JP4069482B2

JP4069482B2 - Light control device

Info

Publication number: JP4069482B2
Application number: JP35540697A
Authority: JP
Inventors: 幸司右田; 修中島
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JPH11185979A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、舞台やスタジオ等に用いられる照明器具の明るさを制御可能な調光装置に関し、特に回路構成に必要なスイッチング素子の規格縮小化、所望光量への立ち上がり特性の向上化及びシステム全体の低コスト化を図るのに好適の調光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、舞台やスタジオ等に用いられる照明においては、照明の明るさを制御する調光装置を用いることによって、使用目的（シーン）に応じた最適な明るさを得るようにしている。調光装置には、様々なシーンに応じた明るさを得るための機能が複数設けられたものもあり、これらの複数の機能を効果的に活用することによって、シーンに応じた演出をより効果的に図るための明るさの調光制御を可能にする。
【０００３】
このような調光装置においては、照明に白熱灯を用いたものである場合には、この白熱灯に供給する電力を調光レベルに応じて可変させるために、例えば、図６（ａ）に示すように交流電源１のライン上に一対のサイリスタ３，４を逆並列接続して設け、毎半サイクルでゼロクロス検出後に調光信号レベルに応じたタイミングでこれらのサイリスタ３，４を点弧させる位相制御を行い、同図（ｂ）に示すような波形の電力を白熱灯２に供給することにより実現している。
【０００４】
このようなサイリスタ３，４の位相制御では、電流が急峻に変化するため、点弧時の時間変化ｄｉ／ｄｔが大きいので、高周波ノイズ（ＲＦノイズ）が発生する。また、負荷である白熱灯４のフィラメント部分では音響ノイズが発生するという不都合もある。
【０００５】
このため、実際には、図７（ａ）に示すように、サイリスタ３，４に直列にリアクタＬを挿入し、このリアクタＬにより同図（ｂ）に示すように、電流の立ち上がり（サイリスタ３，４の点弧時）を緩やかにする方法が採用されている。しかし、リアクタＬ自体が大型となり、高価である上に、このリアクタＬ自体が音響ノイズとなる唸りを発生してしまい、結果として静粛な環境を阻害する理由から調光装置専用の部屋が必要となり、スタジオ、舞台等の照明用として不向きなものとなる。
【０００６】
このようなことから、ノイズを低減させるための方法として、電流の立上がり及び立下がりの傾斜制御を行うようにした提案もなされている。このような提案では、具体的には、サイリスタに代えて、トランジスタ、ＦＥＴ（電解効果型トランジスタ）、ＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ）等のスイッチ素子を用いて傾斜制御を行うようにしたものである。
【０００７】
ところが、これらの傾斜制御に用いられるスイッチ素子は、高価であり、オン抵抗が大きいため、発熱が大きいという欠点がある。また、これらのスイッチ素子は、過電流耐量がサイリスタよりも小さいため、電源投入時の低抵抗状態下では過電流により破壊する可能性がある。すなわち、白熱灯負荷の場合、電源投入時のようにフィラメントが冷えているときには、抵抗値が小さく定格電流の数倍〜１０倍程度の電流が数サイクル分流れるが、上記のようなスイッチ素子はこのような突入電流に耐えないものである。かといって、これらのスイッチ素子の破壊を防止するために、供給電流を制限すると、白熱灯に十分電力を供給することができず、白熱灯の立上がりが遅れてしまう。これでは、舞台照明等として演出効果を自由に発揮させることができず、不適なものとなってしまう。
【０００８】
そこで、本出願人は上記問題点に鑑み、特開平６−３３８３９５号公報に記載の発明を提案した。この提案による調光装置の概略構成を図８に示す。
【０００９】
図８に示すように、この提案による調光装置は、照明負荷２に対する交流電源１ａライン上に接続されて毎半サイクル位相制御されるサイリスタ３，４による主スイッチ回路５と、この主スイッチ回路５に並列接続されて活性領域で動作するスイッチング素子８を有する補助スイッチ回路６と、照明負荷２に対する出力電流を検出する電流検出手段１０と、調光レベルに応じたサイリスタ３，４の目標位相角に相当するタイミングでスイッチング素子８を照明負荷２に対する出力電圧が傾斜するように活性領域で徐助に立上げ動作させた後でサイリスタ３，４を点弧パルスで点弧させる制御手段９とで構成され、該制御手段９は、電流検出手段１０による予め設定された所定値Ｉｔｈ以上の出力電流が検出されたときに、交流電源１ａの次の半サイクルでサイリスタ３，４を全導通させるように制御することが特徴である。
【００１０】
このような構成においては、交流電源１ａからの交流電圧に関して、その毎半サイクルでゼロクロスが検出されており、ゼロクロス時点を基準として調光レベルに対応した目標位相角に相当するタイミングで図９（ｃ）に示すようにサイリスタゲート信号からなる点弧パルスが制御部９により生成される。同時に、制御部ではこのようなサイリスタゲート信号出力の直前の区間においてトランジスタ８を活性領域で徐々に立上げ動作させるためのベース信号がトランジスタ８に対して出力し、図９（ｂ）に示すようなベース・エミッタ電圧を得る。すなわち、毎半サイクルにおいて、サイリスタ３またはサイリスタ４の目標位相角に相当するタイミングでトランジスタ８を白熱灯２に対する出力電圧が傾斜立上がるようにオフ領域からオン領域に達した後でサイリスタゲート信号でサイリスタ３またはサイリスタ４を点弧させるもので、白熱灯２に対する出力電圧は図９（ａ）に示すものとなる。
【００１１】
電源投入時、制御部９は、図８（ｂ）に示すように、上述の基本動作に基づき、第１の半サイクル１（図中上段に示す符号）で調光レベルに対応した目標位相角でトランジスタ８をオンさせる。このとき、フィラメントが冷えていればその抵抗値が低いため、通常時よりも大きな電流が流れる。制御部９は、このような大きな出力電流を電流検出手段１０を用いて検出し、予め設定された所定値Ｉｔｈ（図中に示すａ点）を越えると、トランジスタを即座にオフするように制御し、出力電流を遮断する。さらに、制御部９は、この状態を記憶しており、次の半サイクルである第２の半サイクル２ではそのゼロクロス点からサイリスタ３（または４）を１００％点弧位相角で全導通させて白熱灯２に電力を供給する。その後についても制御部９は、第３の半サイクル３から第７の半サイクル７まで、すなわち所定値Ｉｔｈを越える電流となる状態が第７の半サイクルまで生じている期間（ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ点参照）、サイリスタ３，４を全導通させるように繰り返し４制御する。第７の半サイクルでは出力電流が所定値Ｉｔｈを越えないため、第８の半サイクル以降は、前述したような通常の位相制御モードに戻る。
【００１２】
これにより、フィラメントが冷えているような段階では、出力電流が大きい点に注目し、このような期間に関してはサイリスタ３，４を全導通させる全導通モードとして立上げるので、白熱灯２な十分な電力を供給して即座に所望の光量に立上げることができる。この場合、サイリスタ３，４は耐ラッシュ電流が大きいため、比較的小さな素子であっても破壊されることはない。一方、このような段階ではトランジスタ８を動作させないため、該トランジスタ８を過電流から防止することも可能となる。
【００１３】
しかしながら、このような調光装置では、設置するスタジオや舞台等の交流電源１ａが通常レベルの電力を供給するものである場合には上述したように動作して最適な効果を得ることができるが、仮に他の照明装置等の設備機器の設置に伴い極めて大きな電力を供給する交流電源１ａを備え、また配線等のインピーダンスが小さいスタジオや舞台等に設置した場合には、立上げを早くし且つトランジスタ８の破壊を防止するために所定値Ｉｔｈ以降、サイリスタ３，４を全導通させて電力を供給していることから、電力の増大に伴い予想より大きな出力電流が白熱灯２に供給されてしまい、結果として白熱灯２の立上げは早くなるものの、点弧を必要としない早い期間で白熱灯２が点灯してしまう虞れがある。つまり、調光操作や調光制御による調光レベルに基づいて照明の明るさを変化させることが必ずしも確実に実現されない場合も発生してしまう。
【００１４】
また、上記調光装置では、ノイズの低減化及び低コスト化のため比較的小さいスイッチング素子であるトランジスタ８を用いているが、例えば調光装置内での異常発生に伴いこのトランジスタ８が短絡状態で破壊された場合を考慮すると、このような場合には、交流電源１ａからの電力がトランジスタ８を介して白熱灯２に常に供給されてしまうため、白熱灯２が点灯状態となってしまい、これをオフさせるためには、調光装置とに接続されるブレーカを切るしか方法はないという不都合もある。
【００１５】
このようなことから、調光装置を設置するスタジオや舞台等の交流電源が大きく、配線等のインピーダンスが小さい場合でも、ノイズの低減化及び低コスト化のため比較的小さいスイッチング素子として設けられたトランジスタ８の破壊を確実に防止し、且つ所望の光量への立上げを早くすることができ、また、仮に上記トランジスタ８が短絡状態で破壊した場合でも、即座に消灯制御可能な調光装置が望まれているが、従来の調光装置ではこのような要求を満足することができないものであった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来の調光装置では、音響ノイズの低減化及び低コスト化を図るのため比較的小さいスイッチング素子が用いられているが、このスイッチング素子の破壊を防止し且つ所望の光量への立上がりを早くするために、白熱灯に与える電流が所定値Ｉｔｈを越えた時点でサイリスタを全導通させて電力を供給するように制御する制御方法を採用しているため、設置するスタジオや舞台等の交流電源が通常の電力量よりも大きな場合には、立上がりは早くなるものの、点弧を必要としない早い期間で白熱灯２が点灯してしまう虞れがあり、調光操作や調光制御による調光レベルに基づいて照明の明るさを変化させることが必ずしも確実に実現されないという問題点があった。
【００１７】
また、上記スイッチング素子が仮に調光装置内での異常発生に伴い、短絡状態で破壊された場合には、交流電源１ａからの電力がトランジスタ８を介して白熱灯２に常に供給されてしまうため、白熱灯２が点灯状態となってしまい、これをオフさせるためには、調光装置とに接続されるブレーカを切るしか方法はないという問題点もあった。
【００１８】
そこで、本発明では上記問題点に鑑みてなされたもので、補助回路内の構成を改良することにより、新たな構成を追加することなく補助回路機能と遮断機能とを実現することができるとともに、補助スイッチ回路内のスイッチング素子の破壊により白熱灯が点灯状態となった場合に、調光装置とに接続されるブレーカを切ることなく白熱灯の点灯状態を消灯させるように制御することができる調光装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による調光装置は、白熱灯負荷に対する交流電源ライン上に接続されて毎半サイクル位相制御されるサイリスタによる主スイッチ回路と；２つのダイオードと２つのサイリスタで構成される全波整流回路と、この全波整流回路の正負出力端子間に接続されるとともに前記主スイッチ回路に並列に接続されて活性領域で動作するスイッチング素子としてのトランジスタとを有して前記交流電源と前記白熱灯負荷との間の導通路を形成する補助スイッチ回路と；前記白熱灯負荷に対する出力電流を検出する電流検出手段と；前記主回路スイッチと前記補助スイッチ回路との動作を切換制御可能なもので、前記交流電源に同期して前記主スイッチ回路中のサイリスタを点弧させるタイミング信号発生手段を備え、前記補助回路スイッチの動作時に前記電流検出手段により予め設定された所定値以上の出力電流が検出された場合には、前記補助スイッチ回路が有するスイッチング素子の動作を停止させるとともに、前記タイミング信号発生手段によるタイミング信号で前記サイリスタを点弧させるように制御する制御手段と；を具備し、前記補助スイッチ回路内に、前記スイッチング素子としての前記トランジスタが短絡した場合にこの補助スイッチ回路内の導通経路を遮断する遮断手段を設け、この遮断手段は、前記全波整流回路における２つのサイリスタで構成し、これら２つのサイリスタは、前記制御手段からの信号に基づきオン又はオフ制御されるものであって、前記制御手段は、前記スイッチング素子としての前記トランジスタが短絡した場合に、前記遮断手段の前記２つのサイリスタをオン又はオフ制御してこの補助スイッチ回路を介して流れる白熱灯負荷への電流の供給を停止させることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１記載の発明においては、基本的な作用として、毎半サイクルの出力電流が所定値を越える期間を含むオン区間の大半をオン抵抗の小さいサイリスタによる主スイッチ回路が動作するため、発熱の少ないものとなり、且つその急峻な立上がり部分については、活性領域で動作する補助スイッチ回路のスイッチング素子が動作するため、傾斜状態で立上がってサイリスタのオン区間に移行することとなり、音響ノイズの発生の心配もない。また、この場合、制御手段によって、補助回路スイッチの動作時に前記電流検出手段により予め設定された所定値以上の出力電流が検出された場合には、前記補助スイッチ回路が有するスイッチング素子の動作を停止させるとともに、前記タイミング信号発生手段によるタイミング信号で前記サイリスタを点弧させるように制御することにより、仮に交流電源が高い電力を供給する容量のものである場合にも、最適な期間で所望の光量への立上げを行うことができ、電源投入後に、白熱灯が調光操作に反して点灯することもない。これにより、比較的小さい定格のスイッチング素子を用いても破壊の心配はなく、電源投入時などの照明負荷の低温時にも所望の光量への立ち上がりも早くすることができる。また、前記補助スイッチ回路内に、前記スイッチング素子としての前記トランジスタが短絡した場合にこの補助スイッチ回路内の導通経路を遮断する遮断手段を設け、この遮断手段は、前記全波整流回路における２つのサイリスタで構成し、これら２つのサイリスタは、前記制御手段からの信号に基づきオン又はオフ制御されるものであって、前記制御手段は、前記スイッチング素子としての前記トランジスタが短絡した場合に、前記遮断手段の前記２つのサイリスタをオン又はオフ制御してこの補助スイッチ回路を介して流れる白熱灯負荷への電流の供給を停止させる。これにより、補助回路内の構成を改良したことで、新たな構成を追加することなく補助回路機能と遮断機能とを実現することができるとともに、交流電源と白熱灯負荷との間の導通路である補助回路であっても、制御手段による消灯制御によって白熱灯負荷の点灯をオフすることができる。そのため、補助スイッチ回路内のスイッチング素子の破壊により白熱灯が点灯状態となった場合に、調光装置とに接続されるブレーカを切ることなく白熱灯の点灯状態を消灯させるように制御することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る調光装置の一実施形態例を示す回路構成図である。尚、図１に示す装置は、図８に示す装置と同様な構成要素については同様の符号を付している。
【００２８】
本発明に係る実施形態例では、調光装置を設置するスタジオや舞台等の交流電源１ａが高い電力を供給するものである場合にも、ノイズの低減化及び低コスト化が可能な比較的小さいスイッチング素子の破壊を確実に防止し且つ所望の光量への立上げを早くするための制御方法を採用し、構成的にはこのような制御方法を実施可能な制御部に切り換えて設けたことが、図８に示す従来技術と異なる点である。
【００２９】
具体的には、図１に示すように、本発明に係る調光装置は、照明負荷２に対する交流電源１ａライン上に逆並列接続されて毎半サイクル位相制御されるサイリスタ３，４による主スイッチ回路５と、この主スイッチ回路５に並列接続されて活性領域で動作するスイッチング素子８を有する補助スイッチ回路６と、照明負荷２に対する出力電流を検出する電流検出手段１０と、主回路スイッチ５及び補助スイッチ回路６を適宜切換制御することにより、照明負荷２に与える電力を調整可能な制御手段９０とで構成されている。
【００３０】
交流電源１ａは、通常レベルの電力から極めて高い電力を供給することの可能な商業用レベルまでの電力供給が可能であり、このような交流電源１ａが調光装置に接続されている。
【００３１】
主スイッチ回路５は、光量電源１ａライン上に逆並列接続されるサイリスタ３，４を有し、これらのサイリスタ３，４の各ゲートに制御手段としての制御部９０からの制御信号（ゲート信号）が供給されることにより、該ゲート信号に基づきオン／オフすることで毎半サイクル位相制御される。
【００３２】
この主スイッチ回路５に並列接続される補助スイッチ回路６は、４つのダイオードＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 で構成される全波整流回路７とその正負出力端子間に接続されたスイッチング素子、例えば通常のトランジスタあるいはＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイボーラトランジスタ）とにより構成され、このトランジスタ８のゲートに制御部９０からの制御信号が供給されることにより、該制御信号に基づきオン／オフが制御される。
【００３３】
電流検出手段１０は、照明負荷としての白熱灯２に対する出力電流を検出する、例えば検出巻線で構成されており、この検出巻線により検出した検出結果を制御部９０に供給するようになっている。これにより、白熱灯２に流れる電流を常時検出することが可能となり、制御部９０はこれを認識することが可能となる。
【００３４】
本実施形態例による制御部９０は、上記サイリスタ３，４及びトランジスタ８の動作を制御するもので、基本的には、電流検出手段１０による予め設定された所定値Ｉｔｈ以上の出力電流が検出される以前はトランジスタ８をオンすることで傾斜状態で電流を白熱灯２に供給させ、所定値Ｉｔｈ以上の出力電流が検出された際には、前記トランジスタ８をオフさせると同時にサイリスタ３，４をオンさせてその出力電流を白熱灯２に供給するように制御し、このような制御状態を毎半サイクル毎に繰り返して行うように傾斜制御する。
【００３５】
このような構成において、図３を参照しながら基本動作を説明する。
【００３６】
先ず、交流電源１ａからの交流電圧に関して、その毎半サイクルでゼロクロスが検出されており、ゼロクロス時点を基準として調光レベルに対応した目標位相角に相当するタイミングで図３（ｃ）に示すようにサイリスタゲート信号からなる点弧パルスが制御部９０により生成される。同時に、制御部９０ではこのようなサイリスタゲート信号出力の直前の区間においてトランジスタ８を活性領域で徐々に立上げ動作させるためのベース信号がトランジスタ８に対して出力し、図３（ｂ）に示すようなベース・エミッタ電圧を得る。すなわち、毎半サイクルにおいて、サイリスタ３またはサイリスタ４の目標位相角に相当するタイミングでトランジスタ８を白熱灯２に対する出力電圧が傾斜立上がるようにオフ領域からオン領域に達した後でサイリスタゲート信号でサイリスタ３またはサイリスタ４を点弧させるもので、白熱灯２に対する出力電圧は図３（ａ）に示すものとなる。
【００３７】
したがって、制御部９０は、図４に示す出力電流におけるタイミングチャートに示すように、立上がる部分については図４（ｂ）に示すベース・エミッタ電圧をトランジスタ８に対して印加することでオンさせ、最適な傾斜で立ち上がるような出力電流（図中（ａ）の斜めに相当する部分）を白熱灯２に供給し、その後検出手段１０からの電流検出結果を基に予め決められた所定値Ｉｔｈを越えた時点、つまり、図４（ｃ）に示すゲート信号のタイミングに基づきサイリスタ３（又は４）をオンさせることにより、オン領域に相当する期間についての出力電流を白熱灯２に供給するように制御する。すなわち、白熱灯２に対する出力電流は図４（ａ）に示すものとなる。
【００３８】
よって、本実施形態例の基本的な効果として、毎半サイクル中オン区間（出力電流の最大値以降の相当する期間）の大半は、オン抵抗の小さいサイリスタ３，４により動作させているため、発熱の小さいものとなり、小型構成が可能となる。また、サイリスタ３，４の急峻な立上がり部分については、これを切り換えてトランジスタ８をオンさせてリニア動作させていることから、出力電圧が適正に傾斜した状態で立上がるため、唸りの発生がなく、音響ノイズの心配のない調光が可能となる。よって、スタジオや舞台等の調光照明として適したものとなる。
【００３９】
次に、電源投入時の動作制御について図２を参照しながら詳細に説明する。図２は図１の装置の特性を示す出力波形図である。
【００４０】
いま、通常より電力量の大きな交流電源１ａからの電源を投入したものとする。すると、制御部９０は、図２に示すように、上述の基本動作に基づき、第１の半サイクル１（図中上段に示す符号）で調光レベルに対応した目標位相角でトランジスタ８をオンさせる。このとき、フィラメントが冷えていればその抵抗値が低いため、通常時よりも大きな電流が流れる。すると、制御部９０は、このような大きな出力電流を電流検出手段１０を用いて検出し、予め設定された所定値Ｉｔｈ（図中に示すａ点であり、定格電流を考慮した値で正負の値を持つが極性は省略する）を越えると、トランジスタ８を即座にオフするように制御し、出力電流を遮断する。
【００４１】
同時に、制御部９０は、出力電流が所定値Ｉｔｈを越えたと確認して上記トランジスタ８をオフすると、即座に図３（ｃ）に示すゲート信号をサイリスタ３（又は４）のゲートに供給してオンさせるように制御して、出力電流を白熱灯２に供給する。
【００４２】
その後、制御部９０は、次の半サイクルである第２の半サイクル２においては、そのゼロクロス点からサイリスタ３（又は４）をオフさせると同時に、再び調光レベルに対応した目標位相角でトランジスタ８をオンさせて、電流検出手段１０による検出出力電流が所定値Ｉｔｈを越えるまで出力電流を白熱灯２に供給する。そして、検出出力電流を基に出力電流が所定値Ｉｔｈ（図中に示すｂ点）を越えたのを確認すると、再び即座にオフするように制御して出力電流を遮断すると同時に、図３（ｃ）に示すゲート信号をサイリスタ３（又は４）のゲートに供給してオンさせるように制御して、出力電流を白熱灯２に供給する。
【００４３】
その後の第３のサイクル３以降についても、制御部９０は同様に所定の間隔毎、すなわちゲート信号に基づくタイミング毎にトランジスタ８とサイリスタ３，４との動作を切換るように繰り返し制御して、白熱灯２に出力電流を供給する。
【００４４】
図２に示す図示例では、第５の半サイクル５では、出力電流が所定値Ｉｔｈを越えていないため、第６の半サイクル６以降は、通常通りの位相制御モードとなるように制御される。
【００４５】
したがって、本実施形態例によれば、前記所定値Ｉｔｈを仮にトランジスタ８を破壊しない程度の電流値に設定すれば、フィラメントが冷えているような段階においても、トランジスタ８の導通により急峻に出力電流を所定値Ｉｔｈに達する期間まで供給するとともに、所定値Ｉｔｈを越えた場合には、即座にサイリスタ３，４をオンさせて大きな出力電流を供給するように制御することができるので、白熱灯２に十分に電力を供給して即座に所望の光量に立上げることができる。この場合、サイリスタ３，４は耐ラッシュ電流が大きいため、比較的小さな素子であっても破壊されることはない。また、白熱灯２が立上るまでの毎半サイクルについても同様の制御が行われることにより、従来問題となっていた高い交流電源の場合での不要な白熱灯２の点弧、すなわち調光制御操作に反する点灯動作を防止することも可能となり、よって、最適な期間で立上げるとともに、調光制御操作に基づく調光を確実に実現することができる。また、毎半サイクルのオン期間（ゲート信号に基づく期間で所定値Ｉｔｈを越える期間）では、トランジスタ８を動作させないため、該トランジスタ８を過電流から防止することも可能となる。この場合、トランジスタ８は比較的小さい素子定格の用いても十分動作させることが可能であるため、低コスト化にも寄与する。
【００４６】
尚、本実施形態例においては、交流電源１ａが高い電力を供給することの可能な電源として説明したが、勿論、通常レベルの電力を供給する交流電源に接続した場合でも、同様に調光制御することが可能である。また、この場合、制御部９０に本実施形態例における調光制御モードと、従来技術で説明したような調光制御モードとをそれぞれ実行可能な機能を持たせ、ユーザの操作に基づきこれらの調光制御モードを切り換えるようにして最適な調光制御モードを選択するように構成しても良い。これにより、幅広い調光を行うことが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態例では、主スイッチ回路５を逆並列接続された２つのサイリスタ３，４により構成したが、双方向性の１つのサイリスタ（トライアック）により構成しても良く、また、補助スイッチ回路６のスイッチング素子としても通常のトランジスタ８に限らず、ＦＥＴやＩＧＢＴを用いて構成しても良い。これは以下の実施形態例でも同様である。
【００４８】
ところで、本発明では、上記スイッチング素子（トランジスタ８）が仮に調光装置内での異常発生に伴い短絡状態で破壊されてしまい、白熱灯２が点灯状態となった場合でも、調光装置とに接続されるブレーカを切ることなく白熱灯２の点灯状態を消灯させるように制御することも可能である。このような実施形態例を図５に示す。
【００４９】
図５は本発明に係る調光装置の他の実施形態例を示す回路構成図である。尚、図５は図１に示す装置と同様に構成要素については、説明簡略化のために同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５０】
本実施形態例では、仮に調光装置内での異常発生に伴いスイッチング素子８が短絡状態で破壊された場合に点灯してしまう白熱灯２に対しブレーカを切ることなく消灯制御するために、前記補助スイッチ回路６の全波整流回路７を構成する４つのダイオードＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 の内、例えば２つのダイオードＤ3 ，Ｄ4 をサイリスタ３ａ，４ａに代えて構成し、制御部９０によってこれらのサイリスタ３ａ，４ａを制御することで、補助スイッチ回路６の短絡状態を遮断して白熱灯２の点灯を消灯させるようにしたことが前記実施形態例とは異なる点である。
【００５１】
具体的には、図５に示すように本実施形態例における調光装置は、全体構成については図１に示す装置と略同様であり、補助スイッチ回路６ａの構成のみが異なる。つまり、補助スイッチ回路６ａの有する全波整流回路７ａは、２つのダイオードＤ1 ，Ｄ2 については前記実施形態例と同様に接続されているが、該回路６を遮断するための２つのサイリスタ３ａ，４ａが設けられている。これらのサイリスタ３ａ，４ａは、例えば直列に接続されるとともに、トランジスタ８のコレクタ・エミッタ間に挿入されている。また、これらのサイリスタ３ａ，４ａの各ゲートには、制御部９０からのゲート信号が供給されるようになっており、該ゲート信号でオン／オフが制御されるようになっている。
【００５２】
本実施形態例において、いま、スイッチング素子（トランジスタ８）が調光装置内での何らかの異常発生に伴い短絡状態で破壊されてしまったものとする。すると、トランジスタ８が短絡状態となってしまうことから、交流電源１ａからの電力がトランジスタ８を介して白熱灯２に常に供給されてしまい、白熱灯２が点灯状態となる。
【００５３】
すると、制御部９０は、電流検出手段１０からの出力電流の検出により、トランジスタ８が短絡状態であることを認識し、主スイッチ回路５をオフさせるように制御すると同時に、補助スイッチ回路６内の２つのサイリスタ３ａ，４ａの各ゲートにゲート信号を供給して、サイリスタ３ａ，４ａをオフさせる。このため、正極の出力電流は、補助スイッチ回路６ａのダイオードＤ1 ，トランジスタ８を介してサイリスタ３ａへと流れるが、このサイリスタ３ａがオフしているので遮断される。また、負極の出力電流についても同様にサイリスタ４ａがオフしているため、遮断される。すなわち、交流電源１ａと白熱灯２との間の導通路であった補助スイッチ回路６ａを遮断するように制御して、白熱灯２に対する出力電流の供給を停止させる。
【００５４】
これにより、上記調光装置が接続されるブレーカを切ることなく、制御部９０による消灯制御により非常時における白熱灯２の点灯をオフさせることが可能となる。
【００５５】
したがって、本実施形態例によれば、ブレーカ不要で短絡対策を行うことができるため、照明システムを構築する際に、複数の白熱灯毎に上記のような制御が可能な調光装置を分散配置させ、これらの調光装置に接続する電力線と伝送線とで調光操作卓に接続する構成が可能となり、自由度のますものとなる。
【００５６】
尚、本実施形態例においては、図１に示す全波整流回路７を構成する２つダイオードＤ3 ，Ｄ4 をサイリスタ３ａ，４ａに代えた場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば図１に示す全波整流回路７を構成する２つのダイオードＤ2 ，Ｄ3 を２つのサイリスタ３ａ，４ａに代えて直列接続するように構成しても良い。この場合でも制御部９０による制御を実行することが可能となり、同様の効果を得ることが可能である。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、仮に交流電源が高い電力を供給する容量のものである場合にも、スイッチング素子とサイリスタとを切換て動作させていることから、音響ノイズの発生を防止し、最適な期間で所望の光量への立上げを行うことができ、電源投入後に、白熱灯が調光操作に反して点灯することもない。したがって、比較的小さい定格のスイッチング素子を用いても破壊の心配はなく、電源投入時などの照明負荷の低温時にも所望の光量への立ち上がりも早くすることができ、安定した調光制御が可能となる効果を得る。
また、前記補助スイッチ回路内に、前記スイッチング素子としての前記トランジスタが短絡した場合にこの補助スイッチ回路内の導通経路を遮断する遮断手段を設け、この遮断手段は、前記全波整流回路における２つのサイリスタで構成し、これら２つのサイリスタは、前記制御手段からの信号に基づきオン又はオフ制御されるものであって、前記制御手段は、前記スイッチング素子としての前記トランジスタが短絡した場合に、前記遮断手段の前記２つのサイリスタをオン又はオフ制御してこの補助スイッチ回路を介して流れる白熱灯負荷への電流の供給を停止させる。これにより、補助回路内の構成を改良したことで、新たな構成を追加することなく補助回路機能と遮断機能とを実現することができるとともに、交流電源と白熱灯負荷との間の導通路である補助回路であっても、制御手段による消灯制御によって白熱灯負荷の点灯をオフすることができる。そのため、補助スイッチ回路内のスイッチング素子の破壊により白熱灯が点灯状態となった場合に、調光装置とに接続されるブレーカを切ることなく白熱灯の点灯状態を消灯させるように制御することができる。
【００５８】
請求項３の発明によれば、制御手段によって、前記所定値を少なくとも前記スイッチング素子が正常に動作し且つ出力電流に対して耐えうることの可能な範囲の電流値に設定することで、確実にスイッチング素子を保護することができ、また、比較的小さい定格のスイッチング素子を用いることができるため、回路規模の縮小化及び低コスト化に寄与する。
【００５９】
請求項４の発明によれば、補助スイッチ回路内に、前記スイッチング素子が短絡した場合にこの補助スイッチ回路内の導通経路を遮断する遮断手段を設け、制御手段によって、遮断手段を制御してこの補助スイッチ回路を介して流れていた照明負荷への電流の供給を停止させるように消灯制御することができる。これにより、ブレーカ等を用いることなく、確実に短絡対策をなし得るものとなり、よって各白熱灯毎の調光装置の分散配置も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る調光装置の一実施形態例を示す回路構成図。
【図２】図１の装置の特性を示す出力波形図。
【図３】基本動作を示すタイミングチャート。
【図４】基本動作を示すタイミングチャート。
【図５】他の実施形態例を示す回路構成図。
【図６】従来の調光装置の構成例を説明するための説明図。
【図７】他の調光装置の構成例を説明するための説明図。
【図８】他の調光装置の一例を示す回路構成図。
【図９】図８の装置の基本動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１ａ…交流電源、
２…照明負荷、
３，４，３ａ，４ａ…サイリスタ、
５…主スイッチ回路、
６，６ａ…補助スイッチ回路、
７，７ａ…全波整流回路、
８…スイッチング素子（ＩＧＢＴ）、
１０…電流検出手段、
９０…制御部、
Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ3 …ダイオード。[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a light control device capable of controlling the brightness of a lighting apparatus used in a stage, a studio, etc., and in particular, reducing the standard of switching elements necessary for circuit configuration, improving the rising characteristics to a desired light amount, and the entire system It is related with the light modulation apparatus suitable for aiming at cost reduction of this.
[0002]
[Prior art]
In general, in lighting used in a stage, a studio, or the like, an optimum brightness according to a purpose of use (scene) is obtained by using a light control device that controls the brightness of the illumination. Some dimmers are equipped with multiple functions to obtain brightness according to various scenes. By effectively using these multiple functions, it is possible to more effectively produce effects according to the scene. Dimming control of brightness for the purpose of aiming.
[0003]
In such a light control device, when an incandescent lamp is used for illumination, in order to vary the power supplied to the incandescent lamp according to the light control level, for example, as shown in FIG. As shown in the figure, a pair of thyristors 3 and 4 are provided in reverse parallel connection on the line of the AC power supply 1, and these thyristors 3 and 4 are fired at a timing corresponding to the dimming signal level after detecting a zero cross every half cycle. This is realized by performing phase control and supplying electric power having a waveform as shown in FIG.
[0004]
In such phase control of the thyristors 3 and 4, since the current changes sharply, the time change di / dt at the time of ignition is large, and thus high frequency noise (RF noise) is generated. Further, there is a disadvantage that acoustic noise is generated in the filament portion of the incandescent lamp 4 as a load.
[0005]
Therefore, in practice, a reactor L is inserted in series with the thyristors 3 and 4 as shown in FIG. 7A, and a current rise (thyristor 3) is generated by the reactor L as shown in FIG. 7B. , 4 firing) is employed. However, the reactor L itself is large-sized and expensive, and the reactor L itself generates an audible noise, and as a result, a room dedicated to the light control device is required for the reason that the quiet environment is hindered. It becomes unsuitable for lighting for studios and stages.
[0006]
For this reason, as a method for reducing noise, a proposal has been made to control the rising and falling slopes of current. Specifically, in such a proposal, instead of a thyristor, tilt control is performed using a switching element such as a transistor, FET (electrolytic effect transistor), or IGBT (gate insulating bipolar transistor). is there.
[0007]
However, the switch elements used for these inclination controls are expensive and have a drawback of large heat generation because of high on-resistance. Further, these switch elements have an overcurrent withstand capability smaller than that of the thyristor, and therefore may be destroyed by an overcurrent in a low resistance state when the power is turned on. That is, in the case of an incandescent lamp load, when the filament is cold as when the power is turned on, a resistance value is small and a current several times to 10 times the rated current flows for several cycles. It cannot withstand such an inrush current. However, if the supply current is limited in order to prevent destruction of these switch elements, sufficient power cannot be supplied to the incandescent lamp, and the rise of the incandescent lamp is delayed. In this case, the stage effect cannot be exhibited freely as stage lighting or the like, which is inappropriate.
[0008]
In view of the above problems, the present applicant has proposed the invention described in JP-A-6-338395. FIG. 8 shows a schematic configuration of the dimmer according to this proposal.
[0009]
As shown in FIG. 8, the dimming device according to this proposal includes a main switch circuit 5 including thyristors 3 and 4 that are connected to an AC power supply 1a line for a lighting load 2 and phase-controlled every half cycle, and the main switch circuit. 5, the auxiliary switch circuit 6 having the switching element 8 connected in parallel and operating in the active region, the current detection means 10 for detecting the output current to the lighting load 2, and the target phase of the thyristors 3 and 4 according to the dimming level Control means 9 for starting the thyristors 3 and 4 with an ignition pulse after the switching element 8 is gradually started up in the active region so that the output voltage to the lighting load 2 is inclined at a timing corresponding to the angle; The control means 9 is configured so that when the output current equal to or higher than a predetermined value Ith set in advance by the current detection means 10 is detected, the control means 9 It is characterized by controlling so as to full energization of thyristors 3 and 4 in cycles.
[0010]
In such a configuration, with respect to the AC voltage from the AC power source 1a, the zero cross is detected in every half cycle, and the timing corresponding to the target phase angle corresponding to the dimming level with reference to the zero cross point is shown in FIG. As shown in c), an ignition pulse composed of a thyristor gate signal is generated by the control unit 9. At the same time, the control unit outputs a base signal for gradually starting up the transistor 8 in the active region to the transistor 8 immediately before such thyristor gate signal output, as shown in FIG. 9B. Get a good base-emitter voltage. That is, in each half cycle, after the transistor 8 reaches the on region from the off region so that the output voltage to the incandescent lamp 2 rises at a timing corresponding to the target phase angle of the thyristor 3 or thyristor 4, the thyristor gate signal The thyristor 3 or the thyristor 4 is ignited, and the output voltage to the incandescent lamp 2 is as shown in FIG.
[0011]
When the power is turned on, as shown in FIG. 8B, the control unit 9 performs the target phase angle corresponding to the dimming level in the first half cycle 1 (the symbol shown in the upper part of the figure) based on the basic operation described above. To turn on the transistor 8. At this time, if the filament is cold, its resistance value is low, so that a larger current flows than usual. The control unit 9 detects such a large output current using the current detection means 10, and controls to turn off the transistor immediately when a predetermined value Ith (point a in the figure) is exceeded. And cut off the output current. Further, the control unit 9 stores this state, and in the second half cycle 2 which is the next half cycle, the thyristor 3 (or 4) is fully conducted at the 100% firing phase angle from the zero cross point. Power is supplied to the incandescent lamp 2. Also after that, the control unit 9 performs the period (b, c, d) during which the state in which the current exceeds the predetermined value Ith is generated from the third half cycle 3 to the seventh half cycle 7, that is, until the seventh half cycle. , E, and f), and the thyristors 3 and 4 are repeatedly controlled 4 times so that they are fully conducted. Since the output current does not exceed the predetermined value Ith in the seventh half cycle, the normal phase control mode as described above is restored after the eighth half cycle.
[0012]
Thus, in the stage where the filament is cooled, attention is paid to the fact that the output current is large. In such a period, the thyristors 3 and 4 are started up as a full conduction mode. The power can be supplied and the desired light quantity can be instantly raised. In this case, since the thyristors 3 and 4 have a large rush current resistance, even a relatively small element is not destroyed. On the other hand, since the transistor 8 is not operated at such a stage, the transistor 8 can be prevented from being overcurrent.
[0013]
However, in such a light control device, when the AC power supply 1a such as a studio or a stage to be installed supplies normal level power, it can operate as described above to obtain an optimum effect. If it is installed in a studio or stage where the impedance of wiring and the like is low and the AC power source 1a is supplied with extremely large power accompanying installation of other equipment such as other lighting devices, In order to prevent the transistor 8 from being destroyed, the thyristors 3 and 4 are all turned on after the predetermined value Ith to supply power, so that an output current larger than expected is supplied to the incandescent lamp 2 as the power increases. As a result, the incandescent lamp 2 starts up quickly, but the incandescent lamp 2 may be lit in an early period that does not require ignition. In other words, there may be a case where changing the brightness of the illumination based on the dimming level by the dimming operation or dimming control is not always realized.
[0014]
In the above dimmer, the transistor 8 which is a relatively small switching element is used for noise reduction and cost reduction. For example, when the abnormality occurs in the dimmer, the transistor 8 is short-circuited. In such a case, since the power from the AC power source 1a is always supplied to the incandescent lamp 2 through the transistor 8, the incandescent lamp 2 is turned on. The only way to turn this off is to cut off the breaker connected to the dimmer.
[0015]
For this reason, even if the AC power supply for the studio or stage where the dimmer is installed is large and the impedance of the wiring is small, it is provided as a relatively small switching element for reducing noise and reducing costs. There is provided a light control device that can reliably prevent the breakdown of the transistor 8 and can quickly start up to a desired light amount, and that can be immediately turned off even if the transistor 8 is broken in a short-circuited state. Although it is desired, the conventional light control device cannot satisfy such a requirement.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional light control device, a relatively small switching element is used in order to reduce acoustic noise and reduce the cost. However, the switching element is prevented from being destroyed and a desired light amount can be obtained. In order to speed up the start-up, a control method is adopted that controls the thyristor to turn on and supply power when the current applied to the incandescent lamp exceeds a predetermined value Ith. If the AC power supply is larger than the normal amount of power, the start-up will be faster, but there is a possibility that the incandescent lamp 2 will be lit in an early period that does not require ignition. There is a problem in that it is not always possible to reliably change the brightness of the illumination based on the dimming level.
[0017]
In addition, if the switching element is broken in a short-circuit state due to the occurrence of an abnormality in the dimmer, power from the AC power source 1a is always supplied to the incandescent lamp 2 via the transistor 8. The incandescent lamp 2 is turned on, and there is a problem that the only way to turn it off is to turn off the breaker connected to the light control device.
[0018]
Therefore, in the present invention, in view of the above problems, By improving the configuration in the auxiliary circuit, it is possible to realize the auxiliary circuit function and the cutoff function without adding a new configuration, When the incandescent lamp is turned on due to destruction of the switching element in the auxiliary switch circuit, it is possible to control the incandescent lamp to be turned off without turning off the breaker connected to the dimmer. An object is to provide an optical device.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A dimming device according to the invention of claim 1 is connected to an AC power supply line for an incandescent lamp load, and is a main switch circuit by a thyristor that is phase-controlled every half cycle; A full-wave rectifier circuit composed of two diodes and two thyristors, and connected between the positive and negative output terminals of the full-wave rectifier circuit Switching element connected in parallel to the main switch circuit and operating in the active region As a transistor and Have To form a conduction path between the AC power source and the incandescent lamp load. An auxiliary switch circuit; current detection means for detecting an output current for the incandescent lamp load; and an operation of switching between the main circuit switch and the auxiliary switch circuit, wherein the main switch is synchronized with the AC power supply. Timing signal generating means for igniting a thyristor in the circuit, and when the output current greater than a predetermined value preset by the current detecting means is detected during operation of the auxiliary circuit switch, the auxiliary switch circuit Control means for stopping the operation of the switching element and controlling the thyristor to be ignited by a timing signal from the timing signal generating means, and the switching element is provided in the auxiliary switch circuit. As the transistor When a short circuit occurs, a blocking means for blocking the conduction path in the auxiliary switch circuit is provided, The shut-off means is composed of two thyristors in the full-wave rectifier circuit, and these two thyristors are on or off controlled based on a signal from the control means, The control means is the switching element. As the transistor In the event of a short circuit, The two thyristors The On or off Control is made to stop the supply of current to the incandescent lamp load flowing through the auxiliary switch circuit.
[0020]
According to the first aspect of the present invention, as a basic function, the main switch circuit including a thyristor having a small on-resistance operates in most of the on-period including a period in which the output current of each half cycle exceeds a predetermined value. The switching element of the auxiliary switch circuit that operates in the active region operates for the steep rising portion of the thyristor because it rises in the inclined state and shifts to the ON section of the thyristor. No worries. Further, in this case, when the control means detects an output current exceeding a predetermined value preset by the current detection means during the operation of the auxiliary circuit switch, the operation of the switching element included in the auxiliary switch circuit is stopped. In addition, by controlling the thyristor to be ignited by the timing signal generated by the timing signal generating means, even if the AC power source has a capacity for supplying high power, the desired light amount can be obtained in an optimum period. The incandescent lamp does not light up against the dimming operation after the power is turned on. Thereby, there is no fear of destruction even when a relatively small rated switching element is used, and the rise to a desired light amount can be accelerated even when the illumination load is at a low temperature such as when the power is turned on. Further, in the auxiliary switch circuit, the switching element As the transistor When a short circuit occurs, a blocking means for blocking the conduction path in the auxiliary switch circuit is provided, The shut-off means is composed of two thyristors in the full-wave rectifier circuit, and these two thyristors are on or off controlled based on a signal from the control means, The control means is the switching element. As the transistor In the event of a short circuit, The two thyristors The On or off The current supply to the incandescent lamp load flowing through the auxiliary switch circuit is stopped by controlling. This By improving the configuration in the auxiliary circuit, the auxiliary circuit function and the cutoff function can be realized without adding a new configuration, and the auxiliary circuit is a conduction path between the AC power source and the incandescent lamp load. Even so, the lighting of the incandescent lamp load can be turned off by the extinguishing control by the control means. for that reason, When the incandescent lamp is turned on due to the destruction of the switching element in the auxiliary switch circuit, the incandescent lamp can be controlled to be turned off without turning off the breaker connected to the dimmer.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a light control device according to the present invention. In the apparatus shown in FIG. 1, the same components as those in the apparatus shown in FIG.
[0028]
In the embodiment according to the present invention, even when the AC power supply 1a such as a studio or a stage in which the dimmer is installed supplies high power, the noise can be reduced and the cost can be reduced relatively. A control method for reliably preventing the destruction of the switching element and speeding up the startup to the desired light amount is adopted, and the control unit is configured to switch to such a control unit that can implement such a control method. This is a difference from the prior art shown in FIG.
[0029]
Specifically, as shown in FIG. 1, the light control device according to the present invention includes a main switch composed of thyristors 3 and 4 that are connected in reverse parallel to the AC power supply 1a line for the illumination load 2 and phase-controlled every half cycle. A circuit 5, an auxiliary switch circuit 6 having a switching element 8 connected in parallel to the main switch circuit 5 and operating in the active region, a current detection means 10 for detecting an output current to the lighting load 2, a main circuit switch 5 and The auxiliary switch circuit 6 is configured by control means 90 that can adjust the power applied to the illumination load 2 by appropriately controlling the switching of the auxiliary switch circuit 6.
[0030]
The AC power source 1a can supply power from a normal level power to a commercial level capable of supplying extremely high power, and such an AC power source 1a is connected to the dimmer.
[0031]
The main switch circuit 5 has thyristors 3 and 4 connected in reverse parallel on the light amount power supply 1a line, and a control signal (gate signal) from the control unit 90 as a control means is provided to each gate of these thyristors 3 and 4. Is supplied, the half-cycle phase is controlled by turning on / off based on the gate signal.
[0032]
The auxiliary switch circuit 6 connected in parallel to the main switch circuit 5 is a switching element connected between a full-wave rectifier circuit 7 composed of four diodes D1, D2, D3 and D4 and its positive and negative output terminals, for example, normally And a control signal from the control unit 90 is supplied to the gate of the transistor 8 so that on / off is controlled based on the control signal.
[0033]
The current detection means 10 is configured by, for example, a detection winding that detects an output current to the incandescent lamp 2 as an illumination load, and supplies a detection result detected by the detection winding to the control unit 90. Yes. Thereby, it becomes possible to always detect the current flowing through the incandescent lamp 2, and the control unit 90 can recognize this.
[0034]
The control unit 90 according to the present embodiment controls the operation of the thyristors 3 and 4 and the transistor 8, and basically, an output current equal to or higher than a predetermined value Ith set in advance by the current detection means 10 is detected. Before turning on the transistor 8, the current is supplied to the incandescent lamp 2 in an inclined state. When an output current of a predetermined value Ith or more is detected, the transistor 8 is turned off and the thyristors 3 and 4 are simultaneously turned on. Control is performed so that the output current is supplied to the incandescent lamp 2, and the inclination is controlled so that such a control state is repeated every half cycle.
[0035]
In such a configuration, the basic operation will be described with reference to FIG.
[0036]
First, with respect to the AC voltage from the AC power supply 1a, a zero cross is detected in every half cycle, and the timing corresponding to the target phase angle corresponding to the dimming level is shown in FIG. An ignition pulse composed of a thyristor gate signal is generated by the control unit 90. At the same time, the control unit 90 outputs a base signal for gradually starting up the transistor 8 in the active region to the transistor 8 immediately before such thyristor gate signal output, as shown in FIG. The base-emitter voltage is obtained. That is, in each half cycle, after the transistor 8 reaches the on region from the off region so that the output voltage to the incandescent lamp 2 rises at a timing corresponding to the target phase angle of the thyristor 3 or thyristor 4, the thyristor gate signal The thyristor 3 or the thyristor 4 is ignited, and the output voltage to the incandescent lamp 2 is as shown in FIG.
[0037]
Therefore, as shown in the timing chart of the output current shown in FIG. 4, the control unit 90 turns on the rising portion by applying the base-emitter voltage shown in FIG. An output current (a portion corresponding to the diagonal of (a) in the figure) that rises at an optimal inclination is supplied to the incandescent lamp 2, and then a predetermined value Ith determined in advance based on the current detection result from the detection means 10 is set. By turning on the thyristor 3 (or 4) on the basis of the timing of the gate signal shown in FIG. 4C, the output current for the period corresponding to the ON region is supplied to the incandescent lamp 2. Control. That is, the output current for the incandescent lamp 2 is as shown in FIG.
[0038]
Therefore, as a basic effect of the present embodiment example, most of the ON period (corresponding period after the maximum value of the output current) during each half cycle is operated by the thyristors 3 and 4 having low ON resistance. The heat generation is small, and a compact configuration is possible. In addition, the steep rising portions of the thyristors 3 and 4 are switched so that the transistor 8 is turned on to perform a linear operation. Dimming without worrying about acoustic noise is possible. Therefore, it is suitable as dimming lighting for a studio or a stage.
[0039]
Next, operation control at power-on will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is an output waveform diagram showing characteristics of the apparatus of FIG.
[0040]
It is assumed that the power source from the AC power source 1a having a larger amount of power than usual is turned on. Then, as shown in FIG. 2, the control unit 90 turns on the transistor 8 at the target phase angle corresponding to the dimming level in the first half cycle 1 (reference numeral shown in the upper part of the figure) based on the basic operation described above. Let At this time, if the filament is cold, its resistance value is low, so that a larger current flows than usual. Then, the control unit 90 detects such a large output current using the current detection means 10, and sets a predetermined value Ith (point a shown in the figure, which is positive or negative with a value taking into account the rated current). If the value exceeds the value, the transistor 8 is controlled to be turned off immediately, and the output current is cut off.
[0041]
At the same time, when the control unit 90 confirms that the output current has exceeded the predetermined value Ith and turns off the transistor 8, it immediately supplies the gate signal shown in FIG. 3C to the gate of the thyristor 3 (or 4). The output current is supplied to the incandescent lamp 2 by controlling it to be turned on.
[0042]
Thereafter, in the second half cycle 2, which is the next half cycle, the control unit 90 turns off the thyristor 3 (or 4) from the zero cross point, and at the same time, again at a target phase angle corresponding to the dimming level. 8 is turned on, and the output current is supplied to the incandescent lamp 2 until the detection output current by the current detection means 10 exceeds a predetermined value Ith. Then, when it is confirmed that the output current exceeds a predetermined value Ith (point b shown in the figure) based on the detected output current, the output current is cut off at the same time as the control is performed so that the output current is immediately turned off. The gate signal shown in c) is supplied to the gate of the thyristor 3 (or 4) to be turned on, and the output current is supplied to the incandescent lamp 2.
[0043]
In the subsequent third cycle 3 and thereafter, the controller 90 similarly repeatedly controls the operation of the transistor 8 and the thyristors 3 and 4 at predetermined intervals, that is, at timings based on the gate signal. An output current is supplied to the incandescent lamp 2.
[0044]
In the illustrated example shown in FIG. 2, since the output current does not exceed the predetermined value Ith in the fifth half cycle 5, the control is performed in the normal phase control mode after the sixth half cycle 6. .
[0045]
Therefore, according to the present embodiment, if the predetermined value Ith is set to a current value that does not destroy the transistor 8, the output current can be sharpened by the conduction of the transistor 8 even when the filament is cold. Can be controlled to turn on the thyristors 3 and 4 immediately to supply a large output current when the predetermined value Ith is exceeded. Sufficient power can be supplied immediately to the desired light intensity. In this case, since the thyristors 3 and 4 have a large rush current resistance, even a relatively small element is not destroyed. In addition, by performing the same control for every half cycle until the incandescent lamp 2 rises, unnecessary ignition of the incandescent lamp 2 in the case of a high AC power source, which has been a problem, that is, dimming control is performed. It is also possible to prevent a lighting operation contrary to the operation, and thus it is possible to start up in an optimal period and to reliably realize dimming based on the dimming control operation. In addition, since the transistor 8 is not operated in the ON period of each half cycle (period exceeding the predetermined value Ith in the period based on the gate signal), the transistor 8 can be prevented from being overcurrent. In this case, the transistor 8 can be sufficiently operated even when a relatively small element rating is used, which contributes to cost reduction.
[0046]
In the present embodiment, the AC power source 1a has been described as a power source capable of supplying high power. Of course, even when connected to an AC power source supplying normal level power, dimming control is similarly performed. Is possible. In this case, the control unit 90 is provided with a function capable of executing the dimming control mode in the present embodiment and the dimming control mode as described in the related art, and these dimming operations are performed based on user operations. An optimum dimming control mode may be selected by switching the light control mode. This makes it possible to perform a wide range of light control.
[0047]
In this embodiment, the main switch circuit 5 is composed of two thyristors 3 and 4 connected in antiparallel, but may be composed of one bidirectional thyristor (triac), and auxiliary switch. The switching element of the circuit 6 is not limited to the normal transistor 8 but may be configured using an FET or IGBT. The same applies to the following embodiments.
[0048]
By the way, in the present invention, even if the switching element (transistor 8) is destroyed in a short-circuit state due to the occurrence of an abnormality in the light control device, even if the incandescent lamp 2 is turned on, It is also possible to control to turn off the lighting state of the incandescent lamp 2 without turning off the connected breaker. Such an embodiment is shown in FIG.
[0049]
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the light control device according to the present invention. In FIG. 5, like the apparatus shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to the constituent elements for the sake of simplification, and the description thereof is omitted, and only different parts will be described.
[0050]
In the present embodiment example, in order to control turning off the incandescent lamp 2 that is turned on when the switching element 8 is destroyed in a short-circuit state due to occurrence of an abnormality in the light control device without turning off the breaker, Of the four diodes D1, D2, D3, D4 constituting the full-wave rectifier circuit 7 of the auxiliary switch circuit 6, for example, two diodes D3, D4 are constituted in place of the thyristors 3a, 4a, and these are controlled by the control unit 90. By controlling the thyristors 3a and 4a, the short circuit state of the auxiliary switch circuit 6 is interrupted and the incandescent lamp 2 is turned off.
[0051]
Specifically, as shown in FIG. 5, the dimming device in the present embodiment is substantially the same as the device shown in FIG. 1 in the overall configuration, and only the configuration of the auxiliary switch circuit 6a is different. That is, the full-wave rectifier circuit 7a of the auxiliary switch circuit 6a is connected to the two diodes D1 and D2 in the same manner as in the above embodiment, but the two thyristors 3a and 4a for shutting off the circuit 6 are used. Is provided. These thyristors 3 a and 4 a are connected in series, for example, and are inserted between the collector and emitter of the transistor 8. The gate signals from the control unit 90 are supplied to the gates of the thyristors 3a and 4a, and the on / off state is controlled by the gate signals.
[0052]
In the present embodiment example, it is assumed that the switching element (transistor 8) has been destroyed in a short-circuit state due to some abnormality in the dimmer. Then, since the transistor 8 is short-circuited, the power from the AC power source 1a is always supplied to the incandescent lamp 2 through the transistor 8, and the incandescent lamp 2 is turned on.
[0053]
Then, the control unit 90 recognizes that the transistor 8 is in a short-circuited state by detecting the output current from the current detection unit 10 and controls the main switch circuit 5 to be turned off. A gate signal is supplied to the gates of the two thyristors 3a and 4a to turn off the thyristors 3a and 4a. Therefore, the positive output current flows to the thyristor 3a via the diode D1 of the auxiliary switch circuit 6a and the transistor 8, but is cut off because the thyristor 3a is off. Similarly, the output current of the negative electrode is cut off because the thyristor 4a is off. That is, the supply of the output current to the incandescent lamp 2 is stopped by controlling the auxiliary switch circuit 6a that is a conduction path between the AC power source 1a and the incandescent lamp 2 to be cut off.
[0054]
Thereby, it is possible to turn off the incandescent lamp 2 in an emergency by turning off the controller 90 without turning off the breaker to which the dimmer is connected.
[0055]
Therefore, according to the present embodiment example, since it is possible to take a countermeasure against short circuit without using a breaker, the dimmers capable of controlling as described above are dispersedly arranged for each of a plurality of incandescent lamps when constructing an illumination system. In addition, a power line and a transmission line connected to these light control devices can be connected to the light control console, and the degree of freedom is further increased.
[0056]
In this embodiment, the case where the two diodes D3 and D4 constituting the full-wave rectifier circuit 7 shown in FIG. 1 are replaced with the thyristors 3a and 4a is described, but the present invention is not limited to this. For example, the two diodes D2 and D3 constituting the full-wave rectifier circuit 7 shown in FIG. 1 may be connected in series instead of the two thyristors 3a and 4a. Even in this case, the control by the control unit 90 can be executed, and the same effect can be obtained.
[0057]
【The invention's effect】
Claim 1's According to the invention, even when the AC power supply has a capacity for supplying high power, since the switching element and the thyristor are switched and operated, the generation of acoustic noise is prevented and the period is optimal. It is possible to start up to a desired light amount, and the incandescent lamp does not light up against the dimming operation after the power is turned on. Therefore, there is no risk of damage even if a switching element with a relatively small rating is used, and the rise to the desired light intensity can be made faster even when the lighting load is low, such as when the power is turned on, and stable dimming control is possible. The effect becomes.
Further, in the auxiliary switch circuit, the switching element As the transistor When a short circuit occurs, a blocking means for blocking the conduction path in the auxiliary switch circuit is provided, The shut-off means is composed of two thyristors in the full-wave rectifier circuit, and these two thyristors are on or off controlled based on a signal from the control means, The control means is the switching element. As the transistor In the event of a short circuit, The two thyristors The On or off The current supply to the incandescent lamp load flowing through the auxiliary switch circuit is stopped by controlling. This By improving the configuration in the auxiliary circuit, the auxiliary circuit function and the cutoff function can be realized without adding a new configuration, and the auxiliary circuit is a conduction path between the AC power source and the incandescent lamp load. Even so, the lighting of the incandescent lamp load can be turned off by the extinguishing control by the control means. for that reason, When the incandescent lamp is turned on due to the destruction of the switching element in the auxiliary switch circuit, the incandescent lamp can be controlled to be turned off without turning off the breaker connected to the dimmer.
[0058]
According to the invention of claim 3, the control means reliably sets the predetermined value to a current value within a range where at least the switching element operates normally and can withstand the output current. Since the switching element can be protected and a switching element having a relatively small rating can be used, the circuit scale can be reduced and the cost can be reduced.
[0059]
According to a fourth aspect of the present invention, the auxiliary switch circuit is provided with a blocking means for blocking a conduction path in the auxiliary switch circuit when the switching element is short-circuited. The light-off control can be performed so as to stop the supply of current to the lighting load that has been flowing through the auxiliary switch circuit. Accordingly, it is possible to surely take a countermeasure against a short circuit without using a breaker or the like, and thus it is possible to disperse the dimmers for each incandescent lamp.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a light control device according to the present invention.
FIG. 2 is an output waveform diagram showing characteristics of the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a timing chart showing basic operations.
FIG. 4 is a timing chart showing basic operations.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing another embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of a conventional light control device.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of another light control device.
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing an example of another light control device.
9 is a timing chart showing the basic operation of the apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1a ... AC power supply,
2 ... Lighting load,
3, 4, 3a, 4a ... Thyristor,
5 ... Main switch circuit,
6, 6a ... auxiliary switch circuit,
7, 7a: full-wave rectifier circuit,
8: Switching element (IGBT),
10: Current detection means,
90 ... control unit,
D1, D2, D3, D3 ... diodes.

Claims

A main switch circuit with a thyristor connected to the AC power line for incandescent lamp load and phase controlled every half cycle;
A full-wave rectifier circuit composed of two diodes and two thyristors as switching elements operatively connected in parallel to the main switching circuit in the active region is connected between the positive and negative output terminals of the full-wave rectifier circuit transistors and said AC power source to have a auxiliary switching circuit for forming a conductive path between the incandescent lamp load;
Current detection means for detecting an output current for the incandescent lamp load;
The operation of the main circuit switch and the auxiliary switch circuit can be switched and includes timing signal generating means for igniting a thyristor in the main switch circuit in synchronization with the AC power supply. When an output current exceeding a predetermined value set in advance is detected by the current detection means during operation, the operation of the switching element included in the auxiliary switch circuit is stopped, and the timing signal generated by the timing signal generation means Control means for controlling the thyristor to fire;
Comprising
In the auxiliary switch circuit, there is provided a cutoff means for cutting off a conduction path in the auxiliary switch circuit when the transistor as the switching element is short-circuited. The cutoff means is two thyristors in the full-wave rectifier circuit. The two thyristors are configured to be turned on or off based on a signal from the control means,
When the transistor as the switching element is short-circuited, the control means controls on or off of the two thyristors of the shut-off means , and supplies current to the incandescent lamp load flowing through the auxiliary switch circuit. A light control device characterized by being stopped.