(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプの調光を行うパルス幅変調信号で構成される調光信号を電圧信号に変換して出力する高圧放電灯の調光を行う調光回路と；
交流電源に入力端子が接続された整流回路と；
前記整流回路の出力端子に接続されて前記整流回路からの直流出力を昇圧するスイッチング素子を有する昇圧チョッパと、前記昇圧チョッパからの直流出力を降圧する降圧チョッパとを有する出力制御回路と；
前記出力制御回路の前記降圧チョッパからの直流出力が供給されるとともに、この直流電圧を交流に変換して高圧放電灯に供給する極性反転回路と；
前記調光回路から出力された電圧信号と前記降圧チョッパの出力電圧が入力される加算器とを有し、前記高圧放電灯が点灯維持できる範囲で全光及び調光するように前記出力制御回路を制御する制御部と；
を具備し、
前記調光回路は、調光信号を電圧信号に変換するときの変換率を設定する電圧変換回路と、
全光及び調光可能な範囲を幾つかに区分し、前記電圧変換回路の前記変換率を前記高圧放電灯が前記調光信号の変化に応じて全光及び調光されるように区分毎に変換する変換率変更回路とを有してなり、
前記変換率変更回路は、調光信号のオンデューティが０％から第１の所望区間及び第２の所望区間から１００％のときには前記変換率変更回路からの電圧信号が一定制御される区分と、前記一定制御される区分以外の区分では前記変換率変更回路からの電圧信号が可変する区分とを有する変換率変更回路とを有してなり、
前記変換率変更回路からの電圧信号が一定制御される区分のうちオンデューティが０％から第１の所望区間のときには電圧信号が最も低くなるようにすることで前記制御部が前記昇圧チョッパ回路の前記スイッチング素子をスイッチング制御して高圧放電灯が全光点灯し、オンデューティが第２の所望区間から１００％のときには電圧信号が最も高くなるようにすることで前記制御部が前記昇圧チョッパ回路の前記スイッチング素子をスイッチング制御して高圧放電灯を点灯維持しながら最大限に調光を行い、
前記変換率変更回路からの電圧信号が可変する区分においては前記降圧チョッパの出力電圧と前記変換率変更回路の電圧信号とを加算する加算器からの出力電圧が一定になるように前記制御部が前記出力制御回路を制御することにより、高圧放電灯の光束比が略近似的に直線になるように変更することを特徴とする放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電灯を調光する放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電灯としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、セラミックメタルハライドランプ等が知られている。このような高圧放電灯を、例えば、パルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号と称する。）を使用し、そのオンデューティが０％のとき全灯とし、１００％のとき消灯とし、かつ、オンデューティを０％と１００％の間で変化させることで調光していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高圧放電灯の光束比は負荷電力に比例して変化しないため、例えば、ＰＷＭ信号のオンデューティを５０％としたとき負荷電力も５０％に制御されるが、高圧放電灯の光束比は５０％にならずに、例えば、２５％程度に低くなるという問題があった。
そこで、本発明は、調光信号の変化に略比例して高圧放電灯の光束比を変化させることができ、高圧放電灯に対する良好な調光ができる放電灯点灯装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、蛍光ランプの調光を行うパルス幅変調信号で構成される調光信号を電圧信号に変換して出力する高圧放電灯の調光を行う調光回路と；交流電源に入力端子が接続された整流回路と；前記整流回路の出力端子に接続されて前記整流回路からの直流出力を昇圧するスイッチング素子を有する昇圧チョッパと、前記昇圧チョッパからの直流出力を降圧する降圧チョッパとを有する出力制御回路と；前記出力制御回路の前記降圧チョッパからの直流出力が供給されるとともに、この直流電圧を交流に変換して高圧放電灯に供給する極性反転回路と；前記調光回路から出力された電圧信号と前記降圧チョッパの出力電圧が入力される加算器とを有し、前記高圧放電灯が点灯維持できる範囲で全光及び調光するように前記出力制御回路を制御する制御部と；を具備し、前記調光回路は、調光信号を電圧信号に変換するときの変換率を設定する電圧変換回路と、全光及び調光可能な範囲を幾つかに区分し、前記電圧変換回路の前記変換率を前記高圧放電灯が前記調光信号の変化に応じて全光及び調光されるように区分毎に変換する変換率変更回路とを有してなり、前記変換率変更回路は、調光信号のオンデューティが０％から第１の所望区間及び第２の所望区間から１００％のときには前記変換率変更回路からの電圧信号が一定制御される区分と、前記一定制御される区分以外の区分では前記変換率変更回路からの電圧信号が可変する区分とを有する変換率変更回路とを有してなり、前記変換率変更回路からの電圧信号が一定制御される区分のうちオンデューティが０％から第１の所望区間のときには電圧信号が最も低くなるようにすることで前記制御部が前記昇圧チョッパ回路の前記スイッチング素子をスイッチング制御して高圧放電灯が全光点灯し、オンデューティが第２の所望区間から１００％のときには電圧信号が最も高くなるようにすることで前記制御部が前記昇圧チョッパ回路の前記スイッチング素子をスイッチング制御して高圧放電灯を点灯維持しながら最大限に調光を行い、前記変換率変更回路からの電圧信号が可変する区分においては前記降圧チョッパの出力電圧と前記変換率変更回路の電圧信号とを加算する加算器からの出力電圧が一定になるように前記制御部が前記出力制御回路を制御することにより、高圧放電灯の光束比が略近似的に直線になるように変更することにある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、交流電源１にフィルタ回路２を介して整流回路３の入力端子を接続している。前記整流回路３の出力端子に出力制御回路４を接続し、この出力制御回路４からの直流出力を、極性反転回路５を介して交流に変換し、この交流出力を、イグナイタ６を介して高圧放電灯７に供給するようにしている。前記イグナイタ６は高圧放電灯７を始動点灯させるときに動作するもので、一旦点灯するとその後は動作を停止するようになっている。
【０００６】
前記出力制御回路４は、昇圧チョッパ８及び降圧チョッパ９からなり、前記整流回路３からの直流出力を前記昇圧チョッパ８で昇圧し、その後前記降圧チョッパ９で降圧して前記極性反転回路５に供給するようになっている。前記昇圧チョッパ８、降圧チョッパ９及び極性反転回路５を制御部１０により制御している。また、制御部１０は降圧チョッパ９の出力を入力し、降圧チョッパ９の出力を制御している。
【０００７】
前記制御部１０には、調光回路１１からの信号が入力されている。前記調光回路１１は、電圧変換回路１２及び変換率変更回路１３からなり、前記電圧変換回路１２に調光信号を入力している。調光信号はＰＷＭ信号で、そのオンデューティ比と光束比（全光時を１００％とした場合）の関係を、例えば、
0004303440.tif 000002
のように段階的に変化させて、前記高圧放電灯７の調光制御を行っている。なお、調光はオンデューティ比が５〜７２．５％、光束比が１００〜２５％の間で連続的に行ってもよい。このように、光束比が２５％以下の調光を行わないようにするのは、高圧放電灯は、２５％以下の調光を行う場合、入力する電力が少なくなるため高圧放電灯の点灯維持を行うことが困難となる。また、このような高圧放電灯は、一度消灯してしまうと、再度点灯を行うことが困難であるため、高圧放電灯の調光は２５％以下にならないように設定している。
【０００８】
図３は降圧チョッパ９及び制御部１０の一例を示す一部ブロックを含む回路図で、ＭＯＳ型ＦＥＴ２１のドレイン、ソース間を介してダイオード２２を図示極性に接続し、このダイオード２２にインダクタ２３と抵抗２４，２５，２６との直列回路を並列に接続し、前記抵抗２４，２５の直列回路の両端から降圧チョッパ９の出力を取り出し、前記抵抗２４，２５の接続点電圧を制御部１０の加算器２７に供給している。また、前記加算器２７に前記変換率変更回路１３からの電圧信号が入力している。
【０００９】
前記加算器２７は抵抗２４，２５の接続点電圧と変換率変更回路１３からの電圧信号の電圧を加算して同じく制御部１０のＦＥＴ制御回路２８に供給している。ＦＥＴ制御回路２８は加算器２７からの電圧信号に基づいて前記ＦＥＴ２１のオン時間を変更して負荷電力を制御し、前記高圧放電灯７を調光制御するようになっている。
【００１０】
前記電圧変換回路１２は、入力されるＰＷＭ信号を電圧信号に変換する回路で、例えば、オンデューティが０％のときには０Ｖ、２５％のときには２．５Ｖ、５０％のときには５．０Ｖ、７５％のときには７．５Ｖ、１００％のときには１０Ｖに変換するようになっている。
【００１１】
前記変換率変更回路１３は、調光可能な範囲を幾つかに区分し、前記電圧変換回路１２においてオンデューティを電圧値に変換したときの変換率を、その区分毎に変更するようにしている。すなわち、高圧放電灯７においては、ＰＷＭ信号のオンデューティと高圧放電灯７の光束比との関係をグラフで示すと、図２の(a)に示すようになる。これを区分毎に変換率を変更することでＰＷＭ信号のオンデューティと高圧放電灯７の光束比との関係を図２の(b)にグラフで示す関係に変更する。
【００１２】
このような変更を行うことで、前記変換率変更回路１３から出力される電圧信号とオンデューティとの関係は、例えば、オンデューティが０〜５％のときには０Ｖ一定、２５％のときには１．５Ｖ、５０％のときには３Ｖ、７５〜１００％のときには７Ｖ一定になる。すなわち、ＰＷＭ信号のオンデューティと高圧放電灯７の光束比との関係が図２の(a)に示す２次曲線のようなグラフであっても、変換率変更回路１３によって区分毎に変換率を変更することによって近似的に直線になるようにし、それをつなげることによって図２の(b)に示すように５％〜７２．５％の範囲において略直線となるように変更することができる。
【００１３】
例えば、ＰＷＭ信号のオンデューティが０％のときには変換率変更回路１３からの電圧信号は０Ｖであり、このときには加算器２７からの出力電圧は最も低く、ＦＥＴ制御回路２８はＦＥＴ２１のオン時間が長くなるようにスイッチング制御し、負荷電力を最大にして高圧放電灯７を全灯制御する。また、ＰＷＭ信号のオンデューティが７２．５〜１００％のときには変換率変更回路１３からの電圧信号は７Ｖに一定制御され、このときには加算器２７からの出力電圧は最も高く、ＦＥＴ制御回路２８はＦＥＴ２１をオフ制御し、高圧放電灯７を点灯維持しながら最大限に調光を行う。
【００１４】
また、ＰＷＭ信号のオンデューティが５０％のときには変換率変更回路１３からの電圧信号は３Ｖであり、このときには加算器２７からの出力電圧を一定にするようにＦＥＴ制御回路２８は制御するため、結果として、ＦＥＴ制御回路２８はＦＥＴ２１のオン時間を制御して負荷電力を全灯のときの７０％程度に抑え、これにより高圧放電灯７を５０％で調光点灯制御する。また、ＰＷＭ信号のオンデューティが２５％のときには変換率変更回路１３からの電圧信号は１．５Ｖであり、ＦＥＴ制御回路２８はＦＥＴ２１のオン時間を制御して負荷電力を全灯のときの８５％程度に抑え、これにより高圧放電灯７を７５％で調光点灯制御する。また、ＰＷＭ信号のオンデューティが７５％のときには変換率変更回路１３からの電圧信号は７Ｖであり、ＦＥＴ制御回路２８はＦＥＴ２１のオン時間を制御して負荷電力を全灯のときの３０％程度に抑え、これにより高圧放電灯７を２５％で調光点灯制御する。
【００１５】
このようにして、高圧放電灯７をＰＷＭ信号のオンデューティの変化に比例するように調光点灯制御することができる。すなわち、調光信号の変化に略比例して高圧放電灯７の光束比を変化させることができ、高圧放電灯７に対する良好な調光ができる。
そして、高圧放電灯７をＰＷＭ信号のオンデューティの変化に比例するように調光点灯制御することができるので、ＰＷＭ信号として通常の蛍光ランプを調光制御するＰＷＭ信号をそのまま使用することができる。
【００１６】
例えば、図４に示すように、伝送ライン３１に、調光信号端末器３２を介して蛍光ランプ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの点灯回路３４ａ，３４ｂ，３４ｃを接続するとともに、調光信号ユニット３５を介してメタルハライドランプ３６の点灯回路３７を接続したシステムにおいて、ＰＷＭ信号を使用して点灯回路３４ａ，３４ｂ，３４ｃを制御して蛍光ランプ３３ａ，３３ｂ，３３ｃを調光制御する場合、ＰＷＭ信号のオンデューティと蛍光ランプの光束比は比例する。すなわち、ＰＷＭ信号のオンデューティが０％のとき全灯、１００％のとき消灯とした場合、ＰＷＭ信号のオンデューティが２５％であれば蛍光ランプの光束比は７５％、ＰＷＭ信号のオンデューティが５０％であれば蛍光ランプの光束比は５０％、ＰＷＭ信号のオンデューティが７５％であれば蛍光ランプの光束比は２５％となる。
【００１７】
一方、メタルハライドランプ３６の点灯回路３７においては、図１に示す調光回路１１を組み込むことで高圧放電灯７をＰＷＭ信号のオンデューティの変化に比例するように調光点灯制御することができ、従って、蛍光ランプを調光する上記ＰＷＭ信号をそのまま使用して点灯回路３７を制御しメタルハライドランプ３６を調光制御することができる。従って、伝送ライン３１に共通のＰＷＭ信号を伝送して蛍光ランプやメタルハライドランプを調光制御することができ、システムの運用が容易になる。
【００１８】
なお、この実施の形態においては、調光信号としてＰＷＭ信号を使用したが必ずしもこれに限定するものでないのは勿論である。また、装置の出力制御回路を昇圧チョッパと降圧チョッパ９とで構成したものについて述べたが必ずしもこれに限定するものでないのは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、調光信号の変化に略比例して高圧放電灯の光束比を変化させることができ、高圧放電灯に対する良好な調光ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】  同実施の形態におけるＰＷＭ信号のオンデューティと高圧放電灯の光束比との関係、及び変換率を変更した後のＰＷＭ信号のオンデューティと高圧放電灯の光束比との関係を示すグラフ。
【図３】  同実施の形態における要部構成の一例を示す一部ブロックを含む回路図。
【図４】  同実施の形態の放電灯点灯装置と蛍光ランプの点灯装置を使用したシステム例を示すブロック図。
【符号の説明】
４…出力制御回路、５…極性反転回路、７…高圧放電灯、１０…制御部、１１…調光回路、１２…電圧変換回路、１３…変換率変更回路。
【図１】
0004303440.tif 000003
【図２】
0004303440.tif 000004
【図３】
0004303440.tif 000005
【図４】
0004303440.tif 000006