0-10 V照明制御

0～10 Vは、初期の蛍光灯調光システムとして使用された、最初で最も単純な電子照明制御信号システムの1つです。^[1]簡単に言えば、制御信号は0～10ボルトの間で変化するDC電圧です。電流ソースと電流シンクの2つの標準が認識されています。

通常、商業用および劇場用の調光に使用され、コントローラはデバイスに電圧信号を送信します。制御された照明は、10 V で制御された光が潜在的な出力の 100% になり、0 V で 0% の出力 (つまり、オフ) になるように出力を調整する必要があります。調光デバイスは、中間電圧に対してさまざまなパターンで応答するように設計され、電圧出力、実際の光出力、電力出力、または知覚される光出力に対して線形の出力曲線が得られます。

受信機の公称入力インピーダンスは100±20 kΩ（つまり、10 Vで最大1.0±0.2 mW）です。

生産照明では、このシステムはD54やAMX192などのアナログ多重化システムに置き換えられ、これら自体はDMX512にほぼ完全に置き換えられました。調光可能な蛍光灯（代わりに 1～10 V で動作し、1 V が最小で 0 V がオフ）の場合、システムはDSIに置き換えられつつあり、DSI 自体もDALIに置き換えられつつあります。しかし、0～10 V 制御は 2010 年代に再び人気を博しました。これは LED フラットパネル照明器具では一般的です。

建築照明で一般的に使用される電流シンク制御方式では、バラストまたはドライバーから供給される 10 V DC を使用します。コントローラーは、ライトに返される電圧を減らします。コントローラーが 10 V をフルに返すと、ライトは最も明るいレベルになります。電圧が返されない場合は、ライトは最小レベルになります。電流シンク方式は、フェイルセーフ状況を作り出します。制御線が切断されたり、コントローラーが故障したりしても、ライトは点灯します。^[矛盾]

通常、10 V の制御電圧は抵抗器を通じて供給されます。制御は、制御電圧端子とグランドの間に可変抵抗器を接続することによって実現されます (電流がシンクされます)。2 つの抵抗器は電圧分割器を形成し、制御電圧 Vc = Vs * (Rc / (Rc + Rs)) を生成します。ここで、Vc は返される制御電圧、Vs はソース電圧、Rc は可変制御抵抗、Rs はソース抵抗です。Vs は 10 V より大きくてもよいため、Rc の最大意図値は 10 V の最大制御電圧を生成します。0 V の制御電圧を返すには、Rc を 0 オーム (直接短絡) の値に調整する必要があります。

実際には、可変制御抵抗器を電子スイッチに置き換えることで、多くの 0 ～ 10 V 調光制御入力を操作できます。スイッチがオンの場合、制御電圧はほぼ 0 で、ライトは完全に暗くなります。スイッチがオフの場合、制御電圧は最大で、ライトは完全に明るくなります。スイッチは PWM (パルス幅変調) 信号によって制御され、スイッチのオンとオフが高速で交互に切り替わります。オフ時間とオン時間の相対的な比率によって明るさが決まります。たとえば、スイッチが 10% の時間オフの場合、結果として得られる制御信号は可変抵抗器で生成される 1 V に相当します。PWM 方式では、正確な抵抗値を選択する必要がありません。制御入力を並列に接続することで、複数のライトの制御信号に同時に適用できます。

2020 年代初頭の時点で、0～10 V 調光可能な LED フラット パネルのかなりの割合が、制御信号の変化に迅速に反応せず、平均制御信号値にも追従しません。前述のように、パルス幅変調制御信号は、このような器具ではうまく機能しません。

調光蛍光灯バラストや調光 LED ドライバは、調光機能を制御するために 0～10 V の制御信号を使用することがよくあります。多くの場合、電源またはバラストの調光範囲は制限されています。光出力を 100% から 10% までしか調光できない場合は、システムへの電源を切ってライトを完全にオフにするためのスイッチまたはリレーが必要です。0～10 V コントローラの中には、ライン電圧リレーを内蔵しているものもあれば、外部ライン電圧リレーを必要とするものもあります。0～10 V コントローラの中には、通常 0～10 V Blink'n'Dim アダプタと呼ばれるものもあり、電源スイッチからの短い点滅信号に応答して 0～10 V の制御信号を生成します。アプリケーションによっては、これらのオプションを検討する必要があります。

照明システムはシンプルなので、理解、実装、診断が簡単で、電流が低い (通常 1 mA) ため、比較的細いケーブルに沿って配線でき、電圧降下もほとんどありません。ただし、制御チャネルごとに 1 本のワイヤ(および共通の戻りワイヤ) が必要なため、高度なシステムではワイヤが数百本になる可能性があり、高価な多芯ケーブルとコネクタが必要になります。ケーブルが長い場合は、電圧降下により、受信デバイスのすべてのチャネルを調整して電圧損失を補正する必要があります (これは理論上の制限にすぎず、実用的な最も細いワイヤの抵抗は約 20 Ω/1000 m です)。近くの AC 電源ケーブルからの容量結合により、照明器具への信号が影響を受け、ちらつきが発生することもあります。かなりの距離、電源ケーブルと並行に走る信号ワイヤは、遮蔽する必要があります。これは、制御ワイヤを閉じた、以前に配線された壁の内側に配線する必要がある場合に特に困難です。

このシステムを使用する場合、実際のアプリケーションを考慮する必要があります。オフィス照明の制御は、劇場の照明の制御と同じではないためです。0～10 V の照明制御は、GE、Philips、Universal、Metrolight、Sylvania、Creative Lighting、Lumascapeなどのバラスト製造業者によって、商業用および産業用の照明で広く使用されています。 ^{[2] [3] [4] [5] [6] [7]}現在市場には、制御する器具の内部または非常に近くに設置して配線と電圧降下を排除できる分散制御アプローチがあります。

• 調光器
• 照明制御コンソール
• 照明制御システム

• ESTA E1.3、エンターテイメント技術 - 照明制御システム - 0 ～ 10V アナログ制御プロトコル、ドラフト 1997 年 6 月 9 日 (CP/97-1003r1) (要約)
• IEC 規格 60929 付録 E - 管状蛍光灯用 AC および/または DC 供給電子制御装置 - 性能要件 (要約)