JP4971562B2

JP4971562B2 - Discharge lamp lighting device

Info

Publication number: JP4971562B2
Application number: JP2001244619A
Authority: JP
Inventors: 善宣村上; 得志山内; 成夫五島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003059691A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ケーブルからの信号に応じて光出力が変化するように放電灯の調光をする放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電灯点灯装置（バラスト）に調光信号としてのＰＷＭ信号を送信し、そのオンデューテイに応じて放電灯の調光をするのが一般的であった。
【０００３】
近年、ヨーロッパを中心に、照明制御システムとして、シリアル信号を各放電灯点灯装置に送信してこれを制御するシステム（ＤＡＬＩシステム）が開発されている。このようなシステムでは、シリアル信号受信用のマイコン（マイクロコンピュータ）が、照明器具などに設けられる放電灯点灯装置に必要となる。
【０００４】
図８にこの種の従来のシステム構成図を、そして図９に図８中の放電灯点灯装置の構成図を示す。図８のシステムは、複数の放電灯点灯装置８を通信ケーブルＬｓを介して接続することにより構成されている。
【０００５】
各放電灯点灯装置８は、図９に示すように、放電灯（蛍光灯）１１と、インバータ１２と、マイコン８３とを備えている。
【０００６】
インバータ１２には、ＡＣ−ＤＣ変換器として、交流電源ＡＣからの交流電力を直流電力に全波整流する整流器ＤＢと、この出力を昇圧するものであって、インダクタンス素子Ｌ１、スイッチング素子（図９ではＦＥＴ）Ｑ１、ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１により構成される昇圧チョッパとが設けられている。この昇圧チョッパの出力となるコンデンサＣ１の両端には、ＤＣ−ＡＣ変換器として、ハーフブリッジ回路構成のスイッチング素子（図ではＦＥＴ）Ｑ２，Ｑ３が接続されている。そして、ＤＣ−ＡＣ変換器の出力のスイッチング素子Ｑ３には、上記放電灯１１を介して共振用のインダクタンス素子Ｌ２が接続され、その放電灯１１の非電源側には共振用のコンデンサＣ２が接続されている。
【０００７】
インバータ１２中の制御部１２０は、例えば、昇圧チョッパの出力レベルを検出してその昇圧チョッパの出力レベルが所定のレベルになるように、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行うものである。
【０００８】
マイコン８３は、通信ケーブルＬｓからの信号に従って、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング制御を行うものであり、例えば、ＰＷＭ信号を出力してスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング制御を行う。
【０００９】
このシステム構成では、シリアル信号を各放電灯点灯装置８のマイコン８３に送信することにより、各放電灯１１の調光が可能となるが、高速なマイコンを使用しなければ、ＤＣ−ＡＣ変換器の出力周波数の変化が粗くなり、調光時に光出力がちらつくという課題があった。
【００１０】
図１０にこの課題を解決し得る従来の放電灯点灯装置の構成図を、そして図１１に図１０中のＰＷＭ／ＤＣ変換器の回路例を示す。
【００１１】
図１０の放電灯点灯装置９は、放電灯１１と、インバータ１２と、マイコン８３とを上記放電灯点灯装置８と同様に備えているほか、ＰＷＭ／ＤＣ変換器１４と、オシレータ（波形発生器）１５とをさらに備えている。
【００１２】
ＰＷＭ／ＤＣ変換器１４は、図１１に示すように、ＣＲ回路の抵抗Ｒ１４およびコンデンサＣ１４により構成され、マイコン８３から出力されるＰＷＭ信号を入力し、そのオンデューティに応じてレベルが変化するＤＣ信号（電圧）を出力するものである。
【００１３】
オシレータ１５は、ＰＷＭ／ＤＣ変換器１４からのＤＣ電圧のレベルに応じて周波数が変化する信号をスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３に出力するものである。このオシレータ１５から出力される信号の周波数によって、放電灯１１の光出力が調整されることになる。
【００１４】
この構成によれば、マイコン８３から出力されるＰＷＭ信号の変化が不連続であったとしても、ＣＲ回路での変換後のＤＣ信号が連続的に変化するので、放電灯１１の光出力がちらつくことなく、上記課題を解決することができる。
【００１５】
しかし、このような回路構成においては、調光の段階を多くするためには、上記ＰＷＭ信号のオンデューティのステップ変化数を多くする必要がある。マイコンのクロック周波数は、コスト的な面からほぼ決まってくるため、オンデューティのステップ数を増やすためには、ＰＷＭ信号の周波数を低くすればよい。つまり、ＰＷＭ信号の一周期の時間を延ばせばよい。ＰＷＭ信号の周波数を低くずれは、オンデューティのステップ数は自由に設計でき、光出力の設定を自由に調整できる。
【００１６】
なお、特開平９−１８０８９０号公報には、ＰＷＭ信号のオンデューティを変化させるだけで放電灯の点滅および調光を行うことができる放電灯点灯装置が記載されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示した従来の放電灯点灯装置によって、例えば、調光の変化レベルを対数曲線に近似させて変化させたい場合などにおいては、調光変化が僅かなところでも自在に光出力を設定させる必要があるため、光出力の変化の１ステップの変化量をわずかな量にする必要があり、そのため、調光幅全体にわたって調光変化のステップ数を増加させる必要があった。しかし、そのために、ＰＷＭの周波数を低くするため、ＰＷＭ／ＤＣ変換器のＣＲ時定数をより長めに設定する必要があった。
【００１８】
そのため、急に調光レベルを変化させたいときでも、マイコンからのＰＷＭ信号は、一瞬で変えることができても、ＣＲフィルタ回路でＰＷＭ信号を平滑してＤＣ電圧を得る上記のようなＰＷＭ／ＤＣ変換器では、急にＤＣ電圧を変化させることができずに、ＣＲ時定数で決定する時間遅れを生じて信号が伝達されることになる。そのため、急激な光出力変化が何回にも渡って行なわれると、光出力はそれに追従できなくなってしまうという課題があった。
【００１９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、信号に対する光出力の反応速度を高めて、光出力をきめ細かく変化させることができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、放電灯と、通信ケーブルからの信号に応じてＰＷＭ信号を出力する通信用のマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータから出力されるＰＷＭ信号をＤＣ電圧に変換する変換器と、この変換器によって変換されたＤＣ電圧のレベルに応じて周波数を変化させて動作し、交流電源から電力を得て放電灯を点灯するインバータとを備え、マイクロコンピュータは、通信ケーブルからの調光信号に応じてＰＷＭ信号のオンデューティを変化させ、調光下限近傍以外での信号に対する出力の変化度合いと調光下限近傍での信号に対する出力の変化度合いが異ならせており、インバータは、調光変化幅の異なる複数種類のインバータの何れかであって、当該インバータの調光変化幅に応じてマイクロコンピュータが出力するＰＷＭ信号の周波数を変化させることを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、インバータの調光変化幅の狭いものほどマイクロコンピュータが出力するＰＷＭ信号の周波数を高くすることを特徴とする。
【００２６】
要するに、本発明は、インバータの調光幅、調光レベルに応じて、ＰＷＭ信号の周波数を変化させたり、ＰＷＭ信号の周波数を高く設定したまま、デューティの変化を工夫することによって、信号に対する光出力の反応速度を高めて、光出力をきめ細かく変化させる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の放電灯点灯装置の構成図、図２は０．１％の最小調光レベルの対数調光曲線を示す図である。
【００２８】
第１実施形態の放電灯点灯装置１は、図８に示したシステム（ＤＡＬＩシステム）の通信ケーブルＬｓに接続されるものであり、図１に示すように、放電灯１１と、インバータ１２と、ＰＷＭ／ＤＣ変換器１４と、オシレータ１５とを図１０に示した放電灯点灯装置９と同様に備えているほか、放電灯点灯装置９との相違点として、出力検出部１６と、マイコン１３とを備えている。
【００２９】
出力検出部１６は、インバータ１２の出力レベルを検出し、その出力レベルをデジタル値でマイコンに送信するものである。
【００３０】
マイコン１３は、通信ケーブルＬｓからの信号（ＤＡＬＩ信号）に従って、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング制御を行うものであり、従来のマイコン８３との相違点として、ＰＷＭ信号の周波数を変化させる。
【００３１】
ここで、ＤＡＬＩシステムでは、ＤＡＬＩデータをｎ（１≦ｎ≦２５４）としたとき、各ＤＡＬＩデータｎに対する光出力Ｘは、
Ｘ＝１０^((ｎ−１)/(２５３/３)−１)
の式で規定される。例えば、ｎ＝１の場合、光出力は０．１００％であり、ｎ＝２５４の場合、光出力は１００．０００％であり、その間を含む各光出力は、以下の（表１）に示す値となり、ｎ＝１からｎ＝２５４全体の光出力は、図２に示すように対数の曲線上を変化する。ただし、（表１）では、ｎ＝５１からｎ＝２００の各光出力は省略してある。
【００３２】
【表１】

【００３３】
いま、放電灯点灯装置１について、インバータ１２には調光範囲の異なる３種類のインバータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃがあり、インバータ１２Ａの調光範囲は０．１〜１００％、インバータ１２Ｂの調光範囲は０．５〜１００％、そしてインバータ１２Ｃの調光範囲は３０〜１００％であるとする。
【００３４】
この場合において、各ＤＡＬＩデータで規定される調光の段階変化で出力可能なインバータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに対して、各種クロック周波数のマイコンから出力されるＰＷＭ信号の周波数の値を以下の（表２）に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
この（表２）から分かるように、ＤＡＬＩの仕様に準じて調光を行なう場合、インバータ１２Ａは、ＤＡＬＩデータの１と２を識別する必要があるため、光出力比(表では調光比)で０．００３％の差を識別して出力する必要があり、そして０．１〜１００％の間に、(１００−０．１)/０．００３＝３６，０９１のステップ数を必要とする。一方、これだけのステップ数でマイコンがＰＷＭ信号を出力する場合、ＰＷＭ信号の周波数は、マイコンのクロック周波数が４ＭＨｚである場合には１１０Ｈｚとなり、８ＭＨｚである場合には２２１Ｈｚとなり、そして１６ＭＨｚである場合には４４３Ｈｚとなる。このように高速のマイコンを使用すれば、ＰＷＭ信号の周波数が高くなり、従来例で述べたような調光信号に対する時間遅れの問題が解決される方向に行くが、マイコンが高速になるほどそのコストが高くなる。通常、安価な４ＭＨｚのマイコンが使用されることが多く、そのために０．１〜１００％の調光が可能なインバータ１２Ａには、４ＭＨｚのマイコンが適当であり、この場合、１１０Ｈｚの周波数のＰＷＭ信号が出力されることになる。
【００３７】
同様に、０．５〜１００％の調光が可能なインバータ１２Ｂでは、ステップ数が７，１７８となり、４ＭＨｚのマイコンの場合には、５５７Ｈｚの周波数のＰＷＭ信号が出力されることになる。また、３０〜１００％の調光が可能なインバータ１２Ｃでは、ステップ数が８４となり、４ＭＨｚのマイコンの場合には、４７，５７５Ｈｚの周波数のＰＷＭ信号が出力されることになる。なお、調光範囲が狭いものほど、マイコンのＰＷＭ信号の周波数を高く設定することができる。
【００３８】
そこで、第１実施形態のマイコン１３は、電源が投入されると、設定可能な周波数の中の最も低い周波数で、最低の調光レベルのＰＷＭ信号を送信し、出力検出部１６を通じてその時の出力を検出し、当該マイコン１３に接続されたインバータ１２の調光可能な範囲を読み取り、その結果に応じて、最適なＰＷＭ信号の周波数を選択し、その選択した周波数のＰＷＭ信号で調光をする。
【００３９】
例えば、４ＭＨｚのマイコンの場合、設定可能な周波数の中の最も低い周波数の１１０Ｈｚで、最低の調光レベルであるＤＡＬＩデータ１のＰＷＭ信号が送信される。このとき、出力検出部１６から調光可能な検出結果が得られれば、接続されているインバータ１２はインバータ１２Ａであると判別され、以後、１１０ＨｚのＰＷＭ信号で放電灯１１の調光が行われる一方、出力検出部１６から調光可能な検出結果が得られなければ、５５７Ｈｚで、ＤＡＬＩデータ６０のＰＷＭ信号が送信される。このとき、出力検出部１６から調光可能な検出結果が得られれば、接続されているインバータ１２はインバータ１２Ｂであると判別され、以後、５５７ＨｚのＰＷＭ信号で放電灯１１の調光が行われる一方、出力検出部１６から調光可能な検出結果が得られなければ、接続されているインバータ１２は最後に残ったインバータ１２Ｃであると判別され、以後、４７，５７５ＨｚのＰＷＭ信号で放電灯１１の調光が行われる。
【００４０】
つまり、マイコン１３は、当該マイコン１３に接続されているインバータ１２の種類（調光幅）に応じて、ＰＷＭ信号の周波数を切り替えるのであり、接続されているインバータ１２の調光幅が例えば狭いほど、ＰＷＭ信号の周波数を上げるのである。
【００４１】
第１実施形態によれば、接続されたインバータ１２に応じて、ＰＷＭ信号の周波数を高く設定することができるため、急激な調光信号に対しても、可能な限り早く対応することができる。従来では、調光範囲の狭いインバータの場合でも、マイコンは、調光範囲の広いインバータを想定して、低い周波数のＰＷＭ信号によりインバータを制御するため、急激な調光変化に対応することができない。第１実施形態では、調光信号に対するレスポンスを早めるので、ＤＡＬＩシステムのような対数曲線に準じた調光カーブで制御可能となる。
【００４２】
なお、第１実施形態では、マイコン１３に接続され得るインバータ１２の種類は、インバータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの３種類であるとしたが、本発明は、３種類に限らず、２種類、３種類、４種類などの複数種類であればよく、調光可能な検出結果が得られる（得られ続ける）まで、ＰＷＭ信号の周波数を上げる（下げる）構成であればよい。そして、この構成であれば、マイコンは、４ＭＨｚでも、８ＭＨｚでも、あるいは１６ＭＨｚなどでも構わない。
【００４３】
（第２実施形態）
図３は本発明に係る第２実施形態の放電灯点灯装置の構成図、図４は対数調光曲線を示す図である。
【００４４】
第２実施形態の放電灯点灯装置２は、図３に示すように、放電灯１１と、ＰＷＭ／ＤＣ変換器１４と、オシレータ１５とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、インバータ２２と、マイコン２３とを備えている。
【００４５】
インバータ２２は、第１実施形態のインバータ１２との相違点として、ＤＣ−ＡＣ変換器の出力のスイッチング素子Ｑ３に、インダクタンス素子Ｌ２を介してコンデンサＣ２を接続し、このコンデンサＣ２に並列に放電灯１１を接続し、この放電灯１１の各フィラメントに予熱回路１２１を接続した構成になっており、０．１〜１００％の調光幅を持つ。
【００４６】
マイコン２３は、通信ケーブルＬｓからの信号に従って、図４に示すＤＡＬＩ仕様の対数曲線に沿って、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング制御を行うものであり、ＰＷＭ信号の周波数を変化させる。
【００４７】
ここで、マイコン２３は、例えば４ＭＨｚのマイコンである場合には、光出力が０．１％の近傍ではＰＷＭ信号の周波数を１１０Ｈｚに設定し、光出力が０．５％の近傍ではＰＷＭ信号の周波数を５５７Ｈｚに設定し、そして光出力が３０％の近傍ではＰＷＭ信号の周波数を４７，５７５Ｈｚに設定するようになっている。
【００４８】
調光レベルを急激に変化させたいという用途は、光出力比が高いポイントで多く、またきめ細かく微妙に光出力を変化させたいという要望は、光出力比が低いポイントで多い。そのため、インバータ２２が０．１〜１００％の広い調光範囲を持つ場合、マイコン２３は、光出力比が小さいところではＰＷＭ信号の周波数を低くし、光出力比が高いところでは、ＰＷＭ信号の周波数を高くする。
【００４９】
これにより、急激な調光レベルの変化と微妙な光出力の変化の双方に対応可能な放電灯点灯装置を得ることができる。
すなわち、本実施の形態にかかる放電灯点灯装置は、通信ケーブルからの調光信号に応じてマイクロコンビュータが出力するＰＷＭ信号の周波数を変化させるので、例えば急激な調光レベルの変化と微妙な光出力の変化の双方に対応可能となる。また、この放電灯点灯装置は、通信ケーブルからの調光信号に応じて出力電力が大きくなるほどマイクロコンピュータが出力するＰＷＭ信号の周波数を高くするので、例えば急激な調光レベルの変化に好適に対応可能となる。
【００５０】
なお、第２実施形態では、光出力が０．１％の近傍ではＰＷＭ信号の周波数を１１０Ｈｚに設定し、光出力が０．５％の近傍ではＰＷＭ信号の周波数を５５７Ｈｚに設定し、そして光出力が３０％の近傍ではＰＷＭ信号の周波数を４７，５７５Ｈｚに設定する構成になっているが、これに限らず、例えば、光出力が０．１％≦Ｘ＜０．５％の範囲内ではＰＷＭ信号の周波数を１１０Ｈｚに設定し、光出力が０．５％≦Ｘ＜３０％の範囲内ではＰＷＭ信号の周波数を５５７Ｈｚに設定し、そして光出力が３０％≦Ｘ≦１００％の範囲内ではＰＷＭ信号の周波数を４７，５７５Ｈｚに設定する構成でもよい。
【００５１】
（第３実施形態）
図５は本発明に係る第３実施形態の放電灯点灯装置の構成図、図６は図５中のＰＷＭ／ＤＣ変換器の回路例を示す図、図７は図５中のマイコンから出力されるＰＷＭ信号の波形図である。
【００５２】
第３実施形態の放電灯点灯装置３は、図５に示すように、放電灯１１と、インバータ１２と、オシレータ１５とを図１０に示した放電灯点灯装置９と同様に備えているほか、放電灯点灯装置９との相違点として、ＰＷＭ／ＤＣ変換器３４と、マイコン３３とを備えている。
【００５３】
ＰＷＭ／ＤＣ変換器３４は、図６に示すように、従来と同様のＣＲ回路により構成されているが、従来との相違点として、ＣＲ回路の抵抗Ｒ３４およびコンデンサＣ３４の時定数が調光のレスポンスを早くするために１ｓ程度に設定されている。
【００５４】
マイコン３３は、通信ケーブルＬｓからの信号に従って、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング制御を行うものであり、従来のマイコン８３との相違点として、ＰＷＭ信号の周波数を変化させる。つまり、マイコン３３は、ＰＷＭ信号の周波数をインバータ１２の調光範囲または調光レベルに合わせて最適化し、時定数が１ｓ程度のＣＲ回路で十分平滑可能な一定の周波数のＰＷＭ信号を出力し、そのオンデューティを変更するのである。
【００５５】
ここで、インバータ１２が例えば０．１〜１００％の調光幅を持つ場合、調光下限において、光出力が０．１％近傍であるときにＰＷＭ信号の周波数が高ければ、調光ステップが粗くなり、調光下限近傍でのチラツキが目立つという課題が生じるので、第３実施形態では、マイコン３３は、図７に示すように、ＰＷＭ信号の周波数を高い一定にしたまま、調光下限近傍で、ＰＷＭ信号のオンデューティの値を変更する。
【００５６】
すなわち、従来のマイコンが、図７（ａ）の例に示すように、５０％のオンデューティでＰＷＭ信号を出力した後、調光信号に応じて、図７（ｃ）の例に示すように、そのオンデューティを６０％に変更する場合、第３実施形態のマイコン３３は、図７（ａ）の出力と図７（ｃ）の出力との間に、周波数を一定にしたまま、そのオンデューティを５０％と６０％の異なる値に交互に変更したＰＷＭ信号を出力するのである。
【００５７】
これにより、ＰＷＭ／ＤＣ変換器３４の出力に、オンデューティが５０％と６０％との間の５５％に相当するレベルのＤＣ電圧が得られる。つまり、第３実施形態のマイコン３３の制御によれば、本来の分解能以上のより多いステップ数のレベルのＤＣ電圧を得ることができるため、調光下限近傍でより細かい制御が必要となったときでも、ＰＷＭ周波数を一定にしたまま、ステップ数を増やすことができる。
【００５８】
この制御により、ＤＡＬＩシステムのような対数曲線に準じたきめ細かな調光カーブも制御可能であり、ＰＷＭ信号の周波数を高くすることによって、調光信号に対するレスポンスを早めることが可能となった。
【００５９】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明は、放電灯と、通信ケーブルからの信号に応じてＰＷＭ信号を出力する通信用のマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータから出力されるＰＷＭ信号をＤＣ電圧に変換する変換器と、この変換器によって変換されたＤＣ電圧のレベルに応じて周波数を変化させて動作し、交流電源から電力を得て放電灯を点灯するインバータとを備え、マイクロコンピュータは、通信ケーブルからの調光信号に応じてＰＷＭ信号のオンデューティを変化させ、調光下限近傍以外での信号に対する出力の変化度合いと調光下限近傍での信号に対する出力の変化度合いを異ならせており、インバータは、調光変化幅の異なる複数種類のインバータの何れかであって、当該インバータの調光変化幅に応じてマイクロコンピュータが出力するＰＷＭ信号の周波数を変化させるので、信号に対する光出力の反応速度を高めて、光出力をきめ細かく変化させることができる。
【００６０】
また、インバータの調光変化幅に応じてマイクロコンピュータが出力するＰＷＭ信号の周波数を変化させるので、光出力をきめ細かく変化させることができる。
【００６１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、インバータの調光変化幅の狭いものほどマイクロコンピュータが出力するＰＷＭ信号の周波数を高くするので、信号に対する光出力の反応速度を高めて、光出力をきめ細かく変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図２】０．１％の最小調光レベルの対数調光曲線を示す図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図４】対数調光曲線を示す図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の放電灯点灯装置の構成図である。
【図６】図５中のＰＷＭ／ＤＣ変換器の回路例を示す図である。
【図７】図５中のマイコンから出力されるＰＷＭ信号の波形図である。
【図８】従来のシステム構成図である。
【図９】図８中の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１０】調光時に光出力がちらつくなどの課題を解決し得る従来の放電灯点灯装置の構成図である。
【図１１】図１０中のＰＷＭ／ＤＣ変換器の回路例を示す図である。
【符号の説明】
１放電灯点灯装置
１１放電灯
１２インバータ
１３マイコン
１４ＰＷＭ／ＤＣ変換器
１５オシレータ
１６出力検出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device for dimming a discharge lamp so that light output changes according to a signal from a communication cable.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a PWM signal as a dimming signal is transmitted to a discharge lamp lighting device (ballast), and the discharge lamp is dimmed according to the on-duty.
[0003]
In recent years, mainly in Europe, as a lighting control system, a system (DALI system) for transmitting a serial signal to each discharge lamp lighting device and controlling it has been developed. In such a system, a serial signal receiving microcomputer (microcomputer) is required for a discharge lamp lighting device provided in a lighting fixture or the like.
[0004]
FIG. 8 shows a block diagram of this type of conventional system, and FIG. 9 shows a block diagram of the discharge lamp lighting device in FIG. The system of FIG. 8 is configured by connecting a plurality of discharge lamp lighting devices 8 via a communication cable Ls.
[0005]
As shown in FIG. 9, each discharge lamp lighting device 8 includes a discharge lamp (fluorescent lamp) 11, an inverter 12, and a microcomputer 83.
[0006]
The inverter 12 includes an AC-DC converter, a rectifier DB that full-wave rectifies AC power from the AC power supply AC to DC power, and boosts this output, and includes an inductance element L1, a switching element (FIG. 9). , FET) Q1, a diode D1, and a step-up chopper configured by a smoothing capacitor C1 are provided. Switching elements (FETs in the figure) Q2 and Q3 having a half-bridge circuit configuration are connected to both ends of a capacitor C1 serving as an output of the boost chopper as a DC-AC converter. A resonance inductance element L2 is connected to the switching element Q3 of the output of the DC-AC converter via the discharge lamp 11, and a resonance capacitor C2 is connected to the non-power supply side of the discharge lamp 11. Has been.
[0007]
For example, the control unit 120 in the inverter 12 detects the output level of the boosting chopper and performs switching control of the switching element Q1 so that the output level of the boosting chopper becomes a predetermined level.
[0008]
The microcomputer 83 performs switching control of the switching elements Q2 and Q3 according to a signal from the communication cable Ls. For example, the microcomputer 83 outputs a PWM signal to perform switching control of the switching elements Q2 and Q3.
[0009]
In this system configuration, the dimming of each discharge lamp 11 can be performed by transmitting a serial signal to the microcomputer 83 of each discharge lamp lighting device 8, but if a high-speed microcomputer is not used, the DC-AC converter There is a problem that the change in the output frequency becomes rough and the light output flickers during dimming.
[0010]
FIG. 10 shows a configuration diagram of a conventional discharge lamp lighting device that can solve this problem, and FIG. 11 shows a circuit example of the PWM / DC converter in FIG.
[0011]
The discharge lamp lighting device 9 of FIG. 10 includes a discharge lamp 11, an inverter 12, and a microcomputer 83 in the same manner as the discharge lamp lighting device 8, as well as a PWM / DC converter 14, an oscillator (waveform generator). 15).
[0012]
As shown in FIG. 11, the PWM / DC converter 14 includes a resistor R14 and a capacitor C14 of a CR circuit, receives a PWM signal output from the microcomputer 83, and changes its level according to its on-duty. A signal (voltage) is output.
[0013]
The oscillator 15 outputs a signal whose frequency changes according to the level of the DC voltage from the PWM / DC converter 14 to the switching elements Q2 and Q3. The light output of the discharge lamp 11 is adjusted according to the frequency of the signal output from the oscillator 15.
[0014]
According to this configuration, even if the change of the PWM signal output from the microcomputer 83 is discontinuous, the light output of the discharge lamp 11 flickers because the DC signal after conversion in the CR circuit changes continuously. The above problems can be solved without any problem.
[0015]
However, in such a circuit configuration, in order to increase the dimming stage, it is necessary to increase the number of step changes in the on-duty of the PWM signal. Since the clock frequency of the microcomputer is almost determined from the viewpoint of cost, the frequency of the PWM signal may be lowered in order to increase the number of on-duty steps. That is, it is sufficient to extend the time of one cycle of the PWM signal. When the frequency of the PWM signal is lowered, the number of steps of on-duty can be designed freely, and the setting of the optical output can be adjusted freely.
[0016]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-180890 discloses a discharge lamp lighting device capable of blinking and dimming a discharge lamp only by changing the on-duty of a PWM signal.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
With the conventional discharge lamp lighting device shown in FIG. 10, for example, when it is desired to change the dimming change level by approximating it to a logarithmic curve, the light output can be freely set even if the dimming change is slight. Therefore, the amount of change in one step of the change in the light output needs to be small, and therefore the number of steps of the dimming change needs to be increased over the entire dimming width. However, in order to reduce the PWM frequency, the CR time constant of the PWM / DC converter needs to be set longer.
[0018]
Therefore, even when it is desired to suddenly change the dimming level, the PWM signal from the microcomputer can be changed instantaneously, but the PWM signal is smoothed by the CR filter circuit to obtain a DC voltage as described above. In the DC converter, the DC voltage cannot be suddenly changed, and a signal is transmitted with a time delay determined by the CR time constant. For this reason, there has been a problem that if the light output change is performed many times, the light output cannot follow it.
[0019]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device that can increase the response speed of light output to a signal and finely change the light output.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 for solving the above-described problem is a discharge lamp, a communication microcomputer that outputs a PWM signal in response to a signal from a communication cable, and a PWM signal output from the microcomputer as a DC signal. The microcomputer includes a converter that converts the voltage into a voltage, and an inverter that operates by changing the frequency according to the level of the DC voltage converted by the converter, obtains power from an AC power source, and turns on the discharge lamp. By changing the on-duty of the PWM signal according to the dimming signal from the communication cable, the degree of change in the output with respect to the signal near the dimming lower limit is different from the degree of change in the output with respect to the signal near the dimming lower limit. cage, inverter, be any of a plurality of types of inverters having different dimming change width in accordance with those 該I converter dimming variation Ma Black computer and changing the frequency of the PWM signal to be output.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, the narrower the dimming change width of the inverter , the higher the frequency of the PWM signal output from the microcomputer .
[0026]
In short, the present invention changes the frequency of the PWM signal according to the dimming width and dimming level of the inverter, or devises the change in duty while keeping the frequency of the PWM signal high, so that Increase the reaction speed of the output to change the light output finely.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a logarithmic dimming curve with a minimum dimming level of 0.1%.
[0028]
The discharge lamp lighting device 1 of the first embodiment is connected to the communication cable Ls of the system (DALI system) shown in FIG. 8, and as shown in FIG. 1, the discharge lamp 11, the inverter 12, The PWM / DC converter 14 and the oscillator 15 are provided in the same manner as the discharge lamp lighting device 9 shown in FIG. 10, and the difference from the discharge lamp lighting device 9 is that the output detection unit 16, the microcomputer 13, It has.
[0029]
The output detection unit 16 detects the output level of the inverter 12 and transmits the output level to the microcomputer as a digital value.
[0030]
The microcomputer 13 performs switching control of the switching elements Q2 and Q3 in accordance with a signal (DALI signal) from the communication cable Ls. As a difference from the conventional microcomputer 83, the frequency of the PWM signal is changed.
[0031]
Here, in the DALI system, when the DALI data is n (1 ≦ n ≦ 254), the optical output X for each DALI data n is
X = 10 ^ ((n-1) / (253/3) -1)
It is prescribed by the formula of For example, when n = 1, the light output is 0.100%, and when n = 254, the light output is 100.000%. Each light output including the light output is shown in the following (Table 1). The optical output of n = 1 to n = 254 changes on a logarithmic curve as shown in FIG. However, in (Table 1), each light output from n = 51 to n = 200 is omitted.
[0032]
[Table 1]

[0033]
Now, regarding the discharge lamp lighting device 1, the inverter 12 has three types of inverters 12A, 12B, and 12C having different dimming ranges. The dimming range of the inverter 12A is 0.1 to 100%, and the dimming range of the inverter 12B. Is 0.5 to 100%, and the dimming range of the inverter 12C is 30 to 100%.
[0034]
In this case, for the inverters 12A, 12B, and 12C that can be output by the dimming step change defined by each DALI data, the frequency values of the PWM signals output from the microcomputers of various clock frequencies are as follows (Table 2).
[0035]
[Table 2]

[0036]
As can be seen from this (Table 2), when dimming according to the DALI specification, the inverter 12A needs to distinguish between 1 and 2 of the DALI data, so the light output ratio (the dimming ratio in the table). It is necessary to identify and output the difference of 0.003%, and the number of steps of (100−0.1) /0.003=36,091 is required between 0.1 and 100%. . On the other hand, when the microcomputer outputs a PWM signal with such a number of steps, the frequency of the PWM signal is 110 Hz when the clock frequency of the microcomputer is 4 MHz, 221 Hz when it is 8 MHz, and 16 MHz. Is 443 Hz. If such a high-speed microcomputer is used, the frequency of the PWM signal becomes high, and the problem of the time delay with respect to the dimming signal as described in the conventional example is going to be solved. Becomes higher. Usually, an inexpensive 4 MHz microcomputer is often used. For this reason, a 4 MHz microcomputer is suitable for the inverter 12A capable of dimming by 0.1 to 100%. In this case, PWM having a frequency of 110 Hz is suitable. A signal will be output.
[0037]
Similarly, in the inverter 12B capable of dimming by 0.5 to 100%, the number of steps is 7,178, and in the case of a 4 MHz microcomputer, a PWM signal having a frequency of 557 Hz is output. In the inverter 12C capable of dimming by 30 to 100%, the number of steps is 84, and in the case of a 4 MHz microcomputer, a PWM signal having a frequency of 47,575 Hz is output. The narrower the dimming range, the higher the frequency of the microcomputer PWM signal can be set.
[0038]
Therefore, when the power is turned on, the microcomputer 13 according to the first embodiment transmits a PWM signal having the lowest dimming level at the lowest settable frequency, and outputs the current signal through the output detection unit 16. Is detected, the dimmable range of the inverter 12 connected to the microcomputer 13 is read, the optimum PWM signal frequency is selected according to the result, and the dimming is performed with the PWM signal of the selected frequency. .
[0039]
For example, in the case of a 4 MHz microcomputer, a PWM signal of DALI data 1 that is the lowest dimming level is transmitted at 110 Hz, which is the lowest frequency among settable frequencies. At this time, if a dimmable detection result is obtained from the output detection unit 16, it is determined that the connected inverter 12 is the inverter 12A, and thereafter, the discharge lamp 11 is dimmed with a 110 Hz PWM signal. On the other hand, if a dimmable detection result is not obtained from the output detection unit 16, the PWM signal of the DALI data 60 is transmitted at 557 Hz. At this time, if a dimmable detection result is obtained from the output detection unit 16, it is determined that the connected inverter 12 is the inverter 12B, and then the discharge lamp 11 is dimmed with a 557 Hz PWM signal. On the other hand, if a dimmable detection result is not obtained from the output detection unit 16, the connected inverter 12 is determined to be the last remaining inverter 12C, and thereafter, the discharge lamp 11 is detected with a PWM signal of 47,575 Hz. Dimming is performed.
[0040]
That is, the microcomputer 13 switches the frequency of the PWM signal in accordance with the type (dimming width) of the inverter 12 connected to the microcomputer 13, and the smaller the dimming width of the connected inverter 12, for example, The frequency of the PWM signal is increased.
[0041]
According to the first embodiment, since the frequency of the PWM signal can be set high according to the connected inverter 12, even a sudden dimming signal can be dealt with as soon as possible. Conventionally, even in the case of an inverter with a narrow dimming range, the microcomputer assumes an inverter with a wide dimming range and controls the inverter with a low-frequency PWM signal, so it cannot cope with a sudden dimming change. . In the first embodiment, since the response to the dimming signal is accelerated, the dimming curve according to the logarithmic curve as in the DALI system can be controlled.
[0042]
In the first embodiment, the types of inverters 12 that can be connected to the microcomputer 13 are three types of inverters 12A, 12B, and 12C. However, the present invention is not limited to three types, but two types and three types. There may be a plurality of types such as four types, and any configuration may be used that increases (decreases) the frequency of the PWM signal until a dimmable detection result is obtained (continuously obtained). With this configuration, the microcomputer may be 4 MHz, 8 MHz, 16 MHz, or the like.
[0043]
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a logarithmic dimming curve.
[0044]
As shown in FIG. 3, the discharge lamp lighting device 2 according to the second embodiment includes a discharge lamp 11, a PWM / DC converter 14, and an oscillator 15 in the same manner as in the first embodiment. As a difference from the embodiment, an inverter 22 and a microcomputer 23 are provided.
[0045]
The inverter 22 is different from the inverter 12 of the first embodiment in that a capacitor C2 is connected to the switching element Q3 of the output of the DC-AC converter via an inductance element L2, and a discharge lamp is connected in parallel to the capacitor C2. 11 and a preheating circuit 121 is connected to each filament of the discharge lamp 11 and has a dimming width of 0.1 to 100%.
[0046]
The microcomputer 23 performs switching control of the switching elements Q2 and Q3 along the logarithmic curve of the DALI specification shown in FIG. 4 according to the signal from the communication cable Ls, and changes the frequency of the PWM signal.
[0047]
Here, when the microcomputer 23 is, for example, a 4 MHz microcomputer, the frequency of the PWM signal is set to 110 Hz when the optical output is near 0.1%, and the PWM signal is set near the optical output of 0.5%. The frequency is set to 557 Hz, and the frequency of the PWM signal is set to 47,575 Hz when the optical output is in the vicinity of 30%.
[0048]
Applications that want to change the light control level abruptly are often at a point where the light output ratio is high, and there are many requests for changing the light output finely and finely at a point where the light output ratio is low. Therefore, when the inverter 22 has a wide dimming range of 0.1 to 100%, the microcomputer 23 lowers the frequency of the PWM signal when the light output ratio is small, and reduces the PWM signal when the light output ratio is high. Increase the frequency.
[0049]
Thereby, it is possible to obtain a discharge lamp lighting device that can cope with both a sudden change in light control level and a subtle change in light output.
That is, the discharge lamp lighting device according to the present embodiment changes the frequency of the PWM signal output from the micro computer in accordance with the dimming signal from the communication cable. Both changes in output can be handled. In addition, since the discharge lamp lighting device increases the frequency of the PWM signal output from the microcomputer as the output power increases in accordance with the dimming signal from the communication cable, for example, it is suitable for a sudden change in dimming level. It becomes possible.
[0050]
In the second embodiment, the frequency of the PWM signal is set to 110 Hz when the optical output is in the vicinity of 0.1%, the frequency of the PWM signal is set to 557 Hz in the vicinity of the optical output of 0.5%, and the light When the output is in the vicinity of 30%, the frequency of the PWM signal is set to 47,575 Hz. However, the present invention is not limited to this. For example, when the optical output is in the range of 0.1% ≦ X <0.5%. The frequency of the PWM signal is set to 110 Hz, the frequency of the PWM signal is set to 557 Hz when the optical output is within the range of 0.5% ≦ X <30%, and the optical output is within the range of 30% ≦ X ≦ 100% Then, the structure which sets the frequency of a PWM signal to 47,575 Hz may be sufficient.
[0051]
(Third embodiment)
5 is a block diagram of a discharge lamp lighting device according to a third embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing a circuit example of a PWM / DC converter in FIG. 5, and FIG. 7 is outputted from the microcomputer in FIG. It is a waveform diagram of the PWM signal.
[0052]
As shown in FIG. 5, the discharge lamp lighting device 3 of the third embodiment includes the discharge lamp 11, the inverter 12, and the oscillator 15 in the same manner as the discharge lamp lighting device 9 shown in FIG. As a difference from the discharge lamp lighting device 9, a PWM / DC converter 34 and a microcomputer 33 are provided.
[0053]
As shown in FIG. 6, the PWM / DC converter 34 is configured by a CR circuit similar to the conventional one. However, as a difference from the conventional one, the time constants of the resistor R34 and the capacitor C34 of the CR circuit are dimming. It is set to about 1 s in order to speed up the response.
[0054]
The microcomputer 33 performs switching control of the switching elements Q2 and Q3 in accordance with a signal from the communication cable Ls. As a difference from the conventional microcomputer 83, the frequency of the PWM signal is changed. That is, the microcomputer 33 optimizes the frequency of the PWM signal according to the dimming range or dimming level of the inverter 12, and outputs a PWM signal having a constant frequency that can be sufficiently smoothed by a CR circuit having a time constant of about 1 s. The on-duty is changed.
[0055]
Here, when the inverter 12 has a dimming width of, for example, 0.1 to 100%, the dimming step is performed if the frequency of the PWM signal is high when the light output is near 0.1% at the dimming lower limit. Since the problem becomes that the flickering becomes prominent and the flicker near the lower limit of the dimming occurs, in the third embodiment, as shown in FIG. 7, the microcomputer 33 keeps the frequency of the PWM signal at a high and constant level near the lower limit of the dimming. Thus, the on-duty value of the PWM signal is changed.
[0056]
That is, as shown in the example of FIG. 7A, the conventional microcomputer outputs a PWM signal with an on-duty of 50%, as shown in the example of FIG. When the on-duty is changed to 60%, the microcomputer 33 of the third embodiment keeps the frequency constant between the output of FIG. 7A and the output of FIG. The PWM signal in which the duty is alternately changed to different values of 50% and 60% is output.
[0057]
As a result, a DC voltage having a level corresponding to 55% between 50% and 60% on-duty is obtained at the output of the PWM / DC converter 34. That is, according to the control of the microcomputer 33 of the third embodiment, a DC voltage having a higher step number than the original resolution can be obtained, and therefore, when finer control is required near the dimming lower limit. However, the number of steps can be increased while keeping the PWM frequency constant.
[0058]
With this control, it is possible to control a fine dimming curve according to a logarithmic curve as in the DALI system, and it is possible to speed up the response to the dimming signal by increasing the frequency of the PWM signal.
[0059]
【Effect of the invention】
As is apparent from the above, the invention according to claim 1 is a discharge lamp, a communication microcomputer that outputs a PWM signal in response to a signal from a communication cable, and a PWM signal output from the microcomputer. A converter that converts a DC voltage into a DC voltage, and an inverter that operates by changing the frequency according to the level of the DC voltage converted by the converter, obtains power from an AC power source, and turns on a discharge lamp. The computer changes the on-duty of the PWM signal in accordance with the dimming signal from the communication cable, and the degree of change in the output with respect to the signal near the dimming lower limit differs from the degree of change in the output with respect to the signal near the dimming lower limit. allowed and, inverter, it is any of the different types of inverters with dimming change width, respond to dimming range of change in those 該I converter Since the microcomputer changes the frequency of the PWM signal outputted Te, by increasing the reaction rate of the optical output with respect to signal, it is possible to finely vary the light output.
[0060]
Further, since the frequency of the PWM signal output from the microcomputer is changed in accordance with the dimming change width of the inverter, the light output can be finely changed.
[0061]
According to a second aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, the frequency of the PWM signal output from the microcomputer increases as the dimming change width of the inverter becomes narrower. The light output can be finely changed by increasing
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a logarithmic dimming curve with a minimum dimming level of 0.1%.
FIG. 3 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a logarithmic dimming curve.
FIG. 5 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a third embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a circuit example of a PWM / DC converter in FIG. 5. FIG.
7 is a waveform diagram of a PWM signal output from the microcomputer in FIG. 5;
FIG. 8 is a conventional system configuration diagram.
9 is a configuration diagram of the discharge lamp lighting device in FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional discharge lamp lighting device that can solve problems such as flickering light output during dimming.
11 is a diagram illustrating a circuit example of a PWM / DC converter in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge lamp lighting device 11 Discharge lamp 12 Inverter 13 Microcomputer 14 PWM / DC converter 15 Oscillator 16 Output detection part

Claims

A discharge lamp, a communication microcomputer that outputs a PWM signal according to a signal from a communication cable, a converter that converts a PWM signal output from the microcomputer into a DC voltage, and a converter that converts the PWM signal An inverter that operates by changing a frequency according to a DC voltage level, obtains power from an AC power source and lights the discharge lamp, and the microcomputer responds to a dimming signal from the communication cable. By changing the on-duty of the PWM signal, the change degree of the output with respect to the signal other than the vicinity of the dimming lower limit is different from the change degree of the output with respect to the signal near the dimming lower limit. be either different types of inverters, the microcomputer out in accordance with the dimming range of change in those 該I converter The discharge lamp lighting apparatus characterized by changing the frequency of the PWM signal to be.

2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the frequency of the PWM signal output from the microcomputer is increased as the inverter has a smaller dimming change width .