放電灯点灯装置及び照明器具
【課題】先行予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整したことによって部品ばらつきの影響を無くした効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑える放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】先行予熱期間あるいは始動期間では、フィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷがＯＦＦになり、トランジスタＱ１がＯＮになることで、電流Ｉ３の経路を作り、擬似的に点灯期間と同じ回路構成にする。この状態で可変抵抗器Ｒ２０１の抵抗値を、所望の動作周波数になるように調整する。点灯期間では、フィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷがＯＮになっても、動作周波数のばらつきの影響は、先行予熱期間や始動期間と同様に吸収される。
【解決手段】先行予熱期間あるいは始動期間では、フィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷがＯＦＦになり、トランジスタＱ１がＯＮになることで、電流Ｉ３の経路を作り、擬似的に点灯期間と同じ回路構成にする。この状態で可変抵抗器Ｒ２０１の抵抗値を、所望の動作周波数になるように調整する。点灯期間では、フィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷがＯＮになっても、動作周波数のばらつきの影響は、先行予熱期間や始動期間と同様に吸収される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を備えた放電灯点灯装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電灯点灯装置として、特許文献１に記載のものがある。この放電灯点灯装置は、始動直後、所定の停止時間動作を開始せず、この停止時間の経過後に動作を開始し、停止時間中に制御用コンデンサの両端電圧を安定させる。
【０００３】
また、従来の放電灯点灯装置としてつぎのようなものがある。図１２は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。この放電灯点灯装置１００は、予熱、始動、点灯のシーケンスに移行し、フィードバック制御により出力を一定に制御するものである。放電灯点灯装置１００は、直流電源１１０、インバータ回路部１２０、共振回路１３０、放電灯１４０、発振制御回路部１５０およびフィードバック回路部１６０を備える。
【０００４】
インバータ回路部１２０は、直流電源１１０からの直流出力（直流電力）を高周波交流出力（交流電力）に変換するインバータ回路１２１および後述する検出抵抗Ｒ３からなる。共振回路１３０は、少なくとも１つのインダクタやコンデンサで構成され、インバータ回路１２１からの高周波交流出力との共振作用によって、負荷である放電灯１４０を高周波点灯する。
【０００５】
発振制御回路部１５０は、インバータ回路１２１の発振周波数を制御する。フィードバック回路部１６０は、インバータ回路１２１に接続される検出抵抗Ｒ３の両端電圧からインバータ回路１２１に流れる電流を検出し、その検出値が所望の値となるようにインバータ回路１２１のスイッチング周波数（動作周波数）を変化させる。
【０００６】
具体的に、発振制御回路部１５０は、インバータ制御信号発生回路である集積回路（ＩＣ）１５５に一部が含まれるように構成される。ＩＣ１５５の端子Ｐｏとグランドの間には、後述するように、端子Ｐｏから流れる電流値を調整可能な可変抵抗Ｒ２０１，抵抗Ｒ１０２からなる直列回路が接続される。端子Ｐｓｏは可変抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ１０２の接続点に抵抗Ｒ１０６を介して接続される。
【０００７】
端子Ｐｓｉには、シーケンス制御部（１）１５２からの出力が抵抗Ｒ２０２、Ｒ２０３によって分圧された電圧が入力される。端子Ｐｓｉと端子Ｐｓｏは、インバータ制御信号発生回路１５５の内部でバッファを介して接続されており、端子Ｐｓｏの電圧は端子Ｐｓｉに入力された電圧と同じ電圧となる。
【０００８】
端子Ｐｏには、定電圧（第２直流電源）が印加されている。シーケンス制御部（１）１５２の出力電圧はシーケンス毎に変化し、その電圧が抵抗分圧されて端子Ｐｓｉに入力され、端子Ｐｓｉの電圧が変化する。この端子Ｐｓｉの電圧変化に連動して端子Ｐｓｏの電圧も変化する。そして、端子Ｐｏ→抵抗Ｒ２０１→抵抗Ｒ１０６→端子Ｐｓｏの経路を流れる電流が増減することにより、端子Ｐｏを流れる電流が変化する。
【０００９】
端子Ｐｏを流れる電流の増減により、インバータ制御信号発生回路１５５では、端子Ｃｏに接続されるコンデンサＣ１０２の充電電流がその内部回路により増減する。この結果、このコンデンサＣ１０２の充放電の周期が早くまたは遅くなることで、インバータ制御信号が変化し、インバータ回路１２１の動作周波数が可変する。つまり、シーケンス制御部（１）１５２の電圧の変化により、インバータ回路１２１の動作周波数を変えることができる。
【００１０】
図１３はシーケンス制御部（１）１５２からモードに応じて出力される電圧の変化を示すタイミングチャートである。シーケンス制御部（１）１５２の出力電圧Ｖｓ１を、「先行予熱時の電圧 ＜ 始動時の電圧 ＜ 点灯時の電圧」の関係にすることで、インバータ回路１２１の動作周波数は、「予熱時周波数（高） ＞ 始動時周波数 ＞ 点灯時周波数（低）」の関係となる。
【００１１】
先行予熱期間では、インバータ回路１２１の動作周波数を共振回路１３０の無負荷共振周波数よりも十分に高い周波数に設定し、放電灯１４０への印加電圧を低電圧とする。さらに、始動期間では、インバータ回路１２１の動作（発振）周波数を共振回路１３０の無負荷共振周波数に近い周波数に下降させ、放電灯１４０に高電圧を印加して放電灯１４０を始動させる。そして、始動期間終了後の点灯期間では、インバータ回路１２１の動作周波数を放電灯１４０が安定点灯する周波数に設定する。
【００１２】
フィードバック回路部１６０は、インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）１５５に一部が含まれるように構成される。ＩＣ１５５内のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子ＯＰ＋には、シーケンス制御部（２）１６２からの出力が抵抗Ｒ１０３と抵抗Ｒ１０４によって分圧された電圧（制御電圧）が入力される。また、オペアンプＯＰ１の反転入力端子ＯＰ−には、入力抵抗Ｒ１０９を介して検出抵抗Ｒ３の両端電圧（検出電圧）が入力される。
【００１３】
オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗Ｒ２０４とコンデンサＣ１０４が並列接続される。また、オペアンプＯＰ１の出力端子ＯＰｏｕｔがフィードバックマスク回路１６４内のスイッチＳＷを介して抵抗Ｒ１１０の一端に接続可能である。さらに、抵抗Ｒ１１０の他端がダイオードＤ１０２のカソード側に接続される。ダイオードＤ１０２のアノード側は端子Ｐｏに接続される。ダイオードＤ１０２のアノード側を端子Ｐｏに接続することで、オペアンプＯＰ１の制御範囲を電圧０〜端子Ｐｏの電圧までの広範囲に設定することができる。
【００１４】
このフィードバック回路部１６０は、インバータ回路１２１に流れる電流が負荷電力に略比例することを利用し、つぎのような動作を行う。すなわち、負荷が大きくなって検出抵抗Ｒ３の検出電圧が上昇すると、オペアンプＯＰ１の出力電圧（電気量）は負帰還がかかって低下し、抵抗Ｒ１１０およびダイオードＤ１０２を介して端子Ｐｏの電流を増加させる。端子Ｐｏの電流増加は、インバータ回路１２１の動作周波数を上昇させ、負荷の消費電力を抑制させる。
【００１５】
また、シーケンス制御部（２）１６２の電圧を任意の電圧値に可変させることで、フィードバックレベルを変えることができ、これにより調光制御も可能である。ただし、インバータ制御信号発生回路１５５の内部に設けられたタイマ回路１６６から点灯期間の開始を示すトリガ信号が出力されるまで、フィードバックマスク回路１６４内のスイッチＳＷをオフにする。すなわち、先行予熱期間および始動期間、フィードバック回路部１６０のフィードバック制御は禁止（マスク）される。
【００１６】
ここで、先行予熱期間および始動期間にフィードバック回路を切り離す理由は、つぎのとおりである。先行予熱期間、始動期間にフィードバック制御が行われると、放電灯（ランプ）の状態によって共振電流が変化し、それに応じてオペアンプＯＰ１の出力電圧が変動し、端子Ｐｏに流れる電流が変化してしまう。この結果、先行予熱期間と始動期間のそれぞれにおいて、所定の周波数でインバータ回路を動作させ、安定した先行予熱電流、始動電圧を得るという動作が行えなくなるおそれがある。このため、先行予熱期間および始動期間では、スイッチＳＷで切り離すことで、フィードバック回路の影響を受けないようにしている。
【００１７】
また、可変抵抗Ｒ２０１で抵抗値を可変自在とし、先行予熱期間における先行予熱電流もしくは先行予熱周波数の調整、または始動期間における始動電流もしくは始動周波数の調整を行うことが可能となる。この調整により、回路部品のばらつきの影響や、予熱周波数と始動周波数の関係のばらつきを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１０−２５７７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来の放電灯点灯装置には、つぎのような問題があった。図１４はインバータ制御信号発生回路（ＩＣ）の端子Ｃｏの信号波形を示す図である。端子Ｃｏには、コンデンサＣ１０２が接続されている。端子Ｃｏの信号の発振周波数は、コンデンサＣ１０２と端子Ｐｏの出力電流Ｉｏを用いて、数式（１）に従って算出される。
【００２０】
【数１】
……（１）
【００２１】
ここで、ΔＶｔｈは上側の閾値Ｖｔｈ（Ｈ）から下側の閾値Ｖｔｈ（Ｌ）を引いた値である。Ｔａは端子Ｃｏの信号が上側の閾値Ｖｔｈ（Ｈ）もしくは下側の閾値Ｖｔｈ（Ｌ）に達した時点と信号ピークに達した時点との差（時間幅）である。
【００２２】
数式（１）より、コンデンサＣ１０２の容量および端子Ｐｏの出力電流Ｉｏがインバータ回路の動作周波数に影響することが分かる。
【００２３】
図１５は動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部１５０およびフィードバック回路部１６０の等価回路を示す図である。図１５（Ａ）は先行予熱期間および始動期間の場合を示し、図１５（Ｂ）は点灯期間の場合を示す。
【００２４】
まず、始動期間において、端子Ｐｏの出力電流Ｉｏは数式（２）で求められる。
Ｉｏ ＝ Ｉ１＋Ｉ２ …… （２）
【００２５】
ここで、コンデンサＣ１０２が部品ばらつきによりα倍となった場合、インバータ回路の動作周波数を同じに揃えるためには、数式（１）により、端子Ｐｏの出力電流Ｉｏをα倍とする必要がある。出力電流Ｉｏをα倍にすることは、可変抵抗Ｒ２０１を操作して抵抗値をＺ１→Ｚ１’に変更することで、可能である。このように、可変抵抗Ｒ２０１を調整することで、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収することが可能である。
【００２６】
同様に、先行予熱期間においても、コンデンサＣ１０２が部品ばらつきによりα倍になると、数式（１）より、出力電流Ｉｏをｋα倍とする必要がある。ここで、ｋは先行予熱期間時の回路構成で決定される係数である。出力電流Ｉｏをｋα倍にすることは、始動期間の調整と同様、可変抵抗Ｒ２０１を操作して抵抗値をＺ１→Ｚ１”に変更することで、可能である。このように、先行予熱期間においても同様に、可変抵抗Ｒ２０１を調整することで、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収することが可能である。
【００２７】
コンデンサＣ１０２容量と各変数との関係を表に示すと、つぎのとおりである。
【００２８】
【表１】
【００２９】
前述したように、先行予熱期間および始動期間では、可変抵抗Ｒ２０１の抵抗値を調整することにより、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収し、先行予熱期間の動作周波数と始動期間の動作周波数のばらつきを抑えることができる。
【００３０】
つぎに、点灯期間においては、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収した、図１２の先行予熱期間または始動期間における回路構成に対し、電流Ｉ３が流れるフィードバック回路が追加される。なお、このフィードバック回路は、先行予熱期間および始動期間においては、フィードバックマスク回路内のスイッチＳＷにより切り離されている。
【００３１】
点灯期間では、フィードバック回路を流れる電流Ｉ３は可変抵抗Ｒ２０１を通らない。このため、先行予熱期間あるいは始動期間で行われる可変抵抗Ｒ２０１によるコンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収する調整効果が反映されず、点灯期間では、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきの影響がそのまま動作周波数に反映されてしまう。
【００３２】
この影響は、点灯時のインバータ回路の動作周波数が大きく変化する調光インバータで顕著に現れる。コンデンサＣ１０２の定数が揃っているセンタ品とばらつき品とを用いて、通常点灯と調光点灯の動作周波数を比較する。通常点灯時の動作周波数をどちらも同じに合わせた場合、調光点灯時では、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきの影響を受け、センタ品に対し、ばらつき品の動作周波数は大きくばらつく。
【００３３】
このように、従来では、フィードバック回路が可変抵抗Ｒ２０１を通らない経路に接続されており、さらに、先行予熱期間あるいは始動期間における可変抵抗Ｒ２０１を調整する場合の回路構成と点灯期間の回路構成とが異なる。このため、抵抗値を調整したことにより、コンデンサＣ１０２のばらつきを吸収した効果が点灯期間に反映されず、そのばらつきが点灯時の動作周波数に大きく影響するという問題があった。
【００３４】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整したことによって部品ばらつきの影響を無くした効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑える放電灯点灯装置を提供することを目的とする。また、本発明はこの放電点灯装置を搭載した照明器具を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の放電灯点灯装置は、直流電力を出力する直流電源と、交流電力を受け、放電灯を共振させる共振回路と、前記直流電源から出力される直流電力に対してスイッチングを行い、前記共振回路に交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路によって行われるスイッチングの動作周波数を制御する制御部とを備え、前記制御部は、第２直流電源を有し、前記第２直流電源から出力される電流の値を可変することで、前記動作周波数を変更可能である放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記第２直流電源と直列に接続され、前記第２直流電源から出力される電流の値を調整可能な可変抵抗器と、前記可変抵抗器を介して前記第２直流電源と直列に接続可能であり、前記インバータ回路から前記共振回路に供給される交流電力を検出し、前記第２直流電源に対して負帰還をかける電気量を発生させるフィードバック回路と、前記放電灯の点灯期間、前記第２直流電源から前記可変抵抗器を介して出力される電流の経路に前記フィードバック回路を接続し、前記放電灯の先行予熱期間および前記始動期間、前記電流の経路から前記フィードバック回路を切り離し、この電流の経路に前記フィードバック回路と等価な抵抗値を有する補正回路を接続するスイッチ回路とを備える。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、放電灯の点灯期間、第２直流電源から可変抵抗器を介して出力される電流の経路にフィードバック回路を接続し、放電灯の先行予熱期間および始動期間、電流の経路からフィードバック回路を切り離し、この電流の経路に補正回路を接続する。これにより、先行予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整したことによって部品ばらつきの影響を無くした効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部およびフィードバック回路部の等価回路を示す図である。
【図４】第２の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図５】放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部およびフィードバック回路部の等価回路を示す図である。
【図７】第３の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図８】マイコンによって行われる点灯制御手順を示すフローチャートである。
【図９】第４の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１０】第５の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１１】放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１３】シーケンス制御部（１）からモードに応じて出力される電圧の変化を示すタイミングチャートである。
【図１４】インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）の端子Ｃｏの信号波形を示す図である。
【図１５】動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部およびフィードバック回路部の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の実施形態における放電灯点灯装置及び照明器具について図面を参照しながら説明する。本実施形態の放電灯点灯装置は照明器具に搭載される。
【００３９】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。この放電灯点灯装置１は、直流電源１０、インバータ回路部２０、共振回路３０、放電灯４０、発振制御回路部５０、フィードバック回路部６０およびスイッチ回路８０を備える。放電灯点灯装置１は、予熱、始動、点灯のシーケンスに移行し、フィードバック制御により出力を一定に制御する。
【００４０】
なお、直流電源１０、インバータ回路部２０、共振回路３０、放電灯４０、発振制御回路部５０およびフィードバック回路部６０は、それぞれ図１２に示した従来例の各部と同一の構成を有し、符号のみ異なる。ここでは、これらの構成および動作について重複した説明を省略する。また、抵抗、コンデンサ、ダイオード、オペアンプなどの各素子については、図１２に示した従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する。このことは以後の実施形態においても同様である。
【００４１】
第１の実施形態では、フィードバック回路部６０にスイッチ回路８０が接続されている。具体的に、スイッチ回路８０内のトランジスタＱ１のコレクタには、フィードバック回路部６０内のダイオードＤ１０２のカソード側とフィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷとの接続点が接続される。また、トランジスタＱ１のエミッタはグランド（ＧＮＤ）に接続される。
【００４２】
また、タイマ回路６６からの信号ａの信号線は、抵抗Ｒ２９を介してトランジスタＱ１のベースに接続される。トランジスタＱ１のベースとエミッタの間には、抵抗Ｒ３０が接続される。
【００４３】
図２は放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。タイミングｔ＝ｔ０で電源が投入され、ｔ＝ｔ０〜ｔ１までを先行予熱期間とし、ｔ＝ｔ１〜ｔ２までを始動期間とする。そして、タイミングｔ２以降を点灯期間とする。
【００４４】
タイマ回路６６において、タイミングｔ＝ｔ０〜ｔ２で、信号ａがＨ（Ｈiｇｈ）レベルの出力であり、トランジスタＱ１がＯＮになる。また、トランジスタＱ１がＯＮになることで、抵抗Ｒ１１０とＳＷの接続点の電圧、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は０Ｖ（ＧＮＤレベル）となる。
【００４５】
タイミングｔ＝ｔ２で、点灯モードに移行すると、タイマ回路６６からの信号ａがＬ（Ｌｏｗ）レベルの出力となり、トランジスタＱ１がＯＦＦになる。トランジスタＱ１がＯＦＦになり、スイッチＳＷがＯＮになることで、抵抗Ｒ１１０とスイッチＳＷの接続点、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は、オペアンプＯＰ１の出力電圧となり、オペアンプＯＰ１によるフィードバック動作により制御される。
【００４６】
ここで、説明を分かり易くするために、可変抵抗Ｒ２０１の調整に関わる部分だけを説明する。図３は先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部５０およびフィードバック回路部６０の等価回路を示す図である。図３（Ａ）は先行予熱期間あるいは始動期間における等価回路を示し、図３（Ｂ）は点灯期間における等価回路を示す。
【００４７】
先行予熱期間あるいは始動期間（図３（Ａ））では、端子Ｐｏから供給される電流Ｉｏは、Ｉｏ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３となる。すなわち、端子Ｐｏから供給される電流Ｉｏから、抵抗Ｒ１０２に流れる電流Ｉ１と、シーケンス制御部（１）５２の電圧により引き込まれる電流Ｉ２と、トランジスタＱ１を流れる電流Ｉ３が流れる３つの経路がある。電流Ｉ３は、スイッチＳＷがＯＦＦになってトランジスタＱ１がＯＮになることで、ダイオードＤ１０２ → 抵抗Ｒ１１０ → トランジスタＱ１の経路で流れる。
【００４８】
そして、所望の動作周波数となるように、可変抵抗Ｒ２０１の抵抗値を調整することにより出力電流Ｉｏは調整される。
【００４９】
一方、点灯期間においては、抵抗Ｒ１０２に流れる電流は、Ｉ１ → Ｉ１’となる。シーケンス制御部（１）５２の電圧により引き込まれる電流は、Ｉ２ → Ｉ２’となる。さらに、スイッチＳＷがＯＮになり、トランジスタＱ１がＯＦＦになることで、ダイオードＤ１０２ → 抵抗Ｒ１１０ → オペアンプＯＰ１の経路で流れる電流は、Ｉ３ → Ｉ３’となる。すなわち、端子Ｐｏから供給される電流Ｉｏ’は、Ｉｏ’＝Ｉ１’＋Ｉ２’＋Ｉ３’となる。
【００５０】
このように、第１の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間あるいは始動期間において、スイッチＳＷがＯＦＦになり、トランジスタＱ１がＯＮになることで、電流Ｉ３の経路を作り、擬似的に点灯期間と同じ回路構成にすることができる。つまり、ダイオードＤ１０２、抵抗Ｒ１１０およびオペアンプＯＰ１の出力に至る抵抗値と同等の抵抗値を有する補正回路がダイオードＤ１０２、抵抗Ｒ１１０およびトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間で形成されることになる。なお、補正回路は、ダイオードＤ１０２、抵抗Ｒ１１０およびオペアンプＯＰ１の出力に至る回路と等価な回路であればよく、これらの抵抗値はほぼ同じ値に揃っていればよい。
【００５１】
そして、この状態で可変抵抗Ｒ２０１を、所望の動作周波数になるように調整することで、点灯期間における動作周波数のばらつきを、先行予熱期間や始動期間と同様に吸収することができる。すなわち、先行予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整したことによって部品ばらつきの影響を無くした効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑えることができる。
【００５２】
ここで、点灯期間においては、Ｉｏ＝Ｉｏ’となる場合、つまり始動時と同じ動作周波数で点灯する場合、Ｉｏ＝Ｉｏ’＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ１’＋Ｉ２’＋Ｉ３’となる。さらに、Ｉｏ＝Ｉｏ’より、Ｖｒ＝Ｖｒ’、Ｖａ＝Ｖａ’、Ｉ１＝Ｉ１’であるので、Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ２’＋Ｉ３’が成立する必要がある。ここで、Ｖｒ、Ｖｒ’は可変抵抗器Ｒ２０１の両端電圧であり、Ｖａ、Ｖａ’は可変抵抗器Ｒ２０１と抵抗Ｒ１０２の接続点の電圧である。
【００５３】
また、本回路構成では、図３（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、オペアンプＯＰ１の電圧Ｖｏｐ１の電圧範囲を０Ｖ以上とした場合、Ｖｏｐ１＝０において、Ｉ２＋Ｉ３ ＞ Ｉ２’＋Ｉ３’となる。従って、点灯期間の動作周波数が始動期間の動作周波数より低い時に、本回路構成は有効である。
【００５４】
また、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｏｐ１の電圧範囲を０Ｖ以下も出力できるように、オペアンプＯＰ１の電源に負電源も供給して使用する場合を考える。この場合、点灯期間の動作周波数が始動期間の動作周波数より低い周波数から始動期間の動作周波数より高い周波数までの範囲で、本回路構成は有効であり、調光インバータや初期照度補正機能を有するインバータなどに利用可能である。
【００５５】
なお、スイッチ回路８０は、シーケンス中、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行うために設けられている。従って、スイッチ回路の構成は、トランジスタによる回路構成に限らず、ＦＥＴやスイッチ素子による回路構成であってもよい。
【００５６】
また、インバータ回路部２０内のインバータ回路２１の入力には、点灯に必要な電源が接続されればよく、直流電源に限らず、高周波電源や商用電源を平滑したもの、商用電源とチョッパ回路を使用した電源回路などでもよい。これらのことは以後の実施形態においても同様である。
【００５７】
（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
第２の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、トランジスタＱ１のエミッタとＧＮＤの間に直流電源Ｖｄｃが設けられる。
【００５９】
図５は放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。タイミングｔ＝ｔ０で電源が投入され、ｔ＝ｔ０〜ｔ１までを先行予熱期間とし、ｔ＝ｔ１〜ｔ２までを始動時間とする。
【００６０】
タイマ回路６６において、タイミングｔ＝ｔ０〜ｔ２で、信号ａがＨ（Ｈｉｇｈ）レベル出力であり、トランジスタＱ１がＯＮになる。トランジスタＱ１がＯＮになることで、抵抗Ｒ１１０とスイッチＳＷの接続点の電圧、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は、直流電源Ｖｄｃが出力する電圧となる。
【００６１】
ここで、直流電源Ｖｄｃの電圧範囲は、Ｖｐｏ（端子Ｐｏの出力電圧）＞Ｖｄｃ（直流電源Ｖｄｃの出力電圧）＞Ｖｏｐ１（点灯期間でのＯＰ１出力電圧）であることが条件となる。
【００６２】
タイミングｔ＝ｔ２で点灯モードに移行すると、タイマ回路６６の信号ａはＬ（Ｌｏｗ）レベル出力となり、トランジスタＱ１はＯＦＦになる。従って、抵抗Ｒ１１０とスイッチＳＷの接続点、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は、オペアンプＯＰ１の出力電圧となり、オペアンプＯＰ１によるフィードバック動作により制御される。
【００６３】
ここで、直流電源Ｖｄｃ（第３の直流電源）の電圧範囲について説明する。図６は先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部５０およびフィードバック回路部６０の等価回路を示す図である。図６（Ａ）は先行予熱期間あるいは始動期間における等価回路を示し、図６（Ｂ）は点灯期間における等価回路を示す。
【００６４】
前記第１の実施形態で説明したとおり、点灯期間において、Ｉｏ＝Ｉｏ’となる場合、つまり始動時と同じ動作周波数で点灯する場合を考える。この場合、Ｉｏ＝Ｉｏ’＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ１’＋Ｉ２’＋Ｉ３’となる。さらに、Ｉｏ＝Ｉｏ’より、Ｖｒ＝Ｖｒ’、Ｖａ＝Ｖａ’、Ｉ１＝Ｉ１’となるので、Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ２’＋Ｉ３’が成立する必要がある。
【００６５】
第２の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間と始動期間で可変抵抗Ｒ２０１を調整する時、トランジスタＱ１がＯＮになり、直流電源Ｖｄｃが接続された場合、直流電源Ｖｄｃの電圧範囲をＶｐｏ＞Ｖｄｃ＞Ｖｏｐとする。これにより、点灯期間よりも少ない電流Ｉ３で調整を行うことができる。
【００６６】
また、本実施形態の回路構成は、先行予熱期間および始動期間で同じ構成であり、電流Ｉ３が少ない状態で可変抵抗Ｒ２０１の調整を行っても、動作周波数のばらつきを抑える効果は同じである。なお、従来技術においても、電流Ｉ１やＩ２について先行予熱期間、始動期間、点灯期間でそれぞれ電流値は異なるが、ばらつき吸収の効果があることは、前述したとおりである。
【００６７】
従って、オペアンプＯＰ１の電圧Ｖｏｐ１の電圧範囲を０Ｖ以上とした場合でも、点灯期間でＶｄｃ＞Ｖｏｐ１＞０Ｖの範囲で制御することによって、Ｉ２＋Ｉ３＜Ｉ２’＋Ｉ３’とすることができる。また、調光インバータや初期照度補正機能を有するインバータなどにおいて、点灯期間の動作周波数が始動期間の動作周波数より低い周波数から始動期間の動作周波数より高い周波数となる場合にも、本回路構成は有効である。これにより、オペアンプＯＰ１の電源として負電源を使用する必要がなく、負電源生成回路の搭載を必要としないことで、回路の簡略化が可能である。
【００６８】
なお、直流電源Ｖｄｃは、Ｖｐｏ＞Ｖｄｃとして電流を引き込むために設けられており、専用の電源回路に限らず、回路内部の直流電源を使用してもよい。
【００６９】
（第３の実施形態）
図７は第３の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７０】
第３の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、先行予熱期間、始動期間および点灯期間における制御を行うものとして、外部の素子、例えばマイコン９０が使用される。マイコン９０は周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ等を内蔵する。
【００７１】
マイコン９０からシーケンス制御信号１、シーケンス制御信号２およびタイマ信号を出力される。マイコン９０から出力されるシーケンス制御信号１は、前記第１の実施形態におけるシーケンス制御部（１）５２から出力される信号と同じである。同様に、マイコン９０から出力されるシーケンス制御信号２はシーケンス制御部（２）６２から出力される信号と同じである。マイコン９０から出力されるタイマ信号はタイマ回路６６から出力される信号と同じである。従って、マイコン９０を用いることによって、第３の実施形態の放電灯点灯装置は、前記第１の実施形態と同様の動作を行うことが可能である。
【００７２】
図８はマイコン９０によって行われる点灯制御手順を示すフローチャートである。この制御プログラムはマイコン９０内のＲＯＭに格納されており、マイコン９０内のＣＰＵによって実行される。
【００７３】
マイコン９０は、まず、タイマを時点ｔ＝ｔ０としてスタートさせる（ステップＳ１）。そして、マイコン９０は、Ｈレベルのタイマ信号を出力する（ステップＳ２）。このタイマ信号によって、フィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷはオフになる。さらに、トランジスタＱ１がオンとなり、端子ＯＰｏｕｔの電圧が０Ｖになる。
【００７４】
マイコン９０は、先行予熱期間のシーケンス制御信号１を出力する（ステップＳ３）。このシーケンス制御信号１によって、先行予熱期間におけるインバータ回路の動作周波数が決定される。
【００７５】
マイコン９０は、この先行予熱期間において、端子Ｐｏの出力電流Ｉｏが所望の値になるように、可変抵抗器２０１が調整されるまで待つ（ステップＳ４）。手作業あるいは機械操作により可変抵抗器２０１が調整済みになると、マイコン９０内の調整済みフラグがセットされる。
【００７６】
可変抵抗器２０１が調整された後、マイコン９０は、タイマが時点ｔ＝ｔ１になるまで待つ（ステップＳ５）。時点ｔ＝ｔ１になると、マイコン９０は、始動期間のシーケンス制御信号１を出力する（ステップＳ６）。
【００７７】
さらに、マイコン９０は、タイマが時点ｔ＝ｔ２になるまで待つ（ステップＳ７）。時点ｔ＝ｔ２になると、マイコン９０は、Ｌレベルのタイマ信号を出力する（ステップＳ８）。さらに、マイコン９０は、点灯期間のシーケンス制御信号１を出力し（ステップＳ９）、本動作を終了する。
【００７８】
このように、第３の実施形態の放電灯点灯装置によれば、回路の簡素化および部品点数の削減を図ることができる。さらに、制御プログラムにより、シーケンス制御を自在に変更することができる。
【００７９】
なお、可変抵抗器２０１を抵抗値が可変自在な電圧制御型可変抵抗器やデジタルポテンショメータにすることで、マイコン９０が制御プログラムの中で可変抵抗器の抵抗値を調整することも可能になる。
【００８０】
（第４の実施形態）
図９は第４の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８１】
第４の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、シーケンス制御（１）５２が省かれ、インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）５５がシーケンス制御（１）５２の動作を行う。
【００８２】
端子Ｐｏとグランド（ＧＮＤ）の間には、可変抵抗Ｒ２０１および抵抗Ｒ１０２からなる直列回路が接続される。また、端子Ｐｓｏと、可変抵抗Ｒ２０１および抵抗Ｒ１０２の接続点とは、抵抗Ｒ１０６および抵抗Ｒ３０１を介して接続される。また、端子Ｐｓｐと、抵抗Ｒ１０６および抵抗Ｒ３０１の接続点とが接続される。
【００８３】
インバータ制御信号発生回路５５（アナログ回路）では、先行予熱期間において、端子ＰｓｐをＧＮＤに短絡させ、端子Ｐｓｏをオープンにする。これにより、端子Ｐｏに、Ｒ２０１＋（Ｒ３０１×Ｒ１０２）／（Ｒ３０１＋Ｒ１０２）の抵抗値で決まる電流を流し、その電流に応じた動作周波数でインバータ回路を動作させる。
【００８４】
さらに、始動期間では、端子ＰｓｏをＧＮＤに短絡させ、端子Ｐｓｐをオープンにする。これにより、端子Ｐｏに、Ｒ２０１＋｛（Ｒ１０６＋Ｒ３０１）×Ｒ１０２｝／（Ｒ１０６＋Ｒ３０１＋Ｒ１０２）の抵抗値で決まる電流を流し、その電流に応じた動作周波数でインバータ回路を動作させる。
【００８５】
このように、第４の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間、始動期間および点灯期間におけるいずれの点灯制御も、インバータ制御信号発生回路で行うことができ、回路の簡素化が図れる。
【００８６】
（第５の実施形態）
図１０は第５の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８７】
第５の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、オペアンプＯＰ１を動作させた状態で、可変抵抗Ｒ２０１の調整が行われる。
【００８８】
このため、第５の実施形態の放電灯点灯装置では、フィードバックマスク回路が省かれ、オペアンプＯＰ１の出力が抵抗Ｒ１１０とトランジスタＱ１のコレクタに接続される。 オペアンプＯＰ１の非反転入力端子には、スイッチＳＷａが接続される。スイッチＳＷａは、タイマ回路６６の信号によって切り替えられ、シーケンス制御部（２）６２の出力を抵抗Ｒ１０３と抵抗Ｒ１０４で分圧した電圧、あるいは直流電源９５（第４の直流電源）の電圧ＶａｄｊがオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力される。
【００８９】
先行予熱期間あるいは始動期間において、スイッチＳＷａが図中Ｂ側に切り替えられた場合、端子ＯＰ＋の電圧は、オペアンプＯＰ１の基準電圧として直流電源９５の電圧Ｖａｄｊになる。直流電源９５の電圧Ｖａｄｊは、点灯時のシーケンス制御部２の出力電圧Ｖａに対し、Ｖａｄｊ ＞＞ Ｖａとなる電圧である。これにより、オペアンプＯＰ１の出力電圧が十分高くなるように設定され、先行予熱期間または始動期間において、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に加わる電圧が変動した際も、オペアンプＯＰ１の出力電圧は一定に保たれる。
【００９０】
図１１は放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。タイミングｔ＝ｔ０で電源が投入され、ｔ＝ｔ０〜ｔ１までを先行予熱期間とし、ｔ＝ｔ１〜ｔ２までを始動時間とする。
【００９１】
タイミングｔ＝ｔ０〜ｔ２において、タイマ回路６６からの信号によって、スイッチＳＷａがＢ側に切り替わり、端子ＯＰ＋の電圧は直流電源９５の電圧Ｖａｄｊになる。この時点では、端子ＯＰ＋の電圧が高いので、オペアンプＯＰ１の出力電圧は端子Ｐｏの電圧Ｖｐｏより高くなり、電流は引き込まれない。さらに、先行予熱期間および始動期間において、端子ＯＰ−の電圧が変動しても、端子ＯＰ＋の電圧が一定に保たれるように、直流電源９５の電圧Ｖａｄｊは設定される。
【００９２】
この状態で、タイマ回路６６からの信号ａによってトランジスタＱ１がＯＮになると、可変抵抗Ｒ２０１の調整が行われる。
【００９３】
タイミングｔ＝ｔ２以降の点灯期間においては、タイマ回路６６からの信号によって、スイッチＳＷａがＡ側に切り替わり、オペアンプＯＰ１によるフィードバック動作が行われる。
【００９４】
このように、第５の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間あるいは始動期間で、オペアンプＯＰ１を停止させる必要がなくなり、回路を簡略化できる。なお、端子ＯＰ＋の電圧切り替え部分をマイコン等で制御することで、より回路の簡略化が図れる。
【００９５】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【００９６】
例えば、上記実施形態では、手作業または機械で抵抗値が調整される可変抵抗器Ｒ２０１が用いられたが、マイコン等からの信号に従って抵抗値が可変自在な電圧制御型可変抵抗器やデジタルポテンショメータが用いられてもよい。また、可変抵抗器の代わりに、固定抵抗器を挿着自在に交換してもよい。
【００９７】
また、シーケンス制御部（１）が外部からの調光信号を受けて出力電圧を変更し、インバータ回路の動作周波数が制御されるようにしてもよく、調光制御が容易となる。
【００９８】
また、インバータ制御信号発生回路は、放電灯の点灯累積時間を計時する点灯時間計時部を備え、この点灯累積時間をもとに経時変化により減少する放電灯の光量を補正するように、端子Ｐｏから流れる電流値を可変するようにしてもよい。これにより、経時変化による放電灯の光量の低下を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、インバータ回路によって行われるスイッチングの動作周波数を変更する放電灯点灯装置において、先行予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整した効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑えることができ、有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 放電灯点灯装置
１０ 直流電源
２０ インバータ回路部
２１ インバータ回路
３０ 共振回路
４０ 放電灯
５０ 発振制御回路部
５２ シーケンス制御部（１）
５５ インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）
６０ フィードバック回路部
６２ シーケンス制御部（２）
６４ フィードバックマスク回路
６６ タイマ回路
８０ スイッチ回路
９０ マイコン
９５ 直流電源
１００ 放電点灯装置
１１０ 直流電源
１２０ インバータ回路部
１２１ インバータ回路
１３０ 共振回路
１４０ 放電灯
１５０ 発振制御回路部
１５２ シーケンス制御部（１）
１５５ インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）
１６０ フィードバック回路部
１６２ シーケンス制御部（２）
１６４ フィードバックマスク回路
１６６ タイマ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を備えた放電灯点灯装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電灯点灯装置として、特許文献１に記載のものがある。この放電灯点灯装置は、始動直後、所定の停止時間動作を開始せず、この停止時間の経過後に動作を開始し、停止時間中に制御用コンデンサの両端電圧を安定させる。
【０００３】
また、従来の放電灯点灯装置としてつぎのようなものがある。図１２は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。この放電灯点灯装置１００は、予熱、始動、点灯のシーケンスに移行し、フィードバック制御により出力を一定に制御するものである。放電灯点灯装置１００は、直流電源１１０、インバータ回路部１２０、共振回路１３０、放電灯１４０、発振制御回路部１５０およびフィードバック回路部１６０を備える。
【０００４】
インバータ回路部１２０は、直流電源１１０からの直流出力（直流電力）を高周波交流出力（交流電力）に変換するインバータ回路１２１および後述する検出抵抗Ｒ３からなる。共振回路１３０は、少なくとも１つのインダクタやコンデンサで構成され、インバータ回路１２１からの高周波交流出力との共振作用によって、負荷である放電灯１４０を高周波点灯する。
【０００５】
発振制御回路部１５０は、インバータ回路１２１の発振周波数を制御する。フィードバック回路部１６０は、インバータ回路１２１に接続される検出抵抗Ｒ３の両端電圧からインバータ回路１２１に流れる電流を検出し、その検出値が所望の値となるようにインバータ回路１２１のスイッチング周波数（動作周波数）を変化させる。
【０００６】
具体的に、発振制御回路部１５０は、インバータ制御信号発生回路である集積回路（ＩＣ）１５５に一部が含まれるように構成される。ＩＣ１５５の端子Ｐｏとグランドの間には、後述するように、端子Ｐｏから流れる電流値を調整可能な可変抵抗Ｒ２０１，抵抗Ｒ１０２からなる直列回路が接続される。端子Ｐｓｏは可変抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ１０２の接続点に抵抗Ｒ１０６を介して接続される。
【０００７】
端子Ｐｓｉには、シーケンス制御部（１）１５２からの出力が抵抗Ｒ２０２、Ｒ２０３によって分圧された電圧が入力される。端子Ｐｓｉと端子Ｐｓｏは、インバータ制御信号発生回路１５５の内部でバッファを介して接続されており、端子Ｐｓｏの電圧は端子Ｐｓｉに入力された電圧と同じ電圧となる。
【０００８】
端子Ｐｏには、定電圧（第２直流電源）が印加されている。シーケンス制御部（１）１５２の出力電圧はシーケンス毎に変化し、その電圧が抵抗分圧されて端子Ｐｓｉに入力され、端子Ｐｓｉの電圧が変化する。この端子Ｐｓｉの電圧変化に連動して端子Ｐｓｏの電圧も変化する。そして、端子Ｐｏ→抵抗Ｒ２０１→抵抗Ｒ１０６→端子Ｐｓｏの経路を流れる電流が増減することにより、端子Ｐｏを流れる電流が変化する。
【０００９】
端子Ｐｏを流れる電流の増減により、インバータ制御信号発生回路１５５では、端子Ｃｏに接続されるコンデンサＣ１０２の充電電流がその内部回路により増減する。この結果、このコンデンサＣ１０２の充放電の周期が早くまたは遅くなることで、インバータ制御信号が変化し、インバータ回路１２１の動作周波数が可変する。つまり、シーケンス制御部（１）１５２の電圧の変化により、インバータ回路１２１の動作周波数を変えることができる。
【００１０】
図１３はシーケンス制御部（１）１５２からモードに応じて出力される電圧の変化を示すタイミングチャートである。シーケンス制御部（１）１５２の出力電圧Ｖｓ１を、「先行予熱時の電圧 ＜ 始動時の電圧 ＜ 点灯時の電圧」の関係にすることで、インバータ回路１２１の動作周波数は、「予熱時周波数（高） ＞ 始動時周波数 ＞ 点灯時周波数（低）」の関係となる。
【００１１】
先行予熱期間では、インバータ回路１２１の動作周波数を共振回路１３０の無負荷共振周波数よりも十分に高い周波数に設定し、放電灯１４０への印加電圧を低電圧とする。さらに、始動期間では、インバータ回路１２１の動作（発振）周波数を共振回路１３０の無負荷共振周波数に近い周波数に下降させ、放電灯１４０に高電圧を印加して放電灯１４０を始動させる。そして、始動期間終了後の点灯期間では、インバータ回路１２１の動作周波数を放電灯１４０が安定点灯する周波数に設定する。
【００１２】
フィードバック回路部１６０は、インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）１５５に一部が含まれるように構成される。ＩＣ１５５内のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子ＯＰ＋には、シーケンス制御部（２）１６２からの出力が抵抗Ｒ１０３と抵抗Ｒ１０４によって分圧された電圧（制御電圧）が入力される。また、オペアンプＯＰ１の反転入力端子ＯＰ−には、入力抵抗Ｒ１０９を介して検出抵抗Ｒ３の両端電圧（検出電圧）が入力される。
【００１３】
オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗Ｒ２０４とコンデンサＣ１０４が並列接続される。また、オペアンプＯＰ１の出力端子ＯＰｏｕｔがフィードバックマスク回路１６４内のスイッチＳＷを介して抵抗Ｒ１１０の一端に接続可能である。さらに、抵抗Ｒ１１０の他端がダイオードＤ１０２のカソード側に接続される。ダイオードＤ１０２のアノード側は端子Ｐｏに接続される。ダイオードＤ１０２のアノード側を端子Ｐｏに接続することで、オペアンプＯＰ１の制御範囲を電圧０〜端子Ｐｏの電圧までの広範囲に設定することができる。
【００１４】
このフィードバック回路部１６０は、インバータ回路１２１に流れる電流が負荷電力に略比例することを利用し、つぎのような動作を行う。すなわち、負荷が大きくなって検出抵抗Ｒ３の検出電圧が上昇すると、オペアンプＯＰ１の出力電圧（電気量）は負帰還がかかって低下し、抵抗Ｒ１１０およびダイオードＤ１０２を介して端子Ｐｏの電流を増加させる。端子Ｐｏの電流増加は、インバータ回路１２１の動作周波数を上昇させ、負荷の消費電力を抑制させる。
【００１５】
また、シーケンス制御部（２）１６２の電圧を任意の電圧値に可変させることで、フィードバックレベルを変えることができ、これにより調光制御も可能である。ただし、インバータ制御信号発生回路１５５の内部に設けられたタイマ回路１６６から点灯期間の開始を示すトリガ信号が出力されるまで、フィードバックマスク回路１６４内のスイッチＳＷをオフにする。すなわち、先行予熱期間および始動期間、フィードバック回路部１６０のフィードバック制御は禁止（マスク）される。
【００１６】
ここで、先行予熱期間および始動期間にフィードバック回路を切り離す理由は、つぎのとおりである。先行予熱期間、始動期間にフィードバック制御が行われると、放電灯（ランプ）の状態によって共振電流が変化し、それに応じてオペアンプＯＰ１の出力電圧が変動し、端子Ｐｏに流れる電流が変化してしまう。この結果、先行予熱期間と始動期間のそれぞれにおいて、所定の周波数でインバータ回路を動作させ、安定した先行予熱電流、始動電圧を得るという動作が行えなくなるおそれがある。このため、先行予熱期間および始動期間では、スイッチＳＷで切り離すことで、フィードバック回路の影響を受けないようにしている。
【００１７】
また、可変抵抗Ｒ２０１で抵抗値を可変自在とし、先行予熱期間における先行予熱電流もしくは先行予熱周波数の調整、または始動期間における始動電流もしくは始動周波数の調整を行うことが可能となる。この調整により、回路部品のばらつきの影響や、予熱周波数と始動周波数の関係のばらつきを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１０−２５７７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来の放電灯点灯装置には、つぎのような問題があった。図１４はインバータ制御信号発生回路（ＩＣ）の端子Ｃｏの信号波形を示す図である。端子Ｃｏには、コンデンサＣ１０２が接続されている。端子Ｃｏの信号の発振周波数は、コンデンサＣ１０２と端子Ｐｏの出力電流Ｉｏを用いて、数式（１）に従って算出される。
【００２０】
【数１】
……（１）
【００２１】
ここで、ΔＶｔｈは上側の閾値Ｖｔｈ（Ｈ）から下側の閾値Ｖｔｈ（Ｌ）を引いた値である。Ｔａは端子Ｃｏの信号が上側の閾値Ｖｔｈ（Ｈ）もしくは下側の閾値Ｖｔｈ（Ｌ）に達した時点と信号ピークに達した時点との差（時間幅）である。
【００２２】
数式（１）より、コンデンサＣ１０２の容量および端子Ｐｏの出力電流Ｉｏがインバータ回路の動作周波数に影響することが分かる。
【００２３】
図１５は動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部１５０およびフィードバック回路部１６０の等価回路を示す図である。図１５（Ａ）は先行予熱期間および始動期間の場合を示し、図１５（Ｂ）は点灯期間の場合を示す。
【００２４】
まず、始動期間において、端子Ｐｏの出力電流Ｉｏは数式（２）で求められる。
Ｉｏ ＝ Ｉ１＋Ｉ２ …… （２）
【００２５】
ここで、コンデンサＣ１０２が部品ばらつきによりα倍となった場合、インバータ回路の動作周波数を同じに揃えるためには、数式（１）により、端子Ｐｏの出力電流Ｉｏをα倍とする必要がある。出力電流Ｉｏをα倍にすることは、可変抵抗Ｒ２０１を操作して抵抗値をＺ１→Ｚ１’に変更することで、可能である。このように、可変抵抗Ｒ２０１を調整することで、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収することが可能である。
【００２６】
同様に、先行予熱期間においても、コンデンサＣ１０２が部品ばらつきによりα倍になると、数式（１）より、出力電流Ｉｏをｋα倍とする必要がある。ここで、ｋは先行予熱期間時の回路構成で決定される係数である。出力電流Ｉｏをｋα倍にすることは、始動期間の調整と同様、可変抵抗Ｒ２０１を操作して抵抗値をＺ１→Ｚ１”に変更することで、可能である。このように、先行予熱期間においても同様に、可変抵抗Ｒ２０１を調整することで、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収することが可能である。
【００２７】
コンデンサＣ１０２容量と各変数との関係を表に示すと、つぎのとおりである。
【００２８】
【表１】
【００２９】
前述したように、先行予熱期間および始動期間では、可変抵抗Ｒ２０１の抵抗値を調整することにより、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収し、先行予熱期間の動作周波数と始動期間の動作周波数のばらつきを抑えることができる。
【００３０】
つぎに、点灯期間においては、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収した、図１２の先行予熱期間または始動期間における回路構成に対し、電流Ｉ３が流れるフィードバック回路が追加される。なお、このフィードバック回路は、先行予熱期間および始動期間においては、フィードバックマスク回路内のスイッチＳＷにより切り離されている。
【００３１】
点灯期間では、フィードバック回路を流れる電流Ｉ３は可変抵抗Ｒ２０１を通らない。このため、先行予熱期間あるいは始動期間で行われる可変抵抗Ｒ２０１によるコンデンサＣ１０２の部品ばらつきを吸収する調整効果が反映されず、点灯期間では、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきの影響がそのまま動作周波数に反映されてしまう。
【００３２】
この影響は、点灯時のインバータ回路の動作周波数が大きく変化する調光インバータで顕著に現れる。コンデンサＣ１０２の定数が揃っているセンタ品とばらつき品とを用いて、通常点灯と調光点灯の動作周波数を比較する。通常点灯時の動作周波数をどちらも同じに合わせた場合、調光点灯時では、コンデンサＣ１０２の部品ばらつきの影響を受け、センタ品に対し、ばらつき品の動作周波数は大きくばらつく。
【００３３】
このように、従来では、フィードバック回路が可変抵抗Ｒ２０１を通らない経路に接続されており、さらに、先行予熱期間あるいは始動期間における可変抵抗Ｒ２０１を調整する場合の回路構成と点灯期間の回路構成とが異なる。このため、抵抗値を調整したことにより、コンデンサＣ１０２のばらつきを吸収した効果が点灯期間に反映されず、そのばらつきが点灯時の動作周波数に大きく影響するという問題があった。
【００３４】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整したことによって部品ばらつきの影響を無くした効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑える放電灯点灯装置を提供することを目的とする。また、本発明はこの放電点灯装置を搭載した照明器具を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の放電灯点灯装置は、直流電力を出力する直流電源と、交流電力を受け、放電灯を共振させる共振回路と、前記直流電源から出力される直流電力に対してスイッチングを行い、前記共振回路に交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路によって行われるスイッチングの動作周波数を制御する制御部とを備え、前記制御部は、第２直流電源を有し、前記第２直流電源から出力される電流の値を可変することで、前記動作周波数を変更可能である放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記第２直流電源と直列に接続され、前記第２直流電源から出力される電流の値を調整可能な可変抵抗器と、前記可変抵抗器を介して前記第２直流電源と直列に接続可能であり、前記インバータ回路から前記共振回路に供給される交流電力を検出し、前記第２直流電源に対して負帰還をかける電気量を発生させるフィードバック回路と、前記放電灯の点灯期間、前記第２直流電源から前記可変抵抗器を介して出力される電流の経路に前記フィードバック回路を接続し、前記放電灯の先行予熱期間および前記始動期間、前記電流の経路から前記フィードバック回路を切り離し、この電流の経路に前記フィードバック回路と等価な抵抗値を有する補正回路を接続するスイッチ回路とを備える。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、放電灯の点灯期間、第２直流電源から可変抵抗器を介して出力される電流の経路にフィードバック回路を接続し、放電灯の先行予熱期間および始動期間、電流の経路からフィードバック回路を切り離し、この電流の経路に補正回路を接続する。これにより、先行予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整したことによって部品ばらつきの影響を無くした効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部およびフィードバック回路部の等価回路を示す図である。
【図４】第２の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図５】放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部およびフィードバック回路部の等価回路を示す図である。
【図７】第３の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図８】マイコンによって行われる点灯制御手順を示すフローチャートである。
【図９】第４の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１０】第５の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１１】放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１３】シーケンス制御部（１）からモードに応じて出力される電圧の変化を示すタイミングチャートである。
【図１４】インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）の端子Ｃｏの信号波形を示す図である。
【図１５】動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部およびフィードバック回路部の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の実施形態における放電灯点灯装置及び照明器具について図面を参照しながら説明する。本実施形態の放電灯点灯装置は照明器具に搭載される。
【００３９】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。この放電灯点灯装置１は、直流電源１０、インバータ回路部２０、共振回路３０、放電灯４０、発振制御回路部５０、フィードバック回路部６０およびスイッチ回路８０を備える。放電灯点灯装置１は、予熱、始動、点灯のシーケンスに移行し、フィードバック制御により出力を一定に制御する。
【００４０】
なお、直流電源１０、インバータ回路部２０、共振回路３０、放電灯４０、発振制御回路部５０およびフィードバック回路部６０は、それぞれ図１２に示した従来例の各部と同一の構成を有し、符号のみ異なる。ここでは、これらの構成および動作について重複した説明を省略する。また、抵抗、コンデンサ、ダイオード、オペアンプなどの各素子については、図１２に示した従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する。このことは以後の実施形態においても同様である。
【００４１】
第１の実施形態では、フィードバック回路部６０にスイッチ回路８０が接続されている。具体的に、スイッチ回路８０内のトランジスタＱ１のコレクタには、フィードバック回路部６０内のダイオードＤ１０２のカソード側とフィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷとの接続点が接続される。また、トランジスタＱ１のエミッタはグランド（ＧＮＤ）に接続される。
【００４２】
また、タイマ回路６６からの信号ａの信号線は、抵抗Ｒ２９を介してトランジスタＱ１のベースに接続される。トランジスタＱ１のベースとエミッタの間には、抵抗Ｒ３０が接続される。
【００４３】
図２は放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。タイミングｔ＝ｔ０で電源が投入され、ｔ＝ｔ０〜ｔ１までを先行予熱期間とし、ｔ＝ｔ１〜ｔ２までを始動期間とする。そして、タイミングｔ２以降を点灯期間とする。
【００４４】
タイマ回路６６において、タイミングｔ＝ｔ０〜ｔ２で、信号ａがＨ（Ｈiｇｈ）レベルの出力であり、トランジスタＱ１がＯＮになる。また、トランジスタＱ１がＯＮになることで、抵抗Ｒ１１０とＳＷの接続点の電圧、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は０Ｖ（ＧＮＤレベル）となる。
【００４５】
タイミングｔ＝ｔ２で、点灯モードに移行すると、タイマ回路６６からの信号ａがＬ（Ｌｏｗ）レベルの出力となり、トランジスタＱ１がＯＦＦになる。トランジスタＱ１がＯＦＦになり、スイッチＳＷがＯＮになることで、抵抗Ｒ１１０とスイッチＳＷの接続点、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は、オペアンプＯＰ１の出力電圧となり、オペアンプＯＰ１によるフィードバック動作により制御される。
【００４６】
ここで、説明を分かり易くするために、可変抵抗Ｒ２０１の調整に関わる部分だけを説明する。図３は先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部５０およびフィードバック回路部６０の等価回路を示す図である。図３（Ａ）は先行予熱期間あるいは始動期間における等価回路を示し、図３（Ｂ）は点灯期間における等価回路を示す。
【００４７】
先行予熱期間あるいは始動期間（図３（Ａ））では、端子Ｐｏから供給される電流Ｉｏは、Ｉｏ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３となる。すなわち、端子Ｐｏから供給される電流Ｉｏから、抵抗Ｒ１０２に流れる電流Ｉ１と、シーケンス制御部（１）５２の電圧により引き込まれる電流Ｉ２と、トランジスタＱ１を流れる電流Ｉ３が流れる３つの経路がある。電流Ｉ３は、スイッチＳＷがＯＦＦになってトランジスタＱ１がＯＮになることで、ダイオードＤ１０２ → 抵抗Ｒ１１０ → トランジスタＱ１の経路で流れる。
【００４８】
そして、所望の動作周波数となるように、可変抵抗Ｒ２０１の抵抗値を調整することにより出力電流Ｉｏは調整される。
【００４９】
一方、点灯期間においては、抵抗Ｒ１０２に流れる電流は、Ｉ１ → Ｉ１’となる。シーケンス制御部（１）５２の電圧により引き込まれる電流は、Ｉ２ → Ｉ２’となる。さらに、スイッチＳＷがＯＮになり、トランジスタＱ１がＯＦＦになることで、ダイオードＤ１０２ → 抵抗Ｒ１１０ → オペアンプＯＰ１の経路で流れる電流は、Ｉ３ → Ｉ３’となる。すなわち、端子Ｐｏから供給される電流Ｉｏ’は、Ｉｏ’＝Ｉ１’＋Ｉ２’＋Ｉ３’となる。
【００５０】
このように、第１の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間あるいは始動期間において、スイッチＳＷがＯＦＦになり、トランジスタＱ１がＯＮになることで、電流Ｉ３の経路を作り、擬似的に点灯期間と同じ回路構成にすることができる。つまり、ダイオードＤ１０２、抵抗Ｒ１１０およびオペアンプＯＰ１の出力に至る抵抗値と同等の抵抗値を有する補正回路がダイオードＤ１０２、抵抗Ｒ１１０およびトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間で形成されることになる。なお、補正回路は、ダイオードＤ１０２、抵抗Ｒ１１０およびオペアンプＯＰ１の出力に至る回路と等価な回路であればよく、これらの抵抗値はほぼ同じ値に揃っていればよい。
【００５１】
そして、この状態で可変抵抗Ｒ２０１を、所望の動作周波数になるように調整することで、点灯期間における動作周波数のばらつきを、先行予熱期間や始動期間と同様に吸収することができる。すなわち、先行予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整したことによって部品ばらつきの影響を無くした効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑えることができる。
【００５２】
ここで、点灯期間においては、Ｉｏ＝Ｉｏ’となる場合、つまり始動時と同じ動作周波数で点灯する場合、Ｉｏ＝Ｉｏ’＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ１’＋Ｉ２’＋Ｉ３’となる。さらに、Ｉｏ＝Ｉｏ’より、Ｖｒ＝Ｖｒ’、Ｖａ＝Ｖａ’、Ｉ１＝Ｉ１’であるので、Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ２’＋Ｉ３’が成立する必要がある。ここで、Ｖｒ、Ｖｒ’は可変抵抗器Ｒ２０１の両端電圧であり、Ｖａ、Ｖａ’は可変抵抗器Ｒ２０１と抵抗Ｒ１０２の接続点の電圧である。
【００５３】
また、本回路構成では、図３（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、オペアンプＯＰ１の電圧Ｖｏｐ１の電圧範囲を０Ｖ以上とした場合、Ｖｏｐ１＝０において、Ｉ２＋Ｉ３ ＞ Ｉ２’＋Ｉ３’となる。従って、点灯期間の動作周波数が始動期間の動作周波数より低い時に、本回路構成は有効である。
【００５４】
また、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｏｐ１の電圧範囲を０Ｖ以下も出力できるように、オペアンプＯＰ１の電源に負電源も供給して使用する場合を考える。この場合、点灯期間の動作周波数が始動期間の動作周波数より低い周波数から始動期間の動作周波数より高い周波数までの範囲で、本回路構成は有効であり、調光インバータや初期照度補正機能を有するインバータなどに利用可能である。
【００５５】
なお、スイッチ回路８０は、シーケンス中、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行うために設けられている。従って、スイッチ回路の構成は、トランジスタによる回路構成に限らず、ＦＥＴやスイッチ素子による回路構成であってもよい。
【００５６】
また、インバータ回路部２０内のインバータ回路２１の入力には、点灯に必要な電源が接続されればよく、直流電源に限らず、高周波電源や商用電源を平滑したもの、商用電源とチョッパ回路を使用した電源回路などでもよい。これらのことは以後の実施形態においても同様である。
【００５７】
（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
第２の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、トランジスタＱ１のエミッタとＧＮＤの間に直流電源Ｖｄｃが設けられる。
【００５９】
図５は放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。タイミングｔ＝ｔ０で電源が投入され、ｔ＝ｔ０〜ｔ１までを先行予熱期間とし、ｔ＝ｔ１〜ｔ２までを始動時間とする。
【００６０】
タイマ回路６６において、タイミングｔ＝ｔ０〜ｔ２で、信号ａがＨ（Ｈｉｇｈ）レベル出力であり、トランジスタＱ１がＯＮになる。トランジスタＱ１がＯＮになることで、抵抗Ｒ１１０とスイッチＳＷの接続点の電圧、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は、直流電源Ｖｄｃが出力する電圧となる。
【００６１】
ここで、直流電源Ｖｄｃの電圧範囲は、Ｖｐｏ（端子Ｐｏの出力電圧）＞Ｖｄｃ（直流電源Ｖｄｃの出力電圧）＞Ｖｏｐ１（点灯期間でのＯＰ１出力電圧）であることが条件となる。
【００６２】
タイミングｔ＝ｔ２で点灯モードに移行すると、タイマ回路６６の信号ａはＬ（Ｌｏｗ）レベル出力となり、トランジスタＱ１はＯＦＦになる。従って、抵抗Ｒ１１０とスイッチＳＷの接続点、つまり端子ＯＰｏｕｔの電圧は、オペアンプＯＰ１の出力電圧となり、オペアンプＯＰ１によるフィードバック動作により制御される。
【００６３】
ここで、直流電源Ｖｄｃ（第３の直流電源）の電圧範囲について説明する。図６は先行予熱期間、始動期間および点灯期間における動作周波数の決定に係わる部分の発振制御回路部５０およびフィードバック回路部６０の等価回路を示す図である。図６（Ａ）は先行予熱期間あるいは始動期間における等価回路を示し、図６（Ｂ）は点灯期間における等価回路を示す。
【００６４】
前記第１の実施形態で説明したとおり、点灯期間において、Ｉｏ＝Ｉｏ’となる場合、つまり始動時と同じ動作周波数で点灯する場合を考える。この場合、Ｉｏ＝Ｉｏ’＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ１’＋Ｉ２’＋Ｉ３’となる。さらに、Ｉｏ＝Ｉｏ’より、Ｖｒ＝Ｖｒ’、Ｖａ＝Ｖａ’、Ｉ１＝Ｉ１’となるので、Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ２’＋Ｉ３’が成立する必要がある。
【００６５】
第２の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間と始動期間で可変抵抗Ｒ２０１を調整する時、トランジスタＱ１がＯＮになり、直流電源Ｖｄｃが接続された場合、直流電源Ｖｄｃの電圧範囲をＶｐｏ＞Ｖｄｃ＞Ｖｏｐとする。これにより、点灯期間よりも少ない電流Ｉ３で調整を行うことができる。
【００６６】
また、本実施形態の回路構成は、先行予熱期間および始動期間で同じ構成であり、電流Ｉ３が少ない状態で可変抵抗Ｒ２０１の調整を行っても、動作周波数のばらつきを抑える効果は同じである。なお、従来技術においても、電流Ｉ１やＩ２について先行予熱期間、始動期間、点灯期間でそれぞれ電流値は異なるが、ばらつき吸収の効果があることは、前述したとおりである。
【００６７】
従って、オペアンプＯＰ１の電圧Ｖｏｐ１の電圧範囲を０Ｖ以上とした場合でも、点灯期間でＶｄｃ＞Ｖｏｐ１＞０Ｖの範囲で制御することによって、Ｉ２＋Ｉ３＜Ｉ２’＋Ｉ３’とすることができる。また、調光インバータや初期照度補正機能を有するインバータなどにおいて、点灯期間の動作周波数が始動期間の動作周波数より低い周波数から始動期間の動作周波数より高い周波数となる場合にも、本回路構成は有効である。これにより、オペアンプＯＰ１の電源として負電源を使用する必要がなく、負電源生成回路の搭載を必要としないことで、回路の簡略化が可能である。
【００６８】
なお、直流電源Ｖｄｃは、Ｖｐｏ＞Ｖｄｃとして電流を引き込むために設けられており、専用の電源回路に限らず、回路内部の直流電源を使用してもよい。
【００６９】
（第３の実施形態）
図７は第３の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７０】
第３の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、先行予熱期間、始動期間および点灯期間における制御を行うものとして、外部の素子、例えばマイコン９０が使用される。マイコン９０は周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ等を内蔵する。
【００７１】
マイコン９０からシーケンス制御信号１、シーケンス制御信号２およびタイマ信号を出力される。マイコン９０から出力されるシーケンス制御信号１は、前記第１の実施形態におけるシーケンス制御部（１）５２から出力される信号と同じである。同様に、マイコン９０から出力されるシーケンス制御信号２はシーケンス制御部（２）６２から出力される信号と同じである。マイコン９０から出力されるタイマ信号はタイマ回路６６から出力される信号と同じである。従って、マイコン９０を用いることによって、第３の実施形態の放電灯点灯装置は、前記第１の実施形態と同様の動作を行うことが可能である。
【００７２】
図８はマイコン９０によって行われる点灯制御手順を示すフローチャートである。この制御プログラムはマイコン９０内のＲＯＭに格納されており、マイコン９０内のＣＰＵによって実行される。
【００７３】
マイコン９０は、まず、タイマを時点ｔ＝ｔ０としてスタートさせる（ステップＳ１）。そして、マイコン９０は、Ｈレベルのタイマ信号を出力する（ステップＳ２）。このタイマ信号によって、フィードバックマスク回路６４内のスイッチＳＷはオフになる。さらに、トランジスタＱ１がオンとなり、端子ＯＰｏｕｔの電圧が０Ｖになる。
【００７４】
マイコン９０は、先行予熱期間のシーケンス制御信号１を出力する（ステップＳ３）。このシーケンス制御信号１によって、先行予熱期間におけるインバータ回路の動作周波数が決定される。
【００７５】
マイコン９０は、この先行予熱期間において、端子Ｐｏの出力電流Ｉｏが所望の値になるように、可変抵抗器２０１が調整されるまで待つ（ステップＳ４）。手作業あるいは機械操作により可変抵抗器２０１が調整済みになると、マイコン９０内の調整済みフラグがセットされる。
【００７６】
可変抵抗器２０１が調整された後、マイコン９０は、タイマが時点ｔ＝ｔ１になるまで待つ（ステップＳ５）。時点ｔ＝ｔ１になると、マイコン９０は、始動期間のシーケンス制御信号１を出力する（ステップＳ６）。
【００７７】
さらに、マイコン９０は、タイマが時点ｔ＝ｔ２になるまで待つ（ステップＳ７）。時点ｔ＝ｔ２になると、マイコン９０は、Ｌレベルのタイマ信号を出力する（ステップＳ８）。さらに、マイコン９０は、点灯期間のシーケンス制御信号１を出力し（ステップＳ９）、本動作を終了する。
【００７８】
このように、第３の実施形態の放電灯点灯装置によれば、回路の簡素化および部品点数の削減を図ることができる。さらに、制御プログラムにより、シーケンス制御を自在に変更することができる。
【００７９】
なお、可変抵抗器２０１を抵抗値が可変自在な電圧制御型可変抵抗器やデジタルポテンショメータにすることで、マイコン９０が制御プログラムの中で可変抵抗器の抵抗値を調整することも可能になる。
【００８０】
（第４の実施形態）
図９は第４の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８１】
第４の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、シーケンス制御（１）５２が省かれ、インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）５５がシーケンス制御（１）５２の動作を行う。
【００８２】
端子Ｐｏとグランド（ＧＮＤ）の間には、可変抵抗Ｒ２０１および抵抗Ｒ１０２からなる直列回路が接続される。また、端子Ｐｓｏと、可変抵抗Ｒ２０１および抵抗Ｒ１０２の接続点とは、抵抗Ｒ１０６および抵抗Ｒ３０１を介して接続される。また、端子Ｐｓｐと、抵抗Ｒ１０６および抵抗Ｒ３０１の接続点とが接続される。
【００８３】
インバータ制御信号発生回路５５（アナログ回路）では、先行予熱期間において、端子ＰｓｐをＧＮＤに短絡させ、端子Ｐｓｏをオープンにする。これにより、端子Ｐｏに、Ｒ２０１＋（Ｒ３０１×Ｒ１０２）／（Ｒ３０１＋Ｒ１０２）の抵抗値で決まる電流を流し、その電流に応じた動作周波数でインバータ回路を動作させる。
【００８４】
さらに、始動期間では、端子ＰｓｏをＧＮＤに短絡させ、端子Ｐｓｐをオープンにする。これにより、端子Ｐｏに、Ｒ２０１＋｛（Ｒ１０６＋Ｒ３０１）×Ｒ１０２｝／（Ｒ１０６＋Ｒ３０１＋Ｒ１０２）の抵抗値で決まる電流を流し、その電流に応じた動作周波数でインバータ回路を動作させる。
【００８５】
このように、第４の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間、始動期間および点灯期間におけるいずれの点灯制御も、インバータ制御信号発生回路で行うことができ、回路の簡素化が図れる。
【００８６】
（第５の実施形態）
図１０は第５の実施形態における放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、基本的な動作は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８７】
第５の実施形態の放電灯点灯装置では、前記第１の実施形態と異なり、オペアンプＯＰ１を動作させた状態で、可変抵抗Ｒ２０１の調整が行われる。
【００８８】
このため、第５の実施形態の放電灯点灯装置では、フィードバックマスク回路が省かれ、オペアンプＯＰ１の出力が抵抗Ｒ１１０とトランジスタＱ１のコレクタに接続される。 オペアンプＯＰ１の非反転入力端子には、スイッチＳＷａが接続される。スイッチＳＷａは、タイマ回路６６の信号によって切り替えられ、シーケンス制御部（２）６２の出力を抵抗Ｒ１０３と抵抗Ｒ１０４で分圧した電圧、あるいは直流電源９５（第４の直流電源）の電圧ＶａｄｊがオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力される。
【００８９】
先行予熱期間あるいは始動期間において、スイッチＳＷａが図中Ｂ側に切り替えられた場合、端子ＯＰ＋の電圧は、オペアンプＯＰ１の基準電圧として直流電源９５の電圧Ｖａｄｊになる。直流電源９５の電圧Ｖａｄｊは、点灯時のシーケンス制御部２の出力電圧Ｖａに対し、Ｖａｄｊ ＞＞ Ｖａとなる電圧である。これにより、オペアンプＯＰ１の出力電圧が十分高くなるように設定され、先行予熱期間または始動期間において、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に加わる電圧が変動した際も、オペアンプＯＰ１の出力電圧は一定に保たれる。
【００９０】
図１１は放電灯点灯装置の動作を示すタイミングチャートである。タイミングｔ＝ｔ０で電源が投入され、ｔ＝ｔ０〜ｔ１までを先行予熱期間とし、ｔ＝ｔ１〜ｔ２までを始動時間とする。
【００９１】
タイミングｔ＝ｔ０〜ｔ２において、タイマ回路６６からの信号によって、スイッチＳＷａがＢ側に切り替わり、端子ＯＰ＋の電圧は直流電源９５の電圧Ｖａｄｊになる。この時点では、端子ＯＰ＋の電圧が高いので、オペアンプＯＰ１の出力電圧は端子Ｐｏの電圧Ｖｐｏより高くなり、電流は引き込まれない。さらに、先行予熱期間および始動期間において、端子ＯＰ−の電圧が変動しても、端子ＯＰ＋の電圧が一定に保たれるように、直流電源９５の電圧Ｖａｄｊは設定される。
【００９２】
この状態で、タイマ回路６６からの信号ａによってトランジスタＱ１がＯＮになると、可変抵抗Ｒ２０１の調整が行われる。
【００９３】
タイミングｔ＝ｔ２以降の点灯期間においては、タイマ回路６６からの信号によって、スイッチＳＷａがＡ側に切り替わり、オペアンプＯＰ１によるフィードバック動作が行われる。
【００９４】
このように、第５の実施形態の放電灯点灯装置によれば、先行予熱期間あるいは始動期間で、オペアンプＯＰ１を停止させる必要がなくなり、回路を簡略化できる。なお、端子ＯＰ＋の電圧切り替え部分をマイコン等で制御することで、より回路の簡略化が図れる。
【００９５】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【００９６】
例えば、上記実施形態では、手作業または機械で抵抗値が調整される可変抵抗器Ｒ２０１が用いられたが、マイコン等からの信号に従って抵抗値が可変自在な電圧制御型可変抵抗器やデジタルポテンショメータが用いられてもよい。また、可変抵抗器の代わりに、固定抵抗器を挿着自在に交換してもよい。
【００９７】
また、シーケンス制御部（１）が外部からの調光信号を受けて出力電圧を変更し、インバータ回路の動作周波数が制御されるようにしてもよく、調光制御が容易となる。
【００９８】
また、インバータ制御信号発生回路は、放電灯の点灯累積時間を計時する点灯時間計時部を備え、この点灯累積時間をもとに経時変化により減少する放電灯の光量を補正するように、端子Ｐｏから流れる電流値を可変するようにしてもよい。これにより、経時変化による放電灯の光量の低下を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、インバータ回路によって行われるスイッチングの動作周波数を変更する放電灯点灯装置において、先行予熱期間あるいは始動期間で抵抗値を調整した効果を、点灯期間に反映させ、動作周波数のばらつきを抑えることができ、有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 放電灯点灯装置
１０ 直流電源
２０ インバータ回路部
２１ インバータ回路
３０ 共振回路
４０ 放電灯
５０ 発振制御回路部
５２ シーケンス制御部（１）
５５ インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）
６０ フィードバック回路部
６２ シーケンス制御部（２）
６４ フィードバックマスク回路
６６ タイマ回路
８０ スイッチ回路
９０ マイコン
９５ 直流電源
１００ 放電点灯装置
１１０ 直流電源
１２０ インバータ回路部
１２１ インバータ回路
１３０ 共振回路
１４０ 放電灯
１５０ 発振制御回路部
１５２ シーケンス制御部（１）
１５５ インバータ制御信号発生回路（ＩＣ）
１６０ フィードバック回路部
１６２ シーケンス制御部（２）
１６４ フィードバックマスク回路
１６６ タイマ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する直流電源と、交流電力を受け、放電灯を共振させる共振回路と、前記直流電源から出力される直流電力に対してスイッチングを行い、前記共振回路に交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路で行われるスイッチングの動作周波数を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、第２直流電源を有し、前記第２直流電源から出力される電流の値を可変することで、前記動作周波数を変更可能である放電灯点灯装置であって、
前記制御手段は、
前記第２直流電源と直列に接続され、前記第２直流電源から出力される電流の値を調整可能な可変抵抗器と、
前記可変抵抗器を介して前記第２直流電源と直列に接続可能であり、前記インバータ回路から前記共振回路に供給される交流電力を検出し、前記第２直流電源に対して負帰還をかける電気量を発生させるフィードバック回路と、
前記放電灯の点灯期間、前記第２直流電源から前記可変抵抗器を介して出力される電流の経路に前記フィードバック回路を接続し、前記放電灯の先行予熱期間および前記始動期間、前記電流の経路から前記フィードバック回路を切り離し、この電流の経路に前記フィードバック回路と等価な抵抗値を有する補正回路を接続するスイッチ回路とを備えた放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記補正回路は、前記電流の経路に接続される抵抗器で構成される放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記補正回路は、前記電流の経路に直列に接続される抵抗器および第３直流電源で構成される放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記先行予熱期間と前記始動期間とで前記第２直流電源の電圧を変更することで前記動作周波数を切り替え、前記先行予熱期間および前記始動期間と前記点灯期間とで前記スイッチ回路を切り替える動作を行うマイクロコンピュータを備えた放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記先行予熱期間と前記始動期間とで前記第２直流電源に前記可変抵抗器を介して接続される抵抗器の抵抗値を変更することで前記動作周波数を切り替え、前記先行予熱期間および前記始動期間と前記点灯期間とで前記スイッチ回路を切り替えるアナログ回路を備えた放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記フィードバック回路は、反転入力端子に前記インバータ回路から供給される交流電力を検出した電圧が入力され、非反転入力端子に制御電圧が入力され、出力端子が前記スイッチ回路に接続されたオペアンプで構成される放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項６記載の放電灯装置であって、
前記スイッチ回路は、前記非反転入力端子への入力を、制御電圧あるいは前記制御電圧に比べて電圧の高い第４の直流電源に切り替える第２スイッチ回路を備え、前記先行予熱期間および前記始動期間、前記第２スイッチ回路が前記非反転入力端子への入力を前記第４の直流電源に切り替え、前記第２直流電源から前記出力端子に電流が引き込まれないようにすることで、前記第２直流電源から前記可変抵抗器を介して出力される電流の経路から前記オペアンプを切り離し、前記電流の経路に前記補正回路を接続する放電灯点灯装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記放電灯の点灯累積時間を計時する点灯時間計時部を備え、前記点灯時間計時部で計時された点灯累積時間をもとに経時変化により減少する前記放電灯の光量を補正するように、前記第２直流電源から出力される電流の値を可変する放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置であって、
外部からの調光信号に従って前記第２直流電源の電圧を変更することで、前記動作周波数が制御される放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置が搭載された照明器具。
【請求項１】
直流電力を出力する直流電源と、交流電力を受け、放電灯を共振させる共振回路と、前記直流電源から出力される直流電力に対してスイッチングを行い、前記共振回路に交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路で行われるスイッチングの動作周波数を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、第２直流電源を有し、前記第２直流電源から出力される電流の値を可変することで、前記動作周波数を変更可能である放電灯点灯装置であって、
前記制御手段は、
前記第２直流電源と直列に接続され、前記第２直流電源から出力される電流の値を調整可能な可変抵抗器と、
前記可変抵抗器を介して前記第２直流電源と直列に接続可能であり、前記インバータ回路から前記共振回路に供給される交流電力を検出し、前記第２直流電源に対して負帰還をかける電気量を発生させるフィードバック回路と、
前記放電灯の点灯期間、前記第２直流電源から前記可変抵抗器を介して出力される電流の経路に前記フィードバック回路を接続し、前記放電灯の先行予熱期間および前記始動期間、前記電流の経路から前記フィードバック回路を切り離し、この電流の経路に前記フィードバック回路と等価な抵抗値を有する補正回路を接続するスイッチ回路とを備えた放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記補正回路は、前記電流の経路に接続される抵抗器で構成される放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記補正回路は、前記電流の経路に直列に接続される抵抗器および第３直流電源で構成される放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記先行予熱期間と前記始動期間とで前記第２直流電源の電圧を変更することで前記動作周波数を切り替え、前記先行予熱期間および前記始動期間と前記点灯期間とで前記スイッチ回路を切り替える動作を行うマイクロコンピュータを備えた放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記先行予熱期間と前記始動期間とで前記第２直流電源に前記可変抵抗器を介して接続される抵抗器の抵抗値を変更することで前記動作周波数を切り替え、前記先行予熱期間および前記始動期間と前記点灯期間とで前記スイッチ回路を切り替えるアナログ回路を備えた放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１記載の放電灯点灯装置であって、
前記フィードバック回路は、反転入力端子に前記インバータ回路から供給される交流電力を検出した電圧が入力され、非反転入力端子に制御電圧が入力され、出力端子が前記スイッチ回路に接続されたオペアンプで構成される放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項６記載の放電灯装置であって、
前記スイッチ回路は、前記非反転入力端子への入力を、制御電圧あるいは前記制御電圧に比べて電圧の高い第４の直流電源に切り替える第２スイッチ回路を備え、前記先行予熱期間および前記始動期間、前記第２スイッチ回路が前記非反転入力端子への入力を前記第４の直流電源に切り替え、前記第２直流電源から前記出力端子に電流が引き込まれないようにすることで、前記第２直流電源から前記可変抵抗器を介して出力される電流の経路から前記オペアンプを切り離し、前記電流の経路に前記補正回路を接続する放電灯点灯装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記放電灯の点灯累積時間を計時する点灯時間計時部を備え、前記点灯時間計時部で計時された点灯累積時間をもとに経時変化により減少する前記放電灯の光量を補正するように、前記第２直流電源から出力される電流の値を可変する放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置であって、
外部からの調光信号に従って前記第２直流電源の電圧を変更することで、前記動作周波数が制御される放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置が搭載された照明器具。
【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１４】
【図１５】
【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１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１７４５１０（Ｐ２０１２−１７４５１０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５７９２（Ｐ２０１１−３５７９２）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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