JPS61218099A - 放電灯調光装置 - 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】 ［技術分野１ 本発明は調光制御部から調光バラスト部までの配線が２
線ででき且つ低レベルまで安定した調光が可能な調光装
置に関するものである。

［背景技術］ 交流電源を位相制御してその出力を全波整流した直流電
圧をインバータの入力とし、このインバータを用いて数
ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚの高周波で蛍光灯などの放電灯
を点灯する調光方式は、ちらつきの少ない良好な調光が
得られる上に２線で配線できるという利点があるので、
従来上り試みられでいる。しかしこの方法は調光の度合
によって予熱電力が変化するという欠点があり、その対
策として特開昭５８−５４５４８号の放電灯点灯装置が
提案されている。この方式は予熱の位相を調光の度合に
関係なく一定にして予熱電力をコンスタントに供給する
ようにしたもので、予熱不足を発生せず放電灯の寿命を
向上できるという利点がある反面、調光（光束）レベル
が低い場合には安定した調光が困難であるという問題が
あった。すなわちランプ電流と光束とは第９図に示すよ
うに略比例関係にあるために、ランプ電流値を小さくす
ると点灯維持に必要なランプ電圧が上昇し、特にランプ
始動電圧はピーク値でランプ電圧の２．５倍以上〜が１
！Ｉ要とされているが、低温時にはさらに破線で示すよ
うに高い電圧が必要となる。上記従来例方式では、位相
角を大きく（導通角を小゛す＜）するほどインバータへ
の電力供給が小さくなってランプ電流が減少し、光束を
絞り込むことになるのであるが、これに付随してインバ
ータの出力電圧が低下し再点弧し難くなって失弧し易い
という欠点がある。そのためこの方式では通常インバー
タの出力電圧を高くする方法が採られるが、実効値は電
気用品取締法で規制されていて、経済性の観点から６０
０ｖ以下が望ましく、そのため位相角が約１２０度以上
になると印加電圧が低くなって失弧してしまい、たとえ
予熱条件を最適にしても調光比２０％以下（全点灯時を
１００％として）の調光は不可能であるという問題があ
った。したがって調光比２０％以下、特に１０％以下で
は、依然として旧式の鋼鉄式バラストを使用せざるを得
す、そのため３線配線で施工性が悪く、騒音を発生する
上に、重量形状が大さくで意匠上好ましくないなどの問
題があった。

［発明の目的１ 本発明は上記の問題息に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは、２ｍ配線で低い光束レベルまで安
定した調光が可能であり、特に低温下でも低光束を維持
することができる調光装置を提供するにある。

［発明の開示Ｊ しかして本発明による調光装置は、電源電圧を調光レベ
ルにより位相制御する手段と、制御位相角を設定限界値
と比較することにより調光レベルを判定する手段と、調
光レベルが設定値より低下した時に制御位相角を設定限
界値に固定すると共に位相制御部の出力波形に低調光信
号を重畳する手段とを備えた調光制御部と、上記調光レ
ベルに応じて主インバータ部と補助インバータ部とを放
電灯負荷へ切り換え接続する手段と、上記低調光信号に
より補助インバータと負荷との間に挿入された限流要素
のインピーダンスを制御する手段とを備えた調光バラス
ト部とで構成されたものであり、高光束レベルでの調光
は従来の位相制御で行ない、低光束レベルでの調光は高
い電圧値を有する補助インバータと、調光レベルに応じ
て制御される高インピーダンスとを用いて行なうように
した点に特徴を有するものである。

第１図は本発明装置の一実施例を示したものである。同
図に示すように、本発明装置は交流電源ＡＣに接続され
た調光制御部Ａと、負荷側に設けられ上記調光制御部Ａ
に２線配＃１０．を介して接続された調光バラスト部Ｂ
とで構成されている。１１１光制御部Ａは、交流電源電
圧を調光レベルに応じて位相制御する位相制御部１と、
位相制御部１で制御された位相角θを設定限界値θ、と
比較判定する調光レベル判定部２と、調光レベルが上記
設定値を越えてさらに低下した時に制御位相角を上記設
定限界値θ１に固定すると共に、位相制御部１の出力波
形に低光束レベル用の低調光信号を重畳して調光バラス
ト部Ｂへ送出する低調光信号発生部３とで構成されてお
り、また調光バラス１部Ｂは、調光制御部Ａから送られ
てきた電源波形の制御位相角から調光レベルを判別する
調光レベル１’１ＮＩＩ部４と、調光レベル判別部４の
出力によす攻゛電灯の予熱電流を供給制御する予熱電源
制御部５と、調光レベル判別部４の出力により主インバ
ータ６と補助インバータ７とを放電灯負荷りに切り換え
接続する切換スイッチ部８と、上記低調光信号を検波し
該信号レベルに応じて補助インパータフに接続された限
流要素９のインピーダンスを制御する低調光信号検波部
１０とで構成されている。

第２図は調光制御部Ａの具体回路例を示したものである
６位相制御部１はトライアックＱ０と、ユニジャンクシ
ョントランジスタＱ、およびパルストランスＰＴ、など
よりなるトライアック制御回路とで構成されており、交
流電源電圧はダイオードブリッジＢ１で全波整流される
と共にツェナーダイオードＺＤ、でクランプされて台形
波となり、これが２系統の分圧回路を通じてコンデンサ
Ｃ７を充電している。コンデンサＣ３の充電電圧により
ユニジャンクショントランジスタＱ、がオンし、パルス
ト２ンスＰ　Ｔ　＋を通じてトライアックＱ０をターン
オンする。上記２Ｐ、統の分圧回路のうち、一方は調光
ポリニウムＶＲ，と抵抗Ｒｓ　＝　Ｒ４およゾダイオー
ドＤ、″ｃｈＩｆ＃成され、他方は抵抗Ｒ５ｔＲ６およ
びダイオードＤ２で構成されている。調光ボリュウムＶ
Ｒ，の抵抗値が小さい闇は、コンデンサＣ１はダイオー
ドＤ１を通して充電され、したがってパルストランスＰ
　Ｔ　＋によるパルス発生のタイミングすなわち位相角
θは可変抵抗ＶＲ，の値によって決定されるが、ＶＲ，
の値が大きくなるとコンデンサＣ１は他方の系統のダイ
オードＤ２を通して充電されるので、調光ボリュウムＶ
　ＲＩが効かなくなって、位相角は一定値θ１（限界位
相角）に固定され、これ以上の位相角（θ〉θ１）に相
当する制御は、低調光信号発生部３において上記ＶＲ，
と連動するＶＲ，およびＶＲ，の操作量を低調光信号に
変換し、これを位相制御部１の出力である電源波形に重
畳して調光バラスト部Ｂへ伝送することによって行なわ
れる。

調光レベル判定部２はグイオードプリツノＢ２およびコ
ンデンサＣ２よりなる電源回路と、タイマＩＣ（商品名
５５５）を用いたタイマ回路ＩＣ＋と、ＳＳＳなとのト
リｌｆ素子Ｑ２およびトランジスタＱ３などよりなるト
リ〃回路とで＃ｌＩ＆されており、タイマ動作中はタイ
マ回路ＩＣ，の出力が７オトカプ′テＰＣ５およＶｐｃ
ｉを通じて低調光信号発生部３へ送出されるようになっ
ている。

低調光信号発生部３は、互いに相補型の定電圧回路３＆
お上（／３ｂを並列に接続して構成されたものであり、
上記タイマ回路Ｉ　Ｃ＋の出力がＨレベルになると、７
オトカプラｐｃ、、ｐｃ、の出力により画定電圧回路３
ａ、３ｂの抵抗Ｒ＋５ｌＲ２゜が短絡されるので、トラ
ンジスタＱ、、Ｑ、がオフとなってトランジスタＱ、、
Ｑ、が全導通状態となり、トライアックＱ０の出力がそ
のまま調光バラスト部Ｂへ送出される。

第３図（＆）は調光レベルが高い場合すなわち制御位相
角がθくθ、の時の調光器部Ａの動作を示したものであ
る。同図において、（ロ）は抵抗Ｒ１Ｒ２による分圧電
圧すなわちトリが素子Ｑ２の入力波形であり、この電圧
がＱ２のブレークオーバー電圧に達すると、Ｑ２がオン
しコンデンサＣ３ヲ介してトランジスタＱ、のベースに
正のパルスを印加し、（ハ）に示すように、Ｑ、を−瞬
間オンにしてタイマ回路ＩＣ，をトリ〃する。タイマの
設定時間Ｔ、は予め抵抗Ｒ１゜とコンデンサＣ１にぶり
タイムアツプ時点が限界位相角θ、に一致するように設
定されており、θが０１に達するまでは調光信号発生部
３は全導通状態となり、同図（ホ）および（へ）に示す
ように通常の位相制御が行なわれるのである。

可変抵抗ＶＲＩｔＶＲ２，ＶＲ３をｒ明→ｍＪの方向に
裸体すると、ＶＲ，はθ１で働かなくなり、また調光レ
ベル判定部２の出力すなわちタイマ回路ＩＣ３の出力も
θ１でＬレベルとなるので、低調光信号発生部３の画定
電圧回路３ａ、３ｂは、全導通状態から定電圧制御状態
に移行する。第３図（ｂ）はこのときの状態を示したも
ので、調光ボリュームの操作軸をＶＲ，が効かなくなっ
た操作角からさらに「明→暗」の方向に回転させると、
制御位相角はθ１に固定され、低調光信号発生部３のト
フンノスタＱ、、Ｑ、ボオンして、低調光信号発生部３
の出力電圧はＶＲ２，ＶＲ，によって設定される定電圧
値ｖ×でクランプされる。なおＶ＋ｉｎは光束レベルが
最低となる定電圧値で、予熱電力が低くなり過ぎてラン
プ寿命に影響を及ぼさない程度の値に設定される（■。

＞　Ｖｘ＞　Ｖｍｉｎ）。この電圧値Ｖｘが一種の振幅
変調信号として、位相角θ１の位相制御波形に重！にさ
れ、調光バラスト部Ｂへ送られるのである。なお図では
分がりやすくするために、Ｖｘ、Ｖ＋１ｉｎを誇張して
示したが、実際には■。どの差は極めて小さい。

第４図は調光バラスト部Ｂの具体回路例を示したもので
ある。調光レベル判別部４において、調光制御１部Ａか
ら送られてきた電源電圧は全波整流器Ｂコを経てシュミ
ツ））す〃回路Ｑａに入力される。シュミットトリ〃回
路Ｑａはその検出レベルを上記Ｖ＋＊ｉｎより低い値に
設定されている。このシュミツ））す〃回路Ｑａの出力
を受ける単安定マルチバイブレータＱｂには、ＱＩＩ出
力の立下り時点から零クロス点までの時間ｔｌが設定さ
れ、Ｑｂ出力を受ける単安定マルチパイプレークＱｃに
は零クロス点から位相角θ、までの時間ｔ２が設定され
ている。さらにＱａ出力とＱｂ出力とを受けるアントゲ
−）Ｑｄからの出力が、半サイクルの遅延時間ｔ、を持
つ単安定マルチバイブレータＱｅに入力される。

第５図（ａ）は高光束レベル調光時すなわち制御位相角
がθくθ、の時の各部の波形図を示したものであり、現
在の制御位相角θと限界位相角θ。

とに差が存在する閏はアンドデー）Ｑｄから半サイクル
に１個のパルスが出力され、したがって半サイクルの遅
延時間ｔ、を持つ単安定マルチバイブレータＱｅの出力
は常時Ｈレベルとなる。このＱｅの出力により、第４図
（ａ）においてフォトカプラＰＣ３，ＰＣ０７オトカプ
ラ駆動用トランジスタＱ　４１１　Ｑ　４２、反転用ト
ランジスタＱ　４３、整流９回路Ｂ　４−　Ｂ　ｓなど
によって構成されている切換スイッチ部８の両スイッチ
回路８１ｉｔ　Ｂ　ｂのうち主インバータ側のスイッチ
回路８ａをオンにし、主インバータ６の電力を放電灯負
荷りに供給する。

第５図（ｂ）は低レベル調光時の各部の動作を示したも
ので、制御位相角は限界位相角θ、に固定され、Ｑａ出
力とＱｃ出力との論理積であるＱｄからの出力はなく、
したがってＱｅ出力は常時Ｌレベルとなる。そのために
第４図（ａ）において、スイッチ回路８ｂがオンとなり
、補助インバータ７の電力が放電灯負荷りに供給される
。このとき補助インバータフの出力電流は、低調光信号
検波部１０の出力で制御される限流要素９によって限流
され、それによって低光束レベルの調光が行なわれるの
である。

低調光信号検波部１０は、第４図（ａ）に示すように、
入力段および出力段でインピーダンス変換を行なうボル
テージ７すロワＱｇおよびＱｍと、ＦＥＴＱｊ、コンデ
ンサ０４３およびオペアンプＱｋよりなるサンプルホー
ルド回路と、サンプル時間およびホールド時間をそれぞ
れ設定されたタイマ回路Ｑｈお上りタイマ回路Ｑｉなど
で構成され、調光レベル判別部４の単安定マルチバイブ
レータＱｅの反転出力によりトランジスタＱ４４がオン
し、全波整流され且つ抵抗Ｒ４目Ｒ４□によって分圧さ
れた電源電圧の導通角（π−θ）の波形がポルテーク７
オロワＱｇを介してサンプルホールド回路へ入力される
。タイマ回路Ｑｈは位相角θ１において微分回路Ｑｆに
よりトリ〃され、適当なタイミングでＦＥＴＱｊを導通
させて前記電圧値■にをサンプリングし、これをコンデ
ンサＣ４３に保持させることによって、オペアンプＱｋ
の出力を零クロス点まで一定レベルに維持させる。この
Ｑｋ出力はボルテージ７ｔロワＱｍでインピーダンス変
換されたのち、高周波遮断用ダイオードＤ４１を介して
限流要素９の磁気増幅器Ｍｇの直流制御巻線に入力され
、磁気増幅器Ｍｇのインダクタンスを変化させることに
よって補助インバータフの出力電流を限流し、それによ
って放電灯負荷りの低レベル調光を行なう、＠４！！１
（ｂ）は、主インバータ６、補助イン、バータフおよび
予熱電源部５の具体回路例を示したものであり、同図に
おいて両インバータの巻線比１１１１９１１２お上Ｖ無
負荷電圧■。、■。２は、それぞれＩＬ＞ｍ＊　ｔ　　
Ｖｏ＋＞Ｖ。２に設定されている。

なお第６図（ａ）は、共振型他励バー７プリツノインパ
ータＨＩを用いて第４図（ｂ）における主インバータ６
およ１補助インバータ７を共用させたものであり、同図
（ｂ）に示すように共振周波数をｆａからｆｂへ切り換
えることによって無負荷２次電圧Ｖｏｕｔを切り換え、
それにより低光束レベル調光時は高電圧を得て再点弧を
し易くし、さらに電圧−周波数変換回路ＶＦを用いて、
ｆｂとｆｃの間の周波数設定によりインダクタンスＬｏ
のインピーダンス２πｒｘＬｏを変化させ、ランプ電流
を限流することによって、低光束下で安定した調光を行
なうことができる。なお同図（ａ）において、ＦＡは周
波数ｆａの発振器、ＳＷは切換回路、ＳＴは波形成形増
幅回路である。

第７図は本発明の他の実施例を示したもので、前記実施
例とは低調光信号発生部３および低調光信号検波部１０
が異なっている。位相制御ｎ１の高調光用ボリュウムＶ
Ｒ，と低調光信号発生部３の低調光用ボリュウムＶ　Ｒ
，、とは連動しており、Ｖ　Ｒｓ　＋は位相角かび、と
なってから実質的に回路動作に寄与するようになってい
る。位相角がθ。

となって、第２図の場合と同様にして調光レベル判定部
２のタイマ回路Ｉ　Ｃ＋の出力がＬレベルとなると、ト
ランノスタＱｓコが導通して７オトサイリスタＱ　ｓ　
＋を導通させ、７ｔ）サイリスタＱ　ｓ　＋、パルスト
ランスｐＴｓ＋、）　リｗ素子Ｑｓ２、ｉンＹンサＣＳ
　＋　、ボリュウムＶＲＨ１抵抗ＲＳ＋で構成される低
調光信号発生部３が動作を開始し、７オトサイリスタＱ
　ｓ　＋がオンすると同時に、コンデンサＣｓい低調光
ボリュウムＶ　Ｒｓ　＋および抵抗Ｒｓ＋の時定数ΔＴ
″（’　Ｃｓ　＋が充電され、ＣＳ＋の両端電圧がトリ
が素子Ｑｉ２のブレークオーバー電圧に達すると、瞬時
にトリが素子Ｑ　ｓ　２が導通して、パルストランスＰ
　Ｔ　、＋の１次巻線に急峻な電流を流し、位相角θ、
で位相制御された電源電圧に高電圧パルスを重畳する。

なおこのとかトフイアツクＱ、に高電圧が印加されて性
能が劣化しないように高周波チョークＬｓ＋が挿入され
ている。

調光バラスト部Ｂにおいては、第４図（ａ）の場合と同
様に、調光レベル判別部４で制御位相を検出し、θ＝０
１であれば調光レベル判別部４の出力によりトランジス
タＱ　４４をオンして、調光器部Ａから送られてきた電
源電圧を全波整流し且つ分圧した電圧をポルチーノアす
四ワＱｇへ入力し、Ｑｇ出力を微分回路Ｑｒで微分しで
、さらに７リツプ７０ツブＱｓに入力する。この７リフ
プ７０ツブＱｓの出力パルス幅は前記時定数ΔＴｔなわ
ち低光束時の調光レベルに比例しているので、これをイ
ンバータＱｔで反転してポルチーノアｔロワＱ−でイン
ピーダンス変換し、＾周披阻止用ダイオードＤ＋＋を介
して磁気増幅器Ｍｇに加えることにより、補助インバー
タ７と放電灯負荷りとの間に挿入された限流要素Ｍ、を
ΔＴ周期間け高インピーダンスに保ち、低光束調光を行
なうことができるのである。

第８図（ＩＬ）は第７図の回路における低光束レベル時
の動作を示したもので、（イ）のように調光制御部Ａか
らの電源波形に高電圧パルスが重畳されており、（ハ）
のように微分回路Ｑｒにおいで６１時点と６１時間後の
２個のパルスに変換したのち、７リツプ７０ツブＱ３で
パルス幅ΔＴのパルス（ニ）に変換し、それを反転した
Ｑｔ出力（ホ）によってランプ電流（へ）を限流してい
る。なおＱｔ出力は位相角が（零〜θ１）の期間もＨレ
ベルとなっているが、導通角（１ｒ−〇、）の期間しか
電源が供給されないので、ランプ電流に影響はないので
ある。

同図（ｂ）はランプ電流波形を拡大して示したもので、
調光レベルが比較的高い場合には包絡線が傾線で示した
ようになる。なお第７図において、低調光信号検波部１
０のインバータＱＬを除き、７リツプ７０ツブＱｓの出
力をボルテージ７オロワＱ１１に直結すれば、ランプ電
流波形は第８図（ｃ）に示したようになる。このように
構成すれば、２ンブ電流が電源電圧の低い箇所で限流で
きるので、再点弧電圧■。は調光レベルによって変化せ
ず、したがって低い光束レベルまで安定した調光を行な
うことができるのである。

［発明の効果］ 上述のように本発明においては、調光レベルが設定値よ
り低下した時に制御位相角を設定限Ｗ、値に固定して位
相制御部の出力波形に低調光信号を重畳し、調光バラス
ト側では主インバータを補助インバータに切り替えて、
低調光信号により補助インバータと負荷との闇に挿入さ
れた限流要素のインピーダンスを制御するようにしたの
で、亮光束レベルでの調光は従来通り位相制御で行ない
、低光束レベルでの調光は高い電圧値を有する補助イン
バータと、調光レベルに応じて制御される高インピーダ
ンスとを用いて行なうことができ、したがって低光束レ
ベルまできわめて安定した調光がでさるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

１１図は本発明装置の実施例を示す全体ブロック図、第
２図は同上の調光制御部を示す回路図、第３図（、）（
ｂ）は調光制御部の動作を示す波形図、第４図（ａ）（
ｂ）は調光バラスト部の回路図、ｆｊＳ５図（ａＨｂ）
は調光バラスト部の動作を示す波形図、第６図（ａ）は
調光バラスト部の他の実施例を示す回路図、（ｂ）は同
上の動作説明図、１図は本発明の他の実施例を示す回路
図、第８図（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の動作を示す波形
図、１９図は放電灯□の一般的な動作説明図である。 Ａは調光制御部、Ｂは調光パラスト部、ＡＣは交流電源
、Ｌは放電灯負荷、１は位相制御部、２は調光レベル判
定部、３は低調光信号発生部、４は調光レベル判定部、
５は予熱電源部、６は主インバータ、７は補助インバー
タ、８は切換スイッチ部、９は限流要素、ｔは２線配線
。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第１図 ５図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源電圧を調光レベルにより位相制御する手段と
   、制御位相角を設定限界値と比較することにより調光レ
   ベルを判定する手段と、調光レベルが設定値より低下し
   た時に制御位相角を設定限界値に固定すると共に位相制
   御部の出力波形に低調光信号を重畳する手段とを備えた
   調光制御部と、上記調光レベルに応じて主インバータ部
   と補助インバータ部とを放電灯負荷に切り換え接続する
   手段と、上記低調光信号により補助インバータと負荷と
   の間に挿入された限流要素のインピーダンスを制御する
   手段とを備えた調光バラスト部とより成ることを特徴と
   する放電灯調光装置。