JPS61271797A - 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】 ［技術分野］ 本発明は放電灯の調光装置に関するものである。

［背景技術］ 第１１図は従来の放電灯の調光装置の回路を示しており
、この回路では交流電源Ｅを整流回路Ｒｅａｔ’整流し
、整流回路Ｒｅｃの出力端間にフィルター用のコンデン
サ０３％直列接続したトランジスタＱ、、Ｑ２及び直列
接続したコンデンサＣ、−Ｃ２を夫々接続しである。ト
ランジスタＱ、、Ｑ、にはダイオードＤ　、−Ｄ　ｚが
夫々並列接続しである。コンデンサＣ，，Ｃ２及びトラ
ンジスタＱ、、Ｑ、の各々の接続端間にはインダクタン
スＬ１・・と放電灯ｔ、・・・との直列回路を複数並列
に接続しである。トランジスタＱ、、Ｑ、は制御回路１
によって交互にオンオフ駆動される。調光制御１１ｓ２
は制御回路１に調光を指示する回路である。

第１２図は第１１図の回路動作を説明するためのもので
、トランジスタＱ、、Ｑ、のスイッチング周波数と各放
電灯Ｑ１・・・に流れる放電灯電流との相関を示してい
る。

今コンデンサＣ，，Ｃ２及びイングクタシスＬ１％放電
灯α１の負荷の固有振動周波数に対してトランシＸ　Ｐ
　Ｑ　＋　＊　Ｑ　２のスイッチング周波数が高くなる
ように選ばれているとする。つまりはコンデン”ｆ　Ｃ
＋　ｒ　Ｃ２、インダクタンスＬ１・・・、放電灯Ｑ　
、　０８．の共振負荷回路に遅相電流が流れるように、
トランジスタＱ、、Ｑ、の動作周波数が選ばれる。この
時スイッチング周波数がｆｌで、放電灯電流がＩα１１
流れ、放電灯ｔｌが定格光出力として動作して−すると
する。ここでスイッチング周波数を高くしていき、例え
ばスイッチング周波数がｆｌで動作しているとき、放電
灯電流はＩＱ、１２となり、Ｉ　Ｑ、＋より小さくなる
ので光出力は定格時より小さくなり調光として動作する
。

しかし、このような調光装置は下記のような種々の問題
点がある。つま９ｍｌ光するのにｆ１→ｆ、といった広
範囲にスイッチング周波数を変化しなければならない、
このことはスイッチング周波数「。

がトランジスタＱ、、Ｑ、の駆動を最適とする周波数で
あれば、この周波数ｆｌより高くなるスイッチング周波
数ｒ２ではトランジスタＱ、、Ｑ、のスイッチングロス
が大きくなる等の問題が生じる。トランジスタＱ、、Ｑ
、は一般にターンオンタイム、ターンオフタイム等によ
り周波数が高＜ａる程・スイッチングロスが大きくなる
のである。又動作周波数帯が広がるため、雑音低減上問
題がある。つまりスイッチング周波数ｆ１で雑音が低減
してもｆｌでは雑音が高くなり、逆にｆｌで雑音が低減
してもｆｌでは雑音が高くなるのである。そのためｆ、
、ｆｌの両方で雑音を低減する雑音低減用フィルタを設
計して用いることが考えられるがコストが高価になると
いう問題がある。更に又放電灯α１・・・からの光出力
の周波数帯が広がると、光出力から若干の赤外線によっ
てリモコン機器の光周波数帯と近接する危険性が高くな
り、リモコン機器の誤動作の恐れがあった。

第１３図はその他の従来例を示しており、この従来例は
交流電源Ｅ１１！圧を整流回路Ｒｅｃで！［、フィルタ
用のコンデンサＣ１及びインダクタンスしい　トランジ
スタＱ　Ｉ　’　Ｉ　Ｑ　２゛、起動抵抗Ｒ，，Ｒ，、
並列共振用のコンデンサＣ６、発振トランスＴｒ。

からなる定電流型プッシュプルインバータ回路を接続し
ている。ここで定電流型プッシュプルインバータ回路は
従来からよく知られでいるので詳細な説明は省く０発振
トランスＴ「。の２次側にはインダクタンスＬ　Ｉｓ蛍
光灯からなる放電灯り及び予熱用コンデンサＣ４が接続
されている。またインダクタンスＬ、にはリレー接点、
トランジスタ等のスイッチＳＷが並列に接続しでおり、
このスイッチＳＷがオフ８れると、インダクタンスＬ１
によって放電灯電流が限流され放電灯α１は調光され、
スイッチＳＷがオンされるとインダクタンスＬ１が短絡
され、放電灯の、は全点灯されるのである。しかしなが
ら第１３図図示の従来例では調光のためインダクタンス
Ｌ１や、スイッチＳＷが必要となり、やはりコストが高
（なるという欠点がある。特にスイッチＳＷには高耐圧
の素子を用いなくてはならなかった。

【発明の目的］ 本発明は叙述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは点灯周波数を変化させることなく放電
灯を全点灯よＩ）調光制御することができ、製作コスト
も安価な調光装置を提供するにある。

［発明の開示］ 以下本発明を説明する。

６８１図（ａ）は本発明の原理図であり、直流成分電圧
Ｅ０を含んだ交流電源回路３にはコンデンサｃｏを介し
て負荷ｔを接続しである。ここで？を源電圧ｅｏ（ｔ）
は θｈ）は交流成分電圧を表す、コンデンサＣ０の印加電
圧は上記電源電圧ｅｏ（ｔ）の内の直流成分電圧Ｅ０を
受は持ち、負荷電圧ｅｌ　Ｄ）は交流成分ΣＥｈｍｎ、
＝１ ｓｉｎ（ｈωを一θｈ）が印加される。流れる電流は一
般に ｉ、（ｔ）＝　Ｉ　、十更Ｉ　ｈｍｓｉｎ（ｈωを一θ
ｈ−φｈ）ｌｔ：１ として表されるが、瞬時電力ｐは ｐ＝ｅ＋（ｔ）　＠　１ｏ（ｔ） となり、基本波の周期なＴとすると、有効電力Ｐａは ｍ　・５ｉｎ（ｈｃ＋Ｊ　Ｌ−θｈ）ｓｉｎ（ｈωを一
θｈ−φｈ）ｄｔ′ＣＯ３１６ｈ ＝Ｅｏ・Ｌ＋Ｅｈ−Ｉｈｃｏｓφｈ となる。ここで直流成分の電流ＩｏはコンデンサＣ０に
よってカットされるので負荷αに供給される電力は Ｐａ＝　Ｅｈ−Ｉ　ｈｃｏｓφｈ となる。

第１図（ｂ）はｅｏ（ｔ）の内、直流成分電圧Ｅ０と文
面おいてはｅｏ（Ｌ）が一定の場合を示している＠　ｅ
ｏ（ｔ）が一定で直流成分電圧Ｅ０を大きくする程、交
流成分電圧ΣＥｈ＋＊５ｉｎ（ｈａｒｔ−θｈ）は小さ
くなり、直＋１＝１ 波成分電圧Ｅ０はコンデンサＣ０でカットされるの、負
荷αに供給される電力を低減できる。

第２図（ａ）は第１図（ａ）に示した負荷αをインダク
タンスＬと、放電灯α。、予熱用コンデンサｃ４からな
る放電灯点灯回路にて形成した具体回路を示したもので
ある。この回路では交流電源回路３の交流電圧ｅｏ（ｔ
）の内直流成分電圧Ｅ０を変化させることによって、交
流成分電圧ΣＥ　ｈｍｓｉｎ（ｈａ＋　を−丸：ＩＩ θｂ）が変化して、放電灯ａ、ｏの光出力を変化させω
を一θｈ）と直流成分電圧Ｅ０の和ｅｏ（ｔ）は一定に
なっているものとする。しかして第２図（ｂ）に示すよ
うに直流成分電圧Ｅ０が大きく成る程放電灯電流ＩＱａ
又は光出力が低減し、調光ができるのである。

Ｋ施」」一 本実施例では交流電源回路３を第３図の枠Ａ内のような
回路構成によって達成している。

つまり直流電源４　ａ、　４　ｂにトランジスタＱ、、
Ｑ。

の直列回路を接続し、該直流電源４　ａｔ　Ａ　ｂ及び
トランジスタＱ、、Ｑ２の各々の接続端にコンデンサＣ
０を介してインダクタンスＬ、・・・、放電灯α、・・
・の直列回路を複数並列＃ｅ続した放電灯点灯回路に接
続しである。制御回路１はトランジス７０口Ｑ２を交互
にオン、オフさせる回路であり、調光制御部２は調光を
指示するための回路である。トランジスタＱ、、Ｑ、は
直流電源４　ｌｉｔ　４　ｂの直流電圧Ｅ目Ｅ２を交流
電圧に変換するインバータ回路を構成する。

しかして交流電源回路３の出力電圧を。。（１）、コン
デンサＣ０の直流成分電圧をＥｏ、インダクタンスし、
・・・、放電灯α１・・・に印加される電圧をｅｌ（ｔ
）とする、ここでｅｏ（ｔＬ　Ｅ　ｏ＋６＋　（ｔ）は
第１図のｅｏ（ｔ）ｔＥｏ＋ｅ＋（ｔ）に対応する。

次に第４図乃至第６図の波形図により動作を説明する。

まず第４図は定格点灯の場合を示し、第５図、ＩＪＳ６
図は夫々調光状態の場合を示しており、各図の（ａ）乃
至（ｅ）は夫々出力電圧ｅｏ（ｔ）、トランジスタＱ１
のオン、オフする期間、トランジスタＱ２のオン、オフ
する期間を夫々示しており、本実施例ではトランジスタ
Ｑ、、Ｑ、のオン、オフ期間は各々等しくしである。こ
こでｅｏ（ｔ）をモデル的に考えると、斜線にて示した
正負の大きさが等しい交流成分電圧ｅｌ（ｔ）と斜線に
書いていない直流分電圧Ｅ、に分けることがでとる。も
ち論実際においては図示するような波形として分ケルコ
トができなく・直流成分を含んだ正負非対称の電圧とな
るが、説明上モデル的に取り扱った。

そして直流成分電圧Ｅ０がコンデンサＣ０によってカッ
トされるため、直流電流は負荷側に流れず・インダクタ
ンスＬ１・・・、放電灯ｔ１・・・の各直列回路に印加
される電圧は交流成分電圧ｅ＋（ｔ）のみとなる。さて
第４図→第５図→第６図の過程は調光制御部２によって
直流電源４ａの電圧Ｅ、を変化させた場合を示しており
、この場合直流成分電圧、電流はコンデンサＣ０によっ
てカットされるので、インダクタンスＬ＋・・・、放電
灯α、・・・からなる放電灯点灯回路に供給される交流
成分電圧ｅｌ（Ｌ）は小さくなり、第４図→第５図→第
６図に移行するほど各放電灯の１・・・の各放電灯電流
Ｉαａはより小さくなり暗くなるのである。第７図のイ
乃至ハは第４図乃至第６図の１本の放電灯に流れる放電
灯電流Ｉ０．ａの変化を示している。

Ｘ１１」− 本実施例は第８図に示すように交流電源Ｅを整流回路Ｒ
ｅｃによって整流し、整流回路Ｒｅｃの出力端にフィル
タ用のコンデンサＣ１、トランジスタＱ、、Ｑ、、トラ
ンスＴｒ＋の１次巻線Ｎ、によってプッシュプルのイン
バータ回路からなる交流電源回路３を構成しでいる。制
御回路１はトランジスタＱ目Ｑ！を交互にオン、オフさ
せるための回路である。１次巻線Ｎ１はタップａ、ｂが
設けられ、各分割巻線Ｎ１７、Ｎｕ、Ｎｕの巻数の関係
はＮ　＋　＋　＋　Ｎ　＋□＝Ｎ１３としである。

今タップａに直列に接続しであるスイッチＳ　Ｗ　＋が
オフで、タップｂに直列に接続しであるスイッチＳＷ、
がオンしているとすると、トランジスタＱ、、Ｑ、が交
互にオン、オフしてトランスＴの２次巻線ＮｕｌＮに現
れる電圧ｅｏ（ｔ）はほぼ正負対称のない第９図（ａ）
に示すようになる６次にスイッチＳＷ、がオンで、スイ
ッチＳＷ２がオフしている時で、トランジスタＱ、がオ
ンすると、交流電源Ｅの整流電圧が分割巻線Ｎ１１に印
加され、（ＮＩ２十Ｎ、３）／Ｎ目の割合と、１次巻線
Ｎ１と２次巻線Ｎ、の巻数比の割合で昇圧された電圧が
ｅｏ（ｔ）として出力される。この時上記スイッチＳ　
Ｗ　＋がオフ、スイッチＳ　Ｗ　２がオンしている時に
比べてｅｏ（ｔ）は大きくなる。＊たトランジスタＱ２
がオンすると、交流電源Ｅの整流電圧が分割巻線Ｎ１２
とＮｋｉに印加され、１次、２次巻線Ｎ１、Ｎ２の巻数
比の割合で昇圧された電圧がｅｏ（ｔ）として出力され
るが、シランノ入りＱ２がオンされる時の出力電圧が大
きくなる。従って出力ｅｏ（ｔ）は第９図（ｂ）に示す
ような直流成分電圧Ｅ０を含んだ電圧となる。ここで直
流成分の電圧電流はコンデンサＣ０でカットされ、放電
灯点灯回路のインダクタンスＬ１、放電灯（、の直列回
路に印加される電圧ｅｌ　（ｔ）は第９゛図（ｂ）に示
す交流成分のみの電圧となる。

ここで第９図（ａ）の場合より第９図（ｂ）の方が放電
灯１に印加される電圧が大きいので、光出力が大きい。

従ってスイッチＳ　Ｗ　＋とＳＷ２との切り換えによっ
て全点灯と調光の切り換えができる。

艮１九支 本実施例はＷ４１０図に示すように交流電源Ｅを！！流
回路Ｒｅｃによって整流して一方の整流電圧Ｅ、゛を得
る。また絶縁トランスＴｒ、を介してダイオードＤ１、
可変抵抗ＶＲを介して、他方の整流電圧Ｅ、’を得る。

コンデンサｃｉ＋、Ｃ３２はフィルタコンデンサであっ
て、コンデンサＣａｌの正側端と、コンデンサＣ３２の
負側端とにトランジスタＱ１、Ｑ２の直列回路を接続す
る。＊たトランジスタＱ　ＩｔＱ２のＩＩＭと、コンデ
ンサＣ３１ｆＣ３２の接続端に直流成分をカットするコ
ンデンサＣ０を介し、放電灯点灯回路のインダクタンス
し、と放電灯α１との直列回路を接続しである。放電灯
α１の非電源側端間のコンデンサＣ１は予熱コンデンサ
である。

しかして整流電圧Ｅ２゛は絶縁トランスＴｒ２の巻数比
と可変抵抗ＶＲによって任意に設定できる（整流電圧Ｅ
２１は整流電圧Ｅ　、　Ｉに比べて大、きい時、小さい
時と任意に設定できる）、従って交流電源回路３の出力
電圧ｅｏ（ｔ）は任意の直流成分を含んだ電圧となり、
この直流成分はコンデンサｃｏでカットされるので、放
電灯ｉ！１に印加される電圧は上記直流成分の大きさに
よって変化する交流電圧となる。しかして可変抵抗ＶＲ
の変化によって整流電圧Ｅ２°を可変することによって
放電灯ｔ、の光出力を可変することができるのである。

尚放電灯回路の代わり白熱灯を用いても調光はできる。

［発明の効果］ 本発明は周期と、正負の電圧の期間が一定で、正負の一
方の電圧が可変できる直流成分電圧を含む交流電源回路
に少なくともコンデンサを介して放電灯を含む放電灯点
灯回路を接続し、上記正負の電圧の一方を可変して放電
灯の光出力を調整するので、点灯周波数を変化させるこ
となく放電灯を全、ζ灯より調光制御することができる
もので、点灯周波数を変化させて調光を行うものに比べ
て雑音低減用のフィルタ回路が簡単となりコストが高く
ならず、また点灯周波数が広がらないため赤外線リモコ
ンの光発振周波数帯と近接するのを避けることができ、
他の赤外線リモコン機器に影響を与えることがない最適
な電源回路を設計でき、またインバータ回路で交流電源
回路を構成する場合、点灯周波数を最適な値に設計する
ことにより使用トランジスタのスイッチングロスな少な
くするとともにインダクタンス、コンデンサ、トランス
類の大型化も防げるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例１の原理回路図
、原理動作説明図、第２図（ａ）、（ｂ）は同上の回路
図、同回路の動作説明図、第３図は本発明の実施例２の
回路図、第４図乃至ｆｆ１６図は同上の各部の波形図、
第７図は同上の動作説明図、第８図は本発明の実施例３
の回路図、第９図は同上の動作説明用の波形図、第１０
図は本発明の実施例４の回路図、第１１図は従来例の回
路図、第１２図は同上の動作説明図、第１３図は別の従
来例の回路図であり、α１・・・は放電灯、Ｃ０はコン
デンサ、３は交流電源回路である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第５図 １１６図 ＩＩ７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）周期と、正負の電圧の期間が一定で、正負の一方
   の電圧が可変できる直流成分電圧を含む交流電源回路に
   少なくともコンデンサを介して放電灯を含む放電灯点灯
   回路を接続し、上記正負の電圧の一方を可変して放電灯
   の光出力を調整することを特徴とする調光装置。
2. （２）交流電源回路をインバータ回路で構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の調光装置。
3. （３）正負の電圧の期間を可変しても出力電圧の実効値
   が一定である交流電源回路を備えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の調光装置。