JPH0328797B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蛍光ランプ等の放電灯を高周波で点
灯し、かつ調光を行なう装置に関する。

高周波点灯に於ける調光は光のチラツキが少な
いという利点があり、従来から、トランジスタイ
ンバータ等の高周波変換装置の入力を制御するこ
とにより出力を変化し、負荷の放電灯を調光する
装置として第１図に示す様な装置があつた。この
装置は、調光の度合にかかわらす、インバータ等
の変換装置の動作を不安定にすることがなく、ま
た放電灯のフイラメントの予熱電流を減少させる
こともない装置である。第１図に於て、１は交流
電源であり、たとえば商用交流電源である。２は
整流装置で入力端子を前記交流電源１に接続し、
脈流の整流電圧を出力するものである。３はこの
整流装置２に接続した変換装置たとえばプツシユ
ブル形のトランジスタインバータである。この変
換装置３はインバータトランス４を有し、このイ
ンバータトランス４は後述する放電灯５のフイラ
メント予熱巻線４f₁，４f₂を有している。前記放
電灯５は前記変換装置３の出力端子間に限流イン
ピーダンス６と、後述する位相制御装置７とを介
して接続され、変換装置３の出力によつて付勢さ
れるものである。また、この放電灯５のフイラメ
ントf₁，f₂はそれぞれ前記予熱巻線４f₁，４f₂に
生じる電圧によつて予熱回路L₁，L₂を介して予
熱電流を供給されるものである。前記位相制御装
置７は、前記放電灯５への供給電力を制御するも
ので、つぎのように構成されている。すなわち、
前記放電灯５の一方のフイラメントf₂の電源側端
子と限流インピーダンス６との間には全波整流器
８の入力端子が接続されており、この全波整流器
８の出力端子間にはサイリスタ９が接続されてい
る。このサイリスタ９のゲート・カソード間には
パルストランス１０の２次巻線が設けられてい
る。一方、前記交流電源１の出力端子間には全波
整流器１１が設けられており、この全波整流器１
１の出力端子間には時定数可変の時定数回路１
７、ユニジヤンクシヨントランジスタ１３、前記
パルストランス１０の１次巻線が設けられていて
交流電源１の各半サイクルに同期するし張発振回
路を構成している。

つぎに作用を説明する。電源１の投入により変
換装置３は作動して、たとえば数＋ＫHzの高周波
電流を出力する。この変換装置３の出力の包路線
は、入力が第２図ａのように脈流であるため、第
２図ｂのように、交流電源１の半サイクルに対応
して高電圧、低電圧を繰返すものである。位相制
御装置７は前期交流電源１の半サイクルに応じて
し張発振回路が信号を出力し、パルストランス１
０からパルス信号を出力してサイリスタ９を導通
させる。したがつて、放電灯５にはサイリスタ９
によつて位相制御されたたとえば第２図示ｃの電
圧が印加される。このとき、サイリスタ９が高周
波電圧の一サイクル内において電流が零になると
きにオフしないのは、サイリスタ９のターンオフ
時間が高周波電流の半サイクル時間より長いため
である。したがつて、第２図ｃに示すように、交
流電源１の半サイクルに対応して高周波電圧の包
路線が低下し、零電圧付近になるときまてオンし
続けるのである。上記のように、放電灯５には位
相制御された高周波電圧が印加され、放電灯５は
始動、点灯する。したがつて放電灯５には第２図
ｃの電圧が印加され続け、調光点灯する。調光度
合は位相制御装置７の時定数回路１７の時定数を
変え、前記サイリスタ９の導通位相をかえること
によつて自由に選べるものである。このような高
周波電力を供給するものにおいて調光点灯する
と、たとえば商用交流電流の場合に比し、光のち
らつきが少ないものである。前記変換装置３のト
ランジスタTr₁，Tr₂のベース電流および入力電
流は位相制御装置７の制御に何んら関係なく、初
期の設計値のままである。したがつて、発振が異
常になつたりすることはない。

また、第３図は同じく従来装置の異なる例を示
し、第１図と同じ部分には同一符号を付して説明
を省略する。第３図において位相制御装置７′の
全波整流器８′およびサイリスタ９′は放電灯５と
並列的に設けている。したがつて、この第３図の
装置では、サイリスタ９′の不導通期間だけ放電
灯５に電力を供給している。この様に従来の装
置、第１図及び第３図の装置では、前記放電灯５
の始動時および点灯時において放電灯５のフイラ
メントf₁，f₂を予熱する電力は何んら位相制御装
置７によつて制御されることがないものである。
したがつて、放電灯５のフイラメントf₁，f₂には
予め設定された十分な予熱電流が位相制御装置７
の作動にかかわらず供給されるのである。このた
め、予熱不足となつて始動が困難になつたり、立
消えたりさらにはフイラメントf₁，f₂を過度に損
耗させて放電灯５の寿命を劣化させることがな
い。したがつて、以上のことより、位相制御装置
７の導通角を小さくして、調光度合を大きくする
ことができることが明らかである。

しかし、上記の様にして調光を行なつても次の
様な不都合がある。すなわち、調光を行ない、そ
の度合を深くしてゆくと、第４図ａに示す様に、
放電灯５のフイラメントf₁，f₂の温度は、放電灯
電流が減少する為にその温度が低下して行く。こ
の時、従来の装置では、第４図ｂの破線に示す様
に調光度すなわち放電灯の電流に関係なくフイラ
メントの予熱電流は一定である。従つて、フイラ
メントの温度は、例えば、調光度を深くした時に
も適切な温度に維持しようとして予熱電流の大き
さを設定すると、調光を行なわない全光状態で
は、逆にフイラメントf₁，f₂の温度が高過ぎてし
まい、かつ不要な電力をフイラメントf₁，f₂で消
費するという欠点があつた。

本発明は上記欠点を除去しようとするものであ
り、すなわち、放電灯の調光度に応じてフイラメ
ントの予熱電流を変化させることのできる装置を
提供することを目的とするものである。

以下、本発明による装置の動作の説明を行な
う。第５図は本発明の一実施例を示す回路図、第
６図はその動作の説明の為の図である。

第５図に於て１は交流電源、２は調整装置、３
はトランジスタインバータで構成された変換装置
である。５は放電灯、f₁，f₂はフイラメント、７
は位相制御装置、８′は全波整流器、９′はサイリ
スタであり、１４は位相制御装置７の位相を制御
する制御回路である。１９はフイラメントf₁，f₂
を予熱する予熱巻線１９ａ，１９ｂを備えた予熱
トランスである。また、インバータ３は、その出
力トランス４ａがリーケージトランスで構成さ
れ、コレクタ巻線４Ｎの両端に共振用コンデンサ
１８を備え、４Ｂはベース帰還巻線であり、１
６，１７はベース抵抗、１５はインダクタであ
る。また位相制御装置７は例えば第１図に示す装
置と同様に構成され、サイリスタ８′を導通制御
するものとする。また、第６図ａは変換装置３の
入力電圧、ｂは放電灯５が点灯していない時の出
力トランス４ａの出力巻線４Ｓの電圧、ｃは同じ
状態で、サイリスタ９′が導通した時の出力巻線
４Ｓの電圧、ｄは予熱トランス１９の予熱巻線１
９ａ，１９ｂの電圧を示す。

以上の様に構成された装置に於て、交流電源１
が投入されると交換装置３のインバータはベース
帰還巻線４Ｂの作用により周知の如く自励発振を
行ない、出力トランス４ａの出力巻線４Ｓに高周
波電圧を発生し、放電灯５に印加してこれを点灯
する。ここで位相制御装置７のサイリスタ９′を
導通開始させる位相を変化させることにより、放
電灯５の電流を加減し、調光を行なうわけであ
る。

いま、サイリスタ９′を第６図ｃのθで導通さ
せていたとする。すると、放電灯５の両端には、
略予熱トランス１９の端子に印加される電圧しか
印加されなくなり、放電を維持しなくなる。ここ
で予熱トランス１９の端子電圧は、インバータ３
の出力トランス４ａのリーケージインダクタンス
と、予熱トランス１９のインピーダンスの比およ
び、出力巻線４Ｓの開放電圧等によつて定まる。
従つて、予熱トランス１９のインピーダンスを、
その端子電圧が放電灯５を放電維持するに必要な
電圧以下となる様に設定しておけば円滑に調光で
きる。サイリスタ９′の導通位相をθから第６図
ｃに図示する様に矢印方向へ進めていくと、放電
灯電流が減少し、調光度が深くなる。ところが、
予熱トランス１９の予熱巻線１９ａ，１９ｂの出
力電圧は逆に増加する。

この関係を図示したものが第４図ｂの実線であ
り、放電灯電流を減少すると、逆に予熱電流が増
加し、第４図ａに示す様な、放電灯電流の減少に
よるフイラメント温度の低下を補償すようとする
作用を行なう。

第５図の実施例では、変換装置３の入力電圧が
脈流の直流であり、調光を行なわせる手段として
位相制御装置７を放電灯５と並列に接続し、全波
整流器８′とサイリスタ９′を使用したが、この代
わりにトライアツクと称される双方向サイリスタ
を使用してもあるいは他の半導体スイツチ装置を
使用してもよく、制御装置１４も、適当な位相制
御信号を発生するものであればよいことはもち論
である。第８図は、本発明による、他の実施例を
示し、第７図はその動作の説明の為の図である。
第７図のａは変換装置３の入力電圧であり、ここ
では第５図の装置と異なり、リツプルの少ない直
流電圧である。ｂは放電灯５が点灯している時の
変換装置３の出力トランス４ａの出力巻線電圧、
ｃは予熱トランス１９の予熱巻線１９ａ，１９ｂ
の電圧を示す。第８図に於て７ａは第５図に於け
る位相制御装置と異なり、適宜な周期で繰返し、
ある期間導通状態を維持するスイツチ装置であ
る。

すなわち、スイツチ装置７ａが第７図ｂに示す
周囲T₁で繰返しT₂なる期間導通すれば、前記の
場合と同様にして、放電灯５にはT₂なる期間は
電流が流れず、逆にｃに示す様にT₂なる期間は
予熱トランス１９から予熱電流が流れる。

ここで例えばT₁を一定としたT₂の期間を変え
ることにより調光ができることは明らかである。
放電灯５に電流を流さない期間T₂を一定とし、
周期T₁を変えても調光ができる。また、T₁，T₂
の両方を変える様にスイツチ装置７ａを構成して
もよい。この時、T₁，T₂は、あまり長い期間に
するとチラツキとして入間に感じられることがあ
るので、変換装置３の発生する高周波電圧の一周
期より長ければ、不必要に長くすることはよくな
い。

第８図の装置に使用可能なスイツチ装置７ａの
一例を第９図に示す。第９図に於て、スイツチ装
置７ａは、トランジスタ２０の導通、非導通で行
ない、このトランジスタ２０の開閉を制御する制
御回路１４ａとしては、まず周期T₁を設定する
ためのクロツクパルス発生回路と、トランジスタ
２０の導通期間すなわちT₂を設定する例えば単
安定マルチバイブレータなどにより構成し、T₂
の期間は、単安定マルチバイブレータの動作時間
を変化させることにかり容易に変えることができ
る。

次に本発明によるさらに他の実施例について説
明する。第１０図は他の実施例のスイツチ装置７
ｂを示し、図に於いて、２０はトランジスタ、１
４′は制御回路であり、例えば第９図に示す制御
回路１４ａと、タイマー装置２１から構成されて
いるとする。

以上の様に構成されていれば、交流電源１の投
入時、すなわち放電灯５の始動時、所定時間は、
タイマー装置２１から発生する信号により、トラ
ンジスタ２０を連続的に導通維持せしめ、放電灯
５のフイラメントf₁，f₂を予熱する。その後、所
定時間を経過するとタイマー装置２１の信号が停
止し、スイツチ装置７ｂのトランジスタ２０は、
制御回路１４ａの信号により制御されるので、第
９図の実施例と同様にして放電灯５を調光する。
この放電灯５の始動時にタイマー装置２１を備
え、放電灯５のフイラメントf₁，f₂を予め予熱
し、その後、放電開始させ点灯する装置は、第５
図に示す様な変換装置３の入力電圧が脈流の直流
でも、第７図の説明で示す様なリツプルの少ない
直流電圧でも、いずれにでも適用できる。

また、始動時にタイマー装置２１の信号でスイ
ツチ装置７ｂあるいは位相制御装置７を動作させ
る時、前記の説明では例えばトランジスタ２０を
連続的に導通維持させたが、第７図ｂのT₂なる
期間に相当する期間を適度に長くすることによ
り、放電灯５を予熱し、かつ放電開始させない状
態に設定してもよい。この様に適当な期間T₂に
設定するとフイラメントf₁，f₂の予熱電流を適宜
な値に設定し易い利点がある。これは、位相制御
装置７のサイリスタ９′の導通開始位相を適当な
位相に設定することでもよい。

次に、タイマー装置２１の限時動作が終了した
後についての応用例を述べる。第１０図の説明で
は、タイマー装置２１の動作が終了した後は、ト
ランジスタ２０は予め制御回路１４ａで設定され
た調光度に応じて導通する。しかし、調光度を非
常に深く設定してあると、放電灯５の放電開始さ
せることが出来ない場合がある。従つて、タイマ
ー装置２１の動作が終了した後、制御回路１４ａ
の設定とは別に、トランジスタ２０を、所定期間
非導通状態にして放電開始を容易にさせることも
可能である。

以上の説明では、変換装置３としてブツシユプ
ル形トランジスタインバータの場合について説明
したが、他のインバータでも、よいことは明らか
である。また、放電灯５も１灯だけでなく２灯以
上の多灯の場合にでも適用できることはもち論で
ある。さらに予熱トランス１９は同様に複数個で
もよいし、あるいはさらに直列にインピーダンス
が接続されてもよい。

この発明は以上説明したとうり、放電灯と並列
に、予熱トランスと導通制御をおこなうスイツチ
装置との直列回路を設けることにより、放電灯電
流が減ずるのに応じて予熱電流を増加させること
ができ、フイラメントの損傷が少なくなるととも
に、放電灯の調光度の如何にかかわらず、変換装
置の出力電流がほぼ一定となるので変換装置の動
作が安定でかつ騒音の発生が少ないという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は従来の装置を示し、第２図は
その動作の説明のための図であり、第５図、第８
図、第９図、第１０図は本発明による装置の各々
異なる実施例を示し、第４図、第６図、第７図は
動作の説明のための図である。 図において１は交流電源、２は整流装置、３は
変換装置、４ａは出力トランス、５は放電灯、
f₁，f₂はフイラメント、７，７ａ，７ｂはスイツ
チ装置、１４，１４ａ，１４′は制御回路、１９
は予熱トランス、１９ａ，１９ｂは予熱巻線、２
１はタイマ装置である。なお、各図中同一符号は
同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電圧を高周波電圧に変換し放電灯を点灯
   する変換装置と、この変換装置の出力側に前記放
   電灯と並列にスイツチ装置を接続し、前記スイツ
   チ装置の導通位相制御を行なつて前記放電灯の調
   光を行なう装置において、前記スイツチ装置と直
   列に接続された予熱トランスと、この予熱トラン
   スの出力側に設けられ、前記放電灯のフイラメン
   トに直列接続された予熱巻線とを備えたことを特
   徴とする調光装置。 ２ 放電灯の始動時に、スイツチ装置を所定時
   間、前記放電灯が放電を開始しないように導通期
   間を増加し、前記放電灯のフイラメントを予熱し
   てその後、前記放電灯を点灯させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の調光装置。 ３ 放電灯の始動時にフイラメントの予熱を所定
   時間行なつた後、スイツチ装置の非導通期間を増
   加して放電灯を放電開始させ、その後、予め設定
   した調光状態へなるようにスイツチ装置を導通制
   御することを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   または第２項記載の調光装置。 ４ 直流電圧が、交流電源を全波整流した脈流の
   直流であり、スイツチ装置が、位相制御を行なう
   サイリスタと位相制御回路とを備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の何
   れかに記載の調光装置。 ５ 直流電圧がリツプルの少ない直流であり、ス
   イツチ装置を繰返し周期T₁と導通期間T₂とで導
   通制御する制御回路を備え、T₁あるいはT₂の少
   なくとも何れか一方を変化させることにより放電
   灯の調光を行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第３項の何れかに記載の調光装置。 ６ 変換装置が、リーケージトランスの特性を有
   する出力トランスを備えていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載
   の調光装置。