JPS61121299A - 螢光放電灯の調光装置 - 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】 本発明は熱陰極放電灯（以下単に蛍光灯と称する）の調
光装置の改良に関するもので、極めて簡単な構成に依り
安価・小型・軽便に目的を達成する技術手段を提供する
ものである。

従来上りこの分野に於ける該装置は傍熱型のラビッドス
タート式蛍光灯を使用し、調光専用の漏洩変圧器はヒー
ター巻線を密結合磁回路側に巻装し、一般用の漏洩変圧
器よりも２〜３０％昇圧した二次高圧巻線を漏洩結合磁
回路側に巻装して、ヒーター巻線側は主電源側電力を直
接印加されるヒーター）−ｓ−ンスとして作動し常時ヒ
ーターは加熱せられている。

一方二次巻線側はサイリスク応用の位相制御型調光器を
介して一次電源巻線上に直列に垂畳されて蛍光灯に被制
御電力を印加するサイリスタ調光専用安定器が公知であ
るが配線は主電源二本被制御出力線一本の肚三線の方式
の調光装置となり大形・複雑・高価となる次点があった
。

更に又一般用のヒーター変圧器と一般用の漏洩変圧器を
利用し添付参照間第−図の如く結線すれば上記サイリス
タ調光変圧器とほぼ類似の効果を奏上するがこの場°合
にも三線方式の調光装置となり４０Ｗ以上の大形蛍光灯
に於いては充分実用になるが２０Ｗ以下の蛍光灯の調光
装置としては不適当で上記同様に三線式となり複雑・高
価となる次点があった。

本発明は従来では調光用には不適当な寒流線輪（チロ−
クコイル）グロー放電球を利用したグローキック式の蛍
光灯安定器を二線配線のままで調光器の負荷とする簡易
形調光装置でありながら専用安定器を使用するものとほ
ぼ類似の効果を奏上する調光装置たらしむることを目的
とする技術思想の創作である。

従来では最も安価で軽便な蛍光灯器共であるグローキッ
ク起動型のものが調光用として不適当である理由を参照
図第１図及び第２図に基づいて説明する。各図共通に図
中１は商用交流電源、２はサイリスク応用調光器、３は
蛍光灯で１図はラピッドスタート蛍光灯、２図ではグロ
ーキック用蛍光灯である。１図の４はヒーター変圧器、
５は漏洩変圧器であり２図の６は寒流線輪、７はグロー
放電球、８はコンデンサーである。

この二形式の調光用として特性上鏝も大きな差は熱電子
放射の形状がラピッドスタート式のものは専用ヒーター
を備えた傍熱形で管電流の７ノードスポツトは別設の７
ノードプレートを保有して居り管電流が減少しても熱電
子放射量には変化が生ザず極めて安定であり更に各半サ
イクル毎に常時放電開始電圧を越える高電圧領域を保有
してるのに対し第２図のグローキック用蛍光灯は直熱形
フィラメント上にイオンスポットを生じ、このイオンス
ポット加熱に依り熱電子放射を維持する構造であり従っ
て管電流が調光に伴い減少するとフィラメント温度が急
激に低下し負性抵抗が上昇し調光ｆｉ５０％程度迄は比
較的安定であるが４０％前後で激しい７リツカーを生じ
瞬時に消灯しグローキ７りが始動することとなって管電
流がフィラメントに充分なイオンスポット加熱をなし得
ない領域となり消灯、グロー放電球再起動に依るフィラ
メント短絡加熱後に短絡電流遮断に依ろ高圧パルス発生
点灯、フィラメント温度低下、消灯が相互に反復され熱
１２極放電灯と冷陰極放電灯との交互に近い作動がなさ
れイオン衝撃によりフィラメントが昇華し管壁にスパッ
タリングを生じ黒化し着しく蛍光灯寿命を短縮すると共
にグロー放電球も短絡、遮断、グロー放電、を循環する
こととなり劣化焼損する。

元来グローキック式蛍光灯は安価、軽便に１００％点灯
全点灯目的の点灯方式で放電開始電圧を越える高圧はグ
ローキック時の一瞬だけであり点灯後は放電維持電圧の
二倍程度の比較的低い主電源より寒流線輪を介して定電
流安定特性を保有しこの放電管電流に依り７ラメント温
度を確保することが不可欠であり従って主電源が安定で
あれば最も経済的・合理的な点灯方式であるが、本発明
の様に調光器の被制御出力に依る大巾な放電電流の変動
が生ずると直熱型であろ為の弱点として急激な熱電子放
射量の減少が発生し瞬時でも消灯すれば漏洩変圧器で常
に放電開始電圧以上の電圧領域の高電圧を印加されるラ
ピッドスタート方式の様に瞬次に再点灯復元が小米ず、
グローキック起動に依る高圧パルスの発生迄相当期間の
空白時間を必要とすることとなりこの特性上の差異が調
光用負荷として不適当とさ八た致命的な弱点であった。

上記の如く調光用負荷としての弱点が明白であれば第３
図の様に第１図の調光用装置と同等に別設のフィラメン
ト加熱用変圧器を並用すれば万事解決して円滑な調光特
性を得ることが可能となるとの技術思考に基づいて構成
したものである。

第２図と第３図の差異はフィラメント変圧器の有無だけ
であり起動点灯方式はグローキックに依るもので全く同
一の始点灯がなされるがこの際の点灯作動は最も一般的
で公知であ、　るので待に言及しない。

第２図のフィラメント変圧器のない調光装置では１００
％点灯時は従来一般用照明装置の特性と同一であり被制
御調光量が５０％迄は前記の如く比較的安定であるが、
４０％前後で急激に平衡が崩れ不安定となるのに対し、
第３図では１００％点灯時に２０Ｗｔ光灯を使用して、
フィラメント変圧器を６〜８Ｖり０、ＩＡ〜０．４Ａに
可変した結果２２Ｗ〜３６Ｗ程度の範囲に渡る調光器と
類似に作動した。

このままの状態で継続して作動させると前記の第２図同
様に蛍光灯の管壁にスパッタリングを生じ黒化し着しく
管寿命を短縮する。

この原因はフィラメント変圧器よりの加熱電力分が通常
の放電電流でのスポット温度を上昇させ過熱高温となり
フィラメントが昇華したことに起因するもので実験の第
１段階で致命的な欠点が生ずることとなった。

一方散制御調光量の低い方ではフィラメント加熱の条件
にもよるが７ＶＸ０，２Ａの印加で通常の２０Ｗ１００
％換算し１５％に当たる照度減光迄第３図の点線結線の
主電源側に接続した場合に円滑に調光することが出来た
然しながら本発明の主旨である二線式ではなく三線式と
なる為に実線の如く被制御調光出力側に結線すると７Ｖ
ＸＯ，２Ａのフィラメント変圧器の加熱電力も同時に低
下することになり同一条件のフィラメント変圧器のない
ものに比し僅かに１０％〜１５％程度の改善が見られる
のみで費用対効果の実益が極めて少なく実用にならなか
った。

本発明は前記の様な実験結果から判明した一般用グロー
キック式蛍光灯器共を負荷とした二線式蛍光灯調光装置
の致命的な弱点を除去改良する最適の条件で円滑に調光
目的を達成する装置を極めて簡単な構成により小形・安
価に提供する技術思想の創作である。

ＰＩＳ４図を参照に本発明の構成、原理、作用、効果を
説明する。

図中の表示数字は第１図より第４図迄総て共通であり図
中１は商用正弦波交流電源、２はギ サイリスク等の番導体応月の蛍光放電灯調光器、３は蛍
光放電灯で２’ＯＷ以下は１００ｖ４０Ｗは２００Ｖ用
の二種類でラビッドスタート式とグローキック式がある
が同一の蛍光灯照明管として作動し同等である。

６は寒流線輪である、７はグロー放電球、８はコンデン
サー（０，００６〜０，０ＩＷＦ）である、９力ｆ本発
明の自ＩＩＩＩ　ＩＩＪ御フィラメント加熱インバータ
ーである。

１の主電源は２０Ｗ以下で１００Ｖ４０Ｗは２００Ｖ５
０Ｈ２−６０Ｈｚの正弦波交流で２の調光器を１００％
として始動すると６の寒流線輪を介して３の蛍光灯の両
端にそのよま印加されると７のグロー放電球は主電源の
７〜８０％の実効値電圧で放電を開始し放電電流に依り
バイメタル電極が加熱変形して両端が短絡し０，３〜０
，６Ａ程度の短絡電流でフィラメントが加熱されるこの
間にはグロー放電球は両極が短絡された期間には放電電
流が流れていないのでバイメタルは冷却して復帰開始と
なる晴間短絡電流が寒流線輪の非電源側で遮断されるの
で線輪の７ライホイル効果による過度微分高電圧を発生
し８のコンデンサとＬＣ共振して１００ＯＶ〜２０００
て′ ■≠０．５〜ＩＭＳ程度のパルス高圧″ｃ３の蛍光灯が
起動され点灯するこの時フィラメントは短絡時に十分加
熱され熱情性があるのでこの高圧パルス−発でＷ＃時に
、α灯し熱電子放射に依りイオン活性化がなされるので
安定に放電を維持することが可能である。

この期間はフィラメント加熱インバーターは作動しない
ことが望ましく蛍光灯が起動時より約１０分程度調光出
力が１００％送出されるタイマーとの連動が最良である
が簡単には蛍光灯の放電時の管両端の電圧４０Ｖ〜６０
程度で定電圧特性がありこれが安定した条件迄インバー
ターに遅延特性を持たせることが次善であるが本発明に
不可欠の構成用件ではないので省略する。

次にｆｆ１５図に依り本発明の詳細な説明する。

図中の２は調光器でサイリスタ又はトランジスタ等の半
導体応用のものである。６は寒流線輪でここでは７のグ
ロー放電灯及び８のコンデンサが省略されているが３の
蛍光灯の非電源側に接続されること勿論であり前記第４
図説明の順序でグローキック起動点灯がなされ定格１０
０％点灯時にあるとすれば２の調光器の出力は主電源か
ら直接電力を送出した場合と等価であり点線で表示した
入力と３の蛍光灯１ｉｉｉ１の点灯時の管両端の管電圧
の２人力が印加されている図中１０は整流されて直流に
変換する回路と信号弁別回路を内蔵する制御部で点＃ｌ
衰示の配線と共通線間の電圧波形は第６図のＡ図の様な
正弦波交流で実線表示の配＃１間には０図の様な放電灯
の両端の管電圧が現出している。

この両者の波形は実際には０図が９０°の遅れ位相とな
っているが説明を簡略にする為に同相として表示してい
る。

両者の波形比較に依り明白なことは点灯後の蛍光灯電圧
は２０Ｗ以下のものに対しては、４０Ｖ〜６０Ｖ程度で
ありＡ図の電圧実効値の約１７２であり放電灯特有の定
電圧特性を表示しでいる。

十分に蛍光灯が安定した後に２の調光器に内蔵するＣＲ
Ｍ延回路の可変抵抗器Ｒを可変してサイリス、りの点弧
パルス位相を遅らせるかトランジスタの導通角を狭くし
デユーティを１／２Ｉニした時の２の調光器出力電圧波
形が第６図のＢ図その際の３の蛍光灯両端の放電管電圧
波形がＤ図である。

即ち第５図の１０の制御部の波＃ｌ衰示の入力電圧はＡ
−Ｂに、夾＃Ｉ衰示の入力電圧はＣ〜Ｄに、５図の２の
調光器の可変抵抗器のＲの変化に対応して連続に追従値
変化したことになる。波線入力は徐々に実効値電圧が低
下し、実線人力は徐々に管電圧実効値が上昇したことに
なる。

この両者の差動は港的には６の寒流線輪での実効値電圧
降下分と等価である。

この様に調光器の出力側の検出信号は波線側と実線、側
では逆に作動するがどちらの入力を利用したとしても要
は１００％点灯時にフィラメント加熱電力が最低（Ｏが
最良）ｉｌｌ光照度の最低時にフィラメント加熱電力が
最大になる様な制御信号を送出すれば良い。

第５図の１１は１０の制御信号に依り作動する半導体の
スイッチング電力制御部でトランジスタ若しくはサイリ
スタを使用して電力を可変制御する。一般にはＶ／Ｆ可
変、Ｐ／Ｗ可変ＡＭ可変等々の手段があるがこれ等は総
て公知の設計仕様上に関する技術選択であるのでここで
は特に言及しないが要は調光量の変化に追従してフィラ
メント加熱電力を可変することが８米るインバーターで
あれば良い。

なお図中の１２はインバーター出力変圧器でフィラメン
トの二巻線及び、入力電源側の相互を充分な耐圧絶縁を
なし、且つ８米るだけ小形・軽量とする為には制御部、
電力制御部、及びインバータ変圧器の３者共電源の商用
周波数より高い周波数で作動する高周波インバータを転
用することが最良である。

上記構成の被調光照度に反比例してフィラメント加熱電
力を増減する調光装置の効果として、 １、従来調光用としては不向であったグローキック式蛍
光灯の利用により極めて安価に調光装置を提供すること
が可能となった。

２、既設の二線式一般用器具が僅かな小形・軽量・安価
なインバーターをグロー球の両端に付加するのみで二線
式のままで、従来の三線式専用調光装置と類似の１００
％〜１０％程度迄円滑に調光が可能となり極めて合理的
である。

３、調光器具が極めて小形・軽量に構成することが８米
るので、従来不可能であった総てのグローキック式の電
球ソケットを具備する蛍光灯ボール球に内蔵することが
可能となりこれ等を一括して調光装置に包括する事が出
来る様になった。

４ｆ寒冷地区又は配線長の大きなグローキック式蛍光灯
照明装置に於いて、自動制御に依る管電圧検知フィラメ
ント温度可変が可能であり従来不可能であった電源直結
に依る最大照度を自由に設定することも可能となりな。

以上の様に本発明の調光装ｒａ実施により直熱放電灯で
あるグローキック式蛍光灯の特性中で、電源電圧変動若
しくは被制御調光負荷としての弱点を極めて簡単な構成
に依り合理的経済的に二線式調光装置に転用する技術手
段を提供することが可能となり、大きな実釡を奏上する
ことが出来な。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の傍熱形ラビッドスタート管を使用した三
線式蛍光灯調光装置の１例図。 図中番号は第１図より第５図迄共通に図中１は商用正弦
波交流電源、２はサイリスト、トランジスタ等応用の蛍
光灯調光器、３は蛍光灯、４はヒーター変圧器又はフィ
ラメント変圧器、５は漏洩変圧器型安定器である。 ｔＩＳ２図は一般用の直熱形グローキック式蛍光灯照明
器共利用調光装置の１例図。 図中６は寒流線輪型安定器、７はグロー放電球、８はコ
ンデンサである。 第３図は第２図に４のフィラメント変圧器を付加した１
例図である。 第４図は本発明の自動制御式フィラメント加熱電力給電
用インバータ（図中９）、を第２図に付加した１例図で
ある。 第５図は本発明のインバータ野ブロック図で図中１０は
電源入力及び信号検出制御部で、１１は半導体の電力変
換部、１２はインバータ出力変圧器である。 第６図は各部電圧波形図、Ａ図は電源部電圧波形、Ｂ図
は調光器の被制御出力電圧波形、０図はＡ図入力時の蛍
光灯両端の管電圧波形り図はＢ面入力時の蛍光灯両端の
管電圧波形第１図、第２図の図中配線上の二重光は配線
断面を表示し配線数を比較するもの。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 「熱陰極蛍光放電灯の調光装置に於いて、寒流線輪型安
   定器を使用しグロー放電球のキック高圧パルスに依り起
   動点灯を行なう一般用蛍光灯器具を利用して、該調光器
   の被制御出力より充電し更に蛍光灯両端より制御信号を
   検出するか若しくは該蛍光灯の両端より直接受電して、
   該主電源の商用周波数より高い周波数でフィラメント加
   熱電力を給電するインバータを備え、被調光照度に反比
   例してフィラメント電力を増減することを特徴とする二
   線式の蛍光放電灯の調光装置。」