JP3195803B2 - 調光器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、舞台やホールなどにお
いて、ランプなどの光出力を交流電源から供給する電力
を位相制御することによって調光する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からの調光器の電気的構成の１例を
図５に示す。交流電源１からランプ２に供給する電力
は、双方向性３端子サイリスタ３によって位相制御され
る。双方向性３端子サイリスタの出力の両端には、可変
抵抗４およびコンデンサ５から成る直列回路が接続され
る。可変抵抗４およびコンデンサ５の接続点と双方向性
３端子サイリスタのゲート電極との間には、シリコン双
方向スイッチ（以下「ＳＢＳ」と略称する。）６が接続
される。

【０００３】図４図示の構成の動作を図５によって説明
する。図５（１）は、交流電源１の出力電圧Ｖｉを示
す。この電圧がほぼ０であるゼロクロス点を過ぎると、
可変抵抗４を流れる電流によって、コンデンサ５が充電
される。コンデンサ５の両端の電圧ＶＣの絶対値は、図
５（２）に示すように増加し、ＳＢＳ６のターンオーバ
電圧ＶＳ以上になると、ＳＢＳ６が導通し、双方向性３
端子サイリスタ３のゲートに電流が流れる。双方向性３
端子サイリスタ３のゲートに電流が流れると、双方向性
３端子サイリスタ３は導通し、交流電源からの電力がラ
ンプ２に供給される。双方向性３端子サイリスタ３が導
通しているときは、その両端の電圧はほぼ０になる。ラ
ンプ２の両端の電圧は、図５（３）に示すように双方向
性３端子サイリスタ３が遮断しているときは０であり、
双方向性３端子サイリスタ３が導通しているときはほぼ
交流電源１の出力電圧Ｖｉとなる。

【０００４】ＳＢＳ６がターンオンするタイミングは、
可変抵抗４の抵抗値Ｒとコンデンサ５の容量値Ｃとによ
る時定数によって変化する。したがって、可変抵抗４の
抵抗値Ｒを変えることにより、双方向性３端子サイリス
タ３の導通する位相角を変えてランプ２に供給する電力
の位相制御を行うことができる。

【０００５】図６は、従来からの調光器のさらに他の構
成を示す。図４図示の構成に類似する部分には、同一の
参照符を付す。注目すべきは、入力信号が０〜１０Ｖの
電圧レベルで与えられることである。双方向性３端子サ
イリスタ３は、ホトカプラ７を介してトリガされる。双
方向性３端子サイリスタ３のゲートには、ホトカプラ７
に含まれるホトサイリスタ７ａと抵抗８との直列回路が
接続される。ホトサイリスタ７ａは、ホトカプラ７に含
まれる発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と略称する。）
７ｂからの光出力によって制御される。ＬＥＤ７ｂは、
抵抗７ｃを介して比較器９の出力に接続される。比較器
９は、関数発生器１０からの出力波形の電圧Ｖｆと入力
信号電圧Ｖ１とを比較し、ＬＥＤ７ｂを駆動する。

【０００６】図７は、図６図示の構成の動作波形を示
す。図７（１）は、交流電源１の出力電圧Ｖｉを示す。
図７（２）は、関数発生器１０からの出力波形の電圧Ｖ
ｆと入力信号レベルＶ１とを示す。出力波形電圧Ｖｆ
は、交流電源１のゼロクロス点から次のゼロクロス点ま
で連続的に低下する、いわゆるランプ波形である。図７
（１）に示す電圧Ｖｉは、半周期毎に極性が変わるけれ
ども、図７（２）に示す電圧Ｖｆは、同一の極性であ
る。電圧Ｖｆが、入力電圧Ｖ１未満になる範囲で、図７
（３）に示すように、比較器９の出力電圧Ｖ２はローレ
ベルとなる。このローレベルの期間に、図７（４）に示
すように、双方向性３端子サイリスタ３はトリガされ、
ランプ２の両端に電圧ＶＬが印加される。

【０００７】以上のような、図４および図６に示される
ような従来からの構成は、以下に示すような問題を有す
る。

【０００８】図４図示の構成では、多くのランプを別
々の調光レベルで制御しながら、全体を同時に制御する
マスタ的な操作を行うことが困難である。各ランプ２毎
の可変抵抗４を同時に操作しなければならないからであ
る。

【０００９】図６図示の構成では、入力電圧Ｖ１とし
て与える調光レベルを、ランプ２毎に設ける可変抵抗器
から与え、各可変抵抗器には共通にマスタとなる可変抵
抗器からの出力を与えるようにすることなどによって、
マスタ的な操作を行うことができる。しかしながら、入
力電圧Ｖ１のレベルに対応して位相制御を行うために
は、関数発生器１０が必要である。この関数発生器１０
は、交流電源１の出力電圧のゼロクロス点に同期して、
関数波形Ｖｆを発生する必要があり、回路構成が複雑に
なる。また、調光器を３相４線式の電源にて使用するよ
うなときは、各相の出力電圧のゼロクロス点は異なるタ
イミングであるので、関数発生器１０も３回路必要とな
る。さらに、位相制御を行う調光器が、どの相に使われ
ているかを判断して、正しいタイミングの関数波形Ｖｆ
を与える関数発生器１０を接続しなければならない。こ
の接続を誤ると、位相制御を行うことができないけれど
も、この接続は間違いを起こしやすい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な回路構成で、入力信号によって与えられる調光レベル
に従う位相制御が可能な調光器を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源と照
明負荷とスイッチング素子とは閉ループを形成してお
り、一端がスイッチング素子の出力端の一方に接続さ
れ、光の照射によって電気抵抗値が変化する光抵抗素子
と、一端が光抵抗素子の他端に接続され、他端がスイッ
チング素子の出力端の他方に接続されるコンデンサと、
光抵抗素子およびコンデンサの接続点とスイッチング素
子の制御入力端子との間に接続されスイッチング素子を
トリガするトリガ手段と、光抵抗素子に、光を照射する
発光手段と、外部から一定の範囲の直流電圧レベル信号
が入力され、入力に応じて発光手段を駆動し、スイッチ
ング素子を０〜１００％の範囲の位相角で導通させる電
圧／電流変換回路とを含むことを特徴とする調光器であ
る。

【００１２】

【作用】本発明に従えば、照明負荷は交流電源から、ス
イッチング素子によって位相制御される電力が供給され
る。スイッチング素子の出力端の両端には、光抵抗素子
とコンデンサとの直列回路が接続される。光抵抗素子と
コンデンサとの接続点とスイッチング素子の制御入力端
子との間には、トリガ手段が接続される。光抵抗素子に
は、発光手段から光が照射される。光抵抗素子の電気抵
抗値は光によって変化するので、コンデンサの両端の電
圧の絶対値の上昇率も光によって変化してトリガ手段が
スイッチング素子をトリガするタイミングも変化する。
発光手段は、外部から入力される一定の範囲の直流電圧
レベルの入力信号に応じて、スイッチング素子を０〜１
００％の範囲の位相角で導通させるように、電圧／電流
変換回路によって駆動される。このようにして、関数発
生器などを使用しないで、調光レベルによって位相制御
を行うことができる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の電気的構成を示
すブロック図である。交流電源１１と照明負荷であるラ
ンプ１２とスイッチング素子である双方向性３端子サイ
リスタ１３とは、閉ループを形成している。交流電源１
１からランプ１２に供給する電力は、双方向性３端子サ
イリスタ１３のスイッチング動作によって位相制御され
る。双方向性３端子サイリスタ１３は、入力信号電圧Ｖ
１に対応して、ホトカプラ１４を介して与えられる光信
号によって導通する位相角が制御される。ホトカプラ１
４には、受光素子である光導電セル１５と、発光素子で
ある発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と略称する。）１
６が含まれる。双方向性３端子サイリスタ１３の両出力
端間には、光導電セル１５とコンデンサ１７との直列回
路が接続される。光導電セル１５とコンデンサ１７の接
続点と、双方向性３端子サイリスタ１３のゲートとの間
には、トリガ手段であるＳＢＳ１８が接続される。光導
電セル１５には、並列に抵抗１９が接続される。ＬＥＤ
１６は、トランジスタ２０によって抵抗２１を介して駆
動される。入力電圧Ｖ１は、調光レベルに対応して、０
〜１０Ｖの範囲で変化する。この電圧は、抵抗２２を介
してトランジスタ２０のベースに与えられ、ＬＥＤ１６
を発光させる。

【００１４】光抵抗素子である光導電セル１５は、光伝
導効果を利用して、光の照射によって電気抵抗が変化す
る抵抗体によって形成される。素材としては、硫化カド
ミウム（ＣｄＳ）や、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）
などが使用される。ホトカプラ１４における、ＬＥＤ１
６に流れる電流ｉ１と、光導電セル１５の抵抗値Ｒ３と
の関係は、図２に示される。トランジスタ２０は、入力
電圧Ｖ１に対応してＬＥＤ１６に流れる電流ｉ１を制御
する電圧／電流変換回路と考えることができる。図３
は、入力電圧Ｖ１とＬＥＤ１６の駆動電流ｉ１との関係
を示す。

【００１５】図２および図３に示すように、入力電圧Ｖ
１と光導電セル１５の抵抗値Ｒ３との間には、ＬＥＤ１
６の駆動電流ｉ１を仲介として、対応関係がある。入力
電圧Ｖ１が大きくなるほど、光導電セル１５の抵抗値Ｒ
３は小さくなり、コンデンサ１７の充電電圧の増加は大
きくなる。コンデンサ１７の両端の電圧ＶＣが、ＳＢＳ
１８のターンオーバ電圧以上になると、ＳＢＳ１８が導
通し、双方向性３端子サイリスタ１３のゲートにトリガ
電流が流れ、双方向性３端子サイリスタ１３が導通す
る。双方向性３端子サイリスタ１３が導通することによ
り、交流電源１１からの電力がランプ１２に供給され
る。光導電セル１５の抵抗値と、抵抗２１および抵抗２
２の抵抗値、ならびにコンデンサ１７の容量値を調整す
ることによって、入力電圧Ｖ１が０Ｖのとき、双方向性
３端子サイリスタ１３が導通せず、Ｖ１が１０Ｖのと
き、双方向性３端子サイリスタ１３が１００％導通し、
Ｖ１が中間のレベルでは、双方向性３端子サイリスタ１
３が導通する位相角も中間の位相角となるようにするこ
とができる。さらに、光導電セル１５と並列に抵抗１９
を接続することによって、入力電圧Ｖ１と位相制御され
る位相角との対応関係を調整することができる。

【００１６】入力電圧Ｖ１は、０〜１０Ｖの範囲で調光
レベルを表しているけれども、他の電圧範囲であっても
よいことは勿論である。ホトカプラ１４では、光を照射
するＬＥＤ１６と光導電セル１５とは、電気的には絶縁
されているので、入力信号Ｖ１のレベルを必要に応じて
自由に設定し、ＬＥＤ１６から対応する光出力を得るこ
とができればよい。

【００１７】また、ホトカプラ１４の受光素子として、
光導電セル１５を用いているけれども、受光素子として
ホトトランジスタなどを用い、その内部抵抗の変化を利
用するようにしてもよいことは勿論である。また、光導
電セル１５は、ホトカプラ１４内に、ＬＥＤ１６ととも
に含まれているけれども、ＬＥＤ１６と光導電セル１５
とを空間的に離れた位置に配置し、光ファイバによって
光信号を与えるようにしてもよいことは勿論である。

【００１８】また、スイッチング素子として双方向性３
端子サイリスタ１３を使用しているけれども、逆阻止形
サイリスタを逆並列接続して使用するようにしてもよい
ことは勿論である。またトリガ手段として、ＳＢＳ１８
を使用しているけれども、他の双方向性トリガ素子を用
いてもよいことは勿論である。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、関数発生
器などを使用しないでも、一定の範囲の直流電圧レベル
の入力信号によって与えられる調光レベルに従って、０
〜１００％の位相角で導通するように位相制御を行うこ
とができる。したがって、複数の照明負荷を調光制御し
ているときであっても、各照明負荷を調光制御するため
の調光レベルを、共通してマスタフェーダなどで共通し
て変化させれば、一括した調光レベルの変化を行うよう
に制御することもできる。

【００２０】また、電源同期のためのゼロクロス点の検
出や、ランプ波形の発生などのための関数発生器も不要
であるので、簡単な回路構成の調光器を実現することが
できる。特に、３相交流を電源とするようなときは、３
種類の電源同期回路や関数発生器を設ける必要がないの
で、位相制御を簡単に行うことができる。

【００２１】さらに、簡単な構成で照明負荷毎に独立し
た調光制御が可能になるので、照明負荷の増設などが容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気回路図である。

【図２】図１図示のホトカプラ１４の特性を示すグラフ
である。

【図３】図１図示の実施例における入力電圧Ｖ１とＬＥ
Ｄ駆動電流ｉ１との関係を示すグラフである。

【図４】従来からの調光器の１例を示す電気回路図であ
る。

【図５】図４図示の電気回路の動作を示す波形図であ
る。

【図６】従来からの調光器の他の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図７】図６図示の調光器の動作を示す波形図である。

【符号の説明】

１１ 交流電源 １２ ランプ １３ 双方向性３端子サイリスタ １４ ホトカプラ １５ 光導電セル １６ ＬＥＤ １７ コンデンサ １８ ＳＢＳ １９，２１，２２ 抵抗 ２０ トランジスタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と照明負荷とスイッチング素子
   とは閉ループを形成しており、 一端がスイッチング素子の出力端の一方に接続され、光
   の照射によって電気抵抗値が変化する光抵抗素子と、 一端が光抵抗素子の他端に接続され、他端がスイッチン
   グ素子の出力端の他方に接続されるコンデンサと、 光抵抗素子およびコンデンサの接続点とスイッチング素
   子の制御入力端子との間に接続されスイッチング素子を
   トリガするトリガ手段と、 光抵抗素子に、光を照射する発光手段と、 外部から一定の範囲の直流電圧レベル信号が入力され、
   入力に応じて発光手段を駆動し、スイッチング素子を０
   〜１００％の範囲の位相角で導通させる電圧／電流変換
   回路とを含むことを特徴とする調光器。