JP6489472B2 - 電源装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置及び照明装置に関し、より詳細には、発光ダイオードを点灯させる電源装置及び照明装置に関する。

従来、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を点灯させる電源装置として、特許文献１に開示されるような電源装置が提案されていた。特許文献１に開示された電源装置は、発光色の色温度が異なる２種類のＬＥＤアレイを光源とし、２種類のＬＥＤアレイに流れる電流を調整することで、混色光の色温度を変化させている。

特開２０１１−２５８５１７号公報

ＬＥＤの光出力はＬＥＤに流れる順方向電流に比例するため、ＬＥＤの光出力を増大させるためにはＬＥＤにより大きな順方向電流を流す必要がある。ＬＥＤに流れる順方向電流を増加させる場合、ＬＥＤに流れる順方向電流を制御するスイッチング素子などの回路部品の発熱が増加するという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、回路部品の温度上昇を抑制した電源装置及び照明装置を提供することを目的とする。

本発明の電源装置は、入力電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路から出力される直流電圧を所望の電圧に降圧して、対応するＬＥＤ光源に印加する複数の降圧チョッパ回路と、前記電圧変換回路及び前記複数の降圧チョッパ回路の構成部品が実装された回路基板とを備え、前記回路基板は、前記複数の降圧チョッパ回路のうち最大電流が最も大きくなる降圧チョッパ回路の実装領域と、前記電圧変換回路の実装領域との間に、残りの降圧チョッパ回路の実装領域が配置されるように部品配置が設定されたことを特徴とする。

本発明の照明装置は、上記の電源装置と、前記複数の降圧チョッパ回路の各々に接続される複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源を保持する器具本体とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、回路部品の温度上昇を抑制した電源装置及び照明装置を提供することができる。

実施形態の照明装置の回路図である。 実施形態の照明装置による出力光の色温度と出力電流との関係を示す図である。 実施形態の照明装置の斜視図である。 実施形態の照明装置の分解斜視図である。 実施形態の電源装置の分解斜視図である。 図６Ａは実施形態の電源装置が備える実装基板を表側から見た平面図であり、図６Ｂは実施形態の電源装置が備える実装基板を裏側から見た平面図である。 実施形態の照明装置の別の構成を示す回路図である。 実施形態の電源装置の別の構成を示し、電源装置が備える実装基板の平面図である。

以下、本実施形態に係る電源装置及びそれを用いた照明装置について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する構成は本発明の一例に過ぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

図１は本実施形態の照明装置１の回路図である。照明装置１は、電源装置２と、光源ユニット３とを備える。

光源ユニット３は、端子Ｐ２１，Ｐ２２間に接続された第１ＬＥＤ光源３１と、端子Ｐ２１，Ｐ２３間に接続された第２ＬＥＤ光源３２とを備える。本実施形態では第１ＬＥＤ光源３１と第２ＬＥＤ光源３２とで発光色の色温度が異なっている。第１ＬＥＤ光源３１は、発光色が昼光色（色温度が約６０００Ｋ）の発光ダイオードＬＤ１を複数（例えば７２個）備えている。複数の発光ダイオードＬＤ１は、端子Ｐ２１と端子Ｐ２２との間に、端子Ｐ２１から端子Ｐ２２に電流を流す向きに直列に接続されている。第２ＬＥＤ光源３２は、発光色が電球色（色温度が約３０００Ｋ）の発光ダイオードＬＤ２を複数（例えば７２個）備えている。複数の発光ダイオードＬＤ２は、端子Ｐ２１と端子Ｐ２３との間に、端子Ｐ２１から端子Ｐ２３に電流を流す向きに直列に接続されている。

電源装置２は、整流回路２０と、電圧変換回路としての昇圧チョッパ回路２１と、第１降圧チョッパ回路２２と、第２降圧チョッパ回路２３と、第１制御回路２５と、第２制御回路２６とを備える。

整流回路２０は、ダイオードブリッジからなり、商用交流電源のような交流電源１００から入力される交流電圧を全波整流する。

昇圧チョッパ回路２１は、整流回路２０から入力される脈流電圧を平滑して、所望の電圧値（例えば約４００Ｖ）の直流電圧に変換する。昇圧チョッパ回路２１は、チョークコイルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、電解コンデンサのような平滑コンデンサＣ１とを備える。整流回路２０の高電位側（正極側）の出力端にはチョークコイルＬ１の一端が接続される。チョークコイルＬ１の他端と整流回路２０の低電位側（負極側）の出力端との間には、電界効果トランジスタからなるスイッチング素子Ｑ１が接続される。チョークコイルＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点にはダイオードＤ１のアノードが接続される。整流回路２０の低電位側の出力端と、ダイオードＤ１のカソードとの間には、電解コンデンサよりなる平滑コンデンサＣ１が接続される。

第１制御回路２５は、スイッチング素子Ｑ１のゲートに駆動信号を印加し、スイッチング素子Ｑ１を高周波でオン／オフさせることによって、昇圧チョッパ回路２１に昇圧動作を行わせる。第１制御回路２５は、昇圧チョッパ回路２１の出力電圧が所望の電圧値（例えば４００Ｖ）となるように、スイッチング素子Ｑ１に印加する駆動信号のオンデューティや周波数を制御する。

第１降圧チョッパ回路２２は、ダイオードＤ２と、平滑コンデンサＣ２と、チョークコイルＬ２と、スイッチング素子Ｑ２と、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３とを備える。昇圧チョッパ回路２１の出力端子間（平滑コンデンサＣ１の両端間）には、平滑コンデンサＣ２とチョークコイルＬ２とスイッチング素子Ｑ２との直列回路が接続される。昇圧チョッパ回路２１の高電位側の出力端にはダイオードＤ２のカソードが接続され、ダイオードＤ２のアノードはチョークコイルＬ２とスイッチング素子Ｑ２との接続点に接続される。平滑コンデンサＣ２の両端は出力端子Ｐ１１，Ｐ１２に接続されている。出力端子Ｐ１１は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２１に電気的に接続され、出力端子Ｐ１２は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２２に電気的に接続されており、平滑コンデンサＣ２の両端間に第１ＬＥＤ光源３１が電気的に接続されている。平滑コンデンサＣ２の両端間には放電用の抵抗Ｒ２１が接続される。また、チョークコイルＬ２とスイッチング素子Ｑ２との直列回路と並列に抵抗Ｒ２２，Ｒ２３の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ２３の両端電圧Ｖ２３は第２制御回路２６に入力されている。スイッチング素子Ｑ２の駆動電極には第２制御回路２６から駆動信号ＶＱ２が入力されており、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフは第２制御回路２６によって制御される。スイッチング素子Ｑ２が高周波（約５０ｋＨｚ）でオン／オフを繰り返すことによって、第１降圧チョッパ回路２２が降圧動作を行う。

第２降圧チョッパ回路２３は、ダイオードＤ３と、平滑コンデンサＣ３と、チョークコイルＬ３と、スイッチング素子Ｑ３と、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３とを備える。昇圧チョッパ回路２１の出力端子間には、平滑コンデンサＣ３とチョークコイルＬ３とスイッチング素子Ｑ３との直列回路が接続される。昇圧チョッパ回路２１の高電位側の出力端にはダイオードＤ３のカソードが接続され、ダイオードＤ３のアノードはチョークコイルＬ３とスイッチング素子Ｑ３との接続点に接続される。平滑コンデンサＣ３の両端は出力端子Ｐ１１，Ｐ１３に接続されている。出力端子Ｐ１３は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２３に電気的に接続されており、平滑コンデンサＣ３の両端間に第２ＬＥＤ光源３２が電気的に接続されている。平滑コンデンサＣ３の両端間には放電用の抵抗Ｒ３１が接続される。また、チョークコイルＬ３とスイッチング素子Ｑ３との直列回路と並列に抵抗Ｒ３２，Ｒ３３の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ３３の両端電圧Ｖ３３は第２制御回路２６に入力されている。スイッチング素子Ｑ３の駆動電極には第２制御回路２６から駆動信号ＶＱ３が入力されており、スイッチング素子Ｑ３のオン／オフは第２制御回路２６によって制御される。スイッチング素子Ｑ３が高周波（約５０ｋＨｚ）でオン／オフを繰り返すことによって、第２降圧チョッパ回路２３が降圧動作を行う。

第２制御回路２６には、外部の設定器２００から調色信号Ｓ１と調光信号Ｓ２とが入力されている。第２制御回路２６は、調色信号Ｓ１と調光信号Ｓ２とに基づいて、スイッチング素子Ｑ２に印加する駆動信号ＶＱ２のオンデューティ及び周波数、並びにスイッチング素子Ｑ３に印加する駆動信号ＶＱ３のオンデューティ及び周波数を制御する。第２制御回路２６が第１降圧チョッパ回路２２の出力電圧Ｖ１、第２降圧チョッパ回路２３の出力電圧Ｖ２をそれぞれ制御することによって、第１ＬＥＤ光源３１の光出力及び第２ＬＥＤ光源３２の光出力がそれぞれ制御される。これにより、第１ＬＥＤ光源３１の出力光と第２ＬＥＤ光源３２の出力光とを混色した光（照明装置１の出力光）の色温度及び光束が制御される。

ここで、第２制御回路２６による調色動作を図２に基づいて説明する。図２中の一点鎖線は、調色時における第１降圧チョッパ回路２２の出力電流（第１ＬＥＤ光源３１に流れる負荷電流）Ｉ１と色温度との関係を示している。図２中の実線は、調色時における第２降圧チョッパ回路２３の出力電流（第２ＬＥＤ光源３２に流れる負荷電流）Ｉ２と色温度との関係を示している。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を３０００Ｋとする調色信号Ｓ１と、光束を最大とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の動作を説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１をゼロ（電流値Ｉ１１）とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２を最大値（電流値Ｉ２１）とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。第２制御回路２６の制御によって、発光色が昼白色の第１ＬＥＤ光源３１は消灯し、発光色が電球色の第２ＬＥＤ光源３２が最大の明るさで点灯するため、混色光の色温度は約３０００Ｋ（電球色の色温度）となる。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を６０００Ｋとする調色信号Ｓ１と、光束を最大とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の動作を説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１を最大値（電流値Ｉ１３）とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２をゼロ（電流値Ｉ２３）とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。第２制御回路２６の制御によって、発光色が昼白色の第１ＬＥＤ光源３１は最大の明るさで点灯し、発光色が電球色の第２ＬＥＤ光源３２が消灯するため、混色光の色温度は約６０００Ｋ（昼白色の色温度）となる。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を３０００Ｋよりも高く、かつ６０００Ｋよりも低い色温度（例えば４０００Ｋ）とする調色信号Ｓ１と、光束を最大とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の動作を説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１を最大値（電流値Ｉ１３）よりも小さい電流値であって、調色信号Ｓ１に応じて予め設定された電流値Ｉ１２とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２を最大値（電流値Ｉ２１）よりも小さい電流値であって、調色信号Ｓ１に応じて予め設定された電流値Ｉ２２とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。第２制御回路２６の制御によって、第１ＬＥＤ光源３１及び第２ＬＥＤ光源３２はそれぞれ調色信号Ｓ１に応じて予め設定された明るさで点灯し、光源ユニット３は全体として調色信号Ｓ１で設定された色温度（例えば４０００Ｋ）で点灯する。

第２制御回路２６は、混色光（光源ユニット３）の色温度を高くする場合、第１ＬＥＤ光源３１に流れる電流Ｉ１を増やし、かつ第２ＬＥＤ光源３２に流れる電流Ｉ２を減らすように、第１降圧チョッパ回路２２及び第２降圧チョッパ回路２３の出力を制御する。第２制御回路２６は、混色光（光源ユニット３）の色温度を低くする場合、第１ＬＥＤ光源３１に流れる電流Ｉ１を減らし、かつ第２ＬＥＤ光源３２に流れる電流Ｉ２を増やすように、第１降圧チョッパ回路２２及び第２降圧チョッパ回路２３の出力を制御する。

次に、第２制御回路２６による調光動作を図２に基づいて説明する。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を４０００Ｋとする調色信号Ｓ１と、光束を最大値の０．５倍とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の調光、調色動作について説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１を電流値Ｉ１２の０．５倍の電流値Ｉ１４とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２を電流値Ｉ２２の０．５倍の電流値Ｉ２４とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。一般的に、発光ダイオードの発する光束は発光ダイオードに流れる電流の大きさに比例するので、第２制御回路２６は、光束を最大値の０．５倍とするために、発光ダイオードに流れる電流を、光束が最大値となる場合の電流値の０．５倍に制御する。第２制御回路２６の調光、調色制御によって、第１ＬＥＤ光源３１及び第２ＬＥＤ光源３２はそれぞれ予め設定された明るさで点灯し、混色光（光源ユニット３）の色温度は調色信号Ｓ１で設定された約４０００Ｋとなり、光束は最大値の約０．５倍に制御される。

また第２制御回路２６には、抵抗Ｒ２３の両端電圧Ｖ２３と、抵抗Ｒ３３の両端電圧Ｖ３３とが入力されている。第２制御回路２６は、両端電圧Ｖ２３及び両端電圧Ｖ２３と所定の基準値との高低を比較することによって、回路の異常の有無を判定する。第２制御回路２６は、両端電圧Ｖ２３が所定の基準値を超えるか、又は両端電圧Ｖ３３が所定の基準値を超えると、異常が発生したと判断して、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフさせ、降圧動作を停止させる。

次に、照明装置１の構造を図３及び図４に基づいて説明する。本実施形態の照明装置１は天井直付け型の照明装置である。

照明装置１は、天井材に取り付けられる器具本体１１と、器具本体１１に対して着脱自在に取り付けられる光源ユニット３とを備える。

器具本体１１は、板金にプレス加工を施すことによって形成され、下面には光源ユニット３を収容するための凹部１２が器具本体１１の全長にわたって形成されている。

光源ユニット３は、図４に示すように、２つの回路基板４１と、２つの回路基板４１が長手方向に並んだ状態で取り付けられる長尺の取付部材４２と、２つの回路基板４１を覆うようにして取付部材４２に取り付けられるカバー４３とを備える。

回路基板４１は細長い矩形板状のプリント配線基板からなる。回路基板４１の下面（カバー４３との対向面）には、第１ＬＥＤ光源３１を構成する複数の発光ダイオードＬＤ１が、回路基板４１の長手方向に沿ってほぼ等間隔に並ぶように実装されている。同様に、回路基板４１の下面には、第２ＬＥＤ光源３２を構成する複数の発光ダイオードＬＤ２が、回路基板４１の長手方向に沿ってほぼ等間隔に並ぶように実装されている。なお、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の光が混色しやすいように、回路基板４１の長手方向において発光ダイオードＬＤ１と発光ダイオードＬＤ２とが交互に実装されてもよい。

２個の回路基板４１のうち一方（図４中の右側）の回路基板４１には、電源装置２の出力端子Ｐ１１〜Ｐ１３に電線を介して電気的に接続されるコネクタ４１１が設けられ、端子Ｐ２１〜Ｐ２３となる銅箔の導電路が形成されている。２個の回路基板４１の各々には、隣接する回路基板４１との対向部位に、２個の回路基板４１の間を電気的に接続するコネクタ４１２が設けられている。２個の回路基板４１のコネクタ４１２を互いに接続することで、電源装置２から一方（図４中の右側）の回路基板４１に供給された電力が、一方の回路基板４１から他方（図４中の左側）の回路基板４１へと供給される。なお、本実施形態では、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２が実装された回路基板４１を２つ備えているが、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の必要個数に応じて回路基板４１の数は適宜変更が可能である。

取付部材４２は、板金に曲げ加工を施すことで、長手方向から見た断面形状が略Ｕ型に形成されている。取付部材４２の下面には、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の実装面を下側に向けた状態で、２個の回路基板４１が長手方向に並べて取り付けられている。また、取付部材４２の上面には電源装置２と端子台４とが取り付けられる。端子台４には、電源装置２の入力線が電気的に接続されている。端子台４には、天井材の裏側から天井材を通して室内側（下側）に露出する電源線が接続され、電源線と電源装置２とが端子台４を介して電気的に接続される。この端子台４は取付金具５を介して取付部材４２の上面に取り付けられる。

カバー４３は、透光性及び拡散性を有する合成樹脂材料（例えば乳白色のアクリル樹脂）により、上面（取付部材４２側の面）が開口する長尺状に形成されている。このカバー４３は、側面視の形状が下向きに凸となる半円形に形成されており、２個の回路基板４１を覆うようにして、取付部材４２に取り付けられる。

電源装置２は、取付部材４２の上面に取り付けられる。電源装置２は、図４及び図５に示すように、回路基板５１と、ケース５２と、絶縁シート５３とを備える。

ケース５２は、図４及び図５に示すように、板金にプレス加工を施すことによって、下面が開口した箱状に形成されている。ケース５２は、回路基板５１を内部に収納した状態で取付部材４２の上面に固定される。

絶縁シート５３は絶縁性を有する合成樹脂により、側面視の形状がＵ型に形成されている。絶縁シート５３は、ケース５２の内側面に沿って配置されており、ケース５２と回路基板５１との間を電気的に絶縁する。

回路基板５１は、細長い矩形板状に形成されたプリント配線基板からなる。回路基板５１は両面実装基板である（図６Ａ，図６Ｂ参照）。回路基板５１の表裏両面には、図１に示した電源装置２の回路（整流回路２０、昇圧チョッパ回路２１、第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３、第１制御回路２５、第２制御回路２６など）を構成する構成部品が実装されている。

ここで、回路基板５１の表裏両面で、昇圧チョッパ回路２１の実装領域と、第１降圧チョッパ回路２２の実装領域と、第２降圧チョッパ回路２３の実装領域とが、回路基板５１の長手方向に並ぶように部品配置が設計されている。すなわち、電球色の第２ＬＥＤ光源３２を点灯させる第２降圧チョッパ回路２３の実装領域と、昇圧チョッパ回路２１の実装領域との間に、昼光色の第１ＬＥＤ光源３１を点灯させる第１降圧チョッパ回路２２の実装領域が配置されている。

近年の技術開発によって発光ダイオードの発光効率は年々向上しているが、一般的に、発光色の色温度が低い電球色タイプの発光ダイオードは、発光色の色温度が高い昼光色タイプの発光ダイオードに比べて発光効率が低い値となっている。したがって、第１ＬＥＤ光源３１を構成する昼光色タイプの発光ダイオードＬＤ１に比べて、第２ＬＥＤ光源３２を構成する電球色タイプの発光ダイオードＬＤ２の方が発光効率が低くなる。よって、同程度の光出力を得るためには第１ＬＥＤ光源３１よりも多くの電流を第２ＬＥＤ光源３２に流す必要があり、第１降圧チョッパ回路２２の最大電流（電流値Ｉ１３）よりも第２降圧チョッパ回路２３の最大電流（電流値Ｉ２１）の方が大きくなる。したがって、第１降圧チョッパ回路２２のチョークコイルＬ２、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２による発熱よりも、第２降圧チョッパ回路２３のチョークコイルＬ３、スイッチング素子Ｑ３、ダイオードＤ３による発熱の方が大きくなると予想される。また、昇圧チョッパ回路２１は、第１降圧チョッパ回路２２と第２降圧チョッパ回路２３の両方に電力を供給しているから、昇圧チョッパ回路２１には第１降圧チョッパ回路２２や第２降圧チョッパ回路２３よりも大きな電流が流れる可能性がある。そのため、昇圧チョッパ回路２１のチョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１による発熱は、第１降圧チョッパ回路２２や第２降圧チョッパ回路２３の発熱よりも大きくなる可能性がある。

本実施形態の電源装置２が備える回路基板５１は、長手方向における一端側（図６Ａ，図６Ｂにおける左側）に、交流電源１００からの電源線が接続される端子が配置されている。回路基板５１の長手方向における他端側（図６Ａ，図６Ｂにおける右側）には、光源ユニット３との間を電気的に接続する電線が接続される出力端子（上述の出力端子Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３）が設けられている。回路基板５１には、昇圧チョッパ回路２１の実装領域と、第１降圧チョッパ回路２２の実装領域と、第２降圧チョッパ回路２３の実装領域とが図６Ａ，図６Ｂにおける左側から右側へと順番に並ぶように、部品配置が設定されている。したがって、回路基板５１では、第１降圧チョッパ回路２２及び第２降圧チョッパ回路２３のうち最大電流が最も大きい第２降圧チョッパ回路２３の実装領域と、昇圧チョッパ回路２１の実装領域との間に、第１降圧チョッパ回路２２の実装領域が配置されている。これにより、昇圧チョッパ回路２１の実装領域と第２降圧チョッパ回路２３の実装領域とが隣り合っている場合に比べて、回路部品の温度上昇を抑制することができ、回路部品の寿命を長くできるから、電源装置２の寿命を長くすることができる。

上述のように本実施形態の電源装置２は、電圧変換回路（昇圧チョッパ回路２１）と、複数の降圧チョッパ回路（第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３）と、回路基板５１とを備える。電圧変換回路は、入力電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する。複数の降圧チョッパ回路の各々は、電圧変換回路から出力される直流電圧を所望の電圧に降圧して、対応するＬＥＤ光源（第１ＬＥＤ光源３１、第２ＬＥＤ光源３２）に印加する。回路基板５１には、電圧変換回路及び複数の降圧チョッパ回路の構成部品が実装される。回路基板５１は、電圧変換回路の実装領域と、複数の降圧チョッパ回路のうち最大電流が最も大きい降圧チョッパ回路の実装領域との間に、残りの降圧チョッパ回路の実装領域が配置されるように部品配置が設定される。

これにより、最大電流が最も大きい降圧チョッパ回路の実装領域と、電圧変換回路の実装領域との間に、別の降圧チョッパ回路の実装領域が配置されるから、発熱量の大きな構成部品を離して配置できる。したがって、回路部品の温度上昇を抑制できるから、回路部品の寿命を長くでき、電源装置２の寿命を長くすることができる。

本実施形態の照明装置１は、上述の電源装置２と、複数の降圧チョッパ回路（第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３）の各々に接続される複数のＬＥＤ光源（第１ＬＥＤ光源３１，第２ＬＥＤ光源３２）と、器具本体１１とを備える。器具本体１１は複数のＬＥＤ光源を保持する。

この照明装置１は、上述の電源装置２を備えているので、電源装置２を構成する回路部品の温度上昇が抑制され、回路部品の寿命を長くできるから、長寿命の照明装置１を実現することができる。

本実施形態の照明装置１において、複数のＬＥＤ光源（第１ＬＥＤ光源３１、第２ＬＥＤ光源３２）は、発光色の色温度が互いに異なるように構成されてもよい。

一般的に、発光ダイオードは発光色の色温度が低いほど発光効率が低下する傾向があり、発光色の色温度が互いに異なる複数のＬＥＤ光源を同程度の明るさで点灯させる場合、色温度が低いＬＥＤ光源には色温度が高いＬＥＤ光源よりも大きな電流を流す必要がある。したがって、色温度が低いＬＥＤ光源に電圧を印加する降圧チョッパ回路には、色温度が高いＬＥＤ光源に電圧を印加する降圧チョッパ回路よりも、大きな電流が流れることになり、発熱量も大きくなる。このような照明装置１において、最大電流が最も大きい降圧チョッパ回路の実装領域と電圧変換回路の実装領域との間に残りの降圧チョッパ回路の実装領域が配置されるように部品配置が設定されているので、回路部品の温度上昇を抑制できる。よって、回路部品の寿命が長くなり、長寿命の照明装置１を実現できる。

なお、本実施形態において、第１ＬＥＤ光源３１と第２ＬＥＤ光源３２とで発光色の色温度を同じ色温度とし、第１ＬＥＤ光源３１を構成する発光ダイオードＬＤ１の数と、第２ＬＥＤ光源３２を構成する発光ダイオードＬＤ２の数とを異なる数としてもよい。第１ＬＥＤ光源３１を構成する発光ダイオードＬＤ１の個数よりも、第２ＬＥＤ光源３２を構成する発光ダイオードＬＤ２の個数の方が多ければ、第１ＬＥＤ光源３１に印加される電圧よりも、第２ＬＥＤ光源３２に印加される電圧の方が大きくなる。したがって、第１ＬＥＤ光源３１に電圧を印加する第１降圧チョッパ回路２２よりも、第２ＬＥＤ光源３２に電圧を印加する第２降圧チョッパ回路２３の方が最大電流が大きくなり、第１降圧チョッパ回路２２よりも第２降圧チョッパ回路２３の方が発熱量が大きくなる。ここで、回路基板５１において、最大電流が最も大きい第２降圧チョッパ回路２３の実装領域と昇圧チョッパ回路２１の実装領域との間に第１降圧チョッパ回路２２の実装領域が配置されるように部品配置が設定されている。よって、最大電流が最も大きい第２降圧チョッパ回路２３の実装領域と、昇圧チョッパ回路２１の実装領域との間に、第１降圧チョッパ回路２２の実装領域が配置されるから、発熱量の大きな回路部品を離して配置できる。したがって、回路部品の温度上昇を抑制できるから、回路部品の寿命が長くなり、電源装置２の寿命を長くすることができる。

また、図１の回路例では電源装置２は２つの降圧チョッパ回路（第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３）を備えていたが、降圧チョッパ回路の数は２つに限定されず、ＬＥＤ光源の数に合わせて３つ以上でもよい。

図７は、電源装置２が３つの降圧チョッパ回路（第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３、第３降圧チョッパ回路２４）を備えている場合の照明装置１の回路図である。なお、図１の回路と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

光源ユニット３は、端子Ｐ２１，Ｐ２２間に接続された第１ＬＥＤ光源３１と、端子Ｐ２１，Ｐ２３間に接続された第２ＬＥＤ光源３２と、端子Ｐ２１，Ｐ２４間に接続された第３ＬＥＤ光源３３とを備える。本実施形態では第１ＬＥＤ光源３１と第２ＬＥＤ光源３２と第３ＬＥＤ光源３３とで発光色の色温度が異なっている。第１ＬＥＤ光源３１は、発光色が昼光色（色温度が約６０００Ｋ）の発光ダイオードＬＤ１を複数（例えば７２個）備えている。複数の発光ダイオードＬＤ１は、端子Ｐ２１と端子Ｐ２２との間に、端子Ｐ２１から端子Ｐ２２に電流を流す向きに直列に接続されている。第２ＬＥＤ光源３２は、発光色が電球色（色温度が約３０００Ｋ）の発光ダイオードＬＤ２を複数（例えば７２個）備えている。複数の発光ダイオードＬＤ２は、端子Ｐ２１と端子Ｐ２３との間に、端子Ｐ２１から端子Ｐ２３に電流を流す向きに直列に接続されている。第３ＬＥＤ光源３３は、発光色が白色（色温度が約４０００Ｋ）の発光ダイオードＬＤ３を複数（例えば７２個）備えている。複数の発光ダイオードＬＤ３は、端子Ｐ２１と端子Ｐ２４との間に、端子Ｐ２１から端子Ｐ２４に電流を流す向きに直列に接続されている。

電源装置２は、整流回路２０と、昇圧チョッパ回路２１と、第１降圧チョッパ回路２２と、第２降圧チョッパ回路２３と、第３降圧チョッパ回路２４と、第１制御回路２５と、第２制御回路２６とを備える。なお、第３降圧チョッパ回路２４以外は、図１に示す回路と同じであるから、第３降圧チョッパ回路２４以外の説明は省略する。

第３降圧チョッパ回路２４は、ダイオードＤ４と、平滑コンデンサＣ４と、チョークコイルＬ４と、スイッチング素子Ｑ４と、抵抗Ｒ４１〜Ｒ４３とを備える。昇圧チョッパ回路２１の出力端子間（平滑コンデンサＣ１の両端間）には、平滑コンデンサＣ４とチョークコイルＬ４とスイッチング素子Ｑ４との直列回路が接続される。昇圧チョッパ回路２１の高電位側の出力端にはダイオードＤ４のカソードが接続され、ダイオードＤ４のアノードはチョークコイルＬ４とスイッチング素子Ｑ４との接続点に接続される。平滑コンデンサＣ４の両端は出力端子Ｐ１１，Ｐ１４に接続されている。出力端子Ｐ１１は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２１に電気的に接続され、出力端子Ｐ１４は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２４に電気的に接続されており、平滑コンデンサＣ４の両端間に第３ＬＥＤ光源３３が電気的に接続されている。平滑コンデンサＣ４の両端間には放電用の抵抗Ｒ４１が接続される。また、チョークコイルＬ４とスイッチング素子Ｑ４との直列回路と並列に抵抗Ｒ４２，Ｒ４３の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ４３の両端電圧Ｖ４３は第２制御回路２６に入力されている。スイッチング素子Ｑ４の駆動電極には第２制御回路２６から駆動信号ＶＱ４が入力されており、スイッチング素子Ｑ４のオン／オフは第２制御回路２６によって制御される。スイッチング素子Ｑ４が高周波（約５０ｋＨｚ）でオン／オフを繰り返すことによって、第３降圧チョッパ回路２４が降圧動作を行う。すなわち、第２制御回路２６が第３降圧チョッパ回路２４の出力電圧Ｖ３を制御することによって、第３ＬＥＤ光源３３の光出力が制御される。

上述したように、色温度が低い発光ダイオードは、色温度が高い発光ダイオードに比べて発光効率が低くなる傾向がある。したがって、発光色が昼白色の第１ＬＥＤ光源３１を構成する発光ダイオードＬＤ１の発光効率が最も高く、発光色が電球色の第２ＬＥＤ光源３２を構成する発光ダイオードＬＤ２の発光効率が最も低くなる。発光色が白色の第３ＬＥＤ光源３３を構成する発光ダイオードＬＤ３の発光効率は、第１ＬＥＤ光源３１を構成する発光ダイオードＬＤ１の発光効率よりも低く、第２ＬＥＤ光源３２を構成する発光ダイオードＬＤ２の発光効率よりも高くなる。

よって、第１ＬＥＤ光源３１と第２ＬＥＤ光源３２と第３ＬＥＤ光源３３とで同程度の光出力を得るためには、第１ＬＥＤ光源３１よりも多くの電流を第３ＬＥＤ光源３３に流し、第３ＬＥＤ光源３３よりも多くの電流を第２ＬＥＤ光源３２に流す必要がある。そのため、第１降圧チョッパ回路２２の最大電流よりも第３降圧チョッパ回路２４の最大電流の方が大きくなり、第３降圧チョッパ回路２４の最大電流よりも第２降圧チョッパ回路２３の最大電流の方が大きくなる。したがって、第１降圧チョッパ回路２２のチョークコイルＬ２、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２による発熱よりも、第３降圧チョッパ回路２４のチョークコイルＬ４、スイッチング素子Ｑ４、ダイオードＤ４による発熱の方が大きくなると予想される。また、第３降圧チョッパ回路２４のチョークコイルＬ４、スイッチング素子Ｑ４、ダイオードＤ４による発熱よりも、第２降圧チョッパ回路２３のチョークコイルＬ３、スイッチング素子Ｑ３、ダイオードＤ３による発熱の方が大きくなると予想される。また、昇圧チョッパ回路２１は、第１〜第３降圧チョッパ回路２２〜２４に電力を供給しているから、昇圧チョッパ回路２１には第１降圧チョッパ回路２２や第２降圧チョッパ回路２３や第３降圧チョッパ回路２４よりも大きな電流が流れる可能性がある。そのため、昇圧チョッパ回路２１のチョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１による発熱は、第１降圧チョッパ回路２２や第２降圧チョッパ回路２３や第３降圧チョッパ回路２４の発熱よりも大きくなる可能性がある。

図８は、回路基板５１における昇圧チョッパ回路２１と第１降圧チョッパ回路２２と第２降圧チョッパ回路２３と第３降圧チョッパ回路２４との実装領域を模式的に示した図である。図８では回路部品の図示は省略し、各回路の実装領域のみを点線で図示している。

回路基板５１では、昇圧チョッパ回路２１の実装領域と、第１降圧チョッパ回路２２の実装領域と、第３降圧チョッパ回路２４の実装領域と、第２降圧チョッパ回路２３の実装領域とが図８における左側から右側へと順番に並ぶように、部品配置が設計されている。したがって、回路基板５１では、第１〜第３降圧チョッパ回路２２〜２４のうち最大電流が最も大きい第２降圧チョッパ回路２３の実装領域と、昇圧チョッパ回路２１の実装領域との間に、第１、第３降圧チョッパ回路２２，２４の実装領域が配置されている。また、第１〜第３降圧チョッパ回路２２〜２４のうち最大電流が最も小さい第１降圧チョッパ回路２２の実装領域が、昇圧チョッパ回路２１の実装領域に最も近い位置に実装されるように部品配置が設計されている。

これにより、第１〜第３降圧チョッパ回路２２〜２４のうち最大電流が最大となる第２降圧チョッパ回路２３の実装領域と、昇圧チョッパ回路２１の実装領域とが隣り合っている場合に比べて、発熱の大きい部品を離して配置でき、回路部品の温度上昇を抑制できるから、長寿命の電源装置２及び照明装置１を実現できる。

なお、降圧チョッパ回路を４つ以上備える場合、回路基板５１において、最大電流が最も大きい降圧チョッパ回路の実装領域と、昇圧チョッパ回路２１の実装領域との間に、残りの降圧チョッパ回路の実装領域が配置されるように部品配置が設計されていればよい。また、最大電流が最も小さい降圧チョッパ回路の実装領域が、昇圧チョッパ回路２１の実装領域に最も近い位置に実装されるように部品配置が設計されていればよい。なお、残りの降圧チョッパ回路の実装領域は適宜変更が可能であり、最大電流が小さい降圧チョッパ回路ほど、昇圧チョッパ回路２１の実装領域に近い位置に配置されてもよい。

このように、本実施形態の電源装置２において、３つ以上の降圧チョッパ回路（例えば第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３、第３降圧チョッパ回路２４）を備えてもよい。そして、回路基板５１は、複数の降圧チョッパ回路のうち最大電流が最も小さい降圧チョッパ回路（第１降圧チョッパ回路２２）の実装領域が、電圧変換回路（昇圧チョッパ回路２１）の実装領域のとなりに配置されるように、部品配置が設定されてもよい。最大電流が最も小さい降圧チョッパ回路の実装領域が、電圧変換回路の実装領域の隣に配置されるから、最大電流がより大きな降圧チョッパ回路の実装領域が電圧変換回路の実装領域のとなりに配置される場合に比べて、回路部品の温度上昇を抑制することができ、回路部品の寿命を延ばして、長寿命の電源装置２及び照明装置１を実現できる。

１ 照明装置
２ 電源装置
３ 光源ユニット
１１ 器具本体
２１ 昇圧チョッパ回路（電圧変換回路）
２２ 第１降圧チョッパ回路（降圧チョッパ回路）
２３ 第２降圧チョッパ回路（降圧チョッパ回路）
２４ 第３降圧チョッパ回路（降圧チョッパ回路）
３１ 第１ＬＥＤ光源（ＬＥＤ光源）
３２ 第２ＬＥＤ光源（ＬＥＤ光源）
３３ 第３ＬＥＤ光源（ＬＥＤ光源）
５１ 回路基板

Claims (4)

1. 入力電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路から出力される直流電圧を所望の電圧に降圧して、対応するＬＥＤ光源に印加する複数の降圧チョッパ回路と、
   前記電圧変換回路及び前記複数の降圧チョッパ回路の構成部品が実装された回路基板とを備え、
   前記回路基板は、前記複数の降圧チョッパ回路のうち最大電流が最も大きくなる降圧チョッパ回路の実装領域と、前記電圧変換回路の実装領域との間に、残りの降圧チョッパ回路の実装領域が配置されるように部品配置が設定されたことを特徴とする電源装置。
2. 前記降圧チョッパ回路を３つ以上備え、
   前記回路基板は、前記複数の降圧チョッパ回路のうち最大電流が最も小さい降圧チョッパ回路の実装領域が、前記電圧変換回路の実装領域のとなりに配置されるように、部品配置が設定されたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置と、
   前記複数の降圧チョッパ回路の各々に接続される複数のＬＥＤ光源と、
   前記複数のＬＥＤ光源を保持する器具本体とを備えたことを特徴とする照明装置。
4. 前記複数のＬＥＤ光源は、発光色の色温度が互いに異なるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。

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