(57)【要約】【課題】  長寿命な照明装置、及び照明装置の制御方法を提供する。【解決手段】  一実施形態に係る照明装置は、発光部と、第１の電流経路と、第２の電流経路と、電源と、電流制御部と、を具備する。発光部は、発光部に配置された複数の発光素子を有する。第１の電流経路は、所定数の前記発光素子を有する。第２の電流経路は、所定数の前記発光素子と、この発光素子と直列接続されたスイッチング素子と、を有する。電源は、前記第１の電流経路及び前記第２の電流経路に対して電圧を印加する。電流制御部は、前記第１の電流経路を流れる第１の電流値と前記第２の電流経路を流れる第２の電流値との差に応じて前記スイッチング素子のオンオフを制御する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部に配置された複数の発光素子を有する発光部と；
所定数の前記発光素子を有する第１の電流経路と；
所定数の前記発光素子と、この発光素子と直列接続されたスイッチング素子と、を有する第２の電流経路と；
前記第１の電流経路及び前記第２の電流経路に対して電圧を印加する電源と；
前記第１の電流経路を流れる第１の電流値と前記第２の電流経路を流れる第２の電流値との差に応じて前記スイッチング素子のオンオフを制御する電流制御部と；
を具備する照明装置。
【請求項２】
前記電流制御部は、前記スイッチング素子をオンにする時間と、前記スイッチング素子をオフにする時間との比であるデューティ比を前記第１の電流値と前記第２の電流値との差に応じて決定する請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記電流制御部は、前記第１の電流値に対して前記第２の電流値が大きい場合、前記デューティ比における前記スイッチング素子をオフにする時間を長く設定する請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の電流経路に接続される前記発光素子は、前記第２の電流経路に接続される前記発光素子よりも垂直方向において下方に配置される請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
発光部に配置された複数の発光素子を有する発光部と；所定数の前記発光素子を有する第１の電流経路と；所定数の前記発光素子と、この発光素子と直列接続されたスイッチング素子と、を有する第２の電流経路と；前記第１の電流経路及び前記第２の電流経路に対して電圧を印加する電源と；を具備する照明装置の制御方法であって、
前記第１の電流経路を流れる第１の電流値と前記第２の電流経路を流れる第２の電流値との差に応じて前記スイッチング素子のオンオフを制御する、
照明装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、照明装置、照明装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポーツの競技用グラウンドなどの照明、またはスポットライト等に用いられる投光器としての照明装置がある。また、このような照明装置は、発光素子として面状に配列された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８６１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投光器では、ＬＥＤが配列された発光面が水平方向から斜め下の方向に向けられる場合が多い。一般には、発光面において垂直方向の上側に配置されたＬＥＤの温度は、下側に配置されたＬＥＤに比べて温度が高くなる傾向がある。ＬＥＤの寿命は、温度による劣化の度合いによる。このため、投光器は、発光面における温度の分布が均一でない場合、ＬＥＤの寿命が偏ることにより照明装置としての寿命が短くなるという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、長寿命な照明装置、及び照明装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る照明装置は、発光部と、第１の電流経路と、第２の電流経路と、電源と、電流制御部と、を具備する。発光部は、発光部に配置された複数の発光素子を有する。第１の電流経路は、所定数の前記発光素子を有する。第２の電流経路は、所定数の前記発光素子と、この発光素子と直列接続されたスイッチング素子と、を有する。電源は、前記第１の電流経路及び前記第２の電流経路に対して電圧を印加する。電流制御部は、前記第１の電流経路を流れる第１の電流値と前記第２の電流経路を流れる第２の電流値との差に応じて前記スイッチング素子のオンオフを制御する。
【発明の効果】
【０００７】
長寿命な照明装置、及び照明装置の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態に係る照明装置の外観の例について説明するための図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る照明装置のＬＥＤモジュールの配置の例について説明するための図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る照明装置の点灯回路の例について説明するための図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る照明装置のＬＥＤモジュールの配置の他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で説明する実施形態に係る照明装置１は、発光部５と、第１の系統１３と、第２の系統１４と、電源２３、電流制御部２４と、を具備する。発光部５は、発光部５に配置された複数の発光素子１２を有する。第１の系統１３は、所定数の発光素子１２を有する。第２の系統１４は、所定数の発光素子１２と、この発光素子１２と直列接続されたスイッチング素子Ｓ１と、を有する。電源は、第１の系統１３及び第２の系統１４に対して電圧を印加する。電流制御部２４は、第１の系統１３を流れる第１の電流値と第２の系統１４を流れる第２の電流値との差に応じてスイッチング素子Ｓ１のオンオフを制御する。
【００１０】
以下で説明する実施形態に係る照明装置１の電流制御部２４は、スイッチング素子Ｓ１をオンにする時間と、スイッチング素子Ｓ１をオフにする時間との比であるデューティ比を第１の電流値と第２の電流値との差に応じて決定する
以下で説明する実施形態に係る照明装置１の電流制御部２４は、第１の電流値に対して第２の電流値が大きい場合、デューティ比におけるスイッチング素子Ｓ１をオフにする時間を長く設定する。
【００１１】
以下で説明する実施形態に係る照明装置１の第１の系統１３に接続される発光素子１２は、第２の系統１４に接続される発光素子１２よりも垂直方向において下方に配置される。
【００１２】
以下で説明する実施形態に係る照明装置１の制御方法は、発光部５に配置された複数の発光素子１２を有する発光部５と、所定数の発光素子１２を有する第１の系統１３と、所定数の発光素子１２と、この発光素子１２と直列接続されたスイッチング素子Ｓ１と、を有する第２の系統１４と、第１の系統１３及び第２の系統１４に対して電圧を印加する電源２３、を具備する照明装置１の制御方法であって、第１の系統１３を流れる第１の電流値と第２の系統１４を流れる第２の電流値との差に応じてスイッチング素子Ｓ１のオンオフを制御する。
【００１３】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る照明装置、及び照明装置の制御方法について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態に係る照明装置１の例を示す外観図である。照明装置１は、装着された光源を発光させる。照明装置１は、例えばスポーツの競技用グラウンドなどの照明、またはスポットライト等として用いられる投光器である。照明装置１は、ベース部２と、脚部３と、放熱部４と、発光部５を備える。
【００１５】
ベース部２は、発光部５を支持する支持体である。ベース部２は、発光部５が設けられた面と、放熱部４が設けられた面と、を備える。発光部５が設けられた面と、放熱部４が設けられた面と、は、互いに対向する位置に設けられている。また、ベース部２は、脚部３と例えばヒンジなどの連結部材により連結されている。またさらに、ベース部２は、発光部５の発光素子に電力を供給する点灯回路９を備える。
【００１６】
脚部３は、ベース部２を支持する支持体である。脚部３は、照明装置１を取り付け場所に取り付けるための取り付け部６と、ベース部２の連結部と連結され且つベース部２の角度を変更可能なヒンジ７とを備える。脚部３は、ヒンジ７の軸を中心としてベース部２を回動させることにより、発光部５により構成される発光面の向きを変えることができる。具体的には、脚部３は、発光部５の発光面と直交する方向を水平方向から垂直方向（重力方向）にかけて回動させる。
【００１７】
放熱部４は、複数の放熱フィンを備える。放熱部４は、ベース部２の熱を放熱する。放熱部４は、ベース部２の発光部５が設けられた面と逆側の面に設けられている。放熱部４の放熱フィンは、例えばアルミニウム、あるいはアルミダイカストなどの、放熱性に優れた軽量の部材によって形成されている。
【００１８】
発光部５は、複数の発光モジュールとしてのＬＥＤモジュール１１ａ乃至１１ｆ（総じてＬＥＤモジュール１１と称する）を備える。複数のＬＥＤモジュール１１は、点灯回路から供給される電流に応じて光を放射する光源である。各ＬＥＤモジュール１１は、それぞれ基板と、基板上に実装された発光素子１２と、を備える。各ＬＥＤモジュール１１は、それぞれ発光素子１２を複数備えていてもよい。各ＬＥＤモジュール１１の発光素子１２は、例えば、ＬＥＤ等の半導体発光素子であり、複数のＬＥＤが直列、並列、直並列またはこれらの組み合わせによって接続されたＬＥＤ群を構成する。発光素子１２は、電圧が印加されることによって流れる電流により発光し、流れる電流の値によって発光強度が変化する。
【００１９】
なお、ＬＥＤモジュール１１は、２つの入力端子と２つの出力端子とを備える構成であってもよい。また、ＬＥＤモジュール１１は、２つのＬＥＤ群を備えていてもよい。２つのＬＥＤ群は、例えば２つの入力端子と２つの出力端子の一方との間にそれぞれ接続される。即ち、ＬＥＤモジュール１１は、異なる系統に接続可能であり、ＬＥＤ群を有する２つの電流経路を有する構成であってもよい。さらに、ＬＥＤ群を有する２つの電流経路を有するＬＥＤモジュール１１は、２つの入力端子の一方と２つの出力端子の一方とを接続することにより直列接続された２つのＬＥＤ群を備える１つの電流経路を有する構成に設定されるものであってもよい。また、発光素子１２は、温度によって電流電圧特性が変化する特性を有する。
【００２０】
図２は、発光部５におけるＬＥＤモジュール１１の配置の例を示す図である。複数のＬＥＤモジュール１１が発光部に面状に配列されることにより、発光面が構成される。複数のＬＥＤモジュール１１は、所定の個数ごとに異なる電気系統に区分されており、それぞれの区分ごとに発光素子１２を有する電流経路が構成される。図２に示す例では、第１の電流経路としての第１の系統１３と、第２の電流経路としての第２の系統１４と、に区分される。
【００２１】
第１の系統１３は、ＬＥＤモジュール１１ａ及びＬＥＤモジュール１１ｂの発光素子１２を含む。また、第２の系統１４は、ＬＥＤモジュール１１ｃ及びＬＥＤモジュール１１ｄの発光素子１２を含む。また、第３の系統１５は、ＬＥＤモジュール１１ｅ及びＬＥＤモジュール１１ｆの発光素子１２を含む。
【００２２】
第１の系統１３の発光素子１２は、発光面が斜め下または水平を向いている場合、即ち、発光面と直交する方向が垂直方向と角度を成す場合に第２の系統１４及び第３の系統１５の発光素子１２よりも垂直方向において下方に位置するように設けられている。
【００２３】
また、第２の系統１４のＬＥＤモジュール１１の発光素子１２は、発光面と直交する方向が垂直方向と角度を成す場合に第１の系統１３の発光素子１２よりも垂直方向において上方に位置し、且つ第３の系統１５の発光素子１２よりも垂直方向において下方に位置するように設けられている。
【００２４】
また、第３の系統１５の発光素子１２は、発光面と直交する方向が垂直方向と角度を成す場合に第１の系統１３及び第２の系統１４の発光素子１２よりも垂直方向において上方に位置するように設けられている。
【００２５】
第１の系統１３に接続される発光素子１２の数と、第２の系統１４に接続される発光素子１２の数と、第３の系統１５に接続される発光素子１２の数と、は同じである。本実施例では、第１の系統１３、第２の系統１４、及び第３の系統１５にそれぞれ接続される発光素子１２の数は７つである。このため、第１の系統１３、第２の系統１４、及び第３の系統１５は、等価の負荷が接続されることになる。この為、第１の系統１３、第２の系統１４、及び第３の系統１５は、同構成の点灯回路９によって制御可能である。
【００２６】
図３は、照明装置１の電気的な構成の例について説明するための説明図である。点灯回路９は、第１の系統のＬＥＤモジュール１１、第２の系統のＬＥＤモジュール１１及び第３の系統のＬＥＤモジュール１１に電流を流すことによって各ＬＥＤモジュール１１の発光素子１２を点灯させる。点灯回路９は、整流回路２１、力率改善回路２２、電源２３、及び電流制御部２４を備える。
【００２７】
整流回路２１は、商用電源Ｖａｃから供給された交流電力を直流電力に変換して平滑化する。整流回路２１は、例えば複数のダイオードにより構成された整流ブリッジを備える。
【００２８】
力率改善回路２２は、整流回路２１の出力電圧を昇圧して出力する。力率改善回路２２は、例えば昇圧チョッパを備える。
【００２９】
電源２３は、力率改善回路２２の出力電圧をＬＥＤモジュール１１の定格電圧に応じた電圧に降圧して出力する。電源２３は、例えば、半導体スイッチング素子のＯＮＯＦＦを切り替えることによって電圧の実効値を制御する降圧チョッパを備える。
【００３０】
電源２３の出力端子には、第１の系統１３、第２の系統１４、及び第３の系統１５が並列に接続されている。即ち、電源２３の出力電圧は、第１の系統１３、第２の系統１４、及び第３の系統１５にそれぞれ印加され、出力電流は第１の系統１３、第２の系統１４、及び第３の系統１５にそれぞれ流れる電流Ｉ１、Ｉ２，Ｉ３の合計の電流が一定となるように制御される。
【００３１】
第１の系統１３として、分岐点とＧＮＤとの間には、ＬＥＤモジュール１１ａ、ＬＥＤモジュール１１ｂ、及び電流検出抵抗Ｒ１が直列に接続されている。
【００３２】
また、第２の系統１４として、分岐点とＧＮＤとの間には、ＬＥＤモジュール１１ｃ、ＬＥＤモジュール１１ｄ、半導体スイッチング素子Ｓ１、及び電流検出抵抗Ｒ２が直列に接続されている。
【００３３】
また、第３の系統１５として、分岐点とＧＮＤとの間には、ＬＥＤモジュール１１ｅ、ＬＥＤモジュール１１ｆ、半導体スイッチング素子Ｓ２、及び電流検出抵抗Ｒ３が直列に接続されている。
【００３４】
電流制御部２４は、各系統を流れる電流を制御する。例えば、電流制御部２４は、発光面と直行する方向と垂直方向とが角度を成す場合に最も下部に位置する系統を流れる電流を検出し、検出した電流値に基づいて、他の系統を流れる電流の実効値を制御する。即ち、電流制御部２４は、第１の系統１３を基準として、他の系統を流れる電流を検出し、検出した電流値に基づいて、他の系統を流れる電流の実効値を制御する。
【００３５】
具体的には、電流制御部２４は、抵抗値は既知である電流検出抵抗Ｒ１、電流検出抵抗Ｒ２、及び電流検出抵抗Ｒ３に印加されている電圧を検出することによって、各系統を流れる電流値の瞬時値を検出する。電流制御部２４は、電流検出抵抗Ｒ１に印加される電圧を電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値で割ることにより、第１の系統１３を流れる系統電流の電流値Ｉ１を検出する。また、電流制御部２４は、電流検出抵抗Ｒ２に印加される電圧を電流検出抵抗Ｒ２の抵抗値で割ることにより、第２の系統１４を流れる系統電流の電流値Ｉ２を検出する。また、電流制御部２４は、電流検出抵抗Ｒ３に印加される電圧を電流検出抵抗Ｒ３の抵抗値で割ることにより、第３の系統１５を流れる系統電流の電流値Ｉ３を検出する。
【００３６】
上記したように、発光素子１２の特性は、温度によって変化する。即ち、発光素子１２に印加される順方向電圧は、流れる電流が同じであっても発光素子１２の温度によって変化する。この為、各系統に同じ特性の負荷を接続した場合に各系統を流れる電流の瞬時値を比較することによって、基準とする系統に接続されている発光素子の温度と、比較対象の系統に接続されている半導体発光素子の温度とでどちらが温度が高いかを認識することができる。半導体発光素子は、温度が上昇した場合に電流が流れやすくなる。このため、基準とした系統の電流値よりも比較対象の系統の電流値が高い場合、基準とした系統の発光素子の温度よりも比較対象の系統の発光素子の温度が高いことがわかる。即ち、並列に接続された各系統を流れる電流の瞬時値を比較することによって、基準とする系統に接続されている半導体発光素子の温度と、比較対象の系統に接続されている半導体発光素子の温度とでどちらが温度が高いかを認識することができる。
【００３７】
そこで、電流制御部２４は、基準とした第１の系統１３の電流値Ｉ１と、他の系統の電流値との差に応じて半導体スイッチング素子Ｓ１及び半導体スイッチング素子Ｓ２のスイッチングを制御することにより、発光部５を構成する複数のＬＥＤモジュール１１の間の温度差を低減する。
【００３８】
例えば、電流制御部２４は、第１の系統１３の電流値Ｉ１と、第２の系統１４の電流値Ｉ２との差に応じて半導体スイッチング素子Ｓ１を駆動する。また、電流制御部２４は、第１の系統１３の電流値Ｉ１と、第３の系統１５の電流値Ｉ３との差に応じて半導体スイッチング素子Ｓ２を駆動する。
【００３９】
電流制御部２４は、例えば半導体スイッチング素子Ｓ１及び半導体スイッチング素子Ｓ２のＯＮＯＦＦをパルス信号によって切り替える。電流制御部２４は、第１の系統１３の電流値Ｉ１と、各系統の電流値との差に応じて、スイッチング素子をオンにする時間とスイッチング素子をオフにする時間との比であるデューティ比を決定する。例えば、電流制御部２４は、第１の系統１３の電流値Ｉ１と、比較対象の系統の電流値との差に応じて、デューティ比を小さくする。即ち、電流制御部２４は、基準の系統の電流値と、比較対象の系統の電流値との差に応じて、デューティ比におけるスイッチング素子をオフにする時間を長く設定する。これにより、電流制御部２４は、比較対象の系統を流れる電流の実効値を下げる。これにより、比較対象の系統に接続された発光素子１２を流れる電流量が減るため、比較対象の系統における熱の発生量を減らすことができる。
【００４０】
上記した構成によると、照明装置１は、基準の系統と他の系統とで電流値を比較し、電流値の差に応じて他の系統を流れる電流の実効値を制御する。これにより、照明装置１は、温度が低い発光素子が接続されている系統の電流に対して、温度が高い発光素子が接続されている系統の電流量が小さくなるように制御することができる。この為、温度が高い発光素子が接続されている系統において発生する発熱を抑えることができる。この結果、照明装置１は、発光部５を構成する複数のＬＥＤモジュール１１の温度の偏りを抑制することができる。この結果、複数のＬＥＤモジュール１１において寿命の差を抑制することができる。
【００４１】
また、上記の構成によると、照明装置１は、発光面と直交する方向と、垂直方向とが角度を成す場合に最も下部に配置されるＬＥＤモジュール１１が属する系統を基準の系統とし、基準の系統との電流値の差に応じて他の系統の電流量をスイッチングにより制御する。この構成によると、系統ごとの電流量の制御の必要がない最も温度が低い系統を基準の系統とするため、簡易な構成で発光部５を構成する複数のＬＥＤモジュール１１の温度の偏りを抑制することができる。
【００４２】
なお、上記の実施形態では、発光部５を構成する複数のＬＥＤモジュール１１が第１の系統１３と第２の系統１４と第３の系統１５とに区分されている例について説明したが、この構成に限定されない。発光部５を構成する複数のＬＥＤモジュール１１は、少なくとも２つ以上の系統に同じ個数ずつ区分される構成であれば、どのように区分されるものであってもよい。
【００４３】
図４は、発光部５Ａを構成する複数のＬＥＤモジュール１１が第１の系統１３Ａと第２の系統１４Ａとの２系統に区分される場合のＬＥＤモジュール１１の配置の例を示す図である。
【００４４】
図４に示されるように、発光部５Ａは、複数のＬＥＤモジュール１１ｈ乃至１１ｍ（総じてＬＥＤモジュール１１と称する）を備える。各ＬＥＤモジュール１１は、それぞれ発光素子１２を備える。
【００４５】
第１の系統１３Ａは、ＬＥＤモジュール１１ｈ、１１ｉ、及び１１ｊの発光素子１２を含む。また、第２の系統１４Ａは、ＬＥＤモジュール１１ｋ、１１ｌ、及び１１ｍの発光素子１２を含む。
【００４６】
第１の系統１３Ａの発光素子１２は、発光面が斜め下または水平を向いている場合、即ち、発光面と直交する方向が垂直方向と角度を成す場合に第２の系統１４Ａの発光素子１２よりも垂直方向において下方に位置するように設けられている。
【００４７】
なお、発光部５Ａを構成する複数のＬＥＤモジュール１１が第１の系統１３Ａと第２の系統１４Ａとの２系統に区分される場合、図３の第３の系統１５を省略することにより照明装置１の電気的系統が成り立つ。
【００４８】
上記した構成によると、照明装置１は、下部に設けられた第１の系統１３Ａを基準として第２の系統１４Ａと電流値を比較し、電流値の差に応じて第２の系統１４Ａを流れる電流の実効値を制御する。このような構成によっても、照明装置１は、発光部５Ａを構成する複数のＬＥＤモジュール１１の温度の偏りを抑制することができる。この結果、複数のＬＥＤモジュール１１において寿命の差を抑制することができる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１…照明装置、２…ベース部、３…脚部、４…放熱部、５…発光部、６…取り付け部、７…ヒンジ、９…点灯回路、１１…ＬＥＤモジュール、１２…発光素子、１３…第１の系統、１４…第２の系統、１５…第３の系統、２１…整流回路、２２…力率改善回路、２３…電源、２４…電流制御部。
【図１】
2017062895.tif 000003
【図２】
2017062895.tif 000004
【図３】
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【図４】
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