JP2003229295A - 位相制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】誘導成分や容量成分を有した照明負荷を制御す
る場合であっても、ノイズ低減用のリアクタンスやコン
デンサを搭載することなく、低ノイズ化が図れ、また発
熱を抑制することができる位相制御装置を提供すること
にある。 【解決手段】駆動制御回路２２はＣＰＵ等により構成さ
れ、トライアックＱ１が点弧導通される前にＩＧＢＴＱ
３を駆動制御する期間を設け、この期間を時間的に複数
区分して夫々においてＩＧＢＴＱ３のゲート端子に印加
する制御信号電圧を制御して、照明負荷ＬＯの両端電圧
を緩やかに立ち上げる期間Ｔ１を設定するようになって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明負荷への供給
電力を位相制御して調光を行う位相制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来照明点灯装置として、演出効果を得
るため、或いは省エネルギを目的として、白熱灯の点灯
電力を位相制御によって可変するものがあった。

【０００３】このような照明点灯装置には図１１に示す
ような一般的な位相制御装置が用いられている。この従
来の位相制御装置は、商用交流電源（以下交流電源と言
う）ＡＣと、白熱灯ＬＡとの直列回路を接続する２端子
構造となっており、前記直列回路にリアクタンスＬを介
して並列接続される双方向性３端子サイリスタ（以下ト
ライアックと言う）Ｑ１と、抵抗Ｒ１、可変抵抗Ｒ２と
コンデンサＣ１の直列回路から構成されトライアックＱ
１の両端間に接続された時定数回路及び、コンデンサＣ
１と可変抵抗Ｒ２の接続点とトライアックＱ１の制御端
たるゲート端子との間に接続されるダイアックＱ２、可
変抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１の直列回路の両端間に接続
され、両端電圧を一定に規制する定電圧ダイオードＺＤ
１、ＺＤ２の逆直列回路から成るトリガ回路Ｔとで構成
される。

【０００４】この回路では抵抗Ｒ１、可変抵抗Ｒ２を通
じて充電されるコンデンサＣ１の電圧がダイアックＱ２
のブレークオーバー電圧に達したときにダイアックＱ２
が導通してコンデンサＣ１の電荷をトライアックＱ１の
ゲート電流ｉとして放出し、トラックＱ１を点弧するよ
うになっている。

【０００５】ところでこれら位相制御装置では、トライ
アックＱ１により負荷である白熱灯ＬＡの負荷電流を直
接点弧導通させるので、交流電源ＡＣの位相角が９０度
付近では、非常に負荷電流が急峻な立ち上がりを示す。
そして点弧時のｄｉ／ｄｔが大きいので、高周波ノイズ
が発生する（１５０ＫＨｚ〜３０ＭＨｚ）。また、負荷
である白熱灯ＬＡでは急峻な負荷電流の影響によりフィ
ラメントが振動して音響ノイズを発生させる。

【０００６】その対策として、一般的な位相制御装置で
は、図１１，図１２に示すように白熱灯ＬＡと交流電源
ＡＣの直列回路間にコンデンサＣ２を、また白熱灯ＬＡ
と交流電源ＡＣの直列回路にリアクタンスＬを介してト
ライアックＱ１を接続することで、負荷電流の立ち上が
りをＬ成分により緩やかにしてノイズ発生を低減させて
いる。

【０００７】ところで従来例回路において、上記のノイ
ズのレベルをＩＥＣ基準等の規格値を満足するレベルま
で低減させるには、非常に大きなリアクタンスＬが必要
となり、そのため位相制御装置本体が非常に大型化す
る。またそのリアクタンスＬ自体から音響ノイズが発生
する或いは発熱するという問題もある。特に負荷容量の
大きな位相制御装置においては、顕著である。

【０００８】上記の問題の解決策として、最近では、位
相制御素子としてトライアックや逆阻止３端子サイリス
タ（以下サイリスタという）に代わってＭＯＳＦＥＴや
ＩＧＢＴやパワートランジスタ等の自己消弧型のスイッ
チ素子を用いた回路構成が特許第２５０７８４８号公報
や特許第２９２０７７１号公報に示されるように提案さ
れている。

【０００９】前者の回路構成では、所定の位相制御角で
スイッチ素子の制御端への信号を制御して緩やかにスイ
ッチングさせることにより、ノイズ発生を低減させるよ
うになっている。又後者の回路構成ではＲＰＣ（逆位相
制御方式）が採用されており、交流電源電圧のゼロクロ
スでスイッチ素子を導通させ、設定された位相角で緩や
かに遮断させることでノイズ発生を低減するようになっ
ている。

【００１０】しかし、両者に共通する問題として、ＩＧ
ＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチ素子のオン抵抗がトラ
イアックと比較して大きく、そのため放熱構造を大型に
する必要があり、結果位相制御装置が大型化するという
問題がある。一方同等のオン抵抗にする為には、スイッ
チ素子自身を大型にする必要があり、かつ大型化に伴い
非常に高価になってしまうという欠点がある。

【００１１】上記のような問題を解決するために、前記
のＭＯＳＦＥＴ等とトライアック（或いはサイリスタ）
との複合された位相制御技術が提案されている。この技
術は例えばトライアックを点弧させる前にＩＧＢＴ或い
はＭＯＳＦＥＴを制御回路によりリニア動作させて、そ
の後にトライアックを点弧導通させるというソフトスイ
ッチングの方法であり、ＩＧＢＴ或いはＭＯＳＦＥＴが
投入される時間が短くすることができるので、これらス
イッチ素子として大型化で高価格なものを使用すること
なく、ノイズ発生を低減させることが可能となる。ま
た、リアクタンスＬが不用となるので発熱や音響ノイズ
を防止することができる。

【００１２】このような技術を更に発展させてノイズの
低減化と発熱防止化を両立させる為の位相制御の時分割
制御を本発明者らは提案している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のノイズ
の低減化及ぴ発熱の低減化以外に、近年、演出性或いは
省エネルギーを対象とした照明負荷には、白熱灯の他
に、低圧のハロゲンランプとこれを点灯させるための安
定器（銅鉄からなる降圧トランスや電子式の降圧トラン
ス）とを組み合わせた照明負荷や、調光可能型の電球型
蛍光灯負荷等があり、これら照明負荷を一般的な位相制
御装置で制御する場合には、ちらつきや、消灯や不点灯
の問題が発生する。

【００１４】第１に降圧トランスと低圧のハロゲンラン
プとからなる照明負荷や、電球型蛍光灯負荷の場合夫々
に備わっている安定器自身に誘導成分（Ｌ）や容量成分
（Ｃ）を有しており、従ってそのインダクタンス値や容
量値と、位相制御装置に内蔵されたノイズ低減用のリア
クタンスやコンデンサにより、サイリスタやトライアッ
クの点弧導通時に振動波形が発生し、照明負荷の主電流
に重畳する。その場合、主電流が大きい場合は問題が発
生しないが、小さい場合には、図１３（ａ）に示すよう
に振動成分により負荷電流がゼロクロスする。ところで
図１１に示すような一般の位相制御装置では、トライア
ックＱ１（或いはサイリスタ）を点弧導通させた後、ゲ
ート電流（ゲートパルス）ｉを図１３（ｂ）に示すよう
に切るようになっているので、ゼロクロスが生じて保持
電流以下となると、ターンオフしてしまう。その為にち
らつき動作が発生するという問題がある。

【００１５】通常の対策として、図１２に示すように主
電圧である交流電源ＡＣ側ではなく別電源回路からトリ
ガ回路Ｔに電源を供給し、そのトリガ回路Ｔからトライ
アックＱ１（或いはサイリスタ）にゲート電流（ゲート
パルス）ｉを与える時間を図１４（ｂ）に示すように長
くすることで負荷電流が図１４（ａ）に示すようにゼロ
クロスした場合でもターオフしないようにすることがで
きる。しかし、この構成によると長い時間数十ｍＡのゲ
ート電流ｉを流す必要があり、そのため電源回路の供給
能力を大きくする必要となるので、電源回路の大型化を
招くという問題があり、また電源回路の電圧を確保する
ために全点灯（最大点灯）させる際のオフ期間を長くと
らなければいけない、全点灯時の明るさが低下するとい
う問題が発生すると言う問題がある。

【００１６】第２に電球型蛍光灯負荷の場合には、蛍光
ランプを初期始動させるのに高い電圧が必要となるが、
位相制御装置の設定が最小位相制御角の位置に設定され
ている場合は、蛍光ランプが電圧不足で点灯しないとい
う問題がある。

【００１７】そのため全点灯した後に設定位置に戻すこ
とで位相制御動作を可能としている。しかし、この方法
では、最小付近に設定した状態での使用を主にしている
場合、その設定位置において電源スイッチによりオン／
オフ操作ができないという問題がある。

【００１８】また外光量によって光量を制御を行う場合
に、最小位相制御状態なった場合に、蛍光負荷の点灯装
置（安定器）が再点弧動作を維持できずに消灯してしま
うとう問題もある。

【００１９】この場合は、一旦電源をオフにし、再度電
流を確認しながら最小位相制御の設定値を微調整する必
要があり、使用者においては、最小付近の位相制御がで
きないということになる。

【００２０】本発明は、上述の点に鑑みて為された物
で、その目的とするところは、誘導成分や容量成分を有
した照明負荷を制御する場合であっても、ノイズ低減用
のリアクタンスやコンデンサを搭載することなく、低ノ
イズ化が図れ、また発熱を抑制することができ、しかも
位相制御制御電流が増加させることなく誤動作を防止す
ることができ、負荷が電球型蛍光灯であってもちらつき
が発生することなく、また使用者にとって快適な位相制
御が可能な位相制御装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに請求項１の発明では、交流電源と照明負荷との間に
挿入し、逆阻止若しくは双方向の３端子サイリスタから
なる第１のスイッチ回路と、自己消弧型スイッチ素子か
らなり、上記第１のスイッチ回路の両端に接続される第
２のスイッチ回路と、上記３端子サイリスタの点弧導通
及び自己消弧型スイッチ素子の駆動を制御する制御部と
を備えるとともに、上記照明負荷の調光レベルを設定す
る外部設定手段を付設し、上記制御部は位相制御動作時
に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応す
る位相角から時間的に分割した区間単位で上記自己消弧
型スイッチ素子を制御駆動して該自己消弧型スイッチ素
子を通じて上記照明負荷に印加される負荷電圧を緩やか
に上昇させる期間を設定し、この期間を経て上記３端子
サイリスタを点弧導通させた後上記自己消弧型スイッチ
素子の制御駆動を停止させる位相制御を行うことを特徴
とする。

【００２２】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、上記照明負荷が誘導成分若しくは容量成分又は両
成分を含む照明負荷であって、上記制御部が上記期間を
負荷電流が過渡状態から定常状態になるまでに要する期
間に設定することを特徴とする。

【００２３】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明において、上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷
電流検出手段を備え、上記制御部が負荷電流検出手段の
検出する負荷電流から上記照明負荷の過渡的な状態の変
化を検出して、この検出に基づいて上記期間を設定する
ことを特徴とする。

【００２４】請求項４の発明では、請求項１乃至３の何
れかの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出
する負荷電流検出手段を備え、上記制御部が負荷電流検
出手段の検出する負荷電流のサイクル毎の積分値を求め
るとともに、該積分値から上記照明負荷に供給する実効
電力を算出する機能を備え、この実効電力から上記外部
設定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角
を設定することを特徴とする。

【００２５】請求項５の発明では、請求項１乃至４の何
れかの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出
する負荷電流検出手段を備え、上記制御部が照明負荷の
印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上
記期間を開始するとともに上記負荷電流検出手段の負荷
電流の検出の有無を判断し、負荷電流の検出が無いとき
に照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷で
あると判断するテストモード動作機能を備え、このテス
トモード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明
負荷に最大電力を供給する位相角で位相制御を行った後
に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応す
る上記位相角の位相制御へ移行することを特徴とする。

【００２６】請求項６の発明では、請求項１乃至５の何
れかの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出
する負荷電流検出手段を備え、上記制御部が照明負荷の
印加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上
記期間を開始し、上記負荷電流検出手段が検出する負荷
電流が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含
む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を
備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断し
たときに、照明負荷に位相制御開始の位相角を順次増大
させる位相制御を行い、負荷電流検出によって蛍光灯負
荷の点灯が確認された後に、上記外部設定手段で設定さ
れた調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行
することを特徴とする。

【００２７】請求項７の発明では、請求項１乃至６の何
れかの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出
する負荷電流検出手段を備え、上記制御部が上記負荷電
流検出手段から出力される負荷電流波形の各サイクルに
おける波形を毎サイクル記憶し、この記憶する負荷電流
波形が異常波形か否かを判断する機能を備え、異常波形
と判断された際に、位相制御を停止させることを特徴と
する。

【００２８】請求項８の発明では、請求項１乃至７の何
れかの発明において、上記制御部が上記外部設定手段が
設定可能な最小な調光レベルを、上記照明負荷の点灯状
態が維持できる位相角に対応させる機能を備えているこ
とを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施形態により説明
する。 （実施形態１）図１は本発明の実施形態の回路構成を示
しており、この実施形態回路は、交流電源ＡＣと照明負
荷ＬＯの直列回路に対して、トライアックＱ１からなる
第１のスイッチ回路を接続し、またトライアックＱ１の
両端間に交流電源入力端間を接続したダイオードブリッ
ジ回路１を介して自己消弧型のスイッチ素子であるＩＧ
ＢＴ（ＭＯＳＦＥＴでも良い）Ｑ３からなる第２のスイ
ッチ回路を接続し、これらスイッチ回路のトライアック
Ｑ１、ＩＧＢＴＱ３を制御する制御する制御部２と、照
明負荷ＬＯの照度比を調光レベルとして操作設定する外
部設定部３とを備えている。制御部２は、ダイオードブ
リッジ回路１の整流出力電圧を所定の直流電圧に変換し
て出力するとともに交流電源電圧のゼロクロス点を検出
する機能を備えた電源回路２１と、この電源回路２１か
ら電源供給を受けるとともにゼロクロス検出信号を受け
てトライアックＱ１、ＩＧＢＴＱ３の位相制御を行う駆
動制御回路２２とから構成されており、駆動制御回路２
２はＣＰＵ等により構成され、トライアックＱ１が点弧
導通される前にＩＧＢＴＱ３を駆動制御する期間を設
け、この期間を時間的に複数区分して夫々においてＩＧ
ＢＴＱ３のゲート端子に印加する制御信号電圧を制御し
（以下時分割制御と言う）、照明負荷ＬＯの両端電圧を
緩やかに立ち上げる期間Ｔ１を図２（ａ）に示すように
設定するようになっている。

【００３０】更に詳説すると駆動制御回路２２は外部設
定部３により設定される調光レベルに対応した導通位相
角を求め、この位相角に対応させてＩＧＢＴＱ３の駆動
を開始するととともに、ＩＧＴＢＱ３を飽和状態にスイ
ッチングさせた後、トライアックＱ１を点弧導通させて
導通期間Ｔ２を設定するようになっている。この場合Ｉ
ＧＢＴＱ３はトライアックＱ１が点弧導通した後オフさ
れ、またトライアックＱ１は流れる電流が交流電源電圧
のゼロクロス点付近で保持電流以下となったときにター
ンオフする。

【００３１】以上の動作を以後交流電源ＡＣの各半サイ
クル毎に繰り返して照明負荷ＬＯを設定された調光レベ
ルで調光する。

【００３２】ここで駆動制御回路２２では誘導成分や容
量成分を有した安定器を含む照明負荷ＬＯが接続される
場合には、ＩＧＴＢＱ３を駆動制御する期間Ｔ１を、負
荷電流が過渡状態から定常状態となるまでの期間に設定
する。

【００３３】而して本実施形態の構成によれば、誘導成
分、容量成分を有する安定器を照明負荷ＬＯに含んでい
ても、位相制御装置側の内部にノイズ低減用のコンデン
サやリアクタンスが存在しないため、振動電流が負荷電
流に重畳する共振時間を図２（ｂ）に示すように短縮す
ることができ、また負荷電流が定常状態となるまでの期
間Ｔ１では、ＩＧＢＴＱ３を通じて負荷電流を流すた
め、トライアックＱ１がゼロクロスによってターンオフ
する誤動作が発生することが本質的になく、従って誤動
作を防止するために、トライアックＱ１にゲート電流を
供給し続けるための制御用の電源回路無しで防止するこ
とができるという利点がある。またリアクタンスの発熱
や、主なる位相制御素子としてオン抵抗の小さいトライ
アックＱ１を用いるため、スイッチング損失による発熱
も少ない。 （実施形態２）本実施形態は図３に示すようにＩＧＢＴ
Ｑ３に直列に負椅電流を検出するための負荷電流検出用
のシャント抵抗Ｒ３を直列に接続しており、ＩＧＢＴＱ
３の駆動制御時に発生するシャント抵抗Ｒ３の両端電圧
からなる負荷電流検出信号を制御部２内の駆動制御回路
２２が取り込んで照明負荷ＬＯの過渡的な変化状態を検
出し、ＩＧＢＴＱ３を駆動制御する期間Ｔ１を決定する
ようにしている。尚その他の構成は図１と同じあるので
説明及び省略する。

【００３４】而して本実施形態では駆動制御回路２が振
動している負荷電流から照明負荷ＬＯの過渡的な変化状
態を検出してその時間に合わせてＩＧＢＴＱ３をスイッ
チングさせる所定期間Ｔ１を決定し、そのため誤動作し
ない制御範囲内で上述のような低ノイズ及び発熱の低減
を図ることができる。

【００３５】尚シャント抵抗Ｒ３の代わりに磁気検出セ
ンサ（ホールセンサ）や、カレントトランスを用いて負
荷電流を検出するようにしても良い。

【００３６】（実施形態３）本実施形態は、図３に示す
シャント抵抗Ｒ３等で検出される負荷電流のサイクル毎
の電流積算値を求めて負荷電流の実効電力を算出し、外
部設定部３でえ設定された調光レベル（照度比）に対し
て、自動的に位相制御を行う機能を駆動制御回路２２に
持たせた点に特徴がある。尚駆動制御回路２の機能とし
て実施形態２の駆動制御回路２の機能をも備えていても
良い。

【００３７】例えば照明負荷ＬＯが白熱灯の場合、低電
圧ハロゲンランプのように降圧のためのトランスからな
る安定器を含む場合、調光可能な電球型蛍光灯負荷の場
合によって夫々負荷電流の波形が相違する。

【００３８】例えば白熱灯の場合には図４の（イ）に示
すように全点灯時の負荷電流は正弦波となるが、内部に
コンデンサを含むようなインバータ負荷の場合にはコン
デンサの充電によって流れる負荷電流の波形が（ロ）の
ようになって、白熱灯の場合と位相角に対する流れる実
効電流値が異なり、その為にボリュームからなる外部設
定部３を構成している場合、その操作設定位置に対し
て、照明負荷ＬＯの種類が異なると、ボリューム操作量
（％）に対する照度比（％）の関係が図５に示すように
白熱灯の場合（イ）と、コンデンサを含む場合（ロ）と
相違するという問題があるが、本実施形態の場合照明負
荷ＬＯに流れる負荷電流の実効値を算出することで、外
部設定部３のボリュームの操作設定位置、言いかえれば
所定の調光レベルになるように自動的に上述の位相角で
制御することができるので、照明負荷ＬＯの種類が相違
した場合であっても外部設定部３のボリュームの設定位
置に対して、照明負荷ＬＯの種類に関わらず、同じ相対
的な明るさに設定することができるという利点がある。

【００３９】尚本実施形態の回路構成は図１を基本と
し、負荷電流検出素子としては図３に示すシャント抵抗
Ｒ３を用いているので、特に回路構成を示さない。ま
た、シャント抵抗Ｒ３の代わりに磁気検出センサ（ホー
ルセンサ）や、カレントトランスを用いて負荷電流を検
出するようにしても良い。

【００４０】（実施形態４）ところで、調光可能な電球
型蛍光灯負荷を照明負荷ＬＯとして用いる場合、初始動
時に蛍光ランプを点灯させるには、所定以上の電圧が必
要となるが、位相制御装置の外部設定部３の設定が最小
位相角に対応する調光レベル位置に設定されている場合
は、蛍光が点灯しないという問題がある。

【００４１】そこで本実施形態は図１の回路に、負荷電
流を検出する負荷電流検出素子として図３のようにシャ
ント抵抗Ｒ３を設け、制御部２の駆動制御回路２２の動
作モードとして、動作開始時に低電圧位相投入のテスト
モードＡを図６に示すように設定できるようにし、この
テストモード時において駆動制御回路２２が、上述の期
間Ｔ１、Ｔ２を設定してＩＧＢＴＱ３のスイッチング時
に発生するシャント抵抗Ｒ３で検出される負荷電流値の
有無から、照明負荷ＬＯが安定器を含む蛍光灯負荷であ
るか否かを判断するようになっている。

【００４２】つまり抵抗負荷である白熱灯と違い、蛍光
灯負荷の場合には点灯していない２次無負荷状態では安
定器の漏れ電流のみが流れ、主電流が流れないので、上
述の負荷電流検出によって接続されている照明負荷ＬＯ
が安定器を含む蛍光灯負荷であるか否かを自動的に判断
することができるのである。

【００４３】そして判断結果が蛍光灯負荷の場合には、
最大電力となる位相角で導通させる動作Ｂに移行して蛍
光灯負荷たる照明負荷ＬＯの蛍光ランプを確実に始動点
灯させ、始動後の次の動作Ｃにて外部から設定された調
光レベルに対する位相角による位相制御に移行させるの
である。

【００４４】而して、本実施形態によれば、確実に蛍光
ランプを点灯させた後に所定の位相制御に移行するた
め、蛍光ランプが点灯しないという問題を解決すること
ができ、白熱灯と同じ様に電球型蛍光灯負荷を調光させ
ることができる。

【００４５】尚シャント抵抗Ｒ３の代わりに磁気検出セ
ンサ（ホールセンサ）や、カレントトランスを用いて負
荷電流を検出するようにしても良い。

【００４６】また駆動制御回路２の機能として実施形態
２や３の機能の付加しても良い。 （実施形態５）上記実施形態４では電源投入時のテスト
モード動作で蛍光灯負荷と判断した場合に最大電力とな
る位相制御を行うようになっているが、本実施形態で
は、図７に示すようにテストモード動作Ａで蛍光灯負荷
と判断したときには位相角を図示するようにＢ１…Ｂ４
というように順次増大させて蛍光灯負荷の蛍光ランプを
始動点灯に至らしめ、負荷電流の検出から点灯したと判
断されると、次の動作Ｃにて外部設定部３で設定された
調光レベルに対する位相制御に移行させる機能を制御部
２の駆動制御回路２２に持たせる点に特徴がある。

【００４７】つまり実施形態４では照明負荷ＬＯが蛍光
灯負荷と判断した場合には最大電力となる位相角で制御
して始動点灯させ、その後設定された位相角で制御する
ので、設定されている位相が最小位相角の場合、電源投
入時に光量が大きく変化することになり、この大きな光
量変化は、ちらつきが発生した場合と同じ様に使用者に
不快感を抱かせる。特に演出を要求される用途で使用さ
れ場合には、その光量変化が問題となる。

【００４８】これに対して本実施形態では、電源投入時
には、蛍光灯が始動点灯できる最小の位相角で初期の始
動点灯を行うことができ、そのため光量の変化分を最小
にすることができ、使用者に不快感を与えることがなく
なるという利点がある。

【００４９】尚本実施形態の回路構成は図１に図３の構
成を組み合わせたものであるので、特にここでは図示し
ない。またシャント抵抗Ｒ３の代わりに磁気検出センサ
（ホールセンサ）や、カレントトランスを用いて負荷電
流を検出するようにしても良い。

【００５０】また駆動制御回路２の機能として実施形態
２や３の機能の付加しても良い。 （実施形態６）本実施形態は、図１の回路構成を基本と
して、図３で示す回路構成を組み合わせたものである
が、本実施形態の特徴は、制御部２の駆動制御回路２２
に、負荷電流の波形を各半サイクル毎に記憶し、予め登
録している基準波形或いは各サイクル毎の波形を比較す
ることで、異常な電流波形の発生の有無を検出する機能
を持たせ、異常な電流波形の発生があると位相制御を停
止させる機能と、電球型蛍光灯からなる照明負荷ＬＯを
接続する場合に、図８に示すように照明負荷ＬＯの点灯
後、ユーザーが外部設定部３のボリュームを照度比が小
さくなる方向に操作し、照明負荷ＬＯの印加電圧が点灯
維持電圧（点弧電圧）以下となって消灯したときに、そ
のときの電圧に対応する位相角を駆動制御回路２２が記
憶し、それ以後記憶した位相角以下を設定する外部設定
部３のボリュームの操作量があっても、当該位相角直前
の消灯しない位相角で照明負荷ＬＯの点灯を維持させる
ように、つまり消灯させないように制御する機能を持た
せたした点に特徴がある。

【００５１】而して照明負荷ＬＯに異常が発生した場合
は、位相制御装置側でその状態を把握することができな
いので、発熱による発火などの恐れがあるが、本実施形
態では、図９に示すように検出される負荷電流の波形を
駆動制御回路２２が設定された基本波形と比較は時間軸
上での前後の波形の差を比較し、例えば図８のＸのよう
な異常波形が検出された場合には位相制御を停止させる
ので安全性を確保することができる。また、照明負荷Ｌ
Ｏが電球型蛍光灯負荷の場合であれば、外部設定部３の
ボリュームが照度比を小さくなる方向に操作された際
に、点弧電圧以下となって蛍光ランプが消灯してしまう
という問題があるが、本実施形態では最初のボリューム
操作で消灯したことを記憶し、それ以降の動作に関して
は、その位相角よりも小さい位相角には設定されないの
で、以降の使用者が図１０に示すように上記の消灯する
照度比に相当する操作量までボリュームを操作したとし
ても点灯維持できる最小の照度比を確保する快適な位相
制御が行える。

【００５２】この点灯維持させる機能は上記の実施形態
１乃至５の何れに持たせても良い。、また駆動制御回路
２２の機能も実施形態１乃至５の何れに持たせても良
い。

【００５３】ところで上記各実施形態１乃至３ではトラ
イアックを用いた構成であるがサイリスタを用いた構成
であっても良い。

【００５４】

【発明の効果】請求項１の発明は、交流電源と照明負荷
との間に挿入し、逆阻止若しくは双方向の３端子サイリ
スタからなる第１のスイッチ回路と自己消弧型スイッチ
素子からなり、上記第１のスイッチ回路の両端に接続さ
れる第２のスイッチ回路と、上記３端子サイリスタの点
弧導通及び自己消弧型スイッチ素子の駆動を制御する制
御部とを備えるとともに、上記照明負荷の調光レベルを
設定する外部設定手段を付設し、上記制御部は位相制御
動作時に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに
対応する位相角から時間的に分割した区間単位で上記自
己消弧型スイッチ素子を制御駆動して該自己消弧型スイ
ッチ素子を通じて上記照明負荷に印加される負荷電圧を
緩やかに上昇させる期間を設定し、この期間を経て上記
３端子サイリスタを点弧導通させた後上記自己消弧型ス
イッチ素子の制御駆動を停止させる位相制御を行うの
で、導通開始時点では自己消弧型スイッチ素子の駆動に
よって負荷電圧を緩やかに立ち上がらせることがノイズ
の発生を抑えることができ、しかもその後自己消弧型ス
イッチ素子をオフさせ且つオン抵抗の小さい３端子サイ
リスタの点弧導通で負荷電流を流すので、発熱も抑える
ことができるという効果がある。

【００５５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記照明負荷が誘導成分若しくは容量成分又は両成
分を含む照明負荷であって、上記制御部が上記期間を負
荷電流が過渡状態から定常状態になるまでに要する期間
に設定するので、誘導成分や容量成分による振動電流が
流れる過度領域での誤動作を無くすことができ、そのた
め使用者が快適に位相制御することができるという効果
がある。

【００５６】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷電
流検出手段を備え、上記制御部が負荷電流検出手段の検
出する負荷電流から上記照明負荷の過渡的な状態の変化
を検出して、この検出に基づいて上記期間を設定するの
で、誤動作しない制御範囲内で低ノイズ化と発熱の低減
が図れるという効果がある。

【００５７】請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れ
かの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出す
る負荷電流検出手段を備え、上記制御部が負荷電流検出
手段の検出する負荷電流のサイクル毎の積分値を求める
とともに、該積分値から上記照明負荷に供給する実効電
力を算出する機能を備え、この実効電力から上記外部設
定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角を
設定するので、照明負荷の種類が相違しても外部設定部
の設定調光レベルに対応して同じ相対明るさに調光する
ことができるという効果がある。

【００５８】請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れ
かの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出す
る負荷電流検出手段を備え、上記制御部が照明負荷の印
加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記
期間を開始するとともに上記負荷電流検出手段の負荷電
流の検出の有無を判断し、負荷電流の検出が無いときに
照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であ
ると判断するテストモード動作機能を備え、このテスト
モード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負
荷に最大電力を供給する位相角で位相制御を行った後
に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応す
る上記位相角の位相制御へ移行するので、照明負荷が蛍
光灯負荷の場合、これを自動的に認識して確実に蛍光灯
負荷の蛍光ランプを点灯させる制御が行え、しかも点灯
後には所定の位相制御を行うので、使用者に操作上の煩
わしさを無くして快適な操作性を提供できるという効果
がある。

【００５９】請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れ
かの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出す
る負荷電流検出手段を備え、上記制御部が照明負荷の印
加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記
期間を開始し、上記負荷電流検出手段が検出する負荷電
流が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む
蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能を備
え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断した
ときに、照明負荷に位相制御開始の位相角を順次増大さ
せる位相制御を行い、負荷電流検出によって蛍光灯負荷
の点灯が確認された後に、上記外部設定手段で設定され
た調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移行す
るので、請求項５の発明の効果に加えて、蛍光灯負荷の
始動点灯させる位相角を点灯が可能な最小な位相角とす
ることができ、点灯時の光量の変化を最小に抑えること
ができ、使用者に不快感も与えないという効果がある。

【００６０】請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れ
かの発明において、上記照明負荷に流れる電流を検出す
る負荷電流検出手段を備え、上記制御部が上記負荷電流
検出手段から出力される負荷電流波形の各サイクルにお
ける波形を毎サイクル記憶し、この記憶する負荷電流波
形が異常波形か否かを判断する機能を備え、異常波形と
判断された際に、位相制御を停止させるので、異常時に
おける素子の発熱による発火などを未然に防げるという
効果がある。

【００６１】請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れ
かの発明において、上記制御部が上記外部設定手段が設
定可能な最小な調光レベルを、上記照明負荷の点灯状態
が維持できる位相角に対応させる機能を備えているの
で、外部設定部で立ち消えが起きる位相角に対応する調
光レベルを操作設定しても、立ち消えしない調光レベル
以下には設定されることがなく、そのため使用者にとっ
て快適な位相制御が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の回路構成図である。

【図２】同上の動作説明用波形図である。

【図３】本発明の実施形態２の要部の回路構成図であ
る。

【図４】本発明の実施形態３が解決しようとする課題の
説明図である。

【図５】同上の動作説明図である。

【図６】本発明の実施形態４の動作説明用波形図であ
る。

【図７】本発明の実施形態５の動作説明用波形図であ
る。

【図８】本発明の実施形態６の設定操作の説明図であ
る。

【図９】同上の動作説明用の波形図である。

【図１０】同上の動作説明図である。

【図１１】従来例の回路構成図である。

【図１２】別の従来例の回路構成図である。

【図１３】従来例の課題の説明用波形図である。

【図１４】別の従来例の課題の説明波形図である。

【符号の説明】

１ ダイオードブリッジ回路 ２ 制御部 ２１ 電源回路 ２２ 駆動制御回路 ３ 外部設定部 ＬＯ 照明負荷 ＡＣ 商用交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 之広 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 秋成 芳範 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 岡田 健治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 3K082 AA16 AA27 AA39 AA45 AA47 AA54 AA55 AA79 BA22 BA32 BA35 BA58 BD04 BD05 BD15 BD23 BD26 BD32 BE04 CA37 3K098 CC13 CC23 CC24 CC57 CC58 CC60 DD18 DD32 DD42 DD44 DD45 DD46 EE20 EE29 EE30 FF04 FF12 5H420 BB12 CC04 DD03 EA05 EA10 EA20 EA39 EA48 EB01 EB05 EB38 FF04 FF23 KK02 LL09

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源と照明負荷との間に挿入し、逆阻
   止若しくは双方向の３端子サイリスタからなる第１のス
   イッチ回路と、 自己消弧型スイッチ素子からなり、上記第１のスイッチ
   回路の両端に接続される第２のスイッチ回路と、 上記３端子サイリスタの点弧導通及び自己消弧型スイッ
   チ素子の駆動を制御する制御部とを備えるとともに、 上記照明負荷の調光レベルを設定する外部設定手段を付
   設し、 上記制御部は位相制御動作時に、上記外部設定手段で設
   定された調光レベルに対応する位相角から時間的に分割
   した区間単位で上記自己消弧型スイッチ素子を制御駆動
   して該自己消弧型スイッチ素子を通じて上記照明負荷に
   印加される負荷電圧を緩やかに上昇させる期間を設定
   し、この期間を経て上記３端子サイリスタを点弧導通さ
   せた後上記自己消弧型スイッチ素子の制御駆動を停止さ
   せる位相制御を行うことを特徴とする位相制御装置。
2. 【請求項２】上記照明負荷が誘導成分若しくは容量成分
   又は両成分を含む照明負荷であって、上記制御部は上記
   期間として負荷電流が過渡状態から定常状態になるまで
   に要する期間に設定することを特徴とする請求項１記載
   の位相制御装置。
3. 【請求項３】上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷
   電流検出手段を備え、上記制御部は、上記負荷電流検出
   手段の検出する負荷電流から上記照明負荷の過渡的な状
   態の変化を検出して、この検出に基づいて上記期間を設
   定することを特徴とする請求項１又は２記載の位相制御
   装置。
4. 【請求項４】上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷
   電流検出手段を備え、上記制御部は、上記負荷電流検出
   手段の検出する負荷電流のサイクル毎の積分値を求める
   とともに、該積分値から上記照明負荷に供給する実効電
   力を算出する機能を備え、この実効電力から上記外部設
   定手段で設定された調光レベルに対応する上記位相角を
   設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れ
   か記載の位相制御装置。
5. 【請求項５】上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷
   電流検出手段を備え、上記制御部は、上記照明負荷の印
   加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記
   期間を開始するとともに上記負荷電流検出手段の負荷電
   流の検出の有無を判断し、負荷電流の検出が無いときに
   照明負荷が安定器及び蛍光ランプを含む蛍光灯負荷であ
   ると判断するテストモード動作機能を備え、このテスト
   モード動作機能で蛍光灯負荷と判断したときに、照明負
   荷に最大電力を供給する位相角で位相制御を行った後
   に、上記外部設定手段で設定された調光レベルに対応す
   る上記位相角の位相制御へ移行することを特徴とする請
   求項１乃至４の何れか記載の位相制御装置。
6. 【請求項６】上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷
   電流検出手段を備え、上記制御部は、上記照明負荷の印
   加電圧が蛍光灯が始動しない低電圧となる位相角で上記
   期間を開始し、その時に負荷電流検出手段が検出する負
   荷電流が無いときに照明負荷が安定器及び蛍光ランプを
   含む蛍光灯負荷であると判断するテストモード動作機能
   を備え、このテストモード動作機能で蛍光灯負荷と判断
   したときに、照明負荷に位相制御開始の位相角を順次増
   大させる位相制御を行い、負荷電流検出によって蛍光灯
   負荷の点灯が確認された後に、上記外部設定手段で設定
   された調光レベルに対応する上記位相角の位相制御へ移
   行することを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の
   位相制御装置。
7. 【請求項７】上記照明負荷に流れる電流を検出する負荷
   電流検出手段を備え、上記制御部は、上記負荷電流検出
   手段から出力される負荷電流波形の各サイクルにおける
   波形を毎サイクル記憶し、この記憶する負荷電流波形が
   異常波形か否かを判断する機能を備え、異常波形と判断
   された際に、位相制御を停止させることを特徴とする請
   求項１乃至６の何れか記載の位相制御装置。
8. 【請求項８】上記制御部は、上記外部設定手段が設定可
   能な最小な調光レベルを、上記照明負荷の点灯状態が維
   持できる位相角に対応させる機能を備えていることを特
   徴とする請求項１乃至７の何れか記載の位相制御装置。