JP2985047B2 - 電力制御回路 - Google Patents

電力制御回路

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JP2985047B2
JP2985047B2 JP7011296A JP1129695A JP2985047B2 JP 2985047 B2 JP2985047 B2 JP 2985047B2 JP 7011296 A JP7011296 A JP 7011296A JP 1129695 A JP1129695 A JP 1129695A JP 2985047 B2 JP2985047 B2 JP 2985047B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願は、白熱電球のソフトスタ―
ト装置や突入電流防止装置等に使用する電力制御回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、本願出願人によって先に出願さ
れた(実願平5−57669号)電力制御回路を示した
電気回路図である。
【0003】TRは電力を制御するトライアック(双方
向サイリスタ)であり、電力制御の対象である白熱電球
LPに直列に接続されている。THは温度が上昇すると
抵抗値が低下するサ―ミスタ、C1はコンデンサであ
り、サ―ミスタTHとコンデンサC1とはP点で直列に
接続されている。サ―ミスタTHの他端はトライアック
の端子T2に、コンデンサC1の他端はトライアックの
端子T1に、それぞれ接続されている。TGはトライア
ックTRを制御するトリガ素子(ダイアックやトリガダ
イオ―ド等)であり、その一端はトライアックTRのゲ
―トGに接続され、その他端はサ―ミスタTHとコンデ
ンサC1との接続点Pに接続されている。ACは交流電
源である。
【0004】つぎに、図3に示した電力制御回路の動作
について、図4および図5を参照して説明する。
【0005】図4は電源投入後の時間経過が少ない過渡
状態のときの、図5は電源投入後に十分時間が経過した
定常状態のときの、それぞれタイミングチャ―トを示し
たものである。VL は白熱電球LPの両端の電圧を、V
C1はコンデンサC1の両端の電圧を示している。
【0006】電源ACを投入した直後はサ―ミスタTH
の抵抗値は高いので、VC1はトリガ素子TGのスイッチ
ング電圧VB0よりより低い。したがって、トライアック
TRはオフ状態のままであり、白熱電球LPは点灯しな
い。しかし、わずかではあるがサ―ミスタTHには電流
が流れるので、時間が経過するにしたがい自己発熱によ
りサ―ミスタTHの温度はしだいに上昇し、その抵抗値
はしだいに低下してくる。その結果、VC1の電圧はしだ
いに上昇し、ついにはトリガ素子TGのスイッチング電
圧VB0を越えるタイミングが発生する。
【0007】図4は、VC1の電圧がトリガ素子TGのス
イッチング電圧VB0を越えたときの状態を示している。
t1 時点でVC1>VB0となるので、トリガ素子TGはト
ライアックTRを導通状態にする。そして、トライアッ
クTRの端子T1とT2との電圧の極性が逆転するまで
(t2 時点まで)導通状態を保持する。t3 〜t4 の間
でも同様にしてトライアックTRは導通状態となる。な
お、図4の上段のタイミングチャ―トにおいて、点線は
投入電源ACの波形を表わし、実線は白熱電球LPに印
加される実際の電圧VL を表わしている。この状態で
は、トライアックTRの導通期間が短いため、白熱電球
LPは暗く点灯する。また、図4の下段のタイミングチ
ャ―トにおいて、点線はトリガ素子TGの一端がP点に
接続されていないと仮定した場合のコンデンサC1の両
端の電圧VC1を表わしている。投入電圧VACとVC1とは
サ―ミスタTHの抵抗値とコンデンサC1の静電容量値
で決まる時間Δtだけ位相がずれた状態となる。さらに
時間が経過すると、サ―ミスタTHの温度はさらに上昇
してその抵抗値はさらに低くなるので、電圧VC0はさら
に大きくなるとともにVACとVC1との位相差Δtは小さ
くなり、トライアックTRの導通期間は長くなる。
【0008】図5は、十分時間が経過してサ―ミスタT
Hの抵抗値が十分に低くなり、VACとVC1との位相差Δ
tがほぼ0になったときの状態を示している。この状態
においては、トライアックTRの導通期間が長くなるた
め、白熱電球LPは明るく点灯する。
【0009】以上説明したように、電源投入後サ―ミス
タTHは自己発熱によってその抵抗値が徐々に低くな
り、その結果トライアックTRの導通期間を徐々に長く
することができるので、白熱電球LPを徐々に明るく点
灯させることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、電源ACを投入した直後はサ―ミスタTHの
抵抗値が高いので、VC1はトリガ素子TGのスイッチン
グ電圧VB0よりより低く、トライアックTRは一定期間
オフ状態のままである。したがって、図6の範囲aに示
すように、電源ACを投入後に白熱電球LPが一定期間
点灯しないという問題点があった。
【0011】また、上記従来例では、電源投入後に十分
時間が経過した定常状態ではサ―ミスタTHの抵抗値が
十分に低くなっているため、図5に示すように、ほぼ全
期間にわたってトリガ素子TGがオン状態(トライアッ
クTRが導通状態)となる。したがって、白熱電球LP
の照度が過度に大きくなり、白熱電球LPに過度に電力
が供給されてしまういう問題点があった。
【0012】さらに、上記従来例では、抵抗値が温度の
上昇とともに急激に減少するというサ―ミスタの温度特
性に起因して、トリガ素子TGのオン期間(トライアッ
クTRの導通期間)が急激に増加し、図6の範囲bに示
すように、白熱電球LPの照度が急激に増大する。した
がって、点灯後に輝度を緩かに上昇させるという理想的
なソフトスタ―ト特性を得ることが難しいという問題点
があった。
【0013】以上の各問題点は負荷として白熱電球を例
に述べたが、一般的にモ―タ等のその他の負荷に対して
も同様の問題点は生じる。
【0014】本願に係わる発明の目的は、理想的なソフ
トスタ―ト特性を得ることが可能な電力制御回路を提供
することである。加えて、電源の投入直後から負荷が動
作可能とし、また、電源投入後に十分時間が経過した定
常状態において、負荷に過度に電力が供給されることを
防止することである。
【0015】本願に係わる発明の第3の目的は、
【0016】
【課題を解決するための手段】本願に係わる電力制御回
路は、サ―ミスタを有する第1回路と、第1コンデンサ
を有し上記第1回路に直列に接続された第2回路と、上
記第1回路と上記第2回路とで構成される直列回路に並
列に接続されたトライアックと、上記第1回路と上記第
2回路との接続点と上記トライアックのゲ―トとの間に
接続されたトリガ素子とを有する電力制御回路におい
て、上記第2回路に並列に接続された第3回路を有し、
この第3回路は、上記第1回路と上記第2回路との接続
点と上記トリガ素子との間に接続された第1抵抗と、こ
の第1抵抗に直列に接続された第2コンデンサとを設
け、上記第1抵抗と上記第2コンデンサとで決まる時定
数は上記トライアックから負荷に供給される電力を電源
投入から実施的にリニアに増加させるように設定してあ
る。
【0017】上記第1回路はサ―ミスタとこのサ―ミス
タに並列に接続された第2抵抗とで構成されることが好
ましい。
【0018】上記第1回路はサ―ミスタとこのサ―ミス
タに直列に接続された第3抵抗とで構成されていること
も好ましい。
【0019】
【実施例】図1は、実施例に係わる電力制御回路を示し
た電気回路図である。
【0020】LPは負荷となる白熱電球であり、この白
熱電球LPには突入電流防止用のコンデンサC5が接続
されている。ACは電力供給源となる交流電源であり、
この交流電源ACには、ヒュ―ズFUが接続されるとと
もに、突入電流防止用としてコンデンサC3、バリスタ
VRおよび抵抗R5が接続されている。
【0021】TRはトライアックであり、このトライア
ックTRには誤動作防止用としてコンデンサC4および
抵抗R4が接続されている。TGはトリガ素子(ダイア
ックやトリガダイオ―ド等)であり、その一端はトライ
アックTRのゲ―トに接続されている。
【0022】THはサ―ミスタであり、このサ―ミスタ
THには抵抗R1および抵抗R2が接続されている。抵
抗R1はサ―ミスタTHに並列に接続され、この抵抗R
1により、電源ACを投入した直後からトリガ素子TG
をオン状態(トライアックTRを導通状態)にして、電
源ACを投入した直後から白熱電球LPを点灯させるこ
とが可能となる。抵抗R2はサ―ミスタTHに直列に接
続され、この抵抗R2により、サ―ミスタTHに流れる
電流を制限して、電源投入後に十分時間が経過した定常
状態においてトリガ素子TGのオン期間(トライアック
TRの導通期間)を制限し、白熱電球LPの照度が過度
に大きくなる(白熱電球LPに過度に電力が供給され
る)ことを防止することが可能となる。
【0023】コンデンサC1にはコンデンサC2および
抵抗R3が接続されている。これらのコンデンサC2お
よび抵抗R3は、時定数調整用のものであり、白熱電球
LPの点灯後に輝度を緩かに上昇させて理想的なソフト
スタ―ト特性を得るためのものである。
【0024】つぎに、図1に示した電力制御回路の動作
について、図2(電源ACを投入したときからの時間経
過に伴う白熱電球LPの照度変化を示した図)を参照し
て説明する。
【0025】まず、電源ACを投入した直後の期間(主
として図2のaの範囲)の動作について説明する。電源
ACを投入した直後はサ―ミスタTHの抵抗値が高いた
め、サ―ミスタTHにはほとんど電流が流れない。しか
し、この時点では抵抗R1の抵抗値がサ―ミスタTHの
抵抗値より十分に小さいため、抵抗R1に流れる電流に
より抵抗R3を通してトリガ素子TGに電流が供給され
る。したがって、電源ACを投入した直後からトリガ素
子TGがオン状態(トライアックTRが導通状態)にな
り、白熱電球LPが暗く点灯する。
【0026】つぎに、トリガ素子TGのオン期間(トラ
イアックTRの導通期間)が徐々に増加して、白熱電球
の照度が徐々に高くなる過渡的期間(主として図2のb
の範囲)の動作について説明する。時間の経過とともに
サ―ミスタTHは自己発熱により徐々にその抵抗値が減
少する。そして、抵抗R3を通してトリガ素子TGに供
給される電流は、サ―ミスタTHに流れる電流が徐々に
支配的になってくる。ここで、抵抗R3とトリガ素子T
Gとの接続点にはコンデンサC2が接続されているた
め、コンデンサC2と抵抗R3とで決まる時定数により
時間的な遅れが生じる。その結果、トリガ素子TGのオ
ン期間(トライアックTRの導通期間)は緩かに増加
し、白熱電球LPの照度も緩かに上昇する。すなわち、
理想的なソフトスタ―ト特性を得ることができるわけで
ある。なお、コンデンサC2の容量値およびと抵抗R3
の抵抗値を適当に調整することにより、所望のソフトス
タ―ト特性を得ることも可能である。
【0027】つぎに、トリガ素子TGのオン期間(トラ
イアックTRの導通期間)が飽和して、白熱電球の照度
が飽和状態(定常状態)となる期間(主として図2のc
の範囲の動作について説明する。従来例においては、す
でに述べたように(図5参照)、交流1サイクルのほぼ
全期間にわたってトリガ素子TGがオン状態(トライア
ックTRが導通状態)となるため、白熱電球LPの照度
が過度に大きくなるおそれがある。本実施例では、サ―
ミスタTHに直列に抵抗R2が接続されているため(範
囲cではサ―ミスタTHの抵抗値の方が抵抗R2の抵抗
値よりも小さい。)、その分トリガ素子TGに供給され
る電流が制限され、トリガ素子TGのオン期間(トライ
アックTRの導通期間)が抵抗R2のない場合に比べて
短くなる。そのため、抵抗R2の抵抗値を適当に選定す
れば、白熱電球LPの照度を所望の大きさにすることが
できる。
【0028】なお、上記実施例では白熱電球を負荷の例
として説明したが、モ―タ等のその他の負荷に対しても
同様に適用することができる。
【0029】
【発明の効果】本願の発明によれば、第1抵抗および第
2コンデンサからなる第3回路を設け たので、サ―ミス
タに流れる電流に支配され、トリガ素子に供給される電
流に、第1抵抗と第2コンデンサとで決まる時定数によ
る時間的な遅れを持たせ、電源投入後にトリガ素子のオ
ン期間(トライアックの導通期間)を緩かに増加させ
る、すなわち、トライアックから負荷に供給される電力
を実施的にリニアに増加させることが可能となる。これ
により、従来のもののようにサーミスタの抵抗値の急激
な低下によってトリガ素子のオン期間(トライアックの
導通期間)が急激に増加し、負荷が急激に駆動されると
いうことがなく、負荷に供給する電力を実施的にリニア
に増加させることができ、理想的なソフトスタ―ト特性
を得ることが可能となる。
【0030】さらに、本願の請求項2に係わる発明によ
れば、サ―ミスタに並列に抵抗を接続した第1回路によ
り、電源の投入直後からトリガ素子をオン状態(トライ
アックを導通状態)にすることが可能となり、電源の投
入直後から負荷を動作させることが可能となり、電源投
入直後から負荷への電力供給を実施的にリニアに増加さ
せることができる。
【0031】また、本願の請求項3に係わる発明によれ
ば、理想的なソフトスタ―ト特性を得られるのに加え
て、サ―ミスタに直列に抵抗を接続した第1回路によ
り、電源投入後に十分時間が経過した定常状態におい
て、トリガ素子のオン期間(トライアックの導通期間)
を短くすることが可能となり、負荷に過度に電力が供給
されることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係わる電力制御回路を示した電気回路
図である。
【図2】図1の動作を説明するための図である。
【図3】従来例を示した電気回路図である。
【図4】図3の動作を説明するための図である。
【図5】図3の動作を説明するための図である。
【図6】図3の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
TR……トライアック TG……トリガ素子 TH……サ―ミスタ(第1回路) R1……第2抵抗(第1回路) R2……第3抵抗(第1回路) C1……第1コンデンサ(第2回路) C2……第2コンデンサ(第3回路) R3……第1抵抗(第3回路)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−20055(JP,A) 特開 平4−262394(JP,A) 特開 昭53−129464(JP,A) 特開 昭63−156938(JP,A) 特開 平5−144576(JP,A) 実開 昭59−132382(JP,U) 実開 平6−68393(JP,U) 実開 平7−27095(JP,U) 特公 昭45−7507(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 39/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サ―ミスタを有する第1回路と、第1コ
    ンデンサを有し上記第1回路に直列に接続された第2回
    路と、上記第1回路と上記第2回路とで構成される直列
    回路に並列に接続されたトライアックと、上記第1回路
    と上記第2回路との接続点と上記トライアックのゲ―ト
    との間に接続されたトリガ素子とを有する電力制御回路
    において、上記電力制御回路はさらに上記第2回路に並列に接続さ
    れた第3回路を有し、この第3回路は、上記第1回路と
    上記第2回路との接続点と上記トリガ素子との間に接続
    された第1抵抗と、この第1抵抗に直列に接続された第
    2コンデンサとを有し、 上記第1抵抗と上記第2コンデンサとで決まる時定数は
    上記トライアックから負荷に供給される電力を電源投入
    から実施的にリニアに増加させるように設定してある
    とを特徴する電力制御回路。
  2. 【請求項2】 上記第1回路はサ―ミスタとこのサ―ミ
    スタに並列に接続された第2抵抗とで構成されているこ
    とを特徴する請求項1に記載の電力制御回路。
  3. 【請求項3】 上記第1回路はサ―ミスタとこのサ―ミ
    スタに直列に接続された第3抵抗とで構成されているこ
    とを特徴する請求項1に記載の電力制御回路。
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JP4379236B2 (ja) * 2004-07-14 2009-12-09 パナソニック電工株式会社 調光装置
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