JP2015076288A - Lighting device and lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点灯装置および照明器具に関し、より詳細には、平滑用の電解コンデンサを備えた点灯装置および照明器具に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting fixture, and more particularly, to a lighting device and a lighting fixture including a smoothing electrolytic capacitor.
従来、発光ダイオードを光源とする点灯装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載の点灯装置では、商用交流電源を昇圧チョッパ回路で整流、平滑して得た直流電圧を電解コンデンサに蓄積し、降圧チョッパ回路で必要な電圧に変換して、発光ダイオードに供給している。
Conventionally, a lighting device using a light emitting diode as a light source has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the lighting device described in
上述の点灯装置では、降圧チョッパ回路の出力段に平滑用のコンデンサが接続されている。平滑用のコンデンサには静電容量の大きい部品が必要であり、電解コンデンサを使用する場合がある。寒冷地の屋外などの低温環境下で点灯装置が使用されると、電解コンデンサの電解液が凍結することによって、電解コンデンサの等価直列抵抗(ESR:Equivalent Series Resistance)が上昇し、過電圧が発生する可能性があった。 In the above-described lighting device, a smoothing capacitor is connected to the output stage of the step-down chopper circuit. A smoothing capacitor requires a part having a large capacitance, and an electrolytic capacitor may be used in some cases. When a lighting device is used in a cold environment such as outdoors, the electrolytic solution of the electrolytic capacitor freezes, increasing the equivalent series resistance (ESR) of the electrolytic capacitor and generating overvoltage. There was a possibility.
本発明は上記課題に鑑みて為され、低温環境下で電解コンデンサのESRが上昇することによって発生する過電圧を低減した点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lighting device and a lighting fixture that reduce an overvoltage generated by an increase in ESR of an electrolytic capacitor in a low temperature environment.
本発明の点灯装置は、電圧変換部と、電解コンデンサと、温度測定部と、制御部とを備える。前記電圧変換部は、入力電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって電圧変換を行う。前記電解コンデンサは、光源が並列に接続され、前記電圧変換部の出力電圧を平滑して、前記光源に駆動電流を供給する。前記温度測定部は周囲の温度を測定する。前記制御部は、前記スイッチング素子のオン/オフを制御することによって前記電圧変換部の出力を調整する。さらに、前記制御部は、前記温度測定部の測定値が基準温度より低い場合、前記温度測定部の測定値が前記基準温度以上となる通常時に比べて前記電圧変換部の出力を低下させる。 The lighting device of the present invention includes a voltage conversion unit, an electrolytic capacitor, a temperature measurement unit, and a control unit. The voltage converter performs voltage conversion by switching an input voltage with a switching element. The electrolytic capacitor has a light source connected in parallel, smoothes the output voltage of the voltage conversion unit, and supplies a driving current to the light source. The temperature measuring unit measures an ambient temperature. The controller adjusts the output of the voltage converter by controlling on / off of the switching element. Furthermore, when the measured value of the temperature measuring unit is lower than the reference temperature, the control unit reduces the output of the voltage converting unit as compared with the normal time when the measured value of the temperature measuring unit is equal to or higher than the reference temperature.
本発明の点灯装置は、電圧変換部と、電解コンデンサと、温度測定部と、タイマと、制御部とを備える。前記電圧変換部は、入力電圧をスイッチング素子でスイッチングすることによって電圧変換を行う。前記電解コンデンサは、光源が並列に接続され、前記電圧変換部の出力電圧を平滑して、前記光源に駆動電流を供給する。前記温度測定部は周囲の温度を測定する。前記タイマは前記電圧変換部が動作を開始してからの経過時間を計時する。前記制御部は、前記スイッチング素子のオン/オフを制御することによって前記電圧変換部の出力を調整する。さらに、前記制御部は、前記温度測定部の測定値が基準温度より低い場合、前記タイマが計時した経過時間が所定時間に達するまでの間、前記温度測定部の測定値が前記基準温度以上となる通常時に比べて前記電圧変換部の出力を低下させる。 The lighting device of the present invention includes a voltage conversion unit, an electrolytic capacitor, a temperature measurement unit, a timer, and a control unit. The voltage converter performs voltage conversion by switching an input voltage with a switching element. The electrolytic capacitor has a light source connected in parallel, smoothes the output voltage of the voltage conversion unit, and supplies a driving current to the light source. The temperature measuring unit measures an ambient temperature. The timer measures an elapsed time after the voltage converter starts operating. The controller adjusts the output of the voltage converter by controlling on / off of the switching element. Furthermore, when the measured value of the temperature measuring unit is lower than the reference temperature, the control unit determines that the measured value of the temperature measuring unit is equal to or higher than the reference temperature until the elapsed time counted by the timer reaches a predetermined time. Compared with the normal time, the output of the voltage converter is reduced.
この点灯装置において、前記基準温度を5℃とするように前記制御部が構成されることも好ましい。 In the lighting device, it is also preferable that the control unit is configured so that the reference temperature is 5 ° C.
この点灯装置において、前記基準温度を−10℃とするように前記制御部が構成されることも好ましい。 In this lighting device, it is also preferable that the control unit is configured to set the reference temperature to −10 ° C.
この点灯装置において、前記基準温度を−20℃とするように前記制御部が構成されることも好ましい。 In this lighting device, it is also preferable that the control unit is configured to set the reference temperature to −20 ° C.
本発明の照明器具は、上述した何れかの点灯装置と、前記点灯装置によって点灯される光源とを備えたことを特徴とする。 The lighting fixture of the present invention includes any one of the lighting devices described above and a light source that is turned on by the lighting device.
この照明器具において、前記温度測定部は、前記点灯装置と前記光源を収納する器具本体の内部において、前記電解コンデンサの周囲の温度を測定するように構成されることも好ましい。 In this lighting fixture, it is also preferable that the temperature measurement unit is configured to measure a temperature around the electrolytic capacitor inside the fixture main body that houses the lighting device and the light source.
この照明器具において、前記温度測定部は、前記点灯装置と前記光源を収納する器具本体の外側の温度を測定するように構成されることも好ましい。 In this lighting fixture, it is also preferable that the temperature measuring unit is configured to measure a temperature outside a fixture main body that houses the lighting device and the light source.
本発明の点灯装置によれば、基準温度よりも低い温度で使用される場合は通常時よりも電圧変換部の出力を低下させているので、低温環境下で電解コンデンサのESRが増加したとしても、電解コンデンサの両端間に発生する電圧を低減できる。 According to the lighting device of the present invention, when used at a temperature lower than the reference temperature, the output of the voltage conversion unit is lowered than normal, so even if the ESR of the electrolytic capacitor increases in a low temperature environment The voltage generated between both ends of the electrolytic capacitor can be reduced.
本発明の照明器具によれば、基準温度よりも低い温度で使用される場合は通常時よりも電圧変換部の出力を低下させているので、低温環境下で電解コンデンサのESRが増加したとしても、電解コンデンサの両端間に発生する電圧を低減できる。 According to the lighting fixture of the present invention, when used at a temperature lower than the reference temperature, since the output of the voltage conversion unit is lowered than usual, even if the ESR of the electrolytic capacitor increases in a low temperature environment The voltage generated between both ends of the electrolytic capacitor can be reduced.
本発明の点灯装置を、街路灯のような照明器具に適用した実施形態を図1〜図9に基づいて説明する。 An embodiment in which the lighting device of the present invention is applied to a lighting fixture such as a street lamp will be described with reference to FIGS.
図1は本実施形態の照明器具1の回路図であり、この照明器具1は点灯装置2と光源モジュール3を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram of a
また、図9(a)は本実施形態の照明器具1の使用状態を示す側面図、図9(b)は照明器具1の下面図である。
FIG. 9A is a side view showing a use state of the
本実施形態の照明器具1は、例えば街路に設置されたポール60の上部に取り付けられる器具本体50を備える。器具本体50は、ポール60に取り付けられた状態で下側となる面のほぼ全体が開口した扁平な箱状のボディ51と、ボディ51の開口を塞ぐようにしてボディ51に取り付けられる枠体52を備える。枠体52の中央には矩形の孔53が設けられ、孔53を塞ぐようにして強化ガラス製の透光パネル54が取り付けられている。器具本体50の内部には点灯装置2と光源モジュール3とが収納されている。光源モジュール3は、透光パネル54に臨む位置に配置されており、光源モジュール3の発光は透光パネル54を通して器具本体50の外部(取付状態における下側)に照射されるようになっている。
The
本実施形態の点灯装置2は、図1に示すように、昇圧チョッパ回路11(電圧変換部)と、電解コンデンサC1と、温度測定部12と、制御部14とを備え、電解コンデンサC1と並列に接続された光源モジュール3を点灯させるように構成されている。また本実施形態の点灯装置2は、上記の構成要素に加えてタイマ13を備えている。また本実施形態の点灯装置2は、上記の構成要素に加えてフィルタ回路15と整流回路16をさらに備えている。
As shown in FIG. 1, the
整流回路16は、4個のダイオードがブリッジ回路をなすように接続された全波整流回路からなる。整流回路16の入力側にはフィルタ回路15を介して商用交流電源100が接続され、整流回路16の出力側には昇圧チョッパ回路11が接続されている。整流回路16には、商用交流電源100からフィルタ回路15を介して交流電圧が入力され、入力された交流電圧を全波整流して昇圧チョッパ回路11に出力する。
The
昇圧チョッパ回路11は、図2の具体回路図に示されるように、スイッチング素子Q1と、チョークコイルL1と、ダイオードD1とを備えている。チョークコイルL1の一端は整流回路16の高圧側の出力端子に接続される。チョークコイルL1の他端はNチャンネル型のMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)からなるスイッチング素子Q1のドレイン電極に接続される。スイッチング素子Q1のソース電極は、電流検出用の抵抗R1を介して整流回路16の低圧側の出力端子に接続される。チョークコイルL1とスイッチング素子Q1の接続点にはダイオードD1のアノードが接続され、ダイオードD1のカソードと整流回路16の低圧側の出力端子との間には平滑用の電解コンデンサC1が接続されている。
The step-
スイッチング素子Q1のゲート電極には制御部14から制御信号が入力され、この制御信号によってスイッチング素子Q1のオン/オフが切り替えられる。
A control signal is input from the
スイッチング素子Q1がオンになると、整流回路16→チョークコイルL1→スイッチング素子Q1→抵抗R1→整流回路16の経路で電流I1が流れ、チョークコイルL1にエネルギが蓄積される。スイッチング素子Q1のオン時には電解コンデンサC1から光源モジュール3に電流が供給される。なお、抵抗R1の両端間には、スイッチング素子Q1に流れる電流I1に比例した電圧VR1が発生し、この電圧VR1は制御部14に入力される。
When the switching element Q1 is turned on, the current I1 flows through the path of the
一方、スイッチング素子Q1がオフになると、整流回路16→チョークコイルL1→ダイオードD1→光源モジュール3→整流回路16の経路で電流が流れ、光源モジュール3に電流が供給される。スイッチング素子Q1のオフ時には、チョークコイルL1がスイッチング素子Q1のオン時に蓄積したエネルギを放出するので、整流回路16からの入力電圧V1にチョークコイルL1が発生した電圧を重畳した電圧まで電解コンデンサC1が充電される。
On the other hand, when the switching element Q1 is turned off, a current flows through the path of the
電解コンデンサC1は、例えばアルミ電解コンデンサからなり、昇圧チョッパ回路11の出力を平滑するために、昇圧チョッパ回路11の出力端に接続されている。電解コンデンサC1は大容量であるが、電解液を使用しているため、低温時には等価直列抵抗(ESR)が上昇する傾向がある。図3はESRの温度特性の一例を示し、図3に示す温度特性では、使用温度が40℃以上であれば、電解コンデンサC1のESRはほぼゼロになり、使用温度が30℃を下回ると、使用温度が低下するにつれて電解コンデンサのESRは徐々に大きくなっている。また図3の温度特性では、使用温度が5℃まで低下するとESRは約10Ωになり、使用温度が−10℃まで低下するとESRは約20Ωになり、使用温度が−20℃まで低下するとESRは約30Ωになっている。なお電解コンデンサC1はアルミ電解コンデンサに限定されず、タンタル電解コンデンサでもよい。
The electrolytic capacitor C1 is made of, for example, an aluminum electrolytic capacitor, and is connected to the output terminal of the
光源モジュール3は、複数個(図1の回路では例えば4個)の発光ダイオード30の直列回路からなり、電解コンデンサC1と並列に接続されている。なお、光源モジュール3では、複数個の発光ダイオード30が直列に接続されているが、複数個の発光ダイオード30が並列に接続されていてもよい。また、発光ダイオード30は1個でもよいし、複数個でもよい。また、本実施形態の点灯装置2は光源として発光ダイオード30を点灯させているが、光源は発光ダイオード30に限定されず、電界発光素子(electroluminescence devices)などの固体発光素子でもよい。
The
温度測定部12は、例えば温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタからなり、図9(b)に示すように器具本体50の表面、例えば枠体52の下面に感温部を露出させるようにして、器具本体50に取り付けられている。温度測定部12は、器具本体50の外側の温度を測定するために用いられ、器具本体50の外側の温度に応じて大きさが変化する信号を制御部14に出力する。なお、温度測定部12は器具本体50の内部に収納され、器具本体50の内部において、電解コンデンサC1の周囲の温度に応じて大きさが変化する信号を制御部14に出力するように構成されていてもよい。
The
タイマ13は、昇圧チョッパ回路11(電圧変換部)が動作を開始してからの経過時間を計時する。本実施形態のタイマ13は、昇圧チョッパ回路11が動作を開始してからの経過時間を計時した結果が所定時間に達すると、所定時間が経過したことを報知する信号を制御部14に出力する。
The
制御部14は、昇圧チョッパ回路11が備えるスイッチング素子Q1のオン/オフを制御するチョッパ制御部17と、判断部18と、バイアス回路19を備える。
The
チョッパ制御部17は、所定のスイッチング周期で、スイッチング素子Q1のゲート電極に制御信号を出力して、スイッチング素子Q1をオンにする。スイッチング素子Q1がオンになり、スイッチング素子Q1に流れる電流I1が増加すると、この電流I1に比例した電圧VR1が抵抗R1の両端間に発生する。抵抗R1の両端間に発生する電圧VR1はチョッパ制御部17にフィードバックされている。チョッパ制御部17は、電圧VR1と所定の基準電圧との高低を比較し、電圧VR1が基準電圧を超えると、スイッチング素子Q1をオフさせており、スイッチング素子Q1のオンデューティが調整される。このように、チョッパ制御部17によってスイッチング素子Q1のオンデューティが調整されるから、昇圧チョッパ回路11の出力電圧が一定に制御される。
The
バイアス回路19は、判断部18の判断結果に応じて、抵抗R1の両端電圧VR1にバイアス電圧VB1を重畳するか否かを切り替える。
The
昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行わないと判断部18が判断した場合、バイアス回路19は、抵抗R1の両端電圧VR1にバイアス電圧VB1を重畳させず、両端電圧VR1をそのままチョッパ制御部17に入力させる。この場合、チョッパ制御部17は通常の制御動作を行っており、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を予め設定された目標電圧に制御する。
When the
昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行うと判断部18が判断した場合、バイアス回路19は、抵抗R1の両端電圧VR1にバイアス電圧VB1を重畳し、両端電圧VR1にバイアス電圧VB1が重畳された電圧をチョッパ制御部17に入力させる。この場合、チョッパ制御部17は、両端電圧VR1にバイアス電圧VB1が重畳された電圧(VR1+VB1)と所定の基準電圧との高低を比較し、電圧(VR1+VB1)が基準電圧を超えると、スイッチング素子Q1をオフさせる。したがって、バイアス電圧VB1を重畳することで、スイッチング素子Q1のオン時間が短くなり、昇圧チョッパ回路11の出力電圧は目標電圧よりも低い電圧に抑制された状態となる。
When the
判断部18は、温度測定部12が測定した温度(すなわち温度測定部12の出力信号から求めた周囲の温度)と、予め設定された基準温度との高低を比較し、その結果をもとに昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行うか否かを判断する。
The
温度測定部12の測定値が基準温度以上である通常時には、判断部18は、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行わないと判断する。この場合、抵抗R1の両端電圧VR1がそのままチョッパ制御部17に入力され、チョッパ制御部17は通常の制御動作を行い、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を予め設定された目標電圧に制御する。
During normal times when the measurement value of the
一方、温度測定部12の測定値が基準温度よりも低い低温時には、判断部18は、昇圧動作の開始から所定時間が経過したことを報知する報知信号がタイマ13から入力されるまで、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行うと判断する。すなわち、判断部18は、タイマ13から報知信号が入力されるまでの間、バイアス回路19を制御し、抵抗R1の両端電圧VR1にバイアス電圧VB1を重畳した電圧をチョッパ制御部17に入力させる。この場合、チョッパ制御部17は、抵抗R1の両端電圧VR1にバイアス電圧VB1が重畳された電圧(VR1+VB1)と、所定の基準電圧との高低を比較する。したがって、バイアス電圧VB1が重畳されている分だけスイッチング素子Q1のオンデューティが小さくなり、昇圧チョッパ回路11の出力電圧が抑制されることになる。また、判断部18は、タイマ13から報知信号が入力されると、バイアス回路19を制御してバイアス電圧VB1の出力を停止させ、抵抗R1の両端電圧VR1をチョッパ制御部17にそのまま入力させることで、出力電圧を抑制する制御を停止する。
On the other hand, when the measured value of the
以下に、照明器具1の電源投入時の動作を図4〜図6に基づいて説明する。尚、以下の説明では基準温度が5℃に設定された場合を例に説明を行う。
Below, the operation | movement at the time of power activation of the
まず、周囲の温度が基準温度(5℃)以上となる通常時の動作について説明する。図4は、通常時において、点灯装置2に電源が投入されてから、昇圧チョッパ回路11が電解コンデンサC1の両端電圧V2を所定の目標電圧に制御するまでの、電圧V2の時間変化を示す図である。
First, the normal operation in which the ambient temperature becomes the reference temperature (5 ° C.) or higher will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a time change of the voltage V2 from when the
本実施形態では電圧変換部が昇圧チョッパ回路11で構成されているので、時刻t10に点灯装置2に電源が投入されると、昇圧動作を開始する前から電解コンデンサC1の充電が開始され、電解コンデンサC1の両端電圧V2は徐々に増加する。起動時は電解コンデンサC1の温度が周囲の温度とほぼ同じであり、使用温度が基準温度である5℃以上であっても、40℃未満の温度範囲では、ESRが僅かながら増加している。そのため、時刻t11に昇圧動作が開始すると、電解コンデンサC1の両端電圧V2が定常時の目標電圧よりも高くなる状態が発生する。なお、通常時には、判断部18は昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行っていない。周囲の温度が基準温度の5℃以上であれば、ESRの増加分は10Ωよりも小さい値に抑えられ、電解コンデンサC1の両端電圧V2が上昇したとしても、そのピーク値V2pは電解コンデンサC1の過渡時の定格電圧以下に抑制されるから、実用上問題はない。また、昇圧チョッパ回路11が昇圧動作を行うことによって部品が発熱し、それによって電解コンデンサC1の温度が上昇するから、時刻t12になると、ESRが低下し、それに応じて電解コンデンサC1の両端電圧V2が低下し、目標電圧に制御される。
In the present embodiment, since the voltage conversion unit is constituted by the
次に、使用温度が基準温度(5℃)よりも低い低温時の動作について説明する。図5は、低温時において、点灯装置2に電源が投入されてから、昇圧チョッパ回路11が電解コンデンサC1の両端電圧V2を所定の目標電圧に制御するまでの、電圧V2の時間変化を示す図である。
Next, the operation at a low temperature when the use temperature is lower than the reference temperature (5 ° C.) will be described. FIG. 5 is a diagram showing the change over time of the voltage V2 from when the
点灯装置2に電源が投入されてから、昇圧チョッパ回路11が昇圧動作を開始するまでの期間t1では、電解コンデンサC1に充電電流が流れ、電解コンデンサC1の両端電圧V2は徐々に増加する。低温時は通常時に比べて電解コンデンサC1のESRが増加しているため、昇圧チョッパ回路11が昇圧動作を開始した期間t2には、ESRが増加している影響で、電解コンデンサC1の両端間に目標電圧V23よりも高い電圧V21が発生する。なお、判断部18は、周囲温度が基準温度(5℃)よりも低い低温時には、タイマ13から報知信号が入力されるまでの間(すなわち昇圧動作の開始時から所定時間が経過するまでの期間t3)、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行っている。すなわち、期間t3の初めの期間t2では、ESRの増加によって電解コンデンサC1の両端電圧V2が通常時より増加しているが、昇圧チョッパ回路11の出力電圧が抑制されているから、電解コンデンサC1の両端電圧V21は定格電圧よりも低く抑えられる。期間t3の後半(期間t2の後)になると、昇圧チョッパ回路11が昇圧動作を行うことによって部品が発熱し、それによって電解コンデンサC1の温度が上昇するから、ESRが低下し、それに応じて電解コンデンサC1の両端電圧V2が低下する。なお、期間t3の後半(期間t2の後)においても、制御部14は、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を通常時よりも低下させているから、電解コンデンサC1の両端間には目標電圧V23よりも低い電圧V22が発生する。そして、昇圧動作の開始から所定時間が経過し、タイマ13が制御部14に報知信号を出力すると、制御部14は、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を停止し、電解コンデンサC1の両端間に所定の目標電圧V23を発生させる(図5の期間t4)。
In a period t1 from when power is turned on to the
ところで、図6(a)は、低温時において昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御が行われない場合に、電源投入時から昇圧チョッパ回路11が電解コンデンサC1の両端電圧V2を所定の目標電圧に制御するまでの、電圧V2の時間変化を示している。また、図6(b)は、図6(a)におけるB部の時間軸を拡大して表示した図である。低温時には通常時よりも電解コンデンサC1のESRが増加しているため、昇圧チョッパ回路11が昇圧動作を開始すると、スイッチング素子Q1のスイッチングのタイミングで、電解コンデンサC1の両端電圧V2が上昇している。ここで、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御が行われていない場合、電解コンデンサC1の両端電圧V2のピーク値V2pが過渡時の定格電圧付近まで増加する可能性があり、点灯装置2を構成する回路部品にストレスが加わる可能性がある。それに対して、本実施形態では、温度測定部12の測定値が基準温度よりも低い低温時において、昇圧動作の開始時から所定時間が経過するまでの間、制御部14が昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する動作を行っている。したがって、低温時にESRが増加したとしても、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧V2を低減でき、点灯装置2を構成する回路部品(電解コンデンサC1を含む)に加わるストレスを低減できる。
Incidentally, FIG. 6A shows that when the control of suppressing the output voltage of the
ここで、上記の基準温度は、例えば、電解コンデンサC1のESRが約10Ωに上昇する5℃に設定されている。温度測定部12の測定値が5℃よりも低くなると、制御部14は、温度測定部12の測定値が5℃以上となる通常時に比べて、昇圧チョッパ回路11の出力を低下させており、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧を抑制している。
Here, the reference temperature is set to 5 ° C. at which the ESR of the electrolytic capacitor C1 rises to about 10Ω, for example. When the measurement value of the
なお本実施形態の制御部14は、電圧変換部が動作を開始した時点で温度測定部12が測定した温度と基準温度を比較している。そして、電圧変換部が動作を開始した時点での測定温度が基準温度未満であれば、制御部14は、電圧変換部が動作を開始してから所定時間が経過するまでの間、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行っている。ここで、制御部14が、温度測定部12から温度の測定値を所定の時間間隔で逐次取り込み、取り込んだ測定温度と基準温度との高低を比較して、測定温度が基準温度以上になると、出力電圧を抑制する制御を停止してもよい。
Note that the
以上のように、点灯装置2は、電圧変換部(昇圧チョッパ回路11)と、電解コンデンサC1と、温度測定部12と、タイマ13と、制御部14とを備える。昇圧チョッパ回路11は、入力電圧をスイッチング素子Q1でスイッチングすることによって電圧変換を行う。電解コンデンサC1は、光源(光源モジュール3)が並列に接続され、電圧変換部の出力電圧を平滑して、光源(光源モジュール3)に駆動電流を供給する。温度測定部12は周囲の温度を測定するために用いられる。タイマ13は電圧変換部(昇圧チョッパ回路11)が動作を開始してからの経過時間を計時する。制御部14は、スイッチング素子Q1のオン/オフを制御することによって電圧変換部(昇圧チョッパ回路11)の出力を調整する。さらに、制御部14は、温度測定部12の測定値が基準温度よりも低い場合、タイマ13が計時した経過時間が所定時間に達するまでの間、温度測定部12の測定値が基準温度以上となる通常時に比べて電圧変換部の出力を低下させる。
As described above, the
低温時は電解コンデンサC1のESRが増加することによって、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧が増加する可能性がある。制御部14は、温度測定部12の測定値が基準温度よりも低くなる場合、タイマ13が計時した経過時間が所定時間に達するまでの間、通常時よりも電圧変換部の出力電圧を抑制している。したがって、低温時にESRが増加したとしても、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧V2が抑制され、回路部品(電解コンデンサC1を含む)に加わるストレスが軽減される。また電圧変換部(昇圧チョッパ回路11)が動作を開始してから所定時間が経過すると、部品の発熱によって電解コンデンサC1の温度がある程度上昇し、温度上昇に応じてESRが低下していると想定される。したがって、所定時間の経過後に、制御部14が、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御を止めても、電解コンデンサC1の両端間に過大な電圧が発生する可能性は低く、回路部品に加わるストレスを軽減でき、電圧変換部の出力電圧を所定の目標電圧に制御できる。
When the temperature is low, the ESR of the electrolytic capacitor C1 increases, which may increase the voltage generated across the electrolytic capacitor C1. When the measured value of the
また、点灯装置2は、電圧変換部(昇圧チョッパ回路11)と、電解コンデンサC1と、温度測定部12と、制御部14とを備えてもよい。電圧変換部たる昇圧チョッパ回路11は、入力電圧をスイッチング素子Q1でスイッチングすることによって電圧変換を行う。電解コンデンサC1は、光源(光源モジュール3)が並列に接続され、電圧変換部の出力電圧を平滑して、光源(光源モジュール3)に駆動電流を供給する。温度測定部12は周囲の温度を測定するために用いられる。制御部14は、スイッチング素子Q1のオン/オフを制御することによって昇圧チョッパ回路11の出力を調整する。さらに制御部14は、温度測定部12の測定値が基準温度よりも低い場合、温度測定部12の測定値が基準温度以上となる通常時に比べて、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を低下させている。
Further, the
低温時は電解コンデンサC1のESRが増加することによって、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧V2が増加する可能性がある。制御部14は、温度測定部12の測定値が基準温度より低くなる場合、通常時よりも電圧変換部(昇圧チョッパ回路11)の出力電圧を低下させるので、低温時にESRが増加したとしても、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧V2が抑制され、回路部品に加わるストレスが軽減される。
When the temperature is low, the ESR of the electrolytic capacitor C1 increases, and the voltage V2 generated between both ends of the electrolytic capacitor C1 may increase. When the measurement value of the
この点灯装置2では、基準温度を5℃とするように制御部14が構成されている。5℃未満の低温時には、制御部14が、電圧変換部の出力を抑制しているから、低温時にESRが増加していても、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧を低減できる。
In the
この点灯装置2において、基準温度を−10℃とするように制御部14が構成されることも好ましい。使用温度が−10℃以上の通常時は、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御を行わず、使用温度が−10℃未満の低温時に、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御を行わせることができる。
In the
また、この点灯装置2において、基準温度を−20℃とするように制御部14が構成されることも好ましい。温度測定部12の測定温度が−20℃以上の通常時は、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御を行わず、温度測定部12の測定温度が−20℃よりも低い低温時に、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御を行わせることができる。
In the
例えば寒冷地の屋外で点灯装置2が使用される場合には、周囲の温度が氷点下になることもあるので、基準温度を−10℃や−20℃に設定することが有効である。
For example, when the
また本実施形態の照明器具1は、上述した点灯装置2と、点灯装置2によって点灯される光源(光源モジュール3)とを備えており、低温時に回路部品に加わるストレスを軽減した照明器具1を実現できる。
Moreover, the
また本実施形態の照明器具1では、温度測定部12は、点灯装置2と光源(光源モジュール3)を収納する器具本体50の外側の温度を測定している。
Moreover, in the
これにより、器具本体50の外側の温度が基準温度よりも低い低温時には、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御が行われるから、低温時にESRが上昇したとしても、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧を低減できる。
As a result, when the temperature outside the
また本実施形態の照明器具1において、温度測定部12は、点灯装置2と光源(光源モジュール3)を収納する器具本体50の内部において、電解コンデンサC1の周囲の温度を測定してもよい。
Moreover, in the
これにより、器具本体50の内部において電解コンデンサC1の周囲の温度が基準温度よりも低い低温時には、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御が行われるから、低温時にESRが上昇したとしても、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧を低減できる。なお、温度測定部12は、点灯装置2のケース(図示せず)の内側で電解コンデンサC1の周囲の温度を測定してもよいし、点灯装置2のケースの外側で電解コンデンサC1の周囲の温度を測定してもよい。
As a result, when the temperature around the electrolytic capacitor C1 is lower than the reference temperature inside the
図2に具体回路図を示した昇圧チョッパ回路11(電圧変換部)では、チョッパ制御部17が、スイッチング素子Q1に流れる電流I1を監視しているが、図7に回路図を示すように、出力電圧V2(すなわち電解コンデンサC1の両端電圧)を監視してもよい。
In the step-up chopper circuit 11 (voltage conversion unit) whose specific circuit diagram is shown in FIG. 2, the
図7に示す回路では、昇圧チョッパ回路11の出力端子間(すなわち電解コンデンサC1の両端間)に、抵抗R2,R3の直列回路が接続されている。 In the circuit shown in FIG. 7, a series circuit of resistors R2 and R3 is connected between the output terminals of the boost chopper circuit 11 (that is, between both ends of the electrolytic capacitor C1).
制御部14は、昇圧チョッパ回路11が備えるスイッチング素子Q1のオン/オフを制御するチョッパ制御部17と、電圧検出部21と、判断部18と、バイアス回路19を備える。
The
電圧検出部21には、昇圧チョッパ回路11の出力電圧V2を、抵抗R2,R3の抵抗比で分圧した電圧V3が入力され、入力電圧に比例した大きさの信号をチョッパ制御部17に出力する。
A voltage V3 obtained by dividing the output voltage V2 of the
チョッパ制御部17は、電圧検出部21から入力された信号をもとに、昇圧チョッパ回路11の出力電圧V2が所定の目標電圧となるように、スイッチング素子Q1のオンデューティを制御する。
Based on the signal input from the
判断部18は、温度測定部12が測定した温度(すなわち温度測定部12の出力信号から求めた周囲の温度)と、予め設定された基準温度との高低を比較し、その結果をもとに昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行うか否かを判断する。
The
バイアス回路19は、判断部18の判断結果に応じて、電圧検出部21に入力される電圧V3に、一定のバイアス電圧VB1を重畳するか否かを切り替える。
The
温度測定部12の測定値が基準温度以上である通常時には、判断部18は、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行わないと判断する。この場合、バイアス回路19は、抵抗R2,R3の接続点の電圧V3にバイアス電圧VB1を重畳させず、電圧検出部21は電圧V3に比例した大きさの信号をチョッパ制御部17に入力させる。チョッパ制御部17は通常の制御動作を行っており、昇圧チョッパ回路11の出力電圧V2を予め設定された目標電圧に制御する。
During normal times when the measurement value of the
一方、温度測定部12の測定値が基準温度よりも低い低温時には、判断部18は、昇圧動作の開始から所定時間が経過したことを報知する報知信号がタイマ13から入力されるまで、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行うと判断する。すなわち、判断部18は、タイマ13から報知信号が入力されるまでの間、バイアス回路19を制御し、抵抗R2,R3の接続点の電圧V3にバイアス電圧VB1を重畳した電圧を電圧検出部21に入力させる。電圧検出部21は、電圧(V3+VB1)に比例した大きさの信号をチョッパ制御部17に入力させており、チョッパ制御部17は、電圧検出部21から入力された信号をもとに、スイッチング素子Q1のオンデューティを制御する。このとき、チョッパ制御部17は、バイアス電圧VB1が重畳された分だけ、スイッチング素子Q1のオンデューティを小さい値に制限しており、昇圧チョッパ回路11の出力電圧V2は目標電圧よりも低い電圧に抑制された状態となる。また、判断部18は、タイマ13から報知信号が入力されると、バイアス回路19を制御してバイアス電圧VB1の出力を停止させ、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を停止する。
On the other hand, when the measured value of the
以上のように、図7に回路図を示した点灯装置2においても、温度測定部12によって測定された温度が基準温度よりも低い低温時には、電圧変換部の出力電圧を抑制する制御が行われる。したがって、低温時にESRが上昇したとしても、電解コンデンサC1の両端間に発生する電圧を低減できる。
As described above, also in the
なお、上述の実施形態では電圧変換部が昇圧チョッパ回路11で構成されているが、電圧変換部は昇圧チョッパ回路11に限定されず、降圧チョッパ回路や昇降圧チョッパ回路やフライバック・コンバータなどのスイッチング回路でもよい。
In the above-described embodiment, the voltage conversion unit is configured by the step-up
また、図8に示すように、電圧変換部が、整流回路16によって全波整流された脈流電圧V1を昇圧する昇圧チョッパ回路11と、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を降圧して光源モジュール3に供給する降圧チョッパ回路20の2段の変換部で構成されてもよい。
As shown in FIG. 8, the voltage conversion unit steps down the output voltage of the step-up
図8に示す点灯装置2では、図1に示す点灯装置2に対して、降圧チョッパ回路20と、コンデンサC2とを付加している。尚、降圧チョッパ回路20とコンデンサC2以外の構成要素は図1に示す点灯装置2と同様であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
In the
降圧チョッパ回路20は、昇圧チョッパ回路11の出力側に設けられている。降圧チョッパ回路20は、昇圧チョッパ回路11によって昇圧された直流電圧(電解コンデンサC1の両端電圧V2)をスイッチング素子でスイッチングすることによって、昇圧チョッパ回路11の出力電圧を降圧して所定電圧値の直流電圧を発生する。
The step-down
コンデンサC2は例えばアルミ電解コンデンサからなり、降圧チョッパ回路20の出力端子間に接続されて、降圧チョッパ回路20の出力電圧を平滑する。図8に示す回路ではコンデンサC2と並列に光源モジュール3が接続されており、コンデンサC2から光源モジュール3に駆動電流が供給されて、光源モジュール3が点灯するようになっている。
The capacitor C2 is made of, for example, an aluminum electrolytic capacitor and is connected between the output terminals of the step-down
制御部14は、昇圧チョッパ回路11の出力を制御する第1制御部141と、降圧チョッパ回路20の出力を制御する第2制御部142とを備える。
The
第1制御部141は、温度測定部12の測定値と所定の基準温度との高低を比較し、その比較結果に応じて昇圧チョッパ回路11の出力電圧を抑制する制御を行うか否かを切り替える。この第1制御部141の動作は、図1に回路図を示した点灯装置2の制御部14と同様であるから、その説明は省略する。
The
第2制御部142は、温度測定部12の出力信号から求めた温度と所定の基準温度との高低を比較し、その比較結果に応じて降圧チョッパ回路20の出力電圧を抑制する制御を行うか否かを切り替える。温度測定部12の測定した温度が基準温度以上であれば、第2制御部142は降圧チョッパ回路20の出力電圧を抑制する制御は行わず、降圧チョッパ回路20によりコンデンサC2の両端間に所定電圧値の直流電圧を発生させる。一方、温度測定部12の測定した温度が基準温度よりも低ければ、第2制御部142は降圧チョッパ回路20の出力電圧を抑制する制御を行っており、低温時にESRが上昇したとしても、コンデンサC2の両端間に発生する電圧を低減できる。
Whether the
なお、コンデンサC2は、アルミ電解コンデンサに限定されず、フィルムコンデンサでもよい。コンデンサC2がフィルムコンデンサである場合、そのESRは低温時でもあまり増加しないので、第2制御部142は、低温時であっても降圧チョッパ回路20の出力電圧を抑制する制御を行う必要はない。
The capacitor C2 is not limited to an aluminum electrolytic capacitor, and may be a film capacitor. When the capacitor C2 is a film capacitor, the ESR does not increase so much even at a low temperature. Therefore, the
なお本実施形態は、街路に設置されたポール60の上部に取り付けられて街路を照明する街路灯に本発明の点灯装置2を適用した実施形態であるが、照明器具は街路灯に限定されず、他の用途に使用される照明器具に本発明の点灯装置2を適用してもよい。
The present embodiment is an embodiment in which the
なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されない。 It should be noted that a wide variety of different embodiments can be configured without departing from the spirit and scope of the present invention, and the present invention is not limited to a specific embodiment.
1 照明器具
2 点灯装置
3 光源モジュール(光源)
11 昇圧チョッパ回路(電圧変換部)
12 温度測定部
13 タイマ
14 制御部
16 整流回路
30 発光ダイオード(光源)
50 器具本体
C1 電解コンデンサ
Q1 スイッチング素子
DESCRIPTION OF
11 Boost chopper circuit (voltage converter)
12
50 Instrument body C1 Electrolytic capacitor Q1 Switching element
Claims (8)
光源が並列に接続され、前記電圧変換部の出力電圧を平滑して、前記光源に駆動電流を供給する電解コンデンサと、
周囲の温度を測定するための温度測定部と、
前記スイッチング素子のオン/オフを制御することによって前記電圧変換部の出力を調整し、且つ、前記温度測定部の測定値が基準温度より低い場合、前記温度測定部の測定値が前記基準温度以上となる通常時に比べて前記電圧変換部の出力を低下させる制御部
とを備えたことを特徴とする点灯装置。 A voltage converter that performs voltage conversion by switching the input voltage with a switching element; and
An electrolytic capacitor connected to the light source in parallel, smoothing the output voltage of the voltage converter, and supplying a driving current to the light source;
A temperature measuring unit for measuring the ambient temperature;
When the output of the voltage converter is adjusted by controlling on / off of the switching element, and the measured value of the temperature measuring unit is lower than a reference temperature, the measured value of the temperature measuring unit is equal to or higher than the reference temperature. And a control unit that reduces the output of the voltage conversion unit as compared to the normal time.
光源が並列に接続され、前記電圧変換部の出力電圧を平滑して、前記光源に駆動電流を供給する電解コンデンサと、
周囲の温度を測定するための温度測定部と、
前記電圧変換部が動作を開始してからの経過時間を計時するタイマと、
前記スイッチング素子のオン/オフを制御することによって前記電圧変換部の出力を調整し、且つ、前記温度測定部の測定値が基準温度より低い場合、前記タイマが計時した経過時間が所定時間に達するまでの間、前記温度測定部の測定値が前記基準温度以上となる通常時に比べて前記電圧変換部の出力を低下させる制御部
とを備えたことを特徴とする点灯装置。 A voltage converter that performs voltage conversion by switching the input voltage with a switching element; and
An electrolytic capacitor connected to the light source in parallel, smoothing the output voltage of the voltage converter, and supplying a driving current to the light source;
A temperature measuring unit for measuring the ambient temperature;
A timer for measuring the elapsed time since the voltage converter started operation;
When the output of the voltage converter is adjusted by controlling on / off of the switching element, and the measured value of the temperature measuring unit is lower than a reference temperature, the elapsed time counted by the timer reaches a predetermined time. And a controller that lowers the output of the voltage converter compared to a normal time when the measured value of the temperature measuring unit is equal to or higher than the reference temperature.
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