(57)【要約】【課題】共振用コンデンサの発熱量を低く抑えることにより、負荷に供給する電流の大きさを、より安定的に目的とする一定値に維持できるようにする。【解決手段】送電回路１０（共振用コンデンサ１１およびスイッチング制御回路１２を含む）と、当該送電回路１０に接続された送電コイル２０と、受電コイル３０と、当該受電コイル３０に接続された受電回路４０と、当該受電回路４０に接続されたＬＥＤ５０とを備えて構成されたＬＥＤ照明システムにおいて、送電コイル２０と共にＬＣ共振回路を構成する共振用コンデンサ１１を複数個備えることにより、送電コイル２０に大きな電流が流れるとしても、複数の共振用コンデンサＣ３〜Ｃ５に分散して電流が流れるようにして、１個当たりの共振用コンデンサに流れる電流が小さくなるようにすることにより、共振用コンデンサの発熱量を低く抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電回路と、当該送電回路に接続された送電コイルと、受電コイルと、当該受電コイルに接続された受電回路と、当該受電回路に接続されたＬＥＤとを備えて構成されたＬＥＤ照明システムであって、
上記送電回路は、
上記送電コイルと共にＬＣ共振回路を構成する共振用コンデンサと、
上記ＬＣ共振回路により増幅された電流が一定値に達したことを検知して、上記ＬＣ共振回路に流れる電流の向きを交互に切り替えるスイッチング制御回路とを備え、
上記共振用コンデンサを複数個備えたことを特徴とするＬＥＤ照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明システムに関し、特に、１個または複数個のＬＥＤに無線で電力を供給して発光させるシステムに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線送電器を用いて複数のＬＥＤの発光を制御するＬＥＤ照明システムが提供されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のＬＥＤ照明システムは、複数のＬＥＤ照明機器と、オン時に各ＬＥＤ照明機器に電力を供給し、オフ時に電力の供給を停止する電源スイッチと、各ＬＥＤ照明機器の状態を制御する制御信号を各ＬＥＤ照明機器向けに送信する無線端末とを備える。
【０００３】
また、無線で電力を供給する誘導性ワイヤレス・パワー・システムが提供されている（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１に記載の誘導性ワイヤレス・パワー・システムは、送電回路と、当該送電回路に接続された送電コイルと、受電コイルと、当該受電コイルに接続された受電回路とを備えて構成される。この受電回路にＬＥＤを接続すれば、非特許文献１の誘導性ワイヤレス・パワー・システムを用いてＬＥＤ照明システムを構築することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４９２４１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】LINEAR TECHNOLOGY Application Note 138. AN138-1 〜AN138-8（2013年10月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載の誘導性ワイヤレス・パワー・システムを用いてＬＥＤ照明システムを構築すれば、負荷として接続されるＬＥＤの数によらず、一定の電流をＬＥＤに供給して同じ明るさで発光させることが可能である。これは、送電回路内に含まれる共振用コンデンサと、当該送電回路に接続される送電コイルとにより形成されるＬＣ共振回路の作用により、電源から入力される電流を一定値に達するまで増幅させ、振幅の大きさが常に一定値に維持されるようにスイッチング制御しているからである。
【０００７】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の回路構成では、共振用コンデンサに比較的大きな電流が流れるため、当該共振用コンデンサの発熱量が大きくなる。発熱量が大きくなると、共振用コンデンサのパラメータの値に狂いが生じ、ＬＥＤに供給する電流の大きさを目的とする一定値に維持することができなくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、共振用コンデンサの発熱量を低く抑えることにより、負荷に供給する電流の大きさを、より安定的に目的とする一定値に維持できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明では、送電回路（共振用コンデンサおよびスイッチング制御回路を含む）と、当該送電回路に接続された送電コイルと、受電コイルと、当該受電コイルに接続された受電回路と、当該受電回路に接続されたＬＥＤとを備えて構成されたＬＥＤ照明システムにおいて、送電コイルと共にＬＣ共振回路を構成する共振用コンデンサを複数個備えるようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成した本発明によれば、ＬＣ共振回路に比較的大きな電流が流れるとしても、複数の共振用コンデンサに分散して電流が流れるため、１個当たりの共振用コンデンサに流れる電流は小さくなる。このため、共振用コンデンサの発熱量を低く抑えることができる。これにより、負荷としてのＬＥＤに供給する電流の大きさを、より安定的に目的とする一定値に維持することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態によるＬＥＤ照明システムの一構成例を示す回路図である。
【図２】本実施形態の送電コイルおよび１個の共振用コンデンサに流れる電流を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態によるＬＥＤ照明システムの一構成例を示す回路図である。図１に示すように、本実施形態のＬＥＤ照明システムは、送電回路１０と、当該送電回路１０に接続された送電コイル２０と、受電コイル３０と、当該受電コイル３０に接続された受電回路４０と、当該受電回路４０に接続されたＬＥＤ５０とを備えて構成されている。
【００１３】
送電回路１０は、送電コイル２０と共にＬＣ共振回路を構成する共振用コンデンサ１１と、当該ＬＣ共振回路により増幅された電流が一定値に達したことを検知して、ＬＣ共振回路に流れる電流の向きを交互に切り替えるスイッチング制御回路１２とを備えている。
【００１４】
本実施形態のＬＥＤ照明システムは、共振用コンデンサ１１として、複数（一例として３個）のコンデンサＣ３〜Ｃ５を備えたことを特徴としている。３個のコンデンサＣ３〜Ｃ５は、送電コイル２０に対して並列に接続されている。
【００１５】
スイッチング制御回路１２は、ツェナー・ダイオードＤ１，Ｄ２、電流制限ゲート抵抗Ｒ１、ゲートキャパシタンスＣ１およびＭＯＳＦＥＴスイッチＱ１から成る第１の電流帰還回路と、ツェナー・ダイオードＤ３，Ｄ４、電流制限ゲート抵抗Ｒ２、ゲートキャパシタンスＣ２およびＭＯＳＦＥＴスイッチＱ２から成る第２の電流帰還回路とがクロス接続された状態で構成されている。
【００１６】
第１の電流帰還回路および第２の電流帰還回路は、プッシュプル型の電流帰還回路を構成しており、各スイッチＱ１，Ｑ２は、相対する電流帰還回路の電圧で交互に駆動される。
【００１７】
すなわち、スイッチＱ１がオンになると、第１の電流帰還回路を介して送電コイル２０に電流が流れる。このとき流れる電流の向きは、図１に示す送電コイル２０の上側から下側への方向である。送電コイル２０に流れる電流は、ＬＣ共振回路により増幅され、振幅が徐々に大きくなっていく。そして、その振幅が一定値に到達すると、スイッチＱ１はオフとなる。スイッチＱ１をオフに切り替える閾値となる一定値は、電流制限ゲート抵抗Ｒ１およびゲートキャパシタンスＣ１の値によって任意に設定することが可能である。
【００１８】
スイッチＱ１がオフになると、第１の電流帰還回路に流れていた電流は共振用コンデンサ１１に引き込まれ、送電コイル２０に流れる電流の振幅は徐々に小さくなっていく。そして、電流値がゼロになると、今度はスイッチＱ２がオンになる。スイッチＱ２がオンになると、第２の電流帰還回路を介して送電コイル２０に電流が流れる。このとき流れる電流の向きは、先ほどとは逆向きであり、図１に示す送電コイル２０の下側から上側への方向である。
【００１９】
送電コイル２０に流れる電流は、ＬＣ共振回路により増幅され、振幅が徐々に大きくなっていく。そして、その振幅が一定値に到達すると、スイッチＱ２はオフとなる。スイッチＱ２をオフに切り替える閾値となる一定値は、電流制限ゲート抵抗Ｒ２およびゲートキャパシタンスＣ２の値によって任意に設定することが可能である。なお、プッシュプルのバランスをとるために、Ｒ１＝Ｒ２、Ｃ１＝Ｃ２とするのが好ましい。
【００２０】
スイッチＱ２がオフになると、第２の電流帰還回路に流れていた電流は共振用コンデンサ１１に引き込まれ、送電コイル２０に流れる電流の振幅は徐々に小さくなっていく。そして、電流値がゼロになると、スイッチＱ１が再びオンになる。以降、同様にして２つのスイッチＱ１，Ｑ２が交互にオン／オフの切り替えを繰り返す。これにより、送電コイル２０から発信する電流の振幅の大きさが、一定周期で一定値となるように制御される。
【００２１】
図２は、本実施形態の送電コイル２０および１個の共振用コンデンサＣ３に流れる電流を示す波形図である。図２に示すように、スイッチＱ１がオンとなっている期間は、３個の共振用コンデンサＣ３〜Ｃ５に電流が流れ、その電流に共振して送電コイル２０に大電流が流れる。
【００２２】
上述したように、スイッチＱ１がオンの期間中に、送電コイル２０においおて一の方向（プラス電流の方向）に流れる電流は振幅が徐々に大きくなっていく。そして、その振幅が一定値に達した時点で、スイッチＱ１がオフとなる。なお、本実施形態では、３個の共振用コンデンサＣ３〜Ｃ５を設けているので、送電コイル２０の振幅値に対して、１個の共振用コンデンサＣ３の振幅値は略１／３となっている。
【００２３】
スイッチＱ１がオフになると、共振用コンデンサＣ３および送電コイル２０に流れる電流の振幅は徐々に小さくなっていき、振幅がゼロになった時点でスイッチＱ２がオンになる。スイッチＱ２がオンの期間中には、送電コイル２０には他の方向（マイナス電流の方向）に電流が流れる。その電流の振幅は徐々に大きくなっていき、振幅が一定値に達した時点で、スイッチＱ２がオフとなる。
【００２４】
スイッチＱ２がオフになると、送電コイル２０に流れる電流の振幅は徐々に小さくなっていく。そして、振幅がゼロになった時点でスイッチＱ１が再びオンになる。以降、同様の動作が繰り返し行われる。これにより、送電コイル２０に流れる電流のサイン波形の振幅値は常に同じ値となるように維持される。図１の例では、受電コイル３０、受電回路４０およびＬＥＤ５０から成る負荷を１つのみ設ける構成を示しているが、この負荷を複数備えたとしても、送電コイル２０に流れる電流の振幅値は常に同じ値となるように維持される。
【００２５】
特に、本実施形態では、送電コイル２０と共にＬＣ共振回路を構成する共振用コンデンサＣ３〜Ｃ５を複数個備えているので、ＬＣ共振回路の送電コイル２０に大きな電流が流れるとしても、複数個の共振用コンデンサＣ３〜Ｃ５には分散して電流が流れるため、１個当たりの共振用コンデンサに流れる電流は小さくなる。このため、各共振用コンデンサＣ３〜Ｃ５の発熱量を低く抑えることができる。これにより、発熱によるパラメータの狂いを抑制することができ、送電コイル２０から受電コイル３０および受電回路４０を介してＬＥＤ５０に供給する電流の大きさを、より安定的に目的とする一定値に維持することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、共振用コンデンサ１１として３個のコンデンサＣ３〜Ｃ５を設ける例について説明したが、２個または４個以上としてもよい。
【００２７】
なお、本実施形態のＬＥＤ照明システムは、様々な用途に使うことが可能である。例えば、受電コイル３０、受電回路４０およびＬＥＤ５０から成る受電素子を、飲食店等で使われるガラス製またはプラスチック製のグラスの底部に設置する一方、送電回路１０および送電コイル２０からなる送電素子を、グラスが置かれるテーブル等に埋め込み設置する。これにより、テーブル上にグラスが置かれたときに、グラス底部のＬＥＤが発光するようにすることができる。
【００２８】
また、防水加工した受電素子を水槽内に設置する一方、送電素子を水槽外に設置することにより、水槽内からＬＥＤを発光させることができる。また、受電素子に光ファイバ等を接続することにより、水槽内をより装飾的に発光させることも可能である。このように、本実施形態によれば、配線が難しい場所に受電素子を設置してＬＥＤを発光させることができる。
【００２９】
さらに、送電素子を車両のダッシュボードまたはセンターコンソール内などに設置する一方、受電素子を車内の所望の場所に設置することにより、ダッシュボードやセンターコンソールに穴あけ加工をすることなく、車内にインテリア照明を設置することができる。このように、本実施形態によれば、配線のための穴あけ加工が難しい場所に受電素子を設置してＬＥＤを発光させることができる。
【００３０】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  送電回路
１１（Ｃ３〜Ｃ５）  共振用コンデンサ
１２  スイッチング制御回路
２０（Ｌ３）  送電コイル
３０（Ｌ４）  受電コイル
４０  受電回路
５０  ＬＥＤ  
【図１】
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【図２】
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