JP5469362B2 - Lighting control device - Google Patents
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Description
本発明は、光源を調光可能な調光用点灯装置に関するものである。 The present invention relates to a dimming lighting device capable of dimming a light source.
従来、白熱電球からなる光源への供給電力を位相制御することで、光源の調光制御を行う調光用点灯装置があり、位相制御素子としてトライアックを用いて供給電力の位相をON/OFFさせていた。しかしながら、トライアックによって位相制御を行う場合には、トライアックを導通させるタイミングで大きな電流が流れ、光源や電源にストレスがかかり、これらの寿命が短くなるなどの問題があった。 Conventionally, there is a dimming lighting device that performs dimming control of the light source by controlling the phase of the power supplied to the light source composed of an incandescent bulb, and the phase of the supplied power is turned ON / OFF using a triac as a phase control element It was. However, when the phase control is performed by the triac, there is a problem that a large current flows at the timing when the triac is turned on, stress is applied to the light source and the power source, and the lifetime of these is shortened.
そこで、トライアックの代わりとして、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やFET(Field effect transistor)を用い、光源に供給する正弦波交流の振幅を制御することで調光制御を行う調光用点灯装置が考えられている(特許文献1を参照)。 Therefore, a dimming lighting device that performs dimming control by controlling the amplitude of the sine wave alternating current supplied to the light source using an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or an FET (Field effect transistor) instead of the triac is considered. (See Patent Document 1).
特許文献1に開示された調光器においては、正弦波からなる交流電源と光源との接続・非接続を切り替えるスイッチ手段と、スイッチ手段による接続・非接続に基づいて光源に供給される電圧を平滑化する平滑手段を備え、平滑手段によって平滑化された交流電圧を光源に供給している。ここで、スイッチ手段の接続・非接続の周期を制御手段が制御することで、光源に印加される電圧の振幅が0から100%までの範囲で制御され、光源の調光制御が行われる。
In the dimmer disclosed in
ところで、IGBTは、トライアックと比較すると耐突入電流値が低いことが知られている。また、白熱電球の温度が低い場合における白熱電球に流れる電流値は、点灯状態における電流値と比べて数倍の電流値となることが知られている。 By the way, it is known that IGBT has a low inrush current resistance as compared with triac. Further, it is known that the current value flowing through the incandescent bulb when the temperature of the incandescent bulb is low is several times the current value in the lighting state.
このため、上記特許文献1のように調光制御用の素子として、IGBTを使用し、白熱電球が冷えた状態で点灯を開始し、交流電圧を白熱電球に印加させると(図5(a)を参照)、IGBTの耐突入電流値Imを超える大きな電流値が流れ(図5(b)を参照)、IGBTに過大なストレスが加わるという問題があった。
For this reason, when an IGBT is used as an element for dimming control as in
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、白熱電球が冷えた状態で点灯しても、スイッチング用のトランジスタに過電流が流れることなく、安全性の高い調光用点灯装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the object of the present invention is to ensure safety even when the incandescent bulb is lit in a cold state without overcurrent flowing through the switching transistor. The object is to provide a lighting device for high dimming.
上記目的を達成するために、請求項1の発明では、交流電源と光源とを接続する電源経路に挿入され、交流電源からの正弦波交流をスイッチングするトランジスタと、前記トランジスタをオン/オフ制御するスイッチング制御部と、前記トランジスタによりスイッチングされた電圧を平滑化した交流電圧を前記光源に出力する平滑部と、前記トランジスタの出力電流値を測定する電流値測定部と、前記トランジスタと並列に接続されたトライアックを位相制御して、光源の点灯電力を制御する位相制御部と、前記光源の点灯開始時において、前記スイッチング制御部にスイッチング動作を行わせた状態で、前記電流値測定部にて測定した前記出力電流値が所定の閾値以上の場合には、前記スイッチング制御部によるスイッチング動作を停止させるとともに、前記位相制御部によりトライアックの位相制御を行わせ、前記出力電流値が所定の閾値未満の場合には、前記スイッチング制御部によるスイッチング動作を継続させるよう制御する点灯制御部と、前記光源の点灯終了時からの経過時間を計測する計測手段を備え、前記点灯制御部は、前記光源の点灯開始時において、前記経過時間が所定の時間よりも長い場合には前記位相制御部によりトライアックの位相制御を行わせ、所定の時間よりも短い場合には前記スイッチング制御部によるスイッチング動作を行わせることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a transistor inserted in a power supply path connecting an AC power source and a light source and switching a sine wave AC from the AC power source, and the transistor is on / off controlled. A switching control unit; a smoothing unit that outputs an alternating voltage obtained by smoothing a voltage switched by the transistor to the light source; a current value measuring unit that measures an output current value of the transistor; and the transistor connected in parallel. The phase control unit controls the lighting power of the light source by controlling the phase of the TRIAC, and the current value measuring unit performs the switching operation at the start of lighting of the light source. When the output current value is equal to or greater than a predetermined threshold, the switching operation by the switching control unit is stopped. Rutotomoni, wherein to perform the triac phase control by the phase control unit, when the output current value is less than the predetermined threshold value, the lighting control section that controls so as to continue the switching operation by the switching control unit, the light source Measuring means for measuring an elapsed time from the end of lighting of the light source, the lighting control unit at the start of lighting of the light source, if the elapsed time is longer than a predetermined time, by the phase control unit of the triac Phase control is performed, and when the time is shorter than a predetermined time, the switching operation by the switching control unit is performed .
請求項1の発明によれば、スイッチング制御部を流れる電流値が所定の閾値以上の場合には、スイッチング制御部によってトランジスタのスイッチング動作を停止させるとともに、位相制御部によってトライアックを位相制御させ、光源の点灯電力を供給することができる。これにより、白熱電球からなる光源が冷えた状態で点灯を開始させても、トランジスタに過電流が流れることがなく、安全性の高い調光用点灯装置を提供することができる。また、閾値未満の場合には、スイッチング制御部によるスイッチング動作を継続させて光源の点灯電力を供給することで、トライアックを用いた位相制御に比べ、光源や電源へのストレスを低減することができる。さらに、光源の点灯終了時からの経過時間を計測する計測手段を備えており、この経過時間から光源が冷えているかを予測することができる。これにより、所定時間経過し、光源が冷えた状態と予測される場合には、点灯開始時に位相制御部によってトライアックを位相制御させ、光源に点灯電力を供給して光源を点灯することができるので、トランジスタに過電流が流れることを防ぐことができ、安全性の高い調光用点灯装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the value of the current flowing through the switching control unit is equal to or greater than the predetermined threshold, the switching control unit stops the switching operation of the transistor, and the phase control unit controls the phase of the triac, and the light source The lighting power can be supplied. Thereby, even if lighting is started in a state where the light source composed of an incandescent light bulb is cooled, an overcurrent does not flow through the transistor, and a highly safe lighting control lighting device can be provided. In addition, when it is less than the threshold value, the switching operation by the switching control unit is continued and the lighting power of the light source is supplied, so that the stress on the light source and the power source can be reduced compared to the phase control using the triac. . Furthermore, a measuring means for measuring the elapsed time from the end of lighting of the light source is provided, and it can be predicted from this elapsed time whether the light source is cooled. As a result, when it is predicted that the light source has cooled down after a predetermined time has elapsed, the TRIAC can be phase-controlled by the phase control unit at the start of lighting, and the light source can be turned on by supplying lighting power to the light source. In addition, it is possible to prevent overcurrent from flowing through the transistor, and to provide a highly safe dimming lighting device.
以下に本発明の実施の形態にかかる調光用点灯装置について、図1〜図4に基づいて説明を行う。図1に示すとおり、本実施の形態の調光用点灯装置Aは、商用電源からなる交流電源7と白熱電球からなる光源8とを接続する電源経路に挿入されたトランジスタ1(1a、1b)と、トランジスタ1をオン/オフ制御するスイッチング制御部2と、コイルL1、L2及びコンデンサCを用いたフィルタ回路からなり、トランジスタ1によりスイッチングされた電圧を平滑化する平滑部3と、トランジスタ1の出力電流値I1を測定する電流値測定部4と、トランジスタ1及び平滑部3と並列に接続されたトライアック(図示せず)を有する位相制御部5と、電流値測定部4で測定された出力電流値I1に基づいて、スイッチング制御部2及び位相制御部5を制御する点灯制御部6とを備える。また、調光用点灯装置Aは、光源8の調光レベルを調整するための既知の技術からなる操作部10及び設定部9を備え、使用者が操作部10を操作することで設定部9に調光レベル値が保持される。
Hereinafter, a lighting control lighting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the dimming lighting device A according to the present embodiment includes a transistor 1 (1a, 1b) inserted in a power supply path that connects an
トランジスタ1a、1bはそれぞれ、例えばnチャンネルIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)からなり、コレクタは交流電源7に、エミッタは平滑部3の入力端に接続される。また、トランジスタ1のゲート側の端子は、スイッチング制御部2に接続され、スイッチング制御部2からの制御電圧に基づいて、交流電源7からの正弦波交流をスイッチングして平滑部3に出力する。また、トランジスタ1a、1bには、それぞれ逆方向の電流を流すフライホイールダイオードDが接続されている。
The
スイッチング制御部2は、設定部9と接続され、交流電源7からの電力を動作電力として動作し、交流電源7よりも高い周波数に設定された矩形波の制御電圧(図2(b)を参照)を、各トランジスタ1のゲートに印加してトランジスタ1をスイッチングさせている。なお、図2(b)に示す制御電圧のオン期間とオフ期間との比率を示すオンデューティは、点灯を行う光源8の動作電圧、交流電源7の有効電圧、および、設定部9が保持する光源8の調光レベル値によって決定される。
The
これにより、トランジスタ1a、1bは、スイッチング制御部2から出力される矩形波の制御電圧を受けて、交流電源7から出力された正弦波状の交流電圧(図2(a)を参照)をオン/オフして、図2(c)に示す電圧を平滑部3に出力する。また、平滑部3がこの出力電圧を図2(d)に示すような正弦波状の交流電圧に平滑化して光源8に出力することで光源8を点灯させることができる。
Thus, the
電流値測定部4は、例えばカレントトランスなどからなる既知の電流測定回路であり、トランジスタ1aとコイルL1との間に流れる電流値I1を測定する。
The current
位相制御部5は、トライアック(図示せず)を含んでおり、設定部9と接続され、点灯を行う光源8の動作電圧、交流電源7の有効電圧、および、設定部9が保持する調光レベル値などに基づいてトライアックを位相制御し、光源8の点灯電力を光源8に出力する。これにより、位相制御部5及びスイッチング制御部2の何れの経路によって光源8に点灯電力が供給された場合でも、光源8の調光レベルを等しくすることができる。
The
点灯制御部6は、トランジスタ1の耐久電流値よりも低い電流値に閾値Ithが設定されており、この閾値Ithと電流値測定部4で測定された電流値I1の絶対値に基づいて、スイッチング制御部2のスイッチング動作を開始・停止させるとともに、位相制御部5による位相制御を開始・停止させる。具体的には、スイッチング制御部2によるスイッチング動作が行われている際に、電流値I1の絶対値が閾値Ithよりも小さい場合にはスイッチング制御部2のスイッチング動作を継続させ、電流値I1の絶対値が閾値Ith以上になると、スイッチング制御部2のスイッチング動作を停止するとともに、位相制御部5による位相制御を開始させる。また、位相制御部5による位相制御が行われている際には、交流電源7の半周期ごとに位相制御部5による位相制御を停止させ、スイッチング制御部2によるスイッチング動作を開始させる。
The
また、点灯制御部6は例えば図3に示すように、閾値Ith及び電流検出部4からの電流値を示す信号電圧をコンパレータ61を用いて比較し、比較結果の電圧とスイッチング制御部2の制御電圧とをAND回路62で掛け合わせてトランジスタ1に印加するとともに、比較結果をNOT回路63によって反転させて位相制御部5に出力する。
Further, for example, as shown in FIG. 3, the
これにより、電流値I1の絶対値が閾値Ith未満の場合には、トランジスタ1及び平滑部3を介して正弦波交流が光源8に供給されるので、光源8や交流電源7へのストレスを低減することができ、また、電流値I1の絶対値が閾値Ith以上の場合には、トランジスタ1に信号が入力されず、位相制御部5を介して位相制御された交流電源7を光源8に供給されるので、トランジスタ1に大きな電流が流れて過大なストレスを与えること抑制することができる。
Thereby, when the absolute value of the current value I1 is less than the threshold value Ith, a sine wave alternating current is supplied to the
ここで、光源8が冷えている場合における光源8の点灯開始時の動作について、図4に示すグラフを用いて説明を行う。まず、点灯制御部6によってスイッチング制御部2のスイッチング動作が開始される(図4のt0)。このとき、電流値測定部4で測定されるトランジスタ1の電流値I1は、上述したように急激に増加するが、電流値I1の絶対値が閾値Ithよりも大きな値になると(図4のt1)、点灯制御部6はスイッチング制御部2のスイッチング動作を停止させるとともに、位相制御部5による位相制御を開始させる。これにより、トランジスタ1を流れる電流値I1は徐々に減少し、トランジスタ1に過大な電流が流れることを防ぐことができる。
Here, the operation at the start of lighting of the
次に、点灯開始から交流電源7の半周期分の時間が経過すると(図4のt2)、点灯制御部6は位相制御部5による位相制御を停止するとともに、スイッチング制御部2によるスイッチング動作を開始させる。ここで、光源8がまだ十分に温まっていない場合には、再度、急激に電流値が増加するが、電流値I1の絶対値が閾値Ithよりも大きな値になると(図4のt3)、点灯制御部6がスイッチング制御部2によるスイッチング動作を停止させ、位相制御部5による位相制御を開始することで、トランジスタ1に過大な電流が流れることを防ぐ。
Next, when a time corresponding to a half cycle of the
さらに交流電源7の半周期分の時間が経過すると(図4のt4)、点灯制御部6は位相制御部5による位相制御を停止するとともに、スイッチング制御部2によるスイッチング動作を開始させる。ここで、光源8が十分に温まっている場合には、電流値I1は閾値Ithを超えることなく、緩やかに上昇・下降を繰り返すので、点灯制御部6は、位相制御部5の動作を停止させたままにして、スイッチング制御部2によるスイッチング動作を継続させる。
Further, when the time corresponding to the half cycle of the
このようにして、光源8が十分温まり、閾値Ithよりも小さな電流がトランジスタ1を流れるようになるまでの間は、耐久電流値が高いトライアックを用いた位相制御部5によって光源8が点灯され、トランジスタ1に過大な電流が流れることを抑制することができ、安全性の高い調光用点灯装置を提供することができる。
In this way, the
なお、本実施例においては、電流値I1の絶対値が閾値Ithよりも大きくなり、スイッチング制御部2のスイッチング動作を停止させた後、点灯制御部6は交流電源7の半周期ごとに位相制御部5による位相制御を停止させ、スイッチング制御部2のスイッチング動作を開始させているが、交流電源7の周期毎や、交流電源7の周期によらず、所定の時間が経過した後に同様の制御を行うようにしてもよい。
In this embodiment, after the absolute value of the current value I1 becomes larger than the threshold value Ith and the switching operation of the switching
また、光源8の点灯開始時において、点灯制御部6がスイッチング制御部2のスイッチング動作を開始するようにしているが、点灯制御部6に光源8の点灯終了時間からの経過時間を計測する計測部を設け、所定の時間が経過している場合には、スイッチング制御部2のスイッチング動作を開始させずに、位相制御部5による位相制御を開始するようにしてもよい。なお、位相制御部5による位相制御を開始した後、光源8が温められると予想される所定の時間経過後や、交流電源7の周期毎に、位相制御部5による位相制御を停止させ、スイッチング制御部2によるスイッチング動作を開始させるように点灯制御部6が制御することで、光源8や交流電源7へのストレスを低減することができる。
In addition, the
また、本実施の形態では、スイッチング素子としてnチャンネルIGBTを使用しているが、FET(Field effect transistor)を用いてもよい。 In the present embodiment, an n-channel IGBT is used as the switching element, but a field effect transistor (FET) may be used.
A 調光用点灯装置
1a、1b トランジスタ
2 スイッチング制御部
3 平滑部
4 電流値測定部
5 位相制御部
6 点灯制御部
7 交流電源
8 光源
A lighting control device for dimming 1a,
Claims (1)
前記トランジスタをオン/オフ制御するスイッチング制御部と、
前記トランジスタによりスイッチングされた電圧を平滑化した交流電圧を前記光源に出力する平滑部と、
前記トランジスタの出力電流値を測定する電流値測定部と、
前記トランジスタと並列に接続されたトライアックを位相制御して、光源の点灯電力を制御する位相制御部と、
前記光源の点灯開始時において、前記スイッチング制御部にスイッチング動作を行わせた状態で、前記電流値測定部にて測定した前記出力電流値が所定の閾値以上の場合には、前記スイッチング制御部によるスイッチング動作を停止させるとともに、前記位相制御部によりトライアックの位相制御を行わせ、前記出力電流値が所定の閾値未満の場合には、前記スイッチング制御部によるスイッチング動作を継続させるよう制御する点灯制御部と、
前記光源の点灯終了時からの経過時間を計測する計測手段を備え、
前記点灯制御部は、前記光源の点灯開始時において、前記経過時間が所定の時間よりも長い場合には前記位相制御部によりトライアックの位相制御を行わせ、所定の時間よりも短い場合には前記スイッチング制御部によるスイッチング動作を行わせる
ことを特徴とする調光用点灯装置。 A transistor that is inserted into a power supply path that connects the AC power source and the light source, and switches a sine wave AC from the AC power source
A switching controller for controlling on / off of the transistor;
A smoothing unit that outputs an alternating voltage obtained by smoothing a voltage switched by the transistor to the light source;
A current value measuring unit for measuring an output current value of the transistor;
Phase control of the triac connected in parallel with the transistor to control the lighting power of the light source,
When the output current value measured by the current value measurement unit is greater than or equal to a predetermined threshold in a state where the switching control unit performs a switching operation at the start of lighting of the light source, the switching control unit A lighting control unit that stops the switching operation, controls the phase control of the triac by the phase control unit, and controls to continue the switching operation by the switching control unit when the output current value is less than a predetermined threshold value. and,
Measuring means for measuring the elapsed time from the end of lighting of the light source,
The lighting control unit causes the phase control unit to perform phase control of the triac when the elapsed time is longer than a predetermined time at the start of lighting of the light source, and when the elapsed time is shorter than the predetermined time, A lighting control device for dimming, wherein a switching operation is performed by a switching control unit .
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