JP6331023B2 - 点灯装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、点灯装置および照明装置に関する。

ＬＥＤなどの光源を有する光源モジュールに直流電力を供給して光源を点灯させる点灯装置がある。また、光源モジュールと点灯装置とを含む照明装置がある。点灯装置は、商用電源などから供給される交流電圧を、光源モジュールに対応した電圧に変換し、変換後の電圧を光源モジュールに供給することにより、光源モジュールの光源を点灯させる。また、明るさや色温度などが異なる複数の種類の光源モジュールを同一の点灯装置を用いる場合があり、これらの種類が異なる光源モジュール、すなわち負荷電流または負荷電圧の異なる光源モジュールを接続して光源を点灯させる場合であっても安全な動作が保証されることが望まれる。

特開２００７−２３４４１４号公報

本発明の実施形態は、異なる複数種類の品種の光源モジュール、すなわち負荷電流または負荷電圧の異なる光源モジュールを接続して安全に動作させることができる点灯装置および照明装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、点灯装置は、光源に直流電力を供給する電力供給部と、前記光源に直列に接続され、前記光源に流れる電流値に比例する第１検出電圧を生成する第１検出部と、前記電力供給部によって前記光源に印加される電圧値に応じて第２検出電圧を出力する第２検出部と、前記第１検出電圧と前記第２検出電圧との間で、前記第１検出電圧および前記第２検出電圧に応じた第３検出電圧を出力する第３検出部と、前記第３検出電圧に基づいて、前記直流電力を供給するように前記電力供給部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、あらかじめ設定されたしきい値と前記第３検出電圧とを比較し、前記第３検出電圧が前記しきい値より大きくなったときに、前記電力供給部の動作を停止させる。

異なる複数種類の品種の光源モジュール、すなわち負荷電流または負荷電圧の異なる光源モジュールを接続して安全に動作させることができる点灯装置および照明装置を提供する。

第１の実施形態に係る点灯装置を模式的に表すブロック図である。 図２（ａ）は、図１の点灯装置の主要部を模式的に表すブロック図である。図２（ｂ）は、第１の実施形態の点灯装置において、保護回路の一例を示す回路図である。 図３（ａ）は、第１の実施形態の点灯装置の主要部の具体的な回路の一例を示す回路図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の回路例にしたがって計算した出力特性の例である。図３（ｃ）は、図３（ａ）の回路例にしたがって主要部の電圧値を計算した例である。 第２の実施形態に係る点灯装置の主要部を表すブロック図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、第３の実施形態に係る照明器具を模式的に表す斜視図である。 第３の実施形態に係る光源モジュールを模式的に表す分解斜視図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る点灯装置を模式的に表すブロック図である。
図２（ａ）は、図１の点灯装置の主要部を模式的に表すブロック図である。図２（ｂ）は、第１の実施形態の点灯装置において、保護回路の一例を示す回路図である。
図３（ａ）は、第１の実施形態の点灯装置の主要部の具体的な回路の一例を示す回路図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の回路例にしたがって計算した出力特性の例である。図３（ｃ）は、図３（ａ）の回路例にしたがって主要部の電圧値を計算した例である。
図１に表したように、点灯装置１０は、制御部１２と、電力供給部１６と、検出部１８と、を備える。点灯装置１０は、接続部１４をさらに備えるようにしてもよい。

点灯装置１０は、たとえば、交流電源４に電気的に接続される。点灯装置１０には、交流電源４から交流電力が供給される。交流電源４は、たとえば、商用電源である。交流電源４は、たとえば、自家発電機などでもよい。なお、点灯装置１０に供給される電力は、直流電力であってもよい。点灯装置１０に供給される電力が直流電力である場合は、後述する整流回路２６が省略される。以下では、点灯装置１０に交流電力が供給される場合を例に説明を行う。

点灯装置１０は、光源モジュール１００と電気的に接続される。点灯装置１０は、交流電源４から供給される交流電力を光源モジュール１００に対応した直流電力に変換して光源モジュール１００に供給する。これにより、点灯装置１０は、光源モジュール１００を点灯させる。光源モジュール１００は、たとえば１つ以上の光源１０２を含む。光源モジュール１００が複数の光源１０２を含む場合には、各光源１０２は、直列に接続される。

接続部１４は、光源モジュール１００の接続部１０４と着脱可能に接続され、光源モジュール１００と電気的に接続される。接続部１４は、たとえばコネクタである。後述するように、接続部１０４を有する光源モジュール１００は、異なる種類の光源を含んでいてもよい。光源モジュール１００は、異なる明るさおよび色温度を有する光源を有することによって、光源モジュール１００の動作に必要な電流値および動作時の電圧値が相違していてもよい。異なる種類の光源モジュール１００であっても、点灯装置１０の接続部１４と着脱可能に接続することができるので、点灯装置１０から供給される電流値および電圧値は、種類ごとに異なる場合があってもよい。

電力供給部１６は、第１入力端子１６ａと、第２入力端子１６ｂと、第１出力端子１６ｃと、第２出力端子１６ｄと、を有する。第１入力端子１６ａは、平滑コンデンサ３４の高電位側の一端と電気的に接続される。第２入力端子１６ｂは、平滑コンデンサ３４の低電位側と電気的に接続される。これにより、電力供給部１６には、直流電圧が供給される。

電力供給部１６は、後述する整流回路２６および平滑コンデンサ３４によって交流電源４からの交流電力が変換された直流電力を入力し、これと異なる直流電力に変換して出力する。そして、電力供給部１６は、第１出力端子１６ｃと第２出力端子１６ｄとから変換された直流電力を、検出部１８、接続部１４および光源モジュール１００の接続部１０４を介して光源モジュール１００に供給する。電力供給部１６が出力する直流電圧の電圧値は、たとえば、入力電圧の電圧値よりも低く設定される。

電力供給部１６に入力される入力電力は、脈流電力や交流電力でもよい。たとえば、入力電力が交流である場合、電力供給部１６は、入力電力を整流する整流器や整流された電圧を平滑する平滑コンデンサなどを含んでもよい。

電力供給部１６は、たとえば、スイッチング素子４５と、ダイオード４６と、インダクタ４７と、出力コンデンサ４８と、を含む。スイッチング素子４５は、電極４５ａと、電極４５ｂと、電極４５ｃと、を含む。電極４５ａは、第１入力端子１６ａと電気的に接続されている。電極４５ｂは、ダイオード４６のカソードと電気的に接続されている。ダイオード４６のアノードは、低電位出力端子２６ｄと電気的に接続されている。インダクタ４７の一端は、電極４５ｂと電気的に接続されている。インダクタ４７の他端は、第１出力端子１６ｃと電気的に接続されている。第２出力端子１６ｄは、低電位出力端子２６ｄ（第２入力端子１６ｂ）と電気的に接続されている。

出力コンデンサ４８は、第１電極４８ａと、第２電極４８ｂと、を含む。第１電極４８ａは、第１出力端子１６ｃと電気的に接続されている。第２電極４８ｂは、第２出力端子１６ｄと電気的に接続されている。出力コンデンサ４８は、第１出力端子１６ｃと第２出力端子１６ｄとの間に並列に接続される。出力コンデンサ４８は、スイッチング素子４５のスイッチングによって、スイッチング素子４５の各電極４５ａ、４５ｂ間に流れる電流を平滑化する。これにより、第１出力端子１６ｃおよび第２出力端子１６ｄから直流電力が出力される。

この例において、電力供給部１６は、降圧チョッパ回路である。電力供給部１６は、入力電圧を降圧することにより、直流電圧を生成する。電力供給部１６は、たとえば、定電流回路であり、実質的に一定の電流を光源モジュール１００に供給する。

第１出力端子１６ｃは、高電位側の出力端子であり、第２出力端子１６ｄは、低電位側の出力端子である。第１出力端子１６ｃの電位は、第２出力端子１６ｄの電位よりも高い。これにより、第１電極４８ａの電位は、第２電極４８ｂの電位よりも高く設定される。出力コンデンサ４８は、たとえばアルミ電解コンデンサであり、第１電極４８ａは、陽極であり、第２電極４８ｂは、陰極である。なお、これとは反対に、第２出力端子１６ｄの電位を第１出力端子１６ｃの電位より高くしてもよい。

接続部１４は、第１接続端子１４ａと、第２接続端子１４ｂと、を有する。第１接続端子１４ａは、電力供給部１６の第１出力端子１６ｃと電気的に接続されている。第２接続端子１４ｂは、電力供給部１６の第２出力端子１６ｄと電気的に接続されている。

電力供給部１６は、抵抗器（第１検出部）５１をさらに含む。抵抗器５１は、第２入力端子１６ｂと出力コンデンサ４８の第２電極４８ｂとの間に電気的に接続されている。換言すれば、抵抗器５１は、ダイオード４６のアノードと出力コンデンサ４８の第２電極４８ｂとの間に電気的に接続されている。第２出力端子１６ｄは、抵抗器５１を介して低電位出力端子２６ｄと電気的に接続される。抵抗器５１は、点灯装置１０の接続部１４と、光源モジュール１００の接続部１０４とを接続することによって、点灯装置１０の負荷として光源モジュール１００を接続した場合に、光源モジュール１００に流れる電流の経路に直列に接続される。

制御部１２は、抵抗器５１と電気的に接続されている。抵抗器５１の両端に発生する電圧が、検出電圧Ｖｄｅｔ１として後述する加算部７２に入力される。制御部１２は、検出電圧Ｖｄｅｔ１に基づいて、インダクタ４７に流れる電流を検出する。すなわち、抵抗器５１は、インダクタ４７に流れる電流を検出するための電流検出抵抗である。抵抗器５１の抵抗値は、たとえば１Ωである。インダクタ４７に流れる電流の電流値が２００ｍＡの場合には、検出電圧Ｖｄｅｔ１は、０．２Ｖ（２００ｍＡ×１Ω）となる。

制御部１２は、駆動回路６０を含む。駆動回路６０は、スイッチング素子４５の電極４５ｃと電気的に接続されている。電極４５ｃは、いわゆる制御電極である。駆動回路６０は、スイッチング素子４５のスイッチングを制御する。すなわち、駆動回路６０は、スイッチング素子４５のオン・オフを切り替える。駆動回路６０は、電極４５ｃに入力する電圧（制御信号）によって、スイッチング素子４５のオン・オフを切り替える。駆動回路６０は、たとえば、スイッチング素子４５をスイッチングさせることにより、直流電圧を出力コンデンサ４８の各電極４８ａ、４８ｂ間に生じさせる。これにより、電力供給部１６から光源モジュール１００に電力が供給される。

ここで、スイッチング素子４５のオフ状態とは、たとえば、主電極である電極４５ａ、４５ｂの間に実質的に電流が流れない状態であるが、電力供給部１６の動作に影響を与えない程度の微弱な電流が電極４５ａ、４５ｂの間に流れてもよい。すなわち、スイッチング素子４５のオン状態とは、換言すれば、電極４５ａ、４５ｂの間に電流が流れる第１状態であり、オフ状態とは、電極４５ａ、４５ｂの間に流れる電流が、第１状態よりも小さい第２状態である。

駆動回路６０は、たとえば、スイッチング素子４５をオフ状態にすることにより、電力供給部１６から光源モジュール１００への電力の供給を停止させる。

制御部１２は、後述する検出部１８によって、抵抗器５１で検出された出力電流に比例する検出電圧Ｖｄｅｔ１と、出力電圧に比例する検出電圧Ｖｄｅｔ２との実質的な加算値を制御対象電圧として入力される。制御対象の電圧が検出電圧Ｖｄｅｔ３である。たとえば、あらかじめ設定された基準電圧Ｖｒｅｆ１と検出電圧Ｖｄｅｔ３とを比較して、検出電圧Ｖｄｅｔ３が基準電圧Ｖｒｅｆ１と等しくなるように駆動回路６０を制御して、スイッチング素子４５のオン・オフの周期（デューティ比）を変化させる。これによって、点灯装置１０は、電力供給部１６に入力される電圧が変化しても、出力される直流電流を一定に維持することができる。また、光源モジュール１００を構成する光源１０２の直列数が変化しても、出力される直流電流を一定に維持することができる。抵抗器５１の抵抗値を変化させることによって、光源モジュール１００に供給する電流を変えることもできる。

制御部１２は、１チップ化された１つの集積回路で構成してもよいし、複数の集積回路を組み合わせて構成してもよい。駆動回路６０は、１つの集積回路内に設けられた論理ブロックでもよいし、独立した制御ＩＣでもよい。

スイッチング素子４５は、たとえば、ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴであり、電極４５ａは、ドレインであり、電極４５ｂは、ソースであり、電極４５ｃは、ゲートである。スイッチング素子４５は、たとえば、ｐチャネル形のＦＥＴでもよいし、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴなどでもよい。

電力供給部１６は、上記の回路に限ることなく、直流電力を光源モジュール１００に対して供給可能な任意の回路でよい。

検出部１８は、図２（ａ）に示すように、電圧検出部（第２検出部）７１と加算部（第３検出部）７２とを有する。電圧検出部７１は、第１出力端子１６ｃと第２出力端子１６ｄとの間に接続された抵抗器７１ａと、抵抗器７１ａと第２出力端子１６ｄとの間に接続された抵抗器７１ｂとを含む。２つの抵抗器７１ａ，７１ｂは、直列に接続され、両端が第１出力端子１６ｃおよび抵抗器５１を介して第２出力端子１６ｄにそれぞれ接続されている。加算部７２は、一端が抵抗器５１の検出電圧Ｖｄｅｔ１の電位を発生しているノード５０に接続され、他端が電圧検出部７１の２つの抵抗器７１ａ，７１ｂの検出電圧Ｖｄｅｔ２の電位を発生しているノード７３に接続された抵抗器７２ａ，７２ｂを含んでいる。抵抗器７２ａ，７２ｂは、直列に接続されている。抵抗器７２ａ，７２ｂが接続されているノード７４からは、第３検出電圧Ｖｄｅｔ３が出力される。ノード７４は、制御部１２に電気的に接続され、第３検出電圧Ｖｄｅｔ３が制御部１２に入力される。したがって、ノード７３，７４の電圧は、電流検出のための抵抗器５１の一端の電圧（ノード５０の電圧）に、点灯回路１０の出力電圧Ｖｏに応じて加算された電圧として表される。

制御部１２では、たとえば、図２（ｂ）に示すように、ノード７４の出力は、基準電圧Ｖｒｅｆ２が反転入力に接続されたコンパレータ６１の非反転入力に接続される。コンパレータ６１の出力は、ラッチ回路６２のセット入力に接続されている。ラッチ回路６２の出力は、駆動回路６０に接続されている。この例においては、ノード７４の電圧値が基準電圧値Ｖｒｅｆ２を上回ると、駆動回路６０の動作を停止するようにラッチ回路６２の出力がセットされる。駆動回路６０の動作が停止することによってスイッチング素子４５がオフ状態となって、電力供給部１６の動作が停止する。そのため点灯装置１０は、光源モジュール１００への電力供給を停止する。

点灯装置１０は、フィルタ回路２４、整流回路２６、突入防止回路２８、電源電圧検出回路３０、力率改善回路３２、平滑コンデンサ３４、および、制御用電源回路３６をさらに含む。これらの各部は、点灯装置１０に必要に応じて設けられ、省略可能である。

フィルタ回路２４は、交流電源４と電気的に接続される。フィルタ回路２４は、たとえば、交流電源４から供給される交流電力に含まれるノイズを抑制し、点灯装置１０の回路がスイッチング動作することによって発生するノイズが交流電源４の側に流出するのを合わせて防止する。

整流回路２６は、フィルタ回路２４に電気的に接続される。整流回路２６は、フィルタ回路２４を介して入力された交流電圧を整流して整流電圧に変換する。整流回路２６には、例えば、４つの整流素子を組み合わせたダイオードブリッジが用いられる。すなわち、整流回路２６は、全波整流器である。整流電圧は、たとえば、脈流電圧である。

整流回路２６は、一対の入力端子２６ａ，２６ｂと、高電位出力端子２６ｃと、低電位出力端子２６ｄと、を有する。入力端子２６ａ，２６ｂは、フィルタ回路２４と電気的に接続されている。整流回路２６は、入力端子２６ａ，２６ｂを介して入力される交流電圧を整流し、高電位出力端子２６ｃおよび低電位出力端子２６ｄから出力する。低電位出力端子２６ｄの電位は、基準電位（例えば接地電位）に設定される。高電位出力端子２６ｃの電位は、低電位出力端子２６ｄの電位よりも高い電位に設定される。整流回路２６は、たとえばダイオードブリッジを用いた全波整流回路である。

整流回路２６は、半波整流器などでもよい。整流後の電圧は、全波整流された脈流でもよいし、半波整流された脈流でもよい。

突入防止回路２８は、高電位出力端子２６ｃと電気的に接続されている。突入防止回路２８は、電源投入時に生じる突入電流を抑制する。突入防止回路２８は、たとえば温度上昇にともなって抵抗値が低下するＮＴＣサーミスタ等である。

電源電圧検出回路３０は、突入防止回路２８の出力に接続されている。電源電圧検出回路３０は、たとえば、突入防止回路２８の出力と低電位出力端子２６ｄとの間に接続される。電源電圧検出回路３０は、交流電源４から供給される交流電圧の異常を検出する。電源電圧検出回路３０は、たとえば、整流回路２６で整流された電圧を基に、交流電圧の異常を検出する。電源電圧検出回路３０は、たとえば、整流回路２６の出力電圧の実効値が所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内にないときに、交流電圧を異常と判定する。すなわち、電源電圧検出回路３０は、交流電圧の実効値が過度に小さいときや過度に大きいときに、交流電圧を異常と判定する。

電源電圧検出回路３０は、制御部１２と電気的に接続されている。電源電圧検出回路３０は、交流電圧の異常の検出結果を示す信号を制御部１２に出力する。制御部１２は、電源電圧検出回路３０によって交流電圧の異常が検出されたときに、電力供給部１６に光源モジュール１００への直流電力の供給を停止させる。これにより、たとえば、異常な電圧の印加による光源モジュール１００の故障などを抑制することができる。

力率改善回路３２は、突入防止回路２８の出力と低電位出力端子２６ｄとの間に接続される。力率改善回路３２は、整流回路２６の出力電圧を入力して、電源周波数の整数倍の高調波の発生を抑制電圧を出力する。これにより、力率改善回路３２は、整流電圧の力率を改善する。

力率改善回路３２は、たとえば、スイッチング素子４１と、インダクタ４２と、ダイオード４３と、を含む。スイッチング素子４１は、電極４１ａ〜電極４１ｃを有する。インダクタ４２の一端は、突入防止回路２８の出力（高電位出力端子２６ｃ）と電気的に接続されている。インダクタ４２の他端は、電極４１ａと電気的に接続されている。電極４１ｂは、低電位出力端子２６ｄと電気的に接続されている。ダイオード４３のアノードは、電極４１ａと電気的に接続されている。ダイオード４３のカソードは、平滑コンデンサ３４の一端と電気的に接続されている。平滑コンデンサ３４の他端は、低電位出力端子２６ｄと電気的に接続されている。すなわち、この例において、力率改善回路３２は、昇圧チョッパ回路である。力率改善回路３２は、これに限ることなく、整流電圧の力率を改善することができる任意の回路でよい。

電極４１ｃは、制御部１２と電気的に接続されている。電極４１ｃは、いわゆる制御電極である。スイッチング素子４１は、制御部１２からの信号に応じてスイッチングする。力率改善回路３２は、たとえば、スイッチング素子４１をスイッチングさせ、入力電流を正弦波の半波波形に近づけることにより、力率を改善する。

スイッチング素子４１は、たとえば、ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。たとえば、電極４１ａは、ドレインであり、電極４１ｂは、ソースであり、電極４１ｃは、ゲートである。スイッチング素子４１は、例えば、ｐチャネル形のＭＯＳＦＥＴでもよいし、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などでもよい。

平滑コンデンサ３４は、力率改善後の脈流電圧を平滑化することにより、脈流電圧を直流電圧に変換する。

制御用電源回路３６は、たとえば、平滑コンデンサ３４の高電位側の一端と電気的に接続される。これにより、制御用電源回路３６には、平滑コンデンサ３４によって平滑された直流電圧が入力される。制御用電源回路３６は、平滑コンデンサ３４によって平滑された直流電圧を、制御部１２の駆動電圧に変換して、制御部１２に供給する。制御部１２は、制御用電源回路３６からの電力供給に応じて駆動する。

点灯装置１０は、調光回路５５をさらに含む。調光回路５５には、たとえば、外部の壁スイッチなどから調光信号が入力される。調光信号は、たとえば、調光器などによって導通角制御された交流電圧などでもよい。調光回路５５は、制御部１２と電気的に接続されている。調光回路５５は、たとえば、調光信号に基づいて、調光度を表す信号を生成し、その信号を制御部１２に入力する。調光度を表す信号とは、たとえば、調光度に応じたデューティ比のＰＷＭ信号などである。駆動回路６０は、たとえば、調光回路５５から入力された信号に基づいて、スイッチング素子４５の電極４５ｃに適切な電圧を印加してスイッチング素子４５を駆動する。これにより、調光信号に応じた調光度で光源モジュール１００が調光される。光源モジュール１００の明るさが、調光信号に応じて制御される。

次に本実施形態の点灯装置１０の動作を説明する。

一般に、光源モジュールを点灯させる点灯装置では、光源モジュールや光源モジュールを構成する光源が短絡故障した場合に光源モジュール等の発煙や点灯装置自体の故障を防止するために、過電流保護機能が内蔵されている。また、光源モジュール等と点灯装置との接続がはずれた場合やレアショート状態となった場合でも、点灯装置が過大な電圧を出力することを防止するために、過電圧保護機能が内蔵されている。このような点灯装置では、過電流保護のしきい値および過電圧保護のしきい値の範囲内の定格電流および定格電圧の範囲内において、異なる種類の光源モジュールを接続して用いることができる。

しかしながら、光源の直列数を増やして明るさを増大させた光源モジュールと、電流を増大させて、直列数の多い光源モジュールと同程度の明るさを実現させた光源モジュールとを、同一の過電流しきい値および過電圧しきい値で用いた場合には保護が十分でないおそれがある。たとえば光源の直列数の多い高電圧タイプの光源モジュールＡの動作時の端子間電圧を３００Ｖ、動作時電流を１５０ｍＡとする。直列数の少ない低電圧タイプの光源モジュールＢの動作時端子間電圧を１５０Ｖ、動作時電流を３００ｍＡとする。点灯装置の過電流のしきい値を４００ｍＡ、過電圧のしきい値を４００Ｖとする。点灯装置にこのような光源モジュールＡを接続して、過電流保護を実現するには、４００ｍＡ以上の電流が流れた際に過電流保護を動作させる必要があり、過電流保護を動作させるには動作時電流に比べて非常に大きい電流が流れることになる。１５０ｍＡ程度の電流容量の光源、たとえば発光ダイオードに定格電流の倍以上の電流を流した場合に、安全に過電流保護できるか問題となる。また、光源モジュールＢを点灯装置に接続して、過電圧保護を行う場合には、光源モジュールＢには、２倍以上の電圧が印加されるようになるまで保護動作が開始されないという問題がある。

本実施形態の点灯装置１０では、検出部１８において、光源に供給される電流を検出して定電流制御を行う。より具体的には、光源に流れる電流Ｉｏを抵抗器５１で電圧値に変換して、検出電圧Ｖｄｅｔ３として制御部１２へ入力する。制御部１２に入力された検出電圧Ｖｄｅｔ３は、一定の電圧に維持されるように、制御部１２によって、フィードバック制御される。

光源が短絡したり、点灯装置１０の出力端が短絡した場合等には、過大な電流が流れる。過大な電流が流れると、抵抗器５１が接続されたノード５０の電位が上昇するが、点灯装置の出力電圧Ｖｏが一定である場合には、抵抗器７１ａ，７２ｂが接続されたノード７３の電圧も一定である。ノード７４の電圧は、検出電圧Ｖｄｅｔ１およびＶｄｅｔ２の電位差と抵抗器７２ａ，７２ｂのそれぞれの抵抗値とによって決定される。ノード７４の電圧、すなわち検出電圧Ｖｄｅｔ３が所定のしきい値を超えると、点灯装置１０は、過電流と判断して、動作を停止する。

ノード７３の電圧、すなわち検出電圧Ｖｄｅｔ２は、電圧検出部７１の抵抗器７１ａ，７１ｂの抵抗比に応じた電圧を出力する。ノード７３に発生した電圧は、過電流状態のときには、ノード７３から加算部７２の抵抗器７２ａ，７２ｂを介して、ノード５０において抵抗器５１に流れる。点灯装置１０の出力電圧Ｖｏが高い場合には、抵抗器７１ａ，７１ｂを通る電流の経路のほかに、ノード７３から分岐して抵抗器７２ａ，７２ｂにも電流が流れる。抵抗器７２ａ，７２ｂの両端には、出力電圧Ｖｏに応じて電圧が発生するので、出力電圧Ｖｏが高いほど、ノード７３に現れる電圧、すなわち検出電圧Ｖｄｅｔ２は高くなる。したがって、抵抗器７２ａ，７２ｂが接続されたノード７４の電圧、すなわち検出電圧Ｖｄｅｔ３は、定電流制御のときの検出電圧Ｖｄｅｔ１よりも高くなる。制御部１２は、検出電圧Ｖｄｅｔ３に基づいて制御される。

また、上述のような過電流状態でない場合には、検出電圧Ｖｄｅｔ１は低い状態にあるが、点灯装置１０の出力電圧Ｖｏが過度に高くなった場合には、点灯装置１０は、過電流保護の場合と同様に、過電圧保護動作をすることができる。

点灯装置１０の出力電流Ｉｏが一定である場合には、抵抗器５１の両端の電圧は一定である。一方、電圧検出部７１のノード７３の電圧、すなわち検出電圧Ｖｄｅｔ２は、点灯装置１０の出力電圧Ｖｏの上昇とともに、上昇する。ノード７４の電圧は、検出電圧Ｖｄｅｔ１と検出電圧Ｖｄｅｔ２の抵抗値で決定されるので、出力電圧Ｖｏの上昇とともに、検出電圧Ｖｄｅｔ３も上昇する。したがって、加算部７２では、検出電圧Ｖｄｅｔ１に検出電圧Ｖｄｅｔ２が実質的に加算されて出力されることとなり、たとえば光源がオープンモードで破壊されることにより、検出電圧Ｖｄｅｔ３が、所定のしきい値電圧を超えた場合には、点灯装置１０は、過電圧保護動作となって動作が停止する。

図３（ａ）には、電圧検出部７１および加算部７２を構成する抵抗器７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂの抵抗値を具体的に設定した場合の過電流制限値の計算例を示す。図３（ａ）に示すように、電圧検出部７１の抵抗器７１ａの抵抗値は、９５０ｋΩであり、抵抗器７１ｂの抵抗値は１．２ｋΩである。加算部７２の抵抗器７２ａおよび抵抗器７２ｂに相当する抵抗値は、それぞれ３３Ωおよび１０Ωである。抵抗器７２ａと抵抗器７２ｂとが接続されたノードから検出電圧Ｖｄｅｔ２が出力される。電流検出のための抵抗器５１の抵抗値は、１Ωである。

図３（ｂ）には、出力電圧Ｖｏを変化させたときの出力電流Ｉｏの値プロットしている。また、図３（ｃ）には、各プロットＰ１〜Ｐ３それぞれの主要部の電圧値が示されている。プロットＰ１では、出力電圧Ｖｏが３００Ｖの場合に、過電流制限で点灯装置１０が停止するときの出力電流Ｉｏの値は、２１０ｍＡである。プロットＰ２では、出力電圧が２００Ｖの場合に、過電流制限で点灯装置１０が停止するときの出力電流Ｉｏは、２４０ｍＡである。プロットＰ３では、出力電圧が１４３Ｖの場合に、過電流制限で点灯装置１０が停止するときの出力電流Ｉｏは、３１０ｍＡである。

このように、本実施形態の点灯装置１０では、出力電圧Ｖｏが高いときには、より小さな出力電流Ｉｏを流し、出力電圧Ｖｏが低いときには、より大きな出力電流Ｉｏを流すことができる。すなわち、本実施形態の点灯装置１０は、ほぼ定電力で出力を制限する出力特性を有する。

一般に、負荷の動作電圧に応じて過電流制限値を変更したり、負荷の動作電流に応じて過電圧制限値を変更したりする場合には、負荷の電流および電圧を定電力となるように制御する必要がある。しかしながら、負荷電力は、負荷電流と負荷電圧の積であるため、直流負荷の場合には、アナログ回路で乗算回路を組むことができない。そのため、定電力値を算出するためにはマイコンやＤＳＰを用いて、検出した負荷電流値および負荷電圧値をＡ−Ｄ（Analog to Digital）コンバータを用いてデジタル値に変換してその後デジタル演算を行う必要がある。このような電力値算出による定電力制御を行うには、制御部の規模が大きくなる傾向があり、コストアップにもつながる。本実施形態の点灯装置１０では、検出したアナログ値をそのままアナログ値として積算（加算）して、制御電圧Ｖｄｅｔ３として用いるので、制御部の規模が大きくなることなく、簡便の定電力制御に近い制御を実現することができる。

したがって、上述の例で、光源モジュールＡおよび光源モジュールＢのように同じ消費電力の光源モジュールであり、出力電流が異なるような場合に、光源モジュールの両端に印加される電圧値に応じて過電流制限をかけることができる。そのため、光源モジュールに過大な電力を印加することなく、過電流制限を行うことができるので、より安全に点灯装置１０を用いることができる。また、過電流制限と同様に、光源モジュールに流れる電流値に応じて過電圧制限をかけることができ、光源モジュールに過大な電力を印加せずに過電圧制限を行うことができる。

このように、本実施形態の点灯装置１０では、出力電流に比例した検出電圧Ｖｄｅｔ１の電圧値と、出力電圧に応じて生成される電流に比例する検出電圧Ｖｄｅｔ２の電圧値とを実質的に加算することによって、異なる種類の光源モジュールに対して、その光源モジュールに適した電圧値における過電流保護を行うことができるとともに、その光源モジュールに適した電流値における過電圧保護を行うことができる。したがって、光源モジュールに対して過大な電流を供給したり、過大な電圧を印加することがないので、より安全に動作させることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の点灯装置では、過電流検出のしきい値電圧に達した場合に、点灯装置の動作を停止させた。電圧検出のための検出電圧Ｖｄｅｔ２と定電流制御のための検出電圧Ｖｄｅｔ１との加算値に基づいてフィードバック制御を行うようにすることもできる。

図４は、第２の実施形態の点灯装置の主要部の一例を示す回路図である。
図２（ａ）の構成に、帰還回路８０が追加され、制御部１２は、帰還回路８０の出力によって制御される点で第１の実施形態の点灯装置１０と相違する。以下では、相違する点について主に説明し、第１の実施形態の点灯装置１０と同一の部分については、同じ符号を付して適宜説明を省略する。

第２の実施形態に係る点灯装置１０ａは、第１の実施形態の点灯装置１０が備える検出部１８とは相違する検出部１８ａを備えている。

検出部１８ａは、検出部１８にさらに帰還回路８０を有している。帰還回路８０は、抵抗器８３と、演算増幅器８４と、基準電源回路８５と、有する。電流検出のための検出電圧Ｖｄｅｔ１は、抵抗器７２ａを介して演算増幅器８４の反転入力端子に入力される。電圧検出のための検出電圧は、抵抗器７２ｂを介して演算増幅器８４の反転入力端子に入力される。換言すれば、検出電圧Ｖｄｅｔ１，Ｖｄｅｔ２は加算部７２で実質的に加算されて、帰還増幅回路８０の反転入力端子に入力される。演算増幅器８４の非反転入力端子には、基準電源回路８５が接続され、たとえば基準電圧Ｖｒｅｆ３として０．２Ｖが印加されている。演算増幅器８４の反転入力端子と出力端子との間には抵抗器８３が接続される。

帰還回路８０は、演算増幅器８４とフィードバックゲインを設定する抵抗器８３によって構成される負帰還増幅回路である。帰還回路８０は、出力電流Ｉｏを検出する抵抗器５１の出力端側のノード５０の検出電圧Ｖｄｅｔ１と、電圧検出部７１の抵抗器７１ａ，７１ｂの接続ノード７３における検出電圧Ｖｄｅｔ２とが実質的に加算された電圧、すなわち検出電圧Ｖｄｅｔ３を帰還増幅する。帰還回路８０の出力は、検出電圧Ｖｄｅｔ４として、制御部１２へ入力されて、制御部１２が内蔵する基準電圧と比較してたとえばＰＷＭ制御を行う。したがって、本実施形態の点灯装置１０ａでは、定電流制御を行うための抵抗器５１によって検出される検出電圧Ｖｄｅｔ１に、検出電圧Ｖｄｅｔ２を加算した加算値である検出電圧Ｖｄｅｔ３を一定に制御する。この検出部１８ａにおいては、第１の実施形態における検出部１８に対して、帰還回路８０を有しているので、フィードバックのゲインを適切な値に設定することができる。

このように、本実施形態の点灯装置１０ａでは、出力電力の増加にともなって、出力電圧を低減するように動作するので、異なる種類の光源モジュールを接続することができる。そのため、本実施形態の点灯装置１０ａでは、より安全に動作させることができる。

（第３の実施形態）
図５（ａ）および図５（ｂ）は、第３の実施形態に係る照明器具を模式的に表す斜視図である。
図５（ａ）および図５（ｂ）に表したように、照明器具２００（照明装置）は、点灯装置１０と、光源モジュール１００と、器具本体１２０と、を備える。点灯装置１０と光源モジュール１００とには、上記第１の実施形態で説明したものが用いられる。器具本体１２０は、点灯装置１０と光源モジュール１００とを支持する。

照明器具２００は、例えば、光源モジュール１００を下方に向けた状態で室内の天井に取り付けられる。照明器具２００は、光源モジュール１００から照射される光によって、室内を照明する。なお、照明器具２００は、天井に限ることなく、例えば、壁面などに取り付けてもよい。器具本体１２０は、例えば、ネジなどによって天井に取り付けられる。このように、器具本体１２０は、点灯装置１０および光源モジュール１００の支持に用いられるとともに、天井などの取付対象への照明器具２００の取り付けに用いられる。

器具本体１２０は、光源モジュール１００の少なくとも一部を収容する凹部１２０ａを有する。点灯装置１０は、例えば、凹部１２０ａの内底面に取り付けられる。点灯装置１０は、例えば、凹部１２０ａ内に収容される。

点灯装置１０は、例えば、ネジなどによって凹部１２０ａの内底面に取り付けられ、器具本体１２０に支持される。光源モジュール１００は、例えば、取付バネやネジなどによって器具本体１２０に取り付けられ、器具本体１２０に支持される。

図６は、第３の実施形態に係る光源モジュールを模式的に表す分解斜視図である。
図６に表したように、光源モジュール１００は、支持体１１１と、カバー１１２と、保持部材１１３と、を備える。

支持体１１１は、基板１１５を支持する。基板１１５は、接着などによって支持体１１１に固定してもよいし、ネジ止めなどによって着脱可能に支持体１１１に取り付けてもよい。支持体１１１は、基板１１５を着脱可能に支持してもよい。基板１１５には、各光源１０２が設けられる。各光源１０２は、基板１１５の表面１１５ａに並べて配置される。

基板１１５には、図示を省略した配線層が設けられている。各光源１０２は、配線層を介して互いに電気的に接続されている。また、配線層には、配線を介して接続部１０４が電気的に接続されている。接続部１０４は、例えば、配線および基板１１５の配線層を介して各光源１０２と電気的に接続される。

カバー１１２は、支持体１１１に取り付けられ、支持体１１１に支持された基板１１５を覆う。カバー１１２は、例えば、外力や塵埃などから基板１１５および各光源１０２を保護する。カバー１１２は、光透過性を有する。カバー１１２は、各光源１０２の放出する光に対して光透過性である。カバー１１２は、例えば、透明である。カバー１１２は、例えば、光拡散性を有してもよい。カバー１１２には、例えば、光透過性の樹脂材料が用いられる。これにより、各光源１０２から放出された光が、カバー１１２を透過して外部に照射される。

保持部材１１３は、カバー１１２を支持体１１１に保持する。すなわち、保持部材１１３は、カバー１１２を支持体１１１から外れないようにする。光源モジュール１００には、例えば、複数の保持部材１１３が設けられる。この例では、３つの保持部材１１３が設けられる。保持部材１１３の数は、任意でよい。保持部材１１３の数は、例えば、１つまたは２つでもよいし、４つ以上でもよい。

照明器具２００を天井に設置する場合には、例えば、器具本体１２０を室内側から天井板などにネジ止めする。器具本体１２０には、例えば、光源モジュール１００の落下を抑制するための少なくとも２本のチェーン（図示は省略）が設けられている。例えば、２本のチェーンが、長手方向の両端付近に設けられる。光源モジュール１００の支持体１１１には、例えば、各チェーンに対応した複数のフックが設けられている。器具本体１２０を天井にネジ止めした後、これらの各チェーンの端部を光源モジュール１００のフックに引っ掛けて、光源モジュール１００を吊るす。

光源モジュール１００を吊るした後、接続部１４と接続部１０４とを接続することにより、点灯装置１０と光源モジュール１００とを電気的に接続する。配線の後、光源モジュール１００を器具本体１２０に支持させる。これにより、照明器具２００が天井に取り付けられる。

このように、照明器具２００において、点灯装置１０を用いる。これにより、例えば、光源モジュール１００の明るさや発光色の異なる複数の品種の照明器具２００において、点灯装置１０を共通に適用することができる。例えば、複数の品種の照明器具２００の製造において、部品点数を削減することができる。例えば、照明器具２００の製造コストを抑えることができる。

例えば、照明器具２００を天井などに取り付けた後、光源モジュール１００の明るさや発光色などを変更したい場合がある。光源モジュール１００の品種毎に点灯装置が設定されている場合には、光源モジュール１００の交換に合わせて点灯装置も変更する必要がある。

これに対して、本実施形態に係る照明器具２００では、光源モジュール１００のみを交換して点灯装置１０に接続するだけでよい。従って、例えば、明るさや発光色などを変更する際のコストも抑えることができる。例えば、明るさや発光色などを変更する際に、点灯装置１０を着脱する必要がなく、交換の作業性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

４…交流電源、１０…点灯装置、１２…制御部、１４…接続部、１６…電力供給部、１８ 検出部、２４…フィルタ回路、２６…整流回路、２８…突入防止回路、３０…電源電圧検出回路、３２…力率改善回路、３４…平滑コンデンサ、３６…制御用電源回路、４１…スイッチング素子、４２…インダクタ、４３…ダイオード、４５…スイッチング素子、４６…ダイオード、４７…インダクタ、４８…出力コンデンサ、５０ ノード、５１…抵抗器、５５…調光回路、６０…駆動回路、６１ コンパレータ、６１ａ 基準電源回路、６２ ラッチ回路、７１ 電圧検出部、７１ａ，７１ｂ 抵抗器、７２ 加算部、７２ａ，７２ｂ 抵抗器、７３，７４ ノード、８０ 帰還回路、８３ 抵抗器、８４ 演算増幅器、８５ 基準電源回路、１００…光源モジュール、１０２…光源、１０４…接続部、１０６…ダイオード、１０８…抵抗、１１１…支持体、１１２…カバー、１１３…保持部材、１１５…基板、１２０…器具本体、２００…照明器具

Claims (3)

1. 光源に直流電力を供給する電力供給部と、
   前記光源に直列に接続され、前記光源に流れる電流値に比例する第１検出電圧を生成する第１検出部と、
   前記電力供給部によって前記光源に印加される電圧値に応じて第２検出電圧を出力する第２検出部と、
   前記第１検出電圧と前記第２検出電圧との間で、前記第１検出電圧および前記第２検出電圧に応じた第３検出電圧を出力する第３検出部と、
   前記第３検出電圧に基づいて、前記直流電力を供給するように前記電力供給部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、あらかじめ設定されたしきい値と前記第３検出電圧とを比較し、前記第３検出電圧が前記しきい値より大きくなったときに、前記電力供給部の動作を停止させる点灯装置。
2. 前記制御部は、あらかじめ設定されたしきい値と前記第３検出電圧とを比較した結果に基づいて、前記電力供給部の動作を制御する請求項１記載の点灯装置。
3. 光源モジュールと、
   請求項１または２に記載の点灯装置と、
   を備えた照明装置。

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