(57)【要約】【課題】位相制御出力または入力される交流電圧値の少なくとも一方に基づいて導通位相を補正する第１の位相制御手段、調光信号に応じて交流電源電圧を位相制御する第２の位相制御手段の何れにも適用可能であり、光出力を調光信号に対応した所要のものにする。【解決手段】第１の位相制御手段２または第２の位相制御手段２´に対応して、電圧検出手段３２または導通位相検出手段３３の何れかを選択する。第１の位相制御手段２において、調光信号に基づく点弧位相から実際の点弧位相が補正されても、位相制御出力電圧値を検出して点灯手段３１の出力を制御する。第２の位相制御手段２´からの出力を供給される場合には選択手段３５により導通位相検出手段３２を有効にする。【選択図】図１
2014022161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相制御手段の出力を直流電力に変換して固体発光素子を点灯する出力可変の点灯手段と；
位相制御手段の出力電圧値を検出する電圧検出手段と；
位相制御手段の出力から導通位相を検出する導通位相検出手段と；
電圧検出手段が検出した出力電圧値または導通位相検出手段が検出した導通位相に応じて点灯手段の出力を変化させる出力制御手段と；
電圧検出手段および導通位相検出手段の内のいずれかを選択的に作用させる選択手段と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
調光信号に応じて交流電源電圧を位相制御するものであって、自己の位相制御出力および入力される電源電圧値の少なくとも一方の信号に基づいて調光信号に応じた点弧位相を補正する第１の位相制御手段と；
調光信号に応じて交流電源電圧を位相制御する第２の位相制御手段と；
第１または第２の位相制御手段の出力を直流電力に変換して固体発光素子を点灯する出力可変の点灯手段と；
第１または第２の位相制御手段の出力電圧値を検出可能な電圧検出手段と；
第１または第２の位相制御手段の出力から導通位相を検出可能な導通位相検出手段と；
電圧検出手段が検出した出力電圧値または導通位相検出手段が検出した導通位相に応じて点灯手段の出力を変化させる出力制御手段と；
第１の位相制御手段から位相制御出力を供給されるときには電圧検出手段を、第２の位相制御手段から位相制御出力を供給されるときには導通位相検出手段を作用させる選択手段と；
を具備してい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】
本発明の一実施形態は、位相制御手段を用いて固体発光素子を調光点灯する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード等の固体発光素子を調光点灯するものとして例えば特許文献１のものが提案されている。
【０００３】
特許文献１のものは、調光信号に応じた点弧位相で導通する位相制御手段を用いて発光ダイオードを調光点灯するものであって、位相制御手段の出力を整流平滑化するＤＣ電源部、このＤＣ電源部の出力を供給され発光ダイオードへの供給電力を制御するスイッチング回路を備えている。そして、位相制御手段の出力から点弧位相あるいは出力電圧値を検出して調光信号（調光レベル）を知得し、知得した調光信号に応じてスイッチング回路の出力を変化させるようになっている。
【０００４】
一方、従来の電球等を負荷とするような位相制御手段としては、調光信号に応じて交流電源電圧を単に位相制御して出力するものが知られている。また、他の位相制御手段として、電源電圧変動等を補償するものが提案されている。このような位相制御手段は、入力される交流電源電圧値または自己が位相制御した出力電圧値を検出して、位相制御出力が調光信号に応じた所定値になるように点弧位相を補正する。電球を負荷とする照明装置は、位相制御手段の出力をそのまま電球に供給するのが一般的であるから、交流電源電圧が変動したような場合でも負荷に対して調光信号が示す調光レベルに応じた電力を供給でき、負荷を所要の調光レベルで精度よく調光点灯できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０５７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、位相制御出力から調光レベル信号を抽出するものでは、上記のような点弧位相を補正する位相制御手段と補正しない位相制御手段との組合わせによっては、照明装置の光出力が所望のものにならない問題がある。
【０００７】
例えば、点弧位相を補正する位相制御手段に対して点弧位相を検出する形式の照明装置を接続すると、照明装置で検出される点弧位相は電源電圧変動等により補正された点弧位相となってしまう。このような補正された（調光信号に応じた点弧位相からずれた）点弧位相に基づいてスイッチング回路の出力を制御すると、調光信号に応じた光出力を得られなくなる。したがって、この場合には、位相制御手段の出力電圧値を検出する形式の照明装置とするのが好ましい。
【０００８】
また、点弧位相を補正しない位相制御手段に対して位相制御出力の電圧値（実効値または平均値）を検出する形式の照明装置を接続すると、電源電圧変動等により出力電圧値が変動した場合、電圧変動に追随して光出力が調光信号とは異なったものになってしまう。したがって、この場合には、点弧位相を検出する形式の照明装置とするのが好ましい。
【０００９】
このように、位相制御手段の形式に応じて、点弧位相または位相制御された出力電圧値を検出する形式の照明装置の内、どちらの検出形式の照明装置とすべきかの選択が必要である。
【００１０】
位相制御出力を一旦平滑化直流電圧に変換するとともに、位相制御出力から調光信号を得て固体発光素子を調光点灯する特許文献１のような照明装置のみが使用される環境であれば、例えば、点弧位相を補正しない位相制御手段のみとし、点弧位相を検出する形式の照明装置とすることで上記の問題を解決することが可能である。
【００１１】
しかし、例えばテレビスタジオ、舞台あるいはその他においては、電球を負荷とする照明装置および固体発光素子を負荷とする照明装置が混在して使用される場合がある。また、高精度の調光点灯が要求される箇所とそれほど精度が要求されない箇所とで、電球負荷を前提に、点弧位相を補正する位相制御手段と補正しない位相制御手段とが使い分けられる場合がある。したがって、固体発光素子を負荷とする照明装置がどの形式の位相制御手段に対応付けられるのか特定できず、上記の問題が生じてしまう。
【００１２】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、点弧位相（あるいは消弧位相）を補正する形式の位相制御手段または補正しない形式の位相制御手段の何れに対しても適合可能であり、かつ、調光信号に応じた所要の光出力を得ることが可能な固体発光素子を用いた照明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】
【００１３】
本発明における一実施形態の照明装置は、位相制御手段の出力を直流電力に変換して固体発光素子を点灯する点灯手段、位相制御手段の出力電圧値を検出する電圧検出手段、位相制御手段の出力から導通位相を検出する導通位相検出手段を有している。そしてさらに、電圧検出手段が検出した出力電圧値または導通位相検出手段が検出した導通位相に応じて点灯手段の出力を変化させる出力制御手段、電圧検出手段および導通位相検出手段の内の何れかを選択的に作用させる選択手段を有している。
【００１４】
本発明において、個体発光素子は代表的には発光ダイオードであるが、半導体レーザ、有機ＥＬ素子等他のものであってもよく、個数は１個以上幾つであってもよい。
【００１５】
点灯手段は、位相制御手段の出力を直流電力に変換し、この直流電力の固体発光素子への供給量を変化させる。したがって、点灯手段は、入力部に位相制御出力を整流平滑化する直流電源部を有する。また、固体発光素子への電力供給量を変化させる手段としてはその目的を達成できれば各種のものを適宜使用できる。例えば、スイッチング装置を有するＤＣ／ＤＣコンバータ、直流電源部からの直流電流をスイッチング装置等で制御する形式のもの、同じく供給電圧をパルス幅制御（ＰＷＭ）する形式のもの等により構成することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータの場合、昇圧チョッパ、降圧チョッパ、あるいは昇降圧チョッパ等を許容する。また、機能的には、負荷特性として定電圧特性、定電流特性あるいは定電力特性を有していてもよい。
【００１６】
位相制御手段としては、交流電圧の毎半サイクルの途中から導通して次の零クロス近傍で非導通になるいわゆる前切形位相制御、交流電圧の毎半サイクルの零クロス近傍から導通して途中で非導通になるいわゆる後切形位相制御、あるいは交流電圧の毎半サイクルの中間のみ導通するもの等が知られているが、本発明はいずれの位相制御手段にも適用可能である。
【００１７】
電圧検出手段は、位相制御手段からの交流電圧の毎半サイクルの出力電圧を実効値または平均値に変換して検出する方式あるいはその他の方式等を適宜採用して設計可能である。
【００１８】
導通位相検出手段は、位相制御手段が導通する位相あるいは導通している期間を検出するものである。例えば位相制御手段からの出力電圧である交流電圧の毎半サイクルの出力電圧波形の立上り（前切形位相制御）または立下り（後切形位相制御）位相を零クロス点からの時間を計測して検出する方式、毎半サイクルの電圧が発生している期間を計測して検出する方式、交流電圧の半サイクル期間から電圧零期間を差引いて検出する方式、あるいはその他の方式等を適宜採用して設計可能である。
【００１９】
出力制御手段は、例えば、点灯手段を構成するＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング装置、直流電流あるいは直流電圧をスイッチング制御するスイッチング装置のオンオフ時間や周期を制御する構成とすることができる。しかし、これらに限られるものではなく、点灯手段に対応して適宜出力を制御可能に構成可能である。
【００２０】
この出力制御手段および前記の電圧検出手段、導通位相検出手段の少なくとも一部をＩＣ、マイクロコンピューター、ディジタル・シグナルプロセッサーのような集積回路や演算処理装置を用いて構成可能である。
【００２１】
選択手段は、スイッチ等の操作により電圧検出手段または導通位相検出手段の何れかを選択するものであってもよいし、リモコン等遠隔操作により選択するものでもよい。また、交流電源の正常時の半サイクルの電圧波形と導通位相との関係を予め記憶していて、設置時に意図的に電源電圧を変動させ、このときに導通位相がどのように変化するかを判断して自動的に切換えて選択するようにしてもよい。このような構成は、前述のようにマイクロコンピューター、ディジタル・シグナルプロセッサーのような演算処理装置を用いる場合には容易に構成可能である。
【００２２】
また、選択的に作用させるとは、電圧検出手段または導通位相検出手段の検出動作自体を制御する場合、検出動作自体ではなく検出信号の出力制御手段への入力を制御する場合、出力制御手段内にて検出信号を選択する場合等の何れであってもよい。
【００２３】
本発明における一実施形態の照明装置は、位相制御手段の出力電圧値を検出する電圧検出手段および位相制御手段の出力から導通位相を検出する導通位相検出手段を有しており、これら両検出手段の内の何れかを選択的に作用させる選択手段を有しているから、導通位相を補正する形式の位相制御手段または導通位相を補正しない形式の位相制御手段と組合わされても、選択手段により電圧値または導通位相に応じて点灯手段の出力を制御可能となる。このため、どの形式の位相制御手段であっても、調光信号に応じた所要の光出力を得ることが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、導通位相を補正する位相制御手段および補正しない位相制御手段の何れにも対応可能であり、かつ、いずれの形式の位相制御手段と組合わせても調光信号に応じた所要の光出力を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態を示す回路図。
【図２】第２の位相制御手段の一例を示す回路図。
【図３】作用を説明するための波形図であり、（ａ）は交流電源電圧波形、（ｂ）は位相制御出力波形である。
【図４】調光信号と位相制御出力電圧値との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態を示す回路図である。１は例えば商用の交流電源であり、この交流電源１に第１の位相制御手段２が接続されている。第１の位相制御手段２は、サイリスタ、トライアック、あるいはその他のスイッチング素子にて構成される位相制御回路２１、調光信号に応じて位相制御回路２１の導通位相を制御する点弧回路２２を有している。すなわち、本実施形態は前切形の位相制御手段を示している。しかし、後切形の位相制御手段の場合では位相制御回路２１を零クロス近傍から導通させ、調光信号に応じた位相で位相制御回路２１を非導通にする消弧回路を用いることになる。
【００２８】
調光信号は例えば光源を０〜１００％の間で連続的あるいは段階的に調光するための信号で、例えば舞台、スタジオの調光操作卓から送信されるＤＭＸ信号（照明や舞台効果を制御する為の通信プロトコルＤＭＸ512）、直流レベル信号、フェーダ等の操作に応じて変化する電圧信号あるいは点弧回路２２に組込まれた可変抵抗を壁面等に設けられたボリュームの操作に応じて変化することにより得られる信号等である。
【００２９】
点弧回路２２は、入力されるあるいは自己が発生する調光信号に応じて点弧位相制御信号を位相制御回路２１に与える。例えば、点弧回路２２は、調光信号と出力電圧値（例えば実効値）との関係に係わる変換テーブルを保有している。この関係とは、図４に例示するように、０％〜１００％の調光レベルを示す調光信号に対する出力電圧値を対応付けているものである。なお、図４の例は、０％〜約３％の間は出力電圧が零で、その後出力電圧が立上るようにしている。また、図４の出力電圧カーブは、負荷の明るさ変化が低レベル期間では緩やかに立上る擬似的な指数関数カーブとなるように選定されている。
【００３０】
点弧回路２２では、入力される調光信号に応じて前記変換テーブルに従い、点弧位相を決定する。位相制御回路２１の出力側にはインダクタ２３が接続されている。このインダクタ２３は、位相制御電圧の立上りの緩和やリンギング抑制等に寄与する。
【００３１】
また、第１の位相制御手段２は位相制御回路２１の出力電圧を検出する電圧検出手段２４を有している。この電圧検出手段２４の検出信号は、点弧回路２２に入力されるようになっている。点弧回路２２は、この信号により、実際の位相制御出力が調光信号に対応したものとなるように点弧位相を補正する。したがって、電源電圧変動があっても、調光信号に対応した位相制御出力になる。電圧検出手段２４は、変圧器、抵抗分圧回路等により構成することができる。
【００３２】
照明装置３は、第１の位相制御手段２と２線で接続されており、点灯手段３１、電圧検出手段３２、導通位相検出手段３３、出力制御手段３４および選択手段３５を有している。点灯手段３１は、本実施形態においては全波整流装置３６およびＤＣ／ＤＣコンバータ３７を有している。なお、図示を省略したが、全波整流装置３６の出力側には平滑コンデンサ、アクティブフィルタ等の平滑手段が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、点灯する固体発光素子４の全負荷電圧に対応させて、降圧チョッパあるいは昇圧チョッパを用い得る。
【００３３】
電圧検出手段３２は、全波整流装置３６の入力電圧を整流した電圧あるいは出力の直流電圧を積分回路等を介して、位相制御装置２の出力電圧の実効値または平均値を検出する。
【００３４】
導通位相検出手段３３は、全波整流装置３６の入力波形あるいは出力の整流波形から第１の位相制御装置２の導通位相すなわち本実施形態では点弧位相を検出する。
【００３５】
出力制御手段３４は、電圧検出手段３２または導通位相検出手段３３の検出信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力を制御する。具体例としては、検出信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３７のスイッチング装置（図示省略）のオンデューティ（オン期間／１周期）を制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力が制御され、固体発光素子４の光出力が変化される。
【００３６】
選択手段３５は、前記電圧検出手段３２または導通位相検出手段３３を選択して何れか一方を有効に作用させる。例えば、これら電圧検出手段３２および導通位相検出手段３３の検出信号のいずれか一方を選択的に出力制御手段３４に入力させる。
【００３７】
図２は第２の位相制御手段２´の一例を示す回路図である。図２における第２の位相制御装置２´は図１のものに対して電圧検出手段２４を省略したものである。したがって、図１のものと同じ部分には同じ符号を付してある。なお、図２における点弧回路２２は、電圧検出信号に応じて点弧位相を補正する機能を有していなくてもよいのであるが、簡単化のために図１のものと同じ符号を付してある。また、図２における点弧回路２２は、調光信号に対応して点弧位相を決定する変換テーブルを有している。この変換テーブルの内容としては、図４のものと同じ考えで、調光信号に対して、０％〜約３％の間は出力電圧が零で、その後出力電圧が立上るようにし、負荷の明るさ変化が低レベル期間では緩やかに立上る擬似的な指数関数カーブとなるような出力電圧を出力する点弧位相関係とすることができる。
【００３８】
なお、図１では、一つの第１の位相制御手段２と一つの照明装置３との関係を示しているが、一つの第１の位相制御手段２に複数個の照明装置３を並列接続する形態、照明装置３および電球等他の負荷の照明装置を並列接続する形態でもよい。また、複数個の第１の位相制御手段２および第２の位相制御手段２´が交流電源１に接続され、それぞれに一個または複数個の照明装置３や他の負荷の照明装置が接続されている形態、照明装置３および他の負荷の照明装置が混在して接続されている形態でもよい。
【００３９】
つぎに、本実施形態の作用を図３を参照して説明する。
【００４０】
まず、照明装置３が図１のように、導通位相を自己の位相制御出力および入力される電源電圧値の少なくとも一方の信号に基づいて補正する形式の第１の位相制御装置２に接続される場合について説明する。この場合、選択手段３５により電圧検出手段３２の検出信号を出力制御手段３４に入力して、電圧検出信号が以下の制御に対して有効になるようにする。
【００４１】
第１の位相制御手段２および照明装置３が作動中において、交流電源１の電圧変動により、図３（ａ）中に破線で示すように電圧が低下することがある。なお、図３（ａ）の実線は正常時の電源電圧波形を示している。前記のように電源電圧が低下すると、調光信号に応じて位相制御した位相制御出力は、電圧正常時の出力よりも低下する。第１の位相制御手段２の電圧検出手段２４はこの低下した出力電圧を検出して点弧回路２２にこの検出信号を入力する。点弧回路２２では、調光信号に対応した電圧値と検出信号との対比によりその差を減少させるように点弧位相を補正する
この結果、実際の点弧位相は、図３（ｂ）に破線で示すように、電圧正常時（実線）よりも前の位相となる。
【００４２】
これにより、電球を負荷とする照明装置（図示省略）が第１の位相制御手段２から付勢されている場合には、電球負荷を調光信号に応じた電力で点灯でき、所要の明るさを得ることができる。
【００４３】
そして、照明装置３側では、選択手段３５により電圧検出手段３２が選択されているので、第１の位相制御手段２の出力電圧値に対応した検出信号が出力制御手段３４に入力される。出力制御手段３４では、例えば図４の関係の変換テーブルを保有することにより、出力電圧値から調光信号（調光レベル）を知ることができる。したがって、点弧位相が補正されているにも係わらず、位相制御出力電圧の実効値または平均値に応じて点灯手段３１の出力を制御できる。これにより、固体発光素子４を調光信号に応じた電力で点灯でき、所要の明るさを得ることができる。
【００４４】
これに対して、導通位相検出手段３３が選択されていると仮定すると、補正された点弧位相により、実際の調光信号とは異なる制御信号で点灯手段３１の出力を制御して、光出力を調光信号とは異なるものにしてしまう。
【００４５】
つぎに、第２の位相制御手段２´に接続する場合について説明する。この場合には、選択手段３５により導通位相検出信号が有効になるように、導通位相検出手段３３の検出信号を出力制御手段３４に入力する。
【００４６】
第２の位相制御手段２´の点弧回路２２は、電源電圧変動があっても点弧位相を補正することなく、調光信号に応じた位相で位相制御回路２１を点弧する。したがって、導通位相検出手段３３はこの点弧位相を検出して出力制御手段３４に入力する。これにより、出力制御手段３４は、例えば点弧回路２２と同様に調光信号と点弧位相との変換テーブルを有することにより、点灯手段３１を調光信号に応じた電力を出力するように制御する。
【００４７】
これに対して、電圧検出手段３２が選択されていると、点弧位相が同じでも電源電圧変動により電圧値が変化した分検出電圧値も変化して、出力制御手段３４は点灯手段３１の出力を調光信号とは異なったものとしてしまう。
【００４８】
なお、電球を負荷とする照明装置（図示省略）が第２の位相制御手段２´から付勢されている場合には、電球負荷には電源変動により電圧が増減した分供給電力が変動し、明るさも変動する。すなわち、第１の位相制御手段２に比して精度は劣ることになる。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施形態を中心に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、各種の変形を許容するものである。
【符号の説明】
【００５０】
１…交流電源、２…第１の位相制御手段、２´…第２の位相制御手段、３…照明装置、４…固体発光素子、３１…点灯手段、３２…電圧検出手段、３３…導通位相検出手段、３４…出力制御手段、３５…選択手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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