JPH06223978A - 放電灯ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化した場合にも電力調節装置内のパワー
半導体素子が高温になるのを防止することのできる放電
灯ユニットを提供する。 【構成】 放電灯ユニットの電力調節装置１は、複数の
パワー半導体素子を集積化した電力制御モジュール４０
０がプリント基板３００の下面に配置されており、基板
の上面には電解コンデンサＣやコイルＬなどが配置され
ている。電力制御モジュール４００には放熱フィン２２
５が接着されている。放熱フィン２２５は電力調節装置
１を収納する筺体の外装面の一部を構成しており、電力
制御モジュール４００の熱はこの放熱フィン２２５から
外部に放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
等の放電灯に関し、特に、調光機能を有する電力調節装
置付きの放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）は、
高効率／高演色性／長寿命という特性を有するが、初期
のＨＩＤランプは大型であったため、ホール、劇場、体
育館などの大規模施設の照明に使用されることがほとん
どであった。ところが、近年では１００Ｗ前後の小出力
のＨＩＤランプが製品化され、小規模な店舗やショーウ
ィンドウなどの照明にも使用されるようになってきてい
る。

【０００３】一方、半導体技術の進歩にともなって半導
体が安価に使用できるようになったので、パワー半導体
素子を用いたＨＩＤランプ用の電力調節装置が使用され
るようになってきている。電力調節装置を用いるとＨＩ
Ｄランプの調光を行なうことができるので、ＨＩＤラン
プを用いた照明の演出に自由度が増加し、照明用光源と
しての適用範囲がさらに高まると期待される。ＨＩＤラ
ンプ用の電力調節装置としては、例えば特開平２−１９
７０９３号公報に示す技術がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】店舗などの比較的小さ
な空間の照明に用いる光源は小型であることが要求され
るが、電力調節装置付きのＨＩＤランプを小型化すると
ランプからの熱が電力調節装置に伝わり、電力調節装置
内のパワー半導体素子が加熱される。また、パワー半導
体素子自身にもかなりの発熱があるので、ＨＩＤランプ
を小型化した場合には電力調節装置内のパワー半導体素
子を所定の設計温度以下に保つように工夫する必要があ
る。小型化にはこのような問題があるため、従来の電力
調節装置付きＨＩＤランプでは、ランプと電力調節装置
とを空間的に分離した構成を取る必要があった。図１５
は、従来の電力調節装置付きＨＩＤランプを示す斜視図
である。このＨＩＤランプは、ランプホルダ５００と電
力調節装置５０２とが分離されており、両者がアーム５
０４によって連結されている。このようにランプホルダ
と電力調節装置とを分離した構成では、十分な小型化を
達成することが困難であった。

【０００５】本発明は、上記従来の技術の問題点を解消
することを課題とし、小型化した場合にも電力調節装置
内のパワー半導体素子が高温になるのを防止することの
できる放電灯ユニットを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
上記の課題を解決するためになされたものであり、複数
のパワー半導体素子を有する電力調節装置と、前記電力
調節装置を収納する筺体と、放電灯とを備えた放電灯ユ
ニットを対象としている。請求項１に記載した放電灯ユ
ニットでは、前記電力調節装置が、前記複数のパワー半
導体素子を集積化した電力制御モジュールを有してお
り、前記電力制御モジュールには前記筺体の外装面の一
部を構成する放熱部材が備えられていることを特徴とす
る。放熱部材が筺体の外装面の一部を構成するので、放
熱部材を介して電力制御モジュールからの発熱を効率よ
く外部に放出することができる。

【０００７】請求項２に記載した放電灯ユニットでは、
電力制御モジュールは、基板と、前記基板の一方の面上
に設置された前記複数のパワー半導体素子とを含んでお
り、また、前記基板は前記放熱部材に面状に接触してい
る。このため、複数のパワー半導体素子の熱が基板を通
って効率よく放熱部材に伝導される。

【０００８】請求項３に記載した放電灯ユニットでは、
前記電力調節装置の電解コンデンサが前記基板の他方の
面上に設置されている。電解コンデンサは一般に熱に弱
いので、電力制御モジュールとは反対側の基板面に電解
コンデンサを設けることによって、電解コンデンサが加
熱されるのを防止することができる。

【０００９】請求項４に記載した放電灯ユニットでは、
放電灯と電力制御モジュールとの間に、前記放電灯を始
動させるためのイグナイタ回路が配置されている。イグ
ナイタ回路は比較的高温に強いので、放電灯からの熱で
高温になっても大きな問題はない。電力制御モジュール
を放電灯から比較的遠い位置に配置することによって、
電力制御モジュールが高温になるのを防止できる。

【００１０】請求項５に記載した放電灯ユニットでは、
放電灯のランプホルダと電力調節装置の筺体とが互いに
固定されており、前記筺体の複数の側面のうち前記ラン
プホルダが設けられていない側面に前記放電灯の出力を
設定するための出力設定手段が設けられている。こうす
れば、点灯中でも出力設定手段によって放電灯の出力を
容易に変更できる。

【００１１】請求項６に記載した放電灯ユニットでは、
電力調節装置の筺体と放熱部材との間に断熱部材が設け
られている。こうすれば、放電灯の熱が筺体と放熱部材
を通して電力制御モジュールに伝わるのを防止すること
ができる。

【００１２】請求項７に記載した放電灯ユニットでは、
電力調節装置は、直流電源に接続されると共に、電流制
御端子を有し、該電流制御端子に電流制御信号を入力す
ることにより電流値制御を行なう電流調節手段と、該電
流調節手段の出力端子に接続されると共に、交流制御端
子を有し、該交流制御端子に、所定周波数の交流制御信
号を入力することにより、電流調節手段からの直流電流
を所定周波数の交流電流に変換して、上記放電灯に供給
する直流交流変換手段と、上記放電灯への設定電流値を
設定するための設定信号を出力する出力設定手段と、電
流調節手段の出力電流を検出する電流検出手段と、該電
流検出手段の検出信号を検出しつつ、出力設定手段にて
設定された設定電流値に一致するように、上記電流調節
手段の電流制御端子に、電流制御信号を出力する電流値
制御手段と、を備える。

【００１３】請求項７の放電灯ユニットでは、直流電源
から出力される直流電流は、電流調節手段を介して、直
流交流変換手段に入力される。直流交流変換手段は、交
流制御端子に所定周波数の交流制御信号を入力されるこ
とにより、電流調節手段からの直流電流を所定の周波数
の交流電流に変換して、放電灯に給電する。ここで、放
電灯に供給される出力電流は、直流交流変換手段により
変換された所定周波数の交流電流であるが、その電力量
制御は、出力設定手段の設定電流値（設定信号）を変更
することにより行なえる。すなわち、出力設定手段によ
り設定電流値を設定すると、この設定電流値が電流制御
手段に入力される。電流制御手段は、電流検出手段の検
出信号、つまり電流調節手段の出力電流を検出しつつ、
出力設定手段にて設定された設定電流値に一致するよう
に、上記電流調節手段の電流制御端子に、電流制御信号
を出力する。したがって、直流交流変換手段から放電灯
に供給される電力量の調節は、電流調節手段による電流
制御により行なわれ、直流交流変換手段による周波数の
制御により行なわれない。つまり、放電灯に供給される
電流は、その周波数が一定であって、最高レベル値だけ
が変更される。その結果、放電灯に供給される電力は、
立ち消えの原因となるような休止時間をもつことなく、
電流調節手段の調節により電流レベルだけで行なわれる
ので、放電灯を減光しても消灯することなく、広い調光
範囲で安定して点灯させることができる。

【００１４】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について以
下の順に説明する。 Ａ．放電灯の全体構造：図１は、この発明の一実施例と
しての放電灯ユニット２００を示す側面図である。ま
た、図２はその正面図、図３は背面図、図４は平面図、
図５は底面図である。図１に示すように、この放電灯ユ
ニット２００は、高圧放電灯を収納するランプホルダ２
１０と、ランプホルダ２１０の後方に連結された電力調
節装置用の筺体２２０と、筺体２２０の側面に取り付け
られたＵ字形のアーム２３０と、アーム２３０の中央に
設けられたコネクタ２４０とを備えている。

【００１５】アーム２３０は、アーム固定用のツマミ２
３２の回転軸を中心にして回動することが可能である。
すなわち、アーム２３０と筺体２２０の角度はツマミ２
３２を締めることによって固定することができる。コネ
クタ２４０は、天井に設置されたレール（図示せず）に
移動可能に機械的に連結されるとともに、レールに設け
られた電源配線に電気的に接続される。レールの電源配
線には１００Ｖ〜１２０Ｖの商用電力が供給される。

【００１６】図２に示すように、ランプホルダ２１０の
内部には高圧放電灯１００が収納されている。高圧放電
灯１００は、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムラ
ンプ、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプである。
高圧放電灯１００としては、約２５０Ｗ以下の比較的小
電力で小型のランプが用いられる。

【００１７】図１および図３に示すように、筺体２２０
は上部ケース２２２と下部ケース２２４とに分割されて
いる。上部ケース２２２と下部ケース２２４はそれぞれ
放熱フィン２２３，２２５を有している。上部ケース２
２２は放熱フィン２２３と一体に成形されている。ま
た、図４に示すように、上部ケース２２２には部分的に
貫通孔ＴＨが設けられている。これは、筺体２２０内部
の熱を放出し易くするためである。一方、下部ケース２
２４と放熱フィン２２５とは別個の部材として作成され
ており、両者の間には断熱部材として樹脂製のスペーサ
（ワッシャ）２２６が挟み込まれている。下部の放熱フ
ィン２２５は、後述するように電力制御モジュールに接
着されている。高圧放電灯１００は電力調節装置よりも
発熱量が多いので、放熱フィン２２５と下部ケース２２
４とを接触させておくことにより、放電灯１００から発
生した熱が下部ケース２２４、および放熱フィン２２５
を介して電力制御モジュールに伝わってしまう。そこ
で、樹脂製のスペーサ２２６を放熱フィン２２５と下部
ケース２２４との間に介装させることによって、放電灯
１００から発生した熱によって電力制御モジュールが高
温になるのを防止している。

【００１８】筺体２２０の背面には、高圧放電灯１００
の出力を設定するための可変抵抗器のツマミ１２０が設
けられている（図３参照）。この可変抵抗器は、後述す
る出力輝度調節器１２０に相当する。出力を設定するツ
マミ１２０を筺体２２０の背面に設けているので、ラン
プの点灯中でもこのツマミ１２０があまり高温になるこ
とがなく、従って、点灯中でもランプの出力を調整しや
すい。

【００１９】上部ケース２２２と下部ケース２２４は、
図４および図５にそれぞれに示すように、ネジ２２７に
よって、ランプホルダ２１０の後方に突出した２本の連
結部２１２，２１４にそれぞれ固定されている。さら
に、筺体２２０の後方にあるネジ２２７（図４参照）に
よって上部ケース２２２と下部ケース２２４とが互いに
固定されている。図６は上部ケース２２２取り外した状
態を示す平面図である。連結部２１２，２１４は中空で
あり、電力調節装置と放電灯１００を接続する電気配線
２５０が連結部２１２，２１４の内部を貫通している。
このように、ランプホルダ２１０内の空間と筺体２２０
内の空間とが連通するようにすれば、外部に露出する電
気配線を少なくすることができるという利点がある。

【００２０】図６に示すように、筺体２２０内には電力
調節装置１が収納されている。電力調節装置１は、図７
に示すようにイグナイタ９０と、プリント基板３００の
下面に配置された電力制御モジュール４００と、プリン
ト基板３００の上面に配置された電解コンデンサＣやコ
イルＬなどの回路部品とを有している。電力制御モジュ
ール４００は、後述するように、複数のパワー半導体素
子を含む制御回路をモジュール化したものである。電解
コンデンサＣを電力制御モジュール４００とは反対側の
基板面に配置したのは、発熱体である電力制御モジュー
ル４００からの熱が電解コンデンサＣに伝わり難くする
ためである。こうすることによって、電解コンデンサＣ
が高温にならないようにすることができる。図６に示す
ように、イグナイタ９０を電力制御モジュール４００や
電解コンデンサＣよりもランプに近い側に配置したの
は、イグナイタ９０が熱に弱い電解コンデンサや半導体
素子を含まないからである。なお、放熱フィン２２５の
四隅はネジ２２９（図６）によって下部ケース２２４の
底板２２４ａに固定されている。

【００２１】図８は、電力制御モジュール４００と放熱
フィン２２５の要部断面図である。電力制御モジュール
４００は、配線パターン４０４が形成された基板４０２
の上にパワー半導体素子４０６を配置したものであり、
図示しない樹脂で封止されている。基板４０２の下面は
接着剤によって放熱フィン２２５に接着されている。パ
ワー半導体素子４０６から発生した熱は、配線パターン
４０４と基板４０２を介して放熱フィン２２５に伝導さ
れる。放熱フィン２２５は外部に露出しているので、パ
ワー半導体素子４０６から発生した熱を効率よく外部に
放出することが可能である。この結果、空冷用のファン
を設けることなく、自然空冷のみでパワー半導体素子４
０６を所定の設計温度（例えば１５０℃）以下に保つこ
とが可能である。なお、基板４０２と放熱フィン２２５
とは接着剤で接着する必要はなく、互いに面状に接触す
ればよいので、ネジなどで両者を固定しても良い。

【００２２】この実施例の放電灯ユニット２００では、
ランプホルダ２１０の外装部と、筺体２２０（上部ケー
ス２２２および下部ケース２２４）と、放熱フィン２２
３，２２５がすべてアルミニウムダイキャスト製であ
り、高圧放電灯１００やパワー半導体素子４０６から発
生する熱を効率よく外部に放熱できるように工夫されて
いる。

【００２３】なお、図６の例では電解コンデンサＣやコ
イルＬが電力制御モジュール４００と反対側の基板面に
配置されていたが、これらを基板３００の一方の面上に
配置するようにしても良い。

【００２４】また、電力制御モジュール４００に熱的な
余裕がある場合には、放熱フィン２２５の代わりに金属
製の平板を放熱部材として用いても良い。さらに、フィ
ン状や板状の放熱部材に貫通孔を設けておけば、より効
率的に放熱することが可能である。

【００２５】Ｂ．放電灯の電気回路：図９は本発明の一
実施例に係る放電灯の電力調節装置を示す。図９におい
て、放電灯の電力調節装置１は、チョッパ回路及びイン
バータ回路を中心とし、これらの回路を制御する各種の
制御回路等を備えて構成されている。

【００２６】図９において、１０はＡＣ１００Ｖで、５
０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用交流電源である。この商用
交流電源１０には、整流器２０が接続されている。整流
器２０は、ダイオードをブリッジに構成した周知の回路
であり、図示しない変圧器を内蔵している。上記整流器
２０の両端には、矩形波の直流電流を平滑な直流とする
平滑コンデンサ２５が接続されている。また、整流器２
０の出力端子には、チョッパ回路４０が接続されてい
る。チョッパ回路４０は、サイリスタやトランジスタ等
のスイッチング素子を有し、後述するチョッパ制御回路
１３０からの制御信号をゲート端子４１に入力すること
でオンオフして、１００ｋＨｚのパルス状の電圧波形に
変換することにより、その電流値を一定に保持する定電
流回路のスイッチ要素を構成する回路である。

【００２７】チョッパ回路４０の出力端子には、直流リ
アクトル５０が直列に接続されている。また、直流リア
クトル５０の入力側にはフリーホイールダイオード５５
が並列に接続され、出力側には平滑コンデンサ２６が並
列に接続されている。直流リアクトル５０と平滑コンデ
ンサ２６は、チョッパ回路４０から出力されるリップル
を含んだ直流電流を平滑化するものである。

【００２８】直流リアクトル５０の出力側には、後述す
る電流検出器１１０を介してインバータ回路７０が接続
されている。インバータ回路７０は、チョッパ回路４０
から出力された直流電流を５０Ｈｚ〜１２０Ｈｚの交流
電流に変換する直流交流変換器であり、４個のスイッチ
ングトランジスタ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄをフ
ルブリッジ型に接続し、かつ各スイッチングトランジス
タ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの間に還流ダイオー
ド７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄを接続して構成され
ている。また、インバータ回路７０には、各スイッチン
グトランジスタ７１Ａと７１Ｄ及び７１Ｂと７１Ｄとを
交互に所定周期でオンオフ制御するインバータ制御回路
８０が接続されている。インバータ制御回路８０は、発
振器（図示省略）で所定周期の矩形波を作成し、この矩
形波をスイッチングトランジスタ７１Ａ〜７１Ｄに送る
ことにより、各インバータ回路７０から矩形波の交流を
出力させるものである。

【００２９】インバータ回路７０の出力端子には、高圧
放電灯１００が接続されている。高圧放電灯１００は、
例えば、２５０Ｗのメタルハライドランプであり、５０
Ｈｚ〜１２０Ｈｚの周波数で点灯させることが適してい
る。

【００３０】高圧放電灯１００には、点灯用イグナイタ
９０が接続されている。この点灯用イグナイタ９０は、
スイッチ回路９１の開閉により高圧放電灯１００に高電
圧を印加し（２７ｋＶ以上のパルス電圧）、点灯させ、
高圧放電灯１００が点灯した後、パルス電圧の印加を停
止する。

【００３１】上述した高圧放電灯１００への電力量を調
節する回路は、電流検出器１１０、出力輝度調節器１２
０及びチョッパ制御回路１３０によって構成されてい
る。すなわち、チョッパ回路４０の出力側には、電流検
出器１１０が接続されており、その検出信号は、チョッ
パ制御回路１３０に入力される。チョッパ制御回路１３
０には、出力輝度調節器１２０からの信号も入力され
る。

【００３２】出力輝度調節器１２０は、高圧放電灯１０
０の明るさを調節するためのものであり、例えば、調節
つまみ１２０（図３）の角度を調節することにより、高
圧放電灯１００の輝度レベルに対応した設定電流値を出
力するものである。

【００３３】チョッパ制御回路１３０は、例えば、発振
器からの周波数信号を分周することにより異なった周波
数のパルス信号を発生する周波数発生器を備え、出力輝
度調節器１２０で設定された設定電流値を出力するよう
に、電流検出器１１０にて検出される検出電流をフィー
ドバックしながら、チョッパ回路４０のゲート端子４１
に対して、オンオフ制御信号を出力して、チョッパ回路
４０を定電流制御する。したがって、上記チョッパ回路
４０、電流検出器１１０及びチョッパ制御回路１３０に
より、出力輝度調節器１２０で設定された設定電流値を
保持するように定電流回路を構成すると共に、出力輝度
調節器１２０の設定電流値の変更により、出力電流の出
力レベルを変更することができるように構成されてい
る。

【００３４】図９の破線は電力制御モジュール４００
（図７）に含まれる回路要素を示している。但し、電解
コンデンサ２５，２６や、直流リアクトル５０等のコイ
ルは電力制御モジュール４００には含まれていない。こ
の電力制御モジュール４００は、整流器２０やチョッパ
回路４０やインバータ回路７０のパワー半導体素子のみ
でなく、インバータ制御回路８０やチョッパ制御回路１
３０などの制御回路も含むようにしており、回路全体を
小型化している。電力制御モジュール４００に電力調節
装置１内の回路要素の中で発熱量の大きなパワー半導体
素子が含まれるようにしたので、放熱フィン２２５（図
７）によって、パワー半導体素子で発生した熱を効率よ
く外部に放出することができる。

【００３５】次に、上記放電灯の電力調節装置１の動作
について、図１０に示す波形図を併用して説明する。図
１０の（Ａ）に示す商用交流電源１０からの交流は、整
流器２０に内蔵される変圧器によって変圧され、その変
圧された出力電圧が、直流に整流される（図１０
（Ｂ））。さらに、整流された波は、平滑コンデンサ２
５により平滑化された直流になってチョッパ回路４０に
入力される（図１０（Ｃ））。

【００３６】チョッパ回路４０は、チョッパ制御回路１
３０により作成されたオンオフ信号（１００ｋＨｚ）を
ゲート端子４１に受けて、チョッパ回路４０からの直流
電圧を、オンオフ制御信号の周期に応じたパルス状の電
圧出力に変換して出力する（図１０（Ｄ））。このと
き、チョッパ制御回路１３０は、出力輝度調節器１２０
で設定された設定電流値を出力するように、電流検出器
１１０にて検出される検出電流をフィードバックしなが
ら、チョッパ回路４０の制御端子に対して、オンオフ制
御信号を出力する。よって、チョッパ回路４０から出力
される電流は、設定電流値を出力することになる。この
電流出力は、直流リアクトル５０と平滑コンデンサ２６
により平滑化されて（図１０（Ｅ））、インバータ回路
７０側に送られる。

【００３７】インバータ回路７０は、インバータ制御回
路８０からスイッチングトランジスタ７１Ａと７１Ｄ及
びスイッチングトランジスタ７１Ｂと７１Ｃとに交互に
所定周波数（５０Ｈｚ〜１２０Ｈｚ）の交流制御信号を
受けることにより、直流リアクトル５０からの直流を所
定の周波数の矩形波の交流電流に変換して、これを高圧
放電灯１００に供給する（図１０（Ｆ））。

【００３８】ここで、高圧放電灯１００に供給される電
流は、インバータ回路７０により変換された所定周期の
交流であるが、その電流値の制御は、出力輝度調節器１
２０の設定値を変更することにより行なえる。すなわ
ち、出力輝度調節器１２０により設定値を変更すると、
該変更された設定値がチョッパ制御回路１３０に入力さ
れる。チョッパ制御回路１３０は、電流検出器１１０か
らの検出電流をフィードバックしながら、上記設定値に
対応した周期のオンオフ制御信号をチョッパ回路４０の
ゲート端子４１に出力する。チョッパ回路４０は、上記
オンオフ制御信号を受けることにより、その出力電流値
を変更する。なお、図１０では、事例として、時点Ｔ１
及び時点Ｔ２にて設定値を下げる調節が行なわれてい
る。

【００３９】したがって、放電灯の電力調節装置１の電
力量の調整は、チョッパ回路４０による電流制御により
行なわれ、インバータ回路７０による周波数の制御によ
り行なわれない。よって、供給される電力は、その交流
電流のレベル値だけが変更され、その周期は変わらな
い。その結果、高圧放電灯１００に供給される電力は、
立ち消えの原因となるような休止時間の重畳が行なわれ
ず、広い調光範囲で高圧放電灯１００を点灯させること
ができる。

【００４０】また、上記の回路は、電流調節手段の電流
値を変更するという回路であり、インバータ回路の周波
数は一定であり、従来のインバータ回路の周波数を変更
する回路より、簡単な回路構成ですむという効果もあ
る。

【００４１】さらに、高圧放電灯１００は、一定の低い
周波数にて制御するので、共鳴現象を生じて立ち消えす
ることもない。

【００４２】次に、放電灯の電力調節装置１の調光性能
を調べるために以下の実験を行なった。上記放電灯の電
力調節装置１に高圧放電灯１００の代わりに、純抵抗負
荷を接続して、純抵抗負荷における出力電圧と出力電流
との関係を調べた。その結果を図１１に示す。ここで、
図１１の縦軸は出力電圧を示し、横軸は出力電流を示
す。インバータ回路７０による矩形波の周波数は、１０
０Ｈｚに設定し、出力輝度調節器１２０によって、実線
Ａ、Ｂ、Ｃで示す３点の設定電流値に変えて調べた結果
を示す。ここで、放電灯（メタルハライドランプ）は、
図１２に示すように、電流値の大小にかかわらず、放電
時の電圧がほぼ一定である特性を有している。したがっ
て、電圧がほぼ一定の場合に、出力電流は、設定電流値
に比例するから、設定電流値により電力量の調整が行え
ることが分かる。

【００４３】図１３に高圧放電灯（２５０Ｗのメタルハ
ライドランプ）１００を調光させてその照度を測定する
ための実験装置を示す。高圧放電灯１００を、窓１６２
付きのボックス１６０で覆って、窓１６２から出る光の
照度を照度計１５０により測定した。その結果を図１４
に示す。ここで、図１４の横軸は高圧放電灯１００に供
給される電力値を示し、縦軸は照度の値である。この結
果によれば、上記放電灯の電力調節装置１を用いること
により、電力値と照度との間に直線関係（相関係数０．
９８９）をもたせることが可能となり、しかも、５〜１
００％の範囲にて、安定して調光させることができた。

【００４４】なお、上記実施例に係る放電灯の電力調節
装置では、電流調節手段としては、外部入力により設定
電流値に一致するように作動する定電流回路であって、
かつその電流値を変更可能な回路であれば、上記実施例
に説明したチョッパ回路のほか、フライバックコンバー
タ等の直流−直流変換器であってもよい。

【００４５】また、直流交流変換手段として、フルブリ
ッジ型のインバータ回路を用いたが、これに限らず、プ
ッシュプル等の各種のインバータ回路等を用いることが
できる。

【００４６】なお、ＨＩＤランプとしては、フィラメン
トを内蔵する蛍光灯等を除く放電灯であればよく、例え
ば、メタルハライドランプ、水銀ランプ、キセノンラン
プ、高圧ナトリウムランプ等の放電ランプであればよ
い。

【００４７】電力調節装置１としては、上記のものに限
らず、パワー半導体素子を用いて高圧放電灯１００の出
力を調節する機能を有するものであればよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載した
発明によれば、電力制御モジュールの放熱部材が筺体の
外装面の一部を構成するので、放熱部材を介して電力制
御モジュールからの発熱を効率よく外部に放出すること
ができる。従って、放電灯ユニットを小型化しても、電
力調節装置内のパワー半導体素子が高温になるのを防止
することができるという効果がある。

【００４９】また、請求項２に記載した発明によれば、
複数のパワー半導体素子の熱が基板を通って効率よく放
熱部材に伝導されるので、パワー半導体素子が高温にな
るのをより効率的に防止することができるという効果が
ある。

【００５０】請求項３に記載した発明によれば、電力制
御モジュールとは反対側の基板面に電解コンデンサを設
けるので、熱に比較的弱い電解コンデンサが高温になる
のを防止することができるという効果がある。

【００５１】請求項４に記載した発明によれば、電力制
御モジュールを放電灯から比較的遠い位置に配置するこ
とによって、電力制御モジュールが高温になるのを防止
できるという効果がある。

【００５２】請求項５に記載した発明によれば、点灯中
でも出力設定手段によって放電灯の出力を容易に変更で
きるという効果がある。

【００５３】請求項６に記載した発明によれば、電力調
節装置の筺体と放熱部材との間に断熱部材が設けられて
いるので、放電灯の熱が筺体と放熱部材を通して電力制
御モジュールに伝わるのを防止することができるという
効果がある。

【００５４】請求項７に記載した発明によれば、放電灯
に電力を供給する回路構成として、インバータ出力波形
で電力制御を行なわず、インバータ手段の前段の直流調
節手段により電流値を変更する制御を行なうことによ
り、その交流電流のピーク値だけが変更され、その周波
数は変わらない。したがって、放電灯に供給される電力
は、立ち消えの原因となるような休止時間の重畳が行な
われず、かつ周波数が一定で電流値だけが変更されるの
で、調光により消灯することなく、広い調光範囲で安定
して放電灯を点灯させることができる。また、電流調節
手段の電流値を変更し、かつ直流交流変換手段による周
波数を一定で制御させる回路構成であるから、従来のイ
ンバータ回路の周波数を変更する制御回路より、簡単な
構成ですむという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例としての放電灯ユニットを
示す側面図。

【図２】実施例の放電灯ユニットの正面図。

【図３】実施例の放電灯ユニットの背面図。

【図４】実施例の放電灯ユニットの平面図。

【図５】実施例の放電灯ユニットの底面図。

【図６】上部ケースを取り外した状態を示す平面図。

【図７】実施例における電力調節装置の外観を示す側面
図。

【図８】実施例における電力制御モジュールと放熱フィ
ンの要部断面図。

【図９】実施例における電力調節装置の回路構成を示す
ブロック図。

【図１０】実施例に係る電力調節装置の動作を示す波形
図。

【図１１】実施例に係る電力調節装置に純抵抗を接続し
たときの電圧と電流との関係を示す特性図。

【図１２】放電灯の電圧、電流及び電力量の関係を示す
特性図。

【図１３】実施例に係る電力調節装置の電力と照度との
関係を調べるための実験装置を示す説明図。

【図１４】電力調節装置の電流値と照度との関係を示す
特性図。

【図１５】従来の電力調節装置付きＨＩＤランプを示す
斜視図。

【符号の説明】

１…電力調節装置 １０…商用交流電源 ２０…整流器 ２５，２６…平滑コンデンサ ４０…チョッパ回路 ４１…ゲート端子 ５０…直流リアクトル ５５…フライホイルダイオード ７０…インバータ回路 ７１Ａ〜７１Ｄ…スイッチングトランジスタ ７３Ａ〜７１Ｄ…ダイオード ８０…インバータ制御回路 ９０…イグナイタ ９１…スイッチ回路 １００…放電灯 １１０…電流検出器 １２０…出力輝度調節器 １３０…チョッパ制御回路 １５０…照度計 １６０…ボックス １６２…窓 ２００…放電灯ユニット ２１０…ランプホルダ ２１２，２１４…連結部 ２２０…筺体 ２２２…上部ケース ２２３…放熱フィン ２２４…下部ケース ２２５…放熱フィン ２２６…スペーサ ２２７…ネジ ２３０…アーム ２３２…ツマミ ２４０…コネクタ ２５０…電気配線 ３００…プリント基板 ４００…電力制御モジュール ４０２…基板 ４０４…配線パターン ４０６…パワー半導体素子 ５００…ランプホルダ ５０２…電力調節装置 ５０４…アーム Ｃ…電解コンデンサ Ｌ…コイル ＴＨ…貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 41/392 Ｆ 9032−3Ｋ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のパワー半導体素子を有する電力調
   節装置と、前記電力調節装置を収納する筺体と、放電灯
   とを備えた放電灯ユニットにおいて、 前記電力調節装置は、前記複数のパワー半導体素子を集
   積化した電力制御モジュールを有しており、前記電力制
   御モジュールには前記筺体の外装面の一部を構成する放
   熱部材が備えられていることを特徴とする放電灯ユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 請求項１記載の放電灯ユニットであっ
   て、 電力制御モジュールは、基板と、前記基板の一方の面上
   に設置された前記複数のパワー半導体素子とを含んでお
   り、 前記基板は前記放熱部材に面状に接触している放電灯ユ
   ニット。
3. 【請求項３】 請求項２記載の放電灯ユニットであっ
   て、 前記電力調節装置の電解コンデンサが前記基板の他方の
   面上に設置されている放電灯ユニット。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の放
   電灯ユニットであって、 放電灯と電力制御モジュールとの間に、前記放電灯を始
   動させるためのイグナイタ回路が配置されている放電灯
   ユニット。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の放
   電灯ユニットであって、 放電灯のランプホルダと電力調節装置の筺体とが互いに
   固定されており、前記筺体の複数の側面のうちで前記ラ
   ンプホルダが設けられていない側面に前記放電灯の出力
   を設定するための出力設定手段が設けられている放電灯
   ユニット。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の放
   電灯ユニットであって、 電力調節装置の筺体と放熱部材との間に断熱部材が設け
   られている放電灯ユニット。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の放
   電灯ユニットであって、 電力調節装置は、 直流電源に接続されると共に、電流制御端子を有し、該
   電流制御端子に電流制御信号を入力することにより電流
   値制御を行なう電流調節手段と、 該電流調節手段の出力端子に接続されると共に、交流制
   御端子を有し、該交流制御端子に、所定周波数の交流制
   御信号を入力することにより、電流調節手段からの直流
   電流を所定周波数の交流電流に変換して、上記放電灯に
   供給する直流交流変換手段と、 上記放電灯への設定電流値を設定するための設定信号を
   出力する出力設定手段と、 電流調節手段の出力電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段の検出信号を検出しつつ、出力設定手段
   にて設定された設定電流値に一致するように、上記電流
   調節手段の電流制御端子に、電流制御信号を出力する電
   流値制御手段と、を備える放電灯ユニット。