JPH119665A

JPH119665A - 殺菌ランプ出力制御装置

Info

Publication number: JPH119665A
Application number: JP9177798A
Authority: JP
Inventors: Toru Nagase; 徹永瀬
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータ部のスイッチング周波数及びイン
バータ出力を変えて殺菌ランプ出力を制御する殺菌ラン
プ出力制御装置において、インバータ部のスイッチング
周波数を制御する制御回路部と外部出力制御状態設定部
との接続信号線数を低減し、装置内配線を容易化する。【解決手段】制御回路部の時定数回路を構成する時定
数抵抗を、抵抗20に４個の抵抗21，22，23，24を並列に
接続できるように、それらの一端を抵抗20の一端に共通
に接続して構成し、それらの他端を接続した各可変抵抗
端子31〜34とグランド電位共通端子間30に、フォトカプ
ラ40のフォトトランジスタ41ａ〜44ａをそれぞれ接続
し、フォトカプラ40の各フォトダイオード41ｂ〜44ｂ
は、それぞれツェナー電圧の異なるツェナーダイオード
61〜64と電流制限用抵抗51〜54を介して、外部出力制御
状態設定用の可変直流電圧源71に並列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、他励式インバー
タ部を用いて殺菌ランプを高周波点灯させ、点灯周波数
及びインバータ出力を変えて殺菌ランプの出力を制御す
るようにした殺菌ランプ出力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、殺菌ランプのような低圧放電灯を
点灯するための点灯装置としては、インバータ装置を用
いることが一般的であり、特に高周波点灯方式におい
て、例えばハーフブリッジ型インバータのような回路方
式を用いる場合には、その点灯周波数を変化させること
によって、インバータ出力を変化させ、放電灯の出力を
制御（調光）するという方法が広く用いられている。

【０００３】図３は、他励式インバータを用いた殺菌ラ
ンプの点灯装置における殺菌ランプの出力制御装置の構
成例を示す回路構成図である。図３において、１は交流
電源で、該交流電源１の交流電圧は整流平滑回路２によ
り直流電圧に変換され、この整流平滑回路２の出力端に
は直列接続されたＭＯＳＦＥＴ３，４が接続されてい
る。そして、各ＭＯＳＦＥＴ３，４のドレイン・ソース
間には、それぞれダイオード５，６が逆向きに接続され
ており、また、ＭＯＳＦＥＴ３，４の共通接続点と整流
平滑回路２の負側との間には、チョークコイル７とコン
デンサ８からなる直列共振回路と、電源となるコンデン
サ９とが接続されており、共振コンデンサ８には絶縁ト
ランス10の１次巻線10ａが並列に接続されている。また
ＭＯＳＦＥＴ３，４は制御回路部11からの駆動信号をゲ
ートに受け、交互にオン／オフ制御されるようになって
いる。そして、絶縁トランス10の２次巻線10ｂにはコン
デンサ12と殺菌ランプ13が接続されている。

【０００４】次に、このように構成されている殺菌ラン
プ出力制御装置の動作について説明する。交流電源１，
整流平滑回路２からなる直流電源、ＭＯＳＦＥＴ３，
４、チョークコイル７とコンデンサ８からなる直列共振
回路、電源用コンデンサ９、制御回路部11等で構成され
ているインバータ部が定常動作しているとき、ＭＯＳＦ
ＥＴ３，４は制御回路部11で予め設定された周波数ｆ₀
で交互にスイッチング動作を繰り返している。このと
き、チョークコイル７のもつインピーダンスＺ₀は、チ
ョークコイル７のインダクタンスをＬとすると、次式
（１）で表される。Ｚ₀＝ω₀Ｌ＝２πｆ₀Ｌ・・・
・・・・・・・（１）そして、チョークコイル７には、
整流平滑回路２からの直流電圧をＭＯＳＦＥＴ３，４で
高周波に変換した電圧を、このインピーダンスＺ₀で受
けた高周波電流が流れ、絶縁トランス10を介して殺菌ラ
ンプ13にはチョークコイル７で規定されたランプ電流が
流れ、点灯が維持される。

【０００５】このように殺菌ランプ点灯時には、ＭＯＳ
ＦＥＴ３，４は交互にオン／オフ動作をしているが、そ
のスイッチング周波数を制御回路部11により変えると、
限流要素であるチョークコイル７のインピーダンスが変
化し、結果的に負荷電流が変化する。したがって、スイ
ッチング周波数を変化させることによって、インバータ
部の出力を制御し、殺菌ランプの出力を制御することが
できる。

【０００６】このインバータ部の制御回路部11は、図４
に示すように抵抗20及びコンデンサ25を含む時定数回路
をもつ発振回路26を有し、時定数回路を構成する抵抗20
とコンデンサ25の値でスイッチング周波数が決定される
が、このスイッチング周波数を変化させるには、この構
成例では、コンデンサ25の値を一定とし、抵抗の値を変
化させる手法をとっている。時定数回路を構成する抵抗
の値を段階的に変化させるには、図４に示すように抵抗
20に複数の抵抗、この構成例では４個の抵抗21，22，2
3，24を並列に接続できるように、それらの一端を抵抗2
0の一端に共通に接続し、それらの他端を接続した抵抗
値可変端子31〜34と、グランド電位の共通端子30を、外
部の接点スイッチ等により切換え接離させることによ
り、変えるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、制御回路部
11の時定数回路を図４に示すような構成とし、抵抗値可
変端子31〜34とグランド電位共通端子30とを外部接点ス
イッチで選択的に切換え接離させるようにする場合、グ
ランド電位共通端子30と各抵抗値可変端子31〜34のそれ
ぞれとの接続、及びグランド電位共通端子30と各抵抗値
可変端子31〜34のいずれとも不接続という５つの接続パ
ターンがあり、したがって５段階の殺菌ランプの出力制
御（調光）が可能である。しかしながら、外部接点スイ
ッチと各抵抗値可変端子31〜34及びグランド電位共通端
子30を接続するためには、５本の信号線を引き回さなけ
ればならない。これは、出力制御（調光）がＮ段階の場
合には、Ｎ本の信号線を引き回さなければならないとい
うことを意味する。

【０００８】更に実使用時の態様を考えた場合、殺菌ラ
ンプを用いたシステム等においては、１つのシステム内
に複数のランプ及びインバータ部を含んでいるのが一般
的である。したがって、所定段階数の出力制御（調光）
状態を設定するための所定本数の信号線（図４に示す構
成例では５本）を、複数のインバータ部からそれぞれ引
き出さなければならず、システム内での配線も極めて煩
雑なものになってしまうという問題点がある。

【０００９】本発明は、従来の殺菌ランプの出力制御装
置における上記問題点を解消するためになされたもの
で、制御回路部と外部出力制御状態設定部との接続信号
線数を低減して、装置内配線を容易にできるようにし、
更に外部出力制御状態設定部の電源容量を低減できるよ
うにした殺菌ランプ出力制御装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め請求項１記載の発明は、直流電源と、２個の直列接続
のスイッチング素子と、該スイッチング素子を交互に開
閉制御する制御回路部と、チョークコイルとコンデンサ
とからなる直列共振回路とを有する他励式インバータ部
の出力端に殺菌ランプを接続して点灯させ、前記制御回
路部の時定数回路を構成する時定数抵抗の値を変化させ
て点灯周波数及びインバータ部の出力を変え殺菌ランプ
の出力を制御するようにした殺菌ランプ出力制御装置に
おいて、前記時定数抵抗に複数の抵抗値可変端子と共通
端子を設け、該時定数抵抗の各可変端子と共通端子間に
それぞれフォトカプラの受光部を接続し、前記フォトカ
プラの各発光部をツェナー電圧の異なるツェナーダイオ
ードを介して可変直流電圧源からなる外部出力制御状態
設定部で選択的に付勢させるように構成するものであ
る。また請求項２記載の発明は、請求項１記載の殺菌ラ
ンプ出力制御装置において、前記フォトカプラの各発光
部を、それぞれツェナー電圧の異なるツェナーダイオー
ドを介して、前記可変直流電圧源からなる外部出力制御
状態設定部にそれぞれ並列に接続するものである。

【００１１】このように構成した殺菌ランプ出力制御装
置においては、制御回路部において可変直流電圧源から
なる外部出力制御状態設定部により選択設定された直流
電圧を印加することにより、その設定された直流電圧に
対応したフォトカプラの発光部がツェナーダイオードを
介して付勢され、それにより対応した受光部を接続した
抵抗値可変端子に基づく時定数抵抗が設定され、その時
定数抵抗により所定のスイッチング周波数が設定されて
殺菌ランプの出力が制御される。したがって、時定数抵
抗の切換段階数に拘らず、設定された直流電圧を印加す
るための２本の信号線で、所望段階数の出力制御を行う
ことができる。

【００１２】また請求項３記載の発明は、請求項１記載
の殺菌ランプ出力制御装置において、前記フォトカプラ
の各発光部を直列に接続して前記可変直流電圧源からな
る外部出力制御状態設定部に接続すると共に、直列に接
続された発光部の一端と直列接続の発光部の各共通接続
点との間にそれぞれスイッチング素子を設け、各スイッ
チング素子を前記可変直流電圧源からなる外部出力制御
状態設定部に接続されたツェナー電圧の異なるツェナー
ダイオードを介して駆動するように構成するものであ
る。このように構成することにより、複数のフォトカプ
ラの各発光部を付勢させる場合でも、各発光部の付勢電
流経路を１経路とすることができ、外部出力制御状態設
定部を構成する可変直流電圧源の容量を小さくし、該設
定部を小型化することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。本発明に係る殺菌ランプ出力制御装置の実施の形態
は、インバータ部の制御回路部の時定数回路以外の構成
は、図３に示した従来例と同様なので、従来例と同様な
部分の構成については図示説明を省略し、制御回路部の
時定数回路部分についてのみ説明することとする。図１
は、本発明に係る殺菌ランプ出力制御装置の第１の実施
の形態の制御回路部における時定数回路部分を示す回路
構成図である。この実施の形態においては、従来例と同
様に時定数抵抗を、抵抗20に４個の抵抗21，22，23，24
を並列に接続できるように、それらの一端を抵抗20の一
端に共通に接続して構成し、該抵抗21，22，23，24の他
端を抵抗可変端子31，32，33，34に接続し、これらの端
子31，32，33，34には、それぞれフォトカプラ40内の複
数の受光部たるフォトトランジスタ41ａ，42ａ，43ａ，
44ａの一端（コレクタ）を接続し、各フォトトランジス
タ41ａ，42ａ，43ａ，44ａの他端（エミッタ）は共通に
グランド電位共通端子30に接続されている。そして、フ
ォトカプラ40の各フォトトランジスタ41ａ，42ａ，43
ａ，44ａに対応する発光部たるフォトダイオード41ｂ，
42ｂ，43ｂ，44ｂは、それぞれアノード側を電流制限用
の抵抗51，52，53，54とＯＮ電圧を決定するツェナーダ
イオード61，62，63，64の各直列回路を介して、外部出
力制御状態設定部を構成する可変直流電圧源71の正極側
に接続し、またフォトダイオード41ｂ，42ｂ，43ｂ，44
ｂのカソード側は、共通に外部可変直流電圧源71の負極
側に接続されている。なお、可変直流電圧源71に並列に
接続されているコンデンサは、直流電圧のリップルを除
去したり、直流電圧に重畳されるスパイクノイズ等を軽
減し誤動作を防止したりする機能をもたせるためのもの
である。

【００１４】そして、上記各ツェナーダイオード61，6
2，63，64の各ツェナー電圧Ｖ₆₁，Ｖ₆₂，Ｖ₆₃，Ｖ
₆₄は、例えばＶ₆₁＝７Ｖ，Ｖ₆₂＝12Ｖ，Ｖ₆₃＝17Ｖ，Ｖ
₆₄＝22Ｖというように値が異なるものとし、また外部可
変直流電圧源71は、例えば５Ｖ，10Ｖ，15Ｖ，20Ｖ，25
Ｖというように５段階に設定できるように構成されてい
るものとする。

【００１５】このように制御回路部の時定数回路部分を
構成することにより、外部可変直流電圧源71おいて設定
される電圧値によりＯＮするツェナーダイオード及びフ
ォトカプラにおいて付勢されるフォトダイオードの個数
が決まり、それにより時定数回路を構成する時定数抵抗
の抵抗値が決まり、インバータ部のスイッチング周波数
すなわち点灯周波数及び殺菌ランプの出力制御（調光）
状態が決定される。

【００１６】例えば、外部可変直流電圧源71が５Ｖに設
定されると、フォトカプラにおいて付勢されるフォトダ
イオードは０個、10Ｖに設定されると付勢されるフォト
ダイオードは41ａの１個、15Ｖに設定されると付勢され
るフォトダイオードは41ｂ，42ｂの２個、20Ｖに設定さ
れると付勢されるフォトダイオードは41ｂ，42ｂ，43ｂ
の３個、25Ｖに設定されると付勢されるフォトダイオー
ドは41ｂ，42ｂ，43ｂ，44ｂの４個となる。このよう
に、外部可変直流電圧源71の直流電圧値の設定により、
フォトカプラのフォトダイオードの付勢個数を０〜４個
とすることができ、これにより５段階の出力制御が可能
となる。

【００１７】また、時定数抵抗を構成する抵抗の並列個
数、フォトカプラの個数、ツェナーダイオードの個数、
並びに外部可変直流電圧源の電圧設定数を増加すること
により、更に多段階の出力制御を行うことができる。し
かも、出力制御の段階数を何段に設定しても、外部出力
制御状態設定部を構成する可変直流電圧源と接続する信
号線は２本で済む。

【００１８】ところで、上記実施の形態のように、フォ
トカプラの各フォトダイオードをツェナーダイオードを
介して並列に外部可変直流電圧源に接続した場合、複数
のフォトダイオードが付勢されるとき、付勢電流がそれ
ぞれのフォトダイオードの経路を流れることになり、付
勢させるべきフォトダイオードの個数に応じた付勢電流
が必要となり、大きな容量をもった外部可変直流電圧源
が必要となってくる。次に、このような問題を解消した
第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。

【００１９】この第２の実施の形態は、フォトカプラの
フォトトランジスタ側の接続は図１に示した第１の実施
の形態と同じであるが、フォトカプラ40の各フォトダイ
オード41ｂ，42ｂ，43ｂ，44ｂは直列に接続し、その一
端部のフォトダイオード41ｂのアノードは電流制限用の
抵抗72を介して外部可変直流電圧源71の正極側へ接続
し、他端部のフォトダイオード44ｂのカソードは外部可
変直流電圧源71の負極側へ接続している。またツェナー
ダイオード65と２つの抵抗81，82の直列回路と、ツェナ
ーダイオード66と２つの抵抗83，84の直列回路と、ツェ
ナーダイオード67と２つの抵抗85，86の直列回路を、外
部可変直流電圧源71にそれぞれ並列に接続すると共に、
ツェナーダイオードと抵抗の各直列回路における２つの
抵抗の共通接続点、すなわち抵抗81と82、抵抗83と84、
及び抵抗85と86の各共通接続点には、それぞれトランジ
スタ91，92，93のベースを接続し、トランジスタ91，9
2，93のコレクタは、それぞれフォトカプラ40の各フォ
トダイオードの共通接続点、すなわち、フォトダイオー
ド43ｂのカソードとフォトダイオード44ｂのアノードの
接続点、フォトダイオード42ｂのカソードとフォトダイ
オード43ｂのアノードの接続点、及びフォトダイオード
41ｂのカソードとフォトダイオード42ｂのアノードの接
続点にそれぞれ接続し、トランジスタ91，92，93の各エ
ミッタは外部可変直流電圧源71の負極側へ共通に接続し
ている。そして、上記ツェナーダイオード65，66，67の
各ツェナー電圧Ｖ₆₅，Ｖ₆₆，Ｖ₆₇は、例えばＶ₆₅＝12
Ｖ，Ｖ₆₆＝17Ｖ，Ｖ₆₇＝22Ｖと異なるように設定し、ま
た外部可変直流電圧源71は、０Ｖ，10Ｖ，15Ｖ，20Ｖ及
び25Ｖに設定できるように構成されている。

【００２０】このように構成した時定数回路を有する制
御回路部を備えた殺菌ランプ出力制御装置においては、
例えば外部可変直流電圧源71を０Ｖに設定すると、フォ
トカプラ40において付勢されるフォトダイオードは０
個、外部可変直流電圧源71を10Ｖに設定すると、４個の
すべてのフォトダイオード41ｂ，42ｂ，43ｂ，44ｂが付
勢され、15Ｖに設定するとツェナーダイオード65がＯＮ
し、したがってトランジスタ91がＯＮしてフォトダイオ
ード44ｂが短絡されるので、３個のフォトダイオード41
ｂ，42ｂ，43ｂが付勢され、20Ｖに設定すると同様にし
て、フォトダイオード43ｂ，44ｂがＯＮしたトランジス
タ91，92により短絡され、２個のフォトダイオード41
ｂ，42ｂが付勢され、25Ｖに設定すると同様にして、フ
ォトダイオード42ｂ，43ｂ，44ｂがＯＮしたトランジス
タ91，92，93により短絡され、１個のフォトダイオード
41ｂのみが付勢される。このように、外部可変直流電圧
源71を５段階で設定することにより、付勢されるフォト
ダイオードが０〜４個に変化し、これにより５段階の出
力制御が可能となる。そして、この実施の形態において
は、フォトカプラを構成する４個のフォトダイオードは
直列に接続されていて、付勢されるフォトダイオードの
数に拘らず付勢電流は１経路のみに流れるので、第１の
実施の形態に比べて付勢電流を少なくすることができ、
小さな容量の外部可変直流電圧源で、出力制御の設定を
行うことが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、時定数抵抗の切り換え設定を、フ
ォトカプラとツェナーダイオードを介して外部可変直流
電圧源の電圧設定により行えるようにしたので、時定数
抵抗の切換段階数に拘らず２本の信号線により多段階の
殺菌ランプの出力制御を行うことができる。また、フォ
トカプラの各発光部を直列に接続して各発光部の付勢電
流経路を１経路とすることにより、外部可変直流電圧源
の容量の低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る殺菌ランプ出力制御装置の第１の
実施の形態における制御回路部の時定数回路の構成を示
す回路構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態における制御回路部
の時定数回路の構成を示す回路構成図である。

【図３】従来の殺菌ランプ出力制御装置の構成例を示す
回路構成図である。

【図４】図３に示した従来例における制御回路部の時定
数回路の構成を示す回路構成図である。

【符号の説明】

１交流電源２整流平滑回路３，４ＭＯＳＦＥＴ５，６ダイオード７チョークコイル８，９コンデンサ 10 絶縁トランス 11 制御回路部 12 コンデンサ 13 殺菌ランプ 20，21，22，23，24 時定数抵抗 25 時定数コンデンサ 30 グランド電位共通端子 31，32，33，34 抵抗値可変端子 40 フォトカプラ 41ａ，42ａ，43ａ，44ａフォトトランジスタ 41ｂ，42ｂ，43ｂ，44ｂフォトダイオード 51，52，53，54 電流制限用抵抗 61，62，63，64，65，66，67 ツェナーダイオード 71 外部可変直流電圧源 72 電流制限用抵抗 81，82，83，84，85，86 抵抗 91，92，93 トランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源と、２個の直列接続のスイッチ
ング素子と、該スイッチング素子を交互に開閉制御する
制御回路部と、チョークコイルとコンデンサとからなる
直列共振回路とを有する他励式インバータ部の出力端に
殺菌ランプを接続して点灯させ、前記制御回路部の時定
数回路を構成する時定数抵抗の値を変化させて点灯周波
数及びインバータ部の出力を変え殺菌ランプの出力を制
御するようにした殺菌ランプ出力制御装置において、前
記時定数抵抗に複数の抵抗値可変端子と共通端子を設
け、該時定数抵抗の各可変端子と共通端子間にそれぞれ
フォトカプラの受光部を接続し、前記フォトカプラの各
発光部をツェナー電圧の異なるツェナーダイオードを介
して可変直流電圧源からなる外部出力制御状態設定部で
選択的に付勢させるように構成したことを特徴とする殺
菌ランプ出力制御装置。
【請求項２】前記フォトカプラの各発光部を、それぞ
れツェナー電圧の異なるツェナーダイオードを介して、
前記可変直流電圧源からなる外部出力制御状態設定部に
それぞれ並列に接続したことを特徴とする請求項１記載
の殺菌ランプ出力制御装置。
【請求項３】前記フォトカプラの各発光部を直列に接
続して前記可変直流電圧源からなる外部出力制御状態設
定部に接続すると共に、直列に接続された発光部の一端
と直列接続の各発光部の各共通接続点との間にそれぞれ
スイッチング素子を設け、各スイッチング素子を前記可
変直流電圧源からなる外部出力制御状態設定部に接続さ
れたツェナー電圧の異なるツェナーダイオードを介して
駆動するように構成したことを特徴とする請求項１記載
の殺菌ランプ出力制御装置。