JP2021093812A - 電源システム及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に供給する電流の調整範囲の拡大を図る電源システムを提供する。【解決手段】電源システム１は、交流電圧Ｖａｃを第１の直流電圧Ｖ１に変換する第１変換回路１１と、第１の直流電圧Ｖ１を第２の直流電圧Ｖ２に変換し、第２の直流電圧Ｖ２をＬＥＤユニット２に印加する第２変換回路１２とを備える。電源システム１は、第２の直流電圧Ｖ２を、少なくともＬＥＤユニット２に対応した目標電圧に一致させるように第１変換回路１１及び第２変換回路１２を制御する制御回路（第１制御回路１３及び第２制御回路１４）を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、電源システム及び照明システムに関し、より詳細には、交流の入力電圧を直流の出力電圧に変換して負荷に供給する電源システム、及び当該電源システムと照明負荷を備える照明システムに関する。

電源システムの従来例として、特許文献１記載の点灯装置を例示する。特許文献１記載の点灯装置（以下、従来例という）は、力率改善用の昇圧チョッパ回路と、リンギングチョークコンバータからなり、昇圧チョッパ回路が昇圧した直流電圧を電圧変換して光源を点灯させる点灯回路とを備えている。

特開２０１３−１１６００３号公報

ところで、電源システムにおいては、負荷に供給する電流の調整範囲を拡大することが望まれているが、特許文献１記載の従来例のような構成では、調整範囲の拡大を図ることが困難であった。

本開示の目的は、負荷に供給する電流の調整範囲の拡大を図ることができる電源システム及び照明システムを提供することである。

本開示の一態様に係る電源システムは、交流電圧を第１の直流電圧に変換する第１変換回路と、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記第２の直流電圧を負荷に印加する第２変換回路とを備える。前記電源システムは、前記第２の直流電圧を、少なくとも前記負荷に対応した目標電圧に一致させるように前記第１変換回路及び前記第２変換回路を制御する制御回路を備える。

本開示の一態様に係る照明システムは、前記電源システムと、前記電源システムから供給される直流電力によって点灯する照明負荷とを備える。

本開示の電源システム及び照明システムは、負荷に供給する電流の調整範囲の拡大を図ることができるという効果がある。

図１は、本開示の実施形態に係る電源システム及び照明システムの回路ブロック図である。 図２は、同上の電源システム及び照明システムにおける第２変換回路の回路図である。 図３は、同上の電源システムにおける第２変換回路の出力特性の説明図である。 図４は、同上の制御回路の動作説明用のフローチャートである。 図５は、同上の順方向電圧と第１の直流電圧の関係を説明するための説明図である。

以下に説明する実施形態は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態に限定されることなく、以下の実施形態以外であっても、本開示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。

（１．本開示の実施形態に係る照明システムの概要）
本開示の実施形態に係る照明システム３（以下、照明システム３と略す。）は、図１に示すように、本開示の実施形態に係る電源システム１及び照明負荷（ＬＥＤユニット２）を備えている。

実施形態に係る電源システム１（以下、電源システム１と略す。）は、交流電源４から供給される交流電圧Ｖａｃを第１の直流電圧Ｖ１に変換した後、第１の直流電圧Ｖ１を第２の直流電圧Ｖ２に変換する。電源システム１は、さらに、第２の直流電圧Ｖ２をＬＥＤユニット２に印加してＬＥＤユニット２を点灯させる。

交流電源４は、例えば、商用の電力系統と、電源システム１で発生する高調波ノイズを除去するためのフィルタとを有することが好ましい。

照明負荷（負荷）であるＬＥＤユニット２は、複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２０を有する。ただし、図１では２個のＬＥＤ２０のみを図示している。これら複数個のＬＥＤ２０は、順方向に電気的かつ直列に接続されている。なお、ＬＥＤ２０の個数は２個に限定されず、例えば、十数個から数十個以上であってもかまわない。以下の説明において、ＬＥＤユニット２の正極端子とは、電気的に直列接続されている複数個のＬＥＤ２０のうち、最も高電位となるＬＥＤ２０（図１における上側のＬＥＤ２０）のアノード端子である。また、ＬＥＤユニット２の負極端子とは、電気的に直列接続されている複数個のＬＥＤ２０のうち、最も低電位となるＬＥＤ２０（図１における下側のＬＥＤ２０）のカソード端子である。

（２．本開示の実施形態に係る電源システムの概要）
電源システム１は、第１変換回路１１、第２変換回路１２、第１制御回路１３、第２制御回路１４及びフォトカプラ１５を備える（図１参照）。

第１変換回路１１は、交流電源４から供給される交流電圧Ｖａｃを第１の直流電圧Ｖ１に変換する。第２変換回路１２は、第１変換回路１１から出力される第１の直流電圧Ｖ１を第２の直流電圧Ｖ２に変換する。さらに、第２変換回路１２は、第２の直流電圧Ｖ２をＬＥＤユニット２に印加する。第１制御回路１３は、第１変換回路１１を制御する。第２制御回路１４は、第２変換回路１２を制御する。フォトカプラ１５は、第２制御回路１４から出力される制御信号を第１制御回路１３に伝達する。

（２−１．第１変換回路の構成）
第１変換回路１１は、二つのスイッチング素子（第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２）、二つのコンデンサＣ１、Ｃ２、二つのダイオードＤ１、Ｄ２及びインダクタＬ１を有する（図１参照）。第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２はそれぞれ、エンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。ただし、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴ以外のパワートランジスタ、例えば、バイポーラトランジスタ及びＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などでもよい。

第１スイッチング素子Ｑ１のドレインがコンデンサＣ１の第１端及び交流電源４の正極の出力端子と電気的に接続されている。第１スイッチング素子Ｑ１のソースはダイオードＤ１のカソード及びインダクタＬ１の第１端と電気的に接続されている。ダイオードＤ１のアノード及びコンデンサＣ１の第２端は交流電源４の負極の出力端子と電気的に接続されている。第２スイッチング素子Ｑ２のドレインはインダクタＬ１の第２端及びダイオードＤ２のアノードと電気的に接続されている。第２スイッチング素子Ｑ２のソースはダイオードＤ１のアノード及びコンデンサＣ１の第２端と電気的に接続されている。ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ２の第１端と電気的に接続されている。コンデンサＣ２の第２端は第２スイッチング素子Ｑ２のソースと電気的に接続されている。

すなわち、第１変換回路１１は、第１スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２からなる降圧チョッパ回路と、第２スイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ１、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２からな昇圧チョッパ回路を有している。

（２−２．第２変換回路の構成）
第２変換回路１２は、ＬＬＣ方式の電流共振形コンバータである。第２変換回路１２は、図２に示すように、二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４と、共振回路１２０と、整流平滑回路１２１とを有している。二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４はそれぞれ、エンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ただし、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は、ＭＯＳＦＥＴ以外のパワートランジスタ、例えば、バイポーラトランジスタ及びＩＧＢＴなどでもよい。

第２変換回路１２において、二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は、第１変換回路１１の出力端子間に電気的に直列接続されている。第２変換回路１２において、共振回路１２０は、トランスＴ１、インダクタＬ２、二つのコンデンサＣ３、Ｃ４を有している。コンデンサＣ３の第１端はハイサイドのスイッチング素子Ｑ３のソース及びローサイドのスイッチング素子Ｑ４のドレインと電気的に接続されている。コンデンサＣ３の第２端はローサイドのスイッチング素子Ｑ４のソース及びコンデンサＣ４の第１端と電気的に接続されている。インダクタＬ２の第１端は、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ３のソース及びローサイドのスイッチング素子Ｑ４のドレインと電気的に接続されている。インダクタＬ２の第２端は、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１の第１端と電気的に接続されている。トランスＴ１の１次巻線Ｎ１の第２端とコンデンサＣ４の第２端が電気的に接続されている。なお、共振回路１２０において、１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の結合係数を小さくすることでトランスＴ１の漏れインダクタンスを大きくし、この漏れインダクタンスを共振用のインダクタンスに利用している。

第２変換回路１２において、整流平滑回路１２１は、ダイオードブリッジＤＢと平滑コンデンサＣ５を備えている。ダイオードブリッジＤＢの一対の交流入力端子は、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２の両端と電気的に接続されている。平滑コンデンサＣ５は、ダイオードブリッジＤＢの一対の脈流出力端子と電気的に接続されている。

第２変換回路１２は、第２制御回路１４によって２つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation：パルス周波数変調）制御されることにより、第１の直流電圧Ｖ１を矩形波のパルス状の電圧に変換する。さらに、第２変換回路１２は、共振回路１２０により、前記パルス状の電圧をＰＦＭ制御のスイッチング周波数に応じた周波数の正弦波電圧に変換する。この正弦波電圧は、トランスＴ１によって降圧され、整流平滑回路１２１によって直流電圧（第２の直流電圧Ｖ２）に変換される。

（２−３．第２制御回路の構成）
第２制御回路１４は、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ３及びローサイドのスイッチング素子Ｑ４のそれぞれのゲート・ソース間に駆動電圧を印加して駆動するドライブ回路を有する。第２制御回路１４は、マイクロコントローラを更に有することが好ましい。マイクロコントローラは、ドライブ回路を通じて二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をＰＦＭ制御する。また、マイクロコントローラは、例えば、不図示のフォトカプラを介して第２変換回路１２の出力電圧（第２の直流電圧Ｖ２）を監視し、第２の直流電圧Ｖ２を目標電圧に一致させるようにＰＦＭ制御を行う。さらに、マイクロコントローラは、外部から調光信号を受信し、調光信号で指示される調光比を実現するため、調光比に対応した第２の直流電圧Ｖ２の目標電圧を設定する。なお、調光比とは照明負荷の光量を定格点灯時の光量から減じる割合であって、照明負荷を定格点灯させたときの調光比を０％とし、照明負荷を消灯させたときの調光比を１００％として、定格点灯時の光量に対する割合で定義される。また、調光比と第２の直流電圧Ｖ２の対応関係は、マイクロコントローラが有するメモリに、データテーブルとして格納されることが好ましい。

（２−４．第２変換回路の出力特性）
ここで、ＬＬＣ方式の電流共振形コンバータからなる第２変換回路１２の出力特性を図３に示す。図３の横軸はスイッチング周波数ｆを示し、縦軸は出力電圧（第２の直流電圧Ｖ２）を示す。図３における３本の曲線α１、α２、α３は、それぞれ照明負荷（ＬＥＤユニット２）の等価抵抗値（定格の順方向電圧）が異なる場合の出力特性を示している。具体的には、曲線α１が３種類の中で最も等価抵抗値が小さい場合の出力特性であり、曲線α３が３種類の中で最も等価抵抗値が大きい場合の出力特性である。そして、曲線α２は、３種類の中で中間の等価抵抗値の場合の出力特性である。通常、ＬＬＣ方式の電流共振形コンバータでは、出力電圧が極大となる周波数（共振周波数ｆ０）よりも高い周波数（例えば、下限周波数ｆ１から上限周波数ｆ２までの周波数範囲）でＰＦＭ制御が行われる（図３参照）。

しかしながら、ＬＥＤユニット２からなる照明負荷の場合、流れる電流（順方向電流）が少なくなるほど等価抵抗値が大きくなるため、例えば、調光が深く（調光比が高く）なると、電流共振形コンバータ（第２変換回路１２）の出力特性が曲線α２から曲線α３に遷移する。その結果、調光の下限を下げる（調光比の上限を上げる）ことが困難になる場合があった。

図３に示すように、調光比が高い場合の出力特性（曲線α３）では、スイッチング周波数を上限周波数ｆ２まであげても第２の直流電圧Ｖ２がほとんど低下しない。そのため、ＰＦＭ制御のみでは調光下限を下げる（調光比の上限を上げる）ことが困難である。一方、ＰＦＭ制御において、調光下限を下げるために第２の直流電圧Ｖ２の極大値を大きくすると、照明負荷を定格点灯させるときに第２変換回路１２が発振する可能性が高くなる。

そこで、電源システム１においては、第１制御回路１３が第１の直流電圧Ｖ１を低下させることにより、第２の直流電圧Ｖ２を低下させ、照明負荷（ＬＥＤユニット２）を高い調光比で調光することができる。

（２−５．第１制御回路の構成）
第１制御回路１３は、二つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のそれぞれのゲート・ソース間に駆動電圧を印加して駆動するドライブ回路と、マイクロコントローラとを有する。マイクロコントローラは、ドライブ回路を通じて二つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を個別にスイッチング制御する。また、第１制御回路１３のマイクロコントローラは、フォトカプラ１５を介して第２制御回路１４のマイクロコントローラとの間でデータ通信を行う。

第１制御回路１３は、三つの制御モードのうちの一つの制御モードを選択し、選択した制御モードで第１変換回路１１を制御する。三つの制御モードは、昇圧モード、降圧モード及び混合モードである。昇圧モードは、第１変換回路１１を昇圧チョッパ回路として動作させる制御モードである。降圧モードは、第１変換回路１１を降圧チョッパ回路として動作させる制御モードである。なお、これら三つの制御モードは、マイクロコントローラのメモリに格納されたプログラムを、マイクロコントローラのＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することによって実現される。

（２−６．第１制御回路の制御動作）
（２−６−１．昇圧モードの制御動作）
第１制御回路１３は、昇圧モードにおいて、第１スイッチング素子Ｑ１をオンした状態で第２スイッチング素子Ｑ２をスイッチングすることにより、第１変換回路１１を昇圧チョッパ回路として動作させる。第１の直流電圧Ｖ１の目標電圧は、交流電源４から入力される交流電圧Ｖａｃのピーク値よりも高い電圧に設定される。なお、第１制御回路１３は、第１の直流電圧Ｖ１を測定し、第１の直流電圧Ｖ１を目標電圧に一致させるように第２スイッチング素子Ｑ２をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。

昇圧モードにおいては、第１制御回路１３が第２スイッチング素子Ｑ２を連続モード（電流連続モード）でスイッチングすることにより、第１変換回路１１に流れる入力電流のピーク値の低下を図ることができる。なお、連続モード（電流連続モード）とは、インダクタＬ１に連続して電流を流すように第２スイッチング素子Ｑ２をスイッチングする動作モードである。ただし、第１スイッチング素子Ｑ１をオンさせるためには、第１スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に第１の直流電圧Ｖ１よりも高い駆動電圧を印加する必要がある。そのため、第１制御回路１３は、当該駆動電圧を得るためにダイオードとコンデンサからなるブートストラップ電源回路を備えることが好ましい。この場合、昇圧モードにおいて、第１制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２の複数回ごとの１回のオフ期間に同期して第１スイッチング素子Ｑ１をオフすることにより、ブートストラップ電源回路のコンデンサを充電することが好ましい。なお、第１変換回路１１の出力平滑用のコンデンサＣ２の静電容量が、ブートストラップ電源回路のコンデンサの静電容量よりも十分に大きいので、ブートストラップ電源回路のコンデンサの充電が第１の直流電圧Ｖ１に与える影響を無視することができる。

（２−６−２．降圧モードの制御動作）
第１制御回路１３は、降圧モードにおいて、第２スイッチング素子Ｑ２をオフした状態で第１スイッチング素子Ｑ１をスイッチングすることにより、第１変換回路１１を降圧チョッパ回路として動作させる。ただし、降圧モードにおいては、第１制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１を臨界モード（電流臨界モード）でスイッチングすることが好ましい。なお、臨界モード（電流臨界モード）とは、インダクタＬ１に流れる電流（回生電流）がゼロになったときに第２スイッチング素子Ｑ２をオンする動作モードである。

このとき、第１の直流電圧Ｖ１の目標電圧は、交流電圧Ｖａｃのピーク値よりも低い電圧に設定される。なお、第１制御回路１３は、第１の直流電圧Ｖ１を測定し、第１の直流電圧Ｖ１を目標電圧に一致させるように第１スイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ制御する。

（２−６−３．混合モードの制御動作）
第１制御回路１３は、混合モードにおいて、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２を同期してスイッチングすることにより、第１変換回路１１を昇降圧チョッパ回路として動作させる。第１制御回路１３が第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２をオンすると、第１スイッチング素子Ｑ１からインダクタＬ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を介して電流が流れることにより、インダクタＬ１にエネルギが蓄積される。そして、第１制御回路１３が第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２をオフすると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギが放出され、インダクタＬ１からダイオードＤ２、Ｄ１を介してコンデンサＣ２に電流が流れてコンデンサＣ２が充電される。このとき、第１制御回路１３は、第１の直流電圧Ｖ１を測定し、第１の直流電圧Ｖ１を目標電圧に一致させるように第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２をＰＷＭ制御する。なお、昇降圧チョッパ回路として動作する第１変換回路１１の入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係は、ＰＷＭ制御のデューティ比をＤＲ（０＜ＤＲ＜１）としたときに下記の式１を満足する。

Ｖｏｕｔ＝ＤＲ×Ｖｉｎ／（１−ＤＲ） …（式１）
つまり、デューティ比ＤＲが０＜ＤＲ＜０．５の範囲では、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎよりも低くなり、デューティ比ＤＲが０．５＜ＤＲ＜１の範囲では、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎよりも高くなる。第１制御回路１３は、デューティ比ＤＲを調整することにより、出力電圧Ｖｏｕｔ（第１の直流電圧Ｖ１）を目標電圧に一致させることができる。

ただし、混合モードにおいて、第１制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２を同期させずにスイッチングすることにより、昇圧モードと降圧モードを交互に行うようにしてもかまわない。

（２−７．制御回路の動作説明）
次に、図４のフローチャートを参照して、交流電源４から電源システム１に交流電圧Ｖａｃの供給が開始された直後からの制御回路（第１制御回路１３及び第２制御回路１４）の動作を説明する。

まず、交流電圧Ｖａｃの供給が開始されると、第１制御回路１３及び第２制御回路１４が起動する。第１制御回路１３は、昇圧モードで第１変換回路１１を起動する（ステップＳ１）。第２制御回路１４は、第１の直流電圧Ｖ１が安定した後、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のスイッチング周波数を上限周波数ｆ２から徐々に下げることによって第２変換回路１２をソフトスタートさせる（ステップＳ２）。このとき、第２変換回路１２の出力電圧（第２の直流電圧Ｖ２）が徐々に上昇し、第２の直流電圧Ｖ２が照明負荷（ＬＥＤユニット２）の点灯開始電圧に達した時点でＬＥＤユニット２に電流が流れ始めてＬＥＤユニット２が点灯する。第２制御回路１４は、ＬＥＤユニット２が点灯した後、ＬＥＤユニット２の両端電圧（順方向電圧ＶＦ）を計測する（ステップＳ３）。第２制御回路１４は、順方向電圧ＶＦの計測値のデータを、フォトカプラ１５を介して第１制御回路１３に伝える。

第１制御回路１３は、順方向電圧ＶＦの計測値が第１しきい値ＶＦ１（図５参照）以上であれば昇圧モードを選択し、順方向電圧ＶＦの計測値が第２しきい値ＶＦ２未満であれば降圧モードを選択する（ステップＳ４）。また、第１制御回路１３は、順方向電圧ＶＦの計測値が第１しきい値ＶＦ１未満かつ第２しきい値ＶＦ２以上であれば混合モードを選択する（ステップＳ４）。そして、第１制御回路１３は、順方向電圧ＶＦ（の計測値）に応じて選択した制御モードで第１変換回路１１を制御する。

しかして、第１の直流電圧Ｖ１と順方向電圧ＶＦの電圧差が大きい場合、第２の直流電圧Ｖ２の調整可能な範囲と、ＬＥＤユニット２の調光可能な範囲とのギャップも大きくなるため、調光下限を下げる（調光比の上限を上げる）ことが困難となる。そこで、制御回路（第１制御回路１３）は、ＬＥＤユニット２の順方向電圧ＶＦに応じて第１変換回路１１を昇圧モード、降圧モード及び混合モードのいずれかの制御モードで制御することより、第１の直流電圧Ｖ１と順方向電圧ＶＦの電圧差の低減を図っている。

ここで、ＬＥＤユニット２の順方向電圧ＶＦが第１しきい値ＶＦ１以上であり、第１制御回路１３が昇圧モードを選択して第１変換回路１１を制御していると仮定する。第２制御回路１４は、外部から調光信号を取得したか否かを判断する（ステップＳ５）。第２制御回路１４は、外部から調光信号を取得すると、データテーブルを参照し、調光信号で指示されている調光比と対応する目標電圧を決定する（ステップＳ６）。さらに、第２制御回路１４は、目標電圧と対応したスイッチング周波数ｆを選択し、選択したスイッチング周波数ｆが上限周波数ｆ２を超えているか否かを判定する（ステップＳ７）。

第２制御回路１４は、選択したスイッチング周波数ｆが上限周波数ｆ２以下であれば、当該スイッチング周波数ｆで第２変換回路１２のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をＰＦＭ制御する。このとき、第１制御回路１３は、引き続き昇圧モードで第１変換回路１１を制御する（ステップＳ８）。

一方、第２制御回路１４は、選択したスイッチング周波数ｆが上限周波数ｆ２を超えている場合、フォトカプラ１５を介して、第１制御回路１３に制御モードの変更を指示する信号を送信する。当該信号を受信した第１制御回路１３は、制御モードを混合モード又は降圧モードに変更し、変更した制御モードで第１変換回路１１を制御する（ステップＳ９）。

しかして、調光比が高くなるにつれて、第２変換回路１２からＬＥＤユニット２に印加する第２の直流電圧Ｖ２を低下させる必要がある。ところが、第２変換回路１２は、上限周波数ｆ２を超えるスイッチング周波数ｆで動作することができない。そのため、第２変換回路１２の入力電圧（第１の直流電圧Ｖ１）を低下させることにより、第２制御回路１４が上限周波数ｆ２以下のスイッチング周波数ｆで制御しつつ、第２の直流電圧Ｖ２を低下させることができる。ゆえに、電源システム１は、第２制御回路１４が第２変換回路１２をＰＦＭ制御することのみで調光する場合に比べて、調光下限を下げる（調光比の上限を上げる）ことができる。なお、ＬＥＤユニット２に流れる電流は、ＬＥＤユニット２に印加される電圧（第２の直流電圧Ｖ２）に比例する。その結果、電源システム１は、第２の直流電圧Ｖ２の調整範囲を拡大することにより、負荷（ＬＥＤユニット２）に供給する電流の調整範囲（調光範囲）の拡大を図ることができる。

（３．まとめ）
本開示の第１の態様に係る電源システム（１）は、交流電圧（Ｖａｃ）を第１の直流電圧（Ｖ１）に変換する第１変換回路（１１）を備える。第１の態様に係る電源システム（１）は、第１の直流電圧（Ｖ１）を第２の直流電圧（Ｖ２）に変換し、第２の直流電圧（Ｖ２）を負荷（ＬＥＤユニット２）に印加する第２変換回路（１２）を備える。第１の態様に係る電源システム（１）は、第２の直流電圧（Ｖ２）を、少なくとも負荷に対応した目標電圧に一致させるように第１変換回路（１１）及び第２変換回路（１２）を制御する制御回路（第１制御回路１３及び第２制御回路１４）を備える。

第１の態様に係る電源システム（１）は、制御回路が第１変換回路（１１）と第２変換回路（１２）を独立して制御することにより、負荷に供給する電流の調整範囲の拡大を図ることができる。

本開示の第２の態様に係る電源システム（１）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る電源システム（１）において、制御回路は、昇圧モードと降圧モードを含む複数の制御モードのうちから選択した制御モードで第１変換回路（１１）を制御することが好ましい。昇圧モードは、第１の直流電圧（Ｖ１）を交流電圧のピーク値よりも高い電圧に変換する制御モードである。降圧モードは、第１の直流電圧（Ｖ１）をピーク値よりも低い電圧に変換する制御モードである。

第２の態様に係る電源システム（１）は、昇圧モードと降圧モードを切り替えることにより、負荷に供給する電流の調整範囲の更なる拡大を図ることができる。

本開示の第３の態様に係る電源システム（１）は、第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る電源システム（１）において、制御回路は、第２の直流電圧（Ｖ２）を負荷の定格電圧以下の目標電圧に一致させるように第２変換回路（１２）を制御することが好ましい。制御回路は、目標電圧が前記第２変換回路（１２）から出力可能な下限の電圧（スイッチング周波数ｆが上限周波数ｆ２のときの電圧）よりも高いときに昇圧モードを選択することが好ましい。制御回路は、目標電圧が下限の電圧以下のときに降圧モードを選択することが好ましい。

第３の態様に係る電源システム（１）は、負荷に供給する電流の調整範囲の更なる拡大を図ることができる。

本開示の第４の態様に係る電源システム（１）は、第２又は第３の態様との組合せにより実現され得る。第４の態様に係る電源システム（１）において、制御回路は、外部から入力する信号に応じて、第２の直流電圧（Ｖ２）の目標電圧を調整し、かつ、目標電圧に応じた制御モードを選択して第１変換回路（１１）を制御することが好ましい。

第４の態様に係る電源システム（１）は、外部から入力する信号に応じて負荷に供給する電流の調整範囲を更に拡大することができる。

本開示の第５の態様に係る電源システム（１）は、第２−第４の態様のいずれかとの組合せにより実現され得る。第５の態様に係る電源システム（１）において、第１変換回路（１１）は、一つ以上のスイッチング素子（第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２）を有することが好ましい。制御回路は、スイッチング素子をスイッチングして交流電圧（Ｖａｃ）を第１の直流電圧（Ｖ１）に変換することが好ましい。制御回路は、昇圧モードを選択している場合にスイッチング素子を連続モードでスイッチングし、降圧モードを選択している場合にスイッチング素子を臨界モードでスイッチングすることが好ましい。

第５の態様に係る電源システム（１）は、昇圧モードにおいて回路に流れるピーク電流の抑制を図り、かつ、降圧モードにおいてスイッチング損失の低減を図ることができる。

本開示の第６の態様に係る電源システム（１）は、第１−第５の態様のいずれかとの組合せにより実現され得る。第６の態様に係る電源システム（１）において、第１変換回路（１１）は、力率改善回路を含むことが好ましい。第２変換回路（１２）は、ＬＬＣ方式の電流共振形コンバータを含むことが好ましい。

第６の態様に係る電源システム（１）は、第２変換回路（１２）をＬＬＣ方式の電流共振形コンバータとすることにより、回路規模の小型化が容易になるという利点がある。

本開示の第７の態様に係る照明システム（３）は、第１−第６のいずれかの態様に係る電源システム（１）と、電源システム（１）から供給される直流電力によって点灯する照明負荷（ＬＥＤユニット２）とを備える。

第７の態様に係る照明システム（３）は、負荷（照明負荷）に供給する電流の調整範囲の拡大を図ることができる。

本開示の第８の態様に係る照明システム（３）は、第７の態様との組合せにより実現され得る。第８の態様に係る照明システム（３）において、制御回路は、第２の直流電圧（Ｖ２）を調整することによって照明負荷を調光するように第１変換回路（１１）及び第２変換回路（１２）を制御することが好ましい。

第８の態様に係る照明システム（３）は、照明負荷の調光範囲の拡大を図ることができる。

本開示の第９の態様に係る照明システム（３）は、第７又は第８の態様との組合せにより実現され得る。第９の態様に係る照明システム（３）において、制御回路は、照明負荷を調光する際、照明負荷の光量を決める調光比に応じて第１変換回路（１１）を制御することが好ましい。

第９の態様に係る照明システム（３）は、第２変換回路（１２）の制御のみで照明負荷の光量を調整（調光）する場合に比べて、照明負荷の調光範囲の更なる拡大を図ることができる。

１ 電源システム
２ ＬＥＤユニット（負荷；照明負荷）
３ 照明システム
１１ 第１変換回路
１２ 第２変換回路
１３ 第１制御回路（制御回路）
１４ 第２制御回路（制御回路）
Ｑ１ 第１スイッチング素子（スイッチング素子）
Ｑ２ 第２スイッチング素子（スイッチング素子）
Ｖａｃ 交流電圧
Ｖ１ 第１の直流電圧
Ｖ２ 第２の直流電圧

Claims (9)

1. 交流電圧を第１の直流電圧に変換する第１変換回路と、
   前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記第２の直流電圧を負荷に印加する第２変換回路と、
   前記第２の直流電圧を、少なくとも前記負荷に対応した目標電圧に一致させるように前記第１変換回路及び前記第２変換回路を制御する制御回路と、
   を備える、
   電源システム。
2. 前記制御回路は、前記第１の直流電圧を前記交流電圧のピーク値よりも高い電圧に変換する昇圧モードと、前記第１の直流電圧を前記ピーク値よりも低い電圧に変換する降圧モードとを含む複数の制御モードのうちから選択した前記制御モードで前記第１変換回路を制御する、
   請求項１記載の電源システム。
3. 前記制御回路は、前記第２の直流電圧を前記負荷の定格電圧以下の前記目標電圧に一致させるように前記第２変換回路を制御し、かつ、前記目標電圧が前記第２変換回路から出力可能な下限の電圧よりも高いときに前記昇圧モードを選択し、前記目標電圧が前記下限の電圧以下のときに前記降圧モードを選択する、
   請求項２記載の電源システム。
4. 前記制御回路は、外部から入力する信号に応じて、前記第２の直流電圧の前記目標電圧を調整し、かつ、前記目標電圧に応じた前記制御モードを選択して前記第１変換回路を制御する、
   請求項２又は３記載の電源システム。
5. 前記第１変換回路は、一つ以上のスイッチング素子を有し、
   前記制御回路は、前記スイッチング素子をスイッチングして前記交流電圧を前記第１の直流電圧に変換し、かつ、前記昇圧モードを選択している場合に前記スイッチング素子を連続モードでスイッチングし、前記降圧モードを選択している場合に前記スイッチング素子を臨界モードでスイッチングする、
   請求項２−４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記第１変換回路は、力率改善回路を含み、
   前記第２変換回路は、ＬＬＣ方式の電流共振形コンバータを含む、
   請求項１−５のいずれか１項に記載の電源システム。
7. 請求項１−６のいずれかに記載の電源システムと、
   前記電源システムから供給される直流電力によって点灯する照明負荷と、
   を備える、
   照明システム。
8. 前記制御回路は、前記第２の直流電圧を調整することによって前記照明負荷を調光するように前記第１変換回路及び前記第２変換回路を制御する、
   請求項７記載の照明システム。
9. 前記制御回路は、前記照明負荷を調光する際、前記照明負荷の光量を決める調光比に応じて前記第１変換回路を制御する、
   請求項７又は８記載の照明システム。

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