(57)【要約】【課題】１種類のＬＥＤ点灯装置で、複数種類の出力電流を設定できるＬＥＤ点灯装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯装置１は、フィードバック制御に応じた大きさの直流電流をＬＥＤモジュール２７に供給し、ＬＥＤモジュール２７から流れ出た電流が流入して電圧を発生する電流検出抵抗２４を有する点灯回路３と、与えられた目標電圧と電流検出抵抗２４に発生した検出電圧との比較に基づき、検出電圧が目標電圧に近づくように点灯回路をフィードバック制御するフィードバック部７とを備える。点灯回路３は、電流を出力する供給側出力端子３−１と、ＬＥＤモジュール２７から流れ出た電流を入力する入力端子であり電流検出抵抗２４の電流入力側へ配線で接続され、ＬＥＤモジュール２７から流れ出た電流を電流検出抵抗器２４へ流入させる供給側入力端子３−２と、電流検出抵抗２４の電流出力側に配線で接続される供給側補助端子３−３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードバック制御を受けて、前記フィードバック制御に応じた大きさの直流電流を供給電流として光源モジュールに供給すると共に、前記光源モジュールから流れ出た電流が流入して前記電流に相当する電圧を発生する検出抵抗器を有する供給部と、
与えられた目標電圧と前記検出抵抗器に発生した電圧である検出電圧との比較に基づき、前記検出電圧が前記目標電圧に近づくように前記供給部をフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備え、
前記供給部は、
前記供給電流を出力する供給側出力端子と、
前記光源モジュールから流れ出た電流を入力する入力端子であり、前記検出抵抗器の電流入力側へ配線で接続されて、前記光源モジュールから流れ出た前記電流を前記検出抵抗器へ流入させる供給側入力端子と、
前記検出抵抗器の電流出力側に配線で接続される供給側補助端子と
を有することを特徴とする光源点灯装置。
【請求項２】
前記供給部は、前記光源モジュールとして、
前記供給電流の入力端子となるモジュール側入力端子と、前記光源モジュールを通過して前記光源モジュールから流出しようとする前記供給電流を２経路に分岐するうちの一方の経路の端部となる第１のモジュール側出力端子と、前記２経路に分岐するうちの他方の経路であって、途中に抵抗器であるモジュール側抵抗器が接続された経路の端部となる第２のモジュール側出力端子とを有する抵抗付き光源モジュールに、
前記供給側出力端子が前記モジュール側入力端子と接続し、前記供給側入力端子が前記第１のモジュール側出力端子と接続し、前記供給側補助端子が前記第２のモジュール側出力端子と接続し、前記検出抵抗器が前記モジュール側抵抗器と並列接続を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
【請求項３】
前記光源点灯装置は、さらに、
前記抵抗付き光源モジュールが接続された状態において前記供給部が前記抵抗付き光源モジュールに前記供給電流を供給していないときに、前記並列接続を形成する前記検出抵抗器と前記モジュール側抵抗器とに電流を供給して、前記並列接続に電圧を発生させる電圧発生部と、
前記電圧発生部が発生させた前記電圧の値に基づいて前記モジュール側抵抗器の抵抗値を算出し、算出した前記抵抗値に応じた前記目標電圧を、前記フィードバック制御部に与える制御装置と
を備えたことを特徴とする請求項２記載の光源点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光源点灯装置を備えた照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フィードバック制御によって光源モジュールに定電流を供給する光源点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率な点灯回路（点灯装置）を提供する方法として、電圧変換回路（降圧回路）を複数段配置することで、各電圧変換回路での損失を抑える方法がある（例えば、特許文献１）。しかしながら、特許文献１では複数の降圧チョッパ回路を設けることにより、回路構成が複雑になり、部品点数が増える為、コストアップするという課題があった。また、搭載されるＬＥＤパッケージを変更したＬＥＤモジュールを接続する仕様の点灯装置を設定する場合、ＬＥＤパッケージの定格電流が異なると、そのＬＥＤパッケージを実装するＬＥＤモジュールに流す電流値ごとに、点灯装置の降圧チョッパ回路を専用設計しなければならず、結果として点灯装置の種類が増えてしまうという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８９００４号（段落「００１５」〜「００１７」、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、点灯装置内の降圧チョッパ回路を１つとし、更に、接続されるＬＥＤモジュールに搭載されるＬＥＤパッケージごとに降圧チョッパ回路を専用設計する必要のない点灯装置の提供を目的とする。つまり、異なるＬＥＤモジュールに対して、１つの点灯装置でＬＥＤパッケージの定格電流を超えることなく、また、ＬＥＤパッケージの発光効率が最も良い電流値を流して、効率良くＬＥＤパッケージを点灯させる点灯装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の光源点灯装置は、
フィードバック制御を受けて、前記フィードバック制御に応じた大きさの直流電流を供給電流として光源モジュールに供給すると共に、前記光源モジュールから流れ出た電流が流入して前記電流に相当する電圧を発生する検出抵抗器を有する供給部と、
与えられた目標電圧と前記検出抵抗器に発生した電圧である検出電圧との比較に基づき、前記検出電圧が前記目標電圧に近づくように前記供給部をフィードバック制御するフィードバック制御部と
を備え、
前記供給部は、
前記供給電流を出力する供給側出力端子と、
前記光源モジュールから流れ出た電流を入力する入力端子であり、前記検出抵抗器の電流入力側へ配線で接続されて、前記光源モジュールから流れ出た前記電流を前記検出抵抗器へ流入させる供給側入力端子と、
前記検出抵抗器の電流出力側に配線で接続される供給側補助端子と
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、１種類の点灯装置で複数種類の出力電流を設定することができる。よって点灯装置の共通化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１のＬＥＤ点灯装置１を示す回路図。
【図２】実施の形態２の抵抗値検出回路２００を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
（ＬＥＤ点灯装置１の構成）
図１は、本実施の形態１のＬＥＤ点灯装置１（光源点灯装置）の回路図である。ＬＥＤ点灯装置１は、入力電流の力率を改善する力率改善回路２と、フィードバック部７のフィードバック制御を受けて、ＬＥＤモジュール２７に流れる電流を一定に制御してＬＥＤパッケージ（光源）を点灯させる点灯回路３（降圧チョッパ回路）と、調光器２８からの調光信号を読み取る為の調光信号インターフェース回路４（以下、調光信号Ｉ／Ｆ回路）と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）などによって実現される制御装置５と、制御装置５からの信号（出力電流の目標値）を受け、出力指令値（目標電圧）を生成して、フィードバック部７へ入力する出力指令値生成部６と、ＬＥＤモジュール２７から流れ出た電流を流入して電圧を発生する電流検出抵抗２４（検出抵抗器）の前記電圧を取得し、点灯回路３の制御回路１９を制御するフィードバック部７（フィードバック制御部）とを備える。フィードバック部７は、出力指令値生成部６から与えられた出力指令値（目標電圧）と電流検出抵抗２４に発生した電圧である検出電圧との比較に基づき、検出電圧が出力指令値に近づくように、点灯回路３の制御回路１９を介して、ＭＯＳ−ＦＥＴ１８をフィードバック制御する。
【０００９】
（力率改善回路２）
本実施の形態１では力率改善回路２は昇圧チョッパ回路で構成されているが、他の回路方式でも構わない。また、力率改善回路２はあってもよいが、備えていなくても構わない。力率改善回路２は、ＡＣ電源３０を全波整流するダイオードブリッジ８と、ダイオードブリッジ８の出力を入力し、ノイズ除去などの役割を持つ入力コンデンサ９と、入力コンデンサ９の電圧を昇圧するインダクタ１０と、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１と、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１のＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作を制御する制御回路１２と、制御回路１２をフィードバック制御するフィードバック部１３と、インダクタ１０にアノード側を直列接続されたダイオード１４と、ダイオード１４のカソード側に、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１と並列接続された抵抗１５，１６の直列接続と、抵抗１５，１６と並列接続された電解コンデンサ１７を備える。ＭＯＳ−ＦＥＴ１１がＯＮのときは、インダクタ１０に電流が流れてエネルギーが蓄えられる。ＭＯＳ−ＦＥＴ１１がＯＦＦするとインダクタ１０に蓄えられたエネルギーがダイオード１４から電解コンデンサ１７の経路で放出され、電解コンデンサ１７の電圧は、入力コンデンサ９よりも高い電圧に昇圧される。電解コンデンサ１７に発生した電圧は、抵抗１５と抵抗１６によって分圧され、フィードバック部１３を介して、制御回路１２へ入力される。この電圧を基に、制御回路１２は電解コンデンサ１７の電圧を、約４００Ｖ一定となるように、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１のＯＮ／ＯＦＦをフィードバック制御している。
【００１０】
（点灯回路３）
点灯回路３はＭＯＳ−ＦＥＴ１８と、それに直列接続されるダイオード２１を備え、力率改善回路２の出力側の電解コンデンサ１７と並列に接続される。また、点灯回路３は、ダイオード２１に並列になるように、インダクタ２２とコンデンサ２３が直列接続され、コンデンサ２３と並列に、ＬＥＤモジュール２７が接続されている。また、点灯回路３はＭＯＳ−ＦＥＴ１８を制御する制御回路１９と、ＬＥＤモジュール２７から流れ出た電流を通過させて電圧に変化する電流検出抵抗２４を備える。
【００１１】
（供給側出力端子３−１等）
図１に示すように、点灯回路３は、接続されたＬＥＤモジュールに電流（供給電流）を出力する供給側出力端子３−１と、ＬＥＤモジュールから流れ出た電流を入力する入力端子であり、電流検出抵抗２４の電流入力側へ配線で接続されて、ＬＥＤモジュールから流れ出た電流を電流検出抵抗２４へ流入させる供給側入力端子３−２と、電流検出抵抗２４の電流出力側に配線で接続される供給側補助端子３−３とを有する。
【００１２】
（ＬＥＤモジュール２７）
ＬＥＤモジュール２７は、複数のＬＥＤパッケージ２６と、電流検出抵抗２７−９（モジュール側抵抗器）とが、基板に実装されている。図１に示すＬＥＤモジュール２７は、点灯回路３の供給側出力端子３−１から出力する電流（供給電流）の入力端子となるモジュール側入力端子２７−１と、ＬＥＤモジュール２７を通過してＬＥＤモジュール２７から流出しようとする電流（供給電流）を２経路に分岐するうちの一方の経路２７Ａの端部となる第１のモジュール側出力端子２７−２と、２経路に分岐するうちの他方の経路であって、途中に電流検出抵抗２７−９が接続された経路２７Ｂの端部となる第２のモジュール側出力端子２７−３とを有する。点灯回路３にＬＥＤモジュール２７が接続する場合、図１に示すように、供給側出力端子３−１がモジュール側入力端子２７−１と接続し、供給側入力端子３−２が第１のモジュール側出力端子２７−２と接続し、供給側補助端子３−３が第２のモジュール側出力端子２７−３と接続する。そして、電流検出抵抗２４は、電流検出抵抗２７−９と並列接続を形成する。
【００１３】
図１では電流検出抵抗２７−９を持つＬＥＤモジュール２７を示したが、ＬＥＤ点灯装置１には電流検出抵抗２７−９を持たないＬＥＤモジュールが接続されてもよい。この場合、接続されるＬＥＤモジュールは経路２７Ｂを持たないので、経路２７Ｂから補供給側補助端子３−３の経路は存在しない。つまりこの場合は、供給側出力端子３−１とモジュール側入力端子２７−１とが接続し、供給側入力端子３−２と第１のモジュール側出力端子２７−２とが接続するのみであり、供給側補助端子３−３は使用されない。また、図１では個々のＬＥＤパッケージ２６は直列接続されているが、直列と並列が混在していても良いし、並列接続でも良い。
【００１４】
（１）ＭＯＳ−ＦＥＴ１８は、制御回路１９によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＭＯＳ−ＦＥＴ１８がＯＮすると、インダクタ２２、コンデンサ２３、電流検出抵抗２４の経路で電流が流れてコンデンサ２３を充電する。更に、インダクタ２２にエネルギーが蓄えられる。
（２）ＭＯＳ−ＦＥＴ１８がＯＦＦしたとき、インダクタ２２に蓄えられたエネルギーが放出され、コンデンサ２３、電流検出抵抗２４及び電流検出抵抗２７−９、ダイオード２１の順に電流が流れ、更にコンデンサ２３を充電する。
（３）充電されたコンデンサ２３の電圧がＬＥＤパッケージ群の順方向電圧を超えると、ＬＥＤパッケージ２６に電流が流れる。
（４）ＬＥＤパッケージ２６に電流が流れ始めると、電流検出抵抗２４及び電流検出抵抗２７−９に電流が流れて電流検出抵抗２４及び電流検出抵抗２７−９に電圧が発生し、電流検出抵抗２４の電圧がフィードバック部７へ入力される。
【００１５】
（フィードバック制御）
（１）マイコンなどの制御装置５は、ＬＥＤパッケージ２６へ流す電流の目標値を、出力指令値生成部６へ入力する。この信号はＰＷＭ信号でも良いし、直流電圧などでも良い。出力指令値生成部６は、制御装置５から入力された信号からＬＥＤパッケージ２６へ流す電流の目標値を、フィードバック部７へ入力する。
（２）フィードバック部７は、出力指令値生成部６から入力されたＬＥＤパッケージ２６へ流す電流の目標値と、実際に流れている電流値を電圧に変換した値（電流検出抵抗２４及び電流検出抵抗２７−９に発生する電圧）を比較して、目標値より実際の電流が少ない場合（目標値＞検出値）は、電流を増やすように制御回路１９へ伝達する。逆に、目標値よりも実際の電流が多い場合（目標値＜検出値）は、フィードバック部７は、電流を減らすように制御する。
（３）制御回路１９は、フィードバック部７から入力された情報を基に、ＭＯＳ−ＦＥＴ１８のＯＮ／ＯＦＦ制御（ＭＯＳ−ＦＥＴ１８のＯＮ−Ｄｕｔｙを小さくしたり、大きくしたりする制御）し、ＬＥＤパッケージ２６に流れる電流を一定となるように制御する。
【００１６】
次に、本実施の形態１のＬＥＤ点灯装置１の動作を説明する。
（１．電流検出抵抗２７−９を持たないＬＥＤモジュールを接続の場合）
ここで、例えば、電流検出抵抗２４を２Ωとし、電流検出抵抗２７−９を搭載していないＬＥＤモジュールを接続する。このＬＥＤモジュールには定格電流２５０ｍＡのＬＥＤパッケージ２６が搭載されていると仮定し、最大に流す電流を２００ｍＡとする。ＬＥＤパッケージ２６に流れる電流の目標値が２００ｍＡ（この場合の２００ｍＡは全光時の最大出力電流）となるように、制御装置５から信号を出力する。電流検出抵抗２４の両端に発生する電圧が０．４Ｖ（２００ｍＡ×２Ω）となるようにフィードバック制御し、２００ｍＡの定電流がＬＥＤパッケージ２６に流れる。つまり、フィードバック部７では、目標値は実際に流れる電流値ではなく、電圧値であり、この場合は０．４Ｖが目標値となる。
【００１７】
（２．電流検出抵抗２７−９を備えたＬＥＤモジュール２７を接続の場合）
次に、全く同じ点灯回路３（ＬＥＤ点灯装置１）へ、電流検出抵抗２７−９に２Ωが実装されているＬＥＤモジュール２７を接続すると、フィードバック部７の目標値が０．４Ｖである為、フィードバック部７は、電流検出抵抗２４及び電流検出抵抗２７−９の並列接続の合成抵抗１Ωに発生する電圧が０．４Ｖとなるようにフィードバック制御する。つまり、ＬＥＤパッケージ２６へ流れる電流は４００ｍＡ（０．４Ｖ÷１Ω）となる。この場合のＬＥＤパッケージ２６の定格電流を４００ｍＡより大きくなければならない。
【００１８】
以上からわかるように、ＬＥＤモジュール２７の電流検出抵抗２７−９の抵抗値を変えることによって、ＬＥＤパッケージ２６に流れる電流を変えることができる。つまり、図１に示すように、供給側出力端子３−１とモジュール側入力端子２７−１とを接続し、供給側入力端子３−２と第１のモジュール側出力端子２７−２とを接続し、供給側補助端子３−３と第２のモジュール側出力端子２７−３とを接続し、電流検出抵抗２４が、電流検出抵抗２７−９と並列接続を形成する構成とする。この構成により、電流検出抵抗２７−９違いとすることで、フィードバック部７を用いてＬＥＤパッケージ２６に流れる電流を変えることができ、１種類の点灯装置で複数種類の出力電流を設定することが可能となる。
【００１９】
実施の形態２．
次に、図２を参照して、実施の形態２を説明する。図２は、本実施の形態２を示す抵抗値検出回路２００のブロック図である。抵抗値検出回路２００は図２に示すように、定電圧電源２３０、定電流回路２１０（電圧発生部）、電流検出抵抗２２２（図１の電流検出抵抗２４と電流検出抵抗２７−９との並列接続の合成抵抗）、スイッチ２２０、及び制御装置５から構成される。
【００２０】
図１の点灯回路３に、図２の抵抗値検出回路２００を追加する。定電圧電源２３０は、図１の点灯回路３の中では省略しているが、制御装置５が動作する為に使用する電源を用いることができる。制御装置５を動作させる為の電源とは別の定電圧電源でも良い。この定電圧電源２３０から、定電流回路２１０が生成する定電流が電流検出抵抗２２２に流れるように接続する。定電流が流れたとき、電流検出抵抗２２２の両端に電圧が発生する。この電圧を読み取るように制御装置５を接続する。制御装置５はＡ／Ｄコンバータ５１を内蔵されており、この電圧値を読み取ることが可能である。
【００２１】
電流検出抵抗２２２と回路のグランドの間には、スイッチ２２０（回路ではメカニカルスイッチだが、半導体スイッチを使用しても良い。）を設ける。ＬＥＤパッケージ２６が点灯中で電流検出抵抗２２２に電圧が発生している間は、図２の抵抗値検出回路２００による定電流が電流検出抵抗２２２に流れないように、制御装置５は、スイッチ２２０をＯＦＦに制御する。つまり、抵抗値検出回路２００では、図１の点灯回路３がＬＥＤパッケージ２６に電流を流していない期間に、制御装置５がスイッチ２２０をＯＮする。このときに、定電流回路２１０から電流検出抵抗２２２に電流が流れ、電流検出抵抗２２２（電流検出抵抗２４）に発生する電圧値を、制御装置５のＡ／Ｄコンバータ５１が読み取る。例えば、ＬＥＤ点灯装置１にＡＣ電源を入れた直後からＬＥＤ点灯装置１がＬＥＤパッケージ２６に電流を流し始めるまでの期間、上記の動作を行う。
【００２２】
制御装置５は、定電流回路２１０の流す定電流値を予め記憶しており、読み取った電圧値を、記憶している定電流値で除して、電流検出抵抗２２２の抵抗値を算出する。算出された抵抗値は電流検出抵抗２４と電流検出抵抗２７−９との並列接続の合成抵抗値であるから、電流検出抵抗２４の抵抗値を予め記憶しておくことで、算出した前記抵抗値（合成抵抗値）から、図１のＬＥＤモジュール２７に搭載されている電流検出抵抗２７−９の抵抗値も算出できる。つまり、（図１の点灯回路３にある電流検出抵抗２４の抵抗値を制御装置５に記憶させることで、合成抵抗の計算式から、電流検出抵抗２７−９の抵抗値が算出が可能である。
【００２３】
このように、抵抗値検出回路２００によって、ＬＥＤモジュール２７に搭載されるＬＥＤパッケージ２６と電流検出抵抗２７−９の抵抗値との対応が一意に決まるようにあらかじめ対応関係を設定しておくことで、電流検出抵抗２７−９の抵抗値を算出後、どのようなＬＥＤパッケージ２６（ＬＥＤモジュール２７）が搭載されているのか判定が可能となる。つまり、制御装置５が、電流検出抵抗２７−９の抵抗値と、この電流検出抵抗２７−９を有するＬＥＤモジュール２７あるいはＬＥＤモジュール２７に流すべき電流（定格以下の適する電流値）との対応関係をテーブルとして予め保有することで、接続されたＬＥＤモジュール２７の種類を特定できる。
【００２４】
制御装置５は、特定したＬＥＤパッケージ２６（つまり特定したＬＥＤモジュール２７）を元に、ＬＥＤパッケージ２６の定格電流以下となるように、出力指令値生成部に信号（目標電圧）を伝達することで、ＬＥＤパッケージ２６に流す電流の目標値（目標電圧に相当する電流値）を変えたり、ＬＥＤパッケージ２６の発光効率が最も良い電流となるように目標値（目標電圧に相当する電流値）を変更することが可能となる。これによって、１種類の点灯装置で、定格電流が異なるＬＥＤパッケージ２６を搭載するＬＥＤモジュールの接続が可能となる。また、ＬＥＤパッケージ２６に合わせて、発光効率が最も良い電流値を出力することが可能となる。
【００２５】
以上に説明した実施の形態１、２ではＬＥＤ点灯装置を説明したが、実施の形態１、２のＬＥＤ点灯装置を備えた照明器具の実施形態も、もちろん可能である。
【００２６】
以上、実施の形態１、２を説明したが、これらの実施の形態のうち、２つを組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、1つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つを部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＬＥＤ点灯装置、２  力率改善回路、３  点灯回路、４  調光信号インターフェース回路、５  制御装置、６  出力指令値生成部、７  フィードバック部、８  ダイオードブリッジ、９  入力コンデンサ、１０  インダクタ、１１  ＭＯＳ−ＦＥＴ、１２  制御回路、１３  フィードバック部、１４  ダイオード、１５  抵抗、１６  抵抗、１７  電解コンデンサ、１８  ＭＯＳ−ＦＥＴ、１９  制御回路、２１  ダイオード、２２  インダクタ、２３  コンデンサ、２４  電流検出抵抗、２７−９  電流検出抵抗、２６  ＬＥＤパッケージ、２７  ＬＥＤモジュール、２８  調光器、３０  ＡＣ電源。
【図１】
2013254566.tif 000003
【図２】
2013254566.tif 000004