JP4889202B2

JP4889202B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP4889202B2
Application number: JP2004049822A
Authority: JP
Inventors: 良司皆川; 幸喜岩坪
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: JP2005243343A

Description

本発明は放電灯を用いた照明器具に関する。

従来、放電灯を調光する方法として次のような方法があった。例えば、第１の方法として、放電灯と該放電灯を連続的に調光する連続調光用安定器とを照明器具内に設置し、その連続調光用安定器と照明器具外に配置した制御装置とをケーブルで接続して、その外部制御装置から連続調光用安定器に調光制御信号を送信することにより連続調光用安定器が放電灯を所定の照度にする調光を行う方法である。この場合、制御装置は例えば照度センサ、人感センサを備え、一定照度制御や人を検知しなくなったら最低照度に設定するなどの制御も行うこともある。また、第２の方法として、放電灯と該放電灯に対して予め定めた１段階の調光のみを可能とする段調光用安定器とを照明装置内に設置し、段調光スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより、放電灯に対して調光ありの場合と調光なしの場合の２種類の照明を行わせる方法もある（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−２１９７２３号公報

しかしながら、放電灯の必要照度に合わせて安定器の調光度を自由に設定する上記第１の方法では、制御装置と照明器具との間の調光信号用配線が照明器具の外側において必要となるため、設置工事が複雑になると共に、その分コストも上昇する。また、段調光スイッチを使用する上記第２の方法では、段調光の設定が安定器の設計により決定されてしまうので、必要な照度を自由に設定することは難しい。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、放電灯の照度を調整する調光用安定器を制御するための信号線を照明器具の外部まで引き回すことなく、放電灯の調光の自由度を従来よりも高めた照明器具を提案することを目的とする。

本発明の照明器具は、入力制御信号に応じた周波数変換による調光度制御を行って、放電灯を連続的に調光可能に点灯させるとともに、前記入力制御信号が入力されないとき、前記放電灯を全光点灯させる連続調光用安定器と、前記連続調光用安定器の調光度を複数段階に設定する調光度設定手段を有し、該調光度設定手段によって設定される調光度を指示する調光信号を前記連続調光用安定器に対して前記入力制御信号として印加する調光コントローラと、前記連続調光用安定器の電源端子が電線を介して接続され、前記調光コントローラの電源端子がスイッチ手段を介在させることなく電線を介して接続され、前記連続調光用安定器及び前記調光コントローラに共通かつ同時に電源を供給するための電源端子台とを備え、前記連続調光用安定器及び前記調光コントローラに同時に電源が供給されることにより、双方を起動させることを特徴とする。

本発明においては、放電灯を連続調光可能な連続調光用安定器に対してその調光度を指示する調光信号を出力する調光コントローラに、連続調光用安定器の調光度を複数段階に設定する手段を備えたので、その設定に応じて放電灯を所定の照度に調光することができる。さらに、その設定段階を増やしたり、各段階における調光量を変更可能することで、放電灯を所望の照度に調光することも可能となる。なお、連続調光用安定器と調光コントローラとを照明器具内に内蔵しているため、調光信号線の外部配線は不要となる。

以下、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る照明器具１の構成図である。この照明器具１は、商業電源を取り込む電源端子台１０と、電源端子が電源端子台１０と接続され出力側（負荷側）が放電灯４０と接続されて放電灯４０の照度を連続的に調光可能な連続調光用インバータ２０とを備える。また、電源端子が電源端子台１０と接続され出力側が連続調光用インバータ２０の調光信号入力端子に接続されて連続調光インバータ２０の放電灯４０に対する出力（調光度）を指示するＰＷＭ発生回路３４を備えた段調光コントローラ３０と、放電灯４０とを備える。そして、これらの電源端子台１０、連続調光用インバータ２０、段調光コントローラ３０、および放電灯４０が１つの照明器具１内に備えられている。また、段調光コントローラ３０の電源端子と電源端子台１０との接続は、脱着可能なコネクタ５０を介して行われている。なお、連続調光用インバータ２０は連続調光用安定器の一例であり、段調光コントローラ３０は調光コントローラの一例である。

図２は段調光コントローラ３０が連続調光用インバータ２０に印加する調光信号とその際の連続調光用インバータ２０の出力（調光度）の関係を示す図、図３は段調光コントローラ３０が出力する調光信号の例を示す図である。図３に示すように、段調光コントローラ３０は周期Ｔの間にｔの期間だけ信号を発生するＰＷＭ調光信号を出力する。この調光信号を受けた連続調光用インバータ２０は、図２に示すように、ｔ／Ｔで示されるデュティーサイクルによって放電灯４０の照明状態を変化させる。そして、図３のＤ０に示すｔ／Ｔ＝０％のときは全光点灯状態（図２の調光度０の状態）となり、ｔ／Ｔ＝１００％のときは消灯状態（図２の調光度４の状態）となる。また、図３のＤ２に示すｔ／Ｔのときは、例えば５０％の調光状態（図２の調光度２の状態）となる。

従って、段調光コントローラ３０の調光信号を変えることにより、連続調光用インバータ２０の調光度を任意に設定することができる。なお、コネクタ５０の接続を外すせば、段調光コントローラ３０の電源がＯＦＦとなって、ｔ／Ｔ＝０％（調光度０）、すなわち全光の状態となる。

次に、照明器具１で用いられる段調光コントローラ３０について説明する。図４は段調光コントローラ３０の内部構成図、図５は段調光コントローラの動作説明図であり、これを基に段調光コントローラ３０の作用を説明する。コネクタ５０により段調光コントローラ３０が電源と接続されると、電源回路３１が作動し、クロック発生回路３２及びＰＷＭ発生回路３４に電源を印加する。クロック発生回路３２は例えば無安定マルチバイブレータで構成されており、図５のＡに示すような周期Ｔのクロックを発生する。クロック発生回路３２で生成されたクロックは単安定マルチバイブレータ３３で構成されるＰＷＭ発生回路３４に印加される。なお、単安定マルチバイブレータとしては、例えばＮＥＣエレクトロニクス（株）製のμＰＣ１５５５などが使用できる。単安定マルチバイブレータ３３には、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０、または抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１０からなるＲＣ回路が付加されており、何れか一方のＲＣ回路を設定スイッチ７０により選択するようになっている。もし、設定スイッチ７０がＢ側に設定されれば、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０により決定される時間ｔ１だけクロックから遅延した図５のＢに示す出力を発生する。一方、設定スイッチ７０がＣ側に設定されれば、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１０により決定される時間ｔ２だけクロックから遅延した図５のＣに示す出力を発生する。そして、これらの出力が段調光コントローラ３０からの調光信号として、連続調光用インバータ２０の調光信号端子に印加される。

次に、照明器具１で用いられる連続調光用インバータ２０について説明する。図６は連続調光用インバータ２０の内部構成図、図７は連続調光用インバータの動作説明図であり、これを基に連続調光用インバータ２０の作用を説明する。連続調光用インバータ２０に電源が印加されると、整流回路２１で整流され、昇圧チョッパ型アクティブフィルタ２２で直流電圧に昇圧される。この直流電圧はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にＯＮ／ＯＦＦすることで高周波電圧に変換され、チョークコイルＬを介して放電灯４０に印加される。そして、チョークコイルＬとコンデンサＣ１の共振作用により放電灯４０を点灯させる。

また、連続調光用インバータ２０は調光信号入力端子２６を備えており、その調光信号入力端子２６へ段調光コントローラ３０からＰＷＭ信号が印加されると、抵抗Ｒ２０を介してその印加信号に応じてホトカプラＰＣが駆動する。例えば、図５のＢまたはＣに示すＰＷＭ信号が印加されると、ホトカプラＰＣには図５のｔ１またはｔ２の期間だけ電流が流れ、その間ホトカプラＰＣの出力トランジスタがＯＮする。その信号はトランジスタＱ２０で反転され積分回路２７に印加される。積分回路２７ではｔ／Ｔの割合（デュティーサイクル）によって出力の直流電圧を変化させる。

デュティーサイクルが大きい例えば図５のＢの調光信号入力の場合、ホトカプラＰＣの出力、積分回路２７の入出力は、図７（ｂ）のようになり、積分回路２７から出る直流電圧Ｖ_Bが高くなる。これに対して、デュティーサイクルが小さい例えば図５のＣの調光号入力の場合、ホトカプラＰＣの出力、積分回路２７の入出力は、図７（ａ）のようになり、積分回路２７から出る直流電圧Ｖ_Cが低くなる。そして、これらの直流電圧を制御電圧として、発振周波数を制御する電圧制御発振回路ＶＣＯは、制御電圧が高くなると発振周波数を高くする。これによりチョークコイルＬのインピーダンスが高くなって調光度が大きくなる（放電灯４０が暗くなる）。反対に制御電圧が低くなると、発振周波数が低くなってチョークコイルＬのインピーダンスが低くなり調光度は小さくなる（放電灯４０が明るくなる）。なお、調光度を２段階に切替設定する場合、例えば８０％と６０％の調光度が得られるような設定が考えられる。

本発明においては、１つの連続調光用安定器で並列接続した複数の放電灯を制御する構成としてもよく、また、１つの調光コントローラで同時に複数の連続調光用安定器を制御する構成としてもよい。図８がその例を示した本発明の実施形態に係る照明器具１Ａの構成図である。ここでは、１つの連続調光用インバータ２０に２本の放電灯４０，４０を対応させたものを２列に配置し、２つの連続調光用インバータ２０，２０を１個の段調光コントローラ３０で制御している。また、ここでは、電源端子台１０と段調光コントローラ３０との間を電源スイッチ６０を介して接続している。電源スイッチ６０によるＯＮ／ＯＦＦは、コネクタ５０の着脱のそれに比べて操作性に優れている。

なお、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１に加えて、これらと同様の作用を行う別の抵抗を設けて、連続調光用インバータ２０の調光度を３段階以上に設定（切替）可能としてもよい。
また、照明設計で照明器具の配置を予め最終決定し、照度も最終決定されれば、調光度を設定する抵抗Ｒ１０，Ｒ１１は特定の固定抵抗としてもよいが、設定照度（調光度）が納入間際まで決定されない場合もあるので、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１などは可変抵抗としておくことが好ましい。
さらに、可変抵抗とコンデンサを組合わせたＲＣ回路を構成しておき、その可変抵抗の調整だけで調光度を設定することも可能である。

ところで、上記実施形態で説明した照明器具は、基本的には工場にて調光度を設定することを前提にしているが、設定スイッチ７０や、コンデンサＣ１０と組み合わせて用いられる可変抵抗のボリュームつまみを照明器具のケース外側面に設けて、利用者がそれらを操作して調光度を調整できるようにしてもよい。このようにしておくと、例えば、照明器具を設置した初期は調光度を大きくし、放電灯の光束低下、照明器具の汚れなどで照度が低下したときに、調光度を小さく設定し直すことが容易にできる。また同じ照明器具でルーバーを設置した照明器具はルーバー無しの器具に対して調光度を小さく設定して、それらを同一照度とすることも可能である。
また、Ａ／Ｄ変換機能とＰＷＭ信号出力機能を設けたマイクロコンピュータと可変抵抗とでデュティーサイクルを調整できる構成としておき、その可変抵抗の調整だけで、調光度を設定することも可能である。

最近では、６００×６００ｍｍの天井モジュールが広く使われており、それに合わせる場合には、照明器具は１２００ｍｍまたは１８００ｍｍ単位でしか設置できない。また、天井モジュールが６００×６００ｍｍの場合、照明器具も６００×６００ｍｍで構成することから、光源としては長さが５５０ｍｍ程度を使用することが多くなり光源の光束が大きい。このような最近の建物環境から見ても、そこに設置される照明器具の調光がその設置環境に合わせて設定できる本発明の照明器具は極めて有意義なものとなる。

本発明の実施形態に係る照明器具の構成図。段調光コントローラが連続調光用インバータに印加する調光信号と該インバータの出力（調光度）との関係を示す図。段調光コントローラが出力する調光信号の例を示す図。段調光コントローラの内部構成図。段調光コントローラの動作説明図。連続調光用インバータの内部構成図。連続調光用インバータの動作説明図。本発明の別の実施形態に係る照明器具の構成図。

符号の説明

１，１Ａ照明器具、１０電源端子台、２０連続調光用インバータ、２１整流回路、２２アクティブフィルタ、２３駆動回路、２６調光信号入力端子、２７積分回路、３０段調光コントローラ、３１電源回路、３２クロック発生回路、３３単安定マルチバイブレータ、３４ＰＷＭ発生回路、４０放電灯、５０コネクタ、６０電源スイッチ、７０設定スイッチ、Ｒ１０，Ｒ１１Ｒ２０抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１０コンデンサ、Ｌチョークコイル、Ｑ１，Ｑ２スイッチング素子、Ｑ２０トランジスタ、ＰＣホトカプラ。

Claims

入力制御信号に応じた周波数変換による調光度制御を行って、放電灯を連続的に調光可能に点灯させるとともに、前記入力制御信号が入力されないとき、前記放電灯を全光点灯させる連続調光用安定器と、
前記連続調光用安定器の調光度を複数段階に設定する調光度設定手段を有し、該調光度設定手段によって設定される調光度を指示する調光信号を前記連続調光用安定器に対して前記入力制御信号として印加する調光コントローラと、
前記連続調光用安定器の電源端子が電線を介して接続され、前記調光コントローラの電源端子がスイッチ手段を介在させることなく電線を介して接続され、前記連続調光用安定器及び前記調光コントローラに共通かつ同時に電源を供給するための電源端子台とを備え、
前記連続調光用安定器及び前記調光コントローラに同時に電源が供給されることにより、双方を起動させることを特徴とする照明器具。
調光コントローラは周期Ｔの間に期間ｔだけ信号を発生するＰＷＭ変調信号を前記調光信号として出力するもので、複数段階にｔ／Ｔの割合を設定するデュティーサイクル設定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の照明器具。
前記調光度設定手段は、照明器具本体の外部から操作できる切換手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の照明器具。