JP6810904B2 - 電源装置および照明システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電源装置、照明装置および照明システムに関する。

照明システムは、省エネや居住快適性向上、演出性向上等のために、照明器具の調光制御や消灯制御等を行う。照明システムにはいくつかの方式があり、用途や施工時の制約等に応じて適切な方式が選択される。照明システムの方式のうち、電源線と調光信号線とを独立させた４線式調光方式は、汎用性が高く、多くの施設で採用されている。４線式調光方式は、電源線と調光信号線とを別々に配線する必要があるため、施工時の作業が煩雑になる傾向がある。２線式調光方式ですでに施工されている既設の照明システムを更新する場合、あるいは新規で施工する場合に、工事規模が大きくなる等の問題がある。

２線式調光方式は、位相制御を用いて交流電圧の実効値を制御して調光制御を行うため、簡素に照明システムを構築できるとの特徴を有する。位相制御は、電圧の実効値によって調光制御することができる白熱電球の調光制御には向いているが、半導体発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）や有機ＥＬダイオード（Organic Light Emitting Diode、ＯＬＥＤ）等のような電流制御形の発光デバイスを調光制御するのには向いていない。

調光信号の伝送を無線で行うことによって、４線式調光方式を２線化する方法も実用化されつつあるが、照明システムの構成を大幅に変更する必要がある。

特開２００５−２６７９９９号公報

実施形態は、ＬＥＤやＯＬＥＤ等の調光制御を簡素な２線式で行うことができる電源装置、照明装置および照明システムを提供する。

実施形態に係る電源装置は、交流電源に接続され前記交流電源から入力された交流電圧を直流電圧に変換するとともに、前記直流電圧を調光装置から受信した調光信号に応じた電圧値に設定し入力電圧として端子に供給するＡＣ−ＤＣコンバータと接続され、前記端子に接続される配線を介して前記ＡＣ−ＤＣコンバータから供給される前記入力電圧に含まれる直流電圧の最小値から最大値の間の真の電圧データに応じて、照明負荷の光量を設定する。この電源装置は、前記入力電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部によって測定された前記入力電圧の電圧データから電圧変動分を除去する電圧変動除去部と、前記電圧変動除去部から出力された前記真の電圧データに応じて出力電流を設定することによって前記光量を設定する出力電流設定部と、を備える。前記電圧変動除去部は、前記電圧測定部によって測定された、異なる時間に取得された複数の電圧データにもとづいて平均化処理を行う平均化処理部を含む。

本実施形態では、電圧測定部によって測定された電圧データから電圧変動分を除去する電圧変動除去部と、電圧変動除去部から出力された真の電圧データに応じて出力電流を設定する出力電流設定部とを備えているので、入力電圧の電圧値に正確に対応した出力電流を得ることができる。そのため、ＬＥＤやＯＬＥＤ等の調光制御を簡素な２線式で行うことができる。

実施形態に係る照明システムを例示するブロック図である。 実施形態の照明システムのＡＣ−ＤＣコンバータを例示するブロック図である。 実施形態の照明システムの照明装置を例示するブロック図である。 ＡＣ−ＤＣコンバータの入出力特性例および照明装置の調光の特性例を模式的に表したグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
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を適宜省略する。

図１は、本実施形態に係る照明システムを例示するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の照明システム１００は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０と、照明装置２０と、を備える。照明システム１００は、交流入力端子１１ａ，１１ｂを介して、交流電源１に接続される。交流電源１は、たとえば商用電源である。交流電源１は、実効値が１００Ｖまたは２００Ｖの交流電圧を、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚで照明システム１００に供給する。

照明システム１００は、調光信号入力端子１１ｅを介して調光装置２に接続される。照明システム１００は、調光信号入力端子１１ｅを介して、調光装置２から出力される調光信号Ｓｄを受信する。

調光信号Ｓｄは、照明システム１００によって点灯される照明ユニット５０の光量を示す調光度Ｄを設定する信号である。たとえば、調光信号Ｓｄが最小の調光度Ｄｍｉｎを示す場合には、照明ユニット５０の光量は最小となる。このときには、照明ユニット５０に流れる出力電流ＩＦは最小値に設定され、照明ユニット５０は消灯状態となる。調光信号Ｓｄが最大の調光度Ｄｍａｘを示す場合には、照明ユニット５０の光量は最大となる。このときには、照明ユニット５０に流れる出力電流ＩＦは最大値に設定され、照明ユニット５０は全点灯状態となる。

調光装置２は、入力された調光度Ｄの設定値等にしたがって、調光信号Ｓｄを生成し、出力する。生成される調光信号Ｓｄは、アナログ値であってもよく、ディジタル値であってもよい。調光信号Ｓｄは、たとえば照明ユニット５０の光量に応じて増大する電圧値を有するアナログ信号であり、あるいはＤＡＬＩ（Digital Addressable Lighting Interface）等にもとづくデータを含む信号等である。

この例では、調光装置２は、照明システム１００の外部に設けられているが、調光装置２の機能は、照明システム１００に含まれていてもよい。たとえば、調光装置２の機能は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０に含まれていてもよい。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、調光装置２から供給されるＤＡＬＩ等にもとづく調光信号のデータを受信して、受信したデータを、光量に応じて増大する電圧値を有するアナログまたはディジタルの信号に変換するコンバータ等を含むようにしてもよい。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、交流入力端子１１ａ，１１ｂと、直流出力端子１１ｃ，１１ｄと、調光信号入力端子１１ｅと、を含む。交流入力端子１１ａ，１１ｂから入力された交流電圧は、直流電圧に変換されて出力端子１１ｃ，１１ｄから出力される。この例では、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力端子１１ｄから出力端子１１ｃに向かって正の電圧値を有する直流電圧ＶＤＣを出力する。出力端子１１ｃ，１１ｄから出力される直流電圧ＶＤＣの値は、調光信号Ｓｄに応じて設定される。たとえば、調光信号Ｓｄが最小の調光度Ｄｍｉｎを示す場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最小直流電圧Ｖａを出力する。調光信号Ｓｄが最大の調光度Ｄｍａｘを示す場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最大直流電圧Ｖｂを出力する。

照明装置２０は、電力変換部３０と、照明ユニット５０と、を含む。電力変換部３０は、入力端子３１ａ，３１ｂと、出力端子３１ｃ，３１ｄと、を含む。電力変換部３０は、入力端子３１ａ，３１ｂを介して、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の直流出力端子１１ｃ，１１ｄに接続されている。

電力変換部３０の出力端子３１ｃ，３１ｄには、照明ユニット５０が接続されている。電力変換部３０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から直流電圧ＶＤＣの供給を受けて、入力端子３１ａ，３１ｂに入力された直流電圧ＶＤＣの電圧値に応じた出力電流ＩＦを照明ユニット５０に供給する。そのため、照明ユニット５０は、調光信号Ｓｄが示す調光度Ｄに応じた光量で点灯し、あるいは消灯する。

たとえば、照明装置２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から直流電圧ＶＤＣの最小値である最小直流電圧Ｖａを供給された場合には、照明ユニット５０の光量が最小値になるように出力電流ＩＦを設定する。照明装置２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から直流電圧ＶＤＣの最大値である最大直流電圧Ｖｂを供給された場合には、照明ユニット５０の光量が最大値になるように出力電流ＩＦを設定する。

このように、本実施形態の照明システム１００では、調光信号Ｓｄを受信したＡＣ−ＤＣコンバータ１０が、調光信号Ｓｄに応じた電圧値を有する直流電圧ＶＤＣを照明装置２０に供給する。照明装置２０は、供給された直流電圧ＶＤＣの電圧値に応じた光量で照明ユニット５０を点灯させる。

この例では、照明装置２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力に１つ接続されているが、配線４ａ，４ｂによって、複数台の照明装置２０が並列に接続されていてもよい。照明装置２０がＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力に並列に接続された場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０が出力する直流電圧ＶＤＣに応じて、すべての照明装置２０は同一の光量で点灯する。

照明装置２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から直流電圧ＶＤＣの供給を受けて、動作する。照明装置２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０が供給する直流電圧ＶＤＣの電圧値に応じた出力電流ＩＦを照明ユニット５０に供給する。照明装置２０に入力される直流電圧ＶＤＣは、調光度Ｄを表す調光信号Ｓｄに応じて設定されている。したがって、直流電圧ＶＤＣが時間的に変動した場合には、調光信号Ｓｄの設定どおりの光度で照明ユニット５０を点灯させることができない場合がある。そこで、本実施形態の照明装置２０では、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から供給される直流電圧ＶＤＣのリプル、ノイズ等や、配線４ａ，４ｂを介して並列に接続された他の照明装置２０から伝導するノイズ等の時間的な電圧の変動を除去して、真の直流電圧ＶＤＣ１の値を取得する。照明装置２０は、真の直流電圧ＶＤＣ１にもとづいて、調光信号Ｓｄによって設定された光量で照明ユニット５０を点灯させる。

以下では、本実施形態の照明システム１００の各部の構成について詳述する。
（ＡＣ−ＤＣコンバータの構成および動作）
図２は、本実施形態の照明システムのＡＣ−ＤＣコンバータを例示するブロック図である。
図２に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、整流回路１２と、力率改善回路１３と、平滑回路１４と、電力変換部１５と、を含む。

整流回路１２は、交流入力端子１１ａ，１１ｂを介して交流電源１に接続される。整流回路１２は、交流電圧を整流して、脈流の交流電圧に変換する。整流回路１２は、たとえば全波整流回路であり、ダイオードブリッジにより構成されている。

力率改善回路（Power Factor Correction、以下、ＰＦＣ回路ともいう。）１３は、整流回路１２の出力に接続されている。ＰＦＣ回路１３は、整流回路１２から出力される脈流の交流電圧を入力して、直流電圧に変換して出力する。ＰＦＣ回路１３は、たとえば昇圧電源回路である。この例では、ＰＦＣ回路１３は、コイル１３１と、スイッチング素子１３２と、ダイオード１３３と、制御回路１３４と、を含む。スイッチング素子１３２は、制御端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのゲート端子）を介して制御回路１３４によって駆動される。スイッチング素子１３２は、制御回路１３４によって設定されるオン時間またはオフ時間でスイッチングする。

ＰＦＣ回路１３は、入力される脈流の電圧が低いときには、スイッチング素子１３２がオンする期間が長く、脈流の電圧が高いときにはスイッチング素子１３２がオンする期間が短くなるように動作する。そのため、平滑回路１４に入力される電流波形の歪が低減され、高調波が抑制される。

ＰＦＣ回路１３は、昇圧電源回路に限らず、昇降圧電源回路や降圧電源回路であってもよい。また、ＰＦＣ回路１３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電力容量が大きい場合、たとえば２５Ｗを超える場合に用いられる。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電力容量が、たとえば２５Ｗ以下の場合には、ＰＦＣ回路１３を用いずに、整流回路１２の出力をそのまま平滑回路１４に接続するようにしてもよい。

平滑回路１４は、たとえば平滑コンデンサである。入力される電流の変動を吸収して、安定した直流電圧を後段の電力変換部１５に供給する。平滑回路１４は、たとえば電解コンデンサを含む。電解コンデンサに並列にフィルムコンデンサやセラミックコンデンサ等の高周波ノイズを吸収することができるコンデンサを接続するようにしてもよい。

電力変換部１５は、制御回路１５２と、スイッチング素子１５３と、トランス１５４と、ダイオード１５５と、出力コンデンサ１５６と、を含む。電力変換部１５は、オペアンプ１５８と、可変電源回路１５９と、抵抗器１６０ａ，１６０ｂと、をさらに含む。

電力変換部１５は、平滑回路１４を介して供給される直流電圧を他の電圧値を有する直流電圧ＶＤＣに変換する。変換する直流電圧ＶＤＣの電圧値は、調光装置２から供給される調光信号Ｓｄによって設定される。

制御回路１５２は、スイッチング素子１５３の制御端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのゲート端子）に接続されており、制御端子を介してスイッチング素子１５３のオンオフを制御する。制御回路１５２は、フォトカプラの受光部１５１に接続されている。制御回路１５２は、フォトカプラの受光部１５１から出力される電圧または電流によって、スイッチング素子１５３のオン時間またはオフ時間を設定する。

スイッチング素子１５３は、主端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのドレイン端子）を介してトランス１５４の一次巻線に直列に接続されている。スイッチング素子１５３の他方の主端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのソース端子）は、平滑回路１４の低電位側の端子に接続されている。スイッチング素子１５３は、制御回路１５２から出力される駆動パルスに応じてトランス１５４の一次巻線を駆動する。

トランス１５４は、一次巻線と二次巻線とを含んでおり、一次巻線は、上述のとおり、スイッチング素子１５３によって駆動される。二次巻線の一方の端子は、ダイオード１５５を介して出力コンデンサ１５６の高電位側に接続されており、他方の端子は、出力コンデンサ１５６の低電位側に接続されている。ダイオード１５５のアノードは、トランス１５４に接続され、カソードは出力コンデンサ１５６に接続されている。そのため、二次巻線から出力される交流電圧は、ダイオード１５５によって整流されて、出力コンデンサ１５６を充電して直流電圧に変換される。

トランス１５４は、この例ではフライバック巻きされている。トランス１５４は、一次巻線に電流が流れたときに、エネルギを蓄積し、一次巻線の電流が遮断されたときに、蓄積されたエネルギが二次巻線から放出される。

電力変換部１５の構成は上述に限らず、入出力の電圧の範囲や出力電力容量等によって適切の他の回路構成を用いることができる。たとえば、電力変換部１５は、フォワード形式やハーフブリッジ形式等であってもよい。

オペアンプ１５８の一方の入力には、可変電源回路１５９の出力が接続されている。オペアンプ１５８の他方の入力には、直列に接続された抵抗器１６０ａ，１６０ｂの接続ノードが接続されている。抵抗器１６０ａ，１６０ｂは、直列に接続され、直列接続体の両端は、直流出力端子１１ｃ，１１ｄに接続されている。

オペアンプ１５８の出力には、フォトカプラの発光部１５７が接続されている。電力変換部１５は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の直流出力端子１１ｃ，１１ｄから出力される電圧を検出して、可変電源回路１５９が出力する電圧に一致するようにオペアンプ１５８の出力電圧または出力電流を制御する。フォトカプラの発光部１５７は、受光部１５１を駆動する。

可変電源回路１５９は、調光信号Ｓｄに応じた基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。たとえば、照明ユニット５０の光量を最小に設定する調光信号Ｓｄａが入力された場合には、可変電源回路１５９は、最小基準電圧Ｖｒｅｆ１ａを出力する。照明ユニット５０の光量を最大にする調光信号Ｓｄｂが入力された場合には、可変電源回路１５９は、最大基準電圧Ｖｒｅｆ１ｂを出力する。

抵抗器１６０ａ，１６０ｂの抵抗値をそれぞれＲａ，Ｒｂとすると、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０が出力する直流電圧ＶＤＣは、以下の式（１）のように表される。

ＶＤＣ＝（１＋Ｒａ／Ｒｂ）×Ｖｒｅｆ１ （１）

したがって、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、調光信号Ｓｄに応じて基準電圧Ｖｒｅｆ１を設定することによって、調光信号Ｓｄに応じた直流電圧ＶＤＣを出力することができる。
（照明装置の構成）
図３は、本実施形態の照明システムの照明装置を例示するブロック図である。
図３に示すように、照明装置２０は、電力変換部３０と、照明ユニット５０と、を含む。照明ユニット５０は、電力変換部３０の出力に接続されており、電力変換部３０から直流電力の供給を受けて点灯する。

照明ユニット５０は、発光素子５２を含む。発光素子５２は、複数含まれてもよく、その場合には、発光素子５２は、直列に接続され、もしくは並列に接続され、または、直列接続されたものが並列に接続されていてもよい。

電力変換部３０は、入力端子３１ａ，３１ｂと、出力端子３１ｃ，３１ｄと、を含む。入力端子３１ａ，３１ｂには、配線４ａ，４ｂを介して、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の直流出力端子１１ｃ，１１ｄが接続される。出力端子３１ｃ,３１ｄには、照明ユニット５０が接続されている。

電力変換部３０は、入力端子３１ａ，３１ｂに入力される直流電圧ＶＤＣに応じた出力電流ＩＦを照明ユニット５０に供給する。照明装置２０は、入力された直流電圧ＶＤＣの時間的な変動を除去する電圧制御部４０を含んでいる。電圧制御部４０は、入力される直流電圧ＶＤＣから電圧変動成分を除去して、真の直流電圧ＶＤＣ１を得て、出力電流ＩＦを設定する。

電力変換部３０は、この例では、降圧電源回路である。電力変換部３０は、入力コンデンサ３２と、スイッチング素子３３と、ダイオード３４と、制御回路３５と、コイル３６と、出力コンデンサ３７と、抵抗器３８と、電圧制御部４０と、を含む。

入力コンデンサ３２の両端は、入力端子３１ａ，３１ｂに接続されている。入力コンデンサ３２の両端は、スイッチング素子３３およびダイオード３４の直列回路に接続されている。スイッチング素子３３とダイオード３４との接続ノードには、コイル３６の一端が接続されている。出力コンデンサ３７の両端には、コイル３６の他端およびダイオードのアノードが接続されている。

上述の電力変換部３０の回路形式は、入力電圧の範囲や出力電圧の範囲、出力する電力容量等によって適切に選定される。たとえば、電力変換部３０の回路形式として、昇圧電源回路や、昇降圧電源回路等を用いてもよい。

抵抗器３８は、この例では、低電位の出力端子３１ｄと出力コンデンサ３７の低電位側の端子との間に接続されている。抵抗器３８は、電力変換部３０の出力電流ＩＦを検出して、検出電圧Ｖｓに変換する。抵抗器３８は、出力電流ＩＦを検出することができれば、他の箇所に接続されていてもよい。たとえば、高電位側の出力端子３１ｃと出力コンデンサ３７の高電位側の端子との間に接続されてもよい。

制御回路３５は、スイッチング素子３３の制御端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのゲート端子）に接続されている。制御回路３５は、電圧制御部４０の出力に接続されている。電圧制御部４０は、後述するように、電力変換部３０に入力された直流電圧ＶＤＣを測定し、抵抗器３８によって出力電流ＩＦに比例した電圧を、直流電圧ＶＤＣに応じた値の制御信号に変換する。電圧制御部４０から出力された制御信号は、制御回路３５によってスイッチング素子３３を適切なオン時間またはオフ時間でスイッチングして、所望の出力電流ＩＦを得る。

電圧制御部４０は、アナログ−ディジタル変換器（以下、ＡＤ変換器ともいう。）４１と、演算部４２と、記憶部４３と、ディジタル−アナログ変換器（以下、ＤＡ変換器ともいう。）４４と、オペアンプ４５と、を含む。

この例では、電圧制御部４０が動作するための電力を供給するために入力端子３１ａに接続された電圧レギュレータ４６が設けられている。電圧レギュレータ４６は、直流電圧ＶＤＣを電圧制御部４０の電源電圧Ｖｄｄに変換して電圧制御部４０に供給する。

ＡＤ変換器４１は、入力端子３１ａに接続されている。ＡＤ変換器４１は、入力端子３１ａから直流電圧ＶＤＣを入力して、直流電圧ＶＤＣに対応するアナログ値をディジタル値に変換する。この例のように、ＡＤ変換器４１の入力と入力端子３１ａとの間にスイッチングノイズ等を除去するためのフィルタ回路３９を接続してもよい。

演算部４２は、ＡＤ変換器４１に接続されている。演算部４２は、ＡＤ変換器４１に対して直流電圧ＶＤＣを取り込むタイミングや周期等を設定する。演算部４２は、ＡＤ変換器４１が取得した直流電圧ＶＤＣのディジタル値を記憶部４３の所定のアドレスに格納する。演算部４２は、記憶部４３に格納された、取得時間の異なる複数の直流電圧ＶＤＣの電圧値のデータを読み出して、平均化処理して結果を記憶部４３に格納する。

ＤＡ変換器４４は、演算部４２によって平均化処理された直流電圧ＶＤＣのデータを真の直流電圧データＶＤＣ１として入力し、アナログ値の基準電圧Ｖｒｅｆ２として出力する。

オペアンプ４５は、一方の入力にはＤＡ変換器４４が出力する基準電圧Ｖｒｅｆ２を入力する。オペアンプ４５は、他方の入力には、出力電流ＩＦに比例する検出電圧Ｖｓを入力する。オペアンプ４５は、基準電圧Ｖｒｅｆ２と検出電圧Ｖｓとの誤差を増幅して出力する。出力された制御信号は、制御回路３５によって、たとえばパルス幅変調されてスイッチング素子３３を駆動する。

本実施形態の照明システムおよび照明装置の動作について説明する。
図４は、ＡＣ−ＤＣコンバータの入出力特性例および照明装置の調光の特性例を模式的に表したグラフである。
照明システム１００のＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、調光度Ｄを表す調光信号Ｓｄに応じた直流電圧ＶＤＣを出力する。図４の特性曲線Ａに示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最小の調光度Ｄｍｉｎ（＝０％）を有する調光信号Ｓｄを受信したときに、最小直流電圧Ｖａを出力する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最大の調光度Ｄｍａｘ（＝１００％）を有する調光信号Ｓｄを受信したときに、最大直流電圧Ｖｂを出力する。

照明装置２０は、実線の特性曲線Ａに示すように、直流電圧ＶＤＣに応じて出力電流ＩＦを出力する。出力電流ＩＦは、直流電圧ＶＤＣに対して単調に増加するように設定されている。出力電流ＩＦは、調光度Ｄに対応している。たとえば、照明装置２０は、最小直流電圧Ｖａを入力したときには、最小出力電流Ｉａを出力する。最小出力電流Ｉａは、最小の調光度Ｄｍｉｎに対応している。照明装置２０は、最大直流電圧Ｖｂを入力したときには、最大出力電流Ｉｂを出力する。最大出力電流Ｉｂは、最大の調光度Ｄｍａｘに対応している。

なお、照明装置２０の調光の特性については、図４の特性Ｂのように、出力電流ＩＦは、最大出力電流Ｉｂで直流電圧ＶＤＣに対して一定となるようにしてもよい。このように設定することによって、照明ユニット５０に過大な電圧が印加された場合であっても、過大な電流を流すことを防止し、照明ユニット５０の破損等を防止することができる。

電力変換部３０に入力される直流電圧ＶＤＣが最大直流電圧Ｖｂよりも高い電圧Ｖｃ以上の場合には、出力することができる出力電流ＩＦを低減するようにしてもよい。Ｖｃよりも高い電圧Ｖｄに達した場合には、過電圧入力であるとして、出力を遮断するようにしてもよい。

また、照明ユニット５０がＬＥＤ等の半導体発光素子を用いている場合には、低電流領域において、半導体発光素子は、電流変化に対する光量の変化が小さくなる。一方で、半導体発光素子は、印加電圧による光量の変化が大きくなる。そのため、最小直流電圧Ｖａよりも低い電圧Ｖｅを設定し、ＶｅとＶａとの間で電圧制御を行うことによって照明ユニット５０の光量の制御を行うようにしてもよい。

電圧Ｖａ〜Ｖｅは、点灯する照明ユニット５０に印加すべき電圧や、照明負荷に供給する電力等にもとづいて適切な値に任意に設定することができる。電圧Ｖａ〜Ｖｅを任意に設定することによって、電力変換部３０の回路形式を適切に選定することができる。

照明装置２０に入力される直流電圧ＶＤＣの電圧値がリプルやノイズ等によって時間的に変動している場合には、変動する直流電圧ＶＤＣを取得した時点の出力電流ＩＦを設定することになる。図４の特性曲線Ａのように、高電圧側で傾きが急になるような下に凸の特性を示す場合には、取得した直流電圧ＶＤＣの電圧値が、高電圧側に変動している場合には、出力電流ＩＦの設定値は、非常に大きな値となることがある。そのため、照明装置２０に入力される直流電圧ＶＤＣでは、時間的な変動を抑制する必要がある。

照明装置２０のＡＤ変換器４１は、所定のサンプリング周期で直流電圧ＶＤＣの値を取り込んでディジタル値に変換する。変換されたデータは、演算部４２の指令によって、記憶部４３に格納される。

たとえば、ＡＤ変換器４１は、直流電圧ＶＤＣのデータをサンプリング周期ごとに所定の個数取得して、記憶部４３にそれぞれを格納する。

演算部４２は、記憶部４３から、取得時間の異なる複数の直流電圧ＶＤＣの電圧値のデータを読み出して、周知のアルゴリズムを用いて平均化処理を行う。演算部４２は、平均化処理を行った結果を真の直流電圧データＶＤＣ１として記憶部４３に格納する。

上述の所定のサンプリング周期はあらかじめ適切な値に設定される。平均化処理に用いるデータの個数または平均化周期は、あらかじめ適切な値に設定される。これらの値は、たとえば記憶部４３に格納される。これらの値は、平均化処理の結果に応じて、より適切な値に置き換えられてもよい。

照明装置２０に入力される直流電圧ＶＤＣは、平均化処理されて、真の直流電圧データＶＤＣ１として記憶部４３に格納され、ＤＡ変換器４４は、真の直流電圧データＶＤＣ１を入力する。ＤＡ変換器４４は、真の直流電圧データＶＤＣ１に対応する基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する。

このようにして、照明装置２０は、真の直流電圧データＶＤＣ１にもとづいて設定される出力電流ＩＦを出力する。

照明装置２０に入力される直流電圧ＶＤＣの時間的な変動を抑制するために用いられる平均化処理は、上述のようなソフトウェア的な手法に限られない。たとえば、あらかじめ設定された個数のサンプリングデータを取得し、ハードウェアロジックを用いて、その平均化処理を行うハードウェア的手法等を用いて真の直流電圧データＶＤＣ１を求めるようにしてもよい。

本実施形態の照明システムおよび照明装置の作用および効果について説明する。
本実施形態の照明システムでは、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０が調光度Ｄを設定する調光信号Ｓｄにしたがって直流電圧ＶＤＣを出力する。照明装置２０は、入力された直流電圧ＶＤＣに応じた出力電流ＩＦを設定する。照明装置２０に入力された直流電圧ＶＤＣには、電圧制御部４０によって、異なる時間で複数個取得された電圧データの平均化処理の結果を用いる。そのため、照明装置２０は、時間的な電圧変動が除去されて、真の直流電圧ＶＤＣ１にもとづく出力電流ＩＦを設定することができる。したがって、調光信号による指令に対して少ない誤差の光量で照明ユニット５０を点灯させることができる。

以上説明した実施形態によれば、ＬＥＤやＯＬＥＤ等の調光制御を簡素な２線式で行うことができる電源装置、照明装置および照明システムを実現することができる。

以上、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、その他のさまざま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およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 交流電源、２ 調光装置、４ａ，４ｂ 配線、１０ ＡＣ−ＤＣコンバータ、１２ 整流回路、１３ ＰＦＣ回路、１４ 平滑回路、１５ 電力変換回路、１５２ 制御回路、１５３ スイッチング素子、１５４ トランス、１５５ ダイオード、１５６ 出力コンデンサ、１５８ オペアンプ、１５９ 可変電源回路、１６０ａ，１６０ｂ 抵抗器、２０ 照明装置、３０ 電力変換部、３２ 入力コンデンサ、３３ スイッチング素子、３４ ダイオード、３５ 制御回路、３６ コイル、３７ 出力コンデンサ、３８ 抵抗器、３９ フィルタ、４０ 電圧制御部、４１ アナログ−ディジタル変換器（ＡＤ変換器）、４２ 演算部、４３ 記憶部、４４ ディジタル−アナログ変換器（ＤＡ変換器）、４５ オペアンプ、４６ 電圧レギュレータ、５０ 照明ユニット、５２ 発光素子

Claims (4)

1. 交流電源に接続され前記交流電源から入力された交流電圧を直流電圧に変換するとともに、前記直流電圧を調光装置から受信した調光信号に応じた電圧値に設定し入力電圧として端子に供給するＡＣ−ＤＣコンバータと接続され、前記端子に接続される配線を介して前記ＡＣ−ＤＣコンバータから供給される前記入力電圧に含まれる直流電圧の最小値から最大値の間の真の電圧データに応じて、照明負荷の光量を設定する電源装置であって、
   前記入力電圧を測定する電圧測定部と、
   前記電圧測定部によって測定された前記入力電圧の電圧データから電圧変動分を除去する電圧変動除去部と、
   前記電圧変動除去部から出力された前記真の電圧データに応じて出力電流を設定することによって前記光量を設定する出力電流設定部と、
   を備え、
   前記電圧変動除去部は、前記電圧測定部によって測定された、異なる時間に取得された複数の電圧データにもとづいて平均化処理を行う平均化処理部を含む電源装置。
2. 前記電圧変動除去部は、前記入力電圧からノイズを除去するフィルタ回路を含む請求項１記載の電源装置。
3. 前記出力電流は、前記真の電圧データに対して単調に増加するように設定され、
   前記真の電圧データが最小値の場合には、前記出力電流は、最小値に設定され、
   前記真の電圧データが最大値の場合には、前記出力電流は、最大値に設定される請求項１または２に記載の電源装置。
4. 請求項１に記載された電源装置と、
   前記ＡＣ−ＤＣコンバータと、
   を備えた照明システム。

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