JP2521923Y2

JP2521923Y2 - 負荷制御装置

Info

Publication number: JP2521923Y2
Application number: JP1795990U
Authority: JP
Inventors: 和典久保; 秀雄宮城
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2005-02-23
Also published as: JPH03109299U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、例えば放電ランプの段調光を行うのに用
いられる負荷制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は第１の従来例を示す。この第１の従来例は、
壁スイッチ等の電源スイッチSWの長時間オフ後のオン動
作と短時間オフ後のオン動作とを判別して出力段のスイ
ッチ素子をオンオフさせる切替装置Ｉと、電源スイッチ
SWのオンオフによる交流電源Ｖ_Sからの給電の有無、な
らびに切替装置Ｉの出力段のスイッチ素子のオンオフに
より交流電源Ｖ_Sからの電圧の印加の有無に基づいて、
放電ランプ（蛍光ランプ）からなる負荷DL₁の全点灯，
調光点灯，消灯の切替を行う負荷制御装置IIとで構成さ
れている。

この場合、交流電源Ｖ_Sと電源スイッチSWとの直列回
路が切替装置Ｉの４番端子と３番端子との間に接続さ
れ、さらに切替装置Ｉの４番端子と３番端子に負荷制御
装置IIの電源入力端子A,Bがそれぞれ接続され、切替装
置Ｉの出力段のスイッチ素子に接続された１番端子が負
荷制御装置IIの調光信号入力端子DIMに接続されてい
る。

この場合、負荷制御装置IIとしては、高周波インバー
タからなる負荷制御装置本体INを含み放電ランプからな
る負荷DL₁を高周波点灯させかつ段調光可能な放電灯点
灯装置を例として示している。

この負荷制御装置IIは、電源入力端子A,B間に加えら
れる電源電圧をダイオードブリッジDB₂で全波整流し、
コンデンサＣ₇で平滑して高周波インバータからなる負
荷制御装置本体INに供給している。また、調光信号入力
端子DIMを有し、この調光信号入力端子DIMへ加えられる
電圧がダイオードＤ₄および抵抗Ｒ₈を介して負荷制御装
置本体INの制御入力端子Ｆに加えられている。負荷制御
装置本体IN内に図示した抵抗Ｒ₉は、段調光を行うため
の回路を等価的に示したものであり、調光信号入力端子
DIMに所定の電圧が印加されて抵抗Ｒ₉の電圧降下が高レ
ベルであるときは、負荷制御装置本体INが放電ランプか
らなる負荷DL₁を調光点灯させるように動作が切り替わ
り、抵抗Ｒ₉の電圧降下が低レベルであるときは、負荷
制御装置本体INが負荷DL₁を全点灯させるように動作が
切り替わる。

一方、切替装置Ｉは、交流電源Ｖ_Sから直流電源を作
るための抵抗Ｒ₁，コンデンサＣ₁およびツェナーダイオ
ードZD₁,ZD₂と、電源スイッチSWの長時間オフ後のオン
動作と短時間オフ後のオフ動作を区別するために設けら
れたタイマ回路TMと、このタイマ回路TMの動作に基づき
電源スイッチSWの長時間オフ後のオン動作のときに常閉
端子NC側に保持され電源スイッチSWの短時間オフ後のオ
ン動作のときに常開端子NO側に保持されるリレー接点ry
とからなる。

タイマ回路TMは、整流用のダイオードブリッジDB
₁と、プログラマブルユニットジャンクショントランジ
スタ（PUT）Ｑ₂と、トランジスタＱ₃とコンデンサＣ₂,C
₃と、抵抗Ｒ₂〜Ｒ₇と、リレーRYとで構成される。この
タイマ回路TMは、電源スイッチSWの長時間オフ後のオン
動作時には、リレーRYが励磁されず、リレー接点ryが常
閉端子NC側にあり、電源スイッチSWの短時間オフ後のオ
ン動作時には、リレーRYに励磁電流が流れてリレー接点
ryが常開端子NO側に切り替わる。なお、抵抗Ｒ₇は抵抗
Ｒ₆より抵抗値が十分に小さい値に設定される。

以下、第４図の回路の動作について詳しく説明する。

電源スイッチSWを長時間オフにした後、電源スイッチ
SWをオンにすると、切替装置Ｉおよび負荷制御装置IIに
それぞれ電源電圧が印加される。この結果、負荷制御装
置IIでは、高周波インバータからなる負荷制御装置本体
INが高周波発振動作して放電ランプからなる負荷DL₁を
点灯させる。このとき、調光信号入力端子DIMがオープ
ンであって（後述する）、負荷制御装置本体IN内の抵抗
Ｒ₉の電圧降下が低いレベルであるので、負荷DL₁は調光
点灯状態とはならず全点灯状態となる。

一方、切替装置Ｉでは、電源スイッチSWが長時間オフ
後、電源スイッチSWがオンになって電源電圧が印加され
ると、限流用の抵抗Ｒ₁およびコンデンサＣ₁を介してツ
ェナーダイオードZD₁,ZD₂の直列回路の両端間に所定の
電圧が現れ、この電圧がダイオードブリッジDB₁で全波
整流される。そして、このダイオードブリッジDB₁から
出力される直流電圧でもって、抵抗Ｒ₂を通してコンデ
ンサＣ₂が充電され、また抵抗Ｒ₂，ダイオードＤ₅を通
してコンデンサＣ₃が充電される。この際、コンデンサ
Ｃ₃の電圧は、コンデンサＣ₂の電圧に比べてダイオード
Ｄ₅の順電圧（約0.7V）分低い値となる。したがって、P
UT Q₂のアノード電圧Ｖ_Aおよびゲート電圧Ｖ_Gは、Ｖ_A＜
Ｖ_Gの状態が保たれ、PUT Q₂はオフ状態を維持し、した
がってトランジスタＱ₃もオフ状態であり、リレーRYに
励磁電流は流れず、リレー接点ryは常閉端子NC側に切り
替わった状態が保持され、負荷制御装置IIの調光信号入
力端子DIMはオープン状態であり、先に述べたように、
負荷制御装置本体INが負荷DL₁である放電ランプを全点
灯させることになる。

つぎに、負荷DL₁が全点灯している状態において、電
源スイッチSWをオフにすると、抵抗Ｒ₇の抵抗値が抵抗
Ｒ₆の抵抗値よりも十分に小さいので、コンデンサＣ₂の
放電速度がコンデンサＣ₃の放電速度に比べてからなり
速く、電源スイッチSWのオフ後Ｔ₁時間が経過したとき
に、コンデンサＣ₂,C₃の電圧Ｖ_C2,V_C3がＶ_C2＞Ｖ_C3の状
態からＶ_C2＜Ｖ_C3の状態に逆転する。そして、この電圧
逆転により、PUT Q₂のアノード電圧Ｖ_Aとゲート電圧Ｖ_G
との関係がＶ_A＞Ｖ_G＋0.7〔Ｖ〕となると、PUT Q₂がオ
ンとなるので、コンデンサＣ₂は抵抗Ｒ₇への放電と同時
に、ダイオードＤ₅を介してPUT Q₂および抵抗Ｒ₄,R₅，
トランジスタＱ₃のベース・エミッタ間を通して放電す
る。コンデンサＣ₃も、PUT Q₂を介して同様に放電す
る。

そして、両コンデンサＣ₂,C₃の合成放電電流がPUT Q₂
の保持電流以下となってPUT Q₂がオフとなるまでの期間
（電源スイッチSWのオフ後Ｔ₂時間が経過するまで）に
電源スイッチSWが再投入されて、切替装置Ｉへの給電が
再開すると、PUT Q₂がオン状態のままとなり、トランジ
スタＱ₃にベース電流が流れてトランジスタＱ₃が導通
し、リレーRYに励磁電流が流れ、リレー接点ryが常開端
子NO側に切り替わり、交流電源Ｖ_Sからリレー接点ry,調
光信号入力端子DIM,ダイオードＤ₄，抵抗Ｒ₈を通して負
荷制御装置本体INに電圧が印加されることになる。この
結果、負荷制御装置本体INは、負荷DL₁である放電ラン
プを調光点灯状態とする。

つぎに、この負荷DL₁が調光点灯状態になっている場
合において、電源スイッチSWをオフにすると、電源スイ
ッチSWのオフ後Ｔ₃時間経過したときに、コンデンサ
Ｃ₂,C₃の合成電流がPUT Q₂の保持電流より小さくなり、
PUT Q₂がオフになる。しだかって、電源スイッチSWのオ
フ後Ｔ₃時間が経過する前に電源スイッチSWを再投入す
ると、PUT Q₂がオンのままであって負荷DL₁は全点灯状
態に切り替わらず調光点灯状態のままであり、電源スイ
ッチSWのオフ後Ｔ₃時間が経過した後に電源スイッチSW
を再投入すると、PUT Q₂がオフであり、負荷DL₁は全点
灯状態に切り替わり、最初の点灯モードに戻る。

以上の動作をタイムチャートで示すと第５図のように
なる。第５図において、（ａ）は電源スイッチSWの状態
を示し、（ｂ）は負荷DL₁の点灯モードを示している。

なお、電源スイッチSWをオフにした後オンにしなけれ
ば、放電ランプDL₁は消灯したままとなる。

以上のような機械式リレーを用いた構成のものは、リレー接点ryに寿命があり、形状が大で、小型化に制約があり、リレー接点の接触抵抗が増大してくると、リレー接点での電力損失が無視できなくなる、等の欠点
がある。

上記第１の従来例の欠点を解消できるものとして、第
６図に示す第２の従来例がある。この第６図に示したも
のは、第４図のリレーRYおよびそのリレー接点ryに代え
て、発光ダイオードおよび発光ダイオードと光結合した
ホトサイリスタとからなるホトサイリスタカプラＱ₁を
用いたもので、その他の構成は第４図のものと同様であ
る。

この場合、ホトトライアックＱ₁のホトトライアック
が制御用サイリスタとなる。

この第２の従来例では、PUT Q₂がオンとなり、さらに
トランジスタＱ₃がオンとなったときに、ホトトライア
ックカプラＱ₁の発光ダイオードが発光し、これによっ
てホトトライアックＱ₁のホトトライアックが導通して
交流電源Ｖ_Sの電圧を調光信号入力端子DIM,ダイオード
Ｄ₄および抵抗Ｒ₈を介して高周波インバータ点灯回路IN
に加えることになり、負荷DL₁が調光点灯となる。上記
以外の動作は第４図のものと同様である。

〔考案が解決しようとする課題〕

以上に述べたような第６図の従来例は、機械式リレー
を用いることにより欠点は解消することができたが、以
下に述べるような問題がある。

負荷制御装置本体INである高周波インバータ点灯回路
で点灯させる放電ランプ数を増加させる場合、例えば複
数の放電ランプを直列点灯させるような場合、負荷制御
装置本体INから高電圧を発生させる必要がある。

第７図はそのような構成を示す第３の従来例を示す。
この第３の従来例では、高周波インバータ点灯回路から
なる負荷制御装置本体INの電源入力側に、第６図のよう
なダイオードブリッジDB₂およびコンデンサＣ₇に代え
て、２倍電圧整流回路BS₁を設けている。この２倍電圧
整流回路BS₁は、電源入力端子ＡにダイオードＤ₁のアノ
ードを接続し、ダイオードＤ₁のカソードと電源入力端
子Ｂとの間にコンデンサＣ₄を接続し、電源入力端子Ａ
にダイオードＤ₂のカソードを接続し、ダイオードＤ₂の
アノードと電源入力端子Ｂとの間にコンデンサＣ₅を接
続し、コンデンサＣ₄,C₅の直列回路の両端の電圧を高周
波インバータ点灯回路からなる負荷制御装置本体INに電
源電圧として供給するようになっており、入力電圧を２
倍に昇圧して整流するものである。

また、負荷LD₁,LD₂として、負荷制御回路本体INに２
本の放電ランプの直列回路が接続されている。

上記以外の構成は第６図のものと同様である。

以上のような構成の第３の従来例の動作は、電源スイ
ッチSWを短時間オフ後に再度オンにして負荷DL₁,DL₂で
ある放電ランプを調光点灯状態に移行させるまでの動作
は第６図の従来例と同様である。ところが、負荷DL₁,DL
₂の調光点灯状態で電源スイッチSWを再度オンにして負
荷DL₁,DL₂を全点灯状態に変化させるときの動作が異な
る。

すなわち、切替装置Ｉと負荷制御装置IIとが第７図に
示すように接続されている場合、放電ランプからなる負
荷DL₁,DL₂が調光点灯している状態において、電源スイ
ッチSWをオフにすると、２倍電圧整流回路BS₁のコンデ
ンサＣ₅の電荷が破線矢印で示すように、ホトトライア
ックＱ₁のホトトライアックを通る放電ループで放出さ
れることになり、コンデンサＣ₂,C₃の放電電流がPUT Q₂
の保持電流より小さくなる時刻（電源スイッチSWのオフ
後のＴ₃時間の経過後）にも、ホトトライアックカプラ
Ｑ₁のホトトライアックがオン状態を持続し、この状態
はコンデンサＣ₅の放電電流がホトトライアックＱ₁のホ
トトライアックの保持電流より小さくなる時刻（電源ス
イッチSWのオフ後Ｔ₄時間の経過後）まで、つづく。こ
のため、放電ランプからなる負荷DL₁,DL₂を調光点灯状
態から全点灯状態へ移行させるには、電源スイッチSWの
オフ後Ｔ₄時間経過するまで電源スイッチSWを再投入す
るのを待たなければならない。

第８図は以上の様子を示すタイムチャートで、（ａ）
は電源スイッチSWのオンオフを示し、（ｂ）は負荷DL₁,
DL₂の点灯モードを示している。

上記のような調光点灯から全点灯へ切り替える場合の
待ち時間の増加は、コンデンサＣ₅の放電を速くする回
路的な工夫をするとか、あるいはホトトライアックカプ
ラＱ₁として保持電流の大きいものを選択すること等に
よって、解消することは可能であるが、コウトアップ要
因になる。

以上のように、負荷制御装置IIにおいて、負荷制御装
置本体INの入力側に、２倍電圧整流回路BS₁を設ける
と、２倍電圧整流回路BS₁のコンデンサＣ₅の放電ループ
が、制御用サイリスタであるホトトライアックＱ₁のホ
トトライアックを通ることになり、このホトトライアッ
クのオフを遅らせるという悪影響を与えるという問題が
あった。

この考案の目的は、倍電圧整流による制御用サイリス
タのオフの遅れを簡単で安価な構成で防止することがで
きる負荷制御装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この考案の負荷制御装置は、電源電圧のｎ−１倍（ｎ
は２以上の整数）の電圧を生じる第１のコンデンサと電
源電圧と同じ電圧を生じる第２のコンデンサとの直列回
路を最終出力段に有するｎ倍電圧整流回路と、このｎ倍電圧整流回路より直流電源電圧が供給されて
負荷へ給電し制御入力端子への電源電圧の印加の有無に
よって負荷への給電状態を切り替える負荷制御装置本体
と、前記負荷制御装置本体の制御入力端子と前記ｎ倍電圧
整流回路の一対の電源入力端子のうち前記第１および第
２のコンデンサの接続点に接続された一の電源入力端子
とは異なる他の電源入力端子との間に接続されて前記制
御入力端子への給電を断続する制御用サイリスタとを備
えている。

〔作用〕

この考案の構成によれば、第１および第２のコンデン
サの何れか一方と制御用サイリスタとを通る放電ループ
が形成されなくなり、第１および第２の子のさの電荷の
放電による制御用サイリスタのオフの遅れがなくなる。

〔実施例〕

この考案の一実施例を第１図に基づいて説明する。こ
の実施例は、第１図に示すように、電源電圧の等倍の電
圧をそれぞれ生じるコンデンサＣ₄,C₅の直列回路を最終
出力段に有する２倍電圧整流回路BS₁と、この２倍電圧
整流回路BS₁より直流電源電圧が供給されて放電ランプ
からなる負荷DL₁,DL₂へ給電し制御入力端子Ｆへの電源
電圧の印加の有無によって負荷DL₁,DL₂への給電状態を
切り替える負荷制御装置本体（高周波インバータ）IN
と、この負荷制御装置本体INの制御入力端子Ｆと２倍電
圧整流回路の一対の電源入力端子A,Bのうちコンデンサ
Ｃ₄,C₅の接続点に接続された電源入力端子Ｂとは異なる
他の電源入力端子Ａとの間に接続されて制御入力端子Ｆ
への給電を断続するホトトライアックＱ₁のホトトライ
アック（制御用サイリスタ）とを備えている。

この場合、２倍電圧整流回路BS₁のコンデンサＣ₄,C₅
の接続点に接続された電源入力端子Ｂを切替装置Ｉの４
番端子に接続し、電源入力端子Ｂとは異なる他の電源入
力端子Ａを切替装置Ｉの３番端子（ホトトライアックＱ
₁のホトトライアックが接続された方）に接続してい
る。また、コンデンサＣ₄が電源電圧のｎ−１倍（ｎ＝
２）の電圧を生じ、コンデンサＣ₅が電源電圧の等倍の
電圧を生じる。

このように構成すると、コンデンサＣ₅とホトトライ
アックＱ₁のホトトライアックとを通る第７図のような
放電ループは形成されなくなり、ホトトライアックＱ₁
のホトトライアックがコンデンサＣ₅の放電電流でオフ
となるのが遅れることはなくなる。この結果、放電ラン
プからなる負荷DL₁,DL₂を調光点灯状態から全点灯状態
へ移行させる際の待ち時間が本来のＴ₃時間からＴ₄時間
に延びることはなくなり、２倍電圧整流回路BS₁を設け
たことによるホトトライアックＱ₁のホトトライアック
のオフの遅れを防止することができる。しかも、そのた
め、切替装置Ｉの３番端子,4番端子と負荷制御装置IIの
電源入力端子A,Bの接続関係を逆転するだけでよいの
で、構成が簡単で安価である。

上記以外の他の構成および動作は第７図のものと同じ
である。

この考案の第２の実施例を第２図に基づいて説明す
る。この実施例は、負荷制御装置IIに２倍電圧整流回路
BS₁に代えて、３倍電圧整流回路BS₂を使用したもので、
その他の構成は第１図と同様である。

この３倍電圧整流回路BS₂の動作は周知であるので説
明は省くが、最終段のコンデンサＣ₄には電源電圧のｎ
−１倍（ｎ＝３）の電圧が生じ、コンデンサＣ₅には電
源電圧等倍の電圧が生じ、コンデンサＣ₄,C₅の直列回路
には電源電圧のｎ倍の電圧が生じる。

この３倍電圧整流回路BS₂も、最終出力段に第１図の
場合と同様のコンデンサＣ₄,C₅の直列回路を有している
ので、前記と同様の問題が起こり、これを第１図と同様
の関係に接続することにより、問題を解消することがで
きる。

なお、この考案は、第３図に示すようなｎ＝４以上の
ｎ倍電圧整流回路を有する負荷制御装置IIに適用できる
のはいうまでもない。第３図において、Ｄ₁₁〜Ｄ_1nはそ
れぞれダイオード、Ｃ₁₁〜Ｃ_1nはそれぞれコンデンサ、
DL₁〜DL_mはそれぞれ放電ランプからなる負荷である。

〔考案の効果〕

この考案の負荷制御装置によれば、第１および第２の
コンデンサの何れか一方と制御用サイリスタとを通る放
電ループの形成を防止でき、第１および第２のコンデン
サの電荷の放電による制御用サイリスタのオフの遅れを
なくすことができ、しかも、制御用サイリスタの接続位
置を選択するだけであるので、構成が簡単で安価であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１の実施例の構成を示す回路図、
第２図はこの考案の第２の実施例の構成を示す回路図、
第３図はｎ倍電圧整流回路を有する第３の実施例の回路
図、第４図は第１の従来例の構成を示す回路図、第５図
は第１の従来例の動作を示すタイムチャート、第６図は
第２の従来例の構成を示す回路図、第７図は第３の従来
例の構成を示す回路図、第８図は第３の従来例の動作を
示すタイムチャートである。 II……負荷制御装置、DL₁,DL₂……負荷、IN……負荷制
御装置本体、BS₁……２倍電圧整流回路、Ｃ₄,C₅……コ
ンデンサ、A,B……電源入力端子、Ｆ……制御入力端
子、Ｑ₁……ホトトライアックカプラ、Ｖ_S……交流電
源、SW……電源スイッチ

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電源電圧のｎ−１倍（ｎは２以上の整数）
の電圧を生じる第１のコンデンサと電源電圧の等倍の電
圧を生じる第２のコンデンサとの直列回路を最終出力段
に有するｎ倍電圧整流回路と、このｎ倍電圧整流回路より直流電源電圧が供給されて負
荷へ給電し制御入力端子への電源電圧の印加の有無によ
って負荷への給電状態を切り替える負荷制御装置本体
と、前記負荷制御装置本体の制御入力端子と前記ｎ倍電圧整
流回路の一対の電源入力端子のうち前記第１および第２
のコンデンサの接続点に接続された一の電源入力端子と
は異なる他の電源入力端子との間に接続されて前記制御
入力端子への給電を断続する制御用サイリスタとを備え
た負荷制御装置。