(57)【要約】【課題】全光点灯またはそれに近い状態では省エネルギーを達成し、且つ調光時に予熱電流を供給し、適切な放電灯電力フィードバックを行い、立ち消えの防止、放電灯の長寿命化を達成する放電灯点灯装置並びに照明装置を得る。【解決手段】予熱スイッチ制御回路１６は、全光点灯またはそれに近い状態では予熱スイッチ１４をオフして省エネルギーを達成し、調光点灯時には予熱スイッチ１４をオンしてフィラメント８ａ、８ｂに予熱電流を供給し、インバータ制御回路１２は、予熱電流供給中はインバータ回路のスイッチング素子５ａ、５ｂに流れる電流の目標電流値に予熱電流供給分に相当する電流値を加算するのでフィードバック制御により放電灯８に投入される電力が所望の放電灯電力より小さくなることを防止できる。従って、適切な放電灯電力フィードバックを可能とし、立ち消えの防止、調光点灯時の予熱電流供給による放電灯の長寿命化を達成できる。【選択図】図１
2008262792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流する整流回路と、
平滑コンデンサを具備して前記整流回路の出力を所望の直流出力に変換する直流電源回路と、
複数のスイッチング素子を備え、この複数のスイッチング素子がオン・オフ動作することで前記直流電源回路の出力を高周波に変換して放電灯に高周波電力を供給するインバータ回路と、
このインバータ回路のスイッチング素子のオン・オフ動作を制御するインバータ制御回路と、
前記インバータ回路の出力に接続され、前記放電灯のフィラメントを予熱する電流を供給するフィラメント予熱トランスと、
前記フィラメント予熱トランスと直列に接続された予熱スイッチと、
この予熱スイッチのオン・オフを制御する予熱スイッチ制御回路と、
前記インバータ回路のスイッチング素子に流れる電流を検出するスイッチング電流検出手段と、
このスイッチング電流検出手段によって検出された電流値と、調光制御信号によって決まる目標電流値を比較演算し、比較演算結果に応じてインバータ回路のスイッチング周波数を可変調整するフィードバック制御手段と、を具備し、
前記フィードバック制御手段は、フィラメント予熱電流供給中は前記目標電流値に予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を加算することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記フィードバック制御手段は、放電灯点灯後、所定期間フィードバック制御を無効とし、前記所定期間に前記予熱スイッチ制御回路に予熱スイッチを１回以上オン・オフさせ、オン期間とオフ期間それぞれの期間で前記スイッチング電流検出手段によって検出されたスイッチング電流の差をとることにより予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を求め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】
前記予熱スイッチ制御回路は、全光状態またはそれに近い状態では予熱スイッチをオフ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４】
前記予熱スイッチ制御回路は、調光制御信号に応じて予熱スイッチのオン時間、オフ時間の比率であるデューティを制御し、全光状態またはそれに近い状態では予熱スイッチのオン時間の比率を第１の値より短く、低光束の調光状態では予熱スイッチのオン時間の比率を第２の値より長く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５】
前記フィードバック制御手段は、スイッチング電流の目標値に加算する予熱電流供給分に相当する電流値を、前記予熱スイッチ制御回路によって制御される予熱スイッチのオン時間比率に比例させることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記予熱スイッチ制御回路は、予熱電流遮断時に予熱スイッチがオン状態から時間経過とともに徐々にオン時間比率を短くしていき、最終的に完全に予熱スイッチをオフ状態と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７】
前記フィードバック制御手段は、前記予熱スイッチのオン時間の比率を時間経過とともに徐々に短くしていく予熱電流遮断期間において、スイッチング電流目標値に加算する、予熱電流供給分に相当するスイッチング電流を、予熱スイッチのオン時間比率に比例させることを特徴とする請求項６記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記フィードバック制御手段は、前記予熱スイッチ制御回路により、予熱スイッチを１回以上オン・オフさせ、オン期間とオフ期間それぞれの期間で前記スイッチング電流検出手段によって検出されたスイッチング電流の差が所定範囲外のとき、インバータ動作を停止することを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記フィードバック制御手段は、前記予熱スイッチのオン期間とオフ期間それぞれの期間で前記スイッチング電流検出手段によって検出されたスイッチング電流の差が所定範囲外でインバータ動作を停止したとき、その旨の情報を表示装置等に出力することを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
前記フィードバック制御手段と予熱スイッチ制御回路はワンチップマイクロコンピュータで構成されることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置を装着する器具本体と、放電灯と、を具備した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】
この発明は、インバータ回路による高周波点灯を行う放電灯点灯装置並びにこの放電灯点灯装置を備えた照明装置に関するものであり、特に電力損失の発生をなくし、省エネルギーを実現するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱陰極形の放電灯を点灯させる場合、放電灯を点灯させる前に、放電灯のフィラメントを先行予熱する必要があり、そのためフィラメント予熱電流（以下、予熱電流という）をフィラメントに供給する。そこで放電灯点灯装置においては、インバータ回路の出力にフィラメント予熱用トランスを接続する。このフィラメント予熱用トランスの二次巻線には放電灯のフィラメントが接続されている。電源投入時、フィラメント予熱用トランスに高周波電圧が印加され、フィラメントに予熱電流が供給され、予熱される。予熱完了後、放電灯は点灯を開始するが、放電灯点灯後は放電灯に流れる放電電流によってフィラメントが加熱されるため、フィラメント予熱トランスからの予熱電流は不必要となる。
【０００３】
しかしながら、放電灯点灯後もフィラメント予熱トランスにインバータの出力電圧が印加、フィラメントに予熱電流を供給してしまい、電力損失を発生してしまう。そこで、従来の放電灯点灯装置は、フィラメント予熱用トランスの１次巻線にスイッチ素子を直列に接続し、点灯後、スイッチ素子をオフすることによってフィラメント予熱用トランスの１次巻線に供給する電流を遮断する。これにより、予熱電流のフィラメントへの供給は阻止されるので、フィラメントによる電力損失の低減を図ることができる。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
また、従来のハーフブリッジ形の放電灯点灯装置では、低圧側のスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）のソースとＧＮＤ間に抵抗を挿入してスイッチング電流を検出し、このスイッチング電流の検出信号に基づいて放電灯に投入される電力のフィードバック制御を行っている。
【０００５】
この従来のハーフブリッジ形の放電灯点灯装置にフィラメント予熱回路を設けた場合、放電灯点灯中に予熱電流が遮断しているとき、バラストコイル、共振用コンデンサ、放電灯からなる負荷回路に供給される電流をスイッチング電流から検出できるので所望の電力を放電灯に投入できる。しかしながら放電灯点灯中、予熱電流を供給している場合、バラストコイル、共振コンデンサ、放電灯からなる負荷回路の電流に、予熱回路に流れる電流が加算された値がスイッチング電流から検出されるので、この状態でフィードバック制御を行うと放電灯に投入される電力は所望の電力より小さくなる。このため放電灯が立ち消えする恐れがある。
【０００６】
この問題を解決するため、放電灯が点灯した後、フィラメント電流がオフするまでの間、フィードバック回路をマスク動作させて予熱電流を遮断した後に、フィードバック制御を開始するようにしている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５１７９０号公報（段落００２４、図１、図２）
【特許文献２】特開２００５−１９１４２号公報（段落００９２、００９５、図１４、図１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような予熱電流を遮断してフィラメントの予熱電力を低減する従来の回路方式の放電灯点灯装置では調光制御により放電灯の電流を絞り、光束を小さくした場合、放電灯の放電電流低下に伴いフィラメント温度が低下する。この場合、飛散領域と呼ばれるエミッタ（電子放射物質）が固まった状態で飛散していく領域に入り、早期黒化、短寿命化の原因となるため、再び予熱電流を供給しなければならない。しかしながら調光点灯中、予熱電流を供給すると、バラストコイル、共振コンデンサ、放電灯からなる負荷回路の電流に、フィラメント予熱回路に流れる電流が加算された値がスイッチング電流から検出されるので、この状態で放電灯への投入電力のフィードバック制御を行うと放電灯に投入される電力は所望の電力より小さくなってしまう。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、全光点灯またはそれに近い状態では省エネルギーを達成し、且つ調光時に予熱電流を供給し、適切な放電灯電力フィードバックを行い、立ち消えの防止、放電灯の長寿命化を達成する放電灯点灯装置並びに照明装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係わる放電灯点灯装置は、電源から供給される電力を高周波電力に変換し、接続された放電灯を点灯させるインバータ回路を用いた放電灯点灯装置において、放電灯のフィラメントを予熱するための予熱電流を供給するフィラメント予熱用トランスと、該フィラメント予熱用トランスと直列に接続され、開閉により前記フィラメント予熱用トランスの２次側に接続されたフィラメントへの予熱電流供給の制御を行うスイッチ素子（以下予熱スイッチと呼ぶ）と、インバータ回路のスイッチング素子に流れる電流を検出する検出手段と、検出手段の検出信号と目標値電流とを比較してインバータ回路のスイッチング周波数を調節し、目標電流値に近づけるフィードバック手段を具備し、予熱電流供給中は目標電流値に予熱電流供給分に相当する電流値を加算することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の放電灯点灯装置によれば、調光点灯時に予熱スイッチをオンしてフィラメントに予熱電流を供給し、予熱電流供給中はインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流の目標電流値に予熱電流供給分に相当する電流値を加算するようにしたのでフィードバック制御により放電灯に投入される電力が所望の放電灯電力より小さくなることを防止できる。したがって、適切な放電灯電力フィードバックを可能とし、立ち消えの防止、調光点灯時の予熱電流供給による放電灯の長寿命化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における放電灯点灯装置の構成を示す図である。
図１において、放電灯点灯装置は、商用交流電源１、この商用交流電源１の交流を全波整流する整流回路２、整流回路２で全波整流された直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路３、昇圧チョッパ回路３からの直流電圧を平滑する平滑コンデンサ４、平滑コンデンサ４に並列接続され直流電圧を高周波に変換するスイッチ素子５ａ、 ５ｂからなるハーフブリッジ形のインバータ回路、スイッチ素子５ａ、 ５ｂを駆動するドライバ６、インバータ回路の出力に接続されたバラストコイル７、放電灯８及び共振コンデンサ９からなる負荷回路、直流カットコンデンサ１０を備えている。
【００１３】
さらに、本実施形態では、ローサイドのスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）のソース端子と直列に接続されスイッチング電流を検出するシャント抵抗１１と、シャント抵抗１１を流れるスイッチング電流を検出し、検出された検出信号と目標スイッチング電流値とを比較し、目標値に近づけるようにスイッチング周波数を制御するフィードバック制御手段を具備したインバータ制御回路１２、負荷回路及び直流カットコンデンサ１０と並列に接続されたフィラメント予熱トランス１３、予熱スイッチ１４、直流カットコンデンサ１５の直列回路と、予熱スイッチのオン・オフを制御する予熱スイッチ制御回路１６、調光信号をインバータ制御回路１２に出力する調光コントローラ１７が設けられている。
【００１４】
本実施の形態１は、フィラメント予熱トランス１３の１次巻き線と直列に接続された予熱スイッチ１４のオン・オフを制御することにより全光時または全光に近い状態では予熱電流を遮断してフィラメントによる電力損失を低減し、調光時は予熱電流を供給して放電灯の寿命低下を阻止し、さらに調光時の放電灯の電力フィードバック制御において、予熱電流供給中はインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流の目標電流値に予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を加算し、放電灯に投入される電力が所望のランプ電力より小さくなることを防止し、立ち消えを防ぐものである。
【００１５】
次にこの発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の動作について図１及び図２より説明する。商用交流電源１の投入により商用交流電源１を整流回路２で整流し、昇圧チョッパ回路３で昇圧し、さらに平滑コンデンサ４によって平滑されて得られた直流電源により供給された電力についてインバータ回路のスイッチング素子５ａ、 ５ｂが交互にオン・オフすることで高周波電圧に変換する。スイッチング素子５ａ、 ５ｂのオン・オフ制御はインバータ制御回路１２が行う。
【００１６】
電源投入後、放電灯８を点灯させる前にインバータ制御回路１２はフィラメント８ａ、 ８ｂを先行予熱する予熱モードとなり、インバータ回路のスイッチング素子５ａ、５ｂのオン・オフを制御する。このとき、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４がオン状態になるようにする。従ってフィラメント予熱用トランス１３の１次巻き線にはスイッチング素子５ａ、５ｂの高周波スイッチングによって高周波電圧が印加され、これによってフィラメント予熱トランス２次巻線に接続されたフィラメント８ａ、８ｂに予熱電流が供給され（図２(ａ)）、予熱が行われる。
【００１７】
時間経過等によりフィラメント８ａ、 ８ｂの予熱が完了すると、インバータ制御回路１２は放電灯８を点灯させるために予熱モードから始動モードに切り替わり、インバータ回路を始動モードで制御する。ここで、始動モードとは、インバータ回路のスイッチング周波数をバラストコイル７と共振コンデンサ９との共振周波数に近づけるモードである。インバータ回路によるスイッチング周波数が共振周波数に近づくと放電灯８のフィラメント８ａと８ｂとの間に高電圧が印加され(図２(ｂ))、放電を開始して点灯モードとなり、放電灯８が点灯する。
【００１８】
放電灯８を点灯後、点灯モードではインバータ制御回路１２は放電灯８を調光信号に対応した調光度とするため内蔵するフィードバック制御手段（図示せず）を用いてフィードバック制御を開始する。放電灯８への投入電力のフィードバックを行う場合、インバータ回路のローサイドのスイッチング素子５ｂ（例えばＭＯＳＦＥＴ）のソース端子に接続されたシャント抵抗１１に流れるスイッチング電流をシャント抵抗１１が検出し、これをインバータ制御回路１２へ送る。インバータ制御回路１２は、フィードバック制御手段を用いて調光信号により定められる目標電流値とシャント抵抗１１によって検出されたスイッチング電流値を比較し、両者が一致するようにインバータのスイッチング周波数を変化させる。ここで、調光信号が全光または全光に近い状態を指示する信号を出力した場合、放電灯の放電電流によりフィラメントが適正温度に加熱されるため、予熱スイッチ制御回路１６は調光コントローラ１７から全光または全光に近い状態を指示する調光信号をインバータ制御回路１２を介して受信すると、予熱スイッチ１４をオフし、予熱電流をカットしてフィラメントによる電力損失を低減する（図２(ａ)）。
【００１９】
次に、調光信号により放電灯の電力を絞り、光束を下げる指示が出力された場合、放電灯の放電電流が小さくなるため、放電電流のみではフィラメントの適正温度を維持できない。そこで、予熱スイッチ制御回路１６は調光コントローラ１７から放電灯の電力を絞り、光束を下げるように指示する調光信号をインバータ制御回路１２を介して受信すると、予熱スイッチ１４をオンし、フィラメントトランス１３の２次側より予熱電流を供給し、放電灯の安定点灯と寿命低下防止を達成する。
【００２０】
ここで、調光時に予熱スイッチ１４をオンし、予熱電流を供給した場合、シャント抵抗１１に流れるスイッチング電流は、バラストコイル７、放電灯８、共振コンデンサ９からなる負荷回路の電流に、フィラメントトランス１３に流れる電流が加算された値となるため、フィードバック制御を行なった場合、放電灯に投入される電力は所望の電力より小さくなる。そこで予熱電流を供給する場合、インバータ制御回路１２は図２(ｄ)の破線で示すように目標電流値に予熱電流供給分に相当する電流値を加算する。これにより予熱電流を供給することによりシャント抵抗１１に流れる電流が増加しても、その分目標電流値も増加するため、電力が所望の値より小さくなることを防止できる。したがって、適切な放電灯電力フィードバックを可能とし、立ち消えの防止、調光時の予熱電流供給による放電灯の長寿命化を達成するものである。
【００２１】
以上のように、直流電圧を高周波に変換して放電灯に高周波電圧を印加するインバータ回路と、インバータ回路の出力に接続されたバラストコイル７、放電灯８及び共振コンデンサ９からなる負荷回路と、ローサイドのスイッチング素子ｂ（例えばＭＯＳＦＥＴ）のソース端子と直列にスイッチング電流を検出するシャント抵抗１１と、シャント抵抗１１を流れる電流を検出し、検出された検出信号と目標電流値とを比較し、目標値に近づけるようにスイッチング周波数を制御するフィードバック制御手段を具備したインバータ制御回路１２と、負荷回路及び直流カットコンデンサ１０と並列に接続されたフィラメント予熱トランス１３、予熱スイッチ１４、直流カットコンデンサ１５の直列回路と、予熱スイッチのオン・オフを制御する予熱スイッチ制御回路１６とを備え、予熱スイッチ１４のオン・オフを制御することにより全光時または全光に近い状態は予熱電流を遮断してフィラメントによる電力損失を低減し、調光時は予熱電流を供給して放電灯の寿命低下を阻止し、安定点灯を達成する。
【００２２】
また、調光時の放電灯電力フィードバック制御において、予熱電流供給中はインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流の目標電流値に予熱電流供給分に相当する電流値を加算し、放電灯に投入される電力が所望の放電灯電力より小さくなることを防止し、立ち消えを防ぐことができる。
【００２３】
したがって、実施の形態１の放電灯点灯装置は、全光点灯時は簡単な回路構成で予熱電流を遮断し、省エネルギーを達成でき、かつ調光時に予熱電流を供給し、適切な放電灯電力フィードバック制御を行い、立ち消えの防止、放電灯の長寿命化を達成することができる。
【００２４】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示す放電灯点灯装置の点灯シーケンス図である。本実施の形態２は実施の形態１の図１に示す放電灯点灯装置と同様の回路構成であるため説明を省略する。
【００２５】
本実施の形態２は図１の放電灯点灯装置において、放電灯点灯後、所定期間フィードバック制御を無効とし、前記所定期間はインバータのスイッチング周波数を固定とし、予熱スイッチ１４のオン時とオフ時それぞれの期間でスイッチング電流検出手段により電流検出を行う。ここで各々検出を行った電流検出値の差をとることにより予熱スイッチ１４オン時の予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を求めることができる。これより、調光時の放電灯電力フィードバック制御において、予熱電流供給中は、調光信号により決定されるインバータ回路のスイッチング電流の目標電流値に前記予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を加算し、放電灯に投入される電力が所望の放電灯電力より小さくなることを防止し、立ち消えを防ぐものである。
【００２６】
次に、図３より放電灯点灯装置の動作について説明する。ここで、実施の形態１と同じ部分については説明を省略する。電源投入後、フィラメントの先行予熱（図３、予熱モード）を経て放電灯に始動電圧を印加する始動モードにより放電灯点灯後、インバータ制御回路１２は内蔵のフィードバック制御手段を用いて図３(ｄ)に示すように所定期間放電灯の電力フィードバックを無効とする。予熱スイッチ１４はオン状態で予熱電流は供給されている。このときインバータ回路のスイッチング周波数は固定で発振している。ここで予熱スイッチ１４がオンしている間にシャント抵抗１１に流れる電流値を検出する（図３(ａ)スイッチング電流検出ポイント１）。次に予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオフし、予熱電流を遮断する。予熱電流遮断後再びシャント抵抗１１に流れる電流値を検出する（図３(ａ)スイッチング電流検出ポイント２）。インバータ制御回路１２は予熱スイッチ１４オン時の検出電流値と予熱スイッチ１４オフ時の検出電流値の差を求めることにより、予熱スイッチ１４オン時の予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を求めることができる。
【００２７】
次に、インバータ制御回路１２はフィードバック制御手段を用いて調光信号に対応した調光度とするためフィードバック制御を開始する。さらにインバータ制御回路１２はフィードバック制御手段を用いてシャント抵抗１１に流れるスイッチング電流を検出し、調光信号により定められた目標電流値と比較し、両者が一致するようにインバータのスイッチング周波数を変化させる。ここで、調光信号が全光または全光に近い状態を指示する信号を出力した場合、放電灯の放電電流によりフィラメントが適正温度に加熱されるため、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオフし、フィラメントによる電力損失をカットする。
【００２８】
調光コントローラ１７より放電灯電力を絞り、光束を下げる調光信号が出力された場合、放電灯の放電電流が小さくなるため、放電電流のみではフィラメントの適正温度を維持できない。そこで、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオンし、フィラメント予熱トランス１３の２次側より予熱電流を供給し、放電灯の寿命低下を防止する。このとき、スイッチング電流の目標値は、図３(ｄ)に示すように調光信号に応じて決定される目標値に、前述した予熱スイッチオン時の検出電流値と予熱スイッチオフ時の検出電流値の差である予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を加えた値となる。これにより予熱電流供給時において、所望の放電灯電力より小さくなることを防止し、適切な放電灯電力フィードバック制御が可能となり、放電灯の立ち消えを防ぐものである。
【００２９】
以上のように放電灯点灯後、所定期間フィードバック制御を無効とし、前記所定期間はインバータのスイッチング周波数を固定とし、予熱スイッチ１４のオン時とオフ時それぞれの期間でシャント抵抗１１により電流検出を行い、各々検出を行った電流検出値の差をとることにより予熱スイッチオン時の予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を求めることができ、調光時の放電灯の電力フィードバック制御において、予熱電流供給中は、調光信号により決定されるインバータ回路のスイッチング電流の目標電流値に前記予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を加算するので放電灯に投入される電力が所望の電力より小さくなることを防止し、立ち消えを防ぐものである。
【００３０】
したがって、実施の形態２の放電灯点灯装置は、簡単な回路構成でフィラメント予熱電流を遮断し、省エネルギーを達成でき、かつ調光時に予熱電流を供給し、適切な放電灯電力フィードバック制御を行い、立ち消えの防止、放電灯の長寿命化を達成するものである。
【００３１】
実施の形態３．
本実施の形態３は実施の形態１の図１の構成と同じにして動作を変えたものであり、動作について説明する。
【００３２】
本実施の形態３は調光度に応じた予熱電流を回路変更なしに供給することにより簡単な回路構成で放電灯の寿命低下防止、省エネルギーを達成するものである。
【００３３】
図４はこの発明の実施の形態３を示す放電灯点灯装置の予熱電流制御方式である。本実施形態３の動作について説明する。ここで、実施の形態１と同じ部分については説明を省略する。電源投入後、フィラメントの先行予熱を経て放電灯は点灯を開始する。そして調光コントローラ１７が全光または全光に近い状態を指示する信号を出力した場合、放電灯の放電電流によりフィラメントが適正温度に加熱されるため、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオフし、フィラメントによる電力損失をカットする。
【００３４】
調光コントローラ１７により放電灯の電力を絞り、光束を下げる信号が出力された場合、放電灯の放電電流が小さくなるため、放電電流のみではフィラメントの適正温度を維持できない。そこで、予熱スイッチ制御回路１６は、調光コントローラ１７から放電灯の電力を絞るように指示する調光信号をインバータ制御回路１２を介して受信すると、予熱スイッチをオンしてフィラメントトランス２次側より予熱電流を供給する。ここで、例えば連続的に調光度を制御する場合、予熱電流はフィラメントの温度を適正に保つ為、調光度に応じて最適な予熱電流をフィラメントに供給する必要がある。
【００３５】
そこで、予熱スイッチ制御回路１６は図４に示すように予熱スイッチ１４を例えば１ｋＨｚ程度でデューティ制御し、調光度が深く、すなわち放電電流が小さくなるに従いデューティ比を大きくし、大きい予熱電流をフィラメントに供給する。図５は予熱電流波形と予熱スイッチ１４の制御信号を示したものであり、予熱電流の予熱モードからのシーケンス図は、図２（ａ）または図３（ａ）の予熱電流の調光点灯以降（図２（ａ）の右側または図３（ａ）の右側）の部分をこの図５に置き換えたものである。このように調光度が深い領域では予熱スイッチ１４のオンデューティを大きくすることにより予熱電流を増やす。これにより調光度の深い領域すなわち放電電流が小さい領域では予熱電流を増やしてフィラメント温度を適正値に維持し、放電灯の寿命低下を防止し、反対に調光度の浅い領域では予熱電流を小さくして余分な消費電力をカットする。
【００３６】
以上のように予熱スイッチ１４をデューティ制御し、調光度に応じて最適な予熱電流を供給することにより放電灯の寿命低下防止、省エネ化を達成することができる。
【００３７】
実施の形態４．
本実施の形態４は実施の形態１の図１の構成と同じにして動作を変えたものである。また、図３は本実施の形態４でも用いられる。本実施形態４は調光度に応じた予熱電流を供給する実施の形態３に示す放電灯点灯装置において、調光時の放電灯電力フィードバック制御時に、インバータ回路のスイッチング素子に流れる電流の目標電流値に、予熱電流供給量に応じた電流値を加算し、放電灯に投入される電力が所望の電力より小さくなることを防止し、立ち消えを防ぐものである。
【００３８】
図６はこの発明の実施の形態４を示す放電灯点灯装置の調光度に対応するスイッチング電流の目標値と平均予熱の関係を示す図である。
次に、動作を図１、図３、図６を用いて説明する。
実施形態２と同様、放電灯点灯後、インバータ制御回路１２はフィードバック制御手段を用いて所定期間フィードバック制御を無効とし、前記所定期間はインバータのスイッチング周波数を固定とし、予熱スイッチ１４のオン時とオフ時それぞれの期間でシャント抵抗１１により電流検出を行う。ここで各々検出を行った電流検出値の差をとることにより予熱スイッチオン時の予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を求めることができる。
【００３９】
次に、放電灯電力フィードバック制御を有効とし、調光信号に応じて放電灯電力を制御する。調光コントローラ１７が全光または全光に近い状態を指示する信号を出力した場合、放電灯の放電電流によりフィラメントが適正温度に加熱されるため、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオフし、フィラメントによる電力損失をカットする。
【００４０】
調光コントローラ１７により放電灯電力を絞り、光束を下げる調光信号が出力された場合、放電灯の放電電流が小さくなるため、放電電流のみではフィラメントの適正温度を維持できない。そこで、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオンし、フィラメント予熱トランス１３の２次側より予熱電流を供給する。ここで、実施の形態３に示すように、予熱スイッチ１４をデューティ制御し、調光度が深く、すなわち放電灯の電流が小さくなるに従いデューティ比を大きくし、大きい予熱電流をフィラメントに供給する。このとき、インバータ制御回路１２は図１のシャント抵抗１１より検出するスイッチング電流の目標電流値に前記予熱電流供給分に相当する電流値を加算し、放電灯に投入される電力が所望の電力より小さくなることを防止するが、調光度によって予熱電流供給量が異なるため、図６に示すように平均予熱電流の増加に応じてスイッチング電流目標値に加算する電流値も増加する。
【００４１】
図６に示す破線は予熱電流を考慮しない場合のスイッチング電流目標値である。この破線のスイッチング電流目標値に対して実線のスイッチング電流目標値は平均予熱電流の増加に比例して増加していることがわかる。すなわち予熱電流は予熱スイッチのデューティ比に比例するため、放電灯点灯後に求めた予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値と予熱スイッチのデューティ比の積を取ることにより目標値に加算する電流値を求める。これより、調光時の放電灯電力フィードバック制御において、予熱電流供給中は、調光信号により決定されるインバータ回路のスイッチング電流の目標電流値に前記予熱電流供給分に相当する電流値を加算し、放電灯に投入される電力が所望の電力より小さくなることを防止し、立ち消えを防ぐものである。
【００４２】
以上のように予熱スイッチをデューティ制御し、調光度に応じて最適な予熱電流を供給し、予熱電流供給量に応じてスイッチング電流目標値を調整することにより放電灯に投入される電力が所望の電力より小さくなることを防止し、立ち消えを防ぎ、かつ放電灯の寿命低下防止、省エネ化を達成することができる。
【００４３】
実施の形態５．
本実施の形態５は実施の形態１の図１の構成と同じにして動作を変えたものであり、動作について説明する。
【００４４】
本実施の形態５は実施の形態１に示す放電灯点灯装置において、電源投入後、フィラメントの先行予熱を経て放電灯点灯後、放電灯の電力フィードバック開始をして、調光コントローラ１７が全光または全光に近い状態を指示する信号を出力した場合、放電灯の放電電流によりフィラメントが適正温度に加熱されるため、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオフし、フィラメントによる電力損失をカットする。このとき、瞬時に予熱電流をオフすることは瞬間的なちらつきや立ち消え、放電灯フィラメントへ悪影響を及ぼし、短寿命化の原因となる。そこで調光コントローラ１７が全光または全光に近い状態を指示する信号を出力され、予熱電流をオフする場合、予熱スイッチ制御回路１６は図７に示すように予熱電流を瞬時にオフせず、予熱スイッチをデューティ比１００％の状態から徐々にデューティ比を小さくしていき、最終的にデューティ比０％として完全に予熱電流を遮断する。
【００４５】
これにより予熱電流オフ時の瞬間的なちらつきやフィラメントへの悪影響を防ぐことができる。従って放電灯の立ち消えを防ぎ、かつ放電灯の寿命低下防止、省エネ化を達成することができる。
【００４６】
実施の形態６．
本実施の形態６は実施の形態１に示す放電灯点灯装置において、動作を変えたものであり、動作について説明する。
【００４７】
本実施の形態６は実施の形態５に示す放電灯点灯装置において、放電灯点灯後、放電灯の電力フィードバックを開始して、調光コントローラ１７が全光または全光に近い状態を指示する信号を出力した場合、放電灯の放電電流によりフィラメントが適正温度に加熱されるため、予熱スイッチ制御回路１６は予熱スイッチ１４をオフし、フィラメントによる電力損失をカットする。このとき、予熱スイッチ制御回路１６は実施の形態５と同様にフィラメント電流を瞬時にオフせず、予熱スイッチをデューティ比１００％の状態から徐々にデューティ比を小さくしていき、最終的にデューティ比０％として完全に予熱電流を遮断する。
【００４８】
ここで、予熱スイッチをデューティ比１００％から徐々にデューティ比を小さくしていく期間においては、シャント抵抗１１で検出されるスイッチング電流はデューティ比が小さくなるに従って減少する。したがってこの期間においては放電灯に投入される電力が所望の電力とならず、予熱スイッチオフ時の瞬間的なちらつきの原因となる。そこで、これを防止するため、インバータ制御回路１２は図８（ｂ）に示すように、予熱スイッチを徐々にデューティ比を小さくしていく期間においては、図１のシャント抵抗１１より検出するスイッチング電流の目標電流値もこれに同期させてデューティ比が小さくなるにしたがい、スイッチング電流目標値も予熱電流供給分に相当する分を小さくする。実施の形態２によって求めた予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値と、予熱スイッチのデューティ比の積を取ることにより、その分のスイッチング電流目標値に加算する。図８に示すとおり、時間経過によりデューティ比が小さくなり、それに伴いスイッチング電流目標値も小さくなっている。
【００４９】
このように予熱電流遮断期間においても予熱電流を考慮したスイッチング電流目標値を設定するため、放電灯に投入される電力が所望の値となり、放電灯のちらつき、立ち消えを防ぎ、かつ放電灯の寿命低下防止、省エネ化を達成することができる。
【００５０】
実施の形態７．
本実施の形態７は実施の形態１の図１の構成と同じにして動作を変えたものである。本実施の形態７は、実施の形態２と同様に、放電灯点灯後予熱スイッチ１４のオン時とオフ時それぞれの期間で図１のシャント抵抗１１より電流検出を行ない、各々検出を行なった電流検出値の差をとることにより予熱スイッチオン時の予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を求めるが、このとき、求めた電流値が予め定められた所定範囲外にあるときは放電灯異常と判定し、インバータ動作を停止してインバータ回路保護を行うものである。
【００５１】
図９に電源投入からの一連の動作に関するタイミングチャートを示す。電源を投入し、先行予熱期間（予熱モード）を経て始動モードにより放電灯点灯後、インバータ制御回路１２は、所定期間フィードバック制御を無効とすることで、前記所定期間はインバータのスイッチング周波数を固定とし、図９（ａ）に示すように予熱スイッチ１４のオン時とオフ時それぞれの期間で図１のシャント抵抗１１によりスイッチング電流検出を行なう。次に、インバータ制御回路１２は、各々の検出値の差をとる。これより予熱スイッチオン時の予熱電流供給分に相当する電流値を求める。ここで、求めたスイッチング電流の検出値が所定範囲外であるとすれば、インバータ制御回路１２は放電灯異常と判断し、インバータ動作を停止する。求めた電流値が所定範囲内であれば、放電灯の電力フィードバック制御を開始し、調光信号に応じて放電灯の電力を制御する。
【００５２】
このように放電灯点灯後、予熱スイッチ１４のオン時とオフ時それぞれの期間でシャント抵抗１１よりスイッチング電流を検出し、各々の検出値の差をとり、予熱スイッチオン時の予熱電流供給分に相当するスイッチング電流の値を求め、所定範囲外であれば放電灯異常と判断し、インバータ動作を停止するのでインバータ回路を保護することができる。
【００５３】
実施の形態８．
本実施の形態８は放電灯点灯後、予熱スイッチのオン時とオフ時それぞれの期間でスイッチング電流検出を行い、各々の電流検出値の差をとり、所定範囲外であれば放電灯異常と判断し、インバータ動作を停止する実施の形態７において、放電灯異常と判定し、インバータ動作を停止した場合、その旨の情報を表示装置等に出力してユーザーに知らせ、放電灯交換を促すものである。
【００５４】
実施の形態７と同様、電源を投入し、放電灯点灯直後、インバータ制御回路１２は予熱スイッチのオン時とオフ時のそれぞれの期間で図１のシャント抵抗１１より電流検出を行ない、各々の電流検出値の差をとる。これより予熱スイッチオン時の予熱電流供給分に相当するスイッチング電流値を求める。ここで、求めた電流値が所定範囲外であるとすれば、放電灯異常と判断し、インバータ動作を停止する。このとき、照明器具または調光コントローラ等に取り付けられた表示装置、例えばＬＥＤを点灯させることによりユーザーに放電灯異常を知らせ、放電灯の交換を促す。
【００５５】
このように放電灯異常時に表示装置、例えばＬＥＤを点灯させることによりユーザーに放電灯異常を知らせ、放電灯の交換を促すことができ、ユーザーの照明器具の保守が容易になる。
なお、放電灯異常の表示装置は、予熱電流が所定範囲外のときに表示させることに限定するものではなく、放電灯電圧異常、放電灯電流異常、エミレスランプ等、その他の放電灯異常の場合においても使用することができ、放電灯の交換を促すことが可能である。また、放電灯異常の表示はＬＥＤ表示に限定するものではなく、例えば音声案内等であってもよい。
【００５６】
実施の形態９．
図１０はこの発明の実施の形態９における放電灯点灯装置の構成を示す図である。本実施の形態９は実施の形態１の図１に示す、シャント抵抗１１を流れる電流を検出し、検出された検出信号と目標電流値とを比較し、目標値に近づけるようにスイッチング周波数を制御するフィードバック制御手段を具備したインバータ制御回路１２と予熱スイッチのオン・オフを制御する予熱スイッチ制御回路１６をマイクロコンピュータ１８で構成することを特徴としている。動作は実施形態１〜８で説明したいずれかの放電灯点灯装置と同様であり説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態９は実施形態１〜８で説明したいずれかの予熱電流制御をマイクロコンピュータで制御するものであり、ソフトウェアによりインバータ制御、予熱電流制御を行なうため、従来にハードウェアによる制御回路と比較して部品点数の削減が可能で、回路構成の簡素化とコストダウンを図ることができる。
【００５８】
このようにインバータ制御と予熱電流制御をマイクロコンピュータで制御することにより、従来のハードウェアによる制御回路と比較して部品点数の削減による回路構成の簡素化が可能で、コストダウンを図ることができる。
【００５９】
実施の形態１０．
本実施の形態１０は実施形態１〜９で説明したいずれかの放電灯点灯装置が図１１に示すように器具本体１９に装着され照明装置を形成する。すなわち放電灯点灯装置２１は器具本体１９の内部に収納され、放電灯２０は器具本体１９の外部のランプソケット２２に装着され、配線２３により放電灯点灯装置２１に接続され、照明装置を形成する。
【００６０】
この照明装置によれば、全光時または全光時付近においてフィラメント予熱電流を遮断し、かつ調光時に予熱電流を供給し、適切な放電灯電力フィードバックを行えるので照明装置全体として省エネルギーを達成する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の実施の形態１を示す放電灯点灯装置の構成図である。
【図２】実施の形態１における放電灯点灯装置の動作に基づくタイミングチャートである。
【図３】実施の形態２における放電灯点灯装置の動作に基づくタイミングチャートである。
【図４】実施の形態３における放電灯点灯装置の調光度と予熱電流の関係を示すグラフである。
【図５】実施の形態３における放電灯点灯装置の予熱電流波形を示す図である。
【図６】実施の形態４における放電灯点灯装置の調光度と目標スイッチング電流の関係を示すグラフである。
【図７】実施の形態５における放電灯点灯装置の予熱電流波形を示す図である。
【図８】実施の形態６における放電灯点灯装置の予熱電流と目標スイッチング電流の関係を示す図である。
【図９】実施の形態７における放電灯点灯装置の動作に基づくタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態９を示す放電灯点灯装置の構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態１０における照明装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  商用交流電源、２  整流部、３  昇圧チョッパ回路、４  平滑コンデンサ、５ａ、５ｂ  スイッチ素子、６  スイッチング素子用ドライバ、７  バラストコイル、８  放電灯、８ａ、８ｂ  フィラメント、９  共振コンデンサ、１０  直流カットコンデンサ、１１  シャント抵抗、１２  インバータ制御回路、１３  フィラメント予熱トランス、１４  予熱スイッチ、１５  直流カットコンデンサ、１６  予熱スイッチ制御回路、１７  調光コントローラ、１８  マイクロコンピュータ、１９  器具本体、２０  放電灯、２１  放電灯点灯装置、２２  ランプソケット、２３  配線。
【図１】
2008262792.tif 000003
【図２】
2008262792.tif 000004
【図３】
2008262792.tif 000005
【図４】
2008262792.tif 000006
【図５】
2008262792.tif 000007
【図６】
2008262792.tif 000008
【図７】
2008262792.tif 000009
【図８】
2008262792.tif 000010
【図９】
2008262792.tif 000011
【図１０】
2008262792.tif 000012
【図１１】
2008262792.tif 000013