JP2020167057A - 点灯装置及び照明器具 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源モジュールが装着されていない状態での抵抗器の発熱や消費電力の増加を抑制できる点灯装置及び照明器具を提供する。【解決手段】光源を有する光源モジュールを着脱可能に接続するための接続部と、光源モジュールに対応した直流電力を出力可能な電力供給部と、電力供給部による直流電力の出力を制御する制御部と、接続部への光源モジュールの接続を検出するための検出回路と、を備え、光源モジュールは、光源と直列に接続された第1抵抗器を有し、制御部は、光源モジュールが接続部に接続された際に、接続部を介して第1抵抗器と電気的に接続される接続端子を有し、検出回路は、接続部に接続された光源モジュールの第1抵抗器と並列となるように接続端子に接続された第2抵抗器を有し、第2抵抗器の抵抗値は、第1抵抗器の抵抗値よりも大きい点灯装置が提供される。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、点灯装置及び照明器具に関する。
LEDなどの光源を有する光源モジュールと、光源モジュールに電力を供給して光源を点灯させる点灯装置と、を備えた照明器具が知られている。
点灯装置において、光源モジュールが装着されていない状態で出力を行ってしまうと、故障の要因となってしまう。このため、点灯装置では、光源モジュールが装着されていない状態での出力を抑制するため、光源モジュールの装着を検出することが行われている。
また、点灯装置では、光源に流れる電流を検出してフィードバック制御を行うことにより、光源に実質的に一定の電流が流れるようにすることが行われている。
光源モジュールの装着検出は、例えば、光源と並列に接続される抵抗器によって行われる。光源の電流検出は、例えば、光源と直列に接続された抵抗器によって行われる。このように、装着検出用の抵抗器と電流検出用の抵抗器とを個別に設ける構成では、基板実装面積をより多く確保しなければならないなど、回路規模が大きくなってしまう。そこで、光源と直列に接続された抵抗器により、光源モジュールの装着の検出と光源の電流の検出とを兼用できるようにすることが提案されている。
光源と直列に接続された抵抗器で検出を行う場合、点灯時の消費電力を抑制するために、抵抗器を数Ω程度の低抵抗とする必要がある。このため、光源モジュールが装着されていない状態で検出を行う際に、抵抗器に流れる電流が大きくなり、抵抗器が発熱してしまう可能性がある。また、発熱による故障などを抑制するために抵抗器の電力マージンを大きくすると、消費電力の増加を招いてしまう。
このため、点灯装置及び照明器具では、抵抗器を兼用させることによって、簡単な構成で光源モジュールの装着の検出と光源に流れる電流の検出とを行えるようにしつつ、光源モジュールが装着されていない状態での抵抗器の発熱や消費電力の増加を抑制できるようにすることが望まれる。
本発明の実施形態は、抵抗器を兼用させることによって、簡単な構成で光源モジュールの装着の検出と光源に流れる電流の検出とを行えるようにしつつ、光源モジュールが装着されていない状態での抵抗器の発熱や消費電力の増加を抑制できる点灯装置及び照明器具を提供する。
本発明の実施形態によれば、光源を有する光源モジュールを着脱可能に接続するための接続部と、前記光源モジュールに対応した直流電力を出力可能な電力供給部と、前記電力供給部による前記直流電力の出力を制御する制御部と、前記接続部への前記光源モジュールの接続を検出するための検出回路と、を備え、前記光源モジュールは、前記光源と直列に接続された第1抵抗器を有し、前記検出回路は、前記光源モジュールが前記接続部に接続された際に、前記接続部を介して前記第1抵抗器と電気的に接続され、前記光源モジュールの接続を検出するための検出電圧を前記第1抵抗器に印加し、前記制御部は、前記光源モジュールが前記接続部に接続された際に、前記接続部を介して前記第1抵抗器と電気的に接続される接続端子を有し、前記検出回路が前記検出電圧を前記第1抵抗器に印加した際の前記接続端子の電圧値に基づいて前記接続部への前記光源モジュールの接続を検出するとともに、前記電力供給部が前記直流電力を前記光源モジュールに出力した際の前記接続端子の電圧値に基づいて前記光源に流れる電流の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて前記光源に一定の電流が流れるように前記電力供給部の動作をフィードバック制御し、前記検出回路は、前記接続部に接続された前記光源モジュールの前記第1抵抗器と並列となるように前記接続端子に接続された第2抵抗器を有し、前記第2抵抗器の抵抗値は、前記第1抵抗器の抵抗値よりも大きい点灯装置が提供される。
抵抗器を兼用させることによって、簡単な構成で光源モジュールの装着の検出と光源に流れる電流の検出とを行えるようにしつつ、光源モジュールが装着されていない状態での抵抗器の発熱や消費電力の増加を抑制できる点灯装置及び照明器具が提供される。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、実施形態に係る点灯装置及び照明器具を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、照明器具2は、点灯装置10と、光源モジュール100と、を備える。点灯装置10は、制御部12と、接続部14と、電力供給部16と、検出回路18と、を備える。
図1に表したように、照明器具2は、点灯装置10と、光源モジュール100と、を備える。点灯装置10は、制御部12と、接続部14と、電力供給部16と、検出回路18と、を備える。
点灯装置10は、例えば、電源PSと電気的に接続される。点灯装置10には、例えば、電源PSから交流電力が供給される。電源PSは、例えば、商用電源である。電源PSから供給される交流電力の交流電圧は、例えば、100V〜242V(実効値)である。電源PSは、例えば、自家発電機などでもよい。なお、点灯装置10に供給される電力は、交流電力に限ることなく、直流電力などでもよい。以下では、点灯装置10に交流電力が供給される場合を例に説明を行う。
点灯装置10は、光源モジュール100と電気的に接続される。点灯装置10は、電源PSから供給される交流電力を光源モジュール100に対応した直流電力に変換して光源モジュール100に供給する。これにより、点灯装置10は、光源モジュール100を点灯させる。
接続部14は、光源モジュール100との電気的な接続に用いられる。接続部14は、光源モジュール100と着脱可能に接続される。接続部14には、色温度や明るさなどが異なる複数の品種の光源モジュール100のいずれかが選択的に接続される。接続部14は、複数の品種の光源モジュール100のいずれかを着脱可能に接続できるようにする。
光源モジュール100は、例えば、光源102と、被接続部104と、を有する。光源モジュール100は、例えば、複数の光源102を含む。この例では、各光源102が、直列に接続されている。各光源102は、例えば、並列に接続してもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。光源102の数は、任意でよい。光源102の数は、例えば、1つでもよい。
光源102には、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)が用いられる。光源102は、例えば、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED)、無機エレクトロルミネッセンス(Inorganic ElectroLuminescence)発光素子、有機エレクトロルミネッセンス(Organic ElectroLuminescence)発光素子、または、その他の電界発光型の発光素子などでもよい。光源102は、例えば、電球などでもよい。以下では、光源102をLEDとして説明を行う。
また、光源モジュール100は、抵抗器106(第1抵抗器)をさらに有する。抵抗器106は、光源102と直列に接続されている。抵抗器106は、例えば、複数の光源102のそれぞれに対して直列に接続される。抵抗器106の一端は、光源102の低電位側の端子(カソード)と電気的に接続されている。抵抗器106の抵抗値は、光源モジュール100の品種によって異なる。抵抗器106の抵抗値は、例えば、0Ω〜数Ω程度に設定される。但し、抵抗器106の抵抗値は、これに限ることなく、任意の値でよい。
被接続部104は、点灯装置10の接続部14と電気的に接続される。被接続部104は、接続部14に着脱可能に接続される。また、被接続部104は、例えば、接続部14に機械的に取り付けられ、接続部14に接続された状態において接続部14に保持される。
被接続部104は、第1被接続端子104aと、第2被接続端子104bと、第3被接続端子104cと、を有する。第1被接続端子104aは、光源102の高電位側の端子(アノード)と電気的に接続されている。第2被接続端子104bは、光源102と抵抗器106との接続点と電気的に接続されている。第3被接続端子104cは、抵抗器106の他端(光源102と接続された一端と反対側の端子)と電気的に接続されている。
電力供給部16は、接続部14と電気的に接続される。電力供給部16は、光源モジュール100に対応した直流電力を出力する。電力供給部16は、例えば、複数の品種の光源モジュール100に対応した複数の直流電力を出力する。換言すれば、電力供給部16は、光源モジュール100の品種に応じて直流電力の電圧値及び電流値の少なくとも一方を変化させる。
検出回路18は、接続部14への光源モジュール100の接続を検出する。検出回路18は、光源モジュール100が接続部14に接続された際に、接続部14を介して抵抗器106と電気的に接続され、光源モジュール100の接続を検出するための検出電圧Vdetを抵抗器106に印加する。
検出回路18は、例えば、検出状態と休止状態とを有する。検出状態は、抵抗器106に検出電圧Vdetを印加し、光源モジュール100の接続の検出を可能にする状態である。休止状態は、抵抗器106への検出電圧Vdetの印加を停止し、光源モジュール100の接続の検出を休止する状態である。
制御部12は、光源モジュール100が接続部14に接続された際に、接続部14を介して抵抗器106と電気的に接続される接続端子12aを有する。接続端子12aの電圧値は、接続部14への光源モジュール100(抵抗器106)の接続の有無によって変化する。制御部12は、検出回路18が検出電圧Vdetを抵抗器106に印加した際の接続端子12aの電圧値に基づいて、接続部14への光源モジュール100の接続を検出する。
また、接続端子12aの電圧値は、接続部14に接続された光源モジュール100の品種(抵抗器106の抵抗値)によっても変化する。このため、制御部12は、検出回路18が検出電圧Vdetを抵抗器106に印加した際の接続端子12aの電圧値に基づいて、接続部14に接続された光源モジュール100の品種を識別し、識別した品種に対応する直流電力を電力供給部16に出力させる。これにより、品種に対応した適切な色温度や明るさで光源モジュール100を点灯させることができる。
さらに、制御部12は、電力供給部16が直流電力を光源モジュール100に出力した際の接続端子12aの電圧値に基づいて、光源102に流れる電流C1の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて光源102に実質的に一定の電流C1が流れるように電力供給部16の動作をフィードバック制御する。
制御部12は、誤差増幅回路20と、基準電圧設定部22と、を有する。誤差増幅回路20は、電力供給部16が直流電力を光源モジュール100に出力した際の接続端子12aの電圧値と基準電圧Vrefとの誤差を求める。誤差増幅回路20は、換言すれば、差動増幅回路である。制御部12は、誤差増幅回路20の求めた誤差に応じて電力供給部16の動作をフィードバック制御する。これにより、光源102に流れる電流C1を実質的に一定にすることができる。
基準電圧設定部22は、接続端子12aと電気的に接続されている。これにより、基準電圧設定部22には、接続端子12aの電圧値が入力される。基準電圧設定部22は、検出回路18が検出電圧Vdetを抵抗器106に印加した際の接続端子12aの電圧値に基づいて、基準電圧Vrefを設定する。換言すれば、基準電圧設定部22は、接続部14に接続された光源モジュール100の品種に応じて、基準電圧Vrefを変化させる。これにより、光源モジュール100の品種に対応した直流電力を電力供給部16に出力させ、品種に対応した適切な色温度や明るさで光源モジュール100を点灯させることができる。
検出回路18は、制御部12と電気的に接続されている。検出回路18は、制御部12の制御に基づいて、検出状態と休止状態とを切り替える。制御部12は、検出回路18による検出状態と休止状態との切り替えを制御し、検出回路18を検出状態とすることで、上記のように電圧値による光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を行う。また、制御部12は、電力供給部16を動作させた場合には、検出回路18を休止状態とする。制御部12は、電力供給部16が直流電力を光源モジュール100に出力した際の接続端子12aの電圧値に基づいて、光源102に流れる電流C1の電流値を検出する場合には、検出回路18を休止状態とする。
点灯装置10は、例えば、フィルタ回路30、整流回路32、突入防止回路34、力率改善回路36、平滑コンデンサ38、制御用電源回路40、降圧回路42、及び駆動回路44、46などをさらに備える。これらの各部は、点灯装置10に必要に応じて設けられ、省略可能である。
フィルタ回路30は、電源PSと電気的に接続される。フィルタ回路30は、例えば、電源PSから供給される交流電力に含まれるノイズを抑制する。
整流回路32は、フィルタ回路30に電気的に接続される。整流回路32は、フィルタ回路30を介して入力された交流電圧を整流して整流電圧に変換する。整流回路32には、例えば、4つの整流素子を組み合わせたダイオードブリッジが用いられる。すなわち、整流回路32は、全波整流器である。整流電圧は、例えば、脈流電圧である。
整流回路32は、一対の入力端子32a、32bと、高電位出力端子32cと、低電位出力端子32dと、を有する。入力端子32a、32bは、フィルタ回路30と電気的に接続されている。整流回路32は、入力端子32a、32bを介して入力される交流電圧を整流電圧に変換し、高電位出力端子32c及び低電位出力端子32dから出力する。低電位出力端子32dの電位は、基準電位(例えば接地電位)に設定される。高電位出力端子32cの電位は、低電位出力端子32dの電位よりも高い電位に設定される。
整流回路32は、半波整流器などでもよい。整流電圧は、全波整流された脈流でもよいし、半波整流された脈流でもよい。整流回路32には、例えば、ショットキーバリアダイオードが用いられる。これにより、例えば、良好な応答性を得ることができる。
突入防止回路34は、高電位出力端子32cと電気的に接続されている。突入防止回路34は、電源投入時に生じる突入電流を抑制する。
力率改善回路36は、突入防止回路34の出力と低電位出力端子32dとの間に接続される。力率改善回路36は、整流電圧において、電源周波数の整数倍の高調波の発生を抑制する。これにより、力率改善回路36は、整流電圧の力率を改善する。
力率改善回路36は、例えば、スイッチング素子51と、インダクタ52と、ダイオード53と、を含む。スイッチング素子51は、電極51a〜電極51cを有する。インダクタ52の一端は、突入防止回路34の出力(高電位出力端子32c)と電気的に接続されている。インダクタ52の他端は、電極51aと電気的に接続されている。電極51bは、低電位出力端子32dと電気的に接続されている。ダイオード53のアノードは、電極51aと電気的に接続されている。ダイオード53のカソードは、平滑コンデンサ38の一端と電気的に接続されている。平滑コンデンサ38の他端は、低電位出力端子32dと電気的に接続されている。
すなわち、この例において、力率改善回路36は、昇圧チョッパ回路である。力率改善回路36は、例えば、100V〜242V(実効値)の電源PSの交流電圧を420Vの直流電圧に変換する。力率改善回路36は、これに限ることなく、整流電圧の力率を改善することができる任意の回路でよい。
電極51cは、駆動回路44と電気的に接続されている。電極51cは、いわゆる制御電極である。スイッチング素子51は、駆動回路44からの信号に応じてスイッチングする。力率改善回路36は、例えば、スイッチング素子51をスイッチングさせ、入力電流を正弦波の半端波形に近づけることにより、力率を改善する。
スイッチング素子51は、例えば、nチャネル形のFETである。例えば、電極51aは、ドレインであり、電極51bは、ソースであり、電極51cは、ゲートである。スイッチング素子51は、例えば、pチャネル形のFETでもよいし、バイポーラトランジスタなどでもよい。
平滑コンデンサ38は、力率改善後の脈流電圧を平滑化することにより、脈流電圧を直流電圧に変換する。
制御用電源回路40は、例えば、平滑コンデンサ38の高電位側の一端と電気的に接続される。これにより、制御用電源回路40には、平滑コンデンサ38によって平滑された直流電圧が入力される。制御用電源回路40は、平滑コンデンサ38によって平滑された直流電圧を、駆動回路44、46の駆動電圧に変換して、駆動回路44、46に供給する。駆動回路44、46は、制御用電源回路40からの電力供給に応じて駆動する。
降圧回路42は、制御用電源回路40と電気的に接続されている。降圧回路42は、例えば、制御用電源回路40によって生成された駆動回路44、46用の駆動電圧を、制御部12用の駆動電圧に降圧し、降圧後の駆動電圧を制御部12に供給する。制御部12は、降圧回路42からの電力供給に応じて駆動する。
電力供給部16は、第1入力端子16aと、第2入力端子16bと、第1出力端子16cと、第2出力端子16dと、を有する。第1入力端子16aは、平滑コンデンサ38の高電位側の一端と電気的に接続される。第2入力端子16bは、低電位出力端子32dと電気的に接続される。これにより、電力供給部16には、直流電圧が供給される。
電力供給部16は、直流の入力電力を複数の品種の光源モジュール100に対応した複数の直流電力に変換する。そして、電力供給部16は、第1出力端子16cと第2出力端子16dとから変換後の直流電力を光源モジュール100に供給する。
電力供給部16に入力される入力電力は、脈流電力や交流電力でもよい。例えば、入力電力が交流である場合、電力供給部16は、入力電力を整流する整流器や整流電力を平滑化する平滑コンデンサなどを含んでもよい。
電力供給部16は、例えば、スイッチング素子55と、ダイオード56と、インダクタ57と、出力コンデンサ58と、を含む。スイッチング素子55は、電極55a〜55cを有する。電極55aは、第1入力端子16aと電気的に接続されている。電極55bは、ダイオード56のカソードと電気的に接続されている。ダイオード56のアノードは、低電位出力端子32dと電気的に接続されている。インダクタ57の一端は、電極55bと電気的に接続されている。インダクタ57の他端は、第1出力端子16cと電気的に接続されている。第2出力端子16dは、低電位出力端子32d(第2入力端子16b)と電気的に接続されている。
出力コンデンサ58は、第1電極58aと、第2電極58bと、を有する。第1電極58aは、第1出力端子16cと電気的に接続されている。第2電極58bは、第2出力端子16dと電気的に接続されている。出力コンデンサ58は、第1出力端子16cと第2出力端子16dとの間に並列に接続される。出力コンデンサ58は、スイッチング素子55のスイッチングによって、スイッチング素子55の各電極55a、55b間に流れる電流を平滑化する。これにより、第1出力端子16c及び第2出力端子16dから直流電力が出力される。
この例において、電力供給部16は、降圧チョッパ回路である。電力供給部16は、入力電力の電圧を降圧することにより、複数の直流電力を生成する。電力供給部16は、420Vの力率改善回路36の直流電圧を50V〜300Vの直流電圧に変換する。電力供給部16は、例えば、定電流回路である。電力供給部16は、例えば、実質的に一定の電流C1を光源モジュール100に出力する。
第1出力端子16cは、高電位側の出力端子であり、第2出力端子16dは、低電位側の出力端子である。第1出力端子16cの電位は、第2出力端子16dの電位よりも高い。第1電極58aの電位は、第2電極58bの電位よりも高く設定される。第1電極58aは、例えば、陽極であり、第2電極58bは、例えば、陰極である。これとは反対に、第2出力端子16dの電位を第1出力端子16cの電位より高くしてもよい。
スイッチング素子55は、例えば、nチャネル形のFETである。例えば、電極55aは、ドレインであり、電極55bは、ソースであり、電極55cは、ゲートである。スイッチング素子55は、例えば、pチャネル形のFETでもよいし、バイポーラトランジスタなどでもよい。
電力供給部16は、上記の回路に限ることなく、光源モジュール100の複数の品種に対応した複数の直流電力を出力可能な任意の回路でよい。
駆動回路44は、制御部12及びスイッチング素子51の電極51cと電気的に接続されている。電極51cは、いわゆる制御電極である。駆動回路44は、制御部12の制御に基づいて、スイッチング素子51のスイッチングを制御する。すなわち、駆動回路44は、スイッチング素子51のオン・オフを切り替える。駆動回路44は、電極51cに入力する電圧(制御信号)によって、スイッチング素子51のオン・オフを切り替える。駆動回路44は、例えば、スイッチング素子51をスイッチングさせることにより、力率改善回路36において整流電圧の力率を改善する。
駆動回路46は、制御部12及びスイッチング素子55の電極55cと電気的に接続されている。電極55cは、いわゆる制御電極である。駆動回路46は、制御部12の制御に基づいて、スイッチング素子55のスイッチングを制御する。すなわち、駆動回路46は、スイッチング素子55のオン・オフを切り替える。駆動回路46は、電極55cに入力する電圧(制御信号)によって、スイッチング素子55のオン・オフを切り替える。駆動回路46は、例えば、スイッチング素子55をスイッチングさせることにより、直流電圧を出力コンデンサ58の各電極58a、58b間に生じさせる。これにより、電力供給部16から光源モジュール100に直流電力が供給される。
駆動回路46は、例えば、スイッチング素子55をオフ状態にすることにより、電力供給部16から光源モジュール100への直流電力の供給を停止させる。また、駆動回路46は、例えば、スイッチング素子55のオン・オフの周期(デューティ比)を変化させることにより、光源モジュール100の品種に応じて直流電力の電圧値や電流値を変化させる。
ここで、スイッチング素子51のオフ状態とは、例えば、主電極である電極51a、51bの間に実質的に電流が流れない状態である。オフ状態では、例えば、力率改善回路36の動作に影響を与えない程度の微弱な電流が電極51a、51bの間に流れてもよい。すなわち、スイッチング素子51のオン状態とは、換言すれば、電極51a、51bの間に電流が流れる第1状態であり、オフ状態とは、電極51a、51bの間に流れる電流が、第1状態よりも小さい第2状態である。スイッチング素子55のオン状態及びオフ状態についても、スイッチング素子51のオン状態及びオフ状態と同様である。
点灯装置10の接続部14は、例えば、第1接続端子14aと、第2接続端子14bと、第3接続端子14cと、を有する。第1接続端子14aは、第1出力端子16cと電気的に接続されている。第2接続端子14bは、接続端子12a及び検出回路18と電気的に接続されている。第3接続端子14cは、第2出力端子16dと電気的に接続されている。
また、第1接続端子14aは、接続部14が被接続部104と接続された状態において、第1被接続端子104aと電気的に接続される。同様に、接続部14が被接続部104と接続された状態において、第2接続端子14bは、第2被接続端子104bと電気的に接続され、第3接続端子14cは、第3被接続端子104cと電気的に接続される。
これにより、直列に接続された光源102及び抵抗器106が、接続部14及び被接続部104を介して電力供給部16の第1出力端子16c及び第2出力端子16dと電気的に接続される。より詳しくは、光源102の高電位側の端子が、第1接続端子14a及び第1被接続端子104aを介して第1出力端子16cと電気的に接続され、抵抗器106の他端が、第3接続端子14c及び第3被接続端子104cを介して第2出力端子16dと電気的に接続される。これにより、電力供給部16による直流電力の出力に応じて、光源102及び抵抗器106に直流電流が流れ、光源102が点灯する。
制御部12の接続端子12aは、接続部14の第2接続端子14bを介して抵抗器106と電気的に接続される。これにより、接続端子12aの電圧値は、抵抗器106の接続の有無、及び抵抗器106の抵抗値に応じて変化する。
点灯装置10は、抵抗器60をさらに有する。抵抗器60は、第2出力端子16dと第3接続端子14cとの間に電気的に接続されている。抵抗器60は、出力コンデンサ58の第2電極58bと第3接続端子14cとの間に電気的に接続されている。
電力供給部16は、検出抵抗62をさらに有する。検出抵抗62は、第2入力端子16bと出力コンデンサ58の第2電極58bとの間に電気的に接続されている。換言すれば、検出抵抗62は、ダイオード56のアノードと出力コンデンサ58の第2電極58bとの間に電気的に接続されている。第2出力端子16dは、検出抵抗62を介して低電位出力端子32dと電気的に接続される。
制御部12は、検出抵抗62と電気的に接続されている。制御部12は、例えば、検出抵抗62と第2電極58bとの間に電気的に接続されている。これにより、制御部12には、検出抵抗62の検出電圧が入力される。制御部12は、検出抵抗62の検出電圧を基に、スイッチング素子55及びインダクタ57に流れる巻線電流C2を検出する。巻線電流C2は、より詳しくは、スイッチング素子55の各電極55a、55b間に流れる電流である。検出抵抗62は、換言すれば、スイッチング素子55に流れる平滑前の電流を検出するための抵抗器である。
また、点灯装置10は、調光回路65をさらに有する。調光回路65には、例えば、外部の壁スイッチなどから調光信号が入力される。調光信号は、例えば、調光器などによって導通角制御された交流電圧などでもよい。調光回路65は、制御部12と電気的に接続されている。調光回路65は、例えば、調光信号に基づいて、調光度を表す信号を生成し、その信号を制御部12に入力する。調光度を表す信号とは、例えば、調光度に応じたデューティ比のPWM信号などである。
制御部12は、例えば、調光回路65から入力された信号を基準電圧設定部22に入力する。基準電圧設定部22は、例えば、検出回路18が検出電圧Vdetを抵抗器106に印加した際の接続端子12aの電圧値に基づいて基準電圧Vrefを設定する場合に、100%の調光度に対応する基準電圧Vrefを設定する。そして、基準電圧設定部22は、調光回路65から入力された信号に基づいて基準電圧Vrefを変化させる。
基準電圧設定部22は、例えば、調光度に対応する係数を100%の調光度の基準電圧Vrefに乗算することにより、調光度に対応する基準電圧Vrefを設定する。例えば、調光信号において70%の調光度が設定されている場合には、基準電圧設定部22は、100%の調光度の基準電圧Vrefに0.7を乗算することにより、70%の調光度に対応する基準電圧Vrefを設定する。
基準電圧設定部22は、検出回路18が検出電圧Vdetを抵抗器106に印加した際の接続端子12aの電圧値に基づいて100%の調光度に対応する基準電圧Vrefを設定した後、例えば、100%の調光度に対応する基準電圧Vrefを記憶保持する。基準電圧設定部22は、例えば、電源の再投入や光源モジュール100の再接続などに応じて検出回路18による光源モジュール100の接続の検出が再び行われるまで、100%の調光度に対応する基準電圧Vrefを記憶保持する。
制御部12は、誤差増幅回路20の求めた誤差に基づく制御信号を駆動回路46に入力する。駆動回路46は、例えば、制御部12から入力された制御信号に基づいて、スイッチング素子55のスイッチングを制御する。これにより、調光信号に応じた調光度で光源モジュール100が調光される。光源モジュール100の明るさが、調光信号に応じて制御される。このように、制御部12及び駆動回路46は、光源モジュール100に出力する直流電力を、光源モジュール100の品種に応じて変化させるとともに、外部から入力される調光信号に応じて変化させる。
図2は、検出回路の一例を模式的に表す回路図である。
図2に表したように、検出回路18は、抵抗器70と、スイッチング素子71、72と、抵抗器73〜76と、を有する。抵抗器70の一端は、第2接続端子14b及び接続端子12aと電気的に接続されている。
図2に表したように、検出回路18は、抵抗器70と、スイッチング素子71、72と、抵抗器73〜76と、を有する。抵抗器70の一端は、第2接続端子14b及び接続端子12aと電気的に接続されている。
スイッチング素子71は、主電極71a、71bと、制御電極71cと、を有する。スイッチング素子72は、主電極72a、72bと、制御電極72cと、を有する。スイッチング素子71、72には、例えば、バイポーラトランジスタやFETなどが用いられる。
スイッチング素子71の主電極71aは、降圧回路42と電気的に接続されている。これにより、スイッチング素子71には、降圧回路42によって生成された駆動電圧が印加される。スイッチング素子71に印加される電圧は、降圧回路42によって生成された駆動電圧に限ることなく、例えば、制御用電源回路40によって生成された駆動電圧などでもよい。スイッチング素子71に印加される電圧は、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を可能とする任意の電圧でよい。
スイッチング素子71の主電極71bは、抵抗器70の他端と電気的に接続されている。スイッチング素子71の制御電極71cは、抵抗器73を介してスイッチング素子72の主電極72aと電気的に接続されている。抵抗器74は、スイッチング素子71の主電極71aと制御電極71cとの間に電気的に接続されている。
スイッチング素子72の主電極72bは、共通電位に設定されている。スイッチング素子72の制御電極72cは、抵抗器75を介して制御部12と電気的に接続されている。抵抗器76は、スイッチング素子72の主電極72bと制御電極72cとの間に電気的に接続されている。
検出回路18は、抵抗器78(第2抵抗器)をさらに有する。抵抗器78の一端は、接続端子12aに接続されている。また、抵抗器78の一端は、第2接続端子14bと接続されている。抵抗器78の一端は、第2接続端子14b及び第2被接続端子104bを介して抵抗器106の一端と電気的に接続される。換言すれば、抵抗器78の一端は、光源102と抵抗器106との接続点と電気的に接続されている。
抵抗器78の他端は、抵抗器60の第3接続端子14cと反対側の一端に接続されている。抵抗器78の他端は、抵抗器60、第3接続端子14c、及び第3被接続端子104cを介して抵抗器106の他端と電気的に接続されている。抵抗器78の他端は、例えば、共通電位に設定される。
このように、抵抗器78は、接続部14に接続された光源モジュール100の抵抗器106及び抵抗器60と並列となるように接続端子12aに接続されている。
抵抗器78の抵抗値は、抵抗器106の抵抗値よりも大きい。抵抗器78の抵抗値は、例えば、抵抗器106の抵抗値の100倍以上2000倍以下である。抵抗器78の抵抗値は、例えば、抵抗器106の抵抗値の1000倍以上であることがより好適である。
制御部12は、スイッチング素子72のオン状態とオフ状態との切り替えを制御する。スイッチング素子72をオン状態とすると、スイッチング素子71もオン状態となる。そして、スイッチング素子71がオン状態となると、降圧回路42の電圧が、検出電圧Vdetとして抵抗器70に印加される。
接続部14に光源モジュール100が装着されていない状態においては、抵抗器70に検出電圧Vdetを印加した場合に、抵抗器70での電圧降下分の電圧値が、接続端子12aに入力される。この際、抵抗器78の抵抗値を、抵抗器106の抵抗値よりも大きくすることにより、抵抗器78が検出動作に影響を与えてしまうことを抑制することができる。例えば、抵抗器78の抵抗値を、抵抗器106の抵抗値の1000倍以上とすることにより、抵抗器78が検出動作に影響を与えてしまうことをより確実に抑制することができる。
接続部14に光源モジュール100が装着されている状態においては、抵抗器70が、接続部14及び被接続部104を介して光源モジュール100の抵抗器106及び抵抗器60と電気的に接続される。抵抗器106及び抵抗器60は、抵抗器70に対して並列的に接続される。従って、接続部14に光源モジュール100が装着されている状態においては、抵抗器70に検出電圧Vdetを印加した場合に、抵抗器70に印加した検出電圧Vdetを抵抗器60、70、106の抵抗値で分圧した電圧値が、接続端子12aに入力される。
このため、接続端子12aの電圧値は、光源モジュール100の接続の有無によって変化するとともに、抵抗器106の抵抗値によって変化する。制御部12は、この接続端子12aの電圧値の変化により、光源モジュール100の接続の有無、及び光源モジュール100の品種の識別を行う。
このように、検出回路18では、スイッチング素子71、72をオン状態とすることで、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を可能にする検出状態となる。そして、検出回路18では、スイッチング素子71、72をオフ状態とすることで、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を休止する休止状態となる。
休止状態では、抵抗器60、70、106に検出電圧Vdetが印加されない。前述のように、抵抗器106の抵抗値は、0Ω〜数Ω程度に設定される。このため、抵抗器60及び抵抗器70の抵抗値も、同様に、数Ω程度に設定される。抵抗器78の抵抗値は、例えば、100Ω〜2000Ω程度に設定される。従って、抵抗器60、70、106には、比較的大きな電流が流れる。特に、抵抗器106の抵抗値が0Ωのときは、抵抗器70に比較的大きな電流が流れてしまう。このため、抵抗器70に検出電圧Vdetを常時印加していると、抵抗器70で発熱を起こしてしまうとともに、不要な電力消費の増加を招いてしまう可能性がある。スイッチング素子71、72などを設け、休止状態とできるようにすることで、こうした発熱や電力消費の増加を抑制することができる。
なお、検出回路18の構成は、上記に限定されるものではない。例えば、上記の検出回路18では、2つのスイッチング素子71、72によって検出状態と休止状態とを切り替えている。これに限ることなく、例えば、1つのスイッチング素子によって検出状態と休止状態とを切り替えてもよいし、3つ以上のスイッチング素子によって検出状態と休止状態とを切り替えてもよい。検出回路18の構成は、検出状態と休止状態とを切替可能な任意の構成でよい。
図3は、制御部の動作の一例を模式的に表す説明図である。
上記のように、検出回路18では、光源モジュール100が装着されていない状態では、抵抗器70を接続端子12aに接続し、抵抗器70の電圧を接続端子12aに入力する。そして、光源モジュール100が装着されている状態では、抵抗器60、106を抵抗器70に対して並列的に接続し、抵抗器70の電圧を抵抗器60、106で分圧した電圧を接続端子12aに入力する。この場合には、光源モジュール100を装着していない状態において、接続端子12aの電圧値が最も高くなる。そして、光源モジュール100を装着すると、抵抗器106の抵抗値(分圧比)に応じて接続端子12aの電圧値が低くなる。なお、抵抗器106の抵抗値のみで適切な分圧比を設定できる場合には、抵抗器60は、省略してもよい。
上記のように、検出回路18では、光源モジュール100が装着されていない状態では、抵抗器70を接続端子12aに接続し、抵抗器70の電圧を接続端子12aに入力する。そして、光源モジュール100が装着されている状態では、抵抗器60、106を抵抗器70に対して並列的に接続し、抵抗器70の電圧を抵抗器60、106で分圧した電圧を接続端子12aに入力する。この場合には、光源モジュール100を装着していない状態において、接続端子12aの電圧値が最も高くなる。そして、光源モジュール100を装着すると、抵抗器106の抵抗値(分圧比)に応じて接続端子12aの電圧値が低くなる。なお、抵抗器106の抵抗値のみで適切な分圧比を設定できる場合には、抵抗器60は、省略してもよい。
図3に表したように、制御部12は、接続端子12aの電圧値に対して第1閾値Vth1と第2閾値Vth2とを有する。第2閾値Vth2は、第1閾値Vth1よりも高い。
制御部12は、接続端子12aの電圧値が第2閾値Vth2よりも高い場合に、光源モジュール100が装着されていないと判定する。この場合、制御部12は、電力供給部16からの直流電力の出力を行わない。
制御部12は、接続端子12aの電圧値が第1閾値Vth1と第2閾値Vth2との間の範囲にある場合に、点灯装置10に適合する光源モジュール100が接続されていると判定する。この場合、制御部12は、接続端子12aの電圧値に基づいて、接続された光源モジュール100の品種を識別する。制御部12は、例えば、第1閾値Vth1と第2閾値Vth2との間に、さらに細かく閾値を設定し、接続端子12aの電圧値が、どの範囲にあるかによって光源モジュール100の品種を識別する。制御部12は、光源モジュール100の品種を識別した後、その品種に応じた直流電力を電力供給部16に出力させることにより、光源モジュール100を点灯させる。
そして、制御部12は、接続端子12aの電圧値が第1閾値Vth1よりも低い場合に、点灯装置10に適合しない光源モジュール100が装着されていると判定する。この場合、制御部12は、装着されていない時と同様に、電力供給部16からの直流電力の出力を行わない。
なお、上記と反対に、光源モジュール100を装着していない状態において、接続端子12aの電圧値が最も低くなるように検出回路18を構成してもよい。この場合、制御部12は、接続端子12aの電圧値が第1閾値Vth1よりも低い場合に、光源モジュール100が装着されていないと判定し、接続端子12aの電圧値が第2閾値Vth2よりも高い場合に、点灯装置10に適合しない光源モジュール100が装着されていると判定する。このように、接続端子12aの電圧値及び閾値の設定は、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を行うことができる任意の設定でよい。
図4は、制御部の動作の一例を模式的に表す説明図である。
図4において、横軸は、時間であり、縦軸は、接続端子12aの電圧値である。
図4に表したように、制御部12は、光源モジュール100が装着されていない状態又は適合しない光源モジュール100が装着されている状態において、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を定期的に行う。
図4において、横軸は、時間であり、縦軸は、接続端子12aの電圧値である。
図4に表したように、制御部12は、光源モジュール100が装着されていない状態又は適合しない光源モジュール100が装着されている状態において、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を定期的に行う。
光源モジュール100が装着されていない状態又は適合しない光源モジュール100が装着されている状態とは、換言すれば、電力供給部16から直流電力を出力していない状態である。また、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を定期的に行うとは、換言すれば、検出回路18の検出状態と休止状態とを周期的に切り替えることである。
制御部12は、例えば、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を500msec(例えば、200msec以上800msec以下)周期で行う。換言すれば、制御部12は、500msec周期で検出回路18を検出状態に切り替える。これにより、光源モジュール100の装着から光源モジュール100の点灯までに必要とする時間を短くすることができる。
検出回路18を検出状態とする時間を稼働時間とし、検出回路18を休止状態とする時間を休止時間とし、稼働時間と休止時間との合計の時間を検出時間とする時、制御部12は、例えば、500msecの検出時間のうち、50msecを稼働時間とする。このように、制御部12は、例えば、稼働時間を検出時間の10%以下とし、残りを休止時間とする。これにより、抵抗器70での発熱や不要な電力消費の増加などを適切に抑制することができる。
図5は、光源に流れる電流及び電力供給部の巻線電流の一例を模式的に表すグラフ図である。
図5に表したように、電力供給部16のスイッチング素子55及びインダクタ57に流れる巻線電流C2は、周期的に変化する。巻線電流C2は、出力コンデンサ58に平滑される前の電流である。巻線電流C2は、例えば、スイッチング素子55のオンの区間において増加し、スイッチング素子55のオフの区間において減少する。巻線電流C2の波形は、例えば、三角波状である。巻線電流C2は、いわゆるパルス電流である。スイッチング素子55のスイッチング周期Tは、例えば、20μs程度である。
図5に表したように、電力供給部16のスイッチング素子55及びインダクタ57に流れる巻線電流C2は、周期的に変化する。巻線電流C2は、出力コンデンサ58に平滑される前の電流である。巻線電流C2は、例えば、スイッチング素子55のオンの区間において増加し、スイッチング素子55のオフの区間において減少する。巻線電流C2の波形は、例えば、三角波状である。巻線電流C2は、いわゆるパルス電流である。スイッチング素子55のスイッチング周期Tは、例えば、20μs程度である。
一方、光源102に流れる電流C1は、出力コンデンサ58の平滑後の電流であり、前述のように、実質的に一定の電流である。電流C1の電流値の変化は、巻線電流C2の電流値の変化よりも小さい。
制御部12は、巻線電流C2が所定の閾値Ith以上か否かを判定する。閾値Ithは、誤差増幅回路20の出力に基づいて設定される。前述のように、基準電圧設定部22は、調光回路65から入力された信号に基づいて誤差増幅回路20に設定する基準電圧Vrefを変化させる。基準電圧設定部22は、100%の調光度の時に、基準電圧Vrefを最も高くし、調光度が低くなるに従って基準電圧Vrefを低下させる。誤差増幅回路20は、接続端子12aの電圧値と基準電圧Vrefとの誤差に基づいて出力電圧を変化させるとともに、基準電圧Vrefに応じて出力電圧レベルを変化させる。これにより、調光信号の調光度に応じて誤差増幅回路20の出力も増減する。そして、これにより、調光信号の調光度に応じて閾値Ithも変化する。閾値Ithは、調光信号の調光度が低くなるに従って低くなる。
制御部12は、スイッチング素子55をオン状態にした後、巻線電流C2が閾値Ith以上となったことに応答して、スイッチング素子55をオフ状態にする。これにより、光源102に実質的に一定の電流C1が流れるように電力供給部16の動作をフィードバック制御することができるとともに、調光度に応じた明るさで光源モジュール100を点灯させることができる。
このように、制御部12は、光源102に流れる電流C1の電流値及びスイッチング素子55に流れる巻線電流C2の電流値を基に、スイッチング素子55のスイッチングを制御することにより、光源102に実質的に一定の電流C1が流れるように電力供給部16の動作をフィードバック制御するとともに、調光度に応じた明るさで光源モジュール100を点灯させる。なお、巻線電流C2が所定の閾値Ith以上か否かの判定は、検出抵抗62の電圧を駆動回路46に入力することにより、駆動回路46内で行ってもよい。
図6(a)及び図6(b)は、制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図6(a)及び図6(b)において、横軸は、時間であり、縦軸は、接続端子12aの電圧値である。
図6(a)及び図6(b)は、光源モジュール100が装着されていない状態において、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を行う際の、接続端子12aの電圧値の一例を模式的に表している。
図6(a)及び図6(b)において、横軸は、時間であり、縦軸は、接続端子12aの電圧値である。
図6(a)及び図6(b)は、光源モジュール100が装着されていない状態において、光源モジュール100の装着の検出及び光源モジュール100の品種の識別を行う際の、接続端子12aの電圧値の一例を模式的に表している。
また、図6(a)は、検出回路18に抵抗器78を設けた点灯装置10の特性CT1の一例であり、図6(b)は、検出回路18において抵抗器78を省略した参考の点灯装置の特性CT2の一例である。
図6(b)に表したように、抵抗器78が設けられていない特性CT2では、抵抗器70への検出電圧Vdetの印加を停止した後、接続端子12aの電圧が、緩やかに降下する。
抵抗器78が設けられていない場合、光源モジュール100を取り外すと、接続端子12a(主にマイコンポート)は、実質的にオープンな状態となる。このため、光源モジュール100の装着待機中の一定周期では、例えば、出力コンデンサ58や抵抗器70など、ノイズ低減や電圧平滑用のコンデンサ及び抵抗によって、ある時定数をもって緩やかに電圧が降下するものと考えられる。このように、接続端子12aの電圧が緩やかに降下する場合、抵抗器70などが発熱してしまう可能性がある。そして、抵抗器70の発熱による故障などを抑制するため、抵抗器70の電力マージンを大きくすると、消費電力の増加を招いてしまう可能性が生じる。
これに対して、本実施形態に係る点灯装置10では、抵抗器78を有する。光源モジュール100が取り外された状態において、接続端子12aの電圧を高い抵抗値を有する抵抗器78に放電することができる。例えば、接続端子12aの電圧を抵抗器78を介して共通電位に落とすことができる。従って、図6(a)に表したように、抵抗器78を設けない場合と比べて、抵抗器70への検出電圧Vdetの印加を停止した後、接続端子12aの電圧を早く降下させることができる。これにより、抵抗器70などの発熱を抑制することができる。抵抗器70などの電力マージンを抑制でき、消費電力の増加も抑制することができる。このため、抵抗器70、106を兼用させることによって、簡単な構成で光源モジュール100の装着の検出と光源102に流れる電流の検出とを行えるようにしつつ、光源モジュール100が装着されていない状態での抵抗器70などの発熱や消費電力の増加を抑制できる点灯装置10及び照明器具2を提供することができる。
この際、抵抗器78の抵抗値を、抵抗器106の抵抗値よりも大きくする。これにより、検出動作に影響を与えることを抑制しつつ、接続端子12aの電圧の放電を適切に行うことができる。また、抵抗器78の抵抗値を、抵抗器106の抵抗値の100倍以上、より好ましくは、1000倍以上とする。これにより、接続端子12aの電圧の放電を、より適切に行うことができる。そして、抵抗器78の抵抗値を、抵抗器106の抵抗値の2000倍以下にする。これにより、例えば、抵抗器70に検出電圧Vdetを印加した際に、接続端子12aの電圧の立ち上がりに遅れが生じてしまうことを抑制することができる。すなわち、検出動作に遅れが生じてしまうことを抑制することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
2…照明器具、10…点灯装置、12…制御部、14…接続部、16…電力供給部、18…検出回路、20…誤差増幅回路、22…基準電圧設定部、30…フィルタ回路、32…整流回路、34…突入防止回路、36…力率改善回路、38…平滑コンデンサ、40…制御用電源回路、42…降圧回路、44…駆動回路、46…駆動回路、51…スイッチング素子、52…インダクタ、53…ダイオード、55…スイッチング素子、56…ダイオード、57…インダクタ、58…出力コンデンサ、60…抵抗器、62…抵抗器、65…調光回路、70…抵抗器、71…スイッチング素子、72…スイッチング素子、73〜76、78(第2抵抗器)…抵抗器、100…光源モジュール、102…光源、104…被接続部、106…抵抗器(第1抵抗器)
Claims (3)
- 光源を有する光源モジュールを着脱可能に接続するための接続部と、
前記光源モジュールに対応した直流電力を出力可能な電力供給部と、
前記電力供給部による前記直流電力の出力を制御する制御部と、
前記接続部への前記光源モジュールの接続を検出するための検出回路と、
を備え、
前記光源モジュールは、前記光源と直列に接続された第1抵抗器を有し、
前記検出回路は、前記光源モジュールが前記接続部に接続された際に、前記接続部を介して前記第1抵抗器と電気的に接続され、前記光源モジュールの接続を検出するための検出電圧を前記第1抵抗器に印加し、
前記制御部は、前記光源モジュールが前記接続部に接続された際に、前記接続部を介して前記第1抵抗器と電気的に接続される接続端子を有し、前記検出回路が前記検出電圧を前記第1抵抗器に印加した際の前記接続端子の電圧値に基づいて前記接続部への前記光源モジュールの接続を検出するとともに、前記電力供給部が前記直流電力を前記光源モジュールに出力した際の前記接続端子の電圧値に基づいて前記光源に流れる電流の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて前記光源に一定の電流が流れるように前記電力供給部の動作をフィードバック制御し、
前記検出回路は、前記接続部に接続された前記光源モジュールの前記第1抵抗器と並列となるように前記接続端子に接続された第2抵抗器を有し、
前記第2抵抗器の抵抗値は、前記第1抵抗器の抵抗値よりも大きい点灯装置。 - 前記第2抵抗器の抵抗値は、前記第1抵抗器の抵抗値の100倍以上2000倍以下である請求項1記載の点灯装置。
- 光源を有する光源モジュールと、
請求項1又は2に記載の点灯装置と、
を備えた照明器具。
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JP2019067518A JP2020167057A (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 点灯装置及び照明器具 |
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JP2019067518A JP2020167057A (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 点灯装置及び照明器具 |
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2019
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