JP2015162450A - 点灯装置および該点灯装置を用いた照明システム - Google Patents

点灯装置および該点灯装置を用いた照明システム Download PDF

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Abstract

【課題】 光源装置の誤認識が発生しにくい点灯装置および該点灯装置を用いた照明システムを提供する。
【解決手段】 点灯装置1は、光源装置2が有する光源20に対して電気的に接続される一対の給電端子311,312と、直流電力を給電端子311,312に出力するように構成された電源回路10と、電源回路10を制御する制御回路14とを備える。また、点灯装置1は、2個の認識用端子313,314を備える。制御回路14は、いずれの認識用端子313,314がフロート状態であるかを検出することで光源20の定格電流を認識し、認識された定格電流に応じて電源回路10を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、点灯装置および該点灯装置を用いた照明システムに関するものである。
従来、発光素子を有する光源装置が接続されて発光素子を点灯させる点灯装置であって、それぞれ定格電流が異なる複数種類の光源装置を択一的に接続可能な点灯装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
上記従来技術において、光源装置は、発光素子に並列に接続された抵抗を有し、この抵抗のインピーダンス(抵抗値)が、光源装置の定格電流毎に異なっていた。
また、点灯装置は、接続された光源装置の発光素子の点灯を開始させる前に、発光素子が点灯しない程度の電流を光源装置に入力するとともに、光源装置における電圧降下(すなわち上記の抵抗における電圧降下)を検出する。そして、点灯装置は、検出された電圧降下に基づいて、接続された光源装置の定格電流を認識し、以後は認識された定格電流を光源装置に入力する。
特開2005−93196号公報
上記従来例のように抵抗における電圧降下すなわち抵抗のインピーダンスで光源装置を識別する場合、温度によるインピーダンスの変動やノイズによって誤認識が生じるおそれがある。
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光源装置の誤認識が発生しにくい点灯装置および該点灯装置を用いた照明システムを提供することにある。
本発明の点灯装置は、光源装置が有する光源に対して電気的に接続される一対の給電端子と、直流電力を前記給電端子に出力するように構成された電源回路と、前記電源回路を制御する制御回路と、前記光源装置が前記光源の定格電流に応じて有する通知用端子に電気的に接続される少なくとも1個の認識用端子とを備え、前記制御回路は、いずれの前記認識用端子がフロート状態であるかを検出することで前記光源の定格電流を認識し、認識された定格電流に応じた電流を前記給電端子に出力するように前記電源回路を制御することを特徴とする。
上記の点灯装置において、前記認識用端子は複数個設けられていることが望ましい。
上記の点灯装置において、前記給電端子の一方がグランドに接続されていることが望ましい。
本発明の照明システムは、上記いずれかの点灯装置と、前記点灯装置に対して択一的に接続可能な複数種類の光源装置とを備え、前記光源装置は、前記給電端子に一対一に電気的に接続される受電端子と、前記受電端子間に電気的に接続された光源と、一方の前記受電端子に電気的に接続された少なくとも1個の通知用端子とを備え、前記通知用端子が電気的に接続される前記認識用端子は、前記光源の定格電流に応じて異なっていることを特徴とする。
本発明によれば、認識用端子のフロート状態の検出を定格電流の認識に用いており、上記の検出は温度やノイズの影響を比較的に受けにくいから、光源装置のインピーダンスから定格電流が認識される場合に比べて誤認識が抑えられる。
本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。 上記の実施形態における光源装置の別の例を示す回路ブロック図である。 ブーストコンバータの出力電圧V1と、制御電源回路の出力電圧Vccと、制御回路における、定電圧端子からの出力電圧Vc、一方の入力端子への入力電圧Vi1、他方の入力端子への入力電圧Vi2、第1出力端子からの出力電圧Vo1、並びに、第2出力端子からの出力電圧Vo2と、第2スイッチング素子Q2のオンオフ状態との、それぞれの時間変化を示す説明図である。 本発明の別の実施形態を示す回路ブロック図である。 照明装置の一例を示す斜視図である。
本発明の点灯装置1は、光源装置2が有する光源20に対して電気的に接続される一対の給電端子311,312と、直流電力を給電端子311,312に出力するように構成された電源回路10と、電源回路10を制御する制御回路14とを備える。また、点灯装置1は、光源装置2が光源20の定格電流に応じて有する通知用端子323に電気的に接続される少なくとも1個の認識用端子313,314を備える。制御回路14は、いずれの認識用端子313,314がフロート状態であるかを検出することで光源20の定格電流を認識し、認識された定格電流に応じた電流を給電端子311,312に出力するように電源回路10を制御する。
上記の点灯装置1において、認識用端子313,314は複数個設けられていることが望ましい。
上記の点灯装置1において、給電端子311,312の一方がグランドに接続されていることが望ましい。
本発明の照明システムは、上記いずれかの点灯装置1と、点灯装置1に対して択一的に接続可能な複数種類の光源装置2とを備える。光源装置2は、給電端子311,312に一対一に電気的に接続される受電端子321,322と、受電端子321,322間に電気的に接続された光源20と、一方の受電端子322に電気的に接続された少なくとも1個の通知用端子323とを備える。通知用端子323が電気的に接続される認識用端子313,314は、光源20の定格電流に応じて異なっている。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態の照明システムは、点灯装置1と、点灯装置1に対して択一的に接続可能な複数種類の光源装置2とを備える。
点灯装置1は、直流電力を出力するように構成された電源回路10を備える。
電源回路10は、ダイオードブリッジDBと、ブーストコンバータ11と、バックコンバータ12と、ブーストコンバータ11とバックコンバータ12とを駆動する駆動回路13とを備える。駆動回路13は例えばマイコンを用いて周知技術で実現可能である。
ダイオードブリッジDBは、外部の交流電源4からの入力を全波整流する。ダイオードブリッジDBの低電位側の直流出力端はグランドに接続されている。
ブーストコンバータ11は、ダイオードブリッジDBの直流出力(脈流出力)を所定電圧の直流電力に変換する。具体的には、ブーストコンバータ11は、ダイオードブリッジDBの高電位側の直流出力端に一端を接続された第1インダクタL1と、第1インダクタL1の他端にアノードを接続された第1ダイオードD1とを備える。また、ブーストコンバータ11は、第1ダイオードD1のカソードとグランドとの間に接続されたコンデンサ(以下、「第1出力コンデンサ」と呼ぶ。)C1と、第1ダイオードD1のアノードとグランドとの間に接続された第1スイッチング素子Q1とを備える。すなわち、第1出力コンデンサC1の両端電圧が、ブーストコンバータ11の出力電圧V1となっている。駆動回路13は、第1スイッチング素子Q1を周期的にオンオフ制御する。また、駆動回路13は、ブーストコンバータ11の出力電圧V1を検出しており、検出された出力電圧V1に応じて上記のオンオフ制御のオンデューティを随時変更することで、ブーストコンバータ11の出力電圧V1を所定の目標電圧とする定電圧制御を行う。上記のようなブーストコンバータ11は入力の力率を1に近づける機能を有していることからPFC(Power factor correction)回路とも呼ばれる。
バックコンバータ12は、ブーストコンバータ11から入力された直流電圧を降圧する。具体的には、バックコンバータ12は、カソードをブーストコンバータ11の高電位側の出力端に接続された第2ダイオードD2と、第2ダイオードD2のアノードとグランドとの間に接続された第2スイッチング素子Q2と抵抗R8との直列回路とを備える。また、バックコンバータ12は、第2ダイオードD2に並列に接続されたコンデンサ(以下、「第2出力コンデンサ」と呼ぶ。)C2とインダクタ(以下、「第2インダクタ」と呼ぶ。)L2との直列回路を備える。すなわち、第2出力コンデンサC2の両端電圧が、バックコンバータ12の出力電圧となっている。駆動回路13は、第2スイッチング素子Q2に直列に接続された例えばシャント抵抗のような抵抗R8により、第2スイッチング素子Q2に流れる電流を検出している。そして、駆動回路13は、検出された電流に応じたタイミングで第2スイッチング素子Q2をオンオフ制御することで、バックコンバータ12の出力電流を所定の目標電流とするという定電流制御を行う。
さらに、第2出力コンデンサC2には抵抗R9が並列に接続され、バックコンバータ12の低電位側の出力端は抵抗R10を介してグランドに接続されている。
また、光源装置2は、点灯装置1に対し、周知のコネクタ3を介して電気的に接続される。コネクタ3は、点灯装置1に設けられる電源側コネクタ31と、光源装置2に設けられて電源側コネクタ31に対し例えば嵌合により着脱自在に結合する負荷側コネクタ32とからなる。
電源側コネクタ31は、バックコンバータ12の出力端に対して一対一に電気的に接続された一対の給電端子311,312を備える。
また、負荷側コネクタ32は、電源側コネクタ31に接続されたときに給電端子311,312に対して一対一に接触導通する一対の受電端子321,322を備える。光源装置2は、高電位側となる受電端子321にアノード側を接続されて低電位側となる受電端子322にカソード側を接続された発光ダイオードアレイからなる光源20を備える。つまり、光源20は受電端子321,322間に電気的に接続されている。複数種類の光源装置2は、光源20の定格電流がそれぞれ異なる。光源20の定格電流の違いは、光源20を構成する個々の発光ダイオードの光色や光束といった特性の違いのほか、複数個の発光ダイオードからなる直列回路または1個ずつの発光ダイオードが互いに並列に接続された数(並列接続数)の違いによっても生じる。なお、光源20としては、発光ダイオードアレイのほか、1個の発光ダイオードや、有機ELなどの他の周知の光源を用いてもよい。
また、本実施形態の点灯装置1は、例えばマイコンからなり電源回路10の駆動回路13を制御する制御回路14と、ブーストコンバータ11から電力を供給されて制御回路14の電源を生成する制御電源回路15とを備える。制御電源回路15は周知技術で実現可能であるので詳細な説明は省略する。
さらに、電源側コネクタ31は、少なくとも1個(図1では2個)の認識用端子313,314を備える。また、点灯装置1は、NPN型のトランジスタTr1,Tr2を認識用端子313,314と同数(図1では2個)備える。各トランジスタTr1,Tr2は、それぞれ、ベースを1個ずつの認識用端子313,314に接続され、エミッタをグランドに接続されている。また、制御回路14は、1個ずつの抵抗R1,R2を介して各トランジスタTr1,Tr2のコレクタに接続されて定電圧Vcを出力するように構成された定電圧端子140を備える。さらに、制御回路14は、1個ずつのトランジスタTr1,Tr2のコレクタに接続された入力端子141,142を認識用端子313,314と同数(図1では2個)有する。
負荷側コネクタ32は、一方の受電端子322に電気的に接続されて1個ずつの認識用端子313,314に接触導通するように構成された通知用端子323を、光源20の定格電流に応じて有する。すなわち、認識用端子313,314のうち通知用端子323に接触導通する(つまり、電気的に接続される)ものは、通知用端子323を介して上記一方の受電端子322及びこれに接触導通する給電端子312に電気的に接続される。そして、図1のように一方の認識用端子314のみが一方の受電端子322に接続される光源装置2と、図2のように両方の認識用端子313,314がそれぞれ一方の受電端子322に接続される光源装置2とでは、光源20の定格電流が異なる。具体的には例えば、光源20の定格電流が1Aであれば図1の構成とされ、光源20の定格電流が350mAであれば図2の構成とされる。また、図1のように通知用端子323の個数が認識用端子313,314の個数よりも少ない光源装置2においては、通知用端子323が接触しない認識用端子313に対して通知用端子323の代わりに接触するダミー端子324が設けられている。ダミー端子324は、通知用端子323と同様の構造を有しながら、いずれの受電端子321,322からも電気的に絶縁されている。なお、上記のダミー端子324は省略が可能である。また、図2のように複数個の認識用端子313,314に通知用端子323を接触させる場合、1個の通知用端子323が複数個の認識用端子313,314に接触導通してもよい。
以下、図3を用いて、本実施形態の動作を説明する。まず、交流電源4からの電力の供給が開始されると、図3にタイミングt0で示すようにブーストコンバータ11の出力電圧V1が上昇する。この時点t0では駆動回路13は第2スイッチング素子Q2をオフ状態に維持しており、低電位側の給電端子312のグランドに対する電圧(対グランド電圧)は、ブーストコンバータ11の出力電圧V1が抵抗R9,R10で分圧された電圧となる。また、上記のようにブーストコンバータ11の出力電圧V1が上昇すると、図3にタイミングt1で示すようにブーストコンバータ11から電力を供給された制御電源回路15の出力電圧Vccが立ち上がる。すると、制御電源回路15からの電力供給を受けて制御回路14が動作を開始し、制御回路14の定電圧端子140から定電圧Vcの出力が開始される。また、上記のように第2スイッチング素子Q2がオフ状態に維持されているときの給電端子311,312間の電圧が、光源20の順方向電圧のうち最も低いものよりも低くなるように、上記の抵抗R9,R10の抵抗値は決定されている。
電源側コネクタ31に負荷側コネクタ32が接続されていない状態では、全ての認識用端子313,314がフロート状態となる。この状態では、全てのトランジスタTr1,Tr2がオフ状態となるので、制御回路14の全ての入力端子141,142への入力電圧Vi1,Vi2はそれぞれ上記の定電圧Vcにほぼ一致するHレベルとなる。この状態で、図3にタイミングt2,t4で示すように負荷側コネクタ32が電源側コネクタ31に接続されると、通知用端子323に接触導通する認識用端子313,314のみが、光源装置2内の導電路を介して低電位側の給電端子312に電気的に接続される。この時点では、上記のように給電端子311,312間の電圧は光源20の順方向電圧のうち最も低いものよりも低くされているので、接続された光源装置2の種別に関わらず光源20は点灯しない。また、トランジスタTr1,Tr2のうち、上記のように低電位側の給電端子312に電気的に接続された認識用端子313,314にベースを接続されたトランジスタTr1,Tr2のみがオンされる。すると、オンされたトランジスタTr1,Tr2に接続された入力端子141,142のみ入力電圧Vi1,Vi2がLレベルとなる。つまり、通知用端子323に接触導通する(つまり、フロート状態ではない)認識用端子313,314に対応する入力端子141,142でのみ入力電圧Vi1,Vi2がLレベルとなる。これにより、いずれの認識用端子313,314がフロート状態であるかが検出されている。具体的には、図3のタイミングt2では、図1のように1個の認識用端子314に接触導通する通知用端子323を1個だけ有する光源装置2が接続されていることで、1個の入力端子142でのみ入力電圧Vi2がLレベルとなっている。また、図3のタイミングt4では、図2のように認識用端子313,314に一対一に接触導通する通知用端子323を2個有する光源装置2が接続されていることで、両方の入力端子141,142で入力電圧Vi1,Vi2がLレベルとなっている。
制御回路14では、入力端子141,142における入力電圧Vi1,Vi2の組み合わせと光源装置2の定格電流との対応関係を示すテーブルが予め記憶されている。そして、制御回路14は、入力端子141,142における入力電圧Vi1,Vi2の組み合わせを上記のテーブルに照合することで、光源装置2の定格電流を認識する。光源装置2の定格電流が認識されると、制御回路14は、認識された定格電流を駆動回路13に通知する。具体的には例えば、制御回路14はそれぞれ駆動回路13の互いに異なる端子に接続される2個の出力端子143,144を有する。制御回路14は、一方の出力端子(以下、「第1出力端子」と呼ぶ)143からは、光源装置2の着脱(すなわち電源側コネクタ31に対する負荷側コネクタ32の着脱)が検出されたときにパルスVo1を出力する。具体的には、制御回路14は、いずれかの入力端子141,142において入力電圧がLレベルとなったとき(つまり、認識用端子313,314のいずれかがフロート状態ではなくなったとき)に光源装置2の装着を検出する。また、制御回路14は、図3のタイミングt3のように、両方の入力端子141,142において入力電圧がHレベルとなったとき(つまり、全ての認識用端子313,314がフロート状態となったとき)に光源装置2の取り外しを検出する。また、制御回路14は、他方の出力端子(以下、「第2出力端子」と呼ぶ)144からは、光源装置2の定格電流が認識されたときに、認識された定格電流に応じた電圧値のパルスVo2を出力する。つまり、光源装置2の装着が検出されたときには、2個の出力端子143,144から略同時にパルスVo1,Vo2が出力される。駆動回路13は、第2スイッチング素子Q2を駆動していない状態で、第2出力端子144からパルスVo2を入力されると、該パルスVo2の高さにより認識された定格電流を定電流制御の目標値として第2スイッチング素子Q2の駆動を開始する。また、駆動回路13は、第2スイッチング素子Q2を駆動している状態で、第1出力端子143からパルスVo1を入力されると、第2スイッチング素子Q2の駆動を停止して第2スイッチング素子Q2をオフ状態に維持する。つまり、光源20が点灯している状態で光源装置2が取り外されたときには、全ての認識用端子313,314がフロート状態となることで第2スイッチング素子Q2の駆動が停止され、これによって電源回路10の出力電圧が低下する。従って、光源装置2が取り外されても電源回路10の出力電圧(つまり、給電端子311,312間の電圧)が低下しない場合に比べ、安全性が向上する。なお、第1出力端子143において、光源装置2の装着が検出されたときのパルスVo1は省略されてもよい。また、外部からの入力に応じた調光や、照度一定制御などの周知技術と組み合わされる場合、認識された定格電流に対して上記の目標値は適宜低くされてもよい。さらに、上記のようにパルスVo2の高さ(電圧値)によって定格電流を表現する代わりに、パルスの幅やパルスの個数によって定格電流が表現されてもよい。
上記構成によれば、認識用端子313,314のフロート状態の検出を定格電流の認識に用いており、上記の検出は温度やノイズの影響を比較的に受けにくいから、定格電流の認識に光源装置2のインピーダンスが用いられる場合に比べて誤認識が抑えられる。
また、例えば認識用端子313,314が1個しかない場合は、通知用端子323の有無で2通りの定常電流しか表現できない上に、光源装置2が接続されていない状態(以下、「無負荷状態」と呼ぶ。)の検出に認識用端子313,314を用いることができない。これに対し、本実施形態では、認識用端子313,314が2個あることで、全ての認識用端子313,314がフロート状態であることに基づいて無負荷状態を検出することができるほか、3通りの定常電流を表現することができる。なお、認識用端子313,314の個数は3個以上であってもよい。認識用端子313,314の個数をnとすると、全ての認識用端子313,314がフロート状態であるときに無負荷状態であると認識されるとしても、2のn乗から1を減じた個数の定常電流を表現することができる。または、複数個の認識用端子313,314のうちの1個(例えば図1での下側の認識用端子314)を無負荷状態の検出専用としてもよい。この場合、光源装置2は、光源20の定格電流に関わらず、上記1個の認識用端子314に接触導通する通知用端子323を有する。上記のように認識用端子313,314を用いて無負荷状態を検出する場合、無負荷状態を検出する回路を別途に設ける場合に比べて回路の簡略化が可能となる。
さらに、駆動回路13が、バックコンバータ12の出力電圧を検出するとともに所定の正常範囲と比較し、バックコンバータ12の出力電圧が正常範囲内にないときにスイッチング素子Q2の駆動を停止させてもよい。この場合において、正常範囲の上限値や下限値は、光源装置2の定常電流に応じて異なっていてもよい。
なお、回路構成は図1に限られず、例えば、図4に示すような回路構成としてもよい。図4の例では、第2スイッチング素子Q2はブーストコンバータ11の高電位側の出力端に接続されており、第2スイッチング素子Q2のソース電位がグランドではなくなっている。このため、第2スイッチング素子Q2のゲートソース間電圧を適切な電圧とするための周知のハイサイドドライバ16が、駆動回路13と第2スイッチング素子Q2との間に設けられている。また、バックコンバータ12において、第2インダクタL2が、第2ダイオードD2のカソード(つまり高電位側)に接続されている。つまり、バックコンバータ12の低電位側の出力端、及び、低電位側の給電端子312の電位がほぼグランドとなっている。また、図1の例ではバックコンバータ12の出力端に設けられていた抵抗R9,R10が削除されている。さらに、トランジスタTr1,Tr2及びトランジスタTr1,Tr2のベースに接続されていた抵抗R3,R4が削除され、各認識用端子313,314はそれぞれ制御回路14の1個ずつの入力端子141,142に直接に電気的に接続されている。図4の例では、光源装置2を介して認識用端子313,314に電気的に接続される給電端子312の電位がグランドとされていることで、図1の例に比べ、抵抗R9,R10の削除など回路構成の簡略化が可能となっている。
点灯装置1と1個の光源装置2とで構成される照明装置は、例えば図5に示すような外観となる。図5の例では、点灯装置1と光源装置2とがケーブル5を介して互いに電気的に接続されている。コネクタ3は、ケーブル5において点灯装置1側の端に設けられてもよいし、ケーブル5において光源装置2側の端に設けられてもよいし、ケーブル5の中央部に設けられてもよい。ただし、コネクタ3よりも点灯装置1側のケーブル5には、認識用端子313,314の数に送電用の2本を加えた本数(図1の例では4本)の電線(図示せず)を設ける必要がある。これに対し、全ての通知用端子323と1個の受電端子322とは全て同電位であるから共通の1本の電線に接続されてよいことにより、コネクタ3よりも光源装置2側ではケーブル5が有するべき電線(図示せず)は2本で済む。従って、コネクタ3はケーブル5において点灯装置1側の端に設けられること(言い換えれば、ケーブル5は光源装置2側に設けられること)が望ましい。
1 点灯装置
2 光源装置
10 電源回路
14 制御回路
311,312 給電端子
313,314 認識用端子
321,322 受電端子
323 通知用端子

Claims (4)

  1. 光源装置が有する光源に対して電気的に接続される一対の給電端子と、直流電力を前記給電端子に出力するように構成された電源回路と、前記電源回路を制御する制御回路と、前記光源装置が前記光源の定格電流に応じて有する通知用端子に電気的に接続される少なくとも1個の認識用端子とを備え、
    前記制御回路は、いずれの前記認識用端子がフロート状態であるかを検出することで前記光源の定格電流を認識し、認識された定格電流に応じた電流を前記給電端子に出力するように前記電源回路を制御することを特徴とする点灯装置。
  2. 前記認識用端子は複数個設けられていることを特徴とする請求項1記載の点灯装置。
  3. 前記給電端子の一方がグランドに接続されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の点灯装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の点灯装置と、前記点灯装置に対して択一的に接続可能な複数種類の光源装置とを備え、
    前記光源装置は、前記給電端子に一対一に電気的に接続される受電端子と、前記受電端子間に電気的に接続された光源と、一方の前記受電端子に電気的に接続された少なくとも1個の通知用端子とを備え、
    前記通知用端子が電気的に接続される前記認識用端子は、前記光源の定格電流に応じて異なっていることを特徴とする照明システム。
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