JP2001273997A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents
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Abstract
プを調光点灯する放電ランプ点灯装置において、位相制
御された交流電圧の導通期間に対する光出力の変化をよ
り白熱電球に近づける。 【解決手段】 位相制御された交流電圧を直流電圧に変
換するAC/DC変換手段6と、AC/DC変換手段6
からの直流出力電圧を高周波交流電圧に変換するDC/
AC変換手段7と、位相制御された交流電圧に基づく半
サイクルの平均値を計算する演算部8と、演算部8から
の出力信号に応じてDC/AC変換手段7のスイッチン
グ周波数を制御し蛍光ランプ3の光出力を制御する制御
部9とを備え、演算部8で演算した位相制御された交流
電圧の平均値に相当した信号に応じてDC/AC変換手
段7のスイッチング周波数を制御し、蛍光ランプ3の光
出力を制御する。
Description
流電圧を入力し、放電ランプ特に蛍光ランプを調光点灯
する放電ランプ点灯装置に関するものである。
つ長寿命の特徴を有し、家庭用照明を中心として広く普
及している。特に電球形蛍光灯は白熱電球と直接代替可
能であるため注目され普及しつつある。ところで近年電
球形蛍光灯でも白熱電球と同様に調光したいというニー
ズから調光できる電球形蛍光灯が開発されている。白熱
電球は位相制御された交流電圧を入力することにより調
光する方式が一般的であり、電球形蛍光灯で調光するに
は位相制御された交流電圧を入力し、調光点灯を可能と
する点灯回路が必要である。位相制御された交流電圧を
入力し、蛍光ランプを調光点灯する放電ランプ点灯装置
の一例としては特開平11―111486号公報に示さ
れるものがある。この公報における放電ランプ点灯装置
は入力される位相制御された交流電圧の導通期間を検知
する検知手段を有し、出力を可変できるインバータ点灯
回路構成であり、検知手段からの信号に応じてインバー
タ回路の出力を制御し、蛍光ランプの明るさを変化させ
る。検知手段は導通期間に比例するパルス信号を出力
し、導通期間が長ければインバータ回路は出力を増加さ
せ明るく点灯する。導通期間が短ければインバータ回路
は出力を減少させ暗く点灯する。
来の放電ランプ点灯装置においては、入力された位相制
御電圧の導通期間に応じて蛍光ランプの光出力を制御す
る構成であるため、図8に示すように、導通期間に対し
て光出力がほぼ直線的に変化する。一方、白熱電球に位
相制御された交流電圧を入力すると導通期間に対して図
9に示すように光出力が変化する。これは白熱電球に入
力される電圧の実効値が導通期間に対して、図10に示
すように変化するからである。すなわち、上記従来の放
電ランプ点灯装置を電球形蛍光灯に応用する場合、導通
期間に対する光出力の変化が白熱電球の場合と異なって
くるため、ユーザは違和感を感じる可能性が高いという
問題点があった。
するためのもので、その目的は、位相制御された交流電
圧を入力し、蛍光ランプを調光点灯する放電ランプ点灯
装置において、位相制御された交流電圧の導通期間に対
する光出力の変化がより白熱電球に近い放電ランプ点灯
装置を提供することにある。
に、本発明の放電ランプ点灯装置は、交流電圧を直流電
圧に変換するAC/DC変換手段と、前記AC/DC変
換手段の直流出力電圧を高周波交流電圧に変換するDC
/AC変換手段と、前記DC/AC変換手段の出力端に
接続された放電ランプと、前記交流電圧の半サイクルに
基づく積分値に応じて前記DC/AC変換手段の出力を
可変する制御手段とを備えたものである。
サイクルにおける略平均値を演算する演算部と、前記演
算部の出力信号レベルに応じて前記DC/AC変換手段
の出力を可変にする制御部を有することが望ましい。
特性を検出する特性検出手段を備えることが望ましい。
変換手段とDC/AC変換手段と制御手段を含む点灯回
路と放電ランプとが一体成形されている電球形蛍光灯で
あることを特徴とする放電ランプ点灯装置である。
て図面を参照しながら詳しく説明する。
施の形態における放電ランプ点灯装置の構成を示す図で
ある。
60Hz100Vの電源である。2は交流電源1を位相
制御する位相制御手段である。位相制御手段2はトライ
アック等で構成された周知のものである。3は放電ラン
プである蛍光ランプ、4は蛍光ランプ3に電力を供給し
点灯させる点灯回路である。
相制御手段2から出力される位相制御された交流電圧を
直流電圧に変換するAC/DC変換手段6と、AC/D
C変換手段6からの直流出力電圧を例えば、50kHz
の高周波交流電圧に変換するDC/AC変換手段7と、
位相制御手段2からの位相制御された交流電圧の半サイ
クルに基づく積分値に応じてDC/AC変換手段7の出
力を可変にすることで、蛍光ランプ3の明るさを制御す
る制御手段10とで構成される。
ルにおける略平均値を演算する演算部8と、演算部8の
出力信号レベルに応じてDC/AC変換手段7の出力を
可変する制御部9を有する。
素子、コンデンサ等で構成され交流電源1に高周波ノイ
ズが流出するのを阻止する。AC/DC変換手段6は整
流回路、平滑コンデンサ等で構成され、ラインフィルタ
回路5を通して入力される位相制御された交流電圧を整
流平滑し直流電圧に変換する。
す。図2において、11、12はスイッチング素子、1
3は直流成分カット用のコンデンサ、14は蛍光ランプ
3に流れるランプ電流を制限するチョークコイル、15
は蛍光ランプ3の電極を予熱すると共に両端に共振電圧
を発生させるためのコンデンサ15である。DC/AC
変換手段7は制御部9からの信号によりスイッチング素
子11、12を交互にON/OFFすることによりAC
/DC変換手段6からの直流出力電圧を高周波交流電圧
に変換し、チョークコイル14、コンデンサ15とで構
成される共振回路を通して蛍光ランプ3に電力を供給す
る。蛍光ランプ3に供給される電力はスイッチング素子
11、12のスイッチング周波数に依存し、スイッチン
グ周波数が低いと比較的高い電力が蛍光ランプ3に出力
され、スイッチング周波数が高いときは比較的低い電力
が蛍光ランプ3に出力される。これは蛍光ランプ3に直
列に接続されたランプ電流制限用チョークコイル14の
インピーダンスがスイッチング周波数によって変化する
ためである。
抵抗21、22、25、26、ダイオード23、24、
コンデンサ27とで構成され、位相制御された交流電圧
の半サイクルの平均値を演算する。図4(a)〜(c)は図3
に示すA点、B点、C点の電圧波形を示す図である。
説明する。演算部8には図4(a)に示す信号が入力さ
れる。図4(a)の信号は、抵抗21、22、ダイオー
ド23で分圧、整流されB点では図4(b)に示す信号
となる。さらにこの信号をダイオード24を通して抵抗
26、コンデンサ27で積分し、C点では図4(c)の
ような信号が形成される。C点の信号は図4(b)の平
均値であり、演算部8によって位相制御された交流電圧
の半サイクルに基づく積分値から求められた1サイクル
における略平均値に相当する。そしてC点の信号が制御
部9に出力される。位相制御された交流電圧の導通期間
は位相制御手段2によって使用者が任意に設定できるた
め、図4(c)に示すC点の信号レベルVcは導通期間
に対して図5に示すように変化し、導通期間が長ければ
高い電圧、導通期間が短ければ低い電圧となる。なお抵
抗25はコンデンサ27に充電された電荷を放電される
ための抵抗である。
C/AC変換手段7に含まれるスイッチング素子のスイ
ッチング周波数を制御し、蛍光ランプ3の光出力を制御
する。例えば、制御部9はインバータ用ICで実現でき
る。
点灯装置の動作を説明する。蛍光ランプ3はDC/AC
変換手段7から高周波電力を給電され点灯を維持する。
制御部9は演算部8からの信号が低ければ蛍光ランプ3
に出力される電力が小さくなるように、演算部8からの
信号が高ければ蛍光ランプ3に出力される電力が大きく
なるようにDC/AC変換手段7を制御する。このとき
演算部8の信号は位相制御手段2で設定される導通期間
に応じて図5に示すように変化するため、蛍光ランプ3
の光出力は導通期間に対して図6のように変化する。図
6に示す導通期間に対する光出力の変化は図9に示す白
熱電球の場合と近くなる。
制御された交流電圧を直流電圧に変換するAC/DC変
換手段6と、AC/DC変換手段6からの直流出力電圧
を高周波交流電圧に変換するDC/AC変換手段7と、
位相制御された交流電圧の半サイクルの平均値を計算す
る演算部8と、演算部8からの出力信号に応じてDC/
AC変換手段7のスイッチング周波数を制御し蛍光ラン
プ3の光出力を制御する制御部9とを備え、演算部8で
演算した位相制御された交流電圧の平均値に相当した信
号に応じてDC/AC変換手段7のスイッチング周波数
を制御し蛍光ランプ3の光出力を制御することにより、
導通期間に対する光出力の変化をより白熱電球に近づけ
ることができる。
蛍光ランプ3のランプ特性を検出する検出手段を設け、
演算部8からの信号を基準信号として特性検出手段で得
られる信号と比較し、誤差が小さくなるようにDC/A
C変換手段7に含まれるスイッチング素子のスイッチン
グ周波数を制御すれば、より安定に蛍光ランプ3の点灯
を維持できる。検出するランプ特性としてランプ電圧、
ランプ電流、ランプ電力、光出力などである。ランプ電
圧を検出する場合、例えば蛍光ランプ3の両端に抵抗を
接続し抵抗分圧してランプ電圧に比例した信号を得るこ
とができる。また、ランプ電流を検出する場合、例えば
蛍光ランプ3と直列に検出抵抗を接続する事によりラン
プ電流に比例した信号を得ることができる。また、ラン
プ電力を検出する場合、例えば上述したようにランプ電
圧・ランプ電流を検出し、それぞれの信号を掛け算する
ことによりランプ電力に比例した信号を得ることができ
る。また光出力を検出する場合、例えば蛍光ランプ3の
近傍にフォトトランジスタ・フォトダイオード等を配置
し、光信号を電気信号に変換することにより光出力に比
例した信号を得ることができる。このような構成はOP
アンプを用いてフィードバック回路を構成することによ
り実現できる。
施の形態における放電ランプ点灯装置の構成を示す図で
ある。
曲形をした蛍光ランプ、52は白熱電球用E26型など
の口金、53は本発明の第1の実施の形態で説明した図
1に示す点灯回路4の構成図の配線が形成され各々の回
路部品56を取付けて構成された回路基板、54は一端
に口金52が取りつけられ内部に回路基板53を収容す
るカバー、55は蛍光ランプ51の周囲を覆うように配
置され透光性を有したグローブである。蛍光ランプ51
と回路基板53、回路基板53と口金52は図示してい
ないが電気的に接続されており、口金52を介して白熱
電球用ソケットにねじ込むことにより電力が供給され、
蛍光ランプ51が点灯する。口金52を通して入力され
る交流電圧は、外部の位相制御装置例えば白熱電球用の
調光器等により位相制御された交流電圧である。回路基
板53には各々の回路部品56を取付けてられている
が、ここでは代表的な部品のみを図示する。本実施の形
態の蛍光ランプ点灯装置においても、第1の実施の形態
の説明から理解されるように、位相制御された交流電圧
を入力し蛍光ランプ51を調光点灯することができる。
口金52を有し、蛍光ランプ51と、AC/DC変換手
段6とDC/AC変換手段7と演算部8と制御部9を含
む点灯回路4の回路部品56を装着された回路基板53
と、回路基板53を収容するカバー54と、蛍光ランプ
51の周囲を覆うように配置され透光性を有したグロー
ブ55とで電球形蛍光ランプを構成することにより、白
熱電球と置き換えて調光点灯することができる。
商用の交流電源1を60Hz100Vとしたが、50H
z100Vなど他の周波数および電圧でも良いのは言う
までもない。また、DC/AC変換手段7はシリーズイ
ンバータで説明したが、他の構成、例えばハーフブリッ
ジインバータでもよくAC/DC変換手段6からの直流
出力電圧を高周波交流電圧に変換し、蛍光ランプ3に電
力を供給する構成であれば良い。
蛍光ランプ51は屈曲形に限らず他の形状でも良く、蛍
光ランプであればよい。また、口金52は白熱電球用E
26型であるが、他の形状の口金でも良い。また、グロ
ーブ55がついている電球形蛍光灯で説明したがグロー
ブ55の有無が関係ないことは言うまでもない。
おいて、点灯回路には位相制御手段を通して位相制御さ
れた交流電圧を入力したが、商用の交流電源から直接交
流電圧を点灯回路に入力しても正常に点灯することは言
うまでもない。
では、演算部8内部の抵抗によって分圧された交流電圧
の半サイクルの積分値から1サイクルにおける略平均値
を求めたが、前記交流電圧の半サイクルに基づく積分値
に応じてDC/AC変換手段7の出力を可変にできれば
よいのであって、交流電圧を分圧せずにそのままの半サ
イクルの積分値から1サイクルにおける略平均値を求め
てたり、あるいは交流電圧の半サイクルに基づく積分値
から1サイクルにおける略平均値に特定の係数、例えば
0.25を掛けても全く問題はない。
相制御された交流電圧を直流電圧に変換するAC/DC
変換手段と、AC/DC変換手段からの直流出力電圧を
高周波交流電圧に変換するDC/AC変換手段と、位相
制御された交流電圧の半サイクルに基づく積分値に応じ
て前記DC/AC変換手段の出力を可変にして蛍光ラン
プの明るさを制御する制御手段とを備えることにより、
位相制御された交流電圧の導通期間に対する光出力をよ
り白熱電球に近づけて蛍光ランプを調光点灯できること
となり、ユーザは違和感なく調光点灯することができ
る。
点灯装置の構成図
対する光出力を示す図
ランプを示す概略図
図
力電圧を示す図
の実効値を示す図
Claims (6)
- 【請求項1】 交流電圧を直流電圧に変換するAC/D
C変換手段と、前記AC/DC変換手段の直流出力電圧
を高周波交流電圧に変換するDC/AC変換手段と、前
記DC/AC変換手段の出力端に接続された放電ランプ
と、前記交流電圧の半サイクルに基づく積分値に応じて
前記DC/AC変換手段の出力を可変にする制御手段と
を備えた放電ランプ点灯装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記積分値から1サイ
クルにおける略平均値を演算する演算部と、前記演算部
の出力信号レベルに応じて前記DC/AC変換手段の出
力を可変する制御部を有することを特徴とする請求項1
記載の放電ランプ点灯装置。 - 【請求項3】 前記制御手段が放電ランプのランプ特性
を検出する特性検出手段を備えた請求項1または2記載
の放電ランプ点灯装置。 - 【請求項4】 前記特性検出手段がランプ特性としてラ
ンプ電圧とランプ電流とランプ電力と光出力との内、少
なくとも1つを検出することを特徴とする請求項3記載
の放電ランプ点灯装置。 - 【請求項5】 前記制御手段がDC/AC変換手段の出
力周波数を可変することを特徴とする請求項1〜4記載
の放電ランプ点灯装置。 - 【請求項6】 口金を有し、少なくともAC/DC変換
手段とDC/AC変換手段と制御手段を含む点灯回路と
放電ランプとが一体成形されている電球形蛍光灯である
請求項1〜5記載の放電ランプ点灯装置。
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