調光装置
【課題】交流電源のゼロクロスを正確に検出することで光源のちらつきを低減させた調光装置を提供する。
【解決手段】調光装置Ａは、自己保持機能を有するトライアックＱ１と、商用交流電源ＡＣからの入力電圧がゼロクロス付近の所定範囲であればゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出回路１と、ゼロクロス検出回路１から出力されるゼロクロス信号の信号幅をカウントし、カウント値が所定の基準値以上であれば上記のゼロクロス信号を商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定させるゼロクロス確定手段を構成するマイコン３と、マイコン３により確定したゼロクロス信号に同期して設定されたオン期間中はトライアックＱ１を駆動させるトリガ信号を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う調光制御回路２とを備える。
【解決手段】調光装置Ａは、自己保持機能を有するトライアックＱ１と、商用交流電源ＡＣからの入力電圧がゼロクロス付近の所定範囲であればゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出回路１と、ゼロクロス検出回路１から出力されるゼロクロス信号の信号幅をカウントし、カウント値が所定の基準値以上であれば上記のゼロクロス信号を商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定させるゼロクロス確定手段を構成するマイコン３と、マイコン３により確定したゼロクロス信号に同期して設定されたオン期間中はトライアックＱ１を駆動させるトリガ信号を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う調光制御回路２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源を調光点灯する調光装置に関し、特に、位相制御を行う調光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に白熱灯を調光制御する場合には、商用電源により駆動されるトライアックなどの位相制御素子が使用される。この場合、トライアックのゲート電極に与えられるトリガ信号を制御してトライアックをオン／オフさせることで、トライアックを介して商用電源に接続された白熱灯を調光点灯させている。
【０００３】
このようなトライアックのオン／オフを制御する方法としては、商用電源電圧が基準電圧以下となるタイミングをゼロクロス点として検出し、このゼロクロス点を基準に所定時間経過後にトライアックのゲート電極にトリガ信号を与え、商用電源電圧が０Ｖになるまでトライアックをオンにする方法が知られている。そしてこの場合、上記の所定時間を変更することで白熱灯の調光レベルを変化させることができる。
【０００４】
ところで、位相制御が行われる負荷としては電子トランスやＬＥＤ（発光ダイオード）などもあり、負荷が容量性になる場合もある。例えば、電子ダウントランスの入力端子間に接続された雑音防止用コンデンサは容量性負荷であり、このコンデンサの影響によりトライアックに流れる電流が商用電源の電圧位相に対して進相となる場合がある。この場合、ゲート電極へのトリガ信号がオフになるタイミングにおいて、トライアックに流れる電流が既にゼロクロス点をまたいで転流し、保持電流以上の電流がトライアックに流れることもある。そして、トリガ信号がオフの瞬間に保持電流以上の電流がトライアックに流れている場合にはトライアックをオフにすることができず、負荷電流がゼロになる次のタイミングまでトライアックはオン状態を維持することになり、その結果、調光不具合が生じていた。
【０００５】
そこで、上記の問題を解決するために、ゼロクロス検出回路で検出した商用電源のゼロクロス周期から次のゼロクロス点を推定し、このゼロクロス点よりも所定時間だけ早いタイミングでトリガ信号をオフにする調光器が提供されている（例えば特許文献１参照）。この調光器では、上記の進相電流が流れた場合でも、トリガ信号のオフタイミングがトライアックに流れる電流のゼロクロス点よりも前となるように上記の所定時間を設定することで、トライアックを確実にターンオフさせることができる。
【０００６】
また、交流電源の電圧変動によって照明負荷の照度がちらつくのを防止した調光スイッチも提供されている（例えば特許文献２参照）。上述の特許文献１に示した調光器では、例えば周辺機器が動作することによって交流電源の電圧変動が発生すると、照明負荷に対して供給される電源電圧が変動して照明負荷の照度がちらつく場合があるが、この調光スイッチでは、交流電源の電圧変動に応じてトライアックの導通位相角を制御することで照明負荷のちらつきを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５３１８１号公報（段落［００２０］−段落［００３８］、及び、第１，２図）
【特許文献２】特開平１１−６７４７０号公報（段落［００１０］−段落［００１７］、及び、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献１に示した調光器及び特許文献２に示した調光スイッチでは、トライアックに負荷電流が流れることによって生じる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロスを電源のゼロクロスと誤検出する可能性があった。そして、瞬時的な電圧降下によるゼロクロスを交流電源のゼロクロスと誤検出して調光動作を行うと、照明負荷の照度にちらつきが生じる可能性があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、交流電源のゼロクロスを正確に検出することで光源のちらつきを低減させた調光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の調光装置は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子と、交流電源からの入力電圧がゼロクロス付近の所定範囲であればゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号の信号幅をカウントし、カウント値が所定の基準値以上であればゼロクロス信号を交流電源波形のゼロクロスとして確定させるゼロクロス確定手段と、ゼロクロス確定手段により確定したゼロクロス信号に同期して設定されたオン期間中は双方向スイッチング素子を駆動させる駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う調光制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この調光装置において、制御手段は、ゼロクロス確定手段により確定したゼロクロス信号から推定される次のゼロクロスよりも前に駆動電圧をオフにし、ゼロクロス確定手段は、ゼロクロス信号を確定させてから、制御手段が駆動電圧をオフにするまでの間にゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号を無効にするのが好ましい。
【００１２】
また、この調光装置において、ゼロクロス確定手段は、制御手段が駆動電圧をオフにしてから、駆動電圧のオフ時から次のゼロクロスまでの時間より短い時間に設定された第１の時間が経過するまでの間にゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号を無効にするのも好ましい。
【００１３】
さらに、この調光装置において、ゼロクロス確定手段は、ゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号の停止時間が所定の第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号としてカウント動作を行うのも好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
交流電源のゼロクロスを正確に検出することで光源のちらつきを低減させた調光装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る調光装置の概略ブロック図である。
【図２】実施形態１の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】実施形態２の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【図４】実施形態３の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【図５】実施形態４の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る調光装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る調光装置は、例えば白熱灯やミニハロゲン電球、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの照明負荷を調光点灯するために用いられるものであり、特に、本調光装置はサイリスタを用いて位相制御を行う調光装置である。
【００１７】
（実施形態１）
図１は本発明に係る調光装置Ａの概略ブロック図であり、本調光装置Ａは、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子であるトライアックＱ１と、トライアックＱ１をオン／オフさせるトリガ信号を生成する調光制御回路２と、商用交流電源ＡＣからの入力電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路１とを主な構成要素として備える。
【００１８】
ゼロクロス検出回路１は、図１に示すように４個のダイオードにより構成された整流回路ＤＢを有し、整流回路ＤＢの直流出力端子間には抵抗Ｒ１を介してツェナーダイオードＺＤとフォトカプラＰＣ１とが直列に接続されている。また、フォトカプラＰＣ１のコレクタ端子は、ＮＯＴ回路を介してマイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に接続されるとともに、抵抗Ｒ２を介して直流電源Ｖｃｃにも接続されている。そして、フォトカプラＰＣ１がオフの状態では、コレクタ端子はＨレベルとなっており、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にはＬレベルの信号が入力される。また、フォトカプラＰＣ１がオンの状態では、コレクタ端子はＬレベルとなっており、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にはＨレベルの信号が入力される。なお、商用交流電源ＡＣのゼロクロスの検出動作については後述する。ここに、マイコン３の一部を含むゼロクロス検出回路１によりゼロクロス検出手段が構成されている。
【００１９】
調光制御回路２は、図１に示すようにフォトトライアックＱ２を有し、フォトトライアックＱ２の発光ダイオードは、アノード端子が直流電源Ｖｃｃに接続されるとともに、カソード端子がマイコン３の位相制御出力ポートＰ２に接続されている。また、フォトトライアックＱ２のトライアックは、抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路を介してトライアックＱ１の両端に接続されており、さらに抵抗Ｒ４の両端間にはコンデンサＣ１が並列に接続されている。また、トライアックＱ１のゲート電極は、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されている。ここに、マイコン３の一部を含む調光制御回路２により調光制御手段が構成されている。なお、入力されたゼロクロス信号が商用交流電源ＡＣのゼロクロスか否かを判別するゼロクロス確定手段もマイコン３の一部で構成されているが、ゼロクロス確定手段については後述する。
【００２０】
ここにおいて、図１に示すように、現場固有の電源環境に相当する高インピーダンスを擬似的に実現するインピーダンス要素Ｚが商用交流電源ＡＣに接続されており、照明負荷ＬａはトライアックＱ１を介してインピーダンス要素Ｚに接続されている。したがって、トライアックＱ１を介して照明負荷Ｌａに負荷電流が流れると、負荷電流に応じた電圧降下がインピーダンス要素Ｚに発生し、そのため商用交流電源ＡＣから照明負荷Ｌａに供給される電源電圧がゼロクロス付近まで低下することになる。なお、詳細については後述する。
【００２１】
図２は本調光装置Ａの動作を説明するための波形図であり、図中のＶＡＣＺはインピーダンス要素Ｚを介して供給される商用交流電源ＡＣからの入力電圧を表わしている。また、図中のＶＺＥＲＯ１はマイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号を、ＶＺＥＲＯ２は上記のゼロクロス確定手段により商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定したゼロクロス信号をそれぞれ表わしている。さらに、図中のＶＴＲＩＧはマイコン３の位相制御出力ポートＰ２から出力されるトリガ信号を表わしている。
【００２２】
ここで、ゼロクロス検出回路１及び調光制御回路２の基本動作について、図２を参照しながら説明する。整流回路ＤＢの出力電圧がツェナー電圧（ツェナーダイオードＺＤが降伏する電圧）以下、つまり商用交流電源ＡＣからの入力電圧ＶＡＣＺが、−ＶＺＤ≦ＶＡＣＺ≦＋ＶＺＤの範囲ではフォトカプラＰＣ１がオフになる。そして、フォトカプラＰＣ１がオフになることで、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にＬレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が入力される。
【００２３】
一方、整流回路ＤＢの出力電圧がツェナー電圧以上、つまり商用交流電源ＡＣからの入力電圧ＶＡＣＺが、ＶＡＣＺ＜−ＶＺＤ、又は、ＶＡＣＺ＞＋ＶＺＤの範囲ではフォトカプラＰＣ１はオンになる。そして、フォトカプラＰＣ１がオンになることで、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にはＨレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が入力される。つまり、商用交流電源ＡＣのゼロクロスを検出したときには、Ｌレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がマイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるのである。
【００２４】
次に、マイコン３は、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジで、内蔵のタイマ（図示せず）を起動させる。そして、タイマのカウント値が調光レベルに応じたカウント値Ｃ１になると、マイコン３は位相制御出力ポートＰ２からＬレベルのトリガ信号ＶＴＲＩＧを出力する。このトリガ信号ＶＴＲＩＧがＬレベルになると、フォトトライアックＱ２の発光ダイオードが発光し、フォトトライアックＱ２がオンになる。そして、フォトトライアックＱ２がオンになると、トライアックＱ１のゲート電極にトリガ信号が入力され、トライアックＱ１がオンになる。
【００２５】
一方、マイコン３の位相制御出力ポートＰ２から出力されるトリガ信号ＶＴＲＩＧがＨレベルになると、フォトトラアックＱ２の発光ダイオードがオフになるため、フォトトライアックＱ２がオフになる。そして、フォトトライアックＱ２がオフになると、トライアックＱ１のゲート電極に入力されていたトリガ信号が消失し、その結果、トライアックＱ１がオフになる。そして、商用交流電源ＡＣの各周期ごとに上述の動作を繰り返すことで、設定された調光レベルで照明負荷Ｌａが点灯することになる。
【００２６】
ここにおいて、本実施形態では、図２に示すように、上記のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１に同期して設定されたオン期間中はトライアックＱ１をオンにするトリガ信号ＶＴＲＩＧを与え続けるＤＣトリガ方式を採用している。また、進相電流による誤点弧を回避するために、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とその周期から次のゼロクロスを推定し、推定した次のゼロクロスよりも時間Ｔｏｆｆだけ早いタイミングでトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせている（つまり信号レベルをＨレベルに切り替えている）。
【００２７】
ところで、本実施形態では、商用交流電源ＡＣにインピーダンス要素Ｚが接続されており、時刻ｔ１のときにトライアックＱ１がオンになって照明負荷Ｌａに負荷電流が流れると、負荷電流に応じた電圧降下がインピーダンス要素Ｚに発生する。すると、商用交流電源ＡＣからの入力電圧ＶＡＣＺが＋ＶＺＤよりも小さくなることから、上述と同様の処理を経て時刻ｔ１のときにＬレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が発生してしまう。つまり、商用交流電源ＡＣのゼロクロス以外の要因によってゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が発生するのである。
【００２８】
そこで、本実施形態では、マイコン３の一部により構成された上記のゼロクロス確定手段により、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が商用交流電源ＡＣのゼロクロスか否かを判別している。以下、その動作について説明する。マイコン３では、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１のＨレベルからＬレベルへの立ち下がりエッジを検出し、このタイミングからゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の信号幅（ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＬレベルである時間）をタイマでカウントする。そして、このカウント値が所定の基準値（例えば３００μｓｅｃ）以上であれば、商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定させている（図２中のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２参照）。その結果、信号幅が基準値未満であるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１については商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして認識しないので、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして誤認識するのを抑えることができ、その結果、照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減させることができる。
【００２９】
ここにおいて、上述したゼロクロス確定手段を採用しない場合には、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１についても商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして検出される。そして、マイコン３では、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジで、タイマを起動してカウント動作を開始させる。その後、調光レベルに応じたカウント値Ｃ２に達した時刻ｔ２のときに、位相制御出力ポートＰ２からＬレベルのトリガ信号ＶＴＲＩＧを出力するのである。つまり、この場合には、商用交流電源ＡＣのゼロクロスのタイミングよりも早いタイミングでゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が入力されることになり、このゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１に従ってトライアックＱ１の点弧位相角が制御される。その結果、図２に示すようにトライアックＱ１の導通期間がＴ１からＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）に変化することになり、照明負荷Ｌａの照度にちらつきが生じてしまう。一方、本実施形態によれば、上述したゼロクロス確定手段を採用することで、上記の不具合を抑えることができる。なお、図２に示す例では、時刻ｔ３のときにトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフしているが、トライアックＱ１は自己保持機能を有していることから負荷電流がゼロになる時刻ｔ４まではオンし続け、その結果、トライアックＱ１の導通期間がＴ２になるのである。
【００３０】
而して、本実施形態によれば、信号幅のカウント値が所定の基準値以上であるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１のみを商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定するので、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスと誤検出するのを抑えることができ、その結果、照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減させた調光装置Ａを提供することができる。
【００３１】
（実施形態２）
本発明に係る調光装置の実施形態２を図３に基づいて説明する。本実施形態では、マイコン３において、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１をゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として確定させてからトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフにするまでの間に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１は無効にしている点で実施形態１と異なっている。なお、それ以外については実施形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。また、必要に応じて図１を参照する。
【００３２】
マイコン３は、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロス（図３中のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２）として確定させると（時刻ｔ５のとき）、タイマを起動してカウント動作を開始させる。なお、このときのカウント設定値Ｃ３は、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定させてからトリガ信号ＶＴＲＩＧがオフにされるまでの時間に設定されている。そして、マイコン３では、タイマによるカウント動作が終了する時刻ｔ６までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしている。これは、商用交流電源ＡＣのゼロクロスは上記の期間には存在しないため、この間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１は上述した瞬時的な電圧降下などによるものであると判断できるからである。また同様に、マイコン３では、次のゼロクロスが確定する時刻ｔ７からカウント設定値Ｃ４が経過する時刻ｔ８までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯについても無効にしている。
【００３３】
而して、本実施形態によれば、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１をゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として確定させてから、トライアックＱ１へのトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフにするまでの間のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１は無効にするので、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下や商用交流電源ＡＣに重畳されたノイズなどに起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスと誤検出するのを抑えることができ、その結果、照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減させた調光装置Ａを提供することができる。
【００３４】
（実施形態３）
本発明に係る調光装置の実施形態３を図４に基づいて説明する。本実施形態では、照明負荷Ｌａの調光下限付近まで調光させたときの照明負荷Ｌａの照度のちらつきを抑えるべく、トリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせてから更に一定時間ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしている点で実施形態２と異なっている。なお、それ以外については実施形態２と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。また、必要に応じて図１を参照する。
【００３５】
実施形態１，２で説明したように、本発明に係る調光装置Ａは、トライアックＱ１のオン時間、つまりトライアックＱ１の点弧位相角を制御することによって照明負荷Ｌａの調光レベルを調整することができる。そして、例えば調光下限付近まで調光レベルを変化させた場合には、図４に示すようにインピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下が商用交流電源ＡＣのゼロクロスに近づいていく。その結果、瞬時的な電圧降下によるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なり、１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１となる場合がある。この場合、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジが非周期的に変化するため、実施形態１，２のように信号の立ち下がりエッジでゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を検出すると、トライアックＱ１の点弧位相角が変化することになり、その結果、照明負荷Ｌａの照度にちらつきが生じる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、上記の不具合を解消するために、トリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせてから更に一定時間、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしている。ここにおいて、上記の一定時間は、トリガ信号ＶＴＲＩＧのオフ時から次のゼロクロスまでの時間よりも短い第１の時間（例えば１ｍｓｅｃ程度）に設定されており、さらにトリガ信号ＶＴＲＩＧの出力タイミングのカウント動作をゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち上がりエッジで開始させている。
【００３７】
次に、図４を参照しながら具体的に説明する。マイコン３は、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が確定した時刻ｔ９のとき、タイマを起動してカウント動作を開始させ、カウント設定値Ｃ５が経過する時刻ｔ１０までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１については無効にしている。また同様に、マイコン３は、次のゼロクロスが確定する時刻ｔ１１からカウント設定値Ｃ６が経過する時刻ｔ１２までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯについても無効にしている。なお、上記のカウント設定値Ｃ５，Ｃ６は、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を確定させてからトリガ信号ＶＴＲＩＧがオフにされるまでの時間と、上記の第１の時間とを合わせた時間に対応する値となっている。
【００３８】
而して、本実施形態では、トリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせてから第１の時間が経過するまでの間においても、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしているので、調光下限付近においても照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減することができる。
【００３９】
（実施形態４）
本発明に係る調光装置の実施形態４を図５に基づいて説明する。本実施形態では、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の停止時間が所定の第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１として取り扱う点で実施形態３と異なっている。なお、それ以外については実施形態３と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。また、必要に応じて図１を参照する。
【００４０】
本実施形態の調光装置Ａにおいて、調光レベルを調光下限の少し手前に設定した場合には、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なったり、離れたりする状態になる。この場合、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち上がりエッジを検出してゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を確定させていると、瞬時的な電圧降下によるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と誤認識してしまう場合がある。そして、その結果、照明負荷Ｌａの照度にちらつきが生じてしまう。
【００４１】
そこで、本実施形態では、上記の不具合を解消するために、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の停止時間Ｔ３（ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＨレベルとなっている時間）が所定の第２の時間（例えば１００μｓｅｃ）よりも短い場合には、図５に示すように１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として取り扱うようになっている。そして、このゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２の最後の立ち上がりエッジでゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２を確定させている。その結果、図５に示すように、瞬時的な電圧降下によるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なったり、離れたりする場合であっても、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２の確定タイミングは変化しないのである。
【００４２】
次に、図５を参照しながら具体的に説明する。マイコン３は、先のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち上がりエッジを検出すると、タイマを起動してカウント動作を開始させる。そして、タイマのカウント値が第２の時間に達する前に次のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジを検出すると、上記２つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として取り扱うのである。
【００４３】
而して、本実施形態によれば、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の停止時間Ｔ３が第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として取り扱うので、瞬時的な電圧降下やノイズに起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なったり、離れたりする状態にあっても、商用交流電源ＡＣのゼロクロスを検出することができ、照明負荷Ｌａの照度がちらつくのを低減させた調光装置Ａを提供することができる。
【００４４】
なお、上述した実施形態１〜４では、商用交流電源ＡＣのゼロクロスを検出すると、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＨレベルからＬレベルに立ち下がるような回路構成になっているが、ゼロクロスを検出したときにゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がるような回路構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１ ゼロクロス検出回路（ゼロクロス検出手段）
２ 調光制御回路（調光制御手段）
３ マイコン（ゼロクロス検出手段、ゼロクロス確定手段、調光制御手段）
ＡＣ 商用交流電源
Ｑ１ トライアック（双方向スイッチング素子）
Ａ 調光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源を調光点灯する調光装置に関し、特に、位相制御を行う調光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に白熱灯を調光制御する場合には、商用電源により駆動されるトライアックなどの位相制御素子が使用される。この場合、トライアックのゲート電極に与えられるトリガ信号を制御してトライアックをオン／オフさせることで、トライアックを介して商用電源に接続された白熱灯を調光点灯させている。
【０００３】
このようなトライアックのオン／オフを制御する方法としては、商用電源電圧が基準電圧以下となるタイミングをゼロクロス点として検出し、このゼロクロス点を基準に所定時間経過後にトライアックのゲート電極にトリガ信号を与え、商用電源電圧が０Ｖになるまでトライアックをオンにする方法が知られている。そしてこの場合、上記の所定時間を変更することで白熱灯の調光レベルを変化させることができる。
【０００４】
ところで、位相制御が行われる負荷としては電子トランスやＬＥＤ（発光ダイオード）などもあり、負荷が容量性になる場合もある。例えば、電子ダウントランスの入力端子間に接続された雑音防止用コンデンサは容量性負荷であり、このコンデンサの影響によりトライアックに流れる電流が商用電源の電圧位相に対して進相となる場合がある。この場合、ゲート電極へのトリガ信号がオフになるタイミングにおいて、トライアックに流れる電流が既にゼロクロス点をまたいで転流し、保持電流以上の電流がトライアックに流れることもある。そして、トリガ信号がオフの瞬間に保持電流以上の電流がトライアックに流れている場合にはトライアックをオフにすることができず、負荷電流がゼロになる次のタイミングまでトライアックはオン状態を維持することになり、その結果、調光不具合が生じていた。
【０００５】
そこで、上記の問題を解決するために、ゼロクロス検出回路で検出した商用電源のゼロクロス周期から次のゼロクロス点を推定し、このゼロクロス点よりも所定時間だけ早いタイミングでトリガ信号をオフにする調光器が提供されている（例えば特許文献１参照）。この調光器では、上記の進相電流が流れた場合でも、トリガ信号のオフタイミングがトライアックに流れる電流のゼロクロス点よりも前となるように上記の所定時間を設定することで、トライアックを確実にターンオフさせることができる。
【０００６】
また、交流電源の電圧変動によって照明負荷の照度がちらつくのを防止した調光スイッチも提供されている（例えば特許文献２参照）。上述の特許文献１に示した調光器では、例えば周辺機器が動作することによって交流電源の電圧変動が発生すると、照明負荷に対して供給される電源電圧が変動して照明負荷の照度がちらつく場合があるが、この調光スイッチでは、交流電源の電圧変動に応じてトライアックの導通位相角を制御することで照明負荷のちらつきを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５３１８１号公報（段落［００２０］−段落［００３８］、及び、第１，２図）
【特許文献２】特開平１１−６７４７０号公報（段落［００１０］−段落［００１７］、及び、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献１に示した調光器及び特許文献２に示した調光スイッチでは、トライアックに負荷電流が流れることによって生じる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロスを電源のゼロクロスと誤検出する可能性があった。そして、瞬時的な電圧降下によるゼロクロスを交流電源のゼロクロスと誤検出して調光動作を行うと、照明負荷の照度にちらつきが生じる可能性があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、交流電源のゼロクロスを正確に検出することで光源のちらつきを低減させた調光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の調光装置は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子と、交流電源からの入力電圧がゼロクロス付近の所定範囲であればゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出手段と、ゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号の信号幅をカウントし、カウント値が所定の基準値以上であればゼロクロス信号を交流電源波形のゼロクロスとして確定させるゼロクロス確定手段と、ゼロクロス確定手段により確定したゼロクロス信号に同期して設定されたオン期間中は双方向スイッチング素子を駆動させる駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う調光制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この調光装置において、制御手段は、ゼロクロス確定手段により確定したゼロクロス信号から推定される次のゼロクロスよりも前に駆動電圧をオフにし、ゼロクロス確定手段は、ゼロクロス信号を確定させてから、制御手段が駆動電圧をオフにするまでの間にゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号を無効にするのが好ましい。
【００１２】
また、この調光装置において、ゼロクロス確定手段は、制御手段が駆動電圧をオフにしてから、駆動電圧のオフ時から次のゼロクロスまでの時間より短い時間に設定された第１の時間が経過するまでの間にゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号を無効にするのも好ましい。
【００１３】
さらに、この調光装置において、ゼロクロス確定手段は、ゼロクロス検出手段から出力されるゼロクロス信号の停止時間が所定の第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号としてカウント動作を行うのも好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
交流電源のゼロクロスを正確に検出することで光源のちらつきを低減させた調光装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る調光装置の概略ブロック図である。
【図２】実施形態１の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】実施形態２の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【図４】実施形態３の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【図５】実施形態４の調光装置の動作を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る調光装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る調光装置は、例えば白熱灯やミニハロゲン電球、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの照明負荷を調光点灯するために用いられるものであり、特に、本調光装置はサイリスタを用いて位相制御を行う調光装置である。
【００１７】
（実施形態１）
図１は本発明に係る調光装置Ａの概略ブロック図であり、本調光装置Ａは、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子であるトライアックＱ１と、トライアックＱ１をオン／オフさせるトリガ信号を生成する調光制御回路２と、商用交流電源ＡＣからの入力電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路１とを主な構成要素として備える。
【００１８】
ゼロクロス検出回路１は、図１に示すように４個のダイオードにより構成された整流回路ＤＢを有し、整流回路ＤＢの直流出力端子間には抵抗Ｒ１を介してツェナーダイオードＺＤとフォトカプラＰＣ１とが直列に接続されている。また、フォトカプラＰＣ１のコレクタ端子は、ＮＯＴ回路を介してマイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に接続されるとともに、抵抗Ｒ２を介して直流電源Ｖｃｃにも接続されている。そして、フォトカプラＰＣ１がオフの状態では、コレクタ端子はＨレベルとなっており、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にはＬレベルの信号が入力される。また、フォトカプラＰＣ１がオンの状態では、コレクタ端子はＬレベルとなっており、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にはＨレベルの信号が入力される。なお、商用交流電源ＡＣのゼロクロスの検出動作については後述する。ここに、マイコン３の一部を含むゼロクロス検出回路１によりゼロクロス検出手段が構成されている。
【００１９】
調光制御回路２は、図１に示すようにフォトトライアックＱ２を有し、フォトトライアックＱ２の発光ダイオードは、アノード端子が直流電源Ｖｃｃに接続されるとともに、カソード端子がマイコン３の位相制御出力ポートＰ２に接続されている。また、フォトトライアックＱ２のトライアックは、抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路を介してトライアックＱ１の両端に接続されており、さらに抵抗Ｒ４の両端間にはコンデンサＣ１が並列に接続されている。また、トライアックＱ１のゲート電極は、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されている。ここに、マイコン３の一部を含む調光制御回路２により調光制御手段が構成されている。なお、入力されたゼロクロス信号が商用交流電源ＡＣのゼロクロスか否かを判別するゼロクロス確定手段もマイコン３の一部で構成されているが、ゼロクロス確定手段については後述する。
【００２０】
ここにおいて、図１に示すように、現場固有の電源環境に相当する高インピーダンスを擬似的に実現するインピーダンス要素Ｚが商用交流電源ＡＣに接続されており、照明負荷ＬａはトライアックＱ１を介してインピーダンス要素Ｚに接続されている。したがって、トライアックＱ１を介して照明負荷Ｌａに負荷電流が流れると、負荷電流に応じた電圧降下がインピーダンス要素Ｚに発生し、そのため商用交流電源ＡＣから照明負荷Ｌａに供給される電源電圧がゼロクロス付近まで低下することになる。なお、詳細については後述する。
【００２１】
図２は本調光装置Ａの動作を説明するための波形図であり、図中のＶＡＣＺはインピーダンス要素Ｚを介して供給される商用交流電源ＡＣからの入力電圧を表わしている。また、図中のＶＺＥＲＯ１はマイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号を、ＶＺＥＲＯ２は上記のゼロクロス確定手段により商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定したゼロクロス信号をそれぞれ表わしている。さらに、図中のＶＴＲＩＧはマイコン３の位相制御出力ポートＰ２から出力されるトリガ信号を表わしている。
【００２２】
ここで、ゼロクロス検出回路１及び調光制御回路２の基本動作について、図２を参照しながら説明する。整流回路ＤＢの出力電圧がツェナー電圧（ツェナーダイオードＺＤが降伏する電圧）以下、つまり商用交流電源ＡＣからの入力電圧ＶＡＣＺが、−ＶＺＤ≦ＶＡＣＺ≦＋ＶＺＤの範囲ではフォトカプラＰＣ１がオフになる。そして、フォトカプラＰＣ１がオフになることで、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にＬレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が入力される。
【００２３】
一方、整流回路ＤＢの出力電圧がツェナー電圧以上、つまり商用交流電源ＡＣからの入力電圧ＶＡＣＺが、ＶＡＣＺ＜−ＶＺＤ、又は、ＶＡＣＺ＞＋ＶＺＤの範囲ではフォトカプラＰＣ１はオンになる。そして、フォトカプラＰＣ１がオンになることで、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１にはＨレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が入力される。つまり、商用交流電源ＡＣのゼロクロスを検出したときには、Ｌレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がマイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるのである。
【００２４】
次に、マイコン３は、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジで、内蔵のタイマ（図示せず）を起動させる。そして、タイマのカウント値が調光レベルに応じたカウント値Ｃ１になると、マイコン３は位相制御出力ポートＰ２からＬレベルのトリガ信号ＶＴＲＩＧを出力する。このトリガ信号ＶＴＲＩＧがＬレベルになると、フォトトライアックＱ２の発光ダイオードが発光し、フォトトライアックＱ２がオンになる。そして、フォトトライアックＱ２がオンになると、トライアックＱ１のゲート電極にトリガ信号が入力され、トライアックＱ１がオンになる。
【００２５】
一方、マイコン３の位相制御出力ポートＰ２から出力されるトリガ信号ＶＴＲＩＧがＨレベルになると、フォトトラアックＱ２の発光ダイオードがオフになるため、フォトトライアックＱ２がオフになる。そして、フォトトライアックＱ２がオフになると、トライアックＱ１のゲート電極に入力されていたトリガ信号が消失し、その結果、トライアックＱ１がオフになる。そして、商用交流電源ＡＣの各周期ごとに上述の動作を繰り返すことで、設定された調光レベルで照明負荷Ｌａが点灯することになる。
【００２６】
ここにおいて、本実施形態では、図２に示すように、上記のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１に同期して設定されたオン期間中はトライアックＱ１をオンにするトリガ信号ＶＴＲＩＧを与え続けるＤＣトリガ方式を採用している。また、進相電流による誤点弧を回避するために、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とその周期から次のゼロクロスを推定し、推定した次のゼロクロスよりも時間Ｔｏｆｆだけ早いタイミングでトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせている（つまり信号レベルをＨレベルに切り替えている）。
【００２７】
ところで、本実施形態では、商用交流電源ＡＣにインピーダンス要素Ｚが接続されており、時刻ｔ１のときにトライアックＱ１がオンになって照明負荷Ｌａに負荷電流が流れると、負荷電流に応じた電圧降下がインピーダンス要素Ｚに発生する。すると、商用交流電源ＡＣからの入力電圧ＶＡＣＺが＋ＶＺＤよりも小さくなることから、上述と同様の処理を経て時刻ｔ１のときにＬレベルのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が発生してしまう。つまり、商用交流電源ＡＣのゼロクロス以外の要因によってゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が発生するのである。
【００２８】
そこで、本実施形態では、マイコン３の一部により構成された上記のゼロクロス確定手段により、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が商用交流電源ＡＣのゼロクロスか否かを判別している。以下、その動作について説明する。マイコン３では、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１のＨレベルからＬレベルへの立ち下がりエッジを検出し、このタイミングからゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の信号幅（ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＬレベルである時間）をタイマでカウントする。そして、このカウント値が所定の基準値（例えば３００μｓｅｃ）以上であれば、商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定させている（図２中のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２参照）。その結果、信号幅が基準値未満であるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１については商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして認識しないので、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして誤認識するのを抑えることができ、その結果、照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減させることができる。
【００２９】
ここにおいて、上述したゼロクロス確定手段を採用しない場合には、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１についても商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして検出される。そして、マイコン３では、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジで、タイマを起動してカウント動作を開始させる。その後、調光レベルに応じたカウント値Ｃ２に達した時刻ｔ２のときに、位相制御出力ポートＰ２からＬレベルのトリガ信号ＶＴＲＩＧを出力するのである。つまり、この場合には、商用交流電源ＡＣのゼロクロスのタイミングよりも早いタイミングでゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が入力されることになり、このゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１に従ってトライアックＱ１の点弧位相角が制御される。その結果、図２に示すようにトライアックＱ１の導通期間がＴ１からＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）に変化することになり、照明負荷Ｌａの照度にちらつきが生じてしまう。一方、本実施形態によれば、上述したゼロクロス確定手段を採用することで、上記の不具合を抑えることができる。なお、図２に示す例では、時刻ｔ３のときにトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフしているが、トライアックＱ１は自己保持機能を有していることから負荷電流がゼロになる時刻ｔ４まではオンし続け、その結果、トライアックＱ１の導通期間がＴ２になるのである。
【００３０】
而して、本実施形態によれば、信号幅のカウント値が所定の基準値以上であるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１のみを商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定するので、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスと誤検出するのを抑えることができ、その結果、照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減させた調光装置Ａを提供することができる。
【００３１】
（実施形態２）
本発明に係る調光装置の実施形態２を図３に基づいて説明する。本実施形態では、マイコン３において、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１をゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として確定させてからトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフにするまでの間に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１は無効にしている点で実施形態１と異なっている。なお、それ以外については実施形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。また、必要に応じて図１を参照する。
【００３２】
マイコン３は、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されたゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロス（図３中のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２）として確定させると（時刻ｔ５のとき）、タイマを起動してカウント動作を開始させる。なお、このときのカウント設定値Ｃ３は、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスとして確定させてからトリガ信号ＶＴＲＩＧがオフにされるまでの時間に設定されている。そして、マイコン３では、タイマによるカウント動作が終了する時刻ｔ６までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしている。これは、商用交流電源ＡＣのゼロクロスは上記の期間には存在しないため、この間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１は上述した瞬時的な電圧降下などによるものであると判断できるからである。また同様に、マイコン３では、次のゼロクロスが確定する時刻ｔ７からカウント設定値Ｃ４が経過する時刻ｔ８までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯについても無効にしている。
【００３３】
而して、本実施形態によれば、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１をゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として確定させてから、トライアックＱ１へのトリガ信号ＶＴＲＩＧをオフにするまでの間のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１は無効にするので、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下や商用交流電源ＡＣに重畳されたノイズなどに起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスと誤検出するのを抑えることができ、その結果、照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減させた調光装置Ａを提供することができる。
【００３４】
（実施形態３）
本発明に係る調光装置の実施形態３を図４に基づいて説明する。本実施形態では、照明負荷Ｌａの調光下限付近まで調光させたときの照明負荷Ｌａの照度のちらつきを抑えるべく、トリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせてから更に一定時間ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしている点で実施形態２と異なっている。なお、それ以外については実施形態２と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。また、必要に応じて図１を参照する。
【００３５】
実施形態１，２で説明したように、本発明に係る調光装置Ａは、トライアックＱ１のオン時間、つまりトライアックＱ１の点弧位相角を制御することによって照明負荷Ｌａの調光レベルを調整することができる。そして、例えば調光下限付近まで調光レベルを変化させた場合には、図４に示すようにインピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下が商用交流電源ＡＣのゼロクロスに近づいていく。その結果、瞬時的な電圧降下によるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なり、１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１となる場合がある。この場合、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジが非周期的に変化するため、実施形態１，２のように信号の立ち下がりエッジでゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を検出すると、トライアックＱ１の点弧位相角が変化することになり、その結果、照明負荷Ｌａの照度にちらつきが生じる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、上記の不具合を解消するために、トリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせてから更に一定時間、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしている。ここにおいて、上記の一定時間は、トリガ信号ＶＴＲＩＧのオフ時から次のゼロクロスまでの時間よりも短い第１の時間（例えば１ｍｓｅｃ程度）に設定されており、さらにトリガ信号ＶＴＲＩＧの出力タイミングのカウント動作をゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち上がりエッジで開始させている。
【００３７】
次に、図４を参照しながら具体的に説明する。マイコン３は、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１が確定した時刻ｔ９のとき、タイマを起動してカウント動作を開始させ、カウント設定値Ｃ５が経過する時刻ｔ１０までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１については無効にしている。また同様に、マイコン３は、次のゼロクロスが確定する時刻ｔ１１からカウント設定値Ｃ６が経過する時刻ｔ１２までの間に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯについても無効にしている。なお、上記のカウント設定値Ｃ５，Ｃ６は、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を確定させてからトリガ信号ＶＴＲＩＧがオフにされるまでの時間と、上記の第１の時間とを合わせた時間に対応する値となっている。
【００３８】
而して、本実施形態では、トリガ信号ＶＴＲＩＧをオフさせてから第１の時間が経過するまでの間においても、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を無効にしているので、調光下限付近においても照明負荷Ｌａの照度のちらつきを低減することができる。
【００３９】
（実施形態４）
本発明に係る調光装置の実施形態４を図５に基づいて説明する。本実施形態では、マイコン３のゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の停止時間が所定の第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１として取り扱う点で実施形態３と異なっている。なお、それ以外については実施形態３と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。また、必要に応じて図１を参照する。
【００４０】
本実施形態の調光装置Ａにおいて、調光レベルを調光下限の少し手前に設定した場合には、インピーダンス要素Ｚによる瞬時的な電圧降下に起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なったり、離れたりする状態になる。この場合、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち上がりエッジを検出してゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を確定させていると、瞬時的な電圧降下によるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と誤認識してしまう場合がある。そして、その結果、照明負荷Ｌａの照度にちらつきが生じてしまう。
【００４１】
そこで、本実施形態では、上記の不具合を解消するために、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の停止時間Ｔ３（ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＨレベルとなっている時間）が所定の第２の時間（例えば１００μｓｅｃ）よりも短い場合には、図５に示すように１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として取り扱うようになっている。そして、このゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２の最後の立ち上がりエッジでゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２を確定させている。その結果、図５に示すように、瞬時的な電圧降下によるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なったり、離れたりする場合であっても、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２の確定タイミングは変化しないのである。
【００４２】
次に、図５を参照しながら具体的に説明する。マイコン３は、先のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち上がりエッジを検出すると、タイマを起動してカウント動作を開始させる。そして、タイマのカウント値が第２の時間に達する前に次のゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の立ち下がりエッジを検出すると、上記２つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１を１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として取り扱うのである。
【００４３】
而して、本実施形態によれば、ゼロクロス入力ポートＰ１に入力されるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１の停止時間Ｔ３が第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ２として取り扱うので、瞬時的な電圧降下やノイズに起因するゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１と、商用交流電源ＡＣのゼロクロスによるゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１とが重なったり、離れたりする状態にあっても、商用交流電源ＡＣのゼロクロスを検出することができ、照明負荷Ｌａの照度がちらつくのを低減させた調光装置Ａを提供することができる。
【００４４】
なお、上述した実施形態１〜４では、商用交流電源ＡＣのゼロクロスを検出すると、ゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＨレベルからＬレベルに立ち下がるような回路構成になっているが、ゼロクロスを検出したときにゼロクロス信号ＶＺＥＲＯ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がるような回路構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１ ゼロクロス検出回路（ゼロクロス検出手段）
２ 調光制御回路（調光制御手段）
３ マイコン（ゼロクロス検出手段、ゼロクロス確定手段、調光制御手段）
ＡＣ 商用交流電源
Ｑ１ トライアック（双方向スイッチング素子）
Ａ 調光装置
【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と、
交流電源からの入力電圧がゼロクロス付近の所定範囲であればゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出手段と、
前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号の信号幅をカウントし、カウント値が所定の基準値以上であれば前記ゼロクロス信号を交流電源波形のゼロクロスとして確定させるゼロクロス確定手段と、
前記ゼロクロス確定手段により確定した前記ゼロクロス信号に同期して設定されたオン期間中は前記双方向スイッチング素子を駆動させる駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う調光制御手段とを備えることを特徴とする調光装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ゼロクロス確定手段により確定した前記ゼロクロス信号から推定される次のゼロクロスよりも前に前記駆動電圧をオフにし、
前記ゼロクロス確定手段は、前記ゼロクロス信号を確定させてから、前記制御手段が前記駆動電圧をオフにするまでの間に前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号を無効にすることを特徴とする請求項１記載の調光装置。
【請求項３】
前記ゼロクロス確定手段は、前記制御手段が前記駆動電圧をオフにしてから、前記駆動電圧のオフ時から次のゼロクロスまでの時間より短い時間に設定された第１の時間が経過するまでの間に前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号を無効にすることを特徴とする請求項２記載の調光装置。
【請求項４】
前記ゼロクロス確定手段は、前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号の停止時間が所定の第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号としてカウント動作を行うことを特徴とする請求項３記載の調光装置。
【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と、
交流電源からの入力電圧がゼロクロス付近の所定範囲であればゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出手段と、
前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号の信号幅をカウントし、カウント値が所定の基準値以上であれば前記ゼロクロス信号を交流電源波形のゼロクロスとして確定させるゼロクロス確定手段と、
前記ゼロクロス確定手段により確定した前記ゼロクロス信号に同期して設定されたオン期間中は前記双方向スイッチング素子を駆動させる駆動電圧を与え続けるＤＣトリガ方式の位相制御を行う調光制御手段とを備えることを特徴とする調光装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ゼロクロス確定手段により確定した前記ゼロクロス信号から推定される次のゼロクロスよりも前に前記駆動電圧をオフにし、
前記ゼロクロス確定手段は、前記ゼロクロス信号を確定させてから、前記制御手段が前記駆動電圧をオフにするまでの間に前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号を無効にすることを特徴とする請求項１記載の調光装置。
【請求項３】
前記ゼロクロス確定手段は、前記制御手段が前記駆動電圧をオフにしてから、前記駆動電圧のオフ時から次のゼロクロスまでの時間より短い時間に設定された第１の時間が経過するまでの間に前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号を無効にすることを特徴とする請求項２記載の調光装置。
【請求項４】
前記ゼロクロス確定手段は、前記ゼロクロス検出手段から出力される前記ゼロクロス信号の停止時間が所定の第２の時間よりも短い場合には１つのゼロクロス信号としてカウント動作を行うことを特徴とする請求項３記載の調光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４０１３（Ｐ２０１２−４０１３Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９２８０（Ｐ２０１０−１３９２８０）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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