JP4556459B2

JP4556459B2 - 放電灯点灯装置及び照明器具

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Publication number: JP4556459B2
Application number: JP2004081230A
Authority: JP
Inventors: 啓之工藤; 和幸浦谷; 朋和宇佐美; 眞理中村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP2005116505A

Description

本発明は、調光制御が可能な放電灯点灯装置及び照明器具に関する。

従来、調光制御が可能な放電灯点灯装置としては、放電灯点灯用の高周波電力を生成するインバータ回路、このインバータ回路から負荷回路に供給される電圧及び電流をそれぞれ検出するための電圧検出手段及び電流検出手段、この電流検出手段の出力の大きさを調光信号に応じて変化させる出力調整手段、この出力調整手段の出力と電圧検出手段の出力とを加算する加算回路、この加算回路の出力に基づきインバータ回路の出力をフィードバック制御するための制御回路を設け、負荷電流に対応する信号と負荷電圧に対応する信号とを加算して制御信号を生成し、この制御信号によりインバータ回路の出力をフィードバック制御し、また、調光時には電流検出手段の出力を出力調整手段によって調整するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１−２９４３９８号公報

しかし、このように、出力調整手段の出力と電圧検出手段の出力とを加算した信号によりインバータ回路の出力をフィードバック制御する場合、インバータ回路から負荷（ランプ）への出力配線が長くなって出力配線間の浮遊容量が増大すると、ランプが点灯していなくても、その浮遊容量の増大により電流検出値が増加しフィードバックされる。そのためランプを点灯させる始動電圧出力時にも浮遊容量増大によって電流検出値が増加しフィードバックがかかるようになり、出力電圧が低下し点灯できなくなるという問題があった。

そこで、本発明は、出力配線間の浮遊容量が増大することがあっても確実に放電灯を点灯させることができる放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。
また、本発明は、さらに、停電時にインバータ回路が進相モードで発振を停止するのを簡単な構成で防止できる放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。
また、本発明は、さらに、点灯後に明るさが急激に変化するのを防止できる放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。

請求項１記載の発明は、スイッチ素子を高周波スイッチング動作して高周波電力を出力するインバータ回路と、インバータ回路からの高周波電力により高周波点灯される放電灯と、スイッチ素子を高周波スイッチング動作するスイッチ素子駆動部と、放電灯のランプ電圧を検出し、ランプ電圧に応じたレベルの電圧信号を出力するランプ電圧検出部と；
ランプ電圧検出部からの電圧信号と予め設定した基準電圧との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第１のフィードバック制御部と、調光度合に応じて出力する電圧信号のレベルを変化させる調光制御部と、電源が投入されると放電灯が点灯を開始するまでの時間よりも長い所定時間だけ前記調光制御部から出力する電圧信号のレベルを増加方向にシフトさせるレベルシフト部と、前記スイッチ素子を介して流れるスイッチ電流を検出し、このスイッチ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部と；
調光制御部からの電圧信号と電流検出部からの電圧信号との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第２のフィードバック制御部と、放電灯が点灯を開始するまでは第１のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、放電灯が点灯を開始した後は第２のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、この取込んだ電圧信号に応じた周波数で前記スイッチ素子駆動部が前記スイッチ素子を高周波スイッチング動作するように制御する駆動制御部とを備えた放電灯点灯装置である。

請求項２記載の発明は、スイッチ素子を高周波スイッチング動作して高周波電力を出力するインバータ回路と、インバータ回路からの高周波電力により高周波点灯される放電灯と、スイッチ素子を高周波スイッチング動作するスイッチ素子駆動部と、放電灯のランプ電圧を検出し、ランプ電圧に応じたレベルの電圧信号を出力するランプ電圧検出部と；
ランプ電圧検出部からの電圧信号と予め設定した基準電圧との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第１のフィードバック制御部と、調光度合に応じて出力する電圧信号のレベルを変化させる調光制御部と、電源が投入されると放電灯が点灯を開始するまでの時間よりも長い所定時間だけ前記調光制御部から出力する電圧信号のレベルを所定量増加シフトさせるレベルシフト部と、放電灯に流れるランプ電流を検出し、このランプ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部と、調光制御部からの電圧信号と電流検出部からの電圧信号との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第２のフィードバック制御部と、放電灯が点灯を開始するまでは第１のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、放電灯が点灯を開始した後は第２のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、この取込んだ電圧信号に応じた周波数で前記スイッチ素子駆動部が前記スイッチ素子を高周波スイッチング動作するように制御する駆動制御部とを備えた放電灯点灯装置である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の放電灯点灯装置において、レベルシフト部は、所定時間が経過すると、シフト量を徐々に低下させてゼロにすることにある。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を有する照明器具本体とを備えた照明器具である。

請求項１乃至３記載の発明によれば、出力巻線間の浮遊容量が増大することがあっても確実に放電灯を点灯させることができる放電灯点灯装置を提供できる。
また、請求項３記載の発明によれば、さらに、点灯後に明るさが急激に変化するのを防止できる放電灯点灯装置を提供できる。
また、請求項４記載の発明によれば、出力巻線間の浮遊容量が増大することがあっても確実に放電灯を点灯させることができる照明器具を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
商用交流電源１に、雑音防止用のフィルタ回路２を介して全波整流回路３の入力端子を接続している。そして、全波整流回路３の出力端子に平滑コンデンサ４を並列に接続して直流電源を形成している。

前記直流電源の出力端、すなわち、平滑コンデンサ４の両端間に、１対のスイッチ素子５，６を設けたハーフブリッジ形インバータ回路７を接続している。前記スイッチ素子５，６としては、例えばＭＯＳ型ＦＥＴが使用され、スイッチ素子５のドレイン端子を平滑コンデンサ４の正極端子に接続し、スイッチ素子５のソース端子をスイッチ素子６のドレイン端子に接続し、スイッチ素子６のソース端子をスイッチ電流検出用の抵抗８を介して前記平滑コンデンサ４の負極端子に接続している。前記各スイッチ素子５，６をスイッチ素子駆動部９によって交互に高周波スイッチング動作するようになっている。

前記スイッチ素子５と６との接続点を直流カット用のコンデンサ１０及びインダクタ１１を直列に介して放電灯１２における一方のフィラメント電極１２ａの一端に接続し、前記抵抗８と平滑コンデンサ４の負極端子との接続点を前記放電灯１２における他方のフィラメント電極１２ｂの一端に接続している。

前記放電灯１２の各フィラメント電極１２ａ，１２ｂの他端間に予熱用のコンデンサ１３を接続し、また、各フィラメント電極１２ａ，１２ｂにそれぞれコンデンサ１４，１５を並列に接続している。

前記放電灯１２の各フィラメント電極１２ａ，１２ｂ間に発生するランプ電圧をランプ電圧検出部１６で検出し、ランプ電圧に応じたレベルの電圧信号Ｖ_Ｌを出力し、この電圧信号Ｖ_Ｌを誤差増幅器１７の反転入力端子(-)に入力している。また、＋Ｅ電源に抵抗１８，１９の直列回路を接続して基準電圧発生部を形成し、その抵抗１８と１９との接続点に発生する基準電圧Ｖ_ＲＥＦを前記誤差増幅器１７の非反転入力端子(+)に入力している。

前記誤差増幅器１７は、電圧信号Ｖ_Ｌと基準電圧Ｖ_ＲＥＦとの誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号Ｖ_２を出力するようになっている。前記誤差増幅器１７及び基準電圧発生部は第１のフィードバック制御部を構成している。

また、＋Ｅ電源に抵抗２０とコンデンサ２１との直列回路からなるタイマ回路２２を接続するとともに抵抗２３と２４との直列回路を接続している。そして、前記抵抗２０とコンデンサ２１との接続点をコンパレータ２５の非反転入力端子(+)に接続し、前記抵抗２３，２４の接続点を前記コンパレータ２５の反転入力端子(-)に接続している。前記コンパレータ２５の出力端子を、抵抗２６を介して前記基準電圧発生部の抵抗１８と１９との接続点に接続している。

このタイマ回路２２及びコンパレータ２５からなる回路部では、電源が投入され、＋Ｅ電源が発生すると、抵抗２０を介してコンデンサ２１が充電される。当初は、コンパレータ２５は非反転入力端子(+)の入力レベルよりも反転入力端子(-)の入力レベルが大きいことを判断し、出力をローレベルにする。

そして、コンデンサ２１の充電レベルが上昇し、所定時間Ｔ_１が経過すると、コンパレータ２５は非反転入力端子(+)の入力レベルが反転入力端子(-)の入力レベルを越えたことを判断し、出力をローレベルからハイレベルに反転する。コンパレータ２５の出力がローレベルのときには抵抗２６が抵抗１９に並列に接続される。この場合の所定時間Ｔ_１は予熱時間に設定されている。

前記スイッチ電流検出用の抵抗８に抵抗２７を介してコンデンサ２８を並列に接続し、電流検出部２９を構成している。この電流検出部２９は、スイッチ素子６に流れる電流量を抵抗８で電圧に変換して取り出し、その電圧で抵抗２７を介してコンデンサ２８を充電する。そして、コンデンサ２８の両端からスイッチ電流の量に応じたレベルの電圧信号Ｖ_ＣＳを出力するようにしている。そして、前記電流検出部２９からの電圧信号Ｖcsを誤差増幅器３０の反転入力端子(-)に入力している。

また、調光信号受信部３１を設け、この受信部３１で外部から調光信号を受信するようになっている。そして、調光信号受信部３１からの信号を波形整形部３２で波形整形し、さらに平滑部３３で平滑し、この平滑部３３から調光度合に応じた電圧信号Ｖ_ＤＩＭを出力し、前記誤差増幅器３０の非反転入力端子(+)に入力している。前記調光信号受信部３１、波形整形部３２及び平滑部３３は調光制御部を構成している。

また、＋Ｅ電源に抵抗３４とコンデンサ３５との直列回路からなるタイマ回路３６を接続するとともに抵抗３７と３８との直列回路を接続している。そして、前記抵抗３４とコンデンサ３５との接続点をコンパレータ３９の反転入力端子(-)に接続し、前記抵抗３７，３８の接続点を前記コンパレータ３９の非反転入力端子(+)に接続している。前記コンパレータ３９の出力端子を、ダイオード４０を順極性に介し、さらに可変抵抗４１を介して前記平滑部３３からの電圧信号Ｖ_ＤＩＭの出力端子に接続している。

このタイマ回路３６及びコンパレータ３９からなる回路部では、抵抗３７，３８の接続点からコンパレータ３９の非反転入力端子(+)に入力される電圧は閾値電圧Ｖ_ＴＨになっている。電源が投入され、＋Ｅ電源が発生すると、抵抗３４を介してコンデンサ３５が充電される。当初は、コンパレータ３９は反転入力端子(-)の入力レベルＶ_ａよりも非反転入力端子(+)の入力レベルＶ_ＴＨが大きいことを判断し、出力をハイレベルにする。そして、コンデンサ３５の充電レベルが上昇し、所定時間Ｔ_２が経過すると、コンパレータ３９は反転入力端子(-)の入力レベルＶ_ａが非反転入力端子(+)の入力レベルＶ_ＴＨを越えたことを判断し、出力をハイレベルからローレベルに反転する。

コンパレータ３９の出力がハイレベルのときにはその出力がダイオード４０及び可変抵抗４１を介して平滑部３３からの電圧信号Ｖ_ＤＩＭの出力端子に印加される。これにより、平滑部３３からの電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルが増加方向にシフトされる。このシフト量は可変抵抗４１によって調整することが可能である。この場合における所定時間Ｔ_２は電源が投入されてから放電灯１２が点灯を開始するまでの時間よりも長い時間に設定されている。

前記誤差増幅器３０は、電圧信号Ｖ_ＣＳと電圧信号Ｖ_ＤＩＭとの誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号Ｖ_１を出力するようになっている。前記誤差増幅器３０は第２のフィードバック制御部を構成している。

前記各誤差増幅器１７，３０からの電圧信号Ｖ_１、Ｖ_２を駆動制御部４２に供給している。前記駆動制御部４２は、各誤差増幅器１７，３０の出力端子にダイオード４３，４４のカソードをそれぞれ接続し、その各ダイオード４３，４４のアノードを共通に接続し、電圧・周波数変換部４５の制御端子に接続している。前記各ダイオード４３，４４は低値優先回路を構成し、誤差増幅器１７，３０から出力する電圧信号Ｖ_１、Ｖ_２のうち、レベルの低い方の信号を優先してアノード側に電圧信号Ｖ_３として出力するようになっている。

前記駆動制御部４２は、ダイオード４３，４４のアノード側に出力される電圧信号Ｖ_３に応じて電圧・周波数変換部４５から出力される周波数信号の周波数を可変するようにしている。そして、出力される周波数信号をスイッチ素子駆動部９に供給している。前記スイッチ素子駆動部９は入力される周波数信号の周波数に応じて各スイッチ素子５，６を交互に高周波スイッチング動作するようになっている。

前記誤差増幅器３０の非反転入力端子(+)に入力される電圧信号Ｖ_ＤＩＭと放電灯１２が点灯した後の光出力との関係を示すと、図２に示すようになり、また、ダイオード４３，４４のアノード側に出力される電圧信号Ｖ_３と前記電圧・周波数変換部４５から出力される周波数信号の周波数ｆとの関係を示すと、図３に示すようになっている。そして、周波数信号の周波数ｆが低下するとインバータ回路７の出力は増大するようになっている。

このような構成においては、電源が投入されると、タイマ回路２２，３６のコンデンサ２１，３５への充電が開始される。また、スイッチ素子駆動部９によりスイッチ素子５，６が交互に高周波スイッチング動作され、コンデンサ１０、インダクタ１１、コンデンサ１３を介して放電灯１２の各フィラメント電極１２ａ，１２ｂに予熱電流が流れる。

この状態は放電灯１２が点灯を開始する前であり、ランプ電圧検出部１６が検出するランプ電圧は高くなっている。また、この予熱時においては、コンパレータ２５の出力がローレベルになり抵抗２６が抵抗１９に並列に接続される。これにより、基準電圧発生部から出力される基準電圧Ｖ_ＲＥＦは低レベルになる。従って、誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２は小さくなる。

一方、コンパレータ３９の出力はハイレベルで、その出力電圧がダイオード４０及び可変抵抗４１を介して平滑部３３からの出力端子に印加される。これにより、平滑部３３から出力される電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルが高い方に所定レベルシフトされる。従って、電圧信号Ｖ_ＣＳと電圧信号Ｖ_ＤＩＭとの誤差を検出する誤差増幅器３０から出力される電圧信号Ｖ_１は大きくなる。なお、電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルのシフト量は可変抵抗４１によって調整することができる。

この状態では、Ｖ_１＞Ｖ_２となるため、駆動制御部４２は誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２を優先して取込む。すなわち、ダイオード４３，４４のアノード側には電圧信号Ｖ_２に等しい電圧信号Ｖ_３が現われる。この電圧信号Ｖ_３のレベルに応じて電圧・周波数変換部４５は周波数信号をスイッチ素子駆動部９に供給し、スイッチ素子駆動部９はスイッチ素子５，６を交互に高周波スイッチング動作する。このときのインバータ回路７の動作周波数は高めになっている。

電源が投入されてから所定時間Ｔ_１が経過すると予熱が終了し、コンパレータ２５の出力がローレベルからハイレベルに反転する。これにより、抵抗２６が抵抗１９との並列状態から切り離れ、基準電圧発生部から出力される基準電圧Ｖ_ＲＥＦは上昇する。これにより、電圧信号Ｖ_２はさらに低下する。

電圧信号Ｖ_２が低下すると、電圧信号Ｖ_３も低下し、電圧・周波数変換部４５から出力される周波数信号の周波数ｆが小さくなりインバータ回路７の動作周波数が低下して出力が増大する。これにより、放電灯１２の各フィラメント電極間に高電圧が印加される。そして、ランプ電圧が一時的に高くなり、電圧検出部１６からの電圧信号Ｖ_Ｌが急激に大きくなり、電圧信号Ｖ_２、Ｖ_３はさらに低下する。電圧・周波数変換部４５から出力される周波数信号の周波数ｆも小さくなりインバータ回路７の出力がさらに増大する。

その後、放電灯１２が点灯を開始して各フィラメント電極間にランプ電流が流れるようになるとランプ電圧が急激に低下する。ランプ電圧が低下すると、誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２は大きく上昇する。一方、電流検出部２９からの電圧信号Ｖcsはランプ電流の増加と共に大きくなり、誤差増幅器３０から出力される電圧信号Ｖ_１は大きく低下する。これにより、駆動制御部４２は、今度は誤差増幅器３０から出力される電圧信号Ｖ_１を優先して取込むようになる。すなわち、ダイオード４３，４４のアノード側には電圧信号Ｖ_１に等しい電圧信号Ｖ_３が現われる。この電圧信号Ｖ_３のレベルに応じて電圧・周波数変換部４５は周波数信号をスイッチ素子駆動部９に供給し、スイッチ素子駆動部９はスイッチ素子５，６を交互に高周波スイッチング動作する。このときのインバータ回路７の動作周波数はさらに低くなる。

この状態では、調光信号に基づいた電圧信号Ｖ_ＤＩＭと電流検出部２９からの電圧信号Ｖcsとの誤差出力により駆動制御部４２は電圧・周波数変換部４５から出力される周波数信号の周波数ｆを制御し、スイッチ素子駆動部９を制御する。そして、電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルが高くシフトされている期間は、通常の調光制御時の明るさに比べてシフトしている分だけ放電灯１２は明るく点灯制御される。

そして、電源の投入から所定時間Ｔ_２が経過すると、コンパレータ３９において反転入力端子(-)の入力レベルＶ_ａが非反転入力端子(+)の入力レベルＶ_ＴＨを越えるようになるので、コンパレータ３９の出力はローレベルとなり、コンパレータ３９から平滑部３３の出力端子への電圧の印加は無くなる。これにより、電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルは低下する。このとき、電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルは平滑部３３によって徐々に低下して本来の調光信号に応じた電圧信号Ｖ_ＤＩＭに戻る。

ところで、インバータ回路７から放電灯１２への出力配線間において浮遊容量が無い場合においては、放電灯１２が点灯している際は、ランプ電力と電流検出部２９から出力される電圧Ｖ_ＣＳの関系は図４の(a)のようになる。この点灯時における電圧Ｖ_ＣＳの制御範囲はＡ点からＢ点の間である。
また、放電灯１２の点灯前は放電灯１２に供給される出力電圧と電圧Ｖ_ＣＳとの関係は図４の(b)において実線のグラフで示すようになり、始動電圧発生時の電圧Ｖ_ＣＳをＣ点とすると、Ａ、Ｂ、Ｃ点の関係は、Ｃ＜Ｂ＜Ａとなる。

また、放電灯１２に供給される出力電圧とランプ電圧検出部１６から出力される電圧Ｖ_Ｌとの関係は図５に示すようになる。すなわち、始動電圧出力時の電圧Ｖ_ＬをＤ点とし、点灯時の電圧Ｖ_ＬがＥ点とＦ点の間で動作するものとすると、始動電圧よりも点灯時のランプ電圧が低いため、Ｆ＜Ｅ＜Ｄの関係が成り立つ。、
ここで、誤差増幅器１７及び抵抗１８、１９の基準電圧発生部からなる第１のフィードバック制御部はＶ_Ｌ＝Ｖ_ＲＥＦになるように制御しようとし、誤差増幅器３０からなる第２のフィードバック制御部はＶ_ＣＳ＝Ｖ_ＤＩＭになるように制御しようとする。また、調光制御部は電圧信号Ｖ_ＤＩＭとしてＡからＢの間の値を出力する。

放電灯１２が点灯する前はＢ＞Ｃであり、誤差増幅器３０の入力端子電圧は、Ｖ_ＣＳ＜Ｖ_ＤＩＭとなり、出力電圧Ｖ_１は誤差増幅器１７の出力電圧Ｖ_２よりも大きくなる。また、放電灯１２が点灯すると、電圧Ｖ_ＬはＤ点からＥ点に低下し、誤差増幅器１７の入力端子電圧は、Ｖ_Ｌ＜Ｖ_ＲＥＦとなり、出力電圧Ｖ_２は誤差増幅器３０の出力電圧Ｖ_１よりも大きくなる。

誤差増幅器１７、３０の出力はダイオード４３、４４からなる低値優先回路によって電圧・周波数変換部４５に取込まれる。すなわち、電圧信号Ｖ_３としては電圧Ｖ_１、Ｖ_２のいずれか低い方が現われる。従って、放電灯１２の点灯前は、誤差増幅器３０の出力電圧Ｖ_１が誤差増幅器１７の出力電圧Ｖ_２よりも大きいので、誤差増幅器１７の出力が優先され、インバータ回路７の出力電圧が一定になるように制御される。また、放電灯１２の点灯後は、逆に誤差増幅器３０の出力電圧Ｖ_１が誤差増幅器１７の出力電圧Ｖ_２よりも小さくなるので、誤差増幅器３０の出力が優先され、ランプ電力が一定になるように制御される。
このように、インバータ回路７から放電灯１２への出力配線間において浮遊容量が無い場合は、正常に制御される。

しかしながら、インバータ回路７から放電灯１２への出力配線間において浮遊容量が発生すると、浮遊容量が無い場合に比べて回路電流が増加する。このため、放電灯１２に供給される出力電圧と電圧Ｖ_ＣＳとの関係は、図４の(b)において点線のグラフで示すようになり、全体的に上昇しかつ傾きが大きくなる。このため、始動電圧発生時の電圧Ｖ_ＣＳがＣ点からＣ′点へと変化し、点灯時の制御レベルのＢ点よりも高くなる場合が生じる。

調光制御部からの電圧信号Ｖ_ＤＩＭがＢ点にある場合、放電灯１２の点灯前の始動電圧発生時において誤差増幅器３０の入力端子電圧がＶ_ＣＳ＞Ｖ_ＤＩＭとなり、このため出力電圧Ｖ_１が低下し、出力電圧Ｖ_１が誤差増幅器１７の出力電圧Ｖ_２よりも小さくななって優先されるという現象が生じる。

このため、第１のフィードバック制御部が働かなくなり、出力電圧Ｖ_３は基準電圧Ｖ_ＲＥＦで設定された出力電圧値ではなく、電圧Ｖ_ＣＳがＢ点となる出力電圧値になるように制御されるため、設定されている始動電圧よりも低い電圧が出力され、放電灯１２が点灯できなくなるという問題が生じる虞がある。

本実施の形態では、このような問題が生じることがないように、電源が投入されてから所定時間Ｔ_２、コンパレータ３９の出力をハイレベルにして調光制御部からの電圧信号Ｖ_ＤＩＭをレベルが増加する方向にシフトするようにしている。そして、電圧信号Ｖ_ＤＩＭが増加することで、たとえ始動電圧発生時の電圧Ｖ_ＣＳがＣ点からＣ′点へと変化しても常にＶ_ＣＳ＜Ｖ_ＤＩＭが保持されるようにし、これにより、放電灯１２が点灯する前は必ず第１のフィードバック制御部が働くようにしている。

このように、電源が投入されてから放電灯１２が点灯を開始するまでは、コンパレータ３９の出力によって電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルが増大するようにシフトさせるので、この間は図６に示すように、調光制御範囲が範囲Ｖ_Ｔ１から範囲Ｖ_Ｔ２にシフトすることになる。一方、インバータ回路７から放電灯１２への出力配線が長くなって出力配線間の浮遊容量が増大すると、電流検出部２９から出力される電圧信号Ｖ_ＣＳと無負荷２次電圧との関係は、グラフｇ_１１からグラフｇ_１２に変化する。これにより、点灯開始電圧がＰからＰ′に変化する。

すなわち、点灯開始電圧Ｐを電圧信号Ｖ_ＣＳに置き換えたときの電圧Ｖ_Ｐ１は範囲Ｖ_Ｔ１の下限値よりも小さいが、変化した後の点灯開始電圧Ｐ′を電圧信号Ｖ_ＣＳに置き換えたときの電圧Ｖ_Ｐ２は範囲Ｖ_Ｔ１内に入ることになる。しかし、調光制御範囲が範囲Ｖ_Ｔ１から範囲Ｖ_Ｔ２にシフトすることで電圧Ｖ_Ｐ２は調光制御範囲から外れるようになる。

従って、インバータ回路７から放電灯１２への出力配線が長くなって出力配線間の浮遊容量が増大することが生じても放電灯１２が点灯を開始するまでは、駆動制御部４２は確実に誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２を優先して取込むことになる。すなわち、放電灯１２は確実に点灯を開始するようになる。

そして、放電灯１２が点灯を開始すると、電圧信号Ｖ_ＣＳと負荷電力との関係は、グラフｇ_２１に示すようになる。また、電源の投入から所定時間Ｔ_２が経過すると、調光制御範囲はシフトした範囲Ｖ_Ｔ２から本来の範囲Ｖ_Ｔ１に戻る。この戻るときに明るさが急激に変化すると感覚として違和感を与えることになるが、電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルは徐々に低下するので、明るさが緩やかに低下し感覚として違和感を与える虞はない。以後、放電灯１２は調光信号によって、調光制御範囲Ｖ_Ｔ１で調光制御される。

以上の動作における各部の電圧変化及びそのタイミングを示すと図７に示すようになる。すなわち、放電灯１２の各フィラメント電極１２ａ，１２ｂ間に発生するランプ電圧は図７の(a)に示すように変化し、電流検出部２９から出力される電圧信号Ｖ_ＣＳは図７の(b)に示すように変化し、平滑部３３から出力される電圧信号Ｖ_ＤＩＭは図７の(c)に示すように変化する。なお、電圧信号Ｖ_ＤＩＭにおいて電圧Ｖ_Ｄ１はシフトした電圧を示し電圧Ｖ_Ｄ２は調光信号による本来の電圧を示している。

図７の(b)、(c)から、放電灯１２が点灯を開始するとランプ電圧の低下と共に電圧信号Ｖ_ＣＳが徐々に大きくなり、その後、電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルシフトが終了すると共に一定値に安定すること、また、電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルがレベルシフトの終了によって徐々に低下することが分かる。

また、誤差増幅器３０から出力される電圧信号Ｖ_１は図７の(d)に示すように変化し、ランプ電圧検出部１６から誤差増幅器１７に入力される電圧信号Ｖ_Ｌは図７の(e)に示すように変化し、誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２は図７の(f)に示すように変化し、各アンドゲート４３，４４のアノード端に発生する電圧信号Ｖ_３は図７の(g)に示すように変化する。

図７の(d)、(e)、(f)、(g)から、放電灯１２が点灯を開始する瞬時においては電圧信号Ｖ_１が急激に低下し、電圧信号Ｖ_Ｌが一時的に急激に大きくなり、電圧信号Ｖ_２が一旦低下した後急激に大きくなること、及び電圧信号Ｖ_３は放電灯１２が点灯を開始するまでは電圧信号Ｖ_２に対応し、放電灯１２が点灯を開始した後は電圧信号Ｖ_１に対応していることが分かる。

図７の(h)は、コンパレータ３９の反転入力端子(-)に入力されるタイマ回路３６からの電圧Ｖ_ａと非反転入力端子(+)に入力される閾値電圧Ｖ_ＴＨとの関係を示し、放電灯が点灯を開始する時点ではＶ_ａ＜Ｖ_ＴＨになっており、電源の投入から所定時間Ｔ_２が経過するとＶ_ａ＞Ｖ_ＴＨになることを示している。

このように、インバータ回路７から放電灯１２への出力配線間の浮遊容量が増大することがあっても、電源が投入されてから、放電灯１２が確実に点灯しているまでの所定時間Ｔ_２は調光制御部からの電圧信号Ｖ_ＤＩＭをレベルが増加する方向にシフトさせることで、放電灯１２が点灯するまでは駆動制御部４２は確実に誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２を優先して取込むことになる。これにより、放電灯１２は確実に点灯させることができる。しかも、放電灯１２が点灯した後レベルシフトが戻ることで明るさが変化するが、緩やかに変化するので感覚として違和感を与える虞はない。

（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。第１の実施の形態ではスイッチ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部２９を使用したが、この実施の形態は、図８に示すように、第１の実施の形態で使用した電流検出部２９に代えて、ランプ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部５１を使用している。

すなわち、電流検出部５１は他方のフィラメント電極１２ｂの一端及び他端にコイル５２，５３の一端を接続し、それを磁気的に結合するようにして配置している。前記コイル５２の他端はスイッチ素子６のソース端子と平滑コンデンサ４の負極端子との接続点に接続し、前記コイル５３の他端は予熱用のコンデンサ１３に接続している。

前記各コイル５２，５３と磁気的に結合したランプ電流検出用コイル５４を設け、このコイル５４から電圧信号Ｖ_ＣＳを取り出し、誤差増幅器３０の反転入力端子(-)に入力している。その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様である。

この装置においては、放電灯１２が点灯する前の予熱電流が流れている期間は各コイル５２，５３には互いに逆向きの電流が流れるので、ランプ電流検出用コイル５４から出力される電圧信号Ｖ_ＣＳは低い電圧になっている。従って、このときには駆動制御部４２は誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２を優先して取込む。

放電灯１２が点灯を開始してランプ電流が各フィラメント電極１２ａ，１２ｂ間に流れるようになると、このランプ電流はコイル５２のみを介して流れるので、ランプ電流検出用コイル５４から出力される電圧信号Ｖ_ＣＳは大きくなる。一方、ランプ電圧は低下する。従って、このときには誤差増幅器３０から出力される電圧信号Ｖ_１が誤差増幅器１７から出力される電圧信号Ｖ_２よりも小さくなり、駆動制御部４２は誤差増幅器３０から出力される電圧信号Ｖ_１を優先して取込む。

このように、スイッチ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部２９に代えて、ランプ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部５１を使用しても前述した第１の実施の形態と同様の動作を行うことになり、同様の作用効果が得られる。すなわち、インバータ回路７から放電灯１２への出力配線が長くなって出力配線間の浮遊容量が増大することが生じても、放電灯１２を確実に点灯させることができる。また、この実施の形態においても、放電灯１２が点灯し、その後調光制御部からの電圧信号Ｖ_ＤＩＭのレベルが徐々に低下するのは前述した実施の形態と同じであり、従って、明るさが変化しても感覚として違和感を与える虞はない。

（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。この実施の形態は、第１の実施の形態において、調光信号受信部３１をホトトランジスタ等の受光素子３１ａで構成し、波形整形部３２を抵抗３２ａ、３２ｂの直列回路で構成し、直流電源の出力端である平滑コンデンサ４の両端間に、抵抗３２ａ、３２ｂの直列回路を介して受光素子３１ａを接続している。そして、前記抵抗３２ｂと受光素子３１ａとの直列回路に前記平滑部３３を並列に接続している。その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様である。

この装置では、インダクタ１１、コンデンサ１３及び放電灯１２は共振回路を構成するが、放電灯１２が点灯しているときの共振回路の負荷特性は図１０に示すグラフｇ3に示すようになる。なお、グラフｇ4は無負荷時の共振回路の負荷特性を示している。

また、この装置は、放電灯１２が点灯しているときにインバータ回路７の出力が低下すると電流検出部２９からの電圧信号Ｖ_ＣＳが低下し、誤差増幅器３０から出力する電圧信号Ｖ_１のレベルが低下する。これにより、電圧・周波数変換部４５は出力する周波数信号の周波数を小さくしてインバータ回路７の駆動周波数を低くして出力を増加させる制御を行う。また、インバータ回路７の出力が増加すると電流検出部２９からの電圧信号Ｖ_ＣＳが上昇し、誤差増幅器３０から出力する電圧信号Ｖ_１のレベルが上昇する。これにより、電圧・周波数変換部４５は出力する周波数信号の周波数を大きくしてインバータ回路７の駆動周波数を高くして出力を減少させる制御を行う。こうして、定電力制御を行う。

このような定電力制御において、電源１がオフするか停電が発生すると、平滑コンデンサ４の電圧が低下し、電流検出部２９からの電圧信号Ｖ_ＣＳが低下するので、電圧・周波数変換部４５はインバータ回路７の出力を増加させようと周波数信号の周波数を小さくしてインバータ回路７の駆動周波数を低くしようとする。その結果、共振回路の負荷特性がグラフｇ_３上を矢印で示す方向に移動し、インバータ回路７の動作が停止する前に共振点ｍを越えて進相モードになる状態が生じることがある。

このような状態が生じると、スイッチ素子５、６が同時にオン状態になる瞬間が発生し、短絡電流が流れてスイッチ素子を破壊する虞がある。すなわち、図１１の(a)にスイッチ素子６のドレイン端子に発生する電圧波形を示し、図１１の(b)にスイッチ素子６に流れる電流波形を示し、図１１の(c)にスイッチ素子５に流れる電流波形を示すが、スイッチ素子６がオフになるタイミングｔ_１やｔ_２などにおいてスイッチ素子６とスイッチ素子５が同時にオンになる期間が生じ、その期間に短絡電流が流れてスイッチ素子が破壊されるという事態が生じる。

これを回避するために、この実施の形態では、電源１がオフするか停電が発生して平滑コンデンサ４の電圧が低下すると、同時に抵抗３２ａと３２ｂとの接続点の電圧が低下し、その結果平滑部３３から出力される電圧信号Ｖ_ＤＩＭが低下する。これにより、電流検出部２９からの電圧信号Ｖ_ＣＳが低下しても電圧信号Ｖ_ＤＩＭが低下するので、誤差増幅器３０から出力する電圧信号Ｖ_１のレベルは変化しないか、上昇する方向に制御され、その結果、インバータ回路７の駆動周波数が低くなることはない。こうして、インバータ回路７が進相モードにて動作する状態になるのを確実に防止できる。これにより、電源のオフ時や停電時にインバータ回路７のスイッチ素子５、６が破壊される虞はない。
なお、それ以外については前述した第１の実施の形態と同様の作用効果が得られるものである。

（第４の実施の形態）
この実施の形態は、前述した第１乃至第３の実施の形態に記載した放電灯点灯装置のいずれかを照明器具本体に組み込んだ照明器具について述べる。
すなわち、第１乃至第３の実施の形態のいずれかに記載した構成の放電灯点灯装置１００を、図１２に示すように、照明器具本体１０１の中央裏面部に組み込み、この照明器具本体１０１の両ソケット１０１ａ，１０１ｂ間に放電灯１２を装填している。
このように、前述した各実施の形態に記載した放電灯点灯装置のいずれかを組み込むことで、インバータ回路から放電灯１２への出力配線が長くなって出力配線間の浮遊容量が増大することが生じても放電灯１２を確実に調光点灯させることができ、また、放電灯１２が点灯した後に明るさが低下しても緩やかに低下するので感覚として違和感を与える虞がない照明器具が実現できる。

なお、前述した各実施の形態ではインバータ回路として、ハーフブリッジ形インバータ回路を使用したものについて述べたがこれに限定するものではなく、フルブリッジや絶縁タイプなど他の構成のインバータ回路を使用しても良い。
また、前述した各実施の形態では調光信号を外部から受信するものについて述べたがこれに限定するものではなく、内部に調光操作部を設けて調光制御するものであってもよい。

本発明の、第１の実施の形態を示す放電灯点灯装置の回路構成図。同実施の形態における、電圧信号Ｖ_ＤＩＭと放電灯の光出力との関係を示すグラフ。同実施の形態における、電圧信号Ｖ_３と電圧・周波数変換部から出力される周波数ｆとの関係を示すグラフ。同実施の形態における、ランプ電力と電圧Ｖ_ＣＳとの関系及び出力電圧と電圧Ｖ_ＣＳとの関系を示すグラフ。同実施の形態における、出力電圧とランプ電圧検出部から出力される電圧Ｖ_Ｌとの関係を示すグラフ。同実施の形態における、点灯前の電流検出部から出力される電圧信号Ｖ_ＣＳと無負荷２次電圧との関係及び点灯後の電圧信号Ｖ_ＣＳと負荷電力との関係を示すグラフ。同実施の形態における、各部の電圧変化及びそのタイミングを示す波形図。本発明の、第２の実施の形態を示す放電灯点灯装置の回路構成図。本発明の、第３の実施の形態を示す放電灯点灯装置の回路構成図。同実施の形態における共振回路の負荷特性を示すグラフ。同実施の形態において進相モード時のスイッチング動作を説明するための波形図。本発明の、第４の実施の形態を示す照明器具の斜視図。

符号の説明

５，６…スイッチ素子、７…インバータ回路、９…スイッチ素子駆動部、１２…放電灯、１６…ランプ電圧検出部、１７…誤差増幅器、２９…電流検出部、３０…誤差増幅器、３３…平滑部、４２…駆動制御部、４５…電圧・周波数変換部。

Claims

スイッチ素子を高周波スイッチング動作して高周波電力を出力するインバータ回路と；
インバータ回路からの高周波電力により高周波点灯される放電灯と；
スイッチ素子を高周波スイッチング動作するスイッチ素子駆動部と；
放電灯のランプ電圧を検出し、ランプ電圧に応じたレベルの電圧信号を出力するランプ電圧検出部と；
ランプ電圧検出部からの電圧信号と予め設定した基準電圧との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第１のフィードバック制御部と；
調光度合に応じて出力する電圧信号のレベルを変化させる調光制御部と；
電源が投入されると放電灯が点灯を開始するまでの時間よりも長い所定時間だけ前記調光制御部から出力する電圧信号のレベルを増加方向にシフトさせるレベルシフト部と；
前記スイッチ素子を介して流れるスイッチ電流を検出し、このスイッチ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部と；
調光制御部からの電圧信号と電流検出部からの電圧信号との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第２のフィードバック制御部と；
放電灯が点灯を開始するまでは第１のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、放電灯が点灯を開始した後は第２のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、この取込んだ電圧信号に応じた周波数で前記スイッチ素子駆動部が前記スイッチ素子を高周波スイッチング動作するように制御する駆動制御部と；
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
スイッチ素子を高周波スイッチング動作して高周波電力を出力するインバータ回路と；
インバータ回路からの高周波電力により高周波点灯される放電灯と；
スイッチ素子を高周波スイッチング動作するスイッチ素子駆動部と；
放電灯のランプ電圧を検出し、ランプ電圧に応じたレベルの電圧信号を出力するランプ電圧検出部と；
ランプ電圧検出部からの電圧信号と予め設定した基準電圧との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第１のフィードバック制御部と；
調光度合に応じて出力する電圧信号のレベルを変化させる調光制御部と；
電源が投入されると放電灯が点灯を開始するまでの時間よりも長い所定時間だけ前記調光制御部から出力する電圧信号のレベルを所定量増加シフトさせるレベルシフト部と；
放電灯に流れるランプ電流を検出し、このランプ電流の量に応じたレベルの電圧信号を出力する電流検出部と；
調光制御部からの電圧信号と電流検出部からの電圧信号との誤差を検出し、その誤差に応じた電圧信号を出力する第２のフィードバック制御部と；
放電灯が点灯を開始するまでは第１のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、放電灯が点灯を開始した後は第２のフィードバック制御部からの電圧信号を優先して取込み、この取込んだ電圧信号に応じた周波数で前記スイッチ素子駆動部が前記スイッチ素子を高周波スイッチング動作するように制御する駆動制御部と；
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
レベルシフト部は、所定時間が経過すると、シフト量を徐々に低下させてゼロにすることを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯装置。
請求項１乃至３のいずれか１記載の放電灯点灯装置と；
放電灯点灯装置を有する照明器具本体と；
を備えたことを特徴とする照明器具。