JPS63244597A - 調光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、放電灯の調光制御を行う調光装置、特に調
光状態を正確に判断できる調光装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

放電灯１例えば複写機の原稿照明用の蛍光管においては
、所定の光量が得られているか否かを判断する機能を備
えた調光装置が必要となっている０ｗＩｊ５図はこの種
の従来の調光装置の回路構成を示すブロック図であり１
図において、ｌは放電灯である蛍光管、２は蛍光管１の
光量を検出する光量センサ、３はその検出信号を平滑し
て増幅する平滑・増幅器、４は平滑・増幅器３の出力電
圧Ｍｌ　と基準電圧Ｖｒｌとの差を増幅する差動増幅器
、５は三角波、のこぎり波などの三角波状信号を発生す
る発振器、６はその三角波状信号と差動増幅器４の出力
信号を比較してＰＷＭ　（パルス幅変ｍ）信号を出力す
る比較器、７はそのＰＷＭ信号に基づいて蛍光管１を点
灯するドライバ（駆動回路）、８は上記平滑φ増幅器３
の出力Ｖｌを調光状態（光量）判断用の基準電圧Ｖｒ２
と比較する比較器で、基準電圧ｖｒ２は上記基準電圧Ｖ
　ｒ　ｌと略等しく設定されている。

」；記構成において、差動増幅器４に入力される光用セ
ンサ２からの検出電圧、つまり平滑・増幅器３の出力電
圧ｖ１は蛍光管１の光量に応じた電圧となっており、こ
の電圧ｖｌと予め設定された」ん準電圧Ｖｒｌどの差が
増幅され、比較器６に入力される。そして、この比較器
６で発振器５の出力１５号と比較され、その比較した結
果に応じたＰＷＭ信号がドライバ７に出力され、蛍光管
１が点灯する。第６図は蛍光管１の駆動電流波形を示し
たものである。この時、蛍光管１はＰＷＭ信号でｙ制御
されるため、電源の駆動周波数とＰＷＭ信号の周波数に
よって点滅しているが、この点滅の周１１１１よりも１
分大きな時定数が平滑・増幅器３には備えられており、
その出力電圧ｖ１は光量の平均に相当した直流電圧とな
っている。そして、この平滑・増幅器３の出力は後段の
差動増幅器４に人力され、上述したように基準電圧ｖｒ
ｌとの差分が増幅される。この差動増幅器４の増幅率は
高い値となっており、蛍光管１の光量がある一定レベル
より低下すると差動増幅器４の出力レベルは急激に低下
し、逆に光量があるレベルより増加すると差動増幅器４
の出力レベルは急激に高くなる。

また、差動増幅器４の出力電圧は後段の比較器６によっ
て発振器５の出力と比較され、その結果ＰＷＭ信号が出
力され、この信号に基づいて蛍光管！が制御される。こ
の時、蛍光管１の光量が増加すると平滑・増幅器３の出
力電圧ｖ１が上がり、その電圧ｖｌが基準電圧Ｖｒｌよ
りも高くなるとに連のように差動増幅器４の出力レベル
が急激に高くなる。その結果、比較器６から出力される
ＰＷＭ信号のデユーティ比が下がり蛍光管１の平均点灯
時間が短かくなって蛍光管１の光Ｌ【の増加゛が抑えら
れる。蛍光管１の光量が減少した時に６、同様にネガテ
ィブフィードバック制御によりＰ　Ｗ　Ｍ　（３号のデ
ユーティ比が土がり、蛍光管１の光量の減少が抑えられ
る。このため、例えば蛍光管１の駆動電流が何らかの原
因で増減しても、蛍光管ｌの光量は一定に保たれる。

第７閣は平滑・増幅ｖｒ３の信号伝達特性（人出力特性
）、第８図は差動増幅器４と比較器６の信号伝達特性を
それぞれ示したものである。第８図に示すように、差動
増幅器・４の入力電圧ｖ１が基準電圧Ｖ　ｒ　ｌより低
下すると、ＰＷＭ信号のデユーティ比は急激に高くなる
。また第９図は蛍光管ｌの入出力特性を示す図で、ＰＷ
Ｍ信号のデユーティ比が高くなると光量が増幅するが、
図の矢印の如く駆動電流や管部の変動によって同一のデ
ユーティ比で点灯しても光量が変化することを示してい
る。しかし、上述したように差動増幅器４の増幅率が高
いため、第１０図に示すように差動増幅器４の入力から
蛍光管１の出力に至るまでの間にその変動分は十分吸収
される。

また、第１１図は光量の切換動作点の推移の様子を示す
図であり、第７図と第１０図を重ね合わせたものである
。前述のフィードバック制御により、動作点つまり設定
点Ｐの光量に落ち着くこと、また平滑−増幅器３の増幅
度を変化することで任意の設定点Ｐ１〜Ｐ３の光量に切
り換え可能なことを示している。

しかし、ここで例えば蛍光管１が冷えきった状態から点
灯開始した場合、蛍光管１の初期の立上り特性が極端に
悪いため、直ぐには設定点Ｐの光量が得られない。即ち
、蛍光管１が暖まるにつれて徐々に設定点Ｐの光量に近
づき、設定点Ｐに達した後はそこに落ち着くという過程
を経る。第１２図はその様子を示したものである。この
設定点Ｐに達するまでの時間は数１０秒かかることもあ
り、このため特に複写機の原稿照明に用いる場合には所
定の光量に達しているか否かを判断する必要がある。第
５図の回路ではこの判断を比較器８によって行っている
。即ち、この比較器８により差動増幅器４の入力端子（
平滑・増幅器３の出力電圧Ｖ＋）を基準電圧ｖ、、２と
比較することにより、蛍光管１の光量がほぼ設定値に達
したかどうかを知ることができる。この時、基準電圧ｖ
ｒ２は基準電圧ｖ、、１より若干低めに設定しである。

そして、平滑・増幅器３の増幅率を変化させて光量の設
定点を切り換えた場合でも、この基準電圧ｖｒ２は何ら
変更することなく、所定の光量が得られたか否かを判断
することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような調光装置にあっては、所定
の光量が得られたか否かの判断を光量センサ２からの検
出信号電圧ｖＩを基準電圧Ｖｒ２と比較することにより
行っているため、基準電圧Ｖ　ｒ　２の精度により正確
に判断することができないという問題点があった。即ち
、基準電圧Ｖｒ２が基準電圧ｖ「１より高いと所定の光
量が得られているにも拘らず、いつまでたってもその判
断ができず、また余裕を見て基準電圧Ｖｒ２を低めに設
定すると、正確な判断ができない、このため、基準電圧
Ｖｒ２の基準電圧ｖ　ｒ　Ｉに対する相対精度が重要と
なり、各々の基準電圧設定用の抵抗として高価な高精度
の抵抗を用いなければならず、コストが上昇するという
問題点があった。

この発明は、このような問題点に着目してなされたもの
で、コストを上昇させることなく、所定の光量が得られ
ているか否かに正確に判断することができる調光装置を
提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の調光装置は、放電灯の光量を検出する光量セ
ンサと、その検出信号を増幅する増幅器と、パルス幅変
調制御用の三角波状信号を発生する発振器と、前記増幅
器の出力信号と発振器の出力信号を比較してパルス幅変
調信号を出力する比較器と、放電灯が消去した時に前記
増幅器の出力に発生する発生電圧より十分高いオフセッ
ト電圧を前記発振器の出力に重畳し、前記増幅器の出力
電圧を前記発生電圧と比較して放電灯の調光状態を判断
する電圧検知回路とを備えたものである。

〔作用〕

この発明の調光装置においては、放電灯が消去した時に
増幅器の出力に発生する発生電圧より十分高いオフセッ
ト電圧が発振器の出力に重畳され、上記増幅器の出力電
圧を上記発生電圧と比較して調光状態を判断している。

このため、高価な部品を使用することなく正確に所定の
光量が得られているか否かを判断することができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
曲述した第５図の装置と同一構成要素に対しては同一・
符号を付しである。図中、ｌは蛍光管（放電灯）、２は
蛍光管１の光量を検出する光量センサ、３はその検出信
号を平滑して増幅する平滑・増幅器、４は平滑・増幅器
３の出力電圧Ｖ、と基準電圧ｖｒｌの差を増幅する差動
増幅器、５はＰＷＭ制御用の三角波状ｆｊ号を発生する
発振器、６は差動増幅器４を通して得られた光量センサ
２からの検出信号と発振！！！５からの三角波状信号を
比較してＰＷＭ（８号を出力する比較器、７はそのＰＷ
Ｍ信号に基づいて蛍光管１を制御するドライバ、９は蛍
光管１が消灯した時に差動増幅器４の出力に発生電圧よ
り十分高いオフセット電圧を発振器５の出力に重畳し、
差動増幅器４の出力電圧を前記発生電圧と比較して蛍光
管ｌの調光状態を判断する電圧検知回路で、差動増幅器
４の出力電圧を基準電圧ｖ、、２と比較する比較器８と
電圧重畳回路ｌＯによって構成されている。

次に動作について説明する。前述した第５図の装置と同
様、光量センサ２からの信号と発振器５からの信号とが
比較器６にて比較され、この比較器６からＰＷＭ信号が
出力される。そして、そのＰＷＭ信号に基づいて蛍光管
１の調光制御が行われ、蛍光管１の光量が一定に保たれ
る。

ここで、蛍光管が消灯した時には、差動増幅器４の出力
にノイズ電圧、オフセット電圧等が発生するが、この発
生電圧より十分高いオフセット電圧が発振″３５の出力
に重畳されている。そして、比較器８に入力される基準
電圧Ｖ　ｒ　２は、第５図の回路では基準電圧Ｖ　ｒ　
Ｉより若干低く設定されていたが、ここでは上記発生電
圧より十分高く設定されている。また、発振器５から出
力されるオフセット電圧と上記基準電圧Ｖｒ２の大小関
係は特に規定されないが、ここでは崎単のため基準電圧
Ｖｒ２よりオフセット電圧の方が高いものとする。

この時１発生電圧　基準電圧Ｖｒ２＜オフセット電圧の
関係となる。

上記のような設定で、蛍光管１が冷えきった状態から点
灯開始した場合、蛍光管１が徐々に暖まって所定の光量
に達するまでは、差動増幅器４の出力電圧は上記発生電
圧と同じ値になっている。そして、所定の光量に近づく
と差動増幅器４の入力電圧が基準電圧Ｖ　ｒ　ｌより高
くなり、差動増幅器４の出力電圧は急激に上昇し始める
。そして、この差動増幅器４の出力電圧が基準電圧Ｖｒ
２より高くなると、比較器８の出力によってほぼ所定の
光量に達したと判断する。更に差動増幅器４の出力電圧
が上昇して発振器５からのオフセット電圧より高くなる
と、比較器６の出力はデユーティ比が１より小さいＰＷ
Ｍ信号となり、蛍光管ｌの光量は設定点の光量に落ち着
く、この時、所定の光量が得られたと判断してから真の
設定点の光量に達するまでの誤差分は、差動増幅器４の
増＃！率が非常に高いもので十分小さなものとなる。

また、蛍光管ｌの駆動電流や管部の変動による光量の変
化も、差動増幅器４の増幅率が高いので最小限に抑えら
れる。

なお、上記の例では、基準電圧Ｖｒ２をオフセット電圧
より低く設定したが、この基準電圧Ｖｒ２は光量が設定
点の光量に達した時に差動増幅器４の出力に発生する電
圧より低ければオフセット電圧より高くても良い、しか
し、光量の設定点を切り換える場合や、蛍光管ｌの能率
が不安定な場合は、所定の光量に達しているにも拘らず
その判断ができないことがあり、この危険性を回避する
ためにも基準電圧Ｖｒ２はオフセット電圧より低く設定
することが望ましい。

第２図は、この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。この実施例は、電圧検知回路９をマイクロコンピュ
ータ１１で構成したもので、内蔵の比較器８を保護する
ため電圧保護回路１２が差動増幅器４との間に介装され
ている。第３図（ａ）、（ｂ）は電圧保護回路１２の一
例を示したものであり、この他にも差動増幅器４からの
電圧を下げて比較器８の保護がなされれば利用できる。

このような構成としても、上記実施例と同様の効果を得
ることができる。

第４図は前述した調光状態を判断する動作の概略フロー
チャートである。先ず光量センサ２の信号を増幅しくス
テップ１０１）、比較器６に人力する（ステップ１０２
）。次にその比較器６の入力端子を基準電圧Ｖｒ２と比
較して高いかどうかを判別する（ステップ１０３）。こ
の時、高ければ所定の先頃が得られたと判断しくステッ
プ１０４）、そうでなければ所定の光量に達していない
と判断する（ステップ１０５）。

このように、基準電圧設定用の１５価な部品を使用せず
に正確に所定の光量が得られているか否かを判断するこ
とができる。その際、比較器８の基ｌ？、電圧は、面述
した消灯時に差動増幅器４に発生１−る電圧より十分高
く、点灯時に差動増幅器４から出力される電圧より十分
低く設定すれば良いので、高い精度を必要としない。ま
た、マイクロコンピュータ１１を使用することにより、
実質的に比較器を一つ省くことも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、基準電圧設定
用の高価な部品を用いる必要がなくなり、コストを上昇
させることなく、所定の光量が得られているか否かの調
光状態を正確に判断することができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の他の実施例を示すブロック図、第３図（ａ
）、（ｂ）は第２図の電圧保護回路の一例を示す回路図
、第４図は調光状態を判断する動作を示すフローチャー
ト、第５図は従来例を示すブロック図、第６図は蛍光管
の駆動電流を示す波形図、第７図は平滑・増幅器のイ５
号伝達特性図、第８図は差動増幅器と比較器の信号伝達
特性図、第９図は蛍光管の入出力特性図、第１θ図は差
動増幅器の入力端子と光量の関係を示す特性図、第１１
図は光量の切換動作点の推移を示す説明図、第１２図は
点灯開始時の光量の変化を示す特性図である。 １−−−−−蛍光管（放電灯） ２・・・・・・光量センサ ４−−−−−−差動増幅器 ５・−・−発振器 ６−−−−−比較器 ８−−−−−−比較器 ９−−−−−−電圧検知回路 １ｏ−−−−電圧重畳回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電灯の光量を検出する光量センサと、その検出信号を
   増幅する増幅器と、パルス幅変調制御用の三角波状信号
   を発生する発振器と、前記増幅器の出力信号と発振器の
   出力信号を比較してパルス幅変調信号を出力する比較器
   とを備え、この比較器からのパルス幅変調信号に基づい
   て放電灯の調光制御を行う調光装置において、放電灯が
   消灯した時に前記増幅器の出力に発生する発生電圧より
   十分高いオフセット電圧を前記発振器の出力に重畳し、
   前記増幅器の出力電圧を前記発生電圧と比較して放電灯
   の調光状態を判断する電圧検知回路を備えたことを特徴
   とする調光装置。