JP6185952B2 - 光源駆動装置およびこれを備えた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源駆動装置およびこれを備えた照明装置に関する。より特定的には、本発明は、小型化を図ることのできる光源駆動装置およびこれを備えた照明装置に関する。

蛍光灯や白熱電球などの従来の光源では、多くの場合、点灯と消灯との２パターンのみの制御（オンオフ制御）が行われていた。しかし、近年のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の普及とともに、光源の調光や調色が容易になった。これに伴い、光源の新しい使用方法やアイデアが提案されている。

特にヨーロッパでは、ＤＡＬＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と呼ばれる有線型の制御プロトコルが普及しつつある。ＤＡＬＩは、照明制御システムにおいて、操作装置（マスター）と照明装置（スレーブ）との間で双方向のデジタル通信を行うことで、高度な調光制御を実現するものである。

ＤＡＬＩの主な機能としては、操作装置側からの指示により光源の点灯をオンオフする機能、操作装置側からの指示により光源を調光または調色する機能、または照明装置側から操作装置側へ装置や光源の故障などの異常を送信する機能などがある。

下記特許文献１には、ＤＡＬＩを用いた通信が可能な照明負荷（光源）用の従来の電子安定器が開示されている。下記特許文献１では、ＤＡＬＩを用いた通信が可能なプロセッサーがインバーター回路内のスイッチを直接制御することにより、光源の光度を制御している。言い換えれば、ＤＡＬＩ通信制御と、光源の光度を制御するインバーター回路の制御とを、制御回路が統合的に行っている。

特許第４６８１６９６号（特表２００７−５２２６３９号公報）

ＤＡＬＩ通信機能を有する光源駆動装置の構成としては、図５または図６に示す構成が想定される。

図５は、ＤＡＬＩ通信機能を有する光源駆動装置の第１の例を示すブロック図である。

図５を参照して、第１の例における光源駆動装置１０１ａは、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源１０２および光源１１２の各々に接続されている。光源１１２は、ＬＥＤモジュール１１２ａおよび１１２ｂを含んでいる。光源駆動装置１０１ａは、１次側領域１５１と、２次側領域１５２と、整流回路１０３と、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路１０４と、絶縁型コンバーター１０５と、絶縁型補助電源１０６と、ＤＡＬＩ通信回路１０７と、制御回路１０８と、ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０と、非絶縁型コンバーター１１１とを備えている。非絶縁型コンバーター１１１は、２台の非絶縁型コンバーター１１１ａおよび１１１ｂを含んでいる。

整流回路１０３およびＰＦＣ回路１０４の各々は、１次側領域１５１に配置されている。ＤＡＬＩ通信回路１０７、制御回路１０８、ならびに非絶縁型コンバーター１１１ａおよび１１１ｂの各々は、２次側領域１５２に配置されている。絶縁型コンバーター１０５、絶縁型補助電源１０６、およびＯＮ／ＯＦＦ回路１１０の各々は、１次側領域１５１と２次側領域１５２とに跨がって配置されている。

ＡＣ電源（交流商用電源）１０２からの交流電力は、整流回路１０３によって全波整流されて直流電圧とされる。整流回路１０３から出力された直流電圧は、ＰＦＣ回路１０４を介して、絶縁型コンバーター１０５および絶縁型補助電源１０６の各々に供給される。

絶縁型コンバーター１０５に供給された直流電圧は、絶縁型コンバーター１０５によって異なる電圧の直流電圧に変換されて、非絶縁型コンバーター１１１ａおよび１１１ｂの各々に出力される。絶縁型補助電源１０６に供給された直流電圧は、絶縁型補助電源１０６によって異なる電圧の直流電圧に変換されて、ＤＡＬＩ通信回路１０７および制御回路１０８の各々に供給される。ＤＡＬＩ通信回路１０７および制御回路１０８は、絶縁型補助電源１０６から供給された直流電圧によって駆動される。

ＤＡＬＩ通信回路１０７は、ＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄをシリアル信号に変換し、制御回路１０８に出力する。

制御回路１０８は、ＤＡＬＩ通信回路１０７から入力されたシリアル信号に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０を通じてＰＦＣ回路１０４および絶縁型コンバーター１０５の各々のオンオフを制御する。制御回路１０８は、調光制御指示信号または調色制御指示信号を生成し、非絶縁型コンバーター１１１ａおよび１１１ｂの各々に出力する。

非絶縁型コンバーター１１１ａおよび１１１ｂの各々に出力された直流電圧は、非絶縁型コンバーター１１１ａおよび１１１ｂの各々によって、調光制御指示信号または調色制御指示信号に基づいた大きさの直流電流に変換され、ＬＥＤモジュール１１２ａおよび１１２ｂの各々に供給される。

制御回路１０８は、光源１１２の点灯状態を示す通信信号を生成する。生成した通信信号は、ＤＡＬＩ通信回路１０７からＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔとして出力される。

図６は、ＤＡＬＩ通信機能を有する光源駆動装置の第２の例を示すブロック図である。

図６を参照して、第２の例における光源駆動装置１０１ｂは、第１の例における光源駆動装置と比較した場合に、絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３と、平滑回路１１４とを備えている。一方で、光源駆動装置１０１ｂは、ＰＦＣ回路と、絶縁型コンバーターとを備えていない。

平滑回路１１４は、１次側領域１５１に配置されている。絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３は、１次側領域１５１と２次側領域１５２とに跨がって配置されている。

整流回路１０３から出力された直流電圧は、絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３および平滑回路１１４の各々に入力される。絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３に入力された直流電圧は、絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３を介して、異なる電圧の直流電圧に変換されて、非絶縁型コンバーター１１１ａおよび１１１ｂの各々に出力される。平滑回路１１４に入力された直流電圧は、平滑回路１１４によって平滑化され、絶縁型補助電源１０６に供給される。制御回路１０８は、ＤＡＬＩ通信回路１０７から入力されたシリアル信号に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０を通じて絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３のオンオフを制御する。

なお、上述以外の光源駆動装置１０１ｂの構成は、第１の例における光源駆動装置１０１ａの構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

第１の例および第２の例では、ＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄにより光源１１２のオンオフを制御するために、ＤＡＬＩ通信回路１０７および制御回路１０８の各々に対して、光源１１２のオンオフに関わらず、絶縁型補助電源１０６から常時電力が供給される。ＤＡＬＩ通信回路１０７および制御回路１０８の各々に対して、絶縁型コンバーター１０５、非絶縁型コンバーター１１１、または絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３などから電力を供給する構成を採ることはできない。絶縁型コンバーター１０５、非絶縁型コンバーター１１１、および絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３の各々は、光源１１２のオフに伴って停止するためである。

図７は、第１の例または第２の例を構成する各電子部品をプリント回路基板上に実装した場合のレイアウトの一例を示す図である。なお、図７において、各電子部品を接続する導線は省略されている。

図７を参照して、光源駆動装置を構成する各電子部品は、通常、矩形状のプリント回路基板上に実装される。照明器具の設計の自由度を高めるなどの目的で、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷを小さくすることが要求されている。しかし、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷを小さくすることには限界があり、光源駆動装置の小型化を図ることは困難であった。

すなわち、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷをできるだけ小さくする場合、光源駆動装置を構成する各電子部品を、なるべくプリント回路基板１６０の短手方向に並べて配置しないことが好ましい。

しかし、絶縁型コンバーター１０５、絶縁型補助電源１０６、ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０、または絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３などの電子部品は、１次側領域１５１と２次側領域１５２とに跨がって配置される必要がある。このため、これらの電子部品は、１次側領域１５１と２次側領域１５２との境界線に沿って、プリント回路基板１６０の短手方向に並べて配置せざるを得ない。加えて、絶縁型コンバーター１０５、絶縁型補助電源１０６、および絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３などの電子部品は、絶縁トランスを含んでいるため、他の電子部品に比べてサイズが大きい。

その結果、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷは、１次側領域１５１と２次側領域１５２とに跨がって配置される電子部品であって、絶縁トランスを含む電子部品の数とサイズとによって決まっていた。第１の例では、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷは、絶縁型コンバーター１０５および絶縁型補助電源１０６のサイズによって決まっていた。第２の例では、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷは、絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター１１３および絶縁型補助電源１０６のサイズによって決まっていた。

絶縁トランスの大きさは絶縁距離、回路方式、および１次側から２次側に伝達する電力によって決まるものであるため、絶縁トランスを小型化することは限度があり、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷを小さくすることには限界があった。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、小型化を図ることのできる光源駆動装置およびこれを備えた照明装置を提供することである。

本発明の一の局面に従う光源駆動装置は、光源の動作を制御するための制御プロトコルを用いた入力信号に基づいて、交流電源から供給された交流電圧を用いて光源を駆動する光源駆動装置であって、互いに絶縁された１次側領域および２次側領域と、１次側領域と２次側領域とに跨がって配置され、入力信号をシリアル信号に変換する通信回路と、１次側領域に配置され、通信回路から入力されたシリアル信号に基づいて光源のオンオフを制御し、光源を調光または調色するための第１の通信信号を生成する第１の制御回路と、１次側領域に配置され、交流電源から供給された交流電圧を変換して得られた直流電圧を、通信回路および第１の制御回路の各々に供給する非絶縁型補助電源と、２次側領域に配置され、第１の制御回路から入力された第１の通信信号に基づいて光源を調光または調色し、光源の点灯状態を示す第２の通信信号を生成する第２の制御回路と、１次側領域と２次側領域とに跨がって配置され、１次側領域と２次側領域とを絶縁した状態で、第１の制御回路から第２の制御回路への第１の通信信号の入力を仲介し、第２の制御回路から第１の制御回路への第２の通信信号の入力を仲介する絶縁型双方向回路とを備える。

上記光源駆動装置において好ましくは、制御プロトコルは、ＤＡＬＩであり、通信回路は、第１の制御回路から入力された第２の通信信号に基づく情報を、制御プロトコルを用いた出力信号として光源駆動装置の外部へ出力する。

上記光源駆動装置において好ましくは、通信回路は、入力信号が入力されるとともに、制御プロトコルを用いた出力信号を光源駆動装置の外部へ出力する入出力端子を含み、入出力端子は２次側領域に配置される。

上記光源駆動装置において好ましくは、１次側領域および２次側領域に跨がって配置され、交流電源から供給された交流電圧を変換して得られた直流電圧を、異なる電圧の直流電圧に変換する絶縁型コンバーターと、２次側領域に配置され、絶縁型コンバーターにより変換された直流電圧を、光源に供給する直流電流に変換する非絶縁型コンバーターとをさらに備え、第１の制御回路は、絶縁型コンバーターのオンオフを制御する。

上記光源駆動装置において好ましくは、交流電源から供給された交流電圧を全波整流することにより、直流電圧を生成する整流回路と、整流回路から入力された直流電圧を、整流回路から出力された直流電圧とは異なる電圧の直流電圧に変換する非絶縁型力率改善回路とをさらに備え、第１の制御回路は、非絶縁型力率改善回路のオンオフをさらに制御し、絶縁型コンバーターは、非絶縁型力率改善回路から入力された直流電圧を、異なる電圧の直流電圧に変換し、非絶縁型補助電源は、非絶縁型力率改善回路から入力された直流電圧を、通信回路および第１の制御回路の各々に供給する。

上記光源駆動装置において好ましくは、非絶縁型力率改善回路は、オンの場合に整流回路から出力された直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換して出力し、オフの場合に整流回路から出力された直流電圧を出力する。

上記光源駆動装置において好ましくは、光源は、色温度が互いに異なる第１の光源と第２の光源とを含み、非絶縁型コンバーターは、絶縁型コンバーターから入力された直流電圧を第１の直流電流に変換し、第１の直流電流を第１の光源に供給する第１の非絶縁型コンバーターと、絶縁型コンバーターから入力された直流電圧を第２の直流電流に変換し、第２の直流電流を第２の光源に供給する第２の非絶縁型コンバーターとを含む。

上記光源駆動装置において好ましくは、光源は、色温度が異なる第１の光源と第２の光源とを含み、絶縁型コンバーターは、絶縁型コンバーターが変換して得た直流電圧を第１の光源に直接供給し、非絶縁型コンバーターは、非絶縁型コンバーターが変換して得た直流電圧を第２の光源に供給する。

上記光源駆動装置において好ましくは、１次側領域および２次側領域が形成された矩形状の基板をさらに備え、通信回路、絶縁型双方向回路、および絶縁型コンバーターの各々は、基板上において基板の短手方向に並べて配置される。

上記光源駆動装置において好ましくは、通信回路および絶縁型双方向回路は絶縁トランスを含まず、絶縁型コンバーターは絶縁トランスを含む。

本発明の他の局面に従う照明装置は、上記のいずれかの光源駆動装置と、光源とを備える。

本発明によれば、小型化を図ることのできる光源駆動装置およびこれを備えた照明装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態における光源駆動装置の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態における光源駆動装置の変形例の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態における光源駆動装置を構成する各電子部品を、プリント回路基板上に実装した場合のレイアウトの一例を示す図である。 参考例における光源駆動装置を構成する各電子部品を、プリント回路基板上に実装した場合のレイアウトの一例を示す図である。 ＤＡＬＩ通信機能を有する光源駆動装置の第１の例を示すブロック図である。 ＤＡＬＩ通信機能を有する光源駆動装置の第２の例を示すブロック図である。 第１の例または第２の例を構成する各電子部品をプリント回路基板上に実装した場合のレイアウトの一例を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。

本実施の形態では、ＤＡＬＩを用いた入力信号に基づいて、交流電源から供給された交流電圧を用いて光源を駆動する光源駆動装置について説明する。光源の動作を制御するための制御プロトコルは、ＤＡＬＩ以外のものであってもよく、たとえばＤＭＸ５１２、ＥｎＯｃｅａｎ、ＺｉｇＢｅｅ、またはＥｃｏｓｙｓｔｅｍなどであってもよい。

本明細書において、「絶縁型」とは入力と出力とが絶縁されている型を意味しており、「非絶縁型」とは入力と出力とが絶縁されていない型を意味している。また、「調光」とは光源の光出力が０％から１００％の間の所定の光出力に制御されることを意味しており、「調色」とは複数ある光源のそれぞれの光出力が０％から１００％の間の所定の光出力に制御されることを意味している。

図１は、本発明の一実施の形態における光源駆動装置の構成を示す図である。

図１を参照して、光源駆動装置１ａは、たとえばＬＥＤドライバーと呼ばれるものであり、ＤＡＬＩを用いた入力信号（ＤＡＬＩ信号）に基づいて、ＡＣ電源２から供給された交流電圧ＡＣを用いて光源１２を駆動する。光源１２は、ＬＥＤモジュール１２ａおよび１２ｂ（第１および第２の光源の一例）を含んでいる。光源駆動装置１ａは、１次側領域５１と、２次側領域５２と、整流回路３と、ＰＦＣ回路４（非絶縁型力率改善回路の一例）と、絶縁型コンバーター５と、非絶縁型補助電源６と、ＤＡＬＩ通信回路７と、第１の制御回路８ａと、第２の制御回路８ｂと、絶縁型双方向回路９と、非絶縁型コンバーター１１とを備えている。非絶縁型コンバーター１１は、２台の非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂを含んでいる。

１次側領域５１および２次側領域５２は、互いに絶縁されている。整流回路３、ＰＦＣ回路４、非絶縁型補助電源６、および第１の制御回路８ａの各々は、１次側領域５１に配置されている。第２の制御回路８ｂ、ならびに非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂの各々は、２次側領域５２に配置されている。絶縁型コンバーター５、ＤＡＬＩ通信回路７、および絶縁型双方向回路９の各々は、１次側領域５１と２次側領域５２とを絶縁した状態で、１次側領域５１と２次側領域５２とに跨がって配置されている。

整流回路３は、ＡＣ電源２からの交流電圧ＡＣを全波整流することにより直流電圧ＤＣ１を生成する。

ＰＦＣ回路４は、交流電圧ＡＣの波形と整流回路３に入力される電流波形とが略相似形になるように制御することにより、交流電圧ＡＣの力率を向上する。ＰＦＣ回路４は、整流回路３から入力された直流電圧ＤＣ１を、異なる電圧（通常は、直流電圧ＤＣ１よりも高い電圧）の直流電圧ＤＣ２に変換する。ＰＦＣ回路４の入力と出力とは、ＰＦＣ回路４がオフの場合にも電気的に遮断されない。このため、ＰＦＣ回路４がオフの場合にもＰＦＣ回路４を経由して電力を取りだすことが可能である。言い換えれば、ＰＦＣ回路４は、オンの場合には直流電圧ＤＣ２を出力し、オフの場合には未変換の直流電圧ＤＣ１をそのまま出力する。ＰＦＣ回路４は、直流電圧ＤＣ１またはＤＣ２を絶縁型コンバーター５および非絶縁型補助電源６の各々に出力する。

非絶縁型補助電源６は、ＰＦＣ回路４から入力された直流電圧ＤＣ１またはＤＣ２を一定電圧の直流電圧ＤＣ５に変換する。非絶縁型補助電源６は、変換後の直流電圧ＤＣ５をＤＡＬＩ通信回路７と第１の制御回路８ａとの各々に供給する。非絶縁型補助電源６による直流電圧ＤＣ５の供給は、ＰＦＣ回路４のオンオフに関わらずに行われる。ＤＡＬＩ通信回路７および第１の制御回路８ａの各々は、非絶縁型補助電源６から供給された直流電圧ＤＣ５によって駆動する。

ＤＡＬＩ通信回路７は、光源駆動装置１ａに接続された外部機器（たとえばマスターＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの操作装置）から送信されたＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄをシリアル信号ＳＲに変換する。ＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄは、２つの信号線間（Ｄ＋およびＤ−）の電位差を指標する信号（すなわち、差動信号）である。高レベル（Ｈレベル）側の信号線は、たとえば９．５Ｖ〜２２．５Ｖの電圧変動幅を有しており、低レベル（Ｌレベル）側の信号線は、たとえば−６．５Ｖ〜６．５Ｖの電圧変動幅を有している。

第１の制御回路８ａは、たとえばマイコンで構成されており、入力電圧の仕様はたとえば５Ｖである。このため、ＤＡＬＩ通信回路７は、広い電圧幅をもつＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄを、第１の制御回路８ａの入力電圧の仕様（５Ｖ以下）に対応した信号に変換する機能と、差動信号であるＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄを極性のないシリアル信号ＳＲに変換する機能とを有している。また、ＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄの送信元である外部機器と、第１の制御回路８ａとは電気的に絶縁されている必要がある。このため、ＤＡＬＩ通信回路７は、ＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄの送信元である外部機器と、第１の制御回路８ａとを電気的に絶縁する機能を有している。ＤＡＬＩ通信回路７は、たとえばアナログ回路によって構成されており、フォトカプラーなどを用いて構成されている。なお、通信の制御プロトコルがＤＡＬＩではない制御プロトコルでもかまわない。その場合は、その通信の制御プロトコルに基づいた入力信号Ｓａｄが通信回路７によってシリアル信号ＳＲに変換される構成になっていればよい。

ＤＡＬＩ入力信号ＳａｄおよびＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔの入出力端子は、図１では２次側領域５２に配置されている。上述のようにＤＡＬＩ通信回路７は、ＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄの送信元である外部機器と、第１の制御回路８ａとを電気的に絶縁する機能を有している。このため、ＤＡＬＩ入力信号ＳａｄおよびＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔの入出力端子は、１次側領域５１に配置されていてもよい。なお、通信制御方式はＤＡＬＩに限定されるものではなく、入出力端子を別々に分けることで、入力端子と出力端子とを設けてもよい。図１および後述する図２では、便宜上、入力端子と出力端子とを別々に示している。

第１の制御回路８ａは、ＤＡＬＩ通信制御機能と、オンオフ制御機能とを有している。第１の制御回路８ａは、ＤＡＬＩ通信回路７から入力されたシリアル信号ＳＲに基づいて制御信号ＯＦ１を生成し、ＰＦＣ回路４に送信する。これにより、第１の制御回路８ａはＰＦＣ回路４のオンオフを制御する。第１の制御回路８ａは、シリアル信号ＳＲに基づいて制御信号ＯＦ２を生成し、絶縁型コンバーター５に送信する。これにより、第１の制御回路８ａは絶縁型コンバーター５のオンオフを制御する。ＰＦＣ回路４および絶縁型コンバーター５がオフの場合には、絶縁型コンバーター５よりも下流側に接続された全ての電子部品は動作を停止し、光源１２は消灯する。

第１の制御回路８ａは、第１の通信信号ＳＮ１を生成する。第１の通信信号ＳＮ１は、第２の制御回路８ｂへの指示信号である調光制御指示信号または調色制御指示信号を含んでいる。調光制御指示信号は、光源１２を調光する信号である。調色制御指示信号は、光源１２を調色する信号である。第１の制御回路８ａは、第１の通信信号ＳＮ１を、絶縁型双方向回路９を通じて第２の制御回路８ｂに送信する。

絶縁型コンバーター５は、ＰＦＣ回路４から入力された直流電圧ＤＣ２を、直流電圧ＤＣ２とは異なる電圧の直流電圧ＤＣ３に変換する。絶縁型コンバーター５は、変換後の直流電圧ＤＣ３を非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂの各々に出力する。なお、ＰＦＣ回路４が制御信号ＯＦ１によってオフに制御されている時には、同時に絶縁型コンバーター５も制御信号ＯＦ２によってオフに制御されている。ＰＦＣ回路４がオフに制御されている時には、直流電圧ＤＣ１がＰＦＣ回路４から絶縁型コンバーター５に出力されるが、絶縁型コンバーター５はオフに制御されていることから、絶縁型コンバーター５は直流電圧ＤＣ１を直流電圧ＤＣ３に変換しない。絶縁型コンバーター５は、変換後の直流電圧ＤＣ３を第２の制御回路８ｂに供給する。第２の制御回路８ｂは、絶縁型コンバーター５から供給された直流電圧ＤＣ３によって駆動する。絶縁型コンバーター５は絶縁トランスを含んでいるため、その入力と出力とは電気的に絶縁されている。

非絶縁型コンバーター１１ａは、絶縁型コンバーター５から入力された直流電圧ＤＣ３を、調光制御指示信号または調色制御指示信号に基づいた直流電流ＤＣ４ａに変換し、変換後の直流電流ＤＣ４ａをＬＥＤモジュール１２ａに供給する。非絶縁型コンバーター１１ｂは、絶縁型コンバーター５から入力された直流電圧ＤＣ３を、調光制御指示信号または調色制御指示信号に基づいた直流電流ＤＣ４ｂに変換し、変換後の直流電流ＤＣ４ｂをＬＥＤモジュール１２ｂに供給する。なお、非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂは、異常状態検出回路を備えており、ＬＥＤモジュール１２ａおよび１２ｂが異常状態にあるか否かを監視している。各々の異常状態検出回路は、ＬＥＤモジュール１２ａおよび１２ｂの異常状態を検出した場合には、異常状態であることを第２の制御回路８ｂに送信するとともに、第２の制御回路８ｂが非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂを停止させるように制御する。また、非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂが保護回路を備えている構成であっても構わない。その場合、ＬＥＤモジュール１２ａおよび１２ｂの異常によって保護回路が非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂを停止させるように制御するとともに、保護回路が動作したことを第２の制御回路８ｂに送信する。

第２の制御回路８ｂは、光源１２の調光または調色制御をする機能と、光源１２の故障などの異常状態を監視する機能とを有している。第２の制御回路８ｂは、絶縁型双方向回路９を通じて第１の制御回路８ａから入力された第１の通信信号ＳＮ１に基づいて、非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂの各々を制御する。これにより、第２の制御回路８ｂは光源１２を調光または調色する。第２の制御回路８ｂは、非絶縁型コンバーター１１を監視することによって、光源１２の点灯状態を示す（異常状態検出回路の監視結果より光源１２が正しく駆動されているか否かを示す）第２の通信信号ＳＮ２を生成する。第２の制御回路８ｂは、第２の通信信号ＳＮ２を、絶縁型双方向回路９を通じて第１の制御回路８ａに送信する。

第１の制御回路８ａは、絶縁型双方向回路９を通じて第２の制御回路８ｂから受信した第２の通信信号ＳＮ２を、ＤＡＬＩ通信回路７へ送信する。ＤＡＬＩ通信回路７は、第１の制御回路８ａから受信した第２の通信信号ＳＮ２に基づく情報を、ＤＡＬＩを用いた出力信号であるＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔとして光源駆動装置１ａの外部へ出力する。これにより、光源駆動装置の外部機器（操作装置など）と光源駆動装置との間の双方向通信が可能になる。なお、通信の制御プロトコルがＤＡＬＩではない制御プロトコルの場合も同様に、通信回路７が、第１の制御回路８ａから受信した第２の通信信号ＳＮ２に基づく情報を、適当な制御プロトコルを用いた出力信号Ｓｏｔとして光源駆動装置１ａの外部へ出力させればよい。

ＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔは、たとえば、光源１２のオンオフの状態、光源１２の輝度、光源１２の色、または光源１２の点灯状態（光源１２が正しく駆動されているか否かを示す）などを示すものである。

絶縁型双方向回路９は、第１の制御回路８ａと第２の制御回路８ｂとの双方向通信を可能にする。絶縁型双方向回路９は、第１の制御回路８ａから第２の制御回路８ｂへの第１の通信信号ＳＮ１の入力を仲介し、第２の制御回路８ｂから第１の制御回路８ａへの第２の通信信号ＳＮ２の入力を仲介する。絶縁型双方向回路９は、たとえばフォトカプラーなどを用いて構成される。

なお、光源１２を構成する光源（ＬＥＤモジュール）の数は任意である。非絶縁型コンバーター１１に含まれる非絶縁型コンバーターの数や構成は、電力の供給先となるＬＥＤモジュールの数や構成によって変更される。

たとえば、光源１２が、色温度が異なる２台のＬＥＤモジュール１２ａおよび１２ｂを含んでいる場合には、本実施の形態のように、非絶縁型コンバーター１１は２台の非絶縁型コンバーター１１ａおよび１１ｂによって構成されてもよいし、次に説明する変形例のように、非絶縁型コンバーター１１は１台の非絶縁型コンバーターによって構成されてもよい。また、光源１２が、１つの色温度を有する１台または複数台のモジュールを含んでいる場合には、非絶縁型コンバーター１１は１台の非絶縁型コンバーターによって構成されてもよい。その他、光源１２の消費電力が大きい場合には、非絶縁型コンバーター１１が複数台の非絶縁型コンバーターによって構成されてもよい。

図２は、本発明の一実施の形態における光源駆動装置の変形例の構成を示す図である。

図２を参照して、本変形例の光源駆動装置１ｂでは、非絶縁型コンバーター１１は１台の非絶縁型コンバーター１１ｂによって構成されている。絶縁型コンバーター５は、変換後の直流電圧ＤＣ３をＬＥＤモジュール１２ａ、非絶縁型コンバーター１１、および第２の制御回路８ｂの各々に供給する。絶縁型コンバーター５は、ＬＥＤモジュール１２ａに対して直流電圧ＤＣ３を直接供給するので、直流電圧ＤＣ３は、ＬＥＤモジュール１２ａに流す直流電流ＤＣ４ａに応じた大きさに設定される。非絶縁型コンバーター１１ｂは、絶縁型コンバーター５から入力された直流電圧ＤＣ３を、調光制御指示信号または調色制御指示信号に基づいた直流電流（直流電圧）ＤＣ４ｂに変換し、変換して得られた直流電流ＤＣ４ｂをＬＥＤモジュール１２ｂに供給する。

本実施の形態における光源駆動装置１ａおよび１ｂでは、非絶縁型補助電源６が１次側領域５１に配置されている。また、制御回路が、１次側領域５１に配置される第１の制御回路８ａと、２次側領域５２に配置される第２の制御回路８ｂとに分けられおり、第１の制御回路８ａと第２の制御回路８ｂとの双方向の通信を可能にするために、絶縁型双方向回路９が設けられている。さらに、ＤＡＬＩ通信回路７が１次側領域５１と２次側領域５２とに跨がって配置されている。

本実施の形態によれば、プリント回路基板の短手方向の長さを小さくことができ、光源駆動装置の小型化を図ることができる。また、電子部品の配置の自由度を高めることができる。

図３は、本発明の一実施の形態における光源駆動装置を構成する各電子部品を、プリント回路基板上に実装した場合のレイアウトの一例を示す図である。

図３を参照して、光源駆動装置１ａを構成する各電子部品が、矩形状のプリント回路基板６０（基板の一例）上に実装されている。プリント回路基板６０の短手方向の長さＷをできるだけ小さくすることを目的として、光源駆動装置１ａを構成する各電子部品は、プリント回路基板６０の長手方向に１個ずつ並べて配置されている。１次側領域５１と２次側領域５２との境界線は、プリント回路基板６０の短手方向に直線状に延在している。このため、１次側領域５１と２次側領域５２とに跨がって配置される絶縁型コンバーター５、ＤＡＬ通信回路７、および絶縁型双方向回路９は、プリント回路基板６０の短手方向に（境界線に沿って）並べて配置されている。絶縁型コンバーター５、非絶縁型補助電源６、および非絶縁型コンバーター１１などの電子部品は、絶縁トランスを含んでいるため、絶縁トランスを含まない他の電子部品（整流回路３を除く）に比べてサイズが大きい。

本実施の形態では、絶縁型補助電源１０６の代わりに非絶縁型補助電源６を用いているので、補助電源を１次側領域５１と２次側領域５２とに跨がって配置する必要がなくなる。光源駆動装置１ａおよび１ｂにおいて、１次側領域５１と２次側領域５２とに跨がって配置される部品は、絶縁型コンバーター５、ＤＡＬＩ通信回路７、および絶縁型双方向回路９となる。このうち、ＤＡＬＩ通信回路７および絶縁型双方向回路９は、絶縁トランスを含んでいないので、ＤＡＬＩ通信回路７および絶縁型双方向回路９を配置することによる長さＷの増加はわずかである。言い換えれば、光源駆動装置１ａおよび１ｂの短手方向の長さＷは、主に絶縁型コンバーター５が備える絶縁トランスの大きさで決まる。その結果、光源駆動装置の短手方向の長さＷを短くすることができ、光源駆動装置の小型化を図ることができる。加えて、光源駆動装置の設計の自由度を高めることができ、ひいては照明器具の設計の自由度も高めることができる。

また、ＤＡＬＩ通信回路７が１次側領域５１と２次側領域５２とに跨がって配置されるので、ＤＡＬＩ入力信号ＳａｄおよびＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔの入出力端子を１次側領域５１に配置することも、２次側領域５２に配置することもできる。その結果、光源駆動装置の外部との配線であるＤＡＬＩ通信配線（ＤＡＬＩ入力信号ＳａｄおよびＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔの入出力端子と接続する配線）を１次側領域５１に配置することも、２次側領域５２に配置することもでき、回路の設計の自由度が上がる。

特に、ＤＡＬＩ入力信号ＳａｄおよびＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔの入出力端子を２次側領域５２に配置した場合には、１次側領域５１にある光源駆動装置の外部との配線を減らすことができる（ＡＣ電源２との間の接続線のみにすることができる）。その結果、以下に説明するように、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷを短くし易くなる。

整流回路は、ＡＣ電源から入力される交流電圧ＡＣが２つの導線（Ｌ相／Ｎ相）を介して入力される。２つの導線間の距離や、２つの導線の各々と他の部品との距離は、安全規格で要求される絶縁距離以上である必要がある。一般に、整流回路に要求される絶縁距離は、整流回路の出力側の部品に要求される絶縁距離よりも大きい（ただし、１次側領域と２次側領域との間に要求される絶縁距離を除く）。

また、交流電圧ＡＣの定格電圧値の大きさに応じて要求される絶縁距離は大きくなり、それによって整流回路自身のサイズ（専有面積）が大きくなる。光源駆動装置がアース線或いはアース機構を備える場合、整流回路３には上述の２つの導線の他にアース線も接続される。その結果、アースの導線に対する絶縁距離も必要となり整流回路のサイズはさらに大きくなる。

図４は、参考例における光源駆動装置を構成する各電子部品を、プリント回路基板上に実装した場合のレイアウトの一例を示す図である。

図４を参照して、参考例のように、ＤＡＬＩ通信配線を１次側領域１５１に配置した場合（プリント回路基板１６０の短手方向に沿って延在する１次側領域１５１の端面から、交流電圧ＡＣおよびＤＡＬＩ入力信号Ｓａｄを入力し、ＤＡＬＩ出力信号Ｓｏｔを出力する場合）を想定する。この場合、整流回路１０３およびＤＡＬＩ通信回路１０７は、プリント回路基板１６０の短手方向に並べて配置される。その結果、整流回路１０３およびＤＡＬＩ通信回路１０７が配置される部分の長さが、プリント回路基板１６０の短手方向の長さＷを短くすることのネックになり易い。本実施の形態のようにＤＡＬＩ通信配線を２次側領域１５２に配置した場合には、参考例のような事態を回避することができる。

なお、光源駆動装置を構成する電子部品が実装される基板は、矩形状のものに限られるものではない。１次側領域と２次側領域との境界線は直線状のものに限られるものではない。１次側領域と２次側領域との境界線が直線状でない場合にも、１次側領域と２次側領域との境界線上に配置される電子部品の数が少なくなるので、１次側領域と２次側領域との境界線の長さを短くすることができる、その結果、光源駆動装置の小型化を図ることができ、光源駆動装置の設計の自由度を高めることができる。

上述の実施の形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ａ，１ｂ，１０１ａ，１０１ｂ 光源駆動装置
２，１０２ ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源（交流電源）
３，１０３ 整流回路
４，１０４ ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路（非絶縁型力率改善回路）
５，１０５ 絶縁型コンバーター
６ 非絶縁型補助電源
７，１０７ ＤＡＬＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）通信回路（通信回路）
８ａ 第１の制御回路
８ｂ 第２の制御回路
９ 絶縁型双方向回路
１１，１１ａ，１１ｂ，１１１，１１１ａ，１１１ｂ 非絶縁型コンバーター
１２，１１２ 光源
１２ａ，１２ｂ，１１２ａ，１１２ｂ ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）モジュール
５１，１５１ １次側領域
５２，１５２ ２次側領域
６０，１６０ プリント回路基板
１０６ 絶縁型補助電源
１０８ 制御回路
１１０ ＯＮ／ＯＦＦ回路
１１３ 絶縁型ＰＦＣフライバックコンバーター
１１４ 平滑回路
ＡＣ 交流電圧
ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３，ＤＣ５ 直流電圧
ＤＣ４ａ，ＤＣ４ｂ 直流電流
ＯＦ１，ＯＦ２ 制御信号
Ｓａｄ ＤＡＬＩ入力信号（入力信号）
Ｓｏｔ ＤＡＬＩ出力信号（出力信号）
ＳＲ シリアル信号
ＳＮ１ 第１の通信信号
ＳＮ２ 第２の通信信号

Claims (11)

1. 光源の動作を制御するための制御プロトコルを用いた入力信号に基づいて、交流電源から供給された交流電圧を用いて前記光源を駆動する光源駆動装置であって、
   互いに絶縁された１次側領域および２次側領域と、
   前記１次側領域と前記２次側領域とに跨がって配置され、前記入力信号をシリアル信号に変換する通信回路と、
   前記１次側領域に配置され、前記通信回路から入力された前記シリアル信号に基づいて前記光源のオンオフを制御し、前記光源を調光または調色するための第１の通信信号を生成する第１の制御回路と、
   前記１次側領域に配置され、前記交流電源から供給された交流電圧を変換して得られた直流電圧を、前記通信回路および前記第１の制御回路の各々に供給する非絶縁型補助電源と、
   前記２次側領域に配置され、前記第１の制御回路から入力された前記第１の通信信号に基づいて前記光源を調光または調色し、前記光源の点灯状態を示す第２の通信信号を生成する第２の制御回路と、
   前記１次側領域と前記２次側領域とに跨がって配置され、前記１次側領域と前記２次側領域とを絶縁した状態で、前記第１の制御回路から前記第２の制御回路への前記第１の通信信号の入力を仲介し、前記第２の制御回路から前記第１の制御回路への前記第２の通信信号の入力を仲介する絶縁型双方向回路とを備えた、光源駆動装置。
2. 前記制御プロトコルは、ＤＡＬＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であり、
   前記通信回路は、前記第１の制御回路から入力された前記第２の通信信号に基づく情報を、前記制御プロトコルを用いた出力信号として前記光源駆動装置の外部へ出力する、請求項１に記載の光源駆動装置。
3. 前記通信回路は、前記入力信号が入力されるとともに、前記制御プロトコルを用いた出力信号を前記光源駆動装置の外部へ出力する入出力端子を含み、
   前記入出力端子は前記２次側領域に配置される、請求項１または２に記載の光源駆動装置。
4. 前記１次側領域および前記２次側領域に跨がって配置され、前記交流電源から供給された交流電圧を変換して得られた直流電圧を、異なる電圧の直流電圧に変換する絶縁型コンバーターと、
   前記２次側領域に配置され、前記絶縁型コンバーターにより変換された直流電圧を、前記光源に供給する直流電流に変換する非絶縁型コンバーターとをさらに備え、
   前記第１の制御回路は、前記絶縁型コンバーターのオンオフを制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源駆動装置。
5. 前記交流電源から供給された交流電圧を全波整流することにより、直流電圧を生成する整流回路と、
   前記整流回路から入力された直流電圧を、前記整流回路から出力された直流電圧とは異なる電圧の直流電圧に変換する非絶縁型力率改善回路とをさらに備え、
   前記第１の制御回路は、前記非絶縁型力率改善回路のオンオフをさらに制御し、
   前記絶縁型コンバーターは、前記非絶縁型力率改善回路から入力された直流電圧を、異なる電圧の直流電圧に変換し、
   前記非絶縁型補助電源は、前記非絶縁型力率改善回路から入力された直流電圧を、前記通信回路および前記第１の制御回路の各々に供給する、請求項４に記載の光源駆動装置。
6. 前記非絶縁型力率改善回路は、オンの場合に前記整流回路から出力された直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換して出力し、オフの場合に前記整流回路から出力された直流電圧を出力する、請求項５に記載の光源駆動装置。
7. 前記光源は、色温度が互いに異なる第１の光源と第２の光源とを含み、
   前記非絶縁型コンバーターは、
   前記絶縁型コンバーターから入力された直流電圧を第１の直流電流に変換し、前記第１の直流電流を前記第１の光源に供給する第１の非絶縁型コンバーターと、
   前記絶縁型コンバーターから入力された直流電圧を第２の直流電流に変換し、前記第２の直流電流を前記第２の光源に供給する第２の非絶縁型コンバーターとを含む、請求項４〜６のいずれか一項に記載の光源駆動装置。
8. 前記光源は、色温度が異なる第１の光源と第２の光源とを含み、
   前記絶縁型コンバーターは、前記絶縁型コンバーターが変換して得た直流電圧を前記第１の光源に直接供給し、
   前記非絶縁型コンバーターは、前記非絶縁型コンバーターが変換して得た直流電圧を前記第２の光源に供給する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の光源駆動装置。
9. 前記１次側領域および前記２次側領域が形成された矩形状の基板をさらに備え、
   前記通信回路、前記絶縁型双方向回路、および前記絶縁型コンバーターの各々は、前記基板上において前記基板の短手方向に並べて配置される、請求項４〜８のいずれか一項に記載の光源駆動装置。
10. 前記通信回路および前記絶縁型双方向回路は絶縁トランスを含まず、前記絶縁型コンバーターは絶縁トランスを含む、請求項９に記載の光源駆動装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光源駆動装置と、
    前記光源とを備えた、照明装置。

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