JP2022024932A - 点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雑音を低減でき、かつ、調色可能な点灯装置を提供する。【解決手段】点灯装置１０は、昇圧回路３０と、昇圧回路３０の出力端子に接続される第一の光源６１と、昇圧回路３０の出力端子に接続される降圧回路４０と、降圧回路４０の出力端子に接続される第二の光源６２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、点灯装置に関する。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を用いる調色可能な点灯装置が知られている（例えば、特許文献１など）。特許文献１に記載された点灯装置は、単一の昇圧チョッパ回路と、当該昇圧チョッパ回路の出力端子に接続された二つの降圧チョッパ回路と、二つの降圧チョッパ回路にそれぞれ接続される二つのＬＥＤユニットとを備える。二つのＬＥＤユニットの一方が白色光を出射し、他方が電球色光を出射する。特許文献１に記載された点灯装置では、各降圧チョッパ回路を制御することで、調色を実現しようとしている。

特開２０１２－１２９０２１号公報

特許文献１に記載されたような点灯装置では、昇圧チョッパ回路、及び二つの降圧チョッパ回路の各々が、スイッチング素子を有し、各スイッチング素子が高い周波数で、スイッチングを行う。これに伴い、点灯装置から比較的多くの雑音が発生する。このため、点灯装置が受信するリモコン信号などのＳＮ比が低くなる。したがって、点灯装置において雑音低減のために対策が必要となる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、雑音を低減でき、かつ、調色可能な点灯装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、昇圧回路と、前記昇圧回路の出力端子に接続される第一の光源と、前記昇圧回路の前記出力端子に接続される降圧回路と、前記降圧回路の出力端子に接続される第二の光源とを備える。

本発明によれば、雑音を低減でき、かつ、調色可能な点灯装置を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る点灯装置の構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
実施の形態に係る点灯装置について説明する。

［構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る点灯装置１０の構成を示す回路図である。図１には、点灯装置１０と併せて、点灯装置１０に電力を供給する交流電源２０も示されている。

交流電源２０は、例えば、外部商用電源などの系統電源である。

点灯装置１０は、光源を点灯させることで照明光を出射する照明装置であり、昇圧回路３０と、降圧回路４０と、第一の光源６１と、第二の光源６２とを備える。本実施の形態では、点灯装置１０は、入力回路２２と、第一の制御回路５１と、第二の制御回路５２と、第一の抵抗素子５３と、第二の抵抗素子５４と、照明制御回路７０とをさらに備える。

入力回路２２は、交流電源２０からの電力が入力される回路である。本実施の形態では、入力回路２２は、交流電力を直流電力に整流する整流回路を含む。整流回路として、例えば、ダイオードブリッジ回路などを用いることができる。なお、入力回路２２は、例えば、交流電力からノイズを除去するフィルタ回路などを含んでもよい。

昇圧回路３０は、入力回路２２の出力電圧を昇圧するＤＣ－ＤＣ変換回路である。昇圧回路３０は、第一の光源６１及び降圧回路４０に印加する直流電圧を生成する。本実施の形態では、昇圧回路３０は、昇圧チョッパ回路である。昇圧回路３０は、第一のインダクタ３１と、第一のスイッチング素子３２と、第一のダイオード３３と、第一のコンデンサ３４とを有する。

第一のインダクタ３１は、一方の端子が、入力回路２２の高電位側の出力端子に接続される。第一のインダクタ３１の他方の端子は、第一のスイッチング素子３２及び第一のダイオード３３に接続される。本実施の形態では、第一のインダクタ３１の他方の端子は、第一のスイッチング素子３２のドレイン端子、及び、第一のダイオード３３のアノード端子に接続される。

第一のスイッチング素子３２は、第一の制御回路５１からの信号に基づいてオン状態及びオフ状態を切り替えることが可能なスイッチング素子である。第一のスイッチング素子３２は、第一のインダクタ３１の他方の端子、及び、第一のダイオード３３のアノード端子の接続点と、入力回路２２の低電位側の出力端子との間に接続される。本実施の形態では、第一のスイッチング素子３２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。第一のスイッチング素子３２のドレイン端子は、第一のインダクタ３１の他方の端子、及び、第一のダイオード３３のアノード端子の接続点に接続される。第一のスイッチング素子３２のソース端子は、入力回路２２の低電位側の出力端子及び昇圧回路３０の低電位側の出力端子に接続される。第一のスイッチング素子３２のゲート端子には、第一の制御回路５１からの制御信号が入力される。

第一のダイオード３３は、第一のインダクタ３１の他方の端子及び第一のスイッチング素子３２の接続点と、昇圧回路３０の高電位側の出力端子とに接続される。第一のダイオード３３のアノード端子は、第一のインダクタ３１の他方の端子及び第一のスイッチング素子３２のドレイン端子の接続点に接続される。第一のダイオード３３のカソード端子は、昇圧回路３０の高電位側の出力端子、つまり、第一のコンデンサ３４の一方の端子に接続される。

第一のコンデンサ３４は、一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、昇圧回路３０の高電位側及び低電位側の出力端子に接続される。第一のコンデンサ３４の一方の端子は、第一のダイオード３３のカソード端子にも接続される。第一のコンデンサ３４の他方の端子は、第一のスイッチング素子３２のソース端子及び入力回路２２の低電位側の出力端子にも接続される。本実施の形態では、第一のコンデンサ３４は、電解コンデンサである。第一のコンデンサ３４の一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、正極及び負極である。

第一の光源６１は、昇圧回路３０の出力端子に接続される光源である。第一の光源６１は、一方の端子が昇圧回路３０の高電位側の出力端子に接続され、他方の端子が、第一の抵抗素子５３に接続される。本実施の形態では、第一の光源６１は、１以上の第一の発光素子を含む。第一の発光素子として、例えば、５０００Ｋ以上の色温度の白色光を出射するＬＥＤを用いることができる。第一の光源６１は、例えば、直列接続された３０個の第一の発光素子を含む。各第一の発光素子の順方向電圧は、例えば、約６Ｖである。この場合、第一の光源６１の順方向電圧は、約１８０Ｖである。本実施の形態では、第一の光源６１は、昇圧回路３０の出力端子に接続されるため、降圧回路４０を介して昇圧回路３０に接続される場合より、高い電圧が印加される。このため、第一の光源６１の順方向電圧は、例えば、第二の光源６２の順方向電圧より高い。

第一の抵抗素子５３は、第一の光源６１に流れる電流を検出する第一の電流検出回路の一例である。第一の抵抗素子５３は、第一の光源６１に直列接続される。第一の抵抗素子５３の一方の端子及び他方の端子は、それぞれ、第一の光源６１及び昇圧回路３０の低電位側の出力端子に接続される。

第一の制御回路５１は、第一の電流検出回路の検出値に基づいて昇圧回路３０の出力電圧を調整する回路である。本実施の形態では、第一の制御回路５１には、第一の電流検出回路の検出値として、第一の抵抗素子５３に印加される電圧が入力される。第一の制御回路５１には、照明制御回路７０から第一の光源６１に供給する目標電流値に対応する制御信号が入力される。第一の制御回路５１は、第一の抵抗素子５３に印加される電圧に基づいて、第一の光源６１に供給されている電流値を検知し、当該電流値を目標電流値に近づけるように、昇圧回路３０を制御する。具体的には、第一の制御回路５１は、昇圧回路３０が有する第一のスイッチング素子３２のスイッチング周期におけるオン時間を調整することによって、第一の光源６１に供給する電流、つまり、第一の光源６１に印加する電圧を制御する。例えば、第一のスイッチング素子３２のオン時間を長くすることで、昇圧回路３０の出力電圧を増大させることができる。

降圧回路４０は、昇圧回路３０の出力端子に接続されるＤＣ－ＤＣ変換回路である。降圧回路４０は、昇圧回路３０の出力電圧を降圧することで、第二の光源６２に印加する直流電圧を生成する。本実施の形態では、降圧回路４０は、降圧チョッパ回路である。降圧回路４０は、第二のインダクタ４１と、第二のスイッチング素子４２と、第二のダイオード４３と、第二のコンデンサ４４とを有する。

第二のダイオード４３は、昇圧回路３０の高電位側の出力端子、及び、第二のインダクタ４１と第二のスイッチング素子４２の接続点との間に接続される。本実施の形態では、第二のダイオード４３のカソード端子は、昇圧回路３０の高電位側の出力端子及び第二のコンデンサ４４の一方の端子に接続される。第二のダイオード４３のアノード端子は、第二のインダクタの一方の端子、及び、第二のスイッチング素子４２のドレイン端子の接続点に接続される。

第二のインダクタ４１は、第二のダイオード４３及び第二のスイッチング素子４２の接続点と、降圧回路４０の低電位側の出力端子との間に接続される。本実施の形態では、第二のインダクタ４１の一方の端子は、第二のダイオード４３のアノード端子、及び、第二のスイッチング素子４２のドレイン端子の接続点に接続される。第二のインダクタ４１の他方の端子は、降圧回路４０の低電位側の出力端子と、第二のコンデンサ４４とに接続される。

第二のスイッチング素子４２は、第二の制御回路５２からの信号に基づいてオン状態及びオフ状態を切り替えることが可能なスイッチング素子である。第二のスイッチング素子４２は、第二のインダクタ４１の一方の端子、及び、第二のダイオード４３のアノード端子の接続点と、第二の抵抗素子５４との間に接続される。本実施の形態では、第二のスイッチング素子４２は、ＭＯＳＦＥＴである。第二のスイッチング素子４２のドレイン端子は、第二のインダクタ４１の一方の端子、及び、第二のダイオード４３のアノード端子の接続点に接続される。第二のスイッチング素子４２のソース端子は、第二の抵抗素子５４に接続される。第二のスイッチング素子４２のゲート端子には、第二の制御回路５２からの制御信号が入力される。

第二のコンデンサ４４は、一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、降圧回路４０の高電位側及び低電位側の出力端子に接続される。第二のコンデンサ４４の一方の端子は、第二のダイオード４３のカソード端子にも接続される。第二のコンデンサ４４の他方の端子は、第二のインダクタ４１の他方の端子にも接続される。本実施の形態では、第二のコンデンサ４４は、電解コンデンサである。第二のコンデンサ４４の一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、正極及び負極である。

第二の光源６２は、降圧回路４０の出力端子に接続される光源である。第二の光源６２は、一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、降圧回路４０の高電位側及び低電位側の出力端子に接続される。本実施の形態では、第二の光源６２は、１以上の第二の発光素子を含む。また、第二の光源６２は、第一の光源６１と発光色が異なる。第二の発光素子として、例えば、３０００Ｋ以上の色温度（つまり、電球色）の白色光を出射するＬＥＤを用いることができる。第二の光源６２は、例えば、直列接続された３０個の第二の発光素子を含む。各第二の発光素子の順方向電圧は、例えば、約３Ｖである。この場合、第二の光源６２の順方向電圧は、約９０Ｖである。本実施の形態では、第二の光源６２は、降圧回路４０の出力端子に接続されるため、昇圧回路３０に直接接続される場合より、低い電圧が印加される。このため、第二の光源６２の順方向電圧は、例えば、第一の光源６１の順方向電圧より低い。

第二の抵抗素子５４は、第二の光源６２に流れる電流を検出する第二の電流検出回路の一例である。第二の抵抗素子５４は、第二の光源６２に、第二のインダクタ４１を介して直列接続される。また、第二の抵抗素子５４の一方の端子及び他方の端子は、それぞれ、第二のスイッチング素子４２のソース端子、及び、グランド（つまり、昇圧回路３０の低電位側の出力端子）に接続される。

第二の制御回路５２は、第二の電流検出回路の検出値に基づいて降圧回路４０の出力電圧を調整する回路である。本実施の形態では、第二の制御回路５２には、第二の電流検出回路の検出値として、第二の抵抗素子５４に印加される電圧が入力される。第二の制御回路５２には、照明制御回路７０から第二の光源６２に供給する目標電流値に対応する制御信号が入力される。第二の制御回路５２は、第二の抵抗素子５４に印加される電圧に基づいて、第二の光源６２に供給されている電流値を検知し、当該電流値を目標電流値に近づけるように、降圧回路４０を制御する。具体的には、第二の制御回路５２は、降圧回路４０が有する第二のスイッチング素子４２のスイッチング周期におけるオン時間を調整することによって、第二の光源６２に供給する電流、つまり、第二の光源６２に印加する電圧を制御する。例えば、第二のスイッチング素子４２のオン時間を長くすることで、降圧回路４０の出力電圧を増大させることができる。

照明制御回路７０は、第一の制御回路５１及び第二の制御回路５２の各々に制御信号を出力することで、点灯装置１０から出射される照明光を制御する回路である。具体的には、照明制御回路７０は、リモコン８０などからの点灯装置１０の調光及び調色に関する信号に基づいて、第一の光源６１及び第二の光源６２の各々に供給される電流を制御することで、点灯装置１０の調光及び調色を行う。照明制御回路７０は、例えば、マイコンによって実現できる。マイコンは、プログラムが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリと、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ；Central Processing Unit）と、タイマと、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器などを含む入出力回路とを有する１チップの半導体集積回路である。なお、照明制御回路７０は、マイコン以外の電気回路などを用いて実現されてもよい。

［動作］
次に、本実施の形態に係る点灯装置１０の動作について説明する。

点灯装置１０において、例えば、リモコン８０などから、点灯装置１０の調光及び調色に関する信号が照明制御回路７０に入力される。

続いて、照明制御回路７０は、入力された信号に基づいて、第一の光源６１に供給する電流値に対応する制御信号を生成し、第一の制御回路５１に出力する。また、照明制御回路７０は、入力された信号に基づいて、第一の光源６１と発光色が異なる第二の光源６２に供給する電流値に対応する制御信号を生成し、第二の制御回路５２に出力する。

続いて、第一の制御回路５１は、入力された制御信号に対応する目標電流値と、第一の電流検出回路（つまり、第一の抵抗素子５３）からの信号に対応する第一の光源６１に供給されている電流値とを比較する。第一の制御回路５１は、比較結果に基づいて、第一の光源６１に供給されている電流値が目標電流値に近づくように昇圧回路３０を制御する。例えば、第一の光源６１に供給されている電流値が目標電流値より小さい場合には、第一の制御回路５１は、第一のスイッチング素子３２のオン時間を増大させるような制御信号を第一のスイッチング素子３２のゲート端子に印加する。また、第一の光源６１に供給されている電流値が目標電流値より大きい場合には、第一の制御回路５１は、第一のスイッチング素子３２のオン時間を減少させるような制御信号を第一のスイッチング素子３２のゲート端子に印加する。

一方、第二の制御回路５２は、入力された制御信号に対応する目標電流値と、第二の電流検出回路（つまり、第二の抵抗素子５４）からの信号に対応する第二の光源６２に供給されている電流値とを比較する。第二の制御回路５２は、比較結果に基づいて、第二の光源６２に供給されている電流値が目標電流値に近づくように降圧回路４０を制御する。例えば、第二の光源６２に供給されている電流値が目標電流値より小さい場合には、第二の制御回路５２は、第二のスイッチング素子４２のオン時間を増大させるような制御信号を第二のスイッチング素子４２のゲート端子に印加する。また、第二の光源６２に供給されている電流値が目標電流値より大きい場合には、第二の制御回路５２は、第二のスイッチング素子４２のオン時間を減少させるような制御信号を第二のスイッチング素子４２のゲート端子に印加する。

以上のような制御を行うことで、リモコン８０などから入力された調光及び調色に関する信号に基づいて、点灯装置１０の調光及び調色を行うことができる。

本実施の形態に係る点灯装置１０は、ＤＣ－ＤＣ変換回路として、単一の昇圧回路３０、及び単一の降圧回路４０だけを備える。このように、本実施の形態に係る点灯装置１０では、特許文献１に記載された単一の昇圧チョッパ回路、及び、２個の降圧チョッパ回路を備える点灯装置と比較して、スイッチング回路の個数を削減できる。したがって、点灯装置１０から発生する雑音を特許文献１に記載された点灯装置より低減できる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１０は、昇圧回路３０と、昇圧回路３０の出力端子に接続される第一の光源６１と、昇圧回路３０の出力端子に接続される降圧回路４０と、降圧回路４０の出力端子に接続される第二の光源６２とを備える。

これにより、点灯装置１０では、昇圧回路３０の出力電圧を制御することで、第一の光源６１に供給される電流値を制御でき、降圧回路４０の出力電圧を制御することで、第二の光源６２に供給される電流値を制御できる。つまり、点灯装置１０によれば、第一の光源６１及び第二の光源６２に供給される電流をそれぞれ独立に制御できる。したがって、点灯装置１０では、例えば、互いに異なる発光色を有する第一の光源６１及び第二の光源６２を用いることで、調色を実現できる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１０は、ＤＣ－ＤＣ変換回路として、単一の昇圧回路３０、及び単一の降圧回路４０だけを備える。このように、本実施の形態に係る点灯装置１０では、特許文献１に記載された単一の昇圧チョッパ回路、及び、２個の降圧チョッパ回路を備える点灯装置より、スイッチング回路の個数を削減できる。したがって、点灯装置１０から発生する雑音を特許文献１に記載された点灯装置より低減できる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１０では、スイッチング回路の個数を削減できるため、構成を簡素化することができる。これにより、点灯装置１０の寸法、重量、及びコストを削減できる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１０において、第一の光源６１に流れる電流を検出する第一の電流検出回路と、第二の光源６２に流れる電流を検出する第二の電流検出回路と、第一の電流検出回路の検出値に基づいて昇圧回路３０の出力電圧を調整する第一の制御回路５１と、第二の電流検出回路の検出値に基づいて降圧回路４０の出力電圧を調整する第二の制御回路５２とを備えてもよい。

これにより、点灯装置１０では、第一の光源６１及び第二の光源６２の各々に流れる電流値を、第一の制御回路５１及び第二の制御回路５２によって精度良く制御できる。したがって、点灯装置１０では、例えば、互いに異なる発光色を有する第一の光源６１及び第二の光源６２を用いることで、調色を実現できる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１０において、第一の光源６１は、第二の光源６２より順方向電圧が高くてもよい。

これにより、昇圧回路３０から出力される比較的高い電圧に適した順方向電圧を有する第一の光源６１を実現でき、かつ、降圧回路４０から出力される比較的低い電圧に適した順方向電圧を有する第二の光源６２を実現できる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１０において、第二の光源６２は、第一の光源６１と発光色が異なってもよい。

これにより、点灯装置１０によって、調色を実現できる。

（変形例など）
以上、本発明に係る点灯装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、第一の光源６１は、第二の光源６２より順方向電圧が高いが、第一の光源６１の順方向電圧を、第二の光源６２の順方向電圧以下とすることも可能である。例えば、第一の光源６１の順方向電圧が昇圧回路３０の出力電圧より低い場合には、第一の光源６１と直列に何等かのインピーダンス素子を接続することで、第一の光源６１に印加される電圧を順方向電圧と同程度にまで、低減することができる。

また、上記実施の形態では、第一の発光素子及び第二の発光素子として、ＬＥＤを用いたが、ＬＥＤ以外の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子などの固体発光素子等であってもよい。

また、上記実施の形態では、第二の光源６２は、第一の光源６１と発光色が異なったが、必ずしも異ならなくてもよい。例えば、第一の光源及び第二の光源の発光色が同一の場合、二つの光源の一方に出射光を波長変換するフィルタを設けてもよい。これにより、上記実施の形態に係る点灯装置と同様に調色が可能な点灯装置を実現できる。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０ 点灯装置
３０ 昇圧回路
４０ 降圧回路
５１ 第一の制御回路
５２ 第二の制御回路
５３ 第一の抵抗素子
５４ 第二の抵抗素子
６１ 第一の光源
６２ 第二の光源
７０ 照明制御回路
８０ リモコン

Claims (4)

1. 昇圧回路と、
   前記昇圧回路の出力端子に接続される第一の光源と、
   前記昇圧回路の前記出力端子に接続される降圧回路と、
   前記降圧回路の出力端子に接続される第二の光源とを備える
   点灯装置。
2. 前記第一の光源に流れる電流を検出する第一の電流検出回路と、
   前記第二の光源に流れる電流を検出する第二の電流検出回路と、
   前記第一の電流検出回路の検出値に基づいて前記昇圧回路の出力電圧を調整する第一の制御回路と、
   前記第二の電流検出回路の検出値に基づいて前記降圧回路の出力電圧を調整する第二の制御回路とを備える
   請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記第一の光源は、前記第二の光源より順方向電圧が高い
   請求項１又は２に記載の点灯装置。
4. 前記第二の光源は、前記第一の光源と発光色が異なる
   請求項１～３のいずれか１項に記載の点灯装置。

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