JP2018163783A - 発光モジュール、点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点灯装置から適切な電流を供給させることができる発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュール11は、直流電源が供給される高電位側および低電位側の端子15a，15bを備えるとともに、発光モジュール側インダクタ16および発光素子17を備える。発光モジュール側インダクタ16は、高電位側の端子15aに接続される。発光素子17は、低電位側の端子15bにカソード側が接続されるとともに発光モジュール側インダクタ16にアノード側が接続される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光素子を用いた発光モジュール、この発光モジュールを点灯させる点灯装置、これら発光モジュールおよび点灯装置を用いた照明装置に関する。

従来、明るさや色温度等が異なることによって適切な電流値が異なる複数種類の発光モジュールを、共通の点灯装置で点灯させるようにした照明装置がある。

この照明装置では、発光モジュール側において発光素子のカソード側に電流値設定用の検出抵抗を接続しており、点灯装置において発光モジュール側の検出抵抗によって検出される検出電圧に基づいて発光モジュールに適切な電流を供給している。

また、小形かつ安価な点灯装置を構成するために、電源変換回路として降圧チョッパ回路のみを用いた降圧チョッパ回路方式の点灯装置があるが、この場合、降圧チョッパ回路およびこの降圧チョッパ回路を制御する制御部等が直流電源の高電位側に位置することが多い。このような場合、検出抵抗は直流電源の低電位側に位置するため、直流電源の高電位側に位置する制御部では検出電圧を入力して制御することができず、発光モジュールに適切な電流を供給することができない。

特開２０１６−６６４３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、点灯装置から適切な電流を供給させることができる発光モジュール、点灯装置および照明装置を提供することである。

実施形態の発光モジュールは、直流電源が供給される高電位側および低電位側の端子を備えるとともに、発光モジュール側インダクタおよび発光素子を備える。発光モジュール側インダクタは、高電位側の端子に接続される。発光素子は、低電位側の端子にカソード側が接続されるとともに発光モジュール側インダクタにアノード側が接続される。

本発明によれば、発光モジュールに適切な電流を供給することが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の回路図である。 同上照明装置の降圧チョッパ回路での電流の波形図である。

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、照明装置10は、発光モジュール11、およびこの発光モジュール11を点灯させる点灯装置12を備えている。

そして、発光モジュール11は、点灯装置12から直流電源が供給される高電位側および低電位側の端子15a，15b、これら端子15a，15b間に接続された発光モジュール側インダクタ（第２インダクタ）16および発光素子17の直列回路を備えている。

発光モジュール側インダクタ16は、一端が高電位側の端子15aに接続され、他端が発光素子17のアノード側に接続されている。発光モジュール側インダクタ16は、点灯装置12に対して発光素子17に流す電流を設定するための所定のインダクタンス値L2に設定されている。すなわち、発光モジュール側インダクタ16は、発光素子17の明るさや色温度等に応じて異なるインダクタンス値L2に設定されている。

発光素子17は、例えばＬＥＤが用いられており、アノード側が発光モジュール側インダクタ16の他端に接続され、カソード側が低電位側の端子15bに接続されている。発光素子17は、１つでもよいし、複数の発光素子17が直列に接続あるいは直並列に接続されていてもよい。

なお、発光モジュール11は、点灯装置12に対して着脱可能とする形態でもよいし、点灯装置12に一体的に組み合わされた形態でもよい。

次に、点灯装置12は、直流電源を供給する直流電源部20、この直流電源部20からの直流電源を降圧して出力する降圧チョッパ回路21、この降圧チョッパ回路21からの直流電源を出力する高電位側および低電位側の端子22a，22b、発光モジュールに流れる電流を検出する電流検出部23、およびこの電流検出部23で検出された電流に応じて降圧チョッパ回路21を制御する制御部24を備えている。降圧チョッパ回路21の端子22a，22bに発光モジュールの端子15a，15bが接続されている。

直流電源部20は、直流電源を降圧チョッパ回路21に供給するものであって、例えば交流電源を整流、平滑した直流電源を降圧チョッパ回路21に供給する。

また、降圧チョッパ回路21は、直流電源部20の両端間に接続されたスイッチング素子25およびダイオード26の直列回路、これらスイッチング素子25とダイオード26との接続点に一端側が接続された回路側インダクタ（第１インダクタ）27、およびこの回路側インダクタ27の他端側で端子22a，22b間に並列に接続されたコンデンサ28を備えている。

スイッチング素子25は、直流電源の高電位側でスイッチングを行うもので、例えば電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が用いられている。電界効果トランジスタのドレイン電極が直流電源部20の高電位側に接続され、ソース電極がダイオード26のカソード側および回路側インダクタ27に接続され、ゲート電極が制御部24に接続されている。

ダイオード26は、アノード側が接地され、カソード側がスイッチング素子25および回路側インダクタ27に接続されている。このダイオード26は、スイッチング素子25がオフのときに、回路側インダクタ27、コンデンサ28および発光モジュール11により閉回路を形成するように構成されている。

回路側インダクタ27は、一定のインダクタンス値L1に設定されている。発光モジュール11と点灯装置12とが接続されている状態で、回路側インダクタ27と発光モジュール側インダクタ16とが直列に接続されて合成されたインダクタとなるとともに、これら回路側インダクタ27のインダクタンス値L1と発光モジュール側インダクタ16のインダクタンス値L2とでインダクタンス値Ｌが合成される。

コンデンサ28は、降圧チョッパ回路21の出力電圧を平滑する平滑コンデンサが用いられている。

また、端子22a，22bは、発光モジュールの端子15a，15bが接続される。発光モジュール11と点灯装置12とが一体形の場合には発光モジュールの端子15a，15bと共通でもよい。

また、電流検出部23は、直流電源の高電位側で発光モジュール11に流れる電流を検出するもので、スイッチング素子25およびダイオード26のカソード側と回路側インダクタ27の一端側との間に接続された検出抵抗29を有している。この検出抵抗29と回路側インダクタ27との間から検出される電流が制御部24に入力される。

また、制御部24は、例えば制御ＩＣによって構成されている。制御部24は、直流電源の高電位側に設けられ、電流検出部23で検出される検出電流に応じてスイッチング素子25のスイッチング動作をフィードバック制御する。

そして、点灯装置12の動作を説明する。

直流電源部20から降圧チョッパ回路21に直流電源を供給する。降圧チョッパ回路21では、制御部24によってスイッチング素子25のスイッチング動作を制御し、直流電源を降圧し、発光素子17に供給する。

スイッチング素子25のオン時には、直流電源部20の高電位側からの電流が、スイッチング素子25、検出抵抗29、回路側インダクタ27、発光モジュール側インダクタ16および発光素子17を通じて、直流電源部20の低電位側に流れる。このとき、発光素子17にはコンデンサ28で平滑された電流が流れ、発光素子17は一定の明るさで点灯する。

スイッチング素子25のオフ時には、回路側インダクタ27および発光モジュール側インダクタ16に蓄えられた電流が放出され、発光素子17、ダイオード26および検出抵抗29を通じて閉回路内を流れる。このとき、発光素子17にはコンデンサ28で平滑された電流が流れ、発光素子17は一定の明るさで点灯する。

そして、図２に、降圧チョッパ回路21での電流の波形図を示す。図２の横軸は時間、縦軸は電流値である。

スイッチング素子25のオン時に電流値が上昇していき、ピークでスイッチング素子25がオフして電流値が低下していく。このようなピーク電流の波形はコンデンサ28で平滑されるため、平滑された平均電流I1が発光素子17に流れる。

このピーク電流は、回路側インダクタ27のインダクタンス値L1と発光モジュール側インダクタ16のインダクタンス値L2とが合成されたインダクタンス値Ｌによって決まる。

そのため、発光モジュール11の発光素子17に流す電流を設定する場合には、発光モジュール側インダクタ16のインダクタンス値L2を変えることにより、ピーク電流が変わり、発光素子17に流れる平均電流も変わることになる。

例えば、発光モジュール11の発光素子17に流す電流を小さくする場合には、発光モジュール側インダクタ16のインダクタンス値L2を小さくすることにより、ピーク電流が小さくなり、発光素子17に流れる平均電流I2も小さくなる。

また、制御部24は、電流検出部23で検出される検出電流に基づいてスイッチング素子25のスイッチング動作をフィードバック制御する。

このとき、検出電流は、検出抵抗29の抵抗値とインダクタンス値Ｌとによって決まる。

そのため、発光モジュール側インダクタ16のインダクタンス値L2を変えることによってインダクタンス値Ｌが変わるため、検出電流も変わることになる。

例えば、発光モジュール11の発光素子17に流す電流を小さくするために、発光モジュール側インダクタ16のインダクタンス値L2を小さくすると、検出電流が大きくなり、制御部24では発光素子17に流れる電流を小さくするようにフィードバック制御する。

そして、本実施形態によれば、発光モジュール11が発光モジュール側インダクタ16を備えることにより、発光モジュール11が検出抵抗を備えていなくても、発光モジュール11に適切な電流を供給できる。

電源変換回路として降圧チョッパ回路21のみを用いた降圧チョッパ回路方式であって、直流電源の高電位側に電流検出部23および制御部24等を設けた点灯装置12の場合でも、発光モジュール側インダクタ16を備えた発光モジュール11に対して適切な電流を供給できる。

なお、点灯装置12は、直流電源の低電位側に電流検出部23および制御部24を設け、この制御部24からスイッチング素子25のスイッチング動作を制御してもよい。この点灯装置12の場合にも、発光モジュール側インダクタ16を備えた発光モジュール11を接続することにより、発光モジュール11に対して適切な電流を供給できる。

したがって、発光モジュール側インダクタ16を備えた発光モジュール11は、点灯装置12の回路構成にかかわらず、点灯装置12から発光モジュール11に適切な電流を供給させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明装置
11 発光モジュール
12 点灯装置
15a，15b 端子
16 発光モジュール側インダクタ
17 発光素子
21 降圧チョッパ回路
23 電流検出部
24 制御部
27 回路側インダクタ

Claims (3)

1. 直流電源が供給される高電位側および低電位側の端子と；
   高電位側の前記端子に接続された発光モジュール側インダクタと；
   低電位側の前記端子にカソード側が接続されるとともに前記発光モジュール側インダクタにアノード側が接続された発光素子と；
   を備えることを特徴とする発光モジュール。
2. 請求項１記載の発光モジュールの前記端子に接続され、前記発光モジュール側インダクタに直列に接続される回路側インダクタを有する降圧チョッパ回路と；
   前記発光モジュールに流れる電流を検出する電流検出部と；
   前記電流検出部で検出された電流に応じて前記降圧チョッパ回路を制御する制御部と；
   を具備することを特徴とする点灯装置。
3. 請求項１記載の発光モジュールと；
   請求項２記載の点灯装置と；
   を備えることを特徴とする照明装置。

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