JPH0252399B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電源電圧を位相制御することによ
り放電灯を調光させる調光用放電灯点灯装置に関
する。

第１図は、放電灯を高周波で点灯し、この放電
灯を位相制御方式によつて調光する従来の放電灯
点灯装置の一例を示す回路図である。

この第１図において、１は商用交流電源、２は
この商用交流電源１を位相制御する位相制御回路
で、周知のようにトライアツク３と制御回路４か
ら成つている。

この位相制御回路２の出力電圧は整流器５で整
流して、平滑回路６で平滑するようになつてい
る。この平滑回路６はコンデンサ７により構成さ
れている。

この平滑回路６で平滑された直流電圧はインバ
ータ８に加えられるようになつている。このイン
バータ８は平滑回路６で平滑された直流電圧を数
10KHz程度の高周波電圧に変換する自励発振式の
プツシユプル形トランジスタインバータである。

このインバータ８において、漏洩型の出力トラ
ンス１１の１次巻線１１ａと１１ｂとの中点は高
周波チヨークコイル１０を介して平滑回路６の正
側の出力端に接続されている。出力トランス１１
の１次巻線１１ａ，１１ｂは直列に接続されてい
る。この１次巻線１１ａ，１１ｂの各一端はトラ
ンジスタ１２ａ，１２ｂの各コレクタに接続され
ている。

トランジスタ１２ａ，１２ｂのエミツタは共通
にして、平滑回路６の負側の出力端に接続されて
いる。トランジスタ１２ａ，１２ｂの各ベースは
それぞれベース抵抗１３ａ，１３ｂを介して平滑
回路６の正側の出力端に接続されているととも
に、出力トランス１１のベース巻線１１ｃの両端
に接続されている。また、トランジスタ１２ａ，
１２ｂの両コレクタ間には、共振用のコンデンサ
１４が接続されている。

出力トランス１１の出力巻線１１ｄの両端に
は、放電灯９が接続されている。この放電灯９は
インバータ８の高周波出力電圧を入力として点灯
する放電灯である。

次に、以上のように構成された従来の放電灯点
灯装置の動作について説明する。商用交流電源１
が印加されると、商用交流電圧が整流器５で整流
され、平滑回路６で平滑される。

この平滑回路６で平滑された直流電圧はインバ
ータ８に印加される。この直流電圧は高周波チヨ
ークコイル１０と１次巻線１１ａあるいは１１ｂ
を通して、トランジスタ１２ａ，１２ｂのコレク
タ・エミツタ間に印加される。

これと同時に、整流器５の正側の出力端からベ
ース抵抗１３ａ，１３ｂを介してトランジスタ１
２ａ，１２ｂにベース電流が供給される。

この際、回路のわずかなアンバランスによりト
ランジスタ１２ａ，１２ｂのいずれか一方にコレ
クタ電流が流れ始め、ベース巻線１１ｃの作用に
よつてインバータ８は自励発振動作を行ない、出
力トランス１１の各巻線には、例えば20KHz〜
40KHz程度の高周波電圧を発生し、放電灯９が点
灯する。

また、位相制御回路２によつて商用交流電圧を
位相制御することにより放電灯９を調光する。

ところで、第２図は放電灯９を全光点灯させた
場合の第１図の各部波形図である。また、第３
図，第４図は調光点灯させた場合の波形図で、第
４図は第３図の場合よりも減光させた場合を示し
ている。

第２図〜第４図において、ａ，ｂ，ｃはそれぞ
れ位相制御回路２の出力電圧波形、インバータ８
の入力電圧波形、それから、放電灯９のランプ電
流波形（点線は高周波電流の包絡線を示してい
る）であり、これらは、第１図のコンデンサ７が
比較的大きな容量の場合について示している。

また、図中φは制御位相角を示している。

第２図〜第４図より、位相角φが0゜〜90゜の範
囲では、インバータ８の入力電圧値がほとんど減
少しないために、放電灯９は調光できず、位相角
φが90゜を越えたあたりから減光が始まることが
わかる。

第５図の特性ａはこのときの位相角φの変化に
対する、全光に対する光束比の変化の概略を示し
たグラフである。図中、位相角φ₁は放電灯９が
立ち消える位相を示している。

以上のように従来の放電灯点灯装置では、特
に、全光時における放電灯９の発光効率を向上さ
せる目的でインバータ８の入力直流電圧のリツプ
ルを小さくするため、平滑回路のコンデンサ容量
を比較的大きく設定した場合、調光可能な位相角
φの範囲が90゜を越えたあたりから放電灯９が立
ち消える位相φ₁までの狭い範囲のために、位相
角と光束比の設定が難かしかつたり、調光の下限
値を余り小さく設定できない問題点があつた。

また、同じ位相制御回路に平滑回路を有する装
置と、平滑回路を有していない、つまりインバー
タの入力電圧が脈流の直流電圧となる装置が混在
している場合などには、調光度がばらつくという
問題点があつた。

この発明は、上記のような従来の欠点を除去す
るためになされたもので、整流器の出力端に放電
灯全光時におけるインバータの入力直流電圧のリ
ツプルを小さくするのに十分大きな容量のコンデ
ンサを含む平滑回路が挿入されている場合でも、
商用交流電源の位相制御による放電灯の調光特性
が平滑回路が挿入されていない場合とほぼ同じよ
うにできる調光用放電灯点灯装置を得ることを目
的としている。

以下、この発明の調光用放電灯点灯装置の一実
施例を第６図〜第９図とともに説明する。第６図
は、この発明の調光用放電灯点灯装置の一実施例
を示す回路図であり、第７図〜第９図は第６図の
回路動作を示すための波形図であつて、図中第１
図と同一符号は同一部分または相当部分を示して
いる。

第６図において、第１図と同一部分は重複を避
けるためにその説明を省略し、第１図とは異なる
部分を重点的に述べることにする。この第６図を
第１図と比較しても明らかなように、第６図で
は、平滑回路６とインバータ８に補助直流電源１
６を設けた点が第１図の構成とは異なるものであ
る。

すなわち、平滑回路６において、整流器５の正
側の出力端と負側の出力端間には、抵抗２７と２
８との直列回路が接続されている。この抵抗２７
と２８との接続点は定電圧ダイオード２９を介し
てトランジスタ２２のベースに接続されている。

トランジスタ２２のエミツタはラインＬ１に接
続されている。ラインＬ１は整流器５の負側の出
力端に接続されている。このラインＬ１は第１図
の場合と同様に、インバータ８のトランジスタ１
２ａ，１２ｂのエミツタに接続されている。

トランジスタ２２のコレクタは抵抗３０を介し
てトランジスタ２１のベースに接続されていると
ともに、抵抗２４を介して接続点Ｐ１に接続され
ている。

トランジスタ２１のエミツタはラインＬ１に接
続され、コレクタは定電圧ダイオード２６を介し
てトランジスタ２０のベースに接続されていると
ともに、コンデンサ２５を介してラインＬ１に接
続されている。また、トランジスタ２１のコレク
タは抵抗２３を通して接続点Ｐ１に接続されてい
る。

トランジスタ２０のエミツタはラインＬ１に接
続されており、コレクタはチヨークコイル１８お
よびコンデンサ７を介して接続点Ｐ２に接続され
ている。また、トランジスタ２０のエミツタはダ
イオード１９を経て、コンデンサ７とチヨークコ
イル１８との接続点に接続されている。

さらに、上記整流器５の正側の出力端はダイオ
ード１７を通して接続点Ｐ２に接続されている。
かくして、平滑回路６が構成されている。

上記接続点Ｐ２は高周波チヨークコイル１０を
通して出力トランス１１の１次巻線１１ａ，１１
ｂの中点に接続されているとともに、ベース抵抗
１３ａ，１３ｂを介してトランジスタ１２ａ，１
２ｂのベースに接続されている。

高周波チヨークコイル１０には、補助巻線１０
ａが設けられている。この補助巻線１０ａの一端
はダイオード１４を通して接続点Ｐ１に接続され
ている。補助巻線１０ａの他端はコンデンサ１５
を介して接続点Ｐ１に接続されている。かくし
て、補助直流電源１６が構成されている。

また、上記平滑回路６において、トランジスタ
２０〜２２、定電圧ダイオード２６，２９、抵抗
２２，２３，２４，２７，２８、ダイオード１
７，１９、コンデンサ２５、チヨークコイル１８
の回路はコンデンサ７の充電を制御する制御回路
を構成している。

なお、その他の構成は第１図と同様である。

次に、以上のように構成されたこの発明の調光
用放電灯点灯装置の動作について説明する。商用
交流電源１が投入されると、第１図で説明したの
とまつたく同様に、インバータ８は自励発振を開
始し、放電灯９が高周波で点灯する。

ところで、第７図は放電灯９の全光点灯させた
場合の第６図の各部波形図である。また第８図、
第９図は調光点灯させた場合の波形図で、第９図
は第８図の場合よりも減光させた場合を示してい
る。

第７図〜第９図において、ａは位相制御回路２
の出力電圧波形、ｂは抵抗２８の端子電圧波形、
ｃはトランジスタ２２のコレクタ−エミツタ間の
電圧波形、ｄはコンデンサ２５の端子電圧波形、
ｅはトランジスタ２０のオン、オフを示す図、ｆ
はインバータ８の入力電圧波形、ｇは放電灯９の
ランプ電流波形である。

さらに、図中V_ZD1，V_ZD2はそれぞれ定電圧ダイ
オード２９，２６のツエナー電圧を示しており、
また、ｂ，ｃ，ｄ，ｆに関しては基準電位を整流
器５の負側と出力端としている。

これらの波形図からわかるように、全光から調
光してゆくにしたがつて、商用交流電源１の電圧
波形の各半サイクルにおいて、補助直流電源１６
から抵抗２３を通してコンデンサ２５に充電され
始める位相が、後に移つてゆく。

これによつて、コンデンサ２５の電位がツエナ
ー電圧V_ZD2に達する位相が遅れてゆき、トランジ
スタ２０がオンし始める位相が、図では90゜（ピー
ク）付近から後に移つてゆき、第９図においては
オンする期間がなくなつている。

第５図の特性ｂはこのときの位相角φの変化に
対する、全光に対する光束比の変化の概略を示し
た図であるが、この図からわかるように、調光で
きる位相角φの範囲が広く、調光の下限が小さく
なつており、この調光特性は、平滑回路６がない
場合の特性と似ている。

次に、この発明の他の実施例について第１０図
〜第１３図とともに説明する。第１０図は平滑回
路６の部分だけを示した回路図であり、その他の
回路は第６図と同様である。平滑回路６におい
て、第６図と異つている部分は、平滑用のコンデ
ンサ７，３１と、このコンデンサに充電方向のダ
イオード３２を直列に接続するとともに、コンデ
ンサ７，３１のそれぞれの両端に放電方向のダイ
オード３３，３４が整流器５の出力端子間に接続
されている点である。この場合は、第６図のダイ
オード１７は必要ない。

以上のような回路構成において、インバータ８
の発振動作およびトランジスタ２０のオン、オフ
する位相関係も第６図と同様である。

第１１図は第７図に対応した全光時の波形図、
第１２図、第１３図はそれぞれ第８図、第９図に
対応した調光時の波形図であり、図中、ａは位相
制御回路２の出力電圧波形、ｂはインバータ８の
入力電圧波形、ｃは放電灯９のランプ電流波形を
示している。

整流器５の出力電圧をコンデンサ７，３１で分
割した形となつているため、第１１図ｂでわかる
ように全光時のインバータ８の入力電圧の平滑電
圧値はピーク値よりも低くなつている。

以上の二つのこの発明の実施例において、入力
力率を高力率（85％以上）とし、また、調光を行
なつた場合の入力電流を全光時と比べてほとんど
増加しないようにする必要がある場合は、平滑回
路６として、第１０図の場合を用いる方が充電電
流制限用のチヨークコイル１８のインダクタンス
が小さくて済む利点がある。

ところで、この発明において、平滑回路６は第
６図あるいは第１０図に限るものではなく、例え
ば、充電制御用のスイツチング素子としてサイリ
スタを用いてもよい。また、インバータ８は一石
式のものでもよく、さらに、他励式のものでもよ
い。

以上のように、この発明の調光用放電灯点灯装
置によれば、放電灯の全光時では、平滑回路の平
滑用のコンデンサに充電する位相を商用交流電源
の正弦波交流電圧波形の各半サイクルにおいて
90゜よりも後の位相とし、また、放電灯を減光す
るに比例して平滑用のコンデンサに充電する位相
を、全光時の位相に対して後に遅らせていくよう
にしたので、整流器の出力端に大きな容量のコン
デンサを含む平滑回路が挿入されている場合で
も、放電灯全光時の発光効率が高く、かつ平滑回
路が挿入されていない場合とほぼ同様な調光特性
が得られる。

これにともない、従来よりも調光できる位相角
の範囲が広く、また調光の下限を小さくできる利
点がある。

さらに、平滑回路を有している装置と平滑回路
を有していない装置が同じ位相制御回路に混在し
て接続されている場合でも、調光度をほぼ等しく
できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯装置の回路図、第２図ａ
ないし第２図ｃから第４図ａないし第４図ｃは第
１図の回路動作を説明するための波形図、第５図
は調光特性を示すグラフ、第６図はこの発明の調
光用放電灯点灯装置の一実施例を示す回路図、第
７図ａないし第７図ｇから第９図ａないし第９図
ｇは第６図の調光用放電灯点灯装置の動作を説明
するための波形図、第１０図はこの発明の調光用
放電灯点灯装置の他の実施例における平滑回路を
示す回路図、第１１図ａないし第１１図ｃから第
１３図ａないし第１３図ｃは第１０図の平滑回路
の動作を説明するための波形図である。 １……商用交流電源、２……位相制御回路、５
……整流器、６……平滑回路、７，１４，１５，
２５，３１……コンデンサ、８……インバータ、
９……放電灯、１０……高周波チヨークコイル、
１１……出力トランス、１２ａ，１２ｂ，２０〜
２２……トランジスタ、１７，１９，３２〜３４
……ダイオード、１８……チヨークコイル、２
６，２９……定電圧ダイオード。なお、図中同一
符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用交流電源と、この商用交流電源を位相制
   御する位相制御回路と、この位相制御回路の出力
   電圧を整流する整流器と、直流電圧を所定の高周
   波電圧に変換するインバータと、このインバータ
   の出力電圧で点灯する放電灯と、上記整流器の出
   力電圧をコンデンサで平滑して上記インバータに
   上記直流電圧を印加するとともに上記放電灯の全
   光時では上記コンデンサに充電する位相を上記商
   用交流電源の正弦波交流電圧波形の半サイクルに
   おいて90゜よりも後の位相としかつ上記位相制御
   回路によつて上記放電灯を減光するのに比例して
   上記コンデンサに充電する位相を上記全光時の位
   相に対して後に遅らせていくように制御する制御
   回路を含む平滑回路とよりなる調光用放電灯点灯
   装置。 ２ 平滑回路のコンデンサと直列にチヨークコイ
   ルを挿入したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の放電灯点灯装置。 ３ 平滑回路がコンデンサ２個と、このコンデン
   サに充電方向のダイオードとを直列に接続すると
   ともに、上記２個のそれぞれのコンデンサの両端
   を放電方向のダイオードを介して同一極方向に接
   続した回路であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の放電灯点灯装置。