(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプ、放電ランプと直列接続されたインダクタンスおよび放電ランプと並列接続されたキャパシタンスを含み、全光点灯時または全光時および電極予熱時に放電ランプの寿命末期時のランプ電圧よりも低い開放電圧と、相対的に大きな短絡電流とを有する第１の負荷特性を示し、調光点灯時または調光時および始動時に第１の負荷特性における開放電圧と比較して大きな開放電圧と、第１の負荷特性における短絡電流と比較して小さな短絡電流の第２の負荷特性を示し、かつ、かつ第１および第２の負荷特性に対して正常時における放電ランプは動作点を形成し得るが、寿命末期における放電ランプは動作点を形成し得ないように構成されている負荷回路と；
負荷回路に高周波出力を供給する高周波発生手段と；
全光点灯および調光点灯を設定する制御手段と；
放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を可変する容量可変手段と；
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】
放電ランプの寿命末期を検出する検出手段を具備し；
検出手段が放電ランプの寿命末期を検出した際に容量可変手段によって放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を小さくする；
ことを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
照明装置本体と；
照明装置本体に支持された請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電ランプは寿命末期になると、半波の放電となる異常放電を起こす。この異常放電によって電極近傍が異常に加熱される。特にガラスバルブが細い放電ランプにおいては、電極とガラスバルブとの間隔が小さいので、異常放電によってガラスバルブの温度が非常に高くなる。このため、ガラスバルブ、プラスチックス製口金、ソケットなどが溶融するという問題がある。
【０００３】
図１３は、従来技術１の放電ランプ点灯装置を示す回路図である。
【０００４】
図において、１３１は交流電源、１３２は整流回路、１３３はＤＣ−ＤＣコンバータ、１３４は高周波発生手段、１３５は負荷回路、１３６は寿命末期検出手段である。
【０００５】
負荷回路１３５は、限流要素としてのインダクタ１３５ａ、放電ランプ１３５ｂの直列回路および放電ランプ１３５ｂと並列接続されたコンデンサ１３５ｃからなる。
【０００６】
寿命末期検出手段１３６は、放電ランプ１３５ｂの両端間に接続されており、その出力で高周波発生手段１３４を制御するように構成されている。
【０００７】
そうして、整流回路１３２で整流され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３３で平滑化および電圧調整された直流電圧が高周波発生手段１３４の入力端に印加されると、高周波発生手段１３４はその出力端に所定周波数の高周波電圧を発生する。そして、高周波電圧は負荷回路１３５に印加される。負荷回路１３５に印加された高周波電圧はインダクタ１３５ａを介して放電ランプ１３５ｂおよびコンデンサ１３５ｃに印加される。インダクタ１３５ａおよびコンデンサ１３５ｃは、適度に共振するために放電ランプ１３５ｂには始動に必要な高電圧が印加されて、放電ランプ１３５ｂは始動し、点灯に至る。
【０００８】
放電ランプ１３５ｂの点灯中、寿命末期検出手段１３６は放電ランプ１３５ｂの電極間電圧を監視し続ける。そして、放電ランプ１３５ｂが寿命末期になると、寿命末期検出手段１３６がそれを検出する。検出信号は高周波発生手段１３４の制御端子に入力され、高周波発生手段１３４の動作を停止させる。
【０００９】
図１４は、従来技術１における負荷回路の負荷特性を示すグラフである。
【００１０】
図において、横軸は出力電流を、縦軸は出力電圧を、それぞれ示す。
【００１１】
曲線Ａは全光点灯時の負荷特性曲線、曲線Ｂは調光点灯時の負荷特性曲線、曲線ｃは正常な放電ランプの動作特性曲線、曲線ｄは同じく寿命末期時の動作特性曲線である。
【００１２】
負荷特性は、全光点灯時および調光点灯時のいずれにおいても円弧状の相似形である。放電ランプは、寿命の進展に伴ってランプ電圧が徐々に上昇するため、動作特性は図において上方へ転移していく。
【００１３】
したがって、放電ランプが正常時に全光点灯している場合は、図において曲線Ａと曲線ｃとの交点Ｘ1にて動作する。調光点灯している場合は、曲線Ｂと曲線ｃとの交点Ｘ2にて動作する。すなわち、調光点灯時には出力電流、出力電圧ともにほぼ同程度低減する。
【００１４】
一方、全光点灯時に放電ランプが寿命末期になると、放電ランプは負荷特性曲線Ａと動作特性曲線ｄとの交点Ｙで動作するので、そのまま半波放電状態で点灯を持続して消灯することはない。このため、前述のような溶融の問題を生じる。
【００１５】
これに対して、特開平１−２３１２９５号公報には、複数の放電ランプを並列点灯するときに、放電ランプの異常を検出したら、他の正常な放電ランプが点灯維持できる程度に高周波発生手段の出力を低減させることが開示されている（従来技術２）。この従来技術２によれば、寿命末期時に残余の放電ランプを高周波発生手段の出力を絞って点灯するので、最低限の照明レベルを確保することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１は、高周波発生手段の動作停止により、放電ランプが暗転してしまうので、保安上問題がある。
【００１７】
従来技術２は、これを細管の放電ランプに適用した場合、高周波発生手段の出力を絞ってもガラスバルブの温度が高すぎてしまう。また、異常放電ランプが放電維持できなくなるまで出力を絞ることも開示されているが、この状態では正常放電ランプの点灯を維持することが困難である。特に家庭用の照明器具においては、定格消費電力の異なる２以上の放電ランプを単一の高周波発生手段で点灯することが多いので、異常時に残余の正常な放電ランプを点灯維持させるのは極めて困難である。
【００１８】
本発明は、細管の放電ランプであっても複雑な保護回路を用いないでも寿命末期時に放電ランプを消灯させる放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の放電ランプ点灯装置は、放電ランプ、放電ランプと直列接続されたインダクタンスおよび放電ランプと並列接続されたキャパシタンスを含み、全光点灯時または全光時および電極予熱時に放電ランプの寿命末期時のランプ電圧よりも低い開放電圧と、相対的に大きな短絡電流とを有する第１の負荷特性を示し、調光点灯時または調光時および始動時に第１の負荷特性における開放電圧と比較して大きな開放電圧と、第１の負荷特性における短絡電流と比較して小さな短絡電流の第２の負荷特性を示し、かつ、かつ第１および第２の負荷特性に対して正常時における放電ランプは動作点を形成し得るが、寿命末期における放電ランプは動作点を形成し得ないように構成されている負荷回路と；負荷回路に高周波出力を供給する高周波発生手段と；全光点灯および調光点灯を設定する制御手段と；放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を可変する容量可変手段と；を具備していることを特徴としている。
【００２０】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００２１】
まず、放電ランプについて説明する。
【００２２】
放電ランプは、特に限定されないが、細管の放電ランプであってもよい。ここでいう細管の放電ランプとは、たとえばコンパクト形蛍光ランプ、電球形蛍光ランプ、高周波点灯専用の環形蛍光ランプ（ＦＨＣ２０、ＦＨＣ２７、ＦＨＣ３４形、いずれも管外径は１６．５ｍｍである。いずれも本件出願人の製造による。）などに対して所期の効果を奏する。しかし、一般形の蛍光ランプに対しても有効である。
【００２３】
次に、負荷回路について説明する。
【００２４】
負荷回路は、放電ランプ、放電ランプと直列接続されたインダクタンスおよび放電ランプと並列接続されたキャパシタンスを含むのであれば、その具体的回路接続は問わない。本発明において、負荷回路は高周波発生手段から見て、放電ランプおよび放電ランプを安定に点灯する限流要素を含んだ回路をいう。放電ランプを始動するために用いられる回路構成は負荷回路に付加されていてもよいが、必須要件ではない。
【００２５】
負荷回路は、上記のその余の具体的回路構成を問わないが、しかし、一般的にはインダクタンスは、主として放電ランプの限流要素として用いられる。この場合、高周波発生手段とは別に接続されたインダクタまたは高周波発生手段の一部を構成する出力トランスの漏洩インダクタンスの形において負荷回路に接続され得る。
【００２６】
また、キャパシタンスは、一般的には放電ランプの予熱のために用いられ、また他のキャパシタンスは限流要素と直列接続されて限流要素の一部として、あるいは直流カットのために用いられることが多い。
【００２７】
負荷回路の数は、１または複数用いることを許容する。複数の場合は、それらを高周波発生手段に対して並列接続することできる。また、１つの負荷回路に複数の放電ランプを直列接続することもできる。
【００２８】
負荷回路の負荷特性について説明する。
【００２９】
負荷回路の負荷特性は、たとえば負荷回路の構成要素の一部であるインダクタンスおよびキャパシタンスの定数または負荷回路の回路構成を適当に設定することで所望に付与するができ、あるいはさらに加えて高周波発生手段の出力周波数を、放電ランプの作動状況に応じて適切に設定することで所望に付与するができる。
【００３０】
なお、ここで放電ランプの作動状況とは、電極予熱、始動、点灯の一連の作動の状況を全ての一部または全部を含む意味である。さらに、ここで点灯とは全光点灯および調光点灯のいずれをも含む概念である。
【００３１】
したがって、本発明の実施においては、点灯における全光点灯および調光点灯の各動作モード間の変更に際して負荷特性が所定に変化する。また、電極加熱および始動の動作モード間の切り換え、または電極加熱、始動および全光点灯の動作モード間の切り換えに際して負荷特性を変化させることができる。さらに、電極加熱、始動、全光点灯および調光点灯の全ての動作モードの切り換えに際して負荷特性を変化させることができる。
【００３２】
さて、負荷回路の負荷特性は、以下のように構成されている。すなわち、負荷回路は、全光点灯時または全光時および電極加熱時には相対的に低い開放電圧および大きな短絡電流の第１の負荷特性を示し、調光点灯時または調光点灯時および始動時には第１の負荷特性の開放電圧より大きな開放電圧および第１の負荷特性の短絡電流より小さな短絡電流の負荷特性を示し、かつ第１および第２の負荷特性に対して正常時における放電ランプは動作点を形成し得るが、寿命末期における放電ランプは動作点を形成し得ないように構成されている。
【００３３】
高周波発生手段について説明する。
【００３４】
高周波発生手段は、負荷回路に高周波出力を供給することができれば、どのような構成のものであってもよい。
【００３５】
また、高周波発生手段は、既知の高周波発生のためのあらゆる回路方式を採用することができる。たとえばブロッキング発振形、マルチバイブレータ形、ハーフブリッジ形、フルブリッジ形およびこれらの変形形などのインバータを用いることができる。
【００３６】
さらに、電圧共振形および電流共振形のいずれでもよいが、電流共振形の場合、耐圧の相対的に低いスイッチング手段を用いることができるとともに、負荷回路のインダクタンスおよびキャパシタンスに関係なく周波数を設定することが可能であるから、本発明の実施には特に好適である。
【００３７】
さらにまた、放電ランプを調光するために、高周波発生手段はオンデューティを変化するなどの出力低減のための常套手段を用いることができるものとする。
【００３８】
高周波発生手段の電源は、適当なものを用いることができるが、一般的には商用交流電源を整流し、さらに平滑してなる直流電源を用いることができる。平滑を行うために、平滑コンデンサを用いることができるが、力率が悪くなるので、これを回避するとともに、所望値の電源電圧を得るとともに、高調波歪の少ないＤＣ−ＤＣコンバータを用いることもできる。
【００３９】
制御手段について説明する。
【００４０】
制御手段は、放電ランプの点灯状態を少なくとも全光点灯と調光点灯とのいずれにも設定することができるものとする。制御手段は、高周波発生手段または直流電源を構成するＤＣ−ＤＣコンバータを制御して、全光モードおよび調光モードのいずれかの動作モードに設定することができる。調光モードは、段調光、連続調光のいずれでもよい。
【００４１】
また、必要に応じて消灯などの制御モードの切り換えも付加してこれを行うことができるように構成することができる。
【００４２】
制御手段を操作する手法としては、壁スイッチ、赤外線などを用いるリモートコントロールなどの手法を採用することができる。
【００４３】
次に、容量変化手段について説明する。
【００４４】
容量変化手段は、放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を可変する手段である。
【００４５】
最後に、作用について説明する。
【００４６】
本発明においては、全光点灯時または電極加熱時には負荷回路が第１の負荷特性を示すので、開放電圧が上記のように低いが、短絡電流は相対的に大きい。全光点灯時に放電ランプが寿命末期になると、ランプ電圧が第１の負荷特性の開放電圧より高くなっているから、その放電ランプは第１の負荷特性に対して動作点を形成できない。その結果、放電ランプは、点灯を維持することができなくなって消灯する。負荷回路が複数並列接続されている場合には、寿命末期の放電ランプは上記のように消灯するが、正常な放電ランプは引き続き点灯を継続する。また、電極加熱時にも同様に低い開放電圧、大きい短絡電流により、十分に、または短時間に電極を所要に加熱することができ、しかも電極加熱中に高い電圧が電極間に印加されないので、電極温度が低いときに無理に始動されることがない。このことは電極損傷を減少させる効果がある。
【００４７】
一方、調光点灯時または調光時および始動時には負荷回路が第２の負荷特性を示すので、開放電圧が高いが、短絡電流は小さいので、調光度を大きく、すなわち深く調光することができる。また、始動時にも同様に高い開放電圧、小さい短絡電流の第２の負荷特性になる。
【００４８】
本発明は、全光点灯時および調光点灯時で、または電極加熱時および始動時で、さらにまたは電極加熱時、始動時および全光点灯時で、さらにまたは電極加熱時、始動時、全光点灯時および調光点灯時で、負荷回路の負荷特性を上述のように第１または第２の負荷特性に変更するものであるから、良好な点灯または始動を円滑に行うことができる。
【００４９】
ここで、動作モードの全てにわたって本発明を適用する場合について説明すれば、以下のとおりである。すなわち、始動前の電極加熱時には相対的に低い開放電圧、大きい短絡電流の第１の負荷特性にする。これにより、十分な電極加熱を行うことができる。次に、始動時には第１の負荷特性のそれより高い開放電圧、小さい短絡電流の第２の負荷特性にする。これにより、高い開放電圧の印加によって始動が促進される。始動したら、全光点灯時の負荷特性に変更すればよい。このようにすることにより、特別な電極予熱回路を用いないでも、電極加熱を適切に行うことができる。
【００５０】
また、負荷回路の負荷特性が第１および第２の負荷特性のいずれであっても、放電ランプが寿命末期になると、ランプ電圧が高くなって負荷特性に対して動作点を形成することができなくなり、その結果放電ランプは消灯する。
【００５１】
以上の制御は、たとえばＩＣなどにプログラムを組み込んでおくことにより、容易に自動的に遂行させることができる。しかし、要すれば手動によりこれを行うこともできる。
【００５２】
また、上記の制御を実施するに際して、高周波発生手段の出力周波数をも連動して変更することは必要に応じて採用することができる。すなわち、予熱時には周波数を低くする。始動時には周波数を高くする。全光点灯時には低くする。予熱時と全光点灯時との周波数を等しくしてもよいし、異なっていてもよい。
【００５３】
また、本発明は、以上に加えて負荷回路の負荷特性の特に開放電圧を簡単な構成によって変更できるようにしたものである。すなわち、放電ランプと並列接続されるキャパシタンスの容量を変更することにより、負荷特性を変更する。キャパシタンスの容量を小さくすると、負荷回路の固有共振周波数が大きくなるので、高周波発生手段の出力周波数が不変であれば、放電ランプに印加される開放電圧は低くなる。
【００５４】
反対に、キャパシタンスの容量を大きくすると、負荷回路の固有共振周波数が低くなるので、放電ランプに印加される開放電圧は高くなる。
【００５５】
なお、短絡電流については、たとえば高周波発生手段の周波数を変更することにより、効果的に行うことができる。すなわち、周波数を低くする。これにより、負荷回路のインピーダンスが減少して短絡電流が大きくなる。反対に周波数を高くすると、負荷回路のインピーダンスが増加して短絡電流が小さくなる。
【００５６】
キャパシタンスの容量を変化させる容量可変手段は、たとえばスイッチによって予め用意したコンデンサを切り換える。
【００５７】
キャパシタンスの容量の変化は、たとえば放電ランプの寿命末期時に行うことができる。寿命末期時に負荷特性を変更して放電ランプがより一層確実に消灯するようにすることができる。すなわち、寿命末期時にはキャパシタンスの容量を小さく変えて開放電圧を低くする。
【００５８】
また、全光点灯と調光点灯とでキャパシタンスの容量を変化させることもできる。すなわち、調光時にはキャパシタンスの容量を大きくして開放電圧を高くする。
【００５９】
さらに、放電ランプの始動時にキャパシタンスの容量を相対的に大きくして電極加熱電流を増加させることにより、所望の電極加熱を行わせることができる。
【００６０】
次に、本発明の放電ランプ点灯装置の第１の態様について説明する。
【００６１】
第１の態様は、それぞれ放電ランプ、インダクタンスおよびキャパシタンスを含み、並列接続された複数の負荷回路と；各負荷回路に高周波出力を供給する共通の高周波発生手段と；を具備し、寿命末期になった放電ランプは消灯するが正常な放電ランプは全光点灯を継続するように負荷特性を負荷回路に付与している。
【００６２】
本態様においては、並列接続されている複数の負荷回路のいずれかの放電ランプが寿命末期になったら消灯し、残余の放電ランプが点灯を継続する負荷特性であれば、負荷特性の付与手段はどのような構成であってもよい。しかし、代表的には全光点灯時においては相対的に小さな開放電圧、大きな短絡電流の第１の負荷特性であり、調光点灯時においては第１の負荷特性における開放電圧より大きな開放電圧、小さな短絡電流の第２の負荷特性である。
【００６３】
負荷特性の付与手段については、請求項１と同様な構成であることを許容する。
【００６４】
請求項２の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、放電ランプの寿命末期を検出する検出手段を具備し；検出手段が放電ランプの寿命末期を検出した際に容量可変手段によって放電ランプと並列接続されたキャパシタンスの容量を小さくする；ことを特徴としている。
【００６５】
本発明は、放電ランプが寿命末期時に自動的に開放電圧を低くして、放電ランプが消灯するようにしたものである。
【００６６】
検出手段は、放電ランプの電極間電圧、ランプ電流または放電ランプの消費電力または光などに応動して放電ランプの寿命末期を検出することができればどのような構成であってもよい。
【００６７】
本発明の放電ランプ点灯装置の第２の態様について説明する。
【００６８】
第２の態様は、第１の態様において、複数の放電ランプは、定格消費電力が異なる。
【００６９】
主として家庭用の照明器具においては、１つの照明器具に定格消費電力の異なる放電ランプを装着する仕様のものがある。特に環形の放電ランプにおいては、異なる定格消費電力の複数の放電ランプを同心的に配設した照明器具が多用されている。
【００７０】
本発明は、上記のような照明器具に共通の高周波発生手段を用いながらも適応するものである。したがって、構成が簡単で安価になる。
【００７１】
異なる定格消費電力の放電ランプを負荷回路に適合させるために、それぞれのランプ電流は限流要素のインピーダンスを調整することによって適正化させることができる。
【００７２】
請求項３の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に支持された請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００７３】
本発明は、照明器具などの照明装置において、請求項１または２の特徴および作用を有している。照明器具の場合、家庭用、施設用など任意所望の照明器具に適応する。また、屋内用、屋外用のいずれでもよい。
【００７４】
本発明において、照明装置とは、放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００７６】
図１は、本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示すブロック的回路図である。
【００７７】
図において、１は交流電源、２は整流回路、３はＤＣ−ＤＣコンバータ、４は高周波発生手段、５は負荷回路、６は制御手段である。
【００７８】
交流電源１、波整流回路２およびＤＣ−ＤＣコンバータ３は可調節直流電源を構成する。
【００７９】
高周波発生手段２は、入力端にＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力端が接続され、内部にスイッチング手段を備えている。
【００８０】
負荷回路５は、インダクタンス５ａ、放電ランプ５ｂおよびキャパシタンス５ｃを含んでいる。そして、放電ランプ５ｂおよびキャパシタンス５ｃは並列接続されるとともに、インダクタンス５ａと直列接続されている。インダクタンス５ａは限流要素として作用し、キャパシタンス５ｃは始動時の共振による所要の高電圧を放電ランプ５ｂに印加する。
【００８１】
さらに、負荷回路５はインダクタンス５ａ、キャパシタンス５ｃおよび高周波発生手段４の出力周波数を適当に設定することにより、次の負荷特性を負荷回路に付与することができる。
【００８２】
すなわち、全光点灯時には相対的に小さな開放電圧および大きな短絡電流の負荷特性であり、調光点灯時には相対的に大きな開放電圧および小さな短絡電流の負荷特性である。
【００８３】
したがって、本実施形態においては、インダクタンス５ａ、キャパシタンス５ｃおよび高周波発生手段４は負荷特性付与手段を構成している。
【００８４】
制御手段は、放電ランプ５ｂの全光点灯および調光点灯を設定するためのもので、高周波発生手段１３４のたとえば出力周波数を切り替える。
【００８５】
図２は、図１に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態における負荷回路の負荷特性を示すグラフである。
【００８６】
図において、横軸は出力電流を、縦軸は出力電圧を、それぞれ示す。
【００８７】
曲線Ａは第１の負荷特性を示す曲線であり、曲線Ｂは第２の負荷特性を示す曲線である。
【００８８】
第１の負荷特性においては、開放電圧は低いが、短絡電流は大きい。
【００８９】
これに対して、第２の負荷特性においては、反対に開放電圧は大きいが、短絡電流は小さい。
【００９０】
また、曲線ａは正常時の放電ランプの動作特性曲線、曲線ｂは同じく寿命末期時の動作特性曲線である。
【００９１】
放電ランプの正常時は負荷特性曲線Ａと動作特性曲線ａとの交点Ｘ1が動作点となる。
【００９２】
さて、放電ランプが全光点灯時に寿命末期になると、正常時に比較して放電ランプの動作特性が曲線ｂのように変化してランプ電圧が開放電圧より高くなっているから、動作特性曲線ｂは負荷特性曲線Ａと交差できない。すなわち、第１および第２の負荷特性に対して動作点を形成することができない。このため、放電ランプは点灯を維持することができないで消灯する。
【００９３】
したがって、寿命末期時に放電ランプの電極近傍のガラスバルブや口金、ソケットなどが溶融するようなことを回避できる。
【００９４】
一方、調光点灯時においては、負荷特性曲線Ｂと動作特性曲線ａとの交点Ｘ2が動作点となる。すなわち、第２の負荷特性に対して動作点を形成することができる。
【００９５】
図３は、本発明の放電ランプ点灯装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【００９６】
図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００９７】
本実施形態は、複数たとえば２個の負荷回路５、５’を高周波発生手段４の出力端に並列接続し、またＤＣ−ＤＣコンバータ３および高周波発生手段４の具体的回路構成を示しているものである。
【００９８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、インダクタ３ａおよびダイオード３ｂが入力および出力端間に直列接続され、インダクタ３ａおよびダイオード３ｂの接続点と負極との間にスイッチング手段３ｃが接続され、出力端間に平滑コンデンサ３ｄが接続されている。また、入力端および出力端にそれぞれ電圧検出回路３ｅ、３ｆが接続されてそれらの検出出力に応じて制御回路３ｇにおいて定電圧になるようにスイッチング手段３ｃの制御信号を発生するように構成され、全体として昇圧チョッパを形成している。
【００９９】
高周波発生手段４は、ハーフブリッジ形インバータからなる。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力端間に一対のスイッチング手段４ａ、４ｂが直列接続され、スイッチング制御回路４ｃにより交互にオン、オフする。スイッチング制御回路４ｃは、発振器４ｃ１、基準電位源４ｃ２、比較器４ｃ３およびインバータ４ｃ４からなる。そして、発振器４ｃ１の出力と基準電位源４ｃ２の電位とを比較器４ｃ３で比較して、その出力をスイッチング手段４ｂの制御極へ供給し、比較器４ｃ３の出力をインバータ４ｃ４で反転してスイッチング手段４ａの制御極に供給する。
【０１００】
負荷回路５、５’は、高周波発生手段４の高周波出力端すなわち両スイッチング手段４ａ、４ｂの接続点およびＤＣ−ＤＣコンバータ３の負極の間に接続され、それぞれ直流カット用のコンデンサ５ｄ、５ｄ’を直列に接続している。
【０１０１】
制御手段６は、全光点灯と調光点灯とを設定するものであるが、高周波発生手段４のスイッチング制御回路４ｃの発振器４ｃ１の発振周波数を切り換えるように作用する構成である。
【０１０２】
そうして、本実施形態においては、一方の放電ランプたとえば５ｂが寿命末期になると、消灯するが、残余の放電ランプ５ｂ’は全光点灯を継続する。
【０１０３】
図４は、本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態を示す回路図である。
【０１０４】
図において、図３と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【０１０５】
本実施形態は、放電ランプと並列接続したコンデンサ５ｃ、５ｃ’の容量を可変にし、かつ寿命末期検出手段７、７’を配設したものである。すなわち、相対的に容量の大きい第１のコンデンサ５ｃ１、５ｃ１’と相対的に容量の小さい第２のコンデンサ５ｃ２、５ｃ２’をスイッチ８、８’で切り換えるように構成している。
【０１０６】
寿命末期検出手段７、７’は、放電ランプ５ｂ、５ｂ’の電極間電圧を検出して寿命末期を検出するものである。
【０１０７】
スイッチ８、８’は、常時は容量の大きな第１のキャパシタンス５ｃ１、５ｃ１’を放電ランプ５ｂ、５ｂ’と並列に接続しているが、寿命末期検出手段７、７’が放電ランプ５ｂ、５ｂ’の寿命末期を検出した際に容量の小さな第２のキャパシタンス５ｃ２、５ｃ２’に切り換える。なお、Ｅは直流電源である。
【０１０８】
そうして、負荷回路５、５’は、放電ランプ５ｂ、５ｂ’が正常時には第１のキャパシタンス５ｃ１、５ｃ１’によって定まる負荷特性を示すが、いずれかの放電ランプたとえば５ｂが寿命末期ななると、寿命末期検出手段７がそれを検出するので、スイッチ８は第１のキャパシタンス５ｃ１を開放して第２のキャパシタンス５ｃ２を接続する。これにより、負荷回路５、５’は、第２のキャパシタンス５ｃ２、５ｃ２’によって定まる負荷特性を示す。
【０１０９】
図５は、図４に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態における負荷特性を示すグラフである。
【０１１０】
図において、横軸は出力電流を、縦軸は出力電圧を、それぞれ示す。
【０１１１】
図中、曲線Ｃは第１のキャパシタンス５ｃ１、５ｃ１’が接続されている場合の負荷特性曲線、曲線Ｄは第２のキャパシタンス５Ｃ２が接続されている場合の負荷特性曲線である。また、曲線ｃは正常な放電ランプの動作特性曲線、曲線ｄは同じく寿命末期時の動作特性曲線である。
【０１１２】
まず、放電ランプが正常な場合は、負荷特性曲線Ｃと動作特性曲線ｃとの交点Ｘで点灯する。
【０１１３】
次に、放電ランプたとえば５ｂが寿命末期になると、負荷回路５に第２のキャパシタンス５ｃ２が接続されることにより、負荷特性は負荷特性曲線Ｄに変更されるので、開放電圧は低い。一方、放電ランプの動作特性は動作特性曲線ｄに変化していて、ランプ電圧が高くなっているから、曲線Ｄと曲線ｄとは交点を作ることができない。
【０１１４】
このため、寿命末期になった放電ランプは消灯する。
【０１１５】
これに対して、他方の放電ランプ５ｂ’は第１のコンデンサ５ｃ１’が接続されたままであるから、前記した理由により点灯を継続する。
【０１１６】
図６は、図４に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態を連続調光点灯した場合の負荷特性を示すグラフである。
【０１１７】
図において、図５と同一部分については説明を省略する。
【０１１８】
全光時の負荷特性曲線Ｃから高周波発生手段の出力周波数を高くしていくことにより、調光度が大きくなる。これにともなって負荷特性曲線はＣ1、Ｃ2へと転移し、動作点はＸからＸ1、Ｘ２へと移行していき、連続的な調光を行うことができる。
【０１１９】
図７は、図４に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態を始動時に第２のキャパシタンスに切り替え、点灯後第１のキャパシタンスに切り換える場合の負荷特性を示すグラフである。
【０１２０】
図において、図５と同一部分は説明を省略する。
【０１２１】
始動時に第２のコンデンサ５ｃ２を接続することにより、負荷特性曲線Ｃになるので、高い開放電圧を放電ランプに印加して始動を容易にできる。
【０１２２】
そうして、放電ランプが点灯した後は第１のコンデンサ５ｃ１を接続する。これにより、負荷特性曲線Ｄとなり、放電ランプは動作点Ｘにて点灯する。放電ランプが寿命末期になると、前述のように負荷特性曲線Ｄと寿命末期時の動作特性曲線とは交差し得ないため、放電ランプは自動的に消灯する。
【０１２３】
図８は、本発明の放電ランプ点灯装置の第４の実施形態を示す回路図である。
【０１２４】
図において、図４と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【０１２５】
本実施形態は、キャパシタンス切り換えの回路構成において図４とは異なる。すなわち、コンデンサ５ｃ２を常時放電ランプ５ｂ、５ｂ’と並列接続し、キャパシタンス５ｃ３、５ｃ３’をスイッチ８によって接離するように構成したものである。したがって、スイッチ８を閉成すると、コンデンサ５ｃ２および５ｃ３が並列接続されて合成容量が大きくなって図４におけるキャパシタンス５ｃ１の容量と等しくなる。
【０１２６】
これに対して、スイッチ８を開放すると、キャパシタンス５ｃ２のみが放電ランプ５ｂ、５ｂ’に並列接続されるから、キャパシタンスの容量は小さくなる。
【０１２７】
そうして、キャパシタンスの容量の変化に伴う作用は図４に示す本発明の第３の実施形態と同じなので、説明は省略する。
【０１２８】
図９は、本発明の放電ランプ点灯装置の第５の実施形態を示す回路図である。
【０１２９】
図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１３０】
本実施形態は、負荷回路が異なる。すなわち、３組の負荷回路５、５’、５”を共通の高周波発生手段４に並列接続したものである。そして、放電ランプ５ｂ、５ｂ’、５ｂ”はそれぞれ定格消費電力の異なるものを用いることができ、この場合にはインダクタンス５ａ、５ａ’、５ａ”を調整して所定値のランプ電流が通流するようにするものとする。
【０１３１】
また、インダクタンス５ａ、５ａ’、５ａ”、キャパシタンス５ｃ、５ｃ’，５ｃ”および高周波発生手段４の出力周波数を適当に設定することにより、いずれかの放電ランプが寿命末期になったときには、当該放電ランプは消灯するが、残余の放電ランプは点灯を継続するように構成されている。その具体的な構成例を示せば、次のとおりである。
【０１３２】
全光時の高周波発生手段の出力周波数を負荷回路の固有共振周波数より十分小さく設定する。固有共振周波数は負荷回路のインダクタンスおよびキャパシタンスを選択することにより、任意所望に設定することができる。
【０１３３】
そうして、上記のように出力周波数を設定することにより、放電ランプと並列接続のキャパシタンス５ｃ、５ｃ’、５ｃ”は共振しないから、インダクタンス５ａ、５ａ’、５ａ”は単なるインピーダンスとして作用するから、開放電圧は低くなる。この場合、開放電圧はほぼ高周波発生手段の出力電圧により決定される。
【０１３４】
図１０は、本発明の放電ランプ点灯装置の第６の実施形態を示す回路図である。
【０１３５】
図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１３６】
本実施形態は、負荷回路５、５’の放電ランプを複数灯直列接続した点において異なる。すなわち、各負荷回路５、５’にそれぞれ２灯の放電ランプ５ｂ1、５ｂ2、５ｂ1’、５ｂ2’を直列接続し、さらに両放電ランプと並列にキャパシタンス５ｃ、５ｃ’を接続するとともに、一方の放電ランプ５ｂ1、５ｂ1’と並列に逐次始動用のキャパシタンス５ｈ、５ｈ’を接続している。
【０１３７】
そうして、高周波発生手段４の高周波出力を負荷回路５、５’に印加すると、放電ランプ５ｂ2、５ｂ2’の両端間にキャパシタンス５ｄ、５ｄ’、５ｄ”を介して全電圧が印加されて最初に始動し、点灯する。次に、放電ランプ５ｂ1、５ｂ1’の両端間に電圧が集中的に印加されるために、当該放電ランプ５ｂ1、５ｂ1’が引き続いて始動し、点灯する。この動作はいわゆる逐次始動形と同じである。
【０１３８】
図１１は、本発明の放電ランプ点灯装置の第７の実施形態を示す回路図である。
【０１３９】
図において、図３と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１４０】
本実施形態は、寿命末期時に高周波発生手段４の出力周波数を低くする点において異なる。すなわち、ランプ電圧検出手段９、９’を各放電ランプ５ｂ、５ｂ’に並列に接続し、その出力を判定手段１０に入力して寿命末期を判定し、寿命末期時には周波数切替手段１１を作用させて発振器３ｃ１の発振周波数を切り換える。
【０１４１】
そうして、放電ランプたとえば５ｂが寿命末期になると、ランプ電圧検出手段９、判定手段１０および周波数切替手段１１を介して発振器３ｃ１の発振周波数が低く切り換えられるので、高周波発生手段３のスイッチング手段の周波数が低下し、高周波発生手段３の出力周波数が低くなる。これにより、開放電圧が低下して寿命末期の放電ランプ５ｂが消灯することは、既述に説明から明白である。
【０１４２】
図１２は、本発明の照明装置の一実施形態を示す概念図である。
【０１４３】
本実施形態は、細管形の放電ランプ５ｂ１、５ｂ２を用いた家庭用の天井直付形照明器具である。
【０１４４】
図において、１２はシャーシ、１３は反射板、１４は点灯装置、１５は透光カバーである。
【０１４５】
シャーシ１２は、円形の浅皿状をなし、天井に取り付ける手段を備えているとともに、透光カバー１５を装着するための機構を有している。
【０１４６】
反射板１３は、極力浅く形成されるとともに、放電ランプ５ｂ１、５ｂ２の発光をなるべく透光カバー１５の面の輝度が均一になるように反射する形状に成形されている。
【０１４７】
点灯装置１４は、放電ランプを除いた負荷回路、高周波発生手段および直流電源からなり、シャーシ１２および反射板１３の間に形成される空間内に配設されている。
【０１４８】
透光カバー１５は、シャーシ１２の下面に配設されて放電ランプ５ｂ１、５ｂ２および反射板１３などを包囲している。
【０１４９】
ところで、放電ランプ５ｂ１、５ｂ２は、管外径が１６．５ｍｍの細管で、かつ環形の蛍光ランプを用いている。この蛍光ランプは形名がＦＨＣ２７およびＦＨＣ３４で、それぞれを全光点灯において３４Ｗ、４８Ｗの高出力点灯するように点灯装置１４が構成されている。
【０１５０】
そうして、本実施形態の照明器具は、従来の一般形の蛍光ランプが管外径２９ｍｍであるのに対して、上記のように管外径が１６．５ｍｍなので、器具高さを平均４０％小さくでき、すこぶる薄形にできるので、マンションに見られるように比較的低い天井高さの室内に設置しても圧迫感がない。また、定格寿命は一般形の蛍光ランプが６０００時間であるのに対して、９０００時間なので、１．５倍になる。さらに、従来細管の放電ランプにおいて深刻な問題を提起しやすい寿命末期の異常温度上昇による溶融の心配がないことは既述のとおりである。
【０１５１】
【発明の効果】
請求項１および２の各発明によれば、負荷回路が、全光点灯時または全光時および電極予熱時に放電ランプの寿命末期時のランプ電圧よりも低い開放電圧と、相対的に大きな短絡電流とを有する第１の負荷特性を示し、調光点灯時または調光時および始動時に第１の負荷特性における開放電圧と比較して大きな開放電圧と、第１の負荷特性における短絡電流と比較して小さな短絡電流の第２の負荷特性を示し、かつ、かつ第１および第２の負荷特性に対して正常時における放電ランプは動作点を形成し得るが、寿命末期における放電ランプは動作点を形成し得ないとともに、放電ランプと並列接続されるキャパシタンスの容量を可変に構成されていることにより、たとえ細管の放電ランプであっても複雑な保護回路を用いることなく、寿命末期時に放電ランプを消灯させることにより、ガラスバルブ、口金、ソケットなどが溶融するのを未然に防止し、さらに所望により、良好で円滑な始動を行うとともに、負荷特性を所望に変更させて寿命末期時の保護動作を確実に行う放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【０１５２】
請求項２の発明によれば、加えて寿命末期検出手段の出力に応じて放電ランプと並列接続のキャパシタンスの容量を切り換えることにより、自動的に保護動作を確実に行う放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【０１５３】
請求項３の発明によれば、請求項１および２の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示すブロック的回路図
【図２】  図１に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態における負荷回路の負荷特性を示すグラフ
【図３】  本発明の放電ランプ点灯装置の第２の実施形態を示す回路図
【図４】  本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態を示す回路図
【図５】  図４に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態における負荷特性を示すグラフ
【図６】  図４に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態を連続調光点灯した場合の負荷特性を示すグラフ
【図７】  図４に示す本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形態を始動時に第２のキャパシタンスに切り替え、点灯後第１のキャパシタンスに切り換える場合の負荷特性を示すグラフ
【図８】  本発明の放電ランプ点灯装置の第４の実施形態を示す回路図
【図９】  本発明の放電ランプ点灯装置の第５の実施形態を示す回路図
【図１０】  本発明の放電ランプ点灯装置の第６の実施形態を示す回路図
【図１１】  本発明の放電ランプ点灯装置の第７の実施形態を示す回路図
【図１２】  本発明の照明装置の一実施形態を示す概念図
【図１３】  従来技術１の放電ランプ点灯装置を示す回路図
【図１４】  従来技術１における負荷回路の負荷特性を示すグラフ
【符号の説明】
１…交流電源
２…整流回路
３…ＤＣ−ＤＣコンバータ
４…高周波発生手段
５…負荷回路
５ａ…インダクタンス
５ｂ…放電ランプ
５ｃ…キャパシタンス
６…制御手段
【図１】
0004000618.tif 000002
【図２】
0004000618.tif 000003
【図３】
0004000618.tif 000004
【図４】
0004000618.tif 000005
【図５】
0004000618.tif 000006
【図６】
0004000618.tif 000007
【図７】
0004000618.tif 000008
【図８】
0004000618.tif 000009
【図９】
0004000618.tif 000010
【図１０】
0004000618.tif 000011
【図１１】
0004000618.tif 000012
【図１２】
0004000618.tif 000013
【図１３】
0004000618.tif 000014
【図１４】
0004000618.tif 000015