JP2014056782A - 増幅器及びそれを用いた照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】性能のばらつきによる不具合を改善した増幅器及びそれを用いた照明システムを提供する。
【解決手段】増幅器２は、調光器１Ａが接続されて調光信号が入力されるＤＡ変換回路２２と、ＤＡ変換回路２２に入力された調光信号で指示される調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号を作成し且つ作成したＰＷＭ信号を照明器具３Ａに出力する制御回路２１とを備える。制御回路２１は、調光信号で指示される調光レベルが所定値よりも小さく且つ所定範囲に含まれる場合には、消灯を指示するオンデューティのＰＷＭ信号を照明器具３Ａへ出力する。これにより、増幅器２の性能のばらつきによって調光下限と判断してしまう場合でも照明器具３Ａを消灯させることができ、増幅器２の性能のばらつきによる不具合を改善することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、増幅器及びそれを用いた照明システムに関するものである。

従来、複数の光源を個別に調光可能なライコン（ライトコントロール）が提供されている。このライコンによれば、例えば、白熱灯を光源とする照明器具（以下、白熱灯器具と称す。）に対して位相制御された交流電圧を出力することで白熱灯を調光することができ、ＬＥＤを光源とする照明器具（以下、ＬＥＤ器具と称す。）や蛍光灯を光源とする照明器具（以下、蛍光灯器具と称す。）に対してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力することでＬＥＤや蛍光灯を調光することができる。ところで、このようなライコンでは、位相制御によって調光する場合には各光源に対する出力容量が制限されているため、制限値を超える光源には対応することができなかった。また、ＰＷＭ信号によって調光する場合には、ＰＷＭ信号の減衰率との関係から接続可能な光源の台数に制限があるため、制限台数を超える光源を接続することができなかった。

そこで近年では、上述のような不具合に対応できるように、ライコンからの出力を増幅させる増幅器が提供されている（例えば非特許文献１，２参照）。非特許文献１に示す増幅器はライコンから出力されるＰＷＭ信号を増幅するものであり、これにより制限台数を超えるＬＥＤ器具や蛍光灯器具を接続することができる。また、非特許文献２に示す増幅器はライコンから出力される交流電圧を増幅するものであり、これにより制限値を超える白熱灯器具を接続することができる。

「ブースタ １回路タイプ（品番：ＮＱＬ１００２１） 施工説明書、取扱説明書」、パナソニック電工株式会社、２０１０年７月２２日作成 「ブースタ １回路タイプ（品番：ＮＱＬ１０００１） 施工説明書」、パナソニック電工株式会社、２０１０年７月２２日作成

ところで、上述の非特許文献１，２に示した増幅器では、各々の増幅器の性能にばらつきがあるため、ライコンから出力されるＰＷＭ信号や交流電圧がそのままの値で照明器具に出力されない場合があった。例えば、ＰＷＭ信号のオンデューティに応じて調光レベルが設定され、且つ、下限の調光レベルにおけるオンデューティよりも高いオンデューティで消灯する照明器具において、ライコンからのＰＷＭ信号のオンデューティが消灯を指示する値であったとしても、増幅器の性能のばらつきにより下限の調光レベルを指示する値であると判断される場合がある。その結果、ライコンからのＰＷＭ信号では消灯を指示しているにもかかわらず、照明器具が消灯されないという問題があった。

本発明は上記問題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、性能のばらつきによる不具合を改善した増幅器及びそれを用いた照明システムを提供することにある。

本発明の増幅器は、照明器具に対して調光レベルを指示するための調光信号を出力する調光器と、調光信号で指示される調光レベルに従って調光点灯し且つ調光レベルが所定値以上になると消灯する照明器具との間に介装される。この増幅器は、調光器が接続されて調光信号が入力される信号入力部と、信号入力部に入力された調光信号で指示される調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号を作成し且つ作成したＰＷＭ信号を照明器具へ出力する信号出力部とを備える。そして、信号出力部は、調光信号で指示される調光レベルが所定値よりも小さく且つ所定範囲に含まれる場合には、消灯を指示するオンデューティのＰＷＭ信号を照明器具へ出力する。

この増幅器において、調光信号は、照明器具の調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号であるのが好ましい。

また、この増幅器において、調光信号は、照明器具の調光レベルに応じた位相角に制御された交流電圧からなる位相制御信号であるのも好ましい。

本発明の照明システムは、上記の増幅器と、調光器と、照明器具とを備えている。

調光器からの調光信号で指示される調光レベルが所定値よりも小さく且つ所定範囲に含まれる場合には、消灯を指示するオンデューティのＰＷＭ信号を出力するように構成されているので、増幅器の性能のばらつきによって調光下限と判断してしまう場合でも照明器具を消灯させることができ、増幅器の性能のばらつきによる不具合を改善することができるという効果がある。

本実施形態の照明システムの一例を示す概略構成図である。 （ａ）（ｂ）は同上の動作を説明するためのグラフである。 同上の別の例を示す概略構成図である。 同上のさらに別の例を示す概略構成図である。 同上の動作を説明するための別のグラフである。

以下に、増幅器及び照明システムの実施形態について図１〜図５を参照して説明する。

図１は本実施形態の照明システムの一例を示す概略構成図である。本発明において、照明システムとは、少なくとも１つの照明器具を備え、この照明器具が適当に制御できるように接続されたシステムをいう。本例の照明システムは、図１に示すように、調光器１Ａと、増幅器２と、照明器具３Ａとを備える。

調光器１Ａは、照明器具３Ａの調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力するための機器である。調光器１Ａは、調光レベルを上昇させるための上昇スイッチ（図示せず）と、調光レベルを下降させるための下降スイッチ（図示せず）とを有し、これらのスイッチの操作に応じて照明器具３Ａの調光レベルが設定される。そして調光器１Ａは、調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号を出力し、照明器具３Ａは、このＰＷＭ信号に応じた調光レベルで光源（蛍光灯やＬＥＤなど）を点灯させる。ここに本例では、ＰＷＭ信号により調光信号が構成されている。

増幅器２は、調光器１Ａから出力されるＰＷＭ信号を増幅するための機器である。この増幅器２は、図１に示すように、調光器１ＡからのＰＷＭ信号が入力されるＤＡ変換回路２２（信号入力部）と、ＤＡ変換回路２２に入力されたＰＷＭ信号で指示される調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号を作成し且つ作成したＰＷＭ信号を照明器具３Ａに出力する制御回路２１（信号出力部）とを備える。

ＤＡ変換回路２２は、調光器１Ａから入力されるＰＷＭ信号より、ＤＡ変換回路２２の入力部分に設けられたＲＣ回路（図示せず）のコンデンサに蓄積される電圧値を作成して制御回路２１へ出力する。また、ＤＡ変換回路２２の入力端には接続端子Ｔ１，Ｔ１が設けられており、調光器１Ａと接続端子Ｔ１，Ｔ１との間が２芯の信号線Ｌ１，Ｌ１により接続されている。

制御回路２１は、ＤＡ変換回路２２から入力される上記電圧値に基づいてＰＷＭ信号を作成し、このＰＷＭ信号を接続端子Ｔ２，Ｔ２を介して照明器具３Ａへ出力する。なお、照明器具３Ａと接続端子Ｔ２，Ｔ２との間は２芯の信号線Ｌ２，Ｌ２により接続されている。

次に、本例の照明システムの動作について説明する。ユーザーが調光器１Ａの上昇スイッチ又は下降スイッチを操作して調光レベルを設定すると、調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号が調光器１Ａから出力される。増幅器２のＤＡ変換回路２２は、調光器１ＡからのＰＷＭ信号が入力されると、このＰＷＭ信号によりオンデューティを求め、求めたオンデューティを意味する上記電圧値を作成して制御回路２１へ出力する。制御回路２１は、ＤＡ変換回路２２より入力された上記電圧値に基づいてＰＷＭ信号を作成し、このＰＷＭ信号を照明器具３Ａへ出力する。そして照明器具３Ａは、制御回路２１から出力されるＰＷＭ信号に応じた調光レベルで点灯する。

図２（ａ）は本例の照明システムの動作を説明するためのグラフである。このグラフによれば、ＰＷＭ信号のオンデューティが５％以下である場合には照明器具３Ａの光出力が１００％（全点灯）となり、ＰＷＭ信号のオンデューティが９８％以上である場合には照明器具３Ａの光出力が０％（消灯）となる。また、ＰＷＭ信号のオンデューティが５％よりも大きく且つ９８％未満である場合には、ＰＷＭ信号のオンデューティが大きくなるに従って照明器具３Ａの光出力が小さくなる。なお、図２（ａ）中の領域ａ１は全点灯領域を示し、領域ａ２は調光領域を示し、領域ａ３は消灯領域を示している。

ところで、調光器１Ａから入力されるＰＷＭ信号を増幅器２を介してそのままの値で照明器具３Ａに出力できるのであれば問題ないが、増幅器２の性能のばらつきによっては、調光器１Ａからはオンデューティが９８％のＰＷＭ信号が出力されているのに、増幅器２においてオンデューティが９７％のＰＷＭ信号であると判断される場合がある。この場合、調光器１Ａからは消灯の指示が出ているにもかかわらず、下限の調光レベルで照明器具３Ａが点灯することになる。

そこで、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、増幅器２の性能のばらつきを考慮して、調光器１Ａから増幅器２に入力されるＰＷＭ信号のオンデューティが、消灯を指示する９８％（所定値）よりも小さい９７％である場合には、増幅器２から照明器具３Ａへ出力されるＰＷＭ信号のオンデューティを９９％に設定するようになっている。これにより、増幅器２の性能のばらつきによって調光下限と判断してしまう場合でも照明器具３Ａを消灯させることができ、増幅器２の性能のばらつきによる不具合を改善することができる。また、このような増幅器２を用いることによって、増幅器２の性能のばらつきによる不具合を改善した照明システムを提供することができる。

図３は本実施形態の照明システムの別の例を示す概略構成図であり、図１で示した照明システムは１入力１出力の増幅器２を用いた例であるが、本例は２入力２出力の増幅器２を用いた例である。本例の照明システムは、図３に示すように、調光器１Ａ，１Ｂと、増幅器２と、照明器具３Ａ，３Ｂとを備える。なお、調光器１Ａ及び照明器具３Ａについては図１で示した照明システムと同様であり、ここでは説明を省略する。

調光器１Ｂは、照明器具３Ｂの調光レベルに応じた位相角に制御された交流電圧を出力し、この位相角に応じた調光レベルで照明器具３Ｂを点灯制御するための機器である。例えば照明器具３Ｂが白熱灯を光源とする場合には、位相制御された交流電圧を直接白熱灯に供給することで、上記位相角に応じた調光レベルで白熱灯が点灯する。また、照明器具３ＢがＬＥＤを光源とする場合には、位相制御された交流電圧をＰＷＭ信号に変換する変換回路（図示せず）を照明器具３Ｂに設けることで、上記位相角に応じた調光レベルでＬＥＤが点灯する。ここに、本例において光源がＬＥＤである場合には、調光器１Ｂから出力される位相制御された交流電圧を直接ＬＥＤに供給するのではなく、位相角に応じたオンデューティのＰＷＭ信号に変換し、このＰＷＭ信号をＬＥＤに供給することでＬＥＤが所定の調光レベルで点灯する。したがって、本例では上記交流電圧からなる位相制御信号も調光信号に含まれる。

増幅器２は、調光器１Ｂから出力される上記交流電圧や調光器１Ａから出力される上記ＰＷＭ信号を増幅するための機器である。この増幅器２は、図３に示すように、調光器１Ｂからの上記交流電圧が入力される電源入力回路２３と、調光器１Ａからの上記ＰＷＭ信号が入力されるＤＡ変換回路２２（信号入力部）とを備える。また増幅器２は、電源入力回路２３に入力された上記交流電圧に基づいて照明器具３Ｂに出力する交流電圧を生成する電源出力回路２４と、ＤＡ変換回路２２に入力されたＰＷＭ信号で指示される調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号を作成し且つ作成したＰＷＭ信号を照明器具３Ａに出力する制御回路２１（信号出力部）とを備える。なお、制御回路２１及びＤＡ変換回路２２については、図１で示した照明システムと同様であり、ここでは説明を省略する。

電源入力回路２３は、調光器１Ｂから入力される上記交流電圧に基づいて上記位相角に応じた通電時間（例えば、交流電圧の半周期におけるゼロクロスに達するまでの通電時間）を求め、求めた通電時間を制御回路２１へ出力する。また、電源入力回路２３の入力端には接続端子Ｔ３，Ｔ３が設けられており、調光器１Ｂと接続端子Ｔ３，Ｔ３との間が２芯の電線線Ｌ３，Ｌ３により接続されている。

電源出力回路２４は、制御回路２１からの制御信号に従って、調光器１Ｂから出力される上記交流電圧の位相角と同じ位相角に制御された交流電圧を出力する。また、電源出力回路２４の出力端には接続端子Ｔ４，Ｔ４が設けられており、照明器具３Ｂと接続端子Ｔ４，Ｔ４との間が２芯の電源線Ｌ４，Ｌ４により接続されている。

次に、本例の照明システムの動作について説明する。なお、調光器１Ａ、増幅器２及び照明器具３Ａで構成される部分については、図１で示した照明システムと同様であり、ここでは説明を省略する。

ユーザーが調光器１Ｂの操作部（図示せず）を操作すると、操作に応じた位相角に制御された交流電圧が調光器１Ｂから出力される。増幅器２の電源入力回路２３は、調光器１Ｂからの上記交流電圧が入力されると、この交流電圧に基づいて上記通電時間を求め、求めた上記通電時間を制御回路２１へ出力する。制御回路２１は、電源入力回路２３より入力された上記通電時間に基づいて制御信号を作成し、この制御信号を電源出力回路２４へ出力する。電源出力回路２４は、制御回路２１より入力された上記制御信号に従って、調光器１Ｂから出力された上記交流電圧の位相角と同じ位相角に制御された交流電圧を出力する。そして照明器具３Ｂは、電源出力回路２４から出力される交流電圧により上記位相角に応じた調光レベルで点灯する。

ここで、本例においても、図２（ｂ）に示すように、増幅器２の性能のばらつきを考慮して、調光器１Ａから増幅器２に入力されるＰＷＭ信号のオンデューティが９７％である場合には、増幅器２から照明器具３Ａへ出力されるＰＷＭ信号のオンデューティを９９％に設定してもよい。これにより、増幅器２の性能のばらつきによって調光下限と判断してしまう場合でも照明器具３Ａを消灯させることができ、増幅器２の性能のばらつきによる不具合を改善することができる。ここに本例においても、ＰＷＭ信号により調光信号が構成されている。

図４は本実施形態の照明システムのさらに他の例を示す概略構成図であり、本例の照明システムは、調光器１Ｂと、増幅器２と、照明器具３Ａとを備える。なお、調光器１Ｂ及び照明器具３Ａについては、図３に示した照明システムと同様であり、ここでは説明を省略する。

増幅器２の制御回路２１は、電源入力回路２３を介して入力される調光器１Ｂからの位相制御された交流電圧をＰＷＭ信号に変換し、このＰＷＭ信号を照明器具３Ａに出力する。図５は、調光器１Ｂから出力される交流電圧の位相角と、照明器具３Ａに対して出力するＰＷＭ信号のオンデューティとの関係を示すグラフである。このグラフによれば、位相角が１２０°〜１８０°の場合にはオンデューティが５％となり、位相角が３０°以下の場合にはオンデューティが１００％となる。また、位相角が３０°〜１２０°の場合には位相角が小さくなるに従ってオンデューティが大きくなる。ここに本例では、照明器具３Ａの調光レベルに応じた位相角に制御された交流電圧からなる位相制御信号により調光信号が構成されている。また本例では、電源入力回路２３により信号入力部が構成され、制御回路２１により信号出力部が構成されている。

そして、本例においても、図２（ｂ）に示すように、増幅器２の性能のばらつきを考慮して、調光器１Ｂから増幅器２に入力される交流電圧の位相角から求めたオンデューティが９７％である場合には、増幅器２から照明器具３Ａへ出力されるＰＷＭ信号のオンデューティを９９％に設定してもよい。これにより、増幅器２の性能のばらつきによって調光下限と判断してしまう場合でも照明器具３Ａを消灯させることができ、増幅器２の性能のばらつきによる不具合を改善することができる。

なお本実施形態では、照明器具３Ａ，３Ｂを消灯させるオンデューティを９８％（所定値）とし、増幅器２の制御回路２１で判断されるオンデューティが９７％の場合にはオンデューティを９９％に設定し、増幅器２の性能にばらつきがあっても照明器具３Ａ，３Ｂを確実に消灯できるようにしたが、これらの値は一例であって、仕様などに応じて適宜設定すればよい。

１Ａ 調光器
２ 増幅器
３Ａ 照明器具
２１ 制御回路（信号出力部）
２２ ＤＡ変換回路（信号入力部）

Claims (4)

1. 照明器具に対して調光レベルを指示するための調光信号を出力する調光器と、前記調光信号で指示される調光レベルに従って調光点灯し且つ前記調光レベルが所定値以上になると消灯する前記照明器具との間に介装される増幅器であって、
   前記調光器が接続されて前記調光信号が入力される信号入力部と、
   前記信号入力部に入力された前記調光信号で指示される調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号を作成し且つ作成したＰＷＭ信号を前記照明器具へ出力する信号出力部とを備え、
   前記信号出力部は、前記調光信号で指示される調光レベルが前記所定値よりも小さく且つ所定範囲に含まれる場合には、消灯を指示するオンデューティのＰＷＭ信号を前記照明器具へ出力することを特徴とする増幅器。
2. 前記調光信号は、前記照明器具の調光レベルに応じたオンデューティのＰＷＭ信号であることを特徴とする請求項１記載の増幅器。
3. 前記調光信号は、前記照明器具の調光レベルに応じた位相角に制御された交流電圧からなる位相制御信号であることを特徴とする請求項１記載の増幅器。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の増幅器と、前記調光器と、前記照明器具とを備えていることを特徴とする照明システム。

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