JPH05135883A - 白熱灯の照度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 白熱灯の点滅制御に於て、交流電源の一方の
半波は常時供給し、他方の半波は断続的に制御して、消
灯時に明るさが残るようにしたものである。 【構成】白熱灯とトライアックを直列接続して交流電源
に接続し、トライアックの点弧はアノードファイア方式
で行い、フォト・カプラ（ゼロクロス回路が付随されて
いる）と整流ダイオードを並列接続して、交流電源の一
方の半波は整流ダイオードに依りトライアックを常時点
弧させ、他方の半波はフォト・カプラを断続的にオン、
オフ制御して、トライアックが交流電源のゼロクロスポ
イント付近で半波点弧と全波点弧の切り替えを行うよう
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、白熱灯に印加される
交流電源に於て、一方の半波は常時供給するようにし、
他方の半波を断続的に供給するようにしたので白熱灯の
照度変化は、従来の点滅制御と異なり全波消灯せずに半
波消灯になるので、全波点灯時のほぼ半分位の明るさが
残ることになる。利用分野としては、道路工事等に於け
る保安灯（連ねたカラー・コーンに内蔵された電球及び
連ねた裸電球）、ビル等に於ける壁面看板や屋上看板の
照明、ショーウインドーの照明、吊り下がった提灯の光
源、その他装飾用の照明等が考えられる。

【０００２】

【従来の技術】点滅制御に於て、完全消灯せずに明るさ
を残そうとする場合には位相制御回路を用いる方法があ
った。そして先願では、ＳＣＲと整流ダイオードを並列
接続して一方の半波は整流ダイオードで常時供給し、他
方の半波はＳＣＲで制御して完全消灯せずにほぼ半分位
の明るさが残るようにした白熱灯の照度制御装置を提供
した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の位相制御回路で
使用負荷が比較的小容量（８Ａ以下位）の場合、点弧時
に発生する雑音吸収用コイルのコストはそれ程高くもな
いが、使用負荷が大容量（８Ａ以上）になると雑音吸収
用コイルのコストが大幅に跳ね上がると共に、点弧回路
も複雑化するので装置全体としてかなりのコスト高にな
る問題があった。先願で提供したＳＣＲと整流ダイオー
ドを並列接続して行う制御方式では、位相制御方式に比
べて、照度の調整が自由に出来ず全波と半波の照度変化
だけと言う短所はあるもののゼロクロスのオン、オフ制
御であるから、雑音吸収用コイルが不要になることと、
回路構成が簡略化でき低コストで製造できる等の長所が
あった。併し、ＳＣＲと整流ダイオードの２個の素子を
使うので、放熱器も２個使用しなければならず装置の小
型化に問題があった。本発明は、ＳＣＲと整流ダイオー
ドの２個の素子の代わりに交流用制御素子であるトライ
アックを用いて、装置全体の小型化をする為になされた
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、白熱灯（１）
とトライアック（２）を直列接続して交流電源（ＡＣ）
に接続し、トライアック（２）の点弧はアノードファイ
ア方式で行い、フォト・カプラ（３）と整流ダイオード
（Ｄ）は並列接続して、一方の接続端子はゲート直列抵
抗（ＲＧＳ）を介してトライアック（２）のＴ２端子
に、他方の接続端子はトライアック（２）のゲート端子
（Ｇ）とゲート並列抵抗（ＲＧＫ）を介してトライアッ
ク（２）のＴ１端子にそれぞれ接続し、フォト・カプラ
（３）は発振回路を含む制御回路に依りオン、オフ制御
される構成になっている。上記フォト・カプラ（３）に
は、トライアック（２）が交流電源（ＡＣ）のゼロクロ
スポイント付近で点弧するようにした回路が付随されて
いる。

【０００５】

【作用】フォト・カプラ（３）の作動状態がオンの時
は、トライアック（２）に印加される交流電源（ＡＣ）
の全波が点弧するので、白熱灯（１）には全波が供給さ
れ明るい状態「全波点灯状態」になる。フォト・カプラ
（３）の作動状態がオフの時は、トライアック（２）の
点弧が整流ダイオード（Ｄ）による半波のみになって、
白熱灯（１）には半波が供給されるので暗い状態「半波
点灯状態」になる。この「全波点灯状態」と「半波点灯
状態」の切り替えは、交流電源のゼロクロスポイント付
近で行うようにしたのでスイッチングノイズが出にくい
と共に、発振回路より出力する方形波の周期や方形波の
形を変えることに依り、変化に富んだ照度制御ができ
る。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１ 図１に於て、トライアック（２）の端子（Ｔ２）は白熱
灯（１）を介して交流電源（ＡＣ）に、端子（Ｔ１）は
直接交流電源（ＡＣ）にそれぞれ接続されている。トラ
イアック（２）の点弧はアノードファイア方式で行い、
フォト・カプラ（３）と整流ダイオード（Ｄ）は並列接
続して、一方の接続端子はゲート直列抵抗（ＲＧＳ）を
介してトライアック（２）の端子（Ｔ２）に、他方の接
続端子はトライアック（２）のゲート端子（Ｇ）とゲー
ト並列抵抗（ＲＧＫ）を介してトライアック（２）の端
子（Ｔ１）にそれぞれ接続されている。フォト・カプラ
（３）は方形波を出力する発振回路（５）の出力で駆動
されるドライバー（４）に依って制御される。上記フォ
ト・カプラ（３）は発光素子と受光素子とを組み合わせ
たもので、この受光素子には単方向導通受光素子（ＳＣ
Ｒ）と双方向導通受光素子（トライアック）とが有り、
これらには共に交流電源（ＡＣ）のゼロクロスポイント
付近で点弧するようにした回路が接続されている。依っ
て、フォト・トライアックカプラを使用する時は双方向
性であるから、整流ダイオード（Ｄ）の順方向の向きは
どちらでも良いのであるが、フォト・ＳＣＲカプラを使
用する時は単方向性であるから、整流ダイオード（Ｄ）
の順方向の向きはこのＳＣＲの順方向の向きと逆向きに
なるように接続しなければならない。発振回路（５）、
ドライバー（４）、フォト・カプラ（３）の発光素子の
直流電源は交流電源（ＡＣ）より得られるよう回路構成
されている。以上のように本発明は回路構成されている
から、交流電源（ＡＣ）が投入されると整流ダイオード
（Ｄ）に依って、トライアック（２）が即時半波点弧し
て白熱灯（１）を点灯させる。発振回路（５）も交流電
源（ＡＣ）が投入されると同時に直流電源が供給される
ので、設定された周期で方形波を出力し、ドライバー
（４）を介してフォト・カプラ（３）を作動させる。こ
のフォト・カプラ（３）は交流電源（ＡＣ）のゼロクロ
スポイント付近でトライアック（２）を点弧させるよう
にした回路構成になっている。よってフォト・カプラ
（３）が作動すると、トライアック（２）は全波点弧
し、交流電源（ＡＣ）の全波が白熱灯（１）に供給さ
れ、フォト・カプラ（３）が作動しない時は、トライア
ック（２）が半波点弧し、交流電源（ＡＣ）の半波が白
熱灯（１）供給される。図２は図１に於ける各部の作動
状態を波形で図示したものである。（Ａ）は、交流電源
（ＡＣ）の電圧波形。（Ｂ）は、発振回路（５）の出力
でドライバー（４）を介してフォト・カプラ（３）を作
動させた時の駆動入力の電圧波形。（Ｃ）は、発振回路
（５）の出力に依りドライバー（４）を介してフォト・
カプラ（３）をオン、オフさせた時に、白熱灯（１）に
供給される電圧波形である。上の半波はフォト・カプラ
（３）がオンした状態時の波形で、下の半波はフォト・
カプラ（３）がオフした状態時の波形である。（Ｄ）
は、白熱灯（１）に供給された波形（Ｃ）を、照度状態
で表したものである。この（Ｄ）に於て、実践で示す高
い部分はフォト・カプラ（３）が作動してオン状態の時
で白熱灯（１）は全波点灯し、低い部分はフォト・カプ
ラ（３）が作動していなオフ状態の時で白熱灯（１）は
半波点灯である。一点鎖線は全波消灯の照度で、本発明
の全波点灯と半波点灯の制御状況を理解し易くするため
に描いたものである。

【０００７】実施例２ 図３に於て、白熱灯（１）、トライアック（２）、フォ
ト・カプラ（３Ａ）、整流ダイオード（Ｄ）、ゲート直
列抵抗（ＲＧＳ）、ゲート並列抵抗（ＲＧＫ）は接続の
仕方が実施例１と全く同じであるから説明を省略する。
ここに示すフォト・カプラ（３Ａ）は、実施例１の図１
に於けるフォト・カプラ（３）がゼロクロス回路を内蔵
しているのに対しゼロクロス回路を内蔵していないもの
である。ゼロクロス検出回路（７）の出力は、スイッチ
回路（６）の入力（Ｘ）に接続されている。発振回路
（５）の出力は、スイッチ回路（６）の入力（Ｙ）に接
続されている。スイッチ回路（６）出力は、ドライバー
（４）の入力に接続されている。ドライバー（４）の出
力は、フォト・カプラ（３Ａ）の入力に接続されてい
る。上記スイッチ回路（６）には種々の回路が考えられ
るが、実施例２ではデジタルＩＣのＡＮＤゲートを用い
た。以上のように本発明は回路構成されているから、交
流電源（ＡＣ）が投入されると整流ダイオード（Ｄ）に
依って、トライアック（２）が即時半波点弧して白熱灯
（１）を点灯させる。ゼロクロス検出回路（７）は交流
電源（ＡＣ）のゼロクロスポイントを検出してパルスを
出力し、スイッチ回路（６）の入力（Ｘ）に供給する。
発振回路（５）も設定された周期で方形波を出力し、ス
イッチ回路（６）の入力（Ｙ）に供給する。スイッチ回
路（６）の出力は、ドライバー（４）を介してフォト・
カプラ（３Ａ）を作動させる。フォト・カプラ（３Ａ）
のオン、オフは、ゼロクロス検出回路（７）の出力パル
スと発振回路（５）の出力に依るものであるから、トラ
イアック（２）の点弧は交流電源（ＡＣ）のゼロクロス
ポイント付近で行われることになる。よってフォト・カ
プラ（３Ａ）が作動した時は、トライアック（２）が全
波点弧し、交流電源（ＡＣ）の全波が白熱灯（１）に供
給され、フォト・カプラ（３Ａ）が作動しない時は、ト
ライアック（２）が半波点弧し、交流電源（ＡＣ）の半
波が白熱灯（１）に供給される。図４は図３に於ける各
部の作動状態を波形で図示したものである。（Ａ）は、
交流電源の（ＡＣ）の電圧波形。（Ｂ）は、ゼロクロス
検出回路（７）より出力する波形。（Ｃ）は、発振回路
（５）の出力波形。（Ｄ）は、スイッチ回路（６）の出
力波形で、（Ｂ）の波形と（Ｃ）の波形をＡＮＤゲート
に依り作成したものである。（Ｅ）は、整流ダイオード
（Ｄ）に依ってトライアック（２）が点弧した波形と、
フォト・カプラ（３Ａ）の作動に依ってトライアック
（２）が点弧した波形を合成したもので、白熱灯（１）
に供給される波形である。（Ｆ）は、白熱灯（１）に供
給された波形（Ｅ）を、照度状態で表したものである。
この（Ｆ）に於て、実践で示す高い部分はフォト・カプ
ラ（３Ａ）が作動している状態の時で白熱灯（１）は全
波点灯し、低い部分はフォト・カプラ（３Ａ）が作動し
ていない状態の時で白熱灯（１）は半波点灯である。一
点鎖線は全波消灯時の照度で、本発明の全波点灯と半波
点灯の制御状況を理解し易くするために描いたものであ
る。

【０００８】

【発明の効果】本発明は、上述のごとく回路構成されて
いるから次のような効果を有する。 （１）交流電源のゼロクロスポイント付近でトライアッ
クのオン・オフ制御を行うので、雑音の発生が非常に小
さくなり雑音吸収回路が不要になり、回路を非常に簡略
化できる。 （２）１個の制御素子で半波のオン・オフ制御ができる
ので、装置全体を小型できる。 （３）路上で保安灯として使用する場合、灯の明るさが
変化するので人目に注意を促すと共に、従来の点滅制御
のように完全消灯することがなくほぼ半分位の明るさが
残るので、工事現場の確認が容易にでき安全性の向上に
なる。 （４）ビルの壁面看板や屋上看板の照明として使用する
場合、又はショーウインドーや吊りさがた提灯等のよう
に人目に近い所で使用する場合、灯の明るさが変化する
ので人目を引き付けると共に、従来の点滅制御のように
完全消灯することがなくほぼ半分位の明るさが残るの
で、目に対する刺激がソフトであるから社名や店名及び
宣伝文が読み易い。 （５）電源の半波制御であるから、多数個の白熱灯を使
用する場合でも２本の電線に並列接続で良いので、既に
設置されているものにも容易に使用できる。 （６）人目を引き付ける効果を有しながら、半波だけの
点灯部分が有るので節電できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の回路図。

【図２】図１で示した回路図内の波形図と負荷（灯）の
照度状態を表した波形図。

【図３】実施例２の回路図。

【図４】図３で示した回路図内の波形図と負荷（白熱
灯）の照度状態を表した波形図。

【符号の説明】

ＡＣ・・交流電源、１・・白熱灯、２・・トライアッ
ク、３・・フォト・カプラ（ゼロクロス型）、３Ａ・・
フォト・カプラ（非ゼロクロス型）、４・・ドライバ
ー、５・・発振回路、６・・スイッチ回路、７・・ゼロ
クロス検出回路、Ｄ・・整流ダイオード、ＲＧＳ・・ゲ
ート直列抵抗、ＲＧＫ・・ゲート並列抵抗である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トライアックで白熱灯をオン、オフ制御
   する装置におけるアノードファイア方式に依るゲートド
   ライブに於て、フォト・カプラと整流ダイオードを並列
   に接続し、交流電源の一方の半波は整流ダイオードに依
   ってトライアックを常時点弧させ、他方の半波は発振回
   路に依り制御されるフォト・カプラでトライアックを断
   続的に点弧するようにしたことを特徴とする白熱灯の照
   度制御装置。