JP2001273997A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

放電ランプ点灯装置

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JP2001273997A JP2000086115A JP2000086115A JP2001273997A JP 2001273997 A JP2001273997 A JP 2001273997A JP 2000086115 A JP2000086115 A JP 2000086115A JP 2000086115 A JP2000086115 A JP 2000086115A JP 2001273997 A JP2001273997 A JP 2001273997A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相制御された交流電圧を入力し、蛍光ラン
プを調光点灯する放電ランプ点灯装置において、位相制
御された交流電圧の導通期間に対する光出力の変化をよ
り白熱電球に近づける。 【解決手段】 位相制御された交流電圧を直流電圧に変
換するＡＣ／ＤＣ変換手段６と、ＡＣ／ＤＣ変換手段６
からの直流出力電圧を高周波交流電圧に変換するＤＣ／
ＡＣ変換手段７と、位相制御された交流電圧に基づく半
サイクルの平均値を計算する演算部８と、演算部８から
の出力信号に応じてＤＣ／ＡＣ変換手段７のスイッチン
グ周波数を制御し蛍光ランプ３の光出力を制御する制御
部９とを備え、演算部８で演算した位相制御された交流
電圧の平均値に相当した信号に応じてＤＣ／ＡＣ変換手
段７のスイッチング周波数を制御し、蛍光ランプ３の光
出力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相制御された交
流電圧を入力し、放電ランプ特に蛍光ランプを調光点灯
する放電ランプ点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】蛍光ランプは白熱電球に対して高効率か
つ長寿命の特徴を有し、家庭用照明を中心として広く普
及している。特に電球形蛍光灯は白熱電球と直接代替可
能であるため注目され普及しつつある。ところで近年電
球形蛍光灯でも白熱電球と同様に調光したいというニー
ズから調光できる電球形蛍光灯が開発されている。白熱
電球は位相制御された交流電圧を入力することにより調
光する方式が一般的であり、電球形蛍光灯で調光するに
は位相制御された交流電圧を入力し、調光点灯を可能と
する点灯回路が必要である。位相制御された交流電圧を
入力し、蛍光ランプを調光点灯する放電ランプ点灯装置
の一例としては特開平１１―１１１４８６号公報に示さ
れるものがある。この公報における放電ランプ点灯装置
は入力される位相制御された交流電圧の導通期間を検知
する検知手段を有し、出力を可変できるインバータ点灯
回路構成であり、検知手段からの信号に応じてインバー
タ回路の出力を制御し、蛍光ランプの明るさを変化させ
る。検知手段は導通期間に比例するパルス信号を出力
し、導通期間が長ければインバータ回路は出力を増加さ
せ明るく点灯する。導通期間が短ければインバータ回路
は出力を減少させ暗く点灯する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の放電ランプ点灯装置においては、入力された位相制
御電圧の導通期間に応じて蛍光ランプの光出力を制御す
る構成であるため、図８に示すように、導通期間に対し
て光出力がほぼ直線的に変化する。一方、白熱電球に位
相制御された交流電圧を入力すると導通期間に対して図
９に示すように光出力が変化する。これは白熱電球に入
力される電圧の実効値が導通期間に対して、図１０に示
すように変化するからである。すなわち、上記従来の放
電ランプ点灯装置を電球形蛍光灯に応用する場合、導通
期間に対する光出力の変化が白熱電球の場合と異なって
くるため、ユーザは違和感を感じる可能性が高いという
問題点があった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点を解決
するためのもので、その目的は、位相制御された交流電
圧を入力し、蛍光ランプを調光点灯する放電ランプ点灯
装置において、位相制御された交流電圧の導通期間に対
する光出力の変化がより白熱電球に近い放電ランプ点灯
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の放電ランプ点灯装置は、交流電圧を直流電
圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換手段と、前記ＡＣ／ＤＣ変
換手段の直流出力電圧を高周波交流電圧に変換するＤＣ
／ＡＣ変換手段と、前記ＤＣ／ＡＣ変換手段の出力端に
接続された放電ランプと、前記交流電圧の半サイクルに
基づく積分値に応じて前記ＤＣ／ＡＣ変換手段の出力を
可変する制御手段とを備えたものである。
【０００６】また、前記制御手段は、前記積分値から１
サイクルにおける略平均値を演算する演算部と、前記演
算部の出力信号レベルに応じて前記ＤＣ／ＡＣ変換手段
の出力を可変にする制御部を有することが望ましい。
【０００７】また、前記制御手段が放電ランプのランプ
特性を検出する特性検出手段を備えることが望ましい。
【０００８】また、口金を有し、少なくともＡＣ／ＤＣ
変換手段とＤＣ／ＡＣ変換手段と制御手段を含む点灯回
路と放電ランプとが一体成形されている電球形蛍光灯で
あることを特徴とする放電ランプ点灯装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳しく説明する。
【００１０】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態における放電ランプ点灯装置の構成を示す図で
ある。
【００１１】１は交流電圧を出力する交流電源、例えば
６０Ｈｚ１００Ｖの電源である。２は交流電源１を位相
制御する位相制御手段である。位相制御手段２はトライ
アック等で構成された周知のものである。３は放電ラン
プである蛍光ランプ、４は蛍光ランプ３に電力を供給し
点灯させる点灯回路である。
【００１２】点灯回路４はラインフィルタ回路５と、位
相制御手段２から出力される位相制御された交流電圧を
直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換手段６と、ＡＣ／Ｄ
Ｃ変換手段６からの直流出力電圧を例えば、５０ｋＨｚ
の高周波交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換手段７と、
位相制御手段２からの位相制御された交流電圧の半サイ
クルに基づく積分値に応じてＤＣ／ＡＣ変換手段７の出
力を可変にすることで、蛍光ランプ３の明るさを制御す
る制御手段１０とで構成される。
【００１３】制御手段１０は、前記積分値から１サイク
ルにおける略平均値を演算する演算部８と、演算部８の
出力信号レベルに応じてＤＣ／ＡＣ変換手段７の出力を
可変する制御部９を有する。
【００１４】ラインフィルタ回路５はインダンクタンス
素子、コンデンサ等で構成され交流電源１に高周波ノイ
ズが流出するのを阻止する。ＡＣ／ＤＣ変換手段６は整
流回路、平滑コンデンサ等で構成され、ラインフィルタ
回路５を通して入力される位相制御された交流電圧を整
流平滑し直流電圧に変換する。
【００１５】図２はＤＣ／ＡＣ変換手段７の一例を示
す。図２において、１１、１２はスイッチング素子、１
３は直流成分カット用のコンデンサ、１４は蛍光ランプ
３に流れるランプ電流を制限するチョークコイル、１５
は蛍光ランプ３の電極を予熱すると共に両端に共振電圧
を発生させるためのコンデンサ１５である。ＤＣ／ＡＣ
変換手段７は制御部９からの信号によりスイッチング素
子１１、１２を交互にＯＮ／ＯＦＦすることによりＡＣ
／ＤＣ変換手段６からの直流出力電圧を高周波交流電圧
に変換し、チョークコイル１４、コンデンサ１５とで構
成される共振回路を通して蛍光ランプ３に電力を供給す
る。蛍光ランプ３に供給される電力はスイッチング素子
１１、１２のスイッチング周波数に依存し、スイッチン
グ周波数が低いと比較的高い電力が蛍光ランプ３に出力
され、スイッチング周波数が高いときは比較的低い電力
が蛍光ランプ３に出力される。これは蛍光ランプ３に直
列に接続されたランプ電流制限用チョークコイル１４の
インピーダンスがスイッチング周波数によって変化する
ためである。
【００１６】図３は演算部８の一例を示す。演算部８は
抵抗２１、２２、２５、２６、ダイオード２３、２４、
コンデンサ２７とで構成され、位相制御された交流電圧
の半サイクルの平均値を演算する。図４(a)〜(c)は図３
に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点の電圧波形を示す図である。
【００１７】図３および図４を用いて演算部８の動作を
説明する。演算部８には図４（ａ）に示す信号が入力さ
れる。図４（ａ）の信号は、抵抗２１、２２、ダイオー
ド２３で分圧、整流されＢ点では図４（ｂ）に示す信号
となる。さらにこの信号をダイオード２４を通して抵抗
２６、コンデンサ２７で積分し、Ｃ点では図４（ｃ）の
ような信号が形成される。Ｃ点の信号は図４（ｂ）の平
均値であり、演算部８によって位相制御された交流電圧
の半サイクルに基づく積分値から求められた１サイクル
における略平均値に相当する。そしてＣ点の信号が制御
部９に出力される。位相制御された交流電圧の導通期間
は位相制御手段２によって使用者が任意に設定できるた
め、図４（ｃ）に示すＣ点の信号レベルＶｃは導通期間
に対して図５に示すように変化し、導通期間が長ければ
高い電圧、導通期間が短ければ低い電圧となる。なお抵
抗２５はコンデンサ２７に充電された電荷を放電される
ための抵抗である。
【００１８】制御部９は演算部８からの信号に応じてＤ
Ｃ／ＡＣ変換手段７に含まれるスイッチング素子のスイ
ッチング周波数を制御し、蛍光ランプ３の光出力を制御
する。例えば、制御部９はインバータ用ＩＣで実現でき
る。
【００１９】以下に上記のように構成された放電ランプ
点灯装置の動作を説明する。蛍光ランプ３はＤＣ／ＡＣ
変換手段７から高周波電力を給電され点灯を維持する。
制御部９は演算部８からの信号が低ければ蛍光ランプ３
に出力される電力が小さくなるように、演算部８からの
信号が高ければ蛍光ランプ３に出力される電力が大きく
なるようにＤＣ／ＡＣ変換手段７を制御する。このとき
演算部８の信号は位相制御手段２で設定される導通期間
に応じて図５に示すように変化するため、蛍光ランプ３
の光出力は導通期間に対して図６のように変化する。図
６に示す導通期間に対する光出力の変化は図９に示す白
熱電球の場合と近くなる。
【００２０】以上のように本実施の形態によれば、位相
制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変
換手段６と、ＡＣ／ＤＣ変換手段６からの直流出力電圧
を高周波交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換手段７と、
位相制御された交流電圧の半サイクルの平均値を計算す
る演算部８と、演算部８からの出力信号に応じてＤＣ／
ＡＣ変換手段７のスイッチング周波数を制御し蛍光ラン
プ３の光出力を制御する制御部９とを備え、演算部８で
演算した位相制御された交流電圧の平均値に相当した信
号に応じてＤＣ／ＡＣ変換手段７のスイッチング周波数
を制御し蛍光ランプ３の光出力を制御することにより、
導通期間に対する光出力の変化をより白熱電球に近づけ
ることができる。
【００２１】なお、本実施の形態において、制御部９に
蛍光ランプ３のランプ特性を検出する検出手段を設け、
演算部８からの信号を基準信号として特性検出手段で得
られる信号と比較し、誤差が小さくなるようにＤＣ／Ａ
Ｃ変換手段７に含まれるスイッチング素子のスイッチン
グ周波数を制御すれば、より安定に蛍光ランプ３の点灯
を維持できる。検出するランプ特性としてランプ電圧、
ランプ電流、ランプ電力、光出力などである。ランプ電
圧を検出する場合、例えば蛍光ランプ３の両端に抵抗を
接続し抵抗分圧してランプ電圧に比例した信号を得るこ
とができる。また、ランプ電流を検出する場合、例えば
蛍光ランプ３と直列に検出抵抗を接続する事によりラン
プ電流に比例した信号を得ることができる。また、ラン
プ電力を検出する場合、例えば上述したようにランプ電
圧・ランプ電流を検出し、それぞれの信号を掛け算する
ことによりランプ電力に比例した信号を得ることができ
る。また光出力を検出する場合、例えば蛍光ランプ３の
近傍にフォトトランジスタ・フォトダイオード等を配置
し、光信号を電気信号に変換することにより光出力に比
例した信号を得ることができる。このような構成はＯＰ
アンプを用いてフィードバック回路を構成することによ
り実現できる。
【００２２】（実施の形態２）図７は本発明の第２の実
施の形態における放電ランプ点灯装置の構成を示す図で
ある。
【００２３】図７において、５１は放電ランプである屈
曲形をした蛍光ランプ、５２は白熱電球用Ｅ２６型など
の口金、５３は本発明の第１の実施の形態で説明した図
１に示す点灯回路４の構成図の配線が形成され各々の回
路部品５６を取付けて構成された回路基板、５４は一端
に口金５２が取りつけられ内部に回路基板５３を収容す
るカバー、５５は蛍光ランプ５１の周囲を覆うように配
置され透光性を有したグローブである。蛍光ランプ５１
と回路基板５３、回路基板５３と口金５２は図示してい
ないが電気的に接続されており、口金５２を介して白熱
電球用ソケットにねじ込むことにより電力が供給され、
蛍光ランプ５１が点灯する。口金５２を通して入力され
る交流電圧は、外部の位相制御装置例えば白熱電球用の
調光器等により位相制御された交流電圧である。回路基
板５３には各々の回路部品５６を取付けてられている
が、ここでは代表的な部品のみを図示する。本実施の形
態の蛍光ランプ点灯装置においても、第１の実施の形態
の説明から理解されるように、位相制御された交流電圧
を入力し蛍光ランプ５１を調光点灯することができる。
【００２４】以上のように第２の実施の形態によれば、
口金５２を有し、蛍光ランプ５１と、ＡＣ／ＤＣ変換手
段６とＤＣ／ＡＣ変換手段７と演算部８と制御部９を含
む点灯回路４の回路部品５６を装着された回路基板５３
と、回路基板５３を収容するカバー５４と、蛍光ランプ
５１の周囲を覆うように配置され透光性を有したグロー
ブ５５とで電球形蛍光ランプを構成することにより、白
熱電球と置き換えて調光点灯することができる。
【００２５】なお、以上の第１の実施の形態において、
商用の交流電源１を６０Ｈｚ１００Ｖとしたが、５０Ｈ
ｚ１００Ｖなど他の周波数および電圧でも良いのは言う
までもない。また、ＤＣ／ＡＣ変換手段７はシリーズイ
ンバータで説明したが、他の構成、例えばハーフブリッ
ジインバータでもよくＡＣ／ＤＣ変換手段６からの直流
出力電圧を高周波交流電圧に変換し、蛍光ランプ３に電
力を供給する構成であれば良い。
【００２６】また、以上の第２の実施の形態において、
蛍光ランプ５１は屈曲形に限らず他の形状でも良く、蛍
光ランプであればよい。また、口金５２は白熱電球用Ｅ
２６型であるが、他の形状の口金でも良い。また、グロ
ーブ５５がついている電球形蛍光灯で説明したがグロー
ブ５５の有無が関係ないことは言うまでもない。
【００２７】また以上の第１および第２の実施の形態に
おいて、点灯回路には位相制御手段を通して位相制御さ
れた交流電圧を入力したが、商用の交流電源から直接交
流電圧を点灯回路に入力しても正常に点灯することは言
うまでもない。
【００２８】なお、以上の第１および第２の実施の形態
では、演算部８内部の抵抗によって分圧された交流電圧
の半サイクルの積分値から１サイクルにおける略平均値
を求めたが、前記交流電圧の半サイクルに基づく積分値
に応じてＤＣ／ＡＣ変換手段７の出力を可変にできれば
よいのであって、交流電圧を分圧せずにそのままの半サ
イクルの積分値から１サイクルにおける略平均値を求め
てたり、あるいは交流電圧の半サイクルに基づく積分値
から１サイクルにおける略平均値に特定の係数、例えば
０．２５を掛けても全く問題はない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ
変換手段と、ＡＣ／ＤＣ変換手段からの直流出力電圧を
高周波交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換手段と、位相
制御された交流電圧の半サイクルに基づく積分値に応じ
て前記ＤＣ／ＡＣ変換手段の出力を可変にして蛍光ラン
プの明るさを制御する制御手段とを備えることにより、
位相制御された交流電圧の導通期間に対する光出力をよ
り白熱電球に近づけて蛍光ランプを調光点灯できること
となり、ユーザは違和感なく調光点灯することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における放電ランプ
点灯装置の構成図
【図２】ＤＣ／ＡＣ変換手段７の一例を示す図
【図３】演算部８の一例を示す図
【図４】演算部８の各部信号波形図
【図５】導通期間に対する演算部８の出力信号を示す図
【図６】本発明の第１の実施の形態における導通期間に
対する光出力を示す図
【図７】本発明の第２の実施の形態における電球形蛍光
ランプを示す概略図
【図８】従来例における導通期間に対する光出力を示す
図
【図９】白熱電球における導通期間に対する光出力と入
力電圧を示す図
【図１０】白熱電球における導通期間に対する入力電圧
の実効値を示す図
【符号の説明】
１ 交流電源 ２ 位相制御手段 ３，５１ 蛍光ランプ ４ 点灯回路 ５ ラインフィルタ回路 ６ ＡＣ／ＤＣ変換手段 ７ ＤＣ／ＡＣ変換手段 ８ 演算部 ９ 制御部 １０ 制御手段 ５２ 口金 ５３ 回路基板 ５４ カバー ５５ グローブ ５６ 回路部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 光治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 竹田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 業天 正芳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA06 BA05 CA16 DB09 DC07 EB05 EB07 GA03 GB12 GC04 HA05 HA10 3K098 CC36 CC41 DD20 DD22 EE20 EE28

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／Ｄ
    Ｃ変換手段と、前記ＡＣ／ＤＣ変換手段の直流出力電圧
    を高周波交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換手段と、前
    記ＤＣ／ＡＣ変換手段の出力端に接続された放電ランプ
    と、前記交流電圧の半サイクルに基づく積分値に応じて
    前記ＤＣ／ＡＣ変換手段の出力を可変にする制御手段と
    を備えた放電ランプ点灯装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記積分値から１サイ
    クルにおける略平均値を演算する演算部と、前記演算部
    の出力信号レベルに応じて前記ＤＣ／ＡＣ変換手段の出
    力を可変する制御部を有することを特徴とする請求項１
    記載の放電ランプ点灯装置。
  3. 【請求項３】 前記制御手段が放電ランプのランプ特性
    を検出する特性検出手段を備えた請求項１または２記載
    の放電ランプ点灯装置。
  4. 【請求項４】 前記特性検出手段がランプ特性としてラ
    ンプ電圧とランプ電流とランプ電力と光出力との内、少
    なくとも１つを検出することを特徴とする請求項３記載
    の放電ランプ点灯装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段がＤＣ／ＡＣ変換手段の出
    力周波数を可変することを特徴とする請求項１〜４記載
    の放電ランプ点灯装置。
  6. 【請求項６】 口金を有し、少なくともＡＣ／ＤＣ変換
    手段とＤＣ／ＡＣ変換手段と制御手段を含む点灯回路と
    放電ランプとが一体成形されている電球形蛍光灯である
    請求項１〜５記載の放電ランプ点灯装置。
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Cited By (3)

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