JP2016081812A - 調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチングロスを低減した小型の調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器を提供する。
【解決手段】光源ユニット３は、発光ダイオード３１１〜３１７と、発光ダイオード３１１〜３１７に流れる電流を一定に制御する定電流回路３２とを備える。直流電源ユニット１は、光源ユニット３に直接印加して発光ダイオード３１１〜３１７を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力する。調光制御ユニット２は、直流電源ユニット１と光源ユニット３との間に電気的に接続されたＭＯＳＦＥＴ２１と、ＭＯＳＦＥＴ２１のオン／オフを制御する制御回路２４とを備える。制御回路２４は、設定された調光レベルに応じたデューティ比でＭＯＳＦＥＴ２１をスイッチングすることによって、直流電源ユニット１から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して光源ユニット３に出力させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器に関し、より詳細には、半導体発光素子を調光点灯するための調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器に関する。

従来、交流電源を整流、平滑して一定の直流電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力を降圧して半導体発光素子に供給する降圧チョッパ回路とを備えた点灯装置があった（例えば特許文献１参照）。

この点灯装置では、降圧チョッパ回路が備えるスイッチング素子のオン時間幅を調光制御回路が制御することによって、半導体発光素子を調光制御している。

特開２０１２−２２６９２４号公報

特許文献１に記載された点灯装置では、昇圧チョッパ回路が、交流電源から入力される交流電圧を整流、平滑して、半導体発光素子に印加する電圧よりも高い一定電圧まで昇圧している。そして、降圧チョッパ回路が、昇圧チョッパ回路の出力電圧を、半導体発光素子に対応した電圧まで降圧して、半導体発光素子に供給している。そのため、特許文献１に記載された点灯装置では、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路の両方でスイッチングロスが発生するという問題があった。また、昇圧チョッパ回路によって、半導体発光素子に印加する電圧よりも高い一定電圧まで昇圧されるから、昇圧チョッパ回路や降圧チョッパ回路に高耐圧で大型の回路部品を使用する必要があり、点灯装置が大型化するという問題もあった。

本発明は上記課題に鑑みて為され、スイッチングロスを低減した小型の調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器を提供することを目的とする。

本発明の調光制御ユニットは、スイッチング素子と、制御回路とを備える。前記スイッチング素子は、半導体発光素子を有する光源ユニットに直接印加して前記半導体発光素子を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力する直流電源と、前記光源ユニットとの間に電気的に接続される。前記制御回路は、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する。前記制御回路は、設定された調光レベルに応じたデューティ比で前記スイッチング素子をスイッチングすることによって、前記直流電源から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して前記光源ユニットに出力させるように構成される。

本発明の照明システムは、半導体発光光源を有する光源ユニットと、前記光源ユニットを調光制御する上記の調光制御ユニットと、を備えたことを特徴とする。

本発明の設備機器は、半導体発光光源を有する光源ユニットと、前記光源ユニットを調光制御する上記の調光制御ユニットと、前記光源ユニット及び前記調光制御ユニットを保持する設備機器本体と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、スイッチングロスを低減した小型の調光制御ユニット、及びそれを用いた照明システム並びに設備機器を提供することができる。

実施形態の照明システムの回路図である。 実施形態の調光制御ユニットの外観斜視図である。 調光制御ユニットを備えていない照明システムの概略構成図である。 実施形態の照明システムの概略構成図である。 実施形態の照明システムの他の構成を示す回路図である。 実施形態の照明システムが適用された冷蔵ショーケースの外観斜視図である。 実施形態の照明システムが適用された自動販売機の外観斜視図である。

以下、本発明に係る調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に説明する構成は本発明の一例に過ぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

図１は照明システムの回路図であり、本実施形態の照明システムは、直流電源ユニット１と、調光制御ユニット２と、光源ユニット３と、調光信号出力回路４とを備えている。

直流電源ユニット１は、商用交流電源（例えばＡＣ１００〜２４２Ｖ）のような交流電源１００から入力される交流電圧を、一定の直流電圧に変換して出力する。直流電源ユニット１は一般的なスイッチング電源からなる。直流電源ユニット１は、光源ユニット３に直接印加して、光源ユニット３を点灯可能な電圧値（例えばＤＣ２４Ｖ）を出力する。

光源ユニット３は、半導体発光素子である７個の発光ダイオード３１１〜３１７と、発光ダイオード３１１〜３１７に流れる電流を一定に制御する定電流回路３２と、逆流防止用のダイオード３３とを備える。定電流回路３２は、トランジスタ３２１，３２２と、抵抗器３２３〜３２６とを備える。なお、光源ユニット３は、半導体発光素子として発光ダイオードを備えているが、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）素子などでもよい。

光源ユニット３は、一対の接続端子３０１，３０２を備える。正極側の接続端子３０１にはダイオード３３のアノードが接続される。ダイオード３３のカソードには抵抗器３２３を介してトランジスタ３２１のコレクタが接続されている。トランジスタ３２１のエミッタは負極側の接続端子３０２に接続されている。トランジスタ３２１のコレクタは抵抗器３２４を介してトランジスタ３２２のベースに接続されており、トランジスタ３２２のエミッタはトランジスタ３２１のベースに接続されている。トランジスタ３２２のエミッタと、トランジスタ３２１のエミッタとの間には、抵抗器３２５，３２６の並列回路が接続されている。そして、ダイオード３３のカソードと、トランジスタ３２２のコレクタとの間には、電流が流れる向きがダイオード３３と同じになるように、７個の発光ダイオード３１１〜３１７が直列に接続されている。

調光制御ユニット２は、直流電源ユニット１の正極側の出力端子に接続される接続端子２１１と、直流電源ユニット１の負極側の出力端子に接続される接続端子２１２とを備える。調光制御ユニット２は、光源ユニット３の接続端子３０１に接続される正極側の接続端子２２１と、光源ユニット３の接続端子３０２に接続される負極側の接続端子２２２とを備える。調光制御ユニット２は、調光信号出力回路４の出力端子に接続される一対の接続端子２３１，２３２を備える。ここにおいて、一対の接続端子２１１，２１２から直流電源ユニット１を接続するための第１接続部が構成され、一対の接続端子２２１，２２２から光源ユニット３を接続するための第２接続部が構成される。

接続端子２１１と接続端子２２１とは内部の配線を介して電気的に接続されている。

接続端子２２２には、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、以下、ＭＯＳＦＥＴと言う）２１のドレインが接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２１のソースは接続端子２１２に接続されており、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート−ソース間には抵抗器２３が接続されている。なお、本実施形態ではスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ２１を備えているが、スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴに限定されず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのバイポーラトランジスタでもよい。

調光制御ユニット２は、ＭＯＳＦＥＴ２１のオン／オフを制御する制御回路２４を備えている。この制御回路２４は、信号変換回路２５と、マイコン２６と、ドライブ回路２７とで構成される。

信号変換回路２５には、調光信号出力回路４から接続端子２３１，２３２を介して調光信号Ｓ１が入力される。調光信号出力回路４から出力される調光信号Ｓ１は、例えば、光源ユニット３の調光レベルに応じてデューティ比が変化するようなＰＷＭ信号である。信号変換回路２５は、例えば調光信号出力回路４から入力される調光信号Ｓ１を平滑することによって、調光信号Ｓ１をそのデューティ比（すなわち調光レベル）に応じて電圧値が例えば０〜１０Ｖの範囲で変化するような電圧信号Ｓ２に変換する。なお、調光信号出力回路４から信号変換回路２５に入力される調光信号Ｓ１は、ＰＷＭ信号に限定されず、調光レベルに応じて電圧値が変化するような電圧信号でもよい。調光信号Ｓ１が、調光レベルに応じて電圧値が変化するような電圧信号である場合、信号変換回路２５は、調光信号Ｓ１の電圧値の変動範囲を調整して、マイコン２６に出力すればよい。

マイコン２６は、ＲＯＭ（図示せず）に記憶されたプログラムを実行することによって、ＭＯＳＦＥＴ２１の制御動作を実行するマイクロコンピュータからなる。マイコン２６は、信号変換回路２５から入力される電圧信号Ｓ２の電圧値に応じて、デューティ比が変化するようなＰＷＭ信号を生成してドライブ回路２７に出力する。

ドライブ回路２７の出力端子は抵抗器２２を介してＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに接続されている。ドライブ回路２７は、マイコン２６から入力されるＰＷＭ信号の信号レベルに応じてＭＯＳＦＥＴ２１をスイッチングする。例えばＰＷＭ信号の信号レベルがハイレベルであれば、ドライブ回路２７はＭＯＳＦＥＴ２１をオン状態とし、ＰＷＭ信号の信号レベルがローレベルであれば、ドライブ回路２７はＭＯＳＦＥＴ２１をオフ状態とする。

電源回路２８は、直流電源ユニット１から入力される直流電圧の電圧値（例えばＤＣ２４Ｖ）を所定の電圧値（例えばＤＣ１２Ｖ）に変換して、信号変換回路２５とマイコン２６とドライブ回路２７とに供給する。

本実施形態の照明システムは以上のような構成を有しており、その動作について以下に説明する。まず、調光制御ユニット２が光源ユニット３を全点灯させる場合の動作について説明する。なお、全点灯とは１００％の調光レベルで点灯する状態を言う。

調光信号出力回路４が、光源ユニット３を全点灯させる調光信号Ｓ１として、デューティ比が０％のＰＷＭ信号を調光制御ユニット２に出力したとする。このとき、信号変換回路２５は、調光信号出力回路４から入力される調光信号Ｓ１を平滑することによって、調光信号Ｓ１を電圧値が０Ｖの電圧信号Ｓ２に変換してマイコン２６に出力する。

マイコン２６は、信号変換回路２５から入力される電圧信号Ｓ２の電圧値（例えば０Ｖ）をもとに、光源ユニット３の調光レベルが１００％であると判断すると、ＭＯＳＦＥＴ２１を常時オンにする駆動信号をドライブ回路２７に出力する。このとき、ドライブ回路２７は、マイコン２６から入力される駆動信号に応じて、ＭＯＳＦＥＴ２１を常時オンにする。

ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになると、直流電源ユニット１からダイオード３３と抵抗器３２４とを介してトランジスタ３２２のベースに電圧が印加され、トランジスタ３２２がオンになる。トランジスタ３２２がオンになると、発光ダイオード３１１〜３１７に電流が流れ、発光ダイオード３１１〜３１７が点灯する。発光ダイオード３１１〜３１７に電流が流れると、抵抗器３２５，３２６の両端間に電圧が発生し、この電圧がトランジスタ３２１のスレッショルド電圧を超えると、トランジスタ３２１がオンになる。トランジスタ３２１がオンになると、トランジスタ３２２のベース電圧がスレッショルド電圧を下回って、トランジスタ３２２がオフになり、発光ダイオード３１１〜３１７が消灯する。トランジスタ３２２がオフになると、トランジスタ３２１もオフになるので、再び、直流電源ユニット１からダイオード３３と抵抗器３２４とを介してトランジスタ３２２のベースに電圧が印加され、トランジスタ３２２がオンになる。以上の動作を繰り返すことによって、発光ダイオード３１１〜３１７に流れる電流が一定に制御される。ＭＯＳＦＥＴ２１が常時オンになり、発光ダイオード３１１〜３１７に一定の電流が流れることで、光源ユニット３が１００％の調光レベルで点灯（全点灯）する。

次に、調光制御ユニット２が光源ユニット３を調光制御する場合の動作について説明する。

調光信号出力回路４から調光制御ユニット２に、調光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ信号からなる調光信号Ｓ１が入力されると、信号変換回路２５は、調光信号Ｓ１をそのデューティ比に応じた電圧値の電圧信号Ｓ２に変換してマイコン２６に出力する。

マイコン２６は、信号変換回路２５から電圧信号Ｓ２が入力されると、電圧信号Ｓ２の電圧値に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号をドライブ回路２７に出力する。

ドライブ回路２７は、マイコン２６から入力されるＰＷＭ信号の信号レベルに応じて、ＭＯＳＦＥＴ２１をスイッチングする。すなわち、ドライブ回路２７は、マイコン２６から入力されるＰＷＭ信号の信号レベルがハイレベルの期間ではＭＯＳＦＥＴ２１をオン状態にし、ＰＷＭ信号の信号レベルがローレベルの期間ではＭＯＳＦＥＴ２１をオフ状態にする。ドライブ回路２７がＭＯＳＦＥＴ２１をオンにすると、直流電源ユニット１から調光制御ユニット２を介して光源ユニット３に直流電圧が印加され、発光ダイオード３１１〜３１７が点灯する。一方、ドライブ回路２７がＭＯＳＦＥＴ２１をオフにすると、光源ユニット３に電流が流れなくなって、発光ダイオード３１１〜３１７は消灯する。これにより、調光制御ユニット２から光源ユニット３に矩形波電圧が印加され、光源ユニット３が間欠的に発光する。

なお、光源ユニット３に直流電圧が印加された状態では、定電流回路３２によって、発光ダイオード３１１〜３１７に流れる電流が一定に制御されている。そして、調光制御ユニット２から光源ユニット３に矩形波電圧が印加され、光源ユニット３が間欠的に発光することによって、光源ユニット３が調光制御されている。ここにおいて、マイコン２６が生成するＰＷＭ信号の周波数は５００Ｈｚ以上とするのが好ましく、発光ダイオード３１１〜３１７が点灯する期間と、発光ダイオード３１１〜３１７が消灯する期間とが２ミリ秒以下の周期で交互に繰り返す。その結果、発光ダイオード３１１〜３１７が明滅する周期が２ミリ秒以下になるから、人の目には発光ダイオード３１１〜３１７が連続的に点灯しているように見え、光のちらつきに気付きにくくなる。

また、マイコン２６から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて、発光ダイオード３１１〜３１７が点灯する期間と、発光ダイオード３１１〜３１７が消灯する期間との割合が変化することで、光源ユニット３の調光レベルが制御される。ここで、ＭＯＳＦＥＴ２１は、直流電源ユニット１の直流電圧を光源ユニット３に供給するか否かを切り替えるスイッチとして動作しているだけなので、チョッパ回路に比べてスイッチングロスが少なくなり、効率が向上する。また、直流電源ユニット１の直流電圧は、光源ユニット３に直接印加して光源ユニット３を点灯可能な程度の電圧値（例えばＤＣ２４Ｖ）に設定されている。したがって、昇圧チョッパで昇圧した電圧を降圧チョッパで降圧して光源ユニット３に供給する場合に比べて、ＭＯＳＦＥＴ２１などの回路部品に耐電圧の低い小型の部品を使用できるから、調光制御ユニット２の小型化を図ることができる。

図２は調光制御ユニット２の外観斜視図である。調光制御ユニット２は金属製のケース２００を備えている。ケース２００の内部には、図１に示す回路を構成する回路部品が実装された回路基板２０１が収納されている。回路基板２０１には速結端子構造の端子台２１０，２２０，２３０が実装されており、端子台２１０，２２０，２３０はケース２００の外部に露出している。端子台２１０には、直流電源ユニット１からの電線を接続するための接続端子２１１，２１２が設けられている。端子台２２０には、光源ユニット３からの電線を接続するための接続端子２２１，２２２が設けられている。端子台２３０には、調光信号出力回路４からの電線を接続するための接続端子２３１，２３２が設けられている。

図３は調光制御ユニット２を備えていない照明システムの概略構成図である。この照明システムでは、直流電源ユニット１に電線７１を介して光源ユニット３が接続されており、直流電源ユニット１の出力電圧が光源ユニット３に直接印加されて、光源ユニット３が点灯するように構成されている。この照明システムは、光源ユニット３を調光する機能を備えておらず、光源ユニット３を全点灯する。

図４は本実施形態の照明システムの概略構成図であり、直流電源ユニット１と光源ユニット３との間に調光制御ユニット２が接続されている。調光制御ユニット２の端子台２２０には光源ユニット３からの電線７１が接続され、端子台２１０には直流電源ユニット１からの電線７２が接続され、端子台２３０には調光信号出力回路４からの電線７３が接続されている。したがって、図３に示すような調光制御ユニット２を持たない既設の照明システムにおいて、図４に示すように調光制御ユニット２を追加してユニット間を配線することで、光源ユニット３を調光可能な照明システムを実現することができる。

ところで、本実施形態の調光制御ユニット２では、マイコン２６が、調光信号出力回路４から入力される調光信号Ｓ１のデューティ比に応じて、光源ユニット３の調光レベルを連続的に変化させているが、光源ユニット３の調光レベルを段階的に変化させてもよい。

例えば、調光制御ユニット２が、光源ユニット３の調光レベルを３段階（例えば１００％、７０％、５０％の３段階）に制御する場合の制御方法について説明する。なお、段調光する場合の調光段数や調光レベルは一例であり、適宜変更が可能である。

調光信号出力回路４には、調光レベルの候補値が複数設定されている。調光信号出力回路４は、例えばユーザの操作入力に応じて、複数の候補値の中から何れかの候補値（調光レベル）を選択し、選択した候補値（調光レベル）に応じたデューティ比のＰＷＭ信号からなる調光信号Ｓ１を出力する。

信号変換回路２５には、調光信号出力回路４から接続端子２３１，２３２を介して調光信号Ｓ１が入力される。調光信号変換回路２５は、ＰＷＭ信号からなる調光信号Ｓ１を平滑することによって、調光信号Ｓ１のデューティ比に応じた電圧値の電圧信号Ｓ２を発生し、この電圧信号Ｓ２をマイコン２６に出力する。

マイコン２６は、信号変換回路２５から入力される電圧信号Ｓ２と、予め設定した閾値Ｌ１，Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）との高低を比較する。ここで、閾値Ｌ１は、調光信号Ｓ１のデューティ比が１５％の場合に信号変換回路２５から出力される電圧信号Ｓ２の電圧値に設定される。閾値Ｌ２は、調光信号Ｓ１のデューティ比が２５％の場合に信号変換回路２５から出力される電圧信号Ｓ２の電圧値に設定されている。

電圧信号Ｓ２と閾値Ｌ１，Ｌ２との高低を比較した結果、電圧信号Ｓ２の電圧値が閾値Ｌ１以下であれば、マイコン２６は、調光信号Ｓ１のデューティ比が０％以上かつ１５％以下であると判断し、この場合は光源ユニット３の調光レベルを１００％に制御する。マイコン２６は、ＭＯＳＦＥＴ２１を常時オンにするような制御信号をドライブ回路２７に出力し、ドライブ回路２７がＭＯＳＦＥＴ２１を常時オンにすることで、光源ユニット３が１００％の調光レベルで点灯する。

電圧信号Ｓ２と閾値Ｌ１，Ｌ２との高低を比較した結果、電圧信号Ｓ２の電圧値が閾値Ｌ１よりも高く、かつ閾値Ｌ２以下であれば、マイコン２６は調光信号Ｓ１のデューティ比が１５％より大きく、かつ２５％以下であると判断する。この場合、マイコン２６は光源ユニット３の調光レベルを７０％に制御する。マイコン２６は、デューティ比が７０％のＰＷＭ信号をドライブ回路２７に出力し、ドライブ回路２７がＰＷＭ信号に応じてＭＯＳＦＥＴ２１をオン／オフさせることで、光源ユニット３にデューティ比が７０％の矩形波電圧を印加させる。これにより、光源ユニット３に電流が流れる期間が全点灯時に比べて減少し、光源ユニット３は約７０％の調光レベルで点灯する。

また、電圧信号Ｓ２と閾値Ｌ１，Ｌ２との高低を比較した結果、電圧信号Ｓ２の電圧値が閾値Ｌ２よりも高ければ、マイコン２６は、調光信号Ｓ１のデューティ比が２５％より大きいと判断し、光源ユニット３の調光レベルを５０％に制御する。マイコン２６は、デューティ比が５０％のＰＷＭ信号をドライブ回路２７に出力し、ドライブ回路２７がＰＷＭ信号に応じてＭＯＳＦＥＴ２１をオン／オフさせることで、光源ユニット３にデューティ比が５０％の矩形波電圧を印加させる。これにより、光源ユニット３は約５０％の調光レベルで点灯する。

以上のように、調光制御ユニット２は、調光信号出力回路４から入力される調光信号Ｓ１のデューティ比に応じて、光源ユニット３の調光レベルを段階的に制御している。

ところで、図１に回路図を示した調光制御ユニット２では、調光信号出力回路４から入力される調光信号Ｓ１に応じて、光源ユニット３の調光レベルを変化させているが、調光信号Ｓ１以外の方法で調光レベルを変化させてもよい。

例えば図５に示すように、調光制御ユニット２が、調光レベルを設定するためのディップスイッチ２９を備えてもよい。

ディップスイッチ２９は例えば４ビットのディップスイッチであり、各ビットの出力端子はマイコン２６のパラレル入力ポートに接続されている。ディップスイッチ２９の各ビットは調光レベルの設定値（例えばビット１が１００％、ビット２が８０％、ビット３が７０％、ビット４が５０％）に対応している。

マイコン２６は、ディップスイッチ２９の各ビットのオン／オフを監視している。何れかのビットをオン状態にすると、マイコン２６は、オン状態とされたビットに対応する調光レベルに設定されたと判断し、設定された調光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成してドライブ回路２７に出力する。そして、ドライブ回路２７が、マイコン２６から入力されたＰＷＭ信号に応じてＭＯＳＦＥＴ２１をオン／オフさせることで、ＰＷＭ信号のデューティ比に対応した矩形波電圧が光源ユニット３に印加される。これにより、光源ユニット３はディップスイッチ２９で設定された調光レベルで点灯する。

このように、ディップスイッチ２９を用いて調光レベルの設定を行っているので、信号変換回路２５が外部から入力される調光信号Ｓ１を電圧信号Ｓ２に変換してマイコン２６に出力する場合に比べて、回路の構成が簡単になる。また、信号変換回路２５による消費電力を削減することで、調光制御ユニット２による消費電力を削減できる。

なお、光源ユニット３の調光レベルを設定するためのスイッチはディップスイッチに限定されず、ロータリスイッチなどのスイッチでもよい。

以上説明したように、本実施形態の調光制御ユニット２はスイッチング素子（本実施形態ではＭＯＳＦＥＴ２１）と制御回路２４とを備える。スイッチング素子は直流電源（本実施形態では直流電源ユニット１）と光源ユニット３との間に電気的に接続される。直流電源は、半導体発光素子（本実施形態では発光ダイオード３１１〜３１７）を有する光源ユニット３に直接印加して半導体発光素子を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力する。制御回路２４はスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。制御回路２４は、設定された調光レベルに応じたデューティ比でスイッチング素子をスイッチングすることによって、直流電源から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して光源ユニット３に出力させるように構成される。

このように、制御回路２４がスイッチング素子をスイッチングすることによって、設定された調光レベルに応じたデューティ比の矩形波電圧が光源ユニット３に印加されるので、光源ユニット３を調光することができる。直流電源は、光源ユニット３に直接印加して半導体発光素子を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力している。したがって、昇圧チョッパで昇圧した電圧を降圧チョッパで降圧して光源ユニット３に供給する場合に比べて、スイッチング素子などの回路部品に耐電圧の低い小型の部品を使用できるから、調光制御ユニット２の小型化を図ることができる。しかも、スイッチング素子は、直流電源の直流電圧を光源ユニット３に供給するか否かを切り替えるスイッチとして動作しているだけなので、チョッパ回路に比べてスイッチングロスが少なくなり、効率が向上する。

本実施形態において、制御回路２４は、デューティ比を変化させることによって、光源ユニット３を調光制御するように構成されてもよい。

制御回路２４は、デューティ比を変化させることで光源ユニット３を調光しているから、光源ユニット３の調光レベルを変化させることができ、使い勝手が向上する。

本実施形態において、制御回路２４は、デューティ比を複数の候補値のうちの何れかに設定し、設定したデューティ比でスイッチング素子（本実施形態ではＭＯＳＦＥＴ２１）をスイッチングすることによって、光源ユニット３の光出力を段階的に変化させてもよい。

制御回路２４が、複数の候補値のうちの何れかにデューティ比を設定することで、光源ユニット３に電流が流れる期間が段階的に変化するから、光源ユニット３の光出力を段階的に変化させることができる。

本実施形態において、制御回路２４は、デューティ比を連続的に変化させることによって、光源ユニット３の光出力を連続的に変化させるように構成されてもよい。

制御回路２４がデューティ比を連続的に変化させることによって、光源ユニット３の光出力が連続的に変化させられるから、光源ユニット３の光出力を所望の光出力に調整することができる。

本実施形態において、制御回路２４は、矩形波電圧の周波数が５００Ｈｚ以上となるように、スイッチング素子（本実施形態ではＭＯＳＦＥＴ２１）をスイッチングしてもよい。

光源ユニット３に印加される矩形波電圧の周波数は５００Ｈｚ以上であるから、光源ユニット３が２ミリ秒以下の周期で明滅することになる。よって、人の目には半導体発光素子が連続的に点灯しているように見え、光のちらつきに気付きにくくなる。

本実施形態の調光制御ユニット２は、直流電源（本実施形態では直流電源ユニット１）が接続される第１接続部（本実施形態では接続端子２１１，２１２）と、光源ユニット３が接続される第２接続部（本実施形態では接続端子２２１，２２２）とを備えてもよい。調光制御ユニット２は、直流電源から第１接続部を介して入力された直流電圧を、スイッチング素子（本実施形態ではＭＯＳＦＥＴ２１）でスイッチングして得られた矩形波電圧が、第２接続部から光源ユニット３に出力されるように構成される。

直流電源と光源ユニット３が電線を介して接続された既設の照明システムにおいて、直流電源からの電線を第１接続部に接続し、光源ユニット３からの電線を第２接続部に接続することで、光源ユニット３を調光する照明システムを容易に構築することができる。

また、本実施形態の照明システムは、半導体発光光源（本実施形態では発光ダイオード３１１〜３１７）を有する光源ユニット３と、光源ユニット３を調光制御する調光制御ユニット２とを備えたことを特徴とする。

これにより、スイッチングロスを低減した小型の調光制御ユニット２を備えた照明システムを実現できる。

上記の実施形態で説明した照明システムは空間照明用の照明器具に適用できるのはもちろんのこと、照明用の光源ユニットを備えた設備機器にも適用が可能である。このような設備機器としては、商品を照明するための光源ユニットを備えた冷蔵ショーケースや、商品又は商品見本を照明するための光源ユニットを備えた自動販売機などがある。

図６は本実施形態の照明システムが適用された冷蔵ショーケース５の外観斜視図である。冷蔵ショーケース５は、例えばコンビニエンスストアのような小売店舗に設置され、商品を冷却又は加熱しながら陳列販売するために用いられる。冷蔵ショーケース５の本体５０は前面が開口した陳列室５１を備えている。陳列室５１には、商品を陳列するための陳列棚５２が複数段（図示例では３段）設けられている。本体５０には、陳列室５１の天井部分に光源ユニット３が設置されており、本体５０には直流電源ユニット１と調光制御ユニット２とが取り付けられている。光源ユニット３は調光制御ユニット２によって調光制御され、光源ユニット３の発光で陳列棚５２に陳列された商品が照明される。

図７は本実施形態の照明システムが適用された自動販売機６の外観斜視図である。自動販売機６の本体６０の内部には商品見本６２を展示するための展示室６１が設けられ、本体６０前面に設けられた透明な窓部６３を通して展示室６１の内部を視認できるようになっている。そして、本体６０の内部には、例えば展示室６１の上側に光源ユニット３が配置されている。また、本体６０の内部には直流電源ユニット１と調光制御ユニット２とが配置されている。光源ユニット３は調光制御ユニット２によって調光制御され、光源ユニット３の発光で展示室６１に置かれた商品見本６２が照明されるようになっている。

近年の省エネ意識の高まりにより、夏期及び冬期のような電力需要が増加する季節や、昼間など自然光が存在する時間帯において、設備機器の消費電力を抑制するために、光源ユニット３の消費電力を抑制したいという要望がある。本実施形態の設備機器は調光制御ユニット２を備えており、調光制御ユニット２が光源ユニット３が調光点灯することで、商品又は商品見本などの対象物を照明しながら光源ユニット３の消費電力を抑制することができる。

上述のように本実施形態の設備機器は、光源ユニット３と、調光制御ユニット２と、設備機器本体（本体５０，６０）とを備えることを特徴とする。光源ユニット３は、半導体発光光源（本実施形態では発光ダイオード３１１〜３１７）を有する。調光制御ユニット２は光源ユニット３を調光制御する。設備機器本体は光源ユニット３及び調光制御ユニット２を保持する。

これにより、スイッチングロスを低減した小型の調光制御ユニット２を備えた設備機器を実現でき、光源ユニット３を調光することで、設備機器の消費電力を抑制することができる。

１ 直流電源ユニット（直流電源）
２ 調光制御ユニット
３ 光源ユニット
５ 冷蔵ショーケース（設備機器）
６ 自動販売機（設備機器）
２１ ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
２４ 制御回路
２５ 信号変換回路
２６ マイコン
２７ ドライブ回路
２８ ディップスイッチ
３２ 定電流回路
５０，６０ 本体（設備機器本体）
２１１，２１２ 接続端子（第１接続部）
２２１，２２２ 接続端子（第２接続部）
３１１〜３１７ 発光ダイオード（半導体発光素子）

Claims (8)

1. 半導体発光素子を有する光源ユニットに直接印加して前記半導体発光素子を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力する直流電源と前記光源ユニットとの間に電気的に接続されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、設定された調光レベルに応じたデューティ比で前記スイッチング素子をスイッチングすることによって、前記直流電源から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して前記光源ユニットに出力させるように構成されたことを特徴とする調光制御ユニット。
2. 前記制御回路は、前記デューティ比を変化させることによって、前記光源ユニットを調光制御するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の調光制御ユニット。
3. 前記制御回路は、前記デューティ比を複数の候補値のうちの何れかに設定し、設定した前記デューティ比で前記スイッチング素子をスイッチングすることによって、前記光源ユニットの光出力を段階的に変化させるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の調光制御ユニット。
4. 前記制御回路は、前記デューティ比を連続的に変化させることによって、前記光源ユニットの光出力を連続的に変化させるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の調光制御ユニット。
5. 前記制御回路は、前記矩形波電圧の周波数が５００Ｈｚ以上となるように、前記スイッチング素子をスイッチングするように構成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の調光制御ユニット。
6. 前記直流電源が接続される第１接続部と、
   前記光源ユニットが接続される第２接続部とを備え、
   前記直流電源から前記第１接続部を介して入力された直流電圧を、前記スイッチング素子でスイッチングして得られた前記矩形波電圧が、前記第２接続部から前記光源ユニットに出力されるように構成されたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の調光制御ユニット。
7. 半導体発光光源を有する光源ユニットと、
   前記光源ユニットを調光制御する請求項１〜６の何れか１項に記載の調光制御ユニットと、を備えたことを特徴とする照明システム。
8. 半導体発光光源を有する光源ユニットと、
   前記光源ユニットを調光制御する請求項１〜６の何れか１項に記載の調光制御ユニットと、
   前記光源ユニット及び前記調光制御ユニットを保持する設備機器本体と、を備えたことを特徴とする設備機器。

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