回路は、少なくとも一つの放電灯が片方のランプフィラメントが断線したかもしくは片方のランプフィラメントの配線が接触不良の状態にあるときにインバータ回路のスイッチング素子の動作周波数を上昇させて出力を抑制することを特徴とする放電灯点灯装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記制御回路は、インバータ回路の出力を制御する調光機能を有し、少なくとも一つの放電灯がランプを取り外したか又は双方のランプフィラメントが断線した状態にあるときに、インバータ回路の出力の大きさを変更することを特徴とする放電灯点灯装置。
6. 請求項５において、少なくとも一つの放電灯がランプを取り外したか又は双方のランプフィラメントが断線した状態にあるときに、インバータ回路の出力の大きさを正常なランプの灯数に比例して変更することを特徴とする放電灯点灯装置。
7. 請求項５において、少なくとも一つの放電灯がランプを取り外したか又は双方のランプフィラメントが断線した状態にあるときに、正常な放電灯は全点灯状態で点灯させ、調光信号の入力があっても調光動作をしないことを特徴とする放電灯点灯装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えた照明器具。

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