(57)【要約】【課題】本発明は点灯装置および照明器具に関し、入力電力を精度良く算出できる点灯装置および照明器具を得ることを目的とする。【解決手段】  本発明に係る点灯装置は、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力に接続され、スイッチング素子のオンオフにより力率を改善する力率改善回路と、該力率改善回路から電力を供給され負荷に電力を供給する電力供給回路と、該交流電圧に対応する第１電圧を検出する電圧検出回路と、該スイッチング素子を流れる電流に対応する第２電圧を検出する電流検出回路と、該第１電圧から該力率改善回路への入力電圧を算出し、該第２電圧から該力率改善回路への入力電流を算出し、該入力電圧と該入力電流から該力率改善回路への入力電力を算出する制御装置と、を備える。【選択図】図８
2019212560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力に接続され、スイッチング素子のオンオフにより力率を改善する力率改善回路と、
前記力率改善回路から電力を供給され負荷に電力を供給する電力供給回路と、
前記交流電圧に対応する第１電圧を検出する電圧検出回路と、
前記スイッチング素子を流れる電流に対応する第２電圧を検出する電流検出回路と、
前記第１電圧から前記力率改善回路への入力電圧を算出し、前記第２電圧から前記力率改善回路への入力電流を算出し、前記入力電圧と前記入力電流から前記力率改善回路への入力電力を算出する制御装置と、
を備えることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１電圧のピーク値から前記力率改善回路への前記入力電圧の実効値を算出し、前記第２電圧のピーク値から前記力率改善回路への前記入力電流の実効値を算出し、前記入力電圧の実効値と前記入力電流の実効値との積から前記入力電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１電圧が前記ピーク値となった時刻と前記第２電圧が前記ピーク値となった時刻の差分と、前記交流電圧の周波数と、から前記交流電圧と前記スイッチング素子を流れる電流との位相差を算出し、前記入力電力を前記位相差で補正することを特徴とする請求項２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１電圧が前記ピーク値となった時刻と、次に前記ピーク値となった時刻との差分から、前記交流電圧の前記周波数を算出することを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２電圧が前記ピーク値となった時刻と、次に前記ピーク値となった時刻との差分から、前記交流電圧の前記周波数を算出することを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記交流電圧の周期よりも長い時間の間、前記第１電圧を取得し続け、取得した複数の第１電圧の最大値を前記ピーク値として前記入力電圧の実効値を算出することを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記交流電圧の周期よりも長い時間の間、前記第２電圧を取得し続け、取得した複数の第２電圧の最大値を前記ピーク値として前記入力電流の実効値を算出することを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第２電圧から前記力率改善回路への前記入力電流の瞬時値を算出し、前記第２電圧と同じタイミングで取得された前記第１電圧から前記力率改善回路への前記入力電圧の瞬時値を算出し、前記入力電流の瞬時値と前記入力電圧の瞬時値の積から前記力率改善回路へ入力される瞬時電力を算出し、複数の時刻の瞬時電力を平均して前記入力電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記スイッチング素子がオフするときに前記第１電圧と前記第２電圧とを取得し、前記力率改善回路への前記入力電力を算出することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項１０】
交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、
インダクタとスイッチング素子とを有し、前記整流回路の出力に接続され、前記スイッチング素子のオンオフにより力率を改善する力率改善回路と、
前記力率改善回路から電力を供給され負荷に電力を供給する回路と、
前記交流電圧に対応する第１電圧を検出する電圧検出回路と、
前記第１電圧から前記力率改善回路への入力電圧を算出し、前記インダクタのインダクタンスと前記スイッチング素子のオン時間と前記第１電圧とから前記力率改善回路への入力電流を算出し、前記入力電圧と前記入力電流から前記力率改善回路への入力電力を算出する制御装置と、
を備えることを特徴とする点灯装置。
【請求項１１】
前記制御装置が設けられ、表面と、前記表面と反対側の面である裏面と、を有するプリント回路基板と、
前記裏面側に設けられ、前記プリント回路基板を収納するベースケースと、
前記表面を覆うカバーケースと、
前記制御装置と接続されたコネクタと、
を備え、
前記プリント回路基板は、前記カバーケースに対して突出した突出部を有し、
前記コネクタは前記突出部のうち前記表面側に設けられることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、外部と通信する通信回路を備え、
前記コネクタは前記通信回路と接続され、
前記制御装置は、前記通信回路が外部からの信号を受信すると、前記信号に応じて前記通信回路を介して前記入力電力を外部に送信することを特徴とする請求項１１に記載の点灯装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の点灯装置と、
前記負荷と、
を備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１４】
前記負荷は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１３に記載の照明器具。
【請求項１５】
前記負荷は有機ＥＬであることを特徴とする請求項１３に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点灯装置および照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、交流電力により駆動されるヒータと、交流電力に基づきＰＦＣ回路を介して駆動されるフライバック型のインバータと、インバータから供給される直流電力により駆動される直流負荷を備えた装置が開示されている。この装置では、ＰＦＣ回路が停止している状態において、ヒータをオンした状態でフライバック型のインバータの２次側電圧を検出することで、ヒータの消費電力を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０６６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ＰＦＣ回路が停止している状態で消費電力を求めることが想定されている。また、特許文献１ではＰＦＣ回路の後段にフライバック型のインバータを接続している。このため、ＰＦＣ回路が動作しているときは、フライバック型のインバータの２次電圧から装置への入力電力を正しく検出できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、入力電力を精度良く算出できる点灯装置および照明器具を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る点灯装置は、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力に接続され、スイッチング素子のオンオフにより力率を改善する力率改善回路と、該力率改善回路から電力を供給され負荷に電力を供給する電力供給回路と、該交流電圧に対応する第１電圧を検出する電圧検出回路と、該スイッチング素子を流れる電流に対応する第２電圧を検出する電流検出回路と、該第１電圧から該力率改善回路への入力電圧を算出し、該第２電圧から該力率改善回路への入力電流を算出し、該入力電圧と該入力電流から該力率改善回路への入力電力を算出する制御装置と、を備える。
【０００７】
交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、インダクタとスイッチング素子とを有し、前記整流回路の出力に接続され、前記スイッチング素子のオンオフにより力率を改善する力率改善回路と、前記力率改善回路から電力を供給され負荷に電力を供給する回路と、前記交流電圧に対応する第１電圧を検出する電圧検出回路と、前記第１電圧から前記力率改善回路への入力電圧を算出し、前記インダクタのインダクタンスと前記スイッチング素子のオン時間と前記第１電圧とから前記力率改善回路への入力電流を算出し、前記入力電圧と前記入力電流から前記力率改善回路への入力電力を算出する制御装置と、を備えることを特徴とする点灯装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る点灯装置では、第１電圧と第２電圧から力率改善回路への入力電力を算出する。これにより、力率改善回路が動作しているときの入力電圧が得ることができる。従って、入力電力を精度良く算出できる。
本発明に係る点灯装置では、第１電圧とインダクタのインダクタンスとスイッチング素子のオン時間とから力率改善回路への入力電力を算出する。これにより、力率改善回路が動作しているときの入力電圧が得ることができる。従って、入力電力を精度良く算出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る照明器具の回路ブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るベースケース、カバーケースおよびプリント回路基板の平面図である。
【図３】実施の形態１に係るプリント回路基板の正面図である。
【図４】実施の形態１に係る点灯装置の平面図である。
【図５】実施の形態１に係る照明器具の斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る器具本体の斜視図である。
【図７】実施の形態１に係る光源ユニットの斜視図である。
【図８】実施の形態１に係る照明器具の電圧波形を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る照明器具の電圧波形を示す図である。
【図１０】実施の形態４に係る照明器具の回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る点灯装置および照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具１００の回路ブロック図である。照明器具１００は点灯装置１とＬＥＤモジュール２７を備える。点灯装置１は、昇圧チョッパ回路２、バックコンバータ回路３および制御装置４０を備える。点灯装置１には交流電源７が接続され、交流電圧が入力される。点灯装置１は入力された交流電圧を直流電源に変換する。点灯装置１は、出力に接続されたＬＥＤモジュール２７へ直流電力を供給する。これにより、ＬＥＤモジュール２７が点灯する。
【００１２】
ＬＥＤモジュール２７は光源である複数のＬＥＤ２６を備える。複数のＬＥＤ２６は、点灯装置１の負荷である。図１ではＬＥＤ２６を直列接続としているが、並列接続でも良いし、直列接続と並列接続を組み合わせても良い。また、点灯装置１の光源として、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の光源を使用してもよい。
【００１３】
昇圧チョッパ回路２は、整流回路８と、コンデンサ９と、抵抗３１、３２と、インダクタ１０と、スイッチング素子Ｑ１と、電流検出抵抗１３と、ダイオード１４と、コンデンサ１７と、抵抗１５、１６とを備えている。インダクタ１０はチョークコイルとも呼ばれる。
【００１４】
整流回路８の入力端子は、交流電源７と接続している。整流回路８は交流電源７からの交流電圧を整流する。コンデンサ９は、整流回路８の出力端子に並列に接続される。抵抗３１、３２が直列接続した分圧回路は、コンデンサ９に並列に接続される。コンデンサ９の両端電圧は抵抗３１、３２を用いて分圧され、制御装置４０に入力される。本実施の形態では、抵抗３１、３２が形成する分圧回路は、交流電源７からの交流電圧に対応する第１電圧を検出する電圧検出回路である。ここで、第１電圧は抵抗３２の両端に印加される電圧である。また、インダクタ１０は、一端が整流回路８の出力端子の高電位側に接続される。
【００１５】
スイッチング素子Ｑ１は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子Ｑ１は第１端子、第２端子および第１、第２端子間をスイッチングするための制御端子を備える。本実施形態では、第１端子はドレインであり、第２端子はソースであり、制御端子はゲートである。インダクタ１０の他端には第１端子が接続される。ダイオード１４のアノードは、スイッチング素子Ｑ１の第１端子とインダクタ１０の他端との接続点に接続される。また、制御端子は、制御装置４０の駆動回路４１に接続される。
【００１６】
電流検出抵抗１３はスイッチング素子Ｑ１と直列に接続される。電流検出抵抗１３の一端はスイッチング素子Ｑ１の第２端子に接続される。電流検出抵抗１３の他端は整流回路８の低電位側の出力に接続される。また、スイッチング素子Ｑ１の第２端子と電流検出抵抗１３の接続点は、制御装置４０に接続される。電流検出抵抗１３はスイッチング素子Ｑ１を流れる電流に対応する第２電圧を検出する電流検出回路である。第２電圧は電流検出抵抗１３の両端に印加される電圧である。電流検出抵抗１３により、制御装置４０はスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出できる。
【００１７】
コンデンサ１７は、ダイオード１４のカソードに正極が接続され、整流回路８の低電位側に負極が接続される。コンデンサ１７は例えば電解コンデンサである。抵抗１５、１６が直列接続した分圧回路は、コンデンサ１７に並列に接続される。コンデンサ１７の両端電圧は抵抗１５、１６を用いて分圧され、制御装置４０に入力される。制御装置４０は、コンデンサ１７の両端電圧が一定となるように、つまり、抵抗１６の電圧が一定電圧となるように、スイッチング素子Ｑ１をオンオフさせる。
【００１８】
インダクタ１０、スイッチング素子Ｑ１およびダイオード１４は力率改善回路を形成する。力率改善回路は、整流回路８の出力に接続され、スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより力率を改善する。
【００１９】
バックコンバータ回路３は、スイッチング素子Ｑ２と、ダイオード２１と、インダクタ２２と、コンデンサ２３と、検出抵抗２４を備える。スイッチング素子Ｑ２とダイオード２１からなる直列回路は、昇圧チョッパ回路２のコンデンサ１７と並列に接続される。スイッチング素子Ｑ２は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ２は第１端子、第２端子および第１、第２端子間をスイッチングするための制御端子を備える。本実施形態では、第１端子はドレインであり、第２端子はソースであり、制御端子はゲートである。第１端子は、コンデンサ１７の正極と接続される。ダイオード２１のカソードは第２端子と接続される。ダイオード２１のアノードは、コンデンサ１７の負極と接続される。
【００２０】
インダクタ２２、コンデンサ２３および検出抵抗２４がこの順に接続して直列回路を形成する。この直列回路は、ダイオード２１に並列に接続される。インダクタ２２はチョークコイルとも呼ばれる。
【００２１】
検出抵抗２４は、バックコンバータ回路３に設けられており、ＬＥＤモジュール２７に流れるＬＥＤ電流を検出する。検出抵抗２４からの検出電圧は制御装置４０に入力される。制御装置４０はこの検出電圧に基づいて、ＬＥＤモジュール２７に流れる電流が一定電流になるようにスイッチング素子Ｑ２をオンオフさせる。バックコンバータ回路３は、力率改善回路から電力を供給され負荷に電流を供給する定電流回路である。
【００２２】
デジタル電源用制御装置として提供されるマイコンは、既に各種のものが公知である。このため、それら公知のマイコンを制御装置４０に適宜に使用できる。制御装置４０の一例を図１に示す。制御装置４０は、内部バスを介して互いに接続された駆動回路４１、４２、記憶部４３、Ａ／Ｄ変換回路４４、処理装置４５、通信回路４６および演算装置４７を備えている。駆動回路４１、４２はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の制御端子とそれぞれ接続される。駆動回路４１、４２は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチングするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号をそれぞれ出力する。
【００２３】
記憶部４３は、例えば不揮発性メモリなどからなる。記憶部４３は、処理装置４５が実行すべき演算プログラムおよび演算に用いられる各種データを記憶している。記憶部４３に対して外部からデータの書き込みおよび読み出しが行われる。
【００２４】
処理装置４５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング制御におけるオン時間などを算出する。制御装置４０には、抵抗１５、１６で分圧された電圧、抵抗３１、３２で分圧された電圧、電流検出抵抗１３で検知したスイッチング素子Ｑ１に流れる電流に応じた電圧および検出抵抗２４で検知したＬＥＤ電流に応じた電圧が入力される。Ａ／Ｄ変換回路４４でこれらの電圧値がデジタル値に変換される。このデジタル値を用いて演算装置４７により演算処理が行われる。この演算結果を受けて、処理装置４５にてスイッチング制御などを行う。
【００２５】
また、制御装置４０には、外部ユニット４が接続されている。外部ユニット４はマイコンなどの制御装置および無線モジュールを備えている。マイコンは通信回路などを備える。外部ユニット４の制御装置はデジタル信号による通信が可能である。外部ユニット４は、点灯装置１と接続されることで、点灯装置１と通信できる。この通信は、例えばＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）通信である。
【００２６】
外部ユニット４は、点灯装置１の制御装置４０と通信することで、点灯装置１へ調光指示を送信できる。また、外部ユニット４は、点灯装置１から消費電力などの運転データを取得できる。外部ユニット４の無線モジュールは、外部ユニット４内の制御装置が取得したデータを外部のコントローラへ伝えることができる。ここでは、外部ユニット４と外部のコントローラは無線により接続されるが、有線による接続も可能である。
【００２７】
次に、図２〜図４に基づき、点灯装置１の構造について説明する。図２は実施の形態１に係るベースケース５０、カバーケース５１およびプリント回路基板５２の平面図である。図３は、実施の形態１に係るプリント回路基板５２の正面図である。図４は実施の形態１に係る点灯装置１の平面図である。
【００２８】
点灯装置１は、電子部品が実装されるプリント回路基板５２を備える。プリント回路基板５２は、ＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ）とも呼ばれる。プリント回路基板５２は表面と、表面と反対側の面である裏面とを有する。ベースケース５０は、プリント回路基板５２の裏面側に設けられ、プリント回路基板５２を収納する。プリント回路基板５２はベースケース５０に取り付けられていても良い。
【００２９】
プリント回路基板５２の表面はカバーケース５１に覆われる。カバーケース５１は、ベースケース５０に取り付けられる。
【００３０】
図３に示されるように、プリント回路基板５２の表面側には部品面５３が設けられ、裏面側にははんだ面５４が設けられる。プリント回路基板５２の表面と裏面の両方または一方には、配線パターンが設けられる。部品面５３またははんだ面５４には、制御装置４０が実装される。
【００３１】
図４に示されるように、プリント回路基板５２は、カバーケース５１に対して突出した突出部を両端に有する。つまり、プリント回路基板５２の部品面５３の両端は、カバーケース５１から露出している。突出部のうち部品面５３側にはコネクタ５５が設けられる。コネクタ５５は、プリント回路基板５２の配線パターンの一端に接続される。配線パターンの他端は、制御装置４０の通信回路４６と接続される。これにより、制御装置４０とコネクタ５５が電気的に接続される。
【００３２】
また、コネクタ５５には、制御装置４０の通信相手となる機器である外部ユニット４が接続される。コネクタ５５を介して、点灯装置１の中にある制御装置４０は外部と通信できる。通信とは、制御装置４０からコネクタ５５に向けてデジタル信号が流れる送信と、コネクタ５５から制御装置４０に向けてデジタル信号が流れる受信からなる。つまり、制御装置４０は外部と双方向の通信ができる。
【００３３】
図５は、実施の形態１に係る照明器具１００の斜視図である。図６は、実施の形態１に係る器具本体１０１の斜視図である。図７は実施の形態１に係る光源ユニット１０２の斜視図である。照明器具１００は、器具本体１０１と光源ユニット１０２とを備える。光源ユニット１０２はＬＥＤモジュール２７と点灯装置１を備える。
【００３４】
器具本体１０１は長手方向の両側に取り付け具１０１ａを備える。また、光源ユニット１０２は、長手方向の両側に引っ掛け具１０２ａを備える。引っ掛け具１０２ａが取り付け具１０１ａに引っ掛けられることで、光源ユニット１０２は器具本体１０１に取り付けられる。
【００３５】
次に本実施の形態における点灯装置１の動作について説明する。図８は、実施の形態１に係る照明器具１００の電圧波形を示す図である。交流電源７を点灯装置１に入力すると、整流回路８で全波整流された電圧がコンデンサ９に発生する。抵抗３２の両端には、コンデンサ９の両端電圧を抵抗３１、３２で分圧した第１電圧が印加される。
【００３６】
制御装置４０は、第１電圧をスイッチング素子Ｑ１がオフするタイミングで取得する。制御装置４０は、Ａ／Ｄ変換回路４４を用いて第１電圧をデジタル値に変換する。処理装置４５は、このデジタル値を取得し、記憶部４３に記憶する。このとき、制御装置４０は、第１電圧を取得したタイミングを時間データとして取得し、記憶部４３に記憶する。これにより、制御装置４０はある時刻における第１電圧が把握できる。例えば、制御装置４０は図８の時刻Ｔ０における電圧値Ｖｐ０を記憶する。
【００３７】
制御装置４０は、スイッチング素子Ｑ１がオフするタイミング毎に第１電圧と第１電圧を取得した時刻とを取得および記憶する。制御装置４０は、予め定められた時間間隔で、記憶部４３に記憶した複数の第１電圧の中から最大値Ｖｐｍａｘを選択する。予め定められた時間間隔は、例えば１０ｍｓである。図８では最大値Ｖｐｍａｘ＝Ｖｐ１である。演算装置４７は、最大値Ｖｐｍａｘを使って、式１の演算を行う。
【００３８】
【数１】
2019212560.tif 000003
【００３９】
このようにして、制御装置４０は、第１電圧のピーク値から交流電源７の電圧の実効値Ｖｒｍｓ、つまり、力率改善回路への入力電圧の実効値Ｖｒｍｓを算出する。実効値Ｖｒｍｓは予め定められた時間間隔で演算される。演算ごとに実効値Ｖｒｍｓは更新される。
【００４０】
ここでは、抵抗３２に発生した第１電圧をＡ／Ｄ変換回路４４を用いてデジタル値に変換し、その変換値を使って実効値Ｖｒｍｓを計算した。ここで、抵抗３１、３２の分圧比はあらかじめ設定された値である。このため、演算装置４７において分圧比を考慮した計算を行うことで、変換値から力率改善回路への入力電圧を取得することができる。例えば、分圧比を考慮して式１の係数Ａが決定される。
【００４１】
また、ここではスイッチング素子Ｑ１がオフする直前のタイミングで、第１電圧をＡ／Ｄ変換回路４４を用いてデジタル値に変換し、変換値を取得している。これに限らず、一定の時間間隔で変換値を取得しても良い。一定の時間間隔は例えば１ｍｓである。この場合にも、制御装置４０は、第１電圧を取得するタイミングを時間データとして取得および記憶することで、ある時刻における第１電圧を把握できる。
【００４２】
さらに、制御装置４０は、スイッチング素子Ｑ１がオフするタイミングで、電流検出抵抗１３の電圧値である第２電圧をＡ／Ｄ変換回路４４を用いてデジタル値に変換する。これにより、制御装置４０は第２電圧をデジタル値として取得し、記憶部４３に記憶する。このとき、制御装置４０は、第２電圧を取得したタイミングを時間データとして取得し、記憶する。これにより、制御装置４０はある時刻における第２電圧を把握できる。例えば、制御装置４０は図８の時刻Ｔ０における電圧値Ｉｐ０を記憶する。
【００４３】
制御装置４０は、スイッチング素子Ｑ１がオフするタイミング毎に、第２電圧と第２電圧を取得した時刻とを取得および記憶する。制御装置４０は、予め定められた時間間隔で、記憶部４３に記憶した複数の第２電圧の中から最大値Ｉｐｍａｘを選択する。予め定められた時間間隔は、例えば１０ｍｓである。図８では最大値Ｉｐｍａｘ＝Ｉｐ１である。演算装置４７は、最大値Ｉｐｍａｘを使って、式２の演算を行う。
【００４４】
【数２】
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【００４５】
このようにして、制御装置４０は、第２電圧のピーク値から力率改善回路への入力電流の実効値Ｉｒｍｓを算出する。実効値Ｉｒｍｓは予め定められた時間間隔で演算される。演算ごとに実効値Ｉｒｍｓは更新される。
【００４６】
ここでは、電流検出抵抗１３に発生した第２電圧をデジタル値に変換し、その値を使って実効値Ｉｒｍｓを計算している。ここで、電流検出抵抗１３の抵抗値はあらかじめ設定された値である。このため、演算装置４７において、抵抗値を考慮した計算を行うことで、電流値として値を取得することが可能である。例えば、電流検出抵抗１３の抵抗値を考慮して式２の係数Ｂが決定される。
【００４７】
次に、演算装置４７は、演算により取得した実効値Ｖｒｍｓと実効値Ｉｒｍｓを用いて、式３の乗算を行うことで、入力電力Ｗａを得る。
Ｗａ＝Ｉｒｍｓ×Ｖｒｍｓ・・・式３
【００４８】
このように、制御装置４０は、入力電圧の実効値Ｖｒｍｓと入力電流の実効値Ｉｒｍｓとの積から入力電力Ｗａを算出する。
【００４９】
エンドユーザーは、点灯装置１の入力電力値を取得したい場合には、外部のコントローラから外部ユニット４へ入力電力の取得要求を送信する。これを受けた外部ユニット４は外部と通信する通信回路４６を介して、入力電力値の送信要求に対応したデジタル信号を制御装置４０へ送信する。制御装置４０は、入力電力値の送信要求に対応したデジタル信号を受信すると、計算した入力電力Ｗａを処理装置４５にてデジタルデータに変換する。
【００５０】
さらに、制御装置４０は、通信回路４６を介して、外部ユニット４へ入力電力Ｗａを送信する。つまり、制御装置４０は、通信回路４６が外部からの信号を受信すると、信号に応じて通信回路４６を介して入力電力Ｗａを外部に送信する。入力電力Ｗａに応じたデジタルデータを受信した外部ユニット４は、入力電力値の取得要求の依頼があった外部のコントローラへ有線もしくは無線にてこのデータを伝達する。このように外部から要求することで、エンドユーザーは点灯装置１の入力電力Ｗａを取得することができる。
【００５１】
次に本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、制御装置４０は第１電圧から力率改善回路への入力電圧を算出し、第２電圧から力率改善回路への入力電流を算出する。また、制御装置４０は、算出した入力電圧と入力電流から力率改善回路への入力電力を算出する。本実施の形態では、力率改善回路が動作しているときに入力電力を算出できる。従って、入力電圧を精度良く算出できる。また、力率改善回路が動作することにより発生する消費電力を含んだ装置全体の消費電力を算出できる。このため、点灯装置１が点灯動作をしているときの消費電力を高精度に算出できる。
【００５２】
本実施の形態では、定電流回路はスイッチング素子Ｑ２が高電位側に配置された降圧回路であるバックコンバータ回路３であるものとした。これに限らず、定電流回路は、スイッチング素子Ｑ２が低電位側に配置された昇圧回路でも良いし、フライバック方式でも良い。また、本実施の形態では電力供給回路の一例として、昇圧チョッパ回路２の出力に定電流回路を接続する場合について説明した。これに限らず、昇圧チョッパ回路２の出力には、力率改善回路から電力を供給され負荷に一定の電力を供給する定電力回路などが接続されていれば良い。また、本実施の形態に示した力率改善回路は一例である。力率改善回路として、スイッチング素子のオンオフにより力率を改善するあらゆる回路を採用できる。
【００５３】
これらの変形は以下の実施の形態に係る点灯装置および照明器具について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る点灯装置および照明器具については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００５４】
実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る照明器具１００の電圧波形を示す図である。本実施の形態において力率改善回路への入力電力を算出する方法について説明する。まず、実施の形態１と同様の手順にて、入力電圧の実効値Ｖｒｍｓと入力電流の実効値Ｉｒｍｓを得る。
【００５５】
ここで、制御装置４０は、交流電源７の交流電圧の周期よりも長い時間の間、予め定められたタイミングで第１電圧を取得し続ける。制御装置４０は、取得した複数の第１電圧の最大値をピーク値として、入力電圧の実効値Ｖｒｍｓを算出する。
【００５６】
抵抗３２である電圧検出回路は、交流電源７からの交流電圧を全波整流した電圧を検出する。図９に示されるように、抵抗３２が検出する第１電圧は、一定の時間間隔でピーク値を取る。図９において、このピーク値はＶｐ２である。制御装置４０は、ピーク値と、第１電圧がピーク値となった時刻を取得し、記憶部４３に記憶する。第１電圧がピーク値となった時刻はＴｖ２である。
【００５７】
制御装置４０は、記憶部４３に記憶された値から、第１電圧がピーク値Ｖｐ２となった時刻Ｔｖ２と、次の周期でピーク値Ｖｐ１２となった時刻Ｔｖ１２を選択する。制御装置４０は、時刻Ｔｖ２と時刻Ｔｖ１２の差分を演算により算出する。この差分を２倍した時間は、交流電源７からの交流電圧の周期となる。制御装置４０は、差分から交流電圧の周波数ｆａｃを算出する。例えば、Ｔｖ１２とＴｖ２の差分が１０ｍｓであれば、交流電源７の周波数ｆａｃは５０Ｈｚとなる。このようにして、制御装置４０は、交流電源７からの交流電圧の周波数を得る。
【００５８】
また、制御装置４０は、スイッチング素子Ｑ１がオフするタイミングで電流検出抵抗１３の第２電圧を検出する。制御装置４０は、交流電源７の交流電圧の周期よりも長い時間の間、第２電圧を取得し続ける。制御装置４０は、取得した複数の第２電圧の最大値をピーク値として入力電流の実効値Ｉｒｍｓを算出する。
【００５９】
また、制御装置４０は、記憶部４３に記憶された値から、第２電圧がピーク値Ｉｐ１となる時刻Ｔｉ１を選択する。制御装置４０は、式４を用いて、第１電圧がピーク値Ｖｐ２となった時刻Ｔｖ２と第２電圧がピーク値Ｉｐ１となった時刻Ｔｉ１の差分ΔＴを算出する。
ΔＴ＝Ｔｉ１-Ｔｖ２・・・式４
【００６０】
さらに、制御装置４０は、式５を用いて、差分ΔＴと交流電圧の周波数ｆａｃとから交流電源７の交流電圧とスイッチング素子Ｑ１を流れる電流との位相差θ１を算出する。位相差θ１は、交流電圧とスイッチング素子Ｑ１を流れる電流との位相のずれである。
θ１＝ΔＴ×ｆａｃ×３６０・・・式５
【００６１】
制御装置４０は、実施の形態１と同様の手順で算出した入力電力Ｗａを位相差θ１で補正する。制御装置４０は、式６の演算を行うことで、電圧と電流の位相のずれを考慮した補正後の入力電力Ｗｂを得る。
Ｗｂ＝Ｗａ×ｃｏｓ  θ１・・・式６
【００６２】
これにより、交流電源７の交流電圧とスイッチング素子Ｑ１を流れる電流との位相のずれを考慮した精度の高い入力電力Ｗｂを得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態の変形例として、制御装置４０は交流電圧の周波数ｆａｃを次のように算出しても良い。まず、制御装置４０は、記憶部４３に記憶された値から、第２電圧がピーク値Ｉｐ１となった時刻Ｔｉ１と、次の周期でピーク値Ｉｐ１０となった時刻Ｔｉ１０を選択する。制御装置４０は、時刻Ｔｉ１と時刻Ｔｉ１０の差分を演算により算出する。この差分を２倍した時間は、交流電源７からの交流電圧の周期となる。制御装置４０は、差分から交流電圧の周波数ｆａｃを算出する。
【００６４】
実施の形態３．
実施の形態１、２では入力電圧と入力電流の実効値から入力電力を求めた。本実施の形態では、入力電圧と入力電流の瞬時値から入力電力を求める点が実施の形態１、２と異なる。入力電力の算出方法以外の構成および動作は、実施の形態１と同様である。
【００６５】
制御装置４０は、スイッチング素子Ｑ１がオフするタイミングごとに、電流検出抵抗１３の第２電圧をＡ／Ｄ変換回路４４にて取得する。また、このタイミングに合わせて、抵抗３２の第１電圧をＡ／Ｄ変換回路４４にて取得する。
【００６６】
制御装置４０には電流検出抵抗１３の抵抗値を記憶させておく。制御装置４０がＡ／Ｄ変換回路４４にて第２電圧のデジタル値を取得すると、演算装置４７は電流検出抵抗１３の抵抗値を用いてスイッチング素子Ｑ１に流れる電流値Ｉｐｎを算出する。また、演算装置４７は電流値Ｉｐｎを用いて式７の計算を行い、力率改善回路への入力電流の瞬時値Ｉｎを算出する。
Ｉｎ＝Ｉｐｎ／２・・・式７
【００６７】
また、制御装置４０には抵抗３１、３２の抵抗値を記憶させておく。制御装置４０が第２電圧と同じタイミングで取得された第１電圧のデジタル値を取得すると、演算装置４７は抵抗３１、３２の分圧比を用いて、力率改善回路への入力電圧の瞬時値Ｖｎを算出する。
【００６８】
演算装置４７は式８を使って、瞬時値Ｖｎと瞬時値Ｉｎの積から力率改善回路へ入力される瞬時電力Ｗｎを算出する。
Ｗｎ＝Ｉｎ×Ｖｎ・・・式８
【００６９】
制御装置４０は、瞬時値Ｖｎと瞬時値Ｉｎを算出するごとに、瞬時電力Ｗｎを算出する。制御装置４０は、複数の瞬時電力Ｗｎのデータを記憶部４３へ記憶する。この際、複数の瞬時電力Ｗｎには、取得した順に連番で番号が付与される。これにより、制御装置４０は、複数の瞬時電力Ｗｎのデータの個数を把握できる。
【００７０】
本実施の形態では、制御装置４０は、スイッチング素子Ｑ１がオフするときに第１電圧と第２電圧とを取得し、瞬時電力Ｗｎを算出する。つまり、式８は、スイッチング素子Ｑ１がオフするごとに計算される。これに限らず、制御装置４０は一定の時間間隔で第１電圧と第２電圧を取得し、瞬時電力Ｗｎを計算しても良い。一定の時間間隔は例えば１ｍｓである。ここで、電流検出抵抗１３の電圧から精度の良い瞬時値Ｉｎを算出する為には、前回の第２電圧の取得から一定以上の時間が経過した後、かつ、スイッチング素子Ｑ１がオフするタイミングで取得すると良い。
【００７１】
式８によって求めた瞬時電力Ｗｎが予め定められた数量Ｎに達したとする。制御装置４０は、式９を用いて、記憶したＮ個の瞬時電力Ｗｎの総和を数量Ｎで除することで入力電力Ｗｃを得る。
Ｗｃ＝（Ｗ１＋Ｗ２＋・・・・＋Ｗｎ-１＋Ｗｎ）/Ｎ・・・式９
【００７２】
つまり、制御装置４０は、複数の時刻の瞬時電力Ｗｎを平均して入力電力Ｗｃを算出する。このようにして、点灯装置１は点灯装置１自身への入力電力Ｗｃを、精度良く算出できる。
【００７３】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る照明器具２００の回路ブロック図である。照明器具２００は点灯装置２０１を備える。点灯装置２０１は昇圧チョッパ回路２０２を備える。昇圧チョッパ回路２０２は電流検出回路である電流検出抵抗１３を備えない。その他の構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態では、スイッチング素子Ｑ１のオン時間Ｔｏｎからインダクタ１０を流れる電流を推測して、力率改善回路への入力電力を算出する。
【００７４】
スイッチング素子Ｑ１をオンオフするスイッチング信号は、制御装置４０により制御および出力される。制御装置４０は、コンデンサ１７の両端電圧が一定となるように、スイッチング素子Ｑ１をオンオフさせる。制御装置４０は、抵抗１６に印加される電圧が目標値よりも小さいと、オン時間Ｔｏｎを長くする。また、制御装置４０は、抵抗１６に印加される電圧が目標値よりも大きいと、オン時間Ｔｏｎを短くする。このように制御装置４０は昇圧チョッパ回路２０２をフィードバック制御する。
【００７５】
スイッチング素子Ｑ１のオン時間Ｔｏｎは制御装置４０により算出される。また、実施の形態１〜３と同様に、制御装置４０は、第１電圧Ｖｐｎから力率改善回路への入力電圧を算出する。さらに制御装置４０は、式１０に示されるように、インダクタ１０のインダクタンスＬとスイッチング素子Ｑ１のオン時間Ｔｏｎと第１電圧Ｖｐｎとから力率改善回路への入力電流Ｉｎを算出する。
Ｉｎ＝Ａ・（Ｖｐｎ/Ｌ）×Ｔｏｎ・・・式１０
【００７６】
制御装置４０は、算出した力率改善回路への入力電圧と入力電流から、力率改善回路への入力電力を算出する。ここで、実施の形態１と同様に、制御装置４０は力率改善回路への入力電圧の実効値と入力電流の実効値との積から入力電力を算出しても良い。また、制御装置４０は、スイッチング毎にインダクタ１０に流れる電流を算出しても良い。係数Ａは、抵抗３１、３２の分圧比を考慮して決定される。
【００７７】
本実施の形態では、電流検出回路を設けなくても力率改善回路への入力電流Ｉｎを算出できる。このため、点灯装置２０１の構成を簡易化できる。
【００７８】
なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１、２０１  点灯装置、２、２０２  昇圧チョッパ回路、３  バックコンバータ回路、４  外部ユニット、７  交流電源、８  整流回路、９、１７、２３  コンデンサ、１０、２２  インダクタ、１４、２１  ダイオード、１３  電流検出抵抗、１５、１６、３１、３２  抵抗、２４  検出抵抗、２６  ＬＥＤ、２７  ＬＥＤモジュール、４０  制御装置、４１、４２  駆動回路、４３  記憶部、４４  Ａ／Ｄ変換回路、４５  処理装置、４６  通信回路、４７  演算装置、Ｑ１、Ｑ２  スイッチング素子、５０  ベースケース、５１  カバーケース、５２  プリント回路基板、５３  部品面、５４  はんだ面、５５  コネクタ、１００、２００  照明器具
【図１】
2019212560.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019212560.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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