点灯装置及び照明器具
【課題】 バラストチョークの温度上昇を抑制することができる点灯装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】 調光比が高い領域では、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度を超えない範囲でチョッパ回路１３の出力電圧を切換えてバラストチョークの発熱温度を設定し、調光比が４０％以下になったとき最下限の出力電圧を設定して、調光比を低くしてもバラストチョークの発熱温度を許容温度以下に抑制する。
【解決手段】 調光比が高い領域では、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度を超えない範囲でチョッパ回路１３の出力電圧を切換えてバラストチョークの発熱温度を設定し、調光比が４０％以下になったとき最下限の出力電圧を設定して、調光比を低くしてもバラストチョークの発熱温度を許容温度以下に抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯などの光源を点灯する点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電灯などの光源を点灯する点灯装置には、インバータ回路を用いたインバータ式のものが知られている。かかる点灯装置は、インバータ回路を構成するスイッチング手段のスイッチング周期（動作周波数）やスイッチングのデューティ比を放電灯の点灯状態や電源電圧に応じて制御することにより放電灯を一定の明るさで点灯できるようにしている。
【０００３】
ところで、点灯装置には、特許文献１に開示されるようにインバータ回路に入力される直流電源の出力電圧を可変することにより放電灯の調光を可能にした調光制御機能を有するものがある。このような調光制御機能を有する点灯装置は、インバータ回路の出力側に共振回路を構成するインダクタとコンデンサが接続され、このうちのインダクタがバラストチョーク（ＢＣ）として放電灯に直列に接続されている。
【特許文献１】特開２００２−０４３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このように構成されたものは、調光制御時に放電灯に流れる無効電流が増大するため、バラストチョークでの発熱が問題になる。このため、このときの温度上昇を考慮して耐熱構造を有する高価なバラストチョークが用いられ、また、バラストチョークの温度上昇が周囲に配置されるコンデンサなどの電子部品に影響し、これら電子部品の特性を劣化させるという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バラストチョークの温度上昇を抑制することができる点灯装置及び照明器具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】
【０００６】
請求項１記載の発明は、可変可能な出力電圧を発生する電源手段と；前記電源手段の出力電圧が入力されるとともに、動作周波数に基づいて交流出力を生成する交流出力手段と；前記交流出力手段より生成される交流出力がバラストチョークを介して供給される光源と；外部からの調光信号に基づいて前記電源手段の出力電圧を可変するとともに、前記出力電圧は、調光可能な範囲において前記バラストチョークの発熱温度のピーク値が該バラストチョークの許容温度以下となるように出力が制御される前記発熱温度のピーク値に対する調光比より高い調光比以下で設定する制御手段と；を具備したことを特徴としている。
【０００７】
ここで、許容温度とは、発熱によりバラストチョークの巻線が早期に寿命に至ってしまわないように設定された温度である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記出力電圧の変化は、調光比の比較的高い領域では調光比に応じて変化し、所定の調光比以下となると、その出力が最小出力値で一定になるものであって、この最小出力値になる調光比は、最小出力値において調光比に応じて変化するバラストチョークの発熱温度に対し、この発熱温度のピーク値に至るよりも高い調光比となるように設定されることを特徴としている。
【０００９】
ここでのバラストチョークの発熱温度のピーク値は、請求項１記載の許容温度以下となるような関係にある。つまり、このような温度関係とすることで、出力電圧一定の領域では、常に許容温度以下となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の点灯装置と；前記点灯装置を有する器具本体と：を具備したことを特徴とする照明器具である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、調光比に基づいた電源手段の出力電圧により光源を安定して点灯動作させながら調光制御することができるとともに、調光比の低い領域での最適な出力電圧の設定によりバラストチョークの温度上昇を抑制でき、常にバラストチョークの温度を許容温度以下に制御できる。
【００１２】
また、本発明によれば、出力電圧を一定にする領域においてバラストチョークの温度上昇を極力抑えることができるため、出力電圧一定領域においても不具合を生じ難い。 さらに、本発明によれば、バラストチョークの温度上昇を抑制することができる照明器具を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１４】
まず、本発明の点灯装置が適用される照明器具について簡単に説明する。図１において、１は器具本体で、この器具本体１は、円板状をした基台１ａを有し、この基台１ａ上に直径の異なるリング状の放電灯２，３が同心状に配置され、これら放電灯２，３を覆うように乳白色のセード４が装着されている。また、器具本体１内部には、本発明の点灯装置１００が配置されている。なお、図示しないが、さらに反射板、端子および配線なども設けられることは勿論である。
【００１５】
図２は、このように構成された照明器具の器具本体１内部に組み込まれる本発明の点灯
装置１００の概略構成を示している。
【００１６】
図２において、１１は交流電源で、この交流電源１１は、不図示の商用電源からなっている。この交流電源１１には、全波整流回路１２の入力端子が接続されている。全波整流回路１２は、交流電源１１からの交流電力を全波整流した出力を発生する。
【００１７】
全波整流回路１２には、電源手段としてチョッパ回路１３が接続されている。このチョッパ回路１３は、入力電流と入力電圧との位相を一致させる、所謂、臨界モード（不連続モード）の力率改善（ＰＦＣ）機能を備えた昇圧チョッパ電源が用いられる。また、チョッパ回路１３は、全波整流回路１２の正負極の出力端子間に昇圧用トランスを構成するチョッパチョーク１３１の一次巻線１３１ａ、スイッチング素子としての電界効果トランジスタ１３２、抵抗１３３の直列回路が接続され、電界効果トランジスタ１３２、及び抵抗１３３の直列回路に、図示極性のダイオード１３４を介して平滑用コンデンサである電解コンデンサ１３５が接続されている。チョッパチョーク１３１は、一次巻線１３１ａと磁気的結合された二次巻線１３１ｂを有し、この二次巻線１３１ｂは、一端が全波整流回路１２の負極側出力端子に接続され、他端が抵抗１３６を介してチョッパ制御部２１を構成するフリップフロップ２１４のセット（Ｓ）端子に接続されている。このチョッパ制御部２１については後述する。
【００１８】
チョッパ回路１３には、交流出力手段としてインバータ回路１４が接続されている。このインバータ回路１４は、電解コンデンサ１３５に並列に、スイッチング素子としての電界効果トランジスタ１４１、１４２の直列回路が接続され、所謂、ハーフブリッジ型のインバータ回路として構成されている。電界効果トランジスタ１４１、１４２は、それぞれのゲートがインバータ制御部を２２を構成するハイサイドドライバ２２１に接続され、このハイサイドドライバ２２１より供給される制御信号によりオンオフが制御される。インバータ制御部２２については後述する。
【００１９】
インバータ回路１４には、予熱回路１５が接続されている。この予熱回路１５は、インバータ回路１４の電界効果トランジスタ１４２と並列に、予熱用トランス１５１の一次巻線１５１ａ、コンデンサ１５２、スイッチング素子としての電界効果トランジスタ１５３及び電流検出用の抵抗１５４の直列回路が接続されている。また、コンデンサ１５２と電界効果トランジスタ１５３の接続点が図示極性のダイオード１５５を介してチョッパ回路１３のダイオード１３４のカソードに接続されている。予熱用トランス１５１は、一次巻線１５１ａと磁気的結合された第１の二次巻線１５１ｂ、第２の二次巻線１５１ｃ及び第３の二次巻線１５１ｄを有している。これら第１の二次巻線１５１ｂ、第２の二次巻線１５１ｃ及び第３の二次巻線１５１ｄについては後述する。電界効果トランジスタ１５３のゲートには、予熱回路制御部２０４が接続されている。この予熱回路制御部２０４についても後述する。
【００２０】
予熱回路１５には、共振回路１６が接続されている。この共振回路１６は、電界効果トランジスタ１５３に並列に、直流カット用のコンデンサ１６１を介してバラストチョーク（ＢＣ）としての共振用インダクタ１６２と共振用コンデンサ１６３の直列回路が接続されている。
【００２１】
共振回路１６には、光源として上述の図１に示した放電灯２，３が接続されている。この場合、共振回路１６の共振用インダクタ１６２と共振用コンデンサ１６３の接続点は、放電灯２の一方のフィラメント２ａに接続され、また、共振用コンデンサ１６３の前記全波整流回路１２の負極側出力端子との接続点は、放電灯３の一方のフィラメント３ａに接続されている。そして、放電灯２のフィラメント２ａには、予熱用トランス１５１の第１の二次巻線１５１ｂとコンデンサ１７１の直列回路が並列に接続され、放電灯３のフィラメント３ａには、予熱用トランス１５１の第２の二次巻線１５１ｃとコンデンサ１７２の直列回路が並列に接続されている。また、放電灯２、３のそれぞれの他方のフィラメント２ｂと３ｂは、予熱用トランス１５１の第３の二次巻線１５１ｄとコンデンサ１７３の直列回路を介して接続されている。
【００２２】
一方、２０は主制御手段としてのＤＳＰで、このＤＳＰ２０は、ディジタル演算処理機能を有する、いわゆるマイコンなどのＭＰＵ(演算素子)から構成されている。このＤＳＰ２０は、電圧設定部２０１、状態検出部２０２、インバータ回路制御部２０３、予熱回路制御部２０４を有するとともに、図示しないが記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェースであるＩ／Ｏポートなどを有している。この場合、これら電圧設定部２０１、状態検出部２０２、インバータ回路制御部２０３、予熱回路制御部２０４は、例えばソフトウェアから構成されている。勿論、これらはハードウェアにより構成することもできる。
【００２３】
電圧設定部２０１は、チョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣを設定するため基準信号である参照電圧ＶＴＨを出力する。また、電圧設定部２０１は、放電灯２，３の調光制御時の調光比ＷＬ（１００〜０％）（または調光レベル）に応じてチョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣをＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎの範囲で可変するようにしている。図４は、調光比ＷＬと出力電圧ＶＤＣの関係を示すもので、調光比１００％では、上限の出力電圧ＶＤＣａを設定し、調光比が下がるにしたがいＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…を順に設定し、調光比が例えば４０％以下で、最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定する。ここで、調光比１００％で設定される上限の出力電圧ＶＤＣａは４００Ｖ、調光比４０％以下で設定される最下限の出力電圧ＶＤＣｎは、放電灯２，３を点灯するのに最低必要な例えば２００Ｖである。
【００２４】
図５は、出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎをそれぞれ固定し、インバータ回路１４の動作周波数のみで調光した場合における調光比ＷＬ（１００〜０％）とバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）での発熱温度Ｔの関係を示すものである。この図からも明らかなように、調光比４０％以下で最下限の出力電圧ＶＤＣｎに設定するのは、他の出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…については、調光比が比較的高い時点でバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬ（発熱によりバラストチョークの巻線が早期に寿命に至ってしまわないように設定された温度）を超えてしまうのに対し、最下限の出力電圧ＶＤＣｎ（２００Ｖ）では、調光比４０％以下で発熱温度Ｔのピーク値ＴＰに達するものの常に許容温度ＴＬ以下に抑制できるためである。つまり、調光比ＷＬ（１００〜０％）に応じて出力電圧ＶＤＣをＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎの範囲で可変する場合、発熱温度Ｔのピーク値ＴＰが常にバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬ以下となるような最下限の出力電圧ＶＤＣｎを、該出力電圧ＶＤＣｎによる発熱温度Ｔのピーク値ＴＰに対する調光比より高い調光比以下（ここでは４０％以下）で設定することにより、調光比の低い領域で調光制御が行われても、常にバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制することができる。
【００２５】
ＤＳＰ２０の不図示のＲＯＭには、出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎにかかるデータが記憶されている。具体的には、各出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎについて、それぞれ図３に示すように出力電圧波形Ａ上の所定時間ごとの電圧値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、…Ｖｎに対応するデータが記憶されている。そして、電圧設定部２０１は、後述する調光制御部３１より入力される調光信号ＤＩＭによる調光比に基づいて対応する出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎを設定するとともに、これら設定された出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎに対応する電圧値Ｖａ〜ＶｎのデータをＲＯＭより読み出し、参照電圧ＶＴＨとして出力する。
【００２６】
このような電圧設定部２０１には、上述したチョッパ制御部２１が接続されている。このチョッパ制御部２１は、電圧設定部２０１の参照電圧ＶＴＨが出力される出力端子を抵抗２１１とコンデンサ２１２の直列回路を介して接地し、これら抵抗２１１とコンデンサ２１２の接続点にコンパレータ２１３の一方の入力端子が接続されている。このコンパレータ２１３は、他方の入力端子に前記チョッパ回路１３の電界効果トランジスタ１３２と抵抗１３３の接続点が接続され、電界効果トランジスタ１３２のスイッチングにより抵抗１３３に生じる電圧Ｖｑと上述の参照電圧ＶＴＨとの比較結果を出力する。コンパレータ２１３の出力端子には、フリップフロップ２１４のリセット（Ｒ）端子が接続されている。このフリップフロップ２１４は、ＲＳ型を構成するもので、セット（Ｓ）端子が抵抗１３６を介してチョッパチョーク１３１の二次巻線１３１ｂに接続され、出力（Ｑ）端子が電界効果トランジスタ１３２のゲートに接続されている。
【００２７】
状態検出部２０２は、放電灯２、３に供給される高周波交流出力の電圧Ｖｌと電流Ｉｌを検出し、放電灯２、３の点灯状態を検出するもので、ここでは、これら電圧Ｖｌ及び電流Ｉｌに対応したディジタルの周波数データを状態検出信号として出力する。
【００２８】
インバータ回路制御部２０３は、状態検出部２０２より検出した放電灯２、３の点灯状態を表す状態検出信号及び後述する調光信号出力部３１２から出力される調光信号ＤＩＭに基づいて所定の周波数を有する調光用のＰＷＭ信号を生成する。このインバータ回路制御部２０３には、上述したインバータ制御部２２を構成するハイサイドドライバ２２１が続されている。このハイサイドドライバ２２１は、インバータ回路制御部２０３から供給される調光用のＰＷＭ信号に応じて、数十ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の動作周波数の制御信号、具体例としては、例えば５０ｋＨｚ以上の制御信号を発生して電界効果トランジスタ１４１，１４２を交互にオンオフさせ、電界効果トランジスタ１４２のドレインーソース間に高周波交流出力を発生させる。
【００２９】
予熱回路制御部２０４は、予熱回路１５の抵抗１５４に流れる電流を予熱電流ＩＰとして検出し、この予熱電流ＩＰを監視するとともに、状態検出部２０２で検出される放電灯２，３に対する電圧Ｖｌ及び電流Ｉｌに基づいて最適予熱条件の目標値を設定し、この目標値に予熱電流ＩＰが近付くように予熱回路１５の電界効果トランジスタ１５３のゲート端子に供給する予熱用ＰＷＭ信号を生成する。
【００３０】
一方、３１は調光制御手段としての調光制御部で、この調光制御部３１は、調光操作部３１１及び調光信号出力部３１２を有している。調光操作部３１１は、ユーザ操作により放電灯２、３を０〜１００％（全光点灯時を１００％）の範囲で調光制御するための制御信号を出力する。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の調光制御用の制御信号より０〜１００％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００３１】
次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。
【００３２】
いま、ユーザ操作により調光操作部３１１が全光点灯（１００％）に設定されると、調光信号出力部３１２に全光点灯（１００％）に相当する制御信号が入力される。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の制御信号より調光比１００％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００３３】
電圧設定部２０１は、調光操作部３１１からの調光比１００％の調光信号ＤＩＭにより、例えば図４に示す出力電圧ＶＤＣａを設定するとともに、この出力電圧ＶＤＣａに対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータのうち、まず、図３に示す電圧値Ｖａに対応するデータを参照電圧ＶＴＨとして出力する。この状態で、チョッパチョーク１３１の二次巻線１３１ｂの出力がフリップフロップ２１４のセット（Ｓ）端子に与えられ、出力（Ｑ）端子より図３（ｂ）に示すスイッチングパルスＳＰが出力されて電界効果トランジスタ１３２がオンされる。すると、チョッパチョーク１３１の一次巻線１３１ａに直線的に増加する電流が流れる（図３のＢ１１参照）。この状態で、チョッパチョーク１３１に電磁的エネルギーが蓄積される。同時に、電界効果トランジスタ１３２のオンによるスイッチング電流によって抵抗１３３により生じる電圧Ｖｑがコンパレータ２１３に入力される。そして、このときの電圧設定部２０１の参照電圧ＶＴＨ（Ｖａ）と比較され、電圧Ｖｑが参照電圧ＶＴＨ（Ｖａ）に達すると、コンパレータ２１３の出力によりフリップフロップ２１４のリセット（Ｒ）端子に図３（ｃ）に示すようなリセット信号ＲＳが入力され、出力（Ｑ）端子から出力されていたスイッチングパルスＳＰが停止して電界効果トランジスタ１３２がオフされる。これにより、チョッパチョーク１３１に蓄積された電磁的エネルギーが放出され、チョッパチョーク１３１に直線的に減少する電流が流れる（図３のＢ１２参照）。その後、電圧設定部２０１は、図３に示す電圧値Ｖｂを参照電圧ＶＴＨとして出力し、この状態で、チョッパチョーク１３１の二次巻線１３１ｂの出力がフリップフロップ２１４のセット（Ｓ）端子に与えられ、出力（Ｑ）端子からのスイッチングパルスＳＰにより電界効果トランジスタ１３２がオンされ、上述したと同様な動作が実行される。以下同様にして電圧設定部２０１の参照電圧ＶＴＨを図３に示す電圧値Ｖｃ〜Ｖｎに変更しながら同様な動作を繰り返すことにより、図３（ａ）に示すように出力電圧ＶＤＣａに対応する出力電流ＩＤＣが生成され、この出力電流ＩＤＣによりダイオード１３４を介して電解コンデンサ１３５両端に調光比１００％の出力電圧ＶＤＣａが発生する。
【００３４】
チョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣａは、インバータ回路１４に入力される。インバータ回路１４は、電界効果トランジスタ１４１，１４２をハイサイドドライバ２２１より入力される制御信号によりオンオフされ、電界効果トランジスタ１４２のドレインーソース間に高周波交流を発生する。この場合、ハイサイドドライバ２２１には、インバータ回路制御部２０３より１００％の調光信号ＤＩＭに対応する調光用のＰＷＭ信号が与えられ、このＰＷＭ信号に相当する制御信号が出力される。これによりインバータ回路１４は、このときのハイサイドドライバ２２１の制御信号に応じた動作周波数により電界効果トランジスタ１４１，１４２がオンオフされ、高周波交流を発生する。
【００３５】
インバータ回路１４より出力される高周波交流出力は、共振回路１６に与えられ、共振用インダクタ１６２及び共振用コンデンサ１６３が共振動作される。また、ＤＳＰ２０の予熱回路制御部２０４は、予熱回路１５の抵抗１５４に流れる予熱電流ＩＰを検出し、この予熱電流ＩＰが最適予熱条件の目標値に近付くように電界効果トランジスタ１５３のゲート端子に予熱用ＰＷＭ信号を出力することで、電界効果トランジスタ１５３がスイッチング動作され、予熱用トランス１５１の第１〜３の二次巻線１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄにそれぞれ予熱電流が流れて放電灯２，３のフィラメント２ａ，２ｂ、３ａ、３ｂが予熱される。これにより、放電灯２のフィラメント２ａと２ｂの間、放電灯３のフィラメント３ａと３ｂに所定の始動電圧が印加され、放電灯２，３は全光点灯（１００％）状態で点灯される。
【００３６】
次に、調光操作部３１１により、例えば、調光比８０％の点灯状態が設定されると、調光信号出力部３１２に調光比８０％に相当する制御信号が入力される。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の制御信号より調光比８０％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００３７】
電圧設定部２０１では、調光操作部３１１からの調光比８０％の調光信号ＤＩＭにより、例えば図４に示す出力電圧ＶＤＣｂを設定するとともに、出力電圧ＶＤＣｂに対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータを順に参照電圧ＶＴＨとして出力する。これにより、上述したと同様の動作が実行され、図３（ａ）に示すように出力電圧ＶＤＣｂに対応する出力電流ＩＤＣが生成され、この出力電流ＩＤＣによりダイオード１３４を介して電解コンデンサ１３５両端に調光比８０％の出力電圧ＶＤＣｂが発生する。この場合も、インバータ回路１４は、ハイサイドドライバ２２１より供給される８０％の調光に対応するＰＷＭ信号に基づいた動作周波数により電界効果トランジスタ１４１，１４２がオンオフされて高周波交流を発生し、放電灯２，３は調光比８０％の状態で点灯される。
【００３８】
調光操作部３１１により、さらに異なる調光（調光比４０％以上）が設定される場合も同様で、電圧設定部２０１は、これらの調光比に対応する出力電圧ＶＤＣｃ、…を指定するとともに、各出力電圧ＶＤＣｃ、…に対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータを参照電圧ＶＴＨとして出力する。これにより、上述したと同様の動作が実行され、電解コンデンサ１３５両端に調光比に対応した出力電圧ＶＤＣｃ、…が発生し、インバータ回路１４より高周波交流が発生し、放電灯２，３は、設定された調光比で点灯される。
【００３９】
次に、調光操作部３１１により、調光比が４０％以下に設定された場合、調光信号出力部３１２に調光比４０％以下に相当する制御信号が入力される。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の制御信号より調光比４０％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００４０】
電圧設定部２０１では、調光操作部３１１からの調光比４０％以下の調光信号ＤＩＭにより、図４に示す最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定するとともに、出力電圧ＶＤＣｎに対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータを参照電圧ＶＴＨとして出力する。これにより、上述したと同様の動作が実行され、図３（ａ）に示すように出力電圧ＶＤＣｎに対応する出力電流ＩＤＣが形成され、この出力電流ＩＤＣによりダイオード１３４を介して電解コンデンサ１３５両端に調光比４０％以下の出力電圧ＶＤＣｎが発生する。この場合も、インバータ回路１４は、ハイサイドドライバ２２１より供給される４０％以下の調光に対応するＰＷＭ信号に基づいた動作周波数により電界効果トランジスタ１４１，１４２がオンオフされて高周波交流を発生し、放電灯２，３は調光比４０％以下で点灯される。 この場合、図５に示すように調光比ＷＬ（１００〜０％）に対して設定される出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、…ＶＤＣｎは、このうちの出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃなどの比較的高い出力電圧では、調光比ＷＬが高い領域でもバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）での発熱温度Ｔが高くなり、調光比ＷＬを低くすると許容温度ＴＬを超えてしまうおそれがあるが、最下限の出力電圧ＶＤＣｎでは、調光比ＷＬを低くしても発熱温度Ｔのピーク値ＴＰが許容温度ＴＬを超えることがなく、常に許容温度ＴＬ以下に抑制することができる。このことから調光比ＷＬが高い領域では、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬを超えない範囲で出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃを切換えてバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを温度曲線Ｃ上の点ａ、ｂ、ｃ、ｄに変化させ、調光比ＷＬが４０％以下になったとき最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定することで、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制することにより、常に、安全な温度範囲でバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）を使用することができる。
【００４１】
したがって、このようにすれば、調光比ＷＬが高い領域では、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬを超えない範囲でチョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃを切換えてバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを温度変化曲線Ｃ上に沿って設定し、調光比ＷＬが４０％以下になったとき最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定して、調光比ＷＬを低くしても発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制できるようにした。これにより、調光比ＷＬが高い領域では、チョッパ回路１３に対して放電灯２，３の点灯動作に最適な出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃを設定することができるので、放電灯２，３を安定して点灯動作させながら調光制御することができる。また、調光比ＷＬが４０％以下になったとき最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定することで、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制できるので、従来のバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）に耐熱構造を有する高価なものを用意することがなくなり、また、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）での温度上昇が周囲に配置されるコンデンサなどの電子部品に影響し、これら電子部品の特性を劣化させるという問題も回避できる。
【００４２】
また、このような一連の制御を行う場合、アナログ回路では、回路規模が増大し、複雑になって実現困難になることがあるが、ディジタルデバイスのＤＳＰ２０を適用してチョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣ及びインバータ回路１４の動作周波数のディジタル制御を行うようにしたので、簡単な回路構成により確実で安定した動作を実現することもできる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、最下限の出力電圧ＶＤＣｎを４０％以下で設定するようにしたが、これは、一例であり、バラストチョークの特性や回路条件によって最適な調光比が設定される。また、例えば、光源の放電灯は、蛍光ランプなどを含み、さらに光源としてはＬＥＤなどを適用することもできる。
【００４４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる点灯装置が適用される照明器具を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態にかかる点検装置の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態のチョッパ回路での動作を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態のチョッパ回路の出力電圧と調光比の関係を説明するための図。
【図５】第１の実施の形態のバラストチョークの発熱温度と調光比の関係を説明するための図。
【符号の説明】
【００４６】
１…器具本体、２．３…放電灯、４…セード
１００…点灯装置、１１…交流電源
１３…チョッパ回路、１４…インバータ回路
１４１．１４２…電界効果トランジスタ
１５…予熱回路、１６…共振回路
２０…ＤＳＰ、２０１…電圧設定部
２０２…状態検出部、２０３…インバータ回路制御部
２０４…予熱回路制御部、２１…チョッパ制御部
２２…インバータ制御部、２２１…ハイサイドドライバ
３１…調光制御部、３１１…調光操作部
３１２…調光信号出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯などの光源を点灯する点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電灯などの光源を点灯する点灯装置には、インバータ回路を用いたインバータ式のものが知られている。かかる点灯装置は、インバータ回路を構成するスイッチング手段のスイッチング周期（動作周波数）やスイッチングのデューティ比を放電灯の点灯状態や電源電圧に応じて制御することにより放電灯を一定の明るさで点灯できるようにしている。
【０００３】
ところで、点灯装置には、特許文献１に開示されるようにインバータ回路に入力される直流電源の出力電圧を可変することにより放電灯の調光を可能にした調光制御機能を有するものがある。このような調光制御機能を有する点灯装置は、インバータ回路の出力側に共振回路を構成するインダクタとコンデンサが接続され、このうちのインダクタがバラストチョーク（ＢＣ）として放電灯に直列に接続されている。
【特許文献１】特開２００２−０４３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このように構成されたものは、調光制御時に放電灯に流れる無効電流が増大するため、バラストチョークでの発熱が問題になる。このため、このときの温度上昇を考慮して耐熱構造を有する高価なバラストチョークが用いられ、また、バラストチョークの温度上昇が周囲に配置されるコンデンサなどの電子部品に影響し、これら電子部品の特性を劣化させるという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、バラストチョークの温度上昇を抑制することができる点灯装置及び照明器具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】
【０００６】
請求項１記載の発明は、可変可能な出力電圧を発生する電源手段と；前記電源手段の出力電圧が入力されるとともに、動作周波数に基づいて交流出力を生成する交流出力手段と；前記交流出力手段より生成される交流出力がバラストチョークを介して供給される光源と；外部からの調光信号に基づいて前記電源手段の出力電圧を可変するとともに、前記出力電圧は、調光可能な範囲において前記バラストチョークの発熱温度のピーク値が該バラストチョークの許容温度以下となるように出力が制御される前記発熱温度のピーク値に対する調光比より高い調光比以下で設定する制御手段と；を具備したことを特徴としている。
【０００７】
ここで、許容温度とは、発熱によりバラストチョークの巻線が早期に寿命に至ってしまわないように設定された温度である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記出力電圧の変化は、調光比の比較的高い領域では調光比に応じて変化し、所定の調光比以下となると、その出力が最小出力値で一定になるものであって、この最小出力値になる調光比は、最小出力値において調光比に応じて変化するバラストチョークの発熱温度に対し、この発熱温度のピーク値に至るよりも高い調光比となるように設定されることを特徴としている。
【０００９】
ここでのバラストチョークの発熱温度のピーク値は、請求項１記載の許容温度以下となるような関係にある。つまり、このような温度関係とすることで、出力電圧一定の領域では、常に許容温度以下となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の点灯装置と；前記点灯装置を有する器具本体と：を具備したことを特徴とする照明器具である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、調光比に基づいた電源手段の出力電圧により光源を安定して点灯動作させながら調光制御することができるとともに、調光比の低い領域での最適な出力電圧の設定によりバラストチョークの温度上昇を抑制でき、常にバラストチョークの温度を許容温度以下に制御できる。
【００１２】
また、本発明によれば、出力電圧を一定にする領域においてバラストチョークの温度上昇を極力抑えることができるため、出力電圧一定領域においても不具合を生じ難い。 さらに、本発明によれば、バラストチョークの温度上昇を抑制することができる照明器具を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１４】
まず、本発明の点灯装置が適用される照明器具について簡単に説明する。図１において、１は器具本体で、この器具本体１は、円板状をした基台１ａを有し、この基台１ａ上に直径の異なるリング状の放電灯２，３が同心状に配置され、これら放電灯２，３を覆うように乳白色のセード４が装着されている。また、器具本体１内部には、本発明の点灯装置１００が配置されている。なお、図示しないが、さらに反射板、端子および配線なども設けられることは勿論である。
【００１５】
図２は、このように構成された照明器具の器具本体１内部に組み込まれる本発明の点灯
装置１００の概略構成を示している。
【００１６】
図２において、１１は交流電源で、この交流電源１１は、不図示の商用電源からなっている。この交流電源１１には、全波整流回路１２の入力端子が接続されている。全波整流回路１２は、交流電源１１からの交流電力を全波整流した出力を発生する。
【００１７】
全波整流回路１２には、電源手段としてチョッパ回路１３が接続されている。このチョッパ回路１３は、入力電流と入力電圧との位相を一致させる、所謂、臨界モード（不連続モード）の力率改善（ＰＦＣ）機能を備えた昇圧チョッパ電源が用いられる。また、チョッパ回路１３は、全波整流回路１２の正負極の出力端子間に昇圧用トランスを構成するチョッパチョーク１３１の一次巻線１３１ａ、スイッチング素子としての電界効果トランジスタ１３２、抵抗１３３の直列回路が接続され、電界効果トランジスタ１３２、及び抵抗１３３の直列回路に、図示極性のダイオード１３４を介して平滑用コンデンサである電解コンデンサ１３５が接続されている。チョッパチョーク１３１は、一次巻線１３１ａと磁気的結合された二次巻線１３１ｂを有し、この二次巻線１３１ｂは、一端が全波整流回路１２の負極側出力端子に接続され、他端が抵抗１３６を介してチョッパ制御部２１を構成するフリップフロップ２１４のセット（Ｓ）端子に接続されている。このチョッパ制御部２１については後述する。
【００１８】
チョッパ回路１３には、交流出力手段としてインバータ回路１４が接続されている。このインバータ回路１４は、電解コンデンサ１３５に並列に、スイッチング素子としての電界効果トランジスタ１４１、１４２の直列回路が接続され、所謂、ハーフブリッジ型のインバータ回路として構成されている。電界効果トランジスタ１４１、１４２は、それぞれのゲートがインバータ制御部を２２を構成するハイサイドドライバ２２１に接続され、このハイサイドドライバ２２１より供給される制御信号によりオンオフが制御される。インバータ制御部２２については後述する。
【００１９】
インバータ回路１４には、予熱回路１５が接続されている。この予熱回路１５は、インバータ回路１４の電界効果トランジスタ１４２と並列に、予熱用トランス１５１の一次巻線１５１ａ、コンデンサ１５２、スイッチング素子としての電界効果トランジスタ１５３及び電流検出用の抵抗１５４の直列回路が接続されている。また、コンデンサ１５２と電界効果トランジスタ１５３の接続点が図示極性のダイオード１５５を介してチョッパ回路１３のダイオード１３４のカソードに接続されている。予熱用トランス１５１は、一次巻線１５１ａと磁気的結合された第１の二次巻線１５１ｂ、第２の二次巻線１５１ｃ及び第３の二次巻線１５１ｄを有している。これら第１の二次巻線１５１ｂ、第２の二次巻線１５１ｃ及び第３の二次巻線１５１ｄについては後述する。電界効果トランジスタ１５３のゲートには、予熱回路制御部２０４が接続されている。この予熱回路制御部２０４についても後述する。
【００２０】
予熱回路１５には、共振回路１６が接続されている。この共振回路１６は、電界効果トランジスタ１５３に並列に、直流カット用のコンデンサ１６１を介してバラストチョーク（ＢＣ）としての共振用インダクタ１６２と共振用コンデンサ１６３の直列回路が接続されている。
【００２１】
共振回路１６には、光源として上述の図１に示した放電灯２，３が接続されている。この場合、共振回路１６の共振用インダクタ１６２と共振用コンデンサ１６３の接続点は、放電灯２の一方のフィラメント２ａに接続され、また、共振用コンデンサ１６３の前記全波整流回路１２の負極側出力端子との接続点は、放電灯３の一方のフィラメント３ａに接続されている。そして、放電灯２のフィラメント２ａには、予熱用トランス１５１の第１の二次巻線１５１ｂとコンデンサ１７１の直列回路が並列に接続され、放電灯３のフィラメント３ａには、予熱用トランス１５１の第２の二次巻線１５１ｃとコンデンサ１７２の直列回路が並列に接続されている。また、放電灯２、３のそれぞれの他方のフィラメント２ｂと３ｂは、予熱用トランス１５１の第３の二次巻線１５１ｄとコンデンサ１７３の直列回路を介して接続されている。
【００２２】
一方、２０は主制御手段としてのＤＳＰで、このＤＳＰ２０は、ディジタル演算処理機能を有する、いわゆるマイコンなどのＭＰＵ(演算素子)から構成されている。このＤＳＰ２０は、電圧設定部２０１、状態検出部２０２、インバータ回路制御部２０３、予熱回路制御部２０４を有するとともに、図示しないが記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェースであるＩ／Ｏポートなどを有している。この場合、これら電圧設定部２０１、状態検出部２０２、インバータ回路制御部２０３、予熱回路制御部２０４は、例えばソフトウェアから構成されている。勿論、これらはハードウェアにより構成することもできる。
【００２３】
電圧設定部２０１は、チョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣを設定するため基準信号である参照電圧ＶＴＨを出力する。また、電圧設定部２０１は、放電灯２，３の調光制御時の調光比ＷＬ（１００〜０％）（または調光レベル）に応じてチョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣをＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎの範囲で可変するようにしている。図４は、調光比ＷＬと出力電圧ＶＤＣの関係を示すもので、調光比１００％では、上限の出力電圧ＶＤＣａを設定し、調光比が下がるにしたがいＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…を順に設定し、調光比が例えば４０％以下で、最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定する。ここで、調光比１００％で設定される上限の出力電圧ＶＤＣａは４００Ｖ、調光比４０％以下で設定される最下限の出力電圧ＶＤＣｎは、放電灯２，３を点灯するのに最低必要な例えば２００Ｖである。
【００２４】
図５は、出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎをそれぞれ固定し、インバータ回路１４の動作周波数のみで調光した場合における調光比ＷＬ（１００〜０％）とバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）での発熱温度Ｔの関係を示すものである。この図からも明らかなように、調光比４０％以下で最下限の出力電圧ＶＤＣｎに設定するのは、他の出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…については、調光比が比較的高い時点でバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬ（発熱によりバラストチョークの巻線が早期に寿命に至ってしまわないように設定された温度）を超えてしまうのに対し、最下限の出力電圧ＶＤＣｎ（２００Ｖ）では、調光比４０％以下で発熱温度Ｔのピーク値ＴＰに達するものの常に許容温度ＴＬ以下に抑制できるためである。つまり、調光比ＷＬ（１００〜０％）に応じて出力電圧ＶＤＣをＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎの範囲で可変する場合、発熱温度Ｔのピーク値ＴＰが常にバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬ以下となるような最下限の出力電圧ＶＤＣｎを、該出力電圧ＶＤＣｎによる発熱温度Ｔのピーク値ＴＰに対する調光比より高い調光比以下（ここでは４０％以下）で設定することにより、調光比の低い領域で調光制御が行われても、常にバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制することができる。
【００２５】
ＤＳＰ２０の不図示のＲＯＭには、出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎにかかるデータが記憶されている。具体的には、各出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎについて、それぞれ図３に示すように出力電圧波形Ａ上の所定時間ごとの電圧値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、…Ｖｎに対応するデータが記憶されている。そして、電圧設定部２０１は、後述する調光制御部３１より入力される調光信号ＤＩＭによる調光比に基づいて対応する出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎを設定するとともに、これら設定された出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃ、…ＶＤＣｎに対応する電圧値Ｖａ〜ＶｎのデータをＲＯＭより読み出し、参照電圧ＶＴＨとして出力する。
【００２６】
このような電圧設定部２０１には、上述したチョッパ制御部２１が接続されている。このチョッパ制御部２１は、電圧設定部２０１の参照電圧ＶＴＨが出力される出力端子を抵抗２１１とコンデンサ２１２の直列回路を介して接地し、これら抵抗２１１とコンデンサ２１２の接続点にコンパレータ２１３の一方の入力端子が接続されている。このコンパレータ２１３は、他方の入力端子に前記チョッパ回路１３の電界効果トランジスタ１３２と抵抗１３３の接続点が接続され、電界効果トランジスタ１３２のスイッチングにより抵抗１３３に生じる電圧Ｖｑと上述の参照電圧ＶＴＨとの比較結果を出力する。コンパレータ２１３の出力端子には、フリップフロップ２１４のリセット（Ｒ）端子が接続されている。このフリップフロップ２１４は、ＲＳ型を構成するもので、セット（Ｓ）端子が抵抗１３６を介してチョッパチョーク１３１の二次巻線１３１ｂに接続され、出力（Ｑ）端子が電界効果トランジスタ１３２のゲートに接続されている。
【００２７】
状態検出部２０２は、放電灯２、３に供給される高周波交流出力の電圧Ｖｌと電流Ｉｌを検出し、放電灯２、３の点灯状態を検出するもので、ここでは、これら電圧Ｖｌ及び電流Ｉｌに対応したディジタルの周波数データを状態検出信号として出力する。
【００２８】
インバータ回路制御部２０３は、状態検出部２０２より検出した放電灯２、３の点灯状態を表す状態検出信号及び後述する調光信号出力部３１２から出力される調光信号ＤＩＭに基づいて所定の周波数を有する調光用のＰＷＭ信号を生成する。このインバータ回路制御部２０３には、上述したインバータ制御部２２を構成するハイサイドドライバ２２１が続されている。このハイサイドドライバ２２１は、インバータ回路制御部２０３から供給される調光用のＰＷＭ信号に応じて、数十ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の動作周波数の制御信号、具体例としては、例えば５０ｋＨｚ以上の制御信号を発生して電界効果トランジスタ１４１，１４２を交互にオンオフさせ、電界効果トランジスタ１４２のドレインーソース間に高周波交流出力を発生させる。
【００２９】
予熱回路制御部２０４は、予熱回路１５の抵抗１５４に流れる電流を予熱電流ＩＰとして検出し、この予熱電流ＩＰを監視するとともに、状態検出部２０２で検出される放電灯２，３に対する電圧Ｖｌ及び電流Ｉｌに基づいて最適予熱条件の目標値を設定し、この目標値に予熱電流ＩＰが近付くように予熱回路１５の電界効果トランジスタ１５３のゲート端子に供給する予熱用ＰＷＭ信号を生成する。
【００３０】
一方、３１は調光制御手段としての調光制御部で、この調光制御部３１は、調光操作部３１１及び調光信号出力部３１２を有している。調光操作部３１１は、ユーザ操作により放電灯２、３を０〜１００％（全光点灯時を１００％）の範囲で調光制御するための制御信号を出力する。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の調光制御用の制御信号より０〜１００％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００３１】
次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。
【００３２】
いま、ユーザ操作により調光操作部３１１が全光点灯（１００％）に設定されると、調光信号出力部３１２に全光点灯（１００％）に相当する制御信号が入力される。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の制御信号より調光比１００％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００３３】
電圧設定部２０１は、調光操作部３１１からの調光比１００％の調光信号ＤＩＭにより、例えば図４に示す出力電圧ＶＤＣａを設定するとともに、この出力電圧ＶＤＣａに対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータのうち、まず、図３に示す電圧値Ｖａに対応するデータを参照電圧ＶＴＨとして出力する。この状態で、チョッパチョーク１３１の二次巻線１３１ｂの出力がフリップフロップ２１４のセット（Ｓ）端子に与えられ、出力（Ｑ）端子より図３（ｂ）に示すスイッチングパルスＳＰが出力されて電界効果トランジスタ１３２がオンされる。すると、チョッパチョーク１３１の一次巻線１３１ａに直線的に増加する電流が流れる（図３のＢ１１参照）。この状態で、チョッパチョーク１３１に電磁的エネルギーが蓄積される。同時に、電界効果トランジスタ１３２のオンによるスイッチング電流によって抵抗１３３により生じる電圧Ｖｑがコンパレータ２１３に入力される。そして、このときの電圧設定部２０１の参照電圧ＶＴＨ（Ｖａ）と比較され、電圧Ｖｑが参照電圧ＶＴＨ（Ｖａ）に達すると、コンパレータ２１３の出力によりフリップフロップ２１４のリセット（Ｒ）端子に図３（ｃ）に示すようなリセット信号ＲＳが入力され、出力（Ｑ）端子から出力されていたスイッチングパルスＳＰが停止して電界効果トランジスタ１３２がオフされる。これにより、チョッパチョーク１３１に蓄積された電磁的エネルギーが放出され、チョッパチョーク１３１に直線的に減少する電流が流れる（図３のＢ１２参照）。その後、電圧設定部２０１は、図３に示す電圧値Ｖｂを参照電圧ＶＴＨとして出力し、この状態で、チョッパチョーク１３１の二次巻線１３１ｂの出力がフリップフロップ２１４のセット（Ｓ）端子に与えられ、出力（Ｑ）端子からのスイッチングパルスＳＰにより電界効果トランジスタ１３２がオンされ、上述したと同様な動作が実行される。以下同様にして電圧設定部２０１の参照電圧ＶＴＨを図３に示す電圧値Ｖｃ〜Ｖｎに変更しながら同様な動作を繰り返すことにより、図３（ａ）に示すように出力電圧ＶＤＣａに対応する出力電流ＩＤＣが生成され、この出力電流ＩＤＣによりダイオード１３４を介して電解コンデンサ１３５両端に調光比１００％の出力電圧ＶＤＣａが発生する。
【００３４】
チョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣａは、インバータ回路１４に入力される。インバータ回路１４は、電界効果トランジスタ１４１，１４２をハイサイドドライバ２２１より入力される制御信号によりオンオフされ、電界効果トランジスタ１４２のドレインーソース間に高周波交流を発生する。この場合、ハイサイドドライバ２２１には、インバータ回路制御部２０３より１００％の調光信号ＤＩＭに対応する調光用のＰＷＭ信号が与えられ、このＰＷＭ信号に相当する制御信号が出力される。これによりインバータ回路１４は、このときのハイサイドドライバ２２１の制御信号に応じた動作周波数により電界効果トランジスタ１４１，１４２がオンオフされ、高周波交流を発生する。
【００３５】
インバータ回路１４より出力される高周波交流出力は、共振回路１６に与えられ、共振用インダクタ１６２及び共振用コンデンサ１６３が共振動作される。また、ＤＳＰ２０の予熱回路制御部２０４は、予熱回路１５の抵抗１５４に流れる予熱電流ＩＰを検出し、この予熱電流ＩＰが最適予熱条件の目標値に近付くように電界効果トランジスタ１５３のゲート端子に予熱用ＰＷＭ信号を出力することで、電界効果トランジスタ１５３がスイッチング動作され、予熱用トランス１５１の第１〜３の二次巻線１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄにそれぞれ予熱電流が流れて放電灯２，３のフィラメント２ａ，２ｂ、３ａ、３ｂが予熱される。これにより、放電灯２のフィラメント２ａと２ｂの間、放電灯３のフィラメント３ａと３ｂに所定の始動電圧が印加され、放電灯２，３は全光点灯（１００％）状態で点灯される。
【００３６】
次に、調光操作部３１１により、例えば、調光比８０％の点灯状態が設定されると、調光信号出力部３１２に調光比８０％に相当する制御信号が入力される。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の制御信号より調光比８０％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００３７】
電圧設定部２０１では、調光操作部３１１からの調光比８０％の調光信号ＤＩＭにより、例えば図４に示す出力電圧ＶＤＣｂを設定するとともに、出力電圧ＶＤＣｂに対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータを順に参照電圧ＶＴＨとして出力する。これにより、上述したと同様の動作が実行され、図３（ａ）に示すように出力電圧ＶＤＣｂに対応する出力電流ＩＤＣが生成され、この出力電流ＩＤＣによりダイオード１３４を介して電解コンデンサ１３５両端に調光比８０％の出力電圧ＶＤＣｂが発生する。この場合も、インバータ回路１４は、ハイサイドドライバ２２１より供給される８０％の調光に対応するＰＷＭ信号に基づいた動作周波数により電界効果トランジスタ１４１，１４２がオンオフされて高周波交流を発生し、放電灯２，３は調光比８０％の状態で点灯される。
【００３８】
調光操作部３１１により、さらに異なる調光（調光比４０％以上）が設定される場合も同様で、電圧設定部２０１は、これらの調光比に対応する出力電圧ＶＤＣｃ、…を指定するとともに、各出力電圧ＶＤＣｃ、…に対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータを参照電圧ＶＴＨとして出力する。これにより、上述したと同様の動作が実行され、電解コンデンサ１３５両端に調光比に対応した出力電圧ＶＤＣｃ、…が発生し、インバータ回路１４より高周波交流が発生し、放電灯２，３は、設定された調光比で点灯される。
【００３９】
次に、調光操作部３１１により、調光比が４０％以下に設定された場合、調光信号出力部３１２に調光比４０％以下に相当する制御信号が入力される。調光信号出力部３１２は、調光操作部３１１の制御信号より調光比４０％の調光信号ＤＩＭを生成し、ＤＳＰ２０の電圧設定部２０１及びインバータ回路制御部２０３に出力する。
【００４０】
電圧設定部２０１では、調光操作部３１１からの調光比４０％以下の調光信号ＤＩＭにより、図４に示す最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定するとともに、出力電圧ＶＤＣｎに対応する電圧値Ｖａ〜Ｖｎのデータを参照電圧ＶＴＨとして出力する。これにより、上述したと同様の動作が実行され、図３（ａ）に示すように出力電圧ＶＤＣｎに対応する出力電流ＩＤＣが形成され、この出力電流ＩＤＣによりダイオード１３４を介して電解コンデンサ１３５両端に調光比４０％以下の出力電圧ＶＤＣｎが発生する。この場合も、インバータ回路１４は、ハイサイドドライバ２２１より供給される４０％以下の調光に対応するＰＷＭ信号に基づいた動作周波数により電界効果トランジスタ１４１，１４２がオンオフされて高周波交流を発生し、放電灯２，３は調光比４０％以下で点灯される。 この場合、図５に示すように調光比ＷＬ（１００〜０％）に対して設定される出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、…ＶＤＣｎは、このうちの出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃなどの比較的高い出力電圧では、調光比ＷＬが高い領域でもバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）での発熱温度Ｔが高くなり、調光比ＷＬを低くすると許容温度ＴＬを超えてしまうおそれがあるが、最下限の出力電圧ＶＤＣｎでは、調光比ＷＬを低くしても発熱温度Ｔのピーク値ＴＰが許容温度ＴＬを超えることがなく、常に許容温度ＴＬ以下に抑制することができる。このことから調光比ＷＬが高い領域では、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬを超えない範囲で出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃを切換えてバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを温度曲線Ｃ上の点ａ、ｂ、ｃ、ｄに変化させ、調光比ＷＬが４０％以下になったとき最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定することで、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制することにより、常に、安全な温度範囲でバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）を使用することができる。
【００４１】
したがって、このようにすれば、調光比ＷＬが高い領域では、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の許容温度ＴＬを超えない範囲でチョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃを切換えてバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを温度変化曲線Ｃ上に沿って設定し、調光比ＷＬが４０％以下になったとき最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定して、調光比ＷＬを低くしても発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制できるようにした。これにより、調光比ＷＬが高い領域では、チョッパ回路１３に対して放電灯２，３の点灯動作に最適な出力電圧ＶＤＣａ、ＶＤＣｂ、ＶＤＣｃを設定することができるので、放電灯２，３を安定して点灯動作させながら調光制御することができる。また、調光比ＷＬが４０％以下になったとき最下限の出力電圧ＶＤＣｎを設定することで、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）の発熱温度Ｔを許容温度ＴＬ以下に抑制できるので、従来のバラストチョーク（共振用インダクタ１６２）に耐熱構造を有する高価なものを用意することがなくなり、また、バラストチョーク（共振用インダクタ１６２）での温度上昇が周囲に配置されるコンデンサなどの電子部品に影響し、これら電子部品の特性を劣化させるという問題も回避できる。
【００４２】
また、このような一連の制御を行う場合、アナログ回路では、回路規模が増大し、複雑になって実現困難になることがあるが、ディジタルデバイスのＤＳＰ２０を適用してチョッパ回路１３の出力電圧ＶＤＣ及びインバータ回路１４の動作周波数のディジタル制御を行うようにしたので、簡単な回路構成により確実で安定した動作を実現することもできる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、最下限の出力電圧ＶＤＣｎを４０％以下で設定するようにしたが、これは、一例であり、バラストチョークの特性や回路条件によって最適な調光比が設定される。また、例えば、光源の放電灯は、蛍光ランプなどを含み、さらに光源としてはＬＥＤなどを適用することもできる。
【００４４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる点灯装置が適用される照明器具を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態にかかる点検装置の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態のチョッパ回路での動作を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態のチョッパ回路の出力電圧と調光比の関係を説明するための図。
【図５】第１の実施の形態のバラストチョークの発熱温度と調光比の関係を説明するための図。
【符号の説明】
【００４６】
１…器具本体、２．３…放電灯、４…セード
１００…点灯装置、１１…交流電源
１３…チョッパ回路、１４…インバータ回路
１４１．１４２…電界効果トランジスタ
１５…予熱回路、１６…共振回路
２０…ＤＳＰ、２０１…電圧設定部
２０２…状態検出部、２０３…インバータ回路制御部
２０４…予熱回路制御部、２１…チョッパ制御部
２２…インバータ制御部、２２１…ハイサイドドライバ
３１…調光制御部、３１１…調光操作部
３１２…調光信号出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変可能な出力電圧を発生する電源手段と；
前記電源手段の出力電圧が入力されるとともに、動作周波数に基づいて交流出力を生成する交流出力手段と；
前記交流出力手段より生成される交流出力がバラストチョークを介して供給される光源と；
外部からの調光信号に基づいて前記電源手段の出力電圧を可変するとともに、前記出力電圧は、調光可能な範囲において前記バラストチョークの発熱温度のピーク値が該バラストチョークの許容温度以下となるように出力が制御される前記発熱温度のピーク値に対する調光比より高い調光比以下で設定する制御手段と；
を具備したことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記出力電圧の変化は、調光比の比較的高い領域では調光比に応じて変化し、所定の調光比以下となると、その出力が最小出力値で一定になるものであって、この最小出力値になる調光比は、最小出力値において調光比に応じて変化するバラストチョークの発熱温度に対し、この発熱温度のピーク値に至るよりも高い調光比となるように設定されることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の点灯装置と；前記点灯装置を有する器具本体と：を具備したことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
可変可能な出力電圧を発生する電源手段と；
前記電源手段の出力電圧が入力されるとともに、動作周波数に基づいて交流出力を生成する交流出力手段と；
前記交流出力手段より生成される交流出力がバラストチョークを介して供給される光源と；
外部からの調光信号に基づいて前記電源手段の出力電圧を可変するとともに、前記出力電圧は、調光可能な範囲において前記バラストチョークの発熱温度のピーク値が該バラストチョークの許容温度以下となるように出力が制御される前記発熱温度のピーク値に対する調光比より高い調光比以下で設定する制御手段と；
を具備したことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記出力電圧の変化は、調光比の比較的高い領域では調光比に応じて変化し、所定の調光比以下となると、その出力が最小出力値で一定になるものであって、この最小出力値になる調光比は、最小出力値において調光比に応じて変化するバラストチョークの発熱温度に対し、この発熱温度のピーク値に至るよりも高い調光比となるように設定されることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の点灯装置と；前記点灯装置を有する器具本体と：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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−４０１９３（Ｐ２０１０−４０１９３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９８２７６（Ｐ２００８−１９８２７６）
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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