JP6754104B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

照明システムは省エネや快適性、演出などを目的とし、調光制御や消灯制御を行うものである。その方式は用途に応じて様々の方式が存在する。例えばオフィスや店舗などの規模の大きな施設では電源電線と調光信号線が独立した４線式調光方式が多く採用されている。一方で白熱電球を取り付けること想定して設計されたものは位相制御により白熱電球に印加される電圧実効値を調整することにより調光を実現するものが主流である。この照明システムは電源電線２線で電力供給と調光制御が可能であるため、電源配線が簡素であることが特長である。

近年では、受電部に白熱電球と同様の口金を設けた電球型ＬＥＤランプ（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）が普及しているが、既存の位相調光照明システムと組み合わせたとき、電気特性の差異に起因して白熱電球と同様に低光束域まで安定して動作することが難しい。また、既設の配線や配線器具を交換し、他の方式に変更することは容易ではないため、既設の配線設備を用いて、発熱電球と同様に調光できる電球型ＬＥＤランプなどのＬＥＤ照明装置が要望されている。

特開２０１５−６５７７２号公報

上記の課題を解決するために、既設の位相調光の配線設備を活用して調光することができる照明装置を提供する。

実施形態によれば、照明装置は、接続部と、測定部と、第２変換部と、照明負荷と、を備える。接続部は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する第１変換部から、変換された直流電圧が印加される。測定部は、接続部に印加される電圧の電圧値を測定する。第２変換部は、接続部に印加される電圧を測定部が測定した電圧値に応じた直流電圧に変換する。照明負荷は、第２変換部が変換した直流電圧によって流れる電流によって発光する。第２変換部は、測定部が測定した電圧値が第１の電圧値以上、かつ第１の電圧値よりも大きく照明負荷に最小の電流が流れる第２の電圧値未満の値である場合、０より大きく照明負荷に最小の電流が流れない直流電圧に変換する。

この発明によれば、既設の位相調光の配線設備を活用して調光することができる照明装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る照明システムの構成例を示す図である。 図２は、第１実施形態に係るＡＣ／ＤＣコンバータの構成例を示す回路図である。 図３は、第１実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成例を示す回路図である。 図４は、第１実施形態に係るＶＤＣとＩＦとの関係を示す図である。 図５は、第１実施形態に係るＶＤＣとＶＦとの関係を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る照明装置の構成例を示す図である。 図７は、第２実施形態に係るＶＤＣの時間変化を示す図である。 図８は、第３実施形態に係る照明装置の構成例を示す図である。 図９は、第３実施形態に係るＶＤＣの時間変化を示す図である。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
以下で説明する実施形態に係る照明装置１０Ａ、１０Ｂ又は１０Ｃは、接続部と、測定部４２と、変換部と、照明負荷４と、を備える。接続部は、直流電圧が印加される。測定部４２は、前記接続部に印加される電圧の電圧値を測定する。変換部は、前記接続部に印加される前記電圧を前記測定部が測定した電圧値に応じた直流電圧に変換する。照明負荷４は、前記変換部が変換した前記直流電圧によって流れる電流によって発光する。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値が第１の電圧値以上、かつ前記第１の電圧値よりも大きく前記照明負荷４に最小の光量を発光させる第２の電圧値未満の値である場合、０より大きく前記照明負荷４を発光させない直流電圧に変換する。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値が前記照明負荷４に最大の光量を発光させる第３の電圧値以上、かつ、前記第３の電圧値より大きい第４の電圧値未満の値である場合、前記照明負荷４の光量が最大となる電圧値の直流電圧に変換する。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値が前記第４の電圧値以上、かつ、前記第４の電圧値より大きく前記照明負荷への通電を停止する第５の電圧値未満の値である場合、前記測定部が測定した前記電圧値が大きければ大きいほど、小さくなる電圧値の直流電圧に変換する。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値が前記第５の電圧値より大きい場合には、直流電圧を出力しない。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値に基づいて前記接続部に印加される電圧が交流電圧であるか判定し、前記接続部に印加される電圧が交流電圧であれば、直流電圧を出力しない。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値が交流電圧判定用の電圧値よりも大きい場合に、前記接続部に印加される電圧が交流電圧であると判定する。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値がゼロクロスすることを検知した場合に、前記接続部に印加される電圧が交流電圧であると判定する。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記測定部４２が測定した前記電圧値が
周期的に電圧変動することを検知した場合に、前記接続部に印加される電圧が交流電圧であると判定する。

以下で説明する実施形態に係る前記照明負荷４は、ＬＥＤである。

以下で説明する実施形態に係る前記変換部は、前記接続部と前記照明負荷との間に直列に接続されるスイッチと、前記測定部が測定した前記電圧値に基づいて、前記スイッチをオン／オフ制御するドライブ回路３６と、前記スイッチと前記照明負荷との間に生じる電圧を平滑化して出力するコンデンサ３８と、を備える。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る照明システム１００Ａの構成例を示す図である。
照明システム１００Ａは、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ２（外部装置）とＡＣ／ＤＣコンバータ２からの直流電圧を用いて照明負荷４を発光させる照明装置１０Ａとを有するシステムである。照明装置１０Ａは、入力する直流電圧を照明負荷４に供給すべき値の直流電流に変換し、照明負荷４に供給する。たとえば、照明負荷４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、照明装置１０Ａは、ＬＥＤ電球又は蛍光灯形ＬＥＤランプなどである。また、照明システム１００Ａは、調光装置５からの信号に基づいて照明負荷４を調光する機能を有する。

図１が示すように、照明システム１００Ａは、交流電源１、ＡＣ／ＤＣコンバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａ、照明負荷４及び調光装置５などを備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ２とＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａとは、接点５１と接点５２とを接続し、接点５３と接点５４とを接続する。接点５１及び接点５３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２側の接続部である。また、接点５２及び接点５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａ側の接続部である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａ、照明負荷４、接点５２及び接点５４などは、照明装置１０Ａを構成する。照明装置１０Ａは、接点５１及び接点５３から取り外し可能である。

ここでは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２が出力する直流電圧を直流電圧ＶＤＣとする。また、照明装置１０ＡのＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａが出力する電圧（即ち、照明負荷４に印加される電圧）を直流電圧ＶＦとする。また、照明負荷４に流れる電流をＩＦとする。

交流電源１は、交流の電圧を供給する。たとえば、交流電源１は、商用電源である。たとえば、交流電源１は、１００Ｖであり、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである交流電圧を供給する。交流電源１は、交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ２へ供給する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、交流電源１が供給する交流電圧を直流電圧に変換する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、交流電圧から得られた直流電圧を、調光装置５が送信する調光信号（Ｄｉｍｍｅｒ ｓｉｇｎａｌ）に基づいて設定する電圧値の直流電圧ＶＤＣを出力する。即ち、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、調光信号に基づいた電圧値の直流電圧ＶＤＣを出力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、直流電圧ＶＤＣをＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａに印加する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａは、接点５２と接点５４との間の電圧ＶＤＣの電圧値に基づいて出力する直流電流ＩＦの電流値を設定し、入力した直流電圧ＶＤＣを設定した電流値の直流電流ＩＦに変換する。言い換えると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａは、接点５２と接点５４との間の電圧の電圧値に基づいて設定された電流値ＩＦを出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａは、照明負荷４に電気的に接続する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａは、電流ＩＦを照明負荷４へ供給する。

照明負荷４は、供給される電流により発光する。ここでは、照明負荷４は、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ３Ａが印加する直流電圧ＶＦによって流れる電流ＩＦにより発光する。たとえば、照明負荷４は、供給される電流ＩＦにより発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。また、照明負荷４は、複数のＬＥＤから構成されてもよい。

調光装置５は、照明負荷４が発光する光量を示す調光信号を出力する。例えば、操作者は、ダイヤルや入力ボタンなどにより調光する光量を指定する操作を行う。調光装置５は、操作者の操作により入力された入力量を取得する。調光装置５は、たとえば、操作者の操作が入力する入力量に応じた光量を示す調光信号を出力する。調光装置５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２と電気的に接続する。調光装置５は、調光信号をＡＣ／ＤＣコンバータ２へ送信する。
電源線６は、例えば壁裏または天井裏等に配設されてＡＣ／ＤＣコンバータ２と接点５１及び接点５３とを接続する。

なお、照明システム１００は、適宜必要な要素を備えてもよい。

次に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２について説明する。
図２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の構成例を示す回路図である。
図２が示すように、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、整流回路１１、インダクタ１２、半導体スイッチ１３、ダイオード１４、コンデンサ１５、フォトカプラ受光素子１６、制御回路１７、半導体スイッチ１８、トランス１９、ダイオード２０、コンデンサ２１、フォトカプラ発光素子２２、オペアンプ２３、直流可変電源２４、抵抗２５及び抵抗２６などを備える。

インダクタ１２、半導体スイッチ１３、ダイオード１４、及び、コンデンサ１５などは、ＰＦＣ２０１を構成する。また、整流回路１１及びＰＦＣ２０１などは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２を構成する。また、フォトカプラ受光素子１６、制御回路１７、半導体スイッチ１８、トランス１９、ダイオード２０、コンデンサ２１、フォトカプラ発光素子２２、オペアンプ２３、直流可変電源２４、抵抗２５及び抵抗２６などは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０３を形成する。

半導体スイッチ１３及び半導体スイッチ１８は、たとえば、ｎＭＯＳ−ＦＥＴである。また、フォトカプラ受光素子１６及びフォトカプラ発光素子２２は、フォトカプラを構成する。フォトカプラ受光素子１６は、たとえば、フォトトランジスタである。フォトカプラ発光素子２２は、たとえば、ＬＥＤである。
ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、交流電源１が出力する交流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０３は、調光信号に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２が出力する直流電圧を直流電圧ＶＤＣに変換する。

整流回路１１は、交流電源１に接続する。整流回路１１の電流が流れ出す側の端子は、インダクタ１２の一端に接続する。整流回路１１の電流が流れ込む側の端子は、半導体スイッチ１３のソースに接続する。インダクタ１２の他端は、半導体スイッチ１３のドレインに接続する。また、インダクタ１２の他端及び半導体スイッチ１３のドレインは、ダイオード１４のアノードに接続する。

コンデンサ１５は、半導体スイッチ１３と並列に接続する。コンデンサ１５の一端は、ダイオード１４のカソードに接続する。コンデンサ１５の他端は、半導体スイッチ１３のソースに接続する。

フォトカプラ受光素子１６のエミッタは、コンデンサ１５の他端に接続する。フォトカプラ受光素子１６のコレクタは、制御回路１７に接続する。制御回路１７は、半導体スイ
ッチ１８のゲートに接続する。ダイオード１４のカソードは、トランス１９の一次側の一端に接続する。トランス１９の一次側の他端は、半導体スイッチ１８のドレインに接続する。半導体スイッチ１８のソースは、フォトカプラ受光素子１６のエミッタに接続する。

トランス１９の二次側の一端は、ダイオード２０のアノードに接続する。ダイオード２０のカソードは、コンデンサ２１の一端に接続する。トランス１９の二次側の他端は、コンデンサ２１の他端に接続する。
コンデンサ２１の一端は、フォトカプラ発光素子２２のアノードに接続する。フォトカプラ発光素子２２のカソードは、オペアンプの出力端子に接続する。コンデンサ２１の他端は、直流可変電源２４の負極に接続する。

抵抗２５及び抵抗２６は、直列に接続される。抵抗２５及び抵抗２６は、コンデンサ２１と並列に接続する。抵抗２５の一端は、フォトカプラ発光素子２２のアノードに接続する。抵抗２５の他端は、抵抗２６の一端に接続する。抵抗２６の他端は、直流可変電源２４の負極に接続する。

直流可変電源２４の正極は、オペアンプ２３の非反転入力端子に接続する。オペアンプ２３の反転入力端子は、抵抗２５の他端及び抵抗２６の一端の間に接続する。抵抗２５の一端は、第１の出力部５１aを介して電源線６及び接点５１に接続され、抵抗２６の他端は、第２の出力部５３aを介して電源線６及び接点５３に接続される。直流可変電源２４は、調光装置５に接続する。

制御回路１７は、半導体スイッチ１８をオン／オフ制御する。たとえば、制御回路１７は、所定の電圧がトランス１９の二次側に生じるように、半導体スイッチ１８をオン／オフする。

直流可変電源２４は、調光装置５から調光信号を受信する。直流可変電源２４は、調光信号に基づいて、オペアンプ２３の非反転入力端子に電圧を印加する。即ち、直流可変電源２４は、直流電圧ＶＤＣが調光信号の光量を示すように、オペアンプ２３の非反転入力端子に電圧を印加する。たとえば、直流可変電源２４は、調光信号が示す光量が大きいほど、高い電圧をオペアンプ２３の非反転入力端子に印加する。たとえば、直流可変電源２４は、直流電圧ＶＤＣが４０Ｖから８０Ｖの間の階調で調光信号の光量を示すように、オペアンプ２３の非反転入力端子に電圧を印加する。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａについて説明する。
図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａの構成例を示す回路図である。
図３が示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａは、抵抗３１、電圧制御部３２Ａ、コンデンサ３３、半導体スイッチ３４、ダイオード３５、ドライブ回路３６、インダクタ３７、コンデンサ３８、オペアンプ３９、直流可変電源４０、抵抗４１、及び、測定部４２などを備える。

電圧制御部３２Ａ、半導体スイッチ３４、ドライブ回路３６、インダクタ３７、コンデンサ３８、オペアンプ３９、直流可変電源４０及び抵抗４１などは、電圧変換部（変換部）を構成する。なお、電圧変換部は、適宜必要な構成を備え、又は、不要な構成を削除してもよい。また、インダクタ３７及びコンデンサ３８などは、平滑回路を構成する。

半導体スイッチ３４は、たとえば、ｎＭＯＳ−ＦＥＴである。
接点５２は、抵抗３１の一端に接続する。抵抗３１の他端は、測定部４２に接続する。測定部４２は、電圧制御部３２Ａに接続する。電圧制御部３２Ａは、直流可変電源４０に接続する。抵抗３１の一端は、コンデンサ３３の一端と接続する。接点５４は、コンデン
サ３３の他端と接続する。また、コンデンサ３３の他端は、接地する。

コンデンサ３３の一端は、半導体スイッチ３４のドレインに接続する。半導体スイッチ３４のゲートは、ドライブ回路３６に接続する。半導体スイッチ３４のソースは、ダイオード３５のカソードに接続する。即ち、半導体スイッチ３４は、接点５２及び接点５４と照明負荷４との間に直列に接続される。

ダイオード３５のアノードは、コンデンサ３３の他端に接続する。ダイオード３５のカソード及び半導体スイッチ３４のソースは、インダクタ３７の一端に接続する。コンデンサ３８は、ダイオード３５に並列に接続する。インダクタ３７の他端は、コンデンサ３８の一端に接続する。コンデンサ３８の他端は、ダイオード３５のアノードに接続する。

コンデンサの他端は、抵抗４１の一端に接続する。抵抗４１の他端は、オペアンプ３９の反転入力端子に接続する。オペアンプ３９の非反転入力端子は、直流可変電源４０の正極に接続する。直流可変電源４０の負極は、接地する。オペアンプ３９の出力端子は、ドライブ回路３６に接続する。
照明負荷４は、コンデンサ３８と並列に接続する。コンデンサ３８の一端は、照明負荷４のＬＥＤのアノードに接続する。照明負荷４のＬＥＤのカソードは、抵抗４１の他端及びオペアンプ３９の反転入力端子に接続する。

ドライブ回路３６は、オペアンプ３９の出力端子から出力される出力電圧に基づいて、半導体スイッチ３４をオン／オフ制御する。即ち、ドライブ回路３６は、所望の直流電流ＩＦが出力されるように、半導体スイッチ３４を制御する。たとえば、ドライブ回路３６は、オペアンプ３９の非反転端子に入力される電圧制御部３２Ａの出力電圧と、反転端子に入力される出力電流検出信号電圧を比較して、第3の変換部の出力電流ＩＦが所望の電流となるように制御する。

また、ドライブ回路３６は、電圧制御部３２Ａの出力電圧に対応する、半導体スイッチ３４オン時間テーブルを備えてもよい。この場合、ドライブ回路３６は、当該テーブルに従って、半導体スイッチ３４を制御する。たとえば、ドライブ回路３６は、電圧制御部３２Ａの出力電圧が大きいほど、オンデューティを長くしてもよい。即ち、オペアンプ３９の出力電圧が大きいほど、直流電流ＩＦは増加する。

直流可変電源４０は、電圧制御部３２Ａからの制御信号に従ってオペアンプ３９の非反転入力端子に電圧を印加する。
測定部４２は、接点５２と接点５４との間に生じる電圧（即ち、直流電圧ＶＤＣ）を測定する。たとえば、測定部４２は、抵抗３１を用いて電圧を測定する。測定部４２は、測定された電圧値を電圧制御部３２Ａに送信する。なお、測定部４２は、電圧制御部３２Ａの一部として構成されてもよい。

電圧制御部３２Ａは、接点５２と接点５４との間に生じる電圧（即ち、直流電圧ＶＤＣ）の電圧値に基づいて直流可変電源４０が出力する電圧を制御する。電圧制御部３２Ａは、接点５２と接点５４との間に生じる電圧の電圧値を測定部４２から取得する。たとえば、電圧制御部３２Ａは、マイコンなどから構成される。

電圧制御部３２Ａは、測定された電圧値に基づいて、直流可変電源４０が出力する電圧を制御する。即ち、電圧制御部３２Ａは、測定された電圧値が示す光量を照明負荷４が発光するように、直流可変電源４０が出力する電圧を制御する。
たとえば、電圧制御部３２Ａは、測定された電圧値から必要な電流ＩＦを決定する。。電圧制御部３２Ａは、必要な電流ＩＦに対応する直流可変電源４０の電圧を指示し、ドライブ回路３６が半導体スイッチ３４を制御する。

電圧制御部３２Ａは、オペアンプ３９の非反転入力端子に入力される直流可変電源４０が出力する電圧を決定する。たとえば、電圧制御部３２Ａは、測定された電圧値に対応する制御信号を示すテーブルを備えてもよい。この場合、電圧制御部３２Ａは、例えばマイコンなどを用いて当該テーブルに従って制御信号を生成しても良い。これによって、接点５２と接点５４との間に生じる電圧（すなわちＶＤＣ）に対して任意の出力特性を有することができる。

ここでは、直流電圧ＶＤＣが高いほど、大きな光量を示すものとする。

また、電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣの電圧値に基づいて電圧ＶＦとして０Ｖ以上であり照明負荷４が発光しない未発光電圧を出力するように、制御信号を出力する機能を有する。たとえば、電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣ電圧値がＶａ（第１の電圧値）からＶｂ（第２の電圧値）である場合には、電圧ＶＦとして未発光電圧を出力するように、制御信号を出力する。Ｖａは、Ｖｂよりも小さな電圧値である。Ｖｂは、照明負荷４を最小の光量で発光させる電圧値である。直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶａである場合、電圧ＶＦの電圧値は、Ｖ１である。また、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｂである場合、直流電圧ＶＦの電圧値は、最小の電流ＩＦが流れるＶ２である。Ｖ１は、Ｖ２よりも小さな電圧値である。

また、電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣの電圧値が照明負荷４の最大光量よりも大きな光量を示す場合、電圧制御部３２Ａは、最大の光量を発光する電流ＩＦ（電流ＩＦ１）が照明負荷４に流れるように、制御信号を出力する。ここでは、Ｖｃ（第３の電圧値）は、照明負荷４を最大の光量で発光させる電圧値である。即ち、電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｃ以上である場合には、電流ＩＦ１が照明負荷４に流れるような直流電圧ＶＦ（Ｖ３）を出力するように、制御信号を出力する。

また、電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｃよりも大きなＶｄ（第４の電圧値）以上である場合、保護動作を開始する。即ち、電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｄ以上である場合には、直流電圧ＶＤＣが増加するほど電圧ＶＦが低下するように、制御信号を出力する。

また、電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣが電圧Ｖｄよりも大きな電圧Ｖｅ（第５の電圧値）より大きい場合、動作を停止する。電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｅよりも大きい場合には、直流電圧ＶＦが０となるように、制御信号を出力する。Ｖｅは、照明負荷４への通電を停止する電圧値である。電圧制御部３２Ａは、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｄである場合、所定の電流（電流値ＩＦ２）が照明負荷４に流れるような直流電圧ＶＦ（Ｖ４）を出力するように、制御信号を出力する。直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｅである場合の直流電圧ＶＦ（Ｖ４）の電圧値は、電流ＩＦの電流値をＩＦ２とする電圧値であり、少なくともＶ２より大きい値である。

Ｖ１、Ｖ２及びＶ３は、順に大きな値となる。また、Ｖ４は、Ｖ３より小さくＶ２よりも大きな値であればよい。また、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ及びＶｅは、順に大きな値となる。

Ｖ１乃至Ｖ４、及び、Ｖａ乃至Ｖｅは、上記の要件を満たせば特定の電圧に限定されるものではない。

次に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２が出力する直流電圧ＶＤＣとＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａ
が出力する直流電流ＩＦとの関係について説明する。
図４は、直流電圧ＶＤＣと電流ＩＦとの関係を示すグラフである。
図４において、横軸は、直流電圧ＶＤＣを示す。また、縦軸は、電流ＩＦを示す。

直流電圧ＶＤＣが０以上Ｖｂ未満である間、電流ＩＦは、０である。電流ＩＦが０である場合、照明装置１０Ａは、発光しない。即ち、直流電圧ＶＤＣが０以上Ｖｂである間、照明装置１０Ａは、発光しない。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｂ以上であると、電流ＩＦは、０よりも大きくなり、照明負荷４に電流が流れる。例えば、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｂである場合、照明装置１０Ａは、照明負荷４を最小の光量で発光させる。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｂ以上Ｖｃ未満である間、直流電圧ＶＤＣの電圧値が大きくなればなるほど、電流ＩＦは、電流値が大きくなる。即ち、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｂ以上Ｖｃ未満の範囲では電圧値が大きくなればなるほど、照明装置１０Ａは、照明負荷４が発光する光量を増加させる。

Ｖｃは、照明負荷４に流れる電流ＩＦが最大となる電圧である。直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｃである場合、照明装置１０Ａは、照明負荷４を最大の光量で発光させる。直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｃ以上電圧Ｖｄ未満である間、電流ＩＦは、電流値がＩＦ１である。即ち、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｃ以上Ｖｄ未満である間、照明装置１０Ａは、照明負荷４を最大の光量で発光させる。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｄ以上Ｖｅ以下である間、直流電圧ＶＤＣの電圧値が大きくなればなるほど、電流ＩＦの電流値は、低下する。即ち、直流電圧ＶＤＣの電圧値が大きくなればなるほど、照明装置１０Ａは、照明負荷４を発光させる光量を低下させる。ただし、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｅである場合、電流ＩＦの電流値ＩＦ２は、少なくともＩＦ１よりも小さく０よりも大きい値であるものとする。これにより、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｄからＶｅに変化すると、電流ＩＦは、ＩＦ１からＩＦ１よりも小さいＩＦ２の間で低下する。例えば、ＩＦ２は、ＩＦ１に近い値とし、ＩＦ１からＩＦ２に変動した場合に、照明負荷４が発光する光が暗くなった事を人間が認識できる程度の値に設定される。また、電流値ＩＦ２は、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｄ以上である場合であっても照明装置１０Ａが安全に出力することができる程度の値に設定されてもよい。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｅより大きい場合、電流ＩＦは、０である。即ち、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｅより大きい場合、照明装置１０Ａは、発光しない。
例えば、直流電圧ＶＤＣの電圧値を徐々に大きくする場合（調光信号が徐々に大きくなる場合）を想定する。この場合、上述のような照明装置１０Ａは、照明負荷４をＶｂで発光させた後、ＶｂからＶｃまでの間、徐々に明るく発光させる。さらに、照明装置１０Ａは、ＶｃからＶｄに達するまでの間、照明負荷４を最大の光量で発光させ、ＶｄからＶｅまでの間、照明負荷４が発光する光量を少し低下させた後、Ｖｅ超過後は照明負荷４の発光を停止させる。

次に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２が出力する直流電圧ＶＤＣとＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａが出力する直流電圧ＶＦとの関係について説明する。
図５は、直流電圧ＶＤＣと直流電圧ＶＦとの関係を示すグラフである。
電圧制御部３２Ａは、図５の通りに、照明負荷４に直流電圧ＶＤＣに基づく直流電圧ＶＦを印加するように、制御信号を直流可変電源４０に送信する。

図５において、横軸は、直流電圧ＶＤＣを示す。また、縦軸は、直流電圧ＶＦを示す。

図５が示すように、直流電圧ＶＤＣの電圧値が所定の電圧値以下である場合、直流電圧ＶＦは、０である。
直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶａである場合、直流電圧ＶＦの電圧値はＶ１である。また、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶａ以上Ｖｂ未満である場合、直流電圧ＶＦは、照明負荷４を発光させない電圧である。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｂである場合、直流電圧ＶＦの電圧値はＶ２である。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｂ以上Ｖｃ未満である場合、直流電圧ＶＤＣの電圧値が大きくなればなるほど、直流電圧ＶＦの電圧値は増加する。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｃである場合、直流電圧ＶＦの電圧値はＶ３である。
直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｃ以上Ｖｄ未満である場合、直流電圧ＶＦの電圧値はＶ３である。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｄ以上Ｖｅ以下である場合、直流電圧ＶＤＣの電圧値が大きくなればなるほど、直流電圧ＶＦの電圧値は低下する。

直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｄである場合、直流電圧ＶＦの電圧値はＶ４である。
直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶｅより大きい場合、直流電圧ＶＦの電圧値は、０である。

次に、照明システム１００の動作例について説明する。
まず、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の動作例について説明する。
ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、交流電源１が出力する交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ２０２などを通じて所定の電圧の直流電圧に変換する。
制御回路１７は、半導体スイッチ１８をオン／オフ制御して、変換された直流電圧をトランス１９の一次側に印加する時間を制御する。制御回路１７は、トランス１９の二次側に所定の電圧が生じるように、半導体スイッチ１８をオン／オフ制御する。

制御回路１７のオン／オフ制御によって、トランス１９の二次側に所定の電圧が生じる。トランス１９の二次側に生じた電圧は、ダイオード２０及びコンデンサ２１によって整流及び平滑化される。
フォトカプラ発光素子２２、オペアンプ２３、直流可変電源２４、抵抗２５及び抵抗２６は、調光信号に基づいて、直流電圧ＶＤＣを出力する。直流可変電源２４は、調光信号に基づいてオペアンプ２３の非反転入力端子に入力する電圧を出力する。

直流可変電源２４がオペアンプ２３の非反転入力端子に電圧を出力することで、オペアンプ２３は、反転入力端子に入力される検出電圧と比較して、この結果をフォトカプラ発光素子２２及びフォトカプラ受光素子１６を介して制御回路１７に帰還することで直流電圧ＶＤＣを所望の電圧に一定制御する。そのため、直流電圧ＶＤＣは、調光信号に応じた電圧に制御される。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａの動作例について説明する。
測定部４２は、抵抗３１を用いて、接点５２と接点５４との間に生じる電圧の電圧値を測定する。測定部４２は、測定された電圧値を電圧制御部３２Ａへ送信する。

電圧制御部３２Ａは、測定部４２から測定された電圧値を取得する。電圧制御部３２Ａは、測定された電圧値（直流電圧ＶＤＣの電圧値）に基づいて制御信号を直流可変電源４０へ送信する。即ち、電圧制御部３２Ａは、図５に示す通り、測定された電圧値に対応する電圧ＶＦを出力するように、直流可変電源４０が出力する電圧を制御する。

直流可変電源４０は、制御信号に基づいてオペアンプ３９の非反転入力端子に電圧を出力する。直流可変電源４０がオペアンプ３９の非反転入力端子に電圧を出力することで、オペアンプ３９は、反転入力端子に入力される出力電流の検出電圧と比較し、この結果をドライブ回路３６に帰還することで半導体スイッチ３４のオンデューティを制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を所望の電流に一定制御することができる。

インダクタ３７及びコンデンサ３８（平滑回路）は、コンバータの出力電圧を平滑化して、照明負荷４に流れる直流電流のリプルを抑制している。
照明負荷４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａが出力する電流ＩＦに応じて、発光量が決定する。

次に、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶａである場合に、照明装置１０Ａの動作例について説明する。
前述の通り、直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶａである場合には、照明装置１０Ａは、照明負荷４を発光させない。直流電圧ＶＤＣの電圧値がＶａである場合であっても、電圧制御部３２Ａは、照明負荷４に電圧Ｖ１が印加するように制御信号を出力する。即ち、照明負荷４には、電圧Ｖ１が印加される。

この状態において、電圧制御部３２Ａは、起動状態を維持する。即ち、電圧制御部３２Ａのマイコンなどは、起動し続ける。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａは、インダクタ３７及びコンデンサ３８に電流を流し続ける。そのため、コンデンサ３８の帯電が維持される。また、インダクタ３７は、磁束を維持する。そのため、入力される電圧が上昇した場合に速やかにコンデンサ３８へ電流を流すことができる。

上記実施形態によれば、照明装置は、調光信号に対応する直流電圧に応じた電圧値の電圧を照明負荷に出力することができる。即ち、照明装置は、調光信号の光量を発光する電流を生じるような電圧を照明負荷に出力することができる。同時に、照明装置は、兆候信号に対応する直流電圧を用いて、照明装置のＤＣ／ＤＣコンバータに必要な電力の供給を受けることができる。

従って、照明装置は、調光信号に対応する直流電圧を印加するための２線を用いて、照明負荷の調光とＤＣ／ＤＣコンバータへの電力の受領とを行うことができる。

また、照明装置は、入力する直流電圧が最小の光量を示す電圧以下である場合、照明負荷に発光しない電圧を印加することができる。そのため、照明装置は、電圧制御部などの制御部をオンにし続けることができる。また、平滑回路のコンデンサは、発光に必要な電圧に比較的近い電圧に維持される。さらに、平滑回路のインダクタは、入力される電圧が上昇した場合に速やかにコンデンサへ電流を流すことができる。その結果、照明装置は、入力する直流電圧が点灯する電圧に増加した場合に、速やかに照明負荷を点灯させることができる。

また、照明装置は、入力する直流電圧が所定の電圧よりも高い場合、入力する直流電圧が増加するほど、照明負荷に印可する電圧を低下させる。また、照明装置は、入力する直流電圧がさらに高い場合、照明負荷に印可する電圧を０にする。その結果、照明装置は、入力電圧が上昇することで生じる照明装置の加熱又は誤作動などの不具合を防止することができる。したがって、照明装置は、外部装置に異常が生じ想定よりも高い電圧が印加された場合であっても安全に動作することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る照明システムについて説明する。
第２実施形態に係る照明システム１００Ｂは、照明装置１０Ｂが電圧値を閾値と比較して交流電圧の入力を検知する点で第１実施形態に係る照明システム１００Ａと異なる。従って、他の部位については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

照明システム１００Ｂは、照明装置１０Ｂを備える。照明装置１０Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａの代わりにＤＣ／ＤＣコンバータ３Ｂを備える。

図６は、第２実施形態に係る照明装置１０Ｂの構成例を示すブロック図である。
図６が示すように、照明装置１０Ｂは、接点５２と抵抗３１の一端との間にダイオード６１を備える。照明装置１０Ｂは、電圧制御部３２Ａの代わりに電圧制御部３２Ｂを備える。
ダイオード６１のアノードは、接点５２に接続する。ダイオード６１のカソードは、抵抗３１の一端に接続する。

電圧制御部３２Ｂは、電圧制御部３２Ａの機能のほかに以下の機能を備える。
電圧制御部３２Ｂは、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であるかを判定する機能を有する。即ち、電圧制御部３２Ｂは、本来は接点５２と接点５４との間に直流電圧ＶＤＣが印加されるところ、接点５２と接点５４との間に交流電圧が印加されたことを検知する。

たとえば、電圧制御部３２Ｂは、測定された電圧値と閾値とを比較して、接点５２と接点５４との間に印加される交流電圧であるかを判定する。
図７は、電圧制御部３２Ｂが交流電圧を検知する方法を説明するためのグラフである。
図７において、横軸は、時間軸である。縦軸は、測定された電圧値を示す。

Ｖｆは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２が出力する直流電圧ＶＤＣの最大の電圧値である。

Ｖｇ（交流電圧判定用の電圧値）は、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であると判定する電圧値である。電圧値Ｖｇは、電圧値Ｖｆと同じ又は電圧値Ｖｆよりも大きな値である。

ここでは、交流電圧の振幅は、Ｖｆよりも大きいものとする。したがって、交流電圧のピークは、Ｖｆを超過する。

そのため、電圧制御部３２Ｂは、測定された電圧値がＶｇよりも大きい場合に、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であると判定する。

電圧制御部３２Ｂは、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であると判定した場合、動作を停止する。即ち、電圧制御部３２Ｂは、電圧ＶＦが０となるように、制御信号を出力する。

上記実施形態によれば、照明装置は、入力する電圧が交流電圧である場合、照明負荷に印可する電圧を０にする。その結果、照明装置は、交流電圧がＤＣ／ＤＣコンバータに入力されることで生じる不具合を防止することができる。したがって、照明装置は、上位装置に異常が生じ交流電圧が印加された場合であっても安全に停止することができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る照明システム１００Ｃについて説明する。
第３実施形態に係る照明システム１００Ｃは、照明装置１０Ｃが電圧値の変動を検出して交流電圧の入力を検知する点で第１実施形態に係る照明システム１００Ａと異なる。従って、他の部位については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

照明システム１００Ｃは、照明装置１０Ｃを備える。照明装置１０Ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ａの代わりにＤＣ／ＤＣコンバータ３Ｃを備える。

図８は、第３実施形態に係る照明装置１０Ｃの構成例を示すブロック図である。
図８が示すように、照明装置１０Ｃは、整流回路７１、抵抗７２及び抵抗７３をさらに備える。

整流回路７１は、入力端子に接点５２及び接点５４を接続する。整流回路７１は、接点５２と接点５４との間に生じる電圧を整流し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ｃへ出力する。即ち、整流回路７１は、所定の向きに電流が流れるように、出力端子をＤＣ／ＤＣコンバータ３Ｃに接続する。即ち、整流回路７１は、半導体スイッチ３４、インダクタ３７、照明負荷４及び抵抗４１の順に電流が流れるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３Ｃと接続する。

たとえば、整流回路７１の電流が流れ出す側の端子は、抵抗３１の一端に接続する。整流回路７１の電流が流れ込む側の端子は、コンデンサ３３の他端と接続する。

抵抗７２の一端は、接点５２と整流回路７１の入力端子との間に接続する。抵抗７２の他端は、抵抗７３の一端に接続する。抵抗７３の他端は、接点５４と整流回路７１の他の入力端子との間に接続する。また、測定部４２は、抵抗７２の他端と抵抗７３の一端との間に接続する。

ここでは、抵抗７２の他端と抵抗７３の一端との接続点をＵ点とする。また、抵抗３１と整流回路７１との接続点をＶ点とする。

測定部４２は、Ｕ点における電圧（即ち、接点５２と接点５４との間に生じる電圧）を測定する。測定部４２は、Ｕ点における電圧値を電圧制御部３２Ｃに送信する。

電圧制御部３２Ｃは、電圧制御部３２Ａの機能のほかに以下の機能を備える。
電圧制御部３２Ｃは、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であるかを判定する機能を有する。即ち、電圧制御部３２Ｃは、本来は接点５２と接点５４との間に直流電圧ＶＤＣが印加されるところ、接点５２と接点５４との間に交流電圧が印加されたことを検知する。

たとえば、電圧制御部３２Ｃは、Ｕ点の電圧に基づいて、接点５２と接点５４との間に生じる電圧のゼロクロスを検知する。即ち、電圧制御部３２Ｃは、接点５２と接点５４との間の電圧が正から負への変化又は負から正への変化することを検知する。電圧制御部３２Ｃは、電圧のゼロクロスを検知すると、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であると判定する。

また、電圧制御部３２Ｃは、Ｖ点の電圧（即ち、整流後の電圧）に基づいて、周期的な電圧変動を検知する。即ち、電圧制御部３２Ｃは、接点５２と接点５４との間の電圧が周期的に変動することを検知する。

図９は、電圧制御部３２Ｃが交流電圧を検知する方法を説明するためのグラフである。
図９において、横軸は、時間軸である。縦軸は、Ｖ点で測定された電圧値を示す。

電圧Ｖｈは、周期的な電圧変動を検知するための閾値である。

電圧制御部３２Ｃは、測定された電圧値が電圧Ｖｈを周期的に跨ぐことを検知する。即ち、電圧制御部３２Ｃは、測定された電圧値が周期的に電圧Ｖｈを超える又は割り込むことを検知する。電圧制御部３２Ｃは、測定された電圧値が電圧Ｖｈを周期的に跨ぐことを検知すると、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であると判定する。

電圧制御部３２Ｃは、接点５２と接点５４との間に印加される電圧が交流電圧であると判定した場合、動作を停止する。即ち、電圧制御部３２Ｃは、電圧ＶＦが０となるように、制御信号を出力する。

上記実施形態によれば、照明装置は、入力する交流電圧の振幅が直流電圧ＶＤＣの最大値よりも小さい場合であっても、入力された電圧が交流電圧であると判定することができる。そのため、照明装置は、第２実施形態の照明装置よりも効果的に交流電圧を検知することができる。その結果、照明装置は、交流電圧がＤＣ／ＤＣコンバータに入力されることで生じる不具合をより確実に防止することができる。したがって、照明装置は、外部装置に異常が生じ交流電圧が印加されてもより安全に停止することができる。

以上説明した実施例によれば、照明装置は、白熱電球を調光可能なソケットに取り付けられた場合であっても入力操作に応じて照明負荷を調光することができ、白熱電球と同様な操作感覚で照明負荷を調光できる。

その結果、照明装置は、既存の設備を用いて調光することができる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１…交流電源、２…ＡＣ／ＤＣコンバータ、３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４…照明負荷、５…調光装置、１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ…照明装置、１１及び７１…整流回路、１２及び３７…インダクタ、１３、１８及び３４…半導体スイッチ、１４、２０及び３５…ダイオード、１５、２１、３３及び３８…コンデンサ、１６…フォトカプラ受光素子、１７…制御回路、１９…トランス、２２…フォトカプラ発光素子、２３及び３９…オペアンプ、２４及び４０…直流可変電源、２５、２６、３１、４１、７２及び７３…抵抗、３２、３２Ｂ及び３２Ｃ…電圧制御部、３６…ドライブ回路、５１乃至５４…接点、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃ…照明システム。

Claims (1)

1. 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する第１変換部から、前記変換された直流電圧が印加される接続部と、
   前記接続部に印加される電圧の電圧値を測定する測定部と、
   前記接続部に印加される前記電圧を前記測定部が測定した電圧値に応じた直流電圧に変換する第２変換部と、
   前記第２変換部が変換した前記直流電圧によって流れる電流によって発光する照明負荷と、を備え、
   前記第２変換部は、前記測定部が測定した前記電圧値が第１の電圧値以上、かつ前記第１の電圧値よりも大きく前記照明負荷に最小の電流が流れる第２の電圧値未満の値である場合、０より大きく前記照明負荷に最小の電流が流れない直流電圧に変換する、
   照明装置。
   

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