WO2015151465A1 - 調光装置 - Google Patents

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WO2015151465A1
WO2015151465A1 PCT/JP2015/001711 JP2015001711W WO2015151465A1 WO 2015151465 A1 WO2015151465 A1 WO 2015151465A1 JP 2015001711 W JP2015001711 W JP 2015001711W WO 2015151465 A1 WO2015151465 A1 WO 2015151465A1
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voltage
circuit
capacitor
terminals
zero cross
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PCT/JP2015/001711
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林　雅則
末広　善文
後藤　潔
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a light control device configured to dim a lighting load, that is, to adjust a light output of the lighting load.
  • Document 1 a dimming device configured to dimm an illumination load
  • the dimming device described in Literature 1 includes a pair of terminals, a control circuit unit, a control power supply unit that supplies control power to the control circuit unit, and a dimming operation unit that sets the dimming level of the lighting load. I have.
  • the control circuit section and the control power supply section are connected in parallel between the pair of terminals.
  • a series circuit of an AC power source and a lighting load is connected between the pair of terminals.
  • the illumination load includes a plurality of LED (Light-Emitting-Diode) elements and a power supply circuit that lights each LED element.
  • the power supply circuit includes a smoothing circuit of a diode and an electrolytic capacitor.
  • the control circuit unit includes a switch unit that controls the phase of the AC voltage supplied to the lighting load, a switch drive unit that drives the switch unit, and a control unit that controls the switch drive unit and the control power supply unit.
  • the control power supply is connected in parallel to the switch.
  • the control power supply unit converts the AC voltage of the AC power supply into a control power supply.
  • the control power supply unit includes an electrolytic capacitor that stores the control power supply.
  • the control unit is supplied with control power from the control power unit through an electrolytic capacitor.
  • the control unit includes a microcomputer.
  • the microcomputer performs anti-phase control for cutting off the power supply to the illumination load during the period of every half cycle of the AC voltage according to the dimming level set by the dimming operation unit.
  • Document 2 a two-wire anti-phase control device has been proposed as this type of light control device (for example, see Japanese Patent Application Publication No. 2011-238353, hereinafter referred to as “Document 2”).
  • the 2-wire antiphase control device described in Document 2 includes a main current switching circuit, a dimming variable pulse delay circuit, and a DC power supply generation circuit.
  • the main current switching circuit includes a main current circuit and two MOSFETs connected in reverse series. Two MOSFETs connected in reverse series are connected in parallel with a series circuit of an AC power source and a lighting load.
  • the dimming variable pulse delay circuit is configured to determine the timing for discharging the gate charge of each MOSFET.
  • the DC power supply generation circuit is configured by an integration circuit of a resistor and a capacitor.
  • the direct current power generation circuit is configured to supply the direct current power generated at the voltage across the capacitor to the dimming variable pulse delay circuit.
  • the microcomputer of the control part in the light control apparatus described in the literature 1 carries out antiphase control of the illumination load. Therefore, in the light control device, when the absolute value of the AC voltage of the AC power supply is other than zero, the switch unit is switched from the conductive state to the cut-off state, and the predetermined period of the period from the switch unit to the conductive state is cut off. In addition, the control power is stored in the electrolytic capacitor of the control power supply unit. Further, in the two-wire antiphase control device described in Document 2, the capacitor of the DC power supply generation circuit is charged in the entire period until each MOSFET changes from the cutoff state to the conductive state.
  • the dimming device of Document 1 when a series circuit of an AC power source and a lighting load is connected between a pair of terminals, a smoothing circuit is provided in the lighting load. Depending on the conduction angle of the part, current may not flow to the lighting load, and the control power supply may not be sufficiently stored in the electrolytic capacitor. As a result, in the light control device, the operation of controlling the switch drive unit by the control unit may become unstable, and the lighting state of the illumination load may not be maintained.
  • An object of the present invention is to provide a light control device capable of maintaining the lighting state of a lighting load more stably.
  • the light control device includes first and second terminals, a switch unit, an adjustment unit, a power supply unit, and a control unit.
  • the first and second terminals are configured such that a series circuit of an AC power source and a lighting load is connected therebetween.
  • the switch unit includes a normally-off type switching element connected between the first and second terminals.
  • the adjustment unit is configured to vary a conduction angle of the switch unit.
  • the power supply unit is connected between the first and second terminals, and includes a rectifier circuit, a constant voltage circuit, and a capacitor.
  • the rectifier circuit is configured to full-wave rectify the voltage between the first and second terminals.
  • the constant voltage circuit is configured to generate a DC voltage from the voltage that is full-wave rectified by the rectifier circuit.
  • the capacitor is configured to be charged by the constant voltage circuit.
  • the control unit is configured to control the switch unit by being supplied with electric power from the capacitor of the power supply unit, and includes a zero-cross detection circuit, a detection circuit, a control circuit, and a drive circuit.
  • the zero cross detection circuit is configured to detect a zero cross of a voltage between the first and second terminals when the series circuit is connected between the first and second terminals.
  • the detection circuit is configured to detect a voltage across the capacitor.
  • the control circuit is configured to generate a PWM signal having an on-duty ratio corresponding to the conduction angle obtained from the adjustment unit.
  • the drive circuit is configured to drive the switching element according to the PWM signal.
  • the control unit is configured to control the switch unit according to the conduction angle obtained from the adjustment unit so that the switching element is turned on and then cut off during an AC voltage half cycle of the AC power supply.
  • the control circuit further includes a determination circuit that determines whether a voltage across the capacitor detected by the detection circuit is less than a threshold value.
  • the control circuit detects the zero-crossing of the voltage between the first and second terminals by the zero-crossing detection circuit, and determines that the voltage across the capacitor has become equal to or higher than the threshold by the determination circuit.
  • the generation of a pulse for turning on the switching element is included, and the generation of the pulse is stopped when a time corresponding to the conduction angle has elapsed from the start of the generation of the pulse. ,It is configured.
  • the light control device 10 is, for example, a light control device.
  • the dimmer is configured to be attached to a mounting frame for an embedded wiring device.
  • the light control device 10 is configured to control the first and second terminals 1 and 2, the switch unit 3 electrically connected between the first and second terminals 1 and 2, and the switch unit 3.
  • a control unit 4, a power supply unit 5 configured to supply power to the control unit 4, and an adjustment unit 6 configured to vary the conduction angle (phase angle) of the switch unit 3 are provided.
  • the conduction angle of the switch unit 3 corresponds to a period during which the switch unit 3 is in a conduction state.
  • the power supply unit 5 is electrically connected between the first and second terminals 1 and 2.
  • the power supply unit 5 is a constant voltage source.
  • a series circuit of the AC power supply 30 and the illumination load 31 can be electrically connected between the first and second terminals 1 and 2.
  • the AC power supply 30 is, for example, a commercial power supply, and is used to apply an AC voltage Va to the illumination load 31 via the light control device 10.
  • the illumination load 31 is, for example, an LED illumination device.
  • the LED lighting device may be, for example, an LED bulb.
  • the dimmer 10 does not include the AC power supply 30 and the illumination load 31 as constituent requirements.
  • the LED light bulb is used as an LED lighting apparatus, it is not restricted to this.
  • the LED lighting device may be, for example, a downlight, a ceiling light, or the like.
  • the switch unit 3 includes a plurality (two in this embodiment) of normally-off type switching elements 7.
  • Each switching element 7 is, for example, an n-channel MOSFET (Metal
  • each switching element 7 is connected in reverse series by connecting the source electrodes to each other.
  • the light control apparatus 10 uses n channel MOSFET as each switching element 7, it is not restricted to this.
  • Each switching element 7 may be, for example, an IGBT (Insulated Gate Gate Bipolar Transistor).
  • the control unit 4 is configured to drive the illumination load 31 by control similar to reverse phase control or reverse phase control by controlling the switch unit 3.
  • each switching element 7 is turned on from the OFF state when the AC voltage Va of the AC power supply 30 is zero, and each switching element 7 is turned on when the AC voltage Va of the AC power supply 30 is other than zero. It means that the current flowing through the lighting load 31 (the power supplied to the lighting load 31) is controlled by turning it off.
  • each switching element 7 is turned on for a variable period (ON period) shorter than the half cycle from the start of each AC voltage half cycle, and from the end of the variable period. Blocked until the end of the half cycle.
  • the control unit 4 includes, for example, a microcomputer on which an appropriate program is mounted.
  • the program is stored in a memory provided in advance in the microcomputer.
  • the power supply unit 5 includes a rectifier circuit 12 configured to full-wave rectify the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2, a capacitor 14, and a DC voltage from a voltage rectified by the rectifier circuit 12. (Hereinafter referred to as “first DC voltage”) and a constant voltage circuit 13 configured to apply the first DC voltage to the capacitor 14.
  • the capacitor 14 is, for example, an electrolytic capacitor.
  • the rectifier circuit 12 is, for example, a diode bridge.
  • One of the pair of input ends of the diode bridge is electrically connected to the first terminal (first input terminal) 1, while the other is electrically connected to the second terminal (second input terminal) 2. It is connected.
  • One of the pair of output terminals in the diode bridge (positive output terminal in the example of FIG. 1) is electrically connected to the zero cross detection circuit 9.
  • a pair of output terminals of the diode bridge are electrically connected to the input part of the constant voltage circuit 13.
  • the constant voltage circuit 13 is, for example, a three-terminal regulator.
  • the input terminal and common terminal (ground terminal) of the three-terminal regulator are electrically connected to the positive output terminal and the negative output terminal of the diode bridge, respectively.
  • the positive electrode and the negative electrode of capacitor 14 (the positive output terminal and the negative output terminal of power supply unit 5) are electrically connected to the output terminal and the ground terminal of the three-terminal regulator, respectively.
  • the ground terminal of the three-terminal regulator is electrically connected to the source electrode of each switching element 7.
  • the dimmer 10 uses a three-terminal regulator as the constant voltage circuit 13, but is not limited thereto.
  • the constant voltage circuit 13 may be a DC-DC converter, for example.
  • the positive output terminal of the power supply unit 5 (the positive electrode of the capacitor 14) is electrically connected to the control unit 4. That is, the control unit 4 is configured to operate with power from the power supply unit 5 (voltage across the capacitor 14). Further, the positive output terminal of the power supply unit 5 (the positive electrode of the capacitor 14) is electrically connected to the adjustment unit 6.
  • the control unit 4 includes a drive circuit 8, a zero cross detection circuit 9, a detection circuit 21, and a control circuit 11.
  • the drive circuit 8 is configured to drive the two switching elements 7.
  • the zero cross detection circuit 9 is configured to detect a zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2.
  • the detection circuit 21 is configured to detect the voltage V2 across the capacitor 14.
  • the control circuit 11 is configured to supply a PWM (Pulse Width Modulation) signal S ⁇ b> 1 to the drive circuit 8.
  • the drive circuit 8 is configured to turn on and off each switching element 7 in accordance with the PWM signal S 1 from the control circuit 11. For this reason, the drive circuit 8 is electrically connected to the gate electrode of each switching element 7.
  • the drive circuit 8 is electrically connected to the positive output terminal of the power supply unit 5 (the positive electrode of the capacitor 14). Further, the drive circuit 8 is electrically connected to the source electrode of each switching element 7.
  • the zero cross detection circuit 9 is electrically connected to the positive output terminal of the power supply unit 5 (the positive electrode of the capacitor 14). Further, the zero cross detection circuit 9 is electrically connected to the control circuit 11. Further, the zero cross detection circuit 9 is electrically connected to the source electrode of each switching element 7. The zero cross detection circuit 9 is connected between a pair of output terminals of the rectifier circuit 12 (diode bridge). The zero cross detection circuit 9 detects the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 by detecting the zero cross of the voltage between the pair of output terminals of the rectifier circuit 12.
  • the detection circuit 21 is electrically connected to the positive output terminal of the power supply unit 5 (the positive electrode of the capacitor 14).
  • the detection circuit 21 is electrically connected to the control circuit 11. Furthermore, the detection circuit 21 is electrically connected to the source electrode of each switching element 7.
  • the detection circuit 21 is configured to detect the voltage V2 across the capacitor 14.
  • the control circuit 11 is electrically connected to the positive output terminal of the power supply unit 5 (the positive electrode of the capacitor 14) and the adjustment unit 6, respectively.
  • the control circuit 11 is electrically connected to the drive circuit 8. Furthermore, the control circuit 11 is electrically connected to the source electrode of each switching element 7.
  • control unit 4 may include, for example, a control IC (Integrated Circuit). Moreover, you may comprise the control part 4 combining a discrete component, for example.
  • the adjustment unit 6 includes a variable resistor 20 and an operation unit attached to the volume of the variable resistor 20.
  • the variable resistor 20 is configured to vary the resistance value for generating a DC voltage (hereinafter, “second DC voltage”) corresponding to the conduction angle of the switch unit 3.
  • the variable resistor 20 is, for example, a potentiometer having three terminals.
  • the potentiometer is used as a voltage divider. In the potentiometer, two terminals (hereinafter, a first terminal and a second terminal) are connected to both ends of the resistance element, and the remaining terminals (hereinafter, a third terminal) can be mechanically moved along the resistance element. Connected to sliding contact.
  • the first terminal of the potentiometer is electrically connected to the positive output terminal of the power supply unit 5 (the positive electrode of the capacitor 14).
  • the second terminal of the potentiometer is electrically connected to the negative output terminal (source electrode of each switching element 7) of the power supply unit 5.
  • the third terminal of the potentiometer is electrically connected to the control circuit 11.
  • the value of the second DC voltage (voltage value) is set by the resistance value of the variable resistor 20. That is, in the dimming device 10, the conduction angle of the switch unit 3 is adjusted by the resistance value of the variable resistor 20.
  • the plurality of second DC voltage values and the plurality of PWM signals S ⁇ b> 1 associated with the plurality of second DC voltage values are stored in the memory.
  • a data table including the duty ratio is stored.
  • the on-duty ratio is the ratio of the pulse width (on period) Ton to the pulse period PC.
  • the pulse period PC corresponds to an AC voltage half cycle of the AC power supply 30.
  • the control circuit 11 turns on the switching element 7 included in the PWM signal S1 (conducts the switch unit 3) at the time when the voltage V2 across the capacitor 14 becomes equal to or higher than the threshold value or after that.
  • the start times t1 and t11 of the on period Ton of the PWM signal S1 do not necessarily coincide with the start times t0 and t10 of the AC voltage half cycle of the AC power supply 30.
  • the maximum value among the plurality of second DC voltage values corresponds to the maximum value of the second DC voltage varied by the adjusting unit 6, and the minimum value among the plurality of second DC voltage values is determined by the adjusting unit 6. This corresponds to the minimum value of the variable second DC voltage.
  • the control circuit 11 is configured to determine the on-duty ratio of the PWM signal S1 corresponding to the value of the second DC voltage from the adjustment unit 6 based on the data table.
  • the control circuit 11 is configured to supply the drive circuit 8 with a PWM signal S1 whose on-duty ratio corresponds to the value of the second DC voltage. In short, the control circuit 11 is configured to supply the drive circuit 8 with the PWM signal S1 having an on-duty ratio corresponding to the conduction angle of the switch unit 3 set by the adjustment unit 6.
  • the data table is included in a plurality of PWM signals S1 respectively associated with a plurality of second DC voltage values and a plurality of second DC voltage values (for example, one-to-one). And a pulse width (ON period) of a pulse for turning on the switching element 7.
  • the control circuit 11 generates a PWM signal S1 having a pulse width corresponding to the conduction angle of the switch unit 3 whose cycle PC corresponds to the cycle of the AC voltage half cycle and whose ON period Ton is set by the adjustment unit 6. 8 is configured to supply to 8.
  • the resistance value of the variable resistor 20 is changed by operating the operation unit.
  • size of the conduction angle of the switch part 3 is changed by operating the said operation part.
  • variable resistor 20 In the light control device 10, a rotary potentiometer is used as the variable resistor 20.
  • the variable resistor 20 may be a linear potentiometer, for example.
  • the control circuit 11 includes a determination circuit 22 configured to determine whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 detected by the detection circuit 21 is less than a preset threshold value.
  • the determination circuit 22 is, for example, a comparator.
  • the threshold value is stored in the memory, for example. That is, the determination circuit 22 compares (continuously) the voltage V2 across the capacitor 14 with a threshold value.
  • the control circuit 11 After the control circuit 11 detects that the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9, and the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold, Generation of a pulse included in the PWM signal S1 for turning on the switching element 7 is started. For example, after the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value, the control circuit 11 detects the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 by the zero cross detection circuit 9.
  • control circuit 11 is configured to stop the generation of the pulse when a time corresponding to the conduction angle obtained from the adjusting unit 6 (on time Ton) has elapsed since the start of the generation of the pulse. ing.
  • FIG. 2 shows an example of the waveform of the AC voltage Va of the AC power supply 30 and the waveform of the PWM signal S1 from the control circuit 11.
  • the control circuit 11 detects when the zero-crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero-crossing detection circuit 9 and the voltage V2 across the capacitor 14 becomes equal to or higher than the threshold value.
  • the generation of a pulse included in the PWM signal S1 for turning on the switching element 7 (conducting the switch unit 3) is started.
  • the control circuit 11 stops the generation of the pulse included in the PWM signal S1 for turning on the switching element 7, and when both the first condition and the second condition are satisfied, It is configured to start generation of the next pulse.
  • the first condition is that the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9.
  • the second condition is that the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is greater than or equal to a threshold value.
  • Va on the vertical axis represents the AC voltage of the AC power supply 30.
  • S1 on the vertical axis in FIG. 2 represents the PWM signal from the control circuit 11.
  • Each horizontal axis in FIG. 2 represents time.
  • t0 and t10 represent times when the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9.
  • T1 and t11 in FIG. 2 represent the time when the voltage V2 across the capacitor 14 becomes equal to or higher than the threshold value.
  • the control circuit 11 starts generating a pulse for turning on the switching element 7 (making the switch unit 3 conductive) when the voltage V2 across the capacitor 14 becomes equal to or higher than the threshold value.
  • t1 and t11 also represent a point in time when the switch unit 3 is switched from the cutoff state to the conductive state.
  • T2 and t12 in FIG. 2 represent the time when the switch unit 3 is switched from the conductive state to the blocked state.
  • the determination circuit 22 once determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value, the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 from the point in time when the voltage V1 between the first and second terminals crosses zero.
  • switch part 3 changes from a cutoff state to a conduction state. That is, in the light control device 10, when the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value, the voltage V2 across the capacitor 14 exceeds the threshold value even if the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 crosses zero.
  • the switch unit 3 does not go from the cut-off state to the conductive state until In other words, in the light control device 10, when the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold, even if the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 crosses zero, the voltage V2 across the capacitor 14 exceeds the threshold. Since the switch unit 3 is in the cut-off state until the voltage becomes, the capacitor 14 is charged by the constant voltage circuit 13. Thereby, in the light modulation apparatus 10, when the switch part 3 changes from the interruption
  • the light control apparatus 10 it becomes possible to maintain the lighting state of the illumination load 31 more stably as compared with the light control apparatus of Document 1. Moreover, in the light modulation apparatus 10, since the lighting state of the illumination load 31 can be maintained more stably compared with the light modulation apparatus of literature 1, the kind of the illumination load 31 which can maintain a lighting state is increased. Is possible.
  • the determination circuit 22 detects the voltage across the capacitor 14 during a period after the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9 in an AC voltage half cycle with the AC power supply 30. It is preferably configured to determine whether V2 is less than a threshold value. When the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or greater than the threshold value in the AC voltage half cycle, the control circuit 11 uses the first and second terminals 1 and 2 as the start time of the next AC voltage half cycle. When the zero cross detection circuit 9 detects the next zero cross of the voltage V1 between two, it is preferable that the generation of a pulse included in the PWM signal S1 is started.
  • the control circuit 11 determines that the voltage across the capacitor 14 is detected by the determination circuit 22 immediately before the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9.
  • the generation of the pulse included in the PWM signal S1 is started when the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected.
  • the dimmer 10 detects the occurrence of a pulse after detecting that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold after the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected.
  • the switch unit 3 can be switched in the vicinity of the zero cross where the current flowing through the illumination load 31 is small compared to the case of starting the operation, it is possible to reduce the noise.
  • “When the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is greater than or equal to the threshold” means the time when the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is greater than or equal to the threshold, but is not limited thereto. . “When the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or greater than the threshold”, for example, from when the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or greater than the threshold until a predetermined period elapses. It may be a point in time. Similarly, “when the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals is detected” means the time point when the voltage V1 between the first and second terminals crosses zero, but is not limited thereto. “When the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals is detected” means, for example, a point in time from when the voltage V1 between the first and second terminals crosses zero until a predetermined period elapses. There may be.
  • the determination circuit 22 determines whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold (continuously). ) Preferably configured to determine.
  • the control circuit 11 is preferably configured to start generating a pulse included in the PWM signal S1 when the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or greater than the threshold value.
  • the determination circuit 22 determines whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold before the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9 (continuous). Preferably) is configured to determine. Further, when the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold before the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected, the zero cross detection circuit 9 It is preferable that the determination as to whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value is stopped after the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected. .
  • the control circuit 11 is configured to start generating a pulse included in the PWM signal S1 when the zero-cross detection circuit 9 detects a zero-cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2. It is preferable.
  • the period until the voltage V1 between the two terminals 1 and 2 crosses zero becomes longer. Since the capacitor 14 is charged during this period, in the above case, the voltage V2 across the capacitor 14 is greater than the threshold before the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected. It has become. Therefore, in the light control device 10, when the light control level of the illumination load 31 is low, the pulse for turning on the switching element 7 when the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected. Can be started.
  • the switch unit 3 can be switched from the cut-off state to the conductive state, and the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is increased. Compared to the case where the generation of a pulse is started after detecting that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold after the zero cross is detected, it is possible to reduce the noise.
  • an LED illumination device is used as the illumination load 31, but this is not a limitation.
  • the illumination load 31 may be, for example, an incandescent bulb.
  • the incandescent light bulb may be, for example, a halogen light bulb or a krypton light bulb.
  • the light control device 10 includes the first and second terminals 1 and 2, the switch unit 3, the adjustment unit 6, the power supply unit 5, and the control unit 4.
  • the first and second terminals 1 and 2 are configured such that a series circuit of the AC power supply 30 and the illumination load 31 is connected therebetween.
  • the switch unit 3 includes (at least one) normally-off type switching element 7 connected between the first and second terminals 1 and 2.
  • the adjustment unit 6 is configured to vary the conduction angle of the switch unit 3.
  • the power supply unit 5 is connected between the first and second terminals 1 and 2, and includes a rectifier circuit 12, a constant voltage circuit 13, and a capacitor 14.
  • the rectifier circuit 12 is configured to full-wave rectify the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2.
  • the constant voltage circuit 13 is configured to generate a DC voltage (first DC voltage) from the voltage that has been full-wave rectified by the rectifier circuit 12.
  • the capacitor 14 is configured to be charged by the constant voltage circuit 13.
  • the control unit 4 is configured to control the switch unit 3 by being supplied with power from the capacitor 14 of the power supply unit 5, and includes a zero-cross detection circuit 9, a detection circuit 21, a control circuit 11, and a drive circuit 8. ing.
  • the zero cross detection circuit 9 is configured to detect a zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 when the series circuit is connected between the first and second terminals 1 and 2.
  • the detection circuit 21 is configured to detect the voltage V2 across the capacitor 14.
  • the control circuit 11 is configured to generate a PWM signal S1 having an on-duty ratio (Ton / PC) corresponding to the conduction angle obtained from the adjustment unit 6.
  • the drive circuit 8 is configured to drive the switching element 7 in accordance with the PWM signal S1.
  • the control unit 4 switches the switching unit 3 so that the switching element 7 is turned on and then cut off during the AC voltage half cycle of the AC power supply 30 (see PC in FIG. 2). Is configured to control.
  • the control circuit 11 further includes a determination circuit 22 that determines whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 detected by the detection circuit 21 is less than a preset threshold value.
  • the control circuit 11 After the control circuit 11 detects that the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9, and the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold value, The generation of a pulse included in the PWM signal S1 for turning on the switching element 7 (conducting the switch unit 3) is started.
  • the control circuit 11 is configured to stop the generation of the pulse when the time corresponding to the conduction angle (on period Ton) elapses from the time when the generation of the pulse is started.
  • the control circuit 11 detects the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 by the zero cross detection circuit 9, and the voltage V2 across the capacitor 14 is detected by the determination circuit 22. After it is determined that the threshold value is exceeded, generation of a pulse included in the PWM signal S1 for turning on the switching element 7 is started. That is, in the dimming device 10 of the present embodiment, even after the control circuit 11 once determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value by the determination circuit 22, the zero-cross detection circuit 9 causes the first and second terminals.
  • the both-end voltage V2 becomes equal to or higher than the threshold value, and generation of a pulse included in the PWM signal S1 for turning on the switching element 7 is started. It is configured.
  • condenser 14 is the said.
  • a current flows through the illumination load 31 until the threshold value is exceeded, and this current can be supplied to the power supply unit 5.
  • the determination circuit 22 is in a period after the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9 in an AC voltage half cycle of the AC power supply 30. It is configured to determine whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value. In addition, when the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold value in the AC voltage half cycle, the control circuit 11 uses the first and second terminals as the start points of the next AC voltage half cycle. When the zero cross detection circuit 9 detects the next zero cross of the voltage between 1 and 2, the generation of the pulse included in the PWM signal S1 is started.
  • production of the pulse for turning on the switching element 7 is started immediately after the zero crossing of the voltage V1 between the 1st and 2nd terminals 1 and 2 is detected, for example. It becomes possible. Therefore, the dimmer 10 starts generating a pulse after detecting that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold after the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected. Compared with the case where it does, it becomes possible to shorten time from the time of detecting the zero crossing of the voltage V1 to the time of outputting a pulse from the control circuit 11.
  • the dimmer 10 generates a pulse after detecting that the voltage V2 across the capacitor 14 has exceeded the threshold after the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected. Since the switch unit 3 can be switched in the vicinity of the zero cross where the current flowing through the illumination load 31 is small compared to the case of starting, the noise can be reduced.
  • the determination circuit 22 determines whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value. It is comprised so that it may determine.
  • the control circuit 11 is configured to start generating a pulse included in the PWM signal S1 when the determination circuit 22 determines that the voltage across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold value.
  • the determination circuit 22 determines whether the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold before the zero-cross detection circuit 9 detects the zero-cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2. It is comprised so that it may determine. When the determination circuit 22 determines that the voltage V2 across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold value, the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9. It is configured to stop determining whether or not the voltage V2 across the capacitor 14 is less than the threshold value later.
  • the control circuit 11 detects that the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected by the zero cross detection circuit 9. Is detected, the generation of a pulse included in the PWM signal S1 is started.
  • the light control device 10 for example, when the light control level of the lighting load 31 is low, the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is zero-crossed from the time when the switch unit 3 is switched from the conductive state to the cut-off state. The period until is longer. Since the capacitor 14 is charged during this period, in the above case, the voltage V2 across the capacitor 14 is greater than the threshold before the zero crossing of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected. It has become. Therefore, in the light control device 10, when the light control level of the illumination load 31 is low, the pulse for turning on the switching element 7 when the zero cross of the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is detected. Can be started.
  • the switch unit 3 can be switched from the cut-off state to the conductive state, and the voltage V1 between the first and second terminals 1 and 2 is increased. As compared with the case where the generation of a pulse is started after detecting that the voltage across the capacitor 14 is equal to or higher than the threshold after the zero cross is detected, it is possible to reduce the noise.

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Abstract

　調光装置（１０）は、スイッチング素子（７）を含むスイッチ部（３）、制御部（４）、電源部（５）を備える。電源部（５）は、定電圧回路（１３）により充電されるコンデンサ（１４）を備える。制御部（４）は、駆動回路（８）、ゼロクロス検出回路（９）、検出回路（２１）、制御回路（１１）を備え、コンデンサ（１４）から電力を供給される。駆動回路（８）は、ＰＷＭ信号（Ｓ１）に従って、スイッチング素子（７）を駆動する。制御回路（１１）は、ゼロクロス検出回路（９）によりゼロクロスが検出され、コンデンサ（１４）の両端電圧（Ｖ２）が閾値以上になった後、ＰＷＭ信号（Ｓ１）に含まれる、スイッチング素子（７）をオンするためのパルスの発生を開始する。

Description

調光装置
　本発明は、照明負荷を調光する、すなわち照明負荷の光出力を調整するように構成される調光装置に関する。
　従来、照明負荷を調光するように構成される調光装置が知られている（例えば、日本国特許出願公開番号２０１３－１４９４９８参照、以下“文献１”という）。
　文献１に記載された調光装置は、一対の端子と、制御回路部と、制御回路部に制御電源を供給する制御電源部と、照明負荷の調光レベルを設定する調光操作部とを備えている。
　一対の端子間には、制御回路部および制御電源部それぞれが並列に接続されている。また、一対の端子間には、交流電源と照明負荷との直列回路が接続される。照明負荷は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子と、各ＬＥＤ素子を点灯させる電源回路とを備えている。電源回路は、ダイオードと電解コンデンサとの平滑回路を備えている。
　制御回路部は、照明負荷に供給する交流電圧を位相制御するスイッチ部と、スイッチ部を駆動するスイッチドライブ部と、スイッチドライブ部および制御電源部を制御する制御部とを備えている。
　制御電源部は、スイッチ部に並列に接続されている。制御電源部は、交流電源の交流電圧を制御電源に変換する。制御電源部は、制御電源を蓄積する電解コンデンサを備えている。
　制御部は、制御電源部から電解コンデンサを通じて制御電源が供給される。制御部は、マイクロコンピュータを備えている。マイクロコンピュータは、調光操作部で設定された調光レベルに応じて、交流電圧の半サイクル毎の期間途中で、照明負荷への給電を遮断する逆位相制御を行う。
　また、従来、この種の調光装置として、２線式逆位相制御装置が提案されている（例えば、日本国特許出願公開番号２０１１－２３８３５３参照、以下“文献２”という）。
　文献２に記載された２線式逆位相制御装置は、主電流スイッチング回路と、調光可変パルス遅延回路と、直流電源生成回路とを備えている。
　主電流スイッチング回路は、主電流回路と、逆直列接続された２つのＭＯＳＦＥＴとを備えている。逆直列接続された２つのＭＯＳＦＥＴは、交流電源と照明負荷との直列回路と並列に接続される。調光可変パルス遅延回路は、各ＭＯＳＦＥＴのゲート電荷を放電するタイミングを決定するように構成されている。直流電源生成回路は、抵抗とコンデンサとの積分回路により構成されている。また、直流電源生成回路は、コンデンサの両端電圧に生成された直流電源を調光可変パルス遅延回路に供給するように構成されている。
　文献１に記載された調光装置における制御部のマイクロコンピュータは、照明負荷を逆位相制御する。そのため、調光装置では、交流電源の交流電圧の絶対値がゼロ以外のときに、スイッチ部が導通状態から遮断状態となり、スイッチ部が遮断状態から導通状態となるまでの期間のうちの所定期間に、制御電源部の電解コンデンサに制御電源が蓄積される。また、文献２に記載された２線式逆位相制御装置では、各ＭＯＳＦＥＴが遮断状態から導通状態になるまでの全期間で、直流電源生成回路のコンデンサが充電される。
　しかしながら、文献１の調光装置では、交流電源と照明負荷との直列回路を一対の端子間に接続すると、照明負荷に平滑回路が設けられているため、スイッチ部が遮断状態のときに、スイッチ部の導通角によっては照明負荷に電流が流れない場合があり、電解コンデンサに制御電源が十分に蓄積されていない可能性がある。これにより、調光装置では、制御部によりスイッチドライブ部を制御する動作が、不安定になる可能性があり、照明負荷の点灯状態を維持できない可能性がある。
　本発明の目的は、照明負荷の点灯状態を、より安定して維持することが可能な調光装置を提供することにある。
　本発明の一態様の調光装置は、第１および第２端子と、スイッチ部と、調整部と、電源部と、制御部とを備える。前記第１および第２端子は、交流電源と照明負荷との直列回路が間に接続されるように構成される。前記スイッチ部は、前記第１および第２端子間に接続されたノーマリオフ型のスイッチング素子を備える。前記調整部は、前記スイッチ部の導通角を可変するように構成される。前記電源部は、前記第１および第２端子間に接続され、整流回路と、定電圧回路と、コンデンサとを備える。前記整流回路は、前記第１および第２端子間の電圧を全波整流するように構成される。前記定電圧回路は、前記整流回路により全波整流された電圧から直流電圧を生成するように構成される。前記コンデンサは、前記定電圧回路によって充電されるように構成される。前記制御部は、前記電源部の前記コンデンサから電力を供給されて前記スイッチ部を制御するように構成され、ゼロクロス検出回路と、検出回路と、制御回路と、駆動回路とを備える。前記ゼロクロス検出回路は、前記直列回路が前記第１および第２端子間に接続されたときに前記第１および第２端子間の電圧のゼロクロスを検出するように構成される。前記検出回路は、前記コンデンサの両端電圧を検出するように構成される。前記制御回路は、前記調整部から得られる前記導通角に対応するオンデューティ比のＰＷＭ信号を生成するように構成される。前記駆動回路は、前記ＰＷＭ信号に従って、前記スイッチング素子を駆動するように構成される。前記制御部は、前記調整部から得られる前記導通角に従って、前記交流電源の交流電圧半サイクルの間に、前記スイッチング素子が導通し次いで遮断するように、前記スイッチ部を制御するように構成される。前記制御回路は、前記検出回路により検出された前記コンデンサの両端電圧が閾値未満であるか否かを判定する判定回路をさらに備える。前記制御回路は、前記ゼロクロス検出回路により前記第１および第２端子間の電圧のゼロクロスが検出され、前記判定回路により前記コンデンサの両端電圧が前記閾値以上になったと判定された後、前記ＰＷＭ信号に含まれる、前記スイッチング素子をオンするためのパルスの発生を開始し、前記パルスの発生を開始した時点から前記導通角に対応する時間が経過した時点で、前記パルスの発生を停止するように、構成されている。
本実施形態の調光装置の回路図である。 本実施形態の調光装置に印加される交流電源の交流電圧の波形と、調光装置の制御回路からのＰＷＭ信号の波形とを示す図である。
　以下、本実施形態の調光装置１０について、図１および図２を参照しながら説明する。
　調光装置１０は、例えば、調光器である。調光器は、埋込型配線器具用の取付枠に取り付けられるように構成されている。
　調光装置１０は、第１および第２端子１，２と、第１および第２端子１，２間に電気的に接続されたスイッチ部３と、スイッチ部３を制御するように構成される制御部４と、制御部４に電力を供給するように構成される電源部５と、スイッチ部３の導通角（位相角）を可変するように構成される調整部６とを備えている。スイッチ部３の導通角は、スイッチ部３が導通状態である期間に相当する。
　第１および第２端子１，２間には、電源部５が電気的に接続されている。図１の例では、電源部５は定電圧源になっている。また、第１および第２端子１，２間には、交流電源３０と照明負荷３１との直列回路を電気的に接続することができる。交流電源３０は、例えば、商用電源であり、調光装置１０を介して照明負荷３１に交流電圧Ｖａを印加するのに使用されている。照明負荷３１は、例えば、ＬＥＤ照明装置である。ＬＥＤ照明装置は、例えば、ＬＥＤ電球であってもよい。なお、調光装置１０は、交流電源３０と照明負荷３１とを構成要件として含まない。また、調光装置１０では、ＬＥＤ照明装置としてＬＥＤ電球を用いているが、これに限らない。ＬＥＤ照明装置は、例えば、ダウンライト、シーリングライトなどであってもよい。
　スイッチ部３は、ノーマリオフ型のスイッチング素子７を複数（本実施形態では、２つ）備えている。各スイッチング素子７は、例えば、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。
　調光装置１０では、２つのスイッチング素子７，７が、互いのソース電極同士を接続して逆直列に接続されている。また、調光装置１０は、各スイッチング素子７としてｎチャネルＭＯＳＦＥＴを用いているが、これに限らない。各スイッチング素子７は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。
　制御部４は、スイッチ部３を制御することで、照明負荷３１を逆位相制御または逆位相制御に類似する制御で駆動するように構成されている。逆位相制御とは、交流電源３０の交流電圧Ｖａがゼロのときに各スイッチング素子７をオフ状態からオン状態にし、交流電源３０の交流電圧Ｖａがゼロ以外のときに各スイッチング素子７をオン状態からオフ状態にすることによって照明負荷３１に流れる電流（照明負荷３１に供給される電力）を制御することを意味する。逆位相制御の一具体例では、各スイッチング素子７は、各交流電圧半サイクルの開始時点からその半サイクルよりも短い可変期間（オン期間）の間、導通され、その可変期間の終了時点からその半サイクルの終了時点までの間、遮断される。
　制御部４は、例えば、適宜のプログラムが搭載されたマイクロコンピュータを含む。プログラムは、例えば、マイクロコンピュータに予め設けられたメモリに記憶されている。
　電源部５は、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１を全波整流するように構成される整流回路１２と、コンデンサ１４と、整流回路１２により全波整流された電圧から直流電圧（以下、「第１直流電圧」）を生成し、第１直流電圧をコンデンサ１４に印加するように構成される定電圧回路１３とを備えている。コンデンサ１４は、例えば、電解コンデンサである。
　整流回路１２は、例えば、ダイオードブリッジである。ダイオードブリッジにおける一対の入力端のうちの一方は、第１端子（第１入力端子）１と電気的に接続されている一方、他方は、第２端子（第２入力端子）２と電気的に接続されている。ダイオードブリッジにおける一対の出力端のうちの一方（図１の例では正極出力端子）は、ゼロクロス検出回路９と電気的に接続されている。ダイオードブリッジにおける一対の出力端は、定電圧回路１３の入力部と電気的に接続されている。
　定電圧回路１３は、例えば、３端子レギュレータである。３端子レギュレータの入力端子および共通端子（グランド端子）は、それぞれ、ダイオードブリッジの正極出力端子および負極出力端子と電気的に接続されている。コンデンサ１４の正電極および負電極（電源部５の正出力端子および負出力端子）は、それぞれ、３端子レギュレータの出力端子およびグランド端子と電気的に接続されている。また本実施形態では、３端子レギュレータのグランド端子は、各スイッチング素子７のソース電極と電気的に接続されている。なお、調光装置１０は、定電圧回路１３として３端子レギュレータを用いているが、これに限らない。定電圧回路１３は、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。
　電源部５の正出力端子（コンデンサ１４の正電極）は、制御部４と電気的に接続されている。つまり、制御部４は、電源部５からの電力（コンデンサ１４の両端電圧）で動作するように構成されている。また、電源部５の正出力端子（コンデンサ１４の正電極）は、調整部６と電気的に接続されている。
　制御部４は、駆動回路８と、ゼロクロス検出回路９と、検出回路２１と、制御回路１１とを備えている。駆動回路８は、２つのスイッチング素子７，７を駆動するように構成される。ゼロクロス検出回路９は、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスを検出するように構成される。検出回路２１は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２を検出するように構成される。制御回路１１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号Ｓ１を駆動回路８へ供給するように構成される。
　要するに、駆動回路８は、制御回路１１からのＰＷＭ信号Ｓ１に従って、各スイッチング素子７をオンおよびオフするように構成されている。このため、駆動回路８は、各スイッチング素子７のゲート電極と電気的に接続されている。また、駆動回路８は、電源部５の正出力端子（コンデンサ１４の正電極）と電気的に接続されている。さらに、駆動回路８は、各スイッチング素子７のソース電極と電気的に接続されている。
　ゼロクロス検出回路９は、電源部５の正出力端子（コンデンサ１４の正電極）と電気的に接続されている。また、ゼロクロス検出回路９は、制御回路１１と電気的に接続されている。さらに、ゼロクロス検出回路９は、各スイッチング素子７のソース電極と電気的に接続されている。ゼロクロス検出回路９は、整流回路１２（ダイオードブリッジ）の一対の出力端間に接続されている。ゼロクロス検出回路９は、整流回路１２の一対の出力端間の電圧のゼロクロスを検出することで、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスを検出する。
　検出回路２１は、電源部５の正出力端子（コンデンサ１４の正電極）と電気的に接続されている。また、検出回路２１は、制御回路１１と電気的に接続されている。さらに、検出回路２１は、各スイッチング素子７のソース電極と電気的に接続されている。検出回路２１は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２を検出するように構成される。
　制御回路１１は、電源部５の正出力端子（コンデンサ１４の正電極）および調整部６それぞれと電気的に接続されている。また、制御回路１１は、駆動回路８と電気的に接続されている。さらに、制御回路１１は、各スイッチング素子７のソース電極と電気的に接続されている。
　なお、調光装置１０では、制御部４にマイクロコンピュータを用いているが、これに限らない。制御部４は、例えば、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）を含んでもよい。また、制御部４は、例えば、ディスクリート部品を組み合わせて構成してもよい。
　調整部６は、可変抵抗器２０と、可変抵抗器２０のボリュームに取り付けられた操作部とを備えている。可変抵抗器２０は、スイッチ部３の導通角に対応する直流電圧（以下、「第２直流電圧」）を発生するための抵抗値を可変とするように構成されている。可変抵抗器２０は、例えば、３つの端子を備えたポテンショメータである。ポテンショメータは、分圧器として使用される。ポテンショメータは、２つの端子（以下、第１端子と第２端子）が抵抗素子の両端に接続され、残りの端子（以下、第３端子）が抵抗素子に沿って機械的に移動することができる摺動接点に接続されている。
　ポテンショメータの第１端子は、電源部５の正出力端子（コンデンサ１４の正電極）と電気的に接続されている。ポテンショメータの第２端子は、電源部５の負出力端子（各スイッチング素子７のソース電極）と電気的に接続されている。ポテンショメータの第３端子は、制御回路１１と電気的に接続されている。調光装置１０では、可変抵抗器２０の抵抗値によって、第２直流電圧の値（電圧値）が設定される。つまり、調光装置１０では、可変抵抗器２０の抵抗値によって、スイッチ部３の導通角の大きさが調整される。
　調光装置１０では、上記メモリに、複数の第２直流電圧の値と、その複数の第２直流電圧の値とそれぞれ（例えば１対１で）対応付けられた複数の、ＰＷＭ信号Ｓ１のオンデューティ比とを含むデータテーブルが、記憶されている。図２の例では、オンデューティ比は、パルス周期ＰＣに対するパルス幅（オン期間）Ｔｏｎの割合である。また、本実施形態では、パルス周期ＰＣは、交流電源３０の交流電圧半サイクルに対応する。ただし、後述するように制御回路１１は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上となった時点或いはそれ以降に、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンする（スイッチ部３を導通させる）ためのパルスの発生を開始するので、ＰＷＭ信号Ｓ１のオン期間Ｔｏｎの開始時点ｔ１，ｔ１１と、交流電源３０の交流電圧半サイクルの開始時点ｔ０，ｔ１０とは、必ずしも一致しない。複数の第２直流電圧の値のうち最大値は、調整部６によって可変される第２直流電圧の最大値に対応し、複数の第２直流電圧の値のうち最小値は、調整部６によって可変される第２直流電圧の最小値に対応する。制御回路１１は、データテーブルに基づいて、調整部６からの第２直流電圧の値に対応するＰＷＭ信号Ｓ１のオンデューティ比を決定するように構成されている。また、制御回路１１は、オンデューティ比が第２直流電圧の値に対応するＰＷＭ信号Ｓ１を、駆動回路８へ供給するように構成されている。要するに、制御回路１１は、調整部６により設定されたスイッチ部３の導通角に対応するオンデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ１を駆動回路８へ供給するように構成されている。
　別例において、データテーブルは、複数の第２直流電圧の値と、その複数の第２直流電圧の値とそれぞれ（例えば１対１で）対応付けられた複数の、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンするためのパルスのパルス幅（オン期間）と、を含む。制御回路１１は、その周期ＰＣが交流電圧半サイクルの周期に対応し且つそのオン期間Ｔｏｎが調整部６により設定されたスイッチ部３の導通角に対応するパルス幅のＰＷＭ信号Ｓ１を、駆動回路８へ供給するように構成されている。
　調光装置１０では、上記操作部が操作されることによって、可変抵抗器２０の抵抗値が変更される。言い換えれば、調光装置１０では、上記操作部が操作されることによって、スイッチ部３の導通角の大きさが変更される。
　なお、調光装置１０では、可変抵抗器２０としてロータリーポテンショメータを用いているが、これに限らない。可変抵抗器２０は、例えば、リニアポテンショメータであってもよい。
　制御回路１１は、検出回路２１により検出されたコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が予め設定された閾値未満であるか否かを判定するように構成される判定回路２２を備えている。判定回路２２は、例えば、コンパレータである。閾値は、例えば、上記メモリに記憶されている。つまり判定回路２２は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２を閾値と（継続的に）比較する。
　制御回路１１は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出され、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になったと判定された後、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を開始する。例えば制御回路１１は、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満であると判定された後には、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてからコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になった後、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンする（スイッチ部３を導通させる）ためのパルスの発生を開始するように構成されている。また、制御回路１１は、前記パルスの発生を開始した時点から調整部６から得られる導通角に対応する時間（オン時間Ｔｏｎ）が経過した時点で、前記パルスの発生を停止するように構成されている。
　図２に、交流電源３０の交流電圧Ｖａの波形と制御回路１１からのＰＷＭ信号Ｓ１の波形と、の一例を示す。図２の例では、制御回路１１は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された後にコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になった時点で、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンする（スイッチ部３を導通させる）ためのパルスの発生を開始するように構成されている。言い換えれば、制御回路１１は、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を停止した後において、第１の条件と第２の条件とがともに満たされた時点で、次のパルスの発生を開始するように構成される。第１の条件は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されるという条件である。第２の条件は、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上であると判定されるという条件である。
　図２中の縦軸のＶａは、交流電源３０の交流電圧を表している。図２中の縦軸のＳ１は、制御回路１１からのＰＷＭ信号を表している。図２中の各横軸は、時間を表している。図２中のｔ０，ｔ１０は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された時点を表している。図２中のｔ１，ｔ１１は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になった時点を表している。なお、図２の例では、制御回路１１は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になった時点で、スイッチング素子７をオンする（スイッチ部３を導通させる）ためのパルスの発生を開始するように構成されているので、ｔ１，ｔ１１は、スイッチ部３が遮断状態から導通状態になった時点も表している。図２中のｔ２，ｔ１２は、スイッチ部３が導通状態から遮断状態になった時点を表している。
　調光装置１０では、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満であると一旦判定された後には、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１がゼロクロスする時点からコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になった後、スイッチ部３が遮断状態から導通状態となる。つまり、調光装置１０では、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満の場合に、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１がゼロクロスしたとしても、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になるまでスイッチ部３が遮断状態から導通状態にならない。言い換えれば、調光装置１０では、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満の場合に、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１がゼロクロスしたとしても、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になるまでスイッチ部３が遮断状態であるため、コンデンサ１４が定電圧回路１３により充電される。これにより、調光装置１０では、スイッチ部３が遮断状態から導通状態になるとき、文献１に記載された調光装置に比べて、制御部４の動作を安定させることが可能となる。よって、調光装置１０では、文献１の調光装置に比べて、照明負荷３１の点灯状態を、より安定して維持することが可能となる。また、調光装置１０では、文献１の調光装置に比べて、照明負荷３１の点灯状態を、より安定して維持することができるので、点灯状態を維持できる照明負荷３１の種類を増やすことが可能となる。
　判定回路２２は、交流電源３０のある交流電圧半サイクルにおいて、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された後の期間に、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満であるか否かを判定するように構成されていることが好ましい。そして制御回路１１は、前記交流電圧半サイクルにおいて判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上と判定されていた場合、次の交流電圧半サイクルの開始時点として第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１の次のゼロクロスを、ゼロクロス検出回路９により検出したときに、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれるパルスの発生を開始するように構成されていることが好ましい。
　具体的には例えば、制御回路１１は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されたときの直前に、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧が閾値以上であると判定されていた場合、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスを検出したときに、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれるパルスの発生を開始するように構成されている。
　これにより、調光装置１０では、例えば、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上である場合に、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１がゼロクロスすると、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された直後（時点）に、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を開始することが可能となる。よって、調光装置１０では、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてからコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になったことを検出した後に、パルスの発生を開始する場合に比べて、電圧Ｖ１のゼロクロスを検出した時点から、制御回路１１からパルスが出力される時点までの時間を、短くすることが可能となる。しかして、調光装置１０では、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてからコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になったことを検出した後に、パルスの発生を開始する場合に比べて、照明負荷３１に流れる電流が少ないゼロクロス近傍でスイッチ部３をスイッチングさせることができるため、低ノイズ化を図ることが可能となる。「判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上と判定されたとき」とは、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上と判定された時点を意味するが、これに限らない。「判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上と判定されたとき」とは、例えば、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上と判定された時点から所定期間が経過するまでの間における時点であってもよい。同様に、「第１及び第２端子間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されたとき」とは、第１及び第２端子間の電圧Ｖ１がゼロクロスした時点を意味するが、これに限らない。「第１及び第２端子間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されたとき」とは、例えば、第１及び第２端子間の電圧Ｖ１がゼロクロスした時点から所定期間が経過するまでの間における時点であってもよい。
　判定回路２２は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された後に、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満であるか否かを（継続的に）判定するように構成されていることが好ましい。制御回路１１は、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値以上と判定されたときに、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれるパルスの発生を開始するように構成されていることが好ましい。
　判定回路２２は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出される前に、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満であるか否かを（継続的に）判定するように構成されていることが好ましい。また、判定回路２２は、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出される前にコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上であると判定していた場合、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された後にはコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満であるか否かの判定を停止するように構成されていることが好ましい。また、制御回路１１は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されたときに、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれるパルスの発生を開始するように構成されていることが好ましい。
　調光装置１０では、例えば、照明負荷３１の調光レベルが低い（照明負荷３１の明るさが相対的に暗い）場合、スイッチ部３が導通状態から遮断状態になった時点から第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１がゼロクロスする時点までの期間が長くなる。この期間にコンデンサ１４は充電されるため、上記の場合には、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出される前に、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値よりも大きくなっている。よって、調光装置１０では、照明負荷３１の調光レベルが低い場合、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されたときに、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を開始することが可能となる。そのため、調光装置１０では、例えば、照明負荷３１に流れる電流が小さいときに、スイッチ部３を遮断状態から導通状態にすることが可能となり、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてからコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になったことを検出した後にパルスの発生を開始する場合に比べて、低ノイズ化を図ることが可能となる。
　調光装置１０では、照明負荷３１としてＬＥＤ照明装置を用いているが、これに限らない。照明負荷３１は、例えば、白熱電球であってもよい。白熱電球は、例えば、ハロゲン電球、クリプトン電球などであってもよい。
　以上説明した本実施形態の調光装置１０は、第１および第２端子１，２と、スイッチ部３と、調整部６と、電源部５と、制御部４とを備える。第１および第２端子１，２は、交流電源３０と照明負荷３１との直列回路が間に接続されるように構成される。スイッチ部３は、第１および第２端子１，２間に接続された（少なくとも１つの）ノーマリオフ型のスイッチング素子７を備えている。調整部６は、スイッチ部３の導通角を可変するように構成される。電源部５は、第１および第２端子１，２間に接続され、整流回路１２と、定電圧回路１３と、コンデンサ１４とを備える。整流回路１２は、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１を全波整流するように構成される。定電圧回路１３は、整流回路１２により全波整流された電圧から直流電圧（第１直流電圧）を生成するように構成される。コンデンサ１４は、定電圧回路１３によって充電されるように構成される。制御部４は、電源部５のコンデンサ１４から電力を供給されてスイッチ部３を制御するように構成され、ゼロクロス検出回路９と、検出回路２１と、制御回路１１と、駆動回路８とを備えている。ゼロクロス検出回路９は、上記直列回路が第１および第２端子１，２間に接続されたときに第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスを検出するように構成される。検出回路２１は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２を検出するように構成される。制御回路１１は、調整部６から得られる導通角に対応するオンデューティ比（Ｔｏｎ／ＰＣ）のＰＷＭ信号Ｓ１を生成するように構成される。駆動回路８は、ＰＷＭ信号Ｓ１に従って、スイッチング素子７を駆動するように構成される。制御部４は、調整部６から得られる前記導通角に従って、交流電源３０の交流電圧半サイクル（図２のＰＣ参照）の間に、スイッチング素子７が導通し次いで遮断するように、スイッチ部３を制御するように構成されている。制御回路１１は、検出回路２１により検出されたコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が予め設定された閾値未満であるか否かを判定する判定回路２２をさらに備えている。制御回路１１は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出され、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値以上になったと判定された後、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンする（スイッチ部３を導通させる）ためのパルスの発生を開始するように構成されている。また、制御回路１１は、前記パルスの発生を開始した時点から、導通角に対応する時間（オン期間Ｔｏｎ）が経過した時点で、前記パルスの発生を停止するように構成されている。
　本実施形態の調光装置１０では、制御回路１１が、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出され、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値以上になったと判定された後、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を開始するように構成されている。つまり本実施形態の調光装置１０では、制御回路１１が、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値未満であると一旦判定された後でも、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてから前記両端電圧Ｖ２が前記閾値以上になった後、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれる、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を開始するように構成されている。これにより、本実施形態の調光装置１０では、例えば、交流電源３０と照明負荷３１との直列回路を第１および第２端子１，２間に接続する場合、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値以上になるまで照明負荷３１に電流が流れ、この電流を電源部５に供給することが可能となる。これにより、本実施形態の調光装置１０では、文献１の調光装置に比べて、制御部４の動作を安定させることが可能となり、照明負荷３１の点灯状態を、より安定して維持することが可能となる。
　一実施形態において、判定回路２２は、交流電源３０のある交流電圧半サイクルにおいて、ゼロクロス検出回路９により第１及び第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された後の期間に、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値未満であるか否かを判定するように構成されている。また、制御回路１１は、前記交流電圧半サイクルにおいて判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値以上と判定されていた場合、次の交流電圧半サイクルの開始時点として第１および第２端子１，２間の電圧の次のゼロクロスを、ゼロクロス検出回路９により検出したときに、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれるパルスの発生を開始するように構成されている。
　これにより、調光装置１０では、例えば、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された直後（時点）に、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を開始することが可能となる。よって、調光装置１０では、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてからコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になったことを検出した後にパルスの発生を開始する場合に比べて、電圧Ｖ１のゼロクロスを検出した時点から制御回路１１からパルスが出力される時点までの時間を、短くすることが可能となる。しかして、調光装置１０では、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてからコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値以上になったことを検出した後にパルスの発生を開始する場合に比べて、照明負荷３１に流れる電流が少ないゼロクロス近傍でスイッチ部３をスイッチングさせることができるため、低ノイズ化を図ることが可能となる。
　一実施形態において、判定回路２２は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された後に、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値未満であるか否かを判定するように構成されている。また、制御回路１１は、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧が前記閾値以上と判定されたときに、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれるパルスの発生を開始するように構成されている。
　一実施形態において、判定回路２２は、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出される前にコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値未満であるか否かを判定するように構成されている。また、判定回路２２は、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値以上であると判定していた場合、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出された後にコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値未満であるか否かの判定を停止するように構成されている。また、制御回路１１は、判定回路２２によりコンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が前記閾値以上であると判定されていた場合、ゼロクロス検出回路９により第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されたときに、ＰＷＭ信号Ｓ１に含まれるパルスの発生を開始するように構成されている。
　調光装置１０では、例えば、照明負荷３１の調光レベルが低い場合、スイッチ部３が導通状態から遮断状態になった時点から第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１がゼロクロスする時点までの期間が長くなる。この期間にコンデンサ１４は充電されるため、上記の場合には、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出される前に、コンデンサ１４の両端電圧Ｖ２が閾値よりも大きくなっている。よって、調光装置１０では、照明負荷３１の調光レベルが低い場合、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されたときに、スイッチング素子７をオンするためのパルスの発生を開始することが可能となる。そのため、調光装置１０では、例えば、照明負荷３１に流れる電流が小さいときに、スイッチ部３を遮断状態から導通状態にすることが可能となり、第１および第２端子１，２間の電圧Ｖ１のゼロクロスが検出されてからコンデンサ１４の両端電圧が閾値以上になったことを検出した後にパルスの発生を開始する場合に比べて、低ノイズ化を図ることが可能となる。

Claims (4)

  1. 　交流電源と照明負荷との直列回路が間に接続されるように構成される第１および第２端子と、
    　前記第１および第２端子間に接続されたノーマリオフ型のスイッチング素子を備えるスイッチ部と、
    　前記スイッチ部の導通角を可変するように構成される調整部と、
    　前記第１および第２端子間の電圧を全波整流するように構成される整流回路と、前記整流回路により全波整流された電圧から直流電圧を生成するように構成される定電圧回路と、前記定電圧回路によって充電されるように構成されるコンデンサとを備え、前記第１および第２端子間に接続される電源部と、
    　前記直列回路が前記第１および第２端子間に接続されたときに前記第１および第２端子間の電圧のゼロクロスを検出するように構成されるゼロクロス検出回路と、前記コンデンサの両端電圧を検出する検出回路と、前記調整部から得られる前記導通角に対応するオンデューティ比のＰＷＭ信号を生成するように構成される制御回路と、前記ＰＷＭ信号に従って、前記スイッチング素子を駆動するように構成される駆動回路とを備え、前記電源部の前記コンデンサから電力を供給されて前記スイッチ部を制御するように構成される制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、前記調整部から得られる前記導通角に従って、前記交流電源の交流電圧半サイクルの間に前記スイッチング素子が導通し次いで遮断するように前記スイッチ部を制御するように構成され、
    　前記制御回路は、前記検出回路により検出された前記コンデンサの両端電圧が閾値未満であるか否かを判定する判定回路をさらに備え、
    　前記制御回路は、
    　　前記ゼロクロス検出回路により前記第１および第２端子間の電圧のゼロクロスが検出され、前記判定回路により前記コンデンサの両端電圧が前記閾値以上になったと判定された後、前記ＰＷＭ信号に含まれる、前記スイッチング素子をオンするためのパルスの発生を開始し、
    　　前記パルスの発生を開始した時点から前記導通角に対応する時間が経過した時点で、前記パルスの発生を停止する
    　ように構成されている
    　ことを特徴とする調光装置。
  2. 　前記判定回路は、前記ゼロクロス検出回路により前記第１および第２端子間の電圧のゼロクロスが検出された後に、前記コンデンサの両端電圧が前記閾値未満であるか否かを判定するように構成され、
    　前記制御回路は、前記判定回路により前記コンデンサの両端電圧が前記閾値以上と判定されたときに、前記ＰＷＭ信号に含まれる前記パルスの発生を開始するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載の調光装置。
  3. 　前記判定回路は、
    　　前記ゼロクロス検出回路により前記第１及び第２端子間の電圧のゼロクロスが検出される前に、前記コンデンサの両端電圧が前記閾値未満であるか否かを判定し、
    　　前記コンデンサの両端電圧が前記閾値以上であると判定していた場合、前記ゼロクロス検出回路により前記第１および第２端子間の電圧のゼロクロスが検出された後に前記コンデンサの両端電圧が前記閾値未満であるか否かの判定を停止する
    　ように構成され、
    　前記制御回路は、前記判定回路により前記コンデンサの両端電圧が前記閾値以上であると判定されていた場合、前記ゼロクロス検出回路により前記第１および第２端子間の電圧のゼロクロスが検出されたときに、前記ＰＷＭ信号に含まれる前記パルスの発生を開始するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項２記載の調光装置。
  4. 　前記判定回路は、前記交流電源のある交流電圧半サイクルにおいて、前記ゼロクロス検出回路により前記第１及び第２端子間の電圧のゼロクロスが検出された後の期間に、前記コンデンサの両端電圧が前記閾値未満であるか否かを判定するように構成され、
    　前記制御回路は、前記交流電圧半サイクルにおいて前記判定回路により前記コンデンサの両端電圧が前記閾値以上と判定されていた場合、次の交流電圧半サイクルの開始時点として前記第１および第２端子間の電圧の次のゼロクロスを、前記ゼロクロス検出回路により検出したときに、前記ＰＷＭ信号に含まれる前記パルスの発生を開始するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載の調光装置。
     
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