JP2007174576A

JP2007174576A - ２線式電子スイッチ

Info

Publication number: JP2007174576A
Application number: JP2005372987A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Goto; 潔後藤; Tomohito Kajiyama; 智史梶山; Hirotada Higashihama; 弘忠東浜
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: JP4552849B2

Abstract

【課題】必要に応じて機能部の動作を停止して消費電力を少なくし、負荷への影響を低減する。
【解決手段】機能部８は、報知機能及びセンサ機能の少なくとも一方を有するものであり、自己を動作するための電力の供給が制御部３によって制御される。制御部３は、機能部８への電力供給を行うとともに、機能部８が報知機能を有する場合、報知信号を機能部８に出力する。一方、機能部８がセンサ機能を有する場合、センサ信号を機能部８から入力する。負荷開閉部１のトライアック１０の電気的開閉を切り替える制御信号がハイレベルになると、第３の電源部６がオン状態になって第１の電源部４に電力を供給する。このとき、制御部３によって機能部８に電力が供給されるように設定されていれば、制御部３から機能部８に電力が供給される。これに対して、制御部３によって機能部８への電力供給が停止されるように設定されていれば、機能部８への電力供給が行われない。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源から負荷への電力供給を入切する２線式電子スイッチであって、自ら動作電源を確保する必要がある２線式電子スイッチに関するものである。

従来、交流電源から負荷への電力供給を入切するスイッチとして、配線器具の電子化に伴い、例えばサイリスタやトライアックなどの無接点スイッチング素子を負荷開閉部として交流電源から負荷への給電路に挿入し、電子回路を用いて上記無接点スイッチング素子を電気的に開閉（オンオフ）するタイプのもの（第１の従来スイッチ）が提供されている。第１の従来スイッチは、人が操作部（操作スイッチ）を操作したときに、上記電子回路が無接点スイッチング素子を駆動するので、自己の動作電源（回路電源）を確保する必要がある。そのため、第１の従来スイッチは、３線又は４線で配線する構成である。

ところが、省配線の見地から２線の配線が一般的な配線器具にあっては、第１の従来スイッチは、交流電源及び負荷と２線で接続した状態では個別に電源線を引き込むことができないので、自己の動作電源の確保が問題となった。

上記問題を解決するものとして、無接点スイッチング素子を負荷開閉部として利用したスイッチでありながら交流電源及び負荷と直列に接続した状態で、２線での配線を可能とした２線式電子スイッチ（第２の従来スイッチ）が提案されている。なお、第２の従来スイッチとほぼ同様の構成が特許文献１に開示されている。

第２の従来スイッチの動作について図４を用いて説明する。図４は第２の従来スイッチの回路図である。なお、第２の従来スイッチ９では、負荷開閉部としてのトライアック９０が交流電源ＡＣ及び負荷Ｌと直列に接続している。まず、制御部９１の制御出力端子９１０からの制御信号がローレベルになると、第３の電源部９２がオフ状態になる。このとき、第２の電源部９３が第１の電源部９４に電力を供給する。この状態では、トライアック９０のゲート（駆動信号入力端）には、トライアック９０をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流（駆動信号）が流れないので、トライアック９０がオフ（開）状態になり、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が遮断される。

一方、制御部９１の制御出力端子９１０からの制御信号がハイレベルになると、第３の電源部９２がオン状態になる。これにより、第３の電源部９２が第１の電源部９４に電力を供給する。このとき、第１の電源部９４の充電が完了すると、充電完了検出部９２０から補助開閉部９５に電流が流れて補助開閉部９５がオン（閉）状態になる。補助開閉部９５がオン状態になると、トライアック９０をターンオンさせるのに必要な大きさの電流がトライアック駆動部９６に流れ、トライアック駆動部９６からトライアック９０にゲート電流が流れる。これにより、トライアック９０がオン（閉）状態になり、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が行われる。

また、第２の従来スイッチに、例えば報知機能やセンサ機能などを有する機能部（付加機能部）を備える２線式電子スイッチ（第３の従来スイッチ）が提案されている。上記第３の従来スイッチが交流電源と接続している状態では、機能部は、交流電源からの交流電力から変換された電力に基づいて常に動作している。
特開２００１−２２７８０４号公報（第２〜５頁及び第７図）

しかしながら、上記第３の従来スイッチは、機能部の消費電力が大きくなると、機能部に流れる電流が大きくなることによって、交流電源から負荷への電力供給を停止している状態であっても負荷が動作したり、負荷におけるオン状態からオフ状態への切り替わりがスムーズに行われないという問題があった。

本発明は上記の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、必要に応じて機能部の動作を停止して消費電力を少なくすることができ、負荷への影響を低減することができる２線式電子スイッチを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、交流電源及び負荷と２線で接続し、前記交流電源からの交流電力に基づいて自己の動作電源を確保する２線式電子スイッチであって、前記交流電源から前記負荷への給電路に挿入され、両端間の電気的開閉を切り替える負荷開閉部と、前記交流電力に基づいた電力で動作し、前記負荷開閉部の前記電気的開閉を切り替えて前記交流電源から前記負荷への電力供給を制御する制御信号を出力する制御部と、前記交流電力に基づいた電力で動作する付加機能部とを備え、前記制御部が、前記付加機能部への電力供給を制御することを特徴とする。

この構成では、付加機能部への電力供給を制御部によって制御することができるので、必要に応じて付加機能部の動作を停止して消費電力を少なくすることができ、負荷への影響を低減することができる。これにより、多種多様な負荷と接続して用いることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記負荷が照明器具であり、前記交流電源から前記自己の動作電源を投入開始した直後から予め決められた期間、前記制御部が、前記付加機能部への電力供給を停止することを特徴とする。この構成では、上記期間において制御部によって付加機能部の動作を停止することができるので、照明器具のフラッシュを低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記負荷が照明器具であり、前記交流電源から前記負荷への前記電力供給を停止した直後から予め決められた期間、前記制御部が、前記付加機能部への電力供給を停止することを特徴とする。この構成では、上記期間において制御部によって付加機能部の動作を停止することができるので、照明器具における２線式電子スイッチとの連動機能の低下を防止することができるとともに、フリッカを低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記制御部及び前記付加機能部の動作電源となる第１の電源部と、前記負荷開閉部が開状態になって前記交流電源から前記負荷への前記電力供給が停止しているときに、前記交流電力から変換された電力を前記第１の電源部に供給する第２の電源部と、前記制御信号に基づいて、前記交流電力から変換された電力を前記第１の電源部に供給する第３の電源部と、前記駆動部と電気的に直列に接続し、前記第３の電源部から前記第１の電源部に電力が供給されているときに、前記第１の電源部の入力電圧が予め決められた電圧値より高くなると閉状態になることによって、前記負荷開閉部に対して前記電気的開閉を切り替えさせる補助開閉部とを備えることを特徴とする。この構成では、第１の電源部、第２の電源部、第３の電源部及び補助開閉部によって、制御部に電力を確実に供給することができるとともに、負荷開閉部の電気的開閉を確実に切り替えることができる。

本発明によれば、必要に応じて付加機能部の動作を停止して消費電力を少なくすることができ、負荷への影響を低減することができる。

（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１を用いて説明する。図１は実施形態１の２線式電子スイッチの回路図である。

まず、実施形態１の基本的な構成について説明する。実施形態１の２線式電子スイッチＡは、交流電源ＡＣからの交流電力に基づいて自己の動作電源を確保するものであり、図１に示すように、負荷開閉部１と、整流部２と、制御部３と、第１の電源部４と、第２の電源部５と、第３の電源部６と、補助開閉部７と、機能部（付加機能部）８とを備え、交流電源ＡＣ及び負荷Ｌと直列に２線で接続している。なお、交流電源ＡＣは、例えば１００Ｖの商用電源などである。また、負荷Ｌは、例えば蛍光灯や白熱球を含む照明器具、換気扇などである。

負荷開閉部１は、トライアック１０と、トライアック駆動部１１とを備えている。トライアック１０は、例えばシリコンなどの半導体によって形成され、ゲート電流（駆動信号）に応じて２つの端子１００，１０１間の電気的開閉を切り替えるものである。上記トライアック１０は、端子１２，１３及びフィルタ用のインダクタ１４を介して交流電源ＡＣ及び負荷Ｌと直列に接続している。また、トライアック１０及びインダクタ１４は、サージ吸収素子１５及びフィルタ用のコンデンサ１６のそれぞれと並列に接続している。一方、トライアック駆動部１１は、抵抗１１０と、コンデンサ１１１とを並列に接続して備え、一端でトライアック１０のゲート（駆動信号入力端）と接続するとともに他端でトライアック１０の端子１０１と接続している。また、トライアック駆動部１１は、整流部２を介して後述の補助開閉部７のサイリスタ７０と直列に接続している。上記トライアック駆動部１１は、サイリスタ７０がオン（閉）状態になると、流れる電流が大きくなり、トライアック１０をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をトライアック１０のゲートに流す。実施形態１において、トライアック１０がオン（閉）状態になると、交流電源ＡＣ、トライアック１０、インダクタ１４、負荷Ｌの回路で導通し、負荷Ｌに電力が供給されて負荷Ｌが動作する。これに対して、トライアック１０がオフ（開）状態になると、負荷Ｌに電力が供給されなくなり、負荷Ｌの動作が停止する。

整流部２は、４つのダイオードからなるダイオードブリッジであり、入力端で端子１２，１３を介して交流電源ＡＣ及び負荷Ｌと接続し、出力端で第２の電源部５、第３の電源部６及び補助開閉部７と接続している。上記整流部２は、交流電源ＡＣからの交流電力を全波整流し、全波整流された電力を第２の電源部５、第３の電源部６及び補助開閉部７に出力する。

制御部３は、例えば人の操作などによって、トライアック１０の電気的開閉を切り替える制御信号を制御出力端子３０から第３の電源部６に出力するマイクロコンピュータである。上記制御部３は、第１の電源部４からの電力で動作する。また、制御部３は、人が操作するものとして、例えばタクトスイッチなどの操作部（操作スイッチ）（図示せず）を接続して備え、上記操作部が操作されるごとに上記制御信号を第３の電源部６に出力する。上記制御信号は、ハイレベルとローレベルの２値信号であり、制御部３は、トライアック１０をオン状態にする場合にはハイレベルの制御信号を出力し、トライアック１０をオフ状態にする場合にはローレベルの制御信号を出力する。これにより、制御部３は、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給を制御する。

また、制御部３は、機能部８への電力供給を行うとともに、機能部８が報知手段である場合、例えば２線式電子スイッチが動作していることを報知する報知信号などを機能部８に出力する。一方、機能部８がセンサ手段である場合、センサの状況に基づいたセンサ信号を機能部８から入力し、センサ信号に基づいて上記制御信号を第３の電源部６に出力する。

第１の電源部４は、制御部３及び機能部８の動作電源であり、入力端側から順に、バッファ用コンデンサ４０と、３端子レギュレータ４１と、コンデンサ４２と、コンデンサ４３とを並列に接続して備え、入力端で第２の電源部５及び第３の電源部６と接続し、出力端で制御部３の入力端と接続している。バッファ用コンデンサ４０は、第２の電源部５及び第３の電源部６からの電力を充電し、リップル成分を除去することによって平滑にする。３端子レギュレータ４１は、バッファ用コンデンサ４０の直流電圧を、例えば３Ｖに降圧安定化する。上記より、第１の電源部４は、安定した電力を制御部３に供給する。

第２の電源部５は、入力端側から順に、限流用の抵抗５０と、ＮＰＮ型のトランジスタ５１と、抵抗５２とを直列に接続して備え、入力端で整流部２の出力端と接続し、出力端側で第１の電源部４と接続している。また、第２の電源部５は、トランジスタ５１のベース−コレクタ間に接続されるバイアス抵抗５３と、トランジスタ５１のベースにカソードが接続されるツェナーダイオード５４とを備えている。トランジスタ５１のベースは、ツェナーダイオード５４を介して接地されている。上記トランジスタ５１のオン状態とオフ状態によって第２の電源部５のインピーダンス変換が行われる。上記第２の電源部５は、トライアック１０がオフ状態になって交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が停止しているときに、交流電源ＡＣからの交流電力を、整流部２を介して全波整流された電力として受け、ツェナーダイオード５４によって大きさが規定された電力に変換し、変換された電力を第１の電源部４に供給する。このとき、２線式電子スイッチＡ内の負荷電流は、第１の電源部４に流れるものと、ツェナーダイオード５４に流れるものに分割されるが、どちらも最終的にはグランドを介して整流部２を流れ、負荷Ｌを介して交流電源ＡＣに戻る。このときの負荷電流は、負荷Ｌが誤動作しない程度の大きさである。また、制御部３の消費電流は低く抑えられ、第２の電源部５のインピーダンスは高く維持されている。

第３の電源部６は、入力端側から順に、ＰＮＰ型のトランジスタ６０と、ダイオード６１とを直列に接続して備え、入力端で整流部２の出力端と接続し、出力端で第１の電源部４と接続している。つまり、第３の電源部６は、第２の電源部５と並列に接続している。また、第３の電源部６は、トランジスタ６０のベース−エミッタ間に接続される抵抗６２及びコンデンサ６３と、トランジスタ６０のベースに接続される抵抗６４及びＮＰＮ型のトランジスタ６５とを備えている。さらに、第３の電源部６は、トランジスタ６５のベース−エミッタ間に接続される抵抗６６を備えている。トランジスタ６５は、エミッタが接地され、ベースが制御部３の制御出力端子３０と接続している。上記トランジスタ６５は、トランジスタ６０のオン状態、オフ状態を制御する。上記第３の電源部６は、制御部３からの制御信号に基づいて、交流電源ＡＣからの交流電力を、整流部２を介して全波整流された電力として受け、上記電力を第１の電源部４に供給する。具体的な手順を説明すると、制御部３からハイレベルの制御信号を受けると、トランジスタ６５がオン状態になる。これにより、トランジスタ６０がオン状態になる。このとき、２線式電子スイッチＡのインピーダンスが低下する。その後、第３の電源部６は、第１の電源部４に電力を供給する。これに対して、制御部３からローレベルの制御信号を受けると、トランジスタ６５がオフ状態になり、トランジスタ６０もオフ状態になる。これにより、第３の電源部６は、第１の電源部４への電力供給を停止する。

補助開閉部７は、サイリスタ７０と、サイリスタ駆動部７１とを備えている。サイリスタ７０は、整流部２の出力端と接続するとともに、第２の電源部５及び第３の電源部６の入力端とも接続している。一方、サイリスタ駆動部７１は、抵抗７１０及びコンデンサ７１１を並列に接続して備え、一端がサイリスタ７０のゲート及びツェナーダイオード７２と接続し、他端がサイリスタ７０のカソードと接続している。ツェナーダイオード７２は、第３の電源部６から第１の電源部４に電力が供給されているときに、第１の電源部４のバッファ用コンデンサ４０の直流電圧（第１の電源部４の入力電圧）が高くなり、カソード電位がツェナー電圧より高くなると、逆方向電流をサイリスタ駆動部７１に流すことによって、第１の電源部４の充電が完了したことを検出する充電完了検出部である。上記サイリスタ駆動部７１は、ツェナーダイオード７２から逆方向電流が流れると、サイリスタ７０をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をサイリスタ７０に一定期間流す。これにより、整流部２から第３の電源部６に流れていた負荷電流が整流部２からサイリスタ７０に流れ、補助開閉部７は、トライアック駆動部１１に対してトライアック１０をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をトライアック１０に流させて、トライアック１０をオン状態に切り替えさせる。

機能部８は、例えば報知機能やセンサ機能を有するものであり、制御部３の動作電力の一部が制御部３から直接供給されて動作する。報知機能を有するものとして、例えば表示灯やスピーカなどがあり、これらは２線式電子スイッチの動作状態などを報知する。また、センサ機能を有するものとして、例えば人感センサや明るさセンサなどがある。機能部８が報知機能を有する場合、機能部８は、制御部３からの報知信号に基づいて報知する。一方、機能部８がセンサ機能を有する場合、機能部８は、センサの状況に基づいたセンサ信号を制御部３に出力する。

次に、実施形態１の２線式電子スイッチＡの動作について説明する。まず、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が行われない状態（オフ状態）の動作について説明する。制御部３の制御信号がローレベルになると、第３の電源部６のトランジスタ６５及びトランジスタ６０がオフ状態になる。一方、第２の電源部５が第１の電源部４に電力を供給する。これにより、第１の電源部４が制御部３の動作電源となる。このとき、制御部３によって機能部８に電力が供給されるように設定されていれば、制御部３から機能部８に電力が供給される。これに対して、制御部３によって機能部８への電力供給が停止されるように設定されていれば、機能部８への電力供給が行われない。また、この状態では、トライアック１０のゲートには、トライアック１０をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流が流れないので、トライアック１０がオフ状態になり、交流電源ＡＣから負荷Ｌに対して、動作するのに十分な電力が供給されない。

続いて、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が行われる状態（オン状態）の動作について説明する。制御部３の制御信号がハイレベルになると、トランジスタ６５及びトランジスタ６０がオン状態になり、第３の電源部６が第１の電源部４に電力を供給する。これにより、第１の電源部４が制御部３の動作電源となる。このとき、制御部３によって機能部８に電力が供給されるように設定されていれば、制御部３から機能部８に電力が供給される。これに対して、制御部３によって機能部８への電力供給が停止されるように設定されていれば、機能部８への電力供給が行われない。一方、第１の電源部４の入力電圧が高くなり、ツェナーダイオード７２のカソード電位がツェナー電圧より高くなると、ツェナーダイオード７２が逆方向電流をサイリスタ駆動部７１に流す。その後、サイリスタ駆動部７１がサイリスタ７０をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をサイリスタ７０に流し、サイリスタ７０がオン状態になる。これにより、整流部２から第３の電源部６に流れていた負荷電流が整流部２からサイリスタ７０に流れる。その後、トライアック駆動部１１によって、トライアック１０をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流がトライアック１０のゲートに流れ、トライアック１０がオン状態になる。上記より、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が行われる。

ここで、トライアック１０がオン状態になると、トライアック１０に負荷電流が流れるが、ゼロクロス点を迎えたところで自己消弧してオフ状態になる。トライアック１０がオフ状態になると、再び整流部２から第３の電源部６を介して第１の電源部４に負荷電流が流れ、２線式電子スイッチＡの動作電源を確保するとともに、サイリスタ７０及びトライアック１０をオン状態にする動作を行う。つまり、交流電源ＡＣからの交流電力の半周期ごとに、動作電源を確保する動作を行う。

以上、実施形態１によれば、機能部８への電力供給を制御部３によって制御することができるので、必要に応じて機能部８の動作を停止して２線式電子スイッチの消費電力を少なくすることができ、負荷Ｌへの影響を低減することができる。これにより、多種多様な負荷Ｌと接続して用いることができる。また、第１の電源部４、第２の電源部５及び第３の電源部６によって、交流電源ＡＣからの交流電力に基づいた電力を制御部３に確実に供給することができる。さらに、補助開閉部７によって、負荷開閉部１のトライアック１０を確実にオフ状態に切り替えることができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について図２を用いて説明する。図２は実施形態２の２線式電子スイッチの要部回路図である。なお、図２のａ及びｂは図１のａ及びｂで第１の電源部４及び第３の電源部６と接続する。

実施形態２の２線式電子スイッチＢは、図１，２に示すように、負荷開閉部１と、整流部２と、第１の電源部４と、第２の電源部５と、第３の電源部６と、補助開閉部７と、機能部８とを、実施形態１の２線式電子スイッチＡと同様に備えているが、実施形態１の２線式電子スイッチＡにはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態２の２線式電子スイッチＢは、図２に示すように、制御部３ａと、電源コントロールＩＣ３１とを備えている。制御部３ａは、実施形態１の制御部と同様の機能を持っている。電源コントロールＩＣ３１は、例えばイネーブル付レギュレータなどであり、制御部３ａ、第１の電源部４（図１参照）及び機能部８と接続している。

以上、実施形態２であっても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３について図１，３を用いて説明する。図１は実施形態３の２線式電子スイッチの回路図である。図３は、実施形態３の２線式電子スイッチの動作タイミングを示す図である。

実施形態３の２線式電子スイッチＡは、図１に示すように、負荷開閉部１と、整流部２と、第１の電源部４と、第２の電源部５と、第３の電源部６と、補助開閉部７と、機能部８とを、実施形態１の２線式電子スイッチと同様に備えているが、実施形態１の２線式電子スイッチにはない以下に記載の特徴部分がある。

まず、実施形態３において、負荷Ｌは、例えば蛍光灯や白熱球を含む照明器具である。

また、実施形態３の制御部３は、交流電源ＡＣから２線式電子スイッチＡの動作電源を投入開始した直後から一定期間、及び交流電源ＡＣから照明器具への電力供給を停止した直後から一定期間、機能部８への電力供給を停止する。なお、実施形態３の制御部は、上記以外の点において、実施形態１の制御部と同様である。

次に、実施形態３の２線式電子スイッチＡの動作について図３を用いて説明する。なお、図３では、機能部８への電力供給を定常状態の場合に１００％となっている。まず、交流電源ＡＣから２線式電子スイッチＡに電力が投入されたときについて説明する。時間ｔ１で上記電力が投入されると、制御部３の動作電源となる第１の電源部４の充電が開始する。このとき、機能部８への電力供給は停止したままである。時間ｔ２で第１の電源部４の充電が完了して制御部３が立ち上がる。時間ｔ２でも機能部８への電力供給は停止したままである。その後、時間ｔ３で制御部３が機能部８への電力供給を開始する。上記より、交流電源ＡＣから２線式電子スイッチＡに電力が投入された時間ｔ１から時間ｔ３までの間、制御部３によって機能部８の動作を停止し、２線式電子スイッチＡの機能を立ち上げるための消費電力を時間的に分散することができるので、消灯状態である時間ｔ１から時間ｔ３で照明器具がフラッシュすることを低減することができる。

続いて、交流電源ＡＣから照明器具への電力供給を停止して照明器具を消灯させたときについて説明する。時間ｔ４で照明器具が点灯した後に、時間ｔ５で制御部３の制御信号をローレベルにして照明器具への電力供給を停止する。また、制御部３は、時間ｔ６までの一定時間、機能部８への電力供給を停止する。このとき、２線式電子スイッチＡが高インピーダンスになるので、照明器具にとってリーク電流となる２線式電子スイッチＡの負荷電流が小さくなる。上記より、照明器具の印加電圧が低くなり、点灯状態から消灯状態に移行させても照明器具が消灯状態になったことを容易に認識することができるので、照明器具の消灯と点灯の切り替えをスムーズに行うことができ、照明器具に残留するエネルギーによるフリッカの発生を低減させたり、２線式電子スイッチＡとの連動機能の低下を低減させたりする。

以上、実施形態３によれば、交流電源ＡＣから２線式電子スイッチＡの動作電源を投入開始した時間ｔ１から時間ｔ３までの間、及び交流電源ＡＣから照明器具への電力供給を停止した時間ｔ５から時間ｔ６までの間、制御部３によって機能部８の動作を停止することができるので、時間ｔ１から時間ｔ３までの間では、照明器具のフラッシュを低減することができる。また、時間ｔ５から時間ｔ６までの間では、照明器具における２線式電子スイッチＡとの連動機能の低下を防止することができるとともに、フリッカを低減することができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４について説明する。

実施形態４の２線式電子スイッチは、実施形態１の２線式電子スイッチＡ（図１参照）と同様に、整流部２と、制御部３と、第１の電源部４と、第２の電源部５と、第３の電源部６と、補助開閉部７と、機能部８とを備えているが、実施形態１の２線式電子スイッチＡにはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態４の負荷開閉部において、トライアックは、２つの端子間の電気的開閉が切り替わるときのゲート電流及びゲート電圧の振幅値に温度依存性を持っている。具体的には、ゲート電流は、高温になると小さくなり、低温になると大きくなる。また、ゲート電圧は、高温になると低くなり、低温になると高くなる。上記より、トライアックは、温度が高くなると感度が高くなる。つまり、小さなゲート電流や低いゲート電圧でターンオンすることになる。反対に、温度が低くなると感度が低くなり、ターンオンするためには大きなゲート電流や高いゲート電圧が必要である。

また、実施形態４の負荷開閉部は、実施形態１のトライアック駆動部に代えて、感温抵抗を含むトライアック駆動部を備えている。感温抵抗は、例えばＮＴＣサーミスタなどであり、トライアックの温度上昇をモニタし、トライアックの温度に応じて抵抗値が変化する。具体的には、感温抵抗は、トライアックの温度が上昇すると抵抗値が下がり、流れる電流を大きくする。反対に、トライアックの温度が下降すると抵抗値が上がり、流れる電流を小さくする。このような感温抵抗は、トライアックのターンオンするタイミングがトライアックの温度変化に対して一定となるように、ゲート電流を制御している。これにより、トライアックが温度上昇によって高感度になったとしても、トライアックがターンオンしてオン状態になったときに実施形態４の２線式電子スイッチ内の負荷電流が小さすぎることを防止する。なお、実施形態４の負荷開閉部は、上記以外の点において、実施形態１の負荷開閉部１（図１参照）と同様である。

次に、実施形態４の２線式電子スイッチの動作について説明する。なお、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が行われない状態（オフ状態）の動作は、実施形態１と同様である。続いて、交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給が行われる状態（オン状態）の動作について説明する。制御部３の制御信号がハイレベルになると、実施形態１と同様に、ツェナーダイオード７２のカソード電位がツェナー電圧より高くなると、ツェナーダイオード７２が逆方向電流をサイリスタ駆動部７１に流す。その後、サイリスタ駆動部７１がゲート電流をサイリスタ７０に流し、サイリスタ７０がオン状態になる。その後、トライアックのターンオンするタイミングが一定となるように、感温抵抗がトライアックの温度に応じた抵抗値を設定する。上記感温抵抗によってゲート電流がトライアックのゲートに流れ、トライアックがオン状態になる。

以上、実施形態４によれば、トライアックが温度依存性を持つものであり、トライアックの温度上昇が大きくなった場合であっても、トライアックの電気的開閉の切替タイミングがトライアックの温度変化に対して一定となるように感温抵抗の抵抗値を変化させることができるので、２線式電子スイッチの動作電源を確保する前にトライアックがターンオンしてオン状態になることを低減することができ、上記動作電源を安定して確保することができる。また、感温抵抗を用いることによって、小型かつ安価でトライアックの電気的開閉の切替タイミングを温度に対して一定とすることができる。

なお、実施形態１〜４の変形例として、負荷開閉部がトライアックに代えてサイリスタを備える構成であってもよい。このような構成であっても、実施形態１〜４と同様の効果を奏する。

また、実施形態１〜４の他の変形例として、トライアックをオン状態にする場合、及びトライアックをオフ状態にする場合に、制御部がパルス状の制御信号を第３の電源部に出力し、第３の電源部が上記制御信号に基づいて第１の電源部に電力を供給する構成であってもよい。このような構成であっても、実施形態１〜４と同様の効果を奏する。

本発明による実施形態１，３の２線式電子スイッチの回路図である。本発明による実施形態２の２線式電子スイッチの要部回路図である。本発明による実施形態３の２線式電子スイッチの動作タイミングを示す図である。従来の２線式電子スイッチの回路図である。

符号の説明

１負荷開閉部
１０トライアック
３制御部
４第１の電源部
６第３の電源部
８機能部

Claims

交流電源及び負荷と２線で接続し、前記交流電源からの交流電力に基づいて自己の動作電源を確保する２線式電子スイッチであって、
前記交流電源から前記負荷への給電路に挿入され、両端間の電気的開閉を切り替える負荷開閉部と、
前記交流電力に基づいた電力で動作し、前記負荷開閉部の前記電気的開閉を切り替えて前記交流電源から前記負荷への電力供給を制御する制御信号を出力する制御部と、
前記交流電力に基づいた電力で動作する付加機能部と
を備え、
前記制御部が、前記付加機能部への電力供給を制御する
ことを特徴とする２線式電子スイッチ。
前記負荷が照明器具であり、
前記交流電源から前記自己の動作電源を投入開始した直後から予め決められた期間、前記制御部が、前記付加機能部への電力供給を停止する
ことを特徴とする請求項１記載の２線式電子スイッチ。
前記負荷が照明器具であり、
前記交流電源から前記負荷への前記電力供給を停止した直後から予め決められた期間、前記制御部が、前記付加機能部への電力供給を停止する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の２線式電子スイッチ。
前記制御部及び前記付加機能部の動作電源となる第１の電源部と、
前記負荷開閉部が開状態になって前記交流電源から前記負荷への前記電力供給が停止しているときに、前記交流電力から変換された電力を前記第１の電源部に供給する第２の電源部と、
前記制御信号に基づいて、前記交流電力から変換された電力を前記第１の電源部に供給する第３の電源部と、
前記駆動部と電気的に直列に接続し、前記第３の電源部から前記第１の電源部に電力が供給されているときに、前記第１の電源部の入力電圧が予め決められた電圧値より高くなると閉状態になることによって、前記負荷開閉部に対して前記電気的開閉を切り替えさせる補助開閉部と
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の２線式電子スイッチ。