(57)【要約】【課題】電解コンデンサの温度の検出精度を向上しつつ製造性が良好な放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】基板71の一主面71aに、ランプを動作させる主回路の一部を構成する電解コンデンサC1を実装する。基板71の他主面71bで、かつ、電解コンデンサC1の背面に、この電解コンデンサC1の温度を検出するとともに、主回路を制御してランプを駆動させる制御回路CCの一部を構成するコンデンサ用温度センサ59を実装する。コンデンサ用温度センサ59による電解コンデンサC1の温度の検出精度を向上できるとともに、コンデンサ用温度センサ59を電解コンデンサC1に固定する工程なども必要なく、製造性が良好になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
この基板の一主面に実装され、負荷を動作させる主回路の一部を構成する電解コンデンサと；
基板の他主面で、かつ、電解コンデンサに対応する位置に実装され、この電解コンデンサの温度を検出するとともに、主回路を制御して負荷を駆動させる制御回路の一部を構成する温度検出手段と；
を具備していることを特徴とする負荷制御装置。
【請求項２】
基板の他主面に実装され、周囲の温度を検出し、制御回路の一部を構成する周囲温度検出手段を具備し、
制御回路は、温度検出手段で検出した電解コンデンサの温度と周囲温度検出手段で検出した周囲の温度との差が所定値よりも大きい状態で主回路を停止させる
ことを特徴とする請求項１記載の負荷制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の負荷制御装置と；
負荷としてのランプが取り付けられる器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解コンデンサの温度を検出する温度検出手段を有する負荷制御装置およびこれを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば負荷として蛍光ランプなどの放電灯を点灯させる負荷制御装置である放電灯点灯装置は、電源に接続される整流平滑用のフィルタ部、このフィルタ部からの直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路、および、このインバータ回路の出力に接続される共振回路などを備え、これら回路が放電灯と接続されることにより主回路を構成している。
【０００３】
フィルタ部は、平滑用の電解コンデンサを有しており、一般的に、この電解コンデンサの寿命は、他の素子の寿命よりも短く、主回路全体の寿命を決定している。そして、この電解コンデンサは、寿命末期になると、その温度が上昇するため、この温度を検出する温度センサを、電解コンデンサの表面、および、基板上の電解コンデンサと同主面側に取り付けることで、この電解コンデンサの温度と電解コンデンサの周囲の温度とをそれぞれ検出し、それら検出した温度差によって主回路の寿命を予測することが可能となっている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】実開平４−７３７９号公報(第９−１１頁、第１図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の放電灯点灯装置では、電解コンデンサと同主面に取り付ける温度センサは、実装時の傾斜などにより電解コンデンサとの距離がばらついてその検出精度にばらつきが生じ、また、電解コンデンサの表面に取り付ける温度センサは、電解コンデンサの表面に温度センサを固定するための工程や部材が必要となり、製造性が良好でないという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電解コンデンサの温度の検出精度を向上しつつ製造性が良好な負荷制御装置およびこれを備えた照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の負荷制御装置は、基板と；この基板の一主面に実装され、負荷を動作させる主回路の一部を構成する電解コンデンサと；基板の他主面で、かつ、電解コンデンサに対応する位置に実装され、この電解コンデンサの温度を検出するとともに、主回路を制御して負荷を駆動させる制御回路の一部を構成する温度検出手段と；を具備しているものである。
【０００７】
基板は、例えば一主面を部品面、他主面を実装面などとするプリント基板などが用いられる。
【０００８】
負荷としては、例えば蛍光ランプなどの低圧水銀放電灯などが好適に用いられるが、これに限定されるものではない。
【０００９】
電解コンデンサは、例えば整流素子により整流された入力を平滑する平滑用のコンデンサであり、主回路を構成する素子中で最も寿命が短く、実質的な回路寿命を設定するものである。
【００１０】
基板の他主面で、かつ、電解コンデンサに対応する位置とは、電解コンデンサの背面、あるいはその近傍の位置などをいう。
【００１１】
温度検出手段は、例えばアナログ、あるいはディジタルなどの温度センサＩＣの他に、マイコン、あるいはＩＰＤ(Intelligent Power Device)などの各種ＩＣに設けられている温度異常による保護機能(サーマルプロテクタ)を用いることができる。
【００１２】
請求項２記載の負荷制御装置は、請求項１記載の負荷制御装置において、基板の他主面に実装され、周囲の温度を検出し、制御回路の一部を構成する周囲温度検出手段を具備し、制御回路は、温度検出手段で検出した電解コンデンサの温度と周囲温度検出手段で検出した周囲の温度との差が所定値よりも大きい状態で主回路を停止させるものである。
【００１３】
周囲温度検出手段は、温度検出手段と同様に、例えばアナログ、あるいはディジタルなどの温度センサＩＣの他に、マイコン、あるいはＩＰＤなどの各種ＩＣに設けられている温度異常による保護機能を用いることができる。
【００１４】
請求項３記載の照明器具は、請求項１または２記載の負荷制御装置と；負荷としてのランプが取り付けられる器具本体と；を具備しているものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の負荷制御装置によれば、電解コンデンサの温度を検出するとともに、主回路を制御して負荷を駆動させる制御回路の一部を構成する温度検出手段を、基板の他主面で、かつ、電解コンデンサに対応する位置に実装することにより、温度検出手段による電解コンデンサの温度の検出精度を向上できるとともに、温度検出手段を電解コンデンサに固定する工程なども必要なく、製造性が良好になる。
【００１６】
請求項２記載の負荷制御装置によれば、請求項１記載の負荷制御装置の効果に加えて、制御回路が、温度検出手段で検出した電解コンデンサの温度と、基板の他主面に実装した周囲温度検出手段で検出した周囲の温度との差が所定値よりも大きい状態で主回路を停止させることにより、周囲温度検出手段が主回路側での発熱の影響を受けにくくなり、周囲の温度の検出精度を向上でき、電解コンデンサの寿命時に主回路を確実に停止させることができる。
【００１７】
請求項３記載の照明器具によれば、請求項１または２記載の負荷制御装置を備えることで、それぞれの効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は負荷制御装置の他主面側の斜視図、図２は負荷制御装置の一主面側の斜視図、図３は負荷制御装置の取付状態を示す断面図、図４は負荷制御装置の回路図、図５は負荷制御装置を備えた照明器具の一部を断面とした側面図、図６は照明器具の一部を断面とした底面図である。
【００２０】
図５および図６に示すように、照明器具11は、例えば住宅の天井などに取付アダプタなどの図示しない取付装置により取り付けられる住宅用照明器具であって、負荷としての光源である放電ランプ(放電灯)、すなわち円形環状のランプ12を使用する。このランプ12は、円形環状に形成された発光管15、およびこの発光管15の一部で発光管15の両端を接続するとともに近傍に最冷部が形成されている図示しない口金を備え、この口金の内周面側には発光管15の両端に設けられる図示しない電極に接続された図示しない接続ピンが突設されている。
【００２１】
そして、照明器具11は、器具本体21、ランプホルダ体23およびセード24を備え、ランプホルダ体23にランプ12が取り付けられ、器具本体21とランプホルダ体23との間に負荷制御装置としての放電灯点灯装置25(以下、点灯装置25という)が収納されて取り付けられている。
【００２２】
器具本体21は、中央部に取付装置が挿通される開口部31を有する略円盤状に形成され、上面には、器具本体21と器具取付面との間に介在される例えばスポンジなどの弾性部材32が取り付けられている。
【００２３】
ランプホルダ体23は、円弧状に湾曲した保持部33を先端部に備え、この保持部33にランプ12の発光管15を保持している。なお、図５において、保持部33には２つの異なるランプ12を保持可能であるが、便宜上、ランプ12は１つとして以下説明する。
【００２４】
セード24は、透光性を有し、器具本体21の下面全体を囲んでこの器具本体21に取り付けられている。
【００２５】
そして、点灯装置25は、図４に示すように、商用交流電源ｅに整流平滑するフィルタ部50および電源部51にインバータ回路52が接続され、このインバータ回路52の出力端には、共振回路53を介してランプ12のフィラメントFLa，FLbが接続されている。また、電源部51およびインバータ回路52には、それぞれ制御装置としての回路制御手段である処理装置55，56が接続され、これら処理装置55，56は、共通の制御電源部57からスイッチSWを介して給電されている。さらに、このスイッチSWは、制御処理装置としてのマイコン58によりオンオフが制御されている。また、このマイコン58には、温度検出手段としてのコンデンサ用温度センサ59および周囲温度検出手段としての周囲温度センサ60がそれぞれ電気的に接続されている。そして、フィルタ部50、電源部51、インバータ回路52および共振回路53により、ランプ12を動作させる主回路MCが構成され、処理装置55，56、制御電源部57、スイッチSW、マイコン58、および、各温度センサ59，60により、主回路MCを制御してランプ12の点灯状態を制御する制御回路CCが構成されている。
【００２６】
フィルタ部50は、商用交流電源ｅに接続された図示しないコモンモードトランス、高周波成分を遮断するコンデンサ、および、全波整流素子RECを有している。
【００２７】
電源部51は、入力電流と入力電圧との位相を合わせる、いわゆる臨界モード(不連続モード)の力率改善(ＰＦＣ)機能を備えた昇圧チョッパ回路であり、フィルタ部50の全波整流素子RECの出力側に、インバータ回路52との間に昇圧用のトランスであるチョッパチョークL1と逆阻止用のダイオードＤとの直列回路が接続されているとともに、チョッパチョークL1とダイオードＤのアノードとの接続点にスイッチング素子としての第１スイッチング素子、すなわちチョッピング用スイッチング素子である電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)Q1が並列に接続され、かつ、ダイオードＤのカソードとインバータ回路52との接続点に、略円柱状の平滑用のコンデンサである電解コンデンサC1が並列に接続されている。
【００２８】
電界効果トランジスタQ1は、ソース端子がチョッパチョークL1とダイオードＤのアノードとの接続点に接続されているとともに、ドレイン端子がグランド電位に接続され、かつ、制御端子であるゲート端子が一方の処理装置55に接続され、チョッパチョークL1に流れるチョーク電流と電界効果トランジスタQ1に流れるスイッチング電流とに基づいて一方の処理装置55によりスイッチング駆動される。
【００２９】
また、インバータ回路52は、電源部51に対して、制御信号出力部材としての第２スイッチング素子、すなわちインバータ用スイッチング素子である電界効果トランジスタQ2，Q3が直列に接続された、いわゆるハーフブリッジ形のものである。
【００３０】
電界効果トランジスタQ2，Q3は、制御端子であるゲート端子がそれぞれ他方の処理装置56に接続されており、この他方の処理装置56から供給される信号によってオンオフが制御される。
【００３１】
共振回路53は、電界効果トランジスタQ3の両端間に、直流成分を遮断するコンデンサC2とトランスとしての共振用巻線(共振用インダクタ)であるバラストチョークL2とを直列に介して共振用コンデンサC3が並列に接続されている。
【００３２】
一方の処理装置55は、電源部51のＰＦＣ制御用に電界効果トランジスタQ1をスイッチングするためのスイッチングパルスを生成し、入力電圧と入力電流との位相を合わせて力率を改善する力率改善部の機能を有している。
【００３３】
また、他方の処理装置56は、図示しない調光手段などにより設定されたランプ12の調光状態に対応するように、数十ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の周波数で電界効果トランジスタQ2，Q3を交互にオンオフする(スイッチング駆動する)ことで、電界効果トランジスタQ3のドレイン−ソース間に所定の高周波交流を発生させるドライバ部の機能を有している。
【００３４】
マイコン58は、コンデンサ用温度センサ59により検出した電解コンデンサC1の温度と、周囲温度センサ60により検出した周囲の温度との差が所定値よりも大きい状態で、スイッチSWを開いて制御電源部57からの各処理装置55，56への給電を停止し、主回路MCを停止させるように動作する。なお、このマイコン58では、コンデンサ用温度センサ59により検出した電解コンデンサC1の温度と、周囲温度センサ60により検出した周囲の温度との差が所定値よりも大きい状態が所定回数を越えた場合、あるいは所定時間以上継続した場合に、スイッチSWを開くように構成されている。
【００３５】
スイッチSWは、機械的スイッチでもよいし、例えば電界効果トランジスタなどの電気的スイッチなどでもよい。
【００３６】
コンデンサ用温度センサ59は、アナログ、あるいはディジタルの温度センサＩＣの他に、マイコン、あるいはＩＰＤ(Intelligent Power Device)などの各種ＩＣに設けられている温度異常による保護機能(サーマルプロテクタ)を用いることができ、電解コンデンサC1の温度を検出し、その検出した温度に対応する信号TS1をマイコン58へと出力可能となっている。
【００３７】
周囲温度センサ60は、コンデンサ用温度センサ59と同様に、アナログ、あるいはディジタルの温度センサＩＣの他に、マイコン、あるいはＩＰＤなどの各種ＩＣに設けられている温度異常による保護機能を用いることができ、周囲の温度を検出し、その検出した温度に対応する信号TS2をマイコン58へと出力可能となっている。
【００３８】
そして、点灯装置25は、図１および図２に示すように、主回路MCを主として一主面71a側に有し、制御回路CCを主として他主面71b側に有する基板71が、ケース体72に収納され、図３に示すように、一主面71a側が下側、他主面71b側が上側となるように器具本体21(図５)側に取り付けられている。
【００３９】
基板71は、図１および図２に示すように、長手状の略四角形状に形成され、例えば一主面71aが部品面、他主面71bが実装面となる片面基板である。また、この基板71には、一主面71a側に、長手方向の一端側すなわち器具本体21(図５)側に設けられた図示しない電源入力端子側から長手方向の他端側すなわち器具本体21側に設けられた図示しないランプ出力側端子側へと、フィルタ部50、電源部51およびインバータ回路52が順次形成されている。すなわち、基板71の一主面71aには、全波整流素子REC、電界効果トランジスタQ1〜Q3、チョッパチョークL1、バラストチョークL2、ダイオードＤ、および、コンデンサC1〜C3などのディスクリート部品を含む、主回路MCを構成する素子が主として配置されている。したがって、基板71の一主面71aには、定格電流(発熱)が比較的大きい素子が配置されている。さらに、全波整流素子RECおよび電界効果トランジスタQ1〜Q3は、基板71の幅方向の一側に長手方向に沿って固定された放熱板75に取り付けられ、この放熱板75によって、発生する熱が放熱されている。
【００４０】
放熱板75は、例えば放熱性が良好なアルミニウムなどの金属部材により長手状に形成されている。
【００４１】
一方、基板71の他主面71bには、上記処理装置55，56、マイコン58および各温度センサ59，60などの制御回路CCを構成する素子が主として配置されている。
【００４２】
ここで、マイコン58は、基板71の長手方向の中心位置よりも一端側寄りの位置に、この基板71の幅方向の他側寄り、すなわち、放熱板75に対して基板71の幅方向の反対側寄りに実装されている。また、一方の処理装置55は、このマイコン58よりも基板71の長手方向の一端側寄りの位置で、かつ、マイコン58の近傍に実装されている。さらに、他方の処理装置56は、基板71の長手方向の他端寄りの位置に実装されている。したがって、一方の処理装置55は、他方の処理装置56よりもマイコン58に近い位置に実装されている。
【００４３】
そして、コンデンサ用温度センサ59は、基板71の長手方向および幅方向の略中心位置、すなわち、一主面71a側の電解コンデンサC1の背面側に対応する位置、換言すれば、少なくとも一部が平面視で電解コンデンサC1の外郭よりも内側、あるいはこの輪郭線と交差する位置に配置されている。
【００４４】
また、周囲温度センサ60は、マイコン58の近傍で、かつ、このマイコン58よりも基板71の幅方向の他側寄りの位置に実装されている。なお、この周囲温度センサ60は、電解コンデンサC1からの発熱の影響を避けて周囲の温度を確実に検出するために、コンデンサ用温度センサ59から可能な限り遠い位置に実装することが好ましく、かつ、マイコン58へ出力する信号TS2がノイズなどの影響を受けにくいように、マイコン58に可能な限り近い位置(電界効果トランジスタQ1〜Q3から可能な限り遠い位置)に実装することが好ましい。
【００４５】
なお、図１および図２において、基板71上の素子は、便宜上、その一部のみを記載している。
【００４６】
そして、図３に示すように、ケース体72は、基板71の他主面71b側を支持するリブ状の支持部77aを備えた長手状の第１ケース77と、この第１ケース77に対して長手方向に摺動させて取り付けて基板71を覆う第２ケース78とを有しており、第１ケース77を上側、第２ケース78を下側として器具本体21(図５)側に取り付けられている。
【００４７】
次に、上記一実施の形態の動作を説明する。
【００４８】
電源を投入すると、マイコン58が、各温度センサ59，60からの信号TS1，TS2により、電解コンデンサC1の状態を検出する。そして、各温度センサ59，60でそれぞれ検出した温度差が所定値以下である場合には、スイッチSWをオン状態とする。
【００４９】
そして、制御電源部57から給電された一方の処理装置55により電界効果トランジスタQ1がオンオフされることで、入力電圧の波形すなわち全波整流されたサイン波形である基準波形を包絡線として出力電流が形成される。
【００５０】
電源部51により生成された出力電圧は、インバータ回路52の電界効果トランジスタQ2，Q3を、制御電源部57から給電された他方の処理装置56が所定の周波数および所定のオンデューティでオンオフ動作させることで、高周波交流電圧に変換される。
【００５１】
この高周波交流電圧により、共振回路53が共振して共振電流が流れ、フィラメントFLa，FLb間に所定の始動電圧が印加されてランプ12が点灯(始動)し、このランプ12が定常点灯される。
【００５２】
上記のように点灯したランプ12を調光する場合には、調光手段からの信号に応じて他方の処理装置56がインバータ回路52の駆動周波数を可変する。すなわち、インバータ回路52の駆動周波数を増加、あるいは減少させることで、インバータ回路52からの高周波電力が抑制、あるいは増加されて、ランプ電流が抑制、あるいは増加され、ランプ12が調光される。
【００５３】
また、マイコン58は、点灯装置25の動作中、各温度センサ59，60からの信号TS1，TS2を介して、それぞれ電解コンデンサC1の温度と周囲の温度とを検出している。この検出は、所定時間毎に行ってもよいし、常時行ってもよい。
【００５４】
そして、この検出した電解コンデンサC1の温度と周囲の温度との差が所定値以上の状態が所定回数以上となった場合、あるいは所定時間以上継続した場合には、スイッチSWを開いて、制御電源部57からの各処理装置55，56への給電を停止させることで、主回路MCを停止させる。
【００５５】
以上のように、電解コンデンサC1の温度を検出するとともに、主回路MCを制御してランプ12を点灯駆動させる制御回路CCの一部を構成するコンデンサ用温度センサ59を、基板71の他主面71bで、かつ、電解コンデンサC1に対応する背面の位置に実装することにより、コンデンサ用温度センサ59による電解コンデンサC1の温度の検出精度を向上できる。
【００５６】
すなわち、照明器具11に用いる点灯装置25は、図３に示すように、電解コンデンサC1が位置する基板71の一主面71a側が下側となって配置されるため、電解コンデンサC1からの発熱は、上方へと伝わるので、この電解コンデンサC1の背面側である上側の他主面71bにコンデンサ用温度センサ59を配置することで、電解コンデンサC1の温度を、コンデンサ用温度センサ59によって確実に検出できる。
【００５７】
さらに、電解コンデンサC1は、主回路MCを構成する素子中で最も寿命が短いものなので、この電解コンデンサC1の寿命が主回路MCの寿命となる。そして、電解コンデンサC1は、寿命末期に通常時よりも発熱するため、電解コンデンサC1の温度を精度よく検出することで電解コンデンサC1(主回路MC)の寿命を精度よく検出できる。
【００５８】
また、コンデンサ用温度センサ59は、電解コンデンサC1に例えばテープなどより固定することなく電解コンデンサC1の温度を精度よく検出できるので、テープによる固定工程なども必要ないため、製造性が良好になるとともに、製造コストも抑制できる。
【００５９】
さらに、制御回路CCのマイコン58が、コンデンサ用温度センサ59で検出した電解コンデンサC1の温度と、基板71の他主面71bに実装した周囲温度センサ60で検出した周囲の温度との差が所定値よりも大きい状態で主回路MCを停止させることにより、周囲温度センサ60が主回路MC側での発熱の影響を受けにくくなり、周囲の温度の検出精度を向上でき、電解コンデンサC1の温度のみを検出して主回路MCの寿命を検出する場合と比較して、電解コンデンサC1の寿命時に主回路MCをより確実に停止させることができる。
【００６０】
すなわち、主回路MCを構成する素子は、制御回路CCを構成する素子と比較して、定格電流(発熱)が大きいため、周囲温度センサ60を可能な限り主回路MC側から離間することで、これら主回路MC側からの発熱の影響を抑制できる。
【００６１】
しかも、各温度センサ59，60からの信号TS1，TS2が入力されるマイコン58も基板71の他主面71b側に実装することにより、これら信号TS1，TS2への熱ノイズおよびスイッチングノイズなどの影響を抑制でき、主回路MCの動作を精度よく制御できる。
【００６２】
そして、各温度センサ59，60で検出した温度の差によって制御回路CCが主回路MCの動作を制御するので、周囲温度が高い環境下、あるいは低い環境下など、様々な環境下であっても、電解コンデンサC1の温度を介してこの電解コンデンサC1(主回路MC)の寿命を確実に検出できる。
【００６３】
また、照明器具11が上記点灯装置25を備えることで、コンデンサ用温度センサ59による電解コンデンサC1の温度の検出精度を向上できるとともに、コンデンサ用温度センサ59を電解コンデンサC1に固定する工程なども必要なく、製造性が良好になるなど、この点灯装置25が奏する各効果をそれぞれ奏することができる。
【００６４】
なお、上記一実施の形態において、点灯装置25は、例えば施設用の天井埋込形照明器具など、任意の照明器具に適用することができる。
【００６５】
また、負荷制御装置は、点灯装置25に限定されるものではない。
【００６６】
さらに、コンデンサ用温度センサ59は、他主面71bでかつ電解コンデンサC1に対応する位置であれば、正確に電解コンデンサC1の背面でなくてもよく、電解コンデンサC1の背面近傍の位置であっても同様の作用効果を奏することができる。
【００６７】
そして、周囲温度センサ60は、点灯装置25の周囲の環境によっては設けない構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す負荷制御装置の他主面側の斜視図である。
【図２】同上負荷制御装置の一主面側の斜視図である。
【図３】同上負荷制御装置の取付状態を示す断面図である。
【図４】同上負荷制御装置の回路図である。
【図５】同上負荷制御装置を備えた照明器具の一部を断面とした側面図である。
【図６】同上照明器具の一部を断面とした底面図である。
【符号の説明】
【００６９】
11    照明器具
12    負荷としてのランプ
21    器具本体
25    負荷制御装置としての放電灯点灯装置
59    温度検出手段としてのコンデンサ用温度センサ
60    周囲温度検出手段としての周囲温度センサ
71    基板
71a   一主面
71b   他主面
C1    電解コンデンサ
CC    制御回路
MC    主回路
【図１】
2010054479.tif 000003
【図２】
2010054479.tif 000004
【図３】
2010054479.tif 000005
【図４】
2010054479.tif 000006
【図５】
2010054479.tif 000007
【図６】
2010054479.tif 000008