JP5204536B2 - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯の点灯時間により放電灯の出力を制御する放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具に関するものである。

従来より、放電灯の点灯時間を計時し、その点灯時間に応じて、点灯時間の経過に伴う光束低下を抑制するように、放電灯の出力を補正する照度補正機能付きの照明器具が知られている。これは、点灯時間を計測・記憶し、予め用意された補正用データテーブルを参照して、放電灯への供給電力を決定するというものである。

図１２は照度補正機能付き放電灯点灯装置の従来例を示すブロック図である。放電灯点灯装置１は、点灯回路部２、制御部３、放電灯４、無負荷検出部５、エミレス検出部６により構成される。放電灯点灯装置１に電源Ｖが投入されると、点灯回路部２は放電灯４を点灯するよう電力を供給する。このとき、制御部３は、点灯回路部２が出力する供給電力を制御するような調光信号を点灯回路部２へ出力し、点灯回路部２はこれに従った供給電力で放電灯４を点灯させることにより、放電灯４は調光点灯する。よって、制御部３が放電灯４の光出力を制御することが可能となる。点灯回路部２は例えばインバータ等で構成される。

制御部３は、放電灯４を点灯状態にしている時間（点灯時間）を計時する。制御部３は、計時した時間に応じて調光信号を変化させ、放電灯４の光出力を変化させる。電源Ｖからの電源供給が一度切れた後に再投入されても、前回まで計時した点灯時間から計時を再開できるように、制御部３は、随時点灯時間を記憶しておくことができる。

無負荷検出部５は、放電灯４が無負荷状態になったことを検出して、検出信号を出力する。制御部３は、無負荷検出部５からの検出信号を常時監視しており、放電灯４が無負荷状態となり、無負荷検出部４の検出信号が変化すると、直ちに点灯回路部２から放電灯４への電力供給を停止するような調光信号を出力する。

エミレス検出部６は、放電灯４がエミレス状態になったことを検出して、検出信号を出力する。制御部３は、エミレス検出部６からの検出信号を常時監視しており、放電灯４がエミレス状態となり、エミレス検出部６の検出信号が変化すると、直ちに点灯回路部２から放電灯４への電力供給を停止するような調光信号を出力する。

以上の動作を実現するには、制御部３は、後述の図１に示すように、マイクロコンピュータ（以下、マイコン）３１と不揮発性メモリ３２を有しておれば、簡単に実現可能である。点灯時間の計時や無負荷検出信号の監視は、マイコン３１で行えば容易に実現可能であり、点灯時間はマイコン３１から不揮発性メモリ３２へ随時記憶させるようにしておけば、電源再投入時にマイコン３１が不揮発性メモリ３２から点灯時間を読み出して、その値から点灯時間の計時を再開すればよい。

一般に、放電灯点灯装置は、点灯時間が経過すると、図３（ａ）に示すように出力光束が低下していく。これは放電灯の経時的な劣化や、放電灯または照明器具の経時的な汚れの蓄積による。このように光量が低下していくのに対して、図３（ｂ）に示すように、放電灯の交換直後には調光点灯させておき、点灯時間の経過に従って放電灯を全点灯に近付けるよう放電灯への供給電力を上げていく。これにより図３（ｃ）に示すように、点灯時間によらず放電灯点灯装置から得られる照度を略一定に保つことが可能となる。これを照度補正機能と呼ぶ。

このような照度補正機能を有する照明器具では、放電灯を交換した場合には、それまで計時していた点灯時間を初期値にリセットして、所定の調光点灯に戻す必要がある。点灯時間のリセット手段として、特許文献１（特開２００４−２４７２２５号公報）には、主として次の２つが開示されている。

１）放電灯のエミレス状態の検出手段を備え、エミレス状態の検出時には点灯時間をリセットする（自動リセット）。

２）無負荷状態の検出手段を備え、無負荷状態で電源スイッチのオン・オフ動作を複数回連続して繰り返し行なうことにより、点灯時間をリセットする（手動リセット）。

１）は放電灯の寿命末期を想定したリセットであり、２）は放電灯の一斉交換を想定したリセットであり、点灯時間のリセットを確実かつ比較的容易に行なうものである。
特開２００４−２４７２２５号公報

しかしながら、上述のようなリセット手段においては、次のような不具合が生じる。稀なケースではあるが、比較的点灯初期に放電灯が消灯してしまった場合、それが放電灯の初期不良によりエミレス検出動作で放電灯が消灯しているのであれば、手動によるリセットは不要であるが、放電灯の端子のカシメ不良や接触不良により無負荷検出動作で消灯しているのであれば、手動によるリセットは必要となる。つまり、このような不具合が生じたときに、放電灯の消灯がエミレス検出によるものなのか、無負荷検出によるものなのかを使用者は判別することができないので、必ず手動リセットを行なわなければならず、特に大規模な工場など、高天井の施設においては手動リセットの手間が非常にかかるという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、点灯時間の経過に伴う放電灯の光出力の低下を抑制する照度補正機能付きの放電灯点灯装置において、あらゆる使用環境や使用方法に適した点灯時間のリセットを、確実かつ簡単に行える比較的安価な構成を提供することにあり、特に、不必要な点灯時間のリセットを防止することにある。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図６に示すように、放電灯４へ電力を供給し、放電灯４を点灯させる点灯回路部２と、放電灯４の一対のフィラメントｆｒの無負荷状態を個別に検出する無負荷検出部５ａ，５ｂと、放電灯４のエミレス状態を検出するエミレス検出部６と、放電灯４の点灯時間の計時と記憶を行い、放電灯４の無負荷状態またはエミレス状態に応じて、点灯回路部２の出力を制御する制御部３とを備え、エミレス検出部６がエミレス状態を検出することにより、制御部３が記憶しているランプ点灯時間を初期値にリセットする放電灯点灯装置において、電源投入後に、無負荷検出部５ａ，５ｂによるいずれか片側のフィラメントｆｒの無負荷状態の検出時間が基準時間に達すると制御部３が記憶しているランプ点灯時間を初期値にリセットし、無負荷検出部５ａ，５ｂによる両側のフィラメントｆｒの無負荷状態の検出時間が基準時間に達した場合はランプ点灯時間をリセットしないことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御部３は、マイクロコンピュータ３１と不揮発性メモリ３２から成ることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、制御部３は、点灯回路部２が実装される基板１５と同一の基板に実装されるとともに、同一のケース１６に納められることを特徴とする（図１０）。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備する照明器具である（図１１）。

請求項１の発明によれば、電源投入後に、無負荷検出部によるいずれか片側のフィラメントの無負荷状態の検出時間が基準時間に達すると制御部が記憶しているランプ点灯時間を初期値にリセットするものであるから、照明器具の清掃など使用者が意図的に照明器具から放電灯を取り外した場合は点灯時間をリセットせず、放電灯のピンのカシメ不良や、照明器具のランプソケットとの接触不良などが生じた場合は自動で点灯時間をリセットするということが実現できる。つまり、放電灯に起因する不具合により消灯した場合には自動で点灯時間をリセットすることができる。このようにすることで、放電灯点灯装置は自動的に点灯時間をリセットするので、使用者は、複数台設置された放電灯の一斉交換時以外は手動リセットを行なわなくて済む。

（実施形態１）
本発明の実施形態１の放電灯点灯装置の構成を図１に示す。図１における放電灯点灯装置１は、上述の照度補正機能を有しているものとする。放電灯点灯装置１に電源Ｖが投入されると、制御部３が有するマイコン３１は、不揮発性メモリ３２から記憶させておいた点灯時間と無負荷検出情報を読み出す。そして、点灯回路部２に対して、放電灯４が所定の光出力になるような調光信号を出力するとともに、点灯時間の計時を行う。点灯時間の計時は一定周期毎に行い、不揮発性メモリ３２から読み出した点灯時間に、この周期を加算していく形で行う。また、読み出した無負荷検出情報は、これが所定の値であった場合に、点灯時間を初期値へリセットするために用いる。

調光信号は、マイコン３１が直接出力するものであってもよいし、図２のように、マイコン３１からの出力を調光信号生成部３３を介して信号変換したものであってもよい。例えば、点灯回路部２への調光信号入力としてアナログ信号が要求される場合、マイコン３１がＤ／Ａ変換器内蔵のものであれば、直接、点灯回路部２へ調光信号の出力を行えるが、Ｄ／Ａ変換器の無いマイコンであれば、調光信号生成部３３へＰＷＭ信号を出力し、調光信号生成部３３内にて、これを平滑したアナログ信号を点灯回路部２へ出力するようにすればよい。

その後、マイコン３１は、一定周期毎に不揮発性メモリ３２に対して、点灯時間を書き込む。同時に、計時した点灯時間に従って、調光信号を変化させる。これは、マイコン３１あるいは不揮発性メモリ３２内で、表１のような、点灯時間に対する調光信号のデータテーブルを予め持っておき、必要に応じてデータテーブルを参照して、調光信号を決定すればよい。表１においては、図２の調光信号生成部３３を介して点灯回路部２へ調光信号を出力するものとして、データテーブルに記載される参照値はＰＷＭ信号のデューティ比としている。もちろん、図１のような構成であれば、データテーブルの参照値をアナログ電圧の出力レベルとすればよい。

《無負荷検出による点灯時間のリセット動作》
次に、無負荷検出による点灯時間のリセット動作について説明する。マイコン３１は、無負荷検出部５の出力信号を常時監視する。無負荷検出信号が変化し、マイコン３１が無負荷状態であると検出すると、マイコン３１は調光信号により点灯回路部２から放電灯４への電力供給を停止する。この時、点灯時間の計時も停止する。

ここで、放電灯点灯装置１への電源Ｖの投入直後、つまりマイコン３１がリセットした直後に無負荷状態を検出した場合は、不揮発性メモリ３２へ無負荷検出情報を書き込む。そうではなく、リセット後に無負荷状態ではない（通常点灯状態）と検出した後に無負荷状態と検出した場合であれば、無負荷検出情報の書き込みは行わない。いずれの場合にせよ、無負荷検出信号がさらに変化して、マイコン３１が通常点灯状態になったと検出すると、調光信号の出力により点灯回路部２から放電灯４への電力供給を再開し、点灯時間の計時を再開する。

不揮発性メモリ３２へ無負荷検出情報を書き込む場合は、先に不揮発性メモリ３２から読み出した無負荷検出情報を加算する形で書き込む。無負荷検出情報は、電源Ｖの投入直後の無負荷検出、つまりは無負荷状態での放電灯点灯装置への電源投入の回数とする。よって、初期値は“０”であり、加算する値は“１”である。また、無負荷状態での放電灯点灯装置への電源投入があった後に一度電源を切り、負荷を装着した状態で電源を再投入した場合、不揮発性メモリ３２から読み出した無負荷検出情報は“０”ではなく、“１”になっているのだが、この値は初期値“０”にリセットする。マイコン３１は、放電灯点灯装置１への電源投入直後に、マイコン３１が不揮発性メモリ３２から読み出した無負荷検出情報が所定の値であった場合に、点灯時間を初期値にリセットし、その初期値を不揮発性メモリ３２へ書き込む。

よって、この所定の値を“３”とした場合、無負荷状態での放電灯点灯装置への電源投入を３回連続して行うことが必要となる。つまりは、使用者は意図的に点灯時間をリセットしたい場合に、無負荷状態にして放電灯点灯装置へ電源投入を行った後、電源を切る、という動作を３回連続して繰り返し行うことにより、初めて点灯時間がリセットできるということになる。

《エミレス検出による点灯時間のリセット動作》
次にエミレス検出による点灯時間のリセット動作について説明する。マイコン３１は、エミレス検出部６の出力を常時監視する。エミレス検出部６の出力信号が変化し、放電灯４がエミレスであることをマイコン３１が検出すると、マイコン３１は、直ちに点灯回路部２への調光信号を変化させ、点灯回路部２から放電灯４への電力供給を止めるよう動作する。同時に、計時していた点灯時間を初期値へリセットし、これを不揮発性メモリ３２へ書き込む。その後、マイコン３１は、点灯時間の計時は行わない。

使用者は、放電灯４のエミレスにより不点になったことを受けて、放電灯４の交換を行う。この時、放電灯４は外されるので、マイコン３１は、さらに無負荷状態を検出することになる。この時、エミレス状態はなくなっている。ただ、点灯時間の計時は止まったままであるので、マイコン３１は何もしない。当然、無負荷状態での電源投入による無負荷検出でもないので、不揮発性メモリ３２への書き込みも行わない。

そして、新しい放電灯４を装着すれば、無負荷検出部５の出力信号が変化し、マイコン３１が無負荷状態でない（通常点灯状態）と検出するので、不揮発性メモリ３２からのデータ読み出しの後、無負荷検出状態およびエミレス検出状態の監視と点灯時間の計時を再開する。しかし、点灯時間は先ほどのエミレス検出時にリセットされているので、初期値からの計時となる。つまり、放電灯点灯装置単独での放電灯４の交換時に、自動で点灯時間のリセットを行ったことになる。

以上の無負荷検出及びエミレス検出による点灯時間のリセットに係るマイコン３１の動作フローを図４に示す。図４に示す動作は、従来例の基本動作である。

《本実施形態による改良点》
図５は本発明の実施形態１におけるマイコン３１の動作フローを示す。図４の従来例と異なる点は、無負荷継続時間が第１の基準時間に達すると点灯時間をリセットする点である。つまり、放電灯点灯装置１への電源投入後に、マイコン３１が不揮発性メモリ３２から読み出した無負荷検出動作時間（無負荷継続時間）が第１の基準時間に達した場合にも、点灯時間を初期値にリセットし、その初期値を不揮発性メモリ３２へ書き込むのである。また、無負荷継続時間が第１の基準時間に達しない場合は点灯時間を初期値にリセットしない。

放電灯のピンのカシメ不良や、照明器具のランプソケットとの接触不良などが生じると無負荷検出が動作することによって消灯するのであるが、高天井に設置された照明器具などでは容易に放電灯の交換ができないため、この消灯状態が継続される時間は比較的長く、例えば第１の基準時間を１２時間に設定すれば、上述のような不具合により消灯した場合には自動で点灯時間をリセットするということが実現できる。

このようにすることで、放電灯が消灯していた場合、放電灯点灯装置は自動的に点灯時間をリセットしているので、使用者は、複数台設置された放電灯の一斉交換時以外は手動リセットを行なわなくて済む。

本実施形態において、無負荷検出部５の検出手段は、どのようなものであってもよい。無負荷検出信号は、制御部３で無負荷状態であるか否かを判断できるものであれば、アナログ信号であってもディジタル信号であってもよい。例えば、アナログ信号の場合、マイコンで閾値を持っておいて、その値よりアナログ信号の電圧値が下ならば通常点灯状態、上ならば無負荷状態というものであってもよい。また、ディジタル信号の場合、Ｈｉｇｈレベル入力なら通常点灯状態、Ｌｏｗレベル入力なら無負荷状態というものであってもよい。

なお、制御部３が出力する調光信号は、点灯回路部２の構成によって変わるので、信号形態を特定するものではないが、点灯回路部２や調光信号がどのようなものであっても、本実施形態と同様の効果を与えるものである。

（実施形態２）
図６は本発明の実施形態２の放電灯点灯装置のブロック図である。図１と異なる点は、無負荷検出部５を高圧無負荷検出部５ａと低圧無負荷検出部５ｂとに分割し、それぞれの無負荷検出信号をマイコン３１に入力し、低圧側フィラメントｆｒを図示した点である。その他の実施形態１と同一構成には同一符号を付すことにより、また同一動作については説明を省略する。

本実施形態によれば、放電灯４の高圧側と低圧側のフィラメントの断線状態、つまり無負荷状態をマイコン３１は個別に検出することができる。両フィラメントの無負荷検出状態が第２の基準時間より短い場合は、マイコン３１は点灯時間をリセットしない。一方、いずれか片方のフィラメントの無負荷検出信号が第２の基準時間に達すると、マイコン３１は点灯時間をリセットする。つまり、照明器具の清掃など使用者が意図的に照明器具から放電灯を取り外した場合は点灯時間をリセットせず、放電灯のピンのカシメ不良や、照明器具のランプソケットとの接触不良などが生じた場合は自動で点灯時間をリセットするということが実現できる。

このように照明器具の清掃を想定した場合は、第２の基準時間は、実施形態１における第１の基準時間（例えば１２時間）に比べて短い時間（例えば１時間）でよく、放電灯のピンのカシメ不良や、照明器具のランプソケットとの接触不良などをより短時間で検出できるので、より精度よく放電灯点灯装置は自動的に点灯時間をリセットすることができる。

さらに、図７に示すように時間調整器８により第２の基準時間を使用者が自由に設定できるような構成とすれば、無負荷検出による放電灯点灯装置の自動リセットまでの時間を、放電灯点灯装置の使用状況に応じて設定することが可能となるので、最も精度良く放電灯点灯装置は自動的にリセットすることができる。

（実施形態３）
図８は本発明の実施形態３の放電灯点灯装置のブロック図である。放電灯点灯装置１は、点灯回路部２、制御部３、放電灯４、無負荷検出部５、エミレス検出部６、集積回路７により構成される。本実施形態では、点灯回路部２が行う放電灯４への供給電力の制御、および無負荷検出信号およびエミレス検出信号の出力機能を、集積回路７に集積化したものである。

この集積回路７は、制御部３と点灯回路部２とのインタフェースの役割を果たす。つまり、制御部３からの調光信号は集積回路７で受けて、集積回路７により点灯回路部２が出力する放電灯４への供給電力の制御を行う。また、無負荷検出部５およびエミレス検出部６の状態監視は集積回路７で行い、状態の変化があると、集積回路７が制御部３へ状態監視信号を出力する。この状態監視信号は、アナログ信号の場合、無負荷状態とエミレス状態とそのどちらでもない通常点灯状態の３状態を１つの信号系で表現することができる。例えば、図９のように、電圧４Ｖの信号ならば通常点灯状態、２Ｖならばエミレス状態、０Ｖならば無負荷状態とする。

制御部３は、状態監視信号を常時監視することにより、無負荷状態およびエミレス状態を同時に監視することができる。状態監視信号の変化があった場合の動作は、実施形態１、２と同様である。

このようにすることで、制御部３と点灯回路部２の間のインタフェースを気にすることなく、制御部３および点灯回路部２の設計が可能となる。実施形態１、２では、無負荷検出部５の出力を制御部３が直接監視していたが、無負荷検出部５の出力が必ずしも制御部３が判別できる信号出力であるとは限らない。無負荷検出部５の回路構成によっては、制御部３の駆動電圧より高い電圧値の出力信号であることも考えられる。そのような場合であっても、集積回路７を間に介させることで、その信号変換を行えば、無負荷検出部５や点灯回路部２あるいは制御部３の回路構成を変更することなく対応できる。つまり、放電灯点灯装置の設計の自由度が増すということになる。また、無負荷検出状態とエミレス検出状態を同じ信号系で監視することができるので、制御部３の設計が容易になるというメリットもある。

以上、全ての実施形態において、制御部３は、点灯回路部２が実装される基板１５と同一の基板に実装されても良いし、別の基板に実装されても良い。別の基板に実装される場合、制御部３が実装される基板と点灯回路部２が実装される基板１５を、図１０に示すような同一のケース１６に納めても良い。図１０において、ＣＯＮ１〜ＣＯＮ３は外部接続用のコネクタである。

また、図１１（ａ），（ｂ）に例示するような１灯用または２灯用の照明器具の放電灯点灯装置として用いられても良い。図中、２０は器具本体、４は放電灯、２１〜２４は放電灯のランプピンが挿入接続されるランプソケット、２５は反射板である。器具本体２０には実施形態１〜３のいずれかの放電灯点灯装置が内蔵されており、ランプソケット２１〜２４を介して放電灯４に電力供給される。

本発明の実施形態１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１の制御部の他の構成例を示すブロック図である。 従来の照度補正機能付き放電灯点灯装置の動作説明図である。 従来の照度補正機能付き放電灯点灯装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態２の一変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態３の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態３の動作説明図である。 本発明の放電灯点灯装置を用いた照明装置の外観を示す斜視図である。 本発明の放電灯点灯装置を用いた照明器具の外観を示す斜視図である。 照度補正機能付き放電灯点灯装置の従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 放電灯点灯装置
２ 点灯回路部
３ 制御部
４ 放電灯
５ 無負荷検出部
６ エミレス検出部

Claims (4)

1. 放電灯へ電力を供給し、放電灯を点灯させる点灯回路部と、
   放電灯の一対のフィラメントの無負荷状態を個別に検出する無負荷検出部と、
   放電灯のエミレス状態を検出するエミレス検出部と、
   放電灯の点灯時間の計時と記憶を行い、放電灯の無負荷状態またはエミレス状態に応じて、点灯回路部の出力を制御する制御部とを備え、
   エミレス検出部がエミレス状態を検出することにより、制御部が記憶しているランプ点灯時間を初期値にリセットする放電灯点灯装置において、
   電源投入後に、無負荷検出部によるいずれか片側のフィラメントの無負荷状態の検出時間が基準時間に達すると制御部が記憶しているランプ点灯時間を初期値にリセットし、無負荷検出部による両側のフィラメントの無負荷状態の検出時間が基準時間に達した場合はランプ点灯時間をリセットしないことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 制御部は、マイクロコンピュータと不揮発性メモリから成ることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 制御部は、点灯回路部が実装される基板と同一の基板に実装されるとともに、同一のケースに納められることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備することを特徴とする照明器具。

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