調光装置及び点灯装置及び照明制御システム
【課題】電源線を介して調光信号を伝達しつつ、点灯装置の安定動作に必要な電力を供給する。
【解決手段】双方向サイリスタＴ５４（スイッチング素子）は、点灯装置３００に対して交流電力を供給する電源線８１１に介在する。ゼロクロス検出回路１２０は、交流電源ＡＣの電圧のゼロクロスを検出する。スイッチ制御回路１４０は、一つの半サイクル期間のなかに、双方向サイリスタＴ５４を導通させる期間と、双方向サイリスタＴ５４を絶縁させる期間とを設ける調光度指示期間と、一つの半サイクル期間の間継続して双方向サイリスタＴ５４を導通させる電力供給期間とを設ける。
【解決手段】双方向サイリスタＴ５４（スイッチング素子）は、点灯装置３００に対して交流電力を供給する電源線８１１に介在する。ゼロクロス検出回路１２０は、交流電源ＡＣの電圧のゼロクロスを検出する。スイッチ制御回路１４０は、一つの半サイクル期間のなかに、双方向サイリスタＴ５４を導通させる期間と、双方向サイリスタＴ５４を絶縁させる期間とを設ける調光度指示期間と、一つの半サイクル期間の間継続して双方向サイリスタＴ５４を導通させる電力供給期間とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、調光機能付きの照明器具を有する照明制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
白熱灯などの光源を点灯する照明制御システムにおいて、光源に供給される電力の導通角を位相制御することにより電力波形の一部を切り欠き、光源に供給される電力を調整することにより、光源の明るさを変化させる調光方式がある。
これに対し、蛍光灯などの放電灯やＬＥＤなどの光源を点灯する点灯装置の場合、点灯装置に供給する電力を単純に削減したのでは動作が不安定となったり、ちらつきが発生したりする。このため、点灯装置に電力を供給する電源線とは別に調光信号線を設け、点灯装置に対して調光信号線を介して調光信号を伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−１１２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源線とは別に調光信号線を設ける場合、点灯装置への配線が増えるので、配線工事のコストが高くなる。また、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具に交換する場合も、配線を追加する工事が必要となる。
この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電源線を介して調光信号を伝達しつつ、点灯装置を安定して動作させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる調光装置は、交流電源から電源線を介して供給される電力により光源を点灯する点灯装置に対して上記光源の調光度を指示する調光装置において、
上記電源線に介在するスイッチと、
上記交流電源の二サイクル以上の期間を一つの周期とし、上記一つの周期のうち少なくとも一つの半サイクルを調光指示期間とし、上記一つの周期のうち上記調光指示期間以外の期間を電力供給期間とし、上記調光指示期間の間に上記スイッチを遮断させる遮断期間を設け、上記電力供給期間の間は上記スイッチを継続して導通させ、上記遮断期間の長さにより上記点灯装置に対して指示する調光度を表わすスイッチ制御回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる調光装置によれば、電源線を介して、電力供給期間において点灯装置に対して安定動作のために最低限必要な電力を供給しつつ、調光度指示期間において点灯装置に対して調光度を指示することができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具の普及を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における照明制御システム８００の全体構成を示すシステム構成図。
【図２】実施の形態１における調光装置１００の構成を示す回路構成図。
【図３】実施の形態１における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図。
【図４】実施の形態１における調光装置１００が決定する調光度指示期間と電力供給期間との順序のパターンの一例を示す概念図。
【図５】実施の形態１におけるスイッチング回路１５０の変形例を示す図。
【図６】実施の形態１の変形例における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図。
【図７】実施の形態１における点灯装置３００の構成を示す回路構成図。
【図８】実施の形態１における点灯装置３００の各部の電圧の一例を示すグラフ図。
【図９】実施の形態１におけるゼロクロス検出回路３２０が出力するゼロクロス検出電圧ｖ’ｚの一例を示すグラフ図。
【図１０】実施の形態１における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係を示す図。
【図１１】実施の形態１における点灯装置３００の変形例を示す図。
【図１２】実施の形態１における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係の変形例を示す図。
【図１３】実施の形態２における点灯装置３００の構成を示す回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図１０を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における照明制御システム８００の全体構成を示すシステム構成図である。
照明制御システム８００は、調光装置１００、複数の照明器具２００を有する。
調光装置１００は、商用電源などの交流電源ＡＣから照明器具２００へ交流電力を供給する電源線８１１，８１２の途中に挿入されている。調光装置１００は、電源線８１１，８１２を介して、照明器具２００に対して、光源ＬＡを点灯する明るさ（以下「調光度」と呼ぶ。）を指示する。
照明器具２００は、それぞれ、点灯装置３００、光源ＬＡを有する。点灯装置３００は、電源線８１１，８１２から入力した交流電力から、光源ＬＡを点灯する電力を生成する。点灯装置３００は、電源線８１１，８１２を介して、調光装置１００からの指示を受け取り、指示された調光度で光源ＬＡを点灯する。
【００１０】
図２は、この実施の形態における調光装置１００の構成を示す回路構成図である。
調光装置１００は、電源回路１１０、ゼロクロス検出回路１２０、調光度入力回路１３０、スイッチ制御回路１４０、スイッチング回路１５０を有する。調光装置１００は、スイッチング回路１５０をオンオフすることにより、交流電源ＡＣから点灯装置３００へ交流電力を供給したり、供給を遮断したりすることにより、点灯装置３００に対して、調光度を指示する。
【００１１】
電源回路１１０は、トランスＴ１１、ダイオードブリッジＤＢ１、整流素子Ｄ１２、平滑コンデンサＣ１３、電源ＩＣ１１４を有する。
トランスＴ１１が、交流電源ＡＣから供給された交流電力の電圧を降圧し、ダイオードブリッジＤＢ１が全波整流して、脈流電圧を生成し、平滑コンデンサＣ１３を充電する。ダイオードブリッジＤＢ１が生成した脈流電圧はゼロクロス検出回路１２０がゼロクロスの検出に用いるため、整流素子Ｄ１２が、平滑コンデンサＣ１３に充電された電圧の影響を遮断する。電源ＩＣ１１４が、平滑コンデンサＣ１３に充電された電圧を安定化して、調光装置１００内の各部に供給する直流電源とする。
【００１２】
ゼロクロス検出回路１２０（ゼロクロス回路）は、交流電源ＡＣから供給された交流電力の電圧がほぼ０になるタイミング（以下「ゼロクロス」と呼ぶ。）を検出する。ゼロクロス検出回路１２０は、分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、定電圧ダイオードＺ２３、スイッチング素子Ｑ２４、プルアップ抵抗Ｒ２５を有する。
ダイオードブリッジＤＢ１が生成した脈流電圧を、分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が分圧し、定電圧ダイオードＺ２３の降伏電圧を超えると、スイッチング素子Ｑ２４がオンになり、プルアップ抵抗Ｒ２５の電圧降下により、ゼロクロス検出回路１２０が出力するスイッチング素子Ｑ２４とプルアップ抵抗Ｒ２５との接続点の電圧（以下「ゼロクロス検出電圧ｖｚ」と呼ぶ。）は、低電位となる。分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が分圧した電圧が、定電圧ダイオードＺ２３の降伏電圧以下の場合、スイッチング素子Ｑ２４がオフになり、ゼロクロス検出電圧ｖｚは、電源回路１１０が生成した直流電源の電圧とほぼ等しくなる。これにより、ゼロクロス検出回路１２０は、交流電源ＡＣから供給された交流電力の電圧のゼロクロスを検出する。
【００１３】
調光度入力回路１３０は、利用者が指定する所望の調光度を入力する。調光度入力回路１３０は、可変抵抗器ＶＲを有する。利用者は、可変抵抗器ＶＲの摺動子を回して、所望の調光度に対応する位置に合わせる。調光度入力回路１３０は、電源回路１１０が生成した直流電圧を、可変抵抗器ＶＲにより分圧した電圧を出力する。
【００１４】
スイッチング回路１５０（スイッチ）は、フォト双方向サイリスタカプラＰＣ、抵抗Ｒ５２，Ｒ５３、双方向サイリスタＴ５４を有する。
双方向サイリスタＴ５４（スイッチング素子）は、電源線８１１に挿入されていて、トリガ電流が所定の値以上になってから電源線８１１を流れる電流が０になるまでの期間オンになり、それ以外の期間はオフになる。フォト双方向サイリスタカプラＰＣは、双方向サイリスタＴ５４の駆動用であり、スイッチ制御回路１４０が出力するスイッチ信号の電位が低電位になると、抵抗Ｒ５２を介して流れる電流により一次側の発光ダイオードが発光し、二次側のフォト双方向サイリスタがオンになって、抵抗Ｒ５３を介して双方向サイリスタＴ５４にトリガ電流が流れる。
【００１５】
スイッチ制御回路１４０は、ゼロクロス検出回路１２０が検出したゼロクロスと、調光度入力回路１３０が入力した調光度とに基づいて、スイッチング回路１５０をオンオフするスイッチ信号を生成する。
スイッチ制御回路１４０は、交流電源ＡＣから供給される交流電力の半サイクル（以下「半サイクル期間Ｔ」と呼ぶ。）を一つの単位とし、連続した所定の数の半サイクル期間Ｔを一つの周期として、同じパターンのスイッチ信号を繰り返す。例えば、交流電源ＡＣの周波数が５０Ｈｚなら、交流電力の一サイクルは２０ミリ秒であり、半サイクル期間Ｔは１０ミリ秒である。例えば、２０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とすると、スイッチ制御回路１４０は、０．２秒ごとに同じパターンを繰り返すスイッチ信号を生成する。
スイッチ制御回路１４０は、ゼロクロス検出回路１２０が検出したゼロクロスに基づいて、交流電源ＡＣから供給される交流電力の電圧がゼロクロスしてから、次にゼロクロスするまでの期間を、半サイクル期間Ｔとする。スイッチ制御回路１４０は、一つの周期に含まれる複数の半サイクル期間Ｔのうち、所定の位置の半サイクル期間Ｔを、調光度指示期間とし、それ以外の半サイクル期間Ｔを、電力供給期間とする。
スイッチ制御回路１４０は、調光度指示期間を、調光度入力回路１３０が入力した調光度に基づいて、導通期間（オン期間）と遮断期間（オフ期間）とに分割する。スイッチ制御回路１４０は、導通期間の間は、スイッチング回路１５０をオンにして、点灯装置３００に対して、交流電源ＡＣからの交流電力を供給し、遮断期間の間は、スイッチング回路１５０をオフにして、点灯装置３００に対する交流電力の供給を遮断する。これにより、点灯装置３００に対して、調光度を指示する。
また、電力供給期間の間は、スイッチ制御回路１４０は、スイッチング回路１５０を継続してオンにして、点灯装置３００に対して、交流電源ＡＣからの交流電力を供給する。これにより、点灯装置３００に対して、安定動作に必要な最低限の電力を供給する。
【００１６】
スイッチ制御回路１４０は、例えばマイコン、論理回路などにより構成される。スイッチ制御回路１４０は、半サイクル計数部１４１、調光度指示期間決定部１４２、スイッチ信号生成部１４３を有する。スイッチ制御回路１４０をマイコンにより構成する場合、これらのブロックは、あらかじめ記憶したプログラムをマイコンが実行することにより実現される。
半サイクル計数部１４１（計数回路）は、ゼロクロス検出回路１２０が検出したゼロクロスに基づいて、半サイクル期間Ｔの数を計数する。半サイクル計数部１４１は、計数した半サイクル期間Ｔの数が、一つの周期に含まれる半サイクル期間Ｔの数に達した場合、計数した数をリセットする。これにより、現在の半サイクル期間Ｔが、一つの周期のなかで、何番目の半サイクル期間Ｔであるかが判明する。
調光度指示期間決定部１４２は、あらかじめ、一つの周期のなかで、何番目の半サイクル期間Ｔを、調光度指示期間とするかを記憶している。調光度指示期間決定部１４２は、半サイクル計数部１４１が計数した半サイクルの数が、あらかじめ記憶した調光度指示期間の位置と一致した場合に、現在の半サイクル期間Ｔを、調光度指示期間とすると判定する。それ以外の場合、調光度指示期間決定部１４２は、現在の半サイクル期間Ｔを、電力供給期間とすると判定する。
スイッチ信号生成部１４３（トリガ生成回路）は、調光度指示期間決定部１４２が判定した判定結果に基づいて、現在の半サイクル期間Ｔが電力供給期間である場合、スイッチング回路１５０をオンにするスイッチ信号を生成する。スイッチ信号は、スイッチ信号生成部１４３の出力端子の電圧（以下「スイッチ信号電圧ｖＳＷ」と呼ぶ。）で表わされる。この例では、スイッチ信号電圧ｖＳＷが低電位の場合に、スイッチング回路１５０がオンになるので、スイッチ信号生成部１４３は、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位にする。
現在の半サイクル期間Ｔが調光度指示期間である場合、スイッチ信号生成部１４３は、調光度入力回路１３０が入力した調光度に基づいて、スイッチング回路１５０を導通期間の間オンにし、遮断期間の間オフにするスイッチ信号を生成する。例えば、スイッチ信号生成部１４３は、調光度指示期間である半サイクル期間Ｔの前半を遮断期間とし、後半を導通期間として、光源ＬＡを暗く点灯する調光度の場合に遮断期間を長くし、光源ＬＡを明るく点灯する調光度の場合に導通期間を長くする。
【００１７】
図３は、この実施の形態における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図である。
調光装置１００が交流電源ＡＣから入力する電圧（以下「電源電圧ｖＡＣ」と呼ぶ。」は、例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、１００Ｖ〜２５４Ｖの正弦波である。
ゼロクロス検出回路１２０は、電源電圧ｖＡＣのゼロクロスを検出し、電源電圧ｖＡＣの半サイクルごとに１つのパルスを出力する。
半サイクル計数部１４１が、ゼロクロス検出電圧ｖｚのパルスを数え、調光度指示期間決定部１４２が、一つの周期のなかで、あらかじめ定められた位置の半サイクル期間を、調光度指示期間とし、それ以外の半サイクル期間を、電力供給期間とする。
スイッチ信号生成部１４３は、電力供給期間において、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位とし、調光度指示期間において、半サイクル期間ごとに、前半の期間ｔを遮断期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを高電位とし、残りの期間を導通期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位とする。
スイッチング回路１５０は、スイッチ信号電圧ｖＳＷが低電位の間、及び、スイッチ信号電圧ｖＳＷが低電位となってから電源線８１１を流れる電流が０になるまでの間、導通し、それ以外の期間、絶縁する。これにより、調光装置１００が出力する電圧（以下「調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣ」と呼ぶ。）は、電力供給期間において、電源電圧ｖＡＣとほぼ同じとなり、調光度指示期間において、正弦波の一部を切り欠いた波形となる。
【００１８】
図４は、この実施の形態における調光装置１００が決定する調光度指示期間と電力供給期間との順序のパターンの一例を示す概念図である。
パターン５１１において、調光装置１００は、２０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とし、最初の２つの半サイクル期間Ｔを調光度指示期間とし、残りの１８個の半サイクル期間Ｔを電力供給期間とする。
パターン５１２において、調光装置１００は、２０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とし、最初と三番目の半サイクル期間を調光度指示期間とし、二番目と四番目以降の半サイクル期間を電力供給期間とする。
パターン５１３において、調光装置１００は、１０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とし、最初の半サイクル期間を調光度指示期間とし、残りの９個の半サイクル期間を電力供給期間とする。
【００１９】
例えば、パターン５１１の場合、半サイクル計数部１４１は、０からカウントを開始して、ゼロクロス検出電圧ｖｚのパルスの数を数え、２０になったら０に戻る。調光度指示期間決定部１４２は、半サイクル計数部１４１が計数した数が０または１の場合に、調光度指示期間であると判定し、それ以外の場合に、電力供給期間であると判定する。
【００２０】
一つの周期を構成する半サイクル期間の数、及び、調光度指示期間の数、調光度指示期間と電力供給期間との順序のパターンは、任意に設定してよいが、一つの周期を構成する半サイクル期間の数に対する調光度指示期間の数の割合は、１０対１程度が最も好ましい。そうすれば、調光度指示期間において、遮断期間ｔが半サイクル期間Ｔとほぼ等しく、点灯装置３００に対して電力がほとんど供給されない場合であっても、遮断期間ｔがほぼ０である場合と比較して、９０％の電力を点灯装置３００に対して供給することができるので、点灯装置３００の正常動作を保証することができる。調光度指示期間の割合をもっと低くすれば、点灯装置３００に最低限供給できる電力が増えるが、点灯装置３００に調光度の指示が届くのにかかる時間が長くなる。このため、半サイクル期間に対する調光度指示期間の割合は、５対１〜２０対１の範囲内とすることが好ましい。
【００２１】
図５は、この実施の形態におけるスイッチング回路１５０の変形例を示す図である。
この例において、スイッチング回路１５０は、スイッチング素子Ｑ５５、ダイオードブリッジＤＢ２を有する。スイッチング素子Ｑ５５は、スイッチ信号電圧ｖＳＷが高電位のときオンとなり、低電位のときオフとなる。スイッチング素子Ｑ５５は、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴであり、片方向にしか電流を流せない点が双方向サイリスタＴ５４と異なる。このため、ダイオードブリッジＤＢ２が整流することにより、スイッチング素子Ｑ５５が導通したときに流れる電流を一方向としている。
【００２２】
図６は、この実施の形態の変形例における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図である。
スイッチ信号生成部１４３は、電力供給期間において、スイッチ信号電圧ｖＳＷを高電位とし、調光度指示期間において、半サイクル期間Ｔごとに、前半の期間を導通期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを高電位とし、後半の期間ｔを遮断期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位とする。これにより、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣは、電力供給期間において、電源電圧ｖＡＣとほぼ同じとなり、調光度指示期間において、正弦波の一部を切り欠いた波形となる。
【００２３】
双方向サイリスタＴ５４を用いる場合、双方向サイリスタＴ５４がひとたびオンになると、電源線８１１を流れる電流が０になるまでオン状態を続ける。このため、遮断期間は、半サイクル期間の前半に設定する必要がある。これに対し、変形例では、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位にすれば、いつでもスイッチング素子Ｑ５５をオフにすることができるので、遮断期間の位置が制約されない。そのため、遮断期間を、半サイクル期間の途中から最後までに設定すれば、スイッチング素子Ｑ５５がオフからオンになるときに点灯装置３００に急激に電圧が印加されることがないので、騒音の発生などを抑えることができる。
【００２４】
図７は、この実施の形態における点灯装置３００の構成を示す回路構成図である。
点灯装置３００は、光源ＬＡとして、蛍光灯などの放電灯を点灯する装置である。点灯装置３００は、ダイオードブリッジＤＢ３、直流電源回路３６０、インバータ回路３７０、ランプ検出抵抗Ｒ３１，Ｒ３２、チョークコイルＬ８１、結合コンデンサＣ８２、始動コンデンサＣ８３、制御電源回路３１０、ゼロクロス検出回路３２０、ランプ検出回路３３０、ドライブ制御回路３４０、ドライブ回路３５０を有する。
ダイオードブリッジＤＢ３は、調光装置１００から電源線８１１，８１２を介して調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣを入力し、全波整流する。
直流電源回路３６０は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した電圧から直流電圧を生成する。直流電源回路３６０は、例えば、ＰＦＣ３６１、スイッチング素子Ｑ６２、抵抗Ｒ６３、チョークコイルＬ６４、整流素子Ｄ６５、平滑コンデンサＣ６６からなるアクティブフィルタ回路（高調波抑制回路、昇圧チョッパ回路）である。
インバータ回路３７０（電力変換回路、ハーフブリッジ回路）は、直流電源回路３６０が生成した直流電圧から高周波の交流電圧を生成する。インバータ回路３７０は、直流電源回路３６０の出力に直列に電気接続した二つのスイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２を有する。スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２は、それぞれ、ドライブ回路３５０が生成したドライブ信号にしたがって、オンオフする。スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２が高周波で交互にオンオフすることにより、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２の接続点に高周波の矩形波電圧が発生する。
ドライブ回路３５０は、ドライブ制御回路３４０が生成した制御信号にしたがって、ドライブ信号を生成する。
チョークコイルＬ８１（バラストチョーク）は、光源ＬＡを流れる電流（以下「ランプ電流」と呼ぶ。）を制限する。結合コンデンサＣ８２（直流カットコンデンサ）は、インバータ回路３７０が生成した交流電圧の直流成分をカットする。始動コンデンサＣ８３は、光源ＬＡの始動時に、チョークコイルＬ８１と共振することにより、光源ＬＡの両端に高電圧を発生させ、放電を開始させる。
ランプ検出回路３３０は、光源ＬＡが接続されているか否かを判定する。インバータ回路３７０が停止しているとき、光源ＬＡが接続されていれば、直流電源回路３６０が出力した直流電圧が、ランプ検出抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介して、結合コンデンサＣ８２に印加され、結合コンデンサＣ８２は、直流電源回路３６０が生成した直流電圧まで充電される。これに対し、光源ＬＡが接続されていなければ、結合コンデンサＣ８２は、充電されない。ランプ検出回路３３０は、結合コンデンサＣ８２の両端電圧を検出することにより、光源ＬＡが接続されているか否かを判定する。
【００２５】
制御電源回路３１０は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した電圧から、ドライブ制御回路３４０などを動作させる電源となる直流電圧を生成する。
ゼロクロス検出回路３２０（電源電圧検出回路）は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した電圧から、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣのゼロクロスを検出する。ゼロクロス検出回路３２０の構成は、例えば、調光装置１００のゼロクロス検出回路１２０と同じ構成でもよいし、異なる構成でもよい。
【００２６】
ドライブ制御回路３４０（調光度判定回路）は、光源ＬＡの接続の有無や、調光装置１００から指示された調光度などに基づいて、ドライブ回路３５０を制御する制御信号を生成する。例えば、ドライブ制御回路３４０は、光源ＬＡが接続されていないとランプ検出回路３３０が判定した場合、ドライブ回路３５０にドライブ信号を生成しないことを指示する制御信号を生成する。制御信号による指示にしたがって、ドライブ回路３５０がドライブ信号を生成しないと、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２がともにオフになるので、インバータ回路３７０は、交流電圧を生成しない。
また、ドライブ制御回路３４０は、光源ＬＡが接続されているとランプ検出回路３３０が判定した場合、ゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスに基づいて、調光装置１００が指示した調光度を判定し、判定した調光度に対応する周波数のドライブ信号を生成するよう、ドライブ回路３５０に指示する制御信号を生成する。制御信号による指示にしたがって、ドライブ回路３５０が、指示された周波数のドライブ信号を生成し、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２がその周波数で交互にオンオフするので、インバータ回路３７０は、その周波数の交流電圧を生成する。ランプ電流は、チョークコイルＬ８１によって制限されるので、インバータ回路３７０が生成する交流電圧の周波数が高ければランプ電流は小さく、周波数が低ければランプ電流は大きくなる。これにより、光源ＬＡの明るさが変化する。
【００２７】
ドライブ制御回路３４０は、例えばマイコンや論理回路などにより構成される。ドライブ制御回路３４０は、調光度指示期間判定部３４１、調光度判定部３４２、制御信号生成部３４３を有する。ドライブ制御回路３４０をマイコンにより構成する場合、これらのブロックは、あらかじめ記憶したプログラムをマイコンが実行することにより実現される。
調光度指示期間判定部３４１は、ゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスに基づいて、現在の半サイクル期間が、調光度指示期間であるか電力供給期間であるかを判定する。
調光度判定部３４２は、現在の半サイクル期間が調光度指示期間であると調光度指示期間判定部３４１が判定した場合に、ゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスに基づいて、調光装置１００が指示した調光度を判定する。
制御信号生成部３４３は、ランプ検出回路３３０が判定した結果に基づいて、光源ＬＡが接続されている場合に、調光度判定部３４２が判定した調光度に対応する周波数のドライブ信号を生成するようドライブ回路３５０に指示する制御信号を生成する。
【００２８】
図８は、この実施の形態における点灯装置３００の各部の電圧の一例を示すグラフ図である。
点灯装置３００が電源線８１１，８１２を介して調光装置１００から入力する調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣは、電力供給期間において正弦波、調光指示期間において正弦波の一部を切り欠いた波形である。
ゼロクロス検出回路３２０が出力する電圧（以下「ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚ」と呼ぶ。）は、電力供給期間において、ゼロクロス検出回路１２０が出力するゼロクロス検出電圧ｖｚと同様、半サイクル期間Ｔごとに１つの短いパルスとなる。これに対し、調光度指示期間においては、遮断期間ｔの間、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚが高電位となるので、パルスの幅が大きくなる。ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの幅は、遮断期間ｔの長さとほぼ同じである。
調光度判定部３４２は、電力供給期間におけるパルスの間隔から、半サイクル期間Ｔの長さを求め、調光度指示期間におけるパルスの幅（ゼロ判定期間）から、遮断期間ｔの長さを求める。調光度判定部３４２は、求めた半サイクル期間Ｔの長さと遮断期間ｔの長さとから、調光装置１００が指示した調光度を求める。
【００２９】
図９は、この実施の形態におけるゼロクロス検出回路３２０が出力するゼロクロス検出電圧ｖ’ｚの一例を示すグラフ図である。
この図において、横軸は時刻を表わす。ただし、調光装置１００が一つの周期とする半サイクル期間２０個分の期間ごとに折り返し、全部で半サイクル期間８０個分を示している。
【００３０】
点灯装置３００は、調光装置１００が一つの周期とする半サイクル期間Ｔの数（この例では２０）をあらかじめ記憶しているが、一つの周期がいつ開始されるのかが特定されていないので、これを判定する必要がある。また、交流電源ＡＣの瞬停（瞬時停電）やサグ（電圧低下）が発生した場合に、調光装置１００による遮断と紛らわしいので、これを区別する必要がある。
この図において、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの間隔や幅が通常と異なっている箇所がいくつかある。このうち、パルス５２１は、調光装置１００による遮断によるものである。パルス５２２，５２５は、交流電源ＡＣのサグにより、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣが低下し、パルスの幅が通常より広くなったものである。パルス５２３，５２４は、交流電源ＡＣの瞬停により、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣが０になり、ゼロクロスとして検出されたものである。
この図に示したように、一つの周期である時間ごとに折り返してみると、調光装置１００による遮断は、常に同じ位置に現れるのに対し、それ以外の原因によるものは、現れる位置がバラバラである。調光度指示期間判定部３４１は、これを利用して、調光度指示期間を判定する。
【００３１】
調光度指示期間判定部３４１は、まず、半サイクル期間Ｔの長さを求める。半サイクル期間Ｔの長さは、交流電源ＡＣの周波数により異なるからである。調光度指示期間判定部３４１は、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの間隔を測定し、測定したパルスの間隔を平均して、半サイクル期間Ｔの長さを求める。このとき、調光度指示期間判定部３４１は、パルス５２３やパルス５２４のように、他のパルスの間隔と比較して大幅に間隔が大きい場合や大幅に間隔が小さい場合は、異常値として除外して、平均値を算出する。
次に、調光度指示期間判定部３４１は、あらかじめ記憶した一つの周期を構成する半サイクル期間Ｔの数（この例では２０）に基づいて、一つの周期の長さを求める。
そして、調光度指示期間判定部３４１は、適当な時刻を一つの周期の開始時刻とし、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスを、半サイクル期間Ｔを単位とした開始時刻からの経過時間によって分類する。これにより、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスは、一つの周期を構成する半サイクル期間Ｔの数と同じ数のグループに分類される。
調光度指示期間判定部３４１は、分類したそれぞれのグループごとに、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの幅の平均値を求める。これにより、パルス５２２〜５２５のように、一時的にパルス幅が広くなった場合の影響は排除され、パルス５２１のように、常に同じ位置に現れたパルス幅の変動のみが検出される。調光度指示期間判定部３４１は、求めたパルス幅の平均値が所定の値より大きい場合に、対応する半サイクル期間を調光度指示期間の候補とする。
調光度指示期間判定部３４１は、あらかじめ、調光装置１００が調光度指示期間と電力供給期間とを配置する順序のパターンを記憶している。調光度指示期間判定部３４１は、あらかじめ記憶したパターンと、求めた調光度指示期間の候補とを比較して、どの半サイクル期間Ｔが調光度指示期間であるかを判定する。
【００３２】
例えば、調光度指示期間判定部３４１があらかじめ記憶したパターンが、図４に示したパターン５１１である場合、調光度指示期間は、連続した２つの半サイクル期間Ｔである。調光度指示期間判定部３４１は、図９に示したゼロクロス検出電圧ｖ’ｚから、１１番目と１２番目の半サイクル期間Ｔを調光度指示期間の候補とし、二つの調光度指示期間の候補が連続していることから、この２つの半サイクル期間Ｔが調光度指示期間であると判定する。仮に、調光度指示期間の候補が３つあり、２つが連続していて、１つが離れていたとすると、調光度指示期間判定部３４１は、３つの候補のうち、連続した２つの半サイクル期間Ｔを調光度指示期間であると判定する。
【００３３】
このようにして調光度指示期間判定部３４１が調光度指示期間であると判定した半サイクル期間Ｔについて、調光度判定部３４２が、遮断期間ｔの長さを求め、調光度を判定する。このとき、調光度判定部３４２は、調光度指示期間判定部３４１が求めたパルス幅の平均値を遮断期間ｔの長さとし、調光度指示期間判定部３４１が求めた半サイクル期間Ｔの長さと、遮断期間ｔの長さとに基づいて、調光度を判定する構成であってもよいし、最新の半サイクル期間Ｔにおけるパルス幅を遮断期間ｔの長さとして、調光度を判定する構成であってもよい。
【００３４】
図１０は、この実施の形態における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係を示す図である。
遮断期間ｔの長さがｔ１未満の場合、調光度判定部３４２は、調光度０％（すなわち消灯）と判定する。ｔ１は、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣがまったく遮断されていないときにゼロクロス検出回路３２０がゼロクロスを検出する期間の長さより長い時間に設定しておく。これにより、調光信号だけで光源ＬＡの点灯消灯も制御することができる。
遮断期間ｔの長さがｔ１の場合、調光度判定部３４２は、調光度が最低調光度（例えば２５％）であると判定する。
遮断期間ｔの長さがｔ１以上ｔ２以下の場合、調光度判定部３４２は、遮断期間ｔが長くなるほど調光度が高くなるよう、調光度を判定する。
遮断期間ｔの長さがｔ２より長く半サイクル期間Ｔより短い場合、調光度判定部３４２は、調光度１００％と判定する。
なお、電源周波数が変わると半サイクル期間Ｔの長さも変化するので、ｔ１、ｔ２は、絶対時間ではなく、半サイクル期間Ｔに対する比率として設定するほうが好ましい。
【００３５】
このように、調光度判定部３４２は、遮断期間ｔが長いほど調光度を高くし、遮断期間ｔがｔ２以上の場合は、調光度を１００％とする。点灯装置３００の動作（及び光源ＬＡの点灯）に必要な十分な電力が電力供給期間に点灯装置３００に供給されるので、遮断期間ｔが長くても、ちらつきなどを発生することなく、光源ＬＡを調光度１００％で点灯することができる。
【００３６】
図１１は、この実施の形態における点灯装置３００の変形例を示す図である。
この例において、点灯装置３００は、ＬＥＤなど直流電流により点灯する光源ＬＡを点灯する。点灯装置３００は、インバータ回路３７０、チョークコイルＬ８１、結合コンデンサＣ８２、ダイオードブリッジＤＢ４、平滑コンデンサＣ８４を有する。なお、インバータ回路３７０より前段の回路やドライブ制御回路３４０などは、省略している。
インバータ回路３７０が生成した高周波交流電圧が、チョークコイルＬ８１、結合コンデンサＣ８２、ダイオードブリッジＤＢ４、平滑コンデンサＣ８４、光源ＬＡからなる負荷回路に印加される。インバータ回路３７０が生成した高周波交流電圧の直流成分を結合コンデンサＣ８２がカットする。インバータ回路３７０から流れる負荷電流を、チョークコイルＬ８１が制限し、ダイオードブリッジＤＢ４が全波整流して、平滑コンデンサＣ８４が高周波成分を除去して、光源ＬＡを点灯する。
【００３７】
このような構成の点灯装置３００においても、インバータ回路３７０が生成する交流電圧の周波数を変えることにより、光源ＬＡを流れる電流を調整することができる。調光度判定部３４２が判定した調光度に基づいて、ドライブ回路３５０が生成するドライブ信号の周波数を変化させることにより、光源ＬＡを所望の調光度で点灯することができる。
【００３８】
図１２は、この実施の形態における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係の変形例を示す図である。
光源ＬＡとしてＬＥＤなどを用いる場合には、最低調光度を設ける必要がないので、遮断期間ｔの長さがｔ１である場合、調光度判定部３４２は、調光度が０％であると判定する構成としてもよい。
【００３９】
この実施の形態における調光装置１００は、スイッチ制御回路１４０が、交流電源ＡＣの二サイクル以上の期間を一つの周期として、そのうち少なくとも一つの半サイクル（半サイクル期間Ｔ）を調光度指示期間とし、それ以外を電力供給期間とすることにより、電源線８１１，８１２を介して、電力供給期間において点灯装置３００に対して安定動作のために最低限必要な電力を供給しつつ、調光度指示期間において点灯装置３００に対して調光度を指示することができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線８１１，８１２以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具２００に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具２００の普及を促進することができる。
これを実現するための回路構成は、例えば次のような構成である。すなわち、ゼロクロス検出回路１２０が、交流電源ＡＣから供給される交流電圧のゼロクロスを検出する。計数回路（半サイクル計数部１４１）が、ゼロクロスを検出した回数を計数する。トリガ生成回路（スイッチ信号生成部１４３）が、計数回路が検出した回数が所定の数である場合に、ゼロクロス検出回路１２０がゼロクロスを検出した時刻から遮断期間ｔ経過後にトリガ信号を生成する。スイッチ（スイッチング回路１５０）が、双方向サイリスタであり、トリガ生成回路が生成したトリガ信号を入力する。これにより、計数回路が一周するのを一周期として、任意の位置の半サイクルを調光度指示期間とすることができる。
【００４０】
この実施の形態における点灯装置３００は、電源電圧検出回路（ゼロクロス回路３２０）が、電源線８１１，８１２から供給される電源電圧のゼロクロスを検出し、点灯回路が、ゼロ判定期間の長さに対応する調光度で光源ＬＡを点灯するので、電源線８１１，８１２を介して、安定動作に必要な電力の供給を受けつつ、調光装置１００が指示した調光度を受け取ることができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線８１１，８１２以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具２００に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具２００の普及を促進することができる。
【００４１】
この実施の形態における照明制御システム８００によれば、電源線８１１，８１２を介して、点灯装置３００に対して動作に必要な電力を供給しつつ、調光装置１００から点灯装置３００に対する調光度の指示を伝達することができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線８１１，８１２以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具２００に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具２００の普及を促進することができる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２について、図１３を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
図１３は、この実施の形態における点灯装置３００の構成を示す回路構成図である。
点灯装置３００が点灯する光源ＬＡは、例えば複数の発光ダイオードを直列に電気接続した回路であり、直流電力により点灯する。光源ＬＡは、印加される電圧が高いほど明るく、低いほど暗く点灯する。
点灯装置３００は、ダイオードブリッジＤＢ３、直流電源回路３６０、ゼロクロス検出回路３２０、電圧制御回路３４０’を有する。
【００４４】
直流電源回路３６０は、ダイオードブリッジＤＢ３が出力した電力を入力して、直流電力を生成する。直流電源回路３６０が生成した直流電力は、光源ＬＡに印加され、光源ＬＡを点灯する。直流電源回路３６０は、電圧制御回路３４０’が生成した制御信号にしたがって、生成する直流電力の電圧値を変化する。直流電源回路３６０は、例えば、フライバック直流直流変換回路である。直流電源回路３６０は、整流素子Ｄ６５，Ｄ６８，Ｄ９５、平滑コンデンサＣ６６，Ｃ９６、トランスＴ９０、スイッチング素子Ｑ６７、定電圧ダイオードＺ６９を有する。
平滑コンデンサＣ６６は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した脈流電圧を平滑して、ほぼ一定の直流電圧を生成する。
整流素子Ｄ６５は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した脈流電圧からゼロクロス検出回路３２０がゼロクロスを検出できるよう、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した脈流電圧と、平滑コンデンサＣ６６が平滑した直流電圧とを分離する。
スイッチング素子Ｑ６７は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ６７は、電圧制御回路３４０’が出力した制御信号にしたがって開閉する。スイッチング素子Ｑ６７がオンになると、平滑コンデンサＣ６６の両端電圧が、トランスＴ９０の一次巻線Ｌ９１に印加される。
定電圧ダイオードＺ６９は、例えばツェナーダイオードであり、逆方向に所定以上の電圧が印加されると導通する。定電圧ダイオードＺ６９と整流素子Ｄ６８との直列回路は、一次巻線Ｌ９１に並列に電気接続し、一次巻線Ｌ９１に所定以上の電圧が発生するのを防止する。
整流素子Ｄ９５は、スイッチング素子Ｑ６７の開閉によりトランスＴ９０の二次巻線Ｌ９２に流れる電流を一方向に制限する。
平滑コンデンサＣ９６は、二次巻線Ｌ９２に流れる電流により充電され、光源ＬＡに印加される直流電圧を生成する。
【００４５】
スイッチング素子Ｑ６７は、電圧制御回路３４０’が生成した制御信号にしたがって、高周波で開閉する。スイッチング素子Ｑ６７をオンにしている期間の長さと、スイッチング素子Ｑ６７を開閉する周期との比（オンデューティ）が大きければ、平滑コンデンサＣ９６に充電される電圧が高くなり、光源ＬＡが明るく点灯する。逆に、オンデューティが小さければ、平滑コンデンサＣ９６に充電される電圧は低くなり、光源ＬＡが暗く点灯する。
【００４６】
電圧制御回路３４０’は、調光度指示期間判定部３４１、調光度判定部３４２、制御信号生成部３４３を有する。
制御信号生成部３４３は、調光度判定部３４２が判定した調光度に基づいて、スイッチング素子Ｑ６７を開閉する制御信号を生成する。制御信号生成部３４３は、調光度判定部３４２が判定した調光度が高いほど、オンデューティが大きくなる制御信号を生成し、逆に、調光度判定部３４２が判定した調光度が低いほど、オンデューティが小さくなる制御信号を生成する。
【００４７】
このように、光源ＬＡが、直流電力により点灯し、印加する電圧により明るさを変えることができるものである場合、光源ＬＡを駆動する直流電力を生成する直流電源回路３６０が生成する直流電圧を、電圧制御回路３４０’が判定した調光度に基づいて変化させることにより、光源ＬＡの明るさを変化させることができる。
【００４８】
電圧制御回路３４０’は、電源線８１１，８１２からダイオードブリッジＤＢ３が入力した交流を全波整流した脈流電圧に基づいてゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスにより、調光度を判定する。このため、点灯装置３００は、電源線８１１，８１２を介して調光度の指示を入力することができ、電源線８１１，８１２とは別の配線を必要としない。また、点灯装置３００は、動作に必要な十分な電力の供給を、電力供給期間に受けることができるので、正常に動作することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 調光装置、１１０ 電源回路、１１４ 電源ＩＣ、１２０，３２０ ゼロクロス検出回路、１３０ 調光度入力回路、１４０ スイッチ制御回路、１４１ 半サイクル計数部、１４２ 調光度指示期間決定部、１４３ スイッチ信号生成部、１５０ スイッチング回路、２００ 照明器具、３００ 点灯装置、３１０ 制御電源回路、３３０ ランプ検出回路、３４０ ドライブ制御回路、３４０’ 電圧制御回路、３４１ 調光度指示期間判定部、３４２ 調光度判定部、３４３ 制御信号生成部、３５０ ドライブ回路、３６０ 直流電源回路、３６１ ＰＦＣ、３７０ インバータ回路、５１１〜５１３ パターン、５２１〜５２５ パルス、８００ 照明制御システム、８１１，８１２ 電源線、ＡＣ 交流電源、Ｃ１３，Ｃ６６，Ｃ８４，Ｃ９６ 平滑コンデンサ、Ｃ８２ 結合コンデンサ、Ｃ８３ 始動コンデンサ、Ｄ１２，Ｄ６５，Ｄ６８，Ｄ９５ 整流素子、ＤＢ１〜ＤＢ４ ダイオードブリッジ、Ｌ６４，Ｌ８１ チョークコイル、Ｌ９１ 一次巻線、Ｌ９２ 二次巻線、ＬＡ 光源、ＰＣ フォト双方向サイリスタカプラ、Ｑ２４，Ｑ５５，Ｑ６２，Ｑ６７，Ｑ７１，Ｑ７２ スイッチング素子、Ｒ２１，Ｒ２２ 分圧抵抗、Ｒ２５ プルアップ抵抗、Ｒ３１，Ｒ３２ ランプ検出抵抗、Ｒ５２，Ｒ５３ 抵抗、Ｔ 半サイクル期間、ｔ 遮断期間、Ｔ１１，Ｔ９０ トランス、Ｔ５４ 双方向サイリスタ、ｖＡＣ 電源電圧、ｖ’ＡＣ 調光信号付電源電圧、ｖＳＷ スイッチ信号電圧、ＶＲ 可変抵抗器、ｖｚ，ｖ’ｚ ゼロクロス検出電圧、Ｚ２３，Ｚ６９ 定電圧ダイオード。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、調光機能付きの照明器具を有する照明制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
白熱灯などの光源を点灯する照明制御システムにおいて、光源に供給される電力の導通角を位相制御することにより電力波形の一部を切り欠き、光源に供給される電力を調整することにより、光源の明るさを変化させる調光方式がある。
これに対し、蛍光灯などの放電灯やＬＥＤなどの光源を点灯する点灯装置の場合、点灯装置に供給する電力を単純に削減したのでは動作が不安定となったり、ちらつきが発生したりする。このため、点灯装置に電力を供給する電源線とは別に調光信号線を設け、点灯装置に対して調光信号線を介して調光信号を伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−１１２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源線とは別に調光信号線を設ける場合、点灯装置への配線が増えるので、配線工事のコストが高くなる。また、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具に交換する場合も、配線を追加する工事が必要となる。
この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電源線を介して調光信号を伝達しつつ、点灯装置を安定して動作させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる調光装置は、交流電源から電源線を介して供給される電力により光源を点灯する点灯装置に対して上記光源の調光度を指示する調光装置において、
上記電源線に介在するスイッチと、
上記交流電源の二サイクル以上の期間を一つの周期とし、上記一つの周期のうち少なくとも一つの半サイクルを調光指示期間とし、上記一つの周期のうち上記調光指示期間以外の期間を電力供給期間とし、上記調光指示期間の間に上記スイッチを遮断させる遮断期間を設け、上記電力供給期間の間は上記スイッチを継続して導通させ、上記遮断期間の長さにより上記点灯装置に対して指示する調光度を表わすスイッチ制御回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる調光装置によれば、電源線を介して、電力供給期間において点灯装置に対して安定動作のために最低限必要な電力を供給しつつ、調光度指示期間において点灯装置に対して調光度を指示することができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具の普及を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における照明制御システム８００の全体構成を示すシステム構成図。
【図２】実施の形態１における調光装置１００の構成を示す回路構成図。
【図３】実施の形態１における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図。
【図４】実施の形態１における調光装置１００が決定する調光度指示期間と電力供給期間との順序のパターンの一例を示す概念図。
【図５】実施の形態１におけるスイッチング回路１５０の変形例を示す図。
【図６】実施の形態１の変形例における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図。
【図７】実施の形態１における点灯装置３００の構成を示す回路構成図。
【図８】実施の形態１における点灯装置３００の各部の電圧の一例を示すグラフ図。
【図９】実施の形態１におけるゼロクロス検出回路３２０が出力するゼロクロス検出電圧ｖ’ｚの一例を示すグラフ図。
【図１０】実施の形態１における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係を示す図。
【図１１】実施の形態１における点灯装置３００の変形例を示す図。
【図１２】実施の形態１における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係の変形例を示す図。
【図１３】実施の形態２における点灯装置３００の構成を示す回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図１０を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における照明制御システム８００の全体構成を示すシステム構成図である。
照明制御システム８００は、調光装置１００、複数の照明器具２００を有する。
調光装置１００は、商用電源などの交流電源ＡＣから照明器具２００へ交流電力を供給する電源線８１１，８１２の途中に挿入されている。調光装置１００は、電源線８１１，８１２を介して、照明器具２００に対して、光源ＬＡを点灯する明るさ（以下「調光度」と呼ぶ。）を指示する。
照明器具２００は、それぞれ、点灯装置３００、光源ＬＡを有する。点灯装置３００は、電源線８１１，８１２から入力した交流電力から、光源ＬＡを点灯する電力を生成する。点灯装置３００は、電源線８１１，８１２を介して、調光装置１００からの指示を受け取り、指示された調光度で光源ＬＡを点灯する。
【００１０】
図２は、この実施の形態における調光装置１００の構成を示す回路構成図である。
調光装置１００は、電源回路１１０、ゼロクロス検出回路１２０、調光度入力回路１３０、スイッチ制御回路１４０、スイッチング回路１５０を有する。調光装置１００は、スイッチング回路１５０をオンオフすることにより、交流電源ＡＣから点灯装置３００へ交流電力を供給したり、供給を遮断したりすることにより、点灯装置３００に対して、調光度を指示する。
【００１１】
電源回路１１０は、トランスＴ１１、ダイオードブリッジＤＢ１、整流素子Ｄ１２、平滑コンデンサＣ１３、電源ＩＣ１１４を有する。
トランスＴ１１が、交流電源ＡＣから供給された交流電力の電圧を降圧し、ダイオードブリッジＤＢ１が全波整流して、脈流電圧を生成し、平滑コンデンサＣ１３を充電する。ダイオードブリッジＤＢ１が生成した脈流電圧はゼロクロス検出回路１２０がゼロクロスの検出に用いるため、整流素子Ｄ１２が、平滑コンデンサＣ１３に充電された電圧の影響を遮断する。電源ＩＣ１１４が、平滑コンデンサＣ１３に充電された電圧を安定化して、調光装置１００内の各部に供給する直流電源とする。
【００１２】
ゼロクロス検出回路１２０（ゼロクロス回路）は、交流電源ＡＣから供給された交流電力の電圧がほぼ０になるタイミング（以下「ゼロクロス」と呼ぶ。）を検出する。ゼロクロス検出回路１２０は、分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、定電圧ダイオードＺ２３、スイッチング素子Ｑ２４、プルアップ抵抗Ｒ２５を有する。
ダイオードブリッジＤＢ１が生成した脈流電圧を、分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が分圧し、定電圧ダイオードＺ２３の降伏電圧を超えると、スイッチング素子Ｑ２４がオンになり、プルアップ抵抗Ｒ２５の電圧降下により、ゼロクロス検出回路１２０が出力するスイッチング素子Ｑ２４とプルアップ抵抗Ｒ２５との接続点の電圧（以下「ゼロクロス検出電圧ｖｚ」と呼ぶ。）は、低電位となる。分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が分圧した電圧が、定電圧ダイオードＺ２３の降伏電圧以下の場合、スイッチング素子Ｑ２４がオフになり、ゼロクロス検出電圧ｖｚは、電源回路１１０が生成した直流電源の電圧とほぼ等しくなる。これにより、ゼロクロス検出回路１２０は、交流電源ＡＣから供給された交流電力の電圧のゼロクロスを検出する。
【００１３】
調光度入力回路１３０は、利用者が指定する所望の調光度を入力する。調光度入力回路１３０は、可変抵抗器ＶＲを有する。利用者は、可変抵抗器ＶＲの摺動子を回して、所望の調光度に対応する位置に合わせる。調光度入力回路１３０は、電源回路１１０が生成した直流電圧を、可変抵抗器ＶＲにより分圧した電圧を出力する。
【００１４】
スイッチング回路１５０（スイッチ）は、フォト双方向サイリスタカプラＰＣ、抵抗Ｒ５２，Ｒ５３、双方向サイリスタＴ５４を有する。
双方向サイリスタＴ５４（スイッチング素子）は、電源線８１１に挿入されていて、トリガ電流が所定の値以上になってから電源線８１１を流れる電流が０になるまでの期間オンになり、それ以外の期間はオフになる。フォト双方向サイリスタカプラＰＣは、双方向サイリスタＴ５４の駆動用であり、スイッチ制御回路１４０が出力するスイッチ信号の電位が低電位になると、抵抗Ｒ５２を介して流れる電流により一次側の発光ダイオードが発光し、二次側のフォト双方向サイリスタがオンになって、抵抗Ｒ５３を介して双方向サイリスタＴ５４にトリガ電流が流れる。
【００１５】
スイッチ制御回路１４０は、ゼロクロス検出回路１２０が検出したゼロクロスと、調光度入力回路１３０が入力した調光度とに基づいて、スイッチング回路１５０をオンオフするスイッチ信号を生成する。
スイッチ制御回路１４０は、交流電源ＡＣから供給される交流電力の半サイクル（以下「半サイクル期間Ｔ」と呼ぶ。）を一つの単位とし、連続した所定の数の半サイクル期間Ｔを一つの周期として、同じパターンのスイッチ信号を繰り返す。例えば、交流電源ＡＣの周波数が５０Ｈｚなら、交流電力の一サイクルは２０ミリ秒であり、半サイクル期間Ｔは１０ミリ秒である。例えば、２０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とすると、スイッチ制御回路１４０は、０．２秒ごとに同じパターンを繰り返すスイッチ信号を生成する。
スイッチ制御回路１４０は、ゼロクロス検出回路１２０が検出したゼロクロスに基づいて、交流電源ＡＣから供給される交流電力の電圧がゼロクロスしてから、次にゼロクロスするまでの期間を、半サイクル期間Ｔとする。スイッチ制御回路１４０は、一つの周期に含まれる複数の半サイクル期間Ｔのうち、所定の位置の半サイクル期間Ｔを、調光度指示期間とし、それ以外の半サイクル期間Ｔを、電力供給期間とする。
スイッチ制御回路１４０は、調光度指示期間を、調光度入力回路１３０が入力した調光度に基づいて、導通期間（オン期間）と遮断期間（オフ期間）とに分割する。スイッチ制御回路１４０は、導通期間の間は、スイッチング回路１５０をオンにして、点灯装置３００に対して、交流電源ＡＣからの交流電力を供給し、遮断期間の間は、スイッチング回路１５０をオフにして、点灯装置３００に対する交流電力の供給を遮断する。これにより、点灯装置３００に対して、調光度を指示する。
また、電力供給期間の間は、スイッチ制御回路１４０は、スイッチング回路１５０を継続してオンにして、点灯装置３００に対して、交流電源ＡＣからの交流電力を供給する。これにより、点灯装置３００に対して、安定動作に必要な最低限の電力を供給する。
【００１６】
スイッチ制御回路１４０は、例えばマイコン、論理回路などにより構成される。スイッチ制御回路１４０は、半サイクル計数部１４１、調光度指示期間決定部１４２、スイッチ信号生成部１４３を有する。スイッチ制御回路１４０をマイコンにより構成する場合、これらのブロックは、あらかじめ記憶したプログラムをマイコンが実行することにより実現される。
半サイクル計数部１４１（計数回路）は、ゼロクロス検出回路１２０が検出したゼロクロスに基づいて、半サイクル期間Ｔの数を計数する。半サイクル計数部１４１は、計数した半サイクル期間Ｔの数が、一つの周期に含まれる半サイクル期間Ｔの数に達した場合、計数した数をリセットする。これにより、現在の半サイクル期間Ｔが、一つの周期のなかで、何番目の半サイクル期間Ｔであるかが判明する。
調光度指示期間決定部１４２は、あらかじめ、一つの周期のなかで、何番目の半サイクル期間Ｔを、調光度指示期間とするかを記憶している。調光度指示期間決定部１４２は、半サイクル計数部１４１が計数した半サイクルの数が、あらかじめ記憶した調光度指示期間の位置と一致した場合に、現在の半サイクル期間Ｔを、調光度指示期間とすると判定する。それ以外の場合、調光度指示期間決定部１４２は、現在の半サイクル期間Ｔを、電力供給期間とすると判定する。
スイッチ信号生成部１４３（トリガ生成回路）は、調光度指示期間決定部１４２が判定した判定結果に基づいて、現在の半サイクル期間Ｔが電力供給期間である場合、スイッチング回路１５０をオンにするスイッチ信号を生成する。スイッチ信号は、スイッチ信号生成部１４３の出力端子の電圧（以下「スイッチ信号電圧ｖＳＷ」と呼ぶ。）で表わされる。この例では、スイッチ信号電圧ｖＳＷが低電位の場合に、スイッチング回路１５０がオンになるので、スイッチ信号生成部１４３は、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位にする。
現在の半サイクル期間Ｔが調光度指示期間である場合、スイッチ信号生成部１４３は、調光度入力回路１３０が入力した調光度に基づいて、スイッチング回路１５０を導通期間の間オンにし、遮断期間の間オフにするスイッチ信号を生成する。例えば、スイッチ信号生成部１４３は、調光度指示期間である半サイクル期間Ｔの前半を遮断期間とし、後半を導通期間として、光源ＬＡを暗く点灯する調光度の場合に遮断期間を長くし、光源ＬＡを明るく点灯する調光度の場合に導通期間を長くする。
【００１７】
図３は、この実施の形態における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図である。
調光装置１００が交流電源ＡＣから入力する電圧（以下「電源電圧ｖＡＣ」と呼ぶ。」は、例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、１００Ｖ〜２５４Ｖの正弦波である。
ゼロクロス検出回路１２０は、電源電圧ｖＡＣのゼロクロスを検出し、電源電圧ｖＡＣの半サイクルごとに１つのパルスを出力する。
半サイクル計数部１４１が、ゼロクロス検出電圧ｖｚのパルスを数え、調光度指示期間決定部１４２が、一つの周期のなかで、あらかじめ定められた位置の半サイクル期間を、調光度指示期間とし、それ以外の半サイクル期間を、電力供給期間とする。
スイッチ信号生成部１４３は、電力供給期間において、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位とし、調光度指示期間において、半サイクル期間ごとに、前半の期間ｔを遮断期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを高電位とし、残りの期間を導通期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位とする。
スイッチング回路１５０は、スイッチ信号電圧ｖＳＷが低電位の間、及び、スイッチ信号電圧ｖＳＷが低電位となってから電源線８１１を流れる電流が０になるまでの間、導通し、それ以外の期間、絶縁する。これにより、調光装置１００が出力する電圧（以下「調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣ」と呼ぶ。）は、電力供給期間において、電源電圧ｖＡＣとほぼ同じとなり、調光度指示期間において、正弦波の一部を切り欠いた波形となる。
【００１８】
図４は、この実施の形態における調光装置１００が決定する調光度指示期間と電力供給期間との順序のパターンの一例を示す概念図である。
パターン５１１において、調光装置１００は、２０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とし、最初の２つの半サイクル期間Ｔを調光度指示期間とし、残りの１８個の半サイクル期間Ｔを電力供給期間とする。
パターン５１２において、調光装置１００は、２０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とし、最初と三番目の半サイクル期間を調光度指示期間とし、二番目と四番目以降の半サイクル期間を電力供給期間とする。
パターン５１３において、調光装置１００は、１０個の半サイクル期間Ｔを一つの周期とし、最初の半サイクル期間を調光度指示期間とし、残りの９個の半サイクル期間を電力供給期間とする。
【００１９】
例えば、パターン５１１の場合、半サイクル計数部１４１は、０からカウントを開始して、ゼロクロス検出電圧ｖｚのパルスの数を数え、２０になったら０に戻る。調光度指示期間決定部１４２は、半サイクル計数部１４１が計数した数が０または１の場合に、調光度指示期間であると判定し、それ以外の場合に、電力供給期間であると判定する。
【００２０】
一つの周期を構成する半サイクル期間の数、及び、調光度指示期間の数、調光度指示期間と電力供給期間との順序のパターンは、任意に設定してよいが、一つの周期を構成する半サイクル期間の数に対する調光度指示期間の数の割合は、１０対１程度が最も好ましい。そうすれば、調光度指示期間において、遮断期間ｔが半サイクル期間Ｔとほぼ等しく、点灯装置３００に対して電力がほとんど供給されない場合であっても、遮断期間ｔがほぼ０である場合と比較して、９０％の電力を点灯装置３００に対して供給することができるので、点灯装置３００の正常動作を保証することができる。調光度指示期間の割合をもっと低くすれば、点灯装置３００に最低限供給できる電力が増えるが、点灯装置３００に調光度の指示が届くのにかかる時間が長くなる。このため、半サイクル期間に対する調光度指示期間の割合は、５対１〜２０対１の範囲内とすることが好ましい。
【００２１】
図５は、この実施の形態におけるスイッチング回路１５０の変形例を示す図である。
この例において、スイッチング回路１５０は、スイッチング素子Ｑ５５、ダイオードブリッジＤＢ２を有する。スイッチング素子Ｑ５５は、スイッチ信号電圧ｖＳＷが高電位のときオンとなり、低電位のときオフとなる。スイッチング素子Ｑ５５は、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴであり、片方向にしか電流を流せない点が双方向サイリスタＴ５４と異なる。このため、ダイオードブリッジＤＢ２が整流することにより、スイッチング素子Ｑ５５が導通したときに流れる電流を一方向としている。
【００２２】
図６は、この実施の形態の変形例における調光装置１００の各部の電圧の一例を示すグラフ図である。
スイッチ信号生成部１４３は、電力供給期間において、スイッチ信号電圧ｖＳＷを高電位とし、調光度指示期間において、半サイクル期間Ｔごとに、前半の期間を導通期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを高電位とし、後半の期間ｔを遮断期間として、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位とする。これにより、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣは、電力供給期間において、電源電圧ｖＡＣとほぼ同じとなり、調光度指示期間において、正弦波の一部を切り欠いた波形となる。
【００２３】
双方向サイリスタＴ５４を用いる場合、双方向サイリスタＴ５４がひとたびオンになると、電源線８１１を流れる電流が０になるまでオン状態を続ける。このため、遮断期間は、半サイクル期間の前半に設定する必要がある。これに対し、変形例では、スイッチ信号電圧ｖＳＷを低電位にすれば、いつでもスイッチング素子Ｑ５５をオフにすることができるので、遮断期間の位置が制約されない。そのため、遮断期間を、半サイクル期間の途中から最後までに設定すれば、スイッチング素子Ｑ５５がオフからオンになるときに点灯装置３００に急激に電圧が印加されることがないので、騒音の発生などを抑えることができる。
【００２４】
図７は、この実施の形態における点灯装置３００の構成を示す回路構成図である。
点灯装置３００は、光源ＬＡとして、蛍光灯などの放電灯を点灯する装置である。点灯装置３００は、ダイオードブリッジＤＢ３、直流電源回路３６０、インバータ回路３７０、ランプ検出抵抗Ｒ３１，Ｒ３２、チョークコイルＬ８１、結合コンデンサＣ８２、始動コンデンサＣ８３、制御電源回路３１０、ゼロクロス検出回路３２０、ランプ検出回路３３０、ドライブ制御回路３４０、ドライブ回路３５０を有する。
ダイオードブリッジＤＢ３は、調光装置１００から電源線８１１，８１２を介して調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣを入力し、全波整流する。
直流電源回路３６０は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した電圧から直流電圧を生成する。直流電源回路３６０は、例えば、ＰＦＣ３６１、スイッチング素子Ｑ６２、抵抗Ｒ６３、チョークコイルＬ６４、整流素子Ｄ６５、平滑コンデンサＣ６６からなるアクティブフィルタ回路（高調波抑制回路、昇圧チョッパ回路）である。
インバータ回路３７０（電力変換回路、ハーフブリッジ回路）は、直流電源回路３６０が生成した直流電圧から高周波の交流電圧を生成する。インバータ回路３７０は、直流電源回路３６０の出力に直列に電気接続した二つのスイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２を有する。スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２は、それぞれ、ドライブ回路３５０が生成したドライブ信号にしたがって、オンオフする。スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２が高周波で交互にオンオフすることにより、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２の接続点に高周波の矩形波電圧が発生する。
ドライブ回路３５０は、ドライブ制御回路３４０が生成した制御信号にしたがって、ドライブ信号を生成する。
チョークコイルＬ８１（バラストチョーク）は、光源ＬＡを流れる電流（以下「ランプ電流」と呼ぶ。）を制限する。結合コンデンサＣ８２（直流カットコンデンサ）は、インバータ回路３７０が生成した交流電圧の直流成分をカットする。始動コンデンサＣ８３は、光源ＬＡの始動時に、チョークコイルＬ８１と共振することにより、光源ＬＡの両端に高電圧を発生させ、放電を開始させる。
ランプ検出回路３３０は、光源ＬＡが接続されているか否かを判定する。インバータ回路３７０が停止しているとき、光源ＬＡが接続されていれば、直流電源回路３６０が出力した直流電圧が、ランプ検出抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介して、結合コンデンサＣ８２に印加され、結合コンデンサＣ８２は、直流電源回路３６０が生成した直流電圧まで充電される。これに対し、光源ＬＡが接続されていなければ、結合コンデンサＣ８２は、充電されない。ランプ検出回路３３０は、結合コンデンサＣ８２の両端電圧を検出することにより、光源ＬＡが接続されているか否かを判定する。
【００２５】
制御電源回路３１０は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した電圧から、ドライブ制御回路３４０などを動作させる電源となる直流電圧を生成する。
ゼロクロス検出回路３２０（電源電圧検出回路）は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した電圧から、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣのゼロクロスを検出する。ゼロクロス検出回路３２０の構成は、例えば、調光装置１００のゼロクロス検出回路１２０と同じ構成でもよいし、異なる構成でもよい。
【００２６】
ドライブ制御回路３４０（調光度判定回路）は、光源ＬＡの接続の有無や、調光装置１００から指示された調光度などに基づいて、ドライブ回路３５０を制御する制御信号を生成する。例えば、ドライブ制御回路３４０は、光源ＬＡが接続されていないとランプ検出回路３３０が判定した場合、ドライブ回路３５０にドライブ信号を生成しないことを指示する制御信号を生成する。制御信号による指示にしたがって、ドライブ回路３５０がドライブ信号を生成しないと、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２がともにオフになるので、インバータ回路３７０は、交流電圧を生成しない。
また、ドライブ制御回路３４０は、光源ＬＡが接続されているとランプ検出回路３３０が判定した場合、ゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスに基づいて、調光装置１００が指示した調光度を判定し、判定した調光度に対応する周波数のドライブ信号を生成するよう、ドライブ回路３５０に指示する制御信号を生成する。制御信号による指示にしたがって、ドライブ回路３５０が、指示された周波数のドライブ信号を生成し、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２がその周波数で交互にオンオフするので、インバータ回路３７０は、その周波数の交流電圧を生成する。ランプ電流は、チョークコイルＬ８１によって制限されるので、インバータ回路３７０が生成する交流電圧の周波数が高ければランプ電流は小さく、周波数が低ければランプ電流は大きくなる。これにより、光源ＬＡの明るさが変化する。
【００２７】
ドライブ制御回路３４０は、例えばマイコンや論理回路などにより構成される。ドライブ制御回路３４０は、調光度指示期間判定部３４１、調光度判定部３４２、制御信号生成部３４３を有する。ドライブ制御回路３４０をマイコンにより構成する場合、これらのブロックは、あらかじめ記憶したプログラムをマイコンが実行することにより実現される。
調光度指示期間判定部３４１は、ゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスに基づいて、現在の半サイクル期間が、調光度指示期間であるか電力供給期間であるかを判定する。
調光度判定部３４２は、現在の半サイクル期間が調光度指示期間であると調光度指示期間判定部３４１が判定した場合に、ゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスに基づいて、調光装置１００が指示した調光度を判定する。
制御信号生成部３４３は、ランプ検出回路３３０が判定した結果に基づいて、光源ＬＡが接続されている場合に、調光度判定部３４２が判定した調光度に対応する周波数のドライブ信号を生成するようドライブ回路３５０に指示する制御信号を生成する。
【００２８】
図８は、この実施の形態における点灯装置３００の各部の電圧の一例を示すグラフ図である。
点灯装置３００が電源線８１１，８１２を介して調光装置１００から入力する調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣは、電力供給期間において正弦波、調光指示期間において正弦波の一部を切り欠いた波形である。
ゼロクロス検出回路３２０が出力する電圧（以下「ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚ」と呼ぶ。）は、電力供給期間において、ゼロクロス検出回路１２０が出力するゼロクロス検出電圧ｖｚと同様、半サイクル期間Ｔごとに１つの短いパルスとなる。これに対し、調光度指示期間においては、遮断期間ｔの間、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚが高電位となるので、パルスの幅が大きくなる。ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの幅は、遮断期間ｔの長さとほぼ同じである。
調光度判定部３４２は、電力供給期間におけるパルスの間隔から、半サイクル期間Ｔの長さを求め、調光度指示期間におけるパルスの幅（ゼロ判定期間）から、遮断期間ｔの長さを求める。調光度判定部３４２は、求めた半サイクル期間Ｔの長さと遮断期間ｔの長さとから、調光装置１００が指示した調光度を求める。
【００２９】
図９は、この実施の形態におけるゼロクロス検出回路３２０が出力するゼロクロス検出電圧ｖ’ｚの一例を示すグラフ図である。
この図において、横軸は時刻を表わす。ただし、調光装置１００が一つの周期とする半サイクル期間２０個分の期間ごとに折り返し、全部で半サイクル期間８０個分を示している。
【００３０】
点灯装置３００は、調光装置１００が一つの周期とする半サイクル期間Ｔの数（この例では２０）をあらかじめ記憶しているが、一つの周期がいつ開始されるのかが特定されていないので、これを判定する必要がある。また、交流電源ＡＣの瞬停（瞬時停電）やサグ（電圧低下）が発生した場合に、調光装置１００による遮断と紛らわしいので、これを区別する必要がある。
この図において、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの間隔や幅が通常と異なっている箇所がいくつかある。このうち、パルス５２１は、調光装置１００による遮断によるものである。パルス５２２，５２５は、交流電源ＡＣのサグにより、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣが低下し、パルスの幅が通常より広くなったものである。パルス５２３，５２４は、交流電源ＡＣの瞬停により、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣが０になり、ゼロクロスとして検出されたものである。
この図に示したように、一つの周期である時間ごとに折り返してみると、調光装置１００による遮断は、常に同じ位置に現れるのに対し、それ以外の原因によるものは、現れる位置がバラバラである。調光度指示期間判定部３４１は、これを利用して、調光度指示期間を判定する。
【００３１】
調光度指示期間判定部３４１は、まず、半サイクル期間Ｔの長さを求める。半サイクル期間Ｔの長さは、交流電源ＡＣの周波数により異なるからである。調光度指示期間判定部３４１は、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの間隔を測定し、測定したパルスの間隔を平均して、半サイクル期間Ｔの長さを求める。このとき、調光度指示期間判定部３４１は、パルス５２３やパルス５２４のように、他のパルスの間隔と比較して大幅に間隔が大きい場合や大幅に間隔が小さい場合は、異常値として除外して、平均値を算出する。
次に、調光度指示期間判定部３４１は、あらかじめ記憶した一つの周期を構成する半サイクル期間Ｔの数（この例では２０）に基づいて、一つの周期の長さを求める。
そして、調光度指示期間判定部３４１は、適当な時刻を一つの周期の開始時刻とし、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスを、半サイクル期間Ｔを単位とした開始時刻からの経過時間によって分類する。これにより、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスは、一つの周期を構成する半サイクル期間Ｔの数と同じ数のグループに分類される。
調光度指示期間判定部３４１は、分類したそれぞれのグループごとに、ゼロクロス検出電圧ｖ’ｚのパルスの幅の平均値を求める。これにより、パルス５２２〜５２５のように、一時的にパルス幅が広くなった場合の影響は排除され、パルス５２１のように、常に同じ位置に現れたパルス幅の変動のみが検出される。調光度指示期間判定部３４１は、求めたパルス幅の平均値が所定の値より大きい場合に、対応する半サイクル期間を調光度指示期間の候補とする。
調光度指示期間判定部３４１は、あらかじめ、調光装置１００が調光度指示期間と電力供給期間とを配置する順序のパターンを記憶している。調光度指示期間判定部３４１は、あらかじめ記憶したパターンと、求めた調光度指示期間の候補とを比較して、どの半サイクル期間Ｔが調光度指示期間であるかを判定する。
【００３２】
例えば、調光度指示期間判定部３４１があらかじめ記憶したパターンが、図４に示したパターン５１１である場合、調光度指示期間は、連続した２つの半サイクル期間Ｔである。調光度指示期間判定部３４１は、図９に示したゼロクロス検出電圧ｖ’ｚから、１１番目と１２番目の半サイクル期間Ｔを調光度指示期間の候補とし、二つの調光度指示期間の候補が連続していることから、この２つの半サイクル期間Ｔが調光度指示期間であると判定する。仮に、調光度指示期間の候補が３つあり、２つが連続していて、１つが離れていたとすると、調光度指示期間判定部３４１は、３つの候補のうち、連続した２つの半サイクル期間Ｔを調光度指示期間であると判定する。
【００３３】
このようにして調光度指示期間判定部３４１が調光度指示期間であると判定した半サイクル期間Ｔについて、調光度判定部３４２が、遮断期間ｔの長さを求め、調光度を判定する。このとき、調光度判定部３４２は、調光度指示期間判定部３４１が求めたパルス幅の平均値を遮断期間ｔの長さとし、調光度指示期間判定部３４１が求めた半サイクル期間Ｔの長さと、遮断期間ｔの長さとに基づいて、調光度を判定する構成であってもよいし、最新の半サイクル期間Ｔにおけるパルス幅を遮断期間ｔの長さとして、調光度を判定する構成であってもよい。
【００３４】
図１０は、この実施の形態における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係を示す図である。
遮断期間ｔの長さがｔ１未満の場合、調光度判定部３４２は、調光度０％（すなわち消灯）と判定する。ｔ１は、調光信号付電源電圧ｖ’ＡＣがまったく遮断されていないときにゼロクロス検出回路３２０がゼロクロスを検出する期間の長さより長い時間に設定しておく。これにより、調光信号だけで光源ＬＡの点灯消灯も制御することができる。
遮断期間ｔの長さがｔ１の場合、調光度判定部３４２は、調光度が最低調光度（例えば２５％）であると判定する。
遮断期間ｔの長さがｔ１以上ｔ２以下の場合、調光度判定部３４２は、遮断期間ｔが長くなるほど調光度が高くなるよう、調光度を判定する。
遮断期間ｔの長さがｔ２より長く半サイクル期間Ｔより短い場合、調光度判定部３４２は、調光度１００％と判定する。
なお、電源周波数が変わると半サイクル期間Ｔの長さも変化するので、ｔ１、ｔ２は、絶対時間ではなく、半サイクル期間Ｔに対する比率として設定するほうが好ましい。
【００３５】
このように、調光度判定部３４２は、遮断期間ｔが長いほど調光度を高くし、遮断期間ｔがｔ２以上の場合は、調光度を１００％とする。点灯装置３００の動作（及び光源ＬＡの点灯）に必要な十分な電力が電力供給期間に点灯装置３００に供給されるので、遮断期間ｔが長くても、ちらつきなどを発生することなく、光源ＬＡを調光度１００％で点灯することができる。
【００３６】
図１１は、この実施の形態における点灯装置３００の変形例を示す図である。
この例において、点灯装置３００は、ＬＥＤなど直流電流により点灯する光源ＬＡを点灯する。点灯装置３００は、インバータ回路３７０、チョークコイルＬ８１、結合コンデンサＣ８２、ダイオードブリッジＤＢ４、平滑コンデンサＣ８４を有する。なお、インバータ回路３７０より前段の回路やドライブ制御回路３４０などは、省略している。
インバータ回路３７０が生成した高周波交流電圧が、チョークコイルＬ８１、結合コンデンサＣ８２、ダイオードブリッジＤＢ４、平滑コンデンサＣ８４、光源ＬＡからなる負荷回路に印加される。インバータ回路３７０が生成した高周波交流電圧の直流成分を結合コンデンサＣ８２がカットする。インバータ回路３７０から流れる負荷電流を、チョークコイルＬ８１が制限し、ダイオードブリッジＤＢ４が全波整流して、平滑コンデンサＣ８４が高周波成分を除去して、光源ＬＡを点灯する。
【００３７】
このような構成の点灯装置３００においても、インバータ回路３７０が生成する交流電圧の周波数を変えることにより、光源ＬＡを流れる電流を調整することができる。調光度判定部３４２が判定した調光度に基づいて、ドライブ回路３５０が生成するドライブ信号の周波数を変化させることにより、光源ＬＡを所望の調光度で点灯することができる。
【００３８】
図１２は、この実施の形態における調光度判定部３４２が判定する調光度と、遮断期間ｔの長さとの関係の変形例を示す図である。
光源ＬＡとしてＬＥＤなどを用いる場合には、最低調光度を設ける必要がないので、遮断期間ｔの長さがｔ１である場合、調光度判定部３４２は、調光度が０％であると判定する構成としてもよい。
【００３９】
この実施の形態における調光装置１００は、スイッチ制御回路１４０が、交流電源ＡＣの二サイクル以上の期間を一つの周期として、そのうち少なくとも一つの半サイクル（半サイクル期間Ｔ）を調光度指示期間とし、それ以外を電力供給期間とすることにより、電源線８１１，８１２を介して、電力供給期間において点灯装置３００に対して安定動作のために最低限必要な電力を供給しつつ、調光度指示期間において点灯装置３００に対して調光度を指示することができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線８１１，８１２以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具２００に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具２００の普及を促進することができる。
これを実現するための回路構成は、例えば次のような構成である。すなわち、ゼロクロス検出回路１２０が、交流電源ＡＣから供給される交流電圧のゼロクロスを検出する。計数回路（半サイクル計数部１４１）が、ゼロクロスを検出した回数を計数する。トリガ生成回路（スイッチ信号生成部１４３）が、計数回路が検出した回数が所定の数である場合に、ゼロクロス検出回路１２０がゼロクロスを検出した時刻から遮断期間ｔ経過後にトリガ信号を生成する。スイッチ（スイッチング回路１５０）が、双方向サイリスタであり、トリガ生成回路が生成したトリガ信号を入力する。これにより、計数回路が一周するのを一周期として、任意の位置の半サイクルを調光度指示期間とすることができる。
【００４０】
この実施の形態における点灯装置３００は、電源電圧検出回路（ゼロクロス回路３２０）が、電源線８１１，８１２から供給される電源電圧のゼロクロスを検出し、点灯回路が、ゼロ判定期間の長さに対応する調光度で光源ＬＡを点灯するので、電源線８１１，８１２を介して、安定動作に必要な電力の供給を受けつつ、調光装置１００が指示した調光度を受け取ることができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線８１１，８１２以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具２００に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具２００の普及を促進することができる。
【００４１】
この実施の形態における照明制御システム８００によれば、電源線８１１，８１２を介して、点灯装置３００に対して動作に必要な電力を供給しつつ、調光装置１００から点灯装置３００に対する調光度の指示を伝達することができる。これにより、調光信号を伝達するための配線を、電源線８１１，８１２以外に設ける必要がないので、配線工事にかかるコストを削減することができるとともに、既存の照明器具を調光機能付きの照明器具２００に交換することが容易となるので、省エネ効果の高い調光機能付きの照明器具２００の普及を促進することができる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２について、図１３を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
図１３は、この実施の形態における点灯装置３００の構成を示す回路構成図である。
点灯装置３００が点灯する光源ＬＡは、例えば複数の発光ダイオードを直列に電気接続した回路であり、直流電力により点灯する。光源ＬＡは、印加される電圧が高いほど明るく、低いほど暗く点灯する。
点灯装置３００は、ダイオードブリッジＤＢ３、直流電源回路３６０、ゼロクロス検出回路３２０、電圧制御回路３４０’を有する。
【００４４】
直流電源回路３６０は、ダイオードブリッジＤＢ３が出力した電力を入力して、直流電力を生成する。直流電源回路３６０が生成した直流電力は、光源ＬＡに印加され、光源ＬＡを点灯する。直流電源回路３６０は、電圧制御回路３４０’が生成した制御信号にしたがって、生成する直流電力の電圧値を変化する。直流電源回路３６０は、例えば、フライバック直流直流変換回路である。直流電源回路３６０は、整流素子Ｄ６５，Ｄ６８，Ｄ９５、平滑コンデンサＣ６６，Ｃ９６、トランスＴ９０、スイッチング素子Ｑ６７、定電圧ダイオードＺ６９を有する。
平滑コンデンサＣ６６は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した脈流電圧を平滑して、ほぼ一定の直流電圧を生成する。
整流素子Ｄ６５は、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した脈流電圧からゼロクロス検出回路３２０がゼロクロスを検出できるよう、ダイオードブリッジＤＢ３が全波整流した脈流電圧と、平滑コンデンサＣ６６が平滑した直流電圧とを分離する。
スイッチング素子Ｑ６７は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ６７は、電圧制御回路３４０’が出力した制御信号にしたがって開閉する。スイッチング素子Ｑ６７がオンになると、平滑コンデンサＣ６６の両端電圧が、トランスＴ９０の一次巻線Ｌ９１に印加される。
定電圧ダイオードＺ６９は、例えばツェナーダイオードであり、逆方向に所定以上の電圧が印加されると導通する。定電圧ダイオードＺ６９と整流素子Ｄ６８との直列回路は、一次巻線Ｌ９１に並列に電気接続し、一次巻線Ｌ９１に所定以上の電圧が発生するのを防止する。
整流素子Ｄ９５は、スイッチング素子Ｑ６７の開閉によりトランスＴ９０の二次巻線Ｌ９２に流れる電流を一方向に制限する。
平滑コンデンサＣ９６は、二次巻線Ｌ９２に流れる電流により充電され、光源ＬＡに印加される直流電圧を生成する。
【００４５】
スイッチング素子Ｑ６７は、電圧制御回路３４０’が生成した制御信号にしたがって、高周波で開閉する。スイッチング素子Ｑ６７をオンにしている期間の長さと、スイッチング素子Ｑ６７を開閉する周期との比（オンデューティ）が大きければ、平滑コンデンサＣ９６に充電される電圧が高くなり、光源ＬＡが明るく点灯する。逆に、オンデューティが小さければ、平滑コンデンサＣ９６に充電される電圧は低くなり、光源ＬＡが暗く点灯する。
【００４６】
電圧制御回路３４０’は、調光度指示期間判定部３４１、調光度判定部３４２、制御信号生成部３４３を有する。
制御信号生成部３４３は、調光度判定部３４２が判定した調光度に基づいて、スイッチング素子Ｑ６７を開閉する制御信号を生成する。制御信号生成部３４３は、調光度判定部３４２が判定した調光度が高いほど、オンデューティが大きくなる制御信号を生成し、逆に、調光度判定部３４２が判定した調光度が低いほど、オンデューティが小さくなる制御信号を生成する。
【００４７】
このように、光源ＬＡが、直流電力により点灯し、印加する電圧により明るさを変えることができるものである場合、光源ＬＡを駆動する直流電力を生成する直流電源回路３６０が生成する直流電圧を、電圧制御回路３４０’が判定した調光度に基づいて変化させることにより、光源ＬＡの明るさを変化させることができる。
【００４８】
電圧制御回路３４０’は、電源線８１１，８１２からダイオードブリッジＤＢ３が入力した交流を全波整流した脈流電圧に基づいてゼロクロス検出回路３２０が検出したゼロクロスにより、調光度を判定する。このため、点灯装置３００は、電源線８１１，８１２を介して調光度の指示を入力することができ、電源線８１１，８１２とは別の配線を必要としない。また、点灯装置３００は、動作に必要な十分な電力の供給を、電力供給期間に受けることができるので、正常に動作することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 調光装置、１１０ 電源回路、１１４ 電源ＩＣ、１２０，３２０ ゼロクロス検出回路、１３０ 調光度入力回路、１４０ スイッチ制御回路、１４１ 半サイクル計数部、１４２ 調光度指示期間決定部、１４３ スイッチ信号生成部、１５０ スイッチング回路、２００ 照明器具、３００ 点灯装置、３１０ 制御電源回路、３３０ ランプ検出回路、３４０ ドライブ制御回路、３４０’ 電圧制御回路、３４１ 調光度指示期間判定部、３４２ 調光度判定部、３４３ 制御信号生成部、３５０ ドライブ回路、３６０ 直流電源回路、３６１ ＰＦＣ、３７０ インバータ回路、５１１〜５１３ パターン、５２１〜５２５ パルス、８００ 照明制御システム、８１１，８１２ 電源線、ＡＣ 交流電源、Ｃ１３，Ｃ６６，Ｃ８４，Ｃ９６ 平滑コンデンサ、Ｃ８２ 結合コンデンサ、Ｃ８３ 始動コンデンサ、Ｄ１２，Ｄ６５，Ｄ６８，Ｄ９５ 整流素子、ＤＢ１〜ＤＢ４ ダイオードブリッジ、Ｌ６４，Ｌ８１ チョークコイル、Ｌ９１ 一次巻線、Ｌ９２ 二次巻線、ＬＡ 光源、ＰＣ フォト双方向サイリスタカプラ、Ｑ２４，Ｑ５５，Ｑ６２，Ｑ６７，Ｑ７１，Ｑ７２ スイッチング素子、Ｒ２１，Ｒ２２ 分圧抵抗、Ｒ２５ プルアップ抵抗、Ｒ３１，Ｒ３２ ランプ検出抵抗、Ｒ５２，Ｒ５３ 抵抗、Ｔ 半サイクル期間、ｔ 遮断期間、Ｔ１１，Ｔ９０ トランス、Ｔ５４ 双方向サイリスタ、ｖＡＣ 電源電圧、ｖ’ＡＣ 調光信号付電源電圧、ｖＳＷ スイッチ信号電圧、ＶＲ 可変抵抗器、ｖｚ，ｖ’ｚ ゼロクロス検出電圧、Ｚ２３，Ｚ６９ 定電圧ダイオード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から電源線を介して供給される電力により光源を点灯する点灯装置に対して上記光源の調光度を指示する調光装置において、
上記電源線に介在するスイッチと、
上記交流電源の二サイクル以上の期間を一つの周期とし、上記一つの周期のうち少なくとも一つの半サイクルを調光指示期間とし、上記一つの周期のうち上記調光指示期間以外の期間を電力供給期間とし、上記調光指示期間の間に上記スイッチを遮断させる遮断期間を設け、上記電力供給期間の間は上記スイッチを継続して導通させ、上記遮断期間の長さにより上記点灯装置に対して指示する調光度を表わすスイッチ制御回路とを有することを特徴とする調光装置。
【請求項２】
上記調光装置は、
上記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路と、
上記ゼロクロス検出回路が検出したゼロクロスの回数を計数する計数回路と、
上記計数回路が計数した回数が所定の数である場合に、上記ゼロクロス検出回路がゼロクロスを検出した時刻から上記遮断期間経過後にトリガ信号を生成し、上記計数回路が計数した回数が上記所定の数以外である場合に、上記ゼロクロス検出回路がゼロクロスを検出した時刻にトリガ信号を生成するトリガ生成回路とを有し、
上記スイッチは、上記トリガ生成回路が生成したトリガ信号を入力する双方向サイリスタであることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
【請求項３】
交流電源から電源線を介して供給される電力により光源を点灯する点灯装置において、
上記電源線から供給される電源電圧が、ゼロを含む所定の電圧範囲内であるか否かを判定する電源電圧検出回路と、
上記電源線から供給される電源電圧が上記所定の電圧範囲内であると上記電源電圧検出回路が判定した期間をゼロ判定期間とし、上記ゼロ判定期間の長さが所定の期間範囲内である場合に、上記ゼロ判定期間の長さに対応する調光度で上記光源を点灯する点灯回路とを有することを特徴とする点灯装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の調光装置と、請求項３に記載の点灯装置とを有することを特徴とする照明制御システム。
【請求項１】
交流電源から電源線を介して供給される電力により光源を点灯する点灯装置に対して上記光源の調光度を指示する調光装置において、
上記電源線に介在するスイッチと、
上記交流電源の二サイクル以上の期間を一つの周期とし、上記一つの周期のうち少なくとも一つの半サイクルを調光指示期間とし、上記一つの周期のうち上記調光指示期間以外の期間を電力供給期間とし、上記調光指示期間の間に上記スイッチを遮断させる遮断期間を設け、上記電力供給期間の間は上記スイッチを継続して導通させ、上記遮断期間の長さにより上記点灯装置に対して指示する調光度を表わすスイッチ制御回路とを有することを特徴とする調光装置。
【請求項２】
上記調光装置は、
上記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路と、
上記ゼロクロス検出回路が検出したゼロクロスの回数を計数する計数回路と、
上記計数回路が計数した回数が所定の数である場合に、上記ゼロクロス検出回路がゼロクロスを検出した時刻から上記遮断期間経過後にトリガ信号を生成し、上記計数回路が計数した回数が上記所定の数以外である場合に、上記ゼロクロス検出回路がゼロクロスを検出した時刻にトリガ信号を生成するトリガ生成回路とを有し、
上記スイッチは、上記トリガ生成回路が生成したトリガ信号を入力する双方向サイリスタであることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
【請求項３】
交流電源から電源線を介して供給される電力により光源を点灯する点灯装置において、
上記電源線から供給される電源電圧が、ゼロを含む所定の電圧範囲内であるか否かを判定する電源電圧検出回路と、
上記電源線から供給される電源電圧が上記所定の電圧範囲内であると上記電源電圧検出回路が判定した期間をゼロ判定期間とし、上記ゼロ判定期間の長さが所定の期間範囲内である場合に、上記ゼロ判定期間の長さに対応する調光度で上記光源を点灯する点灯回路とを有することを特徴とする点灯装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の調光装置と、請求項３に記載の点灯装置とを有することを特徴とする照明制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１９２２６６（Ｐ２０１０−１９２２６６Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３５７９４（Ｐ２００９−３５７９４）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
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