JP3531962B2 - 2レベル照明制御システム - Google Patents

2レベル照明制御システム

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JP3531962B2
JP3531962B2 JP02549694A JP2549694A JP3531962B2 JP 3531962 B2 JP3531962 B2 JP 3531962B2 JP 02549694 A JP02549694 A JP 02549694A JP 2549694 A JP2549694 A JP 2549694A JP 3531962 B2 JP3531962 B2 JP 3531962B2
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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高輝度放電ランプを第1
の光出力レベルおよび第2の減光出力レベルで作動させ
る2レベル照明制御システム、特にスイッチトコンデン
サを用いてランプに供給される電力を調整する制御シス
テムの改良に関するものである。また、本発明はかかる
制御システムを有する高輝度放電照明システムおよびこ
のシステムの構成部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高輝度放電(HID)ランプには例えば
水銀蒸気放電灯、金属ハライド放電灯および高圧ナトリ
ウム放電灯等が含まれる。これらランプは、その放電ア
ークの負の電圧−電流特性のため、バラスト回路(安定
回路)により作動してランプ作動電流を制御し得るよう
にしている。この目的のため、従来、直列接続のチョー
クおよびコンデンサの形態のインダクタンスおよびキャ
パシタンス(L−C回路)が用いられている。
【0003】代表的には、バラスト、HIDランプおよ
びリフレクタ(反射器)は組合わせて取付器具または照
明器具に組込まれている。例えば、倉庫や工場の一般的
な照明では、多数の照明器具を天井から吊り下げてい
る。一般的に、多数の照明器具は、交流(AC)電力供
給ブランチ回路に接続され、且つ、ランプが完全に消光
した“オフ”状態とランプが全定格電力で作動する“オ
ン”状態との間で全てのランプをスイッチングするに有
効な単一スイッチまたはサーキットブレーカにより制御
される。
【0004】最近、省エネルギーにため、例えば蛍光灯
照明のような他の型の照明システムにおいて、誰も室内
にいない場合にランプを消灯し、誰かが室内に入った場
合にランプを点灯するオキュパンシーセンサーのような
一層複雑な制御を用いることが望まれている。しかし、
これは、代表的には点弧し、暖め、完全な光出力レベル
に到達するまでに数分を必要とするHIDランプにとっ
ては実際的ではない。さらに殆どのHIDランプはホッ
トリストライク問題を有しており、この問題ではランプ
がいまだ上昇温度に保持されている際に消灯後短期間で
ランプを再点弧するのが困難である。あるランプ−バラ
ストの組合せでは、ランプが消灯されてから再点弧する
前までにほぼ10分もかかる場合がある。これがため、
照明されたスペースに誰もいない場合にHIDランプを
完全に消灯する制御システムを用いるのは容易ではな
い。その理由は誰かが短期間に照明スペースに再び入っ
てきた場合でもランプが充分な光を迅速に発生しないか
らである。
【0005】しかし、HIDランプが完全に消灯されな
いで減少電力レベルで作動する場合にはこれらランプは
許容し得る時間周期内に完全な、またはほぼ完全な出力
レベルに復帰するようになる。米国特許第4,994,718 号
(ゴードン)はかかるシステムを示し、この場合直列接
続のL−C回路を有する慣例の電磁バラストを用いてい
る。このランプからの光出力は、ランプに直列のキャパ
シタンスを完全な光出力レベルを呈する第1の値とラン
プに低い電力を供給して減少した省エネルギーの光出力
レベルを呈する第2の減少した値との間で切換えること
によって変化させることができる。この目的のため、バ
ラスト回路に通常用いられる単一コンデンサに第2のス
イッチトコンデンサを追加する。これら2つのコンデン
サは互いに直列または並列に配列し、一方のコンデンサ
を他方のコンデンサに対して回路にオン・オフしてL−
C回路のキャパシタンスを変化させるようにする。
【0006】バラスト回路に対しスイッチトコンデンサ
をスイッチングオン・オフするゴードンのスイッチは数
個のランプに対し数個のバラストおよびスイッチトコン
デンサを収納するバラストハウジングに設けられた単一
電子−機械式スレーブリレーである。バラストハウジン
グから離れている個別のコントローラの第2電子−機械
制御リレーを各バラストハウジングのスレーブリレーに
接続する。高位置および低位置間を切換え得る機械式ト
ッグルスイッチによって制御リレーの位置を制御し、次
いでこの制御リレーによってスイッチトコンデンサをス
レーブリレーに対し制御してその各ランプの光出力を変
化させるようにする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ゴードンのシ
ステムの欠点はバラストに電力を供給するために用いら
れる電力供給ワイヤ対のほかに制御リレーおよびスレー
ブリレー間に接続された電力供給ワイヤ対によってスレ
ーブリレーの制御を行うことである。さらに1つのスレ
ーブリレーのみを用いてバラストハウジングに含まれる
数個のバラスト回路の各々のスイッチトコンデンサを制
御するようにしている。数個のバラストを共通のハウジ
ングに配置するゴードンのシステムに対しては共通のリ
レーが良好であるが、これは通常実際的ではない。照明
器具または取付器具に含まれるべき各ランプおよびバラ
ストに対しては一層共通の配列が好適であり、そのうち
の幾つかは天井に互いに離間して配置する。この型の配
列では、数個の照明器具に共通のスレーブリレーは実際
的ではない。その理由はスレーブリレーおよびスイッチ
トコンデンサを離間された照明器具に接続する追加の配
線を必要とするからである。同様の理由で、バラストを
接続する電力供給ワイヤから離間され、制御リレーおよ
びスレーブリレーを接続する追加の電力供給ワイヤ対を
用いることは不利である。その理由は余分のワイヤを必
要とするため材料および設置作業のため高価となるから
である。さらに、ゴードンの電子−機械式リレーのスイ
ッチ接点はスイッチトコンデンサがL−Cバラスト回路
からスイッチオフされる際のスイッチトコンデンサの放
電による電流サージからの損傷を受けるようになる。
【0008】米国特許第4,931,701 号(カール)にはス
イッチトコンデンサを用いる他の2レベル制御システム
が記載されている。この場合、ゴードンのような電子−
機械式スレーブリレーの代わりに、固体零−交差リレー
を用いている。この零−交差リレーによってスイッチト
コンデンサのスイッチングオン・オフを調時してこれが
供給電圧の零−交差点で発生し得るようにする。これは
スイッチトコンデンサがスイッチングオン時に部分的に
または完全に充電される際にスイッチトコンデンサによ
り過剰の電圧スパイクまたはサージを生ぜしめ得ない電
圧レベルの際にのみスイッチトコンデンサを適用または
取外し得るようにし、この過剰の電圧スパイクまたはサ
ージは回路内の他の構成素子に損傷を与え得るようにな
る。
【0009】かかる固体リレーの欠点はリレーがランプ
を調光するために特にスイッチングしない際にスイッチ
トコンデンサに小電流を流すことである。スイッチトコ
ンデンサに小電流を流すとランプを全光出力レベルから
故意でなく調光することを確かめた。さらにかかるリレ
ーはランプへの入力電圧の零−交差以外の時に誤ってト
リガまたは閉成すことを確かめた。その上、固体リレー
は電子−機械式リレーと比較し相対的に高価である。ま
た一対の制御入力ラインを固体リレーの一対の制御入力
端子に直接接続する。ゴードンの場合のように、リレー
を接続する追加の制御入力端子を用いることは明らかな
欠点である。
【0010】光レベルのある範囲に亘ってHIDランプ
の可変調光を行う固体バラスト回路を用いる一層高価な
システムと比較して、ゴードンやカールのようにスイッ
チトコンデンサのスイッチングによる2つまたは数個の
個別の光レベルでのHIDランプの作動は省エネルギー
を達成するに有効なコストを提供する。しかし、これら
既知の手段は改善する必要がある。
【0011】本発明の目的はHIDランプの第1の光出
力レベルおよびリレーの配線を既知のシステムにおける
場合よりも一層経済的に達成し得る第2の減少した光出
力レベルで作動させるスイッチトコンデンサを有する制
御システムを提供せんとするものである。
【0012】本発明の他の目的はスイッチトコンデンサ
のスイッチング用の固体零−交差リレーを用いることな
くバラストおよびリレー素子をスイッチトコンデンサの
スイッチングオフ時の電流サージから保護するようにし
たかかる制御システムを提供せんとするものである。
【0013】本発明のさらに他の目的は一定ワット単巻
変成バラストまたは調整ラグバラストのような直列L−
C回路を有する慣例の電磁バラストを用いる既存の照明
器具に容易に再適合し得る構成素子を有するかかる制御
システムを提供せんとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の例によれ
ば、線路電圧ラインおよび共通中性ラインを有するAC
電力供給ブランチ回路と、高輝度(HID)ランプと、
これに接続され且つ前記線路電圧ラインおよび共通ライ
ンに接続されたバラスト(安定装置)とを有する高輝度
照明システムに接続するための2レベル照明制御システ
ムは前記高輝度(HID)ランプおよび安定手段の回路
に対しキャパシタンスをスイッチングオン・オフして第
1の光出力レベルおよび第2の他の光出力レベル間に高
輝度ランプをスイッチングする容量性スイッチング手段
と、このキャパシタンススイッチング手段を制御する制
御手段とを具える。このキャパシタンススイッチング手
段は一対の制御入力端子を有し、且つ前記制御手段は電
位源にスイッチング自在に接続可能な出力端子を有す
る。前記AC電力供給ブランチ回路の共通ラインに接続
された前記キャパシタンススイッチング手段の一方の制
御入力端子および単一制御ラインを有する前記制御手段
の出力端子に接続された前記キャパシタンススイッチン
グ手段の他方の制御入力端子により前記制御手段を有効
にして前記電位源を前記制御手段の出力端子に対しスイ
ッチングすることにより前記キャパシタンススイッチン
グ手段のスイッチングを前記単一制御ラインにより制御
するようにする。
【0015】前記キャパシタンススイッチング手段を前
記バラストと同一の共通ラインに接続するとともに単一
の制御ラインのみによってキャパシタンススイッチング
手段を制御手段に接続するため、前記ゴードンおよびカ
ールの従来の制御システムの場合よりも著しく少ない配
線を必要とするのみである。
【0016】好適な例では、電位源はAC電力供給ブラ
ンチ回路の線路電圧ラインに接続された制御手段の入力
側に設けられた線路電圧とする。
【0017】本発明の他の例では、キャパシタンススイ
ッチング手段は常閉スイッチング位置および開放スイッ
チング位置間でスイッチング自在の電子−機械式スレー
ブリレーを具える。このスレーブリレーをスイッチトス
レーブキャパシタンスに接続して常閉スイッチング位置
においてスレーブキャパシタンスをバラストキャパシタ
ンスから遮断するとともに開放位置でスレーブキャパシ
タンスをバラストL−C回路のコンデンサおよびHID
ランプに電気的に直列に接続する。前記制御手段はその
入力端子および出力端子を接続するスイッチング位置を
有する制御リレーを具え、これにより制御手段の線路電
圧入力端子から制御リレー、スレーブリレーの制御ライ
ンおよび制御入力端子を経て前記共通ラインに至る回路
を完成してスレーブリレーをスイッチングしてランプを
前記光出力レベル間で切換え得るようにする。
【0018】スイッチトスレーブキャパシタンスは単一
コンデンサ素子とするのが好適である。L−Cバラスト
回路のキャパシタンスが単一コンデンサより成るバラス
トに対しては、単一スレーブコンデンサはバラストのコ
ンデンサ素子の定格電圧よりも低い定格電圧を有する。
その理由はスレーブリレーが閉成位置にある際直列接続
回路が形成されるからである。これがため例えばスレー
ブコンデンサがバラストコンデンサに並列に接続された
場合よりも物理的に一層小型のスレーブユニットに対し
て1つのコンデンサ素子を選択することができる。
【0019】本発明の他の例によれば、サージサプレッ
サーをスレーブコンデンサおよび電子−機械式スレーブ
リレーに接続してバラスト回路からスレーブコンデンサ
をスイッチングオフする際スレーブコンデンサを放電す
ることによりスレーブリレーのスイッチ接点を電流サー
ジから保護し得るようにする。これがため、固体リレー
よりも廉価で、且つ電圧サージから簡単且つ廉価に保護
し得る電子−機械式スレーブリレーを用いることができ
る。
【0020】好適な例では、スレーブコンデンサ、スレ
ーブリレーおよびサージサプレッサーを1つのハウジン
グ内に収容してスレーブユニットまたはモジュールを形
成することができる。このモードからは4つのリード
線、即ち、AC電力供給回路の共通ラインに接続された
第1のリード線、制御ユニットの出力側に接続された第
2のリード線、バラストキャパシタンスに接続されたバ
ラスト回路の出力リード線対のうちの一方のリード線に
接続された第3のリード線および照明器具のHIDラン
プに接続された第4のリード線を導出する。かかるモジ
ュールは照明器具に後から取付けることができる。HI
D照明システムの各追加の照明器具に対しては各スレー
ブユニットをバラストおよびランプに同様に接続してそ
の第2リード線を前のスレーブユニットの第2リード線
に直列に接続する。
【0021】本発明のさらに他の例によれば、入力信号
を単一入射ラインに受信するとともに前記制御リレー切
換え用の入力信号に応答する制御手段をスイッチングす
る受信手段を設ける。
【0022】
【実施例】図1は複数のHID照明取付器具または照明
器具F1 −F10を含むブランチ回路10を有する本発明
2レベル照明制御システムを線図的に示す。このブラン
チ回路は、ブレーカCB1の閉成時にAC供給ラインを
経て277Vまたは120Vのような電圧を供給し得る
一対の入力端子11,12と、共通中性“C”ライン
と、取付器具の各々に接続されこれに電力を供給する線
路電圧ライン“Vm ”とを具える。各取付器具にはHI
Dランプ60と、ランプ動作電流を制御するバラスト7
0とを設ける。
【0023】照明取付器具を第1の光出力レベルおよび
第2の減少光出力レベルで作動させる2レベル照明制御
システム20は各取付器具にそれぞれスレーブユニット
50およびこれらスレーブユニットの各々を制御する制
御ユニット30とを設ける。この制御ユニット30には
前記ブランチ回路10の共通ラインおよび線路電圧ライ
ンに接続された一対の電力供給ライン31,32を設け
る。各スレーブユニットは図2につき詳細に接続するよ
うに各取付器具のバラスト70およびランプ60に接続
し、制御ユニット30の単一出力端子33からの制御ラ
インに接続し、且つブランチ回路の共通ラインに接続す
る。また制御ユニット20には第1および第2オキュパ
ンシーセンサー40および45を設け、これらセンサー
によって照明器具により照明される所定区域内における
人間の有無を検出する。オキュパンシーセンサーの各々
は制御ユニット30の電源端子32,36に接続された
一対の電源端子41,42;46,47と、制御ユニッ
トの各制御入力端子34;35に接続された各単一の出
力端子43;48とを有する。
【0024】図2に示すように、図1の取付器具F1
10の各々のバラスト70は中央口出しタップ付き変成
器の形態の慣例のチョークB1およびバラストコンデン
サC1を有する慣例のL−C直列回路を具える。このチ
ョークB1の1次コイルB1p の両端をバラスト回路の
入力端子71,72に接続し、これら入力端子をブラン
チ回路の線路電圧ライン“Vm ”および共通ラインに接
続する。バラストコンデンサC1は2次コイルB1s
一端とバラスト回路の出力端子73との間に接続する。
バラスト回路の他方の出力端子74は2次コイルB1s
の他端に接続する。このバラスト70は慣例のもの、例
えばアドバンストランスフォーマ社のモデル71A60
91とすることができる。(本発明の制御システムを用
いることなく)HIDランプ60に接続する場合には変
成器B1およびコンデンサC1によって全規格光出力レ
ベルでHIDランプを作動させる。
【0025】各取付器具に関連する(制御システム20
の)スレーブユニット50はスイッチトスイッチトスレ
ーブコンデンサC2およびリレーRLY1より成るキャ
パシタンススイッチング手段を具える。リレーRLY1
はスイッチ接点と第1の常閉スイッチ位置およびコイル
56による第2の開放スイッチ位置間を移動自在のスイ
ッチ部材55とを有する電子−機械式リレーとする。コ
ンデンサC2はその一端をコンデンサC1に接続された
バラストの出力端子73に接続するとともにその他端を
リレーRLY1のスイッチ端子52およびHIDランプ
60のランプ端子に接続する。サージサプレッサーRT
1はバラストの出力端子73およびコンデンサC2の接
続点に接続するとともにリレースイッチ端子51に接続
する。このサージサプレッサーはチョークの形態とする
のが好適であるが、負の温度係数(NTC)装置とする
こともできる。さらにこのリレーRLY1にはバラスト
出力端子74を経て制御ラインおよび共通ラインにそれ
ぞれ接続されたコイル56に対する制御入力端子53,
54を設ける。
【0026】HIDランプ60をコンデンサC2および
スイッチ端子52間の接続点に接続するとともにバラス
ト出力端子74を経て共通ラインに接続する。HIDラ
ンプ60は例えば高圧ナトリウム(HPS)ランプ、金
属ハライドランプまたは水銀蒸気ランプとすることがで
きる。
【0027】図2に示すリレーRLY1の常閉スイッチ
位置では、スレーブコンデンサC2を分路してバラスト
コンデンサのみをHIDランプ60に直列に接続する。
スイッチ部材55がコイル56により開放スイッチ位置
に移動する場合にはコンデンサC2は分路されず、HI
Dランプ60、チョークB1およびバラストコンデンサ
C1と直列に接続される。コンデンサC2がコンデンサ
C1と直列に接続されているため、HIDランプ60
は、コンデンサC2が分路された際の全光出力レベルと
比較し減少した省エネルギー光出力レベルで作動する。
【0028】スレーブユニットの各々を制御する制御手
段30は、調整された電力供給回路310と、タイミン
グ手段330、スイッチング制御手段350およびスイ
ッチング手段390より成る制御手段とを具える。調整
された電力供給回路310は、これによってその出力端
子328、329に調整された5Vの直流電圧レベルを
発生するとともに変成器T2を具え、これにより電源入
力端子31,32に受信した120Vの入力電圧を9V
に降圧する。幹線電圧Vmが120V以外のレベルにあ
る場合には必ず変成器300を用い、これにより一対の
出力端子302,303に120Vの電圧を供給する。
変成器300の出力端子302と調整された電力供給回
路の入力端子31との間にフューズF1を設けるととも
にこのフューズを適宜選択して過剰の電流の流れにより
制御ユニットが損傷するのを防止する。また入力端子3
1,32間に接続されたサージサプレッサーD6を適宜
選択して電圧過渡現象に対する保護を行う。変成器T2
の2次巻線T2s の両端間に接続された全波整流ブリッ
ジはダイオードD1−D4により形成する。ダイオード
D2,D3の陰極を接続点313に接続するとともにダ
イオードD1,D4の陽極を接続点314に互いに接続
し、この接続点に調整された電力供給回路310の第1
出力端子328に接続する。ダイアグラムD2の陽極お
よびダイオードD1の陰極を2次巻線T2s の一端に接
続された接続点316に接続するとともにダイオードD
4の陰極およびダイオードD3の陽極を2次巻線T2s
の他端に接続された接続点315に接続する。この全波
整流ブリッジによって入力端子31,32に到来するA
C信号をリップル付きのDC信号に変換する。
【0029】(ナショナルセミコンダクタ社製のモデル
LM7805のような)市販されている電圧調整器VR
1によって5VのDC電圧を供給する。この電圧調整器
の入力端子317を接続点313に接続するとともにそ
の出力端子319を調整された電力供給回路310の他
方の出力端子329に接続する。コンデンサC3および
C4の各々の一端を全波整流ブリッジの接続点313お
よび電圧調整器VR1の入力端子317間に接続する。
コンデンサC3,C4の他端を出力端子328、電圧調
整器VR1の接地端子318およびコンデンサC5の一
端に接続する。コンデンサC5の他端を電圧調整器VR
1の出力端子319と出力端子329との間に接続する
とともにコンデンサC5を適宜選択してして出力端子3
28,329の雑音を低減せしめるようにする。コンデ
ンサC3およびC4を適宜選択してリップルを平滑化す
るとともに出力端子328,329に一定のDCレベル
を生ぜしめるようにする。
【0030】タイミング回路330にはナショナルセミ
コンダクタ社製のモデルLM3905のような市販され
ている精密なタイマーPT1を設け、これを8ピンDI
Pの形態の8つの端子331−338を有する集積回路
とする。抵抗R1および抵抗R2をタイマーPT1の基
準電圧端子332とR/C端子333との間に直列に接
続する。コンデンサC6はその一端を端子333および
抵抗R2間の接続点に接続する。コンデンサC7はその
一端を抵抗R1の一端および端子332に接続する。コ
ンデンサC7の他端は調整された電力供給回路310の
出力端子328、コンデンサC6の他端およびタイマー
PT1の接地端子334、トリガ端子331、論理端子
338およびエミッタ端子337に接続する。抵抗R3
はその一端をV端子335および調整された電力供給回
路310の出力端子329に接続し、その他端をタイミ
ング回路330のコレクタ端子336および出力端子3
39間の接続点に接続する。コンデンサC7はその値を
適宜定めてタイミング回路の雑音を低減してr−c時定
数が回路の雑音に影響されないようにする。コンデンサ
C6の値はコレクタ端子336が零論理レベルから高論
理レベルに切換わる際に決まるようにする。
【0031】スイッチング制御回路350は図1に示す
オキュパンシーセンサー40のような第1入力端子から
の入力信号を受ける第1制御入力端子34およびオキュ
パンシーセンサー45からのような第2制御入力信号を
受ける第2制御入力端子35を有する。制御入力端子3
4には2つの入力端子361,362を設け、制御入力
端子35には2つの入力端子361,362を設ける。
これら入力端子対の各々にはそれぞれオプトアイソレー
タOI1,OI2を接続する。これらオプトアイソレー
タは慣例のものとし、例えば入力端子34,35にAC
信号およびCD信号の双方を受け得るハリスエレクトロ
ニクスモデルH11AA1とすることができる。
【0032】入力端子352および362を各オプトア
イソレータの入力端子354,364に直接接続する。
これら端子351,353;361,363の各々の間
にはそれぞれ抵抗R4,R5を接続する。抵抗R4およ
びR5によって入力装置からの電流を制限するとともに
オプトアイソレータOI1,OI2の検出範囲を設定す
る。抵抗R4およびR5を注意深く選択することによ
り、広い範囲のAC電圧またはDC電圧(120V以
外)をオプトアイソレータOI1およびOI2によって
検出することができる。オプトアイソレータOI1,O
I2の出力端子355,365の各々をコンデンサC8
および抵抗R6並びにコンデンサC9および抵抗R7の
各々の一端を接続する接続点357,367にそれぞれ
接続する。コンデンサC8,C9の他端をオプトアイソ
レータの各端子356,366、タイマーPT1の端子
331,334,337および338およびコンデンサ
C6,C7の一端にそれぞれ接続する。抵抗R6,R7
の他端を抵抗R3およびタイミング回路330の端子3
35に接続された共通接続点に接続する。抵抗R6およ
びR7によってオプトアイソレータOI1およびOI2
の出力端子の電流を制限するとともにプルアップ抵抗と
して機能させ、入力信号が存在しない場合に常時オプト
アイソレータOI1およびOI2の出力端子を高レベル
に駆動する。コンデンサC8およびC9によってリップ
ルをフィルタ処理するとともにオプトアイソレータOI
1およびOI2の出力を安定化する。
【0033】さらに、制御回路350には14ピン集積
回路によって実施される論理(NAND)ゲートN1−
N4を設ける。NANDゲートN2の2つの入力端子3
58,368を抵抗R6およびコンデンサC8間の接続
点357および抵抗R7およびコンデンサC9間の接続
点367にそれぞれ接続する。ゲートN3の両入力端子
370,371をゲートN2の出力端子369に接続す
る。ゲートN1はその一方の入力端子373をタイミン
グ回路330の出力端子339に接続するとともに他方
の入力端子374をゲートN3の出力端子372に接続
する。ゲートN4の両入力端子376,377をゲート
N1の出力端子375に接続する。ゲートN4の端子3
79,380を集積回路の電圧供給端子とするとともに
これら端子を電力供給回路310の出力端子328,3
29からの共通ラインおよび5VDCラインにそれぞれ
接続する。NANDゲートN3およびN4はNANDゲ
ートN1およびN2からの出力信号の反転バッファとし
て用いるとともにこれによりオプトアイソレータOI1
およびOI2からの信号を適宜に復号化する。
【0034】スイッチング回路390にはフューズF2
および単一制御ラインを経てスレーブリレーRLY1の
制御端子53に接続された制御ユニット30の端子制御
出力端子33を設ける。入力端子391および394は
5VDCラインおよび共通ラインに接続された電源入力
端子である。入力端子392をゲートN4および制御回
路350の出力端子37に接続する。抵抗R8の一端を
トランジスタQ1のベースBおよび入力端子392の接
続点に接続する。抵抗R8の他端を入力端子391、ダ
イオードD5の陰極、コンデンサC10の一端および制
御リレーRLY2の入力端子395に接続する。ダイオ
ードD5の陽極をリレーRLY2の他方の入力端子39
8およびトランジスタQ1のコレクタに接続する。トラ
ンジスタQ1のエミッタをコンデンサC10の他端およ
び電源端子394に接続する。リレーRLY2はスイッ
チ接点と、図2に示す第1の常開スイッチ位置および第
2の閉成スイッチ位置間をコイル400により移動自在
のスイッチ部材399とを有する電子−機械式リレーと
する。リレースイッチ端子397を電圧調整回路310
の線路電圧入力端子31に接続するとともにスイッチ端
子398をスイッチング回路制御ユニットの出力端子3
3に接続する。
【0035】本発明2レベル照明制御システムの作動は
次の通りである。ブランチ回路10の“幹線”サーキッ
トブレーカCB1を閉成すると、電圧Vmをバラスト入
力端子71,72を経て取付器具F1 −F10のバラスト
70に供給するとともに制御ユニット30の電源入力端
子に供給する。スレーブリレーRLY1のスイッチ部材
55は附勢されていない状態のコイル56によりその常
閉位置にあり、これにより端子51,52間に導電路を
形成する。サーキットブレーカCB1が閉成すると、電
流はサージサプレッサーRT1を経てリレーRLY1の
閉成スイッチ接点に到達し、HIDランプを点弧する。
バラスト70またはHIDランプの何れかは慣例のイグ
ナイター(図示せず)を有し、これにより充分なスター
ティングパルスを供給してHIDランプを点弧開始せし
めるものとする。これがため、スイッチトスレーブコン
デンサC2は分路され、ランプ−バラスト回路に存在し
なくなる。変成器B1およびバラスト70のコンデンサ
C1によってランプ電流を全光出力に必要なレベルに調
整する。
【0036】調整された電力供給回路310を経てサー
キットブレーカCB1を閉成してタイミング回路330
に電圧を供給することによりタイミングシーケンスを開
始する。このタイミングシーケンスが開始されると精密
なタイマーPT1の出力端子、従ってタイミング回路3
30の出力端子339は零論理レベルとなる。この出力
端子339は、コンデンサC6がタイミングPT1の出
力端子336を高論理レベルの状態に切換えるに充分な
レベルに充電されるまでこの零論理レベルに保持され
る。このコンデンサC6のキャパシタンスを適宜選定し
てHIDランプ60が容易に全光出力レベルに到達する
までタイマーPT1の出力端子は高論理レベル状態に切
換わらない。タイマーPT1の出力端子336(論理ゲ
ートN1の入力端子373)が零論理レベルにある限
り、論理ゲートN1はディスエイブル状態となり、これ
により入力端子374がどんな状態にあっても論理ゲー
トN1の出力端子375が状態変化するのを禁止する。
論理ゲートN1がディスエイブル状態にあると、その出
力端子375およびゲートN4の入力端子376、37
7は高論理レベルとなり、その出力端子378を低論理
レベルとする。抵抗R8は論理ゲートN4の出力に対す
るプルアップ抵抗として用いる。論理ゲートN4の出力
端子378が低論理レベルにある際はいつでもトランジ
スタQ1はオフ状態となり、これによりリレーRLY2
のコイル400が附勢されるのを防止し、従ってスイッ
チ部材399をその常開位置に保持する。リレーRLY
2のこの常開位置では、制御信号は制御ラインを経てリ
レーRLY1のコイル56に供給されず、HIDランプ
60はその全光出力レベルに保持されるようになる。
【0037】精密なタイマーPT1がサーキットブレー
カCB1の初期閉成時から所望時間遅延すると、タイマ
ーPT1の出力端子336がスイッチオフされ、これに
より抵抗R3によってこの出力端子336を高論理レベ
ルにする。これがため論理ゲートN1を論理ゲートN3
の出力端子372により制御し得るようにする。
【0038】(図1のオキュパンシーセンサー40また
は45或はウォールスイッチ、フォトセル、赤外線セン
サー等からの)入力信号を制御入力端子34(端子35
1,352)または制御入力端子35(端子361,3
62)或はその双方に供給すると、オプトアイソレータ
OI1および/またはOI2の出力端子(接続点35
7,367)に低論理レベルの信号が現われる。接続点
357または367あるいはその双方(ゲートN2の入
力端子358,368にみられるように)の低論理レベ
ル信号によってNANDゲートN2の出力端子369を
低論理レベルとする。これがためゲートN3の入力端子
370,371を低論理レベルとし、ゲートN3の出力
端子372を高論理レベルとする。タイマーPT1が所
望の遅延時間に到達して入力端子373を高論理レベル
にすると、ゲートN4の出力端子375および入力端子
376,377が低論理レベルとなる。これがため出力
端子378を高論理レベルとする。
【0039】高論理レベルの信号をゲートN4の出力端
子378からトランジスタQ1のベースに供給すると、
リレーRLY2のコイル400を附勢し、これにより端
子397,398間の接点を閉成する。これがため、線
路電圧Vmにある調整された電力供給回路310の入力
端子31からリレーRLY2のスイッチ接点397,3
98、リレーRLY1の端子53への制御ライン、およ
びコイル56を経てブランチ回路10の共通ラインに接
続された端子54に至る回路が完成され、制御ラインに
制御信号を供給してスレーブリレーRLY1のコイル5
6を附勢する。リレーRLY1のコイル56が附勢され
ると、スイッチ部材55がその開放位置に移動し、コン
デンサC2によりランプ−バラスト回路をコンデンサC
1、バラストB1およびランプ60に直列に導入する。
コネクタC2はその値を適宜選択してランプ60を所望
の低い安定な省エネルギーレベルにする。
【0040】入力信号をこれが供給されている制御入力
端子34または35から除去するとともにこれら制御入
力端子34,35の何れにも入力信号が存在しない場合
には論理ゲートN4の出力端子378は再び低論理レベ
ルとなり、トランジスタQ1がスイッチオフされるよう
になる。コイル400が附勢されない場合には、スイッ
チ部材399はその常開位置に移動し、電源入力端子3
1からリレーRLY2、スレーブユニットのリレーRL
Y1の入力端子53およびコイル56を経る回路が開放
されてスイッチ部材55をその常閉位置に戻すようにす
る。
【0041】スイッチ部材55をその常閉位置に移動さ
せると、放電コンデンサC2からの高いインラッシュ電
流をクランプし得る回路内にサージサプレッサーRT1
を戻し、これによりリレーRLY1のスイッチ接点およ
び隣接回路素子が高電流スパイクからの損傷から防止し
得るようにする。スイッチング回路390では、ダイオ
ードD5はリレーRLY2のコイル400に対する放電
通路として作用するとともに入力端子391,394に
接続されたDC供給ラインに電圧過渡がフィードバック
されるのを防止する。コンデンサC10はDC供給ライ
ンからの雑音をフィルタ処理することによりバイパスコ
ンデンサとして作用する。フューズF2によって制御ラ
インの短絡により生じる過電流状態から制御ユニット3
0の出力端子33を保護する。
【0042】スレーブユニット50のコンデンサC2、
サージサプレッサーRT1およびリレーRLY1はプラ
スチックコンデンサハウジング150(例えばアドバン
ストランスフォーマカンパニー社製のモデルS2容器)
内に収納するのが好適であり、これらは完全なモジュー
ルM1として取付器具に設置する。このモジュールは4
本の導線のみを有し、これによりモジュールを容易かつ
迅速にランプ60およびバラスト70を含む取付器具内
に収納する。第1の導線151(白色)を用いてブラン
チ回路の共通の中性ラインにスレーブリレーの端子54
を接続する。第2の導線152(青色)によって制御ユ
ニットの出力端子33に接続されている単一の制御ライ
ンにスレーブリレーの端子53を接続する。第3の導線
(黒色)を用いてスレーブコンデンサC2をバラストコ
ンデンサC1に接続されたバラストリード線に接続す
る。第4の導線(黒色/白色)によってスレーブコンデ
ンサC2の他側を放電ランプの端子に接続する。上述し
た回路素子はアルミニウムコンデンサ容器内に、または
照明取付器具の寸法規制に依存する種々のバラストハウ
ジング内に収納することもできる。
【0043】モジュールM1の形態のスレーブユニット
はランプ端子の1つからバラストコンデンサC1に内部
接続されたバラストリード線を取外すことにより取付器
具に容易に取付けることができる。次いでこのバラスト
リード線をモジュールM1からの黒色リード線に接続す
る。次に、黒色/白色リード線を1つのランプ端子に接
続する。次いで白色リード線をバラストの白色リード線
とともに共通ラインに接続する。青色リード線は制御ユ
ニットの出力端子33からの制御ラインに接続する。
【0044】取付器具コンデンサC1およびスレーブコ
ンデンサC2の直列配置によってコンデンサC2の物理
的寸法を減少させることができる。その理由はこれらが
並列に配列された場合よりも低い電圧規格部分を用いる
からである。バラストモジュールM1の寸法を小さくす
ることは重要である。その理由は取付器具内の使用可能
なスペースが制限されるからである。コンデンサC1お
よびC2を並列配置で用いる場合にはコンデンサC2を
コンデンサC1と同一電圧レベルで規格化する必要があ
り、従ってコンデンサC2を直列接続の場合よりも物理
的に大きくする必要がある。例えば、400Wの金属ハ
ライドランプに対してはコンデンサC1およびC2は双
方とも並列回路配置の場合400Vの部品とするが、図
2に示す直列回路配置ではコンデンサC1を400Vの
部品とし、コンデンサC2を120Vの部品とする。
【0045】また、コンデンサC1およびC2を直列接
続することによってリレーRLY1の接点をこれらが並
列配置で使用される場合よりも低い電圧で規格化するこ
とができる(直列回路に対しては120Vの接点規格お
よび並列回路に対しては400Vの接点規格)。また、
これによってリレーの物理的寸法を減少しモジュールM
1を並列配置が用いられている場合よりも小さくするこ
とができる。図3に示すモジュールでは、ハウジング1
51の寸法を124. 2mm×47. 2mmとした。コ
ンデンサC2の寸法を40μf, 120Vに対し57m
m×38. 6mmとした。リレーRLY1は寸法が5
5. 2mm×46. 7mmのポッターアンドブルムフィ
ールドカップシリーズとした。
【0046】さらに、コンデンサC1およびC2を直列
配置とすることによりコンデンサC2が回路からスイッ
チオフされる際のインラッシュ電流の影響をも低減する
ことができる。高いサージ電流の危険性は並列配置で一
層顕著となる。
【0047】図1に示す2レベル照明制御システムで
は、制御ユニット30はこれを制御するブランチ回路1
0から直接給電する。これがため、電力を照明取付器具
に供給するかまたは再生する度毎にコントローラタイミ
ング回路330を作動させるようにする。また、これに
より共通ラインがスレーブユニットおよびバラストによ
り分路する際制御ユニットの出力端子33からランプ取
付器具のスレーブリレーRLY1に向かってただ1つの
制御導線のみを用いることができる。これがためモジュ
ールM1を既存の取付器具に簡単に設置または追加する
ことができ、且つ既知の制御システムに比べて配線を減
少させることができる。
【0048】前述したように、オプトアイソレータOI
1およびOI2はAC電流またはDC電流を感知するこ
とができる。抵抗R4およびR5を注意深く選択するこ
とにより、広範囲のACまたはDC電圧をコントローラ
への入力として用いることができる。これがため制御信
号を120V以外のレベルで供給し得るオキュパンシー
検出器、赤外線センサー、フォトセル、近接スイッチ、
ウォールスイッチ、等のようなあらゆる種類の感知装置
またはスイッチング装置にコントローラを実際上インタ
ーフェースすることができる。また、これをパーソナル
コンピュータまたはコンピュータ化された時間クロック
とインターフェース化することができる。
【0049】これら外部オキュパンシーセンサー40,
45は制御ユニット30から直接給電することができ
る。これがためコントローラが電力を受ける際に常時セ
ンサーを作動し得るようにすることができる。また、こ
れによって中性導線が分路し得るようにする際に配線を
簡単化することができる。従って唯一本の制御導線をセ
ンサー40,45の出力端子43,48から制御ユニッ
トの入力端子34,35に設ける必要があるだけであ
る。センサーの他の出力端子44,49は入力端子4
2,47に接続された各共通ラインに接続する。さら
に、信号制御導線を制御ユニットの制御入力部34,3
5の端子351,361に接続する。次いで他方の端子
357,367を例えば入力部32の制御ユニット30
内で共通ラインに接続する。
【0050】コントローラへの制御入力端子が“浮動”
状態にあり、分離されている場合にはセンサーをもコン
トローラ以外の他のブランチ回路に接続するか、または
コントローラの位相に対し位相外れとすることができ
る。
【0051】コントローラのタイミング回路はコンデン
サC6のキャパシタンスを充電することにより調整自在
とし、従ってタイミング間隔を制御されるランプの種類
(即ち、金属ハライド、水銀蒸気またはナトリウム)に
適合させることができる。
【0052】本発明は上述した例にのみ限定されるもの
ではなく、要旨を変更しない範囲内で種々の変更および
変形が可能である。
【0053】例えば、図2の回路および図4に示した構
成素子は400W金属ハライド照明取付器具の例であ
る。しかし、中性線を分路した2レベル照明制御システ
ムを変更して定ワット数単巻変成器(CWA)および
(CWI)バラスト回路を用いる水銀蒸気放電灯、高圧
ナトリウム放電灯および蛍光灯のような金属ハライドそ
の他のガス放電照明光源の種々のワット数を制御するこ
とができる。
【0054】上述した設計の例は(277Vブランチ回
路に基づく)10個の照明取付器具を制御することにあ
る。他の種類のランプおよび他のワット数のランプはブ
ランチ回路で制御し得るランプ取付器具の総数を示すも
のである。最終的に決める要因はブランチ回路のサーキ
ットブレーカの総合ワット数または負荷である。
【図面の簡単な説明】
【図1】複数のHID照明取付器具と各取付器具に共通
制御手段および各スレーブユニットを有する本発明2レ
ベル照明制御システムとを具える照明システムの簡単な
配置図である。
【図2】図1に示す制御手段の制御回路およびスレーブ
回路の接続配置図である。
【図3】HID取付器具への接続配置図である。
【符号の説明】
10 ブランチ回路 11,12 入力端子 20 2レベル制御システム 30 制御ユニット 31,32,36 電源入力端子 33 出力端子 34,35 制御入力端子 40,45 オキュパンシーセンサー 41,42,46,47 電源端子 43,48 出力端子 50 スレーブユニット 55 スイッチ部材 56 コイル 60 HIDランプ 70 バラスト 300 変成器 310 電力供給回路 330 タイミング手段 350 スイッチング制御手段 390 スイッチング手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトリック イー トロイ アメリカ合衆国 イリノイ州 シカゴ ノース ミシガン アベニュー 151 アパートメント 1501 (56)参考文献 特開 昭61−198593(JP,A) 特開 昭57−185700(JP,A) 実開 昭58−173199(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/42 G01J 1/02 H05B 37/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源に接続する入力端子、ライン電圧ラ
    イン及び共通ラインを有するACブランチ回路と、 高輝度ランプ接続部と、前記高輝度ランプ接続部、ライ
    ン電圧ライン及び共通ラインに接続され、前記ランプ接
    続部に接続したとき、高輝度ランプに安定した動作電力
    を供給するバラスト手段とを含む照明設備とを有する高
    輝度照明システム用の2レベル照明制御システムであっ
    て、 前記高輝度ランプ及びバラスト手段を有する回路に対し
    てスレーブキャパシタンスを切り替える、一対の制御入
    力部を有するキャパシタンススイッチング手段を含み、
    前記高輝度ランプを第1光出力レベルと第2の異なった
    光出力レベルとの間で切り替えるスレーブユニットと、 電位源に切り替え自在に接続可能な出力部を含む制御ユ
    ニットとを具える2レベル制御システムにおいて、前記
    キャパシタンススイッチング手段の制御入力部の一方を
    前記AC電源ブランチ回路の共通ラインに接続し、前記
    キャパシタンススイッチング手段の制御入力部の他方を
    単一の制御ラインによって前記制御ユニットの出力部に
    接続し、前記制御ユニットが、前記キャパシタンススイ
    ッチング手段の切り替えを、前記単一の制御ラインによ
    って、前記制御手段の出力部への電位源を切り替えるこ
    とによって制御することを特徴とする2レベル照明制御
    システム。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は前記AC電力供給ブラン
    チ回路の線路電圧ラインに接続し得る入力端子を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の2レベル照明制御シ
    ステム。
  3. 【請求項3】 前記キャパシタンススイッチング手段は
    スイッチトスレーブコンデンサと制御入力端子を有する
    スレーブリレーとを具え、前記制御手段はその入力端子
    および出力端子を接続する第1スイッチ位置を有する制
    御リレーを有し、これにより制御手段の入力端子から制
    御リレー、前記スレーブリレーの制御ラインおよび制御
    入力端子を経てスレーブリレースイッチング用の前記共
    通ラインに至る回路を完成して前記高輝度ランプを第1
    および第2光出力レベル間でスイッチングするようにし
    たことを特徴とする請求項1または2に記載の2レベル
    照明制御システム。
  4. 【請求項4】 前記キャパシタンススイッチング手段は
    前記スレーブリレーの両端間の電流サージを抑圧するサ
    ージ抑圧手段を具えることを特徴とする請求項1、2ま
    たは3に記載の2レベル照明制御システム。
  5. 【請求項5】 前記キャパシタンススイッチング手段は
    一対の入力端子を有する光アイソレータを具え、その一
    方の入力端子を前記AC電力供給ブランチ回路の共通ラ
    イン接続し得る前記制御手段内で共通ラインに接続する
    とともに他方の入力端子を単一入力ラインに接続し得る
    ようにしたことを特徴とする請求項1、2、3または4
    に記載の2レベル照明制御システム。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は常開スイッチ位置および
    閉成スイッチ位置を有する電子−機械式制御リレーより
    成るスイッチング手段と、前記常開スイッチ位置および
    閉成スイッチ位置間に前記制御リレーをスイッチングす
    るスイッチング制御手段とを具え、前記閉成位置におい
    て前記制御手段の出力端子をその入力端子に接続して出
    力端子に線路電圧が現われるとともに前記スレーブリレ
    ーを常閉スイッチ位置から開放スイッチ位置に切換える
    ようにしたことを特徴とする請求項1〜5の何れかの項
    に記載の2レベル照明制御システム。
  7. 【請求項7】 前記制御手段は更に前記スイッチング制
    御手段に結合され、AC電力を前記AC電力供給ブラン
    チ回路に供給した後の所定時間周期内に前記制御リレー
    が開放位置から閉成位置に切換るのを防止するタイミン
    グ手段を具え、これにより前記所定時間周期中に前記安
    定化回路から遮断された前記スレーブキャパシタンスに
    より前記スレーブリレーが常閉位置に保持されるように
    したことを特徴とする請求項1〜3の何れかの項に記載
    の2レベル照明制御システム。
  8. 【請求項8】 前記制御システムは複数のスレーブユニ
    ットを具え、これらスレーブユニットの一方の第2リー
    ドをこのスレーブユニットの出力端子に接続し得るよう
    にし、各順次の追加の制御ユニットの第2リードを各前
    のスレーブユニットの第2リードに接続し得るように
    し、且つかく接続されたスレーブユニットによりそのキ
    ャパシタンススイッチング手段の各々が前記制御ユニッ
    トの出力端子の線路電圧信号に応答し得るようにしたこ
    とを特徴とする請求項1〜7の何れかの項に記載の2レ
    ベル照明制御システム。
  9. 【請求項9】 前記スレーブユニットがスレーブキャパ
    シタンスと、このキャパシタンスを照明器具の前記安定
    化回路に、または回路からスイッチングする電子−機械
    式スレーブリレーとを具えることを特徴とする請求項1
    〜8の何れかの項に記載の2レベル照明制御システムに
    用いられるスレーブユニット。
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