JP2021168241A - 光源ユニットおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】通信回路へのノイズの影響を抑制できる光源ユニットおよび照明器具を得ることを目的とする。【解決手段】本開示に係る光源ユニットは、フレームグラウンドと電気的に接続される導電性のフレームと、該フレームに取り付けられ、制御信号を送信する制御ユニットと、光源モジュールと、該制御信号に応じて該光源モジュールの点灯状態を制御する点灯装置と、を備え、該制御ユニットは、外部と通信する通信回路と、該通信回路の少なくとも一部を覆い、該通信回路の回路グラウンドと電気的に接続される金属製のシールドと、一端が該シールドと電気的に接続され、他端が該フレームと電気的に接続された第１コンデンサと、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、光源ユニットおよび照明器具に関する。

特許文献１には、光源部と、無線通信部と、保持体とを備えた光源ユニットが開示されている。保持体は、光源部および無線通信部を保持する。保持体は、支持部材と、カバー部材と、を有している。カバー部材は、支持部材を覆うように内部に空間を形成する。カバー部材は、樹脂材料により構成され、電波を透過させる。無線通信部は、アンテナ部を備えている。アンテナ部は、カバー部材により形成された空間に配置されている。アンテナ部が電波を透過させるカバー部材より形成された空間に配置されているので、より通信性能を高くすることが可能となる。

特開２０１６−２１３１６６公報

特許文献１のような光源ユニットにおいて、無線通信部を光源部または支持部材の近傍に配置すると、コモンノイズが無線通信部に重畳され通信性能が低下するおそれがある。コモンノイズは、例えば点灯装置のスイッチング回路のスイッチング素子から発生するノイズが浮遊容量を介して支持部材に流れ込むことで発生する。コモンノイズは、一般に点灯装置の回路外の経路を介して大きな電流ループを形成するため、影響が大きい。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、通信回路へのノイズの影響を抑制できる光源ユニットおよび照明器具を得ることを目的とする。

本開示に係る光源ユニットは、フレームグラウンドと電気的に接続される導電性のフレームと、該フレームに取り付けられ、制御信号を送信する制御ユニットと、光源モジュールと、該制御信号に応じて該光源モジュールの点灯状態を制御する点灯装置と、を備え、該制御ユニットは、外部と通信する通信回路と、該通信回路の少なくとも一部を覆い、該通信回路の回路グラウンドと電気的に接続される金属製のシールドと、一端が該シールドと電気的に接続され、他端が該フレームと電気的に接続された第１コンデンサと、を有する。

本開示に係る光源ユニットでは、第１コンデンサによって、シールドに重畳されるコモンノイズをフレームにバイパスできる。従って、通信回路へのノイズの影響を抑制できる。

実施の形態１に係る照明器具の斜視図である。 実施の形態１に係る光源ユニットの回路ブロック図である。 実施の形態１に係る制御ユニットの斜視図である。 実施の形態１に係る回路基板の側面図である。 実施の形態１に係るアース金具の斜視図である。 実施の形態１に係る照明器具の断面図である。 実施の形態１に係る照明器具の断面の拡大図である。

本実施の形態に係る光源ユニット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の斜視図である。照明器具１は、光源ユニット２と、光源ユニット２を保持する器具本体３とを備える。器具本体３は、例えば天井に取り付けられる。光源ユニット２は、器具本体３に着脱自在に取り付けられる。ユーザは、色温度または明るさの異なる光源ユニット２を選定し、器具本体３に取り付けることが可能である。

光源ユニット２は、光源モジュールと、光源モジュールに供給する電力を制御する点灯装置５と、外部制御機器からの指令に応じて点灯装置５を制御する制御ユニット４で構成される。

図２は、実施の形態１に係る光源ユニット２の回路ブロック図である。制御ユニット４は、外部制御機器からの信号を受信する。制御ユニット４には、点灯装置５が接続される。制御ユニット４は、受信した信号に応じて制御信号を送信して点灯装置５を制御する。点灯装置５の出力には、光源モジュール６が接続される。点灯装置５は、制御ユニット４と通信し、光源モジュール６を点灯させる。点灯装置５は、制御信号に応じて光源モジュール６の点灯状態を制御する。

光源モジュール６には、複数の光源が搭載される。光源はＬＥＤ等の発光素子である。複数の光源は直列に接続される。複数の光源は、並列または直並列に接続されても良い。

点灯装置５において、整流回路ＤＢの入力端子は、交流電源ＡＣと接続される。整流回路ＤＢは交流電源ＡＣの電源電圧を整流して昇圧回路に供給する。昇圧回路は、コンデンサＣ３と、インダクタＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ４とを有する。

コンデンサＣ３は、整流回路ＤＢの出力端子に並列に接続される。インダクタＬ１の一端はコンデンサＣ３の正極に接続される。スイッチング素子Ｑ１は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子Ｑ１は第１端子、第２端子および第１、第２端子間をスイッチングするための制御端子を備える。インダクタＬ１の他端には第１端子が接続される。ダイオードＤ１のアノードは、スイッチング素子Ｑ１の第１端子とインダクタＬ１の他端との接続点に接続される。また、制御端子は、制御回路７に接続される。スイッチング素子Ｑ１の第２端子は整流回路ＤＢの低電位側の出力に接続される。

コンデンサＣ４は、ダイオードＤ１のカソードに正極が接続され、整流回路ＤＢの低電位側の出力に負極が接続される。制御回路７は、コンデンサＣ４の両端電圧が一定となるように、スイッチング素子Ｑ１をオンオフさせる。このように、昇圧回路は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチングにより、交流電源ＡＣからの入力電圧を昇圧して一定の電圧に変換する。

昇圧回路の出力にはコンバータ回路が接続される。コンバータ回路は、スイッチング素子Ｑ２と、ダイオードＤ２と、インダクタＬ２と、コンデンサＣ５と、検出抵抗Ｒ１を備える。スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２からなる直列回路は、コンデンサＣ４と並列に接続される。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は第１端子、第２端子および第１、第２端子間をスイッチングするための制御端子を備える。第１端子は、コンデンサＣ４の正極と接続される。ダイオードＤ２のカソードは第２端子と接続される。ダイオードＤ２のアノードは、コンデンサＣ４の負極と接続される。

インダクタＬ２、コンデンサＣ５および検出抵抗Ｒ１がこの順に接続して直列回路を形成する。この直列回路は、ダイオードＤ２に並列に接続される。検出抵抗Ｒ１には、光源モジュール６に流れる光源電流に対応する電圧が発生する。検出抵抗Ｒ１からの検出電圧は制御回路７に入力される。制御回路７は検出電圧に基づいて、光源モジュール６に流れる電流が一定電流になるようにスイッチング素子Ｑ２をオンオフさせる。制御回路７は例えばマイコンである。

このように、コンバータ回路は、スイッチング素子Ｑ２のスイッチングにより、昇圧回路からの出力電圧を光源モジュールで必要な電圧に変換する。制御回路７は、制御ユニット４からの制御信号に応じた目標電流値と、光源電流が一致するようにスイッチング素子Ｑ２をオンオフする。

昇圧回路の出力には、制御電源回路８が接続される。制御電源回路８は、昇圧回路の出力電圧から、制御回路７の電源を生成する。制御回路７は、制御電源回路８で生成される電力により動作する。また、制御電源回路８は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動させる電圧を生成する。さらに、制御電源回路８は、制御ユニット４の制御部９にも電力を供給する。

制御ユニット４は、制御部９と受光部１０を有する。制御部９は点灯装置５と通信する。制御部９は例えばマイコンである。制御部９は点灯装置５と配線で接続される。制御部９は配線を介して点灯装置５に制御信号を送信する。これにより、制御ユニット４は点灯装置５が光源モジュール６に供給する電力を調整する。制御部９は点灯装置５から信号を受信しても良い。また、点灯装置５と制御部９は無線で通信しても良い。

受光部１０は無線信号を受信する。受光部１０は、例えば赤外受光素子である。無線信号は、例えばリモコンからの赤外線信号である。受光部１０は、無線信号を受信して受信した信号を制御部９に出力する受光回路１１と、受光回路１１を覆う金属製のシールド１２を有する。シールド１２は、例えば受光回路１１を収納するシールドケースである。

受光回路１１は、外部からの信号を受信する受信器１１ａと、受信器１１ａが受信した信号を増幅する増幅器１１ｂとを有する。受信器１１ａは、例えば赤外線リモコンからの信号を受信する。制御部９は、増幅器１１ｂが増幅した信号に応じて、点灯装置５に制御信号を送信する。

シールド１２は、受光回路１１に重畳されるノイズを抑制するために設けられる。シールド１２は、受光回路１１の回路グラウンドＧＮＤ２と電気的に接続される。シールド１２は、受光回路１１のうち増幅器１１ｂの回路グラウンドＧＮＤ２と電気的に接続されても良い。なお、受光回路１１の回路グラウンドＧＮＤ２と、点灯装置５の回路グラウンドＧＮＤ２は、配線等を介して電気的に接続されている。

制御ユニット４は、一端がシールド１２と電気的に接続され、他端がフレーム４０と電気的に接続された第１コンデンサＣ１を有する。また、第１コンデンサＣ１の一端は制御部９の回路グラウンドＧＮＤ２とも電気的に接続される。フレーム４０は、制御ユニット４が取り付けられた導電性の部材である。後述するように、フレーム４０には点灯装置５および光源モジュール６も取り付けられる。フレーム４０は、例えば板金から形成される。フレーム４０はフレームグラウンドＧＮＤ１と電気的に接続される。第１コンデンサＣ１は、制御ユニット４の回路グラウンドＧＮＤ２とフレームグラウンドＧＮＤ１間に接続される。

フレーム４０は、器具本体３を形成する板金と電気的に接続されても良い。フレーム４０は、例えば光源ユニット２もしくは器具本体３に設けられた電源端子台を介してアースに接地される。

また、点灯装置５は、一端が点灯装置５の回路グラウンドＧＮＤ２と電気的に接続され、他端がフレーム４０と電気的に接続された第２コンデンサＣ２を備える。

図３は、実施の形態１に係る制御ユニット４の斜視図である。制御ユニット４は、回路基板２０と、回路基板２０を覆い収納するケースを有する。ケースは、例えば樹脂から形成される。ケースは、回路基板２０の上面側を覆うケーストップ３０と回路基板２０の裏面側を覆うケースボトム３１を有する。

回路基板２０の裏面側には受光部１０が設けられる。また、回路基板２０にはアース金具２２が設けられる。ケースボトム３１は下方に突出する突起部３２を有する。アース金具２２の下端である接触部２２ｄは、突起部３２からケース外部に露出する。また、回路基板２０には、第１コンデンサＣ１が設けられる。

図４は、実施の形態１に係る回路基板２０の側面図である。第１コンデンサＣ１の一端は、受光部１０のシールド１２と電気的に接続される。第１コンデンサＣ１の他端と電気的に接続されたパターンには、アース部２１が形成される。アース部２１は、例えば回路基板２０の端部に形成される。アース部２１は、板金で形成されるアースラグ端子または回路基板２０の銅箔パターン等で構成される。アース部２１には、アース金具２２が取り付けられる。第１コンデンサＣ１は、受光回路１１の回路グラウンドＧＮＤ２とアース金具２２とを接続する。

受光部１０は、受信器１１ａが下方を向くように、回路基板２０に設けられる。下方は床面方向である。シールド１２は増幅器１１ｂを覆う。受信器１１ａは、シールド１２から露出していても良い。これにより、外部との通信を行いやすくできる。

図５は、実施の形態１に係るアース金具２２の斜視図である。アース金具２２は、回路基板２０を挟む第１部分２２ａと、第１部分２２ａから伸びてフレーム４０と接触する第２部分２２ｂとを有する。第１部分２２ａは、回路基板２０と接続される接続部である。第１部分２２ａにはネジが貫通する穴が形成される。図５では、第１部分２２ａは開いた状態である。第１部分２２ａは、アース部２１を挟み込むように閉じられる。第１部分２２ａは、アース部２１を挟んだ状態でネジ２５により固定される。これにより、アース部２１とアース金具２２は、固定され導通する。

第２部分２２ｂはバネ性を有する。第２部分２２ｂは、弾性力を及ぼしつつフレーム４０と接触する弾性部２２ｃを有する。弾性部２２ｃは、Ｓ字型である。弾性部２２ｃの下端にフレーム４０と接触する接触部２２ｄが設けられる。

第１部分２２ａは、アース部２１を挟み込まなくても良い。この場合、ネジ２５とナットでアース部２１とアース金具２２を固定して導通させても良い。アース金具２２は、アース部２１とフレーム４０の容易な方法での導通を目的としている。このため、アース金具２２はバネそのものでも良い。この場合、アース部２１とアース金具２２との接続は、はんだ付けにより実施されても良い。

図６は、実施の形態１に係る照明器具１の断面図である。図７は、実施の形態１に係る照明器具１の断面の拡大図である。制御ユニット４は、フレーム４０に着脱自在に取り付けられる。制御ユニット４はフレーム４０の上面に取り付けられる。点灯装置５がフレーム４０の上面に取り付けられても良い。点灯装置５と制御ユニット４は、器具本体３とフレーム４０との間に収納される。点灯装置５と制御ユニット４は、器具本体３に搭載されても良い。光源モジュール６は、フレーム４０のうち制御ユニット４が取り付けられた面と反対側の面に取り付けられる。

光源ユニット２は、フレーム４０のうち制御ユニット４が取り付けられた面と反対側の面を覆うカバー５０を備える。カバー５０は光源モジュール６を覆う。

アース金具２２は、回路基板２０から下方に伸び、制御ユニット４のケースから露出する。制御ユニット４がフレーム４０に取り付けられた状態において、アース金具２２のうちケースから露出した部分は、フレーム４０と接触する。これにより、アース金具２２はフレームグラウンドＧＮＤ１と同電位となる。また、第１コンデンサＣ１は、アース金具２２を介してフレーム４０と電気的に接続される。

フレーム４０には切り欠き４１が形成される。切り欠き４１は、フレーム４０のうち光源モジュール６が取り付けられていないスペースに形成される。切り欠き４１は例えばスリットである。制御ユニット４は、アース金具２２の第２部分２２ｂと切り欠き４１が重なるように配置される。アース金具２２の第２部分２２ｂは、切り欠き４１に入り込み、切り欠き４１を形成するフレーム４０の側面と接触する。このとき、アース金具２２のうち弾性部２２ｃの湾曲した部分と、接触部２２ｄが切り欠き４１に入り込む。

制御ユニット４をフレーム４０に取り付けると、アース金具２２の第２部分２２ｂは、切り欠き４１を形成するフレーム４０の側面と接触して、バネ性によりケースの内側に収納される。つまり、制御ユニット４がフレーム４０に取り付けられると同時に、第２部分２２ｂがフレーム４０と導通する。

本実施の形態では、フレーム４０と回路基板２０を導通させるために、配線、ネジによる固定または接合等の追加加工が必要ない。従って、制御ユニット４を確実に接地できる。また、制御ユニット４を容易に接地できる。また、制御ユニット４を支持部材であるフレーム４０に取り付けるだけで、アース金具２２がフレーム４０に接地される。このため、接地を忘れる等によるアース接地不良を防止できる。また、フレーム４０のアース接地構造に依存せずに、制御ユニット４を接地できる。

また、アース金具２２は、フレーム４０に取り付けられたときに弾性変形する。アース金具２２が弾性力を有することで、アース金具２２とフレーム４０とを安定して接触させることができる。

ここでは、フレーム４０に切り欠き４１が形成される場合について説明したが、切り欠き４１が無い場合も同様な効果が得られる。また、アース金具２２がバネの場合についても、同様な効果が得られる。アース金具２２は、図５に示されるものに限らず、回路基板２０とフレーム４０を導通させ、フレーム４０と直接接触が可能な構造を有すれば良い。

また、制御ユニット４は、器具本体３に取り付けられても良い。この場合、器具本体３の板金部分にアース金具２２が接触するように、制御ユニット４を搭載すれば良い。

また、本実施の形態のフレーム４０と制御ユニット４は、照明器具１に限らず、あらゆる電子機器に適用されても良い。

また、点灯装置５のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２で発生するノイズが、浮遊容量Ｃａを介して伝搬し、コモンノイズとしてアースに発生することがある。浮遊容量Ｃａは、主に光源モジュール６とフレーム４０との間に発生する。浮遊容量Ｃａは、点灯装置５の回路基板とケース間に発生する場合もある。コモンノイズは、点灯装置５の回路外の経路を介して大きな電流ループを形成するため、影響が大きくなるおそれがある。

特に、受光部１０がフレーム４０の近傍に配置される場合、コモンノイズがシールド１２および受光回路１１に重畳されることがある。このとき、受光性能が低下して、赤外線信号を受信できない可能性がある。また、誤動作が発生する可能性がある。

特に、受光部１０が増幅器１１ｂを備える場合、近接配置された光源モジュール６等が発する放射ノイズがシールド１２に伝搬し、この放射ノイズを増幅器１１ｂが増幅することが考えられる。このため、放射ノイズの影響が大きくなるおそれがある。

これに対し、本実施の形態では、第１コンデンサＣ１によって、シールド１２に重畳されるコモンノイズをフレーム４０にバイパスできる。従って、受光回路１１へのノイズの影響を抑制でき、ノイズによる受光部１０の誤動作を抑制できる。

さらに、制御ユニット４と点灯装置５は、回路ＧＮＤが同電位である。このため、第１コンデンサＣ１は、点灯装置５で発生するスイッチングノイズをバイパスできる。従って、照明器具１としてのコモンノイズも抑制することができる。例えば、照明器具１で発生する放射ノイズが他機器に影響を与える場合に、制御ユニット４を取り付けることで、照明器具１で発生する放射ノイズを抑制できる。このとき、制御ユニット４は、放射ノイズの抑制のために設けられれば良く、受光部１０が搭載されていなくても良い。

また、シールド１２は、受光部１０のうち少なくとも増幅器１１ｂを覆えば良い。受光部１０は、例えば外部から微弱な信号を受信し、微弱な信号を増幅器１１ｂで増幅する。増幅器１１ｂがシールド１２によりシールドされてフレームグラウンドＧＮＤ１に接続されることで、特に誤動作の抑制の効果を得ることができる。

受光回路１１は、外部からの信号を受信して、制御部９に出力するセンサまたはモジュール等である。受信器１１ａは、赤外線を受光する赤外線センサあるいは人が発する赤外線を受光する焦電センサであっても良い。受信器１１ａは、照度センサであっても良い。受光回路１１は、何らかの信号を受信すれば良い。

また、制御ユニット４は、受光回路１１に換えて、または受光回路１１に加えて送信回路を有しても良い。制御ユニット４は、外部と通信する通信回路を有していれば良い。つまり回路基板２０には、信号の送信または受信の少なくとも一方を行う通信回路が設けられていれば良い。この場合、シールド１２は、通信回路へのノイズの影響を抑制するように、通信回路の少なくとも一部を覆えば良い。この場合も、第１コンデンサＣ１により通信回路へのノイズの影響を抑制できる。

また、点灯装置５と通信する制御部９にシールド１２が設けられても良い。この場合も第１コンデンサＣ１により制御部９へのノイズの影響を抑制できる。この場合、受光部１０は設けられなくても良い。

なお、本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。

１ 照明器具、２ 光源ユニット、３ 器具本体、４ 制御ユニット、５ 点灯装置、６ 光源モジュール、７ 制御回路、８ 制御電源回路、９ 制御部、１０ 受光部、１１ 受光回路、１１ａ 受信器、１１ｂ 増幅器、１２ シールド、２０ 回路基板、２１ アース部、２２ アース金具、２２ａ 第１部分、２２ｂ 第２部分、２２ｃ 弾性部、２２ｄ 接触部、２５ ネジ、３０ ケーストップ、３１ ケースボトム、３２ 突起部、４０ フレーム、４１ 切り欠き、５０ カバー、１００ 電子機器、ＡＣ 交流電源、Ｃ１ 第１コンデンサ、Ｃ２ 第２コンデンサ、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５ コンデンサ、Ｃａ 浮遊容量、Ｄ１、Ｄ２ ダイオード、ＤＢ 整流回路、ＧＮＤ１ フレームグラウンド、ＧＮＤ２ 回路グラウンド、Ｌ１、Ｌ２ インダクタ、Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子、Ｒ１ 検出抵抗

Claims (6)

1. フレームグラウンドと電気的に接続される導電性のフレームと、
   前記フレームに取り付けられ、制御信号を送信する制御ユニットと、
   光源モジュールと、
   前記制御信号に応じて前記光源モジュールの点灯状態を制御する点灯装置と、
   を備え、
   前記制御ユニットは、
   外部と通信する通信回路と、
   前記通信回路の少なくとも一部を覆い、前記通信回路の回路グラウンドと電気的に接続される金属製のシールドと、
   一端が前記シールドと電気的に接続され、他端が前記フレームと電気的に接続された第１コンデンサと、
   を有することを特徴とする光源ユニット。
2. 前記通信回路は、外部からの信号を受信する受信器と、前記受信器が受信した信号を増幅する増幅器と、を有し、
   前記制御ユニットは、前記増幅器が増幅した信号に応じて、前記点灯装置に前記制御信号を送信し、
   前記シールドは、少なくとも前記増幅器を覆うことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記制御ユニットは、
   前記通信回路が設けられた回路基板と、
   前記回路基板に設けられたアース金具と、
   を有し、
   前記第１コンデンサは、前記回路基板に設けられ、前記アース金具を介して前記フレームと接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の光源ユニット。
4. 一端が前記点灯装置の回路グラウンドと電気的に接続され、他端が前記フレームと電気的に接続された第２コンデンサを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源ユニット。
5. 前記光源モジュールは、前記フレームのうち前記制御ユニットが取り付けられた面と反対側の面に取り付けられることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光源ユニット。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の光源ユニットと、
   前記光源ユニットを保持する器具本体と、
   を備えることを特徴とする照明器具。

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