JPH01501352A - 照明灯の制御システム - 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】 照明灯の制御システム 技術分野 本発明は、照明灯の制御システムに関し、特に、例えば大規模なオフィス空間に おいて複数の蛍光灯を用いた照明の排他的応用にのみ制限されない。

背景技術 特に、大規模な照明システムの動作の重要な因子である電気料金にとっては、経 済性を向上させながら電力消費量を減少させる方法を追及することが必要となっ ている。これは、大規模なオフィス空間及び他の工場の敷地に見いだされる蛍光 灯照明計画にとって特に重要である。

悪名高い照明出力降下を発生させないで照明灯の電圧供給を減少させることが可 能であると発見され、システムへの電力を減少させるために変圧器の手段によっ てこれを達成することが提案された。蛍光灯では、点灯時の高信頼性の励起を確 保するためには、点灯時の直前でｉｏｏ％の円弧角の主電圧を供給することが必 要である。これを達成するためには、理論的に電灯の通常の点灯中に変圧された 出力を供給することが可能であるが、起動時に変圧器が外されて、金主電圧が電 灯に印加される。

このような構造特に、複数の電灯を一度に点灯する主要な問題は、サージ電力が 発生することである。２００個の電灯用の１ＯｋＶＡの変圧器は、点灯時に４０ ＯＡのサージ電流が流れて、特に、スイッチの接点が急速に劣化して、使用に耐 えられなくなる。

発明の開示 本発明は前述の欠点を持たない電力減少法に関する。

本発明によれば、動作中に減少した電力出力を形成するために照明灯用に通常の 主電圧以下の減少電圧を供給する手段と、この減少電圧を照明灯の初期動作時に 増加させて通常の主電圧に近似した値にさせる補助電圧を供給する手段と、その 後、この補助電圧の供給を禁止する手段とを備えた照明灯の制御システムが提供 される。

この減少電圧を供給する手段は変圧器の第１の巻線を形成する手段を備えてもよ く、補助電圧を供給する手段が変圧器の第２の巻線を形成する手段を備えてもよ い。減少電圧が適宜第１の変圧器で形成され、補助電圧が第２の変圧器で形成さ れる。

これの代わりに、電圧供給手段が同じ変圧器で形成されてもよい。

補助電圧の供給を禁止する手段ｉ、所定の期間経過後その電圧の供給を禁止する タイマ手段を好ましく含んでいる。

図面の簡単な説明 本発明は、最も完全に理解するために、実施例が添付図面を参照して以下に説明 される。

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は第１図の実施例による発明の制 御システムの第１実施例の回路図、第３図は第１図の実施例による発明の制御シ ステムの第２実施例の回路図、第４図は第３図に示す制御回路ＣＣのブロック図 、第５図は第４図の検知回路の波形図、第６図は本発明による制御システムの他 の実施例のブロック図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照して記載された本発明の第１実施例は、蛍光灯に電力を供給する制 御システムを備え、電力供給が主電圧と、蛍光灯の点灯時で主電圧に近似するレ ベル及び照明度に悪名高い低下を発生しないが、かなり経済的な改良を形成する 減少電圧との間でスイッチされる。本制御システムは、２４０ポルトの英国の電 灯線を使用しているが、例えば１１０ポルトの他の電圧供給源に使用できる。

１００％での主電圧即ち２４０ポルトは、端子１０．１１に供給され、図示時の 複数の蛍光灯には電力出力が端子２０，２１を経由して供給される。自動変圧器 の形態の第１の変圧器Ｔ１が主電圧供給端子１０．１１を交差して接続された巻 線タップＷｌ、Ｗ２を持っている。勿論、この変圧器ＴＩは、出力端子２０．２ １から供給される主電圧以下の電圧例えば２１６ポルトを形成する出力タップＷ ３を持っている。

第２のステップダウン変圧器Ｔ２は、切換スイッチ接点Ａ１を通して主供給端子 １０．１１に接続できる一次巻線タツブＷ４、Ｗ５を持っている。二次巻線タッ グＷ６．Ｗ７は、出力端子２０及びタップＷ３間に直列に接続される。第１図に 概略的に示される制御回路ＣＣは、切換スイッチ接点Ａ１を制御する。

Ａ１の第１の位置において変圧器Ｔ２は、変圧器Ｔ１によって発生される減少電 圧に加算する補助電圧を二次巻線に発生して、主電圧の全電圧に殆ど近い出力電 圧を端子２０．２１間に形成されるように接続されている。制御回路ＣＣが切換 スイッチＡ１を第１図に示す位置から遠ざかるように操作した時には、Ｔ２の二 次巻線の端子Ｗ４．Ｗ５は、Ｔ２が補助電圧をもはや発生しないで、ＴＩから出 力端子２０．２１に流れる電流を妨害しないように有効に短絡される。

後述されるように、制御回路ＣＣは、蛍光灯の点火時にスイッチＡ１が第１図に 示す位置にあるように配列されて、主電圧に略等しい電圧が端子２０．２１から 発生される。短期間例えば１５秒が経過後、制御回路ＣＣがＡ１を他の位置にス イッチして、変圧器Ｔ２の動作を止めて、従って蛍光灯に供給される電圧を通常 の主電圧の約１０％分減少させる。第１図の配列の詳細な実施例が第２図を参照 して以下に記載され、制御回路ＣＣの機能がタイマで形成される。

第１図に示す部品と対応する部品には同じ参照番号が付している。従って、主供 給電圧は、端子１０．１１を通ってブレーカ回路ＣＢの常閉接点ＣＢＩ、ＣＢ２ を経由して変圧器Ｔ１に供給される。ＴＩのタップ出力Ｗ３は、Ｔ２の二次巻線 を通ってブレーカ回路ＣＢの常閉接点ＣＢ３を経由して供給される。

変圧器Ｔ２の動作を制御する接点ＡＩは、開閉器Ａによって制御される。この開 閉器Ａは、更に主ブーストが変圧器Ｔ２で形成された時に、ネオン灯Ｌ１に電力 を供給する接点Ａ２を持つている。

変圧器Ｔ２の一次巻線は、接点Ａ１の動作で発生しＩ；スイッチング過渡現象を 抑制するｔ；めに、有効電圧側り及びアース側Ｎに各々接続されたコンデンサＣ １ｌ、Ｃ１２を持っている。

開閉器Ａの動作は、公知の構造の制御コイルＣ１タイマモジュール２２ａ及び作 動スイッチ２２ｂを持つリレー２２によって制御される。コイルＣは、第２図に 示す位置において開閉器Ａに電流を供給し、他の位置においてシステムが経済モ ードで実施されていることを表示するネオン灯Ｌ２を働かせる切換接点Ｃ’　１ の動作を制御する。

別のリレーＢは、接点ＤＩを操作するコイルＤを持つ開閉器に電力をスイッチす る接点Ｂ１を操作するために形成される。

勿論、リレーＢがネオン灯Ｌ３への電圧をスイッチする接点Ｂ２も操作する。

示された制御システムが次のように操作される。蛍光灯を操作することが要望さ れた時には、図示略のスイッチ回路によって電力が端子１０．１１に供給される 。

その後、使用者は、リレーをタイマモジュール２２ａによって所定期間解除させ る作動スイッチ２２ｂを作動させて、接点Ｃ１を第２図に示す位置に移動させる 。この結果、経済モードネオン灯Ｌ２が消灯して、開閉器のコイルＡが励磁され て、その接点ＡＩ、Ａ２を第２図に示す位置に移動させる。Ａ２の閉塞は、主ブ ーストネオン灯Ｌｌを点灯させる。Ａ１のスイッチングが変圧器Ｔ２の一次巻線 を主幹電線を交差して接続させる。

これは、変圧器ＴＩの出力を伴って変圧器Ｔ２からの補助電圧を、端子２０．２ １に接続された複数の蛍光灯に供給することを許容している。変圧器Ｔ１からの 出力が代表的に２１６ボルトであり、変圧器Ｔ２が約２４ボルトの補助電圧を供 給して、全２４０ボルトの主な要求を満たしている。タイマモジュール２２ａは 、通電後例えば１５秒間が経過する前に、関連の点灯スタータを使用して蛍光灯 を放電させて安定に点灯するに十分な時間を設定している。

その後、リレー２２は、接点Ｃ１を第２図に示す位置に移動させて、開閉器のコ イルＡが消磁されて、接点Ａ１を反対位置に移動させるように作動して、Ｔ２の 一次巻線が端子１０から離れて、有効に短絡して要望されない電力損失を防止し ている。

接点Ａ２がネオン灯Ｌ１を消灯させる。コンデンサＣ１ｌ、Ｃ１２は、Ａ１のス イッチ時の要望されないスパイクを抑制する。

この位置での接点Ａ１にとっては、補助電圧がＴ２の二次巻き線に発生させず、 端子２０．２１の出力が変圧器Ｔ１単独で供給され、即ち２１６ボルトである。

変圧器Ｔ２は、出力が二次巻線を通って供給されるので、最小損失の低インピー ダンス通路を形成するように巻回される。

システムは、この減少電圧の電力を連続的に供給して、電力消費に所望の節約を 達成する。

システム痴過負荷になったならば、５０Ａの規格電流を持つブレーカ回路ＣＢが 作動して、接点ＣＢＩ〜ＣＢ３を開口する。

これは、変圧器Ｔ１を入出力端子１０．１１及び２０．２１から絶縁して、変圧 器Ｔ２も隔離される。勿論、ＣＢＩ、ＣＢ２の開口は、リレーＢを消磁して接点 Ｂｌ、Ｂ２を閉塞させる。

ネオン灯Ｌ３は、接点Ｂ２の閉塞によって点灯して過負荷状態を表示する。接点 Ｂ１の閉塞は、開閉器りを励磁して、接点Ｄｌを閉塞させ、従って端子１０及び ２０間を直接接続して、制御システムをバイパスして損傷を防止し、システムの 動作の続行が可能となる。過負荷が欠陥状態によるならば、蛍光灯と関連する図 示略のヒユーズが通常の方法で溶断するであろう。

ネオン灯Ｌ４．Ｌ５は、変圧器ＴＩの一次及び二次側が励磁された時に点灯して 、両方のネオン灯が回路の通常の動作で作動する。

減少電圧及び補助電圧用の他の値が選択できる。しかし、第２図を参照して記載 された実施例に使用された値におけるワット計による検査は、光出力に無視でき る損失を持ちながら２０％領域の電力消費の節約をできることが発見された。

記載された方法で補助電力のみをスイッチすることによって、必要な接点（Ａ１ ）の電力規格を劇的に減少させることが可能になった。例えば、２０ｋＶＡシス テムは、切換大負荷に関連する劣化を伴わないでｌＯアンペアのみの接点規格で 操作できた。

第３図を参照すると、第１図の配列の他の実施例が詳述されている。第３図の回 路において、制御回路ＣＣは、出力端子２０を通して供給された電流パルスを検 知する電流センサ２４を用いｔ；回路配列２３を備えている。電灯の点灯時には 初期サ−ジ電流が流れることが分かっている。この電流センサ２４は、端子２０ のリード線回りに巻回されて、電灯の点灯時に発生したサージ電流に応答して電 流パルスを誘導する変成コイルを備えている。この誘導電流パルスは、起動回路 ２３に使用されて、既に記載された方法で０１、従ってＡＩを作動させる低電圧 リレーＣの動作を起こさせて、変圧器Ｔ２からの補助電圧を伴った変圧器Ｔ１か らの減少電圧を備えた主電圧に近い電圧を出力端子２０から供給する。回路２３ におけるタイマで決定された所定期間後、変圧器Ｔ２からの補助電圧の供給が禁 止される。

制御回路２３の詳細は第４図を参照して以下に記載される。端子１０．１１から の主入力は、ライン２５．２６従って、リレーＣのコイル用に２４ボルトの供給 電圧を発生する集積電力供給回路２７にに印加され、波形が第５Ａ図に示す通り である。

電流検知変成器２４は、第３図の出力端子２０を通って供給される電流が所定の 電流範囲を越えて所定量以上に上昇したことを電流変成器２４が検知した時に、 ライン２９に出力パルスを発生する集積電流検知回路２８に接続されている。例 えば、回路２８は、０〜８０アンペアより上に２．５アンペア過剰に上昇した電 流を迅速に検知するように配列されてもよい。この回路は、疑似起動をなくすた めに電流の低下に応答しない。ライン２９での出力パルスは、第５Ｃ図に示す時 間期間中にロジック１出力をライン３１に発生させる集積回路のプログラマブル タイマ３０に接続されている。この期間は、変圧器Ｔ２からの補助電圧が供給さ れる存続期間を制御する。制御ロジック回路３２には、第５Ｂ図に示すように交 流主電源のゼロ交差時点でパルスを発生するゼロクロス検知回路３３で誘導され る時間基準信号が形成される。このロジック回路３２は、第５図に示し、タイマ ３０がロジック１出力を形成している間（検知器３３で検知されＩ；ように）交 流波形の半周期の所定の数で定義される期間毎にリレーＣのコイルを通して電流 を切換でいる。

第３図を再度参照すると、コイルＣが励磁された時には、接点Ｃ１が開閉器Ａを 励磁させて、接点Ａ１が第３図に示す位置を仮定して、Ｔ２からの補助電圧及び Ｔ１からの減少電圧の両者を備えた出力電圧を端子２０．２１で発生させる。期 間経過後、コイルＣ１が消磁されて、変圧器Ｔ２からの補助電圧が切り離される 。実際、主供給電圧がピーク要求中に相当即ち１０％以上減少してもよい。この 減少は、それ自身変圧器Ｔ１で発生される電圧値を電灯からの光放射が相当減少 し、或は蛍光灯の場合消える程度になるレベルに減少してもよい。この配列は第 ４図に示す配列で克服される。供給電線２５．２６には、主供給電圧が所定のレ ベル以下になったことを検知する電圧不足検知回路３４が接続されている。この ような電圧降下が検知されると、出力がライン３５からタイマ回路３０に供給さ れて、ライン３１の上にロジックｌ出力を発生させる。タイマ３０はライン３５ の入力が除去されるまで、この出力を送出し続ける。

この結果、リレーＣが電圧降下に応答して動作して、このような低電圧が発生し た時に、第３図の端子２０での出力が変圧器Ｔ２からの補助電圧によって、この 異常な低電圧供給状態の期間中持ち上げられる。

第３〜５図を参照して記載された配列は、変圧器Ｔ２からの補助電圧が電灯の点 灯時の要求によって自動的に供給され、第２図の配列に示すように制御回路自身 で電灯をスイッチする必要がない利点を持っている。従って、第３図の回路は、 オフィス、店舗及び他の工業敷地で用いられる大規模な電灯群に利点を持って使 用できる。

既に記載された実施例は単相交流源に関するが、本発明は多相例えば三相交流源 にも適応できることが容易に理解される。

補助電圧は、回路２３のような各回路の制御下で多相交流源の各位相を各変圧器 を通して印加されてもよい。これの代わりに、単一の制御回路が全位相に補助電 圧の印加を制御するために使用されてもよい。

第３図の回路には単一電流センサ２４が使用されたが、雑音気味の環境では、例 えば２個以上の電流変成器をシステムの入出力に設けて、サージが上流或は下流 からやってくるかを決定する配列を含んでもよい。もし上流ならば、サージを光 によるものとして実施される。もし下流ならば、疑似及び無効として全電圧負荷 に不要なスイッチングを禁止して実施される。

勿論本発明は個別に電灯を制御する応用例を持っている。第６図は単−電灯例え ば街灯に使用される制御システムを示している。既述（７）２４０ボルトの主供 給電圧が端子１０．１１に印加され、出力端子２０．２１が電力を単一電灯に供 給している。

タイマ或は図示時の７オトセルの制御下で動作するオンオフスイッチＳＷは、端 子１０．１１に接続される巻線の端部Ｗｌ。

Ｗ２を持つ自動変圧器Ｔへの主供給電力をスイッチする。勿論、変圧器Ｔは、使 用時に２１６ボルトの電圧を供給する中間タップＷ３を持っている。スイッチさ れた交流源は、どの適宜仕様の遅延回路３６にも、従って切換接点Ｅ１を持つリ レーＥのコイルに供給される。コイルＥ１が消磁された時には、接点Ｅ１が第６ 図に示す位置にあると仮定する。コイルが励磁されると、接点Ｅ１が中間タップ Ｗ３に接触するように移動する。

従って、スイッチＳＷが閉塞された時には、端子２０．２１が初期的にＷ２及び Ｗ３間に発生した変圧器の減少電圧と、Ｗ３及びＷｌ間に発生した補助電圧とを 受信している。これは、２４０ポルトの主電圧に最も近似している。所定時間例 えば１５秒後、遅延回路３６が働いて、この結果コイルＥは、接点Ｅ１がタップ Ｗ３と接続するように励磁されて、端子２０がタップＷ２．Ｗ３間に発生した減 少電圧のみを受信し、即ちＷｌ。

Ｗ３間に発生した補助電圧が除去される。

この配列は、既に説明した先の提案回路に比較して、変圧器Ｔが連続的に励磁さ れて、一部の巻線のみが電灯の点灯時に接続及び遮断される利点を持っている。

先の提案回路においては、変圧器が点灯時に主電圧を通して接続及び遮断される 。従って、第６図の配列は、接点Ｅ１の要求電流取り扱い容量が先の提案される 。

ＩＧ　１ 国際調査報告 国際調査報告 Ｇヨ　８７００７５６ ＳＡ　１９１２８

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １． 動作中に減少した電力出力を形成するために照明灯用に通常の主電圧以下 の減少電圧を供給する手段と、この減少電圧を照明灯の初期動作時に増加させて 通常の主電圧に近似した値にさせる補助電圧を供給する手段と、その後、この補 助電圧の供給を禁止する手段とを備えた照明灯の制御システム。
2. ２．　前記減少電圧を供給する手段は変圧器の第１の巻線を形成する手段を備え 、前記補助電圧を供給する手段が変圧器の第２の巻線を形成する手段を備えて、 この補助電圧を前記減少電圧に合同して、主電圧に近い電圧を形成する請求の範 囲第１項記載のシステム。
3. ３．　前記減少電圧が第１の変圧器で形成され、前記補助電圧が第２の変圧器で 形成され、この第２の変圧器が主電圧を受信する一次巻線と、前記補助電圧を発 生する二次巻線とを持つ請求の範囲第１項或は第２項記載のシステム。
4. ４．　前記第２の変圧器の二次巻線が第１の変圧器と直列接続を形成するように 接続される請求の範囲第３項記載のシステム。
5. ５．　前記第２の変圧器の二次巻線は、前記補助電圧を形成しない時に低インピ ーダンス通路を形成するように構成される請求の範囲第３項或は第４項記載のシ ステム。
6. ６．　前記補助電圧の供給を禁止する手段は、所定期間後補助電圧の供給を禁止 するタイマ手段を備えた請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに記載のシ ステム。
7. ７．　前記除去手段がタイマ手段によって操作されるリレーを備えた請求の範囲 第６項記載のシステム。
8. ８．　前記除去手段がリレーによって操作される開閉器を備えた請求の範囲第７ 項記載のシステム。
9. ９．　前記制御システムを照明灯から切り離す遮断手段が形成されて、規格負荷 が過剰した時にシステムの過剰負荷及び可能な損傷を防止する請求の範囲第１項 から第８項までのいづれかに記載のシステム。
10. １０．前記遮断手段は、制御システムをバイパスする切換配列を含んで、照明灯 に主電圧を維持する請求の範囲第９項記載のシステム。
11. １１．前記表示手段が動作状態を示すために形成される請求の範囲第１項から第 １０項までのいづれかに記載のシステム。
12. １２．前記補助電圧の形成に影響する照明灯の初期操作を検知するセンサ手段を 含む請求の範囲第１項から第１１項までのいづれかに記載のシステム。
13. １３．前記センサ手段は、照明灯の初期操作に関連してサージ電流を検知する少 なくとも１個のセンサを備えた請求の範囲第１２項記載のシステム。
14. １４．前記サージにおける電流増加にのみ応答する出力信号を形成するように配 列されて、前記センサ手段に応答する制御回路を含む請求の範囲第１２項或は第 １３項記載のシステム。
15. １５．前記主電圧が所定レベル以下に降下した時に、前記補助電圧を供給するた めに印加された主電圧に応答するセンサ手段を含む請求の範囲第１項から第１４ 項までのいづれかに記載のシステム。
16. １６．第１及び第２の前記センサを含む請求の範囲第１２項、第１３項或は第１ ４項記載のシステム。