JPH04212290A

JPH04212290A - 照明装置

Info

Publication number: JPH04212290A
Application number: JP3055743A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugimori; 英夫杉森; Kazumi Masaki; 政木　和三; Osamu Matsuda; 修松田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-09
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1992-08-03
Also published as: KR920005670A; KR100240048B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、白熱電球を光源とす
る照明装置、殊に、スイッチング電源回路により白熱電
球にその定格を越える直流電圧を印加して点燈する照明
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、仮性近視に罹患する児童・生徒や
目の疲労を訴える作業者の数が増加している。その原因
として、適切でない照明の下で長時間テレビや細かい文
字を見続けたり、ＶＤＴ作業が増加していることが挙げ
られる。また、最近は照明の演色性が盛んに論じられ、
物の色をあるがままに知覚することのできる照明装置が
望まれるようになった。

【０００３】従来より照明装置一般に多用されている光
源には蛍光灯と白熱電球があるが、このうち蛍光灯は全
光束が大きく明かるいという利点はあるものの、チラツ
キがあることから目が疲労し易く、また、全光束と色温
度とのアンバランスから演色性が悪く、物の色が現実以
上に青味を帯びて知覚されるという欠点がある。

【０００４】一方、白熱電球は、蛍光灯に比べて全光束
と色温度とのバランスがよく演色性には優れているもの
の、一般白熱電球は全光束が小さく、照明に長時間使用
すると目が疲労し易いという欠点がある。

【０００５】特開平２−７２５９９号公報（名称：『照
明装置』）及び特願平１−１９５３６５号明細書（名称
：『照明装置』には、白熱電球のこれら欠点を解消する
ために、白熱電球にその定格を越える直流電圧を印加し
、色温度約２，９００Ｋ以上、望ましくは、約２，９５
０乃至３，１００Ｋのチラツキのない演色性に優れた目
に優しい自然な光の得られることが開示されている。

【０００６】しかしながら、これら公報乃至明細書に開
示されている照明装置は、（ｉ）　　　　電源回路のレギュレーションが悪く、通
常は一灯毎に電源を必要とすることから、施設照明に適
用し難い、（ｉｉ）　　比較的大型の平滑コンデンサを必要とする
ことから、電源の小型化に限度がある、（ｉｉｉ）出力電圧の制御が困難で、電圧変動の影響を
受け易い、（ｉｖ）　　出力電圧を連続的又は段階的に可変して調
光することが困難である、（ｖ）　　　　白熱電球をソフトスタートさせるために
は、白熱電球を含む主電路に比較的大型の過大電流制限
用抵抗などを介挿しなけれならず、過大電流制限用抵抗
が照明装置の小型化を妨げたり、発熱するなどの問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】斯かる状況に鑑み、本
発明者はスイッチング電源回路に着目し、白熱電球を光
源としながら斯かる欠点のない照明装置を目指して鋭意
検討した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】その結果、スイッチング
電源回路により白熱電球にその定格を越える直流電圧、
望ましくは、定格の約１０５乃至１３５％の直流電圧を
印加して点燈するときには、色温度約２，９００Ｋ以上
、望ましくは、約２，９５０乃至３，１００Ｋのチラツ
キのない演色性に優れた目に優しい自然な光が容易に得
られることが判明した。

【０００９】しかも、スイッチング電源回路を使用する
照明装置には、（ｉ）　　　　電源効率が高く、電源の小形化が容易で
ある、（ｉｉ）　　一つの電源回路で白熱電球を二灯以上点燈
することが容易である、（ｉｉｉ）電圧制御が容易であり、入力電圧や負荷電流
が変動しても出力電圧を一定に保つことができる、（ｉ
ｖ）　　ソフトスタート化が容易であり、電源投入時の
突入電流に基づく白熱電球の寿命短縮や回路素子の破損
を防止できる、（ｖ）　　　　出力電圧を連続的或は段階的に変化させ
て調光することが容易である、（ｖｉ）　　負荷電力が変化しても、電源効率が大きく
変化しないなどの従来照明装置にない大きな特徴があることが判明
した。

【００１０】すなわち、この発明は、白熱電球を光源と
する照明装置に於て、白熱電球にその定格を越える直流
電圧を供給し得るスイッチング電源回路を設け、白熱電
球にその定格を越える直流電圧を印加して色温度約２，
９００Ｋ以上の光を輻射せしめることを特徴とする照明
装置の構造を要旨とするものである。

【００１１】

【発明の作用】この発明で使用する白熱電球とは、真空
ガラス管球にタングステンフィラメントと微量の不活性
ガスとを封入してなり、後記スイッチング電源回路によ
りその定格を越える直流電圧、望ましくは、定格の約１
０５乃至１３５％の直流電圧を印加したときに、色温度
約２，９００Ｋ以上、望ましくは、約２，９５０乃至３
，１００Ｋの連続光を輻射するものであれば、定格電圧
、定格電力、効率、形状の如何に拘らず使用することが
できる。但し、得られる光の演色性という観点から、上
記直流電圧を印加して点燈したときの全光束が約９００
ルーメン以上、望ましくは、約１，０００乃至１，４０
０ルーメンであるものが望ましい。

【００１２】斯かる白熱電球としては、比較的高い定格
電圧、殊に、電灯線電圧を定格電圧とする定格電力２５
乃至１５０ワット、望ましくは、４０乃至６０ワットの
市販品の中から選択するか、所定の定格電圧、定格電力
、全光束、効率、形状となるように特別に設計・製作す
ればよく、例えば、アルゴンガス又はアルゴンガスと窒
素ガスなど他の不活性ガスを封入したアルゴン電球、ク
リプトンガス又はクリプトンガスと窒素ガスなど他の不
活性ガスを封入したクリプトン電球、さらには、キセノ
ンガス又はキセノンガスとアルゴンガス、クリプトンガ
ス、窒素ガスなど他の不活性ガスを封入したキセノン電
球などが好適である。

【００１３】白熱電球がアルゴン電球である場合には、
例えば、ＧＥ社製造の『Ｓｏｆｔ−Ｗｈｉｔｅ　　１２
０Ｖ　　６０Ｗ』、『Ｓｔａｎｄａｒｄ　　１２０Ｖ　
　６０Ｗ』、『Ｉｎｓｉｄｅ　　Ｆｒｏｓｔ　　１３０
Ｖ　　６０Ｗ』、フィリップス社製造の『Ｉｎｓｉｄｅ
　　Ｆｒｏｓｔ　　１２０Ｖ　　６０Ｗ』などのアルゴ
ン電球が好適である。これらアルゴン電球は、定格の高
々１０５％程度の直流電圧を印加すれば色温度約２，９
００Ｋ以上の演色性に優れた目に優しい自然な光を容易
に輻射させることができる。この程度の過電圧は電灯線
の変動程度であり、それによる寿命の短縮は実際に照明
に使用して殆ど問題にならない程度である。

【００１４】また、クリプトン電球やキセノン電球、殊
に、キセノン電球は、比較的低い過電圧でも容易に所期
の色温度と全光束とを達成することから、アルゴン電球
の場合と比較してより長寿命を達成することができる。

【００１５】さて、この発明で使用するスイッチング電
源回路とは、例えば、電灯線などよりの交流を整流・平
滑して得られる直流入力電圧を、例えば、パワートラン
ジスタ、パワー電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、サイ
リスタなどのスイッチング素子によりオン・オフ可能と
し、そのオン時間とオフ時間との時間比を変化させるこ
とにより高周波のパルス電圧を得、そのパルス電圧を、
例えば、ＬＣフィルタなどの平滑回路により、使用する
交流電源の実効電圧を上回る直流出力電圧の得られる電
源方式であり、その出力端に一灯又は二灯以上の白熱電
球を接続した状態で、それらの定格を越える直流電圧、
望ましくは、定格の約１０５乃至１３５％の直流電圧を
供給し得るものであればよい。

【００１６】個々のスイッチング電源回路としては、例
えば、降圧チョッパ方式、昇圧チョッパ方式などのチョ
ッパ方式、フォワード・コンバ−タ方式、フライバック
・コンバータ方式、プッシュプル・コンバータ方式、ハ
ーフブリッジ・コンバータ方式、フルブリッジ・コンバ
ータ方式などのインバータ方式のものが知られており、
使用する白熱電球の消費電力や灯数にも依るけれども、
通常、約１００乃至２００Ｗまでの負荷ならチョッパ方
式かフォワード・コンバータ方式のスイッチング電源回
路が、それ以上の負荷に対してはプッシュプル・コンバ
ータ方式、ハーフブリッジ・コンバータ方式或はフルブ
ジッジ・コンバータ方式のスイッチング電源回路が好適
である。

【００１７】次に、この発明で使用するスイッチング電
源回路につき、フォワード・コンバータ方式のスイッチ
ング電源回路を例に採って説明する。

【００１８】図１に示すように、スイッチング電源回路
に於ては、通常、電灯線などの交流電源ＡＣに接続され
た入力端を有し、その交流電源ＡＣよりの交流を直流化
する整流・平滑回路１が設けられ、整流・平滑回路１に
は整流手段としての整流用ダイオードＤ１〜Ｄ４と平滑
手段としてのコンデンサＣ１が設けられている。交流電
源ＡＣとその整流・平滑回路１との間には、必要に応じ
て、外来雑音及び／又は内来雑音を遮断するためのライ
ンフィルタ２が介挿される。

【００１９】整流・平滑回路１の出力側には高速でオン
・オフ動作して高周波のパルス電圧を発生するスイッチ
ング素子３が接続され、そのスイッチング素子３の主電
路に接続されたインバータ・トランスＴの出力側にはフ
ァーストリカバリー・ダイオードなどの高速ダイオード
Ｄ５、Ｄ６、インダクタＬ及びコンデンサＣ２からなり
、高周波パルス電圧を平滑して直流化するための平滑回
路４が接続される。

【００２０】平滑回路４の出力側には一灯若しくは二灯
以上の白熱電球Ｚとともに、可変抵抗Ｖｒと抵抗Ｒ２と
からなる出力電圧検出回路が接続されている。抵抗Ｒ２
両端には帰還増幅回路５が接続され、帰還増幅回路５の
出力端は、発振回路６を有するパルス幅変調回路７を介
してスイッチング素子３の制御極に接続されている。

【００２１】なお、可変抵抗Ｖｒは、白熱電球Ｚに印加
する電圧を適宜に調節して調光するためのものである。

【００２２】本スイッチング電源回路の動作について説
明すると、交流電源ＡＣよりの交流電圧は整流・平滑回
路１により直流化される。整流・平滑回路１の直流出力
電圧は高速でオン・オフ動作するスイッチング素子３に
より高周波のパルス電圧となり、このパルス電圧は平滑
回路４により平滑されて直流電圧となり、白熱電球Ｚに
供給される。一方、帰還増幅回路５は、出力電圧検出回
路により分圧された抵抗Ｒ２両端の電圧と基準電圧ＶＲ
とを比較し、その誤差を増幅した後、パルス幅変調回路
７に供給する。パルス幅変調回路７は、発振回路６に同
期し、任意のパルス幅の制御信号をスイッチング素子３
の制御極に供給することができ、帰還増幅回路５の出力
電圧が所定の電圧より低い場合には、スイッチング素子
３に供給する制御電圧のパルス幅を広げ、逆に、所定の
電圧より高い場合にはパルス幅を狭めて出力電圧を安定
化する。

【００２３】白熱電球の寿命は、印加電圧の略１３乗に
反比例すると言われ、電源電圧の僅かな上昇も大幅な寿
命短縮に結び付き易い。この発明で用いるスイッチング
電源回路は、出力電圧の安定化が極めて容易であり、交
流電源ＡＣや負荷電流が変動しても、白熱電球にその定
格を越える、望ましくは、定格の約１０５乃至１３５％
の安定化された直流電圧を供給することができるのであ
る。従って、この発明のように白熱電球に過電圧を印加
して点燈する場合でも、フィラメントの負担が比較的小
さくなり、所期の寿命を達成し易くなる。

【００２４】ところで、整流・平滑回路１には、通常、
比較的大容量の平滑コンデンサＣ１が用いられ、電源投
入時にはその充電に伴う突入電流が流れて整流用ダイオ
ードＤ１〜Ｄ４や平滑コンデンサＣ１などに多大の損傷
を与えることがある。斯かる突入電流を制限するために
は、例えば、図１に示すように、整流用ダイオードＤ１
〜Ｄ４と平滑コンデンサＣ１との間に介挿された突入電
流制限抵抗Ｒ１と、その突入電流制限抵抗Ｒ１に並列接
続された主電路を有するサイリスタＴｈと、サイリスタ
Ｔｈのゲートに接続された導通制御回路からなる突入電
流制限回路を設け、突入電流制限抵抗Ｒ１を介して平滑
コンデンサＣ１を徐々に充電し、充電が略完了した時点
で導通制御回路によりサイリスタＴｈを導通して突入電
流制限抵抗Ｒ１を短絡すればよい。

【００２５】また、一般に、常温下に於ける白熱電球の
フィラメント抵抗は白熱時の数分の一程度と言われ、こ
の状態でいきなりその定格を越える直流電圧を印加する
とフィラメントに多大の突入電流が流れ、白熱電球の寿
命を短縮しかねない。斯かる突入電流を防止するには、
スイッチング素子３に印加する制御電圧のパルス幅を漸
増し、例えば、電源スイッチを閉路したり電源スイッチ
を閉路した状態で白熱電球を交換する度に、白熱電球に
印加する直流電圧がある一定の低電圧から所定の過電圧
に漸増するソフトスタート回路を設ければよい。

【００２６】斯かるソフトスタート回路としては、例え
ば、スイッチング素子３の制御に『μＰＣ１０９４Ｃ（
日本電気株式会社製造）』、『μＰＣ１０９４Ｇ（日本
電気株式会社製造）』、『ＭＢ３５７９（富士通株式会
社製造）』、『ＴＬ４９４（テキサス・インストルメン
ツ社製造）』などのスイッチング・レギュレータ用集積
回路を使用し、ＲＣ時定数回路などの遅延回路と組合わ
せてデッドタイム制御すればよい。なお、このようなソ
フトスタート回路には、始動時に於けるコンデンサＣ２
の充電に伴うスイッチング素子３の破損や、出力電圧立
上りの際のオーバーシュートを防止するという効果もあ
る。

【００２７】さらに、フィラメントや平滑手段への初期
突入電流、フィラメント断線に伴うアーク放電電流、さ
らには、回路の暴走に伴う過電流によるスイッチング素
子３の破損を防止するために、スイッチング素子３の主
電路を含む電路内に、例えば、抵抗などによる電流検知
手段を介挿するとともに、その両端の電圧に基づいて過
電流の発生を検知し、スイッチング素子３を導通制御す
る公知の過電流保護回路を設けることも自由である。

【００２８】また、一般にスイッチング電源回路では、
過電圧は発生し難いが、例えば、前記過電流保護回路に
電圧検知回路を併設し、過電圧が発生した場合、スイッ
チング素子３に供給する制御電圧のパルス幅を狭めたり
、入力側のパルスをオフして過電圧を制限する過電圧保
護回路を設けてもよい。

【００２９】このようにして、スイッチング電源回路に
より白熱電球にその定格を越える直流電圧、望ましくは
、定格の約１０５乃至１３５％の直流電圧を印加して点
燈して得られる光は、通常、色温度約２，９００Ｋ以上
、望ましくは約２，９５０乃至３，１００Ｋでチラツキ
がなく、太陽光、殊に、朝の太陽光のスペクトル分布に
近い自然なものであり、目に優しく照明一般に極めて有
利に使用することができる。

【００３０】このときの白熱電球の寿命は印加電圧、封
入ガス、構造、形状などにも依るけれども、通常約１０
０時間以上と照明一般に使用してさしたる支障のないも
のである。白熱電球に印加する直流電圧を漸増するソフ
トスタート回路を採用して電源投入時の突入電流を制限
するときには、約１５０時間以上、望ましくは、約２０
０乃至２，０００時間もの長時間に亙って色温度約２，
９００Ｋ以上、望ましくは、約２，９５０乃至３，１０
０Ｋのチラツキのない演色性に優れた目に優しい自然な
光を安定して得ることができる。殊に、クリプトン電球
又はキセノン電球にその定格の約１０５乃至１３５％の
直流電圧を印加して点燈するときには、色温度約２，９
００Ｋ以上、望ましくは、約２，９５０乃至３，１００
Ｋの光を、通常、約４００時間以上、望ましくは、約５
００乃至２，０００時間もの長時間に亙って得ることが
できる。

【００３１】また、この発明による照明装置を一台使用
して、例えば、白熱電球を二灯点燈する場合、二灯とも
点燈しても一灯のみ点燈しても白熱電球に供給される直
流電圧は実質的に一定とすることができ、点燈中の二灯
のうちの一灯を消灯したり消灯中の一灯を追加点燈して
も、過電流が発生したり回路が不安定になることがない
。このとき、白熱電球を一灯のみ点燈する場合でも二灯
以上点燈する場合でも、予め複数の白熱電球を用意して
おき、それらを一定時間毎に差し替えて点燈するときに
は、同一の白熱電球を続けて点燈する場合と比べて寿命
をさらに延長することができるものである。

【００３２】加えて、スイッチング電源回路は、数百Ｗ
程度の比較的大電力のものであっても小形・軽量化が極
めて容易なうえ、比較的広い入力電圧に対応できること
から、回路定数を変更することなく電灯線電圧の相違す
る外国で使用することもできる。

【００３３】従って、この発明の照明装置は、例えば、
アームライト、デスクランプ、ハリケーンランプ、テー
ブルランプ、ミニランプなどの卓上照明具や、例えば、
棚下付け灯、天井付け灯、ダウンライト、壁付け灯、吊
り下げ灯、シャンデリア、スワッグランプ、フロアラン
プ、庭園灯、門灯などの室内外照明器具として個人住宅
、マンション、アパート、団地等の住宅に於ける書斎、
子供部屋、寝室、リビングルーム、ダイニングルーム、
キッチン、トイレ、洗面所、浴室、廊下、階段、バルコ
ニー、玄関などの照明に、或は、図書館、学校、スタジ
オ、美容院、病院、工場、事務所、旅館、ホテル、レス
トラン、宴会場、結婚式場、会議場、商店、スーパーマ
ーケット、デパート、美術館、博物館、演奏会場、ホー
ル、航空機、車輛、プール、体育館、競技場、養鶏場、
養魚場、植物工場などの各種施設に於ける閲覧室、教室
、ホール、ロビー、待合室、治療室、手術室、制御室、
事務室、製図室、実験室、ラウンジ、客室、クラークル
ーム、調理室、運転室、栽培室などの照明に極めて有利
に使用することができる。

【００３４】また、この発明の照明装置をユニット化す
るともに、そのユニットの複数を前記住宅或は施設の適
所に配設し、それらユニットを、例えば、調光回路や切
換回路などを設けた照明制御システムにより個別配線方
式、専用線多重方式、電話回線利用方式、電力線搬送方
式及び光ファイバ方式などの有線式制御方法、或は、電
波式、光線式、超音波式及び人工音式などの無線式制御
方法の一又は二以上の方式により照明パターン制御、タ
イムスケジュール制御、昼光センサ連動制御、壁スイッ
チ制御、集中制御及び／又は調光制御することができる
。殊に、住宅に於ては、この発明の照明装置の一又は複
数をホームバスシステムに組み込むことにより、他の電
気機器とともに統合制御することも可能でである。

【００３５】さらには、この発明の照明装置による光は
朝の太陽光に近似した自然な光であることから、例えば
、仮性近視、眼精疲労、鬱病などの疾病の予防・治療に
著効を示すとともに、動植物の生育や生産性の向上にも
優れた効果を発揮するものであり、一般家庭や病院、診
療所などの治療施設に於ける物理療法手段として、また
、養鶏場、養魚場、植物工場などの栽培場に於ける照明
装置としても極めて有利に使用することができる。

【００３６】また、白熱電球にその定格を越える電圧を
印加して得られる光は、赤外線、殊に、波長２５乃至１
，０００ミクロンの遠赤外線を豊富に含む。遠赤外線は
、動物に対しては発汗、酸素摂取、血液の循環を促して
新陳代謝、血圧低下、血糖低下、体内老廃物の排出、肥
満減量、機能回復などを促進するとともに、各種炎症に
よる疼痛や発作を軽減する。

【００３７】従って、例えば、鉛成分を少なくするか鉛
成分を除いて遠赤外線が通過し易くしたガラスバルブに
封入した白熱電球を用いたこの発明の照明装置は、肩こ
り、筋肉痛などの筋緊張の緩和、外傷、火傷、リウマチ
、関節炎、腰痛、神経痛、外耳道炎、中耳道炎、副鼻腔
炎、扁桃腺炎、咽頭炎、喉頭炎、嗄声、内臓疾患に伴う
、背部の疼痛や発作の軽減、さらには、癌、肝炎、肝硬
変などの成人病の予防・治療に著効を示し、一般家庭や
病院、診療所などの治療施設に於ける物理療法手段とし
て極めて有利に使用できる。

【００３８】また、遠赤外線を豊富に含む光は植物の生
育を促進する一方、微生物に対して顕著な殺菌作用を示
すことから、植物工場などの栽培場に於ける照明灯以外
に殺菌灯としても有利に使用できる。

【００３９】低電圧・大電流のスイッチング電源回路は
従来何種類か知られているけれども、例えば、電灯線の
ように比較的高電圧の交流電源からその実効電圧を越え
る直流電圧を取出し、白熱電球にその定格を越える直流
電圧に安定化して印加し、点燈する照明装置に使用され
た例はない。

【００４０】以下、チョッパ方式スイッチング電源を使
用する図示実施例に基づいて説明するけれども、この発
明がそれのみに限定されないことは言うまでもない。

【００４１】

【実施例】図２に示すのは、降圧チョッパ方式スイッチ
ング電源を用いるこの発明の実施例の回路図でる。

【００４２】図中、ＡＣは交流電源としての電灯線であ
り、入力端子Ｘ１、Ｘ２、電源スイッチＳＷ及びインダ
クタＬ１を介してブリッジダイオードＤ７の入力側に接
続されている。インダクタＬ１両端にはコンデンサＣ３
、Ｃ４、Ｃ５が接続され、インダクタＬ１とともにライ
ンフィルタを構成している。コンデンサＣ４、Ｃ５は接
地端子Ｘ５を介して接地される。

【００４３】ブリッジダイオードＤ７の出力側には突入
電流制限抵抗Ｒ３を介して平滑コンデンサＣ６が接続さ
れ、その突入電流制限抵抗Ｒ３にはサイリスタＴｈの主
電路が並列接続されている。

【００４４】平滑コンデンサＣ６にはスイッチング素子
としてのパワーＭＯＳ電界効果トランジスタＦＥＴのソ
ースが接続され、そのドレインにはフライホイール・ダ
イオードＤ８、高周波インダクタＬ２及びコンデンサＣ
７からなる平滑回路が接続されている。

【００４５】平滑回路の出力側にはトランジスタＴｒ１
、Ｔｒ２、抵抗Ｒ４、Ｒ５からなる定電流回路が設けら
れ、トランジスタＴｒ２のコレクタには定電圧ダイオー
ドＤ９及びコンデンサＣ８が電圧安定化のために接続さ
れている。定電圧ダイオードＤ９及びコンデンサＣ８両
端の電圧は、抵抗Ｒ６及びフォトカプラの発光部ＰＣ１
−１を介して集積回路ＩＣ１のカソード端子ｋに接続さ
れている。集積回路ＩＣ１はシャント・レギュレータ用
集積回路であり、例えば、『μＰＣ１０９３（日本電気
株式会社製造）』や『ＴＬ４３１（テキサス・インスト
ルメンツ社製造）』などから選ばれる。スイッチング電
源回路の出力端子Ｘ３、Ｘ４には白熱電球Ｚ１、Ｚ２と
ともに、可変抵抗Ｖｒと抵抗Ｒ７とからなる出力電圧検
出回路が接続されており、抵抗Ｒ７はシャント・レギュ
レータ用集積回路ＩＣ１のリファレンス端子ｒとなるア
ノード端子ａに接続されている。これらシャント・レギ
ュレータ用集積回路ＩＣ１及び出力電圧検出回路は電圧
比較回路を構成し、スイッチング電源回路の出力電圧と
基準電圧とを比較し、出力電圧が高いとフォトカプラの
発光部ＰＣ１−１に電流が流れて発光し、集積回路ＩＣ
２に誤差信号が供給されるようになっている。

【００４６】集積回路ＩＣ２はその誤差信号に基づいて
電界効果トランジスタＦＥＴをオン・オフ制御する、例
えば、『μＰＣ１０９４Ｃ（日本電気株式会社製造）』
、『μＰＣ１０９４Ｇ（日本電気株式会社製造）』、『
μＰＣ４９４（日本電気株式会社製造）』、『ＴＬ４９
４（テキサス・インストルメンツ社製造）』、『ＭＢ３
５７９（富士通株式会社製造）』などのスイッチング・
レギュレータ用集積回路であって、通常、発振回路ＯＳ
Ｃ、基準電圧発生回路ＲＥＦ、パルス幅変調回路ＰＷＭ
、出力回路などが収容されている。

【００４７】以下、『μＰＣ１０９４Ｃ』を例に採って
説明すると、電源端子ＶＣＣは抵抗Ｒ８を介して平滑コ
ンデンサＣ６の正極に接続され、平滑コンデンサＣ６両
端の電圧はこの抵抗Ｒ８により降圧され、次いで定電圧
ダイオードＤ１０とコンデンサＣ９により安定化された
後、スイッチング・レギュレータ用集積回路ＩＣ２に供
給される。従って、電源投入後、平滑コンデンサＣ６両
端の電圧が上昇するにつれてコンデンサＣ９両端の電圧
、すなわち、電源端子ＶＣＣの電圧も漸増するので、ス
イッチング・レギュレータ用集積回路ＩＣ２は電源電圧
が所定の一定値、例えば、『μＰＣ１０９４Ｃ』の場合
、１０ボルト以上になると起動し、それ以下の電圧では
スタンバイ状態で停止するように構成されている。

【００４８】発振回路ＯＳＣは三角波を発振するための
ものであり、その発振周波数は端子ＣＴと接地ＧＮＤ間
に接続された外付コンデンサＣ１０と端子ＲＴと接地Ｇ
ＮＤ間に接続された外付抵抗Ｒ９により決定される。端
子ＣＴは集積回路ＩＣ２内部でパルス幅変調回路ＰＷＭ
に接続されており、発生した三角波がパルス幅変調回路
ＰＷＭに供給されるようになっている。

【００４９】基準電圧発生回路ＲＥＦは、電源投入後、
電源電圧が前記所定の一定値以上になると起動して基準
電圧を発生し、その出力は基準電圧端子ＶＲＥＦに供給
される。発生した基準電圧は抵抗Ｒ１０と大電力トラン
ジスタＴｒ３の主電路を介してサイリスタＴｈのゲート
に印加され、サイリスタＴｈを導通して突入電流制限抵
抗Ｒ３を短絡するようになっている。

【００５０】パルス幅変調回路ＰＷＭはシャント・レギ
ュレータ用集積回路ＩＣ１からの誤差信号に基づいて電
界効果トランジスタＦＥＴをオン・オフ制御するための
ものであり、帰還制御端子ＦＢ、デッドタイム制御端子
ＤＴＣ、過電流検知端子ＯＣＳなどの端子が設けられて
いる。このうち、帰還制御端子ＦＢにはフォトカプラの
受光部ＰＣ１−２が接続されており、前記誤差信号が絶
縁的に印加されるようになっている。デッドタイム制御
端子ＤＴＣと基準電圧端子ＶＲＥＦとの間には、抵抗Ｒ
１１、Ｒ１２、及びコンデンサＣ１１からなる積分回路
が接続されており、基準電圧発生回路ＲＥＦが起動する
と、デッドタイム制御端子ＤＴＣにはこの積分回路によ
り漸減する電圧が印加されることとなる。パルス幅変調
回路ＰＷＭはデッドタイム制御端子ＤＴＣの電圧が高い
とパルス幅が狭くなるように構成されているので、前記
積分回路により電圧が漸減するに伴ってパルス幅は徐々
に広くなり、スイッチング電源回路の出力電圧は徐々に
増加することとなる。

【００５１】過電流検知端子ＯＣＳはダイオードＤ１１
を介して電界効果トランジスタＦＥＴの主電路に介挿さ
れた電流検知手段としての抵抗Ｒ１３に接続されており
、この抵抗Ｒ１３両端に発生する電圧はダイオードＤ１
１、抵抗Ｒ１４、コンデンサＣ１２により整流・平滑さ
れた後、過電流検知端子ＯＣＳに供給される。パルス幅
変調回路ＰＷＭは、抵抗Ｒ１３両端の電圧が所定の値を
越えると、電界効果トランジスタＦＥＴに供給する制御
信号のパルス幅を狭くする。すなわち、パルス幅変調回
路ＰＷＭは、印加される三角波と帰還制御端子ＦＢ、過
電流検知端子ＯＣＳ及びデッドタイム制御端子ＤＴＣに
於ける電圧を比較し、ＯＲ論理ゲートにより最も高い電
圧に基づいてパルス幅を制御するように構成されている
。従って、先ず、出力電圧をソフトスタートで立上がら
せておき、出力電流に異常が無ければ出力電圧を所定の
一定値に安定化するのである。

【００５２】出力回路のコレクタ端子ＣＯＬＬＥＣＴＯ
Ｒ及びエミッタ端子ＥＭＩＴＴＥＲは電源端子ＶＣＣ及
び接地端子ＧＮＤにそれぞれ接続され、パルス幅変調回
路ＰＷＭの制御信号はこの出力回路により増幅された後
、出力端子ＯＵＴ及び抵抗Ｒ１５を介して電界効果トラ
ンジスタＦＥＴのゲートに供給される。

【００５３】本例の動作について説明すると、電源スイ
ッチＳＷを投入すると、ブリッジダイオードＤ７の入力
側には交流電源ＡＣからの交流電圧が印加される。この
時点でサイリスタＴｈは導通していないので、ブリッジ
ダイオードＤ７の整流出力は突入電流制限抵抗Ｒ３を介
して平滑コンデンサＣ６を徐々に充電することとなり、
平滑コンデンサＣ６に比較的大容量のものを使用しても
電源投入時に突入電流が発生することがない。

【００５４】平滑コンデンサＣ６が充電されるにつれ、
コンデンサＣ９両端の電圧も徐々に上昇する。コンデン
サＣ９両端の電圧が所定の値に達すると基準電圧発生回
路ＲＥＦが始動し、サイリスタＴｈのゲートには抵抗Ｒ
１０及びトランジスタＴｒ３を介してトリガー電圧が印
加され、サイリスタＴｈは導通して突入電流制限抵抗Ｒ
３を短絡する。この時点で平滑コンデンサＣ６は既に充
電を略完了しており、平滑コンデンサＣ６にブリッジダ
イオードＤ７の全整流出力が印加されても充電に伴う突
入電流の流れることがない。

【００５５】基準電圧発生回路ＲＥＦが始動すると、パ
ルス幅変調回路ＰＷＭのデッドタイム制御端子ＤＴＣに
は経時的に漸増する電圧が印加されるので、電界効果ト
ランジスタＦＥＴのゲートに供給される制御電圧のパル
ス幅は時間とともに広がることとなり、白熱電球Ｚ１、
Ｚ２に供給される電圧も経時的に上昇する。従って、抵
抗Ｒ１１、Ｒ１２、コンデンサＣ１１からなる積分回路
の時定数を白熱電球Ｚ１、Ｚ２のフィラメントを予熱す
るに充分な長さに設定することにより、突入電流に基づ
く白熱電球Ｚ１、Ｚ２の寿命短縮を効果的に防止するこ
とができることとなる。

【００５６】電界効果トランジスタＦＥＴがオンすると
白熱電球Ｚ１、Ｚ２及び高周波インダクタＬ２に積分電
流が流れ、コンデンサＣ７を充電する。次いで電界効果
トランジスタＦＥＴがオフすると、高周波インダクタＬ
２に蓄積された電流はフライホイール・ダイオードＤ８
を通じて放出される。このようなオン・オフの繰返しに
より、高周波インダクタＬ２、フライホイール・ダイオ
ードＤ８、コンデンサＣ７からなる平滑回路の出力側に
電圧が発生すると、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、抵抗
Ｒ４、Ｒ５からなる定電流回路が付勢され、シャント・
レギュレータ用集積回路ＩＣ１は動作状態に入る。そし
て、可変抵抗Ｖｒと抵抗Ｒ７により分圧した電圧と基準
電圧を比較して、出力電圧が基準電圧より高いときには
電界効果トランジスタＦＥＴに供給する制御電圧のパル
ス幅を狭くし、また、反対に基準電圧より低いときには
パルス幅を広くすることにより、出力端に印加される直
流電圧を所定の一定値に安定化することができるのであ
る。

【００５７】使用中、何等かの原因で白熱電球Ｚ１、Ｚ
２を含む電路に過電流が発生すると電流検知用抵抗Ｒ１
３両端に異常電圧が検知され、スイッチング・レギュレ
ータ用集積回路ＩＣ２は検知した異常電圧に基づき、電
界効果トランジスタＦＥＴのゲートに供給する制御電圧
のパルス幅を調節して過電流を制限する。

【００５８】本例に於て、電界効果トランジスタＦＥＴ
の入力電圧及び白熱電球Ｚ１、Ｚ２に供給すべき直流電
圧をそれぞれＥｉ及びＥｏｓとし、Ｅｉの平均値をＥｉ
ａｖとすると、本例のスイッチング電源は、Ｅｉ＜Ｅｏ
ｓのときはスイッチング動作が停止してアナログ動作と
なり、Ｅｉａｖ＞Ｅｏｓのときにはスイッチング動作に
移行する。中間のＥｉａｖとＥｏｓとが略等しいときに
は、間欠スイッチング動作となる。例えば、Ｅｏｓを約
１１６ボルトに設定し、定格電圧１００ボルト、定格電
力６０ワットの白熱電球を一灯点燈しても二灯点燈して
も、スイッチング電源の電力効率は約９４％と極めて高
効率且つ略一定となる。

【００５９】また、本例は、図１に示すフォワード・コ
ンバータ方式スイッチング電源のようにインバータトラ
ンスを必要としないので、インバータトランスにより電
力効率が低下したり特別な収容スペースを必要とせず、
スイッチング電源回路を小形・軽量化することがより容
易となる。

【００６０】さらに、本例では、平滑回路の出力側にト
ランジスタＴｒ１、Ｔｒ２などからなる定電流回路を設
け、電源投入からスイッチング電源回路が定常状態にな
るまでシャント・レギュレータ用集積回路ＩＣ１に常に
一定バイアス電圧が供給されるように構成したので、可
変抵抗Ｖｒを操作するだけで電圧Ｅｏｓを約１０乃至１
１６ボルトという広い範囲に亙って、言い換えれば、最
大出力電圧の約９乃至１００％の範囲で連続的且つ極め
てスムースに変化させ調光することができるのである。

【００６１】また、本例の照明装置を、例えば、ユニッ
ト化し、そのユニット内に可変抵抗Ｖｒを半固定にして
収容して白熱電球Ｚ１、Ｚ２に一定の電流電圧が印加さ
れるようになり、或は、可変抵抗Ｖｒを外付にするとと
もに、その可変抵抗を随時操作して白熱電球Ｚ１、Ｚ２
に供給する直流電圧を連続的に変えられるようにしたり
、さらには、ユニット内外にそれぞれ可変抵抗を設ける
とともに、切換手段などによりそれら可変抵抗を随時切
換えられるようにしてもよい。

【００６２】すなわち、例えば、図３に示すように、ユ
ニット化したスイッチング電源回路の出力端子Ｘ３、Ｘ
４にシャント・レギュレータ用集積回路ＩＣ１及び抵抗
Ｒ１６と可変抵抗Ｖｒ１による出力電圧検出回路からな
る第一の回路とシャント・レギュレータ用集積回路ＩＣ
３及び可変抵抗Ｖｒ２と抵抗Ｒ１７による出力電圧検出
回路とからなる第二の回路とを互いに並列接続し、一方
の出力電圧検出回路に於ける可変抵抗Ｖｒ２をユニット
外に取外し自在に接続するとともに、可変抵抗Ｖｒ２が
接続された状態ではシャント・レギュレータ用集積回路
ＩＣ１がオフしてシャント・レギュレータ用集積回路Ｉ
Ｃ３のみが動作し、一方、可変抵抗Ｖｒ２が取外された
状態ではシャント・レギュレータ用集積回路ＩＣ３がオ
フしてシャント・レギュレータ用集積回路ＩＣ１のみが
動作するように両出力電圧検出回路の定数を設定すると
きには、必要に応じて可変抵抗Ｖｒ２を外付けし、その
可変抵抗Ｖｒ２により白熱電球Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３に印加
する直流電圧をユニット外から調節して調光することが
できる。

【００６３】ところで、使用する白熱電球の消費電力や
点燈時間にも依るけれども、図１〜２に示すようなスイ
ッチング電源回路により複数灯の白熱電球、通常、三灯
以上の白熱電球を点燈するときには、ブリッジダイオー
ドの発熱が顕著となり、必要以上に大容量のブリッジダ
イオードや必要以上に大型の放熱フィンを使うことが余
儀無くされる。同時に、ブリッジダイオードによる電圧
降下とサイリスタＴｈの主電路による全電圧降下とが直
列的に相加されるため、スイッチング電源回路の最大出
力電圧を大きく取れないという問題が起こる。

【００６４】図４は、斯かる問題が発生し難いスイッチ
ング電源のための整流回路の例である。

【００６５】本例では、突入電流制限抵抗Ｒ６を短絡す
るために一対のサイリスタＴｈ１、Ｔｈ２を使用する。そして、それら一対のサイリスタＴｈ１、Ｔｈ２の主電
路を突入電流制限抵抗Ｒ６の両端ｌ、ｍに並列接続する
のではなく、突入電流制限抵抗Ｒ６の負荷端ｌとブリッ
ジダイオードＤ７に於ける交流端ｎ１、ｎ２との間に並
列接続したものである。

【００６６】本例では斯く構成されているので、一対の
サイリスタＴｈ１、Ｔｈ２が導通すると、それらの主電
路は突入電流制限抵抗Ｒ６とブリッジダイオードＤ７の
帰路側ダイオードをバイパスする。こうして、本来ブリ
ッジダイオードＤ７を流れる電流の一部はサイリスタＴ
ｈ１、Ｔｈ２の主電路に分流され、ブリッジダイオード
Ｄ７の発熱が減少し、ブリッジダイオードＤ７に必要以
上に大容量のものを使ったり、必要以上に大型の放熱フ
ィンを使う必要がなくなる。

【００６７】また、このときサイリスタＴｈ１、Ｔｈ２
の主電路はブリッジダイオードＤ７に於ける帰路側ダイ
オードに並列接続され、ブリッジダイオードＤ７による
電圧降下とサイリスタＴｈ１、Ｔｈ２の主電路による電
圧降下とが一部並列的に発生し、図１〜２に示す整流・
平滑回路のように全電圧降下が直列的に相加されること
がない。従って、本例によるときには、その分だけスイ
ッチング電源回路の最大出力電圧を大きく取れるという
実益がある。

【００６８】本例の照明装置の光は、通常、色温度約２
，９００Ｋ以上、望ましくは、約２，９５０乃至３，１
００Ｋでチラツキなく演色性に優れた目に優しい自然な
ものであり、白熱電球を一灯若しくは二灯以上使用する
各種照明装置に好適である。

【００６９】なお、本例で使用するスイッチング電源回
路は、照明装置以外に、安定化された比較的高い直流電
圧を必要とする実験機器や、例えば、掃除機、換気扇、
エアコン、扇風機などのための電動機の電力供給手段と
して有利に使用することができる。

【００７０】

【発明の効果】叙上のように、この発明に於ては白熱電
球にその定格を越える電圧を印加して点燈しているので
、白熱電球から色温度約２，９００Ｋ以上、望ましくは
、約２，９５０乃至３，１００Ｋの演色性に優れたチラ
ツキのない目に優しい自然な照明に最適な光が長時間に
亙って得られる。

【００７１】また、この発明に於てはスイッチング電源
回路を使用しているので、（ｉ）　　　　電源効率が高く、電源の小型化が容易で
ある、（ｉｉ）　　一つの電源回路で白熱電球を二灯以上点燈
することが容易である、（ｉｉｉ）電圧制御が容易であり、入力電圧が変動して
も出力電圧を一定に保つことができる、（ｉｖ）　　ソ
フトスタート化が容易であり、電源投入時の突入電流に
基づく白熱電球の寿命短縮や回路素子の破損を防止でき
る、（ｖ）　　　　出力電圧を連続的又は段階的に変化させ
て調光することが容易である、（ｖｉ）　　負荷電力が変化しても、電源効率が大きく
変化しないなどの特徴がある。

【００７２】従って、この発明の照明装置は、住宅或は
図書館、学校、スタジオ、美容院、病院、工場、事務所
、旅館、ホテル、レストラン、宴会場、結婚式場、会議
場、商店、スーパーマーケット、デパート、美術館、博
物館、演奏会場、ホール、航空機、車輌、プール、体育
館、競技場、養鶏場、養魚場、植物工場などの各種施設
の照明に極めて有利に使用することができる。

【００７３】さらには、この発明の照明装置による光は
朝の太陽光に近似した光であることから、例えば、仮性
近視、眼精疲労、鬱病などの疾病の予防・治療に著効を
示すとともに、動植物の生育や生産性の向上にも優れた
効果を発揮するものであり、一般家庭や病院、診療所な
どの治療施設に於ける物理療法手段として、また、養鶏
場、養魚場、植物工場などの栽培場に於ける照明手段と
しても極めて有利に使用することができる。

【００７４】この発明は斯くも顕著な効果を発揮する発
明であって、斯界に貢献すること誠に多大な発明である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明による照明装置のブロックダ
イアグラムである。

【図２】図２は、この発明の実施例の回路図である。

【図３】図３は、調光手段を外付け可能としたこの発明
による実施例の回路図である。

【図４】図４は、この発明で使用する整流回路の回路図
である。

【符号の説明】

１　　整流・平滑回路２　　ラインフィルタ３　　スイッチング素子４　　平滑回路５　　帰還増幅回路６及びＯＳＣ　　発振回路７及びＰＷＭ　　パルス幅変調回路Ｚ及びＺ１〜Ｚ３　　白熱電球ＡＣ　　交流電源Ｃ１〜Ｃ１２　　コンデンサＬ及びＬ１〜Ｌ２　　インダクタＤ１〜Ｄ１３　　ダイオードＲ１〜Ｒ１５　　抵抗Ｔｈ及びＴｈ１〜Ｔｈ２　　サイリスタＦＥＴ　　パワ
ーＭＯＳ電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３　　トラ
ンジスタＲＥＦ　　基準電圧発生回路ＩＣ１〜ＩＣ３　　集積回路ＰＣ１−１　　フォトカプラの発光部ＰＣ１−２　　フォトカプラの受光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　白熱電球を光源とする照明装置に於て
、白熱電球にその定格を越える直流電圧を供給し得るス
イッチング電源回路を設け、白熱電球にその定格を越え
る直流電圧を印加して色温度約２，９００Ｋ以上の光を
輻射せしめることを特徴とする照明装置。
【請求項２】　　白熱電球にその定格の約１０５乃至１
３５％の直流電圧を印加することを特徴とする請求項１
に記載の照明装置。
【請求項３】　　点燈時に於ける白熱電球の全光束が９
００ルーメン以上であることを特徴とする請求項１又は
２に記載の照明装置。
【請求項４】　　白熱電球がクリプトン電球、アルゴン
電球又はキセノン電球であることを特徴とする請求項１
、２又は３に記載の照明装置。
【請求項５】　　光源として二灯以上の白熱電球を使用
することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の
照明装置。
【請求項６】　　その照明装置が施設用照明器具である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の
照明装置。
【請求項７】　　スイッチング電源回路が交流を直流化
するための整流・平滑回路と、その整流・平滑回路の出
力側に接続された主電路を有し、高速でオン・オフ可能
なスイッチング素子と、そのスイッチング素子の主電路
に接続され、その高周波の出力電圧を直流化する平滑回
路と、その平滑回路の出力端に接続され、その出力電圧
を基準電圧に対して比較する帰還増幅回路と、その帰還
増幅回路における制御信号のパルス幅を変調して前記ス
イッチング素子をオン・オフ制御するパルス幅変調回路
とからなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５
又は６に記載の照明装置。
【請求項８】　　スイッチング電源回路に、平滑手段の
充電に伴う突入電流を防止するための突入電流制限抵抗
と、その突入電流制限抵抗に並列接続された主電路を有
するサイリスタと、そのサイリスタのゲートに接続され
、平滑手段の充電が略完了した時点で前記サイリスタを
導通する導通制御回路とからなる突入電流制限回路を設
けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、
又は７に記載の照明装置。
【請求項９】　　スイッチング電源回路に、可変抵抗と
抵抗とからなり、白熱電球両端の直流電圧を検知する出
力電圧検出回路を設け、その可変抵抗により白熱電球に
印加される直流電圧を調節して調光するようにしたこと
を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８
に記載の照明装置。
【請求項１０】　　スイッチング電源回路に、ＲＣ時定
数回路からなり、始動に際して白熱電球に印加する直流
電圧を漸増するソフトスタート回路を設けたことを特徴
とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に
記載の照明装置。
【請求項１１】　　スイッチング電源回路がチョッパ方
式であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６、７、８、９、又は１０記載の照明装置。