JP2010205440A

JP2010205440A - 照明システム

Info

Publication number: JP2010205440A
Application number: JP2009046720A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kitamura; 紀之北村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】直列に接続された灯具の一つが開放しても全灯消灯になることを防止でき、灯具の接続及び離脱があっても安全性を確保できる照明システムを提供することである。
【解決手段】端子台１１ａ〜１１ｎは、半導体発光素子であるＬＥＤ１９が複数直列接続された灯具１４を接続する接続端子１５、接続端子１５に並列に接続されるスイッチ１６、及び制御部１７を有し、制御部１７は、灯具１４が接続端子１５に接続された場合は定電流源１３からの電流が灯具１４に流れるようにスイッチ１６を開き、灯具１４が接続端子１５から離脱した場合はスイッチ１６を閉じ、下流側の端子台１１にそのまま定電流源１３からの電流を流す。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流の定電流源で灯具を点灯させる照明システムに関する。

照明システムの点灯装置は、その規模により照明装置の光源を個別に点灯する点灯回路を持つことが有利な場合と、照明装置の光源を一括して点灯する一括点灯が有利な場合とがある。複数の光源がある場合は一括制御の点灯装置が有利である。

一括点灯は、照明装置の光源が蛍光灯などである場合には、高効率にするために高周波が必要であり、一括点灯させると雑音の発生などにより実用化が難しい。一方、光源がＬＥＤの場合には従来の光源と異なり直流で点灯するので、複数個のＬＥＤ灯具の一括電源を一括点灯しても雑音の発生がない。

複数のＬＥＤを一括点灯するようにしたものとしては、交流電源と接続する一対の入力端子部と、２個のＬＥＤ（照明負荷）と接続する複数対の出力端子部と、一対の入力端子部から入力される交流電力を直流電力に変換し直流電力を複数対の出力端子部を介して２個のＬＥＤに出力する電源回路部とを１つのハウジングに備え、低コストにするとともに設置スペースを小さくするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２８５３６９号公報

しかし、直流で点灯させる場合はトランスを使用することができないので、例えば、複数のＬＥＤ灯具を直列で接続して直流の定電流源から定電流を供給するようにした場合、一つＬＥＤ灯具がオープン（開放状態）になると、直列接続されていることからすべてのＬＥＤ灯具が消灯する全灯消灯となってしまう問題がある。また、オープンになった個所には、定電流源の開放電圧が発生し危険である。

本発明の目的は、直列に接続された灯具の一つが開放しても全灯消灯になることを防止でき、灯具の接続及び離脱があっても安全性を確保できる照明システムを提供することである。

請求項１の発明に係わる照明システムは、半導体発光素子が直列接続された灯具と；前記灯具を接続する接続端子及び前記接続端子に並列に接続されるスイッチを有し、前記灯具が前記接続端子に接続された場合は前記灯具に電流が流れるように前記スイッチを開き、前記灯具が前記接続端子から離脱した場合は前記スイッチを閉じる制御部を有した端子台と；前記端子台を直列接続した配線に直流の定電流を給電する定電流源と；を備えたことを特徴とする。

本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。

灯具とは、光源である半導体発光素子が直列接続されて構成された灯具をいう。半導体発光素子にはＬＥＤや有機ＥＬが含まれる。端子台とは、接続された灯具に点灯用の電流を供給する器具をいう。接続端子とは端子台に灯具を着脱可能に接続するための端子をいう。スイッチとは、接続端子に並列に接続され、灯具が端子台に接続されたときは灯具に点灯用の電流を供給し、灯具が端子台から離脱したときはそのまま下流側に電流を流すように切り替わるスイッチをいう。スイッチは半導体素子または機械的な接点のいずれであってもよいが、半導体素子であることが望ましい。

理由は、例えば機械的接点スイッチであると、電気的接点間での解離時にアーク放電が発生してしまうと、直流であるためアーク放電は継続するとともに定電流源の出力電圧が上昇してしまう。このため、アーク放電が生じている箇所が高温状態となる虞がある。しかしながら、半導体素子であると、解離時のアーク放電が生じることは防止できるので、定電流源に用いても最適であるからである。

制御部とは、スイッチを開閉制御するものであり、灯具が接続端子に接続されたことを検出したときは、スイッチを開いて直流電源からの電流が灯具に流れるように制御し、灯具が接続端子から離脱したことを検出したときは、スイッチを閉じて直流電源からの電流をそのまま下流側に流すように制御する。定電流源とは、端子台を直列接続した配線に直流の定電流を給電する電源をいう。

請求項２の発明に係わる照明システムは、請求項１の発明において、前記端子台のスイッチは、ノーマリーオンの半導体素子であることを特徴とする。

ノーマリーオンの半導体素子とは、ゲート電圧が零のときにオン状態を維持する半導体素子をいう。例えば、ＳｉＣやＧａＮ等のワイドバンドギャップ半導体素子をいう。

請求項３の発明に係わる照明システムは、請求項１または２の発明において、前記端子台のプラス側をカソード、マイナス側をアノードとするダイオードを接続したことを特徴とする。

請求項４の発明に係わる照明システムは、請求項１乃至３の発明において、前記制御部は、前記端子台のスイッチをオンオフ制御して調光制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、灯具が端子台に接続された場合は灯具に電流が流れるようにスイッチを開き、灯具が端子台から離脱した場合はスイッチを閉じて下流側にそのまま電流を流すようにするので、灯具が端子台から離脱した場合であっても、照明システムが全灯消灯になることを防止でき、灯具が端子台から離脱しても接続端子間に定電流源の開放電圧が発生することがない。従って、安全性が確保できる。

請求項２の発明によれば、スイッチとしてノーマリーオンの半導体素子を用いるので、灯具が端子台から離脱している状態では直流の定電流源からの電流をそのまま下流に流し、灯具が端子台に接続されるとオフして灯具に定電流源からの電流を流すので制御が容易に行える。

請求項３の発明によれば、端子台のプラス側をカソード、マイナス側をアノードとするダイオードを接続したので、灯具の電気的な極性を誤って接続しスイッチがオフした場合であっても、定電流源からの電流はダイオードを流れるので、照明システムが全灯消灯になることを防止できる。

請求項４の発明によれば、端子台のスイッチをオンオフ制御して調光制御するので、灯具の明るさを容易に調整できる。

本発明の第１の実施の形態に係わる照明システムの構成図。図１において灯具が未接続の端子台に灯具を接続した場合の構成図。本発明の第２の実施の形態に係わる照明システムの構成図。本発明の第２の実施の形態に係わる照明システムの他の一例の構成図。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる照明システムの構成図である。照明システムは、複数の端子台１１ａ〜１１ｎを直列接続した配線１２に直流の定電流を給電する定電流源１３が接続されて構成されている。

端子台１１ａ〜１１ｎは灯具１４を接続する接続端子１５を有し、灯具１４は、この接続端子１５に着脱自在に取り付けられる。図１では、端子台１１ａ、１１ｄには灯具１４が未装着であり、端子台１１ｂ、１１ｃ、１１ｎには灯具１４を装着した状態を示している。なお、灯具１４は半導体発光素子であるＬＥＤ１９が複数の直列接続されて構成されている。以下の説明では、半導体発光素子としてＬＥＤである場合について説明する。

また、端子台１１ａ〜１１ｎは接続端子１５に並列に接続されるスイッチ１６を有する。図１では、スイッチ１６は、ノーマリーオンの半導体素子（ＳｉＣやＧａＮ等のワイドバンドギャップ半導体素子）である場合を示している。

スイッチ１６は、端子台１１に灯具１４が接続されていない状態（ノーマリー状態）ではオン状態を維持し、端子台１１に灯具１４が接続された状態ではオフ状態となる。従って、灯具１４が端子台１１の接続端子に接続されていないときは、例えば、端子台１１ａ、１１ｄの場合にはスイッチ１６はオン状態であり、スイッチ１６を通って下流側に電流を通過させる。一方、灯具１４が端子台１１ａ〜１１ｎに接続されたときは、例えば、端子台１１ｂ、１１ｃ、１１ｎの場合には、スイッチ１６はオフとなり、灯具１４を通って下流側に電流を流す。これにより、端子台１１の接続端子１５に接続された灯具１４に点灯用の電流を供給する。

端子台１１ａ〜１１ｎの制御部１７は、電圧検出器１８で検出された接続端子１５間の電圧（灯具１４の両端電圧）を監視し、接続端子１５間の電圧が所定電圧範囲になったときには、灯具１４が接続端子１５に接続されたと判定し、灯具に電流が流れるようにスイッチ１６を開く。一方、接続端子１５間の電圧が所定電圧範囲未満となったときは、灯具が接続端子から離脱したと判定し、スイッチ１６を閉じて下流側に定電流源１３からの電流をそのまま流す。また、制御部１７は、スイッチ１６を開いている状態で接続端子１５間の電圧が所定電圧範囲を超えたときは、灯具１４がオープン（開放状態）になったと判定し、スイッチ１６を閉じたり、定電流源１３を停止するなどの安全対策を講じる。また、定電流源１３を再起動する際には、定電流源１３が停止してから所定の時間間隔をおいてから起動する。

図２は、図１において灯具１４が未接続の端子台１１ａ、１１ｄに灯具１４を接続した場合の構成図である。図１の状態では、端子台１１ａ、１１ｄの接続端子１５に灯具１４が接続されていないので、端子台１１ａ、１１ｄのスイッチ１６は閉じており、定電流源１３からの電流をそのまま下流に流している。この状態で、端子台１１ａ、１１ｄの接続端子１５に灯具１４が接続されると、端子台１１ａ、１１ｄの接続端子１５間の電圧が所定電圧範囲になるので、端子台１１ａ、１１ｄの制御部１７は端子台１１ａ、１１ｄの接続端子１５に灯具１４が接続されたと判断し、端子台１１ａ、１１ｄのスイッチ１６を開く。これにより、端子台１１ａ、１１ｄに接続された灯具１４に点灯用の電流が供給され、灯具１４は点灯する。

以上の説明では、スイッチ１６は、ノーマリーオンの半導体素子を用いた場合について説明したが、ノーマリーオフの半導体素子を用いるようにしてもよい。一般に、ワイドバンドギャップ半導体としては、ノーマリーオンの半導体素子が作り易く、オン抵抗もノーマリーオフの半導体素子に比べ約１／３にできるので、ノーマリーオンの半導体素子の方が優れているが、ノーマリーオフの半導体素子を用いることも可能である。

また、スイッチ１６として機械的な接点を用いることも可能である。しかし、スイッチは、以下の理由により、半導体素子であることが望ましい。例えば、機械的接点スイッチであると、電気的接点間での解離時にアーク放電が発生してしまうと、直流であるためアーク放電は継続するとともに定電流源の出力電圧が上昇してしまう。このため、アーク放電が生じている箇所が高温状態となる虞があるからである。一方、半導体素子であると、解離時のアーク放電が生じることは防止できるので、定電流源に用いても最適である。

本発明の第１の実施の形態によれば、灯具１４が端子台１１に接続された場合は灯具１４に電流が流れるようにスイッチ１６を開き、灯具１４が端子台１１から離脱した場合はスイッチ１６を閉じて下流側にそのまま電流を流すので、定電流源１３に直列に配線された端子台１１への灯具１４の着脱によって、照明システムが全灯消灯になることを防止できる。また、灯具１４が端子台１１から離脱しても接続端子１５間に定電流源１３の開放電圧が発生することがないので安全性が確保できる。

図３は本発明の第２の実施の形態に係わる照明システムの構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、端子台１１のプラス側をカソード、マイナス側をアノードとするダイオード２０を追加して接続したものである。これにより、灯具１４の電気的な極性を誤って接続した場合であっても、照明システムが全灯消灯になることを防止できるようにしたものである。

いま、図３に示すように、端子台１１ａの電気的な極性を間違えて配線１２に接続したとする。この場合、接続端子１５間の電圧（灯具１４の両端電圧）が上昇し、接続端子１５間の電圧が所定電圧範囲になったときは、制御部１７はスイッチ１６を開く。この状態で、定電流源１３からの電流は灯具１４を流れようとするが、端子台１１ａの電気的な極性が誤って接続されているので、灯具１４のＬＥＤ１９は点灯しない。この状態を放置しておくと、定電流源１３からの電流は灯具１４を流れるようとするので、接続端子１５間の電圧が異常に上昇する虞がある。

ダイオード２０は、そのような事態を防止するものであり、端子台１１の電気的な極性を間違えて配線１２に接続されたときに、ダイオード２０は定電流源１３からの電流を下流側に流す。

これにより、端子台１１の電気的な極性が間違えて接続されたときであっても、接続端子１５間に異常電圧が発生することを防止できる。また、下流側の端子台１１にダイオード２０を介して電流を流すことができるので、照明システム全体の全灯消灯を防止できる。

また、制御部１７は、端子台１１のスイッチ１６をオンオフ制御して調光制御するようにしてもよい。これにより、灯具１４の明るさを容易に調整できる。また、各々の端子台１１ａ〜１１ｎに端子台１１ａ〜１１ｎを識別するためのユニークアドレスを持たせ、図４に示すように、リモコン操作器２１との通信を行うようにしてもよい。これにより、ユニークアドレスをもつことで遠隔操作などの動作時にその端子台だけを動作させることができる。また、灯具１４は可視光を発光していることから、通信は灯具１４のオンオフによる可視光通信とすることも可能である。

１１…端子台、１２…配線、１３…定電流源、１４…灯具、１５…接続端子、１６…スイッチ、１７…制御部、１８…電圧検出器、１９…ＬＥＤ、２０…ダイオード

Claims

半導体発光素子が直列接続された灯具と；
前記灯具を接続する接続端子及び前記接続端子に並列に接続されるスイッチを有し、前記灯具が前記接続端子に接続された場合は前記灯具に電流が流れるように前記スイッチを開き、前記灯具が前記接続端子から離脱した場合は前記スイッチを閉じる制御部を有した端子台と；
前記端子台を直列接続した配線に定電流を給電する定電流源と；
を備えたことを特徴とする照明システム。
前記端子台のスイッチは、ノーマリーオンの半導体素子であることを特徴とする請求項１記載の照明システム。
前記端子台のプラス側をカソード、マイナス側をアノードとするダイオードを接続したことを特徴とする請求項１または２記載の照明システム。
前記制御部は、前記端子台のスイッチをオンオフ制御して調光制御することを特徴とする請求項１乃至３に記載の照明システム。