JP6078918B2 - 照明用非接触給電システムおよびそれを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明用非接触給電システムおよびそれを用いた照明器具に関するものである。

従来から、バッテリーが内蔵された携帯型電子機器を非接触方式で充電する無接点充電システムが提案されている（例えば、特許文献１）。また、近年、照明用の非接触給電システムに関するものが提案されている（例えば、特許文献２，３）。

特許文献１に記載された無接点充電システムは、図１１に示すように、外部電源を利用して充電電力を生成する充電装置９０と、充電装置９０から無接点で供給された上記充電電力により不図示のバッテリーが充電されるバッテリー装置９１とを有している。

充電装置９０は、複数個の１次コイル９２からなるコイルアレイを有している。

バッテリー装置９１は、携帯型電子機器であり、図示されていない２次コイルを有している。

特許文献２には、負荷として発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる発光素子を用いた非接触給電システムが記載されている。また、特許文献３には、非接触給電システムを構成する照明器具が記載されている。また、特許文献３には、照明器具の光源として、白色蛍光灯、白熱灯、高輝度放電灯、発光ダイオード、有機ＥＬなどが記載されている。

非接触給電システムは、一般的に、送電ユニットと受電ユニットとを備えている。送電ユニットは、電流が流れる送電コイルを有する。一方、受電ユニットは、送電コイルで発生する磁界による電磁誘導にて送電コイルから非接触で受電可能な受電コイルを有する。

特表２００９−５２５７１５号公報 特開２０１１−５０１６３号公報 特開２０１１−２９０６７号公報

本願発明者らは、特許文献１に記載された無接点充電システムを、特許文献２，３に記載された非接触給電システムに用いることを考えた。

ところで、特許文献２，３に記載された非接触給電システムでは、ＬＥＤなどの発光素子が点灯するとき、発光素子の定格電流または定格電圧が受電ユニットに突然入力されると、受電ユニットに過電流または過電圧が生じる可能性がある。また、特許文献２，３に記載された非接触給電システムでは、受電ユニットに過電流または過電圧が生じると、受電ユニットの構成部品にストレスがかかり、受電ユニットの寿命の劣化や故障が懸念される。

また、特許文献１に記載された無接点充電システムでは、複数個の１次コイル９２から非接触で給電する場合、バッテリー装置９１（受電ユニット）の上記２次コイルと磁気的に結合する１次コイル９２の個数に起因して充電装置９０に含まれる図示されていない共振回路の共振曲線が変化する可能性がある。このため、特許文献１に記載された無接点充電システムでは、発光素子が点灯するとき、受電ユニットに過電流または過電圧が生じる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、受電コイルと磁気的に結合する送電コイルの個数に関わらず、発光素子が点灯するとき、受電ユニットに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能な照明用非接触給電システムおよびそれを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の照明用非接触給電システムは、スイッチング素子を含む高周波電源および送電コイルを具備する送電ユニットと、前記送電コイルで発生する磁界による電磁誘導にて前記送電コイルから非接触で受電可能な受電コイル、発光素子および前記受電コイルの出力に基づいて前記発光素子を点灯させる点灯回路を具備する受電ユニットとを備え、前記送電ユニットは、前記スイッチング素子を制御する制御回路を有し、前記制御回路は、前記発光素子を点灯させるとき、前記受電コイルの出力が徐々に上昇するように、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を徐々に低下させ、前記送電ユニットは、前記高周波電源および前記送電コイルそれぞれを複数有し、各前記送電コイルは、各前記高周波電源にそれぞれ電気的に接続され、前記制御回路は、各前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で給電させる場合、各前記スイッチング素子の前記スイッチング周波数それぞれが同じ周波数となるように、各前記スイッチング素子を制御することを特徴とする。

この照明用非接触給電システムにおいて、前記受電ユニットは、前記受電コイルの出力を検出する第１検出回路と、前記第１検出回路により検出された前記受電コイルの出力に対応する第１検出信号を無線通信にて前記送電ユニットへ送信可能な第１送受信部とを有し、前記送電ユニットは、前記第１送受信部から送信された前記第１検出信号を受信可能な第２送受信部を有し、前記制御回路は、前記第２送受信部により受信された前記第１検出信号に基づいて各前記スイッチング素子を制御することが好ましい。

この照明用非接触給電システムにおいて、前記送電ユニットは、各前記送電コイルの入力を各別に検出する第２検出回路を複数有し、前記制御回路は、各前記第２検出回路により各別に検出された各前記送電コイルの入力に基づいて各前記スイッチング素子を制御することが好ましい。

この照明用非接触給電システムにおいて、前記送電ユニットは、前記受電ユニットの位置を検出するための第２検出信号を各前記送電コイルから順番に出力し、前記第２検出信号は、前記発光素子の定格電圧よりも小さな電圧信号であり、前記受電ユニットは、前記第１検出回路により前記第２検出信号に対応する前記受電コイルの出力が検出された場合、前記第１送受信部から応答信号を送信し、前記送電ユニットは、前記第２送受信部により前記応答信号が受信されたとき、前記第２検出信号が出力された前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で給電することが好ましい。

この照明用非接触給電システムにおいて、前記送電ユニットは、前記受電ユニットの位置を検出するための第２検出信号を各前記送電コイルから順番に出力し、前記第２検出信号は、前記発光素子の定格電圧よりも小さな電圧信号であり、前記送電ユニットは、前記第２検出回路により検出された前記第２検出信号に対応する前記送電コイルの入力が予め設定された基準値以上のとき、前記第２検出信号が出力された前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で給電することが好ましい。

この照明用非接触給電システムにおいて、前記送電ユニットは、前記受電ユニットの種類に応じて、非接触で給電させる前記送電コイルの個数もしくは前記受電コイルの出力を変更可能に構成されていることが好ましい。

この照明用非接触給電システムにおいて、前記発光素子は、ＬＥＤ素子もしくは有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。

本発明の照明器具は、前記照明用非接触給電システムを備えていることを特徴とする。

本発明の照明用非接触給電システムにおいては、受電コイルと磁気的に結合する送電コイルの個数に関わらず、発光素子が点灯するとき、受電ユニットに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能となる。

本発明の照明器具においては、受電コイルに磁気的に結合する送電コイルの個数に関わらず、発光素子が点灯するとき、受電ユニットに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能となる。

実施形態１の照明用非接触給電システムの概略回路図である。 実施形態１の照明用非接触給電システムにおいて非接触で給電させる送電コイルの個数が１個の場合に関し、（ａ）は、送電ユニットの出力電圧の変化を説明する説明図、（ｂ）は、スイッチング素子のスイッチング周波数の変化を説明する説明図である。 実施形態１の照明用非接触給電システムにおいて非接触で給電させる送電コイルの個数が２個の場合に関し、（ａ）は、送電ユニットの出力電圧の変化を説明する説明図、（ｂ）は、スイッチング素子のスイッチング周波数の変化を説明する説明図である。 実施形態１の照明用非接触給電システムに関し、送電ユニットの共振曲線の説明図である。 実施形態１の照明用非接触給電システムの他の構成において非接触で給電させる送電コイルの個数が１個の場合に関し、（ａ）は、送電ユニットの出力電圧の変化を説明する説明図、（ｂ）は、スイッチング素子のスイッチング周波数の変化を説明する説明図である。 実施形態１の照明用非接触給電システムの他の構成において非接触で給電させる送電コイルの個数が２個の場合に関し、（ａ）は、送電ユニットの出力電圧の変化を説明する説明図、（ｂ）は、スイッチング素子のスイッチング周波数の変化を説明する説明図である。 実施形態１の照明用非接触給電システムの他の構成に関し、送電ユニットの共振曲線の説明図である。 実施形態１の照明器具の概略構成図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態１の照明器具の使用例の説明図である。 実施形態２の照明用非接触給電システムの概略回路図である。 従来例の無接点充電装置の使用状態の図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の照明用非接触給電システム１について、図１を参照しながら説明する。

照明用非接触給電システム１は、複数個（図１では、２個）のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を含む高周波電源８と、送電コイル５と、交流電源ＡＣ１を電源として所定の第１直流電圧を生成する定電圧源７とを有する送電ユニット２を備えている。交流電源ＡＣ１としては、例えば、商用電源などを用いることができる。なお、本実施形態では、交流電源ＡＣ１を構成要件として含まない。

送電ユニット２は、高周波電源８および送電コイル５それぞれを複数個有している。また、送電ユニット２は、複数個の高周波電源８を制御する第１制御回路２０を有している。

また、照明用非接触給電システム１は、送電コイル５で発生する磁界による電磁誘導にて送電コイル５から非接触で受電可能な受電コイル６と、発光素子１０ａと、受電コイル６の出力に基づいて発光素子１０ａを点灯させる点灯回路１８とを有する受電ユニット３を備えている。

高周波電源８としては、例えば、ハーフブリッジ型のインバータ回路などを用いることができる。高周波電源８は、２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３とを有している。

各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２としては、例えば、ノーマリオフ型のパワーＭＯＳＦＥＴなどをそれぞれ用いることができる。

スイッチング素子Ｑ１の第１主端子（本実施形態では、ドレイン端子）は、コンデンサＣ１の高電位側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１の第２主端子（本実施形態では、ソース端子）は、コンデンサＣ３の高電位側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１の制御端子（本実施形態では、ゲート端子）は、第１制御回路２０に接続されている。

コンデンサＣ１の低電位側は、コンデンサＣ２の高電位側に接続されている。また、コンデンサＣ１の低電位側は、コンデンサＣ３の低電位側に接続されている。

スイッチング素子Ｑ２の第１主端子（本実施形態では、ドレイン端子）は、スイッチング素子Ｑ１のソース端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ２の第２主端子（本実施形態では、ソース端子）は、コンデンサＣ２の低電位側に接続されている。スイッチング素子Ｑ２の制御端子（本実施形態では、ゲート端子）は、第１制御回路２０に接続されている。

コンデンサＣ３の両端間には、送電コイル５が接続されている。本実施形態では、コンデンサＣ３および送電コイル５の並列回路が、並列型の共振回路を構成している。これにより、照明用非接触給電システム１では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれがあっても、漏れリアクタンスをコンデンサＣ３により補償することが可能となり、電力の伝送効率を高めることが可能となる。

本実施形態では、高周波電源８として、ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いているが、これに限らず、例えば、フライバック型のインバータ回路、フルブリッジ型のインバータ回路、フォワード型のインバータ回路、プッシュプル型のインバータ回路などを用いてもよい。また、本実施形態では、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、パワーＭＯＳＦＥＴを用いているが、これを特に限定するものではない。

定電圧源７は、交流電源ＡＣ１からの交流電圧を全波整流する第１整流回路１１と、第１整流回路１１により全波整流された電圧を昇圧する昇圧回路４と、昇圧回路４により昇圧された電圧から上記所定の第１直流電圧を生成する第１電源回路３６とを有している。本実施形態では、定電圧源７が、第１電源回路３６を複数個有しているが、これを特に限定するものではない。

第１整流回路１１としては、例えば、ダイオードブリッジなどを用いることができる。第１整流回路１１の一対の入力端間には、スイッチＳＷ１および交流電源ＡＣ１の直列回路が接続されている。

昇圧回路４としては、例えば、第１整流回路１１により全波整流された電圧の力率を改善可能なＰＦＣ（Power Factor Correction）回路などを用いることができる。昇圧回路４の一対の入力端には、第１整流回路１１の一対の出力端がそれぞれ接続されている。

第１電源回路３６としては、例えば、昇圧回路４により昇圧された電圧を降圧して上記所定の第１直流電圧を生成する降圧回路などを用いることができる。第１電源回路３６の一対の入力端には、昇圧回路４の一対の出力端がそれぞれ接続されている。第１電源回路３６の一対の出力端のうちの一方は、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続されている。また、第１電源回路３６の一対の出力端のうちの他方は、スイッチング素子Ｑ２のソース端子に接続されている。

第１制御回路２０は、例えば、第１マイクロコンピュータに、適宜の第１プログラムを搭載することにより構成することができる。上記第１プログラムは、第１制御回路２０として用いる上記第１マイクロコンピュータに予め設けられた第１記憶部（図示せず）に、記憶されている。第１制御回路２０は、高周波電源８の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を各別に制御する。これにより、高周波電源８は、定電圧源７からの上記所定の第１直流電圧を第１高周波電圧として送電コイル５へ出力することが可能となる。言い換えれば、高周波電源８は、送電コイル５に上記第１高周波電圧を印加することが可能となる。なお、本実施形態では、第１制御回路２０が各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフするためのスイッチング周波数を、例えば、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚに設定している。

発光素子１０ａとしては、例えば、ＬＥＤ素子などを用いることができる。本実施形態では、発光素子１０ａの個数を、例えば、複数個（図１では、４個）としている。また、本実施形態では、各発光素子１０ａの接続関係を、直列接続としているが、これに限らず、例えば、並列接続であってもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続であってもよい。

点灯回路１８は、受電コイル６で発生する誘起電圧（第２高周波電圧）を全波整流する第２整流回路１２と、第２整流回路１２により全波整流された電圧を平滑する平滑用のコンデンサＣ５と、コンデンサＣ５の両端電圧から所定の第２直流電圧を生成する第２電源回路３５とを有している。

第２整流回路１２としては、例えば、ダイオードブリッジなどを用いることができる。第２整流回路１２の一対の入力端間には、受電コイル６およびコンデンサＣ４の直列回路が接続されている。本実施形態では、受電コイル６およびコンデンサＣ４の直列回路が、直列型の共振回路を構成している。これにより、照明用非接触給電システム１では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれがあっても、漏れリアクタンスをコンデンサＣ４により補償することが可能となり、電力の伝送効率を高めることが可能となる。

第２整流回路１２の一対の出力端間には、コンデンサＣ５が接続されている。

第２電源回路３５としては、例えば、昇降圧チョッパ回路などを用いることができる。第２電源回路３５の一対の入力端間には、コンデンサＣ５が接続されている。第２電源回路３５の一対の出力端間には、複数個の発光素子１０ａを有するＬＥＤユニット１０が接続されている。これにより、照明用非接触給電システム１は、第２電源回路３５からの上記所定の第２直流電圧によって、複数個の発光素子１０ａを点灯させることが可能となる。

ここにおいて、本実施形態では、発光素子１０ａの個数を、複数個としているが、１個であってもよい。また、本実施形態では、発光素子１０ａとして、ＬＥＤ素子を用いているが、これに限らず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子などを用いてもよい。

また、受電ユニット３は、受電コイル６の出力を検出する第１検出回路３４を有している。

第１検出回路３４は、３個の抵抗Ｒ１〜Ｒ３を備えている。抵抗Ｒ１の一端は、受電コイル６の一端およびコンデンサＣ４の接続点に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、抵抗Ｒ３を介して受電コイル６の他端に接続されている。本実施形態では、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の直列回路が、受電コイル６の出力電圧を検出する。また、本実施形態では、抵抗Ｒ３が、受電コイル６の出力電流を検出する。

また、受電ユニット３は、第１検出回路３４により検出された受電コイル６の出力（出力電圧もしくは出力電流）に対応する第１検出信号を生成する第２制御回路１３と、第２制御回路１３からの上記第１検出信号を無線通信により送電ユニット２へ送信可能な第１送受信部１４とを有している。第１送受信部１４は、アンテナ３７を有している。

第２制御回路１３は、例えば、第２マイクロコンピュータに、適宜の第２プログラムを搭載することにより構成することができる。上記第２プログラムは、第２制御回路１３として用いる上記第２マイクロコンピュータに予め設けられた第２記憶部（図示せず）に、記憶されている。

第２制御回路１３は、第２電源回路３５として用いる上記昇降圧チョッパ回路に予め設けられたスイッチング素子（図示せず）の制御端子に接続されている。なお、本実施形態では、上記昇降圧チョッパ回路の上記スイッチング素子のスイッチング周波数を、例えば、４０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚに設定している。

また、第２制御回路１３は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続されている。これにより、第２制御回路１３は、第１検出回路３４により検出された受電コイル６の出力電圧に対応する上記第１検出信号を生成することが可能となる。

また、第２制御回路１３は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点に接続されている。これにより、第２制御回路１３は、第１検出回路３４により検出された受電コイル６の出力電流に対応する上記第１検出信号を生成することが可能となる。なお、以下では、第２制御回路１３が、第１検出回路３４により検出された受電コイル６の出力電圧に対応する上記第１検出信号を生成する場合について、説明する。

第２制御回路１３は、差分回路１５と、差分回路１５に入力される基準電圧を設定する設定部１６とを有している。

差分回路１５としては、例えば、誤差増幅器などを用いることができる。誤差増幅器の反転入力端子は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続されている。誤差増幅器の非反転入力端子は、設定部１６に接続されている。誤差増幅器の出力端子は、第１送受信部１４に接続されている。

差分回路１５は、第１検出回路３４により検出された受電コイル６の出力電圧と設定部１６により予め設定された上記基準電圧との差分を増幅して出力する。これにより、第２制御回路１３は、差分回路１５から出力された上記差分を含む上記第１検出信号を第１送受信部１４へ出力することが可能となる。

第１送受信部１４で使用する無線通信の伝送媒体としては、例えば、電波などを用いることができる。この種の無線通信の規格としては、例えば、４００ＭＨｚ帯や９００ＭＨｚ帯の周波数を使用する特定小電力無線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、無線ＬＡＮなどの無線通信技術から適宜に選択することができる。これにより、照明用非接触給電システム１では、第１送受信部１４が、第２制御回路１３からの上記第１検出信号を、アンテナ３７を介して無線通信により送電ユニット２へ送信することが可能となり、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置関係が制限されるのを抑制することが可能となる。

また、送電ユニット２は、受電ユニット３の第１送受信部１４から送信された上記第１検出信号を受信可能な第２送受信部１７を有している。第２送受信部１７は、アンテナ３８を有している。

第２送受信部１７は、アンテナ３８を介して受信した上記第１検出信号を第１制御回路２０へ出力する。第１制御回路２０は、第２送受信部１７からの上記第１検出信号に従って各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。要するに、第１制御回路２０は、第２送受信部１７により受信された上記第１検出信号に基づいて各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。

本実施形態の照明用非接触給電システム１では、無線通信技術で使用する周波数帯と、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフするためのスイッチング周波数とを離すことで、お互いの干渉を防ぐことが可能となり、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフの誤動作を抑制したり、第１送受信部１４と第２送受信部１７との間での通信エラーを抑制したりすることが可能となる。

第１制御回路２０は、第１検出回路３４により検出された受電コイル６の出力電圧が設定部１６により予め設定された上記基準電圧よりも大きい場合、受電コイル６の出力電圧を小さくして上記基準電圧となるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。一方、第１制御回路２０は、第１検出回路３４により検出された受電コイル６の出力電圧が上記基準電圧よりも小さい場合、受電コイル６の出力電圧を大きくして上記基準電圧となるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。要するに、第１制御回路２０は、差分回路１５の出力が「０」となるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。これにより、照明用非接触給電システム１では、受電コイル６の出力電圧もしくは出力電流の安定化を図ることが可能となる。

ところで、第１制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６の出力電圧が徐々に上昇するように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を徐々に低下させる。具体的に説明すると、第１制御回路２０は、例えば、１個の送電コイル５から非接触で給電させ、且つ、発光素子１０ａを点灯させるとき、送電コイル５の出力電圧（言い換えれば、受電コイル６の出力電圧）が徐々に上昇するように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第１周波数ｆ₁へスイープさせる（図２参照）。ここにおいて、スイッチング周波数をスイープさせるとは、スイッチング周波数を連続的に変化させることを意味する。また、図２（ａ）中の実線は、送電ユニット２の出力電圧の変化を表している。また、図２（ｂ）中の実線は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の変化を表している。また、図２（ａ）中のＶ_T1は、複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧を表している。図２（ｂ）中のＴ１は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第１周波数ｆ₁へスイープさせるスイープ時間（以下、第１スイープ時間）を表している。

また、第１制御回路２０は、例えば、２個の送電コイル５から非接触で給電させ、且つ、発光素子１０ａを点灯させるとき、送電コイル５の出力電圧が徐々に上昇するように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第２周波数ｆ₂へスイープさせる（図３参照）。ここにおいて、図３（ａ）中の実線は、送電ユニット２の出力電圧の変化を表している。また、図３（ｂ）中の実線は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の変化を表している。また、図３（ａ）中のＶ_T1は、複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧を表している。また、図３（ｂ）中のＴ２は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第２周波数ｆ₂へスイープさせるスイープ時間（以下、第２スイープ時間）を表している。なお、本実施形態では、第１スイープ時間Ｔ１と第２スイープ時間Ｔ２を同じ時間に設定しているが、これを特に限定するものではない。

第１制御回路２０は、図４に示すように、発光素子１０ａを点灯させるとき、非接触で給電させた送電コイル５の個数に基づいて受電コイル６の出力電圧が徐々に上昇するように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を相対的に高い周波数から相対的に低い周波数へ徐々に低下させる。ここにおいて、図４中の一点鎖線は、非接触で給電させた送電コイル５の個数が１個の場合における送電ユニット２の共振曲線（以下、第１共振曲線）を表している。また、図４中の実線は、非接触で給電させた送電コイル５の個数が２個の場合における送電ユニット２の共振曲線（以下、第２共振曲線）を表している。また、図４中のＶ_T1は、複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧を表している。また、相対的に高い周波数ｆ₀および相対的に低い第１周波数ｆ₁は、送電ユニット２の第１共振曲線の共振周波数よりも高い周波数である。また、相対的に低い第２周波数ｆ₂は、送電ユニット２の第１共振曲線の共振周波数よりも低い周波数であり、且つ、送電ユニット２の第２共振曲線の共振周波数よりも高い周波数である。

したがって、第１制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させるとき、複数個の発光素子１０ａに印加される電圧を経過時間に伴って徐々に上昇させることが可能となり、受電ユニット３に過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。ここにおいて、第１制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６の出力電圧を経過時間に伴って徐々に上昇させているが、これに限らず、受電コイル６の出力電流を経過時間に伴って徐々に上昇させてもよい。この場合は、受電ユニット３に過電流が生じるのを抑制することが可能となる。よって、照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３に過電圧または過電流が生じるのを抑制することが可能となるので、受電ユニット３の構成部品にストレスがかかるのを抑制することが可能となる。

また、第１制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させる場合、送電コイル５の出力電圧が上述の定格電圧Ｖ_T1に達したとき、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を所定の周波数（本実施形態では、第１周波数ｆ₁もしくは第２周波数ｆ₂）に維持する（図２および図３参照）。これにより、照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａの光出力を安定させることが可能となる。

また、第１制御回路２０は、各送電コイル５から受電コイル６へ非接触で給電させる場合、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数それぞれが同じ周波数となるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。これにより、照明用非接触給電システム１では、受電コイル６と磁気的に結合する送電コイル５の個数に関わらず、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電ユニット３に過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。また、照明用非接触給電システム１では、各送電コイル５から受電コイル６に安定して電力供給することが可能となる。

また、第１制御回路２０は、各送電コイル５から受電コイル６へ非接触で給電させる場合、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数それぞれが同じ周波数で、且つ、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２への制御信号が同じ位相となるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御することが好ましい。これにより、照明用非接触給電システム１では、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数それぞれが同じ周波数で、且つ、上記各制御信号が異なる位相となる場合に比べて、各送電コイル５から受電コイル６に、より安定して電力供給することが可能となる。

また、第１制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６の出力電圧が徐々に上昇するように、上記第１検出信号に基づいて、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数それぞれを同じ周波数で、且つ、上記各制御信号を同じ位相にしながら、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を徐々に低下させることが好ましい。これにより、第１制御回路２０は、仮に、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれや、受電ユニット３の構成部品にばらつきがあったとしても、図４に示すような送電ユニット２の共振曲線が得られるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数をスイープさせることが可能となる。

本実施形態では、第１検出回路３４を第２整流回路１２の前段に配置しているが、これに限らず、例えば、第１検出回路３４を第２整流回路１２の後段に配置してもよい。この場合は、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の直列回路を、第２電源回路３５の一対の入力端間に接続するとともに、抵抗Ｒ３を、抵抗Ｒ２における抵抗Ｒ１との接続点側とは反対側とコンデンサＣ５の低電位側との間に接続すればよい。

また、送電ユニット２は、受電ユニット３の位置を検出するための第２検出信号を各送電コイル５から順番に出力することが好ましい。言い換えれば、第１制御回路２０は、上記第２検出信号を各送電コイル５から順番に出力するように、各高周波電源８を各別に制御することが好ましい。上記第２検出信号は、複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧よりも小さな電圧信号である。

また、送電ユニット２は、送電コイル５から上記第２検出信号を連続的もしくは間欠的に出力する。

受電ユニット３は、第１検出回路３４により上記第２検出信号に対応する受電コイル６の出力（出力電圧）が検出された場合、第１送受信部１４から応答信号を送信することが好ましい。また、送電ユニット２は、第２送受信部１７により上記応答信号が受信されたとき、上記第２検出信号が出力された送電コイル５から受電コイル６へ非接触で給電することが好ましい。これにより、照明用非接触給電システム１では、受電コイル６と磁気的に結合された送電コイル５を検出することが可能となり、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６と磁気的に結合されていない送電コイル５から非接触で給電するのを停止することが可能となる。よって、照明用非接触給電システム１では、すべての送電コイル５から非接触で給電する場合に比べて、電力損失を低減することが可能となり、また、ノイズが発生するのを低減することが可能となる。また、照明用非接触給電システム１では、上記第２検出信号が、複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧よりも小さな電圧信号であるため、受電コイル６と磁気的に結合された送電コイル５を検出するときに、発光素子１０ａが点灯するのを防止することが可能となる。

また、送電ユニット２は、受電コイル６と磁気的に結合された送電コイル５を検出するとき、各送電コイル５から上記第２検出信号を順番に出力するとともに、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を相対的に高い周波数から相対的に低い周波数へスイープさせてもよい。これにより、照明用非接触給電システム１では、各送電コイル５から上記第２検出信号を順番に出力する場合に比べて、受電コイル６と磁気的に結合された送電コイル５を、より確実に検出することが可能となる。

第１制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６の出力電圧が徐々に上昇するように、上記応答信号に基づいて、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数それぞれを同じ周波数で、且つ、上記各制御信号を同じ位相にしながら、上記第２検出信号が出力された送電コイル５と電気的に接続された各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を徐々に低下させてもよい。これにより、第１制御回路２０は、仮に、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれや、受電ユニット３の構成部品にばらつきがあったとしても、図４に示すような送電ユニット２の共振曲線が得られるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数をスイープさせることが可能となる。よって、照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３に過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となり、受電ユニット３の構成部品にストレスがかかるのを抑制することが可能となる。

また、送電ユニット２は、各送電コイル５の入力を各別に検出する第２検出回路（図示せず）を複数個有することが好ましい。

上記第２検出回路は、各高周波電源８の後段にそれぞれ配置される。また、上記第２検出回路は、３個の抵抗（図示せず）を備えている。なお、以下では、説明の便宜上、上記３個の抵抗を、第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗と称する。

上記第１抵抗の一端は、コンデンサＣ３の高電位側に接続される。上記第１抵抗の他端は、上記第２抵抗の一端に接続される。上記第２抵抗の他端は、上記第３抵抗を介してコンデンサＣ３の低電位側に接続される。上記第１抵抗および上記第２抵抗の直列回路は、送電コイル５の入力電圧を検出する。また、上記第３抵抗は、送電コイル５の入力電流を検出する。

また、第１制御回路２０は、上記各第２検出回路により各別に検出された各送電コイル５の入力（入力電圧もしくは入力電流）に基づいて各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御することが好ましい。第１制御回路２０は、第１抵抗および第２抵抗の接続点に接続される。また、第１制御回路２０は、第２抵抗および第３抵抗の接続点に接続される。

したがって、照明用非接触給電システム１では、第１制御回路２０が、上記第２検出回路により検出された送電コイル５の入力（入力電圧もしくは入力電流）に従って各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御するので、送電コイル５の入力電圧もしくは入力電流の安定化を図ることが可能となる。また、照明用非接触給電システム１では、送電コイル５の入力電圧もしくは入力電流の安定化を図ることが可能となるので、受電コイル６の出力電圧もしくは出力電流の安定化を図ることも可能となる。また、この照明用非接触給電システム１では、第１送受信部１４および第２送受信部１７が不要となる。

また、送電ユニット２は、上記第２検出回路により検出された上記第２検出信号に対応する送電コイル５の入力（入力電圧もしくは入力電圧）が予め設定された基準値以上のとき、上記第２検出信号が出力された送電コイル５から受電コイル６へ非接触で給電することが好ましい。具体的に説明すると、第１制御回路２０は、上記第２検出回路により検出された上記第２検出信号に対応する送電コイル５の入力が予め設定された基準値以上のとき、上記第２検出信号が出力された送電コイル５から非接触で給電させる。これにより、照明用非接触給電システム１では、第１送受信部１４および第２送受信部１７が不要で、且つ、受電コイル６と磁気的に結合された送電コイル５を検出することが可能となる。よって、照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６と磁気的に結合されていない送電コイル５から非接触で給電するのを停止することが可能となる。また、照明用非接触給電システム１では、受電コイル６と磁気的に結合されていない送電コイル５から非接触で給電するのを停止することが可能となるので、すべての送電コイル５から非接触で給電する場合に比べて、電力損失を低減することが可能となり、また、ノイズが発生するのを低減することが可能となる。

また、送電ユニット２は、受電ユニット３の種類に応じて、非接触で給電させる送電コイル５の個数もしくは受電コイル６の出力（出力電圧もしくは出力電流）を変更可能に構成されていることが好ましい。具体的に説明すると、送電ユニット２は、例えば、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力未満の場合、受電コイル６と磁気的に結合させる送電コイル５の個数を減らしたり、受電コイル６の出力を低下させたりすることが可能な構成であることが好ましい。また、送電ユニット２は、例えば、受電ユニット３の消費電力が第２規定電力以上の場合、受電コイル６と磁気的に結合させる送電コイル５の個数を増やしたり、受電コイル６の出力を増加させたりすることが可能な構成であることが好ましい。ここにおいて、第１規定電力と第２規定電力とは、同じ電力であってもよいし、異なる電力であってもよい。また、送電ユニット２は、例えば、第１規定電力と第２規定電力とが異なる電力であり、且つ、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力以上第２規定電力未満の場合、受電コイル６と磁気的に結合させる送電コイル５の個数を変更したり、受電コイル６の出力を変更したりしない。

詳しく説明すると、第２制御回路１３は、第１検出回路３４により上記第２検出信号に対応する受電コイル６の出力（出力電圧）が検出された場合、送電ユニット２が受電ユニット３の種類を判別するための負荷情報を含む上記応答信号を、第１送受信部１４から第２送受信部１７へ送信させる。第１制御回路２０は、第２送受信部１７により上記負荷情報を含む上記応答信号が受信されたとき、上記負荷情報に基づいて、受電コイル６と磁気的に結合させる送電コイル５の個数を変更したり、受電コイル６の出力を変更したりする。これにより、照明用非接触給電システム１では、電力の伝送効率を高めることが可能となる。

第１制御回路２０は、例えば、１個の送電コイル５から非接触で給電させ、且つ、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力未満の場合、発光素子１０ａを点灯させるとき、送電コイル５の出力電圧（言い換えれば、受電コイル６の出力電圧）が徐々に上昇するように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第３周波数ｆ₃へスイープさせる（図５参照）。ここにおいて、また、図５（ａ）中の実線は、送電ユニット２の出力電圧の変化を表している。また、図５（ａ）中の二点鎖線は、図２（ａ）に示した送電ユニット２の出力電圧の変化を表している。また、図５（ｂ）中の実線は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の変化を表している。また、図５（ｂ）中の二点鎖線は、図２（ｂ）に示したスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の変化を表している。図５（ａ）中のＶ_T1は、図２（ａ）中のＶ_T1を表している。また、図５（ａ）中のＶ_T2は、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力未満の場合の複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧を表している。図５（ｂ）中のＴ１は、図２（ｂ）中のＴ１を表している。また、図５（ｂ）中のＴ３は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第３周波数ｆ₃へスイープさせるスイープ時間（以下、第３スイープ時間）を表している。

また、第１制御回路２０は、例えば、２個の送電コイル５から非接触で給電させ、且つ、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力未満の場合、発光素子１０ａを点灯させるとき、送電コイル５の出力電圧が徐々に上昇するように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第４周波数ｆ₄へスイープさせる（図６参照）。ここにおいて、図６（ａ）中の実線は、送電ユニット２の出力電圧の変化を表している。また、図６（ａ）中の二点鎖線は、図３（ａ）に示した送電ユニット２の出力電圧の変化を表している。また、図６（ｂ）中の実線は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の変化を表している。また、図６（ｂ）中の二点鎖線は、図３（ｂ）に示したスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数の変化を表している。図６（ａ）中のＶ_T1は、図３（ａ）中のＶ_T1を表している。また、図６（ａ）中のＶ_T2は、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力未満の場合の複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧を表している。図６（ｂ）中のＴ２は、図３（ｂ）中のＴ２を表している。また、図６（ｂ）中のＴ４は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を、相対的に高い周波数ｆ₀から相対的に低い第４周波数ｆ₄へスイープさせるスイープ時間（以下、第４スイープ時間）を表している。なお、本実施形態では、第３スイープ時間Ｔ３と第４スイープ時間Ｔ４を同じ時間に設定しているが、これを特に限定するものではない。

第１制御回路２０は、図７に示すように、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力未満の場合、発光素子１０ａを点灯させるとき、非接触で給電させた送電コイル５の個数に基づいて受電コイル６の出力電圧が徐々に上昇するように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を相対的に高い周波数から相対的に低い周波数へ徐々に低下させる。ここにおいて、図７中の一点鎖線は、非接触で給電させた送電コイル５の個数が１個の場合における送電ユニット２の共振曲線（以下、第３共振曲線）を表している。また、図７中の実線は、非接触で給電させた送電コイル５の個数が２個の場合における送電ユニット２の共振曲線（以下、第４共振曲線）を表している。また、図７中のＶ_T2は、複数個の発光素子１０ａにおける合計の定格電圧を表している。また、相対的に高い周波数ｆ₀および相対的に低い第３周波数ｆ₃は、送電ユニット２の第３共振曲線の共振周波数よりも高い周波数である。また、相対的に低い第４周波数ｆ₄は、送電ユニット２の第３共振曲線の共振周波数よりも低い周波数であり、且つ、送電ユニット２の第４共振曲線の共振周波数よりも高い周波数である。

したがって、送電ユニット２は、受電ユニット３の消費電力が第１規定電力未満の場合、受電コイル６の出力を低下させることによって、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数のスイープ時間を短縮することが可能となり（図５および図６参照）、発光素子１０ａをすぐに点灯させることが可能となる。

また、送電ユニット２は、受電ユニット３の種類に応じて、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を相対的に高い周波数から相対的に低い周波数へスイープさせるスイープ時間を、変更することが好ましい。具体的に説明すると、送電ユニット２は、例えば、受電ユニット３に供給される電力が大きい場合、上記スイープ時間を長くすることが好ましい。これにより、照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３の構成部品にストレスがかかるのを低減することが可能となり、受電ユニット３の寿命の劣化や故障を低減することが可能となる。

以上説明した本実施形態の照明用非接触給電システム１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を含む高周波電源８および送電コイル５を具備する送電ユニット２と、送電コイル５で発生する磁界による電磁誘導にて送電コイル５から非接触で受電可能な受電コイル６、発光素子１０ａおよび受電コイル６の出力に基づいて発光素子１０ａを点灯させる点灯回路１８を具備する受電ユニット３とを備えている。送電ユニット２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する制御回路（第１制御回路）２０を有している。制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６の出力が徐々に上昇するように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を徐々に低下させる。送電ユニット２は、高周波電源８および送電コイル５それぞれを複数有している。各送電コイル５は、各高周波電源８にそれぞれ電気的に接続されている。制御回路２０は、各送電コイル５から受電ユニット６へ非接触で給電させる場合、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数それぞれが同じ周波数となるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電コイル６と磁気的に結合する送電コイル５の個数に関わらず、発光素子１０ａが点灯するとき、受電ユニット３に過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。

以下、本実施形態の照明用非接触給電システム１を用いた照明器具の一例について、図８および図９に基づいて説明する。

本実施形態の照明器具は、例えば、電気スタンドである。この照明器具は、送電ユニット２と、受電ユニット３とを備えている。

送電ユニット２は、複数個の高周波電源８、複数個の送電コイル５、第１制御回路２０および第２送受信部１７が収納された収納部２１を有している。なお、図８では、複数個の高周波電源８、第１制御回路２０および第２送受信部１７を、１個の送電装置２７として図示してある。

収納部２１は、例えば、箱状に形成されている。収納部２１の材料としては、例えば、樹脂などを用いることができる。

送電コイル５としては、例えば、平面視が円形状で且つスパイラル状に形成されたコイルなどを用いることができる。各送電コイル５は、収納部２１の内部にアレイ状に配置されている。つまり、本実施形態の照明器具では、各送電コイル５と受電コイル６との位置を合わせる方式として、例えば、マルチコイル方式などを採用している。これにより、本実施形態の照明器具では、受電ユニット３を送電ユニット２の上記一面上であれば任意の場所に設置してもよく、受電ユニット３の設置場所の自由度を高めることが可能となる。なお、本実施形態では、送電コイル５の巻き数を特に限定しない。また、図８では、複数個の送電コイル５のうち２個の送電コイル５が見えている。

送電装置２７は、第１配線２８を介して各送電コイル５と電気的に接続されている。また、送電装置２７は、電源コード２５と電気的に接続されている。電源コード２５は、収納部２１の一面側（図８では、上面側）から導出されている。また、電源コード２５には、コンセント用のプラグ２６が接続されている。また、電源コード２５には、スイッチＳＷ１が設けられている。なお、本実施形態では、電源コード２５を、収納部２１の上記一面側から導出しているが、これに限らず、例えば、収納部２１の側部などから導出してもよい。

受電ユニット３は、複数個の発光素子１０ａ、点灯回路１８、第２制御回路１３および第１送受信部１４を具備する灯具部２４と、灯具部２４に一端部が接続されたアーム部２３と、アーム部２３の他端部２３ａを保持する基台部２２とを有している。なお、図８では、点灯回路１８、第２制御回路１３および第１送受信部１４を、１個の受電装置３１として図示してある。

灯具部２４は、例えば、傘状に形成されている。灯具部２４の材料としては、例えば、樹脂などを用いることができる。また、灯具部２４の開口部には、板状（本実施形態では、円板状）のパネル１９が取り付けられている。パネル１９は、透光性を有する材料（例えば、乳白色のアクリル樹脂、ガラスなど）により形成されている。

パネル１９の一表面側（図８では、上面側）には、複数個の発光素子１０ａが配置されている。本実施形態では、複数個の発光素子１０ａを有するＬＥＤユニット１０を用いている。ＬＥＤユニット１０は、複数個の発光素子１０ａと、これら複数個の発光素子１０ａが一面側（図８では、下面側）に実装された実装基板１０ｂとを備えている。なお、図８では、複数個の発光素子１０ａのうち３個の発光素子１０ａが見えている。

ここにおいて、照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａとしてＬＥＤ素子を使用する場合に、ＬＥＤユニット１０を用いているが、これに限らず、例えば、複数個のＬＥＤ素子とこれら複数個のＬＥＤ素子から放射された光を導光する導光板とを組み合わせて面発光する面発光ユニットなどを用いてもよい。

受電装置３１は、実装基板１０ｂの他面側（図８では、上面側）に配置されている。また、受電装置３１は、第２配線２９を介して実装基板１０ｂと電気的に接続されている。

アーム部２３は、例えば、筒状（本実施形態では、円筒状）に形成されている。アーム部２３の材料としては、例えば、樹脂などを用いることができる。アーム部２３の上記一端部（図８では、上端部）は、パネル１９の中央部に着脱自在に接続されている。パネル１９の中央部には、灯具部２４の内部とアーム部２３の内部とを連通するための第１貫通孔（図示せず）が設けられている。よって、アーム部２３は、パネル１９の上記第１貫通孔を覆うようにして、パネル１９の中央部に接続される。なお、本実施形態では、アーム部２３をパネル１９の中央部に接続しているが、アーム部２３とパネル１９との接続はこれに限るものではない。また、本実施形態では、アーム部２３の形状を、円筒状としているが、これに限らず、例えば、角筒状などであってもよい。

基台部２２は、例えば、箱状に形成されている。基台部２２の材料としては、例えば、樹脂などを用いることができる。なお、本実施形態では、基台部２２の平面視形状を、円形状としているが、この形状を特に限定するものではない。また、本実施形態では、基台部２２の平面サイズを、収納部２１の平面サイズよりも小さく設定しているが、収納部２１の平面サイズと同じ大きさに設定してもよい。

基台部２２の一面側（図８では、上面側）の中央部には、アーム部２３の他端部２３ａが接続されている。基台部２２の上記一面側の中央部には、アーム部２３の内部と基台部２２の内部とを連通するための第２の貫通孔（図示せず）が設けられている。よって、アーム部２３は、基台部２２の上記第２の貫通孔を覆うようにして、基台部２２の上記一面側の中央部に接続される。なお、本実施形態では、アーム部２３を基台部２２の上記一面側の中央部に接続しているが、アーム部２３と基台部２２との接続はこれに限るものではない。

また、基台部２２の内部には、受電コイル６が収納されている。

受電コイル６としては、例えば、平面視が円形状で且つスパイラル状に形成されたコイルなどを用いることができる。受電コイル６は、基台部２２の中央部に配置されている。なお、本実施形態では、受電コイル６の巻き数を特に限定しない。

受電装置３１は、第３配線３０を介して受電コイル６と電気的に接続されている。第３配線３０は、アーム部２３の内部に配置されている。

また、本実施形態の照明器具では、受電装置３１を灯具部２４の内部に配置しているので、受電装置３１を基台部２２やアーム部２３の内部に配置する場合に比べて、照明器具のデザイン性を高めることが可能となる。また、本実施形態の照明器具では、受電装置３１を灯具部２４の内部に配置しているので、受電装置３１を基台部２２やアーム部２３の内部に配置する場合に比べて、受電装置３１を構成する電子部品として、高さ寸法に対する制約が緩い安価な通常サイズの電子部品を採用することができる。また、本実施形態の照明器具では、第１送受信部１４と第２送受信部１７との間の通信として無線通信を使用するので、第１送受信部１４と第２送受信部１７とを近づけて配置する必要がなく、様々な形態の照明器具を作製することが可能となる。

以下、本実施形態の照明器具に関し、複数個の発光素子１０ａを点灯および消灯させる動作について、簡単に説明する。なお、本実施形態では、電源コード２５のスイッチＳＷ１が、予めオンされているものとして説明する。

本実施形態の照明器具では、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置されると、受電コイル６が、各送電コイル５で発生する磁界による電磁誘導にて送各電コイル５から非接触で受電可能となる。これにより、本実施形態の照明器具では、点灯回路１８が、複数個の発光素子１０ａを点灯させることが可能となる。

一方、本実施形態の照明器具では、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置されない場合、受電コイル６が各送電コイル５から受電できなくなるので、複数個の発光素子１０ａが消灯状態となる。すなわち、本実施形態の照明器具では、基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置された状態で、受電ユニット３を送電ユニット２の上記一面から他の場所へ移動させると、複数個の発光素子１０ａを消灯させることが可能となる。

ここにおいて、本実施形態の照明器具に関し、複数個の発光素子１０ａを点灯させる他の方法としては、例えば、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置された状態で、送電ユニット２のスイッチＳＷ１または受電ユニット３のスイッチ（図示せず）をオンする方法もある。また、本実施形態の照明器具に関し、複数個の発光素子１０ａを消灯させる他の方法としては、例えば、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置された状態で、送電ユニット２のスイッチＳＷ１または受電ユニット３の上記スイッチをオフする方法もある。

本実施形態の照明器具では、送電ユニット２が、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、複数種類の受電ユニット３，３３に非接触で給電することが可能となっている。なお、図９（ｂ）に示した構成の受電ユニット３３は、図９（ａ）に示した構成の受電ユニット３に比べて、複数個の発光素子１０ａに流れる電流が小さくなるように設計されている。

また、本実施形態の照明器具では、受電ユニット３が、図９（ａ）および図９（ｃ）に示すように、複数種類の送電ユニット２，３２から給電されることが可能となっている。

以上説明した本実施形態の照明器具は、照明用非接触給電システム１を備えている。これにより、本実施形態の照明器具では、受電コイル６に磁気的に結合する送電コイル５の個数に関わらず、発光素子１０ａが点灯するとき、受電ユニット３に過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態の照明用非接触給電システム１は、基本構成が実施形態１と同じであり、図１０に示すように、送電ユニット２の構成などが実施形態１と相違する。なお、本実施形態では、実施形態１と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。

送電ユニット２は、定電圧源７と、複数個（図１０では、４個）のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を含む高周波電源８と、送電コイル５と、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御する第１制御回路２０と、第２送受信部１７とを有している。本実施形態では、定電圧源７、高周波電源８、送電コイル５、第１制御回路２０および第２送受信部１７が、１個の送電モジュール４０を構成している。また、本実施形態では、送電ユニット２が、複数個の送電モジュール４０を備えている。なお、図１０では、第２送受信部１７のアンテナ３８の図示を省略している。

受電ユニット３は、受電コイル６と、発光素子１０ａと、点灯回路１８と、第２制御回路１３と、第１送受信部１４とを有している。なお、図１０では、第１送受信部１４のアンテナ３７の図示を省略している。

定電圧源７は、第１整流回路１１と、第１整流回路１１により全波整流された電圧を平滑する平滑用のコンデンサＣ６とを有している。第１整流回路１１の一対の出力端間には、コンデンサＣ６が接続されている。

高周波電源８としては、例えば、フルブリッジ型のインバータ回路などを用いることができる。高周波電源８は、４個のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を有している。各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６としては、例えば、ノーマリオフ型のパワーＭＯＳＦＥＴなどをそれぞれ用いることができる。

２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を有する直列回路は、コンデンサＣ６の両端間に接続されている。２個のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を有する直列回路は、２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を有する直列回路に並列接続されている。なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ３およびスイッチング素子Ｑ４の接続点Ｐ１と、スイッチング素子Ｑ５およびスイッチング素子Ｑ６の接続点Ｐ２とが、高周波電源８の一対の出力端を構成している。

高周波電源８の一対の出力端間には、コンデンサＣ７および送電コイル５の直列回路が接続されている。本実施形態では、コンデンサＣ７および送電コイル５の直列回路が、直列型の共振回路を構成している。これにより、照明用非接触給電システム１では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれがあっても、漏れリアクタンスをコンデンサＣ７により補償することが可能となり、電力の伝送効率を高めることが可能となる。

本実施形態では、高周波電源８として、フルブリッジ型のインバータ回路を用いているが、これに限らず、例えば、フライバック型のインバータ回路、ハーフブリッジ型のインバータ回路、フォワード型のインバータ回路、プッシュプル型のインバータ回路などを用いてもよい。また、本実施形態では、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６として、パワーＭＯＳＦＥＴを用いているが、これを特に限定するものではない。

第１制御回路２０は、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を各別に駆動する駆動回路９を有している。

駆動回路９は、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６をオンするとき、互いに対角に位置する他のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をオフする。また、駆動回路９は、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６をオフするとき、互いに対角に位置する他のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をオンする。これにより、高周波電源８は、コンデンサＣ６により平滑された電圧を上記第１高周波電圧として送電コイル５へ出力することが可能となる。言い換えれば、高周波電源８は、送電コイル５に上記第１高周波電圧を印加することが可能となる。なお、本実施形態では、駆動回路９が各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を駆動（オンオフ）するためのスイッチング周波数を、例えば、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚに設定している。

点灯回路１８は、第２整流回路１２と、第２整流回路１２により全波整流された電圧から上記第２直流電圧を生成する第２電源回路３５とを有している。

第２整流回路１２の一対の入力端間には、受電コイル６およびコンデンサＣ８の並列回路が接続されている。本実施形態では、受電コイル６およびコンデンサＣ８の並列回路が、並列型の共振回路を構成している。これにより、照明用非接触給電システム１では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれがあっても、漏れリアクタンスをコンデンサＣ８により補償することが可能となり、電力の伝送効率を高めることが可能となる。

第２整流回路１２の一対の出力端には、第２電源回路３５の一対の入力端がそれぞれ接続されている。本実施形態では、第２電源回路３５として用いる上記昇降圧チョッパ回路に予め設けられたスイッチング素子（図示せず）のスイッチング周波数を、例えば、４０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚに設定してある。

また、受電ユニット３は、第１検出回路３４を有している。本実施形態では、第１検出回路３４を第２整流回路１２の後段に配置している。抵抗Ｒ１の一端は、第２整流回路１２の一対の出力端の一方に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、抵抗Ｒ３を介して第２整流回路１２の一対の出力端の他方に接続されている。なお、本実施形態では、第１検出回路３４を第２整流回路１２の後段に配置しているが、これに限らず、第１検出回路３４を第２整流回路１２の前段に配置してもよい。

各第１制御回路２０は、第２送受信部１７からの上記第１検出信号に従って各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を各別に制御する。具体的に説明すると、各駆動回路９は、第２送受信部１７からの上記第１検出信号に従って各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を各別に駆動（オンオフ）する。照明用非接触給電システム１では、各第１制御回路２０による各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御する動作を互いに同期させている。つまり、本実施形態では、各第１制御回路２０の動作を同期させている。これにより、各第１制御回路２０は、各送電コイル５から受電コイル６へ非接触で給電させる場合、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング周波数それぞれが同じ周波数となるように、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御することが可能となる。

また、送電ユニット２は、送電コイル５の入力を検出する上記第２検出回路を複数個有することが好ましい。上記第２検出回路は、高周波電源８の後段に配置される。上記第１抵抗の一端は、コンデンサＣ７および送電コイル５の接続点に接続される。上記第１抵抗の他端は、上記第２抵抗の一端に接続される。上記第２抵抗の他端は、上記第３抵抗を介してスイッチング素子Ｑ３およびスイッチング素子Ｑ４の接続点Ｐ１に接続される。

第１制御回路２０は、上記第１抵抗および上記第２抵抗の接続点に接続される。また、第１制御回路２０は、上記第２抵抗および上記第３抵抗の接続点に接続される。これにより、第１制御回路２０は、上記第２検出回路により検出された送電コイル５の入力（入力電圧もしくは入力電流）に基づいて各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を各別に制御することが可能となり、送電コイル５の入力電圧もしくは入力電流の安定化を図ることが可能となる。よって、照明用非接触給電システム１では、送電コイル５の入力電圧もしくは入力電流の安定化を図ることが可能となるので、受電コイル６の出力電圧もしくは出力電流の安定化を図ることも可能となる。また、この照明用非接触給電システム１では、第１送受信部１４および第２送受信部１７が不要となる。

以上説明した本実施形態の照明用非接触給電システム１は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を含む高周波電源８および送電コイル５を具備する送電ユニット２と、送電コイル５で発生する磁界による電磁誘導にて送電コイル５から非接触で受電可能な受電コイル６、発光素子１０ａおよび受電コイル６の出力に基づいて発光素子１０ａを点灯させる点灯回路１８を具備する受電ユニット３とを備えている。送電ユニット２は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御する制御回路（第１制御回路）２０を有している。制御回路２０は、発光素子１０ａを点灯させるとき、受電コイル６の出力が徐々に上昇するように、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング周波数を徐々に低下させる。送電ユニット２は、高周波電源８および送電コイル５それぞれを複数有している。各送電コイル５は、各高周波電源８にそれぞれ電気的に接続されている。制御回路２０は、各送電コイル５から受電コイル６へ非接触で給電させる場合、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング周波数それぞれが同じ周波数となるように、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御する。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電コイル６と磁気的に結合する送電コイル５の個数に関わらず、発光素子１０ａが点灯するとき、受電ユニット３に過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。

なお、本実施形態の照明用非接触給電システム１を、実施形態１で説明した照明器具に用いてもよい。

１ 照明用非接触給電システム
２ 送電ユニット
３ 受電ユニット
５ 送電コイル
６ 受電コイル
８ 高周波電源
１０ａ 発光素子
１４ 第１送受信部
１７ 第２送受信部
１８ 点灯回路
２０ 第１制御回路（制御回路）
３４ 第１検出回路
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子

Claims (8)

1. スイッチング素子を含む高周波電源および送電コイルを具備する送電ユニットと、前記送電コイルで発生する磁界による電磁誘導にて前記送電コイルから非接触で受電可能な受電コイル、発光素子および前記受電コイルの出力に基づいて前記発光素子を点灯させる点灯回路を具備する受電ユニットとを備え、前記送電ユニットは、前記スイッチング素子を制御する制御回路を有し、前記制御回路は、前記発光素子を点灯させるとき、前記受電コイルの出力が徐々に上昇するように、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を徐々に低下させ、前記送電ユニットは、前記高周波電源および前記送電コイルそれぞれを複数有し、各前記送電コイルは、各前記高周波電源にそれぞれ電気的に接続され、前記制御回路は、各前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で給電させる場合、各前記スイッチング素子の前記スイッチング周波数それぞれが同じ周波数となるように、各前記スイッチング素子を制御することを特徴とする照明用非接触給電システム。
2. 前記受電ユニットは、前記受電コイルの出力を検出する第１検出回路と、前記第１検出回路により検出された前記受電コイルの出力に対応する第１検出信号を無線通信にて前記送電ユニットへ送信可能な第１送受信部とを有し、前記送電ユニットは、前記第１送受信部から送信された前記第１検出信号を受信可能な第２送受信部を有し、前記制御回路は、前記第２送受信部により受信された前記第１検出信号に基づいて各前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１記載の照明用非接触給電システム。
3. 前記送電ユニットは、各前記送電コイルの入力を各別に検出する第２検出回路を複数有し、前記制御回路は、各前記第２検出回路により各別に検出された各前記送電コイルの入力に基づいて各前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１記載の照明用非接触給電システム。
4. 前記送電ユニットは、前記受電ユニットの位置を検出するための第２検出信号を各前記送電コイルから順番に出力し、前記第２検出信号は、前記発光素子の定格電圧よりも小さな電圧信号であり、前記受電ユニットは、前記第１検出回路により前記第２検出信号に対応する前記受電コイルの出力が検出された場合、前記第１送受信部から応答信号を送信し、前記送電ユニットは、前記第２送受信部により前記応答信号が受信されたとき、前記第２検出信号が出力された前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で給電することを特徴とする請求項２記載の照明用非接触給電システム。
5. 前記送電ユニットは、前記受電ユニットの位置を検出するための第２検出信号を各前記送電コイルから順番に出力し、前記第２検出信号は、前記発光素子の定格電圧よりも小さな電圧信号であり、前記送電ユニットは、前記第２検出回路により検出された前記第２検出信号に対応する前記送電コイルの入力が予め設定された基準値以上のとき、前記第２検出信号が出力された前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で給電することを特徴とする請求項３記載の照明用非接触給電システム。
6. 前記送電ユニットは、前記受電ユニットの種類に応じて、非接触で給電させる前記送電コイルの個数もしくは前記受電コイルの出力を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システム。
7. 前記発光素子は、ＬＥＤ素子もしくは有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システム。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システムを備えていることを特徴とする照明器具。

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