本発明の実施の形態に係る点灯装置および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。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る照明器具1の回路ブロック図である。照明器具1は、点灯装置50とLED光源部80とを備える。点灯装置50は外部電源ACから電力を供給され、LED光源部80を点灯させる。外部電源ACは商用電源である。外部電源ACは、交流電圧を点灯装置50に供給する。
LED光源部80は、複数の光源81を備える。複数の光源81はLEDである。複数の光源81は直列に接続される。LED光源部80は光源81を1つ以上備えれば良い。また、複数の光源81は並列または直並列に接続されても良い。
点灯装置50は端子部CN1、CN2を備える。端子部CN1は、点灯装置50の入力端子であり、外部電源ACに接続される。端子部CN2は点灯装置50の出力端子であり、LED光源部80に接続される。
点灯装置50は、整流器DBを備える。整流器DBは外部電源ACから点灯装置50に入力される交流電圧を整流する。整流器DBの出力端には、昇圧チョッパ回路が接続される。昇圧チョッパ回路は、コイルL1、スイッチング素子Q1、ダイオードD1で構成される。
スイッチング素子Q1は例えばMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)である。コイルL1の一端は、整流器DBの高電位側の出力に接続される。コイルL1の他端はスイッチング素子Q1のドレインとダイオードD1のアノードが接続される。スイッチング素子Q1のソースは整流器DBの低電位側の出力に接続される。スイッチング素子Q1のゲートはMOSFETドライバー41に接続される。ダイオードD1のカソードはコンデンサC1の正極に接続される。コンデンサC1の負極は整流器DBの低電位側の出力に接続される。
昇圧チョッパ回路は、交流電圧が整流器DBで整流されることで得られる脈流電圧を直流高電圧に変換する。昇圧チョッパ回路の出力電圧である直流高電圧は、コンデンサC1の両端に印加される。昇圧チョッパ回路は、コンデンサC1を充電し、一定の直流高電圧を生成する。
コンデンサC1と並列に、抵抗R2、R3の直列回路が接続される。コンデンサC1に充電されている電圧は、抵抗R2、R3により分圧され、第1制御部IC1の端子P1に入力される。第1制御部IC1は、コンデンサC1の両端に印加される電圧が一定の直流電圧に一致するように、端子Vg1からスイッチング素子Q1をオンオフするスイッチング信号を出力する。すなわち端子P1の電圧が一定電圧になるように、第1制御部IC1はスイッチング素子Q1をオンオフする。
第1制御部IC1は例えばマイコンである。一般に、マイコンの動作電圧はMOSFETの駆動電圧よりも低い。このため、端子Vg1から一旦MOSFETドライバー41にスイッチング信号が入力される。第1制御部IC1は、MOSFETドライバー41を介して、スイッチング素子Q1をスイッチングしている。これにより、安定なスイッチングが実現できる。
一定の直流電圧が充電されたコンデンサC1には、バックコンバータ回路が接続される。バックコンバータ回路は、スイッチング素子Q2、コイルL2、ダイオードD2から構成される点灯回路である。スイッチング素子Q2は例えばMOSFETである。コンデンサC1の正極には、スイッチング素子Q2のドレインが接続される。スイッチング素子Q2のソースには、コイルL2の一端とダイオードD2のカソードが接続される。スイッチング素子Q2のゲートはMOSFETドライバー41に接続される。
コイルL2の他端は、コンデンサC3の正極に接続される。ダイオードD2のアノードは、コンデンサC1の負極に接続される。コンデンサC3の負極は抵抗R4を介してコンデンサC1の負極に接続される。コンデンサC3には端子部CN2が接続される。コンデンサC3は端子部CN2を介してLED光源部80に接続される。
バックコンバータ回路は、コンデンサC1に印加される直流電圧を降圧し、LED光源部80に供給する。バックコンバータ回路が出力する高周波電圧は、コンデンサC3で平滑され、光源81を点灯させる。光源81が点灯することで流れた電流は、抵抗R4で電圧に変換される。この電圧は、第1制御部IC1の端子P2に入力される。第1制御部IC1は、端子P2の電圧が一定になるように端子Vg2からスイッチング素子Q2をオンオフするスイッチング信号を出力する。従って、光源81を流れる電流が一定に維持される。光源81は定電流制御により点灯する。
端子Vg2からのスイッチング信号は、昇圧チョッパ回路と同様に、MOSFETドライバー41に入力される。第1制御部IC1は、MOSFETドライバー41を介して、スイッチング素子Q2をスイッチングしている。これにより、安定なスイッチングが実現できる。
本実施の形態では、昇圧チョッパ回路と、バックコンバータ回路とが第1スイッチング電源部51を構成する。第1スイッチング電源部51は、外部電源ACから電力を供給され、スイッチング素子Q1、Q2のオンオフにより光源81を点灯させる。また、第1制御部IC1は、制御電源V1から電力を供給され、第1スイッチング電源部51を制御する。
制御電源回路部42は、コンデンサC1に蓄えられた電荷から制御電源V1を電圧生成する。制御電源回路部42は制御電源部に該当する。制御電源回路部42は第1スイッチング電源部51で生成された電力で動作する。制御電源回路部42は、昇圧チョッパ回路の出力電圧である直流電圧から制御電源V1の電圧を生成する。制御電源V1の電圧は、コンデンサC2にて平滑される。制御電源V1の電圧は、例えば15Vである。制御電源回路部42は、バックコンバータ回路などの降圧コンバータ回路でも良く、フライバック回路などの昇降圧コンバータでも良い。
MOSFETドライバー41は制御電源V1から電力を供給され動作している。つまり、制御電源V1は第1スイッチング電源部51を駆動させる電源である。さらに、制御電源V1の電圧は降圧回路部43によって降圧される。制御電源V1の電圧は降圧回路部43を介して、第1制御部IC1の端子VDDに入力される。従って、第1制御部IC1は制御電源V1から電力を供給され動作している。端子VDDの電圧は例えば5Vである。
点灯装置50は、さらに第2制御部IC10を備える。制御電源V1の電圧は、第2制御部IC10の端子Vccに入力される。第2制御部IC10は、制御電源V1から電力を供給され、動作する。
点灯装置50はさらに第2スイッチング電源部52を備える。第2スイッチング電源部52は、スイッチング素子Q10とスイッチング素子Q11とを備える。スイッチング素子Q10、Q11は、例えばMOSFETである。スイッチング素子Q10のドレインは、制御電源V1に接続される。スイッチング素子Q10のソースはスイッチング素子Q11のドレインに接続される。スイッチング素子Q11のソースは接地用端子GNDに接続される。スイッチング素子Q10、Q11のゲートは、それぞれ第2制御部IC10の端子Vg10、端子Vg11と接続される。スイッチング素子Q10、Q11は、ハーフブリッジ回路を構成している。
スイッチング素子Q10のソースとスイッチング素子Q11のドレインとの接続点には、送電コイルT10の一端が接続される。送電コイルT10の他端はコンデンサC10の一端に接続される。コンデンサC10の他端は接地用端子GNDに接続される。なお、コンデンサC10はカップリングコンデンサとして動作する。
第2制御部IC10は、端子Vg10および端子Vg11からスイッチング素子Q10、Q11を交互にオンする駆動信号を出力する。これにより、第2スイッチング電源部52は、制御電源部から得られる電圧である制御電源V1の電圧を交流電圧に変換する。送電コイルT10には制御電源V1の電圧が高周波交流電圧に変換され印加される。送電コイルT10は、この交流電圧から交流磁界を発生させる。送電コイルT10は、非接触給電における送電側コイルである。
第2制御部IC10は、制御電源V1から電力を供給され、第2スイッチング電源部52を制御する。第2制御部IC10は、非接触給電を制御する。
本実施の形態では、第1制御部IC1と第2制御部IC10とが制御部40を構成する。制御部40は、第1スイッチング電源部51と第2スイッチング電源部52を制御する。制御部40は、制御電源部から電力供給を受けて動作している。
第1制御部IC1は端子P3を有する。端子P3は、第2制御部IC10の端子P10と接続される。第1制御部IC1は端子P3を介して第2制御部IC10を制御する。第1制御部IC1は端子P3から、第2制御部IC10の端子P10に第2スイッチング電源部52の動作または停止を指令する信号を出力する。
図2は、実施の形態1に係る照明器具1の斜視図である。照明器具1は、器具本体1aと光源ユニット1bと制御ユニット2とを有する。光源ユニット1bはLED光源部80を備える。点灯装置50は、例えば、器具本体1aに収納されている。制御ユニット2は、器具本体1aの側面に取り付けられる。器具本体1aの制御ユニット2が取り付けられる部分の内側には、送電コイルT10が設けられている。
制御ユニット2は、例えば、無線通信機または人感センサである。制御ユニット2は、受電コイルを備える。送電コイルT10と受電コイルは隣接して設けられる。送電コイルT10に交流電圧が印加されることで、電磁誘導により受電コイルに電圧が発生する。受電コイルは、送電コイルT10が発生させる交流磁界に応じて電圧を発生させる。受電コイルは、送電コイルT10が発生させる交流磁界を電圧に変換している。
制御ユニット2は、受電コイルに発生する電圧により動作する。制御ユニット2は、制御回路を備える。受電コイルで発生した電圧により、制御回路は動作している。
例えば、制御ユニット2が人感センサである場合、人検知情報に基づいた信号を、制御ユニット2は点灯装置50に無線通信する。この無線信号に応じて、点灯装置50は光源81を明るくまたは暗くする。また、無線信号に応じて点灯装置50は光源81を消灯させても良い。本実施の形態では、制御ユニット2に対して点灯装置50から非接触給電する。これにより、電源配線を削減できる。
次に、第1制御部IC1が出力する信号によって第2制御部IC10が第2スイッチング電源部52を停止させる例を説明する。図3は、実施の形態1に係る照明器具1の動作を示すフローチャートである。図3は、第1制御部IC1の動作フローを示す図である。第1制御部IC1はコンデンサC1の両端に印加される電圧を端子P1から検出している。外部電源ACの電圧が低下すると、昇圧チョッパ回路のフィードバック制御が追随できず、端子P1の検出値Vsが一時的に低下する。このため、端子P1によって、第1スイッチング電源部51に供給される電圧である電源電圧の変動を検出できる。
第1制御部IC1は、電源電圧を検出すると検出値Vsと閾値電圧を比較する。検出値Vsが閾値電圧以上である場合、第1制御部IC1は端子P3から動作信号を出力する。動作信号は端子P3のHigh信号である。第2制御部IC10は、端子P10から動作信号を受信すると、第2スイッチング電源部52を動作させる。また、検出値Vsが閾値電圧より小さい場合、第1制御部IC1は端子P3から動作停止信号を出力する。動作停止信号は端子P3のLow信号である。第2制御部IC10は、端子P10から動作停止信号を受信すると、第2スイッチング電源部52を停止させる。
図4は、実施の形態1に係る照明器具1の電圧波形を示す図である。図4は、何らかの事情で外部電源ACの電圧が低下した場合の照明器具1の動作を示している。まず、時刻t1において外部電源ACの電圧が閾値よりも低下したとする。この状態は、サグ状態とも呼ばれる。図4では、外部電源ACの電圧がAC電圧実効値として示されている。外部電源ACの電圧が閾値よりも低下した状態は、外部電源ACの実効値が閾値よりも低下した状態を示す。
このとき、昇圧チョッパ回路のフィードバック制御が電源電圧の変動に追従できず、昇圧チョッパ回路の出力電圧が低下する。つまり、コンデンサC1の電圧にアンダーシュートが発生する。これに応じて、制御電源V1の電圧も低下する。
時刻t2において、コンデンサC1の電圧を抵抗分圧により検出している端子P1の検出値Vsが閾値電圧を下回る。ここで、閾値電圧は、閾値に対応する端子P1の電圧である。外部電源ACが閾値まで低下すると、端子P1の電圧が閾値電圧まで低下する。なお、図4では閾値電圧に対応したコンデンサC1の電圧が便宜上破線で示されている。
この結果、端子P3から端子P10に動作停止信号が出力される。これにより、第2制御部IC10は第2スイッチング電源部52の動作を停止する。よって、送電コイルT10への交流電圧の印加が停止される。
時刻t3において、昇圧チョッパ回路がフィードバック制御によって、出力電圧を目標とする電圧に戻すように動作を始める。この結果、コンデンサC1の電圧が回復を始める。
これにより、時刻t4において、端子P1の検出値Vsが閾値電圧を上回る。これにより、端子P3から端子P10に動作信号が出力される。動作信号を受けて、第2制御部IC10は第2スイッチング電源部52の動作を開始する。よって、再び送電コイルT10に交流電圧が印加される。
外部電源ACの電圧が低下すると、照明器具1で生成される様々な電圧が変動する。このため、電源電圧が低下しているときは第2スイッチング電源部52の動作を停止することが望ましい。本実施の形態において制御部40は、外部電源ACから第1スイッチング電源部51に供給される電圧が閾値よりも低下すると、第2スイッチング電源部52を停止させる。このため、照明器具1の信頼性を向上できる。
また、第2スイッチング電源部52は制御電源V1から供給される電圧を交流電圧に変換している。このため、制御電源V1の異常を検出することで、第2スイッチング電源部52に供給される電圧の異常を検出できる。従って、電圧の管理がし易くなり、電圧異常を精度よく検出できる。
また、制御部40へ電力を供給する制御電源V1の電圧異常時には、照明器具1の制御が正常に実施できない可能性がある。このため、制御電源V1の電圧低下時に第2スイッチング電源部52を停止させることで、第2スイッチング電源部52が正しく制御されないことを防止できる。従って、非接触給電の信頼性を向上できる。
さらに、第1スイッチング電源部51を制御する第1制御部IC1と、第2スイッチング電源部52を制御する第2制御部IC10は、共に制御電源V1から電力を供給され動作する。このとき、第2制御部IC10に電圧低下などの異常が発生したことを、第1制御部IC1側の電圧検出により検出できる。従って、第1制御部IC1と第2制御部IC10の電源を共通にすることで、非接触給電の異常を精度良く検出できる。
本実施の形態では外部電源ACの電圧低下を例に示した。これに限らず、制御部40が電源電圧の低下以外の異常を検出して第2スイッチング電源部52の動作を止めることも可能である。例えば、制御部40は、回路部品の異常による点灯装置50に発生する電圧の異常を検出して、第2スイッチング電源部52の動作を止めても良い。このように、本実施の形態では、制御部40が様々な異常状態を精度よく検出して、第2スイッチング電源部52を停止できる。このため、非接触給電の信頼性を向上できる。
また、本実施の形態では、第1制御部IC1およびMOSFETドライバー41の電源である制御電源V1を、非接触給電のコイル電圧に変換する。これにより、点灯装置50の部品と非接触給電用の部品を兼用できる。従って、部品数を抑制でき、省資源化および照明器具1の小型化が可能になる。
また、制御電源V1の電圧は15Vであり、一般に非接触給電のコイル電圧に使用される電圧と同等である。このため、制御電源V1により第2スイッチング電源部52を駆動することで、非接触給電用に追加の変圧回路などを設ける必要がなくなる。このように、本実施の形態では非接触給電の供給電圧と制御電源V1の電圧とが共に15Vで構成されている。このため、効率良く直流−交流変換してコイル電圧を生成できる。
本実施の形態では第2制御部IC10は、第1制御部IC1からの制御信号に従って制御される。これにより、制御電源V1の電圧の低下時に第2スイッチング電源部52を停止できる。これに限らず、第1制御部IC1と第2制御部IC10は一体化された制御部40であっても良い。この場合、制御部40は第1スイッチング電源部51と第2スイッチング電源部52を制御する。
また、第2スイッチング電源部52は制御電源V1から供給される電圧を交流電圧に変換する。これに限らず、第2スイッチング電源部52は第1スイッチング電源部51に発生する電圧を交流電圧に変換しても良い。第1スイッチング電源部51に発生する電圧は、例えば、コンデンサC1の両端に印加される電圧であっても良い。また、制御電源部は第1スイッチング電源部51で生成された電力で動作するものとした。これに限らず、制御電源部の電源は別途設けられても良い。
また、本実施の形態ではコンデンサC1の両端に印加される電圧から、制御部40が外部電源ACの電圧の低下を検出した。これに限らず、例えば、制御部40は、第1スイッチング電源部51の入力端に印加される電圧を検出することで、外部電源ACの電圧の低下を検出しても良い。
本実施の形態では外部電源ACは、商用交流電源であるが、これに限らない。例えば、外部電源ACは、直流電源であっても良い。この場合、点灯装置50は昇圧チョッパ回路を備えなくても良い。また、外部電源ACは、太陽光発電等で得られた直流電圧が交流に変換されることで得られた電源であっても良い。
また、第1スイッチング電源部51の構成は本実施の形態に示したものに限らない。第1スイッチング電源部51としてスイッチング素子のオンオフにより光源81を点灯させるあらゆる回路を採用できる。第1スイッチング電源部51は1コンバータ方式または2コンバータ方式であっても良い。また、第2スイッチング電源部52として、第1スイッチング電源部51に発生する電圧を交流電圧に変換するあらゆる回路を採用できる。
図5は実施の形態1の変形例を説明するフローチャートである。変形例において制御部40は、外部電源ACから第1スイッチング電源部51への電力の供給が開始されてから一定時間の経過後に、第2スイッチング電源部52を動作させる。
点灯装置50に外部電源ACが投入されると、制御部40は計時を開始する。外部電源ACから第1スイッチング電源部51への電力の供給が開始されてからの時間Tstaが一定時間よりも大きくなると、制御部40は第2スイッチング電源部52を動作させる工程に進む。第2スイッチング電源部52を動作させる工程は、図3に示される工程と同様である。
計時開始から第2スイッチング電源部52を動作させるまでの一定時間は、例えば、外部電源ACから第1スイッチング電源部51への電力の供給が開始されてから点灯装置50の動作が安定するまでの時間に設定される。一定時間は例えば2秒である。
本変形例では、電源投入後の一定時間において第2スイッチング電源部52を動作させない。点灯装置50の動作が安定するまでの過度状態の終了後に、第2スイッチング電源部52を動作させることで、非接触給電の制御を安定して実施できる。
さらに、第1スイッチング電源部51の起動と、第2スイッチング電源部52の起動のタイミングが重なると、点灯装置50の起動に大きな電力が必要となる可能性がある。これに対し、本変形例では、第1スイッチング電源部51の起動と、第2スイッチング電源部52の起動のタイミングが重ならない。このため、起動電力の低減により、制御電源V1の容量を小さくできる。従って、制御電源V1を生成するための部品を小さくでき、点灯装置50を小型化できる。具体的には、第1スイッチング電源部51が有するコンデンサの容量または抵抗の定格電力などの低減により、これらの部品を小型化できる。
これらの変形は以下の実施の形態に係る点灯装置および照明器具について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る点灯装置および照明器具については実施の形態1との共通点が多いので、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
実施の形態2.
図6は、実施の形態2に係る照明器具201の回路ブロック図である。照明器具201は点灯装置250を備える。点灯装置250は第2制御部IC11、第2スイッチング電源部252および送電コイルT11の構造が実施の形態1と異なる。
第2スイッチング電源部252はスイッチング素子Q12を備える。スイッチング素子Q12は例えばMOSFETである。スイッチング素子Q12のドレインは、送電コイルT11の一端とコンデンサC11の負極と接続される。スイッチング素子Q11のソースは、接地用端子GNDに接続される。スイッチング素子Q12のゲートは、第2制御部IC11の端子Vg11と接続される。スイッチング素子Q12は、送電コイルT11と接地用端子GNDとの間に接続されている。
送電コイルT11の他端とコンデンサC11の正極は、制御電源V1と接続される。送電コイルT11とコンデンサC11は並列に接続されている。スイッチング素子Q12のドレインとソースとの間には、抵抗R10と抵抗R11の直列回路が接続される。抵抗R10と抵抗R11の接続点は、第2制御部IC11の通信端子INと接続される。
第2制御部IC11は端子Vg11からの出力信号によって、スイッチング素子Q12をスイッチングする。これにより、送電コイルT11とコンデンサC11に共振電流が流れる。つまり、第2スイッチング電源部252は、制御電源V1から供給された電圧を交流電圧に変換する。送電コイルT11はこの交流電圧から交流磁界を発生させる。
また、通信端子INには、後述する制御ユニットからの受電情報等の通信信号が入力される。本実施の形態では、第1制御部IC1と第2制御部IC11は制御部240を構成する。制御部240は、制御ユニットから送信される通信信号を受信する通信端子INを有する。
図7は、実施の形態2に係る制御ユニット202の回路ブロック図である。制御ユニット202は、点灯装置250から非接触給電で電力を供給される受電機器である。本実施の形態では、制御ユニット202は点灯装置250と通信する。制御ユニット202は受電部Rx201とオプションユニットU201とを備える。
受電部Rx201は受電コイルT210を備える。受電コイルT210の一端には、コンデンサC202の正極とダイオードD201、202のアノードが接続される。コンデンサC202の負極にはスイッチング素子Q201のドレインが接続される。スイッチング素子Q201は例えばMOSFETである。スイッチング素子Q201のソースは、受電コイルR210の他端と接続される。スイッチング素子Q201のゲートは、第3制御部IC201の端子Outに接続される。コンデンサC202とスイッチング素子Q201の直列回路は、受電コイルT210と並列に接続されている。
ダイオードD201のカソードは、コンデンサC201の正極に接続される。コンデンサC201の負極は受電コイルT210の他端と接続される。ダイオードD201とコンデンサC201の直列回路は、受電コイルT210と並列に接続されている。ダイオードD201とコンデンサC201の接続点は、第3制御部IC201の入力電圧端子である端子Vinに接続される。
ダイオードD202のカソードは、第3制御部IC201の端子Vstaに接続される。第3制御部IC201の端子CTと接地用端子GNDとの間には、コンデンサ203が接続される。第3制御部IC201の端子Vssは、接地用端子GNDに接続される。第3制御部IC201の端子Voutは、受電部Rx201から引き出され、オプションユニットU201と接続される。オプションユニットU201は、端子Voutと接地用端子GNDと接続される。
受電コイルT210は、送電コイルT11に近接して配置される。受電コイルT210は、送電コイルT11が発生させる交流磁界に応じて電圧を発生させる。つまり、受電コイルT210は、送電コイルT11に発生した電磁波に誘起されて電圧を発生させる。制御ユニット202は、受電コイルT210に発生する電圧により動作する。
ダイオードD201は、受電コイルT210で発生した電圧を整流し、コンデンサC201を充電する。ダイオードD202は、受電コイルT210に発生した電圧を整流し、第3制御部IC201に起動電流を供給する。
第3制御部IC201は、端子Vstaから起動電流が入力されることで起動する。第3制御部IC201は、端子Vinに供給される電力により動作する。端子Vinの電圧は、コンデンサC201の両端に印加される電圧で決まる。また、第3制御部IC201は、オプションユニットU201に端子Voutから電力を供給する。第3制御部IC201がオプションユニットU201に供給する電力または電流は、コンデンサC203の容量により決定される。
また、第3制御部IC201は、端子Outからスイッチング素子Q201をスイッチングする。スイッチング素子Q201がオンすると、受電コイルT210、コンデンサC202、スイッチング素子Q201のドレインおよびスイッチング素子Q201のソースによるループが形成される。これにより、スイッチング素子Q201がオフしている状態と比較して、受電コイルT210のインピーダンスが低下する。
受電コイルT210側が低インピーダンスとなることにより、送電コイルT11のインピーダンスも低下する。これにより、第2制御部IC11の通信端子INに通信信号が伝達される。このように、制御ユニット202は、受電コイルT210のインピーダンスを低下させることで、受電コイルT210から送電コイルT11に通信信号を送信する。制御ユニット202は受電コイルT210に並列に接続されたスイッチング素子Q201をスイッチングすることにより、制御ユニット202と点灯装置250との間で半二重通信を行う。
図8は、実施の形態2に係る制御ユニット202への給電開始時の第2制御部IC11の動作を示すフローチャートである。まず、第2制御部IC11は、パルス給電を開始する。ここで、パルス給電は、スイッチング素子Q12を間欠的にスイッチングさせ、送電コイルT11にパルス電流を発生させる状態を示す。
送電コイルT11に流れるパルス電流により、受電コイルT210に電圧が誘起される。従って、端子Vstaに電流が供給され、第3制御部IC201が起動する。第3制御部IC201は起動すると、スイッチング素子Q201をスイッチングさせる。これにより、受電コイルT210のインピーダンスが低下し、給電が開始されたことを示す通信信号である給電開始信号が第2制御部IC11に伝達される。つまり、制御ユニット202は、受電コイルT210に電圧が発生すると、給電開始を通知する通信信号を制御部240に送信する。
第2制御部IC11は、給電開始信号を受信したと判断すると、スイッチング素子Q12を連続してスイッチングさせる。つまり、制御部240は、給電開始を通知する通信信号を受信すると、第2スイッチング電源部252を連続発振させ、制御ユニット202に給電を行う。以降は、第2スイッチング電源部252が連続発振する連続給電状態となり、図3に示される基本フローに基づいて動作する。
次に、第2制御部IC11が制御ユニット202から給電停止を通知する通信信号である給電停止信号を受信した場合、第2制御部IC11は、スイッチング素子Q12の連続発振を停止させる。この結果、第2制御部IC11はスイッチング素子Q12を間欠的にスイッチングさせるスタンバイ状態となる。第2制御部IC11が給電停止信号を受信した状態は、例えば、スイッチング素子Q201がオンした状態またはスイッチングしている状態よりも、送電コイルT11のインピーダンスが高い状態を示す。
また、第2制御部IC11が給電停止信号を受信した状態は、第2制御部IC11が給電開始信号を受信しない状態であっても良い。つまり、制御部240は、給電開始を通知する通信信号を受信しない場合、第2スイッチング電源部252を連続発振させない。制御部240が給電開始を通知する通信信号を受信しない場合、第2スイッチング電源部252は定常状態よりも低い電力供給状態で動作する。ここで、定常状態は、第2スイッチング電源部252が連続発振している状態を示す。この結果、第2制御部IC11はスイッチング素子Q12を間欠的にスイッチングさせるスタンバイ状態となる。
本実施の形態では、制御ユニット202が確実に受電できる状態であることを点灯装置250が確認できる。このため、非接触給電の確実性および安全性を向上できる。従って、照明器具201の信頼性を向上できる。また、スイッチング素子Q12が間欠的にスイッチングしているスタンバイ状態は、スイッチング素子Q12が連続発振している状態よりも消費電力が低い。このため、制御ユニット202が受電できない状態のときは第2制御部IC11をスタンバイ状態とすることで、消費電力を低減できる。
本実施の形態では、まず制御ユニット202へのパルス給電が実施される。次に、制御部240が給電開始を通知する通信信号を受信すると、連続給電が実施される。これに限らず、初めから連続給電が実施され、制御部240が給電開始を通知する通信信号を受信しない場合に、連続給電からパルス給電に切り替えても良い。
また、本実施の形態では、制御ユニット202は受電コイルT210のインピーダンスを低下させることで、送電コイルT11に通信信号を送信する。これに限らず、受電コイルT210から送電コイルT11に通信信号を送信できれば、通信信号は別の方法で送信されても良い。例えば、制御ユニット202は受電コイルT210に印加される電圧などを変化させて通信信号を送信しても良い。
また、制御ユニット202から点灯装置250への通信信号は、非接触給電とは別の信号経路により送信されても良い。例えば、制御ユニット202が調光コントローラである場合、制御ユニット202は調光信号を点灯装置250に送信する経路で、通信信号を送信しても良い。本実施の形態において、制御ユニット202は点灯装置250と通信する機能を有する。このため、制御ユニット202と点灯装置250との間の通信によって、制御部240は制御ユニット202の状態を確認できる。従って、点灯装置250と通信する制御ユニット202に、点灯装置250から非接触給電を行うことで、非接触給電を安定して実施できる。よって、非接触給電の信頼性を向上できる。
実施の形態3.
図9は、実施の形態3に係る制御ユニット302の回路ブロック図である。制御ユニット302は受電部Rx301とオプションユニットU211とを備える。受電部Rx301は、第3制御部IC211を備える。第3制御部IC211は端子Infoを備える。端子Infoは受電部Rx301から引き出され、オプションユニットU211と接続される。オプションユニットU211は、記憶部Memを有する。端子Infoは、記憶部Memと接続される。その他の構造は、実施の形態2と同様である。
記憶部Memには、機種情報等の制御ユニット302に関する情報が記憶されている。端子Infoは、第3制御部IC211に記憶部Memに記憶された情報を入力する。第3制御部IC211は、端子Infoに入力された情報に基づいて自己の動作を制御する。また、第3制御部IC211は、スイッチング素子Q201をスイッチングして、端子Infoに入力された情報を点灯装置250の第2制御部IC11に伝達する。本実施の形態において制御ユニット302は、制御ユニット302に関する情報を制御部240に送信する。
記憶部Memに記憶された情報は、例えば、オプションユニットU211が必要とする電流値Iuである。記憶部Memは、オプションユニットU211が必要とする電圧値または電力値を記憶していても良い。また、記憶部Memに記憶された情報は、制御ユニット302が必要とする電流、電圧または電力の情報であっても良い。
図10は、実施の形態3に係る制御ユニット302への給電開始時の第2制御部IC11の動作を示すフローチャートである。まず実施の形態2と同様に、第2制御部IC11はスイッチング素子Q12を間欠発振させる。この結果、第3制御部IC211が起動する。第3制御部IC211は起動すると、記憶部Memに記憶された電流値Iuを読み出す。電流値Iuに関する情報は、端子Infoに出力される。第3制御部IC211はこの情報を第2制御部IC11に伝達する。つまり、制御ユニット302は、受電コイルT210に電圧が発生すると、記憶部Memに記憶された情報を制御部240に送信する。
第2制御部IC11は、電流値Iuに関する情報を受信すると、電流値Iuに相当する電流量を制御ユニット302に供給する。つまり、制御部240は、制御ユニット302から受信した情報に応じて、制御ユニット302が必要とする電力が制御ユニット302に供給されるように、第2スイッチング電源部252を制御する。以降は、連続給電状態となり、図3に示される基本フローに基づいて動作する。
本実施の形態では、オプションユニットU211等が必要とする電力を第2制御部IC11が受信することで、点灯装置250から制御ユニット302に必要な電力を供給できる。このため、過剰な電力を制御ユニット302に供給することを防止できる。従って、消費電力を低減できる。また、制御ユニット302に過剰な電力が供給されることによる故障等を防止できる。
本実施の形態では、制御ユニット302が必要とする電力の情報に応じて、制御部240は第2スイッチング電源部252を制御する。これに限らず、制御部240は制御ユニット302に関する情報に応じて、第2スイッチング電源部252を制御すれば良い。制御ユニット302に関する情報は、例えば、制御ユニット302の種類などの機種情報でも良い。この場合、制御部240は、制御ユニット302から通知された制御ユニット302の種類から制御ユニット302が必要とする電力を判断し、この電力に応じて第2スイッチング電源部252を制御しても良い。
図11は、制御ユニット302への給電開始時の制御部240の動作の変形例を示すフローチャートである。本変形例におけるオプションユニットU211は、点灯装置250の点灯状態を制御する機能を有している。点灯装置250の点灯状態は、オプションユニットU211から第3制御部IC211を介して第2制御部IC11に通信信号が伝達されることで制御される。
変形例において、記憶部Memには制御ユニット302の機種情報が記憶されている。機種情報は、例えば、オプションユニットU211が有線または無線の調光コントローラまたは人感センサなどであることを示す情報である。つまり、記憶部Memには制御ユニット302の種類が記憶されている。機種情報は、オプションユニットU211の機能に関する情報であっても良い。
まず第2制御部IC11は、パルス給電を開始する。パルス給電では、第2制御部IC11がスイッチング素子Q12を間欠発振させて送電コイルT11にパルス電流を発生させる。これにより、受電コイルT210に電圧が発生し、第3制御部IC211が起動する。第3制御部IC211は起動すると、記憶部Memに記憶された機種情報を読み出す。第3制御部IC211は機種情報を第2制御部IC11に伝達する。
第2制御部IC11は、受信した機種情報に応じてスイッチング素子Q12をスイッチングする。制御部240は、制御ユニット302に機種情報に応じた電力が供給されるように、第2スイッチング電源部252を制御する。以降は、連続給電状態となる。
連続給電状態において、第1制御部IC1は、外部電源ACから第1スイッチング電源部51に供給される電圧を検出する。次に、第1制御部IC1は検出値Vsと閾値電圧を比較する。検出値Vsが閾値電圧以上である場合、第1制御部IC1は端子P3から動作信号を出力する。第2制御部IC10は、端子P10から動作信号を受信すると、第2スイッチング電源部252の連続発振を継続する。
連続給電状態において、オプションユニットU211は第3制御部IC211を介して、点灯装置250に調光信号を送信する。第2制御部IC11は調光信号を受信すると、例えば端子P10を介して第1制御部IC1に調光信号を送信する。第1制御部IC1は、受信した調光信号に応じた調光度にて光源81を点灯させる。
第2制御部IC11が調光信号を受信しない場合、第1制御部IC1は前回までの調光度で光源81を点灯させる。
次に、サグなどにより、外部電源ACから第1スイッチング電源部51に供給される電圧が閾値よりも低下したとする。これにより、検出値Vsが閾値電圧を下回ると、第1制御部IC1は端子P3から動作停止信号を出力する。第2制御部IC10は、端子P10から動作停止信号を受信すると、第2スイッチング電源部252を停止させる。第2制御部IC10が第2スイッチング電源部252を停止させている間は、第1制御部IC1は前回までの調光度で光源81を点灯させる。
第2制御部IC11がスイッチング素子Q12のスイッチングを停止すると、制御ユニット302は給電されなくなる。このため、制御ユニット302の動作の不安定化または動作の停止などが生じる可能性がある。よって、オプションユニットU211から第2制御部IC11に対して、正しい調光信号が伝達されない可能性がある。誤った調光信号に従い光源81を点灯させると、誤った調光度での点灯、点滅、明滅等のチラつきまたは消灯が発生する可能性がある。
これに対し、本実施の形態では、サグなどにより第2スイッチング電源部252を停止している期間は、第2制御部IC11が第2スイッチング電源部252のスイッチングを停止させる直前の調光度で、第1制御部IC1が光源81を点灯させ続ける。これにより、誤った調光信号による照明器具201の誤動作を防止できる。従って、照明器具201の信頼性を向上できる。
また、機種情報および調光信号は、受電コイルT210および送電コイルT11を介して制御ユニット302から点灯装置250に送信される。これに限らず、機種情報および調光信号は、非接触給電とは別の信号経路により送信されても良い。例えば、機種情報および調光信号は、有線通信により制御ユニット302から点灯装置250に送信されても良い。
実施の形態4.
図12は、実施の形態4に係る照明器具401の斜視図である。図13は、実施の形態4に係る照明器具401で器具本体401aから光源ユニット401bおよび制御ユニット402を取り外した状態を示す斜視図である。図14は、実施の形態4に係る照明器具401で光源ユニット401bから制御ユニット402を取り外した状態を示す斜視図である。
照明器具401は、器具本体401aと、光源ユニット401bと、制御ユニット402とを備える。光源ユニット401bは器具本体401aに取り付けられる。光源ユニット401bはLED光源部80と、実施の形態2の点灯装置250とを有する。制御ユニット402は、光源ユニット401bの側面に取り付けられる。制御ユニット402は、光源ユニット401bの長手方向の端部に取り付けられる。
器具本体401aは、天井などの被取付部に取り付けられる取り付け部と、光源ユニット401bを取り付けるための係合部71を有する。係合部71は引っかけバネである。係合部71は器具本体401aの長手方向の両側に設けられる。
光源ユニット401bは、フレームを有する。フレームは長尺状であり、断面がコの字状またはU字状である。フレームには受け部72が取り付けられている。受け部72は係合部71に係合する。フレームには光源モジュールが取り付けられる。光源モジュールは、LED光源部80を含む。
さらに、フレームには長尺状の透光性カバー73が取り付けられている。透光性カバー73は、光源モジュールを覆う。透光性カバー73の長手方向の両端には、端部カバー74が取り付けられている。また、フレームには光源モジュールに電力を供給する点灯装置250が取り付けられている。2つの端部カバー74のうち、制御ユニット402と隣接する側の内側には、送電コイルT11が配置される。
制御ユニット402はケース75を有する。ケース75には、実施の形態2の制御ユニット202が収納されている。ケース75は光源ユニット401bに係合する。ケース75は、少なくとも光源ユニット401bが有する制御ユニット402への給電部と接触する部分が、非導電体で形成されている。非導電体は例えば樹脂である。ケース75の非導電体で形成された部分の内側に、受電コイルT210が取り付けられている。
本実施の形態では、送電コイルT11と受電コイルT210とは、非導電体を介して隣接して設けられる。送電コイルT11と受電コイルT210との間に介在する部品は非導電部材であるので、送電コイルT11が発する電磁波による加熱の影響を抑制できる。ここで、送電コイルT11と受電コイルT210との間に介在する部品は、例えば、端部カバー74およびケース75である。
また、送電コイルT11と受電コイルT210との間に介在する部品が非導電体で形成されることで、受電コイルT210への非接触給電における電力ロスを低減できる。さらに、受電コイルT210から送電コイルT11へ送信される信号が、送電コイルT11と受電コイルT210との間に介在する部品によって遮断されにくくなる。従って、信号の伝達がし易くなり、点灯装置250と制御ユニット402との間の通信性能を向上できる。
なお、本実施の形態では光源ユニット401bが点灯装置250を備え、制御ユニット402が制御ユニット202を備える。これに限らず、光源ユニット401bは点灯装置50を備えても良い。また、制御ユニット402は制御ユニット2または制御ユニット302を備えても良い。
また、本実施の形態における制御ユニット402は、有線または無線の調光コントローラ、人感センサに限らず、ケース75のみを備えるダミーユニットであっても良い。制御ユニットによる調光制御を必要としない場合には、照明器具401にダミーユニットを取り付ける。これにより、照明器具401の外観を変えずに、制御ユニットによる調光制御機能の有無を変更できる。
また、制御ユニット402はケース75内に光源を有するサブ光源ユニットであっても良い。サブ光源ユニットは、点灯装置250からの給電を受けて点灯しても良い。また、サブ光源ユニットは、ケース75内にバッテリーなどが設けられ、停電などの非常時に点灯する非常灯の機能を有してもよい。
なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。