WO2007083618A1

WO2007083618A1 - 放電灯点灯装置並びに照明器具

Info

Publication number: WO2007083618A1
Application number: PCT/JP2007/050483
Authority: WO
Inventors: Katunobu Hamamoto; Kei Mituyasu; Yosikazu Kado; Hirosi Murayama; Hiroyuki Hirose
Original assignee: Matsushita Electric Works, Ltd.
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2007-07-26
Also published as: JP2007220660A; JP5038690B2; EP1976343A4; CN101371620B; US7898191B2; CN101371620A; US20100253233A1; EP1976343A1

Abstract

　見掛け上の照度を略一定に保ちつつ使用者の初期投資コスト及びランニングコストを低く抑え、さらに省資源化を実現するために、放電灯ＬａとしてＦＨＦ３２の蛍光ランプを用いた場合において、使用初期にランプ供給電力を定格電力の４５Ｗよりも低い値から供給し始め、放電灯Ｌａの定格寿命時間以降で定格電力の４５Ｗよりも高い値となるように、累積点灯時間に応じて調光信号を変化させることでランプ供給電力（インバータ回路２の出力）を調整する。ＦＨＦ３２の蛍光ランプにおいては４１Ｗ～５５Ｗまでの光／電力比が略一定となるため、放電灯Ｌａの発光効率を損ねることなく光量を増大し、その結果、見掛け上の照度を略一定に保つことができる。

Description

明細書

放電灯点灯装置並びに照明器具

技術分野

[0001] 本発明は、放電灯点灯装置、並びに当該放電灯点灯装置を搭載した照明器具に関するものである。

背景技術

[0002] 一般に、照明用途に用いられる蛍光ランプなどの放電灯の光束は、使用時間の経過とともに低下することが知られている。そのため、従来より、放電灯の使用時間経過に伴う光束 (照度)の低下を抑制した放電灯点灯装置が、提供されている (例えば、特開平 9— 97683号，特開 2001— 15275号参照；)。

[0003] かかる従来の放電灯点灯装置は、放電灯の使用初期の照度を、定格点灯時の値の 70〜80%程度の照度に抑えている。放電灯点灯装置は、使用時間の経過に伴つて光束を増やすように調光制御することで寿命末期までの使用期間中における見かけ上の照度をほぼ一定に保つことができる。更に、放電灯点灯装置は、使用初期には放電灯で消費する電力を、定格よりも少ない電力で調光及び点灯することで、省電力が図れる t 、う利点がある。

[0004] ところで、放電灯 (例えば、蛍光ランプ）に供給される電力は、放電灯の製造者によつて定格値が規定されている。この放電灯に供給される電力は、放電灯の形状にほぼ比例して増加している。例えば、直管形蛍光ランプは、管長が約 600mm、管径が約 25. 5mmの形状であり、定格電力が 23W程度に規定されたものや、管長が約 12 OOmm,管径が約 25. 5mmの形状であり定格電力が 45W程度に規定されたものが存在している。また、定格電力を供給したときの蛍光ランプの光束特性として、初光束 (使用開始から 100時間経過後の光束)が製造者力も公表されている。更に、放電灯の定格寿命は、直管形蛍光ランプについて光束減退が初特性の 70%に達するまでの時間、または、フィラメントが断線するまでの時間のうちの何れか時間の短い方として規定されている。

[0005] 更に、屋内の照明設備は、作業面で必要な照度を得るために床面積、ランプ光束 ( 前記初光束)、ランプ個数、保守率などを変数として照明器具の設置台数が決められている。この保守率とは、上述した蛍光ランプ自体の光束減退、及び、蛍光ランプ並びに照明器具に汚れが付着することによる反射率の低下などを加味して、定格寿命時点で必要な照度が得られるように決められている。例えば、下面開放型の照明器具は、一般的な使用環境においては保守率が 0. 7とされ、塵埃の発生が少なく常に空気が清浄に保たれている場所では保守率が 0. 74を目安とされる。この照明設備は、保守率が小さいほど設置する必要がある照明器具の台数が増え、設備コストが増大することになる。よって、使用する蛍光ランプの種類が同じであり、照明器具の設置環境が同じであると仮定すると、使用初期力照度の抑制をしない一般的な放電灯点灯装置を用いた場合のランプ寿命末期時の照度と、予め照度の低下を見込んで初光束の 70〜80%の照度が常に得られるよう照度を略一定に保つように制御した場合のランプ寿命末期時の照度とはほぼ等しくなり、設置する照明器具の台数も等しくなる。

[0006] し力しながら、上記従来の放電灯点灯装置は、使用初期から照度の抑制をしない一般的な放電灯点灯装置の構成に対して、照度を略一定に保つよう制御するための構成を付加する必要があるため、装置または照明器具のコストが上昇し、ひいては使用者の設備投資コストが大きくなつてしまう。

[0007] また、上記従来の放電灯点灯装置は、使用初期の照度を 70〜80%程度に抑えることで使用初期から定格寿命までの期間で、使用初期から照度の抑制をしない一般的な放電灯点灯装置に比べて約 10〜15%程度の省電力化が図れ、使用者のランユングコストの低減が可能である。しかしながら、従来の放電灯点灯装置では、照明設備の照明対象である作業面において必要な照度を得るためには、これ以上の省電力、省資源化を望むことはできない。

[0008] 本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、見掛け上の照度を略一定に保ちつつ使用者の初期投資コスト及びランニングコストを低く抑え、さらに省資源化を実現することができる放電灯点灯装置並びに照明器具を提供することにある。

発明の開示 [0009] 請求項 1の発明は、上記目的を達成するために、 1乃至複数のスイッチング素子を具備し当該スイッチング素子を高周波数でスイッチングすることにより直流入力を高周波交流出力に変換するインバータ回路と、放電灯とともに共振回路を構成しインバータ回路の出力端間に接続される 1乃至複数の共振用インダクタ及び共振用コンデンサと、前記スイッチング素子のスイッチングを制御することでインバータ回路力共振回路を介して放電灯に供給される高周波電力を調整する調光制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記調光制御回路は、放電灯の使用開始から当該放電灯の定格寿命に達した後の所定時間までの期間中に使用時間の経過に伴ってィンバータ回路の高周波電力が徐々に増大するように制御する電力補正手段と、前記所定時間以降においてはインバータ回路の高周波電力が所定値以下となるように制御する電力抑制手段とを具備し、前記所定値は、放電灯の管形状、管長、管径によつて規定される電力の 1. 2倍よりも大きい値であることを特徴とする。

[0010] 請求項 2の発明は、請求項 1の発明において、前記電力補正手段は、放電灯の累積点灯時間を計時する計時手段を有し、当該計時手段で計時する累積点灯時間に応じてインバータ回路の高周波電力を調整するとともに、使用開始時点で前記規定電力以上の電力が放電灯に供給されるようにインバータ回路の高周波電力を調整することを特徴とする。

[0011] 請求項 3の発明は、請求項 1の発明において、前記電力補正手段は、放電灯の光量を検出する光量検出手段を有し、当該光量検出手段で検出される光量に応じてィンバータ回路の高周波電力を調整するとともに、使用開始時点で前記規定電力以上の電力が放電灯に供給されるようにインバータ回路の高周波電力を調整することを特徴とする。

[0012] 請求項 4の発明は、請求項 1〜3の何れ力 1項の発明において、前記所定値は、前記規定電力の 1. 3倍以上の値であることを特徴とする。

[0013] 請求項 5の発明は、請求項 1〜3の何れ力 1項の発明において、前記放電灯が約 1

200mmの管長、約 25. 5mmの管径を有する直管形蛍光ランプである場合に、前記所定値が 65W以下に設定されることを特徴とする。

[0014] 請求項 6の発明は、請求項 1〜3の何れ力 1項の発明において、前記放電灯が約 4 10mmの管長、約 17. 5mmの管径を有するコンパクト形蛍光ランプである場合に、前記所定値が 42W以下に設定されることを特徴とする。

[0015] 請求項 7の発明は、請求項 1〜6の何れ力 1項の発明において、前記放電灯のフィラメントに電流を供給する予熱電流供給手段を備え、当該予熱電流供給手段は、放電灯の始動前に供給する先行予熱時の電流値に対して放電灯の始動後に供給する電流値を小さくしてなることを特徴とする。

[0016] 請求項 8の発明は、請求項 7の発明において、前記予熱電流供給手段は、インバータ回路によって高周波電流が流される 1次卷線と、前記放電灯のフィラメントに接続されるとともに点灯時のランプ電流に対して位相が反転した電流をフィラメントに流すように 1次卷線に磁気結合された 2次卷線と、インバータ回路から 1次卷線への給電路に挿入されたスィッチ要素とを有することを特徴とする。

[0017] 請求項 9の発明は、上記目的を達成するために、請求項 1〜8の何れ力 1項に記載の放電灯点灯装置と、当該放電灯点灯装置が取り付けられる器具本体と、器具本体に設けられ放電灯が着脱自在に装着されるとともに放電灯点灯装置と放電灯を電気的に接続するソケットとを備えたことを特徴とする。

[0018] 上述の請求項 1〜9に係る本発明によれば、見掛け上の照度を略一定に保ちつつ使用者の初期投資コスト及びランニングコストを低く抑え、さらに省資源化を実現することができる放電灯点灯装置並びに照明器具を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、本発明を適用した第 1実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。

[図 2]図 2は、本発明を適用した第 1実施形態に係る放電灯点灯装置の動作説明図であり、（a)はランプ供給電力と光 Z電力比との関係を示す図であり、（b)は点灯時間とランプ供給電力との関係を示す図である。

[図 3]図 3は、本発明を適用した第 1実施形態における照明器具の構成図であり、 (a) は下方から見た斜視図、（b)は断面図である。

[図 4]図 4は、本発明を適用した第 2実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。 [図 5]図 5は、本発明を適用した第 2実施形態における照明器具を示す斜視図である

[図 6]図 6は、本発明を適用した第 3実施形態における照明器具を示す斜視図である

[図 7]図 7は、本発明を適用した第 3実施形態における放電灯点灯装置の動作説明図であって、点灯時間とランプ供給電力との関係を示す図である。

[図 8]図 8は、本発明を適用した第 4実施形態に係る照明器具の斜視図である。

[図 9]図 9は、本発明を適用した第 4実施形態に係る照明器具の動作説明図であり、 ( a)はランプ供給電力と光 Z電力比との関係を示す図であり、 (b)は点灯時間とランプ供給電力との関係を示す図である。

[図 10]図 10は、本発明を適用した第 5実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。

[図 11]図 11は、本発明を適用した第 5実施形態に係る放電灯点灯装置の動作説明図である。

[図 12]図 12は、本発明を適用した第 6実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図である。

[図 13]図 13は、本発明を適用した第 6実施形態に係る放電灯点灯装置の他の回路構成図である。

[図 14]図 14は、本発明を適用した第 6実施形態に係る放電灯点灯装置におけるランプ電流と電極温度の関係を調べた実験結果の説明図である。

発明を実施するための最良の形態

(第 1実施形態）

図 1に、本発明を適用した第 1実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図を示す。この放電灯点灯装置は、商用交流電源 ACの交流出力をダイオードブリッジ DB で全波整流させて直流電源回路 1に入力させる。直流電源回路 1は、ダイオードプリッジ DBより入力される脈流出力を所望電圧の直流出力に変換する DCZDCコンバータ（例えば、昇圧チヨツバ回路)からなる。インバータ回路 2は、従来周知のハーフブリッジ型のものである。インバータ回路 2は、 MOSFETからなる一対のスイッチング素子 Ql, Q2が、直流電源回路 1の出力端間に直列接続されて構成されている。なお、スイッチング素子 Ql, Q2のゲート端子には、それぞれ、入力抵抗 Rl, R2が接続されている。ローサイドのスイッチング素子 Q2のソース端子には、検出抵抗 R3が接続されている。

[0021] ローサイドのスイッチング素子 Q2と検出抵抗 R3とからなる直列回路には、放電灯 L aとともに共振回路 3を構成する共振用インダクタ L1及び共振用コンデンサ C1が、直流カット用のコンデンサを介して直列に接続されて!、る。共振用コンデンサ C 1には、放電灯 Laが並列に接続されて!、る。

[0022] また、インバータ回路 2と共振回路 3との間には、放電灯 Laのフィラメントに予熱電流を供給するための予熱回路 8が接続されている。この予熱回路 8には、直流カット用のコンデンサ C2と予熱トランス T1の 1次卷線とがインバータ回路 2の出力端間に接続されるとともに、予熱トランス T1の一対の 2次卷線が放電灯 Laの各フィラメントにそれぞれ接続されている。

[0023] 調光制御回路 4は、インバータ回路 2を構成する一対のスイッチング素子 Ql, Q2 をスイッチング制御するインバータ制御部 5と、放電灯 Laの累積点灯時間に伴って光量の補正を行う補正制御部 6と、累積点灯時間を記憶した書換可能な不揮発性メモリ 7とを具備する。

[0024] インバータ制御部 5は、共振回路 3の無負荷共振周波数よりも十分に高い周波数（予熱周波数)でスイッチング素子 Ql, Q2をスイッチングすることで放電灯 Laの予熱回路 8から放電灯 Laのフィラメントに予熱電流を供給させる先行予熱モードと、予熱周波数よりも低く且つ無負荷共振周波数よりも高い周波数 (始動周波数)でスィッチング素子 Ql, Q2をスイッチングすることで放電灯 Laに始動電圧を印加する始動モードと、放電灯 Laの始動後に点灯時の共振周波数よりも高!、周波数 (点灯周波数）で放電灯 Laを安定点灯させる点灯モードとを有する。インバータ制御部 5は、補正制御部 6により点灯周波数が増減されることで放電灯 Laに供給される高周波電力を調整する。

[0025] インバータ制御部 5は、スイッチング素子 Ql, Q2をスイッチング制御するためのィンバータ制御信号を発生するインバータ制御信号発生回路 11と、インバータ制御信号発生回路 11力出力されるインバータ制御信号に応じてスイッチング素子 Ql, Q 2を駆動するドライブ回路 12と、先行予熱モードの期間 (先行予熱期間）を限時する予熱タイマ回路 10とを備える。

[0026] インバータ制御信号発生回路 11は、定電圧バッファ回路、定電圧ミラー回路、発振用コンデンサ (何れも図示せず)等を具備した集積回路 (IC)で構成されてヽる。インバータ制御信号発生回路 11は、前記定電圧バッファ回路の出力端子に接続されたインバータ制御部 5の端子 Roとグランドの間に、抵抗 R6, R7の直列回路と、インバータ制御部 5が具備するスィッチ回路 SW1及び抵抗 R8の直列回路とが接続されている。すなわち、端子 Roには定電圧が印加されており、インバータ制御信号発生回路 11は、端子 Roを流れる電流が増えるほどインバータ制御信号の周波数（ =スイツチング素子 Ql, Q2のスイッチング周波数)を高くするように動作する。

[0027] 予熱タイマ回路 10は、商用交流電源 ACが投入されてインバータ制御部 5が起動した後、スィッチ回路 SW1をオンさせるとともに先行予熱期間の限時を開始する。スィツチ回路 SW1をオンとした場合には、端子 Roを流れる電流が増えるから、インバータ制御信号の周波数が相対的に高くなり、予熱周波数でスイッチング素子 Ql, Q2をスイッチングする先行予熱モードとなる。そして、予熱タイマ回路 10が先行予熱期間の限時を完了してスィッチ回路 SW1をオフとした場合には、端子 Roを流れる電流が減少するから、インバータ制御信号の周波数が相対的に低くなり、始動周波数でスイツチング素子 Ql, Q2をスイッチングする始動モードに移行する。さらに、予熱タイマ回路 10は、スィッチ回路 SW2をオンさせると、端子 Roを、抵抗 R6, R7間の接続点に接続された抵抗 R9、ダイオード Dl、スィッチ回路 SW2を介して電力補正回路 13に接続 (導通)させる。

[0028] 電力補正回路 13は、非反転入力端子（+ )と反転入力端子（一）とを備えるォペアンプ OP1を備える。電力補正回路 13のオペアンプ OP1は、後述する調光信号が非反転入力端子に入力され、入力抵抗 R4を介して検出抵抗 R3の両端電圧 (検出電圧）が反転入力端子に入力される。オペアンプ OP1の反転入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗 R5とコンデンサ C3が互いに並列接続されており、電力補正回路 1 3は、積分回路構成となっている。オペアンプ OP1の出力端子は、スィッチ回路 SW2 を介してダイオード Dlの力ソードに接続されている。さらに、ダイオード D1のアノードは、抵抗 R9を介して抵抗 R6, R7間の接続点に接続されている。

[0029] すなわち、インバータ回路 2のスイッチング素子 Ql, Q2に流れる電流が放電灯 La で消費されるランプ電力に略比例することを利用し、電力補正回路 13は、検出抵抗 R3の検出電圧が調光信号の信号電圧に一致しない場合にオペアンプ OP1の出力電圧に負帰還がかかり、抵抗 R9およびダイオード D1を介して端子 Roの電流を増減させる。これにより、インバータ制御部 5は、インバータ回路 2の発振周波数（=スイツチング素子 Ql, Q2のスイッチング周波数)を調整して、ランプ電力（検出抵抗 R3の検出電圧）が調光信号に対応した値となるように、電力補正回路 13を動作させることになる。但し、予熱タイマ回路 10によってスィッチ回路 SW2がオンされるまで、すなわち、先行予熱期間および始動期間においては、スィッチ回路 SW2がオフすることで電力補正回路 13の上記制御動作が禁止されている。

[0030] ここで、調光制御回路 4には、無負荷状態や放電灯 Laの寿命末期状態などを検出してインバータ回路 2の動作を停止させる停止回路 18が設けられている。かかる停止回路 18は、図示しない無負荷検出回路や寿命末期検出回路力検出信号を受け取ったときにインバータ制御信号発生回路 11並びに予熱タイマ回路 10の動作を停止させたり、あるいはドライブ回路 12から出力される駆動信号を停止させることでインバータ回路 2の動作を停止するものである。

[0031] 補正制御部 6は、インバータ制御信号発生回路 11からインバータ制御部 5の端子 Modeを介して出力されるモード信号を受けて放電灯 Laの累積点灯時間を計時する計時タイマ部 14を具備する。モード信号は、ドライブ回路 12から駆動信号が出力されているときに Hレベル、駆動信号が出力されていないときに Lレベルとなる信号である。計時タイマ部 14は、モード信号が Hレベルである場合にのみ計時動作を行う。

[0032] また、補正制御部 6は、計時タイマ部 14から出力される累積点灯時間に応じて放電灯 Laの光量を調整するための調光信号を生成する信号生成部 15を具備している。この信号生成部 15は、累積点灯時間と調光信号の直流電圧レベル (定格点灯時を 100%とした光量比に対応するレベル）との対応関係を表した補正テーブルを記憶している。信号生成部 15は、計時タイマ部 14から出力される累積点灯時間と対応する調光信号を補正テーブル力読み出して調光制御回路 4 (電力補正回路 13)に出力する。但し、信号生成部 15から出力される調光信号は、放電灯 Laに供給される電力が上限値を超えないように電力抑制部 16によって制限されている。放電灯 Laに供給される電力が上限値は、例えば、放電灯 Laとして FHF (直管形蛍光ランプ) 32を用いた場合においては、後述するように 55Wである。なお、不揮発性メモリ 7に記憶されている累積点灯時間は、放電灯 Laが交換されたときにリセット部 17によってリセット (初期化)される。

[0033] 次に補正制御部 6の動作を説明する。放電灯点灯装置に商用交流電源 ACが投入されて補正制御部 6が起動すると、最初に信号生成部 15が不揮発性メモリ 7に記憶されている累積点灯時間を読み出して一時的にメモリ（図示せず）に格納するとともに、当該累積点灯時間に対応する調光信号を補正テーブル力読み出してインバータ制御部 5に出力する。一方、計時タイマ部 14は、放電灯点灯装置の起動時点から時間計時を開始し、信号生成部 15は、計時タイマ部 14で計時された時間をメモリに格納された累積点灯時間に加算して不揮発性メモリ 7の記憶内容を更新する。その結果、放電灯 Laの累積点灯時間の増加に伴って放電灯 Laに供給する高周波電力を徐々に増大させるように、調光信号の直流電圧レベルは、補正制御部 6によって単調に増加されることになる。

[0034] ここで、本発明者らが 2種類の直管形蛍光ランプ（FHF32、 FLR40S/36)につ!/ヽてランプ電力と光量との関係を調べたところ、図 2 (a)に示す結果が得られた。図 2 (a )では蛍光ランプに供給する電力 (ランプ供給電力）を横軸、ランプ供給電力が定格値（FHF32では 45W、 FLR40SZ36では 36W)のときの光量で正規化した値（光 /電力比）を縦軸に取り、 FHF32の特性を実線、 FLR40S/36の特性を一点波線で示している。なお、 FHF32は管長が 1200mm、管径が 25. 5mmの高周波点灯専用形蛍光ランプであって定格ランプ電力が 32 Wと 45 Wのもの、 FLR40SZ 36は同じく管長が 1200mm、管径が 25. 5mmのラピッドスタート形蛍光ランプであって定格ランプ電力が 36Wのものである。

[0035] 図 2 (a)力も明らかなように、 FHF32の蛍光ランプにおいては、ランプ供給電力が 5 5W以下の場合に光 Z電力比がほぼ 1. 0となり、ランプ供給電力が 55Wを超えると光 Z電力比が徐々に低下し始めてランプ供給電力が 65Wのときに光 Z電力比が約 0. 98となる結果が得られた。これに対して FLR40SZ36の蛍光ランプにおいては、ランプ供給電力が約 40W強で光 Z電力比は約 0. 98となる結果が得られた。

[0036] そこで、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具は、放電灯 Laとして FHF32の蛍光ランプを用いた場合において、使用初期にランプ供給電力を定格電力の 45Wよりも低、値から供給し始め、放電灯 Laの定格寿命時間以降で定格電力の 45Wよりも高い値となるように、累積点灯時間に応じて調光信号を変化させることでランプ供給電力 (インバータ回路 2の出力）を調整する。

[0037] 具体的には、図 2 (b)に示すように、点灯開始時点 (累積点灯時間が 0)のランプ供給電力を 41W、 FHF32の定格寿命時間（= 12000時間）経過時点のランプ供給電力が 55Wとなるように、累積点灯時間が 0〜 12000時間の間ではランプ供給電力を直線的に増加させるとともに、ランプ供給電力が 55Wに達した後は一定電力（ = 55 W)が供給されるように、累積点灯時間と調光信号の関係を設定して補正テーブルに記憶させる。ここで、定格寿命時間経過時点におけるランプ供給電力（ = 55W)は定格電力（=45W)に対して約 1. 22倍の値となる。

[0038] また、上述のようにランプ供給電力を調整した場合、使用初期のランプ供給電力が 41Wのときにランプ電流が約 0. 35A、累積点灯時間が 3500時間でランプ供給電力が 45Wのときにランプ電流が約 0. 42A、累積点灯時間が 7000時間でランプ供給電力が 49Wのときにランプ電流が約 0. 48A、累積点灯時間が 10000時間でランプ供給電力が 53Wのときにランプ電流が約 0. 51A、累積点灯時間が 12000時間以降でランプ供給電力が 55Wのときにランプ電流が約 0. 54Aとなる。ここで、放電灯 Laのフィラメント温度は、ランプ供給電力の増大に伴って上昇する。例えば、ランプ供給電力が 53Wの場合のフィラメント温度は、ランプ供給電力が 45Wの場合のフイラメント温度に対しておよそ 5〜10%程度上昇する力累積点灯時間が 7000時間程度まではフィラメント温度が概ね低い値に抑えられるため、上述のような補正制御を行っても放電灯 Laの寿命が著しく損なわれる虡はない。また、図 2 (a)に示したように FHF32の蛍光ランプは、 41W〜55Wまでの光 Z電力比が略一定となるため、放電灯 Laの発光効率を損ねることなく光量を増大することができることになる。 [0039] 図 3に、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具を示す。この照明器具は、下面が開口した矩形箱形の器具本体 100と、器具本体 100の長手方向に対向する両側面に各々一対ずつ設けられて FHF32の蛍光ランプ力もなる放電灯 La が装着されるランプソケット 101と、器具本体 100底面において各ランプソケット 101 に装着された 2本の放電灯 La, Laの間に設けられる三角柱状の反射板 102とを備える。この照明器具は、反射板 102の内部に第 1実施形態に係る放電灯点灯装置 110 が収納されている。

[0040] 従来の使用初期から光束を抑制する放電灯点灯装置 (比較例)を搭載した場合、 F HF32のランプ効率が約 1 lOlmZWであるため、保守率の考え方に基づくと、

45WX 1101m/WX 0. 7 = 34651m

の光束を基準に照明器具の設置台数が決められる。なお、上記式の 0. 7は、予め目標として設定されている保守率であり、ランプの使用環境に応じて設定される値である。

[0041] それに対して第 1実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具は、

55WX 1101m/WX 0. 7=42351m

の光束が基準となり、従来の放電灯点灯装置 (比較例）に対して約 1. 2倍の光束が増えることとなる。よって従来の放電灯点灯装置 (比較例)を用いた照明器具では、当該照明器具が 10台必要な設置場所で、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置を用いた照明器具は 8台でほぼ同等な照度が得られることになる。

[0042] さらに、放電灯 Laの使用初期から定格寿命時間までの平均消費電力について比較する。従来の放電灯点灯装置 (比較例)の平均消費電力は、 10台 X 2灯 X { (45 WX O. 7) +45W}Z2 = 765Wとなり、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具の平均消費電力は、 8台 X 2灯 X { (55WX 0. 7) + 55W}/2 = 748W となる。このため、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具によれば、従来の放電灯点灯装置 (比較例)と同等の省電力化が可能である。また、照明器具の設置台数及び放電灯 Laの使用本数は、従来の放電灯点灯装置を備えた照明器具を使用した場合に比べて 80%程度で済む。このため、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置によれば、使われる材料も当然ながら 80%の使用量ですむことになり省資源化することが可能である。

[0043] (第 2実施形態）

図 4に、本発明の第 2実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図を示す。第 2 実施形態に係る放電灯点灯装置の構成のうち、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置の構成と共通する部分については、同一の符号を付することによって、その説明を省略する。

[0044] 第 2実施形態に係る放電灯点灯装置は、放電灯 Laの光量を検出する光量センサ 9 を備える。放電灯点灯装置は、光量センサ 9で検出する光量に応じて補正制御部 6 が調光信号を生成して放電灯 Laへのランプ供給電力を調整する点に特徴がある。

[0045] 光量センサ 9は、例えば太陽電池を具備してなり、放電灯 Laの光量に比例した電圧力なる検出信号を補正制御部 6に出力する。

[0046] 補正制御部 6は、第 1実施形態にお、て説明した計時タイマ部 14及びリセット部 17 の代わりに、演算部 19と設定部 20とを具備している。設定部 20には、目標とする光量に対応した、放電灯 Laの光量に比例する検出信号のレベルデータが格納されている。演算部 19は、放電灯 Laの光量に比例する検出信号のレベルと設定部 20に格納されているレベルデータとの差分に応じた補正データを信号生成部 15に出力する。そして、当該補正データに応じて、信号生成部 15は、調光信号を変化させてインバータ回路 2の高周波出力を調整する。これによつて、調光制御回路 4は、放電灯 L aの光量を、設定部 20に格納されている目標値の光量に一致させることができる。伹し、第 2実施形態に係る放電灯点灯装置おいても、信号生成部 15から出力される調光信号は、放電灯 Laに供給される電力が上限値 (例えば、 55W)を超えないように電力抑制部 16によって制限されている。

[0047] このように、第 2実施形態に係る放電灯点灯装置においても、放電灯 Laから出力される光量、すなわち照度は、放電灯 Laの光量減退などに関わらず使用期間中において略一定に保つことができる。また、放電灯 Laに供給される電力は、放電灯 Laの光量減退に伴って増加するように制御されるため、第 2実施形態に係る放電灯点灯装置によれば、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置と同等な効果を発揮できる。

[0048] 図 5に、第 2実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具を示す。この照明器具は、三角柱状に形成された器具本体 120と、器具本体 120の長手方向両端部下面に設けられた一対のランプソケット 121, 121とを備えた天井直付け形である。この照明器具は、放電灯点灯装置（図示せず)を器具本体 120内に収納させている。なお、器具本体 120下面の長手方向中央には、光量センサ 9が配設されている。

[0049] (第 3実施形態）

図 6に、第 3実施形態に係る照明器具を示す。この照明器具は、第 2実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具と同様に、三角柱状に形成された器具本体 12 0と、器具本体 120の長手方向両端部下面に設けられた一対のランプソケット 121, 1 21とを備えた天井直付け形である。この照明器具は、第 1実施形態に係る放電灯点灯装置を備えた照明器具と共通の構成を有する放電灯点灯装置 (図示せず)が器具本体 120内に収納されている。

[0050] 第 1実施形態で説明したように、 FHF32の蛍光ランプは、 55W程度の電力を供給しても発光効率が低下せず、さらに 60W〜65W程度の電力を供給しても発光効率の低下はマイナス 2%程度に抑えられる。

[0051] そこで第 3実施形態に係る照明器具は、放電灯 Laとして FHF32の蛍光ランプを用 V、た場合にぉ、て、使用初期にランプ供給電力を定格電力の 45Wよりも高、値から供給し始め、放電灯 Laの定格寿命時間以降で 60W〜65Wとなるように、ランプ供給電力を調整する。このランプ供給電力の調整は、累積点灯時間に応じて調光信号を変化させることによって実現される。

[0052] 具体的には、図 7に示すように、第 3実施形態に係る照明器具に内蔵された放電灯点灯装置は、点灯開始時点（累積点灯時間が 0)のランプ供給電力を 46W、 FHF32 の定格寿命時間（= 12000時間）経過時点のランプ供給電力を 65Wとするように、累積点灯時間が 0〜12000時間の間ではランプ供給電力を直線的に増加させるとともに、ランプ供給電力が 65Wに達した後は一定電力（ = 65W)が供給されるように、累積点灯時間と調光信号の関係を設定して補正テーブルに記憶させる。ここで、定格寿命時間経過時点におけるランプ供給電力（ = 65W)は、定格電力（=45W)に対して約 1. 33倍の値となる。

[0053] このように、第 3実施形態に係る照明器具は、ランプ供給電力を 46Wから 65Wまで変化させている力図 2 (a)から明らかなように、 FHF32の蛍光ランプにおいては 46 W〜65Wまでの光 Z電力比が略一定となるため、放電灯 Laの発光効率を著しく損ねることなく光量を増大することができる。

[0054] ところで、 FHF32の蛍光ランプを定格ランプ電力 32Wで使用する場合において、従来の 2灯用の照明器具では 32WX 2灯 X l lOlmZWX O. 7=49281mの光束を基準にして設置台数が決められる。これに対して、第 3実施形態に係る照明器具は、ランプ供給電力が 65Wのときに光 Z電力比が 0. 98まで低下することを考慮し、 65 WX T X l lOlmZWX O. 98 X 0. 7=49051mの光束を実現できる。これにより、第 3実施形態に係る照明器具によれば、 1灯でも 2灯の従来例とほぼ同等の光束を得ることができる。つまり、定格電力が 32Wの蛍光ランプを 2灯使用した従来の照明器具を設置した場所において、第 3実施形態に係る照明器具を 1灯だけ設置すれば、同等の照度が得られることになる。当然ながら、放電灯が 1灯となることによって器具本体の材料も 2分の 1程度に省材化され、放電灯の材料も 2分の 1で済むため、照明器具の 1台当たりのコストを大幅に低減することができる。

[0055] なお、放電灯 Laの定格寿命時点である 12000時間経過時点で放電灯 Laへの供給電力が 60Wになるよう設定した場合においては、 60W供給時の光 Z電力比が 0 . 90まで低下することを考慮し、 60WX l :T X 1101m/WX 0. 90 X 0. 7=41581 mの光束を得ることができる。放電灯 Laへ供給される電力が 60Wに達した後、放電灯点灯装置は、放電灯 Laに供給する電力を 60Wの一定に抑制されるよう設定されているため、放電灯 La (FHF32の蛍光ランプ）に供給される電力は定格の 45Wに対して 1. 33倍となり、従来器具に対しては約 93%程度の光束を得ることができる。

[0056] (第 4実施形態）

図 8に、第 4実施形態に係る照明器具を示す。この照明器具は、第 1実施形態で説明した照明器具と同様に、下面が開口した矩形箱形の器具本体 100と、器具本体 1 00の一方の側面に一対設けられて FHP32のコンパクト形蛍光ランプ力もなる放電灯 Laが装着されるランプソケット 103とを備える。この照明器具は、第 1実施形態又は第 2実施形態と共通の構成を有する放電灯点灯装置 (図示せず)が器具本体 100に取り付けられている。 [0057] ここで、本発明者らが FHP32のコンパクト形蛍光ランプについてランプ電力と光量との関係を調べたところ、図 9 (a)に示す結果が得られた。なお、 FHP32は管長が約 410mm,管径が 17. 5mmの高周波点灯専用形蛍光ランプであって定格ランプ電力が 32Wのものである。図 9 (a)から明らかなように、 FHP32のコンパクト形蛍光ランプは、ランプ供給電力が 34W以下の場合に光 Z電力比がほぼ 1. 0となり、ランプ供給電力が 42Wのときに光 Z電力比が約 0. 98となる結果が得られた。

[0058] そこで第 4実施形態に係る照明器具は、放電灯 Laとして FHP32のコンパクト形蛍光ランプを用、た場合にぉ、て、使用初期にランプ供給電力を定格電力の 32Wよりも低、値から供給し始め、放電灯 Laの定格寿命時間以降で定格電力の 32Wよりも高！、値となるように、累積点灯時間に応じて調光信号を変化させることでランプ供給電力 (インバータ回路 2の出力）を調整する。

[0059] 具体的には、図 9 (b)に示すように点灯開始時点（累積点灯時間が 0)のランプ供給電力を 30W、 FHP32の定格寿命時間（= 12000時間）経過時点のランプ供給電力力 S42Wとなるように累積点灯時間が 0〜12000時間の間ではランプ供給電力を直線的に増加させるとともに、ランプ供給電力が 42Wに達した後は一定電力（=42W)が供給されるように、累積点灯時間と調光信号の関係を設定して補正テーブルに記憶させる。ここで、定格寿命時間経過時点におけるランプ供給電力（=42W)は定格電力（ = 32W)に対して約 1. 3倍の値となる。

[0060] (第 5実施形態）

図 10に、本発明の第 5実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図を示す。第 5 実施形態は予熱回路 8'の構成に特徴があり、予熱回路 8'以外の構成は第 1実施形態と共通である。よって、第 1実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

[0061] 第 5実施形態に係る放電灯点灯装置を構成する予熱回路 8'は、共振回路 3を構成する共振用インダクタ LI (1次卷線)と、共振用インダクタ L1と磁気結合され且つ放電灯 Laの各フィラメント（図示せず）に接続された一対の 2次卷線 L2, L2と、それぞれ 2次卷線 L2, L2とフィラメントの間に各々挿入されたインピーダンス回路 Z, Zとで構成されている。 [0062] 図 10は、インピーダンス回路 Z, Zとフィラメントとの接続関係を A、 Bで示して、る。このインピーダンス回路 Zは、例えば予熱周波数にほぼ等しい共振周波数を有した L C直列共振回路からなる。インピーダンス回路 Zは、先行予熱モードにおいてはインピーダンスがほぼゼロとなるために十分な電流（予熱電流）をフィラメントに供給する。インピーダンス回路 Zは、点灯モードではインピーダンスが増大してフィラメントへの電流供給が抑制されることになる。

[0063] また、図 11に示すように、予熱回路 8'から放電灯 Laのフィラメントに供給される電流の位相は、共振回路 3を介して放電灯 Laに供給されるランプ電流の位相に対して 90度〜 180度の範囲で反転するように 2次卷線 L2, L2を構成しているので、放電灯 Laに供給される合成電流の大きさを抑制することができる。

[0064] 上述のように第 5実施形態では、点灯時に予熱回路 8'から放電灯 Laのフィラメントに供給される電流値を抑制することでフィラメント温度の上昇を抑えることができる。なお、第 2実施形態における予熱回路 8を第 5実施形態における予熱回路 8'に置き換えても同様の効果を奏することは明白である。

[0065] (第 6実施形態）

図 12に、本発明の第 6実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図を示す。第 6 実施形態は予熱回路 8の構成に特徴があり、予熱回路 8以外の構成は第 1実施形態と共通である。よって、第 1実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

[0066] 第 6実施形態に係る放電灯点灯装置を構成する予熱回路 8は、予熱トランス T1の 1 次卷線に対してノーマリ'オフ形の MOSFET力なるスイッチング素子 Q3が直列に接続されている点に特徴がある。このスイッチング素子 Q3は、予熱タイマ回路 10によつてオン、オフ制御されるものであって、先行予熱期間および始動期間にオンされ、放電灯 Laが点灯した後はオフされる。

[0067] このように、先行予熱期間並びに始動期間に予熱タイマ回路 10によってスィッチング素子 Q3がオンされて予熱回路 8から放電灯 Laのフィラメントに予熱電流が供給されるが、スイッチング素子 Q3は、点灯時には予熱タイマ回路 10によってオフされて予熱回路 8から放電灯 Laのフィラメントへの電流の供給を遮断する。その結果、予熱回路 8は、点灯時に予熱回路 8から放電灯 Laのフィラメントに供給される電流をゼロにすることでフィラメント温度の上昇を抑えることができる。

[0068] ところで、図 13に示すように、スイッチング素子 Q3と並列にコンデンサ C4を接続するとともに、予熱回路 8からフィラメントに供給する電流の位相が点灯時のランプ電流の位相に対して約 180度反転するように予熱トランス T1を構成しても良い。このような予熱回路 8は、スイッチング素子 Q3がオフしているとき（点灯時）にもコンデンサ C4を介して予熱トランス T1の 1次卷線に電流が流れて放電灯 Laのフィラメントに電流が供給され続けることになる。し力しながら、点灯時に予熱回路 8から供給される電流の位相とランプ電流の位相が約 180度反転して、るため、ランプ電流のみの場合に比べて放電灯 Laに流れる電流（予熱回路 8の供給電流とランプ電流の合成電流）が減少し、その結果、放電灯 Laのフィラメントの温度上昇を抑えることができる。

[0069] 例えば、コンデンサ C4の容量値を適当に設定することによって、予熱回路 8から供給される電流の値を 100〜300mA程度に設定した場合、予熱回路 8の供給電流とランプ電流の位相差を約 0度としたときのフィラメント温度 (放電灯 Laの電極温度）と、当該位相差を約 180度としたときのフィラメント温度と、点灯時における予熱回路 8の供給電流を略ゼロとしたときとのフィラメント温度とを測定した結果を図 14に示す。

[0070] 図 14においては、横軸をランプ電流とし、直管形蛍光ランプ (例えば、 FHF32)に約 650mAの電流を流した場合の電極温度を 1として正規化した電極温度を縦軸とし、位相差を約 0度としたときの電極温度を一点波線 Iで示し、位相差を約 180度としたときの電極温度を実線 IIで示し、供給電流を略ゼロとしたときの電極温度を破線 ΠΙで示している。

[0071] 図 14に示した実験結果から明らかなように、点灯時における予熱回路 8の供給電流とランプ電流の位相差が約 0度の場合 (一点波線 I)に比べて、点灯時における予熱回路 8の供給電流を略ゼロとした場合 (破線 III)の方が電極温度が低くなり、予熱回路 8の供給電流とランプ電流の位相差が約 180度の場合 (実線 II)では電極温度力 Sさらに低くなつている。従って、 500〜650mA程度のランプ電流を流しても、ランプ電流と予熱回路 8の供給電流の位相差が約 180度となるように予熱回路 8を構成することで点灯時における電極温度の上昇を抑えることができ、放電灯 Laの寿命を損ねる虞がないものである。なお、第 6実施形態における予熱回路 8の構成を第 2実施形態に適用にしても同様の効果を奏することは明白である。

産業上の利用可能性

本発明によれば、蛍光ランプなどの放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、並びに当該放電灯点灯装置を搭載した照明器具に利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 1乃至複数のスイッチング素子を具備し当該スイッチング素子を高周波数でスイツチングすることにより直流入力を高周波交流出力に変換するインバータ回路と、放電灯とともに共振回路を構成しインバータ回路の出力端間に接続される 1乃至複数の共振用インダクタ及び共振用コンデンサと、前記スイッチング素子のスイッチングを制御することでインバータ回路力共振回路を介して放電灯に供給される高周波電力を調整する調光制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、

前記調光制御回路は、放電灯の使用開始力当該放電灯の定格寿命に達した後の所定時間までの期間中に使用時間の経過に伴ってインバータ回路の高周波電力が徐々に増大するように制御する電力補正手段と、前記所定時間以降においてはィンバータ回路の高周波電力が所定値以下となるように制御する電力抑制手段とを具備し、

前記所定値は、放電灯の管形状、管長、管径によって規定される電力の 1. 2倍よりも大き、値であることを特徴とする放電灯点灯装置。

[2] 前記電力補正手段は、放電灯の累積点灯時間を計時する計時手段を有し、当該計時手段で計時する累積点灯時間に応じてインバータ回路の高周波電力を調整するとともに、使用開始時点で前記規定電力以上の電力が放電灯に供給されるようにインバータ回路の高周波電力を調整することを特徴とする請求項 1記載の放電灯点灯装置。

[3] 前記電力補正手段は、放電灯の光量を検出する光量検出手段を有し、当該光量検出手段で検出される光量に応じてインバータ回路の高周波電力を調整するとともに、使用開始時点で前記規定電力以上の電力が放電灯に供給されるようにインバータ回路の高周波電力を調整することを特徴とする請求項 1記載の放電灯点灯装置。

[4] 前記所定値は、前記規定電力の 1. 3倍以上の値であることを特徴とする請求項 1 〜3の何れか 1項に記載の放電灯点灯装置。

[5] 前記放電灯が約 1200mmの管長、約 25. 5mmの管径を有する直管形蛍光ランプである場合に、前記所定値が 65W以下に設定されることを特徴とする請求項 1〜3の何れか 1項に記載の放電灯点灯装置。

[6] 前記放電灯が約 410mmの管長、約 17. 5mmの管径を有するコンパクト形蛍光ランプである場合に、前記所定値が 42W以下に設定されることを特徴とする請求項 1 〜3の何れか 1項に記載の放電灯点灯装置。

[7] 前記放電灯のフィラメントに電流を供給する予熱電流供給手段を備え、当該予熱電流供給手段は、放電灯の始動前に供給する先行予熱時の電流値に対して放電灯の始動後に供給する電流値を小さくしてなることを特徴とする請求項 1〜6の何れか 1 項に記載の放電灯点灯装置。

[8] 前記予熱電流供給手段は、インバータ回路によって高周波電流が流される 1次卷線と、前記放電灯のフィラメントに接続されるとともに点灯時のランプ電流に対して位相が反転した電流をフィラメントに流すように 1次卷線に磁気結合された 2次卷線と、インバータ回路から 1次卷線への給電路に挿入されたスィッチ要素とを有することを特徴とする請求項 7記載の放電灯点灯装置。

[9] 請求項 1〜8の何れか 1項に記載の放電灯点灯装置と、当該放電灯点灯装置が取り付けられる器具本体と、器具本体に設けられ放電灯が着脱自在に装着されるとともに放電灯点灯装置と放電灯を電気的に接続するソケットとを備えたことを特徴とする照明器具。