JP3726458B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は照明装置に関するものであり、更に詳しくは、蛍光灯の明るさを連統的に変化させる照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光灯の明るさを連統的に変化させる照明装置として、器具内蔵の安定器が、制御信号のオンデューティの変化を受けて蛍光灯の光出力を制御する様な、つまりデューティ制御（ＰＷＭ）を行うものがあり、その一例のブロック構成図を図９に示す。
【０００３】
本システムは、操作器１と、操作器１からのアナログ信号を受けデューティ信号を出力する調光器２と、調光器２からのデューティ信号を受けて蛍光灯５の光出力を変化する調光安定器（以下、安定器と呼ぶ。）３と、安定器３及び蛍光灯５からなるインバータ器具６とから構成される。なお、４は電源線を示す。また、操作器１の拡大図も併せて示す。そして、操作器１の操作量例えぱツマミを上下に操作することで、操作器１から出力されるアナログ信号が変化し、調光器２から出力されるデューティ信号が変化し、蛍光灯５の光出力が変化する。
【０００４】
調光器２の具体回路図を図１０に示し、その動作波形図を図１１に示す。
本回路は、三角波を発振する発振器１３と、操作器１から入力されるアナログ信号及び発振器１３から出力される三角波電圧を比較出力する比較器８と、比較器８の出力を増幅してデューティ信号を出力する増幅器１０と、発振器１３、比較器８、増幅器１０のそれぞれの電源７ｂとから構成される。そして、図１１に示す様に、アナログ信号と三角波電圧とを比較し、アナログ信号の方が大きければローレベル、アナログ信号の方が小さければハイレベルとなるデューティ信号を出力する。図１２には、デューティ信号の一例を示す。
【０００５】
この様なデューティ制御を行う照明装置は、信号線断線の際などに消灯して制御不能とならぬよう、デューティ比が小さい程光出力が大きくなる設計となっており、つまり、最小オンデューティ比または断線で１００％点灯、最大オンデューティ比で消灯する。その為、操作器１側から見ると、図１３（ａ）、（ｂ）に示す様に、操作器操作量が大きくなるほど光出力が大きくなる様に設計されている。また、安定器の出力特性は用途などに応じて様々であり、例えば、同一の信号を与えた場合でも、蛍光灯の種類が異なると、図１４（ａ）、（ｂ）に示す様に、蛍光灯の光出力特性が大幅に異なる。ここで、図１３（ａ）及び図１４（ａ）は、省エネ用に設計されたもので高照度域の細かい明るさ変化が不要な３２Ｗ蛍光灯の場合の、オンデューティ比及び操作器操作量の変化に対する光出力の変化を示し、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）は、明りの変化を演出などにも利用できるよう考えられた４０Ｗ蛍光灯の場合の、オンデューティ比及び操作器操作量の変化に対する光出力の変化を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例では以下に示す様な第１の問題点が生じてしまう。
【０００７】
上述の様な３２Ｗ蛍光灯と４０Ｗ蛍光灯とを、器具の大きさやコスト等などの諸事情により、同時で使用される場合、図１３、図１４に示す様に、両者は、オンデューティ比及び操作器操作量に対する光出力の変化特性が異なる為、図１５に示す様に、３２Ｗ蛍光灯と４０Ｗ蛍光灯とに対して、別々の専用調光器２ａ、２ｂを用意せねばならず、装置が大型化してしまう。
【０００８】
また、以下に示す様な第２の問題点も生じてしまう。
細いランプ管を有する蛍光灯を用いた場合、安定器にとって、暗く点灯させるための放電の制御が難しく、低照度域で閃光を発したり、操作器のツマミを零としているにも関わらずランプ管の端部が光ってしまう、などの不安定な動作が生じることがある。また、暗く点灯させるための領域では、同一信号を与えても安定器によって動作のばらつきも大きくなってしまう。
【０００９】
上記第２の問題点を解決する手段として、デューティ比１００％では安定器を停止して消灯することができるにもかかわらず、最大デューティ比を若干小さめ（例えば８０％）に設定し、デューティ比が設定値（例えば８０％）を越えるとリモコンブレーカで強制的に電源とデューティ信号とを共にオフするものがある。
【００１０】
しかし、この様な手段では、特に多同路の場合、リモコンブレーカがオフする際の開閉音がうるさく、また電力を有接点で一度に切断するために電磁ノイズを発生してしまう、という第３の問題点が生じてしまう。
【００１１】
本発明は、上記全ての問題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、デューティ信号に対する光出力特性が異なる安定器を有する照明器具を、共通の調光器で制御可能であり、閃光発生などの不安定な動作を起こすことなく調光可能な照明装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１記載の発明によれば、特性の異なる複数の照明器具と、直線的な電圧信号変化を非直線的に変換する電圧変換器を有し階段状のデューティ信号を出力する調光器と、階段状のデューティ信号を電圧レベルに応じて分離し照明器具の各々に対して異なるデューティ信号を供給する信号変換手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、階段状のデューティ信号は、デューティ比の小さいデューティ信号を電圧増幅したものをデューティ比の大きいデューティ信号に加算して得られるものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、調光器は、デューティ信号のデューティ比を不連続に変化して出力するものであることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、照明器具は、蛍光灯と、デューティ信号を受けて蛍光灯に電力供給する安定器とを備えるものであることを特徴とする。
【００１７】
【実施の形態】
まず、本発明の基本部分を備えた発明者らによる提案例を、図１に示す要部ブロック構成図にもとづき説明する。
【００１８】
本ブロック構成は、調光器のブロック構成を示すものであり、操作器１からのアナログ電圧の入力信号（以下、原信号）を電圧変換する電圧変換器２１と、三角波発振器２２と、電圧変換器２１及び三角波発振器２２の出力電圧を比較出力する比較器２３と、操作器１からの原信号及び三角波発振器２２の出力電圧を比較出力する比較器２４とからなる。
【００１９】
この様に構成することで、調光器は、比較器２３、２４の各々から、特性の異なるデューティ信号を常に同時に出力することができる。なお、電圧変換器２１の具体回路例を図２に示す。電圧変換器２１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とダイオードＤ１、Ｄ２と、２つのオペアンプと、電圧Ｖｂｏ、Ｖａｏを得ることが出来る分圧抵抗とから構成される。
【００２０】
以下、比較器２４から、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示す様な３２Ｗ蛍光灯用に適したオンデューティ信号が得られ、比較器２３から、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示す様な４０Ｗ蛍光灯用に適したオンデューティ信号が得られる場合を例にして、図３を参照しながら動作を簡単に説明する。
【００２１】
操作器１からの原信号の電圧値Ｖｉが基準電圧Ｖａに達するとダイオードＤ１が導通し、比較器２３への出力電圧ＶｏはＶａｏ＋Ｖｆとなる。そして、操作器１からの原信号の電圧値Ｖｉが基準電圧Ｖｂ（＞Ｖａ）に達するとダイオードＤ２が導通し、比較器２３への出力電圧ＶｏはＶｂｏ＋Ｖｆ（＞Ｖａｏ＋Ｖｆ）となる。つまり、電圧値Ｖｉに対する出力電圧Ｖｏの変化率がＶｉ＝Ｖａを境に低下し、Ｖｉ＝Ｖｂを境に更に低下する。この様な動作を繰り返すことによって、あたかも、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示す様な光出力特性を、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示す様な光出力特性に変換補償することができ、１つのアナログ信号から、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示す様な３２Ｗ蛍光灯用に適したオンデューティ信号と、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示す様な４０Ｗ蛍光灯用に適したオンデューティ信号とを得ることができる。
【００２２】
更に、３２Ｗ蛍光灯用あるいは４０Ｗ蛍光灯用のいずれの場合のオンデューティ信号も、図３の様に変換補償することで、電圧値Ｖｉが大きくなるにも関わらず、従来例に比べてデューティ比が大きくならず、よって、電圧値Ｖｉが大きくなっても、閃光発生などの不安定な動作を起こすことなく十分な光出力を得ることができる。
【００２３】
しかしながら、本ブロック構成では調光器の出力信号が２系統となるため、特性の異なる照明器具までの信号線をそれぞれ設ける必要があり、種々の課題が予想された。そこでなしたのが本件発明であり、以下実施の形態について図面にもとづき説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明に係る第１の実施の形態の要部ブロック構成図を図４に示す。
図１に示した提案例と異なる点は、比較器２３の出力電圧を昇圧する昇圧器２５と、比較器２４及び昇圧器２５の出力電圧を加算する加算器２６とを設け、調光器の出力信号を１系統のみとしたことであり、その他提案例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００２５】
以下、動作を簡単に説明する。
調光器２ｃでは、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す様な２系統のデューティ信号をつくり、２系統のデューティ信号のうちの片方（ここでは図５（ａ）に示すデューティ信号）を昇圧し、比較器２４及び昇圧器２５の出力電圧を加算して図５（ｃ）に示す様な階段状のデューティ信号を出力する。そして、図６に示す様に、一方の照明器具（ここでは、３２Ｗ用調光用照明器具６ｂ）の前段に設けられた信号変換器３０において、調光器２ｃの出力信号のうちの高電圧の方の信号を分離し、比較器８及び降圧器９を介して降圧補正し、増幅器１０を介して３２Ｗ用調光用照明器具６ｂに供給する。ここで、比較器８は、調光器２ｃ内の昇圧器２５で昇圧した値より低い値に設定した基準電圧値７と、調光器２ｃの出力信号との比較出力が得られるものであり、降圧器９は、調光器２ｃ内の昇圧器２５に入力される電圧値まで降圧補正するものである。
【００２６】
また、他方の照明器具（ここでは、４０Ｗ用調光用照明器具６ａ）では、器具内でデューティ信号を一旦平滑してからランプ制御に用いているので、調光器２ｃから階段状のデューティ信号が入力されても、デューティ信号のオン期間が所定の特性に従って変化するものであれば、調光信号として支障無く利用できる。つまり、昇圧器２５による昇圧比をデューティ信号の電圧実効値に大きく影響しない程度に選べば、階段状のデューティ信号の補正の必要なしに４０Ｗ用調光用照明器具６ａに入力可能となる。
【００２７】
以上の様に構成したことにより、１つのアナログ信号から、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示す様な３２Ｗ蛍光灯用に適したオンデューティ信号と、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示す様な４０Ｗ蛍光灯用に適したオンデューティ信号とを得ることができる。また、調光器の出力信号を１系統のみとすることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明に係る第２の実施の形態の要部ブロック構成図を図７に示す。
【００２９】
本実施の形態は、上記第１の実施の形態の調光器に、新たに比較器３１、比較器３２、基準電圧回路Ｖ１、トランジスタＱ１、Ｑ２等からなる回路を付加したものである。（一部構成は図示無し）以下、動作を簡単に説明する。
【００３０】
操作器１の操作量が小さい場合、即ちアナログ信号の出力が基準電圧Ｖ１以下の場合には、比較器３１がトランジスタＱ１をオフする。トランジスタＱ１がオフすると、アナログ信号からの入力が遮断される為、比較器３２で三角波発振器２２からの三角波と比較される電圧が十分に低くなり、つまり、三角波発振器２２からの三角波の方が比較器３１側からの出力電圧よりも高くなる為、最大デューティ値が出力され、照明負荷は消灯する。アナログ信号の出力が基準電圧Ｖ１を越えると比較器３１がトランジスタＱ１をオンする。トランジスタＱ１がオンすると、比較器３２で三角波発振器２２からの三角波とアナログ信号とを比較し、所定のデューティ信号を出力する。ここで、仮に、操作器１の目盛りが０から１０まである場合、基準電圧Ｖ１に相当する目盛りを１．５に設定する。つまり、調光器から出力されるデューティ信号は、図８に示す様に、最大値から連続的に出力されず、操作器１の目盛りが１．５から１０までは連続的に出力されるものとなる。
【００３１】
以上の様に構成することで、操作器１の目盛りを連続的に操作しても、照明器具の光出力は安定して出力できる最小値からしか立ち上がらず、不安定な動作が生じることを低減でき、また、器具によるばらつきが大きい領域は照明器具の光出力が立ち上がらないので、器具によるばらつきを低減できる。
【００３２】
なお、トランジスタＱ２は、複数の器具を同時に制御できるよう、デューティ信号の電流増幅を行うことが可能なものが望ましい。また、本実施の形態の様に基準電圧Ｖ１を設けることで図８に示す光出力特性を得るのではなく、予めＲＯＭデータとして記憶する手段でも構わない。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、デューティ信号に対する光出力特性が異なる安定器を有する照明器具を出力信号を１系統のみとした共通の調光器で制御可能な照明装置を提供できる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、閃光発生などの不安定な動作を起こすことなく調光可能な照明装置を提供できる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、蛍光灯を安定点灯可能な照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る提案例の要部ブロック構成図を示す。
【図２】 上記提案例に係る電圧変換器２１の具体回路図の一例を示す。
【図３】 上記提案例に係るオンデューティ信号の変換補償を示す特性図である。
【図４】 本発明に係る第１の実施の形態の要部ブロック構成図を示す。
【図５】 上記第１の実施の形態に係るオンデューティ信号の波形図を示す。
【図６】 上記第１の実施の形態に係るブロック構成図の一例を示す。
【図７】 本発明に係る第２の実施の形態の要部ブロック構成図を示す。
【図８】 上記第２の実施の形態に係る、操作器操作量の変化に対するオンデューティ比の変化を示す特性図である。
【図９】 本発明に係る従来例のブロック構成図を示す。
【図１０】 上記従来例に係る調光器２の具体回路図を示す。
【図１１】 上記従来例に係る調光器２の動作波形図を示す。
【図１２】 本発明に係るデューティ信号の一例を示す波形図である。
【図１３】 上記従来例に係る、操作器操作量の変化に対する光出力の変化を示す特性図である。
【図１４】 上記従来例に係る、オンデューティ比の変化に対する光出力の変化を示す特性図である。
【図１５】 上記従来例に係る別のブロック構成図を示す。
【符号の説明】
２ 調光器
３ 安定器
５ 蛍光灯
６ 照明器具
２１ 電圧変換器

Claims (4)

1. 特性の異なる複数の照明器具と、直線的な電圧信号変化を非直線的に変換する電圧変換器を有し階段状のデューティ信号を出力する調光器と、前記階段状のデューティ信号を電圧レベルに応じて分離し前記照明器具の各々に対して異なるデューティ信号を供給する信号変換手段とを備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記階段状のデューティ信号は、デューティ比の小さいデューティ信号を電圧増幅したものをデューティ比の大きいデューティ信号に加算して得られるものであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記調光器は、前記デューティ信号のデューティ比を不連続に変化して出力するものであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記照明器具は、蛍光灯と、前記デューティ信号を受けて前記蛍光灯に電力供給する安定器とを備えるものであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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