(57)【要約】【課題】放電ランプの寿命末期に安全に停止動作させるとともに、消灯時の省電力を図った放電ランプ点灯装置および照明装置を提供する。【解決手段】放電ランプ点灯装置１は、ランプ寿命検出手段５が放電ランプ４の寿命末期を検出したときに、インバータ回路３の出力電力が低減して放電ランプ４が消灯するようにスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング動作を制御し、その後、自身への電源が停止されるように構成されている制御回路６を具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧発生手段と；
スイッチング素子を備え、このスイッチング素子のスイッチング動作により直流電圧発生手段からの直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と；
インバータ回路の出力電圧により点灯される放電ランプと；
放電ランプの寿命末期を検出するランプ寿命検出手段と；
ランプ寿命検出手段が放電ランプの寿命末期を検出したときに、インバータ回路の出力電力が低減して放電ランプが消灯するようにスイッチング素子のスイッチング動作を制御し、その後、自身への電源が停止されるように構成されている制御回路と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電ランプ点灯装置と；
放電ランプを配設している照明装置本体と；
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、放電ランプが寿命末期に消灯される放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電ランプを高周波点灯させる放電ランプ点灯装置において、放電ランプが半波放電するなどして寿命末期になると、インバータ回路の動作を停止させて放電ランプを消灯させることが行われている。このとき、インバータ回路の出力を制御する制御回路の電源をインバータ回路から出力される電圧から供給するようにしていると、制御回路の電源電圧がダウンしていく。そして、制御回路がリセットされて再起動、その後、停止と起動を繰り返すようになり、放電ランプの保護ができない不具合があった。
【０００３】
上記不具合が解消されるものとして、制御回路が第１および第２の電源回路から電源電圧が供給されているものがある。すなわち、放電ランプが寿命末期になりインバータ回路の動作を停止させるときにも、第２の電源回路からの電源電圧により動作し続ける放電ランプ点灯装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１７０６９２号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、放電ランプが寿命末期に至り消灯された後も、制御回路は、電源電圧が供給されて動作し続けるので、制御回路で電力が浪費されるという欠点を有する。
【０００５】
本発明は、放電ランプの寿命末期に安全に停止動作させるとともに、消灯時の省電力を図った放電ランプ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】
【０００６】
請求項１に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電圧発生手段と；スイッチング素子を備え、このスイッチング素子のスイッチング動作により直流電圧発生手段からの直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と；インバータ回路の出力電圧により点灯される放電ランプと；放電ランプの寿命末期を検出するランプ寿命検出手段と；ランプ寿命検出手段が放電ランプの寿命末期を検出したときに、インバータ回路の出力電力が低減して放電ランプが消灯するようにスイッチング素子のスイッチング動作を制御し、その後、自身への電源が停止されるように構成されている制御回路と；を具備していることを特徴とする。
【０００７】
本発明および以下の発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【０００８】
直流電圧発生手段は、バッテリ、商用交流電圧を整流または整流平滑したもの、さらにチョッパ回路で発生させたものなど、直流電圧を出力するものであればよい。
【０００９】
「制御回路の自身への電源が停止される」とは、制御回路が自身へ入力される電源電圧を遮断してもよく、他の制御手段が制御回路に電源を供給している電源回路と制御回路の電路を遮断してもよく、あるいは当該電源回路から電源電圧が出力されないようにすることなどを意味する。すなわち、制御回路を動作させる動作電圧が遮断されることを意味する。
【００１０】
本発明によれば、放電ランプが寿命末期になると、制御回路は、インバータ回路の出力電力を低減させて放電ランプを消灯させるように制御する。したがって、放電ランプが消灯されるときに、インバータ回路の出力電力が制御されて過大になることが防止される。また、放電ランプの消灯後は、制御回路への電源電圧の供給が停止されて、制御回路が動作しなくなり、制御回路への電源電圧の供給を停止する保持電力のみで済むので、制御回路での待機電力が低減されることになり、省電力が図られる。
【００１１】
請求項２に記載の照明装置の発明は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置と；放電ランプを配設している照明装置本体と；を具備していることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、放電ランプが寿命末期となり消灯されるときに、安全に停止動作が行われ、放電ランプの消灯後は、制御回路での待機電力が低減される放電ランプ点灯装置が配設されているので、信頼性が高く、省電力が図られた照明装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、放電ランプが寿命末期になると、制御回路は、インバータ回路の出力電力を制御して放電ランプを消灯させるので、インバータ回路の出力電力が過大になることを防止することができ、スイッチング素子などの回路部品を安全に保護することができる。また、放電ランプの消灯後は、制御回路への電源電圧の供給が停止されるので、制御回路での待機電力の消費が低減されることになり、省電力を図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、放電ランプの寿命末期に安全に動作停止することができるとともに、消灯時の省電力を図った放電ランプ点灯装置を具備しているので、信頼性が高く、待機電力が低減される照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１６】
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は放電ランプ点灯装置の回路図、図２は制御回路の概略構成図、図３は制御回路の電源停止を示し、（ａ）は制御回路の電源電圧の変化図、（ｂ）はインバータ回路の出力電力の変化図である。
【００１７】
図１において、放電ランプ点灯装置１は、直流電圧発生手段２、インバータ回路３、放電ランプとしての高圧放電ランプ４、ランプ寿命検出手段としてのランプ寿命検出回路５および制御回路６を有して構成されている。
【００１８】
直流電圧発生手段２は、整流装置７と昇圧チョッパ回路８により形成されている。整流装置７の入力端子間は、商用交流電源Ｖｓに接続され、出力端子間に昇圧チョッパ回路８が接続されている。すなわち、昇圧チョッパ回路８は、整流装置７の出力端子間にインダクタＬ１およびスイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続され、スイッチング素子Ｑ１の両端間に逆流防止用のダイオードＤ１と電解コンデンサＣ１および電解コンデンサＣ２との直列回路が接続されている。そして、昇圧チョッパ回路８の出力電圧は、昇圧チョッパ回路用の制御回路９に入力されている。制御回路９は、昇圧チョッパ回路８の出力電圧が所定の一定電圧となるように、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング動作させる。
【００１９】
インバータ回路３は、昇圧チョッパ回路８の出力側に接続された電解コンデンサＣ１および電解コンデンサＣ２の直列回路の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ２および逆流防止用のダイオードＤ２の直列回路と、同じく逆流防止用のダイオードＤ３およびスイッチング素子Ｑ３の直列回路を有して形成されている。そして、スイッチング素子Ｑ２およびダイオードＤ２の中点に一端が接続されたインダクタＬ２の他端と、ダイオードＤ３およびスイッチング素子Ｑ３の中点に一端が接続されたインダクタＬ３の他端同士が接続されている。そして、インダクタＬ２およびインダクタＬ３のそれぞれの他端と、電解コンデンサＣ１および電解コンデンサＣ２の中点がインバータ回路３の出力側となっている。
【００２０】
そして、インバータ回路３の出力側に、ランプ電流検出用の抵抗Ｒ１、高圧放電ランプ４およびトランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂが直列的に接続され、さらにリプルコンデンサＣ３が接続されている。また、高圧放電ランプ４およびトランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂと並列的に、分圧用の抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の直列回路が接続されている。そして、トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａは、イグナイタ１０に接続されている。
【００２１】
そして、昇圧チョッパ回路８のインダクタＬ１には、二次巻線Ｌ１ａが設けられている。この二次巻線Ｌ１ａの両端間に、逆流防止用のダイオードＤ４を介して平滑用コンデンサＣ４が接続されている。そして、平滑用コンデンサＣ４の両端間が制御回路６に接続され、平滑用コンデンサＣ４の両端電圧が制御回路６に入力されている。この平滑用コンデンサＣ４の両端電圧は、制御回路６の電源となっている。
【００２２】
また、制御回路６には、ダイオードＤ１および電解コンデンサＣ１の中点から電解コンデンサＣ１の両端電圧が入力されている。また、インダクタＬ２（またはインダクタＬ３）の他端および抵抗Ｒ３の中点から高圧放電ランプ４のランプ電圧が入力されている。さらに、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の中点から高圧放電ランプ４のランプ電力が入力されている。そして、制御回路６は、例えば、高圧放電ランプ４のランプ電力（あるいはランプ電圧）が一定となるようにインバータ回路３のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング動作を制御するものである。すなわち、高圧放電ランプ４の点灯状態をフィードバックしている。なお、前記電解コンデンサＣ１の両端電圧や高圧放電ランプ４のランプ電圧およびランプ電力は、それらの特性値と相関する値（擬似値）が入力されていてもよい。
【００２３】
そして、制御回路６は、図２に示すように、電源入力回路１１、ランプ寿命検出手段としてのランプ寿命検出回路５、出力制御回路１３および駆動回路１４を有して構成されている。電源入力回路１１には、動作電源として平滑用コンデンサＣ４の両端電圧が入力されている。そして、当該電圧は、所定の電圧値に調整され、ランプ寿命検出回路５、出力制御回路１３、駆動回路１４やその他の構成回路の動作電源に利用されている。
【００２４】
ランプ寿命検出回路５には、上述した電解コンデンサＣ１の両端電圧、高圧放電ランプ４のランプ電力およびランプ電圧が入力されている。そして、ランプ寿命検出回路５は、それらの入力に応じて、制御信号を出力して出力制御回路１３を制御するように構成されている。また、それらの入力値により、高圧放電ランプ４の寿命末期を検出（判断）するように構成されている。例えば、電解コンデンサＣ１の両端電圧が所定の電圧範囲でないとき、高圧放電ランプ４を寿命末期とする。そして、高圧放電ランプ４の寿命末期を検出したときに、高圧放電ランプ４を消灯させるように制御するとともに、その後、電源入力回路１１のスイッチ１５を遮断するように形成されている。
【００２５】
出力制御回路１３は、インバータ回路３の出力電力を制御するものであり、ランプ寿命検出回路５からの制御信号に応じて、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をそれぞれスイッチング動作させるスイッチング期間やスイッチング周波数を演算するように構成されている。
【００２６】
また、駆動回路１４は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のそれぞれの制御端子、基準端子間に接続され、当該制御端子および基準端子間に駆動電圧を供給するように形成されている。
【００２７】
制御回路６は、上述したように、インバータ回路３のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を制御する。そして、インバータ回路３は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング動作により直流電圧発生手段２からの直流電圧を交流電圧に変換して、出力側に出力するように構成されている。そして、高圧放電ランプ４は、インバータ回路３の出力側に接続され、インバータ回路３の出力により点灯される。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、電界効果トランジスタを用いることができる。
【００２８】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。
【００２９】
商用交流電源Ｖｓが投入されると、整流装置７の出力端子間に全波整流電圧が発生し、図示しない起動回路により昇圧チョッパ用の制御回路９が動作する。制御回路９は、昇圧チョッパ回路８の出力側、すなわち電解コンデンサＣ１および電解コンデンサＣ２の直列回路の両端間に所定の直流電圧が発生するように、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング動作させる。すると、インダクタＬ１に電流が流れ、平滑コンデンサＣ４の両端間に直流電圧が発生して、制御回路６の電源入力回路１１に入力され、図示しない保持回路によりスイッチ１５がオン（自己保持）される。この保持回路は、制御回路６の外部に設けられていてもよく、制御回路６内に設けられていてもよい。
【００３０】
スイッチ１５がオンすると、ランプ寿命検出回路５、出力制御回路１３および駆動回路１４などが動作する。すなわち、制御回路６が動作する。そして、イグナイタ１０からパルスが発生され、トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂに誘起された高圧パルスが高圧放電ランプ４に印加されて、高圧放電ランプ４が始動する。
【００３１】
そして、制御回路６（出力制御回路１３）は、所定期間、スイッチング素子Ｑ３をオフさせ、スイッチング素子Ｑ２をスイッチング動作させる。すなわち、スイッチング素子Ｑ３がオフしているときに、スイッチング素子Ｑ２がオンすると、電解コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２、トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂ、高圧放電ランプ４、抵抗Ｒ１および電解コンデンサＣ１の閉回路でランプ電流が流れ、スイッチング素子Ｑ２がオフすると、インダクタＬ２、トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂ、高圧放電ランプ４、抵抗Ｒ１および電解コンデンサＣ２、ダイオードＤ２およびインダクタＬ２の閉回路でランプ電流が流れる。
【００３２】
次に、制御回路６は、所定期間、逆にスイッチング素子Ｑ２をオフさせ、スイッチング素子Ｑ３をスイッチング動作させる。すなわち、スイッチング素子Ｑ２がオフしているときに、スイッチング素子Ｑ３がオンすると、電解コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１、高圧放電ランプ４、トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂ、インダクタＬ３、スイッチング素子Ｑ３および電解コンデンサＣ２の閉回路でランプ電流が流れ、スイッチング素子Ｑ３がオフすると、インダクタＬ３、ダイオードＤ３、電解コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、高圧放電ランプ４、トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂおよびインダクタＬ３の閉回路でランプ電流が流れる。
【００３３】
これにより、高圧放電ランプ４は、矩形状の交流電圧が印加されて点灯を維持する。また、電解コンデンサＣ１，Ｃ２は、それぞれ所定の電圧が両端間に発生している。
【００３４】
そして、放電ランプ４の寿命経過に伴い上昇するランプ電圧がランプ寿命検出回路５に入力されている。また、放電ランプ４の寿命現象として、半波放電が発生すると、上述のそれぞれの閉回路内でのランプ電流が次第に変化するようになる。この結果、電解コンデンサＣ１および電解コンデンサＣ２の分圧割合が次第に変化するようになり、電解コンデンサＣ１および電解コンデンサＣ２のそれぞれの両端電圧は、それぞれの所定電圧との差が次第に大きくなっていく。そして、電解コンデンサＣ１の両端電圧は、制御回路６のランプ寿命検出回路５に入力されている。
【００３５】
ランプ寿命検出回路５は、ランプ電圧あるいは電解コンデンサＣ１の両端電圧が所定の電圧範囲外になると、高圧放電ランプ４が寿命末期であると判断する。そして、出力制御回路１３に、高圧放電ランプ４を消灯させるように制御信号を送出する。出力制御回路１３は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング期間やスイッチング周波数を変化させて、インバータ回路３の出力電圧を徐々に低減させる。そして、インバータ回路３の出力電圧が所定電圧まで低下すると、高圧放電ランプ４は立ち消え、消灯する。
【００３６】
上述したように、高圧放電ランプ４が寿命末期となり消灯制御されるとき、制御回路６は、インバータ回路３の出力電圧を立ち消えの発生する目標値に制御している。したがって、目標値が安定しているので、図３（ｂ）に示すように、インバータ回路３に過大な出力電力が発生することが防止される。この結果、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３やその他の回路部品に過大なストレスが印加されることによる破壊が防止される。
【００３７】
そして、ランプ寿命検出回路５は、インダクタＬ２（またはインダクタＬ３）の他端および抵抗Ｒ３の中点から入力されるランプ電圧により、高圧放電ランプ４が消灯したあとのタイミングで、電源入力回路１１のスイッチ１５の自己保持を解除させるように制御する。これにより、スイッチ１５がオフされ、制御回路６は、平滑コンデンサＣ４の電源から開放されて動作しなくなる。消灯制御の前にスイッチ１５をオフさせると、インバータ回路３のフィードバック制御の目標値が不安定（変化）となるので、図６に示すように、インバータ回路３から過大電力が出力される場合がある。このとき、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３などの回路部品にストレスが印加され、最悪の場合、回路部品の破壊に至るという不具合がある。このスイッチ１５のオフは、商用交流電源Ｖｓがオフ（停止）されるまで継続される。このように、高圧放電ランプ４が寿命末期になり、高圧放電ランプ４が消灯制御された後に、制御回路６は、自身の電源を停止させているので、制御回路６での待機電力の発生がなくなり、省電力が図られる。
【００３８】
そして、商用交流電源Ｖｓの投入が停止され、高圧放電ランプ４の交換が行われると、初期の状態に戻って、高圧放電ランプ４を点灯させることができる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施形態について述べる。
【００４０】
図４〜図５は、本発明の第２の実施形態の照明装置を示し、図４は外観図、図５は一部切り欠き断面図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
【００４１】
図４〜図５に示す照明装置１６は、街路灯である。街路灯１６は、図４に示すように、照明装置本体としての街路灯本体１７がジョインターアーム１８を介して中空の段付ポール１９に取り付けられている。そして、段付ポール１９は、地中２０に一部埋設されたコンクリート基礎２１に立設されている。
【００４２】
段付ポール１９は、蓋２２が開閉される内部に、図１に示す高圧放電ランプ４を除く放電ランプ点灯装置１が収納されている。そして、電源用穴２３を介して外部より図示しない電源線およびアース線が導入され、電源線は整流装置７の入力端子側となるように接続され、アース線はアース端子（図示しない。）に接続されている。そして、放電ランプ点灯装置１のランプ側のリード線（図示しない。）が街路灯本体１７に配線されている。
【００４３】
街路灯本体１７は、図５に示すように、下面に開口を有する略箱状に形成されており、端子台２４、ランプソケット２５、高圧放電ランプ４および反射板２７などを配設している。高圧放電ランプ４は、例えば高圧ナトリウムランプが用いられている。
【００４４】
そして、商用交流電源Ｖｓから電源電圧が投入されると、高圧放電ランプ４が点灯する。高圧放電ランプ４より放射された直接光および反射板２７で放射された反射光は、街路灯本体１７の開口から路面に出射される。こうして、街路灯１６は、路面を照明する。
【００４５】
街路灯１６は、高圧放電ランプ４が寿命末期になると、放電ランプ点灯装置１が安全に動作停止され、消灯時には省電力が図られているので、信頼性が高く、消費電力が低減される照明装置となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。
【図２】同じく、制御回路の概略構成図。
【図３】同じく、制御回路の電源停止を示し、（ａ）は制御回路の電源電圧の変化図、（ｂ）はインバータ回路の出力電力の変化図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す照明装置の外観図。
【図５】同じく、照明装置の一部切り欠き断面図。
【図６】従来技術の制御回路の電源停止を示し、（ａ）は制御回路の電源電圧の変化図、（ｂ）はインバータ回路の出力電力の変化図。
【符号の説明】
【００４７】
１…放電ランプ点灯装置
２…直流電圧発生手段
３…インバータ回路
５…ランプ寿命検出手段としてのランプ寿命検出回路
６…制御回路
１６…照明装置としての街路灯
１７…照明装置本体としての街路灯本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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