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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】光源ユニットおよび照明器具
(51)【国際特許分類】
   F21V 23/00 20150101AFI20231219BHJP
   F21S 8/04 20060101ALI20231219BHJP
   F21V 23/04 20060101ALI20231219BHJP
   F21V 19/00 20060101ALI20231219BHJP
   F21V 15/01 20060101ALI20231219BHJP
   H05B 47/195 20200101ALN20231219BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20231219BHJP
【FI】
F21V23/00 130
F21S8/04 110
F21V23/04 500
F21V19/00 510
F21V23/00 170
F21V15/01 100
H05B47/195
F21Y115:10
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2020070445
(22)【出願日】2020-04-09
(65)【公開番号】P2021168241
(43)【公開日】2021-10-21
【審査請求日】2023-01-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390014546
【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082175
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 守
(74)【代理人】
【識別番号】100106150
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 英樹
(74)【代理人】
【識別番号】100148057
【弁理士】
【氏名又は名称】久野 淑己
(72)【発明者】
【氏名】大島 悠一
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 弥生
【審査官】安食 泰秀
(56)【参考文献】
【文献】特開2020-004590(JP,A)
【文献】国際公開第2019/215922(WO,A1)
【文献】特開平07-022642(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21V 23/00
F21S 8/04
F21V 23/04
F21V 19/00
F21V 15/01
H05B 47/195
F21Y 115/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
フレームグラウンドと電気的に接続される導電性のフレームと、
前記フレームに取り付けられ、制御信号を送信する制御ユニットと、
光源モジュールと、
前記制御信号に応じて前記光源モジュールの点灯状態を制御する点灯装置と、
を備え、
前記制御ユニットは、
外部と通信する通信回路と、
前記通信回路が設けられた回路基板と、
前記通信回路の少なくとも一部を覆い、前記通信回路の回路グラウンドと電気的に接続される金属製のシールドと、
一端が前記シールドと電気的に接続され、他端が前記フレームと電気的に接続された第1コンデンサと、
を有し、
前記第1コンデンサは、前記回路基板に設けられることを特徴とする光源ユニット。
【請求項2】
前記通信回路は、外部からの信号を受信する受信器と、前記受信器が受信した信号を増幅する増幅器と、を有し、
前記制御ユニットは、前記増幅器が増幅した信号に応じて、前記点灯装置に前記制御信号を送信し、
前記シールドは、少なくとも前記増幅器を覆うことを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
【請求項3】
前記制御ユニットは、前記回路基板に設けられたアース金具を有し、
前記第1コンデンサは、前記アース金具を介して前記フレームと接続されることを特徴とする請求項1または2に記載の光源ユニット。
【請求項4】
一端が前記点灯装置の回路グラウンドと電気的に接続され、他端が前記フレームと電気的に接続された第2コンデンサを備えることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光源ユニット。
【請求項5】
前記光源モジュールは、前記フレームのうち前記制御ユニットが取り付けられた面と反対側の面に取り付けられることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の光源ユニット。
【請求項6】
請求項1から5の何れか1項に記載の光源ユニットと、
前記光源ユニットを保持する器具本体と、
を備え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】
本開示は、光源ユニットおよび照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、光源部と、無線通信部と、保持体とを備えた光源ユニットが開示されている。保持体は、光源部および無線通信部を保持する。保持体は、支持部材と、カバー部材と、を有している。カバー部材は、支持部材を覆うように内部に空間を形成する。カバー部材は、樹脂材料により構成され、電波を透過させる。無線通信部は、アンテナ部を備えている。アンテナ部は、カバー部材により形成された空間に配置されている。アンテナ部が電波を透過させるカバー部材より形成された空間に配置されているので、より通信性能を高くすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2016-213166公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1のような光源ユニットにおいて、無線通信部を光源部または支持部材の近傍に配置すると、コモンノイズが無線通信部に重畳され通信性能が低下するおそれがある。コモンノイズは、例えば点灯装置のスイッチング回路のスイッチング素子から発生するノイズが浮遊容量を介して支持部材に流れ込むことで発生する。コモンノイズは、一般に点灯装置の回路外の経路を介して大きな電流ループを形成するため、影響が大きい。
【0005】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、通信回路へのノイズの影響を抑制できる光源ユニットおよび照明器具を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る光源ユニットは、フレームグラウンドと電気的に接続される導電性のフレームと、該フレームに取り付けられ、制御信号を送信する制御ユニットと、光源モジュールと、該制御信号に応じて該光源モジュールの点灯状態を制御する点灯装置と、を備え、該制御ユニットは、外部と通信する通信回路と、該通信回路が設けられた回路基板と、該通信回路の少なくとも一部を覆い、該通信回路の回路グラウンドと電気的に接続される金属製のシールドと、一端が該シールドと電気的に接続され、他端が該フレームと電気的に接続された第1コンデンサと、を有し、該第1コンデンサは、該回路基板に設けられる。
【発明の効果】
【0007】
本開示に係る光源ユニットでは、第1コンデンサによって、シールドに重畳されるコモンノイズをフレームにバイパスできる。従って、通信回路へのノイズの影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施の形態1に係る照明器具の斜視図である。
図2】実施の形態1に係る光源ユニットの回路ブロック図である。
図3】実施の形態1に係る制御ユニットの斜視図である。
図4】実施の形態1に係る回路基板の側面図である。
図5】実施の形態1に係るアース金具の斜視図である。
図6】実施の形態1に係る照明器具の断面図である。
図7】実施の形態1に係る照明器具の断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本実施の形態に係る光源ユニットおよび照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【0010】
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る照明器具1の斜視図である。照明器具1は、光源ユニット2と、光源ユニット2を保持する器具本体3とを備える。器具本体3は、例えば天井に取り付けられる。光源ユニット2は、器具本体3に着脱自在に取り付けられる。ユーザは、色温度または明るさの異なる光源ユニット2を選定し、器具本体3に取り付けることが可能である。
【0011】
光源ユニット2は、光源モジュールと、光源モジュールに供給する電力を制御する点灯装置5と、外部制御機器からの指令に応じて点灯装置5を制御する制御ユニット4で構成される。
【0012】
図2は、実施の形態1に係る光源ユニット2の回路ブロック図である。制御ユニット4は、外部制御機器からの信号を受信する。制御ユニット4には、点灯装置5が接続される。制御ユニット4は、受信した信号に応じて制御信号を送信して点灯装置5を制御する。点灯装置5の出力には、光源モジュール6が接続される。点灯装置5は、制御ユニット4と通信し、光源モジュール6を点灯させる。点灯装置5は、制御信号に応じて光源モジュール6の点灯状態を制御する。
【0013】
光源モジュール6には、複数の光源が搭載される。光源はLED等の発光素子である。複数の光源は直列に接続される。複数の光源は、並列または直並列に接続されても良い。
【0014】
点灯装置5において、整流回路DBの入力端子は、交流電源ACと接続される。整流回路DBは交流電源ACの電源電圧を整流して昇圧回路に供給する。昇圧回路は、コンデンサC3と、インダクタL1と、スイッチング素子Q1と、ダイオードD1と、コンデンサC4とを有する。
【0015】
コンデンサC3は、整流回路DBの出力端子に並列に接続される。インダクタL1の一端はコンデンサC3の正極に接続される。スイッチング素子Q1は、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。スイッチング素子Q1は第1端子、第2端子および第1、第2端子間をスイッチングするための制御端子を備える。インダクタL1の他端には第1端子が接続される。ダイオードD1のアノードは、スイッチング素子Q1の第1端子とインダクタL1の他端との接続点に接続される。また、制御端子は、制御回路7に接続される。スイッチング素子Q1の第2端子は整流回路DBの低電位側の出力に接続される。
【0016】
コンデンサC4は、ダイオードD1のカソードに正極が接続され、整流回路DBの低電位側の出力に負極が接続される。制御回路7は、コンデンサC4の両端電圧が一定となるように、スイッチング素子Q1をオンオフさせる。このように、昇圧回路は、スイッチング素子Q1のスイッチングにより、交流電源ACからの入力電圧を昇圧して一定の電圧に変換する。
【0017】
昇圧回路の出力にはコンバータ回路が接続される。コンバータ回路は、スイッチング素子Q2と、ダイオードD2と、インダクタL2と、コンデンサC5と、検出抵抗R1を備える。スイッチング素子Q2とダイオードD2からなる直列回路は、コンデンサC4と並列に接続される。スイッチング素子Q2は、例えばMOSFETである。スイッチング素子Q2は第1端子、第2端子および第1、第2端子間をスイッチングするための制御端子を備える。第1端子は、コンデンサC4の正極と接続される。ダイオードD2のカソードは第2端子と接続される。ダイオードD2のアノードは、コンデンサC4の負極と接続される。
【0018】
インダクタL2、コンデンサC5および検出抵抗R1がこの順に接続して直列回路を形成する。この直列回路は、ダイオードD2に並列に接続される。検出抵抗R1には、光源モジュール6に流れる光源電流に対応する電圧が発生する。検出抵抗R1からの検出電圧は制御回路7に入力される。制御回路7は検出電圧に基づいて、光源モジュール6に流れる電流が一定電流になるようにスイッチング素子Q2をオンオフさせる。制御回路7は例えばマイコンである。
【0019】
このように、コンバータ回路は、スイッチング素子Q2のスイッチングにより、昇圧回路からの出力電圧を光源モジュールで必要な電圧に変換する。制御回路7は、制御ユニット4からの制御信号に応じた目標電流値と、光源電流が一致するようにスイッチング素子Q2をオンオフする。
【0020】
昇圧回路の出力には、制御電源回路8が接続される。制御電源回路8は、昇圧回路の出力電圧から、制御回路7の電源を生成する。制御回路7は、制御電源回路8で生成される電力により動作する。また、制御電源回路8は、スイッチング素子Q1、Q2を駆動させる電圧を生成する。さらに、制御電源回路8は、制御ユニット4の制御部9にも電力を供給する。
【0021】
制御ユニット4は、制御部9と受光部10を有する。制御部9は点灯装置5と通信する。制御部9は例えばマイコンである。制御部9は点灯装置5と配線で接続される。制御部9は配線を介して点灯装置5に制御信号を送信する。これにより、制御ユニット4は点灯装置5が光源モジュール6に供給する電力を調整する。制御部9は点灯装置5から信号を受信しても良い。また、点灯装置5と制御部9は無線で通信しても良い。
【0022】
受光部10は無線信号を受信する。受光部10は、例えば赤外受光素子である。無線信号は、例えばリモコンからの赤外線信号である。受光部10は、無線信号を受信して受信した信号を制御部9に出力する受光回路11と、受光回路11を覆う金属製のシールド12を有する。シールド12は、例えば受光回路11を収納するシールドケースである。
【0023】
受光回路11は、外部からの信号を受信する受信器11aと、受信器11aが受信した信号を増幅する増幅器11bとを有する。受信器11aは、例えば赤外線リモコンからの信号を受信する。制御部9は、増幅器11bが増幅した信号に応じて、点灯装置5に制御信号を送信する。
【0024】
シールド12は、受光回路11に重畳されるノイズを抑制するために設けられる。シールド12は、受光回路11の回路グラウンドGND2と電気的に接続される。シールド12は、受光回路11のうち増幅器11bの回路グラウンドGND2と電気的に接続されても良い。なお、受光回路11の回路グラウンドGND2と、点灯装置5の回路グラウンドGND2は、配線等を介して電気的に接続されている。
【0025】
制御ユニット4は、一端がシールド12と電気的に接続され、他端がフレーム40と電気的に接続された第1コンデンサC1を有する。また、第1コンデンサC1の一端は制御部9の回路グラウンドGND2とも電気的に接続される。フレーム40は、制御ユニット4が取り付けられた導電性の部材である。後述するように、フレーム40には点灯装置5および光源モジュール6も取り付けられる。フレーム40は、例えば板金から形成される。フレーム40はフレームグラウンドGND1と電気的に接続される。第1コンデンサC1は、制御ユニット4の回路グラウンドGND2とフレームグラウンドGND1間に接続される。
【0026】
フレーム40は、器具本体3を形成する板金と電気的に接続されても良い。フレーム40は、例えば光源ユニット2もしくは器具本体3に設けられた電源端子台を介してアースに接地される。
【0027】
また、点灯装置5は、一端が点灯装置5の回路グラウンドGND2と電気的に接続され、他端がフレーム40と電気的に接続された第2コンデンサC2を備える。
【0028】
図3は、実施の形態1に係る制御ユニット4の斜視図である。制御ユニット4は、回路基板20と、回路基板20を覆い収納するケースを有する。ケースは、例えば樹脂から形成される。ケースは、回路基板20の上面側を覆うケーストップ30と回路基板20の裏面側を覆うケースボトム31を有する。
【0029】
回路基板20の裏面側には受光部10が設けられる。また、回路基板20にはアース金具22が設けられる。ケースボトム31は下方に突出する突起部32を有する。アース金具22の下端である接触部22dは、突起部32からケース外部に露出する。また、回路基板20には、第1コンデンサC1が設けられる。
【0030】
図4は、実施の形態1に係る回路基板20の側面図である。第1コンデンサC1の一端は、受光部10のシールド12と電気的に接続される。第1コンデンサC1の他端と電気的に接続されたパターンには、アース部21が形成される。アース部21は、例えば回路基板20の端部に形成される。アース部21は、板金で形成されるアースラグ端子または回路基板20の銅箔パターン等で構成される。アース部21には、アース金具22が取り付けられる。第1コンデンサC1は、受光回路11の回路グラウンドGND2とアース金具22とを接続する。
【0031】
受光部10は、受信器11aが下方を向くように、回路基板20に設けられる。下方は床面方向である。シールド12は増幅器11bを覆う。受信器11aは、シールド12から露出していても良い。これにより、外部との通信を行いやすくできる。
【0032】
図5は、実施の形態1に係るアース金具22の斜視図である。アース金具22は、回路基板20を挟む第1部分22aと、第1部分22aから伸びてフレーム40と接触する第2部分22bとを有する。第1部分22aは、回路基板20と接続される接続部である。第1部分22aにはネジが貫通する穴が形成される。図5では、第1部分22aは開いた状態である。第1部分22aは、アース部21を挟み込むように閉じられる。第1部分22aは、アース部21を挟んだ状態でネジ25により固定される。これにより、アース部21とアース金具22は、固定され導通する。
【0033】
第2部分22bはバネ性を有する。第2部分22bは、弾性力を及ぼしつつフレーム40と接触する弾性部22cを有する。弾性部22cは、S字型である。弾性部22cの下端にフレーム40と接触する接触部22dが設けられる。
【0034】
第1部分22aは、アース部21を挟み込まなくても良い。この場合、ネジ25とナットでアース部21とアース金具22を固定して導通させても良い。アース金具22は、アース部21とフレーム40の容易な方法での導通を目的としている。このため、アース金具22はバネそのものでも良い。この場合、アース部21とアース金具22との接続は、はんだ付けにより実施されても良い。
【0035】
図6は、実施の形態1に係る照明器具1の断面図である。図7は、実施の形態1に係る照明器具1の断面の拡大図である。制御ユニット4は、フレーム40に着脱自在に取り付けられる。制御ユニット4はフレーム40の上面に取り付けられる。点灯装置5がフレーム40の上面に取り付けられても良い。点灯装置5と制御ユニット4は、器具本体3とフレーム40との間に収納される。点灯装置5と制御ユニット4は、器具本体3に搭載されても良い。光源モジュール6は、フレーム40のうち制御ユニット4が取り付けられた面と反対側の面に取り付けられる。
【0036】
光源ユニット2は、フレーム40のうち制御ユニット4が取り付けられた面と反対側の面を覆うカバー50を備える。カバー50は光源モジュール6を覆う。
【0037】
アース金具22は、回路基板20から下方に伸び、制御ユニット4のケースから露出する。制御ユニット4がフレーム40に取り付けられた状態において、アース金具22のうちケースから露出した部分は、フレーム40と接触する。これにより、アース金具22はフレームグラウンドGND1と同電位となる。また、第1コンデンサC1は、アース金具22を介してフレーム40と電気的に接続される。
【0038】
フレーム40には切り欠き41が形成される。切り欠き41は、フレーム40のうち光源モジュール6が取り付けられていないスペースに形成される。切り欠き41は例えばスリットである。制御ユニット4は、アース金具22の第2部分22bと切り欠き41が重なるように配置される。アース金具22の第2部分22bは、切り欠き41に入り込み、切り欠き41を形成するフレーム40の側面と接触する。このとき、アース金具22のうち弾性部22cの湾曲した部分と、接触部22dが切り欠き41に入り込む。
【0039】
制御ユニット4をフレーム40に取り付けると、アース金具22の第2部分22bは、切り欠き41を形成するフレーム40の側面と接触して、バネ性によりケースの内側に収納される。つまり、制御ユニット4がフレーム40に取り付けられると同時に、第2部分22bがフレーム40と導通する。
【0040】
本実施の形態では、フレーム40と回路基板20を導通させるために、配線、ネジによる固定または接合等の追加加工が必要ない。従って、制御ユニット4を確実に接地できる。また、制御ユニット4を容易に接地できる。また、制御ユニット4を支持部材であるフレーム40に取り付けるだけで、アース金具22がフレーム40に接地される。このため、接地を忘れる等によるアース接地不良を防止できる。また、フレーム40のアース接地構造に依存せずに、制御ユニット4を接地できる。
【0041】
また、アース金具22は、フレーム40に取り付けられたときに弾性変形する。アース金具22が弾性力を有することで、アース金具22とフレーム40とを安定して接触させることができる。
【0042】
ここでは、フレーム40に切り欠き41が形成される場合について説明したが、切り欠き41が無い場合も同様な効果が得られる。また、アース金具22がバネの場合についても、同様な効果が得られる。アース金具22は、図5に示されるものに限らず、回路基板20とフレーム40を導通させ、フレーム40と直接接触が可能な構造を有すれば良い。
【0043】
また、制御ユニット4は、器具本体3に取り付けられても良い。この場合、器具本体3の板金部分にアース金具22が接触するように、制御ユニット4を搭載すれば良い。
【0044】
また、本実施の形態のフレーム40と制御ユニット4は、照明器具1に限らず、あらゆる電子機器に適用されても良い。
【0045】
また、点灯装置5のスイッチング素子Q1、Q2で発生するノイズが、浮遊容量Caを介して伝搬し、コモンノイズとしてアースに発生することがある。浮遊容量Caは、主に光源モジュール6とフレーム40との間に発生する。浮遊容量Caは、点灯装置5の回路基板とケース間に発生する場合もある。コモンノイズは、点灯装置5の回路外の経路を介して大きな電流ループを形成するため、影響が大きくなるおそれがある。
【0046】
特に、受光部10がフレーム40の近傍に配置される場合、コモンノイズがシールド12および受光回路11に重畳されることがある。このとき、受光性能が低下して、赤外線信号を受信できない可能性がある。また、誤動作が発生する可能性がある。
【0047】
特に、受光部10が増幅器11bを備える場合、近接配置された光源モジュール6等が発する放射ノイズがシールド12に伝搬し、この放射ノイズを増幅器11bが増幅することが考えられる。このため、放射ノイズの影響が大きくなるおそれがある。
【0048】
これに対し、本実施の形態では、第1コンデンサC1によって、シールド12に重畳されるコモンノイズをフレーム40にバイパスできる。従って、受光回路11へのノイズの影響を抑制でき、ノイズによる受光部10の誤動作を抑制できる。
【0049】
さらに、制御ユニット4と点灯装置5は、回路GNDが同電位である。このため、第1コンデンサC1は、点灯装置5で発生するスイッチングノイズをバイパスできる。従って、照明器具1としてのコモンノイズも抑制することができる。例えば、照明器具1で発生する放射ノイズが他機器に影響を与える場合に、制御ユニット4を取り付けることで、照明器具1で発生する放射ノイズを抑制できる。このとき、制御ユニット4は、放射ノイズの抑制のために設けられれば良く、受光部10が搭載されていなくても良い。
【0050】
また、シールド12は、受光部10のうち少なくとも増幅器11bを覆えば良い。受光部10は、例えば外部から微弱な信号を受信し、微弱な信号を増幅器11bで増幅する。増幅器11bがシールド12によりシールドされてフレームグラウンドGND1に接続されることで、特に誤動作の抑制の効果を得ることができる。
【0051】
受光回路11は、外部からの信号を受信して、制御部9に出力するセンサまたはモジュール等である。受信器11aは、赤外線を受光する赤外線センサあるいは人が発する赤外線を受光する焦電センサであっても良い。受信器11aは、照度センサであっても良い。受光回路11は、何らかの信号を受信すれば良い。
【0052】
また、制御ユニット4は、受光回路11に換えて、または受光回路11に加えて送信回路を有しても良い。制御ユニット4は、外部と通信する通信回路を有していれば良い。つまり回路基板20には、信号の送信または受信の少なくとも一方を行う通信回路が設けられていれば良い。この場合、シールド12は、通信回路へのノイズの影響を抑制するように、通信回路の少なくとも一部を覆えば良い。この場合も、第1コンデンサC1により通信回路へのノイズの影響を抑制できる。
【0053】
また、点灯装置5と通信する制御部9にシールド12が設けられても良い。この場合も第1コンデンサC1により制御部9へのノイズの影響を抑制できる。この場合、受光部10は設けられなくても良い。
【0054】
なお、本実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【0055】
1 照明器具、2 光源ユニット、3 器具本体、4 制御ユニット、5 点灯装置、6 光源モジュール、7 制御回路、8 制御電源回路、9 制御部、10 受光部、11 受光回路、11a 受信器、11b 増幅器、12 シールド、20 回路基板、21 アース部、22 アース金具、22a 第1部分、22b 第2部分、22c 弾性部、22d 接触部、25 ネジ、30 ケーストップ、31 ケースボトム、32 突起部、40 フレーム、41 切り欠き、50 カバー、100 電子機器、AC 交流電源、C1 第1コンデンサ、C2 第2コンデンサ、C3、C4、C5 コンデンサ、Ca 浮遊容量、D1、D2 ダイオード、DB 整流回路、GND1 フレームグラウンド、GND2 回路グラウンド、L1、L2 インダクタ、Q1、Q2 スイッチング素子、R1 検出抵抗
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7