(57)【要約】【課題】複数の光源に対し交流電源を矩形波で点灯制御する複数の電源回路を設けた照明制御システムにおいて、他の電子機器等への電波ノイズの妨害を軽減する。【解決手段】照明制御システムは、複数の光源１０と、これら各光源１０に対し、点灯電力を供給する複数の電源回路２０と、通信路４０を介して複数の電源回路２０を調光制御するシステム制御部３０とを備える。正弦波の動作電圧Ｖ１と矩形波の制御電圧Ｖ２とを重畳してなる重畳出力電圧Ｖ３を点灯電力とし、各電源回路２０の制御電圧Ｖ２の周波数を、少なくとも隣接する光源１０相互の間で相違させる。これにより、隣接する電源回路において特定の周波数域に電波ノイズが集中することがなく、他の電子機器等への電波ノイズの妨害を軽減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、これら各光源に対し、正弦波の動作電圧と矩形波の制御電圧とを重畳してなる点灯電力を供給する複数の電源回路と、を備えた調光制御システムであって、
各電源回路における制御電圧の周波数は、少なくとも隣接する光源相互の間で相違することを特徴とする調光制御システム。
【請求項２】
各電源回路における制御電圧の周波数は、少なくとも隣接する光源相互の間で相違すると共に互いに１以外の公約数を持たないものであることを特徴とする請求項１に記載の調光制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源を高周波の矩形波にてオン、オフすることにより、光源を点灯制御する調光制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源を調光する調光器において、交流電源をその周波数より高い周波数の矩形波にてオン／オフし、矩形波のパルスデューティを制御することにより、光源に印加する交流電源のオン時間を制御して調光制御するものが知られている。例えば、交流電源と光源との間に設けたスイチング素子にトリガ信号を与え、予め設定された時分割期間においてスイッチングさせることにより、光源と交流電源との接続を矩形波にてオン、オフして調光制御する調光器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような交流電源を高周波の矩形波にてオン、オフして調光制御する調光器においては、通常、図１０（ａ）に示すように、スイッチング素子には、交流電圧と矩形波（周波数ｆ１）が重畳された重畳出力電圧が出力され、スイッチング素子を含む電源回路には、重畳出力電圧に伴って重畳出力電流が流れる。即ち、この重畳出力電流は、スイッチング素子に接続される電気部品、及びそれらが実装される回路基板の配線等にも流れる。このため、これら電気部材がアンテナとなって、図１０（ｂ）に示すように、重畳出力電流の周波数ｆ１の電流に基く電波ノイズ（ノイズレベルＮｖ１とする）が周囲空間に放射される。このような電波ノイズは、空中を伝播するため、例えば、複数の光源をそれぞれパルス幅制御する調光器を配置した室内などにおいては、各調光器からそれぞれの矩形波の周波数による電波ノイズが放射される。これにより、図１０（ｃ）に示すように、複数の調光器において、制御電圧の矩形波の周波数が共に同じであると、電波ノイズが同じ周波数域に集中して、各ノイズレベルが合成されて相対的にノイズレベルがＮｖ２のように高くなる。このため、この電波ノイズが妨害電波となり、例えば、ノイズに敏感な電子機器や無線機器を近接して配設することが困難となっていた。また、調光器内の調光制御用の各種デジタル制御回路や、交流電圧をサンプリングして検出する電圧監視センサ等を誤動作させることがあった。
【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】
【０００４】
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、複数の光源に、正弦波の動作電圧と矩形波を重畳してなる点灯電力を供給する複数の電源回路を設けた調光制御システムにおいて、電源回路の近くに存在する他の電子機器等への電波ノイズの妨害を軽減することのできる調光制御システム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】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、複数の光源に、正弦波の動作電圧と矩形波の制御電圧とを重畳してなる点灯電力を供給する複数の電源回路を備えた調光制御システムであって、各電源回路における制御電圧の周波数は、少なくとも隣接する光源相互の間で相違するものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の調光制御システムにおいて、各電源回路における制御電圧の周波数は、少なくとも隣接する光源相互の間で相違すると共に互いに１以外の公約数を持たないものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、隣接する電源回路間で各電源回路に流れた矩形波の電流により放射される不要電波の周波数が重ならないので、隣接する電源回路において特定の周波数域に電波ノイズが集中することがなく、従って、電源回路の近くに存在する他の電子機器や無線機器等への電波ノイズの妨害を軽減することができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、各電源回路に流れた矩形波の高調波の電流により放射された不要電波の周波数がそれらの最小公倍数の周波数まで互いに重ならなくなるので、隣接する電源回路において矩形波より高い周波数領域においても特定の周波数域に電波ノイズが集中することがなく、従って、他の電子機器等への電波ノイズの妨害をさらに軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の第１の実施形態に係る調光制御システム（以下、本システムという）について、図１乃至図８を参照して説明する。本システムは、図１に示すように、複数の光源１０と、この光源１０に対し、点灯電力を供給する複数の電源回路２０と、本システム全体を制御するシステム制御部３０と、システム制御部３０と複数の電源回路２０とを無線で結ぶ通信路４０とを備える。なお、通信路４０は、有線の伝送路でもよい。
【００１０】
光源１０は、電源回路２０により点灯される照明灯であり、システム制御部３０により調光制御される。また、この光源１０には、白熱球、蛍光灯、ＬＥＤ等を使用することができる。
【００１１】
電源回路２０は、交流電源部２１、電圧制御部２２、設定部２３、電圧重畳部２４、及びフィルタ部２５を備える。交流電源部２１は、正弦波の動作電圧Ｖ１を電圧重畳部２４に供給する交流電源である。電圧制御部２２は、周波数ｆｎ（ｎは、正整数）の矩形波の制御電圧Ｖ２（ｆｎ）を発生し、この制御電圧Ｖ２により光源１０を点灯制御する。この電圧制御部２２による点灯制御は、設定部２３で設定された調光率に基いて、制御電圧Ｖ２の矩形波のパルス幅を制御して行われる。設定部２３は、システム制御部３０からの調光制御信号に基き、光源１０の調光率を設定して、この調光率を基に電圧制御部２２を制御する。電圧重畳部２４は、動作電圧Ｖ１と制御電圧Ｖ２（ｆｎ）を重畳して、重畳出力電圧Ｖ３（ｆｎ）を出力する。フィルタ部２５は、電圧重畳部２４からの重畳出力電圧Ｖ３（ｆｎ）を平滑し、光源１０を点灯する点灯電圧Ｖ４を出力する。なお、各電源回路２０の交流電源部２１には、家屋等内の主幹交流電源線から共通に動作電力が供給される。
【００１２】
システム制御部３０は、操作部３１と、無線通信部３２とを有する。操作部３１は、ユーザが操作して各光源１０の調光率を指定するためのものであり、この調光率を指定するために、予め各電源回路２０の調光システム番号を記憶している。無線通信部３２は、操作部３１で指定された調光率を基に光源１０を調光制御するための調光制御信号を形成すると共に、この調光制御信号を各調光システム番号に対応する電源回路２０に送信する。なお、システム制御部３０が行う各種制御処理は、ＣＰＵ等により具体化される。また、システム制御部３０からの調光制御信号の送信には、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）を用いる。このため、システム制御部３０は、操作部３１で指定された調光率を含む調光制御信号をＤＭＸデータに変換し、このＤＭＸデータを無線通信部３２より送信する。
【００１３】
図２に示すように、電源回路２０内の電圧重畳部２４は、半導体のスイッチング素子として、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。また、フィルタ部２５は、チョークコイルＬ１と電解コンデンサＣ１を有した平滑フィルタであり、電圧重畳部２４の重畳出力電圧Ｖ３を平滑して点灯電圧Ｖ４を出力する。
【００１４】
電圧重畳部２４のトランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタには、図３（ａ）に示される正弦波の動作電圧Ｖ１が印加され、それらの各ベースには、電圧制御部２２で形成された図３（ｂ）に示される周波数ｆの矩形波の制御電圧Ｖ２（ｆ）が入力される。この結果、図３（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、正弦波の動作電圧Ｖ１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、正弦波の動作電圧Ｖ１と制御電圧Ｖ２の矩形波が重畳された重畳出力電圧Ｖ３が出力される。
【００１５】
重畳出力電圧Ｖ３は、重畳された矩形波がフィルタ部２５により平滑され、このフィルタ部２５の出力は、図３（ｄ）に示されるように、動作電圧Ｖ１より電圧レベルが低下する点灯電圧Ｖ４となる。この平滑された点灯電圧Ｖ４は、光源１０に印加され、光源１０を点灯する。
【００１６】
図４に示すように、設定部２３は、無線通信部２６、電圧監視部２７、及び制御電圧決定部２８を備える。無線通信部２６は、システム制御部３０から送信される調光制御信号を無線の通信路４０を介して受信する。電圧監視部２７は、交流電源部２１の電圧変動を検知する電圧監視センサ２９を有し、電圧変動検知信号を出力する。制御電圧決定部２８は、無線通信部２６で受信した調光制御信号と電圧監視部２７からの電圧変動検知信号とにより調光率を決定する。また、設定部２３には、予め電源回路２０毎のアドレス等で割り当てられた調光システム番号が設定されている。この調光システム番号は、各設定部２３に設けられたディップスイッチにより設定することができ、また、システム制御部３０から各電源回路にアドレス割り当ての信号を発信して設定することができる。また、無線通信部２６は、システム制御部３０から送信されたＤＭＸデータを受信して、この受信したＤＭＸデータを基に、調光制御信号を復調し、指定された調光率を検出する。このとき、制御電圧決定部２８は、この検出された調光率を電圧監視部２７からの電圧変動検知信号を基に補正し、この補正を基に設定する調光率を決定し、この決定した調光率の設定値を電圧制御部２２に入力する。
【００１７】
電圧制御部２２は、制御電圧決定部２８で決定された調光率の設定値を基に、制御電圧Ｖ２の矩形波のパルスデューティを決定する。この矩形波のパルスデューティの決定は、図５（ａ）に示すように、周期Ｔ（周波数ｆ＝１／Ｔ）の矩形波のオンデューティの幅ｗを調整することにより行われる。即ち、電圧制御部２２は、設定された調光率に対応して、矩形波のオンデューティ幅ｗを替えることにより、制御電圧Ｖ２を制御し、光源１０を調光制御する。
【００１８】
上記のように構成された本システムにおいて、ユーザがシステム制御部３０の操作部３１で各電源回路２０の調光率の設定値を指示すると、この指示された調光制御信号は、通信路４０を介して無線通信部３２から各電源回路２０の設定部２３の無線通信部２６に伝送される。各電源回路２０の設定部２３は、無線通信部２６で受信した調光制御信号を基に調光率を設定すると共に、この調光率を電圧監視部２７からの電圧検知出力信号を基に補正する。
【００１９】
この調光率の補正は、例えば、電圧監視部２７で検知された交流電源電圧が基準値（例えば、１００ボルト）より大きい場合（例えば、１０３ボルト）には、制御電圧決定部２８が調光率を下げるようにして行う。これにより、図５（ｂ）に示すように、当初の調光率のオンデューティ幅をｗaとし、補正された調光率のオンデューティ幅をｗｂとすると、電圧制御部２２は、制御電圧Ｖ２の矩形波のオンデューティ幅をｗaからｗｂに下げるように制御する。ここで、調光率に対応するオンデューティの割合は、予め下記の表１に示すようにテーブル化されている。従って、電圧制御部２２は、制御電圧決定部２８で決定された調光率を基に、この表１のテーブルから自動的にオンデューティの割合（％）を選択して、設定された調光率に一致するようにオンデューティ幅を制御する。なお、各電源回路２０がシステム制御部３０と通信路４０を介して接続されていない場合は、各設定部２３毎に調光率調整用のボリュウム等を設けて、個々に調光率を調整してもよい。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
また、各電源回路２０の制御電圧Ｖ２の周波数ｆは、隣接する光源相互の間で相違するように設定されている。ここで、光源１０の第１乃至第ｎ光源に対する各電源回路２０を第１乃至第ｎ電源回路とし、例えば、互いに隣接する電源回路２０を第１電源回路と第２電源回路とする。このとき、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１及び第２電源回路において、各動作電圧Ｖ１と、互いに相違する周波数ｆ１、ｆ２を持つ各矩形波の制御電圧Ｖ２（ｆ１）、Ｖ２（ｆ２）とがそれぞれ重畳された場合には、それらの重畳出力電圧Ｖ３（ｆ１）、Ｖ３（ｆ２）（ｆ１＜ｆ２とする）は、各矩形波によりそれらのオン／オフ波形が異なり、周波数ｆ１、ｆ２の矩形波の電流が各電源回路２０に流れる。このとき、各電源回路２０から、それぞれの矩形波の電流の一部が不要電波となって空中に放射される。この場合の電波ノイズのノイズスペクトラムは、図６（ｃ）に示すように、周波数が相違するノイズスペクトル６１、６２となる。従って、各ノイズスペクトルは、互いに周波数位置が異なり、分散されて重ならないため、それらのノイズレベル（Ｎｖ１）は増大しない。一方、もし、周波数ｆ２が周波数ｆ１と同じであった場合には、そのノイズレベルは、隣接する第１電源回路と第２電源回路のノイズレベルがともに周波数ｆ１となるので、ノイズスペクトラムが重なって相乗されることにより、点線で示す周波数ｆ１におけるノイズスペクトル６３のように、増大したノイズレベル（Ｎｖ２）となる。
【００２２】
ここで、ユーザが、例えば、操作部３１で調光率を５％に指示したとき、表１より調光率５％におけるオンデューティの割合が１４％になることから、第１電源回路における制御電圧Ｖ２の矩形波の波形は、図７に示されるように、１つの矩形波の幅（周期Ｔ１）は、１／３２０００（ｓ）、オンデューティ幅ｗ１は、１／３２０００×０．１４（ｓ）となる。但し、ここでは、調光率５％は補正がなかったものとする。このように、オンデューティ幅は、ユーザの指示した調光率に基いて表１から容易に計算され、このオンデューティ幅の制御により光源１０が調光制御される。なお、ここでは、調光システム番号が奇数のときには、制御電圧Ｖ２の矩形波の周波数を３２ｋＨｚとし、調光システム番号が偶数のときには、制御電圧Ｖ２の矩形波の周波数を３６ｋＨｚと設定することとする。従って、第１及び第２電源回路においては、それぞれ矩形波の周波数は３２ｋＨｚと３６ｋＨｚに設定される。また、調光システム番号が偶数の場合（矩形波の周波数は３６ｋＨｚ）についても、表１と同様のテーブルを利用し、計算によりオンデューティ幅を求めることができる。
【００２３】
また、第１及び第２電源回路の矩形波の周波数ｆ１、ｆ２を３２ｋＨｚ、３６ｋＨｚとし、各設定部２３で調光率を設定して調光制御した場合の、矩形波の周波数によるノイズスペクトラムは、図８（ａ）に示すように、周波数軸上で２つに分散され、各ノイズレベルは、それぞれのノイズレベルＮｖ１のままである。従って、隣接する第１及び第２電源回路間において、ノイズレベルを増大しないようにすることができ、電波ノイズによる影響を軽減することができる。これに対し、各矩形波の周波数ｆ１、ｆ２が共に同じ周波数の３２ｋＨｚ（ｆ１）に固定された場合は、図８（ｂ）に示すように、２つの合成されたノイズレベルＮｖ２は、相乗されてノイズレベルＮｖ１の略倍程度に大きくなり、妨害の影響が増大する。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、隣接する光源相互の間の各電源回路において、各電源回路に流れる矩形波の電流により放射される不要電波の周波数が相違するので、隣接する電源回路で電波ノイズが異なる周波数に分散され、特定の周波数域に電波ノイズが集中しないようにできる。従って、これらの電源回路の近くに存在する他の電子機器や無線機器等への電波ノイズの妨害を軽減することができる。また、各電源回路内において、各種デジタル制御回路及び電源監視センサの誤動作や、無線有線の通信路への妨害等を軽減することができるので、複数の光源の調光制御を安定して行うことができる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る照明制御システムについて説明する。本システムは、前記実施形態と同様の構成にあって、各電源回路における制御電圧の周波数が、少なくとも隣接する光源相互の間で相違すると共に、互いに１以外の公約数を持たないような構成とする。これにより、各高調波の周波数においても、ノイズスペクトラムが互いに重複することがなくノイズを分散することができ、ノイズレベルの増大を防ぐことができる。
【００２６】
具体的には、上記電源回路２０（図２参照）の電圧重畳部２４においては、制御電圧Ｖ２の矩形波によりトランジスタＱ１、Ｑ２をスイッチングするため、通常、矩形波の周波数の整数倍となる高調波が発生し、高調波の電波ノイズが放射される。ところが、上記構成とすることにより、隣接する電源回路２０（図１参照）の第１電源回路と第２電源回路で発生す矩形波の周波数ｆ１、ｆ２（ｆ１＜ｆ２）のそれぞれの高調波（ｎ×ｆ１、ｍ×ｆ２、ｎ及びｍは正整数）は、図９（ａ）に示すように、互いにそれらの最小公倍数の周波数（ｆ１×ｆ２）になるまで重なることがなくなる。即ち、例えば、ｆ１＝３２ｋＨｚ、ｆ２＝３７ｋＨｚとすると、３２ｋＨｚと３７ｋＨｚは、互いに素であり１以外の公約数を持たないので、ｎ×３２≠ｍ×３７となり、それらの高調波は、それらの最小公倍数となる周波数ｆ１の３７倍及び周波数ｆ２の３２倍となるまで重ならない。これに対し、図９（ｂ）に示すように、第１及び第２電源回路の各矩形波の周波数ｆ１、ｆ２が同じときは、ｆ１とｆ２の高調波周波数も同じとなるので、それらの高調波周波数毎のノイズにおいても互いに重なることになり、高調波により広帯域に亘ってノイズレベルが相乗されて大きくなる。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、各電源回路２０に流れた矩形波の高調波の電流により放射された不要電波の周波数がそれらの最小公倍数の周波数まで互いに重ならなくなるので、隣接する電源回路２０において矩形波より高い周波数領域においても特定の周波数域に電波ノイズが集中することがなくなる。従って、他の電子機器等への電波ノイズの妨害をさらに軽減することができる。
【００２８】
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、矩形波の周波数が３２ｋＨｚ、３６ｋＨｚ（３７ｋＨｚ）等の場合について説明したが、この矩形波の周波数は、これらに限定されることなく自由に選択される。また、矩形波の周波数を、調光システム番号が奇数と偶数の場合に分けて代えたが、奇数、偶数に限らず、調光システム番号毎に周波数を替えることもできる。また、各電源回路とシステム制御部との通信路に無線通信を用いたが、伝送線による有線を用いることや、各電源回路に共通に電力を供給する交流電力配線を利用する電力線搬送通信（ＰＬＣ）を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明制御システムの構成図。
【図２】上記照明制御システムの電源回路の構成図。
【図３】上記電源回路の設定部の構成図。
【図４】上記電源回路の制御電圧の矩形波を説明する図。
【図５】（ａ）は上記電源回路の交流電源の電圧波形を示す図、（ｂ）は同回路の制御電圧の波形を示す図、（ｃ）は同回路の重畳出力電圧の波形を示す図、（ｄ）は同回路のフィルタ部の出力波形を示す図。
【図６】（ａ）は上記電源回路の隣接する一方の重畳出力電圧を示す図、（ｂ）は同回路の隣接する他方の重畳出力電圧を示す図、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）の各矩形波の周波数におけるノイズレベルを説明する図。
【図７】上記電源回路の矩形波の周波数が３２ｋＨｚ、調光率５％における制御電圧のオンデューティ波形を示す図。
【図８】（ａ）は各矩形波の周波数が相違する場合のノイズレベルを示す図、（ｂ）は隣接する電源回路の各矩形波の周波数が同じ場合のノイズレベルを示す図。
【図９】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る照明制御システムにおいて、２つの矩形波の周波数が互いに公約数を持たない場合の高調波ノイズを説明する図、（ｂ）は２つの矩形波の周波数が同じ場合の高調波ノイズを説明する図。
【図１０】（ａ）従来の照明制御システムの電源回路における重畳電源出力の波形を示す図、（ｂ）は同システムの１つの電源回路で発生する矩形波の周波数によるノイズレベルを示す図、（ｃ）は同システムの２つの電源回路で発生する同じ矩形波の周波数によるノイズを説明する図。
【符号の説明】
【００３０】
１０  光源
２０  電源回路
３０  システム制御部
４０  通信路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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