(57)【要約】【課題】  小型、簡易な構成で、電源に発生するノイズレベルを低減することができる調光器、および調光システムを提供する。【解決手段】  複数の白熱灯Ｌａ１〜Ｌａ４を調光点灯させる調光器１において、順位相制御と逆位相制御とを切換可能であって、白熱灯Ｌａ１〜Ｌａ４に各々印加する交流電圧を順位相制御または逆位相制御することで白熱灯Ｌａ１〜Ｌａ４の各明るさを変化させる互いに同一の回路で構成された複数の調光部３１〜３４と、調光部３１〜３４の各調光レベルを設定する入力部４と、設定された調光レベルに基づいて、複数の調光部３１〜３４を、順位相制御を行う調光部のグループと逆位相制御を行う調光部のグループとに分ける制御部２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の白熱灯を調光点灯させる調光器において、
順位相制御と逆位相制御とを切換可能であって、各白熱灯に印加する交流電圧を順位相制御または逆位相制御することで各白熱灯の明るさを変化させる互いに同一の回路で構成された複数の調光部と、
各調光部の調光レベルを設定する入力部と、
設定された調光レベルに基づいて、前記複数の調光部を、順位相制御を行う調光部のグループと逆位相制御を行う調光部のグループとに分ける制御部と
を備えることを特徴とする調光器。
【請求項２】
前記制御部は、設定された調光レベルの高低に応じて各調光部を順位付けし、前記複数の調光部を、前記順位に従って交互に、順位相制御を行う調光部のグループと逆位相制御を行う調光部のグループとに分けることを特徴とする請求項１記載の調光器。
【請求項３】
請求項１または２記載の調光器と、該調光器によって調光点灯される複数の白熱灯とを備えることを特徴とする調光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光器、および調光システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
住宅、宴会場、ホール等の空間を調光して演出するには、調光器と光源とで調光システムを構築し、調光器によって光源を調光点灯させている。光源に白熱灯を用いる場合は、白熱灯に印加する交流電圧を位相制御し、調光レベルに応じて導通角を制御することで白熱灯を調光点灯させている。
【０００３】
調光制御に用いられる位相制御には、順位相制御と逆位相制御とがある。順位相制御は、交流電圧のゼロクロス点から設定された位相角まで導通をオフし、設定された位相角から次のゼロクロス点まで導通をオンする方式であり、図６，図７を用いて説明する。
【０００４】
順位相制御を行う調光器８は、図６に示すように、商用電源ＡＣから白熱灯Ｌａへ点灯電力を供給する電路に介挿されており、ブレーカＢを介して商用電源ＡＣに接続される。その構成は、互いに逆並列接続された一対のサイリスタＱ１１，Ｑ１２と、サイリスタＱ１１，Ｑ１２のターンオンを制御する制御部８１と、サイリスタＱ１１，Ｑ１２の逆並列回路に直列接続したチョークコイルＬ１とを備える。ここで、サイリスタＱ１１，Ｑ１２とチョークコイルＬ１とで調光部８０を構成する。
【０００５】
そして、図７に示すように、商用電源ＡＣの交流電圧（図７（ａ）参照）のゼロクロス点Ｐから位相角θ１までの区間Ｔ１でサイリスタＱ１１，Ｑ１２はオフしており、位相角θ１でサイリスタＱ１１，Ｑ１２をターンオンさせる。このターンオン期間Ｔ２では、白熱灯Ｌａに供給される負荷電流の立ち上がりをチョークコイルＬ１によって緩やかにしている。そして、次のゼロクロス点Ｐまでの期間Ｔ３でサイリスタＱ１１，Ｑ１２はオン状態であり、次のゼロクロス点Ｐでアノード電流がゼロになるとサイリスタＱ１１，Ｑ１２はターンオフする。上記動作を交流電圧の半波毎（位相角１８０度毎）に繰り返すことで、白熱灯Ｌａに印加される電圧は、図７（ｂ）に示すように順位相制御される。
【０００６】
次に、逆位相制御方式は、交流電圧のゼロクロス点から設定された位相角まで導通をオンし、設定された位相角から次のゼロクロス点まで導通をオフする方式であり、図８，図９を用いて説明する。
【０００７】
逆位相制御を行う調光器９は、図８に示すように、商用電源ＡＣから白熱灯Ｌａへ点灯電力を供給する電路に介挿されており、ブレーカＢを介して商用電源ＡＣに接続される。その構成は、互いに逆極性に直列接続された一対のＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４と、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４に各々逆並列接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１２と、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４間に接続された出力電流検出用の抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の両端電圧を入力されてＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４のターンオン，ターンオフを制御する制御部９１とを備える。ここで、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４とダイオードＤ１１，Ｄ１２とで調光部９０を構成する。
【０００８】
そして、図９に示すように、商用電源ＡＣの交流電圧（図９（ａ）参照）のゼロクロス点Ｐから位相角θ１１までの区間Ｔ１１でＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４はオンしており、位相角θ１１でＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４をターンオフさせる。このターンオフ期間Ｔ１２では、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４を徐々にオフすることで白熱灯Ｌａに供給される負荷電流の立ち下がりを緩やかにしている。そして、次のゼロクロス点Ｐまでの期間Ｔ１３でＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４はオフ状態であり、ゼロクロス点ＰでＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４は再びターンオンする。上記動作を交流電圧の半波毎（位相角１８０度毎）に繰り返すことで、白熱灯Ｌａに印加される電圧は、図９（ｂ）に示すように逆位相制御される。
【０００９】
また、この調光器９は、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４のターンオン，ターンオフを、図７（ｂ）に示すタイミングで行うことで、順位相制御を行うこともできる。すなわち、調光器９は、順位相制御と逆位相制御とを切換可能に構成されている。なお、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４の代わりに、他の自己消弧型半導体素子、例えばＦＥＴ等を用いてもよい。
【００１０】
そして、複数の白熱灯の明るさを各々変化させる場合は、複数の調光部（あるいは複数の調光器）を用いて各白熱灯を位相制御しており、順位相制御と逆位相制御とのうちいずれか一方のみを用いたものや、順位相制御と逆位相制御との両方を用いたものがある。
【００１１】
順位相制御と逆位相制御との両方を用いる例として、順位相制御のみを行う複数の上記調光部８０と、順位相制御と逆位相制御とを切換可能に構成された複数の上記調光部９０と、調光部８０，９０を制御する制御部とを備えて、入力される交流電圧半波の前半部電圧と後半部電圧とを比較し、前半部電圧が後半部電圧より大きいときには調光部９０が逆位相制御を行い、後半部電圧が前半部電圧より大きいときには調光部９０が順位相制御を行うことで、電源電圧波形の乱れを低減させているものがある。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−４７２２３号公報（段落番号［００９１］〜［０１０３］、図１２〜図１６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
商用電源の電路には、各調光部の位相制御動作によって、高調波電流や雑音端子電圧が発生する。また、複数の白熱灯を調光点灯させる場合、商用電源には各調光部から白熱灯へ供給される負荷電流の総和が流れており、この負荷電流の総和は、動作している調光部の数が多いほど増大し、商用電源の電路に発生する高調波電流や雑音端子電圧も、動作している調光部の数が多いほど増大する。特に、高調波電流や雑音端子電圧が最大となるのは、全ての調光部の調光レベルを一斉に５０％（導通角９０度）にしたときである。
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１の調光器は、電源電圧波形の乱れを低減させることを目的としており、高調波電流や雑音端子電圧の低減に対しては考慮されていないものであった。さらに、順位相制御と逆位相制御の切り換えには、電源電圧波形を検出する手段が必要であり、構造が複雑になっていた。
【００１４】
また、高調波電流や雑音端子電圧といったノイズ対策として、各調光部毎に雑音防止コイルを設けることがあるが、複数の白熱灯を調光点灯しているときに発生するノイズレベルを低減するには、さらに大きな雑音防止コイルが必要であった。
【００１５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型、簡易な構成で、電源に発生するノイズレベルを低減することができる調光器、および調光システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明は、複数の白熱灯を調光点灯させる調光器において、順位相制御と逆位相制御とを切換可能であって、各白熱灯に印加する交流電圧を順位相制御または逆位相制御することで各白熱灯の明るさを変化させる互いに同一の回路で構成された複数の調光部と、各調光部の調光レベルを設定する入力部と、設定された調光レベルに基づいて、前記複数の調光部を、順位相制御を行う調光部のグループと逆位相制御を行う調光部のグループとに分ける制御部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、調光器において、電源から供給される負荷電流の総和を低減できるので、電源に発生する高調波電流や雑音端子電圧といったノイズの発生も低減され、雑音防止コイルを大きくする必要はない。また、入力部で設定される調光レベルに基づいて、各調光部の位相制御方式を決定するので、従来のような電源電圧波形を検出する手段は必要ない。したがって、小型、簡易な構成で、電源に発生するノイズレベルを低減することができる。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記制御部は、設定された調光レベルの高低に応じて各調光部を順位付けし、前記複数の調光部を、前記順位に従って交互に、順位相制御を行う調光部のグループと逆位相制御を行う調光部のグループとに分けることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、調光器において、同時に動作する調光部の数が最小限となるので、電源から供給される負荷電流の総和を最小にでき、電源に発生する高調波電流や雑音端子電圧といったノイズの発生も最小にできる。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の調光器と、該調光器によって調光点灯される複数の白熱灯とを備えることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、調光システムにおいて、電源から供給される負荷電流の総和を低減できるので、電源に発生する高調波電流や雑音端子電圧といったノイズの発生も低減され、雑音防止コイルを大きくする必要はない。また、入力部で設定される調光レベルに基づいて、各調光部の位相制御方式を決定するので、従来のような電源電圧波形を検出する手段は必要ない。したがって、小型、簡易な構成で、電源に発生するノイズレベルを低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明では、小型、簡易な構成で、電源に発生するノイズレベルを低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の調光システムは、図１に示すように、調光器１と、調光器１によって各々調光点灯される４つの白熱灯Ｌａ１〜Ｌａ４とを備える。
【００２５】
調光器１は、制御部２と、調光部３１〜３４と、入力部４とを備えるもので、商用電源ＡＣと白熱灯Ｌａ１〜Ｌａ４との間に接続され、調光部３１〜３４が白熱灯Ｌａ１〜Ｌａ４の明るさを各々変化させる。
【００２６】
調光部３１〜３４は、互いに同一の回路で構成されており、図２に示す調光部３と同様の構成を各々備える（以下、調光部３は調光部３１〜３４を示す）。調光部３は、互いにエミッタ同士を接続して逆極性に直列接続された一対のＩＧＢＴＱ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に各々逆並列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２とで構成される。そして、ＩＧＢＴＱ１のコレクタが入力端子Ｘ１、ＩＧＢＴＱ２のコレクタが出力端子Ｙ１に各々接続され、入力端子Ｘ２と出力端子Ｙ２とは調光部３内で短絡されており、商用電源ＡＣを入力端子Ｘ１，Ｘ２に接続し、白熱灯を出力端子Ｙ１，Ｙ２に接続する。さらに、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２の各ゲートは制御端子Ｘ３に接続されており、制御部２の制御出力を制御端子Ｘ３に接続することで、制御部２がＩＧＢＴＱ１，Ｑ２のターンオン，ターンオフを制御する。このように構成された調光部３は、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２のターンオン，ターンオフの両方のタイミングを切り換えることで、順位相制御と逆位相制御とを切換可能に構成される。
【００２７】
入力部４は、図３に示すように、調光部３１〜３４の各調光レベルを設定するフェーダ４１〜４４で構成されており、フェーダ４１〜４４による各調光レベルの設定値は制御部２へ入力される。
【００２８】
また、調光器１は、プラグ５をコンセント（図示無し）に挿入することで商用電源ＡＣに接続されている。
【００２９】
制御部２は、フェーダ４１〜４４で設定された各調光レベルに基づいて調光部３１〜３４の各ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２のターンオン，ターンオフを制御することで、調光レベルに応じた導通角で位相制御を行っており、以下、この位相制御動作について説明する。
【００３０】
まず、制御部２は、フェーダ４１〜４４で設定された各調光レベルに基づいて、調光部３１〜３４を２つのグループに分ける。そして、一方の調光部のグループは順位相方式で制御し、他方の調光部のグループは逆位相方式で制御する。
【００３１】
例えば、図３に示すように、フェーダ４１，４２による各調光レベル８０％、フェーダ４３，４４による各調光レベル２０％とすると、制御部２は、調光部３１，３２（調光レベル８０％）のグループと調光部３３，３４（調光レベル２０％）のグループとに分け、調光部３１，３２のグループを順位相方式で制御し、調光部３３，３４のグループを逆位相方式で制御する。このときに調光部３１，３２から各々出力される負荷電流Ｉ１，Ｉ２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、正弦波を順位相方式で導通角８０％に制御した波形となり、調光部３３，３４から各々出力される負荷電流Ｉ３，Ｉ４は、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、正弦波を逆位相方式で導通角２０％に制御した波形となる。
【００３２】
上記のように、複数の調光部を、調光レベルに基づいて、順位相制御を行う調光部のグループと逆位相制御を行う調光部のグループとに分けることで、同時に動作する調光部の数を低減することができ、商用電源ＡＣから供給される負荷電流の総和Ｉ０（図４（ｅ）参照）を低減することができる。
【００３３】
したがって、商用電源ＡＣの電路に発生する高調波電流や雑音端子電圧といったノイズの発生も低減され、雑音防止コイル（図示無し）も大きくする必要はない。また、入力部４で設定される調光レベルに基づいて、調光部３１，３２，３３，３４の各位相制御方式を決定するので、従来のような電源電圧波形を検出する手段は必要ない。すなわち、小型、簡易な構成で、電源に発生するノイズレベルを低減可能な小型の調光器、および調光システムを実現している。
【００３４】
また、負荷電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す波形となる場合、商用電源ＡＣから供給される負荷電流の総和Ｉ０は、図４（ｅ）に示すように略正弦波形となっており、ノイズの発生はさらに低減されている。
【００３５】
なお、商用電源ＡＣの高調波電流および雑音端子電圧が最大となる５０％調光を全ての調光部３１〜３４で一斉に行った場合においても、商用電源ＡＣから供給される負荷電流の総和Ｉ０は理論上、正弦波形となり雑音の発生はさらに低減される。
【００３６】
（実施形態２）
本実施形態の調光システムは、実施形態１と同様に図１に示され、制御部２が行う調光部３１〜３４のグループ分けの方法が、実施形態１とは異なる。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３７】
制御部２は、フェーダ４１〜４４（図３参照）で設定された各調光レベルに基づいて調光部３１〜３４の各ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２のターンオン，ターンオフを制御することで、調光レベルに応じた導通角で位相制御を行っており、以下、この位相制御動作について説明する。
【００３８】
まず、制御部２は、フェーダ４１〜４４で設定された各調光レベルに基づいて、調光レベルとして「０％」が設定された調光部は使用しないものと判断し、「０％」より大きい調光レベルが設定された調光部は使用すると判断する。そして、使用すると判断された調光部（すなわち、「０％」より大きい調光レベルが設定された調光部）を対象として、調光レベルの高いものから順に高位とする順位付け（調光レベルの高いものから１，２，３，．．．の順位を割り当てる）を行う。
【００３９】
次に、制御部２は、順位が奇数（１，３，５，．．．）の調光部のグループと、順位が偶数（２，４，６，．．．）の調光部のグループとに分ける。そして、順位が奇数の調光部のグループは順位相方式で制御し、順位が偶数の調光部のグループは逆位相方式で制御する。
【００４０】
例えば、フェーダ４１による調光レベル８０％、フェーダ４２による調光レベル７０％、フェーダ４３による調光レベル３０％、フェーダ４４による調光レベル２０％とすると、調光部３１の順位は「１」、調光部３２の順位は「２」、調光部３３の順位は「３」、調光部３４の順位は「４」となる。したがって、調光部３１，３３のグループを順位相方式で制御し、調光部３２，３４のグループを逆位相方式で制御する。このときに調光部３１から出力される負荷電流Ｉ１は、図５（ａ）に示すように、正弦波を順位相方式で導通角８０％に制御した波形となり、調光部３２から出力される負荷電流Ｉ２は、図５（ｂ）に示すように、正弦波を逆位相方式で導通角７０％に制御した波形となり、調光部３３から出力される負荷電流Ｉ３は、図５（ｃ）に示すように、正弦波を順位相方式で導通角３０％に制御した波形となり、調光部３４から出力される負荷電流Ｉ４は、図５（ｄ）に示すように、正弦波を逆位相方式で導通角２０％に制御した波形となる。
【００４１】
上記のように調光レベルの高い方から交互に順位相方式と逆位相方式とにグループ分けした場合、他の方法でグループ分けした場合に比べて（例えば、全ての調光部を順位相方式で制御する、あるいは全ての調光部を逆位相方式で制御する、あるいは順位の上位半分を順位相方式、下位半分を逆位相方式で制御する等）、同時に動作する調光部の数を最小限にすることができ、商用電源ＡＣから供給される負荷電流の総和Ｉ０（図５（ｅ）参照）を最小にすることができる。
【００４２】
したがって、商用電源ＡＣの電路に発生する高調波電流や雑音端子電圧といったノイズの発生も最小となり、雑音防止コイル（図示無し）も大きくする必要はない。また、入力部４で設定される調光レベルに基づいて、調光部３１，３２，３３，３４の各位相制御方式を決定するので、従来のような電源電圧波形を検出する手段は必要ない。すなわち、小型、簡易な構成で、電源に発生するノイズレベルを低減可能な小型の調光器、および調光システムを実現している。
【００４３】
また、負荷電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す波形となる場合では、商用電源ＡＣから供給される負荷電流の総和Ｉ０は、図５（ｅ）に示すように略正弦波形となっており、ノイズの発生はさらに低減されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態１の構成を示す図である。
【図２】同上の調光部の回路構成を示す図である。
【図３】同上の入力部の構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）同上の各部の電流波形を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）実施形態２の各部の電流波形を示す図である。
【図６】順位相制御を行う回路構成を示す図である。
【図７】（ａ）（ｂ）同上の各部の波形を示す図である。
【図８】逆位相制御を行う回路構成を示す図である。
【図９】（ａ）（ｂ）同上の各部の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  調光器
２  制御部
３１〜３４  調光部
４  入力部
Ｌａ１〜Ｌａ４  白熱灯
ＡＣ  商用電源
【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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