JP7011216B2

JP7011216B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP7011216B2
Application number: JP2017184113A
Authority: JP
Inventors: 剛加藤; 朋和宇佐美; 達也小西
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: JP2019061803A

Description

本発明の実施形態は、光源ユニットと電源ユニットを備えた照明装置に関する。

従来、直流電源を出力する主回路を有する電源ユニットと、光源を有する光源ユニットとを着脱可能に組み合わせて構成される照明装置がある。

このような照明装置では、電源ユニットに光源ユニットが装着されていない状態で、すなわち光源が主回路に接続されていない状態で、主回路が直流電源を出力するように動作することは好ましくない。そのため、光源と並列に装着検出抵抗を接続し、主回路の出力側に装着検出電圧を印加することにより、装着抵抗の接続の有無に応じて光源ユニットの装着有無を検出し、装着有の場合に主回路を動作させ、装着無の場合に主回路の動作を停止または出力を低減させるようにしている。

しかし、主回路は、出力側に光源と並列に接続されるコンデンサを有しているため、装着検出時に、装着検出電圧がコンデンサに印加されることになり、装着検出にかかる時間がコンデンサの容量に影響を受けてしまう。

特開２０１２－２８２２２号公報

本発明が解決しようとする課題は、主回路の出力側のコンデンサに影響なく、装着検出ができる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、光源ユニットおよび電源ユニットを有する。光源ユニットは、直列に接続された光源および検出抵抗を有する。電源ユニットは、主回路、装着検出電圧源および装着検出部を有する。主回路は、出力側に光源が並列に接続されるコンデンサを有し、直流電源をコンデンサに印加する主経路を通じて光源に出力する。装着検出電圧源は、主回路のコンデンサに直流電源を印加する主経路とは異なり光源と検出抵抗との間に接続される検出経路で検出抵抗に装着検出電圧を印加する。装着検出部は、検出抵抗の接続の有無に応じた検出経路の発生電圧に基づいて光源ユニットの装着有無を検出する。電源ユニットは、光源と検出抵抗との間に接続される検出経路および検出抵抗を共用して検出される検出電圧に基づいて主回路からの直流電源の出力をフィードバック制御する。

本発明によれば、主回路の出力側のコンデンサに影響なく、装着検出することが期待できる。

第１の実施形態を示す照明装置の回路図である。同上照明装置の斜視図である。第２の実施形態を示す照明装置の回路図である。第３の実施形態を示す照明装置の回路図である。第４の実施形態を示す照明装置の回路図である。

以下、第１の実施形態を、図１および図２を参照して説明する。

図２に照明装置10の斜視図を示す。照明装置10は、長尺状で、天井面に設置される天井直付形照明装置である。照明装置10は、本体ユニット11と光源ユニット12とを備えている。

本体ユニット11は、器具本体14、この器具本体14内に配設される端子台15および電源ユニット16を備えている。電源ユニット16は、この電源ユニット16から引き出されている配線の先端のコネクタで構成される電源端子部17を備えている。

光源ユニット12は、器具本体14に着脱可能に取り付けられるシャーシ19、およびこのシャーシ19の下面側に取り付けられた透光カバー20を有し、内部に光源などが配設されている。光源ユニット12は、この光源ユニット12から引き出された配線のコネクタで構成される光源端子部21を備えている。光源端子部21は、電源端子部17に着脱可能に接続される。

そして、電源端子部17と光源端子部21とを接続し、本体ユニット11に光源ユニット12を取り付けることにより、照明装置10が組み立てられる。

次に、図１に照明装置10の回路図を示す。

光源ユニット12は、光源端子部21の＋側の電源端子21aと－側の電源端子21bとの間に光源25および検出抵抗Rcsが直列に接続され、光源端子部21の信号端子21cに光源25と検出抵抗Rcsとの接続点が接続されている。光源25は、発光素子としての複数のＬＥＤ26が用いられている。検出抵抗Rcsは、光源25の特性に応じて必要な電流値の直流電源を電源ユニット16から出力するように設定するものである。

また、電源ユニット16は、直流電源を光源25に出力する主回路30、装着検出部31、および制御部32を備えている。

主回路30は、ＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductance Converter）回路であり、力率改善回路の機能とＤＣ／ＤＣコンバータ回路の機能を備えている１コンバータ方式の電源変換回路を備えている。

主回路30は、外部電源である交流電源ｅに整流回路35の一対の入力端が接続されている。整流回路35は、交流電源ｅを直流電源に整流して出力する。整流回路35の一対の出力端に、直流電源を平滑するコンデンサC1が接続されている。

コンデンサC1の両端間に、インダクタL1と電界効果トランジスタなどのスイッチング素子Q1との直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1の両端間には、コンデンサC2とインダクタL2との直列回路が接続されている。インダクタL2の両端間には、逆流阻止用のダイオードD1と電解コンデンサなどのコンデンサC3が接続されている。コンデンサC3は、電源端子部17の＋側の電源端子17aと－側の電源端子17bとの間に接続されている。つまり、コンデンサC3は、主回路30の出力側で、光源25と並列に接続されている。コンデンサC3は、直流電源のリップル成分を除去するために、例えば２００μＦ程度の容量の大きいものが用いられている。

そして、主回路30は、コンデンサC3に直流電源を印加する主経路Ａを通じて、光源25に直流電源を印加する。

また、電源端子部17の信号端子17cは、制御部32に接続されている。制御部32には、光源25に直列に接続されている検出抵抗Rcsを通じて検出電圧が入力される。

また、装着検出部31は、信号端子17cにダイオードD2のカソードが接続され、このダイオードD2のアノードに分圧抵抗R2，R3が接続され、ダイオードD2のアノードと分圧抵抗R2との接続点に抵抗R4およびスイッチ36を介して例えば１２Ｖ程度の検出電圧を印加する定電圧源である装着検出電圧源37が接続され、分圧抵抗R2，R3の接続点が制御部32に接続されている。なお、装着検出部31のグランドは、主回路30のグランドと同一である。

そして、装着検出部31は、主回路30のコンデンサC3に直流電源を印加する主経路Ａとは異なる検出経路Ｂを通じて、検出抵抗Rcsに装着検出電圧を印加し、光源ユニット12の装着有無の検出を行う。

また、制御部32は、例えば制御ＩＣによって構成されている。制御部32は、光源25に直列に接続されている検出抵抗Rcsを通じて検出される検出電圧に基づいて、主回路30のスイッチング素子Q1のスイッチング動作をフィードバック制御する。また、制御部32は、起動時などに、装着検出部31によって光源ユニット12の装着有無を検出し、光源ユニット12の装着有の検出時には主回路30から直流電源を出力するように動作させ、光源ユニット12の装着無の検出時には主回路30を動作させないように制御する。

さらに、制御部32は、過電圧、過電流の検出時に主回路30の動作を停止させる保護手段の機能を有している。そして、制御部32は、保護機能が動作したタイミングで装着検出機能を有効にし、検出経路Ｂを通じて検出抵抗Rcsに装着検出電圧を印加し、光源ユニット12の装着有無の検出を行う。これにより、制御部32は、主回路30の停止を解除し、主回路30の再動作が可能か判定し、可能な場合には主回路30を再動作させる。

次に、第１の実施形態の作用を説明する。

天井などの設置面に本体ユニット11を取り付け、電源ユニット16の電源端子部17に光源ユニット12の光源端子部21を接続し、本体ユニット11に光源ユニット12を装着し、照明装置10を設置する。

そして、電源ユニット16に外部電源が供給されて制御部32が起動すると、制御部32は、主回路30を起動させる前に、装着検出部31によって光源ユニット12の装着有無を検出する。

制御部32は、スイッチ36を閉成し、装着検出電圧源37からの装着検出電圧を、主回路30のコンデンサC3に直流電源を印加する主経路Ａとは異なる検出経路Ｂに印加する。このとき、装着検出電圧は、主回路30のコンデンサC3に印加されることはない。

光源ユニット12が装着されていない場合には、検出経路Ｂの信号端子17cが開放されているため、分圧抵抗R2，R3の接続点から制御部32に入力する検出電圧が所定の基準電圧よりも高くなり、光源ユニット12の装着無を検出する。

一方、光源ユニット12が装着されている場合には、検出経路Ｂを通じて装着検出電圧が検出抵抗Rcsに流れるため、分圧抵抗R2，R3の接続点から制御部32に入力される検出電圧が所定の基準電圧よりも低くなり、光源ユニット12の装着有を検出する。

そして、制御部32は、光源ユニット12の装着無の検出時には、主回路30を動作させず、つまりスイッチング素子Q1をスイッチング動作させない。

一方、制御部32は、光源ユニット12の装着有の検出時には、主回路30を動作させ、つまりスイッチング素子Q1をスイッチング動作させ、主回路30のコンデンサC3に直流電源を印加する主経路Ａを通じて、直流電源を光源25に出力し、光源25を点灯させる。

また、制御部32は、主回路30を動作させた際には、装着検出部31のスイッチ36を開成し、検出経路Ｂへの装着検出電圧の印加を停止させる。これにより、制御部32は、光源25に直列に接続されている検出抵抗Rcsを通じて検出される検出電圧に基づいて、主回路30のスイッチング素子Q1のスイッチング動作をフィードバック制御し、光源25を定電流制御する。

このように、第１の実施形態の照明装置10では、主回路30の出力側のコンデンサC2に影響なく、光源ユニット12の装着有無を検出することができる。

また、光源25と検出抵抗Rcsが直列に接続され、光源25と検出抵抗Rcsと間に接続される検出経路Ｂを通じて検出される検出電圧に基づいて主回路30からの直流電源の出力をフィードバック制御するが、このフィードバック制御のための検出抵抗Rcsおよび検出経路Ｂを共用して、光源ユニット12の装着検出ができ、回路構成を簡素化できる。

しかも、電源ユニット16の起動時に装着検出電圧源37を検出経路Ｂに接続し、起動時以外のときに装着検出電圧源37を検出経路Ｂから切り離すため、装着検出とフィードバック制御とが干渉するのを防止できる。

また、主回路30のグランドと装着検出部31のグランドとが同一であるため、回路構成を簡素化できる。

また、制御部32は、過電圧、過電流の検出時に主回路30の動作を停止させるが、保護機能が動作したタイミングで装着検出機能を有効にし、検出経路Ｂを通じて検出抵抗Rcsに装着検出電圧を印加し、光源ユニット12の装着有無の検出を行う。そのため、制御部32は、主回路30の停止を解除し、主回路30の再動作が可能か判定し、可能な場合には主回路30の再動作させることができる。

次に、図３に第２の実施形態を示す。

光源ユニット12は、第１の実施形態と同じ構成となっている。

電源ユニット16の主回路30は、フライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータ回路を備えている。主回路30は、整流回路35およびコンデンサC1を備えている。コンデンサC1の両端に、トランスTrの一次巻き線Tr1と電界効果トランジスタなどのスイッチング素子Q11との直列回路が接続されている。トランスTrの二次巻き線Tr2の両端に、逆流阻止用のダイオードD11と電解コンデンサなどのコンデンサC13が接続されている。コンデンサC13は、電源端子部17の＋側の電源端子17aと－側の電源端子17bとの間に接続されている。つまり、コンデンサC13は、主回路30の出力側で、光源25と並列に接続されている。コンデンサC13は、直流電源のリップル成分を除去するために、例えば２００μＦ程度の容量の大きいものが用いられている。

そして、主回路30は、コンデンサC13に直流電源を印加する主経路Ａを通じて、光源25に直流電源を印加する。

さらに、制御部32は、光源25に直列に接続されている検出抵抗Rcsを通じて検出される検出電圧に基づいて、主回路30のスイッチング素子Q11のスイッチング動作をフィードバック制御する。

また、装着検出部31は、第１の実施形態と同様の構成が用いられている。装着検出部31は、主回路30のコンデンサC13に直流電源を印加する主経路Ａとは異なる検出経路Ｂを通じて、検出抵抗Rcsに装着検出電圧を印加し、光源ユニット12の装着有無の検出を行う。なお、装着検出部31のグランドは、主回路30のグランドと同一である。

そして、フライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータ回路を備える主回路30の場合にも、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図４に第３の実施形態を示す。

電源ユニット16の主回路30は、交流電源ｅを整流および平滑する整流回路35、整流および平滑された直流電源を力率改善のために昇圧する昇圧チョッパ回路である力率改善回路40、および降圧チョッパ回路41を備えている。

降圧チョッパ回路41は、力率改善回路40の出力端間に接続されたスイッチング素子Q21およびダイオードD21との直列回路、スイッチング素子Q21とダイオードD21のカソードとの接続点に一端側が接続されたインダクタL21、このインダクタL21の他端側に接続されたコンデンサC23を備えている。コンデンサC23は、電源端子部17の＋側の電源端子17aと－側の電源端子17bとの間に接続されている。つまり、コンデンサC23は、主回路30の出力側で、光源25と並列に接続されている。

そして、主回路30は、コンデンサC23に直流電源を印加する主経路Ａを通じて、光源25に直流電源を印加する。

さらに、制御部32は、光源25に直列に接続されている検出抵抗Rcsを通じて検出される検出電圧に基づいて、主回路30のスイッチング素子Q21のスイッチング動作をフィードバック制御する。

また、装着検出部31は、第１の実施形態と同様の構成が用いられている。装着検出部31は、主回路30のコンデンサC23に直流電源を印加する主経路Ａとは異なる検出経路Ｂを通じて、検出抵抗Rcsに装着検出電圧を印加し、光源ユニット12の装着有無の検出を行う。

そして、降圧チョッパ回路41などを備える主回路30の場合にも、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図５に第４の実施形態を示す。

光源ユニット12は、光源25と検出抵抗Rcsとが独立して設けられている。光源端子部21は、光源25が接続される一対の電源端子21a，21b、検出抵抗Rcsが接続される一対の信号端子21c，21dを備えている。

また、電源ユニット16は、第１ないし第３の実施形態のいずれかの主回路30が用いられている。主回路30の出力側には、光源25と並列に接続されるコンデンサC33（C3，C13，C23のいずれか）が配置されている。

電源端子部17は、主回路30の出力側が接続される一対の電源端子17a，17b、装着検出部31が接続される一対の信号端子17c，17dを備えている。

そして、主回路30は、コンデンサC33に直流電源を印加する主経路Ａを通じて、光源25に直流電源を印加する。

また、装着検出部31は、主回路30のコンデンサC33に直流電源を印加する主経路Ａとは異なる検出経路Ｂであって、主経路Ａから独立した検出経路Ｂを通じて、検出抵抗Rcsに装着検出電圧を印加し、光源ユニット12の装着有無の検出を行う。

そして、第４の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、主経路Ａから独立した検出経路Ｂを通じて、検出抵抗Rcsに装着検出電圧を印加し、光源ユニット12の装着有無の検出を行うため、光源ユニット12の装着の有無を常時検出できる。

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。

10 照明装置
12 光源ユニット
16 電源ユニット
25 光源
30 主回路
31 装着検出部
37 装着検出電圧源
Ａ主経路
Ｂ検出経路
C3，C13，C23，C33 コンデンサ
Rcs 検出抵抗

Claims

直列に接続された光源および検出抵抗を有する光源ユニットと；
出力側に前記光源が並列に接続されるコンデンサを有し、直流電源を前記コンデンサに印加する主経路を通じて前記光源に出力する主回路と、この主回路の前記コンデンサに直流電源を印加する前記主経路とは異なり前記光源と前記検出抵抗との間に接続される検出経路で前記検出抵抗に装着検出電圧を印加する装着検出電圧源と、前記検出抵抗の接続の有無に応じた前記検出経路の発生電圧に基づいて前記光源ユニットの装着有無を検出する装着検出部と、を備え、前記光源と前記検出抵抗との間に接続される前記検出経路および前記検出抵抗を共用して検出される検出電圧に基づいて前記主回路からの直流電源の出力をフィードバック制御する電源ユニットと；
を具備することを特徴とする照明装置。
光源および検出抵抗を有する光源ユニットと；
出力側に前記光源が並列に接続されるコンデンサを有し、直流電源を前記コンデンサに印加する主経路を通じて前記光源に出力する主回路と、この主回路の前記コンデンサに直流電源を印加する前記主経路とは異なる検出経路で前記検出抵抗に装着検出電圧を印加する装着検出電圧源と、前記検出抵抗の接続の有無に応じた前記検出経路の発生電圧に基づいて前記光源ユニットの装着有無を検出する装着検出部とを備え、起動時に前記装着検出電圧源を前記検出経路に接続し、起動時以外のときに前記装着検出電圧源を前記検出経路から切り離す電源ユニットと；
を具備することを特徴とする照明装置。
前記電源ユニットは、前記主回路のグランドと前記装着検出部のグランドとが同一である
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。