JP5637374B2

JP5637374B2 - 負荷制御装置

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Publication number: JP5637374B2
Application number: JP2010222269A
Authority: JP
Inventors: 松田　光弘; 光弘松田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012080644A

Description

本発明の一実施形態は、負荷の作動、停止等を制御可能であるとともに、自己の作動電圧を負荷への給電電力から得る負荷制御装置に関する。

従来、スイッチ装置として、人感センサや照度センサ等のセンサ、タイマ、あるいは調光信号のような制御信号に応じて照明負荷の点滅、調光等を制御する電子化されたものが提案されている。例えば特許文献１には、タイマにより照明負荷を制御する２線式の電子化されたスイッチ装置が示されている。

この特許文献１のスイッチ装置においては、交流電源および負荷と直列に接続される一対の端子間にトライアックからなる自己保持形のスイッチング素子を設けている。また、このスイッチング素子のゲートに接続された時定数回路と直列に全波整流器の入力端子を接続し、この全波整流器の出力端子間にサイリスタ等のスイッチング素子を設けている。したがって、このサイリスタ等のスイッチング素子をタイマ等からの制御信号によりオンすると、全波整流器を介して時定数回路が作用し、トライアックからなる自己保持形のスイッチング素子がオンするものである。トライアックがオンすると、このトライアックを介して照明負荷に給電され、照明負荷は点灯する。逆に、制御信号が無い場合には、トライアックはオンすることがないので、照明負荷は消灯する。

また、特許文献１では、トライアックがオフしている期間には、前記全波整流器を介して入力される交流電源電力にて、全波整流器の出力端間に設けられた電源回路部が充電されるように構成されている。すなわち、タイマ等からの制御信号により負荷を点灯させようとしている期間には、交流電源電圧の半サイクルの電圧立上り時の低電圧期間であってサイリスタがオンする以前の期間（すなわちトライアックがオンする以前の期間）に電源回路部を充電可能にしている。

タイマ等からの制御信号が無く負荷を消灯しようとしている期間には、電源回路部の充電回路に介挿したスイッチング素子を開放し、このスイッチング素子に並列接続した抵抗を介して電源回路部を充電するようにしている。この期間には、交流電源電圧の半サイクルの略全期間にて前記並列抵抗を介して電源回路部を充電することになる。

前記電源回路部はタイマや自己の制御回路部に対して作動用の電力を供給するものである。

特許第４３０８５００号公報

特許文献１のものは、前述のように電源回路部を充電するようにしているが、制御回路部等に常に安定に電力を供給するためには、電源回路部の容量をある程度余裕を持ったものにする必要があり、大形化、高価格化の要因となる。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、センサや制御回路等の動作用電力を安定に得られるとともに、小形化、低価格化が可能な負荷制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一実施形態の負荷制御装置は、スイッチ装置が負荷および電源に対して直列的に設けられ、制御信号を入力されたときにはオンして負荷に電源電力を供給可能にする。スイッチ装置に対して作動用電源部が並列的に設けられ、スイッチ装置のオフ時に電源電力にて充電される。作動用電源部は内部制御回路等に動作用電力を供給する。充電制御部が作動用電源部の電圧値を監視し、所定値より低下するとスイッチ装置を短時間オフして電源電力にて作動用電源部を充電する。

本発明の他の実施形態は、充電制御部がスイッチ装置を周期的に短時間オフして電源電力にて作動用電源部を充電する。

本発明の一実施形態によれば、作動用電源部の電圧値を監視し、電圧値が所定値以下になると作動用電源部を充電するので、作動用電源部の電圧を常に自己の制御回路等を安定に作動できる値に維持できる。また、作動用電源部を過大な余裕を持った容量に設計する必要がないので、小形化、低価格化を図ることが可能になる。

また、本発明の他の実施形態によれば、周期的に作動用電源部を充電するので、電圧監視手段を用いなくても、作動用電源部の電圧を常に自己の制御回路等を安定に作動できる値に維持することが可能になる。

図１は、本発明の一実施形態を示す回路図である。図２は、本発明の他の実施形態を示す回路図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。電源１（例えば１００Ｖ以上の平滑化直流電源）に電球、発光ダイオード等の照明負荷２が接続され、これら電源１および照明負荷２に対して負荷制御装置３が直列的に接続されている。なお、本発明において直列的とは、中間に他の部品を介在しないで直列接続されている場合および介在して直列接続されている場合の両方を含む意味である。並列的に関しても同様である。

負荷制御装置３は、電源１および照明負荷２に対して直列的に全波整流器４の入力端子を接続し、全波整流器４の出力端子間にはスイッチ装置５を接続している。スイッチ装置５は、本実施形態においては電界効果形トランジスタによって構成されている。

作動用電源部６は、スイッチ装置５に並列的に設けられている。したがって、スイッチ装置５がオフしている期間に充電され得るものである。本実施形態では、平滑用のコンデンサからなり、定電流制御手段７および逆流防止用のダイオード８を介して充電されるようになっている。

この作動用電源部６は、センサ、タイマやその信号処理部等自己の制御回路等の作動用電力を供給するものであり、例えば７Ｖ程度に充電されるように設定されている。

１０は制御部であって、負荷２の作動、停止等を制御する制御信号を発生するものである。制御部１０としては、詳細説明は省略するが、センサ、タイマ、リモコン等からの信号を処理して制御信号を出力するもの、センサ、タイマ、リモコン受信部等を含んで構成されるもの等どのようなものでもよい。制御部１０からの制御信号は前記スイッチ装置５のゲート極に入力されるようになっている。これにより、制御信号によりスイッチ装置５のオンオフを制御し、照明負荷２の点灯、消灯あるいは調光点灯を制御可能にしている。

本実施形態では、前記作動用電源部６と前記制御部１０との間に３端子レギュレータのような定電圧回路１１を設け、制御部１０に安定した５Ｖ程度の電圧を供給するようにしている。

充電制御部１２は、作動用電源部６の電圧値と定電圧回路１１の電圧値を比較して、作動用電源部６の電圧値を監視するようになっている。すなわち、作動用電源部６の電圧を抵抗１３および抵抗１４の分圧回路を介して得た電圧と定電圧回路１１の電圧とを比較する比較手段１５を有している。比較手段１５は、作動用電源部６の分圧出力が定電圧回路１１の電圧を下回ると、信号を出力してワンショットパルス回路、単安定マルチバイブレータ等から構成される制御信号発生手段１６に入力するようになっている。制御信号発生手段１６は、比較手段１５から信号を入力されると、短時間の反転信号（本実施形態においてロー信号）を出力する。短時間とは、負荷２の作動あるいは使用者に影響を与えない程度に設定される。例えば照明負荷の場合０．１ｍ秒〜数１０ｍ秒の間に設定される。この時間は、例えば外付けのコンデンサ１７の容量に応じて設定可能である。

前記反転信号は、ダイオード１８を介してスイッチ装置５のゲート極に入力されるようになっている。したがって、スイッチ装置５は充電制御部１２から信号を入力される毎に短時間オフされることになる。

スイッチ装置５がオフすると、このオフ期間には全波整流器４を介して電源１の電圧が作動用電源部６に印加され、作動用電源部６は充電されて電圧値が上昇する。

以上のような作動用電源部６の電圧監視ないし充電制御部１２の作用は、制御部１０から負荷２の作動信号が出力されている期間（スイッチ装置５がオン）、負荷２の作動信号が出力されていない期間（スイッチ装置５がオフ）にかかわらず行われる。負荷２が作動している期間であっても、スイッチ装置５がオフされるのは短時間であるから、負荷２の作動あるいは使用者に実質影響を与えないことは上述したとおりである。

また、本実施形態は電源１が平滑化直流電源であって、交流電源の場合のように（例えば特許文献１）交流電圧の半サイクル毎にその立上がり時に作動用電源部を充電するといった同期を取ることが困難であるが、上記実施形態であれば、作動用電源部６の電圧をセンサや自己の制御回路部を安定に作動できる値に維持することが可能である。

つぎに、図２を参照して他の実施形態を説明する。本実施形態において、図１のものと同じあるいは対応する部分には同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態において、充電制御部２０は、周期的に短時間の反転信号（本実施形態においてロー信号）を出力するものである。周期は任意に設計可能であるが、例えば商用交流電源（５０Hzまたは６０Hz）の全波整流電圧と同じ周期とすることができる。この場合、短時間とは０．１ｍ秒〜数ｍ秒例えば１〜２ｍ秒とすることができる。

充電制御部２０は、発振手段２１を主として構成され、この発振手段２１の出力をダイオード２２を介してスイッチ装置５のゲート極に入力するようになっている。

したがって、スイッチ装置５は充電制御部２０から信号を入力される毎に短時間オフされることになる。スイッチ装置５がオフすると、このオフ期間には全波整流器４を介して電源１の電圧が作動用電源部６に印加され、作動用電源部６は充電されて電圧値が上昇する。この作用が周期的に繰り返される。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、上記の各実施形態を組合せることも可能である。

例えば、電源は平滑化直流電源でなく商用交流電源等他の電源であってもよい。

また、スイッチ装置はＦＥＴを主として構成した場合を示したが、トライアック、逆並列接続したサイリスタ、サイリスタと全波整流器との組合せ、あるいはその他のスイッチング素子を主として構成したものでもよい。

また、負荷は照明負荷、換気扇、電熱器等どのようなものにも適用可能であり、制御態様としても、作動、停止の他、これに加えて照明負荷における調光のように供給電力を調整するもので等であってもよい。

また、充電制御部は、本発明の開示により当業者であれば各種の具体化回路を設計できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。

また、充電制御部として、作動用電源部の電圧を監視してスイッチ装置をオフするものと周期的にスイッチ装置をオフするものとを組合せるようにしてもよい。この場合、周期を長くできたり、作動用電源部の電圧が所定値を下回ったときのみ周期的にスイッチ装置をオフできたりする。

１…電源、２…負荷、３…負荷制御装置、５…スイッチ装置、６…作動用電源部、１０…制御部、１２、２０…充電制御部。

Claims

負荷への電源電力の供給を制御する制御信号を発生する制御部と；
前記負荷および電源に対して直列的に設けられ、前記制御部の制御信号を入力したときにはオンして前記負荷に電源電力を供給可能にするスイッチ装置と；
このスイッチ装置に対して並列的に設けられ、電源電力にて充電される作動用電源部と；
この作動用電源部と前記制御部の間に設けられ、所定の電圧値を前記制御部に供給する定電圧回路と；
前記作動用電源部の分圧電圧値と前記定電圧回路の電圧値を比較し、前記作動用電源部の分圧電圧値が前記定電圧回路の電圧値を下回るときには前記スイッチ装置を短時間オフして電源電力にて前記作動用電源部を充電する充電制御部と；
を具備していることを特徴とする負荷制御装置。