JP5038829B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ランプの累積点灯時間に応じてランプの出力電力を制御する初期照度補正機能、およびランプの明るさを調節する調光機能を備えた照明装置に関する。

一般的に、放電灯を代表とするランプの光束（明るさ）は熱や光照射による物質の劣化や、ランプに堆積する塵埃などの汚れによって使用時間の経過に伴って徐々に低下する。例えば蛍光灯の場合には、点灯中のランプ発熱等により蛍光灯に塗布された蛍光体が劣化し、光束が徐々に低下する（以下、この現象を光束減退と称す）。このため、ランプの使用期間中に光束が減退しても所望の明るさが確保できるように、ランプが新しい場合には必要以上の明るさとなるように照明器具形態や器具設置台数が選定されるのが一般的である。そこで、ランプの累積点灯時間を記憶し、累積点灯時間の増加に伴ってランプに供給する電力を徐々に増加させることにより、ランプの累積点灯時間の増加に伴う光束の低下を補正するようにした照明装置が知られている。このような照明装置を用いることにより、ランプの使用時間に拠らず略一定の照度が得られるとともに、ランプが新しい場合の無駄な明るさを抑え、消費電力を抑制することにより省電力を図ることができるという利点を得ることができる。このような所謂「初期照度補正機能」を備えた照明装置においては、さらにユーザが任意の明るさに調節できる調光機能を併用したり、各種センサとの組合せやタイムスケジュールに基づいて適宜調光したりすることにより、更なる省電力を図ることが可能となる。

このような初期照度補正機能と調光機能を併せ持った照明装置としては、例えば特許文献１で開示されているように、累積点灯時間に応じた放電灯の光束維持比から求められる放電灯への供給電力を外部から指示された調光比で補正することにより放電灯への供給電力を決定するように構成した照明装置が知られている。これは、たとえば累積点灯時間に応じた光束維持比から求められる供給電力が８０％である場合に、５０％の調光を指示する調光信号が外部から入力された場合には、８０％×５０％＝４０％の電力で放電灯を点灯させるように構成したものである。本構成によると、初期照度補正機能と調光機能を併せ持った照明装置を比較的簡単に構成することができる。
特開２００１−０１５２７６号公報

ランプの使用時間に拠らず略一定の照度が得られるとともに、ランプが新しい場合の無駄な明るさを抑え、消費電力を抑制するために、ランプの累積点灯時間を記憶し、累積点灯時間の増加に伴ってランプに供給する電力を徐々に増加するように制御する所謂「初期照度補正機能」と、調光器やセンサ機器からの調光信号に応じて、ランプの明るさを任意に調節する「調光機能」の双方を備える照明装置においては、図２に示すように、調光レベルに応じてランプの使用時間に対する光束の低下特性（光束減退特性）が異なるという課題がある。図２は一般的な蛍光ランプの例を示したものであるが、蛍光ランプの場合は、点灯中のランプ発熱等により蛍光灯に塗布された蛍光体が劣化し光束が徐々に低下することが知られており、調光レベルが低いほどランプの発熱は低くなるため、蛍光体の劣化の進行も遅くなる。即ち、調光状態で点灯するほど蛍光灯の光束減退特性は緩やかになる。このため、ランプの累積点灯時間の増加に伴ってランプに供給する電力を徐々に増加させながら外部から指示された調光比に応じた調光を行う特許文献１の構成では、実際のランプ光束の減退に対して過剰に電力を増加させてしまうことになり、光出力を略一定に制御することができず、必要以上の明るさとなり、無駄な電力を消費してしまうという課題があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、ランプの累積点灯時間の増加に伴ってランプに供給する電力を徐々に増加するように制御する初期照度補正機能と、調光器やセンサ機器からの調光信号に応じて、ランプの明るさを任意に調節する調光機能の双方を備える照明装置において、比較的簡単な構成で調光レベルに応じたランプの光束減退特性を補正することにより、自動的に調光レベルに応じた最適な初期照度補正動作が行えるようにし、更なる省電力効果が得られるようにした照明装置を提供することを目的とする。

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、ランプ１１と、前記ランプ１１を点灯させるとともに前記ランプ１１への供給電力を制御可能な点灯装置（インバータ回路１０とインバータ制御部１２）と、前記ランプ１１の累積点灯時間を計時し記憶する手段（点灯時間カウンタ１５と不揮発性メモリ１７）と、前記記憶された累積点灯時間に応じて前記ランプ１１への供給電力を制御する手段（出力指令値制御部１３）を備えた照明装置において、前記ランプ１１への供給電力量に応じたランプの光束減退の進行度合いに基づいてランプ点灯時間の計時時間を補正する手段（点灯時間補正部１６）を設け、前記点灯装置は、外部から入力される調光信号に応じて前記ランプ１１への供給電力を制御する手段（インバータ制御部１２）と、少なくとも前記ランプ１１が略定格電力で点灯された場合の累積点灯時間と光束減退の度合いとの関係を示す関係式又はデータテーブルを備え（図６）、前記ランプ点灯時間の計時時間を補正する手段（点灯時間補正部１６）は、前記ランプ１１への供給電力量が低下するに従って、前記計時時間が実際の計時時間よりも短くなるように補正し、前記計時時間を実際の計時時間よりも短くなるように補正する度合いは、前記ランプ１１への供給電力量の低下に対して非線形的に変化することを特徴とするものである（図５、図８）。

このような構成の照明装置は、調光点灯によるランプの光束減退特性の改善効果を簡単な構成で自動的に補正することにより、初期照度補正機能と調光機能の併用によって、初期照度補正による省電力効果と、調光機能による省電力効果に加えて、調光点灯によってランプの光束減退特性が緩やかになる特性を利用した新たな省電力効果を得ることが可能となり、従来に比べて更なる省電力効果を期待することができる。また、比較的簡単な構成で上記効果を得ることができるため、特に各照明器具に搭載される点灯装置毎に初期照度補正機能を有する場合においては、点灯装置毎に調光比毎の膨大な照度補正データを持つ必要がなく、点灯装置の小型化や低コスト化を図ることが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、重複する説明を省略する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る照明装置について説明する。本実施形態の照明装置に内蔵される点灯装置の構成を図１に示す。図１に示すように、この放電灯点灯装置は照明装置に入力される商用交流電源ＡＣと、商用交流電源電圧を高周波電圧に変換し、蛍光ランプ１１を高周波で点灯させるインバータ回路１０、およびインバータ回路１０が蛍光ランプ１１に供給する電力を制御するインバータ制御部１２を備える。さらに、点灯時間カウンタ１５によってカウントされた蛍光ランプ１１の点灯時間を点灯時間補正部１６において出力指令値制御部１３の出力指令値レベルに応じて補正した後に、不揮発性メモリ１７に累積点灯時間として逐次記憶する。出力指令値制御部１３は不揮発性メモリ１７に記憶された累積点灯時間に応じた光束減退補正値と調光信号１４のレベルに応じて出力指令値を決定し、インバータ制御部１２に出力指令値を出力する。

リセット制御部１８は蛍光ランプ１１を新品に交換した場合などに不揮発性メモリ１７に記憶された累積点灯時間を初期値（累積点灯時間が零の状態）にリセットする動作を行うものであり、具体的には、リセットボタンの操作によるリセット方法や、蛍光ランプの寿命末期状態を検出して自動的にリセットする方法、電源の既定のオン・オフ操作によってリセットする方法などが挙げられる。通常、出力指令値制御部１３、点灯時間カウンタ１５、点灯時間補正部１６、リセット制御部１８は、汎用のマイクロプロセッサ等によって構成することができ、不揮発性メモリ１７としては、汎用のＥＥＰＲＯＭやマイクロプロセッサに内蔵されたフラッシュメモリ等の不揮発性メモリにより構成することができる。

次に、出力指令値制御部１３、点灯時間カウンタ１５、点灯時間補正部１６をマイクロプロセッサで構成した場合のプログラムフローチャートを図３に示し、点灯時間補正部１６および出力指令値制御部１３の詳細動作を説明する。図３に示すように、電源が投入され、各種初期設定を行った後、不揮発性メモリ１７に記憶された累積点灯時間を読み出し、次に外部から入力される調光信号のレベルを読み込む。出力指令値の決定においては、読み出した累積点灯時間に基づいて予め記憶された累積点灯時間と出力指令値との関係（関係式やデータテーブル）より、出力指令値を求めるとともに、さらに入力された調光信号レベルに応じて求められた出力指令値を補正し、出力指令値が決定され、インバータ制御部１２に指令値が出力される。具体的には、たとえば図４に示すような予め記憶された累積点灯時間と出力指令値との関係より、累積点灯時間が４，０００時間である場合には出力指令値は８０％と求められ、さらに入力された調光信号レベルが５０％の調光レベルである場合には、８０％×５０％＝４０％が出力指令値として決定され、出力される。

次に、放電灯の点灯時間がカウントされる。点灯時間のカウントは、前回のカウント時点からの経過時間としてカウントされ、カウントされた点灯時間は決定された出力指令値によって予め記憶された出力指令値と点灯時間補正係数との関係に基づいて補正される。具体的には、たとえば図５に示すような予め記憶された出力指令値と点灯時間補正係数との関係より、出力指令値が４０％である場合には点灯時間補正係数は０．４と求められ、実際にカウントされた点灯時間がたとえば１分である場合には、１分×０．４＝０．４分として累積点灯時間に加算され、不揮発性メモリ１７に記憶される。

図３に示すようなプログラム処理を繰り返すことにより、出力指令値が１００％よりも低い場合には、出力指令値に応じて実際のランプ点灯時間よりも短い時間が累積点灯時間に加算されるようになり、調光点灯によってランプの光束減退の進行が遅くなることを累積点灯時間の補正によって自動的に補正することが可能となる。

上記のような動作をおこなった場合の実際の累積点灯時間に亘る初期照度補正動作の例を図６に示す。図６（ａ）に示すように、ランプを常にＦｕｌｌ点灯した場合においては、図４に示した関係に基づき、ランプの点灯初期は約７０％の出力で点灯し、累積点灯時間の増加に伴って出力指令値が徐々に増加し、累積点灯時間がほぼランプの定格寿命（ここでは１２，０００時間）に達した時点で出力指令値は１００％となり、その後は１００％を維持するように制御される。これによって、光出力は累積点灯時間がランプの定格寿命に至るまでは、定格の約７０％の光出力で略一定の光出力を保ち、その後はランプが寿命末期に至るまで光束減退に応じて徐々に光出力が低下することになる。

次に、図６（ｃ）に示すように、外部からの調光信号によってランプを常に５０％点灯させた場合においては、ランプの点灯初期は約３５％（＝７０％×５０％）の出力で点灯し、累積点灯時間の増加に伴って出力指令値が徐々に増加する。このときの不揮発性メモリ１７に記憶される累積点灯時間は、点灯時間補正係数によって実際の累積点灯時間よりも短くなるため、図４に示した関係に従って初期照度補正を行った場合には実際のランプの定格寿命よりも長い時間をかけて出力指令値が５０％に達するようになる。これによって、光出力は累積点灯時間がランプの定格寿命よりも長い時間、定格の約３５％の光出力で略一定の光出力を保ち、その後はランプが寿命末期に至るまで光束減退に応じて徐々に光出力が低下することになる。

よって、本構成に基づいて、初期照度補正動作と、外部からの調光信号による調光動作とを併用した場合においては、より長時間にわたり一定の光出力を維持することが可能となり、無駄な明るさや、無駄な消費電力をより抑えることが可能となる。また、出力指令値に応じて点灯時間を補正する動作は、安価なマイクロコンピュータ等で簡単に構成できるため、特に照明器具に搭載される点灯装置毎に初期照度補正機能を有する場合においては、点灯装置毎に調光比毎の膨大な照度補正データを持つ必要がなく、点灯装置の小型化や低コスト化を図ることが可能となる。

なお、出力指令値と点灯時間補正係数との関係については、理論値や、実測値に基づく関係式やデータテーブル等によって任意に設定できるほか、ランプの汚れ等による一律な光束低下を別途考慮して設定してもよい。例えば蛍光ランプの場合は主に温度による蛍光体の劣化によって光束減退が進行するため、図５に示すように出力指令値（出力電力）に対して非線形的な特性となるように出力指令値と点灯時間補正係数との関係を設定することが望ましい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る照明装置について説明する。本実施形態の照明装置に内蔵される点灯装置の回路構成例を図７に示す。本実施形態の回路構成は、第１の実施形態の回路において、点灯時間の補正動作を外部から入力される調光信号レベルに応じて補正するように構成したものである。

次に、その詳細動作について説明する。なお、図７において図１と同一の符号を付した構成は、第１の実施形態と同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、動作を説明するフローチャートは図３と同じである。

図７に示すように、点灯時間補正部１６は調光信号１４の調光レベルに応じて点灯時間を補正するように構成されている。具体的には、たとえば図８に示すような予め記憶された調光信号レベルと点灯時間補正係数との関係に基づき、入力される調光信号のレベルに応じた点灯時間補正係数が求められ、実際にカウントされた点灯時間に対してこの補正係数によって補正された点灯時間が累積点灯時間に加算され、不揮発性メモリ１７に逐次記憶される。第１の実施形態との違いは、外部から入力される調光信号レベルに応じて点灯時間の補正を行うようにしたことであり、厳密には第１の実施形態の構成の方がより精度の高い補正が可能であるが、実質的には本構成においても第１の実施形態と同様の動作および、効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る照明装置について説明する。本実施形態の照明装置の概観図の一例を図９に示す。本実施形態における照明装置３０は、蛍光ランプ１１と、前記蛍光ランプを点灯回路に電気的に接続し、保持するソケット３２と、点灯回路を収納する筐体３１より構成される。点灯回路としては、第１ないし第２の実施形態で説明した点灯回路が筐体３１に内蔵され、ひとつの照明器具を構成している。照明器具には、点灯回路に供給する商用電源が接続され、さらに有線、あるいは無線等の手段によって調光信号が外部より与えられる。このような照明器具を一台、あるいは複数台用いることにより、従来よりも省電力効果の高い照明装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック回路図である。 代表的な蛍光ランプの光束減退特性を示す特性図である。 本発明の第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の動作説明図である。 本発明の第１の実施形態の動作説明図である。 本発明の第１の実施形態の動作説明図である。 本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック回路図である。 本発明の第２の実施形態の動作説明図である。 本発明の第３の実施形態の照明装置の外観を示す斜視図である。

符号の説明

１０ インバータ回路
１１ ランプ
１２ インバータ制御部
１３ 出力指令値制御部
１４ 調光信号
１５ 点灯時間カウンタ
１６ 点灯時間補正部
１７ 不揮発性メモリ

Claims (1)

1. ランプと、前記ランプを点灯させるとともに前記ランプへの供給電力を制御可能な点灯装置と、前記ランプの累積点灯時間を計時し記憶する手段と、前記記憶された累積点灯時間に応じて前記ランプへの供給電力を制御する手段を備えた照明装置において、前記ランプへの供給電力量に応じたランプの光束減退の進行度合いに基づいてランプ点灯時間の計時時間を補正する手段を設け、
   前記点灯装置は、外部から入力される調光信号に応じて前記ランプへの供給電力を制御する手段と、少なくとも前記ランプが略定格電力で点灯された場合の累積点灯時間と光束減退の度合いとの関係を示す関係式又はデータテーブルを備え、
   前記ランプ点灯時間の計時時間を補正する手段は、前記ランプへの供給電力量が低下するに従って、前記計時時間が実際の計時時間よりも短くなるように補正し、前記計時時間を実際の計時時間よりも短くなるように補正する度合いは、前記ランプへの供給電力量の低下に対して非線形的に変化することを特徴とする照明装置。

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