JP2014117050A - 電源回路及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御部を安定して動作させることができる電源回路及び照明装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、電力変換部と、制御部と、制御用電源部と、を備えた電源回路が提供される。前記電力変換部は、電源供給経路を介して供給される導通角制御された交流電圧を変換して負荷に供給する。前記制御部は、前記交流電圧の導通角を検知し、検知した前記導通角に応じて前記電力変換部による電圧の変換を制御する。前記電源部は、前記電源供給経路に電気的に接続され、前記交流電圧を変換して前記制御部に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電源回路及び照明装置に関する。

導通角制御された交流電圧を所定の電圧に変換して負荷に供給する電源回路がある。こうした電源回路は、例えば、発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）などの照明光源を含む照明負荷を備えた照明装置に用いられる。照明用の電源回路は、照明負荷に対して電力を供給するとともに、調光器の導通角制御に同期して電圧の変換を行うことにより、照明光源の調光を行う。電源回路は、交流電圧の導通角を検知し、検知した導通角に応じて電圧の変換を制御する制御部を有する。こうした電源回路において、制御部を安定して動作させることが望まれる。

特開２０１２−１６０２８４号公報

本発明の実施形態は、制御部を安定して動作させることができる電源回路及び照明装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、電力変換部と、制御部と、制御用電源部と、を備えた電源回路が提供される。前記電力変換部は、電源供給経路を介して供給される導通角制御された交流電圧を変換して負荷に供給する。前記制御部は、前記交流電圧の導通角を検知し、検知した前記導通角に応じて前記電力変換部による電圧の変換を制御する。前記電源部は、前記電源供給経路に電気的に接続され、前記交流電圧を変換して前記制御部に供給する。

制御部を安定して動作させることができる電源回路及び照明装置が提供される。

第１の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。 第１の実施形態に係る電源回路を模式的に表す回路図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。 第２の実施形態に係る制御部の動作を表すフローチャートである。 第２の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。 第２の実施形態に係る制御部の別の動作を表すフローチャートである。 第２の実施形態に係る制御部の別の動作を表すグラフ図である。 第３の実施形態に係る制御部の動作を表すフローチャートである。 第３の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。 第３の実施形態に係る制御部の別の動作を表すフローチャートである。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、照明装置１０は、照明負荷１２（負荷）と、電源回路１４と、を備える。照明負荷１２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの照明光源１６を有する。電源回路１４は、交流電源２及び調光器３と接続されている。なお、本願明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味し、物理的に接続されていない場合や他の要素を介して接続されている場合も含むものとする。

交流電源２は、例えば、商用電源である。調光器３は、交流電源２の電源電圧ＶＩＮから導通角制御した交流電圧ＶＣＴを生成する。電源回路１４は、調光器３から供給される交流電圧ＶＣＴを直流電圧ＶＤＣに変換して照明負荷１２に出力することにより、照明光源を点灯させる。また、電源回路１４は、導通角制御された交流電圧ＶＣＴに同期して、照明光源１６の調光を行う。

調光器３の導通角制御には、例えば、交流電圧のゼロクロスから交流電圧の絶対値が最大値となる期間において導通する位相を制御する位相制御（leading edge）の方式と、交流電圧の絶対値が最大値となってから交流電圧がゼロクロスする期間において遮断する位相を制御する逆位相制御（trailing edge)の方式とがある。

位相制御する調光器３は、回路構成が簡単であり、比較的大きな電力負荷を扱うことができる。しかし、トライアックが使用されている場合は、軽負荷動作が困難で、電源電圧が一時的に低下するいわゆる電源ディップが発生すると不安定動作に陥りやすい。また、容量性負荷を接続した場合は、突入電流が発生するため容量性負荷との相性が悪いなどの特徴がある。

一方、逆位相制御する調光器３は、軽負荷でも動作可能であり、容量性負荷を接続しても突入電流が発生せず、また電源ディップが発生しても動作が安定である。しかし、回路構成が複雑であり、温度が上昇し易いため、重負荷に向かない。また、誘導性負荷を接続した場合は、サージが発生するなどの特徴がある。

本実施形態では、調光器３として、電源電圧ＶＩＮを供給する一対の電源ラインの一方の端子４、６間に直列に挿入された構成を例示しているが、他の構成でもよい。

電源回路１４は、電力変換部２０と、制御部２１と、制御用電源部２２と、電流調整部２３と、を有する。電力変換部２０は、電源供給経路２５を介して供給される交流電圧ＶＣＴを照明負荷１２に応じた所定の電圧値の直流電圧ＶＤＣに変換して照明負荷１２に供給する。

制御用電源部２２は、電源供給経路２５に接続された配線部４０を有する。配線部４０は、入力端子４に接続された配線４０ａと、入力端子５に接続された配線４０ｂと、を含む。制御用電源部２２は、配線部４０を介して入力される交流電圧ＶＣＴを制御部２１に応じた直流の駆動電圧ＶＤＲに変換して、その駆動電圧ＶＤＲを制御部２１に供給する。

電流調整部２３は、電源供給経路２５に電気的に接続された分岐経路２４を有し、電源供給経路２５を流れる電流の一部を分岐経路２４に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替え可能である。これにより、電流調整部２３は、例えば、電源供給経路２５に流れる電流を調整する。この例では、電流調整部２３の分岐経路２４が、制御用電源部２２を介して電源供給経路２５に接続されている。分岐経路２４は、制御用電源部２２を介することなく、電源供給経路２５に直接接続してもよい。なお、非導通状態には、動作に影響のない微小な電流が第２分岐経路６０に流れる場合も含む。非導通状態は、例えば、第２分岐経路６０に流れる電流が、導通状態よりも小さい状態である。

制御部２１は、交流電圧ＶＣＴの導通角を検知する。制御部２１は、検知した導通角に対応する制御信号ＣＴＬを生成し、その制御信号ＣＴＬを電力変換部２０に入力する。電力変換部２０は、入力された制御信号ＣＴＬに応じた電圧値の直流電圧ＶＤＣを生成する。すなわち、制御部２１は、電力変換部２０による直流電圧ＶＤＣへの変換を制御する。また、制御部２１は、検知した導通角に応じて制御信号ＣＧＳを生成し、その制御信号ＣＧＳを電流調整部２３に入力することにより、電流調整部２３の導通状態と非導通状態との間の切り替えを制御する。このように、制御部２１は、検知した導通角に応じて電力変換部２０と電流調整部２３とを制御することにより、調光器３の導通角制御に同期して、照明光源１６を調光する。制御部２１には、例えば、マイクロプロセッサが用いられる。

図２は、第１の実施形態に係る電源回路を模式的に表す回路図である。
図２に表したように、電力変換部２０は、整流回路３０と、平滑コンデンサ３２と、直流電圧変換部３４と、を有する。

整流回路３０は、例えば、ダイオードブリッジで構成されている。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂは、一対の入力端子４、５に接続されている。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂには、調光器３を介して位相制御または逆位相制御された交流電圧ＶＣＴが入力される。整流回路３０は、例えば、交流電圧ＶＣＴを全波整流し、全波整流後の脈流電圧を高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に生じさせる。

平滑コンデンサ３２は、整流回路３０の高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ３２は、整流回路３０によって整流された脈流電圧を平滑化する。これにより、平滑コンデンサ３２の両端には、直流電圧ＶＲＥ（第１直流電圧）が現れる。

直流電圧変換部３４は、平滑コンデンサ３２の両端に接続されている。これにより、直流電圧ＶＲＥが、直流電圧変換部３４に入力される。直流電圧変換部３４は、直流電圧ＶＲＥを電圧値の異なる直流電圧ＶＤＣ（第２直流電圧）に変換し、その直流電圧ＶＤＣを電源回路１４の出力端子７、８に出力する。照明負荷１２は、出力端子７、８に接続されている。照明負荷１２は、電源回路１４から供給された直流電圧ＶＤＣにより、照明光源１６を点灯させる。

直流電圧変換部３４は、制御部２１と接続されている。制御部２１は、直流電圧変換部３４に制御信号ＣＴＬを入力する。直流電圧変換部３４は、例えば、制御信号ＣＴＬに応じて直流電圧ＶＲＥを降圧する。これにより、直流電圧変換部３４は、例えば、直流電圧ＶＲＥを、照明負荷１２の仕様や調光器３の調光度に応じた直流電圧ＶＤＣに変換する。

直流電圧変換部３４は、例えば、ＦＥＴなどのスイッチング素子を有しており、スイッチング素子をオン・オフすることによって直流電圧ＶＲＥを降圧する。制御部２１は、例えば、スイッチング素子のオン・オフのタイミングを規定するデューティ信号を制御信号ＣＴＬとして直流電圧変換部３４に入力する。これにより、直流電圧ＶＤＣの電圧値を、制御信号ＣＴＬのデューティ比に応じた値に調整することができる。直流電圧変換部３４は、例えば、降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータである。

電源回路１４は、フィルタコンデンサ２６と、抵抗２７、２８と、をさらに有している。フィルタコンデンサ２６は、入力端子４、５の間に接続されている。すなわち、フィルタコンデンサ２６は、電源供給経路２５に接続されている。フィルタコンデンサ２６は、例えば、交流電圧ＶＣＴに含まれるノイズを除去する。

抵抗２７、２８は、入力端子４、５の間に直列に接続されている。抵抗２７、２８の接続点は、制御部２１に接続されている。これにより、抵抗２７、２８の分圧比に応じた電圧が、交流電圧ＶＣＴの絶対値を検出するための検出電圧ＶＲとして制御部２１に入力される。

制御用電源部２２は、整流素子４１〜４３と、抵抗４４、４５と、コンデンサ４６、４７と、レギュレータ４８と、ツェナーダイオード５０と、半導体素子５１と、を有している。

整流素子４１、４２は、例えば、ダイオードである。整流素子４１のアノードは、配線４０ａを介して整流回路３０の一方の入力端子３０ａに接続されている。整流素子４２のアノードは、配線４０ｂを介して整流回路３０の他方の入力端子３０ｂに接続されている。

半導体素子５１には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、半導体素子５１をＦＥＴとして説明を行う。この例において、半導体素子５１は、エンハンスメント型のｎチャネルＦＥＴである。半導体素子５１は、ソース電極５１Ｓ（第１主電極）と、ドレイン電極５１Ｄ（第２主電極）と、ゲート電極５１Ｇ（制御電極）と、を有する。ドレイン電極５１Ｄの電位は、ソース電極５１Ｓの電位よりも高く設定される。ゲート電極５１Ｇは、ソース電極５１Ｓとドレイン電極５１Ｄとの間に電流の流れる第１状態と、ソース電極５１Ｓとドレイン電極５１Ｄとの間に流れる電流が第１状態よりも小さい第２状態と、を切り替えるために用いられる。第２状態では、ソース電極５１Ｓとドレイン電極５１Ｄとの間に実質的に電流が流れない。半導体素子５１は、ｐチャネル形でもよいし、デプレッション型でもよい。例えば、半導体素子５１をｐチャネル形とする場合には、ドレイン電極５１Ｄが第１主電極となり、ソース電極５１Ｓが第２主電極となる。すなわち、ｐチャネル形の場合には、ソース電極５１Ｓの電位が、ドレイン電極５１Ｄの電位よりも高く設定される。

半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄは、整流素子４１のカソード及び整流素子４２のカソードに接続されている。すなわち、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄは、整流素子４１、４２を介して電源供給経路２５に接続されている。半導体素子５１のソース電極５１Ｓは、抵抗４４の一端に接続されている。半導体素子５１のゲート電極５１Ｇは、ツェナーダイオード５０のカソードに接続されている。また、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇは、抵抗４５を介して整流回路３０の高電位側の出力端子である高電位端子３０ｃに接続されている。

抵抗４４の他端は、整流素子４３のアノードに接続されている。整流素子４３のカソードは、コンデンサ４６の一端及びレギュレータ４８の一端に接続されている。レギュレータ４８の他端は、制御部２１及びコンデンサ４７の一端に接続されている。

交流電圧ＶＣＴの印加にともなう一方の極性の電流は、整流素子４１を介して半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに流れる。一方、交流電圧ＶＣＴの印加にともなう他方の極性の電流は、整流素子４２を介して半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに流れる。これにより、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄには、交流電圧ＶＣＴを全波整流した脈流の電圧が印加される。

ツェナーダイオード５０のカソードには、抵抗４５を介して、平滑コンデンサ３２によって平滑された直流電圧ＶＲＥが、印加される。これにより、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇには、ツェナーダイオード５０の降伏電圧に応じた実質的に一定の電圧が印加される。これにともない、半導体素子５１のドレイン−ソース間に、実質的に一定の電流が流れる。このように、半導体素子５１は、定電流素子として機能する。半導体素子５１は、配線部４０に流れる電流を調整する。

コンデンサ４６は、半導体素子５１のソース電極５１Ｓから抵抗４４及び整流素子４３を介して供給される脈流の電圧を平滑化し、脈流の電圧を直流電圧に変換する。レギュレータ４８は、入力された直流電圧から実質的に一定の直流の駆動電圧ＶＤＲを生成し、制御部２１に出力する。コンデンサ４７は、例えば、駆動電圧ＶＤＲのノイズの除去などに用いられる。これにより、駆動電圧ＶＤＲが制御部２１に供給される。

この際、上記のように、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄを電源供給経路２５に接続し、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇを整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続する。すなわち、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに、交流電圧ＶＣＴを印加し、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇに、直流電圧ＶＲＥを印加する。これにより、例えば、半導体素子５１の動作を安定させることができる。整流素子４１、４２にかかる負荷を抑えることができる。安定した駆動電圧ＶＤＲを制御部２１に供給することができる。結果として、制御部２１の動作を安定させることができる。なお、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに印加される電圧は、平滑コンデンサ３２に平滑されていない電圧であればよい。例えば、整流回路３０による整流後の脈流電圧でもよい。半導体素子５１のゲート電極５１Ｇに印加される電圧は、平滑コンデンサ３２に平滑された電圧であればよい。例えば、直流電圧ＶＤＣでもよい。

電流調整部２３は、抵抗６１と、スイッチング素子６２と、を有している。スイッチング素子６２には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、スイッチング素子６２をＦＥＴとして説明を行う。

抵抗６１の一端は、半導体素子５１のソース電極５１Ｓに接続されている。抵抗６１の他端は、スイッチング素子６２のドレインに接続されている。スイッチング素子６２のゲートは、制御部２１に接続されている。制御部２１は、スイッチング素子６２のゲートに制御信号ＣＧＳを入力する。スイッチング素子６２には、例えば、ノーマリオフ型が用いられる。例えば、制御部２１から入力される制御信号ＣＧＳをＬｏからＨｉに切り替えることで、スイッチング素子６２が、オフ状態からオン状態に変化する。

スイッチング素子６２をオン状態にすると、例えば、整流素子４１、４２、及び半導体素子５１を介して、電源供給経路２５を流れる電流の一部が、分岐経路２４に流れる。すなわち、スイッチング素子６２をオン状態にすることによって、電流調整部２３が導通状態となり、スイッチング素子６２をオフ状態にすることによって、電流調整部２３が非導通状態となる。

スイッチング素子６２のソース、ツェナーダイオード５０のアノード、コンデンサ４６の他端、及び、コンデンサ４７の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。すなわち、制御用電源部２２のグランド及び電流調整部２３のグランドは、直流電圧変換部３４の入力側のグランドと共通化されている。一方、制御部２１のグランドは、出力端子８に接続されている。すなわち、制御部２１のグランドは、直流電圧変換部３４の出力側のグランドと共通化されている。これにより、例えば、制御部２１の動作をより安定させることができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。
制御部２１は、制御用電源部２２からの駆動電圧ＶＤＲの供給に応じて起動した後、検出電圧ＶＲを基に、調光器３の制御方式の判定を行う。
図３（ａ）及び図３（ｂ）の横軸は、時間ｔであり、縦軸は、検出電圧ＶＲである。
図３（ａ）は、位相制御方式の調光器３から交流電圧ＶＣＴが供給された場合の検出電圧ＶＲの波形の一例を表す。
図３（ｂ）は、逆位相制御方式の調光器３から交流電圧ＶＣＴが供給された場合の検出電圧ＶＲの波形の一例を表す。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に表したように、制御部２１は、検出電圧ＶＲに対して、第１閾値電圧Ｖｔｈ１と、第２閾値電圧Ｖｔｈ２と、を設定する。第２閾値電圧Ｖｔｈ２の絶対値は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１の絶対値よりも大きい。制御部２１は、検出電圧ＶＲが第１閾値電圧Ｖｔｈ１に達した時点から、検出電圧ＶＲが第２閾値電圧Ｖｔｈ２に達するまでの時間ｄｔを計時する。そして、制御部２１は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１と第２閾値電圧Ｖｔｈ２との差ｄＶと時間ｄｔとから、傾きｄＶ／ｄｔを求める。制御部２１は、この傾きｄＶ／ｄｔが所定値以上であるか否かを判定し、所定値以上である場合に、位相制御方式であると判定し、所定値未満である場合に、逆位相制御方式であると判定する。なお、時間ｄｔの計時は、例えば、内部クロックを用いて行ってもよいし、外部にタイマなどを設けて行ってもよい。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。
制御部２１は、調光器３の制御方式の判定を行った後、交流電圧ＶＣＴの導通角の検知を行う。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、位相制御方式と判定された場合の動作例を表す。
図４（ａ）〜図４（ｃ）の横軸は、時間ｔである。図４（ａ）の縦軸は、検出電圧ＶＲの絶対値である。図４（ｂ）の縦軸は、導通角検知信号ＣＤＳである。図４（ｃ）の縦軸は、制御信号ＣＧＳである。
図４（ａ）〜図４（ｃ）に表したように、制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値に対して、第３閾値電圧Ｖｔｈ３（第１電圧）と、第４閾値電圧Ｖｔｈ４（第２電圧）と、を設定する。第４閾値電圧Ｖｔｈ４の絶対値は、第３閾値電圧Ｖｔｈ３の絶対値よりも大きい。第３閾値電圧Ｖｔｈ３は、例えば、検出誤差の生じない範囲で、限りなく接地電位に近く設定される。

制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第３閾値電圧Ｖｔｈ３以上であるか否かを判定するとともに、検出電圧ＶＲの絶対値が第４閾値電圧Ｖｔｈ４以上であるか否かを判定する。制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第３閾値電圧Ｖｔｈ３以上であると判定したことに応答して、制御信号ＣＧＳをＬｏからＨｉに切り替えることにより、スイッチング素子６２をオンにする。制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第４閾値電圧Ｖｔｈ４以上であると判定したことに応答して、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替えることにより、スイッチング素子６２をオフにする。また、制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第４閾値電圧Ｖｔｈ４以上であると判定したことに応答して、導通角検知信号ＣＤＳをＬｏからＨｉに切り替える。

制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第４閾値電圧Ｖｔｈ４以上であると判定した後、検出電圧ＶＲの絶対値が第４閾値電圧Ｖｔｈ４未満であると判定したことに応答して、導通角検知信号ＣＤＳをＨｉからＬｏに切り替えるとともに、制御信号ＣＧＳをＬｏからＨｉに切り替える。そして、制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第３閾値電圧Ｖｔｈ３未満であると判定したことに応答して、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替える。

このように制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第４閾値電圧Ｖｔｈ４以上である場合に、導通角検知信号ＣＤＳをＨｉに設定し、検出電圧ＶＲの絶対値が第４閾値電圧Ｖｔｈ４未満である場合に、導通角検知信号ＣＤＳをＬｏに設定する。

制御部２１は、導通角検知信号ＣＤＳがＨｉに設定されている時間Ｔｏｎの区間を、調光器３の導通角制御の導通区間と判断する。そして、制御部２１は、導通角検知信号ＣＤＳがＬｏに設定されている時間Ｔｏｆｆの区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間と判断する。これにより、制御部２１は、時間Ｔｏｎと時間Ｔｏｆｆとの比率から、交流電圧ＶＣＴの導通角を検知する。

制御部２１は、交流電圧ＶＣＴの導通角を検知した後、その導通角に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。これにより、位相制御方式で導通角を制御された交流電圧ＶＣＴに応じて、照明光源１６が調光される。制御部２１は、例えば、交流電圧ＶＣＴの供給が停止されるまで、導通角の検知を定期的に実施する。なお、導通角の検知は、例えば、交流電圧ＶＣＴの半波毎に毎回行ってもよいし、所定数の半波毎に行ってもよい。

また、制御部２１は、上記のように、検出電圧ＶＲの絶対値が第３閾値電圧Ｖｔｈ３以上第４閾値電圧Ｖｔｈ４未満である場合に、制御信号ＣＧＳをＨｉ（電流調整部２３を導通状態）に設定する。そして、制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第３閾値電圧Ｖｔｈ３未満である場合、及び、第４閾値電圧Ｖｔｈ４以上である場合に、制御信号ＣＧＳをＬｏ（電流調整部２３を非導通状態）に設定する。

このように、電流調整部２３の動作を制御することにより、例えば、調光器３を安定して動作させることができる。例えば、コンデンサ４６、４７に蓄積された電荷を電流調整部２３に引き抜くことができる。これにより、駆動電圧ＶＤＲを安定して制御部２１に供給することができる。すなわち、制御部２１の動作をより安定させることができる。

例えば、位相制御方式で導通角制御を行う調光器３にトライアックが用いられ、照明光源１６にＬＥＤが用いられているとする。ＬＥＤの消費電流は、白熱電球などの消費電流に比べて低い。このため、上記のような動作を行わない場合には、所定値以下の導通角において、トライアックをオンするために必要な保持電流を流すことができず、調光器３の動作が不安定になることがある。

これに対して、本実施形態に係る電源回路１４では、上記のように電流調整部２３の動作を制御することにより、所定値以下の導通角において、トライアックをオンするために必要な保持電流を電流調整部２３（分岐経路２４）に流すことができる。これにより、調光器３の動作を安定させることができる。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、逆位相制御方式と判定された場合の動作例を表す。
図５（ａ）〜図５（ｃ）の横軸は、時間ｔである。図５（ａ）の縦軸は、検出電圧ＶＲの絶対値である。図５（ｂ）の縦軸は、導通角検知信号ＣＤＳである。図５（ｃ）の縦軸は、制御信号ＣＧＳである。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に表したように、制御部２１は、逆位相制御方式であると判定した場合、検出電圧ＶＲの絶対値に対して、第５閾値電圧Ｖｔｈ５を設定する。そして、制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第５閾値電圧Ｖｔｈ５以上であるか否かを判定する。

制御部２１は、検出電圧ＶＲの絶対値が第５閾値電圧Ｖｔｈ５以上である場合に、導通角検知信号ＣＤＳをＨｉに設定し、検出電圧ＶＲの絶対値が第５閾値電圧Ｖｔｈ５未満である場合に、導通角検知信号ＣＤＳをＬｏに設定する。そして、制御部２１は、位相制御方式の場合と同様に、導通角検知信号ＣＤＳがＨｉに設定されている時間Ｔｏｎの区間を、調光器３の導通角制御の導通区間と判断し、導通角検知信号ＣＤＳがＬｏに設定されている時間Ｔｏｆｆの区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間と判断して、時間Ｔｏｎと時間Ｔｏｆｆとの比率から交流電圧ＶＣＴの導通角を検知する。

制御部２１は、検知した導通角に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、直流電圧変換部３４に入力する。これにより、逆位相制御方式においても、交流電圧ＶＣＴに応じて、照明光源１６を調光することができる。

また、制御部２１は、導通角検知信号ＣＤＳのＨｉからＬｏへの切り替えに応答して、制御信号ＣＧＳをＬｏからＨｉに切り替えることにより、スイッチング素子６２をオンにする。そして、制御部２１は、次の半波の入力にともなう導通角検知信号ＣＤＳのＬｏからＨｉへの切り替えに応答して、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替えることにより、スイッチング素子６２をオフする。すなわち、制御部２１は、検知した導通角の導通区間において電流調整部２３を非導通状態とし、検知した導通角の遮断区間において電流調整部２３を導通状態とする。

逆位相制御方式では、フィルタコンデンサ２６に蓄積された電荷の影響により、調光器３の実際の導通区間の時間Ｔ１よりも、時間Ｔｏｎが、長くなってしまう場合がある。時間Ｔｏｎが時間Ｔ１よりも長くなると、例えば、制御信号ＣＴＬのデューティ比が変化し、照明光源１６の調光の度合いが変化してしまう。

電流調整部２３を導通状態にして、電源供給経路２５を流れる電流の一部を分岐経路２４に流すことにより、フィルタコンデンサ２６に蓄積された電荷を、電流調整部２３に引き抜くことができる。これにより、電源回路１４では、逆位相制御された交流電圧ＶＣＴの導通角をより確実に検知することができる。より高精度に照明光源１６の調光を行うことができる。

制御部２１の電源に、整流後の電圧や直流電圧変換部３４による変換後の電圧を利用する構成がある。このような構成では、調光時ほど制御部２１への電力供給が低下するため、制御部２１を構成する部品の動作電圧以下となった場合に、制御部２１が停止し、電源回路１４の動作が不安定になってしまう。

これに対して、本実施形態に係る電源回路１４では、制御用電源部２２を電源供給経路２５に接続し、半導体素子５１への電流供給を交流電圧ＶＣＴが導通している区間から行うようにしている。これにより、制御部２１への電力供給を調光レベルによらずに行うことができる。すなわち、制御部２１を安定して動作させることができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る制御部の動作を表すフローチャートである。
図７は、第２の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。
図７の横軸は、導通角検知信号ＣＤＳがＨｉに設定されている時間Ｔｏｎ（検知した導通区間の時間）であり、縦軸は、照明負荷１２に供給される電流Ｉｆである。
図６及び図７に表したように、この例において、制御部２１は、導通角の検知を行った後、検知した導通角が設定値ＳＶ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０１、ステップＳ１０２）。設定値ＳＶは、例えば、全体の５％〜１０％程度に設定される。すなわち、設定値ＳＶは、１０°〜２０°程度である。

制御部２１は、検知した導通角が設定値ＳＶよりも大きいと判定した場合には、上記第１の実施形態で説明したように、検知した導通角に応じて電力変換部２０及び電流調整部２３を制御する通常モードで動作する（ステップＳ１０３）。

一方、制御部２１は、検知した導通角が設定値ＳＶ以下と判定した場合には、電力変換部２０から照明負荷１２への電力の供給を停止させる消灯モードで動作する（ステップＳ１０４）。すなわち、制御部２１は、検知した導通角が設定値ＳＶ以下である場合、照明光源１６を消灯させる。以下、制御部２１は、次の導通角の検知を行う毎に、上記の処理を繰り返す（ステップＳ１０５）。

電源回路１４における調光制御は、調光率を下げるほど不安定になる。例えば、低い調光率の範囲では、照明光源１６のチラツキなどが生じる。このため、調光器３には、照明装置１０の製品に対応した調光率の下限値が設定されている。しかしながら、調光器３に設定されている下限値と異なる下限値の照明装置１０を接続してしまった場合に、照明装置１０の下限値よりも調光器３の下限値の方が低くなってしまう場合がある。この場合、チラツキなどが生じてしまう可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る電源回路１４では、検知した導通角が設定値ＳＶ以下であるか否かを制御部２１で判定し、設定値ＳＶ以下である場合に、負荷への電力供給を停止している。これにより、調光器３によらず、調光率の下限値を設定することができる。不安定な動作範囲での電力供給をより適切に抑制することができる。照明光源１６のチラツキなどをより適切に抑制することができる。

図８は、第２の実施形態に係る制御部の別の動作を表すフローチャートである。
図９は、第２の実施形態に係る制御部の別の動作を表すグラフ図である。
図９の横軸は、導通角検知信号ＣＤＳがＨｉに設定されている時間Ｔｏｎであり、縦軸は、照明負荷１２に供給される電流Ｉｆである。
図８及び図９に表したように、この例において、制御部２１は、導通角の検知を行った後、検知した導通角が設定値ＳＶ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１１、ステップＳ１１２）。制御部２１は、検知した導通角が設定値ＳＶよりも大きいと判定した場合、上記と同様に、通常モードで動作する（ステップＳ１１３）。一方、制御部２１は、検知した導通角が設定値ＳＶ以下と判定した場合、定出力モードで動作する（ステップＳ１１４）。以下、制御部２１は、次の導通角の検知を行う毎に、上記の処理を繰り返す（ステップＳ１１５）。

制御部２１は、定出力モードでは、電力変換部２０から照明負荷１２に供給される電力が、所定値以下とならないようにする。制御部２１は、例えば、検知した導通角の設定値ＳＶ以下の範囲では、電力変換部２０から照明負荷１２に供給される電力が、所定値で実質的に一定となるようにする。すなわち、制御部２１は、検知した導通角の設定値ＳＶ以下の範囲では、照明光源１６の調光率を実質的に一定に保つ。なお、定出力モードで設定される電力の所定値とは、導通角の設定値ＳＶに対応する電力値である。

このように、検知した導通角が設定値ＳＶ以下と判定した場合に、電力変換部２０から照明負荷１２に供給される電力が、下限値以下とならないようにした場合にも、不安定な動作範囲での電力供給を適切に抑制することができる。照明光源１６のチラツキなどを適切に抑えることができる。

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係る制御部の動作を表すフローチャートである。
図１１は、第３の実施形態に係る制御部の動作を表すグラフ図である。
図１１の横軸は、導通角検知信号ＣＤＳがＨｉに設定されている時間Ｔｏｎであり、縦軸は、照明負荷１２に供給される電流Ｉｆである。
図１０及び図１１に表したように、この例において、制御部２１は、導通角の検知を行った後、検知した導通角が第１設定値ＳＶ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２１、ステップＳ１２２）。制御部２１は、検知した導通角が第１設定値ＳＶ１よりも大きいと判定した場合には、通常モードで動作する（ステップＳ１２３）。

一方、制御部２１は、検知した導通角が第１設定値ＳＶ１以下と判定した場合には、消灯モードで動作する（ステップＳ１２４）。制御部２１は、消灯モードで動作している状態において、次に導通角を検知した場合、検知した導通角が第２設定値ＳＶ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２５、ステップＳ１２６）。ここで、第２設定値ＳＶ２の値は、第１設定値ＳＶ１の値よりも大きい。

制御部２１は、検知した導通角が第２設定値ＳＶ２未満であると判定した場合、消灯モードでの動作を継続する。一方、制御部２１は、検知した導通角が第２設定値ＳＶ２以上であると判定した場合、通常モードでの動作に移行し、検知した導通角に応じて電力変換部２０及び電流調整部２３を制御して照明光源１６を点灯させる（ステップＳ１２７）。以下、制御部２１は、次の導通角の検知を行う毎に、上記の処理を繰り返す（ステップＳ１２８）。

このように、制御部２１は、通常モードから消灯モードに切り替える場合と、消灯モードから点灯モードに切り替える場合とで、異なる導通角を設定している。すなわち、制御部２１は、第１設定値ＳＶ１と第２設定値ＳＶ２との間に不感帯を設けている。これにより、例えば、入力される交流電圧ＶＣＴの変動にともなって導通角が変動した場合や、検知した導通角の値が設定値と同程度であった場合などに、照明光源１６の点灯・消灯が繰り返されてしまうことを抑制することができる。

この例では、消灯モードから点灯モードに切り替える際の第２設定値ＳＶ２を、点灯モードから消灯モードに切り替える際の第１設定値ＳＶ１よりも大きくしているが、これとは反対に、点灯モードから消灯モードに切り替える際の第１設定値ＳＶ１を、消灯モードから点灯モードに切り替える際の第２設定値ＳＶ２より大きくしてもよい。

図１２は、第３の実施形態に係る制御部の別の動作を表すフローチャートである。
図１２に表したように、この例において、制御部２１は、導通角の検知を行った後、検知した導通角が第１設定値ＳＶ１よりも大きいと判定した場合には、上記と同様に、通常モードで動作する（ステップＳ１３１〜ステップＳ１３３）。

一方、制御部２１は、検知した導通角が第１設定値ＳＶ１以下と判定した場合、第１設定値ＳＶ１以下と判定した回数が、所定回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３４）。所定回数は、例えば、１０回〜２０回程度である。

制御部２１は、所定回数未満であると判定した場合、通常モードで動作する。一方、制御部２１は、所定回数以上であると判定した場合、消灯モードで動作する（ステップＳ１３５）。制御部２１は、消灯モードに移行した後は、上記と同様に、次の導通角の検知の有無の判定、検知した導通角が第２設定値ＳＶ２以上であるか否かの判定、及び、通常モードへの移行を実施し、次の導通角の検知を行う毎に、上記の処理を繰り返す（ステップＳ１３６〜ステップＳ１３９）。

このように、この例では、第１設定値ＳＶ１以下と判定した回数が、所定回数以上であるか否かを判定し、所定回数以上である場合に、消灯モードに移行する。これにより、例えば、電源ディップの発生などにより、制御部２１が、一時的に消灯モードに移行してしまうことを抑制することができる。すなわち、電源ディップの発生によって照明光源１６が点滅してしまうことを抑制することができる。例えば、一時的な電圧変動によって制御部２１が消灯モードに移行した状態のままとなり、消灯後、照明光源１６が点灯しなくなってしまうことなどを抑制することができる。このように、電源ディップの影響を抑制することができる。

この例では、検出した導通角が第１設定値ＳＶ１以下であるか否かの判定の後に、所定回数以上であるか否かの判定を行っているが、これに限ることなく、例えば、図６に表した構成において、検知した導通角が設定値ＳＶ以下であるか否かの判定（ステップＳ１０２）の後に、上記の所定回数以上であるか否かの判定を行ってもよい。すなわち、不感帯を設けない構成において、所定回数以上であるか否かの判定を行ってもよい。さらには、図８に表した構成において、検知した導通角が設定値ＳＶ以下であるか否かの判定（ステップＳ１１２）の後に、上記の所定回数以上であるか否かの判定を行ってもよい。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、負荷として、照明負荷１２を示しているが、これに限ることなく、例えば、ヒータなど、導通角制御の必要な任意の負荷でよい。上記実施形態では、電源回路として、照明装置１０に用いられる電源回路１４を示しているが、これに限ることなく、導通角制御の必要な負荷に対応する任意の電源回路でよい。電力変換部２０の変換する電圧は、直流電圧に限ることなく、例えば、実効値の異なる交流電圧でもよいし、脈流電圧でもよい。電力変換部２０の変換する電圧は、例えば、接続される負荷に応じて設定すればよい。

本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２…交流電源、 ３…調光器、 ４〜８…端子、 １０…照明装置、 １２…照明負荷（負荷）、 １４…電源回路、 １６…照明光源、 ２０…電力変換部、 ２１…制御部、 ２２…制御用電源部、 ２３…電流調整部、 ２４…分岐経路、 ２５…電源供給経路、 ２６…フィルタコンデンサ、 ２７、２８、４４、４５、６１…抵抗、 ３０…整流回路、 ３０ａ〜３０ｄ…端子、 ３２…平滑コンデンサ、 ３４…直流電圧変換部、 ４０…配線部、 ４０ａ、４０ｂ…配線、 ４１〜４３…整流素子、 ４６、４７…コンデンサ、 ４８…レギュレータ、 ５０…ツェナーダイオード、 ５１…半導体素子、 ６２…スイッチング素子

Claims (11)

1. 電源供給経路を介して供給される導通角制御された交流電圧を変換して負荷に供給する電力変換部と、
   前記交流電圧の導通角を検知し、検知した前記導通角に応じて前記電力変換部による電圧の変換を制御する制御部と、
   前記電源供給経路に電気的に接続され、前記交流電圧を変換して前記制御部に供給する制御用電源部と、
   を備えた電源回路。
2. 前記負荷は、照明光源を含む照明負荷であり、
   前記交流電圧は、調光器から供給され、
   前記制御部は、検知した前記導通角に応じて前記電力変換部を制御することにより、前記調光器の導通角制御に同期して前記照明光源を調光する請求項１記載の電源回路。
3. 前記電力変換部は、前記交流電圧を整流する整流回路と、整流後の電圧を平滑化して第１直流電圧に変換する平滑コンデンサと、前記第１直流電圧を電圧値の異なる第２直流電圧に変換する直流電圧変換部と、を含み、
   前記制御用電源部は、前記電源供給経路に電気的に接続された配線部と、前記配線部に流れる電流を調整する半導体素子と、を有し、
   前記半導体素子は、
   第１主電極と、
   前記第１主電極よりも高い電位に設定される第２主電極と、
   前記第１主電極と前記第２主電極との間に電流の流れる第１状態と、前記第１主電極と前記第２主電極との間に流れる電流が前記第１状態よりも小さい第２状態と、を切り替えるための制御電極と、
   を有し、
   前記第２主電極には、前記平滑コンデンサに平滑されていない電圧が印加され、
   前記制御電極には、前記平滑コンデンサに平滑された電圧が印加される請求項１または２に記載の電源回路。
4. 前記制御用電源部のグランドは、前記直流電圧変換部の入力側のグランドと共通化され、
   前記制御部のグランドは、前記直流電圧変換部の出力側のグランドと共通化されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源回路。
5. 前記電源供給経路に電気的に接続された分岐経路を有し、前記電源供給経路を流れる電流の一部を前記分岐経路に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替え可能な電流調整部を、さらに備え、
   前記制御部には、前記交流電圧の絶対値を検出するための検出電圧が入力され、
   前記制御部は、前記交流電圧の導通角制御が位相制御方式であるか否かを判定し、位相制御方式であると判定した際に、第１電圧と、前記第１電圧よりも大きい第２電圧と、を基に、前記電流調整部を制御し、前記検出電圧の絶対値が第１電圧以上第２電圧未満である場合に、前記電流調整部を前記導通状態とし、前記検出電圧の絶対値が第１電圧未満である場合、及び、第２電圧以上である場合に、前記電流調整部を前記非導通状態とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源回路。
6. 前記制御部は、前記導通角の検知を行った後、検知した前記導通角が設定値以下であるか否かを判定し、前記設定値以下と判定した場合には、前記電力変換部から前記負荷への電力の供給を停止させる請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源回路。
7. 前記制御部は、前記導通角の検知を行った後、検知した前記導通角が設定値以下であるか否かを判定し、前記設定値以下と判定した場合には、前記電力変換部から前記負荷に供給される電力が、所定値以下とならないようにする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源回路。
8. 前記制御部は、検知した前記導通角に応じて前記電力変換部を制御する第１状態と、前記電力変換部から前記負荷への電力の供給を停止させる第２状態と、を有し、検知した前記導通角が、第１設定値以下である場合に、前記第２状態で動作し、前記第１設定値と異なる第２設定値以上である場合に、前記第１状態で動作する請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源回路。
9. 前記第２設定値は、前記第１設定値よりも大きい請求項８記載の電源回路。
10. 前記制御部は、前記導通角の検知を行った後、検知した前記導通角が前記第１設定値以下であるか否かを判定し、前記第１設定値以下と判定した場合、前記第１設定値以下と判定した回数が、所定回数以上であるか否かを判定し、所定回数以上であると判定した場合に、前記第２状態で動作する請求項８または９に記載の電源回路。
11. 照明光源を含む照明負荷と、
    請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電源回路と、
    を備えた照明装置。

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