JPS63814B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明のランプのような負荷に対する供給電
圧をスイツチの閉成時間に応じて変化させること
のできる電力制御装置に関するものである。

従来、上記のような電力制御装置として第１図
に示すような構成のものが知られている。第１図
において１は交流電源、２は負荷、３はトライア
ツク、４は可変抵抗、５はコンデンサ、６はトリ
ガーダイオードである。この回路は可変抵抗４を
調整してコンデンサ５の充電時定数を変化させト
ライアツク３のトリガ位相を変化させることによ
り負荷２に対する供給電圧を制御するものであ
る。

このような回路方式を照明器具に適用した例と
して第２図を示すことができる。第２図において
７は可変抵抗４（第１図）に連結されたツマミで
あり、このツマミ７を回動させることにより調光
を行なうことができる。ところがこのツマミ７は
器具に直接的に取り付けられているので、調光操
作の際、使用者はツマミ７にその都度手を延ばさ
なければならない煩わしさがあり、器具が天井の
ような高い位置に取り付けられている場合には危
険を伴う欠点がある。

これを改良した従来の装置として、例えば特開
昭51−81476号に示すような照明器具の調光装置
がある。

この装置は、照明器具の本体から垂下した２本
の装飾線をタツチすることによつて下方において
調光を行なうものである。すなわちランプと直列
にトライアツクのような半導体制御素子を接続
し、この制御素子の点弧位相制御回路に設けたス
ライドボリユームを上記装飾線をタツチさせた際
電動機を回転させることによつて調整するもので
ある。

しかしながら、従来の装置はいずれも一旦電源
を切つて再投入した場合に常時用いる所定のレベ
ルに自動復帰するものではない。

すなわち、照明器具の外部に別のスイツチ例え
ば壁スイツチがある場合、先に設定した照度が暗
い状態において使用者が壁スイツチを切り再び使
用しようとしてこのスイツチを入れると、前と同
じ設定照度で点灯し、常時用いる照度とするため
には再度調光操作を行なわなければならない煩わ
しさがある。

この発明は上記の欠点を除去し、例えばプルス
イツチの引張り操作のような簡易な手段で用意か
つ安全に電力の調整を行ない得るとともに、電源
スイツチの再投入時に定常の電力を供給し得る電
力制御装置を提供しようとするものである。

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。

第３図においてEsは交流電源であり、その一
端を例えば外部に設けた電源スイツチSW₁を介し
てランプのような負荷Ｌの一端へ、他端をスイツ
チング装置としてのトライアツクQ₁を介して負
荷Ｌの他端へそれぞれ接続する。この電源スイツ
チSW₁はこの場合装置本体より離れた位置に設け
られる。交流電源Esの両側端子間に電源スイツ
チSW₁を介してダイオードD₁〜D₄よりなる全波
整流器D₀を接続し、その出力端子間に抵抗R₁を
介して図示の極性の定電圧ダイオードZD₁および
コンデンサC₁の並列回路を接続する。

定電圧ダイオードZD₁の端子間にクロツクパル
ス発振回路を接続する。すなわちこの発振回路は
定電圧ダイオードZD₁の端子間に抵抗R₂および
R₃の直列回路を接続するとともに、制御用スイ
ツチSW₂を介して抵抗R₄およびコンデンサC₂の
直列回路を接続し、抵抗R₄およびコンデンサC₂
の接続点をPUT Q₂のアノードへ、前記抵抗R₂
およびR₃の接続点をPUT Q₂のゲートへそれぞ
れ接続し、そのカソードを抵抗R₅を介して接地
することにより構成する。

また全波整流器D₀の出力端子間に抵抗R₆をを
介して定電圧ダイオードZD₂およびコンデンサC₃
の並列回路を接続し、直流定電圧電源を構成す
る。この定電圧電源は後述するクリアパルス発生
回路、シフトレジスタICの電源およびデータ入
力、PUT弛張発振回路の電源として働くもので
ある。

クリアパルス発生回路は定電圧ダイオードZD₂
の端子間にコンデンサC₄および抵抗R₇を直列接
続することにより構成する。

シフトレジスタICとしては、例えば内部回路
がＤ型フリツプフロツプおよびインバータで構成
され、クロツク端子に加えられるシフトパルスの
立上りでデータを読み込むようになつているスタ
テイツクシフトレジスタICにいおいて１は電源
VDD端子、２はデータ入力端子、３はクリア入
力端子、４はクロツク端子であり、５〜８は
Q₁′〜Q₄′出力端子、９は接地端子を示している。

シフトレジスタICの出力側に抵抗R₈〜R₁₁，
R₁₂〜R₁₇、トランジスタQ₃、PUT Q₄、コンデ
ンサC₅およびトランスTRよりなるPUT弛張発振
回路を構成する。すなわち出力端子５〜８をそれ
ぞれ点弧位相を設定するための抵抗R₈〜R₁₁を介
して一括し、定電圧ダイオードZD₂の両側端子間
に接続した抵抗R₁₂およびR₁₃の接続点に導く。
この接続点をさらに抵抗R₁₄を介してトランジス
タQ₈のベースに接続し、トランジスタQ₈のコレ
クタは抵抗R₁₅を介して定電圧ダイオードZD₂の
正端子へ接続しエミツタはコンデンサC₅を介し
て接地端子に接続する。また定電圧ダイオード
ZD₂の端子間に抵抗R₁₆およびR₁₇の直列回路を接
続し、その接続点をPUT Q₄のゲートへ、前記ト
ランジスタQ₃のエミツタをPUT Q₄のアノード
へ接続するとともにそのカソードをトランスTR
の１次側を介して接地端子に接続する。トランス
TRの２次側によりトライアツクQ₄へゲート信号
を供給する構成をとる。

以上のPUT弛張発振回路、シフトレジスタIC、
クロツクパルス発振回路、およびクリアパルス発
生回路は、スイツチング装置としてのトライアツ
クQ₄の作動を制御する制御回路を構成するもの
である。

さらに、電源スイツチSW₁の再投入時に定常の
電力を供給し得るようにするためのスイツチ回路
として、次のような半導体スイツチ回路を付設す
る。すなわち抵抗R₄ととコンデンサC₂の直列回
路に並列に抵抗R₁₈および抵抗R₁₉の直列回路を
接続するとともに、定電圧ダイオードZD₁の端子
間に抵抗R₂₀およびサイリスタQ₅の直列回路を接
続し、そのゲートを前記抵抗R₁₈およびR₁₉の接
続点に導く。

さらに、抵抗R₁₂とR₁₃の接続点に抵抗R₂₁を介
してトランジスタQ₆のエミツタを接続し、その
コレクタを接地するとともに、ベースを前述した
サイリスタQ₅のアノードに接続する。

次にこの電力制御装置の作用を説明する。まず
制御用のスイツチSW₂が解放された状態で電源ス
イツチSW₁が投入されると、コンデンサC₄の充
電電流がパルス状に流れ、抵抗R₇の両端にパル
ス電圧が発生する。この電圧が第４図３に示すよ
うなクリアパアルスとしてシフトレジスタICの
クリア入力端子３に加えられる。この状態でシフ
トレジスタICには第４図１および２に示すよう
な電源電圧VDDおよびデータ入力が加えられて
いるものの、クロツク端子４にはシフトパルスが
印加されていないので出力端子５〜８には出力電
圧が発生していない。しがたつてトランジスタ
Q₅のベースには定電圧ダイオードZD₂によつて与
えられる電圧が抵抗R₁₂およびR₁₃により分圧さ
れ抵抗１４を介して印加され比較的高いベースバ
イアス電圧が設定される。

そこで、トライアツクQ₄のトリガ位相も比較
的進んだ位相となり、負荷Ｌへの供給電圧も第５
図のt₀′〜t₀の間に示すような比較的高い値とな
る。

これは抵抗R₁₂およびR₁₃に値を予めそのよう
に設定しておくことにより所要の定常電圧を得ら
れるものである。

次にスイツチSW₂の接点を閉じると、接点が閉
じている間、抵抗R₁₈およびR₁₉により分圧され
た電圧がサイリスタQ₅のゲートに印加される。
したがつてサイリスタQ₅が導通することにより
トランジスタQ₅のベースバイアス電流が流れ、
抵抗R₂₁の一端は接地されたとほぼ同様になる。
その結果、トランジスタQ₃のベースバイアス電
圧はスイツチSW₂が開いているときに比べて低く
なりトライアツクQ₄のトリガ位相は遅れ第５図t₀
〜t₁に示すように負荷Ｌへの供給電圧は大幅に低
くなる。

同時にスイツチSW₂の接点が閉じられることに
より、抵抗R₂〜R₅、PUT Q₂、コンデンサC₂で
構成されたクロツクパルス発振回路が動作し、第
４図の４に示すような等間隔のパルス電圧が抵抗
R₅の両端に発生する。この電圧がクロツクパル
スとしてシフトレジスタICのクロツク入力端子
４に供給される。その結果、まず時刻t₁でシフト
レジスタICの出力端子５にQ₁′出力が発生し、こ
の出力はデータ入力が直流で連続して印加されて
いるので、その間発生し続ける。この状態を第４
図の５に示す。

シフトレジスタICの出力端子５〜８にQ₁′〜
Q₄′出力が発生するとは、データ入力端子２の入
力電圧が前記出力端子５〜８に発生することであ
り、すなわち入力端子２と各出力端子５〜８Ｇと
がそれぞれスイチを介して接続され、クロツクパ
ルスを応じてこれらのスイツチがオンされると考
えることができる。この実施例の場合、Q₁′出力
が発生した状態では、データ入力＝抵抗R₁₂，
R₁₃の両端電圧であるからR₈（R₉……）およびR₁₂
の並列回路と抵抗R₁₃および抵抗R₂₁の並列回路
の分圧電圧がトランジスタQ₃のベース電圧とな
る。すなわち前述した時刻t₀〜t₁間のバイアスよ
りもトランジスタQ₃のベースバイアスは増加し、
これによりトランジスタQ₁のトリガ位相も進み
第５図の時刻t₁〜t₂に示すように負荷Ｌへの印加
電圧も上昇する。

さらに時刻がt₂になると、OUT Q₂等からなる
クロツクパルス発振回路は抵抗R₅のの両端に２
番目のパルスを発生し、これがシフトレジスタ
gICのクロツク入力端子４に供給されるので、前
述したと同様にシフトレジスタICのQ₂′出力端子
６も第４図の６に示すような出力電圧も発生す
る。これによりトランジスタQ₃のベースには、
定電圧ダイオードZD₂によつて規定された電圧の
抵抗R₈，R₉およびR₁₂に並列抵抗値と抵抗R₁₃お
よびR₂₁の並列抵抗値によつて分圧された値とほ
ぼ等しい値のものが抵抗R₁₄を介して印加され
る。その結果、時刻t₁〜t₂間のバイアスは増加
し、したがつてトライアツクQ₁のトリガ位相も
さらに進み、第５図２〜t₃に示すように負荷Ｌへ
の印加電圧もさらに上昇する。

以後同様の経過により、時刻t₃に到ると、シフ
トレジスタICのQ₃′出力が発生し、時刻t₄に到る
とQ₄′出力が発生し、これに伴いトランジスタQ₃
のベースバイアスが増加して負荷Ｌに対する印加
電圧も第５図に示すように段階状に上昇する。

この状態で、時刻t₄以降、スイツチSW₂の接点
を閉じ続けてもクロツクパルスは発生するが、こ
の場合それに応動するシフトレジスタICの出力
はないので負荷印加電圧に影響することはない。
しかもスイツチSW₂の接点をいつ開放しても、こ
のスイツチSW₂はシフトレジスタICの電源電圧
VDDおよびデータ入力を与える電源とは別系統
になつているので、第３図の場合交流電源Esが
接続されている限りそれまで発生していたシフト
レジスタICの出力はそのまま発生し続ける。こ
の場合、サイリスタQ₅はスイツチSW₂の開放に
よりゲート電圧を印加されなくとも、アノード電
流はスイツチSW₂の前の直流電圧電源から供給さ
れ導通を維持するので負荷Ｌに対する印加電圧も
その値を変えることなく、一定のレベルを維持す
る。

これをさらに補足すれば、いま仮にスイツチ
SW₂の接点を時刻t₂₃（t₂＜t₂₃＜t₃）で開放する場
合を考えると、シフトレジスタICはそれまで
Q₁′出力およびQ₂′出力を発生し、Q₃′出力および
Q₄′出力は発生していない。そしてシフトレジス
タICの電源電圧VDDおよびデータ入力を与える
電圧は時刻t₂₃以後も引続き同様に存続する。し
たがつて、時刻t₂₃を境として、その前後でシフ
トレジスタICのQ₁′〜Q₄′出力の各状態には何の変
化もない。したがつて、スイツチSW₂の接点を開
放すれば、それ以後はその直前までの負荷印加電
圧に変化がなく、そのレベルを保持することがで
きる。

かくして、スイツチSW₂の接点の開閉操作によ
り、定常電圧並びに最初のレベルを含めて６段階
の出力レベル（負荷供給電圧）を任意に選ぶこと
ができる。第５図の破線は４番目のレベルを選ん
だ場合を示している。

次に時刻t₅において電源スイツチSW₁を切り、
時刻t₆で再び電源スイツチSW₁を閉じると、制御
用のスイツチSW₂を一度閉じた後開いても回路が
通電していれば導通を維持していたサイリスタ
Q₅は、スイツチSW₂が開きゲート電圧が印加さ
れないために非導通となり、トランジスタQ₃の
ベースバイアスは再び時刻t₀′〜t₀のときと同じに
なり、トライアツクQ₁の点弧位相は再び進み負
荷Ｌへの供給電圧は時刻t₀′〜t₀と同じ定常の値に
なる。

したがつて電源スイツチSW₁を再投入すると、
段階的に調整された値の電圧ではなく自動的に定
常電圧を負荷Ｌに供給することができる。

第６図はこの発明のさらに異なる実施例を示す
ものである。第３図の実施例は出力電圧が順次増
加するものを示したが、この実施例は出力電圧が
順次低下するものである。第６図においては、シ
フトレジスタICの出力抵抗Rb〜R₁₁とトランジス
タQ₃のベースバイアス抵抗R₁₄との間に抵抗R₃₁，
R₃₂、トランジスタQ₃₁からなる反転増幅回路を
挿入接続したものである。

このようにすれば、クロツクパルスによりシフ
トレジスタICの出力が増すにつれ、トランジス
タQ₃のベースバイアスが減少する。したがつて
スイツチSW₂の接点を閉じた状態を続ければ、出
力電圧のレベルを段階的に減少させることができ
る。

この発明の電力制御装置は、信号回路中の１接
点の開閉操作により、任意の出力電圧レベルが設
定できる。したがつて負荷が第７図に示すような
照明器具４１の場合、これが例えば高い天井に取
付けられていたとしてもプルスイツチ４２を引張
つている間自動的に光度が変化し、しかもプルス
イツチ４２を放せばその直前の光度を維持するこ
とができる。このため調光操作が容易であるとと
もに、操作者が安全な状態で操作できる利点があ
る。

また負荷が照明用光源において、壁スイツチ等
の電源スイツチを操作した場合に光源の明るさが
定常状態の使用者が一番良く使うと思われる明る
さに常時戻るので、一々設定し直す必要がないと
いう利点がある。またこの明るさを予め全光状態
の90％程度の設定にしておけば、視感上の明るさ
を余り損うことなく、電力の節約を計ることがで
きかつランプの寿命がのびるので経済的である。

さらにこの発明はシフトレジスタの出力端に設
けた抵抗の値を適宜設定することにより、各段階
階間の出力レベルの上り幅もしくは下り幅を一定
に保つこともこれを変化させることも任意にでき
る。

また出力レベルの設定数も任意に増減できるの
で負荷で例えば白熱電球の場合に必要があれば出
力レベル数を増加することにより連続的な調光を
行なうことができる。

以上述べたようにこの発明によれば、制御用ス
イツチによりスイツチング装置の作動を制御する
とともに、制御用スイツチの閉成時に作動し開放
後も作動状態に維持し前記スイツチング装置の作
動を変化させる働きをするとともに電源スイツチ
の開放によりその作動を停止するスイツチ回路を
設けることにより、制御用スイツチとして例えば
プルスイツチの引張り操作のような簡易な手段で
用意かつ安全に電力の調整を行ない得るとともに
電源スイツチの再投入時に定常の電力を供給し得
る電力制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力制御装置の一例の概略的な
回路構成図、第２図はこれを照明器具に適用した
例の概略図、第３図はこの発明の一実施例の回路
構成図、第４図および第５図はそれぞれこの実施
例の動作説明図、第６図はこの発明の他の実施例
の要部を示す回路構成図、第７図はこの発明を照
明器具に適用した場合の外観を示す概略図であ
る。 １……交流電源、２……負荷、３……トライア
ツク、４……可変抵抗、５……コンデンサ、６…
…トリガーダイオード、７……ツマミ、Es……
交流電源、SW₁……電源スイツチ、Ｌ……負荷、
Q₁……トライアツク、D₁〜D₄……ダイオード、
D₀……全波整流器、R₁〜R₂₁……抵抗、C₁〜C₅…
…コンデンサ、ZD₁，ZD₂……定電圧ダイオー
ド、SW₂……制御用スイツチ、Q₂，Q₄……
PUT、Q₃，Q₆……トランジスタ、IC……シフト
レジスタ、Q₅……サイリスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源と； 電源スイツチを介してこの電源により付勢され
   る負荷と； 前記交流電源と負荷の間に介挿されたスイツチ
   ング装置と； 前記交流電源に前記電源スイツチを介して接続
   されかつ前記スイツチング装置の作動を制御する
   制御回路とを具備し、 前記制御回路は、 前記交流電源の第１の予め設定された電圧位相
   のときに前記スイツチング装置を閉路するトリガ
   信号回路と、 制御用スイツチを含み、この制御用スイツチの
   閉成時に導通するとともに、この制御用スイツチ
   の解放後も引続いて導通状態を維持するサイリス
   タと、 前記サイリスタの導通により前記トリガ信号の
   発生を前記交流電源の第２の予め設定された電圧
   位相のときに変化させるスイツチ回路と、 前記制御用スイツチの閉成から解放までの前記
   クロツクパルス発振回路の出力に応じて、前記ト
   リガ信号回路の信号の発生を前記第２の予め設定
   された電圧位相のときから段階的に他の電圧位相
   のときに変化させるシフトレジスタ回路部とから
   なることを特徴とする電力制御装置。