JP3760521B2 - 調光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【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
【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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|---|---|---|---|
| JP22967996A JP3760521B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 調光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22967996A JP3760521B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 調光装置 |
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|---|---|
| JPH1074588A JPH1074588A (ja) | 1998-03-17 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| TW201106786A (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-16 | Advanced Connectek Inc | Constant current device and application thereof |
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1996
- 1996-08-30 JP JP22967996A patent/JP3760521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1074588A (ja) | 1998-03-17 |
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