JP2018085241A - 光源点灯装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光源点灯装置および照明器具に関し、直流電源に接続され、広い範囲の入力電圧に対応し、消費電力を抑制できる光源点灯装置および照明器具を得ることを目的とする。【解決手段】本発明に係る光源点灯装置は、直流電源に接続され、第１スイッチング素子のオンオフにより直流電源の電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の出力に接続され、第２スイッチング素子のオンオフにより昇圧回路の出力電圧を降圧する降圧回路と、第１スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、制御部は、電源電圧が閾値より大きい場合に第１スイッチング素子をオフし、電源電圧が閾値以下の場合に第１スイッチング素子をオンオフする。【選択図】図１

Description

本発明は、光源点灯装置および照明器具に関する。

近年、太陽光発電システムの普及により、蓄電池に蓄えた直流電力を直接、電源として使用できる製品の開発が各分野で行われている。一般に、太陽光発電システムでは、太陽光電池モジュールで発生した電力を蓄電池に直流電力として蓄える。この直流電力を製品に供給する際には、例えば、パワーコンディショナーで直流電圧を交流電圧に変換する。パワーコンディショナーで直流電圧を交流電圧に変換する際には変換ロスが生じる。

一般に、商用電源に接続して用いるＬＥＤ点灯装置などの光源点灯装置では、商用電源から入力した交流電圧を昇圧チョッパ回路などで直流電圧に変換する。さらに、この直流電圧を降圧チョッパ回路などで降圧し、光源に電流を供給することがある。交流電圧を昇圧チョッパ回路で直流電圧に変換する際にも、変換ロスが生じる。

太陽光発電システムと、商用電源に接続して用いられる光源点灯装置を組み合わせて使用した場合、まず、パワーコンディショナーで太陽光発電システムの直流電圧を交流電圧に変換する。さらに、光源点灯装置において交流電圧を直流電圧に変換することになる。ここで、太陽光発電システムの直流電圧を、直接降圧チョッパ回路に直流電圧として入力することで、パワーコンディショナーおよび昇圧チョッパ回路における変換ロスを削減することができる。従って、効率のよい照明器具を得ることができる。特許文献１〜３には、直流電源から電力供給を受け、光源を点灯させる照明器具および光源点灯装置が開示されている。

特許第５０５８７７８号公報 特許第５１９９６５８号公報 特許第５２６０９５３号公報

商用電源は、ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖなどの電圧でほぼ安定して供給される。これに対し、太陽光発電システムの蓄電池による直流電圧は、蓄電池の直流電力が消費されると低下する。蓄電池から供給される直流電圧の範囲は、例えばＤＣ４００Ｖ〜ＤＣ２６０Ｖである。蓄電池から供給される直流電圧は、変動が大きい。このため、太陽光発電システムの蓄電池などから直流電圧が入力され動作する光源点灯装置では、広い範囲の入力電圧に対応する必要がある場合がある。

これに対し、商用電源に接続して用いる光源点灯装置と同様に、光源点灯装置に昇圧チョッパ回路を搭載することが考えられる。これにより、容易に広い範囲の入力電圧に対応できる。しかし、昇圧チョッパ回路を常時動作させると、消費電力が大きくなるという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、直流電源に接続され、広い範囲の入力電圧に対応し、消費電力を抑制できる光源点灯装置および照明器具を得ることを目的とする。

本発明に係る光源点灯装置は、直流電源に接続され、第１スイッチング素子のオンオフにより該直流電源の電源電圧を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路の出力に接続され、第２スイッチング素子のオンオフにより該昇圧回路の出力電圧を降圧する降圧回路と、該第１スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、該制御部は、該電源電圧が閾値より大きい場合に該第１スイッチング素子をオフし、該電源電圧が該閾値以下の場合に該第１スイッチング素子をオンオフする。

本発明に係る光源点灯装置では、電源電圧が閾値より大きい場合に、昇圧回路の動作が停止する。このため、光源点灯装置の電力消費を抑制できる。また、電源電圧が閾値以下の場合に昇圧回路が動作する。このため、光源点灯装置を広い範囲の入力電圧に対応させることができる。

実施の形態１に係る照明器具の回路ブロック図である。 実施の形態１に係る照明器具の動作を説明する図である。 昇圧回路を動作させない場合の照明器具の動作を説明する図である。 昇圧回路を常に動作させた場合の照明器具の動作を説明する図である。 実施の形態２に係る照明器具の動作を説明する図である。

本発明の実施の形態に係る光源点灯装置および照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具の回路ブロック図である。本実施の形態に係る照明器具５０は、光源点灯装置１と光源２００を備える。光源点灯装置１はコネクタＴ１、Ｔ２を備える。コネクタＴ１、Ｔ２は光源点灯装置１の入力である。コネクタＴ１、Ｔ２には、直流電源１００が接続される。直流電源１００は蓄電池である。光源点灯装置１はコネクタＴ３、Ｔ４を備える。コネクタＴ３、Ｔ４は、光源点灯装置１の出力である。光源２００は、コネクタＴ３、Ｔ４に接続されている。光源点灯装置１は、直流電源１００から直流電力の供給を受けて光源２００を点灯させる。光源２００は、例えばＬＥＤまたは有機ＥＬである。

光源点灯装置１は、昇圧回路２を備える。昇圧回路２は、コネクタＴ１、Ｔ２を介して直流電源１００に接続されている。昇圧回路２は、昇圧チョッパ回路である。光源点灯装置１は、降圧回路３を備える。降圧回路３は、昇圧回路２の出力に接続されている。降圧回路３は降圧チョッパ回路である。降圧回路３の出力は、コネクタＴ３、Ｔ４を介して光源２００に接続される。

昇圧回路２は、インダクタ６を備える。インダクタ６の一端は、コネクタＴ１を介して直流電源１００の正極と接続される。インダクタ６の他端は、第１スイッチング素子８のドレインおよびダイオード１０のアノードに接続される。第１スイッチング素子８のソースは、抵抗９およびコネクタＴ２を介して、直流電源１００の負極と接続される。第１スイッチング素子８のゲートは制御部７と接続される。

制御部７は、マイコンと駆動回路を備える。駆動回路は、第１スイッチング素子８のゲートにゲート信号を供給する。ゲート信号は、第１スイッチング素子８のオンオフを制御する信号である。駆動回路は、マイコンが出力する信号を受けて動作する。制御部７は、第１スイッチング素子８を駆動する。また、制御部７は、第１スイッチング素子８のオンオフを制御する。

ダイオード１０のカソードはコンデンサ１３の正極と接続される。コンデンサ１３の負極は、直流電源１００の負極と接続される。また、コンデンサ１３の負極は、グランドと接続される。

降圧回路３は、第２スイッチング素子１４を備える。第２スイッチング素子１４のドレインはコンデンサ１３の正極と接続される。第２スイッチング素子１４のソースはダイオード１６のカソードおよびインダクタ１７の一端と接続される。ダイオード１６のアノードは、コンデンサ１３の負極と接続される。第２スイッチング素子１４のゲートは駆動回路１５の出力と接続される。駆動回路１５の入力は、制御部７と接続されている。

駆動回路１５は、第２スイッチング素子１４のゲートにゲート信号を供給する。ゲート信号は、第２スイッチング素子１４のオンオフを制御する信号である。駆動回路１５は、制御部７が備えるマイコンが出力する信号を受けて動作する。インダクタ１７の他端には、コンデンサ１８の正極が接続される。コンデンサ１８の負極は、ダイオード１６のアノードと接続される。

次に、昇圧回路２の動作を説明する。昇圧回路２において、第１スイッチング素子８がオン状態では、インダクタ６、第１スイッチング素子８、抵抗９の順に電流が流れる。これに対し、第１スイッチング素子８がオフしている時は、インダクタ６、ダイオード１０、コンデンサ１３の順に電流が流れる。昇圧回路２は、第１スイッチング素子８のオンオフにより直流電源１００の電源電圧を昇圧する。コンデンサ１３の両端には、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１が印加される。昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は、直流電源１００の電源電圧を昇圧した直流電圧である。昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は降圧回路３の基準電圧となる。

昇圧回路２は抵抗１１および抵抗１２を備える。抵抗１１の一端は、コンデンサ１３の正極と接続される。抵抗１１の他端は抵抗１２の一端および制御部７と接続される。抵抗１２の他端はコンデンサ１３の負極と接続される。制御部７には、コンデンサ１３の両端に発生する電圧を抵抗１１および抵抗１２で分圧した電圧が入力される。このため、制御部７には、コンデンサ１３の両端に発生する電圧がフィードバックされる。制御部７は、フィードバックされた電圧に基づき、第１スイッチング素子８のオンオフを制御する。制御部７は、コンデンサ１３の両端に安定した直流電圧が発生するように第１スイッチング素子８をオンオフする。

光源点灯装置１は、抵抗４および抵抗５を備える。抵抗４の一端は、直流電源１００の正極と接続される。抵抗４の他端は抵抗５の一端および制御部７と接続される。抵抗５の他端は直流電源１００の負極と接続される。制御部７には、直流電源１００の両端に発生する電圧を抵抗４および抵抗５で分圧した電圧が入力される。抵抗４と抵抗５によって、直流電源１００から入力される電源電圧を検出できる。制御部７は、電源電圧を抵抗４と抵抗５で抵抗分圧した電圧を検出する。

制御部７は、電源電圧と閾値を比較する。制御部７は、電源電圧が閾値より大きい場合に第１スイッチング素子８をオフする。第１スイッチング素子８がオフされた状態では、昇圧回路２が停止している。また、制御部７は、電源電圧が閾値以下の場合に第１スイッチング素子をオンオフする。第１スイッチング素子８がオンオフされた状態では、昇圧回路２が動作している。つまり、昇圧回路２は、電源電圧の大きさに応じて動作または停止する。本実施の形態では、昇圧回路２は昇圧チョッパ回路である。昇圧回路２は、これに限らず、スイッチング素子のオンオフにより電源電圧を昇圧する回路であれば良い。

次に、降圧回路３の動作を説明する。降圧回路３は、第２スイッチング素子１４のオンオフにより昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を降圧する。第２スイッチング素子１４がオン状態では、第２スイッチング素子１４、インダクタ１７の順で電流が流れる。第２スイッチング素子１４がオフ状態では、ダイオード１６からインダクタ１７に向けて電流が流れる。昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１はインダクタ１７により降圧され、コンデンサ１８により平滑される。コンデンサ１８の両端に印加される電圧は、降圧回路３の出力電圧である。コンデンサ１８の正極は、コネクタＴ３と接続される。コンデンサ１８の負極は、コネクタＴ４と接続される。降圧回路３から出力された電流は光源２００に流れる。降圧回路３から出力された電流は、光源２００を点灯させる。

降圧回路３は抵抗１９を備える。抵抗１９の一端は、コンデンサ１８の負極に接続される。抵抗１９の他端は、コネクタＴ４および制御部７に接続される。抵抗１９は、光源２００と直列に設けられている。抵抗１９により、光源２００を流れる電流を検出できる。制御部７は、抵抗１９に印加される電圧が一定になるように、第２スイッチング素子１４のオンオフを制御する。従って、光源２００に流れる電流が定電流制御される。本実施の形態では、降圧回路３は降圧チョッパ回路である。降圧回路３はこれに限らず、スイッチング素子のオンオフにより昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を降圧する回路であれば良い。

光源点灯装置１は、抵抗２０および抵抗２１を備える。抵抗２０の一端は、コンデンサ１８の正極と接続される。抵抗２０の他端は抵抗２１の一端および制御部７と接続される。抵抗２１の他端はコンデンサ１８の負極と接続される。制御部７には、コンデンサ１８の両端に印加される電圧を抵抗２０および抵抗２１で分圧した電圧が入力される。抵抗２０と抵抗２１によって、降圧回路３の出力電圧を検出できる。従って、制御部７は光源２００に供給される電圧を検出する。

図２は、実施の形態１に係る照明器具の動作を説明する図である。図２の（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は直流電源１００の電源電圧Ｖｉｎである。図２の（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は共通である。図２の（Ａ）において、縦軸は昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１である。図２の（Ｂ）において、縦軸は駆動回路１５から第２スイッチング素子１４に供給するゲート信号のＯＮ−ＤＵＴＹである。ＯＮ−ＤＵＴＹはデューティー比とも呼ばれる。縦軸の上方向に向かって、ＯＮ−ＤＵＴＹは大きくなる。図２の（Ｃ）において、縦軸は光源２００に流れる光源電流Ｉｏｕｔである。

電源電圧ＶｉｎはＶｄ〜Ｖａの範囲で変動するものとする。本実施の形態では、制御部７は、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂより大きい場合に第１スイッチング素子８をオフする。閾値Ｖｂは、電源電圧Ｖｉｎの最大値Ｖａよりも小さい値である。このため、電源電圧Ｖｉｎが最大値Ｖａの状態において、昇圧回路２は動作していない。このとき、電源電圧Ｖｉｎと昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は等しい。また、電源電圧Ｖｉｎが最大値Ｖａのとき、ＯＮ−ＤＵＴＹはＤｃである。また、光源電流Ｉｏｕｔの値は目標電流Ｉａである。

図２の（Ａ）に示すように、電源電圧Ｖｉｎが最大値Ｖａから低下すると、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１が低下する。降圧回路３の出力電流が目標電流Ｉａを保つためには、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１の電圧が低下するほど、ＯＮ−ＤＵＴＹを大きくする必要がある。ＯＮ−ＤＵＴＹを大きくするほど、降圧回路３は昇圧回路２から多くの電流を取り込むことができる。従って、電源電圧Ｖｉｎの低下に伴い、ＯＮ−ＤＵＴＹが上昇する。

電源電圧Ｖｉｎが低下し、閾値Ｖｂ以下になると、制御部７は、第１スイッチング素子８をオンオフする。つまり、昇圧回路２が動作する。電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域では、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は、電源電圧Ｖｉｎが昇圧回路２によって昇圧された電圧となる。本実施の形態では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の場合、制御部７は、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を一定とする。従って、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域では、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は一定の電圧を維持する。電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域における昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は、最小電圧Ｖｃ以上に設定される。また、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域における昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は、最大値Ｖａ以下に設定される。

電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域では、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１が一定である。このため、ＯＮ−ＤＵＴＹも一定となる。また、光源電流Ｉｏｕｔは、電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖａの範囲で一定に維持される。本実施の形態では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域において、コンデンサ１３に印加される電圧が一定の電圧を維持する。従って、光源点灯装置１を安定に動作させることができる。

次に、本実施の形態の比較例として、昇圧回路２を動作させない場合の照明器具５０の動作について説明する。図３は、昇圧回路を動作させない場合の照明器具の動作を説明する図である。実施の形態１と同様に、電源電圧Ｖｉｎが最大値Ｖａから低下すると、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１が低下する。図３の（Ａ）に示すように、昇圧回路２を動作させない場合、電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖａの範囲で変動すると、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１もＶｄ〜Ｖａの範囲で変動する。

一般に、駆動回路１５が出力できるゲート信号のＯＮ−ＤＵＴＹには上限がある。ＯＮ−ＤＵＴＹの上限は、駆動回路１５または制御部７が備える制御用ＩＣの仕様などで決まる。一般に、ＯＮ−ＤＵＴＹの上限は約５０％である。

電源電圧Ｖｉｎの低下に伴い、ＯＮ−ＤＵＴＹは大きくなる。電源電圧Ｖｉｎが最小電圧Ｖｃのとき、ＯＮ−ＤＵＴＹは上限に到達する。このため、電源電圧Ｖｉｎが最小電圧Ｖｃからさらに低下しても、駆動回路１５はＯＮ−ＤＵＴＹを大きくできない。このため、図３の（Ｂ）に示すように、電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖｃの領域では、ＯＮ−ＤＵＴＹは上限値を維持する。電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖｃの領域では、Ｖ＿Ｃ１１が低下する一方で、ＯＮ−ＤＵＴＹが一定となる。このため、図３の（Ｃ）に示すように、Ｉｏｕｔが低下する。

以上から、昇圧回路２を動作させない場合、電源電圧Ｖｉｎの低下にＯＮ−ＤＵＴＹが追従できない場合がある。従って、目標電流Ｉａを維持できない場合がある。この結果、光源電流Ｉｏｕｔが低下する。従って、光源点灯装置１を使用可能な電源電圧Ｖｉｎの範囲が制限される場合がある。

これに対し、本実施の形態では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下に低下した場合に昇圧回路２を動作させる。電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域では、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は一定の電圧を維持する。このため、電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖａの範囲において、光源電流Ｉｏｕｔを一定に維持できる。従って、光源点灯装置１を広い範囲の電源電圧Ｖｉｎで使用できる。

閾値Ｖｂは最大値Ｖａよりも小さく、最小電圧Ｖｃよりも大きい。ここで、最小電圧Ｖｃは、昇圧回路２を動作させずに降圧回路３が光源２００に供給する目標電流Ｉａを出力できる電源電圧Ｖｉｎの最小値である。つまり、最小電圧Ｖｃは、昇圧回路２を動作させずにＯＮ−ＤＵＴＹを上限値に設定した状態で、降圧回路３が目標電流Ｉａを出力できる電源電圧Ｖｉｎの最小値である。

ここで、光源点灯装置１は、電源電圧Ｖｉｎが最小電圧Ｖｃ以上の場合、昇圧回路２をオフした状態でも目標電流Ｉａを維持できる。このため、電源電圧Ｖｉｎが最小電圧Ｖｃ以上の領域では、昇圧回路２を動作させる必要はない。しかし、目標電流Ｉａを安定に維持するためには、電源電圧Ｖｉｎが最小電圧Ｖｃまで低下する前に、昇圧回路２を動作させる必要がある。このため、最大値Ｖａと最小電圧Ｖｃとの間に閾値Ｖｂを設定する。

また、昇圧回路２が動作している期間は、昇圧回路２において電力損失が生じている。このため、昇圧回路２が動作する期間は短いほうが良い。従って、閾値Ｖｂは、最小電圧Ｖｃに近い電圧であることが望ましい。本実施の形態では、閾値Ｖｂと最小電圧Ｖｃの差分は、電源電圧Ｖｉｎの最大値Ｖａと閾値Ｖｂとの差分よりも小さいものとする。

次に、本実施の形態の別の比較例として、昇圧回路２を常時動作させた場合の照明器具５０の動作を説明する。図４は、昇圧回路を常に動作させた場合の照明器具の動作を説明する図である。本比較例では、昇圧回路２は、電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖａの領域で、常時動作する。昇圧回路２が昇圧動作を行うことで、電源電圧Ｖｉｎは昇圧される。このため、図４の（Ａ）に示すように、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は電源電圧Ｖｉｎの最大値Ｖａよりも高い電圧Ｖｓとなる。

電源電圧Ｖｉｎの最大値Ｖａよりも高いため、図４の（Ｂ）に示すように、ＯＮ−ＤＵＴＹは、Ｄｃよりも小さい値となる。また、図４の（Ｃ）に示すように、光源電流Ｉｏｕｔは定電流を維持する。本比較例では、電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖａの領域において、コンデンサ１３に印加される電圧が一定に維持される。従って、電源電圧ＶｉｎがＶｄ〜Ｖａの領域において、ＯＮ−ＤＵＴＹおよび光源電流Ｉｏｕｔが一定に維持される。

図４に示すように、昇圧回路２を常時動作させることで、広い範囲の電源電圧Ｖｉｎに対して、光源点灯装置１を使用できる。従って、光源点灯装置１を電源電圧Ｖｉｎが変動し易い直流電源１００に接続して使用できる。ここで、昇圧回路２を動作させると、電力損失が生じる。昇圧回路２を常時動作させると、電力損失が常時発生することとなる。従って、昇圧回路２を常時動作させると、電力消費が大きくなる。

また、コンデンサ１３には電源電圧Ｖｉｎの最大値Ｖａよりも高い電圧Ｖｓが印加される。このため、光源点灯装置１において定格電圧が高い部品を使用する必要がある。また、コンデンサ１３の電圧が常に高い電圧で保たれる。このため、昇圧回路２の出力と光源２００との電位差が大きくなる。従って、降圧回路３による降圧電圧が大きくなる。このとき、降圧回路３の効率が低下する場合がある。

これに対し、本実施の形態では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂより大きい場合に昇圧回路２を停止させている。また、閾値Ｖｂは、最小電圧Ｖｃに近い電圧に設定される。このとき、昇圧回路２が動作する期間を、常時昇圧回路２を動作させる場合と比較して短縮できる。従って、照明器具５０の電力消費を抑制できる。

また、本実施の形態では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の場合、制御部７は、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を電源電圧Ｖｉｎの最大値Ｖａ以下とする。これにより、昇圧回路２を常時動作させる場合と比較して、光源点灯装置１を構成する部品の耐圧を低く設定できる。このとき、部品の耐圧を考慮する上で適した設計が可能になる。

本実施の形態の変形例として、閾値Ｖｂは、電源電圧Ｖｉｎが上昇する場合と、電源電圧Ｖｉｎが低下する場合とで異なる値に設定されても良い。本変形例では、電源電圧Ｖｉｎが低下する場合、閾値Ｖｂは第１閾値Ｖｂであるものとする。また、電源電圧Ｖｉｎが上昇する場合、閾値Ｖｂは第２閾値Ｖｂ＋であるものとする。第２閾値Ｖｂ＋は、第１閾値Ｖｂよりも大きい。第２閾値Ｖｂ＋は、第１閾値Ｖｂと最大値Ｖａとの間に設定される。

電源電圧Ｖｉｎが低下する場合、昇圧回路２は、第１閾値Ｖｂで動作を開始する。ここで、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下に低下した後に、電源電圧Ｖｉｎが上昇する場合を考える。昇圧回路２は、電源電圧Ｖｉｎが第２閾値Ｖｂ＋を超えると停止する。

直流電源１００が電力を供給している他の負荷の使用状況により、電源電圧Ｖｉｎが変動することがある。ここで、昇圧回路２の動作を開始する閾値と、昇圧回路２の動作を停止する閾値が等しい場合を考える。この場合、電源電圧Ｖｉｎのわずかな変動で昇圧回路２は動作と停止を繰り返す可能性がある。昇圧回路２が動作と停止を短期間で繰り返すと、コンデンサ１３に発生する電圧が不安定になる。これは、降圧回路３の動作条件として好ましくない。このとき、光源２００に安定した定電流を供給できない場合がある。従って、光源２００にちらつきが発生する可能性がある。

電源電圧Ｖｉｎが上昇する場合の第２閾値Ｖｂ＋を、電源電圧Ｖｉｎが低下する場合の第１閾値Ｖｂよりも大きくすることで、昇圧回路２が電源電圧Ｖｉｎの小さな変動の影響を受けることを防止できる。本変形例において、電源電圧Ｖｉｎの変化に対する昇圧回路２の動作状態および停止状態の切り替わりには、ヒステリシスが現れる。

また、本実施の形態において、ＯＮ−ＤＵＴＹの上限は５０％である。このため、光源２００に印加される電圧がコンデンサ１３に印加される電圧の５０％より大きいと、降圧回路３は、十分な光源電流Ｉｏｕｔを供給できない場合がある。従って、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は、降圧回路３の出力電圧の２倍以上であるとよい。また、コンデンサ１３と光源２００との間の電位差が大きいと、降圧回路３による降圧電圧が大きくなる。このとき、降圧回路３における電力損失が増える場合がある。従って、コンデンサ１３に印加される電圧は、光源２００に印加される電圧の２倍とすると良い。

本実施の形態では、抵抗２０と抵抗２１によって、降圧回路３の出力電圧を検出できる。制御部７は、降圧回路３の出力電圧を検出している。電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の場合、制御部７は、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を降圧回路３の出力電圧の２倍とする。また、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の場合、制御部７は、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を降圧回路３の出力電圧の２倍以上とするものとしても良い。制御部７は、降圧回路３の出力電圧に応じて、第１スイッチング素子８を制御する。制御部７は、電源電圧Ｖｉｎが低下してもコンデンサ１３に印加される電圧が光源２００に印加される電圧の２倍よりも小さくならないように、第１スイッチング素子８を制御する。

本実施の形態では、昇圧回路２が制御部７を備える。この変形例として、降圧回路３が制御部７を備えてもよい。また、制御部７は、昇圧回路２および降圧回路３の外部に設けられるものとしても良い。この場合、昇圧回路２は、第１スイッチング素子８を駆動する駆動回路を備える。制御部７はこの駆動回路を制御する。

これらの変形は以下の実施の形態に係る光源点灯装置および照明器具について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る光源点灯装置および照明器具については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る照明器具の動作を説明する図である。実施の形態１では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の場合、制御部７は昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を一定とするものとした。これに対し本実施の形態では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の場合、制御部７は、電源電圧Ｖｉｎが小さいほど昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１を小さくする。

電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域において、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１が一定値を維持する場合、電源電圧Ｖｉｎの低下に伴って、電源電圧Ｖｉｎと昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１の差分が大きくなる。従って、電源電圧Ｖｉｎの低下に伴って、昇圧回路による昇圧電圧が大きくなる。このとき、昇圧回路２における電力損失が大きくなる場合がある。

これに対し、本実施の形態では、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域において、電源電圧Ｖｉｎの低下に伴い、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１が低下する。従って、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１が一定値を維持する場合と比較して、昇圧回路２における電力損失を低減できる。ここで、電源電圧Ｖｉｎが閾値Ｖｂ以下の領域において、昇圧回路２の出力電圧Ｖ＿Ｃ１１は、Ｖｂ以上に維持される。

なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

５０ 照明器具、１ 光源点灯装置、２ 昇圧回路、３ 降圧回路、７ 制御部、８ 第１スイッチング素子、１００ 直流電源、１４ 第２スイッチング素子、２００ 光源

Claims (11)

1. 直流電源に接続され、第１スイッチング素子のオンオフにより前記直流電源の電源電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路の出力に接続され、第２スイッチング素子のオンオフにより前記昇圧回路の出力電圧を降圧する降圧回路と、
   前記第１スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記電源電圧が閾値より大きい場合に前記第１スイッチング素子をオフし、前記電源電圧が前記閾値以下の場合に前記第１スイッチング素子をオンオフすることを特徴とする光源点灯装置。
2. 前記電源電圧が前記閾値以下の場合、前記制御部は、前記昇圧回路の出力電圧を前記電源電圧の最大値以下とすることを特徴とする請求項１に記載の光源点灯装置。
3. 前記閾値は、前記昇圧回路を動作させずに前記降圧回路が光源に供給する目標電流を出力できる前記電源電圧の最小値である最小電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の光源点灯装置。
4. 前記閾値と前記最小電圧の差分は、前記電源電圧の最大値と前記閾値との差分よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の光源点灯装置。
5. 前記電源電圧が低下する場合、前記閾値は第１閾値であり、
   前記電源電圧が上昇する場合、前記閾値は第２閾値であり、
   前記第２閾値は、前記第１閾値よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光源点灯装置。
6. 前記電源電圧が前記閾値以下の場合、前記制御部は、前記昇圧回路の出力電圧を前記降圧回路の出力電圧の２倍以上とすることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光源点灯装置。
7. 前記電源電圧が前記閾値以下の場合、前記制御部は、前記昇圧回路の出力電圧を前記降圧回路の出力電圧の２倍とすることを特徴とする請求項６に記載の光源点灯装置。
8. 前記電源電圧が前記閾値以下の場合、前記制御部は、前記昇圧回路の出力電圧を一定とすることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の光源点灯装置。
9. 前記電源電圧が前記閾値以下の場合、前記制御部は、前記電源電圧が小さいほど前記昇圧回路の出力電圧を小さくすることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の光源点灯装置。
10. 前記直流電源は蓄電池であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の光源点灯装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の光源点灯装置と、前記光源点灯装置の出力に接続された光源を備えることを特徴とする照明器具。

Images