(57)【要約】【課題】深い調光状態まで連続的に調光する放電灯点灯装置において、放電灯に発生する直流成分をどの調光状態においても安定して検出可能とする。【解決手段】寿命末期時に放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部６へ検出出力を発生させる負荷状態検出部４を備え、その検出出力により制御部６は、インバータ部２とＡＣ／ＤＣ変換部１のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備え、負荷状態検出部４は調光状態に応じて検出電圧を補正する手段を有し、負荷部３の無負荷時共振周波数近傍で最も大きくあるいは最も小さく補正することで、調光状態によらず寿命末期検出感度を略一定になるようにした。【選択図】図１
2005050649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部から負荷部への電力を制御する手段として、インバータ部の動作周波数を変化させるものであって、前記負荷状態検出部は調光状態に応じて検出電圧を補正する手段を有し、前記負荷部の無負荷時共振周波数近傍で最も大きくあるいは最も小さく補正することで、調光状態によらず寿命末期検出感度を略一定になるようにしたことを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項２】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部から負荷部への電力を制御する手段として直流電圧を変化させるものであって、前記負荷状態検出部は調光状態に応じて検出電圧を補正する手段を有し、全灯点灯時に最も大きくあるいは最も小さく補正することで、調光状態によらず寿命末期検出感度を略一定になるようにしたことを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項３】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部から負荷部への電力を制御する手段としてインバータ部のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのデューティを変化させるものであって、前記負荷状態検出部は調光状態に応じて検出電圧を補正する手段を有し、正常負荷を調光点灯することにより発生する直流電圧成分を補正して調光状態によらず検出感度を略一定になるようにしたことを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項４】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部から負荷部への電力を制御する手段としてインバータ動作周波数を変化させるものであって、前記負荷状態検出部は調光状態に応じて閾値電圧を補正する手段を有し、前記負荷部の無負荷時共振周波数近傍で最も大きくあるいは最も小さく補正し、調光状態によらず寿命末期検出感度を略一定になるようにしたことを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項５】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部から負荷部への電力を制御する手段として直流電圧を変化させるものであって、前記負荷状態検出部は調光状態に応じて閾値電圧を補正する手段を有し、全灯点灯時に最も大きくあるいは最も小さく補正し、調光状態によらず検出感度を略一定になるようにしたことを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項６】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部から負荷部への電力を制御する手段としてインバータ部のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのデューティを変化させるものであって、前記負荷状態検出部は調光状態に応じて閾値電圧を補正する手段を有し、正常負荷を調光点灯することにより発生する直流電圧成分を補正して調光状態によらず検出感度を略一定になるようにしたことを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項７】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部から負荷部への電力を制御する手段として直流電圧とインバータ動作周波数とを変化させるものであって、異常負荷が点灯した場合の前記負荷検出部の検出電圧が略一定となるように前記直流電圧とインバータ動作周波数とを変化させることを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項８】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、放電灯の温度特性を考慮して前記負荷状態検出部の検出電圧あるいは閾値電圧を補正する手段を付加したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の調光用放電灯点灯装置。
【請求項９】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、少なくともインバータ動作周波数を変化させることにより放電灯の始動点灯を行うものであって、前記負荷状態検出部は始動を含む点灯への遷移状態において放電灯に重畳される直流電圧成分を検出することを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項１０】
交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部に高周波電力を供給するインバータ部と、前記インバータ部から負荷部への供給電力を制御する制御部と、外部からの調光信号を受けて制御部へ調光信号を与える調光信号処理部と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部へ検出出力を発生させる負荷状態検出部とを備え、前記検出出力により制御部は、インバータ部とＡＣ／ＤＣ変換部のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、更に前記ＡＣ／ＤＣ変換部出力の高圧側端と前記放電灯の一端との間に、直流電圧を伝達可能なインピーダンス素子を接続した構成であって、前記放電灯を始動させた後、必ず全灯状態を経由して所望の調光点灯出力に遷移するようにしたことを特徴とする調光用放電灯点灯装置。
【請求項１１】
負荷状態検出部の検出出力は、放電灯を始動点灯する際に、全灯点灯状態に遷移するまでは無効とすることを特徴とする請求項１０記載の調光用放電灯点灯装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の調光用放電灯点灯装置と、前記調光用放電灯点灯装置が設けられた器具本体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】
本発明は調光状態によらず寿命末期検出感度を略一定になるようにした調光用放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、放電灯の片側エミレス時に半波放電により生じる放電灯管電圧の正負非対称成分、つまりは管電圧の直流電圧成分を検出する非対称成分検出部を備えた放電灯点灯装置が提案されている。
【０００３】
その一例を図３８に示す。この回路では、直流電源Ｅと、該直流電源Ｅに接続された第１及び第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と、各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオン・オフさせるドライブ回路１１と、上記第１及び第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点と上記直流電源Ｅの負電位側の間に接続された直流カットコンデンサＣ６、共振用チョークコイルＬ２、共振用コンデンサＣ４の直列回路と、上記共振用コンデンサＣ４と並列に接続された放電灯負荷ＬＡと、上記直流カット用コンデンサＣ６と上記共振用チョークコイルＬ２の接続点と回路グランドとの間に接続された抵抗Ｒｘ、直流成分検出用コンデンサＣｘの直列回路と、該直流成分検出用コンデンサＣｘの両端に接続され、該直流成分検出用コンデンサＣｘの電圧が所定レベル以上あると検出出力を発生する電圧比較回路１２と、該電圧比較回路１２の検出出力に基づいて上記第１、第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチングを制御して放電灯負荷ＬＡへの出力を低減若しくは停止させる制御回路１３とを備え、簡単な構成で安価に、安全性の高い、放電灯の寿命末期検出・保護を実現している。
【０００４】
また、他の一例を図３９に示す。この回路では、上記第１及び第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオン・オフさせる周波数を可変する周波数制御回路１４と、外部からの調光信号を受けて上記周波数制御回路１４を制御するための信号処理を行う調光信号回路１５とを備えることにより、点灯出力の増減調節が可能な調光用放電灯点灯装置においても、簡単な構成で安価に、安全性の高い、放電灯の寿命末期検出・保護を実現している。
【特許文献１】特開２００２−８３６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている放電灯の寿命末期検出は、放電灯管電圧の直流電圧成分を検出するものであるが、その前提として、インバータのスイッチング素子のオンデューティ、オフデューティを等しく制御することがある。また、放電灯の調光制御に関しても、スイッチング素子のオンデューティ、オフデューティが等しいことを前提に、インバータ動作周波数を制御するというものである。なぜならば、スイッチング素子のオンデューティ、オフデューティをアンバランスにすると、正常な放電灯を点灯させた場合でも、放電灯管電圧に直流電圧成分が発生してしまうためである。
【０００６】
しかしながら、放電灯調光手段としては、特許文献１に示された動作周波数制御の他に、例えば前記直流電源電圧の制御、あるいはインバータのスイッチング素子のデューティ制御などがあることは周知のことである。
【０００７】
また、最近の照明市場の動向として、省エネルギーあるいは多様な空間シーンの演出などを目的として、幅広い放電灯点灯出力の制御が可能な調光用放電灯点灯装置が求められているが、上記のような様々な調光手段を用いて深い調光状態まで出力を制限すると、負荷を含めた共振条件が調光により連続的に変化するため、あらゆる調光状態において、寿命末期の放電灯に発生する管電圧の直流電圧成分を安定して検出することが難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の問題点に鑑みて考案されたものであり、特に深い調光状態（例えば２５％以下）まで連続的に調光する放電灯点灯装置において、放電灯に発生する直流成分をどの調光状態においても安定して検出できる手段を提供することにより、より高精度な寿命末期検出を可能にするとともに、様々な調光方式に適する直流成分検出手段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】
【０００９】
本発明の調光用放電灯点灯装置にあっては、上記の課題を解決するために、図１〜図５に示すように、交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部１と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部１の出力を高周波に変換し共振回路部と放電灯を含む負荷部３に高周波電力を供給するインバータ部２と、前記インバータ部２から負荷部３への供給電力を制御する制御部６と、外部からの調光信号を受けて制御部６へ調光信号を与える調光信号処理部５と、寿命末期時に前記放電灯に直流電圧成分が重畳されることを検出し、直流電圧成分が所定レベル以上になると制御部６へ検出出力を発生させる負荷状態検出部４とを備え、前記検出出力により制御部６は、インバータ部２とＡＣ／ＤＣ変換部１のいずれか又は両方の出力を抑制または停止させる機能を備えた調光用放電灯点灯装置であり、前記インバータ部２から負荷部３への電力を制御する手段として、インバータ部２の動作周波数を変化させるものであって、前記負荷状態検出部４は調光状態に応じて検出電圧を補正する手段を有し、前記負荷部３の無負荷時共振周波数近傍で最も大きくあるいは最も小さく補正することで、調光状態によらず寿命末期検出感度を略一定になるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、負荷部にて発生したランプ電圧の直流電圧成分を検出し、その検出電圧を調光状態に応じて補正する手段を設けることにより、調光状態によらず検出感度を略一定にすることが可能となり、いかなる調光状態においても安定して寿命末期を検出することができる調光用放電灯点灯装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に本発明の放電灯点灯装置の基本的なブロック図を示す。商用交流電源には商用交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部１が接続される。インバータ部２はＡＣ／ＤＣ変換部１の出力に接続され、所定の直流電圧を高周波に変換する。負荷部３はインダクタ及びコンデンサ等の共振回路部品と放電灯等から構成され、インバータ部２の出力に接続されていて、インバータ部２から高周波電力が供給される。
【００１２】
調光信号処理部５は、外部からの調光信号を受けて制御部６への信号処理を行う。例えば、デューティ可変の矩形波電圧よりなる調光信号を受けて調光レベルに応じた直流電圧を生成して制御部６に与えるような信号処理を行う。制御部６はインバータ部２のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。また、回路構成によってはアクティブフィルタ（昇圧チョッパー回路等）に代表される前記ＡＣ／ＤＣ変換部１のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作をも制御するような構成であっても良い。更に、制御部６は調光信号処理部５からの処理信号を受けて、インバータ部２（あるいはＡＣ／ＤＣ変換部１）に対して、調光信号に応じて負荷部３への高周波電力供給が増減されるように制御を行う。
【００１３】
負荷状態検出部４は放電灯のランプ電圧Ｖｌａに直流電圧成分が発生したことを検出し、その検出電圧は検出電圧補正部４２を経由した後に、補正された検出電圧が所定レベル以上であれば制御部６へ検出出力を伝達する。制御部６は検出出力を受けると、負荷部３への電力供給を低減あるいは停止するようにインバータ部２（場合によってはＡＣ／ＤＣ変換部１）への制御を行う。検出電圧補正部４２は調光状態を把握するために、調光信号処理部５に接続されている。なお、図１では調光信号処理部５に接続されているが、これが例えば外部からの調光信号であっても、放電灯点灯装置内の他の信号源からであっても特に問題はなく、調光状態が検知可能な構成であれば良い。
【００１４】
図２に検出電圧補正部４２のブロック図を示す。同図に示すように、検出電圧補正部４２は、補正電圧生成部４２１、減算器４２２、及び絶対値変換部４２３から構成される。絶対値変換部４２３は電圧検出部４３からの出力を、回路グランドから見て必ず正の電圧となるよう絶対値に変換する。補正電圧生成部４２１は調光信号処理部５の出力信号を受けて調光状態を認識し、各々調光状態に応じた補正電圧を生成し、減算器４２２へ出力する。補正電圧と調光状態との関係は図３で示されており、無負荷時共振周波数ｆ０近傍にて補正電圧が最大になるように設定されている。減算器４２２は絶対値変換部４２３からの出力である検出電圧と上記補正電圧を入力し、出力として検出電圧から補正電圧を減じた電圧（補正済み検出電圧）を比較器４１へ出力する。比較器４１では補正済み検出電圧と閾値電圧とを入力し、補正済み検出電圧が閾値電圧よりも高い場合には制御部６へ検出出力を出力する。制御部６は検出出力を受けて、負荷部３への電力供給を低減あるいは停止するようにインバータ部２（場合によってはＡＣ／ＤＣ変換部１）への制御を行う。
【００１５】
このように、負荷部３にて発生したランプ電圧の直流電圧成分を検出し、その検出電圧を調光状態に応じて補正する手段を設けることにより、調光状態によらず検出感度を略一定にすることが可能となり、いかなる調光状態においても安定して寿命末期を検出することができる調光用放電灯点灯装置が得られる。なお、図３においては、直線で補正電圧を規定しているが、これは曲線であってもよい。
【００１６】
図４に図２の具体的回路例を示す。まず、補正電圧生成部４２１について説明する。調光信号は、周波数不変でデューティの変化によって調光度合いを規定する矩形波信号である。調光信号はトランジスタＱ１１のベースに入力されてコンデンサＣ１１への充電電流をＯＮ・ＯＦＦさせてコンデンサＣ１１にデューティに応じた直流電圧を生成する。トランジスタＱ１３には、トランジスタＱ１２を介してトランジスタＱ１１の反転信号が入力されるためコンデンサＣ１２に発生する電圧は、調光信号のデューティに対して、コンデンサＣ１１の電圧とは逆の傾きを持つ。コンデンサＣ１１，Ｃ１２で発生した電圧を最小値回路４２０（アナログＡＮＤ回路）に入力すると、図５に示すように、コンデンサＣ１１，Ｃ１２それぞれの電圧の低い方の電圧が出力される。
【００１７】
電圧検出部４３では、負荷の電圧を抵抗Ｒ４１〜４３にて検出し、発振周波数に対して十分大きな時定数を持つコンデンサＣ１３、抵抗Ｒ４０にて積分される。このとき、負荷からの検出電圧に直流成分が重畳されていると、コンデンサＣ１３にその直流成分が現れる。
【００１８】
絶対値変換部４２３では、検出してきたコンデンサＣ１３の電圧が正の場合、ダイオードＤ７のカソード側にはそのままコンデンサＣ１３の電圧が発生する。逆に負の場合には、オペアンプＯＰ１の出力によりコンデンサＣ１３の電圧の極性反転電圧がダイオードＤ７のカソードに印加される。オペアンプＯＰ２は、オペアンプＯＰ１の出力を安定させるためのバッファ回路である。
【００１９】
減算部４２２では、最小値回路４２０からの出力電圧は、ミラー回路の基準としてトランジスタＱ１４を介して抵抗Ｒ３０に印加され、基準電流を生成する。基準電流はミラーされて、最小値回路４２０からの出力電圧に応じた一定電流を、絶対値回路４２３の出力から抵抗Ｒ３６を介して引き抜く。抵抗Ｒ３５とＲ３６の接続点の電圧は、オペアンプＯＰ２の出力電圧から抵抗Ｒ３６の両端電圧を減じた電圧となる。すなわち、補正電圧生成部４２１の出力によって抵抗Ｒ３６の両端電圧を変化させて検出電圧を補正する。
比較器４１では、上記補正された検出電圧と閾値電圧を比較し、寿命末期を判断する。閾値電圧生成部４４で生成される閾値電圧は、ここでは一定の電圧としている。
【００２０】
本例では、アナログ回路部品を用いて構成しているが、例えば、補正電圧生成部４２１ではマイコン等のデータテーブルを利用して調光信号のデューティに対して任意の補正電圧を生成する等の構成を用いても本発明の効果を実現できることは言うまでもない。
要するに、共振回路の周波数特性により変化する寿命末期負荷の検出電圧を略一定に保つために補正を行う機能を有していれば手段は問わない。
【００２１】
（本発明の原理説明）
図６に放電灯のランプ特性と放電灯点灯装置の負荷特性を示す。放電灯のランプ特性は、Ｖ−Ｉ特性（ランプ電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの特性）として現され、個々のランプに固有の特性である。放電灯点灯装置の負荷特性は、例えば、図３９の放電灯点灯装置において、インバータの動作周波数を６０ＫＨｚ、８５ＫＨｚ、及び９４．２ＫＨｚに変化させてランプ電流を３５０ｍＡ、２００ｍＡ、及び１００ｍＡに調光した場合の負荷特性である。ただし、周囲温度は２５℃で計測した。
【００２２】
まず、ランプが正常状態の場合、ランプ固有のＶ−Ｉ特性曲線と、放電灯点灯装置の負荷特性曲線との交点でランプの点灯状態が決定される。例えば、放電灯点灯装置を動作周波数６０ＫＨｚにて動作させた場合にはランプ電流３５０ｍＡ、ランプ電圧２４７．４Ｖの動作点にて点灯を維持する。また、動作周波数を８５ＫＨｚあるいは９４．２ＫＨｚにて動作させると、動作点はより低電流側へとシフトし、調光状態となることが分かる。
【００２３】
次に、ランプが寿命末期状態の場合には、ランプ端に設けられたフィラメントでの損失が増加し、ランプ電圧が上昇していく。つまり、ランプ固有のＶ−Ｉ特性が上方移動していくが、その動作点は負荷特性に沿って移動していく。
【００２４】
このような状態においては、フィラメント部での電力損失は増大していき、フィラメント部での異常温度上昇を引き起こし、安全上好ましくないため、そのような不安全な状態になる前にランプが寿命末期状態になったことを検出して保護動作（出力抑制、発振停止等）に移行してやる必要がある。
【００２５】
しかしながら、ランプが寿命末期となり、半波放電を起こした場合に発生するランプ電圧のＤＣ電圧成分は、上記インバータ動作周波数を変化させた場合の各々の負荷特性によって大きく異なる。
例えば図６において、動作周波数＝６０ＫＨｚにおける負荷特性（ランプ電流Ｉｌａ：３５０ｍＡ）では、正常ランプ点灯時のランプＶ−Ｉ特性との交点電圧＝２４７．４Ｖｒｍｓで動作する。一方、ランプが寿命末期となり、ランプ電圧が上昇して、ランプのＶ−Ｉ特性が上方移動していくと、ランプＶ−Ｉ特性と交点を持つ最大値は、負荷特性の極大値である４７１．９Ｖｒｍｓである。従って、ランプ寿命末期時に発生するランプ電圧のＤＣ電圧成分の最大値は上記電圧の差であるΔＶ＝４７１．９−２４７．４＝２２４．５Ｖｒｍｓに反映された電圧となる。
【００２６】
また、上記と同様にして考えると、動作周波数＝８５ＫＨｚ（ランプ電流Ｉｌａ：２００ｍＡ）ではΔＶ＝８１１Ｖｒｍｓ、動作周波数＝９４．２ＫＨｚ（ランプ電流Ｉｌａ：１００ｍＡ）ではΔＶ＝７３．３Ｖとなり、以上からインバータ動作周波数を変化させた場合の、つまり放電灯の調光度を変化させた場合のランプ電圧のＤＣ成分検出電圧の出方には大きく差があることが分かる。
【００２７】
このインバータ動作周波数によってランプ電圧のＤＣ成分検出電圧が変化することについて、更に詳細に説明する。図７は従来例にて示した放電灯点灯装置（図３９）における負荷部の無負荷時の共振曲線、つまり、インダクタＬ１とコンデンサＣ１から求まる共振電圧の周波数特性を示している。図７より共振周波数ｆ０は７８．４ＫＨｚである。そして、上述したランプ寿命末期時におけるランプ電圧上昇の最大値は、各動作周波数における無負荷時共振曲線上の電圧に等しい。従って、ランプ電圧のＤＣ成分検出電圧は、インバータ動作周波数が共振周波数ｆ０に近いと発生電圧は大きく、共振周波数ｆ０から遠ざかるほど、発生電圧は小さくなることが分かるであろう。
【００２８】
以上から、インバータ動作周波数を変化させることで調光制御する場合において、いかなる点灯状態においてもランプ寿命末期の検出を行うためには、上記電圧差ΔＶの最も小さい調光点灯状態でも検出できるように負荷検出部を設定する必要がある。
【００２９】
しかし、電圧差ΔＶの小さい点灯状態を考慮して閾値電圧Ｖｔｈを設定すると、逆に動作周波数が共振周波数ｆ０の近傍で点灯動作している場合など、発生電圧が急峻な調光点灯条件では、検出誤動作や耐ノイズ性能の低下等の可能性がある。
【００３０】
そこで本発明では、いかなる調光状態においても安定して検出できる手段を提供するために、調光状態によらず検出感度を略一定にするべく、検出電圧に対する補正手段を加えることを提案するものである。図１〜図５に示した構成はその一例である。以下、その他の構成例について説明する。
【実施例１】
【００３１】
本実施例は図１〜図５に示した構成を一部変更したものである。図８は検出電圧補正部４２のブロック図であり、図９は図８内の補正電圧生成部４２１の特性例である。尚、図１に示した構成は本実施例でも有効であり、重複する説明は省略する。また、放電灯の調光点灯手段はインバータの動作周波数制御である。
【００３２】
図８の検出電圧補正部４２においては、図２では減算器４２２を用いていたところを、本実施例では加算器４２４とした。また、図９の補正電圧生成部４２１においては、図３では共振周波数ｆ０近傍にて補正電圧が最大になるように設定されていたのに対して、本実施例では共振周波数ｆ０近傍にて補正電圧が最小となるように設定してある。
【００３３】
要するに、図１〜図５に示した基本構成では、閾値電圧をランプ電圧の直流成分検出電圧が最も発生しにくい調光状態でも補正なしで検出可能なように設定していたのに対し、本実施例では最も発生しやすい共振周波数ｆ０近傍での検出電圧が補正なしに検出できるように、閾値電圧を設定した場合での検出電圧の補正の仕方を示したものである。本実施例においても図１〜図５に示した基本構成と同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００３４】
本実施例では、放電灯の調光点灯手段として、ＡＣ／ＤＣ変換部１の出力である直流電源電圧を変化させる制御手段を用いる放電灯点灯装置において、調光状態によらず検出感度を略一定に補正する手段について説明する。尚、図１に示した構成は本実施例でも有効であり、重複する説明は省略する。
【００３５】
図１０に放電灯のランプ特性と放電灯点灯装置の負荷特性を示す。放電灯のランプ特性は、Ｖ−Ｉ特性（ランプ電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの特性）として現され、個々のランプに固有の特性である。放電灯点灯装置の負荷特性は、放電灯点灯装置の直流電源電圧値を変化させてランプ電流を３５０ｍＡ、及び２００ｍＡに調光した場合の負荷特性である。ただし、周囲温度は２５℃で計測した。
【００３６】
図１０からわかるように、ランプ電流Ｉｌａ＝３５０ｍＡでの点灯時のΔＶ＝２２４．５Ｖｒｍｓとなっており、ランプ電流Ｉｌａ＝２００ｍＡでの点灯時のΔＶ＝８２．８ｒｍｓとなっていることから、全灯状態の検出電圧が最も急峻に変化し、調光状態になるほど検出電圧の感度が悪くなることがわかる。
【００３７】
このように直流電源電圧を変化させることで調光する場合において、調光状態によらず検出感度を略一定にする手段としては、まず１つ目には、検出電圧補正部４２の構成を図２として、図１１に示したように全灯時に最も検出電圧に補正をかける手段である。この場合は最も深い調光状態にて補正しなくても検出動作するように閾値電圧を設定しておく必要がある。
【００３８】
次に２つ目には、検出電圧補正部４２の構成を図８として、図１２に示したように調光下限時に最も検出電圧に補正をかける手段である。この場合は全灯点灯時には補正せずに検出動作するように閾値電圧を設定しておき、調光時には補正電圧を加えて検出動作することになる。本実施例においても図１〜図５に示した基本構成と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００３９】
本実施例では、放電灯の調光点灯手段として、インバータ部のスイッチング素子のオン／オフのデューティを変化させる制御手段を用いる放電灯点灯装置において、調光状態によらず検出感度を略一定に補正する手段について説明する。尚、図１に示した構成は本実施例でも有効であり、重複する説明は省略する。
【００４０】
前述のように、インバータ部のスイッチング素子のオン／オフのデューティが５０％：５０％の場合は、ランプ電圧Ｖｌａには直流電圧成分は発生しないが、デューティをアンバランスにした場合には、正常な放電灯を点灯する場合でも直流電圧成分が発生する。これは放電灯の電気的物性がいわゆる負特性、つまり、ランプ電流が増えると管電圧は下がるといった特性であることと、従来例で述べた図３９の放電灯点灯装置のように、放電灯と直列に直流カット用のコンデンサが接続された構成においては、必ず直流電圧成分が発生するものである。
【００４１】
従って、寿命末期検出を精度良く行うためには、デューティのアンバランスに起因して発生するランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分を除去し、正味のランプ寿命末期時に発生する電圧のみを検出する必要がある。
【００４２】
本実施例に用いる検出電圧補正部４２の構成は図１３で示した通りである。また、補正電圧と調光状態との関係は、実施例３で示した図１２のように調光が深くなるほど補正電圧を大きくする。このようにすれば、インバータ部のスイッチング素子のオン／オフのデューティを変化させて調光する場合において、調光状態によらず検出感度を略一定にすることが可能となる。
【００４３】
また、一般的にデューティ制御では全灯点灯時のデューティ比５０％を基準に、比率を大きくするか小さくするかはどちらかに決定され得ることから、デューティ変化によるランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分は正側に発生するか、負側に発生するかはどちらかのみである。図１３の検出電圧補正部４２の構成は、正常ランプを点灯してデューティ変化によりランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分が正側に発生する場合に対応するものであり、逆にデューティ変化によりランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分が負側に発生する場合には、図１４の構成を採用する必要がある。本実施例においても図１〜図５に示した基本構成と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００４４】
本発明の実施例４のブロック図を図１５に示す。上述の図１に示した基本構成では、検出電圧を補正するのに対して、本実施例では、閾値電圧を補正するものである。尚、本実施例における放電灯点灯装置の調光制御手段はインバータの動作周波数を変化させる手段を用いるものである。
【００４５】
図１６に閾値電圧補正部４５の内部ブロック図を示す。補正電圧生成部４５１では、調光信号（調光信号処理部の出力でも構わない）を基準として補正電圧を生成する。加算器４５２では、補正電圧生成部４５１で生成された補正電圧を基準閾値電圧生成部４４１で生成された基準閾値電圧に加算することによって、検出電圧の変化幅の大きな点灯状態では閾値電圧を上昇させ、逆に変化幅の小さな点灯状態においては閾値電圧を低く設定して、調光状態によらず検出感度を常に略一定に保つというものである。尚、図１６のような加算器４５２が組まれた構成においては、補正電圧と調光状態との関係は、図３のように共振周波数ｆ０の近傍にて補正電圧が最大となるように設定すれば良い。
【００４６】
また、閾値電圧補正部４５は図１７のように減算器４５３が組まれた構成でも良く、その場合には、実施例１で述べた図９のように、共振周波数ｆ０の近傍にて補正電圧が最小となるように設定すれば良い。本実施例においても図１〜図５に示した基本構成と同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００４７】
本実施例のブロック図は実施例４にて示した図１５の構成と同様であり、重複する説明は省略する。本実施例においても、実施例４と同様に、検出電圧を補正するのではなく、閾値電圧を補正するものである。尚、本実施例における放電灯点灯装置の調光制御手段は、ＡＣ／ＤＣ変換部１の出力である直流電源電圧を変化させる手段を用いるものである。
【００４８】
このように、直流電源電圧を変化させて調光する場合において、調光状態によらず検出感度を略一定にする手段としては、まず１つ目には、閾値電圧補正部４５の構成を図１６として、図１１のように全灯点灯時に補正電圧を最大にする手段がある。この場合には、調光下限時では基準閾値電圧に補正しなくても適切に検出が可能であるように設定され、かつ点灯出力が大きくなればなるほど多少のランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分では検出動作しないよう補正を行うものである。
【００４９】
次に２つ目には、閾値電圧補正部４５の構成を図１７として、図１２のように調光下限時に補正電圧を最大する手段がある。この場合には、最も検出感度が敏感な全灯点灯時に適切に検出動作するように基準閾値電圧が設定されており、調光していくと基準閾値電圧から補正をかけて僅かなランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分でも適切に検出動作するよう補正を行うものである。本実施例においても図１〜図５に示した基本構成と同様の効果が得られる。
【実施例６】
【００５０】
本発明の実施例６のブロック図を図１８に示す。本実施例においても、実施例４及び５と同様に、検出電圧を補正するのではなく、閾値電圧を補正するものである。尚、本実施例における放電灯点灯装置の調光制御手段はインバータ部２のスイッチング素子のオン／オフのデューティを変化させるものである。前述のように、インバータ部２のスイッチング素子のオン／オフのデューティが５０％：５０％の場合は、ランプ電圧Ｖｌａには直流電圧成分は発生しないが、デューティをアンバランスにした場合には正常な放電灯を点灯する場合でも直流電圧成分が発生する。従って、本実施例では寿命末期検出を精度良く行うためには、デューティのアンバランスに起因して発生するランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分を考慮し、それを閾値電圧に反映させる手段を提供する。
【００５１】
図１８のブロック図において、実施例４及び５で述べた図１５と異なる点は、閾値電圧に関する構成として、基準閾値電圧生成部４４１ａ，ｂ、閾値電圧補正部４５ａ，４５ｂ及び比較器４１ａ，４１ｂをそれぞれ上限、下限について個別に設定したことである。これは放電灯が寿命末期の場合に発生するランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分には正負両方の電圧が発生し得るのに対して、デューティ調光によるランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分は正負どちらかの電圧しか発生しないため、正味検出される直流電圧としてはその絶対値が正負で異なってしまうためである。
【００５２】
デューティ調光によるランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分が正の電圧として発生する場合の上限及び下限の閾値電圧補正部４５ａ，ｂの構成は、図１９のように加算器４５２ａ，ｂを設定する。尚、調光状態による補正電圧の設定は実施例３で述べた図１２のような設定で良い。上限比較器４１ａでは、検出電圧が補正された上限閾値電圧を上回った場合に検出出力を制御部６へ出力する。また、下限比較器４１ｂでは検出電圧が補正された下限閾値電圧を下回った場合に検出出力を制御部６へ出力する。図２０及び図２１には、全灯点灯から調光下限までの上下限の閾値電圧補正部４５ａ，ｂからの出力である補正済み閾値電圧（太線）とそれぞれの検出領域（斜線部分）を示している。
【００５３】
デューティ調光によるランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分が負の電圧として発生する場合は、上限及び下限の閾値電圧補正部４５ａ，ｂの構成は、図２２のように減算器４５３ａ，ｂを設定する。尚、調光状態による補正電圧の設定は実施例４で述べた図１２のような設定で良い。また、図２３及び図２４には、全灯点灯から調光下限までの上下限の閾値電圧補正部４５ａ，ｂからの出力である補正済み閾値電圧（太線）とそれぞれの検出領域（斜線部分）を示している。
以上により、インバータ部のスイッチング素子のオン／オフのデューティを変化させて調光する場合において、調光状態によらず検出感度を略一定にすることが可能となる。本実施例においても図１〜図５に示した基本構成と同様の効果が得られる。
【実施例７】
【００５４】
本実施例では、放電灯調光手段として直流電源電圧とインバータ動作周波数を両方変化させる制御手段を用いる放電灯点灯装置において、調光状態によらず検出感度を略一定にする手段について述べる。
【００５５】
図２５に放電灯のランプ特性と放電灯点灯装置の負荷特性を示す。放電灯のランプ特性は、Ｖ−Ｉ特性（ランプ電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの特性）として現され、個々のランプに固有の特性である。放電灯点灯装置の負荷特性は、放電灯点灯装置の直流電源電圧値及びインバータ動作周波数を両方変化させてランプ電流を３５０ｍＡ、２００ｍＡ及び１００ｍＡに調光した場合の負荷特性である。ただし、周囲温度は２５℃で計測した。
【００５６】
図２５から分かるように、それぞれの点灯状態における正常点灯時と寿命末期時との電圧差ΔＶは、いずれも約２２０Ｖｒｍｓであり、検出感度はほぼ一定になっている。従って実施例１〜６で述べてきたような検出電圧あるいは閾値電圧の補正は一切必要がなく、調光信号処理部５からの出力を受けて制御部６にて図２５のように直流電源電圧とインバータ動作周波数を適宜制御すれば良い。
【００５７】
本実施例の効果としては、図１〜図５に示した基本構成と同様に、いかなる調光状態においても安定して寿命末期検出が可能であり、またそれを可能にする上で、補正手段が不要であるために、部品点数削減による装置の小型化と低コスト化が可能となる。
【実施例８】
【００５８】
本実施例では、放電灯の温度特性を考慮して負荷状態検出部に入力される検出電圧あるいは閾値電圧を補正する手段を付加し、より高い検出精度を可能にする手段について説明する。
【００５９】
図２６に例として周囲温度が１０℃、２５℃、４０℃、７０℃の場合について、点灯させる放電灯のランプ固有のＶ−Ｉ特性と、放電灯点灯装置の直流電源電圧値及びインバータ動作周波数を両方変化させてランプ電流を３５０ｍＡ、２００ｍＡ及び１００ｍＡに調光した場合の負荷特性を示す。
【００６０】
図２６から分かるように、ランプ固有のＶ−Ｉ特性は２５℃の時が最もランプ電圧Ｖｌａが高く、それよりも温度が低くても高くてもランプ電圧Ｖｌａが下がる傾向にある。特に７０℃の場合がランプ電圧Ｖｌａの低下が著しい。従って、ΔＶは２５℃の時が最も小さく、それよりも温度が低くても高くてもΔＶは大きくなり、検出感度は急峻になる。このことは動作周波数９４．２ＫＨｚでの負荷特性（ランプ電流１００ｍＡ）について見てみると一目瞭然である。
【００６１】
図２７は周囲温度２５℃でのΔＶを１００％とした場合の各周囲温度でのΔＶを比率化したものであるが、これからは深い調光状態（例えばランプ電流１００ｍＡ）では周囲温度によるΔＶの変化が著しく、例えば７０℃では２５℃の実に３倍以上となることもわかる。
【００６２】
以上から、検出感度が周囲温度を問わず略一定とし、より安定した検出動作を得るために、放電灯の温度特性を考慮して負荷状態検出部に入力される検出電圧あるいは閾値電圧を補正する手段を付加することを以下に提案するものである。
【００６３】
図２８に本実施例の放電灯点灯装置のブロック図を示す。図１との相違点は放電灯周囲温度検出部７を設け、その出力は負荷状態検出部４内の検出電圧補正部４２に伝達するようにしたことである。
【００６４】
図２９には検出電圧補正部４２の構成を示す。図２との相違点は、検出電圧補正部４２内に周囲温度補正電圧生成部４２７を設けたことである。周囲温度補正電圧生成部４２７は周囲温度検出部７からの信号を受け、また、必要であれば調光信号処理部５からの出力も受けて調光状態に応じた周囲温度補正電圧を生成し、減算器４２２へ出力する。減算器４２２では絶対値変換された検出電圧から、調光状態に応じた補正電圧と周囲温度補正電圧を減じた値を比較器４１へ出力する。また、生成する周囲温度補正電圧としては、例えば図３０に示したように、常温にて補正電圧が最小となるように設定する。また、調光状態に応じて周囲温度補正電圧を変化させる場合には、深い調光点灯時には全灯点灯時や浅い調光点灯時に比べて相対的に補正電圧が高くなるように設定する。
【００６５】
以上のようにすれば、寿命末期時の検出電圧に対して調光状態及び放電灯の周囲温度に関する補正を行うことができ、より精度の高い検出が可能となる。
【００６６】
尚、上記ではランプ周囲温度と表現したが、コスト的及び美観的に好ましくない場合には放電灯点灯装置内の任意の部品の温度にて代用するなど、温度測定対象及び制御手段に関して本実施例にて述べた手段だけに限定するものではなく、効果として同じであれば他の手段を用いても問題ではない。
【００６７】
また、本実施例では調光点灯手段としてインバータ動作周波数制御を用いており、補正対象はランプ電圧Ｖｌａの直流成分の検出電圧としたが、それに関してもこれまでの実施例にて述べてきた直流電源電圧制御の場合、デューティ制御の場合、あるいは閾値電圧への補正等、本実施例からの応用に関しても容易に展開可能であり、本発明に含まれることは言うまでもない。
【実施例９】
【００６８】
本発明の実施例９の回路図を図３１に示す。これまでの実施例は放電灯が点灯中での検出に関するものであったが、本実施例では、放電灯を始動点灯する過程での寿命末期検出に関して説明する。
【００６９】
以下、図３１の回路構成について説明する。商用電源Ｖｓの両端にはサージアブソーバＺＮＲが接続され、過電圧保護としている。コンデンサＣ１、コモンフィルタＬＦ１により、雑音防止用のフィルタ回路が構成される。ダイオードＤ１〜Ｄ４により整流器を構成し、商用電源Ｖｓを全波整流する。コンデンサＣ２は高周波バイパス用のコンデンサである。
【００７０】
インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１（ＭＯＳＦＥＴ）、ダイオードＤ５により昇圧チョッパ回路が構成される。インダクタＬ１の２次巻線ｎ１２の片方端は回路グランドＧＮＤに接続され、他方端は抵抗Ｒ２を介して制御部６に入力され、チョッパ回路のゼロ電流を検知する。抵抗Ｒ１はスイッチング素子Ｑ１のソース端子と回路グランド間に接続され、抵抗Ｒ１の両端電圧は制御部６に入力され、スイッチング素子Ｑ１に流れる過電流を検出する。ダイオードＤ５のカソードと回路グランド間に抵抗Ｒ３〜Ｒ５の直列回路を接続し、抵抗Ｒ５の両端電圧は制御部６に入力され、昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出する。アルミ電解コンデンサＣ３は平滑コンデンサとして直流電源電圧を出力する。以上はＡＣ／ＤＣ変換部であり、インバータ回路の直流電源として機能する。
【００７１】
コンデンサＣ３の両端には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３（ＭＯＳＦＥＴ）の直列回路が接続され、制御部６にて交互にＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すよう制御される。以上により、スイッチング素子Ｑ３の両端に接続された負荷回路に高周波電力を供給するインバータ回路を構成する。
【００７２】
コンデンサＣ７とトランスＬ３の１次巻線ｎ３１の直列回路がスイッチング素子Ｑ３に接続される。そして、トランスＬ３の２次巻線ｎ３２及びｎ３３は各々コンデンサＣ８及びＣ９を介して放電灯ＬＡの両端に接続される。以上により放電灯ＬＡの両端に設置されたフィラメントに予熱電流を供給する予熱回路が構成される。
【００７３】
共振用インダクタＬ２と共振用コンデンサＣ４の直列回路がスイッチング素子Ｑ３に接続される。また、共振用コンデンサＣ４の両端には、共振用コンデンサＣ５と昇圧トランスＴ１の１次巻線ｎ１の直列回路が接続される。そして、１次巻線ｎ１の両端には、ＤＣカットコンデンサＣ６、放電灯ＬＡ、及び昇圧トランスＴ１の２次巻線ｎ２の直列回路が接続される。以上により放電灯ＬＡの点灯負荷回路が構成される。
【００７４】
放電灯ＬＡの始動は共振用インダクタＬ２と共振用コンデンサＣ４との共振動作により共振用コンデンサＣ４に高周波電圧が発生し、昇圧トランスＴ１により昇圧されて放電灯ＬＡの両端に印加される。また、放電灯ＬＡが点灯すると、上記共振用インダクタＬ２と共振用コンデンサＣ４の共振系に共振用コンデンサＣ５、放電灯ＬＡを加えた点灯共振条件により、放電灯ＬＡは点灯を維持する。
【００７５】
尚、Ｔ１はオートトランスであり、１次巻線ｎ１に流れる電流と２次巻線ｎ２に流れる電流は逆位相となり、結果としてオートトランスＴ１の１次側電流はほぼ相殺される構成であり、オートトランスＴ１の温度上昇を軽減している。
【００７６】
以下、放電灯ＬＡの寿命末期検出としてランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分の検出回路について説明する。ＤＣカットコンデンサＣ６と放電灯ＬＡとの接続点と回路グランドとの間に抵抗Ｒ１１，Ｒ１２、Ｒ１３及びコンデンサＣ１０１の直列回路が接続される。コンデンサＣ１０１の両端には、ダイオードＤ１０１を介して抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ１０２の並列回路が接続される。そして、ダイオードＤ１０１と抵抗Ｒ１４の接続点は検出出力として比較器４１に接続される。これにより、ＤＣカットコンデンサＣ６と放電灯ＬＡの接続点に回路グランドに対して正の電圧が発生すると、コンデンサＣ１０１に直流電圧が充電され、比較器４１に入力される。
【００７７】
次に、コンデンサＣ１０１とダイオードＤ１０１の接続点にツェナーダイオードＺＤ１０１が接続され、ツェナーダイオードＺＤ１０１の他方はトランジスタＱ１０１のベース端子に接続される。トランジスタＱ１０１のベース・コレクタ間には抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１０３の並列回路が接続される。また、トランジスタＱ１０１のエミッタ端子には制御電源Ｖｃｃが常時印加されている。トランジスタＱ１０１のコレクタ端子とダイオードＤ１０１のカソード端子との間には、抵抗Ｒ１６とダイオードＤ１０２が接続される。これによりＤＣカットコンデンサＣ６と放電灯ＬＡの接続点に回路グランドに対して負の電圧が発生すると、コンデンサＣ１０１とツェナーダイオードＺＤ１との接続点は負電位となり、その負電位と制御電源Ｖｃｃとの電圧の和がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電位以上になると、ツェナーダイオードＺＤ１０１に電流が流れ、トランジスタＱ１０１のべース電流が引き抜かれてトランジスタＱ１０１がＯＮする。その結果、制御電源ＶｃｃがトランジスタＱ１０１、抵抗Ｒ１６、ダイオードＤ１０２を介して比較器４１に入力される。
【００７８】
以上、放電灯ＬＡが寿命末期となり、ＤＣカットコンデンサＣ６と放電灯ＬＡとの接続点に正あるいは負の直流電圧が発生した場合、比較器４１には検出電圧が入力されるような構成となっている。比較器４１にはコンパレータが内蔵されており、閾値電圧Ｖｔｈと検出電圧を比較し、検出電圧が高い場合には制御部６へ検出出力を出力する。
【００７９】
制御部６の機能としては、チョッパ用スイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ動作、インバータ用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。そして、外部からの調光信号を受けて調光信号に応じて上記ＯＮ／ＯＦＦ動作の制御も行う。また、ランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分検出回路より検出出力が入力された場合には、インバータへの電力供給を制限もしくは停止するよう制御する。
制御電源部８はコンデンサＣ３の出力に接続され、降圧チョッパ機能を有し、制御電源用に低電圧の直流電源として機能する。
【００８０】
次に、放電灯ＬＡを点灯するまでの過程について説明する。
図３２は放電灯ＬＡの両端に印加される共振電圧及び点灯時のランプ電流についての周波数特性である。共振周波数ｆ０１はインダクタＬ２とコンデンサＣ４にて決定される固有振動周波数であり、共振周波数ｆ０２は放電灯ＬＡを短絡した場合にインダクタＬ２、コンデンサＣ４及びＣ５にて決定される固有振動周波数である。そして、放電灯ＬＡが点灯した場合は共振周波数ｆ０１とｆ０２との間にピークを持つランプ電流曲線となる。
【００８１】
一般的な放電灯点灯装置は、放電灯を点灯するまでの過程として大きく分けて３つのモードを有する。尚、ここではインバータ動作周波数を変化させてモード制御する場合について説明する。
【００８２】
まず、１つ目のモードは、ランプ両端のフィラメントに予熱電流を供給する予熱モードである。この際には放電灯がコールドスタートしてランプフィラメントに負担がかかることを防止するために放電灯両端にはなるべく電圧が印加されないようにすることが望ましい。そのため、予熱時にはインバータ回路は共振周波数ｆ０１から離れた高周波数領域にて動作させる。図３２では予熱時の管電圧をＶｐｒｅとして示している。
【００８３】
次に、２つ目のモードは、放電灯ＬＡの両端に高電圧Ｖｓｒｔを印加してランプを始動点灯させる始動モードである。始動時には高電圧を得るためにインバータ回路は共振周波数ｆ０１の近傍にて動作させる。そして、放電灯ＬＡが点灯すると、共振系はインダクタＬ２及びコンデンサＣ４に加えて、コンデンサＣ５及び放電灯ＬＡが加わり、放電灯ＬＡにはランプ電流Ｉｓｒｔが流れる。
【００８４】
そして、３つ目のモードでは、所望の点灯出力を得るために、例えば全灯点灯の場合は始動時より更に動作周波数を低くし、ランプ電流Ｉｆｕｌｌを得る。また、逆に動作周波数を高くすれば調光点灯が可能となる。
【００８５】
次に図３３について説明する。図３３は上段が放電灯ＬＡのランプ電圧Ｖｌａ、そして、下段が放電灯ＬＡが寿命末期状態の場合のランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分検出回路の検出電圧の時系列を示したものである。
【００８６】
ここで特筆すべきは、まず、予熱時及び始動時であって放電灯ＬＡが点灯する直前までは直流検出電圧は０（ゼロ）である。そして、始動時にて放電灯ＬＡが点灯すると、放電灯ＬＡは寿命末期であるために、ランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分が発生する。最後に全灯点灯モードでもランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分は発生するが、その発生電圧は始動時に比べて低くなる。これは前記実施例でも述べたように、負荷回路の共振回路系で決定される固有振動周波数ｆ０１近傍で動作させるほど検出感度が高いためである。
【００８７】
以上から本実施例では、放電灯ＬＡの始動点灯過程にて確実に寿命末期検出を動作させる手段として、少なくとも始動時を含む点灯への遷移状態において寿命末期検出動作を有効とし、始動を含む点灯への遷移状態において放電灯に重畳される直流電圧成分を検出する調光用放電灯点灯装置を提案するものである。尚、閾値電圧の設定値としては、検出電圧の感度が急峻であることを考慮して設定しておく必要がある。
【００８８】
本実施例の効果としては、これまで述べてきたような検出電圧あるいは閾値電圧に対する補正手段を用いずとも、放電灯を始動点灯する過程において確実にランプ寿命末期かどうかを検出することが可能になる。
本実施例の商品展開としては、人センサや明るさセンサ等を搭載した照明器具のように、ランプの点灯／消灯が比較的頻繁な設置場所への用途として、簡易的かつ確実に検出する手段として有効である。
【実施例１０】
【００８９】
図３４に実施例１０の回路図を示す。本実施例も実施例１０と同様に、放電灯を始動点灯する過程での寿命末期検出に関して述べるものである。図３４の回路では、実施例９で述べた図３１の回路構成において、スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子から、直流カットコンデンサＣ６の負荷側の間に抵抗Ｒ１７〜Ｒ１９の直列回路を接続したものである。抵抗Ｒ１７〜Ｒ１９を接続することによって、放電灯ＬＡの寿命末期の形態の一つであるスローリーク発生時にも、それを検出して回路保護の機能を動作させるものである。つまり、放電灯ＬＡにピンホールができて微量の空気が入った場合等、放電灯ＬＡの放電が持続できなくなった場合、スイッチング素子Ｑ３がＯＮのタイミングで直流電源から抵抗Ｒ１７〜Ｒ１９を介してコンデンサＣ６に充電電流が流れ、コンデンサＣ６の両端に直流電圧成分が発生することになる。この直流電圧の発生を、これまで述べてきた半波放電時と同様に、ランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分検出回路にて検出することで、ＡＣ／ＤＣ変換部やインバータ回路の出力制御が可能となる。
【００９０】
次に図３５について説明する。図３５は上段が放電灯ＬＡのランプ電圧Ｖｌａ、中段が放電灯ＬＡが正常ランプの場合の、そして下段が放電灯ＬＡが寿命末期状態の場合のランプ電圧Ｖｌａの直流電圧成分検出回路の検出電圧の時系列を示したものである。
【００９１】
ここで特筆すべきは、正常ランプであっても、予熱時及び始動時にて放電灯ＬＡが点灯する直前までにおいて直流検出電圧が発生する。これは上述の抵抗Ｒ１７〜Ｒ１９を付加したためである。また、放電灯ＬＡが点灯すると、放電灯ＬＡとしての抵抗成分が抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４のインピーダンスに比べて低いため、ＤＣカットコンデンサＣ６の電荷が放電されて、検出電圧はほぼ０（ゼロ）となる。放電灯ＬＡが寿命末期の場合は、放電灯ＬＡが始動時に点灯してからも検出電圧は発生し、更に全灯時あるいは調光点灯時においても検出電圧は値としては減少するが発生している。
【００９２】
以上から本実施例では、放電灯ＬＡの始動点灯過程にて確実に寿命末期検出を動作させる手段として、寿命末期検出は始動モード後の点灯モード以降の期間にのみ有効とし、調光点灯する場合においても必ず全灯状態を経由して所望の点灯出力（調光点灯）に遷移するようにした調光用放電灯点灯装置を提案するものである。
【００９３】
このような放電灯点灯装置であれば、まず、寿命末期検出は始動モード後の点灯モード以降の期間にのみ有効としたことで、正常ランプであっても放電灯ＬＡが点灯するまでの期間（予熱及び始動モード）に直流検出電圧が発生してしまうことに対して、検出誤動作を回避することが可能となる。
【００９４】
また、調光点灯する場合においても必ず全灯状態を経由して所望の点灯出力（調光点灯）に遷移するようにしたことにより、深い調光状態よりも比較的検出感度が良好な全灯点灯状態にて確実に検出が可能となる。
【００９５】
尚、本実施例では点灯調光手段としてインバータ動作周波数制御を用いていたが、直流電源電圧制御の場合あるいはデューティ制御の場合であっても良い。
【００９６】
本実施例の効果としては、抵抗Ｒ１７〜Ｒ１９を付加したことにより放電灯ＬＡがスローリーク状態となっても検出が可能となる。また、これまで述べてきたような検出電圧あるいは閾値電圧に対する補正手段を用いずとも、放電灯を始動点灯する過程において確実にランプ寿命末期かどうかを検出することが可能になる。
【００９７】
本実施例の商品展開としては、人センサや明るさセンサ等を搭載した照明器具のように、ランプの点灯／消灯が比較的頻繁な設置場所への用途として、簡易的かつ確実に検出する手段として有効である。
【実施例１１】
【００９８】
図３６は照明装置の外観を示す斜視図である。器具本体１０１の下面には反射板１０２が形成され、この反射板１０２の両端にはランプソケット１０３、１０３が設けられ、これらランプソケット１０３、１０３間には低圧放電ランプとしての直管型蛍光灯ランプＬＡが取付けられ、器具本体１０１には、上述したいずれかの調光用放電灯点灯装置が内蔵されている。
【００９９】
図３７は別のタイプの照明装置の外観を示す斜視図である。器具本体２０１と反射板２０２との間に上述したいずれかの調光用放電灯点灯装置が内蔵されている。２０３はランプソケット、２０４はランプ支持バネ、２０５は電源アダプタ、２０６は器具カバーであり、ランプソケット２０３及びランプ支持バネ２０４にて、丸管型蛍光灯ランプＬＡが取付けられている。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の調光用放電灯点灯装置及び照明装置はオフィスや一般家庭用の照明器具に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の検出電圧補正部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２の補正電圧生成部の特性図である。
【図４】図２の検出電圧補正部の具体的構成を示す回路図である。
【図５】図４の最小値回路の入出力関係を示す図である。
【図６】本発明の点灯時のＶ−Ｉ特性図である。
【図７】本発明の無負荷時の共振特性図である。
【図８】本発明の実施例１の検出電圧補正部の内部構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例１の補正電圧生成部の特性図である。
【図１０】本発明の実施例２の放電灯のランプ特性と点灯装置の負荷特性を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２の補正電圧生成部の特性図である。
【図１２】本発明の実施例２の補正電圧生成部の別の特性図である。
【図１３】本発明の実施例３の検出電圧補正部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例３の検出電圧補正部の内部構成の他の例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施例４の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施例４の閾値電圧補正部の内部構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施例４の閾値電圧補正部の内部構成の他の例を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施例６の全体構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施例６の閾値電圧補正部の内部構成を示すブロック図である。
【図２０】図１９の閾値電圧補正部による補正後の上限側の閾値電圧を示す特性図である。
【図２１】図１９の閾値電圧補正部による補正後の下限側の閾値電圧を示す特性図である。
【図２２】本発明の実施例６の閾値電圧補正部の内部構成の他の例を示すブロック図である。
【図２３】図２２の閾値電圧補正部による補正後の上限側の閾値電圧を示す特性図である。
【図２４】図２２の閾値電圧補正部による補正後の下限側の閾値電圧を示す特性図である。
【図２５】本発明の実施例７の放電灯のランプ特性と点灯装置の負荷特性を示す図である。
【図２６】本発明の実施例８の放電灯のランプ特性と点灯装置の負荷特性を示す図である。
【図２７】本発明の実施例８におけるランプ電圧変化と周囲温度の関係を示す図である。
【図２８】本発明の実施例８の全体構成を示すブロック図である。
【図２９】本発明の実施例８の検出電圧補正部の内部構成を示すブロック図である。
【図３０】本発明の実施例８における補正電圧と周囲温度の関係を示す図である。
【図３１】本発明の実施例９の全体構成を示す回路図である。
【図３２】本発明の実施例９の共振回路の周波数特性図である。
【図３３】本発明の実施例９の予熱、始動、点灯の各モードの動作説明図である。
【図３４】本発明の実施例１０の全体構成を示す回路図である。
【図３５】本発明の実施例１０の予熱、始動、点灯の各モードの動作説明図である。
【図３６】本発明の実施例１１の直管型照明装置の外観を示す斜視図である。
【図３７】本発明の実施例１１の丸管型照明装置の外観を示す分解斜視図である。
【図３８】特許文献１に開示された従来例１の回路図である。
【図３９】特許文献１に開示された従来例２の回路図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１    ＡＣ／ＤＣ変換部
２    インバータ部
３    負荷部
４    制御部
５    調光信号処理部
６    負荷状態検出部
【図１】
2005050649.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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