JPH09237686A

JPH09237686A - 照明装置

Info

Publication number: JPH09237686A
Application number: JP8043619A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Hiratomo; 喜光平伴; Akio Okude; 章雄奥出; Shiyougo Ichimura; 省互一村; Yasuhiro Kudo; 康宏工藤; Koji Fujimoto; 幸司藤本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電源投入時などにおいても各種保護が適切に行
える照明装置を提供する。【解決手段】定電流高周波電源１は、略一定の高周波電
流を出力配線Ｗを介して負荷回路４₁〜４₃に供給す
る。定電流高周波電源１の出力端子Ｘ−Ｙ間の前段には
出力配線Ｗの開放状態を検出し定電流高周波電源１の動
作を停止させて回路を保護するループオープン検出保護
回路５が接続されている。一方、定電流高周波電源１の
出力電流が何らかの原因で進相電流となった場合に、出
力電流を抑制させて回路を保護する進相モード検出保護
回路９が設けてある。但し、この進相モード検出保護回
路９の動作はタイマ回路１１によって電源投入後の所定
期間は働かなくされている。つまり、ループオープン検
出保護回路５を優先的に働かせることで電源投入時に適
切な回路保護を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１乃至複数の照明
負荷に閉ループ状の出力配線を介して高周波の定電流を
供給して点灯させる照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は上記照明装置の従来例を示し、
商用電源ＡＣと、商用電源ＡＣより給電されて略一定の
高周波電流を出力する定電流高周波電源３０と、定電流
高周波電源３０から定電流Ｉが供給される閉ループ状の
出力配線Ｗと、蛍光ランプＬｐ ₁…のような照明負荷を
有し出力配線Ｗに接続される複数の負荷回路４₁…とを
備え、高周波の定電流Ｉは各負荷回路４₁…が具備する
電流トランスＴ₁…の１次巻線にそれぞれ供給されてい
る。各電流トランスＴ₁…の２次巻線に各々照明負荷が
接続されており、負荷回路４₁…においては電流トラン
スＴ₁…を介して照明負荷に負荷電流が供給されるよう
になっている。

【０００３】しかしながら、上記従来例では出力配線Ｗ
が施工ミス等の何らかの原因によって接触不良や開放の
状態となって出力電流がゼロになった場合に、定電流電
源であるが故にその定電流を維持しようとして出力電圧
が高くなったり、あるいは照明負荷がない（無負荷の）
場合に、電流トランスＴ₁…の２次巻線に高電圧が発生
して感電や電撃などの危険な状態が引き起こされる可能
性があった。

【０００４】そこで、本発明者らは、上述のような不具
合を回避するため、出力電流を検出する出力電流検出回
路若しくは出力電圧を検出する出力電圧検出回路の少な
くとも一方を設け、その検出電流が所定値以下となるか
若しくはその検出電圧が所定値以上のときに動作する保
護回路を設けた照明装置を既に提案している（特開平６
−３２５８８６号公報参照）。

【０００５】図１５は上記公報に記載された照明装置の
回路構成を示している。商用電源ＡＣは、雑音防止回路
３１を介して全波整流回路３２の交流入力端子に接続さ
れている。全波整流回路３２の直流出力端子には、平滑
用のコンデンサＣ₁₀と、ＭＯＳトランジスタから成るス
イッチング素子Ｑ₁₄，Ｑ₁₅の直列回路とが並列に接続さ
れている。スイッチング素子Ｑ₁₄の両端には、カップリ
ング用のコンデンサＣｃを介して、インダクタＬ₃とコ
ンデンサＣ₁₁の直列共振回路が接続されている。コンデ
ンサＣ₁₁の両端には、絶縁トランスＴｆの１次巻線が並
列接続されている。絶縁トランスＴｆの２次巻線からの
出力電流は、電流検出トランスＣＴを介して負荷３９に
供給されている。絶縁トランスＴｆの２次巻線には出力
電圧検出回路３３が接続されており、その検出出力はフ
ォトカプラを介して保護回路３４に伝達されている。電
流検出トランスＣＴの出力巻線の両端はダイオード
Ｄ₉，Ｄ₁₀を介して電流検出回路３５に入力されてお
り、前記出力巻線のセンタータップは接地されている。
電流検出回路３５の出力は、比較回路３６の第１の入力
とされている。比較回路３６の第２の入力には、発振器
ＯＳＣの矩形波信号を積分回路３７により三角波に変換
した信号が入力されている。比較回路３６の出力は、イ
ンバータ制御回路３８にフイードバックされている。ス
イッチング素子Ｑ₁₅はインバータ制御回路３８の出力に
よりオン・オフ制御される。インバータ制御回路３８
は、比較回路３６の出力を否定回路ＮＴ₄で反転し、抵
抗Ｒ₂₁，Ｒ₂₂、トランジスタＱ₁₅，Ｑ₁₆，Ｑ₁₇と駆動ト
ランスＴｄ及びコンデンサＣ₁₂よりなるドライブ回路を
介して高電位側のスイッチング素子Ｑ₁₄のゲートに供給
すると共に、抵抗Ｒ₂₃、トランジスタＱ₁₈，Ｑ₁₉，Ｑ₂₀
より成るドライブ回路を介して低電位側のスイッチング
素子Ｑ₁₅のゲートに供給している。保護回路３４が動作
すると、スイッチング素子Ｑ₁₅は動作を停止する。

【０００６】以下、この動作について説明する。この照
明装置では、負荷を駆動するための高周波電源として直
列型インバータを使用しており、そのスイッチング素子
Ｑ₁₄，Ｑ₁₅のデューティ（つまり、オン期間とオフ期間
の比率）を変化させることにより、負荷への出力電流を
一定化するものである。インバータ回路のスイッチング
素子Ｑ₁₄，Ｑ₁₅はインバータ制御回路３８からの制御信
号に従って交互にオン・オフされる。まず、スイッチン
グ素子Ｑ₁₄がオフ状態でスイッチング素子Ｑ₁₅がオン状
態になると、コンデンサＣ₁₀からカップリング用のコン
デンサＣｃ、コンデンサＣ₁₁と絶縁トランスＴｆの１次
巻線、インダクタＬ₃、スイッチング素子Ｑ₁₅を介して
電流が流れて、コンデンサＣｃに電荷が蓄積される。次
に、スイッチング素子Ｑ₁₄がオン状態、スイッチング素
子Ｑ₁₅がオフ状態になると、コンデンサＣｃを電源とし
て、スイッチング素子Ｑ₁₄、イングクタＬ₃、コンデン
サＣ₁₁と絶縁トランスＴｆの１次巻線に逆方向に電流が
流れる。これにより、絶縁トランスＴｆの２次巻線から
高周波電流が出力されて、負荷３９に電力供給を行う。
負荷３９と直列に電流検出トランスＣＴを挿入し、この
電流検出トランスＣＴの出力巻線に発生する電圧をダイ
オードＤ₉，Ｄ₁₀により全波整流し、抵抗Ｒ ₂₄，Ｒ₂₅と
コンデンサＣ₁₃よりなるＣＲ積分回路で構成された電流
検出回路３５で平均化して、負荷電流に応じた電圧信号
を発生させて、これを比較回路３６の第１の入力とす
る。一方、インバータ回路の発振周波数を決める発振器
ＯＳＣの矩形波信号を抵抗Ｒ₂₆とコンデンサＣ₁₄よりな
る積分回路３７により三角波に変換して、これを比較回
路３６の第２の入力とする。これにより、比較回路３６
から出力される信号は、発振器ＯＳＣの発振周波数と同
一の周波数を有し、負荷電流の大きさに応じてデューテ
ィが変化する信号となり、この信号によりスイッチング
素子Ｑ₁₄，Ｑ₁₅を交互にオン・オフさせる。負荷電流が
必要以上に多い場合、スイッチング素子Ｑ₁₅のオフ期間
をスイッチング素子Ｑ₁₄のオフ期間よりも長くして、イ
ンバータ回路の出力を抑えることにより、負荷電流を一
定化させるものである。

【０００７】また、本発明者らは照明負荷の状態によっ
て定電流高周波電源４０の出力電流が進相モード（進相
電流）になった場合に回路を保護するものも提案してい
る（特願平６−３２１０６４号参照）。図１６はその回
路ブロック図であり、定電流高周波電源４０から出力さ
れる電流と電圧の位相を位相検出回路４１にて検出し、
出力電流が進相電流になった場合に定電流高周波電源４
０の発振周波数やオンデューティ又は出力電圧を抑制し
て、出力配線Ｗの断線等の不具合からの回路保護を行う
ようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の各従
来例においては、個々の異常に対する保護動作を独立し
て行うようになっており、何れの保護動作が優先される
かが不明確であって、電源投入時（始動時）などに保護
回路が効果的に動作しないという問題を有している。

【０００９】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、電源投入時などにおい
ても各種保護が適切に行える照明装置を提供するにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、商用電源と、前記商用電源より
給電されて略一定の高周波電流を出力する定電流高周波
電源と、前記定電流高周波電源から定電流が供給される
閉ループ状の出力配線と、照明負荷を有し前記出力配線
に接続される１乃至複数の負荷回路と、前記出力配線の
開放状態を検出して回路を保護するループオープン検出
保護回路と、前記出力配線の開放状態以外の異常を検出
して回路を保護する１乃至複数種の保護回路と、電源投
入時において前記ループオープン検出保護回路を前記１
乃至複数種の保護回路に優先させて動作させる優先動作
手段とを備えたものであり、電源投入時にはループオー
プン検出保護回路が他の保護回路に対して優先して動作
し、出力配線の開放箇所におけるアーク放電の発生を未
然に防止して、電源投入時などにおける適切な保護が行
える。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記定電流高周波電源が、商用電源の交流出力を直
流に変換する直流変換部と、前記直流変換部の直流出力
を高周波交流出力に変換するインバータ部とを具備して
成るものであり、出力電流の定電流化が容易に為し得
る。請求項３の発明は、請求項１又は２の発明におい
て、前記１乃至複数種の保護回路には、少なくとも回路
に流れる過電流を検出して前記定電流高周波電源からの
出力を抑制させる過電流保護回路を含むものであり、過
電流に対する回路保護を適切に行うことができる。

【００１２】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明
において、前記１乃至複数種の保護回路には、少なくと
も前記インバータ部の出力電圧及び出力電流の位相を検
出し前記出力電流が進相モードになったとき前記定電流
高周波電源からの出力を抑制させる進相モード検出保護
回路を含むものであり、進相モードとなるような不具合
の発生に対して適切な回路保護を行うことができる。

【００１３】請求項５の発明は、請求項２の発明におい
て、回路に流れる過電流を検出して前記定電流高周波電
源からの出力を抑制させる過電流保護回路と、前記イン
バータ部の出力電圧及び出力電流の位相を検出し出力電
流が進相モードになったとき前記定電流高周波電源から
の出力を抑制させる進相モード検出保護回路とを含む前
記複数種の保護回路と、電源投入時において前記ループ
オープン検出保護回路によるループオープン検出の次に
前記進相モード検出保護回路による進相モード検出を行
なわせ且つ該進相モード検出の次に前記過電流保護回路
による過電流検出を行わせる前記優先動作手段とを備え
たものであり、電源投入時において回路を適切に保護す
ることができる。

【００１４】請求項６の発明は、請求項１乃至５の発明
において、前記ループオープン検出保護回路は、前記出
力配線が開放状態であることを検出したときに前記定電
流高周波電源の高周波出力を停止させるものであり、出
力配線に高電圧が印加されることがなく、感電や電撃な
どを確実に防止することができる。請求項７の発明は、
請求項２乃至６の発明において、前記定電流高周波電源
の出力電流が所定値以下であって且つ前記インバータ部
の出力電流が遅相モードであるときに前記インバータ部
の発振周波数を制御して前記定電流高周波電源の出力電
流を定電流とする出力制御手段を備えたものであり、前
記定電流高周波電源の出力電流が所定値以下であって且
つ前記インバータ部の出力電流が遅相モードである定常
状態においては、出力制御手段によって発振周波数が制
御され、負荷回路には所定の定電流が供給される。

【００１５】請求項８の発明は、請求項１乃至７の発明
において、前記ループオープン検出保護回路並びに前記
１乃至複数種の保護回路と独立して保護動作を行ない、
前記定電流高周波電源への入力電圧を検出して該検出電
圧が所定値以下の場合に前記定電流高周波電源からの出
力を停止させる入力検出保護回路を備えたものであり、
電源投入時において回路を適切に保護することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の第１の実施形態を図１〜図６を
参照して詳細に説明する。図１は本実施形態における照
明装置の主回路を示し、全波整流器ＤＢの交流入力端に
商用電源ＡＣが接続されるとともに直流出力端には昇圧
形のチョッパ回路から成る直流変換部２が接続されてお
り、この直流変換部２の出力側には４つのスイッチング
素子Ｑ₂〜Ｑ₅をブリッジ接続して成る所謂フルブリッ
ジ形のインバータ部３が接続され、直流変換部２とイン
バータ部３とで定電流高周波電源１が構成されている。
定電流高周波電源１の出力端子Ｘ−Ｙ間には複数の負荷
回路４₁〜４₃が直列接続された閉ループ状の出力配線
Ｗが接続されている。また、インバータ部３と出力端子
Ｘ−Ｙとの間には集中定数インダクタＬと、電流検出用
の検出トランスＣＴの１次巻線ｎ₁とが直列に接続さ
れ、出力端子Ｘ−Ｙの前段に設けた端子ａ−ｂ間には、
出力配線Ｗの開放状態を検出して回路を保護するループ
オープン検出保護回路５が接続されている。

【００１７】複数（本実施形態では３つ）の負荷回路４
₁〜４₃は、図１４に示した従来例と同様に各々蛍光ラ
ンプＬｐ₁〜Ｌｐ₃のような照明負荷を有し、出力配線
Ｗを１次巻線とする電流トランスＴ₁〜Ｔ₃を備え、各
電流トランスＴ₁〜Ｔ₃の２次側に照明負荷が接続され
て構成されている。直流変換部２であるチョッパ回路
は、チョークコイルＬ₁、スイッチング素子Ｑ₁、ダイ
オードＤ₁、コンデンサＣ₀等で構成され、チョッパ制
御部２ａによりスイッチング素子Ｑ₁をオン・オフ制御
することで全波整流器ＤＢで全波整流された商用電源Ａ
Ｃの出力を昇圧して直流出力に変換するものである。す
なわち、スイッチング素子Ｑ₁がオンの時に、チョーク
コイルＬ₁を介してスイッチング素子Ｑ₁に電流が流れ
てチョークコイルＬ₁にエネルギーが蓄積され、スイッ
チング素子Ｑ₁がオフになると、チョークコイルＬ₁に
蓄積されたエネルギーがダイオードＤ₁を介してコンデ
ンサＣ₀に充電される。これにより、コンデンサＣ₀の
両端には昇圧された平滑な直流電圧が得られるのであ
る。そして、本実施形態では、抵抗Ｒ₁，Ｒ₂にて検出
したコンデンサＣ₀の両端電圧の検出電圧をチョッパ制
御部２ａに入力し、チョッパ回路から出力される直流電
圧の値が一定になるようにスイッチング素子Ｑ₁をオン
・オフ制御している。なお、チョッパ制御部２ａは、汎
用のスイッチイング電源用ＩＣ（例えば、富士電機製Ｆ
Ａ５３３１あるいはモトローラ製ＭＣ３３２６１など）
を用いて構成することができる。

【００１８】直流変換部（昇圧チョッパ回路）２から出
力される直流電圧Ｖdcは、インバータ部３の電源とな
る。このインバータ部３は、４つのスイッチング素子Ｑ
₂〜Ｑ ₅で構成される所謂フルブリッジ形のインバータ
であって、後述するインバータ制御回路６によって、対
角線上にあるスイッチング素子Ｑ₂とＱ₅並びにスイッ
チング素子Ｑ₃とＱ₄の各組毎に交互にオン・オフされ
る。

【００１９】図２はインバータ部３を制御するためのイ
ンバータ制御回路６を示す回路図であり、発振回路７と
ドライブ回路８より成る。発振回路７には、日本電気製
のスイッチング・レギュレ−タ用制御ＩＣであるμＰＣ
４９４を用いている。このＩＣの詳細については一般的
であるので省略する。本実施形態では、上記μＰＣ４９
４を用いた制御ＩＣ７ａの時定数端子Ｒｔ，Ｃｔに接続
された抵抗Ｒ₃，Ｒ₄とコンデンサＣ₁とで設定される
周波数で鋸歯状の信号を生成し、インバータ部３の発振
周波数を決めている。また、制御ＩＣ７ａの一対の出力
端子は、ドライブ回路６を構成する２個のドライバＩＣ
（例えばＩＲ社製ＩＲ２１１１）６ａ，６ｂの入力端子
に接続されている。このドライバＩＣ６ａ，６ｂは、ハ
ーフブリッジ形インバータ用のドライバＩＣであり、一
方のドライバＩＣ６ａの出力端子は、端子Ａ〜Ｃを介し
てインバータ部３の一方のアームの高電位側のスイッチ
ング素子Ｑ₂と低電位側のスイッチング素子Ｑ₃の制御
電極に各々接続され、他方のドライバＩＣ６ｂの出力端
子は、端子Ｅ〜Ｇを介して他方のア−ムの高電位側のス
イッチング素子Ｑ₄と低電位側のスイッチング素子Ｑ₅
の制御電極に各々接続されている（図１及び図２に参
照）。

【００２０】すなわち、図３に示すように、インバータ
制御回路６によりスイッチング素子Ｑ₂とＱ₅がオンす
るとともにスイッチング素子Ｑ₃とＱ₄がオフした時
に、コンデンサＣ₀の高圧側→スイッチング素子Ｑ₂→
インダクタＬ→出力端子Ｘ−Ｙ間の各電流トランスＴ₃
〜Ｔ₁→スイッチング素子Ｑ₅→コンデンサＣ₀の低圧
側の経路でループ電流Ｉが流れる。また、スイッチング
素子Ｑ₂とＱ₅がオフで、スイッチング素子Ｑ₃とＱ₄
がオンの時は、コンデンサＣ₀の高圧側→スイッチング
素子Ｑ₄→出力端子Ｘ−Ｙ間の各電流トランスＴ₁〜Ｔ
₃→インダクタＬ→スイッチング素子Ｑ₃→コンデンサ
Ｃ₀の低圧側の経路でループ電流Ｉが流れるのである。

【００２１】ここで、定電流高周波電源１の出力端子Ｘ
−Ｙ間に流れるループ電流（出力電流）Ｉの大きさは検
出トランスＣＴにより検出されるとともに、その２次巻
線ｎ ₂に接続されたダイオードＤ₂，Ｄ₃により整流さ
れて、端子Ｋを介して電圧信号に変換されてからインバ
ータ制御回路６の制御ＩＣ７ａに入力されている。すな
わち、この検出電圧によりループ電流の検出信号が得ら
れ、この検出信号に基づいてインバータ制御回路６によ
りループ電流が定電流となるようにインバータ部３のス
イッチング制御を行っている。

【００２２】本実施形態では、インバータ制御回路６が
インバータ部３の４つのスイッチング素子Ｑ₂〜Ｑ₅に
対するオン・オフ制御信号を生成しており、例えばスイ
ッチング素子Ｑ₂〜Ｑ₅のオン時間を制御することで、
出力電流を略一定とする定電流制御が行われる。なお、
スイッチング素子Ｑ₂〜Ｑ₅は、４０ｋＨｚ〜１００ｋ
Ｈｚの高周波で動作している。すなわち、インバータ制
御回路６によって出力制御手段を構成している。なお、
これ以外にインバータ部３の各スイッチング素子Ｑ₂〜
Ｑ₅の動作周波数を制御することで定電流制御を行って
も良い。

【００２３】一方、図１に示した検出トランスＣＴの３
次巻線ｎ₃は、端子Ｊを介して進相モード検出保護回路
９に接続されている。また、インバータ部３のスイッチ
ング素子Ｑ₂とＱ₃の接続点は、ダイオードＤ₄及び抵
抗Ｒ₅並びに端子Ｐを介して進相モード検出保護回路９
に接続されている。この進相モード検出保護回路９は、
定電流高周波電源１の出力電圧と出力電流との位相に基
づいて、出力電流が進相電流となる進相モードであるか
否かを検出し、進相モードである場合には出力配線Ｗ若
しくは負荷回路４₁〜４₃における異常が発生したもの
と考えられるから、そのときにはインバータ制御回路６
に検出信号を出力してインバータ部３からの高周波電流
の出力を停止あるいは抑制させて回路を保護するもので
ある。

【００２４】この進相モード検出保護回路９についてさ
らに詳しく説明する。図２に示すように、進相モード検
出保護回路９はフリップフロップ回路（以下、「ＦＦ回
路」と略す）１０、コンパレータＣＰ₁、否定回路Ｎ₁
…、抵抗Ｒ₇…、コンデンサＣ₆…及びダイオードＤ₅
…等で構成されている。抵抗Ｒ₇は端子Ｊを介して検出
トランスＣＴの３次巻線ｎ₃の一端に接続されており、
３次巻線ｎ₃の他端は接地されている。さらに、抵抗Ｒ
₇の両端には、抵抗Ｒ₈とダイオードＤ₅の直列回路が
並列に接続されるとともに、抵抗Ｒ₈とダイオードＤ₅
の接続点（ｃ点）はコンパレータＣＰ₁の反転入力端子
（以下、「−端子」と略す）に接続されている。また、
コンパレータＣＰ₁の非反転入力端子（以下、「＋端
子」と略す）は接地されている。このコンパレータＣＰ
₁の出力端子（ｄ点）は、抵抗Ｒ₉を介して制御電源Ｖc
cに接続されるとともに、否定回路Ｎ₁を介してＦＦ回
路１０のクロック入力端子ＣＫ（ｅ点）に接続されてい
る。否定回路Ｎ₂の入力端子は端子Ｐ（ｆ点）に接続さ
れ、その出力端子（ｇ点）は、抵抗Ｒ₁₀と否定回路Ｎ ₃
を介してＦＦ回路１０のデータ入力端子Ｄ（ｈ点）に接
続されている。また、ＦＦ回路１０の出力端子Ｑ（ｉ
点）は、ダイオードＤ₆、抵抗Ｒ₁₁及び後述するタイマ
回路１１を介して、制御ＩＣ７ａの時定数端子Ｒｔに接
続された抵抗Ｒ₃，Ｒ₄の中点に接続されている。

【００２５】次に図４に示すタイムチャートに基づいて
進相モード検出保護回路９の回路動作を説明する。同図
中（ａ）はスイッチング素子Ｑ₂のドレイン−ソース間
電圧Ｖds、（ｂ）は出力端子Ｘ（ｂ点）に流れるループ
電流Ｉ、（ｃ）〜（ｉ）は図２におけるｃ点〜ｉ点の各
々の波形を示している。検出トランスＣＴの３次巻線ｎ
₃により検出されるループ電流（出力電流）Ｉの検出信
号は、抵抗Ｒ₇によって電圧信号に変換された後でコン
パレータＣＰ₁の−端子に入力される。したがって、コ
ンパレータＣＰ₁の−端子（ｃ点）の電圧波形は、同図
（ｃ）に示すようにループ電流Ｉに同期した波形とな
る。そして、上記検出信号はコンパレータＣＰ₁におい
て同図（ｄ）に示すようなパルス状の信号に変換され、
さらに否定回路Ｎ₁にて反転された後、ＦＦ回路１０の
クロック入力端子ＣＫに入力される（同図（ｅ）参
照）。

【００２６】一方、スイッチング素子Ｑ₂のドレイン−
ソース間電圧ＶdsがダイオードＤ₄と抵抗Ｒ₅の直列回
路を介して端子Ｐより入力されており（同図（ｆ）参
照）、この信号が否定回路Ｎ₂並びに抵抗Ｒ₁₀とコンデ
ンサＣ₂から成る遅延回路を通って否定回路Ｎ₃に入力
され（同図（ｇ）参照）、さらに否定回路Ｎ₃にて反転
された後、ＦＦ回路１０のデータ入力端子Ｄに入力され
る。そして、ＦＦ回路１０は、クロック入力端子ＣＫに
入力されるクロック信号（ループ電流Ｉの位相に対応し
た信号）の立ち上がりに同期してデータ入力端子Ｄに入
力されている信号（スイッチング素子Ｑ₂のドレイン−
ソース間電圧Ｖdsに対応した信号）を出力端子Ｑより出
力する（同図（ｉ）参照）。つまり、進相モード検出保
護回路９は、スイッチング素子Ｑ₂のドレイン−ソース
間電圧Ｖｄｓの位相と、ループ電流Ｉの位相とを比較し
て、定電流高周波電源１の出力電圧及び出力電流の位相
に合わせた信号出力を行うものであり、ループ電流Ｉが
遅相電流の場合にはＨレベル、ループ電流Ｉが進相電流
の場合にはＬレベルの信号を出力している。この出力信
号は、ダイオードＤ₆、抵抗Ｒ₁₁並びにタイマ回路１１
を介して、制御ＩＣ７ａの周波数を決めている抵抗
Ｒ₃，Ｒ₄の中点に入力されており、これによって発振
回路７の周波数を制御している。したがって、定電流高
周波電源１の出力電流のモードが遅相モ−ドから進相モ
−ドに近づいてくると、進相モード検出保護回路９の出
力（ｉ点の電位）が低くなり、抵抗Ｒ₃，Ｒ₄の中点に
印加される電圧が小さくなるために発振回路７の発振周
波数が高くなる。その結果、インバータ部３におけるス
イッチング周波数が回路の共振周波数よりも高く維持さ
れ、出力電流が進相モ−ドになることを防止する方向に
働くことにより、回路が保護されるものである。

【００２７】図５は本実施形態におけるループオープン
検出保護回路５の回路構成を示している。全波整流器Ｄ
Ｂ₁の交流入力端子は図１における端子ａ−ｂ間に接続
され、その直流出力端子には平滑用のコンデンサＣ₃が
接続されている。このコンデンサＣ₃の両端電圧を分圧
抵抗Ｒ₁₂，Ｒ₁₃で分圧して得られる検出電圧が、抵抗Ｒ
₁₄とツェナダイオードＺＤ₁の直列回路を介してサイリ
スタＴｈのゲートに入力されている。すなわち、端子ａ
−ｂ間の電圧（出力電圧）がツェナダイオードＺＤ₁の
オン電圧以上になれば、サイリスタＴｈがターンオンさ
れる。

【００２８】一方、サイリスタＴｈはフォトカプラＰＣ
₁の発光素子ＬＤと抵抗Ｒ₁₅を介して直流電源Ｅ₁に接
続されている。また、フォトカプラＰＣ₁の受光素子Ｐ
Ｄの両端つまりフォトカプラＰＣ₁の出力端子ｃ，ｄは
各々スイッチング素子Ｑ₂のゲート及びソースに接続さ
れるとともに、一方の出力端子ｃには２つのスイッチン
グ素子Ｑａ，Ｑｂが並列に接続されている。また、これ
らのスイッチング素子Ｑａ，Ｑｂを介してスイッチング
素子Ｑ₃，Ｑ₅のゲートが接地されている。したがっ
て、出力配線Ｗの開放などの原因により定電流高周波電
源１の出力電圧が所定値以上になれば、ループオープン
検出保護回路５においてサイリスタＴｈがオンしてフォ
トカプラＰＣ₁がオンすることにより、スイッチング素
子Ｑａ，Ｑｂがオンとなり、インバータ部３のスイッチ
ング素子Ｑ₂のゲート−ソース間がフォトカプラＰＣ₁
の受光素子ＰＤを介して短絡されるとともに、スイッチ
ング素子Ｑ₃，Ｑ₅のゲートが各々スイッチング素子Ｑ
ａ，Ｑｂを介して接地される。その結果、インバータ部
３のスイッチング動作が強制的に停止させられ、回路が
保護されるとともに、インバータ部３のスイッチング素
子Ｑ₂〜Ｑ₅へのストレスが抑制されるものである。

【００２９】ところで、本実施形態では、電源投入時な
どにおいて上述のループオープン検出保護回路５による
保護動作を、進相モード検出保護回路９の保護動作に優
先して行わせるために、優先動作手段たるタイマ回路１
１を備えている。図６はタイマ回路１１の回路構成を示
し、コンパレータＣＰ₂（例えば、日本電気製μＰＣ３
９３）、スイッチング素子Ｑ₆〜Ｑ₈、抵抗Ｒ₁₆…及び
コンデンサＣ₄等で構成されている。コンパレータＣＰ
₂は、制御電圧Ｖccの入力によりその非反転端子（＋端
子）に基準電圧ＶＲ（制御電圧Ｖccを分圧抵抗Ｒ₁₇，Ｒ
₁₈で分圧して得る）が印加され、反転端子（−端子）に
入力される電圧Ｖc1と基準電圧ＶＲとを比較し、電圧Ｖ
c1が基準電圧ＶＲよりも小さいときにＨレベル、大きい
ときにＬレベルの信号を出力する。ここで、電圧Ｖc1は
制御電圧Ｖccを抵抗Ｒ₁₆とコンデンサＣ₄から成る遅延
回路により遅延させたものであるから、電源投入により
制御電圧Ｖccの供給が開始されてから暫くの間はコンパ
レータＣＰ₂の出力がＨレベルとなって、その出力端子
に接続されたスイッチング素子Ｑ₆〜Ｑ₈をオンとし、
抵抗Ｒ₁₆とコンデンサＣ₄による時定数に応じた所定時
間後にコンパレータＣＰ₂の出力がＬレベルとなり、ス
イッチング素子Ｑ₆〜Ｑ₈をオフする。ここで、スイッ
チング素子Ｑ₈が図２に示した端子Ｎ−Ｏ間に挿入され
ているため、スイッチング素子Ｑ₈がオフの間は端子Ｎ
−Ｏ間が切断された状態となる。すなわち、電源投入等
による制御電圧Ｖccの供給開始から暫くの間は進相モー
ド検出保護回路９からの信号が発振回路７に伝送されな
いことになり、係る期間ではループオープン検出保護回
路５の保護機能のみが動作することになり、電源投入時
などでは進相モード検出保護回路９に対してループオー
プン検出保護回路５が優先的に動作させられることにな
る。これにより、出力配線Ｗの開放箇所におけるアーク
放電の発生を未然に防止することができる。

【００３０】上述のように、本実施形態によれば、電源
投入時などには先ずループオープン検出保護回路５が動
作し、出力配線Ｗが開放（オープン）の場合にはインバ
ータ部３の発振を停止させ、オープンでない場合にはそ
の発振を継続させるとともに、次に進相モード検出保護
回路９を動作させ、定電流高周波電源１が進相モードに
近い（出力電流が進相電流に近い）場合には、インバー
タ部３の発振周波数を高く設定して、進相モードになら
ないように制御し、照明装置の回路全体を適切に保護す
ることができる。

【００３１】（実施形態２）図７は本発明の第２の実施
形態における照明装置の主回路構成を示している。但
し、出力端子Ｘ−Ｙ間に接続される負荷回路について
は、実施形態１や従来例における負荷回路と共通である
から図示及び説明は省略する。本実施形態における定電
流高周波電源１２は、ダイオードＤ₇，Ｄ₈及びコンデ
ンサＣ₅，Ｃ₆から成る倍電圧回路１３と、一対のスイ
ッチング素子Ｑ₉，Ｑ ₁₀を倍電圧回路１３の出力端間に
直列接続して成る所謂ハーフブリッジ形のインバータ部
１４と、これらスイッチング素子Ｑ₉，Ｑ₁₀のオン・オ
フ制御を行うインバータ制御回路１５とで構成されてい
る。倍電圧回路１３は、フィルタコイルＦＣを介して供
給される商用電源ＡＣの交流電圧を昇圧し且つ平滑して
直流電圧Ｖdcを出力する。次段のインバータ部１４は、
倍電圧回路１３から出力される直流電圧Ｖdcを電源と
し、実施形態１と同様にインバータ制御回路１５によっ
てスイッチング素子Ｑ₉，Ｑ₁₀のオン・オフ制御を行う
ことにより、インダクタＬ及びコンデンサＣ₇，Ｃ₈を
介して略一定の高周波電流を出力端子Ｘ−Ｙより負荷回
路に供給する。なお、本実施形態においても、図示はし
ていないが実施形態１と同様のフィードバック系を設
け、出力電流の定電流化を行っている。

【００３２】定電流高周波電源１２の出力端子Ｘ−Ｙの
前段には実施形態１と同様のループオープン検出保護回
路１６が並列に接続してある。図８はこのループオープ
ン検出保護回路１６の回路構成を示しており、その基本
構成は実施形態１と共通であるから説明は省略する。こ
のループオープン検出保護回路１６の出力はインバータ
部１４の一方のスイッチング素子Ｑ₁₀のゲートに入力さ
れており、実施形態１と同様に出力配線Ｗの開放などに
よって出力端子Ｘ−Ｙ間の電圧（出力電圧）が所定値以
上になれば、ループオープン検出保護回路１６が具備す
るスイッチング素子Ｑａがオンとなってインバータ部１
４のスイッチング素子Ｑ₁₀がオフし、インバータ部３の
動作が停止する。

【００３３】また、本実施形態では所定値以上の過電流
を検出してインバータ部１４の動作を停止させ回路を保
護する過電流保護回路１７を備えている。図９はこの過
電流保護回路１７の回路構成を示しており、インバータ
部１４に流れる電流（出力電流）を抵抗Ｒ₁₉によって電
圧信号として検出するとともに、その検出した電圧信号
をコンパレータＣＰ₃において基準電圧Ｖｔと比較し、
ＦＦ回路１８を介してスイッチング素子Ｑ₁₁をオン・オ
フするようになっている。すなわち、過電流が流れて検
出電圧が所定の基準電圧Ｖｔ以上となれば、ＦＦ回路１
８のクロック入力端子がＨレベルとなり、ＦＦ回路１８
の出力ＱもＨレベルとなるため、スイッチング素子Ｑ₁₁
がオンとなってインバータ部１４のスイッチング素子Ｑ
₁₀のゲートが接地され、インバータ部１４が停止する。
一方、過電流が流れなければスイッチング素子Ｑ₁₁はオ
フのままであり、インバータ部１４は通常に動作する。

【００３４】ところで、本実施形態では、電源投入時な
どにおいて上述のループオープン検出保護回路１６によ
る保護動作を、過電流保護回路の保護動作に優先して行
わせるために、優先動作手段たるタイマ回路１９を備え
ている。図１０はタイマ回路１９の回路構成を示してお
り、その基本構成は実施形態１におけるタイマ回路１１
と共通である。すなわち、このタイマ回路１９は、電源
投入により制御電圧Ｖccの供給が開始されてからの所定
期間は、スイッチング素子Ｑ₁₂をオンとすることで上記
過電流保護回路１７のコンパレータＣＰ₃の＋端子を接
地してしまうものであり、電源投入から暫くの間は過電
流保護回路１７の保護機能が働かなくしている。このた
め、電源投入時などでは過電流保護回路１７に対してル
ープオープン検出保護回路１６が優先的に動作させられ
ることになり、適切な回路保護が可能となる。

【００３５】なお、上記実施形態１，２を組み合わせる
ことにより、ループオープン検出保護回路と進相モード
検出保護回路と過電流保護回路とを全て備える照明装置
も容易に実現し得ることは言うまでもない。この場合に
は、進相モード検出保護回路と過電流保護回路の保護機
能を停止させる各タイマ回路のタイマ時間を異なる値に
設定し、電源投入時には、まずループオープン検出保護
回路を他の保護回路に優先させて動作させ、その次に進
相モード検出保護回路を動作させるとともに、最後に過
電流保護回路を動作させることが望ましい。これによ
り、照明装置全体の回路保護が適切に行えることにな
る。

【００３６】（実施形態３）図１１及び図１２は本発明
の第３の実施形態における照明装置の概略回路構成を示
しており、基本的な構成については実施形態１と共通で
ある。したがって、共通する部分については同一の符号
を付し、一部図示及び説明は省略して、本実施形態の特
徴となる部分についてのみ説明する。

【００３７】本実施形態は、定電流高周波電源１の入力
電圧を検出し、入力電圧が所定値より低い場合に定電流
高周波電源１からの高周波の定電流出力を停止させる入
力検出保護回路２０を備えた点に特徴がある。すなわ
ち、何らかの原因によって入力電圧が低くなると、定電
流高周波電源１が定電流を出力しようとするために定電
流高周波電源１の入力電流が過大になり、最悪の場合に
は入力部が破壊される虞があることから、本実施形態で
は、入力電圧が所定値以下になった場合には定電流高周
波電源１の動作を停止させて回路を保護する入力検出保
護回路２０を備えている。入力検出保護回路２０は、図
１２に示すように全波整流器ＤＢの直流出力端間に挿入
されており、全波整流器ＤＢの出力によって充電される
コンデンサＣ₈の両端電圧を分圧して得られる検出電圧
と、所定の基準電圧Ｖ_refとをコンパレータＣＰ₄にて
比較し、検出電圧が基準電圧Ｖ_refを越えた場合にスイ
ッチング素子Ｑ₁₃をオンさせるものである。一方、この
スイッチング素子Ｑ₁₃のコレクタが定電流高周波電源１
のインバータ部３に接続されており、インバータ部３の
スイッチング素子（図示せず）のゲートをスイッチング
素子Ｑ₁₃を介して接地するなどの方法により、スイッチ
ング素子Ｑ₁₃がオンしたときに定電流高周波電源１の動
作が停止するようになっている。なお、図１１及び図１
２の回路構成から明らかなように、入力検出保護回路２
０はループオープン検出保護回路５等の他の保護回路の
動作とは切り離されており、独立して動作するようにな
っている。

【００３８】図１３は本実施形態の電源投入時における
照明負荷を点灯するまでの動作フローを示している。つ
まり、電源投入後に定電流高周波電源１の入力電圧が所
定値以下であれば定電流高周波電源１のインバータ部３
の動作を停止させ、反対に入力電圧に異常がなければ制
御電圧Ｖccが所定値以上か否かが判断される。そして、
何らかの異常によって制御電圧Ｖccが所定値以下であれ
ば、定電流高周波電源１のインバータ部３の動作を停止
させる。なお、制御電圧Ｖccを検出して所定値と比較す
るとともに所定値以下の場合に定電流高周波電源１のイ
ンバータ部３の動作を停止させる回路構成については、
入力検出保護回路２０と同様の回路構成にて実現可能で
あるから、図示及び説明は省略する。

【００３９】制御電圧Ｖccが所定値以上であればループ
オープン検出保護回路５を進相モード検出保護回路（図
示せず）及び過電流保護回路（図示せず）に優先して動
作させ、出力配線Ｗが開放状態であれば定電流高周波電
源１のインバータ部３の動作を停止させる。出力配線Ｗ
が開放状態でなければ、次に進相モード検出保護回路に
よって出力電流が進相モードか否かを検出し、進相モー
ドであれば定電流高周波電源１のインバータ部３におけ
る発振周波数を上昇させて出力電流が遅相モードとなる
ように制御する。そして、出力電流が遅相モードであれ
ば、最後に過電流保護回路（図示せず）によって所定値
以上の出力電流が流れていないかを検出し、所定値以上
の過電流が流れている場合には定電流高周波電源１のイ
ンバータ部３の動作を停止させ、異常がなければ定電流
高周波電源１から供給される高周波の定電流によって照
明負荷が点灯に至る。なお、以降の通常の点灯状態で
は、各保護回路は随時動作することは言うまでもない。

【００４０】上述のように、定電流高周波電源１の入力
電圧が所定値以下の場合には、他の保護回路の動作と独
立して定電流高周波電源１を停止させる入力検出保護回
路２０を設けることにより、照明装置全体の回路保護を
より適切に行うことができるものである。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明は、商用電源と、前記商
用電源より給電されて略一定の高周波電流を出力する定
電流高周波電源と、前記定電流高周波電源から定電流が
供給される閉ループ状の出力配線と、照明負荷を有し前
記出力配線に接続される１乃至複数の負荷回路と、前記
出力配線の開放状態を検出して回路を保護するループオ
ープン検出保護回路と、前記出力配線の開放状態以外の
異常を検出して回路を保護する１乃至複数種の保護回路
と、電源投入時において前記ループオープン検出保護回
路を前記１乃至複数種の保護回路に優先させて動作させ
る優先動作手段とを備えたので、電源投入時にはループ
オープン検出保護回路が他の保護回路に対して優先して
動作し、出力配線の開放箇所におけるアーク放電の発生
を未然に防止することができ、電源投入時などにおける
適切な保護が行えるという効果がある。

【００４２】請求項２の発明は、前記定電流高周波電源
が、商用電源の交流出力を直流に変換する直流変換部
と、前記直流変換部の直流出力を高周波交流出力に変換
するインバータ部とを具備して成るので、出力電流の定
電流化が容易に為し得るという効果がある。請求項３の
発明は、前記１乃至複数種の保護回路には、少なくとも
回路に流れる過電流を検出して前記定電流高周波電源か
らの出力を抑制させる過電流保護回路を含むので、過電
流に対する回路保護を適切に行うことができるという効
果がある。

【００４３】請求項４の発明は、前記１乃至複数種の保
護回路には、少なくとも前記インバータ部の出力電圧及
び出力電流の位相を検出し前記出力電流が進相モードに
なったとき前記定電流高周波電源からの出力を抑制させ
る進相モード検出保護回路を含むので、進相モードとな
るような不具合の発生に対して適切な回路保護を行うこ
とができるという効果がある。

【００４４】請求項５の発明は、回路に流れる過電流を
検出して前記定電流高周波電源からの出力を抑制させる
過電流保護回路と、前記インバータ部の出力電圧及び出
力電流の位相を検出し出力電流が進相モードになったと
き前記定電流高周波電源からの出力を抑制させる進相モ
ード検出保護回路とを含む前記複数種の保護回路と、電
源投入時において前記ループオープン検出保護回路によ
るループオープン検出の次に前記進相モード検出保護回
路による進相モード検出を行なわせ且つ該進相モード検
出の次に前記過電流保護回路による過電流検出を行わせ
る前記優先動作手段とを備えたので、電源投入時におい
て回路を適切に保護することができるという効果があ
る。

【００４５】請求項６の発明は、前記ループオープン検
出保護回路は、前記出力配線が開放状態であることを検
出したときに前記定電流高周波電源の高周波出力を停止
させるので、出力配線に高電圧が印加されることがな
く、感電や電撃などを確実に防止することができるとい
う効果がある。請求項７の発明は、前記定電流高周波電
源の出力電流が所定値以下であって且つ前記インバータ
部の出力電流が遅相モードであるときに前記インバータ
部の発振周波数を制御して前記定電流高周波電源の出力
電流を定電流とする出力制御手段を備えたので、前記定
電流高周波電源の出力電流が所定値以下であって且つ前
記インバータ部の出力電流が遅相モードである定常状態
においては、出力制御手段によって発振周波数が制御さ
れ、負荷回路には所定の定電流が安定して供給できると
いう効果がある。

【００４６】請求項８の発明は、前記ループオープン検
出保護回路並びに前記１乃至複数種の保護回路と独立し
て保護動作を行ない、前記定電流高周波電源への入力電
圧を検出して該検出電圧が所定値以下の場合に前記定電
流高周波電源からの出力を停止させる入力検出保護回路
を備えたので、電源投入時において回路を適切に保護す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の主回路図である。

【図２】同上におけるインバータ制御回路及び進相モー
ド検出保護回路の回路図である。

【図３】同上のインバータ部の動作を示す波形図であ
る。

【図４】同上の進相モード検出保護回路の動作を説明す
るための波形図である。

【図５】同上のループオープン検出保護回路の回路図で
ある。

【図６】同上のタイマ回路の回路図である。

【図７】実施形態２の主回路図である。

【図８】同上のループオープン検出保護回路の回路図で
ある。

【図９】同上の過電流保護回路の回路図である。

【図１０】同上のタイマ回路の回路図である。

【図１１】実施形態３の回路ブロック図である。

【図１２】同上の入力検出保護回路の回路図である。

【図１３】同上の動作を説明するためのフローチャート
である。

【図１４】従来例を示す回路ブロック図である。

【図１５】他の従来例を示す回路図である。

【図１６】さらに他の従来例を示す回路ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１定電流高周波電源２直流変換部３インバータ部４₁〜４₃ 負荷回路５ループオープン検出保護回路ＡＣ商用電源

フロントページの続き (72)発明者工藤康宏大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者藤本幸司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源と、前記商用電源より給電され
て略一定の高周波電流を出力する定電流高周波電源と、
前記定電流高周波電源から定電流が供給される閉ループ
状の出力配線と、照明負荷を有し前記出力配線に接続さ
れる１乃至複数の負荷回路と、前記出力配線の開放状態
を検出して回路を保護するループオープン検出保護回路
と、前記出力配線の開放状態以外の異常を検出して回路
を保護する１乃至複数種の保護回路と、電源投入時にお
いて前記ループオープン検出保護回路を前記１乃至複数
種の保護回路に優先させて動作させる優先動作手段とを
備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記定電流高周波電源は、商用電源の交
流出力を直流に変換する直流変換部と、前記直流変換部
の直流出力を高周波交流出力に変換するインバータ部と
を具備して成ることを特徴とする請求項１記載の照明装
置。
【請求項３】前記１乃至複数種の保護回路には、少な
くとも回路に流れる過電流を検出して前記定電流高周波
電源からの出力を抑制させる過電流保護回路を含むこと
を特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】前記１乃至複数種の保護回路には、少な
くとも前記インバータ部の出力電圧及び出力電流の位相
を検出し前記出力電流が進相モードになったとき前記定
電流高周波電源からの出力を抑制させる進相モード検出
保護回路を含むことを特徴とする請求項２又は３記載の
照明装置。
【請求項５】回路に流れる過電流を検出して前記定電
流高周波電源からの出力を抑制させる過電流保護回路
と、前記インバータ部の出力電圧及び出力電流の位相を
検出し出力電流が進相モードになったとき前記定電流高
周波電源からの出力を抑制させる進相モード検出保護回
路とを含む前記複数種の保護回路と、電源投入時におい
て前記ループオープン検出保護回路によるループオープ
ン検出の次に前記進相モード検出保護回路による進相モ
ード検出を行なわせ且つ該進相モード検出の次に前記過
電流保護回路による過電流検出を行わせる前記優先動作
手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の照明装
置。
【請求項６】前記ループオープン検出保護回路は、前
記出力配線が開放状態であることを検出したときに前記
定電流高周波電源の高周波出力を停止させて成ることを
特徴とする請求項１乃至５記載の照明装置。
【請求項７】前記定電流高周波電源の出力電流が所定
値以下であって且つ前記インバータ部の出力電流が遅相
モードであるときに前記インバータ部の発振周波数を制
御して前記定電流高周波電源の出力電流を定電流とする
出力制御手段を備えたことを特徴とする請求項２乃至６
記載の照明装置。
【請求項８】前記ループオープン検出保護回路並びに
前記１乃至複数種の保護回路と独立して保護動作を行な
い、前記定電流高周波電源への入力電圧を検出して該検
出電圧が所定値以下の場合に前記定電流高周波電源から
の出力を停止させる入力検出保護回路を備えたことを特
徴とする請求項１乃至７記載の照明装置。