JPH0118558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位相制御によつて調光を行なう放電灯
点灯装置に関する。

従来、この種の放電灯点灯装置としては、交流
電源の出力を位相制御装置により位相制御し、こ
の位相制御された電圧を安定器を介して放電灯に
供給し調光点灯する。一方、調光時に放電灯が安
定して点灯するよう、フイラメントを十分に加熱
するために専用のフイラメントトランスを交流電
源に接続し、位相制御装置の出力に無関係に一定
の加熱電流をフイラメントに流して、放電灯を良
好な調光特性をもつて点灯するものが知られてい
る。しかし、このものは電源より位相制御装およ
びフイラメントトランスへ夫々配線するので、１
線は共通としても少なくとも３線が必要で、この
３線はそれぞれ極性を持つているため、配線作業
が複雑であるばかりでなく、誤配線の原因となる
ことが多かつたのは周知の事実である。

これに対し、本発明者は配線を２線としたもの
として、第１図示のものを特願昭54−125666号に
おいて提案した。このものは、位相制御装置１お
よび全波整流装置２よりなる電力調整装置３より
の位相制御整流出力で、高周波変換装置４を駆動
し出力トランス５の２次巻線５ｂ、フイラメント
巻線５ｄ，５ｅおよび３次巻線５ｆに高周波を誘
起する。３次巻線５ｆの整流出力はコンデンサ６
に充電蓄積される。この充電電圧が電力調整装置
３の出力電圧より低い期間において、ダイオード
７がカツトオフ状態にあり、逆に高い場合はダイ
オード７は導通状態となり、コンデンサ６に充電
蓄積された電荷は高周波変換装置４の入力側に帰
還しこの変換装置４を駆動するので調光時に電力
調整装置３からの位相制御整流出力が無い期間で
もコンデンサ６に蓄積された電荷はダイオード７
を介して高周波変換装置４に帰還し、放電灯８を
調光状態に保ちながらそのフイラメントを十分に
加熱するようにしたもので、基本的に極めて優れ
たものであり、通常の場合には十分満足な調光が
得られる。しかし、時として調光深度を深くして
ほぼ０％の比光束まで円滑に調光したい場合があ
る。これに対し、第１図のものでは、高周波変換
装置の高周波出力が連続して発生するため、コン
デンサの放電時においても放電灯が発光を維持
し、この結果、100％〜０％の調光を得られない
場合があつた。

本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、２
線式を許容しながら、調光度を任意所望の程度ま
で円滑に設定し得る放電灯点灯装置を提供するこ
とを目的とする。

本発明は、高周波変換装置に位相制御整流出力
と、前記高周波変換装置が放電灯の放電開始電圧
より低い高周波電圧を発生するような補助電源装
置の出力とを供給するとともに、前記高周波変換
装置の高周波出力が前記位相制御整流出力の一サ
イクル毎に放電灯の放電開始電圧近傍まで低下し
た際に、高周波変換装置の動作を短期間停止させ
るようにしたことを特徴とするものである。

以下、本発明の詳細を第２図ないし第８図を参
照して説明する。第２図は本発明の基本的回路構
成を示すブロツク図で、図において１１は交流電
源で、商用電源あるいは交流を得る波形変換装置
からなるものを可とする。１２は上記交流電源１
１から位相制御整流出力を得る電力調整装置、１
３は上記位相制御整流出力を通常20〜100kHz程
度の高周波に変換する高周波変換装置で、並列
形、直列形、ブリツジ形あるいはブロツキング発
振形インバータなど任意であり、内部に使用され
るスイツチング素子もトランジスタあるいはサイ
リスタなど任意に利用できる。１４は高周波変換
装置１３の高周波出力により付勢されるとともに
フイラメント加熱が行なわれるけい光ランプを可
とする放電灯、１５は位相制御整流出力が後述す
る設定電圧以下となる期間放電灯１４の放電開始
電圧より低い電圧を発生するように高周波変換装
置１３の入力側に接続された補助電源装置で、電
池などの直流電源あるいは交流を整流平滑する電
源からなる別設のものにて構成することができる
し、また上記高周波出力を帰還する形式のもので
あつてもよい。１６は高周波変換装置１３の高周
波出力が位相制御整流出力の一サイクル毎に放電
灯１４の放電開始電圧近傍まで低下した際に高周
波変換装置の動作を短時間停止させる瞬時停止装
置で、高周波出力電圧を直接に、あるいは位相制
御整流出力電圧をもつて間接に、高周波出力電圧
が放電開始電圧近傍まで低下した際に高周波変換
装置１３の入力あるいは制御回路を制御して、高
周波変換装置１３の動作を停止させればよい。

次に動作について第３図および第４図を参照し
て説明する。第３図は第２図の各部電圧電流波形
図である。第３図イは電力調整装置１２の出力電
圧波形図、同ロは高周波変換装置１３の入力電圧
波形図、同ハは高周波変換装置１３の出力電圧波
形図、同ニは放電灯１４のランプ両端間電圧波形
図、同ホはランプ電流波形図である。第３図にお
いて横軸方向にＡ領域は全光時、Ｂ領域は中程度
調光時、Ｃ領域は大程度調光時の各部波形を示す
ものである。

第３図イに示すように、電力調整装置１２の出
力電圧V₀はその位相制御の程度に応じてＡ〜Ｃ
のようになる。これに対して高周波変換装置１３
の入力電圧V_INは補助電源装置１５の出力が電力
調整装置１２の出力に重畳印加されるため、第３
図ロに示すような波形となる。すなわち電力調整
装置１２の出力電圧V₀があるレベルより低い期
間中補助電源１５の出力電圧が電力調整装置１２
の出力電圧V₀に重畳される結果、高周波変換装
置１３の入力電圧V_INにあるレベル以内で連続し
て存在する。なお上記あるレベルとは放電灯１４
の放電開始電圧V_Sより低い任意の電圧レベルを
意味する。そうして、高周波変換装置１３の出力
電圧V_OUTは第３図ハに示すように後述する点を
除いて第３図ロの入力電圧V_INの波形にその包絡
線が概ね近似したものとなる。放電灯１４は高周
波変換装置１３の出力にて付勢される結果、その
両端間電圧が第３図ニに示すようになる。すなわ
ち第３図ニにおいて放電開始電圧V_Sに達した位
相において放電灯１４は再点弧いいかえると放電
開始して発光すると、両端間電圧は低下してラン
プ電圧V_Lになる。そして、出力電圧V_OUTとラン
プ電圧V_Lとの差分は高周波変換装置１３の内部
または装置１３と放電灯１４との間に介在するイ
ンピーダンス（図示しない。）の電圧降下として
吸収される。ところで、高周波変換装置１３の包
絡線でみた出力電圧V_OUTが電力調整装置１２の
出力電圧の瞬時値の低下に伴つて低下し、放電灯
１４の放電開始電圧近傍まで低下すると、瞬時停
止装置１６が作動して高周波変換装置１３の動作
は短時間停止する。なお、この停止時間は第３図
ハに示すように瞬時的なものでもよい。高周波変
換装置の短時間停止に伴う高周波出力の一時的中
断により放電灯１４は消弧し、再び放電開始電圧
以上の電圧が印加されるまで、すなわわち包絡線
でみて次のサイクル（交流電源電圧の半サイク
ル）まで放電が停止する。したがつて、放電灯１
４には第３図ホに示すように放電開始から消弧ま
での期間の間ランプ電流が流れる。このように、
本発明においては放電灯１４は位相制御整流出力
の一サイクル（交流電源電圧の毎半サイクル）ご
とに再点弧、消弧を規則正しく繰返すので、電力
調整装置１２による位相制御の程度に応じて点灯
すなわち調光点灯するものであるが、第３図のＡ
〜Ｃに示すようにその調光度のいかんにかかわら
ず放電灯１４の消弧後、すなわち高周波変換装置
１３の短時間停止後第３図ニに示すように補助電
源１５によつて高周波変換装置１３は動作を再開
するので、放電灯１４にはV_Cで示すような高周
波電圧が印加される。しかしながら、この期間の
高周波電圧は前述したように放電開始電圧以下に
設定されているため、放電灯１４は再点弧するに
いたらない。そうして、上記期間中の高周波電圧
V_Cは放電灯１４のフイラメント加熱のみのため
に利用することができ、したがつてフイラメント
温度を常時所望の程度に維持することが可能とな
る。

つぎに、本発明において一層調光度を大きくし
かも円滑にできる理由を第４図を参照しながら説
明する。第４図は交流電源電圧の半サイクルにお
ける位相角と調光度との関係を示し、第４図イは
交流電源電圧の半サイクルに対応する高周波変換
装置１３の出力電圧V_OUTの仮想包絡線波形を、
同ロは比光束特性をそれぞれ示す。同イにおいて
位相角0.2π〜0.8πの範囲内において出力電圧V_OUT
が放電開始電圧以上となるとすると、放電灯１４
が点灯するのは上記位相角範囲となるのは上述か
ら明らかであるので、この範囲において比光束は
第４図ロの曲線に示すように100％〜０％変化
する。すなわち100％〜０％調光が可能となる。
これに対し瞬時停止装置１６で有さない本発明に
よらない場合は曲線に示すように最大調光度に
限界があつた。すなわち、放電開始電圧より低い
が放電維持電圧より高い範囲で補助電源１５の出
力電圧が高周波出力として放電灯１６を付勢し続
けいくらかの発光を行なわせるからである。

第５図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。本実施例において電力調整装置１２は双方向
性３端子サイリスタなどのスイツチング素子１７
ａおよび可変弛張発振回路などからなり上記スイ
ツチング素子１７ａの導通位相を制御するゲート
回路１７ｂを含み入力端を前記交流電源１１の両
端間に接続した位相制御装置１７と、入力端を上
記位相制御装置１７の出力端に接続し、出力端を
前記高周波変換装置１３の入力端に接続した全波
整流装置１８とをもつて構成されている。なお、
上記スイツチング素子１７ａとしては２端子双方
向性サイリスタ、逆並列接続された一対の一方向
性３端子サイリスタ（SCR）などを用いること
ができる。前記高周波変換装置１３は一対のトラ
ンジスタ１９，２０および出力トランス２１を主
構成要素とする並列形トランジスタインバータに
て構成されている。２２，２３はバイアス抵抗、
２４は共振コンデンサであり、２５は定電流用イ
ンダクタである。出力トランス２１は漏洩トラン
スとして構成され、１次巻線２１ａ、２次巻線２
１ｂ、帰還巻線２１ｃ、フイラメント巻線２１
ｄ，２１ｅおよび３次巻線２１ｆを有し、フイラ
メント巻線２１ｄ，２１ｅとしては２次巻線２１
ｂの一部が利用される。このフイラメント巻線２
１ｄ，２１ｅを放電灯１４のフイラメントに接続
し放電灯１４の点灯回路を構成している。補助電
源装置１５は高周波変換装置１３の高周波出力の
一部を帰還することによつてその出力を得る形式
のもので、上記３次巻線２１ｆに接続された全波
整流装置２６と、この整流装置の出力端に接続さ
れたコンデンサ２７とからなる。瞬時停止装置１
６は、本実施例の場合高周波変換装置１３の制御
回路と電力調整装置１２との間に介挿されたトラ
ンジスタなどのスイツチング素子２８と、この素
子２８を制御する電圧レベル応動回路２９とから
構成され、上記電圧レベル応動回路２９は位相制
御整流出力に応動する。また、上記電圧レベル応
動回路は放電開始電圧近傍に相当する第１の電圧
レベル以下に応動する第１の電圧レベル判定回路
３０と、第１の電圧レベルより低い第２の電圧レ
ベル以上に応動する第２の電圧レベル判定回路３
１と、これら両判定回路３０，３１がともに応動
した際に上記スイツチング素子２８をオンさせる
論理回路３２とから構成されている。さらに、詳
述すると第１の電圧レベル判定回路３０は一端が
電力調整装置１２の出力端の正極に接続されたツ
エナーダイオード３３と、このツエナーダイオー
ド３３の他端に抵抗３４を介してベースが、エミ
ツタが電力調整装置１２の出力端の負極に、かつ
コレクタが抵抗３５を介して補助電源装置１５の
正極にそれぞれ接続されたトランジスタ３６とか
らなる。第２の電圧レベル判定回路３１は同様に
ツエナーダイオード３７とトランジスタ３８と、
さらに反転用のトランジスタ３９とからなる。論
理回路３２はトランジスタ３６，３９のコレクタ
にカソードが、アノードが抵抗４８，４０の接続
点にそれぞれ接続された一対のダイオード４１，
４２と、ベースが上記抵抗４０，４８を介して補
助電源装置１５の正極に接続され前記スイツチン
グ素子２８を兼ねるトランジスタとから構成され
ている。４３はダイオードで、補助電源装置１５
が瞬時停止装置１６に干渉しないための回込み防
止作用をなす。また、ダイオード４４は電力調整
装置１２が補助電源装置１５に干渉しないための
回込み防止作用をなす。

次に本実施例の動作について第６図を参照して
説明する。第６図は第３図と同様の図であるが、
瞬時停止装置１６の具体構成の関係で若干相違す
る他は第３図と同様であるので、相違する部分の
みを説明する。すなわち瞬時停止装置１６は第１
および第２の電圧レベル判定回路３０，３１によ
つて放電開始電圧V_Sより低い第１の電圧レベル
以下で、かつ第１の電圧レベルにより低い第２の
電圧レベル以上の電圧の場合に瞬時停止装置１６
が応動するため、全光時ないし小調光度にあつて
は電源電圧の立上がり時と立上がり時との両方に
おいて瞬時停止装置１６が高周波変換装置１３を
短時間停止させるものである。なお第６図ロはス
イツチング素子２８の制御信号を示す。したがつ
て、本実施例においては電源電圧の半サイクルご
とに立上がり時と立下がり時とに各１回都合２回
高周波変換装置１３が動作を停止するので、補助
電源装置１５からの電力供給によるフイラメント
加熱はいく分少なくなるが全光時ないしは小調光
時にあつてはフイラメント加熱はそれほど必要と
しないので、実際上の悪影響は生じない。なお、
第６図ハは高周波変換装置１３の入力電圧V_IN、
同ニは同じく出力V_OUT、同ホは放電灯１４の両
端間電圧、同ヘはランプ電流I_Lの各波形を示す。

第７図および第８図は本発明の他の実施例を示
すもので、第５図と同じ部分には同一符号を付し
てある。

第７図に示す実施例は、電力調整装置１２を交
流電源１１に接続された全波整流装置１８と、こ
の整流装置１８の出力端に接続された一方向性位
相制御装置１７とから構成したものである。

第８図示の実施例は補助電源装置１５を高周波
変換装置１３と、別に設けたもので、交流電源１
１に１次巻線が接続した電源トランス４５と、こ
のトランス４５の２次巻線に接続した整流装置４
６と、平滑コンデンサ４７とからなる。第７，８
図示の実施例いずれも基本動作は既述の実施例と
同様である。

本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形を許容する。たとえば第８図にお
いてトランス４５の１次巻線を位相制御装置１７
の出力端に接続してもよく、また他の異なる交流
電源に接続してもよい。補助電源装置１５は電池
電源その他の直流電源をもつて構成することもで
きる。瞬時停止装置１６は高周波変換装置１３を
その高周波出力が放電灯の放電開始電圧近傍まで
低下した際に短時間停止させるものであればどの
ような構成であつてもよい。

以上詳述したように本発明は、位相制御整流出
力を得る電力調整装置を高周波変換装置の入力端
に接続するとともに補助電源装置を併設し、さら
に前記位相制御整流出力の一サイクル毎に高周波
出力が放電開始電圧近傍まで低下した際に高周波
変換装置の動作を短時間停止させる瞬時停止装置
を設けたので、位相制御整流出力の一サイクル毎
に放電灯を消弧して、調光を深くしかも円滑に行
なえる放電灯点灯装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関連した放電灯点灯装置の回
路図、第２図は本発明の基本的回路構成を示すブ
ロツク図、第３図は第２図の各部電圧・電流の波
形図、第４図は交流電源電圧の半サイクルにおけ
る位相角と調光度との関係を示す図、第５図は本
発明の一実施例の回路図、第６図は第５図の各部
電圧波形図で、第７図および第８図は本発明の
夫々異なる他の実施例の要部回路図である。 １１……交流電源、１２……電力調整装置、１
３……高周波変換装置、１４……放電灯、１５…
…補助電源装置、１６……瞬時停止装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源と： この電源に接続され位相制御整流出力を得る電
   力調整装置と： 上記位相制御整流出力を高周波に変換する高周
   波変換装置と： 上記高周波によつて付勢されるとともにフイラ
   メント加熱が行なわれる放電灯と： 上記高周波変換装置が上記放電灯の放電開始電
   圧より低い高周波電圧を発生するよう上記高周波
   変換装置の入力側に接続される補助電源装置と： 上記高周波変換装置の高周波出力が上記位相制
   御整流出力の一サイクル毎に上記放電灯の放電開
   始電圧近傍まで低下した際に上記高周波変換装置
   の動作を短時間停止させる瞬時停止装置と： を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。 ２ 前記瞬時停止装置は前記位相制御整流出力に
   応動することを特徴とする特許請求の範囲１記載
   の放電灯点灯装置。 ３ 前記瞬時停止装置は、 前記高周波変換装置の動作制御信号をバイパス
   可能に設けられたスイツチング素子と： このスイツチング素子を制御する電圧レベル応
   動回路と： からなることを特徴とする特許請求の範囲１また
   は２記載の放電灯点灯装置。 ４ 前記電圧レベル応動回路は、 放電開始電圧近傍に相当する第１の電圧レベル
   以下に応動する第１のレベル判定回路と： 上記第１の電圧レベルより低い第２の電圧レベ
   ル以上に応動する第２の電圧レベル判定回路と： 上記第１および第２の電圧レベル判定回路がと
   もに応動した際に前記スイツチング素子をオンさ
   せる論理回路と： を具備したことを特徴とする特許請求の範囲３記
   載の放電灯点灯装置。