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技術 照明装置及び電源ユニット

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 西田典明藤本幸司黒木芳文滝北久也
出願日 2015年1月15日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-006237
公開日 2016年7月25日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2016-134210
状態 特許登録済
技術分野 光源の回路一般
主要キーワード LED照明用 直流電圧レベル 制御信号出力端子 脈流出力 制御電源回路 制御信号端子 電源供給端子 調光制御回路
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この項目の情報は公開日時点(2016年7月25日)のものです。
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課題

電力損失を抑制する照明装置及び電源ユニットを提供する。

解決手段

固体発光素子を有する1乃至複数の光源ユニット1と、光源ユニット1に給電する電源ユニット2と、光源ユニット1に供給される電力を調整するコントローラ3とを備える。コントローラ3は、制御部30を備え、電源ユニット2で生成される電力が供給されて動作するように構成される。制御部30は、電源ユニット2の出力レベルを指示する制御信号を生成して電源ユニット2に送信する。電源ユニット2は、固体発光素子を調光点灯する出力電力を、前記制御信号で指示される出力レベルに対応した値に一致させるように構成される。

概要

背景

従来、光源である固体発光素子と、交流電源を用いて固体発光素子を点灯させる点灯装置電源ユニット)とを備える照明装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。このような照明装置は、点灯装置から固体発光素子に給電される電力を指示する制御信号を生成する調光制御回路部を備える。また、点灯装置は、調光制御回路部から送信される信号に対応して、固体発光素子を調光点灯させる制御回路部を備える。

概要

電力損失を抑制する照明装置及び電源ユニットを提供する。固体発光素子を有する1乃至複数の光源ユニット1と、光源ユニット1に給電する電源ユニット2と、光源ユニット1に供給される電力を調整するコントローラ3とを備える。コントローラ3は、制御部30を備え、電源ユニット2で生成される電力が供給されて動作するように構成される。制御部30は、電源ユニット2の出力レベルを指示する制御信号を生成して電源ユニット2に送信する。電源ユニット2は、固体発光素子を調光点灯する出力電力を、前記制御信号で指示される出力レベルに対応した値に一致させるように構成される。

目的

本発明は上記事由に鑑みてなされており、電力損失を抑制することを目的とする

効果

実績

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請求項1

固体発光素子を有する1乃至複数の光源ユニットと、外部電源から供給される電力電力変換して前記光源ユニットに給電する電源ユニットと、前記光源ユニットに供給される電力を調整するように前記電源ユニットを制御するコントローラとを備え、前記電源ユニットは、スイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の動作を制御する制御回路と、前記制御回路の動作用の電力を生成する制御電源回路とを有し、前記コントローラは、制御部を備え、前記電源ユニットの制御電源回路で生成される電力が供給されて動作するように構成され、前記制御部は、前記スイッチング電源回路の出力レベルを指示する制御信号を生成して前記電源ユニットに送信し、前記電源ユニットの制御回路は、前記スイッチング電源回路の動作を制御して、前記スイッチング電源回路の出力電力を、前記制御信号で指示される出力レベルに対応した値に一致させるように構成されることを特徴とする照明装置

請求項2

請求項1記載の照明装置に用いられ、前記コントローラに直流電力を供給する電源供給端子と、前記コントローラから前記制御信号を受信する制御信号端子とを備えることを特徴とする電源ユニット。

技術分野

0001

本発明は、照明装置及び電源ユニットに関し、特に、発光ダイオードなどの固体発光素子点灯する電源ユニット及び当該電源ユニットを備える照明装置に関する。

背景技術

0002

従来、光源である固体発光素子と、交流電源を用いて固体発光素子を点灯させる点灯装置(電源ユニット)とを備える照明装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。このような照明装置は、点灯装置から固体発光素子に給電される電力を指示する制御信号を生成する調光制御回路部を備える。また、点灯装置は、調光制御回路部から送信される信号に対応して、固体発光素子を調光点灯させる制御回路部を備える。

先行技術

0003

特許第4370901号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、従来の点灯装置は、制御回路部などを動作させるために外部電源からの交流電力直流電力に変換するAC/DC変換部を必要とする。また、従来の調光制御回路部は、直流電力によって動作するように構成されているので、外部電源からの交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部を必要とする。

0005

しかしながら、点灯装置及び調光制御回路部に各別にAC/DC変換部が設けられると、照明装置として、電力変換に伴う損失が大きくなるという問題が生じる。

0006

本発明は上記事由に鑑みてなされており、電力損失を抑制することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の照明装置は、固体発光素子を有する1乃至複数の光源ユニットと、外部電源から供給される電力を電力変換して前記光源ユニットに給電する電源ユニットと、前記光源ユニットに供給される電力を調整するように前記電源ユニットを制御するコントローラとを備え、前記電源ユニットは、スイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の動作を制御する制御回路と、前記制御回路の動作用の電力を生成する制御電源回路とを有し、前記コントローラは、制御部を備え、前記電源ユニットの制御電源回路で生成される電力が供給されて動作するように構成され、前記制御部は、前記スイッチング電源回路の出力レベルを指示する制御信号を生成して前記電源ユニットに送信し、前記電源ユニットの制御回路は、前記スイッチング電源回路の動作を制御して、前記スイッチング電源回路の出力電力を、前記制御信号で指示される出力レベルに対応した値に一致させるように構成されることを特徴とする。

0008

本発明の電源ユニットは、前記照明装置に用いられ、前記コントローラに直流電力を供給する電源供給端子と、前記コントローラから前記制御信号を受信する制御信号端子とを備えることを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明の照明装置及び電源ユニットは、電力損失を抑制することできるという効果がある。

図面の簡単な説明

0010

本発明に係る照明装置及び電源ユニットの実施形態を示す回路ブロック図である。
同上の応用例の回路ブロック図である。

実施例

0011

以下、本発明に係る照明装置及び電源ユニットの実施形態について、図1を参照して説明する。

0012

本実施形態の照明装置は、図1に示すように、光源ユニット1と、電源ユニット2と、コントローラ3とを備える。

0013

電源ユニット2は、図1に示すように、制御回路20、整流器21、昇圧チョッパ回路22、降圧チョッパ回路23、信号変換回路24、制御電源回路25などを備えている。また、電源ユニット2は、制御信号端子261と、1対の電源供給端子262とを備え、コントローラ3と電気的に接続されている。整流器21は、ダイオードブリッジで構成され、商用の交流電源(外部電源)100から供給される交流電圧交流電流全波整流する。

0014

昇圧チョッパ回路22は、力率の改善を目的とする従来周知の力率改善回路であって、スイッチング素子Q1、インダクタL1、ダイオードD1、平滑コンデンサC1、駆動回路220などで構成されている。すなわち、インダクタL1とダイオードD1と平滑コンデンサC1の直列回路が整流器21の脈流出力端子間に電気的に接続され、ダイオードD1と平滑コンデンサC1の直列回路に対して、スイッチング素子Q1が電気的に並列接続されている。スイッチング素子Q1には、例えば、nチャネル型パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)が使用されることが好ましい。駆動回路220は、スイッチング素子Q1のゲート駆動信号を与えることでスイッチング素子Q1をオンオフスイッチング)するように構成されている。さらに、駆動回路220は、平滑コンデンサC1の両端電圧監視し、当該両端電圧を目標値(外部電源100の電源電圧実効値よりも十分に高い電圧)に一致させるように、スイッチング素子Q1をPWM制御するように構成されている。ただし、このような昇圧チョッパ回路22は従来周知であるから、詳細な動作の説明は省略する。

0015

降圧チョッパ回路23は、昇圧チョッパ回路22から入力する直流電圧直流電流を、光源ユニット1に適した直流電圧・直流電流に降圧(電力変換)するDC/DCコンバータである。また、降圧チョッパ回路23は、スイッチング素子Q2、インダクタL2、ダイオードD2、平滑コンデンサC2などで構成されることが好ましい。すなわち、平滑コンデンサC2とインダクタL2とスイッチング素子Q2の直列回路が昇圧チョッパ回路22の出力端子間に電気的に接続され、平滑コンデンサC2とインダクタL2の直列回路に対して、ダイオードD2が電気的に並列接続されている。スイッチング素子Q2には、例えば、nチャネル型のパワーMOSFETが使用されることが好ましい。なお、スイッチング素子Q2は、制御回路20によってオン・オフ(スイッチング)される。また、平滑コンデンサC2の低電位側の端子が光源ユニット1の正極側の入力端子と電気的に接続されている。ただし、このような降圧チョッパ回路23は従来周知であるから、詳細な動作の説明は省略する。

0016

信号変換回路24は、後述するように、コントローラ3から制御信号端子261を介して与えられる制御信号(PWM信号)を直流電圧信号に変換して制御回路20に出力するように構成されている。なお、信号変換回路24から出力される電圧信号の信号レベル直流電圧レベル)は、制御信号で指示される出力レベル(調光レベル)に対応している。

0017

制御電源回路25は、外部電源100の交流入力電圧から制御電圧(例えば、15ボルトの直流電圧)Vccを生成するように構成される。制御電源回路25で生成される制御電圧Vccは、制御回路20及び信号変換回路24に供給されるとともに、1対の電源供給端子262を介してコントローラ3にも供給されている。なお、1対の電源供給端子262のうちの片方は、グランド端子として使用され、コントローラ3から出力される制御信号のグランド(GND)と共有されることが好ましい。

0018

制御回路20は、スイッチング素子Q2のゲートに与える駆動信号をPWM制御することにより、インダクタL2に流れる電流を目標値に一致させるように構成されることが好ましい。また、制御回路20は、前記目標値を信号変換回路24から出力される電圧信号の信号レベル(調光レベル)に対応した値に調整することが好ましい。なお、このような制御回路20は、例えば、市販されている調光機能付きのLED照明用コントロールIC、あるいはマイクロコントローラで構成されることが好ましい。

0019

コントローラ3は、制御部30と、記憶部31と、第1電源回路32と、第2電源回路33と、制御信号出力端子34と、1対の電源入力端子35とを備えることが好ましい。

0020

第1電源回路32は、電源ユニット2から電源入力端子35を介して供給される制御電圧Vccを安定化するように構成されている。第2電源回路33は、第1電源回路32で安定化された制御電圧Vccから、低電圧(例えば、5ボルト)の直流電圧を生成するように構成されている。第2電源回路33で生成される直流電圧は、制御部30に供給されている。

0021

制御部30は、例えば、マイクロコントローラで構成されることが好ましい。制御部30は、第2電源回路33から供給される直流電圧で動作するよう構成されている。制御部30は、調光レベル(出力レベル)に対応するデューティー比のPWM(パルス幅変調)信号を生成し、当該PWM信号(制御信号)を制御信号出力端子34を介して電源ユニット2に送信する。

0022

記憶部31は、フラッシュメモリなどの電気的に書換可能な不揮発性半導体メモリで構成されることが好ましい。

0023

本実施形態の照明装置は、電源ユニット2及びコントローラ3に各別にAC/DC変換部が設けられる場合と比較して、電力変換に伴う損失が抑制できる。

0024

本実施形態の照明装置の動作について説明する。

0025

外部電源100が投入されると、照明装置において、電源ユニット2の制御電源回路25が動作を開始し、制御電圧Vccを供給する。制御電圧Vccが供給され始めると、昇圧チョッパ回路22、制御回路20及びコントローラ3が動作を開始する。コントローラ3の制御部30は、PWM信号(制御信号)を生成して、電源ユニット2に送信する。電源ユニット2の制御回路20は、信号変換回路24で変換された電圧信号の信号レベルから、指示されている出力レベル(調光レベル)を判断し、スイッチング素子Q2を制御して光源ユニット1を調光点灯させる。

0026

なお、本実施形態の照明装置は、図2に示すように、複数(図示例では2つ)の電源ユニット2と、1つのコントローラ3とを備えてもよい。コントローラ3は、複数の電源ユニット2の何れか1つの電源ユニット2から制御電圧Vccが供給されるように構成されている。

0027

また、本実施形態の照明装置及び電源ユニット2では、電源ユニット2に接続される光源ユニット1は1つとは限らない(図1参照)。複数の光源ユニット1は、電源ユニット2に対して、電気的に並列、又は直列に接続されていてもよい。

0028

本実施形態の照明装置は、固体発光素子を有する1乃至複数の光源ユニット1と、外部電源100から供給される電力を電力変換して光源ユニット1に給電する電源ユニット2と、光源ユニット1に供給される電力を調整するように電源ユニット2を制御するコントローラ3とを備える。電源ユニット2は、スイッチング電源回路(降圧チョッパ回路23)と、スイッチング電源回路(降圧チョッパ回路23)の動作を制御する制御回路20と、制御回路20の動作用の電力を生成する制御電源回路25とを有する。コントローラ3は、制御部30を備え、電源ユニット2の制御電源回路25で生成される電力が供給されて動作するように構成される。制御部30は、スイッチング電源回路(降圧チョッパ回路23)の出力レベルを指示する制御信号を生成して電源ユニット2に送信する。電源ユニット2の制御回路20は、スイッチング電源回路(降圧チョッパ回路23)の動作を制御して、スイッチング電源回路(降圧チョッパ回路23)の出力電力を、前記制御信号で指示される出力レベルに対応した値に一致させるように構成される。

0029

本実施形態の照明装置は上述のように構成されるので、照明装置の電力損失が抑制される。

0030

本実施形態の電源ユニット2は、本実施形態の照明装置に用いられ、コントローラ3に直流電力を供給する電源供給端子262と、コントローラ3から前記制御信号を受信する制御信号端子261とを備える。

0031

本実施形態の電源ユニット2は上述のように構成されるので、端子を設けることで、電源ユニット2とコントローラ3の結線が容易になる。

0032

1光源ユニット
100外部電源
2電源ユニット
20制御回路
23降圧チョッパ回路(スイッチング電源回路)
24信号変換回路
25制御電源回路
261制御信号端子
262電源供給端子
3コントローラ
30 制御部

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