(57)【要約】【課題】外光の照度変化に対するトリガ位相の変化を抑制し、しかも、小型且つ低コストな照度センサスイッチを提供する。【解決手段】照度センサスイッチ１は、交流電源３の出力電圧の絶対値を検出する電圧検出回路６ａの出力に応じて交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間にオンするスイッチング要素ＳＷ２からなるトリガ制御手段６を備える。外光の照度に応じてオンオフするスイッチング素子ＳＷ１は、スイッチング要素ＳＷ２と直列に交流電源３の一端とトライアックＱ１のゲートとの間に挿入され、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング要素ＳＷ２との両方がオンの期間にトライアックＱ１がトリガされるように構成される。この構成により、トライアックＱ１がトリガされるのは交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間に抑制されるので、外光の照度変化に対するトリガ位相の変化が抑制される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷との間に挿入される３端子双方向サイリスタと、外光の照度に応じた出力電圧を発生する光起電力素子と、前記交流電源の両端間に挿入され前記光起電力素子の出力電圧に応じてオンオフすることによりトリガ信号を入切するトランジスタからなるスイッチング素子と、前記交流電源の出力電圧の絶対値が設定電圧以下である期間に前記トリガ信号が発生していると前記３端子双方向サイリスタをトリガするトリガ制御手段とを備えることを特徴とする照度センサスイッチ。
【請求項２】
前記交流電源の一端と前記３端子双方向サイリスタのゲートとの間の電圧を整流するダイオードブリッジが付加され、前記トリガ制御手段は、前記ダイオードブリッジの直流出力端間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路の検出結果を受けてオンオフする半導体スイッチからなるスイッチング要素とからなり、前記スイッチング要素と前記スイッチング素子との直列回路と前記電圧検出回路とが前記ダイオードブリッジの直流出力端間に並列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の照度センサスイッチ。
【請求項３】
前記電圧検出回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との直列回路と、第３の抵抗とトランジスタからなる検出用スイッチング素子との直列回路とが前記ダイオードブリッジの直流出力端間に並列に接続されて成り、前記検出用スイッチング素子の制御端子は前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との接続点に接続され、前記スイッチング要素の制御端子は前記第３の抵抗と前記検出用スイッチング素子との接続点に接続されることを特徴とする請求項２に記載の照度センサスイッチ。
【請求項４】
前記トリガ制御手段は、前記交流電源と負荷との間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路の検出結果を受けてオンオフする半導体スイッチからなるスイッチング要素とからなり、前記スイッチング要素と前記スイッチング素子とが前記前記交流電源の一端と前記３端子双方向サイリスタのゲートとの間に直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の照度センサスイッチ。
【請求項５】
前記電圧検出回路は、前記交流電源と前記負荷との間に夫々抵抗を介して挿入されるダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジの直流出力端間に接続される検出用抵抗とからなり、前記スイッチング要素はデプレション型のＭＯＳＦＥＴからなり、前記スイッチング要素におけるゲートは前記ダイオードブリッジの直流出力端の負極に接続されるとともにソースは前記ダイオードブリッジの直流出力端の正極に接続されることを特徴とする請求項４に記載の照度センサスイッチ。
【請求項６】
前記交流電源と前記負荷との間の電圧を整流するダイオードブリッジが付加され、前記トリガ制御手段は、発光ダイオードからなる入力用発光素子と、前記入力用発光素子に対して光結合されたフォトトライアックからなる出力用受光素子とを備えたフォトカプラからなり、前記フォトカプラはゼロクロス機能を有し、前記入力用発光素子は前記ダイオードブリッジの直流出力端間に前記スイッチング素子と直列に接続され、前記出力用受光素子は前記交流電源の一端と前記３端子双方向サイリスタのゲートとの間に接続されることを特徴とする請求項１に記載の照度センサスイッチ。
【請求項７】
交流電源と負荷との間に挿入される３端子双方向サイリスタと、外光の照度に応じた電圧を発生する光起電力素子と、前記光起電力素子の出力電圧に応じてオンオフするトランジスタからなるスイッチング素子と、前記交流電源を整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジの直流出力端間に発光用抵抗と直列に接続される発光ダイオードからなる検出用発光素子とを備え、前記スイッチング素子はオンである期間に前記３端子双方向サイリスタをトリガし、前記検出用発光素子は、前記光起電力素子に対して光結合され、且つ前記交流電源の出力電圧の絶対値が前記設定電圧を越えると前記スイッチング素子をオフにする光出力を前記光起電力素子に与えることを特徴とする照度センサスイッチ。
【請求項８】
前記スイッチング素子は、デプレション型のＭＯＳＦＥＴからなりゲートに前記光起電力素子の負極が接続されるとともにソースに前記光起電力素子の正極が接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の照度センサスイッチ。
【請求項９】
前記光起電力素子の両端に制御用抵抗と制御用コンデンサとが並列に接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の照度センサスイッチ。
【請求項１０】
前記３端子双方向サイリスタに対してスナバ用抵抗とスナバ用コンデンサとの直列回路が並列に接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の照度センサスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷への交流電源の供給を外光の照度に応じてオンオフする照度センサスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外光の照度を検出するとともに外光の照度が規定値以下の期間に交流電源３を負荷２に通電させる照度センサスイッチ１が提供されている。
【０００３】
この種の照度センサスイッチ１は、図９に示すように、交流電源３と負荷２との間に挿入される３端子双方向サイリスタ（以下「トライアック」と称する）Ｑ１と、外光の照度を検出するとともにトライアックＱ１をトリガするトリガ回路４とを備えている。トライアックＱ１のＴ２端子とＴ１端子とは、交流電源３と負荷２との直列回路の両端に夫々接続されている。一方、トリガ回路４は、外光の照度を検出するフォトダイオードアレイ（光起電力素子）ＰＤと、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧に応じてオンオフする２個のデプレション型のＭＯＳＦＥＴＱ３、Ｑ４からなるスイッチング素子ＳＷ１とを備えている。ＭＯＳＦＥＴＱ３、Ｑ４は、スイッチング素子ＳＷ１がオフの期間に夫々の寄生ダイオードを通して電流が流れるのを阻止し、スイッチング素子ＳＷ１がオンの期間に双方向に電流が流れるように、逆直列に接続され、ゲート同士、ソース同士が夫々共通に接続されている。さらに、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフによってトライアックＱ１をトリガするトリガ信号を入切できるように、スイッチング素子ＳＷ１の一端（ＭＯＳＦＥＴＱ３のドレイン）がトライアックＱ１のＴ２端子と交流電源３との接続点に抵抗Ｒ４を介して接続され、スイッチング素子ＳＷ１の他端（ＭＯＳＦＥＴＱ４のドレイン）がトライアックＱ１のゲートに接続される。したがって、スイッチング素子ＳＷ１は、オンの期間にトライアックＱ１をトリガするトリガ信号を発生する。
【０００４】
また、フォトダイオードアレイＰＤの出力でスイッチング素子ＳＷ１をオンオフさせるために、フォトダイオードアレイＰＤに並列に制御用コンデンサＣ１が接続されるとともに、フォトダイオードアレイＰＤのカソード（出力電圧は負になる）はスイッチング素子ＳＷ１のゲートに制御用抵抗Ｒ５’を介して接続されており、フォトダイオードアレイＰＤのアノード（出力電圧は正になる）はスイッチング素子ＳＷ１のソースに接続されている。この構成によって、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧がスイッチング素子ＳＷ１のしきい値電圧以上（外光の照度が規定値を越える）の期間にスイッチング素子ＳＷ１をオフに保持し、対して、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧がスイッチング素子ＳＷ１のしきい値電圧を下回る（外光の照度が規定値以下）期間にスイッチング素子ＳＷ１をオンにする（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、図９の構成ではスイッチング素子ＳＷ１としてＭＯＳＦＥＴＱ３、Ｑ４を用いており、ＭＯＳＦＥＴは完全オンまたは完全オフの２値のみで動作するのではなく、ゲート電圧に応じてドレイン・ソース間の抵抗値が変化する能動領域を有している。したがって、能動領域では、図１０にｂで示すように、外光の照度に応じて、ＭＯＳＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン・ソース間の抵抗値（以下「スイッチング素子ＳＷ１の抵抗値」と称する）が変化する。なお、図１０において、縦軸はスイッチング素子ＳＷ１の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値とを加算したものを表しており、ａでスイッチング素子１が完全オフの状態を示し、ｃでスイッチング素子ＳＷ１が完全オンの状態を示す。一方、トライアックＱ１をトリガするトリガ信号は電流信号であって、スイッチング素子ＳＷ１と抵抗Ｒ４との直列回路にトライアックＱ１のゲートと交流電源３との間の電圧を印加することにより流れるので、トリガ信号を発生させる交流電源３の出力電圧の瞬時値はスイッチング素子ＳＷ１の抵抗値に応じて変化する。
【０００６】
したがって、能動領域において、交流電源３の出力電圧のゼロクロス点からトライアックＱ１がトリガされるまでの位相の遅れであるトリガ位相の大きさは外光の照度に応じて変化する。すなわち、外光の照度によっては、図１１（ｂ）に示すように、負荷２に印加される交流電圧は交流電源３の出力電圧（図１１（Ｅ）に示す）のゼロクロス点から比較的大きなトリガ位相φだけ欠いた波形となる。その結果、外光の照度によっては、負荷２に印加される交流電圧の波形が比較的大きく歪むことになり、負荷２を正常に作動させる電力が負荷２に供給されない場合が生じて、負荷２が誤動作するおそれがある。なお、図１１（ａ）でスイッチング素子ＳＷ１が完全オフのときに負荷２に印加される交流電圧の波形を示し、図１１（ｃ）でスイッチング素子ＳＷ１が完全オンのときに負荷２に印加される交流電圧の波形を示す。
【０００７】
そこで、図１２に示すように、スイッチング素子ＳＷ１を完全オンにする定電圧のオン信号を入切する電圧監視回路９を付加した照度センサスイッチ１が提案されている。電圧監視回路９は、フォトダイオードアレイＰＤとスイッチング素子ＳＷ１との間に挿入される。電圧監視回路９は、ダイオードアレイＤ３で設定される基準電圧とフォトダイオードアレイＰＤの出力電圧とをコンパレータＣＰで比較し、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧が基準電圧を下回るとスイッチング素子ＳＷ１の制御端子に対して定電圧のオン信号を出力するものである。
【０００８】
したがって、スイッチング素子ＳＷ１は能動領域で動作することなく、完全オンまたは完全オフの２値で動作する（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２１４１７１号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】
特開平１１−２１４９７６号公報（第４頁、図１、図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電圧監視回路９を有する照度センサスイッチ１では、コンパレータＣＰの電源として定電圧の直流電源を要するので、交流電源３から定電圧の直流電源を供給する電源回路（図示せず）を備える必要がある。その結果、電圧監視回路９を設けると部品点数が増加するので、大型化したり、高コストになるという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであって、外光の照度変化に対するトリガ位相の変化を抑制し、しかも、小型且つ低コストな照度センサスイッチを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、交流電源３と負荷２との間に挿入されるトライアックＱ１と、外光の照度に応じた出力電圧を発生するフォトダイオードアレイＰＤと、前記交流電源３の両端間に挿入され前記フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧に応じてオンオフすることによりトリガ信号を入切するトランジスタからなるスイッチング素子ＳＷ１と、前記交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下である期間に前記トリガ信号が発生していると前記トライアックＱ１をトリガするトリガ制御手段６とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、トライアックＱ１は交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下である期間にトリガされるので、外光の照度変化に対するトリガ位相の変化を抑制し、しかも、電源回路を用いることなく実現することができるので、小型且つ低コストで提供できる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記交流電源３の一端と前記トライアックＱ１のゲートとの間の電圧を整流するダイオードブリッジＤＢ１が付加され、前記トリガ制御手段６は、前記ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端間の電圧を検出する電圧検出回路６ａと、前記電圧検出回路６ａの検出結果を受けてオンオフする半導体スイッチからなるスイッチング要素ＳＷ２とからなり、前記スイッチング要素ＳＷ２と前記スイッチング素子ＳＷ１との直列回路と前記電圧検出回路６ａとが前記ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端間に並列に接続されることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、電圧検出回路６ａはダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端間の電圧を検出するものであり、１つの電圧検出回路６ａによって交流電源３の出力電圧の絶対値を検出することができるので、電源回路を必要とせず部品点数を比較的少なくできる。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記電圧検出回路６ａは、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との直列回路と、第３の抵抗Ｒ３とトランジスタからなる検出用スイッチング素子Ｑ２との直列回路とが前記ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端間に並列に接続されて成り、前記検出用スイッチング素子Ｑ２の制御端子は前記第１の抵抗Ｒ１と前記第２の抵抗Ｒ２との接続点に接続され、前記スイッチング要素ＳＷ２の制御端子は前記第３の抵抗Ｒ３と前記検出用スイッチング素子Ｑ２との接続点に接続されることを特徴とする。
【００１７】
なお、検出用スイッチング素子Ｑ２がＭＯＳＦＥＴからなる場合の制御端子とはゲートのことであり、検出用スイッチング素子Ｑ２がバイポーラトランジスタからなる場合の制御端子とはベースのことである。
【００１８】
この発明によれば、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２とで分圧される電圧または検出用スイッチング素子Ｑ２のしきい値電圧が設定電圧を決定するものであり、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との夫々の抵抗値または検出用スイッチング素子Ｑ２のしきい値電圧を調節するだけで設定電圧を設定できるので、トライアックＱ１または負荷２の仕様に合わせて最適値を選択することができる。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記トリガ制御手段６は、前記交流電源３と前記負荷２の間の電圧を検出する電圧検出回路６ｂと、前記電圧検出回路６ｂの検出結果を受けてオンオフする半導体スイッチからなるスイッチング要素ＳＷ２とからなり、前記スイッチング要素ＳＷ２と前記スイッチング素子ＳＷ１とが前記前記交流電源３の一端と前記トライアックＱ１のゲートとの間に直列に接続されることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、電圧検出回路６ｂおよびスイッチング要素ＳＷ２は、電源回路を用いることなく実現することができるので、小型且つ低コストで提供できる。
【００２１】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記電圧検出回路６ｂは、前記交流電源３と前記負荷２との間に夫々抵抗Ｒ６、Ｒ７を介して挿入されるダイオードブリッジＤＢ２と、前記ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端間に接続される検出用抵抗Ｒ８とからなり、前記スイッチング要素ＳＷ２はデプレション型のＭＯＳＦＥＴからなり、前記スイッチング要素ＳＷ２におけるゲートは前記ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端の負極に接続されるとともにソースは前記ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端の正極に接続されることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、検出用抵抗Ｒ８の両端の電圧またはスイッチング要素ＳＷ２のしきい値電圧が設定電圧を決定するものであり、抵抗Ｒ６、Ｒ７の夫々の抵抗値を加算したものと検出用抵抗Ｒ８の抵抗値との比またはスイッチング要素ＳＷ２のしきい値電圧を調節するだけで設定電圧が設定できるので、トライアックＱ１または負荷２の仕様に合わせて最適値を選択することができる。
【００２３】
また、請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記交流電源３と前記負荷２との間の電圧を整流するダイオードブリッジＤＢ３が付加され、前記トリガ制御手段６’は、発光ダイオードからなる入力用発光素子Ｄ１と、前記入力用発光素子Ｄ１に対して光結合されたフォトトライアックからなる出力用受光素子Ｑ７とを備えたフォトカプラＰＣからなり、前記フォトカプラＰＣはゼロクロス機能を有し、前記入力用発光素子Ｄ１は前記ダイオードブリッジＤＢ３の直流出力端間に前記スイッチング素子ＳＷ１と直列に接続され、前記出力用受光素子Ｑ７は前記交流電源３の一端と前記トライアックＱ１のゲートとの間に接続されることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、フォトカプラＰＣのゼロクロス機能を利用して設定電圧以下の期間にトライアックＱ１をトリガするものであり、トリガ制御手段６が電源回路を必要としないフォトカプラＰＣのみで構成されるので、小型且つ低コストで提供できる。
【００２５】
また、請求項７の発明は、交流電源３と負荷２との間に挿入されるトライアックＱ１と、外光の照度に応じた電圧を発生するフォトダイオードアレイＰＤと、前記フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧に応じてオンオフするトランジスタからなるスイッチング素子ＳＷ１と、前記交流電源３を整流するダイオードブリッジＤＢ４と、前記ダイオードブリッジＤＢ４の直流出力端間に発光用抵抗Ｒ９と直列に接続される発光ダイオードからなる検出用発光素子Ｄ２とを備え、前記スイッチング素子ＳＷ１はオンである期間に前記トライアックＱ１をトリガし、前記検出用発光素子Ｄ２は、前記フォトダイオードアレイＰＤに対して光結合され、且つ前記交流電源３の出力電圧の絶対値が前記設定電圧を越えると前記スイッチング素子ＳＷ１をオフにする光出力を前記フォトダイオードアレイＰＤに与えることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、トライアックＱ１は交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下である期間にトリガされるので、外光の照度変化に対するトリガ位相の変化を抑制し、しかも、電源回路を必要としない検出用発光素子Ｄ２を備えることにより、小型且つ低コストで提供できる。
【００２７】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明において、前記スイッチング素子７は、デプレション型のＭＯＳＦＥＴからなりゲートに前記フォトダイオードアレイＰＤのカソード（出力電圧は負になる）が接続されるとともにソースに前記フォトダイオードアレイＰＤのアノード（出力電圧は正になる）が接続されることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧がスイッチング素子ＳＷ１のゲート・ソース間に負電位に印加され、スイッチング素子ＳＷ１は外光の照度が規定値以下の期間にオンに保持されるものであり、スイッチング素子ＳＷ１は、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧によってオンオフされるので、他の電源回路を必要とせず、小型且つ低コストで提供できる。
【００２９】
また、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかの発明において、前記フォトダイオードアレイＰＤの両端に制御用抵抗Ｒ５と制御用コンデンサＣ１とが
並列に接続されることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、フォトダイオードアレイＰＤの起電力を制御用抵抗Ｒ５に印加することにより制御用抵抗Ｒ５の両端に電圧を発生し、且つ制御用コンデンサＣ１によって制御用抵抗Ｒ５の両端に発生する電圧を安定させることができる。
【００３１】
また、請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかの発明において、前記トライアックＱ１に対してスナバ用抵抗とスナバ用コンデンサとの直列回路が並列に接続されることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、スナバ用抵抗とスナバ用コンデンサとの直列回路は、トライアックＱ１がオンオフする際にトライアックＱ１の両端に発生するサージ電圧を吸収するので、ノイズの発生を防ぐことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３４】
（実施形態１）
本実施形態の照度センサスイッチ１は、図１に示すように、負荷２と交流電源３との間に挿入されるとともに負荷２への交流電源３の供給をオンオフする３端子双方向サイリスタ（以下「トライアック」と称する）Ｑ１と、外光の照度を検出するとともに外光の照度に応じてオンオフするトリガ回路４とを従来構成と同様に備えている。トリガ回路４は、外光の照度を検出する光起電力素子として用いるフォトダイオードアレイＰＤと、図９で示した従来構成の制御用抵抗Ｒ５’および制御用コンデンサＣ１と同様の機能を有する制御回路５と、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧に応じてオンオフするデプレション型のＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子ＳＷ１とで構成される。
【００３５】
本実施形態は、交流電源３の出力電圧に比例する電圧を検出する電圧検出回路６ａの出力によってオンオフするスイッチング要素ＳＷ２からなるトリガ制御手段６と、交流電圧を全波整流するダイオードブリッジＤＢ１とを付加した点が図９で示した従来構成と相違する。ダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端は、交流電源３と負荷２との直列回路の一端とトライアックＱ１のゲートとに夫々接続され、ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端間には、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング要素ＳＷ２と抵抗Ｒ４との直列回路と、電圧検出回路６ａとが夫々接続される。したがって、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング要素ＳＷ２との両方がオン状態ならば、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング要素ＳＷ２と抵抗Ｒ４とを流れる電流は、トライアックＱ１のゲートから流入するトリガ信号となる。
【００３６】
電圧検出回路６ａは、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間にスイッチング要素ＳＷ２をオンにする。設定電圧とは、交流電源３の出力電圧におけるゼロクロス点付近の大きさの電圧であり、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間であってスイッチング要素ＳＷ２がオンであるときに、スイッチング素子ＳＷ１が能動領域におけるオン状態であっても、トライアックＱ１をトリガする大きさのトリガ信号が流れないように設定される。換言すると、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間では、スイッチング素子ＳＷ１が完全オン（飽和領域におけるオン状態）であると、トライアックＱ１をトリガすることができる。
【００３７】
図１の構成の具体例を示すと、例えば図２のように、電圧検出回路６ａは、抵抗（第１の抵抗）Ｒ１と抵抗（第２の抵抗）Ｒ２との直列回路と、抵抗（第３の抵抗）Ｒ３と検出用スイッチング素子Ｑ２との直列回路とにより構成され、両直列回路がダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端間に夫々接続される。検出用スイッチング素子Ｑ２はＭＯＳＦＥＴからなり、ドレインが抵抗Ｒ３に接続されるとともに、ゲートが抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点に接続される。なお、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路の抵抗値は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路を流れる電流によってトライアックＱ１がトリガされることがない程度の大きさに設定する。さらに、スイッチング要素ＳＷ２はＭＯＳＦＥＴからなり、抵抗Ｒ３と検出用スイッチング素子Ｑ２との接続点はスイッチング要素ＳＷ２のゲートに接続される。図２の構成では、前述の設定電圧は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との夫々の抵抗値の比で設定できる。
【００３８】
したがって、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧を越える期間に、抵抗Ｒ２の両端の電圧が検出用スイッチング素子Ｑ２のしきい値電圧以上になり検出用スイッチング素子Ｑ２をオンにするので、スイッチング要素ＳＷ２のゲート・ソース間にはしきい値電圧を越える電圧が印加されず、スイッチング要素ＳＷ２はオフに保持される。対して、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間に、抵抗Ｒ２の両端の電圧が検出用スイッチング素子Ｑ２のしきい値電圧を下回り検出用スイッチング素子Ｑ２をオフに保持するので、スイッチング要素ＳＷ２のゲート・ソース間にはしきい値電圧を越える電圧が印加され、スイッチング要素ＳＷ２はオンになる。
【００３９】
一方、制御回路５はフォトダイオードアレイＰＤに夫々接続される制御用抵抗Ｒ５と制御用コンデンサＣ１とからなり、フォトダイオードアレイＰＤのカソード（出力電圧は負になる）はスイッチング素子ＳＷ１のゲートに接続され、フォトダイオードアレイＰＤのアノード（出力電圧は正になる）はスイッチング素子ＳＷ１のソースに接続される。したがって、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧がスイッチング素子ＳＷ１のしきい値電圧以上（外光の照度が規定値を越える）の期間にスイッチング素子ＳＷ１はオフに保持され、対して、フォトダイオードアレイＰＤの出力電圧がスイッチング素子ＳＷ１のしきい値電圧を下回る（外光の照度が規定値以下）期間にスイッチング素子ＳＷ１はオンになる。
【００４０】
その結果、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧を越える期間はスイッチング要素ＳＷ２がオフになるので、スイッチング素子ＳＷ１の能動領域において、トライアックＱ１がトリガされることなく、スイッチング素子ＳＷ１が完全オンの期間にトライアックＱ１がトリガされる。
【００４１】
なお、図示しないが、トライアックＱ１の両端間には、スナバ用抵抗とスナバ用コンデンサとの直列回路からなるスナバ回路を並列に接続するのが望ましい。
【００４２】
（実施形態２）
本実施形態では、電圧検出回路６ｂは、図３に示すように、交流電源３と負荷２との間に挿入され、交流電源３の出力電圧に比例する電圧を検出する。すなわち、実施形態１におけるダイオードブリッジＤＢ１が省略され、交流電源３と負荷２との直列回路の一端とトライアックＱ１のゲートとの間に、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング要素ＳＷ２と抵抗Ｒ４との直列回路が直接挿入されている。なお、スイッチング素子ＳＷ１がオフの期間にスイッチング素子ＳＷ１を構成するＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを通して電流が流れるのを阻止し、スイッチング素子ＳＷ１がオンの期間に双方向に電流が流れるように、スイッチング素子ＳＷ１は、逆直列に接続された２個のデプレション型のＭＯＳＦＥＴＱ３、Ｑ４からなり、ゲート同士、ソース同士が夫々共通に接続される。
【００４３】
具体例で説明すると、実施形態１ではダイオードブリッジＤＢ１を介して電圧検出回路６ａが接続されていたが、本実施形態では、図４に示すように、電圧検出回路６ｂにダイオードブリッジＤＢ２を設けてある。ダイオードブリッジＤＢ２は、交流入力端が交流電源３と負荷２との間に夫々抵抗Ｒ６、Ｒ７を介して接続されるとともに、直流出力端間に検出用抵抗Ｒ８が接続されて電圧検出回路６ａを構成する。なお、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との直列回路の抵抗値は、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との直列回路を流れる電流によって負荷２が動作しない程度の大きさに設定する。スイッチング要素ＳＷ２は、スイッチング素子ＳＷ１と同様に、逆直列に接続された２個のデプレション型のＭＯＳＦＥＴＱ５、Ｑ６からなり、ゲート同士、ソース同士が夫々共通に接続される。検出用抵抗Ｒ８とダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端の負極との接続点はスイッチング要素ＳＷ２のゲートに接続され、検出用抵抗Ｒ８とダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端の正極との接続点はスイッチング要素ＳＷ２のソースに接続される。図４の構成では、実施形態１で説明した設定電圧は、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７と検出用抵抗Ｒ８との夫々の抵抗値の比で設定できる。
【００４４】
したがって、交流電源３の出力電圧の絶対値が実施形態１と同様の設定電圧を越える期間において、検出用抵抗Ｒ８の両端の電圧がスイッチング要素ＳＷ２のしきい値電圧以上になるので、スイッチング要素ＳＷ２はオフに保持される。対して、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間において、検出用抵抗Ｒ８の両端の電圧がスイッチング要素ＳＷ２のしきい値電圧を下回るので、スイッチング要素ＳＷ２はオンになる。
【００４５】
その結果、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧を越える期間はスイッチング要素ＳＷ２がオフになるので、スイッチング素子ＳＷ１の能動領域において、トライアックＱ１がトリガされることなく、スイッチング素子ＳＷ１が完全オンの期間にトライアックＱ１がトリガされる。他の構成および機能は実施形態１と同様である。
（実施形態３）
本実施形態では、トリガ制御手段６’は、図５に示すように、光結合された発光ダイオードとフォトトライアックとを備えゼロクロス機能を有するフォトカプラＰＣで構成される。
【００４６】
具体的には、図６に示すように、フォトカプラＰＣは、発光ダイオードからなる入力用発光素子Ｄ１と、フォトトライアックからなる出力用受光素子Ｑ７と、フォトカプラＰＣにゼロクロス機能を与えるゼロクロス回路７とで構成される。ゼロクロス機能とは、入力用発光素子Ｄ１の光出力を出力用受光素子Ｑ７が受けたタイミングで出力用受光素子Ｑ７がトリガされるのでなく、入力用発光素子Ｄ１の光出力を出力用受光素子Ｑ７が受けた後に、出力用受光素子Ｑ７の両端に印加される交流電圧のゼロクロス点付近で出力用受光素子Ｑ７をトリガする機能である。入力用発光素子Ｄ１は、実施形態１におけるスイッチング要素ＳＷ２に代えて、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ４に直列にダイオードブリッジＤＢ３の直流出力端間に挿入され、ダイオードブリッジＤＢ３の直流出力端の負極にカソードが接続される。また、実施形態１におけるダイオードブリッジＤＢ１が省略され、出力用受光素子Ｑ７が、交流電源３と負荷２との直列回路の一端とトライアックＱ１のゲートとの間に挿入される。なお、ダイオードブリッジＤＢ３の交流入力端は、交流電源３と負荷２との直列回路の両端に夫々接続される。
【００４７】
したがって、出力用受光素子Ｑ７は、入力用発光素子Ｄ１の光出力を受けると、ゼロクロス機能によって交流電源３の出力電圧がゼロクロス点付近の期間にトリガされる。その結果、トライアックＱ１は、スイッチング素子ＳＷ１がオン状態であれば、交流電源３の出力電圧がゼロクロス点付近の期間にトリガされる。他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００４８】
（実施形態４）
本実施形態では、図７に示すように、実施形態１におけるトリガ制御手段６に代えて、交流電源３の出力電圧の瞬時値に応じた光量を発光する電圧検出発光回路８を有している。電圧検出発光回路８は、交流電源３と負荷２との間にトライアックＱ１と並列に接続されるとともに、フォトダイオードアレイＰＤに対して光結合される。なお、スイッチング素子ＳＷ１がオフの期間にスイッチング素子ＳＷ１を構成するＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを通して電流が流れるのを阻止し、スイッチング素子ＳＷ１がオンの期間に双方向に電流が流れるように、スイッチング素子ＳＷ１は、逆直列に接続された２個のデプレション型のＭＯＳＦＥＴＱ３、Ｑ４からなり、ゲート同士、ソース同士が夫々共通に接続される。実施形態１におけるダイオードブリッジＤＢ１を省略し、スイッチング素子ＳＷ１は、交流電源３と負荷２との直列回路の一端とトライアックＱ１のゲートとの間に抵抗Ｒ４と直列に挿入される。
【００４９】
具体的には、図８に示すように、電圧検出発光回路８は、交流電源３と負荷２との直列回路の両端の電圧を整流するダイオードブリッジＤＢ４と、ダイオードブリッジＤＢ４の直流出力端間に発光用抵抗Ｒ９と直列に接続される検出用発光素子Ｄ２とからなる。検出用発光素子Ｄ２は、発光ダイオードからなり、カソードがダイオードブリッジＤＢ４の直流出力端の負極に接続されるとともに、フォトダイオードアレイＰＤと光結合される。検出用発光素子Ｄ２は、交流電源３の出力電圧の瞬時値に応じて光量が変化する。
【００５０】
したがって、検出用発光素子Ｄ２の光量自体が実施形態１の設定電圧に相当する。すなわち、交流電源３の出力電圧の絶対値が実施形態１の設定電圧を超える期間において、検出用発光素子Ｄ２の光出力は、フォトダイオードアレイＰＤを介してスイッチング素子ＳＷ１をオフに保持する光量となる。対して、交流電源３の出力電圧の絶対値が設定電圧以下の期間において、検出用発光素子Ｄ２の光出力は、フォトダイオードアレイＰＤを介してスイッチング素子ＳＷ１をオフに保持することのない光量となる。
【００５１】
その結果、スイッチング素子ＳＷ１は、能動領域で動作することなく、完全オンまたは完全オフの２値で動作する。他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、トライアックは交流電源の出力電圧の絶対値が設定電圧以下である期間にトリガされるので、外光の照度変化に対するトリガ位相の変化を抑制し、しかも、電源回路を用いることなく実現することができるので、小型且つ低コストな照度センサスイッチを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示す回路図である。
【図２】同上の具体例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態２を示す回路図である。
【図４】同上の具体例を示す回路図である。
【図５】本発明の実施形態３を示す回路図である。
【図６】同上の具体例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施形態４を示す回路図である。
【図８】同上の具体例を示す回路図である。
【図９】従来例を示す回路図である。
【図１０】同上の動作説明図である。
【図１１】同上の動作説明図である。
【図１２】他の従来例の要部を示す回路図である。
【符号の説明】
１  照度センサスイッチ
２  負荷
３  交流電源
６  トリガ制御手段
８  電圧検出発光回路
Ｑ１  ３端子双方向サイリスタ
Ｑ２  検出用スイッチング素子
Ｑ７  出力用受光素子
ＤＢ１〜ＤＢ４  ダイオードブリッジ
ＳＷ１  スイッチング素子
ＳＷ２  スイッチング要素
Ｒ１  （第１の）抵抗
Ｒ２  （第２の）抵抗
Ｒ３  （第３の）抵抗
Ｒ５  制御用抵抗
Ｒ６  抵抗
Ｒ７  抵抗
Ｒ８  検出用抵抗
Ｒ９  発光用抵抗
Ｄ１  入力用発光素子
Ｄ２  検出用発光素子
ＰＣ  フォトカプラ
Ｃ１  制御用コンデンサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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