JP6653452B2 - 調光装置の保護回路、及び調光装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明負荷を調光する調光装置の保護回路、及び調光装置に関する。

従来、照明負荷を調光する調光装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載された調光装置は、一対の端子と、制御回路部と、制御回路部に制御電源を供給する制御電源部と、照明負荷の調光レベルを設定する調光操作部とを備えている。

一対の端子間には、制御回路部及び制御電源部それぞれが並列に接続されている。また、一対の端子間には、交流電源と照明負荷との直列回路が接続される。照明負荷は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子と、各ＬＥＤ素子を点灯させる電源回路とを備えている。電源回路は、ダイオードと電解コンデンサとの平滑回路を備えている。

制御回路部は、照明負荷に供給する交流電圧を位相制御するスイッチ部と、スイッチ部を駆動するスイッチドライブ部と、スイッチドライブ部及び制御電源部を制御する制御部と、を備えている。

制御電源部は、スイッチ部に並列に接続されている。制御電源部は、交流電源の交流電圧を制御電源に変換する。制御電源部は、制御電源を蓄積する電解コンデンサを備えている。

制御部は、制御電源部から電解コンデンサを通じて制御電源が供給される。制御部は、マイクロコンピュータを備えている。マイクロコンピュータは、調光操作部で設定された調光レベルに応じて、交流電圧の半サイクル毎の期間途中で、照明負荷への給電を遮断する逆位相制御を行う。

特開２０１３−１４９４９８号公報

特許文献１の調光装置では、スイッチ部（双方向スイッチ）を交流電圧の半サイクル毎の期間途中で遮断制御している。そのため、電流値が大きい期間にスイッチ部を遮断する場合、例えば線路のインピーダンスに含まれる誘導成分（インダクタンス成分）等によって逆起電圧が発生する可能性があった。

本発明の目的は、双方向スイッチの遮断時に発生する逆起電圧を低減できる調光装置の保護回路、及び調光装置を提供することにある。

本発明の一態様の調光装置の保護回路は、一対の入力端子と、双方向スイッチと、制御部と、を備えた調光装置に用いられる。前記一対の入力端子は、照明負荷と交流電源との間に電気的に直列に接続されるように構成される。前記双方向スイッチは、前記一対の入力端子間において双方向の電流の遮断／通過を切り替えるように構成されている。前記制御部は、前記交流電源の交流電圧の半周期の始点から調光レベルに応じた可変時間が経過した時点で前記双方向スイッチがオン状態からオフ状態に切り替わるように前記双方向スイッチを制御する。前記双方向スイッチの制御端子には容量性素子が電気的に接続されており、前記容量性素子の両端電圧がしきい値電圧以上になると前記双方向スイッチはオフ状態からオン状態に切り替わる。前記保護回路は充放電調整回路を備える。前記充放電調整回路は、前記制御部が前記双方向スイッチをオフ状態からオン状態に切り替える場合に前記容量性素子の両端電圧を増加させる速度に比べて、前記制御部が前記双方向スイッチをオン状態からオフ状態に切り替える場合に前記容量性素子の両端電圧を低下させる速度を遅くする。

本発明の一態様の調光装置は、一対の入力端子と、双方向スイッチと、制御部と、前記調光装置の保護回路と、を備えている。前記一対の入力端子は、照明負荷と交流電源との間に電気的に直列に接続される。前記双方向スイッチは、前記一対の入力端子間において双方向の電流の遮断／通過を切り替えるように構成されている。前記制御部は、前記交流電源の交流電圧の半周期の始点から調光レベルに応じた可変時間が経過した時点で前記双方向スイッチがオン状態からオフ状態に切り替わるように前記双方向スイッチを制御する。

本発明によれば、双方向スイッチの遮断時に発生する逆起電圧を低減できる。

図１は、実施形態１に係る調光装置の回路図である。 図２Ａは、保護回路を備えていない調光装置についての交流電源の交流電圧及び負荷電流の波形図である。図２Ｂは、実施形態１の調光装置についての交流電源の交流電圧及び負荷電流の波形図である。 図３は、実施形態２に係る調光装置の回路図である。

以下に説明する実施形態は、本発明の種々の実施形態の一つに過ぎない。本発明の実施形態は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外も含み得る。また、下記の実施形態は、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（実施形態１）
（１．１）構成
本実施形態の調光装置１は、図１に示すように、一対の入力端子１１，１２、双方向スイッチ２、位相検出部３、入力部４、電源部５、制御部６、スイッチ駆動部７、及び保護回路８を備えている。ここでいう「入力端子」は、電線等を接続するための部品（端子）でなくてもよく、例えば電子部品のリードや、回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。

調光装置１は、２線式の調光装置であって、交流電源１０に対して負荷９と電気的に直列に接続された状態で使用される。負荷９は照明負荷であり、通電時に点灯する。負荷９は、光源としてのＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を点灯させる点灯回路と、を備えている。交流電源１０は、例えば単相１００〔Ｖ〕、６０〔Ｈｚ〕の商用電源である。調光装置１は、一例として壁スイッチ等に適用可能である。

双方向スイッチ２は、例えば、入力端子１１，１２間に電気的に直列に接続された第１のスイッチ素子Ｑ１及び第２のスイッチ素子Ｑ２の２個の素子からなる。例えば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の各々は、エンハンスメント形のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）からなる半導体スイッチ素子である。

スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、入力端子１１，１２間において、いわゆる逆直列に接続されている。つまり、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２はソース同士が互いに接続されている。スイッチ素子Ｑ１のドレインは入力端子１１に接続され、スイッチ素子Ｑ２のドレインは入力端子１２に接続されている。両スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のソースは、電源部５のグランドに接続されている。電源部５のグランドは、調光装置１の内部回路にとって基準電位となる。

双方向スイッチ２は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフの組み合わせにより、４つの状態を切替可能である。４つの状態には、両スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオフである双方向オフ状態と、両スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオンである双方向オン状態と、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の一方のみがオンである２種類の一方向オン状態とがある。一方向オン状態では、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のうち、オンの方のスイッチ素子から、オフの方のスイッチ素子の寄生ダイオードを通して一対の入力端子１１，１２間が一方向に導通することになる。例えば、スイッチ素子Ｑ１がオン、スイッチ素子Ｑ２がオフの状態では、入力端子１１から入力端子１２に向けて電流を流す第１の一方向オン状態となる。また、スイッチ素子Ｑ２がオン、スイッチ素子Ｑ１がオフの状態では、入力端子１２から入力端子１１に向けて電流を流す第２の一方向オン状態となる。そのため、入力端子１１，１２間に交流電源１０から交流電圧Ｖａｃが印加される場合、交流電圧Ｖａｃの正極性、つまり入力端子１１が正極の半周期においては、第１の一方向オン状態が「順方向オン状態」、第２の一方向オン状態が「逆方向オン状態」となる。一方、交流電圧Ｖａｃの負極性、つまり入力端子１２が正極の半周期においては、第２の一方向オン状態が「順方向オン状態」、第１の一方向オン状態が「逆方向オン状態」となる。

ここで、双方向スイッチ２は、「双方向オン状態」及び「順方向オン状態」の両状態がオン状態であり、「双方向オフ状態」及び「逆方向オン状態」の両状態がオフ状態である。

位相検出部３は、入力端子１１，１２間に印加される交流電圧Ｖａｃの位相を検出する。ここでいう「位相」には、交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点、交流電圧Ｖａｃの極性（正極性、負極性）を含んでいる。位相検出部３は、交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点を検出すると検出信号を制御部６に出力するように構成されている。位相検出部３は、ダイオードＤ３１と、第１検出部３１と、ダイオードＤ３２と、第２検出部３２と、を有している。第１検出部３１は、ダイオードＤ３１を介して入力端子１１に電気的に接続されている。第２検出部３２は、ダイオードＤ３２を介して入力端子１２に電気的に接続されている。第１検出部３１は、交流電圧Ｖａｃが負極性の半周期から正極性の半周期に移行する際のゼロクロス点を検出する。第２検出部３２は、交流電圧Ｖａｃが正極性の半周期から負極性の半周期に移行する際のゼロクロス点を検出する。

すなわち、第１検出部３１は、入力端子１１を正極とする電圧が規定値未満の状態から規定値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロス点と判断し、第１検出信号ＺＣ１を制御部６に出力する。同様に、第２検出部３２は、入力端子１２を正極とする電圧が規定値未満の状態から規定値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロス点と判断し、第２検出信号ＺＣ２を制御部６に出力する。規定値は０〔Ｖ〕付近に設定された値（絶対値）である。例えば、第１検出部３１の規定値は、数〔Ｖ〕程度であり、第２検出部３２の規定値は、数〔Ｖ〕程度である。したがって、第１検出部３１及び第２検出部３２で検出されるゼロクロス点の検出点は、厳密な意味でのゼロクロス点（０〔Ｖ〕）から少し時間が遅れる。

入力部４は、ユーザによって操作される操作部から、調光レベルを表す信号を受け付け、制御部６に調光信号として出力する。入力部４は、調光信号を出力するのに際して、受け付けた信号を加工してもよいし、しなくてもよい。調光信号とは、負荷９の光出力の大きさを指定する数値等であって、負荷９を消灯状態とする「ＯＦＦレベル」を含む場合もある。操作部は、ユーザの操作を受けて入力部４に調光レベルを表す信号を出力する構成であればよく、例えば可変抵抗器やロータリスイッチ、タッチパネル、リモートコントローラ、あるいはスマートフォン等の通信端末などである。

制御部６は、例えばマイクロコンピュータを備える。マイクロコンピュータは、マイクロコンピュータのメモリに記録されているプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することにより、制御部６としての機能を実現する。ＣＰＵが実行するプログラムは、予めマイクロコンピュータのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。言い換えれば、上記プログラムは、コンピュータ（ここではマイクロコンピュータ）を、制御部６として機能させるためのプログラムである。

制御部６は、位相検出部３からの検出信号及び入力部４からの調光信号に基づいて双方向スイッチ２を制御する。制御部６は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の各々を別々に制御する。具体的には、制御部６は、第１制御信号Ｓｂ１にてスイッチ素子Ｑ１を制御し、第２制御信号Ｓｂ２にてスイッチ素子Ｑ２を制御する。

ここにおいて、制御部６がレベルシフタを備えていてもよい。レベルシフタは、マイクロコンピュータが出力した制御信号の電圧値を、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２を駆動可能な電圧値に変換してスイッチ駆動部７に出力する。例えば、マイクロコンピュータは、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２をオンにする場合はＨ（High）レベル（例えば５Ｖ）の制御信号を出力し、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２をオフにする場合はＬ（Low）レベル（例えば０Ｖ）の制御信号を出力する。レベルシフタは、マイクロコンピュータがＨレベルの制御信号を出力すると、この制御信号の電圧値を例えば１２Ｖに変換して、Ｈレベルの第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２をスイッチ駆動部７に出力する。また、レベルシフタは、マイクロコンピュータがＬレベルの制御信号を出力すると、Ｌレベル（例えば０Ｖ）の第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２をスイッチ駆動部７に出力する。ここにおいて、信号レベルがＨレベルのときの第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＮ」信号といい、信号レベルがＬレベルのときの第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号という。

スイッチ駆動部７は、スイッチ素子Ｑ１を駆動（オン／オフ制御）する第１駆動部７１と、スイッチ素子Ｑ２を駆動（オン／オフ制御）する第２駆動部７２と、を有している。

第１駆動部７１は、ツェナーダイオードＺＤ１１，ＺＤ１２と、抵抗器Ｒ１１，Ｒ１２と、容量性素子（コンデンサ）Ｃ１１と、ダイオードＤ１１とを備える。スイッチ素子Ｑ１のゲート（制御端子）とソースとの間に容量性素子Ｃ１１と抵抗器Ｒ１１とが直列に接続されている。また、スイッチ素子Ｑ１のゲートとソースの間には過電圧保護のためにツェナーダイオードＺＤ１１が接続されている。スイッチ素子Ｑ１のゲートは抵抗器Ｒ１２を介して制御部６の出力端子Ｐ１に接続されている。また、スイッチ素子Ｑ１のゲートにはダイオードＤ１１のアノードが接続されている。ダイオードＤ１１のカソードにはツェナーダイオードＺＤ１２のカソードが接続され、ツェナーダイオードＺＤ１２のアノードは制御部６の出力端子Ｐ１に接続されている。制御部６が出力端子Ｐ１からＨレベルの第１制御信号Ｓｂ１を第１駆動部７１に出力すると、容量性素子Ｃ１１に電流が流れて、容量性素子Ｃ１１が充電され、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がスイッチ素子Ｑ１のゲートに印加される。容量性素子Ｃ１１の両端電圧がスイッチ素子Ｑ１のしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ１がオンになる。また、制御部６が出力端子Ｐ１からＬレベルの第１制御信号Ｓｂ１を第１駆動部７１に出力すると、容量性素子Ｃ１１が放電し、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がスイッチ素子Ｑ１のしきい値電圧を下回ると、スイッチ素子Ｑ１がオフになる。以上のように、第１駆動部７１は、制御部６が出力する第１制御信号Ｓｂ１に応じて、スイッチ素子Ｑ１をオン／オフ制御する。ここにおいて、第１駆動部７１は、スイッチ素子Ｑ１のソースの電位を基準にしてゲート電圧を生成する。

第２駆動部７２は、ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２と、抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２と、容量性素子（コンデンサ）Ｃ２１と、ダイオードＤ２１とを備える。スイッチ素子Ｑ２のゲート（制御端子）とソースの間に容量性素子Ｃ２１と抵抗器Ｒ２１とが直列に接続されている。また、スイッチ素子Ｑ２のゲートとソースの間には過電圧保護のためにツェナーダイオードＺＤ２１が接続されている。スイッチ素子Ｑ２のゲートは抵抗器Ｒ２２を介して制御部６の出力端子Ｐ２に接続されている。また、スイッチ素子Ｑ２のゲートにはダイオードＤ２１のアノードが接続されている。ダイオードＤ２１のカソードにはツェナーダイオードＺＤ２２のカソードが接続され、ツェナーダイオードＺＤ２２のアノードは制御部６の出力端子Ｐ２に接続されている。制御部６が出力端子Ｐ２からＨレベルの第２制御信号Ｓｂ２を第２駆動部７２に出力すると、容量性素子Ｃ２１に電流が流れて、容量性素子Ｃ２１が充電され、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がスイッチ素子Ｑ２のゲートに印加される。容量性素子Ｃ２１の両端電圧がスイッチ素子Ｑ２のしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ２がオンになる。また、制御部６が出力端子Ｐ２からＬレベルの第２制御信号Ｓｂ２を第２駆動部７２に出力すると、容量性素子Ｃ２１が放電し、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がスイッチ素子Ｑ２のしきい値電圧を下回ると、スイッチ素子Ｑ２がオフになる。以上のように、第２駆動部７２は、制御部６が出力する第２制御信号Ｓｂ２に応じて、スイッチ素子Ｑ２をオン／オフ制御する。ここにおいて、第２駆動部７２は、スイッチ素子Ｑ２のソースの電位を基準にしてゲート電圧を生成する。

保護回路８は、双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わるときに交流電圧Ｖａｃに発生する逆起電圧を抑制するために設けられている。本実施形態の保護回路８は、スイッチ素子Ｑ１の遮断時に発生する逆起電圧を抑制する第１の充放電調整回路８１と、スイッチ素子Ｑ２の遮断時に発生する逆起電圧を抑制する第２の充放電調整回路８２とを備えている。

第１の充放電調整回路８１は、第１駆動部７１の抵抗器Ｒ１２、ダイオードＤ１１、ツェナーダイオードＺＤ１２と、補助充電回路８３とを備える。補助充電回路８３は、入力端子１１とスイッチ素子Ｑ１のゲートとの間に接続された容量性素子（コンデンサ）Ｃ８３と抵抗器Ｒ８３との直列回路を備える。ダイオードＤ１１及びツェナーダイオードＺＤ１２は必須の構成ではなく、第１の充放電調整回路８１がダイオードＤ１１及びツェナーダイオードＺＤ１２を備えていなくてもよい。

第２の充放電調整回路８２は、第２駆動部７２の抵抗器Ｒ２２、ダイオードＤ２１、ツェナーダイオードＺＤ２２と、補助充電回路８４とを備える。補助充電回路８４は、入力端子１２とスイッチ素子Ｑ２のゲートとの間に接続された容量性素子（コンデンサ）Ｃ８４と抵抗器Ｒ８４との直列回路を備えている。ダイオードＤ２１及びツェナーダイオードＺＤ２２は必須の構成ではなく、第２の充放電調整回路８２がダイオードＤ２１及びツェナーダイオードＺＤ２２を備えていなくてもよい。

電源部５は、例えば電解コンデンサを備えている。電源部５は、ダイオードＤ１を介して入力端子１１に電気的に接続され、ダイオードＤ２を介して入力端子１２に電気的に接続されている。また、電源部５のグランドは、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の各々が備える寄生ダイオードの接続点に電気的に接続されている。これにより、ダイオードＤ１，Ｄ２と、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の各々が備える寄生ダイオードとで構成されるダイオードブリッジにて、入力端子１１，１２間に印加される交流電圧Ｖａｃが全波整流されて、電源部５に供給される。したがって、双方向スイッチ２がオフ状態にある場合、電源部５には、全波整流された交流電圧Ｖａｃ（ダイオードブリッジから出力される脈流電圧）が印加されることになる。電源部５は、全波整流された交流電圧Ｖａｃを平滑し、位相検出部３、制御部６及びスイッチ駆動部７に動作電圧を供給する。

負荷９の点灯回路は、調光装置１で位相制御された交流電圧Ｖａｃの波形から調光レベルを読み取り、ＬＥＤ素子の光出力の大きさを変化させる。ここで、点灯回路は、一例としてブリーダ回路などの電流確保用の回路を有している。そのため、調光装置１の双方向スイッチ２が非導通となる期間においても、負荷９に電流を流すことが可能である。

（１．２）動作
（１．２．１）起動動作
まず、本実施形態の調光装置１の通電開始時の起動動作について説明する。

上述した構成の調光装置１によれば、入力端子１１，１２間に負荷９を介して交流電源１０が接続されると、交流電源１０から入力端子１１，１２間に印加される交流電圧Ｖａｃが整流されて電源部５に供給される。このとき、電源部５が制御部６等に動作電圧を供給し、制御部６が起動する。

制御部６が起動すると、制御部６は、位相検出部３の検出信号に基づいて交流電源１０の周波数を判定する。そして、制御部６は、判定した周波数に応じて、予めメモリに記憶されている数値テーブルを参照し、各種の時間などのパラメータを設定する。ここで、入力部４に入力された調光レベルが「ＯＦＦレベル」であれば、制御部６は、双方向スイッチ２を双方向オフ状態に維持することで、一対の入力端子１１，１２間のインピーダンスをハイインピーダンス状態に維持する。これにより、負荷９は消灯状態を維持する。

（１．２．２）調光動作
次に、本実施形態の調光装置１の調光動作を説明する。以下の説明において、「時点Ａから」という表現は、時点Ａを含む意味とする。例えば「半周期の始点から」は、半周期の始点を含む意味である。一方、「時点Ａまで」という表現は、時点Ａは含まず、時点Ａの直前までを意味する。例えば「半周期の終点まで」は、半周期の終点は含まず、半周期の終点の直前までを意味する。

まず、交流電圧Ｖａｃが正極性の半周期における調光装置１の動作について説明する。

調光装置１は、位相制御の基準となる交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点を位相検出部３で検出する。交流電圧Ｖａｃが負極性の半周期から正極性の半周期に移行する際には、交流電圧Ｖａｃが正極性の規定値に達すると、第１検出部３１が第１検出信号ＺＣ１を制御部６に出力する。

制御部６は、交流電圧Ｖａｃの正極性の半周期において第１検出部３１から第１検出信号ＺＣ１が入力されると、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＮ」信号にする。

これにより、第１駆動部７１では抵抗器Ｒ１２を介して容量性素子Ｃ１１に電流が流れて、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が増加し、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ１がオンになる。同様に、第２駆動部７２では抵抗器Ｒ２２を介して容量性素子Ｃ２１に電流が流れて、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が増加し、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ２がオンになる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がいずれもオンになり、双方向スイッチ２が双方向オン状態となるので、交流電源１０から双方向スイッチ２を介して負荷９へ電力が供給され、負荷９が点灯する。

ところで、交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期の終点では、双方向スイッチ２が双方向オフ状態に制御されており、制御部６は、正極性の半周期の始点から第１検出信号ＺＣ１が入力されるまでの間は、双方向スイッチ２を双方向オフ状態にする。

制御部６は、第１検出信号ＺＣ１が入力された時点から調光信号に応じた長さのオン時間が経過した時点において、第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＮ」信号に維持したまま、第１制御信号Ｓｂ１を「ＯＦＦ」信号にする。

このとき、第１駆動部７１では、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧を超えている場合、ツェナーダイオードＺＤ１２がオンになる。容量性素子Ｃ１１からダイオードＤ１１とツェナーダイオードＺＤ１２とを介して放電電流が流れるので、容量性素子Ｃ１１の両端電圧はツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧まで短時間で低下する。容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧よりも低下すると、ツェナーダイオードＺＤ１２がオフになり、容量性素子Ｃ１１から抵抗器Ｒ１２を介して放電電流が流れる。その後、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流が減少する。

ここで、調光装置１と交流電源１０と負荷９とを接続する電路等のインピーダンスにはインダクタンス成分が含まれているので、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流が減少すると、電路等のインピーダンスに含まれるインダクタンス成分によって逆起電圧が発生する。図２Ａは、保護回路８を備えていない調光装置での交流電源１０の交流電圧Ｖａｃ及び負荷電流Ｉ１の波形図であり、双方向スイッチ２がオンからオフに切り替わるタイミングで発生した逆起電圧が交流電圧Ｖａｃに重畳している。また、スイッチ素子Ｑ１がオンからオフに切り替わる時の負荷電流が大きいほど、電路のインダクタンス成分によって発生する逆起電圧が増加する。

本実施形態の調光装置１は、スイッチ素子Ｑ１の遮断時に発生する逆起電圧を抑制する第１の充放電調整回路８１を備えており、この第１の充放電調整回路８１は、入力端子１１とスイッチ素子Ｑ１のゲートとの間に補助充電回路８３を備えている。補助充電回路８３は、入力端子１１に印加される電圧の電圧値に応じて、入力端子１１から容量性素子Ｃ１１に充電電流を流すように構成されている。

したがって、スイッチ素子Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わる場合に、調光装置１が接続される電路に逆起電圧が発生すると、入力端子１１から補助充電回路８３の容量性素子Ｃ８３と抵抗器Ｒ８３とを介して容量性素子Ｃ１１に電流が流れる。これにより、補助充電回路８３を介して容量性素子Ｃ１１に充電電流が流れない場合に比べて、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が低下する速度が緩やかになるため、スイッチ素子Ｑ１に流れる電流が低下する速度が遅くなる。よって、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流Ｉ１が低下する速度が抑制されるので、電路に発生する逆起電圧を抑制することができる。図２Ｂは、本実施形態の調光装置１での交流電源１０の交流電圧Ｖａｃ及び負荷電流Ｉ１の波形図であり、スイッチ素子Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わる場合に、電路に発生する逆起電圧が減少している。ここにおいて、補助充電回路８３を構成する容量性素子Ｃ８３と抵抗器Ｒ８３との直列回路（ＣＲ直列回路）の時定数は、電路に発生する逆起電圧が回路部品に悪影響を与えない程度に抑制できるような値に、設定されている。

その後、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が徐々に低下して、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流が減少し、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態となる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のうちスイッチ素子Ｑ１のみがオフし、双方向スイッチ２が逆方向オン状態となるので、交流電源１０から負荷９への電力供給が断たれる。

また、第１検出信号ＺＣ１の発生時点より、半周期の時間から一定時間を差し引いた時間が経過した時点において、制御部６は、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号にする。第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号にする時点は半周期の終点（ゼロクロス点）の手前にあればよく、半周期の終点までの長さ（一定時間）は適宜設定可能である。

このとき、第２駆動部７２では、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧を超えている場合、ツェナーダイオードＺＤ２２がオンになる。容量性素子Ｃ２１からダイオードＤ２１とツェナーダイオードＺＤ２２とを介して放電電流が流れるので、容量性素子Ｃ２１の両端電圧はツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧まで短時間で低下する。容量性素子Ｃ２１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧よりも低下すると、ツェナーダイオードＺＤ２２がオフになり、容量性素子Ｃ２１から抵抗器Ｒ２２を介して放電電流が流れる。その後、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ２がオフになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオフになり、双方向スイッチ２は逆方向オフ状態となる。

また、交流電圧Ｖａｃが負極性の半周期における調光装置１の動作は、正極性の半周期と基本的に同様の動作となる。

負極性の半周期において、交流電圧Ｖａｃが負極性の規定値に達すると、第２検出部３２が第２検出信号ＺＣ２を制御部６に出力する。

制御部６は、交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期において、第２検出部３２から第２検出信号ＺＣ２が入力されると、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＮ」信号にする。

これにより、第１駆動部７１では抵抗器Ｒ１２を介して容量性素子Ｃ１１に電流が流れて、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が増加し、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ１がオンになる。同様に、第２駆動部７２では抵抗器Ｒ２２を介して容量性素子Ｃ２１に電流が流れて、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が増加し、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ２がオンになる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がいずれもオンになり、双方向スイッチ２が双方向オン状態となるので、交流電源１０から双方向スイッチ２を介して負荷９へ電力が供給され、負荷９が点灯する。

ところで、交流電圧Ｖａｃの正極性の半周期の終点では、双方向スイッチ２が双方向オフ状態に制御されており、制御部６は、負極性の半周期の始点から第２検出信号ＺＣ２が入力されるまでの間は、双方向スイッチ２を双方向オフ状態にする。

その後、制御部６は、交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期で、第２検出信号ＺＣ２が入力された時点から調光信号に応じた長さのオン時間が経過した時点において、第１制御信号Ｓｂ１を「ＯＮ」信号に維持したまま、第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号にする。

これにより、第２駆動部７２では容量性素子Ｃ２１から抵抗器Ｒ２２を介して放電電流が流れることによって、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が減少する。

ここで、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が減少すると、例えば、調光装置１と交流電源１０と負荷９とを接続する電路等のインピーダンスに含まれるインダクタンス成分によって逆起電圧が発生する。スイッチ素子Ｑ２がオンからオフに切り替わる時の負荷電流が大きいほど、電路のインダクタンス成分によって発生する逆起電圧が増加する。

本実施形態の調光装置１は、スイッチ素子Ｑ２の遮断時に発生する逆起電圧を抑制する第２の充放電調整回路８２を備えており、この第２の充放電調整回路８２は、入力端子１２とスイッチ素子Ｑ２のゲートとの間に補助充電回路８４を備えている。補助充電回路８４は、入力端子１２に印加される電圧の電圧値に応じて、入力端子１２から容量性素子Ｃ２１に充電電流を流すように構成されている。

したがって、スイッチ素子Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わる場合に、調光装置１が接続される電路にサージ状の逆起電圧が発生すると、入力端子１２から補助充電回路８４の容量性素子Ｃ８４と抵抗器Ｒ８４とを介して容量性素子Ｃ２１に電流が流れる。これにより、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が低下する速度が遅くなり、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が低下する速度が抑制されるので、電路に発生する逆起電圧を抑制することができる。ここにおいて、補助充電回路８４を構成する容量性素子Ｃ８４と抵抗器Ｒ８４との直列回路（ＣＲ直列回路）の時定数は、電路に発生する逆起電圧が、回路部品に悪影響を与えない程度に抑制できるような値に設定されている。

その後、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が徐々に低下して、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が減少し、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態となる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のうちスイッチ素子Ｑ２のみがオフし、双方向スイッチ２が逆方向オン状態となるので、交流電源１０から負荷９への電力供給が断たれる。

交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期において、第２検出信号ＺＣ２の発生時点より、半周期の時間から一定時間を差し引いた時間が経過した時点で、制御部６は、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号にする。

このとき、第１駆動部７１では、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧を超えている場合、ツェナーダイオードＺＤ１２がオンになる。容量性素子Ｃ１１からダイオードＤ１１とツェナーダイオードＺＤ１２とを介して放電電流が流れるので、容量性素子Ｃ１１の両端電圧はツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧まで短時間で低下する。容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧よりも低下すると、ツェナーダイオードＺＤ１２がオフになり、容量性素子Ｃ１１から抵抗器Ｒ１２を介して放電電流が流れる。その後、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ１がオフになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオフになり、双方向スイッチ２は逆方向オフ状態となる。

本実施形態の調光装置１は、以上説明した正極性の半周期の動作と負極性の半周期の動作とを交流電圧Ｖａｃの半周期ごとに交互に繰り返すことで、負荷９の調光を行う。

ここで、「双方向オン状態」は双方向スイッチ２のオン状態であり、「逆方向オン状態」は双方向スイッチ２のオフ状態である。また、交流電圧Ｖａｃの半周期の始点から可変時間が経過した時点（切替時点）で、双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わっている。

ここにおいて、可変時間は、半周期の始点より、第１検出信号ＺＣ１及び第２検出信号ＺＣ２の発生時点から調光信号に応じた長さのオン時間が経過した時点までの時間に相当する。すなわち、「可変時間」は、半周期の始点から第１検出信号ＺＣ１又は第２検出信号ＺＣ２が発生する時点までの時間と、調光信号に応じた長さのオン時間とを合計した時間となる。よって、可変時間は、調光レベルに応じて長さが変化することになり、交流電圧Ｖａｃに対する切替時点の位相は調光レベルに応じて変化する。すなわち、負荷９の光出力を小さくする場合には可変時間は短く、負荷９の光出力を大きくする場合には可変時間は長く規定される。そのため、入力部４に入力される調光レベルに応じて、負荷９の光出力の大きさを変えることが可能である。

（１．３）利点
本実施形態の保護回路８は調光装置１に用いられる。調光装置１は、照明負荷（負荷９）と交流電源１０との間に電気的に直列に接続されるように構成された一対の入力端子１１，１２と、双方向スイッチ２と、制御部６とを備えている。双方向スイッチ２は、一対の入力端子１１，１２間において双方向の電流の遮断／通過を切り替えるように構成されている。制御部６は、交流電源１０の交流電圧Ｖａｃの半周期の始点から調光レベルに応じた可変時間が経過した時点で双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わるように双方向スイッチ２を制御する。双方向スイッチ２の制御端子（スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲート）には容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１が電気的に接続されており、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧以上になると双方向スイッチ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。保護回路８は充放電調整回路（第１の充放電調整回路８１、第２の充放電調整回路８２）を備えている。充放電調整回路は、制御部６が双方向スイッチ２をオフ状態からオン状態に切り替える場合に容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１の両端電圧を増加させる速度に比べて、制御部６が双方向スイッチ２をオン状態からオフ状態に切り替える場合に容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１の両端電圧を低下させる速度を遅くする。

調光装置１において、双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わるとき、調光装置１が接続された電路には電路等のインダクタンス成分によって逆起電圧が発生する可能性がある。本実施形態の保護回路８では、調光装置１が保護回路８を備えていない場合に比べて、双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わる速度を遅くすることができる。したがって、双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わる場合に、入力端子１１，１２に接続される電路に発生する逆起電圧を抑制できる。

本実施形態の調光装置１は、一対の入力端子１１，１２と、双方向スイッチ２と、制御部６と、保護回路８とを備えている。したがって、双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わる場合に、入力端子１１，１２に接続される電路に発生する逆起電圧を抑制できる。

本実施形態のように、保護回路８の充放電調整回路（第１の充放電調整回路８１、第２の充放電調整回路８２）は、一対の入力端子１１，１２から容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１に充電電流を流す補助充電回路８３，８４を備えてもよい。補助充電回路８３，８４は、一対の入力端子１１，１２に印加される電圧の電圧値に応じて、充電電流の電流値を変化すればよい。双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わる場合に電路に逆起電圧が発生すると、補助充電回路８３，８４が容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１に流す充電電流が増加する。これにより、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１の両端電圧が低下する速度を遅くすることができ、双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わる場合に、入力端子１１，１２に接続される電路に発生する逆起電圧を抑制できる。ここにおいて、補助充電回路８３，８４は、一対の入力端子１１，１２に印加される電圧の電圧値が高いほど、充電電流の電流値を増加させてもよい。また、補助充電回路８３，８４は、充電電流の電流値をゼロを含む範囲で変化させてもよい。

本実施形態のように、補助充電回路８３，８４が、容量性素子Ｃ８３，Ｃ８４と抵抗器Ｒ８３，Ｒ８４との直列回路を含んでもよい。双方向スイッチ２がオン状態からオフ状態に切り替わる速度を、容量性素子Ｃ８３，Ｃ８４と抵抗器Ｒ８３，Ｒ８４とで設定される時定数で調整することができる。

本実施形態のように、補助充電回路８３，８４が受動素子で構成されてもよい。補助充電回路８３，８４が受動素子で構成されているので、補助充電回路８３，８４を動作させるための電源が不要であり、また補助充電回路８３，８４の動作を制御するための回路も不要である。

（１．４）変形例
以下に、上記実施形態の変形例を列記する。以下に説明する変形例の各構成は、上記実施形態で説明した各構成と適宜組み合わせて適用可能である。

上述した実施形態の保護回路８は、ＣＲ直列回路で構成される補助充電回路８３，８４を備えているが、補助充電回路８３，８４はＣＲ直列回路に限定されない。補助充電回路８３，８４は、容量性素子のみで構成されてもよい。また、補助充電回路８３，８４は、入力端子１１，１２と容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１との間に接続される抵抗器と、この抵抗器と直列に入力端子から容量性素子に電流が流れる向きが逆方向となるように接続されたツェナーダイオードとで構成されてもよい。この場合は、入力端子１１，１２に印加される電圧がツェナーダイオードの両端電圧を超えた場合のみ、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１に充電電流を流すことができる。補助充電回路８３，８４は、入力端子１１，１２と容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１との間に、入力端子１１，１２から容量性素子Ｃ１１，Ｃ１２に電流が流れる向きが逆方向となるように接続されたツェナーダイオードで構成されてもよい。また、補助充電回路８３，８４は、入力端子１１，１２と容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１との間に入力端子１１，１２から容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１に電流が流れる向きに接続されるダイオードと、このダイオードと逆向きになるようにダイオードに直列に接続されたツェナーダイオードとで構成されてもよい。また、補助充電回路８３，８４は、抵抗器と、この抵抗器と直列に入力端子１１，１２から容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１に電流が流れる向きに接続されたダイオードとで構成されてもよいし、抵抗器のみでもよい。

上述した実施形態の調光装置１は、光源としてＬＥＤ素子を用いた負荷９に限らず、コンデンサインプット型の回路を搭載し、インピーダンスが高く、少ない電流で点灯する光源に適用可能である。この種の光源としては、例えば有機ＥＬ（Electroluminescence）素子が挙げられる。また、調光装置は、例えば放電灯など、様々な光源の負荷９に適用可能である。

また、制御部６による双方向スイッチ２の制御方式は、上述した例に限らず、例えば、交流電圧Ｖａｃと同じ周期で第１制御信号と第２制御信号とを交互に「ＯＮ」信号とする方式であってもよい。この場合、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のうち、交流電圧Ｖａｃの高電位側となるスイッチ素子がオンしている期間に、双方向スイッチ２が導通することになる。つまり、この変形例では、交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点から半周期の途中までの期間に一対の入力端子１１，１２間が導通する、いわゆる逆位相制御が実現される。この場合、第１制御信号及び第２制御信号と交流電圧Ｖａｃとの位相差を調節することで、双方向スイッチ２の導通時間を調節することができる。

また、双方向スイッチ２を構成するスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の各々は、エンハンスメント形のｎチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などであってもよい。さらに、双方向スイッチ２において、一方向オン状態を実現するための整流素子（ダイオード）は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の寄生ダイオードに限らず、外付けのダイオードであってもよい。ダイオードは、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の各々と同一パッケージに内蔵されていてもよい。また、上述した実施形態でのダイオードＤ１，Ｄ２は調光装置１に必須の構成ではなく、ダイオードＤ１，Ｄ２は適宜省略されていてもよい。

また、双方向スイッチ２は、ソース同士が互いに接続された２個のスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２で構成されているが、双方向スイッチは、双方向の電流の遮断／通過を切り替えるように構成された１つのスイッチ素子で構成されてもよい。この種のスイッチ素子としてはダブルゲート構造のスイッチ素子がある。つまり、双方向スイッチは、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）などのワイドバンドギャップの半導体材料を用いたダブルゲート（デュアルゲート）構造の半導体素子でもよい。

また、本実施形態の保護回路８は、一対の入力端子１１，１２と双方向スイッチ２と制御部６とを備えた調光装置１に用いられる。本実施形態の保護回路８は調光装置１の内部に設けられているが、保護回路８は調光装置１の外部に設けられていてもよい。すなわち、保護回路８は、一対の入力端子１１，１２と、双方向スイッチ２と、制御部６とを構成要件として含まなくてもよい。

（実施形態２）
実施形態２に係る調光装置１Ａについて図３に基づいて説明する。

実施形態２の調光装置１Ａは、保護回路８Ａの構成が、実施形態１の保護回路８と異なる点で実施形態１と相違している。実施形態２の調光装置１Ａにおいて、実施形態１の調光装置１と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施形態の保護回路８Ａは、スイッチ素子Ｑ１の遮断時に発生する逆起電圧を抑制する第１の充放電調整回路８１Ａと、スイッチ素子Ｑ２の遮断時に発生する逆起電圧を抑制する第２の充放電調整回路８２Ａとを備えている。

第１の充放電調整回路８１Ａは、第１駆動部７１が備える抵抗器Ｒ１２と、ダイオードＤ８５と、抵抗器Ｒ８５とを含む。抵抗器Ｒ１２は、スイッチ素子Ｑ１のゲート及び容量性素子Ｃ１１の接続点と制御部６の出力端子Ｐ１との間に接続されている。抵抗器Ｒ１２の両端間に、ダイオードＤ８５及び抵抗器Ｒ８５の直列回路が接続されている。ダイオードＤ８５は、制御部６の出力端子Ｐ１から容量性素子Ｃ１１に電流を流す向きに接続されている。したがって、第１の充放電調整回路８１Ａにおいて、制御部６から容量性素子Ｃ１１に充電電流を流す充電回路は、抵抗器Ｒ１２と、ダイオードＤ８５及び抵抗器Ｒ８５の直列回路とが並列に接続された回路で構成される。一方、第１の充放電調整回路８１Ａにおいて、容量性素子Ｃ１１からの放電電流を流す放電回路は抵抗器Ｒ１２で構成される。よって、容量性素子Ｃ１１への充電電流が流れる充電回路に比べて、容量性素子Ｃ１１からの放電電流が流れる放電回路のインピーダンスが大きくなる。つまり、制御部６がスイッチ素子Ｑ１をオフ状態からオン状態に切り替える場合に容量性素子Ｃ１１の両端電圧を増加させる速度に比べて、制御部６がスイッチ素子Ｑ１をオン状態からオフ状態に切り替える場合に容量性素子Ｃ１１の両端電圧を低下させる速度が遅くなる。本実施形態では、抵抗器Ｒ２１の抵抗値、抵抗器Ｒ８５の抵抗値が共に２２ｋΩであり、放電回路のインピーダンスは充電回路のインピーダンスの約２倍である。抵抗器Ｒ２１の抵抗値及び抵抗器Ｒ８５の抵抗値は上記の値に限定されず、適宜変更が可能である。

第２の充放電調整回路８２Ａは、第２駆動部７２が備える抵抗器Ｒ２２と、ダイオードＤ８６と、抵抗器Ｒ８６とを含む。抵抗器Ｒ２２は、スイッチ素子Ｑ２のゲート及び容量性素子Ｃ２１の接続点と制御部６の出力端子Ｐ２との間に接続されている。抵抗器Ｒ２２の両端間に、ダイオードＤ８６及び抵抗器Ｒ８６の直列回路が接続されている。ダイオードＤ８６は、制御部６の出力端子Ｐ２から容量性素子Ｃ２１に電流を流す向きに接続されている。したがって、第２の充放電調整回路８２Ａにおいて、制御部６から容量性素子Ｃ２１に充電電流を流す充電回路は、抵抗器Ｒ２２と、ダイオードＤ８６及び抵抗器Ｒ８６の直列回路とが並列に接続された回路で構成される。一方、第２の充放電調整回路８２Ａにおいて、容量性素子Ｃ２１からの放電電流を流す放電回路は抵抗器Ｒ２２で構成される。よって、容量性素子Ｃ２１への充電電流が流れる充電回路に比べて、容量性素子Ｃ２１からの放電電流が流れる放電回路のインピーダンスが大きくなる。つまり、制御部６がスイッチ素子Ｑ２をオフ状態からオン状態に切り替える場合に容量性素子Ｃ２１の両端電圧を増加させる速度に比べて、制御部６がスイッチ素子Ｑ２をオン状態からオフ状態に切り替える場合に容量性素子Ｃ２１の両端電圧を低下させる速度が遅くなる。本実施形態では、抵抗器Ｒ２２の抵抗値、抵抗器Ｒ８６の抵抗値が共に２２ｋΩであり、放電回路のインピーダンスは充電回路のインピーダンスの約２倍である。抵抗器Ｒ２２の抵抗値及び抵抗器Ｒ８６の抵抗値は上記の値に限定されず、適宜変更が可能である。

次に、本実施形態の調光装置１Ａの調光動作を説明する。

まず、交流電圧Ｖａｃが正極性の半周期における調光装置１の動作について説明する。

交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期の終点では、双方向スイッチ２が双方向オフ状態に制御されており、制御部６は、正極性の半周期の始点から第１検出信号ＺＣ１が入力されるまでの間は、双方向スイッチ２を双方向オフ状態にする。

交流電圧Ｖａｃの正極性の半周期において、交流電圧Ｖａｃが正極性の規定値に達すると、第１検出部３１が第１検出信号ＺＣ１を制御部６に出力する。

制御部６は、交流電圧Ｖａｃの正極性の半周期において、第１検出部３１から第１検出信号ＺＣ１が入力されると、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＮ」信号にする。

これにより、第１駆動部７１では、抵抗器Ｒ１２と、抵抗器Ｒ８５及びダイオードＤ８５の直列回路とが並列に接続された回路を介して、容量性素子Ｃ１１に電流が流れ、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が増加する。容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ１がオンになる。同様に、第２駆動部７２では、抵抗器Ｒ２２と、抵抗器Ｒ８６及びダイオードＤ８６の直列回路とが並列に接続された回路を介して、容量性素子Ｃ２１に電流が流れて、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が増加する。容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ２がオンになる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がいずれもオンになり、双方向スイッチ２が双方向オン状態となるので、交流電源１０から双方向スイッチ２を介して負荷９へ電力が供給され、負荷９が点灯する。

制御部６は、第１検出信号ＺＣ１が入力された時点から調光信号に応じた長さのオン時間が経過した時点において、第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＮ」信号に維持したまま、第１制御信号Ｓｂ１を「ＯＦＦ」信号にする。

このとき、第１駆動部７１では、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧を超えている場合、ツェナーダイオードＺＤ１２がオンになる。容量性素子Ｃ１１からダイオードＤ１１とツェナーダイオードＺＤ１２とを介して放電電流が流れるので、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が、ツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧まで短時間で低下する。容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧よりも低下すると、ツェナーダイオードＺＤ１２がオフになり、容量性素子Ｃ１１から抵抗器Ｒ１２を介して放電電流が流れる。その後、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流が減少する。

ここで、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流が減少すると、調光装置１と交流電源１０と負荷９とを接続する電路等のインピーダンスに含まれるインダクタンス成分によって逆起電圧が発生する。スイッチ素子Ｑ１がオンからオフに切り替わる時の負荷電流が大きいほど、電路のインダクタンス成分によって発生する逆起電圧が増加する。

本実施形態では、スイッチ素子Ｑ１をオフからオンにする場合に容量性素子Ｃ１１に充電電流を流す充電回路に比べて、スイッチ素子Ｑ１をオンからオフにする場合に容量性素子Ｃ１１から放電電流を流す放電回路のインピーダンスが大きい。したがって、充電回路のインピーダンスと放電回路のインピーダンスとが等しい場合に比べて、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が低下する速度を遅くすることができる。よって、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流が低下する速度が抑制されるので、電路に発生する逆起電圧を抑制することができる。

その後、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が徐々に低下して、スイッチ素子Ｑ１に流れる負荷電流が減少し、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態となる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のうちスイッチ素子Ｑ１のみがオフし、双方向スイッチ２が逆方向オン状態となるので、交流電源１０から負荷９への電力供給が断たれる。

第１検出信号ＺＣ１の発生時点より、半周期の時間から一定時間を差し引いた時間が経過した時点において、制御部６は、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号にする。

このとき、第２駆動部７２では、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧を超えている場合、ツェナーダイオードＺＤ２２がオンになる。容量性素子Ｃ２１からダイオードＤ２１とツェナーダイオードＺＤ２２とを介して放電電流が流れるので、容量性素子Ｃ２１の両端電圧はツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧まで短時間で低下する。容量性素子Ｃ２１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧よりも低下すると、ツェナーダイオードＺＤ２２がオフになり、容量性素子Ｃ２１から抵抗器Ｒ２２を介して放電電流が流れる。その後、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ２がオフになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオフになり、双方向スイッチ２は逆方向オフ状態となる。

また、交流電圧Ｖａｃが負極性の半周期における調光装置１の動作は、正極性の半周期と基本的に同様の動作となる。

交流電圧Ｖａｃの正極性の半周期の終点では、双方向スイッチ２が双方向オフ状態に制御されており、制御部６は、負極性の半周期の始点から第２検出信号ＺＣ２が入力されるまでの間は、双方向スイッチ２を双方向オフ状態にする。

負極性の半周期において、交流電圧Ｖａｃが負極性の規定値に達すると、第２検出部３２が第２検出信号ＺＣ２を制御部６に出力する。

制御部６は、交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期において、第２検出部３２から第２検出信号ＺＣ２が入力されると、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＮ」信号にする。

これにより、第１駆動部７１では、抵抗器Ｒ１２と、抵抗器Ｒ８５及びダイオードＤ８５の直列回路とが並列に接続された回路を介して、容量性素子Ｃ１１に電流が流れ、容量性素子Ｃ１１の両端電圧が増加する。容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ１がオンになる。同様に、第２駆動部７２では、抵抗器Ｒ２２と、抵抗器Ｒ８６及びダイオードＤ８６の直列回路とが並列に接続された回路を介して、容量性素子Ｃ２１に電流が流れて、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が増加する。容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧以上になると、スイッチ素子Ｑ２がオンになる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がいずれもオンになり、双方向スイッチ２が双方向オン状態となるので、交流電源１０から双方向スイッチ２を介して負荷９へ電力が供給され、負荷９が点灯する。

その後、制御部６は、交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期で、第２検出信号ＺＣ２が入力された時点から調光信号に応じた長さのオン時間が経過した時点において、第１制御信号Ｓｂ１を「ＯＮ」信号に維持したまま、第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号にする。

このとき、第２駆動部７２では、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧を超えている場合、ツェナーダイオードＺＤ２２がオンになる。容量性素子Ｃ２１からダイオードＤ２１とツェナーダイオードＺＤ２２とを介して放電電流が流れるので、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が、ツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧まで短時間で低下する。容量性素子Ｃ２１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ２２のツェナー電圧よりも低下すると、ツェナーダイオードＺＤ２２がオフになり、容量性素子Ｃ２１から抵抗器Ｒ２２を介して放電電流が流れる。その後、容量性素子Ｃ２１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が減少する。

ここで、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が減少すると、調光装置１と交流電源１０と負荷９とを接続する電路等のインピーダンスに含まれるインダクタンス成分によって逆起電圧が発生する。スイッチ素子Ｑ２がオンからオフに切り替わる時の負荷電流が大きいほど、電路のインダクタンス成分によって発生する逆起電圧が増加する。

第２の充放電調整回路８２では、スイッチ素子Ｑ２をオフからオンにする場合に容量性素子Ｃ２１に充電電流を流す充電回路に比べて、スイッチ素子Ｑ２をオンからオフにする場合に容量性素子Ｃ２１から放電電流を流す放電回路のインピーダンスが大きい。したがって、充電回路のインピーダンスと放電回路のインピーダンスとが等しい場合に比べて、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が低下する速度を遅くすることができる。よって、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が低下する速度が抑制されるので、電路に発生する逆起電圧を抑制することができる。

その後、容量性素子Ｃ２１の両端電圧が徐々に低下して、スイッチ素子Ｑ２に流れる負荷電流が減少し、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態となる。このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のうちスイッチ素子Ｑ２のみがオフし、双方向スイッチ２が逆方向オン状態となるので、交流電源１０から負荷９への電力供給が断たれる。

交流電圧Ｖａｃの負極性の半周期において、第２検出信号ＺＣ２の発生時点より、半周期の時間から一定時間を差し引いた時間が経過した時点で、制御部６は、第１制御信号Ｓｂ１及び第２制御信号Ｓｂ２を「ＯＦＦ」信号にする。

このとき、第１駆動部７１では、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧を超えている場合、ツェナーダイオードＺＤ１２がオンになる。容量性素子Ｃ１１からダイオードＤ１１とツェナーダイオードＺＤ１２とを介して放電電流が流れるので、容量性素子Ｃ１１の両端電圧はツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧まで短時間で低下する。容量性素子Ｃ１１の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧よりも低下すると、ツェナーダイオードＺＤ１２がオフになり、容量性素子Ｃ１１から抵抗器Ｒ１２を介して放電電流が流れる。その後、容量性素子Ｃ１１の両端電圧がしきい値電圧よりも低くなると、スイッチ素子Ｑ１がオフになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオフになり、双方向スイッチ２は逆方向オフ状態となる。

本実施形態の調光装置１は、以上説明した正極性の半周期の動作と負極性の半周期の動作とを交流電圧Ｖａｃの半周期ごとに交互に繰り返すことで、負荷９の調光を行う。

本実施形態の保護回路８Ａでは、充放電調整回路（第１の充放電調整回路８１Ａ、第２の充放電調整回路８２Ａ）が、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１への充電電流が流れる充電回路と、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１からの放電電流が流れる放電回路とを含んでもよい。充電回路に比べて放電回路のインピーダンスが大きいことが好ましい。充電回路に比べて放電回路のインピーダンスが大きいため、充電回路のインピーダンスと放電回路のインピーダンスが等しい場合に比べ、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１からの放電電流が減少し、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１の両端電圧が低下する速度を遅くできる。したがって、双方向スイッチ２がオンからオフに切り替わる場合に発生する逆起電圧を抑制することができる。

また、本実施形態の保護回路８では、充放電調整回路が、第１のインピーダンス要素（抵抗器Ｒ１２，Ｒ２２）と、ダイオード（Ｄ８５，Ｄ８６）と、第２のインピーダンス要素（抵抗器Ｒ８５，Ｒ８６）とを備えてもよい。第１のインピーダンス要素は、双方向スイッチ２の制御端子及び容量性素子（Ｃ１１，Ｃ２１）の接続点と、制御部６の出力端子（Ｐ１，Ｐ２）との間に電気的に接続される。ダイオード及び第２のインピーダンス要素の直列回路は第１のインピーダンス要素の両端間に電気的に接続されている。ダイオードは、ダイオード及び第２のインピーダンス要素を介して容量性素子（Ｃ１１，Ｃ２１）に充電電流を流す向きに接続されている。そして、充電回路が、第１のインピーダンス要素と、ダイオード及び第２のインピーダンス要素の直列回路との並列回路を含み、放電回路が第１のインピーダンス要素を含んでもよい。これにより、充電回路に比べて放電回路のインピーダンスを大きくでき、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１からの放電電流が減少し、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１の両端電圧が低下する速度を遅くすることができる。したがって、双方向スイッチ２がオンからオフに切り替わる場合に発生する逆起電圧を抑制することができる。

充放電調整回路（第１の充放電調整回路８１Ａ、第２の充放電調整回路８２Ａ）は本実施形態で説明した回路構成に限定されない。充放電調整回路は、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１への充電電流が流れる充電回路に比べて、容量性素子Ｃ１１，Ｃ２１からの放電電流が流れる放電回路のインピーダンスが大きくなるような回路構成であれば、適宜変更が可能である。第１のインピーダンス要素と第２のインピーダンス要素とはそれぞれ１つの抵抗器で構成されているが、直列又は並列に接続された複数の抵抗器で構成されてもよい。また、第２のインピーダンス要素（Ｒ８５，Ｒ８６）と容量性素子（Ｃ１１，Ｃ２１）との間にダイオード（Ｄ８５，Ｄ８６）が接続されているが、ダイオードは第２のインピーダンス要素と制御部６の出力端子（Ｐ１，Ｐ２）との間に接続されてもよい。

実施形態２で説明した構成は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用である。

また換言すれば、上記実施形態の調光装置１は、スイッチ部（双方向スイッチ２）と、同期信号発生部（位相検出部３）と、制御電源部（電源部５）と、制御部３を備え、更に保護回路８，８Ａを備えている。スイッチング素子は、交流電源１０に対して負荷９と直列に接続され、負荷９に供給する交流電圧Ｖａｃを位相制御する。同期信号発生部は、交流電源１０の交流電圧波形に同期した同期信号（第１検出信号ＺＣ１、第２検出信号ＺＣ２）を発生する。制御電源部は、スイッチ部に並列に接続され、交流電源１０を所定の制御電源に変換するとともに変換動作の稼働および停止を制御可能とし、制御電源を蓄積する容量性素子を有する。制御部３は、制御電源部から容量性素子を通じて制御電源が供給され、同期信号発生部が発生する同期信号に基づき、交流電圧Ｖａｃの毎半サイクル（毎半周期）の期間中を３つの区間に区分する。制御部３は、第１の区間（毎半周期の始点から第１検出信号ＺＣ１又は第２検出信号ＺＣ２が入力される時点までの区間）では、スイッチ部を非導通制御して負荷９への電力供給を遮断するとともに、制御電源部の変換動作を稼働制御する。制御部３は、第２の区間（第１検出信号ＺＣ１又は第２検出信号ＺＣ２が入力された時点からオン時間が経過するまでの区間）では、スイッチ部を導通制御して負荷９に電力を供給するとともに、制御電源部の動作を遮断制御する。制御部３は、第３の区間（第１検出信号ＺＣ１又は第２検出信号ＺＣ２が入力された時点からオン時間が経過した時点から、毎半周期の終点までの区間）では、スイッチ部を非導通制御して負荷９への電力供給を遮断するとともに、制御電源部の変換動作を稼働制御する。

１，１Ａ 調光装置
１１，１２ 入力端子
２ 双方向スイッチ
６ 制御部
７ スイッチ駆動部
８，８Ａ 保護回路
８１，８１Ａ 第１の充放電調整回路
８２，８２Ａ 第２の充放電調整回路
８３，８４ 補助充電回路
Ｑ１，Ｑ２ スイッチ素子
Ｃ１１，Ｃ２１ 容量性素子
Ｃ８３，Ｃ８４ 容量性素子
Ｒ８３，Ｒ８４ 抵抗器
Ｒ１２，Ｒ２２ 第１のインピーダンス要素
Ｒ８５，Ｒ８６ 第２のインピーダンス要素
Ｄ８５，Ｄ８６ ダイオード
Ｖａｃ 交流電圧

Claims (7)

1. 照明負荷と交流電源との間に電気的に直列に接続されるように構成された一対の入力端子と、前記一対の入力端子間において双方向の電流の遮断／通過を切り替えるように構成されている双方向スイッチと、前記交流電源の交流電圧の半周期の始点から調光レベルに応じた可変時間が経過した時点で前記双方向スイッチがオン状態からオフ状態に切り替わるように前記双方向スイッチを制御する制御部と、を備えた調光装置の保護回路であって、
   前記双方向スイッチの制御端子には容量性素子が電気的に接続されており、前記容量性素子の両端電圧がしきい値電圧以上になると前記双方向スイッチはオフ状態からオン状態に切り替わり、
   前記制御部が前記双方向スイッチをオフ状態からオン状態に切り替える場合に前記容量性素子の両端電圧を増加させる速度に比べて、前記制御部が前記双方向スイッチをオン状態からオフ状態に切り替える場合に前記容量性素子の両端電圧を低下させる速度を遅くする充放電調整回路を備えた、
   調光装置の保護回路。
2. 前記充放電調整回路は、前記一対の入力端子から前記容量性素子へ充電電流を流す補助充電回路を有し、
   前記補助充電回路は、前記一対の入力端子に印加される電圧の電圧値に応じて前記充電電流の電流値を変化する、
   請求項１に記載の調光装置の保護回路。
3. 前記補助充電回路が、容量性素子と抵抗器との直列回路を含む、
   請求項２に記載の調光装置の保護回路。
4. 前記補助充電回路が受動素子で構成されている、
   請求項２又は３に記載の調光装置の保護回路。
5. 前記充放電調整回路は、前記容量性素子への充電電流が流れる充電回路と、前記容量性素子からの放電電流が流れる放電回路とを含み、前記充電回路に比べて前記放電回路のインピーダンスが大きい、
   請求項１に記載の調光装置の保護回路。
6. 前記充放電調整回路は、前記制御端子及び前記容量性素子の接続点と前記制御部の出力端子との間に電気的に接続された第１のインピーダンス要素と、前記第１のインピーダンス要素の両端間に電気的に接続されたダイオード及び第２のインピーダンス要素の直列回路とを備え、
   前記ダイオードは、前記ダイオード及び前記第２のインピーダンス要素を介して前記容量性素子に充電電流を流す向きに接続されており、
   前記充電回路が、前記第１のインピーダンス要素と、前記ダイオード及び前記第２のインピーダンス要素の直列回路との並列回路を含み、
   前記放電回路が前記第１のインピーダンス要素を含む、
   請求項５に記載の調光装置の保護回路。
7. 照明負荷と交流電源との間に電気的に直列に接続されるように構成された一対の入力端子と、
   前記一対の入力端子間において双方向の電流の遮断／通過を切り替えるように構成されている双方向スイッチと、
   前記交流電源の交流電圧の半周期の始点から調光レベルに応じた可変時間が経過した時点で前記双方向スイッチがオン状態からオフ状態に切り替わるように前記双方向スイッチを制御する制御部と、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の調光装置の保護回路と、を備えた、
   調光装置。

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