JP5579473B2 - 電源ユニット及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、電源ユニット及びそれを用いた照明器具に関する。

従来から、有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）を発光素子として用いた灯具は、発光面積を広くしたり、光束を増やしたりするため、複数台で用いられることがあり、台数が追加されることもある。複数台の灯具を駆動する駆動装置として、灯具の台数に対応した電流制御回路を有する電源ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源ユニットは、予め設定した台数の灯具に一定の電流を供給するように出力電流を制御する。このため、予め設定した台数を超えて灯具を追加し、既設の灯具と追加した灯具とを電流制御回路に対して並列に接続した場合、電源ユニットは、予め設定した台数分の電流しか供給しない。このため、各々の灯具に供給される電流が減少し、各々の灯具から照射される光束が減少する。

また、灯具を追加し、既設の灯具と追加した灯具とを電流制御回路に対して直列に接続した場合、電源ユニットは、既設の灯具と追加した灯具に同じ電流を供給する。このため、各々の灯具に供給される電流は灯具追加前と同じであり、各々の灯具から照射される光束も灯具追加前と同じとなる。しかし、電源ユニットは、灯具の台数増加に伴って出力電圧が増加するので、予め設定した台数を超えて灯具を追加した場合、電流制御回路等に負担がかかり、過負荷によって故障する虞がある。

特開２００６−３２４２０８号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、灯具が追加されても、各々の灯具に供給する電流の減少を抑えると共に、過負荷による故障を防ぐ電源ユニット、及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。

本発明の電源ユニットは、発光素子を点灯させる灯具に一定の電圧を供給する電源ユニットであって、直流電圧を発光素子に必要な電力に変換するための定電圧部と、前記灯具への出力電流を検出する出力電流検出部と、前記発光素子を調光するための調光信号を前記灯具に送信する調光信号送信部と、前記定電圧部で一定にされた出力電圧と、前記調光信号送信部によって生成された調光信号とを前記灯具側に出力する出力部と、を備え、前記出力電流検出部は、前記定電圧部と前記出力部との間に配置された抵抗により出力電流を検出するものであり、前記調光信号送信部は、前記出力電流が所定の上限値を超えないように前記調光信号に含まれる情報である調光率を可変としており、前記出力電流検出部で検出される出力電流が前記上限値を超えようとしたら前記調光率を下げ、出力電流が前記上限値を超えないように制御することを特徴とする。

前記上限値は、定格電流値以下とされることが好ましい。

また、本発明の照明器具は、前記電源ユニットと、この電源ユニットから電圧が供給される灯具と、を備えたものであって、前記灯具は、発光素子と、前記電源ユニットから送信される調光信号を受信する調光信号受信部と、前記調光信号受信部が受信した調光信号に基づいて前記発光素子を調光する点灯装置と、を有することを特徴とする。

前記発光素子は、有機ＥＬ素子であることが好ましい。

本発明の電源ユニットによれば、調光信号を可変にし、出力電流が所定の上限値を超えないように制御するので、灯具が追加されても、過負荷による故障を防ぐことができる。また、灯具が追加されると、出力電流は、上限値以下の範囲で増加するので、各々の灯具に供給される電流の減少が抑えられる。

本発明の一実施形態に係る照明器具の構成図。 同照明器具における電源ユニットの構成図。 （ａ）は同電源ユニットの出力電流の時間変化例を示す図、（ｂ）は同電源ユニットが送信する調光信号における調光率の時間変化例を示す図。 同照明器具の斜視図。

本発明の一実施形態に係る電源ユニット及びそれを用いた照明器具を、図１乃至図３を参照して説明する。図１に示されるように、照明器具１は、電源ユニット２と、灯具３とを備え、電源ユニット２及び灯具３が配線によって相互に接続される。電源ユニット２は、一定の電圧Ｖを灯具３に供給すると共に、調光信号Ｓを灯具３に送信する。灯具３は、複数の発光素子３１と、各々の発光素子３１に対応して設けられた調光信号受信部３２及び点灯装置３３と、入出力部３４とを有する。調光信号受信部３２は、電源ユニット２から送信される調光信号Ｓを受信する。点灯装置３３は、調光信号受信部３２が受信した調光信号Ｓに基づいて発光素子３１を調光する。

灯具３に用いられる発光素子３１は、入力電流と光出力がほぼ比例の関係にある素子であり、例えば有機ＥＬ素子やＬＥＤ（発光ダイオード）等の固体発光素子である。調光信号受信部３２は、電源ユニット２から受信した調光信号Ｓを指令値に変換し、点灯装置３３に伝える。点灯装置３３は、発光素子３１を定電流制御して点灯させるものである。点灯装置３３は、電源ユニット２からの出力電圧Ｖと発光素子３１の動作電圧との関係に応じて、降圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路、又は昇降圧回路等で構成される。点灯装置３３は、調光機能を有し、調光信号受信部３２からの指令値を受け、発光素子３１をＰＷＭ調光又は振幅調光する。入出力部３４は、灯具３を電源ユニット２や他の灯具３に接続する３線式のソケットやコネクタ等である。

照明器具１は、２台の灯具３を有し、各々の灯具３が、３つの発光素子３１、調光信号受信部３２、及び点灯装置３３を有するものを例示しているが、灯具３の台数及び発光素子３１等の数はこれに限定されない。灯具３の台数に関わらず、電源ユニット２が各々の灯具３に一定の電圧Ｖを供給するように、複数の灯具３は、電源ユニット２に対して並列に接続される。

図２に示されるように、電源ユニット２は、出力電流検出部２１と、調光信号送信部２２と、入力部２３と、ＡＣ／ＤＣ部２４と、制御電源回路２５と、定電圧部２６と、調光部２７と、出力部２８とを備える。定電圧部２６は、ＤＣ／ＤＣ部２６ａ及び定電圧制御部２６ｂを有する。出力電流検出部２１は、灯具３への出力電流Ｉを検出する。調光信号送信部２２は、調光信号Ｓを生成し、生成した調光信号Ｓを灯具３に送信する。調光信号送信部２２は、出力電流検出部２１によって検出された出力電流Ｉが所定の上限値を超えないように調光信号Ｓを可変にする。

電源ユニット２の入力部２３は、商用交流電源に接続される。商用交流電源から供給される交流には、ノイズやサージ電圧が含まれることがある。電源ユニット２をノイズ等から保護するため、入力部２３は、ノイズ除去用のインダクタやコンデンサ等からなる入力フィルタやサージアブソーバを有する（図示せず）。入力部２３の出力側は、ＡＣ／ＤＣ部２４に接続される。

ＡＣ／ＤＣ部２４は、整流ダイオード及び昇圧チョッパ回路を有する。昇圧チョッパ回路は、力率改善機能を有する。ＡＣ／ＤＣ部２４は、商用交流電源から供給される商用電源周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換する。変換された直流電圧は、制御電源回路２５及びＤＣ／ＤＣ部２６ａの入力側に供給される。ＤＣ／ＤＣ部２６ａに供給されたＤＣ電圧は、電解コンデンサＣ１に印加される。ＡＣ／ＤＣ部２４が供給する直流電圧の値は、商用交流電源の電圧を考慮して設定され、例えば数１００Ｖの一定値に保たれる。

制御電源回路２５は、制御回路である出力電流検出部２１、調光信号送信部２２、定電圧制御部２６ｂ、及び調光部２７に供給する電圧Ｖｃｃを生成する回路である。制御電源回路２５は、分圧用の抵抗Ｒ１、Ｒ２とツェナーダイオードＺＤ１を有し、電圧Ｖｃｃを一定に保つ。

ＤＣ／ＤＣ部２６ａは、降圧チョッパ回路であり、スイッチング素子Ｑ１、回生用ダイオードＤ１、インダクタＬ１、及びコンデンサＣ２等を有する。ＤＣ／ＤＣ部２６ａは、スイッチング素子Ｑ１が高周波でスイッチングすることにより、電解コンデンサＣ１に蓄積された直流電圧を負荷に必要な電力に変換し、出力部２８に出力する。出力電圧Ｖは、例えば２４Ｖの一定値に保たれる。出力電圧Ｖは、抵抗Ｒ４、Ｒ５によって分圧され、定電圧制御部２６ｂによって検出される。定電圧制御部２６ｂは、検出した出力電圧Ｖを一定にするようにスイッチング素子Ｑ１をＱ１駆動回路を介してスイッチングする。スイッチング周波数は、数１０ｋＨｚから数ＭＨｚである。

出力電流検出部２１は、増幅回路等を有し、抵抗Ｒ６によって出力電流Ｉを検出するものである。抵抗Ｒ６は、ＤＣ／ＤＣ部２６ａの出力側に挿入されており、出力電流Ｉに比例する電圧を発生する。出力電流検出部２１は、抵抗Ｒ６に発生した電圧によって出力電流Ｉを検出し、検出値を電圧振幅信号として調光信号送信部２２に伝える。

調光部２７は、外部からの調光要求を調光指令値に変換し、その調光指令値を調光信号送信部２２に伝える。調光部２７は、例えば抵抗ボリューム（可変抵抗器）を有し、抵抗ボリュームが回されることによって調光要求を受ける。調光部２７は、抵抗ボリュームの抵抗値に対応する電圧を調光指令値として調光信号送信部２２に伝える。なお、調光部２７は、調光指令値を通信信号に変換し、有線又は無線の通信手段によって調光信号送信部２２に伝えるように構成してもよい。

調光信号送信部２２は、マイクロコントローラ又は汎用ＩＣの組み合わせ等により構成される。調光信号送信部２２は、出力電流検出部２１から伝えられる検出値、及び調光部２７から伝えられる調光指令値に基づいて調光信号Ｓを生成し、調光信号Ｓを灯具３に送信する。調光信号Ｓは、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号であり、信号として調光率を含む。ＰＷＭ信号は、例えば振幅が１２Ｖ、ＰＷＭ周波数が１ｋＨｚであり、パルスのオン時間が長いほど調光率が高く、定格出力における調光率が１００％とされる。調光信号Ｓは、ＰＷＭ信号に替えて、振幅信号等を用いてもよい。

出力部２８は、定電圧部２６によって一定にされた出力電圧Ｖと、調光信号送信部２２によって生成された調光信号Ｓとを出力する。出力部２８は、出力電圧Ｖ及び調光信号ＳのＧＮＤ（グランド線）を共通とし、３線（Ｖ、Ｓ、ＧＮＤ）で出力する。出力部２８は、出力電圧Ｖに調光信号Ｓを重畳し、２線（Ｖ＋Ｓ、ＧＮＤ）で出力してもよい。

上記のように構成された電源ユニット２における制御について説明する。図３（ａ）は電源ユニット２の出力電流Ｉ、図３（ｂ）はそれに対応する調光率Ｍを示す。図３（ａ）（ｂ）の横軸は時間軸である。電源ユニット２は、調光率Ｍが高いほど出力電流Ｉが大きくなる。発光素子３１は、調光率Ｍが高いほど、光出力が大きくなり、調光率１００％（Ｍ１）を定格出力とする。Ｉｍａｘは、出力電流Ｉの所定の上限値である。この上限値Ｉｍａｘは、電源ユニット２の定格電流値以下の値に設定される。上限値Ｉｍａｘは、制御遅れ等に対する余裕を考慮した値とすることが望ましい。調光信号送信部２２は、出力電流Ｉが上限値Ｉｍａｘを超えないように調光率Ｍを変化させる。

照明器具１が時刻ｔ１に点灯される。点灯後の調光率Ｍは、Ｍ１（１００％）である。出力電流Ｉは、Ｉ１であり、上限値Ｉｍａｘ（太線）よりも小さい。

照明器具１が時刻ｔ２に消灯される。消灯後、照明器具１に灯具３が追加され、灯具３の台数が増加する。

照明器具１が時刻ｔ３に再び点灯される。電源ユニット２が灯具３に一定の電圧を供給するので、灯具３の台数増加に伴い、出力電流Ｉは、Ｉ２（破線）に増加しようとする。Ｉ２が上限値Ｉｍａｘよりも大きい場合、出力電流Ｉは、上限値Ｉｍａｘを超えようとする。調光信号送信部２２は、出力電流Ｉが上限値Ｉｍａｘを超えようとしたら調光率Ｍを下げる。灯具３は、調光率Ｍが下がると、流れる電流が減少する。灯具３に流れる電流が減少すると、電源ユニット２の出力電流Ｉが減少する。従って、調光率Ｍを変えることによって、出力電流Ｉが制御される。調光信号送信部２２は、このような制御により、出力電流Ｉが上限値Ｉｍａｘを超えないようにする。すなわち、出力電流Ｉが上限値Ｉｍａｘに達すると、調光率ＭがＭ２に下げられ、出力電流Ｉは上限値Ｉｍａｘで頭打ちになる。

灯具３の台数が、その後（ｔ＞ｔ３）減らされた場合、出力電流Ｉが減少する（図示せず）。出力電流Ｉが上限値Ｉｍａｘよりも小さくなると、調光信号送信部２２は、下げられていた調光率Ｍを上げる。灯具３の台数が電源ユニット２の負荷として予め設定された台数以下であれば、調光率Ｍは、Ｍ１（１００％）にされる。このとき、出力電流Ｉは上限値Ｉｍａｘ以下となる。

従来の照明器具では、灯具が追加されて出力電流が増加しても、調光率が一定であるので、追加後の灯具の台数によっては、出力電流が電源ユニットの定格電流値を超える場合がある。このため、電源ユニットが過負荷となって故障する虞がある。これに対し、本実施形態の照明器具１では、電源ユニット２が調光信号を可変にし、出力電流Ｉが所定の上限値Ｉｍａｘを超えないように制御するので、灯具３が追加されても、過負荷による故障を防ぐことができる。また、灯具３が追加されると、出力電流Ｉは、上限値Ｉｍａｘ以下の範囲で増加するので、各々の灯具３に供給される電流の減少が抑えられる。上限値Ｉｍａｘは、電源ユニット２の定格電流値以下とされるので、出力電流Ｉが増加しても定格電流値を超えず、電源ユニット２の過負荷が防がれる。

図３（ａ）（ｂ）では、既設の灯具３の消灯中に灯具３が追加される場合を例示したが、既設の灯具３の点灯中に灯具３が追加されても、電源ユニット２は出力電流Ｉが所定の上限値Ｉｍａｘを超えないように制御するので、過負荷よる故障を防ぐことができる。

また、調光部２７が調光変更の要求を調光信号送信部２２に伝えた場合、調光信号送信部２２は、調光要求に応じて、調光率Ｍを変更する。この場合においても、調光信号送信部２２は、出力電流Ｉが上限値Ｉｍａｘを超えようとしたら変更後の調光率Ｍを下げ、出力電流Ｉが上限値Ｉｍａｘを超えないように制御する。

照明器具１は、図４に示されるように、例えばペンダントライトとして構成され、天井に設置される。照明器具１は、電源ユニット２と、灯具３と、灯具３をリモコン制御するリモコン４とを備える。灯具３として、１台の灯具３Ａにもう１台の灯具３Ｂが追加されている。追加される灯具３Ｂは、配線５によって既設の灯具３Ａと接続される。配線５は、天井裏に設けてもよい。

灯具３Ａ、３Ｂは、それぞれ、発光素子３１、調光信号受信部３２、及び点灯装置３３と、灯具ケース３５と、吊具３６と、電源コード３７とを有する。発光素子３１は、有機ＥＬ素子である。発光素子３１、調光信号受信部３２、及び点灯装置３３は、灯具ケース３５に収容されて保護される。灯具ケース３５は、発光素子３１の発光面側に開口を有する。吊具３６は、天井面に取り付けられる。灯具ケース３５は、電源コード３７によって吊具３６から吊下される。灯具３Ａの吊具３６は、電源ユニット２の構成のうち、調光部２７以外の部分、すなわち出力電流検出部２１、調光信号送信部２２、入力部２３、ＡＣ／ＤＣ部２４、制御電源回路２５、定電圧部２６、及び出力部２８を内蔵する。灯具３Ｂの吊具３６は、電源ユニット２を内蔵していない。灯具３Ａの吊具３６は、その表面にリモコン受光部３８を有する。

リモコン４は、調光部２７及びリモコン発光部４１を有する。調光部２７は、調光要求を受ける入力手段として抵抗ボリューム４２を有する。調光部２７は、入力手段として抵抗ボリューム４２に替えて、押しボタンスイッチ等を有してもよい。調光部２７は、抵抗ボリューム４２の抵抗値に対応する電圧を調光指令値として電気的信号に変換する。リモコン発光部４１は、この電気的信号を赤外線によるリモコン信号にして灯具３Ａに送信する。リモコン信号は、赤外線をパルス変調した信号であり、赤外線に替えて電波を用いてもよい。

灯具３Ａのリモコン受光部３８は、リモコン信号を受信する。リモコン信号に含まれる調光指令値は、吊具３６内にある調光信号送信部２２に伝えられる。調光信号送信部２２は、調光指令値に応じ、出力電流が所定の上限値を超えないように調光信号を可変にする。調光信号送信部２２は、電源コード３７及び配線５を介して、灯具３Ａ及び灯具３Ｂの灯具ケース３５内にある調光信号受信部３２に調光信号を送信する。点灯装置３３は、調光信号受信部３２が受信した調光信号に基づいて発光素子３１を調光する。

この照明器具１は、電源ユニット２が調光信号を可変にし、出力電流Ｉが所定の上限値Ｉｍａｘを超えないように制御するので、灯具３Ａに灯具３Ｂが追加されても、過負荷による故障を防ぐことができる。また、灯具３Ｂが追加されると、出力電流Ｉは、上限値Ｉｍａｘ以下の範囲で増加するので、灯具３Ａ、３Ｂの各々に供給される電流の減少が抑えられる。また、発光素子３１を面状発光素子である有機ＥＬ素子としたので、灯具３Ａ、３Ｂを面状薄型にすることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本発明の照明器具１は、ペンダントライトに限定されるものではなく、例えば、ベースライト、シーリングライト、ブラケット等であってもよい。

１ 照明器具
２ 電源ユニット
２１ 出力電流検出部
２２ 調光信号送信部
３、３Ａ、３Ｂ 灯具
３１ 発光素子
３２ 調光信号受信部
３３ 点灯装置
Ｉ 出力電流
Ｉｍａｘ 所定の上限値
Ｍ 調光率
Ｓ 調光信号
Ｖ 電圧

Claims (4)

1. 発光素子を点灯させる灯具に一定の電圧を供給する電源ユニットであって、
   直流電圧を発光素子に必要な電力に変換するための定電圧部と、
   前記灯具への出力電流を検出する出力電流検出部と、
   前記発光素子を調光するための調光信号を前記灯具に送信する調光信号送信部と、
   前記定電圧部で一定にされた出力電圧と、前記調光信号送信部によって生成された調光信号とを前記灯具側に出力する出力部と、を備え、
   前記出力電流検出部は、前記定電圧部と前記出力部との間に配置された抵抗により出力電流を検出するものであり、
   前記調光信号送信部は、前記出力電流が所定の上限値を超えないように前記調光信号に含まれる情報である調光率を可変としており、前記出力電流検出部で検出される出力電流が前記上限値を超えようとしたら前記調光率を下げ、出力電流が前記上限値を超えないように制御することを特徴とする電源ユニット。
2. 前記上限値は、定格電流値以下とされることを特徴とする請求項１に記載の電源ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電源ユニットと、この電源ユニットから電圧が供給される灯具と、を備えた照明器具であって、
   前記灯具は、発光素子と、前記電源ユニットから送信される調光信号を受信する調光信号受信部と、前記調光信号受信部が受信した調光信号に基づいて前記発光素子を調光する点灯装置と、を有することを特徴とする照明器具。
4. 前記発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項３に記載の照明器具。

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