JP6751527B2 - 照明システムおよび電源装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、照明システムおよび電源装置に関する。

照明システムでは、省エネルギーや居住快適性向上、演出性向上等のために、照明器具の調光制御や消灯制御等を行う。位相制御を用いて交流電圧の実効値を制御する２線式調光方式は、施工の容易性等により、白熱電球やハロゲン電球等を用いた照明システムにおいて広く利用されている。位相制御は、電圧の実効値によって調光制御することができる白熱電球の調光制御には向いているが、半導体発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）や有機ＥＬダイオード（Organic Light Emitting Diode、ＯＬＥＤ）等のような電流制御形の発光デバイスを調光制御するのには向いていない。

位相制御による２線式調光方式の利便性を維持しつつ、ＬＥＤ等の調光制御に適切な方式として、各照明器具に直流電圧を給電し、直流電圧の値に調光度の情報をもたせた２線式の調光制御方式が提案されている。

このような直流電圧を給電する調光制御方式によってＬＥＤ等を調光する照明システムに、誤って白熱電球やハロゲン電球を接続した場合には、白熱電球やハロゲン電球のフィラメントに大電流が流れ、容易にフィラメントが断線する。断線したフィラメント間に直流アーク放電が発生した場合には、電球の内部が非常に高温になり、内部の封入ガスが膨張し、電球が破裂するおそれがある。

照明器具の接続や交換作業は、施設の施工時や通常の交換時等に必要となるが、そのような場合に照明器具の誤接続をしても、作業者や照明システムを事故や破損から安全に保護することが求められる。

特許５０５８７７８号公報

実施形態は、照明器具の誤接続をした場合においても安全に動作する照明システムおよび電源装置を提供する。

実施形態に係る照明システムは、調光度に応じた直流電圧を出力する出力端子を有する電源装置と、発光素子と、前記出力端子に接続して前記直流電圧を入力する入力端子を有し前記直流電圧に応じた明るさで前記発光素子を点灯する点灯装置と、を含む照明器具と、を備える。前記電源装置は、前記出力端子に前記発光素子とは異なる光源を接続したときに、前記直流電圧の出力を停止し、前記出力端子から出力する出力電流を検出し、前記出力電流が前記照明器具の最大消費電流にもとづいて設定されたしきい値以上の場合に、前記直流電圧の出力を停止する。前記照明器具は、前記直流電圧が入力されたときには第１期間が経過するまで最小の調光度に設定され、前記第１期間の経過後に、前記直流電圧に応じた明るさで点灯する。前記電源装置は、前記第１期間の間で検出した前記出力電流が前記照明器具の最小の調光度のときの消費電流よりも大きいときに前記直流電圧を停止する。

本実施形態では、電源装置が、その出力端子に照明器具とは異なる光源を接続したときに、異なる光源であることを検出して直流電圧の出力を停止するので、異なる光源が白熱電球の場合にも電圧の供給が停止される。そのため誤接続された白熱電球は破裂することがなく、照明システムは安全に動作することができる。

第１の実施形態に係る照明システムを例示するブロック図である。 第１の実施形態の照明システムのＡＣ−ＤＣコンバータを例示するブロック図である。 第１の実施形態の照明システムの照明器具を例示するブロック図である。 第２の実施形態に係る照明システムを例示するブロック図である。 照明器具の動作を説明するフローチャートの例である。 ＡＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するフローチャートの例である。 第３の実施形態に係るＡＣ−ＤＣコンバータを例示するブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
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を適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る照明システムを例示するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の照明システム１００は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０と、照明器具２０と、を備える。照明システム１００は、交流入力端子１１ａ，１１ｂを介して、交流電源１に接続される。交流電源１は、たとえば商用電源である。交流電源１は、実効値が１００Ｖまたは２００Ｖの交流電圧を、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚで照明システム１００に供給する。

照明システム１００は、調光信号端子１１ｅを介して調光装置２に接続される。照明システム１００は、調光信号端子１１ｅを介して、調光装置２から出力される調光信号Ｓｄを受信する。

調光装置２は、配線によって直接ＡＣ−ＤＣコンバータ１０に接続されてもよいが、この例のように、通信ネットワーク３経由でＡＣ−ＤＣコンバータ１０に接続されてもよい。通信ネットワーク３は、有線であるか無線であるかを問わず、これらが複合された通信ネットワークであってもよい。通信ネットワーク３では、双方向の通信を行うことができる。

調光信号Ｓｄは、照明システム１００によって点灯される発光モジュール５０の光量を示す調光度Ｄを設定する信号である。たとえば、調光信号Ｓｄが最小の調光度Ｄｍｉｎを示す場合には、発光モジュール５０の光量は最小となる。このときには、発光モジュール５０に流れる出力電流ＩＦは最小値に設定され、発光モジュール５０は消灯状態となる。調光信号Ｓｄが最大の調光度Ｄｍａｘを示す場合には、発光モジュール５０の光量は最大となる。このときには、発光モジュール５０に流れる出力電流ＩＦは最大値に設定され、発光モジュール５０は全点灯状態となる。

調光装置２は、入力された調光度Ｄの設定値等にしたがって、調光信号Ｓｄを生成し、出力する。生成される調光信号Ｓｄは、アナログ値であってもよく、ディジタル値であってもよい。調光信号Ｓｄは、たとえば発光モジュール５０の光量に応じて増大する電圧値を有するアナログ信号であり、あるいはＤＡＬＩ（Digital Addressable Lighting Interface）等にもとづくデータを含む信号等である。

この例では、調光装置２は、照明システム１００の外部に設けられているが、調光装置２の機能は、照明システム１００に含まれていてもよい。たとえば、調光装置２の機能は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０に含まれていてもよい。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、調光装置２から供給されるＤＡＬＩ等にもとづく調光信号のデータを受信して、受信したデータを、光量に応じて増大する電圧値を有するアナログまたはディジタルの信号に変換するコンバータ等を含むようにしてもよい。

ＡＣ−ＤＣコンバータ（電源装置）１０は、交流入力端子１１ａ，１１ｂと、出力端子１１ｃ，１１ｄと、調光信号端子１１ｅと、を含む。交流入力端子１１ａ，１１ｂから入力された交流電圧は、直流電圧に変換されて出力端子１１ｃ，１１ｄから出力される。この例では、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力端子１１ｄから出力端子１１ｃに向かって正の電圧値を有する直流電圧ＶＤＣを出力する。出力端子１１ｃ，１１ｄから出力される直流電圧ＶＤＣの値は、調光信号Ｓｄに応じて設定される。たとえば、調光信号Ｓｄが最小の調光度Ｄｍｉｎを示す場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最小直流電圧Ｖａを出力する。調光信号Ｓｄが最大の調光度Ｄｍａｘを示す場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最大直流電圧Ｖｂを出力する。

また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力電流Ｉｏを検出して、出力端子１１ｃ，１１ｄに白熱電球やハロゲン電球が接続されたことを検出する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、このような誤接続を検出した場合には、調光度の指定にかかわらず、直流電圧ＶＤＣをたとえば０Ｖに低下させる。誤接続された白熱電球等の電極間には、ほとんど直流電圧が印加されない。そのため出力電流Ｉｏを検出して誤接続された白熱電球等は破裂することなく、交換作業の作業者や照明システムは安全が確保される。

照明器具２０は、点灯装置３０と、発光モジュール５０と、を含む。点灯装置３０は、入力端子３１ａ，３１ｂと、出力端子３１ｃ，３１ｄと、を含む。点灯装置３０は、入力端子３１ａ，３１ｂを介して、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力端子１１ｃ，１１ｄに接続されている。

点灯装置３０の出力端子３１ｃ，３１ｄには、発光モジュール５０が接続されている。点灯装置３０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から直流電圧ＶＤＣの供給を受けて、入力端子３１ａ，３１ｂに入力された直流電圧ＶＤＣの電圧値に応じた出力電流ＩＦを発光モジュール５０に供給する。そのため、発光モジュール５０は、調光信号Ｓｄが示す調光度Ｄに応じた光量で点灯し、あるいは消灯する。

たとえば、照明器具２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から直流電圧ＶＤＣの最小値である最小直流電圧Ｖａを供給された場合には、発光モジュール５０の光量が最小値になるように出力電流ＩＦを設定する。照明器具２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から直流電圧ＶＤＣの最大値である最大直流電圧Ｖｂを供給された場合には、発光モジュール５０の光量が最大値になるように出力電流ＩＦを設定する。

このように、本実施形態の照明システム１００では、調光信号Ｓｄを受信したＡＣ−ＤＣコンバータ１０が、調光信号Ｓｄに応じた電圧値を有する直流電圧ＶＤＣを照明器具２０に供給する。照明器具２０は、供給された直流電圧ＶＤＣの電圧値に応じた光量で発光モジュール５０を点灯させる。

この例では、照明器具２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力に１つ接続されているが、配線によって、複数台の照明器具２０が並列に接続されていてもよい。照明器具２０がＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力に並列に接続された場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０が出力する直流電圧ＶＤＣに応じて、すべての照明器具２０は同一の光量で点灯する。

以下では、本実施形態の照明システム１００の各部の構成について詳述する。
（ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の構成および動作）
図２は、本実施形態の照明システムのＡＣ−ＤＣコンバータを例示するブロック図である。
図２に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、整流回路１２と、力率改善回路１３と、平滑回路１４と、電力変換部１５と、調光制御部１７と、を含む。

整流回路１２は、交流入力端子１１ａ，１１ｂを介して交流電源１に接続される。整流回路１２は、交流電圧を整流して、脈流の交流電圧に変換する。整流回路１２は、たとえば全波整流回路であり、ダイオードブリッジにより構成されている。

力率改善回路（Power Factor Correction、以下、ＰＦＣ回路ともいう。）１３は、整流回路１２の出力に接続されている。ＰＦＣ回路１３は、整流回路１２から出力される脈流の交流電圧を入力して、直流電圧に変換して出力する。ＰＦＣ回路１３は、たとえば昇圧電源回路である。この例では、ＰＦＣ回路１３は、コイル１３１と、スイッチング素子１３２と、ダイオード１３３と、制御回路１３４と、を含む。スイッチング素子１３２は、制御端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのゲート端子）を介して制御回路１３４によって駆動される。スイッチング素子１３２は、制御回路１３４によって設定されるオン時間またはオフ時間でスイッチングする。

ＰＦＣ回路１３は、入力される脈流の電圧が低いときには、スイッチング素子１３２がオンする期間が長く、脈流の電圧が高いときにはスイッチング素子１３２がオンする期間が短くなるように動作する。そのため、平滑回路１４に入力される電流波形の歪が低減され、高調波が抑制される。

ＰＦＣ回路１３は、昇圧電源回路に限らず、昇降圧電源回路や降圧電源回路であってもよい。また、ＰＦＣ回路１３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電力容量が大きい場合、たとえば２５Ｗを超える場合に用いられる。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電力容量が、たとえば２５Ｗ以下の場合には、ＰＦＣ回路１３を用いずに、整流回路１２の出力をそのまま平滑回路１４に接続するようにしてもよい。

平滑回路１４は、たとえば平滑コンデンサである。入力される電流の変動を吸収して、安定した直流電圧を後段の電力変換部１５に供給する。平滑回路１４は、たとえば電解コンデンサを含む。電解コンデンサに並列にフィルムコンデンサやセラミックコンデンサ等の高周波ノイズを吸収することができるコンデンサを接続するようにしてもよい。

電力変換部１５は、制御回路１５２と、スイッチング素子１５３と、トランス１５４と、ダイオード１５５と、出力コンデンサ１５６と、を含む。電力変換部１５は、オペアンプ１５８と、可変電源回路１５９と、抵抗器１６０ａ，１６０ｂと、をさらに含む。

電力変換部１５は、平滑回路１４を介して供給される直流電圧を他の電圧値を有する直流電圧ＶＤＣに変換する。変換する直流電圧ＶＤＣの電圧値は、調光装置２から供給される調光信号Ｓｄによって設定される。

制御回路１５２は、スイッチング素子１５３の制御端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのゲート端子）に接続されており、制御端子を介してスイッチング素子１５３のオンオフを制御する。制御回路１５２は、フォトカプラの受光部１５１に接続されている。制御回路１５２は、フォトカプラの受光部１５１から出力される電圧または電流によって、スイッチング素子１５３のオン時間またはオフ時間を設定する。

スイッチング素子１５３は、主端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのドレイン端子）を介してトランス１５４の一次巻線に直列に接続されている。スイッチング素子１５３の他方の主端子（たとえばＭＯＳＦＥＴのソース端子）は、平滑回路１４の低電位側の端子に接続されている。スイッチング素子１５３は、制御回路１５２から出力される駆動パルスに応じてトランス１５４の一次巻線を駆動する。

トランス１５４は、一次巻線と二次巻線とを含んでおり、一次巻線は、上述のとおり、スイッチング素子１５３によって駆動される。二次巻線の一方の端子は、ダイオード１５５を介して出力コンデンサ１５６の高電位側に接続されており、他方の端子は、出力コンデンサ１５６の低電位側に接続されている。ダイオード１５５のアノードは、トランス１５４に接続され、カソードは出力コンデンサ１５６に接続されている。そのため、二次巻線から出力される交流電圧は、ダイオード１５５によって整流されて、出力コンデンサ１５６を充電して直流電圧に変換される。

トランス１５４は、この例ではフライバック巻きされている。トランス１５４は、一次巻線に電流が流れたときに、エネルギを蓄積し、一次巻線の電流が遮断されたときに、蓄積されたエネルギが二次巻線から放出される。

電力変換部１５の構成は上述に限らず、入出力の電圧の範囲や出力電力容量等によって適切の他の回路構成を用いることができる。たとえば、電力変換部１５は、フォワード形式やハーフブリッジ形式等であってもよい。

オペアンプ１５８の一方の入力には、可変電源回路１５９の出力が接続されている。オペアンプ１５８の他方の入力には、直列に接続された抵抗器１６０ａ，１６０ｂの接続ノードが接続されている。抵抗器１６０ａ，１６０ｂは、直列に接続され、直列接続体の両端は、出力端子１１ｃ，１１ｄに接続されている。

オペアンプ１５８の出力には、フォトカプラの発光部１５７が接続されている。電力変換部１５は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力端子１１ｃ，１１ｄから出力される電圧を検出して、可変電源回路１５９が出力する電圧に一致するようにオペアンプ１５８の出力電圧または出力電流を制御する。フォトカプラの発光部１５７は、受光部１５１を駆動する。

可変電源回路１５９は、調光信号Ｓｄに応じた基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。たとえば、発光モジュール５０の光量を最小に設定する調光信号Ｓｄａが入力された場合には、可変電源回路１５９は、最小基準電圧Ｖｒｅｆ１ａを出力する。発光モジュール５０の光量を最大にする調光信号Ｓｄｂが入力された場合には、可変電源回路１５９は、最大基準電圧Ｖｒｅｆ１ｂを出力する。

抵抗器１６０ａ，１６０ｂの抵抗値をそれぞれＲａ，Ｒｂとすると、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０が出力する直流電圧ＶＤＣは、以下の式（１）のように表される。

ＶＤＣ＝（１＋Ｒａ／Ｒｂ）×Ｖｒｅｆ１ （１）

したがって、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、調光信号Ｓｄに応じて基準電圧Ｖｒｅｆ１を設定することによって、調光信号Ｓｄに応じた直流電圧ＶＤＣを出力することができる。

調光制御部１７は、通信インタフェース回路１７１と、調光信号変換回路１７２と、安全回路１７３と、を含む。通信インタフェース回路１７１は、通信ネットワーク３に接続されている。通信インタフェース回路１７１は、ＤＡＬＩ等の所定の通信インタフェースを含む。通信インタフェース回路１７１は、通信ネットワーク３との接続を確立して、相互に通信を行う。

通信インタフェース回路１７１は、通信ネットワーク３を介して調光装置２から送信される調光信号Ｓｄを受信して、調光信号変換回路１７２に供給する。通信インタフェース回路１７１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の異常を通信ネットワーク３を介して、調光装置２等に通報することができる。

調光信号変換回路１７２は、調光信号Ｓｄを、調光信号に含まれる調光度に応じたＰＷＭ信号に変換する。調光信号変換回路１７２は、変換したＰＷＭ信号をＡＮＤ回路１７４を介して可変電源回路１５９に供給する。可変電源回路１５９は、ＰＷＭ信号に応じた基準電圧を出力する。

安全回路１７３は、電流検出部１８の出力に接続されている。電流検出部１８は、この例では、抵抗器１６０ｂと出力端子１１ｄとの間に直列に接続されている。電流検出部１８は、たとえば抵抗器である。電流検出部１８は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電流Ｉｏを検出して、出力電流Ｉｏに応じた信号を出力する。安全回路１７３の出力は、ＡＮＤ回路１７４に接続されている。

安全回路１７３は、出力電流Ｉｏに関するしきい値Ｉｏｆｌｔを有する。安全回路１７３は、電流検出部１８によって検出される値が、しきい値Ｉｏｆｌｔ以上の場合に、出力をローレベルに設定する。ＡＮＤ回路１７４は、ローレベルとなり、可変電源回路１５９は０Ｖを出力する。そのため、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力を停止する。しきい値Ｉｏｆｌｔは、照明器具２０の最大消費電流にもとづいてあらかじめ設定される。しきい値Ｉｏｆｌｔは、たとえば照明器具２０の最大消費電流の１１０％の値等に設定される。なお、照明器具２０の最大消費電流は、照明器具２０が最大の調光度（もっとも明るい設定）に設定されている場合の入力電流である。

好ましくは、この例のように、安全回路１７３の出力は、通信インタフェース回路１７１に接続されている。通信インタフェース回路１７１は、安全回路１７３からローレベルの信号が入力された場合には、照明システムに異常があったものと解釈する。通信インタフェース回路１７１は、異常通報信号ＡＬＴを通信ネットワーク３に送出して、たとえば調光装置２に照明システム１００に異常があったことを通報する。

また、安全回路１７３は、表示部１７５に接続されており、ローレベルの信号を出力したときに表示部１７５に異常があった旨を表示することができる。表示部１７５は、たとえば赤色のＬＥＤである。安全回路１７３は、赤色のＬＥＤを点灯させて、照明システムに異常があったことを知らせることができる。

（照明器具の構成）
図３は、本実施形態の照明システムの照明器具を例示するブロック図である。
図３に示すように、照明器具２０は、点灯装置３０と、発光モジュール５０と、を含む。発光モジュール５０は、点灯装置３０の出力に接続されており、点灯装置３０から直流電力の供給を受けて点灯する。

発光モジュール５０は、発光素子５２を含む。発光素子５２は、複数含まれていてもよく、その場合には、発光素子５２は、直列に接続され、もしくは並列に接続され、または、直列接続されたものが並列に接続されていてもよい。

点灯装置３０は、入力端子３１ａ，３１ｂと、出力端子３１ｃ，３１ｄと、を含む。入力端子３１ａ，３１ｂには、配線４ａ，４ｂを介して、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力端子１１ｃ，１１ｄが接続される。

点灯装置３０は、電力変換部３３を含む。電力変換部３３は、入力端子３１ａ，３１ｂを介して直流電圧ＶＤＣを入力して、直流電圧ＶＤＣに応じた出力電流ＩＦを設定する。電力変換部３３は、設定された出力電流ＩＦを出力端子３１ｃ，３１ｄを介して発光モジュール５０に供給する。

直流電圧ＶＤＣは、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０が出力する直流電圧ＶＤＣに等しい。したがって、照明器具２０は、調光信号Ｓｄにしたがう光量で発光モジュール５０を発光させる。

点灯装置３０は、この例では、降圧電源回路である。点灯装置３０は、入力コンデンサ３４と、スイッチング素子３５と、ダイオード３６と、制御回路３７と、コイル３８と、平滑コンデンサ３９と、抵抗器４０と、オペアンプ４１と、可変電源回路４２と、電圧制御部４３と、を含む。

入力コンデンサ３４の両端は、入力端子３１ａ，３１ｂに接続されている。入力コンデンサ３４の両端は、スイッチング素子３５およびダイオード３６の直列回路に接続されている。スイッチング素子３５とダイオード３６との接続ノードには、コイル３８の一端が接続されている。平滑コンデンサ３９の両端には、コイル３８の他端およびダイオード３６のアノードが接続されている。

上述の点灯装置３０の回路の回路形式は、入力電圧の範囲や出力電圧の範囲、出力する電力容量等によって適切に選定される。たとえば、点灯装置３０の回路形式として、昇圧電源回路や、昇降圧電源回路等を用いてもよい。

抵抗器４０は、この例では、低電位の出力端子３１ｄと平滑コンデンサ３９の低電位側の端子との間に接続されている。抵抗器４０は、点灯装置３０の出力電流ＩＦを検出して、検出電圧Ｖｓに変換する。抵抗器４０は、出力電流ＩＦを検出することができれば、他の箇所に接続されていてもよい。たとえば、高電位側の出力端子３１ｃと平滑コンデンサ３９の高電位側の端子との間に接続されてもよい。

オペアンプ４１の一方の入力端子は、抵抗器４０に接続されている。この入力端子によって、検出電圧Ｖｓがオペアンプ４１に入力される。オペアンプ４１の他方の入力端子は、可変電源回路４２の出力が接続されている。この入力端子によって、オペアンプ４１には、可変電源回路４２が出力する基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。

制御回路３７は、出力電流ＩＦに比例した検出電圧Ｖｓが、可変電源回路４２が出力する基準電圧Ｖｒｅｆ２に等しくなるように、スイッチング素子３５のオン時間またはオフ時間を設定する。制御回路３７は、設定されたオン時間またはオフ時間でスイッチング素子３５を駆動する。これによって、出力電流ＩＦは、基準電圧Ｖｒｅｆ２によって設定された電流値に制御される。たとえば、発光モジュール５０の光量を最小にする最小直流電圧Ｖａが入力された場合には、可変電源回路４２は、最小基準電圧Ｖｒｅｆ２ａを出力する。最大の発光モジュール５０の光量を最大にする最大直流電圧Ｖｂが入力された場合には、可変電源回路４２は、最大基準電圧Ｖｒｅｆ２ｂを出力する。

出力電流ＩＦは、基準電圧Ｖｒｅｆ２によって以下のように表される。
ＩＦ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒｓ
ここで、Ｒｓは、抵抗器４０の抵抗値である。

電圧制御部４３は、高電位側の入力端子３１ａに接続されている。電圧制御部４３は、可変電源回路４２に接続されている。電圧制御部４３は、入力端子３１ａから直流電圧ＶＤＣを入力して、出力電流ＩＦを出力するように、可変電源回路４２に対して制御信号を供給する。可変電源回路４２は、制御信号に応じて基準電圧Ｖｒｅｆ２の電圧値を設定して出力する。

直流電圧ＶＤＣの値およびその直流電圧ＶＤＣに対する出力電流ＩＦの値（基準電圧Ｖｒｅｆ２の値）は、たとえば電圧制御部４３にテーブルとして記憶されている。

本実施形態の照明システム１００の動作について説明する。
まず、通常の調光動作を行う場合について説明する。
照明システム１００のＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、調光度Ｄを表す調光信号Ｓｄに応じた直流電圧ＶＤＣを出力する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最小の調光度Ｄｍｉｎ（＝０％）を有する調光信号Ｓｄを受信したときに、最小直流電圧Ｖａを出力する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、最大の調光度Ｄｍａｘ（＝１００％）を有する調光信号Ｓｄを受信したときに、最大直流電圧Ｖｂを出力する。

照明器具２０は、直流電圧ＶＤＣに応じて出力電流ＩＦを出力する。出力電流ＩＦは、直流電圧ＶＤＣに対して単調に増加するように設定されている。出力電流ＩＦは、調光度Ｄに対応している。たとえば、照明器具２０は、最小直流電圧Ｖａを入力したときには、最小出力電流Ｉａを出力する。最小出力電流Ｉａは、最小の調光度Ｄｍｉｎに対応している。照明器具２０は、最大直流電圧Ｖｂを入力したときには、最大出力電流Ｉｂを出力する。最大出力電流Ｉｂは、最大の調光度Ｄｍａｘに対応している。

次に、出力端子１１ｃ，１１ｄに照明器具２０とは異なる負荷が接続された場合について説明する。

白熱電球が出力端子１１ｃ，１１ｄに接続された場合には、白熱電球のフィラメントの常温での抵抗値は、照明器具２０の入力抵抗に比べて十分に低い。そのため、出力端子１１ｃ，１１ｄに白熱電球を接続した直後には大電流がフィラメントに流れる。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の電流検出部１８では、フィラメントに流れる電流を検出して、電流値Ｉｏに対応する信号を安全回路１７３に送出する。

安全回路１７３は、電流値Ｉｏとしきい値Ｉｏｆｌｔとを比較して、電流値Ｉｏがしきい値Ｉｏｆｌｔ以上である場合には、ローレベルの信号を出力する。ローレベルの信号はＡＮＤ回路１７４に入力されるので、ＡＮＤ回路１７４は、ローレベルの信号を可変電源回路１５９に供給する。

可変電源回路１５９は、最低電圧を出力する。可変電源回路１５９の最低電圧は、たとえば０Ｖである。したがって、ＡＣ−ＤＣコンバータは、０Ｖを出力するので、誤接続された白熱電球に流れる電流は遮断され、フィラメントが断線することはなくなる。安全回路１７３の応答遅れ時間等の期間に流れた電流によってフィラメントが断線した場合であっても、断線したフィラメント間の電圧はほぼ０Ｖであるため、直流アーク放電は発生せず、電球が破裂するおそれがなくなる。

端子間電圧が数Ｖ程度であれば、直流アーク放電は生じないので、しきい値Ｉｏｆｌｔ検出後の直流電圧ＶＤＣの設定値は、０Ｖに限らず５Ｖ等の低電圧であってもよい。

上述で白熱電球が誤接続されたことによって、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力が停止した場合には、その旨を知らせる異常通報信号ＡＬＴが通信ネットワーク３経由で調光装置２や照明システムの操作盤等に送出される。異常通報信号ＡＬＴを受信することによって、照明システム１００の異常について知ることができる。

本実施形態の照明システムの効果について説明する。
本実施形態の照明システム１００では、安全回路１７３を含むＡＣ−ＤＣコンバータ１０を備えている。安全回路１７３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０があらかじめ設定されたしきい値Ｉｏｆｌｔに達する過大な電流Ｉｏが流れた場合に、直流電圧ＶＤＣを引き下げる。直流ＶＤＣ電圧は、数Ｖ程度以下に引き下げられるので、出力端子１１ｃ，１１ｄに誤接続された白熱電球等は、フィラメントを断線させることがなく、また、フィラメントを断線させたとしても、直流アーク放電を生じない。したがって、照明システム１００は、白熱電球等の誤接続に対して安全に保護される。また、誤接続された白熱電球等は破裂することがないので、交換作業を行う作業者の安全が確保される。

（変形例）
上述の実施形態では、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電流Ｉｏを、しきい値Ｉｏｆｌｔと比較することによって誤接続の有無を判定したが、他のパラメータによって誤接続を判定してもよい。

たとえば、安全回路１７３は、出力電流Ｉｏの立ち上がり時間をあらかじめ設定した基準値と比較して、取得した立ち上がり時間が基準値以上の場合に、誤接続であると判定してもよい。安全回路１７３は、記憶部（図示せず）に、取得した電流波形のデータを取得時間とともに格納する。また、出力電流値の比較と、出力電流値の立ち上がり時間の比較とを併用して、いずれか一方がしきい値等を超えた場合に、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の直流電圧ＶＤＣを下げるようにしてもよい。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の場合には、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力に流れる電流にもとづいて、照明器具の誤接続の有無を判定したが、接続される照明器具の消費電力等によっては、検出が困難な場合があり、他の手法によって誤接続を検出する必要がある。
図４は、本実施形態の照明システム２００を例示するブロック図である。
本実施形態では、照明器具１２０が誤接続検出のための期間Ｔｃｈｋを有している。ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０から照明器具１２０に直流電圧ＶＤＣを供給したときに、一定の期間Ｔｃｈｋの間には、照明器具１２０は動作停止状態が維持される。ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、その期間Ｔｃｈｋ内に大きな電流が流れているか否かを判定する。

図４に示すように、照明システム２００は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０と、照明器具１２０と、を備える。ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、第１の実施形態の場合と安全回路２７３の動作の手順が相違する。照明器具１２０は、第１の実施形態の場合と電圧制御部１４３の動作の手順が相違する。他の点では、本実施形態の照明システム２００は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図５は、照明器具の動作を説明するフローチャートの例である。
照明器具１２０は、たとえば図５のフローチャートにしたがって動作する。

ステップＳ１において、電圧制御部１４３は、直流電圧ＶＤＣの有無を検出する。直流電圧ＶＤＣが印加されたことを検出したときには、電圧制御部１４３は、次のステップＳ２に遷移する。

ステップＳ２において、電圧制御部１４３は、出力電流ＩＦの設定を最小値に設定する。好ましくは、電圧制御部１４３は、最低の出力電流ＩＦとして０Ａに設定する。

ステップＳ３において、電圧制御部１４３は、あらかじめ設定された期間Ｔｃｈｋを経過したか否かを判定する。電圧制御部１４３は、期間Ｔｃｈｋを経過するまで、最低の出力電流ＩＦの状態で待機する。なお、このときには、照明器具１２０は、出力電流ＩＦは０Ａに設定されているので、照明器具１２０に流入する電流は、電圧制御部１４３等の制御回路等の消費電流であり、たとえば数μＡ〜数１０μＡ程度である。このときの照明器具１２０の入力電流は、通常動作時の入力電流に比べて十分小さい。期間Ｔｃｈｋが経過した後には、次のステップに遷移する。

ステップＳ４において、電圧制御部１４３は、入力された直流電圧ＶＤＣに応じた出力電流ＩＦになるように、可変電源回路４２の値Ｖｒｅｆ２を設定する。

図６は、ＡＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するフローチャートの例である。
ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、たとえば図６のフローチャートにしたがって動作する。

安全回路２７３は、初期の状態では、ハイレベルを出力している。そのため、調光信号制御部２１７は、調光信号にしたがったＰＷＭ信号を可変電源回路１５９に供給している。

ステップＳ１１において、安全回路２７３は、出力電流Ｉｏとあらかじめ設定されたしきい値Ｉｏｆｌｔ’を比較する。出力電流Ｉｏがしきい値Ｉｏｆｌｔ’以上の場合には、ステップＳ１２に遷移する。

ステップＳ１２において、安全回路２７３は、ローレベルを出力する。ＡＮＤ回路１７４は、ローレベルに設定され、調光信号制御部２１７は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０が出力する直流電圧を０Ｖ等の低い電圧に設定する。

出力電流Ｉｏがしきい値Ｉｏｆｌｔ’を超えていない場合には、ステップＳ１３において、安全回路２７３は、期間Ｔｃｈｋが経過したか否かを判定する。期間Ｔｃｈｋを経過していない場合には、安全回路２７３は、ステップＳ１１の処理に戻って、電流値の比較を行う。期間Ｔｃｈｋを経過した場合には、次のステップＳ１４に遷移する。

ステップＳ１４において、安全回路２７３は、ハイレベルの出力を継続する。そのため、調光信号制御部２１７は、ＡＮＤ回路１７４を介して、ＰＷＭ信号を可変電源回路１５９に供給する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０は、調光信号にしたがう直流電圧ＶＤＣを出力する。

本実施形態の照明システム２００の効果について説明する。
ＡＣ−ＤＣコンバータの出力には、さまざまな消費電力の照明器具が接続され得る。照明器具の消費電力によっては、出力電流の値や出力電流の立ち上がりの時間では、誤接続の判定が困難な場合がある。

本実施形態の照明システム２００では、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０に照明器具１２０を接続した直後から所定の期間Ｔｃｈｋの間では、発光モジュール点灯のための出力電流ＩＦは最小値に設定されており、照明器具１２０の入力電流は、照明器具１２０の制御回路等のための消費電流である。このときの消費電流は、動作時の消費電流に比べて十分小さい。発熱電球等がＡＣ−ＤＣコンバータ１１０に誤接続された場合には、白熱電球に大きな電流が流れ、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１０はその電流を検出する。このとき検出する電流値は、照明器具１２０の消費電流よりも十分大きい。したがって、期間Ｔｃｈｋの間にＡＣ−ＤＣコンバータ１１０の安全回路２７３によって、異常電流の有無を容易に検出することができる。

（第３の実施形態）
図７は、本実施形態の照明システムを例示するブロック図である。
本実施形態の照明システムでは、ＡＣ−ＤＣコンバータが過負荷保護機能を有する。ＡＣ−ＤＣコンバータが過負荷保護状態で動作している場合であっても、誤接続であると判定してＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を０Ｖ等に引き下げることができる。

本実施形態の照明システムでは、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０の構成が第１の実施形態の場合と一部相違する。本実施形態では、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０は、調光制御回路３１７と、過負荷検出部３５０と、電圧検出部３６０と、を含む点で第１の実施形態の場合と相違し、他の点では同じである。同一の構成要素については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

過負荷検出部３５０は、たとえば一次側の電流値を検出する。過負荷検出部３５０は、この例では、スイッチング素子１５３のソース端子と整流回路の低電位側との間に接続されている。過負荷検出部３５０は、たとえば抵抗器である。過負荷検出部３５０のソース側の端子は、制御回路１５２に接続されている。

制御回路１５２は、過負荷検出部３５０の電圧値があらかじめ設定されたしきい値に達した場合に、同一スイッチング周期内でスイッチング素子１５３をオフする。つまり、過負荷検出部３５０で過負荷状態が検出されたときには、スイッチング周期ごとに電流制限をする。このため、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０の出力電圧は、負荷電力に応じて低下する。

電圧検出部３６０は、出力端子１１ｃ，１１ｄ間に接続されている。電圧検出部３６０は、たとえば直列に接続された抵抗器であり、電圧検出部３６０は分圧抵抗である。直列に接続された抵抗器の接続ノードから出力端子１１ｃ，１１ｄ間の電圧に比例した電圧を安全回路３７３に入力する。

調光制御回路３１７は、安全回路３７３を含む。安全回路３７３は、電圧検出部３６０の出力に接続されている。安全回路３７３は、調光信号変換回路１７２の出力にも接続されている。安全回路３７３は、調光信号変換回路１７２が出力するＰＷＭ信号によって設定される直流電圧の設定値ＶＤＣ＊の値と、電圧検出部３６０によって検出される直流電圧ＶＤＣの値とを比較する。

安全回路３７３は、直流電圧の設定値ＶＤＣ＊と直流電圧ＶＤＣとの差分に関するしきい値ＶＤＣｄｅｆを有する。安全回路３７３は、ＶＤＣ＊とＶＤＣの差を計算して、しきい値ＶＤＣｄｅｆ以上の場合に、ローレベルを出力する。

また、安全回路３７３は、電流検出部１８の出力に接続されている。安全回路３７３は、電圧検出部３６０から供給される直流電圧に関するデータと電流検出部１８から供給される出力電流Ｉｏに関するデータにもとづいて、出力電力Ｐｏのデータを計算する。安全回路３７３は、出力電力に関するしきい値Ｐｖｒを有しており、ＰｏのデータとＰｏｖｒとを比較して、Ｐｏのデータがしきい値Ｐｏｖｒ以上の場合には、ローレベルを出力する。

安全回路３７３がローレベルを出力することによって、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０は０Ｖ等の低い電圧を出力する。

本実施形態の照明システムの効果について説明する。
本実施形態の照明システムでは、過負荷検出部３５０を有するＡＣ−ＤＣコンバータ３１０を備える。そのため、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０の出力に、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０の出力電力容量を超える負荷が接続された場合であっても、出力電流とともに出力電圧を制限して、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０を過電力状態から保護することができる。

照明器具の交換時等に誤接続を生ずる場合には、どのような電球が取り付けられるか不明であるので、非常に大容量の電球等が誤接続されると、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１０が過負荷状態となり、破損するおそれがある。また、そのような負荷が誤接続された場合にも、すみやかに供給電力を遮断する必要がある。

本実施形態の照明システムでは、直流電圧ＶＤＣの低下の度合いを設定値との差分に関するしきい値と比較することによって検出する安全回路３７３を備えている。そのため、より安全に過負荷保護を行うことができるとともに、電球のフィラメント溶断後であっても直流アーク放電を生じないようにすることができる。

以上説明した実施形態によれば、照明器具の誤接続をした場合においても安全に動作する照明システムおよび電源装置を実現することができる。

以上、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、その他のさまざま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およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 交流電源、２ 調光装置、３ 通信ネットワーク、１０，１１０，２１０ ＡＣ−ＤＣコンバータ、１２ 整流回路、１３ ＰＦＣ回路、１４ 平滑回路、１５ 電力変換回路、１７ 調光制御部、１８ 電流検出部、２０、１２０ 照明器具、３０ 点灯装置、３３ 電力変換部、４３，１４３ 電圧制御部、４４ ディジタル−アナログ変換器（ＤＡ変換器）、４５ オペアンプ、４６ 電圧レギュレータ、５０ 照明ユニット、５２ 発光素子、１００，２００ 照明システム、１５２ 制御回路、１５３ スイッチング素子、１５４ トランス、１５５ ダイオード、１５６ 出力コンデンサ、１５８ オペアンプ、１５９ 可変電源回路、１６０ａ，１６０ｂ 抵抗器、１７１ 通信インタフェース回路、１７２ 調光信号変換回路、１７３，２７３ 安全回路、１７４ ＡＮＤ回路、１７５ 表示部

Claims (7)

1. 調光度に応じた直流電圧を出力する出力端子を有する電源装置と、
   発光素子と、前記出力端子に接続して前記直流電圧を入力する入力端子を有し前記直流電圧に応じた明るさで前記発光素子を点灯する点灯装置と、を含む照明器具と、
   を備え、
   前記電源装置は、前記出力端子に前記発光素子とは異なる光源を接続したときに、前記直流電圧の出力を停止し、
   前記出力端子から出力する出力電流を検出し、
   前記出力電流が前記照明器具の最大消費電流にもとづいて設定されたしきい値以上の場合に、前記直流電圧の出力を停止し、
   前記照明器具は、前記直流電圧が入力されたときには第１期間が経過するまで最小の調光度に設定され、前記第１期間の経過後に、前記直流電圧に応じた明るさで点灯し、
   前記電源装置は、前記第１期間の間で検出した前記出力電流が前記照明器具の最小の調光度のときの消費電流よりも大きいときに前記直流電圧を停止する照明システム。
2. 前記電源装置は、過負荷時に前記直流電圧が垂下する過負荷保護機能を有し、前記直流電圧が低下した場合に、前記直流電圧の出力を停止する請求項１記載の照明システム。
3. 前記電源装置は、低下した前記直流電圧および前記出力端子から出力する出力電流にもとづいて、出力電力を計算し、前記出力電力があらかじめ設定したしきい値以上の場合に前記直流電圧の出力を停止する請求項２記載の照明システム。
4. 前記電源装置は、前記直流電圧の出力を停止した場合に、その旨表示する表示手段を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明システム。
5. 前記電源装置は、前記直流電圧の出力を停止した場合に、その旨を外部の装置に通報する通信手段を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の照明システム。
6. 調光度に応じた直流電圧を出力し、前記直流電圧の値に応じた明るさで発光素子を点灯する点灯装置に接続する出力端子と、
   前記出力端子から出力する出力電流を検出する出力電流検出手段と、
   前記出力電流が前記発光素子および前記点灯装置を含む照明器具の最大消費電流にもとづいて設定されたしきい値以上の場合に、前記直流電圧の出力を停止する安全回路と、
   を備え、
   前記出力端子に、前記照明器具とは異なる光源を接続したときに、前記直流電圧の出力を停止し、
   前記照明器具は、前記直流電圧が入力されたときには第１期間が経過するまで最小の調光度に設定され、前記第１期間の経過後に、前記直流電圧に応じた明るさで点灯し、
   前記安全回路は、前記第１期間の間で検出した前記出力電流が前記照明器具の最小の調光度のときの消費電流よりも大きいときに前記直流電圧を停止する電源装置。
7. 過負荷時に前記直流電圧を垂下させる過負荷保護手段をさらに備え、
   前記安全回路は、前記過負荷保護手段によって前記直流電圧が低下した場合に、前記直流電圧の出力を停止する請求項６記載の電源装置。

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