JP2018073740A - Lighting unit and lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源部へ電力を供給する点灯ユニットと、その点灯ユニットを備えた照明器具に関する。 The present invention relates to a lighting unit that supplies power to a light source unit and a lighting fixture including the lighting unit.
特許文献1には、LEDなどの光源を有する光源モジュールに直流電力を供給して光源を点灯させる点灯装置が開示されている。
光源だけでなく外部ユニットを点灯装置に接続することがある。外部ユニットの制御に必要な電力は点灯装置から供給する。この場合、点灯装置の制御電圧を提供するために点灯装置の中に設けられた制御電源回路から外部ユニットに電力供給することが考えられる。制御電源回路により、点灯装置の制御電圧を供給し、さらに外部ユニットへの電力を供給するためには、制御電源回路の出力を高めなければならない。制御電源回路の出力を高めるためには、制御電源回路のサイズとコストの上昇が伴ってしまう。 In some cases, not only the light source but also an external unit is connected to the lighting device. Electric power necessary for controlling the external unit is supplied from the lighting device. In this case, it is conceivable to supply power to the external unit from a control power supply circuit provided in the lighting device in order to provide a control voltage of the lighting device. In order to supply the control voltage of the lighting device and further supply power to the external unit by the control power supply circuit, the output of the control power supply circuit must be increased. In order to increase the output of the control power supply circuit, the size and cost of the control power supply circuit increase.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、制御電源回路の出力を高めることなく、外部ユニットに電力を供給できる点灯ユニットと照明器具を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a lighting unit and a lighting fixture that can supply power to an external unit without increasing the output of a control power supply circuit.
本願の発明に係る点灯ユニットは、点灯回路と、該点灯回路の出力と接続された第1端子部と、該点灯回路の出力と接続された第2端子部と、該第2端子部に接続された外部ユニットと、を備えたことを特徴とする。 The lighting unit according to the invention of the present application is connected to the lighting circuit, the first terminal connected to the output of the lighting circuit, the second terminal connected to the output of the lighting circuit, and the second terminal. And an external unit.
本発明によれば、点灯回路の出力電圧を利用して外部ユニットに電力供給するので、制御電源回路の出力を高めることなく、外部ユニットに電力を供給できる。 According to the present invention, power is supplied to the external unit using the output voltage of the lighting circuit, so that power can be supplied to the external unit without increasing the output of the control power supply circuit.
本発明の実施の形態に係る点灯ユニットと照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。 A lighting unit and a lighting fixture according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態に係る照明器具1の回路図である。この照明器具1は、点灯装置10、光源部11及び外部ユニット50を備えている。点灯装置10には、第1端子部40と第2端子部42が設けられている。光源部11は、第1端子部40に接続され点灯装置10から電流供給を受けて発光する。光源部11は例えば複数直列に接続されたLEDで構成されたLEDモジュールである。外部ユニット50は、第2端子部42に接続され、使用者の音声による点灯装置10の制御を可能とする音声入出力装置である。図1に示される照明器具1から光源部11を除いたものを点灯ユニットという。
Embodiment.
FIG. 1 is a circuit diagram of a
点灯装置10について説明する。点灯装置10は力率改善回路12を備えている。力率改善回路12は、商用交流電源ACを整流する整流器DBと、整流された脈流電圧をコンデンサC1に所定の直流高電圧に充電する昇圧チョッパ回路とを備えている。昇圧チョッパ回路は、一端が整流器DBの高電位側と接続されたコイルL1、コイルL1の他端と接続されたスイッチング素子Q1、コイルL1の他端とスイッチング素子Q1のドレイン側との接続点にアノードが接続されたダイオードD1で構成されている。スイッチング素子Q1は例えば、ドレイン、ソースおよびゲートを備えたMOSFETである。
The
スイッチング素子Q1がOFFのときにダイオードD1を介して昇圧チョッパ回路に電流が流れ、この時に、スイッチング素子Q1がONのときにコイルL1に蓄積されたエネルギーが更に放出され、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1はダイオードD1のカソードに正極が接続され、整流器DBの低電圧側に負極が接続される。コンデンサC1は例えば電解コンデンサである。コンデンサC1の両端電圧は、直列に接続され、力率改善回路12の出力電圧検出に用いられる抵抗素子R1、R2により分圧され、FB部16に入力される。FB部16は、この分圧電圧が一定になるように、スイッチング素子Q1を制御するためのスイッチング信号を出力する。このスイッチング信号は制御回路部14を介してスイッチング素子Q1のゲートに印加される。昇圧チョッパ回路は、出力電圧が定電圧になるよう制御される。
When the switching element Q1 is OFF, a current flows to the boost chopper circuit via the diode D1, and at this time, when the switching element Q1 is ON, the energy accumulated in the coil L1 is further released and the capacitor C1 is charged. . The capacitor C1 has a positive electrode connected to the cathode of the diode D1, and a negative electrode connected to the low voltage side of the rectifier DB. The capacitor C1 is an electrolytic capacitor, for example. The voltage across the capacitor C1 is connected in series, is divided by the resistance elements R1 and R2 used for output voltage detection of the power
FB部16の動作電圧は、スイッチング素子Q1の駆動に要する電圧に足りないので、FB部16の動作電圧をそのままスイッチング素子Q1に印加することはできない。そこで、FB部16から出力されたスイッチング信号の信号レベルを制御回路部14にて高めた後に、スイッチング素子Q1に信号を供給し、安定なスイッチングを行っている。 Since the operating voltage of the FB section 16 is insufficient to drive the switching element Q1, the operating voltage of the FB section 16 cannot be applied to the switching element Q1 as it is. Therefore, after the signal level of the switching signal output from the FB unit 16 is increased by the control circuit unit 14, a signal is supplied to the switching element Q1 to perform stable switching.
力率改善回路12には点灯回路18が接続されている。点灯回路18はバックコンバータ回路である。この点灯回路18は、スイッチング素子Q2と、ダイオードD2と、コイルL2と、コンデンサC2と、抵抗素子R3を備えている。スイッチング素子Q2は例えばMOSFETである。スイッチング素子Q2とダイオードD2からなる直列回路が力率改善回路12のコンデンサC1と並列に接続されている。スイッチング素子Q2のドレインがコンデンサC1の正極と接続し、ソースがダイオードD2のカソードに接続される。
A
コイルL2、コンデンサC2及び抵抗素子R3がこの順に接続して直列回路を形成している。この直列回路はダイオードD2に並列に接続している。コンデンサC1に充電された直流高電圧は、スイッチング素子Q2、コイルL2及びダイオードD2を備えるバックコンバータ回路を介して、コンデンサC2で平滑され、第1端子部40に供給される。第1端子部40は、点灯回路18の出力と接続されている。第1端子部40に供給された電圧は、第1端子部40に接続された光源部11に供給されLEDが点灯する。
The coil L2, the capacitor C2, and the resistance element R3 are connected in this order to form a series circuit. This series circuit is connected in parallel to the diode D2. The DC high voltage charged in the capacitor C1 is smoothed by the capacitor C2 and supplied to the
点灯装置10は、光源部11を定電流制御で点灯させる。マイコン24は出力電流の目標値を出力し、調光指令部26を介して、FB部28に入力される。LEDに流れる電流を抵抗素子R3にて電圧に変換し、FB部28に入力する。FB部28は調光指令部26を介して入力された出力電流目標値と、抵抗素子R3の電圧を比較し、抵抗素子R3の電圧が出力電流目標値と等しくなるようにスイッチング素子Q2を制御するためのスイッチング信号を出力する。このスイッチング信号は、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子Q1と同様、制御回路部22にて信号レベルを高めた後に、スイッチング素子Q2に供給される。スイッチング素子Q2は、点灯回路18の出力電流が定電流になるように制御される。
The
制御電源回路20は、高圧ライン13を介してコンデンサC1の陽極に接続されるとともに、制御電圧ライン15に接続される。制御電源回路20はコンデンサC1に蓄えられた電荷をもとにIC群に電圧を提供する。具体的には、制御電源回路20は、例えばFB部16、28、マイコン24、I/F回路30及び制御回路部14、22の制御電圧を供給する。制御電源回路20は、例えば、コンデンサC1からの電荷をもとに制御電圧ライン15とGNDライン17を接続するコンデンサに電荷を蓄積して、15V程度の電圧をつくりだす。コンデンサC1の電荷を元に別の方法で電圧を生じさせてもよい。また、制御電圧ライン15の15V程度の電圧を降圧して、5V程度の電圧を生じさせて、例えば、15V程度の電圧は制御回路部14に供給し、マイコン24には5V程度の電圧を供給する形態としてもよい。
The control power supply circuit 20 is connected to the anode of the capacitor C <b> 1 through the
デジタル電源用制御装置として提供されるマイコンは既に各種のものが公知であるため、それらの公知のマイコンをマイコン24に適宜に使用することができる。また、マイコン24をDSP(Digital Signal Processor)等の演算装置で構成することもできる。マイコン24の電源は制御電源回路20より入力される。
Since various types of microcomputers provided as digital power supply control devices are already known, these known microcomputers can be appropriately used for the
マイコン24は、例えば、内部バスを介して互いに接続された2つの制御回路、記憶部、A/D変換回路、および処理装置等を備えている。2つの制御回路は、スイッチング素子Q1、Q2それぞれをスイッチングするPWM信号を出力する。記憶部は、例えば不揮発性メモリなどからなり、処理装置で実行すべき演算プログラムおよび演算に用いられる各種データを記憶している。記憶部に対しては外部からデータの書き込みおよび読み出しが行われるようになっている。処理装置は、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング制御におけるオン時間などを算出する。
The
第1ダイオードD3は、第1アノードaと第1カソードbを有している。第1アノードaは点灯回路18の出力に接続され、第1カソードbは第2端子部42に接続されている。第1ダイオードD3を介して点灯回路18の出力と第2端子部42が接続されている。
The first diode D3 has a first anode a and a first cathode b. The first anode a is connected to the output of the
第2ダイオードD4は、第2アノードcと第2カソードdを有している。第2アノードcは制御電源回路20に接続され、第2カソードdは第2端子部42と第1カソードbに接続されている。第2ダイオードD4は制御電圧ライン15に設けられている。第2アノードcと制御電源回路20の間の制御電圧ライン15に、例えばマイコン24、FB部28及びI/F回路30などが接続され、これらが制御電源回路20から電圧供給を受ける。
The second diode D4 has a second anode c and a second cathode d. The second anode c is connected to the control power circuit 20, and the second cathode d is connected to the
第2端子部42には外部ユニット50が接続されている。外部ユニット50は音声入出力装置である。外部ユニット50は、降圧回路50a、電源50b、音声変換部50c、制御部50d、通信部50e及びスピーカー50fを備えている。降圧回路50aは、第2端子部42の電圧を降圧して予め定められた電圧を生成する回路である。電源50bは降圧回路50aで生成された電圧を供給する電源である。音声変換部50cは音声信号をデジタル信号に変換したり、デジタル信号を音声信号に変換したりする部分である。
An
制御部50dはスピーカー50fの制御に用いられる。通信部50eは、外部ユニット50が外部の通信機器と無線通信する際に用いられる部分である。例えば、携帯端末でダウンロードした音楽の音声データを通信部50eに送信し、当該音声データを音声変換部50cでアナログ信号に変換して制御部50dに送ることで、スピーカー50fから音を出すことができる。
The control unit 50d is used to control the
第2端子部42は、外部ユニット50を点灯装置10に対して着脱できるコネクタで構成することが好ましい。第2端子部42を介して音声変換部50cとI/F回路30が接続されている。これにより、音声変換部50cで音声をデジタル変換して得た信号をI/F回路30を介してマイコン24に伝送することができる。
The
使用者が外部ユニット50のスピーカー50fに「消灯」などの音声を入力させると、その音声は制御部50dを介し、音声変換部50cにてアナログ信号からデジタル信号へ変換される。変換されたデジタル信号はI/F回路30を介して、マイコン24に入力される。マイコン24は、受けたデジタル信号が「消灯」であるか「点灯」であるかを予め記憶されたテーブルから判定し、消灯命令であることを判定し、制御回路部22に信号を送り光源部11を消灯させる。
When the user inputs a sound such as “lights off” to the
マイコン24が消灯処理を実行すると、マイコン24はI/F回路30を介して外部ユニット50に信号を送り、スピーカー50fから消灯した旨を音声にて報知する。他にも必要に応じて、スピーカー50fから音声を出すことができる。
When the
本発明の実施の形態に係る照明器具1の動作を説明する。まず、光源部11が発光している状態である点灯時における動作を説明する。点灯時は、点灯回路18の出力が100〜200V程度となるのに対し、制御電圧ライン15は15V程度である。そのため、第1ダイオードD3が順バイアスされて、点灯回路18の出力から第1ダイオードD3を介して第2端子部42に100〜200V程度の電圧が供給される。外部ユニット50の降圧回路50aは第2端子部42の電圧を降圧して例えば5Vの電源50bとする。電源50bから外部ユニット50内の各部分に電圧供給することで外部ユニット50が動作する。
Operation | movement of the
点灯時においては、第2ダイオードD4は逆バイアスされるので、制御電源回路20から第2端子部42に電圧供給されない。したがって、制御電源回路20は、例えばマイコン24などの点灯回路18の制御に用いる制御回路だけに電圧供給する。
At the time of lighting, since the second diode D4 is reverse-biased, no voltage is supplied from the control power supply circuit 20 to the second terminal unit. Therefore, the control power supply circuit 20 supplies a voltage only to the control circuit used for controlling the
一方、光源部11が発光していない状態である消灯時においては、点灯回路18の出力電圧は0になる。そのため、点灯回路18から第2端子部42に電圧供給できない。消灯時には点灯時と同様に、点灯装置10へのAC電圧の入力が継続されるので、制御電源回路20により制御電圧ライン15は15V程度とされる。そのため、第2ダイオードD4が順バイアスされて、制御電源回路20から第2ダイオードD4を介して第2端子部42に電圧供給される。外部ユニット50の降圧回路50aは第2端子部42の電圧を降圧して例えば5Vの電源50bとする。電源50bから外部ユニット50内の各部分に電圧供給することで外部ユニット50が動作する。
On the other hand, when the
消灯時においては、第1ダイオードD3は逆バイアスされるので、点灯回路18の出力から第2端子部42に電圧供給されない。消灯時における制御電源回路20は、例えばマイコン24などの制御回路だけではなく、第2端子部42にも電圧供給する。しかしながら、消灯時においてはマイコン24、FB部16、28およびI/F回路30などの制御回路による消費電力が点灯時よりも低下するので、制御電源回路20の電力供給能力に余裕が生まれる。この制御電源回路20の電力供給能力に生じた余裕を、第2端子部42に割り当てる。また、消灯時には音声入出力装置である外部ユニット50の使用はないものと考えられるので、消灯時におけるスピーカー50fの消費電力は小さいと思われる。
When the light is extinguished, the first diode D3 is reverse-biased, so that no voltage is supplied from the output of the
このように、マイコン24などの制御回路の消費電力が大きい「点灯時」においては点灯回路18の出力から第2端子部42に電力供給することで制御電源回路20から第2端子部42に電力供給しないようにする。他方、マイコン24などの制御回路の消費電力が小さい「消灯時」においては制御電源回路20から制御回路と第2端子部42に電力供給する。これにより、制御電源回路20の出力を高めることなく、外部ユニット50に電力供給できる。
As described above, when the power consumption of the control circuit such as the
また、第1ダイオードD3と第2ダイオードD4を設けることで、点灯時には点灯回路18の出力から外部ユニット50に電圧供給し、消灯時には制御電源回路20から外部ユニット50に電圧供給することができる。つまり第1ダイオードD3と第2ダイオードD4によって、点灯回路18の出力から外部ユニット50に電圧供給するか、制御電源回路20から外部ユニット50に電圧供給するかを自動で切り替えることができる。このような自動切換え機能は、ダイオード以外の手段で実現してもよい。
Further, by providing the first diode D3 and the second diode D4, a voltage can be supplied from the output of the
本発明の実施の形態に係る重要な特徴の1つは、点灯回路18の出力電圧を外部ユニット50に供給することである。本発明の実施の形態に係る点灯ユニットと照明器具1は、その特徴を失わない範囲で様々な変形が可能である。例えば、点灯回路18の出力電圧だけで外部ユニット50に電力供給してもよい。その場合、制御電源回路20を第2端子部32に接続する必要はなくなるが、光源部11がオフの場合には点灯回路18から外部ユニット50に電力供給できない。
One of the important features according to the embodiment of the present invention is that the output voltage of the
外部ユニット50を音声入出力装置とすると、リモコンを使わずに光源部11の点灯、調光及び消灯が可能となり、しかも通信部50eに送信された携帯端末などからの音声データをスピーカー50fから出力することができるので便利である。実施の形態では外部ユニット50として音声入出力装置を採用したが、外部ユニットとしてあらゆるユニットを採用することができる。例えば外部ユニット50として無線ユニットを設けてもよい。実施の形態では点灯装置10を2コンバータで構成したが、1つのコンバータで点灯装置2を構成してもよい。例えば、バックブーストコンバータ又はSEPIC(Single Ended Primary Inductor Converter)を用いて1つのコンバータで力率改善制御と光源電流制御を両立することで部品点数を削減してもよい。
When the
制御電源回路20からの電圧供給対象は、点灯回路18の制御に用いる制御回路であればよく、マイコン24等に限定されない。制御電源回路20は、点灯回路18の入力電圧から、点灯時と消灯時に制御回路に電圧供給するとともに、消灯時には第2端子部42に電圧供給するものである。
The voltage supply target from the control power supply circuit 20 may be a control circuit used for controlling the
1 照明器具、 10 点灯装置、 11 光源部、 20 制御電源回路、 40 第1端子部、 42 第2端子部、 50 外部ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記点灯回路の出力と接続された第1端子部と、
前記点灯回路の出力と接続された第2端子部と、
前記第2端子部に接続された外部ユニットと、を備えたことを特徴とする点灯ユニット。 A lighting circuit;
A first terminal connected to the output of the lighting circuit;
A second terminal connected to the output of the lighting circuit;
And an external unit connected to the second terminal portion.
前記点灯回路の入力電圧から、前記制御回路に電圧供給するとともに、前記第2端子部に電圧供給する制御電源回路と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の点灯ユニット。 A control circuit used to control the lighting circuit;
2. The lighting unit according to claim 1, further comprising: a control power supply circuit that supplies voltage to the control circuit from the input voltage of the lighting circuit and supplies voltage to the second terminal unit.
第2アノードと第2カソードを有し、前記第2アノードが前記制御電源回路に接続され、前記第2カソードが前記第2端子部と前記第1カソードに接続された第2ダイオードと、を備えたことを特徴とする請求項2に記載の点灯ユニット。 A first diode having a first anode and a first cathode, wherein the first anode is connected to an output of the lighting circuit, and the first cathode is connected to the second terminal portion;
A second diode having a second anode and a second cathode, wherein the second anode is connected to the control power supply circuit, and the second cathode is connected to the second terminal portion and the first cathode. The lighting unit according to claim 2, wherein:
前記点灯回路の出力と接続された第1端子部と、
前記第1端子部に接続された光源部と、
前記点灯回路の出力と接続された第2端子部と、
前記第2端子部に接続された外部ユニットと、を備えたことを特徴とする照明器具。 A lighting circuit;
A first terminal connected to the output of the lighting circuit;
A light source unit connected to the first terminal unit;
A second terminal connected to the output of the lighting circuit;
And an external unit connected to the second terminal portion.
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