JP4384272B2 - 電子式自動点滅器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲の外光を検出して、照明負荷などの負荷を自動的に点滅させる電子式自動点滅器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、周囲の明るさを検出し、規定の明るさ以下になると照明負荷を点灯させるようにした自動点滅器が提供されている。この種の自動点滅器として広く用いられているものに、周囲の明るさを検出するCdSと、CdSに直列接続されるヒータを備えたバイメタルとを用いるサーマル式と称するものがある。バイメタルは負荷に直列接続された接点を開閉させる。このようなサーマル式の自動点滅器は安価に提供することができるという利点を有している。
【0003】
反面、サーマル式の自動点滅器は、機械式の接点を開閉させるものでるから寿命が比較的短いという問題がある。機械式の接点に代えて半導体スイッチ素子を用いた電子式の自動点滅器を用いると寿命の問題は解決される。ただし、CdSにはカドミウムが多量に用いられているから、周囲の明るさを検出するセンサとしてCdSを用いるものは、サーマル式であっても電子式であっても製造時の環境汚染が問題になるとともに、CdSあるいはCdSを組み込んだ機器の廃棄処分について環境への影響が問題になる。
【0004】
製造時や廃棄時の環境への影響を軽減する自動点滅器としては、たとえば、先に提案した特開平5−152924号公報に記載されている自動点滅器のように、フォトダイオードアレイがある。この自動点滅器は、図11に示すように、フォトダイオードアレイ20により明るさを検出し、ディプレッション型のMOSFETを2個直列接続したスイッチング素子SWを用いて電源Eから負荷Lへの給電経路をオンオフする。
【0005】
この構成では、明るさの検出にCdSを用いていないからカドミウムによる環境への影響がなく、また光起電力素子であるフォトダイオードアレイ20を用いているから、部品点数が少ないものであってコストを低減することができるという利点を有している。
ここで、図11に示した構成では、ディプレッション型のMOSFETよりなるスイッチング素子SWを電源Eと負荷Lとの間に挿入しているから、負荷電流が大きくなるとスイッチング素子SWにも定格電流容量の大きいものを用いる必要があり、スイッチング素子SWに電流容量の大きいものを用いるには、フォトダイオードアレイ20の起電力も大きくしなければならない。1個のフォトダイオードの起電力は一定であるから、大きな起電力を得るにはフォトダイオードの個数を増やすことになり、結果的にフォトダイオードアレイ20の占有面積が大きくなる。つまり、スイッチング素子SWとして定格電流容量の大きな高コストのものを用いる上に、フォトダイオードアレイ20にも面積の大きな高コストのものを用いることになる。
【0006】
また、上記公報には、負荷容量が大きい場合はMOSFETを並列に接続してスイッチング素子SWの電流容量を大きくする旨の記載があるが、複数個のMOSFETのゲート−ソース間が並列接続されるから、ゲート−ソース間の容量成分も並列接続され、この容量成分により帰還経路が形成されてスイッチング素子SWが発振するおそれがある。しかも、定格電流容量の大きいMOSFETと同様に高コストになるという問題を有している。
【0007】
さらに、フォトダイオードアレイ20は、分光感度特性が人の視感度特性(比視感度曲線)と異なるので、周囲の明るさを検出するためにフィルタが必要になる。
フォトダイオードアレイ20による分光感度特性の問題を解決するために、人の視感度特性に近い分光感度特性を有する太陽電池をフォトダイオードアレイ20に代えて用い、負荷容量の大きさに対応するためにトライアックを用いることも考えられている。トライアックは図11におけるスイッチング素子SWにより制御される。
【0008】
このような構成を採用すれば、製造・廃棄における環境への影響が少なく、回路構成も比較的簡単な自動点滅器を提供することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した自動点滅器は、主として照明負荷の制御に用いるものであり、夜間など周囲が暗いときに照明負荷を点灯させるものである。したがって、自動車が付近を通過したときのヘッドライトによる明るさの変化のような、明るさの一過的な変化により誤動作することがないように、図11に示すようにスイッチング素子SWの入力側にコンデンサCを設けることが考えられている。しかしながら、上述のような一過的な変化に対応するようにコンデンサCの容量を設定すると、比較的長い時間で生じる明るさの変化や点滅点灯されている外部照明による明るさの変化に対応することができず、誤動作を防止することができない。つまり、照明負荷の点灯中に明るさが比較的緩やかに増加した後に元に戻るとすれば、明るさの変化中に照明負荷が消灯することになって不都合である。この問題に対処するには照明負荷が点灯するときの明るさのレベルよりも消灯するときの明るさのレベルを引き上げる必要がある。また、外部照明が点滅点灯していると、コンデンサCが充電されるまでは照明負荷は点灯しているが、コンデンサCが充電されると照明負荷が消灯するという不都合が生じる。この問題に対処するには応答性を高める必要がある。さらに、スイッチング素子SWがオンオフする照度のしきい値が一定値に設定されている場合、周囲の明るさがしきい値付近になると、スイッチング素子SWがオンオフして照明負荷が点滅するという不都合が生じる。
【0010】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、周囲の明るさの変化による誤動作が少なく、しかも応答性の良好な電子式自動点滅器を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明では、外光の明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧によって駆動され光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小に応じてオンオフ信号を発生する電圧監視回路と、電圧監視回路のオンオフ信号に応じてオンオフされる第1のスイッチング素子と、電源と負荷との間に挿入され第1のスイッチング素子の出力に応じて負荷への電源供給をオンオフする双方向サイリスタとを備え、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成され、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されるとともに、上記複数のダイオードの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第2のスイッチング素子を接続したことを特徴とし、応答時間を調節する従来回路のように明るさの変化速度によって誤動作が生じたりすることがなく、しかも明るさの変化に対する応答性を高めることができる。
【0012】
しかも、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成されているので、第1のスイッチング素子が動作する明るさのしきい値を精度良く設定することができ、且つ、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されているので、簡単な回路構成で基準電圧を発生させることができる。
【0013】
そのうえ、上記複数のダイオードの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第2のスイッチング素子を接続しているので、第2のスイッチング素子をオンオフさせることにより基準電圧を変化させて、照明負荷がオンオフする際の明るさのしきい値にヒステリシスを設けることができる。
【0014】
請求項2の発明では、外光の明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧によって駆動され光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小に応じてオンオフ信号を発生する電圧監視回路と、電圧監視回路のオンオフ信号に応じてオンオフされる第1のスイッチング素子と、電源と負荷との間に挿入され第1のスイッチング素子の出力に応じて負荷への電源供給をオンオフする双方向サイリスタとを備え、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成され、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されるとともに、光起電力素子は複数のセルが直列接続された太陽電池からなり、セルの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第3のスイッチング素子を接続しているので、応答時間を調節する従来回路のように明るさの変化速度によって誤動作が生じたりすることがなく、しかも明るさの変化に対する応答性を高めることができる。さらに、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成されているので、第1のスイッチング素子が動作する明るさのしきい値を精度良く設定することができ、且つ、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されているので、簡単な回路構成で基準電圧を発生させることができる。そのうえ、第3のスイッチング素子をオンオフさせることにより、太陽電池の起電力を変化させて、照明負荷がオンオフする際の明るさのしきい値にヒステリシスを設けることができる。
【0015】
請求項3の発明では、請求項1の発明において、光起電力素子が太陽電池からなり、第2のスイッチング素子がMOSFETからなり、MOSFET及び太陽電池が同一基板上に形成され、MOSFETの上方に太陽電池が形成されているので、別基板に形成された太陽電池とMOSFETとを接続する作業が不要になり、組立を容易に行うことができる。
【0016】
請求項4の発明では、請求項2の発明において、第3のスイッチング素子がMOSFETからなり、MOSFET及び太陽電池が同一基板上に形成され、MOSFETの上方に太陽電池が形成されているので、請求項3の発明と同様に、別基板に形成された太陽電池とMOSFETとを接続する作業が不要になり、組立を容易に行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
(基本構成1)
電子式自動点滅器は、図1に示す構成を有するものであって、周囲の明るさを検出するセンサとしての太陽電池(光起電力素子)SBを備えている。太陽電池SBは複数個のセルを直列接続して構成され、太陽電池SBの出力電圧は電圧監視回路1に入力される。電圧監視回路1は太陽電池SBの出力電圧によって駆動され、太陽電池SBの出力電圧と基準電圧とを比較して、後述する第1のスイッチング素子SWをオンオフさせるオンオフ信号を出力する。スイッチング素子SWは2個のディプレッション型(ノーマリオン型)のMOSFETQ2 ,Q3 を逆直列に接続したものであってソース同士、ゲート同士をそれぞれ共通に接続してある。なおMOSFETQ2 ,Q3 を逆直列に接続しているのは、MOSFETQ2,Q3 のオフ時にMOSFETQ2 ,Q3 の寄生ダイオードを通して流れる電流を阻止するためである。ここで、電圧監視回路1の出力端子間に両MOSFETQ2 ,Q3 のゲート及びソースが接続される。また、スイッチング素子SWの一端(MOSFETQ2 のドレイン)は抵抗R1 を介してトライアック(3端子双方向サイリスタ)Q1 のT2 端子に接続される。スイッチング素子SWの他端(MOSFETQ3 のドレイン)はトライアックQ1 のゲートGに接続される。
【0018】
使用時には、トライアックQ1 のT1 端子とT2 端子とがそれぞれ出力端子X1 ,X2 を介して電源Eと負荷Lとの直列回路に接続される。つまり、電源Eと負荷Lとの間にトライアックQ1 が挿入され、トライアックQ1 のオンオフにより負荷Lがオンオフされる。尚、負荷Lとしては通常照明負荷を用いており、トライアックQ1 のオン時に点灯する。またトライアックQ1 の両端間には抵抗とコンデンサとの直列回路であるスナバ回路SNが接続される。
【0019】
電圧監視回路1は、図2に示すように、基準電圧Vref を発生する基準電圧発生回路2と、太陽電池SBの出力電圧と基準電圧Vref の大小に応じた2値の出力を発生するコンパレータ回路3とから構成される。而して、周囲が明るくなり、太陽電池SBの出力電圧が基準電圧Vref よりも大きくなると、コンパレータ回路3の出力はローになり、MOSFETQ2 ,Q3 のゲートが負電位になるので、スイッチング素子SWがオフする。一方、周囲が暗くなり、太陽電池SBの出力電圧が基準電圧Vref よりも小さくなると、コンパレータ回路3の出力はハイになり、MOSFETQ2 ,Q3 のゲート−ソース間の電位差がなくなるので、MOSFETQ2 ,Q3 はオフ状態を維持できなくなり、スイッチング素子SWがオンする。
【0020】
上述の構成によれば、周囲が明るくなり太陽電池SBの出力電圧が基準電圧Vref よりも大きくなると、電圧監視回路1の出力によりMOSFETQ2 ,Q3 のゲートが負電位になるので、スイッチング素子SWがオフになる。この時、トライアックQ1 にはゲート信号が与えられず、トライアックQ1 がオフして、照明負荷Lは点灯しない。一方、周囲が暗くなり太陽電池SBの出力電圧が基準電圧Vref よりも小さくなると、電圧監視回路1の出力によりMOSFETQ2 ,Q3 のゲート−ソース間の電位差がなくなるので、スイッチング素子SWがオンになる。この時、トライアックQ1 にゲート信号が与えられ、トライアックQ1 がオンして、照明負荷Lが点灯する。
【0021】
ところで、この電子式自動点滅器では、上述のように外光を太陽電池SBに入射するものであって、明るさは人の視感度特性によるものであるから、外光に対する太陽電池SBの分光感度特性を視感度特性に近く設定することが望ましい。ここに、アモルファスシリコンを用いた太陽電池SBの分光感度特性は人の視感度特性に近い特性を有することが知られており、アモルファスシリコンの太陽電池SBを用いるのが望ましく、アモルファスシリコンの太陽電池SBを用いることにより、人の視感度特性に対応した明るさを検出することができる。
【0022】
(基本構成2)
電子式自動点滅器の要部回路図を図3に示す。尚、基本構成1で説明した電子式自動点滅器と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。また、基準電圧発生回路2及びコンパレータ回路3以外の構成は基本構成1で説明した電子式自動点滅器と同様であるので、その説明を省略する。
【0023】
この電子式自動点滅器では、図2に示す回路において、複数のダイオードD1 …の直列回路2aを抵抗R2 を介して太陽電池SBの両端間に順方向に接続し、複数のダイオードD1 ,D2 ,…,Dn の直列回路2aと抵抗R2 とから基準電圧発生回路2を構成し、複数のダイオードD1 ,D2 ,…,Dn の順方向電圧の和によって基準電圧Vref が決定される。また、太陽電池SBと並列に接続された抵抗R3,R4 の直列回路と、非反転入力端子が抵抗R3 ,R4 の接続点に接続され、反転入力端子が複数のダイオードD1 ,D2 …Dn の直列回路2aと抵抗R2 との接続点に接続されるとともに、出力端子がMOSFETQ2 ,Q3 のゲートに接続されたコンパレータCPとでコンパレータ回路3を構成する。また、MOSFETQ2 ,Q3 のソースは太陽電池SBの正極に接続される。
【0024】
而して、周囲が明るくなり、抵抗R3 ,R4 の分圧電圧V1 が負側に引き込まれて基準電圧Vref を下回ると、コンパレータCPの出力がローになり、MOSFETQ2 ,Q3 のゲートが負電位になるので、スイッチング素子SWがオフになる。スイッチング素子SWがオフすると、基本構成1で説明した電子式自動点滅器と同様に、トライアックQ1 にゲート信号が与えられず、トライアックQ1 がオフして、照明負荷Lは消灯する。
【0025】
一方、周囲が暗くなり、抵抗R3 ,R4 の分圧電圧V1 が基準電圧Vref を上回ると、コンパレータCPの出力がハイになり、MOSFETQ2 ,Q3 のゲート−ソース間に電位差が発生せず、スイッチング素子SWがオフ状態を維持できなくなり、スイッチング素子SWがオンになる。スイッチング素子SWがオンすると、基本構成1で説明した電子式自動点滅器と同様に、トライアックQ1 にゲート信号が与えられ、トライアックQ1 がオンして、照明負荷Lが点灯する。
【0026】
このように、電圧監視回路1を基準電圧発生回路2とコンパレータ回路3とで構成しているので、スイッチング素子SWがオンオフする明るさのしきい値を精度良く設定することができる。また、複数のダイオードD1 ,D2 ,…,Dn の直列回路2aで基準電圧Vref を発生させているので、簡単な回路構成で基準電圧Vref を発生させることができる。
【0027】
(実施形態1)
基本構成1,2で説明した電子式自動点滅器では、照明負荷Lが点灯から消灯、消灯から点灯に切り換わる際の明るさのしきい値を一定としているが、本実施形態では、照明負荷Lが点灯から消灯に切り換わる時の明るさのしきい値と、照明負荷Lが消灯から点灯に切り換わる時の明るさのしきい値とにヒステリシスを設けている。
【0028】
図4は電子式自動点滅器の一例を示す要部回路図である。この電子式自動点滅器では、図3に示す回路において、コンパレータCPの出力端子と非反転入力端子との間にフィードバック抵抗R5 を接続しており、コンパレータCPの出力に応じて分圧比を変化させることにより、分圧電圧V1 を変化させている。すなわち、周囲が明るく、コンパレータCPの出力がローの状態では、分圧電圧V1 の分圧比が大きくなり、分圧電圧V1 が大きくなるので、コンパレータCPの出力がローからハイに切り換わる際の明るさのしきい値が相対的に小さくなる。一方、周囲が暗く、コンパレータCPの出力がハイの状態では、分圧電圧V1 の分圧比が小さくなり、分圧電圧V1 が小さくなるので、コンパレータCPの出力がハイからローに切り換わる際の明るさのしきい値が相対的に大きくなる。
【0029】
要するに、トライアックQ1 がオンオフする際の明るさのしきい値にヒステリシスを付与し、トライアックQ1 をオンすなわち照明負荷Lを点灯させる時の明るさのしきい値L1 よりも、トライアックQ1 をオフすなわち照明負荷Lを消灯させる時の明るさのしきい値L2 を引き上げているのである。このような動作により、一旦オンになれば明るさが多少変動してもオフになりにくく、一旦オフになれば明るさが多少変動してもオンになりにくくなる。この関係を図5に示す。図より明らかなように、照明負荷Lを消灯させるときの明るさのしきい値L2 は、照明負荷Lを点灯させるときの明るさのしきい値L1 よりもΔLxだけ高くなる。
【0030】
上述のように、コンパレータCPの出力端子と非反転入力端子との間にフィードバック抵抗R5 を接続することにより、周囲の明るさとトライアックQ1 のオンオフとの関係にヒステリシスを付与することができ、周囲の明るさの変動があっても照明負荷Lの点灯または消灯の状態を維持することができる。而して、トライアックQ1 をオンまたはオフにするときの明るさのしきい値を変化させることによって誤動作を防止するから、応答時間を調節している従来構成のように明るさの変化速度によって誤動作が生じたりすることがなく、しかも明るさの変化に対する応答性がよいのである。さらに、ヒステリシスを設けるための電力が微小であり、太陽電池SBから供給することができるので、負荷をオフした時の漏れ電流を小さくすることができ、特にグロー式蛍光灯を負荷として用いた場合にグロー放電が発生するといった問題を解消できる。
【0031】
ところで、ヒステリシスを設けるために、コンパレータCPの出力端子と非反転入力端子との間にフィードバック抵抗R5 を接続するかわりに、本実施形態では、図6に示すように、太陽電池SBのセルの一部と並列に第3のスイッチング手段としてのディプレッション型のMOSFETQ4 を接続し、MOSFETQ4 のゲートにコンパレータCPの出力端子を接続してある。
【0032】
この構成によれば、周囲が明るくなり、抵抗R3 ,R4 の分圧電圧V1 が負側に引き込まれて基準電圧Vref を下回ると、コンパレータCPの出力がローになり、MOSFETQ2 ,Q3 のゲートが負電位になるので、スイッチング素子SWがオフになる。スイッチング素子SWがオフすると、基本構成1の電子式自動点滅器と同様に、トライアックQ1 にゲート信号が与えられず、トライアックQ1 がオフして、照明負荷Lは消灯する。この時同時にMOSFETQ4 がオフするので、太陽電池SBの起電力が大きくなる。したがって、照明負荷Lが消灯から点灯に切り換わる際の明るさのしきい値が相対的に小さくなる。
【0033】
一方、周囲が暗くなり、抵抗R3 ,R4 の分圧電圧V1 が基準電圧Vref を上回ると、コンパレータCPの出力がハイになり、MOSFETQ2 ,Q3 のゲート−ソース間に電位差が発生せず、スイッチング素子SWがオフ状態を維持できなくなり、スイッチング素子SWがオンになる。スイッチング素子SWがオンすると、基本構成1の電子式自動点滅器と同様に、トライアックQ1 にゲート信号が与えられ、トライアックQ1 がオンして、照明負荷Lが点灯する。この時同時に、MOSFETQ4 がオンするので、太陽電池SBのセルの一部がMOSFETQ4 によってバイパスされ、太陽電池SBの起電力が小さくなる。したがって、照明負荷Lが点灯から消灯に切り換わる際の明るさのしきい値が相対的に大きくなる。
【0034】
なお、図9(b)に示すように、太陽電池SBを構成するセルの各々と並列にディプレッション型のMOSFETQ4 〜Qn を接続しても良く、MOSFETQ4 〜Qn を電圧監視回路1が個別にオンオフ制御することにより、基準電圧Vref を所望の電圧値に制御することができる。
このように、MOSFETQ4 をオンオフして太陽電池SBの個数を変化させることによりヒステリシスを設けているので、ヒステリシスを設けるための電力が微小であり、太陽電池SBから電力を供給することができるから、負荷をオフした時の漏れ電流を小さくすることができ、特にグロー式蛍光灯を負荷として用いた場合にグロー放電が発生するといった問題を解消できる。
【0035】
ところで、上述した自動動点滅器のうち太陽電池SBとスイッチング素子S4 と電圧監視回路1とは、図10に示すようなパッケージ10に収納される。このパッケージ10は円板状のベース11に筒状のカバー12を覆着して形成され、パッケージ10の天井となるカバー12の底壁には透光板13が装着される。また、ベース11の上にはMOSFETQ1 〜Q4 (図10にはMOSFETQ4 を図示している)と電圧監視回路1とが形成された半導体基板14が実装され、半導体基板14に形成されたMOSFETQ4 及び電圧監視回路1の上にはアモルファス太陽電池SBが形成されている。而して、太陽電池SBには透光板13を通して外光が入射する。また、これらの部品を外部回路に接続するために、ベース11には端子ピン15が突設され、各端子ピン15と各部品とはワイヤ16を介して接続されている。上述のように、MOSFETQ1 〜Q4 及び太陽電池SBは同一基板上に形成されているので、MOSFETQ1 〜Q4 と太陽電池SBとが別々の基板に形成された場合に比べて組立作業が容易になり、しかもMOSFETQ4 の上方に太陽電池SBが形成されているので、半導体基板14を小型にすることができる。
【0036】
(実施形態2)
本実施形態の電子式自動点滅器の回路図を図7に示す。尚、基本構成1で説明した電子式自動点滅器と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態では、基本構成1で説明した電子式自動点滅器において、スイッチング素子SWをエンハンスメント型(ノーマリオフ型)のMOSFETQ2',Q3'で構成する。スイッチング素子SWの一端(MOSFETQ2'のドレイン)は抵抗R1を介してトライアックQ1 のT2 端子に接続されるとともに、トライアックQ1のゲートGに接続され、スイッチング素子SWの他端(MOSFETQ3'のドレイン)はトライアックQ1 のT1 端子に接続される。太陽電池SBは複数個のセルを直列接続して構成され、太陽電池SBの出力電圧は電圧監視回路1に入力される。なお、太陽電池SBの極性は基本構成1の電子式自動点滅器と逆極性になっている。電圧監視回路1は太陽電池SBの出力電圧によって駆動され、太陽電池SBの出力電圧と基準電圧とを比較して、スイッチング素子SWをオン・オフさせるオンオフ信号を出力する。
【0037】
電圧監視回路1は、例えば図8に示すように、基準電圧Vref を発生する基準電圧発生回路2と、太陽電池SBの出力電圧と基準電圧Vref とを比較して2値の出力を発生するコンパレータ回路3とで構成される。複数のダイオードD1 ,D2 ,…,Dn の直列回路2aを抵抗R2 を介して太陽電池SBの両端間に順方向に接続し、複数のダイオードD1 ,D2 ,…,Dn の直列回路2aと抵抗R2とから基準電圧発生回路2を構成し、複数のダイオードD1 ,D2 ,…,Dn の順方向電圧の和によって基準電圧Vref が決定される。また、太陽電池SBと並列に接続された抵抗R3 ,R4 の直列回路と、非反転入力端子が抵抗R3 ,R4の接続点に接続されるとともに反転入力端子が複数のダイオードD1 ,D2 …Dn の直列回路2aと抵抗R2 との接続点に接続されるコンパレータCPと、コンパレータCPの出力端子がゲートに接続されるとともにドレイン−ソース間にダイオードDn が接続される第2のスイッチング素子としてのエンハンスメント型のMOSFETQ4'とでコンパレータ回路3が構成される。ここで、コンパレータCPの出力端子はMOSFETQ2',Q3'のゲートに接続され、MOSFETQ2',Q3'のソースは太陽電池SBの負極に接続される。
【0038】
而して、周囲が明るくなり、抵抗R3 ,R4 の分圧電圧V1 が基準電圧Vref を上回ると、コンパレータCPの出力がハイになり、MOSFETQ2',Q3'がオンして、スイッチング素子SWがオンする。スイッチング素子SWがオンすると、トライアックQ1 のゲートGとT1 端子とが短絡されるから、トライアックQ1 はオフになり、照明負荷Lは消灯する。この時同時に、MOSFETQ4'がオンして、ダイオードDn がバイパスされるので、基準電圧Vref が小さくなり、スイッチング素子SWがオンからオフに切り換わる際の明るさのしきい値、すなわち照明負荷Lが消灯から点灯に切り換わる際の明るさのしきい値が小さくなる。
【0039】
一方、周囲が暗くなり、抵抗R3 ,R4 の分圧電圧V1 が基準電圧Vref を下回ると、コンパレータCPの出力がローになり、MOSFETQ2',Q3'がオフして、スイッチング素子SWがオフする。スイッチング素子SWがオフすると、抵抗R1 を介してゲート信号となる電圧がトライアックQ1 のゲートGに印加され、トライアックQ1 がオンになり、照明負荷Lが点灯する。この時同時に、MOSFETQ4'はオフして、ダイオードDn の両端間がバイパスされなくなるので、基準電圧Vref が大きくなり、スイッチング素子SWがオフからオンに切り換わる際の明るさのしきい値、すなわち照明負荷Lが点灯から消灯に切り換わる際の明るさのしきい値が大きくなる。
【0040】
その結果、実施形態1と同様に周囲の明るさと照明負荷Lの点灯/消灯との関係にヒステリシスを付与することができ、周囲の明るさの変動があっても照明負荷Lの点灯または消灯の状態を維持することができる。而して、トライアックQ1 をオンまたはオフにするときの明るさのしきい値を変化させることによって誤動作を防止するから、応答時間を調節している従来構成のように明るさの変化速度によって誤動作が生じたりすることがなく、しかも明るさの変化に対する応答性がよいのである。
【0041】
このように、MOSFETQ4'をオンオフしてダイオードD1 ,D2 ,…,Dn の個数を変化させることによりヒステリシスを設けているので、ヒステリシスを設けるための電力が微小であり、太陽電池SBから電力を供給することができるから、負荷をオフした時の漏れ電流を小さくすることができ、特にグロー式蛍光灯を負荷として用いた場合にグロー放電が発生するといった問題を解消できる。
【0042】
尚、本実施形態では、コンパレータCPの出力に応じて基準電圧Vref を変化させることにより、周囲の明るさと照明負荷Lの点灯/消灯との関係にヒステリシスを設けているが、基準電圧Vref を変化させるかわりに、コンパレータCPの出力端子と非反転入力端子との間にフィードバック抵抗を接続してヒステリシスを設けたり、基本構成2の電子式自動点滅器と同様にヒステリシスを設けない電子式自動点滅器も考えられる。
【0043】
【発明の効果】
上述のように、請求項1の発明は、外光の明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧によって駆動され光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小に応じてオンオフ信号を発生する電圧監視回路と、電圧監視回路のオンオフ信号に応じてオンオフされる第1のスイッチング素子と、電源と負荷との間に挿入され第1のスイッチング素子の出力に応じて負荷への電源供給をオンオフする双方向サイリスタとを備え、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成され、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されるとともに、上記複数のダイオードの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第2のスイッチング素子を接続したことを特徴とし、応答時間を調節する従来回路のように明るさの変化速度によって誤動作が生じたりすることがなく、しかも明るさの変化に対する応答性を高めることができるという効果がある。
【0044】
しかも、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成されているので、第1のスイッチング素子が動作する明るさのしきい値を精度良く設定することができ、且つ、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されているので、簡単な回路構成で基準電圧を発生させることができるという効果がある。
【0046】
そのうえ、複数のダイオードの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第2のスイッチング素子を接続しているので、第2のスイッチング素子をオンオフさせることにより基準電圧を変化させて、照明負荷がオンオフする際の明るさのしきい値にヒステリシスを設けることができるという効果がある。しかも、ヒステリシスを設けるための電力が微小であり、太陽電池から供給することができるので、負荷をオフした時の漏れ電流を小さくすることができ、特にグロー式蛍光灯を負荷として用いた場合にグロー放電が発生するといった問題を解消できるという効果がある。
【0047】
請求項2の発明は、外光の明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧によって駆動され光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小に応じてオンオフ信号を発生する電圧監視回路と、電圧監視回路のオンオフ信号に応じてオンオフされる第1のスイッチング素子と、電源と負荷との間に挿入され第1のスイッチング素子の出力に応じて負荷への電源供給をオンオフする双方向サイリスタとを備え、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成され、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されるとともに、光起電力素子は複数のセルが直列接続された太陽電池からなり、セルの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第3のスイッチング素子を接続しているので、応答時間を調節する従来回路のように明るさの変化速度によって誤動作が生じたりすることがなく、しかも明るさの変化に対する応答性を高めることができるという効果がある。さらに、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成されているので、第1のスイッチング素子が動作する明るさのしきい値を精度良く設定することができ、且つ、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されているので、簡単な回路構成で基準電圧を発生させることができるという効果がある。そのうえ、第3のスイッチング素子をオンオフさせることにより、太陽電池の起電力を変化させて、照明負荷がオンオフする際の明るさのしきい値にヒステリシスを設けることができるという効果がある。しかも、ヒステリシスを設けるための電力が微小であり、太陽電池から供給することができるので、負荷をオフした時の漏れ電流を小さくすることができ、特にグロー式蛍光灯を負荷として用いた場合にグロー放電が発生するといった問題を解消できるという効果がある。
【0048】
請求項3の発明は、第2のスイッチング素子がMOSFETからなり、MOSFET及び太陽電池が同一基板上に形成され、MOSFETの上方に太陽電池が形成されており、請求項4の発明は、第3のスイッチング素子がMOSFETからなり、MOSFET及び太陽電池が同一基板上に形成され、MOSFETの上方に太陽電池が形成されているので、別基板に形成された太陽電池とMOSFETとを接続する作業が不要になり、組立を容易に行うことができるという効果があり、しかもMOSFETの上方に太陽電池が形成されているので、基板の小型化を図ることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】基本構成1の電子式自動点滅器を示す回路図である。
【図2】同上の要部回路図である。
【図3】基本構成2の電子式自動点滅器を示す回路図である。
【図4】実施形態1の電子式自動点滅器を示す回路図である。
【図5】同上の動作を示す説明図である。
【図6】同上の要部回路図である。
【図7】実施形態2の電子式自動点滅器を示す回路図である。
【図8】同上の要部回路図である。
【図9】(a)(b)は同上の要部回路図である。
【図10】同上の電子式自動点滅器を示す断面図である。
【図11】従来の電子式自動点滅器を示す回路図である。
【符号の説明】
1 電圧監視回路
L 負荷
Q1 トライアック
SB 太陽電池
SW スイッチング素子
Claims (4)
- 外光の明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧によって駆動され光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小に応じてオンオフ信号を発生する電圧監視回路と、電圧監視回路のオンオフ信号に応じてオンオフされる第1のスイッチング素子と、電源と負荷との間に挿入され第1のスイッチング素子の出力に応じて負荷への電源供給をオンオフする双方向サイリスタとを備え、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成され、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されるとともに、上記複数のダイオードの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第2のスイッチング素子を接続したことを特徴とする電子式自動点滅器。
- 外光の明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧によって駆動され光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小に応じてオンオフ信号を発生する電圧監視回路と、電圧監視回路のオンオフ信号に応じてオンオフされる第1のスイッチング素子と、電源と負荷との間に挿入され第1のスイッチング素子の出力に応じて負荷への電源供給をオンオフする双方向サイリスタとを備え、電圧監視回路は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、光起電力素子の出力電圧と基準電圧との大小を比較するコンパレータとから構成され、基準電圧発生回路は、直列接続された複数のダイオードから構成されるとともに、光起電力素子は複数のセルが直列接続された太陽電池からなり、セルの一部又は各々と並列に、コンパレータの出力によってオンオフされる第3のスイッチング素子を接続したことを特徴とする電子式自動点滅器。
- 光起電力素子が太陽電池からなり、第2のスイッチング素子がMOSFETからなり、MOSFET及び太陽電池が同一基板上に形成され、MOSFETの上方に太陽電池が形成されたことを特徴とする請求項1記載の電子式自動点滅器。
- 第3のスイッチング素子がMOSFETからなり、MOSFET及び太陽電池が同一基板上に形成され、MOSFETの上方に太陽電池が形成されたことを特徴とする請求項2記載の電子式自動点滅器。
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