JPH02284383A - 放電灯点灯装置 - 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］ 本発明は、デユーティを可変した調光信号を制御部が外
部から受けて、この調光信号に応じてインバータ回路の
発振動作を制御して、放電灯を調光点灯する放電灯点灯
ｖｃ置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の放電灯を調光制御する方法としては、第５図に示
すような位相制御を行うものがある。この放電灯点灯装
置では、電源スィッチＳＷを介して交流電源ＡＣが供給
される電源＠Ａ、Ｃと、交流電源ＡＣの電圧を調光制御
回路１２で位相制御して作成した調光信号が伝送される
調光信号線Ｂとに、複数の放電灯ｌを並列的に接続しで
ある。

なお、調光制御回路１２では、双方向性スイッチング素
子（トライアγり）Ｑ６の導通角を制御部１１で制御し
て調光信号を作成している。また、放電灯ｌは安定器１
３を介して電源＠Ａ、Ｃ及び調光信号線Ｂに接続されて
いる。ここで、この安定器１３は、放電灯ｌと直列に交
流電源ＡＣに接続された双方向性スイッチング素子（ト
ライアック）Ｑ、と、上記調光信号線Ｂを介して送られ
て米る調光信号を受けてスイッチング索子Ｑの導通制御
を行い、放電灯ｌの調光を行う補助制御部１４と、放電
灯ｌのフィラメントの予熱を行う予熱トランスＴ２と、
放電灯ｌに高効率で電力を供給するために設けられたり
一ケージタイプのチ−クコイルＣＨ及びコンデンサＣ−
と、放電灯ｌに周期的にチ−クコイルＣＨを介してパル
ス電圧を印加して、放電灯ｌを安定点灯させるコイルｔ
、ｐ、コンデンサＣｐ及び抵抗Ｒｐからなるピーキング
回路とで構成されている。なお、この放電灯点灯装置で
は、調光信号線Ｂと電源線Ｃとの間には白熱灯を接続し
て、調光制御回路１２を白熱灯の点灯回路として利用し
である。

ところで、このような調光制御方式（位相制御方式）の
放電灯点灯装置であると、入力電流の歪みが大きく、入
力の高調波成分が増大し、また調光信号＃ａＢが交流電
源ＡＣの電位であるので、誤結線をしやすく、さらに調
光制御回路１２のスイッチング素子Ｑ６として耐圧の大
きなものを必要とし、コストアップとなろという問題が
あった。

そこで、最近では第６図に示すようにインバータ回路１
を安定器として用い、各放電灯ｌは交流電源ＡＣが供給
された電源＠Ａ、Ｃに直接に接続し、且つ調光信号を伝
送する調光信号＃［Ｂを別途設け、この調光信号４１Ｂ
を介して調光制御回路１４から伝送される調光信号を受
けて各放電灯ｌの調光制御をインバータ回路１の制御部
４で行うようにしたものがある。

この放電灯点灯装置における調光信号としではデユーテ
ィ信号が一般的に用いられている。その理由は、直流電
圧信号を調光信号＋ｌｉＢを介して伝送すると、伝送経
路のインピーダンスの影響により信号が変化する危険性
がある。また、多灯を一括息灯して調光する場合には、
各放電灯ｌの、α灯装置間はアイソレートする必要があ
るが、直流電圧ではアイソレートをすることができない
、この点、デユーティ信号であれば、伝送経路のインピ
ーダンスは問題にならず、７オトフイソレート等により
アイソレートも非常に容易に行える。

ここで、インバータ回路１の発振制御は、スイッチング
素子Ｑ、、Ｑ、のスイッチングを制御する制御信号のパ
ルス幅を可変する方法が一般に採用されでいる。この方
法では、ＩｊＩＪ７図の左側に示す調光信号Ｖｄ１ｓで
あるデユーティ信号を積分回路（例えば、ＲＣ積分回路
）１５に通すことにより、同図の右側に示す基準電圧Ｖ
　ｒｅｆを作成し、この基準電圧Ｖ　ｒｅｆを第８図（
ａ）に示すスイッチング素子Ｑ、（あるいはＱ、）のス
イッチング状態に応じた三角波等の発振電圧と比較して
、調光信号に応じてスイッチング素子Ｑ、、Ｑ２のスイ
ッチングを制御する制御信号のパルス幅を可変するよう
にしである。上記積分回路１５の入出力電圧特性は第９
図に示すようになり、図から明らかなように調光信号Ｖ
ｄｉ曽のオンデユーテイに対応して基準電圧Ｖｒｅｆは
直線的に変化する。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ ところが、上述の第６図回路の方式において、個々のイ
ンバータ回路１の出力が全て一定であれば問題はないが
、インバータ回路１はり、Ｃ等の他部品で構成され、こ
れら部品のばらつきによって必ず出力にばらつきを生じ
る。このように、これらインバータ回路１の出力が同一
でないと、放電灯ｌの明るさに差が出る等の不都合が生
じる。

従って、多灯を一括して点灯あるいは調光する場合には
、インバータ回路１の出力を同一とするようにｌｐ！整
を行う必要がある。

この場合、第１０図に示すように、積分回路１５の出力
に基準電圧の調整を行うボリュームＶＲを設けることが
考えられるが、この場合には第１１図に示すように基準
電圧Ｖ　ｒｅｆが全体的に上下にシフトすることになり
、例えば制御信号を適宜パルス幅とするレベルに調節す
ると、これに伴って制御信号のパルス幅を最大、最小と
するレベルも変動してしまい、精度の良いインバータ回
路１の出力調整を行えないという問題があった。

本発明は上述の１点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、インバータ回路の出力調整を精度
良く行うことができる放電灯点灯装置を提供することに
ある。

１課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は放電灯に印加され
るインバータ回路の出力の最大値に相当する直流電圧を
設定する第１の直流電圧要素と、放電灯に印加されるイ
ンバータ回路の出力の最小値に相当する直流電圧を設定
する第２の直流電圧要素と、上記両直流電圧要素の出力
を調光信号のデユーティ幅に応じて切換出力する切換手
段とがらなり、インバータ回路の出力に応じて調光信号
を調整する調光信号調整部を備えている。なお、上記第
１及び第２の直流電圧要素として直流電圧を可変できる
ものを用いても良い。

［作用１ 本発明は、上述のように構成することにより、調光信号
調整部が第１の直流電圧要素及び第２の直流電圧要素で
設定された直流電圧の範囲内で、調光信号のデユーティ
幅に応じてインバータ回路の出力を一定状態で連続的に
調整することができるようにし、これによりインバータ
回路の出力調整を精度良く行うことができるようにした
ものである。

［実施例１１ 第１図に本発明の一実施例を示す、この放電灯点灯装置
は、交流電源ＡＣをインバータ回路１で整流（あるいは
整流平滑）して得た直流電源Ｅの電圧を高周波電圧に変
換し、このインバータ回路１の出力である高周波電圧を
放電灯ｌを含む負荷回路２に印加して、放電灯Ｉを高周
波点灯するように構成しである。インバータ１回路は、
直流電源Ｅの両端に直列に接続されたスイッチング素子
ＱＩ　ｆ　Ｑ　２を制御回路４で交互にオン、オフして
、直流電圧を高周波電圧に変換する所謂ハーフブリッジ
構成のインバータであり、スイッチング素子Ｑ　＋ｔＱ
２としてトランジスタを用い、これらトランジスタＱ、
、Ｑ、の夫りの両端に逆並列にダイオードＤ、、Ｄ２を
接続しである。また、このインバータ回路１では制御回
路４でトランジスタＱ２のスイッチングだけを制御する
ようにしてあり、トランジスタＱ１のスイッチングは負
荷回路２に直列に接続されたベーストランスＴ、を用い
て行うようにしである。さらに、このインバータ回路１
の起動は、ダイア７りＱ２、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ
４からなる起動回路３でトランジスタＱ２のベース電流
を供給して行うようにしである。負荷回路２は、チラー
クコイルＬ３、コンデンサＣ３、放電灯１１及び上記チ
ョークコイルＬ１と共に直列共振回路を構成するコンデ
ンサＣ２，Ｃ，とで構成してあり、スイッチング素子Ｑ
２の両端に、チョークコイルＬ３、コンデンサＣ１、及
び放電灯ｌとコンデンサＣ２との並列回路を直列に接続
し、放電灯ｌのフィラメントの非電源側にコンデンサＣ
１を並列に接続しである。なお、上記コンデンサＣ３は
直流カット用のコンデンサであり、スイッチング素子Ｑ
、のオン時の充電電荷をスイッチング素子Ｑ２のオン時
に電源として供給する働きもある。また、コンデンサＣ
１は予熱用のコンデンサとしても機能する。上記インバ
ータ回路１の動作を制御する制御回路４は、単安定マル
チパイプレークを内蔵するＩＣ（例えば、ＭＮ４５３８
（ＭＥＣ）等）５、トランジスタＱ、、Ｑいコンデンサ
Ｃ１及び抵抗Ｒ１〜Ｒ１で構成してあり、トランジスタ
Ｑ２の両端電圧が立下りを検知し、この立下り時点から
一定期間、トランジスタＱ２のオン状態を保持し、この
期間経過後にトランジスタＱ２をオフするものである。

上記放電灯点灯装置の基本構成の動作について簡単に説
明する。今、直流電源Ｅが供給されると、抵抗Ｒ４を介
して直流電源ＥによりコンデンサＣ５が充電され、この
コンデンサＣ１の充電電荷がダイアックＱ、のブレーク
オーバ電圧に達すると、グイ７ツクＱ５が導通してトラ
ンジスタＱ２にベース電流が供給され、トランジスタＱ
２がオンする。

ここで、トランジスタＱ２がオンすると、トランジスタ
Ｑ２の両端に接続された抵抗Ｒ，，Ｒ，による分圧電圧
が低下するため、ＩＣ５にトリ、Ｉｙｇ１１子Ｂにトリ
がかかかる。このようにＩＣ５にトリ〃がかると、抵抗
Ｒ５を介してコンデンサＣ４が充電される。即ち、この
ときの抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との時定数でトランジ
スタＱ２のオン期間が決まる。そして、このコンデンサ
Ｃ４の充電期間にはＩＣ５の出力Ｑがハイレベルとなる
と共に、出力◇がローレベルになり、このためトランジ
スタＱ、がオン、トランジスタＱ、がオフに制御される
。

従って、トランジスタＱ２が起動回路１０で起動された
後のトランジスタＱ２のオン状態はトランジスタＱ、を
介してベース電流を供給することにより維持される。そ
して、コンデンサＣ１の充電電圧が所定電圧に達する（
トランジスタＱ２のオン期間が経過する）と、ＩＣ５の
出力Ｑがローレベルとなると共に、出力りがハイレベル
になるため、トランジスタＱ３がオフ、トランジスタＱ
、がオンとなる。従って、トランジスタＱ２のベース電
流がトランジスタＱ４によりバイパスされ、トランジス
タＱ２はオフに制御される。

このようにしてトランジスタＱ２がオンすると、ベース
トランスＴ１の２次巻線にトランジスタＱ１をバイアス
する方向の電圧が誘起されるため、トランジスタＱ、が
オンする。このときには、直流カット用のコンデンサＣ
１に充電された電荷を電源としてトランジスタＱ１に電
流が流れる。なお、トランジスタＱ２のオン期間にはベ
ーストランスＴ１の２次巻線にはトランジスタＱ、を逆
バイアスする電圧が誘起され、トランジスタＱ１はオフ
状態に保持されている。そして、上記トランジスタＱ１
がオンされて飽和状態に達すると、ベーストランスＴ１
の作用によりトランジスタＱ、に逆バイアスをかける電
圧が２次巻線に誘起され、トランジスタＱ１がオフする
。

このようにしてトランジスタＱ、がオフしたときには、
ベーストランスＴ、の１次巻線にトランジスタＱ、がオ
フした状態を保持するように電流が流れるためダイオー
ドＤ２がオンとなり、このためトランジスタＱ２の両端
電圧が立下り、制御回路４のＩＣ１１のトリｆｆ端子Ｂ
に上述したと同様にトリ〃がかかる。よって以降は上述
したと動作を繰り返して、インバータ回路１は発振動作
を継続する。

以下、本実施例の特徴とする調光信号調整部１０及び調
光制御部９について説明する。調光信号調整部１０は、
スイッチング素子Ｑ２のオンデユーテイの最大値を決定
する電圧を出力する直流電圧要素としてのボリュームＶ
Ｒ，と、スイッチング素子Ｑ、のオンデユーテイの最小
値を決定する電圧を出力する直流電圧要素としてのボリ
ュームＶＲ２と、調光信号であるデユーティ信号に応じ
て駆動され、接点「の切換によってデユーティ信号に応
じて上記各ボリュームＶＲ，，ＶＲ，で設定された電圧
信号を切換出力する切換手段としてのリレーＲ，とで構
成しである、また、調光制御部９は、上記調光信号調整
部１０の切換出力■。を積・号して直流電圧である基準
電圧を作成する抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ，からなる基
準電圧作成回路６と、ＩＣ５の出力Ｑから三角波を作成
するダイオードＤ３％　コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２か
らなる三角波作成回路７と、この三角波作成回路７の出
力を上記基準電圧作成回路６の出力と比較して、比較出
力をＩＣ５のリセット入力ＣＤに出力する比較回路８と
で構成しである。なお、リレーＲｙはフォトカプラＰＣ
により駆動するようにして他の放電灯点灯装置とのフィ
ンレートをとるようにしである。

本実施例の調光信号調整部１０では、スイッチング素子
Ｑ２のオンデユーテイの最大値を決定する電圧を出力す
るボリュームＶＲ，と、スイッチング素子Ｑ２のオンデ
ユーテイの最小値を決定する電圧を出力するボリューム
ＶＲ２との夫々の出力を、デユーティ信号に応じて駆動
されろリレーＲ，の接点ｒの切換によって交互に出力す
るようにしであるので、最大、最小のオンデユーテイ範
囲でデユーティ信号に応じた直線的な制御信号が得られ
る。つまり、デユーティ信号を０％〜１００％まで変化
させると、放電灯ｌの出力が上記ボリュームＶＲ，で設
定される最大値からボリューム■Ｒ２で設定される最小
値まで連続的に変化させることができる。上記調光信号
調整部１０の出力Ｖ。は例えば第２図に示すようになり
、ここでポリュ−ムＶＲ，で６点の調整が行われ、ボリ
ュームＶＲ２でａ点の調整が行われるようになる。この
ように所望の最大、最小のスイッチング素子Ｑ２のオン
デユーテイを独立して決定することができると共に、上
記オンデユーテイ範囲で制御信号のオンデユーテイを一
定状態で連続可変できるので、従来のようにある所望の
オンデユーテイを得ようとすると、他のオンデユーテイ
が変動するということがなく、従って、精度の良い調光
信号の調整が行える。

この調光信号調整Ｗ１１０からの出力ｖ０は調光制御部
９に送られ、次のようにしてインバータ回路１の調光制
御が行われる。つまり、上記調光信号調整部１０の出力
ｖ０を基準電圧作成回路６で積分して基準電圧Ｖｒｅｆ
を得ると共に、ＩＣ５の出力６から三角波作成回路７で
スイッチング素子Ｑ２をオフする制御信号に応じた三角
波出力■、を得て、これら出力Ｖｒｅｆ、Ｖ、を比較回
路８で比較する。今、第３図に示すように、三角波出力
■１が基準電圧Ｖ　ｒｅｆ以上になったときに、比較回
路８の出力がローレベルに立下がるため、ＩＣ５のリセ
ット入力ＣＤにリセット信号を入力され、このときには
トランジスタＱ２の両端電圧の立上りに関係なく、トラ
ンジスタＱ、が強制的にオンされ、トランジスタＱ２が
強制的にオンされる。よって、トランジスタＱ、のオン
期間が強制的に短く制御されることになり、従ってイン
バータ回路１の出力は小さ（抑えられ、放電灯ｌは調光
点灯することになる。

［実施例２］ 第４図は本発明の他の実施例を示す。本実施例ではデユ
ーティ信号を０％と１００％とだけに切り換えるように
したもの、つまりは全点灯と一定の調光状態とだけに切
り換えるようにした回路であり、この場合にはデユーテ
ィ信号に応じた基準電圧は高低２値の直流電圧となるの
で、切換手段及び基準電圧作成回路は不要となる。よっ
て、ボリュームＶＲ２の出力とグランドとの間に直列に
７ｔトカプラＰＣのフォトトランジスタを並列接続すれ
ば良い１本実施例の動作は点灯制御装置の出力がデユー
ティ信号が０％のときに７オトトランノスタがオフで最
大になり、デユーティ信号が１００％のときに７すトラ
ンジスタがオンして出力が最小になる。なお、ボリュー
ムＶ　Ｒ，、Ｖ　Ｒ２の出力に接続された抵抗Ｒｙ　＝
　Ｒ＠の値はボリュームＶＲ，，ＶＲ２の抵抗値よりも
十分に大きく（Ｒ，。

Ｒｓ＞＞ＶＲ＋ｔＶＲｚ）してある。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、放電灯に印加されるインバータ
回路の出力の最大値に相当する直流電圧を設定する第１
の直流電圧要素と、放電灯に印加されるインバータ回路
の出力の最小値に相当する直流電圧を設定する第２の直
流電圧要素と、上記両直流電圧要素の出力を調光信号の
デユーティ幅に応じて切換出力する切換手段とからなり
、インバータ回路の出力に応じて調光信号を調整する調
光信号調整部を備えているので、調光信号調整部が第１
の直流電圧要素及び第２の直流電圧要素で設定された直
流電圧の範囲内で、調光信号のデｌ−ティ幅に応じてイ
ンバータ回路の出力を一定状態で連続的に調整すること
ができ、このため従来のようにある所望の領域の制御信
号のオンデユーテイを得ようとすると、制御信号の他の
領域のオンデユーテイが変動するということがなく、イ
ンバータ回路の出力調整を精度良く行うことができる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は同上の調
光信号調整部の出力波形図、第３図は調光制御部の動作
説明図、９４図は他の実施例の回路図、第５図は従来例
の回路図、第６図は他の従来例の回路図、第７図及び第
８図は同上の調光信号制御部の説明図、第９図は調光信
号制御部の入出力電圧の特性図、第１０図は同上の改良
例の説明図、第１１図は同上の動作説明図である。 １はインバータ回路、４は制御部、１０は調光信号調整
部、Ｑ　、、Ｑ　２はスイッチング素子、ｌは放電灯、
ＶＲ＋ｔＶＲｚｌｉＫ＋）　ニーＡ、ＲｙはりＬ／−「
は接点、Ｅは直流電源である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 １・・・インバ タ回路 第４図 第２図 第３図 −を 第５図 第６図 Δ 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御部によってスイッチング素子をスイッチング
   することにより直流電圧を高周波電圧に変換し、この高
   周波電圧を放電灯に印加して放電灯を高周波点灯すると
   共に、デューティを可変した調光信号を制御部が外部か
   ら受けて、この調光信号に応じてインバータ回路の発振
   動作を制御して、放電灯を調光点灯する放電灯点灯装置
   において、放電灯に印加されるインバータ回路の出力の
   最大値に相当する直流電圧を設定する第１の直流電圧要
   素と、放電灯に印加されるインバータ回路の出力の最小
   値に相当する直流電圧を設定する第２の直流電圧要素と
   、上記両直流電圧要素の出力を調光信号のデューティ幅
   に応じて切換出力する切換手段とからなり、インバータ
   回路の出力に応じて調光信号を調整する調光信号調整部
   を備えた放電灯点灯装置。
2. （２）上記第１及び第２の直流電圧要素として直流電圧
   を可変できるものを用いた請求項１記載の放電灯点灯装
   置。