JPH0116315Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 シフトレジスタを用いた白熱灯の調光装置で
は、例えば60Hzの商用交流電源の全波整流波の周
期（１／60×２＝１／120sec）に対し、2KHzのクロツ ク波の16周期分（16／2000＝１／125sec）を対応させ、 所望調光程度に応じ、全波整流波１周期のうちク
ロツク波幾周期分かの時間だけ、商用交流電源に
接続された制御素子を非導通とすることにより調
光を行なつていた。即ち、比較的明るく調光した
い場合には、全波整流波のゼロクロス点からクロ
ツク波の６周期分だけ制御素子を非導通とし、逆
に比較的暗く調光したい場合にはクロツク波の14
周期分を非導通とする如くである。

ところが上記構成の機器を50Hzの商用交流電源
により使用すると、全波整流波周期が１／100secと 長くなつてしまうため、2KHzのクロツク波16周
期分では全波整流波１周期に対応しきれず、60Hz
で使用した場合と比べて調光程度に差が生じる。
即ち、同じクロツク波14周期分の時間制御素子を
非導通としても、その装置を50Hzで使用した場合
には、60Hzの場合と比べて全波整流波１周期に占
める非導通時間の割合が少ないためにより明るく
調光されてしまう。

本考案は斯かる周波数に応じた調光度合の補正
を、一般ユーザの手をわずらわせることなく自動
的に行ない得る装置を提供するものである。

図面は本考案の一実施例を示し、第２図及び第
３図中のａ〜ｅは第１図中のａ〜ｅ点での信号波
形を、Q₁′，Q₁〜Q₁₆は補助、主シフトレジスタ
の出力波形を、また、ｇは白熱灯回路のトライア
ツクにかかる電圧波形を夫々示す。

１はトランス２を介して商用交流電源３に接続
された全波整流回路、４は抵抗５とツエナダイオ
ード６とトランジスタ７とコンデンサ８とからな
る定電圧回路で、端子９，１０から直流定電圧Ｂ
が取り出される。１１は抵抗１２，１３とツエナ
ダイオード１４とNOT回路（以下単にNOTと称
し、同様に以下ではNAND回路をNAND、
NOR回路をNORと称す）１５とから構成され、
全波整流回路１の出力である全波整流波形（第３
図ａ）を矩形波信号（第３図ｂ）に変換する波形
整形回路、１６は水晶振動子１７を有する400K
Hzの発振回路１８出力を分周回路１９により分周
し、2KHzのクロツクを発生するクロツク発生回
路、２０は波形整形回路１１の出力の立ち上がり
によりセツト、後述する主シフトレジスタの高レ
ベル信号（以下Ｈレベルと称し、同様に以下低レ
ベル信号をＬレベルと称す）出力によりリセツト
されるＤフリツプフロツプで、その出力により分
周回路１９をリセツトしてクロツク発生回路１６
が発生するクロツクを前記矩形波信号に同期させ
ている。

２１は前記矩形波信号をNOT２２及び後述す
る切換回路を介して入力し、前記クロツクにより
シフト動作する補助シフトレジスタ、２３は該補
助シフトレジスタの第３出力端子Q₃′からの出力
信号をNOR２４及びNOT２５を介して入力し、
前記クロツクによりシフト動作する主シフトレジ
スタである。

２６は補助シフトレジスタ２１及び主シフトレ
ジスタ２３の各出力信号より前記商用交流電源３
の周波数を判別し、その判別に基づいて補助シフ
トレジスタ２１を選択的に除外して、前記矩形波
信号を主シフトレジスタ２３に入力する切換回路
である。切換回路２６は、入力端子の一方を補助
シフトレジスタ２１の第１出力端子Q₁′に、他方
を主シフトレジスタ２３の第13出力端子Q₁₃に
夫々接続したNAND２７と、該NANDの出力を
NOT２８を介してセツト端子Ｓに入力し、直流
定電圧Ｂに接続したコンデンサ２９、抵抗３０の
微分回路の接続点にリセツト端子Ｒを接続した
RSフリツプフロツプ（以下RSFFと称す）３１
と、入力端子の一方をNOT２２の出力端子に、
他方をNOT３２を介してRSFF３１の出力端子
Ｑに夫々接続し、出力端子をNOR２４の一方の
入力端子に接続したNOR３３と、入力端子の一
方をNOT２２の出力端子に、他方をRSFF３１
の出力端子Ｑに夫々接続し、出力端子を補助シフ
トレジスタ２１の入力端子Ｄに接続したNOR３
４とよりなつている。

３５は３個のスイツチ（図示せず）よりなり、
消灯及び７段階の調光点灯の内から所望の状態を
ユーザが設定すると、その８通りの状態に応じた
３ビツトの信号を出力する調光スイツチ、３６は
該調光スイツチの出力に応じ０（消灯）、１（最も
暗い点灯）〜７（最も明るい点灯）の出力端子い
ずれか１つのみにＨレベルの調光信号を出力する
デコーダであり、この調光スイツチ３５とデコー
ダ３６により調光信号発生手段３７が構成され
る。

３８は商用交流電源３に接続された白熱灯、３
９は該白熱灯を電力制御する電力制御素子として
のトライアツク、４０は前記調光信号と主シフト
レジスタ２３の出力信号に応じてトライアツク３
９のゲートに制御信号を与える制御信号発生回路
である。この制御信号発生回路４０は、入力端子
の一方を補助シフトレジスタ２１の第１出力端子
Q₁′に、他方を主シフトレジスタ２３の第１出力
端子Q₁に夫々接続したNOR４１と該NORの出力
端子に接続したNOT４２と、入力端子の一方を
デコーダ３６の１〜７番出力端子夫々に、他方を
主シフトレジスタ２３の第14，第12，第11，第
10，第９，第７出力端子Q₁₄，Q₁₂，Q₁₁，Q₁₀，
Q₉，Q₇及びNOT４２の出力端子夫々に接続した
NAND５１〜５７と、４つの入力端子をNAND
５１〜５４の出力端子に接続したNAND５８と、
３つの入力端子をNAND５５，５６，５７の出
力端子に接続したNAND５９と、入力端子の一
方をNAND５８の出力端子に、他方をNAND５
９の出力端子に夫々接続したNOR６０と、入力
端子の一方をNOR６０の出力端子に、他方をデ
コーダ３６の０番出力端子に接続したNOR６１
と、該NORの出力信号を増幅してトライアツク
３９のゲートに制御信号として入力する抵抗６
２，６３、トランジスタ６４，６５、トランス６
６、ダイオード６６とよりなる。

尚、主シフトレジスタ２３の第16出力端子Q₁₆
はＤフリツプフロツプ２０のリセツト端子Ｒに接
続される他、主シフトレジスタ２３及び補助シフ
トレジスタ２１のリセツト端子Ｒにも接続されて
いる。

次に本装置の動作を説明する。

本装置を使用するにあたり、ユーザは所望調光
程度を調光スイツチ３５の操作により設定し、図
示しない電源スイツチを投入して第１図に示す回
路に商用交流電源３からの商用交流を印加する。
このような商用電流の印加開始時に、切換回路２
６は補助シフトレジスタ２１を除外するか否かを
決定するために、商用交流電源３の周波数判別動
作を行なう。

まず、斯かる周波数判別動作について、第３図
を参照して説明する。尚、第３図中のｅには、商
用交流印加開始時から順次発生するクロツクパル
スにその発生順に番号を付してある。

図示しない電源スイツチを投入してトランス２
に商用交流を印加すると、コンデンサ２９と抵抗
３０の時定数によつて決まる一定時間だけRSFF
３１のリセツト端子ＲがＨレベルとなるので、
RSFF３１の出力端子ＱはＬレベルとなる。この
ときNOR３３及び３４の、RSFF３１に接続さ
れた側の入力端子は夫々Ｈレベル及びＬレベルと
なるので、NOR３３の出力端子はＬレベルに固
定されてしまい、波形整形回路１１の出力は
NOT２２及びNOR３４を介して補助シフトレジ
スタ２１に入力される。

一方、電源スイツチ投入と同時に波形整形回路
１１から発生したＨレベル信号（第３図中にH₁
で示す）は、Ｄフリツプフロツプ２０に入力さ
れ、その出力端子がＬレベルとなつて分周器１
９のリセツトが解除されて、クロツク発生回路１
６は2KHzのクロツクを発生する。また、このＨ
レベル信号H₁はNOT２２、NOR３４を介して
補助シフトレジスタ２１にＨレベル信号として入
力され、クロツクによりシフトされて第１〜第３
出力端子Q₁′〜Q₃′に順に出力される。３番目のク
ロツクパルス（第３図参照）により補助シフトレ
ジスタ２１の第３出力端子Q₃′から出力されたＨ
レベル信号はNOR２４に入力されるが、この
NOR２４の他方の入力端子はＬレベルであるの
でこのＨレベル信号はNOR２４及びNOT２５を
介して主シフトレジスタ２３に入力され、４番目
のクロツクパルスによつてその第１出力端子Q₁
にＨレベル信号H₂として表れる。Ｈレベル信号
H₂は主シフトレジスタ２３でも同様にシフト動
作され、16番目のクロツクパルスにより第13出力
端子Q₁₃にＨレベル信号H₃として表れる。

（） 而して、商用交流電源３の周波数が60Hz
であれば、その全波整流波の周期は第３図の
ａに示す如く１／60×２＝8.3msであり、2KHzの クロツクパルス16個分の周期（１×16／2000＝8ms） とほぼ一致し、従つて主シフトレジスタ２３の
第13出力端子Q₁₃からＨレベル信号H₃が出力さ
れる時には補助シフトレジスタ２１の第１出力
端子Q₁′には次なるＨレベル信号H₄が発生して
いる。即ち商用交流電源３が60Hzであれば、電
源スイツチ投入後に主シフトレジスタ２３の第
13出力端子Q₁₃と補助シフトレジスタ２１の第
１出力端子Q₁′とが同時にＨレベルとなる時が
ある。このときNAND２７の出力はＬレベル、
NOT２８の出力はＨレベルとなり、RSFF３
１が反転してその出力端子ＱにＨレベルが出力
される。これにより、NOR３３及び３４の、
RSFF３１に接続された側の入力端子は夫々Ｌ
レベル及びＨレベルとなるので、NOR３４の
出力端子はＬレベルに固定されてしまい、波形
整形回路１１から出力される次なる矩形波信号
はNOT２２、NOR３３及びNOR２４、NOT
２５を介して主シフトレジスタ２３に入力され
る。即ち、商用交流電源３が60Hzのときは、補
助シフトレジスタ２１が除外されて矩形波信号
が主シフトレジスタ２３に入力されることにな
る。つまり、このように電源投入直後の周波数
判別動作により60Hzと判別され、補助シフトレ
ジスタ２１が除外されると、それ以後の動作に
おいては、波形整形回路１１から出力される矩
形波信号は補助シフトレジスタ２１を通さずに
主シフトレジスタ２３に入力される。そしてこ
のとき、全波整流波の周期（8.3ms）とクロツ
クパルス16個がほぼ対応し、１つの交流半波
（8.3ms）中での16個目のクロツクパルスによ
つて主シフトレジスタ２３の第16出力端子Q₁₆
がＨとなつたとき、当該交流半波はほぼその終
りのゼロクロスとなる。

（） 一方、商用交流電源３の周波数が50Hzで
あれば、その全波整流波の周期は第３図のａ
に示す如く、１／50×２＝10msである。従つて、 上記（）と同様にして主シフトレジスタ２３
の第13出力端子Q₁₃にＨレベル信号H₃が出力さ
れた時には補助シフトレジスタ２１の第１出力
端子Q₁′には次なるＨレベル信号は生じていな
い。即ち商用交流電源３が50Hzであれば、電源
スイツチ投入後に主シフトレジスタ２３の第13
出力端子Q₁₃と補助シフトレジスタ２１の第１
出力端子Q₁′とが同時にＨレベルとなる時はな
い。従つて60HzのときにはNAND２７の出力
はＨレベル、NOT２８の出力はＬレベルであ
り、RSFF３１が反転することはない。従つて
補助シフトレジスタ２１が除外されることはな
く、波形整形回路１１から出力される矩形波信
号は補助シフトレジスタ２１を介し、その第３
出力端子Q₃′を経て主シフトレジスタ２３に入
力されることになる。

次に、上述の様な周波数判別動作のなされた後
における本装置の調光動作について、第２図を参
照して説明する。

ここでは、商用交流電源３の周波数が60Hzであ
ると仮定し、第２図には既述の如き周波数判別動
作により補助シフトレジスタ２１が除外された後
の状態での波形を示す。いま調光スイツチ３５に
より２番目に明るい調光状態が設定され、デコー
ダ３６の６番出力端子のみがＨレベルで他の出力
端子はＬレベルにされたとし、主シフトレジスタ
２３の全ての出力端子がＬレベルであるとする。
このときNAND５１〜５７の出力は全てＨレベ
ル、NAND５８，５９出力は共にＬレベル、
NOR６０の出力はＨレベル、NOR６１の出力は
Ｌレベルとなつており、トランジスタ６４，６５
は共にオフであり、トライアツク３９のゲートに
は制御信号は加えられない。従つてトライアツク
３９は非導通で、ゼロクロス時刻t₁以後の商用交
流電源３の電圧は第２図ｇの実線の如くトライア
ツク３９に加わるので、白熱灯３８に電流は流れ
ない。一方、時刻t₁に波形整形回路１１で発生し
た矩形波信号は主シフトレジスタ２３に入力され
てシフト動作される。（第２図ｆ参照）。そして主
シフトレジスタ２３の第７出力端子Q₇がＨレベ
ルとなる時刻t₂に、NAND５６の入力が共にＨ
レベルとなり、その出力がＬレベルに反転する。
それにつれてNAND５９、NOR６０，６１の出
力も反転してNOR６１の出力がＨとなり、トラ
ンジスタ６４，６５がオンしてトライアツク３９
のゲートに制御信号のトリガが加えられる。従つ
て、時刻t₂から商用交流電源３の次のゼロクロス
点（時刻t₃）までの間だけトライアツク３９が導
通して白熱灯３８に電流が流れる。

このように時刻t₁からトライアツク３９が導通
するまでの非導通時間はデコーダ３６のどの出力
端子をＨレベルとするかによつて可変でき、これ
によつてトライアツク３９の導通角が制御される
ので、白熱灯３８を調光できる。白熱灯３８を消
灯したい場合には、デコーダの０番出力端子がＨ
レベルとなるように調光スイツチ３５を設定すれ
ば、NOR６１の出力がＬレベルに固定されるの
で、トライアツク３９は導通しない。

尚、このような調光動作を行なう場合、従来の
装置では波形整形回路１１の矩形波信号を切換回
路２６を介さずに直接主シフトレジスタ２３に入
力していた。ところが斯かる従来装置では、もし
50Hzの商用交流に使用した場合、調光スイツチ３
５の設定状態が60Hzの場合と同じ（時刻t₁からt₂
までの非導通時間が同じ）であつても、時刻t₁か
らt₃までの全波整流波１周期時間が60Hzと比べて
長くなるので、全波整流波１周期に占める非導通
時間の割合が60Hzの場合と比べて少なくなり、よ
り明るく調光される。即ち、同じ調光スイツチの
設定状態であつても50Hzの場合と60Hzの場合とで
調光の度合が異なつてしまうという不都合が生じ
る。

斯かる不都合を解決するために、第４図に示す
如く補助シフトレジスタ２１と切換スイツチ７
０，７１を設け、60Hzの場合には矩形波信号を直
接主シフトレジスタ２３に入力し（その場合の調
光動作は既述の本案と同じ）、50Hzの場合には矩
形波信号を補助シフトレジスタ２１によりあらか
じめクロツク波３周期分遅延させて主シフトレジ
スタ２３に入力し、調光状態の違いをより少なく
することも考えられる。しかしながらこのような
周波数の違いに応じた切換スイツチ７０，７１の
操作は一般ユーザには大変わずらわしいものであ
つた。

それに対し本考案の切換回路２６では、電源ス
イツチ投入時に補助シフトレジスタ２１と主シフ
トレジスタ２３の各出力信号から、論理回路によ
つて商用交流電源３の周波数を判別し、その判別
に基づいて、60Hzの場合には補助シフトレジスタ
２１を除外して矩形波信号を主シフトレジスタ２
３に入力し、50Hzの場合には補助シフトレジスタ
２１を除外せず該補助シフトレジスタを介して矩
形波信号を主シフトレジスタ２３に入力してい
る。従つて、周波数に応じた調光度合の補正を、
ユーザの手をわずらわせることなく自動的に行な
い得る。

尚、本装置の回路において、仮に主シフトレジ
スタ２３の第１出力端子Q₁を直接NAND５７に
接続したとすると、商用交流電源３が50Hzで且つ
最も明るい状態を所望してデコーダ３６の７番出
力端子をＨレベルにした時に、矩形波信号が補助
シフトレジスタ２１を経由している時間分だけ調
光されて、全周期点灯よりも暗い点灯状態しか得
られなくなつてしまう。そこで本装置では、補助
シフトレジスタ２１の第１出力端子Q₁′と主シフ
トレジスタ２３の第１出力端子Q₁とをNOR３２
に接続し、NOT４２を介してNAND５７に接続
することにより、50Hzの場合にも全周期点灯が得
られる様に構成している。

また、2KHzのクロツク波16周期分（8ms）と
60Hzの全波整流波の周期（8.3ms）とは完全には
一致せず若干のずれが生じるが、主シフトレジス
タ２３の第16出力端子Q₁₆出力によつて主シフト
レジスタ２３、補助シフトレジスタ２１、Ｄフリ
ツプフロツプ２０をリセツトしており、Ｄフリツ
プフロツプ２０の出力で分周回路１９をリセツ
トしているので、次なる全波整流波において斯か
るずれが問題となることもない。これは補助シフ
トレジスタ２１を除外しない50Hzの場合も同じで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図は調光動作を示す波形図、第３図は商用交流印
加開始直後の周波数判別動作を示す波形図、第４
図は本考案との比較例を示す要部回路図である。 １……全波整流回路、３……商用交流電源、１
１……波形整形回路、１６……クロツク発生回
路、２１……補助シフトレジスタ、２３……主シ
フトレジスタ、２６……切換回路、３７……調光
信号発生手段、３８……白熱灯、３９……トライ
アツク、４０……制御信号発生回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流電源を全波整流する全波整流回路と、該全
   波整流回路の出力を矩形波信号に変換する回路
   と、前記矩形波信号に同期したクロツクを発生す
   る回路と、前記矩形波信号を入力して前記クロツ
   クによりシフト動作する補助シフトレジスタと、
   該補助シフトレジスタの出力信号を入力して前記
   クロツクによりシフト動作する主シフトレジスタ
   と、前記補助シフトレジスタ及び前記主シフトレ
   ジスタの各出力信号より前記交流電源の周波数を
   判別し、その判別に基づいて前記補助シフトレジ
   スタを選択的に除外して前記矩形波信号を前記主
   シフトレジスタに入力する切換回路と、所望調光
   程度に応じた調光信号を発生する調光信号発生手
   段と、前記交流電源に接続された白熱灯及び電力
   制御素子と、前記調光信号及び前記主シフトレジ
   スタの出力信号に応じて前記電力制御素子に制御
   信号を与える制御信号発生回路とよりなることを
   特徴とする白熱灯調光装置。