JP2012054154A - 調光装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ランプの調光機能を備えた調光装置で、非調光時におけるランプ点灯の効率化を図る。
【解決手段】電源11からランプ12を介して直列接続された抵抗R1、可変抵抗器VR、コンデンサに、トライアックQ1を並列接続し、可変抵抗器VRとコンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間にスイッチSW2とトリガーダイオードQ2を直列接続する。スイッチSW2、トリガーダイオードQ2に抵抗R2を並列接続する。可変抵抗器VRの調整により、コンデンサCの充放電時間のタイミングを調整してトリガーダイオードQ2を介して得られるパルス信号の位相を変える。このパルス信号をトライアックQ1のゲートに供給し、トライアックQ1に流れる電流量を変えランプ12の調光を行う。コンデンサCの両端電圧VcがトリガーダイオードQ2を導通可能電圧になるまでスイッチSW2をオフし、トリガーダイオードQ2非導通期間にもトライアックQ1を導通できるようにした。
【選択図】図1
【解決手段】電源11からランプ12を介して直列接続された抵抗R1、可変抵抗器VR、コンデンサに、トライアックQ1を並列接続し、可変抵抗器VRとコンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間にスイッチSW2とトリガーダイオードQ2を直列接続する。スイッチSW2、トリガーダイオードQ2に抵抗R2を並列接続する。可変抵抗器VRの調整により、コンデンサCの充放電時間のタイミングを調整してトリガーダイオードQ2を介して得られるパルス信号の位相を変える。このパルス信号をトライアックQ1のゲートに供給し、トライアックQ1に流れる電流量を変えランプ12の調光を行う。コンデンサCの両端電圧VcがトリガーダイオードQ2を導通可能電圧になるまでスイッチSW2をオフし、トリガーダイオードQ2非導通期間にもトライアックQ1を導通できるようにした。
【選択図】図1
Description
この発明の実施形態は、位相制御に基づく調光に係り、特に非調光時における点灯の効率化を図る調光装置およびこの調光装置を備えた照明装置に関する。
従来の調光装置は、ランプを付勢する商用電源の電圧波形を位相制御してランプの調光を行っている。導通位相角の調整は可変抵抗器による抵抗値の調整で、タイミングコンデンサの充電時間を制御し、トリガーダイオードを介してトライアックのゲートを制御し、トライアックがオンする位相角を変化させ調光を行っている。(例えば、特許文献1)
上記した特許文献1の技術は、調光を行うためにトリガーダイオードを介してパルス信号を生成させ、トライアックのゲートを制御するようにしている。このため、図3矢印Aの破線部分で示すように、可変抵抗器の抵抗値を絞って最大の照度を得ようとした場合に、トリガーダイオードの非導通期間が発生してしまい、この分の照度の低下が避けられない、という問題があった。
この発明の目的は、従来のトリガーダイオード非導通時にもトライアックを導通させることで、ランプ効率を向上させることのできる調光装置およびこの調光装置を備えた照明装置を提供することにある。
上記した課題を解決するために、この発明の調光装置に係る一実施形態は、調光用の可変抵抗器と、前記可変抵抗器に直列接続され、該可変抵抗器の抵抗値に基づき両端電圧が決定されるコンデンサと、前記可変抵抗器と前記コンデンサの直列回路に並列に接続され、流れる電流をランプに供給する制御端子付き自己保持形のスイッチング装置と、前記コンデンサの両端電圧に基づき得られるパルス信号で前記スイッチング装置のゲートを制御するトリガー素子と、前記トリガー素子が非導通状態になる低電圧の期間は、該トリガー素子を介さずに前記コンデンサの電圧を前記スイッチング装置のゲートに印加する切換手段と、を具備してなることを特徴とする。
また、この発明の照明装置に係る一実施形態は、この発明による調光装置の一実施形態と、前記調光装置により調光される光源と、を具備したことを特徴とする。
この発明の一実施形態によれば、非調光時における効率的なランプ点灯を実現させることが可能となる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1〜図5は、この発明の調光装置に関する第1の実施形態について説明するための、図1は回路構成図、図2は図1の要部について説明するための説明図、図3〜図5はそれぞれ図1の動作について説明するための説明図である。
図1において、商用電源11の一方は、ランプ12の一方の端子12aに接続される。ランプ12の他方の端子12bは、電源スイッチSW1を介して直列接続された電流制限用の抵抗R1、調光調節用の可変抵抗器VRそれにタイミング用のコンデンサCを介して商用電源11の他方に接続される。
さらに、抵抗R1、可変抵抗器VR、コンデンサCの直列回路には、制御端子付き自己保持形のスイッチング装置としてのトライアックQ1が並列に接続される。可変抵抗器VR、コンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間にはトリガー素子としてのトリガーダイオードQ2と電流制限用や過電圧保護用として作用する抵抗R2が並列的に配置される。トリガーダイオードQ2と抵抗R2は、スイッチSW2により可変抵抗器VR、コンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間に選択的に接続される。つまり、スイッチSW2の可動接点cが固定接点a側に接続された場合は、トリガーダイオードQ2側を選択し、スイッチSW2の可動接点cが固定接点b側に接続された場合は、抵抗R2側を選択する。なお、トリガーダイオードQ2を導通させる電圧は、例えば30Vであり、トライアックQ1を導通させるゲート電圧は、例えば1.5Vである。
スイッチSW2は、例えば可変抵抗器VRの抵抗が予め設定された値、例えば最小値となった場合に抵抗R2側に切り替わり、それ以外はトリガーダイオードQ2側に切り替えられる構成となっている。スイッチSW2の一例としては、図2(b)に示すようなマイクロスイッチ21を用いる。マイクロスイッチ21は、スイッチ本体部211内の可動接点212と固定接点(図示せず)とを接離させるレバー部213とを備えている。マイクロスイッチ21は、可変抵抗器VRの回動軸22に固定され、回動軸22の回動とともに可動される可動レバー23で、マイクロスイッチ21の可動接点212を駆動させることによりオフさせることができる。この場合のマイクロスイッチ21は、可動接点212が操作状態のときに図1のスイッチSW2のb側に接続され、非操作状態のときにスイッチSWのa側に接続される構成となっている。
可変抵抗器VRの回動軸22を、抵抗値が最小となる位置まで回動させると、マイクロスイッチ21がb側の固定接点となる。これにより、マイクロスイッチ21をスイッチSW2とした場合の図1におけるトリガーダイオードQ2は、非接続状態となり、可変抵抗器VRとコンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間には抵抗R2が直接接続される状態となる。
なお、トリガーダイオードQ2を可変抵抗器VR、コンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間に直接接続し、可変抵抗器VRの非操作時に抵抗R2を、可変抵抗器VR、コンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間に接続するスイッチSW2を用いても構わない。
また、可変抵抗器VRの回動に連動して電源スイッチSW1を入切するようにしてもよい。すなわち、可変抵抗器VRの抵抗値を最大にした場合や図2(a)のMaxあるいはそれ以上に回動させた場合は、電源スイッチSW1をオフするようにしてもよい。
このように構成された調光装置の、まずスイッチSW2と抵抗R2がない状態(従来)の動作について図3、図4を参照して説明する。図3は可変抵抗器VRの値を最小とした場合、図4は中間値とした場合のそれぞれのパルス信号例を示している。
電源スイッチSW1が閉じられると、抵抗R1および可変抵抗器VRを通ってコンデンサCに充電が開始される。この充電により、コンデンサCの両端電圧がトリガーダイオードQ2のブレークオーバー電圧に達すると、コンデンサCに蓄えられた電荷は、トライアックQ1を通して放電される。この動作により得られるパルス信号は、トライアックQ1をトリガーさせ、トリガー後の商用電源11の半サイクルの残る部分に対してトライアックQ1も導通に導かれる。ランプ12の光量は、トライアックQ1の導通位相に基づき決定される。
そこで、可変抵抗器VRの抵抗値を最小とした場合は、図3に示すようにコンデンサCの両端電圧がトリガーダイオードQ2を導通させる電圧である30Vに至る位相角Ia°を経過する時間までは、トリガーダイオードQ2が導通されず電流が流れない。コンデンサCの両端電圧が30V以上になると、トリガーダイオードQ2は導通となり、トライアックQ1のゲートを駆動させるパルス信号が生成される。
可変抵抗器VRの抵抗値を中間値とした場合は、図4に示すようにコンデンサCの両端電圧がトリガーダイオードQ2を導通させる電圧である30Vになるまでの位相角は、αだけシフトしIb°となる。これは可変抵抗器VRの抵抗値が上がり電流が小さくなったことに伴い、コンデンサCに充電される時間がかかるためである。従って、トライアックQ1を流れる電流、換言すればランプ12に流れる電流量を減少させ、ランプ12の調光度合いを下げることができる。
ところで、可変抵抗器VRを絞ってランプ12の照度を最大にした場合においても、トリガーダイオードQ2を導通させるには、位相角Ia°の時間を要する。このため、前述したようにこの期間は、トライアックQ1も非導通状態となることから、供給された電力に対して効率的な利用がされていないことになる。
そこで、トリガーダイオードQ2が導通されるまでの期間は、スイッチSW2を抵抗R2側に切り替え、可変抵抗器VRおよびコンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲートとの間は、抵抗R2を接続させるようにした。
可変抵抗器VRの抵抗値を最小とした場合は、スイッチSW2が抵抗R2側に接続されていることから、コンデンサCの両端電圧がトライアックQ1のゲートを制御する電圧である1.5Vに直ちに達する。このため、トライアックQ1は、図5に示すように位相角Ia°の時間を必要とすることなく導通を開始することになる。
従って、可変抵抗器VRを絞り、トリガーダイオードQ2が非導通の位相角Ia°の期間にもランプ12に電流が流せ、いわゆる100%調光(全光)の実現が可能となる。このため、非調光時における明るさを向上させることができる。
図6は、この発明の調光装置に関する第2の実施形態を概念的に説明するための、図6(a)は図2(a)に、図6(b)は図2(b)にそれぞれ相当する説明図である。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。以降の各実施形態の説明でも同様とする。
この実施形態は、図1のスイッチSW2を機械的なスイッチを用いて強制的にオフさせ、トライアックQ1のゲートに印加されるパルス信号の欠落を防止しようとするものである。
すなわち、非調光時にマイクロスイッチ21を可変抵抗器VRの抵抗値が最小となった状態で操作を行う非調光用の操作スイッチ61が設けられる。図示しない操作パネルに出し入れ自在に取り付けられた操作スイッチ61には操作杆611が一体的に形成され、この操作杆611の移動に伴いマイクロスイッチ21のレバー部213が操作される。レバー部213が操作されると、可動接点212が可動され、マイクロスイッチ21をオフさせるように構成する。
この場合も、可変抵抗器VRが絞られた非調光時に操作スイッチ61が操作されると、トリガーダイオードQ2が非導通の位相角Ia°の期間であっても、トライアックQ1を導通させ、ランプ12に電流を流せることから、非調光時における効率的なランプ点灯の実現が可能となる。
図7、図8は、この発明の調光装置に関する第3の実施形態について説明するための、図7は回路構成図、図8は図7の動作について説明するための説明図である。
この実施形態は、トリガーダイオードQ2を可変抵抗器VR、コンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間に直接接続し、可変抵抗器VRの非操作状態のときには抵抗R2を、スイッチSW2を介して可変抵抗器VR、コンデンサCの接続点とトライアックQ1のゲート間に接続させたものである。さらに、機械的なスイッチSW2を、電気的な例えばCMOS型のスイッチングトランジスタQ3に置き換えたものである。このトランジスタQ3は、コンデンサCの両端電圧Vcと例えばマイクロコンピュータにより構成される制御部71に予め記憶された電圧情報との比較を行い、比較結果に基づきトランジスタQ3を制御するようにしたものである。
図7の動作について図8のフローチャートとともに説明する。図8はコンデンサCの両端電圧Vcの情報に基づきトランジスタQ3を制御する場合についてのみ示している。
電源スイッチSW1が投入されると、抵抗R1、可変抵抗器VR、コンデンサCの直列回路に電流が流れ、コンデンサCに電荷が蓄積されて行きコンデンサCの両端電圧Vcの電圧が上昇する。両端電圧Vcの情報が印加される制御部71では、予め内部メモリに記憶された電圧と電源11の電圧位相との関係を示す情報を参照し、コンデンサCの両端電圧Vcが電源電圧波形の0位相から所定以上の時定数で立上るか否かを判断する(S1)。ステップS1において、所定以上の時定数で立上ったと判断した場合は、トランジスタQ3をオン状態とし(S2)、このときの両端電圧VcによりトライアックQ1のゲートは制御される。トライアックQ1は、1.5V程度で導通されることから可変抵抗器VRの抵抗が最小値の場合にも導通状態となる。従って、可変抵抗器VRを絞った場合に、図5に示すような点灯制御を行うことができる。
次に、可変抵抗器VRの抵抗値を上げると、両端電圧Vcの立上り時定数が所定より小さくなり、制御部71はトランジスタQ3のオフさせる制御信号を出力し、トランジスタQ3をオフする(S3)。トランジスタQ3のオフにより、トライアックQ1のゲートには、トリガーダイオードQ2を介してトライアックQ1のゲートが制御されることになる。これにより、トライアックQ1は、両端電圧Vcに基づく位相角で導通されることになり、調光状態となる。
この実施形態では、調光、非調光が電子的な制御に基づき可能となるばかりか、非調光時における効率的なランプ点灯も実現可能となる。なお、制御部71は可変抵抗器VRの抵抗値で調光か非調光かを判断するようにしてもよい。
この実施形態では、トグルスイッチをスイッチSW2そのものとし、トグルスイッチのスイッチレバーを、操作ボタンとして調光装置の操作パネルに直接配置し、スイッチレバーを直接オン・オフ操作することで、トリガーダイオードQ2と抵抗R2を並列接続するかどうかを切り替えても構わない。
図9は、この発明の照明装置に関する一実施形態について説明するための概念的な回路構成図ある。この実施形態は、この発明の調光装置100の調光対象の光源としてLEDランプを用いた例について説明するものである。
すなわち、一端が端子12aに、他端が端子12bにそれぞれ接続されたLEDランプ121は、LED駆動回路91とLEDモジュール92から構成される。LED駆動回路91は、入力電圧を整流するブリッジダイオード911、突入電流抑制用抵抗R3、平滑用コンデンサC2から構成される。LEDモジュール92は直列接続された複数のLEDから構成される。
商用電源11から出力され調光装置100で位相制御された電圧がブリッジダイオード911で全波整流、コンデンサC2で平滑され、LEDモジュール92に印加される。可変抵抗器VRが操作され、調光装置100がある調光状態にある場合は、可変抵抗器VRの抵抗値に基づいた位相のパルス信号を、トリガーダイオードQ2から生成してトライアックQ1のゲートを制御し、出力からパルス信号に基づいた電流が流れる。パルス信号の位相角は、可変抵抗器VRの抵抗値が大きくなるに従って大きくなり、これに伴う電流は小さいものとなる。
このように、可変抵抗器VRの抵抗値が大きいとブリッジダイオード911で整流される電圧も小さくなり、その分LEDモジュール92の明るさも暗くなる。可変抵抗器VRの調整でLEDモジュール92の調光を実現することができる。
この実施形態では、トリガーダイオードが導通される、これまでの非調光から調光が始まる調光されていなかった期間についても調光が可能となる、いわゆる100%調光の実現が可能となる。
なお、被調光ランプとしてLEDモジュールを例に挙げたが、これに限らず白熱電球やその他に調光可能なランプであれば構わない。LED駆動回路91は、図9に加えて、コンデンサC2の出力をDC/DC変換し、所望の直流電圧を得るDC/DC変換装置、さらにブリッジダイオード911の出力電圧(あるいは波形)から導通位相を検知し、導通位相に応じて上記DC/DC変換装置の出力を変化させる位相検知手段を備えるものであってもよい。
上記各実施形態でのスイッチSW2としては、機械的なマイクロスイッチやトグルスイッチを例に挙げたが、電子的なスイッチを用いても構わない。可変抵抗器VRの最小の抵抗値を検出する部分は機械的なスイッチで、抵抗R2とトリガーダイオードQ2を並列接続するかどうかのスイッチSWは電子的なスイッチとすることでも構わない。
さらに、制御端子付き自己保持形のスイッチング装置は、図10(a)に示すトリガー素子101,102を、制御端子103,104に印加される電圧に応じてオン・オフするものや、図10(b)に示すトリガー素子105を、制御端子106に印加される電圧に応じてオン・オフものであれば、どのようなものでも構わない。
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
11 商用電源
12 ランプ
R1,R2 抵抗
VR 可変抵抗器
C コンデンサ
Q1 トライアック
Q2 トリガーダイオード
SW2 スイッチ
12 ランプ
R1,R2 抵抗
VR 可変抵抗器
C コンデンサ
Q1 トライアック
Q2 トリガーダイオード
SW2 スイッチ
Claims (2)
- 調光用の可変抵抗器と、
前記可変抵抗器に直列接続され、該可変抵抗器の抵抗値に基づき両端電圧が決定されるコンデンサと、
前記可変抵抗器と前記コンデンサの直列回路に並列に接続され、流れる電流をランプに供給する制御端子付き自己保持形のスイッチング装置と、
前記コンデンサの両端電圧に基づき得られるパルス信号で前記スイッチング装置のゲートを制御するトリガー素子と、
前記トリガー素子が非導通状態になる低電圧の期間は、該トリガー素子を介さずに前記コンデンサの電圧を前記スイッチング装置のゲートに印加する切換手段と、を具備してなることを特徴とする調光装置。 - 請求項1に記載の調光装置と、
前記調光装置により調光される光源と、を具備したことを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010196911A JP2012054154A (ja) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | 調光装置および照明装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9167654B2 (en) | 2012-07-11 | 2015-10-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solid light source lighting device, illumination apparatus, and illumination system |
CN106933291A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-07-07 | 浦北县金洋电厨具有限公司 | 一种开关*** |
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2010
- 2010-09-02 JP JP2010196911A patent/JP2012054154A/ja active Pending
Cited By (2)
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