(57)【要約】【課題】ランプ電力を一定に制御するとともに、電流検出部において発熱等による損失を小さくして効率を高める。【解決手段】全波整流回路３の出力端子にＤＣ−ＤＣコンバータ５を並列に接続する。このコンバータは、全波整流回路に、チョークコイル６を介してＦＥＴ７を並列に接続し、さらにダイオード９を介して平滑コンデンサ１０を並列に接続し、この平滑コンデンサを介して流れる電流を、抵抗１１，１２及びコンデンサ１３からなる電流検出回路で検出する。平滑コンデンサの両端間にＤＣ−ＡＣコンバータ１４を接続する。このコンバータは、平滑コンデンサに、ＦＥＴ１５、１６の直列回路を並列に接続し、ＦＥＴ１６に、チョークコイル１７とコンデンサ１８の直列回路を介して放電灯１９を並列に接続する。そして、制御ＩＣ２１を設け、このＩＣによって電流検出回路からの出力を取込み、平滑コンデンサに流れる電流値が常に一定になるようにＦＥＴ１５，１６のスイッチング周波数を可変制御する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
この直流電源に接続し、スイッチング素子のスイッチング動作によって入力電圧を昇圧する昇圧部、この昇圧部が昇圧した電圧で充電される平滑コンデンサ、この平滑コンデンサに流れる平均電流を検出する電流検出回路を設けたＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記平滑コンデンサから直流電圧を入力し、スイッチング素子を高周波スイッチング動作するとともにこのスイッチング動作に応じてチョークコイルとコンデンサの直列共振回路を動作して放電灯を高周波点灯するＤＣ−ＡＣコンバータと、
前記電流検出回路からの平均電流値に基づいて前記平滑コンデンサに流れる平均電流が一定になるように前記ＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子のスイッチング周波数又はオン、オフデューティを可変制御する制御手段と、
を設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、前記ＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、前記電流検出回路からの平均電流値に基づいて前記平滑コンデンサに流れる平均電流が一定になるように前記ＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子のスイッチング周波数又はオン、オフデューティを可変制御する制御手段とを制御ＩＣとして一体化して回路基板に実装した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】
請求項１又は２記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置を収容する照明器具本体とからなることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ランプ電圧が変化しても定電力制御ができる放電灯点灯装置及びこの放電灯点灯装置を使用した照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】低圧放電灯の点灯特性は一般に周囲温度の影響を受け易く、２５℃〜３０℃のとき最も効率が高くなるように設計されている。従って、放電灯は周囲温度が変化した時、これに依存して光出力が変化することになる。つまり、高温、低温におけるランプの挙動はランプ電圧が低下してランプ電力が低下してしまうことにある。また、放電灯は器具に装着されて使用されるため、自己温度上昇のために周囲温度がさらに高くなり、効率が低下する。この対策として、アマルガムを使用して水銀蒸気圧の温度特性を調整することもできるが、温度上昇に充分に追従することができない。
【０００３】
このことから、ランプ電力を一定に制御できる放電灯点灯装置が開発されている。従来のこの種の放電灯点灯装置は、直流電源にＤＣ−ＤＣコンバータの入力端子を接続し、このＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子にＤＣ−ＡＣコンバータを接続し、このＤＣ−ＡＣコンバータによって放電灯を高周波点灯するものにおいて、ＤＣ−ＡＣコンバータの回路内に流れる電流を検出し、その電流が一定になるようにＤＣ−ＡＣコンバータの発振周波数を可変制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＣ−ＡＣコンバータの回路内に流れる電流は一部無効電流を含むため抵抗等の検出部において無効電流による発熱等の損失があり、入力電力が効率よくランプに伝達されていないという問題があった。
本発明は、ランプ電力を一定に制御することができるとともに、電流検出部において発熱等による損失を小さくして効率を高めることができる放電灯点灯装置及び照明装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、直流電源と、この直流電源に接続し、スイッチング素子のスイッチング動作によって入力電圧を昇圧する昇圧部、この昇圧部が昇圧した電圧で充電される平滑コンデンサ、この平滑コンデンサに流れる平均電流を検出する電流検出回路を設けたＤＣ−ＤＣコンバータと、平滑コンデンサから直流電圧を入力し、スイッチング素子を高周波スイッチング動作するとともにこのスイッチング動作に応じてチョークコイルとコンデンサの直列共振回路を動作して放電灯を高周波点灯するＤＣ−ＡＣコンバータと、電流検出回路からの平均電流値に基づいて平滑コンデンサに流れる平均電流が一定になるようにＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子のスイッチング周波数又はオン、オフデューティを可変制御する制御手段とを設けた放電灯点灯装置にある。
【０００６】
この構成においては、スイッチ素子が高周波スイッチング動作すると、入力電圧が昇圧され、それにより平滑コンデンサが充電される。この平滑コンデンサからの電力供給によってＤＣ−ＡＣコンバータは高周波スイッチング動作し放電灯を高周波点灯する。一方、平滑コンデンサに流れる平均電流が電流検出回路によって検出される。そして、電流検出回路からの平均電流値に基づいて平滑コンデンサに流れる平均電流が一定になるようにＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子のスイッチング周波数又はオン、オフデューティが可変制御される。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、ＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、電流検出回路からの平均電流値に基づいて平滑コンデンサに流れる平均電流が一定になるようにＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子のスイッチング周波数又はオン、オフデューティを可変制御する制御手段とを制御ＩＣとして一体化して回路基板に実装した請求項１記載の放電灯点灯装置にある。
これにより、電流検出回路が検出した平均電流値に基づいてＤＣ−ＡＣコンバータのスイッチング素子のスイッチング周波数又はオン、オフデューティを可変制御するときの制御が１つのＩＣ内でできる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置を収容する照明器具本体とからなる照明装置にある。
これにより、照明装置は放電灯を定電力点灯制御できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、商用電源１に雑音防止用のフィルタ回路２を介して全波整流回路３の入力端子を接続して直流電源を形成している。そして、前記全波整流回路３の出力端子にコンデンサ４を並列に接続している。また、前記全波整流回路３の出力端子に昇圧チョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータ５を並列に接続している。
【００１０】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ５は、全波整流回路３の出力端子にチョークコイル６を介してスイッチング素子であるＭＯＳ形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）７を、そのソース側に抵抗８を直列に介して並列に接続している。そして、前記ＦＥＴ７のドレイン端子を、ダイオード９を順方向に介して平滑コンデンサ１０の一端に接続し、前記抵抗８のＦＥＴ７との接続側とは反対側の端子を、検出抵抗１１を介して前記平滑コンデンサ１０の他端に接続している。前記チョークコイル６、ＦＥＴ７及びダイオード９は昇圧部を構成している。
【００１１】
前記検出抵抗１１に、抵抗１２とコンデンサ１３との直列回路を並列に接続して電流検出回路を形成している。この電流検出回路は、抵抗１２とコンデンサ１３との接続点から、前記平滑コンデンサ１０を介して流れる電流の平均電流値を間接的に検出するようになっている。
【００１２】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ５の出力端子、すなわち、前記平滑コンデンサ１０の両端間にＤＣ−ＡＣコンバータ１４を接続している。このＤＣ−ＡＣコンバータ１４は、インバータ発振回路を備え、前記平滑コンデンサ１０の両端間に、スイッチング素子である１対のＭＯＳ形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１５、１６の直列回路を並列に接続している。
【００１３】
そして、前記ＦＥＴ１６に、チョークコイル１７とコンデンサ１８の直列回路を介して放電灯１９の各フィラメント電極の一端を接続し、このフィラメント電極の他端間に予熱用コンデンサ２０を接続している。
【００１４】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ５のＦＥＴ７及び前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１４の各ＦＥＴ１５、１６は制御ＩＣ（集積回路）２１によってスイッチング駆動されるようになっている。その場合に、前記制御ＩＣ２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５のＦＥＴ７とＤＣ−ＡＣコンバータ１４の各ＦＥＴ１５、１６が互いに同期してスイッチング動作するように制御するとともに、抵抗１２とコンデンサ１３との接続点から検出される、平滑コンデンサ１０に流れる平均電流値を取込み、この平均電流値が常に一定になるように、例えば、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ１４の各ＦＥＴ１５、１６のスイッチング周波数を可変制御するようになっている。なお、スイッチング周波数に代えてオン、オフデューティを可変制御するようにしてもよい。
【００１５】
このような構成においては、制御ＩＣ２１に制御されてＤＣ−ＤＣコンバータ５のＦＥＴ７は高周波スイッチング動作される。ＦＥＴ７がターンオンすると、チョークコイル６を介してＦＥＴ７に電流が流れ、チョークコイル６にエネルギーが蓄えられる。次に、ＦＥＴ７がターンオフすると、チョークコイル６に蓄えられたエネルギーがダイオード９を介して平滑コンデンサ１０に流れ込む。
【００１６】
一方、ＤＣ−ＡＣコンバータ１４の１対のＦＥＴ１５、１６は制御ＩＣ２１によって交互に高周波スイッチング動作される。ＦＥＴ７とＦＥＴ１５，１６とのスイッチング動作は、周波数は異なっても同期して行われる。ＦＥＴ１５がターンオンすると、平滑コンデンサ１０からチョークコイル１７及びコンデンサ１８を介して放電灯１９に電流が流れる。次に、ＦＥＴ１６がターンオンすると、チョークコイル１７とコンデンサ１８との直列共振回路の動作によってチョークコイル１７からＦＥＴ１６を介して放電灯１９に逆方向の電流が流れる。このような動作を繰り返すことで放電灯１９は高周波点灯される。
【００１７】
この点灯動作において、平滑コンデンサ１０からＤＣ−ＡＣコンバータ１４に電流が流れ込んで消費されるが、この平滑コンデンサ１０にはＤＣ−ＤＣコンバータ５の動作によって消費した分電流が常に補充される。
【００１８】
制御ＩＣ２１は、平滑コンデンサ１０を介して検出抵抗１１に流れる電流の平均電流値を抵抗１２とコンデンサ１３との接続点から取込み、この平均電流値が所定値に略一定になるようにＤＣ−ＡＣコンバータ１４の１対のＦＥＴ１５、１６のスイッチング周期を可変制御する。これにより、放電灯１９に流れる電流が制御され、放電灯１９は定電力制御される。従って、周囲温度によって放電灯１９のランプ電圧が変動しても、また、ランプ電圧の異なる放電灯を使用しても放電灯は常に適正に点灯動作されることになる。
【００１９】
このように、この放電灯点灯装置は放電灯を定電力制御できるので、負荷として定格の異なる放電灯を点灯させることができる。また、抵抗１１，１２及びコンデンサ１３からなる電流検出回路は、平滑コンデンサ１０を介して流れる電流の平均電流値を検出するようになっている。平滑コンデンサ１０を介して流れる電流は無効電流を含まないので、電流検出回路における損失は小さく、電流検出回路は効率よく電流検出ができる。
【００２０】
なお、検出抵抗１１に流れる電流は、入力電圧の変化に伴って変化するものである。したがって、入力電流が大きくなれば検出抵抗１１に流れる電流は大きくなり、この部分で損失することになりかねないが、入力電圧が２００Ｖ等のように大きくなれば検出抵抗に流れる電流は小さくなり、損失が小さくなる。このように本発明では入力電力が高い場合に好適である。
【００２１】
次に、上述した放電灯点灯装置の回路部品を回路基板に実装する例について述べる。
図２に示すように、回路基板３０の略中央部にサイズの大きい平滑コンデンサ１０を配置する。そして、その右側にＤＣ−ＡＣコンバータ１４のＦＥＴ１５、１６を配置し、さらにその右側にチョークコイル１７、コンデンサ１８，２０を配置する。
【００２２】
また、平滑コンデンサ１０の左側には、ＤＣ−ＤＣコンバータ５のＦＥＴ７、抵抗８、制御ＩＣ２１、コンデンサ１３を配置し、その左側にはチョークコイル６、ダイオード９、抵抗１１，１２を配置し、さらにその左側にコンデンサ４、全波整流回路３及びフィルタ回路２を配置する。
【００２３】
このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５のＦＥＴ７を駆動制御する制御部とＤＣ−ＡＣコンバータ１４のＦＥＴ１５、１６を駆動制御する制御部を制御ＩＣ２１として１つにまとめて配置できるので、全体して部品点数が少なくコンパクトに実装できる。また、電流検出回路が検出した平均電流値に基づいてＤＣ−ＡＣコンバータ１４におけるＦＥＴ１５、１６のスイッチング周期を可変制御するときの制御が１つのＩＣ内で行うことができる。また、検出抵抗１１の位置からＩＣまでの距離を短くできるので、ノイズがのることを低減できる。
【００２４】
次に、前記放電灯１９及び放電灯点灯装置の回路部品を実装した実装装置を組み込んだ照明装置について述べる。
図３は照明装置１００を示す斜視図である。この照明装置１００は、照明器具本体１０１のソケット１０２に前記放電灯１９を取付け、また、照明器具本体１０１の収納部１０３に図２の構成の実装装置を組み込んでいる。
このように図１に示す構成の放電灯点灯装置を図２に示す実装装置として組み込むことでこの照明装置１００は放電灯１９を定電力点灯制御できることになる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＡＣコンバータの構成は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ランプ電力を一定に制御することができるとともに、電流検出部において発熱等による損失を小さくして効率を高めることができる放電灯点灯装置及び照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す放電灯点灯装置の回路構成図。
【図２】同実施の形態における放電灯点灯装置の回路部品の配置状態を示す図。
【図３】同実施の形態における放電灯点灯装置を組み込んだ照明装置を示す斜視図。
【符号の説明】
３…全波整流回路、５…ＤＣ−ＤＣコンバータ、７…ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、１０…平滑コンデンサ、１１…検出抵抗、１３…コンデンサ、１４…ＤＣ−ＡＣコンバータ、１５，１６…ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、１７…チョークコイル、１８…コンデンサ、１９…放電灯、２１…制御ＩＣ。
【図１】
2004355905.tif 000003
【図２】
2004355905.tif 000004
【図３】
2004355905.tif 000005