JP6160219B2 - 点灯装置および照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置および照明器具に関する。

従来、例えば特開２００５−２８５７２５号公報に開示されているように、プルレス操作で点灯モードを切り替える機能を備えた点灯装置が知られている。プルレス操作とは、壁スイッチ等の操作スイッチのオン・オフ切替を短時間で行う操作である。

また、一般に、光源は新品の状態では明るく点灯するが、累積点灯時間が長くなるにつれて暗くなる。このため、累積点灯時間が短いときは相対的に低い調光率で光源を点灯させ、初期の調光率から累積点灯時間が長くなるにつれて調光率を増加する技術が知られている。これを初期照度補正という。初期照度補正により、光源の明るさを一定に保つことができる。

特開２００５−２８５７２５号公報 特開２０１３−３７７６６号公報

光源は、累積点灯時間が長くなるにつれて暗くなるのが一般的である。これに対処する方法の一つは、光源を点灯させた後、明るさを事後的に変更することである。しかし、この場合、壁スイッチをオンにする度に光源の明るさを調節することが必要であるという煩わしさがある。上記公報の技術もこの点は同じであり、明るさが不足しているのであれば点灯後の操作が必要となる。

また、初期照度補正は、光源の明るさを一定に保つための制御技術である。しかし、初期照度補正は、そもそも、初期設定された明るさを維持するように調光率を変化させるものである。初期照度補正を行っていても、点灯したときに明るさが不足しているのであれば、結局は、毎回上述したように事後的に明るさを調節せざるをえないという煩わしさがある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、操作負担を軽減しつつ適切な明るさを維持できる点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。

本発明にかかる点灯装置は、
商用電源が供給されるオン期間と前記商用電源が遮断されるオフ期間の組み合わせからなるプルレス操作を検出するプルレス操作検出手段と、
光源の累積点灯時間が増加するのに応じて前記光源の調光率を増加させる制御である初期照度補正を実行する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記初期照度補正の調光率を指定する設定値を、前記プルレス操作検出手段で検出したプルレス操作に応じて変更し、
前記制御回路は、累積点灯時間と調光率との間の関係を定めた調光率特性を有し、
前記初期照度補正は、累積点灯時間の増加に応じて、前記調光率特性に従って調光率を増加させるものであり、
前記設定値は、前記調光率特性上の１つの調光率を指定するための値であり、
前記制御回路は、前記プルレス操作の回数に応じて変化する計数値を演算し、前記累積点灯時間を前記計数値で補正した値である仮想累積点灯時間を前記設定値として演算することを特徴とする。
本発明にかかる照明器具は、光源と、前記光源を点灯させる上記点灯装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、操作負担を軽減しつつ適切な明るさを維持することができる。

本発明の実施の形態にかかる点灯装置の構成を説明するための回路図である。 本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態の変形例にかかる点灯装置の動作を説明するための図である。

［実施の形態の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１００の構成を説明するための回路図である。図１には、商用電源である交流電源ＡＣに接続される点灯装置１００と、この点灯装置１００から電力が供給されて点灯する光源モジュール２００とを備える照明装置１０００が図示されている。交流電源ＡＣと点灯装置１００との間には、それらの電気的接続をオンオフするための点灯スイッチＳＷが設けられている。

点灯装置１００は、ダイオードブリッジＤＢと、昇圧チョッパ回路１０と、点灯回路２０と、ＡＣ検出回路３０と、制御回路（ＣＰＵ）４０と、制御電源回路５０とを備えている。ダイオードブリッジＤＢは、入力される交流電圧を整流する。昇圧チョッパ回路１０は、このダイオードブリッジＤＢの出力電圧を昇圧する。

点灯回路２０は、この昇圧チョッパ回路１０の昇圧電圧を光源モジュール２００に合わせた電力に変換する。ＡＣ検出回路３０は、ダイオードブリッジＤＢに接続され、交流電源ＡＣが供給されていることを検出する。制御回路４０は、このＡＣ検出回路３０と点灯回路２０に接続され、点灯回路２０が光源モジュール２００に供給する電力を制御する。

制御電源回路５０は、昇圧チョッパ回路１０の出力に接続され、昇圧チョッパ回路１０、点灯回路２０および制御回路４０に制御電源Ｖｃｃを供給する。

昇圧チョッパ回路１０は、一端がダイオードブリッジＤＢの出力と接続する、インダクタＬ１とダイオードＤ１の直列回路を備えている。昇圧チョッパ回路１０は、ダイオードブリッジＤＢの出力波形を分圧して検出する抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えている。

昇圧チョッパ回路１０は、ＭＯＳトランジスタＱ１、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流を検出する抵抗Ｒ３、電解コンデンサＣ１、およびＰＦＣ制御回路１１を備えている。ＰＦＣ制御回路１１は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の検出電圧および抵抗Ｒ３の検出電流に基づいてＭＯＳトランジスタＱ１のスイッチングを制御する。

点灯回路２０は、ドレインがダイオードＤ１のカソードに接続したＭＯＳトランジスタＱ２と、一端がＭＯＳトランジスタＱ２のソースに接続したインダクタＬ２とを備えている。インダクタＬ２の他端は光源モジュール２００と接続すべき出力端子に接続している。

ダイオードＤ２のカソードはＭＯＳトランジスタＱ２とインダクタＬ２との間に接続し、ダイオードＤ２のアノードはグランドに接続する。コンデンサＣ２は、光源モジュール２００の接続時にこれと並列になるように設けられている。抵抗Ｒ５は、光源モジュール２００に流れる電流を検出する。点灯制御回路２１は、ＭＯＳトランジスタＱ２のスイッチングを制御する。

ＡＣ検出回路３０は、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ６、Ｒ７が直列に接続したものである。ダイオードＤ３のアノードは、ダイオードブリッジＤＢとインダクタＬ１の間に接続している。ダイオードＤ３のカソードには抵抗Ｒ６，Ｒ７が順次直列に接続される。抵抗Ｒ６、Ｒ７が、ダイオードＤ３を介して入力される電圧を分圧する。

この分圧した電圧は、交流電源ＡＣの供給の有無を判別するための検出信号として出力される。点灯スイッチＳＷのプルレス操作があったときに交流電源ＡＣの供給の有無が短期間で切り替わるので、この検出信号に基づいてプルレス操作を検出することができる。いわゆる「プルレス操作」は、交流電源ＡＣが供給されるオン期間と交流電源ＡＣが遮断されるオフ期間の組み合わせからなる操作である。具体的には、本実施形態のプルレス操作は点灯スイッチＳＷを短時間でオン→オフ→オンと操作することをいう。

制御回路４０は、例えば、マイコンからなる。制御回路４０は、抵抗Ｒ６およびＲ７で分圧された電圧、すなわちＡＣ検出回路３０が出力する検出信号を受けることができる。制御回路４０は、ＡＣ検出回路３０が出力する検出信号から交流電源ＡＣの供給の有無を判別することができる。

交流電源ＡＣの供給の有無を判別することで、光源モジュール２００の累積点灯時間をカウントする。制御回路４０は、そのカウントする累積点灯時間に応じて、光源モジュール２００が発する光が新品時から寿命までほぼ一定の明るさとなるように、点灯回路２０の出力電力を制御する制御信号を点灯制御回路２１に出力する。これは、初期照度補正と呼ばれる制御である。

制御電源回路５０は、昇圧チョッパ回路１０の出力から、制御電源Ｖｃｃを生成する。制御電源回路５０は、昇圧チョッパ回路１０のＰＦＣ制御回路１１、点灯回路２０の点灯制御回路２１、および制御回路４０と接続しており、これらを動作させるための電源として制御電源Ｖｃｃを供給することができる。

なお、本実施の形態では、昇圧チョッパ回路１０の出力から制御電源Ｖｃｃを生成する場合について説明するが、これに限らず、例えばダイオードブリッジＤＢの出力から制御電源Ｖｃｃを生成してもかまわない。

光源モジュール２００は、直列接続された複数の半導体発光素子ＬＥＤからなる。この実施の形態では、直列接続されるＬＥＤの個数が５個の場合について説明するが、これに限定されず、任意のＬＥＤを直列にしてもよく、或いは、ＬＥＤを並列接続しても構わない。また、光源モジュール２００のＬＥＤの発光色は、５０００Ｋの白色のほかに３５００Ｋなどの色温度であってもよい。

［実施の形態の装置の動作］
先ず、本実施の形態にかかる点灯装置１００が実行する初期照度補正について説明する。一般に、光源は新品の状態では明るく点灯するが、累積点灯時間が長くなるにつれて暗くなる。このため、累積点灯時間が短いときは相対的に低い調光率で光源を点灯させ、初期の調光率から累積点灯時間が長くなるにつれて調光率を増加する。これを初期照度補正という。初期照度補正により、光源の明るさを一定に保つことができる。

なお、調光率とは、光源の定格出力に対する調光制御時の出力の比率である。具体的には、調光率とは、光源を全光点灯したときの明るさを１００％とした場合における、光源の明るさの度合いをいう。調光率が７０％とすると、光源の明るさの度合いは７０％である。

次に、点灯装置１００の動作について説明する。点灯回路２０は、制御回路４０が出力する制御信号に基づいて、光源モジュール２００に供給する電流を決定する。光源モジュール２００に流れる電流は、抵抗Ｒ５に流れる電流と等しい。このため、点灯制御回路２１は、抵抗Ｒ５に流れる電流（または抵抗Ｒ５に発生する電圧）を検出して、ＭＯＳトランジスタＱ２のオンデューティ比を制御することにより、目標とする電流を光源モジュール２００に供給するように制御する。このようにして、光源モジュール２００の明るさを変化させる。

図２は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１００の動作を示すフローチャートであり、制御回路４０で実行されるルーチンのフローチャートである。

制御回路４０は、累積点灯時間カウンタと、プルレス時間カウンタと、調光テーブルとを備えている。

「累積点灯時間カウンタ」は、光源モジュール２００の累積点灯時間Ｔｎｏｗをカウントするためのカウンタであり、光源モジュール２００への電力供給がされている時間を計測するものである。本実施の形態では、前述したように、ＡＣ検出回路３０で交流電源ＡＣの供給の有無を判別することで、光源モジュール２００の累積点灯時間をカウントする。

「プルレス時間カウンタ」は、プルレス操作時間Ｔをカウントするためのカウンタである。プルレス操作時間Ｔとは、交流電源ＡＣの供給が遮断されていることがＡＣ検出回路３０で検出されている時間（出力停止時間）である。プルレス操作時間Ｔが所定の短期間であれば、意図的なオン、オフ、オンつまりプルレス操作があったと判断できる。

「調光テーブル」は、図３に示すグラフに示す調光率特性を記憶したテーブルであり、累積点灯時間と調光率との間の関係を定めた情報である調光率特性Ｘ１を示すテーブルである。具体的には、図３の調光テーブルでは、縦軸に点灯回路２０の出力電流値を定め、横軸に累積点灯時間を定めている。

制御回路４０は、さらに、計数値ｎを備えている。このｎは、プルレス操作時間Ｔが所定条件を満たしプルレス操作があったと判定された場合にインクリメントされる。

図２のルーチンでは、先ず、プルレス操作時間Ｔがリセットされる（ステップＳ１）。

次に、制御回路４０は、交流電源ＡＣの供給の有無を判別する処理を実行する（ステップＳ２）。

ステップＳ２で交流電源ＡＣが供給されていないと判別すると、プルレス操作時間Ｔのカウントが行われる（ステップＳ６）。その後ステップＳ２に戻る。

ステップＳ２で交流電源ＡＣが供給されていると判断されると、累積点灯時間Ｔｎｏｗに所定時間Ｔ１（例えばＴ１＝１００時間）に自然数ｎを掛け合わせて仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔを算出する処理が実行される（ステップＳ３）。

次に、制御回路４０は、仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔに応じた調光率で光源モジュール２００を点灯するように、点灯制御回路２１に制御信号を出力する（ステップＳ４）。

図３は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を説明するための図である。図３に、累積点灯時間Ｔｎｏｗと調光率との間の関係を定めた調光率特性Ｘ１を示す。制御回路４０は、この調光率特性Ｘ１を前述した調光テーブルに記憶している。制御回路４０は、累積点灯時間Ｔｎｏｗの増加に応じて調光率特性Ｘ１に従って光源の調光率を変更する。

以上のように、制御回路４０は、プルレス操作の回数に応じて増加する計数値ｎと、計数値ｎと累積点灯時間Ｔｎｏｗとを積算した値である仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔと、を演算する。制御回路４０は、調光率特性Ｘ１上の仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔに対応する調光率（具体的には、図３の出力電流Ｉｓ）で光源モジュール２００を点灯させるように、点灯制御回路２１を制御する。

仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔは、調光率特性Ｘ１上で１つの調光率を指定する設定値に相当する。仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔは、プルレス操作回数を示す計数値ｎに応じて変化する。つまり、本実施の形態によれば、プルレス操作で計数値ｎを変化させることで、初期照度補正を開始する調光率（図３の点Ｐｓ）を指定する設定値、すなわち仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔを、変更することができる。

次に、制御回路４０は、プルレス操作時間Ｔが０．５秒を超え、かつ、２秒以内であるかを判定する処理を実行する（ステップＳ５）。

次に、制御回路４０は、その時間範囲でない場合はステップＳ２に戻り、その時間範囲である場合は、ｎに１を加算する処理を実行する（ステップＳ７）。

次に、制御回路４０は、このｎの値が１０を超えているかを判定する処理を実行する（ステップＳ８）。

次に、制御回路４０は、ステップＳ８でｎが１０を超えている場合はｎをリセットしてステップＳ１に戻り、ステップＳ８でｎが１０を超えていない場合はステップＳ１に戻る。

以上の処理によれば、壁スイッチ等のプルレス操作（交流電源ＡＣの供給−遮断−供給のパターン）により、仮想累積点灯時間を算出するようにして、この仮想累積点灯時間に応じて光源モジュール２００を点灯することができる。

実施の形態によれば、プルレス操作により初期照度補正の制御内容を簡単かつ任意に変更することができる。これにより、毎回の点灯時に操作を行う負担を軽減しつつ明るさの維持が可能であり、ユーザの利便性が向上する。

つまり、本実施の形態では、プルレス操作によって、初期照度補正の設定値を変更できるようにしている。この初期照度補正の設定値とは、初期照度補正上でほぼ一定の所望の明るさを実現するための調光率を指定する値である。点灯スイッチＳＷをオンしたとき、この設定値が指定した調光率で初期照度補正制御が行われる。実施の形態では、仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔがこの設定値に相当する。

本実施の形態によれば、照明器具を設置後、プルレス操作を行うことで、使用するユーザの要望に応じて初期照度の設定値を容易に変更することができる。これにより、次回の点灯開始時から必要な明るさを提供できる。

また、プルレス操作を一定回数以上行うと、計数値ｎをリセットすることができる。従って、何度でも、簡単に、初期照度補正を開始する時の調光率を指定する設定値を変更することができる。設定値の変更は増加のみの一方通行としている。しかし、上限値１０を超えた後は初期値に戻るので、繰り返し設定値を変更することができる。

なお、実施の形態では、プルレス操作のたびに計数値ｎが加算されていくことで、プルレス操作の回数が多いほど仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔを大きく変更している。このため、多段階に設定値を変更できる。

従って、プルレス操作の回数が所定回数に達するまでは、仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔを増加方向に変化させることができる。そして、プルレス操作の累積回数が１０回に達したら（ｎ＞１０となったら）、ｎ＝０として仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔを現実の累積点灯時間Ｔｎｏｗそのものの値とすることができる。なお、ｎ＞１０となったときにｎ＝０とするのではなく、ｎを加算から減算に切り替えるようにして逆方向に変化させ、ｎ＝０まで減少したら加算に切り替えるようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、制御回路４０がステップＳ５の処理を実行することで、ＡＣ検出回路３０の検出信号に基づいてプルレス操作を検出した。これにより、電源供給の供給、遮断、供給というパターンそのものを監視して、プルレス操作の有無を検出することができる。しかしながら本発明はこれに限られず、壁スイッチ等の操作手段を監視してもよい。操作手段に入力された操作がオン、オフ、オンを所定時間内に行うものであった場合に、プルレス操作があったと判定してもよい。

［実施の形態の変形例］
図４は、本発明の実施の形態の変形例にかかる点灯装置の動作を説明するための図である。上記の実施の形態では、プルレス操作の回数を示す計数値ｎに応じて、仮想累積点灯時間Ｔｓｅｔを算出するようにしたが、仮想累積点灯時間を算出せずに、図４に示すように累積点灯時間に応じた複数の調光率特性をプルレス操作に応じて変更するようにしてもよい。

この変形例では、制御回路４０は、複数の調光率特性Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ２３、Ｘ２４およびＸ２５を調光テーブル中に記憶している。複数の調光率特性Ｘ２１〜Ｘ２５は、累積点灯時間と調光率との間の関係を互いに異なる特性に定めたものである。

複数の調光率特性Ｘ２１〜Ｘ２５は、図４に示す調光テーブル（累積点灯時間と調光率とを座標軸とする直交座標系）において、傾きは同じであり切片の値がそれぞれ異なる。なお、本発明はこれに限られず、傾き、切片の片方又は両方を相違させても良く、また直線に限らず曲線を含む特性でもよい。

制御回路４０は、現在使用すべき調光率特性の設定値Ｘｎｏｗに従って初期照度補正を行う。このＸｎｏｗは、複数の調光率特性のなかから１つの調光率特性を指定するための設定値である。例えばＸｎｏｗ＝Ｘ２１であれば、制御回路４０は、調光率特性Ｘ２１に従って現在の累積点灯時間Ｔｎｏｗに応じた調光率で光源モジュール２００を点灯させるように、点灯制御回路２１を制御する。

本変形例では、プルレス操作に応じて、調光率特性Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ２３、Ｘ２４およびＸ２５のいずれかに、Ｘｎｏｗへの代入値を順次切り替えていく。図４のように、Ｘ２１から順次Ｘ２５まで切替がおこなわれた後、Ｘ２５からＸ２１へと戻る。以上説明した本変形例によっても、プルレス操作を行うことで、使用するユーザの要望に応じて初期照度の設定値を容易に変更することができる。

１０ 昇圧チョッパ回路、１１ ＰＦＣ制御回路、２０ 点灯回路、２１ 点灯制御回路、３０ ＡＣ検出回路、４０ 制御回路、５０ 制御電源回路、１００ 点灯装置、２００ 光源モジュール、１０００ 照明装置

Claims (5)

1. 商用電源が供給されるオン期間と前記商用電源が遮断されるオフ期間の組み合わせからなるプルレス操作を検出するプルレス操作検出手段と、
   光源の累積点灯時間が増加するのに応じて前記光源の調光率を増加させる制御である初期照度補正を実行する制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記初期照度補正の調光率を指定する設定値を、前記プルレス操作検出手段で検出したプルレス操作に応じて変更し、
   前記制御回路は、累積点灯時間と調光率との間の関係を定めた調光率特性を有し、
   前記初期照度補正は、累積点灯時間の増加に応じて、前記調光率特性に従って調光率を増加させるものであり、
   前記設定値は、前記調光率特性上の１つの調光率を指定するための値であり、
   前記制御回路は、前記プルレス操作の回数に応じて変化する計数値を演算し、前記累積点灯時間を前記計数値で補正した値である仮想累積点灯時間を前記設定値として演算することを特徴とする点灯装置。
2. 前記プルレス操作の回数が多いほど、前記設定値を大きく増加又は大きく減少させることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記プルレス操作の回数が所定回数以下であるときは、前記設定値を、前記調光率が増加する方向と減少する方向のどちらか一方の方向に変化させ、
   前記プルレス操作の回数が前記所定回数を超えたら、前記設定値を前記一方の方向とは逆に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
4. 前記調光率特性は、累積点灯時間と調光率とを座標軸とする直交座標系において、累積点灯時間に対して曲線的に調光率が増加する特性である請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
5. 光源と、
   前記光源を点灯させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置と、
   を備えることを特徴とする照明器具。

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