JP2022024935A - 点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定電流回路に含まれるスイッチ素子の過熱を抑制できる点灯装置を提供する。【解決手段】点灯装置１０は、１以上の発光素子を含む光源４０に直流電流を供給する点灯制御回路３０と、光源４０に直列接続されるスイッチ素子５１を有し、スイッチ素子５１を制御することで、光源４０に供給される電流を一定に維持する定電流回路５０と、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号を出力する切替制御回路６０と、制御信号に基づいて点灯制御回路３０の出力電力を制御することで、光源４０とスイッチ素子５１との接続点における電圧値Ｖｄを基準電圧値に近づけるフィードバック回路７０と、を備える。切替制御回路６０は、基準電圧値を調整する基準電圧調整回路６５を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、点灯装置に関する。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を点灯する点灯装置が知られている（例えば、特許文献１など）。特許文献１に記載された点灯装置は、ＬＥＤに直列接続されたｎチャネル型のＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタ（以下、ＮＭＯＳトランジスタとも称する）と、オペアンプと、を含む定電流回路を備える。オペアンプは、ＬＥＤに流れる電流に対応する電圧と、基準電圧と、を比較する。特許文献１に記載された点灯装置では、オペアンプの出力に応じて、ＮＭＯＳトランジスタのオン抵抗を調整することで、ＬＥＤに一定の電流を供給しようとしている。

特開２００８－２０５３５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された点灯装置では、ＮＭＯＳトランジスタが抵抗成分を有するため、点灯装置の駆動中に、ＮＭＯＳトランジスタに電流が流れることで、ＮＭＯＳトランジスタが発熱する。このため、ＮＭＯＳトランジスタが劣化し得る。また、ＮＭＯＳトランジスタの発熱によってＬＥＤも加熱されるため、ＬＥＤも劣化し得る。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、定電流回路に含まれるスイッチ素子の過熱を抑制できる点灯装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、１以上の発光素子を含む光源に直流電流を供給する点灯制御回路と、前記光源に直列接続されるスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子を制御することで、前記光源に供給される電流を一定に維持する定電流回路と、前記スイッチ素子の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号を出力する切替制御回路と、前記制御信号に基づいて前記点灯制御回路の出力電力を制御することで、前記光源と前記スイッチ素子との接続点における電圧値を基準電圧値に近づけるフィードバック回路と、を備え、前記切替制御回路は、前記基準電圧値を調整する基準電圧調整回路を有する。

本発明によれば、定電流回路に含まれるスイッチ素子の過熱を抑制できる点灯装置を提供することができる。

図１は、実施の形態１に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図２は、実施の形態に係る点灯制御回路の出力電圧値、及び、接続点の電圧値の時間波形の第一例を示すグラフである。 図３は、比較例の点灯制御回路の出力電圧値、及び、接続点の電圧値の時間波形の一例を示すグラフである。 図４は、実施の形態に係る点灯制御回路の出力電圧値、及び、接続点の電圧値の時間波形の第二例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
実施の形態に係る点灯装置について説明する。

［１．構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る点灯装置１０の構成を示す回路図である。図１には、点灯装置１０と併せて、点灯装置１０に電力を供給する交流電源２０も示されている。

交流電源２０は、例えば、外部商用電源などの系統電源である。

点灯装置１０は、光源を点灯させる照明装置であり、整流回路２２と、点灯制御回路３０と、光源４０と、定電流回路５０と、切替制御回路６０と、フィードバック回路７０と、を備える。本実施の形態では、点灯装置１０は、制御回路８０と、リモコン８２と、バイパス回路９０と、をさらに備える。以下、点灯装置１０の各構成要素について説明する。

［１－１．整流回路］
整流回路２２は、交流電源２０が出力する交流電力を整流する回路である。整流回路２２は、例えば、ダイオードブリッジ回路などを有する。

［１－２．点灯制御回路］
点灯制御回路３０は、整流回路２２の出力端子に接続され、直流電流を出力する回路である。点灯制御回路３０は、光源４０に直流電流を供給することで、光源４０を点灯させる。本実施の形態では、点灯制御回路３０は、力率改善回路の一種である昇圧チョッパ回路であり、インダクタ３１と、ダイオード３２と、スイッチ素子３３と、コンデンサ３４と、抵抗素子３５と、を有する。

インダクタ３１は、一方の端子が、整流回路２２の高電位側の出力端子に接続される。インダクタ３１の他方の端子は、スイッチ素子３３及びダイオード３２に接続される。本実施の形態では、インダクタ３１の他方の端子は、スイッチ素子３３のドレイン端子、及び、ダイオード３２のアノード端子に接続される。

スイッチ素子３３は、フィードバック回路７０からの駆動信号に基づいて、オン状態又はオフ状態に切り替えられる素子である。スイッチ素子３３は、インダクタ３１の他方の端子、及び、ダイオード３２のアノード端子の接続点と、抵抗素子３５の一方の端子との間に接続される。本実施の形態では、スイッチ素子３３は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。スイッチ素子３３のドレイン端子は、インダクタ３１の他方の端子、及び、ダイオード３２のアノード端子の接続点に接続される。スイッチ素子３３のソース端子は、抵抗素子３５の一方の端子に接続される。スイッチ素子３３のゲート端子には、フィードバック回路７０からの駆動信号が入力される。

抵抗素子３５は、スイッチ素子３３のソース端子と、整流回路２２の低電位側の出力端子との間に接続される。

ダイオード３２は、インダクタ３１の他方の端子及びスイッチ素子３３の接続点と、点灯制御回路３０の高電位側の出力端子とに接続される。ダイオード３２のアノード端子は、インダクタ３１の他方の端子及びスイッチ素子３３のドレイン端子の接続点に接続される。ダイオード３２のカソード端子は、点灯制御回路３０の高電位側の出力端子、つまり、コンデンサ３４の一方の端子に接続される。

コンデンサ３４は、一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、点灯制御回路３０の高電位側及び低電位側の出力端子に接続される。コンデンサ３４の一方の端子は、ダイオード３２のカソード端子にも接続される。コンデンサ３４の他方の端子は、抵抗素子３５の他方の端子及び整流回路２２の低電位側の出力端子（つまり、グランド）にも接続される。本実施の形態では、コンデンサ３４は、電解コンデンサである。コンデンサ３４の一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、正極及び負極である。

［１－３．光源］
光源４０は、点灯制御回路３０の高電位側の出力端子に接続され、１以上の発光素子を含む光出射部である。発光素子として、例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子などの固体発光素子を用いることができる。

［１－４．定電流回路］
定電流回路５０は、光源４０に直列接続されるスイッチ素子５１を有し、スイッチ素子５１を制御することで、光源４０に供給される電流を一定に維持する回路である。本実施の形態では、定電流回路５０は、スイッチ素子５１と、抵抗素子５２、５３、及び５６と、オペアンプ５４と、第一電圧生成回路５５と、を有する。

スイッチ素子５１は、光源４０に直列接続される素子である。スイッチ素子５１は、抵抗素子、及び、開閉スイッチとして用いることができる素子である。言い換えると、スイッチ素子５１は、各端子に印加される電圧に応じて、抵抗値を、実質的にゼロ、有限値、又は、無限大に切り替えることができる素子である。スイッチ素子５１の抵抗値が実質的にゼロである状態とは、スイッチ素子５１の抵抗値が、例えば、１Ω以下の状態を意味し、このような状態をオン状態とも称する。スイッチ素子５１の抵抗値が無限大である状態とは、スイッチ素子５１のドレイン端子に電圧が印加されても電流が流れない遮断状態を意味し、このような状態をオフ状態とも称する。本実施の形態では、スイッチ素子５１は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。この場合、スイッチ素子５１のゲート端子に所定の閾値以上の電圧を印加することで、ドレイン端子とのソース端子との間がオン状態となる。スイッチ素子５１のドレイン端子は、光源４０に接続される。スイッチ素子５１のソース端子は、抵抗素子５２を介してグランドに接続される。スイッチ素子５１のゲート端子は抵抗素子５６を介してオペアンプ５４の出力端子に接続される。

抵抗素子５２は、光源４０及びスイッチ素子５１に直列に接続される。抵抗素子５２の一方の端子及び他方の端子は、それぞれ、スイッチ素子５１のソース端子、及び、グランドに接続される。これにより、抵抗素子５２に印加される電圧、つまり、抵抗素子５２の一方の端子（スイッチ素子５１のソース端子と接続される端子）の電圧が光源４０に供給される電流に対応する。

抵抗素子５３は、抵抗素子５２の一方の端子と、オペアンプ５４との間に接続される。より詳しくは、抵抗素子５３の一方の端子は、抵抗素子５２の一方の端子、及び、スイッチ素子５１のソース端子の接続点に接続され、抵抗素子５３の他方の端子は、オペアンプ５４の反転入力端子に接続される。

抵抗素子５６は、オペアンプ５４と、スイッチ素子５１との間に接続される。より詳しくは、抵抗素子５６の一方の端子は、オペアンプ５４の出力端子に接続され、抵抗素子５６の他方の端子は、スイッチ素子５１のゲート端子に接続される。抵抗素子５６の抵抗値は、例えば、１０ｋΩ程度である。

オペアンプ５４は、光源４０に供給されている電流に対応する電圧と、第一電圧との差を増幅して出力する回路である。オペアンプ５４の反転入力端子には、抵抗素子５３の他方の端子が接続される。これにより、オペアンプ５４の反転入力端子に抵抗素子５２に印加される電圧、つまり、光源４０に供給される電流に対応する電圧が入力される。オペアンプ５４の非反転入力端子には、第一電圧生成回路５５で生成された第一電圧が入力される。オペアンプ５４の出力端子は、抵抗素子５６を介してスイッチ素子５１のゲート端子に接続される。

第一電圧生成回路５５は、光源４０に供給される電流値の制御目標値に対応する第一電圧を生成してオペアンプ５４に出力する回路である。言い換えると、第一電圧生成回路５５は、点灯装置１０の光源４０の輝度に対応する第一電圧を生成する。第一電圧生成回路５５には、制御回路８０から光源４０の輝度に対応する信号が入力される。なお、制御回路８０が、第一電圧を生成できる場合には、定電流回路５０は、第一電圧生成回路５５を有さなくてもよい。この場合、制御回路８０から、オペアンプ５４の非反転入力端子に第一電圧が直接入力される。

［１－５．切替制御回路］
切替制御回路６０は、スイッチ素子の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号を出力する回路である。具体的には、切替制御回路６０は、光源４０と、スイッチ素子５１との接続点における電圧値Ｖｄ（つまり、スイッチ素子５１のドレイン端子電圧）を制御するための制御信号をフィードバック回路７０に出力することで、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替える。切替制御回路６０は、抵抗素子６１、及び６２と、オペアンプ６３と、基準電圧生成回路６４と、基準電圧調整回路６５と、を有する。

抵抗素子６１は、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点と、オペアンプ６３との間に接続される。抵抗素子６１の一方の端子は、光源４０、及び、スイッチ素子５１のドレイン端子の接続点に接続される。抵抗素子６１の他方の端子は、オペアンプ６３の反転入力端子に接続される。

抵抗素子６２は、オペアンプ６３の反転入力端子と出力端子との間に接続される。

オペアンプ６３は、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点の電圧値Ｖｄに対応する電圧と、基準電圧とが入力される回路である。なお、基準電圧は、切替制御回路６０における電圧値Ｖｄの制御目標値である基準電圧値に対応する電圧である。オペアンプ６３は、電圧値Ｖｄに対応する電圧と、基準電圧との差を増幅して出力する。本実施の形態では、切替制御回路６０の制御信号は、オペアンプ６３の出力信号である。オペアンプ６３の反転入力端子には、抵抗素子６１の他方の端子が接続される。これにより、オペアンプ６３の反転入力端子には、抵抗素子６１を介して電圧値Ｖｄの電圧が入力される。オペアンプ６３の非反転入力端子には、基準電圧生成回路６４で生成された基準電圧が入力される。オペアンプ６３の出力端子には、抵抗素子６２及びフィードバック回路７０の抵抗素子７３が接続される。

基準電圧生成回路６４は、基準電圧を生成する回路である。基準電圧生成回路６４は、オペアンプ６３に出力する電源回路である。基準電圧生成回路６４には、基準電圧調整回路６５から基準電圧値に対応する信号が入力される。なお、基準電圧調整回路６５が、基準電圧を生成できる場合には、切替制御回路６０は、基準電圧生成回路６４を有さなくてもよい。この場合、基準電圧調整回路６５から、オペアンプ６３の非反転入力端子に基準電圧が直接入力される。

基準電圧調整回路６５は、基準電圧値を調整する回路である。本実施の形態では、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣの振動幅（つまり、点灯制御回路３０から光源４０に印加される電圧の振動幅）に基づいて基準電圧値を調整する。これにより、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えること（言い換えると、スイッチ素子５１の状態を、抵抗素子状態又はオン状態に交互に周期的に切り替えること）が可能となる。なお、基準電圧調整回路６５は、制御回路８０からの信号に基づいて基準電圧値を調整してもよい。基準電圧調整回路６５による基準電圧値の調整方法の詳細については、後述する。

［１－６．フィードバック回路］
フィードバック回路７０は、切替制御回路６０からの制御信号に基づいて点灯制御回路３０の出力電力を制御することで、光源４０とスイッチ素子５１との接続点における電圧値Ｖｄを基準電圧値に近づける回路である。フィードバック回路７０は、駆動回路７２と、抵抗素子７３、及び７４と、コンデンサ７５とを有する。

抵抗素子７３、及び７４は、切替制御回路６０からの制御信号を分圧する回路である。抵抗素子７３の一方の端子は、切替制御回路６０が有するオペアンプ６３の出力端子に接続される。これにより、抵抗素子７３に制御信号が入力される。抵抗素子７３の他方の端子は、抵抗素子７４の一方の端子に接続される。

抵抗素子７４の一方の端子及び他方の端子は、それぞれ、抵抗素子７３の他方の端子、及び、グランドに接続される。抵抗素子７３と、抵抗素子７４との接続点は、駆動回路７２の入力端子に接続される。これにより、抵抗素子７３、及び７４によって分圧された制御信号が駆動回路７２に入力される。これにより、制御信号の電圧を、駆動回路７２に適した電圧に調整することができる。

コンデンサ７５は、制御信号の電圧のリップルを低減する素子である。本実施の形態では、コンデンサ７５の一方の端子は、抵抗素子７３と、抵抗素子７４との接続点、つまり、駆動回路７２の入力端子に接続される。これにより、駆動回路７２に入力される分圧された制御信号のリップルを低減できる。特に、本実施の形態では、点灯制御回路３０において、昇圧チョッパ回路を用いており、点灯制御回路３０の出力電圧が比較的高いため、点灯制御回路３０の出力端子に接続されるコンデンサ３４の容量を大きくすることが難しい。コンデンサ３４の容量が十分に大きくない場合、点灯制御回路３０の出力電圧のリップルが比較的大きい。これに伴い、光源４０とスイッチ素子５１との接続点の電圧値Ｖｄ、及び、制御信号のリップルも大きくなる。制御信号のリップルが大きい場合、点灯制御回路３０の力率が悪化する。本実施の形態では、駆動回路７２の入力端子に接続されたコンデンサ７５により、制御信号の比較的大きいリップルを低減できる。これにより、点灯制御回路３０の力率の悪化を抑制できる。

駆動回路７２は、点灯制御回路３０を駆動する駆動信号を生成する回路であり、点灯制御回路３０が有するスイッチ素子３３のゲート端子に駆動信号を出力する。駆動回路７２は、周期的にＨＩＧＨレベルの信号とＬＯＷレベルの信号を交互に出力することで、スイッチ素子３３のスイッチングを行う。駆動回路７２は、駆動信号によって、スイッチ素子３３の周期毎のオン時間を調整することで、点灯制御回路３０から出力される電力量を制御する。

駆動回路７２は、切替制御回路６０からの制御信号に対応する信号が入力される入力端子を有する。制御信号は、抵抗素子７３、及び７４からなる分圧回路で分圧され、分圧された制御信号が駆動回路７２の入力端子に入力される。なお、上述したように、本実施の形態では、制御信号に含まれるリップルが比較的大きいが、コンデンサ７５が、駆動回路７２の入力端子に接続されていることで、駆動回路７２に入力される制御信号に対応する信号のリップルを低減できる。したがって、駆動回路７２による点灯制御回路３０の制御を安定化することができる。

［１－７．制御回路及びリモコン］
制御回路８０は、点灯装置１０を制御する回路である。制御回路８０は、例えば、リモコン８２などからの信号に基づいて点灯装置１０を制御する。例えば、リモコン８２からの光源４０の輝度を示す信号に基づいて、点灯装置１０の光源４０の輝度を制御する。具体的には、制御回路８０は、定電流回路５０が有する第一電圧生成回路５５に、光源４０の輝度に対応する信号を出力する。第一電圧生成回路５５は、制御回路８０からの信号に対応する第一電圧を生成して、オペアンプ５４に出力する。定電流回路５０は、第一電圧に対応する電流が光源４０に供給されるようにスイッチ素子５１を制御する。このように、リモコン８２からの信号に基づいて、点灯装置１０の光源４０の輝度が制御される。制御回路８０は、例えば、マイコンによって実現できる。マイコンは、プログラムが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリと、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ；Central Processing Unit）と、タイマと、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器などを含む入出力回路とを有する１チップの半導体集積回路である。なお、制御回路８０は、マイコン以外の電気回路などを用いて実現されてもよい。

リモコン８２は、点灯装置１０を制御するための信号を制御回路８０に送信するための操作部である。リモコン８２は、ユーザの操作に対応する信号を制御回路８０に送信する。リモコン８２は、例えば、赤外線信号、又は、赤外線以外の無線信号を制御回路８０に送信する。

［１－８．バイパス回路］
バイパス回路９０は、光源４０に供給された電流の一部が導かれる回路である。バイパス回路９０は、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点に接続され、ダイオード９２と、抵抗素子９４とを有する。

ダイオード９２のアノードが光源４０及びスイッチ素子５１の接続点に接続され、ダイオード９２のカソードが抵抗素子９４の一方の端子に接続される。

抵抗素子９４の一方の端子は、ダイオード９２のカソードに接続され、抵抗素子９４の他方の端子は、グランドに接続される。

なお、バイパス回路９０は、点灯装置１０の必須の構成要素ではない。つまり、点灯装置１０は、バイパス回路９０を備えなくてもよい。

［２．動作］
次に、本実施の形態に係る点灯装置１０の動作について説明する。まず、点灯装置１０の動作の概要について、図１を参照しながら説明する。以下では、動作態様の一例として、リモコン８２からの信号などに基づいて、所定の輝度で点灯装置１０が点灯する場合の動作態様について説明する。

まず、ユーザの操作に応じて、リモコン８２は、点灯装置１０を点灯させるように指示する信号を制御回路８０に送信する。ユーザは、リモコン８２によって、点灯装置１０の輝度も指定できる。つまり、点灯装置１０においては、調光が可能である。リモコン８２は、点灯装置１０の輝度に対応する信号も制御回路８０に送信する。

続いて、制御回路８０は、リモコン８２からの信号に基づいて、点灯装置１０の輝度に対応する信号を定電流回路５０に出力する。

続いて、定電流回路５０の第一電圧生成回路５５は、制御回路８０からの信号に基づいて、信号が示す輝度に対応する第一電圧を生成し、オペアンプ５４の非反転入力端子に入力する。

続いて、制御回路８０は、フィードバック回路７０が有する駆動回路７２を動作させることによって、点灯制御回路３０の動作を開始させる。これに伴い、光源４０に電流が供給される。

続いて、定電流回路５０は、抵抗素子５２に印加される電圧が第一電圧と等しくなるように、スイッチ素子５１を制御する。これにより、リモコン８２によって指示された輝度で点灯装置１０が点灯する。

ここで、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点の電圧値Ｖｄは、スイッチ素子５１の状態が、抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられるように、切替制御回路６０によって制御される。切替制御回路６０は、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号をフィードバック回路７０に出力する。切替制御回路６０は、基準電圧値を調整することによって、制御信号を調整する。

以下、点灯装置１０の切替制御回路６０などの動作について、図２～図４を用いて説明する。図２及び図４は、本実施の形態に係る点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣ、及び、接続点の電圧値Ｖｄの時間波形の一例を示すグラフである。図３は、比較例の点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣ、及び、接続点の電圧値Ｖｄの時間波形の一例を示すグラフである。図２～図４の横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。図２～図４の実線の曲線が出力電圧値ＶＤＣを示し、破線の曲線が電圧値Ｖｄを示す。また、図２～図４では、第一電圧が０．５Ｖである場合の例が示されている。

図２に示されるように、本実施の形態では、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣは、比較的大きいリップルを有する。出力電圧値ＶＤＣは、振動幅Ｖｒで時間的に振動している。

ここで、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣと、接続点の電圧値Ｖｄとの差に相当する光源４０の順方向電圧Ｖｆは、ほぼ一定である。このため、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣが図２に示されるように振動する場合、電圧値Ｖｄも出力電圧値ＶＤＣと同程度の振動幅で振動する。図２に示される例では、第一電圧が０．５Ｖであるため、抵抗素子５２に印加される電圧、つまり、スイッチ素子５１のソース端子に印加される電圧が０．５Ｖとなるように、定電流回路５０は、スイッチ素子５１を制御する。スイッチ素子５１のドレイン端子に印加される電圧値が、電圧値Ｖｄであることから、電圧値Ｖｄから０．５Ｖを減算した電圧値がスイッチ素子５１のドレイン－ソース間に印加される電圧値Ｖｍｏｓである。

本実施の形態では、図２に示されるように、電圧値Ｖｄが０．５Ｖとなる期間が周期的に生じるように、点灯装置１０が制御される。図２に示される例において、電圧値Ｖｄが０．５Ｖより大きいときには、スイッチ素子５１のドレイン－ソース間に印加される電圧値Ｖｍｏｓがゼロより大きいため、スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態に維持される。

図２に示される例において、仮想的に電圧値Ｖｄが０．５Ｖ未満となる期間が示されているが、実際には、電圧値Ｖｄは、０．５Ｖ未満とはならない。これは、定電流回路５０が、抵抗素子５２に印加される電圧値が０．５Ｖとなるように制御することに起因する。図２に示される電圧値Ｖｄが０．５Ｖ未満となる期間は、実際には、電圧値Ｖｄは０．５Ｖ程度に維持される。このように電圧値Ｖｄが０．５Ｖ程度、つまり、第一電圧程度に維持される期間は、スイッチ素子５１に印加される電圧値は実質的にゼロである。このように、スイッチ素子５１の状態は、抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられている。スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態に維持される期間においては、スイッチ素子５１において、抵抗値に応じたジュール熱が発生する。一方、スイッチ素子５１の状態がオン状態に維持されているときは、スイッチ素子５１のドレイン－ソース間の抵抗値は、実質的にゼロである。したがって、スイッチ素子５１におけるジュール熱の発生を抑制できる。よって、本実施の形態に係る点灯装置１０によれば、スイッチ素子５１の過熱を抑制できる。

図２に示される例では、スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられたが、点灯装置１０の切替制御回路６０が基準電圧値の調整を行わない場合には、必ずしも、スイッチ素子５１の状態が周期的にオン状態に切り替えられない。このようなスイッチ素子５１の状態が周期的にオン状態に切り替えられない例について、図３に示される比較例の点灯装置における出力電圧値ＶＤＣ及び電圧値Ｖｄの時間波形を参照しながら説明する。比較例の点灯装置は、切替制御回路６０による基準電圧値の調整を行わない点において、本実施の形態に係る点灯装置１０と異なり、その他の点において一致する。

図２及び図３に示されるように、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣ及び電圧値Ｖｄの各平均値は、図２と図３とで同程度であるが、図３に示される例では、出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒが、図２に示される振動幅Ｖｒより小さい。これに伴い、図３に示される例では、電圧値Ｖｄの振動幅も小さくなる。このため、電圧値Ｖｄは、０．５Ｖ、つまり、第一電圧より大きい電圧の範囲で振動する。この場合、スイッチ素子５１の状態は、常に抵抗素子状態に維持されるため、ジュール熱が発生し続ける。したがって、スイッチ素子５１が過熱するおそれがある。

このように、図３に示される例では、スイッチ素子５１の状態をオン状態に切り替えられない。本実施の形態では、このような場合には、スイッチ素子５１の状態をオン状態に切り替えるために、電圧値Ｖｄを低下させる。つまり、出力電圧値ＶＤＣの振動幅に応じて、スイッチ素子５１の状態をオン状態に切り替えられるように、電圧値Ｖｄを制御する。言い換えると、本実施の形態では、出力電圧値ＶＤＣの振動幅に応じて、電圧値Ｖｄが、周期的に第一電圧となるように、電圧値Ｖｄを制御する。

具体的には、図３に示される例のように、出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒが小さい場合には、切替制御回路６０の基準電圧調整回路６５は、基準電圧値を低減する。これにより、切替制御回路６０及びフィードバック回路７０によって、図４に示されるように、基準電圧値の低減に伴って、電圧値Ｖｄが低減される。したがって、図４に示されるように、出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒが比較的小さい場合にも、スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられる。

基準電圧調整回路６５は、例えば、第一電圧の値と、出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒとに基づいて、基準電圧値を調整する。基準電圧調整回路６５は、基準電圧値（つまり、電圧値Ｖｄの平均値）から振動幅Ｖｒの１／２を減算した値が、第一電圧の値以下となるように基準電圧値を調整する。

このように、本実施の形態では、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒに基づいて基準電圧値を調整する。振動幅Ｖｒに基づいて調整された基準電圧値を用いることで、いかなる振動幅Ｖｒの場合にも、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えることができる。

以上のように、本実施の形態では、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えることができるため、スイッチ素子５１の過熱を抑制できる。

以上では、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒに基づいて基準電圧値を調整したが、基準電圧調整回路６５は、制御回路８０からの信号に基づいて基準電圧値を調整してもよい。例えば、基準電圧調整回路６５は、制御回路８０から入力される点灯装置１０の輝度に対応する信号と、点灯装置１０の輝度と最適な基準電圧値との関係を示すテーブルとに基づいて基準電圧値を調整してもよい。このようなテーブルは、事前に実験などに基づいて取得することが可能である。

［３．効果等］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１０は、１以上の発光素子を含む光源４０に直流電流を供給する点灯制御回路３０を備える。点灯装置１０は、さらに、光源４０に直列接続されるスイッチ素子５１を有し、スイッチ素子５１を制御することで、光源４０に供給される電流を一定に維持する定電流回路５０を備える。点灯装置１０は、さらに、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号を出力する切替制御回路６０を備える。点灯装置１０は、さらに、制御信号に基づいて点灯制御回路３０の出力電力を制御することで、光源４０とスイッチ素子５１との接続点における電圧値Ｖｄを基準電圧値に近づけるフィードバック回路７０を備える。切替制御回路６０は、基準電圧値を調整する基準電圧調整回路６５を有する。

このように、本実施の形態に係る点灯装置１０では、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えることができるため、スイッチ素子５１において発生するジュール熱を抑制できる。したがって、スイッチ素子５１が過熱することを抑制できる。

また、点灯装置１０において、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値の振動幅Ｖｒに基づいて基準電圧値を調整してもよい。

これにより、点灯制御回路３０の出力電圧値の振動幅Ｖｒが変動する場合にも、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えることができるため、スイッチ素子５１が過熱することを確実に抑制できる。

また、点灯装置１０は、光源４０の輝度を制御する制御回路８０をさらに備え、基準電圧調整回路６５は、制御回路８０からの信号に基づいて基準電圧値を調整してもよい。

これにより、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値の振動幅Ｖｒなどを検出することなく、基準電圧値を調整できる。したがって、点灯装置１０の回路構成を簡素化できる。

また、点灯装置１０において、切替制御回路６０は、光源４０とスイッチ素子５１との接続点における電圧値Ｖｄに対応する電圧と、基準電圧値に対応する電圧とが入力されるオペアンプ６３を有し、制御信号は、オペアンプ６３の出力信号であってもよい。

これにより、簡素化された構成で、電圧値Ｖｄを制御するための制御信号を生成できる。

また、点灯装置１０において、点灯制御回路３０は、昇圧チョッパ回路であり、フィードバック回路７０は、制御信号に対応する信号が入力される入力端子を有し、点灯制御回路３０を駆動する駆動回路７２と、入力端子に接続されるコンデンサ７５と、を有してもよい。

このように、点灯装置１０において、点灯制御回路３０として昇圧チョッパ回路を用いている場合、点灯制御回路３０の出力電圧が比較的高いため、点灯制御回路３０の出力端子に接続されるコンデンサ３４の容量を大きくすることが難しい。コンデンサ３４の容量が十分に大きくない場合、点灯制御回路３０の出力電圧のリップルが比較的大きくなる。これに伴い、光源４０とスイッチ素子５１との接続点の電圧値Ｖｄ、及び、制御信号のリップルも大きくなる。点灯装置１０では、駆動回路７２の入力端子に接続されたコンデンサ７５により、制御信号の比較的大きいリップルを低減できる。よって、駆動回路７２による点灯制御回路３０の制御を安定化することができる。

また、点灯装置１０は、光源４０とスイッチ素子５１との接続点に接続され、ダイオード９２を有するバイパス回路９０をさらに備えてもよい。

（変形例など）
以上、本発明に係る点灯装置１０について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、点灯装置１０は、光源４０と、を備えたが、光源４０は、点灯装置１０の一部でなくてもよい。例えば、光源４０は、点灯装置１０に着脱自在に設けられてもよい。

また、上記実施の形態では、点灯制御回路３０として、昇圧チョッパ回路を用いたが、他の力率改善回路を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、なお、光源４０とスイッチ素子５１とが直接接続されたが、光源４０とスイッチ素子５１との間に他の素子が接続されてもよい。この場合、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点は、光源４０とスイッチ素子５１との間の任意の点であってよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０ 点灯装置
３０ 点灯制御回路
４０ 光源
５０ 定電流回路
５１ スイッチ素子
６０ 切替制御回路
６３ オペアンプ
６５ 基準電圧調整回路
７０ フィードバック回路
７２ 駆動回路
７５ コンデンサ
８０ 制御回路
９０ バイパス回路
９２ ダイオード

Claims (6)

1. １以上の発光素子を含む光源に直流電流を供給する点灯制御回路と、
   前記光源に直列接続されるスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子を制御することで、前記光源に供給される電流を一定に維持する定電流回路と、
   前記スイッチ素子の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号を出力する切替制御回路と、
   前記制御信号に基づいて前記点灯制御回路の出力電力を制御することで、前記光源と前記スイッチ素子との接続点における電圧値を基準電圧値に近づけるフィードバック回路と、を備え、
   前記切替制御回路は、前記基準電圧値を調整する基準電圧調整回路を有する
   点灯装置。
2. 前記基準電圧調整回路は、前記点灯制御回路の出力電圧値の振動幅に基づいて前記基準電圧値を調整する
   請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記光源の輝度を制御する制御回路をさらに備え、
   前記基準電圧調整回路は、前記制御回路からの信号に基づいて前記基準電圧値を調整する
   請求項１に記載の点灯装置。
4. 前記切替制御回路は、前記接続点における電圧値に対応する電圧と、前記基準電圧値に対応する電圧とが入力されるオペアンプを有し、
   前記制御信号は、前記オペアンプの出力信号である
   請求項１～３のいずれか１項に記載の点灯装置。
5. 前記点灯制御回路は、昇圧チョッパ回路であり、
   前記フィードバック回路は、
   前記制御信号に対応する信号が入力される入力端子を有し、前記点灯制御回路を駆動する駆動回路と、
   前記入力端子に接続されるコンデンサと、を有する
   請求項１～４のいずれか１項に記載の点灯装置。
6. 前記接続点に接続され、ダイオードを有するバイパス回路をさらに備える
   請求項１～５のいずれか１項に記載の点灯装置。

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