JPH0327408A - デユーテイ制御装置 - Google Patents

デユーテイ制御装置

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JPH0327408A
JPH0327408A JP1161258A JP16125889A JPH0327408A JP H0327408 A JPH0327408 A JP H0327408A JP 1161258 A JP1161258 A JP 1161258A JP 16125889 A JP16125889 A JP 16125889A JP H0327408 A JPH0327408 A JP H0327408A
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JP
Japan
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duty
switching
circuit
signal
switching means
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JP1161258A
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Minoru Yoshida
稔 吉田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば舞台照明などの調光装置に好適に実
施され、照明灯などの負荷をデユーティ駆動するデユー
ティ制御装置に関する。
従来の技術 第9図に、第1の先行技術を示す。第9図に示されるよ
うに、位相制御によって調光が行われる従来の調光装置
では、照明負荷1と駆動電源2とには直列にトライアツ
クなどによって実現される位相制御素子を含む位相制御
回路3が接続される。
また駆動電源2には、並列に電源同期回路4が接続され
る。
第10図のタイミングチャートに示されるように電源同
期回路4は、駆動電源2の第10図(1)に示す電力波
形のゼロクロス点に同期した第10図(2)に示す電源
同期信号を発生し、これに基づいて第10図(3〉に示
すトリガ信号を位相制御回路3に与える。位相制御回路
3は、入力されるトリガ信号に基づいて、照明負荷1を
位相制御する。
第11図に、第2の先行技術を示す。直流モータなどの
負荷5の電力制御を行う場合には、交流電源6を全波整
流回路7およびコンデンサ8などによって全波整流し、
平滑化した直流電源を、スイッチング手段9によってス
イッチング制御して負荷5をデユーティ駆動する。この
ように負荷51 2 をトランジスタなどを含むスイッチング手段9によって
デユーティ駆動すれば、負荷5は電力付勢されない休止
期間を有する。したがってトランジスタなどを含む増幅
回路によって負荷を制御する場合と比較して、スイッチ
ング手段9を含む負荷5の駆動回路の発熱による電力損
失を抑えることができ、効率のよい電力制御を行うこと
ができる。
発明が解決しようとする課題 第1の先行技術では、駆動電源2のゼロクロス点に同期
して照明負荷1の位相制御を行わわばならず、ゼロクロ
ス点に同期した電源同期信号を発生する電源同期回路4
が必要となる。また位相制御回路3におけるスイッチン
グ動作によって照明負荷1に与えられる駆動電源2の電
力波形の立上りでは、高周波成分のノイズが電力波形に
乗ってしまうなどの電力波形の歪が生じ易い。これによ
って照明負荷1では、前記電力波形の歪による電力変動
が生じ、照明負荷1が所定レヘルに調光されず、照明の
ちらつきなどとして視認される場1がある。
第2の先行技術では、全波整流回路7およびコンデンサ
8などを含む平滑回路が必要であるため、複数の負荷の
制御が行われる調光装置では、部品点数が増大し、コス
ト高となる問題点がある。
また従来のトライアツクなどの位相制御素子を用いた位
相制御回路3では、照明負荷1が比較的低ワット数の場
き、照明負荷1に与えられる電流値もまた小さい。この
ためトライアツクにゲート信号が与えられても、双方向
の信号レベルが低いので、スパイクノイズの極性によっ
ては電流値が間値を下まわり、トライアツクがオフ状態
となるいわゆるターンオフなどの問題が生じ易い。
本発明の目的は、簡単な構戒によって負荷を予め定めら
れるデユーティ比で駆動することができるデユーティ制
御装置を提供することである。
課題を解決するための手段 本発明は、負荷と駆動電源とに直列に接続され負荷をデ
ユーティ駆動するスイッチング手段と、スイッチング手
段の導通または遮断の状態を切換える切換制御信号を発
生する切換制御信号発生3 手段と, スイッチング手段の導通または遮断の期間を予め設定し
、切換制御信号発生手段に与えるデユーティ設定手段と
を含むことを特徴とするデユーティ制御装置である。
作  用 本発明に従えば、負荷と駆動電源とには直列にスイッチ
ング手段が接続される。スイッチング手段には、切換制
御信号発生手段からスイッチング手段の導通または遮断
の状態を切換える切換制御信号が与えられ、これによっ
てスイッチング手段は負荷をデユーティ駆動する。
また切換制御信号発生手段にはデユーティ設定手段が設
けられ、スイッチング手段の導通または遮断の期間を予
め設定する。これによ−)て負荷は、予めデユーティ設
定手段によって設定されたデユーティ比に従って、スイ
ッチング手段の導通または遮断の状態が切換えられるこ
とによってデユーティ駆動される。このように負荷を駆
動する駆動電源の周波数とは無関係に独立に切換制御信
号を4 作ることができるので、たとえば駆動電源が交流電源の
場きに、交流電源のゼロクロス点を検出するための回路
梢或が不要となり、楕戒が簡単化する。
実施例 第1図は本発明の基本的構戒を示すブロック図であり、
第2図は複数の照明負荷を制御する調光装置の全体の構
或を簡略化して示すブロック図である。
第2図を参照して、同一の調光レベルに制御される複数
の照明負荷Al,A2,・・・, A nは、それぞれ
個別に調光レベルを制御する調光器Bl,B2,・・・
,Bnに接続される。これら調光器B1〜B r+は、
マルチプレクサMPXを介して調光制御装置12に接続
される。調光制御装置12からは、調光制御の対象とな
る照明負荷を指定するアドレス信号ADDと、指定され
る照明負荷に関する調光データ信号DATAがそれぞれ
マルチプレクサMPXに与えられる。マルチプレクサM
PXは、入力されるアドレス信号ADDに基づいて調5 6 光器B1一B nを指定し、指定された調光器は調光デ
ータDATAに基づいて接続される照明負荷A1〜A 
nの調光レベルを制御する。また調光器B1〜B nか
らは、接続される照明負荷A1〜Anの調光レベルおよ
び球切れなどに関するモニタ信号MTRがマルチブレク
サMPXを介して調光制御装置12に与えられる。これ
によって調光制御装置12は、各調光器B1〜B rs
を介して各照明負荷A1〜A r+を調光制御するとと
もに、各照明負荷A1〜A r+の調光状態.を監視し
、調光レベルや球切れ状態などを報知手段13によって
報知できる。報知手段13は、複数の照明負荷A1〜A
 nに対応して設けられる発光ダイオード(LED)な
どの点灯/消灯によって実現することができる。
第1図を参照して、本実施例では、複数の照明負荷13
r,13s,13tを共通のデユーティ信号DTYに基
づいて3相交流電源14のR相、S相、T相によー)で
位相制御する場ぎを考える。
照明負荷13r,13s,1 3tには、それぞれ直列
にスイッチング手段15r,15s,15tが接続され
る。これらスイッチング手段15r,15s,15tに
は、デユーティ信号発生千段16から同一のデユーティ
信号DTYが与えられる。
デユーティ信号発生千段16にはデユーティ設定千段1
7が接続され、図示しない調光制御装置からの調光デー
タDATAに基づいて、デユーティ信号発生手段16に
おいて発生されるデユーティ信号DTYのデユーティ比
が設定される。またデユーティ信号発生千段16には、
調光制御装置の一部として構戒される電源周期設定手段
18が接続され、3相交流電源14の周波数50Hzま
たは6 0 H zに対応する電源周期Tが設定される
このような構成によってデユーティ信号発生手段16は
、電源周期Tに対してT / 3 rr ( rr :
整数〉の周期を有し、予めデユーティ設定手段17によ
って定められるデユーティ比のデユーティ信号DTYを
スイッチング手段15r,15s,15tに与え、これ
によって照明負荷13r,13s,13tをデユーティ
駆動して所望の調光レベ7 8 ルに制御する。
実施例1 第3図は本発明の一実施例の基本的構戒を示す回路図で
あり、第4図はその動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。照明負荷19と駆動電源20とには直列
にスイッチング手段21が接続される。スイッチング千
段2■には、デユーティ信号発生手段22からのデユー
ティ信号DTYが切換制御信号として与えられる。また
デユーティ信号発生千段22には、可変抵抗27を含む
デユーティ設定手段23が接続される。
デユーティ信号発生千段22は、ランプ電圧発生回路2
4、コンバレータ25、■・ランジスタTr1を含んで
構戒される。ランプ電圧発生回路24は、図示しない電
源周期設定手段から与えられる電源周期Tに対してT 
/ 3 r1の周期を有するランプ電圧■6をコンバレ
ータ25に与える。またコンバレータ25には、スライ
ドボリュームなどの可変抵抗27によって電源電圧Vc
cが抵抗分割された電圧V9が与えられる。コンバレー
タ25の出力は、トランジスタTriのベースB電極に
与えられる。トランジスタT r 1のコレクタ電極に
は抵抗R1を介して電源電圧V c cが与えられてお
り、エミツタ電極は接地されている。したがってトラン
ジスタT r 1のコレクタ電極の電位がデユーティ信
号D T Yとしてスイッチング千段21に与えられる
スイッチング手段21は、たとえば一対のMOS (M
etal Oxide Semiconductor)
形の電界効果形バワーl・ランジスタFETI,FET
2によって構成される。トランジスタFET1,FB7
2の各トレイン電極Dは共通に接1fAされ、ソース電
極Sはそれぞれ照明負荷19および駆動電源20に接続
される。またトランジスタFETI,PET2のゲート
電極Gは、デユーティ信号DTYが導出されるライン1
1に共通に接続される。さらにトランジスタFET1,
FE72のトレイン電極Dは抵抗R2を介してラインl
1に接続される。
駆動電源20は、3相交流電源のR,S,T相のいずれ
か1つに選ばれる。したがってラインl9一 10 1に導出されるデユーティ信号DTYを、3相交流電源
の残余の相が与えられる照明負荷をスイッチングするス
イッチング手段に与えることによって、照明負荷19と
同一の調光制御を行うことができる。
第4図のタイミングチャートを参照して、第3図示の実
施例の動作を以下説明する。第4図(3)には、3相交
流電源のたとえばR相の電力波形S1が破線で示される
。第4図(1)は、ランプ電圧発生回路24からコンパ
レータ25に与えられるランプ電圧■,の波形を示す。
ランプ電圧Vllは、駆動電源20の周期Tに対してT
 / 3 rr. ( rr :整数〉の周期を有し、
その波高値Hは、デユーティ設定手段23の可変抵抗2
7によって設定される最大電圧が選ばれる。
したがってデユーティ信号発生手段22のコンパレータ
25は、デユーティ設定千段23から与えられる設定レ
ベル■8に基づいてランプ電圧V,を比較弁別し、ラン
プ電圧VRが設定レベルv8以上となる期間にわたって
Hレベルを出力する。このコンパレータ25の出力によ
ってトランジスタT r 1はスイッチング動作し、第
4図(2〉に示されるデユーティ信号DTYがラインf
lに導出される。
第4図(2)に示されるデユーティ信号DTYがスイッ
チング千段21のゲート電極Gに与えられることによっ
て、トランジスタFETI,FET2は電流方向によっ
て少なくともいずれか一方が導通状態となり、照明負荷
19をデユーティ信号DTYに基づいて位相制御する。
このときデユーティ信号DTYの立下り後のLレベルに
おいてトランジスタFETI,FE72のゲート電極G
に残留する電荷は、抵抗R2を介してトランジスタFE
TI,FET2の両トレイン電極Dに与えられ、導通状
態のいずれか一方のトランジスタを介して流出する。こ
れによってトランジスタFET1,FET2によるスイ
ッチング動作の高速化が図られる。
実施例2 第5図は本発明の他の実施例の構或を示す回路11 図であり、第6図はその動作を説明するためのタイミン
グチャートである。照明負荷29と駆動電源30とには
、スイッチング千段31が直列に接続される。スイッチ
ング手段31には、デユーティ信号発生手段32からデ
ユーティ信号DTYが与えられる。デユーティ信号発生
千段32は、クロツク発振回路36、カウンタ35、お
よびT形フリツプフロツブ回路T−FFを含んで構或さ
れる。クロツク信号発生回路36からのクロツク信号C
 L Kが与えられるカウンタ35は、計数値データが
各ビット毎に並列に出力されるビットラインBl 1 
, Be 2, =−, Be rIを介して論理和伺
路34に′@続される。カウンタ35の計数値データの
最上位ビツl・が出力されるラインBun以外のライン
Bl 1〜Blr+−1は、それぞれスイッチSW1〜
S W rr − 1を介して論理和回路34に接続さ
れる。これらスイッチSW1〜S W n − 1の導
通/遮断状態は、デユーティ設定千段33によって予め
定められるデユーティ比に従って選択的に切換えられる
12 またカウンタ35からラインB1nに出力される計数値
データの最上位ビットは、カウンタ35のリセット信号
として用いられる。論理和回路34の出力は、フリツブ
フロツブ回路T−FFを介してラインl2に導出され、
スイッチング千段31に与えられる。
スイッチング手段31は、パワートランジスタT r 
2 , T r 3の各エミツタ電極にダイオードD2
,D3の各アノード電極が接続された2組のトランジス
タおよびダイオード対Tr2,D2;Tr3,D3が相
互に並列にかつ相互に逆極性に、照明負荷29に対して
直列に接続されている。これらトランジスタTr2,T
r3のベース電極には、デユーティ信号DTYが導出さ
れるラインe2が共通に接続される。
駆動電源30は、3相交流電源のたとえばR相に選ばれ
、したがって3相交流電源の残余のS,T相によって電
力付勢される照明負荷のスイッチング手段にラインl2
のデユーティ信号DTYを与えることによって照明負荷
29と同一の調光レ13 14 ベルに制御することができる。またクロツク発振回路3
6には、図示しない電源周期設定手段から駆動電源30
の電源周期Tが与えられ、これによってクロック発振回
路36から出力されるクロツク信号C L Kのクロッ
ク発振周波数を調整してフリツプフロツプ回路T−FF
のトグル動作の周期をT / 3 r+とすることがで
きる。
第6図のタイミングチャートを参照して、第5図示の実
施例の動作を以下説明する。予めデユーティ設定手段3
3によってカウンタ35の計数値がビット毎に出力され
る各ラインBffl〜Bin1のスイッチSW1〜S 
W n − 1が選択的に導通または遮断状態とされる
。この状態で、第6図(1〉に示されるクロツク発振回
路36からのクロツク信号C L Kに基づいてカウン
タ35が計数動作を行うと、計数値データの各ビット出
力は、導通状態のスイッチを介して選択的に論理和回路
34に入力される。これによって各ビット出力が入力さ
れるたび毎に論理和回路34はフリツブ7ロップ回路T
−FFにトグル信号を与え、これによってフリツプフロ
ッ1回路T−FFの出力はトグル信号が入力されるたび
毎に電圧レベルが切換わり、第6図〈3〉に示されるデ
ユーティ信号DTYが発生される。
カウンタ35の計数値データの出力において、最上位ビ
ットの出力がラインBenに出力されると、この信号に
よってカウンタ35の計数値はリセットされる。また最
上位ビットがラインBlr+に与えられると、論理和回
路34はトグル信号をフリツプ7ロツプ回路T−FFに
出力し、デユーティ信号DTYは電圧レベルが変化する
このように本実施例のデユーティ信号発生千段32から
出力されるデユーティ信号DTYは、駆動電源30の電
源周期Tに対して期間T/ B rr内で、導通状態の
スイッチにカウンタ35のビット出力が導出されるたび
毎にレベル変化が生じる。
スイッチング手段31は、トランジスタT r 2 ,
T r 3のベース電極にHレベルのデユーティ信号D
TYが与えられるたび毎にいずれか一方のl・ランジス
タ,ダイオード対が導通状態となる。した15 かってカウンタ35の計数値がリセットされる期間T 
/ 3 nに対するデユーティ信号DTYのHレベルの
積算値の比がデユーティ信号DTYのデユーティ比であ
り、このデユーティ比によって照明負荷29はデユーテ
ィ駆動される。
実施例3 第7図は本発明のさらに他の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、第8図はその動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。照明負荷39と駆動電源40とに
は、スイッチング手段41が直列に接続される。スイッ
チング手段41には、デユーティ信号発生手段42から
のデユーティ信号DTYが与えられる。またデユーティ
信号発生手段42には、デユーティ設定手段であるブリ
セツl・スイッチ43が接続される。
本実施例におけるデユーティ信号発生手段42は、カウ
ンタ46、比較回路45、T形フリツブフロツプ回路T
−Fpを含んで構成される。ブリセットスイッチ43に
よるr0ビットの設定値は比較回路45に与えられる。
一方、クロツク発振回16 路47のクロツク信号CLKに基づくカウンタ46の計
数値は、mビツl・ずつ並列に比較回路45に与えられ
る。比較回路45は、ブリセットスイッチ43およびカ
ウンタ46から与えられる各mビットの設定値およびカ
ウント値を各ビット毎に比較し、一致した場合に論理和
回路44にHレベルを出力する。またカウンタ46の計
数値データの最上位ビットは、ラインl3を介して論理
和回路44に与えられるとともに、ラインC4を介して
カウンタ46に与えられて計数値をリセットする。
論理和回路44からの出力は、フリツブフロツプ回路T
−FFにトグル信号として与えられ、これに基づいて動
作するフリツブフロツブ回路T−FFの出力は、スイッ
チング手段41に接続されるライン15にデユーティ信
号DTYとして導出される。
第8図のタイミングチャートを参照して、第7図示の実
施例の動作について説明する。第8図では、説明のため
比較回路45に与えられるブリセ17 18− ットスイッチ43の設定データおよびカウンタ46の計
数値データはともに8ビットの渇きを考え、特にブリセ
ットスイッチ43による設定値を70とした場合を考え
る。リセットされたカウンタ46が、第8図(1)に示
されるクロツク発振回路47からのクロツク信号CLK
に基づいて計数動作を行い、カウンタ46からの計数値
データの出力がブリセットスイッチ43によって予め設
定された設定値データに一致すると、比較回路45から
は一致信号が論理和回路44に与えられる。これによっ
てフリツプフロツプ回路T−FFはトグル動作し、その
出力であるデユーティ信号DTYは第8図(5)に示す
ように立下る。
次にカウンタ46が計数動作を続行し、第8図(4〉に
示される最上位ビットが出力されるとカウンタ46の計
数値はリセツl・される。またこの最上位ビットの出力
が論理和回路44に与えられることによって、フリツブ
フロツプ回路T−FFはトグル動作し、デユーティ信号
DTYは立上る。
このように本実施例では、プリセットスイッチ43の設
定値にカウンタ46の計数値が一致した場合およびカウ
ンタ46の計数値データの最上位ビットが出力されるた
び毎に、スイッチング手段41に与えられるデユーティ
信号DTYのレベルが変化する。特に第8図(5)に示
されるデユーティ信号DTYでは、カウンタ46の計数
動作開始から計数値データが設定値データに一致するま
での期間に亘ってHレベルのデユーティ信号DTYが得
られる。
上述したデユーティ信号DTYが−スイッチング手段4
1に与えられることによって、照明負荷39J\の駆動
電源40の電力波形31は、第8図(6〉に示されるよ
うにチョツパ制御される。
以上説明したように本発明によれば、駆動電源がたとえ
ば120度ずつの位相差を有する3相交流電源の場合に
は、その電源周期Tに対してデユーティ信号DTYの周
期をT / 3 nとすることによって、同一のデユー
ティ信号DTYを用いて各相によって電力付勢される照
明負荷の調光レベルを同一に制御することができる。
19 20 また駆動電源のゼロクロス点に、デユーティ信号DTY
の立上りおよび立下りなどのタイミングを同期させなく
とも、50Hzまたは6 0 H zなどの予め定めら
れる電源周期Tに対し、各相毎の電力波形に対するデユ
ーティ信号DTYの位相差を一定にすることができるの
で、電力付勢される照明負荷の調光レベルが変化して照
明にちらつきなどが生じることがない。
さらに、たとえば0〜10の目盛を有するフエーダにお
いて目盛5の位置に対応する50%の調光レベルを設定
するといった絶対的な調光レベルが問題となる場合、前
記周期T/3nについて3rr = 1 0 0〜15
0程度に設定すれば、電源周波数Tが50Hzまたは6
0Hzの渇きにおける調光レベルの変動量を視認に影響
を及ぼすレベル以下に抑えることができる。
また本発明によれば、電力波形にスパイクノイズなどが
加えられた場きでも、従来のトライアツクなどを用いた
位相制御におけるノイズによるターンオフなとの問題が
生じにくいといった利点がある。
このように本発明によれば簡単な構成によってデユーテ
ィ信号DTYを発生することができ、3相交流電源など
の複数相を有する駆動電源を用いて複数の照明負荷を同
一の調光レベルに同一のデユーティ信号DTYを用いて
制御することができる。また電源周期Tに対して周期T
 / 3 nを充分小さく設定することによって、電カ
波形の歪に起因した調光レベルの変動を小さく抑えた調
光制御が可能となる。
本発明は、上記実施例の調光装置に限定されず,直流モ
ータなど各種の負荷をデューティ駆動するデユーティ制
御装置として広範囲に実施することができる。
発明の効果 本発明によれば、スイッチング手段の導通または遮断の
期間はデューティ設定手段によって予め定められる。す
なわち負荷のデューティ駆動を行う場合のデューティ比
は、駆動電源の周波数とは無関係に独立して設定するこ
とができるので、簡21 単な構成によって電源波形の歪みなどによらない負荷の
デユーティ駆動が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的構成を示すブロック図、第2図
は複数の照明負荷を制御する調光装置全体の構或を示す
ブロック図、第3図は本発明の一実施例の基本的構成を
示す回路図、第4図は実施例1の動作を説明するタイミ
ングチャート、第5図は本発明の他の実施例の構成を示
す回路図、第6図は実施例2の動作を説明するタイミン
グチャート、第7図は本発明のさらに他の実施例の構或
を示すブロック図、第8図は実施例3の動作を説明する
タイミングチャート、第9図は第■の先行技術を示す図
、第10図は第1の先行技術を説明するタイミングチャ
ート、第11図は第2の先行技術を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 負荷と駆動電源とに直列に接続され、負荷をデューティ
    駆動するスイッチング手段と、 スイッチング手段の導通または遮断の状態を切換える切
    換制御信号を発生する切換制御信号発生手段と、 スイッチング手段の導通または遮断の期間を予め設定し
    、切換制御信号発生手段に与えるデューティ設定手段と
    を含むことを特徴とするデューティ制御装置。
JP1161258A 1989-06-24 1989-06-24 デユーテイ制御装置 Pending JPH0327408A (ja)

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