JPH11185986A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JPH11185986A
JPH11185986A JP9353677A JP35367797A JPH11185986A JP H11185986 A JPH11185986 A JP H11185986A JP 9353677 A JP9353677 A JP 9353677A JP 35367797 A JP35367797 A JP 35367797A JP H11185986 A JPH11185986 A JP H11185986A
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Wakichi Tsukuda
和吉 佃
Katsumi Sato
勝己 佐藤
Masahiro Yamanaka
正弘 山中
Hiroshi Mitsuyasu
啓 光安
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Abstract

(57)【要約】 【課題】外部から供給される調光信号に応じて光出力を
可変とされた調光機能付きの照明装置において、簡単な
回路構成で、2点以上の出力調整点を独立に設定可能と
する。 【解決手段】調光信号S(x)を第1のレベル信号A
(x)に変換する第1の制御回路1と、調光信号S
(x)の任意の動作点(x=x1)における第1の制御
回路1の出力を第2のレベル信号A(x1)として出力
する出力回路4と、第1のレベル信号A(x)と第2の
レベル信号A(x1)との差に対応した第3のレベル信
号B(x)を出力する第2の制御回路2と、第3のレベ
ル信号B(x)を光出力を制御するための制御信号C
(x)に変換する第3の制御回路3とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部から供給され
る調光信号により光出力を制御する機能を有する照明装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の調光機能付きの放電灯点灯装置の
構成を図17に示す。この点灯装置は、商用交流電源E
から供給される交流電圧を整流平滑回路7により直流電
圧に変換し、さらにインバータ回路8と共振回路9によ
り高周波電圧に変換して、放電灯FLを高周波点灯させ
るものである。すなわち、インバータ回路8のスイッチ
ング素子Q1、Q2を高周波で交互にスイッチング動作
させ、インダクタL1とコンデンサC2の直列共振回路
により、コンデンサC2の両端に高周波の高電圧を発生
させて、放電灯FLを点灯させるものである。インバー
タ回路8のスイッチング動作は、出力制御回路5により
制御される。この出力制御回路5には、外部から調光信
号が供給されている。調光信号としては、例えば矩形波
信号が使用され、そのデューティx=a/A×100
〔%〕を0〜100%の範囲で変化させることにより、
放電灯FLの光出力を制御するものである。
【0003】放電灯FLの光出力を制御する手段、すな
わち調光する手段としては、例えば、インバータ回路8
のスイッチング周波数fを変化させる方法がある。調光
信号のデューティxを変化させた場合に、図18に示す
ような調光特性を得るためには、例えば図19に示すよ
うに、インバータ回路8のスイッチング周波数fを調光
信号のデューティxに応じて変化させるように制御すれ
ばよい。なお、点灯装置に使用されている電子部品等に
は当然部品ばらつきが存在するため、各点灯装置毎に出
力調整を行い、略一定の調光特性が得られるようにする
必要がある。
【0004】このような調光機能を有する点灯装置は、
調光信号を出力する調光器との組み合わせで使用される
が、調光信号が入力されない場合には、通常、点灯装
置は全点灯状態となるように制御される。また、図1
7に示したような矩形波信号を調光信号として用いる場
合、調光器としてデューティxを0〜100%の範囲で
精度を±1〜2%で保証するのは非常に困難である。調
光器としては(0+δ1)%〜(100−δ2)%のデ
ューティ範囲で±1〜2%の精度を保証することが現実
的である。
【0005】今、x1=0+δ1 x2=100−δ2 とすると、上記,の条件を満たすために、調光特性
を図20に示すように、デューティが0〜x1%とx2
〜100%の範囲では、調光特性はフラットな特性とな
るようにする。こうすることにより、調光信号が入力さ
れない場合、デューティが0%であるのと同じであるた
め、上記の条件を満足する。また、調光信号を入力
し、そのデューティを最も絞った状態(x≒x1)と調
光信号が入力されない状態(x=0)との光出力差が生
じない。
【0006】出力調整は図20のp点及びq点の2点で
調整することとして、以下、従来の出力調整方法の一例
について、図21と図22を用いて説明する。図21は
従来の出力制御回路5による信号処理を示すブロック図
であり、図22はその具体回路図である。まず、平滑回
路1aでは、デューティxの矩形波電圧の調光信号S
(x)を平滑して直流電圧V(x)に変換する。この直
流電圧V(x)はデューティxに略比例する特性とな
る。クランプ回路1bでは、V(x)<x1、x2<V
(x)の範囲で電圧をクランプする。クランプ回路1b
からの出力電圧をA(x)とする。電圧電流変換手段2
a(図22の抵抗R1)では、電圧A(x)を電流I1
=A(x)/R1に変換する。また、調光信号S(x)
のデューティxにかかわらず一定の電圧Vcを電圧電流
変換手段2b(図22の抵抗R2)にて電流I2=Vc
/R2に変換する。合成手段2cでは、これらの合成電
流I=I1+I2をB(x)とする。周波数変換回路3
では、電流B(x)を周波数fに変換し、制御信号C
(x)とする。
【0007】図22の回路では、周波数変換回路3とし
てコンデンサCtの充放電を利用した発振回路を用いて
おり、調光信号のデューティに対応して変化する電流I
1=A(x)/R1と常時一定の電流I2=Vc/R2
との合成電流I=B(x)がコンデンサCtを周期的に
充放電し、その周波数によって決まる発振周波数f=C
(x)によってインバータ回路8がスイッチング動作す
る。
【0008】ここで、A(x)とB(x)の関係を図示
すると図23のようになり、図20のp点、q点に対応
する点は図23ではP点、Q点となる。本回路で出力調
整を行う場合、次のような手順で行う。まず、調光信号
のデューティがx=x1のときに、抵抗R2によってP
点を合わせる。次に、調光信号のデューティがx=x2
のときに、抵抗R1によってQ点を合わせる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では、抵抗R1によってQ点の調整を行う際に、図24
に示すようにP点がP’点にずれる場合がある。すなわ
ち、従来例の回路では、P点及びQ点を独立して設定す
ることができず、一方が所定の調整値からずれるという
問題が発生する。こうした問題を解決するために、従来
は、図25に示すように、4つの調整抵抗R1,R2,
R3,R4を用いて、抵抗R1,R2によりP点の調整
を行い、抵抗R3,R4によりQ点の調整を行ってい
た。このような方式の場合、2点の出力調整のために、
その倍の4つの調整端子が必要となり、回路が複雑にな
るという問題があった。
【0010】本発明は上記の問題点を解決するものであ
り、その目的とするところは、外部から供給される調光
信号に応じて光出力を可変とされた調光機能付きの照明
装置において、より簡単な回路構成で、2点以上の出力
調整点を独立に設定可能とすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を解決するために、図1に示すように、外部から供
給される調光信号S(x)により光出力を制御する機能
を有する照明装置において、調光信号S(x)を第1の
レベル信号A(x)に変換する第1の制御回路1と、調
光信号S(x)の任意の動作点(x=x1)における第
1の制御回路1の出力を第2のレベル信号A(x1)と
して出力する出力回路4と、第1のレベル信号A(x)
と第2のレベル信号A(x1)との差に対応した第3の
レベル信号B(x)を出力する第2の制御回路2と、第
3のレベル信号B(x)を光出力を制御するための制御
信号C(x)に変換する第3の制御回路3とを備えるこ
とを特徴とするものである。
【0012】請求項2の発明によれば、請求項1の第2
の制御回路2が図2に示される構成で、第1のレベル信
号A(x)を第1の係数k1倍に増幅する第1の増幅手
段21と、第1のレベル信号A(x)と第2のレベル信
号A(x1)との差信号{A(x)−A(x1)}を求
める差分演算手段23と、前記差信号{A(x)−A
(x1)}を第2の係数k2倍に増幅する第2の増幅手
段22と、第1及び第2の増幅手段21,22の出力を
合成する合成手段24とを含んで構成され、第1の係数
k1と第2の係数k2により調光特性を調整するもので
ある。この場合、第2の制御回路2の出力B(x)は次
のように表される。 B(x)=k1・A(x)+k2{A(x)−A(x
1)} 上式において、図3に示すように、第1の係数k1にて
調光信号の動作点がx=x1のときの出力制御点Pを調
整し、第2の係数k2にて調光信号の動作点がx=x2
のときの出力制御点Qを調整することにより、2点
(P,Q)による調光特性の調整を行うことができる。
【0013】請求項3の発明によれば、請求項1の第2
の制御回路2が図4に示される構成で、一定のレベル信
号Vcを第1の係数k1倍に増幅する第1の増幅手段2
1と、第1のレベル信号A(x)と第2のレベル信号A
(x1)との差信号{A(x)−A(x1)}を求める
差分演算手段23と、前記差信号{A(x)−A(x
1)}を第2の係数k2倍に増幅する第2の増幅手段2
2と、第1及び第2の増幅手段21,22の出力を合成
する合成手段24とを含んで構成され、第1の係数k1
と第2の係数k2により調光特性を調整するものであ
る。この場合、第2の制御回路2の出力B(x)は次の
ようになる。 B(x)=k1・Vc+k2{A(x)−A(x1)} 上式において、図5に示すように、第1の係数k1にて
調光信号の動作点がx=x1のときの出力制御点Pを調
整し、第2の係数k2にて調光信号の動作点がx=x2
のときの出力制御点Qを調整することにより、2点
(P,Q)による調光特性の調整を行うことができる。
【0014】請求項4の発明によれば、請求項2におい
て、図6に示すように、基準とする調光信号の動作点を
x=x1,x2,…,xnのn個とし、 B(x)=k0・A(x)+k1{A(x)−A(x
1)}+…+kn{A(x)−A(xn)} として、(n+1)個の係数k0,k1,…,knによ
り、出力制御点P1,P2,…,Pn+1を調整するこ
とにより、n+1点で調光特性の調整を行うものであ
る。
【0015】請求項5の発明によれば、請求項3におい
て、図7に示すように、基準とする調光信号の動作点を
x=x1,x2,…,xnのn個とし、 B(x)=k0・Vc+k1{A(x)−A(x1)}
+…+kn{A(x)−A(xn)} として、(n+1)個の係数k0,k1,…,knによ
り、出力制御点P1,P2,…,Pn+1を調整するこ
とにより、n+1点で調光特性の調整を行うものであ
る。
【0016】請求項6の発明によれば、請求項4におい
て、B(x)を任意の曲線の組み合わせとするものであ
り、 B(x)=k0・A(x)j0+k1・{A(x)−A
(x1)}j1+…+kn・{A(x)−A(xn)}jn としたものである。ただし、j0〜jnは任意の実数で
ある。
【0017】また、請求項7の発明によれば、請求項5
において、B(x)を任意の曲線の組み合わせとするも
のであり、 B(x)=k0・Vc+k1・{A(x)−A(x
1)}j1+…+kn・{A(x)−A(xn)}jn としたものである。ただし、j1〜jnは任意の実数で
ある。
【0018】ここで、本発明の原理について簡単に説明
する。図24に示すように、Q点を調整するときに、P
点がP’点へとずれるのは、次の理由による。図24に
おいて、B(x)は電流I1とI2の合成として表され
る。すなわち、 B(x)=I1+I2 =A(x)/R1+Vc/R2 となる。図24に示すように、上式の右辺第1項のA
(x)/R1は、デューティx=0%を中心として抵抗
R1により傾きが決定される直線である。もし、この第
1項をデューティx=x1を軸として抵抗R1により傾
きが決定される直線とすることが可能となれば、図11
に示すように、Q点の調整時にP点がずれることはな
く、P点とQ点を独立に設定可能となる。この場合、出
力調整手順としては、まず、デューティがx=x1のと
きに、抵抗R2にてP点を設定し、デューティがx=x
2のときに、抵抗R1にてQ点を設定するという手順と
なり、抵抗R1にてQ点を調整するときに、P点がずれ
ることはない。
【0019】
【発明の実施の形態】図8及び図9に本発明の第1の実
施例を示す。図8は出力制御回路5の構成を示してお
り、図9は主回路6の構成を示している。主回路6の構
成は図1又は図17の従来例と基本的には同様である
が、本実施例では、整流平滑回路7に昇圧チョッパ回路
17を備えており、入力力率を改善している。出力制御
回路5は、外部から供給される調光信号S(x)のデュ
ーティxに応じてインバータ回路8のスイッチング周波
数f=C(x)を制御するものであり、この制御信号C
(x)を受けて駆動回路18によりインバータ回路8の
スイッチング素子Q1,Q2を駆動して、ランプFLの
光出力を制御している。
【0020】以下、本実施例の出力制御回路5について
説明する。クランプ回路1bまでの動作は従来例と同様
である。クランプ回路1bから出力される電圧A(x)
は、図10に示すように、調光信号S(x)のデューテ
ィxに対応して変化する直流電圧である。また、図8の
A(x1)は、デューティがx=x1のときにクランプ
回路1bから出力される直流電圧であり、デューティx
にかからわず一定である。これらの電圧A(x)とA
(x1)は、それぞれバッファアンプBF1,BF2を
介して抵抗R1の両端に印加されているので、抵抗R1
に流れる電流I1は次式で与えられる。 I1={A(x)−A(x1)}/R1 また、従来例と同様に、調光信号S(x)のデューティ
xにかかわらず一定の電圧Vcを抵抗R4,R5の分圧
により発生せしめて、バッファアンプBF3を介して抵
抗R2に印加することにより、抵抗R2に流れる電流I
2は次式で与えられる。 I2=Vc/R2 これらの電流I1とI2の合成電流Iにより、周波数変
換回路3における発振回路のコンデンサCtが充放電さ
れる。なお、バッファアンプBF1,BF3の出力部に
は、エミッタフォロアのトランジスタTr1,Tr2が
接続されており、各エミッタフォロアに流れる電流の和
がカレントミラー回路のトランジスタTr3に流れるこ
とにより、発振回路のコンデンサCtの充放電流が制御
されるものである。
【0021】これをブロック図で表すと、図13のよう
になる。すなわち、一定電圧A(x1)を基準として、
A(x)との差を電圧電流変換手段2a(抵抗R1)に
よって電流I1に変換し、一定電圧Vcを電圧電流変換
手段2b(抵抗R2)によって電流I2に変換し、合成
手段2cにより、これらの合成電流I=I1+I2をB
(x)として、さらに、周波数変換回路3により制御信
号C(x)に変換して、インバータ回路8のスイッチン
グ周波数fを制御し、図12に示すように、調光信号の
デューティxに応じて放電ランプFLの光出力を制御す
るものである。
【0022】本実施例では、電流I1はデューティx=
x1を中心として抵抗R1によって傾きが決定される直
線となるため、A(x)とB(x)の関係は図11のよ
うになり、P点、Q点を独立に設定可能となる。
【0023】図14に本発明の第2の実施例の要部回路
構成を示す。基本的な構成は第1の実施例と同様、図1
3のブロック図で表される。調光信号S(x)のデュー
ティxに対応して変化する直流電圧A(x)と、デュー
ティがx=x1のときの直流電圧A(x1)を差動増幅
するオペアンプOP1の帰還抵抗Rfが入力抵抗Roと
同じ値の場合、抵抗R1に流れる電流I1は、第1の実
施例と同様に、I1={A(x)−A(x1)}/R1
となる。ただし、本実施例では、オペアンプOP1を差
動増幅動作させているため、デューティがx=x1付近
では、第1の実施例に比べて不安定になる恐れがあり、
オペアンプOP1には高い精度が要求される。
【0024】図15に本発明の第3の実施例の要部回路
構成を示す。本実施例では、調光信号S(x)のデュー
ティxに対応して変化する直流電圧A(x)をバッファ
アンプBF1を介してエミッタフォロアのトランジスタ
Tr1に入力し、そのエミッタフォロアのトランジスタ
Tr1の負荷抵抗R2に流れる電流I2に、抵抗R1を
介して流れる電流I1が加算されて、電流I=I1+I
2がカレントミラー回路のトランジスタTr3に流れる
ように構成したものである。抵抗R1に流れる電流I1
は、デューティがx=x1のときの直流電圧A(x1)
をバッファアンプBF2を介して抵抗R1の一端に印加
しているので、A(x)−A(x1)に比例することに
なり、I1={A(x)−A(x1)}/R1、I2=
A(x)/R2となる。これら2つの電流I1とI2の
合成電流Iにより、発振回路のコンデンサCtが充放電
される。
【0025】本実施例による調整動作は、図16のよう
になる。本実施例ではオペアンプの数が第1の実施例に
比べて少なくて済むという利点があるが、Q点は電流I
2で決まるQ’点以上の範囲でのみ設定が可能となるた
め、P点〜Q点の電流範囲を小さく設定できない。
【0026】なお、以上の実施例では、インバータ回路
8のスイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数
fを変化させることによりランプFLの光出力を制御す
るものとして説明してきたが、図9の整流平滑回路7の
出力電圧Vdcを変化させることによってランプFLの
光出力を同様に制御することも可能である。その場合、
昇圧チョッパ回路17のスイッチング素子Q0のスイッ
チング動作を制御すれば良い。また、インバータ回路8
のスイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数f
は一定として、スイッチング素子Q1とQ2のON時間
の比率を変化させることによってもランプFLの光出力
を同様に制御することが可能である。
【0027】さらに、上記各実施例では、電流I1とI
2は1次式すなわち直線で示したが、任意の曲線であっ
ても構わないし、任意の複数の曲線で表される電流I
1,I2,…,Inの合成とすることも可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、外部から供給される調
光信号により光出力を制御する機能を有する照明装置に
おいて、調光信号を第1のレベル信号に変換する第1の
制御回路と、調光信号の任意の動作点における第1の制
御回路の出力を第2のレベル信号として出力する出力回
路と、第1のレベル信号と第2のレベル信号との差に対
応した第3のレベル信号を出力する第2の制御回路と、
第3のレベル信号を光出力を制御するための制御信号に
変換する第3の制御回路とを備えるものであるから、簡
単な回路構成でありながら、2点以上の出力調整点を独
立に設定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1の構成を示すブロック回路図
である。
【図2】本発明の請求項2の構成を示す要部ブロック回
路図である。
【図3】本発明の請求項2の動作を示す説明図である。
【図4】本発明の請求項3の構成を示す要部ブロック回
路図である。
【図5】本発明の請求項3の動作を示す説明図である。
【図6】本発明の請求項4の動作を示す説明図である。
【図7】本発明の請求項5の動作を示す説明図である。
【図8】本発明の実施例1の出力制御回路の回路図であ
る。
【図9】本発明の実施例1の主回路の回路図である。
【図10】本発明の実施例1の第1の制御回路の入出力
特性図である。
【図11】本発明の実施例1の第2の制御回路の入出力
特性図である。
【図12】本発明の実施例1の調光特性を示す説明図で
ある。
【図13】本発明の実施例1の処理内容を示すブロック
図である。
【図14】本発明の実施例2の要部構成を示す具体回路
図である。
【図15】本発明の実施例3の要部構成を示す具体回路
図である。
【図16】本発明の実施例3の第2の制御回路の入出力
特性図である。
【図17】従来例のブロック回路図である。
【図18】従来例の調光信号と光出力の関係を示す説明
図である。
【図19】従来例の調光信号とインバータの動作周波数
の関係を示す説明図である。
【図20】従来例の調光特性を示す説明図である。
【図21】従来例の出力制御回路の構成を示すブロック
図である。
【図22】従来例の出力制御回路の要部構成を示す回路
図である。
【図23】従来例による調光特性の調整動作を示す説明
図である。
【図24】従来例の調整動作の問題点を説明するための
説明図である。
【図25】他の従来例による調光特性の調整動作を示す
説明図である。
【符号の説明】
1 第1の制御回路 2 第2の制御回路 3 第3の制御回路 4 出力回路 5 出力制御回路 6 主回路 7 整流平滑回路 8 インバータ回路 9 共振回路 FL 放電灯
フロントページの続き (72)発明者 光安 啓 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部から供給される調光信号により光
    出力を制御する機能を有する照明装置において、調光信
    号を第1のレベル信号に変換する第1の制御回路と、調
    光信号の任意の動作点における第1の制御回路の出力を
    第2のレベル信号として出力する出力回路と、第1のレ
    ベル信号と第2のレベル信号との差に対応した第3のレ
    ベル信号を出力する第2の制御回路と、第3のレベル信
    号を光出力を制御するための制御信号に変換する第3の
    制御回路とを備えることを特徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】 第2の制御回路は、第1のレベル信号
    を第1の係数倍に増幅する第1の増幅手段と、第1のレ
    ベル信号と第2のレベル信号との差信号を求める差分演
    算手段と、前記差信号を第2の係数倍に増幅する第2の
    増幅手段と、第1及び第2の増幅手段の出力を合成する
    合成手段とを含んで構成され、第1の係数と第2の係数
    により調光特性を調整することを特徴とする請求項1記
    載の照明装置。
  3. 【請求項3】 第2の制御回路は、一定のレベル信号
    を第1の係数倍に増幅する第1の増幅手段と、第1のレ
    ベル信号と第2のレベル信号との差信号を求める差分演
    算手段と、前記差信号を第2の係数倍に増幅する第2の
    増幅手段と、第1及び第2の増幅手段の出力を合成する
    合成手段とを含んで構成され、第1の係数と第2の係数
    により調光特性を調整することを特徴とする請求項1記
    載の照明装置。
  4. 【請求項4】 請求項2において、第1のレベル信号
    と第2のレベル信号との差信号を求める差分演算手段
    と、前記差信号を第2の係数倍に増幅する第2の増幅手
    段は、調光信号のn個の動作点のそれぞれに対応してn
    個ずつ設けられており、第2の係数は前記n個の動作点
    に対応してそれぞれ独立に設定可能としたことを特徴と
    する照明装置。
  5. 【請求項5】 請求項3において、第1のレベル信号
    と第2のレベル信号との差信号を求める差分演算手段
    と、前記差信号を第2の係数倍に増幅する第2の増幅手
    段は、調光信号のn個の動作点のそれぞれに対応してn
    個ずつ設けられており、第2の係数は前記n個の動作点
    に対応してそれぞれ独立に設定可能としたことを特徴と
    する照明装置。
  6. 【請求項6】 請求項4において、前記第1又は第2
    の増幅手段に入力される差信号を任意の実数乗に変換す
    る演算手段を備えることを特徴とする照明装置。
  7. 【請求項7】 請求項5において、前記第2の増幅手
    段に入力される差信号を任意の実数乗に変換する演算手
    段を備えることを特徴とする照明装置。
  8. 【請求項8】 第3の制御回路は、照明負荷を駆動す
    るインバータ回路の発振周波数を可変とすることにより
    光出力を制御することを特徴とする請求項1乃至7のい
    ずれかに記載の照明装置。
  9. 【請求項9】 第3の制御回路は、交流電源を整流平
    滑する整流平滑回路の出力電圧を可変とすることにより
    光出力を制御することを特徴とする請求項1乃至7のい
    ずれかに記載の照明装置。
  10. 【請求項10】 第3の制御回路は、照明負荷を駆動
    するインバータ回路を構成するスイッチング素子のオン
    時間を可変とすることにより光出力を制御することを特
    徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の照明装置。
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