JP2014182660A - 検出回路、電源回路及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路で導通角制御の有無及び導通角制御の種類を判別できる検出回路、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、第１及び第２コンパレータと判別部とを備えた検出回路が提供される。第１コンパレータは、第１検出用電圧を入力するための第１入力端子と、第１閾値電圧を入力するための第２入力端子と、第１出力信号を出力する第１出力端子と、を有する。第２コンパレータは、第２検出用電圧を入力するための第３入力端子と、第１閾値電圧よりも高い第２閾値電圧を入力するための第４入力端子と、第２出力信号を出力する第２出力端子と、を有する。判別部は、第１出力信号と第２出力信号との時間差を基に、交流電圧の導通角制御の有無、及び、導通角制御が位相制御方式か逆位相制御方式かを判別する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、検出回路、電源回路及び照明装置に関する。

交流電圧の導通角制御の有無及び導通角制御の種類を検出する検出回路がある。検出回路を含み、検出回路の検出結果に応じた制御を行って、負荷に電力を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。検出回路では、より簡単な回路で導通角制御の有無及び導通角制御の種類を判別できるようにすることが望まれる。

米国特許出願公開第２０１１／００１２５３０号明細書

本発明の実施形態は、より簡単な回路で導通角制御の有無及び導通角制御の種類を判別できる検出回路、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、第１コンパレータと、第２コンパレータと、判別部と、を備えた検出回路が提供される。前記第１コンパレータは、交流電圧に基づく交流または脈流の第１検出用電圧を入力するための第１入力端子と、第１閾値電圧を入力するための第２入力端子と、前記第１検出用電圧が前記第１閾値電圧未満であることを示す第１状態と、前記第１検出用電圧が前記第１閾値電圧以上であることを示す第２状態と、を有する第１出力信号を出力する第１出力端子と、を有する。前記第２コンパレータは、前記交流電圧に基づく交流または脈流の第２検出用電圧を入力するための第３入力端子と、前記第１閾値電圧よりも高い第２閾値電圧を入力するための第４入力端子と、前記第２検出用電圧が前記第２閾値電圧未満であることを示す第３状態と、前記第２検出用電圧が前記第２閾値電圧以上であることを示す第４状態と、を有する第２出力信号を出力する第２出力端子と、を有する。前記判別部は、前記第１出力信号と前記第２出力信号との時間差を基に、前記交流電圧の導通角制御の有無、及び、前記導通角制御が位相制御方式か逆位相制御方式かを判別する。

より簡単な回路で導通角制御の有無及び導通角制御の種類を判別できる検出回路、電源回路及び照明装置が提供される。

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。 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）〜図３（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。 図５（ａ）〜図５（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。

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。

図１は、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。照明光源１６は、例えば、有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）などでもよい。

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の交流の電源電圧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１６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。なお、調光器３は、必要に応じて設けられ、省略可能である。調光器３が設けられていない場合には、交流電源２の電源電圧ＶＩＮが、電源回路１４に供給される。

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ＶＤＤに変換して、その駆動電圧ＶＤＤ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分岐経路２４に流れる場合も含む。非導通状態は、例えば、分岐経路２４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の導通角を検出する。制御部２１は、検出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、検出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、検出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。

また、制御部２１には、検出回路２８が設けられている。検出回路２８は、交流電圧ＶＣＴの導通角制御の有無、及び、導通角制御の種類を検出する。検出回路２８は、交流電圧ＶＣＴの導通角制御が、位相制御であるか逆位相制御であるかを検出する。すなわち、検出回路２８は、調光器３が接続されているか否かを検出する。そして、接続されている場合に、その調光器３が位相制御を行う調光器であるか逆位相制御を行う調光器であるかを検出する。交流電圧ＶＣＴの導通角の検出は、例えば、検出回路２８の検出結果に基づいて行われる。制御部２１は、検出回路２８の検出した導通角制御の有無及びその種類に応じて、電力変換部２０及び電流調整部２３を制御する。

図２は、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。

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と、ドレイン電極５１Ｄと、ゲート電極５１Ｇ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ＶＤＤ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ＶＤＤのノイズの除去などに用いられる。これにより、駆動電圧ＶＤＤ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ＶＤＤ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により平滑化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。

電源回路１４には、抵抗７１〜７６が、さらに設けられている。抵抗７１の一端は、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに接続されている。抵抗７１の他端は、抵抗７２の一端に接続されている。抵抗７２の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

抵抗７３の一端は、整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。抵抗７３の他端は、抵抗７４の一端に接続されている。抵抗７４の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

抵抗７５の一端は、整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。抵抗７５の他端は、抵抗７６の一端に接続されている。抵抗７６の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

検出回路２８には、第１コンパレータ８１と、第２コンパレータ８２と、判別部８３と、が設けられている。第１コンパレータ８１は、第１入力端子８１ａと、第２入力端子８１ｂと、第１出力端子８１ｃと、を有する。第２コンパレータ８２は、第３入力端子８２ａと、第４入力端子８２ｂと、第２出力端子８２ｃと、を有する。

第１コンパレータ８１の第１入力端子８１ａは、抵抗７１と抵抗７２との接続点に接続されている。これにより、第１コンパレータ８１の第１入力端子８１ａには、抵抗７１、７２の分圧比に応じた脈流の電圧が、導通角制御の有無及びその種類を検出するための第１検出用電圧として入力される。第１検出用電圧は、例えば、整流前の交流の電圧でもよい。このように、第１入力端子８１ａは、交流の電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴに基づく交流または脈流の第１検出用電圧を入力するための端子である。

第１コンパレータ８１の第２入力端子８１ｂは、抵抗７３と抵抗７４との接続点に接続されている。これにより、第１コンパレータ８１の第２入力端子８１ｂには、抵抗７３、７４の分圧比に応じた直流の電圧が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１として入力される。第１閾値電圧Ｖｔｈ１の電圧値は、第１検出用電圧の最大値よりも低い。例えば、第１閾値電圧Ｖｔｈ１の電圧値が、第１検出用電圧の最大値よりも低くなるように、抵抗７３、７４の分圧比が設定される。このように、第２入力端子８１ｂは、第１閾値電圧Ｖｔｈ１を入力するための端子である。

第１コンパレータ８１の第１出力端子８１ｃは、第１出力信号を出力する。第１出力信号は、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満であることを示す第１状態と、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上であることを示す第２状態と、を有する。この例では、第１入力端子８１ａが、反転入力端子であり、第２入力端子８１ｂが、非反転入力端子である。従って、この例の第１出力信号においては、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満のときに、Ｈｉ（第１状態）になり、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、Ｌｏ（第２状態）になる。

上記と反対に、第１入力端子８１ａを非反転入力端子とし、第２入力端子８１ｂを反転入力端子としてもよい。この場合には、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満のときに、第１出力信号がＬｏ（第１状態）になり、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、第１出力信号がＨｉ（第２状態）になる。

第２コンパレータ８２の第３入力端子８２ａは、抵抗７１と抵抗７２との接続点に接続されている。これにより、第２コンパレータ８２の第３入力端子８２ａには、抵抗７１、７２の分圧比に応じた脈流の電圧が、導通角制御の有無及びその種類を検出するための第２検出用電圧として入力される。第２検出用電圧は、例えば、整流前の交流の電圧でもよい。第３入力端子８２ａは、交流の電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴに基づく交流または脈流の第２検出用電圧を入力するための端子である。この例において、第２検出用電圧は、第１検出用電圧と実質的に同じである。第２検出用電圧は、第１検出用電圧と異なる電圧でもよい。

第２コンパレータ８２の第４入力端子８２ｂは、抵抗７５と抵抗７６との接続点に接続されている。これにより、第２コンパレータ８２の第４入力端子８２ｂには、抵抗７５、７６の分圧比に応じた直流の電圧が、第２閾値電圧Ｖｔｈ２として入力される。第２閾値電圧Ｖｔｈ２の電圧値は、第２検出用電圧の最大値よりも低い。また、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高い。例えば、第２閾値電圧Ｖｔｈ２の絶対値は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１の絶対値よりも高い。例えば、第２閾値電圧Ｖｔｈ２が、検出用電圧Ｖｄｅｔの最大値よりも低く、かつ第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高くなるように、抵抗７５、７６の分圧比が設定される。このように、第４入力端子８２ｂは、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を入力するための端子である。

第２コンパレータ８２の第２出力端子８２ｃは、第２出力信号を出力する。第２出力信号は、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満であることを示す第３状態と、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上であることを示す第４状態と、を有する。この例では、第３入力端子８２ａが、反転入力端子であり、第４入力端子８２ｂが、非反転入力端子である。従って、この例の第２出力信号においては、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満のときに、Ｈｉ（第３状態）になり、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、Ｌｏ（第４状態）になる。

上記と反対に、第３入力端子８２ａを非反転入力端子とし、第４入力端子８２ｂを反転入力端子としてもよい。この場合には、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満のときに、第２出力信号がＬｏ（第３状態）になり、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、第２出力信号がＨｉ（第４状態）になる。

なお、第２コンパレータ８２のＨｉ及びＬｏの第２出力信号の極性は、第１コンパレータ８１の第１出力信号の極性と反対でもよい。例えば、第１検出用電圧が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、第１コンパレータ８１の第１出力信号がＬｏに設定され、第２検出用電圧が、第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、第２コンパレータ８２の第２出力信号がＨｉに設定されるようにしてもよい。第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、例えば、１Ｖ程度である。第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、例えば、３Ｖ程度である。以下では、第１検出用電圧及び第２検出用電圧をまとめて検出用電圧Ｖｄｅｔと称す。

判別部８３は、第１コンパレータ８１の第１出力端子８１ｃ及び第２コンパレータ８２の第２出力端子８２ｃのそれぞれに接続されている。判別部８３は、第１コンパレータ８１の第１出力信号及び第２コンパレータ８２の第２出力信号を基に、導通角制御の有無及びその種類の判別を行う。判別部８３は、例えば、第１出力信号と第２出力信号との時間差を基に、判別を行う。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。
図３（ａ）〜図３（ｄ）では、電源回路１４に入力された交流電圧が、導通角制御されていない場合の制御部２１の動作例を表す。導通角制御されていない場合とは、例えば、調光器３が接続されておらず、交流電源２の電源電圧ＶＩＮが、電源回路１４に入力されている場合である。導通角制御されていない場合には、例えば、調光器３の調光度が極めて小さい場合も考えられる。導通角制御されていない場合とは、例えば、実質的に正弦波の交流電圧が電源回路１４に入力されている状態である。制御部２１は、制御用電源部２２からの駆動電圧ＶＤＤの供給に応じて起動した後、検出回路２８の判別部８３に、導通角制御の有無及びその種類を判別させる。

図３（ａ）〜図３（ｄ）の横軸は、時間ｔである。
図３（ａ）の縦軸は、検出用電圧Ｖｄｅｔである。
図３（ｂ）の縦軸は、第１コンパレータ８１の第１出力信号Ｓ１である。
図３（ｃ）の縦軸は、第２コンパレータ８２の第２出力信号Ｓ２である。
図３（ｄ）の縦軸は、制御信号ＣＧＳの電圧値である。

判別部８３は、第１出力信号Ｓ１、第２出力信号Ｓ２、及び、各出力信号Ｓ１、Ｓ２の時間差によって、導通角制御の有無及びその種類の判別を行う。より詳しくは、判別部８３は、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１、第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１、第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２、及び、各エッジの時間差によって、導通角制御の有無及びその種類の判別を行う。

この例では、検出用電圧Ｖｄｅｔが、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、第１出力信号Ｓ１がＬｏになる。そして、検出用電圧Ｖｄｅｔが、第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、第２出力信号Ｓ２がＬｏになる。

この場合、交流電圧の半波の部分においては、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１、第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２、及び、第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１の順に、各エッジが変化する。このため、判別部８３は、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１と第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１との間の部分を、交流電圧の半波の部分と判別する。

すなわち、この例では、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１が、第１出力信号Ｓ１が第１状態から第２状態に切り替わる第１切替点である。第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２が、第２出力信号Ｓ２が第３状態から第４状態に切り替わる第２切替点である。第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２が、第２出力信号Ｓ２が第４状態から第３状態に切り替わる第３切替点である。第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１が、第１出力信号Ｓ１が第２状態から第１状態に切り替わる第４切替点である。

判別部８３は、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１と第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２との間の第１時間差Δｔ１を計時する。また、判別部８３は、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２と第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１との間の第２時間差Δｔ２を計時する。判別部８３による各時間差Δｔ１、Δｔ２の計時は、例えば、制御部２１の内部クロックを用いて行ってもよいし、制御部２１の外部にタイマなどを設けて行ってもよい。

図３（ａ）〜図３（ｄ）に表したように、導通角制御無しの場合には、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１と第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２との間、及び、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２と第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１との間に、所定の時間差が生じる。このため、判別部８３は、第１時間差Δｔ１及び第２時間差Δｔ２の計時を行い、各時間差Δｔ１、Δｔ２のそれぞれが、所定値以上である場合に、導通角制御が行われていないと判別する。判別部８３は、例えば、各時間差Δｔ１、Δｔ２のそれぞれが、０．５ｍｓｅｃ以上である場合に、導通角制御が行われていないと判別する。

判別部８３は、例えば、電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴの入力が停止されるまで、判別を定期的に実施する。なお、判別部８３による判別は、例えば、電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧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。

制御部２１は、判別部８３によって導通角制御無しと判別された場合、導通角制御無しの場合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、電源電圧ＶＩＮに応じた明るさで、照明光源１６が点灯する。

また、制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１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、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１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。すなわち、制御部２１は、電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴが下限値未満のときに電流調整部２３を導通状態とし、電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴが下限値以上のときに電流調整部２３を非導通状態とする。

制御部２１は、判別部８３によって導通角制御無しと判別された場合、電流調整部２３を導通状態から非導通状態に切り替えるタイミングを、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の状態から第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上の状態に切り替わるタイミングよりも、第１微小時間ＭＴ１だけ遅くする。

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が用いられている状態において、導通角制御無しと判別されたとする。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、交流電圧ＶＣＴが所定値以下の状態において、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、所定値以下の交流電圧ＶＣＴ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。また、電流調整部２３の切り替えのタイミングを第１微小時間ＭＴ１だけ遅くすることで、調光器３の動作をより安定させることができる。

この例では、制御信号ＣＧＳの切り替えタイミングの決定に、第１閾値電圧Ｖｔｈ１を用いている。すなわち、この例では、第１閾値電圧Ｖｔｈ１を下限値として用いている。下限値は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１と異なる値の電圧でもよい。例えば、制御信号ＣＧＳの切り替えタイミングを決定するためのコンパレータを別に設けてもよい。

図４（ａ）〜図４（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。
図４（ａ）〜図４（ｄ）では、電源回路１４に入力された交流電圧が、位相制御方式で導通角制御されている場合の制御部２１の動作例を表す。図４（ａ）〜図４（ｄ）のそれぞれの横軸及び縦軸は、図３（ａ）〜図３（ｄ）のそれぞれの横軸及び縦軸と同じである。

図４（ａ）〜図４（ｄ）に表したように、位相制御方式の導通角制御の場合には、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１と第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２との間の第１時間差Δｔ１が、極めて小さくなる。例えば、第１時間差Δｔ１が、０．５ｍｓｅｃ未満になる。このため、判別部８３は、第１時間差Δｔ１及び第２時間差Δｔ２の計時を行い、第１時間差Δｔ１が所定値未満で、第２時間差Δｔ２が所定値以上である場合に、位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。判別部８３は、例えば、第１時間差Δｔ１が０．５ｍｓｅｃ未満で、第２時間差Δｔ２が０．５ｍｓｅｃ以上である場合に、位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。

制御部２１は、判別部８３によって位相制御方式の導通角制御が判別された場合、判別部８３の判別の結果を基に、交流電圧ＶＣＴの導通角の検出を行う。制御部２１は、例えば、第１出力信号Ｓ１がＬｏに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の導通区間Ｔｏｎと判断する。そして、制御部２１は、第１出力信号Ｓ１がＨｉに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間Ｔｏｆｆと判断する。これにより、制御部２１は、導通区間Ｔｏｎと遮断区間Ｔｏｆｆとの比率から、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。導通角の検出は、第２出力信号Ｓ２に基づいて行ってもよい。導通角の検出は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１及び第２閾値電圧Ｖｔｈ２とは異なる閾値に基づいて行ってもよい。

制御部２１は、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出した後、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、導通角制御無しの場合と同様に、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満である場合に、制御信号ＣＧＳをＨｉに設定する。制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上である場合に、制御信号ＣＧＳをＬｏに設定する。そして、制御部２１は、判別部８３によって位相制御方式の導通角制御が判別された場合、電流調整部２３を導通状態から非導通状態に切り替えるタイミングを、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の状態から第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上の状態に切り替わるタイミングよりも、第２微小時間ＭＴ２だけ遅くする。

これにより、位相制御方式の導通角制御が行われている場合において、調光器３の動作を安定させることができる。第２微小時間ＭＴ２は、例えば、第１微小時間ＭＴ１と実質的に同じである。第２微小時間ＭＴ２は、第１微小時間ＭＴ１と異なってもよい。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。
図５（ａ）〜図５（ｄ）では、電源回路１４に入力された交流電圧が、逆位相制御方式で導通角制御されている場合の制御部２１の動作例を表す。図５（ａ）〜図５（ｄ）のそれぞれの横軸及び縦軸は、図３（ａ）〜図３（ｄ）及び図４（ａ）〜図４（ｄ）のそれぞれの横軸及び縦軸と同じである。

図５（ａ）〜図５（ｄ）に表したように、逆位相制御方式の導通角制御の場合には、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２と第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１との間の第２時間差Δｔ２が、極めて小さくなる。例えば、第２時間差Δｔ２が、０．５ｍｓｅｃ未満になる。このため、判別部８３は、第１時間差Δｔ１及び第２時間差Δｔ２の計時を行い、第１時間差Δｔ１が所定値以上で、第２時間差Δｔ２が所定値未満である場合に、逆位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。判別部８３は、例えば、第１時間差Δｔ１が０．５ｍｓｅｃ以上で、第２時間差Δｔ２が０．５ｍｓｅｃ未満である場合に、逆位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。

制御部２１は、判別部８３によって逆位相制御方式の導通角制御が判別された場合、交流電圧ＶＣＴの導通角の検出を行う。制御部２１は、例えば、第１出力信号Ｓ１がＬｏに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の導通区間Ｔｏｎと判断する。そして、制御部２１は、第１出力信号Ｓ１がＨｉに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間Ｔｏｆｆと判断する。これにより、制御部２１は、導通区間Ｔｏｎと遮断区間Ｔｏｆｆとの比率から、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。

制御部２１は、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出した後、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、逆位相制御方式においても、導通角を制御された交流電圧ＶＣＴに応じて、照明光源１６を調光することができる。

制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満である場合に、制御信号ＣＧＳをＨｉに設定する。制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上である場合に、制御信号ＣＧＳをＬｏに設定する。

制御部２１は、判別部８３によって逆位相制御方式の導通角制御が判別された場合、電流調整部２３を非導通状態から導通状態に切り替えるタイミングを、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上の状態から第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の状態に切り替わるタイミングよりも、第３微小時間ＭＴ３だけ早くする。

制御部２１は、例えば、１つ前に検出した半波の導通区間Ｔｏｎの時間を記憶しておき、その時間よりも第３微小時間ＭＴ３だけ早いタイミングで、電流調整部２３を非導通状態から導通状態に切り替える。

逆位相制御方式では、フィルタコンデンサ２６などに蓄積された電荷の影響により、調光器３の実際の導通区間よりも、導通区間Ｔｏｎが、長くなってしまう場合がある。導通区間Ｔｏｎが、実際の導通区間よりも長くなると、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など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出することができる。より高精度に照明光源１６の調光を行うことができる。また、上記のように、電流調整部２３を切り替えるタイミングを第３微小時間ＭＴ３だけ早くすることで、フィルタコンデンサ２６などに蓄積された電荷をより適切に引き抜くことができる。導通角の検出精度をより高めることができる。

例えば、入力電圧波形のエッジをＡ／Ｄコンバータなどで検出し、電圧傾きなどから導通角制御の有無及びその種類を検出する検出回路がある。しかしながら、このような検出回路では、メモリが必要となるなど、回路が複雑になる。例えば、マイコンなどにある程度の性能が要求される。

これに対して、本実施形態に係る検出回路２８では、第１コンパレータ８１及び第２コンパレータ８２のそれぞれの出力信号Ｓ１、Ｓ２によって、導通角制御の有無及びその種類を判別することができる。検出回路２８では、例えば、メモリなどを必要としない。このように、検出回路２８では、簡単な回路で導通角制御の有無及びその種類を適切に判別することができる。

上記実施形態では、各コンパレータ８１、８２のそれぞれを制御部２１に設けている。各コンパレータ８１、８２は、例えば、制御部２１の外部に設け、各出力信号Ｓ１、Ｓ２を制御部２１に入力してもよい。例えば、判別部８３を制御部２１の外部に設けてもよい。検出回路２８は、例えば、制御部２１の外部に設けてもよい。

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、 ２８…検出回路、 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、４４、４５、６１、７１〜７６…抵抗、 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、８１…第１コンパレータ、８２…第２コンパレータ、８３…判別部

Claims (6)

1. 第１コンパレータであって、
   交流電圧に基づく交流または脈流の第１検出用電圧を入力するための第１入力端子と、
   第１閾値電圧を入力するための第２入力端子と、
   前記第１検出用電圧が前記第１閾値電圧未満であることを示す第１状態と、前記第１検出用電圧が前記第１閾値電圧以上であることを示す第２状態と、を有する第１出力信号を出力する第１出力端子と、
   を有する第１コンパレータと、
   第２コンパレータであって、
   前記交流電圧に基づく交流または脈流の第２検出用電圧を入力するための第３入力端子と、
   前記第１閾値電圧よりも高い第２閾値電圧を入力するための第４入力端子と、
   前記第２検出用電圧が前記第２閾値電圧未満であることを示す第３状態と、前記第２検出用電圧が前記第２閾値電圧以上であることを示す第４状態と、を有する第２出力信号を出力する第２出力端子と、
   を有する第２コンパレータと、
   前記第１出力信号と前記第２出力信号との時間差を基に、前記交流電圧の導通角制御の有無、及び、前記導通角制御が位相制御方式か逆位相制御方式かを判別する判別部と、
   を備えた検出回路。
2. 前記判別部は、前記第１出力信号が前記第１状態から前記第２状態に切り替わる第１切替点と、前記第２出力信号が前記第３状態から前記第４状態に切り替わる第２切替点と、の間の第１時間差と、前記第２出力信号が前記第４状態から前記第３状態に切り替わる第３切替点と、前記第１出力信号が前記第２状態から前記第１状態に切り替わる第４切替点と、の間の第２時間差と、を基に、前記判別を行う請求項１記載の検出回路。
3. 前記判別部は、前記第１時間差及び前記第２時間差のそれぞれが所定値以上である場合に、前記導通角制御が行われていないと判別し、前記第１時間差が前記所定値未満で前記第２時間差が前記所定値以上である場合に、位相制御方式の前記導通角制御が行われていると判別し、前記第１時間差が前記所定値以上で前記第２時間差が前記所定値未満である場合に、逆位相制御方式の前記導通角制御が行われていると判別する請求項２記載の検出回路。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の検出回路と、
   前記交流電圧を変換して負荷に供給する電力変換部と、
   前記判別部の前記判別の結果を基に、前記交流電圧の導通角を検出し、検出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、
   を備えた電源回路。
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、
   前記制御部は、前記交流電圧が下限値未満のときに前記電流調整部を前記導通状態とし、前記交流電圧が前記下限値以上のときに前記電流調整部を前記非導通状態とする請求項４記載の電源回路。
6. 照明光源を含む照明負荷と、
   請求項４または５に記載の電源回路と、
   を備えた照明装置。

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