JP2006066351A - 点灯制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が確保されつつ、放電灯を安定して点灯させることができる点灯制御装置を提供すること。
【解決手段】点灯制御装置１は、放電により点灯するネオン管３０に接続され、交流電源電圧を全波整流した入力信号Ｓ１を平滑化した平滑信号Ｓ２を生成する平滑化回路１２と、制御信号が入力された場合に平滑信号Ｓ２に基づく点灯電圧をネオン管３０に印加するネオントランス１３と、制御信号を間欠的に出力することにより制御信号の連続出力時間を制限する制御部２２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばネオン管等の放電灯の点灯を行う点灯制御装置に関する。

従来、ネオン管等の放電灯の点灯を行う点灯制御装置として、例えば特許文献１に示される点灯制御装置が提案されている。この種の点灯制御装置は、商用電源電圧を全波整流し、この全波整流された入力信号の位相角度を調整することによりネオン管に印加される電圧を調整している。入力信号の電圧がネオン管の封入ガスの放電開始電圧（放電閾値）を超えると、同封入ガスが放電してネオン管は点灯する。
特開平７−１６０２１１号公報

ところで、従来の点灯制御装置において用いられる入力信号は、商用電源電圧が全波整流されたものであるため、その入力信号の電圧値は時間の経過に伴って変動する。このため、入力信号の電圧が放電閾値を越える際、放電現象の性質ゆえ、放電したりしなかったりといった不安定な放電状態が生じ、いわゆる「ちらつき」といった現象が発生してネオン管が安定して点灯しないといった問題があった。そこで、入力信号を平滑化することにより該入力信号の電圧変動を抑制する方法が考えられる。しかし、同方法によるとネオン管に印加される平均電圧が高くなって点灯制御装置を構成する電子部品にかかる負荷が増大する。このため、電子部品が発熱により破壊したり劣化したりして点灯制御装置の信頼性が低下してしまうといった新たな問題が生じることになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性が確保されつつ、放電灯を安定して点灯させることができる点灯制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明では、放電により点灯する放電灯に接続され、交流電源電圧を全波整流した入力信号に基づく電圧を前記放電灯に印加することにより該放電灯を点灯させる点灯制御装置において、前記入力信号を平滑化した平滑信号を生成する平滑化手段と、制御信号が入力された場合に前記平滑信号に基づく点灯電圧を前記放電灯に印加する印加手段と、前記制御信号を間欠的に出力することにより、該制御信号の連続出力時間を制限する制御手段とを備えることを要旨とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の点灯制御装置において、前記制御手段は、前記交流電源電圧の一周期に対応する前記平滑信号の平均電圧が前記交流電源電圧の実効値以下となるように前記制御信号の連続出力時間を制限することを要旨とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の点灯制御装置において、前記制御手段は、前記交流電源電圧が最大または最小となる時点が中間時点となるような出力時間で前記制御信号を出力することを要旨とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の点灯制御装置において、前記平滑化手段は、コンデンサを備え、該コンデンサの静電容量は、前記制御信号の出力時間内において、前記平滑信号に対応する前記点灯電圧の値が、前記放電灯の放電開始電圧を示す放電閾値よりも大となるように前記入力信号を平滑化する値に設定されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の点灯制御装置において、前記制御手段は、前記制御信号の連続出力時間を更に制限することにより前記放電灯の輝度に対応する調光データで示される期間だけ前記制御信号を出力して前記放電灯の調光制御を行うことを要旨とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の点灯制御装置において、前記交流電源電圧の電圧値を測定電圧値として検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記交流電源電圧の一周期に対応する前記平滑信号の平均電圧が前記交流電源電圧の実効値以下となるように前記制御信号の連続出力時間を前記測定電圧値に基づいて変更することを要旨とする。

以下、本発明の作用について説明する。
請求項１に記載の発明によれば、平滑化手段により入力信号が平滑化され、入力信号に比較して凹凸の少ない平滑信号（リップルの少ない信号）が生成される。放電灯は、放電により点灯するため、通常、その放電が始まる電圧値近傍においては不安定な点灯状態となる。平滑信号に基づく点灯電圧が印加手段によって放電灯に印加されるため、放電灯の放電開始時には放電閾値よりも高い電圧が放電灯に印加されることとなり、放電灯のちらつきは抑制される。また、制御手段は、間欠的に制御信号を出力することにより該制御信号の連続出力時間を制限する。このため、制御信号が連続的に出力される場合に比較して、点灯制御装置を構成する電子部品にかかる負荷は軽減され、点灯制御装置の信頼性は向上する。したがって、本発明の点灯制御装置によれば、点灯制御装置の信頼性を確保しつつ、放電灯を安定して点灯させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、交流電源電圧の一周期に対応する平滑信号の平均電圧が交流電源電圧の実効値以下となるように制御信号の連続出力時間を制限する。一般に、交流電源電圧を全波整流して平滑化すると、その平滑化された平滑信号の最大電圧は交流電源電圧の実効値の約１．４倍（√２倍）になる。このため、平滑信号に基づいて放電灯が点灯させられる際、点灯制御装置を構成する電子部品には、従来の点灯制御装置に比較して約１．４倍の負荷がかかることになる。本発明の点灯制御装置によれば、制御信号の連続出力時間が交流電源電圧の実効値に合わせて制御手段により調整されるため、点灯制御装置を構成する電子部品にかかる負荷は、従来の点灯制御装置における負荷と同等またはそれ以下になる。したがって、点灯制御装置を構成する電子部品の発熱を従来の点灯制御装置と同程度に抑制することができ、点灯制御装置の信頼性を一層確実に確保することができる。

請求項３に記載の発明によれば、印加手段には、交流電源電圧が最大または最小となる時点が中間時点となるような出力時間で制御信号が入力される。このため、平滑化手段により入力信号が完全に平滑化されなくても、つまり、交流電源電圧の最大値または最小値に対応する山を有するリップルを平滑信号が有していても、印加手段は、平滑信号のうち電圧値が高い領域に基づいた点灯電圧を放電灯に印加することになる。したがって、放電灯には相対的に高電圧が印加されることとなり、放電灯は一層放電し易くなる。

請求項４に記載の発明によれば、平滑化手段が備えるコンデンサの静電容量は、制御信号の出力時間内において、平滑信号に対応する点灯電圧の値が放電閾値よりも大となるように入力信号を平滑化する値に設定されている。このため、制御信号の出力時間内においては、点灯電圧の値が放電灯の放電閾値よりも確実に大となり、コンデンサの静電容量の大小に起因して放電灯がちらつくといったことはない。したがって、このような値にコンデンサの静電容量が設定されることにより、平滑化手段として過剰に大容量のコンデンサを適用する必要がなくなり、点灯制御装置の大型化を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、制御手段は、制御信号の連続出力時間を更に制限することにより放電灯の調光を行う。このため、制御手段により放電灯が最大輝度で連続的に点灯されたとしても、印加手段には制御信号が間欠的に入力される。したがって、このような放電灯の点灯態様においても、点灯制御装置を構成する電子部品にかかる負荷を確実に軽減することができる。

請求項６に記載の発明によれば、制御手段は、測定電圧値に基づいて制御信号の連続出力時間を変更する。このため、交流電源電圧が変動したとしても、点灯制御装置を構成する電子部品には、想定した一定の交流電源電圧の実効値以下の電圧が安定的に印加されることになる。したがって、点灯制御装置を構成する電子部品の発熱を従来品と同程度に安定的に抑制することができるとともに、交流電源電圧の変動による放電灯の明るさの変動を抑制することができる。

本発明によれば、信頼性が確保されつつ、放電灯を安定して点灯させることができる点灯制御装置を提供することができる。

（第１実施形態）
以下、ネオン管の調光を行う点灯制御装置に本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１に示すように、点灯制御装置１は、交流電源電圧として商用電源電圧（ＡＣ１００Ｖ）に接続されるフィルタ部１０、全波整流回路１１、平滑化手段としての平滑化回路１２、及び印加手段としてのネオントランス１３を備えている。ネオントランス１３には、放電灯としてのネオン管３０が接続されている。また、点灯制御装置１は、ゼロクロス検出回路２１、制御手段としての制御部２２、及び出力回路２３を備えている。

フィルタ部１０は、図示しない保護回路とフィルタ回路とから構成される。保護回路は、商用電源電圧の急激な変動を防止するための回路であり、フィルタ回路は、商用電源に重畳しているノイズを除去する回路である。フィルタ部１０は、このようにノイズの抑制された商用電源電圧（以下、「電源信号Ｓ０」という）を、全波整流回路１１及びゼロクロス検出回路２１に出力する。

全波整流回路１１は、ダイオードブリッジにより構成されている（図３参照）。全波整流回路１１は、フィルタ部１０から入力された電源信号Ｓ０（図５（ａ）参照）を全波整流し、その整流した入力信号Ｓ１（図５（ｂ）参照）を平滑化回路１２に出力する。

平滑化回路１２は、コンデンサＣ１を備えている。コンデンサＣ１は、一般的な平滑コンデンサであり、図３に示すように、入力信号Ｓ１のライン間に接続されている。平滑化回路１２は、入力信号Ｓ１を平滑化し、その平滑化した平滑信号Ｓ２（図５（ｃ）参照）を図３に示す信号端子ＴＮ１及び信号端子ＴＮ２からネオントランス１３に出力する。

ネオントランス１３は、図３に示すように、トランス１４及びインバータ部１５を備えている。トランス１４は、入力側の一次巻線１７と出力側の二次巻線１８と三次巻線１９とから構成されている。二次巻線１８の両端はネオン管３０に接続されている。

インバータ部１５は、トランス１４のインダクタンス成分とＬＣ共振回路を構成する共振用コンデンサＣ３と、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１，Ｑ２と、フォトカプラＰＣとを備えている。

共振用コンデンサＣ３は、一次巻線１７に対して並列に接続されている。フォトカプラＰＣの一端（ノードＮ１）は、抵抗Ｒ６，Ｒ５、ダイオードＤ１、及びチョークコイルＬ１を介して平滑化回路１２の信号端子ＴＮ１に接続されている。フォトカプラＰＣの他端（ノードＮ２）は、平滑化回路１２の信号端子ＴＮ２に接続されている。また、ノードＮ１は、ダイオードＤ２及びチョークコイルＬ１を介して信号端子ＴＮ１に接続されるとともに、抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ２を介して信号端子ＴＮ２に接続されている。ノードＮ１とノードＮ２との間には、フォトカプラＰＣと並列にツェナーダイオードＺＤ１と、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ４とがそれぞれ接続されている。なお、フォトカプラＰＣは一つのパッケージ内に納められた電子部品であるが、説明の便宜上、フォトカプラＰＣのうちフォトトランジスタ部分を図３にフォトカプラＰＣ（１／２）として示し、発光ダイオード部分を図２にフォトカプラＰＣ（２／２）として示している。

ＦＥＴＱ１のドレインは一次巻線１７の一端に接続され、ＦＥＴＱ２のドレインは一次巻線１７の他端にそれぞれ接続されている。ＦＥＴＱ１，Ｑ２のソースは共に平滑化回路１２の信号端子ＴＮ２に接続されている。一方、ＦＥＴＱ１のゲートは三次巻線１９の一端に接続されるとともに、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ３の接続点に接続され、ＦＥＴＱ２のゲートは三次巻線１９の他端に接続されるとともに、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ４の接続点に接続されている。

このように構成されたネオントランス１３においてフォトカプラＰＣがオフすると、ノードＮ１とノードＮ２との間に電圧が印加され、一次巻線１７及び三次巻線１９と共振用コンデンサＣ３とは共振する。このため、ＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２は、その共振周波数で交互にオンする。よって、フォトカプラＰＣがオフしている期間にわたって、一次巻線１７には平滑信号Ｓ２を高周波でスイッチングした電圧（作動電圧Ｖ１）が印加されることになる。そして、一次巻線１７と二次巻線１８との巻数比だけ昇圧された点灯電圧が二次巻線１８に誘起され、この点灯電圧がネオン管３０の放電開始電圧（放電閾値ＴＨ）を超えると、ネオン管３０は点灯する。換言すると、放電閾値ＴＨに対応する一次巻線１７側の電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）を作動電圧Ｖ１が超えると、ネオン管３０は点灯する。

ところで、平滑化回路１２が備えるコンデンサＣ１の静電容量は、図５（ｅ）に一点鎖線で示すように、作動電圧Ｖ１のプラス側の最大値を結ぶ曲線Ｓで示される電圧が閾値電圧Ｖｔｈを常に超える状態となるように入力信号Ｓ１を平滑化する値に設定されている。すなわち、コンデンサＣ１の静電容量は、制御部２２から出力される制御信号の出力時間内において、ネオン管３０に印加される点灯電圧がネオン管３０の放電閾値ＴＨよりも大となるように入力信号Ｓ１を平滑化する値に設定されている。

ゼロクロス検出回路２１は、電源信号Ｓ０が入力されると、その電源信号Ｓ０の電圧の極性が反転する時点、すなわち、電源信号Ｓ０の電圧がゼロになる時点（ゼロクロスポイント）を検出する。そして、ゼロクロス検出回路２１は、電源信号Ｓ０がゼロクロスポイントを横切ったことをトリガとして、その旨を示す信号を制御部２２に出力する。例えば、ゼロクロス検出回路２１は、電源信号Ｓ０の電圧値が正極の場合にはハイレベルの直流信号を出力し、電源信号Ｓ０の電圧値が負極の場合にはローレベルの直流信号を出力する。

図２に示すように、出力回路２３は、制御部２２から出力された信号に基づいてフォトカプラＰＣをオンまたはオフさせる回路である。詳しくは、出力回路２３は、プルアップ抵抗Ｒ７、及びトランジスタＴＲ１を備えている。トランジスタＴＲ１のベースは、プルアップ抵抗Ｒ７に接続されるとともに制御部２２に接続され、エミッタは接地されている。一方、トランジスタＴＲ１のコレクタは、フォトカプラＰＣを構成する発光ダイオードのカソードに接続されている。このような構成において、制御部２２からハイレベルの制御信号が入力されると、トランジスタＴＲ１がオンしてフォトカプラＰＣがオンする。これとは反対に、制御部２２からローレベルの制御信号が入力されると、トランジスタＴＲ１がオフしてフォトカプラＰＣがオフする。

制御部２２は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、及びタイマＴＭを備えている。制御部２２は、ネオン管３０を点灯させる点灯制御を所定の時間毎に行う。以下、このような制御部２２が行う点灯制御について、図４に示すフローチャートにしたがって説明する。

まず、ステップ１００において制御部２２は、ゼロクロス検出回路２１により商用電源電圧のゼロクロスポイントＺ（ｉ）（ここでｉは、ＲＡＭに記録された順番を示す整数とする）を検出したか否かを判断する。ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出したと判断した場合、制御部２２は、ステップ１０１においてゼロクロスポイントＺ（ｉ）の時間をＲＡＭに記録する。一方、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出していないと判断した場合、制御部２２は、処理を一旦終了する。

ステップ１０２において制御部２２は、点灯サイクルＴ１を算出する。具体的には、制御部２２は、検出したゼロクロスポイントＺ（ｉ）の時間からＲＡＭに記録されているゼロクロスポイントＺ（ｉ−１）の時間を減算することで、ゼロクロスポイントＺ（ｉ−１）からゼロクロスポイントＺ（ｉ）までの経過時間で示される点灯サイクルＴ１を算出する。

続くステップ１０３において制御部２２は、まず、電源信号Ｓ０の一周期内における平滑信号Ｓ２の平均電圧が電源信号Ｓ０の実効値以下になるように最大出力時間Ｔ２を求める。この最大出力時間Ｔ２は、制御部２２が制御信号を連続的に出力する最長時間（連続出力時間）であり、制御部２２は、制御信号を間欠的に出力することになる。すなわち、制御部２２は、制御信号を間欠的に出力することにより、制御信号の連続出力時間を制限する。

本実施形態における交流電源電圧は１００Ｖであるため、平滑信号Ｓ２の最大電圧値Ｖｍａｘは約１４０Ｖ（１００×√２）となり、最大出力時間Ｔ２は、点灯サイクルＴ１の約７０％となる。制御部２２は、最大出力時間Ｔ２に基づいて、制御信号の出力開始時間ＳＴと制御信号の出力停止時間ＦＴとを算出する。すなわち、制御部２２は、フォトカプラＰＣをオフするタイミングとフォトカプラＰＣをオンするタイミングとを求める。この際、制御部２２は、電源信号Ｓ０の最大または最小となる時点が中間時点となるように、すなわち、点灯サイクルＴ１の半分に当たる時点（点灯サイクルＴ１／２）が中間時点となるような出力時間で制御信号が出力されるように出力開始時間ＳＴと出力停止時間ＦＴとを求める。具体的には、制御部２２は、点灯サイクルＴ１×１５％の時点を出力開始時間ＳＴとして求め、点灯サイクルＴ１×８５％の時点を出力停止時間ＦＴとして求める。

その後、制御部２２は、ステップ１０４においてタイマＴＭを作動させ、続くステップ１０５においてタイマＴＭの値が出力開始時間ＳＴに等しくなるまで待つ。タイマＴＭの値が出力開始時間ＳＴに等しくなった場合、制御部２２は、ステップ１０６において制御信号を出力する。すなわち、制御部２２は、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）から出力開始時間ＳＴが経過したときに制御信号を出力する。

続くステップ１０７において制御部２２は、タイマＴＭの値が出力停止時間ＦＴに等しくなるまで待つ。すなわち、制御部２２は、タイマＴＭの値が出力停止時間ＦＴになるまで制御信号の出力を継続する。タイマＴＭの値が出力停止時間ＦＴに等しくなった場合、制御部２２は、ステップ１０８において制御信号の出力を停止し、続くステップ１０９においてタイマＴＭを停止させて処理を一旦終了する。つまり、制御部２２は、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出してから出力開始時間ＳＴが経過したときに制御信号を出力し、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出してから出力停止時間ＦＴが経過したときに制御信号の出力を停止する。このため、制御部２２は、最大出力時間Ｔ２の期間内でのみ制御信号を出力することになる。

制御部２２は、所定時間毎に上記点灯制御を行い、ステップ１００においてゼロクロスポイントＺ（ｉ＋１）を検出した場合、ステップ１０１〜１０３において点灯サイクルＴ１、最大出力時間Ｔ２、出力開始時間ＳＴ、及び出力停止時間ＦＴを再度求める。よって、点灯サイクルＴ１、最大出力時間Ｔ２、出力開始時間ＳＴ、及び出力停止時間ＦＴの値は、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）が検出される度に更新される。

このように、制御部２２は、間欠的に制御信号を出力することにより、ネオントランス１３を構成するＦＥＴＱ１，Ｑ２や抵抗Ｒ１〜Ｒ４等の電子部品にかかる負荷を抑制する。よって、これら電子部品による発熱が抑制され、過剰な負荷や発熱による電子部品の劣化や破壊等が抑制されることから、同電子部品の信頼性は確保される。

更に、制御部２２は、最大出力時間Ｔ２の期間内で調光制御を行う。すなわち、制御部２２は、ネオン管３０を最大輝度で点灯させる場合でも、最大出力時間Ｔ２を超えて制御信号を出力することはない。以下、前記点灯制御を前提として制御部２２が行う調光制御について説明する。

制御部２２のＲＡＭには、ネオン管３０の輝度に対応する複数の調光データＤＴが予め記録されている。調光データＤＴは一定の順番にしたがってＲＡＭに予め記録され、この順番がネオン管３０の調光態様となる。ここでは、調光データＤＴのデータ長が８ビットの場合、すなわち、ネオン管３０の輝度の諧調が０〜２５５（最大輝度）の２５６通りの場合を例として説明する。この調光データＤＴは、ネオン管３０の輝度が大きくなるほど大きな値となるように設定されている。なお、調光データＤＴを予めＲＡＭに記録する方式に代えて、点灯制御装置１の意匠面に設けられたロータリースイッチ等の操作部の操作に基づいて調光データＤＴをその都度生成するようにしてもよい。

制御部２２は、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出すると、最大出力時間Ｔ２内における調光データＤＴで示される期間（最大出力時間Ｔ２×調光データＤＴ／調光データＤＴの最大値（２５５））に基づいて、出力開始時間ＳＴ及び出力停止時間ＦＴを算出する。この際、制御部２２は、前記点灯制御と同様に、点灯サイクルＴ１の半分に当たる時点が中間時点となるように、すなわち、最大出力時間Ｔ２の半分に当たる時点（最大出力時間Ｔ２／２）が中間時点となるような出力時間で制御信号が出力されるように出力開始時間ＳＴと出力停止時間ＦＴとを求める。具体的には、制御部２２は、（ゼロクロスポイントＺ（ｉ）の時間）＋（最大出力時間Ｔ２／２）−（１／２×最大出力時間Ｔ２×調光データＤＴ／調光データＤＴの最大値（２５５））にしたがって出力開始時間ＳＴを算出する。また、制御部２２は、（ゼロクロスポイントＺ（ｉ）の時間）＋（最大出力時間Ｔ２／２）＋（１／２×最大出力時間Ｔ２×調光データＤＴ１／調光データＤＴの最大値（２５５））にしたがって出力停止時間ＦＴを算出する。そして、制御部２２は、点灯制御と同様に、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出してから出力開始時間ＳＴが経過したときに制御信号を出力し、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出してから出力停止時間ＦＴが経過したときに制御信号の出力を停止する。このため、制御部２２は、最大出力時間Ｔ２の期間内で、且つ、調光データＤＴで示される期間でのみ制御信号を出力することになる。

制御部２２は、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）を検出する都度、ＲＡＭに記録されている調光データＤＴを順次読み出し、その調光データＤＴで示される期間にわたって制御信号を出力する。このようにして、制御部２２はネオン管３０の調光制御を行う。なお、調光データＤＴが大きいほど出力停止時間ＦＴと出力開始時間ＳＴとの差分が大きくなり（デューティ比が大きくなり）、ネオン管３０はより明るく点灯し、これとは反対に、調光データＤＴが小さいほど出力停止時間ＦＴと出力開始時間ＳＴとの差分は小さくなり（デューティ比が小さくなり）、ネオン管３０はより暗くなる。つまり、制御部２２は、デューティ比を制御する、いわゆるデューティ制御（ＰＷＭ制御）を行うことによりネオン管３０の調光制御を行っている。

次に、このように構成された点灯制御装置１の動作について図５にしたがって詳細に説明する。
全波整流回路１１は、フィルタ部１０から入力される電源信号Ｓ０（図５（ａ））を全波整流し、図５（ｂ）に示す入力信号Ｓ１を出力する。入力信号Ｓ１が入力された平滑化回路１２は、入力信号Ｓ１を平滑化して図５（ｃ）に示す平滑信号Ｓ２を出力する。すなわち、平滑化回路１２は、入力信号Ｓ１に比較して凹凸の少ない波形（リップルの少ない波形）を生成する。ここで、コンデンサＣ１の単位時間当たりの放電電圧の割合（以下、放電角度θという）は、コンデンサＣ１の静電容量によって変化する。詳しくは、コンデンサＣ１の静電容量が大きい場合には、ゆっくりと放電するため放電角度θは小さな値となり、コンデンサＣ１の静電容量が小さい場合には、短時間で放電するため放電角度θは大きな値となる。

図５（ｄ）に示すように、制御部２２は、例えば調光データＤＴが最大値「２５５」の場合、図５（ａ）に示すゼロクロスポイントＺ１から出力開始時間ＳＴ１が経過した時点で制御信号を出力して、フォトカプラＰＣをオン状態からオフ状態にする。このため、ネオントランス１３におけるトランス１４の一次巻線１７には、図５（ｅ）に示す作動電圧Ｖ１が印加される。この際、図５（ｃ）に示すように平滑信号Ｓ２の電圧は、閾値電圧Ｖｔｈを超えた値となっている。このため、ＦＥＴＱ１がオンまたはＦＥＴＱ２がオンした際に放電閾値ＴＨ近傍の値を極短時間のうちに通過するため、ネオン管３０はちらつかない。そして、ゼロクロスポイントＺ１から出力停止時間ＦＴ１（出力開始時間ＳＴ１＋最大出力時間Ｔ２×１００％）が経過した時点で制御信号の出力を停止して、フォトカプラＰＣをオフ状態からオン状態にする。すなわち、制御部２２は、調光データＤＴが最大値の場合でも、点灯サイクルＴ１の７０％に当たる期間しか制御信号を出力しない。よって、ネオン管３０を最大輝度で連続的に点灯させる場合でも、ネオントランス１３には平均して１００Ｖ以下の電圧が印加されることになる（１００Ｖ×√２×約７０％＝約９９Ｖ）。

また、例えば調光データＤＴが「１４６」の場合、制御部２２は、図５（ａ）に示すゼロクロスポイントＺ２から出力開始時間ＳＴ２が経過した時点で制御信号を出力して、フォトカプラＰＣをオン状態からオフ状態にする。この場合も、平滑信号Ｓ２の電圧は閾値電圧Ｖｔｈを超えた値となっているため、ネオン管３０はちらつかない。そして、ゼロクロスポイントＺ２から出力停止時間ＦＴ２（出力開始時間ＳＴ１＋最大出力時間Ｔ２×約５７％）が経過した時点で制御信号の出力を停止して、フォトカプラＰＣをオフ状態からオン状態にする。このとき、出力停止時間ＦＴ２と出力開始時間ＳＴ２との差分で示される制御信号の出力時間は、最大出力時間Ｔ２の約５７％となっている。このため、ネオン管３０の輝度は、調光データＤＴが「２５５」の場合に比較して暗くなる。なお、最大出力時間Ｔ２の約５７％は点灯サイクルＴ１の約４０％（約５７％×約７０％）に相当する。したがって、このように調光データＤＴが小さな値であって制御信号を出力する期間がＴ１×５０％以下の場合でも、平滑信号Ｓ２の最大値近傍の電圧がスイッチングされた作動電圧Ｖ１がネオントランス１３に印加されることになる。

本実施形態の点灯制御装置１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）制御部２２は、平滑化回路１２により平滑化された平滑信号Ｓ２を用いてネオン管３０の点灯を行う。このため、フォトカプラＰＣがオフした際には、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧がスイッチングされた作動電圧Ｖ１がトランス１４の一次巻線１７に印加され、ネオン管３０はちらつかない。すなわち、従来の点灯制御装置において生じたネオン管３０の放電開始時のちらつきを抑制することができる。したがって、点灯制御装置１によれば、ネオン管３０を安定して点灯させることができる。

（２）一般に、電子部品は、正常に動作するための条件（例えば耐圧）が予め設定されている。この耐圧を超えた過大な電圧が電子部品に印加された場合、同電子部品は異常に発熱して破損してしまうおそれがある。入力信号Ｓ１を平滑化すると、その平均電圧は、電源信号Ｓ０の実効値よりも高い電圧となるため、ネオントランス１３を構成する電子部品が破損してしまうおそれがある。本実施形態において制御部２２は、制御信号を間欠的に出力して制御信号の連続出力時間を最大でも最大出力時間Ｔ２に制限する。このため、ネオントランス１３に印加される平均電圧は、制御手段により制御信号が連続して入力された場合に比較して低下する。したがって、点灯制御装置１によれば、ネオントランス１３を構成する電子部品にかかる負荷を軽減し、点灯制御装置１の信頼性を向上させることができる。

（３）制御部２２は、電源信号Ｓ０の一周期に対応する平滑信号Ｓ２の平均電圧が電源信号Ｓ０の実効値以下になるように制御信号の最大出力時間Ｔ２を設定する。商用電源電圧のＡＣ１００Ｖを平滑化すると約１４０Ｖの直流電圧となり、ネオントランス１３を構成する電子部品には、従来の点灯制御装置の場合に比較して１．４倍の負荷がかかることになる。制御信号の最大出力時間Ｔ２を点灯サイクルＴ１の約７０％にすることより、点灯制御装置１を構成する電子部品にかかる負荷を従来の点灯制御装置における場合と同等またはそれ以下にすることができる。したがって、点灯制御装置１を構成する電子部品の発熱を従来品と同程度に抑制することができる。

（４）ネオントランス１３には、点灯サイクルＴ１の中間時点が中心となるような出力時間で制御信号が入力されるため、ネオントランス１３は、平滑信号Ｓ２のうち電圧値が高い領域に基づいた点灯電圧をネオン管３０に印加する。このため、調光データＤＴが小さな値の場合でも、平滑信号Ｓ２の電圧は閾値電圧Ｖｔｈを超えた値となっているため、平滑信号Ｓ２の最大値近傍の電圧がスイッチングされた作動電圧Ｖ１がネオントランス１３に印加されることになる。したがって、コンデンサＣ１の放電特性による平滑信号Ｓ２の電圧降下が点灯電圧に及ぼす影響を抑制することができる。また、平滑信号Ｓ２の電圧値が高い部分に基づく点灯電圧がネオン管３０に印加されるため、ネオン管３０には相対的に高電圧が印加されることとなり、ネオン管３０は一層放電し易くなる。したがって、点灯制御装置１によれば、ネオン管３０を一層安定して点灯させることができる。

（５）コンデンサＣ１の静電容量は、制御信号の出力時間内において、点灯電圧の値が放電閾値ＴＨよりも大となるように入力信号Ｓ１を平滑化する値に設定されている。つまり、制御信号の出力時間内において平滑信号Ｓ２の電圧は、閾値電圧Ｖｔｈを超えた値となっている。このため、ＦＥＴＱ１がオンまたはＦＥＴＱ２がオンした際に放電閾値ＴＨ近傍の値を極短時間のうちに通過するため、ネオン管３０はちらつかない。また、コンデンサＣ１の値がこのような値に設定されていれば、コンデンサＣ１の静電容量の大小に起因してネオン管３０がちらつくといったこともない。したがって、点灯制御装置１によれば、コンデンサＣ１の静電容量を過剰に大きくして完全な平滑化を行う必要がないため、コンデンサＣ１の大型化を抑制でき、点灯制御装置１の大型化を抑制することができる。

特に本実施形態においては、前記（４）で述べたように、平滑信号Ｓ２のうち電圧値が最も高い領域に基づいた点灯電圧がネオン管３０に印加されるようになっている。このため、比較的小さな静電容量のコンデンサＣ１を用いても、制御信号の出力時間内においては平滑信号Ｓ２の電圧が閾値電圧Ｖｔｈを超えた値となり、ネオン管３０がちらつくといったことはない。

（６）制御部２２は、最大出力時間Ｔ２内でネオン管３０の調光を行う。このため、ネオン管３０を最大輝度で点灯させる場合でも、ネオントランス１３には、制御信号が間欠的に入力される。したがって、ネオン管３０を最大輝度で連続的に点灯させる点灯態様においても、点灯制御装置１を構成する電子部品にかかる負荷を確実に軽減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態は、ネオントランス１３及び出力回路２３と回路構成が異なるネオントランス５０及び出力回路５３を点灯制御装置１が備えている点で、前記第１実施形態と主として相違する。以下、このような点灯制御装置１について説明する。なお、ここでは第１実施形態と相違する点を述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。

図６に示すように、ネオントランス５０は、前記第１実施形態におけるネオントランス１３の回路構成（トランス１４、インバータ部１５）に加え、全波整流機能部５１及びフィルタ機能部５２を新たに備えている。また、インバータ部１５は、前記第１実施形態と異なり、フォトカプラＰＣが省略された構成となっている。なお、ネオントランス５０は、トランス１４、インバータ部１５、全波整流機能部５１、及びフィルタ機能部５２を含むユニットとして構成されている。

全波整流機能部５１は、前記第１実施形態において説明した全波整流回路１１と同様に、ダイオードブリッジにより構成されている。全波整流機能部５１は、信号端子ＴＮ１，ＴＮ２から入力された平滑信号Ｓ２を全波整流し、この整流した信号（整流信号）をフィルタ機能部５２に出力する。フィルタ機能部５２は、複数のコンデンサにより構成されている。フィルタ機能部５２は、整流信号に重畳したノイズを除去して、このノイズが除去された整流信号をインバータ部１５に出力する。

このように構成されたネオントランス５０において、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に平滑信号Ｓ２が入力されると、すなわち、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に平滑信号Ｓ２に対応する入力電圧が印加されると、一次巻線１７及び三次巻線１９と共振用コンデンサＣ３とは共振する。よって、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に入力電圧が印加されている期間にわたって、一次巻線１７には作動電圧Ｖ１が印加されることになる。

出力回路５３は、平滑化回路１２とネオントランス５０との間に設けられている。出力回路５３には、図１に一点鎖線で示す経路を経て平滑化回路１２から平滑信号Ｓ２が入力される。出力回路５３は、制御部２２からの制御信号に基づいて、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に平滑信号Ｓ２と対応する入力電圧を印加する回路である。詳しくは、出力回路５３は、ＦＥＴ５４を備えている。ＦＥＴ５４は、信号端子ＴＮ２とＧＮＤとの間に接続されている。出力回路５３は、制御部２２からハイレベルの制御信号が入力されると、ＦＥＴ５４をオンさせて信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に平滑信号Ｓ２と対応する入力電圧を印加する。これとは反対に、制御部２２からローレベルの制御信号が入力されると、出力回路５３は、ＦＥＴ５４をオフさせて信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間への平滑信号Ｓ２と対応する入力電圧の印加を停止する。

制御部２２は、前記第１実施形態と同様に、図４のフローチャートに示した点灯制御を所定の時間毎に行う。すなわち、制御部２２は、ステップ１００〜１０６に示すように、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）から出力開始時間ＳＴが経過した時点でハイレベルの制御信号を出力する。その結果、出力回路５３のＦＥＴ５４がオン状態となり、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に平滑信号Ｓ２と対応する入力電圧が印加される。このため、ネオントランス５０におけるトランス１４の一次巻線１７には、作動電圧Ｖ１が印加されてネオン管３０は点灯する。その後、制御部２２は、ステップ１０７〜１０９に示すように、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）から出力停止時間ＦＴが経過した時点で制御信号の出力を停止、すなわちローレベルの信号を出力する。その結果、出力回路５３のＦＥＴ５４がオフ状態となり、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に、平滑信号Ｓ２と対応する入力電圧が印加されなくなる。よって、トランス１４の一次巻線１７に作動電圧Ｖ１が印加されなくなり、ネオン管３０は消灯する。すなわち、本実施形態において、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間に平滑信号Ｓ２と対応する入力電圧が印加されるタイミングは、前記第１実施形態におけるフォトカプラＰＣがオフするタイミングに相当する。同様に、本実施形態において、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間への入力電圧の印加が停止されるタイミングは、前記第１実施形態におけるフォトカプラＰＣがオンするタイミングに相当する。

このように、制御部２２は、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間への入力電圧の印加の有無を制御することによりネオン管３０の点灯を制御する。更に、制御部２２は、前記第１実施形態と同様に、出力停止時間ＦＴと出力開始時間ＳＴとの差分である最大出力時間Ｔ２の期間内で調光制御を行う。すなわち、本実施形態においても制御部２２は、ネオン管３０を最大輝度で点灯させる場合でも、最大出力時間Ｔ２を超えて制御信号を出力することはない。

本実施形態の点灯制御装置１によれば、前記（１）〜（６）の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
（７）制御部２２は、信号端子ＴＮ１と信号端子ＴＮ２との間への入力電圧の印加の有無を制御することによりネオン管３０の点灯及び調光を制御する。つまり、制御部２２は、インバータ部１５の内部に設けられた電子部品（第１実施形態ではフォトカプラＰＣ）ではなく、ネオントランス５０への平滑信号Ｓ２の入力段階においてネオン管３０の点灯及び調光の制御を行う。従来の点灯制御装置におけるネオントランスは、ネオントランス５０に示す構成を成しているのが一般的である。制御部２２によって平滑信号Ｓ２の入力段階でネオン管３０の点灯及び調光制御が行われるため、ネオントランス５０を構成する全電子部品にかかる負荷を軽減することができる。また、ネオントランス５０を新たに製作したり改造したりといったことをしないで、市場に流通しているネオントランス５０を用いて、前記（１）〜（６）の効果を安価な構成で好適に奏することができる。

なお、前記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・前記第２実施形態においてネオントランス５０は、全波整流機能部５１及びフィルタ機能部５２のうち少なくとも一方を備えない構成でもよい。例えば、図７に示すように、第２実施形態における点灯制御装置１は、印加手段として、前記第１実施形態で用いたネオントランス１３を備えた構成となっていてもよい。このようにしても、前記（１）〜（７）の効果を得ることができる。

・前記各実施形態において点灯制御装置１は、図１に示すように、例えば新たに電圧検出回路４０を備え、制御部２２は、該電圧検出回路４０により検出された電源信号Ｓ０（測定電圧値）の最大電圧値に基づいて最大出力時間Ｔ２を変更するようにしてもよい。詳しくは、図１に破線で示すように、電圧検出回路４０は、フィルタ部１０と制御部２２との間に接続されてもよい。電圧検出回路４０は、例えばＡ／Ｄコンバータにより構成され、入力された電源信号Ｓ０の電圧値をデジタルデータ（電源電圧データＳ３）に変換して制御部２２に出力するようにしてもよい。

制御部２２は、電源電圧データＳ３から電源信号Ｓ０の最大電圧値Ｖｍａｘを求め、同最大電圧値Ｖｍａｘが、電源電圧変動がない場合における（定常状態での）電源信号Ｓ０の実効値Ｖｓ（前記実施形態では１００Ｖ）以下になるように最大出力時間Ｔ２を設定する。例えば、最大電圧値Ｖｍａｘが１５６Ｖの場合、最大出力時間Ｔ２は点灯サイクルＴ１の約６４％（１００Ｖ／１５６Ｖ＝約６４％）となる。また、例えば、最大電圧値Ｖｍａｘが１２７Ｖの場合、最大出力時間Ｔ２は点灯サイクルＴ１の７９％（１００Ｖ／１２７Ｖ＝約７９％）となる。このようにすれば、交流電源電圧が変動したとしても、ネオントランス１３を構成する電子部品には、１００Ｖ以下の電圧が印加されることになり、点灯制御装置１を構成する電子部品の発熱を従来に比較して一層安定的に抑制することができる。また、交流電源電圧の変動による放電灯の明るさの変動を抑制することができる。

・前記各実施形態において制御部２２は、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）から一定時間が経過した時点を出力開始時間ＳＴとして固定してもよい。例えば、制御部２２は、ゼロクロスポイントＺ（ｉ）から点灯サイクルＴ１×１５％の時点を出力開始時間ＳＴとして固定し、その時点を起点として、調光データＤＴで示される期間にわたって制御信号を出力するようにしてもよい。このようにしても、前記（１）〜（３），（５），（６）の効果を得ることができる。

・前記各実施形態において制御部２２は、電源信号Ｓ０の一周期内における平滑信号Ｓ２の平均電圧が電源信号Ｓ０の実効値以下になるように制御信号の連続出力時間を制限している。しかし、制御部２２は、電源信号Ｓ０の一周期内における平滑信号Ｓ２の平均電圧が必ずしも電源信号Ｓ０の実効値以下となるように制御信号の連続出力時間を制限しなくてもよい。例えば、制御部２２は、最大出力時間Ｔ２を点灯サイクルＴ１の８０％となるように設定することにより、電源信号Ｓ０の一周期内における平滑信号Ｓ２の平均電圧が電源信号Ｓ０の実効値よりも大きくなるような連続出力時間で制御信号を出力してもよい。このようにしても、制御信号を連続的に出力する場合に比較して、ネオントランス１３を構成する電子部品に印加される平均電圧は抑制されるため、同電子部品の発熱を抑制することができる。要するに、制御部２２は、間欠的に制御信号を出力すればよく、その制御信号の連続出力時間の長さは限定されない。

・前記各実施形態において商用電源電圧は、１００Ｖに限定されず、例えば２００Ｖでもよい。
・前記各実施形態においては、本発明をネオン管３０の調光を行う点灯制御装置に適用したが、調光を行わないで単に点灯のみを行う点灯制御装置に適用されてもよい。この場合においても、ネオン管３０を安定して点灯させることができるとともに、点灯制御装置を構成する電子部品にかかる負荷を軽減することができる。

次に、前記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（１）請求項２に記載の点灯制御装置において、前記制御手段は、前記制御信号の連続出力時間を前記交流電源電圧の周期の７０％となるようにすること。

第１実施形態における点灯制御装置の電気ブロック図。 同点灯制御装置における出力回路の回路図。 同点灯制御装置における全波整流回路、平滑化回路、及びネオントランスの回路図。 同点灯制御装置において、制御部が行う調光制御を示すフローチャート。 （ａ）は、商用電源電圧の波形を示すグラフ、（ｂ）は、入力信号Ｓ１の波形を示すグラフ、（ｃ）は、平滑信号Ｓ２の波形を示すグラフ、（ｄ）は、制御信号の波形を示すグラフ、（ｅ）は、作動電圧Ｖ１の波形を示すグラフ。 第２実施形態における点灯制御装置の平滑化回路、出力回路、制御部、及びネオントランス間の接続関係を示す概略回路図。 他の実施形態における点灯制御装置の平滑化回路、出力回路、及びネオントランス間の接続関係を示す概略回路図。

符号の説明

１…点灯制御装置、１２…平滑化手段としての平滑化回路、１３，５０…印加手段としてのネオントランス、２２…制御手段としての制御部、３０…放電灯としてのネオン管、４０…検出手段としての電圧検出回路。

Claims (6)

1. 放電により点灯する放電灯に接続され、交流電源電圧を全波整流した入力信号に基づく電圧を前記放電灯に印加することにより該放電灯を点灯させる点灯制御装置において、
   前記入力信号を平滑化した平滑信号を生成する平滑化手段と、
   制御信号が入力された場合に前記平滑信号に基づく点灯電圧を前記放電灯に印加する印加手段と、
   前記制御信号を間欠的に出力することにより、該制御信号の連続出力時間を制限する制御手段とを備えることを特徴とする点灯制御装置。
2. 前記制御手段は、前記交流電源電圧の一周期に対応する前記平滑信号の平均電圧が前記交流電源電圧の実効値以下となるように前記制御信号の連続出力時間を制限することを特徴とする請求項１に記載の点灯制御装置。
3. 前記制御手段は、前記交流電源電圧が最大または最小となる時点が中間時点となるような出力時間で前記制御信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の点灯制御装置。
4. 前記平滑化手段は、コンデンサを備え、
   該コンデンサの静電容量は、前記制御信号の出力時間内において、前記平滑信号に対応する前記点灯電圧の値が、前記放電灯の放電開始電圧を示す放電閾値よりも大となるように前記入力信号を平滑化する値に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の点灯制御装置。
5. 前記制御手段は、前記制御信号の連続出力時間を更に制限することにより前記放電灯の輝度に対応する調光データで示される期間だけ前記制御信号を出力して前記放電灯の調光制御を行うことを特徴とする請求項１〜４に記載の点灯制御装置。
6. 前記交流電源電圧の電圧値を測定電圧値として検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記交流電源電圧の一周期に対応する前記平滑信号の平均電圧が前記交流電源電圧の実効値以下となるように前記制御信号の連続出力時間を前記測定電圧値に基づいて変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の点灯制御装置。

Images