(57)【要約】【課題】浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯14の点灯時に流れるランプ電流を適正化できる放電灯点灯装置15を提供する。【解決手段】放電灯14の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に、電流検出手段28で検出されるランプ電流および電圧検出手段29で検出されるランプ電圧を用いて浮遊容量を算出する。放電灯14の点灯制御時に、予め算出した浮遊容量を用いて適正なランプ電流値を算出し、算出した適正なランプ電流値に応じて高周波発生装置21を制御する。浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯14の点灯時に流れるランプ電流を適正化する。【選択図】図１
2008077938.tif 000002
【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；
放電灯の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に電流検出手段で検出されるランプ電流および電圧検出手段で検出されるランプ電圧を用いて浮遊容量を算出し、放電灯の点灯制御時に算出した浮遊容量を用いて適正なランプ電流値を算出し、算出した適正なランプ電流値に応じ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】
制御装置は、放電灯を調光制御するとともに、放電灯の全光に対して所定の調光レベル以下に調光制御するときに適正なランプ電流値を算出して高周波発生装置を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
器具本体と；
器具本体に装着された放電灯と；
放電灯を点灯させる請求項１または２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、放電灯を高周波点灯すると、放電灯への給電線間や放電灯と照明器具との間などの浮遊容量を介する漏れ電流が放電灯をバイパスして流れることが知られている。この漏れ電流の割合が大きいと、電流検出手段にてランプ電流を検出しても、実際には放電灯の光出力には寄与していない漏れ電流も検出してしまい、光出力一定化のための負帰還制御を適正にできないことがある。特に、調光点灯するものにあって、深く（暗く）調光した場合には、検出電流に占める漏れ電流の割合が相当大きくなり、実際に放電灯に流れているランプ電流により制御ができなくなることから、所望の光出力が得られなかったり、放電灯が立ち消えする問題が生じる。
【０００４】
放電灯を高周波点灯するものであって、漏れ電流による問題を対策するものとして、放電灯を２灯直列点灯する場合に、非安定側の放電灯に対してインピーダンス要素を並列接続し、漏れ電流による光出力のアンバランスを解消しようとするものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−２７３８８０号公報（第４−５頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の漏れ電流による問題の対策方法では、漏れ電流による光出力のアンバランスを解消する手段を提供するものではあるが、放電灯に流れるランプ電流の適正化すなわち漏れ電流成分の影響軽減化に関しては解決されていない。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯の点灯時に流れるランプ電流を適正化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；放電灯の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に電流検出手段で検出されるランプ電流および電圧検出手段で検出されるランプ電圧を用いて浮遊容量を算出し、放電灯の点灯制御時に算出した浮遊容量を用いて適正なランプ電流値を算出し、算出した適正なランプ電流値に応じ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、放電灯の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に電流検出手段で検出されるランプ電流および電圧検出手段で検出されるランプ電圧を用いて浮遊容量を算出し、放電灯の点灯制御時に算出した浮遊容量を用いて適正なランプ電流値を算出し、算出した適正なランプ電流値に応じ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、高周波発生装置の出力を一定化するもの、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】
請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、制御装置は、放電灯を調光制御するとともに、放電灯の全光に対して所定の調光レベル以下に調光制御するときに適正なランプ電流値を算出して高周波発生装置を制御するものである。
【００１５】
所定の調光レベル以下とは、検出電流に占める漏れ電流の割合が大きくなる調光レベルであり、例えば放電灯の全光に対して２０％以下の光出力をいう。
【００１６】
調光制御により、所定の調光レベル以下に放電灯の出力を小さくすると、検出電流に占める漏れ電流の割合が大きくなるが、浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯に流れるランプ電流を適正化することにより、所望の光出力が得られ、放電灯が立ち消えするのを防止される。
【００１７】
請求項３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；放電灯を点灯させる請求項１または２記載の放電灯点灯装置と；を具備しているものである。
【００１８】
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】
【００１９】
請求項１記載の放電灯点灯装置によれば、放電灯の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に電流検出手段で検出されるランプ電流および電圧検出手段で検出されるランプ電圧を用いて浮遊容量を算出し、放電灯の点灯制御時に算出した浮遊容量を用いて適正なランプ電流値を算出し、算出した適正なランプ電流値に応じて高周波発生装置を制御することにより、浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯の点灯時に流れるランプ電流を適正化できる。
【００２０】
請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、請求項１記載の放電灯点灯装置の効果に加えて、調光制御により、放電灯の出力を小さくし、検出電流に占める漏れ電流の割合が大きくなる場合に、浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯に流れるランプ電流を適正化することにより、所望の光出力が得られ、放電灯が立ち消えするのを防止できる。
【００２１】
請求項３記載の照明装置によれば、放電灯への給電線間や放電灯と器具本体との間などの浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯の点灯時に流れるランプ電流を適正化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１および図２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浮遊容量を説明する説明図、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
ここで、図２において、浮遊容量について説明する。浮遊容量としては給電線間の浮遊容量32、放電灯14と器具本体12などとの間の浮遊容量33などが存在し、これら浮遊容量32，33を介する漏れ電流34，35が放電灯14をバイパスして流れる。そのため、単に電流検出手段28を設けただけでは、これら漏れ電流34，35もランプ電流として検出してしまうことになる。
【００３２】
制御装置22は、放電灯14の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に浮遊容量32，33を算出し、この浮遊容量32，33に流れる漏れ電流34，35を考慮して放電灯14の点灯時に流れるランプ電流を適正化する機能を有している。
【００３３】
電流検出手段28および電圧検出手段29の出力は、浮遊容量を算出する制御装置22の浮遊容量算出回路38に入力される。浮遊容量算出回路38では、検出された漏れ電流ILおよびランプ電圧VL、高周波発生装置21の駆動周波数ｆを用いて、浮遊容量Cstryを、Cstry＝IL／２π・ｆ・VLの式から求める。ここまでは、放電灯14が点灯するまでに行う。
【００３４】
さらに、放電灯14の点灯中には、浮遊容量算出回路38の出力および電流検出手段28および電圧検出手段29の出力は、適正なランプ電流値を算出する被制御量算出回路39に入力される。この被制御量算出回路39では、ランプ点灯時に適正なランプ電流値を算出するもので、浮遊容量Cstry、点灯周波数ｆ、検出されたランプ電圧VLとを用いて、浮遊容量32，33を流れる電流Ｉを、Ｉ＝２・ｆ・Cstry・VLの式から求める。検出されたランプ電流ILは真のランプ電流と浮遊容量32，33を流れる電流Ｉとのベクトル和であるから、
√｛（検出されたランプ電流IL）2−（浮遊容量32，33を流れる電流Ｉ）2｝
の式で真の適正なランプ電流値を求め、この適正なランプ電流値を被制御量とする。
【００３５】
被制御量算出回路39の出力はＰＩ回路（比例積分回路）40に入力される。このＰＩ回路40では被制御量に基づいて電圧・周波数変換器41をＰＩ制御（比例積分制御）し、この電圧・周波数変換器41ではＰＩ制御により出力周波数を変化させる。
【００３６】
電圧・周波数変換器41の出力は駆動回路42に入力され、この駆動回路42により電界効果形トランジスタQ1，Q2を駆動する。
【００３７】
次に、第１の実施の形態の作用を説明する。
【００３８】
直流電源25の投入によって放電灯点灯装置15が起動すると、高周波発生装置21の出力により、まず、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。
【００３９】
このとき、放電灯14の予熱時から始動電圧印加時までの期間においては、本来、ランプ電流は０であるが、浮遊容量32，33に漏れ電流が流れることにより、電流検出手段28によって漏れ電流が検出される。
【００４０】
制御装置22の浮遊容量算出回路38では、検出された漏れ電流ILおよびランプ電圧VL、高周波発生装置21の駆動周波数ｆを用いて、浮遊容量Cstryを、Cstry＝IL／２π・ｆ・VLの式から求める。
【００４１】
また、放電灯14の点灯後には、制御装置22の被制御量算出回路39では、浮遊容量Cstry、点灯周波数ｆ、検出されたランプ電圧VLとを用いて、浮遊容量32，33を流れる電流Ｉを、Ｉ＝２・ｆ・Cstry・VLの式から求める。検出されたランプ電流ILは真のランプ電流と浮遊容量32，33を流れる電流Ｉとのベクトル和であるから、
√｛（検出されたランプ電流IL）2−（浮遊容量32，33を流れる電流Ｉ）2｝
の式で真の適正なランプ電流値を求め、この適正なランプ電流値を被制御量とする。
【００４２】
この適正なランプ電流値を被制御量としてＰＩ制御することにより、放電灯14のランプ電流一定制御ができる。あるいは、適正なランプ電流値と検出されたランプ電圧との積を被制御量とし、ＰＩ制御すれば、放電灯14のランプ電力一定制御ができる。
【００４３】
このように、放電灯14の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に、電流検出手段28で検出されるランプ電流および電圧検出手段29で検出されるランプ電圧を用いて、浮遊容量を算出し、放電灯14の点灯制御時に算出した浮遊容量を用いて適正なランプ電流値を算出し、算出した適正なランプ電流値に応じて高周波発生装置21を制御することにより、浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯14の点灯時に流れるランプ電流を適正化できる。
【００４４】
次に、図４ないし図６は第２の実施の形態を示し、図４は放電灯点灯装置の回路図、図５は上放電灯点灯装置の予熱時のフローチャート、図６は放電灯点灯装置の点灯時のフローチャートである。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
そして、図５に、ＣＰＵ52の制御による予熱時のフローチャートを示す。
【００４９】
この予熱時の制御演算は、例えばマイコンのタイマ機能などを利用し、一定時間ごとに実行される。
【００５０】
直流電源25の投入によって予熱制御が開始されると、まず、所定の周波数で電界効果形トランジスタQ1，Q2を駆動し（ステップ１）、放電灯14のフィラメントを加熱する。図示していないフィラメント電流・電圧検出手段を用いて、放電灯14のフィラメント加熱量を求める（ステップ２）。放電灯14のフィラメントの加熱量が所定値に近づくようＰＩ制御し（ステップ３）、駆動周波数を更新する（ステップ４）。
【００５１】
放電灯14のフィラメントが十分に加熱されず、予熱終了条件が成立しない場合は（ステップ５）、予熱制御演算ルーチンを終了する。
【００５２】
一定時間ごとに予熱制御演算を行い、予熱終了条件が成立した場合（ステップ５）、ランプ電流・電圧検出値を利用して（ステップ６）、浮遊容量を算出するとともに算出した浮遊容量をメモリ53に格納し（ステップ７）、予熱制御ルーチンを終了する。この場合、次に始動電圧制御ルーチンが実行され、放電灯14の始動に必要な電圧が放電灯14の両端に印加される。
【００５３】
また、図６に、ＣＰＵ52の制御による放電灯14の点灯時のフローチャートを示す。
【００５４】
所定の周波数で電界効果形トランジスタQ1，Q2を駆動し（ステップ11）、放電灯14を点灯させる。
【００５５】
予熱時に算出した浮遊容量を利用して、真の適正なランプ電流を算出し（ステップ12）、この算出した適正なランプ電流と検出されたランプ電圧とを乗算し、ランプ電力に相当する値を算出する（ステップ13）。この値が目標値に近づくようにＰＩ制御し（ステップ14）、駆動周波数を更新する（ステップ15）。
【００５６】
また、放電灯14および点灯回路になんらかの異常（寿命など）が発生した場合には（ステップ16）、高周波発生装置21の出力を停止するなどの異常時制御をする（ステップ17）。
【００５７】
このような点灯時制御ルーチンも、タイマ機能を用いて一定時間ごとに実行することができる。
【００５８】
このように、放電灯14の予熱時から始動電圧印加時までの期間中に、電流検出手段28で検出されるランプ電流および電圧検出手段29で検出されるランプ電圧を用いて、浮遊容量を算出し、放電灯14の点灯制御時に算出した浮遊容量を用いて適正なランプ電流値を算出し、算出した適正なランプ電流値に応じて高周波発生装置21を制御することにより、浮遊容量に流れる漏れ電流を考慮して放電灯14の点灯時に流れるランプ電流を適正化できる。
【００５９】
さらに、調光制御により、放電灯14の全光に対して所定の調光レベル以下、例えば２０％以下に調光制御し、検出電流に占める漏れ電流の割合が大きくなる場合にのみ、適正なランプ電流値を算出して制御することにより、所望の光出力が得られ、放電灯が立ち消えするのを防止できる。
【００６０】
なお、予熱が終了し、始動電圧を印加している時に、浮遊容量値を算出してもよい。このとき、始動電圧印加開始直後とすると、真の適正なランプ電流値が小さいため、精度よく浮遊容量を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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浮遊容量を説明する説明図である。
【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。
【図５】同上放電灯点灯装置の予熱時のフローチャートである。
【図６】同上放電灯点灯装置の点灯時のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
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】
2008077938.tif 000003
【図２】
2008077938.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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