JPH0812797B2 - 照明制御装置およびランプ点灯装置 - Google Patents

照明制御装置およびランプ点灯装置

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JPH0812797B2
JPH0812797B2 JP62226684A JP22668487A JPH0812797B2 JP H0812797 B2 JPH0812797 B2 JP H0812797B2 JP 62226684 A JP62226684 A JP 62226684A JP 22668487 A JP22668487 A JP 22668487A JP H0812797 B2 JPH0812797 B2 JP H0812797B2
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、蛍光灯や白熱電球などのランプを調光して
点灯する照明制御装置およびランプ点灯装置に関する。
[従来の技術] (従来例1) 従来、例えば特開昭61−296699号公報に記載されてい
るように、制御装置から送出された直流調光信号を受信
し、この直流調光信号に対応した周波数で動作する高周
波点灯装置を用いた放電灯調光装置が知られている。す
なわち、高周波点灯装置の動作周波数を変化させること
により、放電灯との間に介在した誘電性限流素子のイン
ピーダンス変化させて放電灯を調光するものである。
(従来例2) また、例えば特開昭61−88499号公報に記載されてい
るように、PWM信号により高周波点灯装置を制御してラ
ンプの調光をするものも知られている。すなわち、高周
波点灯装置は、調光レベルに応じたデューティ比のPWM
調光信号に基づいて、PWM信号で変調された例えば第3
図(c)に示すような波形の高周波出力を発生し、この
出力をランプに供給してランプを調光点灯するものであ
る。第3図において、(a)は交流電源、例えば50また
は60Hzの商用電源の電圧波形、(b)はPWM信号波形で
ある。このPWM信号は調光レベルが低い程オン(例えば1
2V)期間が長く、オフ(OV)期間は短くなるよに設定さ
れている。また、(c)はランプ電流波形であり、PWM
信号のオン期間は高周波出力の周波数が高く(例えば50
kHz)、ランプ電流は少ない(例えば70mA)。一方、オ
フ期間は周波数が低く(例えば40kHz)ランプ電流は少
なくなる。(例えば330mA)。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、上記従来例1のような制御装置から送出さ
れた直流調光信号を受信して制御される高周波点灯装置
においては、直流調光信号の電圧の大きさによって調光
レベルが決定されるため、多段階の調光をすることが困
難であるという問題がある。また、調光信号を生成する
制御装置と高周波点灯装置との間で電圧降下などの伝送
損失が生じたり、電気的雑音等の影響によって、直流調
光信号の電圧値が変動し易く、そのため、調光の精度が
低下するという問題もあった。
また、上記従来例2のようにPWM信号で変調された高
周波出力を発生する高周波点灯装置においては、ランプ
電流が大きなリップルを持った波形となり、そのため、
うなり音が発生したり、電子部品へストレスを与える原
因となるという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するために成されたもの
で、うなり音の発生や電子部品へのストレスを低減でき
ると共に、調光の精度を向上できる照明制御装置および
ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明の照明制御装置は、PWM信号を送出する調光信
号送出装置と;PWM信号を入力し、そのデューティ比に応
じた直流信号を生成すると共に、直流信号に応じた制御
信号を発生する制御装置と;制御信号により制御されて
動作し、低周波交流を高周波電力に変換する高周波発生
装置と;高周波発生装置により付勢される調光点灯可能
なランプと;を具備していることを特徴とする。
また、本発明のランプ点灯装置は、PWM信号を入力
し、そのデューティ比に応じた直流信号を生成すると共
に、直流信号に応じた制御信号を発生する制御装置と;
制御信号により制御されて動作し、低周波交流を高周波
電力に変換する高周波発生装置と;高周波発生装置によ
り付勢される調光点灯可能なランプと;を具備している
ことを特徴とする。
[作用] 上記照明制御装置において、調光信号送出装置は、ラ
ンプの調光レベルを示すPWM信号を送出する。また、制
御装置は、調光信号送出装置から送出されたPWM信号を
入力してそのデューティ比に応じた直流信号を生成し、
その直流信号に応じた制御信号を発生する。また高周波
発生装置は、その制御信号によって制御されて動作し、
例えば第2図(b)に示すように変化する20〜100KHzの
高周波電力を発生する。ここで、上記のように調光信号
送出装置から制御装置に送出される信号は、PWM信号で
あるから伝送損失などによってその信号の電圧値が変動
してもデューティ比は変動することがない。また、高周
波発生装置はそのデューティ比に基づいて生成された直
流信号に応じた制御信号により高周波電力を発生して、
この高周波電力によりランプは点灯する。したがって、
従来の装置で生じていた例えば第3図に示すような100
または120Hzのリップルがなく、第2図(b)に示すよ
うな平滑な電流波形となる。
また、本発明のランプ点灯装置は、上記照明制御装置
における制御装置および高周波発生装置と同様な作用を
成す。すなわち、制御装置は、調光信号送出装置から送
出されたPWM信号を入力してそのデューティ比に応じた
直流信号を生成し、その直流信号に応じた制御信号を発
生する。そして、高周波発生装置は、その制御信号によ
って制御されて動作し、高周波電力を発生する。ここ
で、上記のように調光信号送出装置から制御装置に送出
される信号は、PWM信号であるから伝送損失などによっ
てその信号の電圧値が変動してもデューティ比は変動す
ることがない。また、高周波発生装置はそのデューティ
比に基づいて生成された直流信号に応じた制御信号によ
り高周波電力を発生して、この高周波電力によりランプ
は点灯するから、ランプ電流波形に大きなリップルは発
生しない。
[実施例] 以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。第1図
に本発明の一実施例に係る照明制御装置およびランプ点
灯装置の構成を示す。照明制御装置は、同図に示すよう
に高周波発生装置A、制御装置B、調光信号送出装置C
およびランプ9から構成されている。
同図を用いて詳細に説明すれば、ACは交流電源で、こ
の交流電源ACにインダクタ11とコンデンサ12とからなる
雑音防止用のL型フィルタ回路を介して全波整流器21と
平滑用コンデンサ22とからなる整流回路2が接続されて
いる。この整流回路2の正負直流出力端子間にはSEPP接
続された2個のパワーMOSFET31,32を有する他励式のイ
ンバータ回路3が接続されている。4は起動回路、5は
制御系電源回路、6は直流信号生成回路、7はV−f変
換器、8はV−f変換器7の高周波出力によりFET31,32
をプッシュプル駆動する駆動回路である。
インバータ回路3は、シリーズインバータまたはハー
フブリッジ等と呼ばれるタイプのもので、整流回路3の
正負直流出力端子間に2個のパワーMOSFET31,32の直列
回路および2個の直流カット用コンデンサ33,34の直列
回路を接続し、FET31と32との接続点およびコンデンサ3
3と34との接続点の間にリーケージ型のインバータトラ
ンス35の1次巻線35pを接続してある。
トランス35の2次巻線(ランプ電流供給用巻線)36s
には、共振用コンデンサ36が接続され、さらに、変流器
(CT)37を介して蛍光ランプ9が接続されている。35f1
および35f2はフィラメント電力供給用巻線で、それぞれ
ランプ9のフィラメント9f1および9f2に接続されてい
る。トランス35には、さらに、出力電圧検出用巻線35d
が設けられている。
制御信号生成回路6は、ランプ電流検出回路61、直流
変換回路62、ランプ電圧検出回路63および誤差増幅器64
を具備する。
ランプ電流検出回路61はCT37の2次巻線誘起出力より
ランプ電流ILに比例する検出電圧VIDを発生する。
直流変換回路62は、フォトカプラ65、トランジスタ6
6、抵抗67およびコンデンサ68等からなり、調光信号送
出装置Cから伝送されたPWM調光信号を入力し、そのPWM
信号を直流信号VPMに変換し、この直流信号VPMを上記検
出電圧VIDに直流バイアスとして加算する。
ランプ電圧検出回路63は、インバータトランス35の出
力電圧検出用巻線35dの誘起出力よりランプ電圧VLに比
例する電圧を発生する。
誤差増幅器64は、直流変換回路62の出力電圧VPM+VID
とランプ電圧検出回路63の出力電圧との高い方の電圧と
参照電圧VREFとの差電圧に比例する誤差電圧VERを出力
する。なお、本実施例において、ランプ電圧検出回路63
は、ランプ負荷開放等の負荷異常時にインバータ回路3
の出力を低減または遮断するためのもので、平常動作時
は直流変換回路62の出力電圧VPM+VIDの方がランプ電圧
検出回路63の出力電圧より高くなるように設定してあ
る。
次に、この照明制御装置およびランプ点灯装置の動作
を説明する。
図示しないスイッチを介して交流電源ACが投入され
て、低周波交流が入力されると、整流回路2より平滑整
流出力が発生し、これがインバータ回路3に供給され
る。また、起動回路4および制御系電源5を介して直流
電圧Vccが制御信号生成回路6、V−f変換器7および
駆動回路8に各々印加される。これにより、V−f変換
器7が高周波電圧よりなる制御信号を出力する。そし
て、この制御信号は駆動回路8を介して、高周波発生装
置のインバータ回路3のFET31,32のゲートに供給され
て、高周波発生装置Aは動作する。そして、FET31,32が
インバータトランス35の1次巻線35pを駆動し、インバ
ータトランス35の2次巻線35sに高周波電圧が誘起され
る。
なお、起動回路4は、交流電源ACの投入後所定の時
間、制御系電源5の出力電圧Vccを低減してインバータ
回路3の高周波出力電力を低減し、この間、ランプ9の
フィラメントが充分に加熱されないまま点灯する、いわ
ゆるコールドスタートを防止している。
上記所定の時間が経過すると、制御系電源5の出力電
圧Vccが定常値に戻り、ランプ9は、インバータ回路3
から放電開始電圧より充分高い高周波電圧を印加され、
点灯する。
定常点灯時、ランプ電流ILが、PWM調光信号により与
えられた調光レベルに応じた値(以下、指令値という)
より増加すると、電流変換器(CT)37の2次巻線誘起出
力を検出するランプ電流検出回路61の出力電圧VIDが増
加する。すると、直流変換回路62の出力電圧VPM+VID
増加して誤差電圧VERが上昇し、V−f変換器7からの
出力が上昇してインバータ回路3の出力周波数が上昇す
る。ここで、インバータトランス35のリーケージインダ
クタンスは誘導性インピーダンスとして作用し、ランプ
電流ILは、インバータ回路3の出力周波数が上昇するこ
とにより減少する。一方、ランプ電流ILが上記指令値よ
り減少すると、上述とは逆にインバータ回路3の出力周
波数が下降してランプ電流ILは増加する。この負帰還動
作により、ランプ電流ILは上記指令値近傍の値に安定化
される。
制御信号生成回路6において、調光信号送出装置Cか
ら図示しない例えば信号線などを介して送出された調光
信号は、フォトカプラ65とトランジスタ86とにより常時
入力されており、トランジスタ66のコレクタには外部調
光信号と相似のPWM波形の電圧が発生している。この電
圧は、抵抗67およびコンデンサ68等により平滑され、コ
ンデンサ68の端子間には外部調光信号のパルス幅(オン
デューテイ比)に比例する電圧VPMが発生する。この電
圧VPMはランプ電流検出回路61から出力される検出電圧V
IDに直流バイアスとして加算された後、誤差増幅器64に
入力される。
今、外部調光信号のパルス幅が大きくなったとする
と、電圧VPMが大きくなり、誤差増幅器64に入力される
電圧VPM+VIDが大きくなる。これにより、誤差電圧VER
が上昇してV−f変換器7から出力される制御信号、お
よびインバータ回路3の出力周波数が上昇し、ランプ電
流が少なくなる。すなわち調光が深くなる。
一方、外部調光信号のパルス幅が狭くなると、電圧V
PMが低下し、誤差増幅器64に入力される電圧VPM+VID
低下し、誤差電圧VERが低下し、V−f変換器7から出
力される制御信号およびインバータ回路3の出力周波数
が低下してランプ電流が大きくなる。すなわち調光が浅
くなる。
第2図は、外部調光信号のPWM波形、パルス幅(オン
・デューティ比)、直流信号(直流バイアス)の波形お
よび電圧VPM、ならびにランプ9の明るさの関係を示
す。このように、第1図の装置においては、外部調光信
号のパルス幅を可変して直流バイアス電圧VPMを可変す
ることにより、ランプ9を調光することができる。
上記実施例によれば、調光信号送出装置Cから制御装
置Bに送出される調光信号は、PWM信号であるから調光
信号送出装置と制御装置との間の伝送損失などによっ
て、その信号の電圧値が変動してもデューティ比は変動
することがない。また、PWM信号のデューティ比に基づ
いて生成された直流信号に応じた制御信号により高周波
発生回路の動作は制御されて高周波電力を発生するか
ら、ランプ電流のリップルが大幅に改善できる。
第4〜6図は、それぞれ本発明の他の実施例を示すも
ので、第1図の高周波発生装置Aの部分を中心にその変
形例を示す。
第4図は、第1図の高周波発生装置を2灯用に変形し
たものである。インバータトランス35には、ランプ9aと
9bの共通接続したフィラメント用のフィラメント電力供
給用巻線35f3が設けられている。
第5図は、変形ハーフブリッジと呼ばれるインバータ
回路で、第1図のインバータ回路の直流カット用コンデ
ンサを1個にしたものである。
第6図は、トランスレスに構成したハーフブリッジ型
インバータ回路である。
なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく、
適宜変形して実施することができる。例えば上述におい
ては、PWM調光信号のオン・デューティを直流信号レベ
ルに変換した例について説明したが、オフ・デューティ
を直流信号レベルに変換してもよい。
また、本発明は上述の第1図および第4〜6図に示す
構成のインバータ回路の他、直流電圧に応じてランプ電
流を可変し得る種々の高周波発生装置を用いたランプ点
灯装置または電子安定器に適用可能である。
さらに、PWM信号としては上述の矩形波信号の他、従
来の位相制御形調光装置におけるような位相制御された
正弦波信号等を用いることもできる。但し、この場合、
位相制御されていない電源を供給するための別個の電源
ラインを設ける必要がある。
また、調光信号送出装置からランプ点灯装置にPWM信
号を送出する手段として、上記実施例においては、フォ
トカプラを用いた所謂光結合により信号の伝送を行った
ものについて説明しているが、有線または無線等の手段
によりPWM信号を伝送しても良い。
さらに、上記実施例においては、高周波発生回路の出
力周波数を変化させ、リーケージインダクタンスによっ
て誘導性の限流素子を形成してランプを調光するように
構成しているが、上記のような誘導性素子の他、コンデ
ンサなどの容量性限流素子を介してランプが付勢される
ものでも良い。
[発明の効果] 本発明によれば、調光信号はPWM信号であるから伝送
損失などによってその信号の電圧値が変動してもデュー
ティ比は変動することがない。さらには、このデューテ
ィ比に基づいて生成された直流信号に応じた制御信号に
よって高周波発生装置は制御されランプを付勢する。し
たがって、うなり音の発生や電子部品へのストレスを低
減できると共に、調光の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る照明制御装置および
ランプ点灯装置の回路構成図、第2図は、第1図の装置
の各部の動作波形の説明図、 第3図は、従来の高周波点灯装置の各部の動作波形図、 第4〜6図は、本発明の他の実施例に係る高周波発生装
置の部分回路図である。 A:高周波発生装置、B:制御装置、C:調光信号送出装置、 AC:交流電源、2:整流回路、3:インバータ回路、4:起動
回路、 5:制御系電源、6:制御信号生成回路、7:V−f変換器、 8:駆動回路、9:ランプ、61:ランプ電流検出回路、 62:直流変換回路、64:誤差増幅器、65:調光信号受信用
フォトカプラ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】PWM信号を送出する調光信号送出装置と; PWM信号を入力し、そのデューティ比に応じた直流信号
    を生成すると共に、直流信号に応じた制御信号を発生す
    る制御装置と; 制御信号により制御されて動作し、低周波交流を高周波
    電力に変換する高周波発生装置と; 高周波発生装置により付勢される調光点灯可能なランプ
    と; を具備していることを特徴とする照明制御装置。
  2. 【請求項2】高周波発生装置は、制御信号により出力周
    波数が制御されるように構成され; ランプは、周波数変化によりインピーダンスが変化する
    限流素子を介して付勢される; ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の照明制御
    装置。
  3. 【請求項3】PWM信号を入力し、そのデューティ比に応
    じた直流信号を生成すると共に、直流信号に応じた制御
    信号を発生する制御装置と; 制御信号により制御されて動作し、低周波交流を高周波
    電力に変換する高周波発生装置と; 高周波発生装置により付勢される調光点灯可能なランプ
    と; を具備していることを特徴とするランプ点灯装置。
  4. 【請求項4】高周波発生装置は、制御信号により出力周
    波数が制御されるように構成され; ランプは、周波数変化によりインピーダンスが変化する
    限流素子を介して付勢される; ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のランプ点
    灯装置。
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