JP2017216194A - 照明灯及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明灯を点灯させるための電流を好適な所定の電流に制御する。【解決手段】照明灯は、半導体発光素子と、入力部から供給される交流電圧を整流し整流後の電圧を出力する整流回路と、半導体発光素子を点灯駆動するドライブ回路とを有する。ドライブ回路は、半導体発光素子に流れる電流を検出する電流検出部と、検出された電流に応じて調光制御のための信号のデューティを表す調光制御信号デューティを生成するデューティ生成部と、生成された調光制御信号デューティに対する調光制御信号を生成する信号生成部と、生成された調光制御信号に基づいて整流後の電圧を変換し、変換後の電圧を半導体発光素子に出力するコンバータ部とを有する。デューティ生成部は、調光制御信号デューティをランプ状に増加し、検出された電流が目標電流以上になった場合に、調光制御信号デューティの変化を停止する。【選択図】図４

Description

本発明は、照明灯及び制御方法に関する。

従来、蛍光灯を点灯させる灯具に接続し、点灯動作を行なうことができる照明灯が知られている。照明灯としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明灯等の半導体発光素子を用いたものが挙げられる。特許文献１（特許第４９９４１０１号公報）や特許文献２（特開２０１５−１７９６５４号公報）に開示されているように、蛍光灯の点灯方式（点灯回路）は、グロースタータ式、ラピッドスタート式、インバータ式に大別される。例えば、ラピッドスタート式の蛍光灯用の照明器具には、蛍光管が１本の場合（１灯式）と、２本の蛍光管を直列に接続した場合（２灯式）との２種類が存在する。

一般に、ＬＥＤ照明灯の定電流回路には、ＬＥＤ電流を検出して適正な電流となるようにフィードバック制御するためのドライブ回路が使用されている。しかし、ラピッドスタート式の２灯式の蛍光灯の照明器具では、２灯１組で点灯させようとすると、１灯しか点灯しなかったり、２灯とも点灯はするものの両灯の明るさが揃わなかったりするといったことが発生する場合がある。そこで、特許文献３（特開２０１２−１９５２２２号公報）では、ＬＥＤ照明灯に印加する電圧を、灯具から出力可能な最大電圧の半分以下で、各ＬＥＤ照明灯が点灯可能な電圧となるように、電流値を制御する技術が開示されている。

しかしながら、従来技術は、照明灯を点灯させるための電流を好適な所定の電流に制御することが困難であるという問題がある。上述した特許文献３では、基準となる１灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続し、所定のＬＥＤ電流が流れるようにドライブ回路を調整することで実現できる。ここで、基準となる１灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具の出力電圧は、直列に接続した２灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具の出力電圧の半分程度である。基準となる安定器で所定のＬＥＤ電流が流れるようにドライブ回路を調整することで、２倍程度の出力電圧である２灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具のＬＥＤ照明灯を点灯させ、２灯間の明るさを揃えようとしている。しかしながら、上述した従来技術では、基準となる安定器で所定のＬＥＤ電流が流れるように固定的に調整するため、安定器ごとの出力電圧差には対応できず、１灯式と２灯式とでＬＥＤ電流のばらつきが発生する。つまり、従来技術では、１灯式のＬＥＤ電流が２灯式よりも大きくなる。この結果、従来技術は、照明灯を点灯させるための電流を好適な所定の電流に制御することが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照明灯を点灯させるための電流を好適な所定の電流に制御することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る照明灯は、半導体発光素子と、入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を出力する整流回路と、前記半導体発光素子を点灯駆動するドライブ回路と、を有し、前記ドライブ回路は、前記半導体発光素子に流れる電流を検出する電流検出部と、検出された前記電流に応じて、調光制御のための信号のデューティを表す調光制御信号デューティを生成するデューティ生成部と、生成された前記調光制御信号デューティに対する調光制御信号を生成する信号生成部と、生成された前記調光制御信号に基づいて、整流後の前記電圧を変換し、変換後の電圧を前記半導体発光素子に出力するコンバータ部と、を有し、前記デューティ生成部は、前記調光制御信号デューティをランプ状に増加し、検出された前記電流が目標電流以上になった場合に、前記調光制御信号デューティの変化を停止する。

本発明の一つの様態によれば、照明灯を点灯させるための電流を好適な所定の電流に制御することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る照明装置の外観の例を示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る１灯式の照明灯の例を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る照明灯の回路ブロックの例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係るドライブ回路の回路ブロックの例を示す図である。 図５は、実施の形態１に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。 図６は、実施の形態２に係る２灯式の照明灯の例を示す図である。 図７は、実施の形態２に係る照明灯の回路ブロックの例を示す図である。 図８は、実施の形態２に係るハイサイドのＬＥＤ照明灯のＰＷＭ信号デューティのみを変えた場合のＬＥＤ電流の変化の例を示す図である。 図９は、実施の形態２に係るドライブ回路の回路ブロックの例を示す図である。 図１０は、実施の形態２に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。 図１１は、実施の形態３に係るドライブ回路の回路ブロックの例を示す図である。 図１２は、実施の形態３に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。 図１３は、実施の形態４に係るドライブ回路の回路ブロックの例を示す図である。 図１４は、実施の形態４に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る照明灯及び制御方法の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。なお、各実施の形態は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることができる。

（実施の形態１）
［照明装置の外観］
図１を用いて、実施の形態１に係る照明装置１００の外観を説明する。図１は、実施の形態１に係る照明装置１００の外観の例を示す斜視図である。

図１に示すように、照明装置１００は、照明灯１０と、照明灯１０を着脱可能に装着する灯具５とを有する。照明灯１０は、透光部２０と、口金１１０と、口金１２０とを有する。透光部２０は、照明灯１０に内蔵された光源であるＬＥＤモジュールから出射された光を透過する。例えば、透光部２０は、樹脂製やガラス製等の部材で構成される。また、透光部２０は、端部に設けられた口金１１０と、他端部に設けられた口金１２０とにより封止されており、内部には電気回路が設けられている。一つの様態として、透光部２０は、直管形とすることができる。口金１１０は、凸型の端子１１１及び端子１１２を備える。同様に、口金１２０は、凸型の端子１２１及び端子１２２を備える。なお、図１では、端子の一部は図示されていない。

灯具５は、蛍光灯の安定器と、照明灯１０とを着脱可能に装着するソケット５１及びソケット５２を有し、例えば、商用交流電源等と接続可能に構成されている。商用交流電源の周波数は、例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚである。商用交流電源からの電力は、蛍光灯の安定器に供給される。安定器は、例えば、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器等である。図２は、実施の形態１に係る１灯式の照明灯１０（ＬＥＤ照明灯）の例を示す図である。図２に示すように、蛍光管が１本である１灯式の照明灯１０には、安定器が接続される。但し、照明灯１０は、商用交流電源と直結可能に構成される場合がある。かかる場合には、蛍光灯の安定器は不要となる。このように、照明灯１０は、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び、商用交流電源の何れとも接続可能に構成することができる。

ソケット５１は、凹型の端子５１１及び端子５１２を備える。同様に、ソケット５２は、凹型の端子５２１及び端子５２２を備える。なお、図１では、端子の一部は図示されていない。口金１１０の端子１１１及び端子１１２は、ソケット５１の端子５１１及び端子５１２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続される。同様に、口金１２０の端子１２１及び端子１２２は、ソケット５２の端子５２１及び端子５２２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続される。

このように、照明灯１０の形状は直管形の蛍光灯と類似しており、灯具５に取り付けられる既存の蛍光灯と容易に交換可能である。但し、照明灯１０の形状は、蛍光灯と類似していなくても構わない。例えば、照明灯１０の形状は、透光部２０の断面形状が円筒形ではなく、半円筒形等であっても良い。

［実施の形態１に係る照明灯の回路ブロック］
次に、図３を用いて、実施の形態１に係る照明灯の回路ブロックを説明する。図３は、実施の形態１に係る照明灯の回路ブロックの例を示す図である。なお、図３では、照明灯の一つの様態としてＬＥＤ照明灯を例に挙げ、適宜「ＬＥＤ照明灯」と呼ぶ場合がある。

図３に示すように、ＬＥＤ照明灯１０は、口金１１０と、口金１２０と、整流回路１３０と、整流回路１４０と、ドライブ回路１５０と、ＬＥＤモジュール１７０と、インバータ式検知回路１８０と、ラピッドスタート式検知回路１９０とを有する。

整流回路１３０及び整流回路１４０は、入力部である口金１１０及び口金１２０から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を、ドライブ回路１５０を介してＬＥＤモジュール１７０に供給する。ドライブ回路１５０は、ＬＥＤモジュール１７０を点灯駆動する。例えば、ドライブ回路１５０は、昇降圧回路や定電流回路等を含む構成とすることができる。ドライブ回路１５０を設けることにより、整流回路１３０及び整流回路１４０から供給される電圧が変動した場合であっても、定格を超えない適正な電圧をＬＥＤモジュール１７０に供給することが可能となる。また、ドライブ回路１５０を設けることにより、ＬＥＤモジュール１７０の故障を防止するとともに省電力を実現する。ＬＥＤモジュール１７０は、ドライブ回路１５０によって供給された電圧により駆動し、複数の発光ダイオード（半導体発光素子）を備える。

ＬＥＤ照明灯１０は、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び、商用交流電源の何れの電力供給部とも接続可能であり、接続される対象によって使用する回路を選択可能に構成されている。インバータ式検知回路１８０やラピッドスタート式検知回路１９０は、口金１１０や口金１２０等の入力部に接続された電力供給部の方式を検知する検知回路である。例えば、インバータ式検知回路１８０は、ＬＥＤ照明灯１０が灯具５に接続され通電された際に、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器が蛍光灯インバータ安定器であるか否かを検知する。また、例えば、ラピッドスタート式検知回路１９０は、ＬＥＤ照明灯１０が灯具５に接続され通電された際に、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器が蛍光灯ラピッド安定器であるか否かを検知する。

［実施の形態１に係るドライブ回路の回路ブロック］
次に、図４を用いて、実施の形態１に係るドライブ回路１５０の回路ブロックを説明する。図４は、実施の形態１に係るドライブ回路１５０の回路ブロックの例を示す図である。

図４に示すように、ドライブ回路１５０は、ＬＥＤ電流検出部１５１と、制御部１５２と、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３と、ＰＷＭ信号生成部１５４と、コンバータ部１５５とを有する。

ＬＥＤ電流検出部１５１は、ＬＥＤモジュール１７０に流れる電流を検出する。制御部１５２は、ドライブ回路１５０全体を制御する。ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３は、ＰＷＭ信号のデューティ（調光制御のための信号のデューティ）を生成する。ＰＷＭ信号生成部１５４は、コンバータ部１５５の変換率を決定するＰＷＭ信号を生成する。コンバータ部１５５は、整流回路１３０及び整流回路１４０からの整流回路出力をＬＥＤ電圧に変換し、ＬＥＤ電圧をＬＥＤモジュール１７０に出力する。

以下に、ＬＥＤ照明灯１０の動作を説明する。ラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されたＬＥＤ照明灯１０は、インバータ式検知回路１８０からの出力がインバータ非検知であれば、インバータ式蛍光灯ではない照明器具に接続されていると判断する。また、ＬＥＤ照明灯１０は、ラピッドスタート式検知回路１９０からの出力がラピッドスタート検知であれば、ラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されていると判断する。これにより、ドライブ回路１５０では、ラピッドスタート式蛍光灯の照明器具用に、コンバータ部１５５の制御が開始される。なお、インバータ式蛍光灯の照明器具に接続されていると判断された場合には、インバータ式蛍光灯の照明器具に対応するドライブ回路（本実施の形態では図示していない）が使用される。また、インバータ式蛍光灯の照明器具にも、ラピッドスタート式蛍光灯の照明器具にも接続されていない場合には、グロースタータ式蛍光灯の照明器具に接続されている、又は、商用交流電源に直結されているため、本実施の形態では図示していないドライブ回路（例えば、定電流フィードバック制御回路）が使用される。

図５は、実施の形態１に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。図５に示すように、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３は、制御部１５２による制御に従い、ランプ状のＰＷＭ信号デューティを生成する。これにより、ＰＷＭ信号生成部１５４は、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３によって生成されたランプ状のデューティに対応するＰＷＭ信号を生成する。コンバータ部１５５は、該コンバータ部１５５内のスイッチング素子を駆動して、ＰＷＭ信号生成部１５４によって生成されたＰＷＭ信号に対応するＬＥＤ電圧をＬＥＤモジュール１７０に出力する。コンバータ部１５５は、降圧型、昇圧型、昇降圧型の何れのコンバータであっても良い。

図５では、ＰＷＭ信号のデューティが大きくなると、出力するＬＥＤ電圧を大きくするコンバータを例に挙げている。出力するＬＥＤ電圧が大きくなれば、これに応じてＬＥＤ電流も大きくなる。ＬＥＤ電流検出部１５１は、ＬＥＤモジュール１７０に流れるＬＥＤ電流を検出する。このとき、制御部１５２は、ＬＥＤ電流検出部１５１によって検出されたＬＥＤ電流を監視する。そして、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３は、所定の電流である目標電流と比較して、ＬＥＤ電流が小さい場合はランプ状にＰＷＭ信号デューティを増加し続ける。その後、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３は、ＬＥＤ電流が目標電流以上になった場合に、ＰＷＭ信号デューティの変化を停止させ、一定値として、ＬＥＤ電流を目標電流の近傍で維持する。

［実施の形態１による効果］
上述したように、照明灯は、ＰＷＭ信号デューティをランプ状に増加し、ＬＥＤ電流が目標電流以上になった場合に、ＰＷＭ信号デューティの変化を停止し、一定値に維持するので、照明灯を点灯させるための電流を好適な所定の電流に制御することができる。換言すると、照明灯は、接続されたラピッドスタート式蛍光灯の照明器具の出力電圧に関わらず、ＬＥＤ電流を目標電流の近傍で維持するので、照明灯を点灯させるための電流を好適な所定の電流に制御することができる。また、このような制御によれば、直列に接続された２灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されたＬＥＤ照明灯の場合であっても、同様に、ＬＥＤ電流を目標電流の近傍で維持して点灯させることが可能である。

（実施の形態２）
［実施の形態２に係る照明灯の回路ブロック］
図７を用いて、実施の形態２に係る照明灯の回路ブロックを説明する。図７は、実施の形態２に係る照明灯の回路ブロックの例を示す図である。なお、図７では、照明灯の一つの様態としてＬＥＤ照明灯を例に挙げ、便宜的にハイサイド・ローサイドの照明灯に区別し、ハイサイドの照明灯を「ＬＥＤ照明灯１０ａ」、ローサイドの照明灯を「ＬＥＤ照明灯１０ｂ」と呼ぶ場合がある。

図７に示すように、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａは、口金１１０ａと、口金１２０ａと、整流回路１３０ａと、整流回路１４０ａと、ドライブ回路１５０ａと、ＬＥＤモジュール１７０ａとを有する。また、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂは、口金１１０ｂと、口金１２０ｂと、整流回路１３０ｂと、整流回路１４０ｂと、ドライブ回路１５０ｂと、ＬＥＤモジュール１７０ｂとを有する。また、図７に示す例では、ＬＥＤ照明灯１０ａ及びＬＥＤ照明灯１０ｂには安定器Ａが接続される。

図６は、実施の形態２に係る２灯式の照明灯の例を示す図である。図６に示すように、蛍光管２本が直列に接続される２灯式のＬＥＤ照明灯のそれぞれには、安定器が接続される。２灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されたＬＥＤ照明灯の場合、安定器の出力電圧は、ＬＥＤ照明灯それぞれの入力インピーダンスに応じて分圧される。

２灯式のＬＥＤ照明灯のＬＥＤモジュールは、電流が増減しても順方向の電圧は大きく変わらないため、電流の増減によりインピーダンスが変化する。例えば、ＬＥＤ照明灯内でＬＥＤ電流を増加させるためにコンバータのデューティを大きくすると、ＬＥＤ電流が増加し、ＬＥＤモジュールのインピーダンスが小さくなる。ＬＥＤ照明灯の入力インピーダンスが小さくなると、分圧比が小さくなり、安定器の出力電圧が分圧されたＬＥＤ照明灯の入力電圧は小さくなり、ＬＥＤ電流が小さくなる。ＬＥＤ照明灯の入力インピーダンスの変化によるＬＥＤ電流の減少効果がＬＥＤ電流の増加分よりも大きい場合は、２灯のうち片方のコンバータのデューティを変えたとしても、自身のＬＥＤ電流を増減させることができない。

図８は、実施の形態２に係るハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＰＷＭ信号デューティのみを変えた場合のＬＥＤ電流の変化の例を示す図である。すなわち、図８は、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのコンバータのＰＷＭ信号デューティは固定し、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのコンバータのＰＷＭ信号デューティを変化させたときのＬＥＤ電流の波形を示すものである。

図８に示すように、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのコンバータのＰＷＭ信号デューティが大きくなる区間、ＰＷＭ信号デューティを変化させたハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流は変わらないが、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流が大きくなる。また、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａで検出されたＬＥＤ電流の増減により、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＰＷＭ信号デューティを変化させることはできるが、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流を変化させることができないことが分かる。

［実施の形態２に係るドライブ回路の回路ブロック］
次に、図９を用いて、実施の形態２に係るドライブ回路１５０ａの回路ブロックを説明する。図９は、実施の形態２に係るドライブ回路１５０ａの回路ブロックの例を示す図である。なお、ドライブ回路１５０ａの構成は、ドライブ回路１５０ｂの構成と同様であるものとする。以下に説明するように、ドライブ回路１５０ａは、直列に接続された２灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されたＬＥＤ照明灯それぞれのＬＥＤ電流を揃える。

図９に示すように、ドライブ回路１５０ａは、ＬＥＤ電流検出部１５１ａと、制御部１５２ａと、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ａと、ＰＷＭ信号生成部１５４ａと、コンバータ部１５５ａと、２灯間調整タイマ１５６ａと、ＰＷＭデューティ計算部１５７ａとを有する。

ＬＥＤ電流検出部１５１ａは、ＬＥＤモジュール１７０ａに流れる電流を検出する。制御部１５２ａは、ドライブ回路１５０ａ全体を制御する。ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ａは、ＰＷＭデューティ計算部１５７ａによって補正されたＰＷＭ信号のデューティを生成する。ＰＷＭ信号生成部１５４ａは、コンバータ部１５５ａの変換率を決定するＰＷＭ信号を生成する。コンバータ部１５５ａは、整流回路１３０ａ及び整流回路１４０ａからの整流回路出力をＬＥＤ電圧に変換し、ＬＥＤ電圧をＬＥＤモジュール１７０ａに出力する。

２灯間調整タイマ１５６ａは、ＬＥＤ電流の補正を行なうタイミング（時刻）を設定する。ＬＥＤ電流の補正を行なうタイミングは、予め決定されているものとする。例えば、２灯間調整タイマ１５６ａは、ＬＥＤ照明灯１０ａのスイッチがオンされてから１秒後を、ＬＥＤ電流の補正を行なう時刻に設定する。なお、ＬＥＤ電流の補正を行なうタイミング（時刻）は、ＬＥＤ電流調整後の安定時間を実験等で予め計測しておき、決定されれば良い。すなわち、２灯間調整タイマ１５６ａは、ＰＷＭ信号デューティの増加が停止された後（ＰＷＭ信号デューティが一定値に維持された後）の時刻を設定することになる。

ＰＷＭデューティ計算部１５７ａは、２灯間調整タイマ１５６ａによって設定された時刻にＰＷＭ信号デューティを補正し、補正後のＰＷＭ信号デューティを出力する。例えば、ＰＷＭデューティ計算部１５７ａは、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流が目標電流より大きい場合に、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流が目標電流より小さいと仮定して、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流を増加させるために、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＰＷＭ信号デューティを増加させる。一方、ＰＷＭデューティ計算部１５７ａは、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流が目標電流より小さい場合に、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流が目標電流より大きいと仮定して、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流を減少させるために、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＰＷＭ信号デューティを減少させる。

これらにより、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ａは、ＰＷＭデューティ計算部１５７ａによって補正されたデューティを出力する。その後、補正されたデューティのＰＷＭ信号がコンバータ部１５５ａに入力され、２灯間のＬＥＤ電流の差が減少し、ＬＥＤ照明の明るさが揃う。

以下に、補正式の一例を示す。
補正後のＰＷＭ信号デューティ＝
補正前のＰＷＭ信号デューティ×（（補正前の電流値÷目標電流値−１）×係数＋１）
なお、補正式に示す係数は、実験的に求められるかシミュレーション等で求められる。

また、ＬＥＤ電流の補正は、ＬＥＤ電流の差によって以下の条件で補正することができる。
（１）目標値±５％以内は補正しない
（２）目標値±５％超〜±２０％以内は上述した補正式を用いて補正する
（３）目標値±２０％超は±２０％の値で補正する

上記（３）の条件について説明する。例えば、目標値が１００ｍＡである場合、ＬＥＤ電流が７９ｍＡ以下であれば、目標値−２０％に相当する８０ｍＡの値を補正に適用する。また、例えば、目標値が１００ｍＡである場合、ＬＥＤ電流が１２１ｍＡ以上であれば、目標値＋２０％に相当する１２０ｍＡの値を補正に適用する。

図１０は、実施の形態２に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。図１０に示すように、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ａは、制御部１５２ａによる制御に従い、ランプ状のＰＷＭ信号デューティを生成し、目標電流に達したらＰＷＭ信号デューティの変化を停止し、ＬＥＤ電流が安定するまで待機する。なお、図１０では、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流（図１０中の破線参照）が、ＬＥＤモジュールの特性のばらつきにより、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流（図１０中の実線参照）よりも大きくなる場合を例に挙げている。２灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されたＬＥＤ照明灯の２灯間の電流差は、並んで点灯するＬＥＤ照明の明るさの差となって出現する。このため、２灯間の電流差は、小さくすることが好ましい。

その後、２灯間調整時間において、２灯間の電流の補正制御が行なわれる。具体的には、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流が目標電流より大きい場合には、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流が目標電流より小さいものとして、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流を増加させるために、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＰＷＭ信号デューティを増加させる。一方、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＬＥＤ電流が目標電流より小さい場合には、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流が目標電流より大きいものとして、ハイサイドのＬＥＤ照明灯１０ａのＬＥＤ電流を減少させるために、ローサイドのＬＥＤ照明灯１０ｂのＰＷＭ信号デューティを減少させる。ＬＥＤ電流の補正制御に係る条件や補正式は、上述したものが使用される。

なお、図１０に示すように、２灯間のＬＥＤ電流の補正制御において、ＰＷＭ信号デューティを補正値まで変更する場合には、急変させてしまうとＬＥＤ照明灯の明るさも急変してしまい、ユーザがちらつきとして感知してしまう可能性がある。このため、ＰＷＭ信号デューティを補正値まで徐々に変えていき、ユーザにちらつきを感知させないように制御する。

［実施の形態２による効果］
上述したように、照明灯は、ＰＷＭ信号デューティの増加が停止された後（一定値に維持された後）の２灯間調整時刻に、ＰＷＭ信号デューティの補正値を計算し、計算した補正値に合わせてＰＷＭ信号デューティを生成するので、２灯間のＬＥＤ電流の差を減少し、ＬＥＤ照明の明るさを揃えることができる。

（実施の形態３）
［実施の形態３に係るドライブ回路の回路ブロック］
図１１を用いて、実施の形態３に係るドライブ回路１５０ｃの回路ブロックを説明する。図１１は、実施の形態３に係るドライブ回路１５０ｃの回路ブロックの例を示す図である。以下に説明するように、ドライブ回路１５０ｃは、１灯式に接続されている場合に、２灯間の電流の補正制御を無効とすることで、目標値からの電流差を減少させる。

図１１に示すように、ドライブ回路１５０ｃは、ＬＥＤ電流検出部１５１ｃと、制御部１５２ｃと、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｃと、ＰＷＭ信号生成部１５４ｃと、コンバータ部１５５ｃと、２灯間調整タイマ１５６ｃと、ＰＷＭデューティ計算部１５７ｃと、１灯再調整タイマ１５８ｃと、１灯再調整決定部１５９ｃと、ＰＷＭデューティ計算部１６０ｃとを有する。

ＬＥＤ電流検出部１５１ｃは、ＬＥＤモジュール１７０ｃに流れる電流を検出する。制御部１５２ｃは、ドライブ回路１５０ｃ全体を制御する。ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｃは、ＰＷＭデューティ計算部１５７ｃ及びＰＷＭデューティ計算部１６０ｃによって補正されたＰＷＭ信号のデューティを生成する。ＰＷＭ信号生成部１５４ｃは、コンバータ部１５５ｃの変換率を決定するＰＷＭ信号を生成する。コンバータ部１５５ｃは、整流回路出力をＬＥＤ電圧に変換し、ＬＥＤ電圧をＬＥＤモジュール１７０ｃに出力する。なお、２灯間調整タイマ１５６ｃ、ＰＷＭデューティ計算部１５７ｃは、上述した２灯間調整タイマ１５６ａ、ＰＷＭデューティ計算部１５７ａと同様である。

１灯再調整タイマ１５８ｃは、ＬＥＤ照明灯が１灯の照明器具に接続されている場合に、ＬＥＤ電流の補正を行なうタイミング（時刻）を設定する。１灯でのＬＥＤ電流の補正を行なうタイミングは、予め決定されているものとする。例えば、１灯再調整タイマ１５８ｃは、ＬＥＤ照明灯のスイッチがオンされてから１．２秒後を、１灯でのＬＥＤ電流の補正を行なう時刻に設定する。すなわち、本実施の形態では、ＬＥＤ照明灯のスイッチがオンされてから、２灯間調整タイマ１５６ｃによって例えば１秒後に２灯の補正制御が行なわれる時刻が設定され、１灯再調整タイマ１５８ｃによって例えば１．２秒後に１灯の補正制御が行なわれる時刻が設定される。なお、ＬＥＤ電流の補正を行なうタイミング（時刻）は、ＬＥＤ電流調整後の安定時間を実験等で予め計測しておき、決定されれば良い。

１灯再調整決定部１５９ｃは、２灯間の電流の補正制御において、ＰＷＭ信号デューティを増加させ、且つ、ＬＥＤ電流が増加した場合に、１灯の電流の補正制御を行なうことを決定する。また、１灯再調整決定部１５９ｃは、２灯間の電流の補正制御において、ＰＷＭ信号デューティを減少させ、且つ、ＬＥＤ電流が減少した場合に、１灯の電流の補正制御を行なうことを決定する。ＬＥＤ電流の増減について、１灯再調整決定部１５９ｃは、ＬＥＤ電流検出部１５１ｃによって検出されるＬＥＤ電流値をもとに、２灯間の電流の補正制御の前後で電流差を監視する。なお、２灯間の電流の補正制御が行なわれない場合は、ＬＥＤ電流値が目標電流値の近傍にあると考えられるため、１灯の電流の補正制御を行なわない。

ＰＷＭデューティ計算部１６０ｃは、１灯再調整決定部１５９ｃによって１灯の電流の補正制御を行なうことが決定された場合に、１灯再調整タイマ１５８ｃによって設定された時刻に、ＰＷＭ信号デューティを補正し、補正後のＰＷＭ信号デューティを出力する。これらにより、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｃは、ＰＷＭデューティ計算部１６０ｃによって補正されたデューティを出力する。その後、補正されたデューティのＰＷＭ信号がコンバータ部１５５ｃに入力され、ＬＥＤ照明灯の目標電流からの電流差が減少する。

以下に、補正式の一例を示す。
１灯補正後のＰＷＭ信号デューティ＝
２灯間電流補正制御前のＰＷＭ信号デューティ×
（１−（（電流補正制御前の電流値−目標電流値）÷目標電流値））

図１２は、実施の形態３に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。図１２に示すように、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｃは、制御部１５２ｃによる制御に従い、ランプ状のＰＷＭ信号デューティを生成し、目標電流に達したらＰＷＭ信号デューティの変化を停止し、ＬＥＤ電流が安定するまで待機する。その後、２灯間調整時間において、電流の補正制御が行なわれる。図１２に示す例において、２灯間の電流の補正制御は、ＰＷＭ信号デューティを増加し、且つ、ＬＥＤ電流が増加した場合である。このような２灯間の電流の補正制御は、１灯のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具では、目標値からの差を増加させる補正となり得る。例えば、ＬＥＤ電流が目標値より大きい場合はＰＷＭ信号デューティを増加させるように補正するので、１灯のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具の接続では、ＬＥＤ電流をさらに増加させ、これにより目標値からの差が増大する。このため、本実施の形態では、１灯式に接続されているのであれば、２灯間の電流の補正制御を無効とし、１灯に対する補正制御を行なっている。

１灯再調整決定部１５９ｃは、２灯間の補正制御において、ＰＷＭ信号デューティを増加し、且つ、ＬＥＤ電流が増加しているため、１灯の再調整を行なうことを決定する。これにより、ＰＷＭデューティ計算部１６０ｃは、１灯再調整時間になった場合に、ＰＷＭ信号デューティを補正し、補正後のＰＷＭ信号デューティを出力する。この結果、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｃは、２灯間の電流の補正制御を無効として、ＰＷＭデューティ計算部１６０ｃによって補正されたＰＷＭ信号デューティに応じてＰＷＭ信号を生成する。

なお、図１２に示すように、１灯の電流の補正制御において、ＰＷＭ信号デューティを補正値まで変更する場合に、急変させてしまうとＬＥＤ照明灯の明るさも急変してしまい、ユーザがちらつきとして感知してしまう可能性がある。このため、ＰＷＭ信号デューティを補正値まで徐々に変えていき、ユーザにちらつきを感知させないように制御する。１灯の電流の補正制御は、共振型ラピッド安定器のように出力電圧の高い１灯のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具の目標値のばらつきに有効である。

［実施の形態３による効果］
上述したように、照明灯は、２灯間調整の際のＬＥＤ電流の変化に応じて、２灯間調整時刻の後の時刻である１灯再調整時刻に、ＰＷＭ信号デューティの補正値を計算し、計算した補正値に合わせてＰＷＭ信号デューティを生成するので、目標電流からのＬＥＤ電流の差を減少させることができる。換言すると、照明灯は、２灯式を前提とした条件に応じて２灯間のＬＥＤ電流の調整が行なわれた後に、２灯間調整時のＰＷＭ信号デューティ及びＬＥＤ電流に応じて、１灯のための再調整を行なうので、１灯に対する目標電流からのＬＥＤ電流の差を減少させることができる。

（実施の形態４）
［実施の形態４に係るドライブ回路の回路ブロック］
図１３を用いて、実施の形態４に係るドライブ回路１５０ｄの回路ブロックを説明する。図１３は、実施の形態４に係るドライブ回路１５０ｄの回路ブロックの例を示す図である。

図１３に示すように、ドライブ回路１５０ｄは、ＬＥＤ電流検出部１５１ｄと、制御部１５２ｄと、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｄと、ＰＷＭ信号生成部１５４ｄと、コンバータ部１５５ｄと、ＰＷＭ信号ランプ波形途中停止タイマ１６１ｄとを有する。

ＬＥＤ電流検出部１５１ｄは、ＬＥＤモジュール１７０ｄに流れる電流を検出する。制御部１５２ｄは、ドライブ回路１５０ｄ全体を制御する。ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｄは、ＰＷＭ信号ランプ波形途中停止タイマ１６１ｄによって設定された停止時刻（停止時間）に応じて、ＰＷＭ信号のデューティを生成する。ＰＷＭ信号生成部１５４ｄは、コンバータ部１５５ｄの変換率を決定するＰＷＭ信号を生成する。コンバータ部１５５ｄは、整流回路出力をＬＥＤ電圧に変換し、ＬＥＤ電圧をＬＥＤモジュール１７０ｄに出力する。

ＰＷＭ信号ランプ波形途中停止タイマ１６１ｄは、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｄによって生成されるランプ状のデューティを途中で停止させるための停止時刻（停止時間）を設定する。これにより、ＰＷＭ信号デューティ生成部１５３ｄは、ＰＷＭ信号ランプ波形途中停止タイマ１６１ｄによって設定された停止時刻に、ハイサイドのＬＥＤ照明灯のＰＷＭ信号デューティの変化を停止させ、所定時間一定とする。上記の処理は、直列に接続された２灯式のラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されたＬＥＤ照明灯において行なわれる。

図１０で説明したように、ＬＥＤモジュールの特性がばらついた２灯式のＬＥＤ照明灯において、ランプ状のＰＷＭ信号デューティを生成し、ＬＥＤ電流を目標電流の近傍で維持して点灯させる場合に、ＬＥＤ電流の変化にばらつきが生じる。例えば、ＰＷＭ信号デューティをランプ状に変化させたときに、ハイサイドのＬＥＤ照明灯のＬＥＤ電流の変化に、ローサイドのＬＥＤ照明灯のＬＥＤ電流の変化が追随できていない。このように、２灯間でＬＥＤ電流の変化が異なる場合には、安定時間後のＬＥＤ電流にも差が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態では、停止時間を設けることでＬＥＤモジュールの追随性のばらつきを吸収する。

図１４は、実施の形態４に係るＰＷＭ信号に対するＬＥＤ電流の例を示す図である。図１４に示すように、ＰＷＭ信号デューティをランプ状に変化させたときに、ローサイドとハイサイドとのＬＥＤ電流に差が生じているため、ＰＷＭ信号ランプ波形途中停止タイマ１６１ｄによって設定された停止時刻に、ＰＷＭ信号デューティを停止して所定時間一定にする。これにより、ＰＷＭ信号デューティが所定時間一定の間に、２灯間のＬＥＤ電流が揃う（差が所定値以下になる）ので、所定時間の経過後に再びランプ状にＰＷＭ信号デューティを増加しながら、ＬＥＤ電流が目標値になることを監視すれば良い。

［実施の形態４による効果］
上述したように、照明灯は、ＰＷＭ信号デューティをランプ状に増加させる場合に、停止時刻から所定時間の間、ＰＷＭ信号デューティの増加を停止し、所定時間の経過後に、ＰＷＭ信号デューティをランプ状に再度増加させ、ＬＥＤ電流を目標電流の近傍で維持するので、ＬＥＤモジュールの追随性のばらつきを吸収することができる。

なお、上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタ等を含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した装置の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、装置の分散又は統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に、分散又は統合することができる。

１０ 照明灯
１１０ 口金
１２０ 口金
１３０ 整流回路
１４０ 整流回路
１５０ ドライブ回路
１５１ ＬＥＤ電流検出部
１５２ 制御部
１５３ ＰＷＭ信号デューティ生成部
１５４ ＰＷＭ信号生成部
１５５ コンバータ部
１７０ ＬＥＤモジュール
１８０ インバータ式検知回路
１９０ ラピッドスタート式検知回路

特許第４９９４１０１号公報 特開２０１５−１７９６５４号公報 特開２０１２−１９５２２２号公報

Claims (12)

1. 半導体発光素子と、
   入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を出力する整流回路と、
   前記半導体発光素子を点灯駆動するドライブ回路と、を有し、
   前記ドライブ回路は、
   前記半導体発光素子に流れる電流を検出する電流検出部と、
   検出された前記電流に応じて、調光制御のための信号のデューティを表す調光制御信号デューティを生成するデューティ生成部と、
   生成された前記調光制御信号デューティに対する調光制御信号を生成する信号生成部と、
   生成された前記調光制御信号に基づいて、整流後の前記電圧を変換し、変換後の電圧を前記半導体発光素子に出力するコンバータ部と、を有し、
   前記デューティ生成部は、前記調光制御信号デューティをランプ状に増加し、検出された前記電流が目標電流以上になった場合に、前記調光制御信号デューティの変化を停止する
   ことを特徴とする照明灯。
2. 前記入力部に接続された電力供給部の方式を検知する検知部をさらに有し、
   前記デューティ生成部は、ラピッドスタート式蛍光灯の照明器具に接続されていることが検知された場合に、前記調光制御信号デューティをランプ状に増加し、検出された前記電流が目標電流以上になった場合に、前記調光制御信号デューティの変化を停止することを特徴とする請求項１に記載の照明灯。
3. 前記調光制御信号デューティの変化が停止された後の時刻であって、予め定められた２灯間調整時刻に、前記調光制御信号デューティの補正値を算出する補正値算出部をさらに有し、
   前記デューティ生成部は、算出された前記補正値に基づいて、前記調光制御信号デューティを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明灯。
4. 前記補正値算出部は、ハイサイドの前記照明灯の前記電流が前記目標電流より大きい場合に、ハイサイドの前記照明灯の前記調光制御信号デューティを増加させる前記補正値を算出することを特徴とする請求項３に記載の照明灯。
5. 前記補正値算出部は、ローサイドの前記照明灯の前記電流が前記目標電流より小さい場合に、ローサイドの前記照明灯の前記調光制御信号デューティを減少させる前記補正値を算出することを特徴とする請求項３に記載の照明灯。
6. 前記調光制御信号デューティの変化が停止された後の時刻であって、予め定められた２灯間調整時刻に、前記調光制御信号デューティの補正値を表す第１補正値を算出する第１補正値算出部と、
   前記２灯間調整時刻の後の時刻であって、予め定められた１灯再調整時刻に、前記調光制御信号デューティの新たな補正値を表す第２補正値を算出する第２補正値算出部と、をさらに有し、
   前記デューティ生成部は、算出された前記第１補正値と前記第２補正値とに基づいて、前記調光制御信号デューティを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明灯。
7. 前記第２補正値算出部は、前記２灯間調整時刻に前記調光制御信号デューティが増加され、前記電流が増加した場合に、前記第２補正値を算出することを特徴とする請求項６に記載の照明灯。
8. 前記第２補正値算出部は、前記２灯間調整時刻に前記調光制御信号デューティが減少され、前記電流が減少した場合に、前記第２補正値を算出することを特徴とする請求項６に記載の照明灯。
9. 前記デューティ生成部は、前記補正値まで徐々に変化させる前記調光制御信号デューティを生成することを特徴とする請求項３〜８の何れか一つに記載の照明灯。
10. 前記デューティ生成部は、前記調光制御信号デューティをランプ状に増加させる場合に、予め定められた停止時刻から所定時間の間、前記調光制御信号デューティの増加を停止し、前記所定時間の経過後に、前記調光制御信号デューティをランプ状に再度増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明灯。
11. 前記電力供給部は、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び、商用交流電源の何れかであることを特徴とする請求項２に記載の照明灯。
12. 照明灯で実行される制御方法であって、
    前記照明灯は、
    半導体発光素子と、
    入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を出力する整流回路と、
    前記半導体発光素子を点灯駆動するドライブ回路と、を有し、
    前記半導体発光素子に流れる電流を検出するステップと、
    検出された前記電流に応じて、調光制御のための信号のデューティを表す調光制御信号デューティを生成するステップと、
    生成された前記調光制御信号デューティに対する調光制御信号を生成するステップと、
    生成された前記調光制御信号に基づいて、整流後の前記電圧を変換し、変換後の電圧を前記半導体発光素子に出力するステップと、を含み、
    前記調光制御信号デューティを生成するステップは、前記調光制御信号デューティをランプ状に増加し、検出された前記電流が目標電流以上になった場合に、前記調光制御信号デューティの変化を停止する
    ことを特徴とする制御方法。

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