JP2012243458A

JP2012243458A - 照明装置及び照明器具

Info

Publication number: JP2012243458A
Application number: JP2011110405A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tsujimura; 充弘辻村; Katsuyoshi Jinbo; 勝義仁保; Takahisa Sakurada; 貴久櫻田; Shinichiro Goto; 信一郎後藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】過負荷状態を回避して安全性の向上を図る。
【解決手段】検出部５が出力電圧VDCに基づいて電源回路部３の過負荷状態を検出し、過負荷状態が検出された場合、出力電圧VDCが光源部1A，1Bの駆動電圧未満となるように制御部６が電源回路部３を制御する。そのため、何れの光源部1A，1Bも点灯状態が維持できずに消灯するので、過負荷状態を回避して安全性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、及び当該照明装置を用いた照明器具に関する。

近年、白熱ランプや蛍光ランプに代えて発光ダイオード(ＬＥＤ)を光源とする照明装置や照明器具が普及してきている。

例えば、特許文献１には、複数個の発光ダイオードが直列接続された発光部と、商用交流電源から供給される電圧・電流を整流する電源整流部と、電源整流部の脈流出力を所望の電圧に変換して発光部に供給するスイッチング電源部とを備えたＬＥＤ照明装置が記載されている。この従来装置では、スイッチング電源部が降圧チョッパ回路で構成され、降圧チョッパ回路の動作を周期的にオン・オフするとともにオン期間を増減することで発光部から放射される光量を調整(調光)している。

また、特許文献２記載の照明装置は、駆動回路の出力端間に複数の発光部(白色ＬＥＤ群)が並列接続され、各発光部に流れる電流や各発光部の印加電圧を検出し、検出電流や検出電圧が正常な範囲から外れたときに駆動回路を停止して安全性の向上を図っている。

特開２０１０−１９８７６０号公報特開２００９−２５２３４４号公報

ところで、他の従来例として、商用電源の電源電圧を昇圧チョッパ回路で昇圧した後、降圧チョッパ回路によって発光部の駆動電圧(発光ダイオードの順電圧に直列接続の個数を乗じた電圧)まで降圧するようにした照明装置が提供されている。また、昇圧チョッパ回路の出力端間に複数の降圧チョッパ回路が並列に接続され、それぞれの降圧チョッパ回路が個別に発光部に給電する構成とした照明装置も提供されている。

後者の照明装置において、複数の発光部毎に電流や電圧を検出すれば、検出電流や検出電圧が正常な範囲から外れたときにそれぞれの降圧チョッパ回路を停止することで安全性の向上を図ることができる。

ここで、昇圧チョッパ回路の供給能力を超える数の負荷回路(降圧チョッパ回路及び発光部)が接続された場合、昇圧チョッパ回路が過負荷の状態となって回路素子の破損などが生じる虞がある。しかしながら、このような過負荷状態において各負荷回路で検出される電流や電圧は正常な範囲内であるため、後者の従来例のように負荷回路を停止させて過負荷状態を回避することはできない。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、過負荷状態を回避して安全性の向上を図ることを目的とする。

本発明の照明装置は、光源及び当該光源を点灯させる点灯回路を含む負荷回路部と、当該負荷回路部に直流電力を供給する電源回路部と、当該電源回路部から出力される直流電圧の低下を検出する検出部と、当該検出部の検出結果に応じて前記電源回路部を制御する制御部とを備え、前記検出部は、前記負荷回路部が前記光源の点灯状態を維持するために必要な電圧レベルと、前記電源回路部の出力電圧の電圧レベルとを比較し、当該出力電圧の電圧レベルが前記点灯状態の維持に必要な電圧レベルよりも高く且つ前記出力電圧の定格値よりも低い所定のしきい値を下回った場合に電圧低下の検出信号を前記制御部へ出力し、前記制御部は、前記検出信号を受け取ると前記出力電圧を前記点灯状態維持に必要な電圧レベル未満に下げるように前記電源回路部を制御することを特徴とする。

この照明装置において、前記負荷回路部は、点灯状態の維持に必要な電圧レベルが相対的に高い第１の負荷回路部、および点灯状態の維持に必要な電圧レベルが相対的に低い第２の負荷回路部の少なくとも２種類が前記電源回路部の出力端間に並列に接続されており、前記検出部は、前記電源回路部の出力電圧の電圧レベルが前記第１の負荷回路部の点灯状態維持に必要な電圧レベルを下回った場合に前記電圧低下の検出信号を前記制御部へ出力し、前記制御部は、前記検出信号を受け取ると、前記第１の負荷回路部の点灯状態維持に必要な電圧レベルよりも低く且つ前記第２の負荷回路部の点灯状態維持に必要な電圧レベル以上の出力となるように前記電源回路部を制御することが好ましい。

この照明装置において、前記制御部は、前記検出信号を受け取ると前記電源回路部を停止させることが好ましい。

この照明装置において、前記制御部は、外部からのトリガに応じて前記電源回路部に対する出力電圧低下の制御を終了することが好ましい。

本発明の照明器具は、前記何れかの照明装置と、当該照明装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明の照明装置及び照明器具は、過負荷状態を回避して安全性の向上を図ることができるという効果がある。

本発明に係る照明装置の実施形態を示す回路構成図である。 (ａ)，(ｂ)は同上における検出部を示す回路構成図である。本発明に係る照明器具の実施形態を示す分解斜視図である。同上の断面図である。

以下、本発明に係る照明装置及び照明器具の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の照明装置は、図１に示すように３つの光源部1A，1B，1C、３つの点灯回路部2A，2B，2C、電源回路部３、検出部５、制御部６などを備えている。光源部1A(以下、第１光源部と呼ぶ。)は、白色光を放射する複数個(例えば、60個)の発光ダイオードLED1の直列回路からなる。また、光源部1B(以下、第２光源部と呼ぶ。)は、電球色の光を放射する複数個(例えば、60個)の発光ダイオードLED2の直列回路からなる。さらに、光源部1C(以下、第３光源部と呼ぶ。)は、第２光源部1Bと同様に電球色の光を放射する複数個(図示例では５個)の発光ダイオードLED2の直列回路からなる。これらの光源部1A，1B，1Cは、各発光ダイオードLED1，LED2の順電圧に個数を乗じた電圧(以下、駆動電圧と呼ぶ。)が印加されることで電流が流れて発光(点灯)する。ただし、第１光源部1A及び第２光源部1Bは主照明に用いられるが、第３光源部1Cは第１光源部1A及び第２光源部1Bよりも遙かに光量が少ないので間接照明に用いられる。

電源回路部３は、交流電源100から供給される入力電力の力率を改善するための力率改善回路(昇圧チョッパ回路)からなる。このような昇圧チョッパ回路は従来周知であって、インダクタL1、スイッチング素子Q1、ダイオードD1、平滑コンデンサC1、抵抗R10などで構成される。そして、昇圧チョッパ制御回路４がスイッチング素子Q1を高周波でスイッチングすることにより、全波整流器７で全波整流され且つコンデンサ８を介して入力される脈流電圧から所定電圧(例えば、410ボルト)に昇圧された直流電圧VDCが出力される。また、昇圧チョッパ制御回路４は、出力電流が変動しても出力電圧VDCが所定電圧に維持されるように、スイッチング素子Q1のデューティ比を調整するパルス幅変調(PWM)制御を行っている。ただし、このようにPWM制御を行う昇圧チョッパ制御回路４は従来周知であるから、詳細な回路構成の図示並びに説明は省略する。

点灯回路部2A(以下、第１点灯回路部と呼ぶ。)は、電源回路部３の出力電圧VDCを第１光源部1Aの駆動電圧(例えば、3.0ボルト×60個＝180ボルト)まで降圧する降圧チョッパ回路を有している。また、点灯回路部2B(以下、第２点灯回路部と呼ぶ。)は、同じく電源回路部３の出力電圧VDCを第２光源部1Bの駆動電圧(例えば、3.0ボルト×60個＝180ボルト)まで降圧する降圧チョッパ回路を有している。さらに、点灯回路部2C(以下、第３点灯回路部と呼ぶ。)は、電源回路部３の出力電圧VDCを第３光源部1Cの駆動電圧(3.0ボルト×５個＝15ボルト)まで降圧する降圧チョッパ回路を有している。なお、本実施形態では、それぞれ光源部1A，1B，1Cと点灯回路部2A，2B，2Cとで３組の負荷回路部が構成されている。

上述のような降圧チョッパ回路は従来周知であって、それぞれインダクタL2，L3，L4、ダイオードD2，D3，D4、スイッチング素子Q2，Q3，Q4、平滑コンデンサC2，C3，C4、抵抗R10，R11，R12などで構成される。そして、図示しない駆動回路によってスイッチング素子Q2，Q3，Q4が高周波でスイッチングされることにより、入力電圧VDCから降圧された直流電圧(駆動電圧)が平滑コンデンサC2，C3，C4の両端より光源部1A，1B，1Cに出力される。ただし、駆動回路は制御部６から与えられる制御信号に応じてスイッチング素子Q2，Q3，Q4をスイッチングする。

制御部６は、マイクロコンピュータ及びROMやRAM等のメモリなどのハードウェアと、ROMに保存されてマイクロコンピュータで実行されるプログラム(ソフトウェア)とで構成されている。そして、以下に説明する制御部６の動作(処理)は、マイクロコンピュータがプログラムを実行することで実現される。なお、制御部６の動作電源は、図示しない電源回路が電源回路部３の出力電圧VDCから作成して供給される。

ここで、制御部６は、各点灯回路部2A，2B，2Cの降圧チョッパ回路を間欠動作させ且つ間欠動作の周期に対する動作期間(オン期間)のデューティ比を増減することによって光源部1A，1B，1Cの光出力を調整(調光)することができる。つまり、デューティ比が高くなるほど光源部1A，1B，1Cの光出力が増加し、デューティ比が低くなるほど光源部1A，1B，1Cの光出力が減少する。そして、デューティ比が100％の場合は降圧チョッパ回路が常時動作して光源部1A，1B，1Cが定格点灯し、デューティ比が０％の場合は降圧チョッパ回路が常時停止して光源部1A，1B，1Cが消灯する。なお、以下の説明では、上述したデューティ比を調光比と呼ぶ。

また、本実施形態では第１光源部1Aの発光色(白色)と第２光源部1Bの発光色(電球色)が異なっている。したがって、制御部６が第１光源部1Aの光出力(調光比)と第２光源部1Bの光出力(調光比)との割合を変化させることにより、主照明として第１光源部1A及び第２光源部1Bから照明空間に照射される光の色を調整(調色)することができる。つまり、第１光源部1Aの光出力(調光比)の割合が高くなるほど光色が白色に近くなり、第２光源部1Bの光出力(調光比)の割合が高くなるほど光色が電球色に近くなる。そして、第１光源部1Aの調光比が０％よりも高く且つ第２光源部1Bの調光比が０％の場合は、光色が白色となり、第１光源部1Aの調光比が０％且つ第２光源部1Bの調光比が０％よりも高い場合は、光色が電球色となる。なお、以下の説明では、第１光源部1Aの調光比と第２光源部1Bの調光比との割合(比率)を調色比と呼ぶ。

ところで、第１光源部1Aと第２光源部1Bがそれぞれ100％の調光比で定格点灯されると光出力が大きくなり過ぎる。そこで、本実施形態においては、第１光源部1Aの調光比と第２光源部1Bの調光比との総和が100％となるように、制御部６が各光源部1A，1Bの調光比を調整している。なお、以下の説明では、第１光源部1Aの調光比と第２光源部1Bの調光比の総和を全調光比と呼ぶ。

ここで、制御部６は、図示しないワイヤレスリモコンから送信されるコントロール信号(赤外線信号)を受信し、受信したコントロール信号に応じて全調光比及び調色比を変化させる。ワイヤレスリモコンは、全調光比を増減させるためのスイッチ、調色比を変更させるためのスイッチなどを有し、これらのスイッチが操作されたときに全調光比の増減や調色比の変化を指示するコントロール信号を送信する。例えば、制御部６は、全調光比の増加を指示するコントロール信号を受け取ると各光源部1A，1Bの調光比を増加させ、全調光比の減少を指示するコントロール信号を受け取ると各光源部1A，1Bの調光比を減少させる。また、制御部６は、調色比の変更を指示するコントロール信号を受け取ると各光源部1A，1Bの調光比の割合を調整して調色比を変更する。ただし、制御部６は、全調光比を変更する際、調色比を一定に保った状態で第１光源部1Aの調光比と第２光源部1Bの調光比の少なくとも何れか一方を増減する。同様に、制御部６は調色比を変更する際、全調光比を一定に保った状態で第１光源部1Aの調光比と第２光源部1Bの調光比の少なくとも何れか一方を増減する。これにより、光色を変化させずに明るさ(全調光比)のみを調整したり、明るさ(全調光比)を変化させずに光色(調色比)のみを調整することができる。

ところで、本実施形態では、上述のように全ての光源部1A，1B，1Cを同時に定格点灯させることはないので、電源回路部３の容量が３つの負荷回路部の定格消費電力の合計値よりも充分に少ない値に抑えられている。つまり、電源回路部３の容量を３つの負荷回路部の定格消費電力の合計値以上にすると、電源回路部３を構成する回路部品の大型化やコストアップを招いてしまうからである。

しかしながら、点灯回路部2A，2B，2Cの駆動回路の故障等により、全調光比が100％を大きく超えてしまったような場合、負荷回路部(光源部1A，1B，1C及び点灯回路部2A，2B，2C)の消費電力が電源回路部３の容量を超えて過負荷状態となってしまう。このとき、各負荷回路部が電源回路部３の出力端間に並列接続されており、個々の負荷回路部に流れる電流の大きさが正常な範囲に収まっているので、従来例のように各負荷回路部に流れる電流を監視しても電源回路部３の過負荷状態を検出できない。一方、過負荷状態においては、電源回路部３の出力電圧VDCが定格電圧値(410ボルト)よりも低下するので、検出部５で出力電圧VDCの低下を検出することにより、電源回路部３の過負荷状態を検出することができる。

図２に検出部５の具体的な回路構成例を示す。図２(ａ)に示す回路構成例では、出力電圧VDCを分圧抵抗R1〜R4で分圧して得られる検出電圧がツェナーダイオードZD1のカソードに印加される。このツェナーダイオードZD1のアノードがバイポーラトランジスタTr1のベースに接続されている。バイポーラトランジスタTr1のコレクタがプルアップ抵抗R6を介して定電源Vccにプルアップされ、さらに、別のバイポーラトランジスタTr2のベースに接続されている。またバイポーラトランジスタTr1のベース・エミッタ間にコンデンサC5と抵抗R5が接続されている。バイポーラトランジスタTr2のコレクタがプルアップ抵抗R7を介して定電源Vddにプルアップされ、さらに、制御部６(マイクロコンピュータの入力ポート)に接続されている。またバイポーラトランジスタTr2のベース・エミッタ間にコンデンサC6と抵抗R7が接続されている。

すなわち、電源回路部３が過負荷状態でなく正常状態であれば、検出電圧がツェナーダイオードZD1のツェナー電圧を超えるためにツェナーダイオードZD1が導通し、バイポーラトランジスタTr1がオンする。バイポーラトランジスタTr1がオンするとバイポーラトランジスタTr2がオフするので、制御部６にはハイレベルの信号が入力される。一方、電源回路部３が過負荷状態になると、検出電圧がツェナーダイオードZD1のツェナー電圧を下回るためにツェナーダイオードZD1が非導通となり、バイポーラトランジスタTr1がオフする。バイポーラトランジスタTr1がオフするとバイポーラトランジスタTr2がオンするので、制御部６にはローレベルの信号(検出信号)が入力される。

あるいは、図２(ｂ)に示す回路構成例では、出力電圧VDCを分圧抵抗R1〜R4で分圧して得られる検出電圧としきい値電圧VthとがコンパレータCPで比較される。コンパレータCPの出力端はプルアップ抵抗R7を介して定電源Vddにプルアップされている。そして、電源回路部３が正常状態であれば、検出電圧がしきい値電圧Vthを超えるためにコンパレータCPの出力がハイレベルとなるので、制御部６にはハイレベルの信号が入力される。一方、電源回路部３が過負荷状態になると、検出電圧がしきい値電圧Vthを下回るためにコンパレータCPの出力がローレベルとなるので、制御部６にはローレベルの信号(検出信号)が入力される。ただし、検出部５において検出電圧と比較されるツェナー電圧又はしきい値電圧Vthは、第１光源部1A及び第２光源部1Bの駆動電圧(180ボルト)よりも高く且つ出力電圧VDCの定格値よりも低い電圧(例えば、300〜320ボルト)に分圧比を乗じた電圧レベルに設定される。

制御部６は、検出部５からハイレベルの信号を受け取っている場合、すなわち、電源回路部３が正常状態の場合は昇圧チョッパ制御回路４に制御信号を出力しない。一方、検出部５からローレベルの信号(検出信号)を受け取った場合、すなわち、電源回路部３が過負荷状態の場合、制御部６は昇圧チョッパ制御回路４に制御信号を出力する。昇圧チョッパ制御回路４は、制御部６から制御信号を受け取ると電源回路部３の出力電圧VDCを低下させるようにデューティ比を短縮し、出力電圧VDCを光源部1A，光源部1Bの駆動電圧(180ボルト)よりも低い電圧(例えば、160ボルト)まで低下させる。その結果、点灯回路部2A，2Bから各光源部1A，1Bに駆動電圧が印加されなくなるので、何れの光源部1A，1Bも点灯状態が維持できずに消灯し、電源回路部３の過負荷状態が解消される。ただし、検出部５から検出信号を受け取った場合、制御部６が昇圧チョッパ制御回路４に指示して電源回路部３を停止させても構わない。

上述のように本実施形態では、検出部５が出力電圧VDCに基づいて電源回路部３の過負荷状態を検出し、過負荷状態が検出された場合、出力電圧VDCが光源部1A，1Bの駆動電圧未満となるように制御部６が電源回路部３を制御する。そのため、何れの光源部1A，1Bも点灯状態が維持できずに消灯するので、過負荷状態を回避して安全性の向上を図ることができる。また、過負荷状態において制御部６が出力電圧VDCを低下させた場合、あるいは電源回路部３を停止した場合の何れにおいても、第３点灯回路部2Cには交流電源100から第３光源部1Cの駆動電圧(15ボルト)よりも高い電圧が供給される。その結果、第３点灯回路部2Cが動作して第３光源部1Cを点灯させることができるので、過負荷状態において全ての光源部1A，1B，1Cが消灯してしまうことが回避できる。

なお、本実施形態では電源回路部３の出力端間に３組の負荷回路部が並列接続される場合を例示したが、４組以上の負荷回路部あるいは２組若しくは１組の負荷回路部が並列接続される場合においても、同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

ここで、制御部６は、外部からのトリガ、例えば、ワイヤレスリモコンから受け取るコントロール信号やスイッチの操作による操作信号などに応じて電源回路部３に対する出力電圧低下の制御を終了(リセット)することが好ましい。

本実施形態の照明装置は、図３，４に示すような照明器具10に用いられる。この照明器具10は、図４に示すように天井面200に設置されている引掛シーリング201を利用して設置される、いわゆるシーリングライトである。また照明器具10は、器具本体11、上部ＬＥＤユニット12、上部枠13、上部パネル14、反射板15、下部ＬＥＤユニット16、下部ＬＥＤユニット17、受光ユニット18、下部パネル19、取付金具20などを備える。

器具本体11は、略正方形状の中央部天板21と、中央部天板21の外側部に接続された上部側板22と、上部側板22に接続された側部天板23と、側部天板23の外側部に接続された下部側板24とが薄い金属板によって一体に形成されてなる。

上部ＬＥＤユニット12は合計４つあって、それぞれＬＥＤ基板25が器具本体11の上部側板22の外面において側方に照射方向を向けて取り付けられ、透光性を有するレンズカバー26でＬＥＤ基板25が覆われている。ＬＥＤ基板25には、第３光源部1Cを構成する電球色の発光ダイオードLED2が実装されている。そして、これらの発光ダイオードLED2が発光することにより、レンズカバー26を通じて器具本体11の側部および天井面200に向けて電球色の光が放射される。なお、４つの上部ＬＥＤユニット12は、略正方形状に形成されている器具本体11の４つの辺と向き合う位置にそれぞれ設置されている。

下部ＬＥＤユニット17も合計４つあって、ＬＥＤ基板27が器具本体11の上部側板22の下面において内方に照射方向を向けて取り付けられており、透光性を有するレンズカバー28を有する。なお、ＬＥＤ基板27には、第１光源部1Aを構成する白色の発光ダイオードLED1、並びに第２光源部1Bを構成する電球色の発光ダイオードLED2が実装されている。そして、これらの発光ダイオードLED1，LED2が発光することにより、レンズカバー28を通じ、反射板15により反射した光が器具本体11の下方に向けて放射される。

上部枠13は矩形枠状に形成されており、上部ＬＥＤユニット12を上から覆うように本体11の上面側に取り付けられる。また、上部枠13の上部に上部パネル14が取り付けられる。反射板15は、中央部分が下方に突出した略角錐台形状に形成され、器具本体11の下面側にねじ16によって取り付けられる。反射板15の下面には、ワイヤレスリモコンから送信される赤外線信号を受信するための受光ユニット18と、透光性材料によって扁平な矩形箱状に形成され、下部ＬＥＤユニット17や反射板15を覆う下部パネル19とが取り付けられる。また取付金具20は器具本体11の中央に固定されており、引掛シーリング201に着脱自在に取り付けられる。そして、照明装置は取付金具20及び引掛シーリング201を介して交流電源100と電気的に接続される。

1A，1B，1C 光源部(負荷回路部)
2A，2B，2C 点灯回路部(負荷回路部)
３電源回路部
５検出部
６制御部

Claims

光源及び当該光源を点灯させる点灯回路を含む負荷回路部と、当該負荷回路部に直流電力を供給する電源回路部と、当該電源回路部から出力される直流電圧の低下を検出する検出部と、当該検出部の検出結果に応じて前記電源回路部を制御する制御部とを備え、前記検出部は、前記負荷回路部が前記光源の点灯状態を維持するために必要な電圧レベルと、前記電源回路部の出力電圧の電圧レベルとを比較し、当該出力電圧の電圧レベルが前記点灯状態の維持に必要な電圧レベルよりも高く且つ前記出力電圧の定格値よりも低い所定のしきい値を下回った場合に電圧低下の検出信号を前記制御部へ出力し、前記制御部は、前記検出信号を受け取ると前記出力電圧を前記点灯状態維持に必要な電圧レベル未満に下げるように前記電源回路部を制御することを特徴とする照明装置。
前記負荷回路部は、点灯状態の維持に必要な電圧レベルが相対的に高い第１の負荷回路部、および点灯状態の維持に必要な電圧レベルが相対的に低い第２の負荷回路部の少なくとも２種類が前記電源回路部の出力端間に並列に接続されており、前記検出部は、前記電源回路部の出力電圧の電圧レベルが前記第１の負荷回路部の点灯状態維持に必要な電圧レベルを下回った場合に前記電圧低下の検出信号を前記制御部へ出力し、前記制御部は、前記検出信号を受け取ると、前記第１の負荷回路部の点灯状態維持に必要な電圧レベルよりも低く且つ前記第２の負荷回路部の点灯状態維持に必要な電圧レベル以上の出力となるように前記電源回路部を制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記制御部は、前記検出信号を受け取ると前記電源回路部を停止させることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記制御部は、外部からのトリガに応じて前記電源回路部に対する出力電圧低下の制御を終了することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置。
請求項１〜４の何れかの照明装置と、当該照明装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。