JPH04332496A - 調光制御装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、照明負荷を位相制御す
るための装置、特に位相角をデジタル化して位相制御を
行うための調光制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からの調光制御装置の電気的な構成
を図６に示す。照明灯などの照明負荷１を付勢するため
の交流電源２からの電力は、双方向性３端子サイリスタ
などのスイッチング素子３によって位相制御されて、照
明負荷１が所望の明るさとなるように調光制御される。 スイッチング素子３の位相制御は、トリガ出力手段４か
らスイッチング素子３のゲートに与えられるトリガ信号
によって行われる。トリガ出力手段４から、スイッチン
グ素子３を位相制御するためのトリガ出力が導出される
のは、計数用クロック生成手段５からのクロック信号を
、計数手段６に予め設定されている計数値だけ計数した
時点である。計数手段６の計数動作は、交流電源２の出
力のゼロクロス点を検出する電源同期信号生成手段７か
らの電源同期信号に応答して、制御手段８によって行わ
れる。制御手段８は、マイクロコンピュータなどを含み
、電源同期生成手段７からの電源同期信号に応答して、
計数手段６に予め定める計数値を設定し、計数手段６の
計数動作を開始させる。

【０００３】すなわち、計数手段６には、交流電源２か
らの出力のゼロクロス点毎に計数値が設定され、計数用
クロック生成手段５からのクロック信号を、その計数値
だけ計数した後で、トリガ出力手段４から、スイッチン
グ素子３を導通させるための信号が発生される。計数手
段６が計数用クロック生成手段５からのクロック信号を
計数するときの計数値を大きく設定すれば、スイッチン
グ素子３が導通を開始する位相角が大きくなり、照明負
荷１に供給される交流電源２からの電力は少なくなり、
照明負荷１の明るさは小さくなる。計数手段６に設定す
る計数値を小さくすれば、スイッチング素子３が導通を
開始する位相角の値が小さくなり、照明負荷１に交流電
源２から供給される電力が多くなり、照明負荷１の明る
さが大きくなる。このように、従来からの調光制御装置
においては、交流電源２からの電力のゼロクロス点毎、
すなわち半周期毎に計数手段６に新たな計数値が設定さ
れ、計数用クロックを計数した時点でスイッチング素子
３の位相制御が開始される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来からの位相制御装
置においては、図６に示されるように、計数手段６に設
定された計数値に応じてスイッチング素子３の導通する
位相角が制御される。位相角をデジタル化して制御する
ときは、計数用クロック生成手段５から計数手段６に与
えられる計数用クロック信号の周波数が高いほど交流電
源２の出力の半周期を細かく分割して、位相を細精度で
制御することができる。照明負荷１の明るさを、或る明
るさの段階から異なる別の明るさの段階へ漸次的に移行
するフェード制御を行う場合には、かなりきめ細かく調
光レベルを変化させないと、人間の目には明るさが不安
定な不連続なものに認識され、心理的に不安や不快な感
じを与える。人の目に滑らかなフェードとして感じるに
は、６０Ｈｚや５０Ｈｚの電源周期では、半周期の位相
角として２５６段階以上の細精度が必要なことが実験お
よび既存の商品などの評価結果から判明している。

【０００５】図６の計数手段６が２５６段階以上の細精
度で位相制御を行うためには、計数用クロック信号の周
波数を高くして、１６ビット程度で構成される計数手段
６を用いる必要がある。８ビット程度の計数手段６によ
るときは、位相制御角の細精度が犠牲になる。

【０００６】従来からの調光制御装置において、調光レ
ベルを細精度で制御するときは、ビット数の大きい計数
手段６を必要とするため、ローコスト化、小形化に支障
がでる。さらに、そのような計数手段６のビット数に合
わせて、制御手段８のデータバスなどのビット数も同数
のビット数で構成されることが多く、ローコスト化、小
形化の点ではさらに不利となっている。

【０００７】図７は、図６図示の計数手段６を、制御手
段８に含めてソフトウエアで実現するときの動作を説明
するための波形図である。図７（１）は、交流電源２の
電圧波形のうち、各半周期において、トリガ出力手段４
からスイッチング素子３をトリガすることができるタイ
ミングを示す。すなわち図７（２）で斜線を施して示す
期間のみトリガをＯＮにすることが可能である。他の部
分は、調光レベルで１００％近くの制御のための部分で
あり、負荷の条件がたとえばインダクタンス分が多いと
きなどは、過電流などによって問題が生じるのでこの範
囲の位相角の制御を行うことができない。

【０００８】図８は、図７図示の動作のフローチャート
である。ステップｓ１において交流電源電圧のゼロクロ
ス点を検出して電源同期割込みが発生する。次にステッ
プｓ２において、位相制御用のトリガ出力をＯＦＦにす
る。次にステップｓ３において、制御手段８に接続され
る入力手段などから調光レベルが読込まれる。次にステ
ップｓ４において、読込まれた調光レベルに対応する位
相制御タイミングが計算される。次にステップｓ５にお
いて、他の処理、たとえば、表示処理や、各種センサな
どの外部入力処理を行う。以上のステップｓ２〜ステッ
プｓ５における処理は、図７（２）で斜線を施していな
い期間に行われる。

【０００９】図７（２）に示す斜線を施した期間では、
ステップｓ６において、トリガをＯＮにするタイミング
であるか否かが判断される。そのタイミングが到達する
までステップｓ６における判断が繰返される。このステ
ップｓ６においてトリガを行うべきタイミングになると
判断されると、ステップｓ７に移りトリガがＯＮされる
。次にステップｓ８において、次のゼロクロス点まで制
御手段８は待ち状態となる。

【００１０】このように、制御手段８のソフトウエア処
理によって位相制御を行う場合においては、調光レベル
が０％に近いとき、常にステップｓ６におけるタイミン
グの判断に専念しなければならなくなるため、表示処理
や外部入力処理などの他の処理を行うことができなくな
る。このような調光制御装置においては、他の処理を行
うことができるのは、図７（２）で斜線を施していない
期間であり、有効な調光制御を行うためにはその期間は
できるだけ短くすることが望ましいので、調光制御と他
の処理を同時に行うことが困難となる。

【００１１】本発明の目的は、交流電源からの電力の各
半周期内で分割する数を全体としては大きくしないでも
細精度の位相制御を行うことができる調光制御装置を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源の出
力を位相角制御して照明負荷の明るさを調光する調光制
御装置において、照明負荷を調光制御すべき調光レベル
を入力して設定する調光レベル設定手段と、前記交流電
源の出力に同期した信号を発生する同期信号発生手段と
、交流電源の出力の少なくとも半周期を複数に分割した
各分割期間の経過を計数して判断するための予め定める
第１周波数を有する第１パルス信号を発生する第１パル
ス発生手段と、第１周波数を超える高い周波数である第
２周波数を有する第２パルス信号を発生する第２パルス
発生手段と、同期信号発生手段、第１パルス発生手段お
よび第２パルス発生手段からの信号に応答し、調光レベ
ル設定手段に設定された調光レベルに対応して位相制御
すべき位相角が、交流電源の前記半周期を複数に分割し
た各分割期間のいずれに属するかを判断し、前記位相角
が属しない前記分割期間においては、前記第１パルス信
号を計数して分割期間の経過を判断し、前記位相角が属
する分割期間においては、前記第２パルス信号を計数し
て前記調光レベルに対応する照明負荷の位相制御を行う
手段とを含むことを特徴とする調光制御装置である。

【００１３】

【作用】本発明に従えば、交流電源の出力の少なくとも
半周期を複数に分割した各分割期間の経過を、予め定め
る第１周波数を有する第１パルス信号を計数して判断す
る。照明負荷を調光制御するための調光レベルは、調光
レベル設定手段に入力される。この入力された調光レベ
ルに対応する位相制御を行うための位相角が、第１パル
ス信号を計数して判断される期間のうちのいずれに属す
るかが判断される。その位相角が属すると判断された期
間内では、第２パルス信号を計数して、位相角に対応す
る照明負荷の位相制御を行う。第２パルス信号は第１パ
ルス信号の第１周波数を超える高い周波数を有するので
、照明負荷の位相制御を高い精度で行うことができる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の電気的構成を示
すブロック図である。白熱電灯や蛍光灯などの照明負荷
１１は、交流電源１２から双方向性３端子サイリスタな
どのスイッチング素子１３を介して電力付勢される。ス
イッチング素子１３は、トリガ出力手段１４からのトリ
ガ出力によって位相制御される。このトリガ出力手段１
４は、交流電源１２の出力に同期して、交流電源の各半
周期毎に位相制御のための出力が設定される。交流電源
１２の出力のゼロクロス点は、電源同期信号生成手段１
７によって検出される。電源同期信号生成手段１７は、
交流電源１２の出力のゼロクロス点を検出すると、制御
手段１８に電源同期信号を与える。制御手段１８は、Ｃ
ＰＵなどによって構成され、電源同期信号に応答して割
込み動作を行う。制御手段１８には、照明負荷１１を調
光するための調光レベルが入力手段１９に設定されて与
えられる。制御手段１８内には、複数のレジスタ２６が
設けられており、その増減によって、基本クロック生成
手段２２からの基本クロックと、その基本クロック信号
を、分周手段２７によって分周した信号とを割込み処理
として計数する。制御手段１８は、入力手段１９からの
調光レベルに対応する位相角が、交流電源１２の半周期
を複数に分割した期間のうちのいずれの期間に属するか
を判断する。その各期間の経過は、分周手段２７からの
信号を計数して判断される。スイッチング素子１３を位
相制御すべき位相角が属する期間であると判断されると
きは、基本クロック生成手段２２からの基本クロック信
号が計数される。分周手段２７からの信号は第１周波数
を有する第１パルス信号であり、基本クロック信号は第
１周波数を超える高い周波数である第２周波数を有する
第２パルス信号である。

【００１５】制御手段１８が、位相角が属する期間にお
いて、基本クロック信号を計数して位相角に対応する計
数を終了すると、トリガ出力手段１４からトリガ出力が
スイッチング素子１３に与えられる。このトリガ出力は
、次のゼロクロス点まで継続して与えられる。

【００１６】図２は、本発明の他の実施例の電気的構成
を示すブロック図である。図１図示の実施例と対応する
部分には同一の参照符を付す。注目すべきは、図１図示
のトリガ出力手段１４を、フリップフロップ２８によっ
て実現していることである。フリップフロップ２８は、
交流電源１２の出力のゼロクロス点を検出した電源同期
信号生成手段１７からの電源同期信号に応答して、制御
手段１８によってリセットされる。制御手段１８が、入
力手段１９に設定された調光レベルに対応する上述のよ
うな計数を行った後に、フリップフロップ２８はセット
される。フリップフロップ２８がセットされ、次のゼロ
クロス点でリセットされるまでの間に、スイッチング素
子１３は導通し、照明負荷１１の位相制御が行われる。

【００１７】図３は、図１または図２図示の実施例にお
ける位相制御の状態を説明するための波形図である。図
３（１）は、照明負荷１１を付勢する交流電源１２の出
力波形を示す。照明負荷１１には、ゼロクロス点ｔ１と
ｔ４との間の半周期において、斜線を施して示すｔ２１
からｔ４までの間導通するような位相制御が行われる。 この交流電源１２の出力の半周期は、時刻ｔ２およびｔ
３によって、Ｓ１，Ｓ２およびＳ３の３つの期間に分割
されている。このうち、時刻ｔ２１は２番目の期間Ｓ２
に属する。制御手段１８は、電源同期信号に応答して動
作を開始し、期間Ｓ１においては、分周回路２７からの
信号を計数し、期間Ｓ２においては、システムクロック
生成手段２２からのシステムクロック信号を、期間Ｓ２
１だけ計数する。

【００１８】図３（２）は、電源同期信号生成手段１７
からの電源同期信号を示す。図３（３）は、電源同期信
号に応答してリセットされ、時刻ｔ２１においてセット
されるトリガ出力を示す。このトリガ出力がセットされ
て導出される期間が図３（１）に斜線を施して示す期間
となる。図３（４）は制御手段１８の動作を示す。Ａの
部分は第１パルス信号である分周手段２７からの信号を
計数する期間である。Ｂの部分は、第２パルス信号であ
るシステムクロック信号を計数する期間である。

【００１９】図４は、図１および図２図示の制御手段１
８の動作を説明するためのフローチャートである。ステ
ップａ１において、電源同期信号生成手段１７からの電
源同期信号が発生され、制御手段１８は割込み処理を行
う。

【００２０】次のステップａ２において、トリガ出力手
段１４またはフリップフロップ２８からのトリガ出力が
リセットされる。次にステップａ３において、基本クロ
ック信号を分周した信号がカウントされ、トリガ出力を
開始するタイミングが算出される。次にステップａ４に
おいて、照明負荷１１の調光レベルを設定するための入
力が検出されたか否かが判定される。調光レベルが入力
されたときは、その入力された調光レベルに対応する位
相角で調光制御を行う。新たな値が入力されていないと
きは、それまでの調光レベルの値で調光制御を行う。フ
エード制御を行うときは、変化すべき調光レベルの値が
与えられる。ステップａ５においては、交流電源１２の
出力の半周期を分割した各期間のうち、トリガ出力を行
う期間であるか否かが判断される。ステップａ５におい
て、トリガ出力を行う期間でないと判断されるときは、
ステップａ３に戻る。

【００２１】ステップａ５において、トリガ出力を行う
位相角が属する期間であると判定されるときは、ステッ
プａ６に移る。ステップａ６においては、基本クロック
信号を分周してカウントし、トリガ出力タイミングに達
しているか否かが判定される。トリガ出力タイミングに
達していないときは、再びステップａ６の処理が行われ
る。トリガ出力タイミングに達しているときは、ステッ
プａ７に移り、トリガ出力がスイッチング手段１３に与
えられる。このトリガ出力は、次の交流電源１２の出力
のゼロクロス点において、ステップａ１以下の処理が開
始されるまで継続する。

【００２２】図５は、本発明のさらに他の実施例の電気
的構成を示すブロック図である。図１図示の実施例に対
応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきは、ス
イッチング素子１３のトリガ出力を、制御手段１８から
バッフア２９を介して直接与えていることであり、また
、分周手段２７は、基本クロック信号を分周して、分周
信号の１周期が交流電源１２の出力の半周期を複数に分
割する１期間の長さとなるようにしていることである。 このような分周手段２７からの出力による割込み動作に
よって、制御手段１８は、交流電源１２の出力の半周期
を分割した１つの期間の終了を知ることができ、スイッ
チング素子１３を位相制御すべき位相角が次の期間に属
するか否かを判断した後で、位相角の属する期間におい
ては、基本クロック信号を計数することによって、精度
の高い位相角の制御を行うことができる。

【００２３】また、制御手段１８は、４ビットＣＰＵな
どによって構成され、外部出力ポートなどを有する場合
が多いので、そのようなポートからの出力をバッフア２
９を介してスイッチング素子１３のトリガ出力として与
えることによって、調光制御装置を簡単な回路で実現す
ることができ、ローコスト化および小形化が容易となる
。

【００２４】以上の各実施例においては、スイッチング
素子１３として双方向性３端子サイリスタを使用してい
るけれども、他のスイッチング素子、たとえばトランジ
スタなどであってもよいことは勿論である。また、第１
パルス信号は、第２パルス信号である基本クロック信号
を分周手段２７によって分周して生成するようにしてい
るけれども、独立した生成手段を設けてもよいことは勿
論である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、交流電源
からの電力の各半周期を小さな数で分割しても細かい精
度で照明負荷に交流電源から供給する電力の位相制御を
行うことができる。また、交流電源の半周期毎の分割数
が小さくても、位相角を滑らかに変化して調光制御を行
うことができる。さらに、分割の数が小さいので、調光
制御装置をローコスト化、小形化することが容易である
。

【００２６】また本発明によれば、照明負荷を調光制御
すべき位相角が属しない期間においては、第１周波数を
有する第１パルス信号を計数し、位相制御すべき位相角
が属する期間においては、第１周波数を超える第２周波
数を有する第２パルス信号を計数して、スイッチング素
子の位相制御すべき位相角を決定するようにしているの
で、計数動作の間に他の処理を行うことが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
図である。

【図２】本発明の他の実施例の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１または図２図示の実施例における位相制御
の状態を説明するための波形図である。

【図４】図１または図２図示の実施例における制御手段
１８の動作を説明するためのフローチャートである。

【図５】本発明のさらに他の実施例の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図６】従来からの調光制御装置の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図７】従来からの調光装置における位相制御の状態を
説明するための波形図である。

【図８】従来からの調光装置における制御手段８の動作
を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１１　　照明負荷 １２　　交流電源 １３　　スイッチング素子 １７　　電源同期信号生成手段 １８　　制御手段 １９　　入力手段 ２２　　基本クロック生成手段 ２６　　レジスタ ２７　　分周手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　交流電源の出力を位相角制御して照明
   負荷の明るさを調光する調光制御装置において、照明負
   荷を調光制御すべき調光レベルを入力して設定する調光
   レベル設定手段と、前記交流電源の出力に同期した信号
   を発生する同期信号発生手段と、交流電源の出力の少な
   くとも半周期を複数に分割した各分割期間の経過を計数
   して判断するための予め定める第１周波数を有する第１
   パルス信号を発生する第１パルス発生手段と、第１周波
   数を超える高い周波数である第２周波数を有する第２パ
   ルス信号を発生する第２パルス発生手段と、同期信号発
   生手段、第１パルス発生手段および第２パルス発生手段
   からの信号に応答し、調光レベル設定手段に設定された
   調光レベルに対応して位相制御すべき位相角が、交流電
   源の前記半周期を複数に分割した各分割期間のいずれに
   属するかを判断し、前記位相角が属しない前記分割期間
   においては、前記第１パルス信号を計数して分割期間の
   経過を判断し、前記位相角が属する分割期間においては
   、前記第２パルス信号を計数して前記調光レベルに対応
   する照明負荷の位相制御を行う手段とを含むことを特徴
   とする調光制御装置。