JP3511661B2 - 低電圧電球用電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は調光器と組合わして使用
するに好適な低電圧電球用電源装置に関する。特に、低
電圧電球のチラツキ対策に関する。 【０００２】 【従来の技術】低電圧電球用電源装置の従来例を図３に
示す。図３装置における交流電源は入力端子３ａ・３ｂ
に接続され、整流回路１１により整流される。整流回路
１１の出力端には、コンデンサ５２と、カスケード接続
された一対のトランジスタ２１・２２と、一対の直列接
続されたコンデンサ５５・５６とが接続される。そし
て、一対のトランジスタ２１・２２の中点（トランジス
タ２１のエミッタとトランジスタ２２のコレクタの接続
点）と、コンデンサ５５・５６の中点との間にダウント
ランス４２の１次側巻線を接続する。要するに、一対の
トランジスタ２１・２２を含むハーフブリッジインバー
タの交流出力側にダウントランス４２を接続した態様と
なる。図３装置においては、ダウントランス４２の１次
側巻線と直列にドライブトランス４１の１次側巻線を接
続する。一方、ダウントランス４２の２次側巻線には、
低電圧電球７０を接続する。ドライブトランス４１の２
つのドライブ巻線は抵抗１０３・１０４を介してトラン
ジスタ２１・２２のベースに接続されている。また、整
流回路１１の出力端にはさらに、抵抗１０１とコンデン
サ５３の直列回路が接続される。抵抗１０１とコンデン
サ５３の接続点とトランジスタ２２のベースを双方向性
サイリスタ１２（たとえば三菱電機株式会社製ＳＢＳ：
形式ＢＳ０８Ａ）で接続する。さらに、ダイオード３１
のアノードは抵抗１０１とコンデンサ５３の接続点に、
カソードはトランジスタ２１のエミッタとトランジスタ
２２の接続点に接続される。図３装置の整流回路１１出
力電圧でコンデンサ５３が抵抗１０１を介して充電され
る。コンデンサ５３の両端電圧が双方向性サイリスタ１
２のブレークオーバー電圧Ｖ_Ｂ以上となるとコンデンサ
５３の電荷が双方向性サイリスタ１２を介してトランジ
スタ２２のベースに供給され、トランジスタ２２はオン
する。そして、電流がコンデンサ５５→出力トランス４
２の１次側巻線→ドライブトランス４１の１次側巻線→
トランジスタ２２と流れる。その後、ドライブトランス
４１が飽和するとトランジスタ２２のベース電位がマイ
ナス、トランジスタ２１のベース電位がプラスとなり、
トランジスタ２２がオフ、トランジスタ２１がオンとな
る。電流は、トランジスタ２１→ドライブトランス４１
の１次側巻線→出力トランス４２の１次側巻線→コンデ
ンサ５６と流れ、ドライブトランス４１が飽和するとト
ランジスタ２１がオフし、トランジスタ２２がオンとな
る。以後、トランジスタ２１・２２は交互にオン・オフ
し、整流回路１１の全波整流電圧波形が低下し、トラン
ジスタ２１・２２のベースドライブが出来なくなるまで
発振を持続する。発振が停止した後、整流回路１１電圧
が再度上昇すると、コンデンサ５３への充電を再開し、
コンデンサ５３の両端電圧が双方向性サイリスタ１２の
ブレークオーバー電圧以上となると、トランジスタ２１
・２２は発振を始める。なお、トランジスタ２１・２２
が発振している間、コンデンサ５３の電荷はダイオード
３１により放電されるため、コンデンサ５３の電圧はダ
イオード３１のオン電圧まで下がる。図３の低電圧電球
用電源装置３により点灯する低電圧電球７０を調光する
場合は、図２の調光器２を用いるのが一般的である。す
なわち、交流電源１の電圧を調光器２のトライアック１
０を制御回路４により位相制御して、図３の低電圧電球
用電源装置３に加えることにより、低電圧電球７０の明
るさを制御する。しかし、この低電圧電球用電源装置３
と調光器２の組合せにおいて、双方向性サイリスタ１２
の感度バラツキによっては低電圧電球７０にチラツキが
発生することがある。このチラツキについて、図４を用
いて説明する。図４（ａ）は、交流電源１の電圧波形で
あり、低電圧電球用電源装置３のコンデンサ５２の電圧
は、調光器２のトライアック１０の位相制御及び整流回
路１１の整流作用により、図４（ｂ）の波形となる。こ
こで時間ｔ_２からｔ_３の間で電圧がゼロまで下がらない
のは、時間ｔ_２でトランジスタ２１・２２の発振が停止
するため、コンデンサ５２の放電量が急激に小さくなる
ためである。しかし、このコンデンサ５２の電荷がある
ため、図４（ｃ）のコンデンサ５３の電圧は徐々に増え
てゆく。通常の動作では、コンデンサ５３の電圧が双方
向性サイリスタ１２のブレークオーバー電圧Ｖ_Ｂに達し
ても（時間ｔ_４）ブレークオーバーするのに必要な電流
Ｉ_Ｓが不足しているため、ブレークオーバー電圧Ｖ_Ｂを
維持する。そして、時間ｔ_１でトライアック１０がオン
すると整流回路１１の出力電圧が上昇し、双方向性サイ
リスタ１２も完全にブレークオーバーとなり、図４
（ｄ）のトランジスタ２１のエミッタ・コレクタ電圧Ｖ
ＣＥの波形の様に、トランジスタ２１・２２は発振を開
始する。しかし、双方向性サイリスタ１２のブレークオ
ーバー電流Ｉ_Ｓが小さいものを使用すると、時間ｔ_５の
様にブレークオーバー電圧Ｖ_Ｂになるとすぐにブレーク
オーバーしやすくなる。しかし、双方向性サイリスタ１
２がブレークオーバーしても、サイリスタ１０がオンし
ていないため、トランジスタ２１・２２は発振動作する
ことが出来ない。このため、トライアック１０がオンす
る以前に、双方向性サイリスタ１２がブレークオーバー
すると、コンデンサ５３が再充電するための時間を要
し、結果的に、トランジスタ２１・２２の発振開始時間
ｔ_６とトライアック１０がオンする時間ｔ_３の間に時間
差を生ずることになる。この時間の差が不定期あるい
は、１回おき程度に発生するため、低電圧電球７０のチ
ラツキとなって現れるのである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】図３の従来装置におい
ては、低電圧電球用電源装置３に使用するトリガ素子１
２の感度のバラツキを考慮していないため、低電圧電球
７０のチラツキが発生することがある。本発明は、かか
る低電圧電球７０のチラツキを無くすことを目的とす
る。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
目的を達成するために、トリガ素子と並列に、抵抗とツ
ェナーダイオードの直列回路を接続する。 【０００５】 【作用】抵抗とツェナーダイオードの直列回路は、トリ
ガ素子に流れる電流のバイパス回路となり、トライアッ
クがオンするまではトリガ素子がブレークオーバーしな
いため、低電圧電球にチラツキが生じない。 【０００６】 【実施例】以下、本発明に係る図１〜図２の実施例につ
いて説明する。なお、図３回路の部品符号をなるべく引
用し、重複する説明の一部を割愛する。低電圧電球用電
源装置３の電源電圧入力端子は３ａおよび３ｂで、それ
ぞれ整流回路１１の交流入力端子に接続される。整流回
路１１の整流出力端子には、コンデンサ５２と、一対の
トランジスタ２１・２２と、一対のコンデンサ５５・５
６が接続される。トランジスタ２１のエミッタとトラン
ジスタ２２のコレクタの接続点と、コンデンサ５５・５
６の接続点は、ドライブトランス４１の１次側巻線とダ
ウントランス４１の１次側巻線を介して接続される。ダ
ウントランス４１の２次側巻線には最終負荷となる低電
圧電球７０が接続されている。ドライブトランス４１の
２つのドライブ巻線は、トランジスタ２１・２２のベー
スに抵抗１０３・１０４を介して接続されている。図１
装置の整流回路１１の整流出力端子には、抵抗１０１と
コンデンサ５３の直列回路が接続してあり、この抵抗１
０１とコンデンサ５３の中点（接続点）とトランジスタ
２２のベースは双方向性サイリスタ１２と補助抵抗１０
２とツェナーダイオード３２の直列回路により接続され
る。また、ダイオード３１のアノードは、抵抗１０１と
コンデンサ５３の接続点に、そしてダイオード３１のカ
ソードはトランジスタ２１のエミッタとトランジスタ２
２のコレクタの接続点にそれぞれ接続されている。そし
て、この低電圧電球用電源装置３は図２同様の調光器２
に接続されて、低電圧電球７０の調光点灯を行なう。図
２において、交流電源１の電圧は、調光器２の制御回路
４で位相制御されるトライアック１０によって位相制御
された電圧として低電圧電球用電源装置３に加えられ
る。次に動作について、図５を使って説明する。交流電
源１の電圧波形（図５（ａ））は、調光回路２の位相制
御および整流回路１１の整流作用により、全波整流さ
れ、コンデンサ５２の両端電圧波形は図５（ｂ）の様に
なる。ここで、低電圧電球用電源装置３の基本動作とし
ては、コンデンサ５２の電圧が上昇すると、コンデンサ
５３の電圧も抵抗１０１により充電され上昇する。そし
て、コンデンサ５３の両端電圧が双方向性サイリスタ１
２のブレークオーバー電圧Ｖ_Ｂ以上になると、双方向性
サイリスタ１２はブレークオーバーとなり、コンデンサ
５３の電荷がトランジスタ２２のベースに供給され、ト
ランジスタ２２はオンとなる。トランジスタ２２がオン
すると、電流は、コンデンサ５５→出力トランス４２の
１次側巻線→ドライブトランス４１の１次側巻線→トラ
ンジスタ２２と流れ、さらにトランジスタ２２のベース
にはプラスの電位がドライブトランス４２より供給さ
れ、トランジスタ２２はオン状態を持続する。そして電
流が増加して行くとドライブトランス４２は飽和する。
すると、トランジスタ２１のベース電位がマイナスから
プラスへ、トランジスタ２２のベース電位がプラスから
マイナスへ変化、トランジスタ２１がオン、トランジス
タ２２がオフとなる。そして、電流はトランジスタ２１
→ドライブトランス４１の１次側巻線→ダウントランス
４２の１次側巻線→コンデンサ５６と流れる。以後、ド
ライブトランス４１が飽和するごとにトランジスタ２１
と２２はオン・オフを交互に繰り返し、発振しつづけ
る。そして、ダウントランス４２の２次側巻線に接続し
た低電圧電球７０に点灯電力を供給することになる。図
１装置の以上の動作は、図２の様に調光器２との組合せ
た場合では、図５（ｂ）のコンデンサ５２の両端電圧
は、時間ｔ_１でトライアック１０がオンすると急激に上
昇し、双方向性サイリスタ１２はブレークオーバーし、
コンデンサ５３の両端電圧は放電する。そして、トラン
ジスタ２１・２２は発振を開始する。図５（ｄ）はトラ
ンジスタ２２のＶＣＥ電圧である。トランジスタ２１が
オンするとコンデンサ５３の電荷は、ダイオード３１に
より放電されることになり、コンデンサ５３の電位は低
電圧となる。その後、コンデンサ５２の電圧が低下し時
間ｔ_２となるとトランジスタ２１・２２のベースドライ
ブ電流が低下して発振動作を持続することが出来なくな
り発振が停止する。トランジスタ２１・２２の発振が停
止するとコンデンサ５２の放電電流が小さくなるため、
コンデンサ５２の電位の低下は非常に小さくなる。この
ため、このコンデンサ５２の電圧により、コンデンサ５
３は充電され、両端電圧は上昇する。時間ｔ_５（ｔ_４）
で、コンデンサ５３の電圧は双方向性サイリスタ１２の
ブレークオーバー電圧Ｖ_Ｂ近くまで上昇するが、双方向
性サイリスタ１２と並列に接続した補助抵抗１０２とツ
ェナーダイオード３２の働きにより、ブレークオーバー
電圧Ｖ_Ｂとはならない。そして、時間ｔ_３でトライアッ
ク１０がオンするとコンデンサ５２の電圧が増えるた
め、コンデンサ５３の電圧は、ブレークオーバー電圧Ｖ
_Ｂ以上となり双方向性サイリスタ１２はブレークオーバ
ーとなりトランジスタ２１，２２は発振を開始する。説
明は前後するが、従来の図３装置において、双方向性サ
イリスタ１２がブレークオーバーしにくくなる理由を図
６を用いて説明する。図６は、双方向性サイリスタ１２
の両端への印加電圧Ｖ_Ｔの流れる電流Ｉ_Ｔの特性を試験
する回路図（ａ）とその特性グラフ（ｂ）を示したもの
である。双方向性サイリスタ１２単体の場合、Ｖ_Ｔ−Ｉ
_Ｔ特性は図６（ｂ）のＡの様になる。このブレークオー
バー電流Ｉ_Ｓ１が小さいものを使用すると、ブレークオ
ーバーしやすいため、発振動作が不安定となりやすく、
低電圧電球７０にチラツキが発生しやすくなる。ここ
で、双方向性サイリスタ１２と並列に、図１のような補
助抵抗１０２とツェナー電圧が双方向性サイリスタのブ
レークオーバー電圧Ｖ_Ｂよりも低いツェナーダイオード
３２を接続すると、双方向性サイリスタ１２の両端電圧
Ｖ_Ｔは、ツェナーダイオード３２のツェナー電圧によっ
て制限され、Ｖ_Ｔ−Ｉ_Ｔ特性は図６（ｂ）のＢの様にな
る。双方向性サイリスタ１２の両端電圧Ｖ_Ｔは、試験電
源１１１の電圧Ｅを上昇すると、補助抵抗１０２に流れ
る電流による電位降下により、上昇し、最終的には、ブ
レークオーバー電圧Ｖ_Ｂとなり、電流Ｉ_Ｓ２でブレーク
オーバーとなる。この様に、双方向性サイリスタ１２と
並列に補助抵抗１０２とツェナーダイオード３２を接続
することによって、ブレークオーバー電流Ｉ_Ｓを大きく
することができる。 【０００７】 【発明の効果】本発明によれば、低電圧電球用電源装置
に使用するトリガ素子のトリガ感度をにぶらせるため、
トリガ素子の感度が良いものを使用した場合であって
も、不必要な期間にトリガ素子がオンすることを防ぐこ
とができる。このため、低電圧電球用電源装置の発振動
作の安定化が図れ、低電圧電球のチラツキを防ぐ効果が
ある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明装置の回路図 【図２】図１装置を調光器との組合せた回路の回路図 【図３】従来装置の回路図 【図４】図３装置の動作波形図 【図５】図１装置の動作波形図 【図６】説明図であって、（ａ）は試験回路、（ｂ）は
特性図である。 【符号の説明】 １…交流電源、２…調光器、１０…トライアック、１２
…双方向性サイリスタ、２１・２２…トランジスタ、１
１…整流回路、３２…ツェナーダイオード、４１…ドラ
イブトランス、４２…ダウントランス、５２・５３・５
５・５６…コンデンサ、７０…低電圧電球、１０２…補
助抵抗

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 交流電源を整流する整流回路を備え、前記整流回路の直
   流出力端子間に接続されたコンデンサを備え、前記コン
   デンサと並列に接続された、一対のトランジスタを含む
   ハーフブリッジインバータを備え、前記ハーフブリッジ
   インバータの交流出力側に接続されたダウントランスを
   備え、前記ダウントランスの出力側に接続された低電圧
   電球を備え、前記ハーフブリッジインバータと並列に接
   続された、抵抗およびコンデンサを含む直列回路を備
   え、前記直列回路の中点と前記一方のトランジスタ（た
   だし、低電圧側のトランジスタ）のベースとを双方向性
   サイリスタにより接続した低電圧電球用電源装置におい
   て、 前記双方向性サイリスタと並列に補助抵抗とツェナーダ
   イオードを含む直列回路を接続したことを特徴とする低
   電圧電球用電源装置。