JPH08264283A - 点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 商用電源電圧を高周波に変換し白熱等のラン
プを点灯させる点灯装置。 【構成】 点灯装置は、商用電源を位相制御する調光回
路２と、この調光回路２の出力を整流器Ｒｅ１で整流
し、ハーフブリッジ型トランジスタインバータにより高
周波に変換してランプＬＰに給電する点灯回路１とを備
える。点灯回路１は、電源の半波毎にトランジスタイン
バータのトランジスタＱ２をトリガする起動回路Ｓを有
する。この起動回路Ｓは、トランジスタインバータへ給
電する整流器Ｒｅ１の前段の交流電圧を受けて整流する
第２の整流器Ｒｅ２と、この整流器Ｒｅ２の出力電圧に
より抵抗Ｒ３を通じて充電されるコンデンサＣ３と、こ
のコンデンサＣ３の電圧がブレークオーバ電圧に達した
時ターンオンしてトランジスタインバータを起動させる
トリガ素子Ｑ３とを備える。トリガ素子Ｑ３は、ブレー
クオーバ電圧が十分に低い（例えば数ボルト程度の）Ｓ
ＢＳである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電源電圧を整流し
た後に高周波に変換し、その高周波電力によって白熱灯
などのランプを点灯させる点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来例に係る点灯装置の回路図で
ある。

【０００３】この点灯装置は、点灯回路１と調光回路２
とから構成されている。

【０００４】点灯回路１は、整流器Ｒｅ１とハーフブリ
ッジ型トランジスタインバータ回路とから構成される。
即ち、整流器Ｒｅ１の出力端間に、スイッチ要素である
一対のトランジスタＱ１、Ｑ２と各トランジスタＱ１、
Ｑ２のエミッタにそれぞれ接続された一対の抵抗Ｒ１、
Ｒ２との直列回路と、一対のコンデンサＣ１、Ｃ２の直
列回路とが並列に接続される。各トランジスタＱ１、Ｑ
２および抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路には、それぞれ還流
用のダイオードＤ１、Ｄ２が逆並列に接続される。両コ
ンデンサＣ１、Ｃ２の接続点と、抵抗Ｒ１およびトラン
ジスタＱ２のコレクタの接続点との間には、降圧トラン
スＴ１の１次巻線および帰還トランスＴ２の１次巻線の
直列回路が接続される。

【０００５】降圧トランスＴ１の２次巻線には白熱灯
（ランプ）ＬＰが接続され、帰還トランスＴ２の一対の
２次巻線の両端はそれぞれ各トランジスタＱ１、Ｑ２の
ベース−エミッタと各抵抗Ｒ１、Ｒ２との直列回路の両
端間に接続される。また、帰還トランスＴ２の両２次巻
線は、各トランジスタＱ１、Ｑ２に対して互いに逆相に
なるように接続されている。整流器Ｒｅ１の前段にはコ
ンデンサＣ４およびチョークコイルＣＨよりなるノイズ
フィルタが設けられている。

【０００６】また、点灯回路１には、抵抗Ｒ３、コンデ
ンサＣ３、トリガ素子（ＳＢＳ等）Ｑ３よりなる起動回
路Ｓが設けられている。即ち、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ
３との直列回路が、コンデンサＣ１、Ｃ２の直列回路の
両端間に接続されており、コンデンサＣ１、Ｃ２の両端
間が所定電圧以上になり、抵抗Ｒ３を介してコンデンサ
Ｃ３の端子がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧にな
るまで充電されると、トリガ素子Ｑ３が導通してトラン
ジスタＱ２をオンにするように構成されている。

【０００７】なお、ダイオードＤ３は、トランジスタＱ
２がオン、オフを繰り返している間、コンデンサＣ３へ
の充電を防止するために設けられており、発振動作が停
止した時には、コンデンサＣ３への再充電が行われるよ
うになっている。

【０００８】一方、商用電源ＡＣの位相制御を行う調光
回路２は、商用電源ＡＣと点灯回路１との間に設けられ
ており、トライアック等の位相制御素子Ｑ４と、位相制
御素子Ｑ４をターンオンさせるためのトリガ回路とを備
え、トリガ回路は、抵抗Ｒ４〜Ｒ６、コンデンサＣ５、
トリガ素子Ｑ５により構成されている。

【０００９】そして、コンデンサＣ５が充電されて端子
電圧がトリガ素子Ｑ５のブレークオーバ電圧に達する
と、トリガ素子Ｑ５が導通して位相制御素子Ｑ４がター
ンオンされるようになっている。なお、位相制御素子Ｑ
４の点弧角は抵抗Ｒ５により調節される。

【００１０】次にその動作を説明する。

【００１１】調光回路２の位相制御素子Ｑ４がターンオ
ンすると、ＡＣ電源電圧は整流器Ｒｅ１で全波整流さ
れ、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３が充電される。コ
ンデンサＣ１、Ｃ２が充電された状態で起動回路Ｓによ
り（コンデンサＣ３の充電電圧により）、トランジスタ
Ｑ２が起動（オン）されると、コンデンサＣ２に充電さ
れている電荷が降圧トランスＴ１の１次巻線→帰還トラ
ンスＴ２の１次巻線→トランジスタＱ２という経路で放
出されることになる。

【００１２】この時、帰還トランスＴ２の２次巻線には
トランジスタＱ２を順バイアスする向きの電流が流れる
（従って、トランジスタＱ１は逆バイアスされてオフに
なっている）。その後、帰還トランスＴ２の１次巻線に
流れる電流が、白熱灯ＬＰの等価抵抗に相当する電流に
制限されて、帰還トランスＴ２の２次巻線には電流が流
れなくなり、トランジスタＱ２はオフに向かうことにな
る。従って、帰還トランスＴ２の２次巻線には、トラン
ジスタＱ２を逆バイアスし、トランジスタＱ１を順バイ
アスする電流が流れることになり、その結果、トランジ
スタＱ１がオンになってコンデンサＣ１に蓄積された電
荷が、トランジスタＱ１→帰還トランスＴ２の１次巻線
→降圧トランスＴ１の経路で放出されるようになる。

【００１３】この動作が繰り返されて発振動作が行われ
る。即ち、整流器Ｒｅ１の出力である脈流を高周波に変
換し、この高周波電力によって白熱灯ＬＰを点灯させ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の回路においては、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ
電圧が高いと、位相制御素子Ｑ４がターンオンしてから
時定数回路Ｒ３、Ｃ３によるコンデンサＣ３への充電に
よってトリガ素子Ｑ３がブレークオーバするまでの時間
がどうしても長くなる。つまり、位相制御素子Ｑ４のタ
ーンオンから点灯装置１の起動までに時間遅れが生じる
ため、入力電流が大きく変化して振動電流となり、振動
電流のゼロクロス付近で位相制御素子Ｑ４がターンオフ
することになり、白熱灯ＬＰのちらつきの原因になると
いう問題が生じる。

【００１５】また、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電
圧が高いと、位相制御素子Ｑ４がターンオンするタイミ
ングが位相０゜（１８０゜）近辺では、電源電圧のピー
ク値が低いため、トリガ素子Ｑ３がブレークオーバせ
ず、高周波発振動作を起動できなくなる。つまり、位相
制御素子Ｑ４がターンオンするタイミングが位相０°近
辺では調光できる上限が低くなり、位相１８０°近辺で
は調光できる下限が高くなり、結局、調光できる範囲が
狭くなるという問題が生じる。

【００１６】これらの問題を回避する一つの方法は、ト
リガ素子Ｑ３として、ブレークオーバ電圧の低い（例え
ば数ボルト程度）素子例えばＳＢＳを用いればよい。し
かし、そうすると、定格のランプ負荷を接続している時
は何等問題は生じないのであるが、ランプ切れが発生し
て新たなランプを交換する時に次の問題が生じる。

【００１７】ランプが切れた状態（以下、無負荷時とい
う）において、位相制御素子Ｑ４がターンオンすると、
時定数回路Ｒ３、Ｃ３のコンデンサＣ３が充電され、充
電電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達する
とトリガ素子Ｑ３がブレークオーバする。すると、トリ
ガ素子Ｑ３であるＳＢＳは、ブレークオーバ後十分なオ
ン電圧と保持電流があればオン状態を保持する性質があ
るため、十分なオン電圧と保持電流とを与えられて、以
後オン状態を保持する。何故なら、トリガ素子Ｑ３への
電圧、電流源は、整流器Ｒｅ１の出力電圧を分圧コンデ
ンサＣ１、Ｃ２で平滑したものであるが、これは無負荷
時には回路電流が微弱であるため、コンデンサＣ１、Ｃ
２に蓄えられた直流電源となって、トリガ素子Ｑ３に十
分なオン電圧と保持電流とを供給するからである。

【００１８】こうして、無負荷時には一旦ターンオンし
たトリガ素子Ｑ３は以後オン状態を保持する。この時、
帰還トランスＴ２のトランジスタＱ２側の２次巻線には
トリガ素子Ｑ３からの直流電流が流れるので、この二次
巻線のインピーダンスは無視できる。この状態で、新た
なランプを取付けても、帰還トランスＴ２が駆動しない
ため、高周波変換動作が起動せず、ランプが点灯しない
という問題が生じる。

【００１９】この新たなランプを点灯させるためには、
電源ＡＣを一旦切って、トリガ素子Ｑ３をオフ状態に戻
す必要があるが、特に商業施設のように多くのランプを
使っている所では、１つのランプが切れてこれを交換す
る都度に電源を切って全ランプを消すのは不都合であ
る。

【００２０】従って本発明の目的は、交流電源を整流し
高周波に変換してランプに供給する点灯装置において、
ランプ切れが生じた場合、新たなランプを取付けると、
電源リセットをしなくても、自動的に新たなランプが点
灯するようにすることにある。

【００２１】また、本発明の別の目的は、調光回路を接
続した場合に、調光回路の位相制御素子のターンオンか
ら点灯装置の起動までの遅れを短くすることにより、振
動電流を抑えてランプのちらつきを防止し、また、ラン
プの調光可能範囲を広く確保できるようにすることにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源電圧
を整流器で整流し、この整流器の出力を高周波変換回路
で高周波に変換してランプに供給する点灯装置におい
て、整流器前段の電圧を受けて高周波変換回路を起動す
る起動回路を備えたことを特徴とする。

【００２３】好適な実施例では、この起動回路は、上記
整流器前段の電圧により充電されるコンデンサと、この
コンデンサの充電電圧によりブレークオーバして高周波
変換回路を起動するトリガ素子とを有している。

【００２４】

【作用】本発明の点灯装置は、交流電源電圧を整流器で
整流し、この整流器の出力を高周波変換回路で高周波に
変換してランプに供給し、それによりランプを点灯す
る。高周波変換回路を起動するための起動回路は、上記
整流器の出力からではなく、整流器前段の交流電圧から
給電を受けて作動する。

【００２５】整流前段の電圧は必ずゼロクロス点を有す
るため、このゼロクロス点を通過した瞬間に、起動回路
は電源を切って再投入した時と同様に動作することにな
る。そのため、無負荷時であっても、ゼロクロス点通過
毎に、電源リセットと同様な状態が点灯装置に与えられ
るので、新たなランプを取付けると、高周波変換動作が
再起動されてランプが点灯する。

【００２６】この自動的な再点灯の機能があるために、
起動回路の構成として、コンデンサを充電しその充電電
圧によりトリガ素子をブレークオーバするという構成を
採用し、トリガ素子として、ブレークオーバ電圧の十分
低い例えばＳＢＳのような素子を用いたとしても、何等
の問題が生じない。その結果、調光回路に接続して使用
した場合、位相制御素子のターンオンから点灯装置の起
動までの時間を十分に短縮できるので、ランプのちらつ
きが防止でき、かつ、調光範囲を広く確保することがで
きる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。なお、図３に示す従来例と同一個所には同一
符号を付して重複する説明は省略する。

【００２８】図１は本発明の一実施例に係る白熱灯点灯
装置の回路図である。

【００２９】図１に示すように、この実施例装置の基本
的構成、つまり、商用電源ＡＣを位相制御素子Ｑ４で位
相制御する調光回路２と、調光回路２により制御された
商用電源電圧を整流してハーフブリッジ型トランジスタ
インバータで高周波に変換し白熱灯ＬＰに供給する点灯
回路１とから成る点は、図３に示した従来装置と同様で
ある。

【００３０】この実施例装置の従来装置とは異なる構成
上の一つの特徴は、点灯回路１のトリガ素子（ＳＢＳ）
Ｑ３への起動回路Ｓの電圧源が、整流器Ｒｅ１の出力で
はなく、整流器Ｒｅ１の前段としている点である。

【００３１】即ち、第１の整流器Ｒｅ１の前段の２本の
入力ラインＬ１、Ｌ２にそれぞれダイオードＤ４、Ｄ５
のアノードが接続されて、第１の整流器Ｒｅ１に並列な
第２の整流器Ｒｅ２を構成し、その第２の整流器Ｒｅ２
の出力端子間に、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３が直列に接
続されている。従って、入力ラインＬ１、Ｌ２の正負交
互の半波電圧が、ダイオードＤ４、Ｄ５で整流されて、
抵抗Ｒ３を通じてコンデンサＣ３を充電する。

【００３２】尚、トリガ素子Ｑ３には、ブレークオーバ
電圧が数ボルト程度のＳＢＳが使用されている。

【００３３】この実施例の回路動作については、定格の
白熱灯ＬＰが接続されているとき（以下、負荷時とい
う）には、起動回路Ｓの電圧源が整流器Ｒｅ１の前段で
ある点で図３の従来回路と違っていても、動作自体は従
来回路と同様である。

【００３４】一方、無負荷時には、点灯回路１には消費
電流が殆ど流れないため、位相制御素子Ｑ４はオン電流
不足でターンオンできず、点灯回路１には商用電源ＡＣ
が加えられる（図２参照）。この電源電圧ＡＣがダイオ
ードＤ４、Ｄ５を通じて時定数回路Ｒ３、Ｃ３に加わる
ため、コンデンサＣ３が充電され、この充電電圧がトリ
ガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素
子Ｑ３がブレークオーバしオン状態となる。

【００３５】その後、トリガ素子Ｑ３の電源である調光
回路２の出力電圧がゼロボルトに近づくと、トリガ素子
Ｑ３はオン状態を保持できなくなり、一旦ターンオフす
るが、調光回路２の出力電圧がゼロクロス点を通過し上
昇していくと再び、コンデンサＣ３の充電によってトリ
ガ素子Ｑ３がブレークオーバする。このようにして、ト
リガ素子Ｑ３は、調光回路２の出力電圧がゼロクロス点
を通過する度に、つまり電源正弦波の半周期毎にブレー
クオーバする（図２参照）。

【００３６】この状態において、帰還トランスＴ２のト
ランジスタＱ２側の二次巻線は、トリガ素子Ｑ３がオン
状態のときはトリガ素子Ｑ３からの直流電流が流れるの
で、この二次巻線のインピーダンスは無視できるが、電
源正弦波の半周期毎にトリガ素子Ｑ３がブレークオーバ
がする瞬間には、一時的に励磁される。

【００３７】そのため、この無負荷状態で、新たな白熱
灯ＬＰを取付けると、帰還トランスＴ２の上記二次巻線
が正弦波半周期毎に一瞬励磁されるため、この瞬間にこ
の二次巻線が駆動してトランジスタＱ２をターンオン
し、高周波変換動作が開始して、白熱灯ＬＰが点灯す
る。つまり、新たな白熱灯ＬＰを点灯させるために電源
を切って際投入する必要は全くない。

【００３８】また、トリガ素子Ｑ３としてブレークオー
バ電圧の低いＳＢＳを用いているため、コンデンサＣ３
がブレークオーバ電圧に達するまでの充電時間を短縮す
ることができる。この結果、調光回路２の位相制御素子
Ｑ４がターンオンしてから起動回路Ｓが起動するまでの
時間遅れを最小限に抑えることができ、白熱灯ＬＰのち
らつきを防止することができる。さらに、トリガ素子Ｑ
３のブレークオーバ電圧が充分に低いことにより、調光
回路２の出力電圧のピーク値が低い０°、１８０°近辺
の位相においても、点灯回路が動作するため、広い範囲
にわたって調光することができるようになる。

【００３９】尚、白熱灯の点灯装置を実施例として説明
したが、白熱灯以外のランプの点灯装置にも本発明は適
用できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ランプの交換時に電源を切らなくても交換完了と同時に
ランプを点灯させることができ、また、調光回路を接続
した場合に、ランプのちらつきを防止し、ランプの調光
範囲を広く確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る白熱灯点灯装置の回路
図である。

【図２】同実施例の無負荷時の動作を説明するための波
形図である。

【図３】従来例に係る白熱灯点灯装置の回路図である。

【符号の説明】

１ 点灯回路 ２ 調光回路 Ｓ 起動回路 Ｒｅ１、Ｒｅ２ 整流器 ＬＰ 白熱灯 Ｒ３ 抵抗 Ｃ３ コンデンサ Ｄ４、Ｄ５ ダイオード Ｑ３ トリガ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 道家 隆博 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 明石 正 東京都台東区根岸３丁目18番16号 東京ト ランス株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源電圧を整流器で整流し、この整
   流器の出力を高周波変換回路で高周波に変換してランプ
   に供給する点灯装置において、 前記整流器前段の交流電圧を受けて、前記高周波変換回
   路を起動する起動回路を備えたことを特徴とする点灯装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記起動回路が、前記整流器前段の電圧により充電され
   るコンデンサと、このコンデンサの充電電圧によりブレ
   ークオーバして高周波変換回路を起動するトリガ素子と
   を有することを特徴とする点灯装置。