JP6784475B2 - 電源装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電源装置および照明装置に関する。

複数の負荷にそれぞれ電力を供給する複数の電源モジュールを設けることによって、出力の大容量化をはかる電源装置がある。たとえば、光源モジュールを負荷として駆動する電源モジュールを、光源モジュールとともに複数台用意して駆動させることによって、大きな光出力を得ることができる。このような複数の電源モジュールを１つの筐体にまとめることによって、電源装置の小型化をはかることができる。

しかし、各電源モジュールの入力側には、サージ保護素子やヒューズ等の保護部品などが組み込まれることが多い。また、光源モジュールの調光等の負荷に対する電力調整を行う場合に、制御信号を送信するための配線が必要になる。複数の電源モジュールを１つの筐体に組み込んでまとめる場合、これらの配線の引き回しや接続等に困難が伴う場合がある。１つの筐体に組み込む電源モジュールの台数が多くなるほど、電源モジュールの組み込み作業が煩雑になる。

特開２０１２−０２２８８１号公報 特開２０１３−２３５６９２号公報

実施形態は、電源装置に組み込む複数の電源モジュールの調光信号等の電力調整のための配線の接続を容易にした電源装置および照明装置を提供する。

実施形態に係る電源装置は、第１入力を有し、前記第１入力に入力される信号に応じて第１負荷への電力の供給を調整する第１電源モジュールと、第２入力を有し、前記第２入力に入力される信号に応じて第２負荷への電力の供給を調整する第２電源モジュールと、前記第１入力および前記第２入力に供給される第１信号を出力する信号源と前記第１入力とを電気的に接続し、かつ、前記信号源と前記第２入力とを電気的に接続する配線パターンを有する基板と、を備える。前記基板は、前記信号源と電気的に接続する一対の第１端子と、前記第１入力と電気的に接続する一対の第２端子と、前記第２入力と電気的に接続する一対の第３端子と、を含む。前記配線パターンは、第１の配線パターン及び第２の配線パターンを有し、前記第１の配線パターン及び前記第２の配線パターンによって、前記一対の第１端子と前記一対の第２端子とを電気的に接続するとともに、前記一対の第１端子と前記一対の第３端子とを電気的に接続する。第１の配線パターンは、一端が前記一対の第１端子のうちの一方の第１端子に接続され、他端が分岐し前記一対の第２端子のうちの一方の第２端子および前記一対の第３端子のうちの一方の第３端子が接続され、前記第２の配線パターンは、一端が前記一対の第１端子のうちの他方の第１端子に接続され、他端が分岐し前記一対の第２端子のうちの他方の第２端子および前記一対の第３端子のうちの他方の第３端子が接続する。

本実施形態では、複数の電源モジュールに対する調光等の、電力調整のための信号入力と、信号源との間にあらかじめ配線が設けられた基板を備えているので、電源装置に組み込む複数の電源モジュールの調光信号等の電力調整のための配線の接続が容易になる。

第１の実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。 第１の実施形態の電源装置の電源モジュールを例示するブロック図である。 第２の実施形態に係る電源システムを例示するブロック図である。 第３の実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。 第４の実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。 電源装置の一部分を例示するブロック図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、第５の実施形態の一部をそれぞれ例示するブロック図である。 第６の実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。 第７の実施形態に係る照明装置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、本実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。
図２は、本実施形態の電源装置の電源モジュールを例示するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の電源装置１０は、基板２０と、複数の電源モジュール６０ａ〜６０ｃと、を備える。電源装置１０は、電源コネクタ１６を介して、入力電源１に接続されている。この例では、入力電源１は、単相交流電力を出力する商用電源である。交流電圧は、１００Ｖ、２００Ｖ系いずれであってもよい。電源装置１０は、複数の負荷１２ａ〜１２ｃに接続されている。つまり、電源装置１０は、多出力のＡＣ−ＤＣコンバータである。それぞれの負荷１２ａ〜１２ｃは、電源装置１０のそれぞれの電源モジュール６０ａ〜６０ｃから電力の供給を受けて動作する。負荷１２ａ〜１２ｃは、たとえば複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子が直列、並列またはこれらを混在させて接続された光源モジュールである。この例では、負荷１２ａ〜１２ｃは、光源モジュールであり、図１では、電源装置１０と光源モジュールである負荷１２ａ〜１２ｃを含む負荷ユニット１１とを備えた照明装置１００が合わせて示されている。電源装置１０は、給電コネクタ１８および給電ケーブル１９を介して負荷ユニット１１に電気的に接続されている。

電源装置１０は、外部から供給される制御信号を入力するコネクタ８９を有する。コネクタ８９は、制御信号の信号源と配線によって電気的に接続される。

基板２０は、基板２０上に配置された入力端子２３ａ〜２３ｃおよび出力端子２５ａ〜２７ｂのそれぞれの間を電気的に接続する配線４０を含む。配線４０は、一方の側の配線４１ａと他方の側の配線４１ｂとを含んでいる。入力端子２３ａ〜２３ｃはそれぞれ、入力電源１の配線５１ａ〜５１ｃによって電源コネクタ１６に電気的に接続されている。この例では、配線５１ａ，５１ｂのほか、配線５１ｃが接続されている。配線５１ｃは、アース（接地側）の配線である。入力端子２３ａには、配線４１ａの一端が電気的に接続されている。配線４１ａの他端は、出力端子２５ａ，２６ａ，２７ａに分岐してそれぞれに接続されている。入力端子２３ｂには、配線４１ｂの一端が電気的に接続されている。配線４１ｂの他端は、出力端子２５ｂ，２６ｂ，２７ｂに分岐してそれぞれに接続されている。出力端子２５ａ〜２７ｂは、配線５２ａ〜５４ｂを介して、３台の電源モジュール６０ａ〜６０ｃの入力にそれぞれ接続されている。つまり、入力電源１の一方の側に接続される入力端子２３ａは、配線４１ａ、出力端子２５ａ，２６ａ，２７ａおよび配線５２ａ，５３ａ，５４ａを介して電源モジュール６０ａ，６０ｂ，６０ｃの一方の入力に電気的に接続されている。入力電源１の他方の側に接続される入力端子２３ｂは、配線４１ｂ、出力端子２５ｂ，２６ｂ，２７ｂおよび配線５２ｂ，５３ｂ，５４ｂを介して電源モジュール６０ａ，６０ｂ，６０ｃの他方の入力に電気的に接続されている。なお、入力電源１のアースの配線５１ｃは、入力端子２３ｃを介して、たとえば電源装置１０の金属製の筐体(図示せず）にねじ止め等により電気的に接続される。

基板２０上には、いくつかの保護用の部品を含む保護回路３１が設けられている。保護回路３１は、ヒューズ３２ａ，３２ｂと、サージ保護素子３４ａ〜３４ｃとを含む。ヒューズ３２ａは、入力電源１の一方の側の配線４１ａに直列に接続されている。ヒューズ３２ｂは、入力電源１の他方の側の配線４１ｂに直列に接続されている。つまり、ヒューズ３２ａ，３２ｂは、配線４１ａ，４１ｂにそれぞれ接続されている。

ヒューズ３２ａ，３２ｂは、電流ヒューズであり、規定の電流値が規定時間以上流れたときに内部のエレメントが溶断して、電流を遮断する。ヒューズ３２ａ，３２ｂは、配線４１ａ，４１ｂに過大な電流が流れたときに電流の経路を遮断して電源装置１０の発火や発煙等を防止するために用いられる。ヒューズ３２ａ，３２ｂは、管形、リード挿入形等の形状は問わない。管形の場合には、ヒューズホルダが基板２０上に接続され、ヒューズ３２ａ，３２ｂは、それぞれヒューズホルダに装着される。

サージ保護素子３４ａ，３４ｂは、直列に接続されて配線４１ａ，４１ｂ間に接続される。サージ保護素子３４ｃは、直列接続されたサージ保護素子３４ａ，３４ｂの接続ノードと、入力電源１のアースとの間に接続される。サージ保護素子３４ａ〜３４ｃがヒューズ３２ａ，３２ｂとともに用いられるときには、サージ保護素子３４ａ〜３４ｃは、ヒューズ３２ａ，３２ｂよりも負荷側で配線４１ａ，４１ｂ間に接続される。サージ保護素子３４ａ〜３４ｃは、雷等によるサージが配線４１ａ，４１ｂに生じた場合に、そのサージエネルギを吸収して、電源装置１０の損傷を防止する。サージ保護素子３４ａ〜３４ｃは、たとえば金属酸化物バリスタや、アレスタ等の雷サージ防護用の素子である。

基板２０は、基板２０上に配置された信号入力端子（一対の信号入力端子）８３ａ，８３ｂおよび信号出力端子（一対の信号出力端子）８５ａ，８５ｂ，８６ａ，８６ｂ，８７ａ，８７ｃを電気的にそれぞれ接続する配線８０を有する。配線８０は、入力される信号の正側の配線８１ａと、負側の配線８１ｂとを含んでいる。信号入力端子８３ａには、配線８１ａの一端が接続されている。配線８１ａの他端は、信号出力端子８５ａ，８６ａ，８７ａに分岐してそれぞれに接続されている。信号出力端子８５ａ，８６ａ，８７ａは、すべて同電位である。信号入力端子８３ｂには、配線８１ｂの一端が接続されている。配線８１ｂの他端は、信号出力端子８５ｂ，８６ｂ，８７ｂに分岐してそれぞれに接続されている。信号出力端子８５ｂ，８６ｂ，８７ｂは、すべて同電位である。

電源モジュール６０ａ〜６０ｃは、それぞれの負荷１２ａ〜１２ｃに供給する電力を調整する信号入力端子７０ａ１，７０ａ２，７０ｂ１，７０ｂ２，７０ｃ１，７０ｃ２を有している。信号出力端子８５ａ，８５ｂは、配線９１ａ，９１ｂを介して電源モジュール６０ａの信号入力端子７０ａ１，７０ａ２にそれぞれ電気的に接続されている。信号出力端子８６ａ，８６ｂは、配線９２ａ，９２ｂを介して電源モジュール６０ｂの信号入力端子７０ｂ１，７０ｂ２にそれぞれ電気的に接続されている。信号出力端子８７ａ，８７ｂは、配線９３ａ，９３ｂを介して電源モジュール６０ｃの信号入力端子７０ｃ１，７０ｃ２にそれぞれ電気的に接続されている。つまり、入力される制御信号（第１信号等）を伝送する配線のうちの一方は、信号入力端子８３ａ、配線８１ａ、信号出力端子８５ａ，８６ａ，８７ａおよび配線９１ａ，９２ａ，９３ａを介して、各電源モジュール６０ａ，６０ｂ，６０ｃの一方の信号入力端子７０ａ１，７０ｂ１，７０ｃ１に電気的に接続されている。制御信号（第１信号等）を伝送する配線のうちの他方は、信号入力端子８３ｂ、配線８１ｂ、信号出力端子８５ｂ，８６ｂ，８７ｂおよび配線９１ｂ，９２ｂ，９３ｂを介して、各電源モジュール６０ａ，６０ｂ，６０ｃの他方の信号入力端子７０ａ２，７０ｂ２，７０ｃ２に電気的に接続されている。換言すれば、コネクタ８９を介して、電源装置１０の外部の制御装置（信号源）から送信される制御信号（第１信号等）は、基板２０上にあらかじめ設けられた配線８０を介して、それぞれの電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２へ分配される。

配線４０，８０は、基板２０上に描かれた導体からなる配線パターンである。基板２０は、いわゆるプリント配線基板である。基板の基材は、絶縁性の材料であり、たとえば紙あるいはガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させた基材や、紙にフェノール樹脂を含浸させた基材等である。あるいは、セラミック板であってもよい。基材上に形成された銅または銅を含む合金を選択的にエッチング等行うことによって、基板２０上に所望の配線パターンを有する配線４０，８０が形成される。配線４０，８０は、基板２０の一方の面または両方の面に設けられる。この例では、配線４０，８０ともに、基板２０の一方の面に設けられている。なお、入力端子２３ａ〜２３ｃ、出力端子２５ａ〜２７ｂ、信号入力端子８３ａ，８３ｂおよび信号出力端子８５ａ〜８７ｂは、それぞれ入力端子台２２、出力端子台２４、信号入力端子台８２および信号出力端子台８４に固定された端子でもよく、基板２０上に配線４０，８０の一部として形成されたランドパターンであってもよい。これらの端子が、端子台上に固定して設けられている場合には、配線作業をより簡便に行うことができる。

このように、入力電源１の入力端子２３ａ，２３ｂは、基板２０上にあらかじめ設けられた配線４１ａ，４１ｂによって、電源モジュール６０ａ〜６０ｃの各入力に電気的に接続される。また、外部の制御装置から送信される制御信号は、基板２０上にあらかじめ設けられた配線８１ａ，８１ｂによって、電源モジュール６０ａ〜６０ｃのそれぞれの信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２に分配される。

図２に示すように、電源モジュール６０ａは、整流回路６２と、昇圧回路６４と、電力変換回路６６と、制御回路６７と、電力調整回路６８と、を含む。整流回路６２は、入力電源１に電源コネクタ１６等を介して接続される。整流回路６２は、入力電源１から出力される交流電力を入力し、整流して出力する。昇圧回路６４は、整流回路６２の出力に接続されている。昇圧回路６４は、整流回路６２によって整流された電圧を入力し、昇圧された直流電圧を出力する。昇圧回路６４は、アクティブ平滑フィルタであり、電源モジュール６０ａに入力される高調波電流を抑制する。電力変換回路６６は、昇圧回路６４と負荷１２ａとの間に接続されている。昇圧回路６４から出力された電圧を入力して、異なる電圧を出力し、あるいは電流を出力する。電力変換回路６６は、入出力の電圧や電流等に応じて適切な回路形式が選択される。

制御回路６７は、電力変換回路６６の出力電圧や出力電流に関する情報を入力して、電力変換回路６６に対して制御信号を送出する。電力変換回路６６が定電圧出力を行う場合には、制御回路６７は、電力変換回路６６から出力される電圧を検出して、定電圧制御のための信号を送出して、電力変換回路６６とともに定電圧制御動作を行う。電力変換回路６６が定電流出力を行う場合には、制御回路６７は、電力変換回路６６から出力電流を検出して、定電流制御のための信号を電力変換回路６６に送出する。制御回路６７は、たとえば、電力変換回路６６とともに定電流制御動作を行う。制御回路６７は、電力変換回路６６のスイッチング素子に対して、オンオフ信号を送出し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。

電力調整回路６８は、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２を有する。信号入力端子７０ａ１，７０ａ２には、外部の制御装置からの信号を受信するための配線が接続される。電力調整回路６８は、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２に入力された信号にもとづいて、電力変換回路６６が負荷１２ａに対して供給する電圧、電流、または電力を調整し、設定するための信号を制御回路６７に対して送出する。

電力変換回路６６および制御回路６７は、負荷１２ａがＬＥＤ素子等による光源モジュールの場合には、光源モジュールに流れる電流を制御して、光源モジュールの光量や色度を制御する電流制御回路である。つまり、電力変換回路６６は、昇圧回路６４から供給される直流電圧を定電流制御する定電流電源回路である。電力調整回路６８は、光源モジュールに流れる電流を信号入力端子７０ａ１，７０ａ２に入力された信号にもとづいて、調光制御を行う調光回路である。信号入力端子７０ａ１，７０ａ２には、外部の制御装置からＰＷＭ形式の調光信号が入力され、電力調整回路６８は、この調光信号を平滑して、ＰＷＭ形式の信号を直流の電圧レベルに変換して、制御回路６７に対して光源モジュールへの定電流値を設定するしきい値を設定する。したがって、電源装置１０の出力は、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２に入力された信号によって、負荷１２ａ〜１２ｃに供給する電力が制御される。負荷１２ａ〜１２ｃが光源モジュールである場合には、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２に入力された調光信号によって、負荷１２ａ〜１２ｃは調光制御される。

本実施形態の電源装置１０の作用および効果について説明する。
本実施形態の電源装置１０では、入力電源１と、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの入力とを電気的に接続する配線４０があらかじめ設けられている基板２０を備えているので、基板２０上の対応する端子に接続用の配線を接続することによって、容易に入力電源１の電力を各電源モジュール６０ａ〜６０ｃに分配することができる。基板２０の配線４０上には、雷サージ等のための保護回路３１を設けているので、電源モジュール６０ａ〜６０ｃへのサージ等から容易に保護することができる。

各電源モジュール６０ａ〜６０ｃは、負荷への電力調整信号を入力するための信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２を有している。基板２０上には、外部からの制御信号と、これら信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２とを電気的に接続する配線８０があらかじめ設けられている。したがって、外部からの信号のための配線を基板２０上の信号入力端子８３ａ，８３ｂに接続することによって各電源モジュール６０ａ〜６０ｃへ制御信号を容易に分配することができる。電力調整のための制御信号は、すべての電源モジュールに対して送信する必要があるため、電源装置１０内に搭載される電源モジュールの台数が多くなると、制御信号のための配線数も多くなり各配線の接続が困難になるが、配線８０は、基板２０上にあらかじめ設けられているので、配線接続のための作業効率を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図３は、本実施形態に係る電源システムを例示するブロック図である。
図３に示すように、電源システム１２０は、少なくとも１台の電源装置１０と、制御装置１２２と、を備えている。電源装置１０は、上述した第１の実施形態の電源装置１０である。この例では、電源システム１２０は、３台の電源装置１０を備えている。電源装置１０および制御装置１２２（信号源）は、それぞれ入力電源１から電力を供給されて動作する。制御装置１２２は、制御信号を出力する制御線１２４を有している。制御線１２４は、３台の電源装置１０のそれぞれに接続されている。制御線１２４が伝送する制御信号は、それぞれの電源装置１０に対して負荷ユニット１１へ供給される電力量を調整する調整量を含む信号である。３台の電源装置１０は、それぞれ制御線１２４が接続されるコネクタ８９ａ〜８９ｃを有している。ここで、たとえば負荷ユニット１１は、ＬＥＤ素子等を直列、並列、またはこれらを混在させて接続した複数の光源モジュールを含んでおり、複数光源モジュールは、電源装置１０が備える各電源モジュール６０ａ〜６０ｃによってそれぞれ駆動される。その場合には、制御信号（第１信号等）は、調光信号であり、たとえばＰＷＭ信号やＤＡＬＩ（Digital Addressable Lighting Interface）通信のための信号等である。制御装置１２２は、電源装置１０のそれぞれに対して、負荷ユニット１１に対する調光制御を行う。調光信号がＰＷＭ信号の場合には、電源装置１０のそれぞれに対して別の信号線が接続される。つまり、３台の電源装置１０の場合には、制御装置１２２は、３対の制御線１２４を有しており、制御線ごとに電源装置１０に接続される。調光信号をＤＡＬＩ通信によって伝送する場合には、一対の信号線がそれぞれの電源装置１０に接続される。

本実施形態の電源システム１２０の動作について、負荷ユニット１１が照明ユニットであるものとして説明する。
本実施形態の電源システム１２０では、制御装置１２２から制御信号（第１信号等）が各電源装置１０に供給される。制御信号が伝送される制御線１２４は、電源装置１０の各コネクタ８９ａ〜８９ｃに接続されている。上述したように、コネクタ８９ａ〜８９ｃは、電源装置１０の基板２０上の配線８０によって、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２に電気的に接続されている。そのため、制御線１２４上を伝搬する制御信号は、電源モジュール６０ａ〜６０ｃにそれぞれ分配される。電源モジュール６０ａ〜６０ｃは、それぞれ光源モジュールである負荷１２ａ〜１２ｃに対して調光制御を行う。したがって、電源装置１０は、制御装置１２２の制御信号にもとづいて、負荷ユニット１１に対して調光制御を行うことができる。

なお、上述の電源システム１２０には、第１の実施形態の電源装置１０に代えて、以下詳述する他の実施形態の電源装置を備えるようにすることもできる。

本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態の電源システムでは、電源装置１０は、複数の電源モジュール６０ａ〜６０ｃを含んでおり、入力電源１と各電源モジュール６０ａ〜６０ｃ間の電力供給、および、制御装置１２２と各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２間の制御信号の伝送を行うための配線４０，８０を含む基板２０を備えている。そのため、制御装置１２２からの制御信号を伝送する制御線１２４を基板２０を介して電源装置１０に接続することによって電源装置１０内の複数の電源モジュール６０ａ〜６０ｃすべての電力調整の制御を容易に行うことができる。このような電源装置１０では、電源モジュール数を増加させることによって、電源装置１台あたりの出力電力を容易に増大させることが可能になる。

（第３の実施形態）
図４は、本実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。
本実施形態では、電力調整のための制御信号が入力される信号入力端子８３ａ，８３ｂと、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子が接続される端子との間に雷サージ等に対する保護回路９５が接続されている。他の構成については、第１の実施形態の電源装置１０と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図４に示すように、電源装置１０ａは、負荷への電力調整のための信号が入力される信号入力端子８３ａ，８３ｂと、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子が接続される端子との間は、配線８１ａ，８１ｂによって電気的に接続されている。この例では、保護回路９５は、配線８１ａ，８１ｂ間に接続されている。保護回路９５は、サージ保護素子９６ａ〜９６ｃである。サージ保護素子９６ａ，９６ｂは、直列に接続されており、両端が配線８１ａ，８１ｂにそれぞれ接続されている。サージ保護素子９６ｃは、サージ保護素子９６ａ，９６ｂが直列に接続されたノードと、入力電源１のアースとの間に接続されている。サージ保護素９６ａ〜９６ｃは、金属酸化物バリスタ、アレスタやシリコン等の半導体材料で形成されたサージサプレッサ等である。サージ保護素子９６ａ〜９６ｃは、配線８１ａ，８１ｂ間に印加されるサージ電圧をクランプして、電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２の端子間に過大な電圧が印加されることを防止する。第１の実施形態の電源装置１０の配線４１ａ，４１ｂのように、配線８１ａ，８１ｂにヒューズを接続するようにしてもよい。

本実施形態の電源装置１０ａの作用および効果について説明する。
制御信号のための信号線は、物理的に距離の離れた制御装置１２２から長く配線を引き回して電源装置１０ａに接続される場合がある。そのため、電源装置１０を屋外等で用いた場合には、長く引き回された制御線１２４に直接または間接的に雷サージ等の過大なサージが印加される場合がある。電源装置１０ａを屋内で用いる場合であっても、コネクタ８９や、信号線には、静電気放電等による過大なサージエネルギが印加される場合がある。そのような場合から各電源モジュール６０ａ〜６０ｃを保護するために、電源モジュール６０ａ〜６０ｃごとに保護回路を挿入する場合には、部品数が増大し、実装スペースが削減される。本実施形態の電源装置１０ａでは、基板２０上に保護回路９５を搭載することができるので、部品数の削減ができ、電源モジュールごとに実装スペースを確保する必要がなく電源装置１０ａを小型にすることが可能になる。

（第４の実施形態）
図５は、本実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。
本実施形態の電源装置１０ｂでは、上述した第３の実施形態の電源装置１０ａとは、電源回路１３０と、増幅回路１５０とを備える点で相違する。他の点では、第３の実施形態の電源装置１０ｂと同じなので、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の電源装置１０ｂでは、電源回路１３０と、増幅回路１５０とをさらに備える。電源回路１３０は、入力端子２３ａ，２３ｂを介して入力電源１が接続されている。電源回路１３０は、入力電源１を整流平滑し、一定の直流電圧、たとえば５Ｖを出力して、増幅回路１５０に供給する。増幅回路１５０は、制御信号が入力される信号入力端子８３ａ，８３ｂに入力が接続される。増幅回路１５０は、制御信号を増幅して、端子を介して、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子に分配する。たとえば、増幅回路１５０は、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号のしきい値が４ｍＡであれば、３台×４ｍＡ以上の電流が出力できるように設定されている。電源回路１３０および増幅回路１５０は、二次側の接地９９を有している。

本実施形態の電源装置１０ｂについて作用および効果について説明する。
本実施形態の電源装置１０ｂでは、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２を駆動する増幅回路１５０が、増幅回路１５０の動作のために必要な電源回路１３０とともに基板２０上に設けられている。そのため、制御信号側の出力インピーダンスが電源装置１０ｂ側の信号入力端子８３ａ，８３ｂの入力インピーダンスに比べて大きい場合であっても、増幅回路１５０によって各電源モジュールの信号入力端子を駆動することができる。増幅回路１５０の電流出力容量を適切に設定することによって、電源モジュールの数の増大にも容易に対応することができる。

（第５の実施形態）
図６は電源装置の一部分を例示するブロック図である。
図７（ａ）および図７（ｂ）は、本実施形態の電源装置の一部を例示するブロック図である。

電源モジュール６０ａ〜６０ｃにおいては、制御回路６７が電源の一次側、すなわち高電圧側に設けられている場合があり、一方で、電力調整のための制御信号は、二次側、すなわち低電圧側に設けられる場合がある。そのため、これらの間は電気的に絶縁されている必要がある。一次側と二次側とが絶縁されている場合に限らず、接地レベルの相違等により、制御信号側は、電源装置側から電気的に絶縁したい場合がある。そのため、図６に示すように、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２と制御回路６７とを電気的に絶縁するために、電力調整回路６８は、ダイオードブリッジ７２とフォトカプラ７３とを含んでいる。ダイオードブリッジ７２は、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２とフォトカプラ７３との間に接続され、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２に入力される制御信号を無極性化する。フォトカプラ７３は、ダイオードブリッジ７２と制御回路６７との間に接続されている。フォトカプラ７３によって、信号入力端子７０ａ１，７０ａ２と制御回路６７との間が電気的に絶縁されている。フォトカプラ７３は、光信号によって制御信号の伝送を行う。絶縁用素子には、フォトカプラ７３に代えてトランスを用いることもできる。

上述より、一般的にはフォトカプラ７３は、電源モジュールの台数ごとに用いられる。

上述した第４の実施形態の電源装置１０ｂにおける電源回路１３０および増幅回路１５０に絶縁回路を設けることによって電源モジュールごとのフォトカプラ７３を削減することができる。図７（ａ）は、１つの具体例である。図７（ａ）に示すように、本実施形態の電源装置１０ｃは、チョッパ方式の電源回路１３０と、コンパレータを含む増幅回路１５０とを備えている。電源回路１３０には、ダイオードブリッジからなる整流回路１３１と、平滑回路１３２を含んでいる。チョッパ回路には、スイッチング素子１３３と駆動回路１３４とフライホイールダイオード１３５とチョークコイル１３６と平滑コンデンサ１３７とを含んでいる。チョッパ回路では、入力側がたとえば３００Ｖで出力が５Ｖであり、電位差が大きいことから、駆動回路１３４と基準電源部１３８とを電気的に絶縁してフォトカプラ１３９によって制御信号伝達を行っている。

増幅回路１５０は、コンパレータ１５１と、設定抵抗１５２ａ〜１５２ｃとを含んでいる。コンパレータ１５１の非反転入力は、電源回路１３０の出力電圧に接続された設定抵抗１５２ａ，１５２ｂによって、一定のしきい値電圧に設定されている。コンパレータ１５１の反転入力端子は、設定抵抗１５２とフォトカプラの受光素子のコレクタに接続されている。

上述の電源回路１３０は、チョッパ回路であるため、電源回路１３０の入力と出力とが電気的に絶縁されていない。したがって、増幅回路１５０は、一次側に配置されている。そこで、一次側と制御信号側とを電気的に絶縁するために、信号入力端子８３ａ，８３ｂと増幅回路１５０との間にフォトカプラ９７が接続されている。信号入力端子８３ａ，８３ｂとフォトカプラ９７との間には、保護回路９５とダイオードブリッジ９８とが接続されている。

電源回路１３０は、入力電源１を整流回路１３１によって整流し、平滑回路１３２によって平滑した直流電圧をチョッパ回路によって増幅回路１５０用の、たとえば５Ｖの直流電圧に変換する。増幅回路１５０は、電源回路１３０から供給される直流電圧５Ｖで動作する。信号入力端子８３ａ，８３ｂに入力された制御信号は、保護回路９５をとおって、ダイオードブリッジによって無極性化し、フォトカプラ９７の発光ダイオードを駆動する。フォトカプラ９７の受光トランジスタは、発光ダイオードの発光にしたがって、設定抵抗１５２ｃに電流を流す。発光量が小さいときには、コンパレータ１５１の反転入力端子の電圧は非反転入力端子の電圧よりも低くなっており、コンパレータ１５１は、ハイレベルを出力している。コンパレータ１５１の反転入力端子の電圧が設定抵抗１５２ａ，１５２ｂによって設定されている非反転入力端子の電圧を超えたときに、コンパレータ１５１の出力がローレベルに反転する。

図７（ｂ）に示すように、本実施形態の電源装置１０ｃは、一次側と二次側間を絶縁した電源回路１３０を備えるようにすることもできる。電源回路１３０は、整流回路１３１と平滑回路１３２とスイッチング素子１４１と駆動回路１４２と絶縁トランス１４３とフライホイールダイオード１４４とを含んでいる。整流回路１３１、平滑回路１３２、およびスイッチング素子１４１駆動回路１４２は、一次側、すなわち高電圧側に配置されている。フライホイールダイオード１４４および平滑コンデンサ１４５は、二次側、すなわち低電圧側に配置されている。電源回路１３０は、絶縁トランス１４３によって一次側と二次側とが電気的に絶縁されている。したがって、電源回路１３０の電圧を検出する基準電源回路１４６は、二次側に配置されており、定電圧制御のための信号をフォトカプラ１４７によって一次側に送信する。また、電源回路１３０の出力に接続される増幅回路１５０も二次側に配置されている。

増幅回路１５０は、オペアンプ１５５のボルテージフォロワからなる増幅回路である。オペアンプ１５５の反転入力端子は、オペアンプ１５５の出力端子に接続されている。オペアンプ１５５の非反転入力端子は、ダイオードブリッジの正出力側に接続されている。増幅回路１５０の接地電位は、ダイオードブリッジの負出力側に接続されている。

電源回路１３０では、入力電源１からの電圧を整流回路１３１で整流し、平滑回路１３２で平滑して、直流電圧に変換された電圧が絶縁トランス１４３に印加される。電源回路１３０では、スイッチング素子１４１は、絶縁トランス１４３を駆動し、絶縁トランス１４３は、スイッチングされた電力を電気的に絶縁するとともに、低電圧に変換して二次側に送出する。一次側から電気的に前縁された低電圧、たとえば５Ｖの電圧が増幅回路１５０に印加されて、増幅回路１５０は、動作する。

本実施形態の電源装置１０ｃの作用および効果について説明する。
本実施形態の電源装置１０では、電源回路１３０および増幅回路１５０内の一次二次間にフォトカプラ９７や絶縁トランス１４３を含んでいるので、電気的な絶縁が実現される。したがって、フォトカプラ７３を介さずに、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃの信号入力端子７０ａ１〜７０ｃ２に制御信号を入力することができる、各電源モジュール６０ａ〜６０ｃに用いられているフォトカプラ７３を削減することができる。したがって、本実施形態の電源装置１０では、部品数を削減することができ、部品点数を削減することによって、実装スペースが削減され、電源装置１０ｃの小型化が可能になる。

なお、上述では、電源回路１３０および増幅回路１５０に絶縁回路を含ませることによって一次二次間の絶縁を実現した。たとえば、図７（ａ）において、フォトカプラ９７のみを信号入力端子８３ａ，８３ｂと信号出力端子８５ａ〜８７ｂとの間に挿入することによっても、電源モジュール６０ａ〜６０ｃそれぞれにフォトカプラ７３を接続する必要がなくなり、部品点数の削減が可能になり、実装スペースの拡大が可能になる。

（第６の実施形態）
図８は、本実施形態に係る電源装置を例示するブロック図である。
第２の実施形態の電源システムにおいて説明したように、制御装置１２２のよる制御の下、少なくとも１台の電源装置によって負荷に供給される電力を調整するシステムを実現できるが、システムを構成する場合に、制御装置と電源装置とが別々に用意される場合がある。制御装置と電源装置とが別々に用意された結果、互いの接続のためのインタフェースが一致しない場合がある。たとえば、制御装置の信号形式がＤＡＬＩ通信に対応している場合に、制御装置によって制御される電源装置がＰＷＭ形式の制御信号に対応している場合がある。本実施形態の電源装置１０ｄでは、異なる信号形式の制御装置と電源装置とを直接接続することが可能になる。

図８に示すように、本実施形態の電源装置１０ｄは、電源回路１３０と、信号変換回路１６０とをさらに備える。その他の部分については、上述した第３の実施形態の電源装置１０ａの場合と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、電源回路１３０は、上述した第４の実施形態の電源装置１０ｂにおける電源回路１３０と同一のものとすることができる。

本実施形態の電源装置１０ｄでは、信号変換回路１６０は、たとえばＤＡＬＩ通信にしたがう信号をＰＷＭ信号に変換する変換回路である。あるいは逆に、ＰＷＭ信号をＤＡＬＩ通信にしたがう信号に変換する回路としてもよい。信号変換回路１６０は、所望の変換形式を実現するように専用の回路を用いてもよいし、たとえば、マイクロコントローラとこれに接続されたメモリとからなり、マイクロコントローラが、メモリに格納されたプログラムにしたがって信号変換動作を実行するようにしてもよい。入力される信号の形式を自動的に認識して、適切な変換アルゴリズムを選択して実行するようにすることもできる。

本実施形態の電源装置１０ｃにおいては、第４の実施形態の電源装置１０ｂにおいて説明した制御信号を増幅する増幅回路１５０を信号変換回路１６０に縦続接続することもできる。

本実施形態の電源装置１０ｄでは、信号入力端子８３ａ，８３ｂにたとえばＤＡＬＩ通信にしたがう信号が入力された場合には、信号変換回路１６０は、たとえばＰＷＭ信号に変換して、変換されたＰＷＭ信号を信号出力端子８５ａ〜８７ｂおよび配線９１ａ〜９３ｂを介して、各電源モジュールに供給する。

本実施形態の電源装置１０ｄの作用および効果について説明する。
本実施形態の電源装置１０ｄでは、負荷への電力調整、たとえば調光制御を行う制御信号を、電源モジュールの電力調整信号に変換する信号変換回路１６０を備えているので、異なる形式の制御信号を出力する制御装置等の外部の装置等と高い自由度で接続することができる。したがって、外部の制御装置と電源装置１０ｄとの間に信号変換用の装置を別に設けなくても、外部の制御装置と容易に接続することができる。

本実施形態の電源装置１０ｄにおいては、第４の実施形態の電源装置１０ｂにおいて説明した制御信号を増幅する増幅回路１５０を信号変換回路１６０に縦続接続した場合には、多数の電源モジュールを電源装置に備えることができ、大容量化を容易に実現することが可能になる。

（第７の実施形態）
図９は、本実施形態の照明装置を例示する斜視図である。
図９に示すように、照明装置２００は、光源ユニット２１２と、電源ユニット２１０と、を備える。照明装置２００は、光制御ユニット２１６と、支持体２１８と、台座２２０と、をさらに備える。照明装置２００は、看板や建造物の演出照明などに用いられる、いわゆる投光器である。

光源ユニット２１２は、図示しない複数の光源モジュールを含む。たとえば、この例では、７つの光源モジュールを含んでいる。各光源モジュールは、直並列に接続された複数のＬＥＤ素子を含んでいる。

電源ユニット２１０は、上述した実施形態の電源装置のいずれかを含んでいる。つまり、電源ユニット２１０は、基板２０と、複数の電源モジュール６０ａ〜６０ｇと、を含んでいる。電源モジュール６０ａ〜６０ｇのそれぞれは、７つの光源モジュールのそれぞれに接続されて、それぞれの光源モジュールを駆動する。電源ユニット２１０は、電源ケーブル２３０を介して入力電源１に接続される。電源ユニット２１０は、給電ケーブル２３２を介して光源ユニット２１２に接続され、光源ユニット２１２に電力を供給する。電源ユニット２１０は、コントロールケーブル２３４を介して図示しない制御装置に接続される。コントロールケーブル２３４には、電源装置に対する制御信号を伝送する制御線が含まれる。

基板２０は、入力電源１と各電源モジュール６０ａ〜６０ｇの入力とを電気的に接続する配線４０を含んでいる。基板２０は、外部から供給される制御信号が入力される信号端子と各電源モジュールの信号入力端子との間を電気的に接続する配線８０を含んでいる。

光源ユニット２１２は、光制御ユニット２１６と、支持体２１８とを含んでいる。光制御ユニット２１６は、レンズや反射体等を含む光学回路によって、光源ユニット２１２の各光源から所望の光束を得るように構成されている。

支持体２１８は、光源ユニット２１２と電源ユニット２１０とを接続し、これらを台座２２０に固定する。台座２２０は、支持体２１８を固定するとともに、電源ユニット２１０を固定する。

本実施形態の照明装置２００の作用および効果について説明する。
本実施形態の照明装置２００では、基板２０を電源ユニット２１０内に設けることによって、複数の電源モジュールを１つの電源ユニット２１０内に容易に設置することができる。したがって、電源ユニット２１０の小型化をはかることができる。また、基板２０上であらかじめ設けられた配線４０，８０を有することによって、多数の電源モジュールと外部との電気的接続を容易に行うことができる。このように電源モジュールを１つの電源ユニット２１０にまとめることができ、光源ユニット２１２とともに一体化した照明装置２００を実現することができるので、装置全体の大容量化とともに、小型化をはかることができる。

以上説明した実施形態によれば、複数の電源モジュールを組み込んで小型化された電源装置および照明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 入力電源、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電源装置、１１ 負荷ユニット、１２ａ〜１２ｃ 負荷、１６ 電源コネクタ、１８ 給電コネクタ、１９ 給電ケーブル、２０ 基板、２２ 端子台、２３ａ〜２３ｃ 端子、２４ 端子台、２５ａ〜２７ｂ 端子、３１ 保護回路、３２ａ，３２ｂ ヒューズ、３４ａ〜３４ｃ サージ保護素子、４０，４１ａ，４１ｂ 配線、５１ａ〜５１ｃ 配線、５２ａ〜５４ｂ 配線、６０ａ〜６０ｃ 電源モジュール、６２ 整流回路、６４ 昇圧回路、６６ 電力変換回路、６７ 制御回路、６８ 電力調整回路、７０ａ１〜７０ｃ２ 信号入力端子、７２ ダイオードブリッジ、７３ フォトカプラ、８０，８１ａ，８１ｂ 配線、８１ コネクタ、８２ 端子台、８３ａ，８３ｂ 信号入力端子、８４ 端子台、８５ａ〜８７ｂ 信号出力端子、９１ａ〜９３ｂ 配線、９５ 保護回路、９６ａ〜９６ｃ サージ保護素子、９９ 接地、１００ 照明装置、１３０ 電源回路、１５０ 増幅回路、１６０ 信号変換回路、２００ 照明装置、２１０ 電源ユニット、２１２ 光源ユニット、２１６ 光制御ユニット、２１８ 支持体、２２０ 台座、２３０ 電源ケーブル、２３２ 給電ケーブル、２３４ コントロールケーブル

Claims (7)

1. 第１入力を有し、前記第１入力に入力される信号に応じて第１負荷への電力の供給を調整する第１電源モジュールと、
   第２入力を有し、前記第２入力に入力される信号に応じて第２負荷への電力の供給を調整する第２電源モジュールと、
   前記第１入力および前記第２入力に供給される第１信号を出力する信号源と前記第１入力とを電気的に接続し、かつ、前記信号源と前記第２入力とを電気的に接続する配線パターンを有する基板と、
   を備え、
   前記基板は、
   前記信号源と電気的に接続する一対の第１端子と、
   前記第１入力と電気的に接続する一対の第２端子と、
   前記第２入力と電気的に接続する一対の第３端子と、
   を含み、
   前記配線パターンは、第１の配線パターン及び第２の配線パターンを有し、前記第１の配線パターン及び前記第２の配線パターンによって、前記一対の第１端子と前記一対の第２端子とを電気的に接続するとともに、前記一対の第１端子と前記一対の第３端子とを電気的に接続し、
   第１の配線パターンは、一端が前記一対の第１端子のうちの一方の第１端子に接続され、他端が分岐し前記一対の第２端子のうちの一方の第２端子および前記一対の第３端子のうちの一方の第３端子が接続され、
   前記第２の配線パターンは、一端が前記一対の第１端子のうちの他方の第１端子に接続され、他端が分岐し前記一対の第２端子のうちの他方の第２端子および前記一対の第３端子のうちの他方の第３端子が接続する電源装置。
2. 前記基板は、前記一対の第１端子を含む第１端子台と、前記一対の第２端子および前記一対の第３端子を含む第２端子台と、を有する請求項１記載の電源装置。
3. 前記基板に設けられ、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの間に接続されたサージ保護素子をさらに備えた請求項２記載の電源装置。
4. 第１入力を有し、前記第１入力に入力される信号に応じて第１負荷への電力の供給を調整する第１電源モジュールと、
   第２入力を有し、前記第２入力に入力される信号に応じて第２負荷への電力の供給を調整する第２電源モジュールと、
   信号源から前記第１入力に第１信号を伝送し、かつ、前記信号源から前記第２入力に前記第１信号を伝送する配線パターンを有する基板と、
   前記基板に設けられ、入力と出力との間が電気的に絶縁され入力から出力へ信号を伝送する絶縁回路と、
   を備え、
   前記基板は、
   前記信号源と電気的に接続する一対の第１端子と、
   前記第１入力と電気的に接続する一対の第２端子と、
   前記第２入力と電気的に接続する一対の第３端子と、
   前記一対の第１端子を含む第１端子台と、
   前記一対の第２端子および前記一対の第３端子を含む第２端子台と、
   を含み、
   前記配線パターンは、第１の配線パターン、第２の配線パターン、第３配線パターン及び第４配線パターンを有し、
   前記第１の配線パターンは、一端が前記一対の第１端子のうちの一方の第１端子に接続され、他端が前記絶縁回路の入力の一方に接続され、
   前記第２の配線パターンは、一端が前記一対の第１端子のうちの他方の第１端子に接続され、他端が前記絶縁回路の入力の他方に接続され、
   前記第３配線パターンは、一端が前記絶縁回路の出力の一方に接続され、他端が分岐し前記一対の第２端子のうちの一方の第２端子及び前記一対の第３端子のうちの一方の第３端子に接続され、
   前記第４配線パターンは、一端が前記絶縁回路の出力の他方に接続され、他端が分岐し前記一対の第２端子のうちの他方の第２端子及び前記一対の第３端子のうちの他方の第３端子に接続され、
   前記絶縁回路は、前記第１信号を入力して前記第１信号から電気的に絶縁された第２信号を出力し、
   前記第２信号は、前記一対の第２端子を介して、前記第１入力に供給され、前記一対の第３端子を介して、前記第２入力に供給される電源装置。
5. 前記基板に設けられ、前記一対の第１端子と前記一対の第２端子との間で前記第１の配線パターン及び前記第２の配線パターンの一端と他端側の分岐との間に接続されるとともに、前記一対の第１端子と前記一対の第３端子との間で前記第１の配線パターン及び前記第２の配線パターンの一端と他端側の分岐との間に接続された増幅回路をさらに備え、
   前記増幅回路は、前記第１信号を入力して前記第１信号を増幅した第３信号を出力し、
   前記第３信号は、前記一対の第２端子を介して、前記第１入力に供給され、前記一対の第３端子を介して、前記第２入力に供給される請求項２または３に記載の電源装置。
6. 前記基板に設けられ、前記一対の第１端子と前記一対の第２端子との間に接続されるとともに、前記一対の第１端子と前記一対の第３端子との間で前記第１の配線パターン及び前記第２の配線パターンの一端と他端側の分岐との間に接続された信号変換回路をさらに備え、
   前記信号変換回路は、前記第１信号を入力して前記第１信号とは異なる形式の第４信号に変換し、
   前記第４信号は、前記一対の第２端子を介して、前記第１入力に供給され、前記一対の第３端子を介して、前記第２入力のそれぞれに供給される請求項２または３に記載の電源装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の電源装置と、
   光源を含む前記第１負荷および光源を含む前記第２負荷を有する光源ユニットと、
   を備えた照明装置。

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