(57)【要約】【課題】ＬＥＤランプ、低ワットタイプの低ボルトハロゲンランプといった複数種類のランプを点灯制御装置で使用可能としつつ、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプ等の過負荷から点灯制御装置の故障を防ぐ。【解決手段】点灯制御装置１０は、商用電源２１を全波整流する整流回路１１と、全波整流された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１４と、交流電圧に変換された電圧を供給してランプ２２を点灯させる点灯回路１５と、インバータ回路１４に電源を供給する制御電源回路１２と、点灯回路１５より得られる電流を帰還する電流帰還回路１３と、インバータ回路１４に流れる所定の第１電流よりも大きい電流を検出して保護動作をする第１保護回路１６と、インバータ回路１４に流れる所定の第２電流（所定の第１電流より小さい）よりも大きい電流を検出して保護動作をする第２保護回路１７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】
直流電圧を入力し、入力した直流電圧を発振により交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路から出力された交流電圧を入力し、入力した交流電圧を出力して外部のランプを点灯させる点灯回路と、
前記インバータ回路を流れる電流を検出し、検出した電流が予め定められた第１閾値より大きい場合、前記インバータ回路の発振を抑制する第１保護回路と、
前記点灯回路により前記ランプが点灯を開始してから所定時間の経過後、前記インバータ回路を流れる電流を検出し、検出した電流が、前記第１閾値より小さい予め定められた第２閾値より大きい場合、前記インバータ回路の発振を抑制する第２保護回路と
を備えることを特徴とする点灯制御装置。
【請求項２】
前記第１保護回路と第２保護回路とのうち少なくともいずれかは、前記インバータ回路の発振の停止と起動とを交互に繰り返すことで、前記インバータ回路の発振を抑制することを特徴とする請求項１の点灯制御装置。
【請求項３】
前記第１閾値は、所定ワット数のランプの始動時の出力電流より大きい値であり、
前記第２閾値は、前記所定ワット数のランプの点灯時の出力電流より大きい値であることを特徴とする請求項１又は２の点灯制御装置。
【請求項４】
前記所定時間は、前記所定ワット数のランプの始動にかかる時間より長い時間であることを特徴とする請求項３の点灯制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点灯制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低ボルトハロゲンランプを点灯させるための点灯装置として、電子トランスが知られている。電子トランスは、例えば、商用電源から入力した電圧を整流回路で全波整流し、全波整流された直流電圧をトランジスタ等のスイッチング素子で高周波の交流電圧に変換し、降圧トランスで概ね１２ボルトまで降圧し、ハロゲンランプに印加する。
【０００３】
近年、この電子トランスの出力を直流電流に変換してＬＥＤを点灯させる制御装置を内蔵したＬＥＤランプ（以下、単に「ＬＥＤランプ」という）が市場に投入されている。このＬＥＤランプは、低ボルトハロゲンランプと口金が同一のため、既存の低ボルトハロゲンランプ用器具に装着することが可能であり、消費電力は低ボルトハロゲンランプと比較して、約１／５程度まで抑えることができる。
【０００４】
電子トランスをこのＬＥＤランプと同等の負荷専用とすることで、低定格の部品を採用することが可能となるため、電子トランスが安価に製造できる。また、低定格の部品は小型であり、発熱部品を放熱させるために必要であった部品も削減することが可能になるため、電子トランスの小型化が図れる。
【０００５】
しかし、前述した通り、低ボルトハロゲンランプとＬＥＤランプは口金が同一のため、低ワット専用の電子トランスにも高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプを装着することが可能である。高ワットタイプのハロゲンランプが装着されると、低ワット専用の電子トランスは過負荷で故障する。
【０００６】
よって、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプを検出して保護する過負荷保護回路が必要になる。
【０００７】
従来、過負荷保護回路として、発振用のスイッチング素子の過電流を検出して、発振を停止する回路がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２８６０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
低ボルトハロゲンランプは、始動時にフィラメントが冷えた状態であると、正常な抵抗値よりもフィラメント抵抗値が小さく、点灯時よりも負荷電流が増加する。特に高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプでは、この始動時の電流が非常に大きい。
【００１０】
従来の過負荷保護回路の動作閾値をこの始動時の電流に設定することで、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプが装着されたことを検出することは可能である。しかしながら、低ボルトハロゲンランプには、起動を繰り返しているうちにフィラメントが温まり、抵抗値が点灯時と同程度になるという特性がある。そのため、過負荷保護回路の閾値を始動時の電流に設定していると、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプが装着された場合であっても過負荷保護回路が動作せず、低ボルトハロゲンランプが点灯する可能性がある。この場合、前述したように、過負荷で電子トランスが故障する。
【００１１】
本発明は、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプが装着された場合に、点灯を抑制し、過負荷から電子トランスの故障を防ぐことを目的とする。
【００１２】
本発明は、例えば、ＬＥＤランプ、低ワットタイプの低ボルトハロゲンランプといった複数種類のランプを点灯制御装置で使用可能としつつ、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプ等の過負荷から点灯制御装置の故障を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一の態様に係る点灯制御装置は、
直流電圧を入力し、入力した直流電圧を発振により交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路から出力された交流電圧を入力し、入力した交流電圧を出力して外部のランプを点灯させる点灯回路と、
前記インバータ回路を流れる電流を検出し、検出した電流が予め定められた第１閾値より大きい場合、前記インバータ回路の発振を抑制する第１保護回路と、
前記点灯回路により前記ランプが点灯を開始してから所定時間の経過後、前記インバータ回路を流れる電流を検出し、検出した電流が、前記第１閾値より小さい予め定められた第２閾値より大きい場合、前記インバータ回路の発振を抑制する第２保護回路とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一の態様では、点灯制御装置が、インバータ回路を流れる電流を検出する第１保護回路と第２保護回路とを備える。第１保護回路は、検出した電流が予め定められた第１閾値より大きい場合、インバータ回路の発振を抑制する。第２保護回路は、ランプが点灯を開始してから所定時間の経過後に検出した電流が、第１閾値より小さい予め定められた第２閾値より大きい場合、インバータ回路の発振を抑制する。このため、本発明の一の態様によれば、ＬＥＤランプ、低ワットタイプの低ボルトハロゲンランプといった複数種類のランプを点灯制御装置で使用可能としつつ、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプ等の過負荷から点灯制御装置の故障を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る点灯制御装置の構成例を示す回路図。
【図２】低ボルトハロゲンランプを始動させた後の出力電流波形を示す図。
【図３】ランプが短絡した場合の出力電流波形を示す図。
【図４】フィラメントが温まった状態の低ボルトハロゲンランプを始動させた後の出力電流波形を示す図。
【図５】低ボルトハロゲンランプとＬＥＤランプの消費電力を比較した表。
【図６】実施の形態１に係る点灯制御装置を適用した電子トランスに接続されるＬＥＤランプの構成例を示す回路図。
【図７】実施の形態１に係る点灯制御装置の保護回路の検出電流及び動作開始時間を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る点灯制御装置１０の構成例を示す回路図である。
【００１８】
図１において、点灯制御装置１０は、整流回路１１、制御電源回路１２、電流帰還回路１３、インバータ回路１４、点灯回路１５、第１保護回路１６、第２保護回路１７を備える。
【００１９】
整流回路１１は、商用電源２１から印加される交流電圧を全波整流して直流電圧を出力する。本例では、整流回路１１がダイオードブリッジとして構成されているが、他の構成を採用しても構わない。
【００２０】
制御電源回路１２は、インバータ回路１４に電源を供給する。
【００２１】
電流帰還回路１３は、点灯回路１５より得られる電流を帰還する。
【００２２】
インバータ回路１４は、整流回路１１から出力された直流電圧を入力し、入力した直流電圧を発振により交流電圧に変換して出力する。本例では、インバータ回路１４が発振用の２つのスイッチング素子１４ａ，１４ｂで構成されているが、他の構成を採用しても構わない。また、本例では、スイッチング素子１４ａ，１４ｂとしてトランジスタが用いられているが、他の種類の素子を用いても構わない。また、本例では、インバータ回路１４が、電流帰還回路１３から帰還される電流により駆動される自励式ハーフブリッジ方式で実装されているが、他の方式を採用しても構わない。
【００２３】
点灯回路１５は、インバータ回路１４から出力された交流電圧を入力し、入力した交流電圧を出力して外部のランプ２２（光源）を点灯させる。
【００２４】
第１保護回路１６は、インバータ回路１４を流れる電流を検出し、検出した電流が予め定められた第１閾値ｃ１より大きい場合、インバータ回路１４の発振を抑制する。
【００２５】
本例において、第１保護回路１６は、抵抗１６ａと制御部１６ｂとを有している。抵抗１６ａは、インバータ回路１４の低圧側スイッチング素子１４ｂのエミッタ端子と整流回路１１のＧＮＤ（接地）との間に接続されている。制御部１６ｂは、ＩＣであり、内蔵する記憶部（図示していない）に第１閾値ｃ１を予め記憶している。制御部１６ｂは、抵抗１６ａとインバータ回路１４の低圧側スイッチング素子１４ｂとの間の接続点に接続されており、抵抗１６ａでインバータ回路１４を流れる電流を検出する。制御部１６ｂは、制御電源回路１２にも接続されており、抵抗１６ａで検出した電流と記憶部に記憶された第１閾値ｃ１とを比較して、検出した電流が第１閾値ｃ１より大きければ、制御電源回路１２からインバータ回路１４への電源供給を停止する。即ち、制御部１６ｂは、第１閾値ｃ１よりも大きい電流がインバータ回路１４に流れると、それを抵抗１６ａで検出してインバータ回路１４の発振を停止する。
【００２６】
第２保護回路１７は、点灯回路１５によりランプ２２が点灯を開始してから所定時間ｔ１の経過後、インバータ回路１４を流れる電流を検出し、検出した電流が、第１閾値ｃ１より小さい予め定められた第２閾値ｃ２より大きい場合、インバータ回路１４の発振を抑制する。
【００２７】
本例において、第２保護回路１７は、抵抗１７ａ，１７ｂと制御部１７ｃとを有している。抵抗１７ａ，１７ｂは、インバータ回路１４の低圧側スイッチング素子１４ｂのベース端子と電流帰還回路１３とに接続されている。抵抗１７ａ，１７ｂ同士は、直列に接続されている。制御部１７ｃは、ＩＣであり、内蔵する記憶部（図示していない）に第２閾値ｃ２を予め記憶している。制御部１７ｃは、抵抗１７ａ，１７ｂ間の接続点に接続されており、抵抗１７ａ，１７ｂでインバータ回路１４を流れる電流を検出する。制御部１７ｃは、第１保護回路１６の制御部１６ｂと同様に、制御電源回路１２にも接続されており、抵抗１７ａ，１７ｂで検出した電流と記憶部に記憶された第２閾値ｃ２とを比較して、検出した電流が第２閾値ｃ２より大きければ、制御電源回路１２からインバータ回路１４への電源供給を停止する。ただし、制御部１７ｃは、ランプ２２が点灯を開始してから所定時間ｔ１が経過するまで待機する。即ち、制御部１７ｃは、ランプ２２の始動から所定時間ｔ１経過後に、第２閾値ｃ２よりも大きい電流がインバータ回路１４に流れると、それを抵抗１７ａ，１７ｂで検出してインバータ回路１４の発振を停止する。
【００２８】
図２は、低ボルトハロゲンランプを始動させた後の出力電流波形を示す図である。
【００２９】
図２に示すように、点灯制御装置１０にランプ２２として低ボルトハロゲンランプを接続した場合、その出力電流は、始動時に過大な電流となり、所定時間ｔ１が経過してフィラメントが温まると点灯時の電流に移行する。
【００３０】
第１保護回路１６では、所定ワットｗ１（所定ワット数）の低ボルトハロゲンランプの始動時の出力電流に合わせて第１閾値ｃ１が定められる。よって、第１保護回路１６は、点灯制御装置１０に所定ワットｗ１より高ワットの低ボルトハロゲンランプが接続されると、その始動時の過電流を検出してインバータ回路１４の発振を抑制する。
【００３１】
図３は、ランプ２２が短絡した場合の出力電流波形を示す図である。
【００３２】
図３に示すように、ランプ２２が短絡した場合も、その出力電流は、過大な電流となる。
【００３３】
前述したように、第１保護回路１６では、所定ワットｗ１の低ボルトハロゲンランプの始動時の出力電流に合わせて第１閾値ｃ１が定められており、この第１閾値ｃ１は、ランプ２２が短絡した場合の出力電流より小さい。よって、第１保護回路１６は、点灯制御装置１０に接続されたランプ２２が短絡すると、過電流を検出してインバータ回路１４の発振を抑制する。
【００３４】
図４は、フィラメントが温まった状態の低ボルトハロゲンランプを始動させた後の出力電流波形を示す図である。
【００３５】
図４に示すように、点灯制御装置１０にランプ２２として低ボルトハロゲンランプを接続した場合、低ボルトハロゲンランプをフィラメントが温まった状態で始動させると、その出力電流は、始動時も点灯時と同程度の電流となる。
【００３６】
第２保護回路１７では、所定ワットｗ１の低ボルトハロゲンランプの点灯時の出力電流に合わせて第２閾値ｃ２が定められる。よって、第２保護回路１７は、点灯制御装置１０に所定ワットｗ１より高ワットの低ボルトハロゲンランプが接続されていると、フィラメントが温まった状態で低ボルトハロゲンランプが始動したとしても、その点灯時の電流を検出してインバータ回路１４の発振を抑制する。
【００３７】
ここで、第１保護回路１６は、第２保護回路１７より検出する電流が大きく、過電流による点灯制御装置１０の故障を防ぐため、瞬時にインバータ回路１４の発振を抑制する必要がある。よって、検出（応答）速度は、第２保護回路１７より第１保護回路１６が速くなるように実装する。例えば、後述するように、第２保護回路１７が、所定時間ｔ１として、所定ワットｗ１の低ボルトハロゲンランプの始動にかかる時間より長い時間が経過してから動作を開始するようにすることが望ましい。
【００３８】
図５は、低ボルトハロゲンランプとＬＥＤランプの消費電力を比較した表である。
【００３９】
図５では、一般的な低ボルトハロゲンランプとＬＥＤランプとで、同等の明るさを得るときに、消費されるランプ電力を比較している。例えば、低ボルトハロゲンランプを使用して、１０ワットのＬＥＤランプと同等の明るさを得るには、５０ワットの高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプが必要になる。同様に、７ワット、４ワットのＬＥＤランプと同等の明るさを得るには、それぞれ３５ワット、２０ワットという高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプが必要になる。
【００４０】
例えば、１０ワット以下のＬＥＤランプ専用の電子トランスで、同出力の低ボルトハロゲンランプも点灯可能なものにおいては、１０ワットの低ボルトハロゲンランプの始動時の電流は、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの点灯時の電流よりも大きくなる。そのため、第１保護回路１６にて、１０ワットの低ボルトハロゲンランプの始動時の出力電流に合わせて第１閾値ｃ１を定めるとともに、第２保護回路１７にて、１０ワットの低ボルトハロゲンランプの点灯時の出力電流に合わせて第２閾値ｃ２を定めれば、本実施の形態に係る点灯制御装置１０を、上記のような電子トランスに適用することができる。
【００４１】
図６は、点灯制御装置１０を適用した電子トランス３０に接続されるＬＥＤランプ３１の構成例を示す回路図である。
【００４２】
図６において、ＬＥＤランプ３１は、電子トランス３０の高周波の交流電圧を整流する整流回路３２と、全波整流された直流電圧を平滑する平滑回路３３と、ＬＥＤ３５を点灯させ、ＬＥＤ３５に流れる電流を一定に制御する点灯回路３４とを備える。
【００４３】
ＬＥＤランプ３１の始動時には、平滑回路３３が充電されるため、過電流が流れる。この過電流は、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの点灯時の電流よりも大きくなる。また、前述したように、低ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの始動時の電流も、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの点灯時の電流よりも大きくなる。よって、電子トランス３０において、第１保護回路１６の第１閾値ｃ１は、ＬＥＤランプ３１や低ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの始動時の電流よりも大きい電流値（即ち、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの点灯時の電流よりも大きい電流値）に設定しなければ、ＬＥＤランプ３１や低ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの始動時に第１保護回路１６が動作してしまう。
【００４４】
図７は、点灯制御装置１０の第１保護回路１６及び第２保護回路１７の検出電流及び動作開始時間を示すグラフである。
【００４５】
図７に示すように、例えば、１０ワットの低ボルトハロゲンランプの始動時の出力電流は約７Ａあるいはそれより小さいため、第１保護回路１６の第１閾値ｃ１は約７Ａに設定する。即ち、第１保護回路１６は、ランプ２２の始動時に流れる電流を瞬時に検出し、検出値が約７Ａを超えていれば、インバータ回路１４の発振を抑制する。
【００４６】
また、例えば、１０ワットの低ボルトハロゲンランプの点灯時の出力電流は約１Ａあるいはそれより小さいため、第２保護回路１７の第２閾値ｃ２は約１Ａに設定する。即ち、第２保護回路１７は、低ボルトハロゲンランプの始動時の電流が点灯時の電流になる約１００ｍｓ後に動作可能になり、ランプ２２の点灯時に流れる電流を検出し、検出値が約１Ａを超えていれば、インバータ回路１４の発振を抑制する。
【００４７】
このようにすることで、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの始動時や点灯時、低ワットタイプの低ボルトハロゲンランプやＬＥＤランプ３１を含むランプ２２の短絡時の過負荷による電子トランス３０（点灯制御装置１０）の故障を防ぐことが可能となる。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態に係る点灯制御装置１０は、商用電源２１を全波整流する整流回路１１と、全波整流された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１４と、交流電圧に変換された電圧を供給してランプ２２を点灯させる点灯回路１５と、インバータ回路１４に電源を供給する制御電源回路１２と、点灯回路１５より得られる電流を帰還する電流帰還回路１３とを備える。インバータ回路１４は、電流帰還回路１３から駆動電流を入力する自励式ハーフブリッジ方式のものである。点灯制御装置１０は、さらに、インバータ回路１４に流れる所定の第１電流よりも大きい電流を検出して保護動作をする第１保護回路１６と、インバータ回路１４に流れる所定の第２電流（所定の第１電流より小さい）よりも大きい電流をインバータ回路１４の低電圧側スイッチング素子１４ｂと電流帰還回路１３とが接続する箇所に発生する電圧で検出して保護動作をする第２保護回路１７とを備える。このとき、第１保護回路１６と第２保護回路１７は、保護動作として、制御電源回路１２の電流を制限してインバータ回路１４の発振を抑制する。第１保護回路１６の応答速度は、第２保護回路１７の応答速度よりも速い。
【００４９】
本実施の形態によれば、第１保護回路１６は、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの始動時の過電流やランプ２２の短絡時の短絡電流のような、点灯時よりも大きい電流を検出して発振を抑制し、第２保護回路１７は、高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプの点灯時の電流を検出して発振を抑制し、過負荷から点灯制御装置１０の故障を防ぐことができる。
【００５０】
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【００５１】
本実施の形態では、第１保護回路１６と第２保護回路１７とが（あるいは、これらのうち少なくともいずれかが）、インバータ回路１４の発振の停止と起動とを交互に繰り返すことで、インバータ回路１４の発振を抑制する。
【００５２】
本実施の形態に係る点灯制御装置１０の構成については、実施の形態１のものと同様であり、例えば図１に示したものを用いることができる。
【００５３】
図１において、制御電源回路１２は、インバータ回路１４の起動電源を兼ねる。第１保護回路１６及び第２保護回路１７は、保護動作として、制御電源回路１２と整流回路１１のＧＮＤとの間を短絡する。これにより、インバータ回路１４が停止して電流が流れなくなるが、その後、第１保護回路１６及び第２保護回路１７は、制御電源回路１２と整流回路１１のＧＮＤとの間の短絡を解除して、インバータ回路１４を再度起動する。第１保護回路１６及び第２保護回路１７は、このようなインバータ回路１４の停止と起動とを交互に繰り返すことで発振を抑制する。
【００５４】
この発振の抑制により高ワットタイプの低ボルトハロゲンランプ等のランプ２２が明滅を繰り返し、エンドユーザに異種ランプあるいは故障ランプが装着されていることをアナウンスすることが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  点灯制御装置、１１  整流回路、１２  制御電源回路、１３  電流帰還回路、１４  インバータ回路、１４ａ，１４ｂ  スイッチング素子、１５  点灯回路、１６  第１保護回路、１６ａ  抵抗、１６ｂ  制御部、１７  第２保護回路、１７ａ，１７ｂ  抵抗、１７ｃ  制御部、２１  商用電源、２２  ランプ、３０  電子トランス、３１  ＬＥＤランプ、３２  整流回路、３３  平滑回路、３４  点灯回路、３５  ＬＥＤ。
【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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【図７】
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