JP6631904B2 - 点灯装置およびそれを用いた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に点灯装置およびそれを用いた照明装置に関し、より詳細には、発光素子を有する光源部に点灯電力を供給する点灯装置およびそれを用いた照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などの発光素子を光源とする照明器具（照明装置）が知られており、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の照明器具は、器具取付面に設置された配線器具としての引掛けシーリングに取り付けられて使用される一般住宅用の照明器具である。この照明器具は、基板に実装された複数の発光素子を有する光源部から放射される光によって室内の照明を行う。

この照明器具は、交流電源を受けて直流出力を生成し、その直流出力を発光素子に供給する点灯装置を備えている。点灯装置は、略円弧状の回路基板と、回路基板に実装された制御用ＩＣ（制御部）、トランス、コンデンサなどの回路部品とを備えている。

特開２０１２−１４６６６６号公報

上記従来例のような照明器具において、基板が環状に形成されている場合、制御部から送信する制御信号が流れる信号線を直線状に配線することは困難である。したがって、この場合、信号線が長くなることで耐ノイズ性が劣化するという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされており、耐ノイズ性を向上させることを目的とする。

本発明の点灯装置は、環状に形成されて、直線状の部位を有する基板と、外部の交流電源からの交流電力を受けて、発光素子を有する光源部に点灯電力を供給する電源部とを備え、前記電源部は、前記交流電源に電気的に接続される入力部と、前記交流電源から供給される交流電力を整流する整流部と、前記整流部の出力電力を所定の直流電力に変換する変換部と、前記変換部を制御する制御部とを備え、前記基板には、その周方向に沿った向きで、順に前記入力部、前記整流部、前記変換部、前記制御部が設けられており、前記基板に形成されて、前記制御部から前記変換部に与えられる制御信号が流れる信号線をさらに備え、前記信号線は、前記向きとは逆向きに前記制御信号が流れるように配線され、かつ、前記直線状の部位に沿うように配線されることを特徴とする。

本発明の照明装置は、上記の点灯装置と、前記光源部とを備え、前記光源部は、前記基板において、前記電源部が設けられる領域とは異なる領域に設けられることを特徴とする。

本発明は、耐ノイズ性を向上させることができる。

実施形態に係る点灯装置および照明装置を示す模式図である。 実施形態に係る点灯装置における電源部の概略ブロック図である。 実施形態に係る照明装置の概略を示す分解斜視図である。 実施形態に係る照明装置の概略平面図である。 図５Ａは、実施形態に係る照明装置における基板の第１面を示す概略平面図である。図５Ｂは、実施形態に係る照明装置における基板の第２面を示す概略平面図である。

本発明の実施形態に係る点灯装置１００は、図１，図２に示すように、環状に形成された基板３と、電源部２とを備えている。電源部２は、外部の交流電源ＡＣ１からの交流電力を受けて、発光素子１１を有する光源部１に点灯電力を供給する。

電源部２は、入力部２１と、整流部２２と、変換部２３と、制御部２４とを備えている。入力部２１は、交流電源ＡＣ１に電気的に接続される。整流部２２は、交流電源ＡＣ１から供給される交流電力を整流する。変換部２３は、整流部２２の出力電力を所定の直流電力に変換する。制御部２４は、変換部２３を制御する。

基板３には、その周方向に沿った向きで、順に入力部２１、整流部２２、変換部２３、制御部２４が設けられている。

本実施形態の点灯装置１００は、信号線Ｌ１をさらに備えている。信号線Ｌ１は、基板３に形成されて、制御部２４から変換部２３に与えられる制御信号が流れる。そして、信号線Ｌ１は、上記の向き（つまり、入力部２１、整流部２２、変換部２３、制御部２４の順に並ぶ向き）とは逆向きに制御信号が流れるように配線されている。

また、本実施形態に係る照明装置１０１は、図１，２に示すように、点灯装置１００と、光源部１とを備えている。そして、光源部１は、基板３において、電源部２が設けられる領域（第１領域Ａ１）とは異なる領域（第２領域Ａ２）に設けられている（図５Ａ参照）。

以下、本実施形態の点灯装置１００および照明装置１０１について詳細に説明する。ただし、以下では、基板３の厚さ方向を上下方向とし、基板３から見て器具本体４側を上方、器具本体４から見て基板３側を下方として説明する。なお、この方向の規定は、本実施形態の点灯装置１００および照明装置１０１の使用形態を限定する趣旨ではない。また、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態の照明装置１０１は、図３，図４に示すように、点灯装置１００および光源部１の他に、器具本体４、保護カバー５、電源部カバー６、光源部カバー７、グローブ８を備えている。なお、照明装置１０１の構成を限定する趣旨ではなく、照明装置１０１は、少なくとも点灯装置１００および光源部１を備えていればよい。

器具本体４は、図３に示すように、造営材である天井２０１に取り付けられる。天井２０１には、器具本体４を支持し、かつ電源部２に商用電源などの交流電源ＡＣ１（図２参照）からの交流電力を供給する電源ソケットである取付部材２０２が設けられている。取付部材２０２は、たとえば引掛けシーリングや引掛けローゼットである。この取付部材２０２には、円柱状のアダプタ２０３が機械的かつ電気的に接続される。

器具本体４は、円盤状の金属板４１で構成されている。金属板４１の中央には、アダプタ２０３を通すための円形状の貫通孔４１Ａが設けられている。また、金属板４１における貫通孔４１Ａの周囲には、上向きに窪んだ円環状の凹所４１Ｂが設けられている。この凹所４１Ｂには、基板３が収納される。

器具本体４の下面の中央には、扁平な円筒状に形成された固定部材４２がビスなどを用いて固定されている。固定部材４２の内径は、貫通孔４１Ａの径と略同じである。また、固定部材４２は、貫通孔４１Ａと略同心となるように器具本体４に固定されている。固定部材４２には、アダプタ２０３が取り付けられる。具体的には、アダプタ２０３がその側面に備える引掛け爪２０３Ａが、固定部材４２に引っ掛かることで、固定部材４２にアダプタ２０３が固定される。

以下、器具本体４を天井２０１に取り付ける方法について説明する。まず、取付部材２０２にアダプタ２０３を取り付ける。その状態で、貫通孔４１Ａおよび固定部材４２にアダプタ２０３を通すようにして器具本体４を下方から上方へと押し上げることで、アダプタ２０３の引掛け爪２０３Ａが固定部材４２の下端部に引っ掛かる。これにより、固定部材４２にアダプタ２０３が固定され、器具本体４が天井２０１に取り付けられる。

器具本体４の下面には、固定部材４２の周面を覆うようにして保護カバー５が取り付けられる。保護カバー５は、固定部材４２と同様に扁平な円筒状に形成されている。ただし、保護カバー５の内径は、固定部材４２の外径よりも大きい。また、保護カバー５は、貫通孔４１Ａおよび固定部材４２と略同心となるように器具本体４に取り付けられる。器具本体４に保護カバー５を取り付けることで、アダプタ２０３は、その下部のみが露出するように保護カバー５によって覆われる。このため、保護カバー５によりアダプタ２０３が保護される。

器具本体４の下面には、さらに３つのグローブ取付部材４３が設けられている。これらグローブ取付部材４３は、器具本体４の外周縁に沿って設けられており、グローブ８が着脱自在に取り付けられる。

基板３は、たとえばビスなどを用いて器具本体４に固定されることで、器具本体４に取り付けられる（支持される）。基板３は、その四隅が円弧状に湾曲した略矩形板状に形成されている。基板３の中央には、図１，図５Ａに示すように、基板３の厚さ方向（上下方向）に貫通する円形状の孔３１が設けられている。また、基板３の第１面（下面）３Ａは、図５Ａに示すように、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２とに区分けされる。

第１領域Ａ１は、孔３１の周囲にある円環状の領域である。第１領域Ａ１には、電源部２を構成する複数の電子部品２６が実装されている。電子部品２６は、たとえば抵抗やキャパシタ、インダクタ、スイッチング素子などである。その他、第１領域Ａ１には、受光部２７が実装されている。受光部２７は、本実施形態の照明装置１０１の操作器であるリモコンからの赤外線信号を受光する。また、受光部２７は、基板３に取り付けられるケース２８（図３参照）の内側に配置されている。

第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の周囲にある円環状の領域である。言い換えれば、第１領域Ａ１は、基板３の第１面３Ａにおける内側の領域で、第２領域Ａ２は、基板３の第１面３Ａにおける外側の領域である。第２領域Ａ２には、光源部１を構成する複数の発光素子１１が実装されている。本実施形態の照明装置１０１では、発光素子１１は発光ダイオードである。もちろん、発光素子１１を発光ダイオードに限定する趣旨ではなく、発光素子１１は、たとえば発光ダイオード以外のエレクトロルミネセンス素子やレーザダイオードであってもよい。

つまり、本実施形態の照明装置１０１では、光源部１は、基板３において、電源部２が設けられる領域（第１領域Ａ１）とは異なる領域（第２領域Ａ２）に設けられている。このため、本実施形態の照明装置１０１では、１枚の基板３に光源部１と電源部２とを設けることで、取り扱いが容易となる。

基板３の第２面（上面）３Ｂには、図５Ｂに示すように、放熱体３２が設けられている。放熱体３２は、たとえば銅箔などの金属製の導体からなり、基板３の第２面３Ｂにおいて基板３を挟んで光源部１（第２領域Ａ２）と対向するように環状に設けられている。このため、放熱体３２は、基板３を介して光源部１と熱的に結合しており、光源部１の点灯により発生する熱を外部へと放熱する。

基板３には、第１領域Ａ１を覆う金属製の電源部カバー６と、第２領域Ａ２を覆う透光性を有する光源部カバー７とが設けられている。電源部カバー６は、上面が開口した円盤状に形成されており、電源部２を構成する電子部品２６に接触しないようにして、第１領域Ａ１を下側から覆う。電源部カバー６は、その下面（底面）の径寸法が上面の径寸法よりも小さくなっている。また、電源部カバー６の底面には、その厚さ方向に貫通する円形状の通孔６１が設けられている。この通孔６１を通して、アダプタ２０３の下部が外部に露出する。電源部カバー６は、たとえば電源部カバー６に設けられた突部を基板３に設けられた孔に差し込むことで、基板３に位置決めされる。そして、電源部カバー６は、たとえばビスなどを用いて基板３に固定されることで、基板３に取り付けられる。

光源部カバー７は、上面が開口した円盤状に形成されており、光源部１を構成する発光素子１１に接触しないようにして、第２領域Ａ２を下側から覆う。光源部カバー７の下面（底面）には、その厚さ方向に貫通する円形状の窓孔７１が設けられている。この窓孔７１を通して、電源部カバー６が外部に露出する。また、光源部カバー７の窓孔７１の内周縁には、受光部２７のケース２８を下側から覆う受光カバー７Ａが一体に設けられている。受光カバー７Ａは、受光部２７が赤外線信号を受光できるように透光性を有する材料で形成されている。光源部カバー７は、たとえば光源部カバー７に設けられた突部を基板３に設けられた孔に差し込むことで、基板３に位置決めされる。そして、光源部カバー７は、たとえばビスなどを用いて、電源部カバー６を下方から押さえる形で基板３に固定されることで、基板３に取り付けられる。本実施形態の照明装置１０１では、電源部カバー６の取り付けに用いられるビスと、光源部カバー７の取り付けに用いられるビスとを共用している。

器具本体４には、前述のグローブ取付部材４３を用いてグローブ８が取り付けられる。グローブ８は、たとえば乳白色の透光性を有する材料により形成される。グローブ８は、器具本体４に取り付けられることで、基板３、電源部カバー６、および光源部カバー７を下側から覆う。

ここで、電源部２の回路構成について説明する。電源部２は、図２に示すように、入力部２１と、整流部２２と、変換部２３と、制御部２４と、制御電源部２５とを備えている。

入力部２１は、交流電源ＡＣ１に電気的に接続されており、交流電源ＡＣ１からの交流電力が入力される。入力部２１は、たとえばフィルタ回路を有していてもよい。この場合、入力部２１により、交流電源ＡＣ１から入力される電流に重畳するノイズを除去できるので、好ましい。

整流部２２は、たとえばダイオードブリッジで構成され、入力部２１を介して交流電源ＡＣ１から供給される交流電力を整流して出力する。

変換部２３は、整流部２２の出力電力を所定の直流電力に変換するように構成されている。本実施形態の点灯装置１００および照明装置１０１では、変換部２３は、昇圧チョッパ部２３１と、降圧チョッパ部２３２とを有している。昇圧チョッパ部２３１は、いわゆるＰＦＣ（Power Factor Correction：力率改善）回路であり、整流部２２の出力電圧を昇圧して出力する。降圧チョッパ部２３２は、昇圧チョッパ部２３１の出力電圧を降圧して光源部１に出力する。

制御部２４は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としており、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより各種処理を実行する。プログラムは、電気通信回線を通して提供されてもよく、記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。制御部２４は、昇圧チョッパ部２３１の有するスイッチング素子、および降圧チョッパ部２３２の有するスイッチング素子の各々に制御信号を与え、オン／オフを切り替えることで昇圧チョッパ部２３１および降圧チョッパ部２３２を制御する。つまり、制御部２４は、変換部２３を制御する。

制御部２４は、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を降圧チョッパ部２３２のスイッチング素子に与えることで、降圧チョッパ部２３２のＰＷＭ制御を行う。これにより、制御部２４は、光源部１に流れる電流が一定電流となるように制御する。本実施形態の点灯装置１００および照明装置１０１が調光機能を有する点灯装置および照明装置であれば、制御部２４は、光源部１の調光制御を行ってもよい。

制御電源部２５は、たとえば３端子レギュレータで構成され、整流部２２の出力を受けて制御部２４の動作に必要な電圧を生成する。

なお、電源部２の回路構成は一例であり、光源部１を点灯可能な回路構成であれば他の回路構成であってもよい。また、図２に示す例では、制御部２４は、昇圧チョッパ部２３１および降圧チョッパ部２３２の両方を制御しているが、他の構成であってもよい。本実施形態の点灯装置１００および照明装置１０１では、制御部２４は、降圧チョッパ部２３２のみを制御する構成であると仮定する。この構成では、昇圧チョッパ部２３１を制御する制御回路を、制御部２４とは別に設ければよい。

ところで、本実施形態の点灯装置１００において、光源部１の発光素子１１、および電源部２を構成する電子部品２６は、基板３の一面（第１面３Ａ）に形成される導体により互いに電気的に接続されている。本実施形態の点灯装置１００において、導体は、信号線Ｌ１と、一対の電線Ｌ２１，Ｌ２２からなる電力線Ｌ２と、電線Ｌ３とを主として構成している。なお、本実施形態の点灯装置１００では、信号線Ｌ１、電力線Ｌ２、電線Ｌ３はいずれも基板３に形成された導体、すなわちプリント配線であるが、たとえばリード線であってもよい。

信号線Ｌ１は、制御部２４と変換部２３とを電気的に接続しており、制御部２４から変換部２３（降圧チョッパ部２３２）に与えられる制御信号（たとえばＰＷＭ信号）が流れる。電力線Ｌ２は、入力部２１、整流部２２、変換部２３（昇圧チョッパ部２３１および降圧チョッパ部２３２）、および光源部１の各々を電気的に接続しており、入力部２１を介して交流電源ＡＣ１から供給される交流電流が流れる。なお、図示を省略しているが、電力線Ｌ２は、昇圧チョッパ部２３１、制御部２４、制御電源部２５の各々も電気的に接続している。

電線Ｌ３は、入力部２１と制御部２４とを電気的に接続している。電線Ｌ３は、交流電源ＡＣ１から流れる交流電流を、制御部２４で監視するために用いられる。すなわち、制御部２４は、電線Ｌ３を介して交流電源ＡＣ１から流れる交流電流を監視することで、交流電源ＡＣ１の停電や瞬時停電を検出する。なお、電線Ｌ３を備えるか否かは任意である。

ここで、基板３上に形成される導体の設計においては、導体の配線長を短くし、また、導体の幅を太くするのが好ましい。導体の配線長を短くするには、導体を直線状に形成するのが好ましいが、本実施形態の点灯装置１００のように基板３が環状に形成されている場合、導体を直線状に形成することは難しい。このため、環状に形成された基板３において、信号線Ｌ１を構成する導体を何の策も講じずに形成した場合、信号線Ｌ１を構成する導体の配線長が長くなることで、耐ノイズ性が劣化したり、信号線Ｌ１からの放射ノイズが大きくなったりする可能性がある。

そこで、本実施形態の点灯装置１００では、図１に示すように、基板３には、その周方向に沿った向き（時計回り）で、順に入力部２１、整流部２２、変換部２３（昇圧チョッパ部２３１および降圧チョッパ部２３２）、制御部２４が設けられている。そして、信号線Ｌ１は、上記向き（時計回り）とは逆向き（反時計回り）に制御信号が流れるように配線されている。なお、図１は、本実施形態の点灯装置１００および照明装置１０１の模式図であり、説明の便宜上、信号線Ｌ１や入力部２１などを簡易な形で表した図となっている。

このため、本実施形態の点灯装置１００では、変換部２３（降圧チョッパ部２３２）が制御部２４の近傍に配置されるので、信号線Ｌ１を上記向き（時計回り）に沿って配線する場合と比較して、信号線Ｌ１の配線長を短くすることができる。その結果、本実施形態の点灯装置１００では、信号線Ｌ１の配線長を短くすることで、耐ノイズ性を向上させることができ、さらに、信号線Ｌ１からの放射ノイズを低減することができる。

また、本実施形態の点灯装置１００では、変換部２３（降圧チョッパ部２３２）が設けられる領域（直流電流が流れる領域）に信号線Ｌ１が配線されることになる。このため、本実施形態の点灯装置１００では、入力部２１、整流部２２、変換部２３（昇圧チョッパ部２３１）が設けられる領域（交流電流が流れる領域）に信号線Ｌ１を配線する場合と比較して、電力線Ｌ２との間で電気的な絶縁距離を確保し易いので好ましい。

また、本実施形態の点灯装置１００では、電力線Ｌ２は、基板３の径方向において、信号線Ｌ１よりも内側に配線されている。このため、本実施形態の点灯装置１００では、電力線Ｌ２が信号線Ｌ１よりも外側に配線される場合と比較して、スイッチング素子の高周波スイッチングによる高周波電流が流れる一部の電力線Ｌ２の配線長を短くすることができる。その結果、本実施形態の点灯装置１００では、電力線Ｌ２からの放射ノイズを低減することができる。

さらに、上記の構成により、信号線Ｌ１が基板３の径方向において、電力線Ｌ２よりも外側に配置されることになる。このため、本実施形態の点灯装置１００では、基板３の内側よりも広い面積を活かして電力線Ｌ２と距離を空けて信号線Ｌ１を配線できるので、より耐ノイズ性を向上させることができる。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

なお、本実施形態の点灯装置１００では、基板３において、入力部２１、整流部２２、変換部２３、制御部２４を順に時計回りに設けているが、反時計回りに設けてもよい。

また、本実施形態の点灯装置１００では、図１に示すように、信号線Ｌ１が電力線Ｌ２と交差している箇所がある。当該箇所において、たとえば基板３が多層基板であれば、信号線Ｌ１が層の上面に、電力線Ｌ２が同じ層の下面に配線される構成であってもよい。その他、当該箇所において、信号線Ｌ１は、電力線Ｌ２と重ならないように電力線Ｌ２を迂回して配線されていてもよい。また、当該箇所において、信号線Ｌ１がたとえばジャンパ線（jumper wire）で構成されていてもよい。

１００ 点灯装置
１０１ 照明装置
１ 光源部
１１ 発光素子
２ 電源部
２１ 入力部
２２ 整流部
２３ 変換部
２４ 制御部
３ 基板
Ｌ１ 信号線
Ｌ２ 電力線

Claims (3)

1. 環状に形成され、直線状の部位を有する基板と、
   外部の交流電源からの交流電力を受けて、発光素子を有する光源部に点灯電力を供給する電源部とを備え、
   前記電源部は、
   前記交流電源に電気的に接続される入力部と、
   前記交流電源から供給される交流電力を整流する整流部と、
   前記整流部の出力電力を所定の直流電力に変換する変換部と、
   前記変換部を制御する制御部とを備え、
   前記基板には、その周方向に沿った向きで、順に前記入力部、前記整流部、前記変換部、前記制御部が設けられており、
   前記基板に形成されて、前記制御部から前記変換部に与えられる制御信号が流れる信号線をさらに備え、
   前記信号線は、前記向きとは逆向きに前記制御信号が流れるように配線され、かつ、前記直線状の部位に沿うように配線されることを特徴とする点灯装置。
2. 前記基板に形成されて、前記入力部、前記整流部、前記変換部の各々を電気的に接続する電力線をさらに備え、
   前記電力線は、前記基板の径方向において、前記信号線よりも内側に配線されることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 請求項１または２記載の点灯装置と、前記光源部とを備え、
   前記光源部は、前記基板において、前記電源部が設けられる領域とは異なる領域に設けられることを特徴とする照明装置。

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