JP2013093117A - 点灯装置および、これを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源部の調光度を０〜１００％まで変動させるバースト調光を行うことができる点灯装置および、これを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】スイッチング素子Ｑ１がオン・オフ駆動されることで光源部１０に負荷電流Ｉ１を供給する点灯回路部２と、負荷電流Ｉ１を検出する負荷電流検出部４１，４２と、調光信号Ｓ２がハイレベルである場合、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を実行し、調光信号Ｓ２がローレベルである場合、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を停止する駆動回路部３１と、調光信号Ｓ２を反転させた調光信号Ｓ２ａを、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳させる重畳回路７とを備え、調光信号Ｓ２ａは、調光信号Ｓ２がハイレベルである場合、閾値Ｖｔｈより小さいローレベルとなり、調光信号Ｓ２がローレベルである場合、閾値Ｖｔｈより大きいハイレベルとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を点灯させる点灯装置および、これを用いた照明器具に関するものである。

従来、定電流をＬＥＤ照明モジュールに供給する制御スイッチを有し、高周波パルスの低周波バーストからなるデュアル信号を制御スイッチに供給する点灯装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この点灯装置は、図７に示すように、ＤＣ電源１００の両端間に接続されるダイオードＤ１００およびＭＯＳＦＥＴで示す制御スイッチング１０１の直列回路を備える。また、インダクタＬ１０およびＬＥＤ照明モジュール１０２は、ダイオードＤ１０の両端間に接続される。コントローラ１０３は、増幅器１０４を通じて制御スイッチ１０１の制御入力部に供給されるデュアルＰＷＭスイッチング信号を発生する。このデュアルＰＷＭスイッチング信号は、実質的には、低周波のパルスバースト、すなわち低周波ＰＷＭスイッチング信号成分に供給される高周波ＰＷＭスイッチング信号成分の組み合わせである。

コントローラ１０３は、電流モードパルス幅変調器１０５を有し、電流モードパルス幅変調器１０５は、電流源１０６からのＬＥＤ電流基準信号、検知電流および高周波のこぎり波信号を受信する。電流モードパルス幅変調器１０５は、ＡＮＤゲート１０７の一方の入力部に供給される高周波パルス幅変調スイッチング信号成分を発生し、ＡＮＤゲート１０７の他方の入力部は、低周波ＰＷＭスイッチング信号成分を受信する。ＡＮＤゲート１０７からの出力は、増幅器１０４を通じて制御スイッチ１０１のゲートに供給される。

したがって、この点灯装置は、デュアルＰＷＭスイッチング信号の低周波成分を変化させることによって、ＬＥＤ照明モジュール１０２を流れる平均電流を、ＬＥＤ照明モジュール１０２から出力される光強度を変化させるために変更することができる。

また、制御スイッチ１０１の制御入力部に供給されるデュアルＰＷＭスイッチング信号は、低周波のＰＷＭ信号と高周波の駆動信号とのＡＮＤ出力である。このため、制御スイッチング１０１のオン期間にＰＷＭ信号が立ち下がると、制御スイッチ１０１の駆動信号はローレベルとなる。このように、ＰＷＭ信号のオンデューティ比の変化によって制御スイッチ１０１のオン期間が変化し、それに応じてＬＥＤ照明モジュール１０２を流れる負荷電流、すなわちＬＥＤ照明モジュール１０２の光出力が変化する。したがって、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を変化させることで、ＬＥＤ照明モジュール１０２のバースト調光を行っている。

また、光源部１０に負荷電流を供給する点灯回路部２に備えられたスイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路部３に汎用のＰＦＣ（力率改善回路）用集積回路を用いた点灯装置１Ａも提案されている。なお、汎用のＰＦＣ用集積回路として、例えば、オンセミコンダクター社製のＭＣ３３２６２やＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＬ６５６２などがある。図８を用いて、この点灯装置１Ａについて説明する。

この点灯装置１Ａは、直流電源Ｅ１が出力する直流電圧を降圧して光源部１０に負荷電流Ｉ１を供給する点灯回路部２と、点灯回路部２の出力を制御する制御回路部３と、負荷電流Ｉ１を検出する負荷電流検出部４１，４２とを主構成とする。

点灯回路部１は、直流電源Ｅ１の両端間に、光源部１０とインダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１と抵抗Ｒ１とからなる直列回路が接続されている。また、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１のオフ期間において、光源部１０にインダクタＬ１に蓄積されたエネルギー（回生電流）を回生するためのダイオードＤ１が、光源部１０およびインダクタＬ１からなる直列回路に並列接続されている。点灯回路部１は、上記構成で降圧チョッパ回路を構成しており、直流電源Ｅ１を入力として前記スイッチング素子Ｑ１がオン・オフ駆動されることで光源部１０に負荷電流Ｉ１を供給し、光源部１０を点灯させる。

また、光源部１０は、複数（図示では３つ）の発光ダイオード１０ａが直列接続されることで構成されている。なお、光源部１０を構成する発光ダイオード１０ａの個数は、複数に限定するものではなく、１つの発光ダイオード１０ａで構成されていてもよい。また、光源部１０を構成する発光素子に発光ダイオード１０ａを用いているが、他の種類の発光素子（例えば、有機ＥＬ素子など）を用いて光源部１０を構成してもよい。

負荷電流検出部４１は、スイッチング素子Ｑ１に直列接続された抵抗Ｒ１で構成されており、抵抗Ｒ１の両端電圧を、スイッチング素子Ｑ１のオン期間における負荷電流Ｉ１の検出値（検出電圧Ｖａ）として制御回路部３に出力する。また、負荷電流検出部４２は、インダクタＬ１の二次巻線ｎ２で構成されており、二次巻線ｎ２に誘起される電圧を、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間における負荷電流Ｉ１の検出値（検出電圧Ｖｚｃｄ）として制御回路部３に出力する。

制御回路部３は、駆動回路部３１とフリップフロップ３２とコンパレータ３３とゼロ電流検出回路３４とスターター３５とＯＲ回路３６とで構成されている。そして、制御回路部３は、負荷電流検出部４１，４２の検出値に基づいて、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御することで負荷電流Ｉ１を制御し、点灯回路部１を臨界モードで動作させる。

コンパレータ３３は、非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆ１が印加され、反転入力端子は抵抗Ｒ２を介して抵抗Ｒ１の高圧側に接続されることで負荷電流検出部４１の検出電圧Ｖａが印加される。また、コンパレータ３３の出力端子はフリップフロップ３２のＲ端子に接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ１のオン期間において、抵抗Ｒ１に流れる負荷電流Ｉ１が上昇して検出電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ１を上回ると、コンパレータ３３の出力信号（リセット信号）がハイレベルからローレベルに反転する。

ゼロ電流検出回路３４は、入力端子がインダクタＬ１の二次巻線ｎ２の一端に接続されることで、負荷電流検出部４２の検出電圧Ｖｚｃｄが印加される。そして、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間において、インダクタＬ１に流れる負荷電流Ｉ１（回生電流）が減少して検出電圧Ｖｚｃｄが閾値電圧Ｖｔｈを下回ると、ゼロ電流検出回路３４はパルス波からなるセット信号をＯＲ回路３６に出力する。

ＲＳ型のフリップフロップ３２は、Ｓ端子にＯＲ回路３６の出力端子が接続され、Ｒ端子にコンパレータ３３の出力端子が接続され、Ｑ端子が駆動回路部３１に接続されている。そして、駆動回路３１は、フリップフロップ３２の出力信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１をオン・オフ駆動する駆動信号Ｓ１を生成する。

また、ＯＲ回路３６は、一方の入力端子にゼロ電流検出回路３４の出力端子が接続され、他方の入力端子にスターター３５の出力端子が接続されている。スターター３５は、フリップフロップ３２の出力を監視しており、フリップフロップ３２の出力信号が所定期間ローレベルを継続する場合、一定期間毎にパルス波からなるセット信号をＯＲ回路３６に出力する。したがって、ゼロ電流検出回路３４とスターター３５とのうち、いずれか一方からセット信号が出力されると、ＯＲ回路３６からフリップフロップ３２にセット信号が出力される。

フリップフロップ３２は、Ｓ端子に入力されるセット信号のエッジを検出するとセット状態となり、出力信号の信号レベルをハイレベルに切り替える。また、フリップフロップ３２は、Ｒ端子に入力されるリセット信号がローレベルである場合にリセット状態となり、出力信号をローレベルに維持する。なお、リセット状態が継続している場合、セット信号が入力されても出力信号をローレベルに維持する。

そして、駆動回路部３１は、フリップフロップ３２の出力信号がハイレベルである場合、スイッチング素子Ｑ１に出力する駆動信号Ｓ１をハイレベルにすることでスイッチング素子Ｑ１をオンする。また、フリップフロップ３２の出力信号がローレベルである場合、駆動信号Ｓ１をローレベルにすることでスイッチング素子Ｑ１をオフする。

すなわち、制御回路部３は、スイッチング素子Ｑ１のオン時において、負荷電流Ｉ１が上昇して負荷電流検出部４１の検出電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ１を上回ることを検出すると、フリップフロップ３２がリセット状態となり、スイッチング素子Ｑ１をオフする。また、スイッチング素子Ｑ１のオフ時において、負荷電流Ｉ１が低減して負荷電流検出部４２の検出電圧Ｖｚｃｄが閾値Ｖｔｈを下回ることを検出すると、フリップフロップ３２がセット状態となり、スイッチング素子Ｑ１をオンする。このようなスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を行うことで、制御回路部３は負荷電流Ｉ１の制御を行う。

また、制御回路部３は、調光信号生成部５から出力される調光信号Ｓ２に応じて、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を間欠制御することで、光源部１０のバースト調光を行う。調光信号Ｓ２は、ハイレベル（一方の状態）とローレベル（他方の状態）の二値の信号レベルからなる低周波のＰＷＭ信号で構成されている。そして、制御回路部３は、調光信号Ｓ２のハイレベル期間はスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を実行し、調光信号Ｓ２のローレベル期間はスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を停止する。上記調光制御を実現するために、点灯装置１Ａは、調光制御部６を備えている。

調光制御部６は、Ｒ３とスイッチング素子Ｑ２と制御電源Ｅ２とで構成されており、制御電源Ｅ２とスイッチング素子Ｑ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３とからなる直列回路を構成している。また、スイッチング素子Ｑ２は、調光信号Ｓ２の信号レベルに応じてオン・オフすることで、検出電圧Ｖａに所定電圧を重畳させる。スイッチング素子Ｑ２と調光信号生成部５との間には反転素子５１が介挿されており、スイッチング素子Ｑ２には調光信号Ｓ２を反転した信号（以降、調光信号Ｓ２ａと称す）が入力される。スイッチング素子Ｑ２は、調光信号Ｓ２ａがハイレベル（調光信号Ｓ２がローレベル）である場合はオンし、調光信号Ｓ２ａがローレベル（調光信号Ｓ２がハイレベル）である場合はオフする。

制御電源Ｅ２は、制御電圧ＶＤＤを出力しており、スイッチング素子Ｑ２のオン状態では、制御電源Ｅ２からスイッチング素子Ｑ２を介して抵抗Ｒ１〜Ｒ３に電流が流れる。これにより、コンパレータ３３の反転入力端子に印加される検出電圧Ｖａに電圧が重畳されることとなる。なお、スイッチング素子Ｑ２のオン状態において、Ｒ２（Ｒ２／Ｒ３）＞Ｖｒｅｆ／ＶＤＤとなるように設定されているので、検出電圧Ｖａ＞基準電圧Ｖｒｅｆ１となる。したがって、コンパレータ３３が出力するリセット信号がローレベルになるので、フリップフロップ３２はリセット状態が維持される。すなわち、スイッチング素子Ｑ２がオンしているときは、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態に維持され、光源部１０が消灯状態となる。

また、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態では、制御電源Ｅ２の出力電流経路が遮断されているので、検出電圧Ｖａに電圧は重畳されず、制御回路部３は上述したスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を行う。すなわち、スイッチング素子Ｑ２がオフしているときは、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフ駆動され、光源部１０が点灯状態となる。

このように、調光信号Ｓ２のオンデューティを調整することで、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を間欠制御し、光源部１０の調光制御を行うバースト調光を実現することができる。

以下に、点灯装置１Ａの動作について、図９（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

まず、調光信号Ｓ２がハイレベルとなるオン期間Ｔｏｎに移行すると、スターター３５から起動用のセット信号がＯＲ回路３６に入力され、ＯＲ回路３６からフリップフロップ３２のＳ端子にセット信号が入力される。これにより、フリップフロップ３２がセット状態となり出力信号がハイレベルとなる。そして、駆動回路部３１の駆動信号Ｓ１がハイレベルとなり、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態からオン状態に切り替わる。すると、光源部１０→インダクタＬ１→スイッチング素子Ｑ１→抵抗Ｒ１の経路で電流が流れ、負荷電流Ｉ１が増大する（図９（ｄ）参照）。

負荷電流Ｉ１が増大することにより、抵抗Ｒ１の両端電圧、すなわち負荷電流検出部４１の検出電圧Ｖａも増大する（図９（ｃ）参照）。このとき、スイッチング素子Ｑ２はオフ状態であるので、検出電圧Ｖａに電圧は重畳されない。そして、検出電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、コンパレータ３３の出力が反転し、フリップフロップ３２のＲ端子にローレベルのリセット信号が入力される。これにより、フリップフロップ３２がリセット状態となり、出力信号がハイレベルからローレベルに反転する。そして、駆動回路部３１の駆動信号Ｓ１もハイレベルからローレベルに反転し、スイッチング素子Ｑ１がオン状態からオフ状態に切り替わる（図９（ｃ）参照）。

スイッチング素子Ｑ１がオフ状態に切り替わると、インダクタＬ１の蓄積エネルギーにより、ダイオードＤ１→光源部１０→インダクタＬ１の閉路で回生電流が流れる。そして、負荷電流Ｉ１、すなわちインダクタＬ１を流れる電流は徐々に低減し、やがてゼロとなる（図９（ｄ）参照）。なお、図９（ｄ）の破線は、負荷電流Ｉ１のピーク値Ｉｔｈを示す。インダクタＬ１に流れる電流がゼロに達し、インダクタＬ１の作用により電流が反転すると、ダイオードＤ１等の素子の寄生容量を通じてスイッチング素子Ｑ１に充電されている電荷が放電し、スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧が低下する。これにより、インダクタＬ１に印加される電圧が反転し、この電圧の反転を二次巻線ｎ２に誘起される電圧（検出電圧Ｖｚｃｄ）からゼロ電流検出回路３４が検出する。

ゼロ電流検出回路３４では、インダクタＬ１の印加電圧の反転（検出電圧Ｖｚｃｄが閾値電圧Ｖｔｈを下回ること）、すなわちインダクタＬ１に流れる電流のゼロクロスを検出すると、ＯＲ回路３６にセット信号を出力する。これにより、ＯＲ回路３６からフリップフロップ３２のＳ端子にセット信号が出力され、フリップフロップ３２がセット状態となり、出力信号がローレベルからハイレベルに反転する。そして、駆動回路部３１の駆動信号Ｓ１もローレベルからハイレベルに反転し、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態からオン状態に切り替わる（図９（ｃ）参照）。

これら一連の動作（スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ）を繰り返す、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動が実行されることにより、制御回路部３は、スイッチング素子Ｑ１を電流臨界モードで制御する。そして、光源部１０に負荷電流Ｉ１が流れている間は、光源部１０の各発光ダイオード１０ａが点灯する。

次に、調光信号Ｓ２がローレベルとなるオフ期間Ｔｏｆｆに移行すると、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態からオン状態に切り替わり、検出電圧Ｖａに電圧が重畳されて検出電圧Ｖａ＞基準電圧Ｖｒｅｆ１となる。これにより、フリップフロップ３２のＲ端子に入力されるリセット信号が常にローレベルとなるので、フリップフロップ３２も常にリセット状態となり、出力信号がローレベルとなる。したがって、駆動回路部３１の駆動信号Ｓ１もローレベルとなり、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態を維持する。

そして、調光信号Ｓ２が再び反転してオン期間Ｔｏｎに移行し、スターター３５からセット信号が出力されるまでの間は、光源部１０に負荷電流Ｉ１が流れないため、光源部１０の各発光ダイオード１０ａは消灯する。

上記の一連の動作を繰り返すことで、低周波のＰＷＭ信号からなる調光信号Ｓ２により、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動の間欠制御を行う、いわゆるバースト調光によって光源部１０を調光する。したがって、調光信号Ｓ２のオンデューティ比を変化させることで、光源部１０の各発光ダイオード１０ａの点灯時間および消灯時間の割合を変化させることができ、光源部１０の調光を行うことができる。

特表２００６−５１１０７８号公報

しかし、制御回路部３を構成する汎用の集積回路は、オフ期間Ｔｏｆｆにおいてオン・オフ駆動を停止した後に一定期間（以降、始動期間Ｔｓｔｒと称す）経過してからセット信号を出力するスターター３５を備えている。そのため、このような汎用の集積回路を用いて、上述したバースト調光を行う場合、オフ期間Ｔｏｆｆを始動期間Ｔｓｔｒよりも短くすることができず、調光制御できない領域が存在した。

例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を停止するオフ期間Ｔｏｆｆが、スターター３５の始動期間Ｔｓｔｒよりも長い場合、スターター３５はオフ期間Ｔｏｆｆ中に始動して一定期間毎にセット信号を出力する。そのため、オン期間Ｔｏｎに以降すると、フリップフロップ３２はリセットが解除されると共に、スターター３５からセット信号が入力されるので、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動がすぐに再開される。

しかし、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、オフ期間Ｔｏｆｆが、始動期間Ｔｓｔｒよりも短い場合、オフ期間Ｔｏｆｆからオン期間Ｔｏｎに移行しているにもかかわらず、スターター３５は始動期間Ｔｓｔｒが経過していないため、セット信号を出力しない。そして、始動期間Ｔｓｔｒが経過した時点で、スターター３５からセット信号が出力され、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動が再開される。すなわち、オフ期間Ｔｏｆｆが始動期間Ｔｓｔｒよりも短い場合、オン期間Ｔｏｎに移行しても始動期間Ｔｓｔｒが経過するまではオン・オフ駆動を再開することができない。この始動期間Ｔｓｔｒは、制御回路部３を構成する汎用のＩＣによって決まっており、例えば、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＬ６５６２Ａの始動期間Ｔｓｔｒはｔｙｐ１９０μｓとなる。

光源部１０を高い調光度でバースト調光する場合、調光信号Ｓ２のオンデューティを大きくする必要があるが、オフ期間Ｔｏｆｆが始動期間Ｔｓｔｒよりも短い領域では、調光度が変化しない領域となる。なお、調光信号Ｓ２が常にハイレベルとなるオンデューティ１００％である場合は、スターター３５が動作しないので問題ない。例えば、制御回路部３にＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＬ６５６２Ａ（始動期間Ｔｓｔｒ＝１９０μｓ）を用いて、調光信号Ｓ２の周波数を１ｋＨｚに設定した場合、調光信号Ｓ２のオンデューティを約８０％から１００％未満の間は、光源部１０の調光度が変化しない領域となる。

また、調光信号Ｓ２のオンデューティが８０％以下で光出力が１００％となるように設計することで、上記の問題を回避することができるが、その分ピーク電流が大きくなるので、損失が大きくなるという問題が発生する。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源部の調光度を０〜１００％まで変動させるバースト調光を行うことができる点灯装置および、こ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、インダクタとスイッチング素子からなる直列回路および、前記スイッチング素子のオフ期間において、１乃至複数の発光素子からなる光源部に前記インダクタに蓄積されたエネルギーを回生するためのダイオードを有し、直流電源を入力として前記スイッチング素子がオン・オフ駆動されることで前記光源部に負荷電流を供給する点灯回路部と、前記負荷電流を検出する負荷電流検出部と、二値の信号状態からなる調光信号が一方の状態である場合、前記負荷電流検出部の検出値が第１の閾値を上回ることを検出すると前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替え、前記負荷電流検出部の検出値が第２の閾値を下回ることを検出すると前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えるオン・オフ駆動を実行し、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記オン・オフ駆動を停止し前記スイッチング素子をオフ状態に維持する駆動回路部と、前記調光信号の信号状態に同期した同期信号を、前記負荷電流検出部の検出値に重畳させる重畳手段とを備え、前記同期信号は、前記調光信号の信号状態が一方の状態である場合、前記第２の閾値より小さいローレベルとなり、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記第２の閾値より大きいハイレベルとなることを特徴とする。

この点灯装置において、前記点灯回路部は、前記光源部と前記インダクタと前記スイッチング素子とからなる直列回路を有する降圧チョッパ回路で構成されていることが好ましい。

この点灯装置において、前記直流電源は、交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータ回路または、直流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ回路で構成されることが好ましい。

本発明の照明器具は、インダクタとスイッチング素子からなる直列回路および、前記スイッチング素子のオフ期間において、１乃至複数の発光素子からなる光源部に前記インダクタに蓄積されたエネルギーを回生するためのダイオードを有し、直流電源を入力として前記スイッチング素子がオン・オフ駆動されることで前記光源部に負荷電流を供給する点灯回路部と、前記負荷電流を検出する負荷電流検出部と、二値の信号状態からなる調光信号が一方の状態である場合、前記負荷電流検出部の検出値が第１の閾値を上回ることを検出すると前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替え、前記負荷電流検出部の検出値が第２の閾値を下回ることを検出すると前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えるオン・オフ駆動を実行し、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記オン・オフ駆動を停止し前記スイッチング素子をオフ状態に維持する駆動回路部と、前記調光信号の信号状態に同期した同期信号を、前記負荷電流検出部の検出値に重畳させる重畳手段とを備え、前記同期信号は、前記調光信号の信号状態が一方の状態である場合、前記第２の閾値より小さいローレベルとなり、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記第２の閾値より大きいハイレベルとなる点灯装置と、１乃至複数の発光素子からなり、前記点灯装置によって点灯される光源部と、前記点灯装置および前記光源部を収納する器具本体とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、光源部の調光度を０〜１００％まで変動させるバースト調光を行うことができるという効果がある。

本発明の実施形態１の点灯装置１の回路構成図である。 （ａ）調光信号Ｓ２のタイミングチャートである。（ｂ）調光信号Ｓ２ａのタイミングチャートである。（ｃ）検出電圧Ｖｚｃｄのタイミングチャートである。（ｄ）駆動信号Ｓ１のタイミングチャートである。（ｅ）負荷電流Ｉ１のタイミングチャートである。 実施形態２の点灯装置１の回路構成図である。 （ａ）調光信号Ｓ２のタイミングチャートである。（ｂ）調光信号Ｓ２ａのタイミングチャートである。（ｃ）コンデンサ電圧Ｖｃのタイミングチャートである。（ｄ）出力電圧Ｖｃｍｐのタイミングチャートである。（ｅ）検出電圧Ｖｚｃｄのタイミングチャートである。（ｆ）検出電圧Ｖａのタイミングチャートである。（ｇ）負荷電流Ｉ１のタイミングチャートである。 重畳回路７の別構成を示す回路図である。 （ａ）電源別置型の照明器具の概略構成図である。（ｂ）電源一体型の照明器具の概略構成図である。 従来の点灯装置の回路構成図である。 従来の点灯装置１Ａの回路構成図である。 （ａ）調光信号Ｓ２のタイミングチャートである。（ｂ）駆動信号Ｓ１のタイミングチャートである。（ｃ）検出電圧Ｖａのタイミングチャートである。（ｄ）負荷電流Ｉ１のタイミングチャートである。 （ａ）調光信号Ｓ２のタイミングチャートである。（ｂ）駆動信号Ｓ１のタイミングチャートである。（ｃ）負荷電流Ｉ１のタイミングチャートである。 （ａ）調光信号Ｓ２のタイミングチャートである。（ｂ）駆動信号Ｓ１のタイミングチャートである。（ｃ）負荷電流Ｉ１のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の点灯装置１の回路構成図を図１に示す。本実施形態の点灯装置１は、直流電源Ｅ１が出力する直流電圧を降圧して光源部１０に負荷電流Ｉ１を供給する点灯回路部２と、点灯回路部２の出力を制御する制御回路部３と、負荷電流Ｉ１を検出する負荷電流検出部４１，４２とを主構成とする。なお、図８を用いて説明した従来の点灯装置１Ａと同一構成には同一符号を付して説明を省略する。以下に、本実施形態の点灯装置１の構成について説明する。

本実施形態の点灯装置１は、従来の点灯装置１Ａの構成に加えて、調光信号Ｓ２の信号レベルを反転させた調光信号Ｓ２ａを検出電圧Ｖｚｃｄに重畳させる重畳回路部７（重畳手段）を備えることに特徴を有する。重畳回路部７は、抵抗Ｒ４，Ｒ５からなる直列回路で構成されており、反転素子５１とインダクタＬ１の二次巻線ｎ２との間に介挿されている。ゼロ電流検出回路３４の入力端子は、抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点に接続されており、抵抗Ｒ４を介して検出電圧Ｖｚｃｄが印加される。そして、重畳回路部７は、調光信号Ｓ２ａの信号レベルを抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧して検出電圧Ｖｚｃｄに重畳させる。なお、調光信号Ｓ２ａがハイレベルである場合、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳される電圧は閾値Ｖｔｈ（第２の閾値）より高く、調光信号Ｓ２ａがローレベルである場合、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳される電圧は０Ｖ（＜閾値Ｖｔｈ）となるように設定されている。なお、調光信号Ｓ２ａを抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧した電圧信号が、本発明の同期信号に相当する。

次に、図２（ａ）〜（ｅ）を用いて、本実施形態の点灯装置１の動作について説明する。なお、従来の点灯装置１Ａと同一動作については、説明を省略する。図２（ａ）は、調光信号生成部５が出力する調光信号Ｓ２の信号レベルを示し、図２（ｂ）は、調光信号Ｓ２を反転素子５１を用いて反転した調光信号Ｓ２ａの信号レベルを示している。また、図２（ｃ）は、ゼロ電流検出回路３４に入力される検出電圧Ｖｚｃｄの電圧レベルを示し、図２（ｄ）は、駆動回路部３１がスイッチング素子Ｑ１に出力する駆動信号Ｓ１の信号レベルを示している。また、図２（ｅ）は、光源部１０に流れる負荷電流Ｉ１の電流レベルを示している。なお、図２（ｃ）に示す検出電圧Ｖｚｃｄは、ゼロ電流検出回路３４の内部で上限・下限クランプされた検出電圧Ｖｚｃｄの波形を示している。なお、下限クランプは０Ｖに設定されている。

まず、調光信号Ｓ２がハイレベルであるオン期間Ｔｏｎは、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態となるので、検出電圧Ｖａに電圧は重畳されない。さらに、オン期間Ｔｏｎは、調光信号Ｓ２ａがローレベルとなるので、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳される電圧は０となる。すなわち、オン期間Ｔｏｎは、検出電圧Ｖａ，Ｖｚｃｄに電圧は重畳されず、従来の点灯装置１Ａと同様に動作し、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動が実行される。

次に、調光信号Ｓ２がローレベルに反転しオフ期間Ｔｏｆｆに移行すると、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態からオン状態に切り替わることによって、検出電圧Ｖａに電圧が重畳されて検出電圧Ｖａ＞基準電圧Ｖｒｅｆ１（第１の閾値）となる。これにより、従来の点灯装置１Ａと同様にフリップフロップ３２がリセット状態となり、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態に維持される。

ここで、本実施形態の点灯装置１は、重畳回路部７を備えており、調光信号Ｓ２ａがハイレベルとなるオフ期間Ｔｏｆｆにおいて、検出電圧Ｖｚｃｄに電圧が重畳されることで、検出電圧Ｖｚｃｄが閾値Ｖｔｈ以上に維持される。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオフしてインダクタＬ１に流れる電流がゼロであっても、検出電圧Ｖｚｃｄは閾値Ｖｔｈ以上に重畳されているので、ゼロ電流検出回路３４はセット信号を出力しない。

そして、調光信号Ｓ２がハイレベルに反転し再びオン期間Ｔｏｎに移行すると、スイッチング素子Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わることによって、検出電圧Ｖａに重畳される電圧がゼロとなる。この時点では、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態であるので、検出電圧Ｖａは基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低く、フリップフロップ３２のリセットが解除される。

さらに、オン期間Ｔｏｎに移行すると調光信号Ｓ２ａがローレベルに反転するので、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳される電圧もゼロとなる。これにより、検出電圧Ｖｚｃｄが閾値Ｖｔｈを下回るので、ゼロ電流検出回路３４はセット信号を出力する。そして、フリップフロップ３２のＳ端子にセット信号が入力されることで、フリップフロップ３２の出力信号がハイレベルとなり、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態からオン状態に切り替わる。以降は、上述したようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動が実行される。

このように、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を停止するオフ期間Ｔｏｆｆにおいて、ゼロ電流検出回路３４に入力される検出電圧Ｖｚｃｄに電圧を重畳させて、強制的に検出電圧Ｖｚｃｄを閾値Ｖｔｈ以上に維持している。それによって、オフ期間Ｔｏｆｆから再びオン期間Ｔｏｎに移行して重畳電圧がゼロとなると、検出電圧Ｖｚｃｄが閾値Ｖｔｈ以下となるので、ゼロ電流検出回路３４からセット信号が出力され、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動が再開されることとなる。また、調光信号Ｓ２の信号レベルに同期して検出電圧Ｖｚｃｄに重畳させる電圧を変動させているので、オフ期間Ｔｏｆｆからオン期間Ｔｏｎに移行すると、フリップフロップ３２のリセットが解除されると共にゼロ電流検出回路３４からセット信号が出力される。これにより、オン期間Ｔｏｎに以降してすぐに、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を再開することができる。

また、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を再開するためにスターター３５を用いておらず、オフ期間Ｔｏｆｆが始動期間Ｔｓｔｒよりも短くなる領域であっても調光制御することができる。すなわち、本実施形態の点灯装置１は、光源部１０の調光度を０〜１００％まで変動させるバースト調光を実現することができる。

また、本実施形態の点灯装置１は、スターター３５を備える場合であっても問題なく動作するので、汎用の集積回路を制御回路部３に用いることができ、コストを削減することができる。

また、本実施形態では、入力電源として直流電源Ｅ１を用いているが、交流電源を入力電源とし、交流電源の交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータ回路を直流電源として構成してもよい。また、直流電源Ｅ１と、直流電源Ｅ１の直流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを直流電源として構成してもよい。いずれの場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１を直流電源Ｅ１の低圧側に配置しているが、直流電源Ｅ１の高圧側にスイッチング素子Ｑ１を配置して点灯回路部２を構成してもよい。また、点灯回路部２の構成は、降圧チョッパ回路に限定するものではなく、昇圧チョッパ回路または昇降圧チョッパ回路で構成されていてもよい。

（実施形態２）
本実施形態の点灯装置１の回路構成図を図３に示す。なお、実施形態１と同一構成には同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態の調光制御部６は、制御電源Ｅ２と抵抗Ｒ３〜Ｒ５とコンデンサＣ１とスイッチング素子Ｑ２とで構成されている。制御電源Ｅ２と抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１とが直列接続され、コンデンサＣ１と並列に抵抗Ｒ５とスイッチング素子Ｑ２とからなる直列回路が接続されている。また、コンデンサＣ１と直列に抵抗Ｒ３が接続され、抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点がコンパレータ３３の反転入力端子に接続されている。また、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２のゲートは、調光信号生成部５に接続されており、調光信号Ｓ２が入力される。

そして、本実施形態の調光制御部６は、コンデンサＣ１の充電電圧を用いて検出電圧Ｖａに電圧を重畳させることで、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動の間欠制御を行うバースト調光を実現する。

また、本実施形態の重畳回路部７は、抵抗Ｒ４，Ｒ５とコンパレータ７１とで構成されている。コンパレータ７１は、反転入力端子がコンデンサＣ１に接続されることでコンデンサ電圧Ｖｃが印加され、非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ２が印加される。また、コンパレータ７１の出力端子は、抵抗Ｒ５を介してゼロ電流検出回路３４の入力端子に接続されており、コンパレータ７１の出力電圧Ｖｃｍｐが抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧されてゼロ電流検出回路３４に入力される。なお、コンパレータ７１の出力電圧Ｖｃｍｐがハイレベルである場合、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳される電圧が閾値Ｖｔｈ以上となり、出力電圧Ｖｃｍｐがローレベルである場合、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳される電圧がゼロ（＜閾値Ｖｔｈ）となるように設定されている。なお、出力電圧Ｖｃｍｐを抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧した電圧信号が、本発明の同期信号に相当する。

次に、本実施形態の点灯装置１の動作について、図４（ａ）〜（ｇ）を用いて説明する。

まず、調光信号Ｓ２がローレベルからハイレベルに反転し、オン期間Ｔｏｎに移行すると、スイッチング素子Ｑ２がオン状態となり、コンデンサＣ１が放電されてコンデンサ電圧Ｖｃが低減する。それによって、検出電圧Ｖａに重畳される電圧が低減し、検出電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回ると、フリップフロップ３２のリセットが解除される（図４（ｃ）（ｆ）参照）。また、コンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆ２を下回ると、コンパレータ７１の出力電圧Ｖｃｍｐがハイレベルからローレベルに反転する（図４（ｄ）参照）。それによって、検出電圧Ｖｚｃｄに重畳される電圧がゼロとなり、ゼロ電流検出回路３４からセット信号が出力され、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動が再開される。

このとき、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ５とで積分回路が構成されており、コンデンサＣ１に充電されているコンデンサ電圧Ｖｃは、指数関数的に減少するため、検出電圧Ｖａに重畳される電圧も指数関数的に減少する。それによって、負荷電流Ｉ１のピーク値Ｉｔｈも指数関数的に増加する（図４（ｇ）参照）。

次に、調光信号Ｓ２がハイレベルからローレベルに反転し、オフ期間Ｔｏｆｆに移行すると、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態となり、コンデンサＣ１が充電されコンデンサ電圧Ｖｃが増加する。このとき、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ４とで積分回路が構成されており、コンデンサ電圧Ｖｃ１は指数関数的に増大する（図４（ｃ）参照）。それによって、検出電圧Ｖａに重畳される電圧も指数関数的に増大するので、負荷電流Ｉ１のピーク値Ｉｔｈが指数関数的に減少する（図４（ｆ）（ｇ）参照）。そして、検出電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ１以上となると、フリップフロップ３２がリセット状態となり、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態に維持される。また、コンデンサ電圧Ｖｃ１が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上になると、コンパレータ７１の出力電圧Ｖｃｍｐがハイレベルとなり、検出電圧Ｖｚｃｄは、電圧が重畳されることで閾値Ｖｔｈ以上を維持する。

このように、本実施形態の点灯装置１は、オン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｆｆとの切り替え時において、検出電圧Ｖａに重畳させる電圧を緩やかに変化させる。それにより、調光信号Ｓ２のオンデューティ比のスイープ動作時において、光出力の変化を滑らかにすることができる。

また、実施形態１と同様に、オフ期間Ｔｏｆｆにおいて、検出電圧Ｖｚｃｄに電圧を重畳させて閾値Ｖｔｈ以上に維持することで、オン期間Ｔｏｎに移行したときにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を再開することができる。それにより、光源部１０の調光度を０〜１００％まで変動させるバースト調光を実現することができる。なお、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を停止・再開するタイミングは、基準電圧Ｖｒｅｆ１，２やコンデンサＣ１の容量などで調整することができる。

また、重畳回路部７を図５に示すように、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との間にダイオードＤ２を配置し、抵抗Ｒ５，ダイオードＤ２を介して検出電圧Ｖｚｃｄに電圧が重畳されるように構成してよい。このように構成することで、重畳電圧がゼロとなるオン期間Ｔｏｎにおいて、抵抗Ｒ５に電流が流れることを防止し、オフ期間Ｔｏｆｆのみ検出電圧Ｖｚｃｄに電圧を重畳させることができる。すなわち、オン期間Ｔｏｎにおける検出電圧Ｖｚｃｄは従来の点灯装置１Ａと同じ値となるので、従来と同様の設計を用いることができ、設計の自由度が向上する。

（実施形態３）
本実施形態の照明器具の概略図を図６（ａ）（ｂ）に示す。なお、以下の説明では、図（ａ）における上下を上下方向と定めるものとする。また、本実施形態における点灯装置１は、実施形態１または２の点灯装置１を用いるものとする。本実施形態は、図６（ａ）に示すように、直流電源および点灯装置１を光源部１０とは別に配置した電源別置型の照明器具であって、光源部１０を収納する器具本体１１を天井１２に埋込配設している。

器具本体１１は、例えばアルミダイカスト等の金属製であって、下端部が開口した有底円筒状に形成される。器具本体１１内側の上底部には、複数（図示では３つ）の発光ダイオード１０ａと、各発光ダイオード１０ａが実装された基板１０ｂとを備えた光源部１０が配設されている。なお、各発光ダイオード１０ａは、器具本体１１の下端部から外部空間に光を照射するために、光の照射向きが下向きとなるように配設されている。また、器具本体１１の下端部の開口には、各発光ダイオード１０ａからの光を拡散するための透光板１３が設けられている。天井１２の裏面（上面）には、点灯装置１が器具本体１１とは別の場所に配設されており、点灯装置１と光源部１０との間は、コネクタ１４を介してリード線１５で配線されている。

上述のように、本実施形態では、実施形態１または２の点灯装置１を用いることで、実施形態１または２と同様の効果を奏することができる。なお、図６（ｂ）に示すように、本実施形態を、点灯装置１を光源部１０とともに器具本体１１に内蔵した電源一体型の照明器具として構成してもよい。この構成では、基板１０ｂの上面にアルミ板や銅板から成る放熱板１１ａを器具本体１１と接触する形で配設している。これにより、各発光ダイオード１０ａで発生した熱を放熱板１１ａおよび器具本体１１を介して外部に逃がすことができる。

１ 点灯装置
２ 点灯回路部
３ 制御回路部
５ 調光信号生成部
６ 調光制御部
７ 重畳回路部
１０ 光源部
３１ 駆動回路部
４１，４２ 負荷電流検出部
Ｅ１ 直流電源

本発明の点灯装置は、インダクタとスイッチング素子からなる直列回路および、前記スイッチング素子のオフ期間において、１乃至複数の発光素子からなる光源部に前記インダクタに蓄積されたエネルギーを回生するためのダイオードを有し、直流電源を入力として前記スイッチング素子がオン・オフ駆動されることで前記光源部に電流を供給する点灯回路部と、前記インダクタの電流を検出する電流検出部と、二値の信号状態からなる調光信号が一方の状態である場合、前記電流検出部の検出値が第１の閾値を上回ることを検出すると前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替え、前記電流検出部の検出値が第２の閾値を下回ることを検出すると前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えるオン・オフ駆動を実行し、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記オン・オフ駆動を停止し前記スイッチング素子をオフ状態に維持する駆動回路部と、前記調光信号の信号状態に同期した同期信号を、前記電流検出部の検出値に重畳させる重畳手段とを備え、前記同期信号は、前記調光信号の信号状態が一方の状態である場合、前記第２の閾値より小さいローレベルとなり、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記第２の閾値より大きいハイレベルとなることを特徴とする。

本発明の照明器具は、インダクタとスイッチング素子からなる直列回路および、前記スイッチング素子のオフ期間において、１乃至複数の発光素子からなる光源部に前記インダクタに蓄積されたエネルギーを回生するためのダイオードを有し、直流電源を入力として前記スイッチング素子がオン・オフ駆動されることで前記光源部に電流を供給する点灯回路部と、前記インダクタの電流を検出する電流検出部と、二値の信号状態からなる調光信号が一方の状態である場合、前記電流検出部の検出値が第１の閾値を上回ることを検出すると前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替え、前記電流検出部の検出値が第２の閾値を下回ることを検出すると前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えるオン・オフ駆動を実行し、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記オン・オフ駆動を停止し前記スイッチング素子をオフ状態に維持する駆動回路部と、前記調光信号の信号状態に同期した同期信号を、前記電流検出部の検出値に重畳させる重畳手段とを備え、前記同期信号は、前記調光信号の信号状態が一方の状態である場合、前記第２の閾値より小さいローレベルとなり、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記第２の閾値より大きいハイレベルとなる点灯装置と、１乃至複数の発光素子からなり、前記点灯装置によって点灯される光源部と、前記点灯装置および前記光源部を収納する器具本体とを備えることを特徴とする。

Claims (4)

1. インダクタとスイッチング素子からなる直列回路および、前記スイッチング素子のオフ期間において、１乃至複数の発光素子からなる光源部に前記インダクタに蓄積されたエネルギーを回生するためのダイオードを有し、直流電源を入力として前記スイッチング素子がオン・オフ駆動されることで前記光源部に負荷電流を供給する点灯回路部と、
   前記負荷電流を検出する負荷電流検出部と、
   二値の信号状態からなる調光信号が一方の状態である場合、前記負荷電流検出部の検出値が第１の閾値を上回ることを検出すると前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替え、前記負荷電流検出部の検出値が第２の閾値を下回ることを検出すると前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えるオン・オフ駆動を実行し、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記オン・オフ駆動を停止し前記スイッチング素子をオフ状態に維持する駆動回路部と、
   前記調光信号の信号状態に同期した同期信号を、前記負荷電流検出部の検出値に重畳させる重畳手段とを備え、
   前記同期信号は、前記調光信号の信号状態が一方の状態である場合、前記第２の閾値より小さいローレベルとなり、前記調光信号の信号状態が他方の状態である場合、前記第２の閾値より大きいハイレベルとなることを特徴とする点灯装置。
2. 前記点灯回路部は、前記光源部と前記インダクタと前記スイッチング素子とからなる直列回路を有する降圧チョッパ回路で構成されていることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記直流電源は、交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータ回路または、直流電圧を所望の直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ回路で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の点灯装置と、
   １乃至複数の発光素子からなり、前記点灯装置によって点灯される光源部と、
   前記点灯装置および前記光源部を収納する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。
   

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