JP2011014348A - 発光ダイオード照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相制御された交流電圧の導通角に応じてＬＥＤに供給される直流電流を高精度に調光制御することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、ＬＥＤモジュール７、ＬＥＤモジュール７に供給される電流を位相制御する調光回路２、交流電圧を整流する整流回路３、その出力電圧を平滑化する平滑回路５、及びＬＥＤモジュール７を発光させる点灯回路６を備え、さらに、整流回路３と平滑回路５との間に配置された導通角波形成形回路４、導通角検出回路８、制御信号演算回路９、及び制御信号発生回路１０を備えており、導通角検出回路８は、導通角波形成形回路４からの波形データの平均値を算出し、制御信号演算回路９は、導通角検出回路８の出力信号と電流検出回路Ｒ１からのフィードバック信号に基づいて、ＬＥＤモジュール７に所定の電流を流すための制御信号を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明用光源の調光を実施可能な照明装置、詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を照明用光源とする照明装置において、位相制御式の調光回路を用いてＬＥＤの調光を実施可能な照明装置に関する。

従来、白熱灯を照明用光源とする照明装置において、双方向三端子サイリスタ（以下、単にサイリスタという）を用いて調光を実施する位相制御式の調光回路が広く用いられている。この調光回路は、典型的には、その制御部によりサイリスタの導通角を制御することで、調光回路に供給される商用交流電源電圧のデューティ比を変化させることにより、光源に供給する電力量を変化させ、調光を実施するものである。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を照明用光源とする照明装置においても、このような位相制御式の調光回路での調光を可能とする様々な照明装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。これらの照明装置は、通常、ＬＥＤの駆動電流を出力するための点灯回路と、位相制御された商用交流電源電圧に応じて点灯回路を制御し、ＬＥＤを調光するための手段とを備えている。

例えば、特許文献１に記載された照明装置では、絶縁型フライバックコンバータからなる点灯回路と、位相制御された交流電圧の導通幅を検出する導通幅検出回路を備えており、導通幅検出回路の検出結果に対応して、点灯回路のスイッチング素子のオンデューティを制御することによって、ＬＥＤの調光を実施している。また、特許文献２に記載された照明装置では、二次側に演算回路及び出力制御回路を有する絶縁型フライバックコンバータからなる点灯回路と、位相制御された交流電圧の各サイクルにおける半波の導通角を検出する位相検出回路を備えており、検出された導通角を二次側の演算回路に送出し、その演算結果に基づいて出力制御回路の目標電流値を設定するとともに点灯回路の一次側をフィードバック制御することによって、ＬＥＤの調光を実施している。また、特許文献３に記載された照明装置は、ＰＷＭ制御される第１、第２のスイッチング素子からなる点灯回路と、位相制御された商用交流の電圧波形をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を備えた１チップマイクロコンピュータを備えており、この１チップマイクロコンピュータは、さらに、ＰＷＭ信号発生回路を備え、このＰＷＭ信号により、Ａ／Ｄ変換された電圧波形に応じて第１、第２のスイッチング素子のオン時間を制御することによって、ＬＥＤのＰＷＭ調光を実施するものである。

特開２００７−３５４０３号公報 特開２００８−１０４２７３号公報 特開２００９−２６５４４号公報

一般に、位相制御式の調光回路では、調光回路の電気特性やサイリスタの感度特性などの問題で、各サイクルにおける正負の半波の導通角が一致しない現象があり、このような場合、ＬＥＤに供給される駆動電流が正負の半サイクルごとに細かく変動することになり、特に低出力でＬＥＤを駆動する場合には、光源のちらつきが目立ちやすいという問題がある。また、これによって、安定した調光が可能な調光範囲が狭まる問題がある。

この問題に関連して、特許文献１に記載された照明装置では、その導通幅検出回路が、位相制御された交流電圧を矩形波パルスに変換した後、ＲＣフィルタ回路により直流電圧に平滑化する構成を有しているが、この構成は、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）程度の周波数での使用において、調光の度合いの変化に対する制御の応答性が低いという問題がある。さらに、この照明装置では、位相制御された交流電圧の導通幅を検出する構成になっているため、調光回路が同じ導通角に設定されている場合でも、例えば５０Ｈｚと６０Ｈｚのように、適用される商用周波数が異なるとＬＥＤの明るさが変わってしまうという問題がある。

また、特許文献２に記載された照明装置は、その位相検出回路において、位相制御された交流電圧の各サイクルにおける一方の半波のみの導通角を検出する（他方の半波については、検出された導通角と同一と仮定する）ことによって、正負の半波における導通角のばらつきの問題に対処するものである。しかし、この構成では、１つの調光回路に対してそれぞれ点灯回路及び位相検出回路を含む２つの電源装置を接続した場合、それぞれの位相検出回路において異なる半波を検出することにより、それぞれの点灯回路に接続されるＬＥＤの明るさが相違するという問題がある。さらに、この照明装置は、点灯回路の二次側に演算回路と出力制御回路とを有しており、位相検出回路により検出された導通角を二次側の演算回路に送出し、その演算結果に基づいて出力制御回路の基準電流値を設定するとともに点灯回路の一次側をフィードバック制御する構成であるため、回路規模が大型化してしまうという問題がある。

また、特許文献３に記載された照明装置は、調光回路における導通角の制御に応じてＬＥＤを調光可能な照明装置ではあるものの、上述したような、位相制御された交流電圧の各サイクルにおける正負の半波の導通角が一致せず、光源のちらつきの要因となる点については何ら考慮されていない。さらに、この照明装置は、ＬＥＤの調光を、その点滅のデユーティー比を調整する、いわゆるＰＷＭ調光により実施するものであるため、通常、視覚的にちらつきは感じられないものの、光源の点滅により眼に疲労が蓄積されていく可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、位相制御された交流電圧の導通角に応じてＬＥＤに供給される直流電流を高精度に調光制御することが可能な照明装置を提供することを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）発光ダイオードと、商用交流電源から供給される交流の導通角を制御することにより、前記発光ダイオードに供給される電流を位相制御する調光回路と、該調光回路から出力される交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路から出力される直流電圧を平滑化する平滑回路と、該平滑回路により平滑化された電圧に応じて前記発光ダイオードを発光させる直流電流を出力する点灯回路とを備え、前記発光ダイオードの調光を制御する発光ダイオード照明装置において、前記整流回路と前記平滑回路との間に配置されて、前記整流回路から出力される電圧波形を略矩形波形状に成形する導通角波形成形回路と、該導通角波形成形回路からの出力信号を入力して、連続した２個の半サイクル分の波形データを１単位の波形データとし、少なくとも前記１単位の波形データの平均値を算出する導通角検出回路と、該導通角検出回路の出力信号を入力して、制御信号を演算する制御信号演算回路と、該制御信号演算回路の出力信号を入力して、前記点灯回路に制御信号を出力する制御信号発生回路とを備えるとともに、前記点灯回路は、前記発光ダイオードに流れる電流を検出して前記制御信号演算回路にフィードバックする電流検出回路を備えており、前記制御信号演算回路は、前記導通角検出回路の出力信号と前記電流検出回路からのフィードバック信号に基づいて、前記発光ダイオードに所定の電流を流すための制御信号を演算することを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（２）（１）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記点灯回路は、前記発光ダイオードに連続した直流電流を供給し、前記制御信号発生回路から入力する制御信号に応じて前記直流電流を変化させることにより、前記発光ダイオードを電流調光することを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（３）（１）または（２）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記平均値は移動平均値であることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記点灯回路はＤＣ−ＤＣコンバータから構成され、前記導通角検出回路は、該導通角波形成形回路からの出力信号を入力する第１のＡ／Ｄ変換回路と、該第１のＡ／Ｄ変換回路からの信号を入力し、少なくとも前記１単位の波形データの平均値を算出する平均値回路とを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（５）（４）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは非絶縁型であり、前記電流検出回路により検出された検出電流は、第２のＡ／Ｄ変換回路を経て前記制御信号演算回路にフィードバックされることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（６）（５）項に記載の発光ダイオード照明装置において、少なくとも前記第１のＡ／Ｄ変換回路と前記平均値回路を備える前記導通角検出回路と、前記制御信号演算回路と、前記制御信号発生回路と、前記第２のＡ／Ｄ変換回路とが集積された１チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（７）（４）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは絶縁型であり、前記電流検出回路により検出された検出電流は、デジタル信号発生回路、絶縁回路、デジタル信号受信回路を経て前記制御信号演算回路にフィードバックされることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（８）（７）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流とキャリア信号を入力してパルス信号を出力するコンパレータを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（９）（７）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流を入力する第３のＡ／Ｄ変換回路と、該第３のＡ／Ｄ変換回路からの出力信号を入力してパルス信号を出力するＰＷＭ信号発生回路を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（１０）（７）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流を入力する第４のＡ／Ｄ変換回路と、該第４のＡ／Ｄ変換回路からの出力信号を入力してパルス信号を出力する通信信号発生回路を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（１１）（７）項に記載の発光ダイオード照明装置において、少なくとも前記第１のＡ／Ｄ変換回路と前記平均値回路を備える前記導通角検出回路と、前記制御信号演算回路と、前記制御信号発生回路と、前記デジタル信号受信回路とが集積された１チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

（１２）（６）または（１１）項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記１チップマイクロコンピュータは、その動作を実行するソフトウェアを組み替えることにより所望の調光特性を得るための制御信号を出力し得ることを特徴とする発光ダイオード照明装置。

本発明は、以上のように構成したことにより、位相制御された交流電圧の導通角に応じてＬＥＤに供給される直流電流を高精度に調光制御することが可能な照明装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態における発光ダイオード照明装置の回路構成図である。 図１に示す発光ダイオード照明装置において、各点の電流波形を示す図である。 本発明の第２実施形態における発光ダイオード照明装置の回路構成図である。 本発明の第３実施形態における発光ダイオード照明装置の回路構成図である。 図４に示す発光ダイオード照明装置において、デジタル信号発生回路の具体的な構成例を示す図であり、（ａ）は、コンパレータを用いた構成例、（ｂ）は、ＰＷＭ信号発生回路を用いた構成例、（ｃ）は、通信信号発生回路を用いた構成例を示す回路構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示す発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置（以下、単に照明装置ともいう）１は、照明用光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュール７と、商用交流電源Ｖａｃから供給される交流の導通角を制御することにより、ＬＥＤモジュール７に供給される電流を位相制御する調光回路２と、調光回路２から出力される交流電圧を整流する整流回路３と、整流回路３から出力される直流電圧を平滑化する平滑回路５と、平滑回路５により平滑化された電圧に応じてＬＥＤモジュール７を発光させる点灯回路６とを備えている。尚、本実施形態において、ＬＥＤモジュール７は、複数の個別のＬＥＤ素子を直列に接続してなるものであるが、本発明に係る照明装置１におけるＬＥＤモジュール７の構成は、この態様に限定されるものではなく、１つ以上のＬＥＤ素子から構成される任意の照明用光源を含むものである。

ここで、調光回路２は、サイリスタＱ０を備え、さらに、典型的には、商用交流電源Ｖａｃの所定の導通角でサイリスタＱ０に対してトリガを供給し、サイリスタＱ０をオン状態にするための制御部（図示は省略する）、及び、その所定の導通角を様々に設定することによりＬＥＤ７の調光の度合いを変えるための可変抵抗等を含んでいる。

また、整流回路３は、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４からなる周知のダイオードブリッジとして構成された全波整流回路であり、平滑回路５は、ダイオードＤ５とコンデンサＣ１とから構成されている。そして、点灯回路６は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ６、チョークコイルＬ１、及びコンデンサＣ２を有する非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、後述する制御信号発生回路１０からの制御信号に基づいて、ＬＥＤモジュール７に対して適切な直流電流を出力するものである。また、点灯回路６は、ＬＥＤモジュール７に流れる直流電流を検出し、後述する制御信号演算回路９にフィードバックする電流検出回路（検出抵抗）Ｒ１を備えている。

本実施形態における照明装置１は、整流回路３と平滑回路５との間に、整流回路３から出力される電圧波形を略矩形波形状に成形する導通角波形成形回路４を備えている。具体的には、図２に示すように、商用交流電源Ｖａｃから供給される交流波形（Ａ）は、調光回路２で設定された導通角（図２の例では、９０°〜１８０°、及び、２７０°〜３６０°）を有する波形（Ｂ）に変換され、さらに、整流回路３によって、同一の導通角を有する脈流波形（Ｃ）に変換される。そして、導通角波形成形回路４は、整流回路３からの出力電圧波形を、各導通角に対応するパルス幅を有する略矩形波形状に成形する（Ｃ）。この例では、パルス幅ｔ１−ｔ２を有する矩形波が、導通角９０°〜１８０°の正の半サイクル分の波形に相等し、パルス幅ｔ３−ｔ４を有する矩形波が、導通角２７０°〜３６０°の負の半サイクル分の波形に相等する。

さらに、照明装置１は、導通角波形成形回路４からの出力信号を入力して、連続した２個の半サイクル分の波形データを１単位の波形データとし、少なくとも１単位の波形データの平均値を算出する導通角検出回路８と、導通角検出回路８の出力信号を入力して、制御信号を演算する制御信号演算回路９と、制御信号演算回路９の出力信号を入力して、点灯回路６に制御信号を出力する制御信号発生回路１０を有している。

導通角検出回路８は、例えば、入力される各サイクルの波形毎に、１サイクルの波形における正の半サイクル分の波形に相等する矩形波（図２の例では、パルス幅ｔ１−ｔ２を有する矩形波）と負の半サイクル分の波形に相等する矩形波（図２の例では、パルス幅ｔ３−ｔ４を有する矩形波）の波形データを１単位の波形データとし、この１単位分の平均値を算出して、平均化された矩形波の波形データを出力するものである。

ここで、１単位の波形データは、１サイクルの波形における負の半サイクル分の波形に相等する矩形波と、次の１サイクルの波形における正の半サイクル分の波形に相等する矩形波であってもよく、また、平均値は２単位以上の波形データを用いて算出するものであってもよい。さらに、波形データの平均値は、１サイクルの波形における正の半サイクル分の波形に相等する矩形波と負の半サイクル分の波形に相等する矩形波の波形データを１単位の波形データとして、その平均値を算出し、次いで、この平均値の算出に使用した負の半サイクル分の波形に相等する矩形波の波形データと、次の１サイクルにおける正の半サイクル分の波形に相等する矩形波の波形データを１単位の波形データとして、その平均値を算出するといった演算を繰り返して得られる、いわゆる移動平均値であってもよい。

制御信号演算回路９には、このように平均化された波形データである導通角検出回路８の出力信号が入力されるとともに、電流検出回路Ｒ１で検出されたＬＥＤモジュール７に流れている電流値がフィードバックされ、制御信号演算回路９は、これらに基づいて、ＬＥＤモジュール７に所定の電流を流すための制御信号を演算する。

本発明は、制御信号演算回路９の具体的態様に限定されるものではないが、例えば、制御信号演算回路９には、導通角に応じてＬＥＤモジュール７に流すべき目標電流値が保持されており、導通角検出回路８からの入力される波形データから得られる導通角に対応する目標電流値と、電流検出回路Ｒ１からフィードバックされる電流値とを比較して、点灯回路６の出力電流の増大、減少、または現状維持を判別し、その結果に応じて制御信号発生回路１０に対して適切な制御信号の発生を指令する出力信号を生成し、制御信号発生回路１０に出力するものである。

本実施形態において、制御信号発生回路１０から点灯回路６に出力される制御信号は、点灯回路６のスイッチング素子Ｑ１を駆動するためのゲート電圧信号であり、制御信号発生回路１０は、制御信号演算回路９から入力される信号に基づいて、適切なゲート電圧信号を生成し、例えば、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティを変化させることによって、点灯回路６の出力電流を調整し、ＬＥＤモジュール７の調光を実施する。すなわち、制御信号発生回路１０は、制御信号演算回路９からの信号が、点灯回路６の出力電流の増大（または、減少）を指令するものである場合には、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティを増大（または、減少）させる制御信号を生成して、点灯回路６のスイッチング素子Ｑ１に出力する。

このように、点灯回路６は、ＬＥＤモジュール７に連続した直流電流を供給しつつ、制御信号発生回路１０から入力する制御信号に応じて、この直流電流を変化させることにより、ＬＥＤモジュール７を電流調光する。

本実施形態における照明装置１は、連続した２つの半サイクル分の波形データを１単位の波形データとし、少なくとも１単位の波形データの平均値を算出して、これに基づいて制御信号を生成するものであるため、調光回路２の電気特性やサイリスタＱ０の感度特性などの問題で、各サイクルにおける正負の半サイクルの実際の導通角が一致しない場合でも、調光の変化に対する高い応答性を保持しつつ高精度の調光制御が可能となり、ＬＥＤモジュール７のちらつきや輝度のばらつきを防止することができるとともに、調光範囲を広げることが可能となる。この際、平均値化する波形データの単位数を増やすことにより、より調光精度を高めることが可能である。また、平均値として移動平均値を用いれば、平均値の推移をなめらかにすることで、調光の制御も緩やかにすることができる。

また、本実施形態における照明装置１では、連続した２個の半サイクル分の波形データを１単位の波形データとし、少なくとも１単位の波形データの平均値を算出しているので、調光回路２に接続される後段の回路の入力の接続が逆になってもＬＥＤモジュール７の明るさは同一である。また、導通角を制御に利用しているため、導通幅を制御に用いるものと比べて、商用周波数が異なっても明るさは同じとなり、汎用性が高い。さらに、電流調光を行っており、ＬＥＤモジュール７が点滅することがないため、ＰＷＭ調光と比べて眼の疲労が少ない。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態における発光ダイオード照明装置１ａについて説明するが、以下では、上述した第１実施形態における照明装置１の構成要素に対応する構成要素には、同一の符号を付して参照し、第１実施形態における照明装置１と共通する部分の説明は適宜省略して、主として相違点について説明する。

図３に示すように、本実施形態における照明装置１ａにおいて、導通角検出回路８ａは、第１のＡ/Ｄ変換回路１１と平均値回路１２とを備えており、導通角波形成形回路４から入力される略矩形波状のパルス（図２のＤ参照）の波形データは、第１のＡ／Ｄ変換回路１１に入力されてデジタルデータに変換された後、平均値回路１２によって、各サイクルについて少なくとも１単位の波形データの平均値がデジタルデータとして算出される。そして、導通角検出回路８ａ、制御信号演算回路９、及び制御信号発生回路１０は、１チップマイクロコンピュータ１４に集積されている。

また、電流検出回路（検出抵抗）Ｒ１の検出電流は、第２のＡ／Ｄ変換回路１３に入力されてデジタルデータに変換された後、制御信号演算回路９にフィードバックされる。本実施形態では、第２のＡ／Ｄ変換回路１３も１チップマイクロコンピュータ１４に集積されている。

尚、本実施形態において、１チップマイクロコンピュータ１４に集積された各回路は、特定の機能を実行するハードウェアとして実装されている必要はなく、各回路について、１チップマイクロコンピュータ１４に内蔵されるかまたは接続された記憶手段に記憶され、各回路の機能の全てまたは一部を実行するソフトウェアを含むものであってもよい。本実施形態において、１チップマイクロコンピュータ１４に集積された「回路」という用語は、このような意味で使用されるものである。

本実施形態における照明装置１ａは、上述した第１実施形態における照明装置１と同様の作用効果を奏することに加えて、その導通角検出回路８ａ、制御信号演算回路９、及び制御信号発生回路１０が１チップマイクロコンピュータ１４に集積されているため、部品点数の削減が可能であるとともに、１チップマイクロコンピュータ１４を実行させるソフトウェアを組み替えることにより容易に所望の調光特性に調整することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態における発光ダイオード照明装置１ｂについて説明するが、以下では、上述した第１実施形態における照明装置１の構成要素に対応する構成要素には、同一の符号を付して参照し、第１実施形態における照明装置１と共通する部分の説明は適宜省略して、主として相違点について説明する。

図４に示すように、本実施形態における照明装置１ｂにおいて、点灯回路６ａは、例えばＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ６、高周波トランスＴ１、及びコンデンサＣ２を有する絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、制御信号発生回路１０からの制御信号に基づいて、点灯回路６ａの二次側に接続されたＬＥＤモジュール７に対して適切な直流電流を出力するものである。また、ＬＥＤモジュール７に流れる電流を検出するための電流検出回路（検出抵抗）Ｒ１は、点灯回路６ａの二次側に設けられている。

さらに、照明装置１ｂにおいて、導通角検出回路８ａは第１のＡ/Ｄ変換回路１１と平均値回路１２とを備えており、導通角波形成形回路４から入力される略矩形波状のパルス（図２のＤ参照）の波形データは、第１のＡ／Ｄ変換回路１１に入力されてデジタルデータに変換された後、平均値回路１２によって、各サイクルについて少なくとも１単位の波形データの平均値がデジタルデータとして算出される。そして、導通角検出回路８ａ、制御信号演算回路９、及び制御信号発生回路１０は、１チップマイクロコンピュータ１４ａに集積されて、点灯回路６ａの一次側に接続されている。

また、高周波トランスＴ１の二次側に設けられた電流検出回路（検出抵抗）Ｒ１の検出電流は、デジタル信号発生回路１５によりデジタルデータに変換された後、例えばフォトカプラからなる絶縁回路１６を介して、一次側の１チップマイクロコンピュータ１４ａに入力される。１チップマイクロコンピュータ１４ａには、デジタルデータ化された検出電流を受信するためのデジタル信号受信回路１７も集積されており、検出電流は、デジタル信号受信回路１７を介して制御信号演算回路９にフィードバックされる。

尚、本実施形態において、１チップマイクロコンピュータ１４ａに集積された各回路は、特定の機能を実行するハードウェアとして実装されている必要はなく、各回路について、１チップマイクロコンピュータ１４ａに内蔵されるかまたは接続された記憶手段に記憶され、各回路の機能の全てまたは一部を実行するソフトウェアを含むものであってもよい。本実施形態において、１チップマイクロコンピュータ１４aに集積された「回路」という用語は、このような意味で使用されるものである。

ここで、図５を参照して、デジタル信号発生回路１５の具体的な構成例について説明する。図５（ａ）に示す回路は、コンパレータ１８を備えており、コンパレータ１８の非反転入力端子（＋）には、電流検出回路Ｒ１により検出された（すなわち、電流検出回路Ｒ１により電圧値に変換された）検出電流が入力され、反転入力端子（−）には、三角波または鋸歯状波等からなるキャリア信号が入力される。これによって、コンパレータ１８の出力端子には、検出電流の大小に応じてパルス幅の異なるパルス信号が出力される。図５（ｂ）に示す回路は、電流検出回路Ｒ１により検出された検出電流を入力する第３のＡ／Ｄ変換回路１９と、第３のＡ／Ｄ変換回路１９からの出力信号が入力されるＰＷＭ信号発生回路２０を備えており、検出電流の大小に応じてパルス幅の異なるパルス信号が出力される。図５（ｃ）に示す回路は、電流検出回路Ｒ１により検出された検出電流を入力する第４のＡ／Ｄ変換回路２１と、第４のＡ／Ｄ変換回路２１からの出力信号が入力される通信信号発生回路２２を備えている。通信信号発生回路２２は、例えばシリアル通信用の通信信号発生回路であり、使用するシリアル通信の仕様に基づいたパルス信号が出力される。

本実施形態における照明装置１ｂは、上述した第１実施形態における照明装置１と同様の作用効果を奏することに加えて、その導通角検出回路８ａ、制御信号演算回路９、及び制御信号発生回路１０が１チップマイクロコンピュータ１４ａに集積されているため、部品点数の削減が可能であるとともに、１チップマイクロコンピュータ１４ａを実行させるソフトウェアを組み替えることにより容易に所望の調光特性に調整することができる。また、点灯回路６ａを絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータとする構成において、調光制御を実施するための導通角検出回路８ａ、制御信号演算回路９、及び制御信号発生回路１０を、１チップマイクロコンピュータ１４ａとして全て点灯回路６ａの一次側に設けたことにより、比較的簡素な回路により調光制御を実施することができる。この際、電流検出回路Ｒ１により検出された検出電流を、デジタル信号発生回路１５によってデジタルデータに変換することで、容易かつ確実に一次側にフィードバックすることができる。

以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、第３実施形態における照明装置１ｂにおいて、絶縁回路１６はフォトカプラとしたが、これに限定されるものではなく、絶縁トランスなど、他の絶縁回路であってもよい。
また、上述した第１〜第３実施形態における照明装置１，１ａ，１ｂにおいて、整流回路３は、ダイオードブリッジとして構成された全波整流回路としたが、これに限定されるものではなく、他の整流回路であってもよい。

１，１ａ，１ｂ：発光ダイオード照明装置、２：調光回路、３：整流回路、４：導通角波形形成回路、５：平滑回路、６，６ａ：点灯回路、７：発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュール、８，８ａ：導通角検出回路、９：制御信号演算回路、１０：制御信号発生回路、１１：第１のＡ／Ｄ変換回路、１２：平均値回路、１３：第２のＡ／Ｄ変換回路、１４，１４ａ：１チップマイクロコンピュータ、１５：デジタル信号発生回路、１６：絶縁回路、１７：デジタル信号受信回路、１８：コンパレータ、１９：第３のＡ／Ｄ変換回路、２０：ＰＷＭ信号発生回路、２１：第４のＡ／Ｄ変換回路、２２：通信信号発生回路、Ｃ１，Ｃ２：コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６：ダイオード、Ｌ１：チョークコイル、Ｔ１：高周波トランス、Ｑ０：双方向三端子サイリスタ（サイリスタ）、Ｑ１：スイッチング素子、Ｒ１：電流検出回路（検出抵抗）、Ｖａｃ：商用交流電源

Claims (12)

1. 発光ダイオードと、商用交流電源から供給される交流の導通角を制御することにより、前記発光ダイオードに供給される電流を位相制御する調光回路と、該調光回路から出力される交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路から出力される直流電圧を平滑化する平滑回路と、該平滑回路により平滑化された電圧に応じて前記発光ダイオードを発光させる直流電流を出力する点灯回路とを備え、前記発光ダイオードの調光を制御する発光ダイオード照明装置において、
   前記整流回路と前記平滑回路との間に配置されて、前記整流回路から出力される電圧波形を略矩形波形状に成形する導通角波形成形回路と、該導通角波形成形回路からの出力信号を入力して、連続した２個の半サイクル分の波形データを１単位の波形データとし、少なくとも前記１単位の波形データの平均値を算出する導通角検出回路と、該導通角検出回路の出力信号を入力して、制御信号を演算する制御信号演算回路と、該制御信号演算回路の出力信号を入力して、前記点灯回路に制御信号を出力する制御信号発生回路とを備えるとともに、前記点灯回路は、前記発光ダイオードに流れる電流を検出して前記制御信号演算回路にフィードバックする電流検出回路を備えており、前記制御信号演算回路は、前記導通角検出回路の出力信号と前記電流検出回路からのフィードバック信号に基づいて、前記発光ダイオードに所定の電流を流すための制御信号を演算することを特徴とする発光ダイオード照明装置。
2. 前記点灯回路は、前記発光ダイオードに連続した直流電流を供給し、前記制御信号発生回路から入力する制御信号に応じて前記直流電流を変化させることにより、前記発光ダイオードを電流調光することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
3. 前記平均値は移動平均値であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード照明装置。
4. 前記点灯回路はＤＣ−ＤＣコンバータから構成され、前記導通角検出回路は、該導通角波形成形回路からの出力信号を入力する第１のＡ／Ｄ変換回路と、該第１のＡ／Ｄ変換回路からの信号を入力し、少なくとも前記１単位の波形データの平均値を算出する平均値回路とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光ダイオード照明装置。
5. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータは非絶縁型であり、前記電流検出回路により検出された検出電流は、第２のＡ／Ｄ変換回路を経て前記制御信号演算回路にフィードバックされることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード照明装置。
6. 少なくとも前記第１のＡ／Ｄ変換回路と前記平均値回路を備える前記導通角検出回路と、前記制御信号演算回路と、前記制御信号発生回路と、前記第２のＡ／Ｄ変換回路とが集積された１チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード照明装置。
7. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータは絶縁型であり、前記電流検出回路により検出された検出電流は、デジタル信号発生回路、絶縁回路、デジタル信号受信回路を経て前記制御信号演算回路にフィードバックされることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード照明装置。
8. 前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流とキャリア信号を入力してパルス信号を出力するコンパレータを備えることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード照明装置。
9. 前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流を入力する第３のＡ／Ｄ変換回路と、該第３のＡ／Ｄ変換回路からの出力信号を入力してパルス信号を出力するＰＷＭ信号発生回路を備えることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード照明装置。
10. 前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流を入力する第４のＡ／Ｄ変換回路と、該第４のＡ／Ｄ変換回路からの出力信号を入力してパルス信号を出力する通信信号発生回路を備えることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード照明装置。
11. 少なくとも前記第１のＡ／Ｄ変換回路と前記平均値回路を備える前記導通角検出回路と、前記制御信号演算回路と、前記制御信号発生回路と、前記デジタル信号受信回路とが集積された１チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード照明装置。
12. 前記１チップマイクロコンピュータは、その動作を実行するソフトウェアを組み替えることにより所望の調光特性を得るための制御信号を出力し得ることを特徴とする請求項６または１１に記載の発光ダイオード照明装置。

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