JP2015090730A - Ｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディジタル制御によってＬＥＤ点灯装置の低コスト化を実現しつつ，連続的かつ高精度な調光を実現する。【解決手段】直流電源電圧を変換してＬＥＤ負荷に給電する電力変換回路と，第１制御手段と第２制御手段によって前記電力変換回路の出力を制御する制御装置を備え，前記第１制御手段の操作量は，離散的に可変される前記電力変換回路の駆動周波数であり，前記制御装置は，前記第１制御手段により前記出力が定格値より大きくなるような前記駆動周波数を設定し，前記駆動周波数を固定した状態で前記第２制御手段の操作量を可変することで前記出力を目標値に制御することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。【選択図】 図１

Description

本発明は，発光ダイオード（以下，ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の点灯装置に関する。

ＬＥＤは，環境性に優れた光源として，様々な分野で利用されている。また，住宅やオフィスの照明装置において，蛍光ランプなどの従来光源からＬＥＤへの置き換えが進んでいる。

ＬＥＤ点灯装置は，電源電圧を変換してＬＥＤ負荷に給電する電力変換回路と，これを制御してＬＥＤに流れる電流（以下では，単に電力変換回路の出力と記す）を制御する制御装置とを備える。出力を可変する（特に，定格値から減少させる）ことで，ＬＥＤを調光することも，制御装置の役割である。ＬＥＤ点灯装置の主な課題として，低コスト化，高効率化，小型化といった基本性能に関するものや，広範囲かつ高精度の調光といった高機能化に関するものがある。

ＬＥＤ点灯装置として，特開２００９−２７３３２４号公報（特許文献１）に記載のスイッチング電源装置を用いることが考えられる。このスイッチング電源装置の電力変換回路部は，スイッチング素子と，トランス１次巻線とコンデンサによる共振回路とを備え，高効率かつ低ノイズという利点を有する。

このような電力変換回路の制御方式として，スイッチング素子の駆動周波数を操作量として，電力変換回路の出力を制御する方式がある。また，スイッチング素子の駆動期間と，停止期間とを周期的に繰り返し，駆動期間のデューティ（以下，間欠デューティと記す）を操作量とする方式（この方式は，間欠制御またはバースト制御として知られているもので，以下では，間欠制御と記す）もある。

特許文献１では，これら２つの制御方式及び操作量について言及している。例えば，制御装置部は，出力が所望の一定値となるように駆動周波数を可変する。また，出力が所定値より小さいとき，または，トランスの一次側に入力される電圧が所定電圧値より高いときは，駆動周波数を最大値に制御し，かつ，出力が所望の一定値となるように間欠デューティを可変する。これらの方式は，負荷変動による効率低下を抑制する点と，ノイズをさらに低減する点で有効である。

特開２００９−２７３３２４号公報

ＬＥＤ点灯装置を低コスト化する方法として，制御装置に安価なマイクロ・コンピュータ（以下，マイコンと記す）を適用すること，すなわち，ディジタル制御化が考えられる。このとき，電力変換回路が備えるスイッチング素子のオン・オフタイミング信号を，マイコンが生成する。この信号の周波数，すなわち，電力変換回路の駆動周波数は，離散的に可変されることになり，その分解能は，マイコンのクロック周波数に依存する。安価なマイコンであるほど，クロック周波数が低く，駆動周波数の分解能も低くなる。

駆動周波数のみによって出力を制御する場合，分解能不足によって連続的な調光ができなくなる。また，電力変換回路の周波数特性（駆動周波数と出力の関係）を正確に把握しておくことは難しいため，出力を定格値（調光する前の値であり，最大値と捉えてもよい）とする駆動周波数を設定できないこともあり得る。特に，駆動周波数の変化に対する出力の変化が大きい場合，すなわち，電力変換回路の周波数特性の感度が高い場合において，これらの問題は深刻となる。例えば，駆動周波数の分解能が約１ｋＨｚであったとする。また，電力変換回路の周波数特性として，出力を定格値から下限値まで減少させるための，駆動周波数の変化分が１０ｋＨｚであったとする。この条件では，出力制御の分解能は約１０階調であり，連続的な調光ができるとは言えない。

上記の問題を解決するために，間欠制御を利用することが考えられる。厳密に言えば，マイコンを利用する場合，間欠デューティもまた，マイコンのクロック周波数の影響を受け，離散的に可変される。しかし，間欠制御の周波数は５００Ｈｚ〜数ｋＨｚであり，駆動周波数の数１０〜数１００ｋＨｚに比べて十分低いため，間欠デューティはほとんど連続量と見なすことができる。したがって，分解能の問題は発生しない。

間欠デューティを操作量とする場合，駆動周波数を可変する必要はなく，固定値とすべきとも考えられる。しかし，上記説明の通り，電力変換回路の周波数特性を正確に把握しておくことは難しいため，駆動周波数を完全に固定することもまた難しい。したがって，駆動周波数による制御と間欠制御を併用することが必要となる。このとき，駆動周波数と間欠デューティの２つの操作量が存在するため，これらが干渉し，制御が不安定になり精度の高い調光を行うことが難しい。

なお，ディジタル制御に必要な演算装置として，上記のマイコンだけでなく，ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いてもよい。

本発明は，低コスト化を実現しつつ，連続的かつ高精度な調光を実現できるＬＥＤ点灯装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために，例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，直流電源電圧を変換してＬＥＤ負荷に給電する電力変換回路と，第１制御手段と第２制御手段によって前記電力変換回路の出力を制御する制御装置を備え，前記第１制御手段の操作量は，離散的に可変される前記電力変換回路の駆動周波数であり，前記制御装置は，前記第１制御手段により前記出力が定格値より大きくなるような前記駆動周波数を設定し，前記駆動周波数を固定した状態で前記第２制御手段の操作量を可変することで前記出力を目標値に制御することを特徴とする。

本発明によれば，低コスト化を実現しつつ，連続的かつ高精度な調光を実現できるＬＥＤ点灯装置を提供することができる。

本発明におけるＬＥＤ点灯装置である。 本発明において，間欠制御を用いる場合のスイッチング素子のオン・オフタイミング信号である。 本発明の実施例１において，制御装置が電力変換回路の出力を制御するときの動作を，駆動周波数を横軸として説明したグラフである。 本発明の実施例１において，制御装置が電力変換回路の出力を制御するときの動作を，間欠デューティを横軸として説明したグラフである。 本発明の実施例２における，制御装置の動作タイミングチャートである。 本発明の実施例３において，起動後に周波数特性が変動する場合に，制御装置が電力変換回路の出力を制御するときの動作を，駆動周波数を横軸として説明したグラフである。 本発明の実施例３において，間欠デューティの許容範囲を設ける場合のグラフである。 本発明の実施例３における，制御装置の動作タイミングチャートである。 本発明における電力変換回路の一例である。 図９に示す電力変換回路を用いる場合のスイッチング素子のオン・オフタイミング信号である。 出力電圧を可変できる直流電源装置を用いる場合のＬＥＤ点灯装置である。

以下，本発明の実施例について，図面を用いて説明する。

図１は，実施例１におけるＬＥＤ点灯装置１である。

図１のＬＥＤ点灯装置１は，直流電源１００の電圧を変換してＬＥＤ負荷１０１に給電する電力変換回路１０２と，第１制御手段と第２制御手段によって電力変換回路１０２の出力を制御する制御装置１０３とを備える。直流電源１００には，スイッチング電源装置においてよく用いられる力率改善回路（ＰＦＣ回路とも呼ばれる）の出力にあたる直流電圧を用いてもよい。また，交流電源電圧を整流及び平滑した直流電圧を用いてもよい。ＬＥＤ負荷１０１について，ＬＥＤの個数や接続形態は問わず，また，保護用素子などを内蔵したＬＥＤモジュールを含んでもよい。

図１の電力変換回路１０２は，少なくとも１個のスイッチング素子を備えたインバータ１０４，コイル１０５，コンデンサ１０６，トランス１０７，整流回路１０８，コンデンサ１０９，出力検出手段１１０を備えた共振型の電力変換回路である。ただし，他種の電力変換回路を用いてもよい。スイッチング素子として，図１ではＭＯＳＦＥＴとしたが，ＩＧＢＴなど他種の素子を用いてもよい。

インバータ１０４は，スイッチング素子の駆動によって，直流電源１００の直流電圧から交流電圧を生成する。この交流電圧は，コイル１０５，コンデンサ１０６，トランス１０７から構成される共振回路を介して，トランス１０７の１次側から２次側へと伝達される。整流回路１０８は，トランス１０７の２次巻線に発生した交流電圧を整流し，直流電圧を生成する。整流回路１０８の方式によっては，トランス１０７がセンタータップされた２つの２次巻線を備えることもある。整流回路１０８が生成する直流電圧が，コンデンサ１０９と，これと並列に接続されたＬＥＤ負荷１０１に供給される。

出力検出手段１１０について，図１ではＬＥＤ負荷１０１に流れる電流を検出するものとした。出力検出手段１１０によって検出された電力変換回路１０２の出力は，制御装置１０３において適宜フィルタ処理またはＡ／Ｄ変換処理された後，制御に用いられる。特に，上記の間欠制御を用いる場合，検出した出力の平均値を求める処理，すなわち，交流成分を除去する処理がよく用いられる。

制御装置１０３は，第１制御手段と第２制御手段によって電力変換回路１０２の出力を制御する。具体的には，出力を検出し，これを目標値と一致させるように，電力変換回路１０２が備えるスイッチング素子のオン・オフタイミング信号を生成したり，直流電源１００の電圧が可変であれば，これを可変したりする。

第１制御手段の操作量は，電力変換回路１０２の駆動周波数（図面では記号ｆｓで表記することがある），すなわち，上記のオン・オフタイミング信号の周波数である。図１の電力変換回路１０２は，コイル１０５，コンデンサ１０６，トランス１０７の巻線からなる共振回路を備える。駆動周波数を変化させると，インバータ１０４が生成する交流電圧の周波数もそれに従って変化する。共振回路のインピーダンスが変化することで，トランス１０７を介して整流回路１０８へと伝達される電力が変化し，結果として電力変換回路１０２の出力が可変される。すなわち，電力変換回路１０２は周波数特性を有する。駆動周波数は，以下で説明する理由から，離散的に可変される。

第２制御手段の操作量は，間欠デューティ（図面では記号Ｂｄで表記することがある）である。図２は，間欠制御を用いる場合のスイッチング素子のオン・オフタイミング信号である。間欠制御では，電力変換回路１０２のスイッチング素子の駆動期間と，停止期間とを周期的に繰り返す。間欠デューティとは，間欠周期における駆動期間の割合である。直感的に理解できるように，間欠デューティが大きいほど，出力も大きくなる。

制御装置１０３は，マイコンやＤＳＰなどによってディジタル制御を行う。以降では，マイコンを用いるとして説明する。マイコンによるディジタル制御を導入することで，ＬＥＤ点灯装置１を低コスト化できる。マイコンは，出力の目標値と検出値にもとづいて駆動周波数，間欠デューティをそれぞれ演算し，オン・オフタイミング信号を生成する。マイコンを利用する場合，駆動周波数は離散的に可変されることになり，その分解能はマイコンのクロック周波数に依存する。安価なマイコンであるほど，クロック周波数が低く，駆動周波数の分解能は小さくなる。厳密に言えば，間欠デューティもまた，離散的に可変される。しかし，間欠制御の周波数は駆動周波数に比べて十分低いため，間欠デューティはほとんど連続量と見なすことができる。

図３と図４は，制御装置１０３が電力変換回路１０２の出力を制御するときの動作を，それぞれ駆動周波数と間欠デューティを横軸として説明したグラフである。なお，図３，図４とも，縦軸は電力変換回路１０２の出力である。図３と図４には，動作点（ａ）〜（ｃ）を示したが，これらはそれぞれ対応関係にある。

図３には，電力変換回路１０２の周波数特性を点線で示した。図３の周波数特性は，間欠デューティが１００％であることを想定した上での特性である。周波数特性は，コイル１０５，コンデンサ１０６，トランス１０７からなる共振回路のパラメータと，直流電源１００及びＬＥＤ負荷１０１の電圧によって決まる。一般的には，図３のように，駆動周波数が高いほど，出力が小さくなる領域を利用する。

上記説明の通り，駆動周波数は離散的に可変される。間欠デューティを１００％に固定すると，実際に選択できる動作点は，図３の周波数特性（点線）上に丸印でプロットした点に限られる。マイコンのクロック周波数が低いほど，選択できる駆動周波数の間隔は広くなり，分解能は低下する。なお，分解能を改善する方法として，周波数特性の傾きを緩やかにすることも考えられるが，効率改善，広範な負荷条件への対応も考えると，傾きを急にせざるを得ない。本発明は，このような場合を想定したものである。

図４は，駆動周波数を図３の設定値に固定した場合の，間欠デューティと出力の関係を示したものである。上記説明の通り，間欠デューティを減少させることで，出力を減少させることができる。また，間欠デューティはほとんど連続量と見なせば，出力を連続的に可変することができ，動作点を図４に示した線上の任意の点に制御できる。なお，図４では，間欠デューティを減少させると出力が直線的に減少すると仮定したが，必ずしも直線的になるとは限らない。

出力を定格値に制御する方法について説明する。図３では，間欠デューティ１００％の場合，出力を定格値と一致させるような駆動周波数を設定することはできない。そこで，図３のように，制御装置１０３は，出力が定格値より大きくなるような駆動周波数を設定する。図３では，出力が定格値より大きくなるような駆動周波数は，複数存在する。その中でも，図３のように，出力が定格値より大きくなる条件を満たす中で，最も高い駆動周波数を設定することが望ましい。これによって，間欠制御の駆動期間おける電力変換回路１０２の電圧や電流を最小限に抑制でき，装置の高効率化や小型化を実現できる。このとき，制御装置１０３の動作点は，図３と図４において点（ａ）に位置する。

次に，駆動周波数を設定した値に固定した状態で，第２制御手段の操作量である間欠デューティを可変することで出力を定格値に制御する。図４のように，間欠デューティを１００％より小さな値へと減少させれば，出力が定格値と一致するように制御できる。すなわち，駆動周波数を可変するだけでは如何にしても残ってしまう制御誤差を，間欠デューティを可変させることでゼロにすることができる。制御装置１０３の動作点は，図３と図４において点（ａ）から点（ｂ）に移動する。

出力を定格値より小さい値に制御する場合，すなわち，ＬＥＤ負荷１０１を調光する場合について説明する。この場合も，駆動周波数を固定し，間欠デューティを減少させることによって，出力を目標値に制御すればよい。図４に示したように，間欠デューティの調整によって，出力を制御範囲内の任意の目標値に制御可能である。例えば，出力を制御範囲の下限値に制御する場合，制御装置１０３の動作点は，図３と図４において点（ｂ）から点（ｃ）に移動する。出力を変化させる際に，駆動周波数を固定しているため，２つの制御手段が干渉し，制御が不安定になることはない。

以上から，本実施例によって，ディジタル制御によってＬＥＤ点灯装置１の低コスト化を実現しつつ，連続的かつ高精度な調光を実現できる。

本実施例では，実施例１で示した効果を持つだけでなく，部品ばらつきへの耐性を持つＬＥＤ点灯装置１について説明する。ＬＥＤ点灯装置１の構成は，実施例１で示した図１と同一である。本実施例では，実施例１と比べて，制御装置１０３の機能が追加される。

実施例１にて，制御装置１０３は，出力が定格値より大きくなるような駆動周波数を設定することを説明した。図３に示した電力変換回路１０２の周波数特性が事前に把握できるのであれば，駆動周波数もまた事前に設定することができる。このとき，制御装置１０３が，装置の起動後において，駆動周波数を操作せずに済む。

しかし，実際には，コイル１０５やコンデンサ１０６といった部品の定数ばらつきや，ＬＥＤ負荷１０１の電圧ばらつきが原因で，周波数特性を正しく把握できるとは限らない。このばらつきを考慮せずに，駆動周波数を事前に固定したとすると，最悪の場合，間欠デューティを１００％にしても，出力が定格値より小さくなるかもしれない。

そこで，制御装置１０３は，起動後の所定期間において，間欠デューティを固定し，駆動周波数を可変して実施例１にて示した設定値を探索する。図５は，この期間を設ける場合の，制御装置１０３の動作タイミングチャートである。起動後に駆動周波数を可変する期間は，図５において期間（１）と表記されている。駆動周波数を可変する間，間欠デューティを固定することによって，２つの制御手段が干渉（２つの操作量が干渉）することを防ぎ，安定した動作を実現できる。

この期間において駆動周波数を設定値に導くまでのアルゴリズムには，複数の方式が考えられる。図３の周波数特性から，駆動周波数が高いほど，電力変換回路１０２の出力は低くなる。そこで，図５には，出力を検出しながら駆動周波数を徐々に低くしていき，出力が定格値を超えた時点で本期間（１）を終了させる方式を示した。より具体的には，駆動周波数を一段階低くして，一定時間が経過した時点で出力を定格値と比較する。出力が定格値より大きければ，その時点で駆動周波数の探索を終了する。出力が定格値より小さければ，駆動周波数をさらに一段階低くする。この方式は，出力を徐々に増大させることで，電力変換回路１０２に発生する電圧や電流が過渡的に過大となることを防ぐ，ソフトスタート機能も兼ねる。これ以外の方式としては，駆動周波数を可変させて出力のフィードバック制御を行い，一定の時間が経過し，かつ，出力が定格値を超えた時点で本期間（１）を終了させる方式も考えられる。

図５の期間（２）では，駆動周波数を固定して間欠制御によって出力を制御する。また，図５には，期間（３）として，出力の目標値が定格値より小さい値に変更される場合の，制御装置１０３の動作についても示した。実施例１でも説明したように，駆動周波数を固定して間欠デューティを小さくすることで，出力を目標値まで制御できる。

なお，図５では，起動後に一旦出力を定格値に制御することを想定して，間欠デューティの初期値を１００％とした。ただし，必ずしも１００％である必要はなく，余裕を取って９０％程度としてもよい。また，明るさ半分の調光状態で起動する場合，間欠デューティの初期値を５０％にしてもよい。図４の特性から，間欠デューティが１００％のときに出力が定格値より大きくなる駆動周波数において，間欠デューティが５０％のときに出力がどれくらいの大きさになるかを把握できる。装置起動後，間欠デューティを５０％に固定したまま，出力がその値より大きくなるまで駆動周波数を徐々に低くすればよい。

以上，本実施例によって，部品ばらつきへの耐性を持つＬＥＤ点灯装置１を実現できる。

本実施例では，実施例１や実施例２で示した効果を持つだけでなく，装置動作中における部品定数の変動への耐性を持つＬＥＤ点灯装置１について説明する。ＬＥＤ点灯装置１の構成は，実施例１で示した図１と同一である。本実施例では，実施例１や実施例２と比べて，制御装置１０３の機能が追加される。

コイル１０５やコンデンサ１０６といった部品の定数や，ＬＥＤ負荷１０１の電圧は，装置の起動後においても，周囲温度の変化が主な原因で変化し得る。これによって，電力変換回路１０２の周波数特性が変動する。

図６は，図３のうち，動作点（ａ）や（ｂ）の周りを拡大したものである。図６では，起動後に周波数特性が変動することを想定し，元の周波数特性Ａ（図３に示したもの）と，変動後の周波数特性Ｂの，２つの周波数特性を示した。ここで，周波数特性の変動前において出力を定格値に制御していたとすると，動作点は（ｂ）に存在する。仮に，この状態で間欠デューティを１００％にすると，動作点は（ａ）に移る。すなわち，間欠デューティを１００％から減少させることで，出力を定格値に制御していた。

周波数特性が図６のようにＡからＢへと変動した後について考える。仮に，この状態で間欠デューティを１００％にすると，動作点は（ａ）ではなく（ａ）’に移る。この場合も，間欠デューティを制御することで，出力を定格値に維持する，すなわち，動作点を（ｂ）に維持することはできる。しかし，間欠デューティをより小さな値にしなければならない。このように，間欠デューティが１００％のときに，出力が定格値より大きくなり過ぎる場合，間欠制御の駆動期間において電力変換回路１０２に発生する電圧や電流が過大になってしまう。

この問題を避けるべく，実施例１では，望ましい駆動周波数の設定法として，出力が定格値より大きくなり，かつ，最も低い駆動周波数を設定することを説明した。上記の場合では，周波数特性が変動することで，駆動周波数の望ましい設定が維持されなくなったと言える。このような場合，駆動周波数の設定値を修正することが望ましい。図６にて，出力を定格値に制御するための望ましい動作点は，元の周波数特性では点（ｂ）で間違いないが，変動後の周波数特性では点（ｅ）に移る。よって，駆動周波数を１段階だけ高く修正すればよい。修正後の設定値において，間欠デューティ１００％の状態では動作点は（ｄ）にあり，間欠デューティを小さくすることで動作点を（ｅ）に移し，出力を定格値に制御する。

これを実現するために，間欠デューティに対して，出力の目標値に応じた許容範囲を定義しておく。図６にて，周波数特性がＡからＢへと変動する間に，間欠デューティは減少していく。出力を定格値に制御するのであれば，間欠デューティは１００％に近い値を取るはずであることから，例えば許容下限値を８０％に設定する。間欠デューティが８０％より小さくなった場合，駆動周波数の設定値をより高い値へと修正する。

図７は，図４に間欠デューティの許容上限値と許容下限値を破線で加えたものである。各破線に囲まれた範囲が，間欠デューティの許容範囲である。出力が大きいほど，許容上限値と許容下限値もそれぞれ大きくすることが望ましい。上記の場合では，周波数特性が変動するにつれて，動作点が図７の（ｂ）から左に移動していく。すなわち，間欠デューティを減少させながら出力を定格値に維持する。動作点が許容下限値に達すると，駆動周波数の設定値が修正され，間欠デューティは許容範囲内に戻る。駆動周波数を修正するとき，間欠デューティを固定することで，２つの操作量の干渉（２つの制御手段の干渉）を回避できる。

図８は，このときの制御装置１０３の動作のタイミングチャートである。図８では，出力を定格値に制御した状態である，期間（２）以降の動作を記載した。期間（２）において，制御装置１０３は，間欠デューティを減少させながら出力を定格値に維持している。間欠デューティが許容下限値に達した時点で，期間（４）に移行し，間欠デューティを固定した状態で駆動周波数の設定値を修正する。このとき，間欠デューティによる制御をせずに，駆動周波数を増大させたことで，一時的に出力が減少する。その後の期間（２）’では，再び駆動周波数を固定し，間欠デューティを可変（増大）することで，出力を定格値に制御する。

なお，間欠デューティが許容範囲の上限値より大きくなった場合，駆動周波数の設定値をより低い値へと修正することになる。

以上，本実施例によって，装置動作中における部品定数の変動への耐性を持つＬＥＤ点灯装置１を実現できる。

最後に，全ての実施例に共通する補足事項として，電力変換回路１０２の具体例を説明する。図９は，電力変換回路１０２のうち，特にインバータ１０４，トランス１０７，整流回路１０８の一例を詳細に表したものである。図９では，制御装置１０３と電流検出手段１１０を省略した。図９のインバータ１０４は，スイッチング素子である２個のＭＯＳＦＥＴ１１１と１１２を備えたＳＥＰＰ（Ｓｉｎｇｌｅーｅｎｄｅｄ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ）インバータである。ＭＯＳＦＥＴ１１１と１１２を相補駆動することで，直流電圧を交流電圧に変換し，後段の共振回路に出力する。トランス１０７は，２個の２次巻線を備え，一方の２次巻線の巻き終わりと他方の２次巻線の巻き始めが接続された，センタータップ型のトランスである。整流回路１０８は，２個のダイオード１１３と１１４を備える。

図１０は，電力変換回路１０２として図９を用いる場合の，スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１１と１１２）のオン・オフタイミング信号である。間欠制御の駆動期間では，ＭＯＳＦＥＴ１１１と１１２を交互にオンさせる。このとき，ＭＯＳＦＥＴ１１１と１１２が同時にオンにならないように，ＭＯＳＦＥＴ１１１と１１２をともにオフにするデッドタイムを設けてもよい。間欠制御の停止期間では，ＭＯＳＦＥＴ１１１と１１２をともにオフにする。

図１１は，直流電源１００として，出力電圧を可変できる直流電源装置１１５を用いる場合のＬＥＤ点灯装置１である。上記の力率改善回路も，直流電源装置１１５の一例である。直感的に分かるように，電力変換回路１０２の駆動周波数が同じ条件であれば，直流電源１００の電圧が高いほど，電力変換回路１０２の出力は大きくなる。制御装置１０３は，第２制御手段の操作量として，直流電源１００の電圧（図１１ではＶｄｃとした）を用いる。

１ ＬＥＤ点灯装置
１００ 直流電源
１０１ ＬＥＤ負荷
１０２ 電力変換回路
１０３ 制御装置
１０４ インバータ
１０５ コイル
１０６ コンデンサ （１０９も同様）
１０７ トランス
１０８ 整流回路
１１０ 出力検出手段
１１１、１１２ ＭＯＳＦＥＴ
１１３、１１４ ダイオード
１１５ 直流電源装置
Ｂｄ 間欠デューティ
Ｆｓ 駆動周波数
Ｖｄｃ 直流電源電圧

Claims (9)

1. 直流電源電圧を変換してＬＥＤ負荷に給電する電力変換回路と，第１制御手段と第２制御手段によって前記電力変換回路の出力を制御する制御装置を備え，
   前記第１制御手段の操作量は，離散的に可変される前記電力変換回路の駆動周波数であり，
   前記制御装置は，前記第１制御手段により前記出力が定格値より大きくなるような前記駆動周波数を設定し，前記駆動周波数を固定した状態で前記第２制御手段の操作量を可変することで前記出力を目標値に制御することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
2. 請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記制御装置は，前記出力が定格値より大きくなる前記駆動周波数の中で最も高い前記駆動周波数を設定することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
3. 請求項１又は２に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記制御装置は，起動後の所定期間において，前記第２制御手段の操作量を固定し，前記駆動周波数を可変して，前記出力が定格値より大きくなるような前記駆動周波数の設定値を探索することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
4. 請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記制御装置は，起動後の所定期間において，前記駆動周波数を徐々に低くして，前記出力が定格値より大きくなった時点で，前記所定期間を終了させることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記制御装置は，前記第２制御手段の操作量に対して前記出力の目標値に応じた許容範囲を定義しており，前記第２制御手段の操作量が前記許容範囲から外れたとき，前記第２制御手段の操作量を固定して，前記駆動周波数を可変することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
6. 請求項５に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記制御装置は，前記第２制御手段の操作量が前記許容範囲の下限値より小さくなったとき，前記駆動周波数を高くし，前記第２制御手段の操作量が前記許容範囲の上限値より大きくなったとき，前記駆動周波数を低くすることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記第２制御手段の操作量は，前記電力変換回路を間欠制御するときの間欠デューティであることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記第２制御手段の操作量は，前記直流電源電圧であることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
   
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置において，
   前記電力変換回路は，少なくとも１個のスイッチング素子を備え，該スイッチング素子の駆動によって前記直流電源電圧から第１交流電圧を生成するインバータと，
   該インバータの出力端に接続され，コイルとコンデンサとトランスを備える共振回路と，
   前記トランスの２次巻線に発生する第２交流電圧を整流して直流負荷電圧を生成する整流回路を備える共振型の電力変換回路であることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。