JP6171533B2 - 照明装置および点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置および点灯装置に関する。

従来、例えば、特開２０１１−５４５５１号公報に開示されているように、光源の取り外しが安全に行われるように改善された照明装置が知られている。上記従来の照明装置では、光源であるＬＥＤ照明灯のオスコネクタが接続されるメスコネクタに、インターロックスイッチを組み込んでいる。ＬＥＤ照明灯のオスコネクタがメスコネクタより切り離されたとき、インターロックスイッチをオフ動作して電源供給を遮断することとしている。これにより、コネクタの取り外しの際に電源供給を確実に停止することが図られている。

特開２０１１−５４５５１号公報

光源と点灯装置との取り外しの際における問題点の１つに、アーク放電の発生がある。
光源に対して電源を供給する点灯装置の出力電圧が高い場合には、光源側のコネクタと点灯装置側のコネクタとを取り外す際に、アーク放電が生じうる。光源の取り外しの安全性を高いレベルで確保するためには、このようなアーク放電の問題に対して根本的な解決策が求められていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、光源の取り外しの安全性が向上された照明装置および点灯装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる照明装置は、
点灯装置と、前記点灯装置に接続される光源ユニットを備える照明装置において、
前記点灯装置は、
交流電源と接続する直流変換回路と、
前記直流変換回路が変換した直流を交流に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、
前記インバータ回路で変換された交流を出力する出力用コネクタと、
を備え、
前記光源ユニットは、
前記出力用コネクタと電気的に接続する入力用コネクタと、
前記入力用コネクタと接続し、前記点灯装置の出力する交流を整流する整流回路と、
前記整流回路が出力する整流電流を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに充電された電荷によって点灯する発光素子と、
を備え、
前記点灯装置は、
前記インバータ回路と前記出力用コネクタとの間に介在し、前記インバータ回路と接続した第一の一次側コイルおよび前記出力用コネクタと接続した第一の二次側コイルを有する絶縁トランスと、
前記第一の二次側コイルと前記出力用コネクタとの間に直列に挿入された第二の一次側コイル、および前記第二の一次側コイルと結合した第二の二次側コイルを有するカレントトランスと、
前記第二の二次側コイルを介して前記カレントトランスで計測された電流値を取得し、前記電流値に基づいて前記インバータ回路の出力が予め定めた値と一致するように前記インバータ制御回路に信号を与える定電流制御回路と、
を更に備えることを特徴とする。

本発明にかかる点灯装置は、
交流電源と接続する直流変換回路と、
前記直流変換回路が変換した直流を交流に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、
前記インバータ回路で変換された交流を出力する出力用コネクタと、
前記インバータ回路と前記出力用コネクタとの間に介在し、前記インバータ回路と接続した第一の一次側コイルおよび前記出力用コネクタと接続した第一の二次側コイルを有する絶縁トランスと、
前記第一の二次側コイルと前記出力用コネクタとの間に直列に挿入された第二の一次側コイル、および前記第二の一次側コイルと結合した第二の二次側コイルを有するカレントトランスと、
前記第二の二次側コイルを介して前記カレントトランスで計測された電流値を取得し、前記電流値に基づいて前記インバータ回路の出力が予め定めた値と一致するように前記インバータ制御回路に信号を与える定電流制御回路と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光源の取り外しの安全性を向上することができる。

本発明の実施の形態にかかる照明装置１の回路構成図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる照明装置１の回路構成図である。照明装置１は、点灯装置１００と光源ユニット２００を備えている。点灯装置１００と光源ユニット２００は、それぞれ、本実施の形態にかかる点灯装置と光源ユニットとして提供されている。

点灯装置１００の出力用コネクタＣＮｏと光源ユニット２００の入力用コネクタＣＮｉは、配線１５０を介して電気的に接続されている。配線１５０は、２本の配線１５０ａ、１５０ｂからなり、点灯装置１００から光源ユニット２００に対して交流電流を伝えるものである。この配線１５０は、後述するように、出力用コネクタＣＮｏおよび入力用コネクタＣＮｉから取り外し可能である。

点灯装置１００は、直流変換回路１０と、インバータ回路２０と、絶縁トランスＴＲ１と、カレントトランスＴＲ２と、定電流制御回路３０と、インバータ制御回路２２と、出力用コネクタＣＮｏと、を備えている。

直流変換回路１０は、入力される交流電流を直流電流に変換する。インバータ回路２０は、直流変換回路１０に接続され、直流電流を交流電流に変換する。絶縁トランスＴＲ１は、インバータ回路２０の出力に一次側コイルＴ１１が接続される。絶縁型のカレントトランスＴＲ２は、その一次側コイルＴ２１の一端が、絶縁トランスＴＲ１の二次側コイルＴ１２の一端に接続される。

定電流制御回路３０は、カレントトランスＴＲ２の二次側コイルＴ２２に接続される。インバータ制御回路２２は、定電流制御回路３０に接続され、定電流制御回路３０の出力に基づいてインバータ回路２０を制御する。

出力用コネクタＣＮｏは、配線１５０ａ、１５０ｂそれぞれの一端と接続している。また、出力用コネクタＣＮｏは、絶縁トランスＴＲ１の二次側コイルＴ１２の他端およびカレントトランスＴＲ２の一次側コイルＴ２１の他端に接続される。出力用コネクタＣＮｏを介して、絶縁トランスＴＲ１の二次側コイルＴ１２の他端およびカレントトランスＴＲ２の一次側コイルＴ２１の他端と、配線１５０ａ、１５０ｂとを電気的に接続することができる。

このように点灯装置１００は構成されており、一次側と二次側は絶縁トランスＴＲ１で絶縁されている。点灯装置１００は、出力用コネクタＣＮｏから交流電流を出力することができる。

インバータ回路２０は、２つのｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２と、バラストチョークＴ０と、結合コンデンサＣ０と、を備える。ＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２は、直列に接続してアーム回路を形成している。バラストチョークＴ０の一端は、ＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２の間に接続される。バラストチョークＴ０の他端は、絶縁トランスＴＲ１の一次側コイルＴ１１の一端に接続している。

結合コンデンサＣ０は、その一端がＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２のソースに接続し、その他端が絶縁トランスＴＲ１の一次側コイルＴ１１の他端に接続している。結合コンデンサＣ０は、２つのＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２のオンオフに応じて、それらのトランジスタのいずれかに電気的に接続する。

定電流制御回路３０は、ＩＶ変換回路３６と、比較器３２と、基準値設定回路３４を備えている。

ＩＶ変換回路３６は、カレントトランスＴＲ２の二次側コイルに接続される。比較器３２は、ＩＶ変換回路３６とインバータ制御回路２２に接続される。基準値設定回路３４は、比較器３２に接続される。比較器は、ＩＶ変換回路３６が変換した変換電圧と基準値設定回路３４が基準値に応じて発する基準電圧とを比較して、その比較結果に応じた信号をインバータ制御回路２２に与えることができる。

このように定電流制御回路３０は構成されているので、点灯装置１００側の絶縁トランスＴＲ１の２次側に流れる電流をカレントトランスＴＲ２で検出し、所望の電流になるようにインバータ制御回路２２、インバータ回路２０を介して制御することができる。

光源ユニット２００は、ＬＥＤ照明器具である。光源ユニット２００は、ダイオードブリッジＤＢと、平滑コンデンサＣ１と、複数の発光ダイオードである発光素子ＬＥＤを内蔵する。

発光素子ＬＥＤの両端とダイオードブリッジＤＢの一対の出力端子が互いに接続している。さらに、これらと並列に平滑コンデンサＣ１が接続されている。発光素子ＬＥＤは、直列に接続した複数の発光ダイオードからなる。しかし本発明はこれに限られず、並列に接続した、あるいは直列接続および並列接続が混在した複数の発光ダイオードであってもよい。

光源ユニット２００は入力用コネクタＣＮｉを備えており、この入力用コネクタＣＮｉはダイオードブリッジＤＢに接続している。また、入力用コネクタＣＮｉは、配線１５０ａ、１５０ｂそれぞれの他端と接続している。入力用コネクタＣＮｉを介して、ダイオードブリッジＤＢを配線１５０ａ、１５０ｂに接続することができる。

ダイオードブリッジＤＢは、点灯装置１００から出力される交流電圧及び交流電流を整流する。平滑コンデンサＣ１は、ダイオードブリッジＤＢが整流した脈流電流を平滑する。発光素子ＬＥＤは、平滑コンデンサＣ１に並列に接続される。

次に、点灯装置１００に通電した状態で配線１５０ａ、１５０ｂを外す場合における、本実施の形態にかかる装置の作用について説明する。

一般に、ＬＥＤ照明器具に備えられる発光素子の個数（直列に接続される発光素子の個数）が多いほど、点灯装置１００は、それら発光素子を点灯させるために高電圧を出力しなければならない。

具体的には、下記の式（１）のように、発光素子の個数に比例した電圧Ｖｏが必要となる。
Ｖｏ＝ Ｖｆ×Ｎ ・・・（１）
ここで、Ｖｆは、発光ダイオードの順方向電圧である。Ｎは、直列接続される発光ダイオードの個数である。

仮に点灯装置１００が直流電流を出力した状態で配線１５０を外しアーク放電が発生したとする。この場合、直流であれば点灯装置１００からの出力電圧が０Ｖとなることがないので、アーク放電が発生し続けてしまう。

しかしながら、本実施の形態における点灯装置１００は、光源ユニット２００と接続すべき出力用コネクタＣＮｏに交流電圧を出力している。交流電圧はゼロクロスとなる期間があるので、アーク放電を中断させることができる。したがって、点灯装置１００によれば、光源ユニット２００と接続すべき出力用コネクタＣＮｏに交流を出力することにより、仮にアーク放電が生じてもこれが継続することがなく、安全性が飛躍的に向上する。

また、例えば特許文献１のようなインターロックをコネクタに組み込む技術では、コネクタの構造が複雑となってしまうという欠点がある。この点、本実施の形態によれば、インターロックスイッチなどの機械的なスイッチ部品を組み込むことなく、簡易な方法で、点灯装置１００と光源ユニット２００とを取り外した際のアークの継続発生を根本的に抑制することができる。

また、点灯装置１００とＬＥＤ照明器具の接続に極性がないため、配線１５０を延長する時に、誤配線が生じない。

また、点灯装置１００は定電流回路である。このため、出力電流が減少すると、定電流制御回路３０は出力電流を増加させるようにインバータ制御回路２２を介してインバータ回路２０を制御する。その結果、インバータ回路２０の出力電圧が上昇する。

なお、仮に、点灯装置１００がその出力用コネクタ近辺にコンデンサを備えていた場合には、このコンデンサにインバータ回路２０が出力する高い電圧が充電される。この高充電電圧の状態で光源ユニット２００が点灯装置１００に接続されると、電気的に接続された発光素子ＬＥＤに過電流が流れ、発光素子ＬＥＤが故障する恐れがある。

しかしながら、本実施の形態にかかる点灯装置１００の出力側にはコンデンサがない。従って、万が一、点灯装置１００と光源ユニット２００の間で抜き差しがあっても、過電流による発光素子ＬＥＤの故障を回避できるという効果がある。

また、光源ユニット２００とは別に点灯装置１００を設置して、光源ユニット２００と点灯装置１００とを配線１５０で接続する場合に、ユーザが点灯装置１００に商用電源を供給した状態で配線１５０の長さを変えることが求められる場面等がある。こういった場面で、配線１５０を取り外したいという要求がありうる。本実施の形態にかかる照明装置１は、このような場面で配線１５０を外す際の安全性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、一次側と二次側が絶縁トランスＴＲ１で絶縁された、いわゆる絶縁型電源回路を備えた点灯装置を用いた。しかしながら本発明はこれに限られるものではない。いわゆる非絶縁型電源回路を備えた点灯装置であってもよい。

１ 照明装置、１０ 直流変換回路、２０ インバータ回路、２２ インバータ制御回路、３０ 定電流制御回路、３２ 比較器、３４ 基準値設定回路、３６ ＩＶ変換回路、１００ 点灯装置、１５０ 配線、１５０ａ、１５０ｂ 配線、２００ 光源ユニット、Ｃ０ 結合コンデンサ、Ｃ１ 平滑コンデンサ、ＣＮｉ 入力用コネクタ、ＣＮｏ 出力用コネクタ、ＤＢ ダイオードブリッジ、ＬＥＤ 発光素子、Ｑ１，Ｑ２ ＭＯＳ電界効果トランジスタ、Ｔ０ バラストチョーク、Ｔ１１，Ｔ２１ 一次側コイル、Ｔ１２、Ｔ２２ 二次側コイル、ＴＲ１ 絶縁トランス、ＴＲ２ カレントトランス

Claims (3)

1. 点灯装置と、前記点灯装置に接続される光源ユニットを備える照明装置において、
   前記点灯装置は、
   交流電源と接続する直流変換回路と、
   前記直流変換回路が変換した直流を交流に変換するインバータ回路と、
   前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、
   前記インバータ回路で変換された交流を出力する出力用コネクタと、
   を備え、
   前記光源ユニットは、
   前記出力用コネクタと電気的に接続する入力用コネクタと、
   前記入力用コネクタと接続し、前記点灯装置の出力する交流を整流する整流回路と、
   前記整流回路が出力する整流電流を平滑する平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサに充電された電荷によって点灯する発光素子と、
   を備え、
   前記点灯装置は、
   前記インバータ回路と前記出力用コネクタとの間に介在し、前記インバータ回路と接続した第一の一次側コイルおよび前記出力用コネクタと接続した第一の二次側コイルを有する絶縁トランスと、
   前記第一の二次側コイルと前記出力用コネクタとの間に直列に挿入された第二の一次側コイル、および前記第二の一次側コイルと結合した第二の二次側コイルを有するカレントトランスと、
   前記第二の二次側コイルを介して前記カレントトランスで計測された電流値を取得し、前記電流値に基づいて前記インバータ回路の出力が予め定めた値と一致するように前記インバータ制御回路に信号を与える定電流制御回路と、
   を更に備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記第一の二次側コイルと前記出力用コネクタの間に、コンデンサが設けられないことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 交流電源と接続する直流変換回路と、
   前記直流変換回路が変換した直流を交流に変換するインバータ回路と、
   前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、
   前記インバータ回路で変換された交流を出力する出力用コネクタと、
   前記インバータ回路と前記出力用コネクタとの間に介在し、前記インバータ回路と接続した第一の一次側コイルおよび前記出力用コネクタと接続した第一の二次側コイルを有する絶縁トランスと、
   前記第一の二次側コイルと前記出力用コネクタとの間に直列に挿入された第二の一次側コイル、および前記第二の一次側コイルと結合した第二の二次側コイルを有するカレントトランスと、
   前記第二の二次側コイルを介して前記カレントトランスで計測された電流値を取得し、前記電流値に基づいて前記インバータ回路の出力が予め定めた値と一致するように前記インバータ制御回路に信号を与える定電流制御回路と、
   を備えることを特徴とする点灯装置。

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