(57)【要約】【課題】送電ユニットと受電ユニットとの相対的な位置関係に関わらず、発光素子が始動するときに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能な照明用非接触給電システムおよび照明器具を提供する。【解決手段】スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を含む高周波電源部４、送電コイル５を有する送電ユニット２と、受電コイル６、発光素子１０ａ、発光素子１０ａを点灯させる点灯回路部１８を有する受電ユニット３とを備え、受電ユニット３が、発光素子１０ａに流れる電流を検出する検出部１３と検出部１３からの検出信号を無線通信にて送電ユニット２へ送信可能な送信部１４とを有する。送電ユニット２は、送信部１４からの検出信号を受信可能な受信部１７とスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御する制御部２０とを有する。制御部２０は、発光素子１０ａが始動するとき、上記電流が経過時間に伴って上昇するように検出信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともスイッチング素子を含む高周波電源部および送電コイルを具備する送電ユニットと、前記送電コイルで発生する磁界による電磁誘導にて前記送電コイルから非接触で受電可能な受電コイル、発光素子および前記受電コイルの出力に基づいて前記発光素子を点灯させる点灯回路部を具備する受電ユニットとを備え、前記受電ユニットは、前記発光素子に流れる電流もしくは前記発光素子に印加される電圧を検出する検出部と、前記検出部の出力に基づいて生成された検出信号を無線通信にて前記送電ユニットへ送信可能な送信部とを有し、前記送電ユニットは、前記送信部から送信された前記検出信号を受信可能な受信部と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部とを有してなり、前記制御部は、前記発光素子が始動するとき、前記電流もしくは前記電圧が経過時間に伴って上昇するように、前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする照明用非接触給電システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記発光素子が始動するとき、前記電流もしくは前記電圧を経過時間に伴って連続的に上昇させた後に、前記発光素子が所望の前記電流もしくは前記電圧により点灯するように、前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする請求項１記載の照明用非接触給電システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記発光素子が始動するとき、前記発光素子の光出力の変化が視認できるように、前記スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明用非接触給電システム。
【請求項４】
前記受電ユニットは、前記検出部により検出された前記電流もしくは前記電圧と、予め設定された基準値との差分を出力する差分回路を備え、前記送信部が、前記差分回路から出力された前記差分からなる前記検出信号を前記無線通信にて前記受信部へ送信することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システム。
【請求項５】
前記送電ユニットは、複数種類の前記受電ユニットに非接触で給電することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システム。
【請求項６】
前記受電ユニットは、複数種類の前記送電ユニットから非接触で給電されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システム。
【請求項７】
前記発光素子は、ＬＥＤ素子もしくは有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の照明用非接触給電システムからなることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用非接触給電システムおよびそれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、負荷に非接触で給電する給電システムが提案されている（例えば、特許文献１）。また、近年、照明用の非接触給電システムに関するものが提案されている（例えば、特許文献２，３）。
【０００３】
特許文献１には、図５に示す構成を有する給電システムが記載されている。この給電システムは、ＡＣ／ＤＣ変換部７０と、スイッチング素子７１と、スイッチング素子７１の開閉を制御する制御回路７２と、第１のトランス７３と、整流用のダイオード７４，７５と、チョークコイル７６と、平滑コンデンサ７７と、負荷７８とを備えている。ＡＣ／ＤＣ変換部７０は、商用の交流電源７０ａ、ダイオードブリッジ７０ｂおよび平滑コンデンサ７０ｃを有している。第１のトランス７３は、１次巻線７３ａおよび２次巻線７３ｂを有している。
【０００４】
また、上述の給電システムは、負荷７８に供給される出力電圧を検出する出力電圧検出回路７９と、出力電圧検出回路７９から出力される電圧信号を周波数信号に変換して第２のトランス８１へ出力する電圧・周波数変換回路８０とを備えている。第２のトランス８１は、送信側巻線８１ａおよび受信側巻線８１ｂを有する。特許文献１には、第２のトランス８１が、給電システムの分離部８３が結合状態のときに、上述の周波数信号を送信側巻線８１ａから受信側巻線８１ｂへ伝達することが記載されている。
【０００５】
また、上述の給電システムは、第２のトランス８１の受信側巻線８１ｂに伝達された周波数信号を電圧信号に変換する周波数・電圧変換回路８２を備えている。特許文献１には、制御回路７２が、変換された電圧信号によりスイッチング素子７１の開閉を制御して負荷７８に供給される電圧を制御する旨が記載されている。なお、特許文献１には、第２のトランス８１が、第１のトランス７３と連動して分離部８３で分離、結合が可能であることが記載されている。また、特許文献１には、出力電圧検出回路７９に代えて、負荷７８に供給される出力電流を検出し電圧信号を出力する出力電流検出回路を備えてもよい旨が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、負荷として発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる発光素子を用いた非接触給電システムが記載されている。また、特許文献３には、非接触給電システムを構成する照明器具が記載され、照明器具の光源として、白色蛍光灯、白熱灯、高輝度放電灯、発光ダイオード、有機ＥＬなどが記載されている。
【０００７】
非接触給電システムは、一般的に、送電ユニットと受電ユニットとを備えている。送電ユニットは、電流が流れる送電コイルを有する。一方、受電ユニットは、送電コイルで発生する磁界による電磁誘導にて送電コイルから非接触で受電可能な受電コイルを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１２８６２７号公報
【特許文献２】特開２０１１−５０１６３号公報
【特許文献３】特開２０１１−２９０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献２，３に開示された非接触給電システムでは、ＬＥＤなどの発光素子が始動するとき、発光素子の定格電流または定格電圧が受電ユニットに突然入力されると、受電ユニットに過電流または過電圧が生じる可能性がある。また、特許文献２，３に開示された非接触給電システムでは、受電ユニットに過電流または過電圧が生じると、受電ユニットの構成部品にストレスがかかり、受電ユニットの寿命の劣化や故障が懸念される。特に、特許文献２，３に開示された非接触給電システムでは、発光素子が始動するとき、送電コイルと受電コイルとの相対的な位置ずれに起因して受電ユニットに過電流または過電圧が生じる可能性があり、この過電流または過電圧が生じるタイミングに起因して受電ユニットの構成部品に大きなストレスがかかる可能性がある。
【００１０】
また、特許文献１に開示された給電システムでは、制御回路７２が、変換された電圧信号に応じてスイッチング素子７１の開閉を制御して負荷７８に供給される電圧を制御するので、入力電圧の変動による出力電圧または出力電流の変動を抑制することが可能となる。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された給電システムでは、入力電圧の変動による出力電圧または出力電流の変動を抑制するために、この給電システムの分離部８３が結合状態である必要があり、第１のトランス７３における１次巻線（送電コイル）７３ａと２次巻線（受電コイル）７３ｂとの相対的な位置関係が制限されるという懸念がある。
【００１２】
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、送電コイルと受電コイルとの相対的な位置関係に関わらず、発光素子が始動するときに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能な照明用非接触給電システムおよびそれを用いた照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の照明用非接触給電システムは、少なくともスイッチング素子を含む高周波電源部および送電コイルを具備する送電ユニットと、前記送電コイルで発生する磁界による電磁誘導にて前記送電コイルから非接触で受電可能な受電コイル、発光素子および前記受電コイルの出力に基づいて前記発光素子を点灯させる点灯回路部を具備する受電ユニットとを備え、前記受電ユニットは、前記発光素子に流れる電流もしくは前記発光素子に印加される電圧を検出する検出部と、前記検出部の出力に基づいて生成された検出信号を無線通信にて前記送電ユニットへ送信可能な送信部とを有し、前記送電ユニットは、前記送信部から送信された前記検出信号を受信可能な受信部と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部とを有してなり、前記制御部は、前記発光素子が始動するとき、前記電流もしくは前記電圧が経過時間に伴って上昇するように、前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする。
【００１４】
この照明用非接触給電システムにおいて、前記制御部は、前記発光素子が始動するとき、前記電流もしくは前記電圧を経過時間に伴って連続的に上昇させた後に、前記発光素子が所望の前記電流もしくは前記電圧により点灯するように、前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記スイッチング素子のオンオフを制御することが好ましい。
【００１５】
この照明用非接触給電システムにおいて、前記制御部は、前記発光素子が始動するとき、前記発光素子の光出力の変化が視認できるように、前記スイッチング素子のオンオフを制御することが好ましい。
【００１６】
この照明用非接触給電システムにおいて、前記受電ユニットは、前記検出部により検出された前記電流もしくは前記電圧と、予め設定された基準値との差分を出力する差分回路を備え、前記送信部が、前記差分回路から出力された前記差分からなる前記検出信号を前記無線通信にて前記受信部へ送信することが好ましい。
【００１７】
この照明用非接触給電システムにおいて、前記送電ユニットは、複数種類の前記受電ユニットに非接触で給電することが好ましい。
【００１８】
この照明用非接触給電システムにおいて、前記受電ユニットは、複数種類の前記送電ユニットから非接触で給電されることが好ましい。
【００１９】
この照明用非接触給電システムにおいて、前記発光素子は、ＬＥＤ素子もしくは有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
【００２０】
本発明の照明器具は、前記照明用非接触給電システムからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の照明用非接触給電システムにおいては、送電コイルと受電コイルとの相対的な位置関係に関わらず、発光素子が始動するときに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能となる。
【００２２】
本発明の照明器具においては、送電コイルと受電コイルとの相対的な位置関係に関わらず、発光素子が始動するときに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態の照明用非接触給電システムの概略回路図である。
【図２】同上の照明用非接触給電システムに関し、（ａ）は発光素子に流れる電流特性の説明図、（ｂ）は発光素子に流れる他の電流特性の説明図である。
【図３】実施形態の照明器具の概略構成図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は同上の照明器具の使用例を示す説明図である。
【図５】従来例の給電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本実施形態の照明用非接触給電システムについて、図１および図２を参照しながら説明する。
【００２５】
本実施形態の照明用非接触給電システム１は、複数（本実施形態では、４つ）のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を含む高周波電源部４および送電コイル５を具備する送電ユニット２を備えている。また、照明用非接触給電システム１は、送電コイル５で発生する磁界による電磁誘導にて送電コイル５から非接触で受電可能な受電コイル６、発光素子１０ａおよび受電コイル６の出力に基づいて発光素子１０ａを点灯させる点灯回路部１８を具備する受電ユニット３を備えている。
【００２６】
高周波電源部４は、交流電源Ｖ１を電源として直流電圧を生成する直流電源部７と、上述の複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を有するインバータ回路部８とを備えている。
【００２７】
直流電源部７は、交流電源Ｖ１からの交流電圧を整流する第１の整流部１１と、第１の整流部１１により整流された電圧を平滑する平滑用のコンデンサＣ１とを有している。
【００２８】
第１の整流部１１としては、例えば、４つのダイオードにより構成されたダイオードブリッジなどを採用することができる。第１の整流部１１の一対の入力端間には、交流電源Ｖ１が接続されている。また、第１の整流部１１の一対の出力端間には、平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。なお、本実施形態では、第１の整流部１１における一対の入力端の一方と、交流電源Ｖ１との間の給電路に、送電ユニット２への給電をオンオフするためのスイッチＳＷ１が設けられている。
【００２９】
インバータ回路部８としては、例えば、フルブリッジ型のインバータ回路などを採用することができる。このインバータ回路部８は、直流電源部７の一対の出力端間に、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からなる直列回路が接続されている。また、インバータ回路部８は、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からなる直列回路に、２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなる直列回路が並列接続されている。なお、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２の接続点Ｐ１と、スイッチング素子Ｑ３およびスイッチング素子Ｑ４の接続点Ｐ２とが、インバータ回路部８の一対の出力端を構成している。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４としては、パワーＭＯＳＦＥＴを用いているが、これに限らず、例えば、ＩＧＢＴなどを用いてもよい。
【００３０】
また、インバータ回路部８の一対の出力端間には、送電コイル５が接続されている。ここで、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、スイッチング素子Ｑ３およびスイッチング素子Ｑ４の接続点Ｐ２と送電コイル５の一端との間に、共振用のコンデンサＣ２が接続されている。つまり、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、共振用のコンデンサＣ２と送電コイル５とで直列型の共振回路を構成している。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれがあっても、漏れリアクタンスを共振用のコンデンサＣ２により補償することが可能となり、電力の伝送効率を高めることが可能となる。
【００３１】
ここにおいて、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、インバータ回路部８として、フルブリッジ型のインバータ回路を採用しているが、これに限らず、例えば、フライバック型のインバータ回路、ハーフブリッジ型のインバータ回路、フォワード型のインバータ回路、プッシュプル型のインバータ回路などを採用してもよい。
【００３２】
また、送電ユニット２は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御する制御部２０を備えている。この制御部２０は、例えば、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成することができる。また、制御部２０は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフする駆動回路９を有している。
【００３３】
制御部２０は、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオンするときに、互いに対角に位置する他のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフする。また、制御部２０は、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフするときに、互いに対角に位置する他のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンする。これにより、インバータ回路部８は、制御部２０が各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御することによって、直流電源部７の平滑用のコンデンサＣ１により平滑された電圧を高周波電圧として出力することが可能となる。つまり、高周波電源部４は、送電コイル５に高周波電圧を印加することが可能となる。なお、本実施形態では、制御部２０が各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各々をオンオフするための駆動周波数を、数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚとしている。
【００３４】
受電ユニット３は、上述で説明した通り、受電コイル６と、発光素子１０ａと、点灯回路部１８とを備えている。
【００３５】
発光素子１０ａとしては、ＬＥＤ素子を採用している。本実施形態では、発光素子１０ａの数を、複数（本実施形態では、４つ）としてある。また、本実施形態では、各発光素子１０ａの接続関係を、直列接続としているが、これに限らず、例えば、並列接続であってもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続であってもよい。
【００３６】
点灯回路部１８は、受電コイル６で発生する誘起電圧（高周波電圧）を整流する第２の整流部１２と、第２の整流部１２により整流された電圧を平滑する平滑用のコンデンサＣ３とを有している。
【００３７】
第２の整流部１２としては、例えば、４つのダイオードにより構成されたダイオードブリッジなどを採用することができる。第２の整流部１２の一対の入力端間には、受電コイル６が接続されている。ここで、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、第２の整流部１２の一対の入力端間に、共振用のコンデンサＣ４が接続されている。言い換えれば、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電コイル６の両端間に、共振用のコンデンサＣ４が接続されている。つまり、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電コイル６と共振用のコンデンサＣ４とで並列型の共振回路を構成している。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれがあっても、漏れリアクタンスを共振用のコンデンサＣ４により補償することが可能となり、電力の伝送効率を高めることが可能となる。
【００３８】
また、第２の整流部１２の一対の出力端間には、上述の平滑用のコンデンサＣ３が接続されている。この平滑用のコンデンサＣ３は、第２の整流部１２により整流された電圧を平滑する。
【００３９】
また、複数の発光素子１０ａからなる直列回路は、平滑用のコンデンサＣ３に並列接続されている。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、平滑用のコンデンサＣ３により平滑された電圧が複数の発光素子１０ａからなる直列回路に印加されると、各発光素子１０ａが点灯可能となる。
【００４０】
ここにおいて、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａの数を、複数としているが、１つであってもよい。また、本実施形態では、発光素子１０ａとして、ＬＥＤ素子を採用しているが、これに限らず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子などを採用してもよい。
【００４１】
また、受電ユニット３は、発光素子１０ａに流れる電流を検出する検出部１３と、検出部１３の出力に基づいて生成された検出信号を無線通信にて送電ユニット２へ送信可能な送信部１４とを備えている。
【００４２】
検出部１３は、発光素子１０ａに流れる電流を電流電圧変換して検出電圧を検出する抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧と予め設定された基準値との差分を出力する差分回路１５とを備えている。要するに、受電ユニット３は、検出部１３により検出された電圧と、予め設定された上記基準値との差分を出力する差分回路１５を備えている。
【００４３】
抵抗Ｒ１は、平滑用のコンデンサＣ３の低電位側と、複数の発光素子１０ａからなる直列回路の低電位側との間に接続されている。
【００４４】
差分回路１５は、誤差増幅器ＡＭＰ１と、コンデンサＣ５と、上記基準値を設定する設定部１６とを有している。
【００４５】
誤差増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子は、複数の発光素子１０ａからなる直列回路と抵抗Ｒ１との接続点Ｐ３に接続されている。また、誤差増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子は、コンデンサＣ５の高電位側に接続されている。また、誤差増幅器ＡＭＰ１の出力端子は、送信部１４に接続されている。また、コンデンサＣ５の低電位側は、抵抗Ｒ１と平滑用のコンデンサＣ３の低電位側との接続点Ｐ４に接続されている。本実施形態の照明用非接触給電システム１では、誤差増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子の入力電圧が、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧となる。また、本実施形態では、誤差増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子の入力電圧が、コンデンサＣ５に印加された電圧となる。
【００４６】
コンデンサＣ５の両端間には、上述の設定部１６が接続されている。この設定部１６は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との直列回路で構成された抵抗分圧回路と、この抵抗分圧回路に並列接続される直流電源Ｖ２とを有している。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点Ｐ５は、コンデンサＣ５の高電位側に接続されている。コンデンサＣ５の低電位側は、抵抗Ｒ３における抵抗Ｒ２との接続点Ｐ５側とは反対側に接続されている。コンデンサＣ５の低電位側と抵抗Ｒ３との接続点Ｐ６は、直流電源Ｖ２のマイナス側に接続されている。直流電源Ｖ２のプラス側は、抵抗分圧回路への給電をオンオフするためのスイッチング素子Ｑ５を介して、抵抗Ｒ２における抵抗Ｒ３との接続点Ｐ５側とは反対側に接続されている。本実施形態の照明用非接触給電システム１では、コンデンサＣ５に印加される電圧が、抵抗Ｒ３の両端電圧となる。なお、本実施形態では、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の各々の抵抗値が、所望の上記基準値が得られるように、適宜に設定されている。また、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ５として、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴなどを採用することができる。
【００４７】
また、設定部１６は、発光素子１０ａが始動する時（例えば、抵抗Ｒ１により発光素子１０ａに流れる電流が検出された時）に、直流電源Ｖ２からの直流電圧を抵抗分圧してコンデンサＣ５に電圧を印加する。本実施形態の照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａが始動する時にコンデンサＣ５に電圧を印加する方法として、例えば、受電ユニット３に設けられた図示しない制御装置が、抵抗Ｒ１により発光素子１０ａに流れる電流を検出すると、設定部１６のスイッチング素子Ｑ５をオンするように制御する方法を用いているが、この方法を特に限定するものではない。
【００４８】
また、検出部１３は、発光素子１０ａが始動して設定部１６のスイッチング素子Ｑ５がオンされると、コンデンサＣ５に電荷が徐々に蓄積される。つまり、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａが始動するときに、設定部１６により設定された上記基準値が徐々に上昇する。
【００４９】
本実施形態の照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａが始動するときに、誤差増幅器ＡＭＰ１が、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧とコンデンサＣ５に印加された電圧とを比較する。つまり、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａが始動するときに、誤差増幅器ＡＭＰ１が、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧と予め設定された上記基準値とを比較する。
【００５０】
また、誤差増幅器ＡＭＰ１は、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧と設定部１６により予め設定された上記基準値との差分を出力する。要するに、検出部１３は、差分回路１５から出力された差分からなる検出信号を出力する。なお、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、検出部１３が発光素子１０ａに流れる電流を検出しているが、これに限らず、発光素子１０ａに印加される電圧を検出してもよい。
【００５１】
送信部１４で用いる無線通信の伝送媒体としては、例えば、電波などを採用することができる。この種の無線通信の規格としては、例えば、４００ＭＨｚ帯や９００ＭＨｚ帯の周波数を使用する特定小電力無線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、無線ＬＡＮなどの無線通信技術から適宜に選択することができる。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送信部１４が、検出部１３により検出された電流からなる検出信号を無線通信にて送電ユニット２へ送信することが可能となるので、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置関係が制限されることがない。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、各無線通信技術で使用する周波数帯と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフするための駆動周波数とを離すことで、お互いの干渉を防ぐことが可能となり、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフの誤動作を抑制したり、送信部１４と受信部１７との間での通信エラーを抑制したりすることが可能となる。なお、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送信部１４で用いる無線通信の無線通信技術として、例えば、国際公開ＷＯ２０１１／０７８０４６、特開２０１１−５０１６３号公報、特許第４２５８５０５号公報などに開示された通信の技術を選択することもできる。
【００５２】
また、送電ユニット２は、受電ユニット３の送信部１４から送信された検出信号を受信可能な受信部１７を有している。この受信部１７は、受信した検出信号を上述の制御部２０へ出力する。ここにおいて、制御部２０は、受信部１７から出力された検出信号に基づいて各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御する。要するに、制御部２０は、受信部１７により受信された検出信号に基づいて各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを制御する。
【００５３】
ところで、制御部２０は、発光素子１０ａが始動するとき、発光素子１０ａに流れる電流が経過時間に伴って上昇するように、受信部１７により受信された検出信号に基づいて各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御する。具体的に説明すると、制御部２０は、発光素子１０ａが始動するとき、図２（ａ）または図２（ｂ）に示すように、発光素子１０ａに流れる電流が経過時間に伴って連続的に上昇するように、受信部１７により受信された検出信号に基づいて各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御する。
【００５４】
ここにおいて、図２中の実線は、発光素子１０ａを定格点灯させるときの発光素子１０ａに流れる電流の特性を示す。また、図２中の一点鎖線は、発光素子１０ａを調光点灯させるときの発光素子１０ａに流れる電流の特性を示す。以下、本実施形態では、説明の便宜上、設定部１６により予め設定された上記基準値を、図２（ａ）では第１の基準値、図２（ｂ）では第２の基準値と称することもある。
【００５５】
また、図２（ａ）中のｔ１は、発光素子１０ａを定格点灯および調光点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第１の基準値に達する時点を示す。また、図２（ｂ）中のｔ２は、発光素子１０ａを調光点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第２の基準値に達する時点を示す。また、図２（ｂ）中のｔ３は、発光素子１０ａを定格点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第２の基準値に達する時点を示す。
【００５６】
また、図２（ａ）中の期間Ｔ１は、発光素子１０ａを定格点灯および調光点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第１の基準値に達するまでの期間（発光素子１０ａが始動する始動期間）を示す。また、図２（ａ）中の期間Ｔ２は、発光素子１０ａを定格点灯および調光点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第１の基準値に達した後の期間（発光素子１０ａが点灯する点灯期間）を示す。また、図２（ｂ）中の期間Ｔ３は、発光素子１０ａを定格点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第２の基準値に達するまでの期間（発光素子１０ａが始動する始動期間）を示す。また、図２（ｂ）中の期間Ｔ４は、発光素子１０ａを定格点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第２の基準値に達した後の期間（発光素子１０ａが点灯する点灯期間）を示す。また、図２（ｂ）中の期間Ｔ５は、発光素子１０ａを調光点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第２の基準値に達するまでの期間（発光素子１０ａが始動する始動期間）を示す。また、図２（ｂ）中の期間Ｔ６は、発光素子１０ａを調光点灯させるときに、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が第２の基準値に達した後の期間（発光素子１０ａが点灯する点灯期間）を示す。
【００５７】
本実施形態の照明用非接触給電システム１における制御部２０は、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が設定部１６により予め設定された上記基準値よりも大きい場合、抵抗Ｒ１により検出される検出電圧を小さくして上記基準値となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御する。また、制御部２０は、抵抗Ｒ１により検出された検出電圧が設定部１６により予め設定された上記基準値以下の場合、抵抗Ｒ１により検出される検出電圧を大きくして上記基準値となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御する。具体的に説明すると、制御部２０は、誤差増幅器ＡＭＰ１から出力された差分が「０」となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを各別に制御する。
【００５８】
したがって、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、制御部２０が、発光素子１０ａが始動するとき、発光素子１０ａに流れる電流を経過時間に伴って上昇させることが可能となり（発光素子１０ａに流れる電流を所望のスピードで上昇させることが可能となり）、受電ユニット３に過電流が生じるのを抑制することが可能となる。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３に過電流が生じるのを抑制することが可能となるので、受電ユニット３の構成部品にストレスがかかるのを抑制することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａが始動するとき、発光素子１０ａに流れる電流を経過時間に伴って上昇させる方法として、制御部２０が、上記駆動周波数を高い周波数から低い周波数へスイープさせる方法を用いている。ここにおいて、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、インバータ回路部８としてフライバック型のインバータ回路やフォワード型のインバータ回路を採用した場合、発光素子１０ａが始動するとき、発光素子１０ａに流れる電流を経過時間に伴って上昇させる方法として、制御部２０が、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンデューティー比を経過時間に伴って大きくする方法を用いればよい。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１における制御部２０は、発光素子１０ａが始動するとき、発光素子１０ａに流れる電流を経過時間に伴って上昇させているが、これに限らず、発光素子１０ａに印加される電圧を経過時間に伴って上昇させてもよい。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３に過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３に過電圧が生じるのを抑制することが可能となるので、受電ユニット３の構成部品にストレスがかかるのを抑制することが可能となる。
【００６０】
また、制御部２０は、発光素子１０ａが始動するとき、発光素子１０ａに流れる電流または発光素子１０ａに印加される電圧を経過時間に伴って連続的に上昇させた後に、発光素子１０ａが所望の電流または電圧により点灯するように（抵抗Ｒ１により検出される検出電圧が所望の上記基準値となるように）、受信部１７により受電された検出信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを制御することが好ましい。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれによって、受電ユニット３に過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、例えば、発光素子１０ａの経年劣化や温度特性などに起因する発光素子１０ａの特性の変動や、受電ユニット３の構成部品の経年劣化や温度特性などに起因する受電ユニット３の入力電圧の変動などがあった場合でも、受電ユニット３に過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となり、発光素子１０ａの光出力を安定させることが可能となる。
【００６１】
また、制御部２０は、発光素子１０ａが始動するとき、各発光素子１０ａの光出力の変化が視認できるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを制御することが好ましい。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、フェードイン機能を付加することが可能となる。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電コイルと受電コイルとの相対的な位置ずれがあっても、常に、発光素子１０ａに流れる電流を所望のスピードで上昇させることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電ユニット２が、複数種類の受電ユニット３に非接触で給電できるようにしてもよい。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電ユニット２が、様々な種類の受電ユニット３へ給電することが可能となる。つまり、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電ユニット２を、様々な種類の受電ユニット３に対応させることが可能となる。ここにおいて、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電ユニット２を複数種類の受電ユニット３に非接触で給電できるようにする場合、送電ユニット２が各発光素子１０ａの種類を判別するための判別信号を、各受電ユニット３の送信部１４から送電ユニット２の受信部１７へ送信することが好ましい。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、制御部２０が、受信部１７により受信された上記判別信号に基づいて、各発光素子１０ａに流れる電流を各発光素子１０ａの種類に対応する任意のスピードで上昇させることが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３が、複数種類の送電ユニット２から非接触で給電できるようにしてもよい。これにより、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、１つの受電ユニット３を、様々な送電ユニット２に設置することが可能となる。
【００６４】
以上説明した本実施形態の照明用非接触給電システム１では、少なくともスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を含む高周波電源部４および送電コイル５を具備する送電ユニット２を備えている。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電コイル５で発生する磁界による電磁誘導にて送電コイル５から非接触で受電可能な受電コイル６、発光素子１０ａおよび受電コイル６の出力に基づいて発光素子１０ａを点灯させる点灯回路部１８を具備する受電ユニット３を備えている。さらに、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、受電ユニット３が、発光素子１０ａに流れる電流もしくは発光素子１０ａに印加される電圧を検出する検出部１３と、検出部１３の出力に基づいて生成された検出信号を無線通信にて送電ユニット２へ送信可能な送信部１４とを有している。また、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、送電ユニット２が、送信部１４から送信された検出信号を受信可能な受信部１７と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを制御する制御部２０とを有している。そして、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、制御部２０が、発光素子１０ａが始動するとき、上記電流もしくは上記電圧が経過時間に伴って上昇するように、受信部１７により受信された検出信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフを制御するので、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置関係に関わらず、発光素子１０ａが始動するときに過電流または過電圧が生じるのを抑制することが可能となる。
【００６５】
以下、本実施形態の照明用非接触給電システム１を用いた照明器具の一例について、図３および図４に基づいて説明する。
【００６６】
本実施形態の照明器具は、例えば、電気スタンドなどである。この照明器具は、送電ユニット２と、受電ユニット３とを備えている。
【００６７】
送電ユニット２は、高周波電源部４、送電コイル５、制御部２０および受信部１７を収納する収納部２１を有している。
【００６８】
収納部２１は、扁平な箱状に形成されている。本実施形態では、収納部２１の材料として、例えば、樹脂材料などを使用することができる。収納部２１の内部には、高周波電源部４、送電コイル５、制御部２０および受信部１７が配置されている。なお、図３では、高周波電源部４、制御部２０および受信部１７を、１つの送電回路部２７として図示してある。
【００６９】
送電コイル５としては、例えば、平面視が円形状で且つスパイラル状に形成されたコイルなどを採用することができる。この送電コイル５は、収納部２１の中央部に配置されている。なお、本実施形態では、送電コイル５の巻き数を特に限定しない。
【００７０】
送電回路部２７は、第１の配線２８を介して送電コイル５と電気的に接続されている。また、送電回路部２７は、電源コード２５と電気的に接続されている。この電源コード２５は、収納部２１の一面側（図３では、上面側）から導出されている。また、電源コード２５には、コンセント用のプラグ２６が接続されている。また、電源コード２５には、送電ユニット２の送電回路部２７への給電をオンオフするためのスイッチＳＷ１が設けられている。なお、本実施形態の照明器具では、電源コード２５を、収納部２１の上記一面側から導出しているが、これに限らず、例えば、収納部２１の側部などから導出してもよい。
【００７１】
受電ユニット３は、各発光素子１０ａ、点灯回路部１８、検出部１３および送信部１４を具備する灯具部２４と、灯具部２４に一端部が接続されたアーム部２３と、アーム部２３の他端部２３ａを保持する基台部２２とを有している。なお、図３では、点灯回路部１８、検出部１３および送信部１４を、１つの受電回路部３１として図示してある。
【００７２】
灯具部２４は、例えば、傘状に形成されている。本実施形態では、灯具部２４の材料として、例えば、樹脂材料などを使用することができる。
【００７３】
また、灯具部２４の開口部には、板状（本実施形態では、円板状）のパネル１９が配置されている。パネル１９は、透光性を有する材料（例えば、乳白色のアクリル樹脂、ガラスなど）により形成されている。
【００７４】
パネル１９の一表面側（図３では、上面側）には、各発光素子１０ａが配置されている。本実施形態では、複数の発光素子１０ａを有するＬＥＤユニット１０を用いている。このＬＥＤユニット１０は、上述の複数の発光素子１０ａと、これら各発光素子１０ａが一面側（図３では、下面側）に実装された実装基板１０ｂとを備えている。なお、図３では、４つの発光素子１０ａのうち３つの発光素子１０ａが見えている。
【００７５】
ここにおいて、本実施形態の照明用非接触給電システム１では、発光素子１０ａとしてＬＥＤ素子を採用する場合に、上述のＬＥＤユニット１０を用いているが、これに限らず、例えば、複数のＬＥＤ素子とこれら複数のＬＥＤ素子から放射された光を導光する導光板とを組み合わせて面発光する面発光ユニットなどを用いてもよい。
【００７６】
受電回路部３１は、実装基板１０ｂの他面側（図３では、上面側）に配置されている。また、受電回路部３１は、第２の配線２９を介して実装基板１０ｂと電気的に接続されている。
【００７７】
アーム部２３は、例えば、筒状（本実施形態では、円筒状）に形成されている。本実施形態では、アーム部２３の材料として、例えば、樹脂材料などを使用することができる。
【００７８】
アーム部２３の上記一端部（図３では、上端部）は、パネル１９の中央部に着脱自在に接続される。ここにおいて、パネル１９の中央部には、灯具部２４の内部とアーム部２３の内部とを連通するための第１の貫通孔（図示せず）が設けられている。また、アーム部２３は、パネル１９の上記第１の貫通孔を覆うようにして、パネル１９の中央部に接続されている。なお、本実施形態の照明器具では、アーム部２３をパネル１９の中央部に接続しているが、アーム部２３とパネル１９との接続はこれに限るものではない。また、本実施形態では、アーム部２３の形状を、円筒状としているが、これに限らず、例えば、角筒状などであってもよい。
【００７９】
基台部２２は、扁平な箱状に形成されている。本実施形態では、基台部２２の材料として、例えば、樹脂材料などを使用することができる。なお、本実施形態では、基台部２２の平面視形状を、円形状としているが、この形状を特に限定するものではない。また、本実施形態では、基台部２２の平面サイズを、収納部２１の平面サイズよりも小さく設定しているが、収納部２１の平面サイズと同じ大きさに設定してもよい。
【００８０】
基台部２２の一面側（図３では、上面側）の中央部には、アーム部２３の他端部２３ａが接続される。また、基台部２２の上記一面側の中央部には、アーム部２３の内部と基台部２２の内部とを連通するための第２の貫通孔（図示せず）が設けられている。ここにおいて、アーム部２３は、基台部２２の上記第２の貫通孔を覆うようにして、基台部２２の上記一面側の中央部に接続されている。なお、本実施形態の照明器具では、アーム部２３を基台部２２の上記一面側の中央部に接続しているが、アーム部２３と基台部２２との接続はこれに限るものではない。
【００８１】
また、基台部２２の内部には、受電コイル６が収納されている。
【００８２】
受電コイル６としては、例えば、平面視が円形状で且つスパイラル状に形成されたコイルなどを採用することができる。この受電コイル６は、基台部２２の中央部に配置されている。ここにおいて、受電回路部３１は、第３の配線３０を介して受電コイル６と電気的に接続されている。第３の配線３０は、アーム部２３の内部に配置されている。なお、本実施形態では、受電コイル６の巻き数を特に限定しない。また、本実施形態では、受電コイル６および送電コイル５の各々の平面サイズを、同じ大きさに設定しているが、異なる大きさに設定してもよい。
【００８３】
ここにおいて、本実施形態の照明器具では、送電コイル５を送電ユニット２の収納部２１の中央部に配置しているが、これに限らず、例えば、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の一面（図３では、上面）に設置されると、受電コイル６の位置に対向するように送電コイル５を移動させてもよい。つまり、本実施形態の照明器具では、送電コイル５と受電コイル６との位置を合わせる方式として、例えば、可動コイル方式などを採用してもよい。また、本実施形態の照明器具では、送電コイル５を送電ユニット２の収納部２１の中央部に配置しているが、これに限らず、例えば、複数の送電コイル５を、収納部２１の内部にアレイ状に配置してもよい。つまり、本実施形態の照明器具では、送電コイル５と受電コイル６との位置を合わせる方式として、例えば、マルチコイル方式などを採用してもよい。これにより、本実施形態の照明器具では、受電ユニット３を送電ユニット２の上記一面上であれば任意の場所に設置してもよく、受電ユニット３の設置場所の自由度を高めることが可能となる。また、本実施形態の照明器具では、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置ずれを抑制することが可能となり、電力の伝送効率が低下するのを抑制することが可能となる。
【００８４】
また、本実施形態の照明器具では、送信部１４と受信部１７との間の通信として無線通信を採用するので、送信部１４と受信部１７とを近づけて配置する必要がない。これにより、本実施形態の照明器具では、様々な形態の照明器具を作製することが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態の照明器具では、受電回路部３１を灯具部２４の内部に配置しているので、受電回路部３１を基台部２２やアーム部２３の内部に配置する場合に比べて、照明器具のデザイン性を高めることが可能となる。また、本実施形態の照明器具では、受電回路部３１を灯具部２４の内部に配置しているので、受電回路部３１を基台部２２やアーム部２３の内部に配置する場合に比べて、受電回路部３１を構成する電子部品として、高さ寸法に対する制約が緩い安価な通常サイズの電子部品を採用することができる。
【００８６】
以下、本実施形態の照明器具に関して、各発光素子１０ａを点灯および消灯させる動作について説明する。なお、本実施形態では、電源コード２５のスイッチＳＷ１が、予めオンされているものとして説明する。
【００８７】
本実施形態の照明器具では、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置されると、受電コイル６が、送電コイル５で発生する磁界による電磁誘導にて送電コイル５から非接触で受電可能となる。これにより、本実施形態の照明器具では、点灯回路部１８が、各発光素子１０ａを点灯させることが可能となる。一方、本実施形態の照明器具では、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置されない場合、受電コイル６が送電コイル５から受電できなくなるので、各発光素子１０ａが消灯状態となる。つまり、本実施形態の照明器具では、基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置された状態で、受電ユニット３を送電ユニット２の上記一面から他の場所へ移動させると、各発光素子１０ａを消灯させることが可能となる。ここにおいて、本実施形態の照明器具に関して、各発光素子１０ａを点灯させる他の方法としては、例えば、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置された状態で、送電ユニット２のスイッチＳＷ１または受電ユニット３のスイッチ（図示せず）をオンする方法もある。また、本実施形態の照明器具に関して、各発光素子１０ａを消灯させる他の方法としては、例えば、受電ユニット３の基台部２２が送電ユニット２の上記一面に設置された状態で、送電ユニット２のスイッチＳＷ１または受電ユニット３の上記スイッチをオフする方法もある。
【００８８】
本実施形態の照明器具では、送電ユニット２が、複数種類の受電ユニット３，３３に非接触で給電することが可能となっている（図４（ａ）および図４（ｂ））。なお、図４（ｂ）に示した構成の受電ユニット３３は、図４（ａ）に示した構成の受電ユニット３に比べて、各発光素子１０ａに流れる電流が小さく設定されている。
【００８９】
また、本実施形態の照明器具では、受電ユニット３が、複数種類の送電ユニット２，３２から給電されることが可能となっている（図４（ａ）および図４（ｃ））。
【００９０】
以上説明した本実施形態の照明器具は、上述の照明用非接触給電システム１からなるので、送電コイル５と受電コイル６との相対的な位置関係に関わらず、発光素子１０ａが始動するときに過電流または過電圧が生じるのを抑制可能となる。
【符号の説明】
【００９１】
１  照明用非接触給電システム
２  送電ユニット
３  受電ユニット
４  高周波電源部
５  送電コイル
６  受電コイル
１０ａ  発光素子
１３  検出部
１４  送信部
１５  差分回路
１７  受信部
１８  点灯回路部
２０  制御部
Ｑ１〜Ｑ４  スイッチング素子
【図１】
2013223270.tif 000003
【図２】
2013223270.tif 000004
【図３】
2013223270.tif 000005
【図４】
2013223270.tif 000006
【図５】
2013223270.tif 000007