JP2017216085A - 点灯装置、照明装置、照明器具及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】ちらつきの発生を抑制し、かつ、調光の変化への応答性を高める。
【解決手段】点灯装置１は、光源を点灯させる点灯回路１ａと、点灯回路１ａを制御する制御回路１ｂとを備える。制御回路１ｂにおいて、ＰＷＭ信号生成回路７は、導通角に対応したデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成する。信号変換回路８ａ、８ｂは、ＰＷＭ信号を、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧値を有するアナログ信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部は、上記アナログ信号をデジタル信号に変換する。判定部は、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判定する。演算部は、上記変化量が閾値未満である場合、ｍ個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。演算部は、上記変化量が閾値以上である場合、ｎ（ｎ＜ｍ）個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、点灯装置、照明装置、照明器具及び照明システムに関する。

従来、ＬＥＤを点灯させる点灯装置として、特許文献１に記載されているような点灯装置が知られている。従来の点灯装置は、調光装置からの位相制御電圧を取得し、この位相制御電圧のアナログ信号から、所定のサンプリング間隔でデジタル値を取得する。そして、従来の点灯装置は、規定数（例えば１０個）のデジタル値の平均である移動平均値を演算するように構成されている。

特開２０１５−２０７３６４号公報

しかしながら、従来の点灯装置では、規定数（移動平均回数）が少ない場合、調光信号出力の揺れにより、数百マイクロ秒程度の出力電流リプルが発生し、調光下限付近においてちらつきが発生するという問題があった。

一方、規定数（移動平均回数）を単純に多くした場合、言い換えると、移動平均値を演算する際に用いられるデジタル値を取得する期間を長くした場合、調光の応答性が悪くなる。このため、調光レベルが急に変化したときに、生成した電力を供給するタイミングよりも、指示値を出力するタイミングが遅れることになる。その結果、入力電圧の実効値は減少するが供給電力が増大する範囲において、供給電力が不足し、電圧低下による不点灯が発生する可能性がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされた発明であり、本発明の目的は、ちらつきの発生を抑制し、かつ、調光の変化への応答性を高めることができる点灯装置、照明装置、照明器具及び照明システムを提供することにある。

本発明の一態様に係る点灯装置は、点灯回路と、制御回路とを備える。前記点灯回路は、交流電源から出力される交流電圧の導通角を調整することによって位相制御された設定信号に従って、固体発光素子を有する光源を点灯させる。前記制御回路は、前記導通角に基づく指令値を前記点灯回路に出力して前記点灯回路を制御する。前記制御回路は、ＰＷＭ信号生成回路と、信号変換回路と、Ａ／Ｄ変換部と、判定部と、演算部と、決定部とを備える。前記ＰＷＭ信号生成回路は、前記導通角に対応したデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成する。前記信号変換回路は、前記ＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号の前記デューティ比に応じた電圧値を有するアナログ信号に変換する。前記Ａ／Ｄ変換部は、前記信号変換回路で変換された前記アナログ信号を、予め決められたサンプリング間隔を有するデジタル信号に変換する。前記判定部は、前記導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判定する。前記演算部は、前記変化量が前記閾値未満であると前記判定部で判定された第１の場合、第１期間において前記信号変換回路で変換されたｍ個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。前記演算部は、前記変化量が前記閾値以上であると前記判定部で判定された第２の場合、前記第１期間よりも短い第２期間において前記信号変換回路で変換されたｎ（ｎ＜ｍ）個のデジタル値の平均値を前記移動平均値として演算する。前記決定部は、前記移動平均値に応じて前記指令値を決定する。

本発明の一態様に係る照明装置は、前記点灯装置と、前記光源とを備える。

本発明の一態様に係る照明器具は、前記照明装置と、器具本体とを備える。前記器具本体には、前記光源が取り付けられる。

本発明の一態様に係る照明システムは、前記点灯装置と、設定器とを備える。前記設定器は、操作部を有し、前記操作部の操作に応じて前記交流電源から出力される前記交流電圧の前記導通角を調整することによって生成した前記設定信号を前記点灯装置に出力する。

本発明の一態様に係る点灯装置、照明装置、照明器具及び照明システムによれば、ちらつきの発生を抑制し、かつ、調光の変化への応答性を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る点灯装置の概略図である。 図２は、同上の点灯装置の第１制御回路のブロック図である。 図３は、同上の点灯装置の調光・調色特性を説明する説明図である。 図４は、同上の点灯装置の動作を説明する波形図である。 図５は、同上の点灯装置の動作を説明する波形図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る照明器具の概略的な断面図である。

以下、実施形態に係る点灯装置、照明装置、照明器具及び照明システムについて、図面を参照しながら詳細を説明する。

本実施形態に係る点灯装置１は、図１に示すように、点灯回路１ａと、制御回路１ｂとを備えている。点灯回路１ａは、交流電源１００から出力される交流電圧の導通角を調整することによって位相制御された設定信号Ｖｉに従って、光源モジュール（光源）６ａ、６ｂを点灯させるように構成されている。制御回路１ｂは、上記導通角に基づく指令値を点灯回路１ａに出力して点灯回路１ａを制御する。

また、本実施形態に係る照明装置は、点灯装置１と、光源モジュール６ａ、６ｂとを備えている。

点灯回路１ａは、交流直流変換部２と、複数の供給回路５ａ、５ｂと、フィルタ回路１４とを備えている。供給回路５ａは、第２コンバータ回路５１ａと、ドライブ回路５２ａとを備えている。供給回路５ｂは、第２コンバータ回路５１ｂと、ドライブ回路５２ｂとを備えている。

制御回路１ｂは、ＰＷＭ信号生成回路７と、複数の信号変換回路８ａ、８ｂと、第１制御回路９とを備えている。また、制御回路１ｂは、第１電源回路１０と、起動回路１１と、第２制御回路１２と、第２電源回路１３とをさらに備えている。

フィルタ回路１４の入力側には、設定器２０を介して、ＡＣ１００Ｖの交流電源１００が接続されている。フィルタ回路１４の出力側には整流回路３が接続されている。

本実施形態に係る点灯装置１は、２種類の光源モジュール６ａ、６ｂを点灯させる。本実施形態において、光源モジュール６ａと光源モジュール６ｂとで照射光の色温度が互いに異なっている。そして、相対的に色温度が低い暖色系の光源モジュール６ａからの照射光（色温度が約２０００Ｋ）と、相対的に色温度が高い寒色系の光源モジュール６ｂからの照射光（色温度が約８０００Ｋ）とを混色した光（混色光）が照射される。

光源モジュール６ａは、複数の発光ダイオード６１を備えている。複数の発光ダイオード６１の各々は、暖色系の光（例えば色温度が約２０００Ｋの光）を放射する。複数の発光ダイオード６１は、直列又は並列に接続されている。

光源モジュール６ｂは、複数の発光ダイオード６２を備えている。複数の発光ダイオード６２の各々は、寒色系の光（例えば色温度が約８０００Ｋの光）を放射する。複数の発光ダイオード６２は、直列又は並列に接続されている。

本実施形態では、光源モジュール６ａを構成する複数の発光ダイオード６１と、光源モジュール６ｂを構成する複数の発光ダイオード６２とが同一の基板に実装されている。この基板がユニットに内蔵されて、複数の発光ダイオード６１、複数の発光ダイオード６２、基板及びユニットがモジュール化されている。なお、複数の発光ダイオード６１をケース（図示せず）に内蔵することで光源モジュール６ａとしてモジュール化し、複数の発光ダイオード６２を別のケース（図示せず）に内蔵することで光源モジュール６ｂとしてモジュール化してもよい。

なお、光源モジュール６ａと光源モジュール６ｂとは、発光色が異なる固体発光素子を備えているが、発光色が同じ固体発光素子に蛍光体を重ねることで色温度を異ならせた光源を備えてもよい。また、本実施形態では光源モジュール６ａ、６ｂがそれぞれ発光ダイオードを備えているが、有機ＥＬ（Electro Luminescence）や無機ＥＬなどの固体発光素子を備えてもよい。

設定器２０は、操作部２００の操作に応じて交流電源１００から出力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号Ｖｉを点灯装置１に出力する。設定器２０は、光源モジュール６ａからの照射光と光源モジュール６ｂからの照射光とを混色した光（混色光）の光量及び色温度を、ユーザが設定するために用いられる。設定器２０は、交流電源１００と直列に接続されたサイリスタなどのスイッチング素子（図示せず）と、交流電源電圧の半周期ごとにスイッチング素子を導通させる位相角（導通角）をユーザが設定するための操作部２００とを備えている。

操作部２００は、設定器２０の本体２１に回転自在に取り付けられている。操作部２００は円柱状の摘みからなり、その表面には操作位置を示す印が刻印、印刷などの適宜の方法で形成されている。なお、操作部２００の操作角度範囲は一例であり、適宜変更が可能である。

操作部２００を反時計回りに回転させると、設定器２０から入力される設定信号Ｖｉの導通角は小さくなり、ＰＷＭ信号Ｖ３のオンデューティ比、出力電圧Ｖ６も小さくなる。操作部２００を時計回りに回転させると、設定信号Ｖｉの導通角は増加し、それに応じて、ＰＷＭ信号Ｖ３のオンデューティ比、出力電圧Ｖ６も大きくなる。第１制御回路９は、出力電圧Ｖ６をもとに第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂに出力する駆動信号のデューティ比を決定しており、導通角の増減に応じて調色及び調光を行う。

設定器２０は、交流電源電圧の半周期ごとに、操作部２００により設定された位相角がくると、スイッチング素子を導通させ、次のゼロクロスまでスイッチング素子の導通状態を継続させることで、交流電源１００から点灯装置１に電力を供給させている。したがって、交流電源電圧のゼロクロスから操作部２００で設定された位相角がくるまでは、交流電源１００から点灯装置１に電力が供給されなくなり、正弦波形の一部をカットしたような交流電圧が生成される。このように、設定器２０は、交流電源１００から点灯装置１に入力される導通角すなわちスイッチング素子の導通角を調整することによって設定信号Ｖｉを生成し、生成した設定信号Ｖｉを点灯装置１に出力する。

本実施形態に係る点灯装置１は、設定信号Ｖｉの導通角に応じて混色光の光量及び色温度を変化させており、図３に示すような調光・調色カーブに従って調光及び調色を行う。設定信号Ｖｉの導通角が最小値θ１である場合に光源モジュール６ａ、６ｂは調光下限で点灯する。なお、設定信号Ｖｉの導通角が最小値θ１である場合に光源モジュール６ａ、６ｂが消灯してもよい。設定信号Ｖｉの導通角が最小値θ１から最大値θ３までの間は導通角の増減に応じて調色及び調光が行われる。導通角が値θ２になると、混色光は、色温度が２８００Ｋの光（電球色の光）になる。導通角が最大値θ３になると、混色光は、色温度が５０００Ｋの光（昼白色の光）になる。ここで、導通角とは、設定器２０が備えるスイッチング素子が導通している位相角の範囲をいう。

本実施形態に係る点灯装置１に用いられる設定器２０はリーディングエッジ方式を採用しているが、設定器２０はトレーリングエッジ方式を採用してもよい。トレーリングエッジ方式の場合、設定器２０は、交流電圧のゼロクロスから操作部２００で設定された位相角に達するまではスイッチング素子を導通させ、操作部２００で設定された位相角から次のゼロクロスまではスイッチング素子をオフさせる。これにより、交流電源電圧の半周期ごとに、操作部２００で設定された位相角から次のゼロクロスまで正弦波形の一部がカットされたような交流電圧が設定器２０から点灯装置１に出力される。

交流直流変換部２は、図１に示すように、設定器２０から入力される設定信号Ｖｉを整流、平滑して、所定の電圧値の直流電圧に変換する。本実施形態の交流直流変換部２は、整流回路３と、第１コンバータ回路４とを備えている。整流回路３は、設定器２０から入力される交流電圧を全波整流する。第１コンバータ回路４は、整流回路３の出力を平滑する。

整流回路３は、例えばダイオードブリッジ回路を備えている。整流回路３は、フィルタ回路１４を介して入力される設定信号Ｖｉを全波整流し、全波整流によって生成された電圧信号Ｖ１を出力する。

第１コンバータ回路４は、例えばフライバック・コンバータのようなスイッチング電源を備えている。第１コンバータ回路４は、整流回路３から出力される電圧信号Ｖ１を、スイッチング素子（図示せず）でスイッチングすることによって、所定電圧値の直流電圧Ｖ２に変換する。なお、第１コンバータ回路４が、光源モジュール６ａ、６ｂに流れる電流を直接制御してもよい。

第１コンバータ回路４から出力された直流電圧Ｖ２は、第２制御回路１２にフィードバックされている。第２制御回路１２は、フィードバックされた直流電圧Ｖ２が予め設定された電圧値に一致するように、第１コンバータ回路４が備えるスイッチング素子（図示せず）のオン／オフを制御する。第２制御回路１２には、第１電源回路１０から動作に必要な電力が供給される。

第１電源回路１０には、フライバック・コンバータからなる第１コンバータ回路４の一次側又は二次側から直流電圧が供給される。第１電源回路１０は、第１コンバータ回路４から供給される直流電圧を、電圧レベルが一定の直流電圧に変換して、第２制御回路１２に出力する。

起動回路１１は、例えば整流回路３から出力される電圧信号Ｖ１が一定レベルを超えると、第１電源回路１０を起動して、電圧変換動作を開始させる。

第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂは、それぞれスイッチング電源（例えばフォワードコンバータ又はバックコンバータ）からなり、第１コンバータ回路４の出力端に並列的に接続されている。第２コンバータ回路５１ａの出力端には光源モジュール６ａが接続されており、第２コンバータ回路５１ｂの出力端には光源モジュール６ｂが接続されている。

第２コンバータ回路５１ａと、第２コンバータ回路５１ａが備えるスイッチング素子（図示せず）を駆動するドライブ回路５２ａとで、光源モジュール６ａを点灯させる供給回路５ａが構成されている。ドライブ回路５２ａは、第１制御回路９から入力される駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／オフさせ、第２コンバータ回路５１ａから光源モジュール６ａに駆動信号に応じた出力電流が流れるように、第２コンバータ回路５１ｂの出力を制御する。

また、第２コンバータ回路５１ｂと、第２コンバータ回路５１ｂが備えるスイッチング素子（図示せず）を駆動するドライブ回路５２ｂとで、光源モジュール６ｂを点灯させる供給回路５ｂが構成されている。ドライブ回路５２ｂは、第１制御回路９から入力される駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／オフさせ、第２コンバータ回路５１ｂから光源モジュール６ｂに駆動信号に応じた出力電流が流れるように、第２コンバータ回路５１ｂの出力を制御する。

設定器２０から点灯装置１に入力された設定信号Ｖｉは、整流回路３によって全波整流された後にＰＷＭ信号生成回路７に入力される。

ＰＷＭ信号生成回路７は、設定信号Ｖｉの導通角に対応したデューティ比を有するＰＷＭ信号Ｖ３を生成する。より詳細には、ＰＷＭ信号生成回路７は、例えばツェナーダイオードを用いて、整流回路３から出力される電圧信号Ｖ１と所定の基準値との高低を比較する。この基準値は、電圧信号Ｖ１がゼロであるか否かを検出するために用いられる基準値であり、ノイズレベルよりもやや大きい所定の電圧値に設定されている。ＰＷＭ信号生成回路７は、電圧信号Ｖ１が上記の基準値を超えると、出力の電圧レベルをロー（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルに切り替える。ＰＷＭ信号生成回路７は、電圧信号Ｖ１が基準値以下になると、出力の電圧レベルをハイ（Ｈ）レベルからロー（Ｌ）レベルに切り替える。したがって、ＰＷＭ信号生成回路７から出力されるＰＷＭ信号Ｖ３は、設定器２０のスイッチング素子が導通している位相角の範囲（導通角）ではハイレベルとなり、設定器２０のスイッチング素子が非導通となっている位相角の範囲（非導通角）ではローレベルとなる。よって、ＰＷＭ信号生成回路７は、設定器２０から入力される設定信号Ｖｉの導通角に対応したデューティ比のＰＷＭ信号Ｖ３を出力する。

ＰＷＭ信号生成回路７から出力されるＰＷＭ信号Ｖ３は、複数（図１では２つ）の信号変換回路８ａ、８ｂにそれぞれ入力されている。

信号変換回路８ａ、８ｂは、ＰＷＭ信号Ｖ３を、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比に応じた電圧値を有するアナログ信号Ｖ４、Ｖ５に変換する。

信号変換回路８ａは、例えばＰＷＭ信号生成回路７の出力端子と回路のグランドとの間に抵抗器とコンデンサとを直列に接続したＲＣ積分回路（図示せず）を備えている。コンデンサの両端には、ＰＷＭ信号Ｖ３から変換された電圧が発生する。したがって、信号変換回路８ａは、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比に応じた電圧値のアナログ信号Ｖ４を生成し、アナログ信号Ｖ４を第１制御回路９に出力する。

信号変換回路８ｂも、信号変換回路８ａと同様に、ＰＷＭ信号生成回路７の出力端子と回路のグランドとの間に抵抗器とコンデンサとを直列に接続したＲＣ積分回路（図示せず）を備えている。コンデンサの両端には、ＰＷＭ信号Ｖ３から変換された電圧が発生する。したがって、信号変換回路８ｂは、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比に応じた電圧値のアナログ信号Ｖ５を生成し、アナログ信号Ｖ５を第１制御回路９に出力する。

本実施形態では、信号変換回路８ａ、８ｂのＲＣ積分回路は、互いに異なる時定数を有している。より詳細には、信号変換回路８ａを構成するＲＣ積分回路の時定数に比べて、信号変換回路８ｂを構成するＲＣ積分回路の時定数のほうが大きい値に設定されている。

すなわち、信号変換回路８ｂでは、アナログ信号Ｖ５の電圧リップルが極力小さくなるように、信号変換回路８ｂの時定数が交流電圧の半周期よりも十分大きい値に設定されている。

一方、信号変換回路８ａでは、アナログ信号Ｖ４の電圧リップルが多少大きくなっても、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比の変化にアナログ信号Ｖ４の振幅（電圧）がレスポンスよく追従できるよう、信号変換回路８ａの時定数は交流電圧の半周期よりも大きいが、信号変換回路８ｂの時定数よりも十分に小さい値に設定されている。

したがって、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比の変化に応じて、信号変換回路８ａのアナログ信号Ｖ４の振幅（電圧）が変化することになる。ところで、図４に示すように、ＰＷＭ信号Ｖ３のハイ期間及びロー期間でアナログ信号Ｖ４は大きく変動しているため、アナログ信号Ｖ４を取り込むタイミングによって、アナログ信号Ｖ４をＡ／Ｄ変換した値が大きく変動する可能性がある。本実施形態では、第１制御回路９が、電圧信号Ｖ１の周波数と同期をとり、１周期内のほぼ同じタイミングでアナログ信号Ｖ４をＡ／Ｄ変換しているので、取り込みのタイミングでＡ／Ｄ変換した値がばらつくのを抑制できる。

ここで、図５に整流回路３から入力される電圧信号Ｖ１の一例を示し、時刻ｔ１以前では位相角が３０度の時点から次のゼロクロスまで電源電圧が入力されるので、電源電圧の導通角（電源電圧が供給される位相角の範囲）は１５０度となっている。一方、時刻ｔ１より後では位相角が１５０度の時点から次のゼロクロスまで電源電圧が供給されるので、電源電圧の導通角は３０度となっている。図５には、電圧信号Ｖ１の導通角が１５０度から３０度に変化する前後での、信号変換回路８ａのアナログ信号Ｖ４と、信号変換回路８ｂのアナログ信号Ｖ５の波形図を示してある。信号変換回路８ａの時定数は、信号変換回路８ｂの時定数よりも小さい値に設定されている。したがって、時刻ｔ１以後のアナログ信号Ｖ４の振幅（電圧）は、アナログ信号Ｖ５の振幅（電圧）に比べて、短時間で変化しており、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比の変化によく追従している。

第１制御回路９は、例えばマイクロコンピュータを用いて実現される。マイクロコンピュータには、プロセッサ及びメモリが搭載されている。第１制御回路９は、設定器２０から点灯装置１に入力される設定信号Ｖｉに応じて、第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂがそれぞれ備えるスイッチング素子のオン／オフを制御することによって、光源モジュール６ａ、６ｂに供給される電力をそれぞれ制御する。第１制御回路９には、第２電源回路１３から動作に必要な電力が供給される。

第１制御回路９は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部９０と、判定部９１と、演算部９２と、決定部９３と、記憶制御部９４と、記憶部９５とを備えている。記憶部９５は、第１記憶部９６と、第２記憶部９７とを備えている。

Ａ／Ｄ変換部９０は、信号変換回路８ａ、８ｂで変換されたアナログ信号Ｖ４、Ｖ５を、予め決められたサンプリング間隔（例えば１８５．１２μｓ）を有するデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部９０は、信号変換回路８ａからのアナログ信号Ｖ４及び信号変換回路８ｂからのアナログ信号Ｖ５をそれぞれＡ／Ｄ変換して取り込む。第１制御回路９は、Ａ／Ｄ変換部９０を用いて所定のタイミングでアナログ信号Ｖ４、Ｖ５をＡ／Ｄ変換することによって、アナログ信号Ｖ４、Ｖ５を取り込む。

判定部９１は、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判定する。例えば、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上である場合、判定部９１は、フラグをセットする。

演算部９２は、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値未満であると判定部９１で判定された第１の場合、第１期間において信号変換回路８ａで変換されたｍ個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。具体的には、演算部９２は、フラグがセットされていない場合、６４個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。第１の場合とは、例えば、設定器２０による操作がなく、導通角の変化がない場合、ユーザが設定器２０の操作部２００を少し回した場合、ユーザが設定器２０の操作部２００をゆっくり回した場合をいう。

演算部９２は、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上であると判定部９１で判定された第２の場合、第１期間よりも短い第２期間において信号変換回路８ｂで変換されたｎ（ｎ＜ｍ）個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。具体的には、演算部９２は、フラグがセットされている場合、１０個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。第２の場合とは、導通角が急激に変化する場合をいい、例えば、ユーザが設定器２０の操作部２００を短時間で大きく回した場合、ユーザが設定器２０の操作部２００を早く回した場合をいう。

決定部９３は、演算部９２によって演算された移動平均値に応じて駆動信号のデューティ比（指令値）を決定する。より詳細には、決定部９３は、移動平均値をもとに、対応表からドライブ回路５２ａ、５２ｂにそれぞれ出力する駆動信号のデューティ比を決定する。そして、決定部９３は、決定したデューティ比の駆動信号をドライブ回路５２ａ、５２ｂに出力する。ドライブ回路５２ａは、第１制御回路９から入力された駆動信号に応じて第２コンバータ回路５１ａのスイッチング素子を駆動する。ドライブ回路５２ｂは、第１制御回路９から入力された駆動信号に応じて第２コンバータ回路５１ｂのスイッチング素子を駆動する。これにより、第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂの出力が個別に制御され、光源モジュール６ａ、６ｂの光出力が変化する。本実施形態では、発光色の色温度が異なる光源モジュール６ａ、６ｂの光出力を個別に変化させ、各光源モジュール６ａ、６ｂの出力光を混色させることで、図２に示す調光・調色カーブにしたがった出力光を照射させる。なお、図２に示す調光・調色カーブにおいて、光量が０％から９０％までの調光・調色カーブは、白熱灯の場合の調光カーブに一致するように設定されている。

記憶部９５は、移動平均値と、ドライブ回路５２ａ、５２ｂにそれぞれ出力する駆動信号（ＰＷＭ信号からなる）のデューティ比との対応関係を規定した対応表を予め記憶している。

ところで、第１記憶部９６は、ｍ個のデジタル値を記憶している。第２記憶部９７は、ｎ個のデジタル値を記憶している。記憶制御部９４は、第１記憶部９６及び第２記憶部９７を制御するように構成されている。

演算部９２は、第１の場合、第１記憶部９６に記憶されているｍ個のデジタル値を用いて移動平均値を演算する。演算部９２は、第２の場合、第２記憶部９７に記憶されているｎ個のデジタル値を用いて移動平均値を演算する。

ここで、記憶制御部９４は、第１の場合から第２の場合に変わったときに、第１記憶部９６に記憶されているｍ個のデジタル値のうちの新しいｎ個のデジタル値を第２記憶部９７に記憶させている。一方、記憶制御部９４は、第２の場合から第１の場合に変わったときに、第２記憶部９７で記憶されているｎ個のデジタル値を第１記憶部９６に記憶させている。

次に、本実施形態に係る点灯装置１の動作について説明する。

設定器２０は、交流電源電圧の半周期ごとに、交流電源１００と直列に接続されたスイッチング素子を、操作部２００によって設定された任意の位相角でオンさせることによって、正弦波形の一部がカットされたような交流電圧を生成し、点灯装置１に出力する。

点灯装置１では、整流回路３が設定器２０からの入力電圧を全波整流し、第１コンバータ回路４が整流回路３の整流出力を平滑して得た直流電圧Ｖ２を第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂに出力する。

また、ＰＷＭ信号生成回路７が、整流回路３の電圧信号Ｖ１を所定の基準値と比較することで、設定器２０から入力される設定信号Ｖｉの導通角に応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｖ３を発生する。ＰＷＭ信号生成回路７から出力されるＰＷＭ信号Ｖ３は信号変換回路８ａ、８ｂによって変換され、信号変換回路８ａ、８ｂのアナログ信号Ｖ４、Ｖ５が第１制御回路９に入力される。第１制御回路９は、信号変換回路８ａ、８ｂのアナログ信号Ｖ４、Ｖ５をもとに、記憶部９５に予め記憶された対応表を参照して、ドライブ回路５２ａ、５２ｂにそれぞれ出力する駆動信号のデューティ比を決定する。第１制御回路９は、ドライブ回路５２ａ、５２ｂにそれぞれ駆動信号を出力して、第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂの出力を制御することで、光源モジュール６ａ、６ｂに所望の電流を供給して、光源モジュール６ａ、６ｂを点灯させる。

次に、点灯装置１が光源モジュール６ａ、６ｂを調色・調光する動作について説明する。一般的に調色照明を行う場合、照明空間の全体を照明する照明光として電球色と昼白色が推奨されており、電球色で照明する場合も昼白色で照明する場合も照明空間を十分な明るさで照明するために、所定の光出力が必要になる。電球色で照明する場合と昼白色で照明する場合で明るさを同程度にしたい場合、電球色で照明する場合は昼白色で照明する場合に比べて暗めに感じられるため、電球色で照明する場合のほうがより高い電流を流す必要がある。また、調光レベルを調光下限まで低下させる間は電球色で調光するのが好ましい。なお、ＪＩＳ Ｚ ９１１２「蛍光ランプ・ＬＥＤの光源色及び演色性による区分」にはＬＥＤの光源色である電球色及び昼白色の色度範囲がｘｙ色度図上において定義されている。電球色の相関色温度は２６００〜３２５０Ｋ、昼白色の相関色温度は４６００〜５５００Ｋとなっている。本実施形態では光源モジュール６ａの発光の色温度は電球色よりも低く、光源モジュール６ｂの発光の色温度は昼白色よりも高くなっており、両者の混色比を調整することで電球色や昼白色の発光を得ている。

本実施形態に係る点灯装置１は、導通角が最大値θ３となる場合（すなわち導通角の調整範囲における上限）では照明光（光源モジュール６ａ、６ｂの出力光の混色光）を昼白色とし、導通角の調整範囲の途中から下限にかけて電球色で調光する。

そして、点灯装置１は、導通角の調整範囲の途中で出力電力の合計値が極大となるように、第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂの出力を制御しており、出力電力の合計値が極大となる状態では電球色で点灯させている。本実施形態に係る点灯装置１を用いた照明装置では、暖色系の光源モジュール６ａと寒色系の光源モジュール６ｂとを用い、暖色系の光源モジュール６ａに流れる電流と、寒色系の光源モジュール６ｂに流れる電流との比率（電流比）で調色を行っている。また、電球色での照明と昼白色での照明とで同程度の明るさが得られるように、電球色で照明する場合は、昼白色で照明する場合よりも高い電流を流している。

したがって、導通角の調整範囲の下限から上限にかけて光量が増加するように、点灯装置１は、寒色系の光源モジュール６ｂに流れる第２電流を単調増加させている。また、点灯装置１は、導通角の調整範囲の下限から暖色系の光源モジュール６ａに流れる第１電流を徐々に増加させ、出力電力の合計値が極大となる導通角で電流値が極大となるように第１電流を調整している。

図４は、整流回路３で設定信号Ｖｉが全波整流されて得られた電圧信号Ｖ１と、ＰＷＭ信号Ｖ３と、信号変換回路８ａのアナログ信号Ｖ４と、信号変換回路８ｂのアナログ信号Ｖ５との関係をそれぞれ示している。

次に、本実施形態に係る点灯装置１を用いた照明器具３０の一例について図６を参照して説明する。

本実施形態に係る照明器具３０は、照明装置（点灯装置１、光源モジュール６ａ、６ｂ）と、複数の光源モジュール６ａ、６ｂを収納する第１ケース（器具本体）３１と、点灯装置１の構成部品を収納する第２ケース３２とを備えている。本実施形態に係る照明器具３０は、例えば、天井材４０に埋め込み配置されている。

第１ケース３１は、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属で、下面が開口した円筒状に形成されている。第１ケース３１の下端部には、径方向における外向きに突出する外鍔３３が第１ケース３１と一体に設けられている。第１ケース３１の底壁（図６における上側壁）の内面には、光源モジュール６ａ、６ｂが実装された実装基板３４が、光源モジュール６ａ、６ｂを開口側に向けた状態で取り付けられている。第１ケース３１の開口部分は光拡散板３５で塞がれており、光源モジュール６ａ、６ｂから照射された光は光拡散板３５を透過して、外部に照射される。光拡散板３５は光を拡散させる機能を有しており、光源モジュール６ａ、６ｂから照射された光は光拡散板３５によって拡散され、所望の照明領域に照射される。

第１ケース３１は、天井材４０に形成された取付用の孔４１に下側から挿入されており、外鍔３３の上面を孔４１の周縁部に接触させた状態で、天井材４０に固定されている。

第２ケース３２は、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属で、箱状に形成されており、天井材４０の上側に載置されている。第２ケース３２の下部の両端にはスタンド３６が取り付けられており、スタンド３６を介して天井材４０の上面に第２ケース３２が載置された状態では、第２ケース３２の下面と天井材４０の上面との間に隙間が設けられている。

第１ケース３１からは、光源モジュール６ａ、６ｂに電気的に接続された電線３７が引き出され、電線３７の先端にはコネクタ３７ａが接続されている。また、第２ケース３２からは、第２コンバータ回路５１ａ、５１ｂ（図１参照）の出力端に電気的に接続された電線３８が引き出され、電線３８の先端にはコネクタ３８ａが接続されている。コネクタ３７ａとコネクタ３８ａとが接続されると、第２コンバータ回路５１ａと光源モジュール６ａの間が電気的に接続され、第２コンバータ回路５１ｂと光源モジュール６ｂの間が電気的に接続される。

本実施形態に係る照明器具３０は、上述した点灯装置１を備えており、ちらつきの発生を抑制し、かつ、調光の変化への応答性を高めることができる。

また、本実施形態に係る照明システムは、上述した点灯装置１と、交流電源１００から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号Ｖｉを点灯装置１に出力する設定器２０とを備えている。照明システムは、上述した点灯装置１を備えているので、ちらつきの発生を抑制し、かつ、調光の変化への応答性を高めることができる。

本実施形態に係る点灯装置１を用いた照明装置では、光源モジュール６ａ、６ｂの出力光を混色した照明光の色温度を電球色から昼白色の間で変化させているが、電球色から、昼白色よりも色温度の高い昼光色の間で変化させてもよい。なお、ＪＩＳ Ｚ ９１１２「蛍光ランプ・ＬＥＤの光源色及び演色性による区分」には昼光色の色度範囲がｘｙ色度図上において定義されており、昼光色の相関色温度は５７００〜７１００Ｋとなっている。一般的に６２００Ｋ付近の色温度では文字が見えやすくなるという効果が知られているので、点灯装置１が混色光の色温度を電球色から昼光色の間で変化させることも好ましい。

また、設定器２０は、操作部２００に代えて、設定器２０の本体２１にスライド移動自在に取り付けられた操作部を備えてもよい。上記操作部は、設定器２０の本体の前方に突出する突起を所定方向（上下方向）においてスライド移動させることによって、設定信号Ｖｉの導通角が変化するように構成されている。

以上説明した本実施形態に係る点灯装置１は、点灯回路１ａと、制御回路１ｂとを備える。点灯回路１ａは、交流電源１００から入力される交流電圧の導通角を調整することによって位相制御された設定信号Ｖｉに従って、固体発光素子（ＬＥＤ６１、６２）を有する光源（光源モジュール６ａ、６ｂ）を点灯させる。制御回路１ｂは、上記導通角に基づく指令値を点灯回路１ａに出力して点灯回路１ａを制御する。制御回路１ｂは、ＰＷＭ信号生成回路７と、信号変換回路８ａ、８ｂと、Ａ／Ｄ変換部９０と、判定部９１と、演算部９２と、決定部９３とを備える。ＰＷＭ信号生成回路７は、上記導通角に対応したデューティ比を有するＰＷＭ信号Ｖ３を生成する。信号変換回路８ａ、８ｂは、ＰＷＭ信号Ｖ３を、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比に応じた電圧値を有するアナログ信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部９０は、信号変換回路８ａ、８ｂで変換されたアナログ信号を、予め決められたサンプリング間隔を有するデジタル信号に変換する。判定部９１は、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判定する。演算部９２は、変化量が閾値未満であると判定部９１で判定された第１の場合、第１期間において信号変換回路８ａで変換されたｍ個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。演算部９２は、変化量が閾値以上であると判定部９１で判定された第２の場合、第１期間よりも短い第２期間において信号変換回路８ｂで変換されたｎ（ｎ＜ｍ）個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算する。決定部９３は、移動平均値に応じて指令値を決定する。

本実施形態に係る点灯装置１によれば、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値より小さい第１の場合と導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上である第２の場合とにおいて、ちらつきの発生を抑制し、かつ、調光の変化への応答性を高めることができる。

本実施形態に係る点灯装置１では、制御回路１ｂは、第１記憶部９６と、第２記憶部９７と、記憶制御部９４とを含む。第１記憶部９６は、ｍ個のデジタル値を記憶する。第２記憶部は、ｎ個のデジタル値を記憶する。記憶制御部９４は、第１記憶部９６及び第２記憶部９７を制御する。演算部９２は、第１の場合、第１記憶部９６に記憶されているｍ個のデジタル値を用いて移動平均値を演算する。演算部９２は、第２の場合、第２記憶部９７に記憶されているｎ個のデジタル値を用いて移動平均値を演算する。記憶制御部９４は、第１の場合から第２の場合に変わったときに、第１記憶部９６に記憶されているｍ個のデジタル値のうちの新しいｎ個のデジタル値を第２記憶部９７に記憶させる。記憶制御部９４は、第２の場合から第１の場合に変わったときに、第２記憶部９７で記憶されているｎ個のデジタル値を第１記憶部９６に記憶させる。

本実施形態に係る点灯装置１によれば、導通角の単位時間当たりの変化量について第１の場合から第２の場合に変わったときに、移動平均値を演算する際に用いられるデジタル値を引き継ぐことができる。これにより、移動平均値から決定される指令値を連続的に決定することができる。

本実施形態に係る照明装置は、点灯装置１と、光源（光源モジュール６ａ、６ｂ）とを備える。なお、本実施形態に係る点灯装置１は、複数（例えば２個）の光源モジュール６ａ、６ｂを備え、複数の光源モジュール６ａ、６ｂの各々は、他の光源モジュールと色温度が異なる固体発光素子（発光ダイオード６１、６２）を備えている。色温度が異なる光源モジュール６ａ、６ｂの光出力を変化させることで、調光と調色の両方を行うことができる。

本実施形態に係る照明器具は、上記の照明装置と、器具本体（第１ケース３１）とを備える。器具本体には、光源（光源モジュール６ａ、６ｂ）が取り付けられる。

本実施形態に係る照明システムは、点灯装置１と、設定器２０とを備える。設定器２０は、操作部２００を有し、操作部２００の操作に応じて交流電源１００から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号Ｖｉを点灯装置１に出力する。

なお、本実施形態では、導通角の単位時間当たりの変化量が閾値未満である場合と閾値以上である場合との２段階であるが、導通角の単位時間当たりの変化量を３段階に分けてもよい。この場合、２ビットのフラグを用いれば、３つの場合を区別することができる。

また、発光ダイオード６１及び発光ダイオード６２は、それぞれＬＥＤチップが発する光をそのまま利用するものであってもよいし、ＬＥＤチップが発する光と波長変換部材が発する光とを混色した光を利用するものであってもよい。波長変換部材を用いる場合、発光ダイオード６１及び発光ダイオード６２は、波長変換部材により、ＬＥＤチップの光の一部を波長変換して、ＬＥＤチップが発する光と波長変換部材が発する光とを混色する。この場合、発光ダイオード６１及び発光ダイオード６２に同じＬＥＤチップを用いても、異なる波長変換部材を用いることで、発光ダイオード６１及び発光ダイオード６２が互いに異なる色温度の光を発することができる。

また、本実施形態に係る点灯装置１において、複数の光源モジュール６ａ、６ｂの各々が、他の光源モジュールと固体発光素子の順方向電圧の合計値が異なるようにしてもよい。順方向電圧が異なる光源モジュール６ａ、６ｂの光出力を変化させることで、調光制御を行うことができる。

なお、本実施形態で例示した光源モジュール６ａ、６ｂの色温度や、出力光の調光・調色カーブは一例であって、光源モジュール６ａ、６ｂの色温度や、出力光の調光・調色カーブは本実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。また、設定器２０から出力される設定信号Ｖｉの導通角に対して、第１コンバータ回路４から供給可能な電力の特性カーブ（図３参照）も一例であり、また簡略化して図示しており、図３の特性に限定されない。また光源モジュール６ａ、６ｂは固体発光素子として発光ダイオードを備えているが、固体発光素子として発光ダイオード以外の素子、例えば電界発光素子（Electroluminescence element）などの素子を備えていてもよい。

なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、本発明は、特定の実施形態に制約されない。

１ 点灯装置
１ａ 点灯回路
１ｂ 制御回路
６ａ、６ｂ 光源モジュール（光源）
６１、６２ 発光ダイオード（固体発光素子）
７ ＰＷＭ信号生成回路
８ａ、８ｂ 信号変換回路
９０ Ａ／Ｄ変換部
９１ 判定部
９２ 演算部
９３ 決定部
９４ 記憶制御部
９６ 第１記憶部
９７ 第２記憶部
２０ 設定器
２００ 操作部
３０ 照明器具
３１ 第１ケース（器具本体）
１００ 交流電源
Ｖｉ 設定信号

Claims (5)

1. 交流電源から出力される交流電圧の導通角を調整することによって位相制御された設定信号に従って、固体発光素子を有する光源を点灯させる点灯回路と、
   前記導通角に基づく指令値を前記点灯回路に出力して前記点灯回路を制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、
   前記導通角に対応したデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路と、
   前記ＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号の前記デューティ比に応じた電圧値を有するアナログ信号に変換する信号変換回路と、
   前記信号変換回路で変換された前記アナログ信号を、予め決められたサンプリング間隔を有するデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記導通角の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
   前記変化量が前記閾値未満であると前記判定部で判定された第１の場合、第１期間において前記信号変換回路で変換されたｍ個のデジタル値の平均値を移動平均値として演算し、前記変化量が前記閾値以上であると前記判定部で判定された第２の場合、前記第１期間よりも短い第２期間において前記信号変換回路で変換されたｎ（ｎ＜ｍ）個のデジタル値の平均値を前記移動平均値として演算する演算部と、
   前記移動平均値に応じて前記指令値を決定する決定部とを含む
   ことを特徴とする点灯装置。
2. 前記制御回路は、
   前記ｍ個のデジタル値を記憶する第１記憶部と、
   前記ｎ個のデジタル値を記憶する第２記憶部と、
   前記第１記憶部及び前記第２記憶部を制御する記憶制御部とを含み、
   前記演算部は、前記第１の場合、前記第１記憶部に記憶されている前記ｍ個のデジタル値を用いて前記移動平均値を演算し、前記第２の場合、前記第２記憶部に記憶されている前記ｎ個のデジタル値を用いて前記移動平均値を演算し、
   前記記憶制御部は、
   前記第１の場合から前記第２の場合に変わったときに、前記第１記憶部に記憶されている前記ｍ個のデジタル値のうちの新しいｎ個のデジタル値を前記第２記憶部に記憶させ、
   前記第２の場合から前記第１の場合に変わったときに、前記第２記憶部で記憶されている前記ｎ個のデジタル値を前記第１記憶部に記憶させる
   ことを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 請求項１又は２記載の点灯装置と、
   前記光源と
   を備えることを特徴とする照明装置。
4. 請求項３記載の照明装置と、
   前記光源が取り付けられる器具本体と
   を備えることを特徴とする照明器具。
5. 請求項１又は２記載の点灯装置と、
   操作部を有し、前記操作部の操作に応じて前記交流電源から出力される前記交流電圧の前記導通角を調整することによって生成した前記設定信号を前記点灯装置に出力する設定器と
   を備えることを特徴とする照明システム。

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