JP5954653B2 - Dimming signal converter and lighting system using the same - Google Patents
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Description
本発明は、調光信号変換装置及びそれを用いた照明システムに関するものである。 The present invention relates to a dimming signal converter and an illumination system using the same.
従来、調光器から出力される調光信号(デューティ信号)に応じて光源を調光点灯させる電源装置が提供されている(例えば特許文献1参照)。このような電源装置では、調光器から調光信号が出力されない無信号時には光源を全点灯(FULL点灯)させるのが一般的であり、その一例として、調光信号のデューティ比が0%のときは光源を全点灯させ、80%のときは調光下限で点灯させ、それ以上になると消灯させる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided a power supply device that dimms a light source in accordance with a dimming signal (duty signal) output from a dimmer (see, for example, Patent Document 1). In such a power supply device, the light source is generally turned on (FULL lighting) when there is no signal when the dimmer signal is not output from the dimmer. As an example, the duty ratio of the dimmer signal is 0%. When it is 80%, turn on the light source at the light control lower limit, and turn it off when the light source is over.
また、外部電源から光源に供給される電源電圧の導通角を変化させることで、光源を調光点灯させる電源装置も提供されている。このような電源装置では、外部電源と光源の間に介装されたトライアックのオン/オフを制御することで、外部電源から光源に供給される電源電圧の導通角を制御して光源を調光点灯させる。 There is also provided a power supply device for dimming and lighting a light source by changing a conduction angle of a power supply voltage supplied from an external power source to the light source. In such a power supply device, the light source is dimmed by controlling the conduction angle of the power supply voltage supplied from the external power supply to the light source by controlling on / off of the triac interposed between the external power supply and the light source. Light up.
ここで、上述の前者の電源装置が設置されている場合に、上述の後者の電源装置用の光源に交換しようとすると、調光器を含めた装置全体を交換しなければならず、コストがかかってしまう。そこで、調光器を残したままで光源のみを交換できるように、調光信号を位相制御信号に変換する変換装置に対する要望が高まっており、調光器と光源の間に変換装置を介在させて調光信号を位相制御信号に変換することで、位相制御方式に対応した光源の調光が可能になる。 Here, when the above-described former power supply device is installed, if the light source for the latter power supply device is replaced, the entire device including the dimmer must be replaced. It will take. Therefore, there is an increasing demand for a conversion device that converts a dimming signal into a phase control signal so that only the light source can be exchanged while leaving the dimmer, and a conversion device is interposed between the dimmer and the light source. By converting the dimming signal into the phase control signal, the dimming of the light source corresponding to the phase control method becomes possible.
しかしながら、上述の前者の電源装置では、調光器から調光信号が出力されない無信号時には光源を全点灯させるため、電源の立ち上がりに対して調光信号の入力が遅れた場合には、調光信号が入力されるまでの無信号区間において光源が瞬間的に全点灯してしまうという問題があった。 However, in the former power supply device described above, the light source is fully turned on when there is no light control signal output from the light control device. Therefore, if the input of the light control signal is delayed with respect to the start-up of the power supply, the light control is performed. There has been a problem that the light source is instantly fully lit in the non-signal section until the signal is input.
また、上述の前者の電源装置では、ノイズ対策として変換装置の入力部分にRC回路を設ける場合があるが、この場合、消灯を指示する調光信号に設定した状態で電源を立ち上げると、消灯状態に至るまでの経緯で全点灯状態を経由するため、同様に光源が瞬間的に全点灯してしまうという問題があった。 In the former power supply device, an RC circuit may be provided at the input portion of the conversion device as a noise countermeasure. In this case, when the power supply is turned on with the dimming signal instructing turning off, the light is turned off. There is a problem in that the light source is instantly turned on in the same manner because it goes through the full lighting state in the process up to the state.
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、電源の立ち上がり時における照明器具の瞬間的な全点灯をなくした調光信号変換装置及びそれを用いた照明システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a dimming signal conversion device that eliminates instantaneous full lighting of a lighting fixture at the time of power-on and lighting using the same. To provide a system.
本発明の調光信号変換装置は、照明器具の調光率を指示し、照明器具を全点灯させる際のデューティ比が0%に設定される調光信号が入力される入力部と、入力部に入力された調光信号に応じて外部電源から照明器具に供給される電源電圧の導通角を制御する制御部とを備える。制御部は、外部電源から制御部への給電開始時において、調光信号が入力されてから第1時間が経過するまでは導通角の制御を停止する。 The dimming signal conversion device of the present invention is directed to an input unit that inputs a dimming signal that indicates a dimming rate of a lighting fixture and that has a duty ratio set to 0% when the lighting fixture is fully lit. And a control unit that controls the conduction angle of the power supply voltage supplied from the external power source to the lighting fixture in accordance with the dimming signal input to the light source. The control unit stops the control of the conduction angle until the first time elapses after the dimming signal is input at the start of power supply from the external power source to the control unit.
この調光信号変換装置において、入力部は、抵抗器とコンデンサとを含むRC回路からなり、第1時間は、コンデンサの両端電圧が所定値に達するまでの時間以上であるのが好ましい。 In this dimming signal conversion device, the input unit is composed of an RC circuit including a resistor and a capacitor, and the first time is preferably equal to or longer than the time until the voltage across the capacitor reaches a predetermined value.
また、この調光信号変換装置において、制御部は、外部電源から制御部への給電開始から第1時間よりも長い第2時間が経過するまでに調光信号が入力されない場合、導通角を、デューティ比が0%の調光信号に対応する角度に設定するのも好ましい。 Further, in this dimming signal conversion device, the control unit determines the conduction angle when the dimming signal is not input before the second time longer than the first time elapses from the start of power feeding from the external power supply to the control unit. It is also preferable to set an angle corresponding to a dimming signal with a duty ratio of 0%.
本発明の照明システムは、上記の調光信号変換装置と、上記の調光信号変換装置に対して調光信号を出力する信号出力装置と、照明器具とを備えている。 The illumination system of the present invention includes the dimming signal conversion device described above, a signal output device that outputs a dimming signal to the dimming signal conversion device, and a lighting fixture.
本発明によると、電源の立ち上がり時において、調光信号が入力されてから第1時間が経過するまでは照明器具の位相制御を停止しているので、電源の立ち上がり時における照明器具の瞬間的な全点灯をなくした調光信号変換装置、及びそれを用いた照明システムを得ることができる。 According to the present invention, since the phase control of the luminaire is stopped until the first time elapses after the dimming signal is input at the time of power supply startup, It is possible to obtain a dimming signal converter that eliminates all lighting and a lighting system using the same.
以下に、調光信号変換装置及び照明システムの実施形態について図1〜図3を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a dimming signal conversion device and an illumination system will be described with reference to FIGS.
図1(a)は本実施形態の照明システムの概略構成図である。本発明において、照明システムとは、少なくともひとつの照明器具を備え、この照明器具が適当に制御できるように接続されたシステムをいう。本実施形態の照明システムは、照明器具1と、調光信号変換装置2と、調光器(信号出力装置)3とを主要な構成として備える。
Fig.1 (a) is a schematic block diagram of the illumination system of this embodiment. In the present invention, the lighting system means a system including at least one lighting fixture and connected so that the lighting fixture can be appropriately controlled. The illumination system of the present embodiment includes a luminaire 1, a dimming
図1(b)は照明器具1の概略構成図である。この照明器具1は、直列に接続された複数(本実施形態では2個)の発光ダイオード10Aからなる発光部10と、発光部10に流れる電流を制御する定電流制御部16とを備える。また照明器具1は、商用電源(外部電源)4から供給される交流電圧を整流する整流部12と、整流部12の出力を平滑して光源部10に出力する平滑部13と、整流部12の出力電圧を検出する電圧検出部14とを備える。さらに照明器具1は、電圧検出部14で電圧が検出される期間に基づいて導通角を検出し、この導通角に基づくデューティ比で定電流制御部16により光源部10を調光する調光制御部15を備える。
FIG. 1B is a schematic configuration diagram of the lighting fixture 1. The luminaire 1 includes a
整流部12は、商用電源4から供給される交流電圧を全波整流するダイオードブリッジからなり、平滑部13は、ダイオードD1と、ダイオードD1を介して整流部12の出力端間に接続される平滑コンデンサC1とからなる。また電圧検出部14は、整流部12の出力端間に接続される抵抗器R2,R3の直列回路からなる。したがって、電圧検出部14では整流部12の出力電圧が抵抗器R2,R3で分圧され、抵抗器R2,R3の接続点における電位に基づいて調光制御部15が導通角を検出する。
The rectifying
調光信号変換装置2は、調光信号(デューティ信号)を位相制御信号に変換するための装置であって、図1(a)に示すように、入力端に接続されて雑音防止用のフィルタを構成するコンデンサC2及びインダクタL1と、自己保持機能を有する双方向性のトライアックQ1とを備える。このトライアックQ1が導通状態にある(ターンオンしている)とき、商用電源4から照明器具1に交流電力が供給される。また調光信号変換装置2は、ダイオードD2を介して商用電源4から供給される交流電圧を平滑化する平滑コンデンサC3と、平滑コンデンサC3からの出力電圧を定電圧に変換する電源IC20とを備える。この電源IC20はスイッチング電源であって、平滑コンデンサC3の負側端子にはダイオードD3が接続されている。
The dimming
電源IC20の出力端には、インダクタL2、コンデンサC4、ダイオードD4からなる閉回路が接続されており、この閉回路は、インダクタL2を流れる回生電流によりコンデンサC4を充電することで、トライアックQ1のゲート端子の電位を他の2つの主端子の電位に対して低電位にする。すなわち、コンデンサC4がトライアックQ1の導通/非導通を制御するために必要な制御電源となる。
A closed circuit including an inductor L2, a capacitor C4, and a diode D4 is connected to the output terminal of the
商用電源4の一端側には、ダイオードD5を介して位相検出回路21が接続されている。この位相検出回路21は、商用電源4から供給される電源電圧の位相に基づいて同期信号を生成し、後述する制御回路22に出力する。一例として、位相検出回路21は、商用電源4の電源電圧と所定の閾値とを比較し、商用電源4の電源電圧が上記閾値を上回ると同期信号を立ち上げ、商用電源4の電源電圧が上記閾値を下回ると同期信号を立ち下げる。
A
トライアックQ1のゲート端子には、npn型トランジスタからなるスイッチング素子Q2のコレクタ端子が接続されている。また、スイッチング素子Q2のエミッタ端子にはコンデンサC4が接続され、ベース端子には制御回路22が接続されている。
The gate terminal of the triac Q1 is connected to the collector terminal of the switching element Q2 made of an npn transistor. Further, the capacitor C4 is connected to the emitter terminal of the switching element Q2, and the
制御回路22には、抵抗器R4及びコンデンサC5で構成されたRC回路(入力部)23が接続されている。このRC回路23はノイズ対策用の入力回路であり、後述する調光器3から出力される調光信号を直流に平滑化して制御回路22に出力する。
An RC circuit (input unit) 23 composed of a resistor R4 and a capacitor C5 is connected to the
制御回路22は、位相検出回路21より与えられる同期信号と、RC回路23を介して調光器3より与えられる調光信号とに基づいてスイッチング素子Q2のオン/オフを切り替えるトリガ信号を生成する。このトリガ信号を生成するタイミングは同期信号の立ち上がりのタイミングに基づいて決定され、生成されたトリガ信号はスイッチング素子Q2のベース端子に入力される。そして、トリガ信号がハイレベルのときにスイッチング素子Q2がオンに切り替わり、トライアックQ1のゲート端子の電位が他の2つの主端子の電位に対して低電位となることで、ゲート端子に電流が流れてトライアックQ1が導通状態になる。
The
なお、トリガ信号の立ち上がりタイミングは調光器3から出力される調光信号によって変化し、例えば調光率が大きい場合にはトリガ信号の立ち上がりを早くすることでトリガ信号のパルス幅を大きくし、調光率が小さい場合にはトリガ信号の立ち上がりを遅くすることでトリガ信号のパルス幅を小さくする。これにより、照明器具1に印加される電源電圧の導通期間を変化させることができるので、調光器3から出力される調光信号を位相制御信号(トリガ信号)に変換可能な調光信号変換装置2を提供することができる。ここに本実施形態では、上述の制御回路22、トライアックQ1、及びスイッチング素子Q2により制御部が構成されている。
The rising timing of the trigger signal varies depending on the dimming signal output from the
調光器3は、壁面などに取り付けられる矩形箱状の調光器本体30を有し、調光器本体30の前面には、照明器具1の調光レベルを設定する回転式の操作ツマミ31と、照明器具1の調光特性を設定する設定スイッチ32とが設けられている。そして、操作ツマミ31を回転させて所定の操作角に設定することで、操作角に応じた調光信号が調光器3から出力される。
The
図2(a)は調光器3の操作ツマミ31の操作角と調光信号のデューティ比との関係を示すグラフであり、設定スイッチ32の設定状態により実線a又は実線bのように変化する。実線aの場合には、操作角が0°のときにデューティ比は80%となり、操作角が270°になるとデューティ比が0%になる。また実線bの場合には、操作角が0°のときにデューティ比は100%となり、操作角が270°になるとデューティ比が0%になる。
FIG. 2A is a graph showing the relationship between the operation angle of the
図2(b)は調光信号変換装置2のRC回路23に入力される調光信号のオン幅と、このオン幅をデジタル変換したAD値との関係を示すグラフであり、図2(c)は上記AD値と位相制御信号の導通角との関係を示すグラフである。これらのグラフによれば、実線cに示すように調光信号のオン幅が大きくなるほど上記AD値は大きくなり、また実線dに示すように上記AD値が大きくなるほど上記導通角は小さくなる。つまり、調光信号のオン幅が大きくなるほど上記導通角が小さくなる。
FIG. 2B is a graph showing the relationship between the ON width of the dimming signal input to the
図2(d)は位相制御信号の導通角と調光率との関係を示すグラフであり、導通角の小さい領域e及び導通角の大きい領域gでは導通角の増加に伴って調光率が緩やかに高くなり、中間の領域fでは導通角の増加に伴って調光率が急激に高くなる。以上のことから、本実施形態の照明システムでは、調光器3の操作ツマミ31の操作角が0°のときは照明器具1の光源部10の調光率は調光下限に設定され、操作ツマミ31の操作角が270°のときは光源部10の調光率は100%に設定される。
FIG. 2D is a graph showing the relationship between the conduction angle of the phase control signal and the dimming rate. In the region e where the conduction angle is small and the region g where the conduction angle is large, the dimming rate increases as the conduction angle increases. In the middle region f, the dimming rate rapidly increases as the conduction angle increases. From the above, in the illumination system of the present embodiment, when the operation angle of the
次に、本実施形態の照明システムの動作について説明する。ユーザーが調光器3の操作ツマミ31を操作すると、操作ツマミ31の操作角に応じた調光信号が調光器3から出力され、この調光信号はRC回路23を介して制御回路22に入力される。またこのとき、位相検出回路21が商用電源4の電源電圧を検出して同期信号を生成し、この同期信号は制御回路22に入力される。そして制御回路22は、入力された調光信号及び同期信号に基づいてトリガ信号(位相制御信号)を生成し、生成したトリガ信号をスイッチング素子Q2のベース端子に出力する。したがって、トリガ信号の立ち上がりとともにスイッチング素子Q2がオンに切り替わり、トライアックQ1が導通状態になる(ターンオンする)。これにより、商用電源4の電源電圧が照明器具1に印加される。
Next, operation | movement of the illumination system of this embodiment is demonstrated. When the user operates the
その後、制御回路22から出力されるトリガ信号が立ち下がると、スイッチング素子Q2がオフに切り替わることでトライアックQ1のゲート端子に電流が流れなくなる。トライアックQ1は、一定以上の保持電流が流れている間は導通状態を維持するため、トリガ信号の立ち下がり後も暫くは照明器具1に商用電源4の電源電圧が印加され続ける。そして、商用電源4の電源電圧がゼロクロスに達すると、トライアックQ1に流れる保持電流が一定以下となり、トライアックQ1が非導通状態に切り替わる(ターンオフする)。これにより、商用電源4の電源電圧が照明器具1に印加されなくなる。
Thereafter, when the trigger signal output from the
一方、照明器具1では、電圧検出部14で電圧が検出される期間に基づいて調光制御部15が導通角を検出する。そして、調光制御部15は、検出した導通角に基づくデューティ比で定電流制御部16が電流を変化させることにより、光源部10を調光点灯させる。
On the other hand, in the lighting fixture 1, the dimming
ところで、上述の制御回路22は、デューティ比が0%の調光信号が入力されると、位相制御信号(トリガ信号)の導通角を、照明器具1を全点灯させる所定の角度(本実施形態では180°)に設定するので、例えば電源の立ち上がりに対して調光信号の入力が遅れた場合には、調光信号のデューティ比が0%となる区間が生じることになり、その結果照明器具1が瞬間的に全点灯してしまう。また本実施形態のように、ノイズ対策として、調光信号変換装置2の入力部分にRC回路23を設けた場合には、消灯を指示する調光信号に設定した状態で電源を立ち上げると、消灯状態に至るまでの経緯で全点灯状態を経由するため、同様に光源部10が瞬間的に全点灯してしまう。
By the way, when the dimming signal having a duty ratio of 0% is input to the
そこで本実施形態では、制御回路22に調光信号が入力されてから所定時間(第1時間)が経過するまで照明器具1の位相制御を停止させることで、上記の不具合を解消しており、以下具体的に説明する。図3(a)(b)は上記の動作を説明するためのタイミングチャートであり、時刻t1のときに調光信号変換装置2及び調光器3に電源が投入された後、時刻2のときに調光器3から調光信号(DUTY信号)が出力される。そして、調光信号変換装置2の制御回路22は、調光信号が入力される時刻t2より第1時間が経過した時刻t3のときに照明器具1の位相制御を開始する。つまり本実施形態では、調光信号が入力されてから第1時間が経過するまでは照明器具1の位相制御を停止させており、これにより、電源の立ち上がり時における照明器具1の瞬間的な全点灯をなくすことができる。なお、上記の第1時間は、RC回路23を介して制御回路22に入力される調光信号が安定するまでの時間、つまりコンデンサC5の両端電圧が所定値に達するまでの時間以上とするのが好ましい。
Therefore, in the present embodiment, by stopping the phase control of the luminaire 1 until a predetermined time (first time) elapses after the dimming signal is input to the
また、調光器3から出力される調光信号のデューティ比が0%に設定されている場合、電源が投入されても調光信号は出力されないため、制御回路22では調光信号の入力タイミングを検出できず、上記の第1時間をカウントすることができない。そしてこの場合、照明器具1の光源部10は消灯状態を維持することになる。そこで本実施形態では、電源が投入されてから上記の第1時間よりも長い第2時間が経過するまでに制御回路22に調光信号が入力されない場合、制御回路22はデューティ比が0%の調光信号が入力されていると判断し、位相制御信号の導通角を、この調光信号に対応する角度(本実施形態では180°)に設定する。これにより、調光信号のデューティ比が0%に設定されている状態で電源が投入された場合でも、照明器具1の光源部10を全点灯させることができる。
When the duty ratio of the dimming signal output from the
1 照明器具
2 調光信号変換装置
3 調光器(信号出力装置)
4 商用電源(外部電源)
22 制御回路(制御部)
23 RC回路(入力部)
Q1 トライアック(制御部)
Q2 スイッチング素子(制御部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
4 Commercial power (external power)
22 Control circuit (control unit)
23 RC circuit (input unit)
Q1 Triac (control unit)
Q2 Switching element (control unit)
Claims (4)
前記入力部に入力された前記調光信号に応じて外部電源から前記照明器具に供給される電源電圧の導通角を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記外部電源から前記制御部への給電開始時において、前記調光信号が入力されてから第1時間が経過するまでは前記導通角の制御を停止することを特徴とする調光信号変換装置。 Instructing the dimming rate of the luminaire, an input unit for inputting a dimming signal in which a duty ratio when the luminaire is fully turned on is set to 0%;
A control unit for controlling a conduction angle of a power supply voltage supplied from an external power source to the lighting fixture according to the dimming signal input to the input unit;
The control unit stops the control of the conduction angle until a first time elapses after the dimming signal is input at the start of power supply from the external power source to the control unit. Optical signal converter.
前記第1時間は、前記コンデンサの両端電圧が所定値に達するまでの時間以上であることを特徴とする請求項1記載の調光信号変換装置。 The input unit includes an RC circuit including a resistor and a capacitor,
2. The dimming signal conversion device according to claim 1, wherein the first time is equal to or longer than a time until the voltage across the capacitor reaches a predetermined value.
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