JPS5832396A - 放電灯点灯装置 - 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】 この発＊ａ、放電灯点灯装置に係す、＊に放電灯の光量
が少なくなる深調光時の点灯、始動の勝れる放電灯点灯
装置に関する。

出願人等は、先に第１図に示すような放電灯点灯装置を
提案した。この種の放電灯点灯装置ｌは。

交流電源２、例えば、商用電源の点弧角（導通角）φム
を制御する調光装置３に接続され、この調光装置３によ
多制御される点弧角φムに応動して消弧角を発生させ、
この消弧角と点弧角φム　との位相差によシ放電灯４を
調光点灯する。

とζろが、この種の装置ｌを用いて放電灯４を点灯した
場合には、第２８（８）（８）に示すように、放電灯４
の放電は電源電圧の点弧角φムからある角φｐだけ逼れ
て起こる。この逼れ角φｐは、放電灯４の消費電力、印
加電圧等によ〕若干異なるが。

１１０Ｗ用の放電灯でおよそ０．１１ツジアン程度であ
る。そζで、前記位相差が小さくなる深調光時。

例えば、電源電圧の波高値を生じる０、５πラジアン附
近では１点弧角φム　が０．４にラジアンのとＩＫ。

放電灯４が０．１にラジアンだけ遅れて０．５πラジア
ン時に放電し、この放電の立上〕直後に消弧させれば、
放電灯４の調光が最も深く、かつ、始動良好なものとな
る。

この発明杜１以上のような見地に基づ龜なされたもので
あって、交流電源に調光装置を介して接続されゐ放電灯
点灯装置に、消弧位相制御回路を附加し、この消弧位相
制御回路で、前記調光装置によｐ制御される各半サイク
ルの点弧角に応動し丸溝弧角を決定し、しかも前記点弧
角が基準位相角よｐ遍れ位相となったときに、消弧角の
位相進みを停止させ、消弧角の発生範囲を規制すること
により　（例えばπラジアンから０．５π２ジアンの間
）、深調光時の点灯、始動の勝れる放電灯点灯装置を提
供すること金目的とする。

以下、添付図面に基づいて、この発明の一実施例を説明
する。

ｊ１３１１は、この実施例に係る放電灯点灯装置の構成
図である。この放電灯点灯装置１１は、交流電源ν１例
えば、商用電源に調光装置１３を介して接続され、放電
灯１４１例えば、けい光灯を調光点灯するものであって
　ｉｓ光装置１３の出力電圧を全波整流する整流回路加
、消弧位置制御回路２１．および点灯回路ｎを備えてな
る。

ζζで、調光装置１３は、交流電源認の電圧波形におけ
る、各半サイクルの点弧角φムを制御して、放電灯１４
の明るさを連続的に変えるものであって。

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。点弧角φムにおける制御範囲の最大値（遅れ位相の
最大値）娘、点弧角φムが与えられ放電灯１４が放電す
るまでの遅れ位相、後述する消弧角φ１の最大進み位相
角φＢ、および放電灯の開始電圧などを考慮して設定さ
れる。例えば、放電の遅れ角が０．１にラジアン、消弧
角の最大進み角を０．５πツジアンとすれば、点弧角φ
ムの制御範囲は０ツジ７ノから０．４にラジアンの範囲
に設定される。この調光器１３の出力電圧は、放電灯点
灯装置１１へ加えられる。

この放電灯点灯装置１１のうち、整流優艶および点灯回
路ｎを備えた放電灯点灯回路は、従来種々提案されてお
）、前記調光装置１３の交流出力を整流回路加で全波整
流し、この整流電圧を、点灯回路４に加え、放電灯１４
を点灯する。この点灯回路ｎとしては１種々のものが使
用でき、例えば、ト２ンジスタヤナイリスタインパータ
などからなるインバータ点灯回路４を用いた場合には、
前記整流回路加の出力電圧を高周波電圧（例えば、数Ｋ
Ｈｚ以上）に変換して、放電灯１４を点灯する。この整
流回路田と点灯回路四との間には、入力端子ａ。

＠および出力端子す、ｄを介して消弧位相制御回路２１
が接続される。なお、整流優艶を交流電源１２と調光装
置１３との間に設け、この調光装置１３に消弧位相制御
回路４を接続してもよい。

第４図はとの消弧位相制御回路４の回路図、第５図はこ
の回路各部の波形図である。この消弧位相制御回路４は
、調光装置１３による点弧角（導通角）φムを検出する
回路と、この検出回路によル検出される点弧角φムの遅
れｌζ応じて消弧角φＢを進ませかり点弧角φムの進み
に応じて消弧角φ１を遅らせる回路と、交流電源電圧波
形にかける各半サイクルの点弧角φムが０．５に一ツジ
アン未満の基準位相角よ〉遅れ位相となったと１に前記
消弧角φ３の位相進みを停止する回路とを備え、前記整
流回路加（ｔ７’ｈは調光装置１３）の出力液形におけ
る各半サイクルの点弧角φムに応動じて、一定の範囲内
で消弧角φＢを決定するものであって、＾体的には１次
のような構成からなる。

即ち、入力端子ａ、ｃｆ！ＩＪζ定電圧源（資）と、各
半サイクル化おける点弧角φムの発生時期を検出するレ
ベル判定回路３１とが、並列に接続される。この定電圧
ｌｌ３０は、コンデンサＣ３０とツェナーダイオードＺ
Ｄ３０とが並列接続されてな９．一方、レベル判定回路
３１は、ＮＰＮ）９ンジスタＴＲ３１おヨヒベース・エ
ミッタ間のバイアス用抵抗Ｒ３１を備えてなる。入力端
子畠に、第５図（Ａ）（８）ピ）に示すような入力電圧
Ｗｉｎが印加されると、定電圧源萄中の；ンデンサＲ３
０は充電される。一方１点弧角φムからｇ２ジアンまで
の間、レベル判定回路３１中のトランジスタＴＲ３１に
は、抵抗Ｒ３１を介して順方向にバイアスが加わるので
、トランジスタはオンし、そのコレクタ電圧は％ｏ′と
なるが、位相角０ツジアンからφムまでの間は、トラン
ジスタＴＲ３１がオフとなるので、そのコレクタ電圧は
定電圧源（資）の丸めに１　となる。そのため、このレ
ベル判定回路３１のコレクタ電圧は、第５図（Ａ）（Ｂ
）（ロ）に示すように１位相角０ラジアンからφＡ［で
の間のみ、電圧１　の方形波となる。この方形波は充放
電回路諺に加えられる。

この充放電回路３２は、前記レベル判定回路３１の出力
により充放電するものであって、このうち。

充電回路は、前記トランジスタＴＲ３１のコレクタ側に
接続された抵抗Ｒ３２−１と、コレクタ・エミッタ間に
直列接続された抵抗Ｒ３２−２およびコンデンサＣ３２
とで、構成され、一方、放電回路は。

前記トランジスタＴＲ３１のコレクタ・エミッタ間に直
列接続された抵抗Ｒ３２−３および前記コンデンサＣ３
２で構成される。そのため、第５図（Ａ）（Ｂ）？−３
の夷曽で示されるように、充電回路では、前記レベル判
定回路３１の出力とともに時定数（Ｒ３２−１＋１３２
−２）・Ｃ３２で立上り放ｉＩＬ向路では１点弧位相角
φム時から時定数Ｒ３２−３・Ｃ３２で立下る。

この充放電回路諺の出力は、平均化回路おに加えられる
。

平均化回路おは、前記コンダン−ｒｃａｚの両端に直列
接続された抵抗Ｒ３３およびコンダンｔＣ３３で構成さ
れ、前記充放電回路＆の出力を平均化して直流とし、　
ｊ１５ＷＡ（Ａ）（８）（ハ）中の点線で示されるよう
な電圧波形を出力し、コンパレータＵに加える。

コンパレータ詞は１点弧角φムが基準位相角よシ遅れ位
相となったときに出力を出すものであって、その入力端
子に、前記平均化回路おの出力と。

可変抵抗Ｒ３４を介して前記定電圧ＩＩＥ３ｏの定電圧
とが、それぞれ加えられ、この定電圧源（資）からの定
電圧ｖｌに比べ、平均化回路（の出力電圧が大きくなっ
たとき、即ち、点弧角φムが基準位相角より遍れ位相と
なったときに、このコンパレータＵから出力が出る。こ
の基準位相角とその基礎ζどなるコンバレー＃Ｕの一方
の入力である定電圧Ｍｌレベルとは、後述する消弧角φ
ｌにおける最大進み位相をどの時点に設定するかｋよシ
決定される。

第８１１（Ａ）（Ｂ）ｆうでは、定電圧レベルｖｌは、
一点鎖線で示されるよう化、各半サイクルにおける点弧
角φムがＯラジアンから０．３ｇラジアン附近の範囲に
あると亀の平均化回路おの出力レベルと、各牛サイクル
における点弧角φムが０．５にラジアン未満附近にある
ときの平均化ＶＡｉｍ３３の出力レベルとの。

中間に設定畜れている。この；ンパレータ腕の出力は、
り２ンプ回路あに加えられる。

このり２ンプ回路あは、前記コンバレーーアノ出力によ
〕作動すゐ消弧角φ藤の位相進みを停止する回路であっ
て、前記コンパレータあの出力がペムスに加えられるＮ
ＰＮ）？ンジスタＴＲ３５と。

このトランジスタＴＲ３５のコレクタ側に接続されるツ
ェナーダイオードＺＤ３５とで構成される。このクラン
プ回路あでは、前記コンパレータＵの出力がトランジス
タＴＲ３５のベース側に加えられると、トランジスタＴ
Ｒ３５がオンし、ツェナーダイオードＺＤ３５が働いて
、積分回路あの出力電圧をクランプし、後述するように
消弧角φ１の位相進゛　　みを停止させる。

ζこで、積分回路蕊は、前記レベル判定回路３１に直列
接続され九抵抗Ｒ３６およびコンデンサＣ３６で構成さ
れ、レベル判定回路３１の出力を積分する。

そのため、この積分回路蕊は、第ＳＷＡ囚（ホ）の実線
で示すように、位相角０ラジアンからφムｔで立上り、
その後この積分値を保持し、クリ讐回路ａでクリアされ
る。即ち、このクリア回路Ｖは。

ＮＰＮ）ツンジスタＴ　Ｒ３７，このトランジスタＴＲ
ｑの；レクタ側と前記コンダン？Ｃ３６との間に接続さ
れた抵抗Ｒ３７−１，およびトランジスタＴＲ釘のペー
ス側に接続されてバイアス電圧を加えるコンデンサＣ３
７，抵抗Ｒ３７−２で構成され、レベル判定回路３１の
出力がコンデンサＣ３７を介して抵＊Ｒ３７−２に印加
されると、トランジス／ＴＲ３７がオンし、充電されて
いた前記積分回路回申のコンダンｔｃａｓが、抵抗Ｒ３
７−１を介して放電し。

前記積分回路あの出力を、第５図（Ａ）（Ｂｌ（ホ）に
示すようにクリアする。各半サイクルにおける点弧角φ
ムが、第５図＠０）ｌと示すように、　０．４ｇラジア
ン附近の深調光時において状、前記コンパレータＵの出
力でり２ンプ回路あ中のツェナーダイオードＺＤあが通
電するので、このツェナーダイオード、ＺＤあによｐ、
第５図（Ｂ）（ハ）に示すように、この積分回路蕊の出
力電圧がクランプされる。この積分回路部の出力は、タ
イマー回路部に加えられる。

タイ！−回路３８Ｆｉ、プ闘グラ！プル・為エジャンク
シ璽ン・トランジスタＰｕＴと、そのアノード側（ム側
）に抵抗１３Ｂ−１およびコンデンサｃ３８゜ゲート側
（Ｇ側）に抵抗Ｒ３８−２およびツェナーダイオードＺ
Ｄ３８．カソード（Ｋ側）に抵抗Ｒ３８−３をそれぞれ
接続してなる。この７ノード側（ム儒）の抵抗１３Ｂ−
１およびコンダンｔＣ３８は前記積分回路部の出力を積
分するものであって。

積分回路部における出力電圧の上昇に伴なってアノード
側（ムＩＩ）電圧も上昇し、積分回路出力の上昇が停止
した後も緩やかに上昇する。この７ノード儒（ム儒）電
圧が、一定電圧であるゲート側（Ｇ儒）電圧よシ大きく
なった時点で、カソード儒（Ｋ側）の抵抗１３８−３に
第５回置（へ）に示すような出力パルスが出る。こζで
１点弧角φムが０．４ｔツジアン附近の＃Ｉｌ１党時に
おいては、前記積分回路部の出力がツェナーダイオード
ＺＤ３５でクランプされるので、タイマー回路部におけ
るナノード側（Ａ側）電圧の後段の上昇率が固定化され
。

タイマー回路部の出力パルスも、例えば、０．５πラジ
アンで固定化される。而して、点弧角φムがＯラジアン
から０．４ｇ？ジアン附近へと遅れ位相になるにともな
って、タイ！−回路羽の出力パルスもｗ９ジアンから０
．５πラジアンへと進み位相になシ。

しかも点弧角φムの位相遅れに比べ、タイマー回路部の
出力パルスの位相進みの割合が大きくなる。

このタイマー回路部の出力は、駆動回路器に加えられる
。

この駆動回路器は、サイリスタＳＣＲを＾え。

前記タイ！−回路蕊の出力パルスがこのサイリスタＳＣ
Ｒのゲートに加えられると、７ノード・カソード関がオ
ンし、入力端子息に加えられた入力電圧Ｔｉｎが０にな
ればオフとな〕、第５図（ＡＪ＠（ト）ｉと示すような
出力をスイッチング素子４０ｊこ加える。

□”。

このスイッチング素子栃はＮＰＮ）ツンジスタＴＲ４０
を具え、このトランジスタＴＲ４０の工ｔツタとゲート
は前記サイリスタ８０Ｈのアノードとカソードとに接続
される。このトランジスタＴＲ初は、ペース電流が流れ
ることによりオンし、前記サイリスタＳＣＲがオンすれ
ばペース電流が０となるのでオフとなる。その丸め、こ
のトランジス−Ｔ１４０のエイツタ側番ζ接続された入
力端子Ｃと、：ｙレクタ儒に接続され九出力端子ｄとの
間は。

第５図（Ａ）（Ｂ）−に示すように点弧角φム時ｌζオ
ンし。

サイリスタ８ＣＨのオン時（消弧角４１時）にオフとな
る・従って、このトランジスタＴＲ４０のオンの期間中
、入力電圧Ｖｉｎがそのまま出力端子す。

ｄに出力電圧Ｖｏｕｔとして現われる（［５回置（鞠（
す））。この出力電圧Ｖｏｕｔは、点弧角φムが０２ジ
アンから０．４π２ジアン附近へと遅れ位相になるにと
もなって、消弧角φ薦　−にラジアンから０．５にラジ
アンへと進み位相となｐ、しかも点弧角φムの位相遅れ
に比べ、消弧角φＢの位相進みの割合が大きくなるので
、この消弧角φ扉によシカットされる入力電圧波形の後
縁電圧ＶｊＢが１点弧角φムによｐカットされる前縁電
圧Ｖφムに比べ常に大きくなる。

次に、上記放電灯点灯装置１１の動作について更に説明
する。

今、調光装置１］こよる各半サイクルにおける点弧角φ
ムの制御が、０ラジアンから０．３附近の浅調光時にお
いては、この調光装置１３の出力電圧が消弧位相制御回
路２１に加えられると、この入力電圧Ｖｉｎ（第５図（
Ａ）（イ））はレベル判定回路３１でレベル判定され、
位相角０ラジアンからφムまで方形波電圧を出力する（
１ｓ５図囚（ロ））。この方形波電圧は充放電回路部に
加えられ、この充放電出力が平均化回路おで平均化され
るが（第５回置（ハ））、この平均化された電圧レベル
は、定電圧源（９）からコンパレータＵへ加えられる電
圧レベルｖＩＬ　よシモ低い九め、コンパレータ腕の出
力は０となる（第５回置に））。一方、前記レベル判定
回路３１の出力は、積分回路部に加えられ１位相角Ｏラ
ジアンからφムまで上昇し丸後同−電圧レベルを保持し
、位相角πラジアンでクリア回路３７１こよシフリアさ
れる（第５回置（ホ））。この積分回路％の出力はタイ
マー回路部に加えられ、このタイマー回路部のアノード
側電圧がゲート側電圧よシ大きくなつ九時点、即ち点弧
位相角φムが基準位相角より週れ位相となったときに、
パルス電圧を出力する。

このパルス電圧によシ駆動回路３９が作動しく第５１１
（Ａ）（）））　、スイッチング素子菊をオフ状態にす
るので（第５図（Ａ）ｅｆｆ）　、出力端子す、ｄには
、入力電圧Ｖｉｎの後方が点弧角φムに応じた消弧角φ
Ｂでカットされた出力電圧Ｖｏｕｔが出る（＃ｔ５図囚
装置）１゜この出力電圧Ｖｏｕｔが点灯回路２２ｆ：介
して放電灯１４に加えられると、この放電灯１４は点弧
角φ五時から若干遅れて（例えばＯ，ｌＫラジアン）放
電七、消弧角φＢ時ζζ消弧して、調光点灯する。

次に、調光装置１３による点弧角φムの制御が。

例えば、０．５πラジアン未満の０．４にラジアン附近
の深調光時においては（第５図（Ｂｌピ））、点弧角φ
ムの位相遅れに応じてＶベル判定画Ｗ１１３１の方形波
出力が長くなるとともに、充放電回路部の充放電波形の
電圧レベルが上昇する（第５図（Ｂ）（ハ））。そのた
め、平均化回路部の電圧レベルが、定電圧源（至）から
供給されるコンパレータあの入力電圧ｖｌ　よｐ高くな
るので、；ンパレータＵから出力が出る（第５１１＜Ｂ
）に））。このコンパレータＵの出力によシフランプ回
路あが働い−て、積分回路加の出力電圧がクランプされ
る（第５図（Ｂ）（ホ））。これにより。

タイマー回路部のアノード側電圧の後段の上昇率が一定
となシ、タイマー回路部の出力パルスが。

例えば、０．５Ｋ）ジアンで固定化される（第５ｒＩＡ
（Ｂ）（へ））。その丸め、このタイマー回路部の出力
パルスによって規制される消弧角φＩ＆　も、０．５π
ラジアンで固定化する。点弧角φムがＯラジアンから、
例えば、０．５にラジアン未満の０．４にラジアン附近
へと遅れ位相ｌとなるに従って、消弧角φ１　もπ２ジ
アンから１例えば、０．５にラジアンへと進み位相とな
ル、この０．５πラジアン以上は進み位相とならないば
かりか、消弧角φＢの位相進みの割合が、点弧角φムの
位相遅れの割合より大きいので、この消弧角φ２によシ
カットされる後縁電圧ＶφＢが、点弧角φＢξこよシカ
ットされる前縁電圧Ｖφムよシ常に大きくなる（第５図
（Ｂ）（す））。そのため、例えば、放電灯１４が点弧
角φム時から０．Ｉｇ、９ジアンｔ１ど遅れるとすれば
、点弧角φムが０．４Ｍ’）ジアンのと龜％　＆５ｇ５
πラジアン放電と消弧を行なわせることかで暑、極小光
量まで調光深度を深くでき、しかも点灯始動が良好とな
る。

なお、この実施例では、最深調光時における点弧状態と
して１点弧角φムが０．４にラジアン、消弧角φ１がｏ
、５πラジアンにあるときについて説明しているが、最
深調光時における後縁電圧ＶφＢが放電開紬電圧よｐ大
きくなる範囲内ならば、この最深光時における消弧位相
角φＢを０．５πラジアン以外の位相点に設定すること
も可能である。また、この実施例では、コンパレータＵ
でその二つの入力電圧を比較し、定電圧源（資）からの
入力電圧ｖｌよｐも平均化゛回路おからの出力電圧が大
きくなり九と倉に、このコンパレータＵから出力が出て
。

消弧角φ３の位相進みが固定されるのであるが。

このようなコンパレータＵを用いないで、直接に基準位
相角よりも点弧位相角φムが位相遅れとなつ九と龜に、
出力を出すような位相比較回路などを用いることも可能
である。

この発明は１以上のよう番と構成されるので、放電灯の
放電遅れ、消弧角の最大進み位相などを考慮して基準位
相角を０．５にラジアン未満の所定角に設定すれば１例
えば位相角０．５πツジアンで、放電灯の放電と消弧を
行なわせることができ、そのため極小光量まで調光深度
を渫くで龜、しかも点灯始動が棗好な放電灯点灯装置を
提供できる効果がある・

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の前提となる放電灯点灯装置の説Ｗ１
４ＩｌＩ、第２図は第１ＩＩの波形図であって、同図ｃ
Ａ）ｔｉ放電灯点灯装置の入力電圧波形図、同図（Ｂ）
はランプ電流の波形図、第３図線この発明の一実施例に
係る放電灯点灯装置の概略説明図、第４図は第３図中の
消弧位相制御回路の回路図、第５図は第４図の回路各部
の波形図である。 １．１１・・・放電灯点灯装置、２．１２・・・交流電
源。 ３．１３・・・調光装置、４．１４・・・放電灯、加・
・・整流回路、２１・・・消弧位相制御回路、２２・・
・点灯回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源電圧波形における各半サイクルの導通管制御す
   る調光装置の出力によシ、放電灯を調光点灯する放電灯
   点灯装置＃Ｃおいて、前記調光装置による導通角を検出
   する回路と、この検出回路によｐ検出されゐ導通角の逼
   れに応じて消弧角を進ｔせかり導通角の進みに応じて消
   弧角を逼らせる回路と、前記交流電源電圧波形１こおけ
   る各半サイクルの導通角が０．５π力ケン未満の基準位
   相角よ）遍れ位相となったと亀に前記消弧角の位相進み
   を停止する回路とを備えた。消弧位相制御回路を設けた
   ことを畳黴とする放電灯点灯装置。