JP5381034B2 - 放電灯点灯装置及びこの放電灯点灯装置を備える照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、入力される交流電圧に応じて、インバータ回路が放電ランプに供給する電力を制御するものである。

照明器具に備えられる点灯装置は、商用電源を直流に変換して、変換した直流を高周波電力に変換してランプを点灯するものであり、この点灯装置では、商用電源の低下に伴い、高周波電力に変換するトランジスタに過大な電流が流れるのを防止するため、動作周波数を制御する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、商用電源を整流するとともに、整流した脈流電圧値よりも高い電圧まで昇圧するアクティブフィルタ回路を用いる放電灯点灯装置があり、アクティブフィルタ回路が昇圧した昇圧電圧をインバータ回路によって高周波電力に変換して放電ランプを点灯する技術もある。

このアクティブフィルタ回路が昇圧する昇圧電圧は、入力電圧に関わらずに一定であり、アクティブフィルタ回路の動作により力率も一定に制御されている。そのため、入力電力をＷ、入力電圧をＶ、入力電流をＩ、力率をｃｏｓΦとしたときに、Ｗ＝Ｖ×Ｉ×ｃｏｓΦより、電源電圧低下時に入力電流が増加する特性を持っている。（例えば、特許文献２参照。）。

特開平０１−１８９８９４号公報（４頁右上欄９行目〜１９行目、第４図参照。） 特開平０１−２４８９７１号公報（２頁左上欄６行目〜２４行目、第８図参照。）

しかしながら、商用電源の電圧が、瞬時停電、サグ（瞬時電圧低下）などにより、定格電圧よりも非常に低い電圧に低下すると、インバータ回路が供給するランプ電圧が、ランプに必要な放電維持電圧を下回ることがあり、この場合ランプは放電できないため消灯する。このとき、インバータ回路の動作周波数が、ランプが接続される負荷側の共振周波数に近いため、ランプの両端には共振電圧が発生し、この共振電圧を検出して保護回路が動作していた。そのため、商用電源の電圧が定格電圧に復帰しても、保護回路が動作しているため、一旦電源を遮断しないとランプを再点灯させることができなかった。

また、昇圧チョッパ回路を備えている場合は、商用電源の電圧が定格電圧よりも非常に低い電圧に低下しても、直流電圧Ｖｏを維持するように動作するが、インバータ回路側は商用電源が定格のときと同じ電力を出力するように動作するため、昇圧チョッパ回路に流れる電流が過大となる恐れがあった。

また、昇圧チョッパ回路が出力する直流電圧Ｖｏを維持できる動作の限界に達したとき、昇圧チョッパ回路が出力する出力電圧が低下していくが、インバータ回路側は商用電源が定格のときと同じ電力を出力するように動作しており、昇圧チョッパ回路が出力する出力電圧が急峻に低下する恐れがあった。そのため、ランプが立ち消えする恐れがあり、ランプが立ち消えるときにインバータ回路が動作している動作周波数が、ランプが接続される負荷側回路の共振周波数に近くなるため、ランプの両端には共振電圧が発生する恐れがあった。

特に、インバータ回路が動作している電力を帰還してチョッパ制御回路を動作させる構成とする場合、ランプが立ち消えて保護回路が動作したとき、インバータ回路が動作を停止するためにチョッパ制御回路への供給する電力が途絶えて動作が停止し、交流電源の電圧値が復旧してもインバータ回路及びチョッパ制御回路の動作が停止し続ける恐れがあった。

本発明に係る点灯装置は、交流電源を整流する電源整流回路と、上記電源整流回路が出力する脈流電圧を昇圧するスイッチング素子を有する昇圧チョッパを構成し、この昇圧する直流電圧を検出して、この検出した検出電圧を出力する電圧設定部、この電圧設定部が出力する検出電圧を基に、上記昇圧チョッパが昇圧する直流電圧が設定電圧となるように、スイッチング素子を制御する昇圧チョッパ制御回路を有する昇圧チョッパ回路と、上記昇圧チョッパ回路から供給される直流電圧を高周波電流に変換して放電ランプに電力を供給するインバータ回路と、上記交流電源から供給される電圧が定格電圧よりも低い状態が続き、上記電圧設定部が検出する検出電圧が低下するとき、この検出電圧が低下する変化量に応じて、上記インバータ回路が上記放電ランプに供給する電力を低下させるように、上記インバータ回路の動作周波数を設定する動作周波数決定部を有し、この動作周波数決定部によって決定された動作周波数で上記インバータ回路を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、入力される交流電源の電圧値が定格電圧よりも非常に低い電圧に低下しても、放電灯点灯装置に入力される入力電流が過大となることを抑制するとともに、放電灯点灯装置を構成する電子部品の過剰な発熱を抑制することができる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態を示す照明器具である。
照明器具１は、入力される交流電源ＡＣを変換して、放電ランプＬＡに電力を供給する放電灯点灯装置２と、放電ランプＬＡを機械的に保持するとともに、放電ランプＬＡと点灯装置２を電気的に接続するランプソケット３と、放電ランプＬＡが発する光を反射する反射板４と、点灯装置２と反射板４が取り付けられるとともに、天井などに固定される器具本体５から構成される。

図２は、図１に示す照明器具の放電灯点灯装置の回路ブロックを示す図である。

放電灯点灯装置２は、入力される交流電源ＡＣを脈流の直流に整流する電源整流回路１０と、電源整流回路１０が出力する脈流の直流を昇圧するとともに、平滑するアクティブフィルタ回路部２０と、アクティブフィルタ回路部２０が平滑する直流電圧を入力して、交流に変換して接続される放電ランプＬＡに負荷回路３０を介して高周波電力を供給するインバータ回路４０と、放電ランプＬＡの状態を検出するとともに、インバータ回路４０の動作を制御する制御回路５０と、インバータ回路４０の出力側に接続され、インバータ回路４０の出力電力から制御電源Ｖｃｃを生成して、制御回路５０に電力を供給するスナバ回路６０と、を備える。

電源整流回路１０は、入力される交流電源ＡＣの整流するダイオードブリッジＤＢを備える。

アクティブフィルタ回路部２０は、電源整流回路１０の出力端に接続され、電源波形検出信号を出力する電源波形検出部２１と、インダクタＬ１と、このインダクタＬ１のドレイン端子が接続されるスイッチング素子であるＦＥＴ Ｑ１及びアノード端子が接続されるダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のカソード端子に接続され、電圧検出信号を出力する電圧設定部２２と、電圧設定部２２に並列に接続される平滑コンデンサＣ１と、電源波形検出部２１及び電圧設定部２２が出力する信号を入力するとともに、ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングを制御するアクティブフィルタ制御回路ＩＣ１とを備える。

このアクティブフィルタ回路部２０は、入力される交流電源ＡＣの電圧波形に沿ってアクティブフィルタ制御回路ＩＣ１が、ＦＥＴ Ｑ１をスイッチング動作（オン／オフ動作）させて、入力される交流電源ＡＣの電圧を所定の直流電圧に昇圧すると共に、入力電流波形を整形して力率を改善し高調波を抑制する回路である。

電源波形検出部２１は、電源整流回路１０が出力する脈流を分圧して、この分圧した脈流電圧を電源波形検出信号としてアクティブフィルタ制御回路ＩＣ１に出力する検出抵抗Ｒ１、Ｒ２を備える。

電圧設定部２２は、平滑コンデンサＣ１に印加される直流電圧を分圧して、この分圧した分圧電圧を電圧検出信号としてアクティブフィルタ制御回路ＩＣ１に出力する検出抵抗Ｒ３〜Ｒ５を備える。

アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１は、例えば、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製Ｌ６５６２（以下、単にＳＴ社製Ｌ６５６２という。）を用い、電源波形検出部２１から入力される交流電源ＡＣの電源波形を間接的に検出するとともに、電圧設定部２２が検出する検出電圧と内部に設定される内部基準電圧とを比較して、昇圧する直流電圧Ｖｏがほぼ一定になるように、ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングを制御する。

インバータ回路部４０は、アクティブフィルタ回路部２０の高電位側にドレイン端子が接続されるＦＥＴ Ｑ２と、ＦＥＴ Ｑ２のソース端子にドレイン端子が接続され、アクティブフィルタ回路部の低電位側にソース端子が接続されるＦＥＴ Ｑ３と、を備える。

インバータ回路部４０は、アクティブフィルタ回路部２０で昇圧された直流電圧Ｖｏを、制御回路５０から出力される電圧でＦＥＴ Ｑ２及び、ＦＥＴ Ｑ３を交互にスイッチングすることにより、高周波電圧（高周波電力）を発生させる回路である。

負荷回路３０は、ＦＥＴ Ｑ２のソース端子に接続されるインダクタＬ２と、点灯に供される放電ランプＬＡを介して接続される結合コンデンサＣ２と、点灯に供されるランプＬＡのフィラメントを介してインダクタＬ２と結合コンデンサＣ２に接続される始動用コンデンサＣ３とを備える。

負荷回路３０は、インダクタＬ２、始動用コンデンサＣ３の共振を利用して、放電ランプＬＡを点灯させる回路である。

制御回路５０は、インバータ回路４０を制御するインバータ制御回路ＩＣ２と、インバータ制御回路ＩＣ２がインバータ回路４０を制御する動作周波数を設定する周波数決定部５１と、負荷回路３０の出力電圧を検知して放電ランプＬＡの異常を検出するとともに、放電ランプＬＡの異常を検出するときはインバータ制御回路ＩＣ２に保護信号を出力する保護回路５２とを備える。

インバータ制御回路ＩＣ２は、例えば、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＬ６５７４の制御用ＩＣを用いて行っており、周波数決定部５１の信号に基づいて、インバータ回路４０のＦＥＴ Ｑ２、Ｑ３をオン／オフ制御するとともに、保護回路５２から保護信号を入力するときは、インバータ回路４０のＦＥＴ Ｑ２、Ｑ３をオフにして、インバータ回路４０の動作を停止する。

周波数決定部５１は、インバータ制御回路ＩＣ２に接続される抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ６に並列に接続される抵抗Ｒ７と、抵抗Ｒ７にエミッタ端子が接続されるＰＮＰ型トランジスタＱ４とを備え、インバータ制御回路ＩＣ２がインバータ回路４０をスイッチング動作させる動作周波数を設定する。ＰＮＰ型トランジスタＱ４は、抵抗Ｒ８を介して、電圧設定部２２の検出抵抗Ｒ４と検出抵抗Ｒ５の接続点にベース端子が接続され、電圧設定部２２が検出する検出電圧に応じて能動的に動作する。インバータ制御回路ＩＣ２に、例えばＬ６５７４を用いたときは、４番ピンから外部に流れ出す電流が大きいほど、インバータ回路４０をスイッチング動作させる動作周波数が高くなる特性を持っている。そのため、抵抗Ｒ６の抵抗値及び抵抗Ｒ７とＰＮＰ型トランジスタＱ４による合成されたインピーダンス値によって外部に流れ出す電流が決定し、インバータ回路４０をスイッチング動作させる動作周波数が決定する。

保護回路５２は、負荷回路３０のインダクタＬ２に接続され、放電ランプＬＡにかかる電圧を検出するランプ電圧検出回路５２ａと、ランプ電圧検出回路５２ａが検出する放電ランプＬＡの電圧から放電ランプＬＡが正常であるか否かを判定する判定部５２ｂを備える。

スナバ回路６０は、インバータ回路４０のＦＥＴ Ｑ３のドレイン端子とソース端子に接続され、ＦＥＴ Ｑ３のドレイン端子に接続されるコンデンサＣ５と、このコンデンサＣ５の他端にカソード端子が接続され、アノード端子がＦＥＴ Ｑ３のソース端子に接続されるダイオードＤ２と、このダイオードＤ２に並列に接続され、制御回路５０に供給する制御電源Ｖｃｃを充電する平滑コンデンサＣ４と、を備える。

次に、アクティブフィルタ回路２０、インバータ回路４０及び制御回路５０の動作について説明する。

放電灯点灯装置２に交流電源ＡＣが入力されると、電源整流回路１０によって整流された脈流は、アクティブフィルタ回路２０のインダクタＬ１、ダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ１に印加される。

電源波形検出部２１及び電圧設定部２２が検出する検出信号に基づいて、アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１は、ＦＥＴ Ｑ１をスイッチング動作し、電圧設定部２２が検出する検出信号と、内部基準電圧と比較しながら、平滑コンデンサＣ１に印加される昇圧された直流電圧が一定になるように制御される。

インバータ回路４０は、平滑コンデンサＣ１に印加されている直流電圧を入力するとともに、制御回路５０のスイッチング信号に応じてＦＥＴ Ｑ２、Ｑ３をスイッチング動作し、高周波電力に変換する。変換される高周波電力は、負荷回路３０を介して点灯に供される放電ランプＬＡに供給され、放電ランプＬＡが点灯する。

放電ランプＬＡが点灯しているとき、負荷回路３０のインダクタＬ２に発生している電圧をランプ電圧検出回路５２ａが検出し、判定部５２ｂが保護基準値と比較して放電ランプＬＡが正常に点灯しているかを判別する。例えば、放電灯点灯装置２に接続される放電ランプＬＡが寿命末期などであるときは、放電ランプＬＡが正常に点灯する場合と比較して、負荷回路３０のインダクタＬ２の放電ランプＬＡ側とグランド（平滑コンデンサＣ１のマイナス側）間に高い電圧が発生するので、この高い電圧を保護回路５２のランプ電圧検出回路５２ａが検出して、判定部５２ｂは保護基準値を越えていると判別し、インバータ制御回路ＩＣ２に保護信号を出力する。

なお、判定部５２ｂが基準値を超えていないと判別（ランプが正常点灯していると判別）するときは、判定部５２ｂは保護信号を出力しない。

インバータ制御回路ＩＣ２は、動作周波数決定部５１に基づいてインバータ回路４０のＦＥＴ Ｑ２、Ｑ３をスイッチング動作し、保護回路５２から保護信号を入力するときは、インバータ回路４０のＦＥＴ Ｑ２、Ｑ３をオフにしてインバータ回路４０の動作を停止する。

次に放電灯点灯装置２に入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下するときの動作について説明する。

放電灯点灯装置２に入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下すると、電圧設定部２２が検出する電圧がほぼ一定となるように、アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１はＦＥＴ Ｑ１をスイッチングするスイッチング周波数を低くしていく。

一方ＦＥＴ Ｑ１をスイッチングするスイッチング周波数が非常に低い周波数になると、ＦＥＴ Ｑ１のドレイン−ソース間に流れる電流がＦＥＴ Ｑ１の定格電流よりも非常に大きくなりＦＥＴ Ｑ１が破損する恐れがあるため、アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１がＦＥＴ Ｑ１をスイッチングするスイッチング周波数の最低値ｆｓｗｍｉｎを設定する。

例えば、アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１にＳＴ社製Ｌ６５６２を用いる場合は、ＳＴ社製Ｌ６５６２の仕様により、スイッチング周波数の最低値ｆｓｗｍｉｎが設定されており、昇圧された直流電圧Ｖｏは、交流電源ＡＣの入力電圧の実効値Ｖｉｒｍｓ、入力電力Ｐｉ、スイッチング周波数の最低値ｆｓｗｍｉｎ、インダクタＬ１のＬ値で規定され、次の「数１」に示される。

この「数１」より、スイッチング周波数の最低値ｆｓｗｍｉｎ、入力電力Ｐｉ、インダクタＬ１を固定値とした場合、直流電圧Ｖｏは入力電圧Ｖｉが小さいほど低く、大きいほど高く出力される。また、アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１の動作としては、直流電圧Ｖｏが高くなる場合はスイッチング周波数を高く、直流電圧Ｖｏが低くなる場合はスイッチング周波数を低く動作させる。ただし、スイッチング周波数が最低値ｆｓｗｍｉｎに達した後は、スイッチング周波数を最低値ｆｓｗｍｉｎ未満にはせず、最低値ｆｓｗｍｉｎを保つようにスイッチング周波数を制御するため、直流電圧Ｖｏが低下する。

図３は、放電灯点灯装置に入力される交流電源の電圧値と、アクティブフィルタ回路が動作するスイッチング周波数と、アクティブフィルタ回路が出力する直流電圧の関係を示している。

図３（ａ）は、入力される交流電源の電圧値を示す図であり、図３（ｂ）は、アクティブフィルタ制御回路がアクティブフィルタ回路をスイッチングするスイッチング周波数を示す図であり、図３（ｃ）は、アクティブフィルタ回路が出力する出力電圧を示す図であり、図３（ｄ）は、出力電圧検出部が検出する電圧及びインバータ制御回路がインバータ回路を動作させる動作周波数を決定する動作周波数決定部に入力される電圧を示す図であり、図３（ｅ）は、動作周波数決定部に流れる電流及びインバータ回路を動作するときの動作周波数を示す図であり、図３（ｆ）は、ランプの点灯状態（ランプの明るさ）を示す図であり、図３（ｇ）は、ランプ電圧検出回路が検出するランプ電圧である。

まず、交流電源ＡＣの電圧値（入力電圧）Ｖｉが低下し始めてからアクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗが最低値ｆｓｗｍｉｎに達するまでの動作について説明する（時刻ｔ０〜ｔ１）。

入力電圧Ｖｉが所定の範囲内であるときは、一般的にアクティブフィルタ回路２０は、「数１」の関係に基づいて、アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１がスイッチング周波数ｆｓｗを高くする、或いは、低くする制御を行なって、直流電圧Ｖｏが予め設定される設定電圧となり、この直流電圧Ｖｏを出力する。

交流電源ＡＣの入力電圧Ｖｉが低下していくと、「数１」の関係により、アクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏを維持するように、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗを低下させる。したがって、スイッチング周波数ｆｓｗの最低値ｆｓｗｍｉｎに到達するまでは、直流電圧Ｖｏは一定に保たれる。このとき、直流電圧Ｖｏの分圧値である分圧電圧ＶＰＦＣと、抵抗Ｒ６の両端電圧ＶＨＢの関係は、ＶＰＦＣ＝ＶＨＢとなっており、ＰＮＰトランジスタＱ４はＯＦＦ状態となっている。

なお、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗが最低値ｆｓｗｍｉｎに達するときの入力電圧Ｖｉを電圧Ｖｉｓｅｔとする。

次に、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗが最低値ｆｓｗｍｉｎに達し、さらに入力電圧Ｖｉが電圧Ｖｉｓｅｔよりも低くなるときの動作について説明する（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）。

交流電源ＡＣの入力電圧Ｖｉが電圧Ｖｉｓｅｔよりも低下していくと、「数１」の関係により、アクティブフィルタ回路２０の出力電圧Ｖｏを維持するように、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗを低下させようとする。しかしながら、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗは最低値ｆｓｗｍｉｎに達しているためにスイッチング周波数ｆｓｗは最低値ｆｓｗｍｉｎで動作し続ける。したがって、スイッチング周波数ｆｓｗが最低値ｆｓｗｍｉｎに到達後は、直流電圧Ｖｏが低下していく。

直流電圧Ｖｏが低下するので、出力電圧設定部２２が検出する検出電圧ＶＰＦＣも低下する。この検出電圧ＶＰＦＣの低下に伴い、ＰＮＰトランジスタＱ４が能動的にＯＮとなり、インバータ制御回路ＩＣ２から流れる電流Ｉｆが増加（周波数決定回路５１の印加される電圧ＶＨＢは一定。）する。電流Ｉｆが増加すると、インバータ回路４０の動作周波数ｆｒｕｎを高くして、負荷回路３０の共振周波数（主にインダクタＬ２と、始動用コンデンサＣ３と、接続される放電ランプＬＡによる共振）から離れるように制御する。したがって、共振周波数よりもインバータ回路４０の動作周波数が離れるので、負荷回路３０の共振が弱まり、放電ランプＬＡに供給される電力が低下する。

ここで、インバータ回路４０の動作周波数がほぼ一定で動作する、つまり、インバータ回路４０が出力する電力（放電ランプＬＡが消費する電力）をほぼ一定とする動作をする場合、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗが最低値ｆｓｗｍｉｎに達すると、「数１」の関係から、アクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏが急激に低下することが分かる。

したがって、入力電圧Ｖｉの低下に伴って、アクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏが低下するとき、インバータ回路４０が出力する電力（放電ランプＬＡが消費する電力）も低下させるため、「数１」の関係から、インバータ回路４０が出力する電力（放電ランプＬＡが消費する電力）がほぼ一定のときと比較して、アクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏが緩やかに低下する。

また、入力電圧Ｖｉが低下するとき、アクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏが低下するとともに、インバータ回路４０が放電ランプＬＡに供給する電力も低下するので、放電ランプＬＡに印加されるランプ電圧が放電維持電圧よりも下回って放電ランプＬＡが消灯することがある。

従来の放電灯点灯装置の場合、仮にインバータ回路４０が動作周波数を交流電源ＡＣの電圧値に係わらず一定となるように制御回路５０’が制御するとき、インバータ回路４０、負荷回路３０及び放電ランプＬＡで消費する電力はアクティブフィルタ回路２０が昇圧する直流電圧によって決定される。したがって、アクティブフィルタ回路２０からの出力側で消費する電力は大きく、入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下していくと、「数１」により、アクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏは急峻に減少する。そのため、放電ランプＬＡを放電維持する放電維持電圧が保てずに放電ランプＬＡが立ち消えることがあり、放電ランプＬＡが立ち消えるときのインバータ回路４０の動作周波数が、負荷回路３０側の共振周波数に近いため、放電ランプＬＡにかかるランプ電圧が急峻に増加する恐れがある。よって、このランプ電圧をランプ電圧検出回路５２ａが検出して、判定部５２ｂにて放電ランプＬＡが異常と判別して、保護回路５２から保護信号を出力して、インバータ制御回路ＩＣ２がインバータ回路４０を停止させる恐れがある。この場合、放電灯点灯装置２に入力される交流電源ＡＣの電圧値が定格電圧となったときも、従来の制御回路５０’はインバータ回路４０の動作を停止し続けていた。

しかしながら、本実施の形態における放電灯点灯装置２は、放電ランプＬＡが消灯したことによって負荷回路３０側の共振特性が変わるが、インバータ回路４０の動作周波数が負荷回路３０側の共振周波数よりも離れているため、放電ランプＬＡにかかるランプ電圧が急峻に増加することがなく、保護回路５２の閾値電圧を越えることがない。

したがって、放電ランプＬＡの異常を検出する保護回路５２が動作することはなく、例えば、電源サグ（交流電源ＡＣの電圧値が一時的に低下する現象）が発生した場合に、保護回路５２が動作して復帰しない（放電ランプＬＡが消灯する）という問題も生じない。

また、入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下して、インバータ回路４０が放電ランプＬＡに供給する電力が低下して放電ランプＬＡが消灯した後に、交流電源ＡＣの電圧値が定格電圧値まで復旧するとき、制御回路５０はインバータ回路４０の動作周波数を下げるので、インダクタＬ２と始動用コンデンサＣ３の共振周波数に近づく。そのため、放電ランプＬＡに高い電圧を供給することができるので、交流電源ＡＣの電圧値が低下して放電ランプＬＡが消灯しても、交流電源ＡＣの電圧値が定格電圧まで復旧すると、放電ランプＬＡを再点灯させることができる。

また、入力電圧Ｖｉの低下と共にインバータ回路４０が出力する電力を低下させるので、仮設電源などにより仕様範囲（点灯装置が通常動作する定格電圧の範囲）を逸脱した交流電源ＡＣの電圧値（入力電圧）の非常に低い状態で継続して使用された場合でも、インバータ回路４０が出力する電力（ランプが消費する電力）を低くして、放電灯点灯装置２に入力される入力電流を少なくできるので、電子部品（特に交流電源ＡＣが入力される回路を構成する部品である整流電源回路１０やアクティブフィルタ回路２０）に流れる電流が抑えられ、電子部品が過度に発熱するという問題も発生しない。

なお、ここでいう仮設電源とは、一般に電力会社より提供される商用電源とは異なり、例えば、電力会社からの電力が供給されていない新築のオフィスビルなどに設置した照明器具などを試験的に点灯させるための電源装置である。そのため、仮設電源は、供給できる電源容量に限りがあり、仮設電源に接続される照明器具の台数や動作状況、及び、仮設電源に接続される他の機器の動作状況などによって電源容量が不足することがあり、仮設電源が出力する交流電源ＡＣの電圧値は変動し易く、仮設電源が出力する交流電源ＡＣの電圧値は、一般的に定格電圧に対して半分程度の電圧値まで低下することもある。

なお、本実施の形態では、アクティブフィルタ制御回路ＩＣ１に用いる制御ＩＣの仕様により、スイッチング周波数の最低値ｆｓｗｍｉｎが設定される場合について説明したが、制御ＩＣの仕様によらず、入力される交流電源ＡＣの電圧値を検出して、アクティブフィルタ回路２０が動作するスイッチング周波数の最低値ｆｓｗｍｉｎを設定するスイッチング周波数制限手段を設けてもよい。

また、本実施の形態では、アクティブフィルタ回路２０及びインバータ回路４０にそれぞれＦＥＴ Ｑ１〜Ｑ３を設ける場合について説明したが、オン／オフ信号を受けてスイッチングするバイポーラ型トランジスタでもよく、また、他のスイッチング素子であってもよい。

また、本実施の形態では、保護回路５２が放電ランプＬＡの異常を検知して保護信号を出力するとき、インバータ回路４０の動作を停止する場合について説明したが、保護回路５２が放電ランプＬＡの異常を検知して保護信号を出力するとき、インバータ回路４０が動作する動作周波数を高くして、放電ランプＬＡに供給する電力を低減してもよい。

また、放電灯点灯装置２に電力を供給する電源装置として仮設電源などを用いたとき、放電灯点灯装置２に入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下したときに、放電灯点灯装置２のインバータ回路４０が出力する電力（ランプが消費する電力）Ｐｉを低減できるので、仮設電源などの電源装置が出力する定格電力を越えないように放電灯点灯装置２側で電力を調整することができ、ひいては仮設電源などの電源装置を保護することができる。

また、インバータ回路４０が発振開始した後は、インバータ回路４０が出力する電力を基にして、制御電源Ｖｃｃを生成するスナバ回路６０を備えたので、インバータ回路４０の発振動作が停止すると制御電源Ｖｃｃが生成できなくなり、インバータ制御回路ＩＣ２が停止する。したがって、入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下するときに、保護回路５２が動作してインバータ回路４０の発振を停止させる放電灯点灯装置２においては、入力される交流電源ＡＣの電圧値を検知して、交流電源ＡＣの電圧値が定格電圧まで復旧されるときに、インバータ制御回路ＩＣ２が再起動するような回路を追加しなければならない。しかしながら、本実施の形態における放電灯点灯装置２においては、交流電源ＡＣの電圧が低下するとき、インバータ制御回路ＩＣ２は、インバータ回路４０が放電ランプＬＡに供給する電力を低下させて、インバータ回路４０を動作させ続けるので、スナバ回路６０は制御電源Ｖｃｃを生成でき、インバータ制御回路ＩＣ２を動作し続けることができる。

なお、本実施の形態では、インバータ制御回路ＩＣ２を動作させる制御電源Ｖｃｃを生成するスナバ回路６０を用いる場合について説明したが、整流電源回路１０の出力から制御電源Ｖｃｃを生成する回路構成としてもよく、また、他の制御電源Ｖｃｃを生成する回路構成としてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１に示す放電灯点灯装置の制御回路の構成が異なるものである。

本実施の形態において、実施の形態１に示す部分と同じ構成の部分は同符号を付し、説明を省略する。

図４を用いて、本実施の形態の放電灯点灯装置について説明する。
図４は、本実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路ブロック図である。

制御回路５０は、インバータ制御回路ＩＣ２と、インバータ制御回路ＩＣ２がインバータ回路４０をスイッチング動作する動作周波数を決定する動作周波数決定部５１ａと、放電ランプＬＡの寿命などを検出する保護回路５２と、アクティブフィルタ回路２０の出力電圧設定部２２が出力する電圧値と基準値５３ａとを比較して、基準値５３ａよりも低い電圧と判断するときは、動作周波数決定部５１ａに放電ランプＬＡを調光点灯させる動作周波数に切り替える動作周波数切り替え信号を出力する電圧判定部５３と、を備える。

電圧判定部５３は、アクティブフィルタ回路２０が出力する直流電圧が低下したことを検出すると、インバータ回路４０の調光点灯させる調光信号を出力する。

次に、入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下するときの放電灯点灯装置２の動作について説明する。

図５は、本実施の形態の放電灯点灯装置の動作を示すタイムチャート図である。

図５（ａ）は、入力される交流電源の電圧値を示す図であり、図５（ｂ）は、アクティブフィルタ制御回路がアクティブフィルタ回路をスイッチングするスイッチング周波数を示す図であり、図５（ｃ）は、アクティブフィルタ回路が出力する出力電圧を示す図であり、図５（ｄ）は、出力電圧検出部が検出する電圧及びインバータ制御回路がインバータ回路を動作させる動作周波数を決定する動作周波数決定部に入力される電圧を示す図であり、図５（ｅ）は、動作周波数決定部に流れる電流及びインバータ回路を動作するときの動作周波数を示す図であり、図５（ｆ）は、ランプの点灯状態（ランプの明るさ）を示す図であり、図５（ｇ）は、ランプ電圧検出回路が検出するランプ電圧である。

まず、入力電圧Ｖｉが低下し始めてからアクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗが最低値ｆｓｗｍｉｎに達するまでの動作について説明する（時刻ｔ０〜ｔ１）。

交流電源ＡＣの電圧が低下すると、アクティブフィルタ回路２０が出力する電圧値が、規定の直流電圧Ｖｏとなるように、出力電圧設定部２２が検出する電圧値を基にして、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗを低くする。

次に、アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗが最低値ｆｓｗｍｉｎに達し、さらに入力電圧Ｖｉが電圧Ｖｉｓｅｔよりも低くなるときの動作について説明する（時刻ｔ１〜時刻ｔ２ａ）。

アクティブフィルタ回路２０のスイッチング周波数ｆｓｗが、最低値ｆｓｗｍｉｎに達すると、アクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏは「数１」に示すＶｏ＝−√２×Ｖｉｒｍｓ^３／（２×ｆｓｗｍｉｎ×Ｐｉ×Ｌ−Ｖｉｒｍｓ^２）の関係を保ちながら次第に低下する。

出力電圧設定部２２が検出するアクティブフィルタ回路２０の直流電圧Ｖｏを検出し、電圧判定部５３に出力する。

電圧判定部５３は、入力される出力電圧設定部２２の検出電圧と、予め設定される基準値５４とを比較する。

電圧判定部５３は、比較した結果、検出電圧が基準値５３ａよりも高いときは、アクティブフィルタ回路２０が出力する直流電圧Ｖｏは基準電圧Ｖｏｓｅｔ以上であると判断するとともに、交流電源ＡＣの電圧値も基準電圧Ｖｉｓｅｔ以上であると判断する。

また、電圧判定部５３は、比較した結果、検出電圧が基準値５４よりも低いときは、アクティブフィルタ回路２０が出力する直流電圧は基準電圧Ｖｏｓｅｔ未満であると判断するとともに、交流電源ＡＣの電圧値も基準電圧Ｖｉｓｅｔ未満であると判断する。

さらに、電圧判定部５３は、交流電源ＡＣの電圧値が基準電圧Ｖｉｓｅｔ以上であると判断しているときは、動作周波数決定部５１ａに調光切り替え信号を出力せず、交流電源ＡＣの電圧値が基準電圧Ｖｉｓｅｔ未満であると判断しているときは、動作周波数決定部５１ａに調光切替信号を出力する。

動作周波数決定部５１ａは、電圧判定部５３が出力する調光切替信号に応じて、インバータ回路４０の動作周波数を切り替える。

インバータ回路４０は、電圧判定部５３が調光切替信号を出力するまで、つまり、交流電源ＡＣの電圧値が基準電圧Ｖｉｓｅｔまで低下したことを検出するまで、全光点灯を継続する。したがって、電圧判定部５３が検出するまでの期間は、交流電源ＡＣが低下すると直流電圧Ｖｏは急峻に減少することになる。

しかしながら、電圧判定部５３が調光切替信号を出力する、つまり、交流電源ＡＣの電圧値が基準電圧Ｖｉｓｅｔ未満まで低下したと検出すると、インバータ回路４０の出力を全光点灯から調光点灯にシフトして、インバータ回路４０が放電ランプＬＡに供給する電力Ｐｉは低下する。したがって、放電灯点灯装置２に入力電流が必要以上に流れず、放電灯点灯装置２を構成する電子部品に過度な電流が流れることがなく、特に、スイッチング回路を構成する半導体に過度な電流が流れることがなく、電子部品の発熱を抑えるとともに、電子部品の短寿命化を防ぐことができる。

また、放電灯ランプＬＡの点灯状態を全光点灯から調光点灯へ切り替えて、放電ランプＬＡの明るさが急峻に変化するので、ユーザーは視覚的に交流電源ＡＣの電圧値が低下していることを判断することができる。

また、放電灯点灯装置２に電力を供給する電源装置として仮設電源などを用いたとき、放電灯点灯装置２に入力される交流電源ＡＣの電圧値が低下したときに、放電灯点灯装置２のインバータ回路４０が出力する電力（ランプが消費する電力）を低減できるので、仮設電源などの電源装置が出力する定格電力を越えないように放電灯点灯装置２側で電力を調整することができ、ひいては仮設電源などの電源装置を保護することができる。

また、１つの基準値５４を基に電圧判定部５３が判定するので、電圧判定部５３が判定する基準値５４の近傍で直流電圧Ｖｏが変化するときに、放電ランプＬＡの点灯状態が頻繁に全光点灯から調光点灯、調光点灯から全光点灯に切り替えることができ、入力される交流電源ＡＣが変動していることをよりユーザーに視覚的に知らせることができる。

なお、本実施の形態に示す電圧判定部５３では、１つの基準値５４を基に電圧判定部５３が判定する場合について説明したが、電圧判定部５３ａが判定する基準値５４ａを検出基準値５４ｂと、解除基準値５４ｃの２つにしてもよく、この場合、電圧判定部５３ａは図６に示すような回路ブロック図となる。

図６に示す電圧判定部２２は、交流電源ＡＣの電圧値の低下を判断する検出基準値５４ｂと、交流電源ＡＣの電圧値が低下した後に、交流電源ＡＣの電圧値が放電灯点灯装置２の定格値まで復帰したことを判断する解除基準値５４ｃとを備えている。

このように、電圧判定部５３ａが判断する基準値５４ａを検出基準値５４ｂと、解除基準値５４ｃの２つ設けるときの動作は、図７に示すようになる。

図７は、図５に示す電圧判別部が交流電源の電圧値が定格電圧に復旧しているかを電圧判定部が判断するタイミングが異なっていることを示している。

図７（ａ）は、入力される交流電源の電圧値を示す図であり、図７（ｂ）は、アクティブフィルタ制御回路がアクティブフィルタ回路をスイッチングするスイッチング周波数を示す図であり、図７（ｃ）は、アクティブフィルタ回路が出力する出力電圧を示す図であり、図７（ｄ）は、出力電圧検出部が検出する電圧及びインバータ制御回路がインバータ回路を動作させる動作周波数を決定する動作周波数決定部に入力される電圧を示す図であり、図７（ｅ）は、動作周波数決定部に流れる電流及びインバータ回路を動作するときの動作周波数を示す図であり、図７（ｆ）は、ランプの点灯状態（ランプの明るさ）を示す図であり、図７（ｇ）は、ランプ電圧検出回路が検出するランプ電圧である。

交流電源ＡＣの電圧値が低下するとき、電圧判定部５３ａは、検出基準値５４ｂと比較して、検出基準値５４ｂを下回るとき、調光切替信号を出力する（時間ｔ２ａ）。

次に、電圧判定部５３ａが調光切替信号を出力しているときに、交流電源ＡＣの電圧値が復旧していくとき、交流電源ＡＣの電圧値が基準電圧Ｖｉｓｅｔまで復旧しても、調光切替信号を出力する（時刻ｔ４ａ）。

さらに交流電源ＡＣの電圧値が電圧Ｖｉｓｅｔよりも高くなり、電圧判定部５３ａが解除基準値５４ｃと比較して、解除基準値５４ｃよりも上回るとき、調光切替信号の出力を停止する（時刻ｔ４ｂ）。

このように、電圧判別部５３ａが判断する基準値５４aを検出基準値５４ｂと解除基準値５４ｃとすることで、電圧判定部５３ａが判断する判断特性にヒステリシス特性を持たせることができる。

ユーザーの作業環境によって、電圧判定部５３の基準値５４を１つにして、交流電源ＡＣの電圧値がこの基準値５４近傍で変動に応動して放電ランプＬＡの明るさを頻繁に変化させると、ユーザーの作業性が劣ることなどがある。この場合、ユーザーの作業環境に応じて、電圧判別部５３ａがアクティブフィルタ回路２０が出力する直流電圧Ｖｏの検出値を判断する基準値５４ａを、検出基準値５４ｂと解除基準値５４ｃの２つ備えて、電圧判別部５３ａが判断する判断特性にヒステリシス特性を持たせるとよい。電圧判別部５３ａの判断特性をこのようにすると、電圧判別部５３ａが判別をする基準値５４ａ近傍で直流電圧Ｖｏが変化するときに、放電ランプＬＡの点灯を頻繁に全光点灯から調光点灯、調光点灯から全光点灯に切り替えることがなく、ユーザーが放電ランプＬＡの明滅切り替えによるチラツキを感じることがなく、ユーザーの作業性が向上する。

実施の形態１に示す照明器具である。 実施の形態１を示す点灯装置のブロック図である。 実施の形態１を示す点灯装置の動作を示す図である。 実施の形態２を示す点灯装置のブロック図である。 実施の形態２を示す点灯装置の動作を示す図である。 実施の形態２を示す他の点灯装置のブロック図である。 実施の形態２を示す他の点灯装置の動作を示す図である。

符号の説明

１ 照明器具、２ 放電灯点灯装置、３ ランプソケット、４ 反射板、５ 器具本体、１０ 電源整流回路、２０ アクティブフィルタ回路、２１ 電源波形検出部、２２ 電圧設定部３０ 負荷回路、４０ インバータ回路、５０、５０’ 制御回路、５１、５１ａ 周波数決定部、５２ 保護回路、５２ａ ランプ電圧検出回路、５２ｂ 判定部、５３、５３ａ 電圧判定部、５４、５４ａ 基準値、５４ｂ 検出基準値、５４ｃ 解除基準値、６０ スナバ回路、ＡＣ 交流電源、ＬＡ 放電ランプ、ＤＢ ダイオードブリッジ、Ｌ１ インダクタ、Ｌ２ インダクタ、Ｑ１〜Ｑ３ ＦＥＴ、Ｑ４ ＰＮＰ型トランジスタ、Ｄ１、Ｄ２ ダイオード、Ｃ１、Ｃ４ 平滑コンデンサ、Ｃ２ 結合コンデンサ、Ｃ３ 始動用コンデンサ、Ｃ５ コンデンサ、ＩＣ１ アクティブフィルタ制御回路、ＩＣ２ インバータ制御回路、Ｒ１、Ｒ２ 検出抵抗、Ｒ３〜Ｒ５ 検出抵抗。

Claims (2)

1. 交流電源を整流する電源整流回路と、
   上記電源整流回路が出力する脈流電圧を昇圧するスイッチング素子を有する昇圧チョッパを構成し、この昇圧する直流電圧を検出して、この検出した検出電圧を出力する電圧設定部、この電圧設定部が出力する検出電圧を基に、上記昇圧チョッパが昇圧する直流電圧が設定電圧となるように、スイッチング素子を制御する昇圧チョッパ制御回路を有する昇圧チョッパ回路と、
   上記昇圧チョッパ回路から供給される直流電圧を高周波電流に変換して放電ランプに電力を供給するインバータ回路と、
   上記交流電源から供給される電圧が定格電圧よりも低い状態が続き、上記電圧設定部が検出する検出電圧が低下するとき、この検出電圧が低下する変化量に応じて、上記インバータ回路が上記放電ランプに供給する電力を低下させるように、上記インバータ回路の動作周波数を設定する動作周波数決定部を有し、この動作周波数決定部によって決定された動作周波数で上記インバータ回路を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 請求項１に記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置が取り付けられる器具本体とを備える照明器具。

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