JPH03198666A - 負荷制御装置 - 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１ 本発明は、外部からの制御信号により負荷の動作制御を
行う負荷制御装置に関するものである。

［在米の技術］ この種の負荷制御装置としては、第４図に示すように、
インバータ回路１を備え、負荷である放電灯ｌａを高周
波点灯し、調光器Ｂからの調光信号に応じて放電灯ｅａ
の調光制御を行う放電灯点灯装置Ａがある。この放電灯
点灯装置Ａでは、制御回路２が調光器Ｂがらの調光信号
に応じてインバータ回路１のスイッチング素子のオン、
オフを制御して、インバータ回路１から放電灯１ａに供
給される高周波出力を可変し、放電灯１ａの光出力を可
変、つまりは放電灯１ａを調光点灯させる。また、放電
灯１ａの点灯及び消灯制御は、交流電源ＡＣの放電灯点
灯装置Ａへの供給を制御するスイッチＳＷによって行う
。

上記調光器Ｂから制御回路２に与えられる調光信号の基
本波形を第５図に示す。この調光信号は、波長がｔ２の
矩形波連続信号であり、パルス幅（オン幅）がｔ８、波
高値（振幅）がＡとなっている。このような波形の調光
信号を用いて制御回路２に調光データを送る場合には次
の３種類の方法が考えられる。

（１）　　Ａニ一定、ｔｌ／１２ニ一定、１／１２可変
（２）　　Ａニ一定、ｔ＋／１２：可変、１／１２ニ一
定（３）　　Ａ：可変、ｔ、／１２ニ一定、１／ｌ、ニ
一定つまり、（１）は周波数可変信号、（２）はオンデ
ｌ−ティ可変信号、（３）は振幅可変信号となる。

第６図に１４図回路の具体回路を示す。この放＝２− 電灯点灯装置Ａのインバータ回路１は、グイオードブリ
ッジＤＢ、及び平滑コンデンサＣ５で整流平滑して得た
直流電圧を、平滑コンデンサＣ１の両端に直列接続され
夫々ダイオードＤ１．Ｄ２が逆並列に接続されたトラン
ジスタＱ、、Ｑ２を交互にオン、オフして高周波電圧に
変換して放電灯ｐａに供給するものである。放電灯１ａ
は、カップリングコンデンサＣ３、チョークコイルＬ及
びカレントトランスＣＴの１次巻線Ｉ、を介してトラン
ジスタＱの両端に接続され、放電灯ｒａのフィラメント
の電源側及び非電源側には夫々コンデンサＣ，，Ｃ５を
接続しである。ここで、チョークコイルＬ及びコンデン
サＣ，，Ｃ７は直列共振回路を構成し、コンデンサＣ４
，Ｃ５の並列回路に発生する共振電圧を放電灯Ｚａに印
加して放電灯ｅａを始動点灯するもので、コンデンサＣ
９は予熱用コンデンサとしての働きもある。また、カレ
ントトランスＣＴは２次巻線１２７１３に誘起される電
圧によってトランジスタＱ、、Ｑ２にベース抵抗Ｒｓ　
ｔ　Ｒｓを介してベース電流を供給して所謂自励式でト
ランジスタＱ　、、Ｑ− ２をオン、オフ動作させるものである。このインバータ
回路１では電源投入時にトランジスタＱ２をオンするこ
とにより起動をかけるようにしてあり、この起動回路３
を双方向性サイリスタＱ８、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ，
，Ｒ２で構成しである。

まず、上述した構成の回路部の動作を説明する。

スイッチＳＷの投入により電源が供給されると、ダイオ
ードブリ７ノＤＢ、及び平滑コンデンサＣＩで交流電源
ＡＣを整流平滑してインバータ回路１の電源としての直
流電源が作成され、この直流電源により起動回路３のコ
ンデンサＣ２が抵抗Ｒ１を介して充電され、コンデンサ
Ｃ２の両端電圧がサイリスタＱ３のブレークオーバ電圧
に達した際に、サイリスタＱ、がオンしてトランジスタ
Ｑ２にベース電流が供給される。このため、平滑コンデ
ンサＣＩ、コンデンサＣ３、放電灯１ａ（コンデンサＣ
１゜Ｃ５）、チョークコイル上１カレントトランスＣＴ
の１次巻線ら、トランジスタＱ２と電流が流れる。

この電流がカレン））ランスＣＴの１次巻線ｌｌに流れ
ることにより、カレントトランスＣＴの２次４− 巻＃ｉ１２にはトランジスタＱ、をオフする極性の電圧
が誘起されると共に、２次巻ｌｌＡ１　ｓにはトランジ
スタＱ２をオンする極性の電圧が誘起され、トランジス
タＱ、はオフに保持され、トランジスタＱ２には２次巻
線ｅ３を介して正帰還がかかる。従って、トランジスタ
Ｑ２に流れる電流は増加して行く。

そして、やがてトランジスタＱ２に流れる電流が飽和す
ると、カレントトランスＣＴの１次巻線ｌ。

に流れる電流の瞬時変化分が減少するので、２次巻線１
３に誘起される電圧が減少してトランジスタＱ２がオフ
となる。このようにしてトランジスタＱ２がオフになる
と、カレントトランスＣＴの１次巻線１１にはトランジ
スタＱ２のオン時に蓄積されたエネルギにより上記電流
をさらに流し続ける方向の電圧が発生し、このとき２次
巻線１２９１３に誘起される電圧の極性が反転する。つ
まりは、２次巻線ｐ２にトランジスタＱ、をオンする極
性の電圧、２次巻線ｅ３にはトランジスタＱ２をオフす
る極性の電圧が発生する。このため、トランジスタＱ、
がオン、トランジスタＱ２がオフに制御される。

５ 但し、このときには直ぐにトランジスタＱ１に電流が流
れるのではなく、カレントトランスＣＴの１次巻線ＩＩ
のエネルギを放出するように、カレントトランスＣＴの
１次巻線１１、ダイオードＤ３、コンデンサＣ３、放電
灯１ａ（コンデンサＣ４１Ｃｓ　）、チョークコイルＬ
と、ダイオードＤ１を介してトランジスタＱ２がオンの
場合と同一方向の電流が放電灯１ａに流れる。そして、
このダイオードＤ１の電流がゼロになった時点で、トラ
ンジスタＱ２がオンし、この際にはコンデンサＣ３に充
電された電荷を電源として、トランジスタＱ　＋、カレ
ントトランスＣＴの１次巻線！０、チョークコイル上１
放電灯１ａ（コンデンサＣ４−Ｃｓ　）とそれまでとは
逆方向の電流が流れる。そして、カレントトランスＣＴ
による正帰還によってトランジスタＱ、に流れる電流が
飽和すると、トランジスタＱ２で説明したと同様にして
トランジスタＱ１がオフとなり、このときカレントトラ
ンスＣＴの２次巻線１２，１゜の誘起電圧の極性が反転
し、トランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ２がオン
に制御される。な６− お、この場合にもカレントトランスＣＴの１次巻線ＩＩ
のエネルギを放出するように、１次巻線１１、チョーク
コイル上１放電灯ｌａ（コンデンサＣ＜　ｔ　Ｃｓ　）
、コンデンサＣ５、平滑コンデンサＣ０、ダイオードＤ
２と、トランジスタＱ１がオンしていた時と同一方向の
電流がダイオードＤ２を介して流れ、このダイオードＤ
２の電流がゼロとなった時点で、トランジスタＱ２がオ
ンする。以降は、上述の動作を繰り返すことにより、ト
ランジスタＱ、、Ｑ２が交互にオン、オアしてインバー
タ回路１は発振動作を継続する。

以下、上記インバータ回路１の出力制御を行う＃何回路
２について説明する。この制御回路２では、トランジス
タＱ２がオンしてから一定時間後に強制的にトランジス
タＱ２をオフして、トランジスタＱ２のオン期間を制御
するようにしてあり、トランジスタＱ２のコレクタ・エ
ミッタ間電圧の立下りを検出する抵抗Ｒ３，Ｒ，からな
る検出回路４と、この検出回路４で立下りが検出された
時点から一定時間を計時する、タイマＩＣ？、コンデ７
− ンサＣ７及び抵抗Ｒ１＋からなる第１のタイマ回路５と
、このｖｉｌのタイマ回路５の限時開始時点から一定時
間を計時するコンパレータｃｐ、、インバータデー）１
＋、コンデンサＣ６及び抵抗Ｒ６〜ＲＩＯからなる第２
のタイマ回路６と、この第２のタイマ回路６のインバー
タデー）Ｌの出力でオン、オフ制御されトランジスタＱ
２のベース抵抗に６とグランドとの間に接続されたトラ
ンジスタＱ。

と、調光信号Ｖｄに応じて第１のタイマ回路５の限時時
間を制御する調光制御回路８とで構成しである。ここで
、調光制御回路８は、調光信号Ｖｄを波形整形するダイ
オードブリッジＤＢ２、抵抗Ｒ１４〜Ｒ１ｇからなる波
形整形回路９と、波形整形出力に応じて第１のタイマ回
路５の限時時間を短く制御するインバータゲートＩ２、
ダイオードＤ５、コンデンサＣ６及び抵抗Ｒ，２，Ｒ，
，からなる平均値回路１０とで構成しである。

まず、調光制御回路８が無い場合の制御回路２の動作を
説明する。トランジスタＱ２のコレクタ・エミッタ間電
圧が立下る（なお、起動時を除く８− と、ダイオードＤ２がオンしたときにトランジスタＱ２
のコレクタ・エミッタ間電圧が立下る。）と、タイマＩ
Ｃ７の出力Ｑがハイレベルとなる。但し、この出力Ｑが
ハイレベルとなっても、この出力Ｑにより抵抗ＲＩｏを
介して充電されるコンデンサＣ６の両端電圧が、抵抗Ｒ
，，Ｒ，の分圧電圧を越えるまでは、コンパレータＣＰ
　＋の出力はローレベルで、この第２のタイマ回路６の
限時時間中はトランジスタＱ、はオン状態のままに保持
される。そして、コンデンサＣ６の両端電圧が基準電圧
を越えた時点で、コンパレータＣＰ　＋の出力がハイレ
ベルになり、インバータデート■、の出力がローレベル
になる。従って、トランジスタＱ、がオフとなり、この
ときにはカレントトランスｅＴの２次巻線１３によって
トランジスタＱ、にベース電流が供給され、トランジス
タＱ２はオン状態に保持される。そして、第１のタイマ
回路５の抵抗Ｒ。

及びコンデンサＣ６の時定数で決まる限時時間が゛経過
して、出力Ｑがローレベルになると、トランジスタＱ、
がオンとなる。このため、カレントドＱ− ランスＣＴの２次巻Ｍ１１３から供給されるベース電流
をトランジスタＱ、がバイパスし、トランジスタＱ２が
オフとなる。但し、上述の説明では調光制御回路８から
の制御がかかっておらず、放電灯！ａは全点灯（調光制
御焦し）状態で点灯する。

次に、調光制御回路８の動作を説明する。なお、本実施
例ではオン期間ｔ＋／ｈを可変したオンデユーテイ可変
信号を調光信号Ｖｄとして用いてあり、オンデユーテイ
が小さくなる税調光状態が深くなる。この調光制御回路
８では、波形整形回路９で波形整形した調光信号Ｖｄが
ａ−レベルである期間にインバータデー）Ｉ２の出力で
抵抗Ｒ１，を介してコンデンサＣ８を充電する。従って
、調光信号Ｖｄのオンデユーテイが狭くなる（ＷＲ光が
深くなる）につれて、コンデンサＣ８の充電電荷は増す
。

例えば、オンデユーテイが０％（全点灯制御）のと艶に
はコンデンサＣ８の充電電荷はＯｖ１オンデエーティが
１００％（１００％調光状！！！りの場合にはコンデン
サＣ６は制御電源Ｖｃｅまで充電され、さらに５０％（
５０％調光）の場合には１　／　２　Ｖｃｅま１０ で充電される。つまりは、コンデンサＣ１１の両端には
調光信号Ｖｄのオンデユーテイに反比例した電圧が現れ
ることになる。従って、調光信号Ｖｄのオンデユーテイ
が狭くなる（深い調光制御がかかる）程、コンデンサＣ
８の充電電荷で、ダイオードＤ７、抵抗Ｒ１２を介して
充電されるコンデンサＣ７の充電速度が速くなる。これ
は第１のタイマ回路５の限時時間が短くなることを意味
し、従って調光が深くなる程にトランジスタＱ２のオン
期間が短くなる。従って、インバータ回路１の出力が制
限され、放電灯１ａが調光点灯するのである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記放電灯点灯装置Ａをｎ台備えた負荷制御
システムを第７図に示す。各放電灯点灯装ＭＡは夫々ス
イッチＳＷを介して交流電源ＡＣに並列に接続され、調
光器Ｂにも並列に接続してあり、スイッチＳＷの開閉を
制御盤Ｃによって制御するようにしである。従って、制
御盤Ｃにより放電灯１ａを点灯あるいは消灯することが
でき、また調光器Ｂにより放電灯ｌ１ＩＬの調光制御を
行うことができる。なお、第８図に示すように、制御盤
Ｃで制御回路２を制御して放電灯ｉａを点灯あるいは消
灯することもできる。

しかしながら、このような負荷制御システムであると、
放電灯１ａのオン、オフ制御と調光制御のために２系統
の信号系が必要となり、システム構成が複雑になる問題
があった。

そこで、放電灯点灯装置への電源ラインに制御盤Ｃで調
光信号を重畳して放電灯点灯装置Ａに送り、放電灯１ａ
のオン、オフ制御と調光制御とを同時に行う方式が提案
されている。この方式であると、１系統で放電灯１ａの
オン、オフ制御と調光制御とを行える。しかし、この場
合電源ラインに調光信号を重畳させる回路を制御盤に必
要とし、調光信号を判別する回路を放電灯点灯装置に設
ける必要があるので、回路的に複雑になり、かなり高価
なものとなる問題があった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、１系統でオン、オフ制御と調光制御
とが可能で、回路構成が簡単で且つ安価な負荷制御ｉ置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 上記目的を達成するために、本発明は操作器から与えら
れる負荷動作制御用の周期的な制御信号の持つ複数種の
波形的な可変要素で示された信号を夫々個別に検出し、
夫々の信号に応じて負荷の動作制御を行う制御手段を備
えている。

［作用］ 本発明は、上述の制御手段を備えることにより、操作器
から負荷制御装置に与えられる負荷の動作制御状態を表
す波形的な可変要素からなる制御信号に応じて、負荷制
御装置が負荷の複数種の動作制御を行うことができるよ
うにして、操作器からの制御信号を負荷制御装置に送る
１系統の信号系だけで複数種の負荷の動作制御を行うこ
とができるようにし、しかも操作器から与えられる別の
負荷の動作制御を表す波形的な可変要素で示された信号
を制御信号の中から検出して、その信号に応じた負荷の
動作制御を行う回路を設けるだけで良いので、回路構成
は比較的に簡単になり、且つ安１３− 価になるようにしたものである。

［実施例１ 第１図乃至第３図に本発明の一実施例を示す。

本実施例では調光器Ｂから放電灯点灯装置Ａに与えられ
る調光信号Ｖｄに放電灯１ａをオン、オフさせる機能も
持たせたものである。なお、調光信号Ｖｄとしては従来
例で説明したと同様にオンデユーテイ可変信号を用い、
放電灯１ａをオン、オフするために調光信号Ｖｄの周波
数を可変した場合について説明する。

第１図が本実施例の放電灯点灯装置Ａの具体回路であり
、インバータ回路１及び制御回路２の調光制御を行う回
路部分については従来例で説明したと同一のもので、本
実施例の場合には調光信号Ｖｄの周波数を検出して交流
電源ＡＣの放電灯点灯装置Ａへの供給を制御するスイッ
チＳＷの開閉を制御するオン、オフ制御回路１１を設け
である点に特徴を有する。なお、スイッチＳＷはリレー
Ｒｙの接魚を用いて構成してあり、リレーＲＦはオン、
オフ制御回路１１の出力で駆動制御される。

ところで、第２図（ａＬ（１＋）に示すように、調光信
号Ｖｄの周波数を可変した場合を考える。このように周
波数を可変しても、放電灯１ａを同じ状態で調光点灯さ
せる場合には、夫々の調光信号Ｖｄのオンデユーテイは
一定にする。つまり、ｔ、’／１２””ｔｌ”／　ｔ２
”しである。但し、第２図（ａ）、（ｂ）の場合には調
光信号Ｖｄの周波数が異なるので、パルス幅ｔ＋’ｔｔ
＋″は当然は異なっている。しかし、この場合にも平均
値回路１０ではオンデユーテイが一定であれば、コンデ
ンサＣ８の充電電圧は一定電圧になるので、放電灯１ａ
は調光信号Ｖｄの周波数に関係なく、一定状態で調光点
灯されることになる。

上記オン、オフ制御回路１１は、調光制御回路８のダイ
オードブリッジＤＢ２の出力でオン、オフするトランジ
スタＱイと、抵抗ＲＩ８を介して充電されトランジスタ
Ｑ、のオン時に充電電荷が放電されるコンデンサＣ５と
、コンデンサＣ９が充電された際のピーク電圧を保持す
るピーク保持回路１２と、このピーク保持回路１２の出
力電圧と抵抗Ｒ２０ｔＲ２１の分圧電圧である基準電圧
とを比較するコンパレータＣＰ２とで構成しである。

このオン、オフ制御回路１１のトランジスタＱ。

は、ダイオードブリッジＤＢ、を介した調光信号Ｖｄの
ハイレベル期間（パルス幅ｔ＋”ｔｔ＋″に相当する期
間）にオンとなり、ローレベル期間にオフとなる。コン
デンサＣ１はトランジスタＱ、のオフ期間に抵抗Ｒ１８
を介して充電され、調光信号Ｖｄのパルス幅が狭い程（
深い調光制御状態である程）、両端電圧が高くなる。こ
のコンデンサＣ６の両端電圧を保持したピーク保持回路
１２の出力が基準電圧以上になると、コンパレータＣＰ
２の出力がハイレベルになり、リレーＲｙを駆動する。

ここで、リレーＲ５１の接点であるスイッチＳＷは駆動
時に開（常閉型であるので、このときスイッチＳＷが開
いて放電灯点灯装置Ａへの交流電源ＡＣの供給が停止さ
れ、放電灯１ａが消灯する。

ところで、上述の場合に調光信号Ｖｄのパルス幅はオン
、オフ制御用の周波数によって可変するので、調光信号
Ｖｄには次の規制が必要である。

つまり、調光制御をかけないことができると、調光信号
Ｖｄは一定電圧信号となり、これでは調光信号Ｖｄの周
波数をオン、オフ制御回路１１が識別できない。そこで
、調光信号は少なくとも矩形波信号である必要がある。

また、調光状態が一定レベル以上に深くなると、放電灯
ｌａは点灯状態を維持できなくなるので、放電灯１ａに
一定レベル以上の調光をかけても放電灯／ａを調光する
ことにはならない。そこで、調光信号Ｖｄのオンデユー
テイは一定範囲の規制が必要である。なお、以下の説明
では例えば調光信号Ｖｄのオンデユーテイを１０％〜９
０％の範囲で可変したとして説明する。

この場合、放電灯ｅａをオン、オフ制御する調光信号Ｖ
ｄの周波数は次のように設定する。ここで、放電灯１ａ
をオンする場合の周波数をｆ、とし、放電灯ｌａをオフ
するときの周波数をｆ２とし、Ｌ　＞　ｆ２とする。こ
こで、周波数をｆ２にすると確実に放電灯１ａをオフで
きるようにするためには、調光信号Ｖｄは周波数ｆ２で
オンデユーテイが９０％であっても、このときの調光信
号Ｖｄのローレベル期間が、１７ 周波数ｆ、でオンデユーテイ１０％の場合のローレベル
期間よりも常に長くなるようにしておく必要がある。こ
のようにすれば、周波数ｆ、、ｆ２の切換によって放電
灯１ａを確実にオン、オフすることができる。

このように本実施例によれば、調光器Ｂから放電灯点灯
装置Ａに与えられる調光信号Ｖｄの周波数及びオンデユ
ーテイを可変することで、放電灯１２ａのオン、オフ制
御と調光制御を竹うことができ、このため第３図に示す
ように１系統の信号系で上記制御を行うことができる。

しかも、制御回路２にオン、オフ制御回路１１を設ける
だけの回路を追加するだけで良いので、回路構成も簡単
になり、安価になる。なお、上述の説明では調光信号Ｖ
ｄのオンデユーテイと周波数を可変して上記調光制御及
びオン、オフ制御を行う場合を説明したが、調光信号の
振幅及びオンデユーテイ、あるいは振幅及び周波数を可
変しても上述の場合と同様の効果が得られる。また、調
光信号のオンデユーテイ、周波数、振幅の夫々を可変し
て放電灯をさらに別１日− の制御を施すようにしてもよい。さらに、調光信号を矩
形波信号として説明したが、三角波や台形波でも周期的
な信号波形であれば発明を適用できる。さらにまた、上
記実施例では放電灯点灯装置を例として説明したが、勿
論放電灯煎灯装置に限定されるものではなく、負荷の動
作を外部からの制御信号によって各種状態に制御する負
荷制御装置であれば同様にして本発明を適用できる。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、操作器から与えられる負荷動作
制御用の周期的な制御信号の持つ複数種の波形的な可変
要素で示された信号を夫々個別に検出し、夫々の信号に
応じて負荷の動作制御を行う制御手段を備えているので
、操作器から負荷制御装置に与えられる負荷の動作制御
状態を表す波形的な可変要素からなる制御信号に応じて
、負荷制御装置が負荷の複数種の動作制御を行うことが
でき、操作器からの制御信号を負荷制御装置に送る１系
統の信号系だけで複数種の負荷の動作制御を行うことが
でき、しかも操作器から与えられる別の負荷の動作制御
を表す波形的な可変要素で示された信号を制御信号の中
から検出して、その信号に応じた負荷の動作制御を行う
回路を設けるだけで良いので、回路構成は比較的に簡単
になり、且つ安価になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図（ａ）、（
ｂ）は夫々周波数を異ならせた調光信号の波形図、第３
図は放電灯点灯装置を複数備えた負荷制御システムのシ
ステム構成図、第４図は従来例の放電灯点灯装置の概略
回路構成を示すブロック図、第５図は同上の調光信号の
波形図、第６図は同上の具体回路図、第７図及び第８図
は夫々同上の放電灯点灯装置を複数備えた負荷制御シス
テムのシステム構成図である。 Ａは放電灯点灯装置、Ｂは調光器、１ａは放電灯、２は
制御回路、Ｖｄは調光信号である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）操作器から与えられる負荷動作制御用の周期的な
   制御信号の持つ複数種の波形的な可変要素で示された信
   号を夫々個別に検出し、夫々の信号に応じて負荷の動作
   制御を行う制御手段を備えた負荷制御装置。