調光システムおよびその制御方法
【課題】蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムを提供する。
【解決手段】該調光システムは、電源の第１の信号を受けて調整信号を生成するシリコン制御整流器（ＳＣＲ）１と、チャージポンプ信号、電源の第２の信号および調整信号を受けてＤＣ電源信号を生成するチャージポンプ回路２と、調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成するＲＣ減衰器３３と、減衰ＤＣ信号を受けると共に第１の基準電圧、第２の基準電圧および蛍光灯５のパワーフィードバック信号に基づいて第１および第２の出力信号を生成する制御回路３と、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号を受けて照度信号およびチャージポンプ信号を生成するハーフブリッジ駆動回路４と、を含み、蛍光灯５の照度レベルが照度信号によって調整される。
【解決手段】該調光システムは、電源の第１の信号を受けて調整信号を生成するシリコン制御整流器（ＳＣＲ）１と、チャージポンプ信号、電源の第２の信号および調整信号を受けてＤＣ電源信号を生成するチャージポンプ回路２と、調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成するＲＣ減衰器３３と、減衰ＤＣ信号を受けると共に第１の基準電圧、第２の基準電圧および蛍光灯５のパワーフィードバック信号に基づいて第１および第２の出力信号を生成する制御回路３と、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号を受けて照度信号およびチャージポンプ信号を生成するハーフブリッジ駆動回路４と、を含み、蛍光灯５の照度レベルが照度信号によって調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は調光に関し、より詳細には蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムおよび装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１には、従来の白熱灯ＲＬ用のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）を備えた調光回路が示されている。この回路においてスイッチＫ１がオンになると、商用電源からの交流（ＡＣ）電源ＰＳが抵抗Ｒ２、スイッチＫ１、抵抗Ｒ３および可変抵抗Ｒ１を介してＡ１点へ送られる。このとき、ＡＣ電源ＰＳの正弦波の正の半周期においてコンデンサＣが充電される。そして、Ａ１点のＡ点に対する電圧が、双方向ダイオードＤｂ３を導通させるターンオン電圧に達し、かつＳＣＲ両端の条件が所定の導通の要求を満たしたとき、ＳＣＲは導通して白熱灯ＲＬが点灯する。白熱灯ＲＬは、電源ＰＳの正弦波の負の半周期においても同じような方式で点灯する。
【０００３】
コンデンサＣの充電速度、双方向ダイオードＤｂ３の導通する時点、さらにはＳＣＲが導通を始める導通角は、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を調整することにより変えることができる。各導通角はそれぞれ異なる平均電流に対応しているので、導通角の大きさを調整すれば白熱灯ＲＬを流れる平均電流を制御することができる。これにより、白熱灯の照度レベルが制御ないし調整を得るようになるのである。図２に示すのは、各導通角に対応するＳＣＲの出力波形であり、図中の黒い部分は導通期間を表している。
【０００４】
さて、白熱灯とは異なり、蛍光灯には電力の流れを調節するための電子安定器が要される。蛍光灯はＡＣ電源により直接起動することができないので、ＤＣ電源に変換する必要がある。図３には、ＳＣＲを用いて蛍光灯の照度レベルを調整するための設計が示されている。図１の回路と比べてみると、図３にはブリッジ整流器４ＤおよびコンデンサＣＬが蛍光灯ＦＬの前に加わっており、ＳＣＲのＡＣ出力をＤＣ直流出力に変換してから蛍光灯ＦＬに電源を供給するようになっている。
【０００５】
ＳＣＲの負荷が、図３に示されるブリッジ整流器４ＤおよびコンデンサＣＬのように容量性である場合、オフ時のＳＣＲのリーケージによりコンデンサＣＬが充電されて、コンデンサＣ１両端の電圧が低下してしまう。よって、コンデンサＣ１の充電電流が減少すると共に、充電電流と入力されるＡＣ電源ＰＳの間に位相のシフトが生じるため、コンデンサＣ１両端の電圧が双方向ダイオードＤｂ３のターンオン電圧に達しなくなってしまい、ＳＣＲが導通できなくなる。
【０００６】
また、導通角が小さいと、双方向ダイオードＤｂ３およびＳＣＲがオンにならなくなるということがよく起こる。そうすると、蛍光灯はエネルギー不足で作動不可能になる。その結果、蛍光灯ＦＬは繰り返して再起動し、これによりちらつきが生じる。
【０００７】
蛍光灯に用いられる別の従来の調光回路は、電子調光安定器中にさらに制御回路を加え、電源投入時に、電子調光安定器が調光信号を生成して蛍光灯の照度を調整するようになっている。しかしながら、この構成は、制御回路が生成する調光信号を伝送するためのさらなる回路設計を必要とするため、蛍光灯に用いられる回路全体を複雑としてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電源がエネルギー伝達の機能を持つだけでなく、蛍光灯の照度レベルを調整する複数の制御信号をも含むような、蛍光灯の照度レベルを制御する調光システム、および電子調光安定器に用いられる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の１実施形態による蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムは、ＳＣＲ制御回路、チャージポンプ回路、ＲＣ減衰器、制御回路およびハーフブリッジ駆動回路を含む。ＳＣＲ制御回路は、商用電源（ＡＣ）からの第１の信号を受けて、調整信号を生成する。チャージポンプ回路は、ＳＣＲ制御回路に接続され、チャージポンプ信号、商用電源からの第２の信号および調整された調整信号を受けて整流を行うと共に、蛍光灯のＤＣ電源となるＤＣ電源信号を生成する。ＲＣ減衰器もＳＣＲ制御回路に接続され、ＳＣＲ制御回路から出力された調整信号を減衰し、減衰ＤＣ信号を生成する。制御回路はＲＣ減衰器および蛍光灯に接続され、減衰ＤＣ信号を受けて、第１の基準電圧、第２の基準電圧および蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づき第１の出力信号および第２の出力信号を生成する。ハーフブリッジ駆動回路は、チャージポンプ回路、制御回路および蛍光灯に接続され、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号を受けてチャージポンプ信号を生成することにより、ＳＣＲの導通状態を維持するべく上述のチャージポンプ回路中にチャージポンプ回路を形成する。ハーフブリッジ駆動回路が、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号に基づき、外付インダクタを流れる電流の量を制御することにより照度信号を生成すると、次いでその照度信号の電流が蛍光灯に印加されて、照度レベルが調整されることとなる。
【００１０】
また本発明は、蛍光灯の照度レベルを制御する内蔵型（ビルトイン）電子調光安定器に用いられる制御装置をも提供する。該電子調光安定器は、チャージポンプ回路、ＲＣ減衰器およびハーフブリッジ駆動回路を含むものである。ＳＣＲ制御回路が電源の第１の信号を調整することで調整信号を生成すると、ＲＣ減衰器は調整信号を受けて減衰ＤＣ信号を生成し、チャージポンプ回路は電源の第２の信号、調整信号およびハーフブリッジ駆動回路からのチャージポンプ信号を受けてＤＣ電源信号を生成し、ハーフブリッジ駆動信号はＤＣ電源信号、制御装置により生成される第１の出力信号および第２の出力信号に基づき、蛍光灯の照度レベルを制御するための照度信号およびチャージポンプ信号を生成する。
【００１１】
さらに、該制御装置は、ヒステリシスコンパレータ、減算器、および電圧制御オシレータをさらに含む。ヒステリシスコンパレータはＲＣ減衰器に接続され、第１の基準電圧および第２の基準電圧を減衰ＤＣ信号と比較することによりイネーブル信号を生成する。減算器はＲＣ減衰器に接続され、第１の基準電圧に基づき減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する。電圧制御オシレータは、ヒステリシスコンパレータ、減算器および蛍光灯に接続され、イネーブル信号および蛍光灯により生成されるパワーフィードバック信号に基づいて調光信号を変換することで、第１の出力信号および第２の出力信号を生成してハーフブリッジ駆動回路に与える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蛍光灯の照度制御に用いられる調光システムおよび制御装置によれば、制御回路を加えることにより従来の蛍光灯における繰り返される再起動の問題を回避することができ、かつ、減算器を使用することで制御回路の追加により犠牲となる調光範囲を補償することもできる。したがって、蛍光灯の照度レベルが有効に制御され得る一方で、調光範囲が狭くなることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の上述およびその他の目的、特徴ならびに長所がより明らかに理解されるよう、以下に好ましい実施形態を挙げ、図面と対応させながら詳細に説明する。
【００１４】
以下に記載するのは、本発明を実施するのに最良であると考えられる形態である。この記載は、本発明の一般的原理を説明することを目的としたもので、限定の意味に取られてはならない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲を参照に判断されるべきである。
【００１５】
図４は、本発明の１実施形態による、蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムのブロック図である。図示されているように、その回路は、ＳＣＲ制御回路１、チャージポンプ回路２、ＲＣ減衰器３３、制御回路３、ハーフブリッジ駆動回路４および蛍光灯５を含む。
【００１６】
ここで用いられるＳＣＲ制御回路１およびチャージポンプ回路２は、図３にて用いられているものと同じであり、また、ハーフブリッジ駆動回路４および蛍光灯５は公知技術によるものであるので、簡単のためそれらの詳細は省くこととする。本発明の制御回路３については以下に詳述する。
【００１７】
本発明では、蛍光灯５の照度を制御するために、ＳＣＲ制御回路１が蛍光灯５の作動を維持するための最小導通角ω１と、蛍光灯５を切った後、再起動させるのに要される再起動導通角ωｈとを設定する。ＳＣＲ制御回路１の導通角が最小導通角ω１よりも小さいとき、制御回路３は信号ＤＩＳＡＢＬＥを発して蛍光灯５をオフにする。また、蛍光灯５がオフであり、かつ導通角が再起動導通角ωｈより大きいとき、制御回路３はイネーブル信号ＥＮＡＢＬＥを発して蛍光灯５をオンとする。
【００１８】
チャージポンプ回路２の出力は、蛍光灯５のＤＣ電源からのＤＣ電源信号である。１実施態様において、ＤＣ電源信号は約３００Ｖである。ＲＣ減衰器３３は、ＳＣＲ制御回路１からの調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成し、制御回路３中のヒステリシスコンパレータ３１に与える。この減衰ＤＣ信号の電圧範囲は、例えば、導通角の大きさである０Ｖから４Ｖとすることができる。ヒステリシスコンパレータ３１は、減衰ＤＣ信号を、最小導通角ω１に相当する第１の基準電圧ＶＬ、または再起動導通角ωｈに相当する第２の基準電圧Ｖｈと比較する。減衰ＤＣ信号の電圧が第１の基準電圧ＶＬよりも小さいとき、ヒステリシスコンパレータ３１は、信号ＤＩＳＡＢＬＥを発して、スイッチ素子をオフにする。また、減衰ＤＣ信号の電圧が第２の基準電圧Ｖｈよりも大きいとき、ヒステリシスコンパレータ３１はイネーブル信号ＥＮＡＢＬＥを発してスイッチ素子をオンにする。
【００１９】
しかながら、上述の場合において、照度を制御するための減衰ＤＣ信号の有効範囲は、ヒステリシスコンパレータ３１を設ける前は０Ｖから４Ｖであり、ヒステリシスコンパレータ３１を設けた後はＶＬから４Ｖとなる。したがって、減衰ＤＣ信号の０ＶからＶＬの範囲においてはイネーブル信号は生成され得ないため、調光範囲が小さくなってしまう。
【００２０】
そこで、図５に示されるように、本発明では制御回路３に減算器３２を加える。この減算器３２のマイナス端子は第１の基準電圧ＶＬを受け、プラス端子は減衰ＤＣ信号を受ける。減算器３２は、減衰ＤＣ信号の範囲を調節して０〜４Ｖから０〜（４＋ＶＬ）Ｖにする。減衰ＤＣ信号は第１の基準電圧ＶＬと比較され、減算器３２による演算後に調光信号が生成される。その結果、調光信号は０〜４Ｖに補償されることとなる。
【００２１】
図４および図５を併せて参照されたい。本発明に係る蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムは、ＳＣＲ制御回路１、チャージポンプ回路２、ＲＣ減衰器３３、制御回路３およびハーフブリッジ駆動回路４を含んでいる。
【００２２】
ＳＣＲ制御回路１は、商用ＡＣ電源からの第１の信号を受けて、調整信号を生成する。チャージポンプ回路２は、ＳＣＲ制御回路１に接続され、チャージポンプ信号、（商用電源の中性線（ニュートラル）からの）第２の信号および調整信号を受けて整流を行うと共に、蛍光灯のＤＣ電源を生成する。ＲＣ減衰器３３もＳＣＲ制御回路１に接続され、ＳＣＲ制御回路１からの調整信号を減衰し、減衰ＤＣ信号を生成する。
【００２３】
１実施態様において、交流電源は商用電源とすることができる。ＳＣＲ制御回路１は、商用電源（ＡＣ電源）のホット線の部分（ライン）のみを受信して調整信号を生成し、中性線の部分（ニュートラル）はバイパスさせる。一方、チャージポンプ回路２は、商用電源（ＡＣ電源）の中性線の部分を受信すると共に、ハーフブリッジ駆動回路４からフィードバックされるチャージポンプ信号を受け取り、かつＳＣＲ制御回路１によって出力された調整信号に基づいて、ＤＣ電源を生成する。ＳＣＲ制御回路１は、商用電源（ＡＣ電源）の中性線の部分をチャージポンプ回路２にバイパスさせるチャネルを提供する。すなわち、ＳＣＲ制御回路１は、ＡＣ電源に接続され、ホット線の部分を利用して調整信号を生成してから、中性線の電源信号をいかなる変化も加えずにチャージポンプ回路２にバイパスさせる。よってチャージポンプ回路２は、ＳＣＲ制御信号１により調整された調整信号、変化が加えられていない中性線電源信号、およびハーフブリッジ駆動回路４からフィードバックされるチャージポンプ信号を受け取って、ＤＣ電源を生成する。
【００２４】
制御回路３はＲＣ減衰器３３および蛍光灯５に接続され、減衰ＤＣ信号を受けると共に、第１の基準電圧ＶＬ、第２の基準電圧Ｖｈおよびパワーフィードバック信号に基づいて第１の出力信号および第２の出力信号を生成する。
【００２５】
さらに、制御回路３は、ヒステリシスコンパレータ３１、減算器３２および電圧制御オシレータ３４を含む。ヒステリシスコンパレータ３１はＲＣ減衰器３３に接続され、ＲＣ減衰器３３により生成された減衰ＤＣ信号を受け、第１の基準電圧および第２の基準電圧と減衰ＤＣ信号を比較してイネーブル信号を生成する。減算器３２はＲＣ減衰器３３に接続され、第１の基準電圧に基づいて減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する。電圧制御オシレータ３４はヒステリシスコンパレータ３１、減算器３２および蛍光灯５に接続され、イネーブル信号および蛍光灯５によって生成されるパワーフィードバック信号に基づき調光信号を変換することにより、第１の出力信号および第２の出力信号を生成する。
【００２６】
さらに、電圧制御オシレータ３４は、増幅器３４１、電流制御回路３４２、スイッチ制御回路３４３、波形変換器３４４およびインバータ３４５を含む。増幅器３４１は、調光信号および蛍光灯５により生成されるパワーフィードバック信号に基づいて周波数調整信号を生成する。パワーフィードバック信号は蛍光灯５のパワー情報を提供するものである。蛍光灯５のパワーは調光信号を調整することにより制御される。１実施態様において、増幅器３４１は電圧電流変換アンプ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ−Ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＯＴＡ）とすることができる。
【００２７】
電流制御回路３４２は増幅器３４１に接続され、周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する。スイッチ制御回路３４３は電流制御回路３４２およびヒステリシスコンパレータ３１に接続され、第１の電流、第２の電流およびイネーブル信号に基づいて三角波出力信号を生成する。波形変換器３４４はスイッチ制御回路３４３に接続され、三角波出力信号を第１の出力信号に変換する。インバータ３４５は、波形変換器３４４に接続され、第１の出力信号を受けて第２の出力信号を生成し、ハーフブリッジ駆動回路４に与える。波形変換器３４４は該三角波出力信号を第１および第２の方形波出力信号に変換するものである。
【００２８】
スイッチ制御回路３４３はコンデンサおよびスイッチ素子を含む。コンデンサは第１の電流源に直列接続されると共に、第２の電流源に並列接続され、第１および第２の電流源の第１および第２の電流により充電および放電を行うことにより、三角波出力信号を生成する。スイッチ素子はコンデンサおよび第２の電流源に並列接続され、イネーブル信号に基づき選択的にオンおよびオフすることによって、コンデンサの充電および放電を制御する。イネーブル信号がスイッチ素子をオンさせると、コンデンサは充電または放電を行わない。一方、イネーブル信号がスイッチ素子をオフさせると、コンデンサは充電または放電を行う。コンデンサが充電または放電を行わないと、蛍光灯５はオフとなる。一方、コンデンサが充電または放電を行うと、蛍光灯５はオンとなる。
【００２９】
本実施形態において、第１の基準電圧は蛍光灯５を起動させるのに要される最小の電圧であり、第１の基準電圧が減衰ＤＣ電源信号よりも大きいとき、生成されるイネーブル信号はスイッチ素子をオンにする。また、第２の基準電圧は蛍光灯５を再起動させるのに要される最小の電圧であり、減衰ＤＣ電源信号が第２の基準電圧よりも大きいとき、イネーブル信号はディセーブルされてスイッチ素子がオフとなる。
【００３０】
ヒステリシスコンパレータ３１の特性によれば蛍光灯５のオンまたはオフはイネーブル信号によってしか決定されないが、蛍光灯５の照度は減算器３２が生成する調光信号によって制御される。蛍光灯５のＤＣ電源は、チャージポンプ回路２が生成するＤＣ電源信号により提供される。
【００３１】
コンデンサは、電流制御回路３４２により生成される第１および第２の電流の値および方向に応じて充電または放電がなされ、これによって三角波出力信号が生成される。イネーブル信号は、スイッチ素子のオンまたはオフを制御することで、さらにコンデンサを充電または放電させるかを制御するのみのものであって、出力電圧の周波数は決定しない。三角波出力信号の周波数は、電流制御回路３４２より出力される第１および第２の電流によって決まる。
【００３２】
ハーフブリッジ駆動回路４は、チャージポンプ回路２、制御回路３および蛍光灯５に接続され、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号を受けて照度信号およびチャージポンプ信号を生成する。蛍光灯５の照度レベルは、この照度信号により調整することができる。本実施形態において、調光信号および蛍光灯５からのパワーフィードバック信号に基づいて生成される周波数調整信号は、ハーフブリッジ駆動回路４中のインダクタを流れる電流、つまり、蛍光灯５の電流を制御し、かつ、蛍光灯５の出力パワーを調整する。
【００３３】
調光信号および蛍光灯５のパワーフィードバック信号が電圧制御オシレータ３４中の増幅器３４１へ送られると、それらに応じて周波数調整信号の値はそれぞれ異なるものとなり、よって電圧制御オシレータ３４の周波数出力も変わる。ハーフブリッジ駆動回路４は、電圧制御オシレータ３４からの第１および第２の出力信号を受けて、外付インダクタＬ１を流れる電流を制御し、照度信号を生成して蛍光灯５に与える。照度信号の値はインダクタＬ１を流れる各電流に対応してそれぞれ異なるため、これにより蛍光灯５の照度レベルを変えることができることとなる。したがって、減衰ＤＣ信号および蛍光灯５のパワーフィードバック信号に応じて、電圧制御オシレータ３４の出力周波数はそれぞれ異なるものとなり、さらにはハーフブリッジ駆動回路４およびインダクタＬ１を流れる電流が決まる。そして、蛍光灯５の照度が電流によって制御され、本発明の調光システムが実現されることとなる。
【００３４】
１実施態様では、ハーフブリッジ駆動回路４は、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号に基づいてチャージポンプ信号を生成し、チャージポンプ回路２に与える。これによれば、チャージポンプ回路２中にチャージポンプ回路が形成されることになる。チャージポンプ回路２は、チャージポンプ信号に基づいて調整信号を継続的に生成することができる。
【００３５】
上記チャージポンプ回路は次のとおりに動作する。ＳＣＲ制御回路１においては、ＳＣＲ両端の電圧がトリガ電圧に達し、かつトリガされた後にＳＣＲに保持電流が流れることが要され、この条件が満たされないとＳＣＲはオフとなる。したがって、電流は、ＳＣＲがトリガされた後、基本半周期の終了まで、保持電流よりも高く保たれる必要がある。この目的を達成するため、電子調光安定器のシンク電流は、例えば、調光の設計に適用される各種の標準的な商用電力の双方向ＳＣＲの保持電流より大きくなければならない。よって、ＳＣＲをオンに保つために、チャージポンプ回路をチャージポンプ回路２中に加えるのである。動作時、スイッチ素子Ｑ２がオンになると、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の間の電圧は最小値まで下降して、主電圧の正の半周期にてダイオードＤ２を介しコンデンサＣ２が充電される。スイッチＱ２がオフに、スイッチＱ１がオンになると、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の間の電圧は最大値まで上昇し、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２が放電しコンデンサＣ４が充電される。主電圧の負の半周期において、コンデンサＣ３およびＣ５の動作はコンデンサＣ２およびＣ４の動作と同様であるが、極性は逆である。その結果、ＳＣＲがトリガされた後、主電圧の半周期の終了まで、連続的な入力電流パルスが供給され続けることとなる。なお、上述したように、チャージポンプ回路の構成は公知であるので、その詳細は省く。
【００３６】
また、本発明は蛍光灯の照度レベルを制御する方法も提供する。該方法は、電源の第１の信号を受けることにより調整信号を生成する工程と、チャージポンプ信号に基づいて電源の第２の信号および調整信号を整流することによりＤＣ電源信号を生成し、蛍光灯にＤＣ電源を供給する工程と、調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成する工程と、第１の基準電圧、第２の基準電圧および蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づいて減衰ＤＣ信号を処理することにより第１の出力信号および第２の出力信号を生成する工程と、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号に基づいて照度信号およびチャージポンプ信号を生成する工程と、を含む。蛍光灯の照度レベルは照度信号により調整される。
【００３７】
上述の出力信号を生成する工程は、第１の基準電圧および第２の基準電圧と減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成する工程と、第１の基準電圧に基づいて減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する工程と、イネーブル信号およびパワーフィードバック信号に基づいて調光信号を変換することにより第１の出力信号および第２の出力信号を生成する工程と、を含むものとすることができる。
【００３８】
さらに、調光信号および蛍光灯が生成するパワーフィードバック信号に基づいて、周波数を制御するためのＤＣ信号を生成するようにしてもよく、かつ、この周波数を制御するＤＣ信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成するようにしてもよい。そして、第１の電流、第２の電流およびイネーブル信号に基づいて、所定の周波数の方形波出力信号を生成し、方形波出力信号を第１の出力信号に変換し、第１の出力信号に基づいて第２の出力信号をハーフブリッジ駆動回路に送る。
【００３９】
さらに、方形波出力信号は、第１の電流および第２の電流に基づいてコンデンサを充電または放電することにより生成されることとしてもよい。コンデンサの充電および放電は、イネーブル信号に基づき、スイッチを選択的にオンおよびオフにすることによって制御される。
【００４０】
本発明の蛍光灯の照度制御に用いられる調光システムおよび制御装置は、制御回路を加えることによって、従来の蛍光灯における繰り返される再起動の問題を回避できるものである。さらに、本発明では、減算器を使用することで、制御回路の追加により犠牲となる調光範囲の補償も行う。したがって、蛍光灯の照度レベルが有効に制御され得ることとなり、しかも、調光範囲が狭くなることもない。
【００４１】
本発明を好ましい実施形態によって以上のように開示したが、これは本発明を限定しようとするものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて変更および修飾を施すことができる。よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で定義されたものが基準とされる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】白熱灯に用いられる従来のＳＣＲの回路を示す概略図である。
【図２】各導通角に対応するＳＣＲの出力波形を示す概略図であり、黒色の部分は導通期間を表す。
【図３】蛍光灯の照度レベルを調整するための設計を示す概略図である。
【図４】本発明の１実施形態による蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムのブロック図である。
【図５】本発明の別の実施形態による蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムの概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ ＳＣＲ制御回路
２ チャージポンプ回路
３ 制御回路
４ ハーフブリッジ駆動回路
５ 蛍光灯
６ 電源
３１ ヒステリシスコンパレータ
３２ 減算器
３３ ＲＣ減算器
３４ 電圧制御オシレータ
７４ チャージポンプ信号
７５ ＤＣ電源信号
８５ 第１の電流
８６ 第２の電流
３４１ 増幅器
３４２ 電流制御回路
３４３ スイッチ制御回路
３４４ 波形変換器
３４５ インバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は調光に関し、より詳細には蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムおよび装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１には、従来の白熱灯ＲＬ用のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）を備えた調光回路が示されている。この回路においてスイッチＫ１がオンになると、商用電源からの交流（ＡＣ）電源ＰＳが抵抗Ｒ２、スイッチＫ１、抵抗Ｒ３および可変抵抗Ｒ１を介してＡ１点へ送られる。このとき、ＡＣ電源ＰＳの正弦波の正の半周期においてコンデンサＣが充電される。そして、Ａ１点のＡ点に対する電圧が、双方向ダイオードＤｂ３を導通させるターンオン電圧に達し、かつＳＣＲ両端の条件が所定の導通の要求を満たしたとき、ＳＣＲは導通して白熱灯ＲＬが点灯する。白熱灯ＲＬは、電源ＰＳの正弦波の負の半周期においても同じような方式で点灯する。
【０００３】
コンデンサＣの充電速度、双方向ダイオードＤｂ３の導通する時点、さらにはＳＣＲが導通を始める導通角は、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を調整することにより変えることができる。各導通角はそれぞれ異なる平均電流に対応しているので、導通角の大きさを調整すれば白熱灯ＲＬを流れる平均電流を制御することができる。これにより、白熱灯の照度レベルが制御ないし調整を得るようになるのである。図２に示すのは、各導通角に対応するＳＣＲの出力波形であり、図中の黒い部分は導通期間を表している。
【０００４】
さて、白熱灯とは異なり、蛍光灯には電力の流れを調節するための電子安定器が要される。蛍光灯はＡＣ電源により直接起動することができないので、ＤＣ電源に変換する必要がある。図３には、ＳＣＲを用いて蛍光灯の照度レベルを調整するための設計が示されている。図１の回路と比べてみると、図３にはブリッジ整流器４ＤおよびコンデンサＣＬが蛍光灯ＦＬの前に加わっており、ＳＣＲのＡＣ出力をＤＣ直流出力に変換してから蛍光灯ＦＬに電源を供給するようになっている。
【０００５】
ＳＣＲの負荷が、図３に示されるブリッジ整流器４ＤおよびコンデンサＣＬのように容量性である場合、オフ時のＳＣＲのリーケージによりコンデンサＣＬが充電されて、コンデンサＣ１両端の電圧が低下してしまう。よって、コンデンサＣ１の充電電流が減少すると共に、充電電流と入力されるＡＣ電源ＰＳの間に位相のシフトが生じるため、コンデンサＣ１両端の電圧が双方向ダイオードＤｂ３のターンオン電圧に達しなくなってしまい、ＳＣＲが導通できなくなる。
【０００６】
また、導通角が小さいと、双方向ダイオードＤｂ３およびＳＣＲがオンにならなくなるということがよく起こる。そうすると、蛍光灯はエネルギー不足で作動不可能になる。その結果、蛍光灯ＦＬは繰り返して再起動し、これによりちらつきが生じる。
【０００７】
蛍光灯に用いられる別の従来の調光回路は、電子調光安定器中にさらに制御回路を加え、電源投入時に、電子調光安定器が調光信号を生成して蛍光灯の照度を調整するようになっている。しかしながら、この構成は、制御回路が生成する調光信号を伝送するためのさらなる回路設計を必要とするため、蛍光灯に用いられる回路全体を複雑としてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電源がエネルギー伝達の機能を持つだけでなく、蛍光灯の照度レベルを調整する複数の制御信号をも含むような、蛍光灯の照度レベルを制御する調光システム、および電子調光安定器に用いられる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の１実施形態による蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムは、ＳＣＲ制御回路、チャージポンプ回路、ＲＣ減衰器、制御回路およびハーフブリッジ駆動回路を含む。ＳＣＲ制御回路は、商用電源（ＡＣ）からの第１の信号を受けて、調整信号を生成する。チャージポンプ回路は、ＳＣＲ制御回路に接続され、チャージポンプ信号、商用電源からの第２の信号および調整された調整信号を受けて整流を行うと共に、蛍光灯のＤＣ電源となるＤＣ電源信号を生成する。ＲＣ減衰器もＳＣＲ制御回路に接続され、ＳＣＲ制御回路から出力された調整信号を減衰し、減衰ＤＣ信号を生成する。制御回路はＲＣ減衰器および蛍光灯に接続され、減衰ＤＣ信号を受けて、第１の基準電圧、第２の基準電圧および蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づき第１の出力信号および第２の出力信号を生成する。ハーフブリッジ駆動回路は、チャージポンプ回路、制御回路および蛍光灯に接続され、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号を受けてチャージポンプ信号を生成することにより、ＳＣＲの導通状態を維持するべく上述のチャージポンプ回路中にチャージポンプ回路を形成する。ハーフブリッジ駆動回路が、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号に基づき、外付インダクタを流れる電流の量を制御することにより照度信号を生成すると、次いでその照度信号の電流が蛍光灯に印加されて、照度レベルが調整されることとなる。
【００１０】
また本発明は、蛍光灯の照度レベルを制御する内蔵型（ビルトイン）電子調光安定器に用いられる制御装置をも提供する。該電子調光安定器は、チャージポンプ回路、ＲＣ減衰器およびハーフブリッジ駆動回路を含むものである。ＳＣＲ制御回路が電源の第１の信号を調整することで調整信号を生成すると、ＲＣ減衰器は調整信号を受けて減衰ＤＣ信号を生成し、チャージポンプ回路は電源の第２の信号、調整信号およびハーフブリッジ駆動回路からのチャージポンプ信号を受けてＤＣ電源信号を生成し、ハーフブリッジ駆動信号はＤＣ電源信号、制御装置により生成される第１の出力信号および第２の出力信号に基づき、蛍光灯の照度レベルを制御するための照度信号およびチャージポンプ信号を生成する。
【００１１】
さらに、該制御装置は、ヒステリシスコンパレータ、減算器、および電圧制御オシレータをさらに含む。ヒステリシスコンパレータはＲＣ減衰器に接続され、第１の基準電圧および第２の基準電圧を減衰ＤＣ信号と比較することによりイネーブル信号を生成する。減算器はＲＣ減衰器に接続され、第１の基準電圧に基づき減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する。電圧制御オシレータは、ヒステリシスコンパレータ、減算器および蛍光灯に接続され、イネーブル信号および蛍光灯により生成されるパワーフィードバック信号に基づいて調光信号を変換することで、第１の出力信号および第２の出力信号を生成してハーフブリッジ駆動回路に与える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蛍光灯の照度制御に用いられる調光システムおよび制御装置によれば、制御回路を加えることにより従来の蛍光灯における繰り返される再起動の問題を回避することができ、かつ、減算器を使用することで制御回路の追加により犠牲となる調光範囲を補償することもできる。したがって、蛍光灯の照度レベルが有効に制御され得る一方で、調光範囲が狭くなることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の上述およびその他の目的、特徴ならびに長所がより明らかに理解されるよう、以下に好ましい実施形態を挙げ、図面と対応させながら詳細に説明する。
【００１４】
以下に記載するのは、本発明を実施するのに最良であると考えられる形態である。この記載は、本発明の一般的原理を説明することを目的としたもので、限定の意味に取られてはならない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲を参照に判断されるべきである。
【００１５】
図４は、本発明の１実施形態による、蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムのブロック図である。図示されているように、その回路は、ＳＣＲ制御回路１、チャージポンプ回路２、ＲＣ減衰器３３、制御回路３、ハーフブリッジ駆動回路４および蛍光灯５を含む。
【００１６】
ここで用いられるＳＣＲ制御回路１およびチャージポンプ回路２は、図３にて用いられているものと同じであり、また、ハーフブリッジ駆動回路４および蛍光灯５は公知技術によるものであるので、簡単のためそれらの詳細は省くこととする。本発明の制御回路３については以下に詳述する。
【００１７】
本発明では、蛍光灯５の照度を制御するために、ＳＣＲ制御回路１が蛍光灯５の作動を維持するための最小導通角ω１と、蛍光灯５を切った後、再起動させるのに要される再起動導通角ωｈとを設定する。ＳＣＲ制御回路１の導通角が最小導通角ω１よりも小さいとき、制御回路３は信号ＤＩＳＡＢＬＥを発して蛍光灯５をオフにする。また、蛍光灯５がオフであり、かつ導通角が再起動導通角ωｈより大きいとき、制御回路３はイネーブル信号ＥＮＡＢＬＥを発して蛍光灯５をオンとする。
【００１８】
チャージポンプ回路２の出力は、蛍光灯５のＤＣ電源からのＤＣ電源信号である。１実施態様において、ＤＣ電源信号は約３００Ｖである。ＲＣ減衰器３３は、ＳＣＲ制御回路１からの調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成し、制御回路３中のヒステリシスコンパレータ３１に与える。この減衰ＤＣ信号の電圧範囲は、例えば、導通角の大きさである０Ｖから４Ｖとすることができる。ヒステリシスコンパレータ３１は、減衰ＤＣ信号を、最小導通角ω１に相当する第１の基準電圧ＶＬ、または再起動導通角ωｈに相当する第２の基準電圧Ｖｈと比較する。減衰ＤＣ信号の電圧が第１の基準電圧ＶＬよりも小さいとき、ヒステリシスコンパレータ３１は、信号ＤＩＳＡＢＬＥを発して、スイッチ素子をオフにする。また、減衰ＤＣ信号の電圧が第２の基準電圧Ｖｈよりも大きいとき、ヒステリシスコンパレータ３１はイネーブル信号ＥＮＡＢＬＥを発してスイッチ素子をオンにする。
【００１９】
しかながら、上述の場合において、照度を制御するための減衰ＤＣ信号の有効範囲は、ヒステリシスコンパレータ３１を設ける前は０Ｖから４Ｖであり、ヒステリシスコンパレータ３１を設けた後はＶＬから４Ｖとなる。したがって、減衰ＤＣ信号の０ＶからＶＬの範囲においてはイネーブル信号は生成され得ないため、調光範囲が小さくなってしまう。
【００２０】
そこで、図５に示されるように、本発明では制御回路３に減算器３２を加える。この減算器３２のマイナス端子は第１の基準電圧ＶＬを受け、プラス端子は減衰ＤＣ信号を受ける。減算器３２は、減衰ＤＣ信号の範囲を調節して０〜４Ｖから０〜（４＋ＶＬ）Ｖにする。減衰ＤＣ信号は第１の基準電圧ＶＬと比較され、減算器３２による演算後に調光信号が生成される。その結果、調光信号は０〜４Ｖに補償されることとなる。
【００２１】
図４および図５を併せて参照されたい。本発明に係る蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムは、ＳＣＲ制御回路１、チャージポンプ回路２、ＲＣ減衰器３３、制御回路３およびハーフブリッジ駆動回路４を含んでいる。
【００２２】
ＳＣＲ制御回路１は、商用ＡＣ電源からの第１の信号を受けて、調整信号を生成する。チャージポンプ回路２は、ＳＣＲ制御回路１に接続され、チャージポンプ信号、（商用電源の中性線（ニュートラル）からの）第２の信号および調整信号を受けて整流を行うと共に、蛍光灯のＤＣ電源を生成する。ＲＣ減衰器３３もＳＣＲ制御回路１に接続され、ＳＣＲ制御回路１からの調整信号を減衰し、減衰ＤＣ信号を生成する。
【００２３】
１実施態様において、交流電源は商用電源とすることができる。ＳＣＲ制御回路１は、商用電源（ＡＣ電源）のホット線の部分（ライン）のみを受信して調整信号を生成し、中性線の部分（ニュートラル）はバイパスさせる。一方、チャージポンプ回路２は、商用電源（ＡＣ電源）の中性線の部分を受信すると共に、ハーフブリッジ駆動回路４からフィードバックされるチャージポンプ信号を受け取り、かつＳＣＲ制御回路１によって出力された調整信号に基づいて、ＤＣ電源を生成する。ＳＣＲ制御回路１は、商用電源（ＡＣ電源）の中性線の部分をチャージポンプ回路２にバイパスさせるチャネルを提供する。すなわち、ＳＣＲ制御回路１は、ＡＣ電源に接続され、ホット線の部分を利用して調整信号を生成してから、中性線の電源信号をいかなる変化も加えずにチャージポンプ回路２にバイパスさせる。よってチャージポンプ回路２は、ＳＣＲ制御信号１により調整された調整信号、変化が加えられていない中性線電源信号、およびハーフブリッジ駆動回路４からフィードバックされるチャージポンプ信号を受け取って、ＤＣ電源を生成する。
【００２４】
制御回路３はＲＣ減衰器３３および蛍光灯５に接続され、減衰ＤＣ信号を受けると共に、第１の基準電圧ＶＬ、第２の基準電圧Ｖｈおよびパワーフィードバック信号に基づいて第１の出力信号および第２の出力信号を生成する。
【００２５】
さらに、制御回路３は、ヒステリシスコンパレータ３１、減算器３２および電圧制御オシレータ３４を含む。ヒステリシスコンパレータ３１はＲＣ減衰器３３に接続され、ＲＣ減衰器３３により生成された減衰ＤＣ信号を受け、第１の基準電圧および第２の基準電圧と減衰ＤＣ信号を比較してイネーブル信号を生成する。減算器３２はＲＣ減衰器３３に接続され、第１の基準電圧に基づいて減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する。電圧制御オシレータ３４はヒステリシスコンパレータ３１、減算器３２および蛍光灯５に接続され、イネーブル信号および蛍光灯５によって生成されるパワーフィードバック信号に基づき調光信号を変換することにより、第１の出力信号および第２の出力信号を生成する。
【００２６】
さらに、電圧制御オシレータ３４は、増幅器３４１、電流制御回路３４２、スイッチ制御回路３４３、波形変換器３４４およびインバータ３４５を含む。増幅器３４１は、調光信号および蛍光灯５により生成されるパワーフィードバック信号に基づいて周波数調整信号を生成する。パワーフィードバック信号は蛍光灯５のパワー情報を提供するものである。蛍光灯５のパワーは調光信号を調整することにより制御される。１実施態様において、増幅器３４１は電圧電流変換アンプ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ−Ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＯＴＡ）とすることができる。
【００２７】
電流制御回路３４２は増幅器３４１に接続され、周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する。スイッチ制御回路３４３は電流制御回路３４２およびヒステリシスコンパレータ３１に接続され、第１の電流、第２の電流およびイネーブル信号に基づいて三角波出力信号を生成する。波形変換器３４４はスイッチ制御回路３４３に接続され、三角波出力信号を第１の出力信号に変換する。インバータ３４５は、波形変換器３４４に接続され、第１の出力信号を受けて第２の出力信号を生成し、ハーフブリッジ駆動回路４に与える。波形変換器３４４は該三角波出力信号を第１および第２の方形波出力信号に変換するものである。
【００２８】
スイッチ制御回路３４３はコンデンサおよびスイッチ素子を含む。コンデンサは第１の電流源に直列接続されると共に、第２の電流源に並列接続され、第１および第２の電流源の第１および第２の電流により充電および放電を行うことにより、三角波出力信号を生成する。スイッチ素子はコンデンサおよび第２の電流源に並列接続され、イネーブル信号に基づき選択的にオンおよびオフすることによって、コンデンサの充電および放電を制御する。イネーブル信号がスイッチ素子をオンさせると、コンデンサは充電または放電を行わない。一方、イネーブル信号がスイッチ素子をオフさせると、コンデンサは充電または放電を行う。コンデンサが充電または放電を行わないと、蛍光灯５はオフとなる。一方、コンデンサが充電または放電を行うと、蛍光灯５はオンとなる。
【００２９】
本実施形態において、第１の基準電圧は蛍光灯５を起動させるのに要される最小の電圧であり、第１の基準電圧が減衰ＤＣ電源信号よりも大きいとき、生成されるイネーブル信号はスイッチ素子をオンにする。また、第２の基準電圧は蛍光灯５を再起動させるのに要される最小の電圧であり、減衰ＤＣ電源信号が第２の基準電圧よりも大きいとき、イネーブル信号はディセーブルされてスイッチ素子がオフとなる。
【００３０】
ヒステリシスコンパレータ３１の特性によれば蛍光灯５のオンまたはオフはイネーブル信号によってしか決定されないが、蛍光灯５の照度は減算器３２が生成する調光信号によって制御される。蛍光灯５のＤＣ電源は、チャージポンプ回路２が生成するＤＣ電源信号により提供される。
【００３１】
コンデンサは、電流制御回路３４２により生成される第１および第２の電流の値および方向に応じて充電または放電がなされ、これによって三角波出力信号が生成される。イネーブル信号は、スイッチ素子のオンまたはオフを制御することで、さらにコンデンサを充電または放電させるかを制御するのみのものであって、出力電圧の周波数は決定しない。三角波出力信号の周波数は、電流制御回路３４２より出力される第１および第２の電流によって決まる。
【００３２】
ハーフブリッジ駆動回路４は、チャージポンプ回路２、制御回路３および蛍光灯５に接続され、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号を受けて照度信号およびチャージポンプ信号を生成する。蛍光灯５の照度レベルは、この照度信号により調整することができる。本実施形態において、調光信号および蛍光灯５からのパワーフィードバック信号に基づいて生成される周波数調整信号は、ハーフブリッジ駆動回路４中のインダクタを流れる電流、つまり、蛍光灯５の電流を制御し、かつ、蛍光灯５の出力パワーを調整する。
【００３３】
調光信号および蛍光灯５のパワーフィードバック信号が電圧制御オシレータ３４中の増幅器３４１へ送られると、それらに応じて周波数調整信号の値はそれぞれ異なるものとなり、よって電圧制御オシレータ３４の周波数出力も変わる。ハーフブリッジ駆動回路４は、電圧制御オシレータ３４からの第１および第２の出力信号を受けて、外付インダクタＬ１を流れる電流を制御し、照度信号を生成して蛍光灯５に与える。照度信号の値はインダクタＬ１を流れる各電流に対応してそれぞれ異なるため、これにより蛍光灯５の照度レベルを変えることができることとなる。したがって、減衰ＤＣ信号および蛍光灯５のパワーフィードバック信号に応じて、電圧制御オシレータ３４の出力周波数はそれぞれ異なるものとなり、さらにはハーフブリッジ駆動回路４およびインダクタＬ１を流れる電流が決まる。そして、蛍光灯５の照度が電流によって制御され、本発明の調光システムが実現されることとなる。
【００３４】
１実施態様では、ハーフブリッジ駆動回路４は、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号に基づいてチャージポンプ信号を生成し、チャージポンプ回路２に与える。これによれば、チャージポンプ回路２中にチャージポンプ回路が形成されることになる。チャージポンプ回路２は、チャージポンプ信号に基づいて調整信号を継続的に生成することができる。
【００３５】
上記チャージポンプ回路は次のとおりに動作する。ＳＣＲ制御回路１においては、ＳＣＲ両端の電圧がトリガ電圧に達し、かつトリガされた後にＳＣＲに保持電流が流れることが要され、この条件が満たされないとＳＣＲはオフとなる。したがって、電流は、ＳＣＲがトリガされた後、基本半周期の終了まで、保持電流よりも高く保たれる必要がある。この目的を達成するため、電子調光安定器のシンク電流は、例えば、調光の設計に適用される各種の標準的な商用電力の双方向ＳＣＲの保持電流より大きくなければならない。よって、ＳＣＲをオンに保つために、チャージポンプ回路をチャージポンプ回路２中に加えるのである。動作時、スイッチ素子Ｑ２がオンになると、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の間の電圧は最小値まで下降して、主電圧の正の半周期にてダイオードＤ２を介しコンデンサＣ２が充電される。スイッチＱ２がオフに、スイッチＱ１がオンになると、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の間の電圧は最大値まで上昇し、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２が放電しコンデンサＣ４が充電される。主電圧の負の半周期において、コンデンサＣ３およびＣ５の動作はコンデンサＣ２およびＣ４の動作と同様であるが、極性は逆である。その結果、ＳＣＲがトリガされた後、主電圧の半周期の終了まで、連続的な入力電流パルスが供給され続けることとなる。なお、上述したように、チャージポンプ回路の構成は公知であるので、その詳細は省く。
【００３６】
また、本発明は蛍光灯の照度レベルを制御する方法も提供する。該方法は、電源の第１の信号を受けることにより調整信号を生成する工程と、チャージポンプ信号に基づいて電源の第２の信号および調整信号を整流することによりＤＣ電源信号を生成し、蛍光灯にＤＣ電源を供給する工程と、調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成する工程と、第１の基準電圧、第２の基準電圧および蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づいて減衰ＤＣ信号を処理することにより第１の出力信号および第２の出力信号を生成する工程と、第１の出力信号、第２の出力信号およびＤＣ電源信号に基づいて照度信号およびチャージポンプ信号を生成する工程と、を含む。蛍光灯の照度レベルは照度信号により調整される。
【００３７】
上述の出力信号を生成する工程は、第１の基準電圧および第２の基準電圧と減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成する工程と、第１の基準電圧に基づいて減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する工程と、イネーブル信号およびパワーフィードバック信号に基づいて調光信号を変換することにより第１の出力信号および第２の出力信号を生成する工程と、を含むものとすることができる。
【００３８】
さらに、調光信号および蛍光灯が生成するパワーフィードバック信号に基づいて、周波数を制御するためのＤＣ信号を生成するようにしてもよく、かつ、この周波数を制御するＤＣ信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成するようにしてもよい。そして、第１の電流、第２の電流およびイネーブル信号に基づいて、所定の周波数の方形波出力信号を生成し、方形波出力信号を第１の出力信号に変換し、第１の出力信号に基づいて第２の出力信号をハーフブリッジ駆動回路に送る。
【００３９】
さらに、方形波出力信号は、第１の電流および第２の電流に基づいてコンデンサを充電または放電することにより生成されることとしてもよい。コンデンサの充電および放電は、イネーブル信号に基づき、スイッチを選択的にオンおよびオフにすることによって制御される。
【００４０】
本発明の蛍光灯の照度制御に用いられる調光システムおよび制御装置は、制御回路を加えることによって、従来の蛍光灯における繰り返される再起動の問題を回避できるものである。さらに、本発明では、減算器を使用することで、制御回路の追加により犠牲となる調光範囲の補償も行う。したがって、蛍光灯の照度レベルが有効に制御され得ることとなり、しかも、調光範囲が狭くなることもない。
【００４１】
本発明を好ましい実施形態によって以上のように開示したが、これは本発明を限定しようとするものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて変更および修飾を施すことができる。よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で定義されたものが基準とされる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】白熱灯に用いられる従来のＳＣＲの回路を示す概略図である。
【図２】各導通角に対応するＳＣＲの出力波形を示す概略図であり、黒色の部分は導通期間を表す。
【図３】蛍光灯の照度レベルを調整するための設計を示す概略図である。
【図４】本発明の１実施形態による蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムのブロック図である。
【図５】本発明の別の実施形態による蛍光灯の照度レベルを制御する調光システムの概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ ＳＣＲ制御回路
２ チャージポンプ回路
３ 制御回路
４ ハーフブリッジ駆動回路
５ 蛍光灯
６ 電源
３１ ヒステリシスコンパレータ
３２ 減算器
３３ ＲＣ減算器
３４ 電圧制御オシレータ
７４ チャージポンプ信号
７５ ＤＣ電源信号
８５ 第１の電流
８６ 第２の電流
３４１ 増幅器
３４２ 電流制御回路
３４３ スイッチ制御回路
３４４ 波形変換器
３４５ インバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光灯の照度を制御する調光システムであって
電源の第１の信号を受け、調整信号を生成するシリコン制御整流器制御回路と、
前記ＳＣＲ制御回路に接続され、チャージポンプ信号、前記電源の第２の信号および前記調整信号を受けて、ＤＣ電源信号を生成するチャージポンプ回路と、
前記ＳＣＲ制御回路に接続され、前記調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成するＲＣ減衰器と、
前記ＲＣ減衰器および前記蛍光灯に接続され、前記減衰ＤＣ信号を受けると共に、第１の基準電圧、第２の基準電圧および前記蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づいて第１の出力信号および第２の出力信号を生成する制御回路と、
前記チャージポンプ回路、前記制御回路および前記蛍光灯に接続され、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号および前記ＤＣ電源信号を受けて照度信号および前記チャージポンプ信号を生成するハーフブリッジ駆動回路と、を含み、
前記蛍光灯の照度レベルが前記照度信号により調整される調光システム。
【請求項２】
前記制御回路がさらに、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧および前記第２の基準電圧と前記減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成するヒステリシスコンパレータと、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧に基づき前記減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する減算器と、
前記ヒステリシスコンパレータ、前記減算器および前記蛍光灯に接続され、前記イネーブル信号および前記パワーフィードバック信号に基づいて、前記調光信号を前記第１の出力信号および前記第２の出力信号に変換する電圧制御オシレータと、を含む請求項１記載の調光システム。
【請求項３】
前記電圧制御オシレータがさらに、
前記調光信号および前記蛍光灯により生成されるパワーフィードバック信号に基づいて周波数調整信号を生成する増幅器と、
前記増幅器に接続され、前記周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する電流制御回路と、
前記電流制御回路および前記ヒステリシスコンパレータに接続され、前記第１の電流、前記第２の電流および前記イネーブル信号に基づいて出力信号を生成するスイッチ制御回路と、
前記スイッチ制御回路に接続されて、前記出力信号を前記第１の出力信号に変換する波形変換器と、
前記波形変換器に接続され、前記第１の出力信号を受けることにより前記第２の出力信号を生成して前記ハーフブリッジ駆動回路に与えるインバータと、を含む請求項２記載の調光システム。
【請求項４】
前記スイッチ制御回路が、
前記第１の電流を生成する第１の電流源に直列接続されると共に、前記第２の電流を生成する第２の電流源に並列接続され、前記第１の電流および前記第２の電流により充電または放電を行うことで前記出力信号を生成するコンデンサと、
前記コンデンサおよび前記第２の電流源に並列接続され、前記イネーブル信号に基づいて選択的にオンおよびオフすることにより前記コンデンサの充電および放電を制御するスイッチ素子と、を含む請求項３記載の調光システム。
【請求項５】
前記第１の基準電圧が、前記蛍光灯を起動させるのに要される最小の電圧であり、前記第１の基準電圧が前記減衰ＤＣ信号よりも大きいときに、前記イネーブル信号が生成されて前記スイッチ素子がオンとなる請求項４記載の調光システム。
【請求項６】
前記第２の基準電圧が、前記蛍光灯を再起動させるのに要される最小の電圧であり、前記減衰ＤＣ信号が前記第２の基準電圧よりも大きいときに、前記イネーブル信号がディスエーブルされて前記スイッチ素子がオフとなる請求項４記載の調光システム。
【請求項７】
チャージポンプ回路、ＲＣ減衰器およびハーフブリッジ駆動回路を含む内蔵型電子調光安定器に用いる、蛍光灯の照度を制御するための制御装置であって、ＳＣＲ制御回路が電源の第１の信号を調整することにより調整信号を生成し、前記ＲＣ減衰器は、前記調整信号を受けて減衰ＤＣ信号を生成し、前記チャージポンプ回路は、前記電源の第２の信号、前記調整信号および前記ハーフブリッジ駆動回路からのチャージポンプ信号を受けることによりＤＣ電源信号を生成し、前記ハーフブリッジ駆動回路は、前記ＤＣ電源信号、前記制御装置により生成される第１の出力信号および第２の出力信号に基づいて前記チャージポンプ信号および前記蛍光灯の照度を制御する照度信号を生成し、前記制御装置が、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧および前記第２の基準電圧と前記減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成するヒステリシスコンパレータと、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧に基づき、前記減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する減算器と、
前記ヒステリシスコンパレータ、前記減算器および前記蛍光灯に接続され、前記イネーブル信号および前記蛍光灯に生成されるパワーフィードバック信号に基づいて、前記調光信号を前記第１の出力信号および前記第２の出力信号に変換する電圧制御オシレータと、を含む制御装置。
【請求項８】
前記電圧制御オシレータがさらに、
前記パワーフィードバック信号および前記調光信号に基づいて周波数調整信号を生成する増幅器と、
前記増幅器に接続され、前記周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する電流制御回路と、
前記電流制御回路および前記ヒステリシスコンパレータに接続され、前記第１の電流、前記第２の電流および前記イネーブル信号に基づいて出力信号を生成するスイッチ制御回路と、
前記スイッチ制御回路に接続され、前記出力信号を前記第１の出力信号に変換する波形変換器と、
前記波形変換器に接続され、前記第１の出力信号を受けることにより前記第２の出力信号を生成するインバータと、を含む請求項７記載の制御装置。
【請求項９】
前記スイッチ制御回路が、
前記第１の電流を生成する第１の電流源に直列接続されると共に、前記第２の電流を生成する第２の電流源に並列接続され、前記第１の電流および前記第２の電流により充電または放電を行うことで前記出力信号を生成するコンデンサと、
前記コンデンサおよび前記第２の電流源に並列接続され、前記イネーブル信号に基づいて選択的にオンおよびオフすることにより前記コンデンサの充電および放電を制御するスイッチ素子と、を含む請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】
前記第１の基準電圧が、前記蛍光灯を起動させるのに要される最小の電圧であり、前記第１の基準電圧が前記減衰ＤＣ信号よりも大きいときに、前記イネーブル信号が生成されて前記スイッチ素子がオンとなる請求項７記載の制御装置。
【請求項１１】
前記第２の基準電圧が、前記蛍光灯を再起動させるのに要される最小の電圧であり、前記減衰ＤＣ信号が前記第２の基準電圧よりも大きいときに、前記イネーブル信号がディスエーブルされて前記スイッチ素子がオフとなる請求項７記載の制御装置。
【請求項１２】
蛍光灯の照度を制御する方法であって、
（ａ）電源の第１の信号を受けることにより調整信号を生成する工程と、
（ｂ）チャージポンプ信号に基づいて前記電源の第２の信号および前記調整信号を整流することによりＤＣ電源信号を生成する工程と、
（ｃ）前記調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成する工程と、
（ｄ）第１の基準電圧、第２の基準電圧および前記蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づいて前記減衰ＤＣ信号を処理することにより第１の出力信号および第２の出力信号を生成する工程と、
（ｅ）前記第１の出力信号、前記第２の出力信号および前記ＤＣ電源信号に基づいて照度信号および前記チャージポンプ信号を生成する工程と、を含み、
前記蛍光灯の照度が前記照度信号により調整される方法。
【請求項１３】
前記工程（ｄ）がさらに、
（ｄ１）前記第１の基準電圧および前記第２の基準電圧と前記減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成する工程と、
（ｄ２）前記第１の基準電圧に基づいて前記減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する工程と、
（ｄ３）前記イネーブル信号および前記パワーフィードバック信号に基づいて前記調光信号を変換することにより前記第１の出力信号および前記第２の出力信号を生成する工程と、を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記工程（ｄ３）がさらに、
（ｄ３１）前記調光信号および前記蛍光灯に生成される前記パワーフィードバック信号に基づいて周波数調整信号を生成する工程と、
（ｄ３２）前記周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する工程と、
（ｄ３３）前記第１の電流、前記第２の電流および前記イネーブル信号に基づいて出力信号を生成する工程と、
（ｄ３４）前記出力信号を前記第１の出力信号に変換する工程と、
（ｄ３５）前記第１の出力信号に基づいて前記第２の出力信号を生成し前記ハーフブリッジ駆動回路に与える工程と、を含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記工程（ｄ３３）がさらに、
（ｄ３３１）前記第１の電流および前記第２の電流に基づいてコンデンサを充電または放電することにより前記出力信号を生成する工程と、
（ｄ３３２）前記イネーブル信号に基づいてスイッチ素子を選択的にオンおよびオフすることにより前記コンデンサの充電および放電を制御する工程と、を含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の基準電圧が、前記蛍光灯をオンとするのに要される最小の電圧であり、前記第１の基準電圧が前記減衰ＤＣ信号よりも大きいときに、前記イネーブル信号が生成されて前記スイッチ素子がオンとなる請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の基準電圧が、前記蛍光灯を再起動させるのに要される最小の電圧であり、前記減衰ＤＣ信号が前記第２の基準電圧よりも大きいときに、前記イネーブル信号がディスエーブルされて前記スイッチ素子がオフとなる請求項１５記載の方法。
【請求項１】
蛍光灯の照度を制御する調光システムであって
電源の第１の信号を受け、調整信号を生成するシリコン制御整流器制御回路と、
前記ＳＣＲ制御回路に接続され、チャージポンプ信号、前記電源の第２の信号および前記調整信号を受けて、ＤＣ電源信号を生成するチャージポンプ回路と、
前記ＳＣＲ制御回路に接続され、前記調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成するＲＣ減衰器と、
前記ＲＣ減衰器および前記蛍光灯に接続され、前記減衰ＤＣ信号を受けると共に、第１の基準電圧、第２の基準電圧および前記蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づいて第１の出力信号および第２の出力信号を生成する制御回路と、
前記チャージポンプ回路、前記制御回路および前記蛍光灯に接続され、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号および前記ＤＣ電源信号を受けて照度信号および前記チャージポンプ信号を生成するハーフブリッジ駆動回路と、を含み、
前記蛍光灯の照度レベルが前記照度信号により調整される調光システム。
【請求項２】
前記制御回路がさらに、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧および前記第２の基準電圧と前記減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成するヒステリシスコンパレータと、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧に基づき前記減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する減算器と、
前記ヒステリシスコンパレータ、前記減算器および前記蛍光灯に接続され、前記イネーブル信号および前記パワーフィードバック信号に基づいて、前記調光信号を前記第１の出力信号および前記第２の出力信号に変換する電圧制御オシレータと、を含む請求項１記載の調光システム。
【請求項３】
前記電圧制御オシレータがさらに、
前記調光信号および前記蛍光灯により生成されるパワーフィードバック信号に基づいて周波数調整信号を生成する増幅器と、
前記増幅器に接続され、前記周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する電流制御回路と、
前記電流制御回路および前記ヒステリシスコンパレータに接続され、前記第１の電流、前記第２の電流および前記イネーブル信号に基づいて出力信号を生成するスイッチ制御回路と、
前記スイッチ制御回路に接続されて、前記出力信号を前記第１の出力信号に変換する波形変換器と、
前記波形変換器に接続され、前記第１の出力信号を受けることにより前記第２の出力信号を生成して前記ハーフブリッジ駆動回路に与えるインバータと、を含む請求項２記載の調光システム。
【請求項４】
前記スイッチ制御回路が、
前記第１の電流を生成する第１の電流源に直列接続されると共に、前記第２の電流を生成する第２の電流源に並列接続され、前記第１の電流および前記第２の電流により充電または放電を行うことで前記出力信号を生成するコンデンサと、
前記コンデンサおよび前記第２の電流源に並列接続され、前記イネーブル信号に基づいて選択的にオンおよびオフすることにより前記コンデンサの充電および放電を制御するスイッチ素子と、を含む請求項３記載の調光システム。
【請求項５】
前記第１の基準電圧が、前記蛍光灯を起動させるのに要される最小の電圧であり、前記第１の基準電圧が前記減衰ＤＣ信号よりも大きいときに、前記イネーブル信号が生成されて前記スイッチ素子がオンとなる請求項４記載の調光システム。
【請求項６】
前記第２の基準電圧が、前記蛍光灯を再起動させるのに要される最小の電圧であり、前記減衰ＤＣ信号が前記第２の基準電圧よりも大きいときに、前記イネーブル信号がディスエーブルされて前記スイッチ素子がオフとなる請求項４記載の調光システム。
【請求項７】
チャージポンプ回路、ＲＣ減衰器およびハーフブリッジ駆動回路を含む内蔵型電子調光安定器に用いる、蛍光灯の照度を制御するための制御装置であって、ＳＣＲ制御回路が電源の第１の信号を調整することにより調整信号を生成し、前記ＲＣ減衰器は、前記調整信号を受けて減衰ＤＣ信号を生成し、前記チャージポンプ回路は、前記電源の第２の信号、前記調整信号および前記ハーフブリッジ駆動回路からのチャージポンプ信号を受けることによりＤＣ電源信号を生成し、前記ハーフブリッジ駆動回路は、前記ＤＣ電源信号、前記制御装置により生成される第１の出力信号および第２の出力信号に基づいて前記チャージポンプ信号および前記蛍光灯の照度を制御する照度信号を生成し、前記制御装置が、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧および前記第２の基準電圧と前記減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成するヒステリシスコンパレータと、
前記ＲＣ減衰器に接続され、前記第１の基準電圧に基づき、前記減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する減算器と、
前記ヒステリシスコンパレータ、前記減算器および前記蛍光灯に接続され、前記イネーブル信号および前記蛍光灯に生成されるパワーフィードバック信号に基づいて、前記調光信号を前記第１の出力信号および前記第２の出力信号に変換する電圧制御オシレータと、を含む制御装置。
【請求項８】
前記電圧制御オシレータがさらに、
前記パワーフィードバック信号および前記調光信号に基づいて周波数調整信号を生成する増幅器と、
前記増幅器に接続され、前記周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する電流制御回路と、
前記電流制御回路および前記ヒステリシスコンパレータに接続され、前記第１の電流、前記第２の電流および前記イネーブル信号に基づいて出力信号を生成するスイッチ制御回路と、
前記スイッチ制御回路に接続され、前記出力信号を前記第１の出力信号に変換する波形変換器と、
前記波形変換器に接続され、前記第１の出力信号を受けることにより前記第２の出力信号を生成するインバータと、を含む請求項７記載の制御装置。
【請求項９】
前記スイッチ制御回路が、
前記第１の電流を生成する第１の電流源に直列接続されると共に、前記第２の電流を生成する第２の電流源に並列接続され、前記第１の電流および前記第２の電流により充電または放電を行うことで前記出力信号を生成するコンデンサと、
前記コンデンサおよび前記第２の電流源に並列接続され、前記イネーブル信号に基づいて選択的にオンおよびオフすることにより前記コンデンサの充電および放電を制御するスイッチ素子と、を含む請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】
前記第１の基準電圧が、前記蛍光灯を起動させるのに要される最小の電圧であり、前記第１の基準電圧が前記減衰ＤＣ信号よりも大きいときに、前記イネーブル信号が生成されて前記スイッチ素子がオンとなる請求項７記載の制御装置。
【請求項１１】
前記第２の基準電圧が、前記蛍光灯を再起動させるのに要される最小の電圧であり、前記減衰ＤＣ信号が前記第２の基準電圧よりも大きいときに、前記イネーブル信号がディスエーブルされて前記スイッチ素子がオフとなる請求項７記載の制御装置。
【請求項１２】
蛍光灯の照度を制御する方法であって、
（ａ）電源の第１の信号を受けることにより調整信号を生成する工程と、
（ｂ）チャージポンプ信号に基づいて前記電源の第２の信号および前記調整信号を整流することによりＤＣ電源信号を生成する工程と、
（ｃ）前記調整信号を減衰して減衰ＤＣ信号を生成する工程と、
（ｄ）第１の基準電圧、第２の基準電圧および前記蛍光灯のパワーフィードバック信号に基づいて前記減衰ＤＣ信号を処理することにより第１の出力信号および第２の出力信号を生成する工程と、
（ｅ）前記第１の出力信号、前記第２の出力信号および前記ＤＣ電源信号に基づいて照度信号および前記チャージポンプ信号を生成する工程と、を含み、
前記蛍光灯の照度が前記照度信号により調整される方法。
【請求項１３】
前記工程（ｄ）がさらに、
（ｄ１）前記第１の基準電圧および前記第２の基準電圧と前記減衰ＤＣ信号を比較することによりイネーブル信号を生成する工程と、
（ｄ２）前記第１の基準電圧に基づいて前記減衰ＤＣ信号を調整することにより調光信号を生成する工程と、
（ｄ３）前記イネーブル信号および前記パワーフィードバック信号に基づいて前記調光信号を変換することにより前記第１の出力信号および前記第２の出力信号を生成する工程と、を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記工程（ｄ３）がさらに、
（ｄ３１）前記調光信号および前記蛍光灯に生成される前記パワーフィードバック信号に基づいて周波数調整信号を生成する工程と、
（ｄ３２）前記周波数調整信号に基づいて第１の電流および第２の電流を生成する工程と、
（ｄ３３）前記第１の電流、前記第２の電流および前記イネーブル信号に基づいて出力信号を生成する工程と、
（ｄ３４）前記出力信号を前記第１の出力信号に変換する工程と、
（ｄ３５）前記第１の出力信号に基づいて前記第２の出力信号を生成し前記ハーフブリッジ駆動回路に与える工程と、を含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記工程（ｄ３３）がさらに、
（ｄ３３１）前記第１の電流および前記第２の電流に基づいてコンデンサを充電または放電することにより前記出力信号を生成する工程と、
（ｄ３３２）前記イネーブル信号に基づいてスイッチ素子を選択的にオンおよびオフすることにより前記コンデンサの充電および放電を制御する工程と、を含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の基準電圧が、前記蛍光灯をオンとするのに要される最小の電圧であり、前記第１の基準電圧が前記減衰ＤＣ信号よりも大きいときに、前記イネーブル信号が生成されて前記スイッチ素子がオンとなる請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の基準電圧が、前記蛍光灯を再起動させるのに要される最小の電圧であり、前記減衰ＤＣ信号が前記第２の基準電圧よりも大きいときに、前記イネーブル信号がディスエーブルされて前記スイッチ素子がオフとなる請求項１５記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１５７７１２（Ｐ２００７−１５７７１２Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２１４０８（Ｐ２００６−３２１４０８）
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（５０３３４９４６４）普誠科技股▲ふん▼有限公司 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（５０３３４９４６４）普誠科技股▲ふん▼有限公司 (33)
【Ｆターム（参考）】
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