JP3584522B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、調光可能な照明装置、とくに舞台照明のように演出効果を得るために遠方から調光の操作を行なう照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、舞台照明では演出効果を得るために舞台ないし舞台の近傍を照明する照明負荷の照射方向や明るさを、別室(遠方)に配置した調光装置によって制御している。また、調光装置や電源と照明負荷との配線は舞台上に設けたコンセントを用いて自由に行なえるようにしてある。このように照明負荷と照明負荷を制御する装置とが離れて配置され、かつ照明負荷の接続関係を自由に変更できるようにした使用環境では、照明負荷の接続忘れや接続した照明負荷のランブ切れなどを調光装置側から容易に知ることができ使い勝手が向上するから、これらの状況を照明負荷を制御する装置側で知ることができるように、出力の無負荷状態を検出する構成が要求されている。
【0003】
このような要求を満たすために、図16に示すように、交流電源ACと白熱電球のような照明負荷Lとの間にトライアック(サイリスタでもよいし、また他のパワー素子でもよい)のようなスイッチング素子Sを挿入して、スイッチング素子Sにトリガ回路1よりトリガ信号を与えて位相制御することにより、照明負荷Lを調光制御するようにした照明装置において、スイッチング素子Sと照明負荷Lとの間に流れる電流を変流器CTを用いて検出し、変流器CTによって照明負荷Lへのランプ電流の有無を検出する構成が考えられる。ここで、スイッチング素子SにはコンデンサCと抵抗R1 との直列回路であるスナバ回路が並列接続されている。
【0004】
この構成では、トリガ回路1から交流電源ACの電流波形(図17(b)参照)の半周期毎に特定の位相角でスイッチング素子Sをオンにするようなトリガ信号を発生すると、図17(a)に示すようにトリガ信号の立ち上がり時点から交流電源ACの電流波形の次のゼロクロス点までスイッチング素子Sをオンにする。したがって、照明負荷Lが接続されていれば、変流器CTでは図17(b)の縦線部分で電流が流れることになる。一方、照明負荷Lが接続されていないかランプ切れであって無負荷状態になると、変流器CTでは電流が検出されないから、図17(c)のように電流が検出されなくなる。言い換えると、照明負荷Lが接続されていれば変流器CTでランプ電流が検出され、ランプ電流が検出されなければ照明負荷Lが接続されていないか照明負荷Lのランプ切れであると判断することができる。
【0005】
一方、図18(a)のようにトリガ信号を停止してスイッチング素子Sを連続的にオフに保っている状態では、変流器CTでは照明負荷Lの接続の有無にかかわらず電流は検出されない(図18(b)は照明負荷Lが接続されている状態、図18(c)は無負荷状態)。
要するに、図16に示した回路構成では、トリガ信号を発生して調光制御を行なっている期間にのみ照明負荷Lの接続の有無を判断するから、変流器CTの出力に基づいて照明負荷Lの接続の有無を検出する電流検出回路2では、スイッチング素子Sのオン期間に同期させて電流を検出する構成を採用している。その結果、照明負荷Lを点灯させない状態では、照明負荷Lを外して無負荷になっても無負荷になったことが検出されず、また無負荷から照明負荷Lを接続しても照明負荷Lの接続を検出することができないのであって、照明負荷Lの接続の有無を知ろうとすれば交流電源ACを通電しトリガ信号を発生させることが必要になっている。
【0006】
ところで、照明負荷Lへの出力を監視するために図19に示す回路構成が考えられている。これは、図16に示した回路から変流器CTおよび電流検出回路2を除き、代わりに照明負荷Lに並列接続した検出用抵抗R2 と、検出用抵抗R2 の両端電圧を検出する電圧検出回路3とを付加したものである。電圧検出回路3では照明負荷Lに印加される電圧を検出することによって照明負荷Lへの出力を監視する。
【0007】
図19に示す回路構成では、トリガ回路1からトリガ信号を出力していれば、照明負荷Lに印加される電圧波形を電圧検出回路3でそのまま検出することができる。一方、交流電源ACの電圧波形が図20(a)のようであるときに、図20(b)のようにトリガ回路1からトリガ信号を発生しなければ、照明負荷Lが接続の有無にかかわらず電圧検出回路3では電圧が検出されないのである(図20(c)は照明負荷Lが接続されている状態、図20(d)は照明負荷Lが接続されていない状態を表す)。ここにおいて、照明負荷Lのインピーダンスはスナバ回路のインピーダンスよりも小さいものとしている。
【0008】
ここで、検出用抵抗R2 が存在しなければ、電圧検出回路3では照明負荷Lの接続されていないときに図20(e)のような電圧が検出される。これは、スナバ回路の漏れ電流に起因するものであって、電圧検出回路3の入力インピーダンスは高いから、スナバ回路やスイッチング素子Sの漏れ電流によって電圧検出回路3の入力端に高い電圧が発生するのである。このような電圧が発生すると、トリガ信号が出力されていないにもかかわらず、トリガ信号が発生しているかのように誤認識することになる。そこで、上記回路ではスナバ回路のインピーダンスよりも小さい検出用抵抗R2 を挿入することによって、スイッチング素子Sのオフ時には電圧検出回路3で電圧が検出されないようにしているのである。
【0009】
この回路構成は、スイッチング素子Sがトリガ信号によって制御されているか否かを検出するものであって、当然ながら、照明負荷Lの接続の有無は検出することができない。
上述したものは照明負荷Lの接続の有無を検出しようとするものであるが、照明負荷Lなどに絶縁不良が生じた場合も火災などの危険があるから、これを知る必要がある。そこで、図21に示すように、交流電源ACから調光器(スイッチング素子S、スナバ回路、トリガ回路1をまとめて調光器と呼ぶ)VBを通して照明負荷Lに給電する経路上に個々に漏電検出回路6を設けることが考えられている。このような構成では、照明負荷Lが多数個存在していても各照明負荷Lごとに漏電検出回路6を設ければ、漏電の生じている照明負荷Lないし調光器VBを特定することができるが、多数の漏電検出回路6を必要とするから、コスト増につながり、また収納スペースも大きくなるという問題が生じる。
【0010】
一方、図22に示すように、調光器VBと照明負荷Lとを接続した回路を多数個並列接続した並列回路と交流電源ACとの間に1つの漏電検出回路6を挿入する構成でも、漏電が生じたことは検出することができ事故を防止することはできるのであるが、この構成ではどの照明負荷Lおよび調光器VBを含む回路に漏電が生じているのか判断することができず、漏電箇所の発見に時間がかかるという問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、照明負荷Lに流れる電流や照明負荷Lに印加される電圧を検出する回路構成のみでは、照明負荷Lの接続の有無をスイッチング素子Sのオン・オフにかかわらず検出することはできず、舞台照明のように照明負荷Lを遠方で操作するものでは、スイッチング素子Sのオン・オフにかかわらず照明負荷Lの接続の有無を検出できるようにすることが要望されている。
【0012】
また、照明負荷Lや調光器VBの故障時に生じる漏電を検出して、火災などの事故発生を未然に防止する構成として、照明負荷Lや調光器VBを多数用いているときに漏電の発生を確実に検出することができるとともに、漏電箇所を発見しやすくしかも収納スペースが比較的小さくなるようにすることが要望されている。
【0013】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、交流電源と照明負荷との間に挿入したスイッチング素子によって照明負荷を調光制御する構成であって、スイッチング素子のオン・オフにかかわらず照明負荷の接続の有無を検出することができる照明装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、交流電源と照明負荷との間に挿入されたスイッチング素子と、スイッチング素子に並列接続されたスナバ回路と、スイッチング素子の導通位相を制御することにより照明負荷への供給電力を制御するトリガ回路と、照明負荷に並列的に接続されスナバ回路の漏れ電流による両端電圧が検出可能な検出用抵抗と、検出用抵抗の両端電圧の位相と交流電源の電圧位相とを比較し検出用抵抗の両端電圧の位相が交流電源の電圧位相よりも進相であるときに無負荷と判断するモニタ回路とを備えることを特徴とする。
【0015】
請求項2の発明では、照明負荷に通電される電流を検出する電流検出回路を設け、モニタ回路は、検出用抵抗の両端電圧が検出されているがその位相が交流電源の電圧位相に対して進相であることが検出できない場合でも、交流電源の電流検出回路により電流が検出されないときには無負荷と判断することを特徴とする。
【0016】
請求項3の発明では、検出用抵抗に直列接続されたダイオードブリッジと、ダイオードブリッジの出力を受けて点灯する発光素子を備えたフォトカプラとを設け、フォトカプラの出力をモニタ回路に入力することを特徴とする。
請求項4の発明では、逆並列に接続された一対の発光素子が検出用抵抗に直列接続されるフォトカプラを設け、フォトカプラの出力をモニタ回路に入力することを特徴とする。
【0017】
請求項5の発明では、検出用抵抗とスイッチング素子との接続点と照明負荷との間に挿入したブレーカと、照明負荷の両端電圧を検出する電圧検出回路とを設け、モニタ回路は検出用抵抗の両端電圧が検出されているときに電圧検出回路で電圧が検出されないとブレーカがオフであると判断することを特徴とする。
【0020】
【作用】
請求項1ないし請求項5の発明の構成によれば、スイッチング素子がオフであってもスナバ回路の漏れ電流を検出用抵抗の両端電圧として検出することができ、この電圧の位相と交流電源の電圧位相との関係によって照明負荷の接続の有無を知ることができる。つまり、照明負荷が接続されていれば検出用抵抗には電流がほとんど流れないから交流電源の電圧位相との位相差はなく、照明負荷が接続されていなかったりランプ切れのような無負荷時には検出用抵抗に電流が流れて、電源電圧の電圧位相との位相関係を見ることによって、照明負荷の無負荷状態を検出することができる。また、請求項5の構成のようにブレーカを用いる場合には、ブレーカの前後における電圧を検出することで、ブレーカのオン・オフを知ることも可能である。
【0023】
【実施例】
(実施例1)
図1に示すように、本実施例では図19のように照明負荷Lの両端電圧を検出する第1の電圧検出回路3に加えて、交流電源ACの電圧を検出する第2の電圧検出回路4を付加し、さらに、第1の電圧検出回路3と第2の電圧検出回路4とでそれぞれ検出される電圧波形の位相差を求めることによって照明負荷Lの接続の有無を判断するモニタ回路5を付加している。
【0024】
さらに詳しく説明すると、商用電源のような交流電源ACに対してトライアック(サイリスタや他のパワー素子でもよい)のようなスイッチング素子Sと照明負荷Lとの直列回路を接続し、スイッチング素子SにはコンデンサC1 と抵抗R1 との直列回路であるスナバ回路を並列接続する。照明負荷Lには検出用抵抗R2 を並列接続し、第1の電圧検出回路3では検出用抵抗R2 の両端電圧を検出し、第2の電圧検出回路4では交流電源ACの電源電圧を検出する。ここで、検出用抵抗R2 は照明負荷Lが接続されていないときにスナバ回路の漏れ電流によって検出用抵抗R2 の両端に電圧が生じるように、スナバ回路のインピーダンスとの関係が設定される。また、照明負荷Lは白熱電球であってスナバ回路は照明負荷Lよりも高インピーダンスに設定される。つまり、検出用抵抗R2 は図19に示した従来構成とは異なる値に設定され、照明負荷Lよりも交流電源ACに対するインピーダンスが大きく設定されている。
【0025】
さらに、第2の電圧検出回路3と第2の電圧検出回路4とで検出した電圧波形の位相差をモニタ回路5で検出することにより、モニタ回路5では位相差に基づいて照明負荷Lの接続の有無を判断する。スイッチング素子Sはトリガ回路1より交流電源ACの電流波形の半周期毎に特定の位相角で発生するトリガ信号の立ち上がりによってオンになり、交流電源ACの電流波形のゼロクロス点でオフになる。
【0026】
次に、上記回路の動作を説明する。いま、交流電源ACが図2(a)のような電圧波形であるときに、第2の電圧検出回路4では適宜の閾値Th2 によって2値化し、図2(b)のように交流電源ACの電圧波形の位相情報のみを抽出した2値信号に変換する。ここで、図2(c)のようにトリガ信号が停止していてスイッチング素子Sがオフに保たれているものとする。このとき、スナバ回路やスイッチング素子Sの漏れ電流が照明負荷Lに流れるが、スナバ回路のインピーダンスは照明負荷Lよりも十分に大きく設定されているから、図2(d)のように照明負荷Lの両端には電圧はほとんど現れない。
【0027】
一方、照明負荷Lが接続されていないか照明負荷Lがランプ切れであって無負荷になっているときには、検出用抵抗R2 の両端には図2(e)のような電圧波形が現れる。第1の電圧検出回路3では適当な閾値Th1 を用いてこの電圧を2値化し、図2(f)のように検出用抵抗R2 の両端電圧の位相情報のみを含む2値信号に変換する。ところで、無負荷時においてスイッチング素子Sがオフであると、交流電源ACからスナバ回路のコンデンサC1 および抵抗R1 と検出用抵抗R2 とを通る閉ループが形成されるから、検出用抵抗R2 の両端電圧の電圧波形は交流電源ACの電圧波形に対して進相になる。したがって、モニタ回路5では第1の電圧検出回路3より出力される2値信号と、第2の電圧検出回路4より出力される2値信号との位相差を比較し、第2の電圧検出回路4の2値信号に対して、第2の電圧検出回路3より出力される2値信号が進相であると、無負荷であると判断するのである。
【0028】
モニタ回路5では、第2の電圧検出回路4より出力される図2(b)のような2値信号の立ち上がりから立ち下がりまでの期間において、第1の電圧検出回路3から出力される図2(f)のような2値信号が立ち下がると、照明負荷Lの両端電圧波形が交流電源ACの電圧波形に対して進相になっていると判断することができる。
【0029】
一方、トリガ回路1からトリガ信号が出力されているときには、照明負荷Lが接続されていれば、スイッチング素子Sのオフ期間には第1の電圧検出回路3では電圧が検出されず、スイッチング素子Sのオン期間には第1の電圧検出期間3に電圧が検出される。つまり、第1の電圧検出回路3で検出される電圧波形はスイッチング素子Sのオン・オフにほぼ対応することになる。したがって、一般的に言えば、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち上がり時点では第1の電圧検出回路3から出力される2値信号は立ち上がっておらず、スイッチング素子Sをオンにする位相角に相当する時間が経過してから立ち上がることになる。
【0030】
また、トリガ回路1からトリガ信号が出力され無負荷であるときには、トリガ信号を停止している状態での無負荷時と同様に第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち上がり前から第1の電圧検出回路4から出力される2値信号は立ち上がっている。
以上説明したように、トリガ回路1からのトリガ信号の出力の有無にかかわらず照明負荷Lが接続されていれば、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち上がり時点では第1の電圧検出回路3から出力される2値信号は立ち上がっておらず、照明負荷Lが接続されていれば、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち上がり時点で第1の電圧検出回路3から出力される2値信号は立ち上がっていることになる。また、無負荷時には第1の電圧検出回路3に入力される電圧波形は第2の電圧検出回路4に入力される電圧波形よりも進相になるから、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち下がり前に第1の電圧検出回路3から出力される2値信号が立ち下がるのである。その結果、第1の電圧検出回路3と第2の電圧検出回路4との出力の位相差を求めることによって、モニタ回路5ではスイッチング素子Sのオン・オフにかかわらず照明負荷Lの接続の有無を知ることができるのである。
【0031】
ところで、交流電源ACの通電の有無を表示するパイロットランプを設けることがあるが、無負荷時にモニタ回路5でスイッチング素子Sをオフに制御することでパイロットランプを消灯することができる。
(実施例2)
本実施例は、図3に示すように、実施例1の構成に加えて、照明負荷Lに流れる電流を変流器CTを介して電流検出回路2で検出し、モニタ回路5では電流検出回路2で得た状態も合わせて用いるようにしたものである。
【0032】
すなわち、実施例1の構成では、トリガ信号を発生させてスイッチング素子Sをオン・オフさせている状態で無負荷であるときに、調光レベルが低くスイッチング素子Sのオフ期間が長くなる場合には、スナバ回路による位相進みの効果が強く現れるから、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち上がり時点で第1の電圧検出回路3から出力される2値信号はすでに立ち上がっており、その後、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち下がり前に第1の電圧検出回路3から出力される2値信号が立ち下がることになる。つまり、モニタ回路5では、トリガ信号を発生させずにスイッチング素子Sをオフに保っているときと同様の判断方法で無負荷を検出することができる。
【0033】
一方、調光レベルが高くスイッチング素子Sのオフ期間が短くなると、スナバ回路による位相進みの効果が弱くなり、たとえば、図4(a)のような交流電源ACの電圧波形に対して、図4(b)のようにスイッチング素子Sを連続的にオンにしているとすれば、照明負荷Lの接続の有無にかかわらずスナバ回路による位相進みの効果が生じないことになる(図4(c)は照明負荷Lの接続時、図4(d)は無負荷時)。つまり、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち上がり前に第1の電圧検出回路3から出力される2値信号が立ち上がることが保証されず、また、電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち下がりまでに第1の電圧検出回路3から出力される2値信号が立ち下がることも保証されないのである。つまり、トリガ信号によってスイッチング素子Sをオン・オフさせているときには、第1の電圧検出回路3と第2の電圧検出回路4とからそれぞれ出力される2値信号の位相差のみでは、照明負荷Lの無負荷状態を必ずしも検出できない場合が生じる。
【0034】
そこで、本実施例では、実施例1の構成に電流検出回路2を併用しているのである。照明負荷Lに流れる電流を検出すれば、従来の技術でも説明したように、スイッチング素子Sのオン時における照明負荷Lの接続の有無を検出できるから、変流器CTにより照明負荷Lに流れる電流を検出し、この電流の有無を電流検出回路2で検出してモニタ回路5での判断に用いることで、調光レベルの高い期間においても無負荷を検出することが可能になるのである。つまり、図4のようにスイッチング素子Sを連続的にオンしている場合に、照明負荷Lが接続されていれば図4(f)のように電流が検出され、無負荷では図4(g)のように電流が検出されないから、電圧のみでは判断できないときには電流を合わせて用いることで、照明負荷Lの接続の有無を判断することができる。このように、モニタ回路5において、電圧のみではなく電流も合わせて用いることで、すべての調光レベルにおいて照明負荷Lの接続の有無を判断することができる。他の構成および動作は実施例1と同様である。
【0035】
(実施例3)
上記各実施例では、第1の電圧検出回路3において、検出用抵抗R2 の両端電圧を検出していたが、図5のように、検出用抵抗R2 に直列にダイオードブリッジDBを接続し、ダイオードブリッジDBの出力端にフォトカプラPC1 の発光素子PE1 を接続するようにし、フォトカプラPC1 の受光素子PR1 から上記2値信号に相当する信号を取り出すようにしてもよい。この回路構成では、検出用抵抗R2 の両端電圧を検出するのではないが、この構成でも照明負荷Lの両端電圧を検出していることになる。
【0036】
すなわち、照明負荷Lが接続されていれば、照明負荷Lに電流が流れるからフォトカプラPC1 の発光素子PE1 は点灯せず、照明負荷Lが接続されていないとき(無負荷時)にはスナバ回路を通して流れる漏れ電流が検出用抵抗R2 およびダイオードブリッジDBに流れ発光素子PE1 が点灯する。ここで、発光素子PE1 の点灯期間に応じて受光素子PR1 は2値信号を出力するのであって、実施例1に示した2値信号と同様の信号を得ることができる。
【0037】
本実施例における他の構成は実施例1と同様であり、第2の電圧検出回路4およびモニタ回路5は図示していないが、実施例1と同様に設けられる。
しかして、フォトカプラPC1 の発光素子PE1 への印加電圧の交流電源ACの電圧波形に対する位相の進み角度θと、印加電圧(実効値)Vとは数1のように表すことができる。
【0038】
【数1】
【0039】
いま、コンデンサC1 を0.1μF、抵抗R1 ,R2 をそれぞれ1kΩ,10kΩとし、フォトカプラPC1 の電流変換効率(入力電流に対する出力電流の比)を50%とし、フォトカプラPC1 の受光素子PR1 に1mA以上の電流が流れるときにモニタ回路5では出力有りと判断するものとする。このとき、入力電流は2mA以上が必要であるから、ダイオードブリッジDBと発光素子PE1 との電圧降下が3Vであるとすれば、抵抗R2 とダイオードブリッジDBとの直列回路(照明負荷L)への印加電圧は23V以上あればよいことになる。
【0040】
たとえば、交流電源ACが100V60Hzであるとすれば、コンデンサC1 、抵抗R1 ,R2 を上記値に設定しているときには、進み角度θおよび印加電圧Vがそれぞれ67度、35Vになり、この場合には、位相角が0〜85度と141〜180度とでモニタ回路5では出力有りと判断する。つまり、第1の電圧検出回路3から出力される2値信号は、第2の電圧検出回路4から出力される2値信号の立ち上がり前から出力有り(立ち上がる)と判断され、2値信号の立ち下がり前に出力無し(立ち下がる)と判断される。上記説明より明らかなように、進み角度θや出力電圧Vは、コンデンサC1および抵抗R1 ,R2 を適宜設定することで調節可能である。
【0041】
(実施例4)
本実施例は、図6に示すように、図5に示した実施例3と同様に、第1の電圧検出回路3の構成例であってダイオードブリッジDBを用いる代わりに、発光ダイオードよりなる2個の発光素子PE11,PE12を逆並列に接続し、発光素子PE11,PE12の並列回路を検出用抵抗R2 に直列接続したものである。この構成も実施例3と同様に動作する。また、他の構成および動作も実施例3と同様である。
【0042】
(実施例5)
本実施例は、図7に示すように、スイッチング素子Sと照明負荷Lとの間にブレーカNCBを挿入した例であって、ブレーカNCBの前後において電圧を検出することにより、ブレーカNCBのオン・オフを検出することができるようにしている。つまり、図6に示した実施例4の構成において、ブレーカNCBをスイッチング素子Sと検出用抵抗R2 との接続点と照明負荷Lとの間に挿入し、さらに、電圧検出回路として、照明負荷Lと並列に検出用抵抗R3 とフォトカプラPC2 の発光素子PE21,PE22との直列回路を接続し、フォトカプラPC2 の受光素子PR2 から2値信号を得るようにしてある。発光素子PE21,PE22は発光ダイオードであって逆並列に接続されている。他の構成は実施例4と同様である。
【0043】
いま、ブレーカNCBがオフになると、フォトカプラPC1 からの2値信号は無負荷時と同様になるが、フォトカプラPC2 の発光素子PE21,PE22には電圧が印加されなくなって連続的に消灯する。つまり、フォトカプラPC2 からは出力信号が発生しない。一方、ブレーカNCBがオンになれば、両フォトカプラPC1 ,PC2 の出力は等しくなるから、両フォトカプラPC1 ,PC2 の出力を比較することによって、ブレーカNCBのオン・オフを検出することができるのである。他の構成および動作は実施例4と同様である。また、本実施例では、実施例4と同様のフォトカプラPC1 ,PC2 を採用しているが、実施例3と同様にダイオードブリッジDBとフォトカプラPC1 ,PC2 とを併用してもよい。
【0044】
(実施例6)
本実施例では、図8に示すように、照明負荷Lおよび調光器(以下では、スイッチング素子S、コンデンサC1 と抵抗R1 との直列回路であるスナバ回路、トリガ回路1をまとめて調光器と呼ぶ)VBを複数個設けた例を示す。各照明負荷Lには調光器VBの出力状態を検出する出力検出回路7が調光器VBとの間に設けられる。出力検出回路7では、調光器VBの出力状態の変化を検出し、照明負荷Lを各調光器VBに接続していて調光器VBの出力状態に変化が生じると、接続している照明負荷Lに漏電が生じた可能性があるものと判断する。出力検出回路7には上述した各実施例における電圧検出回路3と同様の構成のものを用いることができる。
【0045】
一方、調光器VBと対応する照明負荷Lとの直列回路を互いに並列接続した並列回路と交流電源ACとの間には漏電検出回路6を挿入してある。漏電検出回路6は交流電源ACの2線の電流の不平衡を検出することにより、照明負荷Lないし調光器VBでの漏電の発生を検出する。さらに、漏電検出回路6と出力検出回路7との両出力に基づいて各照明負荷Lでの漏電の有無を検出する判定回路8が各照明負荷Lごとに設けられる。判定回路8は、図9(a)(b)に示すような構成のものであって、いずれかの出力検出回路7において調光器VBの出力変化が検出されて漏電の可能性があると判断されているときに、漏電検出回路6において漏電が検出されると、漏電が発生していると判定できるように、アンド回路AND1 ないしDフリップフロップFF1 を用いて構成される。したがって、いずれかの判定回路8で漏電発生が報知されると、対応する照明負荷Lにおいて漏電が生じていると判断することができるのである。
【0046】
図10に従って動作を説明する。出力検出回路7では、常時は各調光器VBの出力状態を検出し(一定時間毎にサンプリングする)、検出値を記憶している(S6,S13)。接続された照明負荷Lに絶縁不良があれば漏電検出回路6で漏電が検出されるから(S1)、各判定回路8に順次入力を行なって(S2,S7,S8)、各出力検出回路7の出力の変化の有無を検出する(S3,S4)。ここで、出力検出回路7から漏電有りの変化が入力されていれば、対応する照明負荷Lに漏電が生じたものとして対応する判定回路8から警告を発生する(S5)。
【0047】
一方、照明負荷Lをオフにするように調光器VBを制御したときに漏電が解消されたときには、各判定回路8に順次入力を行なって(S9,S14,S15)、漏電発生中と漏電解消後との出力検出回路7の出力値を比較することによって、照明負荷Lのオフへの変化であることを確認すると(S10,S11)漏電の警告を行なうのである(S12)。
【0048】
以上の動作によって、変流器のような大型部品を用いる漏電検出回路6を各照明負荷Lごとに設けることなく、小形の部品で形成される出力検出回路7および判定回路8を各照明負荷Lごとに設けるだけであるから、各照明負荷Lごとの漏電の発生の有無を判別できるようにしながらも、従来構成に比較して小型化が可能になるのである。
【0049】
実際の漏電検出回路6では、図11に示すように、トロイダルコア15の中に交流電源ACからの2線を通し、トロイダルコア15に巻回した2次巻線16の出力により漏電により生じる不平衡電流を検出するようにすればよい。また、出力検出回路7は、実施例3に示した電圧検出回路3と同様の構成のものを用いることができる。また、図11に示す回路では第2の電圧検出回路4およびモニタ回路5を設けることによって、漏電検出だけではなく無負荷の判定も行なえる。さらに、実施例5のようにブレーカNCBが挿入されている構成であっても実施例5と同様の回路の漏電検出回路6や判定回路8を付加することによって、漏電検出が可能である。
【0050】
(実施例7)
本実施例は、図12に示すように、各調光器VBに対してトリガ回路でのトリガ信号1の発生タイミングを所望の位相角に設定する調光信号を出力する調光信号発生回路10と、スイッチング素子Sをオフにして照明負荷Lを消灯させる確認信号を発生する確認信号発生回路11と、調光信号と確認信号との一方を調光器VBに対して選択的に入力する切換回路12とを備える。また、実施例6と同様に、調光器VBと照明負荷Lとの直列回路を複数個並列接続した並列回路と交流電源ACとの間に挿入された漏電検出回路6と、調光器VBの出力を検出する出力検出回路7とを備える。上記切換回路12は漏電検出回路6により順次切り換えられる。
【0051】
すなわち、図13に示すように、絶縁不良のある照明負荷Lを接続して漏電検出回路6で漏電が検出されると(S1)、漏電検出回路6は出力検出回路7の出力に基づいて給電中の各照明負荷Lに対応する切換回路12を順次切り換えることによって調光器VBに確認信号を入力する(S2,S3,S8,S9)。確認信号により調光器VBから照明負荷Lへの出力が停止されたときに(S4)、漏電も解消されると(S6)、その照明負荷Lに漏電が生じていたと判断することができるからその照明負荷Lを消灯させ、以後は復旧の操作を行なうまで照明負荷Lを消灯状態に保つのである(S7)。ここに、漏電電流は交流電源ACの電圧変化によって変化するから、交流電源ACの電圧波形の半サイクル分について判断している(S5)。この構成によって、複数の照明負荷Lについて同時に漏電が生じていなければ、漏電の生じた照明負荷Lを特定することができる。他の構成および動作は実施例6と同様である。
【0052】
(実施例8)
実施例7の構成において、調光器VBのスイッチング素子Sとして、トライアックやサイリスタのように、トリガ信号の停止に伴ってただちにオフにならないもの(自己消弧能力のないもの)を用いているときには、確認信号の入力によってスイッチング素子Sをオフにしようとしても、交流電源ACの電流波形が次にゼロクロス点を通過するまでスイッチング素子Sをオフにすることができない。つまり、確認信号を調光器VBに入力してから照明負荷Lへの給電が停止するまでに時間遅れが生じる。
【0053】
そこで、本実施例では、確認信号を調光器VBに与えるタイミングを交流電源ACの電流波形のゼロクロス点の直前に設定することで、上述した時間遅れが生じないようにし、漏電検出の確度を高めているのである。要するに、図14に示すように、実施例7の図12に示した動作に対して、ステップS3で照明負荷Lに給電されていると判断されると、ステップS4として交流電源ACの電流波形のゼロクロス点を検出する処理を挿入しているのである。このように漏電検出回路6において、交流電源ACの電流波形のゼロクロス点を検出し(実際にはゼロクロス点の直前になる)、その時点で確認信号を調光器VBに入力するから(S5)、確認信号の入力直後にスイッチング素子Sをオフにすることができるのである。このような処理手順を採用することによって、交流電源ACの1サイクル毎に照明負荷Lを1つずつ検査することができる。他の構成および動作は実施例7と同様である。
【0054】
(実施例9)
実施例8の処理手順を採用すれば、照明負荷Lを点灯させている状態(たとえば、舞台照明を実際に行なっている状態)で漏電が生じたとしても、他の照明負荷Lにほとんど影響を与えることなく、漏電の生じた照明負荷Lのみを消灯することができる。ただし、漏電の検出には各照明負荷Lへの給電を交流電源ACの半サイクル分だけ停止させるから、正常な照明負荷Lでも光出力にわずかなちらつきが生じることになる。
【0055】
本実施例は、このようなちらつきを減少させるものであり、実施例8の処理手順に対してステップS6,S7を変更し、ステップS9を新たに追加している。すなわち、漏電が解消されたか否かの判定のために各調光器VBごとに交流電源ACの半サイクル毎の検出中に(つまり確認信号を各調光器VBに与えて照明負荷Lを消灯させているときに)漏電が検出されると、その照明負荷Lでは漏電が生じていないと判断することができるから(S6,S7)、その照明負荷Lに対応する調光器VBに対しては漏電が検出された直後に調光信号が入力されるように切換回路12を制御するのである(S9)。このような処理を行なえば、漏電が生じていないものとして調光信号が入力されるようになった調光器VBに対応する照明負荷Lでは、ただちに通常の動作になるから、出力に与える影響が少なくなり、ちらつきを大幅に改善することができる。また、次の調光器VBについては次のゼロクロス点の検出時点で確認信号を与えることにになる。
【0056】
実施例7ないし実施例9の構成では、複数個の照明負荷Lに同時に漏電が生じている場合には、漏電を生じている照明負荷Lを特定することができないものであるが、すべての照明負荷Lを消灯させた後に、各照明負荷L毎に全点灯させるようにすれば、各照明負荷L毎の漏電の有無を検出することができる。このような処理は、照明負荷Lが使用中でないときに漏電を検出するには有効な手法である。
【0057】
【発明の効果】
請求項1ないし請求項5の発明は、スイッチング素子がオフであってもスナバ回路の漏れ電流を検出用抵抗の両端電圧として検出することができ、この電圧の位相と交流電源の電圧位相との関係によって照明負荷の接続の有無を知ることができる。つまり、照明負荷が接続されていれば検出用抵抗には電流がほとんど流れないから交流電源の電圧位相との位相差はなく、照明負荷が接続されていなかったりランプ切れのような無負荷時には検出用抵抗に電流が流れて、電源電圧の電圧位相との位相関係を見ることによって、照明負荷の無負荷状態を検出することができるという利点がある。また、請求項5の構成のようにブレーカを用いる場合には、ブレーカの前後における電圧を検出することで、ブレーカのオン・オフを知ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す回路図である。
【図2】実施例1の動作説明図である。
【図3】実施例2を示す回路図である。
【図4】実施例2の動作説明図である。
【図5】実施例3を示す回路図である。
【図6】実施例4を示す回路図である。
【図7】実施例5を示す回路図である。
【図8】実施例6を示すブロック図である。
【図9】実施例6に用いる判定回路の一例を示す図である。
【図10】実施例6の動作説明図である。
【図11】実施例6を示す回路図である。
【図12】実施例7を示すブロック図である。
【図13】実施例7の動作説明図である。
【図14】実施例8の動作説明図である。
【図15】実施例9の動作説明図である。
【図16】従来例を示す回路図である。
【図17】従来例の動作説明図である。
【図18】従来例の動作説明図である。
【図19】他の従来例を示す回路図である。
【図20】図19に示した従来例の動作説明図である。
【図21】別の従来例を示すブロック図である。
【図22】さらに別の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 トリガ回路
2 電流検出回路
3 電圧検出回路
4 電圧検出回路
5 モニタ回路
6 漏電検出回路
7 出力検出回路
8 判定回路
AC 交流電源
C1 コンデンサ
L 照明負荷
R1 抵抗
R2 抵抗
S スイッチング素子
VB 調光器
Claims (5)
- 交流電源と照明負荷との間に挿入されたスイッチング素子と、スイッチング素子に並列接続されたスナバ回路と、スイッチング素子の導通位相を制御することにより照明負荷への供給電力を制御するトリガ回路と、照明負荷に並列的に接続されスナバ回路の漏れ電流による両端電圧が検出可能な検出用抵抗と、検出用抵抗の両端電圧の位相と交流電源の電圧位相とを比較し検出用抵抗の両端電圧の位相が交流電源の電圧位相よりも進相であるときに無負荷と判断するモニタ回路とを備えることを特徴とする照明装置。
- 照明負荷に通電される電流を検出する電流検出回路を設け、モニタ回路は、検出用抵抗の両端電圧が検出されているがその位相が交流電源の電圧位相に対して進相であることが検出できない場合でも、交流電源の電流検出回路により電流が検出されないときには無負荷と判断することを特徴とする請求項1記載の照明装置。
- 検出用抵抗に直列接続されたダイオードブリッジと、ダイオードブリッジの出力を受けて点灯する発光素子を備えたフォトカプラとを設け、フォトカプラの出力をモニタ回路に入力することを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
- 逆並列に接続された一対の発光素子が検出用抵抗に直列接続されるフォトカプラを設け、フォトカプラの出力をモニタ回路に入力することを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
- 検出用抵抗とスイッチング素子との接続点と照明負荷との間に挿入したブレーカと、照明負荷の両端電圧を検出する電圧検出回路とを設け、モニタ回路は検出用抵抗の両端電圧が検出されているときに電圧検出回路で電圧が検出されないとブレーカがオフであると判断することを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
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