放電灯点灯装置及び照明器具
【課題】放電灯の点灯電力を一定に保持可能な、簡易構成の放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】放電灯点灯装置１０１は、整流回路１と、整流回路１の出力の脈流電圧を昇圧する直流電源回路２と、所定の周波数のドライブ信号に従って駆動して、直流電源回路２から供給される直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路３と、放電灯８が装着される負荷回路４と、前記所定の周波数の制御信号を生成して出力するマイコン１０と、制御信号を入力してドライブ信号を生成し、インバータ回路３に出力するインバータ駆動回路９と、放電灯８が装着された負荷回路４によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する電力検出回路１２とを備えた。マイコン１０は、リミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲で、電力検出回路１２の検出した直流電圧値に基づき制御信号の周波数を修正することで放電灯８の消費電力を一定に保持する。
【解決手段】放電灯点灯装置１０１は、整流回路１と、整流回路１の出力の脈流電圧を昇圧する直流電源回路２と、所定の周波数のドライブ信号に従って駆動して、直流電源回路２から供給される直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路３と、放電灯８が装着される負荷回路４と、前記所定の周波数の制御信号を生成して出力するマイコン１０と、制御信号を入力してドライブ信号を生成し、インバータ回路３に出力するインバータ駆動回路９と、放電灯８が装着された負荷回路４によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する電力検出回路１２とを備えた。マイコン１０は、リミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲で、電力検出回路１２の検出した直流電圧値に基づき制御信号の周波数を修正することで放電灯８の消費電力を一定に保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電灯点灯装置は、多機能化及び回路簡略化面において、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を用いて制御することが有利であることが明らかである。
【０００３】
特開平４−２６９５００号公報（特許文献１）に示されているように、インバータの発振制御をマイコンで実施することは一般的である。
【０００４】
また、特開２００４−２０６９３０号（特許文献２）に示されているように、負荷電力に応答して、インバータ回路の動作周波数を変化させて、負荷である放電灯の環境変化でも略均一の明るさを得ることが示されている。
【０００５】
また、マイコンを動作させるための基本である電源は、特開平７−５７８８７号公報（特許文献３）に簡易電源回路の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２６９５００号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６９３０号公報
【特許文献３】特開平７−５７８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２は、負荷電力に応答してインバータ回路の動作周波数を変化させる技術を開示しているが回路構成が複雑である。
【０００８】
また、マイコンを使用すると非常に有効であるが、一方でマイコンの電源回路をどのように構成するかという課題がある。通常マイコンの電源回路は、商用電源を整流した電位から抵抗を介して電圧降下させて直流電圧を生成することで得ることができる。しかし、そのような電源回路では、商用電源の変化に対して得られる電流が異なるため、電流が大きくなると抵抗損失が大きくなるという課題があった。そこで、特許文献３に示されているように、損失の少ない電源回路が提案されているが、多くの回路部品が必要であり、また、昨今の省スペースの要請に反する。
【０００９】
この発明は、放電灯の点灯電力を一定に保持可能な、簡易構成の放電灯点灯装置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】
【００１０】
この発明の放電灯点灯装置は、
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
交流電源を脈流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路から得られる脈流電圧を昇圧または降圧することにより直流電源を生成する直流電源回路と、
所定の周波数のドライブ信号に従って前記所定の周波数で駆動することにより前記直流電源回路から供給される直流電圧を高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧を出力するインバータ回路と、
前記放電灯が装着されると共に、前記インバータ回路によって出力された前記高周波電圧が入力される負荷回路と、
前記所定の周波数の制御信号を生成して出力するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータが出力した前記所定の周波数の前記制御信号から前記インバータ回路を駆動させる前記所定の周波数の前記ドライブ信号を生成し、生成された前記所定の周波数の前記ドライブ信号を前記インバータ回路に出力するインバータ駆動回路と、
前記放電灯が装着された前記負荷回路によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する電力検出回路と
を備え、
前記マイクロコンピュータは、
予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、前記電力検出回路によって検出された前記直流電圧の値に基づいて前記制御信号の前記所定の周波数を修正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明により、放電灯の点灯電力を一定に保持可能な、簡易構成の放電灯点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１の放電灯点灯装置１０１の回路構成図。
【図２】実施の形態１のマイコン１０が出力する周波数信号を示す図。
【図３】実施の形態１の点灯周波数ｆ１の修正を示す図。
【図４】実施の形態１の定電力制御のフローチャート。
【図５】実施の形態２の予熱時及び始動時の補正を示す図。
【図６】実施の形態２の予熱時及び始動時の補正を示す図。
【図７】実施の形態２の閾値Ｖｔｈの補正を示す図。
【図８】実施の形態２の放電灯点灯装置１０２ａの回路構成図。
【図９】実施の形態２の放電灯点灯装置１０２ｂの回路構成図。
【図１０】実施の形態３の放電灯点灯装置１０３の回路構成図。
【図１１】実施の形態３の電源同期回路２３の出力する矩形波電圧信号を示す図。
【図１２】実施の形態３の動作クロックから決まる検出周期を示す図。
【図１３】実施の形態４の照明システム１０００を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図４を参照して実施の形態１を説明する。図１は、実施の形態１の放電灯点灯装置１０１の回路構成図を示す。放電灯点灯装置１０１は、整流回路１と、直流電源回路２（チョッパ回路とも呼ばれる）と、インバータ回路３と、負荷回路４と、インバータ駆動回路９、マイコン１０、マイコン用電源回路１１、電力検出回路１２とを備える。
【００１４】
（１）整流回路１は、商用電源３１を脈流電圧に整流する。
（２）直流電源回路２は、整流回路１から得られる脈流電圧を昇圧または降圧することにより直流電源を生成する。図１は昇圧回路を示している。
（３）インバータ回路３は、インバータ駆動回路９の出力する所定の周波数（マイコン１０の出力する制御信号の周波数に同じである）のドライブ信号を入力し、このドライブ信号に従ってドライブ信号の周波数で駆動することにより直流電源回路２から供給される直流電圧を高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧を負荷回路４に出力する。
（４）負荷回路４は、放電灯８が装着されると共に、インバータ回路３によって出力された高周波電圧が入力される共振回路である。
（５）マイコン１０は、所定の周波数の制御信号を生成してインバータ駆動回路９に出力する。
（６）インバータ駆動回路９は、マイコン１０が出力した所定の周波数の制御信号からインバータ回路３を駆動させるドライブ信号（マイコン１０が生成した制御信号と周波数が同じである）を生成し、このドライブ信号をインバータ回路３に出力してインバータ回路３を駆動する。
（７）電力検出回路１２は、放電灯８が装着された負荷回路４によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する。
（８）マイコン用電源回路１１はマイコン１０に電源を供給する。
【００１５】
（インバータ回路３の駆動過程）
（１）上記のように、マイコン１０は、所定の周波数の制御信号を生成してインバータ駆動回路９に出力する。
（２）インバータ駆動回路９は、マイコン１０から出力された所定の周波数の制御信号を入力し、制御信号と同じ周波数のドライブ信号を生成してインバータ回路３に出力する。
（３）インバータ回路３は、インバータ駆動回路９から出力されたドライブ信号を入力し、ドライブ信号に従ってドライブ信号の周波数で駆動する。
【００１６】
放電灯点灯装置１０１ではマイコン１０が、予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、電力検出回路１２によって検出された直流電圧の値に基づいて、出力中（点灯モード）の制御信号の周波数を修正する。この過程を以下に説明する。
【００１７】
（電力検出回路１２）
電力検出回路１２は、放電灯８が点灯中の負荷回路４の負荷電力（放電灯８の電力に相当する）を検出する。電力検出回路１２は、図１に示すように、放電灯８が点灯中の負荷回路４に流れる電流を直流電圧に変換する。マイコン１０は、この直流電圧を入力し、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換機能を使用して、この直流電圧をデジタル変換し、マイコン１０に予め設定されている閾値Ｖｔｈと比較／判定する。この閾値Ｖｔｈは、放電灯８の消費電力の目標値としてマイコン１０に予め設定されている値である。マイコン１０は、比較結果に基づいて、出力中の制御信号の周波数を修正する。すなわち、マイコン１０は制御信号の周波数を修正することにより、放電灯の消費電力を閾値Ｖｔｈに近づける。
【００１８】
図２は、マイコン１０がインバータ駆動回路９に与える周波数信号を示している。すなわち、図２は、マイコン１０がインバータ駆動回路９に出力する制御信号の周波数を示す表である。マイコン１０は所定の周波数の制御信号をインバータ駆動回路９に出力するが、制御信号の周波数はマイコン１０のクロックｆｃｐｕを整数である指令値ｎで割った値である。指令値ｎはマイコン１０のプログラム中で指定される。マイコン１０は、放電灯８の予熱（予熱モード）及び始動中（始動モード）では、周波数ｆｐ（予熱周波数）及びｆｉ（始動周波数）の制御信号を出力し、放電灯８が点灯している時（点灯モード）は、ｆ１を出力する。
【００１９】
（点灯周波数）
図３は、点灯周波数ｆ１の修正を示す図である。マイコン１０は、電力検出回路１２による電力検出結果（直流電圧の検出値）により、図３に示す通り、初期周波数ｆ１を増加または減少させて、一定電力の閾値Ｖｔｈに対応する周波数ｆ’１に遷移させる。前述のように、マイコン１０から出力する制御信号の周波数は、マイコン１０が動作する固有のクロックｆｃｐｕを整数ｎで割った値である。すなわち、マイコン１０の出力可能な制御信号の周波数ｆｘは、次の式（１）のように指令値ｎで定まる。
ｆｘ＝ｆｃｐｕ／ｎ・・・式（１）
すなわち、放電灯８が点灯している時にマイコン１０の出力している制御信号の周波数（点灯周波数）ｆ１は、指令値ｎ１に対応している。
すなわち、
ｆ１＝ｆｃｐｕ／ｎ１
である。マイコン１０が電力検出回路１２による電力検出結果に応答し、定電力制御する為には、すなわち電力検出結果を閾値電圧Ｖｔｈに近づけるには、図３の共振特性及び式（１）より、指令値ｎを修正してやればよい。すなわち、点灯周波数ｆ１に対応する指令値ｎ１について、
ｎ１＝ｎ１±１・・・式（２）
の修正処理により、図２に示した閾値Ｖｔｈに対応する点灯周波数ｆ’１に近づけることができる。
【００２０】
（マイコン１０による点灯周波数ｆ１の補正処理）
図４は、マイコン１０が放電灯８を一定の電力で点灯させる一定電力制御方式を説明するフローチャートである。
Ｓ１１において、マイコン１０は、電力検出回路１２から検出電圧を取得する。
Ｓ１２において、マイコン１０は、取得した検出電圧をＡ／Ｄ変換する。
Ｓ１３において、マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換した検出電圧Ｖと閾値Ｖｔｈとを比較する。
Ｖ＜Ｖｔｈ
の場合、マイコン１０は、現在の点灯周波数ｆ１に対応する指令値ｎ１を「１」だけ増加する（Ｓ１４）。これにより、
ｆ１＝ｆｃｐｕ／ｎ１
における分母が大きくなるので点灯周波数ｆ１が小さくなり、図２により、検出電圧Ｖは増加する方向になる。マイコン１０は修正後の指令値の周波数の制御信号を出力する（Ｓ１５）。
一方、
Ｖ≧Ｖｔｈ
の場合は、Ｓ１６に進み、マイコン１０は、
Ｖ＞Ｖｔｈ
か
Ｖ＝Ｖｔｈ
を判定する。
Ｖ＞Ｖｔｈ
の場合、マイコン１０は、現在の点灯周波数ｆ１に対応する指令値ｎ１を「１」だけ減少する。これにより、
ｆ１＝ｆｃｐｕ／ｎ１
における分母が小さくなるので点灯周波数ｆ１が大きくなり、図２により、検出電圧Ｖは減少する方向になる。マイコン１０は修正後の指令値の周波数の制御信号を出力する（Ｓ１５）。
Ｖ＝Ｖｔｈ
の場合は、マイコン１０は指令値ｎ１を補正しない。
【００２１】
（リミット値：リミット周波数ｆ２）
一般的に負荷回路４は、前述したように、インダクタＬ及びコンデンサＣで構成される。放電灯８に流れる電流は、インバータ回路３の出力電圧Ｖ、インダクタＬ及びコンデンサＣと放電灯８のインピーダンスＲＬで決まる。また、放電灯８の電力は、放電灯電流と放電灯８のインピーダンスＲＬの積で決まる。これまで述べてきた負荷回路４の負荷電力がほぼ放電灯８の電力に等しいとすると、放電灯８の周囲環境（温度など）により放電灯８のインピーダンスＲＬが小さくなり、放電灯８の電力が小さくなると、電力検出回路１２の検出電圧が小さくなる。この場合、マイコン１０は図４に示したように、図３に示した動作周波数をこれまでの動作周波数から低い周波数である共振周波数側に近づけて、放電灯８の電力を大きくする。ところが、放電灯８の周囲環境がより厳しい場合、放電灯８のインピーダンスＲＬはかなり小さくなり、その際の共振曲線は、図３の左側のようになる。この左側の共振特性になると、マイコン１０が指令値を修正して周波数を変更しても、設定している閾値Ｖｔｈにはならない。すなわち、一定の負荷電力になることはない。この場合、マイコン１０は、周波数を低く制御し続けることになる。すなわち、図４のフローチャートにおいて、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１１をループしてしまう。
【００２２】
また、一般的にインバータの動作周波数、即ち、マイコン１０から出力する制御信号の周波数は、ＬとＣ、ＲＬから成る共振特性の遅相領域である。よって、負荷電力を一定にする定電力制御の上で、遅相領域の動作を保つ為に、リミットを設ける必要がある。従って、マイコン１０は、所定の指令値をリミット値として保有しており、このリミット値よりも大きな指令値は採用しない。すなわちマイコン１０は、予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、電力検出回路１２によって検出された直流電圧の値に基づいて制御信号の周波数を修正する。
【００２３】
図３には、共振特性とリミット周波数の関係を示している。すなわち、マイコン１０は、放電灯８が点灯しているときに定電力制御を実施する。しかし、放電灯８の予熱及び始動後から即実施する必要は無く、所定時間経過後から動作してもよい。特に、低温中などの放電灯８が点灯直後で安定していないときなどは、所定時間の遅れ後に、安定した放電状態となってから動作させるとなお良い。
【００２４】
実施の形態１の放電灯点灯装置１０１は、マイコン１０が放電灯８の定電力制御を実施するので、簡易な構成で定電力制御が可能となる。また、マイコン１０はリミット値を参照するので、放電灯８のインピーダンスＲＬの低下により制御信号の周波数が低くなりすぎることを防止できる。
【００２５】
実施の形態２．
次に図５〜図９を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態２は、実施の形態１で述べた、
（１）及び予熱周波数、始動周波数、点灯周波数（電力検出回路１２の検出結果に基づく修正前）
（２）閾値Ｖｔｈ、
（３）リミット値、
の決定方法を説明する。
【００２６】
（予熱周波数、始動周波及び点灯周波数の設定）
負荷回路４を構成するＬ、Ｃには特性のバラツキがあるため、所定の動作特性を得ることは難しいが、動作周波数（マイコン１０が出力する制御信号の周波数）に補正を行えば、部品特性のバラツキがあっても所定の動作特性を得ることが可能である。マイコン１０は、放電灯８の点灯時における定電力制御を実施していないときは、マイコン１０に予め設定された指令値ｎで動作する。しかし、部品特性のバラツキにより、所定の動作特性を得ることは難しい。このため、前述した指令値ｎを、初期値ｎ０（工場でのデフォルト値）に符号を有する補正値「±Ａ」の和として式（３）のように設定する。これにより動作特性の補正が可能である。
ｎ＝ｎ０＋（±Ａ）・・・式（３）
すなわち、マイコン１０は「ｎ０」、「±Ａ」を格納すると共に、プログラムにより、
ｆｎ＝ｆｃｐｕ／（ｎ０＋（±Ａ））
の周波数の制御信号を生成する。このように補正値「±Ａ」は、製造ライン上で、放電灯点灯装置を動作させ、決定する。
【００２７】
図５、図６は、上記の補正を示す図である。上記の補正値は、必要があれば、予熱周波数、始動周波数、点灯周波数（定電力制御前）のいずれにも設ける。すなわち、マイコン１０は、図４に示したように放電灯８が点灯中においては電力検出回路１２の出力電圧に応じて定電力制御するため補正値「±Ａ」は関連しないが、初期値動作時は、図５、図６に示すように、補正値「±Ａ」を反映した周波数の制御信号を出力する。
【００２８】
（閾値Ｖｔｈの設定）
電力検出回路１２の構成部品にも特性のバラツキがあるため、電力検出回路１２の検出電圧にも補正が必要である。すなわち、放電灯８が実際に４０Ｗ（ワット）の電力を消費していても、電力検出回路１２によって検出される直流電圧には、例えば３５Ｗ相当の直流電圧が検出されるような場合である。マイコン１０は、電力検出回路１２の出力電圧と閾値Ｖｔｈとを比較するため、閾値Ｖｔｈを補正すればよい。
例えば、製造ライン上で放電灯点灯装置の出力を検出して適正出力（例えば４０Ｗ）になるように点灯周波数を変化させる。放電灯点灯装置の出力が適正出力になるときに電力検出回路１２の出力電圧を検出し、閾値Ｖｔｈを補正する補正値を算出する。閾値Ｖｔｈは、前述したように、マイコン１０のＡ／Ｄ検出機能を使用する。マイコン１０の検出判定値は一般的に、
Ｖ＝（ＶＤＤ／ｍ）×ｎ・・・式（４）
で決めることができる。ここで、ｍはマイコン１０のもつ固有のＡ／Ｄ検出の分解能を示し、ｎは指令値である。
【００２９】
図７は閾値Ｖｔｈの補正を示す。指令値ｎを符号をもつ「補正値±Ｂ」と初期ｎ０の和として設定することで、電力検出回路１２のバラツキを補正することができる。
ｎ＝ｎ０＋（±Ｂ）・・・式（５）
この補正値「±Ｂ」は、製造ライン上で、放電灯点灯装置を動作させ決定する。マイコン１０は「ｎ０」、「±Ｂ」を格納すると共に、プログラムにより、式（５）を計算する。
【００３０】
（リミット値の設定）
同様に、前述したリミット値も負荷回路４の特性バラツキ、特に、共振特性のバラツキがあるため、補正値を反映させる必要がある。リミット値については、予熱周波数等の場合と同じである。なお、リミット値のデフォルト値の補正値は、点灯周波数補正値と同じ値を用いてもよい。
【００３１】
以上に説明した、（１）予熱周波数、始動周波数及び点灯周波数、（２）閾値Ｖｔｈ、（３）リミット値のそれぞれの補正値は、不揮発性メモリ（記憶部）に記憶させ、マイコン１０のプログラムにおいて反映させるようにする。上記のように補正値は、製造ライン上で放電灯点灯装置を動作させ決定する。特にマイコンを使用しているため、補正値としてパルスを外部装置から送り込むことが有効である。図８、図９は補正値、初期指令値などの情報を格納する不揮発性メモリを搭載した例を示す。図８は、マイコン１０が不揮発性メモリを搭載した放電灯点灯装置１０２ａを示し、図９はマイコン１０とは別個に不揮発性メモリにＥＥＰＲＯＭを用いた放電灯点灯装置１０２ａを示している。また、図８に示すようにマイコン１０はＲＯＭ、ＲＡＭを保有しており、ＲＯＭにはプログラムが格納されている。
【００３２】
実施の形態２の放電灯点灯装置１０２ａ，１０２ｂは、制御信号に対応する補正値、電力制御の閾値に対応する補正値及びリミット値に対応する補正値を格納し、これらの補正値を反映して動作するので、回路を構成する素子の特性のバラツキを補正することができる。
【００３３】
実施の形態３．
次に図１０〜図１２を参照して実施の形態３の放電灯点灯装置１０３を説明する。図１０は放電灯点灯装置１０３の回路構成図である。放電灯点灯装置１０３は、実施の形態１の放電灯点灯装置１０３に対してさらに、マイコン用第２電源回路２２と電源同期回路２３とを備えた構成である。なお放電灯点灯装置１０３では、電力検出回路１２は省略しているが、電力検出回路１２を備えることで放電灯点灯装置１０１と同様に、放電灯８の点灯中において定電力制御が可能である。なお、実施の形態３では、放電灯点灯装置１０１におけるマイコン用電源回路１１をマイコン用第１電源回路１１と呼ぶ。
【００３４】
（２つのマイコン用電源回路）
マイコン１０の電源回路は、図１０に示すように、商用電源３１または脈流電圧から供給できるマイコン用第１電源回路１１と、駆動周波数を出力した後は、インバータ回路３の出力から得るマイコン用第２電源回路２２がある。マイコン用第１電源回路１１は、整流回路１から得られる脈流電圧と、交流電源３１の出力電圧を半波整流した電圧とのいずれかの電圧に基づく直流電圧をマイコン１０に供給する。図１０では、マイコン用第１電源回路１１として整流回路１から得られる脈流電圧を供給する場合を示したが交流電源３１の出力電圧を半波整流した電圧に基づく直流電圧をマイコン１０に供給する電源でもよい。
マイコン用第２電源回路２２は、インバータ回路３の出力に基づく直流電圧をマイコン１０に供給する。
【００３５】
（電源同期回路２３）
電源同期回路２３は、商用電源３１の有無を検出する回路であり、商用電源３１に同期した検出回路である。図１１で後述するが、電源同期回路２３は、投入された商用電源３１の電圧値が正常な場合には商用電源３１の電圧値に対応する矩形波電圧を一定の周期で出力し、投入された商用電源３１の電圧値が正常よりも低い場合には矩形波電圧のＨｉｇｈ信号に相当する電圧を出力する。
【００３６】
図１１は、電源同期回路２３から得られる矩形波電圧信号を示す。図１１に示す矩形波電圧では、Ｌ（Ｌｏｗレベル）信号があるときが、商用電源３１の電圧は所定値以上であることを示す。すなわち、電源同期回路２３は、投入された商用電源３１の電圧値が正常な場合には商用電源３１の電圧値に対応する矩形波電圧を一定の周期で出力し、投入された商用電源３１の電圧値が正常よりも低い場合には矩形波電圧のＨｉｇｈ信号に相当する電圧を出力する。
【００３７】
マイコン用第１電源回路１１は、マイコン用第２電源回路２２から電力供給されるまでの起動電源となる。マイコン用第１電源回路１１は起動電源である。このため、マイコン用第２電源回路２２から電力供給される定常状態に比べて、マイコン用第１電源回路１１からの電力供給の場合はマイコン１０は低消費電力で動作する。すなわち、マイコン１０は、マイコン用第１電源回路１１を電源とする場合の第１動作クロックがマイコン用第２電源回路２２を電源とする場合の第２動作クロックよりも低くなる。
【００３８】
この低消費電力（マイコン用第１電源回路１１）で動作しているときは動作クロックが低いため、マイコン１０による電源同期検出信号の検出は、マイコン用第２電源回路２２の第２動作クロックの場合に比べて大きい周期で検出せざるを得ない。通常、矩形波電圧の時間を判定したいときは、その判定する時間未満の検出周期で実施することが好ましい。しかし、前述した動作クロックが低いときは、検出周期が大きくなってしまう。
【００３９】
図１２は、動作クロックから決まる検出周期を示す図である。図１２に示す通り、マイコン１０による検出周期ｔ３は、電源同期検出信号の発生周期Ｔ０から、検出周期ｔ３の整数ｎ倍した値を引いた差分「Ｔ０−ｔ３×ｎ」が、検出したい矩形波電圧の時間ｔ１よりも小さければ検出することができる。
すなわち、
Ｔ０−ｔ３×ｎ＜ｔ１・・・式（６）
であれば検出することができる。
このとき、検出できるまでの最長の時間Ｔ１は、図１２より、
Ｔ１＝（ｔ３／（Ｔ０−ｔ３×ｎ）×Ｔ０）−ｔ３
（ただし、ｎ＝１，２，…の整数で、ｔ１＞０となる最大値）
で示すことができる。
【００４０】
すなわち、マイコン１０は、商用電源３１が投入されるとマイコン用第１電源回路１１を電源として動作を開始し、マイコン用第１電源回路１１を電源として動作を開始すると電源同期回路２３によって出力された電圧を入力し、入力した電圧から第１動作クロックに応じて予め定められた前記式（６）を満たす第１検出周期ｔ３で矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を開始する。マイコン１０は、Ｌｏｗ信号を検出した場合（交流電源３１が正常の場合）には、制御信号の生成を開始し、かつ、電源をマイコン用第１電源回路１１からマイコン用第２電源回路２２に切り替える。一方、Ｌｏｗ信号を検出しない場合（交流電源３１が正常な電圧ではない場合）には、マイコン１０は、制御信号の生成を開始しない（インバータ回路３を駆動しない）。また、マイコン１０は、マイコン用第２電源回路２２を電源として制御信号を出力中にＬｏｗ信号を検出できなくなると、予め組み込まれているプログラムに従ってインバータ回路３の駆動を停止させる停止制御とインバータ回路３の出力を低減させる低出力制御とのいずれかを実行する。
【００４１】
放電灯点灯装置１０３はマイコン用第２電源回路２２を有している。マイコン１０による駆動周波数（制御信号）出力後は、マイコン１０は、マイコン用第２電源回路２２から電力供給を受け、第１動作クロックよりもクロックの高い第２動作クロックで動作する。そこでマイコン１０は、マイコン用第２電源回路２２を電源とする場合には、第２動作クロックに応じて予め定められた第２検出周期で矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を実行する。検出周期を短くすることで、例えば、商用電源３１の瞬時停電、または瞬時電圧低下を検出し、インバータ回路３を停止あるいは出力低減することで、部品の故障などを防止できる。
【００４２】
実施の形態３の放電灯点灯装置１０３は、マイコン用第１電源回路１１、マイコン用第２電源回路２２及び電源同期回路２３を備えた。このため、簡易な構成であり、しかも損失の少ないマイコン用の電源回路を提供できる。
【００４３】
実施の形態４．
図１３を参照して実施の形態４を説明する。図１３は、実施の形態１、あるいは実施の形態２で説明した放電灯点灯装置を組み込んだ照明器具５０の複数からなる照明システム１０００を示す図である。
【００４４】
図１３は照明システム１０００の全体図である。照明システム１０００は、複数の照明器具５０と、スイッチボックス７０とを備える。各照明器具５０は、器具本体５１、反射板５２及び放電灯８を装着するソケット５３ａ，５３ｂを備える。なお、図１３ではソケット５３ｂは器具本体５１に隠れている。器具本体５１には、実施の形態１、あるいは実施の形態２で説明した放電灯点灯装置が取り付けられている。器具本体５１の長手方向両端部には放電灯点灯装置からの出力が電線を介して接続されている。図１３では、器具本体２１のランプソケットには放電灯８が取り付けられている。スイッチボックス７０は、第１の電源スイッチ６０を備えている。
【００４５】
図１３に示す照明システム１０００では、それぞれの照明器具５０の放電灯点灯装置が定電力制御を実施するので、放電灯の周囲環境によらず、一定の明るさを得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 整流回路、２ 直流電源回路、３ インバータ回路、４ 負荷回路、５ インダクタ、６，７ コンデンサ、８ 放電灯、９ インバータ駆動回路、１０ マイコン、１１ マイコン用第１電源回路、１２ 電力検出回路、１３ 不揮発性メモリ、２２ マイコン用第２電源回路、２３ 電源同期回路、５０ 照明器具、５１ 器具本体、５２ 反射板、５３ａ，５３ｂ ソケット、６０ 電源スイッチ、７０ スイッチボックス、１０１，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ 放電灯点灯装置、１０００ 照明システム。
【技術分野】
【０００１】
この発明は放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電灯点灯装置は、多機能化及び回路簡略化面において、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を用いて制御することが有利であることが明らかである。
【０００３】
特開平４−２６９５００号公報（特許文献１）に示されているように、インバータの発振制御をマイコンで実施することは一般的である。
【０００４】
また、特開２００４−２０６９３０号（特許文献２）に示されているように、負荷電力に応答して、インバータ回路の動作周波数を変化させて、負荷である放電灯の環境変化でも略均一の明るさを得ることが示されている。
【０００５】
また、マイコンを動作させるための基本である電源は、特開平７−５７８８７号公報（特許文献３）に簡易電源回路の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２６９５００号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６９３０号公報
【特許文献３】特開平７−５７８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２は、負荷電力に応答してインバータ回路の動作周波数を変化させる技術を開示しているが回路構成が複雑である。
【０００８】
また、マイコンを使用すると非常に有効であるが、一方でマイコンの電源回路をどのように構成するかという課題がある。通常マイコンの電源回路は、商用電源を整流した電位から抵抗を介して電圧降下させて直流電圧を生成することで得ることができる。しかし、そのような電源回路では、商用電源の変化に対して得られる電流が異なるため、電流が大きくなると抵抗損失が大きくなるという課題があった。そこで、特許文献３に示されているように、損失の少ない電源回路が提案されているが、多くの回路部品が必要であり、また、昨今の省スペースの要請に反する。
【０００９】
この発明は、放電灯の点灯電力を一定に保持可能な、簡易構成の放電灯点灯装置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】
【００１０】
この発明の放電灯点灯装置は、
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
交流電源を脈流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路から得られる脈流電圧を昇圧または降圧することにより直流電源を生成する直流電源回路と、
所定の周波数のドライブ信号に従って前記所定の周波数で駆動することにより前記直流電源回路から供給される直流電圧を高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧を出力するインバータ回路と、
前記放電灯が装着されると共に、前記インバータ回路によって出力された前記高周波電圧が入力される負荷回路と、
前記所定の周波数の制御信号を生成して出力するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータが出力した前記所定の周波数の前記制御信号から前記インバータ回路を駆動させる前記所定の周波数の前記ドライブ信号を生成し、生成された前記所定の周波数の前記ドライブ信号を前記インバータ回路に出力するインバータ駆動回路と、
前記放電灯が装着された前記負荷回路によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する電力検出回路と
を備え、
前記マイクロコンピュータは、
予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、前記電力検出回路によって検出された前記直流電圧の値に基づいて前記制御信号の前記所定の周波数を修正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明により、放電灯の点灯電力を一定に保持可能な、簡易構成の放電灯点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１の放電灯点灯装置１０１の回路構成図。
【図２】実施の形態１のマイコン１０が出力する周波数信号を示す図。
【図３】実施の形態１の点灯周波数ｆ１の修正を示す図。
【図４】実施の形態１の定電力制御のフローチャート。
【図５】実施の形態２の予熱時及び始動時の補正を示す図。
【図６】実施の形態２の予熱時及び始動時の補正を示す図。
【図７】実施の形態２の閾値Ｖｔｈの補正を示す図。
【図８】実施の形態２の放電灯点灯装置１０２ａの回路構成図。
【図９】実施の形態２の放電灯点灯装置１０２ｂの回路構成図。
【図１０】実施の形態３の放電灯点灯装置１０３の回路構成図。
【図１１】実施の形態３の電源同期回路２３の出力する矩形波電圧信号を示す図。
【図１２】実施の形態３の動作クロックから決まる検出周期を示す図。
【図１３】実施の形態４の照明システム１０００を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図４を参照して実施の形態１を説明する。図１は、実施の形態１の放電灯点灯装置１０１の回路構成図を示す。放電灯点灯装置１０１は、整流回路１と、直流電源回路２（チョッパ回路とも呼ばれる）と、インバータ回路３と、負荷回路４と、インバータ駆動回路９、マイコン１０、マイコン用電源回路１１、電力検出回路１２とを備える。
【００１４】
（１）整流回路１は、商用電源３１を脈流電圧に整流する。
（２）直流電源回路２は、整流回路１から得られる脈流電圧を昇圧または降圧することにより直流電源を生成する。図１は昇圧回路を示している。
（３）インバータ回路３は、インバータ駆動回路９の出力する所定の周波数（マイコン１０の出力する制御信号の周波数に同じである）のドライブ信号を入力し、このドライブ信号に従ってドライブ信号の周波数で駆動することにより直流電源回路２から供給される直流電圧を高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧を負荷回路４に出力する。
（４）負荷回路４は、放電灯８が装着されると共に、インバータ回路３によって出力された高周波電圧が入力される共振回路である。
（５）マイコン１０は、所定の周波数の制御信号を生成してインバータ駆動回路９に出力する。
（６）インバータ駆動回路９は、マイコン１０が出力した所定の周波数の制御信号からインバータ回路３を駆動させるドライブ信号（マイコン１０が生成した制御信号と周波数が同じである）を生成し、このドライブ信号をインバータ回路３に出力してインバータ回路３を駆動する。
（７）電力検出回路１２は、放電灯８が装着された負荷回路４によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する。
（８）マイコン用電源回路１１はマイコン１０に電源を供給する。
【００１５】
（インバータ回路３の駆動過程）
（１）上記のように、マイコン１０は、所定の周波数の制御信号を生成してインバータ駆動回路９に出力する。
（２）インバータ駆動回路９は、マイコン１０から出力された所定の周波数の制御信号を入力し、制御信号と同じ周波数のドライブ信号を生成してインバータ回路３に出力する。
（３）インバータ回路３は、インバータ駆動回路９から出力されたドライブ信号を入力し、ドライブ信号に従ってドライブ信号の周波数で駆動する。
【００１６】
放電灯点灯装置１０１ではマイコン１０が、予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、電力検出回路１２によって検出された直流電圧の値に基づいて、出力中（点灯モード）の制御信号の周波数を修正する。この過程を以下に説明する。
【００１７】
（電力検出回路１２）
電力検出回路１２は、放電灯８が点灯中の負荷回路４の負荷電力（放電灯８の電力に相当する）を検出する。電力検出回路１２は、図１に示すように、放電灯８が点灯中の負荷回路４に流れる電流を直流電圧に変換する。マイコン１０は、この直流電圧を入力し、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換機能を使用して、この直流電圧をデジタル変換し、マイコン１０に予め設定されている閾値Ｖｔｈと比較／判定する。この閾値Ｖｔｈは、放電灯８の消費電力の目標値としてマイコン１０に予め設定されている値である。マイコン１０は、比較結果に基づいて、出力中の制御信号の周波数を修正する。すなわち、マイコン１０は制御信号の周波数を修正することにより、放電灯の消費電力を閾値Ｖｔｈに近づける。
【００１８】
図２は、マイコン１０がインバータ駆動回路９に与える周波数信号を示している。すなわち、図２は、マイコン１０がインバータ駆動回路９に出力する制御信号の周波数を示す表である。マイコン１０は所定の周波数の制御信号をインバータ駆動回路９に出力するが、制御信号の周波数はマイコン１０のクロックｆｃｐｕを整数である指令値ｎで割った値である。指令値ｎはマイコン１０のプログラム中で指定される。マイコン１０は、放電灯８の予熱（予熱モード）及び始動中（始動モード）では、周波数ｆｐ（予熱周波数）及びｆｉ（始動周波数）の制御信号を出力し、放電灯８が点灯している時（点灯モード）は、ｆ１を出力する。
【００１９】
（点灯周波数）
図３は、点灯周波数ｆ１の修正を示す図である。マイコン１０は、電力検出回路１２による電力検出結果（直流電圧の検出値）により、図３に示す通り、初期周波数ｆ１を増加または減少させて、一定電力の閾値Ｖｔｈに対応する周波数ｆ’１に遷移させる。前述のように、マイコン１０から出力する制御信号の周波数は、マイコン１０が動作する固有のクロックｆｃｐｕを整数ｎで割った値である。すなわち、マイコン１０の出力可能な制御信号の周波数ｆｘは、次の式（１）のように指令値ｎで定まる。
ｆｘ＝ｆｃｐｕ／ｎ・・・式（１）
すなわち、放電灯８が点灯している時にマイコン１０の出力している制御信号の周波数（点灯周波数）ｆ１は、指令値ｎ１に対応している。
すなわち、
ｆ１＝ｆｃｐｕ／ｎ１
である。マイコン１０が電力検出回路１２による電力検出結果に応答し、定電力制御する為には、すなわち電力検出結果を閾値電圧Ｖｔｈに近づけるには、図３の共振特性及び式（１）より、指令値ｎを修正してやればよい。すなわち、点灯周波数ｆ１に対応する指令値ｎ１について、
ｎ１＝ｎ１±１・・・式（２）
の修正処理により、図２に示した閾値Ｖｔｈに対応する点灯周波数ｆ’１に近づけることができる。
【００２０】
（マイコン１０による点灯周波数ｆ１の補正処理）
図４は、マイコン１０が放電灯８を一定の電力で点灯させる一定電力制御方式を説明するフローチャートである。
Ｓ１１において、マイコン１０は、電力検出回路１２から検出電圧を取得する。
Ｓ１２において、マイコン１０は、取得した検出電圧をＡ／Ｄ変換する。
Ｓ１３において、マイコン１０は、Ａ／Ｄ変換した検出電圧Ｖと閾値Ｖｔｈとを比較する。
Ｖ＜Ｖｔｈ
の場合、マイコン１０は、現在の点灯周波数ｆ１に対応する指令値ｎ１を「１」だけ増加する（Ｓ１４）。これにより、
ｆ１＝ｆｃｐｕ／ｎ１
における分母が大きくなるので点灯周波数ｆ１が小さくなり、図２により、検出電圧Ｖは増加する方向になる。マイコン１０は修正後の指令値の周波数の制御信号を出力する（Ｓ１５）。
一方、
Ｖ≧Ｖｔｈ
の場合は、Ｓ１６に進み、マイコン１０は、
Ｖ＞Ｖｔｈ
か
Ｖ＝Ｖｔｈ
を判定する。
Ｖ＞Ｖｔｈ
の場合、マイコン１０は、現在の点灯周波数ｆ１に対応する指令値ｎ１を「１」だけ減少する。これにより、
ｆ１＝ｆｃｐｕ／ｎ１
における分母が小さくなるので点灯周波数ｆ１が大きくなり、図２により、検出電圧Ｖは減少する方向になる。マイコン１０は修正後の指令値の周波数の制御信号を出力する（Ｓ１５）。
Ｖ＝Ｖｔｈ
の場合は、マイコン１０は指令値ｎ１を補正しない。
【００２１】
（リミット値：リミット周波数ｆ２）
一般的に負荷回路４は、前述したように、インダクタＬ及びコンデンサＣで構成される。放電灯８に流れる電流は、インバータ回路３の出力電圧Ｖ、インダクタＬ及びコンデンサＣと放電灯８のインピーダンスＲＬで決まる。また、放電灯８の電力は、放電灯電流と放電灯８のインピーダンスＲＬの積で決まる。これまで述べてきた負荷回路４の負荷電力がほぼ放電灯８の電力に等しいとすると、放電灯８の周囲環境（温度など）により放電灯８のインピーダンスＲＬが小さくなり、放電灯８の電力が小さくなると、電力検出回路１２の検出電圧が小さくなる。この場合、マイコン１０は図４に示したように、図３に示した動作周波数をこれまでの動作周波数から低い周波数である共振周波数側に近づけて、放電灯８の電力を大きくする。ところが、放電灯８の周囲環境がより厳しい場合、放電灯８のインピーダンスＲＬはかなり小さくなり、その際の共振曲線は、図３の左側のようになる。この左側の共振特性になると、マイコン１０が指令値を修正して周波数を変更しても、設定している閾値Ｖｔｈにはならない。すなわち、一定の負荷電力になることはない。この場合、マイコン１０は、周波数を低く制御し続けることになる。すなわち、図４のフローチャートにおいて、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１１をループしてしまう。
【００２２】
また、一般的にインバータの動作周波数、即ち、マイコン１０から出力する制御信号の周波数は、ＬとＣ、ＲＬから成る共振特性の遅相領域である。よって、負荷電力を一定にする定電力制御の上で、遅相領域の動作を保つ為に、リミットを設ける必要がある。従って、マイコン１０は、所定の指令値をリミット値として保有しており、このリミット値よりも大きな指令値は採用しない。すなわちマイコン１０は、予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、電力検出回路１２によって検出された直流電圧の値に基づいて制御信号の周波数を修正する。
【００２３】
図３には、共振特性とリミット周波数の関係を示している。すなわち、マイコン１０は、放電灯８が点灯しているときに定電力制御を実施する。しかし、放電灯８の予熱及び始動後から即実施する必要は無く、所定時間経過後から動作してもよい。特に、低温中などの放電灯８が点灯直後で安定していないときなどは、所定時間の遅れ後に、安定した放電状態となってから動作させるとなお良い。
【００２４】
実施の形態１の放電灯点灯装置１０１は、マイコン１０が放電灯８の定電力制御を実施するので、簡易な構成で定電力制御が可能となる。また、マイコン１０はリミット値を参照するので、放電灯８のインピーダンスＲＬの低下により制御信号の周波数が低くなりすぎることを防止できる。
【００２５】
実施の形態２．
次に図５〜図９を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態２は、実施の形態１で述べた、
（１）及び予熱周波数、始動周波数、点灯周波数（電力検出回路１２の検出結果に基づく修正前）
（２）閾値Ｖｔｈ、
（３）リミット値、
の決定方法を説明する。
【００２６】
（予熱周波数、始動周波及び点灯周波数の設定）
負荷回路４を構成するＬ、Ｃには特性のバラツキがあるため、所定の動作特性を得ることは難しいが、動作周波数（マイコン１０が出力する制御信号の周波数）に補正を行えば、部品特性のバラツキがあっても所定の動作特性を得ることが可能である。マイコン１０は、放電灯８の点灯時における定電力制御を実施していないときは、マイコン１０に予め設定された指令値ｎで動作する。しかし、部品特性のバラツキにより、所定の動作特性を得ることは難しい。このため、前述した指令値ｎを、初期値ｎ０（工場でのデフォルト値）に符号を有する補正値「±Ａ」の和として式（３）のように設定する。これにより動作特性の補正が可能である。
ｎ＝ｎ０＋（±Ａ）・・・式（３）
すなわち、マイコン１０は「ｎ０」、「±Ａ」を格納すると共に、プログラムにより、
ｆｎ＝ｆｃｐｕ／（ｎ０＋（±Ａ））
の周波数の制御信号を生成する。このように補正値「±Ａ」は、製造ライン上で、放電灯点灯装置を動作させ、決定する。
【００２７】
図５、図６は、上記の補正を示す図である。上記の補正値は、必要があれば、予熱周波数、始動周波数、点灯周波数（定電力制御前）のいずれにも設ける。すなわち、マイコン１０は、図４に示したように放電灯８が点灯中においては電力検出回路１２の出力電圧に応じて定電力制御するため補正値「±Ａ」は関連しないが、初期値動作時は、図５、図６に示すように、補正値「±Ａ」を反映した周波数の制御信号を出力する。
【００２８】
（閾値Ｖｔｈの設定）
電力検出回路１２の構成部品にも特性のバラツキがあるため、電力検出回路１２の検出電圧にも補正が必要である。すなわち、放電灯８が実際に４０Ｗ（ワット）の電力を消費していても、電力検出回路１２によって検出される直流電圧には、例えば３５Ｗ相当の直流電圧が検出されるような場合である。マイコン１０は、電力検出回路１２の出力電圧と閾値Ｖｔｈとを比較するため、閾値Ｖｔｈを補正すればよい。
例えば、製造ライン上で放電灯点灯装置の出力を検出して適正出力（例えば４０Ｗ）になるように点灯周波数を変化させる。放電灯点灯装置の出力が適正出力になるときに電力検出回路１２の出力電圧を検出し、閾値Ｖｔｈを補正する補正値を算出する。閾値Ｖｔｈは、前述したように、マイコン１０のＡ／Ｄ検出機能を使用する。マイコン１０の検出判定値は一般的に、
Ｖ＝（ＶＤＤ／ｍ）×ｎ・・・式（４）
で決めることができる。ここで、ｍはマイコン１０のもつ固有のＡ／Ｄ検出の分解能を示し、ｎは指令値である。
【００２９】
図７は閾値Ｖｔｈの補正を示す。指令値ｎを符号をもつ「補正値±Ｂ」と初期ｎ０の和として設定することで、電力検出回路１２のバラツキを補正することができる。
ｎ＝ｎ０＋（±Ｂ）・・・式（５）
この補正値「±Ｂ」は、製造ライン上で、放電灯点灯装置を動作させ決定する。マイコン１０は「ｎ０」、「±Ｂ」を格納すると共に、プログラムにより、式（５）を計算する。
【００３０】
（リミット値の設定）
同様に、前述したリミット値も負荷回路４の特性バラツキ、特に、共振特性のバラツキがあるため、補正値を反映させる必要がある。リミット値については、予熱周波数等の場合と同じである。なお、リミット値のデフォルト値の補正値は、点灯周波数補正値と同じ値を用いてもよい。
【００３１】
以上に説明した、（１）予熱周波数、始動周波数及び点灯周波数、（２）閾値Ｖｔｈ、（３）リミット値のそれぞれの補正値は、不揮発性メモリ（記憶部）に記憶させ、マイコン１０のプログラムにおいて反映させるようにする。上記のように補正値は、製造ライン上で放電灯点灯装置を動作させ決定する。特にマイコンを使用しているため、補正値としてパルスを外部装置から送り込むことが有効である。図８、図９は補正値、初期指令値などの情報を格納する不揮発性メモリを搭載した例を示す。図８は、マイコン１０が不揮発性メモリを搭載した放電灯点灯装置１０２ａを示し、図９はマイコン１０とは別個に不揮発性メモリにＥＥＰＲＯＭを用いた放電灯点灯装置１０２ａを示している。また、図８に示すようにマイコン１０はＲＯＭ、ＲＡＭを保有しており、ＲＯＭにはプログラムが格納されている。
【００３２】
実施の形態２の放電灯点灯装置１０２ａ，１０２ｂは、制御信号に対応する補正値、電力制御の閾値に対応する補正値及びリミット値に対応する補正値を格納し、これらの補正値を反映して動作するので、回路を構成する素子の特性のバラツキを補正することができる。
【００３３】
実施の形態３．
次に図１０〜図１２を参照して実施の形態３の放電灯点灯装置１０３を説明する。図１０は放電灯点灯装置１０３の回路構成図である。放電灯点灯装置１０３は、実施の形態１の放電灯点灯装置１０３に対してさらに、マイコン用第２電源回路２２と電源同期回路２３とを備えた構成である。なお放電灯点灯装置１０３では、電力検出回路１２は省略しているが、電力検出回路１２を備えることで放電灯点灯装置１０１と同様に、放電灯８の点灯中において定電力制御が可能である。なお、実施の形態３では、放電灯点灯装置１０１におけるマイコン用電源回路１１をマイコン用第１電源回路１１と呼ぶ。
【００３４】
（２つのマイコン用電源回路）
マイコン１０の電源回路は、図１０に示すように、商用電源３１または脈流電圧から供給できるマイコン用第１電源回路１１と、駆動周波数を出力した後は、インバータ回路３の出力から得るマイコン用第２電源回路２２がある。マイコン用第１電源回路１１は、整流回路１から得られる脈流電圧と、交流電源３１の出力電圧を半波整流した電圧とのいずれかの電圧に基づく直流電圧をマイコン１０に供給する。図１０では、マイコン用第１電源回路１１として整流回路１から得られる脈流電圧を供給する場合を示したが交流電源３１の出力電圧を半波整流した電圧に基づく直流電圧をマイコン１０に供給する電源でもよい。
マイコン用第２電源回路２２は、インバータ回路３の出力に基づく直流電圧をマイコン１０に供給する。
【００３５】
（電源同期回路２３）
電源同期回路２３は、商用電源３１の有無を検出する回路であり、商用電源３１に同期した検出回路である。図１１で後述するが、電源同期回路２３は、投入された商用電源３１の電圧値が正常な場合には商用電源３１の電圧値に対応する矩形波電圧を一定の周期で出力し、投入された商用電源３１の電圧値が正常よりも低い場合には矩形波電圧のＨｉｇｈ信号に相当する電圧を出力する。
【００３６】
図１１は、電源同期回路２３から得られる矩形波電圧信号を示す。図１１に示す矩形波電圧では、Ｌ（Ｌｏｗレベル）信号があるときが、商用電源３１の電圧は所定値以上であることを示す。すなわち、電源同期回路２３は、投入された商用電源３１の電圧値が正常な場合には商用電源３１の電圧値に対応する矩形波電圧を一定の周期で出力し、投入された商用電源３１の電圧値が正常よりも低い場合には矩形波電圧のＨｉｇｈ信号に相当する電圧を出力する。
【００３７】
マイコン用第１電源回路１１は、マイコン用第２電源回路２２から電力供給されるまでの起動電源となる。マイコン用第１電源回路１１は起動電源である。このため、マイコン用第２電源回路２２から電力供給される定常状態に比べて、マイコン用第１電源回路１１からの電力供給の場合はマイコン１０は低消費電力で動作する。すなわち、マイコン１０は、マイコン用第１電源回路１１を電源とする場合の第１動作クロックがマイコン用第２電源回路２２を電源とする場合の第２動作クロックよりも低くなる。
【００３８】
この低消費電力（マイコン用第１電源回路１１）で動作しているときは動作クロックが低いため、マイコン１０による電源同期検出信号の検出は、マイコン用第２電源回路２２の第２動作クロックの場合に比べて大きい周期で検出せざるを得ない。通常、矩形波電圧の時間を判定したいときは、その判定する時間未満の検出周期で実施することが好ましい。しかし、前述した動作クロックが低いときは、検出周期が大きくなってしまう。
【００３９】
図１２は、動作クロックから決まる検出周期を示す図である。図１２に示す通り、マイコン１０による検出周期ｔ３は、電源同期検出信号の発生周期Ｔ０から、検出周期ｔ３の整数ｎ倍した値を引いた差分「Ｔ０−ｔ３×ｎ」が、検出したい矩形波電圧の時間ｔ１よりも小さければ検出することができる。
すなわち、
Ｔ０−ｔ３×ｎ＜ｔ１・・・式（６）
であれば検出することができる。
このとき、検出できるまでの最長の時間Ｔ１は、図１２より、
Ｔ１＝（ｔ３／（Ｔ０−ｔ３×ｎ）×Ｔ０）−ｔ３
（ただし、ｎ＝１，２，…の整数で、ｔ１＞０となる最大値）
で示すことができる。
【００４０】
すなわち、マイコン１０は、商用電源３１が投入されるとマイコン用第１電源回路１１を電源として動作を開始し、マイコン用第１電源回路１１を電源として動作を開始すると電源同期回路２３によって出力された電圧を入力し、入力した電圧から第１動作クロックに応じて予め定められた前記式（６）を満たす第１検出周期ｔ３で矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を開始する。マイコン１０は、Ｌｏｗ信号を検出した場合（交流電源３１が正常の場合）には、制御信号の生成を開始し、かつ、電源をマイコン用第１電源回路１１からマイコン用第２電源回路２２に切り替える。一方、Ｌｏｗ信号を検出しない場合（交流電源３１が正常な電圧ではない場合）には、マイコン１０は、制御信号の生成を開始しない（インバータ回路３を駆動しない）。また、マイコン１０は、マイコン用第２電源回路２２を電源として制御信号を出力中にＬｏｗ信号を検出できなくなると、予め組み込まれているプログラムに従ってインバータ回路３の駆動を停止させる停止制御とインバータ回路３の出力を低減させる低出力制御とのいずれかを実行する。
【００４１】
放電灯点灯装置１０３はマイコン用第２電源回路２２を有している。マイコン１０による駆動周波数（制御信号）出力後は、マイコン１０は、マイコン用第２電源回路２２から電力供給を受け、第１動作クロックよりもクロックの高い第２動作クロックで動作する。そこでマイコン１０は、マイコン用第２電源回路２２を電源とする場合には、第２動作クロックに応じて予め定められた第２検出周期で矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を実行する。検出周期を短くすることで、例えば、商用電源３１の瞬時停電、または瞬時電圧低下を検出し、インバータ回路３を停止あるいは出力低減することで、部品の故障などを防止できる。
【００４２】
実施の形態３の放電灯点灯装置１０３は、マイコン用第１電源回路１１、マイコン用第２電源回路２２及び電源同期回路２３を備えた。このため、簡易な構成であり、しかも損失の少ないマイコン用の電源回路を提供できる。
【００４３】
実施の形態４．
図１３を参照して実施の形態４を説明する。図１３は、実施の形態１、あるいは実施の形態２で説明した放電灯点灯装置を組み込んだ照明器具５０の複数からなる照明システム１０００を示す図である。
【００４４】
図１３は照明システム１０００の全体図である。照明システム１０００は、複数の照明器具５０と、スイッチボックス７０とを備える。各照明器具５０は、器具本体５１、反射板５２及び放電灯８を装着するソケット５３ａ，５３ｂを備える。なお、図１３ではソケット５３ｂは器具本体５１に隠れている。器具本体５１には、実施の形態１、あるいは実施の形態２で説明した放電灯点灯装置が取り付けられている。器具本体５１の長手方向両端部には放電灯点灯装置からの出力が電線を介して接続されている。図１３では、器具本体２１のランプソケットには放電灯８が取り付けられている。スイッチボックス７０は、第１の電源スイッチ６０を備えている。
【００４５】
図１３に示す照明システム１０００では、それぞれの照明器具５０の放電灯点灯装置が定電力制御を実施するので、放電灯の周囲環境によらず、一定の明るさを得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 整流回路、２ 直流電源回路、３ インバータ回路、４ 負荷回路、５ インダクタ、６，７ コンデンサ、８ 放電灯、９ インバータ駆動回路、１０ マイコン、１１ マイコン用第１電源回路、１２ 電力検出回路、１３ 不揮発性メモリ、２２ マイコン用第２電源回路、２３ 電源同期回路、５０ 照明器具、５１ 器具本体、５２ 反射板、５３ａ，５３ｂ ソケット、６０ 電源スイッチ、７０ スイッチボックス、１０１，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ 放電灯点灯装置、１０００ 照明システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
交流電源を脈流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路から得られる脈流電圧を昇圧または降圧することにより直流電源を生成する直流電源回路と、
所定の周波数のドライブ信号に従って前記所定の周波数で駆動することにより前記直流電源回路から供給される直流電圧を高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧を出力するインバータ回路と、
前記放電灯が装着されると共に、前記インバータ回路によって出力された前記高周波電圧が入力される負荷回路と、
前記所定の周波数の制御信号を生成して出力するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータが出力した前記所定の周波数の前記制御信号から前記インバータ回路を駆動させる前記所定の周波数の前記ドライブ信号を生成し、生成された前記所定の周波数の前記ドライブ信号を前記インバータ回路に出力するインバータ駆動回路と、
前記放電灯が装着された前記負荷回路によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する電力検出回路と
を備え、
前記マイクロコンピュータは、
予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、前記電力検出回路によって検出された前記直流電圧の値に基づいて前記制御信号の前記所定の周波数を修正することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記マイクロコンピュータは、
予め設定された閾値と前記電力検出回路によって検出された前記直流電圧とを比較し、比較結果に基づいて、前記制御信号の前記所定の周波数を修正する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】
前記マイクロコンピュータは、
前記放電灯の予熱用の前記制御信号を出力する予熱モード、前記放電灯の始動用の前記制御信号を出力する始動モード、前記放電灯の点灯用の前記制御信号を出力する点灯モードに順次移行すると共に、前記始動モードから点灯モードに移行するときには、点灯用として予め設定された点灯周波数と前記点灯周波数の補正値として予め設定された点灯周波数補正値とに基づいて点灯用の前記制御信号を生成し、前記所定の周波数を修正するときには、前記リミット値のデフォルト値に前記デフォルト値の補正値が加算された値を前記リミット値として参照することを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記マイクロコンピュータは、
外部から電力出力情報を入力し、前記電力出力情報が所定の電力値のときの電力検出回路の電圧を検知して閾値を補正する補正値を算出することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記リミット値の前記デフォルト値の前記補正値は、
前記点灯周波数補正値と同じ値であることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記放電灯点灯装置は、さらに、
前記補正値を記憶する記憶部を備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記放電灯点灯装置は、さらに、
前記整流回路から得られる脈流電圧と、前記交流電源の出力電圧を半波整流した電圧とのいずれかの電圧に基づく直流電圧を前記マイクロコンピュータに供給する前記マイクロコンピュータ用の第１電源回路と、
前記インバータ回路の出力に基づく直流電圧を前記マイクロコンピュータに供給する前記マイクロコンピュータ用の第２電源回路と、
投入された前記交流電源の電圧値が正常な場合には前記交流電源の前記電圧値に対応する矩形波電圧を一定の周期で出力し、前記投入された前記交流電源の電圧値が正常よりも低い場合には前記矩形波電圧のＨｉｇｈ信号に相当する電圧を出力する電源同期回路と
を備え、
前記マイクロコンピュータは、
前記第１電源回路を電源とする場合の第１動作クロックが前記第２電源回路を電源とする場合の第２動作クロックよりも低くなると共に、前記交流電源が投入されると前記第１電源回路を電源として動作を開始し、前記第１電源回路を電源として動作を開始すると前記電源同期回路によって出力された電圧を入力し、入力した前記電圧から前記第１動作クロックに応じて予め定められた第１検出周期で前記矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を開始し、前記Ｌｏｗ信号を検出した場合には、前記制御信号の生成を開始し、かつ、電源を前記第１電源回路から前記第２電源回路に切り替え、前記Ｌｏｗ信号を検出しない場合には、前記制御信号の生成を開始しない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】
前記マイクロコンピュータは、
前記第２電源回路を電源として前記制御信号を出力中に前記Ｌｏｗ信号を検出できなくなると、予め組み込まれているプログラムに従って前記インバータ回路の駆動を停止させる停止制御と前記インバータ回路の出力を低減させる低出力制御とのいずれかを実行することを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記マイクロコンピュータは、
前記第２電源回路を電源とする場合には、前記第２動作クロックに応じて予め定められた第２検出周期で前記矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を実行することを特徴とする請求項７または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装置と、
前記放電灯装置の負荷回路に接続すると共に、前記放電灯が装着されるソケットと
を備えた照明器具。
【請求項１】
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
交流電源を脈流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路から得られる脈流電圧を昇圧または降圧することにより直流電源を生成する直流電源回路と、
所定の周波数のドライブ信号に従って前記所定の周波数で駆動することにより前記直流電源回路から供給される直流電圧を高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧を出力するインバータ回路と、
前記放電灯が装着されると共に、前記インバータ回路によって出力された前記高周波電圧が入力される負荷回路と、
前記所定の周波数の制御信号を生成して出力するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータが出力した前記所定の周波数の前記制御信号から前記インバータ回路を駆動させる前記所定の周波数の前記ドライブ信号を生成し、生成された前記所定の周波数の前記ドライブ信号を前記インバータ回路に出力するインバータ駆動回路と、
前記放電灯が装着された前記負荷回路によって消費される消費電力に対応する直流電圧を検出する電力検出回路と
を備え、
前記マイクロコンピュータは、
予めリミット値として設定された周波数よりも高い周波数の範囲において、前記電力検出回路によって検出された前記直流電圧の値に基づいて前記制御信号の前記所定の周波数を修正することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記マイクロコンピュータは、
予め設定された閾値と前記電力検出回路によって検出された前記直流電圧とを比較し、比較結果に基づいて、前記制御信号の前記所定の周波数を修正する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】
前記マイクロコンピュータは、
前記放電灯の予熱用の前記制御信号を出力する予熱モード、前記放電灯の始動用の前記制御信号を出力する始動モード、前記放電灯の点灯用の前記制御信号を出力する点灯モードに順次移行すると共に、前記始動モードから点灯モードに移行するときには、点灯用として予め設定された点灯周波数と前記点灯周波数の補正値として予め設定された点灯周波数補正値とに基づいて点灯用の前記制御信号を生成し、前記所定の周波数を修正するときには、前記リミット値のデフォルト値に前記デフォルト値の補正値が加算された値を前記リミット値として参照することを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記マイクロコンピュータは、
外部から電力出力情報を入力し、前記電力出力情報が所定の電力値のときの電力検出回路の電圧を検知して閾値を補正する補正値を算出することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記リミット値の前記デフォルト値の前記補正値は、
前記点灯周波数補正値と同じ値であることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記放電灯点灯装置は、さらに、
前記補正値を記憶する記憶部を備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記放電灯点灯装置は、さらに、
前記整流回路から得られる脈流電圧と、前記交流電源の出力電圧を半波整流した電圧とのいずれかの電圧に基づく直流電圧を前記マイクロコンピュータに供給する前記マイクロコンピュータ用の第１電源回路と、
前記インバータ回路の出力に基づく直流電圧を前記マイクロコンピュータに供給する前記マイクロコンピュータ用の第２電源回路と、
投入された前記交流電源の電圧値が正常な場合には前記交流電源の前記電圧値に対応する矩形波電圧を一定の周期で出力し、前記投入された前記交流電源の電圧値が正常よりも低い場合には前記矩形波電圧のＨｉｇｈ信号に相当する電圧を出力する電源同期回路と
を備え、
前記マイクロコンピュータは、
前記第１電源回路を電源とする場合の第１動作クロックが前記第２電源回路を電源とする場合の第２動作クロックよりも低くなると共に、前記交流電源が投入されると前記第１電源回路を電源として動作を開始し、前記第１電源回路を電源として動作を開始すると前記電源同期回路によって出力された電圧を入力し、入力した前記電圧から前記第１動作クロックに応じて予め定められた第１検出周期で前記矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を開始し、前記Ｌｏｗ信号を検出した場合には、前記制御信号の生成を開始し、かつ、電源を前記第１電源回路から前記第２電源回路に切り替え、前記Ｌｏｗ信号を検出しない場合には、前記制御信号の生成を開始しない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】
前記マイクロコンピュータは、
前記第２電源回路を電源として前記制御信号を出力中に前記Ｌｏｗ信号を検出できなくなると、予め組み込まれているプログラムに従って前記インバータ回路の駆動を停止させる停止制御と前記インバータ回路の出力を低減させる低出力制御とのいずれかを実行することを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記マイクロコンピュータは、
前記第２電源回路を電源とする場合には、前記第２動作クロックに応じて予め定められた第２検出周期で前記矩形波電圧のＬｏｗ信号を検出する検出処理を実行することを特徴とする請求項７または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装置と、
前記放電灯装置の負荷回路に接続すると共に、前記放電灯が装着されるソケットと
を備えた照明器具。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２７２４２４（Ｐ２０１０−２７２４２４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４５８７（Ｐ２００９−１２４５８７）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
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