JP6245504B2 - 点灯装置及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置及びそれを用いた照明器具に関するものである。

従来より、ＬＥＤモジュールに給電を行う給電アッセンブリが提供されている（例えば特許文献１参照）。この給電アッセンブリは、直流電源の両端間に接続されるダイオードと制御スイッチの直列回路と、制御スイッチに対してデュアルＰＷＭ信号を出力するコントローラとを備え、ダイオードの両端間にはインダクタとＬＥＤモジュールの直列回路が接続されている。

コントローラはパルス幅変調器を有し、このパルス幅変調器には、電流源からの電流基準信号、検知電流及び高周波のこぎり波信号が入力される。また、パルス幅変調器は、ＡＮＤゲートの一方の入力部に対して高周波ＰＷＭ信号を出力し、ＡＮＤゲートの他方の入力部には低周波ＰＷＭ信号が入力される。そして、ＡＮＤゲートは、高周波ＰＷＭ信号及び低周波ＰＷＭ信号を組み合わせたデュアルＰＷＭ信号を出力し、このデュアルＰＷＭ信号は増幅器を介して制御スイッチのゲートに入力される。

この給電アッセンブリでは、コントローラから制御スイッチへ出力されるデュアルＰＷＭ信号の低周波成分を変化させることによって、ＬＥＤモジュールから出力される光の強度を変化させることができる。

特表２００６−５１１０７８号公報

上述の特許文献１に示した給電アッセンブリでは、ＬＥＤモジュールに間欠的に負荷電流が流れるように調光する、所謂バースト調光により低光束まで容易に調光することができるが、負荷電流が間欠的に流れることから負荷電流の流れない休止期間が存在する。そのため、例えばビデオカメラ等の映像機器を通してＬＥＤモジュールを見た場合には、映像機器特有の周波数と干渉したちらつきが目視される場合があった。

また、上述のようにパルス幅変調器などを必要とすることから、回路構成が複雑になるという問題もあった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、簡単な回路構成により映像機器を通して調光時の発光素子を見たときのちらつきを抑えた点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の点灯装置は、商用電源からの交流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する直流電源部と、前記直流電源部の出力端間に接続される発光素子及びスイッチ素子の直列回路と、前記商用電源の入／切に応じて前記スイッチ素子の制御端子に印加する電圧を段階的に変化させることで前記発光素子に流れる電流を段階的に変化させる電流調整部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の照明器具は、上記の点灯装置を備えていることを特徴とする。

外部からの調光信号に従って発光素子に流れる電流を段階的に変化させているので、従来例のように負荷電流に休止期間がなく、映像機器を通して調光時の発光素子を見たときのちらつきを抑えることができるという効果がある。また、従来例のようにパルス幅変調器を用いなくてもいいので、簡単な回路構成によりちらつきを抑えることができるという効果もある。

実施形態１の点灯装置の一例を示す回路図である。 （ａ）〜（ｄ）は同上に用いられる直流電源部の一部回路図である。 実施形態２の点灯装置の一例を示す回路図である。 実施形態１又は２の点灯装置を用いた照明器具の施工状態を示す断面図である。

以下に、点灯装置及びそれを用いた照明器具の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は本実施形態の点灯装置１の一例を示す回路図であり、この点灯装置１は、直流電源部１１と、電流調整部１２と、調光制御部１３とを備え、調光器２から出力される調光信号Ｓ１に応じた調光レベルで発光部３を点灯させる。

発光部３は、直列に接続された複数（図１では４個）のＬＥＤ３１（発光素子）からなり、トランジスタＱ２（スイッチ素子）及び抵抗Ｒ１を介して直流電源部１１の出力端間に接続されている。なお、発光部３を構成するＬＥＤ３１の個数は１個でもいいし、２個、３個又は５個以上の複数であってもよい。また、複数のＬＥＤ３１を並列に接続することで発光部３を構成してもよい。

直流電源部１１は、４つのダイオードにより構成された所謂ダイオードブリッジＤＢ１を有し、ダイオードブリッジＤＢ１の出力端間には平滑コンデンサＣ１が接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢ１の出力端間には、トランスＴｒ１の一次巻線ｎ１とトランジスタＱ１の直列回路が接続されている。また、トランスＴｒ１の二次巻線ｎ２の一端にはダイオードＤ１が接続され、さらに二次巻線ｎ２の両端間には平滑コンデンサＣ２が接続されている。

ここに本実施形態では、トランジスタＱ１としてＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いており、トランジスタＱ１のゲートには駆動回路１１１が接続されている。そして、トランジスタＱ１は、駆動回路１１１から出力されるＰＷＭ信号によりオン／オフが制御される。この直流電源部１１では、平滑コンデンサＣ２の両端間に生じる直流電圧が直流電源部１１の出力電圧となる。

電流調整部１２は、調光制御部１３から出力される制御信号Ｓ２に応じて出力電圧が可変する直流電圧源１２１を有し、直流電圧源１２１の正極がオペアンプ１２２の非反転入力端子に接続されている。また、直流電圧源１２１の負極は、直流電源部１１の負極に接続されている。また、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ１の接続点は、オペアンプ１２２の反転入力端子に接続されている。さらに、オペアンプ１２２の出力端子は、トランジスタＱ２のゲート（制御端子）に接続されている。

ここに本実施形態では、トランジスタＱ２としてＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いており、オペアンプ１２２より出力される電圧の大きさに応じてトランジスタＱ２のインピーダンスが変化する。これにより、発光部３に流れる電流の大きさを調整することができる。

調光制御部１３は、調光器２からの調光信号Ｓ１が入力されると、この調光信号Ｓ１に対応する制御信号Ｓ２を生成し、生成した制御信号Ｓ２を電流調整部１２に出力する。ここに、調光信号Ｓ１は、発光部３に流すべき負荷電流の大きさ、すなわち発光部３の明るさを示す信号である。

次に、点灯装置１の動作について説明する。なお、直流電源部１１の動作については従来周知であるから、ここでは説明を省略する。

調光制御部１３は、調光器２からの調光信号Ｓ１が入力されると、この調光信号Ｓ１に基づいて制御信号Ｓ２を生成し、生成した制御信号Ｓ２を電流調整部１２に出力する。電流調整部１２は、制御信号Ｓ２が入力されると、この制御信号Ｓ２に応じて直流電圧源１２１の出力電圧を段階的に変化させる。

これにより、オペアンプ１２２から出力される電圧も段階的に変化するため、トランジスタＱ２のインピーダンスも段階的に変化する。そして、トランジスタＱ２のインピーダンスが段階的に変化することで、発光部３に流れる電流も段階的に変化する。このように、発光部３に流れる電流が段階的に変化するため、従来例のように負荷電流が流れない休止期間は存在しない。したがって、映像機器（図示せず）を通して調光時の発光部３を見た場合に発光部３から照射される光がちらつくことがない。

上述のように、調光器２からの調光信号Ｓ１に従って発光部３に流れる電流を直流のまま段階的に変化させているので、従来例のように負荷電流に休止期間がなく、映像機器を通して調光時の発光部３を見たときの光のちらつきを抑えることができる。また、従来例のようにパルス幅変調器を用いなくてもいいので、簡単な回路構成によりちらつきを抑えることができる。

ところで、本実施形態では、ダイオードブリッジＤＢ１の出力電圧を、トランスＴｒ１を用いたフライバックコンバータにより降圧して発光部３に印加したが、フライバックコンバータの代わりに図２（ａ）に示す昇圧チョッパ回路１１２を用いてもよい。

また、フライバックコンバータの代わりに図２（ｂ）に示す昇降圧チョッパ回路１１３や、図２（ｃ）に示す降圧チョッパ回路１１４、図２（ｄ）に示すフォワードコンバータ回路１１５などを用いてもよい。何れの場合も、発光部３との間に電流調整部１２を設けることで同様の効果が得られる。

なお本実施形態では、発光素子がＬＥＤの場合を例に説明したが、発光素子はＬＥＤに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ素子やレーザーダイオード（ＬＤ）などであってもよい。

点灯装置１は、直流電源部１１と、直流電源部１１の出力端間に接続されるＬＥＤ３１及びトランジスタＱ２の直列回路と、電流調整部１２と、を備える。電流調整部１２は、外部からの調光信号Ｓ１に従ってトランジスタＱ２のゲートに印加する電圧を段階的に変化させることでＬＥＤ３１に流れる電流を段階的に変化させる。

（実施形態２）
点灯装置１の実施形態２について図３を参照しながら説明する。実施形態１では、調光器２からの調光信号Ｓ１に従って発光部３に流れる電流を段階的に変化させたが、本実施形態では、商用電源１０の入／切に応じて発光部３に流れる電流を段階的に変化させている。なお、それ以外の構成については実施形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図３は本実施形態の点灯装置１の一例を示す回路図であり、この点灯装置１は、直流電源部１１と、電流調整部１２と、調光制御部１３と、電源検出部１４とを備える。

電源検出部１４は、商用電源１０の入／切を検出するものであり、例えば本実施形態では、壁に取り付けられたスイッチＳＷ１が「入」の状態から一度切／入されることで商用電源１０が一旦「切」にされたことを検出する。そして、電源検出部１４は、商用電源１０が一旦「切」にされたことを検出すると制御信号Ｓ３を出力し、調光制御部１３は、電源検出部１４から入力される制御信号Ｓ３に基づいて制御信号Ｓ４を生成する。

その後、調光制御部１３は、生成した制御信号Ｓ４を電流調整部１２に出力し、電流調整部１２は、この制御信号Ｓ４に従って発光部３に流れる電流を段階的に変化させ、発光部３を段階的に調光させる。なお、具体的な動作については実施形態１で説明した点灯装置１と同様であるから、ここでは説明を省略する。

この点灯装置１は、例えば電球形のＬＥＤランプにおいて調光機能を追加する場合に非常に有効である。

上述のように、商用電源１０の入／切に応じて発光部３に流れる電流を直流のまま段階的に変化させているので、従来例のように負荷電流に休止期間がなく、映像機器を通して調光時の発光部３を見たときのちらつきを抑えることができる。また、従来例のようにパルス幅変調器を用いなくてもいいので、簡単な回路構成によりちらつきを抑えることができる。

なお本実施形態においても、トランスＴｒ１を用いたフライバックコンバータの代わりに、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すものを用いてもよく、何れの場合も、発光部３との間に電流調整部１２を設けることで同様の効果が得られる。また本実施形態においても、発光素子はＬＥＤに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ素子やレーザーダイオード（ＬＤ）などであってもよい。

点灯装置１は、直流電源部１１と、直流電源部１１の出力端間に接続されるＬＥＤ３１及びトランジスタＱ２の直列回路と、電流調整部１２と、を備える。直流電源部１１は、商用電源１０からの交流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する。電流調整部１２は、商用電源１０の入／切に応じてトランジスタＱ２のゲートに印加する電圧を段階的に変化させることでＬＥＤ３１に流れる電流を段階的に変化させる。

（実施形態３）
照明器具Ａの実施形態について図４を参照しながら説明する。図４は本実施形態の照明器具Ａの施工状態を示す断面図であり、この照明器具Ａは、上述の実施形態１で説明した点灯装置１と、発光部３と、器具本体４とを備える。本実施形態では、無線式の調光器２を用いており、点灯装置１は、調光器２から出力される調光信号Ｓ１の調光レベルで発光部３を点灯させる。

器具本体４は、例えばアルミダイカスト製品であって、一面（図４中の下面）が開口する有底円筒状に形成されており、天井材１００に設けた埋込孔１００ａを通して天井に埋込配設される。この器具本体４の筒内には、複数（図４では３個）のＬＥＤ３１が実装された基板３２が収納されており、器具本体４の開口端縁には、ＬＥＤ３１からの光を拡散させる光拡散板３３が取り付けられている。ここに本実施形態では、ＬＥＤ３１が実装された基板３２と光拡散板３３とで発光部３が構成されている。

本実施形態の照明器具Ａでは、図４に示すように、発光部３を収納する器具本体４と点灯装置１とが間隔を空けて配置されており、発光部３と点灯装置１の間は、コネクタ６を介して電源線５により電気的に接続されている。このように、点灯装置１を器具本体４と別置きにした場合には、器具本体４の内部には発光部３のみを収納すればいいので、器具本体４の高さ寸法を低くすることができ、しかも点灯装置１の設置の自由度が向上するという利点がある。

上述のように、実施形態１で説明した点灯装置１を用いることによって、映像機器を通して調光時の発光部３を見たときのちらつきを抑えた照明器具Ａを簡単な構成により実現することができる。

なお本実施形態では、点灯装置１を器具本体４と別置きにしたが、器具本体４と一体に点灯装置１を設けてもよい。また、実施形態２で説明した点灯装置１を用いてもよく、この場合も、映像機器を通して調光時の発光部３を見たときのちらつきを抑えた照明器具Ａを簡単な構成により実現することができる。さらに、調光器２は無線式のものに限らず、有線式のものであってもよい。

照明器具Ａは、点灯装置１を備えている。

１ 点灯装置
２ 調光器
１１ 直流電源部
１２ 電流調整部
３１ ＬＥＤ（発光素子）
Ｑ２ トランジスタ（スイッチ素子）
Ｓ１ 調光信号

Claims (2)

1. 商用電源からの交流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する直流電源部と、
   前記直流電源部の出力端間に接続される発光素子及びスイッチ素子の直列回路と、
   前記商用電源の入／切に応じて前記スイッチ素子の制御端子に印加する電圧を段階的に変化させることで前記発光素子に流れる電流を段階的に変化させる電流調整部と、を備えていることを特徴とする点灯装置。
2. 請求項１に記載の点灯装置を備えていることを特徴とする照明器具。

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