JPH0547477A - 白熱灯の照度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】白熱灯の点滅制御に於て、消灯時にほぼ半分位
の明るさが残るようにすると共に制御回路を簡略化して
低コストの製品を提供するものである。 【構成】 ＳＣＲ（２）と整流素子（３）を順方向が逆
向きになるようにして並列接続し、このＳＣＲ（２）と
整流素子（３）の接続端の一方は白熱灯（１）を介して
交流電源（ＡＣ）に、他方は直接交流電源（ＡＣ）にそ
れぞれ接続し、上記ＳＣＲ（２）を、初期状態設定回路
（８）、発振回路（９）、ドライバー（１０）、フォー
ト・カプラ（１１）「ゼロクロスポイント検出回路内蔵
型」で断続的にオン、オフして、白熱灯（１）の照度を
制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、白熱灯に印加される
交流電源に於て、一方の半波は整流素子に依り常時供給
するようにし、他方の半波はＳＣＲに依り断続的に供給
するようにしたので白熱灯の照度変化は、従来の点滅制
御と異なり全波消灯せずに半波消灯になるので、全波点
灯時のほぼ半分位の明るさが残ることになる。利用分野
としては、道路工事等に於ける保安灯（連ねたカラー・
コーンに内蔵された電球及び連ねた裸電球）、ビル等に
於ける壁面看板や屋上看板の照明、ショーウインドの照
明、吊り下がった提灯の光源、その他装飾用の照明等が
考えられる。

【０００２】

【従来の技術】点滅制御に於て、完全消灯せずに明るさ
を残そうとする場合には位相制御回路を用いる方法があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の位相制御回路で
使用負荷が比較的小容量（８Ａ以下位）の場合、点弧時
に発生する雑音吸収用コイルのコストはそれ程高くもな
いが、使用負荷が大容量（８Ａ以上）になると雑音吸収
用コイルのコストが大幅に跳ね上がると共に、点弧回路
も複雑化するので装置全体としてかなりのコスト高にな
る問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＳＣＲ（２）
と整流素子（３）を順方向が逆向きになるようにして並
列接続し、このＳＣＲ（２）と整流素子（３）の接続端
の一方は白熱灯（１）を介して交流電源（ＡＣ）に、他
方は直接交流電源（ＡＣ）に接続し、上記ＳＣＲ（２）
のゲートには、交流電源（ＡＣ）のゼロクロスポイント
付近で点弧するようにした回路の出力を連続的に発生す
る方形波で制御して印加するようにして回路構成を簡略
化し、装置全体として製作コストのダウンを実現した。

【０００５】

【作用】ＳＣＲ（２）が導通状態にある時は、交流電源
（ＡＣ）の全波が白熱灯（１）に印加されるので白熱灯
（１）は明るい状態「全波点灯状態」になり、ＳＣＲ
（２）が非導通状態になると整流素子（３）による半波
だけが白熱灯（１）に印加されるので白熱灯（１）は暗
い状態「半波点灯状態」になる。この「全波点灯状態」
と「半波点灯状態」の切り替えは、交流電源のゼロクロ
スポイント付近で行うようにしたのでスイッチングノイ
ズが出にくいと共に、方形波の周期や方形波の形を変え
ることに依り、変化に富んだ照度制御ができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１ 図１に於て、ＳＣＲ（２）と整流素子（３）を順方向が
逆向きになるようにして並列接続し、上記ＳＣＲ（２）
のアノードと整流素子（３）のカソード接続端は白熱灯
（１）を介して交流電源（ＡＣ）に、ＳＣＲ（２）のカ
ソードと整流素子（３）のアノード接続端は直接交流電
源（ＡＣ）にそれぞれ接続してある。ゼロクロス検出回
路（４）は、交流電源（ＡＣ）のゼロクロスポイントを
検出してパルスを出力するように回路構成されている。
初期状態設定回路（５）は、電源投入後の設定時間の
間、出力がハイレベルを維持し以後はローレベルに固定
されるように回路構成されている。波形処理回路（６）
は方形波を発生する発振回路とゲート回路で構成されて
いて、ゼロクロス検出回路（４）の出力（Ａ）と初期状
態設定回路（５）の出力（Ｂ）がそれぞれ接続されてい
る。この波形処理回路（６）の出力（Ｃ）は、初期状態
設定回路（５）の出力（Ｂ）がハイレベルの状態の時は
ローレベルに固定されるようになっている。点弧回路
（７）は、ドライバー回路とフォト・サイリスタカプラ
が内蔵されていて、波形処理回路（６）の出力（Ｃ）が
接続されている。この点弧回路（７）は、波形処理回路
（６）の出力（Ｃ）がハイレベル時に作動してＳＣＲ
（２）を交流電源（ＡＣ）のゼロクロスポイント付近で
点弧させる構成になっている。ＳＣＲ（２）を点弧させ
る方法としてＤＣゲートドライブ、パルスゲートド
ライブ、アノードファイア等があるが実施例ではフォ
ト・サイリスタカプラ「交流電源に非同期型」を用いた
アノードファイア点弧方法を用いた。初期状態設定回路
（５）、波形処理回路（６）はデジタルＣ−ＭＯＳ Ｉ
Ｃを用いた。方形波を発生させるには、ゲート，抵抗，
コンデンサで構成された非安定マルチバイブレータや、
交流電源（ＡＣ）のゼロクロスポイントを検出してパル
スを作り、このパルスをカウンタ回路にクロックパルス
として印加して出力側より方形波を得る等の方法があ
る。以上のように回路構成されているから、交流電源
（ＡＣ）が投入されると初期状態設定回路（５）の出力
（Ａ）がハイレベルに設定されるから波形処理回路
（６）の出力（Ｃ）はローレベルになり、点弧回路
（７）は作動せずＳＣＲ（２）はオフの状態を保持す
る。整流素子（３）は電源（ＡＣ）が投入されると導通
し半波を白熱灯（１）に供給することになる。初期状態
設定回路（５）に於て、設定時間を過ぎると初期状態設
定回路（５）の出力（Ｂ）はハイレベルからローレベル
に反転するので、波形処理回路（６）はゼロクロス検出
回路（４）の出力波形（Ａ）を処理した波形（Ｃ）で点
弧回路（７）を介してＳＣＲ（２）作動させる。故にＳ
ＣＲ（２）が導通状態の時は、電源（ＡＣ）の全波が白
熱灯（１）に供給され、ＳＣＲ（２）が非導通状態の時
は、整流素子（３）に依る半波だけが白熱灯（１）に供
給されることになる。図２は図１に於ける各部の作動状
態を波形で図示したものである。（Ａ）はゼロクロス検
出回路（４）より出力するパルス波形。（Ｂ）は初期状
態設定回路（５）より出力する波形。（Ｃ１），（Ｃ
２），（Ｃ３）は、ゼロクロス検出回路（４）と初期状
態設定回路（５）の各出力波形を波形処理回路（６）で
処理した波形である。（Ｃ１）は１つの発振回路で作成
した波形で、（Ｃ２）と（Ｃ３）は発振周期の異なった
２つの発振回路で作成した波形である。（Ｃ２）の方は
ゼロクロスポイント毎に発生するパルスを定周期で間欠
的に発生させ、その合間にパルスが連続して発生するよ
うにしたものである。（Ｃ３）の方は、（Ｃ２）でパル
スが連続して発生するようにした部分をカットし、連続
的なパルスが発生しないようにしたものである。（Ｌ
１），（Ｌ２），（Ｌ３）は、波形処理回路（６）より
発生した波形（Ｃ１），（Ｃ２），（Ｃ３）を点弧回路
（７）に印加してＳＣＲ（２）を制御した時の白熱灯
（１）の照度状態を図示したものである。（Ｌ１），
（Ｌ２），（Ｌ３）に於て、実線で示す高い部分はＳＣ
Ｒ（２）がオン状態にある時で全波点灯し、低い部分は
ＳＣＲ（２）がオフ状態にある時で半波点灯である。一
点鎖線は全波消灯時の照度で、本発明の全波点灯と半波
点灯の制御状況を理解し易くするために描いたものであ
る。尚図２に於て、（Ｃ１），（Ｃ２），（Ｃ３）で示
す波形は点弧回路（７）に内蔵されたドライバーに「Ｎ
ＰＮ型トランジスタ」を用いた場合のもので、ドライバ
ーに「ＰＮＰ型卜ランジスタ」を用いる場合には 図示
した波形を反転する必要がある。

【０００７】実施例２ 図１では、ＳＣＲ（２）を交流電源（ＡＣ）のゼロクロ
スポイントで点弧させるためにゼロクロス検出回路
（４）を用いた例であるが、図３に示すものは既に市販
されているフォト・カプラ（１１）を用いた第２実施例
である。このフォト・カプラ（１１）はゼロクロス検出
回路が接続されたフォト・トライアックを内蔵し、入力
側の発光ダイオードに電流を流すとスイッチング素子
「ＴＲＩＡＣ」を交流電源（ＡＣ）のゼロクロスポイン
ト付近で点弧させるものである。この場合の点弧はアノ
ードファイア方式である。第２実施例の場合は、スイッ
チング素子が「ＴＲＩＡＣ」でなく「ＳＣＲ」を用いて
いるので、電流制限抵抗の焼損防止のためにダイオード
の接続が必要である。このダイオードは、ＳＣＲ（２）
のアノード側が負極に転じた時に上記電流制限抵抗に電
流を流さないように接続する。ゼロクロスポイント付近
でサイリスタを点弧させる回路は、従来より種々のもの
が提案されているのでこれらの回路を用いても良い。初
期状態設定回路（８）は、電源投入後の設定時間の間、
出力がハイレベルを維持し以後はローレベルに固定され
るように回路構成されている。発振回路（９）は方形波
を発生させる回路で、発振停止入力があり初期状態設定
回路（８）の出力に接続されている。発振回路（９）に
於て、出力は発振停止入力がハイレベルの状態の間ロー
レベルに固定される回路構成になっている。ドライバー
（１０）の入力は発振回路（９）の出力に接続し、出力
はフォト・カプラ（１１）の入力に接続されている。フ
ォト・カプラ（１１）に依る点弧は従来のアノードファ
イア方法を用いた。初期状態設定回路（８）、発振回路
（９）はデジタルＣ−ＭＯＳ ＩＣを用いた。以上のよ
うに回路構成されているから、電源（ＡＣ）が投入され
ると初期状態設定回路（８）の出力がハイレベルに設定
されるから発振回路（９）の出力はローレベルになり、
ドライバー（１０）、フォト・カプラ（１１）共に作動
せずＳＣＲ（２）はオフの状態を保持する。整流素子
（３）は電源（ＡＣ）が投入されると導通し半波を白熱
灯（１）に供給することになる。初期状態設定回路
（８）に於て設定時間を過ぎると、初期状態設定回路
（８）の出力はハイレベルからローレベルに反転するの
で、発振回路（９）は設定された周期で発振を開始す
る。発振回路（９）の出力がハイレベルになるとドライ
バー（１０）、フォト・カプラ（１１）が共に作動して
ＳＣＲ（２）はゼロクロスポイントで点弧し、白熱灯
（１）には全波が供給されることになる。発振回路
（９）は実施例１と同様に一つの発振回路で制御するも
のと、周期の異なる二つの発振回路の出力をゲート回路
で合成又は形成して制御するものが考えられる。上記説
明は、ドライバー（１０）に「ＮＰＮ型トランジスタ」
を使用した場合であるが、「ＰＮＰ型トランジスタ」を
用いた回路構成も考えられる。

【０００８】

【発明の効果】本発明は、上述のごとく回路構成されて
いるから次のような効果を有する。 （１）交流電源のゼロクロスポイント付近でＳＣＲのオ
ン・オフ制御を行うので、雑音の発生が非常に小さくな
り雑音吸収回路が不要になることと、半波のオン・オフ
の制御だけであるから回路全体を非常に簡略化でき、低
コストで製造できる。 （２）初期状態設定回路の作動で、電源投入時に整流素
子で半波だけ白熱灯に供給してフィラメントを過熱させ
た後にＳＣＲが導通するようにしたので、ＳＣＲに流れ
る突入電流を軽減できる。 （３）路上で保安灯として使用する場合、灯の明るさが
変化するので人目に注意を促すと共に、従来の点滅制御
のように完全消灯することがなくほぼ半分位の明るさが
残るので工事現場の確認が容易にでき、安全性の向上に
なる。 （４）ビルの壁面看板や屋上看板の照明として使用する
場合、又はショーウイドや吊りさがた提灯等のように人
目に近い所で使用する場合、灯の明るさが変化するので
人目を引き付けると共に、従来の点滅制御のように完全
消灯することがなくほぼ半分位の明るさが残るので、目
に対する刺激がソフトであるから社名や店名及び宣伝文
が読み易い。 （５）人目を引き付ける効果を有しながら、半波だけの
点灯部分が有るので節電できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の回路図。

【図２】図１で示した回路図内の波形図と負荷（灯）の
照度状態を表した波形図。

【図３】第２実施例の回路図。

【符号の説明】

ＡＣ‥交流電源、１‥白熱灯、２‥ＳＣＲ、３‥整流素
子、４‥ゼロクロス検出回路、５‥初期状態設定回路、
６‥波形処理回路、７‥点弧回路、８‥初期状態設定回
路、９‥発振回路、１０‥ドライバー、１１‥フォト・
カプラである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＳＣＲと整流素子を順方向が逆向きにな
   るようにして並列接続し、このＳＣＲと整流素子の接続
   端の一方は白熱灯を介して交流電源に、他方は直接交流
   電源にそれぞれ接続し、上記ＳＣＲのゲートには、交流
   電源のゼロクロスポイント付近で点弧するようにした回
   路の出力を連続的に発生する方形波で制御して印加し、
   電源投入時より一定時間の間は初期状態設定回路に依っ
   て方形波の出力を初期状態に固定して、電源投入時より
   一定時間の間は、上記ＳＣＲが点弧しないようにしたこ
   とを特徴とする白熱灯の照度制御装置。