JPH0154836B2

JPH0154836B2 -

Info

Publication number: JPH0154836B2
Application number: JP59266030A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hamahata
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1989-11-21
Also published as: JPS61143997A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は、交流電源の停電時に、非常用電源
を動作させてインバータを発振することにより、
非常点灯を開始するように構成した非常灯切換回
路に関するものである。

〔背景技術〕

第５図に従来例の非常灯切換回路を示す。

図において、Ｅは交流電源（商用電源）、RY
はリレーコイル、Ry₁〜Ry₃はリレー接点、T₁は
電源トランス、T₂は発振トランス、Reは全波整
流器、ＢはNi−Cd蓄電池のような二次電池、
CH₁はチヨークコイル、CH₂は安定器、Laは放
電灯、Ｇはグローランプ、Inはバラスト方式の自
励式インバータ、D₁〜D₄はダイオード、Q₁，Q₂
はトランジスタ、R₁〜R₃は抵抗、C₁〜C₄はコン
デンサである。

交流電源Ｅが通電状態にあるときには、交流電
源Ｅと並列接続されているリレーコイルRYが励
磁されており、リレー接点Ry₂，Ry₃が常開接点
NOに接続されるため、放電灯Laが商用点灯して
いる。これと同時に、リレー接点Ry₁が常開接点
NOに切換えられるため、インバータInは動作せ
ず、交流電源Ｅの電圧は電源トランスT₁により
降圧され、整流器Reで全波整流され、二次電池
Ｂを充電している。

つぎに、停電時には、リレー接点Ry₁〜Ry₃は
図示の状態とは逆に常閉接点NCに接続され、イ
ンバータInが発振を開始し、交流電源Ｅの電圧が
高周波電圧に変化され、放電灯Laに印加される
ため、放電灯Laは非常点灯を開始する。

この場合、３箇所に切換え部（リレー接点Ry₁
〜Ry₃）を有しているが、リレー接点の使用条件
として重要性をもつのは、インバータInの入力部
のリレー接点Ry₁および出力部のリレー接点Ry₂
であり、この面において、従来例にはつぎのよう
な問題があつた。

インバータInの入力部のリレー接点Ry₁の定
格は、直流10〔Ｖ〕前後、数〔Ａ〕であり、放
電灯Laの常時使用状態において、長期にわた
つて放置されるため、停電による動作時に、低
圧接点の接触不良が発生するおそれがある。

また、大電流が流れるため、接点の接触抵抗
による電圧降下も無視できない。

これらを防止するため、接点材料として、
Au、Ptなどを採用することもあるが、高価に
なるという問題がある。

つぎに、インバータInの出力部のリレー接点
Ry₂の定格は、数十〔ＫHz〕〜約百〔ＫHz〕の
高周波であり、電圧的には数百〔Ｖ〕が印加さ
れる。したがつて、インバータInの出力部のリ
レー接点Ry₂のタイミングによつて、接点にア
ークが発生し、接点損耗や溶着などの異常が発
生する懸念がある。

また、これを防止するため、機械的接点に代
えて半導体スイツチを採用することが考えられ
るが、半導体スイツチにオン電圧があるため
に、放電灯Laの始動性に悪影響を及ぼすおそ
れがあるほか、高耐圧素子が必要になるため高
価なものになるという問題がある。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、前記従来例の問題点の解消
を図り、交流電源の復電時において、インバータ
の出力部側の接点で高周波電圧に起因するアーク
の発生がない非常灯切換回路を提供することであ
る。

〔発明の開示〕

実験的にインバータ入力部スイツチをオン状態
とし、インバータ出力部スイツチを開閉（商用点
灯についてのオン・オフ）したところ、閉→開の
場合にアークが発生し、これが持続することによ
り、ごく短時間で接点が溶着することが判つた。

また、開→閉にした場合も、わずかにアークが
発生するが、この場合には持続しないことが判つ
た。

さらに、インバータ入力部スイツチのオフ状態
で、インバータ出力部スイツチの開閉を行つたと
ころ、アークは殆ど発生しないか、発生しても持
続しないことが判つた。つまり、接点の溶着は、
アーク発生によるものである。

高周波電流を接点に流している状態から接点を
開閉することによりアークが発生し、持続する。
このアーク電流は、商用周波数のような低周波に
おいて交番し、アークが消弧するための時間が十
分にあるため、アークが接続しないと考えられ
る。

また、商用周波数電圧を印加して接点を開→閉
にする場合には、接点のチヤタリングにより、微
視的に開−閉のくり返し期間が存在し、閉→開の
場合にアークが発生し、接点を損耗させると考え
られる。

さらに、印加電圧が高いほど、あるいは、周波
数が高いほど、アークが発生しやすく、持続しや
すくなるため、従来例のようなコンデンサバラス
ト方式の自励式インバータでは、始動時の方が周
波数が高く、電圧も高いために使用条件が厳しい
ものとなつている。

そこで、この発明は、接点が閉→開に切換わる
際に、接点に高周波を印加せず、したがつて、ア
ークの発生を防止して信頼性を向上させようとす
るものである。

この発明の非常灯切換回路は、以上のような事
柄に基づいて、つぎのような構成をとつたもので
ある。すなわち、非常用電源に第１のスイツチを介して接続した
インバータと、このインバータと放電灯とを接続する第２のス
イツチと、前記放電灯を交流電源に接続する第３のスイツ
チと、交流電源の停電・復電検出回路と、この停電・復電検出回路の停電検出に基づいて
前記第１のスイツチおよび第２のスイツチをオン
に切換え前記第３のスイツチをオフに切換える制
御手段、ならびに前記停電・復電検出回路の復電
検出に基づいて前記第１のスイツチをオフに切換
えこのオフに遅延して前記第２のスイツチをオフ
に切換え前記第３のスイツチをオンに切換える制
御手段を有する制御回路とを備えたものである。

この発明の前記構成によれば、つぎの作用があ
る。

(a) 停電・復電検出回路が交流電源の停電を検出
すると、非常用電源とインバータとを接続する
ための第１のスイツチ（インバータの入力側の
スイツチ）をオンにして、インバータの発振を
開始するとともに、インバータと放電灯とを接
続する第２のスイツチ（インバータの出力側の
スイツチ）をオンに切換えてインバータを放電
灯に接続し、非常点灯を行う。

また、交流電源と放電灯とを接続する第３の
スイツチをオフに切換えて、交流電源と放電灯
とを電気的に分離しておく。

(b) 交流電源の復電時において、まず、非常用電
源とインバータとを接続するための第１のスイ
ツチ（インバータの入力側のスイツチ）をオフ
にして、インバータの発振を停止する。その
後、インバータと放電灯を接続する第２のスイ
ツチ（インバータの出力側のスイツチ）をオフ
に切換えるとともに、交流電源と放電灯を接続
する第３のスイツチをオンに切換える。この場
合、第２のスイツチをオフに切換える際には、
既に、インバータによる高周波電圧が第２のス
イツチには印加されていないため、第２のスイ
ツチがオフとなる時には、アークは発生しな
い。したがつて、第２のスイツチの損耗が回避
される。

実施例この発明の第１の実施例を第１図ないし第３図
に基づいて説明する。

第１図において、従来例に係る第５図で用いた
のと同一符号は、その符号が指す部品、部分と同
様のものを指す。

この実施例が、従来例と比べて異なつているの
は、つぎの点である。

全波整流器Reの出力端子間に平滑用コンデン
サC₅が接続され、このコンデンサC₅の両端間に、
トランジスタQ₃をリレーコイルRY・ダイオード
D₅の並列回路に直列接続した直列回路が接続さ
れている。また、コンデンサC₅の両端間に抵抗
R₁とダイオードD₆を介して二次電池Ｂが接続さ
れている。この二次電池Ｂが発明の構成にいう
「非常用電源」の一例である。

二次電池Ｂの正極端子にトランジスタQ₄のエ
ミツタが接続され、このトランジスタQ₄のコレ
クタが抵抗R₂，R₃を介してインバータInのトラ
ンジスタQ₁，Q₂のベースに接続されている。

リレーコイルRYの駆動用のスイツチトランジ
スタQ₃と、インバータInの駆動用のスイツチト
ランジスタQ₄とに対する制御回路Conは、Ｃ−
MOSゲート（NOT、OR）から構成されている。

すなわち、リレーコイルRYに接続されたトラ
ンジスタQ₃のエミツタは、NOT回路ａ，ｂの直
列回路の入力端子に接続され、また、この入力端
子はツエナーダイオードZD₂を介して全波整流器
Reの負極端子に接続されている。

トランジスタQ₃のベースは、抵抗R₄とツエナ
ーダイオードZD₁を介してOR回路ｆの出力端子
に接続されている。

一方、トランジスタQ₄のベースは、抵抗R₅を
介してOR回路ｇの出力端子に接続されている。
このトランジスタQ₄のエミツタは、ダイオード
D₇を介してツエナーダイオードZD₂のカソードに
接続されている。このカソードは定電圧V_DDの出
力端子となつている。

トランジスタQ₄が、発明の構成にいう「第１
のスイツチ」の一例である。

NOT回路ａ，ｂの直列回路の出力端子がNOT
回路ｅを介してOR回路ｆの１入力端子に接続さ
れ、また、直接、OR回路ｇの１入力端子に接続
されている。

さらに、NOT回路ａ，ｂの直列回路の出力端
子が抵抗R₆・コンデンサC₆の直列回路を介して
全波整流器Reの負極端子に接続され、このコン
デンサC₆の正極端子がNOT回路ｃ，ｄの直列回
路を介してOR回路ｇの１入力端子に接続され、
NOT回路ｃ，ｄの接続点がOR回路ｆの１入力端
子に接続されている。

リレーコイルRYが、発明の構成にいう「停
電・復電検出回路」の一例である。また、リレー
接点Ry₂が発明の構成にいう「第２のスイツチ」
の一部と「第３のスイツチ」の一部とを兼用した
ものであり、リレー接点Ry₃も発明の構成にいう
「第２のスイツチ」の一部と「第３のスイツチ」
の一部とを兼用したものである。

その他の構成は従来例と同様であるので同一部
分に同一符号を付すにとどめ、説明を省略する。

つぎに動作を第２図のタイムチヤートに基づい
て説明する。

〜は、その回路部分の電圧を表す。

(1) 交流電源Ｅの通電状態において、電源トラン
スT₁の２次側に出力された電圧を、全波整流
器Reと平滑用コンデンサC₅によつて整波平滑
し、ツエナーダイオードZD₂とNOT回路ａ，
ｂにより、波形整形してのように“Ｈ”レベ
ルの出力電圧を得ている。

このとき、の電圧は“Ｈ”レベル、の電
圧はNOT回路ｃによつて“Ｌ”レベル、の
電圧はNOT回路ｄによつて“Ｈ”レベル、
の電圧はNOT回路ｅによつて“Ｌ”レベルと
なつている。

したがつて、OR回路ｆの２入力は、“Ｌ”、
“Ｌ”であるため、その出力であるの電圧は、
“Ｌ”レベルとなる。このため、トランジスタ
Q₃はオンとなり、リレーコイルRYが励磁され
て、リレー接点Ry₂，Ry₃は常開接点NOに接
続され、放電灯Laが商用点灯状態となつてい
る。

また、OR回路ｇの２入力は、“Ｈ”、“Ｈ”
であるため、その出力であるの電圧は“Ｈ”
レベルとなる。このため、トランジスタQ₄は
オフとなり、インバータInは停止している。

(2) つぎに、交流電源Ｅが停電によつて遮断され
ると、の電圧は“Ｌ”レベルとなり、したが
つて、の電圧が“Ｌ”レベルに、の電圧が
“Ｈ”レベルに、の電圧も“Ｈ”レベルとな
る。

一方、の電圧が“Ｌ”レベルになると、コ
ンデンサC₆の放電によつての電圧が次第に
降下していく。これに伴つて、遅延回路Deの
出力であるの電圧は、の電圧の立ち下がり
から時間t₁だけ遅れて“Ｈ”レベルとなる。

したがつて、の電圧が“Ｌ”レベルに、
の電圧も“Ｌ”レベルになる。

以上の結果、トランジスタQ₃がオフしてリ
レーコイルRYが消磁し、リレー接点Ry₂，Ry₃
が常閉接点NCに接続されるとともに、トラン
ジスタQ₄がオンとなつて、インバータInが発
振を開始する。

この場合、リレー接点Ry₂，Ry₃の切換えが、
インバータInの発振開始よりも先行するため、
仮にリレー接点Ry₂にチヤタリングが発生した
としても、このチヤタリングの期間内には高周
波高電圧が印加されていないことになり、リレ
ー接点Ry₂の接点寿命にはチヤタリングによる
悪影響はない。

(3) つぎに、停電から復電に変化する場合につい
て説明する。

この場合、の電圧が“Ｌ”から“Ｈ”に変
化するので、の電圧は“Ｈ”から“Ｌ”に変
化する。そして、の電圧は、遅延回路Deの
ために時間t₂だけ遅れて“Ｈ”から“Ｌ”に変
化し、これに伴つて、の電圧が“Ｌ”から
“Ｈ”に変化する。

時間t₂の間は、が“Ｌ”、が“Ｈ”であ
るため、は依然として“Ｈ”レベルを維持す
る。また、が“Ｈ”、が“Ｌ”となるため、
はの立ち上がりと同時に“Ｈ”レベルとな
る。

一方、時間t₂の経過後、が“Ｌ”に、が
“Ｈ”となるため、は“Ｌ”レベルに変化す
る。は“Ｈ”レベルを維持する。

すなわち、の電圧の方がの電圧が“Ｌ”
となるよりも先に“Ｈ”レベルとなつてトラン
ジスタQ₄をオフし、インバータInの発振を停
止する。その後、の電圧が“Ｌ”レベルにな
り、トランジスタQ₃をオンして、リレー接点
Ry₂，Ry₃を常開接点NO側に切換えるが、こ
の切換えの際には、既に高周波高電圧が印加さ
れていないため、リレー接点Ry₂が商用点灯側
に離れてもアークは発生しない。したがつて、
リレー接点Ry₂の損耗も回避される。

なお、遅延時間t₁，t₂は、リレーの応答時間
およびチヤタリング時間を十分にカバーできる
時間に設定してある。

この実施例によれば、つぎの利点がある。

(i) リレー接点Ry₂の寿命が延長化できる。

(ii) 放電灯Laの点灯回路のスイツチングに機械
的接点（リレー接点Ry₂）を採用しているた
め、半導体スイツチの場合のオン抵抗のような
ことがなく、始動性が良好である。

(iii) 半導体スイツチの場合にみられる電流の回り
込みが全くなく、絶縁性が良好であるため、非
常点灯特性に悪影響がない。

(iv) インバータInの１次側には半導体スイツチ
（トランジスタQ₄）を採用しているため、機械
的接点にみられる接触抵抗による電圧降下や接
触不良などの問題がなく、信頼性が高い。

第２の実施例を第３図に基づいて説明する。

この実施例が第１の実施例（第１図）と異なる
点は、制御回路ConにおけるNOT回路ｄとOR回
路ｇを除き、NOT回路ｂの出力端子をトランジ
スタQ₄のベースに接続の抵抗R₅に直接接続した
制御回路Con₁としていることである。

その他の構成は第１の実施例と同様であるので
同一部分に同一符号を付すにとどめ、説明を省略
する。

この実施例によれば、′の電圧（第１図の
の電圧に対応）が、通電状態から停電状態に移行
に伴つて“Ｈ”から“Ｌ”に変化するときに、
の電圧の立ち上がりに対する遅れがない。

しかしながら、停電状態から復電状態に移行す
るときには、′の電圧（第１図のの電圧に対
応）が“Ｈ”レベルとなるのが、の電圧が
“Ｌ”レベルとなるのよりも早いことから、リレ
ー接点Ry₂，Ry₃を常開接点NO側に切換える際
には、既に高周波高電圧が印加されていないた
め、リレー接点Ry₂が商用点灯側に離れてもアー
クは発生しない。

したがつて、リレー接点Ry₂の損耗も回避され
るという第１の実施例と同様の利点がある。

加えて、NOT回路ｄおよびOR回路ｇの省略に
よりコストダウンを図ることができる。

この発明は、上記実施例のほか、つぎのものも
実施例として含む。

(A) 第２のスイツチ専用のリレー接点と第３のス
イツチ専用のリレー接点とを別々に設けたも
の。

(B) 第１のスイツチとしてのトランジスタQ₄そ
の他の半導体スイツチに代えて、機械的スイツ
チを用いたもの。

(C) 非常用電源として、二次電池以外のものを用
いたもの。

〔発明の効果〕

この発明によれば、つぎの効果がある。

交流電源の復電時において、まず、非常用電源
とインバータとを接続するための第１のスイツチ
（インバータの入力側のスイツチ）をオフにして、
インバータの発振を停止する。その後、インバー
タと放電灯とを接続する第２のスイツチ（インバ
ータの出力側のスイツチ）をオフに切換えるとと
もに、交流電源と放電灯とを接続する第３のスイ
ツチをオンに切換えるが、第２のスイツチをオフ
に切換える際には、既に、インバータによる高周
波電圧が第２のスイツチには印加されていないた
め、第２のスイツチがオフとなる時には、アーク
は発生しない。したがつて、第２のスイツチの損
耗を回避することができ、その寿命を長いものと
することができる。

比較例つぎに、比較例を第４図に基づいて説明する。

この比較例が第１の実施例（第１図）と異なる
点は、制御回路ConにおけるOR回路ｆを除き、
NOT回路ｅの出力端子をトランジスタQ₃のベー
スに接続のツエナーダイオードZD₁に直接接続し
た制御回路Con₂としていることである。

これによれば、′の電圧（第１図のの電圧
に対応）が、停電状態から復電状態に移行すると
きに、の電圧の立ち上がりに対する遅れがな
い。

しかしながら、通電状態から停電状態に移行す
るときには、′の電圧（第１図のの電圧に対
応）が“Ｈ”レベルとなるのが、の電圧が
“Ｌ”レベルとなるのよりも早いことから、リレ
ー接点Ry₂，Ry₃の切換えが、インバータInの発
振開始よりも先行し、リレー接点Ry₂にチヤタリ
ングが発生したとしても、このチヤタリングの期
間内には高周波高電圧が印加されていないことに
なり、リレー接点Ry₂の接点寿命にはチヤタリン
グによる悪影響はないという第１の実施例と同様
の利用はある。

加えて、OR回路ｆの省略によりコストダウン
を図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の回路図、第
２図はそのタイムチヤート、第３図は第２の実施
例の回路図、第４図は比較例の回路図、第５図は
従来例の回路図である。Ｅ……交流電源、Ｂ……二次電池（非常用電
源）、In……インバータ、La……放電灯、RY…
…リレーコイル（停電・復電検出回路）、Q₄……
トランジスタ（半導体スイツチ、第１のスイツ
チ）、Ry₂，Ry₃……リレー接点（機械的スイツ
チ、第２のスイツチの一部と第３のスイツチの一
部）、De……遅延回路、Con，COn₁……制御回
路。

Claims

【特許請求の範囲】１非常用電源に第１のスイツチを介して接続し
たインバータと、このインバータと放電灯とを接
続する第２のスイツチと、前記放電灯を交流電源
に接続する第３のスイツチと、交流電源の停電・
復電検出回路と、この停電・復電検出回路の停電
検出に基づいて前記第１のスイツチおよび第２の
スイツチをオンに切換え前記第３のスイツチをオ
フに切換える制御手段ならびに前記停電・復電検
出回路の復電検出に基づいて前記第１のスイツチ
をオフに切換えこのオフに遅延して前記第２のス
イツチをオフに切換え前記第３のスイツチをオン
に切換える制御手段を有する制御回路とを備えた
非常灯切換回路。２前記制御回路が、前記停電・復電検出回路の
停電検出に基づく前記第２のスイツチのオンおよ
び前記第３のスイツチのオフに遅延して前記第１
のスイツチをオンするものである特許請求の範囲
第１項記載の非常灯切換回路。３前記第１のスイツチが半導体スイツチであ
り、前記第２のスイツチおよび第３のスイツチが
機械的スイツチである特許請求の範囲第１項記載
の非常灯切換回路。