JP2013243081A - 調光装置および同装置を備える調光盤 - Google Patents

Abstract

【課題】調光出力モードから直電源出力モードへの変更が不能となることを抑制することが可能な調光装置、および同装置を備える調光盤を提供する。
【解決手段】調光装置３０は、位相制御回路３１、リレー３２、およびリレー制御部３４を有する。位相制御回路３１は、サイリスタ３１Ａ，３１Ｂを有する。位相制御回路３１は、第１トリガー信号に基づいて、照明負荷４０に供給する交流電力を位相制御する。リレー３２は、位相制御回路３１と並列に接続される。リレー３２は、第２トリガー信号に基づいて、照明負荷４０に供給する交流電力を供給する状態であるオン状態および照明負荷４０に供給する交流電力を停止する状態であるオフ状態を変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、位相制御回路およびリレーを有する調光装置、および同装置を備える調光盤に関する。

上記調光装置として、特許文献１の調光装置が知られている。この調光装置は、制御部、位相制御回路、リレー、および電流センサーを有する。調光装置は、位相制御回路およびリレーが並列に接続され、電流センサーが位相回路およびリレーに直列に接続される構成を有する。制御部は、交流電源の交流電力を直接的に負荷に供給する直電源出力モードと、位相制御回路を介して交流電源の交流電力を位相制御した状態で負荷に供給する調光出力モードとを有する。制御部は、調光出力モードから直電源出力モードに変更するとき、電流値が所定値以下と電流センサーが検出することに基づいて、リレーをオフ状態からオン状態に変更する。

特開２００９−１６４０９６号公報

上記調光装置においては、電流センサーの故障等により、電流センサーが電流値を所定値以下と検出することが不能となる場合、調光出力モードから直電源出力モードに変更することができない。

本発明は、上記課題を解決するため、調光出力モードから直電源出力モードへの変更が不能となることを抑制することが可能な調光装置、および同装置を備える調光盤を提供することを目的とする。

・本発明の調光装置は、交流電源に直列に接続され、負荷に供給する交流電力を位相制御する半導体素子を有する位相制御回路と、前記位相制御回路と並列に接続され、前記位相制御回路が短絡する状態であるオン状態および前記位相制御回路が短絡しない状態であるオフ状態を変更するリレーとを有し、前記位相制御回路は、外部機器から当該調光装置に送信されるトリガー信号に基づいて、前記負荷に供給する交流電力を位相制御し、前記リレーは、前記外部機器から当該調光装置に送信される制御信号に基づいて、前記オン状態および前記オフ状態が変更されることを特徴とする。

・上記調光装置において、前記外部機器から当該調光装置に送信されるトリガー信号に基づいて、前記リレーの前記オン状態および前記オフ状態を変更するためのリレー信号を生成するリレー制御部を有することが好ましい。

・上記調光装置において、前記負荷に交流電力の供給を開始するとき、前記交流電源の交流電圧がゼロクロスとなるタイミングにおいて、前記位相制御回路を介して前記負荷に交流電力を供給する状態とすることが好ましい。

・上記調光装置において、前記リレーは、前記外部機器から当該調光装置に送信されるトリガー信号が前記タイミングから所定期間にわたり同じ論理状態のとき、前記オフ状態から前記オン状態に変更されることが好ましい。

・上記調光装置において前記リレーが前記オン状態から前記オフ状態に変更されたとき、前記リレーのチャタリング動作後に前記位相制御回路を介して前記負荷に交流電力を供給する状態から前記負荷への交流電力の供給を停止する状態に変更することが好ましい。

・本発明の調光盤は、前記調光装置と、制御モードとして、前記位相制御回路を介して前記負荷に供給する交流電力を位相制御する調光出力モード、および前記リレーを介して前記負荷に交流電力を供給する直電源出力モードを有する制御部とを有し、前記制御部は、前記調光出力モードおよび前記直電源出力モードに基づいて、前記調光装置に送信するトリガー信号を生成することが好ましい。

本発明は、調光出力モードから直電源出力モードへの変更が不能となることを抑制することが可能な調光装置、および同装置を備える調光盤を提供する。

本発明の実施形態の調光装置について、同装置を有する照明装置の構成を示すブロック図。 実施形態の調光装置について、同装置の構成を示すブロック図。 実施形態の調光装置について、制御モードが調光出力モードのときの出力電圧、第１トリガー信号、第２トリガー信号、リレー信号、およびリレー動作の状態を示すタイムチャート。 実施形態の調光装置について、制御モードが直電源出力モードのときの出力電圧、第１トリガー信号、第２トリガー信号、リレー信号、およびリレー動作の状態を示すタイムチャート。

図１を参照して、照明装置１の構成について説明する。
照明装置１は、スタジオおよび劇場等の演出空間の照明を制御する。照明装置１は、調光操作器１０、調光盤２０、および照明負荷４０を有する。なお、照明負荷４０は「負荷」に相当する。また、調光盤２０は「外部機器」に相当する。

調光操作器１０は、照明負荷４０を制御するための複数の入力部（図示略）を有する。調光操作器１０は、入力部により照明負荷４０を制御するための調光制御信号をＤＭＸ信号として調光盤２０に送信する。

なお、ＤＭＸ信号は、米国劇場技術協会（ＵＳＩＴＴ）により規格化された演出分野等に用いられるデジタル信号である。本実施形態の調光操作器１０は、調光制御信号として調光制御用の調光信号の規格であるＤＭＸ５１２が用いられる。ＤＭＸ５１２は、最大で５１２個のチャンネル（伝送路）によりデータを送信可能であり、１チャンネル毎に２５６段階の調光レベルのデータが付与される信号である。

調光盤２０は、複数の調光器２１、制御部２２、および調光装置３０を有する。調光器２１は、調光制御信号に基づいて照明負荷４０の固定式照明器具４１の調光を制御する。調光装置３０は、照明負荷４０の固定式照明器具４１および可動式照明器具４２の２種類の照明器具が接続可能である。調光装置３０は、調光制御信号に基づいて照明負荷４０を制御する。

制御部２２は、調光操作器１０の調光制御信号に基づいて各調光器２１および調光装置３０を制御するためのトリガー信号を各調光器２１および調光装置３０に出力する。制御部２２が調光装置３０に出力するトリガー信号としては、位相制御回路３１（図２参照）に出力する第１トリガー信号と、リレー制御部３４（図２参照）に出力する第２トリガー信号とを有する。制御部２２は、各トリガー信号の論理状態として、ハイレベルおよびローレベルを有する。なお、第２トリガー信号は「制御信号」に相当する。

照明負荷４０は、固定式照明器具４１および可動式照明器具４２を有する。固定式照明器具４１は、照明の向きを固定し、かつ調光が可能な器具である。可動式照明器具４２は、遠隔制御により照明の向きを変更することが可能な器具である。可動式照明器具４２としては、ムービングライトと称される器具が用いられる。可動式照明器具４２は、同器具４２内の制御部がトリガー信号を受信する。そして、制御部は、トリガー信号に基づいて、可動式照明器具４２の調光および動作を制御する。

照明装置１の信号の送受信について説明する。
調光操作器１０は、調光盤２０に調光制御信号を送信する。調光盤２０の制御部２２は、調光制御信号を受信する。制御部２２は、調光制御信号に基づいて各調光器２１および調光装置３０に応じたトリガー信号を送信する。各調光器２１は、トリガー信号に基づいて固定式照明器具４１の調光を制御する。調光装置３０は、トリガー信号に基づいて照明負荷４０を制御する。

図２を参照して、調光装置３０の詳細な構成について説明する。
調光装置３０は、同装置３０に接続される照明負荷４０に基づいて、照明負荷４０に供給する交流電力を制御する。調光装置３０は、位相制御回路３１、リレー３２、リアクター３３、およびリレー制御部３４を有する。なお、調光装置３０は、第１トリガー信号を遅延するための遅延回路（図示略）を有する。遅延回路は、コンデンサーおよび抵抗を有する。

位相制御回路３１は、交流電源２と直列に接続される。位相制御回路３１は、２個のサイリスタ３１Ａ，３１Ｂが逆位相かつ並列に接続される構成を有する。位相制御回路３１は、第１トリガー信号に基づいて照明負荷４０に供給される交流電力量を調整する。第１トリガー信号は、サイリスタ３１Ａ，３１Ｂのゲートに入力されるゲート信号である。サイリスタ３１Ａ，３１Ｂは、第１トリガー信号がハイレベルのとき、照明負荷４０に交流電力を供給する。サイリスタ３１Ａ，３１Ｂは、第１トリガー信号がローレベルのとき、照明負荷４０への交流電力の供給を停止する。なお、サイリスタ３１Ａ，３１Ｂは「半導体素子」に相当する。

リレー３２は、交流電源２と直列に接続され、位相制御回路３１およびリアクター３３と並列に接続される。リレー３２は、位相制御回路３１を短絡させる状態（以下、「オン状態」）および位相制御回路３１を短絡させない状態（以下、「オフ状態」）に変更する。リレー３２は、コイルにより構成される電磁石と、リレー３２の端子間を移動するスイッチ（ともに図示略）とを有する。リレー３２は、コイルへの電力の供給および停止に基づいてスイッチおよび端子の接点を切り替える。リレー３２は、オフ状態のとき、コイルへの電力供給が停止される。また、リレー３２は、オン状態のとき、コイルへ電力が供給される。

リアクター３３は、位相制御回路３１および照明負荷４０と直列に接続される。リアクター３３は、位相制御回路３１から出力された交流電力の高周波成分を除去する役割を果たす。

リレー制御部３４は、リレー３２のオン状態およびオフ状態の切り替えを制御する。リレー制御部３４は、第２トリガー信号に基づいてリレー３２のオン状態およびオフ状態の切り替えを制御するリレー信号をリレー３２に出力する。詳細には、リレー制御部３４は、第２トリガー信号が所定期間ＴＸにわたりハイレベルが維持されることに基づいて、すなわち、第２トリガー信号が所定期間ＴＸにわたり同じ論理状態が維持されることに基づいて、リレー信号をローレベルからハイレベルに変更する。また、リレー制御部３４は、第２トリガー信号がハイレベルからローレベルに変更されることに基づいて、リレー信号をハイレベルからローレベルに変更する。リレー３２は、リレー信号がローレベルからハイレベルに変更されることに基づいてオフ状態からオン状態に変更する。また、リレー３２は、リレー信号がハイレベルからローレベルに変更されることに基づいてオン状態からオフ状態に変更される。

図３および図４を参照して、制御部２２の制御モードについて説明する。なお、図３および図４において、出力電圧は、照明装置１（図１参照）における照明負荷４０の両端部分の電圧を示す。なお、図３の出力電圧は、交流電源２において位相制御回路３１により位相制御された交流電圧を示す。図４の出力電圧は、交流電源２の交流電圧を示す。

制御部２２は、制御モードとして調光出力モードおよび直電源出力モードを有する。制御部２２は、調光制御信号に基づいて調光出力モードおよび直電源出力モードを変更する。調光出力モードは、調光装置３０において交流電源２の交流電力が位相制御回路３１を介して照明負荷４０に供給される。すなわち、調光出力モードは、交流電源２の交流電力を位相制御することにより照明負荷４０の調光を制御する。直電源出力モードは、調光装置３０において交流電源２の交流電力が位相制御回路３１を介することなく照明負荷４０に供給される。

なお、使用者は、調光制御信号に基づいて、調光装置３０に接続する照明負荷４０を変更する。すなわち、使用者は、調光出力モードのとき、調光装置３０に固定式照明器具４１を接続する。また、使用者は、直電源出力モードのとき、調光装置３０に可動式照明器具４２を接続する。また、使用者は、調光操作器１０において調光制御信号の内容を把握することができる。

調光出力モードのときの各信号の状態およびリレー３２の状態について説明する。
図３（ｂ）に示されるように、第１トリガー信号は、所定の時刻ｔ１１，ｔ１３，ｔ１５，ｔ１７においてローレベルからハイレベルに変更され、出力電圧がゼロクロスとなる時刻ｔ１２，ｔ１４，ｔ１６，ｔ１８においてハイレベルからローレベルに変更される。このため、図３（ａ）に示されるように、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの期間、時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までの期間において交流電力が固定式照明器具４１に供給される。図３（ｃ）に示されるように、第２トリガー信号は、第１トリガー信号と同様の信号波形を示す。なお、第２トリガー信号がハイレベルとなる期間は、所定期間ＴＸ（図４（ｄ）参照）よりも短い。このため、図３（ｄ）に示されるように、リレー信号は、ローレベルが維持される。したがって、図３（ｅ）に示されるように、リレー３２は、オフ状態が維持される。

直電源出力モードのときの各信号の状態およびリレー３２の状態について説明する。
図４（ｂ）に示されるように、第１トリガー信号は、出力電圧がゼロクロスとなる時刻ｔ２１においてローレベルからハイレベルに変更される。そして、第１トリガー信号は、時刻ｔ２４においてハイレベルからローレベルに変更される。第１トリガー信号は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２４にわたりハイレベルが維持される。図４（ｃ）に示されるように、第２トリガー信号は、時刻ｔ２１においてローレベルからハイレベルに変更される。そして、第２トリガー信号は、時刻ｔ２４よりも前の時刻ｔ２３においてハイレベルからローレベルに変更される。図４（ｄ）に示されるように、リレー信号は、時刻ｔ２１から所定期間ＴＸが経過した時刻ｔ２２においてローレベルからハイレベルに変更される。そして、リレー信号は、時刻ｔ２３においてハイレベルからローレベルに変更される。これにともない、図４（ｅ）に示されるように、リレー３２は、時刻ｔ２２においてオフ状態からオン状態に変更され、時刻ｔ２３においてオン状態からオフ状態に変更される。なお、所定期間ＴＸは、出力電圧の位相が１８０°変化する期間を示す。また、制御部２２は、リレー信号がオン状態からオフ状態に変更されることを条件として、遅延回路により第１トリガー信号を所定期間ＴＹにわたりオン状態からオフ状態に変更することを遅延する。ここで、所定期間ＴＹとは、リレー３２がオン状態からオフ状態に切り替えられた時刻からリレー３２のチャタリング動作が完了する時刻までの期間であり、試験等により予め設定される。

調光装置３０の作用について説明する。なお、調光装置３０に電流センサーが追加された調光装置を「比較装置」とする。電流センサーは、リレー３２およびリアクター３３と照明負荷４０との間に位置し、リアクター３３および照明負荷４０に直列に接続される。

比較装置は、位相制御回路３１から照明負荷４０に供給される電流が所定値以下と電流センサーが検出したとき、リレー３２をオフ状態からオン状態に変更する。すなわち、照明負荷４０に供給される電流が所定値よりも大きいと電流センサーが検出するとき、リレー３２はオフ状態が維持される。このため、比較装置は、電流センサーが故障等により、電流センサーが所定値以下と検出することが困難となる場合、リレー３２をオフ状態からオン状態に変更することができない。

一方、調光装置３０は、電流センサーを有していない。加えて、調光装置３０は、第２トリガー信号が所定期間ＴＸにわたりハイレベルが維持されるとき、リレー信号がローレベルからハイレベルに変更される。そして、リレー３２は、リレー信号に基づいてオフ状態からオン状態に変更される。また、調光装置３０は、第２トリガー信号がハイレベルからローレベルに変更されたとき、リレー信号がハイレベルからローレベルに変更される。そして、リレー３２は、リレー信号に基づいてオン状態からオフ状態に変更される。すなわち、リレー３２は、第２トリガー信号に基づいて制御される。このため、調光装置３０は、比較装置のような電流センサーによりリレー３２が変更されることが不能となる問題が回避される。

また、調光装置３０は、図４（ｂ）および（ｃ）に示されるように、第２トリガー信号がハイレベルからローレベルに変更される時刻ｔ２３よりも後の時刻ｔ２４において、遅延回路により第１トリガー信号がハイレベルからローレベルに変更される。そして、リレー３２は、図４（ｅ）に示されるように、時刻ｔ２３においてオン状態からオフ状態に変更され、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４の期間（所定期間ＴＹ）にわたりチャタリング動作する。このとき、交流電力は、リレー３２がチャタリング動作する期間にわたり位相制御回路３１を介して照明負荷４０に供給される。このため、リレー３２のチャタリング動作による出力電圧への影響が抑制される。

本実施形態の調光装置３０は、以下の効果を奏する。
（１）調光装置３０は、第２トリガー信号に基づいてリレー３２が制御される。この構成によれば、調光装置３０は、電流センサーの値に基づいてリレー３２が制御される構成ではない。このため、電流センサーの故障等によりリレー３２の制御が不能となることが抑制される。また、調光装置３０は、電流センサーを有していないため、比較装置よりも部品点数が少なくなる。このため、調光装置３０は、比較装置よりも製造コストが安価となる。

（２）調光装置３０は、第１トリガー信号がリレー３２のチャタリング動作後にハイレベルからローレベルに変更される。この構成によれば、リレー３２がチャタリング動作している期間にわたり位相制御回路３１に交流電力が供給される。このため、リレー３２のチャタリング動作が出力電圧に影響を与えることが抑制される。

本発明は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・実施形態の制御部２２は、位相制御回路３１に第１トリガー信号を送信し、リレー制御部３４に第２トリガー信号を送信する。一方、変形例の制御部２２は、位相制御回路３１およびリレー制御部３４に第１トリガー信号を送信する。変形例の制御部２２は、第１トリガー信号がハイレベルからローレベルに変更する時刻ｔ２４において、リレー信号をハイレベルからローレベルに変更する。これにともない、変形例のリレー３２は、時刻ｔ２４においてオン状態からオフ状態に変更する。

・実施形態の制御部２２は、制御モードが調光出力モードのとき、所定期間毎にハイレベルおよびローレベルを繰り返す信号波形の第２トリガー信号をリレー制御部３４に出力する。一方、変形例の制御部２２は、制御モードが調光出力モードのとき、ローレベルが維持される信号波形の第２トリガー信号をリレー制御部３４に出力する。要するに、制御モードが調光出力モードのとき、リレー制御部３４がリレー信号をローレベルからハイレベルに変更しないような信号波形の第２トリガー信号であればよい。

・実施形態の位相制御回路３１は、半導体素子としてサイリスタ３１Ａ，３１Ｂを有する。一方、変形例の位相制御回路３１は、サイリスタ３１Ａ，３１Ｂに代えて、半導体素子として２個の電界効果型トランジスタを有する。

・実施形態の調光装置３０は、照明負荷４０が接続される。一方、変形例の調光装置３０は、照明負荷４０以外の負荷が接続される。要するに、変形例の調光装置３０は、交流電源により動作可能な負荷を接続することができる。

・実施形態の調光装置３０は、リアクター３３を有する。一方、変形例の調光装置３０は、リアクター３３を有していない。
・実施形態の調光装置３０は、リレー制御部３４を有する。一方、変形例の調光装置３０は、リレー制御部３４を有していない。変形例の調光装置３０は、第２トリガー信号に基づいて、リレー３２のオン状態およびオフ状態が変更される。

・実施形態の調光装置３０は、制御モードが調光出力モードのとき、第１トリガー信号がハイレベルに基づいて、位相制御回路３１を介して照明負荷４０に交流電力が供給される。一方、変形例の調光装置３０は、制御モードが調光出力モードのとき、第１トリガー信号がローレベルに基づいて、位相制御回路３１を介して照明負荷４０に交流電力が供給される。

・上記変形例の調光装置３０において、リレー制御部３４は、第２トリガー信号が所定期間ＴＸにわたりローレベルが維持されたことに基づいて、リレー信号がローレベルからハイレベルに変更される。

・実施形態の調光装置３０は、第２トリガー信号に基づいて、リレー３２のオン状態およびオフ状態の変更を制御する。一方、変形例の調光装置３０は、第２トリガー信号以外の制御信号によりリレー３２のオン状態およびオフ状態の変更を制御する。変形例の調光装置３０は、調光操作器１０から調光制御信号を受信する調光盤２０とは個別に構成された外部機器を有する。外部機器は、リレー制御部３４に制御信号を送信する。リレー制御部３４は、制御信号に基づいて、リレー３２のオン状態およびオフ状態の変更が制御される。

・実施形態の調光装置３０は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間である所定期間ＴＸが出力電圧の位相が０°から１８０°までの期間に相当する。一方、変形例の調光装置３０は、所定期間ＴＸとして出力電圧の位相が０°から３６０°までの期間に相当する。

・実施形態の調光盤２０は、１個の調光装置３０を有する。一方、変形例の調光盤２０は、複数の調光装置３０を有する。

２…交流電源、２０…調光盤（外部機器）、２２…制御部、３０…調光装置、３１…位相制御回路、３１Ａ，３１Ｂ…サイリスタ（半導体素子）、３２…リレー、３４…リレー制御部、４０…照明負荷（負荷）、４１…固定式照明器具（負荷）、４２…可動式照明器具（負荷）、ＴＸ…所定期間。

Claims (6)

1. 交流電源に直列に接続され、負荷に供給する交流電力を位相制御する半導体素子を有する位相制御回路と、
   前記位相制御回路と並列に接続され、前記位相制御回路が短絡する状態であるオン状態および前記位相制御回路が短絡しない状態であるオフ状態を変更するリレーとを有する調光装置であって、
   前記位相制御回路は、外部機器から当該調光装置に送信されるトリガー信号に基づいて、前記負荷に供給する交流電力を位相制御し、
   前記リレーは、前記外部機器から当該調光装置に送信される制御信号に基づいて、前記オン状態および前記オフ状態が変更される
   調光装置。
2. 前記外部機器から当該調光装置に送信されるトリガー信号に基づいて、前記リレーの前記オン状態および前記オフ状態を変更するためのリレー信号を生成するリレー制御部を有する
   請求項１に記載の調光装置。
3. 前記負荷に交流電力の供給を開始するとき、前記交流電源の交流電圧がゼロクロスとなるタイミングにおいて、前記位相制御回路を介して前記負荷に交流電力を供給する状態とする
   請求項１または２に記載の調光装置。
4. 前記リレーは、前記外部機器から当該調光装置に送信されるトリガー信号が前記タイミングから所定期間にわたり同じ論理状態のとき、前記オフ状態から前記オン状態に変更される
   請求項３に記載の調光装置。
5. 前記リレーが前記オン状態から前記オフ状態に変更されたとき、前記リレーのチャタリング動作後に前記位相制御回路を介して前記負荷に交流電力を供給する状態から前記負荷への交流電力の供給を停止する状態に変更する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の調光装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の調光装置と、
   制御モードとして、前記位相制御回路を介して前記負荷に供給する交流電力を位相制御する調光出力モード、および前記リレーを介して前記負荷に交流電力を供給する直電源出力モードを有する制御部と
   を有し、
   前記制御部は、前記調光出力モードおよび前記直電源出力モードに基づいて、前記調光装置に送信するトリガー信号を生成する
   調光盤。