JP5627203B2 - 調光用点灯装置及び照明器具及び照明制御システム - Google Patents
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Description
調光用の第1のPWM(Pulse Width Modulation)信号を送出する調光信号送出部が接続された1次側の電圧変化に対応する電圧変化を2次側に出力すると共に、前記1次側と前記2次側とを絶縁する電圧変換部と、
前記電圧変換部によって前記2次側に出力された前記第1のPWM信号に対応する第2のPWM信号を入力し、入力された前記第2のPWM信号と前記第2のPWM信号に由来するPWM信号である由来PWM信号とのいずれかのデューティ比を補正し、デューティ比の補正された前記PWM信号の補正後のデューティ比に応じて直流電圧を生成し、生成された前記直流電圧を前記調光用の直流電圧として前記制御信号生成部に出力する直流電圧生成部と
を備えたことを特徴とする
図1は実施の形態1の照明制御システム1000の構成図である。照明制御システム1000は調光信号(PWM信号)を送出する調光コントローラ(調光信号送出部300)と、調光コントローラと信号線で接続された複数の照明器具A〜Nとを備えている。各照明器具は後述する調光用点灯装置100を備えている。各照明器具の調光用点灯装置100は調光コントローラからのPWM信号を入力し、このPWM信号に従ってランプを調光制御する。本実施の形態1では、調光用点灯装置100がPWM信号のデューティ比を補正する点が特徴である。以下では図を参照して調光用点灯装置100を説明する。
(1)制御信号生成部210は調光用の直流電圧を入力し、この直流電圧に応じた制御信号を生成する。
(2)光源点灯部220は、この制御信号により制御されて動作することにより、光源230を点灯させる。なお、点灯対象の光源は放電灯でもよいし発光ダイオードでもよいし、その他の光源でも構わない。
(3)フォトカプラPC1は、調光用の第1のPWM(Pulse Width Modulation)信号を送出する調光信号送出部300が接続された1次側の電圧変化に対応する電圧変化を2次側に出力すると共に、前記1次側と前記2次側とを絶縁する。
(4)直流電圧生成部120は、フォトカプラPC1によって2次側に出力された第1のPWM信号に対応する第2のPWM信号を入力し、この第2のPWM信号と第2のPWM信号に由来するPWM信号である由来PWM信号とのいずれかのデューティ比を補正し、デューティ比の補正された前記PWM信号の補正後のデューティ比に応じて直流電圧を生成し、生成された直流電圧を調光用の直流電圧として制御信号生成部210に出力する。
フォトカプラPC1の1次側には調光信号送出部300が接続されている。調光信号送出部300は、PWM(Pulse Width Modulation)信号(第1のPWM信号)を送出する。フォトカプラPC1の1次側に構成される抵抗R1、R2、コンデンサC1、ブリッジを構成するダイオードD1、D2には、調光信号送出部300の発生したPWM信号が入力され、この構成によりPWM信号がフォトカプラPC1に送出される。
フォトカプラPC1の2次側には、後述する遅延回路121を有する直流電圧生成部120が接続されている。直流電圧生成部120は、フォトカプラPC1によって2次側に出力された1次側のPWM信号対応する第2のPWM信号(フォトカプラPC1の2次側出力)を入力し、第2のPWM信号と第2のPWM信号に由来するPWM信号である由来PWM信号(後述のようにFET(Q2)のゲート電圧あるいはFET(Q3,Q4)のゲート電圧)とのいずれかのデューティ比を補正し、デューティ比の補正されたPWM信号の補正後のデューティ比に応じて直流電圧を生成し、生成された直流電圧を調光用の直流電圧として制御信号生成部210に出力する。
図2において、
(1)抵抗R3は、フォトカプラPC1のスイッチングに伴いFET(Q2)をスイッチングさせる。
(2)遅延回路121は、FET(Q2)のOFFを遅らせるデューティ比の補正回路である。
(3)FET(Q3)、FET(Q4)は、P−MOS、N−MOSで構成されており、FET(Q2)のスイッチングに伴いスイッチングする。
(4)抵抗R4は、FET(Q3)、FET(Q4)をスイッチングさせる。
(5)Vccは定電圧の制御電源を示す。
(6)抵抗R7、コンデンサC3は、FET(Q3)、(Q4)のデューティに伴いその平均値を直流電圧として出力する。
図4に示すVinは、送出されるPWM信号のデューティを示す。図4において、PWM信号の周波数は、
1/(t4−t1)Hz、
HI−DUTYは
[(t2−t1)/(t4−t1)]×100(%)
で示される。
VQ2は、FET(Q2)のゲートに印加される電圧波形(第2のPWM信号)を示す。この波形は、フォトカプラPC1のスイッチング遅れ時間の影響を示している。フォトカプラPC1のスイッチング遅れ時間は、課題にも説明しているように、ターンオンとターンオフの遅れが存在するが、東芝製TLP181を例に挙げて説明したように、ターンオン遅れ時間は、ターンオフ遅れ時間に対して非常に小さいため、ターンオン遅れ時間は省略して説明する。FET(Q2)はゲートに印加される電圧がVth以上になるとONするので、送出されるPWM信号のデューティよりも、
「t3−t2」時間だけ
誤差が生じることになる。
VQ4は、FET(Q2)のスイッチングに伴いFET(Q3)、(Q4)がスイッチングするため、VQ2で発生した
「t3−t2」時間
の誤差はそのまま影響されることになる。出力電圧Voutは、VQ4の平均値を示すため、VQ2で発生した
「t3−t2」時間
の誤差はそのまま影響されることになる。つまり、調光信号送出部300から送出されたPWM信号(第1のPWM信号)に対して、正確な直流電圧が出力されていないことになる(h1の高さが目標値よりも低い)。
遅延回路121は、抵抗R13、コンデンサC6、ダイオードD5を備える。抵抗R13、コンデンサC6は、FET(Q2)のゲート電圧の放電時間を遅延させ、ダイオードD5はFET(Q2)のゲート電圧の充電時間には遅延が生じないようにする。
(1)図5に示すVinは、送出されるPWM信号のデューティを示し、条件は図4で説明したものとする。
(2)VQ2は、FET(Q2)のゲートに印加される電圧波形(第2のPWM信号)を示す。この波形は、図4で説明したように、FET(Q2)のON時にフォトカプラPC1のスイッチング遅れ時間の影響により送出されるPWMのデューティよりも
「t3−t2」時間
の誤差が生じているが、一方、遅延回路121の効果により、FET(Q2)のOFF時に
「t1’−t1」時間
の誤差が生じる。
よって、
「t3−t2≒t1’−t1」
の条件を満たすような遅延回路121の値を設計することにより、フォトカプラPC1のスイッチング遅れ時間の影響をなくすことができる。
従って、1台の調光信号送出部に複数の照明器具(調光用点灯装置)を接続した照明制御システムを構築する場合であっても、互いの照明器具の明るさ(調光率)を等しくすることができる。
Claims (3)
- 調光用の直流電圧を入力し、前記直流電圧に応じた制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号により制御されて動作することにより、光源を点灯させる光源点灯部と
を備えた調光用点灯装置において、
調光用の第1のPWM(Pulse Width Modulation)信号を送出する調光信号送出部が接続された1次側の電圧変化に対応する電圧変化を2次側に出力すると共に、前記1次側と前記2次側とを絶縁する電圧変換部と、
前記電圧変換部によって前記2次側に出力された前記第1のPWM信号に対応する第2のPWM信号を入力し、入力された前記第2のPWM信号のデューティ比を補正し、デューティ比の補正された前記第2のPWM信号の補正後のデューティ比に応じて直流電圧を生成し、生成された前記直流電圧を前記調光用の直流電圧として前記制御信号生成部に出力する直流電圧生成部と
を備え、
前記直流電圧生成部は、
ゲート電圧として前記第2のPWM信号が印加される1つの電界効果トランジスタと、
前記1つの電界効果トランジスタがオンのときにはオンとなりオフのときにはオフとなる一方の電界効果トランジスタと、前記1つの電界効果トランジスタがオンのときにはオフとなりオフのときにはオンとなる他方の電界効果トランジスタとの2つの電界効果トランジスタと、
前記1つの電界効果トランジスタのゲート電圧となる前記第2のPWM信号に対する
デューティ比の補正として、前記1つの電界効果トランジスタのゲート電圧となる前記第2のPWM信号の立ち上がり勾配と立下り勾配とのいずれかを遅延させて緩やかにする補正により、補正後の前記第2のPWM信号から決まるオン電圧比率であって前記1つの電界効果トランジスタを周期的にオンオフさせる1周期におけるオン電圧比率を、前記調光信号送出部が送出する前記第1のPWM信号のデューティ比にほぼ一致させる遅延回路とを備え、
前記直流電圧生成部の前記1つの電界効果トランジスタは、
オンオフにより前記2つの電界効果トランジスタを交互にオンすることで前記調光用の直流電圧を生成し、
前記直流電圧生成部は、さらに、
前記2つの電界効果トランジスタのうちの前記一方の電界効果トランジスタのドレインに一端が接続された第1の抵抗と、
前記2つの電界効果トランジスタのうちの前記他方の電界効果トランジスタのドレインに一端が接続され、他端が前記第1の抵抗の他端に接続された第2の抵抗と、
前記第1の抵抗の前記他端と前記第2の抵抗の前記他端との間に一端が接続された第3の抵抗と、
一端が前記第3の抵抗の他端に接続されたコンデンサと
を備え、
前記直流電圧生成部は、
前記1つの電界効果トランジスタのオンオフに基づき前記一方の電界効果トランジスタがオンすることで前記第1の抵抗、前記第3の抵抗及び前記コンデンサの経路で前記コンデンサが充電されると共に、前記1つの電界効果トランジスタのオンオフに基づき前記他方の電界効果トランジスタがオンすることで前記第2の抵抗、前記第3の抵抗及び前記コンデンサの経路で前記コンデンサが放電されることで、前記コンデンサに前記調光用の直流電圧を蓄えることを特徴とする調光用点灯装置。 - 請求項1に記載の調光用点灯装置を備えたことを特徴とする照明器具。
- 請求項1に記載の調光用点灯装置を備えた複数の照明器具と、
それぞれの前記照明器具の前記調光用点灯装置の前記電圧変換部の1次側に接続されて前記第1のPWM信号を送出する調光信号送出部と
を備えたことを特徴とする照明制御システム。
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JP2009146175A JP5627203B2 (ja) | 2009-06-19 | 2009-06-19 | 調光用点灯装置及び照明器具及び照明制御システム |
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