JPH07192885A - 蛍光灯の調光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電電流及び加熱電流をデューティ可変（パ
ルス幅可変）方式で制御することにより、調光を損失を
少なくしつつ広レンジで安定して実現させると共に、温
度変動の影響を受けない調光を可能とする。 【構成】 蛍光灯の明るさを調整する蛍光灯の調光装置
であって、蛍光灯１０の両フィラメント１１，１２間に
流す放電電流及び各フィラメントに流す加熱電流をそれ
ぞれパルス電流とし、上記放電電流を入力値に応じてデ
ューティ制御すると共に、上記加熱電流を放電電流のデ
ューティ値の減少に応じてデューティ値が増大するよう
にデューティ制御し、且つ放電電流及び加熱電流を入力
値を目標にしてフィードバック制御した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蛍光灯の明るさを広レン
ジで調整できる蛍光灯の調光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蛍光灯の点灯装置として、蛍光灯
の両フィラメントと交流電源とグロープラグとスイッチ
とを直列接続すると共に、両フィラメント間に安定器を
介して交流電源を直列接続したものが知られている。こ
の点灯装置では、スイッチを閉じるとグロープラグの電
極が閉じて両フィラメントに加熱電流が流れて熱電子が
飛び出し、暫くしてグロープラグの電極が開くとフィラ
メント間に放電が起き、飛び交う電子が水銀蒸気に当た
って紫外線を発し、この紫外線が蛍光面に当たって発光
することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の点灯装置で蛍
光灯の明るさを広レンジで調整しようとした場合、フィ
ラメント間に流す放電電流を制御することが考えられる
が、蛍光灯は放電灯の一種であり、電流が流れると電圧
が下がる特性を示す負性抵抗体であるから、放電電流の
安定制御が非常に難しい。また電流を可変とするには電
圧を変化させるか、直列に抵抗を入れて抵抗値を変化さ
せる方法しかないが、これでは損失が大きい。その場
合、抵抗の代わりにトランジスタを用いて電流を制御す
る方法もあるが、損失が大きいことに変わりはない。ま
た何とか電流を制御したとしても電流が不安定なために
調光レンジはせいぜい２０％程度にとどまり、それ以上
の幅で調光することはできない。さらに蛍光灯は温度が
変わるとその影響を受けて放電電圧や放電電流が変化し
易いが、その場合でも安定した作動が得たいという要望
もある。

【０００４】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、放電電流及び
加熱電流をデューティ可変（パルス幅可変）方式で制御
することにより、調光を損失を少なくしつつ広レンジで
安定して実現させることにあり、また併せて温度変動の
影響を受けない調光を可能とすることも目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の蛍光灯の調光装置は、蛍光灯の明るさを調
整する蛍光灯の調光装置を対象とする。そして、蛍光灯
の両フィラメント間に流す放電電流及び各フィラメント
に流す加熱電流をそれぞれパルス電流とし、上記放電電
流を入力値に応じてデューティ制御すると共に、上記加
熱電流のデューティ値を放電電流のデューティ値の減少
に応じて増大するようにデューティ制御し、且つ放電電
流及び加熱電流を入力値を目標にしてフィードバック制
御する構成としている。

【０００６】

【作用】上記構成では、放電電流のデューティ値を変化
させることにより電流値が変わり、これによって蛍光灯
が調光される。その場合、放電電流のピーク値は常に変
わらない。そして明るさを弱めるべく放電電流のデュー
ティ値を減少させていくと、加熱電流のデューティ値は
逆に増大するから、各フィラメントの温度が所定温度以
上に維持されて放電が安定して行われる。また温度の影
響で放電電流、加熱電流或いはこれらの電圧が変化して
も、フィードバック制御によってこの変動が抑制され
る。

【０００７】

【実施例】以下、実施例を説明する。図１において１０
は蛍光灯であって、両端内部に第１及び第２のフィラメ
ント１１，１２が封入され、固定されている。２０は高
周波トランスであって、一次側コイルの巻き数と二次側
コイルの巻き数が所定の比率（例えば１対５）に設定さ
れている。そして二次側コイルの各端は上記フィラメン
ト１１，１２にそれぞれ接続されており、この一連の放
電回路を放電電流が流れる。

【０００８】また、３０は一対のコイルを有するコモン
モードチョークコイルであって、その第１のコイルの各
端が上記フィラメント１１，１２の一方の端子にそれぞ
れ接続されている。上記第１フィラメント１１の他方の
端子には直流電源（例えば２４Ｖ）が接続され、第２フ
ィラメント１１の他方の端子はコモンモードチョークコ
イル３０の第２のコイルに接続され、この第２のコイル
は後述するＭＯＳ−ＦＥＴ６３を介してアース線に接続
されている。この一連の加熱回路を加熱電流が流れる。

【０００９】次に、放電電流をパルス電流とし且つ放電
電流を入力値に応じてデューティ制御するための第１制
御回路を説明する。４１はＯＰアンプであって、このＯ
Ｐアンプ４１には入力値としての電圧Ｖｉｎが非反転入
力されている。４２はデューティ可変発振器であって、
ＯＰアンプ４１の出力電圧に応じたデューティ値で直流
の高周波パルス電流を発生させるものである。４３はＭ
ＯＳ−ＦＥＴであって、デューティ可変発振器４２の出
力に応じてドレイン・ソース間を高速でスイッチングす
る。すなわち、その一方が上記高周波トランス２０の一
次側コイルを介して上記直流電源に接続され、また他方
が抵抗４４を介してアース線に接続されており、デュー
ティ可変発振器４２の出力に応じた直流の高周波パルス
電流を高周波トランス２０の一次側コイルに発生させ
る。これによって高周波トランス２０を介して放電回路
に交流の高周波パルス電流が放電電流として発生する。
この放電電流は高周波トランス２０により昇圧されてい
る。そして電圧Ｖｉｎを変えると放電電流のデューティ
値が変わる。この場合、高周波トランス２０を使用した
ので、容量を小さくして小型化することができる。

【００１０】上記放電電流のフィードバック制御回路を
説明する。上記ＭＯＳ−ＦＥＴ４３の出力が２つの抵抗
４５，４７を介してＯＰアンプ４１の反転入力端子に接
続され、これら抵抗４５，４７間はコンデンサ４６を介
してアース線に接続されている。またＯＰアンプ４１の
反転入力端子と出力端子の間にはコンデンサ４８が接続
されている。抵抗４４は高周波トランス２０の一次側コ
イルに流れる電流の検出抵抗であって、抵抗４４に発生
した電圧は抵抗４５及びコンデンサ４６で構成される積
分回路で直流化されてから入力抵抗４７を通してＯＰア
ンプ４１に反転入力される。ここでコンデンサ４６に発
生した直流電圧（ここではＶＤとする）とＶｉｎがＯＰ
アンプ４１で比較され、Ｖｉｎ＞ＶＤの時はＯＰアンプ
４１の出力が高くなるのでデューティ可変発振器４２の
デューティ値が低くなるように制御され、Ｖｉｎ＝ＶＤ
となるように働く。逆にＶｉｎ＜ＶＤの時はデューティ
値が高くなるように制御され、やはりＶｉｎ＝ＶＤとな
るように働く。従ってこのフィードバック制御の作動に
より放電電圧や放電電流が変化してもこの変動が抑制さ
れる。

【００１１】次に、加熱電流をパルス電流とし且つ加熱
電流のデューティ値を放電電流のデューティ値の減少に
応じて増大するようにデューティ制御するための第２制
御回路を説明する。５０は反転増幅器であって、上記電
圧Ｖｉｎの増減傾向を反転するものである。６１はＯＰ
アンプであって、このＯＰアンプ６１には上記反転増幅
器５０の出力が非反転入力されている。６２はデューテ
ィ可変発振器であって、ＯＰアンプ６１の出力電圧に応
じたデューティ値で直流のパルス電流を発生させるもの
である。６３はＭＯＳ−ＦＥＴであって、デューティ可
変発振器６２の出力に応じてドレイン・ソース間を高速
でスイッチングする。すなわち、その一方がコモンモー
ドチョークコイル３０の第２のコイルに接続され、また
他方が抵抗６４を介してアース線に接続されており、デ
ューティ可変発振器６２の出力に応じた直流のパルス電
流を加熱回路に流す。そして電圧Ｖｉｎを変えると加熱
電流のデューティ値が放電電流とは逆の傾向で変わる。
この場合、コモンモードチョークコイル３０はその構成
上、加熱電流が流れる経路に対しては自己インダクタン
スを持たず、フィラメント１１，１２相互間に対しては
高いインピーダンスを持つから、コモンモードチョーク
コイル３０を介して放電電流がバイパスして流れること
がない。

【００１２】上記加熱電流のフィードバック制御回路を
説明する。その構成は放電電流のフィードバック制御回
路と同様であって、抵抗６４、６５及び６７と、コンデ
ンサ６６及び６８とからなり、このフィードバック制御
の作動により加熱電圧や加熱電流が変化してもこの変動
が抑制される。

【００１３】ここで、第１制御回路のデューティ可変発
振器４２のクロック周波数ｆ１と第２制御回路のデュー
ティ可変発振器６２のクロック周波数ｆ２とは一致させ
る必要はなく、例えばｆ１を１００ＫＨｚにし、ｆ２を
１ＫＨｚ以下にしてもよい。すなわち、放電電流は高周
波パルス電流であるが、加熱電流は低周波パルス電流で
あってもよい。

【００１４】各回路の作動を図２により説明する。図２
−１のように入力値の電圧Ｖｉｎを増していくと、第１
制御回路において高周波トランス２０の一次側コイルに
流れる電流は図２−２のようにデューティ値を増してい
く。このため、図２−５のように二次側コイルに流れる
放電電流のデューティ値も増して、蛍光灯１０の明るさ
が増す。このようにして放電電流のデューティ値を変化
させることにより電流値が変わって調光される。

【００１５】一方、電圧Ｖｉｎが増すと第２制御回路に
おいて反転増幅器５０の出力電圧は図２−３のように減
っていくので、第２制御回路においてコモンモードチョ
ークコイル３０の第２のコイル（加熱回路）に流れる電
流は図２−４のようにデューティ値が減っていく。換言
すると、明るさを弱めるべく放電電流のデューティ値を
減少させていくと、加熱電流のデューティ値は逆に増大
するから、各フィラメントの温度が所定温度以上に維持
されて放電が安定して行われる。従って蛍光灯１０の調
光を、損失を少なくしながら広レンジで安定して実現す
ることができる。この場合、反転増幅器５０の出力電圧
の最低値（図２−３では右端の値）は零にせずに有限値
に設定した方が、電圧Ｖｉｎの変動に対する応答性が良
い。そして、温度の影響で放電電流、加熱電流或いはこ
れらの電圧が変化しても、フィードバック制御によって
これらの変動が抑制されるから、温度の影響によらず蛍
光灯の明るさを一定に保つことができる。ここで、電圧
Ｖｉｎの調整であるが、ボリューム調整などの手動操作
で行ってもよいし、コンピュータによりプログラムに基
づいて行ってもよい。

【００１６】図３は第１及び第２制御回路における積分
回路の変形例を示す。上記実施例の抵抗４５、４７及び
コンデンサ４６、４８に代えて抵抗７１及びコンデンサ
７２を用いて積分回路とし、また抵抗６５、６７及びコ
ンデンサ６６、６８に代えて抵抗８１及びコンデンサ８
２を用いて積分回路としたものである。また図４は別の
変形例を示し、抵抗７１’及びコンデンサ７２’並びに
抵抗８１’及びコンデンサ８２’を用いている。そし
て、その作用及び効果は上記実施例と同様である。

【００１７】なお、上記実施例ではコモンモードチョー
クコイル３０を用いたが、これに代えて高周波トランス
を２個用いるようにしてもよい。すなわち、第１及び第
２のフィラメント１１，１２に第１及び第２の高周波ト
ランスの二次側コイルをそれぞれ並列接続する構成であ
る。これによっても上記実施例と同様の作用及び効果が
得られる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光灯の
調光装置は、蛍光灯の放電電流及び加熱電流をそれぞれ
パルス電流とし、放電電流を入力値に応じてデューティ
制御すると共に、加熱電流を放電電流と逆方向にデュー
ティ制御し、且つ放電電流及び加熱電流を入力値にフィ
ードバック制御したので、蛍光灯の調光を、損失を少な
くしながら広レンジで安定して実現できる上、温度の影
響によらず蛍光灯の明るさを一定に保つことができる。
従って蛍光灯の調光をハロゲンランプの調光と同様な簡
単な使い勝手でもって低損失、広レンジで安定して行え
るから、発熱を嫌い且つ自然色を望む場所での調光に好
適な調光装置として利用することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の全体構成を示す回路図、

【図２】実施例の動作を示す説明図、

【図３】第１の変形例を示す図１相当図、

【図４】第２の変形例を示す図１相当図である。

【符号の説明】

１０ 蛍光灯 １１ フィラメント １２ フィラメント

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蛍光灯の明るさを調整する蛍光灯の調光装
   置であって、蛍光灯の両フィラメント間に流す放電電流
   及び各フィラメントに流す加熱電流をそれぞれパルス電
   流とし、上記放電電流を入力値に応じてデューティ制御
   すると共に、上記加熱電流のデューティ値が放電電流の
   デューティ値の減少に応じて増大するようにデューティ
   制御し、且つ放電電流及び加熱電流を入力値を目標にし
   てフィードバック制御したことを特徴とする蛍光灯の調
   光装置。