JPS6310497A - 点灯装置 - 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】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は高周波インバータ回路を用いてハロゲン電球の
ごとき電灯を点灯および調光する装置の改良に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、例えば定格電圧１２Ｖのハロゲン電球を商用電源
で点灯する場合には、鉄心に銅線を巻き付けた、いわゆ
る鉄鋼式のトランスを用いて商用電源電圧を降圧して点
灯していたが、この鉄鋼式のトランスは大きくて重いと
いう欠点があった。このため、正弦波インバータを用い
て商用電源を一旦高周波に変換したのち、高周波トラン
スで例えば１２Ｖに降圧して点灯する方法がある。

このような点灯方式を用いると、商用電源電圧変動がそ
のまま負荷の電圧変動としてあられれるため、例えば負
荷がハロゲン電球のごとき電灯負荷の場合、商用電源電
圧が低下するとハロゲン電球の電圧も低下して光出力不
足になったり、逆に商用電源電圧が上昇するとハロゲン
電球の電圧も上昇してハロゲン電球の寿命を著しく短く
する原因になるという問題点があった。

また、正弦波インバータの等価回路はＬＣＲの共振回路
になっているために出力電圧を可変することが困難であ
り、調光する場合には例えば第６図に示すように、筒用
電源１と高周波インバータ２の間にサイリスタ３を挿入
して位相制御するように構成しなければならない、しか
し、このサイリスタ３は電源１とインバータ２の間に挿
入されているために、高耐圧大電流のものを必要としコ
ストが高くなるという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は前記のような従来装置の問題点を解決した点灯
装置を提供することを目的とする。

このため、本発明では正弦波インバータの制御信号を商
用電源周期に同期してオン・オフし。

かつこのオン・オフの比を商用電源電圧変動に対応して
変化させることにより、従来不可能であった正弦波イン
バータにおいての出力電圧の定電圧性をもたせたもので
ある。

［発明の構成２作用］ 第１図は、本発明の一実施例であって１は交流電源、２
は全波整流器、３は余波整流器の直流出力電圧を高周波
に変換する正弦波インバータ、４−５は正弦波インバー
タの制御信号を出力する制御回路である。この制御回路
は制御信号を電源周期に同期してオン・オフさせ、かつ
そのオン・オフ比を変えらるれような機能を持つ。６は
正弦波インバータより電力を供給されるハロゲン電球の
ような負荷である。

次にこの装置の動作について説明する。

交流電源１が投入されると交流電源電圧は全波整流器２
によって電源電圧周波数の２倍の周波数成分を含んだ直
流電圧に整流される。

ここで、制御回路４−５が回路から切り離された状態に
あると、前述の直流電圧がインバータ３に供給され、ま
ず、抵抗３８．３１および３１′を通してトランジスタ
３２．３２’　のベースに電流が流れる。トランジスタ
の増幅率の差により例えば、トランジスタ３２が先にオ
ンしたとすると、これによって帰還巻線Ｎ　１３にトラ
ンジスタ３２のベース電流を増加させる向きの電圧が発
生し、トランジスタ３２はオン状態を持続する。一方、
トランジスタ３２′のベースには電流が流れないのでオ
フ状態になっている。発振トランス３３の各巻線に発生
した電圧は発振トランス３３のリーケージインダクタン
スと発振コンデンサ３４により振動する。このため、あ
る時間がたつと帰還巻１１１Ａ　Ｎ、、の電圧の極性は
反転し、今度はトランジス、り３２′のベースに電流が
流れ、トランジスタ３２′がオンしてトランジスタ３２
がオフとなる。

このようにして発振が始まる。発振がはじまると同時に
別の帰還巻線Ｎ□４に発生した電圧はダイオード３５．
コンデンサ３６で構成される整・　流目路により整流さ
れ、コンデンサ３６には直流電圧が発生する。

この直流電圧は、抵抗３７．３１および３１′を通して
トランジスタ３２．３２’のベースに駆動電流を供給す
る。この駆動電流はオンしている方のトランジスタを完
全に飽和状態にするために供給するもので、この電流が
絶たれるとインバータの発振は直ちに停止する。

制御回路４−５はこの駆動電流を電源周期に同期して供
給したり、絶ったりする機能を有しているものでサイリ
スタ４８がオフのときは、抵抗４７．ダイオード５０を
通してトランジスタ５１のベース電流が流れトランジス
タ５１はオン状態になり、駆動電流が絶たれインバータ
３の発振は停止する。

一方、サイリスタ４８がオンのとはきトランジスタ５１
のベース電流は絶たれインバータ３は発振する。

次に制御回路４−５について説明すると、サイリスタ４
８のゲート素子としてプログラマブル・ユニジャンクシ
ョン・トランジスタ４３（以下ＰＵＴと称す）を使用し
、まず全波整流器２によって整流された直流電圧が制御
回路４−５に印加されると、抵抗４０および５２を通し
てコンデンサ４２が徐々に充電されていくため、ＰＵＴ
４３のアノード電位が上昇していく６また。整流された
直流電圧は抵抗４４と抵抗４５および定電圧ダイオード
４６により分圧され、その電位がＰＵＴ４３のゲートに
印加される。そしてゲート電位よりアノード電位が高く
なったときＰＵＴ４３はオンし、コンデンサ４２の電荷
が放電し、サイリスタ４８のゲートに信号が流れ、サイ
リスタ４８はオンする。ここでサイリスタ４８がオンす
るまでは抵抗４７゜ダイオード５０を通してトランジス
タ５１のゲートに電流が流れ込んでいるためトランジス
タ５１はオン状態にあり、前記のようにインバータ３の
発振は停止している。またＰＵＴ４３がオンしサイリス
タ４８がオンすると、トランジスタ５１のベースに流れ
ていた電流がサイリスタ４８へ流れるため、トランジス
タ５１はオフ状態になり前記のようにインバータ３は発
振をはじめ持続する。

ここで、ＰＵＴ４３の７ノードとゲー１−に注目すると
、定電圧ダイオード４１が抵抗５２．コンデンサ４２の
直列回路に並列に接続されているため、抵抗５２と４２
の直列回路に印加される電圧は、定電圧ダイオード４１
によって制限される。これは交流電源１の電圧が変動し
５余波整流器２によって整流された直流電圧値が変動し
ても、抵抗５２．コンデンサ４２の直列回路へ印加され
る電圧の最大値は一定であり、７ノードの電位は抵抗５
２とコンデンサ４２で決る定数で上昇するため、仮にゲ
ート電位が一定であるとすると一定の位相角でＰＵＴ４
３はオン・オフを繰り返すことになる。

次にＰＵＴ４３のゲート電位に注目すると、整流された
直流電圧か抵抗４４．４５および定電圧ダイオード４６
の直列回路に印加されることになる。ここで交流電源１
の電圧変動があると、抵抗４４．４５および定電圧ダイ
オード４６に印加される電圧が変動することになり、こ
の変動は抵抗４５の両端にあられれる電圧の変動となる
。

すなわち、電源電圧が上昇したとすると、整流された直
流電圧が上昇するため抵抗４５の両端の電圧も上昇し、
定電圧ダイオード４６に抵抗４５の電圧を加えた電位が
ゲートに印加されるのでゲート電位も高くなる。

逆に、電源電圧が低下すると、同様にゲート電位も低下
する。ここで、電源電圧変動に対してゲート電位をどの
程度変化させるかは、定電圧ダイオード４６と抵抗４４
，４５の比によって決められる。

電源電圧が上昇しそれに伴ってＰＵＴ４３のゲート電位
も上昇すると、ＰｔＪＴ４３のアノードは前記のごとく
電源電圧変動に影響されず一定の時定数で上昇するため
、ゲート電位が上昇している分だけゲート電位がアノー
ド電位に対して負になるまではより多くの時間が必要と
なる。

これにより整流電圧のゼロクロス点から見てＰＵＴ４３
のオンする位相角が後にずれ、それに伴って発振を開始
する位相角もおくれることになる。上記の動作は、イン
バータ３の二次巻線Ｎ２□に発生する電圧に同様の影響
をあたえるため、電源電圧が上昇してもインバータ３が
発振を始める位相角がおくれるために電力が供給される
位相角もおくれ、実効値的にみるとランプ電圧の変化が
おさえられることになる。

同様に電源電圧が低下すると、ＰＵＴ４３のゲート電位
も低下するため、ＰＵＴ４３がオンになる位相角が早ま
り、ランプ電力の変化がおさえられることになる。。

第２図は電源電圧波形とランプ電圧波形。第３図は電源
電圧波形と各部の電圧波形の関係を示す。

第４図は制御回路４−５の一部を変形した例である。こ
の回路では電源電圧の変動に比例してゲート電位を変動
させ、またアノード側も変動させて負荷電圧変動をおさ
えるものである。

電源電圧が仮に上昇したとすると、それに比例してＰＵ
Ｔ４３のゲート電位も上昇する。ここで、アノード側の
電位が第１図の回路と同様に一定の時定数で上昇すると
、回路の動作が極端にあられれ電源電圧が上昇するとラ
ンプ電圧は低下するようになる。これを防ぐために、定
電圧ダイオード４１に直列に抵抗４６を接続して電源電
圧変動に対応できるようにしたものである。このように
すると、電源電圧が上昇すると抵抗４６と定電圧ダイオ
ード４１の直列回路の電圧も抵抗４６の電圧上昇分だけ
上昇する。すなわち、ＰＵＴ４３のアノード電圧上昇も
早まり、前記のように電源電圧が上昇するとランプ電圧
が低下することを防ぎ、ランプ電圧は実効値的に変化し
ないことになる。同様に電源電圧が低下した場合も、ラ
ンプ電圧は実効値的に変化しないことになる。

第５図は第１図の回路の制御部に可変抵抗５３を入れた
もので、この抵抗５３によりアノード側の電圧上昇の時
定数を任意に調整するため、ランプ電圧を定格電圧より
任意の電圧に調整して調光ができるようにしたものであ
る。このことは第４図の回路にても同様である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は商用電源を一旦正弦波の
高周波に変換したのち電源周期に同期して、電源電圧変
動に対応しながら位相制御するもので、これにより電源
電圧が変動しても出力電圧変動をおさえることができ、
また調光することもできるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図および第５図は本発明に係る点灯装置の
回路図。 第２図は同装置における電源電圧とランプ電圧の波形図
、第３図は同じく電源電圧と装置各部の電圧の波形図、
第６図は従来の正弦波インバータの回路図である。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・全波整流器、
３・・・・・・インバータ、３２．３２’　・・・・・
・トランジスタ、３３・・・・・・発振トランス、４−
５・・・・・・制御回路、４３・・・・・・プログラマ
ブル、ユニジャンクション。 トランジスタ（ＰＵＴ）　、４８・・・・・・サイリス
タ。 ５１・・・・・・トランジスタ、６・・・・・・負荷電
灯。 第３図 ２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源と該交流電源を整流する全波整流回路と、該全
   波整流回路の出力電圧を正弦波の高周波電圧に変換する
   正弦波インバータと、該正弦波インバータの駆動回路を
   電源周期に同期してオン、オフさせる制御回路と、前記
   正弦波インバータの出力で点灯する電灯負荷とを備えた
   装置において、前記制御回路の出力信号を制御するスイ
   ッチング素子のゲート素子としてプログラマブル、ユニ
   ジャンクシヨン、トランジスタ（ＰＵＴ）を使用し、該
   ＰＵＴのゲート極電位を電源電圧変動に応じて変化させ
   て前記制御回路のスイッチング素子の導通角を変化させ
   、もって前記正弦波インバータの発振位相角を変化させ
   て電源電圧変動に対する定電力特性をもたせたことを特
   徴とする点灯装置。