JP2013004370A

JP2013004370A - 照明装置

Info

Publication number: JP2013004370A
Application number: JP2011135567A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Tada; 亮平多田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】光源ユニットに供給する負荷電流を精度良く調整することができる照明装置を提供する。
【解決手段】光源ユニット５０は、直列接続された複数のＬＥＤ５１、複数のＬＥＤ５１に並列に接続された抵抗５２を有する。電源部１０は、光源ユニット５０へ所定の電圧及び負荷電流を出力する。出力電圧制限部２０は、マイクロコンピュータ４０の制御のもと、電源部１０の出力電圧Ｖ１が所定の電圧よりも低くなるように電源部１０を制御する。マイクロコンピュータ４０は、電源部１０から出力電圧Ｖ１が出力されているときに、抵抗５２と抵抗６１との接続箇所の電圧を検出するとともに、検出した電圧に応じた負荷電流を決定し、決定した負荷電流を出力電流制限部３０へ通知する。出力電流制限部３０は、決定された負荷電流が電源部１０から出力されるように電源部１０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源ユニットを備える照明装置に関する。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする照明装置が様々な用途向けに開発されており、白熱電球や蛍光灯等の従来の光源を用いた照明装置に対する置換えが行われつつある。ＬＥＤは、一般的に所定の電流を流すことにより所要の明るさを得ることができることから、従来の照明装置では、ＬＥＤを駆動するのに定電流回路が用いられている。

しかし、ＬＥＤを長時間使用した場合には、ＬＥＤの輝度が低下するため、ＬＥＤを交換しなければならない場合も起こり得る。そこで、光源部のＬＥＤと並列に抵抗素子を接続し、当該抵抗素子に光源部を識別する識別情報を設定するようにして、ＬＥＤの特性に応じた電流をＬＥＤに流すことができるＬＥＤ点灯装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２０５４５３号公報

しかしながら、従来の照明装置では、ＬＥＤに供給する電流は定電流回路により固定されているので、例えば、光源ユニットを交換した場合に、交換後のＬＥＤの発光効率が改善されているときには、同じ電流を供給した場合、ＬＥＤの明るさが交換前よりも明るくなる。このため、ＬＥＤの明るさを従前と同程度にするためには、直列接続されたＬＥＤの数を変更すること、すなわちＬＥＤが実装された基板を変更する必要があったが、基板を交換したとしても、ＬＥＤに供給する電流を微調整することは困難であった。

また、特許文献１のＬＥＤ点灯装置では、ＬＥＤに並列接続された抵抗素子に生じる電圧を検出してＬＥＤの特性を識別している。しかし、ＬＥＤ個々の順方向電圧のばらつき、あるいは周囲の温度変化による順方向電圧の変動などにより、抵抗素子に生ずる電圧は変動するため、精度良く検出することは困難である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光源ユニットに供給する負荷電流を精度良く調整することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、光源ユニットと、該光源ユニットへ所定の電圧及び負荷電流を出力する電源部とを備える照明装置において、前記光源ユニットは、負荷電流を設定するための設定回路要素を有し、前記電源部の出力電圧を前記所定の電圧よりも低くすべく制御する制御部と、該制御部で制御した出力電圧が前記設定回路要素へ印加された状態で、前記光源ユニットの負荷電流を決定する決定部とを備え、前記電源部は、前記決定部で決定した負荷電流及び前記所定の電圧を前記光源ユニットへ出力するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、光源ユニットは、負荷電流を設定するための設定回路要素を有する。光源ユニットは、例えば、ＬＥＤのような電流駆動の（電流によって明るさが決定されるような）光源を有する。設定回路要素は、例えば、抵抗素子、あるいはキャパシタなどの素子である。設定回路要素は、ＬＥＤの特性（例えば、光度、順方向電流など）に応じて異なる値（抵抗値、キャパシタンスなど）のものを用いることができる。制御部は、電源部の出力電圧が所定の電圧（例えば、光源ユニットを点灯させる場合に供給する定格電圧など）よりも低くなるように制御する。決定部は、制御部で制御した出力電圧が設定回路要素へ印加された状態で、光源ユニットの負荷電流を決定する。例えば、設定回路要素が抵抗素子である場合、抵抗素子で生じる電圧は、ＬＥＤの特性に応じて異なる値となることから、設定回路要素で生じる電圧の違いに応じて、ＬＥＤの特性の違いを識別することができ、ＬＥＤに最適な負荷電流（例えば、ＬＥＤの特性に応じた順方向電流）を決定することができる。電源部は、決定された負荷電流及び所定の電圧を光源ユニットへ出力する。

制御部は、所定の電圧よりも低い出力電圧が出力されるように制御するので、例えば、ＬＥＤなどの光源には電流が流れない。これにより、光源の特性の変化による影響を受けないので、精度良く負荷電流を決定することができる。

本発明に係る照明装置は、前記光源ユニットは、一の又は直列接続した複数のＬＥＤを有し、前記制御部は、前記電源部の出力電圧を各ＬＥＤの順方向電圧の合計よりも低くすべく制御するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、光源ユニットは、一の又は直列接続した複数のＬＥＤを有し、制御部は、電源部の出力電圧を各ＬＥＤの順方向電圧の合計よりも低くすべく制御する。これにより、負荷電流を決定する場合に、ＬＥＤには電流が流れないので、ＬＥＤの特性のばらつきの影響を受けずに精度良く負荷電流を決定することができる。また、周囲温度の変化によりＬＥＤの順方向電圧に変動がある場合でも、その影響を受けないので、精度良く負荷電流を決定することができる。

本発明に係る照明装置は、前記設定回路要素は、抵抗素子であり、該抵抗素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換部を備え、前記決定部は、前記電流電圧変換部で変換した電圧に応じて負荷電流を決定するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、設定回路要素は、抵抗素子であり、電流電圧変換部は、抵抗素子に流れる電流を電圧に変換する。電流電圧変換部は、例えば、抵抗素子で構成することができる。決定部は、電流電圧変換部で変換した電圧に応じて負荷電流を決定する。例えば、光源（ＬＥＤ）の光度の大小に応じて設定回路要素の抵抗値を大小に設定しておく。設定回路要素の抵抗値が大きくなるほど電流電圧変換部の抵抗素子で生ずる電圧は小さくなるので、検出した電圧が小さいほど負荷電流が小さくなるように決定する。光源ユニットを交換した場合に、光源（ＬＥＤ）の定格光度が大きくなった場合（例えば、発光効率が向上した場合など）でも、負荷電流を小さくすることができるので、光源（ＬＥＤ）の明るさが変動せず、光源ユニットの交換前と同じ照度を得ることができる。

本発明に係る照明装置は、前記電源部で決定された負荷電流及び前記所定の電圧を前記光源ユニットへ出力する場合に前記電流電圧変換部に負荷電流が流れないようにバイパスさせるバイパス部を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、決定された負荷電流及び所定の電圧を電源部から光源ユニットへ出力する場合に、電流電圧変換部に負荷電流が流れないようにバイパスさせるバイパス部を備える。電流電圧変換部は、例えば、抵抗素子である。電流電圧変換部は、負荷電流を決定するために設定回路要素に流れる電流を変換して電圧を検出するものであるが、負荷電流が一旦決定された後であって、電圧を検出する必要がない場合には、負荷電流をバイパスさせて、負荷電流による無駄な電力消費をなくすことができる。

本発明に係る照明装置は、前記設定回路要素と直列にスイッチング素子を設けてあり、前記決定部で決定された負荷電流及び前記所定の電圧を前記電源部から前記光源ユニットへ出力する場合に前記スイッチング素子をオフにするスイッチング制御部を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、設定回路要素と直列にスイッチング素子を設けてあり、決定部で決定された負荷電流及び所定の電圧を電源部から光源ユニットへ出力する場合に、スイッチング素子をオフにするスイッチング制御部を備える。負荷電流が決定されて、電源部から負荷電流及び所定の電圧を光源ユニットへ出力する場合には、設定回路要素を使用する必要はないので、スイッチング素子をオフにすることにより、設定回路要素（例えば、抵抗素子）で生じる無駄な電力消費をなくすことができる。

本発明に係る照明装置は、前記設定回路要素は、キャパシタであり、該キャパシタの充電時間を算出する充電時間算出部を備え、前記決定部は、前記充電時間算出部で算出した充電時間に応じて負荷電流を決定するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、設定回路要素は、キャパシタであり、充電時間算出部は、キャパシタの充電時間を算出する。決定部は、算出された充電時間に応じて負荷電流を決定する。例えば、光源（ＬＥＤ）の光度の大小に応じて、キャパシタンスの大小に設定しておく。キャパシタンスが大きくなるほど充電時間は長くなるので、算出した充電時間が長いほど負荷電流が小さくなるように決定する。

光源ユニットを交換した場合に、光源（ＬＥＤ）の定格光度が大きくなった場合（例えば、発光効率が向上した場合など）でも、負荷電流を小さくすることができるので、光源（ＬＥＤ）の明るさが変動せず、交換前の光源ユニットと同じ照度を得ることができる。

本発明に係る照明装置は、光源ユニットと、該光源ユニットへ所定の電圧及び負荷電流を出力する電源部とを備える照明装置において、前記光源ユニットは、負荷電流を設定するための設定回路要素を有し、前記電源部から出力した電圧が前記設定回路要素へ印加された状態で、前記光源ユニットの負荷電流を決定する決定部とを備え、前記電源部は、前記決定部で決定した負荷電流及び前記所定の電圧を前記光源ユニットへ出力するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、光源ユニットは、負荷電流を設定するための設定回路要素を有する。光源ユニットは、例えば、ＬＥＤのような電流駆動の（電流によって明るさが決定されるような）光源を有する。設定回路要素は、例えば、抵抗素子である。設定回路要素は、ＬＥＤの特性（例えば、光度、順方向電流など）に応じて異なる値（抵抗値、キャパシタンスなど）のものを用いることができる。電源部から所定の出力電圧（例えば、光源ユニットを点灯させる場合に供給する定格電圧など）を出力し、設定回路要素に電圧が印加された状態で、決定部は、光源ユニットの負荷電流を決定する。例えば、設定回路要素が抵抗素子である場合、抵抗素子で生じる電圧は、ＬＥＤの特性に応じて異なる値となることから、設定回路要素で生じる電圧の違いに応じて、ＬＥＤの特性の違いを識別することができ、ＬＥＤに最適な負荷電流（例えば、ＬＥＤの特性に応じた順方向電流）を決定することができる。電源部は、決定された負荷電流及び所定の電圧を光源ユニットへ出力する。

例えば、抵抗素子を各ＬＥＤに対して直列に接続した場合、各ＬＥＤの順方向電圧がばらつき又は周囲温度等により変動した場合でも、電源部が一定の電流を流している限り、抵抗素子の両端の電圧は変動しない。このため、高精度で負荷電流を調整して、光源ユニットの照度を交換前後で同等にすることができる。

本発明によれば、光源の特性の変化による影響を受けずに光源ユニットに供給する負荷電流を精度良く調整することができる。

実施の形態１の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の照明装置の動作の一例を示すタイムチャートである。光源ユニットのＬＥＤと抵抗との関係の一例を示す説明図であるマイクロコンピュータが記憶しているテーブルである検出電圧と負荷電流との関係の一例を示す説明図である。実施の形態２の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態３の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。光源ユニットのＬＥＤとキャパシタとの関係の一例を示す説明図である。充電時間と負荷電流との関係の一例を示す説明図である。実施の形態４の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態５の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態６の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。

（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の照明装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、照明装置１００は、光源ユニット５０、光源ユニット５０へ所定の電圧（定格出力電圧）及び負荷電流（定格出力電流）を出力する電源部１０、照明装置１００全体を制御するとともに、電源部１０の出力電圧を制御する制御部及び負荷電流を決定する決定部としてのマイクロコンピュータ４０、マイクロコンピュータ４０の制御のもと電源部１０の出力電圧を制御する出力電圧制限部２０、マイクロコンピュータ４０の制御のもと電源部１０の負荷電流を制御する出力電流制限部３０、照明装置１００全体を制御するマイクロコンピュータ４０、電流電圧変換部としての抵抗６１、バイパス部としてのＦＥＴ６２、光源ユニット５０に過電流が流れることを防止するための制限抵抗６３などを備える。

光源ユニット５０は、直列接続された複数のＬＥＤ５１、複数のＬＥＤ５１に並列に接続された設定回路要素としての抵抗５２を有する。なお、図１の例では、光源ユニット５０は、複数のＬＥＤ５１が直列接続された一群のＬＥＤ５１を備える構成であるが、これに限定されるものではなく、一群のＬＥＤを複数並列に接続した構成であってもよい。また、１個のＬＥＤを備える構成でもよい。

ＬＥＤ５１は、所定の順方向電流Ｉｆが流がれた場合、所定の順方向電圧Ｖｆを生ずるとともに所定の光度Ｉを得ることができる。光源ユニット５０でのＬＥＤ５１の直列数をＮとすると、光源ユニット５０の各ＬＥＤ５１の順方向電圧の合計値ＶＦは、ＶＦ＝Ｎ×Ｖｆとなる。例えば、Ｖｆ＝３．０Ｖ程度とし、Ｎ＝１０とすると、ＶＦは３０Ｖ程度となる。

電源部１０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路、定電流回路などを備え、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖなど）からの交流電圧を直流電圧に変換し、光源ユニット５０へ所定の電圧（定格出力電圧、例えば、各ＬＥＤ５１の順方向電圧の合計値ＶＦ以上の電圧）及び負荷電流（定格出力電流、例えば、ＬＥＤ５１の順方向電流Ｉｆ×一群のＬＥＤ５１の並列数）を出力する。

マイクロコンピュータ４０は、出力電圧制限部２０を制御することにより、電源部１０の出力電圧が所定の電圧（例えば、光源ユニット５０の順方向電圧ＶＦ）よりも低くなるように電源部１０を制御する。

また、出力電圧制限部２０は、電源部１０が出力する電圧を検出し、検出した電圧が所定の上限値を超えた場合、光源ユニット５０に過電圧が印加されることを防止するため、電源部１０の動作を停止させる。例えば、光源ユニット５０を取り外した場合に、無負荷状態となって、光源ユニット５０の接続端子に過電圧が発生することを防止することができる。

マイクロコンピュータ４０は、出力電流制限部３０を制御することにより、電源部１０が出力する負荷電流を調整する。

また、出力電流制限部３０は、光源ユニット５０に対して直列に接続された制限抵抗６３の両端の電圧を検出し、検出した電圧が所定の上限値を超えた場合、電源部１０の動作を停止させる。これにより、光源ユニット５０内の短絡などにより過電流が流れることを防止する。

マイクロコンピュータ４０は、抵抗６１に流れる電流により抵抗６１の一端側（電流の上流側）に生ずる電圧を検出する。また、マイクロコンピュータ５０は、抵抗６１の両端にソース及びドレインを接続したＦＥＴ６２をオン又はオフすべくＦＥＴ６２のゲートに信号を出力する。ＦＥＴ６２がオンすることにより、抵抗６１の両端はＦＥＴ６２でバイパスされ、抵抗６１には電流が流れない。

次に、照明装置１００の動作について説明する。図２は実施の形態１の照明装置１００の動作の一例を示すタイムチャートである。照明装置１００への電源が投入（電源オン）された場合、まずマイクロコンピュータ４０が起動する。マイクロコンピュータ４０は、出力電圧制限部２０に指令を出力して、電源部１０が出力する出力電圧を所定の電圧（例えば、光源ユニット５０の順方向電圧ＶＦ）よりも低くなるように制御する。図２の例では、電源部１０の出力電圧をＶ１（＜ＶＦ）としている。

なお、電源部１０が出力電圧Ｖ１を出力している時間は、図２に示すようにΔｔ（例えば、１００ｍｓ程度）の間である。

電源部１０が出力する出力電圧Ｖ１は、光源ユニット５０の各ＬＥＤ５１の順方向電圧Ｖｆの合計値ＶＦより小さい（低い）での、ＬＥＤ５１には電流が流れずに抵抗５２だけに電流が流れる。

この場合、光源ユニット５０は、ＬＥＤ５１の特性（光度、順方向電流など）の違いに応じて抵抗値の異なる抵抗５２を予め設けてあるので、抵抗５２に流れる電流（又は当該電流を所定の抵抗値で乗算した電圧）が分かれば、ＬＥＤ５１の特性の違いを識別することができる。

図３は光源ユニット５０のＬＥＤ５１と抵抗５２との関係の一例を示す説明図である。図３に示すように、光源ユニット５０は、具備するＬＥＤ５１の特性に応じて抵抗５２の抵抗値が異なっている。例えば、光源ユニット５０が、光度（例えば、定格の順方向電流Ｖｆを流した場合の光度）がＬ１のＬＥＤ５１を装備している場合、抵抗値がＲ１の抵抗５２を設けてある。また、光源ユニット５０が、光度（例えば、定格の順方向電流Ｖｆを流した場合の光度）がＬ２（＞Ｌ１）のＬＥＤ５１を装備している場合、抵抗値がＲ２（＞Ｒ１）の抵抗５２を設けてある。以下、同様である。

マイクロコンピュータ４０は、電源部１０から出力電圧Ｖ１が出力されている間（図２の例では、Δｔの間）の任意の時点で、抵抗６１の電圧（具体的には、抵抗５２と抵抗６１との接続箇所の電圧）を検出する。電源部１０から出力電圧Ｖ１が出力されている場合、各ＬＥＤ５１には電流が流れないので、マイクロコンピュータ４０は、抵抗５２に出力電圧Ｖ１を印加した場合に抵抗５２に流れる電流を抵抗６１で電圧変換し、変換した電圧を検出することになる。

あるいは、マイクロコンピュータ４０は、出力電圧Ｖ１を抵抗５２及び抵抗６１で分圧した電圧を検出するということもできる。なお、この場合、抵抗６３に生じる電圧を微小であるとして無視している。

マイクロコンピュータ４０は、予め検出した電圧と負荷電流との関係を定めたテーブルを記憶している。検出した電圧値は抵抗５２の抵抗値に応じて決定されるので、マイクロコンピュータ４０は、検出した電圧値によって図３のＬＥＤ５１と抵抗５２との関係に基づきＬＥＤ５１の光度等の特性を読み取ることが可能となる。すなわち、マイクロコンピュータ４０は、検出した電圧に応じた負荷電流を決定し、決定した負荷電流を出力電流制限部３０へ通知する。これにより、出力電流制限部３０は、決定された負荷電流が電源部１０から出力されるように電源部１０を制御する。

図４はマイクロコンピュータ４０が記憶しているテーブルである検出電圧と負荷電流との関係の一例を示す説明図である。図４に示すように、マイクロコンピュータ４０が検出した電圧がｖ１である場合、決定される負荷電流はＩ１であり、マイクロコンピュータ４０が検出した電圧がｖ２（＜ｖ１）である場合、決定される負荷電流はＩ２（＜Ｉ１）である。以下、同様である。

例えば、当初具備していた光源ユニット５０のＬＥＤ５１の光度がＬ１であり、抵抗５２の抵抗値がＲ１であるとし、光源ユニット５０の負荷電流がＩ１であったとする。そして、交換した光源ユニット５０のＬＥＤ５１の光度がＬ２であり、抵抗５２の抵抗値がＲ２であったとする。光源ユニット５０の交換の前後で抵抗５２の抵抗値がＲ１からＲ２へと大きくなっているので、電源部１０から出力電圧Ｖ１を印加したときに抵抗５２に流れる電流は減少する。このため、マイクロコンピュータ４０が抵抗６１で検出する電圧は低下する（例えば、電圧ｖ１からｖ２となる）。

マイクロコンピュータ４０は、検出した電圧がｖ１からｖ２へ低下したので、負荷電流をＩ１からＩ２へ調整する。負荷電流Ｉ２はＩ１より小さいので、光源ユニット５０を交換した後にＬＥＤ５１に流れる負荷電流は、減少する。これにより、交換後のＬＥＤ５１の光度が交換前のＬＥＤ５１の光度より大きい場合でも負荷電流を少なく（調整）することができるので、光源ユニット５０の明るさ（照度）を交換の前後で同等にすることができる。

マイクロコンピュータ４０は、負荷電流を決定した後は（図２のΔｔ以降）、出力電圧制限部２０及び出力電流制限部３０を制御して、電源部１０から光源ユニット５０へ所定の電圧（定格出力電圧、ＶＦ以上の電圧）及び決定された負荷電流（定格出力電流）を出力させる。

上述のように、負荷電流を決定する場合、マイクロコンピュータ４０及び出力電圧制限部２０は、所定の電圧ＶＦよりも低い出力電圧Ｖ１が電源部１０から出力されるように制御するので、光源ユニット５０のＬＥＤ５１には電流が流れない。これにより、ＬＥＤ５１の特性の変化（順方向電圧のばらつきによるもの、周囲の温度変化によるもの等）による影響を受けないので、精度良く負荷電流を決定することができる。

また、負荷電流を決定するための情報としての抵抗５２を光源ユニット５０に具備することにより、照明装置としての出力電力を変更（例えば、光源ユニット５０の新旧の置き換えなど）の際、電源回路の交換、ＬＥＤを実装した回路基板の交換、電源回路の調整などの作業が全く不要となる。例えば、光源ユニット５０が、直管型の光源である場合に、照明装置を設置した後、数年経過して発光効率が改善された光源ユニットに変更して節電を図りたいときでも、交換後の光源ユニットの特性に応じた負荷電流を決定（調整）することができるので、単に光源ユニットを交換するだけで、高精度に同等の照度を実現することができる。

光源ユニット５０は、直列接続した複数のＬＥＤ５１を有し、マイクロコンピュータ４０及び出力電圧制限部２０は、電源部１０の出力電圧Ｖ１を各ＬＥＤ５１の順方向電圧Ｖｆの合計値ＶＦよりも低くすべく制御する。これにより、負荷電流を決定する場合に、ＬＥＤ５１には電流が流れないので、ＬＥＤ５１の特性のばらつきの影響を受けずに精度良く負荷電流を決定することができる。また、周囲温度の変化によりＬＥＤ５１の順方向電圧に変動がある場合でも、その影響を受けないので、精度良く負荷電流を決定することができる。

また、設定回路要素は、抵抗５２であり、電流電圧変換部は、抵抗５２に流れる電流を電圧に変換する抵抗６１である。マイクロコンピュータ４０は、抵抗６１で検出した電圧に応じて負荷電流を決定する。例えば、ＬＥＤ５１の光度の大小に応じて抵抗５２の抵抗値を大小に設定しておく。抵抗５２の抵抗値が大きくなるほど抵抗６１で生ずる電圧は小さくなるので、検出した電圧が小さいほど負荷電流が小さくなるように決定する。光源ユニット５０を交換した場合に、ＬＥＤの定格光度が大きくなった場合（例えば、発光効率が向上した場合など）でも、負荷電流を小さくすることができるので、ＬＥＤの明るさが変動せず、光源ユニットを交換する前と同じ照度を得ることができる。

また、本実施の形態１の照明装置１００は、決定された負荷電流及び所定の電圧（順方向電圧ＶＦ以上の電圧）を電源部１０から光源ユニット５０へ出力する場合に、抵抗６１に負荷電流が流れないようにバイパスさせるＦＥＴ６２を備える。抵抗６１は、負荷電流を決定するために抵抗５２に流れる電流を変換して電圧を検出するものであるが、負荷電流が一旦決定された後は、電圧を検出する必要がないので、負荷電流をバイパスさせて、負荷電流による無駄な電力消費をなくすことができる。

上述の実施の形態では、図３、図４に例示するように、ＬＥＤ５１の光度が大きいほど抵抗５２の抵抗値を大きくするとともに、マイクロコンピュータ４０で検出した電圧が小さいほど、小さい負荷電流を決定する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、ＬＥＤ５１の光度が大きいほど抵抗５２の抵抗値を小さくするとともに、マイクロコンピュータ４０で検出した電圧が大きいほど、小さい負荷電流を決定するようにすることもできる。

（実施の形態２）
図５は実施の形態２の照明装置１２０の構成の一例を示すブロック図である。図１に例示した実施の形態１との違いは、光源ユニット５０の抵抗５２と直列に接続されるＦＥＴ６４を備える点である。

図５に示すように、抵抗５２とＦＥＴ６４との直列回路が一群のＬＥＤ５１と並列に接続してある。ＦＥＴ６４のゲートは、マイクロコンピュータ４０に接続されている。マイクロコンピュータ４０は、ＦＥＴ６４をオン／オフする信号をＦＥＴ６４のゲートへ出力することができる。なお、実施の形態１と同様の箇所は同一の符号を付して説明を省略する。

マイクロコンピュータ４０は、負荷電流及び前記所定の電圧を光源ユニット５０へ出力する場合にＦＥＴ６４をオフにするスイッチング制御部として機能する。具体的には、マイクロコンピュータ４０は、負荷電流を決定する場合には、ＦＥＴ６４をオンにして、抵抗５２に電流が流れるようにし、一旦負荷電流が決定され、決定された負荷電流及び所定の電圧（ＶＦ以上の電圧）を電源部１０から光源ユニット５０へ出力する場合には、ＦＥＴ６４をオフにして抵抗５２に電流が流れないようにする。これにより、抵抗５２に負荷電流の一部が流れることを防止して、抵抗５２で生じる無駄な電力消費をなくすことができる。

（実施の形態３）
図６は実施の形態３の照明装置１４０の構成の一例を示すブロック図である。図１に例示した実施の形態１との違いは、光源ユニット５０の抵抗５２に代えてキャパシタ５３を備える点、抵抗６１及びＦＥＴ６２に代えて、抵抗７１、７２、コンパレータ７３、基準電圧源７４を備える点である。

図６に示すように、一群のＬＥＤ５１と並列にキャパシタ５３が接続されるとともに、抵抗７１、７２の直列回路が一群のＬＥＤ５１と並列に接続されている。抵抗７１、７２の接続箇所は、コンパレータ７３の一方の入力端に接続され、コンパレータ７３の他方の入力端には、基準電圧源７４を接続してある。コンパレータ７３の出力端は、マイクロコンピュータ４０に接続してある。

図７は光源ユニット５０のＬＥＤ５１とキャパシタ５３との関係の一例を示す説明図である。図７に示すように、光源ユニット５０は、具備するＬＥＤ５１の特性に応じてキャパシタ５３のキャパシタンス（容量値）が異なっている。例えば、光源ユニット５０が、光度（例えば、定格の順方向電流Ｖｆを流した場合の光度）がＬ１のＬＥＤ５１を装備している場合、キャパシタンスがＣ１のキャパシタ５３を設けてある。また、光源ユニット５０が、光度（例えば、定格の順方向電流Ｖｆを流した場合の光度）がＬ２（＞Ｌ１）のＬＥＤ５１を装備している場合、キャパシタンスがＣ２（＞Ｃ１）のキャパシタ５３を設けてある。以下、同様である。

マイクロコンピュータ４０は、電源部１０から出力電圧Ｖ１が出力されている間（図２の例のΔｔの間）、コンパレータ７３の出力を監視する。

電源部１０から出力電圧Ｖ１が出力されると、キャパシタ５３が所定の時定数（抵抗７１、７２の抵抗値、キャパシタ５３のキャパシタンスで決定される）で充電され、抵抗７１、７２で分圧された充電電圧がコンパレータ７３の入力端へ出力される。キャパシタ５３の両端電圧が所定の閾値電圧を超えた場合（すなわち、コンパレータ７３の入力電圧が基準電圧源７４の電圧を超えた場合）、コンパレータ７３は、マイクロコンピュータ４０へ信号を出力する。

マイクロコンピュータ４０は、例えば、電源部１０から出力電圧Ｖ１が出力された時点から、コンパレータ７３から信号が出力されるまでの時間を計数して充電時間を算出する。すなわち、充電時間は、抵抗７１、７２で分圧された電圧（当初は、０Ｖ）が基準電圧源７４の電圧と等しくなるまでの時間であり、抵抗７１、７２の抵抗値は固定値であるので、キャパシタ５３のキャパシタンスに応じて異なる時間となる。

図８は充電時間と負荷電流との関係の一例を示す説明図である。図８に示すように、充電時間がｔ１である場合、決定される負荷電流はＩ１であり、充電時間がｔ２（＞ｔ１）である場合、決定される負荷電流はＩ２（＜Ｉ１）である。以下、同様である。

例えば、当初具備していた光源ユニット５０のＬＥＤ５１の光度がＬ１であり、キャパシタ５３のキャパシタンス（容量値）がＣ１であるとし、光源ユニット５０の負荷電流がＩ１であったとする。そして、交換した光源ユニット５０のＬＥＤ５１の光度がＬ２であり、キャパシタ５３のキャパシタンス（容量値）がＣ２であったとする。光源ユニット５０の交換の前後でキャパシタ５３のキャパシタンスがＣ１からＣ２へと大きくなっているので、充電の時定数が大きくなり、電源部１０から出力電圧Ｖ１を印加したときにキャパシタ５３への充電時間がｔ１からｔ２へと長くなる。

マイクロコンピュータ４０は、算出した充電時間がｔ１からｔ２へと長くなったので、負荷電流をＩ１からＩ２へ調整する。負荷電流Ｉ２はＩ１より小さいので、光源ユニット５０を交換した後にＬＥＤ５１に流れる負荷電流は、減少する。これにより、交換後のＬＥＤ５１の光度が交換前のＬＥＤ５１の光度より大きい場合でも負荷電流を少なく（調整）することができるので、光源ユニット５０の明るさ（照度）を交換の前後で同等にすることができる。

上述の実施の形態３では、設定回路要素は、キャパシタであり、マイクロコンピュータ４０、コンパレータ７３、基準電圧源７４、抵抗７１、７２等で構成される充電時間算出部は、キャパシタ５３の充電時間を算出する。マイクロコンピュータ４０は、算出された充電時間に応じて負荷電流を決定する。マイクロコンピュータ４０は、例えば図８の充電時間と負荷電流との関係を示すテーブルを記憶しており、当該テーブルに基き負荷電流を決定するものとする。例えば、ＬＥＤ５１の光度の大小に応じて、キャパシタンスの大小に設定しておく。キャパシタンスが大きくなるほど充電時間は長くなるので、算出した充電時間が長いほど負荷電流が小さくなるように決定する。光源ユニット５０を交換した場合に、ＬＥＤ５１の定格光度が大きくなった場合（例えば、発光効率が向上した場合など）でも、負荷電流を小さくすることができるので、ＬＥＤ５１の明るさが変動せず、交換前の光源ユニット５０と同じ照度を得ることができる。なお、キャパシタ５３の充電時間が短くなるほど負荷電流が小さくなるように負荷電流を決定してもよい。

実施の形態３の照明装置１４０では、実施の形態１のように光源ユニット５０に抵抗５２を具備しないので、抵抗５２での電力損失を防止することができる。

なお、キャパシタ５３のキャパシタンスは、電源部１０が出力する電圧のリップルを除去するためのキャパシタ（不図示）のキャパシタンスよりも大きくすることにより、キャパシタへの充電時間の違いを検出することができる。

（実施の形態４）
図９は実施の形態４の照明装置１６０の構成の一例を示すブロック図である。図１に例示した実施の形態１との相違点は、光源ユニット５０は、抵抗５２に代えて、直列に接続した抵抗５４、５５を備える点、抵抗６１及びＦＥＴ６２を具備しない点である。

実施の形態１では、マイクロコンピュータ４０は、抵抗５２と抵抗６１との接続箇所の電圧を検出する構成であったが、実施の形態４では、マイクロコンピュータ４０は、抵抗５４と抵抗５５との接続箇所の電圧を検出する。図９に示すように、光源ユニット５０は、２つの抵抗５４、５５で構成される直列回路を一群のＬＥＤ５１に対して並列に接続している。

実施の形態４の場合、光源ユニット５０の抵抗５４、５５の抵抗値は、例えば、ＬＥＤ５１の光度が大きくなるほど、マイクロコンピュータ４０が検出する電圧（電源部１０が出力する出力電圧Ｖ１を抵抗５４、５５で分圧した電圧に相当する）が小さくなるように抵抗値を設定しておけばよい。この場合、マイクロコンピュータ４０は、図４と同様のテーブルを備える。これにより、例えば、ＬＥＤ５１の光度が大きくなるほど、マイクロコンピュータ４０が検出する電圧は小さくなり、より小さい負荷電流を決定することになるので、光源ユニット５０を交換しても、交換前と同等の照度を得ることができる。

実施の形態４では、抵抗６１、ＦＥＴ６２が不要である。特に、ＦＥＴ６２は、光源ユニット５０を点灯させている場合、常に負荷電流が流れるので、比較的定格電流の大きなＦＥＴを用いる必要がある。ＦＥＴ６２が不要になることで、コスト低減、照明装置に組み込む電源回路基板を小型化することができる。

（実施の形態５）
図１０は実施の形態５の照明装置１８０の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態５は、図９に例示した実施の形態４と同様に、マイクロコンピュータ４０は、抵抗５６と抵抗８１との接続箇所の電圧（電源部１０が出力する出力電圧Ｖ１を抵抗５６、８１で分圧した電圧に相当する）を検出する点で共通するが、実施の形態４との違いは、抵抗５６を光源ユニット５０側に組み込み、抵抗８１を電源装置側に組み込む点である。

抵抗８１の抵抗値は、光源ユニット５０の種類に関わらず固定値である。この場合も、光源ユニット５０の抵抗５６の抵抗値は、例えば、ＬＥＤ５１の光度が大きくなるほど、マイクロコンピュータ４０が検出する電圧（電源部１０が出力する出力電圧Ｖ１を抵抗５６、８１で分圧した電圧に相当する）が小さくなるように抵抗値を設定しておけばよい。この場合、マイクロコンピュータ４０は、図４と同様のテーブルを備える。これにより、例えば、ＬＥＤ５１の光度が大きくなるほど、マイクロコンピュータ４０が検出する電圧は小さくなり、より小さい負荷電流を決定することになるので、光源ユニット５０を交換しても、交換前と同等の照度を得ることができる。

実施の形態５では、ＦＥＴ６２が不要である。特に、ＦＥＴ６２は、光源ユニット５０を点灯させている場合、常に負荷電流が流れるので、比較的定格電流の大きなＦＥＴを用いる必要がある。ＦＥＴ６２が不要になることで、コスト低減、照明装置に組み込む電源回路基板を小型化することができる。

上述の実施の形態１〜５では、マイクロコンピュータ４０が、負荷電流を決定する間、出力電圧制限部２０は、マイクロコンピュータ４０の制御のもと、電源部１０から光源ユニット５０の順方向電圧ＶＦより小さい出力電圧Ｖ１を所定時間の間出力する（図２参照）。所定時間Δｔは、例えば、１００ｍｓ程度とすることができる。上述の実施の形態では、所定時間Δｔは、光源ユニットを交換した場合に、照明装置の電源を投入した時点から計測する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、照明装置を継続して使用している場合に、一定の期間（例えば、半年、１年など）が経過する都度計測してもよく、あるいは照明装置の点灯回数が所定値を超える都度計測してもよい。短い時間で負荷電流を決定することができるので、通常の照明に影響を与えることなく所望の照度を維持することができる。

上述の実施の形態１〜５では、検出した電圧と負荷電流との対応関係を示すテーブルを予め準備しておき、検出された電圧に応じてマイクロコンピュータ４０が負荷電流を決定する構成であったが、予めテーブルを準備しておく構成に代えて、所定の計算式に基づいて、マイクロコンピュータ４０が検出した電圧から負荷電流を算出する構成でもよい。

（実施の形態６）
図１１は実施の形態６の照明装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図１１に示すように、照明装置２００は、電源部１０、出力電流制限部３０、光源ユニット５０などを備える。光源ユニット５０は、直列に接続した複数のＬＥＤ５１と、各ＬＥＤ５１で構成される一群のＬＥＤ５１に対して直列に接続した抵抗５７とを備える。

電源部１０の正負それぞれの２つの電源線は、光源ユニット５０の両端に接続してある。また、抵抗５７の両端には、２つの信号線を接続してあり、２つの信号線は出力電流制限部３０に接続してある。この信号線により、出力電流制限部３０は、電源線とは分離した態様で抵抗５７の両端の電圧を検出することができる。信号線を電源線と分離することにより、電源線に流れる負荷電流による電圧降下の影響を受けないので、抵抗５７の両端の電圧を正確に測定することができる。

照明装置２００の電源が投入（電源オン）された場合、電源部１０は、光源ユニット５０へ所定の電圧（定格出力電圧）及び負荷電流（定格出力電流）を出力する。出力電流制限部３０は、負荷電流が流れている抵抗５７の両端の電圧を検出し、検出した電圧に応じて、電源部１０を制御して負荷電流を調整する。

光源ユニット５０の抵抗５７の抵抗値は、例えば、ＬＥＤ５１の光度が大きくなるほど、出力電流制限部３０が検出する電圧（抵抗５７の両端の電圧）が小さくなるように設定しておけばよい。出力電流制限部３０は、検出した電圧が小さいほど、電源部１０が出力する負荷電流が小さくなるように制御する。これにより、光源ユニット５０を交換しても、交換前と同等の照度を得ることができる。

なお、光源ユニット５０の抵抗５７の抵抗値を、ＬＥＤ５１の光度が大きくなるほど、出力電流制限部３０が検出する電圧（抵抗５７の両端の電圧）が大きくなるように設定しておき、出力電流制限部３０は、検出した電圧が大きいほど、電源部１０が出力する負荷電流が小さくなるように制御することもできる。

実施の形態６では、抵抗５７を各ＬＥＤ５１に対して直列に接続してあるので、各ＬＥＤ５１の順方向電圧がばらつき又は周囲温度等により変動した場合でも、電源部１０が一定の電流を流している限り、抵抗５７の両端の電圧は変動しない。このため、高精度で負荷電流を調整して、光源ユニット５０の照度を交換前後で同等にすることができる。

また、実施の形態６では、マイクロコンピュータ４０、ＦＥＴ６２、出力電圧制限部２０などが不要であるので、小型化、低コストを実現することができる。

上述の実施の形態では、ＬＥＤを光源として用いる例を説明したが、ＬＥＤに限定されず、電流値によって光度が決定されるような電流駆動方式の光源であれば、ＥＬ（Electro-Luminescence）等の他の光源に対しても適用することができる。

１０電源部
２０出力電圧制限部
３０出力電流制限部
４０マイクロコンピュータ
５０光源ユニット
５１ＬＥＤ
５２、５４、５５、５６、５７抵抗
５３キャパシタ
６１、６３、７１、７２、８１抵抗
６２、６４ＦＥＴ
７３コンパレータ
７４基準電圧源

Claims

光源ユニットと、該光源ユニットへ所定の電圧及び負荷電流を出力する電源部とを備える照明装置において、
前記光源ユニットは、負荷電流を設定するための設定回路要素を有し、
前記電源部の出力電圧を前記所定の電圧よりも低くすべく制御する制御部と、
該制御部で制御した出力電圧が前記設定回路要素へ印加された状態で、前記光源ユニットの負荷電流を決定する決定部と
を備え、
前記電源部は、
前記決定部で決定した負荷電流及び前記所定の電圧を前記光源ユニットへ出力するように構成してあることを特徴とする照明装置。
前記光源ユニットは、一の又は直列接続した複数のＬＥＤを有し、
前記制御部は、
前記電源部の出力電圧を各ＬＥＤの順方向電圧の合計よりも低くすべく制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記設定回路要素は、抵抗素子であり、
該抵抗素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換部を備え、
前記決定部は、
前記電流電圧変換部で変換した電圧に応じて負荷電流を決定するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記電源部で決定された負荷電流及び前記所定の電圧を前記光源ユニットへ出力する場合に前記電流電圧変換部に負荷電流が流れないようにバイパスさせるバイパス部を備えることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記設定回路要素と直列にスイッチング素子を設けてあり、
前記決定部で決定された負荷電流及び前記所定の電圧を前記電源部から前記光源ユニットへ出力する場合に前記スイッチング素子をオフにするスイッチング制御部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の照明装置。
前記設定回路要素は、キャパシタであり、
該キャパシタの充電時間を算出する充電時間算出部を備え、
前記決定部は、
前記充電時間算出部で算出した充電時間に応じて負荷電流を決定するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
光源ユニットと、該光源ユニットへ所定の電圧及び負荷電流を出力する電源部とを備える照明装置において、
前記光源ユニットは、負荷電流を設定するための設定回路要素を有し、
前記電源部から出力した電圧が前記設定回路要素へ印加された状態で、前記光源ユニットの負荷電流を決定する決定部と
を備え、
前記電源部は、
前記決定部で決定した負荷電流及び前記所定の電圧を前記光源ユニットへ出力するように構成してあることを特徴とする照明装置。