JP2005235573A - Dimmer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電源と照明負荷との間に交流電圧を双方向に位相制御する位相制御素子を備えた調光装置に関する。 The present invention relates to a light control device including a phase control element that bidirectionally controls an AC voltage between an AC power source and a lighting load.
交流電源と照明負荷との間に逆並列接続された一対のサイリスタを備えた調光装置は、例えば舞台やスタジオなどを含めて一般的に多く使用されている。そして、当該サイリスタの制御端子は、それぞれ調光制御回路（制御部）に接続されている。サイリスタは、調光制御回路による制御により、交流電圧の半サイクル毎に交互に導通され、その導通期間が変化される。そして、通常、フォトサイリスタを用いて調光制御回路が構成され、フォトサイリスタのオンにより、サイリスタを導通（オン）させている調光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 A dimming device including a pair of thyristors connected in reverse parallel between an AC power source and a lighting load is generally used, for example, including a stage and a studio. And the control terminal of the said thyristor is each connected to the light control circuit (control part). The thyristor is alternately turned on every half cycle of the AC voltage under the control of the dimming control circuit, and the conduction period is changed. In general, a dimming control circuit is configured using a photothyristor, and a dimming device is proposed in which the photothyristor is turned on by turning on the photothyristor (see, for example, Patent Document 1).
ところで、前記フォトサイリスタは、制御端子（ゲート）にノイズによる電圧が印加されて導通（オン）することがある。以下、図１に示す調光装置１において説明する。
By the way, the photothyristor may be turned on when a voltage due to noise is applied to a control terminal (gate). Hereinafter, the
調光装置１は、外部からのノイズが空間を伝播して給電線ｌ１，ｌ２に重畳し、当該ノイズがフォトサイリスタＰｈＳ１のゲート（制御端子）に印加されることがある。そして、調光装置１は、位相制御されている交流電圧がゼロクロスする０．４ミリ秒（ｍＳ）前に、図３（ｃ）に示すように、調光操作卓５からの調光信号の出力が停止されている。したがって、サイリスタＳＣＲ１（ＳＣＲ２）は、保持電流が流れなくなった時点でオフする。しかし、図３（ｄ）に示すように、前記ゼロクロス付近で前記ノイズによりフォトサイリスタＰｈＳ１がオンし、フォトサイリスタＰｈＳ１に保持電流以上の電流が流れてフォトサイリスタＰｈＳ１がオン状態を維持していると、交流電源Ｖｓの交流電圧の極性が反転したときに、サイリスタＳＣＲ２（ＳＣＲ１）のカソード、ゲート（制御端子）間に当該反転した交流電圧が印加されるようになる。
In the
そして、サイリスタＳＣＲ２（ＳＣＲ１）がオンしているときに、交流電圧が立ち上がってサイリスタＳＣＲ２（ＳＣＲ１）にさらに継続して保持電流以上の電流が流れ、サイリスタＳＣＲ２（ＳＣＲ１）はオン状態を継続する。すなわち、図３（ａ）に示すように、調光操作卓５から出力される調光信号によらず、電球２に正弦波の交流電圧が半サイクル印加されるようになる。電球２は、当該半サイクルの期間、電流が多く流れ、出射される光束が多くなるので、ちらつくようになる。この一例のように、ノイズによるサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の誤動作は、電球２にちらつきを発生させる。
Then, when the thyristor SCR2 (SCR1) is on, the AC voltage rises and a current equal to or higher than the holding current flows continuously through the thyristor SCR2 (SCR1), and the thyristor SCR2 (SCR1) continues to be on. That is, as shown in FIG. 3A, a sinusoidal AC voltage is applied to the
上述したように、外部からのノイズが空間を伝播して給電線ｌ１，ｌ２に重畳し、当該ノイズがフォトサイリスタＰｈＳ１のゲート（制御端子）に印加されることにより、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２がオンされることがある。このノイズによるサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の誤動作を抑制させるために、給電線ｌ１，ｌ２間に擬似抵抗Ｒ８が接続されている。そして、電球２が全光（調光率１００％）の状態から調光率１０〜２０％の軽負荷の状態まで調光制御されたときであっても、ノイズによるサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の誤動作を抑制するために、擬似抵抗Ｒ８は、低い抵抗値、例えば１０ＫΩに設定され、給電線ｌ１，ｌ２間のインピーダンスを低下させている。インピーダンスを低下させることによって、ノイズによる電流が擬似抵抗Ｒ８に流れて消費される。そして、サイリスタＳＣＲ１（ＳＣＲ２）がオンされ、電球２が点灯しているとき、擬似抵抗Ｒ８には、電球２に印加される交流電圧が印加され、この交流電圧に応じた電力が消費されている。この消費電力は無駄な電力となっている。
As described above, noise from the outside propagates through the space and is superimposed on the
また、前記サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２は、制御端子（ゲート）にリンギングや逆起電圧が印加されてオンすることがある。以下、図８に示す調光装置５０において説明する。 The thyristors SCR1 and SCR2 may be turned on when ringing or a back electromotive voltage is applied to a control terminal (gate). Hereinafter, the light control device 50 shown in FIG. 8 will be described.
調光装置５０は、交流電源Ｖｓから供給される電源を、蛍光ランプＦＬを照明負荷とする高周波点灯装置８に対して双方向に位相制御して出力する位相制御装置９を備えたものである。そして、調光信号によりフォトサイリスタＰｈＳ１がオンされて、例えばサイリスタＳＣＲ１（ＳＣＲ２）がオン制御されているとき、高周波点灯装置８の平滑コンデンサＣ２が満充電されると、整流器１０の入力端子に電流が流れなくなる。そして、サイリスタＳＣＲ１（ＳＣＲ２）には、抵抗Ｒ６〜Ｒ８を介して交流電源Ｖｓからの電流が流れるが、抵抗Ｒ６〜Ｒ８の抵抗値はそれぞれ例えば１０ＫΩ以上の高抵抗値であるので、電流がサイリスタＳＣＲ１（ＳＣＲ２）の保持電流以下となり、サイリスタＳＣＲ１（ＳＣＲ２）はオフするようになる。
The dimmer 50 includes a
そして、図６に示すように、サイリスタＳＣＲ１（ＳＣＲ２）がオンしたときに、位相制御装置９の出力間にリンギングが発生することがある。このリンギングの発生は、インダクタＬ１に蓄積された電磁エネルギーや図示しないトランスなどが要因として考えられる。そして、位相制御装置９の出力電圧Ｖｏの極性が反転することにより、出力電流Ｉｏが逆方向に流れるようになる。
As shown in FIG. 6, when the thyristor SCR1 (SCR2) is turned on, ringing may occur between the outputs of the
例えば、交流電源Ｖｓの交流電圧が給電線ｌ１側より高周波点灯装置８に印加され、調光制御回路３によりサイリスタＳＣＲ１がオン制御され、サイリスタＳＣＲ２がオフ制御されているとき、整流器１０の入力端子に電流（入力電流）が流れなくなって、図６に示すように、リンギングが発生し、逆起電力が発生すると、電流が調光制御回路８のダイオードＤ１、整流器１０の入力端子４ａ、出力端子４ｃ、フォトリレーＰｈＲ１、整流器１０の出力端子４ｄ、入力端子４ｂおよび抵抗Ｒ１を介してサイリスタＳＣＲ２のゲート（制御端子）に流れる。そして、交流電源Ｖｓの交流電圧の極性が反転したときに、サイリスタＳＣＲ２に保持電流以上の電流が流れると、サイリスタＳＣＲ２はオン状態となり、出力される調光信号によらず、整流器１０の入力端子間に正弦波の交流電圧が半サイクル印加されることがある。この現象は、最終的に蛍光ランプＦＬにちらつきを発生させる。なお、図８において、後述の図１および図４と同一部分には、同一符号を付している。
特許文献１のように、調光制御回路にフォトサイリスタを用いると、ノイズによってオンすることを抑制するために、給電線の間に低抵抗値を有する擬似抵抗を接続することになる。これにより、照明負荷の点灯時に、擬似抵抗に電流が流れることになるので、過大な電力損失が生じるという欠点を有する。
When a photothyristor is used in the dimming control circuit as in
また、蛍光ランプを照明負荷とする高周波点灯装置に対しては、リンギングの発生等における逆起電圧やノイズによってサイリスタが誤動作されるために、蛍光ランプにちらつきが発生することがあるという欠点を有する。 In addition, the high-frequency lighting device using a fluorescent lamp as a lighting load has a drawback that the fluorescent lamp may flicker because the thyristor malfunctions due to a counter electromotive voltage or noise caused by ringing or the like. .
本発明は、ノイズ等により位相制御素子の誤動作が抑制されることにより、照明負荷のちらつきの不具合が低減される調光装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light control device in which the malfunction of a flickering of an illumination load is reduced by suppressing malfunction of a phase control element due to noise or the like.
請求項１に記載の調光装置の発明は、照明負荷と；照明負荷への供給電圧を双方向に位相制御する位相制御素子と；制御端子に２Ｖ以上の直流電圧が印加されたときにオンする半導体素子を有してなり、この半導体素子が調光信号に応じてオンオフすることにより位相制御素子をオンオフ制御する調光制御回路と；を具備していることを特徴とする。
The invention of the light control device according to
本発明および以下の発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。 In the present invention and the following inventions, each configuration is as follows unless otherwise specified.
２Ｖ以上の直流電圧は、実験的に求められた値である。半導体素子が制御端子に２Ｖ以上の直流電圧が印加されるときにオンするもの、すなわち、トリガー電圧２Ｖ以上を有する半導体素子は、ノイズによりオンすることが抑制されることが確認された。例えば、舞台やスタジオなどで通常発生している１〜２Ｖ、１ナノ秒（ｎＳ）のノイズに対して、トリガー電圧が２Ｖ以上であれば問題ないことを確認した。 A DC voltage of 2 V or more is an experimentally obtained value. It was confirmed that a semiconductor element that is turned on when a DC voltage of 2 V or higher is applied to the control terminal, that is, a semiconductor element having a trigger voltage of 2 V or higher is suppressed from being turned on by noise. For example, it was confirmed that there is no problem if the trigger voltage is 2 V or higher with respect to noise of 1 to 2 V and 1 nanosecond (nS) that is normally generated on a stage or a studio.
位相制御素子は、互いに並列で逆向きに接続されている一対のサイリスタ、当該サイリスタが一体的に形成されている素子およびトライアックなどの双方向性サイリスタなどを許容する。 The phase control element allows a pair of thyristors connected in parallel and opposite to each other, an element in which the thyristors are integrally formed, a bidirectional thyristor such as a triac, and the like.
半導体素子として、例えばサイリスタ、トライアック、フォトサイリスタ、フォトトライアックなどを用いることができる。 As the semiconductor element, for example, a thyristor, a triac, a photothyristor, a phototriac, or the like can be used.
本発明によれば、制御端子に２Ｖ以上の直流電圧が印加されるときにオンする半導体素子を有して調光制御回路が形成されるので、ノイズにより半導体素子がオンして調光信号によらずに位相制御素子がオンする不具合が抑制される。 According to the present invention, the dimming control circuit is formed having the semiconductor element that is turned on when a DC voltage of 2 V or more is applied to the control terminal. Therefore, the problem that the phase control element is turned on is suppressed.
請求項２に記載の調光装置の発明は、照明負荷への供給電圧を双方向に位相制御する位相制御素子を備え、この位相制御素子がオンオフ制御されることにより、供給される電源を、蛍光ランプを照明負荷とする高周波点灯装置に対して位相制御して出力できるように構成されている位相制御装置と；非自己保持型のスイッチ素子を有し、このスイッチ素子が調光信号に応じてオンオフすることにより位相制御装置の位相制御素子をオンオフ制御する調光制御回路と；を具備していることを特徴とする。
The invention of the light control device according to
「非自己保持型のスイッチ素子」とは、制御端子へのオン信号が停止されるとオフするものである。すなわち、自身に所定値以上の電流が流れたときにオン状態を保持しないものをいい、例えばフォトリレー、フォトトランジスタなどである。 The “non-self-holding switch element” is an element that is turned off when an ON signal to the control terminal is stopped. That is, a device that does not maintain an ON state when a current of a predetermined value or more flows through it, such as a photorelay or a phototransistor.
本発明によれば、非自己保持型のスイッチ素子は、制御端子へのオン信号が停止されるとオフするので、スイッチ素子が調光信号に応じて強制的にオンオフ制御されるために、リンギング等により位相制御素子がオンする不具合が防止される。 According to the present invention, the non-self-holding type switching element is turned off when the on signal to the control terminal is stopped, and therefore the switching element is forcibly turned on / off according to the dimming signal. The problem that the phase control element is turned on is prevented.
請求項１の発明によれば、制御端子に２Ｖ以上の直流電圧が印加されるときにオンする半導体素子を有して調光制御回路が形成され、ノイズにより半導体素子がオンすることが抑制されているので、照明負荷に交流電圧を供給する給電線の間に接続する擬似抵抗を高抵抗値にすることができ、無駄な消費電力を低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, the dimming control circuit is formed having the semiconductor element that is turned on when a DC voltage of 2 V or more is applied to the control terminal, and the semiconductor element is prevented from being turned on by noise. Therefore, the pseudo resistance connected between the power supply lines for supplying an AC voltage to the illumination load can be set to a high resistance value, and wasteful power consumption can be reduced.
請求項２の発明によれば、非自己保持型のスイッチ素子を有して調光制御回路が形成され、スイッチ素子が調光信号に応じて強制的にオンオフ制御されるので、位相制御素子がリンギング等により誤動作することがなく、蛍光ランプなどの照明負荷のちらつきを防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, the dimming control circuit is formed with the non-self-holding type switch element, and the switch element is forcibly turned on / off according to the dimming signal. It does not malfunction due to ringing or the like, and flickering of an illumination load such as a fluorescent lamp can be prevented.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described.
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は調光装置の回路図、図２は調光装置の三相電源に対する接続図、図３はノイズによるサイリスタの誤動作を示す説明図である。 1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram of a dimmer, FIG. 2 is a connection diagram of the dimmer to a three-phase power source, and FIG. 3 is a malfunction of a thyristor due to noise. It is explanatory drawing which shows.
図１において、調光装置１は、位相制御素子としての一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２、照明負荷としての電球２および調光制御回路３を有して構成されている。
In FIG. 1, a
電球２は、例えばハロゲンランプや白熱ランプであり、位相制御された交流電圧に応じて調光点灯され、当該交流電圧の実効値に応じて調光レベルが変化される。
The
一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２は、互いに並列で逆向きに接続（逆並列接続）されているとともに、給電線ｌ１，ｌ２を介して電球２に直列的に接続されるようにして交流電源Ｖｓおよび電球２の間に接続されている。すなわち、サイリスタＳＣＲ１のカソードとサイリスタＳＣＲ２のアノードが接続されて交流電源Ｖｓ側に接続され、サイリスタＳＣＲ１のアノードとサイリスタＳＣＲ２のカソードが接続されて電球２側に接続されている。
The pair of thyristors SCR1 and SCR2 are connected in parallel and in opposite directions (reverse parallel connection), and are connected in series to the
調光制御回路３は、半導体素子としてのフォトサイリスタＰｈＳ１およびフォトダイオードＰｈＤ１を有するフォトカプラＰＣ１、ダイオードブリッジからなる整流器４およびＮ形のバイポーラトランジスタＴｒ１を有して構成され、一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２のそれぞれの制御端子（ゲート）および調光操作卓５に接続されている。
The dimming
サイリスタＳＣＲ１のカソードおよびゲート（制御端子）間に、サイリスタＳＣＲ１のカソード側にアノードが接続されるようにしてダイオードＤ１が接続され、サイリスタＳＣＲ２のカソードおよびゲート（制御端子）間に、サイリスタＳＣＲ２のカソード側にアノードが接続されるようにしてダイオードＤ２が接続されている。そして、ダイオードＤ１のカソード側が整流器４の一方の入力端子４ａに接続され、ダイオードＤ２のカソード側が限流用の抵抗Ｒ１を介して整流器４の他方の入力端子４ｂに接続されている。
A diode D1 is connected between the cathode and gate (control terminal) of the thyristor SCR1 so that the anode is connected to the cathode side of the thyristor SCR1, and the cathode of the thyristor SCR2 is connected between the cathode and gate (control terminal) of the thyristor SCR2. The diode D2 is connected so that the anode is connected to the side. The cathode side of the diode D1 is connected to one
整流器４の出力端子４ｃ，４ｄは、それぞれ、フォトサイリスタＰｈＳ１のアノード、カソードに接続されている。そして、フォトサイリスタＰｈＳ１のカソードおよびゲート（制御端子）間に、ノイズ吸収用の抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ１の並列回路が接続されている。フォトサイリスタＰｈＳ１は、カソードおよびゲート（制御端子）間に２Ｖ以上の直流電圧が印加されたときにオンするものに選定されている。また、フォトサイリスタＰｈＳ１は、フォトダイオードＰｈＤ１が発光するとオン（導通）する。
The
フォトダイオードＰｈＤ１は、限流用の抵抗Ｒ３およびバイポーラトランジスタＴｒ１と直列回路を形成して定電圧電源ＶｃｃおよびアースＥ間に接続されている。そして、バイポーラトランジスタＴｒ１は、ベースが抵抗Ｒ４を介して調光操作卓５に接続され、ベースおよびエミッタ間に抵抗Ｒ５が接続されている。バイポーラトランジスタＴｒ１のベースに調光操作卓５から調光信号が出力されると、バイポーラトランジスタＴｒ１はオンし、定電圧電源ＶｃｃからフォトダイオードＰｈＤ１に電流が流れる。これにより、フォトダイオードＰｈＤ１が発光し、フォトサイリスタＰｈＳ１がオンする。
The photodiode PhD1 forms a series circuit with the current limiting resistor R3 and the bipolar transistor Tr1 and is connected between the constant voltage power supply Vcc and the ground E. The base of the bipolar transistor Tr1 is connected to the dimming
交流電源Ｖｓからの交流電圧が電球２およびサイリスタＳＣＲ１の両端間に電球２側から印加されているときに、フォトサイリスタＰｈＳ１がオンすると、電球２を介してダイオードＤ２、抵抗Ｒ１、整流器４の入力端子４ｂ、出力端子４ｃ、フォトサイリスタＰｈＳ１、整流器４の出力端子４ｄおよび入力端子４ａの経路でサイリスタＳＣＲ１のゲート（制御端子）に電圧が印加され、サイリスタＳＣＲ１がオンする。そして、交流電源Ｖｓから電球２およびサイリスタＳＣＲ１の経路で電流が流れ、サイリスタＳＣＲ１の保持電流以上の電流が流れるようになると、サイリスタＳＣＲ１はオン（導通）を継続する。
When the AC thyristor PhS1 is turned on while an AC voltage from the AC power supply Vs is applied between the both ends of the
また、交流電源Ｖｓからの交流電圧が電球２およびサイリスタＳＣＲ２の両端間にサイリスタＳＣＲ２側から印加されているときに、フォトサイリスタＰｈＳ１がオンすると、ダイオードＤ１、整流器４の入力端子４ａ、出力端子４ｃ、フォトサイリスタＰｈＳ１、整流器４の出力端子４ｄ、入力端子４ｂおよび抵抗Ｒ１の経路でサイリスタＳＣＲ２のゲート（制御端子）に電圧が印加され、サイリスタＳＣＲ２がオンする。そして、交流電源ＶｓからサイリスタＳＣＲ２および電球２の経路で電流が流れ、サイリスタＳＣＲ２の保持電流以上の電流が流れるようになると、サイリスタＳＣＲ２はオン（導通）を継続する。
Further, when the AC thyristor PhS1 is turned on while the AC voltage from the AC power supply Vs is applied between the both ends of the
調光操作卓５は、交流電源Ｖｓの交流電圧の半サイクル毎に、調光信号としての矩形状の電圧を出力し、ゼロクロスからの当該電圧の幅を変化させている。これにより、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２が交互にオン制御およびオフ制御され、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２での交流電圧の導通期間が変化して、すなわち、交流電圧が位相制御されて、電球２が調光される。そして、調光操作卓５は、少なくとも交流電圧がゼロクロスする例えば０．４ミリ秒（ｍＳ）前に調光信号の出力を停止するようにしている。そして、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２は、保持電流以上の電流が流れなくなると、オフする。
The dimming
そして、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２より電球２側の給電線ｌ１，ｌ２間には、抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ７の直列回路と、擬似抵抗Ｒ８がそれぞれ接続されている。そして、抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ７の中点ａは、出力電圧検出回路６に接続されており、中点ａの電圧が出力電圧検出回路６に入力されている。出力電圧検出回路６は、電球２の不点（断線）や短絡を検出することに供し、または、電球２への印加電圧（調光装置１の出力電圧）を検出してモニターさせることなどに供している。そして、抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ７は、調光装置１の出力電圧を検出するので、それぞれ高抵抗値、例えば１０ＫΩに設定されている。また、擬似抵抗Ｒ８は、給電線ｌ１，ｌ２に重畳されるノイズを吸収するためのものであり、その抵抗値は、例えば４２０〜５６０ＫΩに設定されている。
A series circuit of resistors R6 and R7 and a pseudo resistor R8 are connected between the
そして、調光装置１は、図２に示すように、ニュートラル（Ｎ）−Ｒ相、Ｎ−Ｓ相、Ｎ−Ｔ相の３相電源Ｖｈのそれぞれの交流電源Ｖｓ間に、図示しないトランスを介して略均等の数量となるように接続されている。
Then, as shown in FIG. 2, the
次に、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
調光操作卓５から調光信号が出力されると、バイポーラトランジスタＴｒ１がオンし、定電圧電源Ｖｃｃからの給電によりフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤ１が発光し、フォトサイリスタＰｈＳ１がオンする。そして、フォトサイリスタＰｈＳ１がオンすることにより、サイリスタＳＣＲ１のゲート（制御端子）またはサイリスタＳＣＲ２のゲート（制御端子）に交流電源Ｖｓからの電圧が印加されて、サイリスタＳＣＲ１またはサイリスタＳＣＲ２がオンする。すなわち、交流電源Ｖｓからの交流電圧が給電線ｌ１側より電球２に印加されるときに、サイリスタＳＣＲ１がオンされ、サイリスタＳＣＲ２がオフされる。また、交流電圧が給電線ｌ２側より電球２に印加されるときに、サイリスタＳＣＲ２がオンされ、サイリスタＳＣＲ１がオフされる。
When a dimming signal is output from the dimming
そして、調光操作卓５は、電球２の調光率に応じて、交流電源Ｖｓの交流電圧の半サイクル毎に、交流電圧のゼロクロスからの調光信号の出力開始を変化させる。これにより、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の当該ゼロクロスからのオン時点が変化され、交流電源Ｖｓからの交流電圧の位相制御が行われる。そして、位相制御された交流電圧が電球２に印加され、当該実効値に応じて、電球２は調光される。このように、調光制御回路３は、調光操作卓５から出力された調光信号に応じて、フォトサイリスタＰｈＳ１をオンさせ、一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２を交互にオン制御およびオフ制御して双方向に位相制御することにより、電球２を調光させる。
Then, the dimming
ところで、給電線ｌ１，ｌ２には、空間を伝播する外部からのノイズが重畳されることがある。そして、ノイズがフォトサイリスタＰｈＳ１のカソード、ゲート（制御端子）間に印加され、フォトサイリスタＰｈＳ１がオンすることがある。ノイズによりフォトサイリスタＰｈＳ１がオンすると、交流電圧の半サイクルに亘って交流電圧が位相制御されないことがある。図３に、その一例を示す。 By the way, noise from the outside that propagates through the space may be superimposed on the feeder lines l1 and l2. Noise may be applied between the cathode and gate (control terminal) of the photothyristor PhS1, and the photothyristor PhS1 may be turned on. When the photothyristor PhS1 is turned on due to noise, the AC voltage may not be phase-controlled over a half cycle of the AC voltage. An example is shown in FIG.
図３において、Ｎ−Ｒ相およびＮ−Ｓ相のそれぞれの交流電源Ｖｓに接続されている調光装置１は、それぞれの調光操作卓５からの調光信号に応じて、交流電源Ｖｓからの交流電圧が位相制御されている。そして、Ｎ−Ｒ相の調光装置１において、例えばサイリスタＳＣＲ１のオン制御により位相制御されている交流電圧がゼロクロスする付近において、図３（ｂ）に示すように、Ｎ−Ｓ相の調光装置１に調光操作卓５から調光信号が出力され、当該調光装置１のサイリスタＳＣＲ１がオンされることがある。そして、交流電圧が急激に立ち上がった時にノイズが発生し、このノイズがＮ−Ｓ相の調光装置１からＮ−Ｒ相の調光装置１の給電線ｌ１，ｌ２に重畳することがある。
In FIG. 3, the dimming
Ｎ−Ｒ相の調光装置１は、位相制御されている交流電圧がゼロクロスする０．４ミリ秒（ｍＳ）前に、図３（ｃ）に示すように、調光操作卓５からの調光信号の出力が停止されている。したがって、サイリスタＳＣＲ１は、保持電流が流れなくなった時点でオフする。しかし、図３（ｄ）に示すように、前記ゼロクロス付近で前記ノイズによりフォトサイリスタＰｈＳ１がオンし、フォトサイリスタＰｈＳ１に保持電流以上の電流が流れてフォトサイリスタＰｈＳ１がオン状態を維持していると、交流電源Ｖｓの交流電圧の極性が反転したときに、サイリスタＳＣＲ２のカソード、ゲート（制御端子）間に当該反転した交流電圧が印加されるようになる。以下、背景技術において説明した通りであり、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の誤動作により電球２にちらつきが発生する。
As shown in FIG. 3C, the N-R
そして、本発明者は、ノイズによりサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２が誤動作するときのサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２のカソード、ゲート（制御端子）間の電圧（ゲート電圧）を測定した結果、５Ｖ以下のゲート電圧であるときにサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２が誤動作する確率が高いことを確認した。すなわち、図１に示す調光装置１において、ダイオードＤ１、整流器４のダイオード２個のそれぞれの電圧降下（約０．６Ｖ）分およびフォトダイオードＰｈＳ１の電圧降下（約１．２Ｖ）分を差し引くと、フォトダイオードＰｈＳ１は、カソード、ゲート（制御端子）間に２Ｖまでのノイズが印加されているときにオンする確率が高いことが確認された。したがって、フォトサイリスタＰｈＳ１は、カソード、ゲート（制御端子）間に２Ｖ以上の直流電圧が印加されたときにオンするものであれば、大概、ノイズによってオンすることが抑制される。
The inventor measured the voltage (gate voltage) between the cathode and gate (control terminal) of the thyristors SCR1 and SCR2 when the thyristors SCR1 and SCR2 malfunction due to noise. It was confirmed that the probability that the thyristors SCR1 and SCR2 malfunction was high. That is, in the
ノイズによってフォトサイリスタＰｈＳ１がオンすることが抑制されることにより、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２が調光信号によらずに誤動作することが抑制され、電球２がちらつくことが防止される。また、フォトサイリスタＰｈＳ１によりノイズによるサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の誤動作を抑制するので、給電線ｌ１，ｌ２間のインピーダンスを大きくすることができ、擬似抵抗Ｒ８の抵抗値を高抵抗値、例えば４２０〜５６０ＫΩに設定することができる。この結果、擬似抵抗Ｒ８での消費電力が低減されて、電力損失が低減される。
By suppressing the photothyristor PhS1 from being turned on by noise, the thyristors SCR1 and SCR2 are prevented from malfunctioning regardless of the dimming signal, and the
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図４〜図６は、本発明の第２の実施形態を示し、図４は調光装置の回路図、図５は入力電圧に対する出力電流の変化を示す説明図、図６は逆起電力の発生を示す説明図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。 4 to 6 show a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram of a light control device, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a change in output current with respect to an input voltage, and FIG. It is explanatory drawing which shows generation | occurrence | production. Note that the same parts as those in FIG.
図４に示す調光装置７は、図１に示す調光装置１において、電球２に代えて、蛍光ランプＦＬを照明負荷とする高周波点灯装置８が接続されたものである。また、フォトカプラＰＣ１のフォトサイリスタＰｈＳ１に代えて、非自己保持型のスイッチ素子としてのフォトリレーＰｈＲ１を有するフォトカプラＰＣ２を設けて調光制御回路８を構成したものである。そして、給電線ｌ２にインダクタＬ１が介挿されている。すなわち、インダクタＬ１が逆並列接続されたサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２と直列的に接続されている。インダクタＬ１は、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２に流れる電流の立ち上がりを緩やかにするものである。
A dimming device 7 shown in FIG. 4 is the same as the dimming
そして、一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２、抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ７の直列回路、出力電圧検出回路６およびインダクタＬ１により、位相制御装置９が形成されている。位相制御装置９の出力電圧は、出力電圧検出回路６を介して高周波点灯装置８のインバータ制御回路１３に入力されている。インバータ制御回路１３は、調光信号に応じて蛍光ランプＦＬが調光点灯されるように高周波点灯回路８を制御するものである。
A
劇場やスタジオなどの既設の調光装置１を電球２から蛍光ランプＦＬに変更したいという顧客の要望がある。このとき、調光装置１のシステム構成を代えずに、高周波点灯装置８のみを追加して調光装置７が形成可能である。
There is a customer's desire to change the existing
高周波点灯装置８は、周知の回路に構成されている。すなわち、整流器１０および平滑用コンデンサＣ２からなる直流電圧発生回路１１、直列的に接続された電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２を有してなるインバータ回路１２、蛍光ランプＦＬおよびインバータ制御回路１３を有して構成されている。
The high
直流電圧発生回路１１は、高周波点灯装置８の電源となっている。整流器１０の入力端子には、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２により位相制御された交流電圧（位相制御装置９の出力電圧）が入力され、整流器１０により整流される。そして、整流電圧により、平滑用コンデンサＣ２が充電され、平滑用コンデンサＣ２の両端間に直流電圧が発生する。
The DC
平滑用コンデンサＣ２の両端は、インバータ回路１２の入力側である電界効果トランジスタＦＥＴ１および電界効果トランジスタＦＥＴ２の直列回路の両端にそれぞれ接続されている。すなわち、平滑用コンデンサＣ２は、インバータ回路１２に直流電圧を供給する。そして、電界効果トランジスタＦＥＴ１および電界効果トランジスタＦＥＴ２のそれぞれのゲート（制御端子）は、インバータ制御回路１３に接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴ１および電界効果トランジスタＦＥＴ２は、インバータ制御回路１３の制御により交互にオンオフされる。これにより、平滑用コンデンサＣ２から供給された直流電圧が高周波電圧に変換され、電界効果トランジスタＦＥＴ２の両端（ドレイン、ソース）間に出力される。
Both ends of the smoothing capacitor C2 are connected to both ends of a series circuit of the field effect transistor FET1 and the field effect transistor FET2 on the input side of the
電界効果トランジスタＦＥＴ２の両端間は、インバータ回路１２の出力側となっており、ドレイン側からインダクタＬ２、高周波カット用コンデンサＣ３および蛍光ランプＦＬの直列回路が接続されている。そして、蛍光ランプＦＬのフィラメント電極ＦＬａ，ＦＬｂの非電源側に始動用コンデンサＣ４が接続されている。蛍光ランプＦＬは、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２が交互にオンオフすることにより、高周波点灯する。
Between both ends of the field effect transistor FET2 is an output side of the
インバータ制御回路１３は、出力電圧検出回路６から位相制御装置９の出力電圧が入力されている。位相制御装置９は、調光操作卓５から出力された調光信号に応じて、一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２が交互にオンオフ制御され、交流電源Ｖｓから供給される電源としての交流電圧を双方向に位相制御して出力している。したがって、インバータ制御回路１３は、調光信号に応じて蛍光ランプＦＬが高周波点灯されるように、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオンオフ周波数を制御している。
The
次に、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the second exemplary embodiment of the present invention will be described.
調光操作卓５からの調光信号に応じて、調光制御回路８が一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２を交互にオン制御およびオフ制御することにより、交流電源Ｖｓの交流電圧（図５（ａ）に示す。）は、双方向に位相制御される。そして、位相制御された交流電圧は、図５（ｂ）に示すように、高周波点灯装置８の整流器１０により整流されて平滑用コンデンサＣ２を充電する。平滑用コンデンサＣ２の両端間には、直流電圧が発生し、インバータ回路１２に印加される。そして、インバータ制御回路１３の制御によって、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２が交互にオンオフ制御されることにより、平滑用コンデンサＣ２からインバータ回路１２に電流が流れ、蛍光ランプＦＬが点灯される。
In response to a dimming signal from the dimming
電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオンオフに応じて平滑用コンデンサＣ２からインバータ回路１２に電流が流れると、図５（ｃ）に示すように、平滑用コンデンサＣ２の両端電圧は減少し、当該両端電圧が減少すると、整流器１０から充電されて満充電の両端電圧に回復される。整流器１０は、平滑用コンデンサＣ２を充電するときには入力電流が流れるが、平滑用コンデンサＣ２を満充電すると入力電流が流れなくなる。すなわち、整流器１０には、図５（ｄ）に示すように、入力電流が流れない休止期間がある。
When a current flows from the smoothing capacitor C2 to the
整流器１０に電流が流れなくなると、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２には、抵抗Ｒ６〜Ｒ８を介して交流電源Ｖｓからの電流が流れる。しかし、抵抗Ｒ６〜Ｒ８の抵抗値はそれぞれ１０ＫΩ以上であるので、電流がサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の保持電流以下となり、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２はオフするようになる。
When no current flows through the
そして、図６に示すように、位相制御装置９の出力電圧Ｖｏに対してリンギングが発生することがある。このリンギングの発生は、インダクタＬ１に蓄積された電磁エネルギーや図示しないトランスなどが要因として考えられる。そして、当該出力電圧Ｖｏの極性が反転することにより、出力電流Ｉｏが逆方向に流れるようになる。
As shown in FIG. 6, ringing may occur with respect to the output voltage Vo of the
例えば、交流電源Ｖｓの交流電圧が給電線ｌ１側より高周波点灯装置８に印加され、調光制御回路３によりサイリスタＳＣＲ１がオン制御され、サイリスタＳＣＲ２がオフ制御されているとき、整流器１０の入力端子に電流（入力電流）が流れなくなると、リンギングや逆起電圧により、位相制御装置９の出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏが反転し、電流が調光制御回路８のダイオードＤ１、整流器１０の入力端子４ａ、出力端子４ｃ、フォトリレーＰｈＲ１、整流器１０の出力端子４ｄ、入力端子４ｂおよび抵抗Ｒ１を介してサイリスタＳＣＲ２のゲート（制御端子）に流れる。
For example, when the AC voltage of the AC power supply Vs is applied to the high-
しかしながら、調光操作卓５から出力される調光信号は、図３（ｃ）に示すように交流電圧がゼロクロスする０．４ｍＳ前に停止されるので、フォトリレーＰｈＲ１は、前記ゼロクロスする０．４ｍＳ前にオフする。したがって、交流電源Ｖｓの交流電圧が反転するゼロクロスから、調光操作卓５から出力される調光信号に応じて、サイリスタＳＣＲ２はオン制御され、サイリスタＳＣＲ１はオフ制御される。すなわち、高周波点灯装置８への入力電流が休止して、位相制御装置９に逆起電力が発生しても、非自己保持型のフォトリレーＰｈＲ１は、調光信号に応じて強制的にオフされるので、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の誤動作が防止される。そして、一対のサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２は、調光信号に応じて交互にオンオフ制御され、蛍光ランプＦＬのちらつきが防止される。
However, the dimming signal output from the dimming
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図７は、本発明の第３の実施形態を示す調光装置の回路図である。なお、図１および図４と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。 FIG. 7 is a circuit diagram of a light control device showing a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 and FIG.
図７に示す調光装置１４は、図１に示す調光装置１において、調光制御回路３を図４に示す調光制御回路８に構成したものである。
The dimming
フォトリレーＰｈＲ１は、電流により自己保持せず、調光操作卓５からの調光信号に応じて強制的にオンオフ制御されるので、ノイズによりオンすることが回避される。この結果、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の誤動作が防止され、図１に示すように、給電線ｌ１，ｌ２間に擬似抵抗Ｒ８を接続しなくてもよく、擬似抵抗Ｒ８での消費電力分の電力損失が低減される。
Since the photorelay PhR1 is not self-maintained by the current and is forcibly turned on / off according to the dimming signal from the dimming
ＳＣＲ１，ＳＣＲ２…位相制御素子としての一対のサイリスタ
１，７，１４…調光装置
２…照明負荷としての電球
３，８…調光制御回路
９…位相制御装置
SCR1, SCR2 ... Pair of
Claims (2)
照明負荷への供給電圧を双方向に位相制御する位相制御素子と；
制御端子に２Ｖ以上の直流電圧が印加されたときにオンする半導体素子を有してなり、この半導体素子が調光信号に応じてオンオフすることにより位相制御素子をオンオフ制御する調光制御回路と；
を具備していることを特徴とする調光装置。 Lighting load;
A phase control element for bidirectionally controlling the voltage supplied to the lighting load;
A dimming control circuit that includes a semiconductor element that is turned on when a DC voltage of 2 V or more is applied to the control terminal, and the semiconductor element is turned on and off in accordance with a dimming signal, thereby controlling on / off of the phase control element; ;
A light control device comprising:
非自己保持型のスイッチ素子を有し、このスイッチ素子が調光信号に応じてオンオフすることにより位相制御装置の位相制御素子をオンオフ制御する調光制御回路と；
を具備していることを特徴とする調光装置。 A phase control element that bi-directionally controls the voltage supplied to the lighting load is provided, and the phase control element is controlled to be turned on and off, so that the supplied power is supplied to a high-frequency lighting device that uses a fluorescent lamp as the lighting load. A phase control device configured to output by phase control;
A dimming control circuit having a non-self-holding type switch element, and the switch element is turned on / off according to a dimming signal to control on / off of the phase control element of the phase control device;
A light control device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004043107A JP2005235573A (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | Dimmer |
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| JP2005235573A true JP2005235573A (en) | 2005-09-02 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115430A (en) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Marumo Denki Kk | Synchronism detection circuit for light control device, and light control device |
| JP2010086964A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Osram Sylvania Inc | Ac delay angle control for lamp activation |
| JP2011258431A (en) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | Power supply circuit, illumination device and illumination system |
-
2004
- 2004-02-19 JP JP2004043107A patent/JP2005235573A/en active Pending
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