JP5286770B2

JP5286770B2 - 調光システム

Info

Publication number: JP5286770B2
Application number: JP2007320128A
Authority: JP
Inventors: 幸男石田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: JP2009146617A

Description

この発明は、調光制御盤から伝送線を介して送信される調光制御信号を調光器にて受信し、調光器が接続されている照明器具の調光制御を行う調光制御システムに関するものであり、特にＬＥＤなどの低消費電力の照明器具を用いた調光制御システムに関するものである。

従来、ＬＥＤを用いた調光システムが知られており、位相調整のために生じる電力損失の低減に関する工夫が行われている（特許文献１参照）。

この特許文献１の調光システムは、調光制御盤と調光器とを伝送線により接続したものではなく、このような伝送線により接続したシステムにおいて特に伝送線を介して電源供給するような場合には、伝送線を用いて調光制御盤へ監視情報を送信する手法の開発が求められている。

また、伝送線を介して電源供給しない特許文献１に示す調光システムにおいても、位相角制御にサイリスタなどを用いること、更に、サイリスタは保持電流を下回るとオフすることが記載されている。このようなシステムでは、調光制御対象のＬＥＤが低消費電力であるにも拘らず、サイリスタは保持電流を下回るとオフなるために負荷であるＬＥＤに無駄な電力供給を行う必要があり、省エネの観点から問題となる。
特願２００７−２２７１５５号公報

本発明は上記のような低消費電力の照明器具を用いて、調光制御盤と調光器とを伝送線により接続した調光システムにおける問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、伝送線を介して電源供給するような場合には、伝送線を用いて調光制御盤へ監視情報を適切に送信することが可能な調光システムを提供することである。また、本発明では、低消費電力の照明器具を接続することによって確実にシステムの低消費電力化を図ることができるようにすることである。

本発明に係る調光システムは、伝送線を介して調光制御信号の送信及び状態監視情報に係る信号の受信を行う調光制御盤と；伝送線に接続されると共に照明器具に接続され、調光制御盤から送られる調光制御信号に応じて照明器具の光出力の制御を行う制御部を有し、照明器具に電力を供給する調光器と；を具備する調光制御システムであって、調光制御盤は、伝送線を介して電力供給を行う電力供給部を備え、調光器は、制御部による制御に応じて照明器具に印加される電圧または流れる電流を検出し、検出結果を状態監視情報に係る信号として調光制御盤へ送信する監視情報送信部を備え、制御部は、照明器具に供給する電力を位相制御するための第１のスイッチ素子と、第１のスイッチ素子に並列接続され、照明器具に供給する電力を位相制御し、第１のスイッチ素子より容量の小さい第２のスイッチ素子と、起動時における第１のスイッチ素子動作の際に流れる電流を検出し、更に前記第１のスイッチ素子をオンさせる制御信号の停止後に流れる前記第１のスイッチ素子の保持電流を検出し、この検出結果に応じて第１のスイッチ素子または第２のスイッチ素子を選択して位相制御を実行する選択制御手段とを具備することを特徴とする。

照明器具は、調光器によって電力制御可能なものであれば、白熱灯、蛍光灯、高圧放電灯を含むが、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子等の低消費電力の照明器具が好ましい。状態監視情報に係る信号とは、照明器具に印加される電圧または流れる電流を検出した結果を、そのまま信号にして送信するもので、そのときの調光率を含んで送信される。状態監視情報を得るときには、調光率を予め定められた範囲において自動的に変動させ、或いは手動において所要範囲においてに変動させて、検出を行う。

本発明に係る調光システムでは、照明器具は、照明器具の故障時に所定パターンの電流を流すことにより故障情報に係る信号を送信するものであり、調光率ゼロのときに電圧がゼロでない区間を設けて所定パターンの電流を流す制御を行うことを特徴とする。

スイッチ素子は、サイリスタやトライアックを許容する。スイッチ素子の容量は、採用される照明器具の消費電力に応じて適宜設定される。

本発明に係る調光制御システムによれば、調光制御盤の電力供給部から伝送線を介して電力供給が行われる状態において、調光器の監視情報送信部は、制御部による制御に応じて照明器具に印加される電圧または流れる電流を検出し、検出結果を状態監視情報に係る信号として調光制御盤へ送信するので、調光制御盤或いは調光制御盤より上位の装置において照明器具の状態を適切に把握することができる。

本発明に係る調光制御システムによれば、照明器具は、照明器具の故障時に所定パターンの電流を流すことにより故障情報に係る信号を送信するものであり、調光率ゼロのときに電圧がゼロでない区間を設けて所定パターンの電流を流す制御を行うものであるので、電圧がゼロでない区間において故障情報である電流を流すことにより確実に故障状態を送信することができる。

本発明に係る調光制御システムによれば、調光制御信号に応じて光出力の制御を行う制御部が、照明器具に供給する電力を位相制御するための第１のスイッチ素子と、第１のスイッチ素子に並列接続され、照明器具に供給する電力を位相制御し、第１のスイッチ素子より容量が小さい第２のスイッチ素子とを有し、起動時における第１のスイッチ素子動作の際に流れる電流を検出し、この検出結果に応じて第１のスイッチ素子または第２のスイッチ素子を選択して位相制御を実行するので、電流検出により照明器具に必要な電力を検出でき、これに応じて第１のスイッチ素子または第２のスイッチ素子を選択して無駄な電力供給がなされることを防ぐことができる。

以下添付図面を参照して、本発明に係る調光システムの実施例を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１に第１の実施例に係る調光システムの構成図を示す。このシステムでは伝送線３０に、調光制御盤２０と複数の調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎが接続されている。調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎには、低消費電力の照明器具であるＬＥＤ（発光ダイオード）４０−１、４０−２、・・・、４０−ｎが接続されている。

調光制御盤２０には、調光制御部２１と電力供給部２２とが備えられている。調光制御部２１は、伝送線３０を介して調光制御信号の送信及び状態監視情報に係る信号の受信を行うものである。電力供給部２２は、伝送線３０を介して電力供給を行うものである。

具体的には、電力供給部２２は、図２の前半側に示すように±２４Ｖの電圧を所定の期間で反転させて、電力供給を行う。調光制御部２１は、図２の後半側に示すように、所定パターン（所定の０、１の配列）からなるスタートコードで始まる調光制御信号を送信する。調光制御信号には、スタートコードに続き、調光か点灯・消灯であるかなどの「モード」情報、対象調光器の「アドレス」、調光率を表す「データ」が含まれ、１フレームはストップビットにより区切られている。

調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎは、制御部１１と監視情報送信部１２とを備える。制御部１１は、調光制御盤２０から送られる調光制御信号に応じて照明器具であるＬＥＤ４０の光出力の制御を行うものである。監視情報送信部１２は、制御部１１による制御に応じて照明器具であるＬＥＤ４０に印加される電圧または流れる電流を検出し、検出結果を状態監視情報に係る信号として調光制御盤２０へ送信するものである。

調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎは、実際には、図３に示されるように、マイクロコンピュータ１４を中心に構成され、ＰＷＭ（パルス幅変調）送信部１５、電圧検出ＩＦ（インタフェース）１６、送受信ＩＦ（インタフェース）１７を備える。マイクロコンピュータ１４は、調光信号を受け取ると、これに基づきＰＷＭ送信部１５を制御してＰＷＭ信号をＬＥＤ４０に与え、ＬＥＤ４０から所要強度の光を出力させる。

ＰＷＭ送信部１５は、ＰＷＭ信号として、例えば、図４（ｂ）、（ｃ）に示されるように２５％や７０％のデューティ比のパルスを送出する。また、消灯の場合には、０Ｖを出力し（図４（ａ））、全光の場合には一最大レベルを連続出力する（図４（ｄ））。これに対応して、ＬＥＤ４０内のドライバが印加電圧の制御を行う。

電圧検出ＩＦ（インタフェース）１６は、ＬＥＤ４０へ電力供給する経路に設けられた抵抗Ｒの両端間から電圧を取り出し、マイクロコンピュータ１４へ与える。マイクロコンピュータ１４は、伝送線３０に対し、図２を用いて説明したフォーマットのビット配列により、電圧検出結果を状態監視情報に係る信号として調光制御盤２０へ返送する。なお、調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎから状態監視情報に係る信号を送るタイミングは、例えば、調光制御盤２０から状態監視情報の要求信号を送信し、これを受け取ったときから、それぞれ所定時間後の所定のタイムスロットと設定されている。

調光制御盤２０から状態監視情報の要求信号が送信されたときに備えて、調光率（ＰＷＭデューティ比）を一定の範囲で変化させるために、例えば、図５に示すような調光試験用テーブルＴＢ１を有し、これに応じて調光率を変化させて電圧検出を行う。例えば、２０％、２５％、・・・、８０％と調光率を変化させて電圧検出を行う。ここでは、２０％より小さい調光率では、ＬＥＤの点灯が起こらないため、最低が２０％とされ、８０％より大きい調光率では、全光となるため最高が８０％とされている。

また、ＬＥＤ４０に流れる電流は、温度等により変化するものであるから、マイクロコンピュータ１４は、故障判定範囲を示す情報が保持されたテーブルＴＢ２（図５）を有し、これに応じて調光試験用テーブルＴＢ１の値を変更した調光率を用いて電圧検出を行う。ここでは、±５％が設定されているため、最低が１５％とされ、最高が８５％とされて調光率を変化させて電圧検出を行う。調光制御盤２０へ送信する状態監視情報には、調光率を含めて検出した電圧をデータとして送信する。調光試験用テーブルＴＢ１の値、テーブルＴＢ２の値は、当初から設定してあり、自動で調光率を変化させて電圧検出を行う。しかし、テーブルＴＢ１とＴＢ２の値を設定するディップスイッチなどを調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎに備えさせ、手動で設定する用にしても良い。

ＬＥＤ４０は、内部のドライバが故障検出機能を備え、ＬＥＤ素子（或いはＬＥＤ素子群）に流れる電流が異常である場合には、故障情報を電流返送する。故障情報は、調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎとＬＥＤ４０−１、４０−２、・・・、４０−ｎを接続する信号線に、例えば図６の如く所定ビット配列となるように電流Ｉ_XXを流す。ＰＷＭ信号が消灯を示すものでない限りは、図６（ｂ）〜（ｄ）の如くＰＷＭ信号のオン区間に電流Ｉ_XXを流すことができる。しかし消灯である場合には、電流Ｉ_XXを流すことができないので、マイクロコンピュータ１４は一定の時間毎に、電圧がゼロでない区間Ｄを設けるようにＰＷＭ送信部１５を制御する。これにより図６（ａ）の如く電圧がゼロでない区間Ｄに電流Ｉ_XXを流すことができる。消灯である場合には、電圧がゼロでない区間Ｄを一定周期Ｔで設ける。

所定ビット配列の電流Ｉ_XXにより、抵抗Ｒの両端間電圧が所定ビット配列に対応して変化し、この電圧値の変化をマイクロコンピュータ１４がデコードして、故障を把握し、状態監視情報として調光制御盤２０へ送信する。斯して、照明器具であるＬＥＤ４０−１、４０−２、・・・、４０−ｎと調光器１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎの間の接続ラインによって、適切に照明器具であるＬＥＤ４０−１、４０−２、・・・、４０−ｎの状態監視を行うことができる。調光制御盤２０には、図１に示されるように伝送路５０を介して上位装置が接続されており、状態監視情報を上位装置へ送信可能であり、照明器具であるＬＥＤ４０−１、４０−２、・・・、４０−ｎの状態を適切に把握することができる。

図７には、第２の実施例に係る調光システムが示されている。このシステムでは、ＬＥＤ４０−１、４０−２、・・・、４０−ｎに調光器６０−１、６０−２、・・・、６０−ｎが接続されている。調光器６０−１、６０−２、・・・、６０−ｎには、交流電源７０から電力供給がされている。

調光器６０−１、６０−２、・・・、６０−ｎは、制御部６１と監視情報送信部６２とを備える。制御部６１は、調光制御盤２０から送られる調光制御信号に応じて照明器具であるＬＥＤの光出力の制御を行うものである。監視情報送信部６２は、制御部による制御に応じて照明器具であるＬＥＤに印加される電圧または流れる電流を検出し、検出結果を状態監視情報に係る信号として調光制御盤２０へ送信するものである。

調光器６０（６０−１、６０−２、・・・、６０−ｎ）の構成を図８に示す。並列接続されたトライアックＴＡ１、ＴＡ２を有し、交流電源７０から電力供給により、コイル６５、トライアックＴＡ１、ＴＡ２、ＬＥＤ４０のループに電流が流れる。

制御回路６１は、マイクロコンピュータ及び送受信インタフェースなどの各種インタフェースにより構成され、ピックアップ６３から電流を得ている。制御回路６１には、ゲート回路６２が接続されている。ゲート回路６２は、交流電源７０を受けてゼロクロスを検出すると共に、制御回路６１からの制御に基づきトライアックＴＡ１、ＴＡ２の一方を用いて位相制御を行う。

トライアックＴＡ１は例えば数百ワット対応の大容量の第１のスイッチ素子であり、トライアックＴＡ２は数十ワット対応の小容量の第２のスイッチ素子である。制御回路６１は、ゲート回路６２を制御して調光率を０％から徐々に上げてゆき、起動時にトライアックＴＡ１をオンし、流れる電流をピックアップ６３から取り込んで検出し、その後にトライアックＴＡ１のゲート電流を停止し、ピックアップ６３から電流が得られるかを検出する。

ゲート電流を停止し、ピックアップ６３から電流が得られる場合には、ＬＥＤ４０が保持電流以上の電流用の照明器具であり、その後にトライアックＴＡ１を選択して調光制御を行う。これとは逆に、ゲート電流を停止した場合に、ピックアップ６３から電流が得られなくなると、ＬＥＤ４０が保持電流以下の電流用の照明器具であり、その後にトライアックＴＡ２を選択して調光制御を行う。これにより、照明器具に不要な電流を流すことなく調光制御がなされ、確実にシステムの低消費電力化を図ることができる。

この制御回路６１も第１の実施例のマイクロコンピュータ１４と同様に、図５のテーブルＴＢ１、ＴＢ２の情報を用いてＬＥＤ４０の状態監視を行い、ピックアップ６３からの電流検出結果を状態監視情報（調光率を含む）に係る信号として調光制御盤２０へ返送する。これにより調光制御盤２０或いは、伝送路５０を介して接続されている上位装置は状態監視情報を受けて、照明器具であるＬＥＤ４０−１、４０−２、・・・、４０−ｎの状態を適切に把握することができる。

本発明に係る調光システムの第１の実施例の構成図。本発明に係る調光システムの第１の実施例により伝送される調光信号および供給される電力を説明するための図。本発明に係る調光システムの第１の実施例における調光器の詳細構成図。本発明に係る調光システムの第１の実施例において用いられるＰＷＭ信号を説明するための図。本発明に係る調光システムにおける調光器が備えるテーブルの内容を示す図。本発明に係る調光システムの第１の実施例において用いられるＰＷＭ信号および返送電流の関係を説明するための図。本発明に係る調光システムの第２の実施例の構成図。本発明に係る調光システムの第２の実施例における調光器の詳細構成図。

符号の説明

１０−１〜１０−ｎ調光器
１１制御部
１２監視情報送信部
１４マイクロコンピュータ
１５送信部
２０調光制御盤
２１調光制御部
２２電力供給部
３０伝送線
４０−１〜４０−ｎＬＥＤ
５０伝送路
６０−１〜６０−ｎ調光器
６１制御回路
６２ゲート回路
６３ピックアップ
６５コイル
７０交流電源

Claims

伝送線を介して調光制御信号の送信及び状態監視情報に係る信号の受信を行う調光制御盤と；
伝送線に接続されると共に照明器具に接続され、調光制御盤から送られる調光制御信号に応じて照明器具の光出力の制御を行う制御部を有し、照明器具に電力を供給する調光器と；
を具備する調光制御システムであって、
調光制御盤は、伝送線を介して電力供給を行う電力供給部を備え、
調光器は、制御部による制御に応じて照明器具に印加される電圧または流れる電流を検出し、検出結果を状態監視情報に係る信号として調光制御盤へ送信する監視情報送信部を備え、
制御部は、
照明器具に供給する電力を位相制御するための第１のスイッチ素子と、第１のスイッチ素子に並列接続され、照明器具に供給する電力を位相制御し、第１のスイッチ素子より容量の小さい第２のスイッチ素子と、
起動時における第１のスイッチ素子動作の際に流れる電流を検出し、更に前記第１のスイッチ素子をオンさせる制御信号の停止後に流れる前記第１のスイッチ素子の保持電流を検出し、この検出結果に応じて第１のスイッチ素子または第２のスイッチ素子を選択して位相制御を実行する選択制御手段と
を具備することを特徴とする調光制御システム。
照明器具は、照明器具の故障時に所定パターンの電流を流すことにより故障情報に係る信号を送信するものであり、調光率ゼロのときに電圧がゼロでない区間を設けて所定パターンの電流を流す制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の調光制御システム。