JP3760521B2 - 調光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用周波数、商用電源電圧で駆動される位相制御素子を用いた位相制御式の調光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、調光装置により白熱灯を調光制御する場合には、商用周波数、商用電源電圧で駆動されるトライアック等の位相制御素子が使用される。この場合、トライアックのゲートにトリガ信号を与えることにより、トライアックのオンオフ制御を行い、トライアックを介して商用電源に接続される白熱灯の調光を行うのである。
【0003】
ここで、トライアックのオンオフ制御としては、商用周波数のゼロクロス点から一定時間後にトリガ信号を発生させるという時間制御方式が多く採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような調光装置にあっては、トライアックのオンオフ制御のためのトリガ信号を商用周波数のゼロクロス点から一定時間後に発生させていたために、商用周波数の変動や50Hzと60Hzといった商用周波数帯の違いにより、トリガ信号の発生位置の位相がずれてしまい、ちらついたり、明るさが変動したり、地域によって照度に違いが生じてしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、商用周波数の変動や50Hzと60Hzといった商用周波数帯の違いに関係なく、調光時のちらつきや明るさの変動を防止し、一定した照度を得ることのできる調光装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、商用電源で駆動される照明負荷を位相制御素子を用いた位相制御により調光するようにした調光装置において、商用周波数に同期したゼロクロス信号を発生させるゼロクロス回路と、一定の傾きで充電されるとともにゼロクロス信号に同期して充放電を繰り返す充放電回路と、該充放電回路の出力信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、該ピークホールド回路の出力信号のピーク値に対して所定比となる基準電圧を発生させる基準電圧発生回路と、該基準電圧と前記充放電回路の出力電圧とを比較する比較回路と、該比較回路の出力によりトリガ信号を発生させるトリガ信号制御回路とを具備し、前記トリガ信号により前記位相制御素子を制御するようにしたことを特徴とするものである。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記充放電回路の充電を定電流源により行うようにしたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記基準電圧発生回路を抵抗の分割回路で構成し、該抵抗の抵抗値を変えることにより、前記ピークホールド回路の出力信号のピーク値に対する所定比を変えるようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。図1は、本発明の実施の形態の一例に係るブロック図である。本実施形態の調光装置は、ゼロクロス回路1、充放電回路2、ピークホールド回路3、基準電圧発生回路4、比較回路5、トリガ信号制御回路6、トライアック7、白熱灯8、商用電源9を有してなる。ゼロクロス回路1は、商用周波数の半周期に同期したゼロクロス信号を出力するものである。充放電回路2は、一定の傾きで充電されるとともに、前記ゼロクロス信号に同期して充放電を繰り返すものである。ピークホールド回路3は、充放電回路2のピーク値をリセット信号が入力されるまで保持しておくものである。このリセット信号はトリガ信号制御回路6からのトリガ信号が用いられる。基準電圧発生回路4は、ピークホールド回路3の出力電圧に対して所定比となる基準電圧を生成するものである。比較回路5は、前記基準電圧と充放電回路2の出力電圧とを比較し、充放電回路2の出力電圧が基準電圧を越えたときに出力を反転させ、ハイレベルの信号を出力する。トリガ信号制御回路6は、比較回路5の出力信号の立ち上がりを起点にしたタイミングでトリガ信号を出力するものである。位相制御素子としてのトライアック7は照明負荷としての白熱灯8と商用電源9の間に挿入されており、トリガ信号制御回路6からのトリガ信号が与えられた位置(位相)でオンされ、白熱灯8を調光する。
【0010】
本実施形態に係る調光装置の具体回路構成を図2に示す。また、図3は各部の信号波形図である。ISは定電流源であり、コンデンサC1を一定の傾きで充電するためのものである。TR1はNMOSトランジスタであり、ゼロクロス信号AがハイレベルのときオンしコンデンサC1の電荷を放電させる。ここで、NMOSトランジスタTR1の電流能力は定電流源ISの電流に比べて十分大きいものとしており、放電は瞬時に終了する。OP1は演算増幅器であり、正入力端子にはコンデンサC1の電圧(充放電回路2の出力電圧)が入力される。演算増幅器OP1の負入力端子は出力端子と短絡させゲインが1倍になるようになっている。演算増幅器OP1の出力端子にはダイオードD1を介してコンデンサC2及びNMOSトランジスタTR2が接続されている。ダイオードD1はコンデンサC2の電荷が逆流するのを防止し、ピーク値を保持するためのものであり、NMOSトランジスタTR2はピーク値に保持したコンデンサC2の電荷をリセット信号(トリガ信号)により瞬時に放電させるものである。演算増幅器OP1、ダイオードD1、コンデンサC2、NMOSトランジスタTR2でピークホールド回路3を構成している。ピークホールドされた電圧はバッファ接続された演算増幅器OP3の正入力端子に入力される。演算増幅器OP3の出力電圧Cは抵抗R1、R2で分圧され、基準電圧Fを生成している。例えば抵抗R2を可変抵抗として抵抗値を変えれるようにしておけば、抵抗による分割比を変え、基準電圧Fを変えることができる。CP1はコンパレータであり、負入力端子には基準電圧Fが入力され、正入力端子には充放電回路出力Bが入力される。コンデンサC1の電圧は演算増幅器OP2及びダイオードD2を介して充放電回路出力BとしてコンパレータCP1に入力される。ここで、コンデンサC1の電圧は演算増幅器OP2の正入力端子に接続され、演算増幅器OP2の出力端子は負入力端子に接続されるとともにダイオードD2のアノードに接続され、ダイオードD2のカソードがコンパレータCP1の正入力端子に接続される。なお、抵抗R3はダイオードD2の出力電圧を確定するために挿入されている。
【0011】
コンパレータCP1の出力電圧Dは、充放電回路出力Bが基準電圧Fを越えたときハイレベルに反転する。コンパレータCP1の出力はトリガ信号制御回路6に入力されており、トリガ信号制御回路6ではコンパレータCP1の出力の立ち上がりを起点としたタイミングでトリガ信号Eを生成し出力する。トリガ信号Eは、トライアック7のゲート端子に入力されるとともに、NMOSトランジスタTR2のゲート端子に入力される。このトリガ信号Eにより、調光制御が行われるとともに、ピークホールド回路3のリセットが行われる。
【0012】
本実施形態の調光回路によれば、コンデンサC1への充電を定電流源ISにより行っているので、充放電回路2の充電曲線は図3の波形(充放電回路出力)Bに示すように傾きが一定の直線となり、また、ピークホールド回路3で、コンデンサC1の充電電圧のピークホールドを行い、ピークホールドされた電圧に対して、基準電圧発生回路4で所定の比率で抵抗分割して生成した基準電圧Fと充放電回路出力Bとを比較回路5で比較し、トリガ信号制御回路6により、充放電回路出力Bが基準電圧Fを越えたときに出力される信号の立ち上がりを起点としたタイミングでトリガ信号を生成し、出力するようにしている。従って、商用周波数が変動し、ゼロクロス信号Aの発生位置が変動すると、図4に示すように、充放電回路出力Bのピーク値は変動し(例えばYOからY1へ)、トリガ信号の位置も変動するが、ピーク値の変動と同じ比率で変動する(X0からX1へ)ので、商用周波数の半周期に対する位相は変動しない。この結果、照度の変動もなくなるのである。
【0013】
また、抵抗R1、R2による分割比率を変えることにより、基準電圧Fが変わり、調光率を変化させることもできるのである。
【0014】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の発明によれば、商用電源で駆動される照明負荷を位相制御素子を用いた位相制御により調光するようにした調光装置において、商用周波数に同期したゼロクロス信号を発生させるゼロクロス回路と、一定の傾きで充電されるとともにゼロクロス信号に同期して充放電を繰り返す充放電回路と、該充放電回路の出力信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、該ピークホールド回路の出力信号のピーク値に対して所定比となる基準電圧を発生させる基準電圧発生回路と、該基準電圧と前記充放電回路の出力電圧とを比較する比較回路と、該比較回路の出力によりトリガ信号を発生させるトリガ信号制御回路とを具備し、前記トリガ信号により前記位相制御素子を制御するようにしたので、商用周波数の変動や50Hzと60Hzといった商用周波数帯の違いに関係なく、調光時のちらつきや明るさの変動を防止し、一定した照度を得ることのできる調光装置が提供できた。
【0015】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、前記充放電回路の充電を定電流源により行うことにより、一定の傾きで充電することができる。
【0016】
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記基準電圧発生回路を抵抗の分割回路で構成し、該抵抗の抵抗値を変えることにより、前記ピークホールド回路の出力信号のピーク値に対する所定比を変えるようにしたので、抵抗値の変化により基準電圧が変わり、調光率を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る調光装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】同上の具体回路例を示す回路図である。
【図3】同上の各部の波形図である。
【図4】同上の動作説明のための充放電回路出力のピーク値とトリガ信号の変動関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ゼロクロス回路
2 充放電回路
3 ピークホールド回路
4 基準電圧発生回路
5 比較回路
6 トリガ信号制御回路
7 トライアック
8 白熱灯
9 商用電源
Claims (3)
- 商用電源で駆動される照明負荷を位相制御素子を用いた位相制御により調光するようにした調光装置において、商用周波数に同期したゼロクロス信号を発生させるゼロクロス回路と、一定の傾きで充電されるとともにゼロクロス信号に同期して充放電を繰り返す充放電回路と、該充放電回路の出力信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、該ピークホールド回路の出力信号のピーク値に対して所定比となる基準電圧を発生させる基準電圧発生回路と、該基準電圧と前記充放電回路の出力電圧とを比較する比較回路と、該比較回路の出力によりトリガ信号を発生させるトリガ信号制御回路とを具備し、前記トリガ信号により前記位相制御素子を制御するようにしたことを特徴とする調光装置。
- 前記充放電回路の充電を定電流源により行うようにしたことを特徴とする請求項1記載の調光装置。
- 前記基準電圧発生回路を抵抗の分割回路で構成し、該抵抗の抵抗値を変えることにより、前記ピークホールド回路の出力信号のピーク値に対する所定比を変えるようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の調光装置。
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- 1996-08-30 JP JP22967996A patent/JP3760521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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