(57)【要約】【課題】設定調光率に基づいて光源を調光制御する調光制御装置において、位相制御により調光制御される光源を位相制御の場合と同じ設定調光率を基に振幅制御により調光制御できるようにする。【解決手段】調光制御装置１ａは、ゼロクロスを検出するゼロクロス検出部１１と、ゼロクロスと位相トリガ信号との時間差を基に設定調光率と略同じ調光率を求める設定部１３と、求めた調光率を基にオンデューティ比が制御される矩形波の制御電圧Ｖ２を生成する電圧制御部１４と、交流電圧Ｖ１と制御電圧Ｖ２を重畳させる電圧重畳部１５と、重畳出力電圧Ｖ３を平滑して正弦波の点灯電圧Ｖ４を調光制御信号として光源３に出力するフィルタ部１６とを備える。これにより、設定調光率に応じて交流電圧Ｖ１を振幅制御した調光制御信号が出力され、位相制御により調光制御される光源３を位相制御の場合と同じ設定調光率を基に振幅制御により調光制御することができる。【選択図】図１
2010097877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源により電力供給され、照明負荷の設定調光率を基に交流電圧の位相制御のタイミングを規定するトリガ信号が入力されて前記照明負荷に対する調光制御信号を出力する調光制御装置であって、
交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部により検出されたゼロクロスタイミングと前記トリガ信号の入力タイミングとの時間差を計測し、該時間差に基づいて調光率を求める制御部と、を備え、
前記制御部は、前記求めた調光率に応じて交流電圧を振幅制御した調光制御信号を出力することを特徴とする調光制御装置。
【請求項２】
調光率に基づく調光信号を送出する調光卓と、
前記調光卓からの調光信号を受けて交流電圧の位相制御用のトリガ信号を生成する調光盤制御部と、
前記調光盤制御部と組み合わせられ、前記トリガ信号を基に複数の照明負荷の各々に対する調光制御信号を出力する複数の調光制御装置と、
を有する照明システムであって、
前記調光制御装置の少なくとも１つは請求項１に記載の調光制御装置であることを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光率に基づく位相制御用のトリガ信号を基に照明負荷に対する調光制御信号を出力する調光制御装置と、それを用いた照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の調光制御装置を備えた照明システムとして、図７に示すようなスタジオ／舞台向け照明システムが知られている。この照明システムは、ユーザが設定した設定調光率に基づいて調光信号を出力する調光卓１０１と、調光信号を受信して求めた設定調光率を基に交流電圧の位相制御のタイミングを規定する位相トリガ信号を出力する調光盤制御部１０２と、この位相トリガ信号を受けて内蔵するトライアックにより交流電圧を位相制御する複数の調光制御装置１０３と、調光制御装置１０３から出力される位相制御信号により点灯制御される光源１０４とを備える。
【０００３】
ここでは、調光制御装置１０３は、図８（ａ）に示される交流電圧がトライアックに供給され、図８（ｂ）に示される位相トリガ信号が入力されると、図８（ｃ）に示されるように、位相トリガ信号の入力タイミングｔａ、ｔｂからそれぞれ交流電圧のゼロクロスｔ２、ｔ３までの位相制御信号を出力し、光源１０４を調光制御する。しかし、この位相型調光装置１０３は、構成は簡単であるが、半周期毎に１回ずつオン、オフを行うため、交流電力を光源１０４に円滑に供給することが困難であった。
【０００４】
これに対して、光源をより円滑に点灯制御する調光制御装置として、交流電源と光源との間に設けたスイッチング素子を調光率に基づく矩形波トリガでオンデューティ制御して交流電圧に矩形波が重畳された重畳電圧を形成し、この重畳電圧を平滑して得た正弦波の振幅制御信号で光源を調光制御する振幅型調光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この振幅型調光装置は、構成は複雑であるが、平滑された振幅制御信号により調光制御するので、光源を円滑に点灯制御することができる。この振幅制御による調光は、例えば、図９に示すように、オンデューティ比により変化する正弦波の振幅制御信号の振幅を調光率に対応して０〜１００％まで変化させればよい。
【０００６】
ところで、上記図７に示される照明システムにおいては、光源１０４を滑らかに点灯制御したい場合などに、調光制御装置１０３の１つ以上を上記振幅型調光装置に入れ替えて調光制御したいというニーズがある。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に示される振幅型調光装置においては、振幅制御信号を振幅制御するための矩形波トリガは、位相トリガ信号と信号波形が異なるため、位相トリガ信号を用いて振幅制御信号を出力することが困難であった。このため、位相制御により調光制御される光源を位相制御の場合と同じ設定調光率を基に振幅制御により調光制御することができなかった。従って、上記図７の照明システムにおいては、調光盤制御部１０２に振幅型調光装置を組み合わせて調光制御することができなかった。
【特許文献１】特開２００７−１２８６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、設定調光率に基づいて照明負荷を調光制御する調光制御装置において、位相制御により調光制御される照明負荷を位相制御の場合と同じ設定調光率を基に振幅制御により調光制御することができる調光制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、商用交流電源により電力供給され、照明負荷の設定調光率を基に交流電圧の位相制御のタイミングを規定するトリガ信号が入力されて前記照明負荷に対する調光制御信号を出力する調光制御装置であって、交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と、前記ゼロクロス検出部により検出されたゼロクロスタイミングと前記トリガ信号の入力タイミングとの時間差を計測し、該時間差に基づいて調光率を求める制御部と、を備え、前記制御部は、前記求めた調光率に応じて交流電圧を振幅制御した調光制御信号を出力するものである。
【００１０】
請求項２の発明は、調光率に基づく調光信号を送出する調光卓と、前記調光卓からの調光信号を受けて交流電圧の位相制御用のトリガ信号を生成する調光盤制御部と、前記調光盤制御部と組み合わせられ、前記トリガ信号を基に複数の照明負荷の各々に対する調光制御信号を出力する複数の調光制御装置と、を有する照明システムであって、前記調光制御装置の少なくとも１つは請求項１に記載の調光制御装置であるものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、位相制御用のトリガ信号とゼロクロスとの時間差により調光率が求められ、この調光率を基に交流電圧を振幅制御した調光制御信号を出力することができるので、位相制御により調光制御される照明負荷を位相制御の場合と同じ設定調光率に応じて振幅制御により調光制御することができる。従って、調光制御装置を入れ替えるだけで、位相制御信号を振幅制御信号に変換することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、位相制御用のトリガ信号に基づき位相制御又は振幅制御の調光制御信号をそれぞれ出力する調光制御装置を調光盤制御部に組み合わせたことにより、位相制御と振幅制御の両方式による照明負荷の調光制御を１つのシステムで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第１の実施形態に係る調光制御装置（以下、本装置という）について、図１乃至図５を参照して説明する。本装置１ａは、図１に示すように、交流電源２からの交流電圧Ｖ１のゼロクロスタイミング（ゼロクロスという）を検出するゼロクロス検出部１１と、位相トリガ信号が入力されるトリガ入力部１２と、ゼロクロスと位相トリガ信号の入力タイミングとの時間差を計測して調光率を求める設定部（制御部）１３と、求められた調光率に基づくオンデューティ比の矩形波からなる制御電圧Ｖ２を生成する電圧制御部（制御部）１４と、交流電圧Ｖ１と制御電圧Ｖ２を重畳させる電圧重畳部（制御部）１５と、電圧重畳部１５からの重畳出力電圧Ｖ３を平滑して正弦波の点灯電圧Ｖ４を出力するフィルタ部１６とを備える。
【００１４】
本装置１ａは、求めた調光率に応じて交流電圧Ｖ１を振幅制御した調光制御信号を出力して光源３（照明負荷）を点灯制御する振幅制御型の調光制御装置である。なお、電圧制御部１４及び設定部１３が行う各種制御処理は、ＣＰＵ等により具体化される。また、光源３には、白熱球、蛍光灯、ＬＥＤ等を使用することができる。
【００１５】
ゼロクロス検出部１１は、交流電源２から入力される正弦波の交流電圧Ｖ１のゼロクロスを検出する。このゼロクロスの検出は、交流電圧Ｖ１の正電圧時と負電圧時にそれぞれ動作するスイッチング回路を形成し、それらのスイッチング動作が切り替わるときを検出して行う。
【００１６】
トリガ入力部１２は、外部より入力される位相トリガ信号を設定部１３に送出する。この位相トリガ信号は、ユーザにより設定される光源３の設定調光率に基づき、トライアック等を用いて交流電圧を位相制御した調光制御信号を形成するためのトリガ信号であり、トライアックによる交流電圧の位相制御のタイミングを規定する。ここでは、位相トリガ信号のタイミングは、設定調光率に対応して交流電圧Ｖ１のゼロクロスとの時間差により規定されている。
【００１７】
設定部１３は、タイマ（不図示）を備え、ゼロクロスと位相トリガ信号のタイミングとの時間差を計測し、この時間差を基に設定調光率に対応する調光率を求める。電圧制御部１４は、設定部１３で求められた調光率を基にオンデューティ比が設定される矩形波の制御電圧Ｖ２を発生し、この制御電圧Ｖ２を電圧重畳部１５に加える。また、電圧制御部１４は、設定部１３で求められた調光率に基いて、制御電圧Ｖ２の矩形波のオンデューティ比を制御することにより光源３を点灯制御する。なお、オンデューティ比とは、パルスのオンとオフを周期的に切り替える際における１周期中のオンの期間の割合を言う。
【００１８】
電圧重畳部１５は、交流電源２より電力供給される半導体のスイッチング素子として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のトランジスタＱ１、Ｑ２を備える。なお、スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、及びダイオード等を使用できる。電圧重畳部１５は、トランジスタＱ１、Ｑ２により交流電圧Ｖ１と電圧制御部１４からの制御電圧Ｖ２とを重畳して、重畳出力電圧Ｖ３を出力する。
【００１９】
フィルタ部１６は、同じチョークコイルＬ１、Ｌ２と電解コンデンサＣ１を備えた低域通過フィルタからなる平滑フィルタであり、チョークコイルＬ１、Ｌ２は、それぞれトランジスタＱ１、Ｑ２の各エミッタに接続され、チョークコイルＬ１、Ｌ２の出力側の端子は、コンデンサＣ１で終端されている。このフィルタ部１６は、電圧重畳部１５からの重畳出力電圧Ｖ３を平滑し、光源３を点灯する点灯電圧Ｖ４を出力する。
【００２０】
上記本装置１ａにおいては、図２（ａ）に示すように、ゼロクロス検出部１１で交流電圧Ｖ１のゼロクロスｔ１〜ｔ３が検出され、図２（ｂ）に示すように、トリガ入力部１２に位相トリガ信号ｔａ、ｔｂが入力されると、設定部１３は、ゼロクロス（ｔ１〜ｔ３）と位相トリガ信号（ｔａ、ｔｂ）の入力タイミングとの時間差Ｔａ＝ｔ２−ｔａ（＝ｔ３−ｔｂ）を計測し、この時間差Ｔａに基づいて、設定部１３に備えられた記憶部（不図示）に予め記憶された時間差Ｔａと調光率の関係データより調光率を求める。このとき、電圧制御部１４により調光率に基づいて発生される制御電圧Ｖ２は、図３に示すように、調光率に対応したオンデューティ比を有する周期Ｔ０の矩形波として設定される。この矩形波のオンデューティ比は、求められた調光率に対応して変化される。
【００２１】
ここで、電圧重畳部１５における交流電圧Ｖ１と制御電圧Ｖ２との重畳と、これに基づく光源３の振幅制御信号の生成について、図４を参照して説明する。電圧重畳部１５のトランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタには、図４（ａ）に示される交流電圧Ｖ１が印加され、それらの各ベースには、電圧制御部１４で形成された図４（ｂ）に示される制御電圧Ｖ２が入力される。この結果、図４（ｃ）に示されるように、トランジスタＱ１、Ｑ２の各エミッタの出力電圧は、交流電圧Ｖ１の正弦波が制御電圧Ｖ２の矩形波によりオン、オフされた波形となり、交流電圧Ｖ１と制御電圧Ｖ２が重畳された重畳出力電圧Ｖ３となる。この重畳出力電圧Ｖ３は、フィルタ部１６に入力される。
【００２２】
フィルタ部１６に入力された重畳出力電圧Ｖ３は、重畳された矩形波がフィルタ部１６により平滑されて、フィルタ出力が交流波形の点灯電圧Ｖ４となる。この点灯電圧Ｖ４は、図４（ｄ）に示されるように、重畳出力電圧Ｖ３に重畳されている矩形波の周波数成分がフィルタ部１６の低域通過フィルタの特性により濾過されて低減され、滑らかな交流電圧波形となる。
【００２３】
このとき、電圧制御部１４は、設定部１３で設定された調光率に対応して、制御電圧Ｖ２の矩形波のオンデューティ比を変化させる。これにより、点灯電圧Ｖ４は、オンデューティ比に応じて交流電圧Ｖ１が振幅制御された調光制御信号（振幅制御信号という）となり、図４（ｅ）に示すように、調光率０〜１００％に応じて振幅が変化する振幅制御信号が得られる。
【００２４】
ここで、設定部１３で求められるゼロクロスと位相トリガ信号との時間差Ｔａと調光率の関係について、下記の表１を参照して説明する。表１は、予め決められた設定調光率と、トリガ信号とゼロクロス間の時間差とのを関係データを示し、この表１のデータは、設定部１３の記憶部に記憶されている。ここでは、電源周波数を５０Ｈｚ（半周期１０ｍｓｅｃ）とし、電源半周期における期間０〜１０ｍｓｅｃを調光率０〜１００％に対応させ、調光率が１％増す毎に０．０５ｍｓｅｃづつアップするように設定されている。この表１より、調光率は測定された時間差Ｔａから逆算して求められる。
【００２５】
【表１】
2010097877.tif 000003
【００２６】
また、下記の表２は、電圧制御部１４に備えられた記憶部（不図示）に予め記憶されている調光率と矩形波のオンデューティ比との関係データを示す。ここで、設定部１３で調光率が求められれば、この表２を基に電圧制御部１４により矩形波のオンデューティ比が設定され、設定されたオンデューティ比を持つ矩形波の制御電圧Ｖ２が生成される。この制御電圧Ｖ２により重畳されるパルス幅が制御された重畳出力電圧Ｖ３が出力されることにより、正弦波の点灯電圧Ｖ４の振幅をオンデューティ比により変化させることができ、求めた調光率に対応して光源３に対する振幅制御信号を出力することができる。
【００２７】
【表２】
2010097877.tif 000004
【００２８】
このように、本実施形態の調光制御装置１ａによれば、位相トリガ信号とゼロクロスの時間差Ｔａにより設定調光率と略同じ調光率を求めることができ、この求めた調光率に基づいて交流電圧を振幅制御した振幅制御信号を出力することができる。すなわち、設定調光率に基づく位相トリガ信号を基に、調光制御信号を出力することができる。これにより、調光制御装置を入れ替えるだけで、位相制御により調光制御される光源３を位相制御の場合と同じ設定調光率に応じて振幅制御により調光制御することができる。
【００２９】
次に、本発明における第２の実施形態に係る照明システムについて、図５及び図６を参照して説明する。本システムは、図５に示すように、複数の光源３と、ユーザが各光源３（３１，３２，・・・３ｎ）に対して設定する調光率を基に調光信号を送出する調光卓４と、入力された調光信号を基に各光源３に対する調光制御信号を出力する調光盤５とを備える。
【００３０】
調光盤５は、調光卓４からの調光信号を受けて各光源３に対応する位相トリガ信号を出力する調光盤制御部６と、調光盤制御部６と組み合わせられ、各位相トリガ信号を基に各光源３の各々に対する調光制御信号をそれぞれ出力する複数（ここでは、ｎ台）の調光制御装置１とを有する。
【００３１】
本システムは、ｎ台の調光制御装置１のうち、少なくとも１つは、前記第１の実施形態の振幅制御を行う振幅型の調光制御装置１ａとしたものであり、他は位相制御により調光制御する位相型の調光制御装置１ｂとしている。
【００３２】
調光卓４は、送出する調光信号として、例えば照明機材間のデータ通信を行うためのプロトコルであるＤＭＸ（Digital Multiplex）信号を用い、ユーザにより調光卓４の操作部（不図示）で指定された調光率をＤＭＸデータに変換したＤＭＸ信号を形成する。調光盤制御部６は、調光卓４から入力されるＤＭＸ信号よりＤＭＸデータを復号し、復号したＤＭＸデータに基づいて、調光制御装置１毎に位相トリガ信号を形成し、組み合わせられた調光制御装置１ａと調光制御装置１ｂにそれぞれ入力する。調光制御装置１ａは、位相トリガ信号が入力されると、前記図４（ｄ）に示された点灯電圧Ｖ４を出力する。
【００３３】
位相型の調光制御装置１ｂは、交流電圧のスイッチング素子としてトライアック（不図示）を有し、位相トリガ信号によりトライアックを制御して、図６に示すように、交流電圧が位相トリガ信号ｔａ、ｔｂの各タイミングからそれぞれゼロクロスｔ２、ｔ３までの位相期間でオンとなる位相制御信号を出力する。この位相制御信号により、光源３は位相制御により調光制御される。
【００３４】
本システムにおいては、調光盤制御部６からの各位相トリガ信号は、調光制御装置１ｂ及び入れ替えられた調光制御装置１ａにそれぞれ入力されることにより、例えば、調光制御装置１ａは、位相トリガ信号に基づき振幅制御信号を出力して光源３１を振幅制御により調光する。また、他の調光制御装置１ｂは、位相トリガ信号に基づき位相制御信号を出力して光源３２，・・３ｎを位相制御により調光する。
【００３５】
このように、本実施形態の照明システムによれば、振幅型の調光制御装置１ａと位相型の調光制御装置１ｂは互いに入れ替えても、設定調光率に基づく同じ位相トリガ信号により振幅制御信号と位相制御信号をそれぞれ出力することができるので、振幅制御と位相制御の両方の調光制御を１つのシステムで行うことができる。
【００３６】
なお、本発明は上記各種の実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。上記実施形態では、位相制御用のトリガ信号を基に設定調光率を求めて振幅制御信号を生成したが、この反対として、例えば、設定調光率に基づく振幅制御用のＰＷＭ信号を位相型の調光制御装置に送信して、この装置でＰＷＭ信号から求めた調光率を基に位相制御用のトリガ信号を発生して位相制御信号を生成することにより、位相制御により調光制御することもできる。また、第２の実施形態の照明システムにおいて、調光盤制御部に接続する振幅型の調光制御装置を１台としたが、複数台設けてもよい。また、調光盤制御部からの各調光制御装置への各位相トリガ信号の送出を複数の伝送線で行ったが、各位相トリガ信号を変調又は符号化して送受信することにより、１本の線路で伝送することもできる。また、調光卓からのＤＭＸ信号を無線等で各調光制御装置に直接伝送してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る調光制御装置の構成図。
【図２】（ａ）は上記装置における交流電圧のゼロクロスを示す図、（ｂ）は同位相トリガ信号を示す図。
【図３】上記装置の電圧制御部の制御電圧を説明する図。
【図４】（ａ）は上記装置における交流電圧波形を示す図、（ｂ）は同制御電圧波形を示す図、（ｃ）は同重畳出力電圧波形を示す図、（ｄ）は同点灯電圧波形を示す図、（ｅ）は同振幅制御信号を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る照明システムの構成図。
【図６】上記システムの調光制御装置の位相制御信号を示す図。
【図７】従来の照明システムの構成図。
【図８】（ａ）は上記システムの調光制御装置における交流電圧のゼロクロスを示す図、（ｂ）は同位相トリガ信号を示す図、（ｃ）は同位相制御信号を示す図。
【図９】上記システムの調光制御装置における振幅制御信号を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１  調光制御装置
１ａ  振幅型調光装置（調光制御装置）
１ｂ  位相型調光装置（調光制御装置）
２  商用交流電源
３  光源（照明負荷）
４  調光卓
５  調光盤（調光盤制御部、調光制御装置）
６  調光盤制御部
１１  ゼロクロス検出部
１２  位相トリガ入力部
１３  設定部（制御部）
１４  電圧制御部（制御部）
１５  電圧重畳部（制御部）
ｔ１、ｔ２  ゼロクロス（ゼロクロスタイミング）
ｔａ、ｔｂ  トリガ信号入力タイミング
Ｔａ  時間差
Ｖ１  交流電圧
【図１】
2010097877.tif 000005
【図２】
2010097877.tif 000006
【図３】
2010097877.tif 000007
【図４】
2010097877.tif 000008
【図５】
2010097877.tif 000009
【図６】
2010097877.tif 000010
【図７】
2010097877.tif 000011
【図８】
2010097877.tif 000012
【図９】
2010097877.tif 000013