JP2021086763A - 点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】深い調光と浅い調光とを連続的に切り替えることが可能な点灯装置を提供する。【解決手段】点灯装置は、光源の調光度を示す調光信号を取得し、取得した調光信号に応じた電流を前記光源に供給するものであり、前記光源に直列に接続されて前記光源の電流を検出する第１抵抗器及び第２抵抗器の直列回路と、取得した調光信号に応じて生成された第１調光電圧及び前記第１抵抗器の検出電圧を比較する第１比較器と、取得した調光信号に応じて生成された第２調光電圧及び前記直列回路の検出電圧を比較する第２比較器と、前記第１比較器及び第２比較器の何れか又は両方の比較結果に基づいて前記光源に供給する電流を調整する調光部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、調光器からの調光信号に基づいて光源を点灯させる点灯装置に関する。

近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode ）を光源とする照明器具が、住宅用、事業所用、道路用、産業用等の用途に広く使用されている。照明器具の光源は、例えば直流電源を有する点灯装置から直流電流が供給されて定電流駆動される。

光源の光出力の大きさを変化させるには調光器が用いられる。調光器は、例えば調光つまみの操作に応じた情報を示す調光信号を出力し、この調光信号を入力する点灯装置が、調光信号によって示される情報に応じて光源に供給する電流を変化させる。

定電流駆動する光源に深い調光を行う場合、光源の電流の検出抵抗に生じる検出電圧、及び該検出電圧と比較される基準電圧が共に微小電圧信号となるため、ノイズの影響を受けて光源に流れる電流を適切に制御できなくなって、光源からの光がちらつく等の問題が生じることがある。

これに対し、例えば特許文献１には、フライバックコンバータの出力に接続されたＬＥＤの電流を検出する抵抗を２つ並列にしてそれぞれを別々の比較器に入力し、各比較器の出力をダイオードＯＲを介して制御回路にフィードバックする構成を有する照明器具の電源装置が開示されている。この電源装置は、一方の抵抗をスイッチで非接続とすることにより、検出電圧及び基準電圧を比較的高レベルにして深い調光を行うことができる。

また、特許文献２には、ＬＥＤを駆動する降圧型コンバータのスイッチング素子のソースに接続された検出抵抗による検出電圧をコンバータ制御部にフィードバックする構成を有するＬＥＤ駆動装置が開示されている。このＬＥＤ駆動装置は、検出抵抗をＲ１のみとするか、Ｒ１，Ｒ２を並列にするかにより、ＬＥＤ電流の調整範囲を低電流の範囲と高電流の範囲とに切り替えることができる。

特開２００９−２６１２１３号公報 特開２０１４−１２３４４８号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示された方法によって深い調光と浅い調光とを切り替える場合、切り替えの過程で検出電圧が不連続に変化するため、フィードバック制御に一時的な乱れが生じて連続的な切り替えができないという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、深い調光と浅い調光とを連続的に切り替えることが可能な点灯装置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、光源の調光度を示す調光信号を取得し、取得した調光信号に応じた電流を前記光源に供給して点灯させる点灯装置において、前記光源に直列に接続されて前記光源の電流を検出する第１抵抗器及び第２抵抗器の直列回路と、取得した調光信号に応じて生成された第１調光電圧及び前記第１抵抗器の検出電圧を比較する第１比較器と、取得した調光信号に応じて生成された第２調光電圧及び前記直列回路の検出電圧を比較する第２比較器と、前記第１比較器又は第２比較器の比較結果に基づいて前記光源に供給する電流を調整する調光部とを備える。

本態様にあっては、光源の電流を第１抵抗器及び第２抵抗器の直列回路で検出し、調光度を示す調光信号に応じて第１調光電圧及び第２調光電圧を生成し、第１比較器にて第１調光電圧及び第１抵抗器の検出電圧を比較し、第２比較器にて第２調光電圧及び直列回路の検出電圧を比較する。そして、第１比較器又は第２比較器の少なくとも一方の比較結果により光源に供給する電流を調整する。このため、対応する調光度が異なる第１比較器及び第２比較器の何れか又は両方を用いて、光源に供給する電流を調整することができる。

本発明の一態様に係る点灯装置は、前記第１調光電圧及び前記第２調光電圧の比は、前記第１抵抗器の抵抗値及び前記直列回路の抵抗値の比に対応している。

本態様にあっては、第１調光電圧と第２調光電圧との比の大きさが、第１抵抗器の抵抗値と第１抵抗器及び第２抵抗器の直列回路の抵抗値の比の大きさに対応するように、第１調光電圧及び第２調光電圧を生成する。これにより、第１比較器を用いた場合と、第２比較器を用いた場合とで、光源の電流を同等に調整することができる。

本発明の一態様に係る点灯装置は、取得した調光信号が示す調光度が第２閾値より浅い場合、前記第２比較器の動作を禁止する第２禁止部と、取得した調光信号が示す調光度が前記第２閾値と同等又は該第２閾値より深い第１閾値より深い場合、前記第１比較器の動作を禁止する第１禁止部とを更に備える。

本態様にあっては、調光信号が示す調光度が第２閾値より浅くない場合、第２比較器を用い、調光度が第２閾値より浅くない第１閾値より深くない場合、第１比較器を用いて光源の電流を調整する。これにより、調光度が深くて光源の電流が比較的小さい場合に、第２比較器を用いて光源の電流を高精度に調整することができる。また、調光度が第１閾値と第２閾値との間にある場合は、第１比較器及び第２比較器の両方を用いて光源の電流を調整することができる。

本発明の一態様に係る点灯装置は、前記調光部は、前記第１比較器が比較する前記第１抵抗器の検出電圧が前記第１調光電圧より高い場合、又は前記第２比較器が比較する前記直列回路の検出電圧が前記第２調光電圧より高い場合、前記光源に供給する電流を低減するように調整する。

本態様にあっては、第１比較器及び第２比較器のそれぞれが比較する検出電圧が調光電圧より高い場合に光源に供給する電流を低減する。これにより、第１比較器及び第２比較器それぞれの２つの入力端子の極性に応じて、第１比較器及び第２比較器の出力の論理的なＯＲをとる構成と、光源の電流を増減する調整方向とが一意に定まる。

本発明の一態様に係る点灯装置は、前記第１禁止部は、前記第１調光電圧を、取得した調光信号に応じた電圧より高くし、前記第２禁止部は、前記第２比較器に前記直列回路の検出電圧より低い電圧を入力する。

本態様にあっては、第１調光電圧を、光源の電流を調整するときの電圧より高くすることによって第１比較器の動作を禁止し、第１抵抗器及び第２抵抗器の直列回路の検出電圧より低い電圧を第２比較器に入力することによって第２比較器の動作を禁止する。これにより、付加回路なしに第１比較器の動作を停止することができ、第２比較器に過大な検出電圧が入力されないようにして第２比較器の動作を停止することができる。

本発明の一態様に係る点灯装置は、取得した調光信号に応じた相異なるデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成する第１生成部及び第２生成部と、該第１生成部及び第２生成部それぞれが生成したＰＷＭ信号を積分して前記第１調光電圧及び前記第２調光電圧を生成する第１積分器及び第２積分器と、前記調光信号が示す調光度と、前記第１生成部が生成するＰＷＭ信号のデューティ比とを対応付けて記憶する記憶部とを更に備える。

本態様にあっては、調光信号が示す調光度に応じて第１生成部及び第２生成部にてデューティが相異なるＰＷＭ信号を生成し、第１積分器及び第２積分器にて相異なるＰＷＭ信号を積分して第１調光電圧及び第２調光電圧を生成する構成に対して、調光信号が示す調光度と、第１生成部が生成するＰＷＭ信号のデューティとを対応付けて記憶部に記憶する。これにより、取得した調光信号に応じて第１生成部が生成するＰＷＭ信号のデューティを記憶部から読み出し、読み出したデューティを第１抵抗器の抵抗値及び前記直列回路の抵抗値の比に応じた倍数値にして、第２生成部が生成するＰＷＭ信号のデューティとすることができる。

本発明の一態様に係る点灯装置は、前記第２抵抗器と並列的に接続されており、前記第２抵抗器に流れる電流を分流するダイオードを更に備える。

本態様にあっては、第２抵抗器の電圧降下が増大したときに光源の電流の一部をダイオードに分流させる。これにより、第２抵抗器の発熱を低減することができる。

上記によれば、深い調光と浅い調光とを連続的に切り替えることが可能となる。

実施形態１に係る点灯装置を含む点灯システムの構成例を示すブロック図である。 調光信号のデューティとＩｔｇｔ／Ｉｎｏｍとの関係を例示する説明図である。 調光器からの調光信号及び積分回路に対するＰＷＭ信号の一例を示すタイミングチャートである。 調光信号のデューティをマイコンが出力する信号のデューティに変換するための調光テーブルの構成例を示す説明図である。 オペアンプの動作範囲を例示する説明図である。 調光信号のデューティとマイコンの出力のデューティとの関係を示す説明図である。 マイコンによる初期化処理の手順を示すフローチャートである。 調光信号のデューティに応じて切り替えたオペアンプを用いて光源の電流を調整するマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係る点灯装置を含む点灯システムの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る点灯装置１を含む点灯システムの構成例を示すブロック図である。点灯装置１は、調光器３から調光信号を時系列的に取得し、取得した調光信号に基づく電流を光源４に供給して点灯させる。調光器３は、例えば使用者が不図示のつまみを回転させることにより、光源４の光量を調整する度合い、即ち調光度を示す調光信号を点灯装置１に出力するものである。調光器３はつまみ式に限定されない。光源４は例えばＬＥＤを含み、供給される電流の増減に応じて光量が増減する。

光源４には、該光源４に流れる電流を検出するための抵抗器Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されている。抵抗器Ｒ１（第１抵抗器に相当）は一端が共通電位（シグナルグラウンド：図では白抜きの逆三角形で示す）に接続されている。抵抗器Ｒ２（第２抵抗器に相当）は、一端が抵抗器Ｒ１の他端に接続され、他端が光源４の一端に接続されている。光源４の他端はＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力に接続されている。抵抗器Ｒ１及びＲ２は、何れも複数の抵抗器を含んで構成されるものであってもよい。

点灯装置１は、調光器３からフォトカプラ１１を介して取得した調光信号のデューティ比（以下、単にデューティという）を検出し、検出したデューティに応じたＰＷＭ信号を出力するマイクロコンピュータ（以下マイコンという：第１生成部及び第２生成部に相当）１０を更に備える。なお、フォトカプラ１１は、ＰＷＭ信号を伝達するための他の回路素子又は他の回路であってもよい（以下の他のフォトカプラについても同様）。

点灯装置１は、また、マイコン１０が出力する２系統のＰＷＭ信号を各別に積分する積分回路１２及び２２と、該積分回路１２及び２２それぞれの出力電圧が非反転入力端子に入力される演算増幅器（以下、オペアンプという）１３及び２３と、オペアンプ１３及び２３それぞれの出力にカソードが接続されたダイオードＤ１及びＤ２とを備える。ダイオードＤ１及びＤ２はアノード同士が接続されている。

オペアンプ１３の反転入力端子には、抵抗器Ｒ１の他端からの検出電圧が抵抗器Ｒ３を介して入力されている。オペアンプ２３の反転入力端子には、抵抗器Ｒ２の他端からの検出電圧、即ち抵抗器Ｒ１，Ｒ２の直列回路の検出電圧（以下、抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧という）が抵抗器Ｒ４を介して入力されている。オペアンプ２３の反転入力端子には、また、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）であるトランジスタＱ１のドレインが接続されている。トランジスタＱ１のソースは共通電位に接続されている。

点灯装置１は、更に、ダイオードＤ１及びＤ２のアノードの電圧をフォトカプラ１４を介して入力するコンバータ用制御ＩＣ１５と、該コンバータ用制御ＩＣ１５の出力によって電圧の変換が制御される絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ１６とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の入力には、交流電源５の交流電圧を直流電圧に変換するＰＦＣ（Power Factor Controller ）回路１７の出力電圧が印加されている。

上述の点灯回路１における接続関係において、マイコン１０と、積分回路１２及び２２と、オペアンプ１３及び２３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力側とは、上記共通電位と同じ共通電位を有する。マイコン１０と調光器３とは、フォトカプラ１１によって共通電位が分離されている。オペアンプ１３及び２３と、コンバータ用制御ＩＣ１５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１６の入力側とは、フォトカプラ１４によって共通電位が分離されている。

マイコン１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）を含んで構成されている。ＣＰＵは、制御プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory ）、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory ）、調光信号を取得してＰＷＭ信号等を出力するための入出力インタフェース、及び経過時間等を計時するタイマと互いにバス接続されている（何れも不図示）。ＲＯＭには、後述する調光テーブル１０１が記憶されている（記憶部に相当）。

オペアンプ１３（第１比較器に相当）は、積分回路１２（第１積分器に相当）の出力電圧（第１調光電圧に相当）と抵抗器Ｒ１の検出電圧との差分を誤差電圧として増幅する。オペアンプ２３（第２比較器に相当）は、積分回路２２（第２積分器に相当）の出力電圧（第２調光電圧に相当）と抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧との差分を誤差電圧として増幅する。オペアンプ１３及び２３は、マイコン１０に制御されて、少なくとも一方が誤差増幅器として動作し、動作範囲を外れた場合はＨ（ハイ）レベルの電圧を出力する。

抵抗器Ｒ１及びＲ２は、例えば抵抗値がそれぞれ０．２Ω及び１０Ωである。この場合、抵抗器Ｒ２の抵抗値は、抵抗器Ｒ１の抵抗値の５０倍である。換言すれば、抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧は、抵抗器Ｒ１の検出電圧の５１倍である。この倍率は５１倍に限定されないが、倍率を大きくするほど、光源４に供給する微小な電流を精度よく調整することができる。

トランジスタＱ１は、オペアンプ２３の反転入力端子に入力される電圧を０Ｖに低下させるものである。トランジスタＱ１のゲートは、マイコン１０の入出力インタフェースに接続されている。トランジスタＱ１がオンした場合、オペアンプ２３はＨレベルの電圧を出力するため、この出力がフォトカプラ１４に入力されることはない。オペアンプ１３の反転入力端子と共通電位との間にも他のトランジスタを接続して、オペアンプ１３の反転入力端子に入力される電圧を０Ｖに低下させることができるようにしてもよい。

ダイオードＤ１及びＤ２は、オペアンプ１３及び２３が増幅した誤差電圧の何れかがＬ（ロウ）レベルであるときにアノードがＬレベルとなる。オペアンプ１３及び２３は少なくとも一方が動作しており、両方がＨレベルの電圧を出力し続けることがないから、ダイオードＤ１及びＤ２のアノードがＨレベルの電圧に固定されることはない。換言すれば、ダイオードＤ１及びＤ２は、オペアンプ１３及び２３の少なくとも一方の出力電圧を、フォトカプラ１４を介してコンバータ用制御ＩＣ１５に入力する。

コンバータ用制御ＩＣ１５は、オペアンプ１３及び２３の少なくとも一方からフォトカプラ１４を介して入力された誤差電圧の増幅電圧に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電圧を制御する。ダイオードＤ１及びＤ２、フォトカプラ１４並びにコンバータ用制御ＩＣ１５が調光部に相当する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、ＰＦＣ回路１７から印加された直流電圧をコンバータ用制御ＩＣ１５に制御されて降圧し、降圧した直流電圧を抵抗器Ｒ１,Ｒ２の直列回路を介して光源４に印加することにより、光源４に直流電流を供給する。

光源４に供給する電流（以下、光源４の電流という）を調整するための構成として、以下の（ａ）から（ｄ）の４つの構成をとり得る。本実施形態１では、既に説明したように（ａ）の構成を採用するが、他の方法を採用してもよい。（ａ）の構成の場合、ダイオードＤ１及びＤ２に代えて負論理のＯＲ回路（何れかの入力が１＝Ｌであるときに出力が１＝Ｌとなる回路）又は正論理のＡＮＤ回路（両方の入力が１＝Ｈであるときに出力が１＝Ｈとなる回路）を用いてもよい。

（ａ）図１の通りオペアンプ１３及び２３それぞれの反転入力端子に抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧を入力し、図１の通りダイオードＤ１及びＤ２のアノードを突き合わせし、フォトカプラ１４の入力電圧が低下したときに光源４の電流を低減させる。
（ｂ）図１の通りオペアンプ１３及び２３それぞれの反転入力端子に抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧を入力し、図１とは逆にダイオードＤ１及びＤ２のカソードを突き合わせし、フォトカプラ１４の入力電圧が上昇したときに光源４の電流を増加させる。
（ｃ）図１とは逆にオペアンプ１３及び２３それぞれの反転入力端子と非反転入力端子とを入れ替え、図１の通りダイオードＤ１及びＤ２のアノードを突き合わせし、フォトカプラ１４の入力電圧が低下したときに光源４の電流を増加させる。
（ｄ）図１とは逆にオペアンプ１３及び２３それぞれの反転入力端子と非反転入力端子とを入れ替え、図１とは逆にダイオードＤ１及びＤ２のカソードを突き合わせし、フォトカプラ１４の入力電圧が上昇したときに光源４の電流を低減させる。

上記の（ａ）の構成によれば、オペアンプ１３に入力される抵抗器Ｒ１の検出電圧が積分回路１２からの第１調光電圧より高い場合、又はオペアンプ２３に入力される抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧が積分回路２２からの第２調光電圧より高い場合、オペアンプ１３又は２３の出力によってダイオードＤ１又はＤ２が導通する。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が出力する電圧が低下して、光源４に供給される電流が低減され、抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧が低下するようにフィードバックされる。なお、オペアンプ１３及び２３並びにダイオードＤ１及びＤ２の接続構成が本実施形態１とは異なる（ｄ）の構成による場合であっても、同様のフィードバックがかかる。

上述のフィードバックにより、抵抗器Ｒ１又は抵抗器Ｒ１，Ｒ２の直列回路に流れる電流が、第１調光電圧又は第２調光電圧に比例するように制御される。第１調光電圧及び第２調光電圧は、マイコン１０が出力する２系統のＰＷＭ信号のそれぞれのデューティに比例するから、光源４に供給される電流は、マイコン１０が積分回路１２又は２２に対して出力する２系統のＰＷＭ信号のそれぞれのデューティに比例するように調整される。

調光信号は、光源４の調光度を、例えばデューティによって示す信号である。調光器３は、出力する調光信号のデューティの仕様として５％から９０％までをカバーするものが多いため、本実施形態１では、５％から９０％までの変化範囲内で調光信号のデューティの大小に応じて、光源４の電流を定格値から最小値まで調整する。即ち、調光信号のデューティの増加及び減少（以下増／減という）に応じて、光源４の電流を減少及び増加（以下、減／増という）させる。調光信号のデューティの増／減に応じて、光源４の電流を増／減させてもよい。

光源４がＬＥＤである場合、光源４に流れる電流を指数関数的に増／減させることにより、視覚的には、光源４の輝度が直線的に増／減する。そこで、デューティの変化に対して光源４に流れる電流の相対値を、片対数のグラフを用いて表すこととする。以下では、光源４の電流の定格値（定数）をＩｎｏｍとし、調整された光源４の電流をＩｔｇｔとする。Ｉｔｇｔは、例えばＩｎｏｍの１倍から０．０００２倍まで、即ち１００％から０．０２％まで連続的に調整される。

図２は、調光信号のデューティとＩｔｇｔ／Ｉｎｏｍとの関係を例示する説明図である。図２の横軸は調光信号のデューティを表し、縦軸はＩｔｇｔ／Ｉｎｏｍを常用対数の対数スケールで表す。図中の実線は、調光信号のデューティの増／減に応じて光源４の電流Ｉｔｇｔを減／増させる場合の特性を示すものであり、破線は、調光信号のデューティの増／減に応じて光源４の電流Ｉｔｇｔを増／減させる場合の特性を示すものである。

調光信号のデューティをｘとした場合、０．０５から０．９までのｘの範囲に対応する右下がりの実線の傾きＫが以下の式（１）で表されるから、ｙ＝Ｉｔｇｔ／Ｉｎｏｍとデューティｘとの関係は、例えば以下の式（２）及び（３）によって表される。但し、式（２）及び（３）は単なる例であって、ｙとｘの関係が式（２）及び（３）とは異なる任意の関係式で表されるようにしてもよい。また、式（２）及び（３）を用いる場合であっても、例えば光源４の電流をＩｎｏｍの０．０２％より更に小さい電流まで連続的に調整するために、ｘの係数を−４．３５より小さくしてもよい。

Ｋ＝（ｌｏｇ０．０００２−ｌｏｇ１）／（０．９−０．０５）
＝−４．３５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ｌｏｇｙ＝−Ｋ（ｘ−０．０５）＋ｌｏｇ１
＝−４．３５（ｘ−０．０５）・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ｙ＝１０^{-4.35(x-0.05)} ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
但し、
ｙ＝Ｉｔｇｔ／Ｉｎｏｍ
０．０５≦ｘ≦０．９

式（２）と同様に、図２の右上がりの破線は、以下の式（４）によって表される。

ｌｏｇｙ＝−Ｋ（ｘ−０．０５）＋ｌｏｇ０．０００２
＝４．３５（ｘ−０．０５）−３．７・・・・・・・・・・・・・・（４）
但し、
０．０５≦ｘ≦０．９

ここでは、Ｉｔｇｔ／Ｉｎｏｍの大きさと、光源４の調光度の深さとは逆の関係にあるものとする。即ち、光源４の電流が大きいほど調光度が浅いと言い、光源４の電流が小さいほど調光度が深いという。従って、図２の実線の特性によって調光する場合、調光信号のデューティが大きいほど光源４の電流の調光度が深くなり、調光信号のデューティが小さいほど光源４の電流の調光度が浅くなる。一方、図２の破線の特性によって調光する場合、調光信号のデューティが大きいほど光源４の電流の調光度が浅くなり、調光信号のデューティが小さいほど光源４の電流の調光度が深くなる。

以下では、図２の実線に対応して式（２）及び（３）で表される特性に基づいて説明する。なお、調光信号のデューティが０．０５未満の場合、Ｉｔｇｔ／Ｉｎｏｍは１に固定され、光源４には定格値Ｉｎｏｍの電流が流れる。調光信号のデューティが０．９より大きい場合、いわゆるフェードアウトを行って、光源４に流れる電流を完全に０にするが、フェードアウトの詳細な説明は省略する。

上述したように、光源４に供給される電流は、マイコン１０が積分回路１２に対して出力するＰＷＭ信号のデューティに比例する。マイコン１０が積分回路１２に対して出力するＰＷＭ信号のデューティが１の場合、光源４に供給される電流は最大値Ｉｍａｘとなる。ここで、調光信号のデューティが０．０５以下の場合に光源４に供給される電流は、最大値Ｉｍａｘをディレーティングした定格値Ｉｎｏｍとなるようにすることが好ましい。

本実施形態１では、例えばＩｍａｘ＝１．１１Ａとなるのに対して、Ｉｎｏｍ＝１Ａとする９０％のディレーティングを行う。従って、光源４に式（２）及び（３）のｙに対応する電流を供給するには、マイコン１０が検出した調光信号のデューティを式（３）に代入してｙ（＝Ｉｔｇｔ／Ｉｎｏｍ）を算出し、算出したｙの９０％のデューティを有するＰＷＭ信号を積分回路１２に対して出力すればよい。

ここで、マイコン１０が入出力するＰＷＭ信号について説明する。図３は、調光器３からの調光信号及び積分回路１２に対するＰＷＭ信号の一例を示すタイミングチャートである。図３の横軸は時間（ｔ）を表し、縦軸は信号のオン／オフ状態を表す。図３のＡは調光信号のデューティを示すものであり、図３のＢは積分回路１２に対するＰＷＭ信号のデューティを示すものである。横軸の時間スケールは、図３のＡと図３のＢとで異なるが、ここでは見かけ上周期が同一であるように表す。調光信号は、周期がＴ１（例えば１ｍｓ）のＰＷＭ信号である。積分回路１２に対する信号は、周期がＴ２（例えば０．１ｍｓ）のＰＷＭ信号である。周期Ｔ１及びＴ２のそれぞれは、１ｍｓ及び０．１ｍｓに限定されない。

図３に示す例では、調光信号のデューティが０．１５である。このときにマイコン１０が積分回路１２に対して出力するＰＷＭ信号のデューティを算出するには、式（３）の右辺にｘ＝０．１５を代入して、ｙ＝１０^-0.435 ＝０．３６７と算出し、算出した値に０．９を乗じて０．３３を得る（有効数字は２桁とする）。この０．３３が、積分回路１２に対するＰＷＭ信号のデューティとなる。マイコン１０が調光信号を取得して調光信号のデューティを検出する毎に、積分回路１２に対するＰＷＭ信号のデューティを算出してもよいが、これらのデューティの関係を予め算出して記憶しておくことが好ましい。

図４は、調光信号のデューティをマイコン１０が出力する信号のデューティに変換するための調光テーブル１０１の構成例を示す説明図である。調光テーブル１０１は、マイコン１０が有するＲＯＭに記憶されている。調光テーブル１０１には、例えば１％から１００％までの１００通りの調光信号のデューティに対応する１００個のデューティ（％値）が記憶されている。これらのデューティは、調光信号のデューティをｘとして式（３）の右辺に代入し、算出されたｙの値に９０（％）を乗じて得た値を、調光信号のデューティの％値の順に並べたものである。調光テーブル１０１に記憶される値は、式（３）を用いて算出された値に限定されず、式（３）では表すことができないｙとｘの関係から導出された値であってもよい。

図４に示すように、調光信号のデューティが５％以下の場合は５％のときと同じ値が記憶されており、９０％以上の場合は９０％のときと同じ値が記憶されている。調光信号のデューティが５％以下の場合、図４のテーブルに記憶されたデューティの信号をマイコン１０が出力することにより、図４に示すＩｎｏｍ（１Ａ）と同じ大きさの電流Ｉｔｇｔが光源４に供給される。一方、調光信号のデューティが９０％以上に増加する場合、マイコン１０が出力する信号のデューティは、９０％のときのデューティが暫く維持された後に、０％のデューティに向けて漸次低減される。これにより、フェードアウトが実現される。

次に、オペアンプ１３及び２３の動作範囲について説明する。調光信号のデューティが比較的小さい場合、光源４の電流が比較的大きいため、オペアンプ１３の反転入力端子に入力される抵抗器Ｒ１の検出電圧は比較的大きい。この場合、調光器３の電流は、オペアンプ１３が増幅した大振幅の誤差電圧により相対的に高い精度で調整される。この間、オペアンプ２３は、トランジスタＱ１により反転入力端子に０Ｖの電圧が入力されて出力電圧がＨレベルに維持されている。

一方、調光信号のデューティが比較的大きい場合、光源４の電流が比較的小さいため、オペアンプ１３の反転入力端子に入力される抵抗器Ｒ１の検出電圧は比較的小さい。この場合、調光器３の電流は、オペアンプ１３が増幅した小振幅の誤差電圧により相対的に低い精度で調整されることとなる。

そこで、本実施形態１では、光源４の電流が、例えば２０ｍＡ以下となる場合、オペアンプ２３を用いて光源４の電流を調整する。オペアンプ２３に入力される抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧は、オペアンプ１３に入力される抵抗器Ｒ１の検出電圧と比較して５１倍の大きさであるため、オペアンプ１３を用いた場合と比較して数十倍の精度で光源４の電流を調整することができる。なお、同じ大きさの光源の電流を調整するのに、マイコン１０が積分回路２２に対して出力するＰＷＭ信号のデューティは、マイコン１０が積分回路１２に対して出力するＰＷＭ信号のデューティの５１倍にする必要がある。この場合、積分回路２２からの第２調光電圧は、積分回路１２からの第１調光電圧の５１倍になる。

図５は、オペアンプ１３及び２３の動作範囲を例示する説明図である。図５の横軸は調光信号のデューティを表し、縦軸はＩｔｇｔ／Ｉｎｏｍを常用対数の対数スケールで表す。Ｉｎｏｍが１Ａであるから、縦軸のＩｔｇｔ／Ｉｎｏｍの数値は光源４の電流（Ａ）に対応する。図５に示すように、光源４の電流が１Ａから０．０２Ａまでの間は、オペアンプ１３のみを用い、光源４の電流が０．０２Ａから０．０００２Ａ（０．２ｍＡ）までの間は、少なくともオペアンプ２３を用いる。オペアンプ１３及び２３の動作範囲は重ならないようにしてもよいが、本実施形態１では、光源４の電流が０．０２Ａから０．０１５Ａまでの間は、オペアンプ１３及び２３の両方を用いる。

光源４の電流（Ａ）をｙとし、調光信号のデューティをｘとした場合のｙとｘの関係は式（２）及び（３）で表されるから、光源４の電流が０．０２Ａ，０，０１５Ａ，０．０００２Ａそれぞれのときの調光信号のデューティは０．４４，０．４７，０．９である。従って、調光信号のデューティの検出値が０から０．４７の範囲内である場合はオペアンプ１３を用い、調光信号のデューティの検出値が０．４４以上（０．９から１までのフェードアウトの区間を含む）である場合はオペアンプ２３を用いて光源４の電流を調整する。

次に、マイコン１０が積分回路１２及び２２それぞれに対して出力するＰＷＭ信号のデューティについて説明する。図６は、調光信号のデューティとマイコン１０の出力のデューティとの関係を示す説明図である。図６の横軸は調光信号のデューティを表し、縦軸はマイコン１０の出力のデューティを表す。図６のＡはマイコン１０が積分回路１２に対して出力するＰＷＭ信号のデューティを示すものである。図６のＢはマイコン１０が積分回路２２に対して出力するＰＷＭ信号のデューティを示すものである。図６のＡの縦軸の数値は、図５の縦軸の数値に０．９を乗じた値に対応する。図６のＢの縦軸の数値は、図５の縦軸の数値に０．９×５１を乗じた値に対応する。例えば、図５の縦軸の０．０２及び０．０００２は、図６のＢの縦軸の０．９２及び０．００９２に対応する。

マイコン１０は、調光信号のデューティを検出する都度、検出したデューティの範囲を判定すると共に、オペアンプ２３を用いるか否かを判定する。マイコン１０は、判定結果に応じてトランジスタＱ１をオン／オフすると共に、マイコン１０が積分回路１２及び２２それぞれに対して出力するＰＷＭ信号のデューティを、図６に示す直線又は曲線に対応するように設定する。

図６のＡについて、検出した調光信号のデューティが０．４７（第１閾値に相当）より小さい場合、マイコン１０は、検出した０．０１から０．４７までのデューティに対応して調光テーブル１０１に記憶されている０．９から０．０１３までの値を、積分回路１２に対するＰＷＭ信号のデューティとする。検出した調光信号のデューティが０．４７以上である場合、マイコン１０は、０．４７のデューティに対応して調光テーブル１０１に記憶されている０．０１３の値を、積分回路１２に対するＰＷＭ信号のデューティとする。このデューティは、検出した調光信号のデューティに対応して調光テーブル１０１に記憶されているデューティより大きいため、積分回路１２の出力電圧が過大となって、オペアンプ１３の出力がＨレベルに固定される。

図６のＢについて、検出した調光信号のデューティが０．４４（第２閾値に相当）より小さい場合、マイコン１０は、トランジスタＱ１をオンしてオペアンプ２３の反転入力端子の電圧を０Ｖにする。これにより、オペアンプ２３の出力がＨレベルに固定される。マイコン１０は、更に、０．４４のデューティに対応して調光テーブル１０１に記憶されている０．０１８を５１倍にした０．９２の値を、積分回路２２に対するＰＷＭ信号のデューティとする。検出した調光信号のデューティが０．４４以上である場合、マイコン１０は、トランジスタＱ１をオフしてオペアンプ２３を利用可能な状態にする。マイコン１０は、更に、検出した０．４４から０．９までのデューティに対応して調光テーブル１０１に記憶されている０．０１８から０．０００１８までの値を５１倍にした０．９２から０．００９２までの値を、積分回路２２に対するＰＷＭ信号のデューティとする。調光信号のデューティが０．９より大きい場合は、フェードインが行われる。

以下では、上述したマイコン１０の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図７は、マイコン１０による初期化処理の手順を示すフローチャートである。図８は、調光信号のデューティに応じて切り替えたオペアンプ１３又は２３を用いて光源４の電流を調整するマイコン１０の処理手順を示すフローチャートである。図７に示す処理は、電源投入等によるリセット時に起動される。図８に示す処理は、例えば５０ｍｓ周期で起動されるが、この周期に限定されるものではない。

図７及び図８における「第１閾値」及び「第２閾値」のそれぞれは、前述の例では０．４７及び０．４４である。「第１調光信号」及び「第２調光信号」のそれぞれは、マイコン１０が積分回路１２及び２２に対して出力するＰＷＭ信号である。「第１調光デューティ」は、検出した調光信号のデューティに対応して調光テーブル１０１に記憶されているデューティである。「第２調光デューティ」は、「第１調光デューティ」の値を５１倍にしたデューティである。「第１切替時デューティ」は、第１閾値である０．４７に対応して調光テーブル１０１に記憶されているデューティである。「第２切替時デューティ」は、第２閾値である０．４４に対応して調光テーブル１０１に記憶されているデューティを５１倍にしたデューティである。

図７の処理が起動された場合、マイコン１０は、第１閾値（０．４７）に対応して記憶されているデューティを調光テーブル１０１から読み出し（Ｓ１１）、読み出したデューティを第１切替時デューティとして不図示のＲＡＭに（以下同様）記憶する（Ｓ１２）。次いで、マイコン１０は、第２閾値（０．４４）に対応して記憶されているデューティを調光テーブル１０１から読み出し（Ｓ１３）、読み出したデューティを５１倍にしたものを第２切替時デューティとして記憶して（Ｓ１２）図７の処理を終了する。第１切替時デューティ及び第２切替時デューティは、固定的なデューティである。

図８の処理が起動された場合、マイコン１０は、調光器３から調光信号を取り込んで調光信号のデューティを検出する（Ｓ２１）。マイコン１０は、検出したデューティに対応して記憶されているデューティを調光テーブル１０１から読み出し（Ｓ２２）、読み出したデューティを第１調光デューティとして記憶する（Ｓ２３）。次いで、マイコン１０は、第１調光デューティを５１倍にしたものを第２調光デューティとして記憶する（Ｓ２４）。第１調光デューティ及び第２調光デューティは、調光度に応じて決定したデューティである。

その後、マイコン１０は、検出した調光信号のデューティが第２閾値（例えば０．４４）より小さいか否かを判定し（Ｓ２５）、デューティが第２閾値より小さい場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、トランジスタＱ１をオンする（Ｓ２６：第２禁止部に相当）。次いで、マイコン１０は、第１調光デューティを積分回路１２に対する第１調光信号のデューティとする制御を行う（Ｓ２７）。更に、マイコン１０は、第２切替時デューティを積分回路２２に対する第２調光信号のデューティとする制御を行って（Ｓ２８）図８の処理を終了する。

ステップＳ２６の処理は、オペアンプ２３の反転入力端子に抵抗器Ｒ１，Ｒ２の検出電圧より低い電圧である０Ｖを入力する処理である。これにより、オペアンプ２３の出力がＨレベルに固定されて、オペアンプ２３が動作範囲から外れる。この場合、オペアンプ２３の反転入力端子の電圧は、必ずしも０Ｖにする必要はなく、オペアンプ２３の出力をＨレベルに維持できるような電圧にすればよい。

ステップＳ２５での判定により、検出した調光信号のデューティが第２閾値より小さくない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、マイコン１０は、トランジスタＱ１をオフする（Ｓ３０）。これにより、オペアンプ２３が動作範囲に入る。次いで、マイコン１０は、検出した調光信号のデューティが第１閾値より小さいか否かを更に判定し（Ｓ３１）、デューティが第１閾値（例えば０．４７）より小さい場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、第１調光デューティを第１調光信号のデューティとする制御を行う（Ｓ３２）。更に、マイコン１０は、第２調光デューティを第２調光信号のデューティとする制御を行って（Ｓ３３）図８の処理を終了する。第１調光信号及び第２調光信号は、積分回路１２に対するＰＷＭ信号である。

ステップＳ３１での判定により、検出した調光信号のデューティが第１閾値より小さくない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、マイコン１０は、検出した調光信号のデューティが０．９より小さいか否かを判定し（Ｓ２３４）、デューティが０．９より小さい場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、第１切替時デューティを第１調光信号のデューティとする制御を行って（Ｓ３５：第１禁止部に相当）ステップＳ３３に処理を移す。

ステップＳ３５での処理は、第１調光信号のデューティを、検出した調光信号のデューティに応じた第１調光デューティより大きくする処理である（図６のＡにおける調光信号のデューティが０．４７以上の場合を参照）。これにより、積分回路１２が出力する第１調光電圧は、抵抗器Ｒ１の検出電圧より高くなり、オペアンプ１３の出力がＨレベルに固定されて、オペアンプ１３が動作範囲から外れる。

ステップＳ３４での判定により、検出した調光信号のデューティが０．９より小さくない場合（Ｓ３４：ＮＯ）、マイコン１０は、フェードアウトの処理を行って（Ｓ３６）図８の処理を終了する。

上述の図８に示すフローチャートでは、検出した調光信号のデューティが第２閾値（０．４４）から第１閾値（０．４７）までの間にある場合、オペアンプ１３及び２３の両方を用いて光源４の電流を調整した。これにより、切り替え後に用いるオペアンプ及び積分回路の安定的な動作の再開に遅延が生じる場合は、切り替え前に用いていたオペアンプ及び積分回路の使用を一時的に継続することによって光源４の電流の調整に連続性を持たせることができる。但し、本実施形態１にあっては、切り替えの前後で積分回路１２及び２２に入力されるＰＷＭ信号のデューティに連続性があるようにしている（図６参照）ので、上記の遅延が生じる可能性は小さい。このような遅延が無視できる場合は、第１閾値の判定を行わないようにしてもよい、具体的には、ステップＳ３０の処理の後にステップＳ３４の処理を行う。ステップＳ３１及びＳ３２の処理は不要となる。

以上のように本実施形態１によれば、光源４の電流を抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２の直列回路で検出し、調光度を示す調光信号に応じて積分回路１２及び２２それぞれにて第１調光電圧及び第２調光電圧を生成し、オペアンプ１３にて第１調光電圧及び抵抗器Ｒ１の検出電圧を比較し、オペアンプ２３にて第２調光電圧及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２の直列回路の検出電圧を比較する。そして、オペアンプ１３又はオペアンプ２３の少なくとも一方の比較結果により光源４に供給する電流を調整する。このため、対応する調光度が異なるオペアンプ１３及びオペアンプ２３の何れか又は両方を用いて、光源４に供給する電流を調整することができる。従って、深い調光と浅い調光とを連続的に切り替えることが可能となる。

また、本実施形態１によれば、積分回路１２からの第１調光電圧と積分回路２２からの第２調光電圧との比の大きさが、抵抗器Ｒ１の抵抗値と抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の比の大きさに対応するように、第１調光電圧及び第２調光電圧を生成する。従って、オペアンプ１３を用いた場合と、オペアンプ２３を用いた場合とで、光源４の電流を同等に調整することができる。

更に、本実施形態１によれば、調光信号が示す調光度が第２閾値（例えば０．４４）より浅くない場合、オペアンプ２３を用い、調光度が第２閾値より浅くない第１閾値（例えば０．４７）より深くない場合、オペアンプ１３を用いて光源４の電流を調整する。従って、調光度が深くて光源４の電流が比較的小さい場合に、オペアンプ２３を用いて光源４の電流を高精度に調整することができる。また、調光度が第１閾値と第２閾値との間にある場合は、オペアンプ１３及び２３の両方を用いて光源４の電流を調整することができる。

更に、本実施形態１によれば、オペアンプ１３及び２３のそれぞれが比較する検出電圧が調光電圧より高い場合に光源４に供給する電流を低減する。従って、オペアンプ１３及び２３それぞれの２つの入力端子の極性（反転／非反転）に応じて、オペアンプ１３及び２３の出力の論理的なＯＲをとる構成と、光源４の電流を増減する調整方向とが一意に定まる。例えば、前述の（ａ）の構成に対応する本実施形態１の場合、オペアンプ１３及び２３の出力を負論理のＯＲ又は正論理のＡＮＤをとる構成が定まり、この論理出力によって光源４の電流を低減する構成が定まる。

更に、本実施形態１によれば、積分回路１２からの第１調光電圧を、光源４の電流を調整するときの電圧より高くすることによってオペアンプ１３の動作を禁止し、抵抗器Ｒ１，Ｒ２の直列回路の検出電圧より低い電圧をオペアンプ２３に入力することによってオペアンプ２３の動作を禁止する。従って、付加回路なしにオペアンプ１３の動作を停止することができ、オペアンプ２３に過大な検出電圧が入力されないようにしてオペアンプ２３の動作を停止することができる。

更に、本実施形態１によれば、調光信号が示す調光度に応じてマイコン１０にてデューティが相異なるＰＷＭ信号を生成し、積分回路１２及び２２にて相異なるＰＷＭ信号を積分して第１調光電圧及び第２調光電圧を生成する構成に対して、調光信号が示す調光度と、マイコン１０が生成する一方のＰＷＭ信号のデューティとを対応付けて調光テーブル１０１に記憶する。従って、取得した調光信号に応じて積分回路１２が生成するＰＷＭ信号のデューティを調光テーブル１０１から読み出し、読み出したデューティを抵抗器Ｒ１の抵抗値及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２の直列回路の抵抗値の比に応じた倍数値（例えば５１倍）にして、積分回路２２が生成するＰＷＭ信号のデューティとすることができる。

（実施形態２）
実施形態１は、光源４の電流の増加に応じて抵抗器Ｒ１，Ｒ２の両端電圧が上昇する形態であるのに対し、実施形態２は、抵抗器Ｒ２の両端電圧を一定以下の電圧にクランプする形態である。図９は、実施形態２に係る点灯装置１ｂを含む点灯システムの構成例を示すブロック図である。

点灯装置１ｂは、実施形態１に係る点灯装置１の構成を全て備えている。抵抗器Ｒ２の他端と光源４の一端との間には、温度ヒューズＦ１が直列に接続されている。抵抗器Ｒ２の一端と光源４の一端との間には、ダイオードＤ３が並列に接続されている。ダイオードＤ３は、カソードが抵抗器Ｒ２の一端に接続されている。温度ヒューズＦ１は、抵抗器Ｒ２と熱的に結合している。温度ヒューズＦ１は単なる導線に置き換えてもよい。その他、実施形態１に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。

図９に示す構成によれば、光源４の電流による抵抗器Ｒ２の電圧降下が、ダイオードＤ３の順方向電圧より大きい場合に、光源４の電流の一部がダイオードＤ３に分流する。このため、抵抗器Ｒ２の両端電圧は、ダイオードＤ３の順方向電圧にクランプされる。

光源４の電流の一部がダイオードＤ３に分流している状態でダイオードＤ３が開放故障となった場合、抵抗器Ｒ２の電流が増加して表面温度が上昇する。その後、抵抗器Ｒ２と熱的に結合している温度ヒューズＦ１が溶断した場合、光源４の電流が遮断されるため、抵抗器Ｒ２の温度が低下する。

以上のように本実施形態２によれば、抵抗器Ｒ２の電圧降下が増大したときに光源４の電流の一部をダイオードＤ３に分流させる。従って、抵抗器Ｒ２の発熱を低減することができる。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。

１、１ｂ 点灯装置
１０ マイコン
１０１ 調光テーブル
１１、１４ フォトカプラ
１２、２２ 積分回路
１３、２３ オペアンプ
１５ コンバータ用制御ＩＣ
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７ ＰＦＣ回路
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ ダイオード
Ｆ１ 温度ヒューズ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗器
Ｑ１ トランジスタ
３ 調光器
４ 光源
５ 交流電源

Claims (7)

1. 光源の調光度を示す調光信号を取得し、取得した調光信号に応じた電流を前記光源に供給して点灯させる点灯装置において、
   前記光源に直列に接続されて前記光源の電流を検出する第１抵抗器及び第２抵抗器の直列回路と、
   取得した調光信号に応じて生成された第１調光電圧及び前記第１抵抗器の検出電圧を比較する第１比較器と、
   取得した調光信号に応じて生成された第２調光電圧及び前記直列回路の検出電圧を比較する第２比較器と、
   前記第１比較器又は第２比較器の比較結果に基づいて前記光源に供給する電流を調整する調光部と
   を備える点灯装置。
2. 前記第１調光電圧及び前記第２調光電圧の比は、前記第１抵抗器の抵抗値及び前記直列回路の抵抗値の比に対応している請求項１に記載の点灯装置。
3. 取得した調光信号が示す調光度が第２閾値より浅い場合、前記第２比較器の動作を禁止する第２禁止部と、
   取得した調光信号が示す調光度が前記第２閾値と同等又は該第２閾値より深い第１閾値より深い場合、前記第１比較器の動作を禁止する第１禁止部と
   を更に備える請求項２に記載の点灯装置。
4. 前記調光部は、前記第１比較器が比較する前記第１抵抗器の検出電圧が前記第１調光電圧より高い場合、又は前記第２比較器が比較する前記直列回路の検出電圧が前記第２調光電圧より高い場合、前記光源に供給する電流を低減するように調整する請求項３に記載の点灯装置。
5. 前記第１禁止部は、前記第１調光電圧を、取得した調光信号に応じた電圧より高くし、
   前記第２禁止部は、前記第２比較器に前記直列回路の検出電圧より低い電圧を入力する
   請求項４に記載の点灯装置。
6. 取得した調光信号に応じた相異なるデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成する第１生成部及び第２生成部と、
   該第１生成部及び第２生成部それぞれが生成したＰＷＭ信号を積分して前記第１調光電圧及び前記第２調光電圧を生成する第１積分器及び第２積分器と、
   前記調光信号が示す調光度と、前記第１生成部が生成するＰＷＭ信号のデューティ比とを対応付けて記憶する記憶部と
   を更に備える請求項２から請求項５の何れか１項に記載の点灯装置。
7. 前記第２抵抗器と並列的に接続されており、前記第２抵抗器に流れる電流を分流するダイオードを更に備える請求項１から請求項６の何れか１項に記載の点灯装置。

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