JP2010097698A - 低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路 - Google Patents

Abstract

【課題】低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路を提供する。
【解決手段】低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路１０は、共振ユニット１１と整流器２１とハーフブリッジ出力ユニット３１と第一電流制御スイッチＱ１と第二電流制御スイッチＱ２と第一トリガユニットＤＤ１と第二トリガユニットＤＤ２と選択ユニット４１と起動ユニット４２と維持／オフユニット４６とを備える。起動ユニット４２は整流器２１と第一トリガユニットＤＤ１に接続され、電圧が徐々に上昇する時、放電ランプを稼動し発光させる。維持／オフユニット４６は整流器２１と第二トリガユニットＤＤ２に接続され、放電ランプが起動された後、第二電流制御スイッチＱ２を導通させて持続的に稼動させ、電圧が所定の値まで降下する際に第二トリガユニットＤＤ２にトリガをかけ、第二電流制御スイッチＱ２をオフにすることによって放電ランプをオフにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電ランプの調光装置、詳しくは、低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路に関するものである。

従来の放電ランプの調光回路の多くは、制御ＩＣ（集積回路）または周波数可変機能を有する複雑な電子回路を介して異なる出力効率を制御することにより、放電ランプの輝度を制御する。しかし、制御ＩＣまたは周波数可変機能を採用する電子回路は単価が比較的高いため、消費者から受け入れられる程度に至っていない。

現今の放電ランプの調光回路が低効率状態下で稼動する際、電圧の不安定が原因で放電ランプが急に明るくなったり暗くなったりするというちらつき現象が起こりやすい。型番が異なる放電ランプのパラメーターは放電ランプの調光範囲に影響を与えるため、調光回路が放電ランプに対応し低効率下で稼動する際、誤差が非常に大きくなるだけでなく、ちらつき現象が著しくなってしまう。

本発明の主な目的は、低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路を提供することである。低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路は、低効率状態下で稼動する際、放電ランプに給電する電源をオフにすることにより、放電ランプにちらつき現象を発生させないことが可能である。
本発明のもう一つの目的は、低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路を提供することである。低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路は、構築が簡単でコストが低い。

上述の目的を達成するために、本発明による低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路は、共振ユニット、整流器、ハーフブリッジ出力ユニット、第一トリガユニット、第二トリガユニットおよび選択ユニットを備える。
共振ユニットは、互いに直列に繋がる第一コンデンサーと第二コンデンサーと、第一コンデンサーと第二コンデンサーとを直列に接続した構造に並列に繋がる第一インダクタとを有する。
整流器は、交流を直流に変換するため共振ユニットに接続される。
ハーフブリッジ出力ユニットは、放電ランプに接続され、かつ互いに直列に繋がる第一電流制御スイッチと第二電流制御スイッチを有し、第一電流制御スイッチと第二電流制御スイッチは制御端を別々に有する。かつ第一電流制御スイッチと第二電流制御スイッチを直列に接続した構造は整流器に接続される。
第一トリガユニットと第二トリガユニットは、第二電流制御スイッチの制御端に別々に接続される。
選択ユニットは、起動ユニットおよび維持／オフユニットを有する。
起動ユニットは、整流器と第一トリガユニットに接続されるため、電圧が徐々に上昇する際に第一トリガユニットにトリガをかけ、第二電流制御スイッチを導通させることによって放電ランプを発光させることが可能である。
維持／オフユニットは、整流器と第二トリガユニットに接続されるため、放電ランプが起動されて発光した後の正常稼動状態において第二トリガユニットにトリガをかけず、第二電流制御スイッチを導通させて持続的に稼動させることと、電圧が所定の値まで降下する際に第二トリガユニットにトリガをかけ、第二電流制御スイッチをオフにすることによって放電ランプをオフにすることが可能である。

以下、一実施形態および回路図に基づいて本発明の構造および特徴を詳細に説明する。

（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路１０は、共振ユニット１１、整流器２１、ハーフブリッジ出力ユニット３１、第一トリガユニットＤＤ１、第二トリガユニットＤＤ２および選択ユニット４１から構成される。

共振ユニット１１は、互いに直列に繋がる第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２と、第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２とを直列に接続した構造に並列に繋がる第一インダクタＬ１とを有する。

整流器２１は、交流を直流に変換するため共振ユニット１１に接続される全波整流回路である。

ハーフブリッジ出力ユニット３１は、互いに直列に繋がる第一電流制御スイッチＱ１と第二電流制御スイッチＱ２を有する。第一電流制御スイッチＱ１と第二電流制御スイッチＱ２を直列に接続した構造は整流器２１に接続される。第一電流制御スイッチＱ１と第二電流制御スイッチＱ２は制御端Ｇを別々に有する。制御端Ｇは発振ユニット３３に別々に接続される。発振ユニット３３は抵抗ＲとインダクタＬを直列に繋ぐことによって構成されるＲＬ発振回路である。ハーフブリッジ出力ユニット３１は放電ランプ９９に接続される。

第一トリガユニットＤＤ１と第二トリガユニットＤＤ２は、一端が第二電流制御スイッチＱ２の制御端Ｇに別々に接続される双方向トリガ・ダイオードである。

選択ユニット４１は、起動ユニット４２および維持／オフユニット４６を有する。

起動ユニット４２は、整流器２１と第一トリガユニットＤＤ１に接続される。本実施形態において、起動ユニット４２は、第一抵抗Ｒ１、第二抵抗Ｒ２及び第三コンデンサーＣ３を有する。起動ユニット４２の上述のユニットの接続状態は図１に示すとおりである。特筆すべきは、第三コンデンサーＣ３は一端が接地され、他端が第一抵抗Ｒ１と第二抵抗の間の接点に接続され、かつ第一トリガ・ダイオードＤＤ１の他端に接続されることである。電圧が徐々に上昇する際、起動ユニット４２は、第一トリガユニットＤＤ１にトリガをかけ、第二電流制御スイッチＱ２を導通させることによって放電ランプ９９を発光させることが可能である。

維持／オフユニット４６は、整流器２１と第二トリガユニットＤＤ２に接続される。
本実施形態において、維持／オフユニット４６は、第四コンデンサーＣ４、第一ダイオードＤ１、第一ツェナーダイオードＺＤ１、第五コンデンサーＣ５、第三抵抗Ｒ３、第二ダイオードＤ２、第二ツェナーダイオードＺＤ２、第四抵抗Ｒ４、第五抵抗Ｒ５および第六コンデンサーＣ６を有する。維持／オフユニット４６の上述のユニットの接続状態は図１に示すとおりである。第一ダイオードＤ１と第五コンデンサーＣ５の間の接続点はＡ点、第四抵抗Ｒ４と第五抵抗Ｒ５の間の接続点はＤ点、第二ダイオードＤ２と第二ツェナーダイオードＺＤ２の間の接続点はＣ点と設定される。第六コンデンサーＣ６は一端が接地され、他端がＤ点に接続される。Ｄ点は第六抵抗Ｒ６によって第二トリガユニットＤＤ２の他端に接続される。第一電流制御スイッチＱ１と第二電流制御スイッチＱ２の間の接続点はＦ点と設定される。維持／オフユニット４６は、放電ランプ９９が起動されて発光した後の正常稼動状態において第二トリガユニットＤＤ２にトリガをかけず、第二電流制御スイッチＱ２を導通させて持続的に稼動させることと、電圧が所定の値まで降下する際に第二トリガユニットＤＤ２にトリガをかけ、第二電流制御スイッチＱ２をオフにすることによって放電ランプ９９をオフにすることが可能である。

本発明を使用する際、本発明は標準調光器（従来の装置であるため回路に表示せず、詳しい説明を省略する）に対応し、商用電源（即ち交流電源）に接続される。標準調光器は発振ユニット１１に電源を供給するため発振ユニット１１に接続される。調光を行うとき、標準調光器によって調光を行うことが可能である。

以下、本発明の操作過程について説明を進める。
起動過程は次の通りである。オフ状態の電源を導通させ、電圧を徐々に上昇させる。このとき電流は整流器２１によって整流され、Ｂ点において起動ユニット４２の第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２によって分圧されることによって第三コンデンサーＣ３を充電する。第三コンデンサーＣ３の電圧が徐々に上昇し、第一トリガユニットＤＤ１にトリガをかける電圧より大きくなると、第一トリガユニットＤＤ１は第二電流制御スイッチＱ２を導通させることによって放電ランプ９９に電流を供給して発光させることが可能である。

維持過程は次の通りである。維持／オフユニット４６は、第四コンデンサーＣ４および第一ダイオードＤ１の作用と、第一ツェナーダイオードＺＤ１および整流器２１の組み合わせによってＦ点の電圧を倍電圧整流し、第五コンデンサーＣ５のフィルターによってＡ点において比較的基準電圧（本実施形態では−４３ボルト）を生成する。このとき整流器２１によって整流された後の電流は、Ｂ点から第三抵抗Ｂ３および第二ダイオードＤ２を経由してＣ点に達し、Ｃ点の電圧が４３ボルト以上である場合、第二ツェナーダイオードＺＤ２を導通させる。Ｄ点とＡ点は第四抵抗Ｒ４および第五抵抗Ｒ５によって分圧・整合されるため、Ｄ点の電圧は第二トリガユニットＤＤ２にトリガをかける電圧より小さい。従って、第二トリガユニットＤＤ２を導通させず、第二電流制御スイッチＱ２を遮断せず持続的に稼動させることが可能である。

オフ過程は、標準調光器を調整することによって電圧を徐々に降下させる過程である。このとき整流器２１に整流された後の電流は、Ｂ点から維持／オフユニット４６の第三抵抗Ｒ３および第二ダイオードＤ２を通過し、Ｃ点の電圧が４３ボルト以下である場合、Ａ点は第四抵抗Ｒ４および第五抵抗Ｒ５によって分圧される、即ちＤ点において第六コンデンサーＣ６は充電される。第六コンデンサーＣ６の電圧が第二トリガユニットＤＤ２にトリガをかける電圧より大きい場合、第二トリガユニットＤＤ２は導通し、第二電流制御スイッチＱ２は負電圧によって遮断され、放電ランプ９９に給電することを中止すると、放電ランプ９９はオフにされる。

本実施形態は、さらに負荷選択ユニット５１を有し、負荷選択ユニット５１は第三電流制御スイッチＱ３、第七抵抗Ｒ７、負荷抵抗Ｒｌｏａｄおよび第八抵抗Ｒ８を有する。負荷選択ユニット５１は、維持／オフユニット４６に接続されるため、放電ランプ９９が発光する際に第三電流制御スイッチＱ３を遮断し、負荷抵抗Ｒｌｏａｄに電流を通さないことと、放電ランプ９９がオフにされても低電流が流れる際に第三電流制御スイッチＱ３を導通させ、負荷抵抗Ｒｌｏａｄに電流を通すことが可能である。

放電ランプ９９が稼動する際、Ａ点の比較的基準電圧は−４３ボルトであり、第三電流制御スイッチＱ３は第八抵抗Ｒ８によって遮断されるため、負荷抵抗Ｒｌｏａｄに電流は通らない。

放電ランプが発光しないものの電圧が持続的に出力される、例えば標準調光器を極めて低い電圧に調整すると放電ランプ９９がオフにされても整流器２１から低電圧の電流が出力される場合、電流はＢ点において第七抵抗Ｒ７を通過し、第三電流制御スイッチＱ３を導通させる。Ｂ点の電流は、負荷抵抗Ｒｌｏａｄおよび第三電流制御スイッチＱ３を流れて接地されることによって回路を形成する。

上述したことにより、負荷選択回路は、放電ランプ９９が稼動する際、負荷抵抗Ｒｌｏａｄに電流を流さないこと、放電ランプ９９がオフにされても低電圧の電流が流れる際、負荷抵抗Ｒｌｏａｄに電流を流すことが可能であるため、放電ランプ９９が稼動する際、電流が負荷抵抗Ｒｌｏａｄを流れ、電流が無駄になるという問題はない。

（発明の効果）
上述したとおり、本発明が達成した効果は次の通りである。
１、低効率下で稼動する際、放電ランプをオフにすることによってちらつき現象を避けることが可能である。本発明の技術は、起動過程および維持作業過程において変動を起こさず正常稼動を維持することが可能であるなだけでなく、光を低効率またはオフに調整する過程において低効率状態下で放電ランプをオフにし、放電ランプに低電圧の電流を流さないことによって放電ランプが低電圧の際にちらつくという問題を解決することが可能である。
２、構築が簡単でコストが安いことを実現させる。本発明に使用される簡単な電子部品に、ＩＣ（集積回路）またはマイクロプロセッサーなどは含まれず、回路は極めて簡単であるため、コストが比較的安い。
３、省エネルギー効果を達成可能である。本発明においての負荷選択回路は、放電ランプが稼動する際、負荷抵抗に電流を流さないこと、放電ランプがオフにされても低電圧の電流が流れる際、負荷抵抗に電流を流すことが可能であるため、放電ランプが稼動する際、負荷抵抗に電流が流れ、電流が無駄になるという問題はない。言い換えれば、本発明は省エネルギー効果を有する。

本発明の一実施形態による低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路を示す回路図である。

符号の説明

１０：低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路、 １１：共振ユニット、 ２１：整流器、 ３１：ハーフブリッジ出力ユニット、 ４１：選択ユニット、 ４２：起動ユニット、 ４６：維持／オフユニット、 ５１：負荷選択ユニット、 ９９：放電ラップ、 Ｃ１：第一コンデンサー、 Ｃ２：第二コンデンサー、 Ｃ３：第三コンデンサー、 Ｃ４：第四コンデンサー、 Ｃ５：第五コンデンサー、Ｃ６：第六コンデンサー、 ＤＤ１：第一トリガユニット、 ＤＤ２：第二トリガユニット、Ｄ１：第一ダイオード、 Ｄ２：第二ダイオード、 Ｇ：制御端、 Ｌ：インダクタ、 Ｌ１：第一インダクタ、 Ｑ１：第一電流制御スイッチ、 Ｑ２：第二電流制御スイッチ、 Ｑ３：第三電流制御スイッチ、 Ｒ：抵抗、 Ｒ１：第一抵抗、 Ｒ２：第二抵抗、 Ｒ３：第三抵抗、 Ｒ４：第四抵抗、 Ｒ５：第五抵抗、 Ｒ６：第六抵抗、 Ｒ７：第七抵抗、 Ｒ８：第八抵抗、 Ｒｌｏａｄ：負荷抵抗、 ＺＤ１：第一ツェナーダイオード、 ＺＤ２：第二ツェナーダイオード

Claims (6)

1. 共振ユニット、整流器、ハーフブリッジ出力ユニット、第一トリガユニット、第二トリガユニットおよび選択ユニットを備え、
   前記共振ユニットは、互いに直列に繋がる第一コンデンサーと第二コンデンサーと、前記第一コンデンサーと前記第二コンデンサーとを直列に接続した構造に並列に繋がる第一インダクタとを有し、
   前記整流器は、交流を直流に変換するため前記共振ユニットに接続され、
   前記ハーフブリッジ出力ユニットは、放電ランプに接続され、かつ互いに直列に繋がる第一電流制御スイッチと第二電流制御スイッチを有し、前記第一電流制御スイッチと前記第二電流制御スイッチは制御端を別々に有し、前記第一電流制御スイッチと前記第二電流制御スイッチを直列に接続した構造は前記整流器に接続され、
   前記第一トリガユニットと前記第二トリガユニットは、前記第二電流制御スイッチの制御端に別々に接続され、
   前記選択ユニットは、起動ユニットおよび維持／オフユニットを有し、
   前記起動ユニットは、前記整流器と前記第一トリガユニットに接続されるため、電圧が徐々に上昇する際に前記第一トリガユニットにトリガをかけ、前記第二電流制御スイッチを導通させることによって前記放電ランプを発光させることが可能であり、
   前記維持／オフユニットは、前記整流器と前記第二トリガユニットに接続されるため、前記放電ランプが起動されて発光した後の正常稼動状態において前記第二トリガユニットにトリガをかけず、前記第二電流制御スイッチを導通させて持続的に稼動させることと、電圧が所定の値まで降下する際に前記第二トリガユニットにトリガをかけ、前記第二電流制御スイッチをオフにすることによって前記放電ランプをオフにすることが可能であることを特徴とする低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路。
2. 前記起動ユニットは、第一抵抗、第二抵抗及び第三コンデンサーを有し、前記維持／オフユニットは、第四コンデンサー、第一ダイオード、第一ツェナーダイオード、第五コンデンサー、第三抵抗、第二ダイオード、第二ツェナーダイオード、第四抵抗、第五抵抗および第六コンデンサーを有することを特徴とする請求項１に記載の低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路。
3. 前記整流器２１は、全波整流回路であることを特徴とする請求項２に記載の低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路。
4. 前記第一電流制御スイッチと前記第二電流制御スイッチの前記制御端は、発振ユニットに別々に接続され、前記発振ユニットは、抵抗とインダクタを直列に繋ぐことによって構成されるＲＬ発振回路であることを特徴とする請求項２に記載の低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路。
5. 前記第一トリガユニットと前記第二トリガユニットは、双方向トリガ・ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路。
6. 前記低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路は、さらに負荷選択ユニットを備え、前記負荷選択ユニットは、第三電流制御スイッチ、第七抵抗、負荷抵抗および第八抵抗を有し、前記負荷選択ユニットは、前記維持／オフユニットに接続されるため、前記放電ランプが発光する際に前記第三電流制御スイッチを遮断し、前記負荷抵抗に電流を通さないことと、前記放電ランプがオフにされても低電流が流れる際に前記第三電流制御スイッチを導通させ、前記負荷抵抗に電流を通すことが可能であることを特徴とする請求項２に記載の低効率状態の際にオフを可能にする放電ランプの調光回路。

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