JP5371097B2

JP5371097B2 - 照明装置及び照明装置の調光方法

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Publication number: JP5371097B2
Application number: JP2009110973A
Authority: JP
Inventors: 尚毅辰巳
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: JP2010262772A

Description

本発明は、照明装置及び照明装置の調光方法に関するものである。

放電管を点灯させる照明装置として、放電管の調光を可能とするものがある。この放電管は、照明回路を含む照明器具部に取り付けられる。この照明装置の電源と照明器具部との間は、電源線とＧＮＤ線と調光信号用の信号線とで配線される。

近年、細型の照明器具部が開発され、照明器具部の細型化を実現するためには、配線の数を少なくして照明器具部のコネクタのピン数を減らす必要がある。そのため調光信号を電源線に重畳させることで調光信号用の信号線を省略する方法が従来から提案されている。

例えば、調光レベルに基づいてパルス幅が設定されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光信号を交流信号に変換した後、電源からの電圧信号に重畳させて伝送し、照明器具部側で交流信号を分離しＰＷＭ調光信号に復調することによって調光信号を取り出すようにして配線の数を少なくした照明装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、別の関連技術として電源線に調光レベルに基づいて発生した２値コードのパルス列を電源線に重畳して送出し、照明器具部側でパルス信号を分離してマイコンで２値コードに基づく調光信号を発生するようにして配線の数を少なくした照明装置がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平０８−１０２３６９号公報（第３頁、図１）特開２００４−３０３４４５号公報

しかし、このような照明装置では、照明器具に交流信号を分離した後、検波し、ＰＷＭ調光信号を作る回路や、２値コード化されたパルスをマイコンで調光信号に変換する回路が必要となり、回路が複雑化して小型化低価格化が実現できないという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な回路を照明器具部に設けることで電源線に重畳した調光信号を取り出し調光制御することが可能な照明装置及び照明装置の調光方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る照明装置は、
光源と、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
前記電圧信号を平滑する平滑部と、
前記調光信号生成部が生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、前記平滑部が平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させる照明部と、を備え、
前記調光信号生成部は、
一端が前記変調信号生成部の出力端に接続された電流制限抵抗と、
一端が前記電流制限抵抗の他端に接続され、他端が接地された第１のコンデンサと、
カソードが前記電流制限抵抗の一端に接続され、アノードが前記電流制限抵抗の他端と前記第１のコンデンサの一端とに接続されて前記第１のコンデンサの電荷を放電する放電ダイオードと、を備え、
前記第１のコンデンサによって平滑された信号を第１の調光信号として前記照明部に供給する、
ことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る照明装置は、
光源と、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
前記電圧信号を平滑する平滑部と、
前記調光信号生成部が生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、前記平滑部が平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させる照明部と、を備え、
前記変調信号生成部は、
パルス幅より長いパルス間隔を有するパルス信号を生成するパルス発振器と、
前記電源から前記電圧信号が供給され、前記パルス発振器が生成した前記パルス信号に基づいて、供給された前記電圧信号をスイッチングすることにより前記電圧信号に前記調光パルスを重畳させる変調部と、
前記変調部が重畳させる前記調光パルスの調光電圧を設定する調光電圧設定部と、を備え、
前記変調信号生成部は、
前記パルス発振器が生成した前記パルス信号から、立ち下がり、立ち上がりのタイミングをずらした２つの駆動信号を生成し、生成した前記２つの駆動信号を前記変調部に供給する駆動信号生成部を備え、
前記変調部は、前記駆動信号生成部が生成した前記２つの駆動信号に基づいて前記電圧信号をスイッチングする、
ことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係る照明装置の調光方法は、
光源と、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
を備え、
前記調光信号生成部は、
一端が前記変調信号生成部の出力端に接続された電流制限抵抗と、
一端が前記電流制限抵抗の他端に接続され、他端が接地された第１のコンデンサと、
カソードが前記電流制限抵抗の一端に接続され、アノードが前記電流制限抵抗の他端と前記第１のコンデンサの一端とに接続されて前記第１のコンデンサの電荷を放電する放電ダイオードと、
を備えた照明装置の調光方法であって、
前記変調信号を生成するステップと、
前記第１のコンデンサによって平滑された信号を第１の調光信号として生成するステップと、
前記電圧信号を平滑するステップと、
生成した前記第１の調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させるステップと、を備えた、
ことを特徴とする。
また、本発明の第４の観点に係る照明装置の調光方法は、
光源を備えた照明装置の調光方法であって、
電源から供給された電圧信号と、指定された調光電圧を有するパルス幅が一定でパルス幅より長いパルス間隔を有する調光パルスと、を重畳させた変調信号を生成するステップと、
前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成するステップと、
前記電圧信号を平滑するステップと、
生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させるステップと、を備え、
前記変調信号を生成するステップは、
パルス幅一定でパルス幅より長いパルス間隔を有するパルス信号を生成するパルス発振ステップと、
前記パルス発振ステップで生成されたパルス信号から、立ち下がり、立ち上がりのタイミングをずらした２つの駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
前記駆動信号生成ステップで生成した前記２つの駆動信号に基づいて、前記電圧信号をスイッチングすることにより、前記電圧信号に前記調光パルスを重畳させる変調ステップと、
前記変調ステップが重畳させる前記調光パルスの調光電圧を設定する調光電圧設定ステップと、を備えた、
ことを特徴とする。

本発明によれば、簡単な回路を照明器具部に設けることで電源線に重畳した調光信号を取り出すことができる。

本発明の実施形態に係る照明装置の構成を示すブロック図である。図１に示すパルス変調回路の構成を示す回路図である。図１に示す照明回路の構成を示す回路図である。図２に示すパルス変調回路の各部の波形図である。照明装置の動作を示す波形図であり、（ａ）は、パルス変調回路の変調信号の波形を示し、（ｂ）は、変調信号、電圧信号、調光電圧の波形を示す。照明装置の各部の波形図である。照明装置の応用例を示す回路図である。図７に示す調光信号検波回路の動作を示す波形図である。

以下、本発明の実施形態に係る照明装置を図面を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置の構成を図１に示す。
本実施形態に係る照明装置１００は、パルス変調回路１と、照明器具部２と、ランプ３と、可変抵抗ＶＲと、を備える。

可変抵抗ＶＲは、ランプ３の調光レベルを調整するための可変抵抗であり、その一端は、パルス変調回路１に接続され、他端は接地されて、調光電圧Ｖsのレベル調整信号Ｓadjをパルス変調回路１に供給する。

パルス変調回路１は、直流電源ＰＳの電圧信号に、指定された調光電圧Ｖsに等しいＬｏｗレベルを有するパルス幅一定の調光パルスを調光パルスのパルス幅より十分長いパルス間隔で重畳させた変調信号Ｓ１１を生成するものであり、図２に示すように、パルス発振器１１と、遅延部１２と、変調部１３と、調光電圧設定部１４と、を備える。

パルス発振器１１は、図４に示すような一定のパルス幅期間Ｔ１１、パルス間隔Ｔ０のパルス信号Ｓ０を生成するものである。ここでパルス間隔Ｔ０はパルス幅期間Ｔ１１よりも十分大きく設定される。

遅延部１２は、パルス発振器１１から出力されたパルス信号Ｓ０から、トランジスタＱ１１，Ｑ１２が同時オンしないように、立ち下がり、立ち上がりタイミングをずらした２つのパルス信号Ｓ１，Ｓ２を駆動信号として生成するものである。

遅延部１２は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、を備える。

抵抗Ｒ１の一端は、パルス発振器１１の出力端に接続され、コンデンサＣ１の一端は、抵抗Ｒ１の他端に接続され、コンデンサＣ１の他端は接地される。

ダイオードＤ１のカソードはパルス発振器１１の出力端と抵抗Ｒ１の一端とに接続され、アノードは、抵抗Ｒ１の他端とコンデンサＣ１の一端とに接続される。遅延部１２は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との接続点の信号をパルス信号Ｓ１として変調部１３に供給する。

抵抗Ｒ２の一端は、パルス発振器１１の出力端に接続され、コンデンサＣ２の一端は、抵抗Ｒ２の他端に接続され、コンデンサＣ２の他端は接地される。

ダイオードＤ２のアノードはパルス発振器１１の出力端に接続され、カソードは、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との接続点に接続される。遅延部１２は、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との接続点の信号をパルス信号Ｓ２として変調部１３に供給する。

変調部１３は、直流電源ＰＳから電圧Ｖccの電圧信号が供給され、パルス発振器１１が生成したパルス信号Ｓ０に基づいて、電圧Ｖccの電圧信号をスイッチングすることにより、電圧信号に調光パルスＰ１を重畳させるものであり、ゲートドライバＤＲ１，ＤＲ２と、トランジスタＱ１１，Ｑ１２と、を備える。

ゲートドライバＤＲ１，ＤＲ２は、それぞれ、トランジスタＱ１１，Ｑ１２をオン、オフするものであり、パルス信号Ｓ０に基づいて生成されたパルス信号Ｓ１，Ｓ２が遅延部１２から供給され、このパルス信号Ｓ１，Ｓ２を、それぞれ、反転増幅してゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成し、トランジスタＱ１１，Ｑ１２のゲートに印加する。

トランジスタＱ１１，Ｑ１２は、それぞれ、ゲートドライバＤＲ１，ＤＲ２から供給されたパルス信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてオン、オフし、変調信号Ｓ１１を出力するものである。

トランジスタＱ１１は、ｐチャンネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、ソースは、直流電圧Ｖccの直流電源ＰＳの正極に接続され、直流電圧Ｖccの電圧信号が供給される。トランジスタＱ１１は、ゲートにＨｉｇｈレベルのゲート信号Ｓ３が供給されてオフし、このゲート信号Ｓ３がＬｏｗレベルになるとオンする。

トランジスタＱ１２は、ｎチャンネルのＭＯＳＦＥＴであり、ドレインは、トランジスタＱ１１のドレインに接続される。このトランジスタＱ１１とトランジスタＱ１２との接続点をノードＮ１１とし、ノードＮ１１は、パルス変調回路１の出力端に接続される。トランジスタＱ１２は、ゲートにＨｉｇｈレベルのゲート信号Ｓ４が供給されてオンし、このゲート信号Ｓ４がＬｏｗレベルになるとオフする。

調光電圧設定部１４は、供給されたレベル調整信号Ｓadjに基づいて、調光パルスＰ１の調光電圧Ｖs（トランジスタＱ１２のソース電圧）を設定するものであり、オペアンプＩＣ１とコンデンサＣ３とを備える。

オペアンプＩＣ１は、供給されたレベル調整信号ＳadjをコンデンサＣ３に供給するためのオペアンプである。オペアンプＩＣ１の反転入力端子（−）は、可変抵抗ＶＲの一端に接続され、出力端は、非反転入力端子（＋）とコンデンサＣ３の一端とに接続されてボルテージフォロア回路が構成される。

コンデンサＣ３は、レベル調整信号Ｓadjの信号レベルに基づいて、トランジスタＱ１２のソース電圧を決定するためのものであり、その一端は、オペアンプＩＣ１の出力端とトランジスタＱ１２のソースとに接続され、他端は接地される。

トランジスタＱ１２がオンしている期間、直流電源ＰＳから供給された電圧信号は低下する。この電圧信号が低下する信号が調光パルスＰ１となり、電圧信号に調光パルスＰ１が重畳することになる。そして、トランジスタＱ１２のソース電圧は、変調信号Ｓ１１に重畳する調光パルスＰ１の調光電圧Ｖsとなる。

調光パルスＰ１のパルス間隔Ｔ０は、パルス発振器１１が出力するパルス信号Ｓ０によって決定される。また、調光電圧設定部１４に入力されたレベル調整信号Ｓadjの調光電圧Ｖsが変化しても、調光パルスＰ１がＬｏｗレベルになるパルス幅期間Ｔ１は変化せず、調光パルスＰ１のＬｏｗレベルは、レベル調整信号Ｓadjの調光電圧Ｖsになる。

パルス変調回路１は、調光信号が照明器具部２への電圧供給に影響を与えないように、そのデューティを十分大きくする。

具体的に、パルス変調回路１は、パルス幅期間Ｔ１＝０．１〜１ｍｓ程度、パルス間隔期間Ｔ２＝１０〜２００ｍｓ程度のパルス状の調光パルスＰ１を電圧信号に重畳させる。

図１に戻り、照明器具部２は、ランプ３を点灯させ、調光電圧Ｖsに従ってランプ３の調光を行うものであり、調光信号検波回路２１と、平滑回路２２と、照明回路２３と、を備える。また、照明器具部２は、調光（電源）入力端子とＧＮＤ端子とを備え、調光（電源）入力端子は、パルス変調回路１の出力端に接続される。

調光信号検波回路２１は、パルス変調回路１から調光入力端子を介して供給された変調信号Ｓ１１から、調光パルスＰ１を取り出して調光電圧Ｖsに対応する信号レベルとして直流の調光電圧Ｖcの調光信号Ｓ２１を生成する回路であり、抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ２１とダイオードＤ２１とを備える。

抵抗Ｒ２１は、コンデンサＣ２１に流入する電流を制限する電流制限抵抗であり、その一端は、パルス変調回路１の出力端を介して図２に示すノードＮ１１に接続される。コンデンサＣ２１の一端は、抵抗Ｒ２１の他端に接続され、コンデンサＣ２１の他端は、接地される。

ダイオードＤ２１は、コンデンサＣ２１の電荷を放電する放電ダイオードであり、シリコン半導体で形成される。ダイオードＤ２１のカソードは、抵抗Ｒ２１の一端に接続され、アノードは、抵抗Ｒ２１の他端とコンデンサＣ２１の一端とに接続される。

調光信号検波回路２１が生成する調光信号Ｓ２１の信号レベルＶcは、調光パルスＰ１のＬｏｗレベル、即ち、調光電圧Ｖsによって決定される。

平滑回路２２は、変調信号Ｓ１１から調光パルスＰ１を除去して、電圧信号を平滑することにより、直流電圧Ｖaの電圧信号Ｓ２２を生成する回路であり、ダイオードＤ２２とコンデンサＣ２２とを備える。

ダイオードＤ２２は平滑ダイオードであり、そのアノードは、パルス変調回路１の出力端を介してノードＮ１１に接続され、カソードは、照明回路２３の電源入力端に接続される。

コンデンサＣ２２は、平滑コンデンサであり、その一端は、ダイオードＤ２２のカソードに接続され、他端は接地される。

照明回路２３は、ランプ３を点灯させるための回路であり、図３に示すように、トランスＴと、トランジスタＱ３１，Ｑ３２と、ドライバ３１と、コンデンサＣ３１と、を備え、プッシュプル回路によって構成される。

トランスＴは、１次巻線と２次巻線とからなり、１次巻線に直流電圧Ｖaが印加されて、１次巻線に蓄積されたエネルギーを２次巻線に伝達するものである。１次巻線の中点は、平滑回路２２のダイオードＤ２２のカソードとコンデンサＣ２２の一端とに接続される。２次巻線の両端は、それぞれ、ランプ３の両端に接続される。

トランジスタＱ３１，Ｑ３２は、交互にオン、オフして、トランスＴの１次巻線にエネルギーを蓄積するためのスイッチングトランジスタであり、ｎチャンネルのＭＯＳＦＥＴが用いられる。

トランジスタＱ３１，Ｑ３２は、ゲートに、それぞれ、Ｈｉｇｈレベルのゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２が供給されてオンする。

トランジスタＱ３１のドレインは、トランスＴの一端に接続され、ソースは、接地される。トランジスタＱ３２のドレインは、トランスＴの他端に接続され、ソースは、接地される。

ドライバ３１は、トランジスタＱ３１，Ｑ３２のそれぞれのゲートにＨｉｇｈレベルのゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２を交互に供給してトランジスタＱ３１，Ｑ３２を駆動するものである。

ドライバ３１は、調光信号検波回路２１から供給された調光信号Ｓ２１の調光電圧Ｖcに従って、トランジスタＱ３１，Ｑ３２のそれぞれのゲートに供給するゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２のオンデューティを設定する。

ゲート信号Ｓ３１及びゲート信号Ｓ３２がＨｉｇｈレベルになる期間をトランジスタＱ３１，Ｑ３２のオン期間Ｔonとして、オンデューティは、スイッチング周期Ｔswに対するオン期間Ｔonの比である。

ドライバ３１は、オンデューティを設定したゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２を、トランジスタＱ３１，Ｑ３２のそれぞれのゲートに交互に供給することにより、トランジスタＱ３１，Ｑ３２をＰＷＭ制御を行う。

また、別の調光手段としてドライバ３１はＱ３１，Ｑ３２のそれぞれのゲートに供給するゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２に一定周期の休止期間を設け、調光信号検波回路２１から供給された調光信号Ｓ２１の調光電圧Ｖcに従って、その休止期間の長さを可変してランプ３の点灯、非点灯期間の割合を変えることで調光を実現する手段とすることもできる。

ランプ３は、例えば、冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプ等の光源であり、「放電」と「蛍光」の２つの現象を利用した照明部材である。ランプ３の両端は、それぞれ照明回路２３の出力端子Ｐout1，Ｐout2に接続される。

次に本実施形態に係る照明装置１００の動作を説明する。
パルス変調回路１において、パルス発振器１１は、パルス信号Ｓ０を生成し、遅延部１２に供給する。

図４に示すように、時刻ｔ１１において、パルス発振器１１が生成したパルス信号Ｓ０が立ち下がると、コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１を介して放電される。このため、パルス信号Ｓ１は、パルス信号Ｓ０の立ち下がりとほぼ同時に立ち下がる。

一方、コンデンサＣ２は抵抗Ｒ２を介して放電されるため、パルス信号Ｓ２は、パルス信号Ｓ０の立ち下がりから時間Ｔd1だけ遅延して立ち下がる。

時刻ｔ１２になってパルス信号Ｓ０が立ち上がると、コンデンサＣ１は、抵抗Ｒ１を介して充電される。このため、パルス信号Ｓ１は、パルス信号Ｓ０の立ち上がりから時間Ｔd2だけ遅延して立ち上がる。

一方、コンデンサＣ２は、ダイオードＤ２を介して充電されるため、パルス信号Ｓ２は、パルス信号Ｓ０の立ち上がりとほぼ同時に立ち上がる。

このようにしてパルス信号Ｓ１，Ｓ２の立ち上がりタイミング、立ち下がりタイミングがずれる。遅延部１２は、このパルス信号Ｓ１，Ｓ２を、それぞれ、変調部１３のドライバＤＲ１，ＤＲ２に供給する。

ドライバＤＲ１，ＤＲ２は、遅延部１２から供給されたこのパルス信号Ｓ１，Ｓ２を、それぞれ、反転増幅してトランジスタＱ１１，Ｑ１２のゲートに印加する。

トランジスタＱ１１は、時刻ｔ１１とほぼ同時にオフし、時刻ｔ１２から時間Ｔd2だけ遅れてオンする。トランジスタＱ１２は、時刻ｔ１１から時間Ｔd1だけ遅れてオンし、時刻ｔ１２とほぼ同じ時刻にオンする。

このため、図４に示すように、トランジスタＱ１１，Ｑ１２は同時オンすることなく、電圧Ｖccの電圧信号に調光パルスＰ１が重畳した変調信号Ｓ１１が生成される。

この変調信号Ｓ１１は、照明器具部２に伝送されて調光信号検波回路２１に供給される。調光信号検波回路２１は、検波して、この変調信号Ｓ１１から調光信号Ｓ２１を取り出す。

図５（ａ）に示すように、時刻ｔ２１において、調光電圧Ｖsが電圧Ｖs1に設定された場合、変調信号Ｓ１１の調光電圧Ｖsは、電圧Ｖs1に低下する。

図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ２１から調光パルスＰ１の立ち下がりと同時にコンデンサＣ２１の電荷はダイオードＤ２１を通じて急速に放電され電圧Ｖc11まで低下する。ここで、Ｖc11はダイオードＤ２１の順方向電圧降下分だけ電圧Ｖs1よりも低い値となる。

パルス幅期間Ｔ１の期間が経過して、変調信号Ｓ１１の電圧レベルが電圧Ｖccに上昇すると、コンデンサＣ２１は、抵抗Ｒ２１を介して充電される。

調光信号Ｓ２１の調光電圧Ｖcは、図５（ｂ）に示すように上昇して、パルス間隔期間Ｔ２の期間内で電圧Ｖc12に達する。調光パルスＰ１が入るたびに上記のようにコンデンサＣ２１の充放電が繰り返され、コンデンサＣ２１の電圧は鋸歯状波成分を含んだ直流電圧となる。調光信号検波回路２１は、このコンデンサＣ２１の電圧である調光信号Ｓ２１を照明回路２３に供給する。

ここで、照明装置２３が安定に動作するためには鋸歯状波成分は小さいことが望ましい。この鋸歯状波成分は調光パルスＰ１の間隔が短いほど、あるいは抵抗Ｒ２１やコンデンサＣ２１の値が大きいほど小さくすることができるが、調光パルスＰ１の間隔が極端に短くなると、照明回路２３に加えられる電圧信号Ｓ２２が低下するという悪影響が生じる。

また抵抗Ｒ２１やコンデンサＣ２１の値を極端に大きくすると調光信号Ｓadjの変化に対して調光が追随する応答時間が長くなるという悪影響が生じるため、これらを勘案して定数が決定される。

一方、平滑回路２２は、変調信号Ｓ１１から調光パルスＰ１を除去し、直流電圧Ｖaの電圧信号Ｓ２２を生成する。図５（ｂ）に示すように、調光パルスＰ１除去後の電圧信号Ｓ２２の電圧Ｖaは、変調信号Ｓ１１の電圧Ｖccから、ダイオードＤ２１の順方向電圧降下ＶＦ分だけ低下する。平滑回路２２は、この電圧Ｖaの電圧信号Ｓ２２を照明回路２３に供給する。

調光パルスＰ１が出力されている期間（Ｔ１）は変調信号Ｓ１１の電圧がコンデンサＣ２２の充電電圧である電圧信号Ｓ２２より低下し、ダイオードＤ２２が逆方向にバイアスされるため電流が流れず、電圧信号Ｓ２２は低下する。

しかし、このＰ１が出力されている期間（Ｔ１）はコンデンサＣ２２の放電電流によって電圧信号Ｓ２２の低下が補われるため、コンデンサＣ２２の容量を大きくしたり調光パルス幅Ｔ１を十分短くしたりすることで電圧信号Ｓ２２の低下を少なくし、電圧信号Ｓ２２の電圧Ｖaへの影響を少なくすることができる。

照明回路２３のトランスＴの１次巻線の中点には、この電圧Ｖaが印加される。照明回路２３は、図５（ｂ）に示す電圧Ｖc12に基づいて、それぞれ、ゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２のオンデューティを設定し、このゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２をトランジスタＱ３１，Ｑ３２のゲートに供給する。

トランジスタＱ３１、Ｑ３２は、それぞれ、ゲートにＨｉｇｈレベルのゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２が供給されてオンし、ゲート信号Ｓ３１，Ｓ３２がＬｏｗレベルになるとオフする。このときのトランジスタＱ３１、Ｑ３２のそれぞれのドレイン−ソース間電圧Ｖds1，Ｖds2は、図６に示すような波形を有する。

このトランジスタＱ３１，Ｑ３２が交互にオンして１次巻線にエネルギーが蓄積され、それぞれがオフしたとき、２次巻線にエネルギーが伝達される。２次巻線には、１次巻線と２次巻線との巻数比に、オンデューティを乗算した交流電圧が発生する。

この電圧がランプ３の両端に印加されて、ランプ３は、２次巻線とコンデンサＣ３１とによって共振した電流が供給されて点灯する。

図５（ａ）に示すように、時刻ｔ２２において、レベル調整信号Ｓadjの調光電圧Ｖsが電圧Ｖs2に設定された場合（Ｖs1＞Ｖs2）、図５（ｂ）に示すように、調光信号Ｓ２１の調光電圧Ｖcは、Ｖc21（Ｖc11＞Ｖc21）まで低下する。

パルス幅期間Ｔ１の期間が経過して、変調信号Ｓ１１の電圧が電圧Ｖccに上昇すると、調光信号Ｓ２１の調光電圧Ｖcは、図５（ｂ）に示すように電圧Ｖc22まで上昇する。Ｖc11＞Ｖc21であるため、電圧Ｖc22も電圧Ｖc12よりも低くなる。

一方、調光電圧Ｖsが、電圧Ｖs1から電圧Ｖs2に変化しても、変調信号Ｓ１１のパルス幅期間Ｔ１は一定であるため、電圧信号Ｓ２２の電圧Ｖaは、ダイオードＤ２２の順方向電圧降下ＶＦ分、低下するだけで、それ以下には低下しない。

調光信号Ｓ２１の電圧Ｖc22は、電圧Ｖc12よりも低くなるため、ドライバ３１が設定するオンデューティは小さくなり、図６に示すように、トランジスタＱ３１，Ｑ３２のオン期間Ｔonは短くなる（Ｔon1＞Ｔon3，Ｔon2＞Ｔon4）。

このため、トランスＴの２次巻線に発生する電圧は低下し、ランプ３に供給される電流も低下して、調光レベルが低下する。

以上説明したように、本実施形態によれば、照明装置１００は、パルス変調回路１に入力されたレベル調整信号Ｓadjの調光電圧Ｖsが変化したとき、調光パルスＰ１のＬｏｗレベルを変化させるようにした。

また、調光信号検波回路２１は、調光パルスＰ１のＬｏｗレベルから調光電圧Ｖsの情報を取り出すように構成されているため、調光信号検波回路２１の構成も簡易であり、コストを低く抑えることもできる。

また、直流電源ＰＳからの電圧信号に調光パルスＰ１を重畳させるため、専用の調光信号ケーブルを敷設する必要も無く、調光入力端子が少なくなって照明器具部２の細型化を実現できる。

尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態では、照明装置１００は、図１に示すような調光信号検波回路２１の代わりに、図７に示すような構成の調光信号検波回路２４を備えるようにしてもよい。

図１に示す調光信号検波回路２１において、調光電圧Ｖcは、図５（ｂ）に示すように、ほぼ直流ではあるものの鋸歯状波成分も含まれている。

図７に示すような構成の調光信号検波回路２４は、この鋸歯状波成分も除去するように構成されたものである。

この調光信号検波回路２４は、図１に示す調光信号検波回路２１の構成に加え、トランジスタＱ２４と、抵抗Ｒ２４，Ｒ２５と、コンデンサＣ２４と、を備える。

トランジスタＱ２４は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタであり、ダイオードＤ２１と同じシリコン半導体で形成される。トランジスタＱ２４のコレクタは、平滑回路２２のダイオードＤ２２のカソードとコンデンサＣ２２の一端とに接続され、ベースは、ダイオードＤ２１のアノードと抵抗Ｒ２１の他端とコンデンサＣ２１の一端との接続点に接続される。

抵抗Ｒ２４，Ｒ２５は分圧抵抗であり、抵抗Ｒ２４の一端はトランジスタＱ２４のエミッタに接続され、抵抗Ｒ２５の一端は抵抗Ｒ２４の他端に接続され、抵抗Ｒ２５の他端は接地される。コンデンサＣ２４の一端は、抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２５との接続点に接続され、他端が接地される。

トランジスタＱ２４は、ベースに供給された調光信号Ｓ２１の調光電圧Ｖcに従って動作する。また、鋸歯状のリップル成分は、分圧抵抗Ｒ２４，Ｒ２５とコンデンサＣ２１との回路によって除去される。

次に、ダイオードＤ２１の順方向電圧降下ＶＦとトランジスタＱ２４のダイオード成分の順方向電圧ＶＦ'との関係について説明する。

抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ２１との接続点の調光電圧Ｖcは、ダイオードＤ２１の順方向電圧降下ＶＦが誤差として加えられた電圧になる。一方、トランジスタＱ２４のベース−エミッタ間にはダイオード成分が存在するため、トランジスタＱ２４のエミッタには、このダイオード成分の順方向電圧ＶＦ'から調光電圧Ｖcが差し引かれた電圧が発生する。

ここで、接合型のダイオード、トランジスタであれば、ダイオードの順方向電圧ＶＦとトランジスタのダイオード成分の順方向電圧ＶＦ'とは、ほぼ等しくなる。

従って、接合型のダイオードであるダイオードＤ２１の順方向電圧ＶＦとトランジスタＱ２４のダイオード成分の順方向電圧ＶＦ'とは、ほぼ等しくなり、トランジスタＱ２４のエミッタに発生する電圧は、調光電圧Ｖsとほぼ等しくなる。

さらに温度変化について説明すると、ダイオードＤ２１の順方向電圧降下ＶＦは温度に依存する。シリコンダイオードの場合、この順方向電圧ＶＦの温度係数は、−２ｍＶ／℃程度になり、温度が変化すると、ダイオードＤ２１の順方向電圧降下ＶＦも変化する。

しかし、接合型のダイオードとトランジスタとでは、温度特性もほぼ同じであり、温度が変化すれば、トランジスタＱ２４のダイオード成分の順方向電圧降下ＶＦ'も同じように変化する。

このため、温度が変化しても順方向電圧降下ＶＦ'と順方向電圧降下ＶＦが打ち消し合い、トランジスタＱ２４のエミッタには、温度変化にほとんど影響されない電圧が現れることになる。

分圧抵抗Ｒ２４，Ｒ２５は、トランジスタＱ２４のエミッタに現れた電圧を分圧して、図８に示すように、鋸歯状のリップル成分が除去された調光電圧Ｖc'の調光信号Ｓ２４を照明回路２３に供給する。

このような調光信号検波回路２４の構成であれば、照明回路２３にリップル成分の少ない直流の調光信号Ｓ２４を供給することができ、ランプ３の光量が、より安定し、ちらつきの発生を確実に防止することができる。

尚、ダイオードＤ２１が受ける温度変化とトランジスタＱ２４が受ける温度変化とを同じようにするため、ダイオードＤ２１とトランジスタＱ２４とは、できるだけ近くに配置されるのが望ましい。

このようにすれば、温度条件は同一となり、より正確に、ダイオードＤ２１の順方向電圧降下ＶＦの温度変化による変動分とトランジスタＱ２４のベース−エミッタ間の順方向電圧降下ＶＦの温度変化による変動分とが打ち消し合うようにすることができ、トランジスタＱ２４に発生するソース電圧、調光電圧Ｖc'の温度による影響を小さくすることができる。

次に、上記実施形態では、光源を、冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプ等のランプ３として説明した。しかし、光源はこのようなランプ３に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードや有機ＥＬ等であってもよい。

また、照明回路２３も図３に示すようなプッシュプル回路に限定されるものではなく、ハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路であってもよい。また、光源が冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプ以外のものであれば、照明回路２３も、その光源に対応するような構成のものになる。

１パルス変調回路
２照明器具部
３ランプ
１１パルス発振器
１２遅延部
１３変調部
１４調光電圧設定部
２１，２４調光信号検波回路
２２平滑回路
２３照明回路
１００照明装置

Claims

光源と、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
前記電圧信号を平滑する平滑部と、
前記調光信号生成部が生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、前記平滑部が平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させる照明部と、を備え、
前記調光信号生成部は、
一端が前記変調信号生成部の出力端に接続された電流制限抵抗と、
一端が前記電流制限抵抗の他端に接続され、他端が接地された第１のコンデンサと、
カソードが前記電流制限抵抗の一端に接続され、アノードが前記電流制限抵抗の他端と前記第１のコンデンサの一端とに接続されて前記第１のコンデンサの電荷を放電する放電ダイオードと、を備え、
前記第１のコンデンサによって平滑された信号を第１の調光信号として前記照明部に供給する、
ことを特徴とする照明装置。
前記調光信号生成部は、前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスを前記電圧信号から取り出して、取り出した前記調光パルスを平滑して前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記平滑部は、
アノードが前記変調信号生成部の出力端に接続され、カソードが前記照明部の入力端に接続された整流ダイオードと、
一端が前記整流ダイオードの前記カソードに接続され、他端が接地された平滑コンデンサと、を備え、
前記調光信号生成部は、
コレクタが前記平滑部の前記整流ダイオードの前記カソードと前記平滑コンデンサの一端とに接続され、ベースが前記第１のダイオードの前記アノードと前記電流制限抵抗の他端と前記第１のコンデンサの一端との接続点に接続されて前記第１の調光信号が供給されるバイポーラトランジスタと、
前記バイポーラトランジスタのエミッタに直列に接続された分圧抵抗と、
一端が前記分圧抵抗の接続点に接続され、他端が接地された第２のコンデンサと、を備え、
前記分圧抵抗と前記第２のコンデンサの一端との接続点の信号を第２の調光信号として前記照明部に供給する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
前記変調信号生成部は、
パルス幅より十分長いパルス間隔を有するパルス信号を生成するパルス発振器と、
前記電源から前記電圧信号が供給され、前記パルス発振器が生成した前記パルス信号に基づいて、供給された前記電圧信号をスイッチングすることにより前記電圧信号に前記調光パルスを重畳させる変調部と、
前記変調部が重畳させる前記調光パルスの調光電圧を設定する調光電圧設定部と、を備えた、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
光源と、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
前記電圧信号を平滑する平滑部と、
前記調光信号生成部が生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、前記平滑部が平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させる照明部と、を備え、
前記変調信号生成部は、
パルス幅より長いパルス間隔を有するパルス信号を生成するパルス発振器と、
前記電源から前記電圧信号が供給され、前記パルス発振器が生成した前記パルス信号に基づいて、供給された前記電圧信号をスイッチングすることにより前記電圧信号に前記調光パルスを重畳させる変調部と、
前記変調部が重畳させる前記調光パルスの調光電圧を設定する調光電圧設定部と、を備え、
前記変調信号生成部は、
前記パルス発振器が生成した前記パルス信号から、立ち下がり、立ち上がりのタイミングをずらした２つの駆動信号を生成し、生成した前記２つの駆動信号を前記変調部に供給する駆動信号生成部を備え、
前記変調部は、前記駆動信号生成部が生成した前記２つの駆動信号に基づいて前記電圧信号をスイッチングする、
ことを特徴とする照明装置。
光源と、
電源から供給された電圧信号に、指定された調光電圧を有するパルス幅一定の調光パルスを前記調光パルスのパルス幅より長いパルス間隔で重畳させた変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部が前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成する調光信号生成部と、
を備え、
前記調光信号生成部は、
一端が前記変調信号生成部の出力端に接続された電流制限抵抗と、
一端が前記電流制限抵抗の他端に接続され、他端が接地された第１のコンデンサと、
カソードが前記電流制限抵抗の一端に接続され、アノードが前記電流制限抵抗の他端と前記第１のコンデンサの一端とに接続されて前記第１のコンデンサの電荷を放電する放電ダイオードと、
を備えた照明装置の調光方法であって、
前記変調信号を生成するステップと、
前記第１のコンデンサによって平滑された信号を第１の調光信号として生成するステップと、
前記電圧信号を平滑するステップと、
生成した前記第１の調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させるステップと、を備えた、
ことを特徴とする照明装置の調光方法。
光源を備えた照明装置の調光方法であって、
電源から供給された電圧信号と、指定された調光電圧を有するパルス幅が一定でパルス幅より長いパルス間隔を有する調光パルスと、を重畳させた変調信号を生成するステップと、
前記電圧信号に重畳させた前記調光パルスの前記調光電圧に対応する信号レベルの調光信号を生成するステップと、
前記電圧信号を平滑するステップと、
生成した前記調光信号の信号レベルに基づいて前記光源の調光レベルを設定し、平滑した前記電圧信号で前記光源を点灯させるステップと、を備え、
前記変調信号を生成するステップは、
パルス幅一定でパルス幅より長いパルス間隔を有するパルス信号を生成するパルス発振ステップと、
前記パルス発振ステップで生成されたパルス信号から、立ち下がり、立ち上がりのタイミングをずらした２つの駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
前記駆動信号生成ステップで生成した前記２つの駆動信号に基づいて、前記電圧信号をスイッチングすることにより、前記電圧信号に前記調光パルスを重畳させる変調ステップと、
前記変調ステップが重畳させる前記調光パルスの調光電圧を設定する調光電圧設定ステップと、を備えた、
ことを特徴とする照明装置の調光方法。