JP4661262B2

JP4661262B2 - 放電灯点灯装置及び照明器具

Info

Publication number: JP4661262B2
Application number: JP2005046957A
Authority: JP
Inventors: 和吉佃; 純松崎; 知宏笹川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: JP2006236670A

Description

本発明は照度センサや人感センサあるいは温度センサを用いた放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。

蛍光灯、ＨＩＤランプ等を使用した照明器具が使用されるようになって久しい。照明器具は使用において、ランプが寿命になると点灯しなくなる、点灯しにくくなる、或いは従来の明るさが出なくなるというように、使用者に寿命が来たことが容易に分かり、ランプを交換することになる。

一方、照明器具自体にも耐用年数、所謂寿命は存在する。それは、金属部品の疲労、酸化、プラスチック部品の劣化、変色、破損、安定器を構成する部品の劣化、絶縁抵抗の低下等によって現れる。にもかかわらず、ランプが正常に点灯している場合、一般的にユーザは照明器具の寿命に気づかず使用し続けることが多い。

寿命を越えて使用した場合の不都合点は、照明器具としての適正な性能が得られないばかりでなく、劣化した部位によっては、器具の破損、落下等の不安全状態を引き起こす危険性がある。

一般の電子機器、例えばテレビ等では種々の劣化によって、テレビの性能、例えば、画像の不鮮明さ、色変化、音の不調等によって、初期からの変化が比較的容易に分かり、機器が劣化してきていることが推測されやすい。

ところがこれに対し、照明器具は主とした機能が、ランプを適正に光らせ、対象物を照らすことであるので、照明器具の劣化度合いが分かりにくいという現状がある。このため、使用者には器具の劣化が非常に分かりにくく、耐用年数が例えば１０年の照明器具が１０年以上、場合によっては数十年以上使用され続けることがある。

そこで特開２００１−１８５３７４号公報あるいは特開２００４−２５９５３３号公報に開示されているように、放電灯の点灯時間をカウントし、あらかじめ設定した時間を超えた場合には照明器具が寿命に達したものとして保護動作を行い報知する手段を設けた放電灯点灯装置が提案されている。
特開２００１−１８５３７４号公報特開２００４−２５９５３３号公報

しかしながら、特開２００１−１８５３７４号では、放電灯の点灯時間をカウントする手段が明確でない。また、特開２００４−２５９５３３号では、放電灯点灯装置への通電時間により放電灯の点灯時間をカウントしているが、昨今の放電灯点灯装置では、外部信号により放電灯の点灯／消灯制御を行えるものや人感センサにより点灯／消灯制御が可能なものが実用化され、必ずしも放電灯点灯装置への通電時間が放電灯の点灯時間と一致するものではない。

本発明はこのような状況に鑑み、放電灯点灯装置及び照明器具の寿命を正確に判別する手段を提供するものである。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図３に示すように、放電灯Ｌａを点灯させるとともに放電灯Ｌａへの供給電力を制御可能な放電灯点灯部１と、照明器具Ｋの照度を検出する照度センサＳ１と、照度センサＳ１の出力と基準値とを比較する比較器ＣＰ１と、照度センサＳ１の出力が基準値を下回った後に、再び基準値を上回る回数をカウントする照度変化カウンタ部ＣＮ１とを具備し、照度変化カウンタ部ＣＮ１の積算回数により放電灯点灯部１の寿命末期を検出することを特徴とする。

請求項２の発明は、上記の課題を解決するために、図６に示すように、放電灯Ｌａを点灯させるとともに放電灯Ｌａへの供給電力を制御可能な放電灯点灯部１と、放電灯Ｌａの被照射面からの反射光を検知する照度センサＳ０と、照度センサＳ０で検知される反射光量により被照射面の照度を推定し、前記照度センサＳ０の検出照度が所望の目標照度に近づく方向に放電灯点灯部１を制御する放電灯点灯装置において、放電灯電力又は放電灯電流に相当する検出値と基準値とを比較する比較器ＣＰ２と、放電灯電力又は放電灯電流に相当する検出値が基準値を上回った後に、再び基準値を下回る回数をカウントする放電灯出力変化カウンタ部ＣＮ２とを具備し、放電灯出力変化カウンタ部ＣＮ２の積算回数により放電灯点灯部１の寿命末期を検出することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備する照明器具である。

請求項１の発明によれば、電源電圧の通電時間や放電灯の点灯時間を累積する必要がないので、従来例よりも安価に放電灯点灯装置の寿命末期を使用者に知らせ、照明器具の安全性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、電源電圧の通電時間や放電灯の点灯時間を累積する必要がなく、従来例よりも安価に放電灯点灯装置の寿命末期を使用者に知らせ、照明器具の安全性を向上させることができ、また、照明器具の照度を放電灯点灯装置の寿命末期まで一定にすることができる。

請求項３の発明によれば、請求項１または２と同様の効果を有する照明器具を提供できる。

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、後述の実施形態３、４、８が請求項１、２、３に対応しており、その他の実施形態は前提となる構成または付加的な構成として説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１のブロック回路図である。この回路は、放電灯Ｌａと、放電灯Ｌａを点灯させるとともに放電灯Ｌａへの供給電力を制御可能な放電灯点灯部１と、放電灯点灯部１の寿命を検出する寿命末期検出部２と、放電灯点灯部１の寿命末期が検出されたときに保護動作を行う保護回路部３と、放電灯点灯部１の寿命末期を使用者へ告知する寿命末期報知部４とを備えており、寿命末期検出部２は、照明器具Ｋの照度を検出する照度センサＳ１と、照度センサＳ１の出力と基準値を比較する比較器ＣＰ１を備え、照度センサＳ１の出力が基準値を上回る期間を計測する点灯時間タイマー部ＴＭ１を具備し、点灯時間タイマー部ＴＭ１の積算値により放電灯点灯部１の寿命末期を検出する。

放電灯点灯部１は、図２に示すような一般的に用いられている昇圧チョッパ回路１ａとハーフブリッジインバータ回路１ｂとＬＣ共振回路１ｃから構成されており、ＬＣ共振回路１ｃの負荷として、放電灯Ｌａが接続されている。商用電源Ｖｓを昇圧チョッパ回路１ａで昇圧し、その高電圧ＶＤＣをインバータ回路１ｂの電源として供給する。ハーフブリッジインバータ回路１ｂの動作周波数を制御回路ｂで可変することにより、放電灯Ｌａのフィラメント先行予熱、始動、点灯、調光を行う。

以下、図１に示した本実施形態の基本動作について説明する。寿命末期検出部２は、照明器具Ｋの照度を検出する照度センサＳ１と、照度センサＳ１の出力を基準電圧と比較する比較器ＣＰ１と、照度センサＳ１の出力が基準電圧を上回る時間を計測する点灯時間タイマー部ＴＭ１を含んで構成されている。電源投入により放電灯Ｌａが点灯すると、照度センサＳ１の出力が比較器ＣＰ１の基準電圧を上回り、点灯時間タイマー部ＴＭ１で点灯時間が計測される。点灯時間の累積時間が定められた時間、例えば放電灯点灯部１で使用される電解コンデンサＣ１（図２参照）の寿命を経過した場合、点灯時間タイマー部ＴＭ１は保護回路部３を動作させ、インバータ回路１ｂの制御回路ｂの制御を切り替えることにより、放電灯Ｌａを消灯或いは調光するなどして、より安全な動作へと移行する。また、昇圧チョッパ回路１ａの制御回路ａを停止させて、直流電圧ＶＤＣを低下させるなどして、より安全な動作へと移行する。

寿命末期報知部４は照明器具Ｋに取り付けたＬＥＤなどの表示装置５を点灯させることで、使用者に寿命末期であることを知らせる。

放電灯点灯装置の寿命は電解コンデンサの周囲温度に依存し、電解コンデンサの温度は光出力に依存するため、放電灯点灯装置の通電時間を累積カウントするのではなく、本実施形態のように放電灯の光出力が一定出力以上となる時間を計測することでより正確に放電灯点灯装置の寿命末期を検知することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図１に示した実施形態１において、照度センサＳ１の代わりに人感センサを用いたものである。人感センサは照明器具Ｋの光照射領域を概ね検知できるように設置される。検知領域内に人が居るとき人感センサは‘Ｈ’の信号を出力し、放電灯Ｌａは点灯し、人が居ない場合には人感センサの出力は‘Ｌ’となり、放電灯Ｌａは消灯するように制御される。このような構成の照明器具では、放電灯点灯装置Ｂに電源Ｖｓが供給されていても放電灯Ｌａが消灯している時間があるため、通電時間が必ずしも点灯時間に一致しない。そこで人感センサにより放電灯Ｌａが点灯している時間のみを点灯時間タイマー部ＴＭ１にてカウントすることにより、より正確に放電灯点灯装置Ｂの寿命末期を検知することができる。

（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３のブロック回路図である。この回路は、放電灯Ｌａと、放電灯Ｌａを点灯させるとともに放電灯Ｌａへの供給電力を制御可能な放電灯点灯部１と、放電灯点灯部１の寿命を検出する寿命末期検出部２と、放電灯点灯部１の寿命末期が検出されたときに保護動作を行う保護回路部３と、放電灯点灯部１の寿命末期を使用者へ告知する寿命末期報知部４とを備えており、寿命末期検出部２は、照明器具Ｋの照度を検出する照度センサＳ１と、照度センサＳ１の出力と基準値を比較する比較器ＣＰ１を備え、図４に示すように、照度センサＳ１の出力が基準値を下回った後に、再び基準値を上回る回数をカウントする照度変化カウンタ部ＣＮ１を具備し、照度変化カウンタ部ＣＮ１の積算回数により放電灯点灯部１の寿命末期を検出するものである。

以下、本実施形態の基本動作について説明する。本実施形態では、照度変化カウンタ部ＣＮ１にて放電灯Ｌａの交換回数を積算するため、放電灯Ｌａの交換回数から放電灯点灯装置Ｂの使用時間を推定して、寿命末期を検出することができる。

図４に照度センサＳ１の出力と比較器ＣＰ１の基準電圧を示す。また、図５に照度変化カウンタ部ＣＮ１の入力波形を示す。照度センサＳ１の出力が基準電圧を下回ると、放電灯点灯装置Ｂに内蔵されたマイクロコンピュータに記憶され、次回、基準電圧を上回るときに照度変化カウンタ部ＣＮ１へ図５のようなカウンタ入力が放電灯Ｌａの交換ごとに入力される。

本実施形態によれば、電源電圧の通電時間や放電灯の点灯時間を累積する必要がないので、従来例よりも安価に放電灯点灯装置の寿命末期を使用者に知らせ、照明器具の安全性を向上させることができる。

（実施形態４）
図６は本発明の実施形態４のブロック回路図である。この回路は、放電灯Ｌａと、放電灯Ｌａの被照射面からの反射光を検知する照度センサＳ０と、放電灯Ｌａを点灯させるとともに放電灯Ｌａへの供給電力を制御可能な放電灯点灯部１と、放電灯点灯部１の寿命を検出する寿命末期検出部２と、放電灯点灯部１の寿命末期が検出されたときに保護動作を行う保護回路部３と、放電灯点灯部１の寿命末期を使用者へ告知する寿命末期報知部４とを備えており、照度センサＳ０で検知される反射光量により被照射面の照度を推定し、前記照度センサＳ０の検知値が所望の目標値に近づく方向に放電灯点灯部１を制御する放電灯点灯装置において、寿命末期検出部２は、放電灯電力或いは放電灯電流に相当する電圧と基準電圧とを比較する比較器ＣＰ２を備え、放電灯電力或いは放電灯電流に相当する電圧が基準値を上回った後に、再び基準値を下回る回数をカウントする放電灯出力変化カウンタ部ＣＮ２を具備し、放電灯出力変化カウンタ部ＣＮ２の積算回数により放電灯点灯部１の寿命末期を検出するものである。

以下、本実施形態の基本動作について説明する。本実施形態では、放電灯出力変化カウンタ部ＣＮ２にて放電灯Ｌａの交換回数を積算するため、放電灯Ｌａの交換回数から放電灯点灯装置Ｂの使用時間を推定して、寿命末期を検出することができる。

図７は本実施形態における照度センサＳ０の出力変化と放電灯出力電力の変化を示している。照度センサＳ０の出力を一定となるようにフィードバック制御を行っているので、使用時間とともに放電灯Ｌａの光束が低下していくに従い、放電灯点灯部１の出力が増加し、放電灯Ｌａの照度が一定となるように制御する。時間とともに放電灯電力や放電灯電流は増加し、放電灯電圧や動作周波数は低下していく方向である。従って、図７のように放電灯電力をモニタし、放電灯電力に相当する電圧が基準電圧を上回ったのちに、再び基準電圧を下回ったときをカウントすることで、放電灯Ｌａの交換回数を検出することができる。

本実施形態では、放電灯の照度を一定に制御させ、且つ電源電圧の通電時間や放電灯の点灯時間を累積する必要がないので、従来例よりも安価に放電灯点灯装置の寿命末期を使用者に知らせ、照明器具の安全性を向上させることができるとともに、照明器具の快適性を向上させることができる。

（実施形態５）
図８は本発明の実施形態５のブロック回路図である。この回路は、放電灯Ｌａと、放電灯Ｌａを点灯させるとともに放電灯Ｌａへの供給電力を制御可能な放電灯点灯部１と、放電灯点灯部１の寿命を検出する寿命末期検出部２と、放電灯点灯部１の寿命末期が検出されたときに保護動作を行う保護回路部３と、放電灯点灯部１の寿命末期を使用者へ告知する寿命末期報知部４とを備えており、寿命末期検出部２は、照明器具Ｋの周囲温度を検出する温度センサＳ３と、温度センサＳ３の出力と基準値とを比較する比較器ＣＰ３と、温度センサＳ３の出力が基準値を上回る回数をカウントする温度変化カウンタ部ＣＮ３を具備し、温度変化カウンタ部ＣＮ３の積算回数により放電灯点灯部１の寿命末期を検出するものである。

以下、本実施形態の基本動作について説明する。寿命末期検出部２は、照明器具Ｋの周囲温度を検出する温度センサＳ３と、温度センサＳ３の出力を基準電圧と比較する比較器ＣＰ３と、基準電圧を上回る回数をカウントする温度変化カウンタ部ＣＮ３から構成されている。本発明は屋外用放電灯点灯装置および屋外用照明器具に関するものであるので、照明器具Ｋの周囲温度は１日の間に異なってくる。

即ち、図９に示されるように、朝、昼、晩と照明器具Ｋの周囲温度は変化することになる。よって、温度センサＳ３の出力も図９のように変化することになり、温度センサＳ３の出力と比較される基準電圧を図９の点線Ａの温度に相当する値に設定し、温度変化カウンタ部ＣＮ３で基準電圧を上回るときをカウントすることで２４時間の経過を検知することができる。

図１０に温度センサＳ３の出力波形と、温度変化カウンタ部ＣＮ３に入力される比較器ＣＰ３の出力波形の時間経過に対する変化を示す。周囲温度が一定値以上になる回数を温度変化カウンタ部ＣＮ３によりカウントすることで、経過時間を検知することができる。即ち、図１０では温度変化カウンタ部ＣＮ３への入力信号が‘Ｈ’となる回数が１日（２４時間）経過したことに対応している。よって、カウントを累積し、一定回数以上になると寿命末期検出部２は放電灯点灯装置Ｂの寿命を検出し、保護回路部３を動作させて、放電灯Ｌａを消灯或いは調光するなどし、より安全な動作へと移行する。寿命末期報知部４は器具に取り付けたＬＥＤなどの表示装置５を点灯させることで、使用者に寿命末期であることを知らせる。

以上のように本実施形態では、放電灯の点灯時間を累積カウントするのではなく、器具の周囲温度の変化をカウントすることで放電灯点灯装置の寿命末期を検知することができる。

（実施形態６）
図１１は本発明の実施形態６のブロック回路図である。この回路では、実施形態５で説明した比較器ＣＰ３とは別に比較器ＣＰ０を備えている。比較器ＣＰ０は温度センサＳ３の出力を基準電圧と比較し、温度センサＳ３の出力が比較器ＣＰ０の基準電圧よりも高い場合、温度変化カウンタ部ＣＮ３のカウントに一定の補正値を加算する。比較器ＣＰ０は複数の基準電圧を備えており、温度センサＳ３の出力が大きいほど（器具の周囲温度が高いほど）温度変化カウンタ部ＣＮ３のカウントに多くの補正値を加算する。

以下、本実施形態の基本動作について説明する。本実施形態では、放電灯点灯装置の寿命に影響を与える電子部品の温度を加味して、寿命末期検出を行うことができる。例えば、器具の周囲温度が２５℃の場合と３５℃或いは４５℃の場合では、器具の使用時間が同じでも、放電灯点灯装置の電子部品である電解コンデンサの寿命が異なってくる。そこで、器具周囲温度が２５℃の場合は１カウント加算し、３５℃の場合は２カウント、４５℃の場合は４カウント加算する。

以上のように、器具の周囲温度により温度変化カウンタ部ＣＮ３の累積カウントを調整することにより、寿命に影響を与える電子部品の温度特性を加味して、より正確に放電灯点灯装置の寿命末期を検知することができる。

（実施形態７）
図１２は本発明の実施形態７のブロック回路図である。この回路は、実施形態５で説明した温度センサＳ３の代わりに外光センサＳ４を具備し、外光センサＳ４の出力と基準値を比較することで、朝、昼、晩の検出を行い、放電灯点灯装置の動作時間を推定するものである。外光センサＳ４は放電灯Ｌａの照射面からの照射光や被照射面からの反射光を直接受けず、且つ放電灯Ｌａ以外の光（外光）を受ける場所に設置されている。

以下、本実施形態の基本動作について説明する。寿命末期検出部２は外光センサＳ４と、外光センサＳ４の出力を基準電圧と比較する比較器ＣＰ４と、基準電圧値を上回る回数をカウントする外光変化カウンタ部ＣＮ４から構成されている。

本発明は屋外用放電灯点灯装置および屋外用照明器具に関するものであるので、照明器具の周囲照度（外光）は１日の間に異なってくる。

即ち、図１３に示されるように、朝、昼、晩と照明器具の外光は変化することになる。よって、外光センサＳ４の出力も図１３のように変化することになり、外光センサＳ４の出力と比較する基準電圧を図１３の点線Ａの明るさに相当する値に設定し、外光変化カウンタ部ＣＮ４で基準電圧を上回るときをカウントすることで２４時間の経過を検知することができる。

図１４に外光センサＳ４の出力波形と、外光変化カウンタ部ＣＮ４に入力される比較器ＣＰ４の出力波形の時間経過に対する変化を示す。外光照度が一定値以上になる回数を外光変化カウンタ部ＣＮ４によりカウントすることで、経過時間を検知することができる。

即ち、図１４では外光変化カウンタ部ＣＮ４への入力信号が‘Ｈ’となる回数が１日（２４時間）経過したことに対応している。よって、カウントを累積し、一定回数以上になると寿命末期検出部２は放電灯点灯装置Ｂの寿命を検出し、保護回路部３を動作させて、放電灯Ｌａを消灯或いは調光するなどし、より安全な動作へと移行する。寿命末期報知部４は器具に取り付けたＬＥＤなどの表示装置５を点灯させることで、使用者に寿命末期であることを知らせる。

以上のように本実施形態では、放電灯の点灯時間を累積カウントするのではなく、放電灯以外の光（外光）の変化をカウントすることで放電灯点灯装置の寿命末期を検知することができる。

（実施形態８）
本実施形態では実施形態１〜７で述べたような放電灯点灯装置を搭載した照明器具Ｋの構成を例示する。図１５は放電灯２灯を点灯可能な一般的な２灯用富士形照明器具の正面図である。図中、１１〜１４はソケット、Ｒは反射板、ＬＡ１，ＬＡ２は放電灯である。尚、放電灯点灯装置としては、２灯用の放電灯点灯装置１台あるいは１灯用の放電灯点灯装置２台を器具本体内に搭載している。

（実施形態９）
図１６は本発明の実施形態９に係る照明システムの構成を示す説明図である。本実施形態では、実施形態８に記載した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について説明する。実施形態８に記載した照明器具Ｋ−１〜Ｋ−１２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。本実施形態においては、照明器具Ｋ−１〜Ｋ−９にランプ負荷としてＦＨＦ３２を装着し、外光の入る窓側の照明器具Ｋ−１０〜Ｋ−１１には、光束はＦＨＦ３２より低いがコストの安いＦＬＲ４０／３６を装着している。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。制御装置Ｓは、各照明器具Ｋ−１〜Ｋ−１２の寿命末期報知部から寿命末期報知信号を受信して表示する表示装置５の機能を兼用していても良い。

本発明の実施形態１のブロック回路図である。本発明の実施形態１の要部構成を示す回路図である。本発明の実施形態３のブロック回路図である。本発明の実施形態３の動作説明のための波形図である。本発明の実施形態３の動作説明のための波形図である。本発明の実施形態４のブロック回路図である。本発明の実施形態４の動作説明のための波形図である。本発明の実施形態５のブロック回路図である。本発明の実施形態５の動作説明図である。本発明の実施形態５の動作説明のための波形図である。本発明の実施形態６のブロック回路図である。本発明の実施形態７のブロック回路図である。本発明の実施形態７の動作説明図である。本発明の実施形態７の動作説明のための波形図である。本発明の実施形態８の照明器具の正面図である。本発明の実施形態９の照明システムの全体構成図である。

符号の説明

１放電灯点灯部
２寿命末期検出部
３保護回路部
４寿命末期報知部
５表示装置
ＴＭ１点灯時間タイマー部
Ｓ１照度センサ
ＣＰ１比較器
Ｌａ放電灯
Ｂ放電灯点灯装置

Claims

放電灯を点灯させるとともに放電灯への供給電力を制御可能な放電灯点灯部と、照明器具の照度を検出する照度センサと、照度センサの出力と基準値とを比較する比較器と、照度センサの出力が基準値を下回った後に、再び基準値を上回る回数をカウントする照度変化カウンタ部とを具備し、照度変化カウンタ部の積算回数により放電灯点灯部の寿命末期を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
放電灯を点灯させるとともに放電灯への供給電力を制御可能な放電灯点灯部と、放電灯の被照射面からの反射光を検知する照度センサと、照度センサで検知される反射光量により被照射面の照度を推定し、前記照度センサの検出照度が所望の目標照度に近づく方向に放電灯点灯部を制御する放電灯点灯装置において、放電灯電力又は放電灯電流に相当する検出値と基準値とを比較する比較器と、放電灯電力又は放電灯電流に相当する検出値が基準値を上回った後に、再び基準値を下回る回数をカウントする放電灯出力変化カウンタ部とを具備し、放電灯出力変化カウンタ部の積算回数により放電灯点灯部の寿命末期を検出することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１または２のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備する照明器具。