CN102077690A - 照明控制装置 - Google Patents
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Abstract
照明控制装置(100)具有：调整输出到包含照明灯(60a～60c)的第1系统的电压的大小和电流的相位的第1MERS(30a)；调整输出到包含照明灯(60d～60f)的第2系统的电压的大小和电流的相位的第2MERS(30b)；控制第1MERS(30a)和第2MERS(30b)的第1调整部(70a)和第2调整部(70b)；以及指示电流相位的调整和调光的功率因数调整指示部(80)。功率因数调整指示部(80)使流入照明灯(60a～60c)的电流的相位相对于电源电压的相位超前，使流入照明灯(60d～60f)的电流的相位相对于电源电压的相位滞后，调整交流电压源(20)的功率因数，并调整输出到照明灯(60a～60f)的电压来调整照明灯(60a～60f)的亮度。
Description
技术领域
本发明涉及照明控制装置。
背景技术
提出了这样的开关：使用不具有逆阻止能力的逆导通型的4个元件，仅通过栅极控制就能接通/断开正反两方向的电流，而且将在切断了电流时的电流具有的磁能蓄积在电容器内，通过被赋予了接通栅极的元件来释放到负载侧，从而可无损失地再生磁能(参照专利文献1)。该开关是能进行电流正反两方向控制的损失少的磁能再生开关，被称为MERS(Magmetic Energy Recovery Switch：磁能再生开关)。在专利文献1中，公开了全桥型的MERS。
在MERS中，作为不具有逆阻止能力的元件，使用例如功率MOSFET、将二极管进行了逆并联连接的晶体管等的能进行正方向控制的元件。MERS是将由该4个半导体元件构成的电桥电路、和将磁能吸收、释放到电桥电路的正极、负极的电容器连接而构成的。然后，MERS通过控制这4个半导体元件的选通相位，能使电流朝任一方向流动。
并且，在MERS中，连接成电桥的4个半导体元件中、位于对角线上的2个半导体元件成对，MERS动作成，与电源频率同步地进行2个对的接通/断开切换动作，在一对接通时另一对断开。并且，针对该接通/断开切换定时，电容器重复磁能的充放电。
然后，当向一对赋予了断开栅极、向另一对赋予了接通栅极时，在正方向导通的电流按照另一对的第1二极管-电容器-另一对的第2二极管的路径流动，由此给电容器充电。即，电路的磁能被蓄积在电容器内。电路切断时的电路的磁能在电容器的电压上升且电流为零之前被蓄积在电容器内。当电容器电流为零之前电容器的电压上升时，电流切断完成。在该时刻，另一对已被赋予了接通栅极，因而通过接通中的半导体元件将电容器的电荷释放到负载侧，蓄积在电容器内的磁能被再生到负载侧。
这样，MERS通过控制由4个半导体元件中位于对角线上的2个半导体元件构成的2个对的接通/断开的选通相位，能任意控制MERS的输出电压的大小和电流的相位，由此可获得期望的功率因数。
专利文献1：日本专利第3634982号公报
不过，在与电源连接的负载是感应性负载的情况下，由于内部的电抗而使电流的相位相对于电源电压的相位滞后，因而电源的功率因数下降。当功率因数低时，从送电侧被提供的电力的一部分直接从负载侧返回到送电侧。即，一部分电力只不过在送电侧与负载侧之间通过送电线简单地进行往返而成为无效电力。然后，通常，在通过送电线提供电力的情况下，通过送电线时产生电力损失。
近年来，大气污染、地球变暖等的环境问题特别严重，作为针对环境问题的解决方案，力求实现消耗能量的降低(节能)。由于无端的电力消耗成为地球变暖和大气污染的一个原因，因而作为实现环境问题解决的一个对策，要求减少电力损失。
与此相对，在改善电源的功率因数的情况下，发送相同电量时的无效电量降低，因而流经送电线的电流减少，因此送电损失降低。为了改善电源的功率因数，只要调整提供给负载的电压并使流入负载的电流的相位超前即可。然而，在负载是照明灯的情况下，有必要提供电力以使照明灯可维持所需亮度，并且担心的是，由于电源的功率因数调整引起的供给电压的上升反而使无用的电力消耗增大。因此，在负载是照明灯的情况下，不能以改善电源的功率因数为目的而单纯地调整电流的相位。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而作成的，本发明的目的是提供一种可改善与多个照明灯连接的电源的功率因数、并可进行照明灯的调光的技术。
为了解决上述课题，本发明的方式是照明控制装置，该照明控制装置的特征在于具有：第1调整开关，其连接在包括一个或多个照明灯的第1系统与电源之间，调整从电源输出到第1系统的照明灯的电压的大小和电流的相位，其中，上述第1系统的照明灯具有感应性负载或者与感应性负载连接；第2调整开关，其连接在包括一个或多个照明灯的第2系统与电源之间，调整从电源输出到第2系统的照明灯的电压的大小和电流的相位，其中，上述第2系统的照明灯具有感应性负载或者与感应性负载连接；第1调整部，其控制第1调整开关；第2调整部，其控制第2调整开关；以及功率因数调整指示部，其对第1调整部和第2调整部指示电流相位的调整和调光，功率因数调整指示部指示第1调整部和第2调整部，使得流入第1系统的照明灯的电流的相位相对于电源电压的相位超前，使得流入第2系统的照明灯的电流的相位相对于电源电压的相位滞后，由此调整交流电源的功率因数，并且调整输出到第1系统的照明灯和第2系统的照明灯的电压来调整第1系统的照明灯和第2系统的照明灯的亮度。
根据本发明，可改善与多个照明灯连接的电源的功率因数，并可进行照明灯的调光。
附图说明
图1是示出MERS组装系统的基本结构的图。
图2(a)、(b)是用于说明控制部的MERS开关动作控制的图。
图3(a)、(b)是用于说明控制部的MERS开关动作控制的图。
图4(a)、(b)是用于说明控制部的MERS开关动作控制的图。
图5(a)、(b)、(c)、(d)是用于说明MERS组装系统的动作结果的图。
图6是示出MERS的另一方式的图。
图7是示出MERS的另一方式的图。
图8是示出实施方式1的照明控制装置的结构的概略图。
图9是说明第1调整部和功率因数调整指示部的概略结构的功能框图。
标号说明
SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7、SW8：逆导通型半导体开关；D1、D2：二极管；10：MERS组装系统；20：交流电压源；30：磁能再生开关(MERS)；30a：第1MERS、30b：第2MERS；32、33、34、35、36：电容器；40：控制部；40a：第1控制部；40b：第2控制部；50：感应性负载；60、60a～60f：照明灯；70a：第1调整部；70b：第2调整部；72a：第1指示取得部；72b：第2指示取得部；80：功率因数调整指示部；82：相位比较部；84：亮度监视部；86：指示部；90a：第1相位检测部；90b：第2相位检测部；100：照明控制装置；110a：第1照度传感器；110b：第2照度传感器。
具体实施方式
以下，根据优选实施方式参照附图说明本发明。对各图所示的相同或同等的构成要素、部件、处理附上相同标号，适当省略重复说明。并且，实施方式是例示而不对发明加以限定，实施方式中所述的全部特征或其组合不一定是发明的本质特征。
(实施方式1)
本实施方式涉及的照明控制装置具有：第1调整开关，其连接在包括一个或多个具有感应性负载的照明灯的第1系统与交流电源之间，调整从交流电源输出到第1系统的照明灯的电压的大小和电流的相位；第2调整开关，其连接在包括一个或多个具有感应性负载的照明灯的第2系统与交流电源之间，调整从交流电源输出到第2系统的照明灯的电压的大小和电流的相位；第1调整部，其控制第1调整开关；第2调整部，其控制第2调整开关；以及功率因数调整指示部，其对第1调整部和第2调整部指示电流相位的调整和调光。调整开关例如是磁能再生开关(Magnetic Energy Recovery Switch：MERS)(以下称为MERS)。
功率因数调整指示部指示第1调整部和第2调整部，使得流入第1系统的照明灯的电流的相位相对于电源电压的相位超前，使得流入第2系统的照明灯的电流的相位相对于电源电压的相位滞后，由此调整交流电源的功率因数，并且调整输出到第1系统的照明灯和第2系统的照明灯的电压来调整第1系统的照明灯和第2系统的照明灯的亮度。
首先，说明作为调整开关的MERS的结构和动作。在本实施方式中，以将MERS串联连接在交流电压源与感应性负载之间的MERS组装系统为例进行说明。另外，MERS可通过组装交流电压源来构成交流电源装置，并可通过组装感应性负载来构成MERS组装负载。
图1是示出MERS组装系统10的基本结构的图。
在图1中，MERS组装系统10具有交流电压源20和有电感的感应性负载50。MERS30被插入在交流电压源20与感应性负载50之间。并且，MERS组装系统10具有控制MERS30的开关动作的控制部40。
MERS30是能控制正反两方向的电流、并能将磁能没有损耗地再生到负载侧的磁能再生开关。MERS30具有：由4个逆导通型半导体开关SW1、SW2、SW3、SW4构成的电桥电路，和吸收在电桥电路的开关切断时流入电路的电流的磁能的能量蓄积用的电容器32。
电桥电路形成为：将逆导通型半导体开关SW1和逆导通型半导体开关SW4串联连接，将逆导通型半导体开关SW2和逆导通型半导体开关SW3串联连接，并将它们并联连接。
电容器32与在逆导通型半导体开关SW1与逆导通型半导体开关SW3之间的连接点的直流端子DC(P)、和在逆导通型半导体开关SW2与逆导通型半导体开关SW4之间的连接点的直流端子DC(N)连接。并且，交流电压源20和感应性负载50与在逆导通型半导体开关SW1与逆导通型半导体开关SW4之间的连接点的交流端子、和在逆导通型半导体开关SW2与逆导通型半导体开关SW3之间的连接点的交流端子串联连接。
由配设在MERS30上的位于对角线上的逆导通型半导体开关SW1、SW2构成的第1对、和同样由位于对角线上的逆导通型半导体开关SW3、SW4构成的第2对与电源频率同步地交替地接通/断开。即，当一对接通时另一对断开。然后，例如当向第1对赋予了断开栅极、并向第2对赋予了接通栅极时，在正方向导通的电流按照第2对的逆导通型半导体开关SW3-电容器32-逆导通型半导体开关SW4的路径流动，由此对电容器32进行充电。即，电路的磁能被蓄积在电容器32内。
电流切断时的电路的磁能在电容器32的电压上升且电流为零之前被蓄积在电容器内，当在电容器电流为零之前电容器32的电压上升时，电流切断完成。由于在该时刻已向第2对赋予了接通栅极，因而通过接通中的逆导通型半导体开关SW3、SW4而使电容器32的电荷放电到感应性负载50，蓄积在电容器32内的磁能被再生到感应性负载50。
在电流的接通/断开时，向感应性负载50施加脉冲电压，而电压的大小可根据电容器32的静电电容设定在逆导通型半导体开关SW1～SW4和感应性负载50的耐电压容许范围内。并且，在MERS30中，与现有的串联功率因数改善电容器不同，可使用直流电容器。逆导通型半导体开关SW1～SW4例如由功率MOSFET构成，分别具有栅极G1、G2、G3、G4。逆导通型半导体开关SW1～SW4的沟道分别与体二极管并联连接。
在MERS30上，除了体二极管以外，还可以与逆导通型半导体开关SW1～SW4逆并联地附加二极管。另外，作为逆导通型半导体开关SW1～SW4，例如还可以使用IGBT或将二极管逆并联连接的晶体管等的元件。
控制部40控制MERS30的逆导通型半导体开关SW1～SW4的开关动作。具体地，向栅极G1～G4发送控制信号，以便按照一方接通时另一方断开的方式按照每半周期分别同时进行MERS30的电桥电路中的位于对角线上的由逆导通型半导体开关SW1、SW2构成的对的接通/断开动作、和由逆导通型半导体开关SW3、SW4构成的对的接通/断开动作。
接下来，详细说明控制部40的MERS30的开关动作控制。图2(a)、(b)、图3(a)、(b)、图4(a)、(b)是用于说明控制部40的MERS30开关动作控制的图。
首先，在电容器32内没有充电电压的状态下，控制部40接通了逆导通型半导体开关SW1、SW2的情况下，如图2(a)所示，电流流经通过逆导通型半导体开关SW3、SW1的路径、和通过逆导通型半导体开关SW2、SW4的路径，处于并联导通状态。
然后，在交流电压源20的电压反转前的预定时刻，例如约2ms前，控制部40断开逆导通型半导体开关SW1、SW2。由此，如图2(b)所示，电流流经通过逆导通型半导体开关SW3-电容器32-逆导通型半导体开关SW4的路径。其结果，磁能被吸收(充电)到电容器32。在本实施方式中，在断开逆导通型半导体开关SW1、SW2的时刻，接通逆导通型半导体开关SW3、SW4。
当电容器32的充电完成时，即当电容器32的电压为预定值以上时，电流被切断。然后，当交流电压源20的电压反转时，逆导通型半导体开关SW3、SW4已接通，并且电容器32有充电电压，因而如图3(a)所示，电流流经通过逆导通型半导体开关SW4-电容器32-逆导通型半导体开关SW3的路径。然后，蓄积在电容器32内的磁能被释放(放电)。
然后，当来自电容器32的放电结束时，如图3(b)所示，电流流经通过逆导通型半导体开关SW1、SW3的路径、和通过逆导通型半导体开关SW4、SW2的路径，处于并联导通状态。
然后，在交流电压源20的电压反转前的预定时刻，控制部40断开逆导通型半导体开关SW3、SW4。由此，如图4(a)所示，电流流经通过逆导通型半导体开关SW1-电容器32-逆导通型半导体开关SW2的路径。其结果，磁能被吸收到电容器32。在本实施方式中，在断开逆导通型半导体开关SW3、SW4的时刻，接通逆导通型半导体开关SW1、SW2。
当电容器32的充电完成时，电流被切断，然后当交流电压源20的电压反转时，逆导通型半导体开关SW1、SW2已接通，并且电容器32有充电电压，因而如图4(b)所示，电流流经通过逆导通型半导体开关SW2-电容器32-逆导通型半导体开关SW1的路径。然后，蓄积在电容器32内的磁能被放电。当来自电容器32的放电结束时，处于图2(a)所示的并联导通状态，以后重复该过程。这样，MERS30通过使相对的2组对的逆导通型半导体开关交替处于导通状态，可使电流双向流动。
通过这样的MERS30的开关动作控制，获得如下效果。图5(a)、(b)、(c)、(d)是用于说明MERS组装系统10的动作结果的图。图5(a)示出在未组装MERS30的情况下的电源电压和电流的波形，图5(b)示出在组装了MERS30的情况下的电源电压、电流、负载电压的波形。并且，图5(c)示出电容器电压和流经逆导通型半导体开关SW1的电流的波形，图5(d)示出逆导通型半导体开关SW1接通的时刻。
如图5(a)所示，在未组装MERS30的情况下，由于感应性负载50的影响，电流的相位比电源电压的相位滞后。因此，交流电压源20的功率因数小于1。另一方面，在交流电压源20和感应性负载50之间串联插入了MERS30的情况下，如图5(b)所示，可使电流相位超前，因而能使交流电压源20的功率因数为1。
即，MERS30通过调整逆导通型半导体开关SW1～SW4的对角线上的2组对的选通相位，能将感应性负载50的磁能蓄积在电容器32内，使电流相位超前，由此能使交流电压源20的功率因数为1。并且，MERS30不仅能使电流相位超前，而且能任意控制电流相位，由此可任意调整功率因数。而且，通过将感应性负载50的磁能蓄积在电容器32内，并将蓄积的磁能再生到感应性负载50，能无阶段地增减负载电压。
并且，如图5(c)和图5(d)所示，在逆导通型半导体开关SW1接通的时刻，电容器电压是0，流经逆导通型半导体开关SW1的电流是在并联导通时流经逆导通型半导体开关SW1的二极管的电流。即使在逆导通型半导体开关SW1断开的时刻，电容器电压也是0。即，以0电压、0电流进行开关动作，因此可消除由开关动作引起的损失。关于其它3个逆导通型半导体开关SW2～SW4，由于与逆导通型半导体开关SW1同步地进行开关动作，因而结果相同。
电容器32的充放电周期是感应性负载50和电容器32的谐振周期的半周期，在开关动作周期比感应性负载50和电容器32的谐振周期长时，MERS30总是能进行0电压0电流开关动作，即软开关动作。
在MERS30中使用的电容器32与现有的电压型逆变器不同，是仅用于蓄积电路中的电感的磁能的电容器。因此，与现有的电压型逆变器的电压源电容器相比，可显著小电容器电容。电容器电容是按照与负载的谐振周期比开关动作频率短的方式来选定的。
并且，在使用MERS30作为栅极脉冲产生装置的情况下，可向各MERS30赋予固有的ID编号，可使用该ID编号来接收来自外部的控制信号，控制各MERS30。例如，利用互联网等的通信线路来无线发送控制信号，可无线控制MERS30。
在上述的MERS组装系统10中，MERS30采用了由电桥电路和电容器32构成的结构，该电桥电路由4个逆导通型半导体开关SW1～SW4形成，该电容器32连接在电桥电路的直流端子间，然而MERS30可以采用如下结构。
图6和图7是示出MERS30的另外方式的图。
图6所示的MERS30，与由上述4个逆导通型半导体开关SW1～SW4和1个电容器32构成的全桥型MERS30相比，是由2个逆导通型半导体开关和2个二极管以及二个电容器构成的纵型半桥型。
更详细地，该纵型半桥结构的MERS30包括：串联连接的2个逆导通型半导体开关SW5、SW6；与该2个逆导通型半导体开关SW5、SW6并联设置的、串联连接的2个电容器33、34；以及与该2个电容器33、34分别并联连接的2个二极管D1、D2。
图7所示的MERS30是横型半桥型。横型半桥型MERS由2个逆导通型半导体开关和2个电容器构成。
更详细地，该横型半桥结构MERS30包括：串联设置在第1路径上的逆导通型半导体开关SW7和电容器35；串联设置在与第1路径并联的第2路径上的逆导通型半导体开关SW8和电容器36；以及与第1、第2路径并联接线的布线。
接下来，说明本实施方式涉及的照明控制装置。
图8是示出实施方式1涉及的照明控制装置的结构的概略图。
如图8所示，本实施方式的照明控制装置100是这样的结构：在照明灯60a～60c和交流电压源20之间设有第1MERS30a，在照明灯60d～60f和交流电压源20之间设有第2MERS30b。照明灯60是具有感应性负载的照明灯或者与感应性负载连接的照明灯。作为具有感应性负载的照明灯，例如可列举放电灯等。放电灯例如是荧光灯、汞灯、钠灯、或者霓虹灯。并且，作为与感应性负载连接的照明灯，可列举将电抗器与不具有感应性负载的白炽灯、LED等的光源连接的结构。在本实施方式中，以照明灯60使用放电灯的情况为例进行说明。并且，照明灯60的数量不作特别限定，只要至少一个照明灯60与第1MERS30a和第2MERS30b的各方连接即可。
并且，照明控制装置100具有第1调整部70a，该第1调整部70a用于控制第1MERS30a的选通相位角来调整第1MERS30a的输出电压的大小和电流的相位。并且，照明控制装置100具有第2调整部70b，该第2调整部70b用于控制第2MERS30b的选通相位角来调整第2MERS30b的输出电压的大小和电流的相位。而且，照明控制装置100具有：功率因数调整指示部80，其对第1调整部70a和第2调整部70b指示电流相位的调整和调光；第1相位检测部90a，其检测流入照明灯60a～60c的电流的相位；以及第2相位检测部90b，其检测流入照明灯60d～60f的电流的相位。具体地，第1相位检测部90a和第2相位检测部90b检测针对交流电压源20的电压相位的电流相位。
而且，照明控制装置100具有检测照明灯60a～60c的照射范围的照度的第1照度传感器110a，作为用于检测照明灯60a～60c的亮度的第1亮度检测单元。并且，照明控制装置100具有检测照明灯60d～60f的照射范围的照度的第2照度传感器110b，作为用于检测照明灯60d～60f的亮度的第2亮度检测单元。第1照度传感器110a和第2照度传感器110b的数量不作特别限定，只要是针对各系统为1个以上即可。
在本实施方式的照明控制装置100中，包括照明灯60a～60c的第1系统、和包括照明灯60d～60f的第2系统与作为相同交流电源的交流电压源20并联连接。
图9是说明第1调整部70a、第2调整部70b以及功率因数调整指示部80的概略结构的功能框图。
如图9所示，第1调整部70a具有第1控制部40a，该第1控制部40a将控制信号发送到逆导通型半导体开关SW1～SW4的栅极G1～G4，调整第1MERS30a的输出电压的大小，并同时调整电流的相位。并且，第1调整部70a具有第1指示取得部72a，该指示取得部72a从功率因数调整指示部80的后述的指示部86接收指示信号，将其发送到第1控制部40a。
并且，第2调整部70b具有第2控制部40b，该第2控制部40b将控制信号发送到逆导通型半导体开关SW1～SW4的栅极G1～G4，调整第2MERS30b的输出电压的大小，并同时调整电流的相位。并且，第2调整部70b具有第2指示取得部72b，该指示取得部72b从功率因数调整指示部80的后述的指示部86接收指示信号，将其发送到第2控制部40b。
功率因数调整指示部80具有相位比较部82，该相位比较部82从第1相位检测部90a取得电流的相位信息，并从第2相位检测部90b取得电流的相位信息，将流入各系统的照明灯60的电流的相位进行比较，将比较结果发送到指示部86。并且，功率因数调整指示部80具有亮度监视部84，该亮度监视部84取得第1照度传感器110a的检测结果和第2照度传感器110b的检测结果，监视各系统的照明灯60的亮度，将监视结果发送到指示部86。亮度监视部84保持将照明灯60的亮度和光照射区域的照度对应起来的亮度照度对应表。并且，亮度监视部84具有未图示的参数保持部，保持预先规定的照明灯的所需亮度值。这里，所述“所需亮度值”是具有包含在设置了照明灯60的区域内所需要的亮度的下限值和上限值的预定范围的值，并根据设置了照明灯60的场所适当设定，该值可通过实验求出。通过对所需亮度值设定上限，可防止照明灯60的亮度的过度上升，可削减无端的电力消耗。
而且，功率因数调整指示部80具有指示部86，该指示部86根据从相位比较部82接收到的信息、或者从亮度监视部84接收到的信息，对第1调整部70a和第2调整部70b指示电流相位的调整和调光。
接下来，说明照明控制装置100的动作。
例如，首先，功率因数调整指示部80对第1调整部70a指示第1MERS30a的调整，使得流入第1系统的电流的相位成为相对于电源电压的相位的超前相位，并且第1系统内包含的照明灯60a～60c的亮度满足所需亮度值。然后，功率因数调整指示部80从第1相位检测部90a取得流入照明灯60a～60c的电流的相位信息，并且为了使交流电压源20的功率因数为1、或者接近1，指示第2调整部70b使流入第2系统的电流的相位称为相对于电源电压的相位的滞后相位。
接下来，功率因数调整指示部80从第2照度传感器110b接收第2系统的照明灯60d～60f的照射范围的照度值，参照亮度照度对应表，将该照度值转换为照明灯60d～60f的亮度值。这里，例如在照明灯60d～60f的亮度值未达到所需亮度值的下限的情况下，功率因数调整指示部80指示第2调整部70b提高照明灯60d～60f的亮度来成为所需亮度值。第2调整部70b接收来自功率因数调整指示部80的指示，增大第2MERS30b的输出电压的大小，以使照明灯60d～60f的亮度提高，而伴随于此，电流的相位向超前方向变化。因此，交流电压源20的功率因数降低。
功率因数调整指示部80从第2相位检测部90b取得流入照明灯60d～60f的电流的相位信息，向滞后方向调整流入第1系统的电流的相位，以使交流电压源20的功率因数为1、或者接近1。在照明灯60a～60f的亮度值大于所需亮度值的上限的情况下，降低照明灯60d～60f的亮度，由此第2系统的电流的相位向滞后方向变化，因而向超前方向调整第1系统的电流的相位。这样，照明控制装置100可改善交流电压源20的功率因数，并且优选地可接近1，更优选地可为1。并且，同时，照明控制装置100可将第1系统的照明灯60a～60c和第2系统的照明灯60d～60f的亮度调整为所需亮度值。
另外，作为第1和第2亮度检测单元，例如可以是检测输出到照明灯60的电压的电压计。在该情况下，可以在参数保持部内保持与所需亮度值对应的所需电压值，使用第1电压计和第2电压计分别检测输出到第1系统和第2系统的电压，在上限电压值和下限电压值的范围内调整照明灯60的亮度。
照明控制装置100在各照明灯60的亮灯状态下，例如定期地进行以下控制。即，功率因数调整指示部80从第1相位检测部90a取得流入照明灯60a～60c的电流的相位信息。并且，同样从第2相位检测部90b取得流入照明灯60d～60f的电流的相位信息。然后，相位比较部82将流入照明灯60a～60c和照明灯60d～60f的各方的电流的相位进行比较，将比较结果发送到指示部86。
指示部86根据该比较结果，指示第1调整部70a例如使流入第1系统的照明灯60a～60c的电流的相位相对于电源电压的相位超前。另一方面，指示部86指示第2调整部70b使流入第2系统的照明灯60d～60f的电流的相位相对于电源电压的相位滞后。例如，使流入与交流电压源20连接的第1系统的电流的相位的超前量、和流入与相同的交流电压源20连接的第2系统的电流的相位的滞后量相同。由此，可改善交流电压源20中的功率因数，优选地可接近1，更优选地可为1。
这里，在调整第1系统的电流的相位和第2系统的电流的相位来使交流电压源20的功率因数接近1附近时，可能导致照明灯60的亮度过度增大，无端的电力消耗量增大。因此，在从第1照度传感器110a和第2照度传感器110b的检测结果导出的照明灯60a～60f的亮度超过预定值的情况下，功率因数调整指示部80可以进行调整，以使交流电压源20的功率因数可以不是1附近，并且照明灯60的亮度为预定值以下。另外，即使在该情况下，通过使第1系统的电流的相位和第2系统的电流的相位互为反相，可改善交流电压源20的功率因数。
并且，通常，照明灯60由于老化等使得电极劣化，电流难以流动，亮度下降。因此，功率因数调整指示部80的亮度监视部84从第1照度传感器110a接收第1系统的照明灯60a～60c的照射范围的照度值，并从第2照度传感器110b接收第2系统的照明灯60d～60f的照射范围的照度值。然后，从各自的照度值导出各自的照明灯60a～60f的亮度值，与保持在参数保持部内的照明灯的所需亮度值进行比较。
例如，假定比较结果是第2系统的照明灯60d～60f的亮度低于所需亮度。在该情况下，亮度监视部84向指示部86发送信号，以便对第2调整部70b指示亮度增加。指示部86当从亮度监视部84接收到指示时，向第2调整部70b发送指示以增加照明灯60d～60f的亮度。从指示部86接收到指示的第2调整部70b控制第2MERS30b的选通相位角，增加第2MERS30b的输出电压的大小，以增加照明灯60d～60f的亮度。由此，各照明灯60的亮度增加。
另一方面，当增加第2MERS30b的输出电压的大小以增大第2系统的照明灯60d～60f的亮度时，伴随于此，流入第2系统的电流的相位也变化。因此，功率因数调整指示部80对第1调整部70a指示，以便在相位比较部82将第1系统和第2系统的电流的相位进行比较，并针对第2系统的电流的相位变化量，使第1系统的电流的相位变化。由此，可调整照明灯60的亮度，并可调整交流电压源20中的功率因数。
另外，照明控制装置100可以是以下结构。即，设定固有地址以便对第1MERS30a和第2MERS30b单独进行访问。然后，构成如下：功率因数调整指示部80经由互联网、局域网(LAN)等的网络通过有线、无线通信对第1调整部70a和第2调整部70b指示电流相位的调整和调光。
对以上说明的结构的作用效果进行总括，在本实施方式涉及的照明控制装置100中，包括照明灯60a～60c的第1系统和包括照明灯60d～60f的第2系统与交流电压源20连接。然后，各系统分别与第1MERS30a和第2MERS30b连接，功率因数调整指示部80控制成使流入第1系统的电流的相位相对于电源电压的相位超前，例如使第2系统的电流的相位按照与第1系统的电流的相位超前量相同的量滞后。由此，可调整与第1系统和第2系统连接的交流电压源20中的功率因数，其结果，交流电压源20中的功率因数提高，可减少送电损失。
并且，调整各系统的电流的相位，并监视各系统内包含的照明灯60的亮度，调整MERS30的输出电压的大小，以使各照明灯60的亮度满足所需亮度。即，在各照明灯60的亮度满足所需亮度的范围内，通过调整各系统的电流的相位，可在改善交流电压源20的功率因数的同时，进行照明灯60的调光。
并且，以往，使用进相电容器来改善功率因数的方法得到实用化，然而进相电容器的尺寸大，价格高。另一方面，在本实施方式的照明控制装置100中，在照明灯60和交流电压源20之间仅组装MERS30。然后，MERS30的结构简单，尺寸小，价格低，因而可简单设置照明控制装置100，并可将其导入成本抑制得非常低。
并且，在MERS30的逆导通型半导体开关SW1～SW4发生故障的情况下，只是交流电压源20和照明灯60处于导通状态，不会由于MERS30的故障而使照明灯60陷于不能亮灯的状态。因此，即使在现有的交流电压源20和照明灯60之间组装MERS30，也不会产生由此引起的安全性降低等的问题。
本实施方式的照明控制装置100能以配电系统、受电盘、配电盘为单位来应用，通过使流入与相同配电系统、受电盘、或者配电盘连接的多个照明灯60的1个系统的电流为超前相位，使流入另一系统的电流为滞后相位，能以配电系统、受电盘、或者配电盘为单位使功率因数为1或者接近1附近。照明控制装置100可应用于例如高速道路、汽车专用道路、或者一般道路等的已设的照明灯。
本发明不限定于上述的实施方式，还能根据本行业人员的知识施加各种设计变更等的变型，被施加了这样的变型的实施方式也包含在本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，在第1系统和第2系统内分别设有第1MERS30a和第2MERS30b，然而也可以构成为例如仅在第1系统内设置MERS30。在该情况下，由于照明灯60内的电抗分量而使流入第2系统的电流的相位发生滞后，因而通过使流入第1系统的电流相位按照与该滞后量对应的量超前，可改善交流电压源20中的功率因数，优选地可接近1，更优选地可为1。
并且，在上述实施方式中，构成为使第1系统和第2系统与交流电压源20连接，然而系数的数量不作特别限定，可以使更多数量的系统与交流电压源20连接。在该情况下，控制成，调整该多个系统的电流的相位，使交流电压源20的功率因数提高。
产业上的可利用性
本发明可利用于照明设备。
Claims (11)
1.一种照明控制装置，其特征在于具有：
第1调整开关，其连接在包括一个或多个照明灯的第1系统与交流电源之间，调整从所述交流电源输出到所述第1系统的照明灯的电压的大小和电流的相位，所述第1系统的照明灯具有感应性负载或者与感应性负载连接；
第2调整开关，其连接在包括一个或多个照明灯的第2系统与所述交流电源之间，调整从所述交流电源输出到所述第2系统的照明灯的电压的大小和电流的相位，所述第2系统的照明灯具有感应性负载或者与感应性负载连接；
第1调整部，其控制所述第1调整开关；
第2调整部，其控制所述第2调整开关；以及
功率因数调整指示部，其对所述第1调整部和所述第2调整部指示电流相位的调整和调光，
所述功率因数调整指示部指示所述第1调整部和所述第2调整部，使得流入所述第1系统的照明灯的电流的相位相对于电源电压的相位超前，使得流入所述第2系统的照明灯的电流的相位相对于电源电压的相位滞后，由此调整所述交流电源的功率因数，并且调整输出到所述第1系统的照明灯和所述第2系统的照明灯的电压来调整所述第1系统的照明灯和所述第2系统的照明灯的亮度。
2.根据权利要求1所述的照明控制装置，其特征在于，所述第1调整开关和所述第2调整开关具有至少2个逆导通型半导体开关、和用于蓄积电流切断时的电流的磁能来再生给所述照明灯的电容器，通过控制所述第1调整开关和所述第2调整开关的选通相位，调整输出到所述照明灯的电压的大小和电流的相位。
3.根据权利要求1或2所述的照明控制装置，其特征在于，
所述照明控制装置具有：
检测流入所述第1系统的照明灯的电流的相位的第1相位检测部；以及
检测流入所述第2系统的照明灯的电流的相位的第2相位检测部，
所述功率因数调整指示部根据所述第1相位检测部和所述第2相位检测部的检测结果，调整流入所述第1系统的照明灯和所述第2系统的照明灯的电流的相位。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的照明控制装置，其特征在于，
所述照明控制装置具有：
检测所述第1系统的照明灯的亮度的第1亮度检测单元；以及
检测所述第2系统的照明灯的亮度的第2亮度检测单元，
所述功率因数调整指示部根据所述第1亮度检测单元和所述第2亮度检测单元的检测结果，调整所述第1系统的照明灯和所述第2系统的照明灯的亮度。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明控制装置，其特征在于，在所述照明灯的亮度超过预定值的情况下，所述功率因数调整指示部将所述第1系统的照明灯和所述第2系统的照明灯的亮度调整为所述预定值以下。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的照明控制装置，其特征在于，
所述第1调整开关和所述第2调整开关具有：
由4个逆导通型半导体开关构成的电桥电路；以及
电容器，其连接在所述电桥电路的直流端子间，蓄积电流切断时的电流的磁能来再生给所述照明灯，
所述调整部将控制信号发送到所述逆导通型半导体开关的栅极，且按照由所述电桥电路的位于对角线上的2个逆导通型半导体开关构成的2对中，一对接通时另一对断开的方式，与所述交流电源的频率同步地进行各对逆导通型半导体开关的接通/断开切换，由此调整提供给所述照明灯的负载电力量。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的照明控制装置，其特征在于，
所述第1调整开关和所述第2调整开关具有纵型半桥结构，该纵型半桥结构包括：
串联连接的2个逆导通型半导体开关；
与所述2个逆导通型半导体开关并联设置的串联连接的2个电容器；以及
与所述2个电容器各自并联连接的2个二极管。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的照明控制装置，其特征在于，
所述第1调整开关和所述第2调整开关具有横型半桥结构，该横型半桥结构包括：
串联设置在第1路径上的逆导通型半导体开关和电容器；
串联设置在与所述第1路径并联的第2路径上的逆导通型半导体开关和电容器；以及
与所述第1路径和第2路径并联接线的布线。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的照明控制装置，其特征在于，所述具有感应性负载的照明灯是放电灯。
10.根据权利要求9所述的照明控制装置，其特征在于，所述放电灯是荧光灯、汞灯、钠灯或者霓虹灯。
11.根据权利要求1至8中的任一项所述的照明控制装置，其特征在于，所述与感应性负载连接的照明灯是将电抗器与白炽灯或者LED连接而成的结构。
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