説明

放電灯点灯装置及び照明器具

【課題】周囲温度の影響を受けることなく信頼性の高い調光が可能でしかも安価な放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することにある。
【解決手段】調光回路4は、調光操作用可変抵抗VR2に出力調整用可変抵抗VR1と並負特性サーミスタNTC1と抵抗Rbとの直列回路を並列接続し、調光操作用可変抵抗VRの操作量に対応した抵抗値に応じて調光レベルを決定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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】
調光操作用可変抵抗を備えた調光可能な放電灯点灯装置が従来より提供されている(例えば特許文献1)。
【0003】
この特許文献1に開示されている放電灯点灯装置は、調光操作用可変抵抗を操作することにより、放電灯の光出力を連続的に可変させるもので、インバータ回路の高周波出力は調光回路に接続された調光操作用可変抵抗によって設定される調光レベルに応じて決定され、ユーザーは調光操作用可変抵抗を自由に操作することにより、調光上限〜調光下限の範囲において、所望の光出力を得ることができる。
【特許文献1】特開2005−216553号公報(段落0020)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、一般的に、放電灯点灯装置は、長時間点灯継続することにより、回路部品が発熱し温度が上昇する。
【0005】
特に、周囲温度が高い環境では、回路部品の性能や、放電灯点灯装置が内包される照明器具の構造によっては、回路部品の温度が非常に高くなり、その使用可能温度を超えてしまうと故障等につながるため、回路部品の使用温度について十分な注意が必要であった。
【0006】
特許文献1に開示されているような調光可能な放電灯点灯装置においても、調光上限時には回路部品、特にスイッチング素子等の温度上昇に注意する必要があり、結果として発熱しにくい高品質な部品を使用したり、照明器具の構造を放熱しやすいものにするなどの工夫が必要であった。
【0007】
また一方で、一般的に蛍光灯は、ランプ電流が少ない場合には点灯が維持しにくくなり、立ち消えを起こしたり、ちらつきが発生したりするという性質がある。
【0008】
特に、周囲温度が低い環境においては、更にこの立ち消えやちらつきが発生しやすいので、調光下限の光出力は、想定される範囲内で最も低い周囲温度を考慮して決定される必要があった。
【0009】
従って、調光上限時の光出力と調光下限の光出力との差、いわゆる調光比を限界まで小さくすることができないという課題があった。
【0010】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、周囲温度の影響を受けることなく信頼性の高い調光が可能でしかも安価な放電灯点灯装置及びそれを用いた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】
【0011】
上述の目的を達成するために、請求項1の発明では、交流電源を整流する整流回路と、整流後の直流電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路の直流出力を高周波出力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、操作量に応じて抵抗値が変化する調光操作用可変抵抗を含み、該調光操作用可変抵抗の抵抗値に対応して調光レベルを決定する調光回路と、該調光レベルに対応した放電灯の光出力が得られるように前記インバータ回路の発振周波数を制御して前記インバータ回路の高周波出力を変化させる制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記調光回路は、前記調光操作用可変抵抗に並列に負特性サーミスタを接続していることを特徴とする。
【0012】
請求項1の発明によれば、回路部品等の発熱等による周囲温度の上昇時には調光操作用可変抵抗と負特性サーミスの並列回路の抵抗値が低下するため、調光回路が決定する調光レベルが下がり、その結果調光操作用可変抵抗の抵抗値が最も大きくなる調光上限時にあっても光出力を低減することができ、しかも調光操作用可変抵抗の抵抗値が最も小さくなる調光下限付近では負特性サーミスタの抵抗値とは関係なく調光レベルの決定するための抵抗値がほぼ一定となり、放電灯の光出力を周囲温度の影響を受けることなくほぼ一定に維持することができ、そのため長時間点灯による回路の故障を防ぐことができ、しかも負特性サーミスタを調光回路に追加するだけで良いため、より信頼性の高い調光が可能な放電灯点灯装置を安価に提供することができる。
【0013】
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記調光回路は、前記負特性サーミスタに出力調整用可変抵抗を直列に接続し、該出力調整用可変抵抗を介して前記負特性サーミスタに前記調光操作用可変抵抗を並列接続していることを特徴とする。
【0014】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明の効果に加えて、調光操作用可変抵抗のばらつきが大きい場合でも、出力調整用可変抵抗の抵抗値を変えることで、調光上限時の光出力を所望の光出力に調整することができ、しかも出力調整用可変抵抗を加えるだけで良いため、より信頼性の高い調光が可能な放電灯点灯装置を安価に提供することができる。
【0015】
請求項3の発明では、交流電源を整流する整流回路と、整流後の直流電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路の直流出力を高周波出力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、操作量に応じて抵抗値が変化する調光操作用可変抵抗を含み、該調光操作用可変抵抗の抵抗値に対応する調光レベルを決定する調光回路と、該調光レベルに対応した放電灯の光出力が得られるように前記インバータ回路の発振周波数を制御して前記インバータ回路の高周波出力を変化させる制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記調光回路は、前記調光操作用可変抵抗に直列に負特性サーミスタを接続していることを特微とする。
【0016】
請求項3の発明によれば、周囲温度の低い環境下で、調光操作用可変抵抗の抵抗値を小さくして調光下限付近とした場合、負特性サーミスタの抵抗値が高くなって調光下限付近での調光レベルを上げる方向とするため、調光下限での光出力を低く設定しながら、低温時の立ち消え及びちらつき等の発生を抑制することができ、しかも負特性サーミスタを調光回路に追加するだけで良いため、より信頼性の高い調光可能な放電灯点灯装置を安価に提供することができる。
【0017】
請求項4の発明では、交流電源を整流する整流回路と、整流後の直流電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路の直流出力を高周波出力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、操作量に応じて抵抗値が変化する調光操作用可変抵抗を含み、該調光操作用可変抵抗の抵抗値に対応する調光レベルを決定する調光回路と、該調光レベルに対応した放電灯の光出力が得られるように前記インバータ回路の発振周波数を制御して前記インバータ回路の高周波出力を変化させる制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記調光回路は、第1の負特性サーミスタと出力調整用可変抵抗との直列回路に前記調光操作用可変抵抗を並列接続するとともに、該並列回路に第2の負特性サーミスタを直列接続していることを特徴とする。
【0018】
請求項4の発明によれば、二つの負特性サーミスタと出力用可変抵抗を調光回路に加えるだけで、請求項1、2の発明の効果と、請求項3の発明の効果の双方を同時に得ることができ、より信頼性の高い調光可能な放電灯点灯装置を安価に提供することができる。
【0019】
請求項5の発明では、請求項4の発明において、前記第2の負特性サーミスタの抵抗値を前記第1の負特性サーミスタの抵抗値に比して十分小さい抵抗値としたことを特徴とする。
【0020】
請求項5の発明によれば、調光下限において、周囲温度が低くなればなるほど、調光レベルを上げる方向となるため、通常使用状態での調光下限の光出力を可能な限り低く設定しながら、低温時の立ち消え及びちらつきをより確実に抑制することができる。
【0021】
請求項6の発明によれば、請求項1〜5の何れかの発明の効果を利用した信頼性の高い調光可能な照明器具を安価に提供することができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明は、負特性サーミスタを調光回路に追加するだけで、或いは更に出力用調整可変抵抗を加えるだけで、より信頼性の高い調光可能な放電灯点灯装置を安価に提供することが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】
【0023】
以下、本発明を実施形態によって説明する。
(実施形態1)
図1は本実施形態の放電灯点灯装置の概略回路図を示しており、図示する放電灯点灯装置は、交流電源ACを整流する整流ダイオードD1,D2及び整流出力を平滑する平滑コンデンサC1,C2から所謂倍電圧整流回路を構成する整流・平滑回路1と、この整流・平滑回路1の整流・平滑によって得られた直流を、スイッチング素子Q1,Q2を交互にオン・オフさせることによって高周波に変換するインバータ回路2と、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチングを制御する制御回路3と、後述する調光回路4と、フィードバック回路5等から構成され、インバータ回路2のスイッチング素子Q1,Q2の接続点とグランドとの間には、直流カット用コンデンサC3、共振用チョークコイルL0の直列回路を介して蛍光灯のような放電灯Laを接続し、また放電灯Laの非電源側端間には共振用コンデンサC0を接続し、インバータ回路2から供給する高周波出力で放電灯Laを点灯させるようになっている。
【0024】
インバータ回路2の高周波出力の大きさは、整流・平滑回路1から出力される直流電圧及びスイッチング素子Q1,Q2のスイッチングの動作周波数によって決まり、共振用チョークコイルL0と共振用コンデンサC0及び放電灯Laによって構成されるLCR共振カーブに従って変化する。
【0025】
調光回路4は、整流・平滑回路1の出力電圧を安定化回路(図示せず)によって安定化した所定の基準電圧Vrefを複数の抵抗器により分圧する抵抗分圧回路から構成される。具体的には図示するように抵抗Raと、出力調整用可変抵抗VR1、負特性サーミスタNTC1、抵抗Rb、Rcの直列回路及び出力調整用可変抵抗VR1、負特性サーミスタNTC1、抵抗Rbの直列回路に並列に接続した調光操作用可変抵抗VR2からなる抵抗回路とで基準電圧Vrefを分圧するようになっており、この分圧電圧が調光レベルに対応する調光回路4の出力電圧Vとなる。
【0026】
この出力電圧Vは、調光操作用可変抵抗VR2と、出力調整用可変抵抗VR1、負特性サーミスタNTC1、抵抗Rbの直列回路と並列回路の両端の抵抗値により決定されるもので、調光操作用可変抵抗VR2の操作量によって該抵抗値が変化して出力電圧V、つまり調光レベルが設定されることになる。
【0027】
フィードバック回路5は、インバータ回路2のスイッチング素子Q1,Q2に流れる所謂共振電流を検出して制御回路3へ帰還し、この帰還に応じた制御回路3の働きによりスイッチング素子Q1,Q2の動作周波数を変化させ、インバータ回路2の出力電力を一定にする、所謂出力電力フィードバック回路を構成するもので、共振電流を検出抵抗R0により電圧に変換し、この電圧をフィードバック電位としてオペアンプOP1の負入力端子に入力している。一方フィードバック回路5の基準電位として、調光回路4の出力電圧VをオペアンプOP1の正入力端子に入力しており、共振電流から生成されたフィードバック電位(負入力)が、調光回路4の出力電圧V(正入力)と同一の電圧が得られるようにインバータ回路2のスイッチング素子Q1,Q2の動作周波数が制御回路3によって制御されることとなり、調光回路4の出力電圧Vが高ければ高いほど、つまり調光レベルが高い程インバータ回路2の出力電力は大きくなる。つまり調光レベルに応じて放電灯Laに供給される電力が制御され、放電灯Laの光出力が変化する。
【0028】
尚、調光回路4の出力電圧Vが所定の値を越えると、オペアンプOP1の出力は固定されて、インバータ回路2の出力電力も所定の電力以上にはならない。
【0029】
そして調光操作用可変抵抗VR2の抵抗値が最大の時に、調光回路4の出力電圧Vは最も高くなり、インバータ回路2の出力電力も最大になる。この状態を調光上限とする。
【0030】
一方、調光操作用可変抵抗VR2の抵抗値が最小、すなわち略0Ωのときに調光回路4の出力電力Vは最小となり、これによりインバータ回路2の出力電力も最小となる。この状態を調光下限とする。
【0031】
ところで、本実施形態に用いる調光回路4の調光操作用可変抵抗VR2は並列に負特性サーミスタNTC1を接続しており、この負特性サーミスタNTC1は周囲温度Tが高温になると抵抗値が低下し、逆に周囲温度が低温になると抵抗値が増加するため、例えば図2(a)に示すように周囲温度TがT1,T2…と変化した場合、その抵抗値RはR1、R2…と変化する。
【0032】
ここで、調光操作用可変抵抗VR2の抵抗値が最大の時(調光上限)と最小(調光下限)の時の、調光回路4の出力電圧Vが周囲温度Tによってどのように変化するかを図2(b)に示す。図中(I)は調光下限の場合の変化を、(II)は調光上限の場合の変化を示す。
【0033】
この場合、調光上限においては、負特性サーミスタNTC1の抵抗値の変化に比例して、周囲温度Tが高温になればなるほど出力電圧VはV1,V2…と低下するが、調光下限においては、負特性サーミスタNTC1に並列に接続されている調光操作用可変抵抗VR2の抵抗値がほぼ0であるために、負特性サーミスタNTC1の抵抗値の変化があっても上述の並列回路の抵抗値にはほとんど影響がなく、出力電圧Vはほぼ一定(Vmin)に保たれる。
【0034】
従って、インバータ回路2の出力電力は周囲温度Tによる変化は図2(c)のようになり、(II)で示す調光上限付近においてはインバータ回路2の出力電力Pが周囲温度Tに応じてP1、P2…と低下し、回路部品の温度上昇を抑えて故障を防ぐことができ、また(I)で示す調光下限付近においては、インバータ回路2の出力電力Pはほぼ一定(Pmin)に保たれて低下することがないため立ち消えやちらつきの発生を防ぐことができる。
【0035】
ところで、一般的に可変抵抗の抵抗値は±20〜25%程度のばらつきを持つため、調光操作用に可変抵抗を用いていると、調光回路4の出力電圧Vへの影響が非常に大きく、結果として調光上限時のインバータ回路2の出力電力が大きくばらついてしまう。
【0036】
そこで、本実施形態では、負特性サーミスタNTC1と抵抗Rbとを介して調光操作用可変抵抗VR2に並列接続した出力調整用可変抵抗VR1を備え、この出力調整用可変愛知校VR1の抵抗値を変えることで調光上限時の出力電圧Vを調整し、調光上限時のインバータ回路2の出力電力のばらつきをなくすことができるようになっている。
【0037】
一方、調光下限時のインバータ回路2の出力電力については、調光操作用可変抵抗VR2の抵抗値がほぼ0になることにより、出力調整用可変抵抗VR1の値に関わらずほぼ一定となる。
【0038】
このように、本実施形態では、周囲温度や回路部品の発熱に応じて調光上限時の光出力を低減することができ、また調光下限付近の光出力は周囲温度によらずほぼ一定の出力を維持できるので、長時間点灯による回路の故障を防ぐことができ、更に調光操作用可変抵抗VR2のばらつきが大きい場合でも、調光上限時の光出力を所望の光出力に調整することができる。
(実施形態2)
本実施形態の放電灯点灯装置は、図3に示すように出力調整用可変抵抗VR1,第1の負特性サーミスタNTC1、抵抗Rbの直列回路と,調光操作用可変抵抗VR2との並列回路と、抵抗Rcとの間に第2の負特性サーミスタNTC2を挿入することで、出力調整用可変抵抗VR1及び調光操作用可変抵抗VR2に負特性サーミスタNTC2を直列に接続した点で、図1に示す実施形態1の回路構成と相違する。
【0039】
尚負特性サーミスタNTC2の抵抗値は負特性サーミスタNTC1の抵抗値と比較して十分小さいものを選定しており、このときの負特性サーミスタNTC1及びNTC2の抵抗値Rは、図4(a)に示すように周囲温度TがT1、T2…と変化するとR11、R12…と変化する。
【0040】
また、調光回路4の出力電圧Vは、図4(b)に示すように周囲温度TがT1,T2…と変化すると、調光上限(II)付近では負特性サーミスタNTC1及びNTC2双方の抵抗値の変化の影響を受けるのに対し、調光下限(I)付近では負特性サーミスタNTC2の抵抗値の変化の影響のみを図示するように受ける。
【0041】
従って、インバータ回路2の出力電力Pは周囲温度Tによって図4(c)に示すようになり、負特性サーミスタNTC2の抵抗値は負特性サーミスタNTC1と比較して十分小さいことから、調光上限(II)におけるインバータ回路2の出力の周囲温度による変化は実施形態1と同様であるのに対し、調光下限(II)におけるインバータ回路2の出力電力Pの周囲温度Tによる変化は、周囲温度Tが低温になればなるほど、図示するように出力電力Pが増加し、周囲温度が低い環境においても、安定した点灯状態を維持することができる。
【0042】
これによって、調光上限については実施形態1と同様の効果が得られるとともに、調光下限については、所望の調光下限の光出力にあわせて負特性サーミスタNTC2の抵抗値及び温度特性を選定することにより、通常使用状態での調光下限の光出力を可能な限り低く設定しながら、低温時の立ち消えやちらつきを抑制することができる。
【0043】
尚、本実施形態では、調光上限、調光下限に対応させて負特性サーミスタNTC1,NTC2を調光回路4に設けているが、調光下限のみ対応させる場合には、出力調整用可変抵抗VR1、抵抗Rbの直列回路と、調光操作用可変抵抗VR2との並列回路に負特性サーミスタNTC2を直列接続した構成でも良い。また負特性サーミスタNTC1,NTC2の抵抗値の関係を上述のように負特性サーミスタNTC1の抵抗値に対して負特性サーミスタNTC2の抵抗値を十分小さいものとしているが、特にこの関係に限定されるものではない。
(実施形態3)
本実施形態は、実施形態1或いは実施形態2の放電灯点灯装置を用いた調光機能付のスタンド型照明器具であり、図5(a)〜(c)に示すように略円柱状の器具本体10内には上記の放電灯点灯装置の回路を内蔵し、器具本体10の上面には調光操作用可変抵抗VR2(図1又は図3参照)の操作つまみ11を露出させている。
【0044】
所定角度範囲の垂直面方向に回動自在に軸支されたアーム12の先端部には蛍光灯からなる放電灯La(図1又は図3参照)が装着されているセード部13の一端部を垂直面と水平面において所定角度範囲で回動自在に軸支してある。
【0045】
尚図中、14はベース部、15は電源コードである。
【0046】
而して、本実施形態の照明器具は、器具本体10の前面上部に設けた押釦スイッチ16を押し操作することで、電源のオン/オフが行え、また操作つまみ11を回転操作することで、所望の光出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】実施形態1の回路図である。
【図2】(a)は実施形態1に用いる負特性サーミスタの周囲温度に対する抵抗値の変化を示す特性図、(b)は調光回路の周囲温度に対する出力電圧の変化を示す特性図、(c)はインバータ回路の周囲温度に対する出力電力の変化を示す特性図である。
【図3】実施形態2の回路図である。
【図4】(a)は実施形態2に用いる負特性サーミスタの周囲温度に対する抵抗値の変化を示す特性図、(b)は調光回路の周囲温度に対する出力電圧の変化を示す特性図、(c)はインバータ回路の周囲温度に対する出力電力の変化を示す特性図である。
【図5】(a)は実施形態3の照明器具の上面図、(b)は側面図、(c)は正面図である。
【符号の説明】
【0048】
1 整流・平滑回路
2 インバータ回路
3 制御回路
4 調光回路
5 フィードバック回路
La 放電灯
AC 交流電源
D1,D2 ダイオード
C1,C2 平滑コンデンサ
C3 直流カット用コンデンサ
Q1,Q2 スイッチング素子
C0 共振用コンデンサ
L0 共振用チョークコイル
R0 検出抵抗
OP1 オペアンプ
VR1 出力調整用可変抵抗
VR2 調光操作用可変抵抗
NTC1 負特性サーミスタ
Ra〜Rc 抵抗
V 出力電圧
Vref 基準電圧

【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源を整流する整流回路と、整流後の直流電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路の直流出力を高周波出力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、操作量に応じて抵抗値が変化する調光操作用可変抵抗を含み、該調光操作用可変抵抗の抵抗値に対応して調光レベルを決定する調光回路と、該調光レベルに対応した放電灯の光出力が得られるように前記インバータ回路の発振周波数を制御して前記インバータ回路の高周波出力を変化させる制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記調光回路は、前記調光操作用可変抵抗に並列に負特性サーミスタを接続していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項2】
前記調光回路は、前記負特性サーミスタに出力調整用可変抵抗を直列に接続し、該出力調整用可変抵抗を介して前記負特性サーミスタに前記調光操作用可変抵抗を並列接続していることを特徴とする請求項1に記載の放電灯点灯装置。
【請求項3】
交流電源を整流する整流回路と、整流後の直流電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路の直流出力を高周波出力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、操作量に応じて抵抗値が変化する調光操作用可変抵抗を含み、該調光操作用可変抵抗の抵抗値に対応する調光レベルを決定する調光回路と、該調光レベルに対応した放電灯の光出力が得られるように前記インバータ回路の発振周波数を制御して前記インバータ回路の高周波出力を変化させる制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記調光回路は、前記調光操作用可変抵抗に直列に負特性サーミスタを接続していることを特微とする放電灯点灯装置。
【請求項4】
交流電源を整流する整流回路と、整流後の直流電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路の直流出力を高周波出力に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、操作量に応じて抵抗値が変化する調光操作用可変抵抗を含み、該調光操作用可変抵抗の抵抗値に対応する調光レベルを決定する調光回路と、該調光レベルに対応した放電灯の光出力が得られるように前記インバータ回路の発振周波数を制御して前記インバータ回路の高周波出力を変化させる制御回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記調光回路は、前記調光操作用可変抵抗に第1の負特性サーミスタと出力調整用可変抵抗との直列回路を並列接続するとともに、該並列回路に第2の負特性サーミスタを直列接続していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項5】
前記第2の負特性サーミスタの抵抗値を前記第1の負特性サーミスタの抵抗値に比して十分小さい抵抗値としたことを特徴とする請求項4記載の放電灯点灯装置。
【請求項6】
請求項1〜4の何れかに記載された放電灯点灯装置と、放電灯とを用いて構成されていることを特徴とする照明器具。

【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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【公開番号】特開2008−98005(P2008−98005A)
【公開日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−278974(P2006−278974)
【出願日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【出願人】(000005832)松下電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】