JPS5887799A - 放電ランプ輝度段階制御用電気装置 - 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】 本発明は、気体及び／又は蒸気放電ランプの輝度を段階
的に制御する電気装置であって、ランプ動作中交流電圧
源に接続される２個の入力端子と、該両入力端子間にラ
ンプと直列に接続された少くとも８個のコイルと、これ
らコイルの一つと並列に接続されこのコイルをバイパス
するサイリスク特性を有する第１制御半導体スイッチン
グ素子と、−ランプの最低調光状態（非減光状態）にお
いて前記半導体スイッチング素子をランプｙ；：＊れる
電流の周期的な零交差後に導通せしめる前記スイッチン
グ素子の制御回路と、前記半導体スイッチング素子の上
記導通動作を阻止し得る補助回路とＥ％え、前記半導体
スイッチング素子の制御回路はこのスイッチング素子の
制ａ＠極から主電極への接続線で構成して成る放電ラン
プ輝度段階制御用磁気装置に関するものである。

上述した種類の従来の電気装置は例えばドイツ国特許出
ｌ！１［公開第２６４７８７１号に開示されている。前
記半導体スイッチング素子の導通状態においてはランプ
は非５光状態即ち非５減光状態にある。前納半導体スイ
ッチング素子の非導通状態においてはランプと直列に配
置されているインピーダンスが大きくなってランプは調
光即ち減光される。調光命令は前記補助装置ｈｅ介して
云えることができる。この従来の電気装置は、ランプと
直列に更に追加のコイルを具え、このコイルの両端間に
前記半導体スイッチング素子の制御回路を接続している
点に欠点がある。即ち、この追加のコイルもランプ磁流
を流すので、このコイルをこの電流に対して設計する必
要がある。斯るコイルはランプの主電流回路を複雑にす
るのみならず、この回路に追加の電気エネルギー損も生
ずる。

本発明の目的はランプの主電流回路が簡単な構成であっ
て僅かな電気エネルギー損を生ずるのみである上述した
種類の電気装置を提供せんとするにある。

本発明は上述した構成の電気装置において、前記半導体
スイッチング素子の制御電極からその主電極への接続線
は電圧増大回路素子から自由とし、前記半導体スイッチ
ング素子でバイパスされたコイル（以下バイパスコイル
と称す）のインダクタンスを大きくして前記電流の零交
差後のランプの再点弧時に前記半導体スイッチング素子
の制御電極の電圧がこのスイッチング素子を導通するに
充分な値となるようにしたことを特徴とする。

この電気装置はランプの主電流回路に追加の電気コイル
を一必要としない。これがため斯るコイルにおける電気
エネルギー損は発生しない。

以Ｆにこの点を更に詳しく説明する０ランプを調光する
場合には調光装置自身による磁気エネルギー損が極く僅
かとなるような手段を講する必要がありそうしなければ
調光により得られるエネルギーの節約を充分とすること
はできない。本発明は前記半導体スイッチング素子の極
めて簡単な制御回路を、この制御回路を駆動する簡単な
手段と組みきわせるという着想に基づくものである。こ
の制御回路を駆動すると前記、半導体スイッチング素子
が導通状態になる。このｉｔＫ制御回路の駆動は零交差
直後、即ちランプが新しい半サイクルの開始時に再点弧
する際にランプに流れる電流（ｉ）の急速な変化を利用
して行なうことができる。ノくイパスフイルはランプと
直列に配置されているので、このコイルにも同じ電流変
化が発生する。このノくイパスコイルのインダクタンス
（Ｌ）ｆ：高い値にか前記第１半導体スイッチング素子
の制御回路を駆動する大きざとｂるようにすればこの半
導体スイッチング素子み導通ずるｔこのようにランプを
流れる電流に従ってバイパスコイルを流れる電流のこの
断続を利用すれば、制＃回路の駆動のためにランプと直
列にａ７ＪＯのコイルを用いる必要はなくなる″。前述
したように、従来の電気装置は祈る追加のコイルを用い
るものである。

前記第１牛導体スイッチング素子はサイリスタ特性を有
するため、この素子はその電流が保持電流値に低下する
まで導通し続ける。即ち、この素子はその制御電極に加
えられる短かい信号が消えた後も導通し続ける。

ランプは、前述した補助装置により前記半導体スイッチ
ング素子が導通するを阻止されたときに調光即ち減光さ
れた状態となる。これに対し、この半導体スイッチング
素子が周期的に導通状態にされるときはう・ンプは調光
即ち減光されてない明るさで点灯Ｔる。この半導体スイ
ッチング素子は例えばサイリスタとすることができる。

或は又、この半導体スイッチング素子は逆並列に接続さ
れた２個のサイリスタから成るものとＩることができ、
更に双方向サイリスタ特性′５：有Ｔる素子（トチイア
ツク）とすることもでき、６つ 蛋＠明電気装置は、例えば道路照明用に用いることがで
きる。この場合には、調光即ち減光状態への切換えは交
通量の少ない深夜の間とすることができる。この装置は
道路に沿って配列された尤　−源の複数個を消灯するよ
うとしたものと比較して路面における照明光の分布が一
定となる利点を有する。更に、本発明電気装置はトンネ
ルの照明に使用するのに好適であり−、トンネルの外か
らの明るさに応じてトンネル内の照明の明るさご増減し
てトンネルの出入口における明暗の差を最小にすること
ができる。

更に、本発明電気装置においてはランプの主心流回路と
直列に、ｌＧ１以上の調光用コイルｆ、ｔＲけ、これら
フィルの各々を各別の半導体スイッチング素子でバイパ
スすることができる。この装＋１は数段階の光度調整が
実現できる利点を有する。

Ｊｌ光状態を得るための前記補助装置は例えば前記第１
制御半導体スイッチング素子の制御電極からその主電極
への接続線内のスイッチを開くよう構成することができ
る。

本発明電気装置の好適例では前記第１半導体スイッチン
グ素子の制御回路を抵抗を具えるものとし、前記補助装
置は前記第１制御牛導体スイッチング素子の制御電極と
他方の主電極との間に接続された双方向形の第２制御半
導体スイッチング素子を具えるものとする。この場合調
光状態はこの第２スイツチング素子を導通状態にするこ
とにより得られる。

この好適例の利点は、第１半導体スイッチング素子の制
御１１１１！回路の信＠度がこれに組込まれた追加のス
イッチング素子により低下されることがない点にある。

制御回路内の前記抵抗は制御回路内に不所望に大きな電
流が発生するのを阻止する〇上記の本発明好適例を更に
改良した例においては、ランプを高圧金属蒸気放電ラン
プとし、前」第２制御半導体スイッチング素子の制御回
路にタイマ回路を設けて、電気装置の入力端子間に電圧
が人力されてから少くとも１分経過するまでは第２制御
半導体スイッチング素子が導通し得ないようにする。

この改良例の利点は、ランプのｇｉ３動が常に”非調光
１ｇ１ｍ状轢“で行なわれる点にある。その結果、ラン
プの始動が一層確実に行なわれる。このことは、幹線電
圧の短時間の遮断後におけるランプの再始動にも有用で
ある。即ち、斯る幹線電圧の遮断後に再び幹５ｔｔｔ圧
が供給されたとき、ランプは多くの場汗まだ高温度を有
しているので一般に高い再始動電圧を＠要とするので、
この場合には非調光回路状態とすりのが有利である。

本発明電気装置で駆動されるランプは例えば低圧水ｍ蒸
気放電ランプとすることができる。このランプが予熱電
極を有する場合には上述のタイマ回路を有利に使用する
ことができる。即ち、この場合には充分な電圧を予熱に
使用することができ、ランプの点灯を促進することがで
きる。この場合には１分以Ｆの非調光回路状態を使用す
ることができる。

本発明の更に池の改良例においては前記第２制御半導体
スイツ÷・ング素子のｗＩＪ御回路はフォトカプラを具
え、このフォトカプラの光源は制御゛導線に接続して、
この光源のスイッチオフにより第２半導体スイッチング
素子が異なる導通状態となるようにする。

この改良例の利点は前記制御導線を経て人力ＴるＩＩＩ
九命令が電気的に安全な方法でｗｉ２制御半導体スイッ
チング素子の制御回路に云えられる点にある。

図面につき本発明を説明する。

図面は本発明電気装置の一実施例の電気回路図を示す。

図面において１及び２は約２２０ボルト、５０Ｈｚの交
流電圧幹線に接続するための入力端子を示す。これら入
力端子１及び２は第１コイルδと第２コイル鳴と高圧ナ
トリウム蒸気放電ランプ６の直列回路を経て相互接続さ
れる。高圧ナトリウム蒸気放電テンプは例えばオランダ
国特許第１５４８６５号明細書に開示されている。コイ
ル８は双方向サイリスタ特性を有する第１制御半導体ス
イッチング素子６（）ライアツク）によりノくイパスさ
れる。入力端子ｌから回路素子８，６゜鳴及び５を経て
入力端子２に至るループは主電流回路を表わす。ｌＯは
制御導１１１１１の予イルの端子を示す。

入力端子１は抵抗１５及びコンデンサ１６の直列回路を
経て半導体スイッチング素子６の制御磁極に接続される
。このスイッチング素子６の制御４極は逆並列に接続さ
れた２個のトランジスタ１７及び１８を経てスイッチン
グ素子６の主電極１９にも接続される。この主電極はス
イッチング素子のコイル４側のものとする。トランジス
タ１７及び１８は相まって第２制御半導体スイッチング
素子を構成する。

半導体スイッチング素子６の？１７１Ｉ＃電極は更にツ
ェナーダイオード２０を経て抵抗２１及びコンデンサ２
２と直列に入力端子２に接続される。ツェナーダイオー
ド２０はダイオード２８及びコンデンサ２４の直列回路
で側路される。

トランジスタ１　’７のベースは抵抗２５に接続され、
トランジスタ、１８のベースは抵抗２６に接続される。

これら抵抗２５及び２６の他側は相互接続され、ＮＡＮ
Ｄゲート２７の出力層子に接続される。このゲート２７
は口］Ｄゲート２８の出力端子２８に接続される。この
ゲート２８は給電のためにその一方の１ｌＥａｓ子がダ
イオード３８とコンデンサ２４との間の接続点Ｖに接続
され、他方のＷＬ源端子がスイッチング素子６の制御電
極に接続された導＠Ａに接続される。ゲート２フ及び後
述する他のゲー）　４０　ｅ　４１も同暖に給電線Ｖ−
Ａに接続される（これらの接続は図示していない）。ゲ
ート２８の第１入力端子Ｏは集積回路（ＩＣ）２９に接
続される。このＩＣはフィリップス社のＨＥＦ４０２０
型である。ゲート２Ｂの他方の入力端子Ｄ　１１点Ｂに
接続される。この点Ｂはコンデンサ、８０文び抵−１ａ
ｔの並列回路を経てダイオード２３とコンデンサ２４′
の接続点Ｖに接続される。この点Ｂはフォトカプラ８２
の光感応部な経て導線ムにも接続される。このフォトカ
プラ３２の発光部は一端が入力端子２に、也喘が抵抗８
３に接続される。この抵抗８３の他側は整流器８４を経
て制御導線１１に接続される。ＩＣ２９は、一端がダイ
オード２８とコンデンサ２４の接続点Ｖに、他端が導Ｉ
ｓＡに！１！Ｉ続された回路で給電される。工０２９の
一方の入力端子はＨＡＮＤゲート４０の出力端子に接続
される。ＩＣ２９の１世方の入力端子はＮＡＮＤゲート
４１に接続される。ＩＯ２９とゲート２Ｂとの接続点は
ダイオード４２を経てゲート４０の入力端子に接続され
る。

この入力端子は抵抗４８を経て入力端子２にも接続され
る。抵抗４４がダイオード４５と直列に接続され、この
ダイオードの他側かゲート４１の入力端子に供給される
。このダイオード４５は抵抗４６とコンデンサ４７の並
列回路にも接続される。

この並列回路の他側は導線Ａに接続される。ゲート４０
の入力端子は更に抵抗４８とコンデンサ４９の並列回路
を経て導１ｊ！Ａに接続される。６０はランプ５の点弧
用電子式スタータを示す。このスタータの一端はコイル
番のタップに接続され、他端は端子２に接続される。

″スタータ６０はコンデンサ６１と双方向形制御牛導体
スイッチング素子６２（トライアック］の直列回路を具
える。制御回路６８（１図で示す）はコンデンサ６１と
スイッチング素子６２との接続点とスイッチング素子６
２の制御電極との間に接続される。

上述の回路は次のように動作する。初めに電気信号が制
御導ＩＪｌｌ上に存在し、その結果としてフォトカフラ
δ２の発光部が光感応部−を照射しているものと仮定す
る。この場合ランプ５は非調光、即ち非減光状帳になる
。これは次のように説明することができる。端子１及び
２が２２０ボルト、５０　Ｈｚの交流電圧に接続される
と、第２半導体スイッチング素子（１７，１８）は非導
通状態になり、その状態に維持される。これは工０２９
が！＆初にゲー）４０を経て１０２９の入力端子に供給
される幹線電圧サイクルを計数する事実により生ずる。

この計数動作が終了するまでは（本例で−は１６３秒後
１、ＩＯ２９の出力は低電位から高１位に変化し、ない
０Ｉ０２９の出力が高電位になると、ゲー）４０の入力
端子の電圧が整流器４２を経て高電位になる。その結果
ゲート４０は矩形波１圧を供給し得なくなるため、ゲー
ト２８の入力端子Ｇの電圧は高電位のままとなる。本例
でに、ケ−）　ｇ　８の入力端子りの電圧は低電位にあ
るＩＪ）ら、’７’　−）　２７の入力端子は高電位と
なり、ゲート２７の出力は低電位になる。これｉｌ　）
ランジス＊１７，１８が導通するのを阻止する。

この状態ではスイッチング４す６の制御回路１５．１６
がこのスイッチング素子を導通し、コイル３を短絡する
ことができる。その結果ランプ５は非減光回路状態で始
紡することができる。

このランプの始紡中におけるこのスイッチング素子〇の
導通動作はスタータ６ｏのスイッチング素子６２が導通
状態になったときに発生するコンデンサ６１との直列共
振に応答してコイル８の周端間に現われる高電圧によっ
て行なわれる。

コツトきコイル４の一部分に発生する１流パルスはこの
コイルの池の部分に高電圧全誘起し、これによりランプ
５が点弧する。

′ランプ５が点弧すると、スタータ６０はその電圧依存
制御回路６８により不作動にされる。

スイッチング素子６はランプ５を流れる電流の各零交差
から数マイクロ秒後に再び導通する。その理由は、コイ
ル８のインダクタンスは大きいため、斯る零交差後のラ
ンプの再点弧時にこのコイ　、。

ルの両端間に発生する電圧はスイッチング素子６を導通
状態にするのに充分であるためである。スイッチング素
子６はこれを流れる電流が半サイクルの終了時に保持電
流値以下に低下するまで導通し続ける。

次に、制御導線１１上に電圧が存在しない場合について
考察する。この場合にはゲートｚ８の入力端子りに接続
された１点Ｂは高電位にある。と述した１６８秒が経過
し、端子Ｏも高電位になると、ゲート２７の入力端子は
低電位になり、ゲート２７の出力は高電位になる。この
結果トランジス１７及び１８が導通する。その結果スイ
ッチング素子６はもはや導通状態になることができなく
なる。こうして調光状態、即ちランプ５が２１固のコイ
ル８及び４と直列に点灯する状態が得られる。

コンデンサ４７は、制御導＄１１１の１Δ号と無関係に
“非調光回路状態Ｈにおいても短時間の幹線１圧遮断後
にランプが再点灯し得るようにするためのものである。

回路素子２０〜２４から収る回路は補助直流螺圧を得る
ための回路で、この回路の点Ｖの電圧は正直流電位を育
する。この補助直流１圧は上述の装置の回路に示される
ゲート回路及びＩＣに供給するものである。

上述の実也例において各回路素子は下記の１１＆を有す
るものとした〇 抵　　抗１５　　　　４７０オーム ’２１　　　　４．７にオーム １２５　　　　４．７にオーム ’　　２８　　　　４．７にオーム ＃　　３１　　　　１Ｍオーム ＃　　８８　　　　２２にオーム ＃　　４８　　　　１Ｍオーム ＃４４　　　　８．２Ｍオーム ＃　　４６　　　　１Ｍオーム ＃　　４８　　　　１Ｍオーム コンデンサｌ　　４３　　　　　　０．１　μファラッ
　ド＃　　２２　　　　０，１μフアラツドＪＦ　　２
４　　　　６８μフアラツド＃　　８０　　　　２２ナ
ノフアラツド＃　　４７　　　　２２ナノフアラツド＃
４９　　　　４．７ナノフアラツド ｔ　　６１　　　　０．６μフアラツドコイル　４　　
　　０．１９ヘンリー ８　　　　０．０４ヘンリー このコイル８のインダクタンス値では（非調光状態にお
ける）ランプｂの再点弧時にこのフィル両端間に発生ず
るピーク電圧は約２０ボルトであった。これはスイッチ
ング素子６を導通す番に充分である。

調光用バイ−バスコンデンサＣ８＊６）をランプと直列
に一つ接続するだけでなく、例えば３つの調光用バイパ
スフィルを接続することもできる。

この場合には同様に例えば制御導線及びフォトカプラに
よりこれらコイルを選択的にスイッチングすることによ
って一層多数の調光状態を実現することができる。

Ｅ述の回路は約２５０ワツトの高圧ナトリウムランプ５
Ｎ−減光状態に調光する簡単な装置を提供する。この調
光装置の電力損は約５ワツトであった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明放電ランプ輝イ段階制御用電気装置の一実
施例の回路図である。 ｌ、２・・・入力端子　　８・・・調光用バイパスコイ
ル４・・・始動用コイル　　５・・・高圧ナトリウム放
電ランプ６・・・第１制御半導体スイッチング素子ｌＯ
・・・調光制御信号入力端子 １１・・・制御導線 １５．１６・・・第１半導体スイッチング素子（６）の
制＃Ｊ回路 １７〜４９・・・補助回路 ｌフ、１８・・・第２制御半導体スイッチング素子２０
〜２４・・・直流電圧回路 ２５〜４９・・・第２半導体スイッチング素子（ｌ）１
８）の制御回路 ８２・・・フォトカプラ　２９〜４９・・・タイマー６
０・・・スタータ。 特許出願人　　エヌ・ぺ−・フィリップス・フルーイラ
ンペン７アブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　気体反び／又は蒸気枚電テンプの輝度を段階的に制
   御する暖気装置であって、ランプ動作中交流電圧源に接
   続される２個の入方端子と、該両入力端、子間にランプ
   と直列に接続された少くとも２個のコイルと、これらコ
   イルの一つと並列に接続され蚤このコイルをバイパスす
   るサイリスタ特性を有する＊１制御半導体スイッチング
   素子と、ランプの最低調光状態（非減光状順）において
   前記半導体スイッチング素子をランプを流れる電流の周
   期的な零交差後に導通せしめる前記スイッチング素子の
   制御回路と、前記半導体スイッチング素子の上記導−通
   勤作を阻止し得る補助回路とを具え、前記半導体スイッ
   チング素子のｍｓ回路゛はこのスイッチング素子の制＃
   電極から主電極への接続線で構成して収る放電ランプ輝
   度段階制御用電気装置において、前記半導体スイッチン
   グ素子の制御電極から主１極への接続Ｓは電圧増大回路
   素子から自由にし、前記第１半導体スイッチング素子で
   バイパスされた。コイル９インダクタンスを大きくして
   前記電流の零交差後のランプの再点弧時に前記半導体ス
   イッチング素子の制御電極の電圧がこのスイッチング素
   子を導通するに充分な大きざとなるようにしたことを特
   徴とするｔｍランプ輝く段階制＃ｆ＠ＩＥ気装置。 亀　特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記＠
   １半導体スイッチング素子の制御回路は抵抗を具え、前
   記補助制御装置は前記第１半導体スイッチング素子の制
   ？Ｂ電極と他方の主電極との間に接続された双方向形の
   第２朋］御半導体スイッチング素子を具えること分特徴
   とする放電ランプ輝度段階制御用電気装置。 ＆　特許請求の範囲第２項記載の装置において、ランプ
   は高圧金属蒸気放電ランプとし、前記第２制御半導体ス
   イッチング素子の制御回路はタイマ回路を具えて当該電
   気装置の入力端子に電圧が人力されてから少くとも１分
   経過するまでは前記第２半導体スイッチング素子が導通
   し得ないようにしたことを特徴とする放電ランプ輝度段
   階制御用電気装置。 表　特許請求の範囲第２項記載の装置において、前記＠
   ２制御半導体スイッチング素子の制御回路４まフォトカ
   プラを具え、該フォトカプラの光源は制御導線に接続し
   て該光源のスイッチオフにより前記第２半導体スイッチ
   ング素子が異なる導通状態になるようにしたことを特徴
   とする放電ランプ輝度段階制ｍ用電気装置。