JPH0118559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放電灯点灯装置に係り、特に調光器
に接続して使用される放電灯点灯装置に関する。

従来、位相制御された電力を入力して放電灯を
調光点灯する放電灯点灯装置は、例えば第１図に
示すような形で知られている。この種の装置１
は、整流器２およびインバター点灯回路３を具
え、商用電源４に接続した調光器５により、各半
サイクルの点弧位相角φ_Aを位相制御し、この出
力電圧を入力して放電灯６、例えば螢光ランプを
調光点灯する。

しかしながら、この種の装置１によれば、放電
灯６の調光点灯は、調光器５により点弧位相角
（導通角）を制御し、各半サイクルにおける点弧
位相角φ_Aとπラジアンとの間の導通期間を広、
狭変化させて放電灯６の光量を変化させるように
行つているが、調光点灯範囲は、その上限が放電
灯６の放電開始電圧に規制されるために、二次電
圧をある一定値とした場合、著しく狭くなるとい
う欠点があつた。

この発明は、以上のような従来技術の欠点に鑑
みなされたものであつて、調光範囲が広く、しか
も深調光時において放電灯のちらつきが少ない、
放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、この発明は、交流電
源の各半サイクルの点弧位相角を制御した電圧で
放電灯を調光点灯する放電灯点灯装置において、
前記各半サイクルの点弧位相角の変化を検知する
手段、この点弧位相角の変化に応じて消弧位相角
を決定する手段、および前記点弧位相角が所定の
値以上となつたときに消弧位相角と前記点弧位相
角との位相角差の変化量を小さくする手段を有す
る位相制御回路を設けている。

以下、添付図面について、この発明の実施例を
説明する。

第２図は、この発明に係る放電灯点灯装置の構
成を示すブロツク線図であつて、この放電灯点灯
装置１１は、整流器１２、インバータ点灯回路１
３、およびこの整流器１２とインバータ点灯回路
１３との間に設けた内部位相制御回路１４を具
え、調光器５により位相制御された電力を電源配
線２本で入力し、放電灯６、例えば螢光ランプを
調光点灯する。

ここで、調光器５は、その入力側に接続した商
用電源４の電圧波形における、各半サイクルの点
弧位相角φ_Aを制御して、放電灯６の明るさを連
続的に変えるものであつて、従来広く知られてい
るように、サイリスタ等で構成される。点弧位相
角φ_Aの制御範囲は、放電灯６の放電開始電圧と
の関係から、例えば、各半サイクルの零から0.5π
ラジアン附近までの間に設定される。

また、放電灯点灯装置１１のうち、整流器１２
およびインバータ点灯回路１３を具えた放電灯点
灯回路は、従来種々提案されており、前記調光器
５の交流出力を整流器１２で全波整流し、この整
流電圧を、トランジスタやサイリスタインバータ
等からなるインバータ点灯回路１３により、高周
波電圧（例えば数ＫHz以上）に変換して、放電灯
６を点灯する。この整流器１２とインバータ点灯
回路１３との間には、入力端子ａ，ｃおよび出力
端子ｂ，ｄを介して位相制御回路１４が接続され
る。

第３図はこの位相制御回路１４の説明図であつ
て、図Ａはブロツク線図、図Ｂは回路図であり、
さらに第４図はこの位相制御回路各部の波形図で
ある。この位相制御回路１４は、前記整流器１２
の出力波形の各半サイクルの点弧位相角φ_Aに応
じた消弧位相角φ_Bで、同じ半サイクルの後半部
分をカツトし、この点弧位相角φ_Aが所定の値以
上となつたとき、例えば0.5πラジアン附近になつ
たとき、消弧位相角φ_Bと点弧位相角φ_Aとの位相
角φ₀の変化量を小さくするものであつて、点弧
位相角φ_Aの変化を検知する手段と、この点弧位
相角φ_Aの変化に応じて消弧位相角φ_Bを決定する
手段と、点弧位相角φ_Aが所定の値以上となつた
ときに消弧位相角φ_Bを固定化する手段とを具え
る。

即ち、第４図Ａ，Ｂ，イに示すような整流器１
２の出力電圧V_ioが入力端子ａに入力されると、
この入力電圧V_ioはレベル判定回路２１に加えら
れる。

レベル判定回路２１は、点弧位相角φ_Aの変化
を検知するものであつて、抵抗R₁，R₁′およびト
ランジスタT_r1からなり、入力電圧V_ioが判定レベ
ル以下になつたとき、即ち第４図Ａ，ロで示すt₀
時点からt₁時点までの間、方形状の出力を出す。
この出力の立上がり時点t₀は一定であるが、立下
がり時点t₁は点弧位相角φ_Aが大きくなればそれに
応じて長くなり、あらかじめ定められた点弧位相
角φ_Aの最大値、例えば0.5πラジアン附近の時点t₂
まで立下がり時点が長くなる（第４図Ｂ，ロ）。
このレベル判定回路２１の出力は、クリア回路２
２および積分回路２３に加えられる。

クリア回路２２は、コンデンサC₂、抵抗R₂お
よびトランジスタT_r2からなり、前記レベル判定
回路２１の出力の立上がり時点t₀でクリア信号を
出し（第４図Ａ，Ｂ，ハ）、積分回路２３に加え
る。積分回路２３は、抵抗R₃およびコンデンサ
C₃からなり、レベル判定回路２１の出力を積分
し、前記クリア信号がこの積分回路２３に加えら
れると、積分出力がクリアされた上で再びレベル
判定回路２１の出力を積分する。即ち、第４図
Ａ，ニに示すように、この積分回路２３では、ク
リア信号でクリアされた後に積分を開始し、レベ
ル判定回路２１の出力の立下がり時点t₁まで積分
を続け、その後その積分値を保持し、次のクリア
信号でクリアされ、再び積分を始める。この積分
回路２３の出力電圧は、レベル判定回路２１の出
力電圧の長さ（立上がり時点t₀から立下がり時点
t₁までの間）が長くなれば、即ち点弧位相角φ_Aが
大きくなれば、それに対応して大きくなる。この
積分回路２３の出力は、クランプ回路２４に加え
られる。

クランプ回路２４は、点弧位相角φ_Aが所定の
値以上となつたときに、後述する消弧位相角φ_B
を、固定化するものであつて、ツエナーダイオー
ドZD₄からなり、前記積分回路２３の出力電圧が
ある値（クランプレベル）を超えた場合に、その
クランプレベルを超える時点t₂′で、積分出力を
クランプする（第４図Ｂ，ニ）。そのため、点弧
位相角φ_Aが大きくなり、あらかじめ定められた
最大制御範囲、例えば、各半サイクルの0.5πラジ
アン附近まで大きくなり、それに対応してレベル
判定回路２１の出力電圧の長さが前記立下がり時
点t₁からt₂まで長くなつたとしても、前記積分器
２３の出力電圧はこのクランプ回路２４でクラン
プされるまでは大きくなるが、クランプレベル以
上は大きくならず、そのため積分出力の最大上昇
点t₂′は固定化されることになる。このクランプ
回路２４の出力は、タイマー回路２５に加えられ
る。

タイマー回路は、点弧位相角φ_Aの変化に応じ
て消弧位相角φ_Bを決定するものであつて、プロ
グラマブル・ユニジヤンクシヨン・トランジスタ
PUTおよび抵抗R₅と、そのアノード側（Ａ側）
に抵抗R_5AおよびコンデンサC_5A、ゲート側（Ｇ
側）に抵抗R_5GおよびツエナーダイオードZD₅を
それぞれ接続してなり、アノード側の抵抗R_5Aお
よびコンデンサC_5Aは積分回路を、ゲート側の抵
抗R_5GおよびツエナーダイオードZD₅は定電圧源
を、それぞれ構成する。このタイマー回路２５
は、入力電圧V_ioの点弧位相角φ_Aに応じた位相角
時t₁₁にタイマー出力（消弧位相角φ_B制御信号）
を出す（第４図Ａ，ホ）。即ち、このタイマー回
路２５におけるアノード側の抵抗R_5Aおよびコン
デンサC_5Aは、前記レベル判定回路２１の出力を
積分するものであつて、前記クリア信号で積分出
力をクリアされた後、レベル判定回路２１の立下
がり時点t₁まで急激に上昇し、その後は緩やかに
上昇し続け、次のクリア信号が入るとクリアさ
れ、再び積分始める（第４図Ａ，ニのタイマーア
ノード電圧波形）。一方、このタイマー回路２５
におけるゲート側の抵抗R_5Gおよびツエナーダイ
オードZD₅は、定電圧源を構成し、グート側に定
電圧Ｅを印加しているので（第４図Ａ，ニのタイ
マーゲート電圧波形）、この定電圧Ｅを超えて前
記アノード側電圧が大きくなると、その超える時
点t₁₁でプログラマブル・ユニジヤンクシヨン・
トランジスタPUTが導通し、タイマー出力（消
弧位相角φ_B制御信号）を出す。このタイマー出
力の発生時点t₁₁は、点弧位相角φ_Aが大きくなる
とそれに対応して前記積分回路２３の出力電圧が
大きくなり、しかもこの積分が大きくなることに
よりタイマー回路２５のアノード側電圧も大きく
なるので、点弧位相角φ_Aが大きくなることによ
つてこのタイマー出力の発生時点t₁₁も長くなる。
ところが、前記積分回路２３の出力電圧が、クラ
ンプレベル以上になると前記クランプ回路２４に
よりクランプされるため、このタイマー回路２５
のアノード側電圧も一定となり、タイマー出力の
発生時点も第４図Ｂ，ホで示すようにt₁₂時点で
固定化され、それ以上は長くならない。このタイ
マー回路２５の出力は、制御出力回路２６に加え
られる。

制御出力回路２６は、サイリスタSCR₆からな
り、前記タイマー回路２５の出力がこのサイリス
タSCR₆のゲートに入力されると閉状態となり、
出力電圧を制御スイツチ３７に加える。この制御
スイツチ２７は、トランジスタT_r7からなり、制
御出力回路２６の出力がこのトランジスタT_r7の
コレクタ・ベース間に逆方向に印加されるので、
この制御スイツチ２７の入力端子ｃと出力端子ｄ
との間を閉状態から開状態に切り換える。そのた
め、前記レベル判定回路２１にダイオード２８を
介して接続した出力端子ｂには、入力電圧V_ioの
各半サイクルの後半部が消弧位相角φ_Bでカツト
された、いわゆる両切り波形の出力電圧V_putが現
われる。この出力電圧V_putの消弧位相角φＢは、
前記タイマー出力により制御されるため、第５図
に示すように、点弧位相角φ_Aが零から0.5πラジア
ン方向へと大きくなるにつれて、タイマー出力の
発生時期t₁₁（即ち消弧位相角φ_B）もπラジアンか
ら0.5πラジアン方向へと小さくなるが（第４図
Ａ，ホ，ヘ）、点弧位相角φ_Aがあらかじめ設定さ
れた最大値以上、例えば0.5πラジアン附近φ_A0に
なると、タイマー出力発生時期も第４図Ｂ，ホに
示すようにt₁₂時点で固定化されるので、消弧位
相角φ_Bもφ_B0で固定され、この消弧位相角φ_B0と点
弧位相角φ_A0との差φ₀も一定値となる（第４図
Ｂ，ヘ）。したがつて、最大設定範囲にある点弧
位相角φ_A0が急激な入力電圧V_ioの変動等により前
後に微小変動したとしても、消弧位相角φ_Bは変
動しない。なお、入力電圧V_ioの点弧位相角φ_Aが
零の場合（全光時）には、制御スイツチ２７が閉
状態を保持するので、ダイオード２８を介して、
出力端子ｂには入力電圧V_ioそのままの波形の出
力電圧V_putが現われる。

次に、上記実施例の動作について説明する。

調光器５により商用電源４の位相制御が行なわ
れていない全光時（φ＝０）には、商用電源４の
交流電圧がそのまま整流器１２により全整流さ
れ、この出力が位相制御回路１４を介して第６図
A₁に示すようにほぼそのままの波形でインバー
タ点灯回路１３に入力され、第６図A₂に示すよ
うな波形のランプ電流により放電灯６を点灯す
る。

一方、調光器５により点弧位相角φ_Aの制御が
行なわれる調光時であつて、点弧位相角φ_Aが零
から0.5πラジアン附近までの中間領域では（中間
調光時）、この調光器５により点弧位相角φ_Aを零
から0.5πラジアン方向へ増していければ、この出
力が、整流器１２により全波整流されて位相制御
回路１４に加えられる。この位相制御回路１４で
は、点弧位相角φ_A大きくなるにつれて、タイマ
ー回路２５の出力がπラジアンから0.5πラジアン
方向へと進み位相となり、そのため各半サイクル
の点弧位相角φ_Aに応じた消弧位相角φ_Bで、同じ
半サイクルの後半部分がカツトされ、第６図B₁
に示すようないわゆる両切り波形の電圧を出力す
る。この出力電圧がインバータ点灯回路１３に加
えられ、放電灯６には第６図B₂に示すようなラ
ンプ電流が流れ、この電流により放電灯６が調光
点灯する。

更に、調光器５により点弧位相角φ_Aが大きく
なり、可変範囲の最大値、例えば0.5πラジアン附
近まで移動すると（深調光時）、それに応じて消
弧位相角φ_Bもπラジアンから0.5πラジアン附近ま
で移動する。この深調光時において、商用電源４
が波形のひずみ等により急激に変動すると、点弧
位相角φ_Aおよびそれに応じて消弧位相角φ_Bも変
動することになるが、点弧位相角φ_Aが0.5πラジア
ン附近では、当然消弧位相角φ_Bも0.5πラジアン附
近であるため、消弧位相角φ_Bと点弧位相角φ_Aと
の位相角差が大きい場合に比して、点弧位相角
φ_Aおよび消弧位相角φ_Bの変動による光出力の変
動（放電灯６のちらつき）は相対的に大きくな
る。そのため、この放電灯６のちらつきを小さく
するためには、点弧位相角φ_Aがある値以上のと
き、点弧位相角φ_Aの変動に対して消弧位相角φ_B
の変動を緩慢あるいは、消弧位相角φ_Bの固定等
を行ならばよいわけである。そこで、この実施例
では消弧位相角φ_Bの固定化を行なうことにより、
解決している。即ち、点弧位相角φ_Aが0.5πラジア
ン附近まで移動すると、クランプ回路２４により
積分回路２３の積分出力がクランプされ、タイマ
ー回路２５の出力が固定化されるため、消弧位相
角φ_Bも固定化し、この消弧位相角φ_Bと点弧位相
角φ_Aとの位相角差φ₀が、第５図に示すようにあ
らかじめ定められた一定値となり、第６図C₁に
示すような出力をインバータ点灯回路に入力し、
第６図C₂に示すような波形のランプ電流により、
放電灯６を極小光量で点灯する。而して、従来の
調光器５を用いながら、電源電圧のピーク値を含
んで導通角を広範囲に変えることができ、調光範
囲が著しく広くなるばかりか、深調光時の電源変
動に伴なう放電灯６のちらつきが減少する。

第７図は、位相制御回路１４の他の実施例に係
る回路図である。この位相制御回路１４は、点灯
位相角φ_Aの変化を検知する手段と、点弧位相角
φ_Aの変化に応じて消弧位相角φ_Bを形定する手段
と、点弧位相角φ_Aが所定値以上となつたときに
消弧位相角φ_Bの動きを緩慢あるいは追随させる
手段とを具えてなるが、この位相制御回路１４で
は、クランプ回路２４′中の回路構成が前記実施
例に係るクランプ回路２４と異なるのみで、他の
回路構成は前記実施例に係るものと同様である。

即ち、このクランプ回路２４′は、点弧位相角
φ_Aが所定値以上となつたときに、消弧位相角φ_B
の動きを緩慢あるいは追随させるものであつて、
前記実施例に係るクランプ回路２４のツエナーダ
イオードZD₄に、直列接続したツエナーダイオー
ドZD₄′および抵抗R₄を並列に附加し、このツエ
ナーダイオードZD₄′と、タイマー回路２５のコ
ンデンサC_5Aの両端との間に、抵抗R₄′，R₄″を介
してトランジスタT_r4を設けてなる。

この実施例に係る位相制御回路１４では、前記
実施例と同様に、点弧位相角φ_Aが零から最大制
御範囲、例えば、0.5πラジアン附近方向へと大き
くなれば、それに対応して消弧位相角φ_Bもπラ
ジアンから0.5πラジアン方向へと進み位相となる
が、点弧位相角φ_Aが0.5πラジアン附近に近づいた
場合には、ツエナーダイオードZD₄′に直列接続
された抵抗R₄の電圧上昇に伴なつてトランジス
タT_r4が閉状態となり、タイマー回路２５のコン
デンサC_5Aに流れる充電電流が一部分トランジス
タT_r4のエミツタおよびコレクタに接続された抵
抗R₄′，R₄″へ流れるので、コンデンサC_5Aの充電
量が減少する。このトランジスタT_r4の可変抵抗
的働きによつて、第８図に示すように、タイマー
アノード電圧曲線の後半部分の傾斜角（上昇率）
が小さくなり、ツエナーダイオードZD₄およびタ
イマー回路２５のツエナーダイオードZD₅とによ
つて決定されるタイマーゲート直線を超えるまで
の時間が長くなる。即ち、タイマーアノード電圧
曲線とタイマーゲート直線との交叉点が後方に移
動する。そのため消弧位相角φ_Bの減少量が小さ
くなる。

なお、第８図中のタイマーアノード曲線におけ
る前半の立上がり程度は、ツエナーダイオード
ZD₄によつて決まる。而して、この実施例では、
第９図Ａに示すように、深調光時における点弧位
相角φ_Aの変動に対して、消弧位相角φ_Bの変動を
緩慢にし、放電灯６のちらつきを減少させること
ができる。また、この実施例においては、クラン
プ回路２４′中の抵抗R₄′，R₄″の値を適宜に選定
することにより、第９図Ｂに示すように、深調光
時における点弧位相角φ_Aの変動に対して、消弧
位相角φ_Bを追随させる、即ち点弧位相角φ_Aの遅
れに対して消弧位相角φ_Bも遅れさせ、これによ
り放電灯６のちらつきを減少させることもでき
る。

この発明による装置は、以上のように構成され
るので、調光時において被位相制御入力波形の各
半サイクルの点弧位相角に応じた消弧位相角で同
じ半サイクルの後半部分をカツトし、この点弧位
相角と消弧位相角との間の導通期間を広、狭変化
させて放電灯の光量を調節するので、位相角0.5π
ラジアン附近で放電灯を極小光量にでき、そのた
め従来の調光器を用いながら電源電圧のピーク値
を利用でき、調光範囲が著しく広くなるという効
果がある。しかも、点弧位相角が所定の値以上と
なつたとき、例えば0.5πラジアン附近になつたと
き、消弧位相角と点弧位相角との位相角差の変化
量が小さくなるので、深調光時において、電源波
形のひずみ等にともなう放電灯のちらつきを軽減
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電源２線式の放電灯点灯装置の
説明図、第２図はこの発明に係る放電灯点灯装置
の構成を示すブロツク線図、第３図は第２図の放
電灯点灯装置における位相制御回路の説明図であ
つて、図Ａはブロツク線図、図Ｂは回路図、第４
図は第３図の位相制御回路各部の波形図、第５図
は第３図の位相制御回路における点弧位相角と消
弧位相角との関係を示す調光特性図、第６図は第
２図のブロツク線図におけるインバータ点灯回路
の入出力波形図、第７図は他の実施例に係る放電
灯点灯装置における位相制御回路の回路図、第８
図は第７図中の積分回路、クランプ回路およびタ
イマー回路における波形図、第９図Ａ，Ｂは第７
図の回路図における深調光時の出力図である。 １，１１……放電灯点灯装置、２，１２……整
流器、３，１３……インバータ点灯回路、６……
放電灯、１４……位相制御回路、２１……レベル
判定回路、２４，２４′……クランプ回路、２５
……タイマー回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源の各半サイクルの点弧位相角を制御
   した電圧で放電灯を調光点灯する放電灯点灯装置
   において、前記各半サイクルの点弧位相角の変化
   を検知する手段、この点弧位相角の変化に応じて
   消弧位相角を決定する手段、および前記点弧位相
   角が所定の値以上となつたときに消弧位相角と前
   記点弧位相角との位相角差の変化量を小さくする
   手段を有する位相制御回路を設けたことを特徴と
   する放電灯点灯装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記位相制御回路は、点弧位相角の変化を検知す
   る手段、この点弧位相角の変化に応じて消弧位相
   角を決定する手段、および前記点弧位相角が所定
   の値以上となつたときに消弧位相角を固定化する
   手段を有してなる放電灯点灯装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記位相制御回路は、点弧位相角の変化を検知す
   る手段、この点弧位相角の変化に応じて消弧位相
   角を決定する手段、および前記点弧位相角が所定
   の値以上となつたときに消弧位相角の動きを緩慢
   あるいは追随させる手段を有してなる放電灯点灯
   装置。