JP2010118229A

JP2010118229A - 照明システム

Info

Publication number: JP2010118229A
Application number: JP2008290067A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Watanabe; 有一渡辺
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】照明負荷に拘わらず、２線式の配線によって確実に調光制御する。
【解決手段】
照明負荷を点灯させるための電力を発生する交流電源に前記照明負荷と共に直列接続されて、前記交流電源から得られる電力を制御して前記照明負荷に供給することにより前記照明負荷の点灯を制御する照明制御部；を具備し、前記照明制御部は、前記交流電源から前記照明負荷への電流路の導通を制御するスイッチング素子と；前記交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と；前記照明負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出部と；前記ゼロクロスタイミングを起点に調光率に応じて前記スイッチング素子を導通させ、前記負荷電流が０になるタイミングで前記スイッチング素子を非導通にする導通制御部と；を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明負荷を遠隔制御する照明システムに関する。

従来、電源、照明負荷器具及びコントローラが直列接続され、コントローラにより照明負荷器具に対して照明制御が行われる照明システムが採用されることがある。このような照明システムにおいては、２線式の配線を用いて照明負荷器具に電力が供給される。そして、コントローラが電源位相制御方式により照明負荷器具への供給電力を調整することで、調光制御が行われる。

このような２線式の照明システムにおいては、電源位相制御を行うスイッチング素子としては双方向性３端子サイリスタ（以下、トライアックという）が用いられる。このようなトライアックを用いた調光器としては、特許文献１に開示されたもの等がある。

トライアックの導通制御には、タイマ回路を用いる。電源電圧のゼロクロスタイミングを基準に、タイマ回路の経時機能により、トライアックの導通開始タイミング及び導通期間を決定する。コントローラが、調光率に応じて導通開始タイミング及び導通期間を決定することで、所望の調光率の点灯制御が可能である。
特開２００６−１３４７１８号公報

このように、従来の照明システムでは、電源位相に応じた導通制御によって所望の調光率での調光を行う。しかしながら、白熱灯のように照明負荷として抵抗性負荷を点灯制御する場合には特には問題はないが、ＬＥＤ照明器具等のように照明負荷として容量性負荷を採用した場合には、電源電圧の位相と負荷電流の位相とがずれてしまうことがある。そうすると、例えば低レベルの調光制御を行う場合等においては電源電圧のゼロクロスタイミング近傍においてトライアックの導通制御が行われることがあることから、トライアックの導通期間において負荷電流の極性が反転してしまい、確実な調光制御が行われないことがあるという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、照明負荷に拘わらず、２線式の配線によって確実に調光制御することができる照明システムを提供することを目的とする。

本発明に係る照明システムは、照明負荷を点灯させるための電力を発生する交流電源に前記照明負荷と共に直列接続されて、前記交流電源から得られる電力を制御して前記照明負荷に供給することにより前記照明負荷の点灯を制御する照明制御部；を具備し、前記照明制御部は、前記交流電源から前記照明負荷への電流路の導通を制御するスイッチング素子と；前記交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と；前記照明負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出部と；前記ゼロクロスタイミングを起点に調光率に応じて前記スイッチング素子を導通させ、前記負荷電流が０になるタイミングで前記スイッチング素子を非導通にする導通制御部と；を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、照明負荷に拘わらず、２線式の配線によって確実に調光制御することができるという効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本実施の形態に係る照明システムを示すブロック図である。

図１に示す照明システムは、電源１０、照明負荷１１及び照明制御部１２が直列に接続された、所謂２線式の配線を用いて照明制御を行うものである。電源１０は、例えば交流１００Ｖ等の交流電源電圧を発生する。電源１０の一方端は照明負荷１１を介して照明制御部１２の一方の端子１４に接続され、他方端は照明制御部１２の他方の端子１５に接続される。照明負荷１１としては適宜の照明負荷器具が用いられる。照明負荷１１は抵抗性負荷であってもよく、容量性負荷であってもよい。

照明制御部１２は端子１４，１５相互間に、トライアックＴ１及び電流検出回路２１が直列接続される。スイッチング素子であるトライアックＴ１は、後述する導通タイミング切換え制御部２５によってオン，オフ制御される。トライアックＴ１のオン期間には、電源１０の電圧の向きに応じて、電源１０、照明負荷１１、端子１４、トライアックＴ１、電流検出回路２１及び端子１５を介して電源１０に電流が流れるか又は、電源１０、端子１５、電流検出回路２１、トライアックＴ１及び端子１４を介して電源１０に電流が流れる。

電流検出回路２１は、トライアックＴ１を介して流れる負荷電流を検出して、検出結果を導通タイミング切換え制御部２５に出力するようになっている。

また、端子１４と電流検出回路２１との間には、トライアックＴ１と並列に、例えばダイオードブリッジによって構成された整流回路２２が接続される。整流回路２２はトライアックＴ１の両端に現れる交流電圧を整流する。整流回路２２の出力端にはゼロクロス検出回路２３及び電源回路２４が並列接続される。電源回路２４は、整流回路２２の出力端に現れる電圧を用いて、導通タイミング切換え制御部２５、調整操作部２６を駆動する電源電圧を発生するようになっている。

ゼロクロス検出回路２３は、整流回路２２の出力端の電圧のレベルを所定の閾値と比較することで、電源１０の電源電圧のゼロクロスタイミングを検出して、検出結果を導通タイミング切換え制御部２５に出力する。また、調整操作部２６は、ユーザの調光操作に応じた調光信号を発生して導通タイミング切換え制御部２５に出力するようになっている。

導通タイミング切換え制御部２５は、トライアックＴ１のオン，オフを制御するための導通制御信号を発生する。導通タイミング切換え制御部２５によってトライアックＴ１が導通する時間が制御されて、電源位相制御方式による照明負荷１１の調光制御が行われる。即ち、導通タイミング切換え制御部２５は、調整操作部２６からの調光信号に基づく電力を照明負荷１１に供給するように、導通の開始タイミング及び導通期間を設定するのである。

本実施の形態においては、導通タイミング切換え制御部２５は、電流検出回路２１、ゼロクロス検出回路２３及び調整操作部２６の出力からの検出結果に基づいて、導通制御信号を発生する。導通タイミング切換え制御部２５及び調整操作部２６によって、トライアックＴ１の導通を制御する導通制御部が構成される。

即ち、導通タイミング切換え制御部２５は、導通の終了タイミングとして、電流検出回路２１によって検出された負荷電流が０になるタイミングを設定する。そして、導通タイミング切換え制御部２５は、導通の開始タイミングとして、ゼロクロスを起点とし、導通終了タイミングと調光信号とに基づく導通開始タイミングを決定する。導通タイミング切換え制御部２５は、導通期間には、トライアックＴ１をオンにする導通制御信号を発生するようになっている。

つまり、本実施の形態においては、調光信号に応じて電力供給量を制御するように、トライアックＴ１の導通期間が定められる。この場合において、導通開始のタイミングは、電源電圧のゼロクロスを起点としたオフ期間後に設定される一方、導通終了のタイミングは、負荷電流が０になったタイミングに設定される。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図２を参照して説明する。図２は横軸に時間をとり、調光制御を説明するための説明図である。

電源１０からの交流電圧が２線式の配線を介して照明負荷１１に供給される。導通タイミング切換え制御部２５は、トライアックＴ１をオン，オフ制御することで、照明負荷１１に供給される電力を制御して照明負荷１１を調光制御する。

トライアックＴ１がオンとなることで、電流検出回路２１に負荷電流が流れる。電流検出回路２１は、負荷電流を検出して検出結果を導通タイミング切換え制御部２５に出力する。

整流回路２２はトライアックＴ１の両端に現れる電圧を整流する。整流回路２２の出力端には脈流が現れる。ゼロクロス検出回路２３は整流回路２２の出力端の電圧を所定の閾値と比較することで、電源１０の交流電圧のゼロクロスタイミングを検出する。ゼロクロス検出回路２３の検出結果は導通タイミング切換え制御部２５に与えられる。

導通タイミング切換え制御部２５には、調整操作部２６からユーザの調光操作に基づく調光信号も入力される。導通タイミング切換え制御部２５は、調光信号に基づく電力を照明負荷１１に供給するように、トライアックＴ１の導通期間を制御する。

即ち、導通タイミング切換え制御部２５は、電流検出回路２１の検出結果に基づいて、導通期間の終了タイミングを決定する。図２の破線は負荷電流を示しており、図２は照明負荷１１として、容量性負荷が接続された場合の例を示している。導通タイミング切換え制御部２５は、負荷電流が正から負又は負から正に変化するタイミングで、トライアックＴ１をオフにするローレベル（以下、“Ｌ”レベルという）の導通制御信号を出力する。

一方、トライアックＴ１の導通期間の開始タイミングは、電源電圧のゼロクロスタイミングが起点となる。導通タイミング切換え制御部２５は、ゼロクロス検出回路２３の出力に基づいて、オフ期間のカウントを開始し、調光率及び導通期間の終了タイミングに基づくオフ期間の後、トライアックＴ１をオンにするためのハイレベル（以下、“Ｈ”レベルという）の導通制御信号を出力する。

こうして、トライアックＴ１の導通期間において負荷電流が反転することなく、調光制御が行われる。

このように本実施の形態においては、照明負荷の電源位相制御のためにトライアックの導通期間を制御する。この場合において、導通期間の開始タイミングは、電源電圧のゼロクロスタイミングを起点とし、導通期間の終了タイミングは負荷電流が０になったタイミングとする。これにより、照明負荷が容量性負荷である場合でも、導通期間に負荷電流が反転することはなく、確実な調光制御が可能である。

なお、上記実施の形態においては、導通開始タイミングは、導通終了タイミングと調光率とに基づいて設定したが、電源電圧のゼロクロスタイミングから調光率に基づく時間の後に導通を開始し、負荷電流が０になるタイミングで導通を終了させるように、導通開始タイミングを簡略化して求めてもよい。

本実施の形態に係る照明システムを示すブロック図。実施の形態の動作を説明するための説明図。

符号の説明

１０…電源
１１…照明負荷
１２…照明制御部
２１…電流検出回路
２２…整流回路
２３…ゼロクロス検出回路
２５…導通タイミング切換え制御部
２６…調整操作部

Claims

照明負荷を点灯させるための電力を発生する交流電源に前記照明負荷と共に直列接続されて、前記交流電源から得られる電力を制御して前記照明負荷に供給することにより前記照明負荷の点灯を制御する照明制御部；
を具備し、
前記照明制御部は、
前記交流電源から前記照明負荷への電流路の導通を制御するスイッチング素子と；
前記交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と；
前記照明負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出部と；
前記ゼロクロスタイミングを起点に調光率に応じて前記スイッチング素子を導通させ、前記負荷電流が０になるタイミングで前記スイッチング素子を非導通にする導通制御部と；
を具備したことを特徴とする照明システム。