(57)【要約】【課題】、調光レベルに応じて適切に放電灯14を調光制御できる放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲では、ランプ電流を主体として高周波発生装置21を制御し、放電灯14の立ち消えを防止する。所定の調光レベル以上の調光レベル範囲では、ランプ電力を主体として高周波発生装置21を制御し、放電灯14のばらつきやランプ周囲温度の変化に対して放電灯14の明るさを一定に保つ。調光レベルに応じて適切に放電灯14を調光制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の共振電圧を出力して放電灯を点灯させる高周波発生装置と；
放電灯のランプ電流を検出する電流検出手段と；
放電灯のランプ電圧を検出する電圧検出手段と；
調光信号を入力して高周波発生装置を制御するとともに、予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲では電流検出手段で検出されるランプ電流を主体として高周波発生装置を制御し、所定の調光レベル以上の調光レベル範囲では電流検出手段で検出されるランプ電流と電圧検出手段で検出されるランプ電圧とを乗算したランプ電力を主体として高周波発生装置を制御する制御装置と；
を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
器具本体と；
器具本体に装着された放電灯と；
請求項１記載の放電灯点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯を高周波点灯させる放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電灯を高周波点灯させるものにおいて、放電灯と並列的に電圧検出手段、直列的に電流検出手段を設けてランプ電圧やランプ電流を検出し、これらの検出信号により放電灯の点灯状態を検出したり、高周波発生装置の出力を負帰還制御したりするものが知られている。例えば、ランプ電流の有無に応じて放電灯の始動点灯を検知したり、ランプ電流を基準値と比較して光出力を一定化している。
【０００３】
一方、明るさを調整するために放電灯を調光する放電灯点灯装置があるが、ランプ電圧とランプ電流とからランプ電流を検出し、調光レベルに応じたランプ電力となるようにランプ電力一定制御により放電灯を調光する場合と、ランプ電流を検出し、調光レベルに応じたランプ電流となるようにランプ電流一定制御により放電灯を調光する場合とがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−９２８５７号公報（第７−１０頁、図１−６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ランプ電力一定制御により放電灯を調光する場合、放電灯のばらつきやランプ周囲温度の変化などでランプ電圧が変化することにより、ランプ電力を一定に保つようにランプ電流も変化する。しかし、調光レベルが深い（暗い）と、ランプ電流が小さく、ランプ電圧が高くなるため、ランプ電圧が高くなる方向へ変化すればランプ電流がより小さくなり、放電灯の立ち消えを起こす問題がある。
【０００５】
また、ランプ電流一定制御により放電灯を調光する場合、調光レベルが深く（暗く）ても、放電灯が立ち消えするのを防止できる。しかし、調光レベルが浅い（明るい）場合に、放電灯のばらつきやランプ周囲温度の変化に対して、ランプ電流を一定に保つようにランプ電圧が変化するため、ランプ電力が変化し、結果として放電灯の明るさが変化してしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、調光レベルに応じて適切に放電灯を調光制御できる放電灯点灯装置および照明装置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】
【０００７】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、高周波の共振電圧を出力して放電灯を点灯させる高周波発生装置と；放電灯のランプ電流を検出する電流検出手段と；放電灯のランプ電圧を検出する電圧検出手段と；調光信号を入力して高周波発生装置を制御するとともに、予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲では電流検出手段で検出されるランプ電流を主体として高周波発生装置を制御し、所定の調光レベル以上の調光レベル範囲では電流検出手段で検出されるランプ電流と電圧検出手段で検出されるランプ電圧とを乗算したランプ電力を主体として高周波発生装置を制御する制御装置と；を具備しているものである。
【０００８】
放電灯は、蛍光ランプなどの低圧水銀放電灯が好適であるが、高輝度放電灯に代表される高電圧放電灯やその他の放電灯であってもよい。
【０００９】
高周波発生装置は、その具体的構成を限定されるものではないが、代表的にはインバータを主として構成されるものである。インバータを主とした高周波発生装置は広く実用化されており、比較的安価で容易に採用し得る。インバータとしては、ハーフブリッジ形、フルブリッジ形、一石形、並列形などどのようなものでもよい。そして、高周波電力を放電灯に対して直接供給するもの、あるいはトランスなどの絶縁手段を介して供給するもののいずれでもよい。また、高周波とは、数ｋＨｚ以上であるが、好ましくは可聴周波数以上であり、高周波雑音やスイッチング損失の点から数百ｋＨｚ以下である。
【００１０】
電流検出手段および電圧検出手段は、それぞれ適宜構成し得るものであるが、互いの検出信号の位相関係が明確になるよう、ある電位点を共通とする位置関係に設けるのが好ましい。さらに好ましくは、放電灯への一対の給電路のうちの一方を安定電位側とし、この安定電位側に電流検出手段を設け、電流検出手段の一端側に電圧検出手段の一端側を接続して放電灯と並列的に電圧検出手段を設けるのがよい。
【００１１】
制御装置は、調光信号を入力して高周波発生装置を制御するとともに、予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲では電流検出手段で検出されるランプ電流を主体として高周波発生装置を制御し、所定の調光レベル以上の調光レベル範囲では電流検出手段で検出されるランプ電流と電圧検出手段で検出されるランプ電圧とを乗算したランプ電力を主体として高周波発生装置を制御するものであるが、その制御形態は、回路的に制御するもの、予め設定されたシーケンスで制御するものなどのいずれでもよい。
【００１２】
例えば、放電灯が点灯中に制御装置に取り出す信号が変動した場合には、変動を解消するように負帰還制御すれば出力の一定化制御となる。また、放電灯が点灯中に制御装置に取り出す信号が有りから無しに変化した場合には、放電灯がなんらかの異常（寿命など）により消灯したとみなして高周波発生装置の出力を停止することができる。さらに、放電灯の始動時に制御装置に取り出す信号が無しから有りに変化した場合には、放電灯が始動したとみなして始動モードから点灯モードに切り換えることができる。
【００１３】
制御装置は、ディスクリート部品で構成してもよいが、ＩＣ、マイコン、ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）などを主として構成することができる。
【００１４】
「所定の調光レベル」とは、例えば、放電灯の全光に対して２０％以下の調光レベルの場合に立ち消えが発生しやすいことから、放電灯の全光に対して２０％程度の調光レベルが好ましい。
【００１５】
請求項２記載の照明装置は、器具本体と；器具本体に装着された放電灯と；請求項１記載の放電灯点灯装置と；を具備しているものである。
【００１６】
照明装置は、屋外照明用、室内照明用、一般照明用、表示用などのいずれでもよいし、その形状もどのようなものでもよい。また、放電灯点灯装置は、器具本体と一体または別体のいずれでもよい。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の放電灯点灯装置によれば、予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲ではランプ電流を主体として高周波発生装置を制御することにより、放電灯の立ち消えを防止でき、また、所定の調光レベル以上の調光レベル範囲ではランプ電力を主体として高周波発生装置を制御することにより、放電灯のばらつきやランプ周囲温度の変化に対して放電灯の明るさを一定に保つことができ、したがって、調光レベルに応じて適切に放電灯を調光制御できる。
【００１８】
請求項２記載の照明装置によれば、調光レベルに応じて適切に放電灯を調光制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１ないし図３に第１の実施の形態を示し、図１は放電灯点灯装置の回路図、図２は放電灯点灯装置のランプ電力一定制御におけるランプ電流とランプ電圧との関係を示すグラフ、図３は放電灯点灯装置を用いた照明装置の斜視図である。
【００２１】
図３において、11は照明装置で、この照明装置11は、器具本体12を有し、この器具本体12の両端にソケット13が取り付けられ、これらソケット13間に直管形蛍光ランプである放電灯14が装着されている。器具本体12には、放電灯14を点灯させる放電灯点灯装置15が内蔵されている。
【００２２】
図１において、放電灯点灯装置15は、放電灯14を点灯させる高周波発生装置21、およびこの高周波発生装置21を制御する制御装置22を備えている。
【００２３】
高周波発生装置21は、直流電源25、スイッチング部26、および共振回路部27を有している。
【００２４】
直流電源25は、例えば、バッテリ、あるいは、交流電源を整流し、必要に応じて平滑するものでもよい。
【００２５】
スイッチング部26は、ハーフブリッジ形のインバータ回路を構成するもので、互いに直列接続されていて直流電源の出力端間に接続された一対のスイッチング素子としての電界効果形トランジスタQ1，Q2を有し、これら電界効果形トランジスタQ1，Q2が数十ｋＨｚの周波数で交互にオンオフを繰り返して直流電源25の出力をスイッチングする。
【００２６】
共振回路部27は、共振用のインダクタL1、共振用のコンデンサC1、および直流カット用のコンデンサC2の直列回路を有し、一方の電界効果形トランジスタQ1に対して並列に設けられている。インダクタL1は放電灯14の限流インピーダンスを兼用し、コンデンサC1はフィラメント予熱用および始動用インピーダンスを兼用している。
【００２７】
放電灯14に対して、ランプ電流を検出する電流検出手段28が、放電灯14の一端側とスイッチング部26の安定電位側出力端（直流電源25の負出力端側）との間に直列に設けられている。また、放電灯14に対して、ランプ電圧を検出する電圧検出手段29が並列に設けられている。そして、電流検出手段28の一端と電圧検出手段29の一端とは共通電位となるように接続されている。
【００２８】
また、制御装置22は、電流検出手段28および電圧検出手段29の出力から被制御量を算出する被制御量算出回路38を有している。この被制御量算出回路38は、一方の入力側に電流検出手段28で検出されるランプ電流が、他方の入力側に電圧検出手段29で検出されるランプ電圧が入力され、これらランプ電流とランプ電圧とを乗算して被制御量を算出する乗算回路39を有している。この乗算回路39のランプ電圧が入力される他方の入力側には、電圧検出手段29の出力値と「１」とのいずれか一方を選択的に切り換えて入力させる切換手段40が設けられている。この切換手段40は、制御回路22に入力される調光レベルが予め設定された調光レベルに以下の調光レベル範囲では、「１」を乗算回路39に入力させる。これにより、乗算回路39はランプ電流を被制御量として出力する。また、切換手段40は、所定の調光レベル以上の調光レベル範囲では、電圧検出手段29で検出されるランプ電圧を乗算回路39に入力させる。これにより、乗算回路39はランプ電流とランプ電圧とを乗算したランプ電力を被制御量として出力する。予め設定される所定の調光レベルは、例えば、放電灯14の全光に対して２０％以下の調光レベルの場合に立ち消えが発生しやすいことから、放電灯14の全光に対して２０％程度の調光レベルが好ましい。
【００２９】
乗算回路39の出力はＰＩ回路（比例積分回路）41に入力される。このＰＩ回路41では調光信号と被制御量とに基づいて目標値に近づくように電圧・周波数変換器42をＰＩ制御（比例積分制御）し、この電圧・周波数変換器42ではＰＩ制御により出力周波数を変化させる。
【００３０】
電圧・周波数変換器42の出力は駆動回路43に入力され、この駆動回路43により電界効果形トランジスタQ1，Q2を駆動する。
【００３１】
次に、第１の実施の形態の作用を説明する。
【００３２】
直流電源25の投入によって放電灯点灯装置15が起動し、高周波発生装置21の出力により、放電灯14のフィラメントを予熱制御し、始動電圧を印加して放電灯14を点灯させる。放電灯14の点灯後は、制御装置22に入力される調光信号にしたがって放電灯14を調光制御する。
【００３３】
制御装置22に入力される調光信号が予め設定された所定の調光レベル以上の調光レベル範囲では、切換手段40を介して電圧検出手段29で検出されるランプ電圧が乗算回路39に入力され、乗算回路39がランプ電流とランプ電圧とを乗算したランプ電力を被制御量としてＰＩ回路41に出力する。ＰＩ回路41では調光信号と被制御量であるランプ電力とに基づいて目標値に近づくようにＰＩ制御し、ランプ電力一定制御により放電灯14を調光する。
【００３４】
図２には、ランプ電力一定制御におけるランプ電流とランプ電圧との関係を示す。
【００３５】
調光下限付近よりも大きく、所定の調光レベルａ以上の調光レベル範囲では、ランプ電力を主体的に制御することにより、放電灯14のばらつきやランプ周囲温度の変化に対してランプ電力を一定に保つように制御するため、放電灯14のばらつきによる明るさのばらつきを抑制できる。
【００３６】
一方、調光下限付近では、ランプ電流が小さく、ランプ電圧が高くなる。放電灯14のばらつきやランプ周囲温度の変化などにより、ランプ電圧が変化した場合、ランプ電力を一定に保つようにランプ電流も変化する。ランプ電圧が高くなる方向に変化すると、ランプ電流は小さくなるので、放電灯14の立ち消えを起こしてしまう。
【００３７】
このため、所定の調光レベルａ以下の調光下限付近であって、例えば立ち消えが発生しやすくなる放電灯14の全光に対して２０％以下の調光レベルでは、ランプ電流を主体的に制御する。
【００３８】
すなわち、制御装置22に入力される調光信号が予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲では、切換手段40によって電圧検出手段29が切り離され、「１」が乗算回路39に入力され、乗算回路39がランプ電流と「１」とを乗算した、つまりランプ電流を被制御量としてＰＩ回路41に出力する。ＰＩ回路41では調光信号と被制御量であるランプ電流とに基づいて目標値に近づくようにＰＩ制御し、ランプ電流一定制御により放電灯14を調光する。
【００３９】
このランプ電流一定制御により放電灯14を調光する場合、調光レベルが深く（暗く）ても、放電灯14が立ち消えするのを防止できる。
【００４０】
このように、予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲ではランプ電流を主体として高周波発生装置21を制御することにより、放電灯14の立ち消えを防止でき、また、所定の調光レベル以上の調光レベル範囲ではランプ電力を主体として高周波発生装置21を制御することにより、放電灯14のばらつきやランプ周囲温度の変化に対して放電灯14の明るさを一定に保つことができ、したがって、調光レベルに応じて適切に放電灯14を調光制御できる。
【００４１】
次に、図４に第２の実施の形態を示し、図４は放電灯点灯装置の回路図である。
【００４２】
第１の実施の形態に対して、制御装置22にマイコンなどの制御素子を用いた場合の例である。
【００４３】
電流検出手段28および電圧検出手段29の出力は、Ａ／Ｄ変換器51を介してＣＰＵ52およびメモリ53に取り込まれる。ＣＰＵ52には、Ｉ／Ｆ回路54を介して調光信号が入力される。
【００４４】
ＣＰＵ52では、メモリ53に記憶されたプログラムにしたがって、検出されたランプ電流およびランプ電圧、調光信号に基づいて、高周波発生装置21を制御する。
【００４５】
プログラムには、目標値を算出するための演算式が含まれている。駆動周波数Ref、点灯周波数ｆ、検出されたランプ電流ILdet、検出されたランプ電圧VLdetを用いて、予め設定された調光レベル以下では、Ref＝ｆ（ILdet)の式でランプ電流を主体的とし、予め設定された調光レベル以上の調光レベル範囲では、Ref＝ｆ(ILdet×VLdet)の式でランプ電流とランプ電圧の積によるランプ電力を主体的とし、それぞれに従って駆動周波数Refが決定され、調光制御が行われる。
【００４６】
目標値の演算式の切り換りの前後において、出力が滑らかに切り換るようにする必要がある。これには、予め設定された調光レベル以下では、ILdetを用いた制御を行うが、VLdetとILdetとの積も計算し、切り換える調光レベル付近におけるILdet×VLdet値（式１）を求めておく。予め設定された調光レベル以下から以上へと調光する場合は、ランプ電流一定制御からランプ電力一定制御に切り換る際に、切り換える調光レベル付近のランプ電力一定制御の目標値を、予め求めておいたILdet×VLdet値（式１）を用いる。また、予め設定された調光レベル以上から以下へと調光する場合は、切り換える調光レベル付近のランプ電流一定制御の目標値を、ランプ電力一定制御での下限で得られた値とする。これにより、制御式が切り換っても、滑らかに調光を行うことができる。
【００４７】
このように、予め設定された所定の調光レベル以下の調光レベル範囲ではランプ電流を主体として高周波発生装置21を制御することにより、放電灯14の立ち消えを防止でき、また、所定の調光レベル以上の調光レベル範囲ではランプ電力を主体として高周波発生装置21を制御することにより、放電灯14のばらつきやランプ周囲温度の変化に対して放電灯14の明るさを一定に保つことができ、したがって、調光レベルに応じて適切に放電灯14を調光制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】同上放電灯点灯装置のランプ電力一定制御におけるランプ電流とランプ電圧との関係を示すグラフである。
【図３】同上放電灯点灯装置を用いた照明装置の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【符号の説明】
【００４９】
11    照明装置
12    器具本体
14    放電灯
15    放電灯点灯装置
21    高周波発生装置
22    制御装置
28    電流検出手段
29    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】
2008077939.tif 000006