(57)【要約】【課題】インバータ回路出力部の接続不良による異常放電を精度良く検出可能とした放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】直流電圧Ｅを高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯Ｌａを点灯させるインバータ回路部１と、放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出する異常放電検出手段２を備えた放電灯点灯装置において、異常放電検出手段２は、インバータ回路部１の入力電流を検出する入力電流検出部３と、インバータ回路部１の出力電流を増加させる出力制御手段としての電圧制御部４と、この出力制御手段が出力電流を増加している間に、入力電流検出部３の検出結果より放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検知する判断部５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯を点灯させるインバータ回路部と、放電灯の不完全接続による異常放電を検出する異常放電検出手段を備えた放電灯点灯装置において、
前記異常放電検出手段は、
インバータ回路部の入力電流を検出する入力電流検出部と、
インバータ回路部の出力電流を増加させる出力制御手段と、
前記出力制御手段が出力電流を増加している間に、前記入力電流検出部の検出結果より放電灯の不完全接続による異常放電を検知する判断部とを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１において、前記出力制御手段は、インバータ回路部に入力される直流電圧を増加させる電圧制御部を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記インバータ回路部は、限流用コンデンサを備え、前記出力制御手段は、限流用コンデンサの容量を増加させる手段であることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記異常放電検出手段は、放電灯の始動時に異常放電を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記異常放電検出手段は、放電灯の点灯後に定期的に異常放電を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備える非常用照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源を高周波交流電圧へ変換して放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、及びこれを用いた誘導灯器具のような非常用照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の放電灯点灯装置としては、例えば、図１３に示すようなものが用いられている。これは、直流電源に接続されたＬ−プッシュプルインバータによって、冷陰極放電灯を点灯させる誘導灯器具の点灯装置の例である。自励発振の共振電圧がトランスＴ１の巻数比に応じて昇圧されて二次側に出力され、電流制限用のバラストコンデンサＣ２を介して放電灯Ｌａに供給される。放電灯Ｌａの調光は、直流電源の電圧を調整したり、直流電源からインバータ回路部１への電圧供給を数十〜数百Ｈｚで断続的に遮断したりすることで行なわれる。
【０００３】
このような放電灯点灯装置では、放電灯Ｌａが外れた場合にインバータ回路部１の発振動作を停止させる保護回路が設けられているのが一般的である。例えば、図１３に示すように、電流検出回路が放電灯Ｌａに流れる電流を常時監視し、電流の遮断を検出すると、スイッチ素子Ｓを開いてインバータ回路部１の動作を停止させる。しかし、放電灯Ｌａを接続するコネクタなどには高電圧が印加されているため、放電灯Ｌａの接続不良などが発生すると、その接続状態によっては保護回路が働かないことがある。これは、接続部の導通が遮断された箇所の距離が小さい場合にはアーク放電などの異常放電が発生し、放電灯Ｌａへの電流が流れ続けてしまうためである。
【０００４】
このような課題を解決する技術として、例えば、特許第３１２３１６１号や特開２００２−１５１２８７号などが公知である。具体的には、前者は異常放電時にトランスの二次側に発生する放電パルスの周波数成分を検出したときにインバータへの電源供給を遮断し、後者は電流検出器がインバータの発振周波数よりも高い放電ノイズ周波数成分を検出したときに放電灯への電圧供給を停止させる。
【特許文献１】特許第３１２３１６１号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１，２の従来技術では、いずれも異常放電によって発生する「放電パルス」や「放電ノイズ」といった瞬時的に発生するものを検出するものであり、放電灯を調光点灯させた時や放電灯の接続不良の状態によっては検出するのが困難であると考えられる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決し、インバータ回路出力部の接続不良による異常放電を精度良く検出することを可能とした放電灯点灯装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電圧Ｅを高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯Ｌａを点灯させるインバータ回路部１と、放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出する異常放電検出手段２を備えた放電灯点灯装置において、前記異常放電検出手段２は、インバータ回路部１の入力電流を検出する入力電流検出部３と、インバータ回路部１の出力電流を増加させる出力制御手段（例えば、電圧制御部４）と、前記出力制御手段が出力電流を増加している間に、前記入力電流検出部３の検出結果より放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検知する判断部５とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記出力制御手段は、インバータ回路部１に入力される直流電圧Ｅを増加させる電圧制御部４を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記インバータ回路部１は、図１０に示すように、限流用コンデンサＣ２を備え、前記出力制御手段は、限流用コンデンサＣ２の容量を増加させる手段（出力電流制御部６）であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記異常放電検出手段２は、放電灯Ｌａの始動時に異常放電を検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記異常放電検出手段２は、放電灯Ｌａの点灯後に定期的に異常放電を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備える非常用照明器具である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１，２の発明によれば、直流電圧を昇圧することでランプ電流を大きくしてからインバータ回路部の入力電流を検出することによって精度良く不完全接続時の異常放電を検出できる。
【００１４】
請求項２，４の発明によれば、ランプ始動時に、直流電圧を昇圧することでランプ電流を大きくしてからインバータ回路部の入力電流を検出することによって施工時に発生する不完全接続による異常放電を直ちに検出できる。また、ランプ始動時にインバータ回路部の入力電圧を上げるので、高いランプ始動電圧を得ることができ、放電灯が始動し易くなる。
【００１５】
請求項２，５の発明によれば、ランプ始動時だけでなく定期的に直流電圧を昇圧することでランプ電流が高い状態で点灯させて、インバータ回路部の入力電流を検出して放電灯の不完全接続による異常放電を検出することによって、施工時に発生する不完全接続を直ちに精度良く検出でき、且つ施工してしばらくしてから放電灯が不完全接続になっても検出することができる。また、ランプ始動時にインバータ回路部の入力電圧を上げるので、高いランプ始動電圧を得ることができ、放電灯が始動し易くなる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、バラストコンデンサの容量を上げてランプ電流を大きくしてからインバータ回路部の入力電流を検出することによって精度良く不完全接続時の異常放電を検出できる。また、インバータの二次側の出力電圧を変化させる必要がないので、一次側の回路構成を特に変更しなくても上記効果を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施形態１）
本実施形態の照明装置は、図１に示すように、直流電圧Ｅを高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯Ｌａを点灯させるインバータ回路部１と、直流電圧Ｅを増加させる電圧制御部４と、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出する入力電流検出部３と、入力電流検出部３にて検出した入力電流Ｉｉｎから放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出する判断部５とを備え、電圧制御部４が直流電圧Ｅを増加させてランプ電流Ｉｌａを増加させると同時に判断部５は放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電の検出を開始し、判断部５が放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電であると判断すれば、インバータ回路部１へ発振停止命令を出力するものである。なお、インバータ回路部１は周知のＬ−プッシュプルインバータであり、トランスＴ１の１次側に接続された一対のトランジスタＱ１，Ｑ２はトランスＴ１の帰還巻線により交互にオンオフされる。Ｒ１，Ｒ２はバイアス抵抗、Ｌ１は定電流インダクタ、Ｃ１は共振コンデンサ、Ｃ２はバラストコンデンサである。
【００１８】
以下、本実施形態の動作について説明する。まず、放電灯Ｌａが正常点灯した場合と不完全接続によって異常放電した場合の特性について説明する。図２に示すように、放電灯Ｌａ（例えば、冷陰極ランプ）はランプ電流Ｉｌａの増加に伴い、ランプ電圧Ｖｌａは減少する傾向にある。インバータ回路部１の出力電圧は、図３に示すように正常点灯時は図２のランプ電圧Ｖｌａと同じになり、不完全接続時は正常点灯時のランプ電圧Ｖｌａに異常放電による電圧成分Ｖａが追加される。正常点灯時と不完全接続時でインバータ回路部１の出力電圧の差ΔＶは、異常放電による電圧成分Ｖａとほぼ同等であり、ランプ電流Ｉｌａの変化に関わらず、ほぼ一定であるので、正常点灯時と不完全接続時とでインバータ回路部１の出力電力の差はランプ電流Ｉｌａが増加するにしたがって大きくなる。
【００１９】
よって、正常点灯時と不完全接続時の入力電流Ｉｉｎのランプ電流Ｉｌａに対する特性は図４のようになり、ランプ電流Ｉｌａの増加に伴い、入力電流Ｉｉｎの差が広がる。正常点灯時と不完全接続時の入力電流Ｉｉｎの差はランプ電流Ｉｌａが小さい時は小さく、ランプ電流Ｉｌａが大きい時は大きいので、放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を入力電流Ｉｉｎにて検出する場合、ランプ電流Ｉｌａが大きい方が正常点灯時か不完全接続か判別し易くなるので、確実に精度良く放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出できる。
【００２０】
そこで、本実施形態の特徴は、直流電圧Ｅを定常時より昇圧することによりランプ電流Ｉｌａを定常時より高い状態で点灯させて、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出して放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出することである。
【００２１】
不完全接続時の動作を図５に示すタイムチャートにて詳しく説明する。直流電圧Ｅが印加されると、電圧制御部４から昇圧命令が出ていない時は、インバータ回路部１の入力には直流電圧Ｅがそのまま印加され、放電灯Ｌａを点灯させる。放電灯Ｌａが点灯することにより、ランプ電流Ｉｌａと入力電流Ｉｉｎは流れ始める。ある時点で電圧制御部４からの昇圧命令により直流電圧Ｅを昇圧すると同時に、判断部５は放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電検出を開始する。直流電圧Ｅが昇圧されると、ランプ電流Ｉｌａが増加し、入力電流Ｉｉｎが増加する。この際、不完全接続の異常放電であれば、入力電流Ｉｉｎの増加は大きくなる。すると、入力電流Ｉｉｎが閾値を上回るので、判断部５が不完全接続の異常放電と判断して直ちにインバータ回路部１へ発振停止信号を送る。インバータ回路部１が発振停止すると、ランプ電流Ｉｌａが流れなくなる。
【００２２】
次に、正常点灯時の動作を図６に示すタイムチャートにて詳しく説明する。不完全接続の異常放電検出を開始するまでの動作は図５の不完全接続時の動作と同じであるので、省略する。直流電圧Ｅが昇圧されると、ランプ電流Ｉｌａが増加し、入力電流Ｉｉｎが増加するが、正常点灯時であれば入力電流Ｉｉｎの増加は小さくなる。すると、入力電流Ｉｉｎが閾値を下回ったままであるので、判断部５が正常点灯であると判断する。正常点灯と判断すれば、電圧制御部４は昇圧命令を中断し、定常時の点灯状態とする。
【００２３】
本実施形態のように、直流電圧Ｅを昇圧することで、ランプ電流Ｉｌａを大きくしてからインバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出することによって、精度良く不完全接続時の異常放電を検出できる。
【００２４】
（実施形態２）
本実施形態の回路構成は、図１に示した実施形態１と同じであるので、詳細な説明は省略する。本実施形態の特徴は、ランプ始動時に、直流電圧Ｅを定常時より昇圧することによりランプ電流Ｉｌａを定常時より高い状態で点灯させて、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出して放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出することである。
【００２５】
不完全接続時の動作を図７に示すタイムチャートにて詳しく説明する。直流電源からの電圧Ｅが印加されると、直ちに電圧制御部４は昇圧命令を出し、昇圧された直流電圧がインバータ回路部１の入力に印加され、放電灯Ｌａを点灯させる。放電灯Ｌａが点灯することによりランプ電流Ｉｌａと入力電流Ｉｉｎは流れ始め、それと同時に判断部５は放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電検出を開始する。その際、不完全接続の異常放電であれば入力電流Ｉｉｎは大きくなるので、入力電流Ｉｉｎが閾値を上回り、判断部５が不完全接続の異常放電と判断して直ちにインバータ回路部１へ発振停止信号を送る。インバータ回路部１が発振停止すると、ランプ電流Ｉｌａが流れなくなる。
【００２６】
次に正常点灯時の動作を図８に示すタイムチャートにて詳しく説明する。不完全接続の異常放電検出を開始するまでの動作は図７の不完全接続時の動作と同じであるので、省略する。正常点灯時であれば、入力電流Ｉｉｎは小さいので、入力電流Ｉｉｎが閾値を下回ったままであり、判断部５が正常点灯であると判断する。正常点灯と判断すれば、電圧制御部４からの昇圧命令を中断し、定常の点灯状態とする。
【００２７】
本実施形態のように、ランプ始動時に、直流電圧Ｅを昇圧することでランプ電流Ｉｌａを大きくしてから、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出することによって施工時に発生する不完全接続による異常放電を直ちに検出できる。また、ランプ始動時にインバータ回路部１の入力電圧を上げるので、高いランプ始動電圧を得ることができ、ランプが始動し易くなる。
【００２８】
（実施形態３）
本実施形態の回路構成は、図１に示した実施形態１と同じであるので、詳細な説明は省略する。本実施形態の特徴は、ランプ始動時だけでなく、定期的に直流電圧Ｅを定常時より昇圧することによりランプ電流Ｉｌａを定常時より高い状態で点灯させて、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出して放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出することである。
【００２９】
直流電源の投入時は正常点灯であったが、途中で放電灯Ｌａが不完全接続になった場合の動作を図９に示すタイムチャートにて詳しく説明する。直流電圧Ｅが印加されると、直ちに電圧制御部４は昇圧命令を出し、昇圧された直流電圧がインバータ回路部１の入力に印加され、放電灯Ｌａを点灯させる。放電灯Ｌａが点灯することによりランプ電流Ｉｌａと入力電流Ｉｉｎは流れ始め、それと同時に判断部５は、放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電検出を開始する。正常点灯時であれば、入力電流Ｉｉｎは小さいので、入力電流Ｉｉｎが閾値を下回ったままであり、判断部５が正常点灯であると判断する。正常点灯と判断すれば、電圧制御部４からの昇圧命令を中断し、定常の点灯状態とする。
【００３０】
この後、定期的に直流電圧Ｅを昇圧して不完全接続の異常放電検出を行なっていく。正常点灯のままであれば、判断部５は正常点灯と判断し、定常の点灯状態に戻るが、途中で放電灯Ｌａが不完全接続になり、その次に不完全接続の異常放電検出を行なうと、入力電流Ｉｉｎが閾値を上回るので、判断部５が不完全接続の異常放電と判断して直ちにインバータ回路部１へ発振停止信号を送る。
【００３１】
本実施形態のように、放電灯Ｌａの始動時だけでなく、定期的に直流電圧Ｅを昇圧することでランプ電流Ｉｌａを高い状態で点灯させて、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出して放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出することによって、施工時に発生する不完全接続を直ちに精度良く検出でき、且つ施工してしばらくしてから放電灯Ｌａが不完全接続になっても検出することができる。また、放電灯Ｌａの始動時にインバータ回路部１の入力電圧を上げるので、高いランプ始動電圧を得ることができ、放電灯Ｌａが始動し易くなる。
【００３２】
（実施形態４）
本実施形態の照明装置は、図１０に示すように、定常時に放電灯Ｌａに流れるランプ電流Ｉｌａを決めるバラストコンデンサＣ２と、ランプ電流Ｉｌａを上げるためのバラストコンデンサＣ３と、バラストコンデンサＣ３をバラストコンデンサＣ２と並列に接続するスイッチＳＷとを含み、直流電圧Ｅを高周波交流電圧へ変換して光源となる放電灯Ｌａを点灯させるインバータ回路部１と、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出する入力電流検出部３と、入力電流検出部３にて検出した入力電流Ｉｉｎから放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出する判断部５と、スイッチＳＷをＯＮさせる命令を出力する出力電流制御部６とを備える。出力電流制御部６がスイッチＳＷをＯＮさせてバラストコンデンサＣ３をバラストコンデンサＣ２と並列に接続することにより、定常時よりランプ電流Ｉｌａを増やすと同時に、判断部５は放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電の検出を開始し、判断部５が放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電であると判断すれば、インバータ回路部１へ発振停止命令を出力するものである。
【００３３】
本実施形態の特徴は、バラストコンデンサＣ２の容量を上げてランプ電流Ｉｌａを定常時より高い状態で点灯させて、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出して放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電を検出することである。
【００３４】
不完全接続時の動作を図１１に示すタイムチャートにて詳しく説明する。直流電圧Ｅが印加されると、出力電流制御部６から命令が出ていないので、定常状態にて放電灯Ｌａを点灯させる。放電灯Ｌａが点灯することによりランプ電流Ｉｌａと入力電流Ｉｉｎは流れ始める。ここで、出力電流制御部６からスイッチＳＷのＯＮ命令を出すと同時に判断部５は放電灯Ｌａの不完全接続による異常放電検出を開始する。スイッチＳＷがＯＮされると、ランプ電流Ｉｌａが増加し、入力電流Ｉｉｎが増加する。この際、不完全接続の異常放電であれば、入力電流Ｉｉｎの増加は大きくなる。すると、入力電流Ｉｉｎが閾値を上回るので、判断部５が不完全接続の異常放電と判断して直ちにインバータ回路部１へ発振停止信号を送る。インバータ回路部１が発振停止すると、ランプ電流Ｉｌａが流れなくなる。
【００３５】
次に、正常点灯時の動作を図１２に示すタイムチャートにて詳しく説明する。不完全接続の異常放電検出を開始するまでの動作は前述の不完全接続時の動作と同じであるので、省略する。スイッチＳＷがＯＮされると、ランプ電流Ｉｌａが増加し、入力電流Ｉｉｎが増加するが、正常点灯時であれば、入力電流Ｉｉｎの増加は小さくなる。すると、入力電流Ｉｉｎが閾値を下回ったままであるので、判断部５が正常点灯であると判断する。正常点灯と判断すれば、出力電流制御部６からスイッチＳＷのＯＮ命令を中断し、定常の点灯状態とする。
【００３６】
なお、実施形態２のようにランプ始動時に不完全接続の異常放電検出をしても良く、また、実施形態３のようにランプ始動時だけでなく、定期的に不完全接続の異常放電検出をしても良い。
【００３７】
本実施形態のように、バラストコンデンサの容量を上げてランプ電流Ｉｌａを大きくしてから、インバータ回路部１の入力電流Ｉｉｎを検出することによって精度良く不完全接続時の異常放電を検出できる。また、インバータトランスの二次側の出力電圧を変化させる必要が無いので、一次側の回路構成を特に変更する必要がなく、上記効果を取り込める。
【００３８】
なお、実施形態１〜４において、不完全接続による異常放電をインバータ回路部１の入力電流にて検出しているが、等価的にインバータ回路部の入力電力、出力電力にて検出しても良い。
【００３９】
（実施形態５）
上述の実施形態１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置は、停電時や火災発生時に内蔵の蓄電池のような直流電源により放電ランプを点灯させ、最終避難口や避難通路などの場所を絵柄で表示する誘導灯器具のような非常用照明器具に内蔵して、例えば冷陰極ランプのような放電灯を点灯させる用途に用いることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】ランプ電流とランプ電圧の関係を示す特性図である。
【図３】ランプ電流とインバータ出力電圧の関係を示す特性図である。
【図４】ランプ電流と入力電流の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の実施形態１の不完全接続時の動作説明図である。
【図６】本発明の実施形態１の正常点灯時の動作説明図である。
【図７】本発明の実施形態２の不完全接続時の動作説明図である。
【図８】本発明の実施形態２の正常点灯時の動作説明図である。
【図９】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図１０】本発明の実施形態４の回路図である。
【図１１】本発明の実施形態４の不完全接続時の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施形態４の正常点灯時の動作説明図である。
【図１３】従来例の回路図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｌａ  放電灯（冷陰極ランプ）
１    インバータ回路部
２    異常放電検出手段
３    入力電流検出部
４    電圧制御部
５    判断部
６    出力電流制御部
【図１】
2008186614.tif 000003
【図２】
2008186614.tif 000004
【図３】
2008186614.tif 000005
【図４】
2008186614.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008186614.tif 000008
【図７】
2008186614.tif 000009
【図８】
2008186614.tif 000010
【図９】
2008186614.tif 000011
【図１０】
2008186614.tif 000012
【図１１】
2008186614.tif 000013
【図１２】
2008186614.tif 000014
【図１３】
2008186614.tif 000015