JPH11233285A - 調光制御装置 - Google Patents
調光制御装置Info
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- JPH11233285A JPH11233285A JP10036421A JP3642198A JPH11233285A JP H11233285 A JPH11233285 A JP H11233285A JP 10036421 A JP10036421 A JP 10036421A JP 3642198 A JP3642198 A JP 3642198A JP H11233285 A JPH11233285 A JP H11233285A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/36—Controlling
- H05B41/38—Controlling the intensity of light
- H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
- H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
- H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
- H05B41/3927—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B41/3925—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by frequency variation
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
- Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors
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- Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長さや太さが異なる種々の放電管に適用可能
で、しかも高効率の調光制御装置を提供する。 【解決手段】 一方の端子（ノードＮ2 ）に電源ＶDD1
を接続し、他方の端子（ノードＮ2 ）に出力素子３を接
続した１次コイルを有する高周波トランス２と、ノード
Ｎ2 の電圧波形を増幅する増幅回路６と、ノードＮ1 に
おける出力電圧および増幅回路６の出力により、最適な
オン時間を設定し、その後この最適なオン時間のもとで
オフ時間を調節するオン時間／オフ時間制御回路５とを
少なくとも有して構成する。
で、しかも高効率の調光制御装置を提供する。 【解決手段】 一方の端子（ノードＮ2 ）に電源ＶDD1
を接続し、他方の端子（ノードＮ2 ）に出力素子３を接
続した１次コイルを有する高周波トランス２と、ノード
Ｎ2 の電圧波形を増幅する増幅回路６と、ノードＮ1 に
おける出力電圧および増幅回路６の出力により、最適な
オン時間を設定し、その後この最適なオン時間のもとで
オフ時間を調節するオン時間／オフ時間制御回路５とを
少なくとも有して構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はネオン管や蛍光灯等
の放電管の調光制御装置に係り、特に省エネルギー型の
放電管の駆動が可能で、かつ連続調光可能な放電管調光
制御装置に関する。
の放電管の調光制御装置に係り、特に省エネルギー型の
放電管の駆動が可能で、かつ連続調光可能な放電管調光
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光源の入力を調節して光束を変化させる
操作を調光という。白熱電球は、入力電圧を変えること
により、１００％（定格光束）から０％まで、連続調光
できる。最近は、電球と直列に接続したサイリスタを用
いてパルス駆動を行い、そのオン時間を制御して平均電
流を変化させ、調光する例が多い。一方、ネオン管や蛍
光灯等の放電管の場合は安定な放電のできる電圧範囲が
狭いため入力電圧の制御では不可能であり、通常は入力
電流を変化させることによる。この際電極を別途加熱し
た状態で熱電子の放出を確保する必要があり、一般には
一定値以上の電圧をパルスで入力し、そのオン時間を変
えることにより、平均電流を制御する。この調光は、一
定の繰り返し周波数のもとで、そのオン時間とオフ時間
の比率を変えることに行われる。
操作を調光という。白熱電球は、入力電圧を変えること
により、１００％（定格光束）から０％まで、連続調光
できる。最近は、電球と直列に接続したサイリスタを用
いてパルス駆動を行い、そのオン時間を制御して平均電
流を変化させ、調光する例が多い。一方、ネオン管や蛍
光灯等の放電管の場合は安定な放電のできる電圧範囲が
狭いため入力電圧の制御では不可能であり、通常は入力
電流を変化させることによる。この際電極を別途加熱し
た状態で熱電子の放出を確保する必要があり、一般には
一定値以上の電圧をパルスで入力し、そのオン時間を変
えることにより、平均電流を制御する。この調光は、一
定の繰り返し周波数のもとで、そのオン時間とオフ時間
の比率を変えることに行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】周知のように放電管は
放電開始前と、放電開始後では大きくインピーダンスが
変化する。又、放電管は長さ、太さ、入力電圧、外的要
因によってインピーダンスが異なるため、放電管を駆動
するための条件は区々としており、汎用性の高い連続調
光制御装置は知られていない。また放電管の入力電圧を
パルス駆動する場合であっても、安定に放電できる範囲
が限られているために、現実には広いダイナミックレン
ジで連続調光することは不可能である。特に高電圧放電
灯の連続調光は困難で、通常は２段階、３段階等の段階
的な調光しかできない。また、パルス駆動している場合
において、放電管の過渡応答を詳細に調べると、放電管
に入力電圧が印加されても、放電管に加えられた電圧が
すべてのタイミングにおいて放電に起与しているわけで
はなく、無駄な熱として失われる成分（タイミング）が
かなりの比重を占める場合がある。
放電開始前と、放電開始後では大きくインピーダンスが
変化する。又、放電管は長さ、太さ、入力電圧、外的要
因によってインピーダンスが異なるため、放電管を駆動
するための条件は区々としており、汎用性の高い連続調
光制御装置は知られていない。また放電管の入力電圧を
パルス駆動する場合であっても、安定に放電できる範囲
が限られているために、現実には広いダイナミックレン
ジで連続調光することは不可能である。特に高電圧放電
灯の連続調光は困難で、通常は２段階、３段階等の段階
的な調光しかできない。また、パルス駆動している場合
において、放電管の過渡応答を詳細に調べると、放電管
に入力電圧が印加されても、放電管に加えられた電圧が
すべてのタイミングにおいて放電に起与しているわけで
はなく、無駄な熱として失われる成分（タイミング）が
かなりの比重を占める場合がある。
【０００４】放電管の内でも、とりわけネオン管は種々
の長さや太さのものがあり、インピーダンスはまちまち
である。このようなインピーダンスのまちまちの放電管
を、特定の点灯装置で点灯しようとしてもインピーダン
スやその他の放電条件（発光条件）が合わず点灯出来な
いという事態が発生していた。また、点灯が可能であっ
ても放電管、高周波トランス、発振コンデンサからなる
回路のインピーダンスや、この回路の持つ固有なエネル
ギー変動の周波数に適合しない条件で放電管を点灯して
いたため、一般には、その効率は低いものであった。
の長さや太さのものがあり、インピーダンスはまちまち
である。このようなインピーダンスのまちまちの放電管
を、特定の点灯装置で点灯しようとしてもインピーダン
スやその他の放電条件（発光条件）が合わず点灯出来な
いという事態が発生していた。また、点灯が可能であっ
ても放電管、高周波トランス、発振コンデンサからなる
回路のインピーダンスや、この回路の持つ固有なエネル
ギー変動の周波数に適合しない条件で放電管を点灯して
いたため、一般には、その効率は低いものであった。
【０００５】また従来の調光は繰り返し周波数一定のも
とで行うために、オン時間とオフ時間とが互いに関連し
ており、調光できる範囲が狭いという問題があった。し
かもこの場合は、オン時間とオフ時間とが共に変化する
ので、一定のオン時間を維持することは出来ず、ますま
す最適なオン時間からずれることとなり、調光時の効率
が低いという欠点を有していた。
とで行うために、オン時間とオフ時間とが互いに関連し
ており、調光できる範囲が狭いという問題があった。し
かもこの場合は、オン時間とオフ時間とが共に変化する
ので、一定のオン時間を維持することは出来ず、ますま
す最適なオン時間からずれることとなり、調光時の効率
が低いという欠点を有していた。
【０００６】上記問題点に鑑み、本発明は放電管の長さ
や太さが異なる場合であっても、種々の放電管を最適な
条件で、効率よく発光させることができる調光制御装置
を提供することである。
や太さが異なる場合であっても、種々の放電管を最適な
条件で、効率よく発光させることができる調光制御装置
を提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、効率良く、所望の明
るさを得ることができる放電管用の調光制御装置を提供
することである。
るさを得ることができる放電管用の調光制御装置を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明による調光制御装置は電源に一方の端子
（ノードＮ2 ）を接続された１次コイルと、放電管に接
続された２次コイルとを含む高周波トランスと、この１
次コイルの他方の端子（ノードＮ1 ）に出力電極を接続
された出力素子と、この出力素子の制御電極に接続され
たゲート回路と、このゲート回路に接続されたオン時間
／オフ時間制御回路と、このオン時間／オフ時間制御回
路と１次コイルの一方の端子の（ノードＮ2 ）の間に接
続された電源ライン電圧波形増幅回路とから少なくとも
構成され、高周波トランスの１次コイルの一方の端子
（ノードＮ2 ）における電圧波形と、他方の端子（ノー
ドＮ1 ）における電圧波形とを検出することにより、出
力素子の制御電極に入力する駆動パルスのオン時間とオ
フ時間を互いに独立に制御して、放電管の明るさを調整
することを特徴とする。
め、この発明による調光制御装置は電源に一方の端子
（ノードＮ2 ）を接続された１次コイルと、放電管に接
続された２次コイルとを含む高周波トランスと、この１
次コイルの他方の端子（ノードＮ1 ）に出力電極を接続
された出力素子と、この出力素子の制御電極に接続され
たゲート回路と、このゲート回路に接続されたオン時間
／オフ時間制御回路と、このオン時間／オフ時間制御回
路と１次コイルの一方の端子の（ノードＮ2 ）の間に接
続された電源ライン電圧波形増幅回路とから少なくとも
構成され、高周波トランスの１次コイルの一方の端子
（ノードＮ2 ）における電圧波形と、他方の端子（ノー
ドＮ1 ）における電圧波形とを検出することにより、出
力素子の制御電極に入力する駆動パルスのオン時間とオ
フ時間を互いに独立に制御して、放電管の明るさを調整
することを特徴とする。
【０００９】ここで「放電管」とはネオン管や蛍光灯等
の高周波点灯可能な種々の放電管を対象とする。コンピ
ュータの表示装置で用いられている液晶のバックライト
用の放電管でもよい。
の高周波点灯可能な種々の放電管を対象とする。コンピ
ュータの表示装置で用いられている液晶のバックライト
用の放電管でもよい。
【００１０】本発明の「出力素子」としては種々の半導
体スイッチング素子を用いることができる。たとえば、
接合型ＦＥＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジス
タ，ＩＧＢＴ，静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ），静
電誘導型サイリスタ（ＳＩサイリスタ）等のパワーデバ
イスを用いることが可能である。さらにＨＥＭＴやＨＢ
Ｔ等の化合物半導体スイッチング素子であっても良い。
体スイッチング素子を用いることができる。たとえば、
接合型ＦＥＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジス
タ，ＩＧＢＴ，静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ），静
電誘導型サイリスタ（ＳＩサイリスタ）等のパワーデバ
イスを用いることが可能である。さらにＨＥＭＴやＨＢ
Ｔ等の化合物半導体スイッチング素子であっても良い。
【００１１】そして、電源ライン電圧波形増幅回路によ
り、ノードＮ2 における電圧波形の歪を検出し、駆動パ
ルスのオン時間の最適値を決定すればよい。より具体的
には、当初、短めにオン時間を仮設定し、その後電源ラ
イン電圧波形増幅回路により増幅された電源ライン電圧
波形中に電圧波形の歪に対応したスパイクピークが検出
されないように注意しながらオン時間を長くし、最適な
オン時間に設定すればよい。電源ライン電圧波形中に歪
が検出される場合はオン時間が長すぎるのであって、出
力素子から出力された電圧が放電に寄与せず、余分な熱
エネルギーとして放散されることになるので、かかる場
合はオン時間を短くして無駄なエネルギーを無くすので
ある。
り、ノードＮ2 における電圧波形の歪を検出し、駆動パ
ルスのオン時間の最適値を決定すればよい。より具体的
には、当初、短めにオン時間を仮設定し、その後電源ラ
イン電圧波形増幅回路により増幅された電源ライン電圧
波形中に電圧波形の歪に対応したスパイクピークが検出
されないように注意しながらオン時間を長くし、最適な
オン時間に設定すればよい。電源ライン電圧波形中に歪
が検出される場合はオン時間が長すぎるのであって、出
力素子から出力された電圧が放電に寄与せず、余分な熱
エネルギーとして放散されることになるので、かかる場
合はオン時間を短くして無駄なエネルギーを無くすので
ある。
【００１２】冒頭で述べたように、放電管のインピーダ
ンスは発光時と非発光時では大きく変動する。したがっ
て高周波トランスの１次コイルと発振コンデンサからな
るＬＣ共振回路と、これに電磁結合した放電管側の回路
との全体からなる系のインピーダンスは極めて複雑なＬ
Ｃ共振回路として周期的な変化をする。放電管を効率よ
く発光させるにはこの複雑なＬＣ共振回路におけるエネ
ルギー変動の周期にマッチしたパルス特性により出力素
子を動作させ、放電管を駆動する必要がある。すなわ
ち、それぞれの放電管にはその放電管、高周波トラン
ス、発振コンデンサからなる系特有のエネルギー変動の
周期があり、これを駆動するためのオン時間の最適値が
あるのである。このオン時間の最適値と放電管の光強度
の時間変化との関係を図１７に示す。図１７（ａ）は、
オフ時間が比較的短い場合、図１７（ｂ）は、図１７
（ａ）よりオフ時間が長い場合の放電管の過渡応答を示
す図である。光強度のデータは、放電管の光を受光した
フォトトランジスタの出力を示している。ここで放電管
の入力電圧とは、放電管に接続される高周波トランスの
１次コイル側の電圧である。図１７において、放電管の
入力電圧は下向きのパルスとして示している。すなわち
図１７に示したのは、高周波トランスの１次コイルの出
力素子に接続される側の端子（ノードＮ1 ）における電
圧変化であり、出力素子がターンオンするとノードＮ1
の電位は電源電圧（ＶDD1 ）から接地電位（グランド）
に低下することを示している。また、図１７において、
この放電管の放電による光強度は下向きに正として示し
ている。出力素子がターンオンすると、２次コイルに高
圧が発生し、放電管が放電し、徐々に放電管の発光強度
が増大し、ある時間で放電管の発光強度が最大となり、
その後漸減している。しかし、放電管の発光強度が最大
になる時刻と放電管の入力電圧の立ち下がりエッジと
は、一般に一致せず、この間にはΔｔ0なる時間差が存
在する。そして、オフ時間が長い場合（図１７（ｂ））
は、オフ時間が短い場合（図１７（ａ））に比して時間
差Δｔ0は、大きくなる傾向である。また、同一の入力
電圧を印加しているにもかかわらず、オフ時間が長い場
合は、オフ時間が短い場合に比して発光強度は弱くなっ
ている。オン時間を変えた場合も同様で、時間差Δｔ0
は、オン時間に依存して変化する。オン時間が長すぎる
と時間差Δｔ0は、負の値を取ることとなる。すなわ
ち、放電管に入力電圧が印加されているにもかかわらず
発光強度は、勝手に先に減少を開始し始める事態とな
る。このように、放電管の発光の過渡特性は、放電管の
入力パルス波形に一対一に対応するのではなく、入力パ
ルスの特性（オン時間／オフ時間）に依存した時間遅れ
と時定数を有した複雑な変化をする。
ンスは発光時と非発光時では大きく変動する。したがっ
て高周波トランスの１次コイルと発振コンデンサからな
るＬＣ共振回路と、これに電磁結合した放電管側の回路
との全体からなる系のインピーダンスは極めて複雑なＬ
Ｃ共振回路として周期的な変化をする。放電管を効率よ
く発光させるにはこの複雑なＬＣ共振回路におけるエネ
ルギー変動の周期にマッチしたパルス特性により出力素
子を動作させ、放電管を駆動する必要がある。すなわ
ち、それぞれの放電管にはその放電管、高周波トラン
ス、発振コンデンサからなる系特有のエネルギー変動の
周期があり、これを駆動するためのオン時間の最適値が
あるのである。このオン時間の最適値と放電管の光強度
の時間変化との関係を図１７に示す。図１７（ａ）は、
オフ時間が比較的短い場合、図１７（ｂ）は、図１７
（ａ）よりオフ時間が長い場合の放電管の過渡応答を示
す図である。光強度のデータは、放電管の光を受光した
フォトトランジスタの出力を示している。ここで放電管
の入力電圧とは、放電管に接続される高周波トランスの
１次コイル側の電圧である。図１７において、放電管の
入力電圧は下向きのパルスとして示している。すなわち
図１７に示したのは、高周波トランスの１次コイルの出
力素子に接続される側の端子（ノードＮ1 ）における電
圧変化であり、出力素子がターンオンするとノードＮ1
の電位は電源電圧（ＶDD1 ）から接地電位（グランド）
に低下することを示している。また、図１７において、
この放電管の放電による光強度は下向きに正として示し
ている。出力素子がターンオンすると、２次コイルに高
圧が発生し、放電管が放電し、徐々に放電管の発光強度
が増大し、ある時間で放電管の発光強度が最大となり、
その後漸減している。しかし、放電管の発光強度が最大
になる時刻と放電管の入力電圧の立ち下がりエッジと
は、一般に一致せず、この間にはΔｔ0なる時間差が存
在する。そして、オフ時間が長い場合（図１７（ｂ））
は、オフ時間が短い場合（図１７（ａ））に比して時間
差Δｔ0は、大きくなる傾向である。また、同一の入力
電圧を印加しているにもかかわらず、オフ時間が長い場
合は、オフ時間が短い場合に比して発光強度は弱くなっ
ている。オン時間を変えた場合も同様で、時間差Δｔ0
は、オン時間に依存して変化する。オン時間が長すぎる
と時間差Δｔ0は、負の値を取ることとなる。すなわ
ち、放電管に入力電圧が印加されているにもかかわらず
発光強度は、勝手に先に減少を開始し始める事態とな
る。このように、放電管の発光の過渡特性は、放電管の
入力パルス波形に一対一に対応するのではなく、入力パ
ルスの特性（オン時間／オフ時間）に依存した時間遅れ
と時定数を有した複雑な変化をする。
【００１３】図１７に示すように、放電管の発光は、あ
る時間で最大発光強度になり、それ以降は発光強度は低
下して来るという過渡特性を有する。発光強度が低下し
つつあるタイミングで入力電圧を印加し続けるのは、発
光効率を低下させる。したがって、放電管の高周波点灯
における調光の高効率化のためには、オン時間は所定の
時間内に納める必要があるという結論に到達する。つま
り、放電管駆動電圧のオン時間は長ければ長いほど良い
のではなく、あまりオン時間が長すぎると放電管の発光
効率が低下し、エネルギーの無駄な消費が発生すること
とが分かる。図１８は出力素子のオン時間と放電管によ
る照度の関係を示す図であるが、ある一定のオン時間以
上で放電管を駆動した場合の照度は、オン時間の増大と
共に低下することがわかる。必要以上のオン時間は出力
素子の出力インピーダンスと高周波トランス、放電管お
よび発振コイルからなる回路のインピーダンスとのミス
マッチングを生じ、出力素子の出力電圧に歪を発生させ
る。したがってこの歪がないようにオン時間を設定する
ことにより発光効率の高い放電管の駆動や調光が可能と
なるのである。
る時間で最大発光強度になり、それ以降は発光強度は低
下して来るという過渡特性を有する。発光強度が低下し
つつあるタイミングで入力電圧を印加し続けるのは、発
光効率を低下させる。したがって、放電管の高周波点灯
における調光の高効率化のためには、オン時間は所定の
時間内に納める必要があるという結論に到達する。つま
り、放電管駆動電圧のオン時間は長ければ長いほど良い
のではなく、あまりオン時間が長すぎると放電管の発光
効率が低下し、エネルギーの無駄な消費が発生すること
とが分かる。図１８は出力素子のオン時間と放電管によ
る照度の関係を示す図であるが、ある一定のオン時間以
上で放電管を駆動した場合の照度は、オン時間の増大と
共に低下することがわかる。必要以上のオン時間は出力
素子の出力インピーダンスと高周波トランス、放電管お
よび発振コイルからなる回路のインピーダンスとのミス
マッチングを生じ、出力素子の出力電圧に歪を発生させ
る。したがってこの歪がないようにオン時間を設定する
ことにより発光効率の高い放電管の駆動や調光が可能と
なるのである。
【００１４】オン時間は短ければ短いほど良いわけでは
ない。高周波トランスの１次コイルと、この１次コイル
に並列接続される発振コンデンサとからなるＬＣ共振回
路の固有の振動数や、このＬＣ共振回路のインピーダン
スにマッチしたオン時間に設定することが好ましいので
ある。このためには出力素子の出力電極（ノードＮ1）
における出力電圧パルスの立ち下がりエッジと、出力素
子の制御電極におけるゲート駆動パルスの立ち下がりエ
ッジの時間差Δｔを所定の範囲内に設定すれば良い。
「出力素子の制御電極」とは、接合型ＦＥＴ，ＭＯＳＦ
ＥＴ，ＩＧＢＴ，ＳＩＴ，ＳＩサイリスタ等において
は、ゲート電極を意味し、バイポーラトランジスタにお
いてはベース電極を意味することは勿論である。たとえ
ば時間差Δｔは３μｓ以下になるようにオン時間を設定
すればよい。従って、出力素子の固有のターンオフ時間
は３μｓより十分短いことが好ましい。時間差Δｔを一
定の範囲内におさまるようにすることにより、放電管の
インピーダンスを含めたＬＣ共振回路におけるエネルギ
ー変動の周期およびそのインピーダンスと出力素子の出
力電圧の時間変化およびそのインピーダンスとがマッチ
ングし、最も有効にエネルギーの出し入れがなされるこ
ととなる。したがって、最大効率で放電管を発光させる
ことが可能となる。
ない。高周波トランスの１次コイルと、この１次コイル
に並列接続される発振コンデンサとからなるＬＣ共振回
路の固有の振動数や、このＬＣ共振回路のインピーダン
スにマッチしたオン時間に設定することが好ましいので
ある。このためには出力素子の出力電極（ノードＮ1）
における出力電圧パルスの立ち下がりエッジと、出力素
子の制御電極におけるゲート駆動パルスの立ち下がりエ
ッジの時間差Δｔを所定の範囲内に設定すれば良い。
「出力素子の制御電極」とは、接合型ＦＥＴ，ＭＯＳＦ
ＥＴ，ＩＧＢＴ，ＳＩＴ，ＳＩサイリスタ等において
は、ゲート電極を意味し、バイポーラトランジスタにお
いてはベース電極を意味することは勿論である。たとえ
ば時間差Δｔは３μｓ以下になるようにオン時間を設定
すればよい。従って、出力素子の固有のターンオフ時間
は３μｓより十分短いことが好ましい。時間差Δｔを一
定の範囲内におさまるようにすることにより、放電管の
インピーダンスを含めたＬＣ共振回路におけるエネルギ
ー変動の周期およびそのインピーダンスと出力素子の出
力電圧の時間変化およびそのインピーダンスとがマッチ
ングし、最も有効にエネルギーの出し入れがなされるこ
ととなる。したがって、最大効率で放電管を発光させる
ことが可能となる。
【００１５】このようにしてオン時間の最適値を決定
後、このオン時間に固定した状態で、オフ時間を決定
し、所望の明るさを得るようにすれば、最大効率で放電
管の調光が可能となる。
後、このオン時間に固定した状態で、オフ時間を決定
し、所望の明るさを得るようにすれば、最大効率で放電
管の調光が可能となる。
【００１６】また、電源ライン電圧波形増幅回路の出力
によりオフ時間の最小値を決定して、明るさの上限を決
定することも可能である。すなわち、ＬＣ共振回路の有
する固有のエネルギー変動の周波数と出力素子の出力電
圧の周波数がマッチしなくなって来ると効率が低下する
ので、あるオフ時間よりはオフ時間を短くしない方がよ
い。つまり、オフ時間の最小値があるわけで、このオフ
時間の最小値を決定できるようにしておけば、高い効率
を維持したままで調光できるのである。これは電源ライ
ン電流増幅回路の出力中に固有なスパイクピークがある
か否かを検出することにより、簡単に判断できる。
によりオフ時間の最小値を決定して、明るさの上限を決
定することも可能である。すなわち、ＬＣ共振回路の有
する固有のエネルギー変動の周波数と出力素子の出力電
圧の周波数がマッチしなくなって来ると効率が低下する
ので、あるオフ時間よりはオフ時間を短くしない方がよ
い。つまり、オフ時間の最小値があるわけで、このオフ
時間の最小値を決定できるようにしておけば、高い効率
を維持したままで調光できるのである。これは電源ライ
ン電流増幅回路の出力中に固有なスパイクピークがある
か否かを検出することにより、簡単に判断できる。
【００１７】より好ましくはオン時間／オフ時間制御回
路はスイッチング波形検出回路と、オン時間比較回路
と、オン時間基準回路と、オン時間調整回路と、オフ時
間基準回路と、明るさ調整回路とを少なくとも具備して
構成すれば良い。
路はスイッチング波形検出回路と、オン時間比較回路
と、オン時間基準回路と、オン時間調整回路と、オフ時
間基準回路と、明るさ調整回路とを少なくとも具備して
構成すれば良い。
【００１８】スイッチング波形検出回路にはノードＮ1
における出力素子の出力電圧が入力されるようにし、こ
のスイッチング波形検出回路の出力をオン時間比較回路
に入力することにより、出力素子の出力電極側のパルス
の立ち下がりエッジと、出力素子の制御電極側のパルス
の立ち下がりエッジとの時間差Δｔを比較し、この比較
結果をオン時間調整回路に入力するようにすればよい。
オン時間調整回路はオン時間基準回路に接続され、オン
時間の最適値が設定できる。
における出力素子の出力電圧が入力されるようにし、こ
のスイッチング波形検出回路の出力をオン時間比較回路
に入力することにより、出力素子の出力電極側のパルス
の立ち下がりエッジと、出力素子の制御電極側のパルス
の立ち下がりエッジとの時間差Δｔを比較し、この比較
結果をオン時間調整回路に入力するようにすればよい。
オン時間調整回路はオン時間基準回路に接続され、オン
時間の最適値が設定できる。
【００１９】オフ時間基準回路はオン時間調整回路と明
るさ調整回路に接続されている。そしてオン時間を所定
の時間に設定後、明るさ調整回路によりオフ時間を調整
すれば、最大効率のもとで、放電管の明るさが調節でき
る。そして、オフ時間基準回路は、ゲート回路を介し
て、出力素子の制御電極に所定の駆動パルスを入力す
る。
るさ調整回路に接続されている。そしてオン時間を所定
の時間に設定後、明るさ調整回路によりオフ時間を調整
すれば、最大効率のもとで、放電管の明るさが調節でき
る。そして、オフ時間基準回路は、ゲート回路を介し
て、出力素子の制御電極に所定の駆動パルスを入力す
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一
又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきで
ある。
施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一
又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきで
ある。
【００２１】図１に本発明の実施の形態に係る放電管の
調光制御装置を示すブロック図である。図１に示すよう
にこの調光制御装置は放電管１と、高周波トランス２
と、半導体スイッチング素子等の出力素子３と、出力素
子３の制御電極に所定のゲート電流もしくはゲート電圧
を印加するためのゲート回路４と、ゲート回路に所定の
オン時間・オフ時間を有したパルスを入力させるオン時
間／オフ時間制御回路５とから少なくとも構成されてい
る。高周波トランス２の２次コイルＬS に放電管１が接
続され、１次コイルＬP の一方の端子に出力素子３の出
力端子が接続されている。１次コイルＬP の他方の端子
は直流電源（第１の直流電源）ＶDD1に接続されてい
る。たとえば直流電源は商用電源をダイオードブリッジ
等で整流したものでよく、直流電源ＶDD1 と１次コイル
ＬP との接続点であるノードＮ2 には平滑コンデンサＣ
2 が接続されている。高周波トランス２の１次コイルＬ
P には発振コンデンサＣ1 が並列接続され、１次コイル
ＬP と発振コンデンサＣ1 とでＬＣ共振回路を構成して
いる。出力素子３には還流用ダイオードＤ1 が並列に接
続されている。本発明の実施の形態に係る調光制御装置
で重要な点は１次コイルＬP と出力素子３との接続点と
なるノードＮ1 および直流電圧VDD1 と１次コイルＬP
との接続点となるノードＮ2 における信号がオン時間／
オフ時間制御回路５にフィードバックされている点であ
る。このノードＮ1 における出力素子３の出力電圧波形
およびノードＮ2 における電源ラインにおける電圧波形
を監視することで最適なオン時間の設定を行ない、この
オン時間を一定値に維持しながら、オフ時間を変え所望
の放電管の明るさを得ることができる。
調光制御装置を示すブロック図である。図１に示すよう
にこの調光制御装置は放電管１と、高周波トランス２
と、半導体スイッチング素子等の出力素子３と、出力素
子３の制御電極に所定のゲート電流もしくはゲート電圧
を印加するためのゲート回路４と、ゲート回路に所定の
オン時間・オフ時間を有したパルスを入力させるオン時
間／オフ時間制御回路５とから少なくとも構成されてい
る。高周波トランス２の２次コイルＬS に放電管１が接
続され、１次コイルＬP の一方の端子に出力素子３の出
力端子が接続されている。１次コイルＬP の他方の端子
は直流電源（第１の直流電源）ＶDD1に接続されてい
る。たとえば直流電源は商用電源をダイオードブリッジ
等で整流したものでよく、直流電源ＶDD1 と１次コイル
ＬP との接続点であるノードＮ2 には平滑コンデンサＣ
2 が接続されている。高周波トランス２の１次コイルＬ
P には発振コンデンサＣ1 が並列接続され、１次コイル
ＬP と発振コンデンサＣ1 とでＬＣ共振回路を構成して
いる。出力素子３には還流用ダイオードＤ1 が並列に接
続されている。本発明の実施の形態に係る調光制御装置
で重要な点は１次コイルＬP と出力素子３との接続点と
なるノードＮ1 および直流電圧VDD1 と１次コイルＬP
との接続点となるノードＮ2 における信号がオン時間／
オフ時間制御回路５にフィードバックされている点であ
る。このノードＮ1 における出力素子３の出力電圧波形
およびノードＮ2 における電源ラインにおける電圧波形
を監視することで最適なオン時間の設定を行ない、この
オン時間を一定値に維持しながら、オフ時間を変え所望
の放電管の明るさを得ることができる。
【００２２】具体的には、（イ）最初オン時間を短めの
値、たとえば１５〜２０μｓ程度に設定しておき、ノー
ドＮ2 における電源ラインＮ2 の電圧波形を監視しなが
らオン時間を長くして、最適なオン時間に設定する、
（ロ）次に、この設定したオン時間の最適値を維持し
て、所望の明るさになるようにオフ時間を調整する、と
いう手順で放電管の調光を行う。オフ時間は、例えば、
オン時間の３０乃至４０倍に設定する。また、本発明の
ゲート回路４に入力するパルスのオン時間およびオフ時
間は、互いに独立に所望の値に（任意に）設定されるの
で、調光にしたがいパルスの繰り返し周波数は変化す
る。
値、たとえば１５〜２０μｓ程度に設定しておき、ノー
ドＮ2 における電源ラインＮ2 の電圧波形を監視しなが
らオン時間を長くして、最適なオン時間に設定する、
（ロ）次に、この設定したオン時間の最適値を維持し
て、所望の明るさになるようにオフ時間を調整する、と
いう手順で放電管の調光を行う。オフ時間は、例えば、
オン時間の３０乃至４０倍に設定する。また、本発明の
ゲート回路４に入力するパルスのオン時間およびオフ時
間は、互いに独立に所望の値に（任意に）設定されるの
で、調光にしたがいパルスの繰り返し周波数は変化す
る。
【００２３】本発明の実施の形態に用いる出力素子３と
しては種々の半導体スイッチング素子を用いることがで
きる。たとえば、接合型ＦＥＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポ
ーラトランジスタ，ＩＧＢＴ，ＳＩＴ，ＳＩサイリス
タ、あるいはＨＥＭＴ等を用いることが可能である。図
２は出力素子３として接合型ＦＥＴＱ1 を用いた場合の
ゲート回路４を示す回路図である。このゲート回路４は
抵抗Ｒ11，バッファアンプＢ1 ，抵抗Ｒ12，ダイオード
Ｄ2 ，抵抗Ｒ13，キャパシタＣ3 を介して接合型ＦＥＴ
Ｑ1 にオン時間／オフ時間制御回路５からのゲートパル
スが印加される。
しては種々の半導体スイッチング素子を用いることがで
きる。たとえば、接合型ＦＥＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポ
ーラトランジスタ，ＩＧＢＴ，ＳＩＴ，ＳＩサイリス
タ、あるいはＨＥＭＴ等を用いることが可能である。図
２は出力素子３として接合型ＦＥＴＱ1 を用いた場合の
ゲート回路４を示す回路図である。このゲート回路４は
抵抗Ｒ11，バッファアンプＢ1 ，抵抗Ｒ12，ダイオード
Ｄ2 ，抵抗Ｒ13，キャパシタＣ3 を介して接合型ＦＥＴ
Ｑ1 にオン時間／オフ時間制御回路５からのゲートパル
スが印加される。
【００２４】またこのゲート回路はｎｐｎバイポーラト
ランジスタＱ2 を有し、ターンオフ時に接合型ＦＥＴＱ
1 のゲートから電流を引き抜き、高速に接合型ＦＥＴＱ
1 をターンオフできるようになっている。ｎｐｎバイポ
ーラトランジスタＱ2 のベースには抵抗Ｒ14，バッファ
アンプＢ2 ，抵抗Ｒ15，Ｒ16を介してオン時間／オフ時
間制御回路５からの駆動パルスが印加され、駆動パルス
が“ロウ（Ｌｏｗ）”になったとき、ｎｐｎバイポーラ
トランジスタＱ1 が導通し、接合型ＦＥＴＱ1のゲート
に蓄積されたキャリアを引き抜く。駆動パルスが“ハイ
（Ｈｉｇｈ）”のときはｎｐｎバイポーラトランジスタ
Ｑ1 はオフ状態であるので、オン時間／オフ時間制御回
路５からの駆動パルスは有効に接合型ＦＥＴＱ1 に印加
されることとなる。ゲート回路４は出力素子３の性能、
特性等に合わせて設計すれば良く、図２に例示する場合
に限られるものではないことはもちろんである。
ランジスタＱ2 を有し、ターンオフ時に接合型ＦＥＴＱ
1 のゲートから電流を引き抜き、高速に接合型ＦＥＴＱ
1 をターンオフできるようになっている。ｎｐｎバイポ
ーラトランジスタＱ2 のベースには抵抗Ｒ14，バッファ
アンプＢ2 ，抵抗Ｒ15，Ｒ16を介してオン時間／オフ時
間制御回路５からの駆動パルスが印加され、駆動パルス
が“ロウ（Ｌｏｗ）”になったとき、ｎｐｎバイポーラ
トランジスタＱ1 が導通し、接合型ＦＥＴＱ1のゲート
に蓄積されたキャリアを引き抜く。駆動パルスが“ハイ
（Ｈｉｇｈ）”のときはｎｐｎバイポーラトランジスタ
Ｑ1 はオフ状態であるので、オン時間／オフ時間制御回
路５からの駆動パルスは有効に接合型ＦＥＴＱ1 に印加
されることとなる。ゲート回路４は出力素子３の性能、
特性等に合わせて設計すれば良く、図２に例示する場合
に限られるものではないことはもちろんである。
【００２５】図３は接合型ＦＥＴＱ1 のゲート電極（制
御電極）とゲート抵抗Ｒ13との接続点であるノードＮ3
における入力電圧の時間変化と、接合型ＦＥＴＱ2 の出
力電極側のノードＮ1 における出力電圧の時間変化との
関係を示す図である。ゲート電極に“ハイ（Ｈｉｇ
ｈ）”の電圧が印加されることにより、接合型ＦＥＴＱ
2がターンオンし、ノードＮ1の電位は接地電位になる。
接合型ＦＥＴＱ2 のターンオンと共に、発振コンデンサ
Ｃ1 が充電され、充電後一定時間経過して接合型ＦＥＴ
Ｑ2 がターンオフすると、極性が反転し、発振コンデン
サＣ1 が放電を開始することがわかる。
御電極）とゲート抵抗Ｒ13との接続点であるノードＮ3
における入力電圧の時間変化と、接合型ＦＥＴＱ2 の出
力電極側のノードＮ1 における出力電圧の時間変化との
関係を示す図である。ゲート電極に“ハイ（Ｈｉｇ
ｈ）”の電圧が印加されることにより、接合型ＦＥＴＱ
2がターンオンし、ノードＮ1の電位は接地電位になる。
接合型ＦＥＴＱ2 のターンオンと共に、発振コンデンサ
Ｃ1 が充電され、充電後一定時間経過して接合型ＦＥＴ
Ｑ2 がターンオフすると、極性が反転し、発振コンデン
サＣ1 が放電を開始することがわかる。
【００２６】図４はノードＮ2 の「電源ラインの電圧波
形」を監視するための電源ライン電圧波形増幅回路６の
一例であり、ｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3とオペ
アンプＡ1とを有している。ｎｐｎバイポーラトランジ
スタＱ3のコレクタ電極は抵抗Ｒ42を介して電源（第２
の電源）ＶDD2に接続されている。第２の電源ＶDD2の電
圧は、例えば、８Ｖである。一方、第１の電源ＶDD1の
電圧は、例えば、１２Ｖである。コンデンサＣ41を介し
て容量結合で与えられるノードＮ2 における電圧は、抵
抗Ｒ41によりｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3のベー
ス電流に変換される。こうして、ノードＮ2 における電
圧をｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3 で交流増幅し、
さらにオペアンプＡ１で１００倍に増幅するように構成
されている。
形」を監視するための電源ライン電圧波形増幅回路６の
一例であり、ｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3とオペ
アンプＡ1とを有している。ｎｐｎバイポーラトランジ
スタＱ3のコレクタ電極は抵抗Ｒ42を介して電源（第２
の電源）ＶDD2に接続されている。第２の電源ＶDD2の電
圧は、例えば、８Ｖである。一方、第１の電源ＶDD1の
電圧は、例えば、１２Ｖである。コンデンサＣ41を介し
て容量結合で与えられるノードＮ2 における電圧は、抵
抗Ｒ41によりｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3のベー
ス電流に変換される。こうして、ノードＮ2 における電
圧をｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3 で交流増幅し、
さらにオペアンプＡ１で１００倍に増幅するように構成
されている。
【００２７】図５（ｂ）はノードＮ2 の電源ラインの電
圧波形をｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3 で交流増幅
した後の波形で、図５（ａ）は対応するノードＮ1 にお
ける出力素子３の出力電圧波形を示す。出力素子３（ｎ
ｐｎバイポーラトランジスタＱ3 ）が導通して、放電管
が放電を開始するとインピーダンスが変化するので、電
源ラインの電圧波形が影響を受ける様子が示されてい
る。
圧波形をｎｐｎバイポーラトランジスタＱ3 で交流増幅
した後の波形で、図５（ａ）は対応するノードＮ1 にお
ける出力素子３の出力電圧波形を示す。出力素子３（ｎ
ｐｎバイポーラトランジスタＱ3 ）が導通して、放電管
が放電を開始するとインピーダンスが変化するので、電
源ラインの電圧波形が影響を受ける様子が示されてい
る。
【００２８】図５（ｂ）に示したようなｎｐｎバイポー
ラトランジスタＱ3 で交流増幅した波形信号を、オペア
ンプＡ１でさらに１００倍に増幅した後のノードＮ2 に
おける電圧波形を示したのが、図６（ｂ）および図７
（ｂ）である。また、図６（ａ）および図７（ａ）はノ
ードＮ1 における出力素子３の出力電圧波形である。図
６（ｂ）ではトランジスタＱ1 のターンオン時間の最後
に１個のスパイクピークＰ1 が見られるが、図７（ｂ）
では２個のスパイクピークＰ1 ，Ｐ2 が見られる。すな
わち図７（ｂ）ではオン時間ｔONが長すぎるためノード
Ｎ2 における電圧波形に歪が生じ、スパイクピークＰ2
が出現したことが示されている。したがってこのスパイ
クピークＰ2 が出ないようなオン時間に設定すればよ
い。実際には１５〜２０μｓ程度の若干短めの値にオン
時間ｔONをまず仮に設定し、徐々にオン時間ｔONを長く
していき、図７（ｂ）に示すような歪が出る直前のオン
時間ｔONにすれば最適なオン時間（オン時間の最適値）
ｔONに設定されたことになる。すなわち、図３に示す出
力素子３の入力電圧の立ち下がりエッジと出力素子３の
出力電圧の立ち下がりエッジとの差Δｔが所定の範囲、
たとえば０〜３μｓ以内になるようにオン時間ｔONを調
整すれば、最適なオン時間ｔONが設定できる。
ラトランジスタＱ3 で交流増幅した波形信号を、オペア
ンプＡ１でさらに１００倍に増幅した後のノードＮ2 に
おける電圧波形を示したのが、図６（ｂ）および図７
（ｂ）である。また、図６（ａ）および図７（ａ）はノ
ードＮ1 における出力素子３の出力電圧波形である。図
６（ｂ）ではトランジスタＱ1 のターンオン時間の最後
に１個のスパイクピークＰ1 が見られるが、図７（ｂ）
では２個のスパイクピークＰ1 ，Ｐ2 が見られる。すな
わち図７（ｂ）ではオン時間ｔONが長すぎるためノード
Ｎ2 における電圧波形に歪が生じ、スパイクピークＰ2
が出現したことが示されている。したがってこのスパイ
クピークＰ2 が出ないようなオン時間に設定すればよ
い。実際には１５〜２０μｓ程度の若干短めの値にオン
時間ｔONをまず仮に設定し、徐々にオン時間ｔONを長く
していき、図７（ｂ）に示すような歪が出る直前のオン
時間ｔONにすれば最適なオン時間（オン時間の最適値）
ｔONに設定されたことになる。すなわち、図３に示す出
力素子３の入力電圧の立ち下がりエッジと出力素子３の
出力電圧の立ち下がりエッジとの差Δｔが所定の範囲、
たとえば０〜３μｓ以内になるようにオン時間ｔONを調
整すれば、最適なオン時間ｔONが設定できる。
【００２９】最適なオン時間ｔONは電源電圧ＶDD1 にも
依存する。ＶDD1 ＝１０ＶにおいてｔON＝２８〜３０μ
ｓ、ＶDD1 ＝１４ＶにおいてｔON＝２３〜２４μｓが、
本発明の実施の形態における代表的な値として例示でき
る。
依存する。ＶDD1 ＝１０ＶにおいてｔON＝２８〜３０μ
ｓ、ＶDD1 ＝１４ＶにおいてｔON＝２３〜２４μｓが、
本発明の実施の形態における代表的な値として例示でき
る。
【００３０】図８はノードＮ4 における出力素子３の入
力電圧の立ち下がりエッジと、ノードＮ1 における出力
素子３の出力電圧の立ち下がりエッジとを比較するオン
時間比較回路５２の一例を示す回路図である。図８にお
いて、インバータＩ21で反転されたノードＮ1 の信号と
インバータＩ22で反転されたノードＮ4 の信号の論理積
がアンド（ＡＮＤ）回路７２で取られ、アンド回路７３
でアンド回路７２の出力とインバータＩ23で反転された
ノードＮ4 の信号の論理積が取られる。さらにアンド回
路７４によりアンド回路７３の出力とインバータＩ24で
さらに反転されたノードＮ4 の信号との論理積が取られ
る。この結果立ち下がりエッジの差Δｔが３μｓ以上と
判定されれば、発光ダイオードＤ72を点灯し、オン時間
ｔONが短いことを表示する。図８（ｂ）に示すように、
オン時間比較回路５２は、オン時間調整回路５４に接続
されている。
力電圧の立ち下がりエッジと、ノードＮ1 における出力
素子３の出力電圧の立ち下がりエッジとを比較するオン
時間比較回路５２の一例を示す回路図である。図８にお
いて、インバータＩ21で反転されたノードＮ1 の信号と
インバータＩ22で反転されたノードＮ4 の信号の論理積
がアンド（ＡＮＤ）回路７２で取られ、アンド回路７３
でアンド回路７２の出力とインバータＩ23で反転された
ノードＮ4 の信号の論理積が取られる。さらにアンド回
路７４によりアンド回路７３の出力とインバータＩ24で
さらに反転されたノードＮ4 の信号との論理積が取られ
る。この結果立ち下がりエッジの差Δｔが３μｓ以上と
判定されれば、発光ダイオードＤ72を点灯し、オン時間
ｔONが短いことを表示する。図８（ｂ）に示すように、
オン時間比較回路５２は、オン時間調整回路５４に接続
されている。
【００３１】図９は本発明の実施の形態に係る調光制御
装置に用いるオン時間／オフ時間制御回路５の詳細を示
すブロック図である。図９に示すようにこのオン時間／
オフ時間制御回路５はスイッチング波形検出回路５１
と、このスイッチング波形検出回路５１に接続されたオ
ン時間比較回路５２と、オン時間比較回路５２に接続さ
れたオン時間調整回路５４と、オン時間調整回路に接続
されたオフ時間基準回路５５とを少なくとも具備してい
る。また、このオン時間／オフ時間制御回路５はオン時
間基準回路５５に接続された明るさ調整回路５６と明る
さ調整回路５６に接続された電源電圧検出回路５７を具
備している。さらにこのオン時間／オフ時間制御回路５
は、オフ時間基準回路に接続されたオン時間基準回路５
３を有し、オン時間基準回路５３はオン時間比較回路５
２とオン時間調整回路５４に接続されている。
装置に用いるオン時間／オフ時間制御回路５の詳細を示
すブロック図である。図９に示すようにこのオン時間／
オフ時間制御回路５はスイッチング波形検出回路５１
と、このスイッチング波形検出回路５１に接続されたオ
ン時間比較回路５２と、オン時間比較回路５２に接続さ
れたオン時間調整回路５４と、オン時間調整回路に接続
されたオフ時間基準回路５５とを少なくとも具備してい
る。また、このオン時間／オフ時間制御回路５はオン時
間基準回路５５に接続された明るさ調整回路５６と明る
さ調整回路５６に接続された電源電圧検出回路５７を具
備している。さらにこのオン時間／オフ時間制御回路５
は、オフ時間基準回路に接続されたオン時間基準回路５
３を有し、オン時間基準回路５３はオン時間比較回路５
２とオン時間調整回路５４に接続されている。
【００３２】図１０はオン時間／オフ時間制御回路５を
より具体的に示す回路図である。このオン時間／オフ時
間制御回路５は、直列接続された３つのフリップフロッ
プ７８，７９，８０と各フリップフロップのトリガ端子
に接続された抵抗Ｒ53、Ｒ54、Ｒ55、Ｒ56、Ｒ57、Ｒ58、Ｒ60
とを少なくとも有している。フリップフロップ７８はオ
ン時間基準回路５３として機能し、フリップフロップ７
９はオフ時間基準回路５５として機能する。フリップフ
ロップ７８のトリガ端子Ｔ２に接続された抵抗Ｒ54の値
を変えることにより、あるいは抵抗Ｒ53と抵抗Ｒ54との
接続点に入力されるオン時間調整回路５４の出力により
オン時間を調整することができる。
より具体的に示す回路図である。このオン時間／オフ時
間制御回路５は、直列接続された３つのフリップフロッ
プ７８，７９，８０と各フリップフロップのトリガ端子
に接続された抵抗Ｒ53、Ｒ54、Ｒ55、Ｒ56、Ｒ57、Ｒ58、Ｒ60
とを少なくとも有している。フリップフロップ７８はオ
ン時間基準回路５３として機能し、フリップフロップ７
９はオフ時間基準回路５５として機能する。フリップフ
ロップ７８のトリガ端子Ｔ２に接続された抵抗Ｒ54の値
を変えることにより、あるいは抵抗Ｒ53と抵抗Ｒ54との
接続点に入力されるオン時間調整回路５４の出力により
オン時間を調整することができる。
【００３３】又、フリップフロップ７９のトリガ端子Ｔ
２に接続された抵抗Ｒ57の値を変えることによりオフ時
間を変更し、明るさを調整することができる。抵抗Ｒ57
には、ツェナーダイオードＤ52および抵抗Ｒ57からなる
電源電圧検出回路５７が並列接続されている。このよう
に、本発明の実施の形態に係るオン時間／オフ時間制御
回路５においては、直列接続された３つのフリップフロ
ップ７８，７９，８０によりオン時間およびオフ時間を
それぞれ独立に制御して、放電管を駆動するのに最適な
パルスを発生させている。この際、最終段のフリップフ
ロップ８０の出力がオア（ＯＲ）回路７７を介して初段
のフリップフロップ７８に入力するようにして、所定の
繰り返し周波数を決定し、その繰り返し周波数のパルス
を安定に発生させるようになっている。
２に接続された抵抗Ｒ57の値を変えることによりオフ時
間を変更し、明るさを調整することができる。抵抗Ｒ57
には、ツェナーダイオードＤ52および抵抗Ｒ57からなる
電源電圧検出回路５７が並列接続されている。このよう
に、本発明の実施の形態に係るオン時間／オフ時間制御
回路５においては、直列接続された３つのフリップフロ
ップ７８，７９，８０によりオン時間およびオフ時間を
それぞれ独立に制御して、放電管を駆動するのに最適な
パルスを発生させている。この際、最終段のフリップフ
ロップ８０の出力がオア（ＯＲ）回路７７を介して初段
のフリップフロップ７８に入力するようにして、所定の
繰り返し周波数を決定し、その繰り返し周波数のパルス
を安定に発生させるようになっている。
【００３４】本発明の実施の形態においては、オン時間
の最適値を維持して、所望の明るさになるようにオフ時
間を調整するのであるが、代表的な値を例示すれば、Ｖ
DD1＝１０ＶにおいてｔOFF＝２５０〜４５０μｓ、Ｖ
DD1 ＝１４ＶにおいてｔOFF＝４５０〜８５０μｓであ
る。
の最適値を維持して、所望の明るさになるようにオフ時
間を調整するのであるが、代表的な値を例示すれば、Ｖ
DD1＝１０ＶにおいてｔOFF＝２５０〜４５０μｓ、Ｖ
DD1 ＝１４ＶにおいてｔOFF＝４５０〜８５０μｓであ
る。
【００３５】本発明の実施の形態において、オフ時間ｔ
OFFはある一定の時間より短くしないことが好ましい。
すなわち発振コンデンサＣ1 と１次コイルＬP とで構成
される共振回路の時定数よりもオフ時間が短くなってく
ると共振回路としてのエネルギーの出し入れが不十分に
なって来て、発光効率が低下し始める。この発光効率が
低下し始める限界値（オフ時間の下限）よりもオフ時間
ｔOFFを短くしない方がよい。このオフ時間ｔOFFの下限
はノードＮ1 における電源ラインの電圧波形を監視する
ことにより判断できる。
OFFはある一定の時間より短くしないことが好ましい。
すなわち発振コンデンサＣ1 と１次コイルＬP とで構成
される共振回路の時定数よりもオフ時間が短くなってく
ると共振回路としてのエネルギーの出し入れが不十分に
なって来て、発光効率が低下し始める。この発光効率が
低下し始める限界値（オフ時間の下限）よりもオフ時間
ｔOFFを短くしない方がよい。このオフ時間ｔOFFの下限
はノードＮ1 における電源ラインの電圧波形を監視する
ことにより判断できる。
【００３６】図１１はオフ時間ｔOFFの下限に近づいた
場合に特徴的な波形を示す図である。図１１（ａ）はノ
ードＮ1 における出力素子３の出力電圧の波形で、図１
１（ｂ）はノードＮ2 における電圧波形を１００倍に増
幅した波形である。 図６（ｂ）と比較すると明らかな
ように、図６（ｂ）で見られた立ち下がりエッジ近傍の
スパイクピークＰ1 が小さくなり消減しかけている。こ
れは、発振コンデンサＣ1 と１次コイルＬP とで構成さ
れる共振回路の時定数よりもオフ時間ｔOFFが短くなっ
てきて共振回路のエネルギーの出し入れが不十分になっ
て来ていることを示している。
場合に特徴的な波形を示す図である。図１１（ａ）はノ
ードＮ1 における出力素子３の出力電圧の波形で、図１
１（ｂ）はノードＮ2 における電圧波形を１００倍に増
幅した波形である。 図６（ｂ）と比較すると明らかな
ように、図６（ｂ）で見られた立ち下がりエッジ近傍の
スパイクピークＰ1 が小さくなり消減しかけている。こ
れは、発振コンデンサＣ1 と１次コイルＬP とで構成さ
れる共振回路の時定数よりもオフ時間ｔOFFが短くなっ
てきて共振回路のエネルギーの出し入れが不十分になっ
て来ていることを示している。
【００３７】図１２はオフ時間ｔOFFの下限を検出し
て、明るさの上限を表示する明るさ上限表示部７の構成
を示す回路図である。明るさ上限表示部７は明るさ上限
検出回路１７２と表示灯１７４とから構成されている。
明るさ上限検出回路１７２はアンド回路８３を有し、こ
のアンド回路８３にオン時間／オフ時間制御回路５の出
力をインバータＩ22で反転した信号と、電源ライン電圧
波形増幅回路６の信号との論理積を取る。立ち下がりエ
ッジ近傍のスパイクピークＰ1 が無ければ、アンド回路
８３の出力は“ロウ（Ｌｏｗ）”となるため、バイポー
ラトランジスタＱ7 はオフ状態となる。したがって表示
灯１７４としての発光ダイオードＤ75が消えるので明る
さ上限であることが表示される。なお、明るさ上限検出
回路１７２には、オフ時間波形監視回路１６１が接続さ
れ、オフ時間の波形に異常な振動等が発生した場合にも
表示出来るようになっている。
て、明るさの上限を表示する明るさ上限表示部７の構成
を示す回路図である。明るさ上限表示部７は明るさ上限
検出回路１７２と表示灯１７４とから構成されている。
明るさ上限検出回路１７２はアンド回路８３を有し、こ
のアンド回路８３にオン時間／オフ時間制御回路５の出
力をインバータＩ22で反転した信号と、電源ライン電圧
波形増幅回路６の信号との論理積を取る。立ち下がりエ
ッジ近傍のスパイクピークＰ1 が無ければ、アンド回路
８３の出力は“ロウ（Ｌｏｗ）”となるため、バイポー
ラトランジスタＱ7 はオフ状態となる。したがって表示
灯１７４としての発光ダイオードＤ75が消えるので明る
さ上限であることが表示される。なお、明るさ上限検出
回路１７２には、オフ時間波形監視回路１６１が接続さ
れ、オフ時間の波形に異常な振動等が発生した場合にも
表示出来るようになっている。
【００３８】放電管は種々の長さや太さのものがあり、
そのインピーダンスは区々としている。負荷インピーダ
ンスが高くなれば、電源電圧を高くする必要がある。図
１３は本発明の実施の形態において放電管の長さが長く
なった場合のノードＮ1 における出力電圧の波形を示
す。図１３に示すように負荷インピーダンスが高くなる
とオフ時の波形に電源電圧ＶDD1 より低くなる振動が出
現する。
そのインピーダンスは区々としている。負荷インピーダ
ンスが高くなれば、電源電圧を高くする必要がある。図
１３は本発明の実施の形態において放電管の長さが長く
なった場合のノードＮ1 における出力電圧の波形を示
す。図１３に示すように負荷インピーダンスが高くなる
とオフ時の波形に電源電圧ＶDD1 より低くなる振動が出
現する。
【００３９】図１４はこの負荷インピーダンスの異常を
表示する負荷インピーダンス表示部８を示す回路図であ
る。負荷インピーダンス表示部８は、負荷インピーダン
ス表示回路１６２と表示灯１６３とから構成されてい
る。負荷インピーダンス表示回路１６２は、ｎｐｎバイ
ポーラトランジスタＱ8を具備し、ｎｐｎバイポーラト
ランジスタＱ８のベース電極に抵抗Ｒ69およびコンデン
サＣ33を介して、オフ時間波形監視回路１６１から信号
が入力出来るようになっている。オフ時間波形監視回路
１６１ は、アンド回路８２によりノードＮ1における出
力電圧とノードＮ4における出力電圧をインバータＩ25
で反転した信号の論理積を取り、オフ時間の波形に異常
な振動があるか否か調べる。
表示する負荷インピーダンス表示部８を示す回路図であ
る。負荷インピーダンス表示部８は、負荷インピーダン
ス表示回路１６２と表示灯１６３とから構成されてい
る。負荷インピーダンス表示回路１６２は、ｎｐｎバイ
ポーラトランジスタＱ8を具備し、ｎｐｎバイポーラト
ランジスタＱ８のベース電極に抵抗Ｒ69およびコンデン
サＣ33を介して、オフ時間波形監視回路１６１から信号
が入力出来るようになっている。オフ時間波形監視回路
１６１ は、アンド回路８２によりノードＮ1における出
力電圧とノードＮ4における出力電圧をインバータＩ25
で反転した信号の論理積を取り、オフ時間の波形に異常
な振動があるか否か調べる。
【００４０】図１５は図１２に示した明るさ上限表示部
７と図１４に示した負荷インピーダンス表示部８をまと
めて示すブロック図である。
７と図１４に示した負荷インピーダンス表示部８をまと
めて示すブロック図である。
【００４１】図１６は本発明の実施の形態に係る調光制
御装置による照度とオフ時間との関係を電源電圧ＶDD1
＝１３Ｖ，１２Ｖ，１１Ｖの場合について示す図であ
る。オフ時間ｔOFFを長くすることにより照度が低くな
り、明るさが調節できることがわかる。
御装置による照度とオフ時間との関係を電源電圧ＶDD1
＝１３Ｖ，１２Ｖ，１１Ｖの場合について示す図であ
る。オフ時間ｔOFFを長くすることにより照度が低くな
り、明るさが調節できることがわかる。
【００４２】上記の本発明の実施の形態の記載の一部を
なす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理
解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替
実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例
えば、本発明は太陽電池システムと組み合わせて、太陽
電池でネオン管表示システムを駆動するようにすれば、
省エネルギー型であるので太陽電池に対する負担が軽減
される。その結果、炭酸ガス（ＣＯ2）放出のない表示
システムを完成できる。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の三色のネオン管を用意し、これら赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のネオン管のそれぞれの発光強
度調整すれば色調整も可能となる。このように、本発明
はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含す
るということを理解すべきである。したがって、本発明
はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事
項によってのみ限定されるものである。
なす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理
解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替
実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例
えば、本発明は太陽電池システムと組み合わせて、太陽
電池でネオン管表示システムを駆動するようにすれば、
省エネルギー型であるので太陽電池に対する負担が軽減
される。その結果、炭酸ガス（ＣＯ2）放出のない表示
システムを完成できる。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の三色のネオン管を用意し、これら赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のネオン管のそれぞれの発光強
度調整すれば色調整も可能となる。このように、本発明
はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含す
るということを理解すべきである。したがって、本発明
はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事
項によってのみ限定されるものである。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、負荷となる放電管の長
さや太さ等が異なっても、最適なオン時間を決定するの
が容易であり、高い発光効率での放電管の点灯が可能で
ある。本発明によれば、上記最適なオン時間にオン時間
を固定しておいて所望の明るさとなるようにオフ時間を
変更できるので、効率の高い調光が可能である。
さや太さ等が異なっても、最適なオン時間を決定するの
が容易であり、高い発光効率での放電管の点灯が可能で
ある。本発明によれば、上記最適なオン時間にオン時間
を固定しておいて所望の明るさとなるようにオフ時間を
変更できるので、効率の高い調光が可能である。
【００４４】本発明によれば、最初短めのオン時間で仮
設定し、その後オン時間を長くして最適なオン時間を決
定するようにしているので、無駄なエネルギーの消費が
ない。
設定し、その後オン時間を長くして最適なオン時間を決
定するようにしているので、無駄なエネルギーの消費が
ない。
【図１】本発明の実施の形態に係る調光制御装置の概略
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】出力素子として接合型ＦＥＴを用いた場合のゲ
ート回路の一例を示す図である。
ート回路の一例を示す図である。
【図３】出力素子の入力電圧と出力電圧の関係を示す図
である。
である。
【図４】本発明の実施の形態に係る調光制御装置の電源
ライン電圧波形増幅回路の一例を示す回路図である。
ライン電圧波形増幅回路の一例を示す回路図である。
【図５】ノードＮ1 における出力素子の出力電圧（ａ）
とノードＮ2 における電源ライン電圧波形（ｂ）との関
係を示す図である。
とノードＮ2 における電源ライン電圧波形（ｂ）との関
係を示す図である。
【図６】ノードＮ1 における出力素子の出力電圧（ａ）
に歪がない場合の、ノードＮ2における電源ライン電圧
波形を増幅した後の波形（ｂ）を示す図である。
に歪がない場合の、ノードＮ2における電源ライン電圧
波形を増幅した後の波形（ｂ）を示す図である。
【図７】オン時間が長すぎる場合の、増幅後の電源ライ
ン電圧波形を示す図である。
ン電圧波形を示す図である。
【図８】オン時間比較回路の一例を示す回路図である。
【図９】オン時間／オフ時間制御回路の詳細を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１０】オン時間／オフ時間制御回路の具体的な回路
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【図１１】オフ時間が短くなり過ぎた場合の電源ライン
電圧波形を示す図である。
電圧波形を示す図である。
【図１２】明るさ上限検出回路の一例を示す図である。
【図１３】負荷インピーダンスが大きすぎる場合のノー
ドＮ1 における出力素子の出力電圧を示す図である。
ドＮ1 における出力素子の出力電圧を示す図である。
【図１４】負荷インピーダンス表示部の一例を示す回路
図である。
図である。
【図１５】明るさ上限表示部と負荷インピーダンス表示
部を示すブロック図である。
部を示すブロック図である。
【図１６】オフ時間と照度との関係を示す図である。
【図１７】放電管入力電圧（ノードＮ1 における出力素
子の出力電圧）と放電管の光強度との関係を示す図であ
る。
子の出力電圧）と放電管の光強度との関係を示す図であ
る。
【図１８】オン時間と照度との関係を示す図である。
１ 放電管 ２ 高周波トランス ３ 出力素子 ４ ゲート回路 ５ オン時間／オフ時間制御回路 ６ 電源ライン電圧波形増幅回路 ５１ スイッチング波形検出回路 ５２ オン時間比較回路 ５３ オン時間基準回路 ５４ オン時間調整回路 ５５ オフ時間基準回路 ５６ 明るさ調整回路 ５７ 電源電圧検出回路 ７１，７５，７６，７７，８１，８４，８５ オア回路 ７２，７３，７４，８２，８３ アンド回路 ７８，７９，８０ フリップフロップ回路 １６１ オフ時波形監視回路 １６２ 負荷インピーダンス表示回路 １６３，１７４ 表示灯 １７２ 明るさ上限検出回路 Ｃ1 発振コンデンサ Ｃ2 平滑コンデンサ Ｄ1 還流用ダイオード ＬP １次コイル ＬS ２次コイル Ｑ1 接合型ＦＥＴ Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 ，Ｑ5 ，Ｑ6 ，Ｑ7 ，Ｑ8 バイポー
ラトランジスタ Ａ1 オペアンプ
ラトランジスタ Ａ1 オペアンプ
Claims (6)
- 【請求項１】 電源に一方の端子を接続された１次コイ
ルと、放電管に接続された２次コイルとを含む高周波ト
ランスと、 前記１次コイルの他方の端子に出力電極を接続された出
力素子と、 該出力素子の制御電極に接続されたゲート回路と、 該ゲート回路に接続されたオン時間／オフ時間制御回路
と、 該オン時間／オフ時間制御回路と前記１次コイルの一方
の端子の間に接続された電源ライン電圧波形増幅回路と
から少なくとも構成され、 前記一方の端子における電圧波形と、前記他方の端子に
おける電圧波形とを検出することにより、前記制御電極
に入力する駆動パルスのオン時間とオフ時間を互いに独
立に制御して、前記放電管の明るさを調整することを特
徴とする調光制御装置。 - 【請求項２】 前記電源ライン電圧波形増幅回路によ
り、前記一方の端子における電圧波形の歪を検出し、駆
動パルスのオン時間の最適値を決定することを特徴とす
る請求項１記載の調光制御装置。 - 【請求項３】 前記出力電極におけるパルスと前記制御
電極におけるパルスの立ち下がりエッジの時間差を所定
の範囲内に設定することにより、前記オン時間の最適値
を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の調光
制御装置。 - 【請求項４】 前記オン時間の最適値を決定後、前記オ
フ時間を決定し、所望の明るさを得ることを特徴とする
請求項２又は３記載の調光制御装置。 - 【請求項５】 前記電源ライン電圧波形増幅回路の出力
により前記オフ時間の最小値を決定することを特徴とす
る請求項４記載の調光制御装置。 - 【請求項６】 前記オン時間／オフ時間制御回路は、ス
イッチング波形検出回路と、オン時間比較回路と、オン
時間基準回路と、オン時間調整回路と、オフ時間基準回
路と、明るさ調整回路とを少なくとも具備し、 前記オン時間調整回路により前記オン時間の最適値を決
定し、前記明るさ調整回路によりオフ時間を決定するこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の調光制
御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10036421A JPH11233285A (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 調光制御装置 |
| US09/057,295 US5936360A (en) | 1998-02-18 | 1998-04-08 | Brightness controller for and method for controlling brightness of a discharge tube with optimum on/off times determined by pulse waveform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10036421A JPH11233285A (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 調光制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233285A true JPH11233285A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12469372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10036421A Pending JPH11233285A (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 調光制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5936360A (ja) |
| JP (1) | JPH11233285A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021073663A (ja) * | 2015-07-13 | 2021-05-13 | エムケーエス インストゥルメンツ，インコーポレイテッド | 連続的およびパルスモード動作のための一体化されたｒｆ電力供給単一入力複数出力制御 |
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| JP2002280878A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Alps Electric Co Ltd | 電子回路ユニット |
| JP2002359093A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-12-13 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 放電ランプ点灯装置および照明装置 |
| JP2003257688A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-09-12 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 放電ランプ点灯装置及び照明器具 |
| DE10212869A1 (de) * | 2002-03-22 | 2003-09-18 | Siemens Ag | Ansteuerschaltung für einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor |
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|---|---|---|---|---|
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1998
- 1998-02-18 JP JP10036421A patent/JPH11233285A/ja active Pending
- 1998-04-08 US US09/057,295 patent/US5936360A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5936360A (en) | 1999-08-10 |
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