(57)【要約】【課題】ＬＥＤ照明装置の電力損失を最小限に抑える事ができ、電力効率を向上する事ができるＬＥＤ照明装置の直流電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】直流電源装置から線路に直流電力を供給し、線路に接続された複数のＬＥＤ照明装置４、５、ｎを駆動するＬＥＤ照明の直流電源供給装置３において、直流電源装置３からの出力電流を監視して、直流電源装置３の出力電圧についてＬＥＤ照明が必要とする最低限の電圧を供給するように制御することにより、ＬＥＤ照明の電力損失を軽減する。【選択図】図１
2013110890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源装置から線路に直流電力を供給し、線路に接続された複数のＬＥＤ照明装置を駆動するＬＥＤ照明の直流電源供給装置において、
当該直流電源装置からの出力電流を監視して、当該直流電源装置の出力電圧についてＬＥＤ照明が必要とする最低限の電圧を供給するように制御することにより、ＬＥＤ照明の電力損失を軽減することを特徴とするＬＥＤ照明の直流電源供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ照明の直流電源供給装置において、
前記最低限の電圧は、出力電圧の増加に対する出力電流の値が増加しなくなる近辺の電圧であることを特徴とするＬＥＤ照明の直流電源供給装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ照明の直流電源供給装置において、
前記最低限の電圧は、出力電圧を一定量ずつ変化させていき、これに対する電流値の変化を所定値と比較して判断することを特徴とするＬＥＤ照明の直流電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置の直流電源装置に関し、特に、ＬＥＤ照明装置の電力損失を、最小限に抑える事ができ、電力効率を向上する事ができるＬＥＤ照明装置の直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤ照明装置が直流電源装置に接続されている場合、ＬＥＤ照明装置の数や電流値、及び、線路の電圧降下から、計算で、直流電源装置の出力電圧を設定したり、設置後、現場で手動で出力電圧を調整していた。
【０００３】
また、特許文献１にあるように、直流電源により、複数台の直流機器に対して、直流電力を供給するシステムにおいて、直流供給線路の、始端電圧と、終端電圧の平均値が、所定の設定値になるように、直流供給電圧を制御し、線路に接続される直流機器に印加される電圧を、直流機器が正常に動作可能な範囲に制御する直流電源システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５９６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直流機器がＬＥＤ照明装置の様に定電流駆動される場合、ＬＥＤ照明装置に供給される直流電圧がＬＥＤ素子の順方向電圧より高いと、直流電圧をＬＥＤ素子の駆動電流で決められる順方向電圧にまで、ＬＥＤ照明装置で電圧降下させる必要があり、電力損失が発生し、電力利用効率が低下する。また、その損失で発熱する為、その放熱対策が必要になる。
【０００６】
また、ＬＥＤ照明装置の順方向電圧は、ＬＥＤ素子によってバラツキがあり、最適な直流電圧値は、ＬＥＤ照明装置個々で異なる。
【０００７】
また、線路の配線長や、接続されるＬＥＤ照明装置の数により、線路の電圧降下は異なり、直流電源装置の最適な出力電圧は、設置場所により異なる。
【０００８】
また、線路に多くのＬＥＤ照明装置が接続されると、線路に流れる電流が大きくなり、電圧降下も大きくなる為、直流電源供給装置の出力電圧の設定が難しくなる。初期設定した固定出力電圧では、線路が長くなったり、ＬＥＤ照明装置の数が多くなると、遠端のＬＥＤ照明装置の電圧が足らなくなる事になる。
【０００９】
また、ＬＥＤ照明装置が調光された場合、消費電流が増減し、直流電源装置の最適な出力電圧は異なる事になる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて、ＬＥＤ照明装置の電力損失を最小限に抑える事ができ、電力効率を向上する事ができるＬＥＤ照明装置の直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のＬＥＤ照明の直流電源供給装置は、直流電源装置から線路に直流電力を供給し、線路に接続された複数のＬＥＤ照明装置を駆動するＬＥＤ照明の直流電源供給装置において、当該直流電源装置からの出力電流を監視して、当該直流電源装置の出力電圧についてＬＥＤ照明が必要とする最低限の電圧を供給するように制御することにより、ＬＥＤ照明の電力損失を軽減することを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明のＬＥＤ照明の直流電源供給装置は、前記最低限の電圧は、出力電圧の増加に対する出力電流の値が増加しなくなる近辺の電圧であることを特徴とする。
さらに本発明のＬＥＤ照明の直流電源供給装置は、前記最低限の電圧は、出力電圧を一定量ずつ変化させていき、これに対する電流値の変化を所定値と比較して判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＬＥＤ照明装置の直流電源装置において、ＬＥＤ照明装置の電力損失を、最小限に抑える事ができ、電力効率を向上する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態であるＬＥＤ照明装置システムを示すブロック図である。
【図２】本発明における直流電源供給装置の出力電圧と出力電流の関係の一例を示す説明図である。
【図３】本発明における電圧制御部のシステム起動時の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明における電圧制御部の調光時の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態を説明する。
【００１６】
図１には、本発明によるＬＥＤ照明システムの一実施形態であるブロック構成が示されている。太陽電池１からの電力は、電力制御ユニット３に入力され、ＤＣ／ＤＣ変換器３１で電圧変換され、電力加算部３３を通って、複数台のＬＥＤ照明装置４〜ｎに電力供給される。
【００１７】
電力制御ユニット３には商用電源２も接続されている。日照不足等で太陽電池の発電量が少ない場合や夜間時には、商用電源２からの電力が、ＡＣ／ＤＣ変換部３２でＤＣ電圧に変換され、電力加算部３３で太陽電池１からの電力不足を補い、ＬＥＤ照明装置４〜ｎに供給される。
【００１８】
ＬＥＤ照明装置４〜ｎに供給される電流は、電流測定部３４で測定され、測定結果が電圧制御部３５に出力される。電圧制御部３５は、電流測定部３４の測定結果を受けて、ＤＣ／ＤＣ変換器３１及び、ＡＣ／ＤＣ変換部３２の出力電圧を制御する。
【００１９】
ＬＥＤ照明装置４〜ｎの構成は同じであるので、ＬＥＤ照明装置４について説明する。電力制御ユニット３からの電力を受け、定電流回路４１は、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤユニット４２を定電流で駆動する。ＬＥＤユニット４２は、定電流値が変わることによって、ＬＥＤ素子の発光光度を変えることができる。定電流回路４１が出力する定電流値は、調光制御部４３によって制御される。ここで、調光は、ＬＥＤユニット４２の電流値を変化させているが、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により、供給電力のＯＮ／ＯＦＦデューティーを変化させて行ってもよい。
【００２０】
ＬＥＤ素子を駆動している定電流値は、信号として電圧制御部３５に出力され、電圧制御に利用する事もできる。
【００２１】
図２に電力制御ユニット３の出力電圧Ｖと出力電流Ｉの関係の一例を示す。
【００２２】
電圧制御部３５は、出力電流の増加が少なくなるＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのポイントで動作する様に、出力電圧を制御する。電圧制御部３５により、出力電圧Ｖを上げていくと、出力電流Ｉは増加していく。しかし、出力電圧Ｖがある値（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）以上となると、ＬＥＤ照明装置は、定電流駆動されているので、ＬＥＤ照明装置４〜ｎの消費電流の合計値（Ｉ＝Ｉ４＋Ｉ５…＋Ｉｎ）でほぼ飽和して出力電流Ｉは増加しなくなる。これ以上電圧値を上げても、各ＬＥＤ照明装置４〜ｎでの電力損失となる。そのため、出力電圧Ｖの増加に対する出力電流Ｉの値が増加しなくなる（一定になる）箇所での出力電圧値（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）となるように出力電圧を制御すればよい。また、ＬＥＤ照明装置４〜ｎの消費電流の合計値は、調光制御部４３、５３…ｎ３により、ＬＥＤユニット４２、５２…ｎ２の電流値が変わると、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃのように変化する。
【００２３】
例えば、システム起動時は、出力電圧Ｖを０から増加させていくと、出力電流Ｉは増加していくが、Ｖｂの値となると出力電流Ｉはこれ以上増加しない。このため、Ｖｂの近辺となるように出力電圧を制御する。さらに、ＬＥＤ照明装置４〜ｎを明るくする調光を行った場合、Ｖｃまで、出力電力を増加させても出力電流Ｉは増加していく。このため、出力電圧がＶｃの近辺となるように制御する。一方、ＬＥＤ照明装置４〜ｎを暗くする調光を行った場合、現在がＶｂやＶｃの出力電圧であったなら、Ｖａまで出力電圧を下げても、出力電流Ｉは変化せず、その分だけ電力の損失となる。このため出力電圧がＶａの近辺となるように制御する。具体的な制御方法については図３及び図４で説明する。
【００２４】
電力制御ユニット３の電圧制御部３５の動作の一例が図３においてフローチャートで示されている。図３は、システム起動時の動作で、０Ｖから徐々にΔｖずつ増加させていき、電圧制御部３５は、ステップ１１（「Ｓ１１」と略す。以下同じ）で、出力電圧をΔｖだけ増加させたとき、Ｓ１２で、その時の出力電流値Ｉ（ｋ）（ｋはデータ順序を示す）を読み込む。Ｓ１３で、出力電圧を増加させる前の出力電流値Ｉ（ｋ−１）と比較し、所定値αより増加していれば、ＬＥＤ照明装置４〜ｎが未だ電力を必要としていると判断し、Ｓ１４で、測定した消費電流値Ｉ（ｋ）を、比較値としてＩ（ｋ−１）に移動し、Ｓ１１からの動作を繰り返す。電流値の増加（Ｉ（ｋ）−Ｉ（ｋ−１））が、所定値α以下になると、電流値が飽和したと判断し、電圧増加を停止する。このように制御する事で、出力電圧を図２のＶａ〜Ｖｃの近辺に設定する事ができる。なお、システム起動時において、設定電圧に上昇するのにかかる時間を考慮して、一定の初期電圧（例えば、１０Ｖ〜２０Ｖ程度の初期電圧）からΔｖの増加をスタートさせてもよい。
【００２５】
図４は、起動後、調光動作が行われた場合の、電圧制御部３５の動作の一例を示すフローチャートである。調光は、調光制御部４３、５３、ｎ３を制御して、各ＬＥＤユニット４２、５２、ｎ２を調光することができる。なおこれらは、例えば、照明場所の照度を測定し、充分照度がある場所に、ＬＥＤ照明の照度を下げるように調光するなど、ばらばらに制御することもできる。調光した場合、対応する定電流回路４１、５１、ｎ１の定電流値が変化して、その結果、図２のように、全体の電圧に対する電流値が変化する。このため、図４において、電圧制御部３５は、Ｓ２１で所定の間隔で出力電流Ｉを読み込み、Ｓ２２で出力電流の変化が、所定値γより、大きいかを判定する。所定値γより大きい場合は、各ＬＥＤ照明装置４〜ｎの消費電流が、調光等で変化したと判断し、出力電圧Ｖを変化させるよう動作する。出力電流の変化が、所定値γより小さい場合は、ＬＥＤ照明装置４〜ｎに必要とされている消費電流に変化がなく、よって、現在の出力電圧Ｖを変化させる必要はないと判断し処理を終了する。
【００２６】
Ｓ２２で出力電流値が所定値γ以上であり、Ｓ２３で電流値が増加している場合はＳ２４に進み、電流値が減少している場合は、Ｓ２９に進む。
【００２７】
Ｓ２４〜Ｓ２７は、図３の起動時の動作と同様で、Ｓ２５で電圧値をΔｖ増加させ、Ｓ２６で出力電流を読み込み、Ｓ２７で電流値の増加が所定値αより小さくなるまで、上記動作を繰り返す。このように動作する事で、図２において、出力電圧Ｖｂで電力制御ユニット３が動作しており、ＬＥＤ照明装置４〜ｎが明るく調光され消費電流が増加した場合に、出力電圧をＶｂからＶｃに増加させるように動作する。ＬＥＤ照明装置４〜ｎには、必要最小限の電力が供給され、ＬＥＤ照明装置４〜ｎでの電力損失を最小限に抑える事ができる。
【００２８】
Ｓ２３で出力電流が減少した場合は、Ｓ３０で出力電圧をΔｖだけ減少させ、Ｓ３１で出力電流を読み込み、Ｓ３２で電流変化が所定値β以上になるまで、上記動作を繰り返す。
【００２９】
上記の所定値αと所定値βは、図２において、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ等で電圧値が収束する様に、実験で設定をすることができる。このため、実験結果をふまえて別々に設定できるようにしてもよい。また、その結果、同等の値にすることもできる。
【００３０】
このように動作する事で、図２において、出力電圧Ｖｂで電力制御ユニット３が動作しており、ＬＥＤ照明装置４〜ｎが暗く調光され消費電流が減少した場合に、出力電圧をＶｂからＶａに減少させるように動作する。ＬＥＤ照明装置４〜ｎには、必要最小限の電力が供給され、ＬＥＤ照明装置４〜ｎでの電力損失を最小限に抑える事ができる。
【００３１】
なお、上記においては、出力電流の変化から出力電圧を変化させているが、調光制御部４３、５３…ｎ３からの調光度合を示す信号により、出力電圧を可変するようにしてよい。
【００３２】
以上のように本発明は、ＬＥＤ照明装置の電力損失を、最小限に抑える事ができ、電力効率を向上する事ができる。特に、ＬＥＤ照明装置が何十台と線路に接続されている商業ビルや店舗などで、多く照明装置が長時間にわたり点灯される場合に、個々のＬＥＤ照明装置の電力削減効果が加算されるため電力削減の効果が大きい。また、最も遠端に設置されたＬＥＤ照明装置が、直流電源装置から遠くに離れていたり、配線完了した後に、最も遠端に設置されたＬＥＤ照明装置が、どれかわからなくなった場合でも、直流電源供給装置の出力電圧を自動で調整するので、手間を省く事ができる。また、設置場所により、直流電源装置の出力電圧の調整が不要になり、作業性が向上する。
【符号の説明】
【００３３】
１    太陽電池
２    商用電源
３    電力制御ユニット
３１  ＤＣ／ＤＣ変換部
３２  ＡＣ／ＤＣ変換部
３４  電流測定部
３５  電圧制御部
４、５…ｎ  ＬＥＤ照明装置
４１  定電流回路
４２  ＬＥＤユニット
４３  調光制御部
【図１】
2013110890.tif 000003
【図２】
2013110890.tif 000004
【図３】
2013110890.tif 000005
【図４】
2013110890.tif 000006