(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己消弧型半導体素子と，この自己消弧型半導体素子に流れる電流を検出する電流検出器と，上記自己消弧型半導体素子を高周波スイッチングにより駆動させ，起動時所定時間内に流れる電流がリミッタのしきい値に達した時，上記自己消弧型半導体素子をオフする制御装置を有する調光ユニットを複数個備えた調光装置において，上記調光ユニットを負荷のランプの近傍に配置され，かつ，交流電源との配線が上記調光ユニットの入力近傍で分岐され，上記分岐点の近傍にコンデンサが設けられ，上記自己消弧型半導体素子のオフ時に放出する交流電源と上記分岐点までの配線インダクタンスのエネルギーを吸収する値に選ばれるコンデンサを有することを特徴とする調光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，劇場，ホテル，多目的ホールなどに使用される調光装置に関し，特にＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の自己消弧型半導体素子を用いた調光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の調光装置は，商用電源に逆並列接続されたサイリスタを接続し，このサイリスタを制御して，負荷のランプを制御していた。ところが，このサイリスタ制御による調光装置では，サイリスタの点弧時に電流が急激に流れるために，大きなノイズ電圧が発生する。このため，ノイズ電圧を低減させるために，商用電源のラインのリアクトルを設けていた。
【０００３】
ところで，サイリスタの点弧時に発生するノイズ電圧の影響を除くために，近年，図３に示すようにＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の自己消弧型半導体素子を用いた調光装置が採用されてきている。すなわち，図３において，４は調光装置を構成する調光ユニットで，その入力端子３１，３２に商用電源を受電する。３３，３４は出力端子で，負荷のランプ５が接続される。
【０００４】
入力端子３１と出力端子３３との間に自己消弧型半導体素子のＩＧＢＴ１１と１２とが逆方向に直列に接続されて設けられている。このＩＧＢＴ１１と１２と逆並列にそれぞれダイオード１３，１４が接続され，さらに，順方向に並列にサイリスタ１５と１６が設けられている。また，ＩＧＢＴ１１と１２の接続点と，ダイオード１３と１４の接続との間には，電流検出器１７が設けられている。１８は調光装置の制御装置で，ＩＧＢＴ１１と１２に駆動信号を出力し，起動時の必要な時にはサイリスタ１５，１６に１〜２サイクルの短時間オンさせる信号を出力する。また，制御装置１８は電流検出器１７の検出信号が入力し，リミッタのしきい値と比較して，しきい値より大きくなると，ＩＧＢＴ１１，１２の駆動信号をオフさせている。なお，２１，２２及び２３，２４はＩＧＢＴ１１及び１２のサージ吸収用抵抗とコンデンサである。
【０００５】
今，入力端子３１の電位が，入力端子３２の電位より高い半サイクルの場合において，図４のαで示す制御角で，制御装置１８からＩＧＢＴ１１に高周波の駆動信号が入力すると，ＩＧＢＴ１１，電流検出器１７，ダイオード１４，負荷５に電流が流れて，負荷５に印加する電流は図４に示すように緩慢に立ち上がっていく。このため，ＩＧＢＴ１１のオン時にはノイズ電圧の発生がない。
【０００６】
ＩＧＢＴ１１，１２のオン時の電流を緩慢に行うことにより，従来サイリスタ制御の調光装置に設けられていたリアクトルを除くことができるとともに，低騒音化が可能となった。これにより，図６に示すように調光装置を調光ユニット４１，４２として，負荷５１，５２のランプの近傍に分散して配置しても，ランプ近くに置かれているマイク（図示しない）に集音されることもない。そして，ランプの近くに小型の調光ユニットを配置することにより，大型の調光装置が必要とした特別の設置スペースを設ける必要もなく，移動型のライブショーにも使用可能である。また，配線の電圧降下による明るさの低下やばらつきを抑えることができる。
【０００７】
ところが，負荷５が冷状態でＩＧＢＴ１１，１２に駆動信号が入力すると，負荷５が低インピーダンスのため，定常時の１０倍以上のラッシュ電流が流れる。このＩＧＢＴ１１，１２は従来の調光装置に使用されるサイリスタに比較して過電流耐量が小さいため，ＩＧＢＴが破損するという問題がある。
【０００８】
この起動時のラッシュ電流によるＩＧＢＴの破損を防止するために，ＩＧＢＴ１１，１２に流れる電流を電流検出器１７により検出し，この検出された信号を制御装置１８に内蔵するリミッタのしきい値Ｉ１と比較する。そして，図５に示すように所定時間Ｔ１内に検出信号がしきい値Ｉ１に達すれば，ＩＧＢＴ１１又は１２に出力していた駆動信号をオフさせる。この駆動信号のオフにより，ＩＧＢＴはオフし，ＩＧＢＴに流れていた電流はサージ吸収用抵抗とコンデンサを介して電流検出器１７，ダイオード１４，１３を流れ，電流検出器１７の検出信号は図５に示すように減少しついには０となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが，ランプ５１，５２が冷状態で２台の調光ユニット４１，４２を動作させ，ＩＧＢＴに流れる電流がほぼ同時のリミッタ値に達すれば，交流電源１から調光ユニット４１，４２までの配線による配線インダクタンス２により一方の回路の電流が他方の回路に流れ，図７のロに示すように他方の回路に過大電流が流れる電流移行現象が発生する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の調光装置は，自己消弧型半導体素子と，この自己消弧型半導体素子に流れる電流を検出する電流検出器と，上記自己消弧型半導体素子を高周波スイッチングにより駆動させ，起動時所定時間内に流れる電流がリミッタのしきい値に達した時，上記自己消弧型半導体素子をオフする制御装置を有する調光ユニットを複数個備えた調光装置において，上記調光ユニットを負荷のランプの近傍に配置され，かつ，交流電源との配線が上記調光ユニットの入力近傍で分岐され，上記分岐点の近傍にコンデンサが設けられたものである。
【００１１】
制御装置の高周波スイッチング信号により自己消弧型半導体素子を駆動して，電流の上昇を緩慢に立ち上げる。起動時，負荷ランプに流れるラッシュ電流が自己消弧型半導体素子に流れる電流として電流検出器により検出される。ランプが冷状態でこのラッシュ電流が所定時間内に流れる電流がリミッタのしきい値に達したとき，自己消弧型半導体素子をオフさせ，自己消弧型半導体素子を保護する。調光装置が自己消弧型半導体素子を有する調光ユニットを複数個備えて構成されており，一方の調光ユニットの消弧型半導体素子のオフ時には配線インダクタンスによる蓄積されたエネルギーを複数の調光ユニットが分岐される分岐点に設けられたコンデンサにより吸収し，消弧型半導体素子のオフ時に調光ユニットに過電流が流れるのを防止する。
【００１２】
請求項２記載の調光装置は，上記コンデンサが，  上記自己消弧型半導体素子のオフ時に交流電源と上記分岐点までの配線インダクタンスの放出するエネルギーを吸収する値に選ばれるコンデンサである。
【００１３】
交流電源と分岐点までの配線インダクタンスの蓄積エネルギーが自己消弧型半導体素子のオフ時に放出されるが，コンデンサがこのエネルギーを吸収する値に選ばれて，配線インダクタンスのエネルギーがコンデンサで吸収され，起動時，調光ユニットに過電流が流れるのを防止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の１実施の形態を示す。図１において調光装置は個別の調光ユニット４１，４２に分散され，調光ユニットは負荷のランプ５１，５２の近傍に配置されている。１は交流電源で，各調光ユニットの近傍で分岐されてそれぞれ個別の調光ユニットに接続される。３は分岐点Ａ，Ｂの近傍に設けられたコンデンサである。
【００１５】
この交流電源１から分岐点Ａ，Ｂまでの配線には，破線で示すように配線インダクタンス２がある。今，ランプが冷状態から調光ユニット４１，４２のＩＧＢＴをオンさせると，図２に示すように調光ユニット４１，４２の出力電流は上昇していく。
【００１６】
ここで，配線インダクタンス２のインダクタンスをＬ，調光ユニット４１，４２に流れる電流をＩとすると，調光ユニット４１，４２のＩＧＢＴの電流遮断による配線インダクタンス２のエネルギーＥＬは，（１／２）・Ｌｉ2となる。一方，コンデンサ３の容量をＣ，印加する電圧をＶとすれば，コンデンサ３にはエネルギーＥＣが（１／２）・ＣＶ2蓄積される。そして，この配線インダクタンスＬのエネルギーがコンデンサ３に放出される。これにより，調光ユニット４１，４２のＩＧＢＴが遮断したとき，それぞれ調光ユニットに流れる電流は，図２のイ，ロに示すようにほぼ同じ電流となる。
【００１７】
次に定量的な動作について説明する。例えば，容量が２ｋＷ２回路の調光ユニットを４ユニット１分岐として，１８分岐される調光装置において，交流電源の受電盤から分岐点まで１００ｍを３８ｍｍ2の電線で配線したとき，配線インダクタンス２は約２００μＨのインダクタンスを有する。そして，分岐点から分岐される調光ユニットまでの配線長さを５ｍ，調光ユニットから負荷のランプまでの配線長さを３ｍとする。そして，コンデンサ３を設けない場合，調光ユニットの電流バランスはなく，一方の調光ユニットにはリミッタ値の約２倍の過電流が流れる。これに対し，コンデンサ３に５０μＦを接続した時，一方の調光ユニットに流れる電流はリミッタ値の約１．３倍の過電流に抑制された。また，コンデンサ３に１００μＦを接続したとき，一方の調光ユニットに流れる電流はリミッタ値の約１．２５倍の過電流に抑制された。
【００１８】
また，コンデンサを分岐させるそれぞれの調光ユニットの入力にコンデンサを設けた場合，そのコンデンサを２０μＦ，４０μＦ，１００μＦと可変したが，リミッタ値を越えて過電流が流れることはなかった。
【００１９】
さらに，コンデンサを調光ユニットの５ｍ前に設けた場合，そのコンデンサを２５μＦに選定したとき，一方の調光ユニットに流れる電流は，リミッタ値の約１．２５倍の過電流に抑制された。
【００２０】
上記のように，分岐点Ａ，Ｂの近傍にコンデンサを設けることにより，配線インダクタンスの蓄積エネルギーがコンデンサに放出され，一方の調光ユニットに流れる過電流を抑制することができる。
【００２１】
上記実施の形態では，調光ユニット２にはＩＧＢＴを使用しているが，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ等の自己消弧型半導体素子にも適用される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のランプ近傍で分岐された調光装置では，起動時ラッシュ電流が流れて後，調光ユニットのＩＧＢＴをオフしたとき発生する配線インダクタンスの蓄積エネルギーがコンデンサに放出され，調光ユニットに流れる過電流を抑制することができる。これにより，調光ユニットの自己消弧型半導体素子の過電流に対する破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の調光装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の調光装置に流れる電流の特性図である。
【図３】本発明の調光装置に使用される調光ユニットの回路図である。
【図４】図３の動作説明図である。
【図５】図３の調光ユニットに流れる電流の特性図である。
【図６】従来の調光装置のブロック図である。
【図７】  図６の調光装置に流れる電流の特性図である。
【符号の説明】
１  交流電源
２  配線インピーダンス
３  コンデンサ
４，４１，４２  調光ユニット
５，５１，５２  負荷（ランプ）
１１，１２  ＩＧＢＴ
１３，１４  ダイオード
１５，１６  サイリスタ
１７  電流検出器
１８  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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