JP2014239629A - 点灯装置およびそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りながらも、信頼性の向上を図ることが可能な点灯装置および照明器具を提供する。【解決手段】点灯装置１０は、フィルタ１、第１整流回路２、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を備え、第１整流回路２の出力端２ａは、インダクタＬ１、コンデンサＣ３が並列接続されたダイオードＤ１、一次巻線Ｎ１を介してスイッチング素子Ｑ１の第１主端子に接続され、第１主端子は、コンデンサＣ１を介してダイオードＤ１のアノードに接続され、第２主端子は、出力端２ｂと、コンデンサＣ２を介したダイオードＤ１のカソードとに接続され、制御端子は、制御回路５に接続される。二次巻線Ｎ２の一端は、逆直列接続されたダイオードＤ２，Ｄ３の直列回路を介して二次巻線Ｎ２の他端に接続され、各ダイオードＤ２，Ｄ３のカソードとダイオードＤ３のアノードとの間にインダクタＬ２、コンデンサＣ４が直列接続され、コンデンサＣ４と並列に負荷を接続することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、点灯装置およびそれを用いた照明器具に関するものである。

従来から、絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータおよびそれを用いたＬＥＤ(Light EmittingDiode)用直流電源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、ＬＥＤ用直流電源装置が、負荷として、直流点灯されるＬＥＤ負荷を有する旨が記載されている。

また、従来から、絶縁型ＡＣ−ＤＣコンバータとして、図１５に示す構成を有するスイッチング電源装置が知られている（特許文献２）。

図１５に示す構成を有するスイッチング電源装置は、コモンモードフィルタ６０と、整流回路６１と、ＰＦＣ回路６２と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ６３とを備えている。特許文献２には、図１５に示す構成を有するスイッチング電源装置が、ＰＦＣ回路６２と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ６３とを備える二段構成となっている旨が記載されている。

また、特許文献２には、図１６に示す構成を有するスイッチング電源装置７０が提案されている。

スイッチング電源装置７０は、ＦＥＴ７１、フライバックトランス７２、ダイオード７３、平滑コンデンサ７４および制御回路７５を備える一段のスイッチングコンバータとして構成されている。また、スイッチング電源装置７０は、コモンモードフィルタ７６および整流回路７７を有している。特許文献２には、スイッチング電源装置７０が、図１５に示す構成を有するスイッチング電源装置のＰＦＣ回路６２と同等の力率改善・高調波抑圧機能を有しつつも絶縁機能を有する旨が記載されている。

特開２００８−１８７８２１号公報 特開２０１０−１２４５６７号公報

ところで、図１５に示す構成を有するスイッチング電源装置は、ＰＦＣ回路６２と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ６３とを備える二段構成となっているため、スイッチング電源装置の小型化が難しい。

これに対して、図１６に示す構成を有するスイッチング電源装置７０は、ＦＥＴ７１、フライバックトランス７２、ダイオード７３、平滑コンデンサ７４および制御回路７５を備える一段のスイッチングコンバータとして構成されている。よって、上述のスイッチング電源装置７０では、図１５に示す構成を有するスイッチング電源装置に比べて、小型化を図ることが可能となる。

ここで、本願発明者らは、上述のスイッチング電源装置７０において、負荷８０としてＬＥＤ負荷を用いることを考えた。

しかしながら、上述のスイッチング電源装置７０では、負荷８０としてＬＥＤ負荷を用いる場合、整流回路７７の入力電圧の周波数が、例えば、５０〜１２０Ｈｚであるとき、整流回路７７の出力電圧が０Ｖ付近で負荷８０が不点灯となり、負荷８０の光出力にちらつきが発生する可能性がある。このため、スイッチング電源装置７０では、整流回路７７の出力端間に接続されたコンデンサ７８として、電解コンデンサを用いる必要がある。また、スイッチング電源装置７０では、コンデンサ７８として電解コンデンサを用いると、スイッチング電源装置７０の信頼性の低下が懸念される。なお、本願発明者らは、図１５および図１６に示す構成を有するスイッチング電源装置を、点灯装置として用いることを考えた。また、本願発明者らは、特許文献１に記載されたＬＥＤ用直流電源装置を、照明器具に利用することを考えた。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化を図りながらも、信頼性の向上を図ることが可能な点灯装置およびそれを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の点灯装置は、交流電圧を全波整流する第１整流回路と、当該第１整流回路により全波整流された電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータとを備え、上記ＤＣ−ＤＣコンバータは、第１インダクタと、第１ダイオードと、第１コンデンサおよび第２コンデンサと、上記第１ダイオードに並列に接続された第３コンデンサと、一次巻線および二次巻線を具備するトランスと、スイッチング素子と、当該スイッチング素子の電流を検出する第１検出部を備え上記スイッチング素子の電流値を所定の値となるように上記スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、上記二次巻線で発生した電圧を全波整流する第２整流回路とを有し、上記第２整流回路は、第２ダイオードおよび第３ダイオードを有し、第２整流回路の出力側には、第２インダクタと第４コンデンサとで構成されたローパスフィルタを有し、上記第１整流回路の入力側には、上記ＤＣ−ＤＣコンバータで発生するノイズを除去するフィルタが設けられ、上記第１整流回路の一対の出力端のうちの第１の出力端は、上記第１インダクタを介して上記第１ダイオードのアノード側に接続され、上記第１ダイオードのカソード側は、上記一次巻線を介して上記スイッチング素子の第１の主端子に接続され、上記スイッチング素子の上記第１の主端子は、上記第１コンデンサを介して上記第１ダイオードの上記アノード側に接続され、上記スイッチング素子の第２の主端子は、上記第１整流回路の上記一対の出力端のうちの第２の出力端に接続されるとともに、上記第２コンデンサを介して上記第１ダイオードの上記カソード側に接続され、上記スイッチング素子の制御端子は、上記制御回路に接続され、上記二次巻線の一端は、上記第２ダイオードのアノード側に接続され、上記第２ダイオードのカソード側は、上記第３ダイオードのカソード側と上記第２インダクタの一端に接続され、上記第２インダクタの他端は、上記第４コンデンサの一端に接続され、上記第３ダイオードのアノード側は、上記二次巻線の他端と上記第４コンデンサの他端に接続され、上記第４コンデンサと並列に点灯対象の負荷を電気的に接続することができることを特徴とする。

この点灯装置において、上記スイッチング素子に印加される電圧を検出可能な第２検出部を有することが好ましい。

この点灯装置において、上記第２コンデンサに印加される電圧を検出可能な第３検出部を有することが好ましい。

この点灯装置において、上記フィルタの入力側には、上記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を指示する信号を出力可能な調光器が接続され、上記制御回路は、上記信号を検出可能な第４検出部を有し、上記調光器からの上記信号に従って上記スイッチング素子の上記オン時間を制御することが好ましい。

この点灯装置において、上記負荷に流れる電流を定電流にする定電流回路を備え、上記第４コンデンサと並列に上記負荷と上記定電流回路との直列回路を接続することが好ましい。

本発明の照明器具は、ＬＥＤモジュールと、上記ＬＥＤモジュールを上記負荷として点灯させる上述の上記点灯装置とを備えてなることを特徴とする。

本発明の点灯装置においては、小型化を図りながらも、信頼性の向上を図ることが可能となる。

本発明の照明器具においては、小型化を図りながらも、信頼性の向上を図ることが可能となる。

実施形態１の点灯装置の回路図である。 実施形態１の点灯装置に関し、（ａ）は入力電圧の電圧波形と入力電流の電流波形との説明図、（ｂ）は出力電流の電流波形の説明図である。 実施形態１の点灯装置に関し、制御回路によって検出したスイッチング素子に流れる電流およびスイッチング素子に印加される電圧と、制御回路が出力する制御信号とのタイミングを説明する説明図である。 実施形態１の照明器具の概略断面図である。 実施形態２の点灯装置の回路図である。 実施形態２の点灯装置に関し、制御回路によって検出したスイッチング素子に流れる電流およびスイッチング素子に印加される電圧と、制御回路が出力する制御信号とのタイミングを説明する説明図である。 実施形態３の点灯装置の回路図である。 実施形態３の点灯装置に関し、（ａ）は、制御回路によって検出したスイッチング素子に印加される電圧と、スイッチング素子に流れる電流の閾値との関係を示し、（ｂ）は、制御回路によって検出したスイッチング素子に流れる電流およびスイッチング素子に印加される電圧と、制御回路が出力する制御信号とのタイミングを説明する説明図である。 実施形態３の点灯装置に関し、（ａ）は入力電圧の電圧波形と入力電流の電流波形との説明図、（ｂ）は出力電流の電流波形の説明図である。 実施形態４の点灯装置の回路図である。 実施形態４の点灯装置に関し、（ａ）は入力電圧の電圧波形の説明図、（ｂ）は出力電流の電流波形の説明図である。 実施形態４の点灯装置に関し、調光器の調光レベルと最大出力電流比との相関図である。 実施形態５の点灯装置の回路図である。 実施形態５の点灯装置に関し、（ａ）は入力電圧の電圧波形の説明図、（ｂ）は出力電流の電流波形の説明図である。 従来例のスイッチング電源装置の回路図である。 従来例の他のスイッチング電源装置の回路図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の点灯装置について、図１ないし図３を参照しながら説明する。

本実施形態の点灯装置１０は、点灯対象の負荷であるＬＥＤモジュール２０を点灯させるものである。

ＬＥＤモジュール２０は、複数個（図示例では、３個）のＬＥＤ素子２１を有している。本実施形態の点灯装置１０では、複数個のＬＥＤ素子２１の接続関係を、直列接続としているが、これに限らず、例えば、並列接続であってもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続であってもよい。なお、本実施形態の点灯装置１０は、ＬＥＤ素子２１の個数を複数個としているが、１個であってもよい。

点灯装置１０は、フィルタ１と、第１整流回路２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とを備えている。本実施形態の点灯装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力側に、上述のＬＥＤモジュール２０が電気的に接続される。

フィルタ１は、例えば、コンデンサとチョークコイルとで構成することができる。本実施形態の点灯装置１０は、フィルタ１の入力側に、商用電源Ｖａが電気的に接続される。なお、本実施形態の点灯装置１０は、商用電源Ｖａを構成要件として含まない。

フィルタ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３で発生するノイズが商用電源Ｖａ側へ伝達するのを抑制する。言い換えれば、フィルタ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３で発生するノイズを除去する。また、フィルタ１は、商用電源Ｖａからの交流電圧に含まれるノイズがＤＣ−ＤＣコンバータ３側へ伝達するのを抑制する。

第１整流回路２は、フィルタ１からの交流電圧を全波整流する。第１整流回路２としては、例えば、４個のダイオードにより構成されたダイオードブリッジを用いることができる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、第１整流回路２により全波整流された電圧を所定の直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３としては、例えば、フライバック方式のスイッチング電源回路を用いることができる。このＤＣ−ＤＣコンバータ３は、インダクタ（第１インダクタ）Ｌ１と、ダイオード（第１ダイオード）Ｄ１と、３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３と、トランスＴ１と、スイッチング素子Ｑ１と、制御回路５と、第２整流回路４とを有している。なお、本実施形態の点灯装置１０は、コンデンサＣ１〜Ｃ３が、第１コンデンサ〜第３コンデンサを構成している。

トランスＴ１は、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２とを有している。

スイッチング素子Ｑ１としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)を用いることができる。

制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１の電流値が所定の値となるように、スイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御する。具体的に説明すると、制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御するための制御信号を出力する。制御信号としては、例えば、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１は、制御回路５からの制御信号に従ってオンオフする。

制御回路５は、例えば、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成することができる。プログラムは、例えば、マイクロコンピュータに予め設けられたメモリ（図示せず）に記憶されている。

制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出可能な第１検出部（図示せず）を備えている。第１検出部としては、例えば、制御回路５を構成するマイクロコンピュータに予め設けられたＡ／Ｄ変換回路（図示せず）を用いることができる。本実施形態では、第１検出部がスイッチング素子Ｑ１の低電位側と電気的に接続されている。点灯装置１０は、第１検出部により制御回路５が検出したスイッチング素子Ｑ１の電流（図３の破線を参照）が閾値を超えると、スイッチング素子Ｑ１がオフとなるようにスイッチング素子Ｑ１の制御信号をＬｏｗにし、スイッチング素子Ｑ１の電流を制御する。本実施形態の点灯装置１０は、Ｌｏｗとなる制御信号により、スイッチング素子Ｑ１をオフする。

第２整流回路４は、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２で発生した電圧を全波整流する。第２整流回路４は、２個のダイオードＤ２，Ｄ３を有している。なお、本実施形態の点灯装置１０は、ダイオードＤ２およびダイオードＤ３が、第２ダイオードおよび第３ダイオードを構成している。第２整流回路４の出力側には、高周波成分を除去するローパスフィルタを有している。このローパスフィルタは、インダクタ（第２インダクタ）Ｌ２と、コンデンサ（第４コンデンサ）Ｃ４とで構成されている。

本実施形態の点灯装置１０は、商用電源Ｖａとフィルタ１の入力側との間の給電路に、商用電源Ｖａから点灯装置１０への給電を制御するスイッチ（図示せず）が設けられている。

第１整流回路２の入力側は、フィルタ１の出力側と電気的に接続されている。

第１整流回路２の一対の出力端２ａ，２ｂのうちの第１の出力端２ａは、インダクタＬ１の一端に接続されている。インダクタＬ１の他端は、ダイオードＤ１のアノード側に接続されている。ダイオードＤ１のカソード側は、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１の一端に接続されている。一次巻線Ｎ１の他端は、スイッチング素子Ｑ１の第１の主端子（ここでは、ドレイン端子）に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、コンデンサＣ１を介してダイオードＤ１のアノード側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１の第２の主端子（ここでは、ソース端子）は、第１整流回路２の一対の出力端２ａ，２ｂのうちの第２の出力端２ｂに接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、コンデンサＣ２を介してダイオードＤ１のカソード側に接続されている。ダイオードＤ１には、コンデンサＣ３が並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１の制御端子（ここでは、ゲート端子）は、制御回路５に接続されている。

トランスＴ１の二次巻線Ｎ２の一端は、ダイオードＤ２のアノード側に接続されている。ダイオードＤ２のカソード側は、ダイオードＤ３のカソード側とインダクタＬ２の一端に接続されている。インダクタＬ２の他端は、コンデンサＣ４の一端に接続されている。ダイオードＤ３のアノード側は、二次巻線Ｎ２の他端とコンデンサＣ４の他端に接続されている。本実施形態の点灯装置１０は、コンデンサＣ４と並列にＬＥＤモジュール２０を電気的に接続する。ＬＥＤモジュール２０のアノード側は、各ダイオードＤ２，Ｄ３のカソード側に接続している。また、ＬＥＤモジュール２０のカソード側は、二次巻線Ｎ２の他端に接続している。

本実施形態の点灯装置１０は、ＬＥＤモジュール２０のアノード側を、インダクタＬ２およびコンデンサＣ４の接続点に接続している。点灯装置１０は、インダクタＬ２およびコンデンサＣ４の接続点と、二次巻線Ｎ２の他端との間に、ＬＥＤモジュール２０を電気的に接続する。これにより、点灯装置１０は、ＬＥＤモジュール２０を点灯させることが可能となる。

コンデンサＣ４としては、例えば、フィルムコンデンサを用いることができる。本実施形態の点灯装置１０では、インダクタＬ２とコンデンサＣ４とで構成されたローパスフィルタにより、ＬＥＤモジュール２０に流れる電流に含まれる高周波成分を除去することが可能となる。これにより、点灯装置１０は、ＬＥＤモジュール２０を点灯させることが可能となる。

以下、本実施形態の点灯装置１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作について説明するが、上記スイッチにより商用電源Ｖａから点灯装置１０に給電されているものとして説明する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３では、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときで、且つ、第１整流回路２により全波整流された電圧が大きな電圧（以下、高電圧領域の電圧）の場合、高電圧領域の電圧が、インダクタＬ１とダイオードＤ１を介して、コンデンサＣ２に供給される。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ３では、コンデンサＣ２が充電されると、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１にコンデンサＣ２の両端電圧が供給され、一次巻線Ｎ１に磁気エネルギーが蓄積される。なお、高電圧領域の電圧とは、ダイオードＤ１の順電圧（順方向電圧）以上の電圧を意味する。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３では、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときで、且つ、第１整流回路２により全波整流された電圧が小さな電圧（以下、低電圧領域の電圧）の場合、低電圧領域の電圧が、インダクタＬ１とコンデンサＣ１とスイッチング素子Ｑ１を介して、第１整流回路２の低電位側に供給される。言い換えれば、点灯装置１０では、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときで、且つ、第１整流回路２により全波整流された電圧が低電圧領域の電圧の場合、第１整流回路２の一対の出力端２ａ，２ｂ間が、スイッチング素子Ｑ１を介して短絡される。これにより、本実施形態の点灯装置１０では、第１整流回路２により全波整流された電圧が低電圧領域の電圧の場合、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング周波数に含まれる高周波成分を、第１整流回路２の低電位側を介してグランド側へ逃がすことが可能となる。よって、点灯装置１０では、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング周波数に含まれる高周波成分を低減することが可能となり、力率の改善を図ることが可能となる。なお、低電圧領域の電圧とは、ダイオードＤ１の順電圧（順方向電圧）未満の電圧を意味する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３では、スイッチング素子Ｑ１がオン状態からオフ状態になると、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１に蓄積された磁気エネルギーが、二次巻線Ｎ２に伝達する。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ３では、各ダイオードＤ２，Ｄ３が、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２で発生した電圧を全波整流する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、図２（ｂ）に示すような出力電流をＬＥＤモジュール２０へ出力する。なお、図２（ａ）中の実線は、点灯装置１０の入力電流の電流波形を表している。また、図２（ａ）中の一点鎖線は、点灯装置１０の入力電圧の電圧波形を表している。

本実施形態の点灯装置１０では、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２との間に、ギャップが設けられている。これにより、点灯装置１０では、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２の漏れインダクタンスによって、ＬＥＤモジュール２０に流れる電流を定電流化することが可能となる。よって、点灯装置１０では、ＬＥＤモジュール２０に流れる電流を安定させることが可能となり、ＬＥＤモジュール２０の光出力のちらつきを抑制することが可能となる。また、点灯装置１０では、ＬＥＤモジュール２０に流れる電流を定電流化するためのフィードバック回路が不要となり、点灯装置１０の小型化を図ることが可能となる。

また、点灯装置１０では、制御回路５から出力される上記制御信号の周波数もしくはパルス幅を適宜調整することによって、ＬＥＤモジュール２０に流れる電流をより定電流化することが可能となる。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３では、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のとき、インダクタＬ１に磁気エネルギーが蓄積される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３では、スイッチング素子Ｑ１がオン状態からオフ状態になると、インダクタＬ１に蓄積された磁気エネルギーによって、インダクタＬ１の両端間に逆起電力が発生する。これにより、本実施形態の点灯装置１０では、第１整流回路２により全波整流された電圧を昇圧することが可能となる。言い換えれば、点灯装置１０では、インダクタＬ１が、第１整流回路２により全波整流された電圧を昇圧することが可能となる。つまり、点灯装置１０では、インダクタＬ１が、第１整流回路２により全波整流された電圧を昇圧すると、コンデンサＣ２に印加される電圧が大きくなる。

ところで、コンデンサＣ２に蓄積された電荷エネルギーＥは、コンデンサＣ２のキャパシタンスをＣ、コンデンサＣ２に印加される電圧をＶとすると、次式により求められる。

本実施形態の点灯装置１０では、上述の式（１）から分かるように、電荷エネルギーＥが同じであれば、コンデンサＣ２に印加される電圧Ｖを大きくすることによって、コンデンサＣ２のキャパシタンスＣを小さくすることが可能となる。これにより、点灯装置１０では、コンデンサＣ２として、例えば、フィルムコンデンサを用いることが可能となり、コンデンサＣ２として電解コンデンサを用いた場合に比べて、信頼性の向上を図ることが可能となる。

また、点灯装置１０では、インダクタＬ１が、第１整流回路２により全波整流された電圧を昇圧することが可能となるので、低電圧領域の電圧を昇圧することが可能となる。これにより、点灯装置１０では、第１整流回路２の一対の出力端２ａ，２ｂ間に、第１整流回路２により全波整流された電圧を平滑する電解コンデンサが不要となる。

また、本実施形態の点灯装置１０では、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１の漏れインダクタンスと、コンデンサＣ１と、コンデンサＣ３とが直列に接続された共振回路を構成している。これにより、点灯装置１０では、制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御するときに、ソフトスイッチング動作を実現することが可能となり、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング損失を低減することが可能となる。よって、本実施形態の点灯装置１０では、点灯装置１０の電力損失を低減することが可能となり、点灯装置１０の高効率化を図ることが可能となる。また、点灯装置１０では、制御回路５が、ソフトスイッチング時の共振電圧を低下させることにより、スイッチング素子Ｑ１に、より低耐圧のＭＯＳＦＥＴを用いることが可能となる。ここにおいて、ソフトスイッチング動作とは、上記共振回路の共振現象を利用して、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流もしくはスイッチング素子Ｑ１に印加される電圧がゼロとなった状態で、スイッチング素子Ｑ１をターンオンまたはターンオフさせる動作である。

点灯装置１０では、上述の共振回路の共振を利用して、第１整流回路２の電圧に対し、ダイオードＤ１の電位を低下させている。点灯装置１０は、コンデンサＣ１とコンデンサＣ３とを直列に接続し、合成容量を小さくさせて、共振周波数を高くしている。点灯装置１０は、コンデンサＣ１とコンデンサＣ３との合成容量が小さく、共振周波数が高くなる分だけ、第１整流回路２とダイオードＤ１との電位差をより大きくすることができる。点灯装置１０は、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間に共振動作を利用して、インダクタＬ１に入力電流を引き込むことにより、高調波成分を低減して力率を改善することが可能となる。

以上説明した本実施形態の点灯装置１０は、交流電圧を全波整流する第１整流回路２と、第１整流回路２により全波整流された電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ３とを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、第１インダクタＬ１と、第１ダイオードＤ１と、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２と、第１ダイオードＤ１に並列に接続された第３コンデンサＣ３とを有している。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、一次巻線Ｎ１および二次巻線Ｎ２を具備するトランスＴ１と、スイッチング素子Ｑ１とを有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、スイッチング素子Ｑ１の電流値が所定の値となるようにスイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御する制御回路５と、二次巻線Ｎ２で発生した電圧を全波整流する第２整流回路４とを有している。第２整流回路４は、第２ダイオードＤ２および第３ダイオードＤ３を有している。本実施形態の点灯装置１０は、第２整流回路４の出力側には、第２インダクタＬ２と第４コンデンサＣ４とで構成されたローパスフィルタを有している。点灯装置１０は、第１整流回路２の入力側には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３で発生するノイズを除去するフィルタ１が設けられている。点灯装置１０は、第１整流回路２の一対の出力端２ａ，２ｂのうちの第１の出力端２ａは、第１インダクタＬ１を介して第１ダイオードＤ１のアノード側に接続されている。点灯装置１０は、第１ダイオードＤ１のカソード側は、一次巻線Ｎ１を介してスイッチング素子Ｑ１の第１の主端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ１の第１の主端子は、第１コンデンサＣ１を介して第１ダイオードＤ１のアノード側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１の第２の主端子は、第１整流回路２の一対の出力端２ａ，２ｂのうちの第２の出力端２ｂに接続されるとともに、第２コンデンサＣ２を介して第１ダイオードＤ１のカソード側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１の制御端子は、制御回路５に接続されている。二次巻線Ｎ２の一端は、第２ダイオードＤ２のアノード側に接続されている。第２ダイオードＤ２のカソード側は、第３ダイオードＤ３のカソード側と第２インダクタＬ２の一端に接続されている。第２インダクタＬ２の他端は、第４コンデンサＣ４の一端に接続されている。第３ダイオードＤ３のアノード側は、二次巻線Ｎ２の他端と第４コンデンサＣ４の他端に接続されている。点灯装置１０では、第４コンデンサＣ４と並列に点灯対象の負荷（ＬＥＤモジュール２０）を電気的に接続する。

したがって、本実施形態の点灯装置１０は、フィルタ１と、第１整流回路２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とで構成されているので、図１５に示す構成を有するスイッチング電源装置に比べて、小型化を図ることが可能となる。また、本実施形態の点灯装置１０では、コンデンサＣ２として、例えば、フィルムコンデンサを用いることが可能となり、従来のように整流回路の出力端間に電解コンデンサを接続してある場合に比べて、小型化を図りながらも、信頼性の向上を図ることが可能となる。

以下、本実施形態の点灯装置１０を用いた照明器具の一例について、図４に基づいて説明する。

照明器具３０は、例えば、天井材４０に埋め込み配置されるものである。照明器具３０は、上述のＬＥＤモジュール２０と、上述の点灯装置１０と、筐体３１とを備えている。

ＬＥＤモジュール２０は、上述の複数個のＬＥＤ素子２１と、実装基板２２とを備えている。

実装基板２２としては、例えば、金属ベースプリント配線板などを採用することができる。実装基板２２は、実装基板２２の外周形状を、例えば、円形状としている。

実装基板２２の一面側（図４では、下面側）には、複数個のＬＥＤ素子２１が実装されている。実装基板２２は、一対の第１接続線２５，２５を介して、第１コネクタ４１ｂと電気的に接続されている。

筐体３１は、矩形箱状に形成されている。筐体３１の材料としては、例えば、金属（例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス）などを採用することができる。筐体３１には、上述の点灯装置１０が収納されている。

照明器具３０は、筐体３１を、天井材４０の一表面側（図４では、上面側）に配置してある。また、照明器具３０は、筐体３１と天井材４０との間に、筐体３１と天井材４０との間を規定の距離に保つためのスペーサ３２を介在している。

筐体３１の一側壁（図４では、左側壁）には、点灯装置１０に電気的に接続された一対の第２接続線３３，３３を導出するための第１の導出孔（図示せず）が、形成されている。照明器具３０は、一対の第２接続線３３，３３の一方を、点灯装置１０のダイオードＤ２およびダイオードＤ３のカソード側に接続してある。また、照明器具３０は、一対の第２接続線３３，３３の他方を、点灯装置１０の二次巻線Ｎ２の他端に接続してある。また、照明器具３０では、点灯装置１０が、一対の第２接続線３３，３３を介して、第２コネクタ４１ａと電気的に接続されている。

また、照明器具３０は、器具本体２３と、光拡散板２４とを備えている。

器具本体２３は、有底円筒状に形成されている。器具本体２３の材料としては、例えば、金属（例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス）などを採用することができる。

器具本体２３の底壁２３ａには、実装基板２２に電気的に接続された一対の第１接続線２５，２５を導出するための第２の導出孔（図示せず）が、形成されている。なお、照明器具３０は、実装基板２２の平面サイズを、器具本体２３の開口サイズよりも若干小さく設定している。

照明器具３０では、器具本体２３の底壁２３ａの内側に、実装基板２２が配置されている。また、照明器具３０では、器具本体２３の底壁２３ａに、実装基板２２が取り付けられている。また、照明器具３０では、実装基板２２を器具本体２３の底壁２３ａに取り付ける手段として、例えば、電気絶縁性および熱伝導性を有する接着シート（図示せず）などを用いている。

器具本体２３の側壁２３ｂの下端部には、側方へ延設された鍔部２３ｃが設けられている。また、器具本体２３の側壁２３ｂの下端部には、天井材４０に予め形成された埋込孔４０ａの周部を鍔部２３ｃとで挟持可能な一対の取付金具（図示せず）が、設けられている。照明器具３０は、天井材４０の埋込孔４０ａの周部を上記一対の取付金具と鍔部２３ｃとで挟持することによって、器具本体２３を天井材４０に埋め込み配置することが可能となる。

光拡散板２４は、円板状に形成されている。光拡散板２４の材料としては、透光性材料（例えば、アクリル樹脂、ガラスなど）を採用することができる。照明器具３０は、器具本体２３の側壁２３ｂの下端部に、光拡散板２４が着脱自在に取り付けられている。これにより、光拡散板２４は、器具本体２３の開口部を覆い各ＬＥＤ素子２１から放射された光を拡散することが可能となる。

以上説明した照明器具３０は、上述のＬＥＤモジュール２０と、このＬＥＤモジュール２０を点灯させる上述の点灯装置１０とを備えている。これにより、照明器具３０では、小型化を図りながらも、信頼性の向上を図ることが可能となる。なお、ＬＥＤモジュール２０や照明器具３０の各構成は、特に限定するものではない。

（実施形態２）
本実施形態の点灯装置１０の基本構成は、実施形態１と同じであり、図５に示すように、制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１の高電位側と電気的に接続されている点などが実施形態１と相違する。なお、本実施形態の点灯装置１０では、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１に印加される電圧を検出可能な第２検出部（図示せず）を有している。上記第２検出部としては、例えば、制御回路５を構成するマイクロコンピュータに予め設けられたＡ／Ｄ変換回路（図示せず）を用いることができる。本実施形態の点灯装置１０は、上記第２検出部が、スイッチング素子Ｑ１の高電位側と電気的に接続されている。

本実施形態の点灯装置１０は、制御回路５がスイッチング素子Ｑ１を制御することにより、実施形態１と同様、図２（ａ）の入力電圧・入力電流に対し、図２（ｂ）の如き出力電流をＬＥＤモジュール２０へ出力することができる。

また、制御回路５は、上記第２検出部により検出されたスイッチング素子Ｑ１の電圧に応じてスイッチング素子Ｑ１を制御する。制御回路５は、検出されたスイッチング素子Ｑ１に印加される電圧から、共振する電圧が０Ｖに到達した時点で、制御信号をＨｉｇｈにする（図６の実線を参照）。本実施形態の点灯装置１０は、制御信号をＨｉｇｈとすることにより、スイッチング素子Ｑ１をオンとしている。これにより本実施形態の点灯装置１０は、点灯装置１０を構成する部品のばらつきなどに起因して、電圧が共振条件から外れることを抑制することが可能となる。

なお、本実施形態の点灯装置１０を、実施形態１で説明した照明器具３０に用いてもよい。

（実施形態３）
本実施形態の点灯装置１０の基本構成は、実施形態２と同じであり、図７に示すように、制御回路５が、コンデンサＣ２の高電位側と電気的に接続されている点などが実施形態２と相違する。なお、本実施形態の点灯装置１０では、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

制御回路５は、コンデンサＣ２に印加される電圧を検出可能な第３検出部（図示せず）を有している。上記第３検出部としては、例えば、制御回路５を構成するマイクロコンピュータに予め設けられたＡ／Ｄ変換回路（図示せず）を用いることができる。本実施形態の点灯装置１０は、上記第３検出部が、コンデンサＣ２の高電位側と電気的に接続されている。

制御回路５は、上記第３検出部により検出されたコンデンサＣ２の電圧（図８（ａ）の実線を参照）が増加するに従ってスイッチング素子Ｑ１をオフする閾値（図８（ａ）の破線を参照）を低くする。また、制御回路５は、上記第３検出部により検出されたコンデンサＣ２の電圧が減少するに従ってスイッチング素子Ｑ１のオフする閾値を高くする。

これにより、本実施形態の点灯装置１０は、閾値が一定の実施形態１，２と比較して、図９（ａ）の入力電圧・入力電流に対し、図９（ｂ）の如き、ＬＥＤモジュール２０へ供給する電流のリップル成分を減少させることができる。そのため、本実施形態の点灯装置１０を、実施形態１で説明した照明器具３０などに用いると、照明器具３０から照射される光出力にちらつきが発生することを抑制することができる。

（実施形態４）
本実施形態の点灯装置１０の基本構成は、実施形態３と同じであり、図１０に示すように、フィルタ１の入力側に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧を指示する信号を出力可能な調光器６が接続されている点などが実施形態３と相違する。なお、本実施形態の点灯装置１０では、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

調光器６は、ＬＥＤモジュール２０を調光点灯させるためのものである。調光器６としては、例えば、双方向性サイリスタ（図示せず）を用いた調光器を採用することができる。

また、調光器６は、ＬＥＤモジュール２０が所望の光出力レベル（以下、調光レベル）となるように、例えば、図１１（ａ）に示すような電圧波形を有する電圧を出力する。なお、図１１（ａ）に示す電圧波形は、正弦波のカーブを欠けさせた非対称の形状としている。

フィルタ１の入力側には、調光器６の上記双方向性サイリスタと商用電源Ｖａとの直列回路が電気的に接続される。

制御回路５は、フィルタ１の出力側と電気的に接続されている。

また、制御回路５は、調光器６からの信号を検出する第４検出部（図示せず）を有している。上記第４検出部としては、例えば、制御回路５を構成するマイクロコンピュータに予め設けられたゼロクロス検出回路（図示せず）を用いることができる。上記第４検出部は、調光器６の出力電圧の位相を検出することによって、調光器６からの指示（調光レベル）を検出する。本実施形態の点灯装置１０は、上記第４検出部が、フィルタ１の出力側と電気的に接続されている。

ところで、制御回路５は、上記第４検出部により検出された調光器６からの指示に従って、ＬＥＤモジュール２０の調光レベルを制御する。言い換えれば、制御回路５は、上記第４検出部により検出された調光器６からの指示に従って、スイッチング素子Ｑ１のオン時間を制御する。

本実施形態の点灯装置１０は、制御回路５が、図１２の実線で示す調光カーブの特性を満たすように、調光器６からの信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン時間を制御する。図１２の調光カーブは、調光レベルが１００％の最大値において、ＬＥＤモジュール２０への出力電流が最大となる最大出力電流を基準として、最大出力電流に対する出力電流の比（最大出力電流比）と調光レベルとの相関関係を表している。なお、図１２中のＬ_maxは、調光レベルの最大値を表している。また、図１２中のＬ_minは、調光レベルの最小値を表している。

本実施形態の点灯装置１０では、調光器６からの信号に従ってスイッチング素子Ｑ１のオン時間を制御することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧を変更することが可能となり、ＬＥＤモジュール２０の調光レベルを調整することが可能となる。

また、制御回路５は、上記第３検出部により検出されたコンデンサＣ２に印加される電圧が増加するに従ってスイッチング素子Ｑ１のオン時間を短くしてもよい。制御回路５は、上記第３検出部により検出されたコンデンサＣ２に印加される電圧が減少するに従ってスイッチング素子Ｑ１のオン時間を長くしてもよい。

制御回路５は、上記第３検出部により検出されたコンデンサＣ２の両端電圧の増減と、上記第４検出部により検出された調光器６の出力電圧の位相とに従って、スイッチング素子Ｑ１のオン時間を制御する。これにより、本実施形態の点灯装置１０では、制御回路５は、検出された入力電圧位相により、調光カーブに応じたＬＥＤ電流目標値と、ＬＥＤ電流目標値に対応する出力がなされる電流閾値を算出し、調光レベルに応じた明るさに変化させることができる。本実施形態の点灯装置１０は、実施形態１，２，３の効果に加えて、調光レベルに応じた明るさに変化させることが可能となる。

以上説明した本実施形態の点灯装置１０は、フィルタ１の入力側には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧を指示する信号を出力可能な調光器６が接続されている。制御回路５は、調光器６からの信号を検出可能な第４検出部を有している。制御回路５は、調光器からの信号に従ってスイッチング素子Ｑ１のオン時間を制御する。

なお、本実施形態の点灯装置１０を、実施形態１で説明した照明器具３０に用いてもよい。

（実施形態５）
本実施形態の点灯装置１０の基本構成は、実施形態４と同じであり、図１３に示すように、ＬＥＤモジュール２０のカソード側に、制御回路５からの指令値により出力を一定電流にする定電流回路７が接続されている点などが実施形態４と相違する。なお、本実施形態の点灯装置１０では、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

定電流回路７は、ＬＥＤモジュール２０への給電を一定電流で行うためのものである。定電流回路７としては、例えば、２つのバイポーラトランジスタを用いて構成することができる。定電流回路７は、制御回路５の指令値を受けてＬＥＤモジュール２０への給電を一定電流にする。

これにより、本実施形態の点灯装置１０は、図１４（ａ）の入力電圧・入力電流に対し、図１４（ｂ）の如き、ＬＥＤモジュール２０へ供給する電流のリップル成分を減少させることができる。そのため、本実施形態の点灯装置１０を、実施形態１で説明した照明器具３０などに用いると、照明器具３０から照射される光出力にちらつきが発生することを抑制することができる。

以上説明した本実施形態の点灯装置１０は、負荷に流れる電流を定電流にする定電流回路７を備えている。点灯装置１０は、第４コンデンサＣ４と並列に負荷と定電流回路７との直列回路を接続している。

なお、本実施形態の点灯装置１０を、実施形態１で説明した照明器具３０に用いてもよい。

１ フィルタ
２ 第１整流回路
２ａ 第１の出力端
２ｂ 第２の出力端
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４ 第２整流回路
５ 制御回路
６ 調光器
１０ 点灯装置
２０ ＬＥＤモジュール（負荷）
３０ 照明器具
Ｃ１ 第１コンデンサ
Ｃ２ 第２コンデンサ
Ｃ３ 第３コンデンサ
Ｃ４ 第４コンデンサ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｌ１ 第１インダクタ
Ｌ２ 第２インダクタ
Ｎ１ 一次巻線
Ｎ２ 二次巻線
Ｑ１ スイッチング素子
Ｔ１ トランス

Claims (6)

1. 交流電圧を全波整流する第１整流回路と、該第１整流回路により全波整流された電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータとを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、第１インダクタと、第１ダイオードと、第１コンデンサおよび第２コンデンサと、前記第１ダイオードに並列に接続された第３コンデンサと、一次巻線および二次巻線を具備するトランスと、スイッチング素子と、該スイッチング素子の電流を検出する第１検出部を備え前記スイッチング素子の電流値を所定の値となるように前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路と、前記二次巻線で発生した電圧を全波整流する第２整流回路とを有し、前記第２整流回路は、第２ダイオードおよび第３ダイオードを有し、第２整流回路の出力側には、第２インダクタと第４コンデンサとで構成されたローパスフィルタを有し、前記第１整流回路の入力側には、前記ＤＣ−ＤＣコンバータで発生するノイズを除去するフィルタが設けられ、前記第１整流回路の一対の出力端のうちの第１の出力端は、前記第１インダクタを介して前記第１ダイオードのアノード側に接続され、前記第１ダイオードのカソード側は、前記一次巻線を介して前記スイッチング素子の第１の主端子に接続され、前記スイッチング素子の前記第１の主端子は、前記第１コンデンサを介して前記第１ダイオードの前記アノード側に接続され、前記スイッチング素子の第２の主端子は、前記第１整流回路の前記一対の出力端のうちの第２の出力端に接続されるとともに、前記第２コンデンサを介して前記第１ダイオードの前記カソード側に接続され、前記スイッチング素子の制御端子は、前記制御回路に接続され、前記二次巻線の一端は、前記第２ダイオードのアノード側に接続され、前記第２ダイオードのカソード側は、前記第３ダイオードのカソード側と前記第２インダクタの一端に接続され、前記第２インダクタの他端は、前記第４コンデンサの一端に接続され、前記第３ダイオードのアノード側は、前記二次巻線の他端と前記第４コンデンサの他端に接続され、前記第４コンデンサと並列に点灯対象の負荷を電気的に接続することができることを特徴とする点灯装置。
2. 前記スイッチング素子に印加される電圧を検出可能な第２検出部を有することを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記第２コンデンサに印加される電圧を検出可能な第３検出部を有することを特徴とする請求項２に記載の点灯装置。
4. 前記フィルタの入力側には、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を指示する信号を出力可能な調光器が接続され、前記制御回路は、前記信号を検出可能な第４検出部を有し、前記調光器からの前記信号に従って前記スイッチング素子の前記オン時間を制御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項に記載の点灯装置。
5. 前記負荷に流れる電流を定電流にする定電流回路を備え、前記第４コンデンサと並列に前記負荷と前記定電流回路との直列回路を接続することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
6. ＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールを前記負荷として点灯させる請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の点灯装置とを備えてなることを特徴とする照明器具。

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