JP5199658B2 - 光源点灯装置、照明器具、照明システム - Google Patents

Description

本発明は、一対の直流供給線路を介して直流電源に接続され、直流電源からの電力供給を受けて光源を点灯させる光源点灯装置、照明器具、照明システムに関するものである。

従来から、直流電力が供給される照明器具、あるいは照明器具を複数台備えた照明システムにおいては、直流電源（たとえば自動車のバッテリなど）に対し一対の直流供給線路を介して接続され、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を点灯させるように構成された種々の光源点灯装置が用いられている。

この種の光源点灯装置は、一般的に、直流供給線路から入力される電圧（以下、入力電圧という）Ｖｉｎが変動しても光源の光出力を規定値に維持するよう光源を点灯させる点灯手段（光源が発光ダイオードの場合、光源に定電流を流す定電流回路）を備えている（たとえば特許文献１参照）。そのため、入力電圧Ｖｉｎと直流供給線路から入力される電流（以下、入力電流という）Ｉｉｎとの積で表される入力電力Ｗｉｎ＝Ｖｉｎ×Ｉｉｎ（回路効率は一定とする）は、入力電圧Ｖｉｎの変動にかかわらず一定に維持される。
特開２００６−２１０８３６号公報（第３頁）

ところで、この種の光源点灯装置を使用する場合、たとえば光源点灯装置と同じ直流供給線路に接続された他の負荷に電流が流れることで当該直流供給線路に流れる電流が上昇することや、直流供給線路の長さや線径等に応じて決まる直流供給線路のインピーダンスが大きいことなどに起因して、直流電源と光源点灯装置との間で生じる電圧降下が大きくなることがある。このように直流電源と光源点灯装置との間の電圧降下が大きくなると、直流電源の出力電圧が一定であっても、直流供給線路から光源点灯装置に入力される入力電圧Ｖｉｎが低下する。

ここで、光源点灯装置は、上述したように光源の光出力を規定値に維持する点灯手段（たとえば定電流回路）を備えているので、入力電力Ｗｉｎは一定に保たれており、直流供給線路からの入力電圧Ｖｉｎが低下すると、Ｉｉｎ＝Ｗｉｎ／Ｖｉｎの関係により入力電流Ｉｉｎが上昇する。このとき、直流供給線路に流れる電流の上昇に伴い直流供給線路のインピーダンスＺにより生じる電圧降下が大きくなり、直流電源の出力電圧Ｖｏが一定であっても、Ｖｉｎ＝Ｖｏ−Ｉｉｎ×Ｚの関係により入力電圧Ｖｉｎがさらに低下し、その結果、たとえば光源を点灯させることができない、あるいは光源点灯装置と同じ直流供給線路に接続されている負荷が入力電圧の低下により正常に動作しないなどの不具合を生じる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであって、直流供給線路からの入力電圧が低下したときに当該入力電圧のさらなる低下を防止して光源を点灯させることができる光源点灯装置、照明器具、照明システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、一対の直流供給線路を介して直流電源に接続され、当該直流電源からの電力供給を受けて光源を点灯させる光源点灯装置であって、直流供給線路から入力される電圧を入力電圧として検出する電圧検出手段と、直流供給線路から入力される電流を入力電流として検出する電流検出手段と、入力電圧が第１の電圧以上の場合には入力電圧の変動にかかわらず光源の光出力を規定値に維持し、入力電圧が前記第１の電圧を下回る場合には入力電圧が第１の電圧のときの入力電流である制限値以下に入力電流を制限する制御手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、制御手段は、入力電圧が第１の電圧以上の場合には入力電圧の変動にかかわらず光源の光出力を規定値に維持し、入力電圧が前記第１の電圧を下回る場合には入力電圧が第１の電圧のときの入力電流である制限値以下に入力電流を制限するので、入力電圧が第１の電圧以上のときには入力電圧の変動にかかわらず光源の光出力を規定値に維持しながらも、入力電圧の低下により入力電圧が第１の電圧を下回ると、入力電圧の低下に伴う直流供給線路からの入力電流の上昇を抑制することができる。要するに、直流供給線路からの入力電圧の低下に伴って直流供給線路に流れる電流が上昇することを抑制でき、したがって、直流電源と光源点灯装置との間で生じる電圧降下が大きくなることを防止できる。すなわち、直流供給線路から光源点灯装置への入力電圧が低下したときに当該入力電圧のさらなる低下を防止することができ、その結果、たとえば光源を点灯させることができない、あるいは光源点灯装置と同じ直流供給線路に接続されている他の負荷が入力電圧の低下により正常に動作しないなどの不具合を回避できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光源が自己に流れる電流の大きさを光出力の大きさに反映するものであって、前記制御手段が、前記入力電圧が前記第１の電圧を下回ると光源に流す電流を低下させることを特徴とする。

この構成によれば、制御手段は、光源に流す電流を低下させることで光源の光出力を規定値より低くするので、たとえば発光ダイオードや有機ＥＬのように、自己に流れる電流の大きさを光出力の大きさに反映する光源を用いて、請求項１の発明を実現することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記光源が自己へ供給される電力の大きさを光出力の大きさに反映するものであって、前記制御手段が、前記入力電圧が前記第１の電圧を下回ると光源に供給する電力を低下させることを特徴とする。

この構成によれば、制御手段は、光源に供給する電力を低下させることで光源の光出力を規定値より低くするので、たとえば高輝度放電灯や蛍光灯のように、自己へ供給される電力の大きさを光出力の大きさに反映する光源を用いて、請求項１の発明を実現することができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記制御手段が、前記入力電圧が前記第１の電圧を下回る場合には前記入力電流を前記制限値に維持することを特徴とする。

この構成によれば、直流供給線路からの入力電圧が第１の電圧を下回る場合には入力電流が固定されるので、入力電圧が第１の電圧を下回る範囲内で変動する場合、入力電圧の低下に伴って直流供給線路に流れる電流が上昇することを防止しながらも、光源の光出力の変動を最小限に抑えることができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記制御手段が、前記入力電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を下回ると、前記光源を消灯させることを特徴とする。

この構成によれば、直流供給線路から光源点灯装置への入力電圧が異常に低下して第２の電圧を下回ると、光源への電力供給を停止することにより光源および回路を保護することができる。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明において、前記制御手段が、前記入力電圧が前記第１の電圧よりも高い第３の電圧を超えると、前記光源を消灯させることを特徴とする。

この構成によれば、直流供給線路から光源点灯装置への入力電圧が異常に上昇して第３の電圧を超えると、光源への電力供給を停止することにより光源および回路を保護することができる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明において、前記直流電源の出力電圧が５０Ｖ以下であることを特徴とする。

この構成によれば、直流供給線路からの入力電圧が５０Ｖ以下の比較的狭い範囲では、入力電圧が５０Ｖを超える場合に比べて、入力電圧の低下による影響が大きくなり負荷が正常に動作しない可能性が高くなるので、直流供給線路から光源点灯装置への入力電圧が低下したときに当該入力電圧のさらなる低下を防止できることは特に有用である。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光源点灯装置を器具本体に備えることを特徴とする。

この構成によれば、直流供給線路からの入力電圧の低下に伴って直流供給線路に流れる電流が上昇することを抑制でき、したがって、直流電源と光源点灯装置との間で生じる電圧降下が大きくなることを防止できる。すなわち、直流供給線路から光源点灯装置への入力電圧が低下したときに当該入力電圧のさらなる低下を防止することができる。

請求項９の発明は、請求項８記載の照明器具を複数台備えることを特徴とする。

この構成によれば、直流供給線路からの入力電圧の低下に伴って直流供給線路に流れる電流が上昇することを抑制でき、したがって、直流電源と光源点灯装置との間で生じる電圧降下が大きくなることを防止できる。すなわち、直流供給線路から光源点灯装置への入力電圧が低下したときに当該入力電圧のさらなる低下を防止することができる。

本発明は、直流供給線路から光源点灯装置への入力電圧が低下したときに当該入力電圧のさらなる低下を防止して光源を点灯させることができるという効果がある。

以下の各実施形態で説明する光源点灯装置は、図２に示すように、たとえば住宅などの分電盤１１０内に配設したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２によって商用電源等の交流電源ＡＣを直流電源に変換し、各部屋に設置され正極および負極の一対の給電部を有する直流コンセント１３１等の直流アウトレットに対して分電盤１１０から直流電力を配電するＤＣ配電システムに用いられるものである。

ここで、ＤＣ配電システムについて以下に図２を参照して簡単に説明する。

以下の説明では、ＤＣ配電システムを適用する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、ＤＣ配電システムの技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。家屋Ｈには、図２に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部１０１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流給電線路Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ１１４が設けられる。

直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。

直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。

図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなるインターホンシステムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。

上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２およびインターホンシステムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２とインターホンシステムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。

情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Ｈに先行配置（家屋Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。

照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、家屋Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。

照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。

上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。

これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口（給電部）が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。

宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。

センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。

宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。

宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。

通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。

また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。

宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。

宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。

機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。

ところで、直流電力供給部１０１は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ＡＣの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。

直流電力供給部１０１には、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間（たとえば、商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。交流電源ＡＣから直流電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池１６２は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。

分散電源のうち太陽電池１６１や燃料電池１６３は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池１６２は設けるのが望ましい。二次電池１６２は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池１６２の放電は、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３の出力を交流電力に変換し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の入力電力として用いる構成を採用してもよい。

直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１台の直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。

上述の構成例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を１個だけ図示しているが、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を並設することが可能であり、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の台数を増減させるのが望ましい。

上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。

上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１１２により直流電力に変換するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にＡＣ／ＤＣコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。

この場合、家屋Ｈの各階や各部屋を単位として直流電力供給部１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。

以下では、上述したＤＣ配電システムにおいて照明システムＫ１０２を構築する照明器具（直流機器１０２）に具備される光源点灯装置に本発明を適用した例を説明するが、本発明はこの種の照明器具以外の機器に具備される光源点灯装置にも適用することができる。ここで、直流アウトレットから直流機器１０２に印加される直流電圧の大きさは、交流の商用電源に比較して低く（たとえば２４Ｖ、５０Ｖなど）設定されている。

（実施形態１）
本実施形態の光源点灯装置１は、図１（ａ）に示すように直流電源Ｅ（直流電力供給部１０１）に対し一対の直流供給線路Ｗｄｃを介して接続され、直流電源Ｅからの直流電力の供給を受けて光源２を点灯させるものである。ここでは、光源２として、自己に流れる電流Ｉｌａの大きさを光出力の大きさに反映する発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用している。

光源点灯装置１の具体構成について図３を参照して説明する。光源点灯装置１は、直流供給線路Ｗｄｃを介して直流電源Ｅに接続される一対の直流入力端Ｔ１，Ｔ２間に、光源２に流す電流を制御する電流制御回路３と、直流供給線路Ｗｄｃから直流入力端Ｔ１，Ｔ２間に印加される電圧を入力電圧Ｖｉｎとして検出する電圧検出部（電圧検出手段）４と、直流供給線路Ｗｄｃから電流制御回路３に流れる電流を入力電流Ｉｉｎとして検出する電流検出部（電流検出手段）１０とを有している。

電流制御回路３は、直流入力端Ｔ１，Ｔ２間に電流検出部１０を介して接続されたスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１とコンデンサＣ１との直列回路と、スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との接続点側にカソードを接続するようにインダクタＬ１およびコンデンサＣ１の直列回路の両端間に接続されたダイオードＤ１と、後述する制御部（制御手段）６からの駆動信号に従ってスイッチング素子Ｑ１をオンオフする駆動回路５とを備えた降圧チョッパ回路を有する。さらに、コンデンサＣ１の一端は、光源２に接続される一対の出力端Ｔ３，Ｔ４の一方に接続され、コンデンサＣ１の他端は、抵抗Ｒ３を介して出力端Ｔ３，Ｔ４の他端に接続される。これにより、コンデンサＣ１の両端に生じる電圧に応じた電流が光源２および抵抗Ｒ３の直列回路に流れることとなる。また、コンデンサＣ１の両端間には一対の抵抗Ｒ４，Ｒ５を直列接続してなる出力電圧検出部が設けられる。なお、スイッチング素子Ｑ１としてはＭＯＳＦＥＴを用いている。

ここにおいて、コンデンサＣ１の両端に生じる電圧の大きさは、制御部６から駆動回路５に出力される駆動信号によりスイッチング素子Ｑ１がオンオフ制御されることにより制御される。制御部６は、抵抗Ｒ５の両端電圧に基づいてコンデンサＣ１の両端間に生じるランプ電圧Ｖｌａの大きさを監視し、さらに抵抗Ｒ３の両端電圧に基づいて光源２に流れるランプ電流Ｉｌａを監視する。なお、ランプ電圧Ｖｌａは電流制御回路３の異常動作等の検出に用いられ、制御部６は、電流制御回路３の異常動作時にはスイッチング素子Ｑ１をオフにして電流制御回路３の出力を停止させる。

電圧検出部４は一対の直流入力端Ｔ１，Ｔ２間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路からなり、制御部６は、電圧検出部４を構成する抵抗Ｒ２の両端電圧に基づいて、直流供給線路Ｗｄｃから光源点灯装置１に入力される入力電圧Ｖｉｎを監視する。

電流検出部１０は一方の直流入力端Ｔ２と電流制御回路３のダイオードＤ１のアノードとの間に接続された抵抗Ｒ０からなり、制御部６は、抵抗Ｒ０の両端電圧に基づいて、直流供給線路Ｗｄｃから光源点灯装置１に入力される入力電流Ｉｉｎを監視する。ここで、直流供給線路Ｗｄｃから光源点灯装置１に供給される電力を入力電力Ｗｉｎとすると、入力電力Ｗｉｎは入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとの積で表される（Ｗｉｎ＝Ｖｉｎ×Ｉｉｎ）。

ところで、本実施形態の光源点灯装置１において、制御部６は、図１（ｂ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎが予め定められた第１の電圧Ｖ_１以上のときに入力電圧Ｖｉｎの変動にかかわらず光源２の光出力を規定値に維持し、入力電圧Ｖｉｎが前記第１の電圧Ｖ_１を下回ると入力電流Ｉｉｎの大きさを入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１のときの値（以下、制限値という）Ｉ_１に維持することで入力電流Ｉｉｎを制限値Ｉ_１以下に制限するように、駆動信号によってスイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御を行う。ここで、光源点灯装置１が正常に動作できる範囲の入力電圧Ｖｉｎの下限値を第２の電圧Ｖ_２とするとともに上限値を第３の電圧Ｖ_３とし、第１の電圧Ｖ_１は第２の電圧Ｖ_２よりも大きく第３の電圧よりも小さい値に設定される（Ｖ_２＜Ｖ_１＜Ｖ_３）。なお、ここでは第３の電圧Ｖ_３を５０Ｖ以下とする。

すなわち、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎが光源点灯装置１の正常動作範囲（Ｖ_２〜Ｖ_３の範囲）内で、第１の電圧Ｖ_１以上の場合と、第１の電圧Ｖ_１を下回る場合とで制御部６による電流制御回路３の出力制御が異なる。

具体的に説明すると、電圧検出部４で検出される入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１以上で且つ第３の電圧Ｖ_３以下（Ｖ_１≦Ｖｉｎ≦Ｖ_３）のとき、制御部６は、光源２に流れるランプ電流Ｉｌａが所定値（たとえば、定格ランプ電流）に維持された定電流となるように電流制御回路３のスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。ここで、光源２は自己に流れる電流の大きさを光出力の大きさに反映する発光ダイオードであるから、光源２に定電流を流すように制御することにより、光源２の光出力は一定（規定値）に維持される。このとき、入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとの積で表される入力電力Ｗｉｎ＝Ｖｉｎ×Ｉｉｎ（回路効率は一定とする）は一定に維持されるため、Ｉｉｎ＝Ｗｉｎ／Ｖｉｎの関係により入力電流Ｉｉｎは入力電圧Ｖｉｎの低下に伴い上昇する。

一方、電圧検出部４で検出される入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１未満で且つ第２の電圧Ｖ_２以上（Ｖ_２≦Ｖｉｎ＜Ｖ_１）のとき、制御部６は、光源２に流れるランプ電流Ｉｌａを前記所定値より小さくすることで入力電流Ｉｉｎの大きさを制限値Ｉ_１に維持するように電流制御回路３のスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。このとき、入力電流Ｉｉｎが制限値Ｉ_１に維持されることで、入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとの積で表される入力電力Ｗｉｎが入力電圧Ｖｉｎの低下に伴い低下するとともに、光源２の光出力は規定値よりも低くなる。

ここでは、光源２に流すランプ電流Ｉｌａを低下させるにあたり、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティを変化させるＰＷＭ制御によってランプ電流Ｉｌａの大きさ（絶対値）を小さくする方法を採用するが、その他、たとえばランプ電流Ｉｌａを周期的に出力するようにし、単位時間当たりにランプ電流Ｉｌａを流す時間の長さを調整することにより、ランプ電流Ｉｌａを低下させるようにしてもよい。

以上説明した構成によれば、一対の直流供給線路Ｗｄｃから光源点灯装置１に入力される入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１以上のときには、入力電圧Ｖｉｎの変動にかかわらず光源２の光出力の大きさを規定値に維持することができる。一方で、たとえば光源点灯装置１と同じ直流供給線路Ｗｄｃに接続された他の負荷（直流機器１０２）に電流が流れることで当該直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流が上昇することや、直流供給線路Ｗｄｃの長さや線径等に応じて決まる直流供給線路ＷｄｃのインピーダンスＺが大きいことなどに起因して、直流電源Ｅと光源点灯装置１との間で電圧降下が生じ入力電圧Ｖｉｎが低下して第１の電圧Ｖ_１を下回ると、入力電流Ｉｉｎを制限値（入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１のときの入力電流Ｉｉｎ）Ｉ_１に保つことで、入力電圧Ｖｉｎの低下に伴う直流供給線路Ｗｄｃからの入力電流Ｉｉｎの上昇を抑制することができる。

すなわち、光源点灯装置１への入力電圧Ｖｉｎが低下すると、光源点灯装置１の出力（ここでは、光源２に流れるランプ電流Ｉｌａ）を下げることにより、光源点灯装置１の入力電力Ｗｉｎ（＝Ｖｉｎ×Ｉｉｎ）を低下させ、入力電流Ｉｉｎを制限値Ｉ_１に維持することができるので、入力電力Ｗｉｎを一定に保つ場合のように入力電圧Ｖｉｎの低下に伴い入力電流Ｉｉｎが上昇してしまうことを防止することができる。その結果、入力電圧Ｖｉｎの低下に伴って直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流が上昇することを抑制でき、直流電源Ｅと光源点灯装置１との間で生じる電圧降下が大きくなることを防止できるので、光源点灯装置１への入力電圧Ｖｉｎが低下したときに当該入力電圧Ｖｉｎのさらなる低下を防止することができる。したがって、たとえば光源２を点灯させることができない、あるいは光源点灯装置１と同じ直流供給線路Ｗｄｃに接続されている他の負荷が、直流供給線路Ｗｄｃから入力される電圧の低下により正常に動作しなくなるなどの不具合を回避することができる。

なお、入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１を下回った際に光源２の光出力は低下するので、使用者に対して異常（入力電圧Ｖｉｎが低下している）状態にあることを光出力の低下によって報知できるという利点もある。

ところで、本実施形態では図１（ｂ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１から第２の電圧Ｖ_２までの範囲内にあるとき、入力電流Ｉｉｎが制限値Ｉ_１に固定されるので、入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１を下回る範囲内で変動する場合に、入力電圧Ｖｉｎの低下に伴って直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流が上昇することを防止しながらも、光源２の光出力の変動を最小限に抑えることができる。ただし、制御部６は、入力電圧Ｖｉｎが前記第１の電圧Ｖ_１を下回るときに入力電流Ｉｉｎを制限値Ｉ_１以下に制限するものであればよく、本実施形態のように入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１を下回る範囲において入力電流Ｉｉｎを一定の制限値Ｉ_１に維持する例に限らず、たとえば入力電圧Ｖｉｎにおける第１の電圧Ｖ_１からの低下量に応じて入力電流Ｉｉｎを制限値Ｉ_１から低下させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、光源点灯装置１の入力電圧Ｖｉｎが異常に低下して第２の電圧Ｖ_２を下回ると、制御部６は、電流制御回路３から光源２への電力供給を停止させて光源２を消灯させるように動作する。さらに、光源点灯装置１の入力電圧Ｖｉｎが異常に上昇して第３の電圧Ｖ_３を超えた場合にも、制御部６は、電流制御回路３から光源２への電力供給を停止させて光源２を消灯させる。これにより、入力電圧Ｖｉｎが、光源点灯装置１の正常動作範囲（Ｖ_２〜Ｖ_３の範囲）から逸脱したときには、光源点灯装置１から光源２への電力供給が停止するので、光源２および光源点灯装置１の各回路部品を保護することができる。

なお、上記実施形態では光源２として発光ダイオードを用いる例を示したが、発光ダイオードに限らず、たとえば有機ＥＬなど、自己に流れる電流の大きさを光出力の大きさに反映する光源２を用いる場合には、上記実施形態と同様の回路を採用することができる。

（実施形態２）
本実施形態の光源点灯装置１は、光源２として、自己へ供給される電力の大きさを光出力の大きさに反映する高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）を採用している点が実施形態１の光源点灯装置１と相違する。

本実施形態の光源点灯装置１の具体構成について図４を参照して説明する。光源点灯装置１は、直流入力端Ｔ１，Ｔ２間に、電圧検出部４と、電流検出部１０としての抵抗Ｒ０と、光源２に供給する電力の大きさを制御する電力制御回路７とを有し、さらに、電力制御回路７の出力する直流電力を交流電力に変換する電力変換回路８と、電力変換回路８と一対の出力端Ｔ３，Ｔ４との間に挿入される共振回路９とを有している。

電力制御回路７は、実施形態１の電流制御回路３と同様の降圧チョッパ回路からなり、コンデンサＣ１の一端を電力変換回路８の一方の入力端に接続し、コンデンサＣ１の他端を抵抗Ｒ３を介して電力変換回路８の他方の入力端に接続している。

電力変換回路８は、電力制御回路７のコンデンサＣ１の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のフルブリッジ回路で構成される。つまり、コンデンサＣ１の両端間には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の直列回路とが並列に接続されており、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオンでスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオフの期間と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオンでスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオフの期間とを交互に切り替えることにより、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の接続点との間に交流電力を発生する。ここで、各スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５はそれぞれＭＯＳＦＥＴからなり、制御部６によってオンオフ制御される。

スイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ４との接続点は、インダクタＬ２を介して一方の出力端Ｔ３に接続され、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ５との接続点は、他方の出力端Ｔ４に接続される。共振回路９は、前記インダクタＬ２と、両出力端Ｔ３，Ｔ４間に挿入されるコンデンサＣ２とで構成される。

制御部６は、抵抗Ｒ５の両端電圧に基づいてコンデンサＣ１の両端間に生じるランプ電圧Ｖｌａの大きさを監視し、さらに抵抗Ｒ３の両端電圧に基づいて光源２に流れるランプ電流Ｉｌａを監視する。ここで、光源２に供給される電力をランプ電力Ｗｌａとすると、ランプ電力Ｗｌａはランプ電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａとの積で表される（Ｗｌａ＝Ｖｌａ×Ｉｌａ）。なお、ランプ電圧Ｖｌａは電力制御回路７の異常動作やランプ切れ等の検出に用いられ、制御部６は、電力制御回路７の異常動作時やランプ切れ時にはスイッチング素子Ｑ１をオフにして電力制御回路７の出力を停止させる。

ところで、本実施形態の光源点灯装置１においては、電圧検出部４で検出される入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１以上で且つ第３の電圧Ｖ_３以下（Ｖ_１≦Ｖｉｎ≦Ｖ_３）のとき、制御部６は、光源２へ供給するランプ電力Ｗｌａが所定値（たとえば、定格ランプ電力）に維持された定電力となるように電力制御回路７のスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。ここで、光源２は、自己へ供給される電力の大きさを光出力の大きさに反映する高輝度放電灯であるから、光源２に定電力を供給するように制御することにより、光源２の光出力は一定（規定値）に維持される。このとき、入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとの積で表される入力電力Ｗｉｎは一定に維持されるため、Ｉｉｎ＝Ｗｉｎ／Ｖｉｎの関係により入力電流Ｉｉｎは入力電圧Ｖｉｎの低下に伴い上昇する。

一方、電圧検出部４で検出される入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１未満で且つ第２の電圧Ｖ_２以上（Ｖ_２≦Ｖｉｎ＜Ｖ_１）のとき、制御部６は、光源２へ供給するランプ電力Ｗｌａを前記所定値より小さくすることで入力電流Ｉｉｎの大きさを入力電圧Ｖｉｎが第１の電圧Ｖ_１のときの入力電流Ｉｉｎである制限値Ｉ_１に維持するように電力制御回路７のスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。このとき、入力電流Ｉｉｎが制限値Ｉ_１に維持されることで、入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとの積で表される入力電力Ｗｉｎが入力電圧Ｖｉｎの低下に伴い低下するとともに、光源２の光出力は規定値よりも低くなる。

なお、上記実施形態では光源２として高輝度放電灯を用いる例を示したが、高輝度放電灯に限らず、たとえば蛍光灯など、自己へ供給される電力の大きさを光出力の大きさに反映する光源２を用いる場合には、上記実施形態と同様の回路を採用することができる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

ところで、上述の各実施形態における光源点灯装置１を照明器具（直流機器１０２）の器具本体（図示せず）に備えることで、たとえば天井や壁等に取り付けられ室内を照明する室内照明や、壁面の下部に取り付けられ床面の一部に光を照射する足元灯など、種々の照明器具に本発明の光源点灯装置１を用いることができる。さらに、この照明器具を直流供給線路Ｗｄｃに対して複数台接続すれば、広範囲を照明することが可能な照明システムＫ１０２を構築することができる。この場合、複数台の照明器具が同一の直流供給線路Ｗｄｃに接続されていると、ある照明器具を点灯させたときに直流供給線路Ｖｉｎから他の照明器具への入力電圧Ｖｉｎが低下することになるが、上述した光源点灯装置１を採用することにより入力電圧Ｖｉｎが低下したときに当該入力電圧Ｖｉｎのさらなる低下を防止することができる。

本発明の実施形態１を示し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は動作説明図である。 同上の光源点灯装置が用いられるＤＣ配電システムを示すシステム構成図である。 同上の構成を示す概略回路図である。 本発明の実施形態２の構成を示す概略回路図である。

符号の説明

１ 光源点灯装置
２ 光源
４ 電圧検出部（電圧検出手段）
６ 制御部（制御手段）
１０ 電流検出部（電流検出手段）
１０２ 直流機器（照明器具）
Ｅ 直流電源
Ｉｉｎ 入力電流
Ｉ_１ 制限値
Ｉｌａ ランプ電流
Ｋ１０２，Ｋ１０５ 照明システム
Ｒ０ 抵抗
Ｖ_１ 第１の電圧
Ｖ_２ 第２の電圧
Ｖ_３ 第３の電圧
Ｖｉｎ 入力電圧
Ｗｄｃ 直流供給線路
Ｗｌａ ランプ電力

Claims (9)

1. 一対の直流供給線路を介して直流電源に接続され、当該直流電源からの電力供給を受けて光源を点灯させる光源点灯装置であって、直流供給線路から入力される電圧を入力電圧として検出する電圧検出手段と、直流供給線路から入力される電流を入力電流として検出する電流検出手段と、入力電圧が第１の電圧以上の場合には入力電圧の変動にかかわらず光源の光出力を規定値に維持し、入力電圧が前記第１の電圧を下回る場合には入力電圧が第１の電圧のときの入力電流である制限値以下に入力電流を制限する制御手段とを備えることを特徴とする光源点灯装置。
2. 前記光源は自己に流れる電流の大きさを光出力の大きさに反映するものであって、前記制御手段は、前記入力電圧が前記第１の電圧を下回ると光源に流す電流を低下させることを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
3. 前記光源は自己へ供給される電力の大きさを光出力の大きさに反映するものであって、前記制御手段は、前記入力電圧が前記第１の電圧を下回ると光源に供給する電力を低下させることを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
4. 前記制御手段は、前記入力電圧が前記第１の電圧を下回る場合には前記入力電流を前記制限値に維持することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光源点灯装置。
5. 前記制御手段は、前記入力電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を下回ると、前記光源を消灯させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光源点灯装置。
6. 前記制御手段は、前記入力電圧が前記第１の電圧よりも高い第３の電圧を超えると、前記光源を消灯させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光源点灯装置。
7. 前記直流電源の出力電圧は５０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光源点灯装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光源点灯装置を器具本体に備えることを特徴とする照明器具。
9. 請求項８記載の照明器具を複数台備えることを特徴とする照明システム。

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