JP4187565B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給電回路に一以上の発光素子が接続されてなる照明ヘッドを電源装置に接続して使用する照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
照明ヘッドなどに配列された多数のＬＥＤを点灯させる照明装置は、個々のＬＥＤ（発光素子）に供給される電流がその定格電流より低ければ暗くなり、高ければ寿命に悪影響を与えるため、定格電流を供給して点灯できるように電源電力を設定している。
例えば、図３（ａ）に示すように、照明ヘッド３１の給電回路３２に順方向の定格電流が２０ｍＡの１０個のＬＥＤ３３…を並列接続した場合、その給電回路３２には２００ｍＡの電流を流すようにしている。
【０００３】
そして、最近ではＬＥＤ３３…の点灯個数を変えたときも、個々のＬＥＤ３３…に定格電流を供給できるように点灯個数に応じて供給電流をコントロールできる電源装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６４６６号公報
【０００５】
しかし、この種の電源装置は、特定の照明ヘッド３１を接続した場合にＬＥＤ３３…の点灯個数に応じて電流調整するものであり、仕様の異なる照明ヘッドの電源装置として使用する場合に、その仕様に応じて電流調整することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、ＬＥＤなどの発光素子を用いた照明ヘッドは、その種類も非常に多く、給電回路へのＬＥＤの接続方法（並列接続、直列接続など）や、ＬＥＤの数量、個々のＬＥＤの定格など、照明ヘッドごとにその仕様が異なるため、照明ヘッドに応じた電源装置あるいは電流コントローラを設計し、製造しなければならないという問題があった。
【０００７】
例えば、照明ヘッド３１に取り付けられる個々のＬＥＤの定格電流が２０ｍＡと規格化されていた場合に、前述したように１０個のＬＥＤ３３…を並列接続すれば給電回路３２に２００ｍＡの電流を供給する必要があり、図３（ｂ）に示すように、１０個のＬＥＤ３３…を直列接続すれば給電回路３４に２０ｍＡの電流を供給すれば足り、図３（ｃ）に示すように、直列接続された１０個のＬＥＤ３３…を三列並列に接続すれば、給電回路３５に６０ｍＡの電流を供給する必要がある。
【０００８】
このため、夫々の照明ヘッド３１の仕様に応じて電源装置を設計しているが、照明ヘッド３１の仕様にかかわらず同一規格の電源装置を使用することができれば、個々の照明ヘッド３１ごとに設計し製造する面倒がなく、製造コストを格段に低減させることができる。
【０００９】
そこで本発明は、照明ヘッドの仕様にかかわらず同一規格の電源装置を用いて、その電源装置に接続される照明ヘッドの個々の発光素子を定格電流で点灯できるようにすることを技術的課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、一以上の発光素子が接続された給電回路を備えると共に、各発光素子に対して定格電流を流したときに前記給電回路に流れる電流値が異なる複数種類の照明ヘッドを電源装置に交換可能に接続して使用する照明装置であって、
前記照明ヘッドには、前記給電回路に流れる電流を検出する電流検出抵抗が当該回路に介装され、その抵抗値は、各発光素子に対して定格電流を供給したときに当該給電回路に流れる電流値にかかわらず予め設定された一定の基準電位に等しい電圧降下を生ずるように前記電流値に応じて夫々の照明ヘッドごとに選定されると共に、当該電流検出抵抗で生じた電圧降下の電位を出力する一対の出力端子が前記給電回路から分岐して形成され、
前記電源装置が、前記給電回路に接続される一対の電源端子以外に、前記出力端子に接続されて前記電流検出抵抗で生じる電圧降下の電位を入力する一対の入力端子と、入力された電圧降下の電位が前記基準電位に等しくなるように供給電流を制御する電流コントローラを備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、給電回路に流れる電流を検出する電流検出抵抗が照明ヘッドに備えられているので、この照明ヘッドを電源装置に接続したときに、電源装置から給電回路に供給される電流により電流検出抵抗で電圧降下を生じる。
このとき、電流検出抵抗の抵抗値は、各発光素子に対して定格電流を供給したときに予め設定された基準電位に等しい電圧降下を生ずるように選定されているので、供給電流が定格より低ければ電圧降下による電位は基準電位より小さく、供給電流が定格より高ければ電圧降下による電位は基準電位より大きい。
【００１２】
一方、電源装置は、電流検出抵抗で生じる電圧降下の電位が前記基準電位に等しくなるように供給電流を制御する電流コントローラを備えているので、前記電流検出抵抗で生ずる電圧降下の電位をモニタし、その電位が基準電位より小さければ供給電流を上昇させ、基準電位より大きければ供給電流を低下させ、基準電位に等しければその電流値に維持する電流制御を行う。
これにより、照明ヘッドの仕様にかかわらず、給電回路には、発光素子を定格で点灯することのできる電流が供給される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る照明装置を示す説明図、図２は他の実施形態を示す説明図である。
【００１４】
図１に示す照明装置１は、電源装置Ｂに照明ヘッドＨ１〜Ｈ３を接続して使用するもので、各照明ヘッドＨ１〜Ｈ３には、夫々の給電回路Ｃ１〜Ｃ３に一以上のＬＥＤ（発光素子）２…が接続されいる。
照明ヘッドＨ１は、順方向の定格電流が２０ｍＡの１０個のＬＥＤ２…が給電回路Ｃ１に並列に接続され、照明ヘッドＨ２は同じＬＥＤ２…が給電回路Ｃ２に直列に接続され、照明ヘッドＨ３は、直列接続された１０個のＬＥＤ２…が給電回路Ｃ３に三列並列に接続さている。
【００１５】
また、夫々の給電回路Ｃ１〜Ｃ３には、そのプラス側電源端子３とアース端子４間に流される電流を検出する電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３が直列に接続されており、夫々の抵抗値が、各ＬＥＤ２…に対して定格電流を供給したときに予め設定された基準電位Ｖ０に等しい電圧降下を生ずるように選定されている。
そして、電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３で生じる電圧降下の電位Ｖｓを出力する一対の出力端子５、６が前記給電回路Ｃ １ 〜Ｃ ３ から分岐して形成されている。
【００１６】
例えば、照明ヘッドＨ１は給電回路Ｃ１に２００ｍＡの電流を供給したときに流したときに各ＬＥＤ２…に定格電流が流れ、照明ヘッドＨ２は給電回路Ｃ２に２０ｍＡの電流を供給したときに各ＬＥＤ２…に定格電流が流れ、照明ヘッドＨ３は給電回路Ｃ３に６０ｍＡの電流を供給したときに各ＬＥＤ２…に定格電流が流れる。
【００１７】
ここで、基準電位Ｖ０をＬＥＤ２…の数量や仕様に関係なくＶ０＝０.２５Ｖに設定すると、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値は、Ｒ１＝１.２５Ω、Ｒ２＝１２.５Ω、Ｒ３＝４.１７Ωとなる。
これにより、給電回路Ｃ１〜Ｃ３の各ＬＥＤ２…に定格電流を流したとき、即ち、給電回路Ｃ１に２００ｍＡ、給電回路Ｃ２に２０ｍＡ、給電回路Ｃ３に６０ｍＡを供給したときのいずれの場合も、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３で生じる電圧降下は等しく０.２５Ｖになる。
【００１８】
電源装置Ｂは、ＬＥＤを用いた照明ヘッドＨ１〜Ｈ３を点灯するのに十分な電圧（例えば、１２Ｖ〜２５Ｖ程度）を出力可能な電源ユニット１１と、照明ヘッドＨ１〜Ｈ３に供給する電流を制御する電流コントローラ１２を備えている。
そして、電源ユニット１１のプラス側電力供給端子１３が、電流コントローラ１２のトランジスタ１８を介して照明ヘッドＨ１〜Ｈ３のプラス側電源端子３に接続され、アース端子１４が照明ヘッドＨ１〜Ｈ３のアース端子４に接続されるように設けられている。
また、電流コントローラ１２には、前記端子１３，１４の他、電流検出抵抗Ｒ １ 〜Ｒ ３ で生じる電圧降下の電位を入力する一対の入力端子１５、１６が、電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３の出力端子５、６にそれぞれ接続されるように設けられている。
【００１９】
電流コントローラ１２は、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３の電圧降下により生じた電位Ｖｓを基準電位Ｖ０と比較する帰還回路付きのオペアンプ１７と、その比較結果に応じて電流制御を行うトランジスタ１８を備えている。
そして、一方の入力端子１５がオペアンプ１７の正相入力端子１９に接続されると共に、他方の入力端子１６とオペアンプ１７の逆相入力端子２０との間に電源ユニット１１により基準電位Ｖ０が印加され、そのオペアンプ１７の出力端子２１が負荷抵抗２２を介してトランジスタ１８のベース２３に接続されている。
【００２０】
これにより、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３の電圧降下により生じた電位Ｖｓが正相入力端子１９に入力されて、オペアンプ１７で基準電位Ｖ０と比較され、Ｖｓ＜Ｖ０のときは負電位が出力され、Ｖｓ＞Ｖ０のときは正電位が出力され、Ｖｓ＝Ｖ０のときは０電位に維持され、その出力電位に応じてトランジスタ１８のベース電位ＶＢが変化することになる。
【００２１】
すなわち、給電回路Ｃ１〜Ｃ３を流れる電流が低すぎた場合、電圧降下により生じた電位Ｖｓが基準電位Ｖ０より低いので、オペアンプ１７から負電位が出力される分、ベース電位ＶＢが低くなってエミッタ−ベース電位ＶＥＢが上昇し、その結果、給電回路Ｃ１〜Ｃ３に供給されるコレクタ電流ＩＣが増える。
【００２２】
また、給電回路Ｃ１〜Ｃ３を流れる電流が高すぎた場合、電圧降下により生じた電位Ｖｓが基準電位Ｖ０より高いので、オペアンプ１７から正電位が出力される分、ベース電位ＶＢが高くなってエミッタ−ベース電位ＶＥＢが減少し、その結果、給電回路Ｃ１〜Ｃ３に供給されるコレクタ電流ＩＣが減少する。
【００２３】
さらに、給電回路Ｃ１〜Ｃ３を流れる電流が適正で各ＬＥＤに定格電流が供給されている場合、電圧降下により生じた電位Ｖｓが基準電位Ｖ０に等しいので、オペアンプ１７から０電位が出力され、ベース電位ＶＢは変化しないので、エミッタ−ベース電位ＶＥＢも変化せず、その結果、給電回路Ｃ１〜Ｃ３に供給されているコレクタ電流ＩＣの電流値が維持される。
【００２４】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用を説明する。
まず、照明ヘッドＨ１を電源装置Ｂに接続した場合、給電回路Ｃ１を流れる電流Ｉ１＜２００ｍＡの場合は、電流検出抵抗Ｒ１で生ずる電圧降下の電位Ｖｓ＜０.２５Ｖであるので給電回路Ｃ１に供給されるコレクタ電流ＩＣが増え、Ｉ１＞２００ｍＡの場合は、Ｖｓ＞０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣが減少され、Ｉ１＝２００ｍＡの場合は、Ｖｓ＝０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣがその電流値に維持される。
【００２５】
また、照明ヘッドＨ２を電源装置Ｂに接続した場合、給電回路Ｃ２を流れる電流Ｉ２＜２０ｍＡの場合は、Ｖｓ＜０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣが増え、Ｉ２＞２０ｍＡの場合は、Ｖｓ＞０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣが減少され、Ｉ２＝２０ｍＡの場合は、Ｖｓ＝０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣがその電流値に維持される。
【００２６】
さらに、照明ヘッドＨ３を電源装置Ｂに接続した場合、給電回路Ｃ３を流れる電流Ｉ３＜６０ｍＡの場合は、Ｖｓ＜０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣが増え、Ｉ３＞６０ｍＡの場合は、Ｖｓ＞０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣが減少され、Ｉ３＝６０ｍＡの場合は、Ｖｓ＝０.２５Ｖであるので、コレクタ電流ＩＣがその電流値に維持される。
【００２７】
このように、各照明ヘッドＨ１〜Ｈ３の電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、その抵抗値が、各ＬＥＤ２…に対して定格電流を供給したときに予め設定された基準電位Ｖ０に等しい電圧降下を生ずるように選定されているので、その基準電位Ｖ０を規格化して統一しておけば、どのような照明ヘッドＨ１〜Ｈ３に対しても、同一の電源装置Ｂを使用して、適正な電流でＬＥＤ２…を点灯させることができる。
【００２９】
また、電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３を各給電回路Ｃ１〜Ｃ３に直列接続する場合に限らず、図２に示すように、固定抵抗ＲＦと可変抵抗ＲＶを各給電回路Ｃ１〜Ｃ３に並列接続して、可変抵抗ＲＶの可変端子２５とアース端子２６間で生じる電圧降下の電位Ｖｓを外部出力するようにしても同様である。
【００３０】
さらに、照明ヘッドＨ１〜Ｈ３に設けられるＬＥＤ２…の数量、定格、給電回路Ｃ１〜Ｃ３への接続方法なども、上述に限るものではなく任意であり、自由に設計可能することができる。
さらにまた、電源ユニット１１から入力端子１６及び逆相入力端子２０との間に印加される電位Ｖ２０を基準電位Ｖ０以下に調整できるようにすれば、ＬＥＤ２の光量制御が可能となる。
すなわち、逆相入力端子２０の電位Ｖ２０を基準電位Ｖ０より低く設定すれば、給電回路Ｃ１〜Ｃ３に流れる電流Ｉ１〜Ｉ３が定格に達する前に、オペアンプ１７でＶ＝Ｖ２０と判断されるため、給電回路Ｃ１〜Ｃ３を流れる電流値が維持され、その結果、ＬＥＤ２…が暗く点灯される。また、逆相入力端子２０の電位Ｖ２０を基準電位Ｖ０に戻せば定格電流を流したときの明るさでＬＥＤ２…が点灯される。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、各発光素子に対して定格電流が供給されたときに電流検出抵抗により予め設定された基準電位に等しい電圧降下が生じるようになされているので、その電位をモニタして電流制御することにより、照明ヘッドの仕様にかかわらず同一規格の電源装置を用いて、その照明ヘッドの発光素子を定格電流で点灯させることができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る照明装置を示す説明図。
【図２】他の実施形態を示す説明図。
【図３】従来の照明ヘッドを示す説明図。
【符号の説明】
１………照明装置
Ｂ………電源装置
Ｈ１〜Ｈ３ ………照明ヘッド
Ｃ１〜Ｃ３ ………給電回路
２………ＬＥＤ（発光素子）
３………プラス側電源端子
４………アース端子
Ｒ１〜Ｒ３ ………電流検出抵抗
１２………電流コントローラ

Claims (1)

  1. 一以上の発光素子が接続された給電回路を備えると共に、各発光素子に対して定格電流を流したときに前記給電回路に流れる電流値が異なる複数種類の照明ヘッドを電源装置に交換可能に接続して使用する照明装置であって、
    前記照明ヘッドには、前記給電回路に流れる電流を検出する電流検出抵抗が当該回路に介装され、その抵抗値は、各発光素子に対して定格電流を供給したときに当該給電回路に流れる電流値にかかわらず予め設定された一定の基準電位に等しい電圧降下を生ずるように前記電流値に応じて夫々の照明ヘッドごとに選定されると共に、当該電流検出抵抗で生じた電圧降下の電位を出力する一対の出力端子が前記給電回路から分岐して形成され、
    前記電源装置が、前記給電回路に接続される一対の電源端子以外に、前記出力端子に接続されて前記電流検出抵抗で生じる電圧降下の電位を入力する一対の入力端子と、入力された電圧降下の電位が前記基準電位に等しくなるように供給電流を制御する電流コントローラを備えたことを特徴とする照明装置。
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