JP2013225511A - 調光回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、商用電源のような交流電源を利用して調光回路に電源を提供し全体を動作させることができ、調光制御器を利用して負荷に対して調光を行うことができる調光回路を提供する。
【解決手段】調光時に、駆動制御器の動作電圧がしきい値と等しいまたはしきい値より大きい場合、整流器または電力制御器は、調光制御器で調整した後の交流電圧により駆動制御器に第一電源を提供し、直流電圧変化に基づき、電力制御器を通じて駆動電圧を調整して負荷を駆動し、駆動制御器の動作電圧がしきい値より小さい時、電池から駆動制御器に第二電源を提供するよう切り換えて、安定した動作電圧で電力制御器を制御して駆動電圧を負荷に出力する。これにより、導通角が小さい時にちらつきが発生するという問題を解決し、いかなるタイプの調光制御器にも適用できるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は調光回路に関するものであり、特に、内蔵された電池を利用して駆動制御器の十分な動作電圧を維持し、負荷の動作を安定させる調光回路に関するものである。

光は人々の日常生活において、事物が目ではっきり見えるようにするという、不可欠な照明作用という役割を果たし、人々の生活と仕事に便利さをもたらすものである。暗い環境や夜間といった状況下で十分な光源を提供するためのものとして、照明製品は既に普及し日常生活に使用されている。
また照明用電力は、一国家における使用電力の中でも非常に大きな割合を占めており、人間の現在の生活方式から切り離すことはほぼ不可能である。近年では節電と環境保護の問題が重視され、エネルギー、経済、環境保護の三者を全て考慮する必要があり、生活品質の向上に伴い、ライトは単一の明るさの照明に限らなくなり、さまざまな明るさの照明というニーズに対応するために、調光式照明装置が生まれた。

従来の調光可能な照明装置の設計では、純粋な抵抗負荷への接続にのみ適用でき、たとえば白熱灯やハロゲンランプがある。
たとえば白熱灯は、白熱灯およびそれに直列する調光器を用いて調光するものである。調光器は主に双方向サイリスタ（ＴＲＩＡＣ）のようなシリコン制御素子により構成されており、シリコン制御素子にトリガー電圧を印加することにより、シリコン制御素子の導通角を調整して白熱灯に印加する交流電圧値を変え、白熱灯の明るさを調整する。

電力消費を抑えエネルギーを節約するために、ＬＥＤまたは省エネ電球（電球形蛍光灯）を照明素子としたより多くの照明器具が従来の白熱灯照明器具に取って代わっている。しかし、これらの照明素子の駆動制御器の多くはＩＣ（集積回路、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を使用して照明素子のオンとオフを制御している。
ＩＣを正常に動作させるには、安定した直流動作電圧（Ｖｃｃ， Ｓｕｐｐｌｙ Ｖｏｌｔａｇｅ）をＩＣに提供する必要があり、ＶｃｃがＩＣ起動電圧（ｔｕｒｎ−ｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）より大きい時、ＩＣは正常に動作し、逆に、Ｖｃｃが停止電圧（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ ｖｏｌｔａｇｅ）より低い時、動作を停止する。通常このようなＩＣの起動電圧は、８．１Ｖから９．９Ｖの間であり、停止電圧は７．２Ｖから８．８Ｖの間である。
駆動制御器の動作電圧は通常、整流器から抵抗に直列して電圧降下する、または電力制御器により補助電源が提供される。既存のＴＲＩＡＣ調光回路はＬＥＤまたは省エネ電球（電球形蛍光灯）に応用される場合、駆動制御器の直流動作電圧レベルはＴＲＩＡＣの導通角が異なるにつれて変化する。ＴＲＩＡＣの導通角度が小さくなる時、ＩＣのＶｃｃ直流動作電圧は起動電圧と停止電圧の間であり、この時、ＩＣは起動しては停止するという状態を繰り返すので、照明素子のちらつきが発生する。
また、ブランドごとにＴＲＩＡＣの導通角は異なり、たとえば、ＡブランドのＴＲＩＡＣで電球がちらつかないように調整し、ＴＲＩＡＣをＡブランドの物からＢブランドの物に換える時、導通角度の問題により照明素子のちらつきが生じる可能性がある。したがって、照明を調整する時どのように明るさを安定的に変化させ、ちらつきが生じないようにするかということが、解決の待たれている問題である。

これらの点を考慮し、本発明は、上述した背景技術の欠点に対し、上述の問題を克服するのに有効な、調光回路を提案する。

本発明の主な目的は、内部に電池を増設して、調光する時、調光制御器部分の導通角を低くして明るさ変化の安定性を維持できる調光回路を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、いかなる照明装置にも応用でき、高効率で、使用寿命が長く、ちらつきの起こらない調光を可能にできる調光回路を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明が提供する調光回路は、調光制御器、整流器、電力制御器、駆動制御器および電池を備える。
調光制御器は、第一交流電圧と明るさ調節信号を受け、明るさ調節信号に基づき第一交流電圧を調整し、第二交流電圧を出力する。整流器は、調光制御器に接続し、第二交流電圧を直流電圧に変換する。電力制御器は、整流器および負荷に接続し、直流電圧を受けて駆動電圧を出力することで負荷を駆動する。
駆動制御器は整流器と電力制御器に接続し、駆動制御器の動作電圧がしきい値と等しい時またはしきい値より大きい時、整流器または電力制御器が第二交流電圧により駆動制御器に第一電源を提供し、直流電圧変化に基づき、電力制御器を通じて駆動電圧を調整する。電池は駆動制御器に接続し、電池の動作電圧がしきい値より小さい時、駆動制御器に第二電源を提供し、電力制御器を通じて駆動電圧を調整する。

本発明の調光回路は、２種類の方式により、駆動制御器に十分な動作電圧を提供し、整流器の直流電圧変化に基づき、電力制御器を通じて駆動電圧を調整し、負荷の明るさを調整する際の変化をより安定的にすることで、負荷のちらつきという周知技術が抱える問題を効果的に解決し、電力調整の幅により柔軟性を持たせ、いかなる照明装置にも適用でき、市場競争で有利になる。

本発明の第一実施例を示す図。 本発明の調光波形図。 本発明の第二実施例を示す図。

本発明の目的、技術内容、特徴および達成される効果の更なる理解のため、以下に具体的な実施例を挙げながら詳細に説明する。

調光は、照明の明るさをさまざまな環境のニーズに合わせるため、多くの応用の中でも非常に重要である。本発明は、照明器具の明るさを自由に変更し最も暗い状態から最も明るい状態まで正常に機能させるためのものであり、また省エネ効果をもたらすものである。
したがって、本発明は新規の調光回路を提案することにより、周知のＴＲＩＡＣによる調光時に、導通角が低い部分でちらつきが発生するという問題の改善を図る。

図１は本発明の第一実施例を示す図である。調光回路は、調光制御器１０、整流器１２、電力制御器１４、駆動制御器１６および電池１８を備える。調光制御器１０は商用電源のような交流電源２０に電気的接続し、調光制御器１０は交流電源２０から第一交流電圧を受け、使用者が調光制御器１０を調節する際の明るさ調節信号を受信する。調光制御器１０は双方向サイリスタであり、サイリスタ自体の優れた特性と条件を利用し、位相制御方式により導通角の大きさを変える。
したがって、明るさ調節信号は即ち電圧導通角の変化信号である。調光制御器１０は明るさ調節信号に基づいて第一交流電圧を調整し、第二交流電圧を出力する。

整流器１２は、調光制御器１０に接続し、第二交流電圧を整流フィルタリングした後直流電圧に変換する。電力制御器１４は整流器１２の出力端および負荷２２に接続し、電力制御器１４は直流電圧を受けて駆動電圧を出力して負荷２２を駆動し作動させる。
負荷２２は省エネ電球（電球形蛍光灯）、ＬＥＤ照明またはガス放電灯である。駆動制御器１６は整流器１２、電力制御器１４および電池１８に接続し、駆動制御器１６は一般的にＩＣを使用するので、駆動制御器１６は安定した動作電圧を必要とする。
たとえば、一般的なＩＣの起動電圧は８．１Ｖ〜９．９Ｖであり、停止電圧は７．２Ｖ〜８．８Ｖであり、電力制御器１４を通じて負荷２２の駆動電圧を調整し、照明の明るさを安定的に制御する。このように、本発明で使用する２種類の電力供給方式により、駆動制御器１６の動作電圧の安定性が増す。次に詳細を述べる。

駆動制御器１６の動作電圧は調光制御器１０の明るさ調節信号に伴い変化するので、駆動制御器１６の動作電圧がしきい値に等しい時またはしきい値より大きい時、たとえば駆動制御器１６の起動電圧が８．１Ｖ〜９．９Ｖである時、調光制御器１０の電圧導通角は十分に大きく、かつ整流器１２または電力制御器１４が第二交流電圧により駆動制御器１６に第一電源を提供する。
駆動制御器１６は直流電圧の変化に基づき、電力制御器１４を通じて駆動電圧を調整することで、負荷２２の明るさを調節する際の明るさの変化が安定する。注意すべきは、駆動制御器１６の動作電圧がしきい値より小さくなる程調光制御器１０の導通角が小さくなった時、たとえば駆動制御器１６の停止電圧が７．２Ｖ〜８．８Ｖである時、駆動制御器１６の動作電圧は起動電圧と停止電圧が繰り返し変化する中で、安定的に動作できなくなり、負荷２２がちらつくという問題が生じる点である。
このため、駆動制御器１６の動作電圧がしきい値より小さい時、電池１８は第二電源を駆動制御器１６に提供し、電力制御器１４を通じて駆動電圧を調整する。このようにすることで、調光制御器１０の直流電圧（即ち導通角）が小さくても、駆動制御器１６の動作を維持できる。

一般的に駆動制御器１６の動作電圧が７．２Ｖ〜８．８Ｖであり、負荷２２の明るさが最も暗い消灯状態であることが、つまり停止状態である。このため、本発明は、電池１８を増設して駆動制御器１６に第二電源を提供することにより、動作電圧の安定状態を維持し、負荷がちらつく問題を解決する。
さらには、図２が示すように、調光制御器１０の電圧導通角が極めて小さくなった時、電池１８が提供する第二電源を利用して、駆動制御器１６の第一電源が停止電圧より低くなっても安定した動作を確保し、電力制御器を通じて電力出力を調整し、負荷２２を０．１ｗまで調整してちらつきが起こらないようにする。
このように、本発明は周知技術に比べ負荷の明るさ調整の幅が大きく、より安定的である。また、いかなる照明装置にも応用でき、高効率で、使用寿命が長く、ちらつきの起こらない調光効果を提供できる。

本発明は異なるブランドの調光制御器１０への応用に適しており、ブランドにより調光制御器１０の導通角が違うために負荷２２のちらつきが起こるということがない。周知技術だと、例えば、Ａブランドの調光制御器１０を使用して調光回路を最適な状態に調整し、導通角を最小にしてちらつきが起こらないようにしても、Ｂブランドの調光制御器１０に換えた時、導通角が異なることにより、動作電圧が不安定になり負荷２２のちらつきが生じてしまう。
この時、本発明の調光回路を使用するだけで、駆動制御器１６の動作電圧を電池１８に切り換えて電力供給することを選択でき、動作電圧が不安定なためにちらつきが生じるという問題が起こらない。
このようにして、本発明はいかなるブランドの調光制御器にも適用できるという設計を確実に達成するとともに、周知技術が克服できなかった照明のちらつきという問題を徹底的に解決する。

図３は本発明の第二実施例を示す図である。第一実施例と異なるのは、電池１８は駆動制御器１６内部に組み込まれているという点のみである。駆動制御器１６の動作電圧がしきい値と等しい時またはしきい値より大きい時、整流器１２または電力制御器１４により駆動制御器１６に第一電源が提供され、第一電源は同時に電池１８に充電を行う。このため電池増設の実用性と調光回路全体の動作の安定性が高められる。

上述の記載は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。従って、本発明特許請求の範囲で述べられた特徴および精神に基づき加えられた各種の変更や潤色は全て、本発明の特許請求範囲内に含まれる。

１０ 調光制御器
１２ 整流器
１４ 電力制御器
１６ 駆動制御器
１８ 電池
２０ 交流電源
２２ 負荷

Claims (10)

1. 第一交流電圧と明るさ調節信号を受けるとともに、前記明るさ調節信号に基づき前記第一交流電圧を調整して第二交流電圧を出力する調光制御器と、
   前記調光制御器に接続し、前記第二交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、
   前記整流器および負荷に接続し、前記直流電圧を受けて駆動電圧を出力することにより前記負荷を駆動する電力制御器と、
   前記整流器と前記電力制御器に接続する駆動制御器であり、前記駆動制御器の動作電圧がしきい値と等しい時またはしきい値より大きい時、前記整流器または前記電力制御器は前記第二交流電圧により前記駆動制御器に第一電源を提供し、前記直流電圧の変化に基づき、前記電力制御器を通じて前記駆動電圧を調整する駆動制御器と、
   前記駆動制御器に接続する電池であり、前記電池は前記動作電圧が前記しきい値より小さい時、前記駆動制御器に第二電源を提供し、前記電力制御器を通じて前記駆動電圧を調整する電池と、を備えることを特徴とする、
   調光回路。
2. 前記第一電源は直流電源であることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
3. 前記調光制御器に接続し、前記第一交流電圧を前記調光制御器に提供する交流電源供給器をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
4. 前記しきい値の範囲は７．２Ｖ〜８．８Ｖであることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
5. 前記駆動制御器の前記動作電圧が前記しきい値と等しい時または前記しきい値より大きい時、同時に前記第一電源が前記電池に充電を行うことを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
6. 前記電池は前記駆動制御器内に組み込まれていることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
7. 前記電池は充電式電池であることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
8. 前記明るさ調節信号は電圧導通角の変化信号であることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
9. 前記負荷は省エネ電球（電球形蛍光灯）、ＬＥＤ照明またはガス放電灯であることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。
10. 前記調光制御器は双方向サイリスタであることを特徴とする、請求項１に記載の調光回路。

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