JP5200036B2 - ガス放電ランプと半導体光源を組み合わせて動作させるための作動装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源用の調光可能な作動装置、殊にガス放電ランプと半導体光源を組み合わせて動作させるための調光可能な作動装置の分野に関する。

背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載されている、ガス放電ランプと半導体光源を組み合わせて動作させるための調光可能な作動装置を基礎とする。従来、長年使用されてきているガス放電ランプの他に発光ダイオードのような半導体光源も使用する照明では各光源が別個の光源と見なされていた。調光可能な照明において各光源はそれ自体で調光可能なものであるが、２つの光源はユニットとしては見なされない。

US 7 052 157 B1からは、小型の蛍光ランプの他にＬＥＤも使用される照明装置が既知である。光源を相互に独立して調光することができる。２種類の光源が使用されている共通の調光メカニズムはここでは言及されていない。

蛍光ランプは確かに相応の技術的な手間を伴えば定格光量の１％まで減光することができるが、効率はこの低い調光セッティングでは著しく低下する。非常に低い出力ではランプが大幅に冷却され、また水銀放電よりもアルゴン放電が重要視されるので、放射される光の色位置も変化する可能性がある。

したがって、非常に低い調光セッティングに関してはより良好に調光可能な光源、例えば半導体光源を設けることが望ましい。２つの光源の制御に関する複雑性を低く維持するために、２つの光源を１つの作動装置によって動作させることが合理的である。

発明が解決しようとする課題
本発明の課題は、作動装置の照明手段から放射される光を定格光量の強度から１％以下にまで減光するよう調光することができる、２つの光源に対する共通の調光制御を内容とする、ガス放電ランプと半導体光源を組み合わせて動作させるための調光可能な作動装置を提供することである。

発明の開示
この課題は本発明によれば、請求項１に記載されている特徴を備えた装置と、請求項１０に記載されている特徴を備えた方法とによって解決される。

本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

このために作動装置は、２つの照明手段を調光しながら動作させることができる回路を有する。調光セッティングのために、アナログ式またはディジタル式の光制御バスとのインタフェースを表す入力部が設けられている。通常の場合、アナログ式のバスとして１−１０Ｖバスが使用され、ディジタル式のインタフェースとして多くの場合はＤＡＬＩプロトコルが使用される。ディジタル式のインタフェースは、作動装置に記憶される光制御命令および光シナリオも通知される。信号がこの入力部に入力されると、作動装置は２つの光源の光出力を入力された調光レベルに応じて制御する。

調光レベルに応じて、一方の照明手段または他方の照明手段が使用され、また内部的な制御により一方の照明手段から他方の照明手段への移行は人間の目には見えないままである。非常に緩やかな移行を実現するために、特定の調光領域に関しては２つの照明手段が使用される。

本発明によるハイブリッドシステムの概略図を示す。 半導体光源からガス放電ランプへの移行をグラフで示唆したものである。 別の移行判定基準、すなわち光源の特定の効率をグラフで示唆したものである。

発明の有利な実施形態
第１の実施形態
図１は、本発明による作動装置の概略的な接続図を示す。装置はガス放電ランプおよび半導体光源のための出力部を有する。ガス放電ランプは有利には小型の蛍光ランプであり、また半導体光源は例えば白色発光ＬＥＤまたはＯＬＥＤでよい。もちろん、ガス放電ランプと半導体光源を１つずつ使用しても、１つのガス放電ランプと複数の半導体光源を使用してもよい。電源電圧入力部に加えて、光制御インタフェースのための入力部も設けられている。この光制御インタフェースはディジタル式のインタフェースかアナログ式のインタフェースでよい。しかしながら、インタフェースを一方または他方の光制御プロトコルについてプログラミングすることもできる。このことは、作動装置を最大限に使用することができるという利点を有する。

２つの異なる光源は、２つの照明手段の光分布が類似するように照明内に位置決めされるべきである。そのような場合にのみ、照明は可視の光学的な偏差が生じることなく広範な範囲にわたり調光することができる。

図２は、ＬＥＤからガス放電ランプへと移行する際の原理的な構成を示唆したグラフを示す。光制御信号の調整セッティングと総輝度の関係が示されている。装置によって作動される２種類の光源は光制御信号を介して制御される。半導体光源とガス放電ランプの２つの曲線は光制御信号における広範な領域にわたり延びている。すなわち３％〜１０％の調光範囲外の全ての領域において、半導体光源の光出力またはガス放電ランプの光出力は光制御信号の基準値に正確に従う。下端および上端においては、信号と輝度との間にもはや相関関係は存在しないので、光制御信号は終了する。３％〜１０％の範囲においては、２種類の光源がシステム光出力に寄与する。総光量が光制御信号の基準値に対応するように光源はそれぞれ調光される。

ＬＥＤまたはＯＬＥＤは例えば１％〜１０％の下側の調光範囲において発光する。３％からの調光セッティングでは、ガス放電ランプがさらに接続される。ランプ点弧の時点では、照明の総光量を変化させないために、ＬＥＤの光出力がランプ点弧と時間的に同時に急激に低下される。点弧時にガス放電ランプが発する短時間の閃光を可能な限り良好に補償するために、ＬＥＤをランプ点弧の瞬間に完全に遮断することも考えられる。３％〜１０％の範囲においては、２つの照明手段の光出力が連続的に上昇する。１０％の調光セッティングではＬＥＤが遮断され、ガス放電ランプの出力が急激に上昇し、放出される光量がやはり維持される。それ以降ガス放電ランプはその定格出力まで調光されて輝度を高める。

第２の実施形態
この措置は、異なる種類の照明手段間の移行が人間の目では殆ど認識することができないことを保証する。しかしながら、放射される光の色位置に関しては依然として問題が存在する。蛍光ランプは確かに定格出力では所定の色位置を有するが、この色位置は調光状態に応じて変化する可能性がある。殊に低い調光セッティングではランプが冷却される。これによって、ランプの冷めた個所において水銀は液化し、したがってもはや放電には使用されないので、水銀放電が減少する結果となる。しかしながらこれによってアルゴン放電の成分が増加し、これにより色位置は赤に移動する。

したがって、輝度が同じであるにもかかわらず、２つの異なる種類の照明手段間の移行が可視となる可能性がある。これは殊に、照明が比較的長い時間下側の調光範囲において作動された場合であり、この下側の調光範囲ではガス放電ランプが著しく減光されているか、完全に遮断されている。この場合にはランプが冷却され、その色位置を変化させるか、起動時に定格光量での作動時とは僅かに異なる色位置で光を放出する程度に冷却されている。

したがって第２の実施形態においては、作動装置が種々の色を放射する発光ダイオードのための出力部を有する。有利には、多色の複数の発光ダイオード用の３つの出力部が設けられている。これらの発光ダイオードは赤色、緑色および青色で発光することができ、全ての半導体光源の光をガス放電ランプの光の色に適合させることができる。

このために作動装置には、ガス放電ランプの温度と調光セッティング、時間および色位置との関係を表す特性マップを記憶させることができる。半導体光源がスイッチオンされている低い調光セッティングでは、作動装置が種々の色で発光する半導体光源の色位置をガス放電ランプの色位置に調節する。半導体光源をもちろん複数のグループに編成することができ、各色に関して複数の半導体光源を設けることもできる。

別の可能性は、総輝度および色位置に関してセンサを使用し、個々の輝度、総輝度および異なる光源の２つの色位置に関する値を測定し調整することができるランプを制御することにある。このために、測定すべき照明手段のみがスイッチオンされているときに測定を行う必要がある。このことは下側の調光範囲においては比較的簡単である。何故ならば、光源はパルス制御され、したがって測定すべき照明手段のみが発光している時点が常に存在するからである。この制御からは適切な時点は得られないので、作動装置の制御により１回の測定に関して測定すべきでない全ての照明手段を遮断することができる。この期間は非常に短いので、人間の目では認識することはできない。

Claims (11)

1. ガス放電ランプ（２）と半導体光源（３）を組み合わせて動作させるための調光可能な作動装置（１）において、
   下側の調光範囲においては前記半導体光源（３）のみが作動され、上側の調光範囲においては前記ガス放電ランプ（２）のみが作動され、２つの光源を作動させる調光範囲が設けられており、複数の光源のうちの一方がスイッチオフまたはスイッチオンされる複数の移行時点においては、前記スイッチオフまたはスイッチオンと同時に、複数の光源のうちの他方の光源の出力が跳躍的に変化するとともに、前記ガス放電ランプ（２）と前記半導体光源（３）との総輝度が一定に維持される、調光可能な作動装置（１）。
2. ２つの光源の輝度がほぼ等しい時点は、２つの光源がスイッチオンされている調光範囲にある、請求項１記載の調光可能な作動装置（１）。
3. 前記作動装置（１）は単色で発光する複数の半導体光源のために３つの出力部を有する、請求項１または２記載の調光可能な作動装置（１）。
4. 前記ガス放電ランプ（２）の温度と調光セッティング、時間および色位置との関係を表す特性マップが前記作動装置（１）内に記憶されており、
   前記作動装置（１）は、前記半導体光源（３）がスイッチオンされている調光セッティングでの前記ガス放電ランプ（２）の前記色位置を、異なる色を発光する３つのグループの半導体光源（３）を相応に制御することにより調整する、請求項３記載の調光可能な作動装置（１）。
5. 前記作動装置（１）は、前記半導体光源（３）がスイッチオンされている調光セッティングでの前記ガス放電ランプ（２）の前記色位置を、いずれの半導体光源（３）も発光していない時点に測定し、前記半導体光源（３）を前記色位置に調整する、請求項３記載の調光可能な作動装置（１）。
6. 前記作動装置（１）は前記ガス放電ランプ（２）および前記半導体光源（３）の輝度ならびに前記半導体光源（３）の色位置も適切な時点に測定し、前記半導体光源（３）を制御して、前記輝度ならびに前記色位置を所望の値に対応させる、請求項５記載の調光可能な作動装置（１）。
7. 前記半導体光源は無機発光ダイオードである、請求項１から６までのいずれか１項記載の調光可能な作動装置（１）。
8. 前記半導体光源は有機発光ダイオードである、請求項１から７までのいずれか１項記載の調光可能な作動装置（１）。
9. 前記作動装置（１）は制御信号が入力される制御インタフェースを有し、前記制御信号を内部の光制御信号に変換し、該光制御信号を用いて前記半導体光源を前記ガス放電ランプと同様に調光する、請求項１から８までのいずれか１項記載の調光可能な作動装置（１）。
10. 半導体光源（３）およびガス放電ランプ（２）を作動および調光する方法において、
    下側の調光範囲においては前記半導体光源（３）のみを作動させ、上側の調光範囲においては前記ガス放電ランプ（２）のみを作動させ、
    ２つの光源を作動させる調光範囲を設け、複数の光源のうちの一方の光源がスイッチオフまたはスイッチオンされる複数の移行時点においては、前記スイッチオフまたはスイッチオンと同時に、複数の光源のうちの他方の光源の出力が跳躍的に変化するとともに、前記ガス放電ランプ（２）と前記半導体光源（３）との総輝度を一定に維持することを特徴とする、方法。
11. ２つの光源の輝度がほぼ等しい時点は、２つの光源がスイッチオンされている調光範囲にある、請求項１０記載の方法。

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