JPS59501385A - 白熱電球用保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称　白熱電球用保護装置 技術分野 本発明は、電圧投入時電流の強さをスイッチ投入のインターバル中に制限する素 子を含んでいる規定動作電圧で作動するようにした白熱電球用保護装置に関する ものである。

背景技術 従来の白熱這球用；気装置は白熱蹴球のフィラメント用の保護装置を通常有して いない。それらの白熱電球は点灯時正規の動作電流をかなり超えるサージ電流を 受ける。サージ電流の大きさは投入時電流が供給電流の正弦波曲線に沿って時間 毎に生ずることに依存し、正規の動作電流の１４倍に達する。投入が正弦波曲線 のゼロ点で行なわれるとしても、動作電流は従来の装置に関連して４の因数ヲ超 える。これはフィラメントの抵抗が実質上絶対温度に比例するという事実に依存 する。低温フィラメントの抵抗は従来の白熱電球の寿命を強力に制限するサージ 電流を伴なっている正規の動作温度におけるフィラメントより１０倍少ない。フ ィラメントにおいてガス状工程は破壊が発生するまで、タングステンを通常含ん でいるフィラメントの材料の消費を生じる。この工程はサージを流のため従来技 術による投入に関連して促進される。

フィラメントと直列に接続させる負温度係数をもつサーミスタによってかかるサ ージ電流に対して白熱電球を保護することにより寿命を伸ばす試みがなされてい る。このような提案は米国特許第３．９７５．６５８号明細書から明らかである 。しかし、この公知の解決策は欠点ヲ備えている。サーミスタは光を例えば８％ まで減少する電力を消費する。さらに、サーミスタ自体が比較的速く加熱され、 それゆえ動作電流がこの公知の保護装置に拘らず３〜４倍を超えることが明らか になっている。投入に関する不利益なサージこ流はそれゆえ制限されるだけでな く減少され、さらに正弦波曲線に椙って投入が生ずることに依存する大きさが変 化する。

従って、これまで公知の解決策は十分な方法において白熱９球の寿命が限定され るという問題を解決していない。

技術的課題 本発明の目的は、有効な方法において且つ最小の４カ消費で白熱ζ球のフィラメ ントの寿命を延長する保護装置を達成することにある。

解決策 少なくとも１つの制御可能な醒光弁を肩えた制御ユニットと、ゼロから予め定め た時間間隔にわたって選ばれた動作電流まで遅延された電流の増加が得られるよ うに投入時に電球を流れる電流を制御するタイミング機構とから成り、時間間隔 中心球を流れる電圧を動作電圧以下くさせたこと全特徴とする本発明による保護 装置によって上述の目的を達成するものであるう図面の簡単な説明 本発明を添付図面に示した実施例について以下にさらに説明する。

第１図は第１実７７４例の保護装置を示す結線図、第２図は第２実施例の保護装 置を示す結、１図、第３図は負荷を流ｎるＸ流を示すグラフ図、第４図は本発明 による保護装置による投入に関する電圧を示すグラフ図、第５図は第３実施列の 保護装置を示す結線図、第６図は第４実施例の保護装置を示す結線図、第７図シ よび第８図は保護されるべき白熱１球における電圧および１光の波形を示すグラ フ図、第９１図はＭ２Ｏ図の一部分の拡大図、第１０図は第６図による実施列に おける電圧の対応する部分を示すグラフ図である。

発明を実施するための涜ｉの形１１ 第１図に示された第１英確列による呆ｊ妄１ば、実質上、１流調整妄置ｌ、負荷 惑昶袈Ｉ２およびタイミング装置３からなっている。医護袈１は１球間に凄読さ れ、保護装置は電源に２つの接続点４，５およびフイラメン）’ｋｌｌｆｌえた 白熱４球の形の負荷６によって接続されている。給電は供給電流が白熱蹴球のフ ィラメントヲ通ってそれに供給される２つの給電導率７，８によって生ずる。通 常、９源は！圧２２０ｖおよび５０Ｈ２を有する交流電流である。第１図に示し たような実施例によれば、電流Ａ渣装置１は負荷、すなわち白熱［株］球６と直 列又は蹴球と並列に配置させることができる。

従って、保護装置の主たる機能は他の場合には電球の点灯に関連して生じるサー ジｔａを除去することにより電球を保護することにある。しかしながら、後述す るさらに他の保−１ｉｆＬｉ目がもたらされる。

負荷感矧装置２は負荷への給電の電流の強さを例えば感矧することにより負荷状 、杏ヲ感矧することによりさらに他の保＠を確実にし、感仰された電流の強さに 依存して４流調！袈ｆｌを制御するように配置されている。この方法において負 荷６における抵抗の変化が、感知されそして心流調渣装置１ば、負荷の抵抗が一 定の予め定めた間隔外に抵抗があるとき負荷への給電が１斯されるように配置さ れる方法において前記間隔外に降下するように変化されるならば、制御されるっ この方法において２つの最も共通な極端な場合の監視が、すなわち負荷が短絡さ れるかまたは除去されるとき、達成され、それは高度の安全性をもたらす。短絡 において、すなわち抵抗がゼロであるとき、接続された設備が損傷されることが 防止され、そして事故は給ζ導本の高過ぎる電流の強さのため且つ蹴球が除去さ れるとき非限定の抵抗のため発生し、これにより人間、例えば子供が緊張下にあ る自由な部分との接触による事故から保護される。抵抗間隔の上限は、導体の部 分と人間が例えばランプホルダの２つのコネクタを橋絡するとしても負荷のコネ クタへの給電が遮断されるように選ばれ、抵抗が減少されるが未だ比較的高いこ とを意味する。

タイミング装置３によって上述の危険なサージα流は、電流の強さ、したがって １球を流れる電圧が、さらに後述される正規のＲ（Ｍおよび１圧レベルにまで予 め定めた時間間隔中連吠的に増加されるように、磁流調整装置１のタイミング制 御によって阻止される。

第２図に関して簡単化された第２実施刊の構成が最も必須な構成要素に関連して 記載されている。図からａ光調整装置は電球６、すなわちそのフィラメント９と 直列に接読され且つ図示実施例においてはＭＯ８ＦＩ！ｉＴ型のシ界効果トラン ジスタＩＲＦ　３３０からなるパワートランジスタの形式の１子制：卸這光弁′ ｆ、ゴ關ｌ子１０として有することが明らかである。１流Ａ　′竺妄−ｔは４個 の）流ダイオード１１　、１２　、１３　、１４からなる全波整流型のＭ流子ブ リッジによってランプ６と直列になっている。

整流子ブリッジの２つの入力コネクタ１５　、１６は導体７に接続され、そして 整流子ブリッジの２つの出力コネクタ１７　、１８はシ光弁１０にわたって接続 され、その結果として該亀光弁１０は２つのコネクタ１７　、１８間を通る全波 整流電流の電流の強さを制御するように配置されている。上述されたタイミング 装置３は例えば１０マイクロフアラツドのコンデンサ１９および１００オームの 抵抗頷の形のタイミング回路からなる。タイミング回路１９゜Ｊと並列に例えば ２４ｖのツェナー電圧を有するツェナーダイオード２１が接続され、第２のツェ ナーダイオードｎがコンデンサ１９のみと並列に接続されている。第２のツェナ ーダイオードｎは例えば８，２ｖのツェナー電圧を有する。例として残りの構成 要素のうち１００オームのさらに池の抵抗田、１０キロオームの抵抗讃、１メグ オームの抵抗シよび５オームの抵抗２６ヲ記載することがでさるっフィルタｎは 電、原の過渡に対してパワートランジスタ１０をｉ護するために該パワートラン ジスタ１０と並列に一妾１光されている。フィルタｎは例えば１００オームの抵 抗２８２よび０．１マイクロフアラツドのコンデンサ四からなろう負荷と並列に 例えば１マイクロフアラツドのコンデンサＩが接読されている。

１原に妻薪される壁ソケットに覗見プラグを接続するスイッチによってｌ　ｉ　 ７を投入するとき、以下・は第２図による保」装置が供給導体７，８に接置され るとき生ずる。４ａ弁１０は休止状態において、すなわち電圧フリー状態に２い て完全に遮断されるように配置され、給電が負荷を通って遮断されることを意味 する。第３図、第４．１において水平時間軸と垂直軸との交点によって、すなわ ち時間ｔ６において示される投入時後、晟光弁は時間ｔ０から時間１．への予め 定めた時間間隔中の１流の連続増加について開放し始める。図示されたような時 間間隔はフィラメントが正規の動作温度の抵抗に抵抗が達するような温度に加熱 されるように選ばれている。上述のごとく、正規の動作温度における高温フィラ メントの抵抗は低温状態、すなわち、例えば室温における抵抗より約１０倍大き い。これは１５Ｗないし１５０Ｗの異なるランプ効率に）いて抵抗を測定するこ とによって説明されかつこの関係は膚〈程に良好な精ヴで有効であることが確立 されている。選ばれｔ時１間間隔が良好な余裕で選ばれることができるが、実用 上の欠点は４延された点灯によって生じることはここまでないっ例えば約５０〜 ５００　ｍｓ　の時間１間隔を選ぶことができる。遍３．図からこの間隔中４球 のフィラメントを通るＩ流の強さが正規の・功作；球工、以下に維持され且つこ の間隔中娠幅に関連してほぼ直線的に増加する。部幅のこの連続的増加は正弦波 曲１について投入が行なわれることに１１系なく生じる。抵抗に対して非亘泉四 によって４４図から明らかである電圧のより遅いｒη卯が生じる。

の遅延はコンデンサ１９を充這するのに必要な充電時間のため時間同名１９．２ ０の作用により発生し、それによりツェナーダイオード２１　、２２は一定の最 大制御電圧にのみ生じるその光重のために設けである。抵抗局はパワートランジ スタ１０が問えばフィラメントの短絡に関連して損害を与える電流レベルに制御 されることができないように設けである。これはツェナーダイオード乙によって 決定される這流升の１つの主覗甑での一定のバイアス電圧によって発生し、抵抗 ２６ヲ通る電圧が電球のフィラメントヲ流れる電圧が増大するとき増加されると いう事実の結果として減少され、１胤弁が徐々に閉塞されるということｔ−ａ果 として生ずる。

この遅い電流および電圧の増加によって４球は不利益なサージ１流から保護され 、保護装置が電球にかなり増大した寿命を付与する◎ 第５図に示した実施列によって、さらに９球の寿命の増大は保護装置が投入期間 後負荷への覗力洪給の減少手段ｔ　Ｊえているという事実によって得られる。装 置は例えば２２０　Ｖの交流供給への接続用の２つの入力コネクタ３１　、３２ を有する。さらに、装置は１球あの導体３６　、３７の接続用の２つの出力コネ クタオ、３４を有する。保護装λはまた４個のダイオード３８　、３９　、４０ 　、４１からなる１流ブリツジを有する。ｔｉ、ｉｉｉはさらに負荷３５を流れ るｉＫ流の強さを制御するため１流升４２を含んでいる。負荷を通る電流の制御 は制御回路によって、例えば１界効果トランジスタからなる１流弁を制御するこ とによって生ずる。前記の回路はコンデンサ４３および抵抗４４ヲ待つタイミン グ回路を含んでいる。ツェナーダイオード４５はζ光弁４２の制＃１極栃におけ る過也圧を防止するためにコンデンサ４３と並列に接続されている。４個のトラ ンジスタ４６　、４７　、４８　、４９は制御回路内に含まれ、該制御回路によ って制御電極４１の１圧およびｔ光弁４２を流れる電流および負荷あが制御され る。さらに他のツェナーダイオード艶か投入期間後負荷あ中の１力を減じる手段 内に含まれている。

点灯時タイミング回路のコンデンサ４３はツェナーダイオード６によって決定さ れる電圧に充電される。充電速度はタイミング回路■、４５の時定数に依存する っ該タイミング回路によって上述した電流増加の遅延が時間間隔の間中時間ｔ、 にまで発生する。それは投入時から時間ｔ、までの交流の増加を示す第８図から 明らかである。第７図は負荷あの１圧が対応する方法において投入時からゆっく り増力目することを示す。第７図および第８図から１力の減少がゼロラインの各 通過に関連して且つ選ばれた電圧レベルにまで交流ヲ檀断することによって如何 に達成されるかが明らかとなる。交流が遮断される４圧レベルはツェナーダイオ ード５０によって決定されそして列えば１００ｖのそのツェナー１圧が超過され るとき、トランジスタ４９および直流７Ｐ４２が導通される。ツェナーダイオー ド刃、抵抗５１および５２および抵抗＆はα光弁４２が導通せしめられるときト ランジスタ４７および４９によって決定する。直流弁４２は、ゼロラインが抵抗 ５４　、５５　、５６、トランジスタ４６．・１８およびダイオード５７　、５ ８によって通過されるまでトランジスタ、４８によって導通され、前記構成要素 はメモリ回路を含んでいる。

第９図は負荷の電圧の時間による変化を示す第７図による曲線形状を拡大して示 しである。

第６図に示された実施列は前述の実施列とほぼ同一の原理を利用するが、幾つか の細目において変更されている。本ｉｔは第５図による実施例におけると同様に ４個の整流ダイオードあ、　３９　、４０　、４１からなる整流ブリッジ？有し ているが、前記実施列に反して負荷直流が全波整備され且つ第１０図に示される 形状を有するように？　涜さｎている。第５図による帯流ブリッジと４流７Ｐ４ ２との間に位置決めされた制御卸同名はまた第６図によるこの実施例に含まれる が、明瞭にするため図面では除外されている。さらに、２つのパワートランジス タ５９．６０＞よび各パワートランジスタ５９．，６０用のツェナーダイオード ６１　、６２が付刀口されている。２つのパワートランジスタ５９　、６０は第 １１流弁４２の導通状態の変化によってｆｆ１Ｊ　Ｆｌされるさらに池の２つの １流弁である。負荷、丁ｔわち直球あの両−１の直流弁の配置により、改善され た接触保護は２つの１流升５９　、６０の遮断が異常状、俵に２いて発生し、次 いで１球あの２つの導体ア、３７が絶縁されるという事実によって得られる。

第５図による実施例並びに第６図による実施例に関して、負荷あは、上述された ような制御回路によって達成される、例えば負荷の短絡のごとき電流の強さの異 常な増加に対して保護される。これは接続点ア、３４（第５図参照）が短絡に関 連して電圧フリーになされることを意味する短絡に関連して接触保護をもたらす 。

無限抵抗を意味する電球３５を除去したときの接触保護は例えば、抵抗田の電圧 に依存して直流弁４２を制御する図示してない感知回路によって抵抗６３の電圧 を感知することによって行なわれる。この回路はそれ目体公刊の方法で作ること ができる。

従って、本発明による＠置によって、白熱；球のかなり延長された寿命はｔａと １又は数個の直球との間に本発明による保護装置を廓読することにより得られる 。寿命の延長は一方で噺増が電圧および電流の振幅に関連して得られるように予 め定められたｃＰ間浦扁中投入時にシいて［■制御ＮＪすることにより、かつ他 方で投入期間：麦、すなわち２球の正規の動作状態中負荷への供給１源の減少に よりなされることができる。この減少は直球の光度の規祭し得る減少なしに全供 治電圧の正規の全効率の約１５％までにすることができる。

さらに、本発明によって異常抵抗が負荷用１纜点に発生するとき、例えば、抵抗 ゼロ、すなわち短絡ま之は無限抵抗、すなわち損、傷されたまた′は除去された 一式球、従ってフリーコネクタのとさ、１球へのａ流供輸の遮断によって接独＆ ａｋ達成することができる。

保護装置は電源と負荷との間の設置中のどこにでも配置させることができ、好都 合には壁ソケット、スイッチまたはランプホルダ内に位置決めされている。保護 装置は高度の小型化、例えば集積回路、設備要素内に際準構戊要素として含ませ ることができるいわゆる１０回路により製作させることができる。列えば、１０ 回路はランプホルダの底部分にモールドさせることができる。

本発明は上述した実施例および図面に限定されず、しかも添付の請求の範囲内で 変更させることができる。

例えば保＠装置は建物内のこ気的設備以外の用途に利用させることができる。例 えば保１妾置は車両に組み込み、そして同時に幾つかの４球に＆護するように位 置決めされている、例えばフユーズホルダ等に取付けることができる。図示の例 による偕線図は重々の方法で構成させることができる。例えばタイミング回路は ゼロラインに感知する装置の形式で且つ１光の憑福の段階的増０口が各ゼロライ ンごとに起こるように時間間隔も、内になされることができる。パワーの減少は 選ばれた電圧レベルを達成するとき４流弁全遮断することにより、且つゼロライ ンヲ］」過するとき直流ｆＰを開放することにより行うことができる。

特表昭５９−５０１３８５　（５） Ｉにンλノ （特許法第１８４条の７第１項） 昭和５９年３月６日 特許庁長官　若杉和夫段 １　事件の表示 ＰＣＴ／ＳＥ　８３１００２７３ ２　発明の名称 白熱電球用保護装置 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 〒１０３　東京都中央区日本橋２丁目１番１７号つ、、−５補正書の提出年月日 昭和５８年１２月７日 ６　添付書類の目録 （１１訳　文　１　通 特許請求の範囲 １）這圧投入時覗流の強さをスイッチ投入の間隔中に制限する素子（ｔＳａ）を 含んでいる規定動作電圧で作動される白熱１法用保護装置において、少なくとも １つの制御可能な電流弁（１０／４２）’ｅ備え九制御ユニットと、投入５＃４ 課を流れる直流を制オするタイミング機構（１９゜２０／４３　、４４　）と全 含み、ゼロから予め定めた時１間間隔にわ之って選ばれた動作、！飛【で遅延さ れ之Ｋｙｆｔ、の増加が得られるように少なくとも前記時間間隔中１球の１圧を 動作４圧以下にし、更に規定動作１圧において達成されるその作用に関して約１ ５％頂で減じられるほぼ一定のレベルに電球（３５）へのパワー全維持するため の保持機構（５０／６１　、６２　）を儒えたことを特徴とする白熱ａ球用呆獲 装置。

２）、１圧ゼロを通過時且つ還ばｎｔ４圧レベルの達成時全開、で、１所するよ うに直流弁（１０）を構成することによりパワー減少が得られること’ｔ′＃ａ とする特許請求の範囲第１項に記・我の保護装置。

３）電流弁が１球への１流供−合ｋｍｌｆｒするために遮断されるように電球を 流れる異常１圧及び直流において直流＊　（１０）を制御するための負荷感仰機 講（２／が）を備えたことｔ特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の保護装置 。

４）４球に流れる直流の強さが予め定めた間隔内に保持さするように感知し且つ 電球への照光供給が４流の強さが間隔外に降下するとき遮断されるように這光弁 （１０）？制御すべく負荷感知損得を設けたことを特徴とする特許清求の範囲第 ４項に記載の保護装置。

国　際　調　査　報　告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電圧投入時１流の強さをスイッチ投入のインターバル中に制限する素子（ｉ ＊ａ）を含んでいる規定動作底圧で作動される白熱１球用保護装置に２いて、少 なくとも１つの制御可能なＩＥ弁（１０／　４２　）　’ｆ　ｉｊｉえた制御ユ ニットと、ゼロから予め定めた時間間隔にわたって選ばれた動作電流まで遅延さ れ之シ流の増加が得られるように投入時逸流を流れる；流を制御するタイミング 機構（１９，２０／４３．４４）とを含み、少なくとも前記時間間隔中電球の４ 圧を動作電圧以下にしたこと“を特徴とする白熱１球用保護装置。 ２）１球（３５）へのパワーをほぼ一定の、減じられたレベルに維持するための 保持機構（５ｏ／６１．６ｚ）を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項 に記載の保護装置。 ３）、！圧ゼロを通過時且つ選ばれた電圧レベルの達成時全開に遮断するように 電流弁（１０）を溝工することによりパワー減少が得られることｔ特ｆｉとする 特許請求のａ囲第２項に記載の保護装置。 ４）を光弁が心理への電流供給を遮断するために遮断されるように１球を流れる 異常電圧及び１ｍ、に訃いて電流弁（１０）　を制御するための負荷感知機構（ ２／２６）を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の保護装置。 ５）直球に流れる電流の強さが予め定めた間隔内に保持されるように感知しかつ 電球への電流供給が電流の強さが間隔外に降下するとき遮断されるように電流弁 （ｉｏ　）を制御すべく負荷感知機構を設けたことを特徴とする特許請求の範囲 第４項に記載の保護装置。