JP2000331785A - 白熱灯点灯回路 - Google Patents

白熱灯点灯回路

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JP2000331785A
JP2000331785A JP13684299A JP13684299A JP2000331785A JP 2000331785 A JP2000331785 A JP 2000331785A JP 13684299 A JP13684299 A JP 13684299A JP 13684299 A JP13684299 A JP 13684299A JP 2000331785 A JP2000331785 A JP 2000331785A
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JP
Japan
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incandescent lamp
voltage
capacitor
circuit
load
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JP13684299A
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English (en)
Inventor
Toru Sakuma
徹 佐久間
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Kuroi Electric Co Ltd
Original Assignee
Kuroi Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】白熱灯点灯回路において、入力電流の高調波成
分を大幅に低減させ、出力電圧値を制御し、特定の光出
力を維持する。また、白熱電灯負荷にかかる負担を軽減
させ白熱電灯の寿命を延命させる。 【解決手段】 電源スイッチSW1をオンし、商用交流
電源から供給された電流をダイオードブリッジD2で全
波整流し、コンデンサC2に充電した後スイッチ素子Q
1に送る。スイッチ素子Q1は高速スイッチングしてお
り、定常時には入力電圧Vinに比例した入力電流Ii
nが流れるので、高調波成分が大幅に低減できる。スイ
ッチ素子Q1のオンオフにより、インダクタL1とコン
デンサC3にエネルギーが蓄積、放出される。この動作
により、白熱電灯負荷に一定の電圧を供給する。また、
白熱電灯負荷R2の両端の電圧をフィードバックし、負
荷電圧を一定にし、特定の光出力を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、入力電流の高調
波成分を大幅に低減させ、出力電圧値を制御することで
出力を一定に保ち、負荷である白熱電灯の寿命を延命す
る白熱灯点灯回路に関する。
【0002】
【従来の技術】白熱灯点灯回路には、従来図1のような
交流電圧が印加されるブリッジ整流回路の出力側に平滑
コンデンサを接続したコンデンサインプット型の電源回
路を使用している。この回路では、電源オン時にスイッ
チ(半導体スイッチなどで構成する)をオフして電流制
限抵抗rにより負荷電流を抑制して突入電流を防ぎ、一
定時間後に上記スイッチをオンする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図1の回路では、図2
に示すように、平滑コンデンサに流入する充電電流iが
導通角の非常に狭い電流となるために、力率が、0.5
〜0.6程度とかなり悪くなる。力率の悪い機器では高
調波を多く発生するために、このような機器が増えて送
電系に負荷として接続されると、電力供給側に逆流する
高調波が無視できない程度に増加して、送電電圧が不安
定となる問題が発生する。
【0004】この問題の対処方法としては、該回路の入
力側に大容量のコイルやコンデンサを設け、昨今の規制
の基準に適合させるが、回路規模が大きくなり、また大
容量のインダクタやキャパシタが必要になるのでコスト
が高くなるなどの問題があった。
【0005】また、入力電圧の変動に伴って、負荷電圧
も変動し、一定の光出力を維持できなくなり、眼に好ま
しいとされる特定の光の成分(例えば、日の出直後の太
陽光に似た光)を安定して維持することができない。入
力電圧が変動し、負荷電圧が高くなる場合には負荷の寿
命が著しく短くなる問題も発生する。
【0006】また、電源投入時には、瞬時に特定の出力
電圧が負荷に印加され突入電流により負荷の寿命をさら
に短くしていた。この問題に対しては、負荷の突入電流
を抑制するために、突入電流限流素子と半導体スイッチ
を備えた突入電流抑制回路を付加することで対処でき
る。しかし、電源電圧が比較的高い場合には、負荷の寿
命が著しく短くなる問題については対処できない。
【0007】この発明は、白熱灯点灯回路において、入
力電流の高調波成分を大幅に低減させることと、出力電
圧値を制御し、特定の光出力を維持することを目的とす
る。また、白熱電灯負荷にかかる負担を軽減させ白熱電
灯の寿命を延命することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項1の発
明は、商用電源を整流するダイオードブリッジと、ダイ
オードブリッジの出力に並列に接続されるコンデンサ
と、ダイオードブリッジの出力に直列に接続されるスイ
ッチ素子と、スイッチ素子を高周波スイッチングする制
御回路と、ダイオードブリッジの出力側に接続され、ス
イッチ素子のオンにより前記コンデンサの出力電流が流
入しエネルギーを蓄積するインダクタと、インダクタの
出力側に接続され、スイッチ素子のオフにより該インダ
クタの蓄積エネルギーが放出されるダイオード及びコン
デンサの直列回路と、コンデンサ両端に接続される白熱
電灯と、をそなえてなることを特徴とする。
【0009】スイッチ素子により高周波スイッチングす
るため、インダクタに流れる電流のピーク値は、電源電
圧の波形に相似の波形となるため、入力電流の高調波成
分が極めて少なくなる。
【0010】この出願の請求項2の発明は、電源オン時
のスイッチ素子のオン時間を徐々に長くしていき前記イ
ンダクタに蓄積するエネルギーを徐々に増加させるソフ
トスタート回路を設けたを特徴とする。
【0011】ソフトスタート回路により、電源オン時の
突入電流を抑制できるため、回路、白熱電灯へのストレ
スを小さくし、白熱電灯の寿命が長くなる。
【0012】この出願の請求項3の発明は、白熱電灯の
入力電圧を検出し、その電圧値を制御回路にフィードバ
ックする回路を設け、制御部は、フィードバックされた
電圧に基づいて白熱電灯の電圧を常に一定に保つことを
特徴とする。
【0013】電圧のフィードバックにより出力電圧の安
定化を容易に実現でき、白熱電灯の光出力を安定なもの
にできる。
【0014】
【発明の実施の形態】図3はこの発明の実施形態である
白熱灯点灯回路図を示している。同図において電源は例
えば、AC100V,50/60Hzの商用交流電源で
ある。スイッチSW1は電源スイッチである。D2は商
用電源を整流するダイオードブリッジである。ダイオー
ドブリッジD2の出力側に、並列にコンデンサC2が、
直列にスイッチ素子Q1が接続されている。スイッチ素
子Q1は、制御回路1により高周波スイッチング制御さ
れている。制御回路1には、ソフトスタ−ト回路2と、
白熱電灯負荷Rの両端の電圧を検出し、負荷電圧を一定
値にする誤差増幅器3と、が接続されている。スイッチ
素子Q1には、コンデンサC2の出力電流が流入しエネ
ルギーを蓄積するインダクタL1と、インダクタL1の
出力側に接続され、スイッチ素子Q1のオフによりイン
ダクタL1の蓄積エネルギーが放出されるダイオードD
3及びコンデンサC3が直列に接続され、コンデンサC
3の両端には白熱電灯負荷Rが接続される。
【0015】なお、コンデンサC2の容量は、コンデン
サC3の量量に比較して極めて小さい。
【0016】図3の回路は、以下のような動作をする。
電源スイッチSW1をオンすると、商用交流電源から供
給された電流は、ダイオードブリッジD2により全波整
流され、コンデンサC2に充電された後、スイッチ素子
Q1のオン時にインダクタL1へ出力される。電源投入
時にはコンデンサC2へ突入電流が流れるが、容量はコ
ンデンサC3の容量に比較して極めて小さく、問題視さ
れない程度である。しかも、ソフトスタート回路2によ
り、図5のようにスイッチ素子Q1のオン時間を徐々に
長くしていき、インダクタL1に蓄積するエネルギーを
徐々に増加させるので、突入電流はほとんど生じない。
これにより、白熱電灯は徐々に明るくなる。そのため、
回路全体や白熱電灯負荷Rへのストレスが抑制される。
【0017】スイッチ素子Q1は、制御回路1により5
0〜100kHzで高速スイッチングしている。このた
め、定常時には図4のように、入力電圧Vinに比例し
た入力電流Iinが流れる。その結果、従来問題となっ
ていた高調波成分が大幅に低減できる。また、スイッチ
素子Q1の高速スイッチングに伴うノイズは、コンデン
サC2で吸収されるため電源側に悪影響を及ぼすことが
ない。
【0018】スイッチ素子Q1のオン時には、コンデン
サC2の出力電流が流入しインダクタL1にエネルギー
が蓄積される。スイッチ素子Q1のオフ時には、インダ
クタL1に蓄積されたエネルギーがダイオードD3を介
してコンデンサC3に放出される。この動作の繰り返し
により、白熱電灯負荷Rには一定の電圧が供給される。
また、白熱電灯負荷Rの両端の電圧と基準電圧を比較
し、その結果を誤差増幅器3から制御回路1に送り、ス
イッチ素子Q1のオン時間を変化させて負荷電圧を一定
にし、特定の光出力を維持する。すなわち、負荷電圧V
R2が基準電圧VR1より低い場合は基準時間よりオン時間
を長くし、負荷電圧VR2が基準電圧VR1より高い場合は
基準時間よりオン時間を短くするように制御回路1に信
号を送る。一般的に、白熱電灯は一定の電圧を印加し、
突入電流を流さないことにより長寿命化が図れるが、上
記の動作によりこの長寿命化を実現でき、また光出力が
安定したものとなる。白熱電灯の光出力を安定にするこ
とは、白熱電球の持つ発光スペクトルの安定化につなが
り、眼に好ましいとされるスペクトル成分を維持できる
こととなり、眼の疲労を低減させる上で極めて好ましい
ものとなる。
【0019】なお、上記の実施形態では、スイッチ素子
Q1の出力側にインダクタL1を接続したが、これらの
接続位置を入れ替える回路も可能である。また、図3の
回路では、入力電圧の低いときに昇圧し、入力電圧の高
いときに降圧する昇降圧チョッパー動作を行うが、電源
電圧とインダクタL1の両端電圧を直列に接続する回路
構成とすれば、昇圧チョッパー動作を行わせることも可
能である。いずれにしても、高調波成分の抑制による商
用電源への悪影響の防止と、回路・白熱電灯へのストレ
スの減少に伴う長寿命化と、安定光出力を実現できる。
【0020】
【発明の効果】本発明では、白熱灯点灯回路において、
スイッチ素子を高周波スイッチングすることによって、
入力電流の高調波成分を大幅に低減させることができ
る。また、出力電圧値を制御し、一定の光出力を維持す
ることにより、眼に好ましいとされる特定の光の成分を
維持することができる。また、白熱電灯負荷に対して急
激に電圧が印加されないように徐々に電圧印加を行うソ
フトスタート機能と、一定の負荷電圧を印加することに
より、白熱電灯負荷にかかる負担を軽減させ白熱電灯の
寿命を延命することができる。つまり、上記の三項目を
同時に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】白熱灯点灯回路の従来の方式例を示す回路図で
ある。
【図2】白熱灯点灯回路の従来の入力電圧波形と入力電
流波形を示す図である。
【図3】本発明の実施形態である白熱灯点灯回路の回路
図である。
【図4】本発明の実施形態である白熱灯点灯回路の高周
波成分が低減された入力電圧波形と入力電流波形を示す
図である。
【図5】ソフトスタートした時のスイッチ素子Q1のオ
ン時間の変化と白熱電灯負荷に印加される電圧の変化を
示す図である。
【符号の説明】
D1,D2−ダイオードブリッジ、D3−ダイオード、
C1、C2、C3−コンデンサ、R1、R2−白熱電灯
負荷、L1−インダクタ、Q1−スイッチ素子Vin−入
力電圧、Iin−入力電流、VR2−負荷電圧、SW1−ス
イッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用電源を整流するダイオードブリッジ
    と、ダイオードブリッジの出力に並列に接続されるコン
    デンサと、ダイオードブリッジの出力に直列に接続され
    るスイッチ素子と、スイッチ素子を高周波スイッチング
    する制御回路と、ダイオードブリッジの出力側に接続さ
    れ、スイッチ素子のオンにより前記コンデンサの出力電
    流が流入しエネルギーを蓄積するインダクタと、インダ
    クタの出力側に接続され、スイッチ素子のオフにより該
    インダクタの蓄積エネルギーが放出されるダイオード及
    びコンデンサの直列回路と、コンデンサ両端に接続され
    る白熱電灯と、をそなえてなる、白熱灯点灯回路。
  2. 【請求項2】 電源オン時のスイッチ素子のオン時間を
    徐々に長くしていき、前記インダクタに蓄積するエネル
    ギーを徐々に増加させるソフトスタート回路を設けた、
    請求項1記載の白熱灯点灯回路。
  3. 【請求項3】 白熱電灯の入力電圧を検出し、その電圧
    値を制御回路にフィードバックする回路を設け、制御部
    は、フィードバックされた電圧に基づいて白熱電灯の電
    圧を常に一定に保つことを特徴とする請求項1または請
    求項2記載の白熱灯点灯回路。
JP13684299A 1999-05-18 1999-05-18 白熱灯点灯回路 Pending JP2000331785A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008311187A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Tokai Rika Co Ltd ランプ駆動回路
US9605835B2 (en) 2006-04-21 2017-03-28 Cree, Inc. Solid-state luminaires for general illumination

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US9605835B2 (en) 2006-04-21 2017-03-28 Cree, Inc. Solid-state luminaires for general illumination
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Effective date: 20060710

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Effective date: 20070206