JP6178896B2 - 電源装置及び照明装置 - Google Patents
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光源に直流電力を供給して前記光源を点灯させる電源回路と、
前記電源回路から前記光源に供給される前記直流電力を制御する制御回路と、
前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの近傍に配置され、周囲の温度を感知する感温素子と、
を備え、
前記感温素子は、前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの温度を前記光源よりも優先的に感知するために、前記光源よりも前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの近くに配置されており、
前記制御回路は、
前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの温度が高くなると前記電源回路からの直流電流が小さくなるように、前記感温素子により優先的に感知された前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの温度に応じて前記直流電力を制御する。
図1は、本実施の形態に係る照明装置10の斜視図である。図2は、照明装置10の側面図である。図3は、照明装置10のA−A断面図である。図4は、照明装置10のB−B断面図である。図5は、照明装置10の分解斜視図である。図6は、回路基板を示す図である。
光源基板20には、LED21が複数実装されている。なお、光源基板20に実装されるLED21の数、配置等は、任意である。光源基板20にLED21が1つだけ実装されていてもよい。また、光源基板20には、LED21の代わりに、有機EL(エレクトロルミネッセンス)等、他の種類の発光素子が実装されていてもよい。また、光源基板20は、光源の一例であり、本実施の形態において、光源基板20の代わりに、他の種類の光源が用いられてもよい。
口金13は、外部の電源と電気接続された場合に、外部の電源から供給される電力を回路基板40に供給する。
ここで、回路基板40の両端部のうち光源基板20から遠い側の端部をP2とする。また、回路基板40の両端部のうち光源基板20から近い側の端部をP3とする。そして、図3のP2からP3までの長さ、すなわち、回路基板40の両端部の距離Yが、回路基板40の板面の長手方向の長さである。
また、本体31は、回路基板40の板面の長手方向に縦長の筒状の収納部を有する。
そして、回路基板40は、本体31の縦長の収納部に回路基板40の板面の長手方向が沿うように収納されている。
なお、照明装置10は、例えば天井などに取り付けられる。その場合、回路基板40の板面の長手方向が縦方向(上下方向)となり、回路基板40は本体31内に縦置きされる。
また、ダイオードブリッジ42も表面実装部品であり、回路基板40の裏面に表面実装される。
ここで、サーミスタ45が配置された位置をPSとする。
そして、P2とPSとの距離をSとする。
その為、図3において、本体31の上側の側面と回路基板40とで形成される空間よりも、本体31の下側の側面と回路基板40とで形成される空間の方が狭くなっている。
そして、サーミスタ45は、より狭い空間である本体31の下側の側面と回路基板40とで形成される空間に配置される。
そして、P1とP2との距離をXとし、P1とPSとの距離をLとする。また、PSとP4との距離をMとし、P3とP4との距離をZとする。
更に、各距離の比率は、以下の通りである。
(1)X:Y:Z=6:8:4
(2)S:Y=4:10
(3)L:M=1:1
ここで、サーミスタ45とダイオードブリッジ42とは、回路基板40の裏面に実装され、図4では、サーミスタ45とダイオードブリッジ42とを透視した状態で示している。
サーミスタ45は、照明装置10もしくは本体31の中心軸からずれた位置に配置される。
また、本体31は2つの部品が嵌合することにより、回路基板40を収納する収納部を形成する。2つの部品が嵌合した本体31に対し、ヒートシンク12が嵌合する。具体的には、本体31の外壁に形成された4つの凹み部に、ヒートシンク12の4つの爪状の爪部が嵌合する。
そして、本体31内の熱は、本体31とヒートシンク12とを伝導し、放熱される。
そして、回路基板40の裏面には、ダイオードブリッジ42やサーミスタ45などの表面実装部品が配置される。
前述の通り、インダクタL2とコンデンサC1との間のインダクタL1が配置された回路基板40の裏面にサーミスタ45が配置される。
以下、サーミスタ45が感知する本体31内部の温度もしくは回路基板40の裏面の温度を単にサーミスタ45の周囲温度と称する。
本実施の形態では、サーミスタ45として、感知する温度が上昇すると抵抗が増大するPTC(Positive・Temperature・Coefficient)サーミスタが用いられている。なお、サーミスタ45は、感温素子の一例であり、本実施の形態において、サーミスタ45の代わりに、ダイオード等、他の種類の感温素子が用いられてもよい。
換言すると、サーミスタ45は電源装置30の出力電流設定回路に接続されており、サーミスタ45の抵抗値の変化を利用して制御回路46(IC)の出力電流を制御する。本実施の形態のPTCは、高温になると抵抗値が大きくなり出力電流が抑制される。
そして、照明装置10が使用される使用環境によって、電源装置30の電子部品の温度上昇が許容範囲を超える場合がある。例えば、照明装置10が使用される環境の周囲温度が高い場合や、照明装置10が断熱施工されて電源装置30の電子部品の放熱がしにくい場合や、LED21で異常発熱が生じた場合などである。
そして、電源装置30の電子部品の温度上昇を抑制することにより、電子部品の故障や短寿命を防止する。
なお、サーミスタ45は、80℃以上から温度変化に対する抵抗値の変化が顕著となる。(以下の説明において、温度の具体的な数値は、「〜℃」もしくは「摂氏〜度」と表記する)。
そして、例えば、照明装置10の使用環境における周囲温度(例えば室温)が25℃の場合、サーミスタ45が設置された回路基板40の端部P2の周囲の温度は、例えば約60℃程度であり、80℃よりも低い。その為、照明装置10の本体31内部の温度が変化し、実際に電子部品の温度上昇が発生しても、サーミスタ45の抵抗値の変化があまり無く、バックコンバータ44から光源基板20に供給される電力(電流)は変化しない、もしくは供給される電力(電流)の変化が少ない。この場合、電源装置30の一部の電子部品(特に、光源基板20に近い側に実装された電子部品)の温度上昇が許容範囲外であっても、バックコンバータ44から光源基板20に供給される電力が抑制されないという状況が起こり得る。そして、電子部品の温度上昇を抑制出来ず、電子部品が故障したり、短寿命になったりする恐れがある。
具体的には、サーミスタ45を、回路基板40の両端部のうち光源基板20から遠い側の端部P2から当該両端部間の距離YのW倍離れた位置PSに配置する必要がある。
ここで、W=0.4が好適であるが、W=0.4±0.15(すなわち0.25以上0.55以下)であってもよい。
図8を用いて理由を説明する。
なお、回路基板40の電子部品や電子回路からの発熱もあるが、LED21から伝搬する熱の影響の方が大きい。すなわち、LED21が発熱源となり、回路基板40に熱が伝搬し、拡散するため、回路基板40上の熱分布は、LED21の温度が高くなっている。
そして、前述の通り、サーミスタ45は、80℃以上から温度変化に対する抵抗値の変化が顕著となる。すなわち、サーミスタ45は、80℃以上で敏感に温度変化を検出する。また、前述の通り、サーミスタ45の設置位置は、光源基板20に近すぎるのは好ましくない。
照明装置10の周囲温度(例えば室温)が40℃の場合においても、サーミスタ45は、図8のA及びB及びCの範囲に配置されれば、サーミスタ45の周囲温度の変化を敏感に感知することが可能である。
このように、サーミスタ45をダイオードブリッジ42や制御回路46(IC)やスイッチング素子Q1などの近傍に配置することで、サーミスタ45をダイオードブリッジ42や制御回路46(IC)やスイッチング素子Q1などの温度上昇の検知能力を向上させることが可能である。
照明装置10の回路基板40の裏面において、S=10mmの位置にサーミスタ45が配置されたものが、図9の四角のプロット(PTCあり)である。また、サーミスタ45が配置されていないものが図9の三角のプロット(PTCなし)である。
照明装置10の周囲温度(例えば室温)が20℃近辺までは、PTCありとPTCなしの両社ともに、LED21への入力電力は約6Wである。
そして、照明装置10の周囲温度が25℃から上がるにつれ、サーミスタ45の周囲温度も上昇し、サーミスタ45は、その周囲温度の上昇を感知する。すなわち、サーミスタ45の抵抗値が上昇する。その為、前述で説明の通り、LED21への入力電力が抑制される。
すなわち、LED21への入力電力が抑制されず、本体31内部の温度は上昇を続け、回路基板40に実装された電子部品の故障の恐れがある。
そして、サーミスタ45の抵抗が温度上昇に対して大きくなることを利用して、例えば照明装置10の周囲温度が高いときに、部品の温度上昇を抑制するために、LED21への供給電流(供給電力)を抑制する。そのため、高熱による部品破壊(部品の故障や短寿命)を防止することができる。
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
換言すると、抵抗R4と直列にサーミスタ45(NTC)が接続されることで、高温になると抵抗R4及びサーミスタ45の合成抵抗が小さくなり、出力電流が抑制される。
Claims (4)
- 光源に直流電力を供給して前記光源を点灯させる電源回路と、
前記電源回路から前記光源に供給される前記直流電力を制御する制御回路と、
前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの近傍に配置され、周囲の温度を感知する感温素子と、
を備え、
前記感温素子は、前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの温度を前記光源よりも優先的に感知するために、前記光源よりも前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの近くに配置されており、
前記制御回路は、
前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの温度が高くなると前記電源回路からの直流電流が小さくなるように、前記感温素子により優先的に感知された前記電源回路及び前記制御回路のいずれかの温度に応じて前記直流電力を制御する電源装置。 - 前記電源回路、前記制御回路、及び前記感温素子は、
前記回路基板に実装された状態で本体に収納された請求項1に記載の電源装置。 - 前記電源回路は、
直列に配置されたダイオード及びインダクタが前記光源の両端に接続され、前記ダイオード及び前記インダクタの接続点にスイッチング素子が接続されており、
前記感温素子は、
前記ダイオードの近傍に配置された状態で周囲の温度を感知しており、
前記制御回路は、
前記感温素子によって感知された前記周囲の温度に応じて前記スイッチング素子のオンオフを制御する請求項1又は2に記載の電源装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の電源装置と、
前記電源装置からの直流電力で点灯する光源と、
を備えた照明装置。
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