JP2010262772A - Lighting device and method for dimming the lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置及び照明装置の調光方法に関するものである。 The present invention relates to a lighting device and a light control method for the lighting device.
放電管を点灯させる照明装置として、放電管の調光を可能とするものがある。この放電管は、照明回路を含む照明器具部に取り付けられる。この照明装置の電源と照明器具部との間は、電源線とGND線と調光信号用の信号線とで配線される。 Some lighting devices that light a discharge tube allow dimming of the discharge tube. This discharge tube is attached to a lighting fixture including a lighting circuit. A power supply line, a GND line, and a signal line for dimming signal are wired between the power supply of the lighting device and the lighting fixture.
近年、細型の照明器具部が開発され、照明器具部の細型化を実現するためには、配線の数を少なくして照明器具部のコネクタのピン数を減らす必要がある。そのため調光信号を電源線に重畳させることで調光信号用の信号線を省略する方法が従来から提案されている。 In recent years, a thin luminaire part has been developed, and in order to realize a thin luminaire part, it is necessary to reduce the number of wires and the number of pins of the connector of the luminaire part. Therefore, a method of omitting the signal line for the dimming signal by superimposing the dimming signal on the power supply line has been conventionally proposed.
例えば、調光レベルに基づいてパルス幅が設定されたPWM(Pulse Width Modulation)調光信号を交流信号に変換した後、電源からの電圧信号に重畳させて伝送し、照明器具部側で交流信号を分離しPWM調光信号に復調することによって調光信号を取り出すようにして配線の数を少なくした照明装置がある(例えば、特許文献1参照)。 For example, after converting a PWM (Pulse Width Modulation) dimming signal with a pulse width set based on the dimming level into an AC signal, it is superimposed on the voltage signal from the power supply and transmitted, and the AC signal is transmitted on the lighting fixture side. There is an illuminating device in which the number of wirings is reduced by taking out the dimming signal by separating the signal and demodulating it into a PWM dimming signal (for example, see Patent Document 1).
また、別の関連技術として電源線に調光レベルに基づいて発生した2値コードのパルス列を電源線に重畳して送出し、照明器具部側でパルス信号を分離してマイコンで2値コードに基づく調光信号を発生するようにして配線の数を少なくした照明装置がある(例えば、特許文献2参照)。 As another related technology, a binary code pulse train generated based on the dimming level is superimposed on the power supply line and sent to the power supply line, and the pulse signal is separated on the luminaire side and converted into a binary code by the microcomputer. There is an illuminating device in which the number of wirings is reduced so as to generate a dimming signal based thereon (for example, see Patent Document 2).
しかし、このような照明装置では、照明器具に交流信号を分離した後、検波し、PWM調光信号を作る回路や、2値コード化されたパルスをマイコンで調光信号に変換する回路が必要となり、回路が複雑化して小型化低価格化が実現できないという問題がある。 However, in such a lighting device, a circuit for generating a PWM dimming signal after separating an AC signal into a lighting fixture and a circuit for converting a binary coded pulse into a dimming signal by a microcomputer is required. As a result, there is a problem that the circuit becomes complicated and cannot be reduced in size and price.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な回路を照明器具部に設けることで電源線に重畳した調光信号を取り出し調光制御することが可能な照明装置及び照明装置の調光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an illumination device capable of taking out a dimming signal superimposed on a power supply line and controlling dimming by providing a simple circuit in the lighting fixture unit. And it aims at providing the light control method of an illuminating device.
この目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る照明装置は、
光源と、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より十分長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
前記電圧信号を平滑する平滑部と、
前記調光信号生成部が生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、前記平滑部が平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させる照明部と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve this object, a lighting device according to the first aspect of the present invention provides:
A light source;
A modulation signal generation unit that generates a modulation signal by superimposing a dimming pulse having a specified dimming voltage and a constant pulse width on a voltage signal supplied from a power supply at a pulse interval sufficiently longer than the pulse width of the dimming pulse. When,
A dimming signal generation unit that generates a dimming signal having a signal level corresponding to the dimming voltage of the dimming pulse superimposed on the voltage signal by the modulation signal generation unit;
A smoothing unit for smoothing the voltage signal;
An illuminating unit that sets a dimming level of the light source based on a signal level of the dimming signal generated by the dimming signal generation unit and turns on the light source with the voltage signal smoothed by the smoothing unit. It is characterized by that.
本発明の第2の観点に係る照明装置の調光方法は、
光源を備えた照明装置の調光方法であって、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より十分長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成するステップと、
前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成するステップと、
前記電圧信号を平滑するステップと、
生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させるステップと、を備えたことを特徴とする。
The light control method of the illumination device according to the second aspect of the present invention includes:
A dimming method for an illumination device including a light source,
Generating a modulated signal by superimposing a dimming pulse having a specified dimming voltage and a constant pulse width on a voltage signal supplied from a power supply at a pulse interval sufficiently longer than the pulse width of the dimming pulse;
Generating a dimming signal having a signal level corresponding to the dimming voltage of the dimming pulse superimposed on the voltage signal;
Smoothing the voltage signal;
Setting the dimming level of the light source based on the signal level of the generated dimming signal, and lighting the light source with the smoothed voltage signal.
本発明によれば、簡単な回路を照明器具部に設けることで電源線に重畳した調光信号を取り出すことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light control signal superimposed on the power wire can be taken out by providing a simple circuit in a lighting fixture part.
以下、本発明の実施形態に係る照明装置を図面を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置の構成を図1に示す。
本実施形態に係る照明装置100は、パルス変調回路1と、照明器具部2と、ランプ3と、可変抵抗VRと、を備える。
Hereinafter, an illumination device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The structure of the illuminating device which concerns on this embodiment is shown in FIG.
The
可変抵抗VRは、ランプ3の調光レベルを調整するための可変抵抗であり、その一端は、パルス変調回路1に接続され、他端は接地されて、調光電圧Vsのレベル調整信号Sadjをパルス変調回路1に供給する。
The variable resistor VR is a variable resistor for adjusting the dimming level of the
パルス変調回路1は、直流電源PSの電圧信号に、指定された調光電圧Vsに等しいLowレベルを有するパルス幅一定の調光パルスを調光パルスのパルス幅より十分長いパルス間隔で重畳させた変調信号S11を生成するものであり、図2に示すように、パルス発振器11と、遅延部12と、変調部13と、調光電圧設定部14と、を備える。
The
パルス発振器11は、図4に示すような一定のパルス幅期間T11、パルス間隔T0のパルス信号S0を生成するものである。ここでパルス間隔T0はパルス幅期間T11よりも十分大きく設定される。
The
遅延部12は、パルス発振器11から出力されたパルス信号S0から、トランジスタQ11,Q12が同時オンしないように、立ち下がり、立ち上がりタイミングをずらした2つのパルス信号S1,S2を駆動信号として生成するものである。
The
遅延部12は、抵抗R1,R2と、コンデンサC1,C2と、ダイオードD1,D2と、を備える。
The
抵抗R1の一端は、パルス発振器11の出力端に接続され、コンデンサC1の一端は、抵抗R1の他端に接続され、コンデンサC1の他端は接地される。
One end of the resistor R1 is connected to the output end of the
ダイオードD1のカソードはパルス発振器11の出力端と抵抗R1の一端とに接続され、アノードは、抵抗R1の他端とコンデンサC1の一端とに接続される。遅延部12は、抵抗R1とコンデンサC1との接続点の信号をパルス信号S1として変調部13に供給する。
The cathode of the diode D1 is connected to the output end of the
抵抗R2の一端は、パルス発振器11の出力端に接続され、コンデンサC2の一端は、抵抗R2の他端に接続され、コンデンサC2の他端は接地される。
One end of the resistor R2 is connected to the output end of the
ダイオードD2のアノードはパルス発振器11の出力端に接続され、カソードは、抵抗R2とコンデンサC2との接続点に接続される。遅延部12は、抵抗R2とコンデンサC2との接続点の信号をパルス信号S2として変調部13に供給する。
The anode of the diode D2 is connected to the output terminal of the
変調部13は、直流電源PSから電圧Vccの電圧信号が供給され、パルス発振器11が生成したパルス信号S0に基づいて、電圧Vccの電圧信号をスイッチングすることにより、電圧信号に調光パルスP1を重畳させるものであり、ゲートドライバDR1,DR2と、トランジスタQ11,Q12と、を備える。
The
ゲートドライバDR1,DR2は、それぞれ、トランジスタQ11,Q12をオン、オフするものであり、パルス信号S0に基づいて生成されたパルス信号S1,S2が遅延部12から供給され、このパルス信号S1,S2を、それぞれ、反転増幅してゲート信号S3,S4を生成し、トランジスタQ11,Q12のゲートに印加する。
The gate drivers DR1 and DR2 turn on and off the transistors Q11 and Q12, respectively, and pulse signals S1 and S2 generated based on the pulse signal S0 are supplied from the
トランジスタQ11,Q12は、それぞれ、ゲートドライバDR1,DR2から供給されたパルス信号S1,S2に基づいてオン、オフし、変調信号S11を出力するものである。 The transistors Q11 and Q12 are turned on and off based on the pulse signals S1 and S2 supplied from the gate drivers DR1 and DR2, respectively, and output a modulation signal S11.
トランジスタQ11は、pチャンネルのMOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、ソースは、直流電圧Vccの直流電源PSの正極に接続され、直流電圧Vccの電圧信号が供給される。トランジスタQ11は、ゲートにHighレベルのゲート信号S3が供給されてオフし、このゲート信号S3がLowレベルになるとオンする。 The transistor Q11 is a p-channel MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and its source is connected to the positive electrode of the DC power source PS of the DC voltage Vcc, and a voltage signal of the DC voltage Vcc is supplied. The transistor Q11 is turned off when a gate signal S3 of High level is supplied to the gate, and is turned on when the gate signal S3 becomes Low level.
トランジスタQ12は、nチャンネルのMOSFETであり、ドレインは、トランジスタQ11のドレインに接続される。このトランジスタQ11とトランジスタQ12との接続点をノードN11とし、ノードN11は、パルス変調回路1の出力端に接続される。トランジスタQ12は、ゲートにHighレベルのゲート信号S4が供給されてオンし、このゲート信号S4がLowレベルになるとオフする。
The transistor Q12 is an n-channel MOSFET, and the drain is connected to the drain of the transistor Q11. A connection point between the transistor Q11 and the transistor Q12 is a node N11, and the node N11 is connected to the output terminal of the
調光電圧設定部14は、供給されたレベル調整信号Sadjに基づいて、調光パルスP1の調光電圧Vs(トランジスタQ12のソース電圧)を設定するものであり、オペアンプIC1とコンデンサC3とを備える。
The dimming
オペアンプIC1は、供給されたレベル調整信号SadjをコンデンサC3に供給するためのオペアンプである。オペアンプIC1の反転入力端子(−)は、可変抵抗VRの一端に接続され、出力端は、非反転入力端子(+)とコンデンサC3の一端とに接続されてボルテージフォロア回路が構成される。 The operational amplifier IC1 is an operational amplifier for supplying the supplied level adjustment signal Sadj to the capacitor C3. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier IC1 is connected to one end of the variable resistor VR, and the output terminal is connected to the non-inverting input terminal (+) and one end of the capacitor C3 to constitute a voltage follower circuit.
コンデンサC3は、レベル調整信号Sadjの信号レベルに基づいて、トランジスタQ12のソース電圧を決定するためのものであり、その一端は、オペアンプIC1の出力端とトランジスタQ12のソースとに接続され、他端は接地される。 The capacitor C3 is for determining the source voltage of the transistor Q12 based on the signal level of the level adjustment signal Sadj, one end of which is connected to the output end of the operational amplifier IC1 and the source of the transistor Q12, and the other end. Is grounded.
トランジスタQ12がオンしている期間、直流電源PSから供給された電圧信号は低下する。この電圧信号が低下する信号が調光パルスP1となり、電圧信号に調光パルスP1が重畳することになる。そして、トランジスタQ12のソース電圧は、変調信号S11に重畳する調光パルスP1の調光電圧Vsとなる。 While the transistor Q12 is on, the voltage signal supplied from the DC power source PS decreases. The signal in which the voltage signal decreases is the dimming pulse P1, and the dimming pulse P1 is superimposed on the voltage signal. The source voltage of the transistor Q12 becomes the dimming voltage Vs of the dimming pulse P1 superimposed on the modulation signal S11.
調光パルスP1のパルス間隔T0は、パルス発振器11が出力するパルス信号S0によって決定される。また、調光電圧設定部14に入力されたレベル調整信号Sadjの調光電圧Vsが変化しても、調光パルスP1がLowレベルになるパルス幅期間T1は変化せず、調光パルスP1のLowレベルは、レベル調整信号Sadjの調光電圧Vsになる。
The pulse interval T0 of the dimming pulse P1 is determined by the pulse signal S0 output from the
パルス変調回路1は、調光信号が照明器具部2への電圧供給に影響を与えないように、そのデューティを十分大きくする。
The
具体的に、パルス変調回路1は、パルス幅期間T1=0.1〜1ms程度、パルス間隔期間T2=10〜200ms程度のパルス状の調光パルスP1を電圧信号に重畳させる。
Specifically, the
図1に戻り、照明器具部2は、ランプ3を点灯させ、調光電圧Vsに従ってランプ3の調光を行うものであり、調光信号検波回路21と、平滑回路22と、照明回路23と、を備える。また、照明器具部2は、調光(電源)入力端子とGND端子とを備え、調光(電源)入力端子は、パルス変調回路1の出力端に接続される。
Returning to FIG. 1, the
調光信号検波回路21は、パルス変調回路1から調光入力端子を介して供給された変調信号S11から、調光パルスP1を取り出して調光電圧Vsに対応する信号レベルとして直流の調光電圧Vcの調光信号S21を生成する回路であり、抵抗R21とコンデンサC21とダイオードD21とを備える。
The dimming
抵抗R21は、コンデンサC21に流入する電流を制限する電流制限抵抗であり、その一端は、パルス変調回路1の出力端を介して図2に示すノードN11に接続される。コンデンサC21の一端は、抵抗R21の他端に接続され、コンデンサC21の他端は、接地される。
The resistor R21 is a current limiting resistor that limits the current flowing into the capacitor C21. One end of the resistor R21 is connected to the node N11 illustrated in FIG. 2 via the output end of the
ダイオードD21は、コンデンサC21の電荷を放電する放電ダイオードであり、シリコン半導体で形成される。ダイオードD21のカソードは、抵抗R21の一端に接続され、アノードは、抵抗R21の他端とコンデンサC21の一端とに接続される。 The diode D21 is a discharge diode that discharges the electric charge of the capacitor C21, and is formed of a silicon semiconductor. The cathode of the diode D21 is connected to one end of the resistor R21, and the anode is connected to the other end of the resistor R21 and one end of the capacitor C21.
調光信号検波回路21が生成する調光信号S21の信号レベルVcは、調光パルスP1のLowレベル、即ち、調光電圧Vsによって決定される。
The signal level Vc of the dimming signal S21 generated by the dimming
平滑回路22は、変調信号S11から調光パルスP1を除去して、電圧信号を平滑することにより、直流電圧Vaの電圧信号S22を生成する回路であり、ダイオードD22とコンデンサC22とを備える。
The smoothing
ダイオードD22は平滑ダイオードであり、そのアノードは、パルス変調回路1の出力端を介してノードN11に接続され、カソードは、照明回路23の電源入力端に接続される。
The diode D22 is a smoothing diode, and its anode is connected to the node N11 via the output terminal of the
コンデンサC22は、平滑コンデンサであり、その一端は、ダイオードD22のカソードに接続され、他端は接地される。 The capacitor C22 is a smoothing capacitor, one end of which is connected to the cathode of the diode D22 and the other end is grounded.
照明回路23は、ランプ3を点灯させるための回路であり、図3に示すように、トランスTと、トランジスタQ31,Q32と、ドライバ31と、コンデンサC31と、を備え、プッシュプル回路によって構成される。
The
トランスTは、1次巻線と2次巻線とからなり、1次巻線に直流電圧Vaが印加されて、1次巻線に蓄積されたエネルギーを2次巻線に伝達するものである。1次巻線の中点は、平滑回路22のダイオードD22のカソードとコンデンサC22の一端とに接続される。2次巻線の両端は、それぞれ、ランプ3の両端に接続される。
The transformer T includes a primary winding and a secondary winding, and a DC voltage Va is applied to the primary winding to transmit energy accumulated in the primary winding to the secondary winding. . The midpoint of the primary winding is connected to the cathode of the diode D22 of the smoothing
トランジスタQ31,Q32は、交互にオン、オフして、トランスTの1次巻線にエネルギーを蓄積するためのスイッチングトランジスタであり、nチャンネルのMOSFETが用いられる。 The transistors Q31 and Q32 are switching transistors for alternately turning on and off to accumulate energy in the primary winding of the transformer T, and n-channel MOSFETs are used.
トランジスタQ31,Q32は、ゲートに、それぞれ、Highレベルのゲート信号S31,S32が供給されてオンする。 The transistors Q31 and Q32 are turned on when the gates S31 and S32 of High level are supplied to the gates, respectively.
トランジスタQ31のドレインは、トランスTの一端に接続され、ソースは、接地される。トランジスタQ32のドレインは、トランスTの他端に接続され、ソースは、接地される。 The drain of the transistor Q31 is connected to one end of the transformer T, and the source is grounded. The drain of the transistor Q32 is connected to the other end of the transformer T, and the source is grounded.
ドライバ31は、トランジスタQ31,Q32のそれぞれのゲートにHighレベルのゲート信号S31,S32を交互に供給してトランジスタQ31,Q32を駆動するものである。
The
ドライバ31は、調光信号検波回路21から供給された調光信号S21の調光電圧Vcに従って、トランジスタQ31,Q32のそれぞれのゲートに供給するゲート信号S31,S32のオンデューティを設定する。
The
ゲート信号S31及びゲート信号S32がHighレベルになる期間をトランジスタQ31,Q32のオン期間Tonとして、オンデューティは、スイッチング周期Tswに対するオン期間Tonの比である。 A period in which the gate signal S31 and the gate signal S32 are at a high level is an on period Ton of the transistors Q31 and Q32, and the on duty is a ratio of the on period Ton to the switching period Tsw.
ドライバ31は、オンデューティを設定したゲート信号S31,S32を、トランジスタQ31,Q32のそれぞれのゲートに交互に供給することにより、トランジスタQ31,Q32をPWM制御を行う。
The
また、別の調光手段としてドライバ31はQ31,Q32のそれぞれのゲートに供給するゲート信号S31,S32に一定周期の休止期間を設け、調光信号検波回路21から供給された調光信号S21の調光電圧Vcに従って、その休止期間の長さを可変してランプ3の点灯、非点灯期間の割合を変えることで調光を実現する手段とすることもできる。
Further, as another dimming means, the
ランプ3は、例えば、冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプ等の光源であり、「放電」と「蛍光」の2つの現象を利用した照明部材である。ランプ3の両端は、それぞれ照明回路23の出力端子Pout1,Pout2に接続される。
The
次に本実施形態に係る照明装置100の動作を説明する。
パルス変調回路1において、パルス発振器11は、パルス信号S0を生成し、遅延部12に供給する。
Next, operation | movement of the illuminating
In the
図4に示すように、時刻t11において、パルス発振器11が生成したパルス信号S0が立ち下がると、コンデンサC1は、ダイオードD1を介して放電される。このため、パルス信号S1は、パルス信号S0の立ち下がりとほぼ同時に立ち下がる。
As shown in FIG. 4, when the pulse signal S0 generated by the
一方、コンデンサC2は抵抗R2を介して放電されるため、パルス信号S2は、パルス信号S0の立ち下がりから時間Td1だけ遅延して立ち下がる。 On the other hand, since the capacitor C2 is discharged through the resistor R2, the pulse signal S2 falls with a delay of time Td1 from the fall of the pulse signal S0.
時刻t12になってパルス信号S0が立ち上がると、コンデンサC1は、抵抗R1を介して充電される。このため、パルス信号S1は、パルス信号S0の立ち上がりから時間Td2だけ遅延して立ち上がる。 When the pulse signal S0 rises at time t12, the capacitor C1 is charged via the resistor R1. Therefore, the pulse signal S1 rises with a delay of time Td2 from the rise of the pulse signal S0.
一方、コンデンサC2は、ダイオードD2を介して充電されるため、パルス信号S2は、パルス信号S0の立ち上がりとほぼ同時に立ち上がる。 On the other hand, since the capacitor C2 is charged via the diode D2, the pulse signal S2 rises almost simultaneously with the rise of the pulse signal S0.
このようにしてパルス信号S1,S2の立ち上がりタイミング、立ち下がりタイミングがずれる。遅延部12は、このパルス信号S1,S2を、それぞれ、変調部13のドライバDR1,DR2に供給する。
In this way, the rising timing and falling timing of the pulse signals S1, S2 are shifted. The
ドライバDR1,DR2は、遅延部12から供給されたこのパルス信号S1,S2を、それぞれ、反転増幅してトランジスタQ11,Q12のゲートに印加する。
The drivers DR1 and DR2 invert and amplify the pulse signals S1 and S2 supplied from the
トランジスタQ11は、時刻t11とほぼ同時にオフし、時刻t12から時間Td2だけ遅れてオンする。トランジスタQ12は、時刻t11から時間Td1だけ遅れてオンし、時刻t12とほぼ同じ時刻にオンする。 The transistor Q11 is turned off almost simultaneously with the time t11 and turned on with a delay of time Td2 from the time t12. The transistor Q12 is turned on with a delay of time Td1 from the time t11, and is turned on at substantially the same time as the time t12.
このため、図4に示すように、トランジスタQ11,Q12は同時オンすることなく、電圧Vccの電圧信号に調光パルスP1が重畳した変調信号S11が生成される。 For this reason, as shown in FIG. 4, the transistors Q11 and Q12 are not turned on at the same time, and the modulation signal S11 in which the dimming pulse P1 is superimposed on the voltage signal of the voltage Vcc is generated.
この変調信号S11は、照明器具部2に伝送されて調光信号検波回路21に供給される。調光信号検波回路21は、検波して、この変調信号S11から調光信号S21を取り出す。
The modulation signal S11 is transmitted to the
図5(a)に示すように、時刻t21において、調光電圧Vsが電圧Vs1に設定された場合、変調信号S11の調光電圧Vsは、電圧Vs1に低下する。 As shown in FIG. 5A, when the dimming voltage Vs is set to the voltage Vs1 at time t21, the dimming voltage Vs of the modulation signal S11 decreases to the voltage Vs1.
図5(b)に示すように、時刻t21から調光パルスP1の立ち下がりと同時にコンデンサC21の電荷はダイオードD21を通じて急速に放電され電圧Vc11まで低下する。ここで、Vc11はダイオードD21の順方向電圧降下分だけ電圧Vs1よりも低い値となる。 As shown in FIG. 5B, the charge of the capacitor C21 is rapidly discharged through the diode D21 to the voltage Vc11 simultaneously with the fall of the dimming pulse P1 from the time t21. Here, Vc11 is lower than the voltage Vs1 by the forward voltage drop of the diode D21.
パルス幅期間T1の期間が経過して、変調信号S11の電圧レベルが電圧Vccに上昇すると、コンデンサC21は、抵抗R21を介して充電される。 When the period of the pulse width period T1 elapses and the voltage level of the modulation signal S11 rises to the voltage Vcc, the capacitor C21 is charged via the resistor R21.
調光信号S21の調光電圧Vcは、図5(b)に示すように上昇して、パルス間隔期間T2の期間内で電圧Vc12に達する。調光パルスP1が入るたびに上記のようにコンデンサC21の充放電が繰り返され、コンデンサC21の電圧は鋸歯状波成分を含んだ直流電圧となる。調光信号検波回路21は、このコンデンサC21の電圧である調光信号S21を照明回路23に供給する。
The dimming voltage Vc of the dimming signal S21 rises as shown in FIG. 5B, and reaches the voltage Vc12 within the pulse interval period T2. Each time the dimming pulse P1 enters, charging and discharging of the capacitor C21 is repeated as described above, and the voltage of the capacitor C21 becomes a DC voltage including a sawtooth wave component. The dimming
ここで、照明装置23が安定に動作するためには鋸歯状波成分は小さいことが望ましい。この鋸歯状波成分は調光パルスP1の間隔が短いほど、あるいは抵抗R21やコンデンサC21の値が大きいほど小さくすることができるが、調光パルスP1の間隔が極端に短くなると、照明回路23に加えられる電圧信号S22が低下するという悪影響が生じる。
Here, in order for the illuminating
また抵抗R21やコンデンサC21の値を極端に大きくすると調光信号Sadjの変化に対して調光が追随する応答時間が長くなるという悪影響が生じるため、これらを勘案して定数が決定される。 Further, if the values of the resistor R21 and the capacitor C21 are extremely increased, an adverse effect that the response time for the dimming to follow with respect to the change of the dimming signal Sadj occurs. Therefore, the constant is determined in consideration of these.
一方、平滑回路22は、変調信号S11から調光パルスP1を除去し、直流電圧Vaの電圧信号S22を生成する。図5(b)に示すように、調光パルスP1除去後の電圧信号S22の電圧Vaは、変調信号S11の電圧Vccから、ダイオードD21の順方向電圧降下VF分だけ低下する。平滑回路22は、この電圧Vaの電圧信号S22を照明回路23に供給する。
On the other hand, the smoothing
調光パルスP1が出力されている期間(T1)は変調信号S11の電圧がコンデンサC22の充電電圧である電圧信号S22より低下し、ダイオードD22が逆方向にバイアスされるため電流が流れず、電圧信号S22は低下する。 During the period (T1) during which the dimming pulse P1 is output, the voltage of the modulation signal S11 is lower than the voltage signal S22, which is the charging voltage of the capacitor C22, and the diode D22 is biased in the reverse direction, so that no current flows. The signal S22 decreases.
しかし、このP1が出力されている期間(T1)はコンデンサC22の放電電流によって電圧信号S22の低下が補われるため、コンデンサC22の容量を大きくしたり調光パルス幅T1を十分短くしたりすることで電圧信号S22の低下を少なくし、電圧信号S22の電圧Vaへの影響を少なくすることができる。 However, since the decrease in the voltage signal S22 is compensated for by the discharge current of the capacitor C22 during the period (T1) during which this P1 is output, the capacity of the capacitor C22 is increased or the dimming pulse width T1 is sufficiently shortened. Thus, the decrease of the voltage signal S22 can be reduced, and the influence of the voltage signal S22 on the voltage Va can be reduced.
照明回路23のトランスTの1次巻線の中点には、この電圧Vaが印加される。照明回路23は、図5(b)に示す電圧Vc12に基づいて、それぞれ、ゲート信号S31,S32のオンデューティを設定し、このゲート信号S31,S32をトランジスタQ31,Q32のゲートに供給する。
This voltage Va is applied to the middle point of the primary winding of the transformer T of the
トランジスタQ31、Q32は、それぞれ、ゲートにHighレベルのゲート信号S31,S32が供給されてオンし、ゲート信号S31,S32がLowレベルになるとオフする。このときのトランジスタQ31、Q32のそれぞれのドレイン−ソース間電圧Vds1,Vds2は、図6に示すような波形を有する。 The transistors Q31 and Q32 are turned on when the gate signals S31 and S32 of High level are supplied to the gates, respectively, and are turned off when the gate signals S31 and S32 become Low level. The drain-source voltages Vds1 and Vds2 of the transistors Q31 and Q32 at this time have waveforms as shown in FIG.
このトランジスタQ31,Q32が交互にオンして1次巻線にエネルギーが蓄積され、それぞれがオフしたとき、2次巻線にエネルギーが伝達される。2次巻線には、1次巻線と2次巻線との巻数比に、オンデューティを乗算した交流電圧が発生する。 The transistors Q31 and Q32 are alternately turned on to accumulate energy in the primary winding, and when each is turned off, energy is transmitted to the secondary winding. In the secondary winding, an AC voltage is generated by multiplying the turn ratio of the primary winding and the secondary winding by the on-duty.
この電圧がランプ3の両端に印加されて、ランプ3は、2次巻線とコンデンサC31とによって共振した電流が供給されて点灯する。
This voltage is applied to both ends of the
図5(a)に示すように、時刻t22において、レベル調整信号Sadjの調光電圧Vsが電圧Vs2に設定された場合(Vs1>Vs2)、図5(b)に示すように、調光信号S21の調光電圧Vcは、Vc21(Vc11>Vc21)まで低下する。 As shown in FIG. 5A, when the dimming voltage Vs of the level adjustment signal Sadj is set to the voltage Vs2 at time t22 (Vs1> Vs2), as shown in FIG. The dimming voltage Vc of S21 decreases to Vc21 (Vc11> Vc21).
パルス幅期間T1の期間が経過して、変調信号S11の電圧が電圧Vccに上昇すると、調光信号S21の調光電圧Vcは、図5(b)に示すように電圧Vc22まで上昇する。Vc11>Vc21であるため、電圧Vc22も電圧Vc12よりも低くなる。 When the pulse width period T1 elapses and the voltage of the modulation signal S11 rises to the voltage Vcc, the dimming voltage Vc of the dimming signal S21 rises to the voltage Vc22 as shown in FIG. 5B. Since Vc11> Vc21, the voltage Vc22 is also lower than the voltage Vc12.
一方、調光電圧Vsが、電圧Vs1から電圧Vs2に変化しても、変調信号S11のパルス幅期間T1は一定であるため、電圧信号S22の電圧Vaは、ダイオードD22の順方向電圧降下VF分、低下するだけで、それ以下には低下しない。 On the other hand, even if the dimming voltage Vs changes from the voltage Vs1 to the voltage Vs2, the pulse width period T1 of the modulation signal S11 is constant. Therefore, the voltage Va of the voltage signal S22 is equal to the forward voltage drop VF of the diode D22. , It will only drop, but not below that.
調光信号S21の電圧Vc22は、電圧Vc12よりも低くなるため、ドライバ31が設定するオンデューティは小さくなり、図6に示すように、トランジスタQ31,Q32のオン期間Tonは短くなる(Ton1>Ton3,Ton2>Ton4)。
Since the voltage Vc22 of the dimming signal S21 is lower than the voltage Vc12, the on-duty set by the
このため、トランスTの2次巻線に発生する電圧は低下し、ランプ3に供給される電流も低下して、調光レベルが低下する。
For this reason, the voltage generated in the secondary winding of the transformer T decreases, the current supplied to the
以上説明したように、本実施形態によれば、照明装置100は、パルス変調回路1に入力されたレベル調整信号Sadjの調光電圧Vsが変化したとき、調光パルスP1のLowレベルを変化させるようにした。
As described above, according to the present embodiment, the
また、調光信号検波回路21は、調光パルスP1のLowレベルから調光電圧Vsの情報を取り出すように構成されているため、調光信号検波回路21の構成も簡易であり、コストを低く抑えることもできる。
In addition, since the dimming
また、直流電源PSからの電圧信号に調光パルスP1を重畳させるため、専用の調光信号ケーブルを敷設する必要も無く、調光入力端子が少なくなって照明器具部2の細型化を実現できる。
Further, since the dimming pulse P1 is superimposed on the voltage signal from the DC power supply PS, there is no need to lay a dedicated dimming signal cable, and the dimming input terminal can be reduced, and the
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。 In carrying out the present invention, various forms are conceivable and the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、照明装置100は、図1に示すような調光信号検波回路21の代わりに、図7に示すような構成の調光信号検波回路24を備えるようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
図1に示す調光信号検波回路21において、調光電圧Vcは、図5(b)に示すように、ほぼ直流ではあるものの鋸歯状波成分も含まれている。
In the dimming
図7に示すような構成の調光信号検波回路24は、この鋸歯状波成分も除去するように構成されたものである。
The dimming
この調光信号検波回路24は、図1に示す調光信号検波回路21の構成に加え、トランジスタQ24と、抵抗R24,R25と、コンデンサC24と、を備える。
The dimming
トランジスタQ24は、npn型バイポーラトランジスタであり、ダイオードD21と同じシリコン半導体で形成される。トランジスタQ24のコレクタは、平滑回路22のダイオードD22のカソードとコンデンサC22の一端とに接続され、ベースは、ダイオードD21のアノードと抵抗R21の他端とコンデンサC21の一端との接続点に接続される。
The transistor Q24 is an npn-type bipolar transistor and is formed of the same silicon semiconductor as the diode D21. The collector of the transistor Q24 is connected to the cathode of the diode D22 of the smoothing
抵抗R24,R25は分圧抵抗であり、抵抗R24の一端はトランジスタQ24のエミッタに接続され、抵抗R25の一端は抵抗R24の他端に接続され、抵抗R25の他端は接地される。コンデンサC24の一端は、抵抗R24と抵抗R25との接続点に接続され、他端が接地される。 The resistors R24 and R25 are voltage dividing resistors. One end of the resistor R24 is connected to the emitter of the transistor Q24, one end of the resistor R25 is connected to the other end of the resistor R24, and the other end of the resistor R25 is grounded. One end of the capacitor C24 is connected to a connection point between the resistor R24 and the resistor R25, and the other end is grounded.
トランジスタQ24は、ベースに供給された調光信号S21の調光電圧Vcに従って動作する。また、鋸歯状のリップル成分は、分圧抵抗R24,R25とコンデンサC21との回路によって除去される。 The transistor Q24 operates according to the dimming voltage Vc of the dimming signal S21 supplied to the base. The sawtooth ripple component is removed by a circuit composed of voltage dividing resistors R24 and R25 and a capacitor C21.
次に、ダイオードD21の順方向電圧降下VFとトランジスタQ24のダイオード成分の順方向電圧VF'との関係について説明する。 Next, the relationship between the forward voltage drop VF of the diode D21 and the forward voltage VF ′ of the diode component of the transistor Q24 will be described.
抵抗R21とコンデンサC21との接続点の調光電圧Vcは、ダイオードD21の順方向電圧降下VFが誤差として加えられた電圧になる。一方、トランジスタQ24のベース−エミッタ間にはダイオード成分が存在するため、トランジスタQ24のエミッタには、このダイオード成分の順方向電圧VF'から調光電圧Vcが差し引かれた電圧が発生する。 The dimming voltage Vc at the connection point between the resistor R21 and the capacitor C21 is a voltage obtained by adding the forward voltage drop VF of the diode D21 as an error. On the other hand, since a diode component exists between the base and emitter of the transistor Q24, a voltage obtained by subtracting the dimming voltage Vc from the forward voltage VF 'of the diode component is generated at the emitter of the transistor Q24.
ここで、接合型のダイオード、トランジスタであれば、ダイオードの順方向電圧VFとトランジスタのダイオード成分の順方向電圧VF'とは、ほぼ等しくなる。 Here, in the case of a junction type diode or transistor, the forward voltage VF of the diode and the forward voltage VF ′ of the diode component of the transistor are substantially equal.
従って、接合型のダイオードであるダイオードD21の順方向電圧VFとトランジスタQ24のダイオード成分の順方向電圧VF'とは、ほぼ等しくなり、トランジスタQ24のエミッタに発生する電圧は、調光電圧Vsとほぼ等しくなる。 Accordingly, the forward voltage VF of the diode D21 which is a junction type diode and the forward voltage VF ′ of the diode component of the transistor Q24 are substantially equal, and the voltage generated at the emitter of the transistor Q24 is substantially equal to the dimming voltage Vs. Will be equal.
さらに温度変化について説明すると、ダイオードD21の順方向電圧降下VFは温度に依存する。シリコンダイオードの場合、この順方向電圧VFの温度係数は、−2mV/℃程度になり、温度が変化すると、ダイオードD21の順方向電圧降下VFも変化する。 Further explaining the temperature change, the forward voltage drop VF of the diode D21 depends on the temperature. In the case of a silicon diode, the temperature coefficient of the forward voltage VF is about −2 mV / ° C., and when the temperature changes, the forward voltage drop VF of the diode D21 also changes.
しかし、接合型のダイオードとトランジスタとでは、温度特性もほぼ同じであり、温度が変化すれば、トランジスタQ24のダイオード成分の順方向電圧降下VF'も同じように変化する。 However, the junction-type diode and the transistor have substantially the same temperature characteristics. If the temperature changes, the forward voltage drop VF ′ of the diode component of the transistor Q24 changes in the same way.
このため、温度が変化しても順方向電圧降下VF'と順方向電圧降下VFが打ち消し合い、トランジスタQ24のエミッタには、温度変化にほとんど影響されない電圧が現れることになる。 Therefore, even if the temperature changes, the forward voltage drop VF ′ and the forward voltage drop VF cancel each other, and a voltage that is hardly affected by the temperature change appears at the emitter of the transistor Q24.
分圧抵抗R24,R25は、トランジスタQ24のエミッタに現れた電圧を分圧して、図8に示すように、鋸歯状のリップル成分が除去された調光電圧Vc'の調光信号S24を照明回路23に供給する。 The voltage dividing resistors R24 and R25 divide the voltage appearing at the emitter of the transistor Q24, and, as shown in FIG. 8, the dimming signal S24 of the dimming voltage Vc ′ from which the sawtooth ripple component is removed is shown in the illumination circuit. 23.
このような調光信号検波回路24の構成であれば、照明回路23にリップル成分の少ない直流の調光信号S24を供給することができ、ランプ3の光量が、より安定し、ちらつきの発生を確実に防止することができる。
With such a configuration of the dimming
尚、ダイオードD21が受ける温度変化とトランジスタQ24が受ける温度変化とを同じようにするため、ダイオードD21とトランジスタQ24とは、できるだけ近くに配置されるのが望ましい。 In order to make the temperature change received by the diode D21 and the temperature change received by the transistor Q24 the same, it is desirable that the diode D21 and the transistor Q24 be arranged as close as possible.
このようにすれば、温度条件は同一となり、より正確に、ダイオードD21の順方向電圧降下VFの温度変化による変動分とトランジスタQ24のベース−エミッタ間の順方向電圧降下VFの温度変化による変動分とが打ち消し合うようにすることができ、トランジスタQ24に発生するソース電圧、調光電圧Vc'の温度による影響を小さくすることができる。 In this way, the temperature conditions are the same, and more accurately, the fluctuation due to the temperature change of the forward voltage drop VF of the diode D21 and the fluctuation due to the temperature change of the base-emitter forward voltage drop VF of the transistor Q24. Can cancel each other, and the influence of the temperature of the source voltage and dimming voltage Vc ′ generated in the transistor Q24 can be reduced.
次に、上記実施形態では、光源を、冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプ等のランプ3として説明した。しかし、光源はこのようなランプ3に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードや有機EL等であってもよい。
Next, in the above embodiment, the light source has been described as the
また、照明回路23も図3に示すようなプッシュプル回路に限定されるものではなく、ハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路であってもよい。また、光源が冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプ以外のものであれば、照明回路23も、その光源に対応するような構成のものになる。
Further, the
1 パルス変調回路
2 照明器具部
3 ランプ
11 パルス発振器
12 遅延部
13 変調部
14 調光電圧設定部
21,24 調光信号検波回路
22 平滑回路
23 照明回路
100 照明装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より十分長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
前記電圧信号を平滑する平滑部と、
前記調光信号生成部が生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、前記平滑部が平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させる照明部と、を備えた、
ことを特徴とする照明装置。 A light source;
A modulation signal generation unit that generates a modulation signal by superimposing a dimming pulse having a specified dimming voltage and a constant pulse width on a voltage signal supplied from a power supply at a pulse interval sufficiently longer than the pulse width of the dimming pulse. When,
A dimming signal generation unit that generates a dimming signal having a signal level corresponding to the dimming voltage of the dimming pulse superimposed on the voltage signal by the modulation signal generation unit;
A smoothing unit for smoothing the voltage signal;
An illuminating unit that sets a dimming level of the light source based on a signal level of the dimming signal generated by the dimming signal generation unit and turns on the light source with the voltage signal smoothed by the smoothing unit. The
A lighting device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The dimming signal generation unit extracts the dimming pulse superimposed on the voltage signal by the modulation signal generation unit from the voltage signal, and smoothes the extracted dimming pulse to correspond to the dimming voltage. Generate a signal level dimming signal,
The lighting device according to claim 1.
一端が前記変調信号生成部の出力端に接続された電流制限抵抗と、
一端が前記電流制限抵抗の他端に接続され、他端が接地された第1のコンデンサと、
カソードが前記電流制限抵抗の一端に接続され、アノードが前記電流制限抵抗の他端と前記第1のコンデンサの一端とに接続されて前記第1のコンデンサの電荷を放電する放電ダイオードと、を備え、
前記第1のコンデンサによって平滑された信号を第1の調光信号として前記照明部に供給する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。 The dimming signal generator is
A current limiting resistor having one end connected to the output end of the modulation signal generator;
A first capacitor having one end connected to the other end of the current limiting resistor and the other end grounded;
A discharge diode for discharging a charge of the first capacitor by connecting a cathode to one end of the current limiting resistor and an anode connected to the other end of the current limiting resistor and one end of the first capacitor; ,
A signal smoothed by the first capacitor is supplied to the illumination unit as a first dimming signal;
The illumination device according to claim 1, wherein
アノードが前記変調信号生成部の出力端に接続され、カソードが前記照明部の入力端に接続された整流ダイオードと、
一端が前記整流ダイオードの前記カソードに接続され、他端が接地された平滑コンデンサと、を備え、
前記調光信号生成部は、
コレクタが前記平滑部の前記整流ダイオードの前記カソードと前記平滑コンデンサの一端とに接続され、ベースが前記第1のダイオードの前記アノードと前記電流制限抵抗の他端と前記第1のコンデンサの一端との接続点に接続されて前記第1の調光信号が供給されるバイポーラトランジスタと、
前記バイポーラトランジスタのエミッタに直列に接続された分圧抵抗と、
一端が前記分圧抵抗の接続点に接続され、他端が接地された第2のコンデンサと、を備え、
前記分圧抵抗と前記第2のコンデンサの一端との接続点の信号を第2の調光信号として前記照明部に供給する、
ことを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 The smoothing part is
A rectifier diode having an anode connected to the output end of the modulation signal generation unit and a cathode connected to the input end of the illumination unit;
A smoothing capacitor having one end connected to the cathode of the rectifier diode and the other end grounded,
The dimming signal generator is
A collector is connected to the cathode of the rectifier diode of the smoothing unit and one end of the smoothing capacitor, and a base is the anode of the first diode, the other end of the current limiting resistor, and one end of the first capacitor. A bipolar transistor to which the first dimming signal is supplied connected to the connection point of
A voltage dividing resistor connected in series to the emitter of the bipolar transistor;
A second capacitor having one end connected to the connection point of the voltage dividing resistor and the other end grounded,
A signal at a connection point between the voltage dividing resistor and one end of the second capacitor is supplied to the illumination unit as a second dimming signal.
The lighting device according to claim 3.
前記パルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より十分長いパルス間隔を有するパルス信号を生成するパルス発振器と、
前記電源から前記電圧信号が供給され、前記パルス発振器が生成した前記パルス信号に基づいて、供給された前記電圧信号をスイッチングすることにより前記電圧信号に前記調光パルスを重畳させる変調部と、
前記変調部が重畳させる前記調光パルスの調光電圧を設定する調光電圧設定部と、を備えた、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明装置。 The modulation signal generator is
A pulse oscillator for generating a pulse signal having a pulse interval sufficiently longer than a pulse width of the dimming pulse, the dimming pulse having a constant pulse width;
A modulation unit that superimposes the dimming pulse on the voltage signal by switching the supplied voltage signal based on the pulse signal generated by the pulse oscillator, the voltage signal being supplied from the power source;
A dimming voltage setting unit for setting a dimming voltage of the dimming pulse to be superimposed by the modulation unit,
The lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記パルス発振器が生成した前記パルス信号から、立ち下がり、立ち上がりのタイミングをずらした2つの駆動信号を生成し、生成した前記2つの駆動信号を前記変調部に供給する駆動信号生成部を備え、
前記変調部は、前記駆動信号生成部が生成した前記2つの駆動信号に基づいて前記電圧信号をスイッチングする、
ことを特徴とする請求項5に記載の照明装置。 The modulation signal generator is
From the pulse signal generated by the pulse oscillator, a drive signal generation unit that generates two drive signals with the falling and rising timings shifted, and supplies the generated two drive signals to the modulation unit,
The modulation unit switches the voltage signal based on the two drive signals generated by the drive signal generation unit,
The lighting device according to claim 5.
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より十分長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成するステップと、
前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成するステップと、
前記電圧信号を平滑するステップと、
生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させるステップと、を備えた、
ことを特徴とする照明装置の調光方法。 A dimming method for an illumination device including a light source,
Generating a modulated signal by superimposing a dimming pulse having a specified dimming voltage and a constant pulse width on a voltage signal supplied from a power supply at a pulse interval sufficiently longer than the pulse width of the dimming pulse;
Generating a dimming signal having a signal level corresponding to the dimming voltage of the dimming pulse superimposed on the voltage signal;
Smoothing the voltage signal;
Setting the dimming level of the light source based on the signal level of the generated dimming signal, and lighting the light source with the smoothed voltage signal,
A lighting control method for an illuminating device.
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