照明点灯装置及びそれを用いた照明器具並びに照明システム
【課題】制御電源回路での損失を低減すると共に、動作時の制御電源供給をランプ負荷の状態や起動時の不安定な過渡動作の影響を受けずに、安定に供給可能とする。
【解決手段】スイッチング回路１の発振動作を制御するための第１の制御回路３に制御電源Ｖｃｃを供給する制御電源回路４は、スイッチング回路１の直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃを供給する。半導体スイッチ素子Ｑ１は、負荷の起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する動作モード制御回路５と連動して、各モードに応じた制御動作がなされる。
【解決手段】スイッチング回路１の発振動作を制御するための第１の制御回路３に制御電源Ｖｃｃを供給する制御電源回路４は、スイッチング回路１の直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃを供給する。半導体スイッチ素子Ｑ１は、負荷の起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する動作モード制御回路５と連動して、各モードに応じた制御動作がなされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯等を発光させる照明点灯装置及びそれを用いた照明器具並びに照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１６は従来の照明点灯装置（特許第３３７９１５９号）の構成を示す回路図である。商用の交流電源Ｖｓを整流器ＤＢにより全波整流し、平滑用のコンデンサＣ０により直流電源Ｖｄｃに変換し、さらに、この直流電力をインバータ回路１ａにより高周波電力に変換して、放電灯負荷回路２ａに供給している。
【０００３】
制御電源回路４は、起動時に直流電源Ｖｄｃから制御電源Ｖｃｃを得るための第１の電源手段４ａと、前記インバータ回路１ａの発振動作により定常時の制御電源Ｖｃｃを得るための第２の電源手段４ｂとを有している。
【０００４】
まず、第１の電源手段４ａとして、整流器ＤＢの出力から、電流制限抵抗Ｒ０とスイッチ素子ＳＷを介して平滑用コンデンサＣ６を充電し、ツェナーダイオードＺＤ２よりなる定電圧回路により所定の直流電圧を生成して、インバータ制御回路３ａに供給する。これによりインバータ回路１ａが発振を開始する。
【０００５】
次に、第２の電源手段４ｂとして、インバータ回路１ａの発振開始後に、インバータ回路１ａで発生する電圧をダイオードＤ５を介してコンデンサＣ４に充電し、同じくインバータ制御回路３ａに供給している。スイッチ素子ＳＷの開閉は、電源制御回路７により制御される。
【０００６】
図１６の回路の動作を図１７に示す。交流電源Ｖｓの投入後、まず、スイッチ素子ＳＷはＯＮする。これにより、制御電源ＶｃｃとなるコンデンサＣ６は抵抗Ｒ０を介して充電されて、電圧が上昇する。制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２まで上昇した後、スイッチ素子ＳＷがＯＦＦし、制御電源Ｖｃｃは低下して行く。このとき、時刻ｔ１でインバータ回路１ａが動作を開始した場合、インバータ回路１ａよりダイオードＤ５を介して制御電源用の電流が供給され、制御電源Ｖｃｃは最大値Ｖｔまで上昇する。この最大値Ｖｔは、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧となる。図１７では、インバータ回路１ａの動作開始を時刻ｔ１としたが、これよりも前に動作を開始したのならば、その時点よりダイオードＤ５を介して電流が供給され、制御電源Ｖｃｃが立ち上がる。
【０００７】
制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２よりも高い期間は、スイッチ素子ＳＷはＯＦＦ状態を維持する。時刻ｔ２で消灯制御信号を入力された場合、インバータ回路１ａは動作を停止し、ダイオードＤ５からの電流は停止し、制御電源Ｖｃｃはインバータ制御回路３ａの消費により低下し、電圧Ｖ１に達する。電圧Ｖ１に達すると、スイッチ素子ＳＷは再びＯＮし、これにより、制御電源Ｖｃｃは上昇する。スイッチ素子ＳＷは、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２となるまでＯＮし、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２となると、スイッチ素子ＳＷはＯＦＦする。それ以降、制御電源Ｖｃｃは電圧Ｖ２と電圧Ｖ１の間で制御される。ここで、電圧Ｖ１はインバータ制御回路３ａの動作が正常に行われる電圧であり、この電圧Ｖ１以上であれば、インバータ回路１ａも問題なく、動作を開始できる。以上のように制御することで、待機時の制御電源Ｖｃｃを低く制御でき、且つ抵抗Ｒ０での電力損失を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３７９１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の従来技術において、インバータ回路が動作を開始した後の電源供給については、インバータ回路に発生する電圧を利用するため、例えば、放電灯負荷の寿命により発生電圧が変化したり、放電灯の始動初期の不安定な状態により発生電圧が変化することにより、制御電源供給量が変動しやすい。このような変動要因に対して、制御電源Ｖｃｃを安定化しようとすると、インバータ回路から帰還する電流が供給過剰となり、余分な供給電流をツェナーダイオードＺＤ２で消費することになるので、制御電源回路４のツェナーダイオードＺＤ２にストレスがかかるといった課題がある。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、制御電源回路での損失を低減すると共に、動作時の制御電源供給をランプ負荷の状態や起動時の不安定な過渡動作の影響を受けずに、安定に供給可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｖｄｃを少なくとも１つのスイッチング素子でオン、オフすることにより高周波の電圧に変換するスイッチング回路１を備え、前記スイッチング回路１からランプ２２を含む照明負荷回路２に電力を供給することによりランプ２２を点灯させる照明点灯装置であって、前記スイッチング回路１の発振動作を制御するための第１の制御回路３と、第１の制御回路３に前記直流電源Ｖｄｃから制御電源Ｖｃｃを供給するための制御電源回路４を備え、第１の制御回路３は、負荷の起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する動作モード制御回路５を接続され、前記制御電源回路４は、前記直流電源Ｖｄｃから少なくとも１つの半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃを供給する回路であり、前記半導体スイッチ素子Ｑ１は前記動作モード制御回路５と連動して、各モードに応じた制御動作がなされることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の照明点灯装置において、前記制御電源回路４は、前記直流電源Ｖｄｃから少なくとも１つの半導体スイッチ素子Ｑ１とインダクタＬｃを介して制御電源平滑用コンデンサＣ６に充電電流を供給する回路であり、前記インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路には、回生電流通電用のダイオードＤ１が並列接続されており、制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期は、前記半導体スイッチ素子Ｑ１を介して連続的に、制御電源Ｖｃｃが立ち上がった後は、前記半導体スイッチ素子Ｑ１をオン、オフすることにより、前記半導体スイッチ素子Ｑ１と前記インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６と回生電流通電用のダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作により制御電源平滑用コンデンサＣ６に所定の電圧を出力し、制御電源Ｖｃｃとして供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２記載の照明点灯装置において、前記第１の制御回路３は半導体集積回路により構成され、該半導体集積回路内に前記半導体スイッチ素子Ｑ１及び前記回生電流通電用のダイオードＤ１が内蔵されていることを特徴とする（図３）。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の照明点灯装置において、制御電源供給用の半導体スイッチ素子Ｑ１はＭＯＳＦＥＴで構成されており、制御電源Ｖｃｃの立ち上がり時は非飽和動作により連続的に、制御電源Ｖｃｃの立ち上がり後は飽和動作でのオン、オフのスイッチング制御により制御電源Ｖｃｃの供給を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、ランプと、ランプを点灯させるランプ点灯装置を備える照明器具において、前記ランプ点灯装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の照明点灯装置であることを特徴とする照明器具である（図１３、図１４）。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５記載の照明器具を複数台有する照明システムである（図１５）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スイッチング回路の入力電源となる直流電源から制御電源を供給する制御電源回路の半導体スイッチ素子を動作モード制御回路と連動させて、各モードに応じた制御動作がなされるようにしたから、各モードにおける消費電流に応じて制御電源を供給することができ、したがって、ロスが少なく、なおかつ、制御電源を安定して供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作波形図である。
【図３】本発明の実施形態２の回路図である。
【図４】本発明の実施形態２の動作波形図である。
【図５】本発明の実施形態３の回路図である。
【図６】本発明の実施形態３の動作波形図である。
【図７】本発明の実施形態４の回路図である。
【図８】本発明の実施形態４の動作波形図である。
【図９】本発明の実施形態５の回路図である。
【図１０】本発明の実施形態５の動作波形図である。
【図１１】本発明の実施形態６の回路図である。
【図１２】本発明の実施形態６の動作波形図である。
【図１３】本発明の実施形態７に係る照明器具の構成例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態７に係る照明器具の構成例を示す下面図である。
【図１５】本発明の実施形態８に係る照明システムの構成を示す説明図である。
【図１６】従来例の回路図である。
【図１７】従来例の動作波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１に係る照明点灯装置の回路構成を示す。商用の交流電源ＶｓにはダイオードブリッジＤＢの交流入力端子が接続されている。ダイオードブリッジＤＢの直流出力端子には平滑用のコンデンサＣ０が接続されている。平滑用のコンデンサＣ０で平滑された直流電源Ｖｄｃには、インバータ回路のようなスイッチング回路１の入力端が接続されている。スイッチング回路１の出力端には、照明負荷回路２が接続されている。照明負荷回路２は、共振用チョークコイルＬと共振用コンデンサＣによるＬＣ共振回路のような負荷回路２１、及び放電灯負荷のようなランプ負荷２２を備えている。
【００２０】
インバータ回路のようなスイッチング回路１により高周波に変換された電圧が照明負荷回路２に印加されることにより放電灯のようなランプ負荷２２を高周波点灯させている。前記スイッチング回路１には、発振動作を制御するためのスイッチング制御回路３が接続されている。
【００２１】
スイッチング制御回路３は、動作モード制御回路５に接続され、動作モード毎に、所定の動作周波数でスイッチング回路１が動作するように、スイッチング制御信号を供給している。動作モード制御回路５は、放電灯負荷のようなランプ負荷２２の点灯状態をモニタする出力帰還回路６の信号を受け、負荷のスタンバイモード、起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する。
【００２２】
スイッチング制御回路３の電源は、制御電源回路４によって供給している。制御電源回路４は、ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１と、インダクタＬｃと、制御電源平滑用コンデンサＣ６と、回生電流通電用のダイオードＤ１を備える降圧チョッパ回路で構成されている。半導体スイッチ素子Ｑ１は、ダイオードブリッジＤＢで整流後の直流電源ＶｄｃからコンデンサＣ６に充電電流を供給している。半導体スイッチ素子Ｑ１は電源制御回路７により制御され、そのドレイン電極は直流電源Ｖｄｃに、ソース電極はダイオードＤ１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のアノードはグランドに接続されている。ダイオードＤ１の両端には、インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路が並列接続されている。抵抗Ｒ１とダイオードＤ２及びツェナーダイオードＺＤ１は、半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電圧を規定する回路である。ツェナーダイオードＺＤ２はコンデンサＣ６の充電電圧の上限を規制している。
【００２３】
図２は本実施形態の動作波形図である。制御電源回路４のコンデンサＣ６の充電電圧である制御電源Ｖｃｃと、半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓの変化を示している。図２に示すように、制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期は、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により連続的に制御電源Ｖｃｃを供給する。また、制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、所定電圧Ｖ１（通常はスイッチング制御回路３が動作可能となる電圧）以上に立ち上がった後は、半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作によりオン、オフすることで、半導体スイッチ素子Ｑ１と前記インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作により制御電源平滑用コンデンサＣ６に電源を供給する。電源制御回路７には動作モード制御回路５の信号が入力されており、スイッチング回路１の動作条件に合わせて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。
【００２４】
以上のように、スイッチング回路１の動作時に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作をスイッチング回路１の動作状態（電力消費量の多い、少ない）に連動させて制御できるので、電力の供給と消費のバランスが取れたロスの少ない制御電源供給回路が実現できる。
【００２５】
また、本構成においては、ＭＯＳＦＥＴの非飽和動作、飽和動作を活用し、直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１を介する電流のみで制御電源を供給することができ、スイッチング回路１からの電流帰還を省略できるので、制御電源回路４の簡略化をも実現できる。
【００２６】
なお、図１の説明において、スイッチング回路１、負荷回路２１、ランプ負荷２２として、それぞれインバータ回路、共振回路、放電灯負荷を用いる場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ランプ負荷２２が発光ダイオードの直列回路である場合、スイッチング回路１としてチョッパ回路、負荷回路２１として平滑回路を用いても良い。その場合、ランプ負荷２２に定格電流を供給する定常動作モードの前に、負荷の接続の有無を検出したり、負荷の種別（直列個数等）を判定するモードが必要であり、これらが負荷の起動モードとなる。また、安定点灯状態である負荷の定常動作モードにおいて、負荷の短絡または開放を検出した場合に出力を停止ないしは低減するモードが負荷異常時の保護モードとなる。
【００２７】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２に係る放電灯点灯装置の回路図である。この放電灯点灯装置は、商用の交流電源ＶｓをダイオードブリッジＤＢにて整流後、チョッパ回路９を用いて所定の直流電源Ｖｄｃに変換する直流電源回路ＣＶを備えている。この直流電源回路ＣＶの出力側にスイッチング回路としてインバータ回路１ａが接続され、そのインバータ回路１ａの出力側には共振回路２１ａと放電灯２２ａを負荷とする放電灯負荷回路２ａが接続されている。チョッパ回路９及びインバータ回路１ａはそれぞれチョッパ制御回路８及びインバータ制御回路３ａを内蔵したインバータ制御集積回路ＩＣ１に接続され、制御されている。
【００２８】
インバータ制御集積回路ＩＣ１内には、放電灯点灯装置の起動シーケンス及びモード変化時間を制御するタイマー回路５ａと、インバータ回路１ａの動作周波数を制御する周波数制御回路３ｂと、放電灯負荷回路２ａから検出電圧を得てインバータ制御回路３ａに帰還する出力帰還回路６が備わっている。また、インバータ制御集積回路ＩＣ１の電源作成のために、半導体スイッチ素子Ｑ１とダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、ツェナーダイオードＺＤ１及び電源制御回路７が内蔵されている。
【００２９】
直流電源ＶｄｃからＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃが供給される。半導体スイッチ素子Ｑ１は、電源制御回路７により制御され、半導体スイッチ素子Ｑ１のドレイン電極が直流電源Ｖｄｃに接続されている。半導体スイッチ素子Ｑ１のソース電極と回路のグランド間にはカソード側をソース電極に接続したダイオードＤ１が接続されている。半導体スイッチ素子Ｑ１のソース電極とダイオードＤ１のカソードの接続点がインバータ制御集積回路ＩＣ１の出力端子として外部のインダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路に接続されている。
【００３０】
制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期はＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により連続的に電流を供給する。そして、制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、所定の電圧Ｖ１（通常はインバータ制御回路３ａが動作可能となる電圧）以上に立ち上がった後は、ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作にてオン、オフすることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１と上記インダクタＬｃとコンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作によりコンデンサＣ６に所定の電源を供給する。
【００３１】
電源制御回路７には、動作モード制御回路としてのタイマー回路５ａのモード切替信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作モードに合わせて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。本実施形態では、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数をインバータ回路１ａの動作モードに合わせて制御している。
【００３２】
インバータ回路１ａの動作モードと半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作の関係を図４を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して制御電源Ｖｃｃの平滑用コンデンサＣ６に制御電源が供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００３３】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１を動作周波数ｆ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する（スタンバイモード）。
【００３４】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数がｆ０からｆ１に切り替わる。
【００３５】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数がｆ１からｆ２に切り替わる。
【００３６】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数がｆ２からｆ３に切り替わる。
【００３７】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａを初期のスタンバイモードに切り替えると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数をｆ３からｆ４（＝ｆ０）に切り替える。
【００３８】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｓ＞ｆｔとなっており、それに応じて制御回路３ａ，３ｂの消費電流Ｉｃｃは予熱時の消費電流Ｉｃｃ（ｙ）＞始動時の消費電流Ｉｃｃ（ｓ）＞点灯時の消費電流Ｉｃｃ（ｔ）＞スタンバイ時の消費電流Ｉｃｃ（０）となる。この消費電流に応じて、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数をタイマー回路５ａにより切り替え、予熱時動作周波数ｆ１＜始動動作周波数ｆ２＜点灯時動作周波数ｆ３＜スタンバイ時動作周波数ｆ０，ｆ４とする。これにより、供給電流が予熱時制御電源供給電流Ｉｑ（ｙ）＞始動時制御電源供給電流Ｉｑ（ｓ）＞点灯時制御電源供給電流Ｉｑ（ｔ）＞スタンバイ時制御電源供給電流Ｉｑ（０）となり、消費電流に追従した効率的な制御電源供給ができる。
【００３９】
（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３に係る放電灯点灯装置の回路図である。上述の実施形態２の放電灯点灯装置において、さらに調光回路１０を付加し、調光時と全点灯時とでは、半導体スイッチ素子Ｑ１のＯＮ時間幅（Ｄｕｔｙ）を切り替えるようにしたものである。
【００４０】
電源制御回路７にはタイマー回路５ａの信号と周波数制御回路３ｂからのインバータ動作周波数伝達信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作周波数に応じて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。本実施形態では、半導体スイッチ素子Ｑ１のＯＮ時間幅（Ｄｕｔｙ）をインバータ回路１ａの動作モードに合わせて制御している。
【００４１】
インバータ回路１ａの動作周波数と半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作の関係を図６を用いて説明する。商用交流電源ＶｓをＯＮすると直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して制御電源Ｖｃｃの平滑用コンデンサＣ６に制御電源が供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００４２】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１をＤｕｔｙ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し、安定する（スタンバイモード）。
【００４３】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ０からＤｕｔｙ１に切り替わる。
【００４４】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１からＤｕｔｙ２に切り替わる。
【００４５】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔ＿Ｆに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ２からＤｕｔｙ３に切り替わる。
【００４６】
本実施形態では、調光機能を備えた放電灯点灯装置であり、調光信号を受けた調光回路１０により周波数制御回路３ｂが制御されて、インバータ回路１ａの動作周波数がｆｔ＿Ｆ（全点灯時の動作周波数）からｆｔ＿Ｄ（調光点灯時の動作周波数）に切り替わると共に半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３からＤｕｔｙ４に切り替わる。
【００４７】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａを停止し、タイマー回路５ａを初期のスタンバイモードに切り替えると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをＤｕｔｙ４からＤｕｔｙ５（＝Ｄｕｔｙ０）に切り替える。
【００４８】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｔ＿Ｄ＞ｆｓ＞ｆｔ＿Ｆとなっており、消費電流はＩｃｃ（ｙ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｃｃ（ｓ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｆ）となるが、この動作周波数が周波数制御回路３ｂから電源制御回路７に伝達されることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１＞Ｄｕｔｙ４＞Ｄｕｔｙ２＞Ｄｕｔｙ３＞Ｄｕｔｙ０＝Ｄｕｔｙ５のように切り替わる。これにより、供給電流がＩｑ（ｙ）＞Ｉｑ（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｑ（ｓ）＞Ｉｑ（ｔ＿Ｆ）＞Ｉｑ（０）のように、消費電流に追従した効率的な制御電源供給ができる。
【００４９】
（実施形態４）
図７は本発明の実施形態４に係る放電灯点灯装置の回路図である。図中、ＤＬＡは放電灯点灯装置、ＣＶは直流電源回路、１ａはインバータ回路、２ａは放電灯負荷回路、４は制御電源回路、ＩＣ１はインバータ制御集積回路である。
【００５０】
直流電源回路ＣＶの出力側にインバータ回路１ａが接続されている。インバータ回路１ａの出力側には、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１と、直流カット用コンデンサＣ２と、放電ランプＬＡ１，ＬＡ２で構成される放電灯負荷回路２ａが接続されている。
【００５１】
直流電源回路ＣＶのスイッチング素子Ｑ２はチョッパ制御回路（ＣＶＣＣ）８により高周波でオン／オフ駆動制御される。また、インバータ回路１ａのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４はインバータ制御回路３ａにより高周波でオン／オフ駆動制御される。
【００５２】
インバータ制御集積回路ＩＣ１内には、放電灯点灯装置ＤＬＡの起動シーケンス、及びモード変化時間を制御するタイマー回路５ａと、インバータ回路３ａの動作周波数を制御する周波数制御回路３ｂと、放電灯負荷回路２ａの電圧を検出してインバータ制御回路３ａに帰還する出力帰還回路６が備わっている。また、インバータ制御集積回路ＩＣ１の電源作成のためにＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１、及び電源制御回路７が内蔵されている。
【００５３】
直流電源ＶｄｃからＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃが供給される。半導体スイッチ素子Ｑ１は電源制御回路７によりオン／オフ制御される。半導体スイッチ素子Ｑ１のドレイン電極は直流電源Ｖｄｃに接続されている。ソース電極にはダイオードＤ１のカソード側が接続されている。ダイオードＤ１のアノード側はグランドに接続されている。ダイオードＤ１のカソード側は、集積回路ＩＣ１の出力端子として外部のインダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路に接続されている。コンデンサＣ６には制御電源Ｖｃｃの電圧上限制限用にツェナーダイオードＺＤ２が並列接続されている。
【００５４】
制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期は、ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により連続的に電流を供給する。制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、所定の電圧Ｖ１（通常はインバータ制御回路３ａが動作可能となる電圧）以上に立ち上がった後は、前記ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作にてオン、オフすることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１と上記インダクタＬｃとコンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作によりコンデンサＣ６に所定の電源を供給する。
【００５５】
電源制御回路７にはタイマー回路５ａの信号と周波数制御回路３ｂからのインバータ動作周波数伝達信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作周波数に応じて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。また、制御電源Ｖｃｃにはスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点からコンデンサＣ５、ダイオードＤ５の直列回路が接続されており、インバータ回路１ａの動作時に制御電源を供給するための回路を備えている。
【００５６】
直流電源回路ＣＶは、商用の交流電源Ｖｓを全波整流するための整流器ＤＢを備えている。この整流器ＤＢの交流入力端子と交流電源Ｖｓの間には、高周波成分を除去するためのフィルタ回路ＦＬと、商用の交流電源Ｖｓから入力されるサージ電圧を吸収するためのサージ電圧吸収素子ＺＮＲと、放電灯点灯装置ＤＬＡ内の故障等による電源短絡時に回路を遮断するための電流ヒューズＦｓが接続されている。整流器ＤＢの直流出力端子には、突入電流抑制回路ＩＲＣと昇圧チョッパ回路ＵＶＣが接続されている。昇圧チョッパ回路ＵＶＣのスイッチング素子Ｑ２には、そのスイッチング素子Ｑ２を高周波でオン／オフ駆動制御するチョッパ制御回路８が接続されている。
【００５７】
ここで、昇圧チョッパ回路ＵＶＣとチョッパ制御回路８について、その構成及び動作を簡単に説明する。昇圧チョッパ回路ＵＶＣは、インダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ３と平滑コンデンサＣ０を備えている。インダクタＬ２の一次巻線ｎ１の一端は、コンデンサＣ８の一端に接続されると共に、突入電流抑制回路ＩＲＣの逆阻止三端子サイリスタＱ５を介して整流器ＤＢの＋出力に接続されている。インダクタＬ２の一次巻線ｎ１の他端にはスイッチング素子Ｑ２のドレイン電極とダイオードＤ３のアノードが接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース電極には電流検出抵抗Ｒ２が接続されている。ダイオードＤ３のカソードには平滑用のコンデンサＣ０が接続されている。コンデンサＣ８、電流検出抵抗Ｒ２、平滑コンデンサＣ０の他端は整流器ＤＢの−出力に接続されている。整流器ＤＢの−出力は回路グランドＧｎｄに接続されて、回路グランドＧｎｄはコンデンサＣ９を介して器具アースＥ／Ｇに接続されている。平滑コンデンサＣ０に発生する直流電源Ｖｄｃを直流電源回路ＣＶの出力とする。コンデンサＣ８は小容量のコンデンサであり、脈流電圧を平滑する機能は有していない。
【００５８】
チョッパ制御回路８は、インバータ制御集積回路ＩＣ１内に、汎用のチョッパ制御用ＩＣ（例えばモトローラ社製のＭＣ３３２６２）を用いた場合と基本的に等価の構成となる制御回路が備わっている。その構成は既に周知であるので、ここでは詳しい説明は省略し、制御部に対する外付け部品の構成を以下に簡単に説明する。チョッパ制御回路８の出力電圧帰還端子ｅには、平滑用のコンデンサＣ０に並列接続された抵抗Ｒ１４と可変抵抗ＶＲ１の直列回路によって直流電源Ｖｄｃを分圧した電圧が入力される。マルチプライヤ入力端子ａにはチョッパ入力電圧（コンデンサＣ８の両端電圧）の脈流電圧を抵抗Ｒ７を介して入力される。電流センス入力端子ｃにはスイッチング素子Ｑ２に流れる電流を検出するために、抵抗Ｒ２で得られた電圧が入力される。ゼロ電流検出入力端子ｂにはインダクタＬ２を流れる電流のゼロクロス点を検出するために、インダクタＬ２の二次巻線ｎ２の出力が抵抗Ｒ９を介して入力される。出力端子ｄには、スイッチング素子Ｑ２を駆動するために、抵抗Ｒ１２を介してスイッチング素子Ｑ２のゲート電極に接続されている。
【００５９】
以上のように構成することにより、チョッパ制御回路８は、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの入力電圧（脈流電圧）を端子ａの入力に基づいて検出し、昇圧チョッパ回路ＵＶＣから出力される直流平滑電圧を端子ｅの入力に基づいて検出し、スイッチング素子Ｑ２に流れる電流を端子ｃの入力に基づいて検出し、更にインダクタＬ２に流れる電流のゼロクロスを端子ｂの入力に基づいて検出しながら、スイッチング素子Ｑ２の駆動制御を行なうことができる。
【００６０】
次に、突入電流抑制回路ＩＲＣについて、構成及び動作を簡単に説明する。突入電流抑制回路ＩＲＣは、ＰＴＣサーミスタＰＴＨとサイリスタＱ５が並列に接続され、サイリスタＱ５のゲート・カソード間には、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３と抵抗Ｒ６とダイオードＤ６の直列回路と、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ７が並列に接続されている。昇圧チョッパ回路ＵＶＣの動作時には、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が発生するため、サイリスタＱ５がオンし、サイリスタＱ５を通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれる。また、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの不動作時は、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が殆ど発生しないため、サイリスタＱ５がオフし、ＰＴＣサーミスタＰＴＨを通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれる。つまり、電源投入時は昇圧チョッパ回路ＵＶＣが不動作のため、ＰＴＣサーミスタＰＴＨによって突入電流が抑制され、定常時には昇圧チョッパ回路ＵＶＣが動作するため、サイリスタＱ５にてＰＴＣサーミスタＰＴＨが短絡されて、ＰＴＣサーミスタＰＴＨによるロスは発生しないという回路動作となる。
【００６１】
インバータ回路１ａの入力端は、直流電源回路ＣＶの出力端（直流電源Ｖｄｃ）に接続されている。直流電源回路ＣＶの＋出力端には、スイッチング素子Ｑ３のドレイン電極が接続され、そのスイッチング素子Ｑ３のソース電極にはスイッチング素子Ｑ４のドレイン電極が接続され、さらにそのスイッチング素子Ｑ４のソース電極には検出抵抗Ｒ４が接続されて、その抵抗Ｒ４は回路グランドＧｎｄへと接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の各ゲート電極及びインバータ回路１ａの出力端Ｖｍ（高電位側スイッチング素子Ｑ３のソース電極）は、インバータ制御回路３ａへ接続される。
【００６２】
放電灯負荷回路２は、インバータ回路１ａの出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に接続され、放電ランプＬＡ１、ＬＡ２に電力供給する二重共振回路２１ａと、放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２，ｆｔ３，ｆｔ４を予熱する予熱回路２３によって構成される。二重共振回路２１ａは、インバータ回路１ａの出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に、共振用インダクタＬ１の一次巻線ｎ１と、共振用コンデンサＣ１が直列に接続され、共振用コンデンサＣ１の両端に、放電ランプＬＡ１、ＬＡ２と共振兼直流阻止用コンデンサＣ２が直列に接続して構成されている。予熱回路２３は、共振用インダクタＬ１の二次巻線ｎ２，ｎ３，ｎ４に対し、それぞれ予熱用コンデンサを介して放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２，ｆｔ３，ｆｔ４を接続して構成されている。
【００６３】
また、インバータ回路１ａの出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間には、コンデンサＣ５とアノード側を回路グランドＧｎｄに接続したダイオードＤ４の直列接続回路が接続されており、コンデンサＣ５とダイオードＤ４の接続点にはダイオードＤ５のアノード側を接続し、ダイオードＤ５のカソード側は制御電源Ｖｃｃに接続している。本構成によりインバータ回路１ａの動作時には、スイッチング素子Ｑ３のオン時に直流電源Ｖｄｃからスイッチング素子Ｑ３、コンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して制御電源Ｖｃｃに電流Ｉｃｃ５を供給することが出来る。スイッチング素子Ｑ３がオフ、スイッチング素子Ｑ４がオンの時には、コンデンサＣ５からスイッチング素子Ｑ４、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ４を介してスイッチング素子Ｑ３のオン時にコンデンサＣ５にチャージされた電荷を放出する。このようにインバータ回路１ａのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のオン／オフを利用し、コンデンサＣ５の充放電を繰り返しながら、制御電源Ｖｃｃを供給している。
【００６４】
次に、半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作とインバータ回路１ａの動作周波数との関係を図８を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから、半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して平滑用コンデンサＣ６に制御電源Ｖｃｃが供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００６５】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路ＩＣ１内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は、半導体スイッチ素子Ｑ１をＤｕｔｙ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する（スタンバイモード）。
【００６６】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ０からＤｕｔｙ１に切り替わる。
【００６７】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１からＤｕｔｙ２に切り替わる。
【００６８】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔ＿Ｆに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ２からＤｕｔｙ３に切り替わる。
【００６９】
本実施形態では、調光機能を備えた放電灯点灯装置であり、調光信号を受けた調光回路１０により周波数制御回路３ｂが制御を受けて、インバータ回路１ａの動作周波数がｆｔ＿Ｆからｆｔ＿Ｄに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３からＤｕｔｙ４に切り替わる。
【００７０】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａが初期のスタンバイモードに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ４からＤｕｔｙ５（＝Ｄｕｔｙ０）に切り替わる。
【００７１】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｔ＿Ｄ＞ｆｓ＞ｆｔ＿Ｆとなっており、消費電流はＩｃｃ（ｙ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｃｃ（ｓ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｆ）となる。一方、インバータ回路１ａの出力端子ＶｍからコンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して供給される制御電源供給電流Ｉｃｃ５は、このインバータ回路１ａの動作周波数に比例し、Ｉｃｃ５（ｙ）＞Ｉｃｃ５（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｃｃ５（ｓ）＞Ｉｃｃ５（ｔ＿Ｆ）となる。そこで、インバータ回路１ａの動作周波数が周波数制御回路３ｂから電源制御回路７に伝達されることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１≧Ｄｕｔｙ４≧Ｄｕｔｙ２≧Ｄｕｔｙ３＞Ｄｕｔｙ０＝Ｄｕｔｙ５となるように設定し、半導体スイッチ素子Ｑ１を介する供給電流がＩｑ（ｙ）≧Ｉｑ（ｔ＿Ｄ）≧Ｉｑ（ｓ）≧Ｉｑ（ｔ＿Ｆ）＞Ｉｑ（０）となるように制御する。これにより、消費電流に追従したロスの少ない効率的な制御電源供給ができる。
【００７２】
本実施形態の場合、インバータ回路１ａの出力端子ＶｍからコンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して供給される制御電源供給電流Ｉｃｃ５は、制御回路の消費電流と略比例関係にあるので、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをＤｕｔｙ１＝Ｄｕｔｙ２＝Ｄｕｔｙ３＝Ｄｕｔｙ４とすることも出来る。
【００７３】
（実施形態５）
図９は本発明の実施形態５に係る放電灯点灯装置の回路図である。上述の実施形態４と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。実施形態４では、インバータ回路１ａの出力端子ＶｍからコンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して制御電源Ｉｃｃ５を供給していたが、本実施形態では、共振用インダクタＬ１の補助巻線ｎ５から抵抗Ｒ３とダイオードＤ７を介して制御電源を供給している点が異なる。共振用インダクタＬ１の補助巻線ｎ５は一端を回路グランドＧｎｄに接続され、他端は抵抗Ｒ３、ダイオードＤ７を介して制御電源ＶｃｃとなるコンデンサＣ６へ接続しており、インダクタＬ１に発生する電圧に応じて補助巻線ｎ５に発生する電圧により、制御電源Ｖｃｃを供給している。
【００７４】
次に、半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作とインバータ回路１ａの動作モードとの関係を図１０を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して平滑用コンデンサＣ６に制御電源Ｖｃｃが供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００７５】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路ＩＣ１内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１をＤｕｔｙ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する（スタンバイモード）。
【００７６】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ０からＤｕｔｙ１に切り替わる。予熱モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５には電圧Ｖｎ５（ｙ）が発生しており、電流Ｉｎ５（ｙ）が制御電源として補助巻線ｎ５より供給される。制御回路への供給電流の合計Ｉｎ５（ｙ）＋Ｉｑ（ｙ）が消費電流Ｉｃｃ（ｙ）以上となるように半導体スイッチ素子Ｑ１のＤｕｔｙ１が制御される。
【００７７】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオン／オフが停止し、半導体スイッチ素子Ｑ１からの制御電源供給は一旦ストップする。
【００７８】
始動モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５の電圧には放電灯の放電開始前は電圧Ｖｎ５（ｓ１）、放電開始後は電圧Ｖｎ５（ｓ２）が発生している。これにより、放電灯の放電開始前は電流Ｉｎ５（ｓ１）、放電開始後は電流Ｉｎ５（ｓ２）が制御電源として補助巻線ｎ５より供給される。ここで、電圧Ｖｎ５（ｓ１）から電圧Ｖｎ５（ｓ２）への変化は、負荷となる放電灯の放電開始前後により負荷インピーダンスが変化し、それに応じてインダクタＬ１の補助巻線ｎ５の発生電圧が変化するものである。この始動モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５から制御回路への供給電流Ｉｎ５（ｓ２）が消費電流Ｉｃｃ（ｓ）以上であるので、半導体スイッチ素子Ｑ１からの電流の供給は行わない。つまり、始動モードではＩｑ（ｓ）＝０とする。
【００７９】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３に設定されて、再び発振を開始する。点灯モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５には電圧Ｖｎ５（ｔ）が発生しており、それに応じた電流Ｉｎ５（ｔ）が制御電源として補助巻線ｎ５より供給される。制御回路への供給電流の合計Ｉｎ５（ｔ）＋Ｉｑ（ｔ）が消費電流Ｉｃｃ（ｔ）以上となるように、半導体スイッチ素子Ｑ１のＤｕｔｙ３が制御される。
【００８０】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａが初期のスタンバイモードに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３からＤｕｔｙ０に切り替わる。
【００８１】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｓ＞ｆｔとなっており、消費電流はＩｃｃ（ｙ）＞Ｉｃｃ（ｓ）＞Ｉｃｃ（ｔ）＞Ｉｃｃ（０）となる。
【００８２】
一方、共振用インダクタＬ１の補助巻線ｎ５から抵抗Ｒ３、ダイオードＤ７を介して供給される制御電源の供給量はＩｎ５（ｓ１）＞Ｉｎ５（ｓ２）＞Ｉｎ５（ｔ）＞Ｉｎ５（ｙ）となるため、各モードにおける半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙはＤｕｔｙ１＞Ｄｕｔｙ３＞Ｄｕｔｙ０とし、供給電流がＩｑ（ｙ）＞Ｉｑ（ｔ）＞Ｉｑ（０）、Ｉｑ（ｓ）＝０となるように制御することにより、供給量と消費量のマッチングがとれたロスの少ない効率的な制御電源供給ができる。
【００８３】
（実施形態６）
図１１は本発明の実施形態６に係る放電灯点灯装置の回路図である。本実施形態では、インバータ制御集積回路ＩＣ１内に、異常を検出してインバータ回路１ａを停止し、モードの初期化を行うための異常検出停止制御回路１１が備わっている。また、インバータ制御集積回路ＩＣ１内に制御電源Ｖｃｃとは別に、スタンバイ電源回路１２を設けており、異常検出停止制御回路１１と電源制御回路７はこのスタンバイ電源回路１２により駆動し、その他の制御回路部は制御電源Ｖｃｃにより駆動している。その他の構成は、図３の実施形態２と同じである。
【００８４】
制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期、及びインバータ回路１ａが動作開始するまでのスタンバイモードでは、スタンバイ電源回路１２にて駆動される電源制御回路７にて半導体スイッチ素子Ｑ１が非飽和動作にて制御されて制御電源Ｖｃｃを供給する。また、制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、電源電圧が所定値以上となり、インバータ回路１ａが動作を開始すると、半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作にてオン、オフすることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１とインダクタＬｃとコンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作によりコンデンサＣ６に所定の電源を供給する。電源制御回路７にはタイマー回路５ａの信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作モードに合わせて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。
【００８５】
インバータ回路１ａの動作モードと半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作の関係を図１２を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介してスタンバイ電源回路１２の電圧Ｖｓｔが立ち上がり、そのスタンバイ電源回路１２からの電源供給により、電源制御回路７及び異常検出停止制御回路１１が制御動作を開始する。異常検出停止制御回路１１に異常信号が入力されていない正常モードの場合、電源制御回路７により半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により、直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して制御電源Ｖｃｃの平滑用コンデンサＣ６に制御電源が供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００８６】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路ＩＣ１内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをＤｕｔｙ１に設定してオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する。
【００８７】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始する。
【００８８】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１からＤｕｔｙ２に切り替わる。
【００８９】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ２からＤｕｔｙ３に切り替わる。
【００９０】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、異常検出停止制御回路１１によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａが起動初期モードに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１をオフし、制御電源Ｖｃｃが立ち下がる。異常検出停止制御回路１１は、スタンバイ電源回路１２により電源の供給を受け、異常信号が解除されるまでインバータ回路１ａの停止を維持し続ける。
【００９１】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係はｆｙ＞ｆｓ＞ｆｔとなっており、それに応じて制御回路部の消費電流Ｉｃｃは予熱時の消費電流Ｉｃｃ（ｙ）＞始動時の消費電流Ｉｃｃ（ｓ）＞点灯時の消費電流Ｉｃｃ（ｔ）となる。この消費電流に応じて、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをタイマー回路５ａにより切り替えて、Ｄｕｔｙ１＞Ｄｕｔｙ２＞Ｄｕｔｙ３とすることにより、供給電流が予熱時制御電源供給電流Ｉｑ（ｙ）＞始動時制御電源供給電流Ｉｑ（ｓ）＞点灯時制御電源供給電流Ｉｑ（ｔ）のように、消費電流に追従した効率的な制御電源供給が可能となる。また、本実施形態ではスタンバイ時に制御電源Ｖｃｃを立ち上げず、スタンバイ電源回路１２を別途設けたことにより、スタンバイ時にインバータ制御集積回路ＩＣ１内で不必要な消費を発生させることなく、消費電力を最小限に抑えることが出来る。
【００９２】
（実施形態７）
本実施形態では、実施形態１〜６のいずれかの放電灯点灯装置を搭載した照明器具の一例を示す。図１３、図１４は放電灯ＬＡ１及びＬＡ２を点灯可能な、一般的な２灯用富士形照明器具のイメージ図である。図中、Ｓ１〜Ｓ４はソケット、Ｒは反射板、Ｓはばね、Ｈはランプピン接触穴である。従来からＦＨＦ３２等の高周波点灯専用ランプと、インバータ点灯装置との組み合わせにより、発光効率を向上させた省電力型の照明器具が提案されているが、本発明の放電灯点灯装置を搭載することにより、さらに消費電力の少ない高効率の蛍光灯インバータ照明を提供できる。
【００９３】
（実施形態８）
図１５は本発明の実施形態８の照明システムの構成を示している。本実施形態では、実施形態７の照明器具複数台を制御装置にて一括制御する照明システムであり、実施形態７の照明器具Ａ〜Ｌの１２台が人体感知センサー、及びプログラム制御可能なシステムを備えた制御装置Ｓに接続されている。制御装置Ｓの特徴として、人体感知センサーにより人を感知すると放電灯が点灯し、人が不在となると消灯する機能や、負荷の装着状況の入力、任意の照明器具の点灯、消灯条件の設定が可能であるプログラム制御機能を有している。各照明器具Ａ〜Ｌは、図１５に示すように、同一の電源から送り配線にて連結した電源配線をされることが一般的である。制御装置Ｓにより、省電力化のための人感センサーや各器具のシステム制御、一部の照明器具の消灯等がなされる場合においても、商用の交流電源Ｖｓは遮断することなく供給される。この場合、本発明の放電灯点灯装置を用いれば、従来よりもスタンバイ時の消費電力を抑えることが出来、省電力効果が大きくなる。
【符号の説明】
【００９４】
１ スイッチング回路
２ 照明負荷回路
３ スイッチング制御回路
４ 制御電源回路
５ 動作モード制御回路
６ 出力帰還回路
７ 電源制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯等を発光させる照明点灯装置及びそれを用いた照明器具並びに照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１６は従来の照明点灯装置（特許第３３７９１５９号）の構成を示す回路図である。商用の交流電源Ｖｓを整流器ＤＢにより全波整流し、平滑用のコンデンサＣ０により直流電源Ｖｄｃに変換し、さらに、この直流電力をインバータ回路１ａにより高周波電力に変換して、放電灯負荷回路２ａに供給している。
【０００３】
制御電源回路４は、起動時に直流電源Ｖｄｃから制御電源Ｖｃｃを得るための第１の電源手段４ａと、前記インバータ回路１ａの発振動作により定常時の制御電源Ｖｃｃを得るための第２の電源手段４ｂとを有している。
【０００４】
まず、第１の電源手段４ａとして、整流器ＤＢの出力から、電流制限抵抗Ｒ０とスイッチ素子ＳＷを介して平滑用コンデンサＣ６を充電し、ツェナーダイオードＺＤ２よりなる定電圧回路により所定の直流電圧を生成して、インバータ制御回路３ａに供給する。これによりインバータ回路１ａが発振を開始する。
【０００５】
次に、第２の電源手段４ｂとして、インバータ回路１ａの発振開始後に、インバータ回路１ａで発生する電圧をダイオードＤ５を介してコンデンサＣ４に充電し、同じくインバータ制御回路３ａに供給している。スイッチ素子ＳＷの開閉は、電源制御回路７により制御される。
【０００６】
図１６の回路の動作を図１７に示す。交流電源Ｖｓの投入後、まず、スイッチ素子ＳＷはＯＮする。これにより、制御電源ＶｃｃとなるコンデンサＣ６は抵抗Ｒ０を介して充電されて、電圧が上昇する。制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２まで上昇した後、スイッチ素子ＳＷがＯＦＦし、制御電源Ｖｃｃは低下して行く。このとき、時刻ｔ１でインバータ回路１ａが動作を開始した場合、インバータ回路１ａよりダイオードＤ５を介して制御電源用の電流が供給され、制御電源Ｖｃｃは最大値Ｖｔまで上昇する。この最大値Ｖｔは、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧となる。図１７では、インバータ回路１ａの動作開始を時刻ｔ１としたが、これよりも前に動作を開始したのならば、その時点よりダイオードＤ５を介して電流が供給され、制御電源Ｖｃｃが立ち上がる。
【０００７】
制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２よりも高い期間は、スイッチ素子ＳＷはＯＦＦ状態を維持する。時刻ｔ２で消灯制御信号を入力された場合、インバータ回路１ａは動作を停止し、ダイオードＤ５からの電流は停止し、制御電源Ｖｃｃはインバータ制御回路３ａの消費により低下し、電圧Ｖ１に達する。電圧Ｖ１に達すると、スイッチ素子ＳＷは再びＯＮし、これにより、制御電源Ｖｃｃは上昇する。スイッチ素子ＳＷは、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２となるまでＯＮし、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖ２となると、スイッチ素子ＳＷはＯＦＦする。それ以降、制御電源Ｖｃｃは電圧Ｖ２と電圧Ｖ１の間で制御される。ここで、電圧Ｖ１はインバータ制御回路３ａの動作が正常に行われる電圧であり、この電圧Ｖ１以上であれば、インバータ回路１ａも問題なく、動作を開始できる。以上のように制御することで、待機時の制御電源Ｖｃｃを低く制御でき、且つ抵抗Ｒ０での電力損失を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３７９１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の従来技術において、インバータ回路が動作を開始した後の電源供給については、インバータ回路に発生する電圧を利用するため、例えば、放電灯負荷の寿命により発生電圧が変化したり、放電灯の始動初期の不安定な状態により発生電圧が変化することにより、制御電源供給量が変動しやすい。このような変動要因に対して、制御電源Ｖｃｃを安定化しようとすると、インバータ回路から帰還する電流が供給過剰となり、余分な供給電流をツェナーダイオードＺＤ２で消費することになるので、制御電源回路４のツェナーダイオードＺＤ２にストレスがかかるといった課題がある。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、制御電源回路での損失を低減すると共に、動作時の制御電源供給をランプ負荷の状態や起動時の不安定な過渡動作の影響を受けずに、安定に供給可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｖｄｃを少なくとも１つのスイッチング素子でオン、オフすることにより高周波の電圧に変換するスイッチング回路１を備え、前記スイッチング回路１からランプ２２を含む照明負荷回路２に電力を供給することによりランプ２２を点灯させる照明点灯装置であって、前記スイッチング回路１の発振動作を制御するための第１の制御回路３と、第１の制御回路３に前記直流電源Ｖｄｃから制御電源Ｖｃｃを供給するための制御電源回路４を備え、第１の制御回路３は、負荷の起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する動作モード制御回路５を接続され、前記制御電源回路４は、前記直流電源Ｖｄｃから少なくとも１つの半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃを供給する回路であり、前記半導体スイッチ素子Ｑ１は前記動作モード制御回路５と連動して、各モードに応じた制御動作がなされることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の照明点灯装置において、前記制御電源回路４は、前記直流電源Ｖｄｃから少なくとも１つの半導体スイッチ素子Ｑ１とインダクタＬｃを介して制御電源平滑用コンデンサＣ６に充電電流を供給する回路であり、前記インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路には、回生電流通電用のダイオードＤ１が並列接続されており、制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期は、前記半導体スイッチ素子Ｑ１を介して連続的に、制御電源Ｖｃｃが立ち上がった後は、前記半導体スイッチ素子Ｑ１をオン、オフすることにより、前記半導体スイッチ素子Ｑ１と前記インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６と回生電流通電用のダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作により制御電源平滑用コンデンサＣ６に所定の電圧を出力し、制御電源Ｖｃｃとして供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２記載の照明点灯装置において、前記第１の制御回路３は半導体集積回路により構成され、該半導体集積回路内に前記半導体スイッチ素子Ｑ１及び前記回生電流通電用のダイオードＤ１が内蔵されていることを特徴とする（図３）。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の照明点灯装置において、制御電源供給用の半導体スイッチ素子Ｑ１はＭＯＳＦＥＴで構成されており、制御電源Ｖｃｃの立ち上がり時は非飽和動作により連続的に、制御電源Ｖｃｃの立ち上がり後は飽和動作でのオン、オフのスイッチング制御により制御電源Ｖｃｃの供給を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、ランプと、ランプを点灯させるランプ点灯装置を備える照明器具において、前記ランプ点灯装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の照明点灯装置であることを特徴とする照明器具である（図１３、図１４）。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５記載の照明器具を複数台有する照明システムである（図１５）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スイッチング回路の入力電源となる直流電源から制御電源を供給する制御電源回路の半導体スイッチ素子を動作モード制御回路と連動させて、各モードに応じた制御動作がなされるようにしたから、各モードにおける消費電流に応じて制御電源を供給することができ、したがって、ロスが少なく、なおかつ、制御電源を安定して供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作波形図である。
【図３】本発明の実施形態２の回路図である。
【図４】本発明の実施形態２の動作波形図である。
【図５】本発明の実施形態３の回路図である。
【図６】本発明の実施形態３の動作波形図である。
【図７】本発明の実施形態４の回路図である。
【図８】本発明の実施形態４の動作波形図である。
【図９】本発明の実施形態５の回路図である。
【図１０】本発明の実施形態５の動作波形図である。
【図１１】本発明の実施形態６の回路図である。
【図１２】本発明の実施形態６の動作波形図である。
【図１３】本発明の実施形態７に係る照明器具の構成例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態７に係る照明器具の構成例を示す下面図である。
【図１５】本発明の実施形態８に係る照明システムの構成を示す説明図である。
【図１６】従来例の回路図である。
【図１７】従来例の動作波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１に係る照明点灯装置の回路構成を示す。商用の交流電源ＶｓにはダイオードブリッジＤＢの交流入力端子が接続されている。ダイオードブリッジＤＢの直流出力端子には平滑用のコンデンサＣ０が接続されている。平滑用のコンデンサＣ０で平滑された直流電源Ｖｄｃには、インバータ回路のようなスイッチング回路１の入力端が接続されている。スイッチング回路１の出力端には、照明負荷回路２が接続されている。照明負荷回路２は、共振用チョークコイルＬと共振用コンデンサＣによるＬＣ共振回路のような負荷回路２１、及び放電灯負荷のようなランプ負荷２２を備えている。
【００２０】
インバータ回路のようなスイッチング回路１により高周波に変換された電圧が照明負荷回路２に印加されることにより放電灯のようなランプ負荷２２を高周波点灯させている。前記スイッチング回路１には、発振動作を制御するためのスイッチング制御回路３が接続されている。
【００２１】
スイッチング制御回路３は、動作モード制御回路５に接続され、動作モード毎に、所定の動作周波数でスイッチング回路１が動作するように、スイッチング制御信号を供給している。動作モード制御回路５は、放電灯負荷のようなランプ負荷２２の点灯状態をモニタする出力帰還回路６の信号を受け、負荷のスタンバイモード、起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する。
【００２２】
スイッチング制御回路３の電源は、制御電源回路４によって供給している。制御電源回路４は、ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１と、インダクタＬｃと、制御電源平滑用コンデンサＣ６と、回生電流通電用のダイオードＤ１を備える降圧チョッパ回路で構成されている。半導体スイッチ素子Ｑ１は、ダイオードブリッジＤＢで整流後の直流電源ＶｄｃからコンデンサＣ６に充電電流を供給している。半導体スイッチ素子Ｑ１は電源制御回路７により制御され、そのドレイン電極は直流電源Ｖｄｃに、ソース電極はダイオードＤ１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のアノードはグランドに接続されている。ダイオードＤ１の両端には、インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路が並列接続されている。抵抗Ｒ１とダイオードＤ２及びツェナーダイオードＺＤ１は、半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電圧を規定する回路である。ツェナーダイオードＺＤ２はコンデンサＣ６の充電電圧の上限を規制している。
【００２３】
図２は本実施形態の動作波形図である。制御電源回路４のコンデンサＣ６の充電電圧である制御電源Ｖｃｃと、半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓの変化を示している。図２に示すように、制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期は、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により連続的に制御電源Ｖｃｃを供給する。また、制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、所定電圧Ｖ１（通常はスイッチング制御回路３が動作可能となる電圧）以上に立ち上がった後は、半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作によりオン、オフすることで、半導体スイッチ素子Ｑ１と前記インダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作により制御電源平滑用コンデンサＣ６に電源を供給する。電源制御回路７には動作モード制御回路５の信号が入力されており、スイッチング回路１の動作条件に合わせて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。
【００２４】
以上のように、スイッチング回路１の動作時に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作をスイッチング回路１の動作状態（電力消費量の多い、少ない）に連動させて制御できるので、電力の供給と消費のバランスが取れたロスの少ない制御電源供給回路が実現できる。
【００２５】
また、本構成においては、ＭＯＳＦＥＴの非飽和動作、飽和動作を活用し、直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１を介する電流のみで制御電源を供給することができ、スイッチング回路１からの電流帰還を省略できるので、制御電源回路４の簡略化をも実現できる。
【００２６】
なお、図１の説明において、スイッチング回路１、負荷回路２１、ランプ負荷２２として、それぞれインバータ回路、共振回路、放電灯負荷を用いる場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ランプ負荷２２が発光ダイオードの直列回路である場合、スイッチング回路１としてチョッパ回路、負荷回路２１として平滑回路を用いても良い。その場合、ランプ負荷２２に定格電流を供給する定常動作モードの前に、負荷の接続の有無を検出したり、負荷の種別（直列個数等）を判定するモードが必要であり、これらが負荷の起動モードとなる。また、安定点灯状態である負荷の定常動作モードにおいて、負荷の短絡または開放を検出した場合に出力を停止ないしは低減するモードが負荷異常時の保護モードとなる。
【００２７】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２に係る放電灯点灯装置の回路図である。この放電灯点灯装置は、商用の交流電源ＶｓをダイオードブリッジＤＢにて整流後、チョッパ回路９を用いて所定の直流電源Ｖｄｃに変換する直流電源回路ＣＶを備えている。この直流電源回路ＣＶの出力側にスイッチング回路としてインバータ回路１ａが接続され、そのインバータ回路１ａの出力側には共振回路２１ａと放電灯２２ａを負荷とする放電灯負荷回路２ａが接続されている。チョッパ回路９及びインバータ回路１ａはそれぞれチョッパ制御回路８及びインバータ制御回路３ａを内蔵したインバータ制御集積回路ＩＣ１に接続され、制御されている。
【００２８】
インバータ制御集積回路ＩＣ１内には、放電灯点灯装置の起動シーケンス及びモード変化時間を制御するタイマー回路５ａと、インバータ回路１ａの動作周波数を制御する周波数制御回路３ｂと、放電灯負荷回路２ａから検出電圧を得てインバータ制御回路３ａに帰還する出力帰還回路６が備わっている。また、インバータ制御集積回路ＩＣ１の電源作成のために、半導体スイッチ素子Ｑ１とダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、ツェナーダイオードＺＤ１及び電源制御回路７が内蔵されている。
【００２９】
直流電源ＶｄｃからＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃが供給される。半導体スイッチ素子Ｑ１は、電源制御回路７により制御され、半導体スイッチ素子Ｑ１のドレイン電極が直流電源Ｖｄｃに接続されている。半導体スイッチ素子Ｑ１のソース電極と回路のグランド間にはカソード側をソース電極に接続したダイオードＤ１が接続されている。半導体スイッチ素子Ｑ１のソース電極とダイオードＤ１のカソードの接続点がインバータ制御集積回路ＩＣ１の出力端子として外部のインダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路に接続されている。
【００３０】
制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期はＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により連続的に電流を供給する。そして、制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、所定の電圧Ｖ１（通常はインバータ制御回路３ａが動作可能となる電圧）以上に立ち上がった後は、ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作にてオン、オフすることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１と上記インダクタＬｃとコンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作によりコンデンサＣ６に所定の電源を供給する。
【００３１】
電源制御回路７には、動作モード制御回路としてのタイマー回路５ａのモード切替信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作モードに合わせて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。本実施形態では、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数をインバータ回路１ａの動作モードに合わせて制御している。
【００３２】
インバータ回路１ａの動作モードと半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作の関係を図４を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して制御電源Ｖｃｃの平滑用コンデンサＣ６に制御電源が供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００３３】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１を動作周波数ｆ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する（スタンバイモード）。
【００３４】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数がｆ０からｆ１に切り替わる。
【００３５】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数がｆ１からｆ２に切り替わる。
【００３６】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数がｆ２からｆ３に切り替わる。
【００３７】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａを初期のスタンバイモードに切り替えると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数をｆ３からｆ４（＝ｆ０）に切り替える。
【００３８】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｓ＞ｆｔとなっており、それに応じて制御回路３ａ，３ｂの消費電流Ｉｃｃは予熱時の消費電流Ｉｃｃ（ｙ）＞始動時の消費電流Ｉｃｃ（ｓ）＞点灯時の消費電流Ｉｃｃ（ｔ）＞スタンバイ時の消費電流Ｉｃｃ（０）となる。この消費電流に応じて、半導体スイッチ素子Ｑ１の動作周波数をタイマー回路５ａにより切り替え、予熱時動作周波数ｆ１＜始動動作周波数ｆ２＜点灯時動作周波数ｆ３＜スタンバイ時動作周波数ｆ０，ｆ４とする。これにより、供給電流が予熱時制御電源供給電流Ｉｑ（ｙ）＞始動時制御電源供給電流Ｉｑ（ｓ）＞点灯時制御電源供給電流Ｉｑ（ｔ）＞スタンバイ時制御電源供給電流Ｉｑ（０）となり、消費電流に追従した効率的な制御電源供給ができる。
【００３９】
（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３に係る放電灯点灯装置の回路図である。上述の実施形態２の放電灯点灯装置において、さらに調光回路１０を付加し、調光時と全点灯時とでは、半導体スイッチ素子Ｑ１のＯＮ時間幅（Ｄｕｔｙ）を切り替えるようにしたものである。
【００４０】
電源制御回路７にはタイマー回路５ａの信号と周波数制御回路３ｂからのインバータ動作周波数伝達信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作周波数に応じて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。本実施形態では、半導体スイッチ素子Ｑ１のＯＮ時間幅（Ｄｕｔｙ）をインバータ回路１ａの動作モードに合わせて制御している。
【００４１】
インバータ回路１ａの動作周波数と半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作の関係を図６を用いて説明する。商用交流電源ＶｓをＯＮすると直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して制御電源Ｖｃｃの平滑用コンデンサＣ６に制御電源が供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００４２】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１をＤｕｔｙ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し、安定する（スタンバイモード）。
【００４３】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ０からＤｕｔｙ１に切り替わる。
【００４４】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１からＤｕｔｙ２に切り替わる。
【００４５】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔ＿Ｆに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ２からＤｕｔｙ３に切り替わる。
【００４６】
本実施形態では、調光機能を備えた放電灯点灯装置であり、調光信号を受けた調光回路１０により周波数制御回路３ｂが制御されて、インバータ回路１ａの動作周波数がｆｔ＿Ｆ（全点灯時の動作周波数）からｆｔ＿Ｄ（調光点灯時の動作周波数）に切り替わると共に半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３からＤｕｔｙ４に切り替わる。
【００４７】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａを停止し、タイマー回路５ａを初期のスタンバイモードに切り替えると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをＤｕｔｙ４からＤｕｔｙ５（＝Ｄｕｔｙ０）に切り替える。
【００４８】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｔ＿Ｄ＞ｆｓ＞ｆｔ＿Ｆとなっており、消費電流はＩｃｃ（ｙ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｃｃ（ｓ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｆ）となるが、この動作周波数が周波数制御回路３ｂから電源制御回路７に伝達されることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１＞Ｄｕｔｙ４＞Ｄｕｔｙ２＞Ｄｕｔｙ３＞Ｄｕｔｙ０＝Ｄｕｔｙ５のように切り替わる。これにより、供給電流がＩｑ（ｙ）＞Ｉｑ（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｑ（ｓ）＞Ｉｑ（ｔ＿Ｆ）＞Ｉｑ（０）のように、消費電流に追従した効率的な制御電源供給ができる。
【００４９】
（実施形態４）
図７は本発明の実施形態４に係る放電灯点灯装置の回路図である。図中、ＤＬＡは放電灯点灯装置、ＣＶは直流電源回路、１ａはインバータ回路、２ａは放電灯負荷回路、４は制御電源回路、ＩＣ１はインバータ制御集積回路である。
【００５０】
直流電源回路ＣＶの出力側にインバータ回路１ａが接続されている。インバータ回路１ａの出力側には、ＬＣ直列共振回路を構成する共振用インダクタＬ１と共振用コンデンサＣ１と、直流カット用コンデンサＣ２と、放電ランプＬＡ１，ＬＡ２で構成される放電灯負荷回路２ａが接続されている。
【００５１】
直流電源回路ＣＶのスイッチング素子Ｑ２はチョッパ制御回路（ＣＶＣＣ）８により高周波でオン／オフ駆動制御される。また、インバータ回路１ａのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４はインバータ制御回路３ａにより高周波でオン／オフ駆動制御される。
【００５２】
インバータ制御集積回路ＩＣ１内には、放電灯点灯装置ＤＬＡの起動シーケンス、及びモード変化時間を制御するタイマー回路５ａと、インバータ回路３ａの動作周波数を制御する周波数制御回路３ｂと、放電灯負荷回路２ａの電圧を検出してインバータ制御回路３ａに帰還する出力帰還回路６が備わっている。また、インバータ制御集積回路ＩＣ１の電源作成のためにＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１、及び電源制御回路７が内蔵されている。
【００５３】
直流電源ＶｄｃからＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を介して制御電源Ｖｃｃが供給される。半導体スイッチ素子Ｑ１は電源制御回路７によりオン／オフ制御される。半導体スイッチ素子Ｑ１のドレイン電極は直流電源Ｖｄｃに接続されている。ソース電極にはダイオードＤ１のカソード側が接続されている。ダイオードＤ１のアノード側はグランドに接続されている。ダイオードＤ１のカソード側は、集積回路ＩＣ１の出力端子として外部のインダクタＬｃと制御電源平滑用コンデンサＣ６の直列接続回路に接続されている。コンデンサＣ６には制御電源Ｖｃｃの電圧上限制限用にツェナーダイオードＺＤ２が並列接続されている。
【００５４】
制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期は、ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により連続的に電流を供給する。制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、所定の電圧Ｖ１（通常はインバータ制御回路３ａが動作可能となる電圧）以上に立ち上がった後は、前記ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作にてオン、オフすることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１と上記インダクタＬｃとコンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作によりコンデンサＣ６に所定の電源を供給する。
【００５５】
電源制御回路７にはタイマー回路５ａの信号と周波数制御回路３ｂからのインバータ動作周波数伝達信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作周波数に応じて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。また、制御電源Ｖｃｃにはスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点からコンデンサＣ５、ダイオードＤ５の直列回路が接続されており、インバータ回路１ａの動作時に制御電源を供給するための回路を備えている。
【００５６】
直流電源回路ＣＶは、商用の交流電源Ｖｓを全波整流するための整流器ＤＢを備えている。この整流器ＤＢの交流入力端子と交流電源Ｖｓの間には、高周波成分を除去するためのフィルタ回路ＦＬと、商用の交流電源Ｖｓから入力されるサージ電圧を吸収するためのサージ電圧吸収素子ＺＮＲと、放電灯点灯装置ＤＬＡ内の故障等による電源短絡時に回路を遮断するための電流ヒューズＦｓが接続されている。整流器ＤＢの直流出力端子には、突入電流抑制回路ＩＲＣと昇圧チョッパ回路ＵＶＣが接続されている。昇圧チョッパ回路ＵＶＣのスイッチング素子Ｑ２には、そのスイッチング素子Ｑ２を高周波でオン／オフ駆動制御するチョッパ制御回路８が接続されている。
【００５７】
ここで、昇圧チョッパ回路ＵＶＣとチョッパ制御回路８について、その構成及び動作を簡単に説明する。昇圧チョッパ回路ＵＶＣは、インダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ３と平滑コンデンサＣ０を備えている。インダクタＬ２の一次巻線ｎ１の一端は、コンデンサＣ８の一端に接続されると共に、突入電流抑制回路ＩＲＣの逆阻止三端子サイリスタＱ５を介して整流器ＤＢの＋出力に接続されている。インダクタＬ２の一次巻線ｎ１の他端にはスイッチング素子Ｑ２のドレイン電極とダイオードＤ３のアノードが接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース電極には電流検出抵抗Ｒ２が接続されている。ダイオードＤ３のカソードには平滑用のコンデンサＣ０が接続されている。コンデンサＣ８、電流検出抵抗Ｒ２、平滑コンデンサＣ０の他端は整流器ＤＢの−出力に接続されている。整流器ＤＢの−出力は回路グランドＧｎｄに接続されて、回路グランドＧｎｄはコンデンサＣ９を介して器具アースＥ／Ｇに接続されている。平滑コンデンサＣ０に発生する直流電源Ｖｄｃを直流電源回路ＣＶの出力とする。コンデンサＣ８は小容量のコンデンサであり、脈流電圧を平滑する機能は有していない。
【００５８】
チョッパ制御回路８は、インバータ制御集積回路ＩＣ１内に、汎用のチョッパ制御用ＩＣ（例えばモトローラ社製のＭＣ３３２６２）を用いた場合と基本的に等価の構成となる制御回路が備わっている。その構成は既に周知であるので、ここでは詳しい説明は省略し、制御部に対する外付け部品の構成を以下に簡単に説明する。チョッパ制御回路８の出力電圧帰還端子ｅには、平滑用のコンデンサＣ０に並列接続された抵抗Ｒ１４と可変抵抗ＶＲ１の直列回路によって直流電源Ｖｄｃを分圧した電圧が入力される。マルチプライヤ入力端子ａにはチョッパ入力電圧（コンデンサＣ８の両端電圧）の脈流電圧を抵抗Ｒ７を介して入力される。電流センス入力端子ｃにはスイッチング素子Ｑ２に流れる電流を検出するために、抵抗Ｒ２で得られた電圧が入力される。ゼロ電流検出入力端子ｂにはインダクタＬ２を流れる電流のゼロクロス点を検出するために、インダクタＬ２の二次巻線ｎ２の出力が抵抗Ｒ９を介して入力される。出力端子ｄには、スイッチング素子Ｑ２を駆動するために、抵抗Ｒ１２を介してスイッチング素子Ｑ２のゲート電極に接続されている。
【００５９】
以上のように構成することにより、チョッパ制御回路８は、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの入力電圧（脈流電圧）を端子ａの入力に基づいて検出し、昇圧チョッパ回路ＵＶＣから出力される直流平滑電圧を端子ｅの入力に基づいて検出し、スイッチング素子Ｑ２に流れる電流を端子ｃの入力に基づいて検出し、更にインダクタＬ２に流れる電流のゼロクロスを端子ｂの入力に基づいて検出しながら、スイッチング素子Ｑ２の駆動制御を行なうことができる。
【００６０】
次に、突入電流抑制回路ＩＲＣについて、構成及び動作を簡単に説明する。突入電流抑制回路ＩＲＣは、ＰＴＣサーミスタＰＴＨとサイリスタＱ５が並列に接続され、サイリスタＱ５のゲート・カソード間には、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３と抵抗Ｒ６とダイオードＤ６の直列回路と、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ７が並列に接続されている。昇圧チョッパ回路ＵＶＣの動作時には、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が発生するため、サイリスタＱ５がオンし、サイリスタＱ５を通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれる。また、昇圧チョッパ回路ＵＶＣの不動作時は、インダクタＬ２の二次巻線ｎ３に電圧が殆ど発生しないため、サイリスタＱ５がオフし、ＰＴＣサーミスタＰＴＨを通じて昇圧チョッパ回路ＵＶＣに電流供給が行なわれる。つまり、電源投入時は昇圧チョッパ回路ＵＶＣが不動作のため、ＰＴＣサーミスタＰＴＨによって突入電流が抑制され、定常時には昇圧チョッパ回路ＵＶＣが動作するため、サイリスタＱ５にてＰＴＣサーミスタＰＴＨが短絡されて、ＰＴＣサーミスタＰＴＨによるロスは発生しないという回路動作となる。
【００６１】
インバータ回路１ａの入力端は、直流電源回路ＣＶの出力端（直流電源Ｖｄｃ）に接続されている。直流電源回路ＣＶの＋出力端には、スイッチング素子Ｑ３のドレイン電極が接続され、そのスイッチング素子Ｑ３のソース電極にはスイッチング素子Ｑ４のドレイン電極が接続され、さらにそのスイッチング素子Ｑ４のソース電極には検出抵抗Ｒ４が接続されて、その抵抗Ｒ４は回路グランドＧｎｄへと接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の各ゲート電極及びインバータ回路１ａの出力端Ｖｍ（高電位側スイッチング素子Ｑ３のソース電極）は、インバータ制御回路３ａへ接続される。
【００６２】
放電灯負荷回路２は、インバータ回路１ａの出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に接続され、放電ランプＬＡ１、ＬＡ２に電力供給する二重共振回路２１ａと、放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２，ｆｔ３，ｆｔ４を予熱する予熱回路２３によって構成される。二重共振回路２１ａは、インバータ回路１ａの出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間に、共振用インダクタＬ１の一次巻線ｎ１と、共振用コンデンサＣ１が直列に接続され、共振用コンデンサＣ１の両端に、放電ランプＬＡ１、ＬＡ２と共振兼直流阻止用コンデンサＣ２が直列に接続して構成されている。予熱回路２３は、共振用インダクタＬ１の二次巻線ｎ２，ｎ３，ｎ４に対し、それぞれ予熱用コンデンサを介して放電灯フィラメントｆｔ１，ｆｔ２，ｆｔ３，ｆｔ４を接続して構成されている。
【００６３】
また、インバータ回路１ａの出力であるＶｍ−Ｇｎｄ間には、コンデンサＣ５とアノード側を回路グランドＧｎｄに接続したダイオードＤ４の直列接続回路が接続されており、コンデンサＣ５とダイオードＤ４の接続点にはダイオードＤ５のアノード側を接続し、ダイオードＤ５のカソード側は制御電源Ｖｃｃに接続している。本構成によりインバータ回路１ａの動作時には、スイッチング素子Ｑ３のオン時に直流電源Ｖｄｃからスイッチング素子Ｑ３、コンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して制御電源Ｖｃｃに電流Ｉｃｃ５を供給することが出来る。スイッチング素子Ｑ３がオフ、スイッチング素子Ｑ４がオンの時には、コンデンサＣ５からスイッチング素子Ｑ４、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ４を介してスイッチング素子Ｑ３のオン時にコンデンサＣ５にチャージされた電荷を放出する。このようにインバータ回路１ａのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のオン／オフを利用し、コンデンサＣ５の充放電を繰り返しながら、制御電源Ｖｃｃを供給している。
【００６４】
次に、半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作とインバータ回路１ａの動作周波数との関係を図８を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから、半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して平滑用コンデンサＣ６に制御電源Ｖｃｃが供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００６５】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路ＩＣ１内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は、半導体スイッチ素子Ｑ１をＤｕｔｙ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する（スタンバイモード）。
【００６６】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ０からＤｕｔｙ１に切り替わる。
【００６７】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１からＤｕｔｙ２に切り替わる。
【００６８】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔ＿Ｆに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ２からＤｕｔｙ３に切り替わる。
【００６９】
本実施形態では、調光機能を備えた放電灯点灯装置であり、調光信号を受けた調光回路１０により周波数制御回路３ｂが制御を受けて、インバータ回路１ａの動作周波数がｆｔ＿Ｆからｆｔ＿Ｄに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３からＤｕｔｙ４に切り替わる。
【００７０】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａが初期のスタンバイモードに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ４からＤｕｔｙ５（＝Ｄｕｔｙ０）に切り替わる。
【００７１】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｔ＿Ｄ＞ｆｓ＞ｆｔ＿Ｆとなっており、消費電流はＩｃｃ（ｙ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｃｃ（ｓ）＞Ｉｃｃ（ｔ＿Ｆ）となる。一方、インバータ回路１ａの出力端子ＶｍからコンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して供給される制御電源供給電流Ｉｃｃ５は、このインバータ回路１ａの動作周波数に比例し、Ｉｃｃ５（ｙ）＞Ｉｃｃ５（ｔ＿Ｄ）＞Ｉｃｃ５（ｓ）＞Ｉｃｃ５（ｔ＿Ｆ）となる。そこで、インバータ回路１ａの動作周波数が周波数制御回路３ｂから電源制御回路７に伝達されることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１≧Ｄｕｔｙ４≧Ｄｕｔｙ２≧Ｄｕｔｙ３＞Ｄｕｔｙ０＝Ｄｕｔｙ５となるように設定し、半導体スイッチ素子Ｑ１を介する供給電流がＩｑ（ｙ）≧Ｉｑ（ｔ＿Ｄ）≧Ｉｑ（ｓ）≧Ｉｑ（ｔ＿Ｆ）＞Ｉｑ（０）となるように制御する。これにより、消費電流に追従したロスの少ない効率的な制御電源供給ができる。
【００７２】
本実施形態の場合、インバータ回路１ａの出力端子ＶｍからコンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して供給される制御電源供給電流Ｉｃｃ５は、制御回路の消費電流と略比例関係にあるので、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをＤｕｔｙ１＝Ｄｕｔｙ２＝Ｄｕｔｙ３＝Ｄｕｔｙ４とすることも出来る。
【００７３】
（実施形態５）
図９は本発明の実施形態５に係る放電灯点灯装置の回路図である。上述の実施形態４と同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。実施形態４では、インバータ回路１ａの出力端子ＶｍからコンデンサＣ５、ダイオードＤ５を介して制御電源Ｉｃｃ５を供給していたが、本実施形態では、共振用インダクタＬ１の補助巻線ｎ５から抵抗Ｒ３とダイオードＤ７を介して制御電源を供給している点が異なる。共振用インダクタＬ１の補助巻線ｎ５は一端を回路グランドＧｎｄに接続され、他端は抵抗Ｒ３、ダイオードＤ７を介して制御電源ＶｃｃとなるコンデンサＣ６へ接続しており、インダクタＬ１に発生する電圧に応じて補助巻線ｎ５に発生する電圧により、制御電源Ｖｃｃを供給している。
【００７４】
次に、半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作とインバータ回路１ａの動作モードとの関係を図１０を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して平滑用コンデンサＣ６に制御電源Ｖｃｃが供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００７５】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路ＩＣ１内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１をＤｕｔｙ０でオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する（スタンバイモード）。
【００７６】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始すると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ０からＤｕｔｙ１に切り替わる。予熱モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５には電圧Ｖｎ５（ｙ）が発生しており、電流Ｉｎ５（ｙ）が制御電源として補助巻線ｎ５より供給される。制御回路への供給電流の合計Ｉｎ５（ｙ）＋Ｉｑ（ｙ）が消費電流Ｉｃｃ（ｙ）以上となるように半導体スイッチ素子Ｑ１のＤｕｔｙ１が制御される。
【００７７】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオン／オフが停止し、半導体スイッチ素子Ｑ１からの制御電源供給は一旦ストップする。
【００７８】
始動モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５の電圧には放電灯の放電開始前は電圧Ｖｎ５（ｓ１）、放電開始後は電圧Ｖｎ５（ｓ２）が発生している。これにより、放電灯の放電開始前は電流Ｉｎ５（ｓ１）、放電開始後は電流Ｉｎ５（ｓ２）が制御電源として補助巻線ｎ５より供給される。ここで、電圧Ｖｎ５（ｓ１）から電圧Ｖｎ５（ｓ２）への変化は、負荷となる放電灯の放電開始前後により負荷インピーダンスが変化し、それに応じてインダクタＬ１の補助巻線ｎ５の発生電圧が変化するものである。この始動モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５から制御回路への供給電流Ｉｎ５（ｓ２）が消費電流Ｉｃｃ（ｓ）以上であるので、半導体スイッチ素子Ｑ１からの電流の供給は行わない。つまり、始動モードではＩｑ（ｓ）＝０とする。
【００７９】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３に設定されて、再び発振を開始する。点灯モードでは、インダクタＬ１の補助巻線ｎ５には電圧Ｖｎ５（ｔ）が発生しており、それに応じた電流Ｉｎ５（ｔ）が制御電源として補助巻線ｎ５より供給される。制御回路への供給電流の合計Ｉｎ５（ｔ）＋Ｉｑ（ｔ）が消費電流Ｉｃｃ（ｔ）以上となるように、半導体スイッチ素子Ｑ１のＤｕｔｙ３が制御される。
【００８０】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、出力帰還回路６によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａが初期のスタンバイモードに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ３からＤｕｔｙ０に切り替わる。
【００８１】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係は、ｆｙ＞ｆｓ＞ｆｔとなっており、消費電流はＩｃｃ（ｙ）＞Ｉｃｃ（ｓ）＞Ｉｃｃ（ｔ）＞Ｉｃｃ（０）となる。
【００８２】
一方、共振用インダクタＬ１の補助巻線ｎ５から抵抗Ｒ３、ダイオードＤ７を介して供給される制御電源の供給量はＩｎ５（ｓ１）＞Ｉｎ５（ｓ２）＞Ｉｎ５（ｔ）＞Ｉｎ５（ｙ）となるため、各モードにおける半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙはＤｕｔｙ１＞Ｄｕｔｙ３＞Ｄｕｔｙ０とし、供給電流がＩｑ（ｙ）＞Ｉｑ（ｔ）＞Ｉｑ（０）、Ｉｑ（ｓ）＝０となるように制御することにより、供給量と消費量のマッチングがとれたロスの少ない効率的な制御電源供給ができる。
【００８３】
（実施形態６）
図１１は本発明の実施形態６に係る放電灯点灯装置の回路図である。本実施形態では、インバータ制御集積回路ＩＣ１内に、異常を検出してインバータ回路１ａを停止し、モードの初期化を行うための異常検出停止制御回路１１が備わっている。また、インバータ制御集積回路ＩＣ１内に制御電源Ｖｃｃとは別に、スタンバイ電源回路１２を設けており、異常検出停止制御回路１１と電源制御回路７はこのスタンバイ電源回路１２により駆動し、その他の制御回路部は制御電源Ｖｃｃにより駆動している。その他の構成は、図３の実施形態２と同じである。
【００８４】
制御電源Ｖｃｃが立ち上がるまでの起動初期、及びインバータ回路１ａが動作開始するまでのスタンバイモードでは、スタンバイ電源回路１２にて駆動される電源制御回路７にて半導体スイッチ素子Ｑ１が非飽和動作にて制御されて制御電源Ｖｃｃを供給する。また、制御電源Ｖｃｃが立ち上がり、電源電圧が所定値以上となり、インバータ回路１ａが動作を開始すると、半導体スイッチ素子Ｑ１を飽和動作にてオン、オフすることにより、半導体スイッチ素子Ｑ１とインダクタＬｃとコンデンサＣ６とダイオードＤ１にて構成される降圧チョッパ回路動作によりコンデンサＣ６に所定の電源を供給する。電源制御回路７にはタイマー回路５ａの信号が入力されており、インバータ回路１ａの動作モードに合わせて半導体スイッチ素子Ｑ１のオン、オフ動作を制御している。
【００８５】
インバータ回路１ａの動作モードと半導体スイッチ素子Ｑ１の制御動作の関係を図１２を用いて説明する。商用の交流電源ＶｓをＯＮすると、直流電源Ｖｄｃから抵抗Ｒ１を介してスタンバイ電源回路１２の電圧Ｖｓｔが立ち上がり、そのスタンバイ電源回路１２からの電源供給により、電源制御回路７及び異常検出停止制御回路１１が制御動作を開始する。異常検出停止制御回路１１に異常信号が入力されていない正常モードの場合、電源制御回路７により半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート電極に電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１の非飽和動作により、直流電源Ｖｄｃから半導体スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬｃを介して制御電源Ｖｃｃの平滑用コンデンサＣ６に制御電源が供給される（制御電源立ち上りモード）。
【００８６】
制御電源Ｖｃｃが所定電圧Ｖ１まで立ち上がると、インバータ制御集積回路ＩＣ１内の各機能が制御動作を開始する。電源制御回路７は半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをＤｕｔｙ１に設定してオン、オフ制御し始め、制御電源Ｖｃｃが電圧Ｖｔまで上昇し安定する。
【００８７】
タイマー回路５ａで設定された所定のスタンバイモード時間を経過すると予熱モードに移行し、インバータ回路１ａが所定の予熱周波数ｆｙで動作を開始する。
【００８８】
タイマー回路５ａで設定された所定の予熱モード時間を経過すると、始動モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の始動周波数ｆｓに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ１からＤｕｔｙ２に切り替わる。
【００８９】
タイマー回路５ａで設定された所定の始動モード時間を経過すると、点灯モードに移行し、インバータ回路１ａの動作周波数が所定の点灯周波数ｆｔに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙがＤｕｔｙ２からＤｕｔｙ３に切り替わる。
【００９０】
点灯モードで放電灯負荷の寿命や放電灯負荷の取り外し等、負荷回路の異常が認められたとき、異常検出停止制御回路１１によりインバータ回路１ａの動作を停止し、タイマー回路５ａが起動初期モードに切り替わると共に、半導体スイッチ素子Ｑ１をオフし、制御電源Ｖｃｃが立ち下がる。異常検出停止制御回路１１は、スタンバイ電源回路１２により電源の供給を受け、異常信号が解除されるまでインバータ回路１ａの停止を維持し続ける。
【００９１】
本実施形態においては、インバータ回路１ａの動作周波数の大小関係はｆｙ＞ｆｓ＞ｆｔとなっており、それに応じて制御回路部の消費電流Ｉｃｃは予熱時の消費電流Ｉｃｃ（ｙ）＞始動時の消費電流Ｉｃｃ（ｓ）＞点灯時の消費電流Ｉｃｃ（ｔ）となる。この消費電流に応じて、半導体スイッチ素子Ｑ１のオンＤｕｔｙをタイマー回路５ａにより切り替えて、Ｄｕｔｙ１＞Ｄｕｔｙ２＞Ｄｕｔｙ３とすることにより、供給電流が予熱時制御電源供給電流Ｉｑ（ｙ）＞始動時制御電源供給電流Ｉｑ（ｓ）＞点灯時制御電源供給電流Ｉｑ（ｔ）のように、消費電流に追従した効率的な制御電源供給が可能となる。また、本実施形態ではスタンバイ時に制御電源Ｖｃｃを立ち上げず、スタンバイ電源回路１２を別途設けたことにより、スタンバイ時にインバータ制御集積回路ＩＣ１内で不必要な消費を発生させることなく、消費電力を最小限に抑えることが出来る。
【００９２】
（実施形態７）
本実施形態では、実施形態１〜６のいずれかの放電灯点灯装置を搭載した照明器具の一例を示す。図１３、図１４は放電灯ＬＡ１及びＬＡ２を点灯可能な、一般的な２灯用富士形照明器具のイメージ図である。図中、Ｓ１〜Ｓ４はソケット、Ｒは反射板、Ｓはばね、Ｈはランプピン接触穴である。従来からＦＨＦ３２等の高周波点灯専用ランプと、インバータ点灯装置との組み合わせにより、発光効率を向上させた省電力型の照明器具が提案されているが、本発明の放電灯点灯装置を搭載することにより、さらに消費電力の少ない高効率の蛍光灯インバータ照明を提供できる。
【００９３】
（実施形態８）
図１５は本発明の実施形態８の照明システムの構成を示している。本実施形態では、実施形態７の照明器具複数台を制御装置にて一括制御する照明システムであり、実施形態７の照明器具Ａ〜Ｌの１２台が人体感知センサー、及びプログラム制御可能なシステムを備えた制御装置Ｓに接続されている。制御装置Ｓの特徴として、人体感知センサーにより人を感知すると放電灯が点灯し、人が不在となると消灯する機能や、負荷の装着状況の入力、任意の照明器具の点灯、消灯条件の設定が可能であるプログラム制御機能を有している。各照明器具Ａ〜Ｌは、図１５に示すように、同一の電源から送り配線にて連結した電源配線をされることが一般的である。制御装置Ｓにより、省電力化のための人感センサーや各器具のシステム制御、一部の照明器具の消灯等がなされる場合においても、商用の交流電源Ｖｓは遮断することなく供給される。この場合、本発明の放電灯点灯装置を用いれば、従来よりもスタンバイ時の消費電力を抑えることが出来、省電力効果が大きくなる。
【符号の説明】
【００９４】
１ スイッチング回路
２ 照明負荷回路
３ スイッチング制御回路
４ 制御電源回路
５ 動作モード制御回路
６ 出力帰還回路
７ 電源制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を少なくとも１つのスイッチング素子でオン、オフすることにより高周波の電圧に変換するスイッチング回路を備え、
前記スイッチング回路からランプを含む照明負荷回路に電力を供給することによりランプを点灯させる照明点灯装置であって、
前記スイッチング回路の発振動作を制御するための第１の制御回路と、
第１の制御回路に前記直流電源から制御電源を供給するための制御電源回路を備え、
第１の制御回路は、負荷の起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する動作モード制御回路を接続され、
前記制御電源回路は、前記直流電源から少なくとも１つの半導体スイッチ素子を介して制御電源を供給する回路であり、前記半導体スイッチ素子は前記動作モード制御回路と連動して、各モードに応じた制御動作がなされることを特徴とする照明点灯装置。
【請求項２】
前記制御電源回路は、前記直流電源から少なくとも１つの半導体スイッチ素子とインダクタを介して制御電源平滑用コンデンサに充電電流を供給する回路であり、前記インダクタと制御電源平滑用コンデンサの直列接続回路には、回生電流通電用のダイオードが並列接続されており、
制御電源が立ち上がるまでの起動初期は、前記半導体スイッチ素子を介して連続的に、
制御電源が立ち上がった後は、前記半導体スイッチ素子をオン、オフすることにより、前記半導体スイッチ素子と前記インダクタと制御電源平滑用コンデンサと回生電流通電用のダイオードにて構成される降圧チョッパ回路動作により制御電源平滑用コンデンサに所定の電圧を出力し、制御電源として供給することを特徴とする請求項１記載の照明点灯装置。
【請求項３】
前記第１の制御回路は半導体集積回路により構成され、該半導体集積回路内に前記半導体スイッチ素子及び前記回生電流通電用のダイオードが内蔵されていることを特徴とする請求項２記載の照明点灯装置。
【請求項４】
制御電源供給用の半導体スイッチ素子はＭＯＳＦＥＴで構成されており、制御電源の立ち上がり時は非飽和動作により連続的に、制御電源の立ち上がり後は飽和動作でのオン、オフのスイッチング制御により制御電源の供給を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明点灯装置。
【請求項５】
ランプと、ランプを点灯させるランプ点灯装置を備える照明器具において、前記ランプ点灯装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の照明点灯装置であることを特徴とする照明器具。
【請求項６】
請求項５記載の照明器具を複数台有する照明システム。
【請求項１】
直流電源を少なくとも１つのスイッチング素子でオン、オフすることにより高周波の電圧に変換するスイッチング回路を備え、
前記スイッチング回路からランプを含む照明負荷回路に電力を供給することによりランプを点灯させる照明点灯装置であって、
前記スイッチング回路の発振動作を制御するための第１の制御回路と、
第１の制御回路に前記直流電源から制御電源を供給するための制御電源回路を備え、
第１の制御回路は、負荷の起動モード、定常動作モード、負荷異常時の保護モードを含む動作状態を制御する動作モード制御回路を接続され、
前記制御電源回路は、前記直流電源から少なくとも１つの半導体スイッチ素子を介して制御電源を供給する回路であり、前記半導体スイッチ素子は前記動作モード制御回路と連動して、各モードに応じた制御動作がなされることを特徴とする照明点灯装置。
【請求項２】
前記制御電源回路は、前記直流電源から少なくとも１つの半導体スイッチ素子とインダクタを介して制御電源平滑用コンデンサに充電電流を供給する回路であり、前記インダクタと制御電源平滑用コンデンサの直列接続回路には、回生電流通電用のダイオードが並列接続されており、
制御電源が立ち上がるまでの起動初期は、前記半導体スイッチ素子を介して連続的に、
制御電源が立ち上がった後は、前記半導体スイッチ素子をオン、オフすることにより、前記半導体スイッチ素子と前記インダクタと制御電源平滑用コンデンサと回生電流通電用のダイオードにて構成される降圧チョッパ回路動作により制御電源平滑用コンデンサに所定の電圧を出力し、制御電源として供給することを特徴とする請求項１記載の照明点灯装置。
【請求項３】
前記第１の制御回路は半導体集積回路により構成され、該半導体集積回路内に前記半導体スイッチ素子及び前記回生電流通電用のダイオードが内蔵されていることを特徴とする請求項２記載の照明点灯装置。
【請求項４】
制御電源供給用の半導体スイッチ素子はＭＯＳＦＥＴで構成されており、制御電源の立ち上がり時は非飽和動作により連続的に、制御電源の立ち上がり後は飽和動作でのオン、オフのスイッチング制御により制御電源の供給を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明点灯装置。
【請求項５】
ランプと、ランプを点灯させるランプ点灯装置を備える照明器具において、前記ランプ点灯装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の照明点灯装置であることを特徴とする照明器具。
【請求項６】
請求項５記載の照明器具を複数台有する照明システム。
【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１６】
【図１７】
【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１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２４３３３５（Ｐ２０１１−２４３３３５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２６８０（Ｐ２０１０−１１２６８０）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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