JP2017021938A - 調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくした調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器を提供する。
【解決手段】制御回路２２は、設定された調光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ３によりＭＯＳＦＥＴ２１をスイッチングすることによって、直流電源ユニット１から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して光源ユニット３に出力させるように構成されている。制御回路２２は、ＭＯＳＦＥＴ２１に流れる電流Ｉ１の立ち上がり時間及び立ち下がり時間のうち少なくとも一方が１マイクロ秒以上になるようにＭＯＳＦＥＴ２１への印加電圧を制御する電圧制御部を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器に関し、より詳細には、半導体発光素子を調光点灯するための調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器に関する。

従来、半導体発光素子を調光点灯するための点灯装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の点灯装置は、交流電源を整流、平滑して一定の直流電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力を降圧して半導体発光素子に供給する降圧チョッパ回路とを備える。

特許文献１記載の点灯装置では、降圧チョッパ回路が有するスイッチング素子のオン時間幅を調光制御回路が制御することによって、半導体発光素子を調光点灯させている。

また、直流電源から出力される直流電圧をＰＷＭ信号に応じて断続的に供給することによって半導体発光素子を調光点灯させる点灯装置も提供されている。この点灯装置は、半導体発光素子に対応した電圧値の直流電圧を出力する直流電源と半導体発光素子との間に電気的に接続されたスイッチング素子を備える。

この点灯装置では、上記ＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子をオン／オフすることによって、上記ＰＷＭ信号に応じた矩形波電圧を半導体発光素子に供給し、半導体発光素子を調光点灯させている。

特開２０１２−２２６９２４号公報

ところで、上述の後者の点灯装置では、スイッチング素子を介して半導体発光素子に供給される電流に、基本波成分だけでなく高調波成分も含まれているため、半導体発光素子から放射される光にも高調波成分が含まれることになる。

そのため、例えばバーコード読取時に上記高調波成分と同じ周波数の光を放射するバーコード読取装置を上記半導体発光素子による照明下で使用した場合、上記半導体発光素子から放射される光によりバーコードの内容が読み取れない可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされており、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくした調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器を提供することを目的とする。

本発明の調光制御ユニットは、半導体発光素子を有する光源ユニットに直接印加して前記半導体発光素子を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力する直流電源と前記光源ユニットとの間に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、設定された調光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ信号により前記スイッチング素子をスイッチングすることによって、前記直流電源から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して前記光源ユニットに出力させるように構成されており、前記制御回路は、前記スイッチング素子に流れる電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間のうち少なくとも一方が１マイクロ秒以上になるように前記スイッチング素子への印加電圧を制御する電圧制御部を有していることを特徴とする。

本発明の照明システムは、半導体発光光源を有する光源ユニットと、前記光源ユニットを調光制御する上記の調光制御ユニットと、を備えたことを特徴とする。

本発明の設備機器は、半導体発光光源を有する光源ユニットと、前記光源ユニットを調光制御する上記の調光制御ユニットと、前記光源ユニット及び前記調光制御ユニットを保持する設備機器本体と、を備えたことを特徴とする。

本発明の調光制御ユニットは、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

本発明の照明システムは、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

本発明の設備機器は、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

本発明の実施形態に係る照明システムの回路図である。 本発明の実施形態に係る照明システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る照明システムにおいてスイッチング素子のスイッチング周波数と半導体発光素子の光周波数との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る調光制御ユニットの要部を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る調光制御ユニットの動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態に係る調光制御ユニットのスイッチング素子に流れる電流の波形図である。 本発明の実施形態に係る別の調光制御ユニットの要部を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る別の調光制御ユニットの動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の調光制御ユニットの要部を示す回路図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の調光制御ユニットの動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の調光制御ユニットの要部を示す回路図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の調光制御ユニットの動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の調光制御ユニットの別の動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態に係る別の照明システムの回路図である。 本発明の実施形態に係る別の照明システムの動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の照明システムの回路図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の照明システムの動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態に係る設備機器としての冷蔵ショーケースの外観斜視図である。 本発明の実施形態に係る設備機器としての自動販売機の外観斜視図である。

本発明の実施形態に係る調光制御ユニット、照明システム、及び設備機器について、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されない。したがって、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態の照明システム１０は、図１に示すように、直流電源ユニット１（直流電源）と、調光制御ユニット２と、光源ユニット３と、調光信号出力回路４とを備える。

直流電源ユニット１は、一般的なスイッチング電源からなり、商用交流電源のような交流電源１００より入力される交流電圧（例えば、実効値がＡＣ１００[Ｖ]〜ＡＣ２４２[Ｖ]）を、一定の直流電圧に変換して出力する。直流電源ユニット１は、光源ユニット３に直接印加して、光源ユニット３を点灯可能な電圧値（例えばＤＣ２４［Ｖ］）を出力する。

光源ユニット３は、半導体発光素子である７個の発光ダイオード３１１〜３１７と、発光ダイオード３１１〜３１７に流れる電流を一定に制御する定電流回路３２と、逆流防止用のダイオード３３と、定電流回路３２の発振防止用のキャパシタ３４とを備える。定電流回路３２は、ＮＰＮ型のトランジスタ３２１，３２２と、抵抗器３２３〜３２６とで構成される。なお、光源ユニット３を構成する半導体発光素子は発光ダイオードに限らず、発光ダイオード以外のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子などでもよい。

また、光源ユニット３は、一対の接続端子３０１，３０２を備える。正極側の接続端子３０１には、ダイオード３３のアノードとキャパシタ３４の一端とが電気的に接続されている。ダイオード３３のカソードには、抵抗器３２３を介してトランジスタ３２１のコレクタが電気的に接続されている。

トランジスタ３２１のエミッタは、負極側の接続端子３０２とキャパシタ３４の他端とに電気的に接続されている。トランジスタ３２１のコレクタは、抵抗器３２４を介してトランジスタ３２２のベースに電気的に接続されている。トランジスタ３２２のエミッタは、トランジスタ３２１のベースに電気的に接続されている。

トランジスタ３２２のエミッタとトランジスタ３２１のエミッタとの間には、抵抗器３２５，３２６の並列回路が電気的に接続されている。そして、ダイオード３３のカソードとトランジスタ３２２のコレクタとの間には、電流の流れる向きがダイオード３３と同じ向きになるようにして、７個の発光ダイオード３１１〜３１７が直列かつ電気的に接続されている。

ここに、一対の接続端子３０１，３０２間に電気的に接続されたキャパシタ３４は、調光制御ユニット２と光源ユニット３とを電気的に接続する電線８１（図２参照）のインダクタンスによって定電流回路３２が発振状態になるのを防止する。したがって、電線８１のインダクタンスが小さい場合には、キャパシタ３４を設けなくてもよい。

調光制御ユニット２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）２１（スイッチング素子）と、制御回路２２と、電源回路２３とを備える。制御回路２２は、信号変換回路２４と、マイコン２５と、ドライブ回路２６とで構成され、ＭＯＳＦＥＴ２１のオン／オフを制御する。

ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートは、ドライブ回路２６の出力端子に電気的に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレインは、後述の接続端子２２２に電気的に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２１のソースは、後述の接続端子２１２に電気的に接続されている。なお、スイッチング素子は上述のＭＯＳＦＥＴに限らず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのバイポーラトランジスタでもよい。

信号変換回路２４には、調光信号出力回路４から後述の接続端子２３１，２３２を介して調光信号Ｓ１が入力される。調光信号出力回路４から出力される調光信号Ｓ１は、例えば光源ユニット３の調光レベルに応じてデューティ比が変化するようなＰＷＭ信号である。信号変換回路２４は、例えば調光信号出力回路４から入力される調光信号Ｓ１を平滑することによって、調光信号Ｓ１をそのデューティ比（すなわち調光レベル）に応じた電圧値（例えば０［Ｖ］〜１０［Ｖ］）の電圧信号Ｓ２に変換する。

なお、調光信号出力回路４から信号変換回路２４に入力される調光信号Ｓ１はＰＷＭ信号に限らず、調光レベルに応じて電圧値が変化するような電圧信号でもよい。この場合、信号変換回路２４は、調光信号Ｓ１の電圧値の変動範囲を調整し、マイコン２５に出力すればよい。

マイコン２５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを実行することによって、ＭＯＳＦＥＴ２１の制御動作を実行するマイクロコンピュータからなる。マイコン２５は、信号変換回路２４から入力される電圧信号Ｓ２の電圧値に応じてデューティ比が変化するようなＰＷＭ信号Ｓ３を生成し、ドライブ回路２６に出力する。

ドライブ回路２６の出力端子は、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに電気的に接続されている。ドライブ回路２６は、マイコン２５から入力されるＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルに応じてＭＯＳＦＥＴ２１をスイッチングする。言い換えれば、ドライブ回路２６は、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがハイレベルであればＭＯＳＦＥＴ２１をオン状態にし、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがローレベルであればＭＯＳＦＥＴ２１をオフ状態にする。なお、ドライブ回路２６の回路構成については後述する。

電源回路２３は、直流電源ユニット１から入力される直流電圧の電圧値（例えばＤＣ２４［Ｖ］）を所定の電圧値（例えばＤＣ１２［Ｖ］）に変換し、信号変換回路２４とマイコン２５とドライブ回路２６とに供給する。

調光制御ユニット２は、直流電源ユニット１の正極側の出力端子に電気的に接続される接続端子２１１と、直流電源ユニット１の負極側の出力端子に電気的に接続される接続端子２１２とを備える。また、調光制御ユニット２は、光源ユニット３の接続端子３０１に電気的に接続される正極側の接続端子２２１と、光源ユニット３の接続端子３０２に電気的に接続される負極側の接続端子２２２とを備える。

さらに、調光制御ユニット２は、調光信号出力回路４の出力端子に接続される一対の接続端子２３１，２３２を備える。なお、接続端子２１１と接続端子２２１とは、内部配線を介して電気的に接続されている。

図２は本実施形態の照明システム１０の概略構成図であり、直流電源ユニット１と光源ユニット３との間に調光制御ユニット２が電気的に接続されている。調光制御ユニット２の接続端子２２１，２２２には、光源ユニット３からの電線８１が電気的に接続され、接続端子２１１，２１２には、直流電源ユニット１からの電線８２が電気的に接続されている。また、調光制御ユニット２の接続端子２３１，２３２には、調光信号出力回路４からの電線８３が電気的に接続されている。

次に、調光制御ユニット２が光源ユニット３を調光制御する場合の動作について説明する。

調光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ信号からなる調光信号Ｓ１が調光信号出力回路４から調光制御ユニット２に入力されると、信号変換回路２４は、調光信号Ｓ１をそのデューティ比に応じた電圧値の電圧信号Ｓ２に変換し、マイコン２５に出力する。

マイコン２５は、信号変換回路２４から電圧信号Ｓ２が入力されると、電圧信号Ｓ２の電圧値に応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ３を生成し、生成したＰＷＭ信号Ｓ３をドライブ回路２６に出力する。

ドライブ回路２６は、マイコン２５からＰＷＭ信号Ｓ３が入力されると、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルに応じてＭＯＳＦＥＴ２１をスイッチングする。言い換えれば、ドライブ回路２６は、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがハイレベルの期間ではＭＯＳＦＥＴ２１をオン状態にし、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがローレベルの期間ではＭＯＳＦＥＴ２１をオフ状態にする。

ドライブ回路２６がＭＯＳＦＥＴ２１をオン状態にすると、直流電源ユニット１から調光制御ユニット２を介して光源ユニット３に直流電圧が印加され、発光ダイオード３１１〜３１７が点灯する。一方、ドライブ回路２６がＭＯＳＦＥＴ２１をオフ状態にすると、光源ユニット３に電流が流れなくなり、発光ダイオード３１１〜３１７は消灯する。これにより、調光制御ユニット２から光源ユニット３に矩形波電圧が印加され、光源ユニット３が間欠的に発光する。

なお、光源ユニット３に直流電圧が印加された状態では、発光ダイオード３１１〜３１７に流れる電流が定電流回路３２によって一定に制御される。そして、調光制御ユニット２から光源ユニット３に矩形波電圧が印加されて光源ユニット３が間欠的に発光することによって、光源ユニット３が調光制御される。

また、マイコン２５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ３のデューティ比に応じて、発光ダイオード３１１〜３１７が点灯する期間と、発光ダイオード３１１〜３１７が消灯する期間との割合が変化することで、光源ユニット３の調光レベルが制御される。

図３は、ＰＷＭ信号Ｓ３のデューティ比が５０％の場合におけるＭＯＳＦＥＴ２１のスイッチング周波数（ＰＷＭ周波数）Ｆｒｅｑと、発光ダイオード３１１〜３１７の光周波数Ａｐｋとの関係を示すグラフである。ここに、光周波数とは、発光ダイオードによる点灯→消灯→点灯の周波数のことをいう。なお、スイッチング周波数Ｆｒｅｑは、１００［Ｈｚ］〜１０［ｋＨｚ］であるのが好ましく、１００［Ｈｚ］より小さい場合には人の目にちらつきが感じられる。

ＭＯＳＦＥＴ２１のスイッチング周波数Ｆｒｅｑ＝ｆｐ１とした場合、ＭＯＳＦＥＴ２１を介して発光ダイオード３１１〜３１７に供給される電流には、基本波成分ｆｐ１だけでなく、その奇数倍の高調波成分であるｆｐ２、ｆｐ３、ｆｐ４、…も含まれる。そのため、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光にも、基本波成分ｆｐ１に対応する周波数成分だけでなく、ｆｐ２、ｆｐ３、ｆｐ４、…に対応する周波数成分も含まれることになる。

ここで、ＭＯＳＦＥＴ２１を介して供給される上記電流、言い換えればＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間がともに０である場合、光周波数Ａｐｋは、基本波成分ｆｐ１に対応する周波数成分から−２０［ｄＢ／ｄｅｃ］で減衰する。つまり、スイッチング周波数Ｆｒｅｑの１０倍の周波数での光周波数Ａｐｋの周波数成分は０．１倍になる。したがって、スイッチング周波数Ｆｒｅｑ＝１［ｋＨｚ］で光周波数Ａｐｋ＝０［ｄＢ］の場合、光周波数Ａｐｋの周波数１０１［ｋＨｚ］での成分値は−４０［ｄＢ］になる。

また、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間をともにｔｒとした場合、立ち上がり周波数ｆｒ＝１／ｔｒで光周波数Ａｐｋが極小となる変化点が存在する。例えば、立ち上がり時間及び立ち下がり時間ｔｒ＝１［μｓｅｃ］では、立ち上がり周波数ｆｒ０＝１［ＭＨｚ］で光周波数Ａｐｋが極小になる。また、立ち上がり時間及び立ち下がり時間ｔｒ＝１０［μｓｅｃ］では、立ち上がり周波数ｆｒ１＝１００［ｋＨｚ］で光周波数Ａｐｋが極小になる。

立ち上がり周波数ｆｒ０＝１［ＭＨｚ］の場合、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の立ち上がり時間及び立ち下がり時間は短く、光の変化が急峻になることから、広い周波数範囲で高調波成分が発生することになる。一方、立ち上がり周波数ｆｒ１＝１００［ｋＨｚ］の場合、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の立ち上がり時間及び立ち下がり時間は長くなり、光の変化が緩やかになることから、高調波成分の発生を抑えることができる。

以上のことから、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分を発生しにくくするためには光の変化を緩やかにする必要があり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を長くするのがよい。したがって、本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を１［μｓｅｃ］以上に設定している。

本実施形態の調光制御ユニット２では、図４に示すドライブ回路２６によってＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を長くすることにより、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分を発生しにくくしている。

また、本実施形態の照明システム１０のように、光源ユニット３の入力端間にキャパシタ３４を電気的に接続している場合には、キャパシタ３４の充電開始時においてパルス状の突入電流が発生する。したがって、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間にも上記突入電流が流れることになる。

例えば、光源ユニット３に供給する電圧の大きさが２４［Ｖ］、光源ユニット３に流れる電流が４．１７［Ａ］、キャパシタ３４の静電容量が１［μＦ］である場合、上記突入電流は３０［Ａ］近くまで上昇する。そのため、ＭＯＳＦＥＴ２１に大きなストレスが加えられることになる。

そのため、本実施形態の調光制御ユニット２では、図４に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流のピーク値を制限する電流制限部２６３を設けている。以下、ドライブ回路２６について具体的に説明する。

ドライブ回路２６は、図４に示すように、定電流回路２６１と、電流検出部２６２と、電流制限部２６３と、ＮＰＮ型のトランジスタ２６４と、キャパシタ２６５と、抵抗器２６６〜２６８と、ダイオード２６９とを有する。

定電流回路２６１は、ＰＮＰ型のトランジスタ２６１１，２６１２と、抵抗器２６１３とで構成される。トランジスタ２６１１のエミッタは、電源回路２３の出力端子と抵抗器２６１３の一端とに電気的に接続され、抵抗器２６１３の他端は、トランジスタ２６１１のベースとトランジスタ２６１２のエミッタとに電気的に接続されている。

トランジスタ２６１１のコレクタは、トランジスタ２６１２のベースと抵抗器２６６の一端とに電気的に接続され、トランジスタ２６１２のコレクタは、抵抗器２６８の一端とＭＯＳＦＥＴ２１のゲートとに電気的に接続されている。つまり、本実施形態の定電流回路２６１は、電源回路２３の出力端子とＭＯＳＦＥＴ２１（スイッチング素子）の制御端子（ゲート）との間に電気的に接続されている。

抵抗器２６６の他端は、トランジスタ２６４のコレクタに電気的に接続され、トランジスタ２６４のエミッタはグランドに電気的に接続されている。トランジスタ２６４のベースは、抵抗器２６７を介してマイコン２５の出力端子に電気的に接続されている。

抵抗器２６８の他端は、ダイオード２６９のアノードに電気的に接続され、ダイオード２６９のカソードは、マイコン２５の出力端子に電気的に接続されている。マイコン２５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがローレベルの場合、後述のキャパシタ２６５に蓄積された電荷が抵抗器２６８→ダイオード２６９の経路で放電されるが、この放電時における時定数は抵抗器２６８により設定される。

上述の定電流回路２６１は、抵抗器２６１３の両端電圧がトランジスタ２６１１のベース・エミッタ間電圧となるようにトランジスタ２６１２を制御することにより、抵抗器２６１３及びトランジスタ２６１２に流れる電流を一定に制御する。なお、トランジスタ２６４がオフのときは抵抗器２６６に電流が流れないため、トランジスタ２６１２がオフになり、定電流回路２６１は動作しない。

電流検出部２６２は、ＭＯＳＦＥＴ２１のソースとグランドとの間に電気的に接続された抵抗器２６２１からなり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間に流れる電流、つまりドレイン電流Ｉ１を検出する。

電流制限部２６３は、ＮＰＮ型のトランジスタ２６３１と、抵抗器２６３２，２６３３とで構成され、電流検出部２６２の検出結果に基づいてＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間に流れるドレイン電流Ｉ１のピーク値を制限する。

トランジスタ２６３１のコレクタは、抵抗器２６３２を介してＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに電気的に接続され、トランジスタ２６３１のエミッタはグランドに電気的に接続されている。トランジスタ２６１３のベースは、抵抗器２６３３を介してＭＯＳＦＥＴ２１のソースに電気的に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート−ソース間には、キャパシタ２６５が電気的に接続されている。

ここで、上述のキャパシタ２６５は、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１（ゲートへの印加電圧）を緩やかに変化させるために設けられており、キャパシタ２６５の静電容量はＭＯＳＦＥＴ２１の寄生容量の２倍以上にするのがよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート−ソース間の寄生容量が１０００［ｐＦ］である場合には、キャパシタ２６５の静電容量を２０００［ｐＦ］以上にする。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１の寄生容量にばらつきがある場合でも、寄生容量のばらつきによる特性変化を抑えることができる。

また、上述の電流制限部２６３は、電流検出部２６２を構成する抵抗器２６２１に流れる電流、つまりＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１に応じた抵抗器２６２１の両端電圧を検出する。そして、電源制限部２６３は、抵抗器２６２１の両端電圧がトランジスタ２６３１のベース・エミッタ間電圧（約０．６［Ｖ］）に達すると、トランジスタ２６３１がオンになり、キャパシタ２６５の電荷を抵抗器２６３２を介して放電させる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１の上昇を抑えることができ、それに伴ってＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１のピーク値を制限することができる。

次に、図４のドライブ回路２６を用いた調光制御ユニット２の動作について図５を参照しながら具体的に説明する。

時刻ｔ１のときに、マイコン２５から入力されるＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがハイレベルになると、トランジスタ２６４がオンになる。トランジスタ２６４がオンになると、トランジスタ２６１２がオンになり、電源回路２３→抵抗器２６１３→トランジスタ２６１２→キャパシタ２６５→グランドの経路で電流が流れる。その結果、キャパシタ２６５の両端電圧、つまりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が上昇する。

なお、トランジスタ２６１２のエミッタ電流は、トランジスタ２６１１と抵抗器２６１３によって定電流制御される。すなわち、抵抗器２６１３の両端電圧がトランジスタ２６１１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅとなるように、トランジスタ２６１２のベース電流が制御される。その結果、トランジスタ２６１２のエミッタ電流Ｉｅは、Ｉｅ＝Ｖｂｅ／Ｒ１となる。なお、トランジスタ２６１２のｈｆｅ（電流増幅率）が１００以上であれば、Ｉｃ＝Ｉｅとみなすことができる。

ここに、抵抗器２６１３の抵抗値をＲ１、キャパシタ２６５の静電容量をＣ１とすると、キャパシタ２６５の充電速度は、Ｃ１／Ｉｃ＝Ｃ１×Ｒ１／Ｖｂｅになる。Ｃ１＝０．０１［μＦ］、Ｒ１＝２２０［Ω］、Ｖｂｅ＝０．６［Ｖ］とすると、キャパシタ２６５の充電速度は約３．７［μｓｅｃ／Ｖ］になる。この場合、ゲート電圧が５Ｖまで上昇するには約１９［μｓｅｃ］かかることになる。

時刻ｔ２のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧（閾値電圧）Ｖｔｈ１に達すると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間にドレイン電流Ｉ１が流れる。このドレイン電流Ｉ１は、ゲート電圧Ｖ１の上昇に伴って増加する。

時刻ｔ３のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１が電流制限部２６３による制限値Ｉｐ１に達すると、トランジスタ２６３１がオンになり、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１がＶ１１に制限される。その結果、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１も制限値Ｉｐ１に制限される。その後、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１が制限値Ｉｐ１を下回ると、ゲート電圧Ｖ１は再び上昇する。

時刻ｔ４のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が、ドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧Ｖｔｈ２に達すると、光源ユニット３の定電流回路３２によって、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１が一定（電流値Ｉ１１）に制御される。

時刻ｔ５のときに、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがローレベルになると、トランジスタ２６４がオフになり、定電流回路２６１が停止する。定電流回路２６１が停止すると、キャパシタ２６５に蓄積された電荷によって、キャパシタ２６５→抵抗器２６８→ダイオード２６９→マイコン２５の経路で電流が流れ、これによりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が低下する。

ここに、抵抗器２６８の抵抗値をＲ２とすると、キャパシタ２６５の放電時における時定数はＲ２×Ｃ１となる。

時刻ｔ６のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第２電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ドレイン−ソース間のオン抵抗が大きくなり、ドレイン電流Ｉ１も減少する。そして、時刻ｔ７のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧Ｖｔｈ１を下回ると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオフになり、ドレイン電流Ｉ１がゼロになる。以降、時刻ｔ１〜ｔ７の動作を繰り返し行う。

本実施形態では、電流制限部２６３によってドレイン電流Ｉ１のピーク値を制限しているので、ＭＯＳＦＥＴ２１に加えられるストレスを低減することができる。また、ドレイン電流Ｉ１のピーク値を制限することにより、電流容量の小さいＭＯＳＦＥＴ２１（スイッチング素子）を使用することができるので、コストダウンを図ることもできる。

さらに、本実施形態のように、定電流回路２６１によって、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ（＝ｔ３−ｔ２）及び立ち下がり時間ｔｆ（＝ｔ７−ｔ６）を長くすることで、ドレイン電流Ｉ１を緩やかに変化させることができる。その結果、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光も緩やかに変化させることができ、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。ここに、本実施形態では、定電流回路２６１により電圧制御部が構成される。

そして、本実施形態では、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がりにおいて、ＭＯＳＦＥＴ２１を能動領域で動作させており、これによりドレイン電流Ｉ１を直線的かつ連続的に変化させている。また、ＭＯＳＦＥＴ２１のスイッチング周波数は１０［ｋＨｚ］以下に制限するのがよく、これによりドレイン電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がりを緩やかにすることができる。

ところで、本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆの下限値を１［μｓｅｃ］としたが、上限値については以下のように設定される。

図６は、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１の波形図である。マイコン２５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ３の周期をＴ１、調光下限におけるデューティ比をＤｍとすると、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆの上限値は、Ｔ１×Ｄｍで求められる。

例えば、周期Ｔ１＝１［ｍｓｅｃ］、デューティ比Ｄｍ＝０．５である場合、１［μｓｅｃ］≦ｔｒ≦５００［μｓｅｃ］、１［μｓｅｃ］≦ｔｆ≦５００［μｓｅｃ］になる。なお、周期Ｔ１は１００［μｓｅｃ］〜２［ｍｓｅｃ］の範囲で設定され、デューティ比Ｄｍは０．０１〜０．８の範囲で設定されるのがよい。

図４のドライブ回路２６では、キャパシタ３４による突入電流を制限する電流制限部２６３を設けたが、例えば上記突入電流が小さい場合やＭＯＳＦＥＴ２１の電流容量が大きい場合には、図７に示すように、電流制限部２６３を設けなくてもよい。なお、図７のドライブ回路２６において、電流検出部２６２及び電流制限部２６３以外の構成要素は図４のドライブ回路２６と同様であるから、ここでは説明を省略する。

次に、図７のドライブ回路２６を用いた電流制御ユニット２の動作について図８を参照しながら具体的に説明する。

時刻ｔ１のときに、マイコン２５から入力されるＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがハイレベルになると、トランジスタ２６４がオンになる。トランジスタ２６４がオンになると、トランジスタ２６１２がオンになり、電源回路２３→抵抗器２６１３→トランジスタ２６１２→キャパシタ２６５→グランドの経路で電流が流れる。これにより、キャパシタ２６５の両端電圧、つまりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が上昇する。

なお、トランジスタ２６１２のエミッタ電流は、トランジスタ２６１１と抵抗器２６１３によって定電流制御される。すなわち、抵抗器２６１３の両端電圧がトランジスタ２６１１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅとなるように、トランジスタ２６１２のベース電流が制御される。その結果、トランジスタ２６１２のエミッタ電流Ｉｅは、Ｉｅ＝Ｖｂｅ／Ｒ１となる。なお、トランジスタ２６１２のｈｆｅ（電流増幅率）が１００以上であれば、Ｉｃ＝Ｉｅとみなすことができる。

ここに、キャパシタ２６５の充電速度は、Ｃ１／Ｉｃ＝Ｃ１×Ｒ１／Ｖｂｅになる。Ｃ１＝０．０１［μＦ］、Ｒ１＝２２０［Ω］、Ｖｂｅ＝０．６［Ｖ］とすると、キャパシタ２６５の充電速度は約３．７［μｓｅｃ／Ｖ］になる。この場合、ゲート電圧が５Ｖまで上昇するには約１９［μｓｅｃ］かかることになる。

時刻ｔ２のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧（閾値電圧）Ｖｔｈ１に達すると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間にドレイン電流Ｉ１が流れる。このドレイン電流Ｉ１は、ゲート電圧Ｖ１の上昇に伴って増加する。

ここで、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ドレイン電流Ｉ１が光源ユニット３に供給されると、光源ユニット３の入力端間に電気的に接続されたキャパシタ３４に突入電流が生じる。これに対して、本実施形態では、定電流回路２６１によりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１を緩やかに上昇させており、上記突入電流のピーク値Ｉｐ２を制限することができる。

時刻ｔ３のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧Ｖｔｈ２になる。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１は、光源ユニット３の定電流回路３２によって一定（電流値Ｉ１１）に制御される。

時刻ｔ４のときに、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがローレベルになると、トランジスタ２６４がオフになり、定電流回路２６１が停止する。定電流回路２６１が停止すると、キャパシタ２６５の電荷によって、キャパシタ２６５→抵抗器２６８→ダイオード２６９→マイコン２５の経路で電流が流れ、これによりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が低下する。ここに、キャパシタ２６５の放電時における時定数はＲ２×Ｃ１となる。

時刻ｔ５のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第２電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ドレイン−ソース間のオン抵抗が大きくなり、ドレイン電流Ｉ１も減少する。そして、時刻ｔ６のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧Ｖｔｈ１を下回ると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオフになり、ドレイン電流Ｉ１がゼロになる。以降、時刻ｔ１〜ｔ６の動作を繰り返し行う。

本実施形態では、定電流回路２６１によって、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ（＝ｔ３−ｔ２）及び立ち下がり時間ｔｆ（＝ｔ６−ｔ５）を長くすることで、ドレイン電流Ｉ１を緩やかに変化させることができる。その結果、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光も緩やかに変化させることができ、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆを長くすることで、キャパシタ３４による突入電流のピーク値Ｉｐ２を制限することができ、ＭＯＳＦＥＴ２１に加えられるストレスを低減することができる。

図９は、本実施形態のドライブ回路２６の別の例を示す回路図である。図４及び図７のドライブ回路２６では、定電流回路２６１により電圧制御部を構成したが、図９のドライブ回路２６では、抵抗器２７４，２７５により電圧制御部を構成している。以下、ドライブ回路２６について具体的に説明する。

ドライブ回路２６は、ＮＰＮ型のトランジスタ２７１と、キャパシタ２７２と、抵抗器２７３〜２７５と、ダイオード２７６とを有する。

トランジスタ２７１のベースは、マイコン２５の出力端子に電気的に接続されており、トランジスタ２７１は、マイコン２５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ３によってオン／オフが制御される。トランジスタ２７１のコレクタは、抵抗器２７３を介して電源回路２３の出力端子に電気的に接続され、トランジスタ２７１のエミッタはグランドに電気的に接続されている。

トランジスタ２７１のコレクタと抵抗器２７３との接続点は、抵抗器２７４とダイオード２７６との直列回路を介してＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに電気的に接続されている。また、抵抗器２７４とダイオード２７６との直列回路の両端間には、抵抗器２７５が電気的に接続されている。さらに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート−ソース間には、キャパシタ２７２が電気的に接続されている。

ここで、キャパシタ２７２の充電時における時定数は抵抗器２７４により設定され、キャパシタ２７２の放電時における時定数は抵抗器２７５により設定される。また、抵抗器２７４，２７５の抵抗値は１［ｋΩ］以上であるのが好ましい。

また、キャパシタ２７２は、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧（印加電圧）Ｖ１を緩やかに変化させるために設けられており、キャパシタ２７２の静電容量はＭＯＳＦＥＴ２１の寄生容量の２倍以上にするのがよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート−ソース間の寄生容量が１０００［ｐＦ］である場合には、キャパシタ２７２の静電容量を２０００［ｐＦ］以上にする。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１の寄生容量にばらつきがある場合でも、寄生容量のばらつきによる特性変化を抑えることができる。

次に、図９のドライブ回路２６を用いた調光制御ユニット２の動作について図１０を参照しながら具体的に説明する。

時刻ｔ１のときに、マイコン２５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがローレベルになると、トランジスタ２７１はオフになり、トランジスタ２７１のコレクタ電圧ＶｃはＶｃ１になる。このとき、電源回路２３→抵抗器２７３→抵抗器２７４→ダイオード２７６→キャパシタ２７２→グランドの経路で電流が流れ、キャパシタ２７２の両端電圧、すなわちＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が上昇する。

ここに、抵抗器２７３の抵抗値をＲ３、抵抗器２７４の抵抗値をＲ４、キャパシタ２７２の静電容量をＣ２とすると、キャパシタ２７２の充電時における時定数は（Ｒ３＋Ｒ４）×Ｃ２になる。

時刻ｔ２のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧（閾値電圧）Ｖｔｈ１に達すると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間にドレイン電流Ｉ１が流れる。このドレイン電流Ｉ１は、ゲート電圧Ｖ１の上昇に伴って増加する。

ここで、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ドレイン電流Ｉ１が光源ユニット３に供給されると、光源ユニット３の入力端間に電気的に接続されたキャパシタ３４に突入電流が生じる。これに対して、本実施形態では、抵抗器２７４によりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１を緩やかに上昇させており、上記突入電流のピーク値Ｉｐ２を制限することができる。

時刻ｔ３のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧Ｖｔｈ２になる。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１は、光源ユニット３の定電流回路３２によって一定（電流値Ｉ１１）に制御される。

時刻ｔ４のときに、ＰＷＭ信号Ｓ３の信号レベルがハイレベルになると、トランジスタ２７１がオンになり、トランジスタ２７１のコレクタ電圧Ｖｃはゼロになる。このとき、キャパシタ２７２に蓄積された電荷によって、キャパシタ２７２→抵抗器２７５→トランジスタ２７１→グランドの経路で電流が流れる。これにより、キャパシタ２７２の両端電圧、すなわちＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が低下する。

ここに、抵抗器２７５の抵抗値をＲ５とすると、キャパシタ２７２の放電時における時定数はＲ５×Ｃ２になる。

時刻ｔ５のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第２電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ドレイン−ソース間のオン抵抗が大きくなり、ドレイン電流Ｉ１も減少する。そして、時刻ｔ６のときに、ゲート電圧Ｖ１が第１電圧Ｖｔｈ１を下回ると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオフになり、ドレイン電流Ｉ１もゼロになる。以降、時刻ｔ１〜ｔ６の動作を繰り返し行う。

本実施形態では、抵抗器２７４，２７５によって、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ（＝ｔ３−ｔ２）及び立ち下がり時間ｔｆ（＝ｔ６−ｔ５）を長くすることで、ドレイン電流Ｉ１を緩やかに変化させることができる。その結果、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光も緩やかに変化させることができ、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆを長くすることで、キャパシタ３４による突入電流のピーク値Ｉｐ２を制限することができ、ＭＯＳＦＥＴ２１に加えられるストレスを低減することができる。

図１１は、本実施形態のドライブ回路２６のさらに別の例を示す回路図である。図４及び図７のドライブ回路２６では、定電流回路２６１により電圧制御部を構成したが、図１１のドライブ回路２６では、マイコン２５及びフィルタ部２８１，２８２により電圧制御部を構成している。以下、ドライブ回路２６について具体的に説明する。

ドライブ回路２６は、図１１に示すように、２つのフィルタ部２８１，２８２を有する。

フィルタ部２８１は、抵抗器２８１１とキャパシタ２８１２とで構成されたローパスフィルタである。抵抗器２８１１の一端はＭＯＳＦＥＴ２１のゲートとキャパシタ２８１２の一端とに電気的に接続され、抵抗器２８１１の他端はフィルタ部２８２の抵抗器２８２１の一端に電気的に接続されている。また、キャパシタ２８１２の他端は、グランドに電気的に接続されている。

フィルタ部２８２は、抵抗器２８２１とキャパシタ２８２２とで構成されたローパスフィルタである。抵抗器２８２１の一端は抵抗器２８１１の他端とキャパシタ２８２２の一端とに電気的に接続され、抵抗器２８２１の他端はマイコン２５の出力端子に電気的に接続されている。また、キャパシタ２８２２の他端は、グランドに電気的に接続されている。

ここに、フィルタ部２８１，２８２の時定数は、マイコン２５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ３の最小パルス幅と、ＰＷＭ信号Ｓ３の周期とに基づいて設定される。

例えば、ＰＷＭ信号Ｓ３の最小パルス幅が１００［μｓｅｃ］である場合、フィルタ部２８１，２８２の時定数は周期より小さい値（例えば５０［μｓｅｃ］以下）に設定される。また、ＰＷＭ信号Ｓ３の周期が５［μｓｅｃ］である場合、フィルタ部２８１，２８２の時定数はＰＷＭ信号Ｓ３の周期の２倍以上（１０［μｓｅｃ］以上）が望ましい。したがって、この場合には、１０［μｓｅｃ］〜５０［μｓｅｃ］の範囲でフィルタ部２８１，２８２の時定数が設定される。

次に、図１１のドライブ回路２６を用いた調光制御ユニット２の動作について図１２を参照しながら具体的に説明する。

時刻ｔ１のときに、マイコン２５は、パルス幅が徐々に大きくなるＰＷＭ信号Ｓ３をドライブ回路２６に出力する。ドライブ回路２６に入力されたＰＷＭ信号Ｓ３は、フィルタ部２８１，２８２により平滑され、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに印加される。これにより、ゲート電圧Ｖ１が上昇する。

時刻ｔ２のときに、マイコン２５は、パルス幅がさらに大きいＰＷＭ信号Ｓ３をドライブ回路２６に出力する。ドライブ回路２６に入力されたＰＷＭ信号Ｓ３は、フィルタ部２８１，２８２により平滑され、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに印加される。これにより、ゲート電圧Ｖ１がさらに上昇し、ゲート電圧Ｖ１が第１電圧（閾値電圧）Ｖｔｈ１に達すると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間にドレイン電流Ｉ１が流れる。このドレイン電流Ｉ１は、ゲート電圧Ｖ１の上昇に伴って増加する。

ここで、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ドレイン電流Ｉ１が光源ユニット３に供給されると、光源ユニット３の入力端間に電気的に接続されたキャパシタ３４に突入電流が生じる。これに対して、本実施形態では、フィルタ部２８１，２８２によりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１を緩やかに上昇させており、上記突入電流のピーク値Ｉｐ２を制限することができる。

時刻ｔ３のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧Ｖｔｈ２になる。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１は、光源ユニット３の定電流回路３２によって一定（電流値Ｉ１１）に制御される。

時刻ｔ４のときに、マイコン２５は、振幅がハイレベル（ＤＣ５［Ｖ］）に固定されたＰＷＭ信号Ｓ３をドライブ回路２６に出力し、これによりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１も一定（電圧値Ｖ１２）に維持される。

時刻ｔ５のときに、マイコン２５は、パルス幅が徐々に小さくなるＰＷＭ信号Ｓ３をドライブ回路２６に出力し、これによりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１がパルス幅に応じて徐々に低下する。

時刻ｔ６のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第２電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ドレイン−ソース間のオン抵抗が大きくなり、ドレイン電流Ｉ１も減少する。そして、時刻ｔ７のときに、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧Ｖｔｈ１を下回ると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオフになり、ドレイン電流Ｉ１もゼロになる。以降、時刻ｔ１〜ｔ７の動作を繰り返し行う。

本実施形態では、マイコン２５及びフィルタ部２８１，２８２によって、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ（＝ｔ３−ｔ２）及び立ち下がり時間ｔｆ（＝ｔ７−ｔ６）を長くすることで、ドレイン電流Ｉ１を緩やかに変化させることができる。その結果、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光も緩やかに変化させることができ、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆを長くすることで、キャパシタ３４による突入電流のピーク値Ｉｐ２を制限することができ、ＭＯＳＦＥＴ２１に加えられるストレスを低減することができる。さらに、マイコン２５から出力されるＰＷＭ信号Ｓ３のパルス幅の制御パターンを変更することで、図７及び図９のドライブ回路２６に比べて、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がり精度を向上させることができる。ここに、本実施形態では、マイコン２５により信号出力部が構成される。

ところで、図１１のドライブ回路２６において、図１３に示す波形図のように動作させてもよい。以下、具体的に説明する。

マイコン２５は、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンしていない時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、遷移時間（ｔ２−ｔ１）が短くなるように、パルス幅の小さいＰＷＭ信号Ｓ３をドライブ回路２６に出力する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が急峻に立ち上がる。

時刻ｔ２のときに、マイコン２５は、パルス幅がさらに大きいＰＷＭ信号Ｓ３をドライブ回路２６に出力しており、その結果、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧（閾値電圧）Ｖｔｈ１に達すると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになる。ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになると、ドレイン−ソース間にドレイン電流Ｉ１が流れる。このドレイン電流Ｉ１は、ゲート電圧Ｖ１の上昇に伴って増加する。

ここで、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになり、ドレイン電流Ｉ１が光源ユニット３に供給されると、光源ユニット３の入力端間に電気的に接続されたキャパシタ３４に突入電流が生じる。これに対して、本実施形態では、フィルタ部２８１，２８２によりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１を緩やかに上昇させており、上記突入電流のピーク値Ｉｐ２を制限することができる。

時刻ｔ３のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧Ｖｔｈ２になる。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１は、光源ユニット３の定電流回路３２によって一定（電流値Ｉ１１）に制御される。

その後、マイコン２５は、ゲート電圧Ｖ１が電圧Ｖ１２に達するまでの時刻ｔ３〜ｔ４の期間において、遷移時間（ｔ４−ｔ３）が短くなるように、ＰＷＭ信号Ｓ３のパルス幅を変化させている。

本実施形態では、上述のようにＰＷＭ信号Ｓ３のパルス幅を変化させることで、ゲート電圧Ｖ１が一定値（Ｖ１２）になるまでの時間を変えることなく、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒをさらに長くすることができる。これにより、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分をさらに発生しにくくすることができる。

なお、上述の実施形態では、マイコン２５からＰＷＭ信号Ｓ３を出力する場合について説明したが、例えばラダー抵抗回路によるＤ／Ａ変換を用いたり、ΔΣ変調を用いたりしてもよい。

図１４は、本実施形態の照明システム１０の別の例を示す回路図である。本実施形態の照明システム１０は、直流電源ユニット１と、調光制御ユニット２と、光源ユニット３とを備える。調光制御ユニット２は、ＭＯＳＦＥＴ２１と、電源回路２３と、マイコン２５と、ローパスフィルタ２７と、電流検出回路２８とを備える。

電源回路２３は、直流電源ユニット１の出力からマイコン２５の動作電源を生成してマイコン２５に供給する。電流検出回路２８は、例えばＭＯＳＦＥＴ２１のソースと直流電源ユニット１の負極側の出力端子との間に電気的に接続された抵抗器からなり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１を検出し、検出結果をマイコン２５に出力する。

マイコン２５は、外部から入力される調光信号と、電流検出回路２８の検出結果とに基づいてＰＷＭ信号Ｓ３を生成し、ＭＯＳＦＥＴ２１に対して出力する。このとき、ＰＷＭ信号Ｓ３は、ローパスフィルタ２７によって平滑され、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに印加される。

次に、図１４の照明システム１０の動作について図１５を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では、光源ユニット３の内部で短絡が生じた場合を例に説明する。また、マイコン２５を構成する上記ＲＯＭには、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１の上限値Ｉｐ３が予め記憶されている。

時刻ｔ１のときに、マイコン２５は、パルス幅が徐々に大きくなるＰＷＭ信号Ｓ３を出力する。このＰＷＭ信号Ｓ３は、ローパスフィルタ２７によって平滑され、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに印加される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が上昇する。

時刻ｔ２のときに、マイコン２５は、パルス幅がさらに大きいＰＷＭ信号Ｓ３を出力しており、その結果、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１が第１電圧（閾値電圧）Ｖｔｈ１に達すると、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになる。ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになると、ドレイン−ソース間にドレイン電流Ｉ１が流れる。このドレイン電流Ｉ１は、ゲート電圧Ｖ１の上昇に伴って増加する。

時刻ｔ３のときに、光源ユニット３の内部で短絡が生じ、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１が上限値Ｉｐ３に達すると、マイコン２５は、ドレイン電流Ｉ１が一定（電流値Ｉｐ３）になるように、ＰＷＭ信号Ｓ３のパルス幅を設定する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１の上昇が抑制される。

マイコン２５は、電流検出回路２８の検出結果に基づいて、ドレイン電流Ｉ１＝Ｉｐ３の状態が一定時間（ｔ４−ｔ３）続いている場合には、ＰＷＭ信号Ｓ３の出力を停止し、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電圧Ｖ１をゼロにする。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１がオフになり、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１もゼロになる。

例えば、上述した図４のドライブ回路２６のように電流制限部２６３を設けただけでは、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電流Ｉ１のピーク値を制限することはできるが、ＭＯＳＦＥＴ２１の損失が大きい状態が維持されることになる。これに対して、図１４の調光制御ユニット２によれば、光源ユニット３の内部で短絡が生じた場合でも、調光制御ユニット２を安全に停止させることができる。

また、電流検出回路２８によりドレイン電流Ｉ１を検出することによって、ＭＯＳＦＥＴ２１がオンになる第１電圧Ｖｔｈ１や、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧Ｖｔｈ２を検出することもできる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１の個体差による第１電圧Ｖｔｈ１及び第２電圧Ｖｔｈ２のばらつきを補正することができ、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がり精度を向上させることができる。

図１６は、本実施形態の照明システム１０のさらに別の例を示す回路図である。上述した図１４では、光源ユニット３が１つの場合について説明したが、図１６に示すように、２つの光源ユニット３Ａ，３Ｂを制御できるように構成してもよい。

本実施形態の照明システム１０は、直流電源ユニット１と、調光制御ユニット２と、２つの光源ユニット３Ａ，３Ｂと、インターフェース回路５とを備える。インターフェース回路５は、外部に設けられた調光器と調光制御ユニット２のマイコン２５との間を中継し、調光器から受け取った調光信号をマイコン２５に出力する。

調光制御ユニット２は、２つのＭＯＳＦＥＴ２１Ａ，２１Ｂと、電源回路２３と、マイコン２５と、２つのローパスフィルタ２７Ａ，２７Ｂと、電流検出回路２８とを備える。なお、光源ユニット３は２つに限らず、３つ以上であってもよい。この場合、光源ユニット３に合わせてＭＯＳＦＥＴ２１、ローパスフィルタ２７も増やす必要がある。

電源回路２３は、直流電源ユニット１の出力からマイコン２５の動作電源を生成してマイコン２５に供給する。

一方のＭＯＳＦＥＴ２１Ａは、一方の光源ユニット３Ａに電気的に接続され、他方のＭＯＳＦＥＴ２１Ｂは、他方の光源ユニット３Ｂに電気的に接続されている。また、一方のＭＯＳＦＥＴ２１Ａは、一方のローパスフィルタ２７Ａを介してマイコン２５に電気的に接続され、他方のＭＯＳＦＥＴ２１Ｂは、他方のローパスフィルタ２７Ｂを介してマイコン２５に電気的に接続されている。

電流検出回路２８は、例えばＭＯＳＦＥＴ２１Ａのソースと直流電源ユニット１の負極側の出力端子との間に電気的に接続された第１抵抗器と、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂのソースと上記出力端子との間に電気的に接続された第２抵抗器とを有する。そして、電流検出回路２８は、第１抵抗器によりＭＯＳＦＥＴ２１Ａのドレイン電流Ｉ１を検出し、かつ第２抵抗器によりＭＯＳＦＥＴ２１Ｂのドレイン電流Ｉ２を検出して、検出結果をマイコン２５に出力する。なお、電流検出回路２８は、各光源ユニット３に対して各別に設けてもよい。

次に、図１６の照明システム１０の動作について図１７を参照しながら具体的に説明する。

時刻ｔ１のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａのゲート電圧Ｖ１が第１電圧（閾値電圧）Ｖｔｈ１に達することでＭＯＳＦＥＴ２１Ａがオンになり、ドレイン電流Ｉ１が流れる。その後、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａのゲート電圧Ｖ１が、ドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧に達すると、ドレイン電流Ｉ１は、光源ユニット３Ａの定電流回路３２によって一定（電流値Ｉ１１）に制御される。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂのゲート電圧Ｖ２は０［Ｖ］であり、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂはオフである。

時刻ｔ２のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａのゲート電圧Ｖ１が第１電圧Ｖｔｈ１を下回ることで、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａがオフになり、ドレイン電流Ｉ１がゼロになる。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂのゲート電圧Ｖ２は０［Ｖ］であり、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂはオフのままである。

時刻ｔ３のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂのゲート電圧Ｖ２が第１電圧Ｖｔｈ１に達することでＭＯＳＦＥＴ２１Ｂがオンになり、ドレイン電流Ｉ２が流れる。その後、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂのゲート電圧Ｖ２が、ドレイン−ソース間のオン抵抗が十分小さくなる第２電圧に達すると、ドレイン電流Ｉ２は、光源ユニット２Ｂの定電流回路３２によって一定（電流値Ｉ１１）に制御される。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａのゲート電圧Ｖ１は０［Ｖ］であり、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａはオフである。

時刻ｔ４のときには、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂのゲート電圧Ｖ２が第１電圧Ｖｔｈ１を下回ることで、ＭＯＳＦＥＴ２１Ｂがオフになり、ドレイン電流Ｉ２がゼロになる。このとき、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａのゲート電圧Ｖ１は０［Ｖ］であり、ＭＯＳＦＥＴ２１Ａはオフのままである。以降、時刻ｔ１〜ｔ４の動作を繰り返し行う。

ここで、光源ユニット３Ａと光源ユニット３Ｂとで光色が異なる場合、光源ユニット３Ａの点灯期間（ｔ２−ｔ１）と、光源ユニット３Ｂの点灯期間（ｔ４−ｔ３）との比率を変えることで、光源ユニット３Ａ，３Ｂによる混色光の色温度を変更することができる。

ところで、本実施形態では、光源ユニット３Ａ，３Ｂが交互に点灯するように制御したが、光源ユニット３Ａ，３Ｂが同時に点灯するように制御してもよい。ただし、この場合には、光源ユニット３Ａの点灯時に流れるドレイン電流Ｉ１と、光源ユニット３Ｂの点灯時に流れるドレイン電流Ｉ２の和が、直流電源ユニット１の許容範囲内であることが必要である。

なお、ドレイン電流Ｉ１，Ｉ２の和が直流電源ユニット１の許容範囲内であるか否かを判別する方法として、直流電源ユニット１の出力電圧値をマイコン２５に入力し、直流電源ユニット１の電圧降下を検出できるように構成するのが好ましい。

ここに、本実施形態では、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がりが直線的である場合を例に説明したが、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がりは必ずしも直線的でなくてもよい。この場合も、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がりを緩やかにすることで、発光ダイオード３１１〜３１７から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態では、ドレイン電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆの両方を長くしたが、立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆのうち少なくとも一方が長くなっていればよい。好ましくは、立ち上がり時間ｔｒが長くなっているのがよい。

以上説明したように、本実施形態の調光制御ユニット２は、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ２１）と、制御回路２２とを備える。スイッチング素子は、半導体発光素子（発光ダイオード３１１〜３１７）を有する光源ユニット３に直接印加して半導体発光素子を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力する直流電源（直流電源ユニット１）と光源ユニット３との間に電気的に接続される。制御回路２２は、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する。制御回路２２は、設定された調光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ３によりスイッチング素子をスイッチングすることによって、直流電源から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して光源ユニット３に出力させるように構成されている。制御回路２２は、電圧制御部（例えば定電流回路２６１）を有している。電圧制御部は、スイッチング素子に流れる電流（ドレイン電流Ｉ１）の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆのうち少なくとも一方が１マイクロ秒以上になるようにスイッチング素子への印加電圧（ゲート電圧Ｖ１）を制御する。

上記構成によれば、スイッチング素子に流れる電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方において電流変化が緩やかになり、これにより半導体発光素子から放射される光の変化も緩やかになる。その結果、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、電圧制御部は、立ち上がり時間ｔｒが１マイクロ秒以上になるように印加電圧を制御するのが好ましい。

上記構成によれば、スイッチング素子に流れる電流の立ち上がりにおいて電流変化が緩やかになり、これにより半導体発光素子から放射される光の変化も緩やかになる。その結果、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、電圧制御部は、立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆのうち少なくとも一方がＴ１×Ｄｍ以下になるように印加電圧を制御するのが好ましい。なお、Ｔ１はＰＷＭ信号Ｓ３の周期であり、Ｄｍは調光下限におけるデューティ比である。

上記構成によれば、スイッチング素子に流れる電流Ｉ１の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方において電流変化が緩やかになり、これにより半導体発光素子から放射される光の変化も緩やかになる。その結果、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、スイッチング素子はトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ２１）からなるのが好ましい。この場合、電圧制御部は、立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆのうち少なくとも一方において、トランジスタが能動領域で動作するように印加電圧を制御してトランジスタに流れる電流を連続的に変化させるのが好ましい。

上記構成によれば、スイッチング素子に流れる電流の立ち上がり及び立ち下がりのうち少なくとも一方において電流変化が緩やかになり、これにより半導体発光素子から放射される光の変化も緩やかになる。その結果、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、印加電圧を供給する電源回路２３をさらに備えているのが好ましい。この場合、電圧制御部は、電源回路２３の出力端子とスイッチング素子の制御端子（ゲート）との間に電気的に接続された１キロオーム以上の抵抗器２７４，２７からなるのが好ましい。

上記構成によれば、抵抗器２７４，２７５により設定される時定数を大きくすることによってスイッチング素子の制御端子への印加電圧が緩やかに上昇することになり、これによりスイッチング素子に流れる電流も緩やかに上昇することになる。その結果、半導体発光素子から放射される光も緩やかに変化することになり、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、印加電圧を供給する電源回路２３をさらに備えているのが好ましい。この場合、電圧制御部は、電源回路２３の出力端子とスイッチング素子の制御端子（ゲート）との間に電気的に接続された定電流回路２６１からなるのが好ましい。

上記構成によれば、定電流回路２６１によってスイッチング素子の制御端子への印加電圧が緩やかに上昇することになり、これによりスイッチング素子に流れる電流も緩やかに上昇することになる。その結果、半導体発光素子から放射される光も緩やかに変化することになり、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、電圧制御部は、信号出力部（マイコン２５）と、フィルタ部２８１，２８２とを有しているのが好ましい。信号出力部は、印加電圧の大きさに応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力し、フィルタ部２８１，２８２は、上記ＰＷＭ信号を平滑化してスイッチング素子の制御端子（ゲート）に出力する。

上記構成によれば、信号出力部から出力されるＰＷＭ信号のパルス幅を調整することによってスイッチング素子の制御端子への印加電圧を緩やかに上昇させることができ、これによりスイッチング素子に流れる電流も緩やかに上昇させることができる。その結果、半導体発光素子から放射される光も緩やかに変化することになり、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、制御回路２２は、スイッチング素子のスイッチング周波数を１０キロヘルツ以下に制限するのが好ましい。

上記構成によれば、スイッチング素子のスイッチング周波数を１０キロヘルツ以下に制限することによって、スイッチング素子に流れる電流の立ち上がり及び立ち下がりが緩やかになる。その結果、半導体発光素子から放射される光も緩やかに変化することになり、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光素子から放射される光の高調波成分を発生しにくくすることができる。

また、本実施形態の調光制御ユニット２のように、電流検出部２６２と、電流制限部２６３とをさらに備えるのが好ましい。電流検出部２６２は、スイッチング素子に流れる電流を検出する。電流制限部２６３は、電流検出部２６２の検出結果に基づいてスイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する。

上記構成によれば、スイッチング素子に流れる電流のピーク値を電流制限部２６３が制限することによって、過大な電流がスイッチング素子に流れるのを抑えることができ、その結果、電流容量の小さいスイッチング素子を使用することができる。

本実施形態の照明システム１０は、光源ユニット３と、調光制御ユニット２とを備える。光源ユニット３は、半導体発光光源（ダイオード３１１〜３１７）を有する。調光制御ユニット２は、光源ユニット３を調光制御する。

上記構成によれば、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光光源から放射される光の高調波成分を発生しにくくした照明システム１０を実現することができる。

ところで、上述の実施形態で説明した照明システム１０は空間照明用の照明器具だけでなく、照明用の光源ユニットを備えた設備機器にも適用が可能である。このような設備機器としては、商品を照明するための光源ユニットを備えた冷蔵ショーケースや、商品又は商品見本を照明するための光源ユニットを備えた自動販売機などがある。

図１８は、本実施形態の設備機器としての冷蔵ショーケース６の外観斜視図である。冷蔵ショーケース６は、例えばコンビニエンスストアのような小売店舗に設置され、商品を冷却又は加熱しながら陳列販売するために用いられる。冷蔵ショーケース６の本体６０（設備機器本体）は、前面が開口した陳列室６１を備えている。陳列室６１には、商品を陳列するための陳列棚６２が複数段（本実施形態では３段）設けられている。

本体６０には、陳列室６１の天井部分に光源ユニット３が設置されており、本体６０には直流電源ユニット１と調光制御ユニット２とが取り付けられている。光源ユニット３は、調光制御ユニット２により調光制御され、光源ユニット３の発光により陳列棚６２に陳列させた商品を照明する。

図１９は、本実施形態の設備機器としての自動販売機７の外観斜視図である。自動販売機７の本体７０（設備機器本体）の内部には、商品見本７２を展示するための展示室７１が設けられ、本体７０の前面に設けられた透明な窓部７３を通して展示室７１の内部を視認できるようになっている。

本体７０の内部には、例えば展示室７１の上側に光源ユニット３が配置されている。また、本体７０の内部には、直流電源ユニット１と調光制御ユニット２とが配置されている。光源ユニット３は、調光制御ユニット２により調光制御され、光源ユニット３の発光により展示室７１に配置された商品見本７２を照明する。

近年の省エネ意識の高まりにより、夏期及び冬期のような電力需要が増加する季節や、昼間など自然光が存在する時間帯において、設備機器の消費電力を抑制するために、光源ユニット３の消費電力を抑制したいという要望がある。本実施形態の設備機器は調光制御ユニット２を備えており、調光制御ユニット２が光源ユニット３を調光点灯することで、商品又は商品見本などの対象物を照明しながら光源ユニット３の消費電力を抑制することができる。

上述のように、本実施形態の設備機器（冷蔵ショーケース６、自動販売機７）は、光源ユニット３と、調光制御ユニット２と、設備機器本体（本体６０，７０）とを備える。光源ユニット３は、半導体発光光源（ダイオード３１１〜３１７）を有する。調光制御ユニット２は、光源ユニット３を調光制御する。設備機器本体は、光源ユニット３及び調光制御ユニット２を保持する。

上述の構成によれば、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて半導体発光光源から放射される光の高調波成分を発生しにくくした設備機器を実現することができる。

１ 直流電源ユニット（直流電源）
２ 調光制御ユニット
３ 光源ユニット
６ 冷蔵ショーケース（設備機器）
７ 自動販売機（設備機器）
１０ 照明システム
２１ ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
２３ 電源回路
２２ 制御回路
２５ マイコン（信号出力部）
６０，７０ 本体（設備機器本体）
２６１ 定電流回路（電圧制御部）
２６２ 電流検出部
２６３ 電流制限部
２７４，２７５ 抵抗器（電圧制御部）
２８１，２８２ フィルタ部
３１１〜３１７ 発光ダイオード（半導体発光素子、半導体発光光源）
Ｄｍ 調光下限におけるデューティ比
Ｉ１ ドレイン電流（電流）
Ｓ３ ＰＷＭ信号
Ｔ１ 周期
Ｖ１ ゲート電圧（印加電圧）
ｔｒ 立ち上がり時間
ｔｆ 立ち下がり時間

Claims (11)

1. 半導体発光素子を有する光源ユニットに直接印加して前記半導体発光素子を点灯可能な電圧値の直流電圧を出力する直流電源と前記光源ユニットとの間に電気的に接続されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、設定された調光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ信号により前記スイッチング素子をスイッチングすることによって、前記直流電源から入力される直流電圧を矩形波電圧に変換して前記光源ユニットに出力させるように構成されており、
   前記制御回路は、前記スイッチング素子に流れる電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間のうち少なくとも一方が１マイクロ秒以上になるように前記スイッチング素子への印加電圧を制御する電圧制御部を有していることを特徴とする調光制御ユニット。
2. 前記電圧制御部は、前記立ち上がり時間が１マイクロ秒以上になるように前記印加電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の調光制御ユニット。
3. 前記電圧制御部は、前記ＰＷＭ信号の周期をＴ１、調光下限におけるデューティ比をＤｍとした場合、前記立ち上がり時間及び前記立ち下がり時間のうち少なくとも一方がＴ１×Ｄｍ以下になるように前記印加電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の調光制御ユニット。
4. 前記スイッチング素子はトランジスタからなり、
   前記電圧制御部は、前記立ち上がり時間及び前記立ち下がり時間のうち少なくとも一方において、前記トランジスタが能動領域で動作するように前記印加電圧を制御して前記トランジスタに流れる電流を連続的に変化させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の調光制御ユニット。
5. 前記印加電圧を供給する電源回路をさらに備え、
   前記電圧制御部は、前記電源回路の出力端子と前記スイッチング素子の制御端子との間に電気的に接続された１キロオーム以上の抵抗器からなることを特徴とする請求項４記載の調光制御ユニット。
6. 前記印加電圧を供給する電源回路をさらに備え、
   前記電圧制御部は、前記電源回路の出力端子と前記スイッチング素子の制御端子との間に電気的に接続された定電流回路からなることを特徴とする請求項４記載の調光制御ユニット。
7. 前記電圧制御部は、前記印加電圧の大きさに応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する信号出力部と、前記ＰＷＭ信号を平滑化して前記スイッチング素子の制御端子に出力するフィルタ部とを有していることを特徴とする請求項４記載の調光制御ユニット。
8. 前記制御回路は、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を１０キロヘルツ以下に制限することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の調光制御ユニット。
9. 前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部の検出結果に基づいて前記スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の調光制御ユニット。
10. 半導体発光光源を有する光源ユニットと、
    前記光源ユニットを調光制御する請求項１〜９の何れか１項に記載の調光制御ユニットと、を備えたことを特徴とする照明システム。
11. 半導体発光光源を有する光源ユニットと、
    前記光源ユニットを調光制御する請求項１〜９の何れか１項に記載の調光制御ユニットと、
    前記光源ユニット及び前記調光制御ユニットを保持する設備機器本体と、を備えたことを特徴とする設備機器。

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