JP6252936B2 - 電源装置及び該電源装置を用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置及び該電源装置を用いた照明器具に関するものである。

従来、発光ダイオードアレイのような電気的な光源が接続される電源装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

電気的な光源としては様々なものがあり、例えば発光ダイオードアレイに限ったとしても構成する発光ダイオードの種別や個数などによって定格電圧が異なる。

特開２００７−２３４４１５号公報

そこで、出力電圧を切り替えるための切替スイッチを電源装置に設けた場合、光源を定格電圧が異なるものに交換するたびに切替スイッチを操作する必要があり煩わしい上に、切替スイッチが誤操作されれば過剰な電圧が光源に入力されてしまう可能性がある。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、接続された光源に対して適切な電圧を自動的に出力することができる電源装置及び該電源装置を用いた照明器具を提供することにある。

本発明の電源装置は、スイッチと抵抗との並列回路と、この並列回路と電気的な光源との直列回路が出力端間に接続される直流電源回路と、前記スイッチと前記直流電源回路とを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記抵抗の両端電圧に基づいて前記光源の定格電圧を推定するという定格電圧推定動作と、出力電圧を前記定格電圧推定動作で推定された定格電圧とするように前記直流電源回路を制御するという定常動作と、を行うように構成され、前記制御回路は、前記光源の定格電圧と、前記定格電圧推定動作時に前記抵抗の両端電圧がとり得る範囲とを、互いに対応付けて記憶しており、前記制御回路は、前記定格電圧推定動作では、前記直流電源回路の出力電圧を所定の始動時出力電圧とするように前記直流電源回路を制御するとともに、前記スイッチをオフ制御し、前記光源と前記抵抗とに電流が流れている状態で前記抵抗の両端電圧を検出し、検出した両端電圧が含まれる範囲に対応付けられた定格電圧を前記光源の定格電圧として推定することを特徴とする。

本発明の別の電源装置は、電界効果トランジスタと、電気的な光源と前記電界効果トランジスタとの直列回路が出力端間に接続される直流電源回路と、前記電界効果トランジスタと前記直流電源回路とを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧に基づいて前記光源の定格電圧を推定するという定格電圧推定動作と、出力電圧を前記定格電圧推定動作で推定された定格電圧とするように前記直流電源回路を制御するという定常動作と、を行うように構成され、前記制御回路は、前記光源の定格電圧と、前記定格電圧推定動作時に前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧がとり得る範囲とを、互いに対応付けて記憶しており、前記制御回路は、前記定格電圧推定動作では、前記直流電源回路の出力電圧を所定の始動時出力電圧とするように前記直流電源回路を制御するとともに、前記電界効果トランジスタのゲート‐ソース間電圧を所定の始動時駆動電圧とし、前記光源と前記電界効果トランジスタとに電流が流れている状態で前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧を検出し、検出した前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧に含まれる範囲に対応付けられた定格電圧を前記光源の定格電圧として推定することを特徴とする。

本発明の照明器具は、上記いずれかの電源装置と、前記光源とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、定常動作における直流電源回路の出力電圧が、定格電圧推定動作において抵抗の両端電圧または電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧に基づいて推定された定格電圧とされるから、接続された光源に対して適切な電圧を自動的に出力することができる。

本発明に係る電源装置を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源装置の変更例を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源装置を用いた照明器具を示す説明図である。

本発明の電源装置１は、スイッチ４１と抵抗４２との並列回路と、この並列回路と電気的な光源（発光ダイオードアレイ５）との直列回路が出力端間に接続される直流電源回路２と、スイッチ４１と直流電源回路２とを制御する制御回路３とを備える。制御回路３は、始動時、出力電圧Ｖｏを所定の始動時出力電圧とするように直流電源回路２を制御するとともにスイッチ４１をオフ制御した状態で抵抗４２の両端電圧Ｖｒを検出し、検出された両端電圧Ｖｒに基づいて光源（発光ダイオードアレイ５）の定格電圧を推定するという定格電圧推定動作を行う。その後、制御回路３は、出力電圧Ｖｏを定格電圧推定動作で推定された定格電圧とするように直流電源回路２を制御するという定常動作を行う。

本発明の別の電源装置１は、電界効果トランジスタ４３と、電気的な光源（発光ダイオードアレイ５）と電界効果トランジスタ４３との直列回路が出力端間に接続される直流電源回路２と、電界効果トランジスタ４３と直流電源回路２とを制御する制御回路３とを備える。制御回路３は、始動時、出力電圧Ｖｏを所定の始動時出力電圧とするように直流電源回路２を制御するとともに電界効果トランジスタ４３のゲート‐ソース間電圧Ｖｇｓを所定の始動時駆動電圧とした状態で電界効果トランジスタ４３のドレイン‐ソース間電圧Ｖｄｓを検出し、検出されたドレイン‐ソース間電圧Ｖｄｓに基づいて光源（発光ダイオードアレイ５）の定格電圧を推定するという定格電圧推定動作を行う。その後、制御回路３は、出力電圧Ｖｏを定格電圧推定動作で推定された定格電圧とするように直流電源回路２を制御するという定常動作を行う。

本発明の照明器具は、上記いずれかの電源装置１と、光源（発光ダイオードアレイ５）とを備える。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態の電源装置１は、スイッチ４１と抵抗４２との並列回路と、直流電源回路２と、直流電源回路２を制御する制御回路３とを備える。直流電源回路２の出力端間には、上記の並列回路と、電気的な光源としての発光ダイオードアレイ５との直列回路が接続される。スイッチ４１としては、例えば周知の半導体スイッチを用いることができる。

発光ダイオードアレイ５は、例えば周知のコネクタ（図示せず）により、電源装置１に対して着脱自在に接続されるものである。電源装置１に接続される可能性がある発光ダイオードアレイ５としては、定格電圧がそれぞれ異なる複数種類のものが想定されている。

また、上記の電源装置１は、外部の交流電源６から入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジ４０を有する。直流電源回路２は、ダイオードブリッジ４０の直流出力を、制御回路３の制御に応じた電圧値の直流電力に変換して出力する。このような直流電源回路２としては、例えばバックコンバータ（降圧チョッパ回路）のような、周知のスイッチングレギュレータを用いることができる。

制御回路３は、例えばマイコンを用いて周知技術で実現可能である。

以下、本実施形態の特徴である、制御回路３の動作について説明する。

制御回路３は、始動時（すなわち、交流電源６からの電力の供給が開始されたとき）、発光ダイオードアレイ５の定格電圧を推定するという定格電圧推定動作を行う。定格電圧推定動作において、制御回路３は、出力電圧Ｖｏを所定の始動時出力電圧とするように直流電源回路２を制御するとともにスイッチ４１をオフ制御した状態で抵抗４２の両端電圧Ｖｒを検出し、検出された両端電圧Ｖｒに基づいて発光ダイオードアレイ５の定格電圧を推定する。上記の始動時出力電圧は、確実に抵抗４２に電流が流れるように、例えば、接続される可能性がある発光ダイオードアレイ５の順方向電圧のうち最も高いものよりもわずかに高い電圧とされる。また、抵抗４２の抵抗値は、接続される可能性がある発光ダイオードアレイ５のうち順方向電圧が最も低いものが接続された場合であっても発光ダイオードアレイ５に破損が発生しない程度に十分に高い抵抗値とされる。

制御回路３には、予め、接続される可能性のある複数種類の発光ダイオードアレイ５のそれぞれについて、定格電圧と、定格電圧推定動作時に上記の両端電圧Ｖｒがとり得る範囲とが、互いに対応付けて記憶されている。定格電圧推定動作においては、制御回路３は、検出された上記の両端電圧Ｖｒが含まれる範囲に対応付けられた定格電圧を、接続された発光ダイオードアレイ５の定格電圧として推定する。

また、定格電圧推定動作の終了後は、制御回路３は、定格電圧推定動作で推定された上記の定格電圧に出力電圧Ｖｏを維持するように直流電源回路２を制御するという定常動作に移行する。

上記構成によれば、接続された発光ダイオードアレイ５に対して適切な電圧を自動的に出力することができる。

さらに、制御の指示を受け付ける指示入力部（図示せず）を設け、制御回路３が、指示入力部に入力された指示に従って、発光ダイオードアレイ５の光出力を変更してもよい。指示入力部としては、リモコン（図示せず）からの有線信号や無線信号を入力されるものや、操作入力を受け付けるものが考えられ、いずれの場合にも指示入力部は周知技術で実現可能であるので図示並びに説明は省略する。また、発光ダイオードアレイ５の光出力の変更は、例えば、人の目に点滅として認識されない程度に十分に高い周波数でスイッチ４１を周期的にオンオフ駆動することで実現される。すなわち、スイッチ４１のオンデューティが高いほど、発光ダイオードアレイ５における電流値の平均値が低くなることで、発光ダイオードアレイ５の光出力（光束の時間平均値であり、見た目の光束）が低くなる。

または、スイッチ４１と抵抗４２との並列回路に代えて、図２に示すように、電界効果トランジスタ４３を、直流電源回路２の出力端間に発光ダイオードアレイ５に直列に接続してもよい。図２の電界効果トランジスタ４３はｎチャネル型であって、ドレインを発光ダイオードアレイ５に接続され、ソースをグランドに接続され、ゲートを制御回路３に接続されている。この場合、定格電圧推定動作においては、制御回路３は、出力電圧を所定の始動時出力電圧とするように直流電源回路２を制御するとともに電界効果トランジスタ４３のゲート‐ソース間電圧Ｖｇｓを所定の始動時駆動電圧とした状態で電界効果トランジスタ４３のドレイン‐ソース間電圧Ｖｄｓを検出し、検出されたドレイン‐ソース間電圧Ｖｄｓに基づいて発光ダイオードアレイ５の定格電圧を推定する。すなわち、制御回路３には、予め、接続される可能性のある複数種類の発光ダイオードアレイ５のそれぞれについて、定格電圧と、定格電圧推定動作時に上記のドレイン‐ソース間電圧Ｖｄｓがとり得る範囲とが、互いに対応付けて記憶されている。定格電圧推定動作においては、制御回路３は、検出されたドレイン‐ソース間電圧Ｖｄｓが含まれる範囲に対応付けられた定格電圧を、接続された発光ダイオードアレイ５の定格電圧として推定する。上記の始動時駆動電圧は、電界効果トランジスタ４３に流れる電流が、発光ダイオードアレイ５に破損が発生しない程度に十分に少なくなるように、十分に低い電圧とされる。この場合、発光ダイオードアレイ５の光出力の変更は、間欠点灯のオンデューティの変更で実現してもよいし、発光ダイオードアレイ５に流れる電流の電流値の変更で実現してもよい。上記の間欠点灯は電界効果トランジスタ４３の周期的なオンオフ駆動で実現することができ、上記の電流値の変更は電界効果トランジスタ４３のゲート‐ソース間電圧Ｖｇｓの変更で実現することができる。

なお、光源としては、上記のような定格電圧推定動作によって定格電圧が推定できる（つまり、種別が特定できる）ものであれば、発光ダイオードアレイ５に限られず、１個の発光ダイオードや、有機ＥＬなど他の周知の光源であってもよい。

上記各種の電源装置１は、図３に示すように照明器具７を構成することができる。図３の照明器具７は、発光ダイオードアレイ５を構成する複数個の発光ダイオード５０と、上記複数個の発光ダイオード５０が下面に実装されたプリント配線板７１とを備える灯体７０を有する。また、灯体７０は、下面が開口した有底筒状のケース７２を有し、上記のプリント配線板７１はケース７２の内底面に固定されている。さらに、灯体７０は、例えばアクリル樹脂のような透光性を有する材料からなりケース７２を閉塞する透光カバー７３を有する。発光ダイオード５０の光は、透光カバー７３を通じて下方へ出射する。ケース７２は、天井材８０に設けられた埋込穴８００に埋め込まれて固定される。天井材８０は、厚さ方向を上下方向に向けてコンクリートなどの造営材との間に隙間（いわゆる配線スペース）を開けて固定された板材であり、下面が天井面を構成するものである。また、電源装置１は、ケース７２の側方において天井材８０の上側に配置されてケーブル８１を介してプリント配線板７１に電気的に接続される。これにより、電源装置１が灯体７０の上側に配置される場合に比べ、天井材８０の上側に必要な隙間が小さくなっている。上記のケーブル８１の一端または両端に周知のコネクタを設ければ、灯体７０を電源装置１に対して着脱自在とすることができる。

１ 電源装置
２ 直流電源回路
３ 制御回路
５ 発光ダイオードアレイ（光源）
７ 照明器具
４１ スイッチ
４２ 抵抗
４３ 電界効果トランジスタ

Claims (3)

1. スイッチと抵抗との並列回路と、
   この並列回路と電気的な光源との直列回路が出力端間に接続される直流電源回路と、
   前記スイッチと前記直流電源回路とを制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記抵抗の両端電圧に基づいて前記光源の定格電圧を推定するという定格電圧推定動作と、出力電圧を前記定格電圧推定動作で推定された定格電圧とするように前記直流電源回路を制御するという定常動作と、を行うように構成され、
   前記制御回路は、前記光源の定格電圧と、前記定格電圧推定動作時に前記抵抗の両端電圧がとり得る範囲とを、互いに対応付けて記憶しており、
   前記制御回路は、前記定格電圧推定動作では、前記直流電源回路の出力電圧を所定の始動時出力電圧とするように前記直流電源回路を制御するとともに、前記スイッチをオフ制御し、前記光源と前記抵抗とに電流が流れている状態で前記抵抗の両端電圧を検出し、検出した両端電圧が含まれる範囲に対応付けられた定格電圧を前記光源の定格電圧として推定する
   ことを特徴とする電源装置。
2. 電界効果トランジスタと、
   電気的な光源と前記電界効果トランジスタとの直列回路が出力端間に接続される直流電源回路と、
   前記電界効果トランジスタと前記直流電源回路とを制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧に基づいて前記光源の定格電圧を推定するという定格電圧推定動作と、出力電圧を前記定格電圧推定動作で推定された定格電圧とするように前記直流電源回路を制御するという定常動作と、を行うように構成され、
   前記制御回路は、前記光源の定格電圧と、前記定格電圧推定動作時に前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧がとり得る範囲とを、互いに対応付けて記憶しており、
   前記制御回路は、前記定格電圧推定動作では、前記直流電源回路の出力電圧を所定の始動時出力電圧とするように前記直流電源回路を制御するとともに、前記電界効果トランジスタのゲート‐ソース間電圧を所定の始動時駆動電圧とし、前記光源と前記電界効果トランジスタとに電流が流れている状態で前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧を検出し、検出した前記電界効果トランジスタのドレイン‐ソース間電圧に含まれる範囲に対応付けられた定格電圧を前記光源の定格電圧として推定する
   ことを特徴とする電源装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の電源装置と、前記光源とを備えることを特徴とする照明器具。

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