JP2015159695A - 電源装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品を追加することなくノイズの発生を抑制する。【解決手段】電流不連続モードで動作し、第１の電源装置１３から出力された電圧を降圧して光源３０に供給する第２の電源装置２０は、インダクタ２３と、オンすることにより第１の電源装置１３からのエネルギーをインダクタ２３へ供給し、オフすることにより第１の電源装置１３からのエネルギーのインダクタ２３への供給を遮断してインダクタ２３に蓄積されたエネルギーを放出させるスイッチング素子２４と、スイッチング素子２４を制御する制御装置１４と、を少なくとも具備する。制御装置１４は、スイッチング素子２４をオンからオフに制御した後に、インダクタ２３を流れる電流の自由振動期間において、インダクタ２３を流れる電流の極性が１回切り替わった後から、３回切り替わる前までの間に、スイッチング素子２４をオフからオンに制御する。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、電源装置および照明装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の負荷を降圧型のスイッチンコンバータにより駆動させる場合、スイッチングコンバータを電流不連続モードで動作させる場合がある。スイッチングコンバータを電流不連続モードで動作させる場合、インダクタに蓄えられたエネルギーが放出された後も、インダクタを流れる電流の極性が複数回切り替わる自由振動が起こる。インダクタを流れる電流の極性が切り替わる場合、電気的なノイズが発生する。ノイズの発生を抑えるためには、インダクタやコンデンサ等のノイズ対策部品を追加する必要があり、装置の大型化やコストの増大の要因となる。

特開２０１３−２２９２３４号公報

本発明が解決しようとする課題は、部品を追加することなくノイズの発生を抑制することである。

実施形態に係る電源装置は、電流不連続モードで動作し、他の電源装置から出力された電圧を降圧して負荷に供給する電源装置であって、インダクタと、オンすることにより前記他の電源装置からのエネルギーを前記インダクタへ供給し、オフすることにより前記他の電源装置からのエネルギーの前記インダクタへの供給を遮断して前記インダクタに蓄積されたエネルギーを放出させるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御する制御部と、を少なくとも具備し、前記制御部は、前記スイッチング素子をオンからオフに制御した後に、前記インダクタを流れる電流の自由振動期間において、前記インダクタを流れる電流の極性が１回切り替わった後から、３回切り替わる前までの間に、前記スイッチング素子をオフからオンに制御するオンタイミング制御を実行する。

本発明によれば、部品を追加することなくノイズの発生を抑制することが期待できる。

図１は、実施形態に係る照明装置の一例を示す斜視図である。 図２は、電気部品が搭載される基板の一例を示す図である。 図３は、照明装置の回路構成の一例を示す図である。 図４は、スイッチング素子の制御タイミングの一例を説明するための図である。 図５は、スイッチング素子をオフからオンに制御するタイミングの一例を説明するための図である。 図６は、スイッチング素子をオフからオンに制御するタイミングの一例を説明するための図である。 図７は、スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いて制御する場合のパルス幅と、スイッチング素子をオフからオンに制御するタイミングとの関係を説明するための図である。 図８は、スイッチング素子をＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）信号を用いて制御する場合のパルス間隔と、スイッチング素子をオフからオンに制御するタイミングとの関係を説明するための図である。

以下で説明する実施形態に係る電源装置は、電流不連続モードで動作し、他の電源装置から出力された電圧を降圧して負荷に供給する電源装置であって、インダクタと、オンすることにより他の電源装置からのエネルギーをインダクタへ供給し、オフすることにより他の電源装置からのエネルギーのインダクタへの供給を遮断してインダクタに蓄積されたエネルギーを放出させるスイッチング素子と、スイッチング素子を制御する制御部と、を少なくとも具備し、制御部は、スイッチング素子をオンからオフに制御した後に、インダクタを流れる電流の自由振動期間において、インダクタを流れる電流の極性が１回切り替わった後から、３回切り替わる前までの間に、スイッチング素子をオフからオンに制御するオンタイミング制御を実行する。このような電源装置によれば、部品を追加することなくノイズの発生を抑制することが期待できる。

また、以下で説明する実施形態に係る電源装置において、スイッチング素子は、制御部から供給されたＰＷＭ信号に基づいてオンおよびオフし、制御部は、ＰＷＭ信号のパルス幅が所定長以上の場合にオンタイミング制御が実行されるデューティー比のＰＷＭ信号をスイッチング素子に供給してもよい。ＰＷＭ信号のパルス幅が大きいほど、自由振動期間においてインダクタを流れる電流の振幅が大きくなり、自由振動期間に発生するノイズも大きくなる。そのため、ＰＷＭ信号のパルス幅が所定長以上の場合に、オンタイミング制御を実行することで、自由振動期間に発生するノイズを効果的に抑制することが期待できる。

また、以下で説明する実施形態に係る電源装置において、制御部は、所定長未満のパルス幅のＰＷＭ信号をスイッチング素子に供給する場合には、スイッチング素子をオンからオフに制御した後に、インダクタを流れる電流の自由振動期間において、インダクタを流れる電流の極性が３回以上切り替わった後にスイッチング素子をオフからオンに制御してもよい。ＰＷＭ信号のパルス幅が小さければ、自由振動期間においてインダクタを流れる電流の振幅が小さくなり、自由振動期間に発生するノイズも小さくなる。そのため、ＰＷＭ信号のパルス幅が小さい場合には、オンタイミング制御を実行しなくても、それほど大きなノイズは発生しない。ＰＷＭ信号のパルス幅が小さい場合にオンタイミング制御を実行しないことにより、制御部の処理の簡素化および処理負荷の軽減が期待できる。

また、以下で説明する実施形態に係る電源装置において、スイッチング素子は、制御部から供給されたＰＦＭ信号に基づいてオンおよびオフし、制御部は、ＰＦＭ信号の周波数が所定値以上の場合にオンタイミング制御が実行されるパルス幅のＰＦＭ信号をスイッチング素子に供給してもよい。自由振動期間において、インダクタ電流は、極性を変えながら減衰する。しかし、ＰＦＭ信号のデューティー比が高いと、自由振動期間のインダクタ電流の振幅が大きい期間が多く発生し、発生するノイズも大きくなる。そのため、ＰＦＭ信号のデューティー比が所定値以上の場合に、オンタイミング制御を実行することで、自由振動期間に発生するノイズを効果的に抑制することが期待できる。

また、以下で説明する実施形態に係る電源装置において、負荷は、半導体発光素子であってもよい。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置は、上記電源装置と、装置本体と、負荷とを具備し、負荷は電源装置から供給された電圧および電流に応じて発光する光源である。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置は、第１の電源装置と、それぞれが、１つ以上の発光素子を含む複数の光源と、それぞれが、電流不連続モードで動作し、第１の電源装置からの出力電圧を降圧して光源のそれぞれに供給する複数の第２の電源装置と、複数の第２の電源装置のそれぞれを制御する制御装置と、を具備し、複数の第２の電源装置のそれぞれは、インダクタと、オンすることにより第１の電源装置からのエネルギーをインダクタへ供給し、オフすることにより第１の電源装置からのエネルギーのインダクタへの供給を遮断してインダクタに蓄積されたエネルギーを放出させるスイッチング素子と、を少なくとも具備し、制御装置は、複数の第２の電源装置の少なくともいずれかについて、当該第２の電源装置が具備するスイッチング素子をオンからオフに制御した後に、インダクタを流れる電流の自由振動期間において、インダクタを流れる電流の極性が１回切り替わった後から、３回切り替わる前までの間に、スイッチング素子をオフからオンに制御するオンタイミング制御を実行する。このような照明装置によれば、部品を追加することなく照明装置全体から発生するノイズを抑制することが期待できる。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置において、複数の光源の中には、負荷電流が他の光源よりも大きい光源が存在し、制御装置は、負荷電流が他の光源よりも大きい光源に、第１の電源装置からの出力電圧を降圧して供給する第２の電源装置に対して、オンタイミング制御を実行する。これにより、ノイズの発生量がより大きい第２の電源装置のノイズ量を効果的に抑制することが期待できる。

以下、図面を参照して、実施形態に係る電源装置および照明装置を説明する。なお、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態で説明する電源装置および照明装置は、一例を示すに過ぎず、本発明を限定するものではない。また、以下の実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせてもよい。

（第１の実施形態）
［照明装置１の構成］
図１は、実施形態に係る照明装置１の一例を示す斜視図である。照明装置１は、例えばシーリングライトであり、装置本体１０と、装置本体１０の下面全体を覆うグローブ１１とを具備する。装置本体１０の下面には、複数の発光素子を有する光源が配置された基板が設けられる。光源は、例えば６つのグループに分けられ、グループ毎に、点灯および消灯ならびに調光が独立に制御されうる。

光源が設けられた基板の裏面側には、光源に電力を供給するための電気部品が搭載された基板がケーブル等により接続される。光源は、ケーブルを介して供給された電力に応じて発光する。グローブ１１は、光透過性を有する樹脂材料等により形成され、光源から放出される光を透過させる。グローブ１１は、例えば透明であってもよく、光拡散性を有していてもよい。

照明装置１は、天井に設けられた、例えば略円筒状の引っ掛けシーリングに電気的に接続されるコネクタを有している。照明装置１は、コネクタが引っ掛けシーリングに勘合することにより、グローブ１１を下に向けて天井に固定される。引っ掛けシーリングには、天井裏から引き込まれた商用交流電源の電源線が接続される。

図２は、電気部品が搭載される基板１２の一例を示す図である。基板１２の中央には、引っ掛けシーリングに勘合するコネクタが配置されるための開口が設けられている。基板１２は、引っ掛けシーリングに勘合するコネクタの周囲を囲むように照明装置１内に設けられる。

基板１２上には、例えば図２に示すように、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換する第１の電源装置１３、第１の電源装置１３が変換した直流電圧を、所望の電圧に変換して光源に供給する複数の第２の電源装置２０−１〜６、および、第２の電源装置２０−１〜６のそれぞれを制御する制御装置１４等の電気部品が設けられる。なお、以下では、第２の電源装置２０−１〜６を区別することなく総称する場合に「第２の電源装置２０」と記載する。

本実施形態において、第２の電源装置２０は、基板１２上に例えば６個設けられる。それぞれの第２の電源装置２０は、例えば６つのグループに分けられたそれぞれの光源に対して１つずつ設けられ、対応する光源に直流電圧を供給する。

第１の電源装置１３は、引っ掛けシーリングからコネクタを介して商用交流電源を受け取り、受け取った商用交流電源の電圧を直流電圧に変換する。それぞれの第２の電源装置２０は、第１の電源装置１３によって直流に変換された電圧を所望の電圧に変換し、変換した直流電圧をケーブルを介して、対応する光源に供給する。それぞれの光源に含まれる発光素子は、供給された直流電圧に基づく電流に応じて発光する。

［照明装置１の回路構成］
図３は、照明装置１の回路構成の一例を示す図である。第１の電源装置１３の入力端子は、照明装置１が天井に固定された状態で、コネクタ、引っ掛けシーリング、およびスイッチ１６を介して、商用交流電源１５に接続される。また、第１の電源装置１３の出力端子は、第２の電源装置２０−１〜６のそれぞれに接続されている。第２の電源装置２０−１〜６のそれぞれは、光源３０−１〜６のいずれかに接続されている。なお、以下では、光源３０−１〜６を区別することなく総称する場合に「光源３０」と記載する。

それぞれの第２の電源装置２０は、ダイオード２１、コンデンサ２２、インダクタ２３、スイッチング素子２４、および抵抗２５を有する。本実施形態において、スイッチング素子２４は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。なお、他の例として、スイッチング素子２４は、バイポーラトランジスタや、接合型ＦＥＴ等であってもよい。

ダイオード２１のカソードは、第１の電源装置１３の出力端子と光源３０との間のノードに接続されている。ダイオード２１のアノードは、インダクタ２３とスイッチング素子２４との間のノードに接続されている。コンデンサ２２は、一端が第１の電源装置１３の出力端子と光源３０との間のノードに接続されており、他端がインダクタ２３と光源３０との間のノードに接続されている。

インダクタ２３は、一端が光源３０に接続されており、他端がスイッチング素子２４のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子２４は、ドレイン端子がインダクタ２３の他端に接続され、ゲート端子が制御装置１４に接続され、ソース端子が抵抗２５を介して接地されている。

それぞれの光源３０は、直列に接続された複数の発光素子３１を有する。それぞれの光源３０の一端は、第１の電源装置１３の出力端子、ダイオード２１のカソード、およびコンデンサ２２の一端に接続されている。それぞれの光源３０の他端は、インダクタ２３の一端に接続されている。

本実施形態における発光素子３１は、第２の電源装置２０から供給された電流により動作する負荷の一例である。また、本実施形態において、発光素子３１は、例えばＬＥＤ等の半導体発光素子である。また、他の例として、発光素子３１は、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode）、無機エレクトロルミネッセンス（Inorganic Electro-Luminescence）発光素子、または、その他の電界発光型の発光素子等であってもよい。

第１の電源装置１３は、スイッチ１６が閉じられた場合に、スイッチ１６を介して受け取った商用交流電源１５の電圧を直流電圧に変換して、それぞれの第２の電源装置２０に供給する。それぞれの第２の電源装置２０は、第１の電源装置１３から供給された電圧を、所望の直流電圧に降圧して、対応する光源３０に供給する。

制御装置１４は、スイッチング素子２４のオンおよびオフの動作を制御する制御信号を、それぞれの第２の電源装置２０に供給する。具体的には、制御装置１４は、それぞれの第２の電源装置２０のスイッチング素子２４に、ゲート−ソース間の電圧Ｖ_GSをハイレベルに制御する制御信号を供給することによりスイッチング素子２４をオンに制御し、第１の電源装置１３からの電流を光源３０およびインダクタ２３に流す。

スイッチング素子２４がオフからオンに制御されることにより、インダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lが増加し、インダクタ２３にエネルギーが蓄積される。ここで、インダクタ２３を光源３０からスイッチング素子２４の方向に流れる電流Ｉ_Lの向きを順方向と定義する。

そして、制御装置１４は、それぞれの第２の電源装置２０のスイッチング素子２４に、ゲート−ソース間の電圧Ｖ_GSをロウレベルに制御する制御信号を供給することによりスイッチング素子２４をオフに制御し、第１の電源装置１３から光源３０およびインダクタ２３への電流の供給を遮断する。スイッチング素子２４がオンからオフに制御されることにより、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lがダイオード２１を介して光源３０に供給され、インダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lが減少し、インダクタ２３に蓄えられたエネルギーが放出される。

このように、それぞれの第２の電源装置２０は、制御装置１４からの制御信号により、スイッチング素子２４をオンおよびオフさせることにより、降圧チョッパ回路として動作する。なお、制御装置１４は、それぞれの第２の電源装置２０を電流不連続モードで動作させる。

［制御タイミング］
ここで、制御装置１４からそれぞれのスイッチング素子２４に供給される制御信号のタイミングについて詳細に説明する。図４は、それぞれの第２の電源装置２０のスイッチング素子２４の制御タイミングの一例を説明するための図である。図４の期間Ｔ_ONに示すように、制御装置１４からの制御信号によりスイッチング素子２４のゲート−ソース間の電圧Ｖ_GSがハイレベルになると、スイッチング素子２４がオンとなり、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが増加し、インダクタ２３にエネルギーが蓄積される。

そして、図４の期間Ｔ_OFFに示すように、制御装置１４からの制御信号によりスイッチング素子２４のゲート−ソース間の電圧Ｖ_GSがロウレベルになると、スイッチング素子２４がオフとなり、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが減少して０となり、インダクタ２３に蓄えられたエネルギーが放出される。そして、図４に示すように、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの極性（電流Ｉ_Lの向き）が複数回切り替わる自由振動が発生する。

本実施形態において、制御装置１４は、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの自由振動が発生してから、所定時間Ｔが経過した後に、再びスイッチング素子２４のゲート−ソース間の電圧Ｖ_GSをハイレベルにする制御信号をスイッチング素子２４に供給し、スイッチング素子２４をオンさせる。

図５は、スイッチング素子２４をオフからオンに制御するタイミングの一例を説明するための図である。図５に示すように、制御装置１４からの制御信号によりスイッチング素子２４のゲート−ソース間の電圧Ｖ_GSがロウレベルになると、スイッチング素子２４がオフとなり、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが減少する。そして、時刻ｔ₁において電流Ｉ_Lが０となり、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの自由振動が始まる。

インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lは、時刻ｔ₁を境に極性が反転した後（電流Ｉ_Lの向きが逆方向になった後）、時刻ｔ₂において再び０となる。そして、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lは、時刻ｔ₂を境に極性が再び反転してもとの極性（順方向）に戻る。その後、スイッチング素子２４がオンしなければ、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lは、時刻ｔ₃において再び０となり、時刻ｔ₃を境に極性が再び反転する。その後、スイッチング素子２４がオンしなければ、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lは、極性の反転を繰り返しながら減衰する。

このように、スイッチング素子２４がオンからオフになった場合、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの極性は、時刻ｔ₁において１回目の反転が起こり、時刻ｔ₂において２回目の反転が起こり、スイッチング素子２４がオンしなければ、時刻ｔ₃において３回目の反転が起こる。

本実施形態において、制御装置１４は、スイッチング素子２４がオンからオフとなった後にインダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが０となった時刻ｔ₁から、電流Ｉ_Lの３回目の極性の反転が起こる時刻ｔ₃までの期間Ｔ₀以内の所定時間Ｔが経過した時点で、スイッチング素子２４をオフからオンに制御するオンタイミング制御を実行する。

なお、制御装置１４は、オンタイミング制御において、期間Ｔ₀以内にスイッチング素子２４をオフからオンに制御するため、例えば図６に示すように、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが０となった時刻ｔ₁から、電流Ｉ_Lの２回目の極性の反転が起こる前までの所定時間Ｔ’が経過した時点で、スイッチング素子２４をオフからオンに制御するようにしてもよい。

ここで、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの極性が反転する際には、高周波ノイズが発生する。そのため、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの自由振動期間では、電流Ｉ_Lの極性が反転するたびに高周波ノイズが発生する。それぞれの第２の電源装置２０を電流連続モードで動作させることも考えられるが、設計の容易さ等の観点から、本実施形態では、それぞれの第２の電源装置２０を電流不連続モードで動作させることを前提としている。そのため、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lには、自由振動期間が設けられる必要がある。

ここで、スイッチング素子２４をオフからオンに制御すると、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが増加し始める。すなわち、スイッチング素子２４がオンする直前に電流Ｉ_Lが順方向に流れていれば、スイッチング素子２４がオフからオンになることで、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが増加し始める。一方、スイッチング素子２４がオンする直前に電流Ｉ_Lが順方向とは逆の方向に流れていれば、スイッチング素子２４がオフからオンになることで、インダクタ２３を逆方向に流れる電流Ｉ_Lが減少し、電流Ｉ_Lの極性が反転し、順方向に流れる電流Ｉ_Lが増加し始める。

そのため、例えば図６に示したように、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが０となった時刻ｔ₁から、２回目の極性の反転が起こる時刻ｔ₂までの間に、スイッチング素子２４をオフからオンに制御すると、インダクタ２３を逆方向に流れる電流Ｉ_Lが減少して極性が反転した後に、順方向に流れる電流Ｉ_Lが増加し始める。その結果、スイッチング素子２４をオンからオフし、再びオンにするまでの間に、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの極性が合計２回反転することになる。

また、例えば図５に示したように、電流Ｉ_Lの２回目の極性の反転が起こる時刻ｔ₂から、３回目の極性の反転が起こる時刻ｔ₃までの間に、スイッチング素子２４をオフからオンに制御すると、電流Ｉ_Lは順方向に流れているため、スイッチング素子２４がオフからオンに切り替わることによる電流Ｉ_Lの極性の反転は起こらない。そのため、スイッチング素子２４をオンからオフし、再びオンにするまでの間に、インダクタ２３を流れる電流Ｉ_Lの極性は、合計２回反転することになる。

これに対し、電流Ｉ_Lの３回目の極性の反転が起こる時刻ｔ₃以降に、スイッチング素子２４をオフからオンに制御すると、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが増加する結果、電流Ｉ_Lの極性の反転が４回以上起こることになる。そのため、電流Ｉ_Lが０となる時刻ｔ₁から、電流Ｉ_Lの３回目の極性の反転が起こる時刻ｔ₃までの間に、スイッチング素子２４をオフからオンに制御する場合に比べて、電流Ｉ_Lの極性が反転する回数が増加し、発生するノイズが多くなる。

このように、本実施形態における制御装置１４は、インダクタ２３を順方向に流れる電流Ｉ_Lが０となった時刻ｔ₁から、電流Ｉ_Lの３回目の極性の反転が起こる時刻ｔ₃までの間に、スイッチング素子２４をオフからオンに制御することにより、第２の電源装置２０を電流不連続モードで動作させながら、発生するノイズを低く抑えることができる。本実施形態における照明装置１は、スイッチング素子２４をオフからオンに制御するタイミングを制御することで、発生するノイズを低く抑えることができるため、インダクタやコンデンサ等のノイズ対策部品を設ける必要がなくなり、装置の小型化やコスト削減が可能となる。

［デューティー比とオンタイミングとの関係］
制御装置１４は、制御信号として、ＰＷＭ信号をそれぞれのスイッチング素子２４に供給する。スイッチング素子２４に供給するＰＷＭ信号のデューティー比を制御することにより、第２の電源装置２０から光源３０に供給される電流を制御すことができ、光源３０の光量を制御することができる。ここで、電流不連続モードでは、ＰＷＭ信号のパルス幅（ハイレベルの期間）が長ければ長いほど、インダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lの最大値が大きくなる。

図７は、スイッチング素子２４をＰＷＭ信号を用いて制御する場合のパルス幅と、スイッチング素子２４をオフからオンに制御するタイミングとの関係を説明するための図である。図７（ａ）は、パルス幅が所定長以上（例えば設計上の最大値）のＰＷＭ信号をスイッチング素子２４に供給した場合の電流Ｉ_Lの変化を示している。図７（ｂ）は、所定長未満のパルス幅のＰＷＭ信号をスイッチング素子２４に供給した場合の電流Ｉ_Lの変化を示している。図７（ｃ）は、図７（ｂ）の場合よりもさらにパルス幅が短いＰＷＭ信号をスイッチング素子２４に供給した場合の電流Ｉ_Lの変化を示している。

図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、周波数が固定のＰＷＭ信号では、パルス幅が大きいほど（すなわち、デューティー比（例えばパルス間隔Ｔ₁₀との比）が高いほど）、インダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lの最大値が大きくなる。例えば、図７（ａ）に示したＰＷＭ信号のパルス幅Ｔ₁₁は、図７（ｃ）に示したＰＷＭ信号のパルス幅Ｔ₁₅よりも大きいため、図７（ａ）に示した電流Ｉ_Lの最大値が、図７（ｃ）に示した電流Ｉ_Lの最大値よりも大きくなっている。

また、電流Ｉ_Lの最大値が大きくなればなるほど、自由振動期間においてインダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lの振幅が大きくなり、自由振動期間に発生するノイズが大きくなる。例えば、図７（ａ）に示した電流Ｉ_Lの最大値は、図７（ｃ）に示した電流Ｉ_Lの最大値よりも大きいため、図７（ａ）の自由振動期間Ｔ₁₂における電流Ｉ_Lの振幅が、図７（ｃ）の自由振動期間Ｔ₁₆における電流Ｉ_Lの振幅よりも大きくなっている。そのため、図７（ａ）に示したパルス幅の制御信号でスイッチング素子２４を制御した場合、電流Ｉ_Lの自由振動期間を長くとると、図７（ｃ）に示したパルス幅の制御信号でスイッチング素子２４を制御した場合に比べて、発生するノイズが大きくなる。

そのため、制御装置１４は、ＰＷＭ信号のパルス幅が所定長以上（例えば設計上の最大値）の場合、即ち、光源３０の光量を所定以上の光量にする場合に、電流Ｉ_Lが０となった時刻ｔ₁から、３回目の極性の反転が起こるまでの期間Ｔ₀以内に、スイッチング素子２４をオンに制御するオンタイミング制御を実行することが好ましい。

言い換えるならば、制御装置１４は、ＰＷＭ信号のパルス幅が所定長以上の場合に、オンタイミング制御が実行されるデューティー比のＰＷＭ信号をスイッチング素子２４に供給することが好ましい。これにより、インダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lの自由振動期間に発生するノイズを低く抑えることができる。

なお、自由振動期間におけるインダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lの振動周期は、インダクタ２３のインダクタンスや、スイッチング素子２４の寄生容量、基板配線の浮遊容量等の回路定数により定まる。そのため、これらの定数のばらつきにより、電流Ｉ_Lの振動周期がばらつき、自由振動期間による電流Ｉ_Lの１回目の極性反転の時刻ｔ₁から、３回目の極性反転の時刻ｔ₃までの期間がばらつく場合がある。そのため、オンタイミング制御において、スイッチング素子２４をオフからオンにするタイミングは、自由振動期間による電流Ｉ_Lの２回目の極性反転の時刻ｔ₂付近となるように設計することが好ましい。

これにより、基板や素子の回路定数がばらついた場合であっても、自由振動期間による電流Ｉ_Lの１回目の極性反転の時刻ｔ₁から、３回目の極性反転の時刻ｔ₃までの期間内に、スイッチング素子２４をオフからオンに制御することが可能となる。

なお、光源３０に供給する電流を小さくするためには、ＰＷＭ信号のデューティー比を下げる必要がある。しかし、制御装置１４は、図７（ａ）に示したように、パルス幅が所定長以上の場合にオンタイミング制御が実行されるようにＰＷＭ信号のデューティー比を調整している。そのため、ＰＷＭ信号のデューティー比を下げると、例えば図７（ｂ）や図７（ｃ）に示したように、インダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lの自由振動期間において、電流Ｉ_Lの極性が３回以上反転してからスイッチング素子２４をオフからオンに制御することになり、オンタイミング制御は行われない。

ここで、固定周波数のＰＷＭ信号では、デューティー比を下げると、パルス幅が短くなる。ＰＷＭ信号のパルス幅が短ければ、自由振動期間におけるインダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lの振幅が小さくなるため、自由振動期間に発生するノイズも小さくなる。そのため、例えば図７（ｂ）や（ｃ）に示したように、ＰＷＭ信号のパルス幅Ｔ_１3やＴ_１5が所定長未満の場合には、自由振動期間Ｔ_１４やＴ_１６に発生するノイズもそれほど大きくはならない。そのため、インダクタ２３に流れる電流Ｉ_Lが３回以上反転してからスイッチング素子２４をオフからオンに制御しても、照明装置１全体から発生するノイズはそれほど大きくはならない。

このように、本実施形態における制御装置１４は、ＰＷＭ信号のパルス幅が所定長未満の場合には、オンタイミング制御を行わない。これにより、制御装置１４によって実行される処理の簡素化および処理負荷の軽減が期待できる。

以上、実施形態について説明した。

上記説明から明らかなように、本実施形態の照明装置１によれば、部品を追加することなくノイズの発生を抑制することが期待できる。

［変形例］
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施形態において、制御装置１４は、全ての第２の電源装置２０についてオンタイミング制御を実行するが、本発明はこれに限られず、複数の第２の電源装置２０の中の少なくともいずれかについて、オンタイミング制御を実行するようにしてもよい。

例えば、図３に示したように、照明装置１は６個の光源３０を有するが、６個の光源３０の中には、所望の光量を得るために必要な電流（負荷電流と言ってもよい）が、他の光源３０よりも大きいものが存在してもよい。制御装置１４は、所望の光量を得るために必要な電流が、他の光源３０よりも大きい光源３０に電流を供給する第２の電源装置２０に対して、オンタイミング制御を実行してもよい。

これにより、全ての第２の電源装置２０に対してオンタイミング制御を行う場合に比べて、スイッチング素子２４の制御タイミングを分散させることができるため、スイッチング素子２４の制御タイミングが重なることによるスイッチングノイズの増大を避けることができる。

また、上記した実施形態において、制御装置１４は、固定周波数のＰＷＭ信号を用いてスイッチング素子２４のオンおよびオフを制御するが、本発明はこれに限られない。例えば、他の形態として、制御装置１４は、パルス幅が固定のＰＦＭ信号を用いて、スイッチング素子２４のオンおよびオフを制御するようにしてもよい。図８は、スイッチング素子をＰＦＭ信号を用いて制御する場合のパルス間隔と、スイッチング素子をオフからオンに制御するタイミングとの関係を説明するための図である。

図８（ａ）は、周波数が所定値以上（例えば設計上の最大値）のＰＦＭ信号をスイッチング素子２４に供給した場合の電流Ｉ_Lの変化を示している。図８（ｂ）は、所定値未満の周波数のＰＦＭ信号をスイッチング素子２４に供給した場合の電流Ｉ_Lの変化を示している。パルス幅が固定のＰＦＭ信号を用いて、スイッチング素子２４のオンおよびオフを制御する場合には、図８（ａ）に示すように、制御装置１４は、所定値以上の周波数（例えばパルス間隔が所定時間Ｔ₂₁）において、オンタイミング制御が実行されるパルス幅Ｔ₂₀のＰＦＭ信号をスイッチング素子２４に供給する。また、図８（ｂ）に示すように、制御装置１４は、所定値未満の周波数（例えばパルス間隔が所定時間Ｔ₂₂）において、オンタイミング制御が実行されないパルス幅Ｔ₂₀のＰＦＭ信号をスイッチング素子２４に供給する。これにより、照明装置１から発生するノイズを低減することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。

１３ 第１の電源装置
１４ 制御装置
２０ 第２の電源装置
２１ ダイオード
２２ コンデンサ
２３ インダクタ
２４ スイッチング素子
２５ 抵抗
３０ 光源
３１ 発光素子

Claims (5)

1. 電流不連続モードで動作し、他の電源装置から出力された電圧を降圧して負荷に供給する電源装置であって、
   インダクタと；
   オンすることにより前記他の電源装置からのエネルギーを前記インダクタへ供給し、オフすることにより前記他の電源装置からのエネルギーの前記インダクタへの供給を遮断して前記インダクタに蓄積されたエネルギーを放出させるスイッチング素子と；
   前記スイッチング素子を制御する制御部と；
   を少なくとも具備し、
   前記制御部は、
   前記スイッチング素子をオンからオフに制御した後に、前記インダクタを流れる電流の自由振動期間において、前記インダクタを流れる電流の極性が１回切り替わった後から、３回切り替わる前までの間に、前記スイッチング素子をオフからオンに制御するオンタイミング制御を実行する電源装置。
2. 前記スイッチング素子は、
   前記制御部から供給されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいてオンおよびオフし、
   前記制御部は、
   前記ＰＷＭ信号のパルス幅が所定長以上の場合に前記オンタイミング制御が実行されるデューティー比のＰＷＭ信号を前記スイッチング素子に供給する請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御部は、
   前記所定長未満のパルス幅のＰＷＭ信号を前記スイッチング素子に供給する場合には、前記スイッチング素子をオンからオフに制御した後に、前記インダクタを流れる電流の自由振動期間において、前記インダクタを流れる電流の極性が３回以上切り替わった後に前記スイッチング素子をオフからオンに制御する請求項２に記載の電源装置。
4. 前記スイッチング素子は、
   前記制御部から供給されたＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）信号に基づいてオンおよびオフし、
   前記制御部は、
   前記ＰＦＭ信号の周波数が所定値以上の場合に前記オンタイミング制御が実行されるパルス幅のＰＦＭ信号を前記スイッチング素子に供給する請求項１に記載の電源装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電源装置と；
   前記電源装置が配設される装置本体と；
   前記負荷と；
   を具備し、
   前記負荷は、前記電源装置から供給された電圧および電流に応じて発光する光源である照明装置。

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