(57)【要約】    【課題】  任意所望時に容易に初期照度値の変更が可能な初期照度補正制御機能を備えた蛍光ランプ点灯装置およびこれを備えた照明器具を提供する。    【解決手段】  蛍光ランプ寿命進行状態判定装置ＦＬＥは、蛍光ランプＦＬの点灯中のフィラメント電流Ｉｆまたはインダクタ電流Ｉｍとフィラメント電圧Ｖｆとの位相を検知することのできる蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤと、蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤによる検出値に基づいてフィラメント電流Ｉｆまたはインダクタ電流Ｉｍとフィラメント電圧Ｖｆとの位相差を比較する位相差演算手段と、位相差演算手段により演算された位相差に基づいて蛍光ランプの寿命進行状態を判定する寿命進行状態判定手段とを具備している。【選択図】    図１
2006172997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプの点灯中のフィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との位相を検知することのできる蛍光ランプ点灯状態検出手段と；
蛍光ランプ点灯状態検出手段による検出値に基づいてフィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との位相差を比較する位相差演算手段と；
位相差演算手段により演算された位相差に基づいて蛍光ランプの寿命進行状態を判定する寿命進行状態判定手段と；
を具備していることを特徴とする蛍光ランプ寿命進行状態判定装置。
【請求項２】
蛍光ランプの点灯中のフィラメント電流、インダクタ電流およびフィラメント電圧の少なくとも一つを検知することのできる蛍光ランプ点灯状態検出手段と；
蛍光ランプを高周波点灯する高周波点灯回路と；
蛍光ランプ点灯状態検出手段による検出値に基づいて蛍光ランプの寿命を判定する寿命判定手段および蛍光ランプの点灯状態を制御する点灯制御手段を含む中央演算装置およびメモリと；
を具備していることを特徴とする蛍光ランプ点灯装置。
【請求項３】
照明器具本体と；
照明器具本体に配設された請求項２記載の蛍光ランプ点灯装置と；
照明器具本体に配設されるとともに、蛍光ランプ点灯装置により付勢される蛍光ランプと；
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、蛍光ランプの寿命進行状態を判定する蛍光ランプ寿命進行状態判定装置、この装置を備えた蛍光ランプ点灯装置およびこの蛍光ランプ点灯装置を備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、点灯初期が最も明るくてその後点灯時間の経過とともに明るさが減退していく性質を有している。この性質は光束減退曲線として表すことができる。これに対して、被照明空間としては、一般に蛍光ランプによって照明を行う場合であっても、常に一定照度で照明が行われることが好ましい。そこで、蛍光ランプの点灯初期から点灯時間の経過に伴う光束低下分だけ調光により暗くして点灯し、時間の経過に伴いその調光割合を低減していくことにより、被照明空間を蛍光ランプの寿命に至るまで一定照度が得られるように照明制御する手法が採用されるようになった。このような照明制御は、初期照度補正制御と称されている。また、この初期照度補正制御を行うことによって、調光により投入電力が低減した分が省電力となる利点もある。したがって、省電力を主たる目的として初期照度補正制御を行うこともある。
【０００３】
しかしながら、蛍光ランプにも寿命があるので、その寿命を把握してランプ交換を適切に行ったり、点灯を安全に制御したりする必要がある。放電ランプの寿命を検知する従来技術としては、既にいくつかの技術が知られている。
（１）光束減退予測による時間測定によって光束減退曲線の光束値が所定値となる点灯時間を寿命とみなしているもの（例えば、特許文献１参照。）。
（２）安定点灯状態のランプ電圧値またはランプ電流値を記憶するメモリ回路を有し、点灯時間の経過に対する安定点灯時のランプ電圧または点灯時間の経過に対する安定点灯時のランプ電流を監視して、減少から増加に変化する変曲点もしくは連続的に増加することを検出して、ランプのリークを検出し、出力電力を減少方向にまたは停止するように制御するもの（例えば、特許文献２参照。）。
（３）蛍光ランプのエミレス状態のときに生じる半波放電を検出して寿命と判定するもの。
【特許文献１】特開平１０−２６１３１４号公報（段落０００５）
【特許文献２】特開２００３−３１７９８６号公報
【特許文献３】特開２００１−０１５２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蛍光ランプの初期照度補正制御を個々に行うに際して、特許文献１に記載されているように、光束減退予測による時間測定によりランプ寿命を検出する場合、蛍光ランプの寿命にはばらつきがあるため、そのばらつきを考慮してどの蛍光ランプに対しても適応させるためには、早い段階で寿命判定を行うように設定せざるを得ない。このため、実際の蛍光ランプが寿命末期になる時期より前に寿命が判定されるので、経済性の観点から望ましくない。
【０００５】
特許文献２の手段は、蛍光ランプに適用することが困難であるとともに、構成が複雑である。
【０００６】
経済性および資源の有効活用の観点からは、蛍光ランプを、その実際の寿命末期になるべく近い時期までは点灯させて実用に供することが望ましい。特許文献３の手段は、これに応える可能性があるものの、エミレス状態は、既に寿命末期に到達した後の異常点灯状態であり、このときは高周波点灯回路に流れる電流が増大して回路に過大な負担がかかったり、フィラメント電極の異常加熱によって合成樹脂製の口金やランプソケットが溶融したりする恐れがある。また、半波放電時には、発光のちらつきが発生し、不快な照明状態となる。
【０００７】
したがって、半波放電状態が発生してからの寿命検出は、たとえ発生から短時間でこれを検出するのであったとしても好ましくない。また、実際の寿命末期を検出した際に、それを表示して使用者や管理者にランプ交換を促そうとする場合、当該表示中半波放電が継続するので、特許文献２に記載の検出手段を採用することができない。さらに、特許文献３の場合、エミレス状態の検出時に初期照度補正制御用の点灯時間タイマをリセットすると、点灯初期の際の大きな調光度に戻るので、照度が低下してしまい、しかも半波放電状態なので極めて視環境の甚だ悪い状態となる。
【０００８】
本発明は、蛍光ランプの点灯中に寿命進行状態を判定することのできる蛍光ランプ寿命進行状態判定装置、この装置を備えた蛍光ランプ点灯装置およびこの蛍光ランプ点灯装置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】
【０００９】
請求項１に係る発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置は、蛍光ランプの点灯中のフィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との位相を検知することのできる蛍光ランプ点灯状態検出手段と；蛍光ランプ点灯状態検出手段による検出値に基づいてフィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との位相差を比較する位相差演算手段と；位相差演算手段により演算された位相差に基づいて蛍光ランプの寿命進行状態を判定する寿命進行状態判定手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１０】
本発明の理解を容易にするために、主な構成および作用について以下説明する。
【００１１】
〔蛍光ランプについて〕    蛍光ランプは、気密容器の内部に形成された放電路の両端に一対の電極を備えている。一対の電極は、その少なくとも一方がフィラメント電極を備えている。フィラメント電極には電子放射性物質すなわちエミッタが担持され、フィラメントの赤熱により熱電子を放出するように構成されている。フィラメントは、その両端が導入線を介して気密容器の外部へ導出されている、したがって、蛍光ランプの始動に先立ちフィラメント予熱電流が一対の導入線を経由してフィラメントに通流することによって予熱されて赤熱すると、電極が熱電子放射状態になるので、その結果蛍光ランプの始動が容易になる。
【００１２】
また、蛍光ランプは、その気密容器の内部に水銀および希ガスなどの放電媒体が封入されていて、放電時に紫外光を放射する。さらに、蛍光ランプは、蛍光体層を備えていて、放射された紫外光が蛍光体層中の蛍光体を励起させるので、蛍光体層が可視光などを発光して照明に寄与する。
【００１３】
〔蛍光ランプ点灯状態検出手段について〕    蛍光ランプ点灯状態検出手段は、蛍光ランプの点灯中のフィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との位相を検知することのできる手段である。フィラメント電流は、蛍光ランプの点灯中にフィラメント電極を流れる電流である。インダクタ電流は、蛍光ランプの点灯中に限流手段であるインダクタを流れる電流である。このインダクタ電流には、放電によって蛍光ランプ内に流れるランプ電流とフィラメント電流とが重畳して含まれる。フィラメント電圧は、蛍光ランプの点灯中のフィラメント電極に現れる電圧である。したがって、蛍光ランプの点灯主回路は、限流手段が少なくともインダクタを含むものとするが、所望によりコンデンサなどインダクタ以外の回路素子をも含むことが許容される。また、蛍光ランプのフィラメント回路は、コンデンサインプット形のフィラメント予熱回路が好適であるが、これに限定されるものではない。すなわち、フィラメント電圧の位相が蛍光ランプの寿命の進行に伴って変化するような回路構成であればどのような構成の回路であってもよい。
【００１４】
また、蛍光ランプ点灯状態検出手段は、特定の回路構成に限定されない。フィラメント電流およびインダクタ電流を検出する手段として既知の手段、例えば電流変成器、電流検出抵抗器などを適宜採用することができる。また、フィラメント電圧を検出する手段として既知の手段、例えば抵抗分圧式電圧検出回路、電圧変成器などを適宜採用することができる。
【００１５】
〔位相差演算手段について〕    位相差演算手段は、蛍光ランプ点灯状態検出手段による検出値に基づいてフィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との位相差を比較する手段であるが、特定の回路構成に限定されない。例えば、Ａ／Ｄ変換回路、中央演算装置および記憶手段などを含む中央演算装置（ＣＰＵ）およびメモリを採用することで、コンパクトに構成することができる。なお、中央演算装置（ＣＰＵ）およびメモリとしてＩＣやマイコンなどの回路手段用いて構成することができる。このような構成は、位相差演算手段だけについて行うのでもよいが、所望により後述する寿命進行状態判定手段を一緒に兼ねることが望ましい。また、例えば後述するように蛍光ランプ点灯装置として装置全体を制御する手段をも兼ねるように構成することが許容される。
【００１６】
〔寿命進行状態判定手段について〕    寿命進行状態判定手段は、位相差演算手段により演算された位相差に基づいて蛍光ランプの寿命進行状態を判定する手段である。蛍光ランプの寿命進行状態を判定するために、予め寿命の進行すなわち点灯時間の変化に対する上記位相差の変化の関係を調べて判定基準として用意しておくことができる。また、蛍光ランプの寿命末期のみを判定する場合には、寿命末期に至る途中の点灯時間に対する点灯時間の変化と位相差の変化の関係を省略することもできる。
【００１７】
〔本発明の作用について〕    蛍光ランプは、点灯回路の如何にかかわらず、その一対のフィラメント電極の両端から導出されている一対の端子のうち、一方の端子が電源側に接続される。したがって、点灯時にフィラメント上の陰極輝点は、電源側の端子近傍に形成される。また、陰極輝点が形成されると、そこから熱電子が放出されて放電アークの形成に寄与する。そして、点灯時間の経過すなわち寿命の進行に伴ってエミッタは、陰極輝点が形成された部位から徐々に消耗していく。エミッタが消耗すると、陰極輝点は、残留している他方の端子側へ向けて徐々にフィラメント上を隣接部位へ移って点灯する。
【００１８】
したがって、フィラメント電極の陰極輝点が形成されている部位を中心にフィラメント電極の一方の端子側から陰極輝点までの電源側等価抵抗と他方の端子側から陰極輝点までの等価抵抗の値が寿命の進行に伴って変化していくことになる。このために、フィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との間の位相差が寿命の進行に伴って徐々に大きくなっていくことが分かった。なお、フィラメント電流およびインダクタ電流は、寿命の進行に伴って位相が殆ど変化しないが、フィラメント電圧の位相は明らかに変化する。
【００１９】
そこで、寿命の進行度合と上記位相差との関係を予め調べておけば、上記位相差の程度を把握して寿命の進行度合を知ることができる。
【００２０】
また、寿命の進行度合と上記位相差との関係を予めテーブルデータとして記憶手段に記憶させ、フィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との検出値をアナログデータからディジタルデータにＡ−Ｄ変換してから、演算手段で上記テーブルデータと比較演算することにより、寿命の進行度合を容易に求めることができる。この場合、中央演算装置（ＣＰＵ）およびメモリとしてＩＣ、マイコンなどを用いることにより、蛍光ランプ寿命進行状態判定装置をコンパクトに構成することができる。また、所望により寿命到達時のみを演算して求めるように構成することもできる。
【００２１】
さらに、本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置を初期照度初期照度補正制御回路と組み合わせることにより、蛍光ランプの点灯の初期照度補正制御を行い、に寿命到達時点で蛍光ランプの交換を求め、交換時に所期照度初期照度補正制御回路の点灯累積時間をリセットするように構成することもできる。
【００２２】
そうして、本発明においては、蛍光ランプの点灯中に常時寿命判定を行うことができるため、種々の制御を素早く行う必要のある始動時を避けて、寿命判定を行うことができる。このため、相対的に仕様が劣るものの安価な中央演算装置（ＣＰＵ）を備えたマイコンやＩＣを用いることが可能になる。また、回路動作が不安定になりにくい。
【００２３】
請求項２に係る発明の蛍光ランプ点灯装置は、蛍光ランプの点灯中のフィラメント電流、インダクタ電流およびフィラメント電圧の少なくとも一つを検知することのできる蛍光ランプ点灯状態検出手段と；蛍光ランプを高周波点灯する高周波点灯回路と；蛍光ランプ点灯状態検出手段による検出値に基づいて蛍光ランプの寿命を判定する寿命判定手段および蛍光ランプの点灯状態を制御する点灯制御手段を含む中央演算装置およびメモリと；を具備していることを特徴としている。
【００２４】
〔蛍光ランプ点灯状態検出手段について〕    蛍光ランプ点灯状態検出手段は、蛍光ランプの点灯中のフィラメント電流、インダクタ電流およびフィラメント電圧の少なくとも一つを検知することのできる手段であり、好適には請求項１に係る発明におけるのと同様にフィラメント電流またはインダクタ電流とフィラメント電圧との位相を検知することのでき手段である。
【００２５】
〔高周波点灯回路について〕    高周波点灯回路は、蛍光ランプを高周波点灯する回路であり、高周波発生回路および限流手段を備えている。高周波発生回路は、商用交流電源などの低周波交流を高周波交流に変換する回路手段であり、インバータなどの変換回路を主体として構成することができる。この場合、変換回路はどのような構成であってもよい。
【００２６】
また、低周波交流電源を用いて高周波交流を発生させる場合、低周波交流をいったん直流に変換してから高周波交流に変換することができる。インバータを用いて高周波に変換する場合、インバータはどのような回路方式であってもよい。例えば、並列インバータ、ハーフブリッジインバータ、一石式インバータなどを用いることができる。また、インバータは、自励式および他励式のいずれであってもよい。
【００２７】
限流手段は、放電ランプを安定に点灯するために、高周波発生回路と放電ランプとの間に直列に介在して、ランプ電流を所定値に限流する手段であり、インダクタンスを主体として構成されている。インダクタンスを限流手段とする場合、チョークコイルやトランスなどからなるインダクタを用いることができる。
【００２８】
点灯中にもフィラメント電流が流れるような構成としてコンデンサインプット回路方式を採用することができる。
【００２９】
また、高周波点灯回路は、高周波点灯回路の内部に整流化直流電源を配設することができる。なお、高周波発生回路に対する電源が交流および直流のいずれであっても、所望により例えば昇圧チョッパなどの直流電圧変換回路部を配設して、インバータなどの高周波発生回路に対する直流入力電圧を所望の値に変換する、調光のためにインバータの入力電圧を変化させる、高周波の出力周波数を変化させる、または高周波出力をＰＷＭ制御させることができる。
【００３０】
〔中央演算装置およびメモリについて〕    中央演算装置およびメモリは、少なくとも寿命判定手段および点灯制御手段を含む。所望により調光制御手段および初期照度補正制御手段などを選択的に付加していることが許容される。また、上記の各種制御を行うためのプログラムおよびテーブルデータなどをメモリに記憶して、所要時に読み出すように構成することができる。なお、メモリは、中央演算装置のメモリまたは別に配設したメモリのいずれであってもよい。
【００３１】
また、中央演算装置およびメモリは、これをマイコンやＩＣなどにより構成することができる。これにより、構成の簡素化およびコンパクト化を図ることができる。
【００３２】
寿命判定手段は、蛍光ランプ点灯状態検出手段による検出値に基づいて蛍光ランプの寿命を判定する手段であり、蛍光ランプの寿命到達および／または寿命の進行状態を判定する。蛍光ランプの寿命を判定するための手法は、特段限定されないが、例えば請求項１に係る発明の構成、蛍光ランプの始動時におけるフィラメント電圧のｄＶ／ｄｔを監視して寿命を判定する構成などを適宜採用することができる。また、寿命の判定は、蛍光ランプの点灯中や始動時など適当な時期に行うことができる。寿命判定の結果は、後述するＣＰＵ中のメモリまたはＣＰＵと別に配設されたメモリに記憶させて、次回の寿命判定時に前回の判定データを読み出して比較して、蛍光ランプの交換を検出することもできる。また、前回の寿命判定データを新しい寿命判定データに書き換えるように構成することができる。
【００３３】
点灯制御手段は、蛍光ランプの作動状態を制御するための制御手段であり、例えば予熱制御、始動制御および点灯制御などである。予熱制御は、蛍光ランプの予熱時に行う制御であり、予熱の程度を予熱電流および／または予熱時間を制御することにより制御する。始動制御は、蛍光ランプの始動時に行う制御であり、主として始動時に蛍光ランプの一対のフィラメント電極間に印加する始動電圧を発生させるように制御する。点灯制御は、蛍光ランプの点灯中に行う制御であり、例えば蛍光ランプに定電力を投入して安定に点灯させる定電力制御モード、蛍光ランプを省電力点灯させる省電力点灯モード、蛍光ランプを長寿命になるように点灯するランプ長寿命点灯モードなどの制御モードである。を選択可能に構成することができる。省電力点灯モードにおいては、外来光を利用した照明を行うために、外光センサを用いて外光レベルを検知して蛍光ランプを所要に調光点灯させる。ランプ長寿命点灯モードにおいては、調光点灯中に最適なフィラメント電極の加熱を行うことで蛍光ランプを長寿命化点灯させる。
【００３４】
調光制御手段は、外部からの操作に基づいて蛍光ランプを調光点灯させる際に行う制御である。
【００３５】
初期照度補正制御手段は、高周波点灯回路を制御して蛍光ランプを調光点灯させるための調光制御手段、初期照度補正制御手段、初期照度補正制御の計時手段、例えば点灯時間タイマの累積点灯時間を初期設定状態すなわち初期化状態に戻すためのリセット手段およびランプ要交換判定手段などを具備すればよい。なお、ランプ要交換判定回路に本発明の前記寿命判定手段を利用することにより、点灯中にランプ要交換判定を行うことが可能になる。
【００３６】
〔その他の構成について〕    本発明においては、所望により以下の構成を付加することができる。
１．（調光信号判別手段）    この手段は、蛍光ランプ点灯装置を４線式調光用として構成する場合に採用すると好適であり、好ましくは３以上にわたる複数の信号形式の調光信号を判別することが可能な手段である。この場合の信号形式としては、１００ＨｚＰＷＭ信号、１ｋＨｚＰＷＭ信号、直流信号、交流または直流の断続信号などである。なお、調光信号判別手段を前記ＣＰＵまたは／およびメモリの一機能として付加することができる。
２．（点灯モード選択手段）    この手段は、蛍光ランプの点灯モードをユーザーが任意に選択できるように構成したものである。なお、点灯モードとしては、例えば定電力制御モード、省電力点灯モード、ランプ長寿命点灯モードなどである。
【００３７】
〔本発明の作用について〕    本発明においては、中央演算装置およびメモリを用いて蛍光ランプの寿命判定および点灯状態制御を行うので、蛍光ランプ点灯装置を多機能に構成することができるとともに、コンパクトで、かつ、比較的安価な蛍光ランプ点灯装置を得ることが可能になる。
【００３８】
請求項３に係る発明の照明器具は、照明器具本体と；照明器具本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の蛍光ランプ点灯装置と；照明器具本体に配設されるとともに、蛍光ランプ点灯装置により付勢される蛍光ランプと；を具備していることを特徴としている。
【００３９】
本発明において、照明器具は、その用途および構造を問わない。照明器具本体は、照明器具から蛍光ランプ点灯装置および蛍光ランプを除いた残余の部分を意味する。蛍光ランプ点灯装置は、その一部または全体が照明器具本体に装着されているばかりでなく、照明器具本体から離間して配設されていてもよい。
【発明の効果】
【００４０】
請求項１の発明によれば、蛍光ランプの点灯中に蛍光ランプの寿命進行状態を判定可能な蛍光ランプ寿命進行状態判定装置を提供することができる。
【００４１】
請求項２の発明によれば、共通の中央演算装置およびメモリを用いて蛍光ランプの寿命判定および点灯状態制御を行う多機能でありながら、コンパクトで、かつ、比較的安価な蛍光ランプ点灯装置を提供することができる。
【００４２】
請求項３の発明によれば、請求項１および２の効果を有する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００４４】
図１ないし図３は、本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置および蛍光ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示し、図１は回路ブロック図、図２は負荷回路の等価回路図、図３は各部の電流・電圧波形図である。本形態において、蛍光ランプ寿命進行状態判定装置ＦＬＥは、蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤ、アナログ−ディジタル変換手段Ａ／ＤおよびマイコンＭＰを具備している。蛍光ランプ点灯装置ＦＯＣは、蛍光ランプ寿命進行状態判定装置ＦＬＥ、高周波点灯回路ＨＦＯおよびマイコンＭＰなどを具備している。なお、符号ＡＣは、低周波交流電源である。
【００４５】
蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤは、フィラメント電流検出手段ＩｆＤまたはインダクタ電流検出手段ＩｍＤと、フィラメント電圧検出手段ＶｆＤとで構成される。
【００４６】
アナログ−ディジタル変換手段Ａ／ＤおよびマイコンＭＰは、位相差演算手段および寿命進行状態判定手段として機能して、フィラメント電流Ｉｆまたはインダクタ電流Ｉｍと、フィラメント電圧Ｖｆとを比較して、それらの間の位相差を検出するとともに、上記位相差に基づいて蛍光ランプＦＬの寿命進行状態を判定する。寿命進行状態を判定するには、マイコン中のメモリに記憶されている位相差−寿命進行状態のテーブルデータを読み出して検出した位相差と比較して、寿命進行状態を判定する。
【００４７】
次に、蛍光ランプ点灯装置ＦＯＣについて説明する。高周波点灯回路ＨＦＯは、高周波発生回路ＩＮＶおよび負荷回路ＬＣからなる。
【００４８】
高周波発生回路ＩＮＶは、整流回路ＲＥＣ、昇圧チョッパＢＵおよびインバータ回路ＨＶＩを備えている。整流回路ＲＥＣおよび昇圧チョッパＢＵは、直流電源を構成している。直流電源は、インバータ回路ＨＶＩに所要の電圧の直流電源電圧を印加する。なお、図１において、符号Ｃ１は、昇圧チョッパＢＵの出力端に接続された平滑コンデンサである。
【００４９】
インバータ回路ＨＶＩは、例えばハーフブリッジ形インバータからなり、直流電源に直列接続された一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２および駆動回路ＧＤＣからなる。そうして、インバータ回路ＨＶＩの出力端から所望電圧の高周波電圧が得られる。
【００５０】
負荷回路ＬＣは、高周波発生回路ＩＮＶの高周波出力端間に接続し、直流カットコンデンサＣ２、インダクタＬ１、蛍光ランプＦＬおよびコンデンサＣ３を含んで構成されている。直流カットコンデンサＣ２は、インバータ回路ＨＶＩから直流成分が負荷回路ＬＣに流入しないように直流成分をカットする。インダクタＬ１は、蛍光ランプＦＬに対して限流インダクタンスを提供する。蛍光ランプＦＬは、一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２を備えている。コンデンサＣ３は、蛍光ランプＦＬの一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２、直流カットコンデンサＣ２およびインダクタＬ１に対して直列接続している。そして、インダクタＬ１とコンデンサＣ３は、直列共振回路を形成している。
【００５１】
また、蛍光ランプＦＬの一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２およびコンデンサＣ３の直列回路は、フィラメント加熱回路を形成する。フィラメント加熱回路は、蛍光ランプＦＬの点灯までの過程において、上記直列共振回路の作用によって予熱時には比較的大きな予熱電流を流して一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２を所要に加熱し、点灯中は加熱電流が低減して一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２を適度に加熱する。
【００５２】
前記蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤのフィラメント電流検出手段ＩｆＤは、コンデンサＣ３と直列に挿入されて蛍光ランプＦＬに並列に接続している。また、インダクタ電流検出手段ＩｍＤは、負荷回路ＬＣに直列に挿入されている。さらに、フィラメント電圧検出手段ＶｆＤは、蛍光ランプＦＬの一方のフィラメント電極Ｅ１に並列接続して、当該電極Ｅ１の両端電圧を検出する。
【００５３】
次に、図２および図３を参照して蛍光ランプ寿命進行状態判定装置の作動原理を説明する。すなわち、図２は、負荷回路ＬＣの等価回路であり、インダクタＬ１は、限流インダクタとして作用する。抵抗Ｒ１およびＲ２は、蛍光ランプＦＬのフィラメント電極Ｅ２の等価抵抗である。また、抵抗Ｒ３およびＲ４は蛍光ランプＦＬのフィラメント電極Ｅ１の等価抵抗である。抵抗ＲＬは、蛍光ランプＦＬの放電の等価抵抗である。
【００５４】
蛍光ランプＦＬの一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２は、その等価抵抗が陰極輝点の位置を境に電源側端子までの部分の等価抵抗Ｒ１、Ｒ３と、非電源側端子までの等価抵抗Ｒ２、Ｒ４とに分離していると見ることができる。蛍光ランプＦＬの寿命の進行に伴ってエミッタが消耗するので、点灯時にフィラメント上に形成される陰極輝点は、電源側端子に接近した位置から非電源側端子に接近した位置まで徐々に移動していく。そして、非電源側端子に接近した位置に到達すると、最早エミッタが消耗し尽くされるので、寿命となる。
【００５５】
したがって、蛍光ランプＦＬの寿命の進行に伴って陰極輝点が移動すると、等価抵抗Ｒ１、Ｒ３と、非電源側端子までの等価抵抗Ｒ２、Ｒ４との値およびその比率が徐々に変化していく。その結果、上記等価回路は、移相回路となってフィラメント電圧Ｖｆの位相がフィラメント電流Ｉｆおよびインダクタ電流Ｉｍに対して相対的にずれていく。そのため、寿命が進行するに伴ってフィラメント電流Ｉｆおよびインダクタ電流Ｉｍとフィラメント電圧Ｖｆとの間の位相差が増大していく。
【００５６】
そこで、上記位相のずれの大きさを判定することにより、寿命の進行の程度を知ることができるのである。なお、フィラメント電圧Ｖｆの検出は、フィラメント電極Ｅ２側で行ってもよいし、両方のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２で行ってもよい。
【００５７】
図３は、新しい蛍光ランプと寿命が進んだ古い蛍光ランプとをそれぞれ点灯した場合におけるフィラメント電流Ｉｆ、インダクタ電流Ｉｍおよびフィラメント電圧Ｖｆのそれぞれの波形を示している波形図である。図中、フィラメント電圧Ｖｆ１は、新しい蛍光ランプの場合である。また、フィラメント電圧Ｖｆ２は、古い蛍光ランプの場合である。フィラメント電流Ｉｆの波形に対するフィラメント電圧Ｖｆ１、Ｖｆ２の波形の位相遅れｄ１、ｄ２が相違しているのが分かる。すなわち、位相の遅れｄ２がｄ１より顕著に大きい。これに対して、フィラメント電流Ｉｆおよび、インダクタ電流Ｉｍは、新旧の蛍光ランプの波形を重ねて示しており、両波形間には位相の遅れは殆ど認められないが、一部の位相期間において波高値に若干のずれが認められる。
【００５８】
以下、図４および図５を参照して本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置および蛍光ランプ点灯装置を実施するための第２および第３の形態を説明する。なお、図中、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００５９】
図４は、本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置および蛍光ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示す回路ブロック図である。本形態は、初期照度補正制御を行う点で異なる。
【００６０】
すなわち、蛍光ランプ点灯装置ＦＯＣは、高周波点灯回路ＨＦＯ、調光制御手段ＤＣＣ、初期照度補正制御手段ＩＣＣ、リセット手段ＲＳ、蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤおよびランプ要交換判定手段ＬＣＤを具備している。
【００６１】
高周波点灯回路ＨＦＯは、高周波発生回路ＩＮＶおよび高周波制御回路ＨＣＣからなる。高周波発生回路ＩＮＶは、直流電源、インバータ回路および負荷回路を主体として構成されている。高周波制御回路ＨＣＣは、高周波発生回路ＩＮＶを所要に制御する回路で、例えば周波数制御またはＰＷＭ制御された駆動信号を高周波発生回路ＩＮＶに供給することにより、高周波発生回路ＩＮＶを可制御に駆動する。
【００６２】
調光制御手段ＤＣＣは、例えば周波数制御またはＰＷＭ制御を行うための調光制御信号を生成して高周波点灯回路ＨＦＯの高周波制御回路ＨＣＣに制御入力して、高周波発生回路ＩＮＶの高周波出力を調光制御信号に応じて変化させる回路で、調光信号受信部および調光制御信号変換回路などからなる。調光信号受信部は、後述する初期照度補正制御手段ＩＣＣから送出されたり、外部制御システムから送信されたりする調光信号を受信して調光制御信号変換手段へ送出する。調光制御信号変換手段は、送出を受けた調光信号を調光制御信号に変換する。なお、調光信号は、例えばＰＷＭ制御信号からなり、これを例えば直流レベル信号からなる調光制御信号に変換する。
【００６３】
初期照度補正制御手段ＩＣＣは、点灯時間に応じた初期照度補正信号を内容とする調光信号を発生して、これを調光制御手段ＤＣＣに送出する。すなわち、初期照度補正制御手段ＩＣＣは、中央演算装置のタイマ機能、演算機能およびプログラムならびにメモリを主体として構成されていて、蛍光ランプの光束減退曲線に沿った初期照度補正信号からなる調光信号を発生する。タイマ機能は、蛍光ランプＦＬの点灯時間を例えば低周波交流電源ＡＣの投入時間に基づいて計時する。メモリ機能は、プログラムおよび累積点灯時間に対応する調光度のテーブルデータを記憶する。演算機能は、前回までの累積点灯時間に今回の点灯時間を加算して累積点灯時間を更新し、また累積点灯時間に対応する調光度のテーブルデータを読み出して初期照度補正信号としての調光信号を出力する。
【００６４】
リセット手段ＲＳは、蛍光ランプＦＬを交換した際に、点灯時間タイマのメモリ機能に記録されている累積点灯時間データを削除することによって、初期照度補正制御手段ＩＣＣの累積点灯時間の計時をリセットして初期化する。また、リセット手段ＲＳは、後述するようにリセットスイッチＳＷを含み、操作によりリセットするように構成することもできる。
【００６５】
蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤは、インダクタ電流検出手段ＩｍＤおよびフィラメント電圧検出手段ＶｆＤからなる。
【００６６】
ランプ要交換判定手段ＬＣＤは、内部にインダクタ電流Ｉｍと、フィラメント電圧Ｖｆとを比較して、それらの間の位相差を検出する位相差演算手段と、位相差演算手段により演算された位相差に基づいて蛍光ランプＦＬの寿命進行状態を判定する寿命進行状態判定手段を含み、上記位相差に基づいて蛍光ランプＦＬの寿命進行状態を判定して、蛍光ランプＦＬがランプ交換を要するほどに寿命末期に接近したか否かを判定する。
【００６７】
したがって、本形態においては、始動時にランプ要交換判定手段ＬＣＤがランプ交換不要であると判定した場合には、所定の始動が継続するので、蛍光ランプＦＬはやがて点灯する。そして、初期照度補正制御手段ＩＣＣの点灯時間タイマ機能が累積点灯時間を計時する中で蛍光ランプＦＬは高周波点灯を行う。また、初期照度補正制御手段ＩＣＣは、蛍光ランプＦＬの累積点灯時間に応じた直流の調光信号を送出し、調光制御手段ＤＣＣに入力する。調光制御手段ＤＣＣは、調光信号をＰＷＭ制御信号または周波数制御信号に変換して高周波制御手段ＨＣＣに送出するので、高周波発生回路ＩＮＶは、調光信号に相当するように制御された高周波出力電圧を出力する。その結果、蛍光ランプＦＬは、交換した後寿命末期までの間、初期照度の例えば７０％一定で点灯する。
【００６８】
これに対して、ランプ要交換判定手段ＬＣＤが上記条件を満足したことで蛍光ランプＦＬの交換を必要と判定したときには、高周波制御手段ＨＣＣに消灯を指示する。その結果、高周波制御手段ＨＣＣは、インバータ本体ＩＮＶに対する駆動信号の供給を停止するので、蛍光ランプＦＬは消灯するか、最初から点灯しない。
【００６９】
図５は、本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置および蛍光ランプ点灯装置を実施するための第３の形態を示す回路ブロック図である。図４に示す第２の形態との対比において本形態の主な特徴点は次のとおりである。
【００７０】
高周波点灯回路ＨＦＯは、その直流電源が整流回路ＲＥＣ１、平滑回路ＳＣ１および昇圧チョッパＢＵＴにより構成されている。昇圧チョッパＢＵＴは、高周波発生回路ＩＮＶの入力端に印加する直流電圧を低周波交流電圧より高い電圧に昇圧する。また、高周波発生回路ＩＮＶは、蛍光ランプＦＬの一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２の加熱を制御するランプ点灯制御部ＦＨを備えている。
【００７１】
調光制御手段ＤＣＣは、整流回路ＲＥＣ２および平滑回路ＳＣ２からなる。
【００７２】
初期照度補正制御手段ＩＣＣは、点灯時間タイマＴＭおよび光束補正装置ＰＷＧを含んでいる。光束補正装置ＰＷＧは、累積点灯時間に対応するＰＷＭ信号からなる調光信号を発生して調光制御手段ＤＣＣの整流回路ＲＥＣ２の直流入力端に入力する。
【００７３】
蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤは、フィラメント電流検出手段ＩｆＤおよびフィラメント電圧検出手段ＶｆＤからなる。
【００７４】
ランプ要交換判定手段ＬＣＤは、蛍光ランプ点灯状態検出手段ＦＬＤからの検出出力に応じて寿命進行状態を判定し、ランプ要交換と判定したときには、高周波制御手段ＨＣＣを制御して蛍光ランプＦＬを消灯すると同時に、初期照度補正制御手段ＩＣＣの累積点灯時間をリセットするように構成されている。
【００７５】
図６は、本発明の照明器具を実施するための一形態を示す中央断面正面略図である。
【００７６】
照明器具ＩＦは、照明器具本体１１、蛍光ランプ点灯装置ＦＯＣおよび図示を省略している蛍光ランプからなり、リセットスイッチＳＷが外部から操作可能に配設されている。
【００７７】
照明器具本体１１は、トラフ状をなしていて、下面に反射板１１ｃが着脱可能に装着され、外面に白色系塗装が施され、内部に蛍光ランプ点灯装置ＦＯＣを収納しているとともに、その両端部から一対のランプソケット１１ａが垂下している。なお、蛍光ランプは、本形態においては直管形が用いられており、一対のランプソケット１１ａの間に装着される。図中、符号１１ｂは照明器具本体１１の反射板１１ｃの部分を着脱操作するための反射板取付ねじである。
【００７８】
リセットスイッチＳＷは、押し釦ＰＢを備えていて、押し釦ＰＢを照明器具本体１１の下面に露出して配設されている。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置および蛍光ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示す回路ブロック図
【図２】同じく負荷回路の等価回路図
【図３】同じくは各部の電流・電圧波形図
【図４】本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置および蛍光ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示す回路ブロック図
【図５】本発明の蛍光ランプ寿命進行状態判定装置および蛍光ランプ点灯装置を実施するための第３の形態を示す回路ブロック図
【図６】本発明の照明器具を実施するための一形態を示す中央断面正面略図
【符号の説明】
【００８０】
Ａ／Ｄ…アナログ−ディジタル変換手段、ＢＵ…昇圧チョッパ、ＦＬＤ…蛍光ランプ点灯状態検出手段、ＦＬＥ…蛍光ランプ寿命進行状態判定装置、ＦＯＣ…蛍光ランプ点灯装置、ＨＦＯ…高周波点灯回路、ＨＶＩ…インバータ回路、ＩｆＤ…フィラメント電流検出手段、ＩｍＤ…インダクタ電流検出手段、ＩＮＶ…高周波発生回路、ＭＰ…マイコン、ＲＥＣ…整流回路、ＶｆＤ…フィラメント電圧検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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