放電灯点灯装置及び照明器具
【課題】放電灯を調光状態で始動・点灯させる場合に、放電灯が一瞬明るく光る閃光の発生を抑制し、放電灯の始動後に調光信号によって決まる所定の光出力へとスムーズに変化させる。
【解決手段】インバータ回路１の出力に共振回路２を介して接続される放電灯Ｌａに供給される出力を検出する出力検出手段３と、その検出値と調光指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるように出力を可変とするフィードバック制御手段５と、放電灯の始動電圧印加期間にランプ両端に周期的なパルス状の高電圧を印加するパルス始動電圧印加手段６を備え、始動電圧印加期間の終了後に、パルス状高電圧のパルス振幅を徐々に低下させるパルス振幅低下期間を設け、前記始動電圧印加期間における出力検出手段３の検出値は調光指令値電圧Ｖｒｅｆよりも低くする。
【解決手段】インバータ回路１の出力に共振回路２を介して接続される放電灯Ｌａに供給される出力を検出する出力検出手段３と、その検出値と調光指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるように出力を可変とするフィードバック制御手段５と、放電灯の始動電圧印加期間にランプ両端に周期的なパルス状の高電圧を印加するパルス始動電圧印加手段６を備え、始動電圧印加期間の終了後に、パルス状高電圧のパルス振幅を徐々に低下させるパルス振幅低下期間を設け、前記始動電圧印加期間における出力検出手段３の検出値は調光指令値電圧Ｖｒｅｆよりも低くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ回路を用いた放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蛍光灯を代表とする放電灯の調光用放電灯点灯装置として、低周波の商用電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路を用いて放電灯を高周波で点灯し、入力される調光信号に応じて、放電灯に供給する電力を制御することにより放電灯の調光をおこなう調光用電子安定器が一般的となっている。このような調光用電子安定器においては、低光束までちらつき等の不安定状態の発生しない安定した調光性能が要求されている。
【０００３】
これらの要求に応えるために、放電灯の点灯状態を検出し、入力される調光信号に応じて、放電灯が所定の出力となるようにフィードバック制御を行う調光用電子安定器が一般的である。このようなフィードバック制御を用いたものとしては、放電灯への出力電力を検出しフィードバック制御する方式や、放電灯への出力電流を検出しフィードバック制御する方式などが一般的に用いられている。
【０００４】
図１１に放電灯への出力電力を検出し、フィードバック制御する方式を用いた調光用電子安定器の一例を示す。このような安定器は、例えばＳＴマイクロエレクトロニクス社の集積回路Ｌ６５７４等を用いて構成することができ、同社のアプリケーションノート（ＡＮ９９３）などにも同集積回路を用いた調光用電子安定器の構成例が記載されている。
【０００５】
図１１においては、交流電源ＡＣを全波整流回路ＤＢで全波整流し、更にインダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ１、及び、ＰＦＣ制御回路７で構成されるＡＣ／ＤＣコンバータ（昇圧チョッパ回路）によって、平滑コンデンサＣ１の両端に所定の直流電圧Ｖｄｃを得ている。
【０００６】
この平滑コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｄｃは、インバータ駆動回路６３によって交互にオン・オフされるスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３で構成されるハーフブリッジ形のＤＣ／ＡＣインバータ回路１によって、高周波の矩形波電圧に変換され、さらに、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、Ｃ３によって構成される共振回路２を介して放電灯Ｌａに略正弦波状の高周波電圧を供給し、放電灯Ｌａを高周波で始動・点灯させるように構成されている。
【０００７】
ここで、放電灯Ｌａは各電極にフィラメントを有する熱陰極型の蛍光灯であり、放電灯Ｌａの各フィラメントには、各フィラメントに電流を供給し、フィラメントを適切な温度まで加熱するための予熱回路８が接続されている。
【０００８】
また、インバータ回路１を構成する交互にオン・オフするスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のうち、一方のスイッチング素子（図１１では、Ｑ３）に流れる電流が抵抗器Ｒ１によって検出される。抵抗器Ｒ１によって検出された検出電圧は、抵抗器Ｒ２を介してフィードバック制御用のオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される。入力された検出電圧はオペアンプＯＰ１に接続されるフィードバックコンデンサＣ４によって平均化され、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子電圧、ここでは、調光信号４によって決まる指令値電圧Ｖｒｅｆと比較されることによりオペアンプＯＰ１の出力電圧が変化する。
【０００９】
ここで、駆動周波数制御回路６２は、オペアンプＯＰ１の出力電圧が大きくなると駆動周波数が低下し放電灯Ｌａの出力を増大させるように動作し、また、オペアンプＯＰ１の出力電圧が小さくなると、駆動周波数が高くなり放電灯Ｌａの出力を低下させるように動作することにより、検出電圧の平均値と指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるように放電灯Ｌａへの出力がフィードバック制御されるものである。
【００１０】
平滑コンデンサＣ１の両端に発生する直流電圧Ｖｄｃは略一定であるため、スイッチング素子Ｑ３を流れる電流の平均値をフィードバック制御することにより、等価的にインバータ回路１の出力電力が制御されることになる。つまり、入力される調光信号４によって、指令値電圧Ｖｒｅｆを可変することにより、インバータ回路１の出力電力を可変し、調光信号４に応じた放電灯Ｌａの調光を行なうことができる。
【００１１】
次に、上記従来例において放電灯Ｌａを調光状態で始動させる場合の動作を図１２を用いて説明する。図１２において、Ｖｌａは放電灯Ｌａの両端に印加される電圧、ｆｉｎｖはインバータ回路１の駆動周波数、ＯＰｏｕｔはオペアンプＯＰ１の出力端子電圧、ＯＰｉｎはオペアンプＯＰ１の二つの入力端子電圧を示す。
【００１２】
図１２に示すように、まず、放電灯Ｌａに放電を開始しない程度の低いランプ電圧Ｖｌａを印加した状態で、予熱回路８によって放電灯Ｌａのフィラメントを所定の時間（Ｔｐｈ）予熱する。放電を開始するのに十分な温度までフィラメントを加熱した後、放電灯Ｌａを始動させるための始動電圧Ｖｌａを徐々に放電灯Ｌａに印加する。
【００１３】
ここで、放電灯Ｌａが始動するまでの期間は放電灯Ｌａが点灯していないため、調光信号によって決まる指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）よりも検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）の方が低く、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは最大値、すなわち放電灯Ｌａの出力を最大とするように動作している。
【００１４】
次に、始動電圧Ｖｌａが放電灯Ｌａの放電開始電圧に達すると放電灯Ｌａが始動するが、このとき、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは最大値となっているため、放電灯Ｌａは調光信号によって決まる所定の出力よりも高い出力で点灯しようとする。このため、検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）は、調光信号によって決まる指令値電圧Ｖｒｅｆよりも高くなり、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔはコンデンサＣ４や抵抗器Ｒ２で決まる所定の時定数で低下し、検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）と指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるまで放電灯Ｌａの出力を低下させ、調光信号によって決まる所定の出力に達すると、所定の出力を維持するように放電灯Ｌａへの出力電力をフィードバックする。
【００１５】
上記の動作より、放電灯Ｌａが始動した直後には、調光信号によって決まる所定の光出力よりも明るい光が一瞬発生し、閃光となって見えるため、使用者に不快感を与えるという課題があった。
【００１６】
また、放電灯を始動させる際の閃光（いわゆるオンピカ）を低減する方法としては、周期的なパルス電圧を放電灯に印加し、放電灯を低光束で点灯させる方法が特開平８−３２１３９１号などで提案されている。しかしながら、周期的なパルス電圧で放電灯を始動させる場合においても、放電灯の始動後にパルス電圧を低下、あるいはパルス電圧を除去する際に放電灯の特性ばらつきや、放電灯の周囲温度によっては光出力が変動し、ちらつきを生じるという課題があった。
【特許文献１】特開平８−３２１３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、放電灯を調光状態で始動・点灯させる場合において、放電灯始動時に放電灯が一瞬明るく光る閃光の発生を抑制し、放電灯の始動後に調光信号によって決まる所定の光出力ヘとスムーズに変化するように放電灯の始動が行える放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源電圧Ｖｄｃを高周波電圧に変換するインバータ回路１と、前記インバータ回路１の出力端に接続される少なくとも一つのインダクタＬ２、およびコンデンサＣ２、Ｃ３を含む共振回路２と、前記共振回路２の出力端に接続される放電灯Ｌａに供給される電力または電流を等価的に検出する出力検出手段３と、前記出力検出手段３の検出値と、入力される調光信号４に応じて可変される調光指令値電圧Ｖｒｅｆとを比較し、前記出力検出手段３の検出値と前記調光指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるように前記放電灯Ｌａへの出力を可変するフィードバック制御手段５を備える放電灯点灯装置において、前記放電灯Ｌａを始動させるための始動電圧印加期間（図２のＴｓｔ）において前記放電灯Ｌａの両端に周期的なパルス状の高電圧を印加するパルス始動電圧印加手段６を備え、前記始動電圧印加期間Ｔｓｔの終了後に、前記パルス状高電圧のパルス振幅を徐々に低下させるパルス振幅低下期間（図２のＴｓｗｐ１）を有するとともに、前記始動電圧印加期間Ｔｓｔにおける前記出力検出手段３の検出値は前記調光指令値電圧Ｖｒｅｆよりも低いことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、放電灯に周期的なパルス電圧を印加して放電灯を調光下限時の光出力以下で始動させるパルス始動電圧印加手段を備え、さらに放電灯の始動後にパルス電圧振幅を徐々に低下させる手段と、放電灯の出力が調光信号によって決まる所定値となるように放電灯出力をフィードバック制御するフィードバック制御手段を併用することにより、放電灯始動時に放電灯が一瞬明るく光る閃光の発生を無くし、光出力が調光信号によって決まる所定の光出力となるようにスムーズな放電灯の始動を実現することができる。
【００２０】
また、放電灯の始動前にフィードバック制御の指令値を調光下限時の指令値よりも大きくするとともに、放電灯の始動後にパルス電圧振幅を徐々に低下させるに伴って、前記指令値を調光下限時の指令値まで徐々に低下させる手段を設けることにより、フィードバック制御回路の誤差による始動時の光出力変動を抑えたスムーズな放電灯の始動が可能な照明器具を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路構成を示している。なお、背景技術で説明した図１１と同一機能の部品には同一の記号・名称を付することにより、その動作説明は省略する。本実施形態は、図１に示すように、図１１の背景技術の構成において、駆動周波数制御回路６２の周波数を周期的に変調するためのパルス制御回路６１を設けたものである。
【００２２】
ここで、パルス制御回路６１は駆動周波数制御回路６２に対して周期的に信号が高くなるパルス制御信号を出力する。駆動周波数制御回路６２は、パルス制御信号が周期的に高くなるに従って周期的に駆動周波数が低下し、放電灯Ｌａの出力を周期的に増大させようとする。これによって、放電灯Ｌａの始動時において、放電灯Ｌａの両端に周期的に高電圧を印加し、放電灯Ｌａを周期的なパルス状電圧で始動させるようにしたものである。
【００２３】
次に、本実施形態において、放電灯Ｌａを調光状態で始動させる場合の動作を説明する。図２に示すように、まず、放電灯Ｌａに放電を開始しない程度の低いランプ電圧Ｖｌａを印加した状態で、予熱回路８によって放電灯Ｌａのフィラメントを所定の時間（Ｔｐｈ）予熱する。
【００２４】
放電を開始するのに十分な温度までフィラメントを加熱した後、放電灯Ｌａを始動させるために、ピーク値が高く実効値の低いパルス状の始動電圧Ｖｌａを徐々に放電灯Ｌａに印加する。
【００２５】
ここで、放電灯が始動するまでの期間は放電灯Ｌａが点灯していないため、調光信号によって決まる指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）よりも検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）の方が低く、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは最大値、すなわち放電灯Ｌａの出力を最大とするように動作している。
【００２６】
次に、始動パルス電圧Ｖｌａのピーク値が放電灯Ｌａの放電開始電圧に達すると放電灯Ｌａが始動するが、放電灯Ｌａに印加されるパルス電圧の一周期にわたる実効値は低いため、放電灯Ｌａは調光下限時の設定照度よりも低い照度で始動を開始する。よって、放電灯Ｌａが始動を開始した後も、指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）よりも検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）の方が低く、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは引き続き最大値を維持する。
【００２７】
次に、所定の時間（Ｔｓｔ）にわたり始動パルス電圧を印加した後、パルス制御回路６１から出力されるパルス制御信号Ｖｐｌｓは、そのパルス信号振幅が時間Ｔｓｗｐ１をかけて徐々に低下するように制御される。
【００２８】
ここでパルス制御信号Ｖｐｌｓは、図２に示すように、パルスの基底値を決定する電圧が上昇することにより、パルス振幅を徐々に低下させるとともに、インバータ回路１の駆動周波数ｆｉｎｖは低下させることにより、放電灯Ｌａへ印加するパルス電圧のパルス振幅を徐々に低下させながらも、放電灯Ｌａへの出力を徐々に増加させる。
【００２９】
放電灯Ｌａの出力増加と共に検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）が指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）に達すると、オペアンプＯＰ１はフィードバック動作を開始し、パルス電圧の低下に伴って、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔを徐々に低下させることにより、放電灯Ｌａの出力が調光信号によって決まる所定値を維持するようにフィードバック制御する。ここで、パルス電圧の低下時間は、オペアンプＯＰ１によるフィードバック制御がその変化に追従するように、フィードバック制御の応答時間よりも遅くなるような時間Ｔｓｗｐ１を設定する必要がある。
【００３０】
次に、時間Ｔｓｗｐ１が経過し、パルス振幅の低下が完了すると通常の点灯モードヘと移行する。なお、図２では通常の点灯モードにおいても放電灯Ｌａにパルス電圧を印加する場合の動作例を示しているが、点灯モードにおけるパルス電圧は完全に除去しても構わない。
【００３１】
本実施の形態によると、放電灯が始動を開始する時に、設定照度以上の閃光が発生することがなく、放電灯が始動を開始した後にパルス電圧を低下、若しくは除去する場合においても照度が設定値以上になることがない。また、フィードバック制御によってパルス電圧低下時の出力を制御することにより、放電灯の特性ばらつきや、放電灯の周囲温度によって明るさが変化し、ちらつきを生じることのないスムーズな放電灯の始動が行なえる放電灯点灯装置を提供することができる。
【００３２】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態の動作説明図を図３に示す。本実施形態の動作が実施形態１の動作と異なる点は、放電灯Ｌａに始動パルス電圧を印加する期間Ｔｓｔにおいて、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に与える指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）が、調光信号によって決まる指令値電圧よりも大きくなるようにオフセット電圧を設けたものである。さらに、前記オフセット電圧は、始動パルスの低減期間Ｔｓｗｐ１において、パルス振幅の低減に伴って徐々に小さくなり、調光信号４によって決まる指令値電圧まで徐々に低下するような制御を追加したものである。
【００３３】
通常、商用入力電圧ＡＣとしては、１００Ｖや２００Ｖの交流電圧が与えられる。このため、電解コンデンサＣ１の両端に発生する昇圧チョッパ回路の出力直流電圧Ｖｄｃは４００Ｖ程度に設定される場合が多い。また、検出抵抗Ｒ１としては、電力ロスを低減するために１〜数オーム程度の抵抗値が選択される。このため、特に放電灯Ｌａを定格出力の例えば５％程度まで調光する場合においては、検出抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧の平均値は数十ｍＶ（ミリボルト）程度の非常に微小な電圧信号となる。
【００３４】
一方、通常のオペアンプは理想的なオペアンプとは異なり、入力端子に入力オフセット電圧を生じることが一般に知られている。このオフセット電圧によって、実際のフィードバック動作において誤差を生じることになる。このオフセット電圧はオペアンプの種類にも拠るが、通常数ｍＶ〜数十ｍＶ程度であり、放電灯電力の小さい低光束調光時においては検出抵抗Ｒ１による検出電圧に対してその影響が無視できなくなる。
【００３５】
特に、実施形態１におけるパルス電圧振幅の低減期間Ｔｓｗｐ１においては、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔが大きく変動するため、このオフセット電圧によって出力を所定の値に保つことが難しくなり、フィードバック誤差によって出力が変動することにより、ちらつきとなり、スムーズな始動が行なえなくなる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、放電灯Ｌａを例えば定格電力の５％といった低光束まで調光する場合において、放電灯Ｌａに始動パルス電圧を印加する期間ＴｓｔにおけるオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に与える指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）が、調光信号４によって決まる指令値電圧よりも大きくなるようにオフセット電圧を設け、オペアンプＯＰ１の入力オフセット電圧による誤差を補正するとともに、始動パルスの低減期間Ｔｓｗｐ１において前記オフセット電圧をパルス振幅の低減に伴って徐々に小さくし、最終的に調光信号によって決まる指令値電圧まで期間Ｔｓｗｐ１内で徐々に低下させ、最終的に調光信号４によって決まる光出力までスムーズに光出力が変化するようにしたものである。
【００３７】
本実施の形態によると、特に放電灯を例えば定格電力の５％といった低光束まで調光する場合において、放電灯が始動を開始する時に、設定照度以上の閃光が発生することがなく、放電灯が始動を開始した後にパルス電圧を低下、若しくは除去する場合においてもオペアンプのフィードバック誤差によって照度が大きく変動することがなく、ちらつきを生じることのないスムーズな放電灯の始動が行なえる放電灯点灯装置を提供することができる。
【００３８】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態の動作説明図を図４に示す。本実施形態の動作が実施形態２の動作と異なる点は、パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１終了時の照度が放電灯の調光可能な調光範囲における下限照度となるようにオペアンプＯＰ１の指令値電圧Ｖｒｅｆを制御すると共に、パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１の終了後に、オペアンプＯＰ１の指令値電圧Ｖｒｅｆが調光信号４によって決まる指令値電圧まで所定の時間Ｔｓｗｐ２をかけて徐々に上昇するように制御したものである。
【００３９】
本実施の形態によると、始動パルス電圧印加期間の終了後から下限照度到達までの時間Ｔｓｗｐ１が固定されるため、オペアンプＯＰ１の応答時間に対して常に最適な始動パルス電圧振幅低減の時間が確保できる。
【００４０】
さらに、下限照度から調光信号によって決まる設定照度まで、徐々に光出力が増加するため、光出力が急変することなく、設定照度までスムーズな始動が行なえ、光出力の急変による視覚的な不快感を軽減することが可能となる。
【００４１】
また、指令値を上昇させる期間Ｔｓｗｐ２は固定時間ではなく、目標とする設定照度が高い場合には時間が長く、設定照度が低い場合には時間が短くなるように制御することにより、視覚的にスムーズな始動が行なえるほか、調光時には素早く設定照度に到達するという利点を得ることができる。このように、調光指令値可変期間Ｔｓｗｐ２は入力される調光信号によってその時間が変化するように制御すると良い。
【００４２】
（実施形態４）
本発明の第４の実施形態の回路図を図５に、動作説明図を図６に各々示す。本実施形態の回路図（図５）が実施形態１で示した回路図（図１）と異なる点は、放電灯Ｌａが放電を開始したことを検出するための点灯検出回路９を備える点である。
【００４３】
点灯検出回路９の具体構成については詳しい説明を省略するが、例えば、放電灯Ｌａの放電開始前後における放電灯電流、放電灯電力、放電灯電圧、放電灯等価抵抗値、放電灯光出力等の変化や、これらの変化に伴う他の電気信号の変化を検出するものであればどのような構成であっても構わない。
【００４４】
次に、放電灯Ｌａの始動時における動作を図６を用いて説明する。本実施形態の動作が実施形態２の動作と異なる点は、放電灯Ｌａへの始動パルス印加期間Ｔｓｔが前記点灯検出回路９により放電灯Ｌａが放電を開始したことを検出した後に終了し、始動パルス電圧振幅の低減期間Ｔｓｗｐ１へと移行するようにしたものである。
【００４５】
本実施形態によると、例えば放電灯Ｌａが点灯しやすい常温においては、放電灯Ｌａが比較的早く放電を開始するため、始動パルス印加期間Ｔｓｔの時間を短くすることができる。これにより、設定照度に到達するまでの時間を短縮することが可能となる。また、放電灯Ｌａが点灯しにくい低温下においては、放電灯Ｌａが放電を開始するまで始動パルス電圧を印加することにより、放電灯Ｌａの始動を確実にすることが可能となる。
【００４６】
（実施形態５）
本発明の第５の実施形態の回路図を図７に、動作説明図を図８に各々示す。本実施形態の回路図（図７）が実施形態１で示した回路図（図１）と異なる点は、放電灯Ｌａの異常を検出する負荷異常検出手段１０と、前記負荷異常検出手段１０からの異常検出信号を無効とするための検出マスク手段１１を設けたことである。
【００４７】
負荷異常検出手段１０の具体構成については詳しい説明を省略するが、一般的には、放電灯電圧の異常上昇や、放電灯電圧の直流電圧成分の異常上昇を検出することにより、放電灯Ｌａの寿命末期状態を検出する回路が用いられる。また、負荷異常検出手段１０によって、寿命末期等の負荷異常が検出された場合には、駆動周波数制御回路６２によってインバータ回路１の駆動を停止させたり、負荷への出力電力を低下させたりするものである。
【００４８】
次に、本実施形態の動作を図８を用いて説明する。図８に示すように、前記負荷異常検出手段１０からの異常検出信号は、少なくとも始動パルス印加期間Ｔｓｔと、始動パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１の期間は検出マスク手段１１により検出を無効としている。
【００４９】
例えば、負荷異常検出手段１０として放電灯電圧の異常上昇を検出する場合には、前記始動パルス印加期間Ｔｓｔにおいては、点灯時よりもピーク値の高い始動パルス電圧が放電灯Ｌａに印加されるため、正常な放電灯であっても負荷異常検出手段１０が誤動作する可能性が高くなる。また、前記始動パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１においては、パルス電圧のピーク値は徐々に減少するものの、依然として点灯時よりも高いピーク値を持つ電圧が放電灯Ｌａに印加される。
【００５０】
また、例えば放電灯電圧の直流電圧成分の異常上昇を検出する場合においても、前記始動パルス印加期間Ｔｓｔ、および前記始動パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１においては調光下限時よりも低い照度で点灯しているため、放電灯のインピーダンスが非常に高く、正常な放電灯であっても放電灯電圧に比較的高い直流電圧成分が発生する可能性が高い。
【００５１】
そこで、これらの期間において、負荷異常検出手段１０の検出出力を無効とする検出マスク手段１１を設けることによって、放電灯Ｌａの始動過程における誤検出を防止し、確実に放電灯Ｌａを始動させることができる。
【００５２】
（実施形態６）
本発明の第６の実施形態の回路図を図９に示す。本実施形態の回路図（図９）は、実施形態１の回路図（図１）における予熱回路８の具体構成を示したものである。予熱回路８の構成としては、一般には共振系回路を流れる電流の一部をフィラメントに流したり、共振系を構成するインダクタＬ２に二次巻線を設け、各々の放電灯フィラメントに電流を供給したりする方式がある。しかしながら、このような放電灯を点灯するための共振系回路の一部よりフィラメントに電流を供給する方式においては、放電灯に周期的なパルス電圧を印加する際に、フィラメント電流も周期的に増加し、フィラメントが必要以上に加熱され、放電灯の寿命が短くなるなどの不具合が発生することが考えられる。
【００５３】
そこで、本実施形態においては、図９に示すように、インバータ回路１の出力端に新たな変圧器Ｔ１の１次巻線Ｎ１と直流カット用のコンデンサＣ５の直列回路を接続し、変圧器Ｔ１の二つの２次巻線Ｎ２、Ｎ３を各々コンデンサＣ６、Ｃ７を介して放電灯Ｌａの各フィラメントに予熱電流を供給するようにしたものである。
【００５４】
本実施形態によると、変圧器Ｔ１で構成される予熱回路は、共振系回路の影響を受けないため、放電灯にパルス電圧を印加する場合においても予熱電流が周期的に増大し、フィラメントが必要以上に加熱されることを抑制し、放電灯の寿命が短くなることを防止することができる。
【００５５】
（実施形態７）
本発明の第７の実施形態の動作説明図を図１０に示す。本実施の形態は、調光信号４として放電灯Ｌａの消灯を指示する消灯信号が入力された場合において、放電灯Ｌａをスムーズに消灯させる動作を付加したものである。図１０に示すように、消灯信号が入力された場合に下限照度の状態からパルス電圧振幅を徐々に増加させるパルス電圧振幅増加期間Ｔｓｗｐ３を設けている。これにより、放電灯Ｌａは下限照度からさらに低い照度へ徐々に低下するため、放電灯Ｌａが消灯する際の光出力の急変による違和感がなく、スムーズな放電灯Ｌａの消灯が行なえる。
【００５６】
なお、パルス電圧振幅増加期間Ｔｓｗｐ３におけるオペアンプＯＰ１の指令値電圧Ｖｒｅｆは、より低照度まで放電灯照度を低下させるために、図１０のように下限時における指令値電圧からさらに低下させるように徐々に変化させてもよい。
【００５７】
また、図１０においては、放電灯を完全に消灯させた後、インバータ回路１を間欠的に動作させることにより、放電灯Ｌａのフィラメントへの予熱電流の供給を間欠的に継続させるようにしている。放電灯Ｌａの始動前における予熱電流と同じ予熱電流を継続的にフィラメントに流し続けると、フィラメントが必要以上に加熱され、フィラメント部分が赤熱し発光する他、放電灯Ｌａの寿命が短くなるなどの不具合が生じる。
【００５８】
そこで、フィラメントヘの予熱電流の供給を間欠的に継続させることにより、放電灯Ｌａの始動時における予熱電流よりも平均的に低い予熱電流でフィラメントを継続加熱し、フィラメントが放電灯Ｌａを始動させるために適正な温度となるように保つことができる。これにより、次に点灯信号が入力された場合に、図２における先行予熱期間Ｔｐｈを経ることなく、始動パルス印加期間Ｔｓｔへと移行することができ、点灯信号の入力と共に放電灯Ｌａの始動に遅れを生じることなく、直ちに放電灯Ｌａを始動させることができる。また、間欠的に動作させることによって、予熱継続中における消費電力を低減することができるという効果もある。
【００５９】
（実施形態８）
本実施形態は、実施形態１〜７に適用できる照明器具に係るもので、図示は省略するが、上述の何れかの実施形態の放電灯点灯装置を調光電子安定器として器具本体内に収納し、器具本体の下面の両端に配設したソケット間に装着している放電灯を点灯させる照明器具を構成するものである。勿論２灯用以上の照明器具の場合には器具本体内に収納される放電灯点灯装置の数を放電灯数に対応させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態の回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の動作説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の動作説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の回路図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の動作説明図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の回路図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の動作説明図である。
【図９】本発明の第６の実施形態の回路図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態の動作説明図である。
【図１１】従来例の回路図である。
【図１２】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｌａ 放電灯
１ インバータ回路
２ 共振回路
３ 出力検出手段
４ 調光信号
５ フィードバック制御手段
６ パルス始動電圧印加手段
６１ パルス制御回路
６２ 駆動周波数制御回路
６３ インバータ駆動回路
ＯＰ１ オペアンプ
Ｖｒｅｆ 調光指令値電圧
７ ＰＦＣ制御回路
８ 予熱回路
９ 点灯検出回路
１０ 負荷異常検出手段
１１ 検出マスク手段
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ回路を用いた放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蛍光灯を代表とする放電灯の調光用放電灯点灯装置として、低周波の商用電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路を用いて放電灯を高周波で点灯し、入力される調光信号に応じて、放電灯に供給する電力を制御することにより放電灯の調光をおこなう調光用電子安定器が一般的となっている。このような調光用電子安定器においては、低光束までちらつき等の不安定状態の発生しない安定した調光性能が要求されている。
【０００３】
これらの要求に応えるために、放電灯の点灯状態を検出し、入力される調光信号に応じて、放電灯が所定の出力となるようにフィードバック制御を行う調光用電子安定器が一般的である。このようなフィードバック制御を用いたものとしては、放電灯への出力電力を検出しフィードバック制御する方式や、放電灯への出力電流を検出しフィードバック制御する方式などが一般的に用いられている。
【０００４】
図１１に放電灯への出力電力を検出し、フィードバック制御する方式を用いた調光用電子安定器の一例を示す。このような安定器は、例えばＳＴマイクロエレクトロニクス社の集積回路Ｌ６５７４等を用いて構成することができ、同社のアプリケーションノート（ＡＮ９９３）などにも同集積回路を用いた調光用電子安定器の構成例が記載されている。
【０００５】
図１１においては、交流電源ＡＣを全波整流回路ＤＢで全波整流し、更にインダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ１、及び、ＰＦＣ制御回路７で構成されるＡＣ／ＤＣコンバータ（昇圧チョッパ回路）によって、平滑コンデンサＣ１の両端に所定の直流電圧Ｖｄｃを得ている。
【０００６】
この平滑コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｄｃは、インバータ駆動回路６３によって交互にオン・オフされるスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３で構成されるハーフブリッジ形のＤＣ／ＡＣインバータ回路１によって、高周波の矩形波電圧に変換され、さらに、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、Ｃ３によって構成される共振回路２を介して放電灯Ｌａに略正弦波状の高周波電圧を供給し、放電灯Ｌａを高周波で始動・点灯させるように構成されている。
【０００７】
ここで、放電灯Ｌａは各電極にフィラメントを有する熱陰極型の蛍光灯であり、放電灯Ｌａの各フィラメントには、各フィラメントに電流を供給し、フィラメントを適切な温度まで加熱するための予熱回路８が接続されている。
【０００８】
また、インバータ回路１を構成する交互にオン・オフするスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のうち、一方のスイッチング素子（図１１では、Ｑ３）に流れる電流が抵抗器Ｒ１によって検出される。抵抗器Ｒ１によって検出された検出電圧は、抵抗器Ｒ２を介してフィードバック制御用のオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される。入力された検出電圧はオペアンプＯＰ１に接続されるフィードバックコンデンサＣ４によって平均化され、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子電圧、ここでは、調光信号４によって決まる指令値電圧Ｖｒｅｆと比較されることによりオペアンプＯＰ１の出力電圧が変化する。
【０００９】
ここで、駆動周波数制御回路６２は、オペアンプＯＰ１の出力電圧が大きくなると駆動周波数が低下し放電灯Ｌａの出力を増大させるように動作し、また、オペアンプＯＰ１の出力電圧が小さくなると、駆動周波数が高くなり放電灯Ｌａの出力を低下させるように動作することにより、検出電圧の平均値と指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるように放電灯Ｌａへの出力がフィードバック制御されるものである。
【００１０】
平滑コンデンサＣ１の両端に発生する直流電圧Ｖｄｃは略一定であるため、スイッチング素子Ｑ３を流れる電流の平均値をフィードバック制御することにより、等価的にインバータ回路１の出力電力が制御されることになる。つまり、入力される調光信号４によって、指令値電圧Ｖｒｅｆを可変することにより、インバータ回路１の出力電力を可変し、調光信号４に応じた放電灯Ｌａの調光を行なうことができる。
【００１１】
次に、上記従来例において放電灯Ｌａを調光状態で始動させる場合の動作を図１２を用いて説明する。図１２において、Ｖｌａは放電灯Ｌａの両端に印加される電圧、ｆｉｎｖはインバータ回路１の駆動周波数、ＯＰｏｕｔはオペアンプＯＰ１の出力端子電圧、ＯＰｉｎはオペアンプＯＰ１の二つの入力端子電圧を示す。
【００１２】
図１２に示すように、まず、放電灯Ｌａに放電を開始しない程度の低いランプ電圧Ｖｌａを印加した状態で、予熱回路８によって放電灯Ｌａのフィラメントを所定の時間（Ｔｐｈ）予熱する。放電を開始するのに十分な温度までフィラメントを加熱した後、放電灯Ｌａを始動させるための始動電圧Ｖｌａを徐々に放電灯Ｌａに印加する。
【００１３】
ここで、放電灯Ｌａが始動するまでの期間は放電灯Ｌａが点灯していないため、調光信号によって決まる指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）よりも検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）の方が低く、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは最大値、すなわち放電灯Ｌａの出力を最大とするように動作している。
【００１４】
次に、始動電圧Ｖｌａが放電灯Ｌａの放電開始電圧に達すると放電灯Ｌａが始動するが、このとき、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは最大値となっているため、放電灯Ｌａは調光信号によって決まる所定の出力よりも高い出力で点灯しようとする。このため、検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）は、調光信号によって決まる指令値電圧Ｖｒｅｆよりも高くなり、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔはコンデンサＣ４や抵抗器Ｒ２で決まる所定の時定数で低下し、検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）と指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるまで放電灯Ｌａの出力を低下させ、調光信号によって決まる所定の出力に達すると、所定の出力を維持するように放電灯Ｌａへの出力電力をフィードバックする。
【００１５】
上記の動作より、放電灯Ｌａが始動した直後には、調光信号によって決まる所定の光出力よりも明るい光が一瞬発生し、閃光となって見えるため、使用者に不快感を与えるという課題があった。
【００１６】
また、放電灯を始動させる際の閃光（いわゆるオンピカ）を低減する方法としては、周期的なパルス電圧を放電灯に印加し、放電灯を低光束で点灯させる方法が特開平８−３２１３９１号などで提案されている。しかしながら、周期的なパルス電圧で放電灯を始動させる場合においても、放電灯の始動後にパルス電圧を低下、あるいはパルス電圧を除去する際に放電灯の特性ばらつきや、放電灯の周囲温度によっては光出力が変動し、ちらつきを生じるという課題があった。
【特許文献１】特開平８−３２１３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、放電灯を調光状態で始動・点灯させる場合において、放電灯始動時に放電灯が一瞬明るく光る閃光の発生を抑制し、放電灯の始動後に調光信号によって決まる所定の光出力ヘとスムーズに変化するように放電灯の始動が行える放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源電圧Ｖｄｃを高周波電圧に変換するインバータ回路１と、前記インバータ回路１の出力端に接続される少なくとも一つのインダクタＬ２、およびコンデンサＣ２、Ｃ３を含む共振回路２と、前記共振回路２の出力端に接続される放電灯Ｌａに供給される電力または電流を等価的に検出する出力検出手段３と、前記出力検出手段３の検出値と、入力される調光信号４に応じて可変される調光指令値電圧Ｖｒｅｆとを比較し、前記出力検出手段３の検出値と前記調光指令値電圧Ｖｒｅｆが略同一となるように前記放電灯Ｌａへの出力を可変するフィードバック制御手段５を備える放電灯点灯装置において、前記放電灯Ｌａを始動させるための始動電圧印加期間（図２のＴｓｔ）において前記放電灯Ｌａの両端に周期的なパルス状の高電圧を印加するパルス始動電圧印加手段６を備え、前記始動電圧印加期間Ｔｓｔの終了後に、前記パルス状高電圧のパルス振幅を徐々に低下させるパルス振幅低下期間（図２のＴｓｗｐ１）を有するとともに、前記始動電圧印加期間Ｔｓｔにおける前記出力検出手段３の検出値は前記調光指令値電圧Ｖｒｅｆよりも低いことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、放電灯に周期的なパルス電圧を印加して放電灯を調光下限時の光出力以下で始動させるパルス始動電圧印加手段を備え、さらに放電灯の始動後にパルス電圧振幅を徐々に低下させる手段と、放電灯の出力が調光信号によって決まる所定値となるように放電灯出力をフィードバック制御するフィードバック制御手段を併用することにより、放電灯始動時に放電灯が一瞬明るく光る閃光の発生を無くし、光出力が調光信号によって決まる所定の光出力となるようにスムーズな放電灯の始動を実現することができる。
【００２０】
また、放電灯の始動前にフィードバック制御の指令値を調光下限時の指令値よりも大きくするとともに、放電灯の始動後にパルス電圧振幅を徐々に低下させるに伴って、前記指令値を調光下限時の指令値まで徐々に低下させる手段を設けることにより、フィードバック制御回路の誤差による始動時の光出力変動を抑えたスムーズな放電灯の始動が可能な照明器具を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路構成を示している。なお、背景技術で説明した図１１と同一機能の部品には同一の記号・名称を付することにより、その動作説明は省略する。本実施形態は、図１に示すように、図１１の背景技術の構成において、駆動周波数制御回路６２の周波数を周期的に変調するためのパルス制御回路６１を設けたものである。
【００２２】
ここで、パルス制御回路６１は駆動周波数制御回路６２に対して周期的に信号が高くなるパルス制御信号を出力する。駆動周波数制御回路６２は、パルス制御信号が周期的に高くなるに従って周期的に駆動周波数が低下し、放電灯Ｌａの出力を周期的に増大させようとする。これによって、放電灯Ｌａの始動時において、放電灯Ｌａの両端に周期的に高電圧を印加し、放電灯Ｌａを周期的なパルス状電圧で始動させるようにしたものである。
【００２３】
次に、本実施形態において、放電灯Ｌａを調光状態で始動させる場合の動作を説明する。図２に示すように、まず、放電灯Ｌａに放電を開始しない程度の低いランプ電圧Ｖｌａを印加した状態で、予熱回路８によって放電灯Ｌａのフィラメントを所定の時間（Ｔｐｈ）予熱する。
【００２４】
放電を開始するのに十分な温度までフィラメントを加熱した後、放電灯Ｌａを始動させるために、ピーク値が高く実効値の低いパルス状の始動電圧Ｖｌａを徐々に放電灯Ｌａに印加する。
【００２５】
ここで、放電灯が始動するまでの期間は放電灯Ｌａが点灯していないため、調光信号によって決まる指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）よりも検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）の方が低く、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは最大値、すなわち放電灯Ｌａの出力を最大とするように動作している。
【００２６】
次に、始動パルス電圧Ｖｌａのピーク値が放電灯Ｌａの放電開始電圧に達すると放電灯Ｌａが始動するが、放電灯Ｌａに印加されるパルス電圧の一周期にわたる実効値は低いため、放電灯Ｌａは調光下限時の設定照度よりも低い照度で始動を開始する。よって、放電灯Ｌａが始動を開始した後も、指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）よりも検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）の方が低く、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔは引き続き最大値を維持する。
【００２７】
次に、所定の時間（Ｔｓｔ）にわたり始動パルス電圧を印加した後、パルス制御回路６１から出力されるパルス制御信号Ｖｐｌｓは、そのパルス信号振幅が時間Ｔｓｗｐ１をかけて徐々に低下するように制御される。
【００２８】
ここでパルス制御信号Ｖｐｌｓは、図２に示すように、パルスの基底値を決定する電圧が上昇することにより、パルス振幅を徐々に低下させるとともに、インバータ回路１の駆動周波数ｆｉｎｖは低下させることにより、放電灯Ｌａへ印加するパルス電圧のパルス振幅を徐々に低下させながらも、放電灯Ｌａへの出力を徐々に増加させる。
【００２９】
放電灯Ｌａの出力増加と共に検出抵抗Ｒ１によって検出される検出電圧の平均値（ＯＰ−）が指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）に達すると、オペアンプＯＰ１はフィードバック動作を開始し、パルス電圧の低下に伴って、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔを徐々に低下させることにより、放電灯Ｌａの出力が調光信号によって決まる所定値を維持するようにフィードバック制御する。ここで、パルス電圧の低下時間は、オペアンプＯＰ１によるフィードバック制御がその変化に追従するように、フィードバック制御の応答時間よりも遅くなるような時間Ｔｓｗｐ１を設定する必要がある。
【００３０】
次に、時間Ｔｓｗｐ１が経過し、パルス振幅の低下が完了すると通常の点灯モードヘと移行する。なお、図２では通常の点灯モードにおいても放電灯Ｌａにパルス電圧を印加する場合の動作例を示しているが、点灯モードにおけるパルス電圧は完全に除去しても構わない。
【００３１】
本実施の形態によると、放電灯が始動を開始する時に、設定照度以上の閃光が発生することがなく、放電灯が始動を開始した後にパルス電圧を低下、若しくは除去する場合においても照度が設定値以上になることがない。また、フィードバック制御によってパルス電圧低下時の出力を制御することにより、放電灯の特性ばらつきや、放電灯の周囲温度によって明るさが変化し、ちらつきを生じることのないスムーズな放電灯の始動が行なえる放電灯点灯装置を提供することができる。
【００３２】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態の動作説明図を図３に示す。本実施形態の動作が実施形態１の動作と異なる点は、放電灯Ｌａに始動パルス電圧を印加する期間Ｔｓｔにおいて、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に与える指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）が、調光信号によって決まる指令値電圧よりも大きくなるようにオフセット電圧を設けたものである。さらに、前記オフセット電圧は、始動パルスの低減期間Ｔｓｗｐ１において、パルス振幅の低減に伴って徐々に小さくなり、調光信号４によって決まる指令値電圧まで徐々に低下するような制御を追加したものである。
【００３３】
通常、商用入力電圧ＡＣとしては、１００Ｖや２００Ｖの交流電圧が与えられる。このため、電解コンデンサＣ１の両端に発生する昇圧チョッパ回路の出力直流電圧Ｖｄｃは４００Ｖ程度に設定される場合が多い。また、検出抵抗Ｒ１としては、電力ロスを低減するために１〜数オーム程度の抵抗値が選択される。このため、特に放電灯Ｌａを定格出力の例えば５％程度まで調光する場合においては、検出抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧の平均値は数十ｍＶ（ミリボルト）程度の非常に微小な電圧信号となる。
【００３４】
一方、通常のオペアンプは理想的なオペアンプとは異なり、入力端子に入力オフセット電圧を生じることが一般に知られている。このオフセット電圧によって、実際のフィードバック動作において誤差を生じることになる。このオフセット電圧はオペアンプの種類にも拠るが、通常数ｍＶ〜数十ｍＶ程度であり、放電灯電力の小さい低光束調光時においては検出抵抗Ｒ１による検出電圧に対してその影響が無視できなくなる。
【００３５】
特に、実施形態１におけるパルス電圧振幅の低減期間Ｔｓｗｐ１においては、オペアンプＯＰ１の出力電圧ＯＰｏｕｔが大きく変動するため、このオフセット電圧によって出力を所定の値に保つことが難しくなり、フィードバック誤差によって出力が変動することにより、ちらつきとなり、スムーズな始動が行なえなくなる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、放電灯Ｌａを例えば定格電力の５％といった低光束まで調光する場合において、放電灯Ｌａに始動パルス電圧を印加する期間ＴｓｔにおけるオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に与える指令値電圧（ＯＰ＋＝Ｖｒｅｆ）が、調光信号４によって決まる指令値電圧よりも大きくなるようにオフセット電圧を設け、オペアンプＯＰ１の入力オフセット電圧による誤差を補正するとともに、始動パルスの低減期間Ｔｓｗｐ１において前記オフセット電圧をパルス振幅の低減に伴って徐々に小さくし、最終的に調光信号によって決まる指令値電圧まで期間Ｔｓｗｐ１内で徐々に低下させ、最終的に調光信号４によって決まる光出力までスムーズに光出力が変化するようにしたものである。
【００３７】
本実施の形態によると、特に放電灯を例えば定格電力の５％といった低光束まで調光する場合において、放電灯が始動を開始する時に、設定照度以上の閃光が発生することがなく、放電灯が始動を開始した後にパルス電圧を低下、若しくは除去する場合においてもオペアンプのフィードバック誤差によって照度が大きく変動することがなく、ちらつきを生じることのないスムーズな放電灯の始動が行なえる放電灯点灯装置を提供することができる。
【００３８】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態の動作説明図を図４に示す。本実施形態の動作が実施形態２の動作と異なる点は、パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１終了時の照度が放電灯の調光可能な調光範囲における下限照度となるようにオペアンプＯＰ１の指令値電圧Ｖｒｅｆを制御すると共に、パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１の終了後に、オペアンプＯＰ１の指令値電圧Ｖｒｅｆが調光信号４によって決まる指令値電圧まで所定の時間Ｔｓｗｐ２をかけて徐々に上昇するように制御したものである。
【００３９】
本実施の形態によると、始動パルス電圧印加期間の終了後から下限照度到達までの時間Ｔｓｗｐ１が固定されるため、オペアンプＯＰ１の応答時間に対して常に最適な始動パルス電圧振幅低減の時間が確保できる。
【００４０】
さらに、下限照度から調光信号によって決まる設定照度まで、徐々に光出力が増加するため、光出力が急変することなく、設定照度までスムーズな始動が行なえ、光出力の急変による視覚的な不快感を軽減することが可能となる。
【００４１】
また、指令値を上昇させる期間Ｔｓｗｐ２は固定時間ではなく、目標とする設定照度が高い場合には時間が長く、設定照度が低い場合には時間が短くなるように制御することにより、視覚的にスムーズな始動が行なえるほか、調光時には素早く設定照度に到達するという利点を得ることができる。このように、調光指令値可変期間Ｔｓｗｐ２は入力される調光信号によってその時間が変化するように制御すると良い。
【００４２】
（実施形態４）
本発明の第４の実施形態の回路図を図５に、動作説明図を図６に各々示す。本実施形態の回路図（図５）が実施形態１で示した回路図（図１）と異なる点は、放電灯Ｌａが放電を開始したことを検出するための点灯検出回路９を備える点である。
【００４３】
点灯検出回路９の具体構成については詳しい説明を省略するが、例えば、放電灯Ｌａの放電開始前後における放電灯電流、放電灯電力、放電灯電圧、放電灯等価抵抗値、放電灯光出力等の変化や、これらの変化に伴う他の電気信号の変化を検出するものであればどのような構成であっても構わない。
【００４４】
次に、放電灯Ｌａの始動時における動作を図６を用いて説明する。本実施形態の動作が実施形態２の動作と異なる点は、放電灯Ｌａへの始動パルス印加期間Ｔｓｔが前記点灯検出回路９により放電灯Ｌａが放電を開始したことを検出した後に終了し、始動パルス電圧振幅の低減期間Ｔｓｗｐ１へと移行するようにしたものである。
【００４５】
本実施形態によると、例えば放電灯Ｌａが点灯しやすい常温においては、放電灯Ｌａが比較的早く放電を開始するため、始動パルス印加期間Ｔｓｔの時間を短くすることができる。これにより、設定照度に到達するまでの時間を短縮することが可能となる。また、放電灯Ｌａが点灯しにくい低温下においては、放電灯Ｌａが放電を開始するまで始動パルス電圧を印加することにより、放電灯Ｌａの始動を確実にすることが可能となる。
【００４６】
（実施形態５）
本発明の第５の実施形態の回路図を図７に、動作説明図を図８に各々示す。本実施形態の回路図（図７）が実施形態１で示した回路図（図１）と異なる点は、放電灯Ｌａの異常を検出する負荷異常検出手段１０と、前記負荷異常検出手段１０からの異常検出信号を無効とするための検出マスク手段１１を設けたことである。
【００４７】
負荷異常検出手段１０の具体構成については詳しい説明を省略するが、一般的には、放電灯電圧の異常上昇や、放電灯電圧の直流電圧成分の異常上昇を検出することにより、放電灯Ｌａの寿命末期状態を検出する回路が用いられる。また、負荷異常検出手段１０によって、寿命末期等の負荷異常が検出された場合には、駆動周波数制御回路６２によってインバータ回路１の駆動を停止させたり、負荷への出力電力を低下させたりするものである。
【００４８】
次に、本実施形態の動作を図８を用いて説明する。図８に示すように、前記負荷異常検出手段１０からの異常検出信号は、少なくとも始動パルス印加期間Ｔｓｔと、始動パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１の期間は検出マスク手段１１により検出を無効としている。
【００４９】
例えば、負荷異常検出手段１０として放電灯電圧の異常上昇を検出する場合には、前記始動パルス印加期間Ｔｓｔにおいては、点灯時よりもピーク値の高い始動パルス電圧が放電灯Ｌａに印加されるため、正常な放電灯であっても負荷異常検出手段１０が誤動作する可能性が高くなる。また、前記始動パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１においては、パルス電圧のピーク値は徐々に減少するものの、依然として点灯時よりも高いピーク値を持つ電圧が放電灯Ｌａに印加される。
【００５０】
また、例えば放電灯電圧の直流電圧成分の異常上昇を検出する場合においても、前記始動パルス印加期間Ｔｓｔ、および前記始動パルス電圧振幅低減期間Ｔｓｗｐ１においては調光下限時よりも低い照度で点灯しているため、放電灯のインピーダンスが非常に高く、正常な放電灯であっても放電灯電圧に比較的高い直流電圧成分が発生する可能性が高い。
【００５１】
そこで、これらの期間において、負荷異常検出手段１０の検出出力を無効とする検出マスク手段１１を設けることによって、放電灯Ｌａの始動過程における誤検出を防止し、確実に放電灯Ｌａを始動させることができる。
【００５２】
（実施形態６）
本発明の第６の実施形態の回路図を図９に示す。本実施形態の回路図（図９）は、実施形態１の回路図（図１）における予熱回路８の具体構成を示したものである。予熱回路８の構成としては、一般には共振系回路を流れる電流の一部をフィラメントに流したり、共振系を構成するインダクタＬ２に二次巻線を設け、各々の放電灯フィラメントに電流を供給したりする方式がある。しかしながら、このような放電灯を点灯するための共振系回路の一部よりフィラメントに電流を供給する方式においては、放電灯に周期的なパルス電圧を印加する際に、フィラメント電流も周期的に増加し、フィラメントが必要以上に加熱され、放電灯の寿命が短くなるなどの不具合が発生することが考えられる。
【００５３】
そこで、本実施形態においては、図９に示すように、インバータ回路１の出力端に新たな変圧器Ｔ１の１次巻線Ｎ１と直流カット用のコンデンサＣ５の直列回路を接続し、変圧器Ｔ１の二つの２次巻線Ｎ２、Ｎ３を各々コンデンサＣ６、Ｃ７を介して放電灯Ｌａの各フィラメントに予熱電流を供給するようにしたものである。
【００５４】
本実施形態によると、変圧器Ｔ１で構成される予熱回路は、共振系回路の影響を受けないため、放電灯にパルス電圧を印加する場合においても予熱電流が周期的に増大し、フィラメントが必要以上に加熱されることを抑制し、放電灯の寿命が短くなることを防止することができる。
【００５５】
（実施形態７）
本発明の第７の実施形態の動作説明図を図１０に示す。本実施の形態は、調光信号４として放電灯Ｌａの消灯を指示する消灯信号が入力された場合において、放電灯Ｌａをスムーズに消灯させる動作を付加したものである。図１０に示すように、消灯信号が入力された場合に下限照度の状態からパルス電圧振幅を徐々に増加させるパルス電圧振幅増加期間Ｔｓｗｐ３を設けている。これにより、放電灯Ｌａは下限照度からさらに低い照度へ徐々に低下するため、放電灯Ｌａが消灯する際の光出力の急変による違和感がなく、スムーズな放電灯Ｌａの消灯が行なえる。
【００５６】
なお、パルス電圧振幅増加期間Ｔｓｗｐ３におけるオペアンプＯＰ１の指令値電圧Ｖｒｅｆは、より低照度まで放電灯照度を低下させるために、図１０のように下限時における指令値電圧からさらに低下させるように徐々に変化させてもよい。
【００５７】
また、図１０においては、放電灯を完全に消灯させた後、インバータ回路１を間欠的に動作させることにより、放電灯Ｌａのフィラメントへの予熱電流の供給を間欠的に継続させるようにしている。放電灯Ｌａの始動前における予熱電流と同じ予熱電流を継続的にフィラメントに流し続けると、フィラメントが必要以上に加熱され、フィラメント部分が赤熱し発光する他、放電灯Ｌａの寿命が短くなるなどの不具合が生じる。
【００５８】
そこで、フィラメントヘの予熱電流の供給を間欠的に継続させることにより、放電灯Ｌａの始動時における予熱電流よりも平均的に低い予熱電流でフィラメントを継続加熱し、フィラメントが放電灯Ｌａを始動させるために適正な温度となるように保つことができる。これにより、次に点灯信号が入力された場合に、図２における先行予熱期間Ｔｐｈを経ることなく、始動パルス印加期間Ｔｓｔへと移行することができ、点灯信号の入力と共に放電灯Ｌａの始動に遅れを生じることなく、直ちに放電灯Ｌａを始動させることができる。また、間欠的に動作させることによって、予熱継続中における消費電力を低減することができるという効果もある。
【００５９】
（実施形態８）
本実施形態は、実施形態１〜７に適用できる照明器具に係るもので、図示は省略するが、上述の何れかの実施形態の放電灯点灯装置を調光電子安定器として器具本体内に収納し、器具本体の下面の両端に配設したソケット間に装着している放電灯を点灯させる照明器具を構成するものである。勿論２灯用以上の照明器具の場合には器具本体内に収納される放電灯点灯装置の数を放電灯数に対応させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態の回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の動作説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の動作説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の回路図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の動作説明図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の回路図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の動作説明図である。
【図９】本発明の第６の実施形態の回路図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態の動作説明図である。
【図１１】従来例の回路図である。
【図１２】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｌａ 放電灯
１ インバータ回路
２ 共振回路
３ 出力検出手段
４ 調光信号
５ フィードバック制御手段
６ パルス始動電圧印加手段
６１ パルス制御回路
６２ 駆動周波数制御回路
６３ インバータ駆動回路
ＯＰ１ オペアンプ
Ｖｒｅｆ 調光指令値電圧
７ ＰＦＣ制御回路
８ 予熱回路
９ 点灯検出回路
１０ 負荷異常検出手段
１１ 検出マスク手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力端に接続される少なくとも一つのインダクタ、およびコンデンサを含む共振回路と、
前記共振回路の出力端に接続される放電灯に供給される電力または電流を等価的に検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段の検出値と、入力される調光信号に応じて可変される調光指令値電圧とを比較し、前記出力検出手段の検出値と前記調光指令値電圧が略同一となるように前記放電灯への出力を可変するフィードバック制御手段を備える放電灯点灯装置において、
前記放電灯を始動させるための始動電圧印加期間において前記放電灯の両端に周期的なパルス状の高電圧を印加するパルス始動電圧印加手段を備え、
前記始動電圧印加期間の終了後に、前記パルス状高電圧のパルス振幅を徐々に低下させるパルス振幅低下期間を有するとともに、前記始動電圧印加期間における前記出力検出手段の検出値は前記調光指令値電圧よりも低いことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記始動電圧印加期間における調光指令値電圧は、調光下限時の調光指令値電圧よりも大きく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】
前記始動電圧印加期間における調光指令値電圧は、前記パルス振幅低下期間中に徐々に調光下限時の調光指令値電圧へと低下させることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記パルス振幅低下期間の時間は、前記パルス振幅の低下が前記フィードバック制御手段の応答よりも遅くなるように設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記パルス振幅低下期間の終了後、入力される調光信号によって決まる調光指令値電圧へと徐々に調光指令値電圧が変化する調光指令値可変期間を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
放電灯が放電を開始したことを検出する点灯検出回路を備え、前記点灯検出回路の信号を受けて、前記始動電圧印加期間から前記パルス振幅低下期間へと移行することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
放電灯の異常を検出する異常検出回路を備えるとともに、少なくとも前記始動電圧印加期間と前記パルス振幅低下期間中は前記異常検出回路を無効とする異常検出無効化手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記放電灯は各電極にフィラメントを有する熱陰極型の蛍光灯であり、前記各フィラメントに接続される複数の２次巻線を有するフィラメント予熱用の変圧器の１次巻線が前記インバータ回路の出力端に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記調光信号として放電灯の消灯を指示する信号が入力された場合に、調光下限の状態から前記放電灯の両端に印加する周期的なパルス状の高電圧のパルス振幅を徐々に増加させるパルス振幅増加期間を経た後に放電灯を消灯させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力端に接続される少なくとも一つのインダクタ、およびコンデンサを含む共振回路と、
前記共振回路の出力端に接続される放電灯に供給される電力または電流を等価的に検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段の検出値と、入力される調光信号に応じて可変される調光指令値電圧とを比較し、前記出力検出手段の検出値と前記調光指令値電圧が略同一となるように前記放電灯への出力を可変するフィードバック制御手段を備える放電灯点灯装置において、
前記放電灯を始動させるための始動電圧印加期間において前記放電灯の両端に周期的なパルス状の高電圧を印加するパルス始動電圧印加手段を備え、
前記始動電圧印加期間の終了後に、前記パルス状高電圧のパルス振幅を徐々に低下させるパルス振幅低下期間を有するとともに、前記始動電圧印加期間における前記出力検出手段の検出値は前記調光指令値電圧よりも低いことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記始動電圧印加期間における調光指令値電圧は、調光下限時の調光指令値電圧よりも大きく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】
前記始動電圧印加期間における調光指令値電圧は、前記パルス振幅低下期間中に徐々に調光下限時の調光指令値電圧へと低下させることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記パルス振幅低下期間の時間は、前記パルス振幅の低下が前記フィードバック制御手段の応答よりも遅くなるように設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記パルス振幅低下期間の終了後、入力される調光信号によって決まる調光指令値電圧へと徐々に調光指令値電圧が変化する調光指令値可変期間を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
放電灯が放電を開始したことを検出する点灯検出回路を備え、前記点灯検出回路の信号を受けて、前記始動電圧印加期間から前記パルス振幅低下期間へと移行することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
放電灯の異常を検出する異常検出回路を備えるとともに、少なくとも前記始動電圧印加期間と前記パルス振幅低下期間中は前記異常検出回路を無効とする異常検出無効化手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記放電灯は各電極にフィラメントを有する熱陰極型の蛍光灯であり、前記各フィラメントに接続される複数の２次巻線を有するフィラメント予熱用の変圧器の１次巻線が前記インバータ回路の出力端に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記調光信号として放電灯の消灯を指示する信号が入力された場合に、調光下限の状態から前記放電灯の両端に印加する周期的なパルス状の高電圧のパルス振幅を徐々に増加させるパルス振幅増加期間を経た後に放電灯を消灯させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１４９４０８（Ｐ２００７−１４９４０８Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３９６７５（Ｐ２００５−３３９６７５）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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