高壓放電燈的節電裝置的製作方法

2023-04-24 10:25:21 1

專利名稱：高壓放電燈的節電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在水銀燈、鈉燈等高壓放電燈中用於使照度保持一定而節減消耗
功率的節電裝置。
背景技術：
以往公知一種利用功率調整元件進行高壓放電燈的節電的裝置。例如，圖5所示 的節電裝置51包括；三端雙向可控矽開關(TRIAC)53，用於切斷從交流電源52輸入的電壓 的波形；設定電路55，用於設定高壓放電燈的節電率；功率測定電路56，用於測定放電燈54 的實際消耗功率；和控制電路57，用於反饋控制TRIAC 53，以使測定值為滿足節電率的值。 如圖6所示，上述節電裝置51構成為能夠總是以一定的節電率節減放電燈54的消耗功率。 在圖6中，影線部表示通過現有的恆定率節電方式節電的電量。 此外，以往公知有利用變壓器進行照明負載的節電的裝置。例如在專利文獻1中 公開了如下節電裝置在變壓器的初級側通過逆變器對來自交流電源的輸入電壓降壓，來 節減照明負載的消耗功率。在專利文獻2中公開了如下節電裝置在變壓器的初級側設置 調整輸入電壓的斬波電路，從變壓器的次級側向照明負載提供穩定的波形的電壓。
專利文獻1 :JP特開2002-176774號公報
專利文獻2 :JP特開2002-10645號公報 然而，現有的節電裝置51由於總是以恆定的節電率節減高壓放電燈54的消耗功 率，因此如果輸入電壓變動，輸出電壓也會以相同的比率變動。因此存在以下問題放電燈 54的照度變得不穩定，容易產生閃爍，壽命也變短。此外，輸入電壓急劇下降時，輸出電壓進 一步下降，會導致放電燈54熄滅。另外，由於通過反饋控制驅動TRIAC 53，因此存在容易產 生響應延遲的問題。 此夕卜，TRIAC 53與交流電源52串聯連接，因此當因雷電衝擊等產生故障時，電路 會成為開路狀態，放電燈54熄滅。特別是，如果設置在高處的放電燈熄滅，則很難進行更換 燈泡等維護。專利文獻1、2的現有裝置由於在變壓器的初級側具有逆變器、斬波電路，因此 照明負載的點燈狀態穩定，但因電路複雜而大型化，製造成本高，所以不適於在一個放電燈 中設置一臺節電裝置的用途。

發明內容
因此，本發明的主要目的在於提供一種小型且廉價的節電裝置，可以將高壓放電 燈的照度保持恆定地進行節電。此外本發明的其他目的在於提供一種容易維護的節電裝 置，即使在功率調整元件等產生故障時也可以使高壓放電燈持續點燈。 為了解決上述問題，本發明的節電裝置，利用功率調整元件節減高壓放電燈的消 耗功率，其特徵在於，包括電壓測定電路，測定來自交流電源的輸入電壓；設定電路，設定 向高壓放電燈輸出的目標功率；存儲電路，預先存儲用於使根據輸入電壓預測的功率下降 到目標功率的控制量；和控制電路，從存儲電路讀出與輸入電壓的測定值對應的控制量，控制功率調整元件。 此外，本發明的節電裝置，除了上述構成以外，其特徵在於，包括旁通電路，迂迴 環繞上述功率調整元件；繼電器，用於開閉旁通電路；和導通檢測電路，檢測高壓放電燈的 導通狀態，導通檢測電路檢測出高壓放電燈的非導通時，上述控制電路驅動繼電器，關閉旁 通電路。 根據本發明的節電裝置，設定目標功率，並控制功率調整元件以使根據輸入電壓 預測的功率下降到目標功率，因此即使在輸入電壓變動的情況下，也可以向放電燈輸出恆 定的功率。因此，具有將高壓放電燈的照度保持恆定、不會產生閃爍及熄燈、可以節減消耗 功率的效果。並且，功率調整元件的控制量被預先存儲到存儲電路中，因此還具有可以簡化 控制電路的構成、提高響應性、小型且廉價地製作裝置主體的優點。 此外，導通檢測電路檢測出高壓放電燈的非導通時，電源電壓經由旁通電路供給 到高壓放電燈，因此具有在功率調整元件等產生故障時可以確保故障保險、使放電燈持續 點燈、容易維護的效果。


圖1是表示本發明的一個實施例的節電裝置的框圖。 圖2是表示節電裝置的動作的流程圖。 圖3是表示TRIAC的動作的電壓波形圖。 圖4是表示本發明的恆定輸出節電方式的功率特性圖。 圖5是表示現有的節電裝置的框圖。 圖6是表示現有的恆定率節電方式的功率特性圖。
具體實施例方式以下參照

本發明的實施方式。圖1是功能性地表示節電裝置的構成的框 圖，圖2是表示節電裝置的動作的流程圖。圖3是表示作為功率調整元件的TRIAC的動作 的電壓波形圖，圖4是示例了恆定輸出節電方式下的節電結果的功率特性圖。
(實施例) 如圖1所示，該實施例的節電裝置11包括設置在水銀燈或鈉燈等高壓放電燈12 附近(例如配電盤內部)的殼體13。在該殼體13的外表面上配置有與交流電源13連接 的兩個輸入端子15、和與放電燈12連接的兩個輸出端子16。 一個輸出端子16經由穩定器 17與放電燈12連接。 在殼體13中內裝電路基板(省略圖示)，在電路基板上的主電路20中設置用於調 整從交流電源14輸入的電壓的波形的TRIAC 21，並且以迂迴環繞TRIAC 21的方式連接有 旁通電路22。此外在電路基板上配置有用於測定來自交流電源14的輸入電壓的電壓測 定電路23 ;用於設定輸出到高壓放電燈12的目標功率的設定電路24 ;用於預先存儲TRIAC 21的控制量的存儲電路25 ;用於以從存儲電路25讀出的控制量來控制TRIAC 21的控制電 路26 ;和用於檢測放電燈12的導通狀態的導通檢測電路27。 在旁通電路22上設置有用於開閉該電路22的b接點型的繼電器28。在設定電路 24上設置有用於以相對於額定功率的比率(例如60 100%)設定目標功率的轉盤29。在存儲電路25中作為TRIAC 21的控制量，以一覽表的形式存儲有用於使根據輸入電壓預 測的功率下降到目標功率的波形處理數據。並且，控制電路26構成為，從存儲電路25讀出 與從電壓測定電路23輸入的測定值對應的波形處理數據，控制TRIAC 21的導通時序。
在上述構成的節電裝置11中，接下來說明高壓放電燈12的節電方法。在圖2所 示的流程圖中，首先在節電裝置11的輸入端子15接通電源後，控制電路26啟動，進行用 於準備節電控制的啟動處理(S1)。在啟動處理中，使繼電器28勵磁，打開旁通電路22，向 TRIAC 21輸出啟動信號，關閉主電路20，向放電燈12供給電源電壓。並且，直到放電燈12 成為完全點燈狀態為止，等待數分鐘(S2)。 接著，控制電路26從設定電路24讀出通過轉盤29設定的目標功率(S3)，從電壓 測定電路23輸入當前的輸入電壓(S4)。然後，從存儲電路25提取與輸入電壓的測定值對 應的波形處理數據，向TRIAC21輸出時序信號(S5)。並且如圖3所示例，以指定的時序使 TRIAC21導通，每半個周期切斷輸入電壓波形的一部分(用陰影表示的部分)，使電壓回落 到OV，節減與切斷寬度W對應的量的電力(S6)。 其後，控制電路26根據從導通檢測電路27輸入的信號，確認放電燈12的導通狀
態(S7)。能夠確認導通時，恢復為輸入電壓測定處理，使波形處理繼續(S4 S6)。無法確
認導通時，判斷為因TRIAC 21的故障使得主電路20為打開的狀態，使繼電器28消磁，關閉
旁通電路22，向放電燈12供給電源電壓。由於繼電器28使用b接點型，因此除了TRIAC 21
故障之外，在因包含熔絲(省略圖示)熔斷的電路部件的破損而使控制電路26陷於不能動
作的情況下，也可以切實地關閉旁通電路22。 根據該實施例的節電裝置ll，可以期待以下作用效果。 (a)設定目標功率，控制TRIAC 21以使根據輸入電壓預測的功率下降到目標功 率，因此如圖4所示，不會受到輸入電壓的變動產生的影響，可以總是向高壓放電燈12輸入 恆定的功率(目標功率)。 (b)因此，可以使放電燈12的照度保持恆定，能夠在沒有閃爍及熄燈的狀態下節 減消耗功率。 (c)此外，輸入電壓的變動得到抑制，向放電燈12供給恆定的功率，因此放電燈12 的壽命變長。 (d)總是測定輸入電壓並控制TRIAC 21，因此即使在產生了急劇的電壓下降時， 也能夠以穩定的狀態使放電燈12點燈。 (e)通過操作設定電路24的轉盤29，可以階梯地改變目標功率，因此可以進行與 放電燈12的設備環境對應的高效的節電。
(f)例如在傍晚時功率需求不高的設備環境下，不必要地提供高的電源電壓，但通 過使從交流電源14輸入的功率下降到目標功率，可以有效地節減放電燈12的消耗功率。
(g)此外如圖4所示，在輸入電壓超過電源電壓(交流額定電壓)的範圍內容易變 動的設備環境下，即使目標功率被設定為額定功率的100%，也可以切斷剩餘功率，提高節 電效果。 (h)由於TRIAC 21的波形處理數據被預先存儲到存儲電路25中，因此可以簡化電 壓測定電路23及控制電路26的構成，此外也可以使用簡單的控制程序來提高響應性。
(i)因此，可以小型、廉價且高功能地製作節電裝置，例如在一個放電燈12中設置一臺節電裝置11的照明設備中，可以進行經濟的節電。 (j)導通檢測電路27檢測出放電燈12的非導通時，繼電器28打開旁通電路22， 向放電燈12供給電源電壓，因此在TRIAC 21等產生故障時，可以確保故障保險，使放電燈 12持續點燈。 (k)因此特別是在設置於道路、工廠等的高處的放電燈12中，可以減少燈泡更換 等的次數，容易地進行照明設備的維護。 另外，本發明不限於上述實施例，例如構成為使節電裝置11具有通信功能，使用 無線遙控器、個人計算機等遠程操作設備，設定設置在高處的放電燈12的0N/0FF，可以遠 程操作目標電壓的設定等，在不脫離本發明的主旨的範圍內，可以適當地變更各部的構成 並實施。
權利要求
一種節電裝置，利用功率調整元件節減高壓放電燈的消耗功率，其特徵在於，包括電壓測定電路，測定來自交流電源的輸入電壓；設定電路，設定向高壓放電燈輸出的目標功率；存儲電路，預先存儲用於使根據輸入電壓預測的功率下降到目標功率的控制量；和控制電路，從存儲電路讀出與輸入電壓的測定值對應的控制量，控制功率調整元件。
2. 根據權利要求l所述的節電裝置，其特徵在於，包括旁通電路，迂迴環繞上述功率調整元件；繼電器，用於開閉旁通電路；和導通檢測電路，檢測高壓放電燈的導通狀態，導通檢測電路檢測出高壓放電燈的非導通時，上述控制電路驅動繼電器，關閉旁通電路。
全文摘要
本發明提供一種小型且廉價的高壓放電燈的節電裝置，可以將水銀燈、鈉燈等高壓放電燈的照度保持恆定地進行節電。用電壓測定電路測定來自交流電源的輸入電壓，通過設定電路設定輸出到高壓放電燈的目標功率。在存儲電路中預先存儲用於使根據輸入電壓預測的功率下降到目標功率的波形處理數據，控制電路從存儲電路讀出與輸入電壓的測定值對應的波形處理數據，控制功率調整用的TRIAC的導通時序。在迂迴環繞TRIAC的旁通電路上設置繼電器，導通檢測電路檢測出放電燈的非導通時，通過繼電關閉旁通電路，向放電燈供給電源電壓，防止熄燈。
文檔編號H05B41/36GK101730368SQ20091000261
公開日2010年6月9日 申請日期2009年1月9日 優先權日2008年10月31日
發明者加藤昌幸, 山內宏夫, 普拉提普·阿蒙維帝基瓦察 申請人:河村電器產業株式會社;山內宏夫