JPS6236357B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入力線と出力線とを各一本有し、ラ
ンプに直列に挿入して使用される半導体位相制御
式調光装置の改良に関するものである。

この種の調光装置は、ランプに直列に挿入され
た主半導体素子の導通角を変化させることによつ
て調光を行なうものであるが、各一本の入力線と
出力線しか有していないため、主半導体素子を制
御する制御回路の電源はランプの点灯回路から直
接得るようにしており、ランプの調光によつて制
御回路用電源の入力が変化するため、安定な動作
をさせるために種々の工夫がなされている。第１
図はこのような従来例を示したもので、電源１に
螢光灯２、チヨークコイル３、調光装置４が直列
に接続されており、４ａは調光装置の入力端子、
４ｂは出力端子、５はグローランプである。調光
装置４は入力端子４ａと出力端子４ｂ間に主サイ
リスタTH₁と変成器CTの一次巻線CT₁が直列に
接続されて主回路を構成しており、主サイリスタ
TH₁のゲート端子とこれに対応する他方の端子を
ダイオードブリツジRE₁の入力側に接続し、その
出力側は抵抗R₂とサイリスタTH₂の直列回路を接
続してある。一方、変成器CTの二次巻線CT₂は
ダイオードブリツジRE₂の入力側に接続し、その
出力側は抵抗R₃、コンデンサC₁の平滑回路を経
て制御回路Ａに接続してあり、制御回路Ａの出力
側はサイリスタTH₂のゲート端子とカソードに接
続されている。R₁は主サイリスタTH₁に並列に接
続された抵抗、ZDはコンデンサC₁に並列に接続
されたツエナーダイオードである。なお制御回路
ＡはサイリスタTH₂の点弧位相を制御することに
よつて主サイリスタTH₁の点弧位相を制御する作
用をするものであり、内部に例えば可変抵抗を備
えていてこの可変抵抗の調整によつてサイリスタ
TH₂の点弧位相を変化させるようになつている。

次に動作を説明すると、電源１の投入によりグ
ローランプ５の両端には、抵抗R₁を介して電圧
が印加され、グローランプ５は抵抗R₁を流れる
電流でグロー放電を開始する。グロー放電電流に
より変成器CTの二次巻線CT₂には電圧が誘起さ
れてコンデンサC₁は充電される。この電圧によ
り制御回路Ａが動作し、設定された位相にてサイ
リスタTH₂が導通し、主サイリスタTH₁はトリガ
される。主サイリスタTH₁の導通によりグローラ
ンプ５の電流は急増してグローランプ５の接点が
閉じ、このときの短絡電流〔螢光灯２の予熱電
流〕によりコンデンサC₁には制御回路Ａの動作
を継続させるに充分な電荷が蓄わえられるので、
以後も制御回路Ａは設定した位相で主サイリスタ
TH₁を導通させる動作を繰り返そうとする。何サ
イクルかの予熱電流が流れたあとで、グローラン
プ５の接点が開くと、チヨークコイル３にキツク
電圧が発生して螢光灯２は点灯する。従つて、そ
れ以後変成器CTの一次側には螢光灯２のランプ
電流が流れ続けるため、コンデンサC₁は制御回
路Ａの動作に充分な電荷を常に補充され、制御回
路Ａによつて決まる位相制御角で主サイリスタ
TH₁を導通するという動作を繰り返す。なお、抵
抗R₁には上記の役割以外に主サイリスタTH₁が非
導通の期間に微少ランプ電流を流し続ける作用も
あり、この微少電流を流し続けることで、主サイ
リスタTH₁導通後に現われる再点弧電圧の上昇を
緩和するものである。

第１図の回路はこのような動作をするものであ
るが、コンデンサC₁に現われようとする電圧は
変成器CTの一次側に流れるランプ電流によつて
支配され、最も調光した状態でも主サイリスタ
TH₁を規則正しく導通させるにはツエナーダイオ
ードZDのような定電圧素子を必要とする。すな
わち、最も調光した状態でコンデンサC₁に制御
回路Ａを正しく動作させるに充分な電圧を得るよ
うに変成器CTの巻数比を選んでおき、フル点灯
時においては過剰な電力を抵抗R₃、ツエナーダ
イオードZDの回路で消費させるのであり、この
ため電力が無駄になると同時に、変成器CT、抵
抗R₃、ツエナーダイオードZDの電力容量を大き
く設定する必要がある。

第２図は別の従来例で、基本的な動作は第１図
と同様であるが、制御回路Ａの電源を主サイリス
タTH₁の両端からとつている点が異なつている。
制御回路Ａの電源のとり方をこのようにすると、
例えばフル点灯に近い位相制御角の設定にあつて
は、主サイリスタTH₁はほとんど導通状態である
ため、コンデンサＣと共に移相回路を構成してい
るボリウムVRの抵抗値を極端に小さくしなけれ
ば、所望の位相角をとることができない。従つ
て、ある調光レベルにあつてもそのときのボリウ
ムVRの値はこの最初の抵抗値に比例的な小さい
抵抗値であり、この部分での電力損が大きくなる
ものであつた。また主サイリスタTH₁が導通する
ためには主サイリスタTH₁の両端に電圧が発生し
ていることが必要で、一方、許容ゲート電力の制
限からもボリウムVRの値はある値以上とる必要
があり、従つて、ボリウムVRの抵抗値とコンデ
ンサＣの容量はある最低時定数に制限があるの
で、サイリスタTH₁を完全導通させることは不可
能になるという問題がある。なお図中Ｓはシリコ
ンバイラテラルスイツチである。

以上の各従来例は、調光時またはフル点灯時の
少なくともいずれかの場合に、主サイリスタTH₁
の制御回路Ａの電源電力が不足し、あるいは過剰
となることに起因して、ランプの調光に伴う制御
電力の変化を補償するために無駄な電力損失が増
大したり、使用する部品の電力容量を大きくしな
ければならないという問題が生じていた。

本発明は、これらの従来例における問題点を解
決することを目的としてなされたものであり、位
相制御される調光用の主半導体素子の両端電圧
と、前記主半導体素子によつて調光制御されるラ
ンプ電流との両方から、主半導体素子の制御回路
用電源を得ることにより、調光時には主半導体素
子の両端の高い電圧により、またフル点灯時には
大きなランプ電流により制御回路用電源を得て、
調光に応じて制御回路用電源が大幅に変化するこ
とを防止し、無駄な電力消費がなく、部品の電力
容量を必要以上に大きくしないですむ調光装置を
提供したものである。

以下、本発明を第３図および第４図に示した実
施例について説明する。第３図は、抵抗R₄とダ
イオードD₁の直列回路をサイリスタTH₂のアノー
ドとコンデンサC₁のプラス側の間に接続したも
のであつて、その他の回路構成は第１図のものと
同一であり、主回路の動作も同一である。なお第
１図と同じ構成要素には同一の符号を付けてあ
る。

今、第１図の場合と同様に螢光灯２が始動点灯
して調光されている状態を想定すると、変成器
CTの二次巻線CT₂に発生する電圧は電流に比例
するため、フル点灯時に対して小さく、フル点灯
時の電流付近ではじめて制御回路Ａが動作するよ
うな電圧設計をしておくと、電流をしぼるに従つ
てコンデンサC₁の電圧は不足してくるが、一
方、調光時に主サイリスタTH₁の両端に発生して
いる電圧は、フル点灯時に対して大きくなるか
ら、この電圧によつて、抵抗R₂，R₄、ダイオー
ドD₁というコンデンサC₁の別充電回路を介して
コンデンサC₁への充電が行なわれ、調光時の変
成器CTによるコンデンサC₁の電圧不足を主サイ
リスタTH₁の両端の電圧上昇分によつて補償する
ことができる。またフル点灯時を考えると、主サ
イリスタTH₁の両端の電圧は非常に小さく極端な
場合には零であるが、変成器CTの一次巻線CT₁
にフル点灯時の大きなランプ電流が流れるため、
この電流によつてコンデンサC₁は充分に充電さ
れるのである。すなわち、コンデンサC₁の充電
に関しては、フル点灯時と調光時において主サイ
リスタTH₁両端の電圧と変成器CTに発生する電
圧がそれぞれ相互補償的に働くので、変成器CT
によるコンデンサC₁の充電電圧は、総ての調光
レベルを補償する必要がなくなり、サイリスタ
TH₁の両端よりの充電電流もフル点灯近辺の補償
をする必要がなくなるので、コンデンサC₁の充
電系統回路に使用される各素子の電力容量を必要
以上に大きく設計する必要がなくなり、また電力
損も低減できるものである。

第４図は他の実施例であり、第３図のものに対
して抵抗R₁，R₄、ダイオードD₁がなく、トラン
スＴを設けた点が異なつており、トランスＴの一
次巻線T₁を主サイリスタTH₁と変成器CTの一次
巻線CT₁の直列回路に並列に接続し、二次巻線T₂
は変成器CTの二次巻線CT₂と加極的に直列に接
続したものである。本実施例においては、調光時
に高くなる主サイリスタTH₁の両端電圧からトラ
ンスＴによつて制御回路Ａの電源電力を得るよう
にし、フル点灯近辺では大きいランプ電流から変
成器CTによつて制御電力を得るようにしている
のであり、調光時とフル点灯時のいずれにおいて
も安定した制御電力が得られるものである。な
お、第３図のものでは、主サイリスタTH₁の両端
電圧でコンデンサC₁を充電している時に、主サ
イリスタTH₁のゲートにも充電電流が流れている
ので、主サイリスタの温度が高い場合やゲート感
度が非常に高い場合の配慮が必要であつたが、第
４図の実施例ではこのような点についての問題は
生じない。また第４図のものでは抵抗R₁の代り
をトランスＴの一次巻線T₁が果しており、抵抗
R₁を使用している場合に抵抗R₁によつて生ずる
電力損失がなくなる利点がある。

上述したように、本発明は位相制御される調光
用の主半導体素子の両端電圧と、前記主半導体素
子によつて調光制御されるランプ電流との両方か
ら、主半導体素子の制御回路用電源を得るように
したので、調光に応じて制御回路用電源が大幅に
変化するようなことはなく、常に安定した制御電
力を得ることができ、無駄な電力の消費がなく、
また部品の電力容量を必要以上に大きくしないで
すむという利点があるものである。なお、上記の
実施例等においては、いずれもランプ負荷として
螢光灯が用いられている場合について説明してあ
るが、本発明調光装置は螢光灯の調光に限られる
ものではなく、他の種類の放電灯や白熱灯の調光
に用いることができることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の結線図、第２図は他の従来例
の結線図、第３図は本発明の一実施例の結線図、
第４図は他の実施例の結線図である。 １は電源、２は螢光灯、４は調光装置、４ａは
入力端子、４ｂは出力端子、Ａは制御回路、TH₁
は主サイリスタ、CTは変成器、Ｔはトランスで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力線と出力線とを各一本有し、ランプに直
   列に挿入して使用される半導体位相制御式調光装
   置において、位相制御される調光用主半導体素子
   の両端電圧と前記主半導体素子によつて調光制御
   されるランプ電流との両方から、主半導体素子の
   制御回路用電源を得るようにしたことを特徴とす
   る調光装置。