CN103139986B - 点亮装置和具备该点亮装置的照明器具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供点亮装置和具备该点亮装置的照明器具。本发明所涉及的点亮装置具备：开关电源电路，其具有开关元件；控制电路，其与调光比相应地调整上述开关元件的开关频率和接通时间。上述控制电路构成为如果上述调光比包含在第一调光范围内，则将上述开关频率调整为与上述第一调光范围相关联的频率，并且将上述接通时间调整为与上述调光比相应的时间。上述控制电路构成为如果上述调光比包含在第二调光范围内，则将上述接通时间调整为与上述第二调光范围相关联的时间，并且将上述开关频率调整为与上述调光比相应的频率。

Description

点亮装置和具备该点亮装置的照明器具
技术领域
本发明涉及一种点亮装置和具备该点亮装置的照明器具，特别是涉及一种能够对半导体发光元件进行调光点亮的点亮装置和具备该点亮装置的照明器具。
背景技术
近年来，逐渐普及一种将LED(Light Emitting Diode：发光二极管)、有机EL(Electro Luminescence：电致发光)元件等半导体发光元件作为光源的照明器具。
在这种照明器具中，使用了例如图20所示那样的结构的点亮装置(LED点亮装置)(例如参照文献1[日本公开专利公报第2005-294063号])。
该点亮装置具备：与直流电源91串联连接的(第一)开关元件92和电感93；在开关元件92断开时与电感93和光源负载(发光二极管)94一起形成闭合回路的二极管95。
该点亮装置是自激式的，通过开关元件92进行通断动作，在开关元件92断开时经由二极管95向光源负载94释放在开关元件92接通时蓄积在电感93中的电磁能量。
另外，该点亮装置还具备检测流过开关元件92的电流的电阻96，与通过电阻96检测出的电流相应地改变开关元件92的接通期间，因此，能够通过自激式的点亮电路将流过光源负载94的电流控制为固定的电流。但是，文献1所记载的点亮装置不具有调光功能，无法对光源负载94进行调光点亮。
另一方面，在文献2(日本公表专利公报第2003-522393号)中，记载了以与交流电源(主电源电压)的频率(50/60Hz)同步的100Hz或者120Hz的突发频率(バ一スト周波数)来接通或断开向光源负载(LED照明模块)的供给电力的情况。
该点亮装置(电源组件)通过控制使向光源负载的供给电力成为接通状态的脉冲的长度，能够进行调光控制，但在文献2中并没有公开用于调光点亮的具体电路结构。
另外，在如文献2所记载的那样通过控制脉冲的长度(接通时间)来进行调光的结构的点亮装置中，当调光比减小(变暗)时，突发频率的一个周期内的接通时间变短，有可能产生闪烁(ちらつき)。因此，在该点亮装置中，无法将可选择的调光比的范围设定得太宽。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够通过比较简单的结构来扩大光源负载的调光范围的点亮装置和具备该点亮装置的照明器具。
本发明所涉及的第一方式的点亮装置具备：开关电源电路，其向直流光源供给直流；以及控制电路，其为了向上述直流光源供给与调光比相应的大小的直流而控制上述开关电源电路。上述开关电源电路具有开关元件。上述控制电路构成为与上述调光比相应地调整上述开关元件的开关频率和接通时间。上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在第一调光范围内，则将上述开关频率调整为与上述第一调光范围相关联的频率，并且将上述接通时间调整为与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围中的与上述调光比相应的时间。上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在与上述第一调光范围不同的第二调光范围内，则将上述接通时间调整为与上述第二调光范围相关联的时间，并且将上述开关频率调整为与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围中的与上述调光比相应的频率。
在本发明所涉及的第二方式的点亮装置中，在第一方式中，上述控制电路构成为：在使上述直流光源全点亮(全点灯)的情况下，将上述开关频率调整为规定的基准频率，并且将上述接通时间调整为规定的基准接通时间。上述基准频率和上述基准接通时间是得到用于规定上述调光比的单位量的上述直流光源的亮度时的上述开关频率和上述接通时间。
在本发明所涉及的第三方式的点亮装置中，在第二方式中，上述开关电源电路具备与上述开关元件串联连接的电感。上述开关电源电路构成为：在上述开关元件接通时在上述电感中蓄积来自电源的能量，在上述开关元件断开时向上述直流光源提供蓄积在上述电感中的能量。选择上述基准频率和上述基准接通时间，使得电流以临界模式或不连续模式流过上述电感。
在本发明所涉及的第四方式的点亮装置中，在第一~第三方式中的任一个方式中，上述控制电路构成为向上述开关元件输出与上述调光比相应的驱动信号。上述驱动信号是周期性的电压信号，具有电压值超过用于使上述开关元件接通的阈值的接通期间和上述电压值低于上述阈值的断开期间。上述驱动信号的上述接通期间相当于上述接通时间。上述驱动信号的频率相当于上述开关频率。
在本发明所涉及的第五方式的点亮装置中，在第四方式中，上述控制电路构成为对在输出上述驱动信号时从上述控制电路流过上述开关元件的驱动电流进行测定。上述控制电路构成为：在上述驱动电流增加至第一规定值时，将上述驱动信号从上述接通期间切换为上述断开期间。上述控制电路构成为通过调整上述第一规定值来调整上述接通时间。
在本发明所涉及的第六方式的点亮装置中，在第五方式中，上述控制电路通过将上述第一规定值调整为零以下的值，来使上述直流光源熄灭。
在本发明所涉及的第七方式的点亮装置中，在第四或第五方式中，上述控制电路具备：根据上述驱动信号被充电的电容器；以及根据第二规定值决定上述电容器的放电速度的放电速度电路。上述控制电路构成为：在上述电容器的两端电压降低至规定的阈值时，将上述驱动信号从上述断开期间切换为上述接通期间。上述控制电路构成为通过调整上述第二规定值来调整上述驱动信号的上述频率。
在本发明所涉及的第八方式的点亮装置中，在第七方式中，上述控制电路通过将上述第二规定值调整为零以下的值，来使上述直流光源熄灭。
在本发明所涉及的第九方式的点亮装置中，在第一~第八方式中的任一个方式中，上述控制电路构成为接受表示上述调光比的调光信号。
在本发明所涉及的第十方式的点亮装置中，在第一~第九的任一个方式中，上述开关频率的最小值是1kHz。
在本发明所涉及的第十一方式的点亮装置中，在第一~第十方式中的任一个方式中，上述第一调光范围是下限值为规定的调光比以上的范围。上述第二调光范围是上限值小于上述规定的调光比的范围。与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围的上限为与上述第一调光范围相关联的频率以下。与上述第二调光范围相关联的上述时间为与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围中的与上述规定的调光比相应的时间以下。
在本发明所涉及的第十二方式的点亮装置中，在第一~第十方式中的任一个方式中，上述第二调光范围是下限值为规定的调光比以上的范围。上述第一调光范围是上限值小于上述规定的调光比的范围。与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围的上限为与上述第二调光范围相关联的上述时间以下。与上述第一调光范围相关联的上述频率为与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围中的与上述规定的调光比相应的频率以下。
本发明所涉及的第十三方式的照明器具具备：第一~第十二方式中的任一个方式的点亮装置；以及从该点亮装置被供给电力的直流光源。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的点亮装置的结构的电路图。
图2是实施方式1所涉及的点亮装置的全点亮状态的动作说明图。
图3是实施方式1所涉及的点亮装置的第一调光状态的动作说明图。
图4是实施方式1所涉及的点亮装置的第二调光状态的动作说明图。
图5是实施方式1所涉及的点亮装置的第三调光状态的动作说明图。
图6是表示实施方式1所涉及的点亮装置的结构的电路图。
图7是表示实施方式1所涉及的点亮装置的控制电路的结构的电路图。
图8是表示实施方式1所涉及的点亮装置的结构的电路图。
图9是实施方式1所涉及的点亮装置的动作说明图。
图10是表示实施方式2所涉及的点亮装置的结构的电路图。
图11是实施方式2所涉及的点亮装置的动作说明图。
图12是实施方式2所涉及的点亮装置的动作说明图。
图13是实施方式2所涉及的点亮装置的动作说明图。
图14是实施方式2所涉及的点亮装置的动作说明图。
图15是表示具备上述点亮装置的照明器具的截面图。
图16是表示上述点亮装置的其它结构的主要部分的电路图。
图17是表示上述点亮装置的其它结构的主要部分的电路图。
图18是表示上述点亮装置的其它结构的主要部分的电路图。
图19是表示上述点亮装置的其它结构的主要部分的电路图。
图20是表示现有的点亮装置的结构的电路图。
具体实施方式
(实施方式1)
如图1所示，本实施方式的点亮装置1具备：电源连接器11，其与商用电源等交流电源2(参照图8)连接；输出连接器12，其经由引线31与由发光二极管(LED)等半导体发光元件构成的光源负载3连接。
光源负载3通过从点亮装置1供给的直流电流而点亮。光源负载3可以是将多个(例如30个)发光二极管串联或者并联、或者串并联连接而成的LED模块。此外，光源负载3是通过直流电力进行动作的直流光源，只要构成为放射与所接收到的直流的大小相应的光即可。
该点亮装置1具备由滤波电路14和直流电源电路15构成的直流电源生成部、降压斩波电路(降压转换器)16以及控制电路4来作为主要结构。以下，参照图1说明点亮装置1的基本结构。
在电源连接器11上经由电流保险丝13和滤波电路14连接有直流电源电路15。
滤波电路14由经由电流保险丝13而与电源连接器11并联连接的浪涌电压吸收元件141和滤波电容器142、滤波电容器143以及共模扼流线圈(common mode choke coil)144构成，用于切除噪声。滤波电容器143连接在直流电源电路15的输入端之间，共模扼流线圈144插入在两个滤波电容器142、143之间。
直流电源电路15在此处是由全波整流器151和平滑电容器152构成的整流平滑电路，但是并不限于此，例如也可以是使用了升压斩波电路的功率因数改善电路。
通过该结构，由滤波电路14和直流电源电路15构成的直流电源生成部将来自交流电源2的交流电压(100V、50/60Hz)变换为直流电压(大致140V)，并从其输出端(平滑电容器152的两端)输出。
直流电源电路15的输出端(平滑电容器152的两端)连接有降压斩波电路16，降压斩波电路16的输出端连接至输出连接器12。
降压斩波电路16是向光源负载(直流光源)3供给直流的开关电源电路。降压斩波电路16具备：串联连接在直流电源电路(直流电源)15的输出端之间的二极管(再生二极管)161和开关元件162；以及在二极管161的两端之间与光源负载3串联连接的电感163。
在此，以如下方向设置二极管161：该方向为将二极管161的阴极与直流电源电路15的正极侧的输出端相连接的方向。也就是说，成为如下形式：开关元件162插入在与二极管161并联连接的电感163和光源负载3的串联电路与直流电源电路15的负极侧的输出端之间。后面说明二极管161的功能。
另外，降压斩波电路16在输出端之间(一对输出连接器12之间)具备输出电容器(在图1、6中用虚线表示)164，该输出电容器164与光源负载3并联连接，抑制向光源负载3的输出的脉动(纹波，ripple)。但是，能够适当地省略该输出电容器164。
控制电路4构成为为了向光源负载(直流光源)3供给与调光比相应的大小的直流而控制降压斩波电路(开关电源电路)16。控制电路4构成为与调光比相应地调整开关元件162的开关频率和接通时间。此外，开关元件162的接通时间是在一个周期中开关元件162持续接通的时间。
控制电路4以高频对降压斩波电路16的开关元件162进行通断驱动。在图1的例子中，开关元件162由MO SFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)构成，控制电路4通过向开关元件162的栅极-源极之间提供门信号(驱动信号)，来使开关元件162进行通断动作。
控制电路4构成为向开关元件162输出与调光比相应的驱动信号。驱动信号是周期性的电压信号，具有电压值超过用于使开关元件162接通的阈值的接通期间和电压值低于阈值的断开期间。驱动信号的接通期间相当于接通时间，驱动信号的频率相当于开关频率。
在本实施方式中，驱动信号是具有超过用于使开关元件162接通的阈值的电压值和小于阈值的电压值的二值信号。
具体地说，控制电路4输出交替地重复H(高)电平和L(低)电平的矩形波状的门信号(参照图2的(b))，开关元件162在门信号为H电平的期间接通，在门信号为L电平的期间断开。
此外，驱动信号并不需要必须是二值信号。即，驱动信号也可以是正弦波信号、矩形波信号、三角波信号、锯齿波信号。
此外，在图1的例子中，控制电路4的门信号的输出端子经由电阻41、42的串联电路与直流电源电路15的负极侧的输出端连接，两个电阻41、42的连接点与开关元件162的栅极端子连接。
另外，该控制电路4具有第一控制模式、第二控制模式、第三控制模式这三个模式，来作为开关元件162的控制模式。
控制电路4与从外部指定的调光比相应地选择第二控制模式、第三控制模式，由此，按照所指定的调光比使光源负载3调光点亮。在此，调光比被分为多个区间，对调光比的每个区间预先分配第二控制模式和第三控制模式。
在第一控制模式下，控制电路4按照预先决定的振荡频率(开关频率)和接通时间(每个周期的接通时间)使开关元件162进行通断动作，使得成为电流不连续地流过电感163的间歇模式。
第一控制模式是用于使光源负载3全点亮的控制模式。控制电路4构成为：在使光源负载3全点亮的情况下，将开关频率调整为规定的基准频率，并且将接通时间调整为规定的基准接通时间。基准频率和基准接通时间是得到用于规定调光比的单位量的光源负载3的亮度时的开关频率和接通时间。
此处所说的间歇模式是在流过电感163的电流中产生暂停区间(为零的区间)的模式，还包括当流过电感163的电流为零时使开关元件162接通的临界模式。也就是说，间歇模式包括：流过电感163的电流只在瞬间为零的模式(临界模式)；在流过电感163的电流的每个周期中电流为零的状态持续规定期间的模式(不连续模式)。
即，选择基准频率和基准接通时间，使得电流以临界模式或不连续模式流过电感163。
在第二控制模式下，控制电路4在调光比的同一区间内使开关元件162的振荡频率大致固定，并改变开关元件162的接通时间。
即，控制电路4构成为：如果调光比包含在与第二控制模式对应的调光范围(第一调光范围)内，则将开关频率(振荡频率)调整为与第一调光范围相关联的频率，并且将接通时间调整为与第一调光范围相关联的接通时间的范围中的与调光比相应的时间。
在第三控制模式下，与第二控制模式相反地，控制电路4在调光比的同一区间内使开关元件162的接通时间大致固定，并改变开关元件162的振荡频率。
即，控制电路4构成为：如果调光比包含在与第三控制模式对应的调光范围(第二调光范围)内，则将接通时间调整为与第二调光范围相关联的时间，并且将开关频率(振荡频率)调整为与第二调光范围相关联的开关频率的范围中的与调光比相应的频率。
控制电路4通过选择第一控制模式，使光源负载3全点亮。另一方面，在指定了调光比时，控制电路4通过与所指定的调光比所对应的区间(调光范围)相应地选择第二控制模式和第三控制模式中的一个模式，来按照所指定的调光比使光源负载3进行调光点亮。
在此，在第二控制模式下，在同一区间内振荡频率大致固定，因此，在分配了第二控制模式的区间(第一调光范围)中，将振荡频率预先分配为既定值。
在第三控制模式下，在同一区间内接通时间大致固定，因此，在分配了第三控制模式的区间(第二调光范围)中，将接通时间预先分配为既定值。
例如，在指定了与第二控制模式对应的区间的调光比的情况下，控制电路4选择第二控制模式，使振荡频率大致固定为对该区间分配的既定值(振荡频率)，并改变接通时间，来使光源负载3进行调光点亮。
与此相对，在指定了与第三控制模式对应的区间的调光比的情况下，控制电路4选择第三控制模式，使接通时间大致固定为对该区间分配的既定值(接通时间)，并改变振荡频率，来使光源负载3进行调光点亮。
接着，分为使光源负载3全点亮的全点亮状态和使光源负载3进行调光点亮的第一~第三调光状态的各点亮状态，来说明上述点亮装置1的动作。
例如，调光比的范围包含第一区间(第一调光区间)、第二区间(第二调光区间)以及第三区间(第三调光区间)。
第一区间是调光比为70%以上且小于95%的区间。第一区间是分配了第二控制模式的第一调光范围。在第一区间，开关频率固定为f2，接通时间与调光比相应地在t2~t2’(t2<t2’)的范围内变化。t2是与包含在第一区间中的调光比的最小值对应的时间，t2’是与包含在第一区间中的调光比的最大值对应的时间。这样，对第一区间分配频率f2，并分配接通时间的范围t2~t2’。
第二区间是调光比为20%以上且小于70%的区间。第二区间是分配了第三控制模式的第二调光范围。在第二区间，接通时间固定为t3，开关频率与调光比相应地在f3~f3’(f3<f3’)的范围内变化。f3是与包含在第二区间中的调光比的最小值对应的频率，f3’是与包含在第二区间中的调光比的最大值对应的频率。这样，对第二区间分配时间t3，并分配开关频率的范围f3~f3’。
在此，第一区间(第一调光范围)是下限值为规定的调光比(70%)以上的范围。第二区间(第二调光范围)是上限值小于上述规定的调光比(70%)的范围。与第二区间(第二调光范围)相关联的开关频率的范围的上限f3’为与第一区间(第一调光范围)相关联的频率f2以下。与第二区间(第二调光范围)相关联的时间t3为与第一区间(第一调光范围)相关联的接通时间的范围中的与规定的调光比(70%)对应的时间t2以下。
第三区间是调光比为10%以上且小于20%的区间。第三区间是分配了第二控制模式的第一调光范围。在第三区间，开关频率固定为f4，接通时间与调光比相应地在t4~t4’(t4<t4’)的范围内变化。t4是与包含在第三区间中的调光比的最小值对应的时间，t4’是与包含在第三区间中的调光比的最大值对应的时间。这样，对第三区间分配频率f4，并分配接通时间的范围t4~t4’。
在此，第二区间(第二调光范围)是下限值为规定的调光比(20%)以上的范围。第三区间(第一调光范围)是上限值小于上述规定的调光比(20%)的范围。与第三区间(第一调光范围)相关联的接通时间的范围的上限t4’为与第二区间(第二调光范围)对应的时间t3以下。与第三区间(第一调光范围)相关联的频率f4为与第二区间(第二调光范围)相关联的开关频率的范围中的与规定的调光比(20%)对应的频率f3以下。
调光比为95%以上且100%以下的区间是全点亮区间。对全点亮区间分配第一控制模式。因而，在全点亮区间，控制电路4按照基准频率f1和基准接通时间t1来控制开关元件162。
调光比为0%以上且小于10%的区间是最低调光区间或熄灭区间。在最低调光区间，控制电路4按照与包含在第三区间中的调光比的最小值(10%)对应的开关频率f4和接通时间t4来控制开关元件162。在熄灭区间，控制电路4将开关元件162维持为断开，使得不从开关电源电路16向直流光源3供给直流。
此处所说的第一调光状态是基于第二控制模式的点亮状态。特别地，第一调光状态是调光比从95%降低至70%时的点亮状态。换言之，第一调光状态是调光比为70%时的点亮状态。
另外，第二调光状态是从第一调光状态进一步选择了第三控制模式的点亮状态。特别地，第二调光状态是调光比进一步从70%降低至20%时的点亮状态。换言之，第二调光状态是调光比为20%时的点亮状态。
另外，第三调光状态是从第二调光状态进一步选择了第二控制模式的点亮状态。特别地，第三调光状态是调光比进一步从20%降低至10%时的点亮状态。换言之，第三调光状态是调光比为10%时的点亮状态。
也就是说，点亮装置1在从全点亮状态选择了第二控制模式时转变为第一调光状态，在从第一调光状态选择了第三控制模式时转变为第二调光状态，在从第二调光状态选择了第二控制模式时转变为第三调光状态。
换言之，第一调光状态是从全点亮状态只选择了第二控制模式的状态，第二调光状态是从全点亮状态在选择第二控制模式的基础上进一步多级性地选择第三控制模式的状态。第三调光状态是从全点亮状态在选择第二控制模式的基础上多级性地选择第三控制模式、进一步选择第二控制模式的状态。
此外，在上述例子中，对第一区间和第三区间分配第二控制模式，对第二区间分配第三控制模式。但是，也可以对第一区间和第三区间分配第三控制模式，对第二区间分配第二控制模式。即，在使调光比从100%降低的情况下，也可以在第一控制模式之后，在比第二控制模式之前执行第三控制模式。
图2表示全点亮状态下的点亮装置1的动作。在图2中，将横轴作为时间轴，(a)表示流过电感163的电流I1，(b)表示从控制电路4对开关元件162的栅极端子施加的门信号(驱动信号)(图3~5也是同样)。
另外，在图2中，用“Ton”表示开关元件162接通的接通区间(也就是说门信号为H电平的期间[接通期间])，用“Toff”表示开关元件162断开的断开区间(也就是说门信号为L电平的期间[断开期间])(图3~5也是同样)。
在全点亮状态下，在开关元件162的接通区间，从直流电源电路15通过直流电源电路15、光源负载3、电感163、开关元件162、直流电源电路15的路径流过电流，在电感163中蓄积电磁能量。
另一方面，在开关元件162的断开区间，释放蓄积在电感163中的电磁能量，通过电感163、二极管161、光源负载3、电感163的路径流过电流。
在此，在全点亮状态下，控制电路4根据第一控制模式，按照预先决定的振荡频率和接通时间(每个周期的接通时间)，使开关元件162进行通断动作。
在全点亮状态下，点亮装置1如图2的(a)所示那样在流过电感163的电流I1变为零之后开关元件162接通的所谓临界模式或不连续模式下进行动作。此时的开关元件162的振荡频率是f1，接通时间是t1。即，在本实施方式中，基准频率是f1，基准接通时间是t1。
图3表示在第一调光状态下的点亮装置1的动作。
在第一调光状态下，控制电路4主要控制开关元件162的接通时间，振荡频率f2与全点亮状态的振荡频率f1大致相等。也就是说，控制电路4在从全点亮状态使开关元件162的振荡频率固定的状态下，只使开关元件162的接通时间变短。
在此，点亮装置1在第一调光状态下也如图3的(a)所示那样，在流过电感163的电流I1变为零之后开关元件162接通的所谓不连续模式下进行动作。
这样，在第一调光状态下，点亮装置1由于开关元件162的接通时间变短，所以与全点亮状态相比，流过电感163的电流I1的峰值减少，蓄积在电感163中的电磁能量也减少。其结果，与全点亮状态相比，从点亮装置1向光源负载3供给的电流减少，光源负载3的光输出降低(变暗)。
此时的开关元件162的接通时间t2比全点亮状态的接通时间t1短(t1>t2)，振荡频率f2与全点亮状态的振荡频率f1大致相同(f1≈f2)。
图4表示在第二调光状态下的点亮装置1的动作。
在第二调光状态下，控制电路4主要控制开关元件162的振荡频率，使接通时间t3与第一调光状态的接通时间t2大致相等。也就是说，控制电路4在从第一调光状态使开关元件162的接通时间固定的状态下，只使开关元件162的振荡频率变低。
在此，点亮装置1在第二调光状态下也如图4的(a)所示那样，在电流I1间歇性地流过电感163的不连续模式下进行动作。
这样，在第二调光状态下，点亮装置1使开关元件162的振荡频率降低，开关元件162的断开时间(每个周期的断开时间)变长。因此，在点亮装置1中，与第一调光状态相比，流过电感163的电流I1的峰值进一步减少，蓄积在电感163中的电磁能量也进一步减少。其结果，与第一调光状态相比，从点亮装置1向光源负载3供给的电流进一步减少，光源负载3的光输出进一步降低(进一步变暗)。
此时的开关元件162的接通时间t3与第一调光状态的接通时间t2大致相同(t2≈t3)，振荡频率f3比第一调光状态的振荡频率f2低(f2>f3)。
图5表示在第三调光状态下的点亮装置1的动作。
在第三调光状态下，控制电路4主要控制开关元件162的接通时间，使振荡频率f4与第二调光状态的振荡频率f3大致相等。也就是说，控制电路4在从第二调光状态使开关元件162的振荡频率固定的状态下，只使开关元件162的接通时间变短。
这样，在第三调光状态下，点亮装置1由于开关元件162的接通时间进一步变短，因此，与第二调光状态相比，流过电感163的电流I1的峰值进一步减少，蓄积在电感163中的电磁能量也进一步减少。其结果，与第二调光状态相比，从点亮装置1向光源负载3供给的电流进一步减少，光源负载3的光输出进一步降低(进一步变暗)。
此时的开关元件162的接通时间t4比第二调光状态的接通时间t3短(t3>t4)，振荡频率f4与第二调光状态的振荡频率f3大致相同(f3≈f4)。
其结果，光源负载3在全点亮状态下最亮，在第三调光状态下最暗。
此外，在本实施方式中，例示了以下的情况：控制电路4在第二控制模式下连续地改变开关元件162的接通时间，在第三控制模式下连续地改变开关元件162的振荡频率。但是，并不限于该例子，控制电路4也可以在第二控制模式下阶段性(不连续)地改变开关元件162的接通时间，在第三控制模式下阶段性(不连续)地改变开关元件162的振荡频率。
接着，更详细地说明控制电路4的具体结构。
在本实施方式中，控制电路4具备用于控制开关元件162的驱动电路4a。如图6所示，驱动电路4a由控制用的集成电路(IC)40及其外围部件构成。
作为集成电路40，在此使用了ST微电子公司制造的“L6562”。该集成电路(L6562)40本来是PFC电路(功率因数改善控制用的升压斩波电路)的控制用IC，在内部还包含乘法电路等在降压斩波电路16的控制中不需要的结构要素。另一方面，该集成电路40为了将输入电流的平均值控制为与输入电压的包络线相似的形状，而在一个芯片内具备控制输入电流的峰值的功能和过零(zerocross)控制功能，将这些功能转用于降压斩波电路16的控制。
另外，点亮装置1具备控制用电源电路7，向集成电路40的电源端子(第8引脚P8)施加控制用电源电路7的输出电压，其中，该控制用电源电路7具有齐纳二极管701和平滑电容器702，向集成电路40供给控制用电源。
图7简化地示出在本实施方式中使用的集成电路40的内部结构。第1引脚(INV)P1是集成电路40内置的误差放大器(erroramplifier)401的反转输入端子，第2引脚(COMP)P2是误差放大器401的输出端子，第3引脚(MULT)P3是乘法电路402的输入端子。另外，第4引脚(CS)P4是斩波电流检测端子，第5引脚(ZCD)P5是过零检测端子，第6引脚(GND)P6是接地端子，第7引脚(GD)P7是栅极驱动端子，第8引脚(Vcc)P8是电源端子。
集成电路40在第8引脚P 8与第6引脚P6之间被供给了规定电压以上的控制电源电压时，通过控制电源403生成基准电压Vref1、Vref2，并且内部的各电路变为能够动作。集成电路40在接通电源时，通过起动器(starter)404向触发器405的置位输入端子(图7中为“S”)供给起动脉冲，触发器405的输出(图7中为“Q”)成为H电平，经由驱动电路406而第7引脚P7成为H电平。
在第7引脚P7成为H电平时，通过图6所示的电阻41、42分压得到的驱动电压(门信号)施加在开关元件162的栅极-源极之间。此外，插入在开关元件162的源极端子与直流电源电路15的负极之间的电阻43是用于检测流过开关元件162的电流的小电阻，对栅极-源极之间的驱动电压几乎没有影响。
在通过施加驱动电压(驱动信号)而开关元件162接通时，从平滑电容器152的正极经由光源负载3、电感163、开关元件162、电阻43向平滑电容器152的负极流过电流。此时，流过电感163的斩波电流为只要电感163没有磁饱和就大致线性地上升的电流，通过作为电流检测部的电阻43来检测该电流。在电流检测用的电阻43的两端之间，连接有电阻44和电容器62的串联电路，电阻44与电容器62的连接点连接至集成电路40的第4引脚P4。由此，与通过电阻43检测出的电流值相当的电压输入到集成电路40的第4引脚P4。
在集成电路40中，输入到第4引脚P4的电压值经由由内部的电阻407和电容器408构成的噪声滤波器施加到比较器409的“+”输入端子。在比较器409中，其“-”输入端子被施加由第1引脚P1的施加电压和第3引脚P3的施加电压决定的参考电压，其输出被输入到触发器405的复位端子(图7中为“R”)。此外，构成噪声滤波器的电阻407例如是40kΩ，电容器408例如是5pF。
因此，集成电路40在第4引脚P4的电压超过参考电压时，比较器409的输出成为H电平而向触发器405的复位端子输入复位信号，从而使触发器405的输出成为L电平。此时，集成电路40的第7引脚P7成为L电平，因此，图6的二极管45接通，开关元件162经由电阻46抽出栅极-源极间电荷，开关元件162快速地断开。当开关元件162断开时，蓄积在电感163中的电磁能量经由二极管161释放到光源负载3。
在本实施方式中，电阻47、48、49和电容器50、51对来自后述的信号产生电路21(参照图8)的矩形波信号S1进行平均化，向第3引脚P3施加与矩形波信号S1的占空比相应的大小的电压。由此，比较器409的参考电压与矩形波信号S1的占空比相应地变化。在此，在矩形波信号S1的占空比变大(H电平的时间变长)时，参考电压变大，因此，开关元件162的接通时间变长。另一方面，在矩形波信号S1的占空比变小(H电平的时间变短)时，参考电压变小，因此，开关元件162的接通时间变短。
换言之，控制电路4在通过电阻(电流检测部)43检测的电流(驱动电流)达到由矩形波信号S1决定的第一规定值(相当于参考电压)时，使开关元件162断开。通过改变该第一规定值，开关元件162的接通时间变化，因此，在本实施方式中的第一调光状态和第三调光状态下，利用该原理来使开关元件162的接通时间可变。
在本实施方式中，控制电路4构成为对在输出驱动信号时从控制电路4流过开关元件162的驱动电流进行测定。控制电路4构成为：在驱动电流增加至第一规定值(参考电压)时，将驱动信号从接通期间切换为断开期间。控制电路4构成为通过调整第一规定值来调整接通时间。
如图6所示，通过串联连接在集成电路40的第7引脚P7与第5引脚P5之间的二极管52和电阻53与电容器54的并联电路、电容器55、晶体管56以及电阻57，来决定开关元件162的断开时间。电容器55连接在第5引脚P5与地之间，晶体管56和电阻57串联连接并与电容器55并联连接。在此，电阻58、59、60以及电容器61对来自后述的信号产生电路21(参照图8)的矩形波信号S2进行平均化，向晶体管56的基极-发射极之间施加与矩形波信号S2的占空比相应的大小的电压。
如图7所示，集成电路40内置有与第5引脚P5连接的钳位(clamp)电路410，在此，第5引脚P5在最大5.7V时被钳位。“-”输入端子与第5引脚P5连接的比较器411在第5引脚P5的输入电压为基准电压Vref2(在此为0.7V)以下时，输出成为H电平。因此，在第7引脚P7为H电平(通常大致为10V~15V)时，第5引脚P5被钳位在5.7V，但是在第7引脚P7成为L电平时，二极管52变为截止，电容器55通过晶体管56和电阻57放电到0.7V。
在该时间点，比较器411的输出成为H电平。因此，经由逻辑和电路412连接至比较器411的输出端子的触发器405被置位，触发器405的输出也成为H电平。由此，第7引脚P7再次成为H电平，开关元件162接通。此后，控制电路4也通过重复进行相同动作，以高频对开关元件162进行通断驱动。
在此，矩形波信号S2的占空比越大(H电平的时间越长)，则晶体管56的基极-发射极间电压越高，流过晶体管56的电流也越大，因此电容器55快速地放电。因此，开关元件162的断开时间变短，开关元件162的振荡频率变高。
相反地，在矩形波信号S2的占空比变小(H电平的时间变短)时，晶体管56的基极-发射极间电压变低，流过晶体管56的电流也减少，因此，从电容器55的放电也变慢。因此，开关元件162的断开时间变长，开关元件162的振荡频率变低。
换言之，控制电路4在根据开关元件的驱动信号被充电的电容器55的两端电压成为规定的阈值(基准电压Vref2)以下时，使开关元件162接通。在此，控制电路4根据由矩形波信号S2决定的第二规定值(晶体管56的基极-发射极间电压)，决定电容器55的放电速度，通过改变第二规定值，开关元件162的振荡频率变化。因此，在本实施方式中的第二调光状态下，利用该原理，使开关元件162的振荡频率可变。
在本实施方式中，控制电路4具备：根据驱动信号被充电的电容器55；放电速度电路(晶体管56)，其根据第二规定值(晶体管56的基极-发射极间电压)决定电容器55的放电速度。控制电路4构成为：在电容器55的两端电压降低至规定的阈值(基准电压Vref2)时，将驱动信号从断开期间切换为接通期间。控制电路4构成为通过调整第二规定值来调整驱动信号的频率。
接着，参照图8，说明对图1或者图6的点亮装置1附加了接受用于决定调光比的调光信号来产生矩形波信号S1、S2的结构的点亮装置1的整体结构。此外，在图8中，将上述的滤波电路14和直流电源电路15汇总为直流电源生成部140来进行图示，直流电源生成部140中的电容器145、146将电路地(电容器152的负极)高频地与机壳地连接。
在图8中，点亮装置1除了图6的结构以外，还具备用于连接调光信号线5的信号线连接器17、整流电路18、绝缘电路19、波形整形电路20以及信号产生电路21。
向调光信号线5供给例如由频率为1kHz、振幅为10V的占空比可变的矩形波电压信号构成的调光信号。
整流电路18与信号线连接器17连接，是用于消除调光信号线5的布线的极性的电路，通过设置该整流电路18，点亮装置1即使与调光信号线5反向连接，也能够正常动作。也就是说，整流电路18具备：与信号线连接器17连接的全波整流器181；与全波整流器181的输出串联连接的电阻等阻抗元件182和齐纳二极管183。由此，整流电路18通过全波整流器181对所输入的调光信号进行全波整流，通过电阻等阻抗元件182在齐纳二极管183的两端产生矩形波电压信号。
绝缘电路19具备光电耦合器(photocoupler)191，并具有以下功能：使调光信号线5与点亮装置1的控制电路4之间绝缘，同时将矩形波电压信号传递到控制电路4。
波形整形电路20对从绝缘电路19的光电耦合器191输出的信号进行波形整形，并作为PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号输出。因而，经由调光信号线5长距离地传输的矩形波电压信号(调光信号)有时波形会产生失真，但是通过该波形整形电路20消除了失真的影响。
在此，在现有的逆变器方式的荧光灯调光点亮装置中，在波形整形电路的后级进一步设置CR积分电路(平滑电路)等的低通滤波电路，生成模拟的调光电压，与该调光电压相应地可变地控制逆变器的频率等。与此相对，本实施方式的点亮装置1将波形整形后的PWM信号输入到信号产生电路21。
信号产生电路21与驱动电路4a一起构成控制电路4。虽然省略了图示，但信号产生电路21由微型计算机(microcomputer)及其外围部件构成。
微型计算机通过内部的计时器测量所输入的PWM信号的接通时间，向控制电路4输出两种矩形波信号S1、S2。从微型计算机输出的矩形波信号S1、S2如上所述那样通过控制电路4内的电阻和电容器被平滑，因此，矩形波的占空比越大(H电平的时间越长)，则控制电路4中的输入值越大。也就是说，矩形波信号S1的占空比越大，对矩形波信号S1进行平滑所得的第3引脚P3的电压V1越大，矩形波信号S2的占空比越大，则对矩形波信号S2进行平滑所得的晶体管56的基极-发射极间电压V2越大。
接着，参照图9说明PWM信号变化时的点亮装置1的动作。
图9中将PWM信号的占空比(导通占空比(on duty))作为横轴，(a)表示向控制电路4的集成电路40的第3引脚P3施加的电压V1，(b)表示晶体管56的基极-发射极间电压V2。此外，PWM信号只是对调光信号实施整流、波形整形，因此PWM信号的占空比相当于调光信号的占空比。
如图9所示，在PWM信号的占空比为0%~5%的区间(全点亮区间)，第3引脚P3的电压V1和晶体管56的基极-发射极间电压V2分别设定为初始值(V1=v10，V2=v20)。即，对PWM信号的占空比为0%~5%的区间分配第一控制模式。因此，在该区间(全点亮区间)，点亮装置1成为全点亮状态，降压斩波电路16的开关元件162的振荡频率为f1，接通时间为t1。
对PWM信号的占空比为5%~30%的区间(第一区间)分配第二控制模式。在该区间(第一区间)中，信号产生电路21通过使矩形波信号S1的占空比随着PWM信号的占空比的增加而减小，第3引脚P3的电压V1降低至v11(<v10)。在电压V1降低时，开关元件162的接通时间变短，负载电流(向光源负载3供给的电流)减少。此时，为了将开关元件162的振荡频率保持为大致固定，信号产生电路21也可以稍微减小矩形波信号S2的占空比，稍微降低电压V2，使电容器55的放电变慢，稍微延长开关元件162的断开时间。该状态是第一调光状态。
对PWM信号的占空比为30%~80%的区间(第二区间)分配第三控制模式。在该区间(第二区间)，信号产生电路21通过使矩形波信号S2的占空比随着PWM信号的占空比的增加而减小，基极-发射极间电压V2降低至v21(<v20)。在电压V2降低时，晶体管56的引入电流减少，电容器55的放电时间变长，因此开关元件162的断开时间变长，振荡频率变低，负载电流减少。此时，第3引脚P3的电压V1保持v11的值，因此，开关元件162的接通时间成为固定。该状态是第二调光状态。
对PWM信号的占空比为80%~90%的区间(第三区间)分配第二控制模式。在该区间(第三区间)，信号产生电路21通过使矩形波信号S1的占空比随着PWM信号的占空比的增加而减小，第3引脚P3的电压V1降低至v12(<v11)。在电压V1降低时，开关元件162的接通时间进一步变短，负载电流进一步减少。此时，为了将开关元件162的振荡频率保持为大致固定，信号产生电路21也可以稍微减小矩形波信号S2的占空比，稍微降低电压V2，使电容器55的放电变慢，稍微延长开关元件162的断开时间。该状态是第三调光状态。
在PWM信号的占空比为90%~100%的区间，信号产生电路21被设定为通过将矩形波信号S1、S2的占空比保持为固定来维持第三调光状态。或者，点亮装置1也可以在PWM信号的占空比为90%~100%的区间，将第3引脚P3的电压V1和基极-发射极间电压V2中的至少一方设为L电平来使降压斩波电路16的动作停止，使光源负载3熄灭。也就是说，控制电路4也可以将由矩形波信号S1决定的第一规定值(相当于参考电压)和由矩形波信号S2决定的第二规定值(基极-发射极间电压V2)中的至少一方设为零以下，使开关元件162的通断动作停止。
另外，控制电路4在1kHz以上、理想的是几kHz以上的范围内设定开关元件162的振荡频率。即，振荡频率(开关频率)的最小值是1kHz。
由此，即使在振荡频率降低的第二或者第三调光状态下，光源负载3的点亮熄灭频率也高，例如在照相机拍摄时，能够避免光源负载3的点亮熄灭与快门速度(曝光时间)干扰。
如上所述，本实施方式的点亮装置1具备：开关元件162，其与直流电源串联连接，被实施高频的通断控制；电感163，其与开关元件162串联连接，在该开关元件162接通时，从直流电源流过电流；二极管161，其在开关元件162断开时，将在开关元件162接通时蓄积在电感163中的电磁能量释放到由半导体发光元件构成的光源负载3；以及控制电路4，其控制开关元件162的通断动作。作为开关元件162的控制模式，控制电路4具有：第一控制模式，按照预先以使电流以临界模式或不连续模式流过电感163的方式决定的振荡频率和接通时间，使开关元件162进行通断动作；第二控制模式，使开关元件162的振荡频率固定，并使开关元件162的接通时间变化；第三控制模式，使开关元件162的接通时间固定，并使开关元件162的振荡频率变化。对将调光比分为多个区间而成的每个区间分配第二控制模式和第三控制模式。控制电路4通过选择第一控制模式，使光源负载3全点亮。在指定了调光比时，控制电路4与该调光比所对应的区间相应地选择第二控制模式和第三控制模式中的一个模式，来按照上述调光比使光源负载3调光点亮。
换言之，本实施方式的点亮装置1具备：开关电源电路(降压斩波电路)16，其向直流光源(光源负载)3供给直流；控制电路4，其为了向直流光源3供给与调光比相应的大小的直流而控制开关电源电路16。开关电源电路16具有开关元件162。控制电路4构成为与调光比相应地调整开关元件162的开关频率和接通时间。控制电路4构成为：如果调光比包含在第一调光范围内，则将开关频率调整为与第一调光范围相关联的频率，并且将接通时间调整为与第一调光范围相关联的接通时间的范围中的与调光比相应的时间。控制电路4构成为：如果调光比包含在与第一调光范围不同的第二调光范围内，则将接通时间调整为与第二调光范围相关联的时间，并且将开关频率调整为与第二调光范围相关联的开关频率的范围中的与调光比相应的频率。
另外，在本实施方式的点亮装置1中，控制电路4构成为：在使直流光源3全点亮的情况下，将开关频率调整为规定的基准频率，并且将接通时间调整为规定的基准接通时间。基准频率和基准接通时间是得到用于规定调光比的单位量的直流光源3的亮度时的开关频率和接通时间。
另外，在本实施方式的点亮装置1中，开关电源电路16具备与开关元件162串联连接的电感163。开关电源电路16构成为：在开关元件162接通时在电感163中蓄积来自电源的能量，在开关元件162断开时向直流光源3提供蓄积在电感163中的能量。选择基准频率和基准接通时间，使得电流以临界模式或不连续模式流过电感163。
另外，在本实施方式的点亮装置1中，控制电路4构成为向开关元件162输出与调光比相应的驱动信号。驱动信号是周期性的电压信号，具有电压值超过用于使开关元件162接通的阈值的接通期间和电压值低于阈值的断开期间。驱动信号的接通期间相当于接通时间，驱动信号的频率相当于开关频率。
根据以上说明的本实施方式的点亮装置1，控制电路4通过任意地多级性地选择使开关元件162的接通时间变化的第二控制模式和使振荡频率变化的第三控制模式，来使光源负载3进行调光点亮。
因而，与只在第二控制模式下或者只在第三控制模式下使光源负载3进行调光点亮的情况相比，点亮装置1能够不使光源负载3闪烁地扩大光源负载3的调光范围。其结果，点亮装置1能够在比较宽的范围内精细(细致)地调节光源负载3的亮度。因此，在本实施方式的点亮装置1中，具有能够通过比较简单的结构扩大光源负载3的调光范围的优点。
并且，通过以微型计算机作为主要结构的信号产生电路21来进行调光状态下的调光比的调节，因此能够实现能够通过比较简单的结构来精细(细致)地调节光源负载3的亮度的点亮装置1。
另外，点亮装置1在光源负载3的全点亮时，控制电路4在开关元件162的接通时间和振荡频率固定的第一控制模式下进行动作，开关元件162在电流不连续地流过电感163的临界或者不连续模式下接通或断开。
因此，点亮装置1在改变开关元件162的接通时间和振荡频率中的至少一方来使光源负载3进行调光点亮时，开关元件162也在电流不连续地流过电感163的临界或者不连续模式下接通或断开。总之，点亮装置1与调光比无关地始终在间歇模式(临界模式或者不连续模式)下使开关元件162进行通断动作。
在此，在间歇模式下，在流过电感163的电流为零的时刻，开关元件162接通，因此，与无暂停区间地电流连续流过电感163的连续模式相比，能够降低开关元件162中的损耗(损失)。也就是说，本实施方式的点亮装置1通过开关元件162始终在间歇模式下动作，与在连续模式下动作的情况相比，具有能够降低开关元件162中的损耗并能够实现高的电路效率的优点。
另外，本实施方式的点亮装置1还具备：电流检测部(电阻43)，其检测流过开关元件162的电流；电容器55，其根据开关元件162的驱动信号被充电。控制电路4在通过电流检测部(电阻43)检测的电流达到第一规定值时，使开关元件162断开。控制电路4在电容器55的两端电压成为规定的阈值以下时，使开关元件162接通。控制电路4通过改变第一规定值，来使开关元件162的接通时间变化。控制电路4通过改变决定电容器55的放电速度的第二规定值，来使开关元件162的振荡频率变化。
换言之，控制电路4构成为对在输出驱动信号时从控制电路4流过开关元件162的驱动电流进行测定。控制电路4构成为：在驱动电流增加至第一规定值(参考电压)时，将驱动信号从接通期间切换为断开期间。控制电路4构成为通过调整第一规定值来调整接通时间。
另外，控制电路4具备：根据驱动信号被充电的电容器55；放电速度电路(晶体管56)，其根据第二规定值决定电容器55的放电速度。控制电路4构成为：在电容器55的两端电压降低至规定的阈值时，将驱动信号从上述断开期间切换为上述接通期间。控制电路4构成为通过调整第二规定值来调整驱动信号的频率。
另外，在本实施方式的点亮装置1中，控制电路4通过将第一规定值和第二规定值中的至少一方设为零以下，来使开关元件162的通断动作停止，使光源负载3熄灭。
换言之，控制电路4通过将第一规定值调整为零以下的值，来使直流光源3熄灭。或者，控制电路4通过将第二规定值调整为零以下的值，来使直流光源3熄灭。
另外，在本实施方式的点亮装置1中，控制电路4接收来自外部的调光信号，与由该调光信号决定的调光比相应地选择开关元件162的控制模式。即，控制电路4构成为接受表示调光比的调光信号。
此外，输入到点亮装置1的调光信号在本实施方式中是占空比可变的矩形波，但是并不限于此，例如也可以是电压值可变的直流电压。在该情况下，由微型计算机构成的信号产生电路21根据调光信号的振幅(电压值)调整矩形波信号S1、S2的占空比来实现调光控制。另外，点亮装置1并不限于从调光信号线5输入调光信号的结构，例如也可以是设置红外线受光模块并通过红外线通信来接收调光信号的结构。
(实施方式2)
如图10所示，在本实施方式的点亮装置1中，控制电路4和控制用电源电路7的结构与实施方式1的点亮装置1不同。另外，在图10的例子中，将5V、1kHz的矩形波电压信号作为调光信号输出的外部调光器6经由调光信号线5与点亮装置1的信号线连接器17连接。以下，对与实施方式1相同的结构，附加相同的标记并适当省略说明。
在本实施方式中，直流电源电路15在全波整流器151的输出端具备作为功率因数改善电路的升压斩波电路。
升压斩波电路是以下的一般结构：在全波整流器151的输出端之间串联连接电感153和开关元件154，在开关元件154的两端之间串联连接二极管155和平滑电容器152。由此，在直流电源电路15的输出端(平滑电容器152的两端)，产生使来自交流电源2的供给电压升压并平滑所得的直流电压(大致410V)。
此外，升压斩波电路通过包括由S T微电子公司制造的“L6562”构成的集成电路156及其外围部件的控制电路对开关元件154进行通断控制而动作。这种升压斩波电路的动作是公知的，因此在此省略动作的说明。
在本实施方式中，如图10所示，控制用电源电路7由连接至平滑电容器152的IPD元件71及其外围部件构成。
IPD元件71是所谓的智能功率器件(Intelligent PowerDevice)，例如使用松下电器公司制造的“MIP2E2D”。IPD元件71是具有漏极端子、源极端子以及控制端子的三个引脚的集成电路，在其内部内置有由功率MOSFET构成的开关元件711和对该开关元件711进行通断控制的控制部712。
控制用电源电路7由该IPD元件71所内置的开关元件711、电感72、平滑电容器73以及二极管74构成降压斩波电路。另外，控制用电源电路7由齐纳二极管75、二极管76、平滑电容器77以及电容器78构成IPD元件71的电源电路。
通过上述结构，控制用电源电路7在平滑电容器73的两端产生固定电压(例如大致15V)，该固定电压成为供给后述的集成电路(三端子调节器79、微型计算机80、驱动电路81)的控制用电源的电源电压VC1。因而，由于在IPD元件71开始动作之前平滑电容器73未被充电，因此，其它集成电路(三端子调节器79、微型计算机80、驱动电路81)都不动作。
以下，说明控制用电源电路7的动作。
在接通电源的初期，当平滑电容器152通过全波整流器151的输出电压而被充电时，通过IPD元件71的漏极端子→控制端子→平滑电容器77→电感72→平滑电容器73的路径流过电流。由此，平滑电容器73以图10所示的极性被充电，向IPD元件71供给动作电压。由此，IPD元件71开始动作，内置的开关元件711进行通断动作。
在IPD元件71内置的开关元件711接通时，通过平滑电容器152→IPD元件71的漏极端子→源极端子→电感72→平滑电容器73的路径流过电流，平滑电容器73被充电。在开关元件711切换为断开时，蓄积在电感72中的电磁能量经由二极管74释放到平滑电容器73。由此，由IPD元件71、电感72、二极管74以及平滑电容器73构成的电路作为降压斩波电路而动作，在平滑电容器73的两端产生对平滑电容器152的电压进行降压所得的电源电压VC1。
另外，在IPD元件71内置的开关元件711断开时，经由二极管74流过再生电流，但是电感72的两端电压被钳位在作为平滑电容器73的两端电压与二极管74的正向电压之和的和电压。从该和电压减去齐纳二极管75的齐纳电压和二极管76的正向电压所得的电压成为平滑电容器77的两端电压。内置于IPD元件71的控制部712对开关元件711的通断动作进行控制，使得平滑电容器77的两端电压固定。由此，作为结果，平滑电容器73的两端电压也成为固定(电源电压VC1)。
在平滑电容器73的两端产生电源电压VC1时，三端子调节器79开始向微型计算机80供给5V的电源，由此，降压斩波电路16的开关元件162的通断控制也开始。微型计算机80从外部调光器6输入调光信号，按照该调光信号进行调光控制。
如图10所示，控制电路4具备微型计算机80，通过内部的程序，产生用于驱动降压斩波电路16的开关元件162的矩形波信号。
微型计算机80被设定程序，使得与输入到第22引脚P22的来自外部调光器6的调光信号的接通时间(脉冲宽度)相应地，从第19引脚P19输出用于驱动开关元件162的矩形波信号。
并且，控制电路4具备驱动电路81，该驱动电路81接收来自微型计算机80的第19引脚P19的输出(矩形波信号)，实际对开关元件162进行驱动。由此，微型计算机80通过接收来自外部调光器6的调光信号，对开关元件162进行控制，从而控制流过光源负载3的电流，实现调光控制。
在本实施方式中，三端子调节器79例如是东芝公司制造的“TA78L05”，微型计算机80是RENESAS公司制造的8位微型计算机“78K0/Ix2”，驱动电路81是MAXIM公司制造的“MAX15070A”。
另外，在图10的例子中，用虚线表示抑制向光源负载3的输出的脉动(ripple)的输出电容器164。
另外，本实施方式的点亮装置1与调光信号的占空比(调光比)相应地在使光源负载3全点亮的全点亮状态与使光源负载3进行调光点亮的第一、第二调光状态之间进行切换来动作。
此处所说的第一调光状态是基于使开关元件162的接通时间大致固定并使开关元件162的振荡频率变化的第三控制模式的点亮状态。
另外，第二调光状态是从第一调光状态进一步选择了使开关元件162的振荡频率大致固定并使开关元件162的接通时间变化的第二控制模式的点亮状态。
接着，参照图11~图14，说明本实施方式所涉及的点亮装置1的动作。
在图11中，横轴表示来自外部调光器6的调光信号(PWM信号)的占空比(导通占空比)，纵轴表示负载电流(向光源负载3供给的电流的有效值)，表示将308mA设为全点亮(100%)时的调光比(图中的括号内)。
首先，在调光信号的占空比为0%~5%的区间，微型计算机80从第19引脚P19输出用于驱动开关元件162的固定的矩形波信号。
在本实施方式中，此时的矩形波信号被设定为振荡频率30kHz、接通时间5.8μs、电压值5V。驱动电路81通过被输入该矩形波信号，将电压值放大为15V，并输入到降压斩波电路16的开关元件162的栅极，对开关元件162进行通断驱动。
此时，点亮装置1在全点亮状态下动作，在光源负载3中流过平均308mA的电流(调光比100%)。点亮装置1在直到调光信号的占空比达到5%为止，持续该状态(全点亮状态)。
图12中将横轴设为时间轴，(a)表示该状态(全点亮状态)下的光源负载3的两端电压，(b)表示流过光源负载3的电流。从图12的(b)的电流可知，开关元件162的通断动作成为不连续模式，在电流为零的时刻，开关元件162接通，因此，开关元件162中的开关损失(损耗)减少。
接着，对调光信号的占空比为5%~80%的区间分配第三控制模式。即，调光信号的占空比为5%~80%的区间相当于分配了第三控制模式的第二调光范围。在该区间，微型计算机80使从第19引脚P19输出的矩形波信号的振荡频率随着调光信号的占空比的增加而逐渐变低。
在本实施方式中，微型计算机80使矩形波信号的接通时间大致固定为既定值(5.8μs)，使断开时间随着调光信号的占空比的增加而逐渐变长。在此，设定微型计算机80的程序，使得在调光信号的占空比成为80%时从第19引脚P19输出的矩形波信号的振荡频率为8kHz。
此时，点亮装置1在第一调光状态下动作，以163mA(调光比53%)为下限，对流过光源负载3的电流的平均值进行调节。
图13中将横轴设为时间轴，(a)表示该状态(第一调光状态)下的光源负载3的两端电压，(b)表示流过光源负载3的电流。
对调光信号的占空比为80%以上的区间分配第二控制模式。即，调光信号的占空比为80%以上的区间相当于分配了第二控制模式的第一调光范围。在该区间，微型计算机80使从第19引脚P19输出的矩形波信号的接通时间随着调光信号的占空比的增加而逐渐变短。
在本实施方式中，微型计算机80在使振荡频率大致固定为既定值(8kHz)的状态下，使接通时间与调光信号的占空比相应地变化。在此，设定微型计算机80的程序，使得在调光信号的占空比成为95%时从第19引脚P19输出的矩形波信号的接通时间成为0.5μs。
此时，点亮装置1在第二调光状态下动作，以2.5mA(调光比0.8%)为下限，对流过光源负载3的电流的平均值进行调节。
图14中将横轴设为时间轴，(a)表示该状态(第二调光状态)下的光源负载3的两端电压，(b)表示流过光源负载3的电流。
另外，在本实施方式中，点亮装置1在PWM信号的占空比为95%以上的区间，将来自微型计算机80的第19引脚P19的输出设为L电平来使降压斩波电路16的动作停止，使光源负载3熄灭(参照图11)。
根据以上说明的本实施方式的点亮装置1，控制电路4通过任意地多级性地选择使开关元件162的接通时间变化的第二控制模式和使振荡频率变化的第三控制模式，来使光源负载3进行调光点亮。因而，与只在第二控制模式下或者只在第三控制模式下使光源负载3进行调光点亮的情况相比，点亮装置1能够不使光源负载3闪烁地扩大光源负载3的调光范围。其结果，点亮装置1能够在比较宽的范围内精细(细致)地调节光源负载3的亮度。
并且，通过控制电路4的微型计算机80进行调光状态下的调光比的调节，因此能够实现能够通过比较简单的结构来精细(细致)地调节光源负载3的亮度的点亮装置1。
其它的结构和功能与实施方式1相同。
另外，在上述各实施方式中说明的点亮装置1与由半导体发光元件(LED模块)构成的光源负载3一起构成照明器具。
即，该照明器具具备点亮装置1和从该点亮装置1被供给电力的光源负载(直流光源)3。
如图15所示，照明器具10在与LED模块(光源负载3)30的器具框体32不同的外壳中容纳作为电源单元的点亮装置1，并经由引线31将LED模块30与点亮装置1相连接。
由此，照明器具10能够实现LED模块30的薄型化，作为分开设置型的电源单元的点亮装置1的设置地点的自由度变高。
在图15的例子中，器具框体32是下表面开放的金属制的有底圆筒状的框体，开放面(下表面)被光扩散板33覆盖。
LED模块30在基板34的一面安装有多个(在此为4个)LED35，以与光扩散板33相对的方向配置在器具框体32内。
器具框体32嵌入于顶棚100，经由引线31和连接器36而与配置在顶棚背面的作为电源单元的点亮装置1连接。
此外，照明器具10并不限于将作为电源单元的点亮装置1容纳在与LED模块30分开的外壳中的电源分开设置型的结构，也可以是将点亮装置1与LED模块30容纳在同一框体中的电源一体型的结构。
另外，在上述各实施方式中说明的点亮装置1并不限于照明器具10，也可以使用于各种光源例如液晶显示器的背光、复印机、扫描仪、投影仪等中。
另外，接受来自点亮装置1的电力供给而发光的光源负载3并不限于发光二极管(LED)，例如也可以是有机EL元件、半导体激光元件等半导体发光元件。
进而，在上述各实施方式中，降压斩波电路16在直流电源电路15的输出端的低电位(负极)侧连接有开关元件162，在高电位(正极)侧连接有二极管161，但是并不限于该结构。即，如图16所示，降压斩波电路16也可以是将开关元件162连接在直流电源电路15的输出端的高电位侧的结构。
另外，点亮装置1并不限于应用了降压斩波电路16的结构，也可以如图17~图19所示那样，在直流电源电路15与输出连接器12之间具有降压斩波电路以外的各种开关电源电路。图17表示应用升压斩波电路的情况，图18表示应用反激变换器(flybackconverter)电路的情况，图19表示应用升降压斩波电路的情况。
图17的升压斩波电路构成为在直流电源电路15的输出端之间串联连接电感163和开关元件162，并在开关元件162的两端之间串联连接二极管161和输出电容器164。
图18的反激变换器电路构成为在直流电源电路15的输出端之间串联连接变压器166的初级绕组和开关元件162，并在变压器166的次级绕组上串联连接二极管161和输出电容器164。
图19的升降压斩波电路构成为在直流电源电路15的输出端之间串联连接电感163和开关元件162，并在电感163的两端之间串联连接二极管161和输出电容器164。

Claims (11)

1.一种点亮装置，其特征在于，具备：
开关电源电路，其向直流光源供给直流；以及
控制电路，其为了向上述直流光源供给与调光比相应的大小的直流而控制上述开关电源电路，
其中，上述开关电源电路具有开关元件，
上述控制电路构成为与上述调光比相应地调整上述开关元件的开关频率和接通时间，
上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在第一调光范围内，则将上述开关频率调整为与上述第一调光范围相关联的频率，并且将上述接通时间调整为与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围中的与上述调光比相应的时间，
上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在与上述第一调光范围不同的第二调光范围内，则将上述接通时间调整为与上述第二调光范围相关联的时间，并且将上述开关频率调整为与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围中的与上述调光比相应的频率，
上述控制电路构成为向上述开关元件输出与上述调光比相应的驱动信号，
上述驱动信号是周期性的电压信号，具有电压值超过用于使上述开关元件接通的阈值的接通期间和上述电压值低于上述阈值的断开期间，
上述驱动信号的上述接通期间相当于上述接通时间，
上述驱动信号的频率相当于上述开关频率，
上述控制电路具备：
根据上述驱动信号被充电的电容器；以及
根据第二规定值决定上述电容器的放电速度的放电速度电路，
其中，上述控制电路构成为：在上述电容器的两端电压降低至规定的阈值时，将上述驱动信号从上述断开期间切换为上述接通期间，
上述控制电路构成为通过调整上述第二规定值来调整上述驱动信号的上述频率。
2.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，
上述控制电路构成为对在输出上述驱动信号时从上述控制电路流过上述开关元件的驱动电流进行测定，
上述控制电路构成为：在上述驱动电流增加至第一规定值时，将上述驱动信号从上述接通期间切换为上述断开期间，
上述控制电路构成为通过调整上述第一规定值来调整上述接通时间。
3.根据权利要求2所述的点亮装置，其特征在于，
上述控制电路通过将上述第一规定值调整为零以下的值，来使上述直流光源熄灭。
4.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，
上述控制电路通过将上述第二规定值调整为零以下的值，来使上述直流光源熄灭。
5.一种点亮装置，其特征在于，具备：
开关电源电路，其向直流光源供给直流；以及
控制电路，其为了向上述直流光源供给与调光比相应的大小的直流而控制上述开关电源电路，
其中，上述开关电源电路具有开关元件，
上述控制电路构成为与上述调光比相应地调整上述开关元件的开关频率和接通时间，
上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在第一调光范围内，则将上述开关频率调整为与上述第一调光范围相关联的频率，并且将上述接通时间调整为与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围中的与上述调光比相应的时间，
上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在与上述第一调光范围不同的第二调光范围内，则将上述接通时间调整为与上述第二调光范围相关联的时间，并且将上述开关频率调整为与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围中的与上述调光比相应的频率，
上述第一调光范围是下限值为规定的调光比以上的范围，
上述第二调光范围是上限值小于上述规定的调光比的范围，
与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围的上限为与上述第一调光范围相关联的频率以下，
与上述第二调光范围相关联的上述时间为与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围中的与上述规定的调光比相应的时间以下。
6.一种点亮装置，其特征在于，具备：
开关电源电路，其向直流光源供给直流；以及
控制电路，其为了向上述直流光源供给与调光比相应的大小的直流而控制上述开关电源电路，
其中，上述开关电源电路具有开关元件，
上述控制电路构成为与上述调光比相应地调整上述开关元件的开关频率和接通时间，
上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在第一调光范围内，则将上述开关频率调整为与上述第一调光范围相关联的频率，并且将上述接通时间调整为与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围中的与上述调光比相应的时间，
上述控制电路构成为：如果上述调光比包含在与上述第一调光范围不同的第二调光范围内，则将上述接通时间调整为与上述第二调光范围相关联的时间，并且将上述开关频率调整为与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围中的与上述调光比相应的频率，上述第二调光范围是下限值为规定的调光比以上的范围，
上述第一调光范围是上限值小于上述规定的调光比的范围，
与上述第一调光范围相关联的上述接通时间的范围的上限为与上述第二调光范围相关联的上述时间以下，
与上述第一调光范围相关联的上述频率为与上述第二调光范围相关联的上述开关频率的范围中的与上述规定的调光比相应的频率以下。
7.根据权利要求1、5、6中的任一项所述的点亮装置，其特征在于，
上述控制电路构成为：在使上述直流光源全点亮的情况下，将上述开关频率调整为规定的基准频率，并且将上述接通时间调整为规定的基准接通时间，
上述基准频率和上述基准接通时间是得到用于规定上述调光比的单位量的上述直流光源的亮度时的上述开关频率和上述接通时间。
8.根据权利要求7所述的点亮装置，其特征在于，
上述开关电源电路具备与上述开关元件串联连接的电感，
上述开关电源电路构成为：在上述开关元件接通时在上述电感中蓄积来自电源的能量，在上述开关元件断开时向上述直流光源提供蓄积在上述电感中的能量，
选择上述基准频率和上述基准接通时间，使得电流以临界模式或不连续模式流过上述电感。
9.根据权利要求1、5、6中的任一项所述的点亮装置，其特征在于，
上述控制电路构成为接受表示上述调光比的调光信号。
10.根据权利要求1、5、6中的任一项所述的点亮装置，其特征在于，
上述开关频率的最小值是1kHz。
11.一种照明器具，其特征在于，具备：
根据权利要求1、5、6中的任一项所述的点亮装置；以及
从该点亮装置被供给电力的直流光源。
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