JPH0652341U - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周囲温度が大幅に変わっても制御整流素子が
安定に動作して確実に突入電流を制限でき、万一、点燈
中に白熱電球のフィラメントが断線してアーク放電が発
生しても、これを速やかに消弧できる照明装置を提供す
る。 【構成】 本質的に、整流器と平滑手段を含んでなる整
流回路と、その整流回路の直流側に白熱電球を介して接
続される突入電流制限抵抗と、前記整流回路の交流側に
介挿され、フィラメント断線時に起こることあるアーク
放電電流を制限するための抵抗性素子と、前記突入電流
制限抵抗に対して並列接続された主電路を有する主制御
整流素子と、その主制御整流素子のゲートに接続された
主電路を有し、主制御整流素子より小さい電流で導通可
能な補助制御整流素子と、その補助制御整流素子のゲー
トに接続された出力端を有し、電源投入から一定時間が
経過して後、補助制御整流素子を導通する遅延回路とに
より照明装置を構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は照明装置、殊に、白熱電球を光源とし、その点燈時に発生すること ある突入電流と、フィラメント断線時に発生することあるアーク放電電流を制限 した照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

冷時における白熱電球のフィラメント抵抗は、白熱時の十分の一以下と言われ ている。このような状態で定格電圧を印加すると、フィラメントには殆ど短絡的 に大電流が流入し、この突入電流により白熱電球の寿命が短縮したり、電源装置 が破損したりすることがある。

【０００３】 本考案者は、白熱電球に突入電流制限抵抗を直列接続するとともに、その突入 電流制限抵抗に遅延回路により導通制御される制御整流素子の主電路を接続して なる装置を使用し、白熱電球に印加すべき電源電圧を電源投入から一定時間、突 入電流制限抵抗により分圧して白熱電球に印加することにより、電源投入時の突 入電流を効果的に制限し得ることを見出し、特開昭５９−２１５６９７号公報、 同昭５９−２１５６９６号公報、同昭５９−２３０２９８号公報などに開示した 。

【０００４】 しかしながら、制御整流素子のトリガ電圧は、その接合部温度に依って大幅に 変動することが知られており、例えば、周囲温度が−４０℃から＋４０℃の範囲 で変化すると、トリガ電圧は約０．９ボルトから約０．６ボルトにまで変化する 。このことから、従来の装置においては、周囲温度に依って制御整流素子の動作 点が変化してしまい、周囲温度が高いと制御整流素子が過熱して寿命が短縮した り、破壊することすらあった。

【０００５】 また、例えば、特開昭５９−２３０２９８号公報に開示した装置のように、平 滑手段を有する整流回路により、交流を直流化して白熱電球に印加する装置の場 合、点燈中にフィラメントが断線すると断線間隙にアーク放電が発生することが ある。このアーク放電に伴い、白熱電球を含む電路には殆ど短絡的に大電流が流 入することとなり、整流素子や制御整流素子などの回路素子に多大の損傷を与え るばかりか、安全上も望ましいとは言えない。

【０００６】

【考案により解決すべき課題】

このような状況に鑑み、本考案者は、周囲温度が大幅に変わっても、制御整流 素子が安定に動作して確実に突入電流を制限することができ、また、万一、点燈 中にフィラメントが断線してアーク放電が発生しても、これを速やかに消弧する ことのできる照明装置について鋭意研究した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

その結果、本考案者は、突入電流制限抵抗に接続した主制御整流素子のゲート に直接遅延回路を接続するのではなく、主制御整流素子と遅延回路との間に主制 御整流素子より小さい電流で導通可能な補助制御整流素子を介挿し、遅延回路に より、先ず、この補助制御整流素子を導通させ、その導通電流を利用して主制御 整流素子を導通させることにより、周囲温度が変化しても主制御整流素子を過熱 することなく、確実に動作させ得ることを見出した。

【０００８】 さらに、整流回路の交流側に抵抗性素子を介挿することにより、フィラメント 断線時に起こることあるアーク放電電流を効果的に制限でき、アーク放電を速や かに消弧し得ることを見出した。

【０００９】 すなわち、この考案は、本質的に、整流器と平滑手段を含んでなる整流回路と 、その整流回路の直流側に白熱電球を介して接続される突入電流制限抵抗と、前 記整流回路の交流側に介挿され、フィラメント断線時に起こることあるアーク放 電電流を制限するための抵抗性素子と、前記突入電流制限抵抗に対して並列接続 された主電路を有する主制御整流素子と、その主制御整流素子のゲートに接続さ れた主電路を有し、主制御整流素子より小さい電流で導通可能な補助制御整流素 子と、その補助制御整流素子のゲートに接続された出力端を有し、電源投入から 一定時間が経過して後、補助制御整流素子を導通する遅延回路とからなる照明装 置の構造を要旨とするものである。

【００１０】

【考案の作用】

周囲温度が変わっても、補助制御整流素子が確実に動作し、その導通電流によ り主制御整流素子が過熱することなく、確実に導通する。

【００１１】 万一、点燈中にフィラメントが断線してアーク放電が発生しても、抵抗性素子 がアーク放電に伴う大電流を効果的に制限し、アーク放電を速やかに消弧する。

【００１２】 以下、図示実施例にしたがって、この考案を説明する。

【００１３】

【実施例】

図１は、この考案による実施例の電気的構成部分の回路図を示す。

【００１４】 図中、ＡＣは交流電源であり、通常、電灯線が用いられる。Ｄはブリッジ整流 器であり、その交流側はスイッチＳ₁及び抵抗性素子としての低抵抗Ｒ₁を介して 交流電源ＡＣに接続されている。ブリッジ整流器Ｄの直流側には、平滑手段とし てのコンデンサＣ₁が並列接続され、そのコンデンサＣ₁の両端には、突入電流制 限抵抗Ｒ₂を介して白熱電球Ｌが接続されている。なお、ブリッジ整流器Ｄの交 流側に並列接続された定電圧ダイオードＺは、ブリッジ整流器Ｄに交流過電圧が 印加されないようにするためのものである。

【００１５】 突入電流制限抵抗Ｒ₂には、主制御整流素子ＳＣＲ₂の主電路が並列接続され、 そのアノード−ゲート間には抵抗Ｒ₃を介して比較的微小電流で導通する補助制 御整流素子がＳＣＲ₁の主電路が接続されている。抵抗Ｒ₅とコンデンサＣ₂とは 時定数を有する遅延回路を構成し、その出力端は抵抗Ｒ₆を介して補助制御整流 素子ＳＣＲ₁のゲートに接続されている。

【００１６】 本例の動作について説明すれば、スイッチＳ₁を閉路すると、ブリッジ整流器 Ｄは交流電源ＡＣにより付勢され、その整流出力はコンデンサＣ₁に供給され、 平滑されて直流となる。この時点で、主制御整流素子ＳＣＲ₂は導通していない ので、コンデンサＣ₁両端の直流電圧は突入電流制限抵抗Ｒ₂により分圧され、白 熱電球Ｌに供給される。

【００１７】 電源投入から遅延回路の時定数により決定される一定時間が経過すると、遅延 回路は補助制御整流素子ＳＣＲ₁を導通する。補助制御整流素子ＳＣＲ₁の導通電 流は直ちに主制御整流素子ＳＣＲ₂のゲートに印加され、主制御整流素子ＳＣＲ₂ は導通する。主制御整流素子ＳＣＲ₂の導通と同時に突入電流制限抵抗Ｒ₁は短絡 し、白熱電球ＬにはコンデンサＣ₁両端の全直流電圧が印加されることとなる。 主制御整流素子ＳＣＲ₁の導通後は、その両端の降下電圧が遅延回路に印加され 、制御整流素子ＳＣＲ₁とＳＣＲ₂とを導通状態に保つ。

【００１８】 本例はこのように構成されているので、突入電流制限抵抗Ｒ₁の抵抗値を、例 えば、電源投入直後に白熱電球Ｌを流れる電流が略その定格電流となるように設 定するとともに、遅延回路の時定数を白熱電球Ｌのフィラメントが予熱するに充 分な長さに設定することにより、電源投入時の白熱電球Ｌへの突入電流を実質皆 無とすることができ、突入電流による白熱電球Ｌの寿命短縮を防止することがで きる。

【００１９】 本例において、例えば、補助制御整流素子ＳＣＲ₁として定格電圧０．８ボル ト、定格電流０．３ミリアンペア、平均駆動電力０．２４ミリワットのＣＲ０２ ＡＭを使用し、さらに、抵抗Ｒ₅、コンデンサＣ₂及び抵抗Ｒ₇の値をそれぞれ１ ００キロオーム、２２０マイクロファラッド、１０キロオームに設定して遅延回 路の時定数を数分の一乃至数十分の一秒程度とすることにより、補助制御整流素 子ＳＣＲ₁のゲート電流を１ミリアンペア以下にすることができる。温度変化に 伴うゲート電流の変動を略５０％増とみても、最大ゲート電流は２ミリアンペア 以下であり、主制御整流素子ＳＣＲ₂のゲートを過熱するような電力とはなり得 ない。遅延回路のこのときの電力消費は０．１７ワット（＝１３０ボルト×１３ ０ボルト／１００キロオーム）程度と、従来装置と比較して極めて小さいもので ある。

【００２０】 すなわち、図２に示す従来装置の場合、補助制御整流素子ＳＣＲ₁を省略して も、例えば、（Ｒ₅＋Ｒ₆）を３キロオーム、Ｃ₃を２，０００マイクロファラッ ドに設定すれば、数分の一秒程度の時定数が得られる。しかし、これでは寒冷地 における制御整流素子の動作が不安定になるために、（Ｒ₅＋Ｒ₆）を２キロオー ム以下にしなければならない。したがって、電源投入直後には６５ミリアンペア （＝１３０ボルト／２キロオーム）の電流が流れこととなり、時定数回路の電力 消費は８．４５ワット（＝６５ミリアンペア×１３０ボルト）と、この考案の場 合の約５０倍にも達し、制御整流素子ＳＣＲ₂の過熱が懸念される。

【００２１】 このように、先ず、遅延回路の出力を比較的小電流で駆動し得る補助制御整流 素子ＳＣＲ₁に印加して導通させ、次いで、その導通電流を利用して主制御整流 素子ＳＣＲ₂を駆動することにより、使用環境に依って装置周囲の温度が変化し 、主制御整流素子ＳＣＲ₂のトリガ電圧が変動しても、主制御整流素子ＳＣＲ₂を 過熱することなく、その導通を安定して制御することができる。このことから、 寒冷地用に設計した照明装置であっても、比較的高い周囲温度下で安定して使用 することができることとなるのである。

【００２２】 ところで、本例のように白熱電球Ｌに直流を印加して点燈する照明装置におい ては、点燈中に白熱電球Ｌのフィラメントが断線すると、その断線間隙にアーク 放電が発生することがある。アーク放電が発生すると、白熱電球Ｌを含む電路に 過電流が短絡的に流れ、整流器や制御整流素子などの回路部品に多大の損傷を与 えることがある。

【００２３】 本例においては、ブリッジ整流器Ｄの交流側に低抵抗Ｒ₁を介挿したので、万 一、点燈中にフィラメントが断線してアーク放電が発生しても、それに伴う大電 流に効果的に損失を与えてアーク放電の持続を困難とし、整流器や制御整流素子 の破損を未然に防止することができる。万一、アーク放電が再発しても、低抵抗 Ｒ₁で消弧し、フィラメントの断線間隙が増大した後になっても点滅を繰返すよ うなことはなく、また、アーク放電が消弧した後は、スイッチＳ₁が閉路してい ても、フィラメントは既に断線しているので、アーク放電が再発することはない 。

【００２４】 図３は、この発明による別の実施例の電気的構成部分の回路図を示す。

【００２５】 本例は、遅延回路にブリッジ整流器Ｄのプラス出力端子から直接電源供給して 充電するようにしたものである。

【００２６】 図１に示した態様と同様に、本例においても、ブリッジ整流器Ｄの交流側には 抵抗性素子として低抵抗Ｒ₁を介挿し、白熱電球Ｌの点燈中にフィラメントが断 線してアーク放電が発生しても、それに伴う大電流に損失を与え、整流器や制御 整流素子などの回路素子の破損を未然に防止するようにしている。

【００２７】 なお、この考案で使用する抵抗性素子には、平滑手段の初期充電に伴う過電流 を制限するという別の効果もある。抵抗性素子の抵抗値としては、交流電源ＡＣ の電圧値や白熱電球Ｌの定格にも依るけれども、整流回路の交流側に介挿した状 態で、正常点燈時には、無用な電力消費を起こさないよう実質的な電圧降下を起 こさず、一方、アーク放電発生時には、アーク放電電流の維持を困難ならしめる べく実質的な電圧降下を起こすようにすればよく、通常、約０．５乃至３オーム に設定する。

【００２８】

【考案の効果】

叙上のように、この考案の照明装置は、使用環境が変り、周囲温度が変化して 制御整流素子のトリガ電圧が変動しても、その導通を安定して制御することがで きるので、制御整流素子を過熱することなく白熱電球への突入電流を制限するこ とができ、突入電流による白熱電球の寿命短縮を効果的に防止しつつ、チラツキ のない光を長時間に亙って提供することができる。とりわけ、周囲温度が上昇し 、主制御整流素子のトリガ電圧が低下しても、補助制御整流素子の導通電流は主 制御整流素子の導通電流は主制御整流素子のゲートを過熱するほどには上昇しな いので、主制御整流素子を熱破壊する心配がなくなる。

【００２９】 また、この考案の照明装置においては、整流回路の交流側に抵抗性素子を介挿 したので、万一、点燈中にフィラメントが断線し、その断線間隙にアーク放電が 発生しても、整流器や制御整流素子などの回路素子が破損することがなく、極め て安全でもある。

【００３０】 したがって、この考案の照明装置は、各種白熱電球を光源とする照明装置に好 適であり、一般照明はもとより、頴割大根、サラダ菜、キク、ブドウなどの有用 植物の電照栽培やニワトリ、アユなどの動物の電照飼育、さらには、鬱病患者の 治療のための照明装置などに有利に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による実施例の電気的構成部分の回路
図である。

【図２】従来の照明装置における電気的構成部分の回路
図である。

【図３】この考案による別の実施例の電気的構成部分の
回路図である。

【符合の説明】

ＡＣ 交流電源 Ｒ₁〜Ｒ₇ 抵抗 Ｃ₁〜Ｃ₃ コンデンサ Ｚ 定電圧ダイオード Ｓ₁〜Ｓ₂ スイッチ Ｄ ブリッジ整流器 ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₂ 制御整流素子 Ｌ 白熱電球

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 本質的に、整流器と平滑手段を含んでな
   る整流回路と、その整流回路の直流側に白熱電球を介し
   て接続される突入電流制限抵抗と、前記整流回路の交流
   側に介挿され、フィラメント断線時に起こることあるア
   ーク放電電流を制限するための抵抗性素子と、前記突入
   電流制限抵抗に対して並列接続された主電路を有する主
   制御整流素子と、その主制御整流素子のゲートに接続さ
   れた主電路を有し、主制御整流素子より小さい電流で導
   通可能な補助制御整流素子と、その補助制御整流素子の
   ゲートに接続された出力端を有し、電源投入から一定時
   間が経過して後、補助制御整流素子を導通する遅延回路
   とからなる照明装置。