JP5807196B2

JP5807196B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP5807196B2
Application number: JP2010120805A
Authority: JP
Inventors: 将直大川; 小西　洋史; 洋史小西; 勝信濱本; 正徳三嶋; 城戸　大志; 大志城戸; 山本　正平; 正平山本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: JP2011249122A

Description

本発明は、複数の発光モジュールと、それに電力を供給する電源ユニットとを有する照明器具に関する。

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）を照明負荷として用いた照明器具は、発光面積を広くしたり、光束を増やしたりするため、灯具としての発光モジュールを複数有し、各々の発光モジュールが複数の照明負荷を有するものがある。このような照明器具として、１つの電源ユニットで複数の発光モジュールに電力を供給するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源ユニットは、外部の商用交流電源から供給された交流電圧を変圧等電力変換し、各々の発光モジュールに一定電流を出力する。しかし、このような電源ユニットは、一定電流を出力するので、各々の発光モジュールの照明負荷の数が少なくて済む場合、出力電圧が低くなり、変圧による電力変換損失が大きくなり、電源効率が低下する。

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、複数の発光モジュールと、それに電力を供給する電源ユニットとを有する照明器具において、電源ユニットにおける電力変換損失による電源効率の低下を抑制することを目的とする。

本発明の照明器具は、照明負荷を有する複数の発光モジュールと、この発光モジュールに電力を供給する電源ユニットと、を備え、前記発光モジュールは、前記電源ユニットに並列接続されて、前記電源ユニットから所定の動作電圧範囲内の一定電圧及び前記照明負荷に対する電流を調節する調光信号が供給される照明器具であって、前記発光モジュールは、並列接続されたそれぞれの前記照明負荷に対応して設けられた、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する定電流回路を備え、前記電源ユニットは、交流電圧又は直流電圧のいずれかの供給を受け、交流電源から交流電圧の供給を受ける場合には、前記発光モジュールの動作電圧範囲の最大値の電圧まで変圧して出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する一方、直流電源から直流電圧の供給を受ける場合には、前記発光モジュールの動作電圧範囲の最小値の電圧を出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットから調光信号の供給を受けず、前記照明負荷を予め設定された動作で点灯させることを特徴とする。

また、本発明の照明器具は、照明負荷を有する複数の発光モジュールと、この発光モジュールに電力を供給する電源ユニットと、を備え、前記発光モジュールは、前記電源ユニットに並列接続されて、前記電源ユニットから所定の動作電圧範囲内の一定電圧及び前記照明負荷に対する電流を調節する調光信号が供給される照明器具であって、前記発光モジュールは、並列接続されたそれぞれの前記照明負荷に対応して設けられた、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する定電流回路を備え、前記電源ユニットは、交流電圧又は直流電圧のいずれかの供給を受け、交流電源から交流電圧の供給を受ける場合には、前記発光モジュールの動作電圧範囲の最大値の電圧まで変圧して出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する一方、直流電源から直流電圧の供給を受ける場合には、前記直流電圧をそのまま出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットから調光信号の供給を受けず、前記照明負荷を予め設定された動作で点灯させることを特徴とする。さらに、本発明の照明器具において、前記予め設定された動作とは前記照明負荷の調光率１００％の動作であることを特徴とする。

本発明の照明器具によれば、電源ユニットは、交流電圧の供給を受ける場合には、出力電圧が高くされるので、変圧による電力変換損失が小さくなり、電源効率の低下を抑制することができる。直流電圧の供給を受ける場合には、出力電圧が低くされるので、直流電圧を供給する直流電源の出力電圧を低くすることができ、直流電源の小型化が可能となる。

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。

本発明の一実施形態に係る照明器具を、図１及び図２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、照明負荷２１を有する複数の発光モジュール２と、発光モジュールに電力を供給する電源ユニット３とを備える。発光モジュール２は、電源ユニット３に並列接続されて、電源ユニット３から所定の動作電圧範囲内の一定電圧Ｖｏ及び照明負荷２１に対する電流を調節する調光信号Ｓが供給される。電源ユニット３は、外部から交流電圧Ｖ１又は直流電圧Ｖ２のいずれかの供給を受ける。電源ユニット３は、交流電圧Ｖ１の供給を受ける場合には、発光モジュール２の動作電圧範囲の最大値の電圧まで変圧して出力し（Ｖｏ＝Ｖｍａｘ）、直流電圧の供給を受ける場合には、動作電圧範囲の最小値の電圧を出力する（Ｖｏ＝Ｖｍｉｎ）。

発光モジュール２は、照明負荷２１に対応して設けられた調光受信回路２２及び点灯回路２３と、入出力部２４とを有する。照明負荷２１は、入力電流と光出力がほぼ比例の関係にある発光素子であり、例えば有機ＥＬ素子やＬＥＤ（発光ダイオード）等の固体照明負荷である。調光受信回路２２及び点灯回路２３は、電源ユニット３からの調光信号Ｓに応じて照明負荷２１に対する電流を定電流制御する定電流回路として機能する。調光受信回路２２は、電源ユニット３から受信した調光信号Ｓを指令値に変換し、点灯回路２３に伝える。点灯回路２３は、電源ユニット３の出力電圧Ｖｏと照明負荷２１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。点灯回路２３は、調光機能を有し、調光受信回路２２からの指令値を受け、照明負荷２１をＰＷＭ調光又は振幅調光する。

入出力部２４は、発光モジュール２を電源ユニット３や他の発光モジュール２に接続する３線式のソケットやコネクタ等である。出力電圧Ｖｏ及び調光信号Ｓは、ＧＮＤ（グランド線）を共通とし、３線（Ｖ、Ｓ、ＧＮＤ）で発光モジュール２に供給される。電源ユニット３と発光モジュール２との間、及び複数の発光モジュール２の間は、ケーブルで接続される。照明器具１は、２台の発光モジュール２を有し、各々の発光モジュール２が３つの照明負荷２１を有するものを例示しているが、発光モジュール２及び照明負荷２１の数はこれに限定されない。

図２に示されるように、電源ユニット３は、ＡＣ／ＤＣ部３１と、降圧チョッパ回路３２と、定電圧制御部３３と、調光部３４と、調光信号送信部３５と、出力部３６とを備える。

電源ユニット３は、商用交流電源から商用交流電源周波数の交流電圧Ｖ１が供給され、外部の直流電源、例えばバッテリーから直流電圧Ｖ２が供給される。交流電圧Ｖ１は、ＡＣ／ＤＣ部３１に入力される。直流電圧Ｖ２は、出力部３６に供給される。

ＡＣ／ＤＣ部３１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３１は、交流電圧Ｖ１を直流電圧に変換し、降圧チョッパ回路３２に入力する。降圧チョッパ回路３２に入力された直流電圧は、電解コンデンサＣ１に印加される。

降圧チョッパ回路３２は、電解コンデンサＣ１の他に、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。降圧チョッパ回路３２は、スイッチング素子Ｑ１を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、出力電圧Ｖｏを出力する。出力電圧Ｖｏは、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧され、定電圧制御部３３によって検出される。定電圧制御部３３は、検出した出力電圧Ｖｏ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。出力電圧Ｖｏは、逆流防止用のダイオードＤ２を介して平滑用の電解コンデンサＣ３に充電される。また、電解コンデンサＣ３には、逆流防止用のダイオードＤ３を介して直流電圧Ｖ２が供給される。

調光部３４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３５に伝える。調光信号送信部３５は、調光部３４から伝えられた調光指令値に基づいて調光信号Ｓを生成し、調光信号Ｓを出力部３６に出力する。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。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３６は、３線式のソケット等であり、電解コンデンサＣ３に充電された出力電圧Ｖｏと、調光信号送信部３５によって生成された調光信号Ｓとを出力する。定電圧制御部３３、調光部３４、調光信号送信部３５の動作用の制御電源Ｖｃｃには、出力電圧Ｖｏがそのまま、又は分圧されて用いられる。

上記のように構成された照明器具１の動作について説明する。発光モジュール２の動作電圧範囲Ｖｍｉｎ〜Ｖｍａｘは、例えばＤＣ１５Ｖ〜２４Ｖである。電源ユニット３は、商用交流電源等から交流電圧Ｖ１、例えばＡＣ１００Ｖの供給を受ける。この場合、電源ユニット３は、動作電圧範囲の最大値の電圧Ｖｍａｘ（２４Ｖ）まで変圧して出力電圧Ｖｏを出力する。出力電圧Ｖｏは、一定電圧であり、並列接続によって複数の発光モジュール２に供給される。発光モジュール２は、電源ユニット３から出力電圧Ｖｏと調光信号Ｓが供給され、調光信号Ｓに基づいて照明負荷２１を調光する。

このように、複数の発光モジュール２が電源ユニット３に並列接続されるので、発光モジュール２や照明負荷２１の数に関わらず、電源ユニット３の出力電圧Ｖｏは一定である。発光モジュール２の照明負荷２１は、調光信号Ｓに基づいて調光されるので、電源ユニット３の出力電圧Ｖｏは、調光率に関わらず一定である。照明器具１は、このような定電圧供給の構成により、複数の発光モジュール２をバス接続することが可能となり、発光モジュール２の配置や配線の自由度が向上する。

電源ユニット３は、交流電圧Ｖ１の供給を受ける場合には、出力電圧Ｖｏが高くされるので（Ｖｏ＝Ｖｍａｘ）、変圧による電力変換損失が小さくなり、電源効率の低下を抑制することができる。また、出力電圧Ｖｏを高くすることにより、電源ユニット３から発光モジュール２までの配線による電圧降下が補償されるので、電源ユニット３から発光モジュール２までの距離を伸ばすことができ、発光モジュール２の配置や配線の自由度が向上する。

電源ユニット３が直流電圧Ｖ２の供給を受ける場合には、電源ユニット３の出力電圧Ｖｏは、動作電圧範囲の最小値の電圧Ｖｍｉｎ（１５Ｖ）とされる。出力電圧Ｖｏが低いため（Ｖｏ＝Ｖｍｉｎ）、直流電圧Ｖ２を低くすることができる。直流電圧Ｖ２を低くすることにより、直流電圧Ｖ２を供給する直流電源の出力電圧を低くすることができ、直流電源の小型化が可能となる。直流電圧Ｖ２は、電源ユニット３の出力電圧Ｖｏとしてそのまま出力される。このため、変圧による電力変換損失を防ぐことができる。出力電圧Ｖｏは、発光モジュール２に供給される。出力電圧Ｖｏは、調光部３４及び調光信号送信部３５の制御電源Ｖｃｃとしても用いられる。このため、電源ユニット３は、交流電圧Ｖ１の供給を受けずに直流電圧Ｖ２の供給を受ける場合においても、調光部３４及び調光信号送信部３５が動作し、発光モジュール２に調光信号Ｓを供給することができる。

（変形例）
本実施形態の照明器具１の変形例について説明する。本変形例では、発光モジュール２は、電源ユニット３を介さずに直流電圧Ｖ２の供給を直接受けることができるように構成される。本変形例の照明器具１は、電源ユニット３に供給された直流電圧Ｖ２をそのまま通過させて発光モジュール２に出力できるようにすることと電気的に等価であるが、直流電圧Ｖ２を供給する直流電源の接続が上記の実施形態と異なる。本変形例の照明器具１において、直流電源としてのバッテリーは、電源ユニット３に接続される場合と、発光モジュール２に直結される場合とがある。バッテリーが発光モジュール２に直結されたとき、発光モジュール２に直流電圧Ｖ２は供給されるが、調光信号Ｓは供給されない。発光モジュール２は、調光信号Ｓが供給されないとき、予め設定された動作、例えば調光率１００％での点灯を行う。

発光モジュール２にバッテリーを直結できるようにするため、電源ユニット３と発光モジュール２の直流電圧Ｖ２入力用の入力コネクタ形状が同一にされる。これらの入力コネクタ形状を別形状とし、バッテリーが変換コネクタを介して発光モジュール２に接続されるようにしてもよい。変換コネクタは、配線ケーブルを兼ねたものとし、これにより、発光モジュール２から離れた位置にバッテリーを配置できるようにしてもよい。

このように、バッテリーを電源ユニット３にも発光モジュール２にも接続できるように構成することにより、照明器具１の配線や配置の自由度が向上し、照明器具１の利用形態が拡がる。また、複数の発光モジュール２のうち、一部の発光モジュール２にバッテリーを直結して点灯させることにより、容量の小さなバッテリーで特定の発光モジュールを点灯させることができる。

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、電源ユニット３は、供給された直流電圧Ｖ２を変圧して出力電圧Ｖｏを供給するように構成してもよい。このように構成される電源ユニット３は、直流電圧Ｖ２の供給を受ける場合には、動作電圧範囲の最小値の電圧を出力する（Ｖｏ＝Ｖｍｉｎ）。これにより、直流電圧Ｖ２を供給する直流電源の出力電圧を低くすることができ、直流電源の小型化が可能となる。また、直流電源は、バッテリーに限定されず、太陽光発電装置等であってもよい。

１照明器具
２発光モジュール
２１照明負荷
３電源ユニット
Ｓ調光信号
Ｖ１交流電圧
Ｖ２直流電圧
Ｖｏ出力電圧
Ｖｍａｘ動作範囲の最大値の電圧
Ｖｍｉｎ動作範囲の最小値の電圧

Claims

照明負荷を有する複数の発光モジュールと、この発光モジュールに電力を供給する電源ユニットと、を備え、前記発光モジュールは、前記電源ユニットに並列接続されて、前記電源ユニットから所定の動作電圧範囲内の一定電圧及び前記照明負荷に対する電流を調節する調光信号が供給される照明器具であって、
前記発光モジュールは、並列接続されたそれぞれの前記照明負荷に対応して設けられた、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する定電流回路を備え、
前記電源ユニットは、交流電圧又は直流電圧のいずれかの供給を受け、交流電源から交流電圧の供給を受ける場合には、前記発光モジュールの動作電圧範囲の最大値の電圧まで変圧して出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する一方、直流電源から直流電圧の供給を受ける場合には、前記発光モジュールの動作電圧範囲の最小値の電圧を出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットから調光信号の供給を受けず、前記照明負荷を予め設定された動作で点灯させることを特徴とする照明器具。
照明負荷を有する複数の発光モジュールと、この発光モジュールに電力を供給する電源ユニットと、を備え、前記発光モジュールは、前記電源ユニットに並列接続されて、前記電源ユニットから所定の動作電圧範囲内の一定電圧及び前記照明負荷に対する電流を調節する調光信号が供給される照明器具であって、
前記発光モジュールは、並列接続されたそれぞれの前記照明負荷に対応して設けられた、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する定電流回路を備え、
前記電源ユニットは、交流電圧又は直流電圧のいずれかの供給を受け、交流電源から交流電圧の供給を受ける場合には、前記発光モジュールの動作電圧範囲の最大値の電圧まで変圧して出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットからの調光信号に応じて前記照明負荷に対する電流を定電流制御する一方、直流電源から直流電圧の供給を受ける場合には、前記直流電圧をそのまま出力し、前記定電流回路は、前記電源ユニットから調光信号の供給を受けず、前記照明負荷を予め設定された動作で点灯させることを特徴とする照明器具。
前記予め設定された動作とは前記照明負荷の調光率１００％の動作であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明器具。