JPS5893199A - 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】 本発＃４は放電灯調光装置に関する。

従来のこの種の調光方法としては位相制御方式が主流で
あ）％よく用いられている。その他には電源電圧を小さ
くする方法があるが、調光比を大きくする（電源電圧を
下げる）とランｌ電流が絞られてランｌ電圧が上昇する
良め、点灯が不安定となる欠点があり、現在では前述の
如く位相制御による調光が主流を占めている。

なぜなら位相制御に適した交流制御素子は制御が容、易
であり、小信号で大電力の制御が苛能であるからである
。

しかしながら、位相制御方式に欠点がない訳ではない、
それはすなわち入力電流の歪みである。これは、商用電
、源の半サイクル毎のある位相角だけ、電力供給を停止
するという位相制御のもつ本質機能からくるものであシ
、入力電流に休止区間をもたせる事により入力電流歪が
起こるものである。かかる入力電流歪みは、電力会社の
変圧器容量の関係、他機器の力率改善コンデンサの発熱
、焼損といった悪影響によ〕、欧州等では規制化の動き
が活発となシ、我国でも同様の動きがある。従って、こ
の法制化が決定されれば入力電流歪みの低減は電力制御
の必須要件となることは必至である。

本発明は上記の点に鑑み提案されたものであ）、ブツシ
ュデル型インバータ安定器の調光装置に関し、位相制御
方式で生じる入力電流の休止区間による歪みをなくすと
共に、調光比を大きく（暗にする）するとチラッ午が発
生する等の欠点を排し、安定＆調光点灯を行う、位相制
御方式にかわる調光方式を実現することを目的とする。

以下、本発明の構成および実施例を示す図面に従って本
発明を詳述する。

ｆｓｌＷＪに本発明の構成図を示す、直流電源Ｅ。

には直列に、−入力電流平滑用インダクタンスし。

を介して電気的性能のほぼ等しいインダクタンＸＬ１．
Ｌ２．Ｘインチ素子としてのトランジスタＳ、、Ｓ、の
直列回路が２組互いに並列接続されてお）、第１６閉回
路を形成している。ｔたインダクタンスとスイ多チ素子
、両接続点閏にコンデンサＣ８が接続されて−る。一方
インダクタンスＬ、、Ｌ２と電磁的に結合され九インダ
クタンスＬ、には限流インピーダンス２を介して放電灯
ｔが直列接続され、第２の閉回路番形成している。

なお、ｌは制御回路であり、以下その動作を第２図のタ
イムチャート咳従って説明する。

第２図におイテＳ　ｊ　＃　８２　Ｆｉ）ランノｘ夕ｓ
、、ｓ。

のオン・オフの状態を示したものであり　ｌｌｕ”レベ
ルはオンを、ｗＬ”レベルはオフを示スモのとする。ま
走１丁ＲＩＧは図示しないトリガ信号発生回路からの外
部トリガ信号を、マ、ｒｉ第１図中に同符号で示し大よ
うにコンデンサＣ６の両端電圧を示す。しかして、時刻
ｔ。ｔではトランジスタＳ、、Ｓ２を交互にオン・オフ
して、マ、には図の様な振動電圧波形を得ることができ
る０時刻ｔ。

において、制御回路Ｉ　Ｋ　ＴＲＩＧで示す様な外部ト
リガ信号が加わると、以降のマ、には同図の様なインー
譬−タ動作が休止し走電圧が表われる。すなわち１時刻
ｔ。で、トランジスタＳ、　、Ｓ２をオフするとインダ
クタンスＬ、　、Ｌ２．　コンデンサＣ８の共振回路で
蓄積されたエネルギーで振動が続き内部抵抗のロスによ
り、減衰してゆく。そして１期ｌ’４　Ｔ１の後、両ト
ランジスタＳ、　、Ｓ、をオンさせると、インダクタン
スＬ、、Ｌ、にはトランジスタ８４，８２を介して電ｆ
ｆｉ　（、、（、が流れ、電磁エネルギーがインダクタ
ンスに蓄えられる。そこで、期間〒、の後、トランジス
タ８．をオフするとコンデノ′ｔＣｏＩＩｉインダクタ
ンスＬ、を介して充電されることにな〕、時刻ｔ、では
マ、に示す様に振動電圧が再び発生することＫなる。以
降ｔ２まではｔ。以前と全く同様である。なお、ｔ２よ
シｔ、まではｔｏより１．１での動作と同じで、周期的
Ｋ＜）返される事を示している。

以上のように、放電灯ｔＫ印加される７ｉＩａｌＩＩ波
電圧マ、はいわゆる歯抜は状態となり、履断時間丁、を
増減することによ〕中広く調光を行うことができる。な
お、放電灯に印加される高周波電圧の歯抜は動作の発生
同期を振動周期の数倍程−にすれば、直流電源として商
用電源の如き交流電圧を整流しえものを用い光場合、歯
抜は動作の周期は商用電源の周期に比して極めて短く。

更にλ力電流平滑用インＩクタンスＬ０の平滑作用によ
）入力電流の歪はほぼ完全に除去するととができる。

第３図は上記構成を具体的回路構成にて示した本発明の
第１の実施例である。図において制御回路ｌの構成を述
べると、スイッチ素子としてのトランジスタ８１，８□
０ペースは夫々抵抗ｒ　１　＊　Ｔ　２を介して駆動電
源町の正極に接続されると共に帰還巻線−の両端に夫々
接続されている。

また、歯抜は動作を行うための制御スイッチ素１子とし
てのトランジスタ８．Ｂ４がトランジスタＳ、、Ｓ２の
４ベース・エミッタ間に夫々接続されている。なお、ト
ランジスタＳ５．Ｂ４の駆動回路は図示していないが、
単安定、非安定マルチパイルレータ等罠よシ容易に構成
されるものである。

以下、第４図のタイムチャートに従ってその動作を説明
する。なお％　Ｓ、、Ｂ４はトランジスタＳ、、８４０
オン・オフを示し、マｋＦｉ巻線ｎ、の誘起電圧である
。今、トランジスタ８．，８４が時刻１、でオフすると
、トランジスタ８．．８．はペース電流が供給されてオ
ンし、インメタタンスＬ１゜Ｌ２の電ＩＩＬ１１．４２
Ｉｌｉトランジスタ８．．８２を介して流れはじめる。

電１５１４．．４２による発生磁束は互いに逆向きであ
るため、時刻ｔ。１ｍ後は巻線ｎ。

の誘起電圧マｈＦｉゼロである。しかし時刻ｔＯ’に達
するとどちらか一方のインメタタンスＬ、、Ｌ２の磁束
が飽和し、今仮りＫ　Ｌ２が飽和したとするとインダク
タンスＬ、の発生する磁束の方が多くな夛、巻線１．に
電圧マｈが正方向に発生し、トランジスタ８．をＡアす
る。トランジスタＳ、がオフするとコンデンサＣ０Ｋは
インダクタンスＬ１を介して充電が行なわれ、コンデン
ｔＣ０の両端には正方向の振動電圧が発生するため、巻
線ｎ。

にＶ、とは逆方向の電圧が誘起され（マｈ＃ｉ正方向）
−トランジスタ８．をオフす゛る方向にノ櫂イアスされ
る。そして、マ、Ｏ９，振動半同期τを経てマｈが負方
向に向くと、今度はトランジスタＳ、をオフし、巻線ｎ
、に負電圧が誘起されることになる。この動作Ｋ１１時
刻ｔ。よ１：、、りｔ。′までマ、の振動電圧は小さく
なり％いわゆる歯抜は状態となる。そして、この回路で
は、トランジスタ８１，８□をオフに保った（期間丁、
）後１両トランジスタＳ、。

Ｂ２をオンに保つ期間（Ｔ２）は自動的に設定され簡単
に歯抜は調光を実現できる。なお、放電灯ｔが接続され
ている２次巻ｆｉＬ、＃ｉ放電灯の始動電圧を得る為の
昇圧用であり、入力電圧Ｅが十分高ければこの２次巻線
は不要で、１次巻線に直接インピーダンス２と放電灯ｔ
を直列接続してもよい。

次に第６図は本発明の第２の実施例を示したものであり
、第３図で示し九第１の実施例を更に改良し、動作の信
頼性を向上すると共に装置の小型化、および低コスト化
を図つ九ものである。すなわち、第３図で示し喪第１の
実施例においてはスイッチ素子８．、Ｂ２の夫々に別個
の制御スイッチ素子Ｓ、、Ｓ４を設けていえため、トラ
ンジスタの固有特性によりスイッチ・タイミングがずれ
る事があった。このスイッチ・タイミングがずれる事に
よって問題となるのは、第５図に示すようにスイッチ素
子を一度オフし九後再び同時にオンさせる時である。こ
のオン期間において、　ＬＣ回路は、振動エネルイーを
蓄積しておいて、一方のスイッチ素子がオフとなつ九瞬
間から振動を始めてエネルギー蓄積が終る。

従ってＳ、、Ｂ２が同時にオンしないで、どちらか一方
が先にオンすると、その側の方が早く飽和磁束に達する
為後にオンし喪側の振動エネルギ−蓄積時間は短くなシ
再スイッチングが不安定となる欠点があつ九。そして、
特に歯抜叶周期が短い（調光北天で暗くする）と、この
現象は顕著となる傾向がある。

しかして、この第２の実施例では、制御スイッチ素子を
単一とするととＫよ）上記の点を改善してする。第６図
において構成を説明すると、スイッチ素子としてのトラ
ンジスタＳ、、Ｓ２のペースに、は夫々ダイオードＤ、
、Ｄ２のアノードが接続されておシ、ダイオードＤ、、
Ｄ２のカソードは互いに接続されると共に％制御スイッ
チ素子としてのトランジスタＳ、のコレクタ・エミッタ
を介して直流電源１．、Ｅ、の負極すなわち回路の共通
アースラインに接続されている。ま念、その他の構成は
前述した第１の実施例と同様である。

その動作は、トランジスタｓ５が図示しない制御回路に
よジオンすると、トランジスタ８．，８．に流れていた
ペース電流は各々抵抗ｒ１ｓｒ２ｈダイオードＤ、　、
Ｄ２を介してスイッチ素子８５にパイ・ダスして流れ、
トランジスタＳ、、Ｓ、はトランジスタＳ、のオンと同
時にオフする事になる。逆に、Ｓ５がオフすると直流型
＠　Ｅ、からは抵抗ｒ１ｓｒ２を介して各々トランジス
タＳ、、Ｓ２のベースにペース電流が供給され、Ｓ、、
Ｓ２は同時にオンするととになる。なお１巻線町に誘起
されるトランジスタ８．．８２０スイツチ制御用電圧は
、ダイオ゛−ドＤ、、Ｄ２の逆極性接続の丸め影響を受
ける事はない。

第７図は本発明の第３の実施例を示しえものであり、上
記第２の実施例と同様にスイッチ・タイミングのずれを
防止し、動作の信頼性を向、トすると共に使用素子数を
削減することにより、装置の小型化および低コスト化を
図つえものである。しかしてその構成としては、スイッ
チ素子駆動用の直流電源ｌ１８２と直列に制御スイッチ
素子としてのトランジスタ８５′が挿入されている点が
前述のものと異っている。以下、第８図に示すタイムチ
ャートに従って動作を説明する。先ず、制御用トランジ
スタＳ、′がオンすると、抵抗ｒ１ｓｒ２を介してスイ
ッチ素子Ｓ、、８２にベース電流ｉ□、１．２が流れ、
スイッチ素子Ｓ、、Ｓ２がオンする。次いで、時刻ｔ。

にトランジスタ８５′をオフさ、せるど、スイッチ素子
Ｓ、、Ｓ、にベース電流が流れずにオフとなり、トラン
ス電圧マ、は減衰振動をしてＯ（Ｖ）　Ｋ至る。セして
Ｔ、後に制御用トランジスタＳ、′をオンさせると、ど
ちらか一方が飽和磁束に至るまで両スイッチ素子ともオ
ン状態が続き、一方が飽和磁束に至った瞬間にペース巻
＠ｗａ　、Ｋ　Ｉｔ起電圧が発生して飽和磁束に至り九
反対側のスイッチ素子がオフする。

しかして、この第２３の実施例ては前述し九第２の実施
例と同様−スイッチ素子Ｓ、、Ｓ、を同時にオン・オフ
させる事が可能となシ、自動インバータ動作の周期的な
休止期間後においても確実に自助イン／ｆ−タ動作させ
る事ができ、調光装置としての信頼性を向上させる事が
できる。

ま九、調光制御の喪めのスイッチ素子制御用トランジス
タをｌケに減少させる事ができ、構成が簡単かつ安価な
調光装置を提供し得る利点がある。

以上のように本発明にあっては、直流電源に並列接続さ
れた電気的性能のほぼ等しいインダクタンスとスイッチ
素子の２組の直列回路と、該インダクタンスとスイッチ
素子の両接続点間に接続され九振動用コンデンサを有し
、スイッチ素子を交互にオン・オフ駆動することによシ
インダクタンスに発生”する振動電圧にて放電灯を点灯
する装置において、一定周期でトリｆ信号を発生するト
リガ信号発生回路および該トリＩ信号を入力して一定期
間前記スイッチ素子を強制的にオフする制御回路を設け
、放電灯を歯抜は調光するようにしたので、位相制御方
式のように入力電流に歪を生じることがなく、理想的な
調光装置を実現することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、！２図はその説明図、第
３図は本発明の第１の実施例を示す具体的回路図、第４
図はその動作説明図、第５図は第２の実施例の説明図′
、第６図は＠２の実施例を示す具体的回路図、第７図は
＠３の実施例を示す具体的回路図、第８図はその動作説
明図である。 ｉ　・・・制御回路、ｓ、、ｓ２．ｓｓ、ｓ、５５ｓｓ
５’・）ランジスタ、　Ｄ、、Ｄ２・・・ダイオード％
　　ｇ１＃”２・・・直流電源、Ｌｇ　ｓＬｌ　、ｔ２
ｅＬ５　ｓｌｌ　１　”・インダクタンス、ｃｏ−・・
コンデンサ％　　ｒｌ、ｒ２・・・抵抗、ｔ・・・放電
灯。 出願人　松下電工株式会社 第３図 り。 第４図 第５図 を 第６図 Ｌｏ　　’

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　直流電源に並列接続されえ電気的性能のほぼ
   等しいインダクタンスとスイッチ素子の２側の直列回路
   と、該インダクタンスとスイッチ素子の両接続点関Ｋｌ
   ｌ続され九振動用コンｒンすを有し、スイッチ素子を交
   互にオン・オフ駆動することによ）、インダクタンスに
   発生する振動電圧にて放電灯を点灯する装置において、
   一定局期で）　ＩＪ　ｆ信号を発生するトＶｔ信号発生
   回路および該トリガ信号を入力して一定期間前記スイッ
   チ素子を強制的にオフする制御回路を設け、前記放電灯
   を歯抜は調光することを特徴としえ放電灯調光装置。
2. （２）　　＃記スイッチ素子の制御端と該スイッチ素子
   の共通接続点間に各々制御スイッチ素子を接続し、該制
   御スイッチ素子をオンすることによって前記スイッチ素
   子を一定期間強制的にオアするようＫしえ特許請求の範
   囲第１項記載の放電灯調光装置。
3. （３）　　前記スイッチ素子の制御端を各々対応するダ
   イオードのアノーＰＫ接続し、該２個のダイオ−ｒのカ
   ノードの共通接続点と前記スイッチ素子の共通接続点間
   に制御スイッチ素子を接続し、錠制御スイッチ素子を誓
   ンすることＫよって前記スイッチ素子を一定期間強制的
   にオフするようにし喪特許請求の範囲第１項記載の放電
   灯調光装置。
4. （４）前記スイッチ素子の駆動電源と直列に制御スイッ
   チ素子を接続し％該制御スイッチ素子をオフすることＫ
   よって前記スイッチ素子を一定期間強制的にオフするよ
   うにし九特許請求の範囲第１項記載の放電灯調光装置。