JP3859440B2

JP3859440B2 - 高輝度放電灯調光システムおよびそれに用いられる電子安定器

Info

Publication number: JP3859440B2
Application number: JP2000262995A
Authority: JP
Inventors: 佳久梅沢; 芳生釼持
Original assignee: Eye Lighting Systems Corp
Current assignee: Eye Lighting Systems Corp
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: JP2002075683A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高輝度放電灯の調光システムおよびそれに用いられる電子安定器、特に、高輝度放電灯を用いた装置の状態を監視可能な高輝度放電灯の調光システムおよびそれに用いられる電子安定器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタルハライドランプの様な高輝度放電灯は、演色性、発光効率ともに良好であるため、様々な屋内外の施設の照明装置の光源として広く用いられている。このような高輝度放電灯の点灯システムは図４に示すような構成となっていた。
【０００３】
図４に従来の高輝度放電灯点灯システムを記載する。
同図に示す高輝度放電灯点灯システム１００は、端末器１０２に放電灯の点消灯の信号を送信し得る制御盤１０４と、制御盤１０４から送信された信号を受信する端末器１０２、受信した信号に基づいて端末器１０２によって制御される２つのマグネットコンダクタ１０６、１０８と、一つのマグネットコンダクタによって駆動される２つの安定器１１０、１１２及び１１４、１１６からなり、それぞれの安定器に高輝度放電灯が接続されていた。このような構成によって１つの端末器１０２で４つの高輝度放電灯が制御されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来のシステムでは、端末器１０２、マグネットコンダクタ１０６、１０８はそれぞれ独立した機能を果たしており、電力もそれぞれに独立して供給されていた。そのため、それぞれの機器に電源回路を設けなければならずシステム自体を小型化することも難しい上、設置にも多大な労力が必要とされた。
【０００５】
これに対し、通信信号用のケーブルから電源が供給されるような構成のシステムも存在したが、このようなシステムでは通信距離が短くなってしまい、長い通信距離が必要とされた場合、増幅器などを用いねばならなかった。
【０００６】
さらに、このような構成であると、装置の小型化が難しかったため信号の送受信を行う端末器一つにつき４つの出力を制御していたが、従来通信には４ビットの信号が用いられており、４ビットの信号のうち、一つの信号で１回路の放電灯のオン・オフに使用するため、各放電灯の点灯あるいは消灯の制御しか行うことができず、照明全体で光量が大きすぎる場合などには、点灯している放電灯の数を変えること、いわゆる間引き点灯によって光量調整していた。しかし間引き点灯では光の分布が均一ではなくなってしまうという欠点があった。
【０００７】
また、全体として光量の調整を行える調光機能を持った放電灯点灯システムも存在したが、図４に示したシステムにさらに他の機器を接続して構成するためシステム全体が複雑化、大型化してしまうとともに、オペレータが希望する調光をただちに正確に行い得るようなシステムではなかった。
【０００８】
さらにこのようなシステムにおいて高輝度放電灯、特にメタルハライドランプの調光を行うと、ちらつきが多く、かつ寿命が極端に短くなり、実質的に調光はできないものとして扱われていた。
【０００９】
また高輝度放電灯の不点状態は、制御盤によって放電灯を点灯させ、実際の点灯状態を確認しなければ、機器異常などを発見することはできなかった。しかし照明として用いられる放電灯の数は非常に数が多いのが通例であり、そのような機器異常を確認する作業も非常に煩雑で大変なものであった。
【００１０】
本発明は前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、高輝度放電灯の調光を行い得るシステム、そして機器異常による放電灯の不点を自己診断し得るシステム、および、そのようなシステムに用いられ、かつシステムを小型化し得る安定器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明にかかる高輝度放電灯調光システムは、遠隔制御が可能な高輝度放電灯調光システムにおいて、オペレータにより設定された高輝度放電灯の点灯、消灯、調光出力の設定を信号に変換して指示を出し得る出力指示機構と、前記出力指示機構によって遠隔制御され、該出力指示機構から発信される指示に応答し、高輝度放電灯の出力を制御する電子安定器と、前記電子安定器に接続された高輝度放電灯と、前記電子安定器に電力を供給する電源とからなり、前記電子安定器は、インバータと、前記出力指示機構の信号に応答し、電子安定器内部の状態を監視する端末器によって構成されており、前記端末器は前記インバータから電力が供給されていることを特徴とする。
そして、該出力指示機構は高輝度放電灯の不点を検知し、オペレータに知らせる。
【００１２】
つまり、出力指示機構は、該出力指示機構が発信する指示に対して、該電子安定器が無応答となると、機器異常として認識し、オペレータに高輝度放電灯の不点を知らせるように構成される。
さらに、前記電子安定器は、電子安定器内部に発生する無負荷電圧を検知することによって高輝度放電灯が点灯しているかどうか判断し、該高輝度放電灯が点灯していないと判断したとき、前記出力指示機構が発信する指示に対する応答を停止する。このように、電子安定器が無応答の状態になることによって、前記出力指示機構に不点を認識させ、オペレータに高輝度放電灯の不点を知らせることが好適である。
【００１３】
また本発明において、該出力指示機構は放電灯の点灯累積時間、過電流、過電圧のうち少なくとも一つを監視し得ることが好適である。
また本発明において、前記端末器は、前記出力指示機構から発信される指示が一定時間ない場合に、前記高輝度放電灯を消灯することが好適である。
また本発明における電子安定器は、遠隔制御が可能な高輝度放電灯調光システムに用いられる電子安定器において、前記電子安定器は、インバータと、遠隔制御によって送信された信号に応答し、電子安定器内部の状態を監視する端末器とから構成されており、前記端末器は前記インバータから電力が供給されている。さらに、電子安定器は、電子安定器内部に発生する無負荷電圧を検知することによって高輝度放電灯が点灯しているかどうか判断し、該高輝度放電灯が点灯していないと判断したとき、遠隔制御によって送信された信号に対する応答を停止することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の高輝度放電灯調光システムは、高輝度放電灯の遠隔制御が可能なシステムである。
以下、本発明の一実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の一実施形態である高輝度放電灯の調光システムの概要図を記載する。
同図に示す本発明の高輝度放電灯調光システム２は、遠隔制御が可能な高輝度放電灯調光システムにおいて、高輝度放電灯４の点灯、消灯、調光出力の指示を行い得る出力指示機構６と、前記出力指示機構６と信号線８で結ばれており、前記出力指示機構６から発信される指示に応答し、高輝度放電灯４の出力を制御する電子安定器１０と、前記電子安定器１０に接続された高輝度放電灯４と、前記電子安定器１０に電力を供給する電源１２とからなっている。
【００１６】
そして本発明において特徴的なことは、前記電子安定器１０は、インバータと、前記出力指示機構６の信号に応答し、電子安定器１０内部の状態を監視する端末器によって構成されており、前記端末器は前記インバータから電力が供給されていることである。
【００１７】
図２に本発明の一実施形態における高輝度放電灯調光システムに用いられる電子安定器１０の概要構成図を記載する。なお、同図において図１と同じ構成要素に対応するものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００１８】
同図に示すように、本発明の電子安定器１０は、インバータ１４と、前記出力指示機構６の信号に応答し、電子安定器１０内部の状態を監視する端末器１６によって構成されており、前記端末器１６は前記インバータ１４から電力が供給されている。
【００１９】
なお、前記インバータ１４から端末器１６に電力が供給されるとは、インバータによって高周波電力に変換された電力を供給することを意味するものでは無い。図２に示す本発明の一実施形態におけるインバータ１４は、入力フィルタ２４、アクティブフィルタ回路２６、降圧チョッパ回路２８、フルブリッジ回路３０、スタータ３２の各回路から構成されている。電子安定器１０に供給された電力は入力フィルタ２４によって交流電流が整流され、アクティブフィルタ回路２６で平滑化し、降圧チョッパ回路２８にて調光および高輝度放電灯のオン・オフのために電力を調整し、フルブリッジ回路３０にて高周波とする構成となっている。スタータ３２は高輝度放電灯４を始動させるのに使用される。そして、このような構成を持つインバータ１４からは、アクティブフィルタ回路２６によって平滑化された電力が制御用電源回路１８を通して端末器１６に供給されるように構成されている。
【００２０】
このような構成を持つ電子安定器を用いることによって、従来用いられていた安定器と比較すると、従来の端末器やマグネットコンダクタなどのそれぞれ独立した機器を用いて組み立てられたシステムでは小型化が難しく、それぞれの機器を高輝度放電灯と一緒に設置しなければならなかったため、設置にかかる労力も多大なものであった。
【００２１】
しかし、本発明のシステムでは、電子安定器が通信機能を有しており、マグネットコンダクタなどの役割もこなすことができるため、その他の機器を必要としない。このため、設置スペースが非常に小さくてすむ上、設置にかかる労力も非常に小さくすることが可能である。
【００２２】
また本発明における高輝度放電灯調光システムでは、高輝度放電灯、例えばメタルハライドランプであっても、ランプの光量自体を制御調整することができる。このため、従来行われていた光量の制御では、点灯しているランプの数を減らす間引き点灯によって行われており、光の分布を均一にすることが難しかったが、本発明の高輝度放電灯調光システムでは高輝度放電灯一つ一つの光量自体を制御できるため、光の分布の均一性を非常に高くすることが可能である。もちろん、ランプごとの点消灯を行うことも可能であるから従来のような間引き点灯も行うことができる上、間引き点灯を行いながら、点灯しているランプの光量の調整も行うことができるため、よりオペレータの要求に応じた光量調整が可能である。
【００２３】
なお、本発明の電子安定器ではインバータ１４を用いて光量の調整を行うように構成されている。このため、従来の磁気回路式安定器では光量の調整を行うとメタルハライドランプなどは、著しくランプの寿命が短くなっていたが、インバータによる制御でテストを行ってみたところ、光量制御をしないランプと変わらない寿命を得る事ができた。またちらつきなどの問題もクリアすることができた。
さらに本発明における電子安定器は、電子安定器１０と出力指示機構６との通信可能距離を２ｋｍ〜３ｋｍとすることが可能である。
【００２４】
以下、本発明の高輝度放電灯調光システムがどのように動作するのかを説明する。
本発明の一実施形態では、図１に示す本発明の一実施形態において、出力指示機構６と電子安定器１０との通信は二線の信号線８で接続されており、相互の信号を送受信可能となっている。
電子安定器１０はそれぞれにアドレスが決まっており、本実施形態では左から１、２、３、４…と番号によってアドレスが設定されているものとする。
【００２５】
出力指示機構と電子安定器間の通信は、出力指示機構６が順番に各アドレスの電子安定器に現在の状態を問いかけ、オペレータの操作によって設定された状態となるように指示を送る。これに対し、各アドレスの電子安定器は、自分のアドレスに向けて尋ねられてきた指示に対して応答し、指示された状態に制御するという形で行われている。
【００２６】
通信で使用されている信号は、本実施形態では４ビットの信号が用いられている。
図３に本発明の一実施形態における信号による制御方法を記載する。
同図に示すように本発明における信号を数字で表すと、各桁が二進法によって表記される４つの数字の組み合わせとなっている。この第１桁は放電灯（ランプ）の点灯、消灯のための信号、いわゆるスイッチとなっており、０で消灯、１で点灯する。そして第２桁〜第４桁は放電灯の調光のために使用され、各０と１の組み合わせにより８段階の光量レベルを表す信号として使用されている。
【００２７】
今、図１に記載するシステム系において、全てのランプが消灯されているとする。このとき出力指示機構６は各アドレスの電子安定器１０に問いかけを行い、現在の状態を報告させながら、消灯するように信号を送信する。このような動作を消灯中も常に行っている。
【００２８】
ランプを点灯する際にはオペレータが出力指示機構６で、どのアドレスのランプをどのような出力で点灯させるのかを設定し、入力する。
このような設定がオペレータにより入力されると、出力指示機構６は各アドレスの電子安定器１０に問いかけを行い、現在の状態を報告させながら、その設定に基づいて放電灯の光量を出力するように信号の送信を行うのである。
出力指示機構６はランプ点灯中も次に設定が変更されるまで同様の動作を繰り返すのである。
【００２９】
このように本発明において特徴的なことは、本発明の電子安定器を用いることによって、従来の安定器と同じ程度の外形で通信を行い得るようにしたため、各一つのランプそれぞれに信号の送信を行うようにできるようになり、より詳細できめこまやかな調光を行えるようにできるようになったのである。
【００３０】
なお本発明の高輝度放電灯調光システムの本実施形態ではこのような制御体系を取っているが、信号の使用方法、および制御体系はここに記載されたもののみに限られるものでは無い。また使用される信号も４ビットのみに限るものでは無い。
【００３１】
また、本発明において、出力指示機構６としては、従来のように制御盤のような構成をとってもよいし、パソコンなどを用いてもよい。またこれら両者を用いたものであってもよい。
【００３２】
本発明の高輝度放電灯調光システムにおいて、特に特徴的なことは、高輝度放電灯を点灯するように設定したにもかかわらず、何らかの原因で点灯できなかった放電灯をシステムが自己診断し、機器異常としてオペレータに出力指示機構で知らせることができるように構成したことである。
【００３３】
これによって、従来では点灯状況を確認することによって不点の放電灯を発見していたが、本発明では出力指示機構を操作しながらにして不点の放電灯を把握することができるため、非常に利便性が高い。
【００３４】
本実施形態ではこのような放電灯の不点を診断するために、通信を使用している。しかし、前述のように通信には４ビットの信号を用いており、これら４つの情報は、放電灯の点灯、消灯、および光量レベルの設定に用いられており、本来であれば不点であるという情報を通信するための余裕が無い。
【００３５】
そこで本発明者らは、出力指示機構の問いかけに対して、応答が無いときに放電灯が不点となっていると判断できるようにシステム、および電子安定器を構成したのである。
よって本発明における高輝度放電灯調光システムにおいて、該出力指示機構が発信する指示に対して、該電子安定器が無応答となると、機器異常として該出力指示機構が判断し、オペレータに高輝度放電灯の不点を知らせることが好適である。
【００３６】
放電灯が不点となる状況を考慮し分類すると、１．電源の供給が無い状態、２．インバータが故障した状態、３．放電灯が点灯できなくなった状態、４．端末器−出力指示機構間で通信が不可能となった状態の４つに分類される。
【００３７】
これら４つの放電灯の不点状況を把握するために、本発明者らは従来別々に構成されていた通信のための端末器を安定器内に収めて、電子安定器をインバータと、遠隔制御によって送信された信号に応答し、電子安定器内部の状態を監視する端末器とから構成し、前記インバータと端末器は、前記電子安定器に供給される電力を共有させたのである。
そしてこのような電子安定器を用いて高輝度放電灯調光システムを構成することによって放電灯不点の自己診断を可能としたのである。
【００３８】
図２を参照して詳しく説明すると、電子安定器１０はインバータ１４と端末器１６によって構成されており、電子安定器に供給される電力はインバータ１４に供給され、インバータ１４に供給された電力は制御用電源回路１８を通して端末器１６に供給されるように構成されている。このような構成によって、端末器１６は前記インバータ１４から電力が供給されている。
【００３９】
このため、１．の電源の供給が無い状態を考慮すると、電源供給がなければインバータ１４はもちろん、端末器１６にも電力が供給されなくなるため、端末器１６は作動せず、通信が不可能となる。このため出力指示機構６の問いかけに対して無応答となる。よって、出力指示機構では機器異常を検知できる。
【００４０】
また２．のインバータが故障した状態を考慮する。図２に示すように本実施形態では、電子安定器１０に供給された電力はインバータ１４を通して、端末器１６に供給されている。このためインバータが故障すると、電子安定器に電力が供給されていても、インバータ１４に電力が通電しなくなり、結果的に端末器１６に電力が供給されなくなって、出力指示機構６の問いかけに対して無応答となり、出力指示機構では機器異常を検知できる。
【００４１】
このように、電子安定器に供給される電力を、電子安定器を構成するインバータと端末器で共有させたことで、通信における情報量を増加させることなく機器異常を検知可能としたのである。
しかし、放電灯の不点の原因３．と４．は端末器１６、およびインバータ１４が作動している状態であっても生じることが想定される。
そこで本実施形態では以下のような構成で機器異常を検知可能とした。
【００４２】
図２に示すように本実施形態では出力指示機構６と端末器１６を接続する信号線にスイッチ２０が設けられている。このスイッチ２０は通常の状態では常に閉じられており、信号のやりとりを行うことが可能となっている。
【００４３】
そして、３．の放電灯が点灯できなくなった状態を考慮する。放電灯の寿命や破壊などの原因で、その他の機器に異常が無いにもかかわらず点灯できない場合、インバータ１４に放電灯が点灯したときとは異なる電圧が生じる。そこで端末器はインターフェイス２２を通してインバータ１４の状態を監視しており、放電灯にかかる電圧が、あるしきい値を超えた場合にスイッチ２０を開けるように動作するようになっている。
【００４４】
このスイッチ２０が開けられると、信号線が切断された状態となり、結果として通信が不可能となって出力指示機構６の問いかけに対して無応答となる。これによって出力指示機構では機器異常を検知できる。
【００４５】
なお本実施形態では信号線がスイッチ２０により切断され、信号の入力が端末器にある一定時間以上なくなると、４ビット信号が全て０になり消灯する、つまりランプへの電力の供給をストップするように構成されている。
【００４６】
また、ここでは、端末器がインターフェイスを通してスイッチ２０を動作させるように構成したが、インバータに発生する無負荷電圧を検知し、その電圧値があるしきい値を超えたときにスイッチ２０を作動させるような回路を別途設けてもよい。
【００４７】
さらに、スイッチ２０のような機構を信号線側ではなく電源側に設けるような構成も可能である。そして、放電灯が不点のときには電子安定器への電力の供給を停止させるのである。このような場合には、スイッチという形でなく電源の供給を遮断するような回路や装置を別途設けてもよいし、端末器によってインバータ内部の回路を制御してランプへの電源の供給を停止させるように構成してもよい。
【００４８】
また４．の端末器−出力指示機構間で通信が不可能となった状態としては、２つのケースが考えられる。一つは信号線が切断されてしまった状態であり、もう一つは端末器が故障してしまった状態である。これら両者を含む端末器−出力指示機構間で通信が不可能となった状態では信号の送受信は行うことができないため、明らかな機器異常である。よってこのままであっても通信が不可能となり出力指示機構６の問いかけに対して無応答となって、出力指示機構では機器異常を検知できる。
【００４９】
しかし、無応答状態のまま放電灯を点灯しつづけることは問題となる。よって本実施形態では、信号線が切断された状態では前記スイッチ２０を開いた状態と同様に端末器１６が出力指示機構６からの問いかけがある一定以上の時間なかった場合、４ビット信号が全て０になり消灯する、また端末器が故障してしまった状態ではインバータの制御が不可能となり自動的に消灯するように構成されている。
【００５０】
このように本発明の高輝度放電灯調光システムおよび電子安定器を用いれば、放電灯の不点を検知することが可能となるのである。
なおこのような機器の異常をオペレータに知らせる方法としては、制御盤にアドレス別に放電灯の状態を示すモニター用のランプ等を設けておき、異常の発生したアドレスの放電灯の機器異常を示すモニター用のランプを点灯するように構成してもよいし、コンピュータなどを使用している場合は、画面に表示させるなどの方法であってもよく、このような方法に特に限定は無い。
【００５１】
なお図２に記載した本実施形態では端末器１６がインターフェイスを通して電子安定器各部の状態を監視している。このためこのような情報を出力指示機構に報告し、放電灯の点灯累積時間、過電流、過電圧を監視し得るように構成することが好適である。
【００５２】
このように構成することによって過電流、過電圧から機器の異常をいち早く察知することができるとともに、放電灯の点灯累計時間を知ることができるため、放電灯のおおよその寿命を判断することができるためである。
【００５３】
以上説明したように、本発明にかかる高輝度放電灯調光システムおよび電子安定器によれば、高輝度放電灯を遠隔制御によって良好に調光できるとともに、機器の異常を自己診断することが可能である。
また本発明にかかる電子安定器はシステムを小型化することが可能となる。
【００５４】
なお、本発明を説明するために本発明の一実施形態を例に挙げて説明を行ったが、本発明はここで説明した実施形態のみに限られるものではない。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる高輝度放電灯調光システムおよび電子安定器によれば、高輝度放電灯を遠隔制御によって良好に調光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態である高輝度放電灯の調光システムの概要図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態における高輝度放電灯調光システムに用いられる電子安定器の概要構成図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態における信号による制御方法の説明図である。
【図４】図４は従来の高輝度放電灯点灯システムの説明図である。
【符号の説明】
２高輝度放電灯調光システム
４高輝度放電灯（ランプ）
６出力指示機構
８信号線
１０電子安定器
１２電源
１４インバータ
１６端末器

Claims

遠隔制御が可能な高輝度放電灯調光システムにおいて、
オペレータにより設定された高輝度放電灯の点灯、消灯、調光出力の設定を信号に変換して指示を出し得る出力指示機構と、
前記出力指示機構によって遠隔制御され、該出力指示機構から発信される指示に応答し、高輝度放電灯の出力を制御する電子安定器と、
前記電子安定器に接続された高輝度放電灯と、
前記電子安定器に電力を供給する電源とからなり、
前記電子安定器は、インバータと、前記出力指示機構の信号に応答し、電子安定器内部の状態を監視する端末器によって構成されており、
前記端末器は前記インバータから電力が供給されており、
前記出力指示機構は、該出力指示機構が発信する指示に対して前記電子安定器が無応答となると、機器異常として認識し、オペレータに高輝度放電灯の不点を知らせるよう構成され、
前記電子安定器は、電子安定器内部に発生する無負荷電圧を検知することによって高輝度放電灯が点灯しているかどうか判断し、該高輝度放電灯が点灯していないと判断したとき、前記出力指示機構が発信する指示に対する応答を停止することを特徴とする高輝度放電灯調光システム。
請求項１に記載の高輝度放電灯調光システムにおいて、該出力指示機構は放電灯の点灯累積時間、過電流、過電圧のうち少なくとも一つを監視し得ることを特徴とする高輝度放電灯調光システム。
請求項１または２に記載の高輝度放電灯調光システムにおいて、前記端末器は、前記出力指示機構から発信される指示が一定時間ない場合に、前記高輝度放電灯を消灯することを特徴とする高輝度放電灯調光システム。
遠隔制御が可能な高輝度放電灯調光システムに用いられる電子安定器において、前記電子安定器は、
インバータと、
遠隔制御によって送信された信号に応答し、電子安定器内部の状態を監視する端末器と、
から構成されており、
前記端末器は前記インバータから電力が供給されており、
該電子安定器は、電子安定器内部に発生する無負荷電圧を検知することによって高輝度放電灯が点灯しているかどうか判断し、該高輝度放電灯が点灯していないと判断したとき、遠隔制御によって送信された信号に対する応答を停止することを特徴とする電子安定器。