JP4939092B2 - 調光照明装置 - Google Patents

Description

本発明は照明器具の外部に設けた直流出力タイプの調光器により照明器具の調光操作を可能とした調光照明装置に関するものである。

従来、特許文献１（特開平８−９４９９６号公報）には、調光機能付きのインバータ回路により冷陰極管を点灯させる液晶表示用バックライト装置において、調光信号がＰＷＭ信号または直流電圧信号のいずれでも適用できるように、２つの入力回路を自動的に切り替え可能とすることが提案されている。これは、入力される調光信号が直流電圧信号であると判別されると、第１の入力回路を選択し、直流電圧信号をＰＷＭ信号に変換してインバータ回路に入力する。また、入力される調光信号がＰＷＭ信号であると判別されると、第２の入力回路を選択し、ＰＷＭ信号をそのままインバータ回路に入力する、というものである。
特開平８−９４９９６号公報

しかしながら、液晶表示用バックライト装置であれば、調光信号の伝送距離が短いので、直流電圧信号を用いても調光精度を確保できるが、ビル・店舗・オフィス等の多数の照明器具を１つの調光器で調光操作しようとする用途では、伝送距離の大小により直流電圧信号の減衰量が異なるので、調光精度を確保できない。ＰＷＭ信号のみを用いて調光システムを構築すれば、調光精度は高くなるが、それでは直流出力タイプの調光器は使用できない。直流出力タイプの調光器は発振回路を内蔵する必要がないので、小型軽量化・薄型化が可能であり、調光器のデザイン上の制約を少なく出来る利点がある。調光器は壁面等に露出させて設置されることが多いので、その小型軽量化・薄型化を実現しながら、多数の照明器具を精度良く調光操作可能とすることが望まれる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、直流出力タイプの調光器を使用しながら、多数の照明器具を１つの調光器で調光操作しても調光精度を確保できるような調光照明装置を提供することを課題とする。

本発明の調光照明装置は、上記の課題を解決するために、図１〜図５に示すように、商用電源Ｖｉｎを高周波に変換し、放電灯ＦＬに高周波電流を供給するインバータ１５と、外部から入力されるＰＷＭ信号を放電灯ＦＬの点灯状態を制御するための制御信号に変換する信号変換回路１３と、信号変換された制御信号に基づいてインバータ１５の出力を制御する調光機能（制御回路１４）とを有する放電灯点灯装置１と、直流の調光信号を出力する調光器２と、調光器２と放電灯点灯装置１の間に接続されて、調光器２から出力される直流の調光信号を周波数が一定で調光信号に応じたパルス幅のＰＷＭ信号に変換して放電灯点灯装置１に供給するＰＷＭ信号変換器３とから構成され、前記放電灯点灯装置１とＰＷＭ信号変換器３とが同じ照明器具４内に設置されており、照明器具４の外部に調光器２が設置されており、ＰＷＭ信号変換器３は、図１２に示すように、商用電源Ｖｉｎを所定の制御電源に変換する制御電源回路３１と、この制御電源を電源とするＤＣ／ＰＷＭ変換回路３２とから構成されており、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路３２は、調光器２から入力された直流の調光信号のレベルに応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する構成となっており、ＰＷＭ信号変換器３の制御電源回路３１は、交流電源Ｖｉｎを整流する整流回路と、整流回路と交流電源Ｖｉｎの間に接続されるフィルタ回路と、整流された電圧を平滑する平滑回路と、平滑された電圧を制御電源に変換する降圧チョッパ回路とから構成されており、前記降圧チョッパ回路は、スイッチング素子とその制御用高周波発振回路を集積したパワー集積回路とその外付け回路素子により構成されていることを特徴とするものである。また、図６，図７に示すように、放電灯点灯装置１は照明器具４内に、ＰＷＭ信号変換器３と調光器２は照明器具４外に設置し、調光器２と照明器具４を接続する配線上にＰＷＭ信号変換器３を設置しても良い。

本発明によれば、ＰＷＭ信号により出力を制御可能な高周波インバータを有する放電灯点灯装置と、直流出力タイプの調光器の間に、ＰＷＭ信号変換器を接続し、調光器から出力される直流の調光信号を周波数が一定で調光信号に応じたパルス幅のＰＷＭ信号に変換して放電灯点灯装置に供給するようにしたので、直流出力タイプの調光器を使用しながら、ＰＷＭ信号により調光制御可能な放電灯点灯装置を有する照明器具を調光制御できる。また、調光器に接続された親器具となる照明器具の内部または前段で、直流の調光信号をＰＷＭ信号変換器によりＰＷＭ信号に変換することにより、親器具に縦続接続された子器具に対してＰＷＭ信号を送り配線により供給することができるので、多数の照明器具を１つの調光器で調光操作しても調光精度を確保でき、しかも、ＰＷＭ信号変換器は親器具に設けておけば、子器具には設ける必要が無いので、調光システム全体として見ればコストの上昇を抑制できる利点がある。

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、後述の図１２に示す実施の形態８が本発明に対応しており、その他の実施の形態は本発明の前提となる構成または付加的な構成として説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１に示す。交流電源Ｖｉｎを高周波に変換し、放電灯負荷ＦＬに高周波電力を供給する調光型放電灯点灯装置１を備えており、この調光型放電灯点灯装置１は、外部からのＰＷＭ信号に応じて放電灯負荷ＦＬの出力を可変する調光機能を有している。調光型放電灯点灯装置１の調光端子には、ＰＷＭ信号変換器３が接続されており、ＰＷＭ信号変換器３からＰＷＭ信号が入力される。ＰＷＭ信号変換器３は、調光器２からのＤＣ信号を所定のＰＷＭ信号に変換する機能を有している。ＰＷＭ信号変換器３の電源は、交流電源Ｖｉｎから得られるものである。

交流電源Ｖｉｎを高周波に変換し、放電灯負荷ＦＬを点灯させる放電灯点灯装置の出力を任意に可変するための調光信号には、大きく二つのタイプがある。一つは、周波数が一定でパルス幅（デューティ）を可変とした矩形波信号よりなるＰＷＭ信号である。これは、ビル・店舗・オフィス等において多く使用されている。もう一つは、直流の電圧レベルや電流レベルを可変とするＤＣ信号の調光信号である。これは、その他の用途や海外で広く使用されている。

図１の調光型放電灯点灯装置１は、ＰＷＭ信号よりなる調光信号を外部から入力して、内蔵された高周波インバータの出力を可変とし、放電灯負荷ＦＬの光出力をＰＷＭ信号のデューティに応じて可変とするものである。すなわち、ＰＷＭ信号を信号変換回路によりデューティ（パルス幅）に応じた直流電圧に変換し、この直流電圧に応じて高周波インバータの出力を可変とするものである。

この構成によれば、調光型放電灯点灯装置は、ＰＷＭ信号を用いた調光機能付きの放電灯点灯装置とすることができるため、安価で小型化が可能になる。また、調光器からＰＷＭ信号変換器までの配線には極性があるが、ＰＷＭ信号変換器から調光型放電灯点灯装置の調光端子までの配線には極性が無いため、施工性が改善できる。なお、調光器としてＰＷＭ信号出力タイプの調光器を用いる場合でも、ＰＷＭ信号変換器を接続せず直接、調光型放電灯点灯装置に接続することで、容易にＰＷＭ信号対応の調光システムにも適用が可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図２に示す。本実施の形態は、実施の形態１におけるＰＷＭ信号変換器３を、照明器具４に組み込んだ例である。器具４の内部には、図３に示すように、ランプソケット５、電源端子６、ＰＷＭ信号変換器３、調光型放電灯点灯装置１が配置されている。電線挿入穴７には、交流電源Ｖｉｎから電源端子６に接続される電源線が挿通されると共に、調光器２からＰＷＭ信号変換器３にＤＣ信号を入力する調光線が挿通されている。電源端子６から調光型放電灯点灯装置１の電源端子に電源線が接続されると共に、同じ電源端子６から分岐した電源線がＰＷＭ信号変換器３のＡＣ電源入力端子に接続されている。

ＰＷＭ信号変換器３には、ＡＣ電源入力端子、ＤＣ信号入力端子、ＰＷＭ信号出力端子のほかにＰＷＭ信号出力を他の器具に出力する送り出力端子が設けられている。ＰＷＭ信号変換器３はＤＣ信号をＰＷＭ信号に変換し、ＰＷＭ信号出力端子からＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号は調光型放電灯点灯装置１の調光端子に供給される。

調光型放電灯点灯装置１は、交流電源Ｖｉｎを高周波電力に変換する高周波インバータを内蔵しており、一対の出力端子にソケット５を介して接続される放電灯負荷ＦＬに高周波電力を供給して点灯させる。

図４に調光型放電灯点灯装置１の内部構成を示す。調光端子に入力されたＰＷＭ信号は整流回路１１により無極性化され、絶縁回路１２によりアイソレーションされて、信号変換回路１３に入力される。信号変換回路１３では、ＰＷＭ信号のデューティに応じた直流電圧が出力制御信号として生成される。制御回路１４では、ＰＷＭ信号のデューティに応じた直流電圧に応じて高周波インバータ１５の動作を制御して、放電灯負荷ＦＬの光出力を可変とする。高周波インバータ１５は、電源整流部１６を介して交流電源Ｖｉｎから商用の交流電圧を供給されており、スイッチング素子や共振回路を用いた周知の高周波変換回路により高周波交流電圧を発生するものであり、高周波変換回路の発振周波数を変化させる等の手段により高周波出力を可変とするものである。

図５に調光型放電灯点灯装置１の実装構造を示す。細長い金属ケース１８の内部には、細長いプリント基板１７が収納されており、プリント基板１７の長手方向の一端には調光端子と電源端子が配置されていて、長手方向の他端には出力端子が接続されている。電源端子には、電流ヒューズＦＵＳＥを介してサージアブソーバＺＮＲと雑音防止用のコンデンサＣ１、ラインフィルタＬＦ、コンデンサＣ２が接続されており、これらの素子を介して全波整流器ＤＢ２の交流入力端子が接続されている。全波整流器ＤＢ２の直流出力端子はインバータ１５の電源入力部に接続されており、回路グランド（負極側）は雑音バイパス用コンデンサＣ３，Ｃ４を介して金属ケース１８に接続されている。図５の例では、コンデンサＣ４のグランド側をジャンパー線Ｊ１，Ｊ２とねじ１９を用いて金属ケース１８に接続している。

点灯装置１におけるその他の構成部品の図示は省略している。また金属部（ケース本体も含む）と充電部を絶縁するための絶縁板もここでは図示は省略している。点灯装置のケース蓋も図示を省略している。

このように、調光型放電灯点灯装置１は細長い金属ケース１８に細長いプリント基板１７を収納してあり、その長手方向の一端側に電源端子と調光端子を配置すると、電源整流部１６のノイズフィルタ（Ｃ１，Ｃ２，ＬＦ）や保護素子（ＦＵＳＥ，ＺＮＲ）並びに回路グランドの器具接地部（Ｃ３，Ｃ４，Ｊ１，Ｊ２，ねじ１９）が電源端子の近くに密集して実装される。このため、調光端子に接続される整流回路１１や絶縁回路１２のためのスペースは確保しにくい。

なぜなら、電源端子から整流器ＤＢ２までの配線は、安全上、法規上の理由により、極間の絶縁距離を十分に確保しなければならないからである。例えば電気用品安全法では、ＡＣ２００Ｖ系の場合は３ｍｍ以上必要である。また、ねじ１９は金属ケース１８つまりアースに接続されるため、電源とアース間に発生する落雷等によるサージに対して十分に耐性を確保する必要があることから、ジャンパー線Ｊ１、Ｊ２、ねじ１９を含んだアース部と他の充電部とは十分な絶縁距離が必要となる。

図５の例では、電源端子から整流器ＤＢ２までの配線に十分な絶縁距離を確保するために、調光端子に接続される整流回路１１や絶縁回路１２の部品・配線は、プリント基板１７の縁部に沿うように実装しており、ＰＷＭ信号が入力される調光端子に、無極性化のための全波整流器ＤＢ１、限流用のインピーダンス素子Ｚ１、過電圧保護用のツェナーダイオードＺＤ１を介してフォトカプラＰＣ１を接続しており、これ以上の実装スペースは確保しがたい。

後述するように、ＤＣ信号の調光信号をＰＷＭの調光信号に変換しようとすると、図１３に例示するような複雑なＤＣ／ＰＷＭ変換回路３２が必要となり、これを図５の調光端子とフォトカプラＰＣ１の間の実装スペース（ＤＢ１，Ｚ１，ＺＤ１の実装スペース）に実装することは極めて困難である。

したがって、本実施の形態では、図３に示すように、ＰＷＭ信号変換器３を照明器具４の内部で調光型放電灯点灯装置１とは別に配置している。調光型放電灯点灯装置１の調光端子にＰＷＭ信号が供給されていないときには、放電灯負荷ＦＬは全点灯状態となる。ＰＷＭ信号入力端子にＰＷＭ信号が供給されると、放電灯負荷ＦＬは調光状態となり、デューティが大きくなるにつれて、光出力は小さくなるように制御される。なお、ここでは使用していないが、本実施の形態では、ＰＷＭ信号変換器３に送り出力端子があり、別の点灯装置にも同じＰＷＭ信号を出力することが可能となっている（後述の実施の形態４参照）。

本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、複数の調光型放電灯点灯装置に対して同じＰＷＭ信号を出力することができる。このため、照明器具や点灯装置間で発生する調光むらを抑制することが可能になる。

また、本実施の形態によれば、点灯装置１の調光信号入力部に制御電源Ｖｃｃの電源ラインが不用であり、調光信号入力部を構成する部品点数も非常に少ないため、電源整流部１６と調光信号入力部（整流回路１１と絶縁回路１２）の配線設計が比較的容易であり、片面のプリント基板１７を用いた実装が可能である。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図６に示す。本実施の形態は、実施の形態１におけるＰＷＭ信号変換器３を器具４の外部に配置した例である。実施の形態１と同様の効果が得られる。

ＤＣ信号の調光信号を用いる場合と、ＰＷＭ信号の調光信号を用いる場合とでは、点灯装置の構成に関して、コスト面・性能面で大きな差が現れ、ＤＣ信号の調光信号に対応した点灯装置では、コスト面で大きな不利があるうえ、性能面においても不利がある。また、施工上においても、調光信号線の極性を配慮せねばならず、施工面でも不利である。

具体的には、ＤＣ信号の調光信号に対応した点灯装置では、両面型のプリント基板によりパターン配線が行なわれることになるので、コスト面で不利である。特に、放電灯負荷ＦＬが施設用では直管型が多いことに対応して、点灯装置１は細長い金属ケースに細長いプリント基板を収納した実装構造を有しており、長手方向の一端に調光端子と電源端子が、長手方向の他端に出力端子が配置されている。しかも、図４，図５で述べたように、電源端子とインバータの間に設けられる電源整流部の絶縁距離を確保する必要があるため、調光信号入力部の実装スペースは限定されたものとなる。一方、図１３において後述するように、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路を構成する部品が多数ある上、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路に必要な制御電源Ｖｃｃの電源ラインや絶縁回路（フォトカプラ）に入力するＰＷＭ信号ラインを配線しなければならない。例えば、図１３のように、２個のコンパレータＣＰ１，ＣＰ２を有するＤＣ／ＰＷＭ変換回路では、２個のオペアンプが１パッケージのＩＣに実装されるため、その配線は複雑なものとなる。しかも、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路の動作を十分に安定させるために、発振器周辺のパターン配線は十分な太さを持った配線が必要である。かつまた、電源整流部１６の配線やその充電部との十分な絶縁距離が必要なことに加え、アース部との十分な絶縁距離が必要となる。以上のような複数の制約によりＤＣ／ＰＷＭ変換回路と電源整流部１６の配線設計は非常に困難となるため、両面型のプリント基板や多層型のプリント基板を使用することになり、点灯装置のコストが上昇することになる。

また、性能面においても、ＤＣ信号の調光信号に対応した点灯装置では、一台の調光器に対して、複数の点灯装置を接続する場合、点灯装置内部のＤＣ／ＰＷＭ変換回路のばらつきが個々の装置毎に発生するため、点灯装置間で出力ばらつきが発生し、器具間の調光むらが発生し易い問題がある。

さらに、ＤＣ信号の調光信号に対応した点灯装置では、調光信号線に極性があり、極性を間違えると正常な調光制御が不能になる問題がある。

そこで、図６の例では、ＤＣ信号の調光信号に対応した点灯装置を用いるのではなく、照明器具４に搭載される点灯装置１は、ＰＷＭ信号の調光信号に対応した点灯装置（図４、図５参照）を用いることで、照明器具４のコスト面・性能面では有利な構成としている。

一方、調光器２はＤＣ信号の調光信号を出力するタイプのものを使用している。調光器２は、ＤＣ信号の調光信号を出力するものであるから、ＰＷＭ信号の調光信号を出力するタイプの調光器のように発振回路やその電源回路を内蔵する必要がないので、大幅に小型軽量化・薄型化することが可能であり、調光器のデザイン上の制約を少なく出来る利点がある。調光器は壁面等に露出させて設置されることが多いので、その小型軽量化・薄型化を実現できる利点は大きい。

また、図６の例では、調光器２から出力されるＤＣ信号の調光信号をＰＷＭ信号の調光信号に変換するＰＷＭ信号変換器３を照明器具４の外部に付加している。このＰＷＭ信号変換器３は、後述の図１３に示すように、発振回路やその電源回路を内蔵する必要があるが、調光器２と照明器具４の間の何処かに設置すれば良いので、調光器の小型軽量化・薄型化を妨げるものではない。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４を図７に示す。本実施の形態は、実施の形態３を複数の調光型放電灯点灯装置に展開した例である。実施の形態３と同様の効果が得られる上、ＰＷＭ信号変換器３からの信号配線の極性を配慮しなくて良いので、施工性が大幅に向上する。また、複数の調光型放電灯点灯装置１に対して、１台のＰＷＭ信号変換器３を設置するだけで良いので、調光システム全体としてコスト低減が可能となる。特に本例のように複数の器具を接続する場合には効果が大きい。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５を図８に示す。本実施の形態は、実施の形態２を複数の照明器具に展開した例である。図中、４ａは親器具、４ｂは子器具であり、ＰＷＭ信号変換器３は親器具４ａに搭載されている。

図９（ａ）に親器具４ａの構成、図９（ｂ）に子器具４ｂの構成を示す。図９（ａ）の親器具４ａの構成は、図３に示した実施の形態２の照明器具４の構成とほぼ同じであり、ＰＷＭ信号送り出力端子から電源挿入穴７を介して他の器具にＰＷＭ信号の送り配線が導出されている点、並びに、電源端子６から電源線が電源挿入穴７を介して後続の子器具４ｂに導出されている点が異なる。

図９（ｂ）の子器具４ｂは、親器具４ａのＰＷＭ信号変換器３を取り除いた構成であり、代わりに、調光信号の中継端子８を設けてある。子器具４ｂの電線挿入穴７を介してＰＷＭ信号の調光線が中継端子８に接続されており、この中継端子８から子器具４ｂの調光型放電灯点灯装置１の調光端子に（親器具４ａで変換された）ＰＷＭ信号が供給されている。また、中継端子８で分岐されたＰＷＭ信号は、電線挿入穴７に挿通された送り配線用の調光線を介して後続の子器具４ｂに供給されている。親器具４ａからの電源線は電源端子６を介して子器具４ｂの調光型放電灯点灯装置１の電源端子に接続されると共に、後続の子器具４ｂへの電源線が電源端子６から電線挿入穴７を介して後続の子器具４ｂに導出されている。

この構成によれば、親器具４ａのＰＷＭ信号変換器３が複数の器具のＰＷＭ信号変換機能を兼用するため、調光システム全体としての低コスト化が図れる。また、送り配線により調光線、電源線が伝送されて行き、器具間の配線には極性が無いので、配線施工が容易となる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６を図１０に示す。本実施の形態は、実施の形態１〜５におけるＰＷＭ信号変換器３の内部構成を示した例である。ＰＷＭ信号変換器３は、交流電源Ｖｉｎより制御電源Ｖｃｃを生成する制御電源回路３１と、制御電源回路３１を電源として、調光器２からのＤＣ信号をＰＷＭ信号に変換するＤＣ／ＰＷＭ変換回路３２とから構成されている。実施の形態１〜５と同様の効果が得られる。

（実施の形態７）
本発明の実施の形態７を図１１に示す。本実施の形態は、実施の形態６における制御電源回路３１を降圧チョッパー回路で構成した例である。降圧チョッパー回路は、高周波でオン・オフするスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御を行なう制御部ＩＣ１と、チョッパーチョークＬ１と、平滑コンデンサＣ８、並びに回生電流用ダイオードＤ１から構成されている。降圧チョッパ回路の前段には、コンデンサＣ５，Ｃ６とラインフィルタＬＦ２から構成されたフィルタ回路と、全波整流器ＤＢ３と、平滑コンデンサＣ７よりなる整流平滑回路が接続されている。

制御部ＩＣ１からの駆動信号によりスイッチング素子Ｑ１はオン・オフ制御される。スイッチング素子Ｑ１がオンの時、全波整流器ＤＢ３、平滑コンデンサＣ７より、チョッパー電流がスイッチング素子Ｑ１→チョッパーチョークＬ１→平滑コンデンサＣ８の経路で流れる。スイッチング素子Ｑ１がオフすると、チョッパーチョークＬ１に蓄えられたエネルギーが平滑コンデンサＣ８→ダイオードＤ１の経路で回生電流として流れて、平滑コンデンサＣ８を充電する。なお、特に図示しないが、制御部ＩＣ１は平滑コンデンサＣ８の電圧を検出しており、図７、図８に示すように、ＰＷＭ信号変換器３に接続される点灯装置１の台数が変動しても、平滑コンデンサＣ８の電圧は略一定に保たれるように、スイッチング素子Ｑ１のオン幅が制御される。

本実施の形態においては、制御電源回路３１に降圧チョッパ回路を用いているので、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路３２に接続される点灯装置１の台数（ＤＣ／ＰＷＭ変換回路３２の負荷変動）に対しても、幅広く制御電源の供給が可能となる。

（実施の形態８）
本発明の実施の形態８を図１２に示す。本実施の形態は、実施の形態７における降圧チョッパー回路を、ＩＰＤ（スイッチングレギュレータ用のスイッチング素子とその制御部を１パッケージ化したモジュール）で構成した例である。ここでのＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）は、例えば松下電器製ＭＩＰＯ２２２ＳＹやそれと同等の機能を有したものである。コンデンサＣ９，Ｃ１０とダイオードＤ２、ツェナーダイオードＺＤ２はＩＰＤの外付け回路素子である。

本実施の形態においては、実施の形態７と同様の動作をするため、同様の効果が得られる。また、実施の形態７の効果に加え、ＩＰＤを使用することによりＰＷＭ信号変換器３の小型化が図れる。

（実施の形態９）
本発明の実施の形態９を図１３に示す。本実施の形態は、実施の形態６〜８におけるＤＣ／ＰＷＭ変換回路３２を具体的に示した例である。調光器２とＰＷＭ信号変換器３の間の調光信号線には、ＤＣ信号が伝送される。ＰＷＭ信号変換器３の入力部には、コンデンサＣ１３と抵抗Ｒ６からなる調光信号線のフィルタ回路が設けられている。このフィルタ回路の後段には、抵抗Ｒ４，Ｒ５とコンデンサＣ１４からなるＤＣ信号受信部が設けられている。ＤＣ信号受信部のコンデンサＣ１４に得られたＤＣ信号は、コンパレータＣＰ１の＋端子に入力される。コンパレータＣＰ１の−端子には一定の周波数で振動する発振器ＯＳＣの三角波が入力されている。コンパレータＣＰ１では、三角波とＤＣ信号と比較し、所定のデューティ信号を出力する。

発振器ＯＳＣは、抵抗Ｒ８とトランジスタＱ４，Ｑ５よりなるカレントミラー回路と、このカレントミラー回路の定電流により充電されるコンデンサＣ１５と、コンデンサＣ１５の放電回路を構成する抵抗Ｒ９とダイオードＤ４の直列回路と、コンデンサＣ１５の電圧を閾値レベルと比較するコンパレータＣＰ２と、閾値レベルを設定するための分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、閾値レベルを安定化するコンデンサＣ１６と、コンパレータＣＰ２の閾値レベルにヒステリシス特性を与えるための正帰還回路を構成する抵抗Ｒ１０とから構成されている。

発振器ＯＳＣの動作について説明する。トランジスタＱ４，Ｑ５と抵抗Ｒ８からなる定電流回路によりコンデンサＣ１５の電圧が直線的に上昇する。コンデンサＣ１５の電位がコンパレータＣＰ２の＋端子の閾値レベルよりも低いときには、コンパレータＣＰ２のオープンコレクタは高出力インピーダンス状態となっている。このとき、コンパレータＣＰ２の＋端子は、制御電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ１１とＲ１２で分圧した閾値レベルとなっている。コンデンサＣ１５の電位がコンパレータＣＰ２の＋端子の閾値レベルに達すると、コンパレータＣＰ２の出力がＬｏｗとなるため、コンデンサＣ１５の電荷は抵抗Ｒ９とダイオードＤ４を介して急速に放電される。また、これと同時に、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続点が抵抗Ｒ１０を介して接地されることになるため、コンパレータＣＰ２の＋端子の閾値レベルはコンデンサＣ１５の電位放電よりも速く低くなる。コンデンサＣ１５が放電されて、低い方の閾値レベルに達すると、コンパレータＣＰ２の出力はＨｉｇｈとなり、以下、同じ動作を繰り返す。これにより、コンデンサＣ１５の電圧は、コンパレータＣＰ２の出力に応じてヒステリシス特性を持つ高い方の閾値レベルと低い方の閾値レベルの間で定電流充電、急速放電を繰り返し、一定周期で振動する三角波電圧となる。

この一定周期で振動を繰り返す発振器ＯＳＣの三角波出力と、コンデンサＣ１４に印加されるＤＣ信号をコンパレータＣＰ１により比較し、コンパレータＣＰ１はＨｉｇｈ／Ｌｏｗの信号を出力する。コンパレータＣＰ１の出力は抵抗Ｒ７によりプルアップされると共に、抵抗Ｒ１３を介して出力トランジスタＱ６のベースに供給されている。出力トランジスタＱ６の出力電流は抵抗Ｒ１４，Ｒ１５を介してＰＷＭ信号として出力される。例えば、コンパレータＣＰ１の出力がＬｏｗの場合は、制御電源Ｖｃｃより抵抗Ｒ７、コンパレータＣＰ１の内部のオープンコレクタトランジスタに電流が流れる。このとき、トランジスタＱ６のベース電流も流れるため、トランジスタＱ６はオンとなり、ＰＷＭ信号はＨｉｇｈを出力する。コンパレータＣＰ１の出力がＨｉｇｈの場合は、逆の動作となり、ＰＷＭ信号はＬｏｗを出力する。

ＤＣ信号を出力する調光器２は、オスラム社製Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ ｆｏｒ １−１０Ｖ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｐｕｔを示したものである。この調光器のタイプは、調光器自体に電源が不要であるものの、点灯装置より電源供給が必要である。そのため、調光信号の極性を合わせるための整流器を設けることができないので、極性誤結線時には、正常動作ができなくなる。

調光器２は、点灯装置１の制御電源Ｖｃｃより抵抗Ｒ３とダイオードＤ３を介して電流供給を受けることで動作する。この調光器２は、この電流を可変抵抗ＶＲで調整することにより、トランジスタＱ２のコレクタ電流つまりトランジスタＱ３のベース電流を変化させる。トランジスタＱ３のベース電流によりトランジスタＱ３のコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖｃｅは素子の特性に応じて電圧が変化し、この電圧ＶｃｅがＤＣ調光信号として、ＰＷＭ信号変換器３に伝わり、抵抗Ｒ４，Ｒ５を介してコンデンサＣ１４に印加される。ここで抵抗Ｒ４，Ｒ５は高インピーダンスで構成する。

本実施の形態によれば、調光器２は、ＤＣ信号の調光信号を出力するものであるから、ＰＷＭ信号の調光信号を出力するタイプの調光器のように発振回路やその電源回路を内蔵する必要がないので、大幅に小型軽量化・薄型化することが可能であり、調光器のデザイン上の制約を少なく出来る利点がある。

本発明の実施の形態１のブロック回路図である。 本発明の実施の形態２の概略構成図である。 本発明の実施の形態２の実装構造を示す概略正面図である。 本発明の実施の形態２の点灯装置の構成を示すブロック回路図である。 本発明の実施の形態２の点灯装置の実装構造を示す概略正面図である。 本発明の実施の形態３の概略構成図である。 本発明の実施の形態４のブロック回路図である。 本発明の実施の形態５の概略構成図である。 本発明の実施の形態５の親器具と子器具の実装構造を示す概略正面図である。 本発明の実施の形態６のブロック回路図である。 本発明の実施の形態７の回路図である。 本発明の実施の形態８の回路図である。 本発明の実施の形態９の回路図である。

符号の説明

１ 調光型放電灯点灯装置
２ 調光器
３ ＰＷＭ信号変換器
４ 照明器具

Claims (6)

1. 商用電源を高周波に変換し、放電灯に高周波電流を供給するインバータと、外部から入力されるＰＷＭ信号を放電灯の点灯状態を制御するための制御信号に変換する信号変換手段と、信号変換された制御信号に基づいてインバータの出力を制御する調光機能とを有する放電灯点灯装置と、
   直流の調光信号を出力する調光器と、
   調光器と放電灯点灯装置の間に接続されて、調光器から出力される直流の調光信号を周波数が一定で調光信号に応じたパルス幅のＰＷＭ信号に変換して放電灯点灯装置に供給するＰＷＭ信号変換器とから構成され、
   前記放電灯点灯装置とＰＷＭ信号変換器とが同じ照明器具内に設置されており、照明器具の外部に調光器が設置されており、
   ＰＷＭ信号変換器は、商用電源を所定の制御電源に変換する制御電源回路と、この制御電源を電源とするＤＣ／ＰＷＭ変換回路とから構成されており、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路は、調光器から入力された直流の調光信号のレベルに応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する構成となっており、
   ＰＷＭ信号変換器の制御電源回路は、交流電源を整流する整流回路と、整流回路と交流電源の間に接続されるフィルタ回路と、整流された電圧を平滑する平滑回路と、平滑された電圧を制御電源に変換する降圧チョッパ回路とから構成されており、
   前記降圧チョッパ回路は、スイッチング素子とその制御用高周波発振回路を集積したパワー集積回路とその外付け回路素子により構成されていることを特徴とする調光照明装置。
2. 商用電源を高周波に変換し、放電灯に高周波電流を供給するインバータと、外部から入力されるＰＷＭ信号を放電灯の点灯状態を制御するための制御信号に変換する信号変換手段と、信号変換された制御信号に基づいてインバータの出力を制御する調光機能とを有する放電灯点灯装置と、
   直流の調光信号を出力する調光器と、
   調光器と放電灯点灯装置の間に接続されて、調光器から出力される直流の調光信号を周波数が一定で調光信号に応じたパルス幅のＰＷＭ信号に変換して放電灯点灯装置に供給するＰＷＭ信号変換器とから構成され、
   前記放電灯点灯装置は照明器具内に、前記ＰＷＭ信号変換器と調光器は照明器具外に設置されており、調光器と照明器具を接続する配線上に前記ＰＷＭ信号変換器が設置されており、
   ＰＷＭ信号変換器は、商用電源を所定の制御電源に変換する制御電源回路と、この制御電源を電源とするＤＣ／ＰＷＭ変換回路とから構成されており、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路は、調光器から入力された直流の調光信号のレベルに応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する構成となっており、
   ＰＷＭ信号変換器の制御電源回路は、交流電源を整流する整流回路と、整流回路と交流電源の間に接続されるフィルタ回路と、整流された電圧を平滑する平滑回路と、平滑された電圧を制御電源に変換する降圧チョッパ回路とから構成されており、
   前記降圧チョッパ回路は、スイッチング素子とその制御用高周波発振回路を集積したパワー集積回路とその外付け回路素子により構成されていることを特徴とする調光照明装置。
3. 請求項１又は２において、ＰＷＭ信号変換器は複数の照明器具にＰＷＭ信号を供給することを特徴とする調光照明装置。
4. 請求項３において、複数の照明器具は、ＰＷＭ信号変換器からＰＷＭ信号を供給される親器具と、親器具からＰＷＭ信号を供給される１つ又は複数の子器具とから成ることを特徴とする調光照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおけるＤＣ／ＰＷＭ変換回路は、調光器に制御電源を供給する構成を有していることを特徴とする調光照明装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、ＤＣ／ＰＷＭ変換回路は、少なくとも発振器と比較器とから構成されており、発振器は一定の周期で振動を繰り返す波形を出力し、比較器の一方の入力端子には直流の調光信号が入力され、他方の入力端子には発振器の出力が入力されていることを特徴とする調光照明装置。

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