JP6748958B2

JP6748958B2 - 点灯装置及び照明器具

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Publication number: JP6748958B2
Application number: JP2016098312A
Authority: JP
Inventors: 三木　伸和; 伸和三木
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2036-05-16
Also published as: CN107426857A; CN107426857B; JP2017208179A

Description

本発明は、点灯装置及び照明器具に関し、より詳細には、電池を電源として光源を点灯する点灯装置、及び当該点灯装置を備えた照明器具に関する。

従来、蓄電池（２次電池）を電源として光源を点灯する点灯装置、並びに当該点灯装置を備えた照明器具が提供されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の照明器具は、光源部と、蓄電池からなる電池と、電池を充電し、かつ、電池から供給される電力で光源部を点灯させる電源回路部と、光源部、電池及び電源回路部を収納する筐体とを備えている。

特開２０１２−１６０３２６号公報

ところで、蓄電池としてニッケル・水素蓄電池やリチウム二次電池などの高機能な蓄電池を用いる場合、過充電及び過放電から蓄電池を保護する必要がある。しかしながら、特許文献１記載の従来例の構成では、蓄電池を保護する保護回路等を追加することで電源回路部の回路構成が複雑化及び大型化する可能性がある。

本発明の目的は、高機能な蓄電池を用いつつ回路構成の複雑化及び大型化の抑制を図ることができる点灯装置及び照明器具を提供することである。

本発明の一態様に係る点灯装置は、蓄電池と、前記蓄電池を充電する充電部と、前記蓄電池から光源に放電される電流を制御する放電部とを備える。また、前記点灯装置は、前記充電部を制御して前記蓄電池を過充電から保護する第１保護部と、前記放電部を制御して前記蓄電池を過放電から保護する第２保護部と、制御部とを備える。前記充電部、前記放電部、前記第１保護部及び前記第２保護部は一つの集積回路で構成されている。前記制御部は、前記集積回路に動作用の電源を供給する制御電源回路を有している。前記制御部は、前記充電部、前記放電部、前記第１保護部及び前記第２保護部を含む複数の回路部のうちの少なくとも２つ以上の前記回路部を動作させる。

本発明の一態様に係る照明器具は、前記点灯装置と、前記点灯装置によって点灯させられる光源と、前記点灯装置及び前記光源を保持する器具本体とを備えている。前記器具本体は、前記点灯装置を収容するベース部及び前記ベース部から上方に延びる胴部を有して机の天板上面に置かれる台座部と、前記台座部に対して回転可能に支持され、かつ、前記光源を収容する腕部とを有している。

本発明の点灯装置及び照明器具は、高機能な蓄電池を用いつつ回路構成の複雑化及び大型化の抑制を図ることができるという効果がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る点灯装置の回路構成図である。図２は、本発明の一実施形態に係る照明器具の斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る点灯装置１及び照明器具２を説明する。ただし、以下の実施形態で説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態に係る点灯装置１（以下、点灯装置１と略す）は、図１に示すように、蓄電池１０、入力電源部１１、充放電部１２、出力電源部１３、制御部１４を備えている。また、点灯装置１は、一対の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２、並びに一対の出力端子Ｔ２１、Ｔ２２を備えることが好ましい。

一対の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に交流電源４が電気的に接続される。また、一対の出力端子Ｔ２１、Ｔ２２に光源３が電気的に接続される。光源３は、パッケージ型の発光ダイオードでもよいし、ＣＯＢ（Chip On Base）型の発光ダイオードでも構わない。また、光源３は、基板に複数個の発光ダイオードが実装されたＬＥＤモジュールでも構わない。ただし、光源３は、発光ダイオード及びＬＥＤモジュールに限定されず、例えば、有機エレクトロルミネセンスなどの固体光源でもよい。

蓄電池１０は、ニッケル・カドミウム蓄電池などと比較して高機能な蓄電池であるリチウム二次電池である。ただし、蓄電池１０は、リチウム二次電池に限定されず、例えば、ニッケル・水素蓄電池でもよい。

入力電源部１１は、ダイオードブリッジからなる整流回路１１０と、降圧チョッパ回路１１１とを有している。整流回路１１０は、一対の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２を介して交流電源４から供給される交流電圧Ｖ１を全波整流する。降圧チョッパ回路１１１は、整流回路１１０から出力される脈流電圧Ｖ２を、脈流電圧Ｖ２の実効値（例えば、１００［Ｖ］）よりも低い直流電圧Ｖ３（例えば、Ｖ３＝１２［Ｖ］）に降圧する。

出力電源部１３は、昇圧チョッパ回路であって、スイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１、ダイオードＤ２、コンデンサＣ１、検出抵抗Ｒ１並びに駆動回路１３０を有している。インダクタＬ１の第１端は、逆流阻止用のダイオードＤ１を介して入力電源部１１の高電位側の出力端と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、例えば、Ｎチャネルのエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。ただし、スイッチング素子Ｑ１は、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、バイポーラトランジスタなどのＭＯＳＦＥＴ以外の半導体スイッチング素子でもよい。スイッチング素子Ｑ１のドレインがインダクタＬ１の第２端と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソースが入力電源部１１の低電位側の出力端と電気的に接続されている。ダイオードＤ２のアノードがインダクタＬ１の第２端とスイッチング素子Ｑ１のドレインに電気的に接続されている。ダイオードＤ２のカソードがコンデンサＣ１の第１端及び出力端子Ｔ２１と電気的に接続されている。コンデンサＣ１の第２端が検出抵抗Ｒ１の第１端及び出力端子Ｔ２２と電気的に接続されている。検出抵抗Ｒ１の第２端が入力電源部１１の低電位側の出力端及びスイッチング素子Ｑ１のソースと電気的に接続されている。駆動回路１３０は、スイッチング素子Ｑ１のゲートに一定周期の方形波電圧からなる駆動信号を印加してスイッチング素子Ｑ１を駆動（スイッチング）する。出力電源部１３は、入力電源部１１から出力される直流電圧Ｖ３又は蓄電池１０から供給される直流電圧を、より高い電圧（例えば、２０〜４０［Ｖ］）に昇圧し、昇圧後の直流電圧（出力電圧Ｖ４）を一対の出力端子Ｔ２１、Ｔ２２を介して光源３に印加する。光源３は、一対の出力端子Ｔ２１、Ｔ２２を介して出力電源部１３から供給される直流電流（出力電流Ｉ１）によって発光（点灯）する。ここで、出力電源部１３は、出力電流Ｉ１の電流値を検出抵抗Ｒ１によって検出している。駆動回路１３０は、検出抵抗Ｒ１で検出する出力電流Ｉ１の電流値を目標値に一致させるため、駆動信号のデューティ比を増減する。ただし、光源３の定格電圧が直流電圧Ｖ３以下である場合、出力電源部１３は、昇圧チョッパ回路ではなく、降圧チョッパ回路として構成されることが好ましい。

充放電部１２は、入力電源部１１から直流電圧Ｖ３が出力されている場合に蓄電池１０を充電する充電動作と、入力電源部１１から直流電圧Ｖ３が出力されていない場合に蓄電池１０を放電させる放電動作とを選択的に実行する。充電動作を実行している場合の充放電部１２は、ダイオードＤ１を通じて蓄電池１０に流れる充電電流Ｉ２を定電流化し、蓄電池１０の電圧（充電電圧）が上限値に達したら充電電流Ｉ２を停止して蓄電池１０を過充電から保護する。放電動作を実行している場合の充放電部１２は、蓄電池１０から放出される放電電流Ｉ３を出力電源部１３に供給し、蓄電池１０の充電電圧が下限値に達したら放電を停止して蓄電池１０を過放電から保護する。さらに、充放電部１２は、充電動作及び放電動作のそれぞれの実行中において、蓄電池１０の温度がしきい値を超えた場合に充電動作及び放電動作を中止して蓄電池１０を保護する。つまり、本実施形態に係る点灯装置１においては、充放電部１２が充電部、放電部、第１保護部及び第２保護部に相当する。このような充放電部１２は、リチウム二次電池の充放電を制御するように構成された集積回路（例えば、リニア・テクノロジー社の型番：ＬＴＣ４０８５など）で実現されることが好ましい。ただし、充電部、放電部、第１保護部及び第２保護部は、必ずしも１つの回路部（充放電部１２）で構成されなくてもよく、充電部、放電部、第１保護部及び第２保護部のそれぞれが独立した回路部で構成されてもよい。

制御部１４は、マイクロコントローラ（以下、マイコンと略す）１４０と、制御電源回路１４１と、操作入力部１４２とを有している。操作入力部１４２は、押釦スイッチやタッチセンサなどの入力装置を有している。操作入力部１４２は、入力装置が操作されることで受け付けた操作入力を電気信号（操作信号）に変換してマイコン１４０に出力する。マイコン１４０は、操作入力部１４２から受け取る操作信号に応じて出力電源部１３（の駆動回路１３０）を制御する。例えば、操作入力部１４２から消灯を指示する操作信号を受け取った場合、マイコン１４０は、出力電源部１３（の駆動回路１３０）を停止して光源３を消灯する。ただし、出力電源部１３が蓄電池１０から給電されて光源３を点灯している場合、マイコン１４０は、出力電源部１３（の駆動回路１３０）に加えて、充放電部１２（の放電動作）も停止する。また、操作入力部１４２から点灯を指示する操作信号を受け取った場合、マイコン１４０は、出力電源部１３（の駆動回路１３０）を動作させて光源３を点灯する。一対の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２が交流電源４と電気的に接続されていない場合、マイコン１４０は、出力電源部１３（の駆動回路１３０）を動作させるだけでなく、充放電部１２に放電動作を実行させる。さらに、操作入力部１４２から調光レベルを指示する操作信号を受け取った場合、マイコン１４０は、操作信号で指示された調光レベルに対応した、出力電流Ｉ１の目標値を出力電源部１３の駆動回路１３０に与える。駆動回路１３０は、駆動信号のデューティ比を調整し、出力電流Ｉ１の電流値を、マイコン１４０から与えられる目標値に一致させることで光源３を調光点灯する。

制御電源回路１４１は、３端子レギュレータなどで構成されている。制御電源回路１４１は、脈流電圧Ｖ２から一定の制御電源電圧Ｖccを生成する。また、制御電源回路１４１は、整流回路１１０から脈流電圧Ｖ２が出力されていない場合、蓄電池１０からダイオードＤ３を介して供給される直流電圧から制御電源電圧Ｖccを生成する。制御電源回路１４１は、生成した制御電源電圧Ｖccを、マイコン１４０、入力電源部１１の降圧チョッパ回路１１１、充放電部１２、出力電源部１３の駆動回路１３０に供給している。つまり、マイコン１４０、入力電源部１１の降圧チョッパ回路１１１、充放電部１２、出力電源部１３の駆動回路１３０はそれぞれ、制御電源回路１４１から供給される制御電源電圧Ｖccによって動作する。

上述のように点灯装置１の制御部１４は、マイコン１４０、入力電源部１１の降圧チョッパ回路１１１、充放電部１２、出力電源部１３の駆動回路１３０に動作電源を供給する制御電源回路１４１を有している。点灯装置１は、マイコン１４０、降圧チョッパ回路１１１、充放電部１２、駆動回路１３０のそれぞれに個別に動作電源を供給するための複数の電源回路を有する場合と比較して、回路構成の複雑化及び大型化の抑制を図ることができる。ただし、点灯装置１は、充電部、放電部、第１保護部及び第２保護部のそれぞれが独立した回路部で構成される場合、これらを含む複数の回路部のうちの少なくとも２つ以上の回路部に制御電源回路１４１から動作電源を供給すればよい。

本実施形態に係る照明器具２（以下、照明器具２と略す）は、図２に示すように、点灯装置１と、光源３と、点灯装置１及び光源３を保持する器具本体２０とを備えた卓上スタンド（机などの家具の上に置く移動灯器具）として構成されている。ただし、照明器具２は、卓上スタンドに限定されず、卓上スタンド以外の可搬形照明器具（移動灯器具）であってもよい。以下の説明においては、図２において、照明器具２の上下、左右及び前後の各方向を規定する。

器具本体２０は、机の天板上面などの平坦な面に置かれる台座部２１と、台座部２１に対して回転可能に支持される腕部２２とを有している。台座部２１は、下面が平坦であるベース部２１０と、ベース部２１０から上方に延びる胴部２１１とを有している。ベース部２１０は、おおよそ角錐台形状に形成されている。胴部２１１は、おおよそ扁平な角筒状に形成されている。ただし、ベース部２１０と胴部２１１との間に明確な境界はなく、ベース部２１０と胴部２１１が、全体として一つの構造体であってもよい。

器具本体２０は、胴部２１１の上端に回転軸２３を有している。腕部２２は、長手方向の第１端（後端）側で回転軸２３を中心として上下方向に回転可能に支持されている。器具本体２０は、ベース部２１０の内部空間に点灯装置１を収容している。器具本体２０は、腕部２２の長手方向の第２端（前端）に光源３を収容している。光源３から放射される光は、腕部２２の前端における下面に設けられた窓を通して、台座部２１が置かれた面（例えば、机の天板上面）に照射される。ベース部２１０の前面に、操作入力部１４２の入力装置（例えば、タッチセンサ１４２０）が配置されている。また、ベース部２１０の後面から電源ケーブル２４が引き出されている。電源ケーブル２４の先端に差込プラグ２５が設けられている。つまり、差込プラグ２５が壁コンセントに差し込まれることにより、点灯装置１の一対の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２と交流電源４とが電気的に接続される。照明器具２は、差込プラグ２５が壁コンセントに差し込み接続された状態では交流電源４から給電される電力で動作し、差込プラグ２５が壁コンセントに差し込み接続されていない状態では蓄電池１０に充電した電力で動作する。つまり、照明器具２は、壁コンセントのない場所や壁コンセントまでの距離が電源ケーブル２４の長さよりも長い（遠い）場所などでも使用することができる。

点灯装置１は上述のように、蓄電池１０と、蓄電池１０を充電する充電部（充放電部１２）と、蓄電池１０から光源３に放電される電流を制御する放電部（充放電部１２）とを備える。また、点灯装置１は、充電部（充放電部１２）を制御して蓄電池１０を過充電から保護する第１保護部（充放電部１２）と、放電部（充放電部１２）を制御して蓄電池１０を過放電から保護する第２保護部（充放電部１２）と、制御部１４とを備える。制御部１４は、充電部、放電部、第１保護部及び第２保護部を含む複数の回路部のうちの少なくとも２つ以上の回路部を動作させる（動作電源を供給する）。

また、照明器具２は上述のように、点灯装置１と、点灯装置１によって点灯させられる光源３と、点灯装置１及び光源３を保持する器具本体２０とを備えている。

点灯装置１は上述のように構成されるので、ニッケル・水素蓄電池やリチウム二次電池などの高機能な蓄電池を用いつつ回路構成の複雑化及び大型化の抑制を図ることができる。また、照明器具２は、上述のような点灯装置１を備えることにより、ニッケル・水素蓄電池やリチウム二次電池などの高機能な蓄電池を用いつつ回路構成の複雑化及び大型化の抑制を図ることができる。

また、点灯装置１において、制御部１４は、複数の回路部のうちの少なくとも２つ以上の回路部（充放電部１２）に動作用の電源（制御電源電圧Ｖcc）を供給することが好ましい。

点灯装置１が上述のように構成されれば、回路構成の複雑化及び大型化の更なる抑制を図ることができる。

さらに、点灯装置１において、制御部１４は、第１保護部及び第２保護部（充放電部１２）を動作させる（制御電源電圧Ｖccを供給する）ことが好ましい。

１点灯装置
２照明器具
３光源
１０蓄電池
１２充放電部（充電部、放電部、第１保護部、第２保護部）
１４制御部
２０器具本体

Claims

蓄電池と、前記蓄電池を充電する充電部と、前記蓄電池から光源に放電される電流を制御する放電部と、前記充電部を制御して前記蓄電池を過充電から保護する第１保護部と、前記放電部を制御して前記蓄電池を過放電から保護する第２保護部と、制御部とを備え、
前記充電部、前記放電部、前記第１保護部及び前記第２保護部は一つの集積回路で構成されており、
前記制御部は、前記集積回路に動作用の電源を供給する制御電源回路を有し、
前記制御部は、前記充電部、前記放電部、前記第１保護部及び前記第２保護部を含む複数の回路部のうちの少なくとも２つ以上の前記回路部を動作させることを特徴とする点灯装置。
前記制御部は、前記第１保護部及び前記第２保護部を動作させることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
請求項１又は２の点灯装置と、前記点灯装置によって点灯させられる光源と、前記点灯装置及び前記光源を保持する器具本体とを備え、前記器具本体は、前記点灯装置を収容するベース部及び前記ベース部から上方に延びる胴部を有して机の天板上面に置かれる台座部と、前記台座部に対して回転可能に支持され、かつ、前記光源を収容する腕部とを有していることを特徴とする照明器具。