JPH0318000A - 放電灯調光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放電灯の調光装置、特に、蛍光灯の調光装置
に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］照明の
連続的な調光は、多くの理由によって望まれいる。それ
は、照明空間の“雰囲気”を変えることができ、空間内
の異なった活動に対して異なった照明レベルをもたらす
ことができ、そして、自然の明るさにおける変動を補償
すべく、空間内の電気的な照明を調節することができる
。

殆どの光源に対して、それを制御する種々の手段が知ら
れている。そのような照明制御手段の内の一つは、交流
印加電圧の各半サイクルの間の位相遅延に応じて光源へ
の供給電圧を周期的に阻止することにより、動作する。

一般にそのように呼ばれている“位相制御調光装置”は
、通常、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）のようなサイリ
スタ、あるいは、電子ブロッキング・デバイス即ちスイ
ッチとしてのトライアックを用いている。ゲート・ター
ンオフ・デバイス、並びにバイポーラ・トランジスタ及
びＭＯＳＦＥＴも、位相制御回路における限定的な用途
を見出されてはいるが、トライアックが、広く一般的に
使用されている。

トライアックは、通常、３つの端子、即ち、カソード、
アノード及びゲート（即ち制御端子）を有している。ト
ライアックを点弧すべく、電流は、ゲートに注入され、
あるいはゲートから引き抜かれる（即ち、トライアック
は、二方向導通性である）。一旦点弧すると、トライア
ックは、それを流れる電流が、保持電流として知られて
いるあるレベル未満に下がるまで、導通状態を維持する
。

印加電圧（一般に正弦波）の各ゼロ交差後の、調節可能
なある位相遅延でトライアックを点弧することにより、
光源の明るさを変化させることができる。

広く使用されている光源であって、調光することが歴史
的に困難であったところのもののｌつは、放電灯である
。放電灯は、一般的に、各端部に電極を有する細長いガ
ス入り管（そのガスは、普通は低圧の水銀蒸気である）
である。放電灯の定常状態における動作は、次の通りで
ある。電極は、管内への電子の熱放出を引き起こす温度
に加熱される。電極間に印加される電圧は、電子を陽極
に向けて加速する。陽極への途中で、電子はガス原子と
衝突して正イオン及び追加の電子を生成する。

電子は陽極に向けて流れ続けると共に、正イオンは陰極
に向けて流れ続け、管内の電気的なアークを持続させ、
電極を加熱する。（もし印加電力が交流であるならば、
電極は、各半サイクルで極性が逆になる。）各衝突は追
加の電子を生成するので、アーク電流が増大し、放電灯
のインピーダンスを低下させる（“負性抵抗“として知
られている特性）。放電灯の動作は、この負性抵抗特性
のために、本質的に不安定であり、電極間の電流は、放
電灯の損傷を避けるべく、制限されなければならない。

放電灯を動作させるべく設計されている装置は、放電灯
と直列の電流制限要素（“安定器”）を含んでいる。安
定器は、インピーダンスであり、簡単には抵抗器であっ
てよい。より一般的には、コイル、あるいはコイルとコ
ンデンサとの組合せのような無効インピーダンスが、使
用される。何故ならば、それは、印加電位が交流の場合
、より効率的な安定器であるからである。安定器は、定
常状態における動作の間、放電灯を流れる電流を制限す
るが、放電灯の始動時においては高電圧を供給してアー
クを点弧する。

放電灯の始動時においては、在来の放電灯の電極（“冷
陰極”）は冷えており、管内には自由電子が殆ど存在し
ない。放電灯のインピーダンスは非常に高く、アークを
開始即ち点弧するに必要な電圧は、アークを持続させる
のに必要な電圧よりも遥かに高い。冷陰極間でアークを
点弧するのに必要なこの極めて高い電圧は、電極を損傷
し、放電灯の寿命を短くする。アメリカ合衆国で広く使
用されている“ラビッドスタート”放電灯のような多く
の放電灯は、放電灯の始動時における損傷効果を減少さ
せ、定常状態動作における電子の熱放出を増大させるべ
く、アーク電流とは無関係に動作する別の回路によって
加熱される。そのような放電灯の電極は、通常、熱放出
性材料をコートされたタングステンの密に巻かれたコイ
ルからなっている。コイルの何れか一方の側で、端子間
のコイルを流れる電流は、そのコイルの温度を上昇させ
、それが電子を熱イオン的に放出することを引き起こす
。

ラピッドスタート放電灯を動作させるべく設計されてい
る安定器は、通常、別々の巻線を有する漏れリアクタン
ス単巻変圧器からなっており、一方の巻線は、コイルを
加熱すべく、各電極コイルの両端に低電圧を供給し、他
方の巻線は、放電灯内に放電を誘導すべく、電極間に高
電圧を供給する。高電圧巻線における漏れインダクタン
スは、定常状態動作の間、放電灯を流れる電流を制限す
る。低電圧巻線は、十分な熱イオン性放出を確実にすべ
く、放電灯動作の間、電極を加熱するための付加的な電
力を供給する。本明細書においては、漏れリアクタンス
単巻変圧器を漏れ単巻変圧器と呼ぶ。更に、電気的な要
素に言及する場合、用語“接続されている”は、２つ以
上の要素の間に導電性の路であって、明記されていない
追加の要素を含み得るものが存在するということを意味
するものとする。

もしラピッドスタート放電灯が、位相制御された電圧と
ラビッドスタート安定器とを用いて調光されるならば、
十分ではない電圧が、電極コイルの両端に低電力レベル
で供給され、陰極における不十分な熱イオン性放出を生
ずることになる。これは、調光能力の下限を金先出力の
ほぼ６０％に制限する。更に、位相遅延の間のアーク電
流の一時的な欠如は、各半サイクルの間にアークを再点
弧する必要があり、これは、放電灯の寿命を短くする。

これらの理由のために、位相制御調光装置は、一般的に
、ラビッドスタート放電灯をその全調光範囲に亘って調
光するのには使用されていない。

多数の制御装置が、放電灯の制御のために考案されてき
た。ルチアーノ・デイ・フライアは、１９８０年度のＩ
ＥＳ年会に提出した論文において、放電灯は、放電灯及
び直列に接続されたラピツドスタート安定器に供給され
る電圧の周波数を変化させることによって調光され得る
ということを示唆した。周波数が増加するに従い、安定
器の高電圧巻線を介して伝達される電力は、高い漏れイ
ンダクタンスの故に、減少する。しかしながら、低電圧
巻線は、漏れインダクタンスがかなり低く、電極コイル
の両端に、電極を加熱し続けるところの電圧を供給する
。不運なことに、可変周波数制御は、高価であり、且つ
効率が悪い。もしスイッチング・トランジスタが使用さ
れるならば、それらは、高レベルの電磁気的な干渉をも
引き起こす。

クスコ等に対して１９８９年８月工日に特許された米国
特許第４，８５３，５９８号であって、引用によって本
明細書中に組み入れられているものは、低ワットの蛍光
灯を調光する回路を記載している。この調光回路は、整
流回路と、１つの一次巻線及び１対の二次巻線を少なく
とも有する変圧器と、該変圧器及び該蛍光灯の間に接続
される共振回路と、該一次巻線の両端に高周波パルス直
流電位を印加する直流周波数変換器とを含んでいる。

引用によって本明細書中に組み入れられている米国特許
第３，６１９，７１６号及び第３，７３１，１４２号は
、単一高周波パワー・スイッチング・デバイスと放電灯
の両端に接続されるパルス形戊回路網とによって放電灯
を調光することを教示している。スイッチング・デバイ
スの導通時間を、放電灯のアークの時定数と比較して短
く保つことにより、放電灯内の電流の暴走が避けられる
。

パルス形成回路網は、エネルギを貯え、スイッチング・
デバイスが非導通状態になると、蓄えたエネルギがアー
クを介して循環することを可能にし、もって、アークの
点弧を保持する。これらの発明は、ルトロン・エレクト
ロニクス◆カンパニー・インコーボレーテッドから販売
されている、ノ）イールーム（Ｈｉ　−　Ｌｕｍｅ）　
（登録商標）電子調光安定器に具現化されている。その
動作は、次の通りである。

制御回路は、放電灯のアーク電流と直列に配置されてい
る電流検知抵抗器の端子間で降下した電圧を整流且つ濾
波し、この電圧を調光制御電圧入力と比較する。単一高
周波パワー・スイッチング・デバイス（スイッチング・
トランジスタ）のデューティサイクルは、検知抵抗器の
両端電圧が調光制御電圧と等しくなるまで調節される。

正確なサーボ帰還ループであって、放電灯のアーク電流
を直接監視するところのものは、１００対１を超える光
出力比の範囲に亘って非常に安定な調光能力をもたらす
。

フィンランド国、ヘルシンキのへルヴアー・オーワイは
、電子調光安定器であって、位相制御された電圧を整流
し、それを、放電灯の電極間に印加されるところの高周
波電圧に変換するものを製造している。放電灯の光出力
は、位相制御調光装置によって電子安定器に印加される
電力により、決定される。電子安定器は、いくつかの利
点をもたらし得るが、それは、位相制御調光装置に掛か
る高電圧（７５０Ｖ）及び低電力レベルにおける不十分
な点弧電圧のような、多数の欠点を有している。

標準的な磁気安定器で動作し且つ広い照明範囲に亘る調
光制御をもたらす放電灯調光装置に対するニーズが存在
する。

従って、本発明の目的は、標準的な磁気安定器で動作し
且つ広い照明範囲に亘る調光制御をもたらす放電灯調光
装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する、本発明に係る放電灯調光装置は、
スイッチ制御される電源（以下「スイッチ制御電源」と
いう）と標準的な磁気安定器とを使用し、放電灯を、そ
の光出力の３〜１００パーセントの全範囲に亘り、最小
の光条、最小の放電灯のドロップアウト及び最小のフリ
ッカで、調光する。スイッチ制御電源は、位相制御され
る調光装置であってよく、もって、交流電源からの電流
は、各半サイクルの第１の期間では阻止され、各半サイ
クルの残りの期間では接続される。別のスイッチ制御電
源としては、逆位相制御調光装置、ノッ千位相制御調光
装置及びパルス幅変調直流調光装置が挙げられる。逆位
相制御調光装置は、阻止期間と導通期間とが逆であると
いうことを除いて、上述した位相制御調光装置と同様で
ある（弓用によって本明細書中に組み入れられている、
■９８７年１２月１６日に出願された米国特許出願第１
３３，７１２号参照）。ノッチ位相制御調光装置は、各
半サイクルの初めと終りの両方の期間で交流電源から電
流を導通させ、隣接するゼロ交差間であってそれらを含
まない期間に電流を阻止する（引用によって本明細書中
に組み入れられている、１９８２年９月２１日に特許さ
れた米国特許第４，３５０，９３５号参照）。パルス幅
変調直流調光装置は、直流電源からの電流を交互に導通
・阻止し、導通時間対阻止時間の比を調節する。

本発明は、スイッチ制御電源のみでは不十分である時に
放電灯内の放電を持続させるべく、電極間に低レベルの
電流を供給する回路を含んでいる。

好適に、電流は高周波である。しかしながら、それに代
えて、ライン周波数電流又は直流電流が供給されてもよ
い。

本発明の一実施例における、電源から放電灯へ電力を供
給する制御装置は、 ａ）入力端子及び出力端子を有する共振回路であって、
該放電灯は、該共振回路に並列負荷をもたらすべく、該
出力端子に接続可能であるものと、ｂ）該共振回路にお
ける共振応答を得て、該放電灯内で放電を点弧し且つ維
持するに十分な電圧を該出力端子にもたらすべく、該入
力端子に対称的な高周波交流駆動電圧を供給する駆動手
段と、を具備している。

本発明の別の実施例における、電源から放電灯へ電力を
供給する制御装置は、 ａ）該電源から該放電灯へ第１の周波数を有する第１の
電流を供給すべく、該電源と該放電灯との間に接続され
る安定器であって、該放電灯への電力を実質的に決定す
るものと、 ｂ）該放電灯内の放電を維持すべく、該電源から該放電
灯へ、該第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する
第２の電流を同時に供給する手段であって、該電源と該
放電灯との間に接続されるものと、 Ｃ）該第２の電流が該安定器を介して伝搬するのを実質
的に阻止すべく、該放電灯と該安定器との間に接続され
る第１のコイルと、 を具備している。

本発明の別の実施例における、電源から放電灯へ電力を
供給する制御装置は、 ａ）入力端子及び出力端子を有する共振回路であって、
該放電灯は、該共振回路に並列負荷をもたらすべく、該
出力端子に接続可能であるものと、ｂ）該共振回路にお
ける共振応答を得て、該放電灯内で放電を点弧し且つ維
持するに十分な電圧を該出力端子にもたらすべく、該入
力端子に高周波駆動電圧を供給する駆動手段と、 Ｃ）該共振応答が所定の応答を超えたことを検知する手
段であって、該共振回路に接続されるものと、 ｄ）該共振応答が該所定の応答を超えた時、該駆動電圧
の周波数を該共振回路のピーク応答周波数からシフトす
る手段であって、該駆動手段に接続され且つ該検知手段
に応答するものと、を具備しており、 もって、該出力端子の端子電圧は、所定の最大値未満に
保たれる。

本発明の別の実施例における、電源から２つの放電灯へ
電力を供給する制御装置は、 ａ）該電源から該放電灯へ第１の周波数を有する第１の
電流を並列に供給する１対の安定器であって、各々が該
電源と該放電灯の内の対応する一方との間に接続され、
該放電灯への電力を実質的に決定するものと、 ｂ）該放電灯内の放電を維持すべく、該電源から該放電
灯へ該第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する第
２の電流を直列に同時に供給する共振回路であって、該
電源と該放電灯との間に接続されるものと、 Ｃ）該共振回路における共振応答を得るに十分な駆動電
圧を該共振回路の両端に供給する駆動手段と、 ｄ）該第２の電流が該安定器を介して伝搬するのを実質
的に阻止する第１及び第２のコイルであって、各々が該
放電灯の内の一方と該対応する安定器との間に接続され
るものと、 を具備している。

［実　施　例コ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

第１図は、典型的な位相制御波形を示す。各ゼロ交差１
の後、電圧がゼロのままである期間（位相遅延）３が存
在する。この電圧波形が放電灯の電極間に印加されると
、アークは、各位相遅延３の間で、約１ミリ秒後に消弧
し、そして、放電灯は、後続の各半サイクルの間に再点
弧されなげればならい。このことは、放電灯の寿命を短
くする。

もしこの電圧がラビッドスタート放電灯及び安定器に供
給されると、各電極コイルの両端ＲＭＳ電圧は、位相遅
延が増大するに従って減少し、この結果、電極が冷えて
放電灯の再点弧がより困難になる。もし位相遅延が長い
と、位相制御波形のピーク電圧は、放電灯を再点弧する
に十分な程には大きくなくなり（第２図参照）、電力レ
ベルが低い時には放電灯の“ドロップアウト（立消え）
”を引き起こす。

広い調光範囲に亘って電極コイルの両端を十分なＲＭＳ
電圧に維持すべく、位相遅延の間、ラピッドスタート安
定器に高周波電圧を印加する方法が、１９８７年３月１
７日に特許され、引用によって本明細書中に組み入れら
れている米国特許第４，６５１，０６０号に開示されて
いる。この特許によると、位相制御回路は、電圧が各半
サイクルの間の選択された期間にのみ印加されるよう、
放電灯及び安定器への交流電圧の印加を制御する。

各半サイクルの残りの部分の間、高周波矩形波が、ラピ
ッドスタート安定器に供給される。高周波電圧は、ラピ
ッドスタート安定器の高電圧巻線内の漏れインダクタン
スにより、放電灯の電極から実質的にブロックされてい
る。しかしながら、低電圧巻線は、小さい漏れインダク
タンスしか有していないので、電極コイルの両端に高周
波電圧を供給してそれらを加熱する。このようにして、
電極は、広範囲の電力レベルに亘って加熱され続けるが
、電流は電極間を流れ、この結果、放電灯の明るさは、
位相制御された電圧によって実質的に決定される。

第３図は、上記特許に開示されている放電灯調光装置の
ブロック図である。ＳＣＲ位相制御回路は、交流供給電
圧の相対的な“オン”オフ”時間を制御する信号を発生
し、これらの信号を制御・電源回路１２に印加する。そ
して、この制御・電源回路において、印加電圧が、ＳＣ
Ｒ又はトライアックによって形或される。

高周波ウィンドウ発生器８によってトリガーされる１６
ｋＨｚの矩形波が、位相遅延の間に放電灯安定器１３に
印加される。高周波ウィンドウ発生回路８は、ＳＣＲ位
相制御回路６及び１６ｋＨｚ矩形波発生回路７からの入
力信号を受信し、矩形波が何時放電灯に印加されるべき
かを指示する出力信号を生成する。この出力信号は、矩
形波が駆動電圧に重ならないということを確実にするた
めの時間遅延を含んでいる。

ライン交流波と同じｐ−ｐ値を有し且つ５０パーセント
のデューティサイクルを有する矩形波が、安定器に供給
される。高周波制御・同期スイッチ回路９は、矩形波の
デューティサイクルを調節し且つ信号を同期させるので
、矩形波は、サイクルの途中で開始又は終了しない。

高周波変圧器駆動回路１０は、高周波矩形波が放電灯に
印加されるべき時に信号を受信すると共に、１６ｋＨｚ
矩形波発生回路７からの１６ｋＨｚの矩形波をも受信す
る。この駆動回路は、所望の期間の間に、１６ｋＨｚの
矩形波を、電流検知回路１１に送信し、供給する。この
電流検知回路は、信号を増幅された電圧に変換し、それ
を制御・電源回路１２に供給する。次いで、それは、電
力信号と組み合わされ、放電灯安定器１３に印加される
。いくつかのタイプの安定器と共に使用される上記方法
は、種々の位相遅延に対し、放電灯の電極を加熱するの
に十分な電力を供給し得るが、殆どの安定器は高周波で
動作するようには設計されていないので、結果は予測さ
れ得ない。アークは、各位相遅延の間に消弧し得るので
、放電灯の寿命を短くすることろの再点弧が、各半サイ
クルの開始時に必要である。更に、１６ｋＨｚは、大部
分の人間の可聴範囲内にあり、安定器の巻線における共
鳴は、いらいらさせる雑音を発生し得る。

本発明の一実施例は、位相制御された電流のみでは不十
分である時に、位相制御される放電灯の電極間に低レベ
ルの電流を供給して放電灯内の放電を持続させる。この
低レベル電流は、ライン周波数電流又は直流電流も二者
択一的に使用され得るが、高周波電流であるのが好適で
ある。

第４図は、第１図の位相制御波形が低レベル・高周波電
流と組み合わされた時の、結果として生ずる電流であっ
て、放電灯の電極間を流れるものを示している。高周波
或分１５は、各位相遅延の間、放電灯内の放電を持続さ
せる。あるいは、低レベル・高周波電流は、位相遅延の
間のみ、電極間に供給されてもよい。高周波電流は、全
電力のほぼ３パーセントを放電灯に好適に供給する。電
力レベルの全範囲に亘って電極を十分に加熱することを
確実にするための電圧を、別の回路が電極コイルの両端
に供給するのが好適である。

第５図は、本発明の好適な実施例のブロック図である。

位相制御回路２１は、ライン電圧を受信し、位相制御さ
れた波形を安定器２３に印加する。

安定器２３は、放電灯３４の電極３３．３３’　間に位
相制御された電流を供給する。あるいは、可変単巻変圧
器が、位相制御回路２１及び安定器２３の代りに使用さ
れ得、放電灯３４の電極３３，３３゜間に可変電流を供
給する。

交流電圧は、整流器４１によって整流され、高周波変換
器３９によって周波数変換される。なお、この高周波変
換器は、再生ベース駆動変圧器及び発振回路からなって
いる。高周波電圧は、降圧変圧器３７によって降圧され
、この降圧変圧器は、電極コイル３５，３５゜及び高周
波変換器２９に低電圧を供給する。各電極コイル３５．
３５’の両端電圧は、好適に約３　０　ｋ　Ｈ　ｚ　〜
１　０　０　ｋ　Ｈ　ｚの周波数であり、このことは、
降圧変圧器３７が比較的小さくなることを可能にする。

あるいは、この電圧は、ライン周波数電圧又は直流電圧
であってもよい。

整流器２５は、降圧変圧器３７からの高周波低電圧を整
流し、それを平滑化することろのフィルタ２７に供給す
る。次いで、直流電圧は、高周波変換器２９によって高
周波の交流（典型的には２５ｋＨＺ）に変換されて昇圧
変圧器３ｌに供給され、この昇圧変換器は、電圧をほぼ
工５倍に昇圧し、そして、放電灯３４内の放電を点弧し
且つ持続させるべく、それを電極３３．３３’　間に印
加する。

第６図は、第５図の好適な実施例をより詳細に示すこと
ろの回路図である。交流電源電圧は、全波ブリッジ整流
器１３３の両端に供給される。全波ブリッジ整流器１３
３の整流された出力は、主フィルタ・コンデンサ１３１
によって濾波され、平滑化された直流が、分圧コンデン
サ１２５及び１２７の両端に供給される。抵抗器１２９
は、フィルタ・コンデンサ１３１からの電流を抜き取る
ための分路を提供し、電力が遮断された際、それが完全
に放電することを確実にする。コンデンサ１２５及び１
２７は、高周波降圧変圧器１１５の一次巻線が参照する
ことろの基準電圧を提供する。

トランジスタ１４７及び１４９が、トランジスタ１４９
のエミッタがトランジスタ１４７のコレクタに接続され
るようにして、直列に接続されており、フィルタ・コン
デンサ１３１の両端間の濾波された直流電圧が、直列接
続体の両端に現れる。

べ−ス駆動電圧が与えられると、トランジスタ１４９は
、コンデンサ１２５が、再生ベース駆動変圧器１４１及
び降圧変圧器１１５の一次巻線を介して放電することを
可能にする。この電流は、トランジスタ１４９にベース
駆動電圧を供給し、トランジスタ１４７からベース駆動
電圧を除去するような極性で、二次巻線に電圧を誘導す
る。べ−ス駆動変圧器１４１の一次巻線を流れる電流が
、主として磁化電流からなっている時には、二次巻線に
おける誘導電圧は、ゼロになる。このことは、ベース駆
動電圧がトランジスタ１４９から除去されることを引き
起こし、それをターンオフし、ベース駆動変圧器１４１
の一次巻線を流れる電流を停止させ、変圧器１１５を降
圧させる。ベース駆動変圧器１４１の一次巻線を流れる
電流が減少するに従い、鉄心内の磁界が減少し始め、こ
の結果、トランジスタ１４７にベース駆動電圧を供給し
且つトランジスタ１４９からベース駆動電圧を除去する
ような逆の極性で、２つの二次巻線に電圧を誘導する。

このことは、コンデンサ１２７が、べ一ス駆動変圧器１
４１及び変圧器１１５の一次巻線を介して反対方向に放
電することを可能にし、この結果、高周波交流駆動電圧
が、変圧器１１５の一次巻線に発生する。変圧器１１５
の二次巻線は、放電灯の電極を加熱するための電力を供
給すると共に、全波ブリッジ整流器１１１に電圧を供給
する。抵抗器１４３及び１４５は、トランジスタ１４９
及び１４７へのベース駆動電流をそれぞれ制限する。ダ
イオード１５１及び１５５は、降圧変圧器１１５の一次
巻線を流れる電流を交流にするための転流路をもたらす
。

コイル１２３、トライアック１２１、ダイオード１１９
及び抵抗器１１７は、任意の過負荷防止回路を構成して
いる。電流検知抵抗１１７は、降圧変圧器１１５の一次
巻線と直列であり、ダイオード１１９とトライアック１
２１のゲートーアノード接合部とからなる回路の両端に
電圧を供給する。あるいは、電流検知抵抗器１１７は、
変流器、又は、もし絶縁が必要ならば、光学結合素子（
例えば光トランジスタ）で置換されてもよい。もし抵抗
器１１７の両端電圧が、ダイオード１１９の順方向バイ
アス電圧とトライアック１２１のゲートーアノード電圧
との和（通常は１ボルト）よりも大きいと、トライアッ
ク１２１は導通し、変圧器１１５の一次巻線に過電流が
流れていることを指示する。もしトライアック１２１が
導通すると、分圧コンデンサ１２５は放電し、ベース駆
動変圧器１４１の一次巻線から電流を除去し、回路をデ
ィスエーブルにする。あるいは、回路は、変圧器１１５
の一次巻線に直列に接続される、正の温度係数を有する
正温度係数抵抗器により、ディスエーブルにされてもよ
い。コイル１２３は、トライアックの損傷を避けるため
、トライアックを流れる電流の上昇率を制限する。

抵抗器１５７及び１６３、ダイオード１５３、ダイアッ
ク１５９及びコンデンサ１６１は、始動時に、トランジ
スタ１４７及び１４９を含む発振回路を起動するための
起動回路を構戊している。

トランジスタ１４７及び１４９は、最初はオフであるの
で、コンデンサ１６１は、それがダイアック１５９をブ
レークオーバするのに十分な電圧に達するまで、抵抗器
１５７を介して充電する。ダイアック１５９がブレーク
オーバすると、コンデンサ１６１は、抵抗器１６３及び
トラン゛ジスタ１４７のベースを介して放電し、それを
ターンオンし、コンデンサ１２７が、発振を起動すべく
、ベース駆動変圧器１４１の一次巻線を介して放電する
ことを可能にする。正常な動作の間、ダイオード１５３
は、その導通状態が高い周波数で交互に変化するところ
のトランジスタ１４７を介する放電路をもたらすことに
より、コンデンサ１６１が、ダイアック１５９のブレー
クオーバー電圧まで充電するのを防止する。

全波ブリッジ整流器１１１は、降圧変圧器１ｌ５から高
周波交流電圧を受信し、それを高周波変調された直流電
圧に整流し、この電圧は、フィルタ・コンデンサ１０９
によって平滑化される。平滑化された直流電圧は、直列
に接続されている、ＦＥＴ７５及び昇圧変圧器７１の一
次巻線の両端に現れる。タイマ８１は、約１０％のデュ
ーティサイクルでＦＥＴ７５に高周波ゲート駆動信号を
供給し、これは、高周波直流電流が変圧器７１の一次巻
線を流れることを可能にする。昇圧された高周波交流電
圧であって二次巻線に誘導されたものは、コンデンサ６
７及び６９を介して伝達され、直列に接続されている放
電灯１６５及び１６７の電極間に印加される。

ツエナーダイオード７７は、ＦＥＴ７５がオフした際、
そのＦＥＴの端子電圧を制限すべく、ＦＥＴ７５を短絡
する。コンデンサ６７及び６９は、ライン周波数の電流
が変圧器７１の二次巻線を流れて鉄心を飽和させるのを
防止する。ダイオード７３が、ＦＥＴ７５と直列に接続
されており、さもなければ変圧器７１とコンデンサ６７
及び６９との間で起こり得るところの、リンギングを防
止する。

コイル１１３は、余分な電力を浪費することなく、ブリ
ッジ整流器１１１並びに放電灯１６５及び１６７に伝達
される電力を制限する。コイル１１３は、電圧を、それ
が高周波電流を流している時には降下させるが、始動の
際にはブリッジ整流器１１１への増大された電圧をもた
らし、チョークを流れる電流が極く僅かである場合には
、放電灯の点弧を手伝う。伝達される電力は高周波であ
るので、コイル１１３は、同じインピーダンスのライン
周波数コイルよりもかなり小さくてよい。

タイマ８１は、次のように動作する。直流１２■が、タ
イマに電力を供給すべく、ピン８に供給されている。タ
イミング・コンデンサ８９は、それがほぼ６ボルトに達
するまで、ダイオード８３及び抵抗器８５を介して充電
し、それがほぼ６ボルトになると、コンデンサ８９の両
端電圧であってピン６に現れるところのものは、ピン３
が電気的に切断され且つビン７がピン１（Ｏボルトにさ
れている）と電気的に接続されることを引き起こす。す
ると、タイミング・コンデンサ８９は、それがほぼ４ボ
ルトに達するまで、抵抗器８７を介して放電し、それが
ほぼ６ボルトになると、コンデンサ８９の両端電圧であ
ってピン２に現れるところのものは、タイマがピン３を
ビン８（電力）に接続し且つピン７を電気的に切断する
ことを引き起こす。コンデンサ８９が再充電する間、ビ
ン３は、タイミング・コンデンサ８９が再び６ボルトに
達するまで、電流制限抵抗器７９を介してＦＥＴ７５に
ゲート駆動信号を供給する。抵抗器８５及び８７並びに
コンデンサ８９の値を選択することにより、タイマー出
力ピン３の周波数及びデューティサイクル、即ち、放電
灯に供給される、高周波電流の周波数及び電力が、決定
される。

トランジスタ９５、ツエナーダイオード９７及びエネル
ギー蓄積用コンデンサ９３は、タイマ８１に定電圧を供
給する。通常の動作においては、シリコン・パイラテラ
ル・スイッチ（ＳＢＳ）９９は、導通状態にあり、直列
に接続されているところの、抵抗器１０７及びツェナー
ダイオード９７を介して電流が流れることを可能にし、
ツエナーダイオード９７の逆方向バイアス電圧を、トラ
ンジスタ９５のベース／エミッタ接合部とコンデンサ９
３とからなる回路の両端に供給する。もしコンデンサ９
３の両端電圧とトランジスタ９５のベース／エミッタ電
圧降下との和がツエナーダイオード９７の逆方向バイア
ス電圧よりも小さいならば、電流がベース／エミッタ接
合部を介して流れ、この結果、トランジスタは導通し、
コンデンサ９３は充電する。コンデンサ９３の電圧は、
比較的一定の値に維持され、トランジスタ９５のべ一ス
／エミッタ電圧降下よりも低いところの、ツエナーダイ
オード９７の逆方向バイアス電圧にほぼ等しいというこ
とが、この回路の特徴である。

ＳＢＳ９９、抵抗器１０７及びコンデンサ１０３は、タ
イマ８１（従って、ＦＥＴ７５及び放電灯）への電力供
給を所定時間だけ遅延させ、もって、アークを点弧する
前に放電灯の電極を加熱することを可能にするための始
動遅延回路を構戊する。最初の放電灯始動時においては
、電圧が、ＳＢＳ９９がブレークオーバするのを引き起
こすのに十分になるまで、コンデンサ１０３は、抵抗器
１０７を介して充電し始める。一旦ＳＢＳ９９がブレー
クオーバすると、それは、電流が、ツエナーダイオード
９７を介し、タイマ８１に電力を供給するところの定電
圧回路に流れることを可能にする。もし電力が取り除か
れると、コンデンサ１０３は、ダイオード１０５を介し
て急速に放電し、電力が即座に再供給された場合には、
始動遅延回路を素速くリセットする。抵抗器１０１は、
ＳＢＳ９９及びトランジスタ９５のベース／コレクタ接
合部を介して漏れ出るところの漏れ電流用の路を提供し
、もって、始動時におけるトランジスタ９５の早期導通
が防止される。あるいは、ディジタル・タイミング回路
又は正温度係数抵抗器が、放電灯１６５及び１６７への
電力の供給を遅延させるべく、使用されてもよい。

抵抗器６２及びコンデンサ６１は、低域フィルタを構成
し、調光時の活線に現れる高周波電圧を制限する。任意
のコンデンサ１３５及び１３７は、活線及び中立線上の
高周波電圧をそれぞれ制限する。金属酸化物バリスタ（
ＭＯＶ）１３９は、任意の高電圧保護装置であり、回路
を構成する要素の定格電圧未満の値に活一中立電圧を制
限すべく、動作する。

コイル６３及び６５は、磁気安定器であり、並列に接続
されている放電灯１６５及び１６７の各々を流れるライ
ン周波数の位相制御された電流をそれぞれ制限する。コ
イル６３及び６５は、変圧器７１の二次巻線に誘導され
る高周波電圧が、調光時の活線上に現れるのを実質的に
阻止する。

第７図は、標準的な磁気安定器と共に使用される、本発
明の放電灯調光装置の別の実施例のブロック図である。

単一高周波変圧器が、電極１８５から電極１８５′へと
流れる低レベル電流を供給すると共に、放電灯１８６の
各電極コイル１９５及び１９５゛の両端に低電圧を供給
する。位相制御回路１８１は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの
ライン電圧を受信し、磁気安定器１８３に位相制御波形
を供給する。位相遅延は、安定器１８３に印加されるＲ
ＭＳ電圧を決定する。安定器１８３は、電極１８５から
電極１８５゜への電流を供給する。

あるいは、位相制御回路１８５に代えて、可変単巻変圧
器が、電極１８５から電極１８５゜への調節可能な電流
をもたらすべく、使用されてもよい。

交流ライン電圧は、整流器１８７によって整流され、フ
ィルタ１８９によって平滑化される。次いで、結果とし
て生じた直流電圧は、高周波変換器１９１によって高周
波交流に変換される。なお、この高周波変換器は、再生
ベース駆動変圧器及び発振回路、あるいはディジタルタ
イマ及びＦＥＴ等から構成され得る。高周波電圧の周期
は、放電灯１８６内のイオン化ガスの再結合時間よりも
ずっと短いのが好適である。高周波電圧は、少なくとも
２つの二次巻線を有する変圧器１９３に供給される。一
方の二次巻線は、高周波電圧を昇圧すると共に、位相制
御回路１８１の位相遅延の間の放電を持続させるべく、
電極１８５から電極１８５゛へ流れる低レベル電流を供
給する。他方の二次巻線は、高周波電圧を降圧し、電極
を加熱すべく、その降圧した高周波電圧を各電極コイル
１９５及びｌ９５゛の両端に印加する。

第８図は、第７図の調光装置の回路図である。

交流供給電圧は、全波ブリッジ整流器２０１の両端に供
給されている。ブリッジ整流器２０１の整流された出力
は、主フィルタ・コンデンサ２０３によって濾波され、
平滑化された直流は、直列に接続されているところの、
分圧コンデンサ２０５及び２０７の両端に印加される。

抵抗器２０９は、フィルタ・コンデンサ２０３からの電
荷を抜き取るための分路を提供し、電力が遮断された際
、それが完全に放電することを確実にする。コンデンサ
２０５及び２０７は、高周波変圧器２１１の一次巻線が
参照するところの基準電圧をもたらす。

トランジスタ２１３及び２１５は、トランジスタ２１３
のエミッタがトランジスタ２１５のコレクタに接続され
るようにして、直列に接続されている。フィルタ・コン
デンサ２０３の両端の濾波された直流電圧は、直列接続
体の両端に現れる。

ベース駆動信号が与えられると、トランジスタ２１３は
、コンデンサ２０５が、再生ベース駆動変圧器２１７及
び高周波変圧器２１１の一次巻線を介して放電すること
を可能にする。この電流は、トランジスタ２１３にベー
ス駆動電圧を供給し且つトランジスタ２１５からベース
駆動電圧を除去するような極性で、二次巻線に電圧を誘
導する。

ベース駆動変圧器２１７の一次巻線を流れる電流が、主
として磁化電流からなっている時には、二次巻線におけ
る誘導電圧は、ゼロになる。このことは、トランジスタ
２１３からベース駆動電圧が除去されることを引き起こ
し、それをターンオフし、ベース駆動変圧器２１７の一
次巻線を流れる電流を停止させ、高周波変圧器２１１を
降圧させる。ベース駆動変圧器２１７の一次巻線を流れ
る電流が減少するに従い、鉄心内の磁界が減少し始め、
この結果、トランジスタ２１５にベース駆動電圧が供給
され且つトランジスタ２１３からベース駆動電圧が除去
されるような逆の極性で、２つの二次巻線に電圧を誘導
する。このことは、コンデンサ２０７が、ベース駆動変
圧器２１７及び高周波変圧器２１１の一次巻線を介して
反対方向に放電することを可能にし、この結果、高周波
交流駆動電圧が、変圧器２１１の一次巻線に発生する。

変圧器２１１の二次巻線は、放電灯の電極を加熱するた
めの降圧された電圧と、直列に接続されている放電灯２
１９及び２２１を点弧するための昇圧された電圧とを供
給する。定常状態における動作の間、コイル２２３は、
放電灯２１９及び２２１への高周波電流を制限する。放
電灯の始動の間、コイル２２３は、アークを点弧するた
めの高電圧が放電灯の両端に印加されることを可能にす
る。

コンデンサ２２５は、ライン周波数電圧の変動によって
高周波変圧器２１１が飽和するのを阻止する。抵抗器２
２７及び２２９は、トランジスタ２１３及び２１５への
ベース駆動電流をそれぞれ制限する。ダイオード２３１
及び２３３は、高周波変圧器２１１の一次巻線を流れる
電流を交流にするための転流路をもたらす。

抵抗器２３５、ＳＣＲ２３７、電流検知抵抗器２３９、
ツエナーダイオード２４１及び２４２、並びに抵抗器２
４３は、任意の過負荷防止回路を構成している。電流検
知抵抗器２３９は、高周波変圧器２１１の一次巻線と直
列であり、ツエナーダイオード２４１及び２４２とＳＣ
Ｒ２３７のゲートーアノード接合部とからなる回路の両
端に電圧を供給する。もし抵抗器２３９の両端電圧が、
ツェナーダイオード２４１の逆方向バイアス電圧とツェ
ナーダイオード２４２の順方向バイアス電圧とＳＣＲ２
３７のゲートーアノード電圧との和（ほぼ２〜３ボルト
）よりも大きいと、ＳＣＲ２３７は導通し、高周波変圧
器２１１の一次巻線に過電流が流れていることを指示す
る。もしＳＣＲ２３７が導通ずると、分圧コンデンサ２
０５は放電し、変圧器２１１の一次巻線を短絡させ、回
路をディスエーブルにする。抵抗器２４３は、スプリア
ス雑音に起因する失弧を避けるべく、ＳＣＲ２３７のゲ
ートを所定の電圧に結び付けている。

抵抗器２４５及び２４７、ダイオード２４９、ダイアッ
ク２５１及びコンデンサ２５３は、始動時に、トランジ
スタ２１３及び２１５を含む発振回路を起動するための
回路を構威している。トランジスタ２１３及び２１５は
、最初はオフであるので、コンデンサ２５３は、それが
ダイアック２５１をブレークオーバするのに十分な電圧
に到達するまで、抵抗器２４７を介して充電する。ダイ
アック２５１がブレークオーバすると、コンデンサ２５
３は、抵抗器２４７及びトランジスタ２１５のベースを
介して放電し、それをターンオンし、コンデンサ２　０
　’ｔが、発振を起動すべく、ベース駆動変圧器２１７
の一次巻線を介して放電することを可能にする。正常な
動作の間、ダイオード２４９は、その導通状態が高い周
波数で交互に変化するところのトランジスタ２１５を介
する放電路をもたらすことにより、コンデンサ２５３が
、ダイアック２５１のブレークオーバー電圧まで充電す
るのを防止する。

抵抗器２５５及びコンデンサ２５７は、低域フィルタを
構成し、調光時の活線に現れる高周波電圧を制限する。

任意のコンデンサ２５９及び２６１は、活線及び中立線
上の高周波電圧をそれぞれ制限する。金属酸化物バリス
タ（ＭＯＶ）２６３は、任意の高電圧保護装置であり、
回路を構戊する要素の定格電圧未満の値に活一中立電圧
を制限すべく、動作する。

コイル２６５及び２６７は、安定器であり、並列に接続
されている放電灯２１９及び２２１の各々を流れるライ
ン周波数の位相制御された電流をそれぞれ制限する。コ
イル２６５及び２６７は、変圧器２１１の二次巻線に誘
導される高周波昇圧電圧が、調光時の活線上に現れるの
を実質的に阻止する。

第９図は、第８図の回路の変形例を示しており、この変
形例では、コイル２６５及び２６７が、放電灯２１９及
び２２１を直列で動作させるところの漏れ単巻変圧器２
６９と置き換えられている。

好適に、漏れ単巻変圧器２６９は、ライン電圧を昇圧し
、それを直列に接続されている放電灯の両端に供給する
。この回路は、望ましい放電灯始動シーケンスに関する
予期しなかった利点を有している。望ましい放電灯始動
シーケンスは、アークが点弧される前に、約２００〜３
００ミリ秒の間、電極を加熱することを含んでいる。何
故ならば、電極が熱くなる前にアークを点弧すると、放
電灯の寿命が短くなるからである。この予期しなかった
結果についての理由は、明瞭ではない。しかしながら、
それを理解するための試みは、下記のような、放電灯の
インピーダンス特性の解析を必要とする。

第１０図は、典型的な放電灯のインピーダンス特性を示
すグラフであり、ガス放電の３つのタイブータウンゼン
ト放電、グロー放電及びアーク放電（電流が増加する順
）一を示している。タウンゼント放電は、外部環境放射
の結果として全てのガス中に存在する、微量のイオン及
び電子に起因する。放電灯の端子電圧がゼロから増大す
るに従い、ガス入り管中の僅かな電子及び正イオンが電
極に引き付けられるので、電流（１）は増加する。

Ａにおいては、これらの電荷は、それらが生成されるや
否や引き離され、そして、管電圧がＡからＢへと増大す
る間は、電流の増加は無視し得る。

ここでの電流は非常に小さく、ナノアンペアのオーダー
又はそれ以下である。

Ｂを過ぎると、新しい現象が始まる。ここでは、電圧は
十分に高く、このため、ガス中の電子は、ガス原子をイ
オン化するに十分な運動エネルギを獲得する。電流は、
ＢからＣへと急速に増加する。

Ｃにおいて、状態は、放電が自己持続するようになるに
相応しくなる。これが起こると、新しい現象、即ち二次
放出が開始する。イオン化過程によって生成された正イ
オンは、電界のために陰極に向かって加速する。電界強
度が増大する（Ｖが増大する）と、これらのイオンの内
のいくつかは、衝突した際に陰極から電子を追い出すに
十分な運動エネルギを有することになる。放電が自己持
続するようになる条件は、電界が十分に大きく、これに
より、各一次電子に対して十分な数の正イオンが生成さ
れ、これらの内の１つが、陰極から１つの二次電子を追
い出すに十分なエネルギを有するということである。こ
の結果、一次電子は最早必要ではなくなり、放電は自己
持続する。タウンゼント放電からグロー放電への遷移が
起こるところの電圧を、タウンゼント−グロー遷移電圧
と定義する。

放電灯の端子電圧が増大すると、放電電流は、第１０図
のＤへと増加する。この間、電流は増加し、そして、管
の端子電圧は、減少し、次いで、一定になる。この放電
は、グロー放電として定義され、自己持続している。放
電灯の端子電圧は、通常、ガスの放電破壊電圧よりも僅
かに低いところの、１００〜３００■であり、電流は、
ミリアンベアの範囲内にある。ＤからＥまでは、電圧は
、電流と本質的に無関係であり、電流は、外部の安定器
によって制限される。グロー放電（ＤからＥまでの範囲
）を持続させるのに必要な電圧を、グロー電圧と定義す
る。多数の正イオン及び高電界が、必要な二次電子を生
成すべく、存在しなければならない。正イオンは重いの
で、それらは、その領域内に電子よりもずっと長く留り
、その結果、陰極近傍の有効正電荷（空間電荷）となる
。陰極から始まる殆ど全ての電気力線は、これらの正イ
オンで終わる。従って、管の両端間の電圧降下の大部分
は、陰極の近傍で起こり、陰極における電流は、主とし
て正イオン電流である。

グロー電流がＤから増加すると、グロー放電は、陰極表
面の広がりつつある部分を覆い、Ｅで表面の全てが覆わ
れるまで、電流密度を一定に保つ。

電圧が更に増大すると、電流密度は増大し、グロー放電
は単一のスポットに集中し始め、このスポットの温度は
上昇する。ＥとＦとの間の放電灯の定常状態での動作は
、望ましくない。何故ならば、陰極近傍の高電界が、陰
極が高速の正イオンによって激しく衝撃されることを引
き起こすからである。Ｆにおいて、陰極の“ホットスポ
ット“は、十分に熱くなって（タングステンの場合は約
３３００Ｋ）熱イオン的に放出し、グローがアークにな
る。グローからアークへの遷移が起こるところの電圧を
、グロー−アーク遷移電圧と定義する。

点Ｆは安定な動作点ではなく、ＦからＧへの急激な遷移
が起こる。ＧからＨへのアーク領域は、負性抵抗特性（
電流が増加するに連れて電圧が減少する）である。この
ため、電流は、誘導性安定器のような外部要素によって
制限されなければならない。しかしながら、たとえ電流
が安定器によって制限されたとしても、放電灯のインピ
ーダンスにおける劇的な減少は、放電灯を流れる電流が
非常に急速に増加することを引き起こす。これは、定常
状態での動作中に遭遇する応力を遥かに超えるところの
応力、例えば電極における熱応力を放電灯内で生威し、
放電灯の寿命を著しく減少させ得る。

アーク放電領域においては、電流は比較的太き（　（０
．１〜１０Ａ）、そして、陰極近傍における電圧降下は
小さく、ガスのイオン化ポテンシャル（１０〜２０Ｖ）
のオーダーである。しかし、この電圧降下は、適切であ
る。何故ならば、必要な数の二次電子を生成すべく、多
数の正イオンを陰極に向けて加速することは、最早必要
ではないからである。むしろ、必要なことは、ホットス
ポットが熱イオン的に放出し続けるに十分な衝撃を有す
ることである。

陰極が、例えばタングステンコイルの両端に印加される
電圧によって加熱されると、グロー電流からアーク電流
への遷移（Ｆ’及びＧ′で示されている）が、より低い
電圧Ｖ４で起こる。これは、放電灯の始動の間において
は望ましい。何故ならば、低下させられたグロー−アー
ク遷移電圧ｖ４と、Ｆ′からＧ゜への放電灯のインピー
ダンスにおける小さい変化とが、グロー−アーク遷移の
間の放電灯内の応力の減少を結果的にもたらすからであ
る。放電灯の応力を減少させること、従って、放電灯の
寿命を長くすることは望ましい。しかしながら、従来技
術に係る装置は、グロー−アーク遷移電圧を、タウンゼ
ント−グロー遷移電圧Ｖ，より低くすることができなか
った。何故ならば、八からＣへのタウンゼント放電領域
を越えるのに、■，より高い電圧が必要であるからであ
る。

本発明は、始動の際に、電流制限された高周波電圧を電
極間に先ず供給し、ＤとＥとの間の、放電灯内の低レベ
ルのグロー電流を生ぜしめる。高周波電圧は、電極を加
熱すべく、電極コイルの両端にも供給される。同時に、
タウンゼント−グロー遷移電圧Ｖ１より小さいライン周
波数電圧Ｖ，が、電極間に供給され、放電灯内のグロー
放電を持続させる。電極が熱くなると、グロー−アーク
遷移点が、ＦからＦ″へ移動する。それがＦ”に達する
と（ほぼ２００〜３００ミリ秒）、ライン周波数電圧■
，は、陰極における熱イオン放出を起こすに十分になる
。Ｆ”からＧ”への放電灯のより小さいインピーダンス
遷移は、放電灯における応力の減少及び寿命の延長を結
果的にもたらす。

従って、グロー−アーク遷移電圧Ｖ，が、グロー電圧Ｖ
２に近付くに従い、放電灯の寿命は長くなる。

第１１図は、本発明の小型蛍光灯調光装置の回路図であ
る。調光回路は、高周波電圧が高周波発振回路によって
駆動される共振ＬＣ回路で発生されるということを除い
て、第６図及び第８図に示されている回路と同様にして
動作する。共振回路は、ｉｏｏｏｖを超すピーク点弧電
圧を発生することができる。この調光回路は、蛍光灯及
び他のタイプの放電灯であって高い点弧電圧を必要とす
るものを動作させるのに特に適している。この回路の動
作は以下の通りである。

全波ブリッジ整流器３０１、コンデンサ３０３，３０５
及び３０７、並びに抵抗器３０９は、直流電源回路を構
或し、第８図の要素２０１〜２０９にそれぞれ対応する
。抵抗器３１０は、全波ブリッジ整流器３０１の交流側
に接続されており、大きな注入電流を制限し、調光回路
を、もしその出力側が不適切に短絡されると生じ得ると
ころの大電流から保護する。

トランジスタ３１３及び３１５、抵抗器３１７及び３１
９、並びに再生ベース駆動変圧器３２１は、高周波発振
回路を形成する。トランジスタ３工３及び３１５は、ト
ランジスタ３１３のエミッタがトランジスタ３１５のコ
レクタに接続されるようにして、直列に接続されている
。分圧コンデンサ３０５及び３０７の両端電圧は、トラ
ンジスタ３１３及び３１５の両端に現れる。ベース駆動
信号が与えられると、トランジスタ３１３は、コンデン
サ３０５が、再生ベース駆動変圧器３２１及び高周波変
圧器３２３の一次巻線Ｐを介して放電することを可能に
する。この電流は、トランジスタ３１３にベース駆動電
圧を供給し且つトランジスタ３１５からベース駆動電圧
を除去するような極性で、変圧器３２１の二次巻線Ｓ１
及びＳ２に電圧を誘導する。

変圧器３２１の一次巻線Ｐを流れる電流が、主として磁
化電流からなっている時には、二次巻線Ｓ１における誘
導電圧は、降下する。このことは、トランジスタ３１３
のベースが駆動されなくなることを引き起こし、それを
ターンオフし、変圧器３２１及び３２３の一次巻線を流
れる電流を減少させる。それに続く、変圧器３２１の鉄
心内の磁界の減少は、変圧器３２１の一次巻線Ｐを流れ
る電流の方向とは逆に、トランジスタ３１５にベース駆
動電圧を供給し且つトランジスタ３１３からベース駆動
電圧を除去するような極性の電圧を二次巻線Ｓ１及びＳ
２に誘導する。

このサイクルは、自己再生的であり、変圧器３２３の二
次巻線ＳＬ，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４上に誘導される高周波
交流駆動電圧をもたらす。駆動周波数は、好適に２０ｋ
Ｈｚ〜５０ｋＨｚである。

２０ｋＨｚ未満の周波数は、人間の可聴範囲内であり、
従って、好ましくない。高い周波数（５０ｋＨｚ超）も
、好ましＸない。何故ならば、それらは、スイッチング
・トランジスタ３１３及び３１５における高い熱散逸を
引き起こすと共に、アース線の容量性インピーダンスを
小さくする。第１１図に示されている回路では、約４０
ｋＨｚの駆動周波数が好適である。

望ましい駆動周波数は、抵抗器３１７及び３１９、並び
に変圧器３２１の一次巻線Ｐ及び二次巻線Ｓ１及びＳ２
を適切に選択することによって得られる。抵抗器３１７
及び３１９は、トランジスタ３１３及び３１５のベース
／エミッタ電圧降下における変動によって引き起こされ
得るところの非対称性を最小にするのにも寄与する。ダ
イオード３２５及び３２７は、トランジスタ３１３及び
３１５を流れる電流のための転流路をそれぞれもたらす
。あるいは、トランジスタ３１３及び３１５は、ＦＥＴ
，ＭＯＳＦＥＴ，又は他のタイプのスイッチング・デバ
イスで置換されてもよい。しかしながら、図示されてい
るバイボーラ・トランジスタが、それらの小さい順方向
電圧降下及び比較的低いコストの故に好適である。

発振回路は、安い半導体直流周波数変換器であって、非
脈動直流電圧を脈動高周波直流電圧に変換するもので置
換されてもよい。しかしながら、直流を交流に変換する
、インバータ型の発振回路が好適である。何故ならば、
それは、変圧器３２１及び３２３の鉄心内の小さいピー
ク磁束で、同じ量の変圧エネルギをもたらすからである
。

変圧器３２３の二次巻線Ｓ１及びＳ２は、放電灯３２９
及び３３１の電極コイルの両端に降圧された高周波電圧
を供給し、電極を加熱する。二次巻線Ｓ４は、コイル３
３３及びコンデンサ３３５によって形成されている共振
ＬＣ回路に高周波駆動電圧を供給する。

共振回路は、コイル３３３及びコンデンサ３３５からな
る直列回路の両端に形戊されている入力端子（Ａ及びＣ
）と、コンデンサ３３５の両端に形成されている出力端
子（Ａ及びＢ）とを有している。放電灯３２９及び３３
１は、出力端子間に直列に接続されており、共振回路に
並列に負荷を掛けている。共振回路のピーク共振周波数
は、共振応答をもたらすべく、好適に高周波発振回路の
駆動周波数の近傍にある。この具体的な回路においては
、共振回路のインピーダンスは、変圧器３２３を介して
変圧器３２１の一次巻線に反映し、発振回路が共振回路
のピーク応答周波数で動作することを強制し、これによ
り、最大の共振応答がもたらされる。本明細書において
は、共振回路は、単モードの基本共振を有するものと理
解されている。用語“ピーク共振周波数“は、この基本
共振が最大になる周波数を意味する。

出力端子間の電圧は、放電灯における放電を点弧し且つ
持続させるべく、好適に１００〜１０００ＶＲＭＳであ
り、共振回路の減衰によって決定される。この場合、減
衰量は、共振回路に並列に負荷を掛けるところの放電灯
のインピーダンスによって主として決定される。これは
、放電の負性抵抗特性のために本質的に不安定であると
ころの放電灯の動作を安定化する。特に、放電灯のイン
ピーダンスが増大するに従い、共振回路の減衰は減少し
、駆動周波数における増大した共振応答及び出力端子間
のより高い電圧が得られる。逆に、放電灯のインピーダ
ンスが減少するに従い、共振回路の減衰は増大し、共振
応答及び出力端子間の電圧は減少する。放電灯が点弧す
る前は、それらのインピーダンスは非常に高く、共振回
路の出力端子間の電圧は、放電灯の点弧電圧まで急速に
立ち上がる。一旦放電灯が点弧させられると、それらの
インピーダンスは急に小さくなり、この結果、出力端子
間の電圧は減少し、放電灯に供給される電力は、比較的
安定する。

任意の電圧過負荷回路であって、放電灯が点弧しない場
合に、あるいは放電灯の内の１つが回路から切り離され
ている場合に共振回路の最大応答を制限するものが、設
けられている。過負荷回路は、検知抵抗器３３７、トラ
ンジスタ３３９、コンデンサ３４１及びダイオード３４
２からなっている。検知抵抗器３３７の瞬間的な両端電
圧が、トランジスタ３３９のベース／エミッタ電圧降下
（〜０．７Ｖ）を超えると、トランジスタ３３９はター
ンオンし、コンデンサ３４１からの電力を引き抜く。こ
れは、二次巻線Ｓ３を介してそれぞれのベース駆動変圧
器３２１に付加的な負荷を掛け、発振回路の駆動周波数
を、共振回路のピーク応答周波数よりも遥かに低い周波
数にし、もって、その共振応答を減少させる。過負荷回
路の帰還特性は、共振回路の出力電圧が所定の最大ピー
ク電圧（〜ＩＯＯＯＶ）未満にクランブされたままにな
るよう、選択される。

共振回路の安定性を更に増大させるため、任意の抵抗器
３４３が、トランジスタ３３９のコレクタとベースとの
間に接続されており、電流がトランジスタ３３９及び変
圧器３２１の二次巻線Ｓ３を流れることを可能にする。

通常動作の間、これは、変圧器３２１に更に負荷を掛け
、発振回路の駆動周波数を約３７ｋＨｚに減少させ、そ
れを、共振回路のピーク応答周波数（〜４０ｋＨｚｙか
ら僅かにずらす。このずらすことによって生ずる追加の
安定性は、放電灯３２９及び３３１が、知覚し得るフリ
ッカを全く伴わずに、広い範囲の電力レベル（約５〜１
００％）に亘って動作することを可能にする。なお、安
定性は、共振回路をより減衰させることによっても達成
され得る。しかしながら、これは、回路の効率を減少さ
せ、望ましくない熱を発生する。

抵抗器３４５及び３４７、ダイオード３４９、ダイアッ
ク３５１、並びにコンデンサ３５３は、放電灯の始動時
に発振回路を起動する回路を構或している。これらの要
素は、第８図中の対応する要素２４５〜２５３と同様に
動作する。

ライン周波数電流は、スイッチ制御電源（位相制御調光
装置）に接続されているところの漏れ単巻変圧器３５５
及び３５７により、放電灯３２９及び３３１にそれぞれ
供給される。漏れ単巻変圧器として示されており、それ
が好適であるが、要素３５５及び３５７は、容量性のイ
ンピーダンス戒分を有する、あらゆるタイプの安定器で
あってよい。各放電灯への電力は、対応する漏れ単巻変
圧器によって供給される電流のＲＭＳ値により、実質的
に決定される。コンデンサ３５９は、ライン周波数電圧
は阻止するが、共振回路によって生成される高周波電圧
が、それらを点弧し続けるべく、放電灯３２９及び３３
１の両端に印加されることは可能にする。

漏れ単巻変圧器３５５及び３５７における寄生容量は、
共振回路によってもたらされる高周波電圧について、放
電灯３２９及び３３１を部分的に短絡し得る。これは、
共振回路の応答を著しく劣化させて放電灯への点弧電圧
を不十分にすると共に、スイッチ制御電源と干渉するこ
とも有り得る。

漏れ単巻変圧器の寄生容量は、通常２００〜８００ｐＦ
である。この容量は、在来の制御回路（６０Ｈｚ）の場
合には、通常、問題ではない。何故ならば、６０Ｈｚに
おけるそのインピーダンスは非常に大きいからである。

しかし、高周波（〉２０　ｋＨ　ｚ）の場合、そのイン
ピーダンスは、著しく低下する。非常に減少させられた
寄生容量を有する漏れ単巻変圧器が、本発明の調光回路
と共に使用するように特別に設計され得るが、調光回路
が種々の商業的に入手可能な漏れ単巻変圧器及びスイッ
チ制御電源と共存し得るということの方が、はるかに望
ましい。

従って、本発明の重要な一面は、漏れ単巻変圧器を介す
る低インピーダンスの高周波路をブロックすべく、対応
する漏れ単巻変圧器３５５及び３５７と直列の絶縁コイ
ル３６１及び３６３を設けることである。コイルは、広
範囲の寄生容量値に対して適切な絶縁をもたらすよう、
好適に選択される。各コイル３６１及び３６３の好適な
値は約２０ｍＨと１００ｍＨとの間であるということが
、実験的に決定された。

任意のコンデンサ３６５は、漏れ単巻変圧器３５５及び
３５７の寄生容量を介するインピーダンス路に比較して
低いインピーダンス路を、コイル３６１及び３６３間に
もたらす。これは、漏れ単巻変圧器、及び、特に、それ
に接続されているスイッチ制御電源を、共振回路によっ
て生成される高周波電圧から更に隔離する。コンデンサ
３６５の値は、商業的に入手可能な漏れ単巻変圧器の間
で最大量の寄生容量よりも大きくなるように好適に選択
され、もって、最大限に種々の単巻変圧器及びスイッチ
制御電源との共存性が得られる。

第１１図の調光回路は、小型の蛍光灯を動作させるのに
特に適しているが、他のタイプの放電灯を動作させるの
にも使用され得る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、標準的な磁気安定器で
動作し且つ広い照明範囲に亘る調光制御をもたらす放電
灯調光装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、典型的な位相制御波形を示す図、第２図は、
低電力レベルで起こる不十分な点弧電圧を説明する図、 第３図は、従来の放電灯調光装置のブロック図、第４図
は、本発明の位相制御波形を示す図、第５図は、本発明
の放電灯凋光装置の一実施例のブロック図、 第６図は、第５図の放電灯調光装置の回路図、第７図は
、本発明の放電灯調光装置の別の実施例のブロック図、 第８図は、第７図の放電灯調光装置の回路図、第９図は
、第８図の回路の変形例を示す図、第１０図は、典型的
な放電灯のインピーダンス特性を説明するためのグラフ
、及び 第１１図は、本発明の蛍光灯調光装置の回路図である。 ８１・・・タイマ ９９・・・シリコン・パイラテラル・スイッチ１２１・
・・トライアック １３９，２６３・・・金属酸化物バリスタ１５９，２５
１，３５１・・・ダイアック一Ｎ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極を有する放電灯用の制御装置であって、電源
   から該放電灯へ電力を供給するものにおいて、ａ、上記
   放電灯内で放電を引き起こすべく、上記電極間に時変の
   第１の電流を供給する手段と、ｂ、該第１の電流のみで
   は不十分である時に該放電灯内の放電を持続させるべく
   、該電極間に第２の電流を同時に供給する手段と、 を具備することを特徴とする制御装置。
2. （２）各々が第１及び第２の電極を有する２つの放電灯
   用の制御装置であって、電源から該放電灯へ電力を供給
   するものにおいて、 ａ、放電を引き起こすべく、各上記放電灯の上記第１の
   電極から上記第２の電極へ時変の第１の電流を供給する
   手段と、 ｂ、該第１の電流のみでは不十分である時に該放電灯内
   の放電を持続させるべく、一方の該放電灯の該第１の電
   極から、各該第２の電極を介し、他方の該放電灯の該第
   １の電極へ、第２の電流を供給する手段と、 を具備することを特徴とする制御装置。
3. （３）電極を有し、第１及び第２の端子を含む放電灯用
   の制御装置であって、電源から該放電灯へ電力を供給す
   るものにおいて、 ａ、上記放電灯内に放電を引き起こすべく、上記電極間
   に第１の周波数を有する周期的な電流を供給する手段と
   、 ｂ、該電極を加熱すべく、上記第１及び第２の端子の両
   端に該第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する周
   期的な電圧を同時に供給する手段と、 を具備することを特徴とする制御装置。
4. （４）電極を有し、第１及び第２の端子を含む放電灯用
   の制御装置であって、電源から該放電灯へ電力を供給す
   るものにおいて、 ａ、上記電極を加熱すべく、上記第１及び第２の端子の
   両端に電圧を供給する電圧供給手段と、ｂ、該第１及び
   第２の端子を流れる電流を検知し、該電流が所定値を超
   えている場合、信号を供給する手段と、 ｃ、該信号を受信し、該電圧供給手段をディスエーブル
   にするディスエーブル手段と、 を具備することを特徴とする制御装置。
5. （５）電極を有する放電灯用の制御装置であって、電源
   から該放電灯へ電力を供給するものにおいて、ａ、上記
   放電灯内で放電を引き起こすべく、上記電極間に、安定
   器を介して時変の第１の電流を供給する手段と、 ｂ、該第１の電流がゼロに実質的に等しい時、該放電灯
   内の放電を持続させるべく、該電極間に第２の電流を直
   接的に供給する手段と、 を具備することを特徴とする制御装置。
6. （６）電極を有する放電灯用の制御装置であって、電源
   から該放電灯へ電力を供給するものにおいて、ａ、上記
   放電灯と直列且つ電気的に接続されている漏れ単巻変圧
   器と、 ｂ、上記電極間に第１の電流を供給すべく、該漏れ単巻
   変圧器の一次巻線の両端に電圧を供給する手段と、 ｃ、該第１の電流のみでは不十分である時に該放電灯内
   の放電を持続させるべく、上記電極間に第２の電流を同
   時に供給する手段と、 を具備することを特徴とする制御装置。
7. （７）電極を有し、第１及び第２の端子を含む放電灯用
   の制御装置であって、電源から該放電灯へ電力を供給す
   るものにおいて、 上記該放電灯を始動する間に、 ａ、上記電極を加熱すべく、上記第１及び第２の端子の
   両端に電圧を、 ｂ、該放電灯内にグロー放電を引き起こすべく、該電極
   間に時変の第１の電流を、及び ｃ、該電極が所定温度に加熱された後、該放電灯内にア
   ーク放電を引き起こすべく、該電極間に第２の電流を、 供給する手段を具備することを特徴とする制御装置。
8. （８）ａ、前記第１の電流供給手段が、位相制御回路を
   具備し、 ｂ、前記第１及び第２の電流が、周期的であり、且つ ｃ、該第２の電流の周波数が、該第１の電流の周波数よ
   りも高い、 請求項１、２、５、６又は７記載の制御装置。
9. （９）電極を有し、第１及び第２の端子を含む放電灯用
   の制御装置であって、電源から該放電灯へ電力を供給す
   るものにおいて、 上記放電灯を始動する間に、 ａ、該放電灯内でグロー放電を点弧し且つ持続させるべ
   く、上記電極間に電流を、 ｂ、該電極を加熱すべく、上記第１及び第２の端子の両
   端に第１の電圧を、及び ｃ、該電極が加熱された後、該放電灯内にアーク放電を
   引き起こすべく、該電極間に、グロー電圧とタウンゼン
   ト−グロー遷移電圧との間にあるように選択される第２
   の電圧を、供給する手段を具備し、 もって、該放電灯の始動が、上記タウンゼント−グロー
   遷移電圧よりも低いグロー−アーク遷移電圧によって特
   徴付けられている、 制御装置。
10. （１０）電源から放電灯へ電力を供給する制御装置であ
    って、 ａ、入力端子及び出力端子を有する共振回路であって、
    該放電灯は、該共振回路に並列負荷をもたらすべく、該
    出力端子に接続可能であるものと、ｂ、該共振回路にお
    ける共振応答を得て、該放電灯内で放電を点弧し且つ維
    持するに十分な電圧を該出力端子にもたらすべく、該入
    力端子に対称的な高周波交流駆動電圧を供給する駆動手
    段と、を具備する制御装置。
11. （１１）電源から放電灯へ電力を供給する制御装置であ
    って、 ａ、該電源から該放電灯へ第１の周波数を有する第１の
    電流を供給すべく、該電源と該放電灯との間に接続され
    る安定器であって、該放電灯への電力を実質的に決定す
    るものと、ｂ、該放電灯内の放電を維持すべく、該電源
    から該放電灯へと、該第１の周波数よりも高い第２の周
    波数を有する第２の電流を同時に供給する手段であって
    、該電源と該放電灯との間に接続されるものと、 ｃ、該第２の電流が該安定器を介して伝搬するのを実質
    的に阻止すべく、該放電灯と該安定器との間に接続され
    る第１のコイルと、 を具備する制御回路。
12. （１２）電源から放電灯へ電力を供給する制御装置であ
    って、 ａ、入力端子及び出力端子を有する共振回路であって、
    該放電灯は、該共振回路に並列負荷をもたらすべく、該
    出力端子に接続可能であるものと、ｂ、該共振回路にお
    ける共振応答を得て、該放電灯内で放電を点弧し且つ維
    持するに十分な電圧を該出力端子にもたらすべく、該入
    力端子に高周波駆動電圧を供給する駆動手段と、 ｃ、該共振応答が所定の応答を超えたことを検知する手
    段であって、該共振回路に接続されるものと、 ｄ、該共振応答が該所定の応答を超えた時、該駆動電圧
    の周波数を該共振回路のピーク応答周波数からシフトす
    る手段であって、該駆動手段に接続され且つ該検知手段
    に応答するものと、 を具備し、 もって、該出力端子の端子電圧が、所定の最大値未満に
    保たれる、 制御装置。
13. （１３）電源から２つの放電灯へ電力を供給する制御装
    置であって、 ａ、該電源から該放電灯へ第１の周波数を有する第１の
    電流を並列に供給する１対の安定器であって、各々が該
    電源と該放電灯の内の対応する一方との間に接続され、
    該放電灯への電力を実質的に決定するものと、 ｂ、該放電灯内の放電を維持すべく、該電源から該放電
    灯へ該第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する第
    ２の電流を直列に同時に供給する共振回路であって、該
    電源と該放電灯との間に接続されるものと、 ｃ、該共振回路における共振応答を得るに十分な駆動電
    圧を該共振回路の両端に供給する駆動手段と、 ｄ、該第２の電流が該安定器を介して伝搬するのを実質
    的に阻止する第１及び第２のコイルであって、各々が該
    放電灯の内の一方と該対応する安定器との間に接続され
    るものと、を具備する制御回路。