JP3873541B2

JP3873541B2 - 調光照明装置

Info

Publication number: JP3873541B2
Application number: JP27330899A
Authority: JP
Inventors: 和吉佃
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP2001093693A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は調光信号により調光制御および消灯／始動の制御が可能な調光照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は調光機能付きの放電灯点灯装置の従来例（特開平９−１８０８９０号）を示す回路図である。直流電源Ｅの正負両極間には、インバータ回路１を構成する一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路が接続されている。一方のスイッチング素子Ｑ２には共振用のインダクタＬと結合用のコンデンサＣｏを介して放電灯２が接続されている。放電灯２のフィラメントの非電源側端子間には共振用のコンデンサＣが並列接続されている。インダクタＬとコンデンサＣは直列共振回路を構成している。コンデンサＣは放電灯２の予熱電流通電経路を兼用している。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はインバータ制御回路３の出力により交互にオン・オフ駆動される。インバータ制御回路３には、調光制御回路４が接続されており、外部からの調光信号により、放電灯２の消灯／点灯制御および調光制御が可能となっている。これにより、図５の放電灯点灯装置は調光用安定器として機能する。ここで、外部からの調光信号としては、一般にＤＣ電圧またはオン・デューティ可変のＰＷＭ信号が用いられる。以下、調光信号はオン・デューティ可変のＰＷＭ信号であるものとして説明する。
【０００３】
この種の調光用安定器において、放電灯２を調光する手段としては、インバータ回路１のスイッチング周波数を変化させる方法が一般的に知られている。したがって、調光信号としてのＰＷＭ信号のオン・デューティに応じてインバータ回路１のスイッチング周波数を変化させることになる。
【０００４】
また、放電灯２の消灯／点灯を制御する場合には、電源のＯＮ／ＯＦＦを行う方法のほか、特開昭６４−４５０９４号に示されるように、調光信号としてのＰＷＭ信号が連続的となったとき、つまり、オン・デューティ＝１００％となったときに、インバータ回路１のスイッチング動作を停止させて、放電灯２を消灯する、等の方法が採られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前者の場合、調光信号としてのＰＷＭ信号のオン・デューティを制御することによって放電灯の出力を制御する以外に、放電灯の消灯／点灯を制御する場合に、ユーザーによる別の操作が必要であり、煩わしい。また、複数の放電灯を一斉に制御する場合には、大容量の電源遮断回路が必要となる。後者の場合、調光信号としてのＰＷＭ信号のオン・デューティと放電灯の光出力の関係は図６に示すようになる。この例では、ＰＷＭ信号のオン・デューティを制御することだけで放電灯の出力を可変する動作と消灯動作が共に行えるという利点があるが、以下に説明するように、任意の光出力で放電灯の消灯／点灯を行うことができないという欠点がある。
【０００６】
図７は一般的な調光装置の回路構成を示したものである。この調光装置５は、可変電圧を設定するための操作ボリューム６と、所定周期の鋸歯状波電圧を発生させるための発振回路７と、前記可変電圧と鋸歯状波電圧を比較してデューティ可変のＰＷＭ信号を作成するための比較回路８と、比較回路８の出力電圧を低インピーダンス化して調光信号として伝送線を介して点灯装置に送出するための出力回路９とから構成されている。
【０００７】
図８は上記調光装置５の動作説明図である。図中、▲１▼は操作ボリューム６から出力される可変電圧のレベルを示しており、▲２▼は発振回路７から出力される鋸歯状波電圧の波形を示している。鋸歯状波電圧が可変電圧のレベルよりも低いときは、比較回路８の出力電圧▲３▼はＬｏｗレベルとなり、鋸歯状波電圧が可変電圧のレベルを超えると、比較回路８の出力電圧▲３▼はＨｉｇｈレベルとなる。したがって、操作ボリューム６により可変電圧のレベルを変化させることにより、ＰＷＭ信号のオン・デューティを可変とすることができる。
【０００８】
このような構成の調光装置を用いた場合、ＰＷＭ信号のオン・デューティは連続的に変化するため、図９（ａ）のように任意の光出力で放電灯の消灯／点灯を行うことはできず、図９（ｂ）のように、最低レベルの光出力からでないと、放電灯の消灯／点灯の操作を行えない。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大容量の電源遮断装置を用いることなく、また、任意の光出力で光源の消灯／点灯の操作を行うことが可能な調光照明装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の調光照明装置によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｅと、該直流電源Ｅの出力を高周波電力に変換するインバータ回路１と、インバータ回路１の出力により励振される共振回路と、共振回路の共振作用により駆動される放電灯２と、オン・デューティ可変のＰＷＭ信号を調光信号として入力し該ＰＷＭ信号のオン・デューティに応じてインバータ回路１のスイッチング周波数を変化させることにより放電灯２の光出力を制御する調光制御回路４とを備える放電灯点灯装置において、前記ＰＷＭ信号のオン・デューティの時間微分の絶対値を検出する検出回路１２と、前記ＰＷＭ信号のオン・デューティの時間微分の絶対値が所定値以上であると判定したときに放電灯２を消灯あるいは始動させる放電灯消灯／始動制御回路１３とを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の好ましい実施の形態の一例を示す。本実施形態は、外部からの調光信号に応じて放電灯２の調光制御並びに消灯／点灯の制御を行う調光用安定器であり、直流電源Ｅと、この直流電源Ｅの出力を高周波電力に変換するインバータ回路１と、インバータ回路１の出力により励振されるＬＣ共振回路と、ＬＣ共振回路の共振作用により駆動される放電灯２と、調光信号としてＰＷＭ信号を入力するＰＷＭ入力回路１０と、入力された調光信号に基づいてインバータ回路１の発振動作を制御するインバータ制御回路３とから構成されており、インバータ制御回路３は、ＰＷＭ信号のオン・デューティを検出するオン・デューティ検出回路１１と、ＰＷＭ信号のオン・デューティの変化率（時間微分の絶対値）を検出するオン・デューティ変化率検出回路１２と、オン・デューティ検出回路１１により検出されたオン・デューティに基づいてインバータ回路１のスイッチング周波数を制御する調光制御回路４と、オン・デューティ変化率検出回路１２により検出されたオン・デューティ変化率に基づいて放電灯２の消灯／始動（点灯）を制御する消灯／始動制御回路１３から構成されている。
【００１２】
ＰＷＭ入力回路１０には、上述の図７に例示したような調光装置５から送出されたオン・デューティ可変のＰＷＭ信号を入力し、このＰＷＭ信号のオン・デューティに応じて、調光制御回路４では、インバータ回路２のスイッチング周波数を変化させ、放電灯２の光出力を可変する。オン・デューティと放電灯２の光出力との関係の一例を図２（ａ）に示す。また、図１の回路では、ＰＷＭ信号のオン・デューティの変化率が一定レベル以上となったときに、消灯／始動制御回路１３が動作し、放電灯２を消灯または始動させる。
【００１３】
図３はオン・デューティ変化率と消灯／始動制御回路１３の動作の関係を示す説明図であり、オン・デューティ変化率をεとすると、ε＞ε０であれば、消灯／始動制御回路１３が動作し、ε≦ε０であれば、消灯／始動制御回路１３が動作しない。以下、この動作について、図２を用いて説明する。
【００１４】
今、任意の調光状態（図２のＡ点）にて放電灯が点灯している場合を考える。ここで、ＰＷＭ信号のオン・デューティをＬ点→Ｍ点（オン・デューティ＝１００％）にまで徐々に（オン・デューティ変化率：ε１＜ε０となるように）変化させた場合には消灯／始動制御回路１３が動作しないため、図２（ａ）のように、放電灯の出力は調光信号のオン・デューティに応じて、Ａ点からＢ点に徐々に変化する。
【００１５】
次に、ＰＷＭ信号のオン・デューティをＬ点から急激にＬ’点に変化させる。このときのオン・デューティ変化率がε２＞ε０である場合には、消灯／始動制御回路１３が動作し、図２（ｂ）のように、点灯状態（Ａ点）から消灯状態（Ｃ点）に移行する。ここで、Ｃ点がオン・デューティ＝Ｌ点より少しずれているのは、検出回路１２の制御の遅れによるものである。
【００１６】
放電灯２の消灯手段としては、インバータ回路１のスイッチング動作を停止し、放電灯２へのエネルギーの供給を停止させればよい。あるいは、インバータ回路１への電源の供給を遮断したり、インバータ回路１へ入力される直流電源Ｅを放電灯２が点灯維持できない電圧レベルにまで低下させても良い。
【００１７】
次に、放電灯２を始動させるためには、ＰＷＭ信号のオン・デューティを変化率ε０以上でＬ’点から急激にＬ点に変化させれば良い。この場合も放電灯はおおよそＡ点の明るさで始動する。
【００１８】
消灯している状態において、ＰＷＭ信号のオン・デューティを変化率ε０以下で操作しても始動制御回路１３は動作しないため、消灯する直前の点灯状態にかかわらず、任意の調光状態から始動させることが可能となる。
【００１９】
すなわち、ＰＷＭ信号のオン・デューティを０〜１００％の全領域で操作しても消灯させないことも可能であるし、任意の光出力で消灯／始動することも可能となり、図７のような一般的な調光装置５との組み合わせにおいて、ＰＷＭ信号のオン・デューティの簡単な操作だけ図９（ａ）に示したような複雑な調光制御が可能となる。
【００２０】
ところで、図２（ａ）の実施形態では、オン・デューティの可変域の上限と下限に、オン・デューティを変化させても光出力が変化しない不感領域を設けてある。通常、この領域は伝送線を介して調光信号を伝送する際に、ＰＷＭ信号の波形に鈍りが生じたり、ノイズが重畳したりする場合に対処するために設けられているものであるが、この領域内でオン・デューティを急峻に変化させれば、光出力の最大値あるいは最小値での消灯／点灯の操作も可能となるので、好都合である。
【００２１】
また、図１のＰＷＭ信号のオン・デューティ変化率検出回路１２の代わりに、ＰＷＭ信号の電圧レベル検出回路（図示せず）を設け、ＰＷＭ信号の電圧レべルが所定のレベル以上（あるいは以下）になったことを検出したときに放電灯２を消灯させ、所定のレベル以下（あるいは以上）になったことを検出したときに放電灯２を始動するようにしても良い。この場合も、上記と同様に複雑な調光制御が可能となる。ただし、この場合はＰＷＭ信号の電圧レベルとオン・デューティの２つの操作が必要となり、操作は若干複雑になる。なお、ＰＷＭ信号の電圧レベルは、実効値又は平均値ではなく、ピーク値又は振幅として検出することは言うまでもない。
【００２２】
同様に、ＰＷＭ信号の電圧レベルの代わりに、ＰＷＭ信号の繰り返し周波数（周期）を変化させることによっても、放電灯の消灯／始動を制御することが可能である。ＰＷＭ信号の繰り返し周波数を変化させるための構成については特に例示しないが、例えば図７に示す調光装置５における発振回路７の発振周波数を可変とすれば良い。
【００２３】
上記実施形態では、放電灯２を消灯する手段として、インバータ回路１のスイッチング動作を停止させる、あるいはインバータ回路１への直流電源Ｅの供給を遮断する等の手段を挙げたが、この他にも、図４に示すようにインバータ回路１のスイッチング動作を、停止状態と発振状態とに周期的に切り替えても良い。この場合、間欠動作時に放電灯２に供給されるエネルギーとしては、放電灯２が安定的に点灯を維持できるレベル未満であって、なおかつ、高電圧の印加により瞬時に始動が可能となる予熱を与えることができるレベル以上である、という２つの条件を満足する必要がある。
【００２４】
なお、光源は放電灯に限らず、白熱灯や発光ダイオードを用いたものであっても良い。また、光源の光出力を可変とするために、インバータ回路のスイッチング周波数と共に、又はインバータ回路のスイッチング周波数に代えて、インバータ回路のスイッチング素子のオン・デューティを可変としても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の調光照明装置によれば、ＰＷＭ信号のオン・デューティに応じて光出力を可変とされた調光照明装置において、前記ＰＷＭ信号のオン・デューティの時間微分の絶対値が所定値以上であるときに光源を消灯あるいは点灯させるようにしたので、任意の光出力で消灯あるいは点灯させることが可能となり、複雑な調光制御が実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の回路構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明による調光制御と点灯／消灯制御の動作説明図である。
【図３】本発明による消灯／始動制御回路の動作を示す流れ図である。
【図４】本発明の他の実施形態による点灯時と消灯時の出力を示す動作説明図である。
【図５】従来の調光機能付き放電灯点灯装置の回路図である。
【図６】図５の点灯装置の調光特性を示す説明図である。
【図７】従来の一般的な調光装置の回路構成を示すブロック回路図である。
【図８】図７の調光装置の動作説明のための波形図である。
【図９】従来例の課題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１インバータ回路
２放電灯
３インバータ制御回路
４調光制御回路
１０ＰＷＭ入力回路
１１オン・デューティ検出回路
１２オン・デューティ変化率検出回路
１３消灯／始動制御回路

Claims

直流電源と、該直流電源の出力を高周波電力に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力により励振される共振回路と、共振回路の共振作用により駆動される放電灯と、オン・デューティ可変のＰＷＭ信号を調光信号として入力し該ＰＷＭ信号のオン・デューティに応じてインバータ回路のスイッチング周波数を変化させることにより放電灯の光出力を制御する調光制御回路とを備える放電灯点灯装置において、
前記ＰＷＭ信号のオン・デューティの時間微分の絶対値を検出する回路と、前記ＰＷＭ信号のオン・デューティの時間微分の絶対値が所定値以上であると判定したときに放電灯を消灯あるいは始動させる放電灯消灯／始動制御回路とを具備することを特徴とする調光照明装置。
請求項１の放電灯点灯装置において、放電灯消灯手段として、インバータ回路のスイッチング動作を停止させることを特徴とする調光照明装置。
請求項１の放電灯点灯装置において、放電灯消灯手段として、インバータ回路への直流電源の供給を停止または低減させることを特徴とする調光照明装置。
請求項３の放電灯点灯点灯装置において、インバータ回路への直流電源の供給を停止または低減させる手段は、商用交流電源とインバータ回路の間に直流電源回路として設けられたチョッパー回路であることを特徴とする調光照明装置。
請求項１の放電灯点灯装置において、放電灯消灯手段として、放電灯が点灯を維持できないレべルでインバータ回路の発振状態と停止状態を周期的に繰り返すことを特徴とする調光照明装置。
請求項５の放電灯点灯装置において、放電灯が先行予熱を省略して始動点灯できるレベルでインバータ回路の発振状態と停止状態を周期的に繰り返すことを特徴とする調光照明装置。
請求項１の放電灯点灯装置において、放電灯の光出力を可変とするために、インバータ回路のスイッチング周波数と共に、又はインバータ回路のスイッチング周波数に代えて、インバータ回路のスイッチング素子のオン・デューティを可変としたことを特徴とする調光照明装置。
オン・デューティ可変のＰＷＭ信号を調光信号として入力し該ＰＷＭ信号のオン・デューティに応じて光出力を可変とされた調光照明装置であって、前記ＰＷＭ信号のオン・デューティの時間微分の絶対値が所定値以上であるときに光源を消灯あるいは点灯させる調光照明装置において、光源は白熱灯であることを特徴とする調光照明装置。
オン・デューティ可変のＰＷＭ信号を調光信号として入力し該ＰＷＭ信号のオン・デューティに応じて光出力を可変とされた調光照明装置であって、前記ＰＷＭ信号のオン・デューティの時間微分の絶対値が所定値以上であるときに光源を消灯あるいは点灯させる調光照明装置において、光源は固体発光素子であることを特徴とする調光照明装置。
請求項１において、時間微分の絶対値の判定の基準となる所定値は可変としたことを特徴とする調光照明装置。
請求項１において、ＰＷＭ信号のオン・デューティ可変域の上限または下限の少なくとも一方にオン・デューティの変化に対して光出力が変化しない不感領域を有することを特徴とする調光照明装置。