JP2008177110A - 調光安定器 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命、低ノイズで緻密な調光制御が可能な調光安定器を提供する。
【解決手段】調光安定器は、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に交流電圧を供給する漏洩変圧器Ｔと、第１のコンデンサＣ０とを有する銅鉄型の調光安定器である。さらに、調光安定器は、第１のコンデンサＣ０と並列に接続された第２のコンデンサＣ１，Ｃ２と、第１のコンデンサＣ０と第２のコンデンサＣ１，Ｃ２との接続を選択的に切断可能な制御手段である省エネユニット２とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蛍光灯などの放電ランプを安定的に点灯させると共に調光制御する銅鉄型の調光安定器に関するものである。

近年、法規制や地球環境保全の観点から電力節減の要求が高くなっており、その中でも照明設備は即効性があるため、電力節減の主要テーマとなっている。従来、事務所や工場における照明用電力節減の方法としては、（Ａ）個々の照明器具にスイッチを設けて手動で消灯する、（Ｂ）人がいなくなる夜間に照度を低くする、（Ｃ）電子部品で構成された電子安定器によって調光制御を行う等の方法がある。このうち（Ａ）の手動で消灯する方法では、１つのスイッチで限られた数の照明しか消すことができず、電力節減効果が薄いという問題点があった。また、（Ｂ）の夜間に照度を低くする方法では、全光または半減光のオン／オフ制御で調光制御が大雑把であるという問題点があった。

一方、（Ｃ）の電子安定器は、ＰＷＭ制御の直流チョッパー回路の出力をフルブリッジ型スイッチング回路の電源とし、フルブリッジ型スイッチング回路の負荷として放電ランプを接続し、放電ランプの電流方向を数百Ｈｚ以内の低周波周期で切り換えることにより、高効率で調光範囲の安定した制御を実現するようにしたものである（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１２７８７４号公報

以上のように、電子安定器は、効率や調光範囲の面で優れているが、多数の電子部品で構成されているため、建物の法定耐用年数の１５年に比べて、寿命が例えば８年程度と短いという問題点があった。また、スイッチング電源を用いるために、ノイズによる障害が発生する可能性があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、長寿命、低ノイズで緻密な調光制御が可能な調光安定器を提供することを目的とする。

本発明は、放電ランプに交流電圧を供給するコイルと、前記放電ランプと前記コイルとの間に直列に挿入された第１のコンデンサと、この第１のコンデンサと並列に接続された複数の第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記複数の第２のコンデンサとの接続を選択的に切断可能な制御手段とを有するものである。
また、本発明の調光安定器の１構成例において、前記第１のコンデンサの容量値は、所定の最大調光状態を実現可能な値に設定されるものである。

また、本発明は、放電ランプに交流電圧を供給するコイルと、前記放電ランプと前記コイルとの間に直列に挿入された第１のインピーダンス素子と、この第１のインピーダンス素子と前記放電ランプとの間に直列に挿入された複数の第２のインピーダンス素子と、これら複数の第２のインピーダンス素子を選択的に短絡可能な制御手段とを有するものである。
また、本発明の調光安定器の１構成例において、前記第１のインピーダンス素子と前記複数の第２のインピーダンス素子との和のインピーダンスは、所定の最大調光状態を実現可能な値に設定されるものである。

本発明によれば、銅鉄型の調光安定器を使用することにより、電子安定器に比べて調光安定器の寿命を長くすることができる。また、本発明では、調光用の第２のコンデンサ（又は第２のインピーダンス素子）と制御手段とを追加することで、従来の銅鉄型安定器では２段階であった調光制御を４段階以上に緻密にすることができる。また、銅鉄型の調光安定器を使用することにより、電子安定器に比べて高周波障害が発生する可能性を低減することができる。

また、本発明では、第１のコンデンサの容量値を最大調光状態を実現可能な値に設定するか、あるいは第１のインピーダンス素子と複数の第２のインピーダンス素子との和のインピーダンスを最大調光状態を実現可能な値に設定することにより、放電ランプの放電を安定的に維持可能な最低条件を満たすことができるので、放電ランプの立ち消えが起きないようにすることができ、また制御手段が故障した場合でも放電ランプの点灯状態を確保することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る調光安定器の構成を示す回路図である。調光安定器は、調光安定器本体１と、制御手段である省エネユニット２とからなる。調光安定器本体１は、漏洩変圧器Ｔと、コンデンサＣ０，Ｃ１，Ｃ２とを有する。省エネユニット２は、リレーＲＬ１，ＲＬ２を有する。また、図１におけるＦＬＲ１，ＦＬＲ２は蛍光灯などの放電ランプ、Ｃ３，Ｃ４は雑音防止用コンデンサである。なお、調光安定器本体１と省エネユニット２は一体化してもよい。

漏洩変圧器Ｔの１次巻線Ｐ１には、交流電源電圧Ｖｉｎが供給される。そして、交流電源電圧Ｖｉｎが与えられると、漏洩変圧器Ｔの電極予熱用巻線Ｐ２によって放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２の電極が予熱され、同時に漏洩変圧器Ｔの２次巻線Ｐ３からコンデンサＣ０（またはコンデンサＣ０とＣ１、コンデンサＣ０とＣ２、コンデンサＣ０とＣ１とＣ２の何れかの組み合わせ）を介して放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に電圧が印加されるので、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２が点灯する。

このような放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２の点灯において、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２の消費電力を下げるためには、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に流れる電流を下げればよい。そこで、本実施の形態の省エネユニット２は、漏洩変圧器Ｔと放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２との間に挿入されるコンデンサの数（コンデンサのインピーダンス）を変更することで調光制御を実現する。なお、本実施の形態では、コンデンサＣ１の容量値よりもコンデンサＣ２の容量値を大きくしている。

放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２を全光点灯状態にするには、省エネユニット２の調光制御端子ＤＣ１，ＤＣ２をオープン状態（ＯＦＦ）にする。この場合、リレーＲＬ１，ＲＬ２のコイルには電流が流れないので、リレーＲＬ１，ＲＬ２の接点ＣＴ１，ＣＴ２は閉状態のままとなる。この結果、漏洩変圧器Ｔと放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２との間には並列接続のコンデンサＣ０とＣ１とＣ２が挿入されることになる。

また、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２を全光点灯状態から減光状態（例えば７８％点灯）にするには、調光制御端子ＤＣ１を電源端子ＤＣＣに接続し（ＯＮ）、調光制御端子ＤＣ２をオープン状態にする。この場合、電源端子ＤＣＣからリレーＲＬ１のコイルに電流が流れるので、リレーＲＬ１の接点ＣＴ１が開状態となる。一方、リレーＲＬ２の接点ＣＴ２は閉状態を維持する。この結果、漏洩変圧器Ｔと放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２との間には並列接続のコンデンサＣ０とＣ２が挿入され、全光点灯状態に比べてコンデンサのインピーダンスが高くなるので、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に流れる電流が減少し、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２は減光状態となる。

また、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２を更なる減光状態（例えば６４％点灯）にするには、調光制御端子ＤＣ２を電源端子ＤＣＣに接続し、調光制御端子ＤＣ１をオープン状態にする。この場合、リレーＲＬ２の接点ＣＴ２が開状態となる。一方、リレーＲＬ１の接点ＣＴ１は閉状態を維持する。この結果、漏洩変圧器Ｔと放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２との間には並列接続のコンデンサＣ０とＣ１が挿入され、７８％点灯の場合に比べてコンデンサのインピーダンスが更に高くなるので、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に流れる電流が更に減少し、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２の照度が低下する。

また、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２を半減光状態（５０％点灯）にするには、調光制御端子ＤＣ１，ＤＣ２を電源端子ＤＣＣに接続にする。これにより、リレーＲＬ１，ＲＬ２の接点ＣＴ１，ＣＴ２が開状態となり、漏洩変圧器Ｔと放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２との間にはコンデンサＣ０が挿入される。この結果、コンデンサのインピーダンスが最大となり、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に流れる電流は最低となる。コンデンサＣ０は放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２を調光する場合の最低条件を維持するための素子である。一般照明用として５０％以下の調光状態は人間の視覚的にも暗い感じを与えてしまい、照明としては適当でなく、また安定放電と言う観点からも５０％調光を最大調光とした。

本実施の形態は、所謂、銅鉄型の調光安定器である。銅鉄型の調光安定器は、一般に漏洩変圧器Ｔと第１のコンデンサＣ０で構成されている。これに対して、本実施の形態では、調光用の第２のコンデンサＣ１とＣ２を追加し、４段階の調光制御を実現している。調光用のコンデンサを例えば３個にすれば８段階の調光制御が可能であり、調光用のコンデンサを４個にすれば１６段階の調光制御が可能であるが、蛍光灯や高輝度放電灯が本来持っている許容範囲を考えると、緻密過ぎる制御は余り意味がない。したがって、本実施の形態では、調光用のコンデンサを２個としている。

このように、本実施の形態では、銅鉄型の調光安定器を使用することにより、電子安定器に比べて電子部品の点数を大幅に抑えることができ、調光安定器の寿命を例えば２０年程度に長くすることができる。さらに、本実施の形態では、調光用のコンデンサと制御手段である省エネユニットとを追加することで、従来の銅鉄型安定器では２段階であった調光制御を４段階以上に緻密にすることができる。また、銅鉄型安定器は電子安定器のような高周波のスイッチングを行っておらず、電子安定器に比べて電流波形が整っているため、高周波障害が発生する可能性を低減することができる。

また、本実施の形態では、第１のコンデンサＣ０の容量値を、所定の最大調光状態を実現可能な値に設定している。最大調光時にコンデンサＣ０を固定的に残すことによって、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２の放電を安定的に維持可能な最低条件を満たすことができるので、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２の立ち消えが起きないようにすることができ、また制御手段が故障した場合でも放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２の点灯状態を確保することができる。

なお、省エネユニット２の操作は手動で行ってもよいが、人の存在を検知するセンサと組み合わせて、省エネユニット２の制御端子ＤＣ１，ＤＣ２をセンサからの信号で制御し、調光制御を自動で行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、制御手段（省エネユニット２）内の接点としてリレーＲＬ１，ＲＬ２を用いたが、電子的な無接点素子を用いてもよい。
また、本実施の形態では、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に交流電圧を供給するコイルとして漏洩変圧器を用いたが、これに限るものではなく、絶縁型の変圧器や、チョークコイルと変圧器を用いた分離型を用いてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る調光安定器の構成を示す回路図である。なお、図２では記載を簡略化するために、省エネユニット２と漏洩変圧器Ｔの電極予熱用巻線Ｐ２を省略している。第１の実施の形態では、放電ランプＦＬＲ１，ＦＬＲ２に流れる電流を制御する素子としてコンデンサＣ０，Ｃ１，Ｃ２を用いたが、本実施の形態は、抵抗やコイル等のインピーダンス素子Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２を用いたものである。

抵抗やコイル等のインピーダンス素子を用いる場合には、図２に示すように放電ランプＦＬＲと漏洩変圧器Ｔとの間に複数のインピーダンス素子Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２を直列に挿入する。図示しない制御手段による接点ＣＴ１，ＣＴ２の制御の仕方は第１の実施の形態と逆で、接点ＣＴ１，ＣＴ２を閉じた状態で最大調光状態となり、接点ＣＴ１，ＣＴ２を開いた状態で全光点灯状態となる。本実施の形態では、第１のインピーダンス素子Ｒ０と第２のインピーダンス素子Ｒ１，Ｒ２との和のインピーダンスが、放電ランプＦＬＲの放電を安定的に維持可能な最低条件を満たすようにする。こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、蛍光灯などの放電ランプの調光制御に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る調光安定器の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係る調光安定器の構成を示す回路図である。

符号の説明

１…調光安定器本体、２…省エネユニット、Ｔ…漏洩変圧器、Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…コンデンサ、ＲＬ１，ＲＬ２…リレー、ＦＬＲ１，ＦＬＲ２…放電ランプ。

Claims (4)

1. 放電ランプに交流電圧を供給するコイルと、
   前記放電ランプと前記コイルとの間に直列に挿入された第１のコンデンサと、
   この第１のコンデンサと並列に接続された複数の第２のコンデンサと、
   前記第１のコンデンサと前記複数の第２のコンデンサとの接続を選択的に切断可能な制御手段とを有することを特徴とする調光安定器。
2. 請求項１記載の調光安定器において、
   前記第１のコンデンサの容量値は、所定の最大調光状態を実現可能な値に設定されることを特徴とする調光安定器。
3. 放電ランプに交流電圧を供給するコイルと、
   前記放電ランプと前記コイルとの間に直列に挿入された第１のインピーダンス素子と、
   この第１のインピーダンス素子と前記放電ランプとの間に直列に挿入された複数の第２のインピーダンス素子と、
   これら複数の第２のインピーダンス素子を選択的に短絡可能な制御手段とを有することを特徴とする調光安定器。
4. 請求項３記載の調光安定器において、
   前記第１のインピーダンス素子と前記複数の第２のインピーダンス素子との和のインピーダンスは、所定の最大調光状態を実現可能な値に設定されることを特徴とする調光安定器。

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