JPH11214174A

JPH11214174A - 自動点滅装置

Info

Publication number: JPH11214174A
Application number: JP10013623A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiro Kitamura; 常弘北村; Yuji Takada; 裕司高田; Shigeaki Tomonari; 恵昭友成; Atsushi Sakai; 淳阪井; Kiwamu Shibata; 究柴田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成により、電源から負荷への電源供給
を入／切するときの周囲の明るさにヒステリシスを持た
せることが可能で、周囲の明るさの変化による誤動作の
少ない自動点滅装置を提供する。【解決手段】自動点滅装置１は、周囲の明るさに応じた
起電力を生じる光起電力部２と、この光起電力部２の出
力によりオンオフされるスイッチ部３と、交流電源ＡＣ
と負荷Ｌとの間に挿入されスイッチ部３のオンに応じて
オンされるトライアックＱ₁とを備える。人の視感度特
性に対して短波長側（紫外線側）に偏った感度特性を有
する複数の太陽電池セルＳＢ₁と、長波長側（赤外線
側）に偏った感度特性を有する複数の太陽電池セルＳＢ
₂とを列設して光起電力部３が構成してある。その結
果、朝方と夕方の周囲の明るさとトライアックＱ₁のオ
ンオフとにヒステリシスを持たせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周囲の明るさに応
じて電源から負荷への電力供給を入／切する自動点滅装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、周囲の明るさを検出し、規定
の明るさ以下になると照明負荷を点灯させるようにした
自動点滅装置が提供されている。この種の自動点滅装置
として広く用いられているものに、周囲の明るさを検出
するＣｄＳと、ＣｄＳに直列接続されるヒータを備えた
バイメタルとを用いるサーマル式と称するものがある。
バイメタルは負荷に直列接続された接点を開閉させる。
このようなサーマル式の自動点滅装置は安価に提供する
ことができるという利点を有している。その反面、サー
マル式の自動点滅装置は、機械式の接点を開閉させるも
のでるから寿命が比較的短いという問題がある。

【０００３】そこで、機械式の接点に代えて半導体スイ
ッチ素子を用いた電子式の自動点滅装置を用いると寿命
の問題は解決される。ただし、ＣｄＳにはカドミウムが
多量に用いられているから、周囲の明るさを検出するセ
ンサとしてＣｄＳを用いるものは、サーマル式であって
も電子式であっても製造時の環境汚染が問題になるとと
もに、ＣｄＳあるいはＣｄＳを組み込んだ機器の廃棄処
分について環境への影響が問題になる。

【０００４】製造時や廃棄時の環境への影響を軽減する
自動点滅装置としては、明るさを検出するセンサとして
フォトダイオードあるいはフォトトランジスタを用いる
ものも考えられている。たとえば、本出願人が先に提案
した自動点滅装置のように、フォトダイオードアレイが
ある。この自動点滅装置は、フォトダイオードアレイに
より明るさを検出し、デプレション型のＭＯＳＦＥＴを
２個直列接続したスイッチング素子を用いて電源から負
荷への給電経路をオンオフする（特開平５−１５２９２
４号公報参照）。

【０００５】この構成では、明るさの検出にＣｄＳを用
いていないからカドミウムによる環境への影響がなく、
また光起電力素子であるフォトダイオードアレイを用い
ているから、部品点数が少ないものであってコストを低
減することができるという利点を有している。ここで、
上記公報に記載された構成では、デプレション型のＭＯ
ＳＦＥＴよりなるスイッチング素子を電源と負荷との間
に挿入しているから、負荷電流が大きくなるとスイッチ
ング素子にも定格電流容量の大きいものを用いる必要が
あり、スイッチング素子に電流容量の大きいものを用い
るには、フォトダイオードアレイの起電力も大きくしな
ければならない。１個のフォトダイオードの起電力は一
定であるから、大きな起電力を得るにはフォトダイオー
ドの個数を増やすことになり、結果的にフォトダイオー
ドアレイの占有面積が大きくなる。つまり、スイッチン
グ素子として定格電流容量の大きな高コストのものを用
いる上に、フォトダイオードアレイにも面積の大きな高
コストのものを用いることになる。

【０００６】また、上記公報には、負荷容量が大きい場
合はＭＯＳＦＥＴを並列に接続してスイッチング素子の
電流容量を大きくする旨の記載があるが、複数個のＭＯ
ＳＦＥＴのゲート−ソース間が並列接続されるから、ゲ
ート−ソース間の容量成分も並列接続され、この容量成
分により帰還経路が形成されてスイッチング素子が発振
するおそれがある。しかも、定格電流容量の大きいＭＯ
ＳＦＥＴと同様に高コストになるという問題を有してい
る。

【０００７】さらに、フォトダイオードアレイは、分光
感度特性が人の視感度特性と異なるので、周囲の明るさ
を検出するためにフィルタが必要になる。ここで、フォ
トダイオードアレイによる分光感度特性の問題を解決す
るために、人の視感度特性に近い分光感度特性を有する
太陽電池をフォトダイオードアレイに代えて用い、負荷
容量の大きさに対応するためにトライアックを用いるこ
とも考えられている。トライアックは上記公報に記載さ
れているデプレション型のＭＯＳＦＥＴよりなるスイッ
チング素子により制御される。

【０００８】このような構成を採用すれば、製造・廃棄
における環境への影響が少なく、回路構成も比較的簡単
な自動点滅装置を提供することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した自
動点滅装置は、主として照明負荷の制御に用いるもので
あり、夜間など周囲が暗いときに照明負荷を点灯させる
ものである。したがって、自動車が付近を通過したとき
のヘッドライトによる明るさの変化のような、明るさの
一過的な変化により誤動作することがないように、スイ
ッチング素子の入力側にコンデンサを設けることが考え
られている。しかしながら、上述のような一過的な変化
に対応するようにコンデンサの容量を設定すると、比較
的長い時間で生じる明るさの変化や点滅点灯されている
外部照明による明るさの変化に対応することができず、
誤動作を防止することができない。つまり、照明負荷の
点灯中に明るさが比較的緩やかに増加した後に元に戻る
とすれば、この明るさの変化中に照明負荷が消灯するこ
とになって不都合である。この問題に対処するには照明
負荷が点灯するときの明るさのレベルよりも消灯すると
きの明るさのレベルを引き上げる、すなわちヒステリシ
スを持たせる必要がある。

【００１０】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、簡単な構成により、電
源から負荷への電源供給を入／切するときの周囲の明る
さにヒステリシスを持たせることが可能で、周囲の明る
さの変化による誤動作の少ない自動点滅装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、周囲の明るさに応じた起電力を生じる
光起電力部と、この光起電力部の出力によりオンオフさ
れるスイッチ部と、電源と負荷との間に挿入されスイッ
チ部のオン又はオフに応じてオンオフされるスイッチン
グ素子とを備え、周囲の明るさに応じスイッチング素子
を介して電源から負荷への電力供給を入／切する自動点
滅装置であって、光起電力部は、人の視感度特性に対し
て短波長側に偏った感度特性を有する１乃至複数の第１
の光起電力素子と、人の視感度特性に対して長波長側に
偏った感度特性を有する１乃至複数の第２の光起電力素
子とを具備し、第１の光起電力素子の総受光面積と第２
の光起電力素子の総受光面積とを異ならせて成ることを
特徴とし、相対的に太陽光の紫外線成分が多い朝方には
主に第１の光起電力素子によって起電力が生じ、太陽光
の赤外線成分が多い夕方には主に第２の光起電力素子に
よって起電力が生じることから、簡単な構成により、朝
方と夕方の周囲の明るさとスイッチング素子のオンオフ
とにヒステリシスを持たせることができ、周囲の明るさ
の微小な変動でスイッチング素子のオンオフの状態が変
化することがなく、誤動作の少ない安定した動作を行わ
せることができる。

【００１２】なお、第１の光起電力素子の総受光面積と
第２の光起電力素子の総受光面積とを異ならせるには、
請求項２の発明のように受光面積が略同一である第１及
び第２の光起電力素子を互いに異なる個数ずつ具備して
光起電力部を構成したり、あるいは請求項３の発明のよ
うに受光面積が互いに異なる第１及び第２の光起電力素
子を各々１乃至複数個ずつ具備して光起電力部を構成す
ればよい。

【００１３】また、請求項４の発明のように、第１及び
第２の光起電力素子を太陽電池で構成するとともに、ソ
ース同士およびゲート同士をそれぞれ共通接続した２個
のＭＯＳＦＥＴにてスイッチ部を形成すれば、第１及び
第２の光起電力素子の分光感度特性を容易に調整するこ
とができ、また、スイッチ部にＭＯＳＦＥＴを用いるか
ら、低消費電力であって小型の太陽電池の出力でスイッ
チ部をオンオフさせることができる。しかも、ＭＯＳＦ
ＥＴはソース同士およびゲート同士をそれぞれ共通接続
しているから、ＭＯＳＦＥＴのオフ時に寄生ダイオード
を通してスイッチ部に電流が流れることがなく、電源が
交流であってもスイッチ部を確実にオフにすることがで
きる。

【００１４】なお、請求項５の発明のように、スイッチ
ング素子は双方向サイリスタとするのが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１に本発明の実
施形態１の回路図を示す。本実施形態の自動点滅装置１
は、周囲の明るさに応じた起電力を生じる光起電力部２
と、この光起電力部２の出力によりオンオフされるスイ
ッチ部３と、交流電源ＡＣと負荷Ｌとの間に挿入されス
イッチ部３のオンに応じてオンされるスイッチング素子
たるトライアック（３端子双方向サイリスタ）Ｑ₁とを
備え、周囲の明るさに応じスイッチング素子Ｑ ₁を介し
て交流電源ＡＣから負荷Ｌへの電力供給を入／切するも
のである。

【００１６】光起電力部２は光起電力素子たる太陽電池
ＳＢで構成され、正極と負極の間にコンデンサＣ₁が接
続されるとともに抵抗Ｒ₁を介して負極にスイッチ部３
の制御端子が接続されている。スイッチ部３は２個のデ
プレション型（ノーマリオン型）のＭＯＳＦＥＴＱ₂，
Ｑ₃を逆直列に接続したものであってソース同士、ゲー
ト同士をそれぞれ共通に接続してある。ここにＭＯＳＦ
ＥＴＱ₂，Ｑ₃を逆直列に接続しているのは、ＭＯＳＦ
ＥＴＱ₂，Ｑ₃のオフ時に寄生ダイオード（図示せず）
を通して流れる電流を阻止するためである。太陽電池Ｓ
Ｂの正極は両ＭＯＳＦＥＴＱ₂，Ｑ₃のソースに接続さ
れる。太陽電池ＳＢは複数個のセルＳＢ₁…，ＳＢ₂…
を直列接続して構成される。

【００１７】また、スイッチ部３の一端（ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ₂のドレイン）は抵抗Ｒ₂を介してトライアックＱ₁
のＴ₂端子に接続される。スイッチ部３の他端（ＭＯＳ
ＦＥＴＱ₃のドレイン）はトライアックＱ₁のゲートに
接続される。使用時には、トライアックＱ₁のＴ₁端子
とＴ₂端子とがそれぞれ出力端子Ｘ₁，Ｘ₂を介して交
流電源ＡＣと負荷Ｌとの直列回路に接続される。つま
り、交流電源ＡＣと負荷Ｌとの間にトライアックＱ₁が
挿入され、トライアックＱ₁のオンオフにより負荷Ｌが
オンオフされる。負荷Ｌは通常は照明負荷であり、トラ
イアックＱ₁のオン時に点灯する。トライアックＱ₁の
両端間には抵抗とコンデンサとの直列回路であるスナバ
回路４が接続される。

【００１８】上記構成では、周囲が明るいときには光起
電力部２（太陽電池ＳＢ）の出力電圧によりＭＯＳＦＥ
ＴＱ₂，Ｑ₃のゲートが負電位になるから、スイッチ部
３がオフになってトライアックＱ₁のゲートにゲート信
号が与えられず、トライアックＱ₁はオフに保たれる。
つまり、負荷Ｌは点灯しない。一方、周囲が暗くなり太
陽電池ＳＢの出力によってスイッチ部３のオフ状態を維
持することができなくなると、スイッチ部３はオンにな
りトライアックＱ₁にゲート信号を与えてトライアック
Ｑ₁をオンにする。つまり、交流電源ＡＣから負荷Ｌに
給電されて点灯する。

【００１９】ところで、負荷Ｌをオンオフするための基
準となる明るさは人の視感度特性によるものであるか
ら、本来ならば太陽光等の外光に対する光起電力部３
（太陽電池ＳＢ）の分光感度特性を視感度特性に近く設
定することが望ましい。ここに、アモルファスシリコン
を用いた太陽電池は、その分光感度特性が人の視感度特
性に近い特性を有することが知られているので、このよ
うなアモルファスシリコン太陽電池を用いて光起電力部
３を構成すればよい。

【００２０】一方、本実施形態では、図２及び図３に示
すように人の視感度特性に対して短波長側（紫外線
側）に偏った感度特性を有する複数の第１の光起電力
素子（太陽電池セルＳＢ₁）と、人の視感度特性に対
して長波長側（赤外線側）に偏った感度特性を有する
複数の第２の光起電力素子（太陽電池セルＳＢ₂）とを
列設して光起電力部３が構成してある。ここで、分光感
度特性の異なる２種類の太陽電池セルＳＢ₁，ＳＢ₂は
従来周知の技術によって製造可能であって、両者の受光
面積が略同一に形成されている。さらに、太陽電池セル
ＳＢ₁の個数が太陽電池セルＳＢ₂の個数よりも少なく
してあって、分光感度特性が紫外線側に偏った複数個の
太陽電池セルＳＢ₁の総受光面積が、分光感度特性が赤
外線側に偏った複数個の太陽電池セルＳＢ₂の総受光面
積よりも狭くしてある。

【００２１】而して、一般に朝方の太陽光には紫外線成
分が多く、夕方の太陽光には赤外線成分が多いことか
ら、上記のように構成された本実施形態の光起電力部３
においては、同じ起電力を生じる明るさが夕方よりも朝
方の方が大きくなる。要するに、朝方と夕方の周囲の明
るさとトライアックＱ₁のオンオフとにヒステリシスを
持たせ、トライアックＱ₁をオンにする明るさのレベル
よりもオフにする明るさのレベルを引き上げているので
ある。このような動作により、トライアックＱ₁が一旦
オンになれば明るさが多少変動してもオフになりにく
く、一旦オフになれば明るさが多少変動してもオンにな
りにくくなる。

【００２２】上述のように本実施形態では、人の視感度
特性に対して短波長側（紫外線側）に偏った感度特性
を有する複数の第１の光起電力素子（太陽電池セルＳ
Ｂ₁）と、人の視感度特性に対して長波長側（赤外線
側）に偏った感度特性を有する複数の第２の光起電力
素子（太陽電池セルＳＢ₂）とを列設して光起電力部３
が構成してあるから、朝方と夕方の周囲の明るさとトラ
イアックＱ₁のオンオフとにヒステリシスを持たせるこ
とができ、周囲の明るさの変動があっても負荷Ｌのオン
またはオフの状態を維持することができる。ここで、ト
ライアックＱ₁をオンまたはオフにするときの明るさの
レベルを変化させることによって誤動作を防止するか
ら、応答時間を調節している従来構成のように明るさの
変化速度によって誤動作が生じたりすることがなく、し
かも明るさの変化に対する応答性がよいのである。

【００２３】なお、図４に示すように太陽電池セルＳＢ
₁の受光面積を太陽電池セルＳＢ₂の受光面積よりも狭
くすることにより、複数個の太陽電池セルＳＢ₁の総受
光面積を複数個の太陽電池セルＳＢ₂の総受光面積より
も狭くしてよい。また、ＭＯＳＦＥＴＱ₂，Ｑ₃は電圧
駆動型であるから、図５に示すように太陽電池セルＳＢ
₁…，ＳＢ₂…の直列回路を並列に接続するようにして
もよい。

【００２４】（実施形態２）図６に本発明の実施形態２
の回路図を示す。本実施形態の自動点滅装置１’ではス
イッチ部３’を構成するＭＯＳＦＥＴＱ ₂，Ｑ₃にエン
ハンスメント型（ノーマリオフ型）のものを用いてお
り、ＭＯＳＦＥＴＱ₂，Ｑ₃のゲートに抵抗Ｒ₁を介し
て太陽電池ＳＢの正極が接続され、太陽電池ＳＢへの入
射光量が少ないときにはスイッチ部３’はオフになって
いる。この構成では、スイッチ部３’のオフ時に抵抗Ｒ
３を介してゲート信号となる電圧がトライアックＱ₁の
ゲートに印加され、トライアックＱ₁がオンになる。つ
まり、実施形態１と同様に、周囲が暗くなるとトライア
ックＱ₁がオンになって負荷Ｌに給電されるのである。

【００２５】一方、周囲が明るいときには太陽電池ＳＢ
の起電力が大きいから、太陽電池ＳＢの起電力によって
スイッチ部３’がオンになる。スイッチ部３’がオンに
なると、トライアックＱ₁のゲートとＴ₁端子とが短絡
されるから、トライアックＱ ₁はオフになり、負荷Ｌに
は給電されなくなる。ここで、本実施形態では実施形態
１と逆に、分光感度特性が紫外線側に偏った太陽電池セ
ルＳＢ₁の個数が分光感度特性が赤外線側に偏った太陽
電池セルＳＢ ₂の個数よりも少なくしてあって、複数個
の太陽電池セルＳＢ₁の総受光面積が複数個の太陽電池
セルＳＢ₂の総受光面積よりも広くしてある。そのた
め、光起電力部２’においては、同じ起電力を生じる明
るさが夕方よりも朝方の方が小さくなり、朝方と夕方の
周囲の明るさとトライアックＱ₁のオンオフとにヒステ
リシスを持たせ、トライアックＱ₁をオンにする明るさ
のレベルよりもオフにする明るさのレベルを引き上げて
いるのである。なお、他の構成および動作は実施形態１
と同様である。また、太陽電池セルＳＢ₁…，ＳＢ₂…
は全てを直列に接続してもよいことはいうまでもない。

【００２６】

【発明の効果】本発明は上述のように、周囲の明るさに
応じた起電力を生じる光起電力部と、この光起電力部の
出力によりオンオフされるスイッチ部と、電源と負荷と
の間に挿入されスイッチ部のオン又はオフに応じてオン
オフされるスイッチング素子とを備え、周囲の明るさに
応じスイッチング素子を介して電源から負荷への電力供
給を入／切する自動点滅装置であって、光起電力部は、
人の視感度特性に対して短波長側に偏った感度特性を有
する１乃至複数の第１の光起電力素子と、人間の視感度
特性に対して長波長側に偏った感度特性を有する１乃至
複数の第２の光起電力素子とを具備し、第１の光起電力
素子の総受光面積と第２の光起電力素子の総受光面積と
を異ならせて成るので、相対的に太陽光の紫外線成分が
多い朝方には主に第１の光起電力素子によって起電力が
生じ、太陽光の赤外線成分が多い夕方には主に第２の光
起電力素子によって起電力が生じることから、簡単な構
成により、朝方と夕方の周囲の明るさとスイッチング素
子のオンオフとにヒステリシスを持たせることができ、
周囲の明るさの微小な変動でスイッチング素子のオンオ
フの状態が変化することがなく、誤動作の少ない安定し
た動作を行わせることができるという効果がある。

【００２７】また、請求項４の発明は、第１及び第２の
光起電力素子を太陽電池で構成するとともに、ソース同
士およびゲート同士をそれぞれ共通接続した２個のＭＯ
ＳＦＥＴにてスイッチ部を形成して成るので、第１及び
第２の光起電力素子の分光感度特性を容易に調整するこ
とができ、また、スイッチ部にＭＯＳＦＥＴを用いるか
ら、低消費電力であって小型の太陽電池の出力でスイッ
チ部をオンオフさせることができ、しかも、ＭＯＳＦＥ
Ｔはソース同士およびゲート同士をそれぞれ共通接続し
ているから、ＭＯＳＦＥＴのオフ時に寄生ダイオードを
通してスイッチ部に電流が流れることがなく、電源が交
流であってもスイッチ部を確実にオフにすることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す回路図である。

【図２】人の視感度特性と同上に用いられる太陽電池セ
ルの分光感度特性とを示す図である。

【図３】同上における太陽電池を示す正面図である。

【図４】同上における他の構成の太陽電池を示す正面図
である。

【図５】同上の他の構成を示す回路図である。

【図６】実施形態２を示す回路図である。

【符号の説明】

１自動点滅装置２光起電力部３スイッチ部４スナバ回路Ｑ₁ トライアックＳＢ太陽電池ＳＢ₁，ＳＢ₂ 太陽電池セル

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阪井淳大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者柴田究大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周囲の明るさに応じた起電力を生じる光
起電力部と、この光起電力部の出力によりオンオフされ
るスイッチ部と、電源と負荷との間に挿入されスイッチ
部のオン又はオフに応じてオンオフされるスイッチング
素子とを備え、周囲の明るさに応じスイッチング素子を
介して電源から負荷への電力供給を入／切する自動点滅
装置であって、光起電力部は、人の視感度特性に対して
短波長側に偏った感度特性を有する１乃至複数の第１の
光起電力素子と、人の視感度特性に対して長波長側に偏
った感度特性を有する１乃至複数の第２の光起電力素子
とを具備し、第１の光起電力素子の総受光面積と第２の
光起電力素子の総受光面積とを異ならせて成ることを特
徴とする自動点滅装置。
【請求項２】光起電力部は、受光面積が略同一である
第１及び第２の光起電力素子を互いに異なる個数ずつ具
備して成ることを特徴とする請求項１記載の自動点滅装
置。
【請求項３】光起電力部は、受光面積が互いに異なる
第１及び第２の光起電力素子を各々１乃至複数個ずつ具
備して成ることを特徴とする請求項１記載の自動点滅装
置。
【請求項４】第１及び第２の光起電力素子を太陽電池
で構成するとともに、ソース同士およびゲート同士をそ
れぞれ共通接続した２個のＭＯＳＦＥＴにてスイッチ部
を形成して成ることを特徴とする請求項１又は２又は３
記載の自動点滅装置。
【請求項５】スイッチング素子を双方向サイリスタと
したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の自
動点滅装置。