(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。
【0011】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る照明システム10の構成を示す回路図である。
【0012】
図1において、照明システム10は、商用電源11に接続される光源点灯装置12と、光源点灯装置12に接続される光源部13とを備えている。光源点灯装置12は、外部の電池14(例えば電気自動車等の自動車の電池)にも接続可能である。
【0013】
光源点灯装置12は、商用電源11から供給される交流電力を整流して脈流電力を出力する整流部20と、整流部20から出力される脈流電力を光源点灯用の直流電力に変換して出力する電源部30と、電源部30に接続され、電池14から供給される直流電力を電源部30に出力するための接続部40とを備えている。電源部30は、整流部20から脈流電力が出力されず、かつ、接続部40から直流電力が出力される場合、その直流電力を光源点灯用の直流電力に変換して出力する。
【0014】
整流部20は、直流生成部であり商用電源11からの交流電力を全波整流して脈流電力を出力する全波整流回路21を有する。
【0015】
電源部30は、全波整流回路21に接続され、昇圧コンバータ等で構成される力率改善回路31と、力率改善回路31に接続される出力コンデンサ32と、出力コンデンサ32に接続され、バックコンバータとして構成されるコンバータ33とを有する。
【0016】
力率改善回路31は、整流部20から出力される脈流電力を昇圧する昇圧回路の例である。本実施の形態では、力率改善回路31は、全波整流回路21から出力される脈流電力の力率を改善するとともに、その脈流電力を昇圧して出力する。なお、本実施の形態では、力率改善回路31を省略してもよく、その場合、出力コンデンサ32を全波整流回路21に直接接続してもよい。
【0017】
出力コンデンサ32は、整流部20から(直接あるいは昇圧回路等を介して)出力される脈流電力を平滑する平滑回路の例である。本実施の形態では、出力コンデンサ32は、力率改善回路31から出力される脈流電力を平滑して直流電力を出力する。
【0018】
コンバータ33は、平滑回路から出力される直流電力を降圧する降圧回路の例である。本実施の形態では、コンバータ33は、出力コンデンサ32から出力される直流電力を降圧して光源点灯用の直流電力を出力する。コンバータ33は、前述したようにバックコンバータとして構成されており、ダイオード34、コンデンサ35、コイル36、抵抗37、スイッチング素子38(MOSFET)、制御部39(IC)を備えている。コンバータ33は、スイッチング素子38がオンのときに、出力コンデンサ32から流れ込む電流をコンデンサ35に流し、コンデンサ35を充電するとともに、出力コンデンサ32から流れ込む電流によりコイル36にエネルギーを蓄積する。コンバータ33は、スイッチング素子38がオフのときに、コイル36からエネルギーを放出し、このエネルギーにより発生する電流を、ダイオード34を介してコンデンサ35に流し、コンデンサ35を充電する。そして、コンバータ33は、出力コンデンサ32から供給される直流電力の電圧よりも電圧が低い直流電力をコンデンサ35から光源部13に出力する。コンバータ33の制御部39は、抵抗37により検出される光源部13への出力電流に応じてスイッチング素子38のオンオフを制御する。なお、本実施の形態では、コンバータ33をバックコンバータの場合について説明するが、フライバックコンバータ等、バックコンバータ以外の方式で構成してもよい。
【0019】
接続部40は、電池14に接続され、スイッチ等で構成される第1接続部41と、第1接続部41と電源部30との間に接続され、昇圧コンバータで構成される第2接続部42とを有する。
【0020】
第1接続部41は、電池14から供給される直流電力を入力する。第1接続部41は、電池14から受電し、第2接続部42に給電する装置であり、電池14からの受電を行うための又は第2接続部42に給電するための接続・開放を行う機械的スイッチで構成されている。
【0021】
なお、第1接続部41は、上記のような機械的スイッチに限らず、給電及びその停止を行う電子的スイッチ、又は、コネクタ等による接続・開放手段、又は、直流から直流への電力変換機能を有する電子回路、又は、電池14の直流を高周波変換し電磁的な結合により電力を伝達する非接触電力供給装置であってもよい。あるいは、第1接続部41は、これらの手段(機械的スイッチを含む)のうちの複数を備えたものであってもよい。また、第1接続部41は、コンバータ33の出力を電池14からの給電状態では商用電源11からの給電と異なるように設定するための信号を生成する手段を備えていてもよい。
【0022】
第1接続部41は、電池14に近い場所に配置されることが好ましい。
【0023】
第2接続部42は、第1接続部41により入力される直流電力を電源部30に出力する。第2接続部42は、前述したように昇圧コンバータで構成されており、スイッチング素子44(MOSFET)、制御部45(IC)、高周波トランス46、ダイオード47,48、コンデンサ49を備えている。第2接続部42は、スイッチング素子44がオンのときに、第1接続部41から流れ込む電流により高周波トランス46にエネルギーを蓄積する。第2接続部42は、スイッチング素子44がオフのときに、高周波トランス46からエネルギーを放出し、このエネルギーにより発生する電流を、ダイオード47,48を介して出力コンデンサ32及びコンデンサ49に流し、出力コンデンサ32及びコンデンサ49を充電する。そして、第2接続部42は、第1接続部41から供給される直流電力のピーク電圧よりも電圧が高い直流電力を出力コンデンサ32からコンバータ33に出力するとともに、所定の直流電圧をコンデンサ49からコンバータ33の制御部39に印加する。第2接続部42がコンバータ33の制御部39に印加する電圧は、コンバータ33の出力を電池14からの給電状態では商用電源11からの給電と異なるように設定するための信号に相当する。第2接続部42の制御部45は、スイッチング素子44のオンオフを制御する。
【0024】
なお、第2接続部42は、上記のような直流から直流への電力変換機能を有する電子回路に限らず、電池14との接続・開放を行う機械的スイッチ、又は、給電及びその停止を行う電子的スイッチ、又は、コネクタ等による接続・開放手段、又は、電池14の直流を高周波変換し電磁的な結合により電力を伝達する非接触電力供給装置であってもよい。あるいは、第2接続部42は、これらの手段(電力変換機能を有する電子回路を含む)のうちの複数を備えたものであってもよい。
【0025】
第2接続部42は、電源部30にコネクタ又はその他の手段で直接取り付けられるか、あるいは、その出力配線が電源部30に接続できるように構成される。
【0026】
光源部13は、電源部30から出力される直流電力により点灯する。本実施の形態では、光源部13は、直列接続された複数のLEDで構成されている。なお、LEDの数、接続方式、配置等は任意である。また、LEDは光源の例であり、本実施の形態では、LEDに代えて、有機EL等、他の種類の光源を用いてもよい。
【0027】
本実施の形態では、通常時は商用電源11からの交流電圧が全波整流回路21、力率改善回路31、出力コンデンサ32により直流電圧に変換され、この直流電圧がコンバータ33に入力される。コンバータ33は、スイッチング動作により所定の定電流を光源部13のLEDに供給し、LEDを点灯させる。ここで、仮に商用電源11から給電されているときの力率改善回路31の出力電圧が280Vであったとする。停電等が発生したときに第1接続部41を接続し電池14から第2接続部42に通電すると、第2接続部42がスイッチング動作を開始してその高周波トランス46の二次側に出力を発生させる。そして、この出力(直流)がダイオード47を介してコンバータ33に入力される。このとき、ダイオード47の出力電圧を200Vとする。コンバータ33は、第2接続部42から印加される電圧を変換し光源部13のLEDを点灯させる。コンバータ33は、入力される直流電圧が変化しても定電流特性を示すので通常時と同じ電流でLEDを点灯させることができる。
【0028】
本実施の形態によれば、電池14からの直流電力を交流電力に変換する自動切換装置が不要となる。
【0029】
本実施の形態において、電源部30は、接続部40から出力される直流電力を光源点灯用の直流電力に変換して出力する場合、整流部20から出力される脈流電力を光源点灯用の直流電力に変換して出力する場合よりも小さい直流電力を出力してもよい。即ち、コンバータ33は、電池14の消耗を抑えるために、電池14の電力を使用しているときにはLEDの電流を減少させてLEDを点灯させてもよい。この場合は、前述したように、例えば第2接続部42のコンデンサ49の出力電圧を信号とし、この信号がコンバータ33の制御部39に入力されるようにする。コンバータ33の制御部39は、この信号(コンデンサ49の電圧)が入力されたときに、コンバータ33の出力電流を調光状態のように設定することでLEDの電流を減少させてLEDを点灯させる。つまり、コンバータ33の制御部39は、第2接続部42から所定の信号が入力されているかどうかによって、電力供給源が商用電源11か電池14かを判断し、その判断結果に応じてコンバータ33の出力電流を調整する。
【0030】
停電等から復旧したときは、力率改善回路31の出力電圧が第2接続部42の出力電圧より高くなるように設定されているので、たとえ復旧直後に電池14の接続を解除することを失念しても、電池14からは主たる電力が供給されず電池14の消耗を抑えることができる。
【0031】
本実施の形態では、第1接続部41と第2接続部42とをつなぐ配線路には電池14の低い電圧しか印加されないので災害時等にも安全性が高い。
【0032】
以上説明したように、本実施の形態において、接続部40は、電池14から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して電源部30に出力する。接続部40は、出力コンデンサ32の入力側に接続されており、力率改善回路31から出力される脈流電力よりも電圧が低い直流電力を出力する。なお、接続部40は、力率改善回路31の入力側に接続されてもよく、この場合、整流部20(全波整流回路21)から出力される脈流電力よりも電圧が低い直流電力を出力する。あるいは、接続部40は、コンバータ33の入力側に接続されてもよく、この場合、出力コンデンサ32から出力される脈流電力よりも電圧が低い直流電力を出力する。いずれの構成をとる場合でも、停電から復旧すれば主たる電力の供給源が電池14から商用電源11に自動的に切り替わる。このため、停電時は電池14を接続することでLED等の光源を点灯させることができ、電池14の接続を解除しなくても停電から復旧すれば主たる電力は商用電源11から供給されるようになるので電池14の不要な消耗を防止できる。さらに、電池14の接続解除を忘れてしまったときにも、深夜等になり消灯操作を行ったときには主たる電力の供給源が商用電源11から電池14に自動的に切り替わり、光源が点灯するため、使用者に電池14の接続解除を忘れていることについて注意を喚起できる。
【0033】
前述したように、コンバータ33に関しては
図1ではバックコンバータの例を示したが、固体光源に所定の直流電流を供給できるものであれば他の回路構成(例えばフライバックコンバータ)を適用してもよい。
【0034】
固体光源として発光ダイオードを使用したものについて説明したが直流電力を供給するものであれば他の固体光源(例えば有機EL)を適用してもよい。
【0035】
第1接続部41と第2接続部42での動作について、その適用可能な組み合わせについて以下に詳細に述べる。
【0036】
第1接続部41が直流から直流への電力変換機能を有する電子回路を含まず電池14との接続・開放を行う場合、第2接続部42が直流から直流への電力変換機能を有する電子回路を備えていれば第2接続部42の出力はコンバータ33及び出力コンデンサ32のいずれかに入力されればよく、第1接続部41及び第2接続部42間の配線路電圧は低圧の電池14の電圧で済む。
【0037】
第1接続部41が直流から直流への電力変換機能を有する電子回路を含まず電池14との接続・開放を行う場合、第2接続部42が直流から直流への電力変換機能を有する電子回路を含まない場合は第2接続部42の出力は昇圧機能を有する力率改善回路31に入力され所定の電圧に昇圧される。もしこのとき電池14から給電されるときに出力を低減するならば第2接続部42の出力からコンバータ33に対して信号を供給し通常点灯よりもコンバータ33の出力を低下させればよい。この場合も第1接続部41及び第2接続部42間の配線路電圧は低圧の電池14の電圧で済む。
【0038】
第1接続部41が電池14の直流を高周波変換し電磁的な結合により電力を伝達する非接触電力供給装置を含む場合、第1接続部41及び第2接続部42間の配線路電圧は低圧の安全特別低電圧であるDC24Vや48Vであるとする。このとき第2接続部42が直流から直流への電力変換機能を有する電子回路を備えていれば第2接続部42の出力はコンバータ33及び出力コンデンサ32のいずれかに入力されればよく、第1接続部41及び第2接続部42間の配線路電圧は低圧の電池14の電圧で済む。
【0039】
第2接続部42が直流から直流への電力変換機能を有する電子回路を含まない場合は第2接続部42の出力は昇圧機能を有する力率改善回路31に入力され所定の電圧に昇圧される。もしこのとき電池14から給電されるときに出力を低減するならば第2接続部42の出力からコンバータ33に対して信号を供給し通常点灯よりもコンバータ33の出力を低下させればよい。この場合も第1接続部41及び第2接続部42間の配線路電圧は低圧の電池14の電圧で済む。
【0040】
第1接続部41は自動車等の電池14の近傍に配置されて電池14からの出力配線が容易に装着できるようなコネクタ等を入力端子側に備えることが望ましく、さらに、屋外に設置可能なように防水構造の外囲器(図示せず)に収納されることが望ましい。また、通常時は地中にこの外囲器を埋設するようにしたものでは一般の作業に支障を与えないので好ましい。
【0041】
第1接続部41が電池14の直流を高周波変換し電磁的な結合により電力を伝達する非接触電力供給装置を含む場合は第2接続部42への給電が行われてないときは電池14からの入力があっても非接触電力供給装置の動作を停止できるようにすることも無駄な電力を使用しないので好ましい。
【0042】
本実施の形態によれば、停電時は自動車等の電池14から給電することでLED等の光源を点灯させることができ、電池14の接続を解除しなくても停電から復旧すれば主たる電力は商用電源11から供給されるので電池14の不要な消耗を防止できる。また、第1接続部41と第2接続部42との間の配線路の電圧を低くすることができるので安全性が高まる。
【0043】
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
【0044】
図2は、本実施の形態に係る照明システム10の構成を示すブロック図である。
【0045】
図2において、光源点灯装置12の接続部40は、電池14から非接触給電により直流電力を入力して電源部30に出力する。その他の照明システム10の構成は、
図1に示した実施の形態1のものと同様である。
【0046】
本実施の形態では、第1接続部41は、電池14の直流を高周波変換し電磁的な結合により電力を伝達する非接触電力供給装置である。第1接続部41は、電池14の直流電圧を高周波に変換し、その出力から電磁的な結合で二次側に昇圧した直流電圧を発生させる。第2接続部42は、実施の形態1のような昇圧コンバータは含まず、コネクタによる接続の機能を備えている。
【0047】
本実施の形態においても、電池14が接続されるとコンバータ33が実施の形態1と同様に光源部13のLEDを点灯させることができる。接続部40は、非接触給電により電池14側とは絶縁しているため、安全性が高まる。
【0048】
本実施の形態においても、電池14からの出力でLEDを点灯させる場合に商用電源11からの出力で点灯させる場合よりもLEDの電流を減少させるのであれば、第2接続部42の内部でコンバータ33の出力を減少させるための信号を生成し、コンバータ33の制御部39に入力すればよい。
【0049】
第1接続部41と第2接続部42との間の配線路の電圧を、例えばDC45Vのような安全特別低電圧として安全性を高める場合は、第2接続部42の出力電圧を力率改善回路31に入力すればよい。あるいは、第2接続部42が
図1に示したものと同様に直流から直流への電力変換機能を有する電子回路を備えていればよい。
【0050】
実施の形態3.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
【0051】
図3は、本実施の形態に係る照明システム10の構成を示すブロック図である。
【0052】
図3において、光源点灯装置12は、整流部20と電源部30とを収納する筐体50を備えている。整流部20と電源部30と筐体50とで、1つの照明器具が構成されている。光源部13は、筐体50に取り付けられ、筐体50に収納された電源部30から出力される直流電力により点灯する。
【0053】
筐体50は、屋内に設置されている。電池14は、屋外に設置されている。
【0054】
本実施の形態では、光源点灯装置12の接続部40は、電池14の近傍(即ち、屋外)に配置される第1接続部41と筐体50(即ち、屋内)に取り付けられる第2接続部42との間に接続され、筐体50が設置される部屋の壁面等に取り付けられる第3接続部43を有する。
【0055】
第3接続部43は、第1接続部41により入力される直流電力を、配線を介して第2接続部42に供給する。第2接続部42は、第3接続部43から供給される直流電力を電源部30に出力する。
【0056】
本実施の形態においても、電池14からの出力でLEDを点灯させる場合に商用電源11からの出力で点灯させる場合よりもLEDの電流を減少させるのであれば、第2接続部42の内部でコンバータ33の出力を減少させるための信号を生成し、コンバータ33の制御部39に入力すればよい。
【0057】
電池14の出力電圧の昇圧機能を第3接続部43に備えると、第2接続部42には昇圧機能を実現する回路が不要となるので、第2接続部42が小形になり照明器具への取り付けが容易になる。電池14の出力電圧の昇圧機能を第2接続部42に備えると、第1接続部41と第3接続部43とを結ぶ配線路の電圧が低いため、安全性が向上する。
【0058】
実施の形態4.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
【0059】
図4は、本実施の形態に係る照明システム10の構成を示すブロック図である。
【0060】
図4において、光源点灯装置12は、整流部20と電源部30とを収納する複数の筐体50を備えている。整流部20と電源部30と筐体50とで、1つの照明器具が構成されている。光源部13は、複数の筐体50それぞれに1つずつ(1つにつき、少なくとも1つのLEDを有する)取り付けられ、対応する筐体50に収納された電源部30から出力される直流電力により点灯する。
【0061】
筐体50は、屋内に(例えば部屋ごとに1つずつ)設置されている。電池14は、屋外に(例えば1台の自動車に)設置されている。
【0062】
光源点灯装置12の接続部40は、複数の筐体50に対して1つ設けられ、電池14から供給される直流電力を入力する共通の第1接続部41と、複数の筐体50に対して2つ以上設けられ、第1接続部41により入力される直流電力を、対応する筐体50に収納された電源部30に出力する複数の第2接続部42とを有する。
【0063】
第1接続部41は、電池14の近傍(即ち、屋外)に配置されている。第2接続部42は、複数の筐体50それぞれ(即ち、屋内)に1つずつ着脱自在に取り付けられている。
【0064】
本実施の形態では、電池14は、1台で複数の光源部13に電力を供給する。そのために、第1接続部41は、複数の第2接続部42へと分岐給電し、それぞれの第2接続部42は、対応するコンバータ33に給電する。なお、照明器具が複数台同じ部屋に存在する場合は、その部屋に第2接続部42を1つだけ設けるようにして、第2接続部42から部屋内の異なるコンバータ33へと分岐給電するようにしてもよい。この場合、第1接続部41から第2接続部42までの配線を削減することができる。
【0065】
図5は、照明器具の例を示す側面図及び底面図である。
【0066】
図5において、天井面15には、整流部20と電源部30とを収納する筐体50(即ち照明器具)が取り付けられている。第2接続部42は、この筐体50にコネクタ等の機械的保持手段と電気的接続手段とで接続されている。第2接続部42は、着脱が可能であり、停電等のときに装着すればよく、通常時は外しておけば目障りにならない。
【0067】
本実施の形態においても、電池14からの出力でLEDを点灯させる場合に商用電源11からの出力で点灯させる場合よりもLEDの電流を減少させるのであれば、第2接続部42の内部でコンバータ33の出力を減少させるための信号を生成し、コンバータ33の制御部39に入力すればよい。この場合、停電等の際に電池14の電力を長時間利用してLEDを点灯させることが可能となる。即ち、通常時において調光点灯が可能な照明器具においては電池14から給電される点灯状態ではその光源部13の出力設定範囲を調光点灯の下限値を下限とするように設定すれば、光源部13のLEDが安定して点灯することが通常時に確認済であるため、電池14の電力が減った場合でも確実な点灯状態を得ることができる。
【0068】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、2つ以上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つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。