JP2919046B2

JP2919046B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2919046B2
Application number: JP2289452A
Authority: JP
Inventors: 章雄奥出; 淳上岡
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JPH04163896A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、放電灯を高周波で調光点灯させる放電灯点
灯装置に関するものである。

［従来の技術］第７図は従来の調光用放電灯点灯装置の概略構成を示
している。商用交流電源ACは、電源スイッチSWを介し
て、電源用配線l_A,l_Cに給電されている。調光器10は、
トライアック等の位相制御素子12とその制御部11を含ん
でおり、位相制御された電圧を調光信号として制御用配
線l_Bと電源用配線l_Cの間に送出する。電源用配線l_A,l_C
と制御用配線l_Bは蛍光灯点灯用の安定器20に接続されて
いる。安定器20は予熱トランスFTを備えている。この予
熱トランスFTは、電源用配線l_A,l_Cから給電された商用
交流電圧を降圧して、蛍光灯２の各フィラメントに給電
するものである。一方、制御用配線l_B上の位相制御され
た電圧は、リーケージトランスLTと力率改善用のコンデ
ンサC_mを介して蛍光灯２の両端に印加される。インダク
タL_PとコンデンサC_P及び抵抗R_Pはピーキング回路を構成
しており、蛍光灯２に定期的にリーケージトランスLTを
介して高圧パルスを印加し、低照度時の安定点灯を図っ
ている。

この種の位相制御式の放電灯点灯装置は、比較的安価
に構成できる反面、位相制御により電源電圧の半サイク
ル内を電流通電区間と電流休止区間とに大きく二分する
ので、入力電流波形に歪みが生じて高調波成分が増大す
るという問題がある。また、位相制御により電源電圧波
形の立ち上がりが急峻になるため、騒音（及び雑音）レ
ベルが大きくなるという問題がある。さらに、調光器10
からの出力線l_A,l_B,l_Cの電位が全て商用交流電圧レベル
であるので、施工時に誤結線する恐れがあり、しかも、
調光器10を構成する回路素子に耐電圧の高いものが必要
となり、コストアップの原因となるという問題がある。

第８図は、従来の他の放電灯点灯装置のブロック図で
ある。この装置は、外部からの調光信号に応じて放電灯
負荷Ｚの光出力を制御可能な調光用放電灯点灯装置Ａ
と、点灯装置Ａに電源ACから電力を供給する電力線l_A,l
_Cと、調光信号Ｓを発生する調光装置と、調光信号Ｓを
調光装置から点灯装置Ａに伝送する信号線l_B,l_Dよりな
る。点灯装置Ａの構成は、例えば、特願平01-075572号
や特公昭61-296696号に開示されている。

［発明が解決しようとする課題］上述の各従来例において、調光信号がフェードアウト
状態（実質的な消灯状態）である場合において、電源ス
イッチSWがON/OFFしたときの動作について考察する。第
７図の従来例では、トライアック12で安定器10への電力
がカットされており、何等問題は無かった。しかし、第
８図の従来例では、電源スイッチSWのON/OFFにより、そ
の制御部がリセットされると、放電灯の起動用電圧が放
電灯に印加され、調光信号Ｓが消灯信号状態であるにも
拘わらず、放電灯が一瞬閃光し、不快感を与える等の問
題がある。すなわち、調光信号Ｓがフェードアウト状態
で放電灯負荷Ｚの起動用電圧が放電灯負荷Ｚに印加され
ると、放電灯負荷Ｚが消灯でなければならないにも拘わ
らず、放電灯負荷Ｚが発光することになる。

本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、調光信号がフェードアウ
ト状態で点灯装置の電源がオン／オフされたときには、
放電灯に起動用電圧が印加されないようにして、放電灯
が一瞬閃光する等の不快感を解消することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の放電灯点灯装置にあっては、上記の課題を解
決するために、第１図に示すように、低圧水銀放電灯２
と、前記放電灯２に点灯用の高周波電力と起動用の高電
圧を供給するランプ起動点灯部１と、外部調光信号を受
信する調光信号受信部５と、受信された調光信号に従っ
て前記放電灯２を調光点灯制御する点灯制御部４とを備
える放電灯点灯装置において、電源の入切によるリセッ
ト信号を発生するリセット信号発生部３を備え、前記外
部調光信号による調光状態が最低照度付近のときには、
前記リセット信号よりも前記外部調光信号の優先度を高
くしたことを特徴とするものである。

［作用］第１図に示す回路において、ランプ起動点灯部１は、
電源スイッチSWを介して交流電源ACより電力を供給され
ている。このランプ起動点灯部１は点灯制御部４により
制御され、放電灯２に電力を供給している。点灯制御部
４は、外部よりの調光信号を調光信号受信部５で受信し
て得た制御信号に基づいて、調光信号に見合った出力を
放電灯２に供給するようにランプ起動点灯部１を制御す
る。さて、電源リセット信号発生部３では、電源スイッ
チSWのオン／オフを検出し、点灯制御部４にリセット信
号を入力するのであるが、このとき、調光信号の状態を
まず確認し、起動パルスが必要か否かを判定する。これ
は電源リセット信号発生部３で判定しても良く、また、
点灯制御部４で判定しても良い。調光信号がフェードア
ウトの状態であれば、起動パルスの発生を止め、調光信
号がフェードアウトの状態以外であれば、起動パルスを
発生させ、放電灯２を点灯させる。これにより、調光信
号がフェードアウトの状態で電源スイッチSWをオン／オ
フしても放電灯２が一瞬閃光を発するような不都合は生
じない。

［実施例］第４図乃至第６図は本発明の一実施例の回路図であ
る。第４図は点灯回路、第５図は駆動回路、第６図は制
御回路であり、図中の端子“a"〜“k"は互いに接続され
ている。

まず、第４図の点灯回路について説明する。電力用配
線から得られる商用交流電圧は、サージ吸収素子ZNR、
雑音防止用のフィルタコイルFC及びコンデンサC₁を介し
てダイオードブリッジDB₁により全波整流され、コンデ
ンサC₂により平滑されて、直流電圧に変換される。この
直流電圧は、パワーMOSFETよりなるトランジスタQ₁,Q₂
の直列回路に印加されている。トランジスタQ₁の両端に
は、直流成分カット用の結合コンデンサC₃を介して予熱
トランスT₁の１次巻線が接続されると共に、インダクタ
L₁とコンデンサC₄よりなる直列共振回路が接続されてい
る。コンデンサC₄の両端には、直流成分カット用の結合
コンデンサC₅を介して放電灯２が並列接続されており、
この放電灯２のフィラメントには予熱トランスT₁の２次
巻線から予熱電流が通電される。コンデンサC₅と放電灯
２の接続点は、抵抗R₅とMOSトランジスタQ₃を介して接
地されている。なお、ダイオードブリッジDB₁の交流入
力側には、降圧トランスT₂の１次巻線が並列接続されて
おり、降圧トランスT₂の２次巻線出力はダイオードブリ
ッジDB₂により全波整流され、平滑コンデンサC₆により
平滑され、低圧直流電圧に変換される。この低圧直流電
圧はツェナーダイオードZD₁により定電圧化され、制御
電源電圧Vccが得られる。この制御電源電圧Vccにより、
第５図の駆動回路と第６図の制御回路が駆動されている
ものである。

さて、点灯回路におけるインダクタL₁のインダクタン
ス値をＬ、コンデンサC₄の容量値をＣとすると、放電灯
２の不点灯時における共振周波数f₀は、となる。本実施例では、トランジスタQ₁,Q₂はいわゆる
遅相モード（共振周波数f₀よりもスイッチング周波数が
高く、共振回路に遅相電流が流れるモード）でスイッチ
ング動作を行う。このとき、トランジスタQ₁,Q₂のスイ
ッチング周波数が上昇すれば、放電灯２の光出力は低下
する。

次に、第５図の駆動回路について説明する。コンデン
サC₁₅の電位は、タイマー回路IC5の周波数制御端子（５
番ピン）に入力される。このタイマー回路IC5は、汎用
タイマーIC（例えば日本電気製μPC1555）よりなり、抵
抗R₄₅,R₄₆、コンデンサC₁₃よりなる時定数回路が接続さ
れて、無安定マルチバイブレータとして動作する。タイ
マー回路IC5の周波数制御端子（５番ピン）の電圧が高
くなると、タイマー回路IC5の発振周波数は低くなる。
後述の調光信号のオン・デューティが小さくなれば、タ
イマー回路IC5の発振周波数は低くなる。このタイマー
回路IC5の出力端子（３番ピン）には矩形波信号が出力
される。この矩形波信号は、ＤフリップフロップIC6の
クロック入力端子Ｃに入力されている。Ｄフリップフロ
ップIC6のデータ入力端子Ｄには反転出力端子が接続
されている。したがって、ＤフリップフロップIC6はク
ロック入力端子Ｃに入力された矩形波信号を分周するカ
ウンタ回路として動作する。ＤフリップフロップIC6の
出力端子Ｑ及び反転出力端子は、それぞれNAND回路G₆
及びG₇における一方の入力端子に接続され、他方の入力
端子には、前記クロック信号をNOT回路G₄,G₅により遅延
せしめた信号が印加されている。NAND回路G₆の出力は、
トランジスタQ₁₃,Q₁₄と結合コンデンサC₁₄及び絶縁用駆
動トランスT₃、抵抗R₁,R₂を介して、高電位側のトラン
ジスタQ₁へドライブ信号として供給される。また、NAND
回路G₇の出力は、NOT回路G₈に入力され、その出力は、
抵抗R₃,R₄を介して、低電位側のトランジスタQ₂へドラ
イブ信号として供給される。

以上の動作をまとめると、調光信号のオン・デューテ
ィと放電灯２の光出力との関係は、第３図に示すような
特性となる。つまり、調光信号におけるオン・デューテ
ィが最小のときは、光出力設定を最大に、調光信号にお
けるオン・デューティが最大のときは、光出力設定を最
小にすることができる。

次に、第６図の制御回路について説明する。前述のタ
イマー回路IC5の周波数制御端子（５番ピン）には、ト
ランジスタQ₆を介して抵抗R₁₅,R₁₆の分圧電圧が供給さ
れるか、又は、トランジスタQ₇を介して抵抗R₁₈,R₁₉の
分圧電圧が供給されるか、あるいはトランジスタQ₈を介
して調光レベル設定電圧が供給される。

まず、抵抗R₁₅,R₁₆の分圧電圧の印加について説明す
る。この分圧電圧は、電源スイッチSWがオフからオンに
変化した後、一定時間だけタイマー回路IC5に入力され
る。すなわり、電源スイッチSWがONすると、端子“j"の
交流電圧がダイオードD₃で半波整流され、抵抗R₆,R₇に
より分圧され、コンデンサC₇で平滑されて、ツェナーダ
イオードZD₂のアノード電圧が高くなり、ツェナーダイ
オードZD₂は導通し、トランジスタQ₄はオンする。これ
により、トランジスタQ₄のコレクタ電位は“Low"レベル
となり、トランジスタQ₅はオフする。したがって、抵抗
R₁₂を介してコンデンサC₈が充電され、その充電電圧
が、抵抗R₁₃,R₁₄で設定された基準電圧よりも高くなれ
ば、コンパレータIC1の出力は“Low"レベルとなる。こ
の時間をT₁とする。つまり、電源スイッチSWの投入後、
コンパレータIC1の出力は“High"レベルとなり、その
後、所定時間T₁の経過後に“Low"レベルとなる。この出
力は、NOT回路G₁に入力されて、反転される。よって、
電源投入時から所定時間T₁が経過するまで、トランジス
タQ₆のベース電位は“Low"レベルとなり、トランジスタ
Q₆はオンし、抵抗R₁₅,R₁₆及びR₁₇で決まる電位が、前述
のタイマー回路IC5の周波数制御端子（５番ピン）に入
力される。このとき、タイマー回路IC5の発振周波数
は、インバータ回路の共振周波数f₀より遥かに高い周波
数とし、放電灯２の両端に高電圧が印加されることな
く、放電灯２のフィラメントを予熱するものである。

次に、トランジスタQ₈の動作について説明する。トラ
ンジスタQ₈のベースには、NOT回路G₁の出力とNOT回路G₃
の出力をそれぞれ入力されるNAND回路G₂の出力が供給さ
れており、NOT回路G₁の出力が“High"レベル、NOT回路G
₃の出力も“High"レベルのときにのみ、NAND回路G₂の出
力は“Low"レベルとなり、トランジスタQ₈はONする。

トランジスタQ₈のエミッタには、以下に説明するよう
な調光レベル設定電圧が印加される。今、入力端子α，
β間に入力される外部調光信号を第２図に示すようなデ
ューティ信号とする。すなわち、周期Ｔが一定でオン時
間τが変化する信号であるとする。オン時間τでは、調
光信号により抵抗R₂₉を介してフォトカプラPCの発光素
子が発光し、その受光素子が導通状態となるので、コン
デンサC₁₂の電圧は抵抗R₂₇を介してフォトカプラPCの受
光素子により放電される。調光信号がオン時間τ以外の
ときには、コンパレータIC2は抵抗R₂₆,R₂₈の分圧比で決
まる電位に充電される。この充放電により、コンデンサ
C₁₂の両端電圧は調光信号に応じた電圧に一意的に決め
られる。このコンデンサC₁₂の両端電圧Vsはバッファ用
のオペアンプIC2及び抵抗R₃₀を介して、トランジスタQ₈
のエミッタに印加される。トランジスタQ₈がONのとき
は、前述のコンデンサC₁₂の電圧Vsがタイマー回路IC5の
周波数制御端子（５番ピン）に入力されるものである。

次に、放電灯２への起動パルスの印加について説明す
る。起動パルスは、トランジスタQ₇のオン時に印加され
る。トランジスタQ₇がオンされたときには、タイマー回
路IC5の周波数制御端子（５番ピン）の電位は抵抗R₁₈,R
₁₉,R₂₀で決まる。このときのタイマー回路IC5の発振周
波数は、前述の共振回路の共振周波数f₀よりも少し高い
周波数に設定される。このとき、放電灯２の両端には回
路共振の結果、高電圧が印加され、放電灯２は起動点灯
するものである。

このトランジスタQ₇の制御はタイマー回路IC7により
なされる。このタイマー回路IC7は汎用のタイマーIC
（例えば、日本電気製μPC1555）よりなり、抵抗R₂₄、
コンデンサC₁₀で決まる時間だけ出力端子（３番ピン）
が“High"レベルとなる。このタイマー動作はトリガー
端子（２番ピン）が1/3Vcc以下になった時点から始まる
ものであり、第６図では、NOT回路G₁の出力が“High"レ
ベルになった瞬間、抵抗R₂₁とコンデンサC₉の微分回路
を介して、トランジスタQ₉が一瞬オンし、トリガーがか
かる。さらに、調光信号による前述の電圧Vsが抵抗R₃₁,
R₃₂で決まる電圧を越えるとき、トランジスタQ₁₁がオン
状態からオフ状態に変化して、この瞬間、トランジスタ
Q₁₂が一瞬オンされた場合にも、トリガーがかかるよう
になっている。

ところで、電源投入時に調光信号が消灯レベルである
とき、つまり、本実施例では調光信号のオン時間τが長
く、第３図のDx％から100％の調光範囲となったとき、
コンパレータIC3の出力が“High"レベルとなるように、
設定しておくと、この調光信号の発生期間中はトランジ
スタQ₁₀がオン状態となる。トランジスタQ₁₀がONであれ
ば、第５図の“g"点は“Low"レベルとなる。この点“g"
点が“Low"レベルのとき、タイマー回路IC7はリセット
され、タイマー動作を行わず、出力端子（３番ピン）は
“Low"レベルのままで、放電灯２の起動のためのパルス
は発生されない。すなわち、この調光信号の発生期間中
に電源スイッチSWがオン／オフしても放電灯２には、起
動パルスは印加されず、フェードアウトの状態のままで
あり、放電灯２の一瞬閃光は生じない。なお、このフェ
ードアウト状態から調光信号が変化し、第３図のDx％を
越えると、前述のように、トランジスタQ₁₂が一瞬オン
したときに、放電灯２に起動電圧が印加され、放電灯２
は起動点灯するものである。

なお、第４図の抵抗R₅とトランジスタQ₃は低光束時の
放電灯２の点灯維持のための直流重畳手段であり、放電
灯２の点灯時にはトランジスタQ₃はオンとなっており、
直流が放電灯２に重畳されている。このトランジスタQ₃
は、コンパレータIC4の出力によりNOT回路G₉を介して制
御されており、第３図の調光信号でDx％より大きい範囲
（Dx％〜100％の間）では、トランジスタQ₃がオフされ
て、放電灯２への直流重畳がカットされ、放電灯２が消
灯する。

以上のように、本実施例では、調光信号がフェードア
ウト信号であるときに、放電灯点灯装置の電源スイッチ
SWがオン／オフされても、放電灯２の起動のための電圧
が印加されず、放電灯２の一瞬閃光がなく、光ちらつき
感がなくなる。

以上の説明では、調光信号として第２図に示すような
デューティ信号を用いたが、直流電圧や交流電圧の振幅
等を利用するものであっても良い。つまり、調光信号に
対して、放電灯２の光出力が一意的に決定される放電灯
調光制御システムであれば良いのである。

さらに、調光信号として、前述の説明では、アナログ
信号を利用したものを例示したが、調光信号としてディ
ジタル信号を用いたものであっても、前述のような制
御、つまり、フェードアウト調光信号のときは、電源ス
イッチのオン／オフ等からのリセット信号よりも調光信
号を優先させる制御とすれば良いのである。

また、本発明の実施例では、ランプ起動点灯部として
ハーフブリッジ式のインバータ回路を用いて、調光方式
として周波数制御方式を用いた。しかし、ランプ起動点
灯部はハーフブリッジ式のインバータ回路に限らず、フ
ルブリッジ式インバータ等、他の回路方式であっても良
く、かつ調光方式についても周波数制御方式のみに限定
されるものではなく、例えば、放電灯２への印加電圧振
幅制御方式等を用いても良い。

［発明の効果］本発明にあっては、上述のように、放電灯に点灯用の
高周波電力と起動用の高電圧を供給するランプ起動点灯
部を外部からの調光信号によって制御するようにした放
電灯点灯装置において、調光信号がフェードアウト状態
では放電灯に起動用の高電圧が印加されないようにした
ので、点灯装置の電源のオン／オフ等による放電灯の一
瞬閃光等の不都合が無くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック回路図、第２
図及び第３図は同上の動作説明図、第４図は本発明の一
実施例に用いる点灯回路の回路図、第５図は同上に用い
る駆動回路の回路図、第６図は同上に用いる制御回路の
回路図、第７図は従来例の回路図、第８図は他の従来例
のブロック回路図である。１はランプ起動点灯部、２は放電灯、３は電源リセット
信号発生部、４は点灯制御部、５は調光信号受信部であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 41/38 - 41/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】低圧水銀放電灯と、前記放電灯に点灯用の
高周波電力と起動用の高電圧を供給するランプ起動点灯
部と、外部調光信号を受信する調光信号受信部と、受信
された調光信号に従って前記放電灯を調光点灯制御する
点灯制御部とを備える放電灯点灯装置において、電源の
入切によるリセット信号を発生するリセット信号発生部
を備え、前記外部調光信号による調光状態が最低照度付
近のときには、前記リセット信号よりも前記外部調光信
号の優先度を高くしたことを特徴とする放電灯点灯装
置。