JP4036003B2 - Phase control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明負荷への供給電力を位相制御して調光を行う位相制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来照明点灯装置として、演出効果を得るため、或いは省エネルギを目的として、白熱灯の点灯電力を位相制御によって可変するものがあった。
【0003】
このような照明点灯装置には図11に示すような一般的な位相制御装置が用いられている。この従来の位相制御装置は、商用交流電源(以下交流電源と言う)ACと、白熱灯LAとの直列回路を接続する2端子構造となっており、前記直列回路にリアクタンスLを介して並列接続される双方向性3端子サイリスタ(以下トライアックと言う)Q1と、抵抗R1、可変抵抗R2とコンデンサC1の直列回路から構成されトライアックQ1の両端間に接続された時定数回路及び、コンデンサC1と可変抵抗R2の接続点とトライアックQ1の制御端たるゲート端子との間に接続されるダイアックQ2、可変抵抗R2とコンデンサC1の直列回路の両端間に接続され、両端電圧を一定に規制する定電圧ダイオードZD1、ZD2の逆直列回路から成るトリガ回路Tとで構成される。
【0004】
この回路では抵抗R1、可変抵抗R2を通じて充電されるコンデンサC1の電圧がダイアックQ2のブレークオーバー電圧に達したときにダイアックQ2が導通してコンデンサC1の電荷をトライアックQ1のゲート電流iとして放出し、トラックQ1を点弧するようになっている。
【0005】
ところでこれら位相制御装置では、トライアックQ1により負荷である白熱灯LAの負荷電流を直接点弧導通させるので、交流電源ACの位相角が90度付近では、非常に負荷電流が急峻な立ち上がりを示す。そして点弧時のdi/dtが大きいので、高周波ノイズが発生する(150KHz〜30MHz)。また、負荷である白熱灯LAでは急峻な負荷電流の影響によりフィラメントが振動して音響ノイズを発生させる。
【0006】
その対策として、一般的な位相制御装置では、図11,図12に示すように白熱灯LAと交流電源ACの直列回路間にコンデンサC2を、また白熱灯LAと交流電源ACの直列回路にリアクタンスLを介してトライアックQ1を接続することで、負荷電流の立ち上がりをL成分により緩やかにしてノイズ発生を低減させている。
【0007】
ところで従来例回路において、上記のノイズのレベルをIEC基準等の規格値を満足するレベルまで低減させるには、非常に大きなリアクタンスLが必要となり、そのため位相制御装置本体が非常に大型化する。またそのリアクタンスL自体から音響ノイズが発生する或いは発熱するという問題もある。特に負荷容量の大きな位相制御装置においては、顕著である。
【0008】
上記の問題の解決策として、最近では、位相制御素子としてトライアックや逆阻止3端子サイリスタ(以下サイリスタという)に代わってMOSFETやIGBTやパワートランジスタ等の自己消弧型のスイッチ素子を用いた回路構成が特許第2507848号公報や特許第2920771号公報に示されるように提案されている。
【0009】
前者の回路構成では、所定の位相制御角でスイッチ素子の制御端への信号を制御して緩やかにスイッチングさせることにより、ノイズ発生を低減させるようになっている。又後者の回路構成ではRPC(逆位相制御方式)が採用されており、交流電源電圧のゼロクロスでスイッチ素子を導通させ、設定された位相角で緩やかに遮断させることでノイズ発生を低減するようになっている。
【0010】
しかし、両者に共通する問題として、IGBTやMOSFET等のスイッチ素子のオン抵抗がトライアックと比較して大きく、そのため放熱構造を大型にする必要があり、結果位相制御装置が大型化するという問題がある。一方同等のオン抵抗にする為には、スイッチ素子自身を大型にする必要があり、かつ大型化に伴い非常に高価になってしまうという欠点がある。
【0011】
上記のような問題を解決するために、前記のMOSFET等とトライアック(或いはサイリスタ)との複合された位相制御技術が提案されている。この技術は例えばトライアックを点弧させる前にIGBT或いはMOSFETを制御回路によりリニア動作させて、その後にトライアックを点弧導通させるというソフトスイッチングの方法であり、IGBT或いはMOSFETが投入される時間が短くすることができるので、これらスイッチ素子として大型化で高価格なものを使用することなく、ノイズ発生を低減させることが可能となる。また、リアクタンスLが不用となるので発熱や音響ノイズを防止することができる。
【0012】
このような技術を更に発展させてノイズの低減化と発熱防止化を両立させる為の位相制御の時分割制御を本発明者らは提案している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記のノイズの低減化及発熱の低減化以外に、近年、演出性或いは省エネルギーを対象とした照明負荷には、白熱灯の他に、低圧のハロゲンランプとこれを点灯させるための安定器(銅鉄からなる降圧トランスや電子式の降圧トランス)とを組み合わせた照明負荷や、調光可能型の電球型蛍光灯負荷等があり、これら照明負荷を一般的な位相制御装置で制御する場合には、ちらつきや、消灯や不点灯の問題が発生する。
【0014】
第1に降圧トランスと低圧のハロゲンランプとからなる照明負荷や、電球型蛍光灯負荷の場合夫々に備わっている安定器自身に誘導成分(L)や容量成分(C)を有しており、従ってそのインダクタンス値や容量値と、位相制御装置に内蔵されたノイズ低減用のリアクタンスやコンデンサにより、サイリスタやトライアックの点弧導通時に振動波形が発生し、照明負荷の主電流に重畳する。その場合、主電流が大きい場合は問題が発生しないが、小さい場合には、図13(a)に示すように振動成分により負荷電流がゼロクロスする。ところで図11に示すような一般の位相制御装置では、トライアックQ1(或いはサイリスタ)を点弧導通させた後、ゲート電流(ゲートパルス)iを図13(b)に示すように切るようになっているので、ゼロクロスが生じて保持電流以下となると、ターンオフしてしまう。その為にちらつき動作が発生するという問題がある。
【0015】
通常の対策として、図12に示すように主電圧である交流電源AC側ではなく別電源回路からトリガ回路Tに電源を供給し、そのトリガ回路TからトライアックQ1(或いはサイリスタ)にゲート電流(ゲートパルス)iを与える時間を図14(b)に示すように長くすることで負荷電流が図14(a)に示すようにゼロクロスした場合でもターオフしないようにすることができる。しかし、この構成によると長い時間数十mAのゲート電流iを流す必要があり、そのため電源回路の供給能力を大きくする必要となるので、電源回路の大型化を招くという問題があり、また電源回路の電圧を確保するために全点灯(最大点灯)させる際のオフ期間を長くとらなければいけない、全点灯時の明るさが低下するという問題が発生すると言う問題がある。
【0016】
第2に電球型蛍光灯負荷の場合には、蛍光ランプを初期始動させるのに高い電圧が必要となるが、位相制御装置の設定が最小位相制御角の位置に設定されている場合は、蛍光ランプが電圧不足で点灯しないという問題がある。
【0017】
そのため全点灯した後に設定位置に戻すことで位相制御動作を可能としている。しかし、この方法では、最小付近に設定した状態での使用を主にしている場合、その設定位置において電源スイッチによりオン/オフ操作ができないという問題がある。
【0018】
また外光量によって光量を制御を行う場合に、最小位相制御状態なった場合に、蛍光負荷の点灯装置(安定器)が再点弧動作を維持できずに消灯してしまうとう問題もある。
【0019】
この場合は、一旦電源をオフにし、再度電流を確認しながら最小位相制御の設定値を微調整する必要があり、使用者においては、最小付近の位相制御ができないということになる。
【0020】
本発明は、上述の点に鑑みて為された物で、その目的とするところは、誘導成分や容量成分を有した照明負荷を制御する場合であっても、ノイズ低減用のリアクタンスやコンデンサを搭載することなく、低ノイズ化が図れ、また発熱を抑制することができ、しかも位相制御制御電流が増加させることなく誤動作を防止することができ、負荷が電球型蛍光灯であってもちらつきが発生することなく、また使用者にとって快適な位相制御が可能な位相制御装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために請求項1の発明では、交流電源と照明負荷との間に挿入し、逆阻止若しくは双方向の3端子サイリスタからなる第1のスイッチ回路と、自己消弧型スイッチ素子からなり、上記第1のスイッチ回路の両端に接続される第2のスイッチ回路と、上記3端子サイリスタの点弧導通及び自己消弧型スイッチ素子の駆動を制御する制御部と、上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段とを備えるとともに、上記照明負荷の調光レベルを設定する外部設定手段を付設し、上記制御部は位相制御動作時に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する位相角から時間的に分割した区間単位で上記自己消弧型スイッチ素子を制御駆動して該自己消弧型スイッチ素子を通じて上記照明負荷に印加される負荷電圧を緩やかに上昇させる期間を設定し、この期間を経て上記3端子サイリスタを点弧導通させた後上記自己消弧型スイッチ素子の制御駆動を停止させる位相制御を行うにあたっては、上記負荷電流検出手段の検出する負荷電流から上記照明負荷の過渡的な状態の変化を検出して、この検出に基づいて上記期間を設定することを特徴とする。
【0022】
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記照明負荷が誘導成分若しくは容量成分又は両成分を含む照明負荷であって、上記制御部が上記期間を負荷電流が過渡状態から定常状態になるまでに要する期間に設定することを特徴とする。
【0024】
請求項の発明では、請求項1又は2の発明において、上記制御部が負荷電流検出手段の検出する負荷電流のサイクル毎の積分値を求めるとともに、該積分値から上記照明負荷に供給する実効電力を算出する機能を備え、この実効電力から上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角を設定することを特徴とする。
【0025】
請求項の発明では、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が照明負荷の印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記期間を開始するとともに上記負荷電流検出手段の負荷電流の検出の有無を判断し、負荷電流の検出が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負荷に最大電力を供給する位相角で位相制御を行った後に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行することを特徴とする。
【0026】
請求項の発明では、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が照明負荷の印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記期間を開始し、上記負荷電流検出手段が検出する負荷電流が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負荷に位相制御開始の位相角を順次増大させる位相制御を行い、負荷電流検出によって蛍光灯負荷の点灯が確認された後に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行することを特徴とする。
【0027】
請求項の発明では、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が上記負荷電流検出手段から出力される負荷電流波形の各サイクルにおける波形を毎サイクル記憶し、この記憶する負荷電流波形が異常波形か否かを判断する機能を備え、異常波形と判断された際に、位相制御を停止させることを特徴とする。
【0028】
請求項の発明では、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が上記外部設定手段が設定可能な最小な調光レベルを、上記照明負荷の点灯状態が維持できる位相角に対応させる機能を備えていることを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下本発明を基本形態及び実施形態により説明する。
基本態)
図1は本発明の基本形態の回路構成を示しており、この基本形態回路は、交流電源ACと照明負荷LOの直列回路に対して、トライアックQ1からなる第1のスイッチ回路を接続し、またトライアックQ1の両端間に交流電源入力端間を接続したダイオードブリッジ回路1を介して自己消弧型のスイッチ素子であるIGBT(MOSFETでも良い)Q3からなる第2のスイッチ回路を接続し、これらスイッチ回路のトライアックQ1、IGBTQ3を制御する制御する制御部2と、照明負荷LOの照度比を調光レベルとして操作設定する外部設定部3とを備えている。制御部2は、ダイオードブリッジ回路1の整流出力電圧を所定の直流電圧に変換して出力するとともに交流電源電圧のゼロクロス点を検出する機能を備えた電源回路21と、この電源回路21から電源供給を受けるとともにゼロクロス検出信号を受けてトライアックQ1、IGBTQ3の位相制御を行う駆動制御回路22とから構成されており、駆動制御回路22はCPU等により構成され、トライアックQ1が点弧導通される前にIGBTQ3を駆動制御する期間を設け、この期間を時間的に複数区分して夫々においてIGBTQ3のゲート端子に印加する制御信号電圧を制御し(以下時分割制御と言う)、照明負荷LOの両端電圧を緩やかに立ち上げる期間T1を図2(a)に示すように設定するようになっている。
【0030】
更に詳説すると駆動制御回路22は外部設定部3により設定される調光レベルに対応した導通位相角を求め、この位相角に対応させてIGBTQ3の駆動を開始するととともに、IGTBQ3を飽和状態にスイッチングさせた後、トライアックQ1を点弧導通させて導通期間T2を設定するようになっている。この場合IGBTQ3はトライアックQ1が点弧導通した後オフされ、またトライアックQ1は流れる電流が交流電源電圧のゼロクロス点付近で保持電流以下となったときにターンオフする。
【0031】
以上の動作を以後交流電源ACの各半サイクル毎に繰り返して照明負荷LOを設定された調光レベルで調光する。
【0032】
ここで駆動制御回路22では誘導成分や容量成分を有した安定器を含む照明負荷LOが接続される場合には、IGTBQ3を駆動制御する期間T1を、負荷電流が過渡状態から定常状態となるまでの期間に設定する。
【0033】
而して本基本形態の構成によれば、誘導成分、容量成分を有する安定器を照明負荷LOに含んでいても、位相制御装置側の内部にノイズ低減用のコンデンサやリアクタンスが存在しないため、振動電流が負荷電流に重畳する共振時間を図2(b)に示すように短縮することができ、また負荷電流が定常状態となるまでの期間T1では、IGBTQ3を通じて負荷電流を流すため、トライアックQ1がゼロクロスによってターンオフする誤動作が発生することが本質的になく、従って誤動作を防止するために、トライアックQ1にゲート電流を供給し続けるための制御用の電源回路無しで防止することができるという利点がある。またリアクタンスの発熱や、主なる位相制御素子としてオン抵抗の小さいトライアックQ1を用いるため、スイッチング損失による発熱も少ない。
(実施形態
本実施形態は図3に示すようにIGBTQ3に直列に負電流を検出するための負荷電流検出用のシャント抵抗R3を直列に接続しており、IGBTQ3の駆動制御時に発生するシャント抵抗R3の両端電圧からなる負荷電流検出信号を制御部2内の駆動制御回路22が取り込んで照明負荷LOの過渡的な変化状態を検出し、IGBTQ3を駆動制御する期間T1を決定するようにしている。尚その他の構成は図1と同じあるので説明及び省略する。
【0034】
而して本実施形態では駆動制御回路2が振動している負荷電流から照明負荷LOの過渡的な変化状態を検出してその時間に合わせてIGBTQ3をスイッチングさせる所定期間T1を決定し、そのため誤動作しない制御範囲内で上述のような低ノイズ及び発熱の低減を図ることができる。
【0035】
尚シャント抵抗R3の代わりに磁気検出センサ(ホールセンサ)や、カレントトランスを用いて負荷電流を検出するようにしても良い。
【0036】
(実施形態
本実施形態は、図3に示すシャント抵抗R3等で検出される負荷電流のサイクル毎の電流積算値を求めて負荷電流の実効電力を算出し、外部設定部3で設定された調光レベル(照度比)に対して、自動的に位相制御を行う機能を駆動制御回路22に持たせた点に特徴がある。尚駆動制御回路2の機能として実施形態の駆動制御回路2の機能をも備えていても良い。
【0037】
例えば照明負荷LOが白熱灯の場合、低電圧ハロゲンランプのように降圧のためのトランスからなる安定器を含む場合、調光可能な電球型蛍光灯負荷の場合によって夫々負荷電流の波形が相違する。
【0038】
例えば白熱灯の場合には図4の(イ)に示すように全点灯時の負荷電流は正弦波となるが、内部にコンデンサを含むようなインバータ負荷の場合にはコンデンサの充電によって流れる負荷電流の波形が(ロ)のようになって、白熱灯の場合と位相角に対する流れる実効電流値が異なり、その為にボリュームからなる外部設定部3を構成している場合、その操作設定位置に対して、照明負荷LOの種類が異なると、ボリューム操作量(%)に対する照度比(%)の関係が図5に示すように白熱灯の場合(イ)と、コンデンサを含む場合(ロ)と相違するという問題があるが、本実施形態の場合照明負荷LOに流れる負荷電流の実効値を算出することで、外部設定部3のボリュームの操作設定位置、言いかえれば所定の調光レベルになるように自動的に上述の位相角で制御することができるので、照明負荷LOの種類が相違した場合であっても外部設定部3のボリュームの設定位置に対して、照明負荷LOの種類に関わらず、同じ相対的な明るさに設定することができるという利点がある。
【0039】
尚本実施形態の回路構成は図1を基本とし、負荷電流検出素子としては図3に示すシャント抵抗R3を用いているので、特に回路構成を示さない。また、シャント抵抗R3の代わりに磁気検出センサ(ホールセンサ)や、カレントトランスを用いて負荷電流を検出するようにしても良い。
【0040】
(実施形態
ところで、調光可能な電球型蛍光灯負荷を照明負荷LOとして用いる場合、初始動時に蛍光ランプを点灯させるには、所定以上の電圧が必要となるが、位相制御装置の外部設定部3の設定が最小位相角に対応する調光レベル位置に設定されている場合は、蛍光が点灯しないという問題がある。
【0041】
そこで本実施形態は図1の回路に、負荷電流を検出する負荷電流検出素子として図3のようにシャント抵抗R3を設け、制御部2の駆動制御回路22の動作モードとして、動作開始時に低電圧位相投入のテストモードAを図6に示すように設定できるようにし、このテストモード時において駆動制御回路22が、上述の期間T1、T2を設定してIGBTQ3のスイッチング時に発生するシャント抵抗R3で検出される負荷電流値の有無から、照明負荷LOが安定器を含む蛍光灯負荷であるか否かを判断するようになっている。
【0042】
つまり抵抗負荷である白熱灯と違い、蛍光灯負荷の場合には点灯していない2次無負荷状態では安定器の漏れ電流のみが流れ、主電流が流れないので、上述の負荷電流検出によって接続されている照明負荷LOが安定器を含む蛍光灯負荷であるか否かを自動的に判断することができるのである。
【0043】
そして判断結果が蛍光灯負荷の場合には、最大電力となる位相角で導通させる動作Bに移行して蛍光灯負荷たる照明負荷LOの蛍光ランプを確実に始動点灯させ、始動後の次の動作Cにて外部から設定された調光レベルに対する位相角による位相制御に移行させるのである。
【0044】
而して、本実施形態によれば、確実に蛍光ランプを点灯させた後に所定の位相制御に移行するため、蛍光ランプが点灯しないという問題を解決することができ、白熱灯と同じ様に電球型蛍光灯負荷を調光させることができる。
【0045】
尚シャント抵抗R3の代わりに磁気検出センサ(ホールセンサ)や、カレントトランスを用いて負荷電流を検出するようにしても良い。
【0046】
また駆動制御回路2の機能として実施形態の機能付加しても良い。
(実施形態
上記実施形態では電源投入時のテストモード動作で蛍光灯負荷と判断した場合に最大電力となる位相制御を行うようになっているが、本実施形態では、図7に示すようにテストモード動作Aで蛍光灯負荷と判断したときには位相角を図示するようにB1…B4というように順次増大させて蛍光灯負荷の蛍光ランプを始動点灯に至らしめ、負荷電流の検出から点灯したと判断されると、次の動作Cにて外部設定部3で設定された調光レベルに対する位相制御に移行させる機能を制御部2の駆動制御回路22に持たせる点に特徴がある。
【0047】
つまり実施形態では照明負荷LOが蛍光灯負荷と判断した場合には最大電力となる位相角で制御して始動点灯させ、その後設定された位相角で制御するので、設定されている位相が最小位相角の場合、電源投入時に光量が大きく変化することになり、この大きな光量変化は、ちらつきが発生した場合と同じ様に使用者に不快感を抱かせる。特に演出を要求される用途で使用され場合には、その光量変化が問題となる。
【0048】
これに対して本実施形態では、電源投入時には、蛍光灯が始動点灯できる最小の位相角で初期の始動点灯を行うことができ、そのため光量の変化分を最小にすることができ、使用者に不快感を与えることがなくなるという利点がある。
【0049】
尚本実施形態の回路構成は図1に図3の構成を組み合わせたものであるので、特にここでは図示しない。またシャント抵抗R3の代わりに磁気検出センサ(ホールセンサ)や、カレントトランスを用いて負荷電流を検出するようにしても良い。
【0050】
また駆動制御回路2の機能として実施形態の機能付加しても良い。
(実施形態
本実施形態は、図1の回路構成を基本として、図3で示す回路構成を組み合わせたものであるが、本実施形態の特徴は、制御部2の駆動制御回路22に、負荷電流の波形を各半サイクル毎に記憶し、予め登録している基準波形或いは各サイクル毎の波形を比較することで、異常な電流波形の発生の有無を検出する機能を持たせ、異常な電流波形の発生があると位相制御を停止させる機能と、電球型蛍光灯からなる照明負荷LOを接続する場合に、図8に示すように照明負荷LOの点灯後、ユーザーが外部設定部3のボリュームを照度比が小さくなる方向に操作し、照明負荷LOの印加電圧が点灯維持電圧(点弧電圧)以下となって消灯したときに、そのときの電圧に対応する位相角を駆動制御回路22が記憶し、それ以後記憶した位相角以下を設定する外部設定部3のボリュームの操作量があっても、当該位相角直前の消灯しない位相角で照明負荷LOの点灯を維持させるように、つまり消灯させないように制御する機能を持たせた点に特徴がある。
【0051】
而して照明負荷LOに異常が発生した場合は、位相制御装置側でその状態を把握することができないので、発熱による発火などの恐れがあるが、本実施形態では、図9に示すように検出される負荷電流の波形を駆動制御回路22が設定された基本波形と比較は時間軸上での前後の波形の差を比較し、例えば図8のXのような異常波形が検出された場合には位相制御を停止させるので安全性を確保することができる。また、照明負荷LOが電球型蛍光灯負荷の場合であれば、外部設定部3のボリュームが照度比を小さくなる方向に操作された際に、点弧電圧以下となって蛍光ランプが消灯してしまうという問題があるが、本実施形態では最初のボリューム操作で消灯したことを記憶し、それ以降の動作に関しては、その位相角よりも小さい位相角には設定されないので、以降の使用者が図10に示すように上記の消灯する照度比に相当する操作量までボリュームを操作したとしても点灯維持できる最小の照度比を確保する快適な位相制御が行える。
【0052】
この点灯維持させる機能は上記の基本形態および実施形態1乃至の何れに持たせても良い。また駆動制御回路22の機能も基本形態および実施形態1乃至の何れに持たせても良い。
【0053】
ところで上記基本形態および各実施形態1又は2ではトライアックを用いた構成であるがサイリスタを用いた構成であっても良い。
【0054】
【発明の効果】
請求項1の発明は、交流電源と照明負荷との間に挿入し、逆阻止若しくは双方向の3端子サイリスタからなる第1のスイッチ回路と自己消弧型スイッチ素子からなり、上記第1のスイッチ回路の両端に接続される第2のスイッチ回路と、上記3端子サイリスタの点弧導通及び自己消弧型スイッチ素子の駆動を制御する制御部とを備えるとともに、上記照明負荷の調光レベルを設定する外部設定手段を付設し、上記制御部は位相制御動作時に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する位相角から時間的に分割した区間単位で上記自己消弧型スイッチ素子を制御駆動して該自己消弧型スイッチ素子を通じて上記照明負荷に印加される負荷電圧を緩やかに上昇させる期間を設定し、この期間を経て上記3端子サイリスタを点弧導通させた後上記自己消弧型スイッチ素子の制御駆動を停止させる位相制御を行うので、導通開始時点では自己消弧型スイッチ素子の駆動によって負荷電圧を緩やかに立ち上がらせることによりノイズの発生を抑えることができ、しかもその後自己消弧型スイッチ素子をオフさせ且つオン抵抗の小さい3端子サイリスタの点弧導通で負荷電流を流すので、発熱も抑えることができるという効果がある。しかも、上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段を備え、上記制御部が負荷電流検出手段の検出する負荷電流から上記照明負荷の過渡的な状態の変化を検出して、この検出に基づいて上記期間を設定するので、誤動作しない制御範囲内で低ノイズ化と発熱の低減が図れるという効果がある。
【0055】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、上記照明負荷が誘導成分若しくは容量成分又は両成分を含む照明負荷であって、上記制御部が上記期間を負荷電流が過渡状態から定常状態になるまでに要する期間に設定するので、誘導成分や容量成分による振動電流が流れる過度領域での誤動作を無くすことができ、そのため使用者が快適に位相制御することができるという効果がある。
【0057】
請求項の発明は、請求項1又は2の発明において、上記制御部が負荷電流検出手段の検出する負荷電流のサイクル毎の積分値を求めるとともに、該積分値から上記照明負荷に供給する実効電力を算出する機能を備え、この実効電力から上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角を設定するので、照明負荷の種類が相違しても外部設定部の設定調光レベルに対応して同じ相対明るさに調光することができるという効果がある。
【0058】
請求項の発明は、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が照明負荷の印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記期間を開始するとともに上記負荷電流検出手段の負荷電流の検出の有無を判断し、負荷電流の検出が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負荷に最大電力を供給する位相角で位相制御を行った後に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行するので、照明負荷が蛍光灯負荷の場合、これを自動的に認識して確実に蛍光灯負荷の蛍光ランプを点灯させる制御が行え、しかも点灯後には所定の位相制御を行うので、使用者に操作上の煩わしさを無くして快適な操作性を提供できるという効果がある。
【0059】
請求項の発明は、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が照明負荷の印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記期間を開始し、上記負荷電流検出手段が検出する負荷電流が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負荷に位相制御開始の位相角を順次増大させる位相制御を行い、負荷電流検出によって蛍光灯負荷の点灯が確認された後に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行するので、請求項5の発明の効果に加えて、蛍光灯負荷の始動点灯させる位相角を点灯が可能な最小な位相角とすることができ、点灯時の光量の変化を最小に抑えることができ、使用者に不快感も与えないという効果がある。
【0060】
請求項の発明は、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が上記負荷電流検出手段から出力される負荷電流波形の各サイクルにおける波形を毎サイクル記憶し、この記憶する負荷電流波形が異常波形か否かを判断する機能を備え、異常波形と判断された際に、位相制御を停止させるので、異常時における素子の発熱による発火などを未然に防げるという効果がある。
【0061】
請求項の発明は、請求項1乃至の何れかの発明において、上記制御部が上記外部設定手段が設定可能な最小な調光レベルを、上記照明負荷の点灯状態が維持できる位相角に対応させる機能を備えているので、外部設定部で立ち消えが起きる位相角に対応する調光レベルを操作設定しても、立ち消えしない調光レベル以下には設定されることがなく、そのため使用者にとって快適な位相制御が行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本態の回路構成図である。
【図2】 同上の動作説明用波形図である。
【図3】 本発明の実施形態の要部の回路構成図である。
【図4】 本発明の実施形態が解決しようとする課題の説明図である。
【図5】 同上の動作説明図である。
【図6】 本発明の実施形態の動作説明用波形図である。
【図7】 本発明の実施形態の動作説明用波形図である。
【図8】 本発明の実施形態の設定操作の説明図である。
【図9】 同上の動作説明用の波形図である。
【図10】 同上の動作説明図である。
【図11】 従来例の回路構成図である。
【図12】 別の従来例の回路構成図である。
【図13】 従来例の課題の説明用波形図である。
【図14】 別の従来例の課題の説明波形図である。
【符号の説明】
1 ダイオードブリッジ回路
2 制御部
21 電源回路
22 駆動制御回路
3 外部設定部
LO 照明負荷
AC 商用交流電源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase control device that performs light control by controlling the phase of power supplied to a lighting load.
[0002]
[Prior art]
As a conventional lighting lighting device, there has been a device that varies the lighting power of an incandescent lamp by phase control in order to obtain a production effect or save energy.
[0003]
For such an illumination lighting device, a general phase control device as shown in FIG. 11 is used. This conventional phase control device has a two-terminal structure for connecting a series circuit of a commercial AC power source (hereinafter referred to as AC power source) AC and an incandescent lamp LA, and is connected in parallel to the series circuit via a reactance L. The time constant circuit connected between both ends of the triac Q1 and the capacitor C1, which is composed of a series circuit of a bidirectional three-terminal thyristor (hereinafter referred to as triac) Q1, a resistor R1, a variable resistor R2, and a capacitor C1, is variable. A diac Q2 connected between a connection point of the resistor R2 and a gate terminal as a control end of the triac Q1, a constant voltage diode connected between both ends of the series circuit of the variable resistor R2 and the capacitor C1, and regulating the voltage at both ends constant. It is comprised with the trigger circuit T which consists of a reverse series circuit of ZD1 and ZD2.
[0004]
In this circuit, when the voltage of the capacitor C1 charged through the resistor R1 and the variable resistor R2 reaches the breakover voltage of the diac Q2, the diac Q2 conducts and discharges the charge of the capacitor C1 as the gate current i of the triac Q1, The track Q1 is ignited.
[0005]
By the way, in these phase control devices, the load current of the incandescent lamp LA that is a load is directly ignited by the triac Q1, and therefore the load current shows a very steep rise when the phase angle of the AC power supply AC is around 90 degrees. And since di / dt at the time of ignition is large, high frequency noise is generated (150 KHz to 30 MHz). Further, in the incandescent lamp LA that is a load, the filament vibrates due to the influence of a steep load current to generate acoustic noise.
[0006]
As a countermeasure, in a general phase control device, as shown in FIGS. 11 and 12, a capacitor C2 is provided between the series circuit of the incandescent lamp LA and the AC power supply AC, and a reactance is applied to the series circuit of the incandescent lamp LA and the AC power supply AC. By connecting the triac Q1 via L, the rise of the load current is moderated by the L component to reduce noise generation.
[0007]
By the way, in the conventional circuit, in order to reduce the noise level to a level satisfying a standard value such as the IEC standard, a very large reactance L is required, so that the phase control device main body becomes very large. There is also a problem that acoustic noise is generated or heat is generated from the reactance L itself. This is particularly remarkable in a phase control device having a large load capacity.
[0008]
As a solution to the above problem, recently, a circuit configuration using a self-extinguishing switch element such as a MOSFET, IGBT, or power transistor instead of a triac or reverse blocking three-terminal thyristor (hereinafter referred to as a thyristor) as a phase control element. Are proposed as shown in Japanese Patent No. 2507848 and Japanese Patent No. 2920771.
[0009]
In the former circuit configuration, the generation of noise is reduced by controlling the signal to the control end of the switch element at a predetermined phase control angle and switching it gently. In the latter circuit configuration, RPC (Reverse Phase Control System) is adopted, and the switch element is made to conduct at the zero cross of the AC power supply voltage, and is gently cut off at the set phase angle so as to reduce noise generation. It has become.
[0010]
However, as a problem common to both, the on-resistance of a switching element such as IGBT or MOSFET is larger than that of the triac, so that it is necessary to enlarge the heat dissipation structure, resulting in a problem that the phase control device is enlarged. . On the other hand, in order to obtain an equivalent on-resistance, there is a disadvantage that the switch element itself needs to be large and becomes very expensive as the size is increased.
[0011]
In order to solve the above problems, a phase control technique in which the MOSFET or the like and a triac (or thyristor) are combined has been proposed. This technology is a soft switching method in which, for example, the IGBT or MOSFET is linearly operated by the control circuit before the triac is ignited, and then the triac is ignited and the time when the IGBT or MOSFET is turned on is shortened. Therefore, the generation of noise can be reduced without using a large and expensive switch element. Moreover, since the reactance L is unnecessary, heat generation and acoustic noise can be prevented.
[0012]
The present inventors have proposed time-division control of phase control for further development of such technology to achieve both noise reduction and heat generation prevention.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the above noise reduction andAndIn recent years, in addition to incandescent lamps, in addition to incandescent lamps and ballasts for lighting them (such as step-down transformers and electronic devices made of copper iron) There are lighting loads combined with a step-down transformer), dimmable bulb-type fluorescent lamp loads, etc., and when these lighting loads are controlled by a general phase control device, flickering, turning off, A lighting problem occurs.
[0014]
First, in the case of an illumination load composed of a step-down transformer and a low-pressure halogen lamp, or a ballast-type fluorescent lamp load, the ballast itself has an inductive component (L) and a capacitive component (C). Therefore, a vibration waveform is generated when the thyristor or triac is ignited by the inductance value or the capacitance value and the noise reduction reactance or capacitor built in the phase control device, and is superimposed on the main current of the lighting load. In this case, no problem occurs when the main current is large, but when the main current is small, the load current zero-crosses due to the vibration component as shown in FIG. By the way, in a general phase control device as shown in FIG. 11, after the triac Q1 (or thyristor) is turned on, the gate current (gate pulse) i is cut as shown in FIG. 13 (b). Therefore, when the zero cross occurs and becomes lower than the holding current, it is turned off. For this reason, there is a problem that flickering occurs.
[0015]
As a normal countermeasure, as shown in FIG. 12, power is supplied to the trigger circuit T from a separate power supply circuit instead of the AC power supply AC side which is the main voltage, and a gate current (gate) is supplied from the trigger circuit T to the triac Q1 (or thyristor). By increasing the time for applying the pulse (i) as shown in FIG. 14 (b), it is possible to prevent tur-off even when the load current crosses zero as shown in FIG. 14 (a). However, according to this configuration, it is necessary to flow a gate current i of several tens of mA for a long time, and therefore, it is necessary to increase the supply capacity of the power supply circuit, which causes a problem of increasing the size of the power supply circuit. Therefore, there is a problem that a problem arises that the off-period during full lighting (maximum lighting) must be taken long in order to secure the voltage, and the brightness at the time of full lighting decreases.
[0016]
Secondly, in the case of a bulb-type fluorescent lamp load, a high voltage is required to initially start the fluorescent lamp. However, if the setting of the phase control device is set to the position of the minimum phase control angle, the fluorescent lamp There is a problem that the lamp does not light up due to insufficient voltage.
[0017]
Therefore, the phase control operation is enabled by returning to the set position after all the lights are turned on. However, this method has a problem in that when it is mainly used in a state of being set near the minimum, it cannot be turned on / off by the power switch at the set position.
[0018]
In addition, when the light amount is controlled by the external light amount, there is a problem that when the minimum phase control state is reached, the lighting device (stabilizer) of the fluorescent load is turned off without being able to maintain the re-ignition operation.
[0019]
In this case, it is necessary to turn off the power supply once and finely adjust the set value of the minimum phase control while confirming the current again, which means that the user cannot perform the phase control near the minimum.
[0020]
The present invention has been made in view of the above-described points, and the object of the present invention is to provide a noise reduction reactance or capacitor even when controlling an illumination load having an inductive component or a capacitive component. Without mounting, noise can be reduced, heat generation can be suppressed, and phase control control current can be prevented from increasing without causing malfunction, and flickering even when the load is a bulb-type fluorescent lamp It is an object of the present invention to provide a phase control device capable of performing phase control that does not occur and is comfortable for the user.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a first switch circuit which is inserted between an AC power source and a lighting load and is composed of a reverse blocking or bidirectional three-terminal thyristor, and a self-extinguishing switch. A second switch circuit comprising elements and connected to both ends of the first switch circuit; a controller for controlling the ignition conduction of the three-terminal thyristor and the driving of the self-extinguishing switch element;Load current detection means for detecting the current flowing through the lighting load;And an external setting means for setting the dimming level of the illumination load, and the control unit temporally starts from the phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting means during the phase control operation. The self-extinguishing switch element is controlled and driven in units of divided sections to set a period for gently increasing the load voltage applied to the lighting load through the self-extinguishing switch element. After the terminal thyristor is turned on, phase control is performed to stop the control drive of the self-extinguishing switch element.In this case, a transient change in the lighting load is detected from the load current detected by the load current detecting means, and the period is set based on this detection.It is characterized by that.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the illumination load is an illumination load including an inductive component, a capacitive component, or both components, and the control unit changes the load current from a transient state to a steady state during the period. It is characterized in that it is set to a period required to become.
[0024]
  Claim3In the invention of claim 1,Or 2In the invention,UpThe control unit has a function of calculating an integral value for each cycle of the load current detected by the load current detecting means, and calculating an effective power to be supplied to the lighting load from the integral value, and from the effective power, the external setting means The phase angle corresponding to the light control level set in is set.
[0025]
  Claim4In the present invention, claims 1 to3In any invention of,UpThe control unit starts the period at a phase angle at which the applied voltage of the illumination load is a low voltage at which the fluorescent lamp does not start, and determines whether or not the load current is detected by the load current detecting means, so that no load current is detected. Sometimes it is equipped with a test mode operation function that determines that the illumination load is a fluorescent lamp load including a ballast and a fluorescent lamp. When this test mode operation function determines that the load is a fluorescent lamp load, the illumination load is supplied with maximum power. After the phase control is performed with the phase angle, the phase control of the phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting means is performed.
[0026]
  Claim5In the present invention, claims 1 to4In any invention of,UpThe controller starts the period at a phase angle where the applied voltage of the lighting load is a low voltage at which the fluorescent lamp does not start, and the lighting load is a ballast and fluorescent lamp when there is no load current detected by the load current detecting means It is equipped with a test mode operation function that determines that the load is a fluorescent lamp load, and when the test mode operation function determines that it is a fluorescent lamp load, it performs phase control to sequentially increase the phase angle of phase control start to the illumination load, After the lighting of the fluorescent lamp load is confirmed by the load current detection, the control is shifted to the phase control of the phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting means.
[0027]
  Claim6In the present invention, claims 1 to5In any invention of,UpThe controller has a function of storing the waveform in each cycle of the load current waveform output from the load current detecting means every cycle, and determining whether or not the stored load current waveform is an abnormal waveform. In this case, the phase control is stopped.
[0028]
  Claim7In the present invention, claims 1 to6In any one of the inventions, the control unit has a function of causing a minimum dimming level that can be set by the external setting means to correspond to a phase angle at which the lighting state of the lighting load can be maintained. .
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present inventionBasic form andThe embodiment will be described.
  (Basicformstate)
  FIG. 1 illustrates the present invention.BasicThe circuit configuration of the form is shown and thisBasicThe form circuit is a diode bridge circuit 1 in which a first switch circuit composed of a triac Q1 is connected to a series circuit of an AC power supply AC and a lighting load LO, and an AC power supply input terminal is connected between both ends of the triac Q1. A control unit 2 for controlling the triac Q1 and IGBT Q3 of the switch circuit, which is connected to a second switch circuit composed of IGBT (which may be a MOSFET) Q3, which is a self-extinguishing type switch element, and a lighting load And an external setting unit 3 that performs operation setting using the illuminance ratio of the LO as a light control level. The control unit 2 converts the rectified output voltage of the diode bridge circuit 1 into a predetermined DC voltage and outputs it, and also has a function of detecting the zero cross point of the AC power supply voltage, and supplies power from the power supply circuit 21. And a drive control circuit 22 that receives the zero-cross detection signal and performs phase control of the triac Q1 and IGBT Q3. The drive control circuit 22 is constituted by a CPU or the like, and before the triac Q1 is turned on. A period for driving and controlling the IGBT Q3 is provided, and this period is divided into a plurality of times to control the control signal voltage applied to the gate terminal of the IGBT Q3 (hereinafter referred to as time division control), and the voltage across the illumination load LO is set to A gently rising period T1 is set as shown in FIG.
[0030]
More specifically, the drive control circuit 22 obtains a conduction phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting unit 3, starts driving the IGBT Q3 according to this phase angle, and switches the IGBT Q3 to a saturated state. After that, the triac Q1 is ignited to establish a conduction period T2. In this case, the IGBT Q3 is turned off after the triac Q1 is turned on, and the triac Q1 is turned off when the flowing current becomes lower than the holding current near the zero cross point of the AC power supply voltage.
[0031]
The above operation is thereafter repeated for each half cycle of the AC power supply AC, and the lighting load LO is dimmed at a set dimming level.
[0032]
Here, in the drive control circuit 22, when an illumination load LO including a ballast having an inductive component and a capacitive component is connected, a period T1 during which the IGTBQ 3 is driven is controlled until the load current changes from a transient state to a steady state. Set to the period.
[0033]
  BookBasicAccording to the configuration of the embodiment, even if a ballast having an inductive component and a capacitive component is included in the lighting load LO, there is no noise reduction capacitor or reactance inside the phase control device side, so that the oscillating current is the load current. 2B can be shortened as shown in FIG. 2B, and in the period T1 until the load current reaches a steady state, the load current flows through the IGBT Q3, so the triac Q1 is turned off by zero crossing. There is essentially no malfunction, and therefore there is an advantage that it can be prevented without a control power supply circuit for continuing to supply the gate current to the triac Q1 in order to prevent malfunction. Further, since the triac Q1 having a small on-resistance is used as the main phase control element, the heat generation due to the switching loss is small.
  (Embodiment1)
  This embodiment is negative in series with IGBT Q3 as shown in FIG.loadA shunt resistor R3 for detecting a load current for detecting a current is connected in series, and a load current detection signal consisting of a voltage across the shunt resistor R3 generated during the drive control of the IGBT Q3 is supplied to the drive control circuit in the control unit 2. 22 captures the transient change state of the illumination load LO, and determines the period T1 for driving and controlling the IGBT Q3. Other configurations are the same as those in FIG.
[0034]
Thus, in the present embodiment, the transition state of the lighting load LO is detected from the vibrating load current of the drive control circuit 2, and the predetermined period T1 for switching the IGBT Q3 is determined according to the detected time, so that malfunction occurs. As described above, low noise and heat generation can be reduced within the control range.
[0035]
The load current may be detected using a magnetic detection sensor (Hall sensor) or a current transformer instead of the shunt resistor R3.
[0036]
  (Embodiment2)
  In the present embodiment, the current integrated value for each cycle of the load current detected by the shunt resistor R3 shown in FIG.Set inIt is characterized in that the drive control circuit 22 has a function of automatically performing phase control with respect to a fixed dimming level (illuminance ratio). It should be noted that the function of the drive control circuit 2 is an embodiment.1The function of the drive control circuit 2 may also be provided.
[0037]
For example, when the illumination load LO is an incandescent lamp, when it includes a ballast composed of a transformer for stepping down, such as a low-voltage halogen lamp, the waveform of the load current differs depending on the case of a dimmable bulb-type fluorescent lamp load. .
[0038]
For example, in the case of an incandescent lamp, the load current at the time of full lighting is a sine wave as shown in FIG. 4 (a), but in the case of an inverter load that includes a capacitor inside, the load current that flows by charging the capacitor. When the waveform of (b) is different and the effective current value flowing with respect to the phase angle is different from that of an incandescent lamp, and therefore the external setting unit 3 comprising a volume is configured, the operation setting position is Thus, when the type of the illumination load LO is different, the relationship of the illuminance ratio (%) to the volume manipulated variable (%) is different from that of the incandescent lamp (A) and the case of including the capacitor (B) as shown in FIG. However, in the case of the present embodiment, by calculating the effective value of the load current flowing through the illumination load LO, the operation setting position of the volume of the external setting unit 3, that is, a predetermined dimming level is obtained. Self Therefore, even if the type of the illumination load LO is different, the same as the volume setting position of the external setting unit 3 regardless of the type of the illumination load LO. There is an advantage that the relative brightness can be set.
[0039]
The circuit configuration of the present embodiment is based on FIG. 1, and the shunt resistor R3 shown in FIG. 3 is used as the load current detection element, so that the circuit configuration is not particularly shown. Further, a load current may be detected using a magnetic detection sensor (Hall sensor) or a current transformer instead of the shunt resistor R3.
[0040]
  (Embodiment3)
  By the way, when using a dimmable bulb-type fluorescent lamp load as the illumination load LO, a voltage higher than a predetermined voltage is required to turn on the fluorescent lamp at the initial start, but the setting of the external setting unit 3 of the phase control device is required. Is set to the dimming level position corresponding to the minimum phase angle, there is a problem that the fluorescence does not light.
[0041]
Therefore, in this embodiment, the circuit of FIG. 1 is provided with a shunt resistor R3 as a load current detection element for detecting the load current as shown in FIG. 3, and the operation mode of the drive control circuit 22 of the control unit 2 is set to a low voltage at the start of operation. The phase input test mode A can be set as shown in FIG. 6, and in this test mode, the drive control circuit 22 sets the above-described periods T1 and T2 and detects it by the shunt resistor R3 generated at the switching time of the IGBT Q3. Whether or not the illumination load LO is a fluorescent lamp load including a ballast is determined based on the presence or absence of the load current value.
[0042]
In other words, unlike an incandescent lamp that is a resistive load, in the case of a fluorescent lamp load, only the ballast leakage current flows and the main current does not flow in the secondary no-load state that is not lit. It is possible to automatically determine whether or not the illuminated load LO is a fluorescent lamp load including a ballast.
[0043]
If the determination result is a fluorescent lamp load, the operation shifts to operation B for conducting at the phase angle at which the maximum power is reached, and the fluorescent lamp of the illumination load LO, which is the fluorescent lamp load, is reliably started and lit. In C, the control is shifted to the phase control based on the phase angle with respect to the dimming level set from the outside.
[0044]
Thus, according to this embodiment, since the fluorescent lamp is reliably turned on and then the predetermined phase control is performed, the problem that the fluorescent lamp does not turn on can be solved. Type fluorescent lamp load can be dimmed.
[0045]
The load current may be detected using a magnetic detection sensor (Hall sensor) or a current transformer instead of the shunt resistor R3.
[0046]
  In addition, the function of the drive control circuit 2 is an embodiment1And2Function ofTheIt may be added.
  (Embodiment4)
  Embodiment above3In the test mode operation at the time of power-on, phase control is performed so that the maximum power is obtained when it is determined that the load is a fluorescent lamp. In this embodiment, as shown in FIG. When the load is determined, the phase angle is sequentially increased as shown in B1... B4 as shown in the figure to bring the fluorescent lamp of the fluorescent lamp load to start-up lighting. The operation is characterized in that the drive control circuit 22 of the control unit 2 has a function of shifting to phase control for the light control level set by the external setting unit 3 in the operation C.
[0047]
  That is, the embodiment3Then, when the lighting load LO is determined to be a fluorescent lamp load, it is controlled to start with the phase angle that is the maximum power, and then controlled with the set phase angle, so the set phase is the minimum phase angle When the power is turned on, the amount of light changes greatly, and this large change in the amount of light makes the user feel uncomfortable in the same way as when flickering occurs. In particular, when it is used for applications that require production, the change in the amount of light becomes a problem.
[0048]
On the other hand, in the present embodiment, when the power is turned on, the initial starting lighting can be performed at the minimum phase angle at which the fluorescent lamp can be started lighting, so that the change in the amount of light can be minimized, and the user can There is an advantage that no discomfort is given.
[0049]
The circuit configuration of the present embodiment is a combination of FIG. 1 and the configuration of FIG. 3, and is not particularly shown here. Further, the load current may be detected using a magnetic detection sensor (Hall sensor) or a current transformer instead of the shunt resistor R3.
[0050]
  In addition, the function of the drive control circuit 2 is an embodiment1And2Function ofTheIt may be added.
  (Embodiment5)
  The present embodiment is a combination of the circuit configuration shown in FIG. 3 based on the circuit configuration of FIG. 1, but the feature of the present embodiment is that the waveform of the load current is applied to the drive control circuit 22 of the control unit 2. Stores each half cycle and compares the reference waveform registered in advance or the waveform for each cycle to provide a function to detect the occurrence of an abnormal current waveform. When there is a function to stop phase control and an illumination load LO composed of a bulb-type fluorescent lamp is connected, after the illumination load LO is turned on as shown in FIG. When the applied voltage of the lighting load LO is turned off to become the lighting maintenance voltage (ignition voltage) or less, the drive control circuit 22 stores the phase angle corresponding to the voltage at that time. After the memorized phase angle Even if the operation amount of the volume of the external setting unit 3 for setting, so as to maintain the lighting of the lighting load LO in off non phase angle of the phase angle immediately before, has the function of controlling so that is not turned offPointThere is a feature.
[0051]
Thus, when an abnormality occurs in the illumination load LO, the state cannot be grasped on the phase control device side, and there is a risk of ignition due to heat generation. In this embodiment, as shown in FIG. For comparison of the detected load current waveform with the basic waveform in which the drive control circuit 22 is set, the difference between the waveforms on the time axis is compared, and for example, an abnormal waveform such as X in FIG. 8 is detected. Since the phase control is stopped, safety can be ensured. Also, if the lighting load LO is a bulb-type fluorescent lamp load, the fluorescent lamp will be turned off when the volume of the external setting unit 3 is operated in a direction to decrease the illuminance ratio and become the ignition voltage or less. However, in the present embodiment, the fact that the light was turned off by the first volume operation is stored, and the subsequent operation is not set to a phase angle smaller than that phase angle. As shown in FIG. 10, even if the volume is operated up to the operation amount corresponding to the above-described illuminance ratio to be turned off, comfortable phase control can be performed to ensure the minimum illuminance ratio that can be kept on.
[0052]
  The function to maintain this lighting is the aboveBasic form andEmbodiment 1 thru | or4You may have any. MaThe function of the drive control circuit 22Basic form andEmbodiment 1 thru | or4Any of these may be used.
[0053]
  By the wayBasic form andEmbodiment 1Or 2Then, although it is the structure using a triac, the structure using a thyristor may be sufficient.
[0054]
【The invention's effect】
  According to a first aspect of the present invention, there is provided a first switch circuit which is inserted between an AC power source and a lighting load and is composed of a reverse-blocking or bidirectional three-terminal thyristor and a self-extinguishing switch element. A second switch circuit connected to both ends of the circuit; and a control unit that controls ignition conduction of the three-terminal thyristor and driving of the self-extinguishing switch element, and sets the dimming level of the illumination load. External control means is provided, and during the phase control operation, the control unit sets the self-extinguishing switch element in a unit of time divided from the phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting means. A period for gently increasing the load voltage applied to the illumination load through the self-extinguishing switch element is set through the self-extinguishing switch element, and the three-terminal thyristor is ignited through this period. Since the phase control to stop the drive control of the rear the self extinguishing type switching elements, bringing rise to moderate the load voltage by the drive of the self extinguishing type switching element is conducting beginningByThe generation of noise can be suppressed, and the self-extinguishing switch element is turned off and the load current is caused to flow by the ignition conduction of the three-terminal thyristor having a small on-resistance, so that it is possible to suppress heat generation.Moreover, load current detecting means for detecting the current flowing through the lighting load is provided, and the control unit detects a change in the transient state of the lighting load from the load current detected by the load current detecting means. Since the above period is set based on this, there are effects that noise reduction and heat generation can be reduced within a control range in which no malfunction occurs.
[0055]
The invention of claim 2 is the lighting load according to claim 1, wherein the lighting load includes an inductive component, a capacitive component, or both components, and the control unit changes the load current from a transient state to a steady state during the period. Since it is set to a period required until it becomes possible, it is possible to eliminate a malfunction in an excessive region where an oscillating current due to an inductive component or a capacitive component flows, so that the user can comfortably perform phase control.
[0057]
  Claim3The invention of claim 1Or 2In the invention of,UpThe control unit has a function of calculating an integral value for each cycle of the load current detected by the load current detecting means, and calculating an effective power to be supplied to the lighting load from the integral value, and from the effective power, the external setting means Since the phase angle corresponding to the dimming level set in is set, the dimming can be adjusted to the same relative brightness corresponding to the set dimming level of the external setting unit even if the type of illumination load is different. There is an effect.
[0058]
  Claim4The invention of claim 1 to claim 13In any invention of,UpThe control unit starts the period at a phase angle at which the applied voltage of the illumination load is a low voltage at which the fluorescent lamp does not start, and determines whether or not the load current is detected by the load current detecting means, so that no load current is detected. Sometimes it is equipped with a test mode operation function that determines that the illumination load is a fluorescent lamp load including a ballast and a fluorescent lamp. When this test mode operation function determines that the load is a fluorescent lamp load, the illumination load is supplied with maximum power. After performing phase control with the phase angle, the phase shifts to the phase control of the phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting means, so this is automatically recognized when the lighting load is a fluorescent lamp load. Thus, it is possible to reliably control the lighting of the fluorescent lamp with the fluorescent lamp load, and to perform a predetermined phase control after the lighting, so that it is possible to provide the user with comfortable operability without the trouble of operation. There is a result.
[0059]
  Claim5The invention of claim 1 to claim 14In any invention of,UpThe controller starts the period at a phase angle where the applied voltage of the lighting load is a low voltage at which the fluorescent lamp does not start, and the lighting load is a ballast and fluorescent lamp when there is no load current detected by the load current detecting means It is equipped with a test mode operation function that determines that the load is a fluorescent lamp load, and when the test mode operation function determines that it is a fluorescent lamp load, it performs phase control to sequentially increase the phase angle of phase control start to the illumination load, After the lighting of the fluorescent lamp load is confirmed by the load current detection, the control shifts to the phase control of the phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting means. In addition to the effect of the invention of claim 5 The phase angle for starting and lighting the fluorescent lamp load can be set to the minimum phase angle that can be lit, the change in the amount of light at the time of lighting can be minimized, and the user is not uncomfortable. That.
[0060]
  Claim6The invention of claim 1 to claim 15In any invention of,UpThe controller has a function of storing the waveform in each cycle of the load current waveform output from the load current detecting means every cycle, and determining whether or not the stored load current waveform is an abnormal waveform. When this is done, the phase control is stopped, so that there is an effect that ignition due to heat generation of the element at the time of abnormality can be prevented in advance.
[0061]
  Claim7The invention of claim 1 to claim 16In any one of the inventions, the control unit has a function of making the minimum dimming level that can be set by the external setting means correspond to the phase angle that can maintain the lighting state of the lighting load. Even if the dimming level corresponding to the phase angle at which the extinction occurs is set to be operated, the dimming level is not set below the dimming level at which the dimming does not go off, so that phase control comfortable for the user can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionBasicformStateIt is a circuit block diagram.
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the above.
FIG. 3 is an embodiment of the present invention.1It is a circuit block diagram of the principal part.
FIG. 4 is an embodiment of the present invention.2It is explanatory drawing of the subject which is going to solve.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 6 is an embodiment of the present invention.3FIG.
FIG. 7 is an embodiment of the present invention.4FIG.
FIG. 8 is an embodiment of the present invention.5It is explanatory drawing of setting operation.
FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the operation.
FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a conventional example.
FIG. 12 is a circuit configuration diagram of another conventional example.
FIG. 13 is a waveform diagram for explaining the problem of the conventional example.
FIG. 14 is an explanatory waveform diagram of a problem of another conventional example.
[Explanation of symbols]
  1 Diode bridge circuit
  2 Control unit
  21 Power supply circuit
  22 Drive control circuit
  3 External setting section
  LO Lighting load
  AC commercial AC power supply

Claims (7)

交流電源と照明負荷との間に挿入し、逆阻止若しくは双方向の3端子サイリスタからなる第1のスイッチ回路と、
自己消弧型スイッチ素子からなり、上記第1のスイッチ回路の両端に接続される第2のスイッチ回路と、
上記3端子サイリスタの点弧導通及び自己消弧型スイッチ素子の駆動を制御する制御部と
上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段とを備えるとともに、
上記照明負荷の調光レベルを設定する外部設定手段を付設し、
上記制御部は位相制御動作時に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する位相角から時間的に分割した区間単位で上記自己消弧型スイッチ素子を制御駆動して該自己消弧型スイッチ素子を通じて上記照明負荷に印加される負荷電圧を緩やかに上昇させる期間を設定し、この期間を経て上記3端子サイリスタを点弧導通させた後上記自己消弧型スイッチ素子の制御駆動を停止させる位相制御を行うにあたっては、
上記負荷電流検出手段の検出する負荷電流から上記照明負荷の過渡的な状態の変化を検出して、この検出に基づいて上記期間を設定することを特徴とする位相制御装置。
A first switch circuit which is inserted between an AC power source and a lighting load, and which comprises a reverse blocking or bidirectional three-terminal thyristor;
A second switch circuit comprising a self-extinguishing switch element and connected to both ends of the first switch circuit;
A control unit for controlling ignition conduction of the three-terminal thyristor and driving of the self-extinguishing switch element ;
Load current detection means for detecting the current flowing through the lighting load, and
An external setting means for setting the dimming level of the lighting load is attached.
During the phase control operation, the control unit controls and drives the self-extinguishing switch element in units of sections divided in time from the phase angle corresponding to the dimming level set by the external setting means. A period for gradually increasing the load voltage applied to the lighting load through the type switch element is set, and after this period, the three-terminal thyristor is turned on and then the control drive of the self-extinguishing type switch element is stopped. in making the phase control to,
A phase control device, characterized in that a transitional change in the lighting load is detected from a load current detected by the load current detecting means, and the period is set based on the detection .
上記照明負荷が誘導成分若しくは容量成分又は両成分を含む照明負荷であって、上記制御部は上記期間として負荷電流が過渡状態から定常状態になるまでに要する期間に設定することを特徴とする請求項1記載の位相制御装置。  The illumination load is an illumination load including an inductive component, a capacitive component, or both components, and the control unit sets the period required for the load current to change from a transient state to a steady state as the period. Item 2. The phase control device according to Item 1. 上記制御部は、上記負荷電流検出手段の検出する負荷電流のサイクル毎の積分値を求めるとともに、該積分値から上記照明負荷に供給する実効電力を算出する機能を備え、この実効電力から上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角を設定することを特徴とする請求項1又は2記載の位相制御装置。 The control unit has a function of calculating an integral value for each cycle of the load current detected by the load current detecting means and calculating an effective power to be supplied to the lighting load from the integral value. 3. The phase control apparatus according to claim 1, wherein the phase angle corresponding to the light control level set by the setting means is set . 上記制御部は、上記照明負荷の印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記期間を開始するとともに上記負荷電流検出手段の負荷電流の検出の有無を判断し、負荷電流の検出が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負荷に最大電力を供給する位相角で位相制御を行った後に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか記載の位相制御装置。 The control unit starts the period at a phase angle at which the applied voltage of the lighting load is a low voltage at which the fluorescent lamp does not start, determines whether or not the load current is detected by the load current detecting means, and detects the load current. The test mode operation function is used to determine that the lighting load is a fluorescent lamp load including a ballast and fluorescent lamp when there is no light. 4. The method according to claim 1 , wherein after the phase control is performed with the phase angle to be supplied, the phase control of the phase angle corresponding to the light control level set by the external setting means is performed. The phase control device described. 上記制御部は、上記照明負荷の印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記期間を開始し、その時に負荷電流検出手段が検出する負荷電流が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負荷に位相制御開始の位相角を順次増大させる位相制御を行い、負荷電流検出によって蛍光灯負荷の点灯が確認された後に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行することを特徴とする請求項1乃至4の何れか記載の位相制御装置。 The controller starts the period at a phase angle at which the applied voltage of the lighting load is a low voltage at which the fluorescent lamp does not start, and the lighting load is stabilized when there is no load current detected by the load current detecting means at that time. And a test mode operation function for judging that the load is a fluorescent lamp load including a fluorescent lamp, and when the test mode operation function judges that the load is a fluorescent lamp load, the phase control for sequentially increasing the phase angle of the phase control start to the illumination load And after the lighting of the fluorescent lamp load is confirmed by the load current detection, the phase shift to phase control corresponding to the dimming level set by the external setting means is performed. 5. The phase control device according to any one of 4. 上記制御部は、上記負荷電流検出手段から出力される負荷電流波形の各サイクルにおける波形を毎サイクル記憶し、この記憶する負荷電流波形が異常波形か否かを判断する機能を備え、異常波形と判断された際に、位相制御を停止させることを特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の位相制御装置。 The control unit stores a waveform in each cycle of the load current waveform output from the load current detection unit, and has a function of determining whether or not the stored load current waveform is an abnormal waveform. 6. The phase control apparatus according to claim 1 , wherein the phase control is stopped when the determination is made . 上記制御部は、上記外部設定手段が設定可能な最小な調光レベルを、上記照明負荷の点灯状態が維持できる位相角に対応させる機能を備えていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか記載の位相制御装置 7. The control unit according to claim 1, wherein the control unit has a function of making a minimum dimming level that can be set by the external setting unit correspond to a phase angle at which the lighting state of the lighting load can be maintained . Any one of the phase control apparatuses .
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