JP2915976B2

JP2915976B2 - 照明負荷制御装置

Info

Publication number: JP2915976B2
Application number: JP21518990A
Authority: JP
Inventors: 大志城戸; 明則平松
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-08-14
Filing date: 1990-08-14
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH0498797A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、照明負荷を高周波で調光点灯させる照明負
荷制御装置に関するものである。

【従来の技術】

従来より、第３図に示すような構成の照明負荷制御装
置が提供されている。すなわち、直流電源E₁（交流電源
を整流したものでもよい）より得られる直流電圧を高周
波変換回路１により高周波電圧に変換し、得られた高周
波電圧により放電灯等の照明負荷２を始動、点灯させる
ようにしたものである。高周波変換回路１は、第１の調
光制御回路３および第２の調光制御回路４の出力に呼応
して照明負荷２への出力を制御し、照明負荷２の光出力
のレベルを調節するようになっている。第１の調光制御
回路３は、第１の調光設定部５からの連続調光信号を受
けて照明負荷２の光出力のレベルを連続的に変化させ、
第２の調光制御回路４は、第２の調光設定部６からの段
調光信号を受けて照明負荷２の光出力のレベルを複数段
階で変化させるように構成されている。第４図は、第３図構成の具体回路例を示すものであっ
て、高周波変換回路１は、いわゆる直列式のインバータ
回路により構成される。高周波変換回路１は、直流電源
E₁の両端間に接続されたスイッチ要素としての一対のト
ランジスタQ₁，Q₂の直列回路を備え、各トランジスタ
Q₁，Q₂のコレクタ、エミッタ間にはそれぞれダイオード
D₁，D₂が逆並列に接続される。一方のトランジスタQ₁の
両端間には、直流成分をカットするための結合コンデン
サC₀、放電灯よりなる照明負荷２、限流用と共振用とを
兼ねたインダクタＬ、照明負荷２への負荷電流をトラン
ジスタQ₁に帰還するための電流トランスCTの１次巻線n₁
の直列回路が接続される。また、照明負荷２の両端間に
は、共振用のコンデンサC₁、共振用と予熱電流通過用と
を兼ねたコンデンサC₂が並列に接続される。電流トラン
スCTの２次巻線n₂は抵抗R₅と直列接続され、この直列回
路はトランジスタQ₁のベース、エミッタ間に接続され
る。一方、トランジスタQ₂のコレクタ、エミッタ間には
抵抗R₁，R₂の直列回路が接続され、両抵抗R₁，R₂の接続
点は単安定マルチバイブレータMULのトリガ端子Ｂに接
続されており、トリガ端子Ｂへの入力信号の立ち下がり
でトリガされるようになっている。単安定マルチバイブ
レータMULには、たとえば、日本電気製のμPD4538など
の汎用の集積回路を用いることができる。単安定マルチ
バイブレータMULの非反転出力端子Ｑの出力レベルが
“H"になる期間（すなわち、反転出力端子の出力レベ
ルが“L"になる期間）は、抵抗R₄とコンデンサC₄とによ
り決定される。非反転出力端子Ｑは、バイアス抵抗R₆を
介してトランジスタQ₄のベースに接続され、また、反転
出力端子は、バイアス抵抗R₇を介してトランジスタQ₅
のベースに接続される。両トランジスタQ₄，Q₅のコレク
タ、エミッタ間は直列接続されて、この直列回路は電流
電源E₂の両端間に接続される。また、トランジスタQ₄の
エミッタとトランジスタQ₅のコレクタとの接続点は、バ
イアス抵抗R₈を介してトランジスタQ₂のベースに接続さ
れる。したがって、単安定マルチバイブレータMULの非
反転出力端子Ｑの出力レベルが“H"である期間によっ
て、トランジスタQ₂がオンになる期間が設定されるので
ある。いま、トランジスタQ₂がオンになると、抵抗R₁，R₂の
接続点が“L"レベルになるから、単安定マルチバイブレ
ータMULがトリガされて非反転出力端子Ｑの出力レベル
が所定期間だけ“H"になり、この期間はトランジスタQ₂
のオン状態が維持されることになる。トランジスタQ₂が
オンになると、直流電源E₁の正極→結合用コンデンサC₀
→照明負荷２→インダクタＬ→電流トランスCTの１次巻
線n₁→トランジスタQ₂→直流電源E₁の負極という経路で
電流が流れ、このとき、電流トランスCTの２次巻線n₂に
はトランジスタQ₁のベース、エミッタ間が逆バイアスと
なるような電流が流れるように、１次巻線n₁と２次巻線
n₂との極性が設定されているから、トランジスタQ₁はオ
フ状態を維持する。その後、単安定マルチバイブレータ
MULの非反転出力端子Ｑの出力レベルが“L"になるとト
ランジスタQ₂はオフになるが、インダクタＬは同じ向き
の電流を流そうとするから、ダイオードD₁が導通する。
また、電流トランスCTの２次巻線n₂に逆向きの誘起電圧
が発生し、トランジスタQ₁が順バイアスされてオンにな
る。ダイオードD₁に流れる電流がなくなると、結合用コ
ンデンサC₀の蓄積電荷を電源としてトランジスタQ₁に電
流が流れる。この電流によってインダクタＬのコアが飽
和磁束に達すると、トランジスタQ₁のコレクタ電流が急
激に減少し、電流トランスCTの２次巻線n₂に誘起される
トランジスタQ₁のベース電流が減少してトランジスタQ₁
がオフになる。トランジスタQ₁がオフになった後もイン
ダクタＬには同じ向きに電流が流れようとするから、ダ
イオードD₂が導通し、抵抗R₁，R₂の直列回路の接続点の
電位がゼロになって単安定マルチバイブレータMULのト
リガ端子Ｂにトリガがかかり、トランジスタQ₂が順バイ
アスされる。ダイオードD₂に流れる電流がなくなると、
トランジスタQ₂に電流が流れるのである。以上の動作を
繰り返すことにより、高周波変換回路１が発振動作を行
い、照明負荷２を高周波で点灯させるのである。上述したように、高周波変換回路１の起動にはトラン
ジスタQ₂をオンにすればよく、起動回路７は、直流電源
E₁の両端間に接続された抵抗R₃およびコンデンサC₃の直
列回路と、抵抗R₃とコンデンサC₃との接続点に一端が接
続され他端がトランジスタQ₂のベースに接続されたトリ
ガ素子Q₃とによって構成される。したがって、直流電源
E₁が接続されると、抵抗R₃を介してコンデンサC₃が充電
され、コンデンサC₃の両端電圧がトリガ素子Q₃のブレー
クオーバ電圧に達すると、トランジスタQ₃のベースにベ
ース電流が流れて高周波変換回路１の発振動作を起動す
ることができるのである。ところで、上記構成の高周波変換回路１では、単安定
マルチバイブレータMULの非反転出力端子Ｑの出力レベ
ルが“H"である期間を調節することによって、インダク
タＬに蓄積されるエネルギー量を制御すれば、照明負荷
２の光出力のレベルを調節することができる。このよう
な調光制御を行うために、第１の調光制御回路３および
第２の調光制御回路４の出力電圧を抵抗R₄とコンデンサ
C₄との接続点に印加し、第１の調光制御回路３や第２の
調光制御回路４の出力電圧を変えることによりコンデン
サC₄の充電時間を変えて、非反転出力端子Ｑの出力レベ
ルが“H"である期間を変えることができるようにしてあ
る。第１の調光制御回路３は、第１の調光設定部５からの
連続調光信号を受けて出力電圧を設定するのであって、
連続調光信号には、周波数が一定でオンデューティが可
変であるようなパルス信号が用いられている。第１の調
光制御回路３では、このような連続調光信号をノット回
路NOT（たとえば、日本電気製μPD4049）で反転し、ノ
ット回路NOTの出力で抵抗R₉を介してコンデンサC₅を充
電した後、コンデンサC₅の両端電圧を演算増幅器OP₁お
よび抵抗R₁₀〜R₁₃よりなる差動増幅器に入力し、コンデ
ンサC₅の両端電圧と抵抗R₁₂，R₁₃の接続点の電位との差
に比例した出力を得る。差動増幅器の出力は、演算増幅
器OP₂、抵抗R₁₄、ダイオードD₄よりなるインピーダンス
変換器を介して出力が低インピーダンスとなるようにし
て単安定マルチバイブレータMULに印加されるのであ
る。したがって、第１の調光制御回路３の出力電圧V
₀は、第５図に示すように、第１の調光設定部５から得
られる連続調光信号のオンデューティが大きくなるほど
高くなるのである。抵抗R₄とコンデンサC₄との接続点の
電位が高くなれば、コンデンサC₄の充電時間が短くなる
から、単安定マルチバイブレータMULの非反転出力端子
Ｑの出力レベルが“H"になる期間が短くなり、結果的に
照明負荷２の光出力のレベルが小さくなる。要するに、
連続調光信号のオンデューティが大きいほど照明負荷２
の光出力レベルが小さくなるのである。一方、第２の調光制御回路４は、第２の調光設定部６
からの段調光信号によって出力電圧を変化させるのであ
って、第２の調光設定部６は一対のスイッチSW₁，SW₂に
より構成される。各スイッチSW₁，SW₂には抵抗R₁₅，R₁₆
が直列接続され、両直列回路を並列に接続した並列回路
の一端が直流電源E₂の正極に接続され、他端がダイオー
ドD₅を介して抵抗R₄とコンデンサC₄との接続点に接続さ
れる。したがって、スイッチSW₁，SW₂の開閉によって、
コンデンサC₄への充電経路に挿入される抵抗値を３段階
で変化させることができるのである（両スイッチSW₁，S
W₂がオンになる状態は含まないものとする）。その結
果、照明負荷２の光出力レベルを３段階で設定できるの
である。ここにおいて、第１の調光制御回路３は、第２の調光
制御回路４が照明負荷２の光出力レベルを100％に設定
している状態で、連続調光信号のオンデューティが０％
のときに照明負荷２の光出力レベルを100％とし、連続
調光信号のオンデューティが100％のときに照明負荷２
の光出力レベルを50％とするように設定されていて、そ
の間、オンデューティと光出力レベルとが比例するもの
とする。また、第２の調光制御回路４は、第１の調光制
御回路３が照明負荷２の光出力レベルを100％に設定し
ている状態で、両スイッチSW₁，SW₂がオフのときに照明
負荷２の光出力レベルが100％、スイッチSW₁のみがオン
のときに80％、スイッチSW₂のみがオンのときに70％と
なるようにしてあるものとする。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来例では、第１の調光制御回路３と第２の調光
制御回路４との出力が、単安定マルチバイブレータMUL
の時定数を設定する抵抗R₄とコンデンサC₄との接続点に
並列的に入力されるものであるから、第６図に示すよう
に、照明負荷２の光出力レベルを80％にする段調光信号
が入力されているときに連続調光信号が入力されたとす
ると、連続調光信号のオンデューティが０％であれば光
出力レベルは80％になり、オンデューティが100％であ
れば光出力レベルは40％になる。また、段調光信号が70
％の設定であれば、連続調光信号によって35〜70％の調
光をすることになる。すなわち、連続調光信号では最小
の光出力レベルを50％に設定しようとしているにもかか
わらず、段調光信号を加えたことによって、50％よりも
低い光出力レベルになる場合が生じることになるのであ
る。このように、光出力レベルが50％よりも低くなると、
立ち消えが生じやすくなったり、高周波変換回路１の動
作が不安定になったりするという問題が生じる。本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、
連続調光と段調光とを行うことができるようにするとと
もに、段調光時のどの段階においても連続調光によって
得られる光出力の最小レベルが一定値になるようにした
照明負荷制御装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明では、上記目的を達成するために、直流電源よ
り得られる直流電圧を高周波電圧に変換して照明負荷に
印加する高周波変換回路と、照明負荷の光出力レベルを
連続的に設定する第１の調光設定部と、照明負荷の光出
力レベルを複数段階に設定する第２の調光設定部と、照
明負荷の光出力レベルの最小値を一定値に設定するとと
もに最大値を第２の調光設定部により複数段階に設定し
て照明負荷の光出力レベルを最小値と最大値との間で第
１の調光設定部により連続的に設定するように高周波変
換回路を制御する調光制御部とを設けているのである。

【作用】

上記構成によれば、照明負荷の光出力レベルの最小値
を一定値に設定するとともに最大値を第２の調光設定部
により複数段階に設定して照明負荷の光出力レベルを最
小値と最大値との間で第１の調光設定部により連続的に
設定するように高周波変換回路を制御する調光制御部と
を設けているので、照明負荷の光出力レベルの最大値が
第２の調光設定部により段階的に設定されるのであり、
最小値が一定値になるのである。また、最小値と最大値
との間で、第１の調光設定部により連続的に光出力レベ
ルを変化させることができるのである。その結果、連続
調光と段調光とを行うことができるとともに、段調光時
のどの段階においても連続調光によって得られる光出力
の最小レベルを一定値にすることができるのである。

【実施例】

本実施例の基本構成は、第４図に示した従来構成と同
様であって、第２の調光制御回路４および第２の調光設
定部６の接続位置のみを変更したものである。すなわ
ち、第１図に示すように、第２の調光設定部６は一対の
スイッチSW₁，SW₂よりなり、各スイッチSW₁，SW₂にそれ
ぞれ直列接続された一対の抵抗R₁₅，R₁₆により第２の調
光制御回路４が構成される。ここに、第１の調光制御回
路３と第２の調光制御回路４とにより、請求項における
調光制御部が構成される。各スイッチSW₁，SW₂と各抵抗
R₁₅，R₁₆との直列回路は並列接続される。この並列回路
の一端は直流電源E₂の負極に接続され、他端は抵抗R₉と
コンデンサC₅との接続点に接続される。この構成によれば、コンデンサC₅の端子電圧の最大値
は、抵抗R₉と第２の調光制御回路４に設けた抵抗R₁₅，R
₁₆との分圧比によって決定されることになる。すなわ
ち、第２の調光設定部６を構成するスイッチSW₁，SW₂の
開閉状態に応じて分圧比が決定されるから、スイッチSW
₁，SW₂の開閉状態によってコンデンサC₅の端子電圧の最
大値が変化することになる。その結果、抵抗R₁₅，R₁₆を
適宜設定すれば、第１の調光制御回路３の出力電圧V
₀は、第１の調光設定部５のオンデューティに比例しな
がらも、第２の調光設定部６の設定状態に応じて最小値
が変化するように設定できるのであり、第２図に示すよ
うに、第２の調光設定部６により設定された調光段階が
どの段階であっても、照明負荷２の光出力レベルの最小
値を一定にするように設定することができるのである。他の構成は第４図従来構成と同様であるから説明を省
略する。なお、上記実施例において、連続調光信号のオンデュ
ーティを変化させることによって照明負荷２の光出力レ
ベルを制御するようにしているが、電圧を変化させるよ
うな信号でもよく、照明負荷２の光出力レベルを連続的
に変化させることができるものであればどのような形式
でもよい。また、高周波変換回路１として、直列式（ハ
ーフブリッジ式）のインバータ回路を示したが、本発明
の技術思想を、スイッチ要素が１個であるインバータ回
路（いわゆるチョッパ回路）や、チョークを備えたプッ
シュプル式のインバータ回路など他のインバータ回路に
適用するのを妨げるものではない。さらに、インバータ
回路におけるスイッチ要素の制御方式として、単安定マ
ルチバイブレータMULによりオンデューティを制御する
方法を示したが、周波数制御等の他の制御方式を用いる
こともできる。

【発明の効果】

本発明は上述のように、照明負荷の光出力レベルの最
小値を一定値に設定するとともに最大値を第２の調光設
定部により複数段階に設定して照明負荷の光出力レベル
を最小値と最大値との間で第１の調光設定部により連続
的に設定するように高周波変換回路を制御する調光制御
部とを設けているので、照明負荷の光出力レベルの最大
値が第２の調光設定部により段階的に設定されるのであ
り、最小値が一定値になるのである。また、最小値と最
大値との間で、第１の調光設定部により連続的に光出力
レベルを変化させることができるのである。その結果、
連続調光と段調光とを行うことができるとともに、段調
光時のどの段階においても連続調光によって得られる光
出力の最小レベルを一定値にすることができるという効
果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は同上の
動作説明図、第３図は従来例を示すブロック図、第４図
は同上の回路図、第５図および第６図は同上の動作説明
図である。１……高周波変換回路、２……照明負荷、３……第１の
調光制御回路、４……第２の調光制御回路、５……第１
の調光設定部、６……第２の調光設定部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−79397（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−53199（ＪＰ，Ａ) 特開平１−167998（ＪＰ，Ａ) 実開平１−103867（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−111096（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 41/38 - 41/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源より得られる直流電圧を高周波電
圧に変換して照明負荷に印加する高周波変換回路と、照
明負荷の光出力レベルを連続的に設定する第１の調光設
定部と、照明負荷の光出力レベルを複数段階に設定する
第２の調光設定部と、照明負荷の光出力レベルの最小値
を一定値に設定するとともに最大値を第２の調光設定部
により複数段階に設定して照明負荷の光出力レベルを最
小値と最大値との間で第１の調光設定部により連続的に
設定するように高周波変換回路を制御する調光制御部と
を備えて成ることを特徴とする照明負荷制御装置。