JP2021174608A - 点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源部間の照度の差を抑制できる点灯装置および照明装置を得ることを目的とする。【解決手段】本開示に係る点灯装置は、第１光源部を点灯させる点灯回路と、照度センサからの信号に応じて、該第１光源部が発する光の照度と、第２光源部が発する光の照度との差を小さくするように、該点灯回路を制御する制御回路と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、点灯装置および照明装置に関する。

特許文献１には、照度補正が可能な照明器具が開示されている。この照明器具は、ランプと、記憶部と、照度センサと、制御部と、調光安定器とから構成される。記憶部は、ランプの劣化、ランプの汚れ、照明器具の汚れ、照度センサの汚れなどの外因による光束減衰に応じた補正データを記憶する。照度センサは、机上面の反射光を検知し反射光量に比例した電圧を出力する。制御部は、記憶部に記憶された補正データ及び照度センサの検出値に応じて調光信号を変化させる。調光安定器は、制御部からの調光信号を受けてランプの光出力を制御する。ランプの光出力は、照度センサの検出出力が設定値になるように、フィードバック制御される。

特開平１１−１８５９７４号公報

点灯装置の個体ばらつきまたは発光ダイオードの個体ばらつき等の微小な差によって、光源が発する光の見え方に影響が出ることがある。特に、照明装置の出力電流が小さいときに、この影響が大きくなるおそれがある。例えば、暗い環境で用いられる間接照明用点灯装置では、明るさの小さな差が光の見え方に大きい影響を及ぼす可能性がある。間接照明用点灯装置では、出力電流の製品規格範囲の上限品と下限品が並べられた場合に、明るさの差が顕著となる可能性がある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、光源部間の照度の差を抑制できる点灯装置および照明装置を得ることを目的とする。

本開示に係る点灯装置は、第１光源部を点灯させる点灯回路と、照度センサからの信号に応じて、該第１光源部が発する光の照度と、第２光源部が発する光の照度との差を小さくするように、該点灯回路を制御する制御回路と、を備える。

本開示に係る点灯装置では、照度センサからの信号により、第１光源部が発する光の照度と、第２光源部が発する光の照度との差を小さくするように点灯回路が制御される。従って、光源部間の照度の差を抑制できる。

実施の形態１に係る照明装置の回路ブロック図である。 実施の形態１に係る制御回路の動作を示すフローチャートである。 照度の調節前の状態を示す図である。 照度の調節後の状態を示す図である。

本実施の形態に係る点灯装置および照明装置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に係る照明装置３００の回路ブロック図である。照明装置３００は例えば壁際に設置される間接照明である。照明装置３００は、光源モジュール２００ａ、２００ｂおよび点灯装置１００を備える。光源モジュール２００ａ、２００ｂは、点灯装置１００の出力電流により点灯する。

点灯装置１００の入力側には、外部電源ＡＣが接続されている。点灯装置１００は、外部電源ＡＣから電力を供給され、光源ＬＤを点灯させる。外部電源ＡＣは、商用電源等の交流電源である。なお、点灯装置１００は、直流電源に接続されていてもよい。

光源モジュール２００ａは複数の光源ＬＤを有する。光源ＬＤは、例えばＬＥＤ等の発光素子である。光源モジュール２００ａにおいて、複数の光源ＬＤは直列に接続されている。これに限らず、複数の光源ＬＤは、並列または直並列に接続されても良い。

光源モジュール２００ａは、照度検出回路５０ａと、光源ＬＤの近傍に設置された照度センサ６１ａ、６２ａ、６３ａを備える。照度センサ６１ａ、６２ａ、６３ａは照度検出素子である。本実施の形態では、光源ＬＤが５個で照度センサが３個の場合について説明するが、光源ＬＤおよび照度センサの数は限定されない。

照度検出回路５０ａは、例えばマイコンである。照度検出回路５０ａは、照度センサ６１ａ、６２ａ、６３ａからの検出値を算出し、検出情報を無線にて発信する。照度検出回路５０ａと照度センサ６１ａ、６２ａ、６３ａは、センサユニット５５ａとして光源モジュール２００ａに取り付けられていても良い。

光源モジュール２００ｂは、複数の光源ＬＤ、照度センサ６１ｂ、６２ｂ、６３ｂおよび照度検出回路５０ｂを備える。光源モジュール２００ｂの構成は、光源モジュール２００ａと同様である。

点灯装置１００は、ダイオードブリッジＤＢ、昇圧チョッパ回路１０、点灯回路４０ａ、４０ｂ、制御回路７０、制御電源回路８０を備える。

ダイオードブリッジＤＢは、入力される交流電流を直流電流に整流する。

昇圧チョッパ回路１０は、ダイオードブリッジＤＢの出力電圧を昇圧し、電解コンデンサＣ１に予め定められた直流高電圧を充電する。昇圧チョッパ回路１０はＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路である。昇圧チョッパ回路１０において、ダイオードブリッジＤＢの出力と並列に抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路が接続される。抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点は、ＰＦＣ制御回路１１に接続される。

ＰＦＣ制御回路１１は、例えばマイコンである。抵抗Ｒ１、Ｒ２は、ダイオードブリッジＤＢが出力する出力電圧の電圧波形を検出する。昇圧チョッパ回路１０への入力電圧は、抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧され、ＰＦＣ制御回路１１に入力される。これにより、ＰＦＣ制御回路１１は昇圧チョッパ回路１０への入力電圧を検出する。

昇圧チョッパ回路１０はコイルＬ１を備える。コイルＬ１の一端は、ダイオードブリッジＤＢの出力の高電位側と接続される。コイルＬ１の他端には、スイッチング素子Ｑ１のドレインおよびダイオードＤ１のアノードが接続される。スイッチング素子Ｑ１は例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子Ｑ１のソースは、抵抗Ｒ３の一端に接続される。抵抗Ｒ３の他端は接地用端子に接続される。スイッチング素子Ｑ１のゲートはＰＦＣ制御回路１１に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、電解コンデンサＣ１の正極に接続される。電解コンデンサＣ１の負極は接地用端子に接続される。ＰＦＣ制御回路１１は、昇圧チョッパ回路１０の出力電圧が電圧目標値と一致するように、スイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御する。

また、抵抗Ｒ３の一端はＰＦＣ制御回路１１に接続される。抵抗Ｒ３には、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流に対応する電圧が印加される。抵抗Ｒ３に印加される電圧は、ＰＦＣ制御回路１１に入力される。これにより、ＰＦＣ制御回路１１はスイッチング素子Ｑ１を流れる電流を検出する。

電解コンデンサＣ１には点灯回路４０ａ、４０ｂが接続される。点灯回路４０ａは、昇圧チョッパ回路１０の出力電力を変換して接続される光源モジュール２００ａに電力を供給する。同様に、点灯回路４０ｂは、昇圧チョッパ回路１０の出力電力を変換して接続される光源モジュール２００ｂに電力を供給する。このように照明装置３００は、点灯回路として、光源モジュール２００ａを点灯させる点灯回路４０ａと、光源モジュール２００ｂを点灯させる点灯回路４０ｂを有する。点灯回路４０ａ、４０ｂは、例えばバックコンバータ回路等の降圧回路である。

点灯回路４０ａにおいて、電解コンデンサＣ１の正極には、スイッチング素子Ｑ２ａのドレインが接続される。スイッチング素子Ｑ２ａは、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ２ａのソースには、電解コンデンサＣ２ａの正極が接続される。スイッチング素子Ｑ２ａのゲートは、点灯制御回路４１ａに接続される。点灯制御回路４１ａは例えばマイコンである。電解コンデンサＣ２ａの負極は接地用端子に接続される。電解コンデンサＣ２ａと並列に光源モジュール２００ａが接続される。

抵抗Ｒ４ａの一端は光源モジュール２００ａと接続される。抵抗Ｒ４ａの他端は接地用端子と接続される。また、抵抗Ｒ４ａの一端は点灯制御回路４１ａに接続される。

点灯制御回路４１ａは、制御回路７０が出力する制御信号に基づいて、光源モジュール２００ａに供給する目標電流を決定する。光源モジュール２００ａに流れる電流は、抵抗Ｒ４ａに流れる電流と等しい。点灯制御回路４１ａは、抵抗Ｒ４ａに流れる電流または抵抗Ｒ４ａに発生する電圧を検出して、目標電流を光源モジュール２００ａに供給するように、スイッチング素子Ｑ２ａのオンデューティ比を制御する。このようにして、点灯回路４０ａは光源モジュール２００ａの明るさを変化させる。

点灯回路４０ｂは、スイッチング素子Ｑ２ｂ、電解コンデンサＣ２ｂ、点灯制御回路４１ｂ、抵抗Ｒ４ｂを備える。点灯回路４０ｂの構成は点灯回路４０ａと同様である。

制御電源回路８０は昇圧チョッパ回路１０の出力電圧から、ＰＦＣ制御回路１１、制御回路７０、点灯制御回路４１ａ、４１ｂに供給する制御電源Ｖｃｃ１を生成する。

制御回路７０は、例えばマイコンである。制御回路７０は、照度検出回路５０ａ、５０ｂからの無線信号を受信し、検出結果に応じて点灯回路４０ａ、４０ｂそれぞれに制御信号を出力する。

なお、点灯装置１００に入力される交流電源が遮断されても、電解コンデンサＣ１の残留電荷により制御電源回路８０は動作する。このため、制御回路７０は、一定時間動作し続けることができる。

図２は、実施の形態１に係る制御回路７０の動作を示すフローチャートである。制御回路７０による照度制御について説明する。図３は、照度の調節前の状態を示す図である。第１光源部である光源モジュール２００ａと第２光源部である光源モジュール２００ｂは隣接する。光源モジュール２００ａ、２００ｂは、壁５０に設置されている。照度センサ６１ａ、６２ａ、６３ａおよび照度センサ６１ｂ、６２ｂ、６３ｂは、光源ＬＤからの光が壁５０で反射された反射光を検出する。

光源モジュール２００ａは照射範囲１０ａを照らし、光源モジュール２００ｂは照射範囲１０ｂを照らしている。照射範囲１０ａの照度は５０ｌｍであり、照射範囲１０ｂの照度は８０ｌｍである。

照度センサ６１ａ、６２ａ、６３ａは、それぞれ検出範囲２１ａ、２２ａ、２３ａの明るさを検出する。照度センサ６１ａは光源モジュール２００ｂの照射範囲１０ｂの照度を検出するため、検出値は８０ｌｍである。照度センサ６２ａは光源モジュール２００ａの照射範囲１０ａの照度を検出するため、検出値は５０ｌｍである。照度センサ６３ａは照射範囲外の照度を検出するため、検出値は０ｌｍである。

照度センサ６１ｂ、６２ｂ、６３ｂは、それぞれ検出範囲２１ｂ、２２ｂ、２３ｂの明るさを検出する。照度センサ６１ｂは、光源モジュール２００ａの照射範囲１０ａの照度を検出するため、検出値は５０ｌｍである。照度センサ６２ｂは光源モジュール２００ｂの照射範囲１０ｂの照度を検出するため、検出値は８０ｌｍである。照度センサ６３ｂは照射範囲外の照度を検出するため、検出値は０ｌｍである。

このように、照明装置３００は、光源モジュール２００ａが発する光の照度を検出する照度センサ６２ａ、６１ｂと、光源モジュール２００ｂが発する光の照度を検出する照度センサ６２ｂ、６１ａとを備える。

図３の状態において、ＬＥＤ電源である点灯装置１００から光源モジュール２００ａに供給される電流は１．０ｍＡである。また、点灯装置１００から光源モジュール２００ｂに供給される電流は１．５ｍＡである。

制御回路７０が動作すると、ステップ１として、カウンタを初期化する。次に、制御回路７０は、ステップ２として、照度センサ６１ａ、６２ａ、６３ａ、照度センサ６１ｂ、６２ｂ、６３ｂにより照度測定を行う。

次に制御回路７０は、ステップ３として、左右のセンサと中央のセンサの照度差は１００ｌｍ以内であるかを判定する。ここで、左右のセンサは照度センサ６２ａ、６２ｂである。また、中央のセンサは、照度センサ６１ａ、照度センサ６１ｂである。差が１００ｌｍより大きい場合、ステップ４として、制御回路７０は左右の何れかのセンサと中央のセンサの照度差は１００ｌｍ以内であるかを判定する。差が１００ｌｍより大きい場合、本処理の対象ではないものとして、制御回路７０は処理を終了する。

ステップ３または４で、差が１００ｌｍ以内である場合、制御回路７０はステップ５を実施する。制御回路７０は、照度センサ６２ａ、６２ｂのうち照度の低い方を比較対象に設定する。図３の例では照度センサ６２ａが比較対象となる。次に、制御回路７０はステップ６として、比較対象の照度より、中央のセンサの照度が明るいかを判定する。つまり、制御回路７０は、照度センサ６２ａと照度センサ６１ａの照度を比較する。

中央のセンサの方が暗い場合、制御回路７０はステップ７として、比較対象が設けられていない方の光源モジュールへの出力電流を１ＳＴＥＰ増加させる。中央のセンサの方が明るい場合、制御回路７０はステップ８として、比較対象が設けられていない方の光源モジュールへの出力電流を１ＳＴＥＰ減少させる。これにより、光源モジュール２００ａ、２００ｂの照度の差が低減される。

次に、制御回路７０はステップ９として、カウンタを１増加させる。制御回路７０はステップ１０として、カウンタの値が１０以上であるかを判定する。１０以上の場合、処理を終了する。１０未満の場合、ステップ２に戻る。つまり制御回路７０は、ステップ２〜１０をカウンタが１０になるまでループさせる。

以上の処理により、光源モジュール２００ａ、２００ｂの照度差を抑制できる。図４は、照度の調節後の状態を示す図である。図４の例では、光源モジュール２００ａ、２００ｂの照度はともに６０ｌｍとなる。このとき、光源モジュール２００ａ、２００ｂに供給される電流は共に１．２５ｍＡである。

本実施の形態では、制御回路７０が照度センサからの信号に応じて、光源モジュール２００ａが発する光の照度と、光源モジュール２００ｂが発する光の照度との差を小さくするように、点灯回路４０ａ、４０ｂを制御する。具体的には、制御回路７０は、光源モジュール２００ａが発する光の照度と、光源モジュール２００ｂが発する光の照度との差を小さくするように、点灯回路４０ａ、４０ｂの出力電流を制御する。これにより、光源モジュール２００ａ、２００ｂ間の照度の差を抑制できる。特に、下限出力等の低出力時の微小な照度差を自動で補正できる。これにより、点灯装置１００または光源ＬＤの個体ばらつき等による光の見え方の差を抑制できる。

また、本実施の形態の光源モジュール２００ａには、光源モジュール２００ａが発する光の照度を検出する照度センサ６２ａと、光源モジュール２００ｂが発する光の照度を検出する照度センサ６１ａが設けられる。また、光源モジュール２００ｂには、光源モジュール２００ａが発する光の照度を検出する照度センサ６１ｂと、光源モジュール２００ｂが発する光の照度を検出する照度センサ６２ｂが設けられる。各光源モジュールが、自身の照度と他の光源モジュールの照度を検出することで、照度差の検出などの制御を容易に実施できる。

これに限らず、各光源モジュールの照度センサは、自身の光源モジュールが発する光の照度のみを検出しても良い。

また、本実施の形態では照明装置３００が備える光源モジュール２００ａ、２００ｂの照度差を低減させた。これに限らず、照明装置３００は他の照明装置が備える光源モジュールと、自身の光源モジュールとの照度差を小さくするように、自身の点灯回路を制御しても良い。このとき、照明装置３００は、自身の光源モジュールが発する光の照度を検出する第１照度センサと、他の照明装置の光源モジュールが発する光の照度を検出する第２照度センサとを備える。この例では、照明装置３００が備える光源モジュールおよび点灯回路は１つであっても良い。

また、本実施の形態では、隣接する光源モジュール２００ａ、２００ｂ間の照度差を低減させた。これに限らず、用途に応じて隣接しない光源モジュール２００ａ、２００ｂ間の照度差を低減させても良い。

本実施の形態では、照度センサは光源モジュールに設けられたが、照度センサは点灯装置１００に設けられても良い。また、照度センサは照明装置３００と離れて設けられても良い。また、本実施の形態の照度センサは壁５０からの反射光を検出した。これに限らず、照度センサは机上面または床面からの反射光を測定しても良い。

また、制御回路７０は、外部電源ＡＣの通電と遮断の組み合わせによるプルレスパターンに応じて出力電流を制御しても良い。プルレスパターンは、例えば、外部電源ＡＣと点灯装置１００の間に設けられたスイッチＳＷから入力される。スイッチＳＷは例えば壁スイッチである。スイッチＳＷは、使用者の操作により、点灯回路４０ａ、４０ｂへの外部電源ＡＣの供給の有無を切り替える。

制御回路７０は、スイッチＳＷから入力される信号に応じて、光源モジュール２００ａまたは光源モジュール２００ｂの照度を変更するように点灯回路４０ａ、４０ｂを制御する。例えば、スイッチＳＷのオンオフ操作を偶数回実施することで出力電流が上昇し、オンオフ操作を奇数回実施することで出力電流が低下する。

これにより、図２に示される処理により自動で照度を調節できなかった場合などに、手動で照度を制御できる。

本実施の形態の照明装置３００は、間接照明であるものとした。これに限らず、本実施の形態は、あらゆる照明装置の照度差を低減するために用いることができる。

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。

１０ 昇圧チョッパ回路、１０ａ、１０ｂ 照射範囲、１１ ＰＦＣ制御回路、２１ａ、２１ｂ 検出範囲、４０ａ、４０ｂ 点灯回路、４１ａ、４１ｂ 点灯制御回路、５０ 壁、５０ａ、５０ｂ 照度検出回路、５５ａ センサユニット、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ 照度センサ、７０ 制御回路、８０ 制御電源回路、１００ 点灯装置、２００ａ、２００ｂ 光源モジュール、３００ 照明装置、ＡＣ 外部電源、Ｃ１、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ 電解コンデンサ、Ｄ１ ダイオード、ＤＢ ダイオードブリッジ、Ｌ１ コイル、ＬＤ 光源、Ｑ１、Ｑ２ａ、Ｑ２ｂ スイッチング素子、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ 抵抗、ＳＷ スイッチ

Claims (10)

1. 第１光源部を点灯させる点灯回路と、
   照度センサからの信号に応じて、前記第１光源部が発する光の照度と、第２光源部が発する光の照度との差を小さくするように、前記点灯回路を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする点灯装置。
2. 前記第１光源部と前記第２光源部は、隣接することを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記制御回路は、前記第１光源部が発する光の照度と、前記第２光源部が発する光の照度との差を小さくするように、前記点灯回路の出力電流を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
4. 前記点灯回路は、前記第１光源部を点灯させる第１点灯回路と、前記第２光源部を点灯させる第２点灯回路と、を有し、
   前記制御回路は、前記第１光源部が発する光の照度と、前記第２光源部が発する光の照度との差を小さくするように、前記第２点灯回路を制御することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の点灯装置。
5. 使用者の操作により、前記点灯回路への外部電源の供給の有無を切り替えるスイッチを備え、
   前記制御回路は、前記スイッチから入力される信号に応じて、前記第１光源部の照度を変更するように前記点灯回路を制御することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の点灯装置。
6. 前記照度センサとして、前記第１光源部が発する光の照度を検出する第１照度センサと、前記第２光源部が発する光の照度を検出する第２照度センサと、を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の点灯装置。
7. 請求項１から５の何れか１項に記載の点灯装置と、
   前記第１光源部と、
   を備えることを特徴とする照明装置。
8. 前記照度センサとして、前記第１光源部が発する光の照度を検出する第１照度センサと、前記第２光源部が発する光の照度を検出する第２照度センサと、を備えることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 前記第２光源部を備え、
   前記第１照度センサと前記第２照度センサは、前記第２光源部に設けられることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 前記第１照度センサと前記第２照度センサは、前記第１光源部に設けられることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。

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