(57)【要約】【課題】調光器が放電ランプを調光する過程において発生するちらつき現象を防止可能な放電ランプの調光回路を提供する。【解決手段】放電ランプの調光回路１０は、共振ユニット１１と整流器２１とハーフブリッジ出力ユニット３１と電圧帰還器４１とを備える。電圧帰還器４１は、ハーフブリッジ出力ユニット３１と整流器２１とに接続される。ここで、共振ユニット１１の共振周波数はハーフブリッジ出力ユニットの３１稼動周波数の所定の倍数である。この回路によると、共振ユニット１１とハーフブリッジ出力ユニット３１との共振周波数の倍数関係により効率を高めて電流を保持する効果を達成する。そのため、この回路を調光器に接続すると、調光器に生じる電流遮断を防止し、放電ランプのちらつき現象を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列に接続される第一コンデンサー及び第二コンデンサーと、前記第一コンデンサー及び前記第二コンデンサーを直列に接続した構成に並列に接続される第一インダクタとを有する共振ユニットと、
前記共振ユニットに接続され、かつ交流を直流に変換することが可能である整流器と、
互いに直列となるように前記整流器に接続される二つの電流制御スイッチを有し、前記電流制御スイッチは制御端を有し、前記制御端は発振ユニットに接続されるハーフブリッジ出力ユニットと、
前記ハーフブリッジ出力ユニットと前記整流器とに接続され、かつ互いに直列に接続される第二インダクタ、第三コンデンサー及び第四コンデンサーを有する電圧帰還器と、
を備え、
前記共振ユニットの共振周波数は前記ハーフブリッジ出力ユニットの稼動周波数の所定の倍数であることを特徴とする放電ランプの調光回路。
【請求項２】
前記共振ユニットの共振周波数は前記ハーフブリッジ出力ユニットの稼動周波数の所定の倍数の±１０％であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの調光回路。
【請求項３】
前記所定の倍数は整数倍であることを特徴とする請求項２に記載の放電ランプの調光回路。
【請求項４】
前記所定の倍数は１／Ｎ倍であり、Ｎは自然数であることを特徴とする請求項２に記載の放電ランプの調光回路。
【請求項５】
前記共振ユニットは更に二つの第三インダクタを有し、二つの前記第三インダクタの一端は前記第二コンデンサーの両端に別々に接続され、二つの前記第三インダクタの別の一端は第五コンデンサーの両端に別々に接続されることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの調光回路。
【請求項６】
前記整流器は、ブリッジ式整流器であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの調光回路。
【請求項７】
前記電流制御スイッチは、トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの調光回路。
【請求項８】
前記発振ユニットは、抵抗とインダクタとを直列に接続することにより構成されるＲＬ発振回路であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの調光回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電ランプの調光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
市販されている調光可能な放電ランプまたは蛍光灯用の調光式電子安定器は、通常は集積回路（ＩＣ）チップの周波数可変機能によって調光制御を行う。しかし、周波数可変機能を有するＩＣチップは安価ではないため、このような調光制御ができる放電ランプまたは調光式電子安定器の価格は高くなり、消費者に受け入れられるまでに至っていない。
そのため、周波数可変機能を有するＩＣチップを使用せず調光器のみに頼る方法が提示された。しかしながら、このような方法は、調光過程において電流が維持できないことが原因でちらつき現象が発生し、深刻な場合、放電ランプまたは調光器を焼損させてしまう恐れがある。また、ちらつきは使用者の目に不快感を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の主な目的は、市販の標準的な調光器に対応し、かつ放電ランプの調光過程において電流を維持することによりちらつき現象の発生を防止可能な放電ランプの調光回路を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、周波数可変機能を有するＩＣチップの代わりに単価が安い部品のみを使用することによりコストを削減し、より市場から受け入れられやすい放電ランプの調光回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するために、本発明による放電ランプの調光回路は、共振ユニット、整流器、ハーフブリッジ出力ユニット及び電圧帰還器を備える。
共振ユニットは、互いに直列に接続される第一コンデンサーと第二コンデンサーと、第一コンデンサーと第二コンデンサーとを直列に接続した構成に並列に接続される第一インダクタとを有する。整流器は共振ユニットに接続され、交流を直流に変換することが可能である。ハーフブリッジ出力ユニットは、互いに直列に接続されるように整流器に接続される二つの電流制御スイッチを有する。電流制御スイッチは制御端を有し、制御端は発振ユニットに接続される。電圧帰還器は互いに直列に接続される第二インダクタ、第三コンデンサー及び第四コンデンサーを有し、また電圧帰還器はハーフブリッジ出力ユニットと整流器とに接続される。
前記共振ユニットの共振周波数は、ハーフブリッジ出力ユニットの稼動周波数の所定の倍数である。
これにより、本発明による放電ランプの調光回路は、標準的な調光器との組み合せにより放電ランプの調光を行うことが可能なだけではなく、ちらつき現象の発生を防止することが可能である。さらに、コスト低減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による放電ランプの調光回路を図１に示す。放電ランプの調光回路１０は、例えば図３に示すような標準的な調光器である標準調光器５１との組み合せにより調光機能を果たすことができる。本実施形態による放電ランプの調光回路１０は共振ユニット１１、整流器２１、ハーフブリッジ出力ユニット３１及び電圧帰還器４１から構成される。
【０００６】
共振ユニット１１は、互いに直列に接続される第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２と、第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２とを直列に接続した構成に並列に接続される第一インダクタＬ１とを有する。共振ユニット１１は、更に二つの第三インダクタＬ３を有する。二つの第三インダクタＬ３の一端は、第二コンデンサーＣ２の両端に別々に接続される。二つの第三インダクタＬ３の他端は、第五コンデンサーＣ５の両端に別々に接続され、同時に第五コンデンサーＣ５の両端は二つの電源入力端Ｎ１、Ｎ２となる。
【０００７】
整流器２１は、共振ユニット１１に接続され、交流を直流に変換することができる。本実施形態では、整流器２１はブリッジ式整流器である。
【０００８】
ハーフブリッジ出力ユニット３１は互いに直列に繋がるように整流器２１に接続される二つの電流制御スイッチＱ１、Ｑ２を有する。電流制御スイッチＱ１、Ｑ２はそれぞれ制御端Ｇを有し、制御端Ｇはそれぞれ発振ユニット３５に別々に接続される。本実施形態では、電流制御スイッチＱ１、Ｑ２はトランジスタであり、発振ユニット３５は抵抗ＲとインダクタＬとを直列に接続することにより構成されるＲＬ発振回路である。
【０００９】
電圧帰還器４１は、互いに直列に接続される第二インダクタＬ２、第三コンデンサーＣ３及び第四コンデンサーＣ４を有する。また電圧帰還器４１は、ハーフブリッジ出力ユニット３１と整流器２１とに接続される。
共振ユニット１１の共振周波数は、ハーフブリッジ出力ユニット３１の稼動周波数の所定の倍数、詳しく言えば所定の倍数±１０％の値である。所定の倍数とは、整数倍または１／Ｎ倍（Ｎは自然数）であり、例えば１倍、２倍、３倍または１／２倍、１／３倍、１／４倍などである。本実施形態では、共振ユニット１１の共振周波数を、例として１／２倍±１０％の値として説明を進める。
【００１０】
このときハーフブリッジ出力ユニット３１の稼動周波数が約５５ＫＨｚである場合、共振ユニット１１の共振周波数は約２７ＫＨｚである。このようなハーフブリッジ出力ユニットの稼動周波数と共振ユニットの周波数との倍数関係は、図２に示す通りである。また共振ユニット１１の共振周波数は、下記の数式（１）に基づいて算出することができ、第一コンデンサーＣ１、第二コンデンサーＣ２及び第一インダクタＬ１の値を変化させることにより調整することができる。
【００１１】
【数１】
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【００１２】
本発明の一実施形態による放電ランプの調光回路は、図３に示す標準調光器５１と放電ランプ９９とに接続して使用することができる。標準調光器５１は二つの電源入力端Ｎ１、Ｎ２に接続されるため、標準調光器５１によって放電ランプ９９の輝度を調整することができる。放電ランプ９９は、第二インダクタＬ２と整流器２１とに接続される。標準調光器５１の回路構成は図３に示す通り周知の構造であるため、そのユニットと稼動原理についての説明を省略する。
【００１３】
上述の構成と周波数の設定により、共振ユニット１１の共振周波数をハーフブリッジ出力ユニット３１の稼動周波数の１／２倍にすれば、第三コンデンサーＣ３が電流を二つの電源入力端Ｎ１、Ｎ２にフィードバックすることを阻止し、ＥＭＩ（electromagnetic interference）の干渉現象を確実に改善することができる。
【００１４】
調光を行う際、放電ランプ９９を明るい状態から暗い状態へ調整する過程において、放電ランプ９９に入力されるパワーが徐々に下がっていくのに伴い、標準調光器５１にリンギング現象（後ほど詳しく述べる）が発生する。このとき標準調光器５１は、第一インダクタＬ１に保存された電気エネルギーによって維持に足りる電流を十分に得ることができるため、標準調光器５１内の双方向サイリスタ５２に電流遮断が発生しない。従って、ランプ９９のちらつき問題は発生しない。
【００１５】
また第一インダクタＬ１が直流抵抗を有することにより、調光過程において生じるリンギングの振幅を確実に遅滞させ、標準調光器５１に生じる電流遮断現象を抑制することができるだけではなく、調光過程におけるちらつき問題を防止することができる。
【００１６】
前述のリンギング現象とは、高調波による発振現象である。すなわち、一般の回路では入力部位のインダクタとコンデンサーとの組み合せによる固有の共振周波数が存在し、また調光器が触発する前の電流は高調波を大量に含有している。これらの高調波が前述の共振周波数と同じ電流中に存在することによる相互作用で生じる発振現象がリンギング現象である。
【００１７】
電源入力の際に放電ランプ９９は起動され、ランプ電圧と電流とを生じ、第二インダクタＬ２と放電ランプ９９との接続箇所からフィードバック電圧を獲得する。共振ユニット１１の共振周波数とハーフブリッジ出力ユニット３１の稼動周波数との倍数関係によって生じる共振はフィードバック電圧を高めることができるため、効率を高めることにより標準調光器５１に電流の全体の半周期内において導通電流を維持させることができる。
【００１８】
導通電流と入力電流との波形は図４に示す通りである。これにより導通状態を保持することが可能となるため、ちらつき現象が発生しない。また放電ランプ９９の放電特性のため、放電ランプ９９を明るい状態から暗い状態へ調整する場合、放電ランプ９９の電圧が通常状態から迅速に上がるのに伴い、フィードバック電圧も上がり、効率もより高まることにより、上述の効率を高める効果を達成し、さらにちらつき現象を発生させない。
【００１９】
上述した通り、本発明による効果は次の通りである。
（１）調光過程においてちらつき現象が発生しない。本発明による放電ランプの調光回路は、主に共振ユニットとハーフブリッジ出力ユニットとの共振周波数の倍数関係により効率を高めて電流を保持する効果を達成する。そして、本発明による放電ランプの調光回路を調光器に接続すれば、調光器上のＴＲＩＡＣに生じる電流遮断を防止することができるだけではなく、ちらつき問題を防止することができる。
（２）コストの削減が実現できる。本発明は主に共振ユニットとハーフブリッジ出力ユニットとの共振周波数の倍数関係のみを利用するため、ＩＣチップの周波数可変機能に頼らずちらつき現象を防止する効果を達成することができる。また本発明は単価が安い部品のみを採用するため、コストが安くて、より市場から受け入れられやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による放電ランプの調光回路の回路図である。
【図２】本発明の一実施形態による放電ランプの調光回路におけるハーフブリッジ出力ユニットの稼動周波数と共振ユニットの周波数との倍数関係を示す特性図である。
【図３】本発明の一実施形態による放電ランプの調光回路における標準調光器の回路図である。
【図４】本発明の一実施形態による放電ランプの調光回路において効率を高めたときの導通電流と入力電流との波形を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０：放電ランプの調光回路、１１：共振ユニット、２１：整流器、３１：ハーフブリッジ出力ユニット、４１：電圧帰還器、５１：標準調光器、５１：ＴＲＩＡＣ（双方向サイリスタ）、９９：放電ランプ、Ｃ１：第一コンデンサー、Ｃ２：第二コンデンサー、Ｃ３：第三コンデンサー、Ｃ４：第四コンデンサー、Ｃ５：第五コンデンサー、Ｌ１：第一インダクタ、Ｌ２：第二インダクタ、Ｌ３：第三インダクタ、Ｎ１、Ｎ２：電源入力端、Ｑ１、Ｑ２：電流制御スイッチ、Ｇ：制御端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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