JPS6141118B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は予熱始動形の螢光ランプの調光回路に
関するものである。

一般にサイリスタのようなスイツチング素子を
利用した位相制御による螢光ランプの調光回路
は、螢光ランプの電極を常時予熱して再点弧しや
すい状態に保持している。このため、螢光ランプ
としてはラピツトスタート形の螢光ランプが広く
用いられている。ところで、ラピツトスタート形
の螢光ランプはその予熱トランス、印加電圧など
の条件により大形で重量が大きく、一般の家庭用
螢光灯器具としては好ましくない。その結果とし
て、家庭用としてはグロースタータのような始動
装置を必要とする予熱始動形の螢光ランプが広く
用いられている。しかるに、この予熱始動形の螢
光ランプを使用して調光する場合には、電極が常
時予熱されていないため、螢光ランプを流れる電
流の休止期間が大きくなるにつれて再点弧電圧も
上昇し、ついには安定放電を維持し得なくなり立
消えを生ずる。このため、予熱始動形の螢光ラン
プの場合は調光のために許される位相制御巾は小
さくなり、常は全光束に対して50％程度までが限
度である。また、予熱始動形の螢光ランプの場合
は調光状態で始動しようとすると電極の予熱が十
分得られないため点灯しにくいという欠点があ
る。

そこで、螢光ランプと直列に接続されているス
イツチング素子の導通位相に遅延特性を与え、電
源印加時にはスイツチング素子の導通角をほゞ
100％ならしめ、順次導通角が小さくなつて定常
状態に移行するよう動作する遅延回路を設けた調
光回路が提案されている（特開昭53−55683号公
報、特開昭53−63783号公報）。しかしながら、こ
れらのスイツチング素子に印加する制御信号は、
電源に並列に接続された制御端子に連続して流れ
る電流によるため、回路損失が大きくなるという
問題がある。

本発明は前述のような事情に鑑み、制御回路部
における損失を軽減することを目的とする。

本発明は螢光ランプと直列に接続されている主
電流制御装置の制御端子に印加する制御信号を、
チヨークコイルや螢光ランプを通して流れる電流
により付与し、実質的に主電流制御装置の端子電
圧によつて与えられるよう構成したものである。
このため、電源と並列に電流スイツチを設け、こ
の電流スイツチの開閉によつて制御信号の供給を
行なえるよう、信号供給手段を設けた所に特徴が
ある。

第１図は本発明による第１の実施例を示す回路
図で、Ｅは商用の電源、Ｌは予熱始動形の螢光ラ
ンプ、Ｈはその安定器であるチヨークコイル、Ｑ
は制御端子Ｚを備えた主電流制御装置で、直列に
接続され閉回路を形成している。なお、螢光ラン
プＬの電極の非電源側にはグロースタータＫのよ
うな始動装置が接続されている。また、主電流制
御装置Ｑは、例えば双方向性３端子サイリスタ
Q₄と抵抗R₁の並列回路で構成される。Ｓは電流
の制限抵抗Ｒ、全波整流器Ｄを介して電源Ｅに並
列に接続された電流スイツチで、例えばSCRの
ようなスイツチ素子で構成される。Ｇは電流スイ
ツチＳと並列に接続した電流スイツチＳの導通制
御手段、Ａは電流スイツチＳの導通によつて前記
主電流制御装置Ｑの制御端子Ｚに制御信号を供給
する信号供給手段である。導通制御手段Ｇは、電
流スイツチＳの導通位相を電源印加時より順次遅
らせて定常動作に致らしめる遅延回路を備えてお
り、例えば次のように構成される。すなわち、電
流スイツチＳの導通信号を得る手段として自己発
熱形の正性抵抗体Rpを使用した遅延回路を備え
たものである。すなわち、定電圧ダイオードZD
で与えられる一定電圧を積分回路に加えるもの
で、その抵抗には正性抵抗体Rpを含んでいる。
電源印加直後は正性抵抗体Rpの抵抗値が小さい
ためコンデンサC₂は短時間で充電され、トリガ
ーダイオードQ₃を導通させる。したがつて、導
通制御信号は早い位相で得られ、電流スイツチＳ
の導通位相も早くなる。また、正性抵抗体Rpの
抵抗値が大きくなつてくると、それに従つて電流
スイツチＳの導通位相は遅れ、序序に定常情態に
移行する。なお、R₈，R₉，Ｒ₁₀はそれぞれ特性調
整用の抵抗である。

このような構成の遅延回路は正性抵抗体ｐの温
度変化によつてその動作が規定されるので、正性
抵抗体Rpを適切に選定する必要がある。電流ス
イツチＳが導通したことによつて、主電流制御装
置Ｑに制御信号を供給する信号供給手段Ａは、例
えば双方向性３端子サイリスタQ₄のゲートに逆
並列に接続されたダイオードD₁，D₂を、電流ス
イツチＳの両端に、その導通の向きを電流スイツ
チＳの向きに一致させて接続して構成してある。
このような構成によれば、電流スイツチＳが導通
したとき、双方向性３端子サイリスタQ₄の端子
電圧による電流が、例えばダイオードD₁、電流
スイツチＳ、全波整流器Ｄを通して流れ、制御端
子Ｚに信号を与える。電圧の向きが逆の場合はダ
イオードD₂を通して流れることは言うまでもな
い。双方向性３端子サイスタQ₄の入出力端子と
制御端子Ｚの間に挿入した抵抗Ｒ₁₂は、信号調整
用である。すなわち、この実施例おいてはダイオ
ードD₁，D₂が信号供給手段Ａを構成している。
この回路の特徴は、電流スイツチＳが導通すると
同時に双方向性３端子サイリスタQ₄に制御信号
が与えられるか、双方向性３端子サイリスタQ₄
が導通すると制御信号が消滅することである。こ
れは、制御信号が主電流制御装置Ｑの端子電圧
Vqによつて与えられるためで、このことは電流
スイツチＳが単にスイツチとして動作すればよい
ことを示している。したがつて、電源Ｅより制限
抵抗Ｒを介して流れる電流自体は、ゲート信号に
無関係となるので十分小さく選ぶことが可能にな
り、主として制限抵抗Ｒで発生する損失を小さく
することができる利点がある。

このような構成になる調光回路の動作を簡単に
説明する。

切換スイツチＭを調光側に接続して電源Ｅを印
加すると、正抵抗体Rpの抵抗値が小さいため、
SCRで構成した電流スイツチＳのゲートには早
位相でゲート信号が与られ、したがつて電源電圧
の早い位相で電流スイツチＳは導通する。電流ス
イツチＳが導通すると、チヨークコイルＨ、螢光
ランプＬ（始動時はクロースタータＫ）を介して
双方向性３端子イリスタQ₄の制御端子Ｚに導通
信号を与える。双方向性３端子サイリスタQ₄が
導通すると導通信号は消滅するが、遅れ電流のた
め電流の立上りが不十分で双方向性３端子サイリ
スタQ₄か不導通状態に戻つたとすると、導通信
号は再び形成され導通をうながす。このため、主
電流制御装置Ｑは確実に動作する。正性抵抗体
Rpは序々に高抵抗に変化し、それにつれて電流
スイツチＳの導通位相は遅れ、一定位相に落着
く。したがつて、主電流制御装置Ｑの導通位相も
同様に遅れ、所定の調光状態で螢光ランプＬを点
灯させる。

このような動作を通じて電流スイツチＳを流れ
る電流は、基本的には電流スイツチＳの保持電流
が得られゝば十分であることは明らかである。制
御抵抗Ｒはそのような電流を与えるべく設定さ
れ、実際に主電流制御装置Ｑの制御端子Ｚに流す
信号電流より十分小さく設定できる。その結果、
主電流制御装置Ｑを制御する回路部分における損
失は大巾に小さくすることができる。本発明者等
の実験によれば、双方向性３端子サイリスタの場
合ゲート電流として50mA程度が必要となる。こ
の値はSCRの場合の数倍に相当する値であり、
実際に本発明の回路においては電流スイツチを流
れる電流は15mA程度に押えることができ、した
がつて損失も約1/3で済ますことができる。使用
する予熱形の螢光ランプは30W程度であるから、
これを調光するに当り5Wの損失はかなり大きな
比率であり、これが1.5Wで済むことは大きな利
点である。

第２図は第２の実施例を示すもので、主電流制
御装置Ｑとしては抵抗R₁と双方向性３端子サイ
リスタQ₄の並列回路、電流スイツチＳの導通制
御手段ＧとしてＮゲートサイリスタＰを用い、ゲ
ートに負性抵抗体Rnを介して分圧した電圧を加
えるようにした遅延回路を設けている。なお、
C₂は動作安定用のコンデンサ、D₃，ZD₁はそれぞ
れ誤動作防止用のダイオード、定電圧ダイオー
ド、Ｒ₁₃，Ｒ₁₄は特性調整用の抵抗である。信号
供給手段Ａとしては、双方向性３端子サイリスタ
Q₄のゲートに逆並列に接続した一対のダイオー
ドD₁，D₂を、電流スイツチＳの両端に接続した
構成を用いている。H₁，C₃はそれぞれ雑音阻止
用のチヨークコイル、コンデンサである。このよ
うな構成になる調光回路の動作を説明すると、第
３図イに示すように、電源電圧Ｖが印加されると
ＮゲートサイリスタＰの導通位相すなわち電流ス
イツチＳの導通位相は、負性抵抗体Rnの抵抗値
変化にしたがつて序々に遅れて定常状態に達す
る。なお、電流スイツチＳが導通すると主電流制
御装置Ｑの端子電圧により、主電流制御装置Ｑを
構成する双方向性３端子サイリスタQ₄のゲート
に導通信号を供給することは第１の実施例で説明
した通りである。

動作が定常状態に落着いた時のＮゲートサイリ
スタＰの導通特性を第３図で説明する。すなわ
ち、時間T₀で電源電圧Ｖが零から立上るとする
と、この電源電圧Ｖによつて第３図ロに示すよう
にＮゲートサイリスタＰのゲートの端子電圧
Vg、すなわち基準抵抗R₂とダイオードD₃の電圧
は、抵抗R₆、負性抵抗体Rnとで分圧された電圧
として現われる。この電圧Vgは当初は電源電圧
Ｖに添つて、定電圧ダイオードZDのツエナー電
圧を越えると抵抗R₅の電圧上昇分によつて増加
するが、時刻T₁でランプ電流Ｉが零となつたと
き主電流制御装置Ｑの両端に現われる電圧が抵抗
Ｒ₁₄を通して印加され、他の設定条件にもよるが
平均的な設定によれば、後者の電圧が大きく、時
刻T₁で不連続的に電圧Vgは上昇する。そして、
位相角θ_２遅れて時刻T₂でＮゲートサイリスタ
Ｐは導通し、電流スイツチＳを導通させて、チヨ
ークコイルＨ、螢光ランプＬを通して流れる電流
で双方向性３端子サイリスタQ₄をトリガーし、
ランプ電流Ｉが流れはじめる。このランプ電流Ｉ
は電源電圧Ｖより位相角θ_１遅れ時刻Ｔ₁₁で零と
なり、一方ＮゲートサイリスタＰのゲートの電圧
Vgは時刻T₀₀₁より上昇し、前述のように時刻Ｔ₂₁
で螢光ランプＬは再点弧する。ところで、電源電
圧Ｖが変動し、例えば破線に示すように上昇した
場合について考えてみると、Ｎゲートサイリスタ
Ｐのゲートの電圧Vgも明らかに上昇する。

ところで、ＮゲートサイリスタＰの導通はアノ
ードの電圧、すなわちコンデンサC₁の端子電圧
がゲートの電圧Vgを越えた時点で得られるが、
コンデンサC₁の端子電圧は電源電圧Ｖの変動に
は無関係な定電圧で充電されているので、圧Vg
が大きくなるとその値に達するまでの充電時間は
長くなり、図示のように時刻T₃までを要し、位
相角θ_３だけ定格時より遅れて螢光ランプＬを再
点弧するようになる。もちろん、電圧が低くなつ
たときは導通時刻は早くなり、位相角θ_２は小さ
くなる。しかも、電圧が高い場合はランプ電流
の流れる期間は少なく、電圧の低いときは長くな
るので螢光ランプＬの光出力はあまり変動しない
という効果がある。

以上詳細に説明したように、本発明は予熱始動
形の螢光ンプと直列に挿入した主電流制御装置の
導通を、電源に並列に接続した電流スイツチの導
通によつて制御信号を供給する信号供給手段によ
つて制御し、しかも電流スイツチの導通位相を電
源印加時より順次遅らせて定常動作に致らしめる
遅延回路を設けた導通制御手段を備えたものであ
る。したがつて、調光回路に直接電源を印加した
場合であつても、印加直後は殆んど全光状態と同
一であるので始動装置は確実に動作し、螢光ラン
プの点灯後遅延回路が動作して調光状態に移行す
る。

さらに、電流スイツチの導通によつて主電流制
御装置の制御端子に制御信号を供給する信号供給
手段を、チヨークコイル、螢光ランプ、電流スイ
ツチを介して制御電流が流れるよう構成し、しか
も主電流制御装置の端子電圧により電流スイツチ
に電流が流れるようにしたので主電流制御装置が
導通すると制御信号は消滅する。また、電流スイ
ツチは制御電流を流すためのスイツチとして動作
しているだけなので、電流スイツチに流れる電流
は十分小さく設定でき損失は大巾に低減できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るもので、第１図は第１の実
施例を示す回路図、第２図は第２の実施例を示す
回路図、第３図その動作を説明する波形図であ
る。図中に示すＥは電源、Ｑは主電流制御装置、
Ｒは制限抵抗、Ｄは全波整流器、Ｇは導通制御手
段、Ｓは電流スイツチ、Ａは信号供給手段であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チヨークコイルと予熱始動形の螢光ランプと
   制御端子を備えた主電流制御装置からなる直列回
   路を電源に接続してなる螢光灯点灯回路におい
   て、電源と並列に電流スイツチおよび該電流スイ
   ツチの導通制御手段を設け、該導通制御手段は電
   流スイツチの導通位相を電源印加時より順次遅ら
   せて定常動作に到らしめる遅延回路を備え、前記
   主電流制御装置の制御端子に前記チヨークコイ
   ル、螢光ランプ、電流スイツチを介して制御信号
   を供給する信号供給手段を設けたことを特徴とす
   る螢光灯調光回路。 ２ 主電流制御装置は、双方向性３端子サイリス
   タとこれに並列なインピーダンスにより構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の螢
   光灯調光回路。 ３ 遅延回路は、感温抵抗素子を含む抵抗の分圧
   回路によつて遅延特性を付与したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の螢光灯調光回路。 ４ 信号供給手段は、電流スイツチの両端に一対
   のダイオードをその順方向を一致させて接続し、
   該ダイオードの他端を制御端子に接続することに
   よつて構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の螢光灯調光回路。