JP4370832B2 - Light control device - Google Patents

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JP4370832B2
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    • H05B39/04Controlling
    • H05B39/08Controlling by shifting phase of trigger voltage applied to gas-filled controlling tubes also in controlled semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B41/38Controlling the intensity of light
    • H05B41/39Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己消弧形制御素子を備えた第1の位相制御回路とサイリスタを備えた第2の位相制御回路とを備えた調光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自己消弧形制御素子を備えた第1の位相制御回路とサイリスタを備えた第2の位相制御回路とを並列接続して交流電源と負荷との間に直列に介在させて、交流電圧半波の所望位相で第1の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、その導通がほぼ飽和したときに第2の位相制御回路のサイリスタにトリガー信号を供給してこれを点弧させることによって順位相制御を行わせるように構成した調光装置は、既知である(例えば、特許文献1の請求項5および図12参照。)。
【0003】
特許文献1によれば、順位相制御の開始時に傾斜制御が行われるので、負荷や負荷回路に直列に挿入されたリアクタからの音響ノイズの発生が抑制されるとともに、傾斜制御後は、抵抗が相対的に小さいサイリスタのオンにより負荷電流が主としてサイリスタ側を流れるので、調光装置の発熱が少なくなる。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−338395号公報
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に示す従来技術においては、軽負荷の場合、サイリスタが点弧するのに十分なトリガー電流が流れないために、サイリスタがオンしないときがあるので、これを回避するべくサイリスタのトリガー信号を交流電圧半波の終端まで継続させるように構成している。
【0005】
ところが、上記従来技術においては、交流電圧の極性が反転して次の半波になっても、サイリスタが引続きオンしてしまうことがあり、このときに負荷に明るさのちらつきが発生するという問題がある。これに対しては、既知のように負荷と並列にダミー抵抗器を接続すれば、上記のように交流電圧半波の終端まで継続するトリガー信号を供給しなくても、軽負荷時にサイリスタを確実にオンさせることができる。しかし、このような構成では、電力損失が増大するとともにコストアップになるという問題がある。
【0006】
本発明は、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止した調光装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の調光装置は、交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第1の位相制御回路と;交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第2の位相制御回路と;第1および第2の位相制御回路と負荷との間に直列的に配設された負荷電流を検出する負荷電流検出手段と;交流電圧半波の所望位相で第1の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、負荷電流検出手段の検出データに基づいて負荷の大きさを求め、負荷の大きさが所定値以下のときには第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給しないで、第1の位相制御回路のみにより位相制御を行せるように構成された制御手段と;を具備していることを特徴としている。
【0008】
本発明おいて、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。本発明の調光装置は、位相制御回路およびこれを直接制御する制御手段を構成要件とするパワー回路部分いわゆる調光ユニットの構成に関するものであり、実際には照明を演出する調光制御回路部分を付加して使用されることが多い。しかし、本発明は、このような組み合わせに限定されるものではない。
【0009】
<第1の位相制御手段について> 第1の位相制御手段は、後述する制御手段により制御されて交流電圧の位相制御の立上り時および軽負荷時の位相制御全体を担当する。
【0010】
また、第1の位相制御回路は、自己消弧形制御素子を備えていて、交流電圧の位相制御の立上り時に後述する制御手段により制御されて交流電圧半波の所望位相で順位相制御による位相制御を開始する。自己消弧形制御素子としては、例えばIGBT、MOSFET、SITなどを用いることができる。そして、順位相制御の際に、電流の立ち上がりを傾斜的に増加させる、いわゆる傾斜制御、換言すればリニア形のオン動作を行うものとする。
【0011】
交流電源電圧を位相制御するための回路構成は、特定の回路に限定されない。例えば、一対の自己消弧形制御素子を逆極性に直列接続し、一対の自己消弧形制御素子のそれぞれにダイオードを逆極性に並列接続した構成やダイオードブリッジの対向する一対の頂点間に一つの自己消弧形制御素子を接続した構成などを用いることができる。
【0012】
<第2の位相制御手段について> 第2の位相制御手段は、後述する制御手段により制御されて交流電圧の位相制御の立上り後に負荷電流の通流を担当し、軽負荷時には作動しない。
【0013】
また、第2の位相制御回路は、交流電源ラインに挿入されて、軽負荷時でない負荷状態のときに交流電圧半波の所望位相において、第1の位相制御回路に引続いて後述する制御手段によってオン動作制御されるサイリスタを備えている。なお、交流電源電圧を位相制御するための回路構成は、特定の回路に限定されない。典型的には、一対のサイリスタを逆並列接続した構成などを用いることができる。
【0014】
<負荷電流検出手段について> 負荷電流検出手段は、文字どおり負荷電流を検出する手段である。負荷電流を検出するための具体的な手段は特定の構成に限定されない。例えば、電流変成器、電流検出用抵抗器、半導体電流検出器などを適宜用いることができる。また、負荷電流検出手段の挿入位置は、調光装置の出力端すなわち負荷と第1および第2の位相制御回路との間に直列的に配設されている。
【0015】
<制御手段について> 制御手段は、第1および第2の位相制御回路を以下説明するように協調して制御する。すなわち、制御手段は、負荷電流検出手段の検出データに基づいて負荷の大きさを求める。そして、軽負荷時でない負荷状態のときに交流電圧半波の所望位相において、まず第1の位相制御回路を、その自己消弧形制御素子を傾斜制御することにより動作させ、次にその導通すなわち負荷電流がほぼ飽和状態になったときに、第2の位相制御回路のサイリスタにトリガー信号好ましくは短時間トリガー信号を供給して位相制御動作を行わせる。なお、本発明において、「短時間トリガー信号」とは、サイリスタの点弧に要する時間だけ連続するが、交流電圧半波の終了より以前に、少なくともリセット時間を確保して終了する相対的に持続時間の短いトリガー信号をいう。また、制御手段は、トリガー信号好ましくは短時間トリガー信号をサイリスタに供給するとともに、少なくともこのときには自己消弧形制御素子をオンさせる。なお、第2の位相制御回路のサイリスタに供給するトリガー信号は、短時間トリガー信号であるのが好ましいが、特許文献1におけるのと同様な交流電圧半波の終端近くまで連続するトリガー信号であっても、リセット期間が確保されていればよい。
【0016】
制御手段の上記の構成に伴って第1の位相制御回路は、サイリスタの短時間トリガー信号が供給される間オフされるとともに、短時間トリガー信号の終了とほぼ同時に再びオンしてもよい。または、傾斜制御に引続いてサイリスタの短時間トリガー信号が供給される間も継続しオンしていてもよい。なぜなら、自己消弧形制御素子は、その導通時の電圧降下がサイリスタのそれより大きいので、オンしている間でもサイリスタをオン制御することができるからである。
【0017】
また、制御手段は、負荷電流検出手段の検出データに基づいて求めた負荷の大きさが所定値以下すなわち軽負荷のときには、サイリスタに対するトリガー信号を供給しない一方、第1の位相制御回路を動作させる。なお、「負荷の大きさ」とは、負荷電力または負荷電流の大きさをいう。また、第1の位相制御回路を動作させるためには、自己消弧形制御素子に対する駆動信号を供給するが、傾斜制御に連続して駆動信号を供給し続けてもよいし、短時間の遮断期間の後に駆動信号を供給してもよい。さらに、「負荷が所定値以下すなわち軽負荷のとき」とは、所望により適宜設定することができる。しかし、定格電流の20%以下に設定するのが実用上比較的妥当な値である。
【0018】
さらに、制御手段は、軽負荷以外の負荷の時には傾斜制御以外のときには、軽負荷時と同様に第1の位相制御回路を制御することができる。しかし、所望により第1の位相制御回路を動作させなくてもよい。
【0019】
<本発明の作用について> 本発明は、以上の構成を具備していることにより、負荷の程度の如何にかかわらず、制御手段による制御により位相制御の立上り時には第1の位相制御回路の自己消弧形制御素子により傾斜制御が行われ、その導通がほぼ飽和したときに第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号が供給されるので、サイリスタがオンして以後の負荷電流の通流を担当して、位相制御が行われる。
【0020】
次に、短時間トリガー信号を供給する場合について説明する。すなわち、交流電圧半波において、最初第1の位相制御回路が傾斜動作により作動して負荷電流の位相制御を開始する。第1の位相制御回路において、自己消弧形制御素子の導通すなわち負荷電流がほぼ飽和すると、次に第2の位相制御回路のサイリスタに対して制御手段から短時間トリガー信号が供給される。負荷が小さい、すなわち軽負荷でなければ、サイリスタは、短時間トリガー信号が供給されたときにオンする。サイリスタがオンすると、たとえ自己消弧形制御素子が継続してオンしていたとしても、負荷電流は、導通時の電圧降下が自己消弧形制御素子のそれより小さい第2の位相制御回路のサイリスタ中を流れる。
【0021】
交流電圧半波が終了して、その極性が反転したときには、既に短時間トリガー信号が終了していて、しかもリセット時間も経過しているので、サイリスタは自動的に、しかも確実にオフする。
【0022】
交流電圧の極性が反転して次の半波になると、再び上記と同じ動作が反対極性の交流電圧半波においても繰り返される。そうして、負荷の位相制御すなわち調光が行われる。
【0023】
次に、軽負荷時の動作について説明する。すなわち、負荷電流検出手段からの負荷電流の検出データに基づいて制御手段において求めた負荷の大きさが予め設定した値以下のときには、第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給しない。また、同時に第1の位相制御回路の自己消弧形制御素子に対して駆動信号を供給する。その結果、軽負荷時には、第1の位相制御回路のみで位相制御が行われる。したがって、サイリスタの点弧失敗による明るさのちらつき発生を防止できる。また、自己消弧形制御素子は、前述のとおりサイリスタより導通時の電圧降下が大きいが、軽負荷なので、発熱による実用上の問題はない。
【0024】
以上説明した本発明の特長を整理すると、以下のとおりである。
【0025】
1.軽負荷時にサイリスタをオンさせないで、自己消弧形素子を備えた第1の位相制御回路により位相制御を行うので、サイリスタがオンしないことによる明るさのちらつき発生を防止できる。
【0026】
2.第1の位相制御回路の自己消弧形素子による位相制御は、軽負荷時のみであるから、発熱による実用上の問題はない。
【0027】
3.その他の特徴
(1)定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。自己消弧形制御素子は、傾斜制御によるオン動作および軽負荷時位相制御を行うだけでなので、第1の位相制御回路が担当する負荷電流を小さく設定することができる。したがって、定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。
(2)負荷が音響ノイズを発生しない。第1の位相制御回路の自己消弧形制御素子による傾斜制御により、負荷電流の立ち上がりが緩やかに(di/dtが小さく)なり、負荷が音響ノイズを発生しなくなる。
(3)自己消弧形制御素子が破損しにくい。自己消弧形制御素子を常に最大瞬間許容電流値以下で使用できるので、自己消弧形制御素子が破損しにくい。
(4)軽負荷時におけるサイリスタをオンさせるために負荷と並列に接続するダミー抵抗が不要になる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0029】
図1および図2は、本発明の調光装置における第1の参考例を示し、図1は回路ブロック図、図2は各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。図1において、ASは交流電源、DMは調光装置、ILは負荷である。
【0030】
交流電源ASは、商用交流電源などからなる。
【0031】
調光装置DMは、第1の位相制御回路PC1、第2の位相制御回路PC2および制御手段CCからなり、入力端が交流電源ASの両極から延在する一対の交流電源ラインl1、l2および負荷ILを介して交流電源ASに接続する。
【0032】
第1の位相制御回路PC1は、一方の交流電源ラインl1に直列に挿入されて、交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えている。本実施の形態においては、一対の自己消弧形制御素子Q1、Q2および一対のダイオードD1、D2からなる。そして、一対の自己消弧形制御素子Q1、Q2は、例えばIGBTからなり、互いに逆極性に、かつ、交流電源ラインl1に直列に接続している。また、一対のダイオードD1、D2は、それぞれの自己消弧形制御素子Q1、Q2に逆並列に接続している。
【0033】
第2の位相制御回路PC2は、同様に一方の交流電源ラインl1に直列に挿入され、したがって第1の位相制御回路PC1に並列に接続して、交流電圧を位相制御するサイリスタを備えている。本実施の形態においては、一対のサイリスタT1、T2からなる。そして、一対のサイリスタT1、T2は、互いに逆並列接続している。
【0034】
制御手段CCは、マイコンを含んで構成され、交流電源ASから付勢されて作動して、第1および第2の位相制御回路PC1、PC2が協調し合うように制御する。すなわち、電源電圧半波に対して最初に第1の位相制御回路PC1による傾斜制御による位相制御を行わせる。自己消弧形制御素子Q1、Q2の導通すなわち負荷電流がほぼ飽和したら、第2の位相制御回路PC2のサイリスタT1、T2に対して短時間トリガー信号を供給してサイリスタT1、T2をオンさせると、第1の位相制御回路PC1に代わって第2の位相制御回路PC2が位相制御を行う。
【0042】
負荷ILは、白熱電球からなる。
【0035】
次に、図2を参照して、本参考例における調光装置の回路動作について説明する。なお、図2において、(a)は交流電源電圧波形、(b)は自己消弧制御素子の駆動信号電流波形、(c)は短時間トリガー信号電流波形、(d)は位相制御出力電圧波形、をそれぞれ概念的に示している。
【0036】
すなわち、図2(a)に示す正弦波の交流電圧半波の所望位相で自己消弧形制御素子Q1の制御端子回路に図2(b)に示す正極性の駆動信号電流のうち最初の前縁が傾斜している第1の信号部分Aを流すと、自己消弧形制御素子Q1が第1の信号部分Aの傾斜にしたがって傾斜動作を開始して、負荷電流が交流電源ACの図1において上側の極、交流電源ラインl1、自己消弧形制御素子Q1、ダイオードD2、負荷IL、交流電源ラインl2および交流電源ACの図1において下側の極の経路を負荷電流が順次増加しながら流れ、位相制御の立上り時の傾斜動作が行われる。
【0037】
負荷電流がほぼ飽和すると、制御手段CCは、次に第1の信号部分Aを停止すると同時に図2(c)に示す短時間トリガー信号電流をサイリスタT1のゲート回路に流す。これにより、今度はサイリスタT1がオンするので、図2(d)に示す位相制御出力電圧が負荷ILに印加され、これに伴って負荷電流が第1の位相制御回路PC1から第2の位相制御回路PC2のサイリスタT1へ代わるが、それ以外は上記の経路を流れる。
【0038】
短時間トリガー信号電流が終了すると、サイリスタT1は、オン状態を維持する。そして、制御手段CCは、第1の位相制御回路PC1の自己消弧形制御素子Q1の駆動信号電流を、図2(b)の第2の部分Bに示すように、再び流すので、自己消弧形制御素子Q1は、再度オンする。しかし、自己消弧形制御素子Q1に並列接続するサイリスタT1の電圧降下の方が小さいので、負荷電流は自己消弧形制御素子Q1に流れない。
【0039】
したがって、軽負荷時に短時間トリガー信号電流によってサイリスタT1がオンしないときがあっても、サイリスタT1に代わって自己消弧形制御素子Q1が負荷電流を流す。
【0040】
そうして、交流電圧が極性反転して反対極性の半波が交流電源ラインl1、l2間に印加されると、今度は第1の位相制御回路PC1の自己消弧形制御素子Q2およびダイオードD1がオンし、第2の位相制御回路PC2のサイリスタT2がオンするが、図2の右半分に示されているように、上記と同様に動作する。その結果、交流電圧それぞれの極性の半波ごとに位相制御が行われる。
【0041】
図3は、本発明の調光装置における第2の参考例を示す各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。なお、図2と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、請求項1の発明に対応する。
【0042】
すなわち、本参考例は、第1の位相制御回路PC1の自己消弧形制御素子Q1に対する駆動信号電流の図2における第1の部分Aと第2の部分Bが連続している点で異なる。なお、回路動作は、第1の参考例におけるのと基本的に同様である。
【0043】
図4および図5は、本発明の調光装置におけるの一実施の形態を示し、図1は回路ブロック図、図2は各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。なお、各図において、図1および図2と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、請求項2の発明に対応する。
【0044】
すなわち、本実施の形態においては、負荷電流検出手段CDを具備しており、その検出データは、制御手段CCに制御入力する。負荷電流検出手段CDは、電流変成器からなり、第1および第2の位相制御回路PC1、PC2と負荷ILとの間において交流電源ラインl1に磁気結合している。そして、負荷電流を検出して、後述する制御手段CCに制御入力する。
【0045】
そうして、負荷電流が所定値以下であると、制御手段CCは、第2の位相制御回路PC2のサイリスタT1、T2に対するトリガー信号電流の供給を停止する。そのため、第1の位相制御回路PC1の自己消弧形制御素子Q1、Q2が代わって位相制御を行う。
【0046】
【発明の効果】
発明によれば、制御手段が負荷電流検出手段の検出データに基づいて負荷の大きさを求め、負荷の大きさが所定値より大きい軽負荷でないときには、交流電圧半波の所望位相で第1の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、負荷の大きさが所定値以下のときには第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給しないで、第1の位相制御回路のみにより位相制御を行せるように構成された制御手段とを具備していることにより、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止する調光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の調光装置における第1の参考例を示す回路ブロック図
【図2】同じく各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図3】本発明の調光装置における第2の参考例を示す各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図4】本発明の調光装置における実施の形態を示す回路ブロック図
【図5】同じく各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【符号の説明】
AS…交流電源、CC…制御手段、CD…負荷電流検出手段、DM…調光装置、IL…負荷、l1、l2…交流電源ライン、PC1…第1の位相制御回路、PC2…第2の位相制御回路、Q1、Q2…自己消弧形制御素子、T1、T2…サイリスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light control device including a first phase control circuit including a self-extinguishing control element and a second phase control circuit including a thyristor.
[0002]
[Prior art]
A first phase control circuit provided with a self-extinguishing control element and a second phase control circuit provided with a thyristor are connected in parallel and interposed in series between an AC power source and a load so that an AC voltage half wave The self-extinguishing control element of the first phase control circuit is operated by tilt control at the desired phase of the first phase, and when the conduction is almost saturated, a trigger signal is supplied to the thyristor of the second phase control circuit. A light control device configured to perform the order phase control by arcing is known (see, for example, claim 5 of FIG. 1 and FIG. 12).
[0003]
According to Patent Document 1, since the tilt control is performed at the start of the rank phase control, the generation of acoustic noise from the load or the reactor inserted in series in the load circuit is suppressed, and the resistance is reduced after the tilt control. Since the load current flows mainly on the thyristor side when the relatively small thyristor is turned on, heat generation of the dimmer is reduced.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-338395 [Problem to be Solved by the Invention]
In the prior art disclosed in Patent Document 1, in the case of a light load, since a trigger current sufficient for starting the thyristor does not flow, the thyristor may not be turned on. Is continued until the end of the AC voltage half-wave.
[0005]
However, in the above-described prior art, even if the polarity of the AC voltage is reversed and the next half-wave is reached, the thyristor may continue to be turned on. There is. In contrast, if a dummy resistor is connected in parallel with the load as is known, the thyristor can be reliably operated at light loads without supplying a trigger signal that continues until the end of the AC voltage half-wave as described above. Can be turned on. However, such a configuration has a problem that power loss increases and costs increase.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light control device that prevents the occurrence of brightness flicker due to a failure in starting a thyristor at a light load.
[0007]
[Means for achieving the object]
A dimming device according to a first aspect of the present invention includes a first phase control circuit having a self-extinguishing control element that is inserted into an AC power supply line and controls the phase of the AC voltage; and inserted into the AC power supply line. A second phase control circuit having a thyristor for phase-controlling; a load current detecting means for detecting a load current arranged in series between the first and second phase control circuits and the load ; When the self-extinguishing control element of the first phase control circuit is operated by tilt control at the desired phase of the voltage half-wave, and when the conduction is almost saturated, the thyristor of the second phase control circuit In addition to supplying a trigger signal, the load size is obtained based on the detection data of the load current detecting means. When the load size is equal to or smaller than a predetermined value, the trigger signal is sent to the thyristor of the second phase control circuit. Don't supply It is characterized in that it comprises a; and configured the control means so that I line phase control only by the first phase control circuit.
[0008]
Definition and technical meaning of Oite the present invention, unless otherwise specified terms shall be as follows. The dimming device of the present invention relates to a configuration of a power circuit portion so-called dimming unit that has a phase control circuit and a control means for directly controlling the phase control circuit, and actually a dimming control circuit portion that produces lighting. Is often used in addition. However, the present invention is not limited to such a combination.
[0009]
<Regarding First Phase Control Unit> The first phase control unit is controlled by a control unit to be described later, and takes charge of the entire phase control at the time of rising of the phase control of the AC voltage and light load.
[0010]
Further, the first phase control circuit includes a self-extinguishing control element, and is controlled by a control means to be described later at the start of the AC voltage phase control so that the phase of the AC voltage half-wave is a phase by the rank phase control. Start control. As the self-extinguishing control element, for example, IGBT, MOSFET, SIT or the like can be used. In order phase control, so-called tilt control that increases the rising of the current in a gradient manner, in other words, linear on-operation is performed.
[0011]
The circuit configuration for controlling the phase of the AC power supply voltage is not limited to a specific circuit. For example, a pair of self-extinguishing control elements are connected in series with opposite polarities, and a diode is connected in parallel with each of the pair of self-extinguishing control elements in parallel with each other, or a diode bridge is connected between a pair of opposing vertices. A configuration in which two self-extinguishing control elements are connected can be used.
[0012]
<Regarding Second Phase Control Unit> The second phase control unit is controlled by a control unit which will be described later, takes charge of the load current after rising of the phase control of the AC voltage, and does not operate at a light load.
[0013]
Further, the second phase control circuit is inserted into the AC power supply line, and in the desired phase of the AC voltage half-wave when the load is not light , the control means to be described later following the first phase control circuit. The thyristor is controlled to be turned on. The circuit configuration for controlling the phase of the AC power supply voltage is not limited to a specific circuit. Typically, a configuration in which a pair of thyristors are connected in reverse parallel can be used.
[0014]
<Regarding Load Current Detection Unit > The load current detection unit literally detects the load current. Specific means for detecting the load current is not limited to a specific configuration. For example, a current transformer, a current detection resistor, a semiconductor current detector, or the like can be used as appropriate. The insertion position of the load current detection means is arranged in series between the output end of the dimmer, that is, the load, and the first and second phase control circuits.
[0015]
<Regarding Control Unit> The control unit controls the first and second phase control circuits in a coordinated manner as described below. That is, the control means obtains the size of the load based on the detection data of the load current detection means. Then, in a desired phase of the AC voltage half-wave in a load state other than a light load , first, the first phase control circuit is operated by controlling the inclination of the self-extinguishing control element, and then the conduction, When the load current is almost saturated, a trigger signal, preferably a short-time trigger signal, is supplied to the thyristor of the second phase control circuit to perform the phase control operation. In the present invention, the “short-time trigger signal” is continuous for the time required for the thyristor to start, but before the end of the AC voltage half-wave, at least a reset time is ensured and the relative duration continues. A short trigger signal. The control means supplies a trigger signal, preferably a short-time trigger signal, to the thyristor and at least turns on the self-extinguishing control element at this time. Although the trigger signal supplied to the thyristor of the second phase control circuit is preferably a short-time trigger signal, it is a trigger signal that is continuous up to near the end of the AC voltage half-wave as in Patent Document 1. However, it is sufficient that the reset period is secured.
[0016]
With the above configuration of the control means, the first phase control circuit may be turned off while the short-time trigger signal of the thyristor is supplied and may be turned on again almost simultaneously with the end of the short-time trigger signal. Alternatively, the thyristor may be kept on while the short-time trigger signal is supplied following the tilt control. This is because the self-extinguishing type control element has a voltage drop when conducting that is larger than that of the thyristor, and thus can turn on the thyristor even while it is on.
[0017]
The control means does not supply a trigger signal to the thyristor and operates the first phase control circuit when the magnitude of the load obtained based on the detection data of the load current detection means is a predetermined value or less, that is, a light load. . The “load magnitude” means the magnitude of load power or load current. In order to operate the first phase control circuit, a drive signal for the self-extinguishing control element is supplied. However, the drive signal may be continuously supplied after the tilt control, or a short-time interruption is performed. A driving signal may be supplied after the period. Furthermore, “when the load is equal to or less than a predetermined value, that is, a light load” can be set as desired. However, setting it to 20% or less of the rated current is a relatively reasonable value for practical use.
[0018]
Further, the control means can control the first phase control circuit when the load is other than the light load, and when the load is other than the slope control, as in the case of the light load. However, the first phase control circuit may not be operated if desired.
[0019]
<Operation of the Present Invention> Since the present invention has the above-described configuration, the first phase control circuit self-extinguishes when the phase control is started up by the control of the control means regardless of the load level. Inclination control is performed by the arc-shaped control element, and when the conduction is almost saturated, a trigger signal is supplied to the thyristor of the second phase control circuit. In charge of the phase control.
[0020]
Next, a case where a short time trigger signal is supplied will be described. That is, in the AC voltage half-wave, the first phase control circuit is first activated by the tilting operation to start the phase control of the load current. In the first phase control circuit, when the self-extinguishing control element is turned on, that is, when the load current is almost saturated, a short time trigger signal is supplied from the control means to the thyristor of the second phase control circuit. If the load is small, that is, not light, the thyristor is turned on when a short time trigger signal is supplied. When the thyristor is turned on, even if the self-extinguishing control element is continuously turned on, the load current of the second phase control circuit is smaller than that of the self-extinguishing control element. Flows through the thyristor.
[0021]
When the AC voltage half-wave is finished and its polarity is reversed, the trigger signal is already finished for a short time and the reset time has passed, so that the thyristor is automatically and reliably turned off.
[0022]
When the polarity of the AC voltage is reversed to the next half wave, the same operation is repeated again for the AC voltage half wave having the opposite polarity. Thus, load phase control, that is, dimming is performed.
[0023]
Next, operation at light load will be described. That is, when the magnitude of the load obtained by the control means based on the load current detection data from the load current detection means is equal to or less than a preset value, no trigger signal is supplied to the thyristor of the second phase control circuit. . At the same time, a drive signal is supplied to the self-extinguishing control element of the first phase control circuit. As a result, when the load is light, the phase control is performed only by the first phase control circuit. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of brightness flicker due to the failure of starting the thyristor. The self-extinguishing control element has a larger voltage drop when conducting than the thyristor as described above, but since it is a light load, there is no practical problem due to heat generation.
[0024]
The features of the present invention described above are summarized as follows.
[0025]
1. Since the phase control is performed by the first phase control circuit including the self-extinguishing element without turning on the thyristor at light load, it is possible to prevent the occurrence of brightness flicker due to the thyristor not turning on.
[0026]
2. Since the phase control by the self-extinguishing element of the first phase control circuit is only at a light load, there is no practical problem due to heat generation.
[0027]
3. Other features (1) A self-extinguishing control element having a relatively small rated current value can be employed. Self-extinguishing control element, since only by performing the phase control at the time of on-operation and light load by tilting control, it is possible to first phase control circuit is set small load current in charge. Therefore, a self-extinguishing control element having a relatively small rated current value can be employed.
(2) The load does not generate acoustic noise. By the slope control by the self-extinguishing control element of the first phase control circuit, the rise of the load current becomes gentle (di / dt is small), and the load does not generate acoustic noise.
(3) The self-extinguishing control element is not easily damaged. Since the self-extinguishing control element can always be used below the maximum instantaneous allowable current value, the self-extinguishing control element is hardly damaged.
(4) A dummy resistor connected in parallel with the load is not required to turn on the thyristor at light load.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0029]
1 and 2 show a first reference example in the light control device of the present invention, FIG. 1 is a circuit block diagram, and FIG. 2 is a voltage / current waveform diagram for explaining the operation timing of each part. In FIG. 1, AS is an AC power source, DM is a dimmer, and IL is a load.
[0030]
The AC power supply AS is a commercial AC power supply or the like.
[0031]
The dimming device DM includes a first phase control circuit PC1, a second phase control circuit PC2, and a control means CC, and a pair of AC power supply lines l1 and l2 whose input ends extend from both poles of the AC power supply AS and a load. Connect to AC power supply AS via IL.
[0032]
The first phase control circuit PC1 includes a self-extinguishing control element that is inserted in series with one AC power supply line l1 and phase-controls the AC voltage. In the present embodiment, it includes a pair of self-extinguishing control elements Q1, Q2 and a pair of diodes D1, D2. The pair of self-extinguishing control elements Q1 and Q2 are made of, for example, an IGBT, and are connected in series with the opposite polarity and in the AC power supply line l1. The pair of diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to the respective self-extinguishing control elements Q1 and Q2.
[0033]
Similarly, the second phase control circuit PC2 includes a thyristor that is inserted in series with one AC power supply line l1 and is therefore connected in parallel to the first phase control circuit PC1 to control the phase of the AC voltage. In this embodiment, it consists of a pair of thyristors T1 and T2. The pair of thyristors T1 and T2 are connected in antiparallel to each other.
[0034]
The control means CC is configured to include a microcomputer, and is operated by being energized from the AC power supply AS so as to control the first and second phase control circuits PC1 and PC2 to cooperate with each other. That is, the phase control by the slope control by the first phase control circuit PC1 is first performed on the half voltage of the power supply voltage. When the self-extinguishing control elements Q1, Q2 are turned on, that is, when the load current is almost saturated, a short-time trigger signal is supplied to the thyristors T1, T2 of the second phase control circuit PC2 to turn on the thyristors T1, T2. Instead of the first phase control circuit PC1, the second phase control circuit PC2 performs phase control.
[0042]
The load IL is an incandescent lamp.
[0035]
Next, the circuit operation of the light control device in this reference example will be described with reference to FIG. 2, (a) is an AC power supply voltage waveform, (b) is a drive signal current waveform of a self-extinguishing control element, (c) is a short-time trigger signal current waveform, and (d) is a phase control output voltage waveform. Are conceptually shown.
[0036]
In other words, the control terminal circuit of the self-extinguishing control element Q1 with the desired phase of the sine AC half-wave shown in FIG. When the first signal portion A having an inclined edge is passed, the self-extinguishing control element Q1 starts the tilting operation according to the inclination of the first signal portion A, and the load current is changed to that of the AC power supply AC. 1, the load current sequentially increases in the path of the lower pole in FIG. 1 of the upper pole, AC power supply line 11, self-extinguishing control element Q 1, diode D 2, load IL, AC power supply line 12, and AC power supply AC. Inclination is performed at the rising edge of the flow and phase control.
[0037]
When the load current is almost saturated, the control means CC next stops the first signal portion A and simultaneously causes the short-time trigger signal current shown in FIG. 2C to flow through the gate circuit of the thyristor T1. Thereby, since the thyristor T1 is turned on this time, the phase control output voltage shown in FIG. 2 (d) is applied to the load IL, and accordingly, the load current is changed from the first phase control circuit PC1 to the second phase control. Instead of the thyristor T1 of the circuit PC2, the rest flows through the above-mentioned path.
[0038]
When the short-time trigger signal current ends, the thyristor T1 maintains the on state. Then, the control means CC causes the drive signal current of the self-extinguishing control element Q1 of the first phase control circuit PC1 to flow again as shown in the second part B of FIG. The arc control element Q1 is turned on again. However, since the voltage drop of the thyristor T1 connected in parallel to the self-extinguishing control element Q1 is smaller, the load current does not flow to the self-extinguishing control element Q1.
[0039]
Therefore, even when the thyristor T1 is not turned on due to the short-time trigger signal current at light load, the self-extinguishing control element Q1 flows the load current instead of the thyristor T1.
[0040]
Then, when the AC voltage is inverted and a half wave of opposite polarity is applied between the AC power supply lines 11 and 12, this time, the self-extinguishing control element Q2 and the diode D1 of the first phase control circuit PC1. Is turned on and the thyristor T2 of the second phase control circuit PC2 is turned on, but operates in the same manner as described above, as shown in the right half of FIG. As a result, phase control is performed for each half wave of the polarity of each AC voltage.
[0041]
FIG. 3 is a voltage / current waveform diagram for explaining the operation timing of each part showing the second reference example in the light control device of the present invention. The same parts as those in FIG. This embodiment corresponds to the invention of claim 1.
[0042]
That is, this reference example is different in that the first part A and the second part B in FIG. 2 of the drive signal current for the self-extinguishing control element Q1 of the first phase control circuit PC1 are continuous. The circuit operation is basically the same as that in the first reference example .
[0043]
4 and 5 show an embodiment of the light control device of the present invention, FIG. 1 is a circuit block diagram, and FIG. 2 is a voltage / current waveform diagram for explaining the operation timing of each part. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as FIG. 1 and FIG. This embodiment corresponds to the invention of claim 2.
[0044]
That is, in the present embodiment, the load current detecting means CD is provided, and the detected data is control-inputted to the control means CC. The load current detection means CD comprises a current transformer, and is magnetically coupled to the AC power supply line l1 between the first and second phase control circuits PC1, PC2 and the load IL. Then, the load current is detected and input to the control means CC described later.
[0045]
Then, when the load current is less than or equal to the predetermined value, the control means CC stops supplying the trigger signal current to the thyristors T1 and T2 of the second phase control circuit PC2. For this reason, the self-extinguishing control elements Q1 and Q2 of the first phase control circuit PC1 perform phase control instead.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, the control means obtains the magnitude of the load based on the detection data of the load current detection means, and when the load magnitude is not a light load greater than a predetermined value , the first phase is obtained with the desired phase of the AC voltage half-wave. When the self-extinguishing control element of the phase control circuit of the second phase control circuit is operated by tilt control, and when the conduction is almost saturated, a trigger signal is supplied to the thyristor of the second phase control circuit, in magnitude of the load does not supply a trigger signal to when the predetermined value or less thyristor of the second phase control circuit, and configured the control means so that I line phase control only by the first phase control circuit By providing the above, it is possible to provide a light control device that prevents flickering of brightness due to failure of ignition of the thyristor at a light load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a first reference example in the light control device of the present invention. FIG. 2 is a voltage / current waveform diagram illustrating the operation timing of each part. illustrating the operation timing of the circuit block diagram Figure 5 also each part of an embodiment of the light control device of the voltage-current waveform diagram invention; FIG explaining the operation timing of each section showing the second reference example Voltage / current waveform diagram [Explanation of symbols]
AS ... AC power supply, CC ... control means, CD ... load current detection means, DM ... light control device, IL ... load, l1, l2 ... AC power supply line, PC1 ... first phase control circuit, PC2 ... second phase Control circuit, Q1, Q2 ... Self-extinguishing control element, T1, T2 ... Thyristor

Claims (1)

交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第1の位相制御回路と;
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第2の位相制御回路と;
第1および第2の位相制御回路と負荷との間に直列的に配設された負荷電流を検出する負荷電流検出手段と;
交流電圧半波の所望位相で第1の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、負荷電流検出手段の検出データに基づいて負荷の大きさを求め、負荷の大きさが所定値以下のときには第2の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給しないで、第1の位相制御回路のみにより位相制御を行せるように構成された制御手段と;
を具備していることを特徴とする調光装置。
A first phase control circuit having a self-extinguishing control element inserted into an AC power supply line and phase-controlling an AC voltage;
A second phase control circuit including a thyristor inserted into an AC power supply line and phase-controlling an AC voltage;
Load current detection means for detecting a load current arranged in series between the first and second phase control circuits and the load ;
The thyristor of the second phase control circuit is operated when the self-extinguishing control element of the first phase control circuit is operated by tilt control at the desired phase of the AC voltage half-wave, and then the conduction is almost saturated. And a trigger signal is supplied to the thyristor of the second phase control circuit when the magnitude of the load is equal to or less than a predetermined value. not supply, and configured the control means so that I line phase control only by the first phase control circuit;
A light control device comprising:
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