調光器
【課題】 部品バラツキや現場固有の電源環境により発生する調光不具合を防止できる小型、低コストの調光器を提供する。
【解決手段】 入力のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１ｂと、トライアックＱ１をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御回路１ａと、照明負荷Ｌａの目標輝度レベルのデータを格納した目標輝度レジスタ１ｃと、照明負荷Ｌａの最小輝度レベルのデータを格納した最小輝度レジスタ１ｄと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替部１ｆとを備え、制御回路１ａは、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを最小輝度レジスタ１ｄに書き込み、確定モード時には、目標輝度レベルとなるように照明負荷Ｌａを調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷Ｌａを消灯させる。
【解決手段】 入力のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１ｂと、トライアックＱ１をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御回路１ａと、照明負荷Ｌａの目標輝度レベルのデータを格納した目標輝度レジスタ１ｃと、照明負荷Ｌａの最小輝度レベルのデータを格納した最小輝度レジスタ１ｄと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替部１ｆとを備え、制御回路１ａは、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを最小輝度レジスタ１ｄに書き込み、確定モード時には、目標輝度レベルとなるように照明負荷Ｌａを調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷Ｌａを消灯させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
店舗のスポット照明やダウンライト等の質の高い照明用光源として低電圧ミニハロゲンランプが使用されている。この低電圧ミニハロゲンランプの点灯装置として、商用交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を整流した後、数十ｋＨｚの高周波に変換し、さらに降圧トランスにて１２Ｖの高周波低電圧に変換する電子ダウントランスが用いられる。
【０００３】
さらに、省エネルギーや演出上の観点から照度を調整する目的で、図１０に示すように、双方向スイッチング素子のトライアックＱ１００を交流電源（商用電源）ＡＣと電子ダウントランスＤＴとに直列に接続して閉回路を構成し、トライアックＱ１００の点弧位相角を可変とすることで低電圧ミニハロゲンランプからなる照明負荷Ｌａへの実効電力を可変とする調光器１００を電子ダウントランスＤＴと組み合わせて使用する場合がある。トライアックＱ１００の主電極間には外部ボリュームＶＲ１００と、抵抗Ｒ１００と、抵抗Ｒ１０１及びコンデンサＣ１００の並列回路とが直列接続され、抵抗Ｒ１００，Ｒ１０１の接続点をダイアックＱ１０１を介してトライアックＱ１００のゲート端子に接続することで、トライアックＱ１００をオンさせるトリガ信号を生成し、外部ボリュームＶＲ１００を操作することで、外部ボリュームＶＲ１００、抵抗Ｒ１００，Ｒ１０１、コンデンサＣ１００で決まる回路時定数に基づく位相タイミングでダイアックＱ１０１が導通し、トライアックＱ１００がオンする。このように外部ボリュームＶＲ１００を操作してトライアックＱ１００を位相制御することで、商用電源ＡＣから照明負荷Ｌａに供給される実効電力を可変とし、調光制御を行う。そして、電子ダウントランスＤＴと調光器１００とは、調光時にちらつきや調光不良等の不具合が発生するのを防止するために、一般にその組み合わせ適合をカタログ等に記載して使用されていた。
【０００４】
しかし、適合する電子ダウントランスＤＴと調光器１００の組み合わせであっても、電子ダウントランスＤＴ及び調光器１００を構成する各部品のバラツキ等によって、調光時にちらつきや調光不良等の不具合が発生する場合があり、このような調光不具合を解決するために、例えば、閉回路中に流れる電流の転流時を基準として双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御することで、進相電流による調光時の制御不具合を回避する調光器がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１では、点弧位相角を適切に制御するために電流検出のためのカレントトランスが必要となり、調光器の大型化、高コスト化の要因となっていた。
【０００６】
また、部品バラツキや、現場固有の電源環境によっては、従来の技術を用いても、ちらつきや調光不良等の調光不具合を防止することができない場合があった（例えば、電子ダウントランスの起動電圧のバラツキによる調光不具合）。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品バラツキや現場固有の電源環境により発生する調光不具合を防止できる小型、低コストの調光器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、を備え、制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、最小輝度レベルを変更可能に設定するので、部品バラツキによる点灯装置の起動電圧のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、調光下限時でのちらつき等の調光不具合を防止することができる。また、双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御するためのカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成できる。
【００１０】
請求項２の発明は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第２のレジスタと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、を備え、制御手段は、設定モード時に、駆動電圧のオフタイミングのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、双方向スイッチング素子の駆動電圧のオフタイミングを変更可能に設定するので、部品バラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても進相電流による調光不具合を防止することができる。また、双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御するためにカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成できる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１において、確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する最小輝度レベルのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、目標輝度レベルと最小輝度レベルとを同じ操作手段で設定することができ、構成の簡略化を図ることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２において、確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する駆動電圧のオフタイミングのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、目標輝度レベルと駆動電圧のオフタイミングとを同じ操作手段で設定することができ、構成の簡略化を図ることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第３のレジスタと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、を備え、制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、駆動電圧のオフタイミングのデータを第３のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、最小輝度レベルを変更可能に設定するので、部品バラツキによる点灯装置の起動電圧のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、調光下限時でのちらつき等の調光不具合を防止することができ、さらに双方向スイッチング素子の駆動電圧のオフタイミングを変更可能に設定するので、部品バラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても進相電流による調光不具合を防止することができる。また、双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御するためのカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明では、部品バラツキや現場固有の電源環境により発生する調光不具合を防止でき、且つ小型、低コストに構成できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の調光器１を用いて低電圧ミニハロゲンランプからなる照明負荷Ｌａを調光制御する構成を示しており、調光器１は、双方向スイッチング素子のトライアックＱ１と、トライアックＱ１のトリガ信号を生成する制御回路１ａと、交流電源（商用電源）ＡＣからの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１ｂと、目標輝度のデータを格納する目標輝度レジスタ１ｃと、最小輝度のデータを格納する最小輝度レジスタ１ｄと、モード切替部１ｆとを備える。そして、トライアックＱ１を交流電源ＡＣと電子ダウントランスＤＴとに直列に接続して閉回路を構成し、トライアックＱ１の点弧位相角を可変として位相制御を行うことで、電子ダウントランスＤＴを介して照明負荷Ｌａへ供給する実効電力を可変とし、調光制御を行う。なお、電子ダウントランスＤＴは、トライアックＱ１を介して入力される電圧を整流した後に高周波電力に変換し、さらに降圧トランスにて１２Ｖの高周波低電圧に変換して照明負荷Ｌａに供給する点灯装置を構成する。
【００２１】
調光器１の具体的な回路構成を図２に示す。まず、交流電源ＡＣを接続する入力端間には雑音防止用コンデンサＣ１が並列接続されている。コンデンサＣ１の一端は整流回路１１の交流入力端子の一端に接続されており、他端はヒューズＦ１を介して整流回路１１の交流入力端子の他端に接続されている。整流回路１１の交流入力端子の両端にはサージ吸収素子ＺＮＲが並列接続されており、直流出力端子の両端には逆流阻止用のダイオードＤ１を介して電解コンデンサＣ２が接続されている。電解コンデンサＣ２の両端にはスイッチング電源１２が接続されている。整流回路１１の出力電圧はスイッチング電源１２により安定な直流低電圧に変換されて、制御電源電圧Ｖｃｃとして制御用のマイコン１３に供給される。
【００２２】
位相制御用の双方向スイッチング素子としてのトライアックＱ１は、主電極間にフォトトライアックＱ４と抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路を接続されており、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点をゲート電極に接続されている。ゲート電極と一方の主電極の間には雑音防止用のコンデンサＣ３が並列接続されている。そして、交流電源ＡＣの一方の出力は電子ダウントランスＤＴの一方の入力に直接接続し、交流電源ＡＣの他方の出力はトライアックＱ１を介して電子ダウントランスＤＴの他方の入力に接続しており、交流電源ＡＣ、トライアックＱ１、電子ダウントランスＤＴ、照明負荷Ｌａで閉回路を構成している。
【００２３】
そして、制御用のマイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ、及び最小輝度レジスタ１ｄに格納した最小輝度レベルのデータに応じてトライアックＱ１に駆動信号として位相制御信号を与えることで、照明負荷Ｌａを調光制御している。上記目標輝度レジスタ１ｃの目標輝度レベル、及び最小輝度レジスタ１ｄの最小輝度レベルは、後述する「確定モード」、「設定モード」において外部ボリュームＶＲ１により設定されるもので、制御電源電圧Ｖｃｃが外部ボリュームＶＲ１により分圧され、その分圧点の電圧が抵抗Ｒ３，Ｒ４、コンデンサＣ４よりなるローパスフィルタ回路を介してマイコン１３のＡ／Ｄ変換入力ポートＰ３に印加されている。このＡ／Ｄ変換入力ポートＰ３は、印加電圧に応じたデジタル値を取得できるポートである。これにより、マイコン１３は外部ボリュームＶＲ１により設定された目標輝度レベルのデータ、最小輝度レベルのデータをデジタル値として読み込み、目標輝度レジスタ１ｃ、最小輝度レジスタ１ｄに格納することができる。
【００２４】
そして、マイコン１３は、フォトトライアックＱ４に位相制御信号を出力する。ここでは、位相制御信号として、ターンオン時にのみ駆動電圧を与えるパルストリガ方式ではなく、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式（ベタトリガ方式ともいう）を用いている。マイコン１３の位相制御信号出力用の出力ポートＰ４には、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５の接続点はフォトトライアック駆動用のＰＮＰトランジスタＱ２のベースに接続されている。抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５よりなるローパスフィルタ回路は、ＰＮＰトランジスタＱ２がノイズにより誤動作しない程度の時定数となるように設計されている。フォトトライアックＱ４の発光素子の一端は、制御電源電圧Ｖｃｃのラインに接続されており、他端は抵抗Ｒ６を介してＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタはグランドレベル（制御電源電圧Ｖｃｃの負極側）に接続されている。
【００２５】
出力ポートＰ４から出力される位相制御信号がＬレベルとなると、ＰＮＰトランジスタＱ２がオンすることにより、フォトトライアックＱ４の発光素子が光トリガ信号を発生し、フォトトライアックＱ４がトリガされる。また、出力ポートＰ４から出力される位相制御信号がＨレベルとなると、ＰＮＰトランジスタＱ２がオフすることにより、フォトトライアックＱ４の発光素子からの光トリガ信号が消失し、フォトトライアックＱ４はトリガされなくなる。そして、フォトトライアックＱ４がオンすることでトライアックＱ１がトリガされ、フォトトライアックＱ４がオフすることでトライアックＱ１がトリガされなくなり、このフォトトライアックＱ４のオン・オフによるＤＣトリガ方式の駆動信号でトライアックＱ１がターンオンする。
【００２６】
マイコン１３は、ゼロクロス検出回路１ｂにより交流電源ＡＣの電圧のゼロクロス点を検出しており、交流電源ＡＣの電源周期に同期した位相制御信号を出力することが可能となっている。ここで、ゼロクロス検出回路１ｂの構成について説明する。整流回路１１の直流出力端子には抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧回路が接続されている。抵抗Ｒ８の両端にはノイズ防止用のコンデンサＣ６が並列接続されている。抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６の並列回路の電位はトランジスタＱ３のベース・エミッタ間に印加されている。トランジスタＱ３のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗Ｒ９を介して制御電源電圧Ｖｃｃのレベルにプルアップされている。トランジスタＱ３のコレクタ・エミッタ間にはノイズ防止用のコンデンサＣ７が並列接続されている。トランジスタＱ３のコレクタは、マイコン１３のゼロクロス信号検出用の入力ポートＰ２に接続されている。
【００２７】
整流回路１１の出力電圧がゼロクロス付近では、抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧回路からトランジスタＱ３へのバイアスが小さくなり、トランジスタＱ３がオフすることにより、マイコン１３の入力ポートＰ２はＨレベルとなる。整流回路１１の出力電圧がゼロクロス付近以外では、抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧回路からトランジスタＱ３のベースに与えられるバイアスによりトランジスタＱ３がオンするので、マイコン１３の入力ポートＰ２はＬレベルとなる。これにより、マイコン１３は交流電源ＡＣの電圧のゼロクロス点を検出することができる。
【００２８】
また、マイコン１３は、モード切替部１ｆの操作によって、その動作モードを「確定モード」と「設定モード」とに切り替えており、制御電源電圧Ｖｃｃの出力端間には抵抗Ｒ１０とモード切替スイッチＳＷ１との直列回路が接続され、モード切替スイッチＳＷ１にはコンデンサＣ８が並列接続されている。そして、抵抗Ｒ１０とモード切替スイッチＳＷ１との接続点が、マイコン１３の入力ポートＰ１に接続されている。そして、モード切替スイッチＳＷ１をオフ操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ１はＨレベルとなり、マイコン１３は「確定モード」で動作し、モード切替スイッチＳＷ１をオン操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ１はＬレベルとなり、マイコン１３は「設定モード」で動作する。
【００２９】
さらに、マイコン１３は、オン・オフスイッチＳＷ２の操作によって、照明負荷Ｌａへの実効電力の供給をオン・オフしており、制御電源電圧Ｖｃｃの出力端間には抵抗Ｒ１１とオン・オフスイッチＳＷ２との直列回路が接続され、オン・オフスイッチＳＷ２にはコンデンサＣ９が並列接続されている。そして、抵抗Ｒ１１とオン・オフスイッチＳＷ２との接続点が、マイコン１３の入力ポートＰ５に接続されている。そして、オン・オフスイッチＳＷ２をオン操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ５はＬレベルとなり、マイコンポートＰ４から位相制御信号を出力して照明負荷Ｌａを調光制御し、オン・オフスイッチＳＷ２をオフ操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ５はＨレベルとなり、マイコンポートＰ４からの位相制御信号を停止して照明負荷Ｌａを消灯させる。
【００３０】
また、マイコン１３の出力ポートＰ６は、位置表示灯ＬＥＤ１、抵抗Ｒ１２を介して制御電源電圧Ｖｃｃに接続されており、オン・オフスイッチＳＷ２の操作による照明負荷Ｌａの消灯時には出力ポートＰ６がオンして、位置表示灯ＬＥＤ１を点灯させる。
【００３１】
そして調光器１は、図３に示すように、略直方体の筐体１ｊ内に上記回路を収納して構成され、壁面等に設けた孔に前面を露出して配置され、その周囲にはプレートＷを設ける。筐体１ｊの前面には外部ボリュームＶＲ１の抵抗値を調整する調光つまみ２１が回動自在に取り付けられ、調光つまみ２１に設けた指標２２がポジション２３ａ〜２３ｃの範囲内で回動する。また、モード切替スイッチＳＷ１のスライド式の操作部３０は筐体１ｊの上面に配置され、プレートＷを取り外した後に操作される。また、オン・オフスイッチＳＷ２のプッシュ式の操作部４０は筐体１ｊの前面に配置され、消灯時には操作部４０に設けた位置表示灯ＬＥＤ１が点灯して、操作部４０の位置を知らせている。
【００３２】
次に、マイコン１３による位相制御処理について図４のフローチャートを参照して説明する。まず、オン・オフスイッチＳＷ２がオン操作されて、照明負荷Ｌａの調光制御を開始すると（ステップＳ１）、マイコン１３は、マイコンポートＰ３に入力された電圧信号を検知して、そのデジタル値をマイコン１３内の一時レジスタ（図示無し）に格納する（ステップＳ２）。次に、マイコンポートＰ１に入力されたモード切替信号から、「確定モード」、「設定モード」のいずれであるかを判断する（ステップＳ３）。
【００３３】
「確定モード」の場合、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値を目標輝度レジスタ１ｃに転送し、目標輝度レベルのデータとして目標輝度レジスタ１ｃに書き込む（ステップＳ４）。そして、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルに応じたオン・オフタイミングで位相制御信号を生成し、照明負荷Ｌａを目標輝度に調光する（ステップＳ５）。
【００３４】
「確定モード」における目標輝度レベルの設定は、図５に示すように、調光つまみ２１を、ポジション２３ｃからポジション２３ａに向かって回動させるにしたがい、目標輝度レベルが最大輝度レベルＢｍａｘから低下し、位相制御信号のオン期間が短くなって、照明負荷Ｌａの輝度レベルが低下する。そして、調光つまみ２１がポジション２３ｂにまで回動し、目標輝度レベルが最小輝度レジスタ１ｄに格納されている最小輝度レベルＢｍｉｎ以下に下がった場合は、マイコン１３は位相制御信号をオフして照明負荷Ｌａを消灯制御する。すなわち、調光つまみ２１がポジション２３ａ〜２３ｂの間は照明負荷Ｌａを消灯させ、ポジション２３ｂで照明負荷Ｌａを最小輝度レベルＢｍｉｎで点灯させ、ポジション２３ｂ〜２３ｃの間では調光つまみ２１の位置に応じた輝度レベルとしている。
【００３５】
さらに本実施形態では、「設定モード」において最小輝度レベルＢｍｉｎを変更することができる。上記ステップＳ３で「設定モード」の場合、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値を最小輝度レジスタ１ｄに転送し、最小輝度レベルのデータとして最小輝度レジスタ１ｄに書き込む（ステップＳ６）。そして、マイコン１３は、最小輝度レジスタ１ｄに格納した最小輝度レベルＢｍｉｎに応じたオン・オフタイミングで位相制御信号を生成し、照明負荷Ｌａを最小輝度に調光する（ステップＳ５）。すなわち、「設定モード」では、実際の最小輝度での調光具合を見ながら調光つまみ２１を回動することで、ちらつきや調光不良の発生しない調光下限を設定することができるのである。この「設定モード」における操作つまみ２１のポジション２３ａ〜２３ｃは、図６に示すように、最小輝度レベルの最大値Ｂ１〜最小値Ｂ２に対応し、ポジション２３ａからポジション２３ｃに向かって回動させるにしたがい、最小輝度レベルＢｍｉｎが低下する。なお、調光器１の工場出荷時には、最小輝度レベルＢｍｉｎは最小値Ｂ２に設定されている。
【００３６】
したがって、最小輝度レベルＢｍｉｎを、調光器１の出力電圧が電子ダウントランスＤＴの起動電圧以上となるレベルに設定することによって、調光器１の出力電圧が電子ダウントランスＤＴの起動電圧より小さい場合は消灯し、調光下限時においてちらつき等の調光不具合が発生しない。また、部品バラツキによる電子ダウントランスＤＴの起動電圧のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、「設定モード」で最小輝度レベルＢｍｉｎを変更することで、調光下限時での調光不具合を防止することができる。
【００３７】
そして、「設定モード」で最小輝度レベルＢｍｉｎを設定した後、「確定モード」に切り替えれば、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ及び最小輝度レジスタ１ｄに格納した最小輝度レベルのデータを参照して調光制御を行う。
【００３８】
また、トライアックＱ１の点弧位相角を制御するためにカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成可能となる。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態の調光器１は、図７に示すように、実施形態１の最小輝度レジスタ１ｄの代わりにオフタイミングレジスタ１ｅをマイコン１３に接続した点が異なるもので、他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。
【００４０】
オフタイミングレジスタ１ｅには、交流電源ＡＣの電圧のゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納しており、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ、及びオフタイミングレジスタ１ｅに格納した駆動電圧のオフタイミングのデータに応じてトライアックＱ１に位相制御信号を与えることで、照明負荷Ｌａを調光制御している。
【００４１】
次に、マイコン１３による位相制御処理について図８のフローチャートを参照して説明する。まず、オン・オフスイッチＳＷ２がオン操作されて、照明負荷Ｌａの調光制御を開始すると（ステップＳ１１）、マイコン１３は、マイコンポートＰ３に入力された電圧信号を検知して、そのデジタル値をマイコン１３内の一時レジスタ（図示無し）に格納する（ステップＳ１２）。次に、マイコンポートＰ１に入力されたモード切替信号から、「確定モード」、「設定モード」のいずれであるかを判断する（ステップＳ１３）。
【００４２】
「確定モード」の場合、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値を目標輝度レジスタ１ｃに転送し、目標輝度レベルのデータとして目標輝度レジスタ１ｃに書き込む（ステップＳ１４）。そして、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルに応じたオンタイミング、およびオフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフタイミングで位相制御信号を生成し、照明負荷Ｌａを目標輝度に調光する（ステップＳ１５）。
【００４３】
オフタイミングは、オフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフ設定時間Ｔｏｆｆで設定されており、図９（ａ）の調光器１の出力電圧波形、図９（ｂ）の位相制御信号波形に示すように、ゼロクロス検出回路１ｂで検出した交流電源ＡＣのゼロクロスの周期から次のゼロクロス点Ｚを推定し、次のゼロクロス点Ｚからオフ設定時間Ｔｏｆｆだけ早いタイミングｔｏｆｆで位相制御信号をオフさせる。
【００４４】
そして、「確定モード」における目標輝度レベルの設定は、調光つまみ２１を、ポジション２３ｃからポジション２３ａに向かって回動させるにしたがい、目標輝度レベルが最大輝度レベルＢｍａｘからゼロに向かって低下し、位相制御信号のオン期間が短くなって、照明負荷Ｌａの輝度レベルが低下する。
【００４５】
ここで、電子ダウントランスＤＴの入力端子間に接続された雑音防止用コンデンサ等の容量性要素の影響で、トライアックＱ１に流れる電流が交流電源ＡＣの電圧位相に対し進相となる場合がある。そして、トライアックＱ１は位相制御信号がオフとなった後、保持電流以下の電流になるとオフする素子であるが、上述の進相電流の影響で位相制御信号がオフとなるタイミングで既に、トライアックＱ１に流れる電流はゼロクロス点をまたいで転流し、位相制御信号がオフの瞬間、保持電流以上の電流が流れていた場合、トライアックＱ１をオフできないので、交流電源ＡＣの次の半周期に亘って、電流がゼロになるまでトライアックＱ１はオン状態を維持してしまい、調光不具合が生じる。
【００４６】
そこで本実施形態では、位相制御信号のオフタイミングがトライアックＱ１に流れる電流のゼロクロス点より前になるように、オフ設定時間Ｔｏｆｆを設定することで、上述の進相電流が流れた場合でも、トライアックＱ１を確実にターンオフさせている。
【００４７】
さらに、「設定モード」においてオフ設定時間Ｔｏｆｆを変更することで、部品バラツキや現場固有の電源環境の違いによって進相電流にバラツキがあっても、位相制御信号のオフタイミングをトライアックＱ１に流れる電流のゼロクロス点より前に常に設定することができ、以下、このオフ設定時間Ｔｏｆｆの設定について説明する。
【００４８】
まず、「確定モード」で、調光つまみ２１をポジション２３ａに向かって回動させ、照明負荷Ｌａに調光不具合が発生するポイントに調光レベルを設定した後に、モード切替部１ｆを操作して「設定モード」に切り替える。その状態で上記図８のフローチャートの処理を実行すると、ステップＳ１３で「設定モード」と判断され、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値をオフタイミングレジスタ１ｅに転送し、オフタイミングのデータとしてオフタイミングレジスタ１ｅに書き込む（ステップＳ１６）。そして、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルに調光しながら、オフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフ設定時間Ｔｏｆｆに応じたオフタイミングで位相制御信号を生成する（ステップＳ１５）。すなわち、「設定モード」では、実際の調光具合を見ながら調光つまみ２１を回動することで、調光不具合の発生しないオフタイミングを設定することができる。この「設定モード」における操作つまみ２１のポジション２３ａ〜２３ｃは、図９に示すように、オフ設定時間の最大値Ｔ１〜最小値Ｔ２に対応する。
【００４９】
このように、位相制御信号のオフタイミングがトライアックＱ１に流れる電流のゼロクロス点より前となるようにオフ設定時間Ｔｏｆｆを変更可能に設定するので、部品バラツキによる進相電流のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、調光不具合を防止することができる。
【００５０】
そして、「設定モード」でオフ設定時間Ｔｏｆｆを設定した後、「確定モード」に切り替えれば、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ及びオフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフタイミングのデータを参照して調光制御を行う。
【００５１】
また、トライアックＱ１の点弧位相角を制御するためにカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成可能となる。
【００５２】
なお、実施形態１の最小輝度レジスタ１ｄと、実施形態２のオフタイミングレジスタ１ｅとを備えて、「設定モード」では、最小輝度とオフタイミングの両方を設定可能に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１の調光器の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同上の回路構成を示す回路図である。
【図３】同上の外観を示す前面図である。
【図４】同上の位相制御処理を示すフローチャート図である。
【図５】同上の目標輝度レベルの設定を示す図である。
【図６】同上の最小輝度レベルの設定を示す図である。
【図７】実施形態２の調光器の回路構成の一部を示す回路図である。
【図８】同上の位相制御処理を示すフローチャート図である。
【図９】（ａ）は出力電圧、（ｂ）は位相制御信号を各々示す波形図である。
【図１０】従来の調光器の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 調光器
１ａ 制御回路
１ｂ ゼロクロス検出回路
１ｃ 目標輝度レジスタ
１ｄ 最小輝度レジスタ
１ｆ モード切替部
Ｑ１ トライアック
ＤＴ 電子ダウントランス
Ｌａ 照明負荷
ＡＣ 交流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
店舗のスポット照明やダウンライト等の質の高い照明用光源として低電圧ミニハロゲンランプが使用されている。この低電圧ミニハロゲンランプの点灯装置として、商用交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を整流した後、数十ｋＨｚの高周波に変換し、さらに降圧トランスにて１２Ｖの高周波低電圧に変換する電子ダウントランスが用いられる。
【０００３】
さらに、省エネルギーや演出上の観点から照度を調整する目的で、図１０に示すように、双方向スイッチング素子のトライアックＱ１００を交流電源（商用電源）ＡＣと電子ダウントランスＤＴとに直列に接続して閉回路を構成し、トライアックＱ１００の点弧位相角を可変とすることで低電圧ミニハロゲンランプからなる照明負荷Ｌａへの実効電力を可変とする調光器１００を電子ダウントランスＤＴと組み合わせて使用する場合がある。トライアックＱ１００の主電極間には外部ボリュームＶＲ１００と、抵抗Ｒ１００と、抵抗Ｒ１０１及びコンデンサＣ１００の並列回路とが直列接続され、抵抗Ｒ１００，Ｒ１０１の接続点をダイアックＱ１０１を介してトライアックＱ１００のゲート端子に接続することで、トライアックＱ１００をオンさせるトリガ信号を生成し、外部ボリュームＶＲ１００を操作することで、外部ボリュームＶＲ１００、抵抗Ｒ１００，Ｒ１０１、コンデンサＣ１００で決まる回路時定数に基づく位相タイミングでダイアックＱ１０１が導通し、トライアックＱ１００がオンする。このように外部ボリュームＶＲ１００を操作してトライアックＱ１００を位相制御することで、商用電源ＡＣから照明負荷Ｌａに供給される実効電力を可変とし、調光制御を行う。そして、電子ダウントランスＤＴと調光器１００とは、調光時にちらつきや調光不良等の不具合が発生するのを防止するために、一般にその組み合わせ適合をカタログ等に記載して使用されていた。
【０００４】
しかし、適合する電子ダウントランスＤＴと調光器１００の組み合わせであっても、電子ダウントランスＤＴ及び調光器１００を構成する各部品のバラツキ等によって、調光時にちらつきや調光不良等の不具合が発生する場合があり、このような調光不具合を解決するために、例えば、閉回路中に流れる電流の転流時を基準として双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御することで、進相電流による調光時の制御不具合を回避する調光器がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１では、点弧位相角を適切に制御するために電流検出のためのカレントトランスが必要となり、調光器の大型化、高コスト化の要因となっていた。
【０００６】
また、部品バラツキや、現場固有の電源環境によっては、従来の技術を用いても、ちらつきや調光不良等の調光不具合を防止することができない場合があった（例えば、電子ダウントランスの起動電圧のバラツキによる調光不具合）。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品バラツキや現場固有の電源環境により発生する調光不具合を防止できる小型、低コストの調光器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、を備え、制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、最小輝度レベルを変更可能に設定するので、部品バラツキによる点灯装置の起動電圧のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、調光下限時でのちらつき等の調光不具合を防止することができる。また、双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御するためのカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成できる。
【００１０】
請求項２の発明は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第２のレジスタと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、を備え、制御手段は、設定モード時に、駆動電圧のオフタイミングのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、双方向スイッチング素子の駆動電圧のオフタイミングを変更可能に設定するので、部品バラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても進相電流による調光不具合を防止することができる。また、双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御するためにカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成できる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１において、確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する最小輝度レベルのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、目標輝度レベルと最小輝度レベルとを同じ操作手段で設定することができ、構成の簡略化を図ることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２において、確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する駆動電圧のオフタイミングのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、目標輝度レベルと駆動電圧のオフタイミングとを同じ操作手段で設定することができ、構成の簡略化を図ることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第３のレジスタと、確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、を備え、制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、駆動電圧のオフタイミングのデータを第３のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、最小輝度レベルを変更可能に設定するので、部品バラツキによる点灯装置の起動電圧のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、調光下限時でのちらつき等の調光不具合を防止することができ、さらに双方向スイッチング素子の駆動電圧のオフタイミングを変更可能に設定するので、部品バラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても進相電流による調光不具合を防止することができる。また、双方向スイッチング素子の点弧位相角を制御するためのカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明では、部品バラツキや現場固有の電源環境により発生する調光不具合を防止でき、且つ小型、低コストに構成できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の調光器１を用いて低電圧ミニハロゲンランプからなる照明負荷Ｌａを調光制御する構成を示しており、調光器１は、双方向スイッチング素子のトライアックＱ１と、トライアックＱ１のトリガ信号を生成する制御回路１ａと、交流電源（商用電源）ＡＣからの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１ｂと、目標輝度のデータを格納する目標輝度レジスタ１ｃと、最小輝度のデータを格納する最小輝度レジスタ１ｄと、モード切替部１ｆとを備える。そして、トライアックＱ１を交流電源ＡＣと電子ダウントランスＤＴとに直列に接続して閉回路を構成し、トライアックＱ１の点弧位相角を可変として位相制御を行うことで、電子ダウントランスＤＴを介して照明負荷Ｌａへ供給する実効電力を可変とし、調光制御を行う。なお、電子ダウントランスＤＴは、トライアックＱ１を介して入力される電圧を整流した後に高周波電力に変換し、さらに降圧トランスにて１２Ｖの高周波低電圧に変換して照明負荷Ｌａに供給する点灯装置を構成する。
【００２１】
調光器１の具体的な回路構成を図２に示す。まず、交流電源ＡＣを接続する入力端間には雑音防止用コンデンサＣ１が並列接続されている。コンデンサＣ１の一端は整流回路１１の交流入力端子の一端に接続されており、他端はヒューズＦ１を介して整流回路１１の交流入力端子の他端に接続されている。整流回路１１の交流入力端子の両端にはサージ吸収素子ＺＮＲが並列接続されており、直流出力端子の両端には逆流阻止用のダイオードＤ１を介して電解コンデンサＣ２が接続されている。電解コンデンサＣ２の両端にはスイッチング電源１２が接続されている。整流回路１１の出力電圧はスイッチング電源１２により安定な直流低電圧に変換されて、制御電源電圧Ｖｃｃとして制御用のマイコン１３に供給される。
【００２２】
位相制御用の双方向スイッチング素子としてのトライアックＱ１は、主電極間にフォトトライアックＱ４と抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路を接続されており、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点をゲート電極に接続されている。ゲート電極と一方の主電極の間には雑音防止用のコンデンサＣ３が並列接続されている。そして、交流電源ＡＣの一方の出力は電子ダウントランスＤＴの一方の入力に直接接続し、交流電源ＡＣの他方の出力はトライアックＱ１を介して電子ダウントランスＤＴの他方の入力に接続しており、交流電源ＡＣ、トライアックＱ１、電子ダウントランスＤＴ、照明負荷Ｌａで閉回路を構成している。
【００２３】
そして、制御用のマイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ、及び最小輝度レジスタ１ｄに格納した最小輝度レベルのデータに応じてトライアックＱ１に駆動信号として位相制御信号を与えることで、照明負荷Ｌａを調光制御している。上記目標輝度レジスタ１ｃの目標輝度レベル、及び最小輝度レジスタ１ｄの最小輝度レベルは、後述する「確定モード」、「設定モード」において外部ボリュームＶＲ１により設定されるもので、制御電源電圧Ｖｃｃが外部ボリュームＶＲ１により分圧され、その分圧点の電圧が抵抗Ｒ３，Ｒ４、コンデンサＣ４よりなるローパスフィルタ回路を介してマイコン１３のＡ／Ｄ変換入力ポートＰ３に印加されている。このＡ／Ｄ変換入力ポートＰ３は、印加電圧に応じたデジタル値を取得できるポートである。これにより、マイコン１３は外部ボリュームＶＲ１により設定された目標輝度レベルのデータ、最小輝度レベルのデータをデジタル値として読み込み、目標輝度レジスタ１ｃ、最小輝度レジスタ１ｄに格納することができる。
【００２４】
そして、マイコン１３は、フォトトライアックＱ４に位相制御信号を出力する。ここでは、位相制御信号として、ターンオン時にのみ駆動電圧を与えるパルストリガ方式ではなく、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式（ベタトリガ方式ともいう）を用いている。マイコン１３の位相制御信号出力用の出力ポートＰ４には、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５の接続点はフォトトライアック駆動用のＰＮＰトランジスタＱ２のベースに接続されている。抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５よりなるローパスフィルタ回路は、ＰＮＰトランジスタＱ２がノイズにより誤動作しない程度の時定数となるように設計されている。フォトトライアックＱ４の発光素子の一端は、制御電源電圧Ｖｃｃのラインに接続されており、他端は抵抗Ｒ６を介してＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタはグランドレベル（制御電源電圧Ｖｃｃの負極側）に接続されている。
【００２５】
出力ポートＰ４から出力される位相制御信号がＬレベルとなると、ＰＮＰトランジスタＱ２がオンすることにより、フォトトライアックＱ４の発光素子が光トリガ信号を発生し、フォトトライアックＱ４がトリガされる。また、出力ポートＰ４から出力される位相制御信号がＨレベルとなると、ＰＮＰトランジスタＱ２がオフすることにより、フォトトライアックＱ４の発光素子からの光トリガ信号が消失し、フォトトライアックＱ４はトリガされなくなる。そして、フォトトライアックＱ４がオンすることでトライアックＱ１がトリガされ、フォトトライアックＱ４がオフすることでトライアックＱ１がトリガされなくなり、このフォトトライアックＱ４のオン・オフによるＤＣトリガ方式の駆動信号でトライアックＱ１がターンオンする。
【００２６】
マイコン１３は、ゼロクロス検出回路１ｂにより交流電源ＡＣの電圧のゼロクロス点を検出しており、交流電源ＡＣの電源周期に同期した位相制御信号を出力することが可能となっている。ここで、ゼロクロス検出回路１ｂの構成について説明する。整流回路１１の直流出力端子には抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧回路が接続されている。抵抗Ｒ８の両端にはノイズ防止用のコンデンサＣ６が並列接続されている。抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６の並列回路の電位はトランジスタＱ３のベース・エミッタ間に印加されている。トランジスタＱ３のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗Ｒ９を介して制御電源電圧Ｖｃｃのレベルにプルアップされている。トランジスタＱ３のコレクタ・エミッタ間にはノイズ防止用のコンデンサＣ７が並列接続されている。トランジスタＱ３のコレクタは、マイコン１３のゼロクロス信号検出用の入力ポートＰ２に接続されている。
【００２７】
整流回路１１の出力電圧がゼロクロス付近では、抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧回路からトランジスタＱ３へのバイアスが小さくなり、トランジスタＱ３がオフすることにより、マイコン１３の入力ポートＰ２はＨレベルとなる。整流回路１１の出力電圧がゼロクロス付近以外では、抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧回路からトランジスタＱ３のベースに与えられるバイアスによりトランジスタＱ３がオンするので、マイコン１３の入力ポートＰ２はＬレベルとなる。これにより、マイコン１３は交流電源ＡＣの電圧のゼロクロス点を検出することができる。
【００２８】
また、マイコン１３は、モード切替部１ｆの操作によって、その動作モードを「確定モード」と「設定モード」とに切り替えており、制御電源電圧Ｖｃｃの出力端間には抵抗Ｒ１０とモード切替スイッチＳＷ１との直列回路が接続され、モード切替スイッチＳＷ１にはコンデンサＣ８が並列接続されている。そして、抵抗Ｒ１０とモード切替スイッチＳＷ１との接続点が、マイコン１３の入力ポートＰ１に接続されている。そして、モード切替スイッチＳＷ１をオフ操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ１はＨレベルとなり、マイコン１３は「確定モード」で動作し、モード切替スイッチＳＷ１をオン操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ１はＬレベルとなり、マイコン１３は「設定モード」で動作する。
【００２９】
さらに、マイコン１３は、オン・オフスイッチＳＷ２の操作によって、照明負荷Ｌａへの実効電力の供給をオン・オフしており、制御電源電圧Ｖｃｃの出力端間には抵抗Ｒ１１とオン・オフスイッチＳＷ２との直列回路が接続され、オン・オフスイッチＳＷ２にはコンデンサＣ９が並列接続されている。そして、抵抗Ｒ１１とオン・オフスイッチＳＷ２との接続点が、マイコン１３の入力ポートＰ５に接続されている。そして、オン・オフスイッチＳＷ２をオン操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ５はＬレベルとなり、マイコンポートＰ４から位相制御信号を出力して照明負荷Ｌａを調光制御し、オン・オフスイッチＳＷ２をオフ操作すると、マイコン１３の入力ポートＰ５はＨレベルとなり、マイコンポートＰ４からの位相制御信号を停止して照明負荷Ｌａを消灯させる。
【００３０】
また、マイコン１３の出力ポートＰ６は、位置表示灯ＬＥＤ１、抵抗Ｒ１２を介して制御電源電圧Ｖｃｃに接続されており、オン・オフスイッチＳＷ２の操作による照明負荷Ｌａの消灯時には出力ポートＰ６がオンして、位置表示灯ＬＥＤ１を点灯させる。
【００３１】
そして調光器１は、図３に示すように、略直方体の筐体１ｊ内に上記回路を収納して構成され、壁面等に設けた孔に前面を露出して配置され、その周囲にはプレートＷを設ける。筐体１ｊの前面には外部ボリュームＶＲ１の抵抗値を調整する調光つまみ２１が回動自在に取り付けられ、調光つまみ２１に設けた指標２２がポジション２３ａ〜２３ｃの範囲内で回動する。また、モード切替スイッチＳＷ１のスライド式の操作部３０は筐体１ｊの上面に配置され、プレートＷを取り外した後に操作される。また、オン・オフスイッチＳＷ２のプッシュ式の操作部４０は筐体１ｊの前面に配置され、消灯時には操作部４０に設けた位置表示灯ＬＥＤ１が点灯して、操作部４０の位置を知らせている。
【００３２】
次に、マイコン１３による位相制御処理について図４のフローチャートを参照して説明する。まず、オン・オフスイッチＳＷ２がオン操作されて、照明負荷Ｌａの調光制御を開始すると（ステップＳ１）、マイコン１３は、マイコンポートＰ３に入力された電圧信号を検知して、そのデジタル値をマイコン１３内の一時レジスタ（図示無し）に格納する（ステップＳ２）。次に、マイコンポートＰ１に入力されたモード切替信号から、「確定モード」、「設定モード」のいずれであるかを判断する（ステップＳ３）。
【００３３】
「確定モード」の場合、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値を目標輝度レジスタ１ｃに転送し、目標輝度レベルのデータとして目標輝度レジスタ１ｃに書き込む（ステップＳ４）。そして、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルに応じたオン・オフタイミングで位相制御信号を生成し、照明負荷Ｌａを目標輝度に調光する（ステップＳ５）。
【００３４】
「確定モード」における目標輝度レベルの設定は、図５に示すように、調光つまみ２１を、ポジション２３ｃからポジション２３ａに向かって回動させるにしたがい、目標輝度レベルが最大輝度レベルＢｍａｘから低下し、位相制御信号のオン期間が短くなって、照明負荷Ｌａの輝度レベルが低下する。そして、調光つまみ２１がポジション２３ｂにまで回動し、目標輝度レベルが最小輝度レジスタ１ｄに格納されている最小輝度レベルＢｍｉｎ以下に下がった場合は、マイコン１３は位相制御信号をオフして照明負荷Ｌａを消灯制御する。すなわち、調光つまみ２１がポジション２３ａ〜２３ｂの間は照明負荷Ｌａを消灯させ、ポジション２３ｂで照明負荷Ｌａを最小輝度レベルＢｍｉｎで点灯させ、ポジション２３ｂ〜２３ｃの間では調光つまみ２１の位置に応じた輝度レベルとしている。
【００３５】
さらに本実施形態では、「設定モード」において最小輝度レベルＢｍｉｎを変更することができる。上記ステップＳ３で「設定モード」の場合、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値を最小輝度レジスタ１ｄに転送し、最小輝度レベルのデータとして最小輝度レジスタ１ｄに書き込む（ステップＳ６）。そして、マイコン１３は、最小輝度レジスタ１ｄに格納した最小輝度レベルＢｍｉｎに応じたオン・オフタイミングで位相制御信号を生成し、照明負荷Ｌａを最小輝度に調光する（ステップＳ５）。すなわち、「設定モード」では、実際の最小輝度での調光具合を見ながら調光つまみ２１を回動することで、ちらつきや調光不良の発生しない調光下限を設定することができるのである。この「設定モード」における操作つまみ２１のポジション２３ａ〜２３ｃは、図６に示すように、最小輝度レベルの最大値Ｂ１〜最小値Ｂ２に対応し、ポジション２３ａからポジション２３ｃに向かって回動させるにしたがい、最小輝度レベルＢｍｉｎが低下する。なお、調光器１の工場出荷時には、最小輝度レベルＢｍｉｎは最小値Ｂ２に設定されている。
【００３６】
したがって、最小輝度レベルＢｍｉｎを、調光器１の出力電圧が電子ダウントランスＤＴの起動電圧以上となるレベルに設定することによって、調光器１の出力電圧が電子ダウントランスＤＴの起動電圧より小さい場合は消灯し、調光下限時においてちらつき等の調光不具合が発生しない。また、部品バラツキによる電子ダウントランスＤＴの起動電圧のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、「設定モード」で最小輝度レベルＢｍｉｎを変更することで、調光下限時での調光不具合を防止することができる。
【００３７】
そして、「設定モード」で最小輝度レベルＢｍｉｎを設定した後、「確定モード」に切り替えれば、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ及び最小輝度レジスタ１ｄに格納した最小輝度レベルのデータを参照して調光制御を行う。
【００３８】
また、トライアックＱ１の点弧位相角を制御するためにカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成可能となる。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態の調光器１は、図７に示すように、実施形態１の最小輝度レジスタ１ｄの代わりにオフタイミングレジスタ１ｅをマイコン１３に接続した点が異なるもので、他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。
【００４０】
オフタイミングレジスタ１ｅには、交流電源ＡＣの電圧のゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納しており、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ、及びオフタイミングレジスタ１ｅに格納した駆動電圧のオフタイミングのデータに応じてトライアックＱ１に位相制御信号を与えることで、照明負荷Ｌａを調光制御している。
【００４１】
次に、マイコン１３による位相制御処理について図８のフローチャートを参照して説明する。まず、オン・オフスイッチＳＷ２がオン操作されて、照明負荷Ｌａの調光制御を開始すると（ステップＳ１１）、マイコン１３は、マイコンポートＰ３に入力された電圧信号を検知して、そのデジタル値をマイコン１３内の一時レジスタ（図示無し）に格納する（ステップＳ１２）。次に、マイコンポートＰ１に入力されたモード切替信号から、「確定モード」、「設定モード」のいずれであるかを判断する（ステップＳ１３）。
【００４２】
「確定モード」の場合、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値を目標輝度レジスタ１ｃに転送し、目標輝度レベルのデータとして目標輝度レジスタ１ｃに書き込む（ステップＳ１４）。そして、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルに応じたオンタイミング、およびオフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフタイミングで位相制御信号を生成し、照明負荷Ｌａを目標輝度に調光する（ステップＳ１５）。
【００４３】
オフタイミングは、オフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフ設定時間Ｔｏｆｆで設定されており、図９（ａ）の調光器１の出力電圧波形、図９（ｂ）の位相制御信号波形に示すように、ゼロクロス検出回路１ｂで検出した交流電源ＡＣのゼロクロスの周期から次のゼロクロス点Ｚを推定し、次のゼロクロス点Ｚからオフ設定時間Ｔｏｆｆだけ早いタイミングｔｏｆｆで位相制御信号をオフさせる。
【００４４】
そして、「確定モード」における目標輝度レベルの設定は、調光つまみ２１を、ポジション２３ｃからポジション２３ａに向かって回動させるにしたがい、目標輝度レベルが最大輝度レベルＢｍａｘからゼロに向かって低下し、位相制御信号のオン期間が短くなって、照明負荷Ｌａの輝度レベルが低下する。
【００４５】
ここで、電子ダウントランスＤＴの入力端子間に接続された雑音防止用コンデンサ等の容量性要素の影響で、トライアックＱ１に流れる電流が交流電源ＡＣの電圧位相に対し進相となる場合がある。そして、トライアックＱ１は位相制御信号がオフとなった後、保持電流以下の電流になるとオフする素子であるが、上述の進相電流の影響で位相制御信号がオフとなるタイミングで既に、トライアックＱ１に流れる電流はゼロクロス点をまたいで転流し、位相制御信号がオフの瞬間、保持電流以上の電流が流れていた場合、トライアックＱ１をオフできないので、交流電源ＡＣの次の半周期に亘って、電流がゼロになるまでトライアックＱ１はオン状態を維持してしまい、調光不具合が生じる。
【００４６】
そこで本実施形態では、位相制御信号のオフタイミングがトライアックＱ１に流れる電流のゼロクロス点より前になるように、オフ設定時間Ｔｏｆｆを設定することで、上述の進相電流が流れた場合でも、トライアックＱ１を確実にターンオフさせている。
【００４７】
さらに、「設定モード」においてオフ設定時間Ｔｏｆｆを変更することで、部品バラツキや現場固有の電源環境の違いによって進相電流にバラツキがあっても、位相制御信号のオフタイミングをトライアックＱ１に流れる電流のゼロクロス点より前に常に設定することができ、以下、このオフ設定時間Ｔｏｆｆの設定について説明する。
【００４８】
まず、「確定モード」で、調光つまみ２１をポジション２３ａに向かって回動させ、照明負荷Ｌａに調光不具合が発生するポイントに調光レベルを設定した後に、モード切替部１ｆを操作して「設定モード」に切り替える。その状態で上記図８のフローチャートの処理を実行すると、ステップＳ１３で「設定モード」と判断され、マイコン１３内の一時レジスタに格納している値をオフタイミングレジスタ１ｅに転送し、オフタイミングのデータとしてオフタイミングレジスタ１ｅに書き込む（ステップＳ１６）。そして、マイコン１３は、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルに調光しながら、オフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフ設定時間Ｔｏｆｆに応じたオフタイミングで位相制御信号を生成する（ステップＳ１５）。すなわち、「設定モード」では、実際の調光具合を見ながら調光つまみ２１を回動することで、調光不具合の発生しないオフタイミングを設定することができる。この「設定モード」における操作つまみ２１のポジション２３ａ〜２３ｃは、図９に示すように、オフ設定時間の最大値Ｔ１〜最小値Ｔ２に対応する。
【００４９】
このように、位相制御信号のオフタイミングがトライアックＱ１に流れる電流のゼロクロス点より前となるようにオフ設定時間Ｔｏｆｆを変更可能に設定するので、部品バラツキによる進相電流のバラツキや現場固有の電源環境の違いがあっても、調光不具合を防止することができる。
【００５０】
そして、「設定モード」でオフ設定時間Ｔｏｆｆを設定した後、「確定モード」に切り替えれば、目標輝度レジスタ１ｃに格納した目標輝度レベルのデータ及びオフタイミングレジスタ１ｅに格納したオフタイミングのデータを参照して調光制御を行う。
【００５１】
また、トライアックＱ１の点弧位相角を制御するためにカレントトランスは必要なく、小型、低コストに構成可能となる。
【００５２】
なお、実施形態１の最小輝度レジスタ１ｄと、実施形態２のオフタイミングレジスタ１ｅとを備えて、「設定モード」では、最小輝度とオフタイミングの両方を設定可能に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１の調光器の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同上の回路構成を示す回路図である。
【図３】同上の外観を示す前面図である。
【図４】同上の位相制御処理を示すフローチャート図である。
【図５】同上の目標輝度レベルの設定を示す図である。
【図６】同上の最小輝度レベルの設定を示す図である。
【図７】実施形態２の調光器の回路構成の一部を示す回路図である。
【図８】同上の位相制御処理を示すフローチャート図である。
【図９】（ａ）は出力電圧、（ｂ）は位相制御信号を各々示す波形図である。
【図１０】従来の調光器の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 調光器
１ａ 制御回路
１ｂ ゼロクロス検出回路
１ｃ 目標輝度レジスタ
１ｄ 最小輝度レジスタ
１ｆ モード切替部
Ｑ１ トライアック
ＤＴ 電子ダウントランス
Ｌａ 照明負荷
ＡＣ 交流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、
交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、
照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、
照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、
確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、
を備え、
制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させる
ことを特徴とする調光器。
【請求項２】
自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、
交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、
照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、
ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第２のレジスタと、
確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、
を備え、
制御手段は、設定モード時に、駆動電圧のオフタイミングのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御する
ことを特徴とする調光器。
【請求項３】
確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する最小輝度レベルのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする請求項１記載の調光器。
【請求項４】
確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する駆動電圧のオフタイミングのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする請求項２記載の調光器。
【請求項５】
自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、
交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、
照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、
照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、
ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第３のレジスタと、
確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、
を備え、
制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、駆動電圧のオフタイミングのデータを第３のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させる
ことを特徴とする調光器。
【請求項１】
自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、
交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、
照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、
照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、
確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、
を備え、
制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させる
ことを特徴とする調光器。
【請求項２】
自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、
交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、
照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、
ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第２のレジスタと、
確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、
を備え、
制御手段は、設定モード時に、駆動電圧のオフタイミングのデータを第２のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御する
ことを特徴とする調光器。
【請求項３】
確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する最小輝度レベルのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする請求項１記載の調光器。
【請求項４】
確定モード時に前記第１のレジスタに格納する目標輝度レベルのデータを設定し、設定モード時に前記第２のレジスタに格納する駆動電圧のオフタイミングのデータを設定する操作手段を備えることを特徴とする請求項２記載の調光器。
【請求項５】
自己保持機能を有する双方向スイッチング素子を備えて、当該双方向スイッチング素子を、交流電源と、入力を整流した後に高周波電力に変換して照明負荷に供給する点灯装置とに直列に接続して閉回路を構成し、双方向スイッチング素子の点弧位相角を可変とすることで照明負荷への実効電力を可変とする調光器において、
交流電源からの入力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
ゼロクロス検出手段の検出結果に基づき交流電源の周期に同期して、双方向スイッチング素子をオンさせる駆動電圧を生成し、オン期間中は駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う制御手段と、
照明負荷の目標輝度レベルのデータを格納した第１のレジスタと、
照明負荷の最小輝度レベルのデータを格納した第２のレジスタと、
ゼロクロス点に対する駆動電圧のオフタイミングのデータを格納した第３のレジスタと、
確定モードと設定モードとを切り替えるモード切替手段と、
を備え、
制御手段は、設定モード時に、最小輝度レベルのデータを第２のレジスタに書き込み、駆動電圧のオフタイミングのデータを第３のレジスタに書き込み、確定モード時には、前記オフタイミングで駆動電圧をオフさせるとともに目標輝度レベルとなるように照明負荷を調光制御し、目標輝度レベルが最小輝度レベル以下の場合は照明負荷を消灯させる
ことを特徴とする調光器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−５３１８１（Ｐ２００８−５３１８１Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３１３３６（Ｐ２００６−２３１３３６）
【出願日】平成１８年８月２８日（２００６．８．２８）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２８日（２００６．８．２８）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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