JP2015219954A - 点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標オン幅が最小入力パルス幅より狭くなるような深い調光を実現することのできる点灯装置を提供する。
【解決手段】点灯装置１は、制御端子を有するスイッチング素子Ｑ２を含むバックコンバータ回路３と、一端が制御端子に接続したゲート抵抗Ｒｇ２と、ゲート抵抗Ｒｇ２の他端に駆動信号を供給するＨＶＩＣ３９と、ＨＶＩＣ３９にパルス信号を供給するマイコン４０と、を備える。マイコン４０は、予め定めたダミーオン幅Ｐ１をスイッチング素子Ｑ２の目標オン幅Ｐ０に加算することで、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎのオン幅を決定する。ＨＶＩＣ３９は、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎから駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔを生成する。ゲート抵抗Ｒｇ２を介して駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔの立ち上がりを鈍らせた信号をスイッチング素子Ｑ２の制御端子に与える。
【選択図】図３

Description

本発明は、点灯装置に関する。

従来、例えば、特開２０１３−１１８１３１号公報に開示されているように、調光比を複数に分けてなる区間ごとに異なる制御モードを割り当てた点灯装置が知られている。この公報における段落００２５には、第１〜３の制御モードが記載されている。第１の制御モードでは、制御回路は、いわゆる連続モードとなるように、予め決められている発振周波数およびオン時間（１周期当たりのオン時間）でスイッチング素子をオンオフ動作させる。第２の制御モードでは、制御回路は、調光比の同一区間内においてスイッチング素子の発振周波数を略固定とし、スイッチング素子のオン時間を変化させる。第３の制御モードでは、制御回路は、第２の制御モードとは逆に、調光比の同一区間内においてスイッチング素子のオン時間を略固定とし、スイッチング素子の発振周波数を変化させる。区間ごとに第１〜３の制御モードを割り当てることにより、オン時間が短くなってちらつきを生じることを抑制し、調光範囲を広げることを図っている。

この公報における段落００６７では、ＰＷＭ信号のデューティ比が５〜３０％の区間に第２の制御モードが割り当てられている。また、ＰＷＭ信号のデューティ比が３０〜８０％の区間には、第３の制御モードが割り当てられている。つまり、デューティ比が相対的に小さい区間では、スイッチング素子の発振周波数を固定し、かつオン時間を略変化させている。その一方で、デューティ比が相対的に大きい区間では、スイッチング素子の発振周波数を変化させ、かつオン時間は略固定としている。

特開２０１３−１１８１３１号公報 特開２０１３−１１８１３３号公報

点灯装置において、制御回路が駆動回路にパルス信号を入力し、駆動回路がこのパルス信号から駆動信号を生成し、スイッチング素子の制御端子に駆動信号が供給されるという回路構成を備えるものがある。この駆動回路には高耐圧集積回路（いわゆるＨＶＩＣ）が用いられる。この種の駆動回路の入出力特性には、「最小入力パルス幅」という制限がある。最小入力パルス幅とは、駆動回路が入力パルスから出力パルスを生成するために入力パルスが有すべき最小のオン幅を意味している。調光を深くしていくと（つまり調光率を小さくして発光素子に流れる電流を低減していくと）スイッチング素子を駆動するためのパルス信号のオンデューティが小さくなり、やがて駆動回路に入力されるパルス信号のオン幅が、上述した最小入力パルス幅よりも小さくなることがある。最小入力パルス幅よりも狭い入力パルスが駆動回路に入力されても、駆動回路にとってそのオン幅は狭すぎるので出力パルスを発することができない。その結果、スイッチングが安定せず、ちらつきの原因となる。このように、従来の技術では、目標オン幅が最小入力パルス幅より狭くなるほどに深い調光率を実現しようとすると、ちらつきが発生するという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、目標オン幅が最小入力パルス幅より狭くなるような深い調光を実現することのできる点灯装置を提供することを目的とする。

第１の発明にかかる点灯装置は、制御端子を有するスイッチング素子を含むコンバータ回路と、一端が前記制御端子に接続した抵抗と、前記抵抗の他端に駆動信号を供給する駆動回路と、前記駆動回路に前記コンバータ回路の出力を制御するためのパルス信号を供給する制御回路と、を備え、前記制御回路は、予め定めたダミーオン幅を前記スイッチング素子の目標オン幅に加算することで、前記パルス信号のオン幅を決定し、前記駆動回路は、前記パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記パルス信号の立下りに同期して立下るように前記駆動信号を生成し、前記抵抗を介して前記駆動信号の立ち上がりを鈍らせた信号を前記制御端子に与える。

第２の発明にかかる点灯装置は、制御端子を有するスイッチング素子を含むコンバータ回路と、前記コンバータ回路の出力を制御するためのパルス信号を生成する制御回路と、前記パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記パルス信号の立下りに同期して立下るように、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、を備え、前記制御回路は、前記パルス信号の周波数を固定とし前記パルス信号のオン幅およびオフ幅を可変とする第１制御と、前記パルス信号の周波数を可変とし前記パルス信号のオン幅を固定しかつオフ幅を可変とする第２制御とを、それぞれ実行可能であるとともに、前記制御回路は、前記駆動信号を生成するために前記駆動回路へ入力されるパルスが有すべき最小のオン幅である最小入力パルス幅よりも前記第１制御における前記目標オン幅が小さい場合には、前記第２制御を実施する。

第３の発明にかかる点灯装置は、第１制御端子を有する第１スイッチング素子を含む昇圧コンバータ回路と、第２制御端子を有する第２スイッチング素子を含む降圧コンバータ回路と、前記昇圧コンバータ回路の出力を制御するための昇圧パルス信号および前記降圧コンバータ回路の出力を制御するための降圧パルス信号をそれぞれ生成する制御回路と、前記昇圧パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記昇圧パルス信号の立下りに同期して立下るように前記第１スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成し、前記降圧パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記降圧パルス信号の立下りに同期して立下るように前記第２スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、を備え、前記制御回路は、調光信号に応じて前記昇圧コンバータ回路の出力を下げるように前記昇圧パルス信号のオン幅を小さくする。

第１の発明によれば、ダミーオン幅を加算することで駆動回路が確実に駆動信号を生成できるようにし、そのダミーオン幅により余分に拡大したオン幅を抵抗による立ち上がり遅延により差し引くことで、最小入力パルス幅より狭いオン幅でもスイッチング素子をオンさせることができる。これにより、目標オン幅が最小入力パルス幅より狭くなるような深い調光を実現することができる。

第２の発明によれば、オン幅固定かつ周波数可変な第２制御を深い調光率範囲において実行可能とするとともに、目標オン幅の大きさに応じて第１、２制御を使い分けることができるので、目標オン幅が最小入力パルス幅より狭くなるような深い調光を実現することができる。

第３の発明によれば、昇圧コンバータ回路側のスイッチング素子のオン幅を小さくすることで点灯装置の出力を低減するので、降圧コンバータ回路側のスイッチング素子の目標オン幅が最小入力パルス幅より狭くなるような深い調光を実現することができる。

本発明の実施の形態１にかかる点灯装置を示す回路図である。 本発明の実施の形態１にかかる点灯装置の信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態１にかかる点灯装置の信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる点灯装置を示す回路図である。 本発明の実施の形態２にかかる点灯装置の信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる点灯装置の制御テーブルを示す図である。 調光を深くしたときのＨＶＩＣの問題点を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１を示す回路図である。図１には、点灯装置１を備えた照明器具１００も図示している。照明器具１００は、複数のＬＥＤ２６を備えるＬＥＤモジュール２７と、点灯装置１と、調光器２８とを備えている。点灯装置１は、昇圧チョッパ回路２、バックコンバータ回路３、調光信号インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路４、ＨＶＩＣ３９、およびマイコン４０を備えている。

昇圧チョッパ回路２は、力率改善に用いられる昇圧コンバータ回路である。昇圧チョッパ回路２は、整流回路８と、コンデンサ９と、インダクタ（コイル）１０と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオード１４と、コンデンサ１７と、抵抗１５、１６が直列接続した分圧回路を備えている。また、昇圧チョッパ回路２はゲート抵抗Ｒｇ１、抵抗Ｒ１１、およびダイオードＤ１１からなる回路を備えており、この回路は後述するようにスイッチング素子Ｑ１の制御端子とＨＶＩＣ３９との間に介在する。

整流回路８は、交流電源７と接続している。コンデンサ９は、整流回路８の出力端子に並列に接続する。インダクタ（コイル）１０は、一端が整流回路８の高電位側に接続される。スイッチング素子Ｑ１は、第１端子（本実施形態ではドレイン）、第２端子（本実施形態ではソース）および第１、２端子間をスイッチングするための制御端子（本実施形態ではゲート）を備え、インダクタ１０の他端に第１端子が接続されるＭＯＳＦＥＴである。ダイオード１４は、アノードがスイッチング素子Ｑ１の第１端子とインダクタ１０の他端との接続点に接続される。コンデンサ１７は、このダイオード１４のカソードに正極が接続され整流回路８の低電位側に負極が接続される電解コンデンサからなる。抵抗１５、１６が直列接続した分圧回路は、このコンデンサ１７に並列に接続される。コンデンサ１７の両端電圧が抵抗１５、１６を用いて分圧されマイコン４０に入力される。

スイッチング素子Ｑ１の制御端子には、ゲート抵抗Ｒｇ１の一端が接続している。ゲート抵抗Ｒｇ１の他端は、ＨＶＩＣ３９と接続している。ゲート抵抗Ｒｇ１とスイッチング素子Ｑ１の接続点には、ダイオードＤ１１のアノードが接続する。ダイオードＤ１１のカソードは、抵抗Ｒ１１の一端に接続している。抵抗Ｒ１１の他端はゲート抵抗Ｒｇ１の他端とＨＶＩＣ３９の接続点に接続している。

バックコンバータ回路３は、スイッチング素子Ｑ２と、ダイオード２１と、インダクタ（チョークコイル）２２と、コンデンサ２３と、検出抵抗２４を備えている。また、バックコンバータ回路３はゲート抵抗Ｒｇ２、抵抗Ｒ２１、およびダイオードＤ２１からなる回路を備えており、この回路が後述するようにスイッチング素子Ｑ２の制御端子とＨＶＩＣ３９との間に介在する。

スイッチング素子Ｑ２とダイオード２１からなる直列回路が、昇圧チョッパ回路２のコンデンサ１７と並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴであり、第１端子（本実施形態ではドレイン）、第２端子（本実施形態ではソース）および第１、２端子間をスイッチングするための制御端子（本実施形態ではゲート）を備え、ダイオード２１のカソードに第２端子が接続される。インダクタ２２、コンデンサ２３、および検出抵抗２４が直列回路を形成しており、この直列回路がダイオード２１に並列に接続している。検出抵抗２４は、ＬＥＤモジュール２７に流れるＬＥＤ電流を検出するためのものである。

スイッチング素子Ｑ２の制御端子には、ゲート抵抗Ｒｇ２の一端が接続している。ゲート抵抗Ｒｇ２の他端は、ＨＶＩＣ３９と接続している。ゲート抵抗Ｒｇ２とスイッチング素子Ｑ２の接続点には、ダイオードＤ２１のアノードが接続する。ダイオードＤ２１のカソードは、抵抗Ｒ２１の一端に接続している。抵抗Ｒ２１の他端はゲート抵抗Ｒｇ２の他端とＨＶＩＣ３９の接続点に接続している。

検出抵抗２４は、バックコンバータ回路３に設けられており、ＬＥＤ電流を検知する。ＬＥＤ電流を検出する検出抵抗２４からの検出電圧が、マイコン４０に入力される。マイコン４０は、この検出電圧に基づいて、ＬＥＤモジュール２７に流れる電流が一定電流になるようにバックコンバータ回路３のスイッチング素子Ｑ２をオンオフする。

デジタル電源用の制御装置として提供される駆動ＩＣおよびマイコンは既に各種のものが公知であるため、それら公知の部品をＨＶＩＣ３９およびマイコン４０にそれぞれ使用することができる。ＨＶＩＣ３９は、高耐圧集積回路であり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２それぞれをスイッチングするＰＷＭ信号を出力する。本実施の形態で一例として図１に示すマイコン４０は、記憶部４３、Ａ／Ｄ変換回路４４、および処理装置４５を備えている。記憶部４３は、例えば不揮発性メモリなどからなり、処理装置４５で実行すべき演算プログラムおよび演算に用いられる各種データを記憶している。記憶部４３に対して外部からデータの書き込みおよび読み出しが行われる。処理装置４５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング制御におけるオン時間などを算出する。マイコン４０には、抵抗１５，１６で分圧された電圧、および検出抵抗２４で検知したＬＥＤ電流に応じた電圧が入力される。Ａ／Ｄ変換回路４４でこれらの電圧値がデジタル値に変換され、このデジタル値を用いて処理装置４５により演算処理が行われる。マイコン４０には、調光信号Ｉ／Ｆ回路４を介して調光器２８からの調光指令値が入力されている。ＬＥＤ電流がこの調光指令値に基づいて決定される目標電流に一致するように、マイコン４０は、検出抵抗２４で検知したＬＥＤ電流に基づいてスイッチング素子Ｑ２のオン幅を調整することで定電流制御を行っている。

ＨＶＩＣ３９の入出力特性には、最小入力パルス幅という制限がある。最小入力パルス幅とは、ＨＶＩＣ３９が入力パルスから出力パルスを生成するために入力パルスが有すべき最小のオン幅を意味している。一例として、ＨＶＩＣ３９の最小入力パルス幅は１．０マイクロ秒（ｕｓ）である。しかしながら、最小入力パルス幅よりも狭い例えばオン幅０．５ｕｓなどの入力パルスがＨＶＩＣ３９に入力されても、ＨＶＩＣ３９にとってそのオン幅は狭すぎるので、出力パルスが生成されないという問題がある。

この問題点について更に詳しく説明する。図７は調光を深くしたときのＨＶＩＣの問題点を示す図である。本願発明者は、いわゆるフルデジタルＬＥＤ電源にて、調光を深くした際に（つまり調光率を小さくしてＬＥＤ電流を低減した際に）、ちらつきが発生するという問題を見出している。すなわち、調光を深くしていく際、マイコン４０から出力されるスイッチング素子Ｑ２駆動用信号のオンデューティが小さくなり、やがてＨＶＩＣ３９に入力されるパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎのオン幅が最小入力パルス幅よりも小さくなる。その結果、図７の下段のように、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの立ち上がりに対して、駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔが立ち上がらずにローに保持されてしまう。このようにＨＶＩＣ３９からパルス出力されなくなることで、ちらつきの原因になる。

より具体的には、下記（ａ１）〜（ａ９）の一連の事象がランダムな周期で繰り返し発生することで、ちらつきが発生する。
（ａ１）マイコン４０が出力するパルス信号のオン幅が減少する。
（ａ２）オン幅が小さすぎて、ＨＶＩＣ３９から駆動信号が出力されない。
（ａ３）ＬＥＤ電流が減少する。
（ａ４）ＬＥＤ電流フィードバックにてＬＥＤ電流を増加する指示が出される。
（ａ５）マイコン４０が出力するパルス信号のオン幅が増加する。
（ａ６）ＨＶＩＣ３９から駆動信号が出力されるようになる。
（ａ７）ＬＥＤ電流が増加する。
（ａ８）ＬＥＤ電流フィードバックにてＬＥＤ電流を減少させる指示が出される。
（ａ９）マイコン４０が出力するパルス信号のオン幅が減少し、上記（ａ１）に戻る。
ＨＶＩＣ３９を最小入力パルス幅の狭い高性能なＨＶＩＣにすることでこの問題を解決する方法もあるが、部品単価アップおよび部品入手性が悪化するという問題がある。

そこで、実施の形態１では、上記の問題点を解決するために、まず、スイッチング素子Ｑ２のゲート抵抗Ｒｇ２に大きな抵抗値を持たせる。ゲート抵抗Ｒｇ２の抵抗値を大きくすることで、ゲート抵抗Ｒｇ２の抵抗値およびスイッチング素子Ｑ２内部の寄生容量により決まる遅延時間Ｔ_Ｄが大きくなる。ターンオン時におけるゲート電圧波形の上昇が十分に緩やかになる程度にゲート抵抗Ｒｇ２を大きくすることで、駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔが立ち上がった後、スイッチング素子Ｑ２が閾値電圧Ｖｔｈに達してターンオンするまでの時間（遅延時間Ｔ_Ｄ）を長くすることができる。ターンオンまでの遅延時間Ｔ_Ｄに相当するオン幅をパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎに予め加算しておくことで、ＨＶＩＣ３９に対しては最小入力パルス幅よりもオン幅の大きいパルスを入力しつつ、実際にスイッチング素子Ｑ２がオンする期間を所望値に制御することができる。これにより、調光を深くしていったときにＨＶＩＣ３９の入力パルス幅を最小入力パルス幅より広げることができる。

図２および図３は、本発明の実施の形態１にかかる点灯装置１の信号波形を示す図である。図２は調光が浅い時の波形を示しており、図３は調光が深いときの波形を示している。図２および図３の最上段に示すように、マイコン４０は、バックコンバータ回路３の出力を制御するためのパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎをＨＶＩＣ３９に供給する。マイコン４０は、目標オン幅Ｐ０を算出する処理とともに、予め定めたダミーオン幅Ｐ１をスイッチング素子Ｑ２の目標オン幅Ｐ０に加算する処理を実行することで、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎのオン幅を決定する。目標オン幅Ｐ０は、上述したように定電流フィードバック制御により算出される。ダミーオン幅Ｐ１は、予め決定されて記憶部４３に記憶されており、必要に応じて読み出される。

次に、図２および図３の上から２段目に示す波形図のように、ＨＶＩＣ３９は、駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔを生成する。駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔは、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの立ち上がりに同期して立ち上がり、かつパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの立下りに同期して立下る。

ＨＶＩＣ３９は、ゲート抵抗Ｒｇ２の他端に駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔを供給する。これに応じて、スイッチング素子Ｑ２の制御端子の印加電圧波形が、図２および図３の上から３段目に示す波形ＭＯＳＦＥＴ＿Ｇ−Ｓのように、駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔの立ち上がりを鈍らせた信号となる。スイッチング素子Ｑ２のターンオンは、駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔの立ち上がりから実際には遅延時間Ｔ_Ｄだけ遅れる。遅延時間Ｔ_Ｄは、ゲート抵抗Ｒｇ２の抵抗値およびスイッチング素子Ｑ２内部の寄生容量により決まる。本実施形態ではゲート抵抗Ｒｇ２の抵抗値を意図的に大きくしているので、遅延時間Ｔ_Ｄも大きくなる。駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔのうちのダミーオン幅Ｐ１が遅延時間Ｔ_Ｄにより差し引かれるので、図２および図３の最下段に示す波形ＭＯＳＦＥＴ＿Ｄ−Ｓのように、スイッチング素子Ｑ２が実際に駆動する時間が目標オン幅Ｐ０に相当する時間になる。

ダミーオン幅Ｐ１は、駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔにおいてスイッチング素子Ｑ２のターンオン閾値電圧以上となる期間（つまり駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔから遅延時間Ｔ_Ｄを差し引いた期間）が目標オン幅Ｐ０と一致するように設定されることが好ましい。ダミーオン幅Ｐ１は適宜に設定することができるが、例えば最小入力パルス幅以上の幅に設定してもよく、最小入力パルス幅と同じ幅に設定してもよい。

以上説明したように、目標オン幅Ｐ０にダミーオン幅Ｐ１を加算することでＨＶＩＣ３９が確実に駆動信号を生成できるようにし、そのダミーオン幅Ｐ１により余分に拡大したオン幅を、ゲート抵抗Ｒｇ２で立ち上がりを遅延させることで差し引くことができる。これにより、ＨＶＩＣ３９が有する最小入力パルス幅に制限されずに、短いオン幅でスイッチング素子Ｑ２をオンさせることができるようになる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかる点灯装置２０１を示す回路図である。図４には、点灯装置２０１を備えた照明器具２００も図示している。照明器具２００は、実施の形態１にかかる照明器具１００のうち、点灯装置１を点灯装置２０１に置換したものである。実施の形態２にかかる点灯装置２０１は、ゲート抵抗Ｒｇ２がゲート抵抗Ｒｇ２２に置換されている点、および後述するようにマイコン４０の制御処理内容が異なる点を除き、実施の形態１にかかる点灯装置１と同様の回路構成を備えている。ゲート抵抗Ｒｇ２２の抵抗値は、ゲート抵抗Ｒｇ２に比べて小さく設計されている。以下の説明では実施の形態１と同一または相当する構成については同一の符号を付して説明を行うとともに、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通事項は説明を簡略化ないしは省略する。

上記実施の形態１ではゲート抵抗Ｒｇ２の抵抗値を大きくしているので、スイッチング素子Ｑ２がターンオンする時のスイッチング損失が増加する。このためノイズに対しては有利になると考えられるが、スイッチング損失により素子温度が上昇すると考えられる。そこで、実施の形態２では、ゲート抵抗Ｒｇ２２の抵抗値を大きくせずに、下記の制御によって深い調光を実現する。

実施の形態２において、マイコン４０は、実施の形態１と同様に、バックコンバータ回路２０３の出力を制御するためのパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎを生成する。ただし、実施の形態２では目標オン幅Ｐ０に対してダミーオン幅Ｐ１を加算する処理は実行しない。ＨＶＩＣ３９は、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの立ち上がりに同期して立ち上がり、かつその立下りに同期して立下るように、スイッチング素子Ｑ２を駆動するための駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔを生成する。

マイコン４０は、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの周波数、オン幅、およびオフ幅についての制御内容が異なる２つの制御を実行することができ、これらを可逆的に切り替えることができる。この２つの制御のうち、第１の制御は「周波数固定制御」であり、第２の制御は「オン幅固定制御」である。周波数固定制御は、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの周波数を固定とし、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎのオン幅およびオフ幅を可変とするものである。オン幅固定制御は、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの周波数を可変とし、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎのオン幅を固定しかつそのオフ幅を可変とするものである。

図５は、本発明の実施の形態２にかかる点灯装置２０１の信号波形を示す図である。浅い調光時には、図５の上段の２つの波形図のように、マイコン４０からの出力は周波数固定、オン幅可変、オフ幅可変によりオンデューティを制御する。調光を深くしていくと、マイコン４０からの出力はオンデューティを小さくする方向となるので、オン幅がＨＶＩＣ３９の最小入力パルス幅に近付く。上記制御にてＨＶＩＣ３９の最小入力パルス幅となった後、さらに深い調光率が指定された場合は、オン幅固定制御へと処理が切り替わる。これにより、図５の下段の２つの波形図のように、周波数可変、オン幅固定、オフ幅可変によりオンデューティを制御する。実施の形態２では、パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎのオン幅は最小入力パルス幅（例えば１．０ｕｓ）に固定するものとする。これによりパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎをＨＶＩＣ３９の最小入力パルス幅以上に維持したまま、調光をより深くすることができる。

図６は、本発明の実施の形態２にかかる点灯装置２０１の制御テーブルを示す図である。図６に示す制御テーブルが、予めマイコン４０の記憶部４３に記憶されている。一例としてＨＶＩＣの最小入力パルス幅が１．０ｕｓだった場合には、図６に示すように制御テーブルを設定すればよい。本実施形態では、図６の制御テーブルに示すように、調光率ごとの周波数、オン幅、オフ幅、およびオンデューティを次のように設定している。１００％点灯のときは、５０．０ｋＨｚ、１０．０ｕｓ、１０．０ｕｓ、５０．０％とそれぞれ設定し、５０％点灯のときは、５０．０ｋＨｚ、５．０ｕｓ、１５．０ｕｓ、２５．０％とそれぞれ設定している。また、１０％点灯のときは、５０．０ｋＨｚ、１．０ｕｓ、１９．０ｕｓ、５．０％とそれぞれ設定し、８％点灯のときは、４０．０ｋＨｚ、１．０ｕｓ、２４．０ｕｓ、４．０％とそれぞれ設定し、５％点灯のときは、２５．０ｋＨｚ、１．０ｕｓ、３９．０ｕｓ、２．５％とそれぞれ設定している。最小入力パルス幅１．０ｕｓを境とし、オン幅が１．０ｕｓ以上の調光率範囲である１０％点灯以上の調光率では、周波数固定制御が実施されている。オン幅が１．０ｕｓより小さい調光率範囲に属する調光率（例えば５％点灯および８％点灯）では、オン幅固定制御が実施されている。

上記の動作を実現するためにマイコン４０が実行する処理は予め記憶部４３に記憶され、処理装置４５により実行される。以下、その具体的処理の一例を説明する。
（処理Ｓ１）まず、マイコン４０は、検出抵抗２４から検出したＬＥＤ電流と、調光器２８からの調光信号により決まる目標電流値とから、目標オンデューティおよび目標オン幅Ｐ０を算出する処理を実行する。
（処理Ｓ２）次に、目標オン幅Ｐ０を予め定めた判定値Ｐｊと比較する。ここでは判定値ＰｊをＨＶＩＣ３９の最小入力パルス幅つまり１．０ｕｓとする。この処理Ｓ２の結果に応じて、下記の処理Ｓ３，Ｓ４のいずれかの処理が実行される。
（処理Ｓ３）目標オン幅Ｐ０が判定値Ｐｊ（例えば最小入力パルス幅）以上である場合には、マイコン４０は、上記算出した目標オン幅Ｐ０および目標オンデューティを実現するようにパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎを生成し、周波数固定制御を実施する。
（処理Ｓ４）逆に、判定値Ｐｊよりも目標オン幅Ｐ０が小さい場合には、マイコン４０は、オン幅固定制御を実施するために制御テーブルを参照する。マイコン４０は、上記算出した目標デューティに対応付けて設定された固定オン幅および可変に設定されたオフ幅とを有するパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎを生成する。例えば、図６の制御テーブルでは、目標デューティが４．０％と算出されている場合、オン幅は１．０ｕｓに定められており、オフ幅は２４ｕｓに定められている。
これらの処理Ｓ１〜Ｓ４が実行されることで、目標オン幅Ｐ０が１．０ｕｓ以上の例えば５．０ｕｓあるいは１０．０ｕｓであるときには、周波数固定制御が実施される。一方、目標オン幅Ｐ０が１．０ｕｓより小さい例えば０．５ｕｓなどであるときには、オン幅固定制御が実施される。

なお、上記の具体的処理Ｓ１〜Ｓ４は一例であり、本発明はこれに限られるものではない。例えば処理Ｓ２のような判定処理およびこれに基づく分岐処理を行わなくともよい。その場合には、図６に示す制御テーブルのように調光率を複数の範囲に区分したテーブルが作成され、区分した範囲に所望の周波数、オン幅、オフ幅、およびオンデューティの値などが設定される。例えば、調光率１００％〜１０％までは、周波数が固定値とされ、オン幅、オフ幅、オンデューティの値がそれぞれ可変に設定される。調光率１０％未満の調光率範囲については、オン幅が例えば１．０ｕｓに固定され、周波数、オフ幅、オンデューティの値がそれぞれ可変に設定される。マイコン４０が調光率に応じてこのテーブルを参照し、このテーブルに定められた規則に従ってパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎを生成、出力するようにしてもよい。

周波数固定制御とオン幅固定制御の制御切替のための比較判定に用いる数値は、目標オン幅Ｐ０そのものに限定されない。ほかにも、調光率が予め定めた所定調光率（図６の制御テーブルでは１０％点灯）以上か否かを比較判定したり、目標オンデューティが予め定めた所定デューティ（図６の制御テーブルでは５．０％）以上か否かを比較判定したりすることで、目標オン幅Ｐ０が最小入力パルス幅以上か否かに応じて制御が切り替わるようにしてもよい。

また、上記の処理Ｓ２では、最小入力パルス幅を境に第２制御が開始されるように判定値Ｐｊを設定している。これにより、ＨＶＩＣ３９が出力可能な範囲で可能な限り周波数固定制御を実施することができる。しかしながら、本発明は必ずしもこれに限られるものではない。処理Ｓ２で用いる判定値Ｐｊを例えば最小入力パルス幅よりもある程度大きな値（例えば１．１ｕｓ、１．２ｕｓ・・・２．０ｕｓ或いはそれ以上）に設定してもよい。この場合には、調光率が深くなり、最小入力パルス幅より若干大きな判定値Ｐｊに目標オン幅Ｐ０が達した段階で、早期にオン幅固定制御が開始される。このようにすることでも「目標オン幅Ｐ０が最小入力パルス幅よりも小さい場合にオン幅固定制御が実施される」という動作が実現され、前記第２の発明を実施することができる。

なお、浅い調光の時もオン幅固定制御とすると、例えば５％点灯と１００％点灯で周波数が大幅に変わってしまうので、ノイズの問題が生ずると考えられる。この点、実施の形態２によれば浅い調光時には周波数固定制御に切り替えることができる。また、１００％点灯（つまりＬＥＤ電流が大きい）時に周波数が高くなるのでスイッチング損失が大きくなり、スイッチング素子Ｑ２の電流が大きくなるので温度が高くなりやすいという問題もある。この観点からも、浅い調光の時は周波数固定が望ましい。なお、周波数の可変範囲は１００ｋＨｚ〜３０ｋＨｚがより望ましい。ただし、２０ｋＨｚ以上としてもよく、これにより周波数を可聴領域外とすることができる。

実施の形態３．
実施の形態３にかかる照明器具および点灯装置は、実施の形態２にかかる照明器具２００および点灯装置２０１と同様の回路構成を備えている。以下の説明では実施の形態２と同一または相当する構成については同一の符号を付して説明を行うとともに、実施の形態２との相違点を中心に説明し、共通事項は説明を簡略化ないしは省略する。

マイコン４０は、昇圧チョッパ回路２の出力を制御するための昇圧パルス信号と、バックコンバータ回路２０３の出力を制御するための降圧パルス信号を、それぞれ生成する。この降圧パルス信号は、すなわち実施の形態１、２におけるパルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎである。ＨＶＩＣ３９は、スイッチング素子Ｑ１を駆動するための駆動信号を生成し、この駆動信号は昇圧パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、かつ立下りに同期して立下る。また、ＨＶＩＣ３９は、スイッチング素子Ｑ２を駆動するための駆動信号（すなわち実施の形態１、２における駆動信号ＨＶＩＣ＿ｏｕｔ）を生成し、この駆動信号は降圧パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎの立ち上がりに同期して立ち上がり、かつ立下りに同期して立下る。

実施の形態３では、マイコン４０は、調光信号に応じて昇圧チョッパ回路２の出力を下げるように昇圧パルス信号のオン幅を小さくする。具体的には、実施の形態３では、スイッチング素子Ｑ２の目標オン幅Ｐ０が所定値以上であるか否かに応じて、下記の２つの制御を可逆的に切り替える。

まず、マイコン４０は、スイッチング素子Ｑ２の目標オン幅Ｐ０が所定値以上であるときは、昇圧パルス信号についてはオン幅固定とし、降圧パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎを調整することでバックコンバータ回路３の出力を制御する。また、マイコン４０は、スイッチング素子Ｑ２の目標オン幅Ｐ０が所定値より小さいときは、降圧パルス信号ＨＶＩＣ＿ｉｎについてはオン幅固定とするとともに、昇圧パルス信号のオン幅を調整して昇圧チョッパ回路２の昇圧電圧を下げることでバックコンバータ回路３の出力を制御する。この所定値は、具体的にはＨＶＩＣ３９の最小入力パルス幅に等しい値としてもよく、あるいは最小入力パルス幅よりも大きな値に定めてもよい。

上記の制御を実現する具体的処理としては、例えば、実施の形態２で述べた処理Ｓ２のような判定処理を行うことで、分岐させてもよい。あるいは図６のように調光率を複数の範囲に区分した制御テーブルに昇圧パルス信号および降圧パルス信号の内容を設定しておき、マイコン４０がこれに従って昇圧パルス信号および降圧パルス信号を生成、出力してもよい。

以上説明した実施の形態３によれば、調光時にＰＦＣ昇圧電圧を下げることで調光を深くすることができる。

なお、実施の形態３の回路構成は実施の形態２と共通であるものとして説明したが、本発明はこれに限られない。実施の形態３は実施の形態２とは別個独立に実施してもよい。

１、２０１ 点灯装置、２ 昇圧チョッパ回路、３、２０３ バックコンバータ回路、４ 調光信号Ｉ／Ｆ回路、７ 交流電源、８ 整流回路、９、１７、２３ コンデンサ、１０、２２ インダクタ、１４、２１、Ｄ１１、Ｄ２１ ダイオード、１５，１６、Ｒ１１、Ｒ２１ 抵抗、２４ 検出抵抗、２６ ＬＥＤ、２７ ＬＥＤモジュール、２８ 調光器、３９ ＨＶＩＣ、４０ マイコン、４３ 記憶部、４４ Ａ／Ｄ変換回路、４５ 処理装置、１００、２００ 照明器具、２００ 照明器具、２０１ 点灯装置、２０３ バックコンバータ回路、Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子、Ｒｇ１、Ｒｇ２、Ｒｇ２２ ゲート抵抗

Claims (10)

1. 制御端子を有するスイッチング素子を含むコンバータ回路と、
   一端が前記制御端子に接続した抵抗と、
   前記抵抗の他端に駆動信号を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路に前記コンバータ回路の出力を制御するためのパルス信号を供給する制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、予め定めたダミーオン幅を前記スイッチング素子の目標オン幅に加算することで、前記パルス信号のオン幅を決定し、
   前記駆動回路は、前記パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記パルス信号の立下りに同期して立下るように前記駆動信号を生成し、
   前記抵抗を介して前記駆動信号の立ち上がりを鈍らせた信号を前記制御端子に与える点灯装置。
2. 前記制御回路は、前記駆動信号において前記スイッチング素子のターンオン閾値電圧以上となる期間が前記目標オン幅と一致するように前記ダミーオン幅を加算する請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記ダミーオン幅が、前記駆動信号を生成するために前記駆動回路へ入力されるパルスが有すべき最小のオン幅である最小入力パルス幅以上である請求項２に記載の点灯装置。
4. 制御端子を有するスイッチング素子を含むコンバータ回路と、
   前記コンバータ回路の出力を制御するためのパルス信号を生成する制御回路と、
   前記パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記パルス信号の立下りに同期して立下るように、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記パルス信号の周波数を固定とし前記パルス信号のオン幅およびオフ幅を可変とする第１制御と、前記パルス信号の周波数を可変とし前記パルス信号のオン幅を固定しかつオフ幅を可変とする第２制御とを、それぞれ実行可能であるとともに、
   前記制御回路は、前記駆動信号を生成するために前記駆動回路へ入力されるパルスが有すべき最小のオン幅である最小入力パルス幅よりも前記第１制御における目標オン幅が小さい場合には、前記第２制御を実施する点灯装置。
5. 前記制御回路は、前記目標オン幅が前記最小入力パルス幅以上であるときには前記第１制御を実施し、前記目標オン幅が前記最小入力パルス幅よりも小さいときに前記第２制御へと切り替える請求項４に記載の点灯装置。
6. 前記第２制御における周波数範囲は１００ｋＨｚ〜３０ｋＨｚである請求項４または５に記載の点灯装置。
7. 前記第２制御における周波数範囲は２０ｋＨｚ以上である請求項４または５に記載の点灯装置。
8. 第１制御端子を有する第１スイッチング素子を含む昇圧コンバータ回路と、
   第２制御端子を有する第２スイッチング素子を含む降圧コンバータ回路と、
   前記昇圧コンバータ回路の出力を制御するための昇圧パルス信号および前記降圧コンバータ回路の出力を制御するための降圧パルス信号をそれぞれ生成する制御回路と、
   前記昇圧パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記昇圧パルス信号の立下りに同期して立下るように前記第１スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成し、前記降圧パルス信号の立ち上がりに同期して立ち上がりかつ前記降圧パルス信号の立下りに同期して立下るように前記第２スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、調光信号に応じて前記昇圧コンバータ回路の出力を下げるように前記昇圧パルス信号のオン幅を小さくする点灯装置。
9. 前記制御回路は、
   前記第２スイッチング素子の目標オン幅が所定値以上であるときは、前記昇圧パルス信号についてはオン幅固定とし、前記降圧パルス信号を調整することで前記降圧コンバータ回路の出力を制御し、
   前記第２スイッチング素子の目標オン幅が前記所定値より小さいときは、前記降圧パルス信号についてはオン幅固定とするとともに、前記昇圧パルス信号を調整して前記昇圧コンバータ回路の昇圧電圧を下げることで前記降圧コンバータ回路の出力を制御する請求項８に記載の点灯装置。
10. 前記所定値は、前記駆動信号を生成するために前記駆動回路へ入力されるパルスが有すべき最小入力パルス幅に等しい請求項９に記載の点灯装置。

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