以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図1において、照明装置10は、光源点灯装置27と2つの発光モジュール21a,21b(発光部の一例)とを備える。
光源点灯装置27は、商用交流電源11から電力の供給を受け、直列に接続されたLED20a,20bからなる異なる色温度の発光モジュール21a,21bを、特定の色温度と明るさで点灯させる。特定の色温度と明るさは、照明装置10を操作する操作器(図示していないが、例えば、調光スイッチやリモコン)により指定される。
なお、LED20a,20bは光源の一例であり、LED20a,20bの代わりに又はLED20a,20bとともに他の光源を用いても構わない。例えば、光源として有機ELを用いても構わない。即ち、発光モジュール21a,21bを構成する光源としては、LEDと有機ELとの少なくともいずれかを用いることができる。
光源点灯装置27は、直流電源回路12、定電流電源回路13、調色回路22、制御回路26(制御部の一例)を備え、光源点灯装置27の出力端には、直列に接続された2つの発光モジュール21a,21bが取り付けられる。
発光モジュール21a,21bは、それぞれ色温度が異なっており、少なくとも1つのLED20a,20bから構成され、後述する定電流電源回路13からの定電流により当該少なくとも1つのLED20a,20bを点灯させて光を発する。
直流電源回路12は、例えば整流回路と昇圧型PFC(Power・Factor・Correction)回路とを備え、商用交流電源11から供給される交流電圧から直流電圧を得る。
定電流電源回路13は、スイッチング素子14(例えば、FET(Field・Effect・Transistor))、インダクタ15、還流ダイオード16、平滑コンデンサ17、電流検出抵抗18(検出部の一例)、駆動回路19を備える。直流電源回路12の高電位側にはスイッチング素子14を介して順極性に還流ダイオード16が並列に接続されるとともに、インダクタ15を介して平滑コンデンサ17が並列に接続される。さらに直流電源回路12の低電位側にはLED20a,20bに流れる電流を検出する手段として、電流検出抵抗18が設けられている。駆動回路19は電流検出抵抗18で検出されたLED電流に応じて制御回路26から出力されるスイッチング信号に従って、スイッチング素子14をオン/オフ制御することで、直流電源回路12から出力される直流電圧を特定の大きさを持つ直流電圧に降圧させるとともに平滑化し、降圧及び平滑化した直流電圧をLED20a,20bに供給する。
調色回路22は、発光モジュール21aと並列に接続されたスイッチング素子23a(例えば、FET)と、発光モジュール21bと並列に接続されたスイッチング素子23b(例えば、FET)と、駆動回路25とを備える。駆動回路25は、スイッチング素子23a及びスイッチング素子23bを、制御回路26から出力されるスイッチング信号に従ってオン/オフ制御する。
制御回路26は、電流検出抵抗18により検出されるLED電流が、照明装置10を操作する操作器により指定された明るさに対応した電流値となるように、定電流電源回路13のスイッチング素子14をオン/オフ制御するためのスイッチング信号を出力する。即ち、制御回路26は、駆動回路19を介してスイッチング素子14のオン/オフを制御することで定電流電源回路13に供給させる定電流の大きさを調節する。また、制御回路26は、発光モジュール21a,21b全体から発せられる光の色温度が、照明装置10を操作する操作器により指定された色温度となるように、調色回路22のスイッチング素子23a及びスイッチング素子23bをオン/オフ制御するためのスイッチング信号を出力する。具体的には、制御回路26は、指定された色温度に対応したデューティ比のPWM(パルス幅変調)信号をスイッチング信号として出力する。即ち、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23a及びスイッチング素子23bのオン/オフを制御することで発光モジュール21a,21b全体の発光色を調節する。なお、制御回路26は、マイコン(マイクロコンピュータ)、DSP(Digital・Signal・Processor)等の演算装置で構成される。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
調色回路22のスイッチング素子23a及びスイッチング素子23bは、それぞれオンで導通状態になり、オフで遮断状態となるため、スイッチング素子23aがオンになると発光モジュール21aが短絡され、スイッチング素子23bがオンになると発光モジュール21bが短絡される。
例えば発光モジュール21aが3000K(ケルビン)の発光色、発光モジュール21bが5000Kの発光色とすれば、スイッチング素子23a及びスイッチング素子23bがそれぞれオフの期間は、発光モジュール21aと発光モジュール21bがいずれも発光するため、合成発光色は4000Kとなる。一方、スイッチング素子23aのみがオンの期間は、発光モジュール21bのみ発光するため、合成発光色は5000Kとなる。逆に、スイッチング素子23bのみがオンの期間は、発光モジュール21aのみ発光するため、合成発光色は3000Kとなる。したがって、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23a及びスイッチング素子23bを所定の周期でオン/オフ制御することで、3000Kから5000Kの間の光色を自由に作り出すことができる。なお、スイッチング素子23a及びスイッチング素子23bをオン/オフする周期は、人間の目がちらつきとして認識できない周波数以上(一般には200Hz(ヘルツ)以上)であることが望ましい。
以上のように、本実施の形態では、発光部ごとに定電流電源回路13を個別に備える必要がなく、全ての光源を同時に点灯させることも可能であるため、光源の利用率が高く、高効率な色温度可変の光源点灯装置27を低コストで得ることができる。
なお、発光モジュール21a,21bの色温度は、それぞれ3000K、5000K以外でもよい。また、LED20a(あるいはLED20b)は、全てが同じ光色である必要はなく、合成の光色が発光モジュール21a(あるいは発光モジュール21b)に対して予め定められた色温度であればよい。また、発光モジュール21a,21bは、それぞれ異なる数のLED20a,20bで構成されてもよい。
また、本実施の形態では、発光モジュール21a,21bとして、互いに色温度の異なる光を発するものが用いられているが、色温度の同じ光を発するものが用いられても構わない。この場合、光源の利用率が高く、高効率な色温度固定の光源点灯装置27を低コストで得ることができる。
さらに、本実施の形態では、照明装置10に2つの発光モジュール21a,21bが搭載されているが、3つ以上の発光モジュールが搭載されてもよい。即ち、本実施の形態では、2つの発光モジュール21a,21bが光源点灯装置27の定電流電源回路13に直列に接続されているが、下記の第1変形例のように、3つ以上の発光モジュールが定電流電源回路13に直列に接続されていても構わない。
図2は、本実施の形態の第1変形例に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図2において、光源点灯装置27の定電流電源回路13には、3つの発光モジュール21a,21b,21cが直列に接続されている。これに伴い、光源点灯装置27の調色回路22は、発光モジュール21a,21bに対応するスイッチング素子23a,23bに加え、発光モジュール21cに対応するスイッチング素子23cを備える。スイッチング素子23a,23bと同様に、スイッチング素子23cは、対応する発光モジュール21cに並列に接続される。また、スイッチング素子23cは、駆動回路25により、制御回路26から出力されるスイッチング信号に従ってオン/オフ制御される。スイッチング素子23cがオンになると発光モジュール21cが短絡される。例えば発光モジュール21aが3000Kの発光色、発光モジュール21bが5000Kの発光色、発光モジュール21cが赤色とすれば、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23a,23b,23cを所定の周期でオン/オフ制御することで、3000Kから5000Kの間の光色を自由に作り出すことができるとともに、演色性等を調節することができる。
また、本実施の形態では、2つの発光モジュール21a,21bのそれぞれに1つずつスイッチング素子23a,23bが並列に接続されているが、一部の発光モジュールのみにスイッチング素子が並列に接続されてもよい。発光モジュールが3つ以上ある場合についても同様である。即ち、本実施の形態では、光源点灯装置27の調色回路22が定電流電源回路13に接続される発光モジュールごとに、対応する発光モジュール21a,21bに並列に接続されるスイッチング素子23a,23bを備えているが、下記の第2変形例のように、発光モジュールによっては並列に接続されるスイッチング素子が備えられていなくても構わない。光源点灯装置27は、定電流電源回路13に接続される発光モジュール21a,21bのいずれかに並列に接続されるスイッチング素子を備えていればよく、この場合も、光源の利用率が高く、高効率な色温度可変の光源点灯装置27を低コストで得ることができる。
図3は、本実施の形態の第2変形例に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図3において、光源点灯装置27の調色回路22は、発光モジュール21bに対応するスイッチング素子23bのみを備える。即ち、発光モジュール21aと並列に接続されたスイッチング素子が備えられていない。例えば発光モジュール21aが3000Kの発光色、発光モジュール21bが5000Kの発光色とすれば、スイッチング素子23bがオフの期間は、発光モジュール21aと発光モジュール21bがいずれも発光するため、合成発光色は4000Kとなる。一方、スイッチング素子23bがオンの期間は、発光モジュール21aのみ発光するため、合成発光色は3000Kとなる。したがって、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23bを所定の周期でオン/オフ制御することで、3000Kから4000Kの間の光色を自由に作り出すことができる。
本実施の形態において、スイッチング素子は、珪素によって形成されたものでもよいし、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ光源点灯装置27の小型化が可能となる。また耐熱性も高いため、例えばヒートシンク(図示せず)の放熱フィンの小型化や、水冷部(図示せず)の空冷化が可能であるので、一層の小型化が可能になる。さらに電力損失が低いため、スイッチング素子の高効率化が可能であり、延いては光源点灯装置27の高効率化が可能になる。
なお、全てのスイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、いずれかの素子のみがワイドバンドギャップ半導体よって形成されていてもよく、この場合も、上記のような効果を得ることができる。
本実施の形態において、照明装置10は、天井面等に取り付けて使用することができる。
図4は、照明装置10の構成例を示す断面図である。
図4の例において、照明装置10は、上側が天井面に取り付けられ、下側から発光して室内等を照らす。照明装置10は、照明器具93(装置本体)の内部に光源点灯装置27を備える。光源点灯装置27は、電源線91及びコネクタ92を介して商用交流電源11(図示せず)に接続される。また、LED20は、照明器具93の発光面に装着され、配線94により光源点灯装置27に接続される。LED20は、それぞれLED20a,20bであり、LED20aとLED20bが交互に並ぶように直線状に配置される。なお、LED20の配置はこれに限らず、例えば、LED20aとLED20bが千鳥格子状に配置されてもよいし、リング状に交互に並べられてもよいし、LED20aとLED20bが隣り合わないようにランダムに並べられてもよい。このように、同じ色温度のLED20が2つ以上連続して並ばないようにすることで、発光色の混色性が向上する。また、LED20を実装する基板(図示せず)は、照明器具93の形状に合わせて、矩形状、円形状、馬蹄形状、あるいは、その他の形状をとることができる。
上記のような構成により、本実施の形態においては、LED20を特定の色温度と明るさで点灯させる際に、色温度が異なる光源ごとに定電流電源回路13を個別に備える必要がなく、全ての光源を同時に点灯させることも可能であるため、光源の利用率が高く、高効率な色温度可変の照明装置10を低コストで得ることができる。
実施の形態2.
実施の形態1では、調色回路22のスイッチング素子23aをオンする(オンにする)ことで、発光モジュール21aに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電されるため、「平滑コンデンサ17→スイッチング素子23a→発光モジュール21b→平滑コンデンサ17」の経路で突入電流が流れる。同様に、調色回路22のスイッチング素子23bをオンすることで、発光モジュール21bに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電されるため、「平滑コンデンサ17→発光モジュール21a→スイッチング素子23b→平滑コンデンサ17」の経路で突入電流が流れる。
LED20a,20bの数が多くなるに従って、発光モジュール21a,21bに印加される電圧が高くなり、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に発生する突入電流も大きくなる。このため、スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)をオンした際にLED20b(又はLED20a)が瞬時的に明るく見えてしまう場合や、LED20b(又はLED20a)に定格を超える電流が流れる可能性がある。
本実施の形態では、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際にも、LED20a,20bに突入電流が流れないようにする。
以下、本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態1と同様である。
図5は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図5において、光源点灯装置27は、実施の形態1(図1参照)のように定電流電源回路13の出力端に平滑コンデンサ17が1つ備えられた構成とは異なり、発光モジュール21aと発光モジュール21bにそれぞれ並列に接続された平滑コンデンサ17aと平滑コンデンサ17bを定電流電源回路13の出力端に備えている。即ち、定電流電源回路13は、発光モジュールごとに、対応する発光モジュールに並列に接続されるコンデンサ(平滑コンデンサ17a,17b)を有する。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンすることで、発光モジュール21aに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17aより放電されるため、「平滑コンデンサ17a→スイッチング素子23a→平滑コンデンサ17a」の経路で突入電流が流れる。同様に、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンすることで、発光モジュール21bに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17bより放電されるため、「平滑コンデンサ17b→スイッチング素子23b→平滑コンデンサ17b」の経路で突入電流が流れる。このため、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際にも、LED20a,20bに突入電流が流れない。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態1と比べて、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、発光モジュール21a,21bのLED20a,20bに流れる突入電流を回避した光源点灯装置27を得ることができる。
なお、本実施の形態において、実施の形態1の第1変形例(図2参照)と同様に、光源点灯装置27の定電流電源回路13に3つの発光モジュール21a,21b,21cが直列に接続されている場合、定電流電源回路13は、発光モジュール21a,21b,21cのそれぞれに並列に接続された平滑コンデンサを1つずつ、合計3つの平滑コンデンサを備えることになる。発光モジュールが4つ以上ある場合も同様の平滑コンデンサが設けられる。
また、本実施の形態において、実施の形態1の第2変形例(図3参照)と同様に、光源点灯装置27の調色回路22が発光モジュール21bに対応するスイッチング素子23bのみを備えている場合、定電流電源回路13は、発光モジュール21bに対応する平滑コンデンサ17b(スイッチング素子23bが並列に接続された発光モジュール21bと並列に接続された平滑コンデンサ17b)のみを備えることになる。発光モジュールが3つ以上あり、そのうちの一部の発光モジュールのみにスイッチング素子が並列に接続されている場合も同様の平滑コンデンサが設けられる。
実施の形態3.
実施の形態2では、LED20a,20bに流れる突入電流を回避させている。しかし、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bには突入電流が流れる。このため、発光モジュール21a,21bに印加される電圧が高いと、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bに定格を超える電流が流れる可能性がある。
本実施の形態では、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際にも、LED20a,20b及びスイッチング素子23a,23bに突入電流が流れないようにする。
以下、本実施の形態について、主に実施の形態2との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態2と同様である。
図6は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図6において、光源点灯装置27は、実施の形態2(図2参照)と同様の平滑コンデンサ17aと平滑コンデンサ17bそれぞれに直列に接続されたスイッチ28a,28bを備える。また、光源点灯装置27は、調色回路22のスイッチング素子23aとスイッチング素子23bをオン/オフ制御するスイッチング信号を反転させる反転素子29a,29bを備える。したがって、制御回路26は、駆動回路25を介して反転素子29a,29bで反転されるスイッチング信号によりスイッチ28a,28bをそれぞれオン/オフ制御する。即ち、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)をオンにする場合、スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)に並列に接続された平滑コンデンサ17a(又は平滑コンデンサ17b)を遮断する。また、制御回路26は、スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)をオフにする場合、スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)に並列に接続された平滑コンデンサ17a(又は平滑コンデンサ17b)を導通させる。なお、スイッチ28a,28bは内部に寄生ダイオードを持たないIGBT(Insulated・Gate・Bipolar・Transistor)等のスイッチング素子で構成される。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
調色回路22のスイッチング素子23aがオフの場合は、平滑コンデンサ17aに直列接続されたスイッチ28aはオンとなるため、平滑コンデンサ17aは導電状態となる。一方、スイッチング素子23aがオンの場合は、平滑コンデンサ17aに直列接続されたスイッチ28aはオフとなるため、平滑コンデンサ17aは遮断状態となる。
同様に、調色回路22のスイッチング素子23bがオフの場合は、平滑コンデンサ17bに直列接続されたスイッチ28bはオンとなるため、平滑コンデンサ17bは導電状態となる。一方、スイッチング素子23bがオンの場合は、平滑コンデンサ17bに直列接続されたスイッチ28bはオフとなるため、平滑コンデンサ17bは遮断状態となる。
このため、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンにした際は、平滑コンデンサ17a又は平滑コンデンサ17bの放電経路が遮断されるため、突入電流が発生しない。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態2と比べて、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bに流れる突入電流を回避した光源点灯装置27を得ることができる。
実施の形態4.
実施の形態3では、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17a,17bを遮断することで突入電流を回避させている。これに対し、本実施の形態では、インダクタを設けることで突入電流のピーク値を抑制する。
以下、本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態1と同様である。
図7は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図7において、光源点灯装置27は、実施の形態1(図1参照)と同様の構成に加えて、発光モジュール21a及び発光モジュール21bの接続点と、調色回路22のスイッチング素子23a及びスイッチング素子23bの接続点との間にインダクタ30を備える。即ち、光源点灯装置27は、定電流電源回路13に接続される発光モジュール21a,21b間の接続点に接続されるインダクタ30を備える。そして、スイッチング素子23a,23bは、対応する発光モジュール21a,21bに、インダクタ30を介して並列に接続される。また、光源点灯装置27は、スイッチング素子23a,23bがオフの際に電流経路を確保するための還流ダイオード31a,31bを備える。還流ダイオード31a,31bは、それぞれスイッチング素子23aとスイッチング素子23bと並列に接続される。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンすることで、発光モジュール21aに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電されるため、「平滑コンデンサ17→スイッチング素子23a→インダクタ30→発光モジュール21b→平滑コンデンサ17」の経路で突入電流が流れる。同様に、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンすることで、発光モジュール21bに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電されるため、「平滑コンデンサ17→発光モジュール21a→インダクタ30→スイッチング素子23b→平滑コンデンサ17」の経路で突入電流が流れる。このため、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、インダクタ30の特性により突入電流のピーク値を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態1と比べて、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、発光モジュール21a,21bのLED20a,20bに流れる突入電流のピーク値を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
なお、本実施の形態において、実施の形態1の第1変形例(図2参照)と同様に、光源点灯装置27の定電流電源回路13に3つの発光モジュール21a,21b,21cが直列に接続されている場合、光源点灯装置27は、発光モジュール21a及び発光モジュール21bの接続点と、調色回路22のスイッチング素子23a及びスイッチング素子23bの接続点との間にインダクタ30を備えるほか、発光モジュール21b及び発光モジュール21cの接続点と、調色回路22のスイッチング素子23b及びスイッチング素子23cの接続点との間にもインダクタ30を備えることになる。発光モジュールが4つ以上ある場合も同様のインダクタ30が設けられる。
また、本実施の形態において、実施の形態1の第2変形例(図3参照)と同様に、光源点灯装置27の調色回路22が発光モジュール21bに対応するスイッチング素子23bのみを備えている場合、光源点灯装置27は、発光モジュール21a及び発光モジュール21bの接続点と、調色回路22のスイッチング素子23bとの間にインダクタ30を備えることになる。発光モジュールが3つ以上あり、そのうちの一部の発光モジュールのみにスイッチング素子が並列に接続されている場合も同様のインダクタ30が設けられる。即ち、本実施の形態では、調色回路22のスイッチング素子が、定電流電源回路13に接続される発光モジュールのいずれかに、インダクタ30を介して並列に接続されていればよく、この場合も、調色回路22のスイッチング素子をオンした際に、LEDに流れる突入電流のピーク値を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
ここで、インダクタ30を備える構成には、下記の変形例のように、実施の形態2(図5参照)と同様の構成、即ち、発光モジュール21aと発光モジュール21bにそれぞれ並列に接続された平滑コンデンサ17aと平滑コンデンサ17bを定電流電源回路13の出力端に備えた構成を組み合わせることができる。
以下、本実施の形態の変形例について、主に実施の形態2との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態2と同様である。
図8は、本実施の形態の変形例に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図8において、光源点灯装置27は、実施の形態2(図5参照)と同様の構成に加えて、発光モジュール21a及び発光モジュール21bの接続点と平滑コンデンサ17a及び平滑コンデンサ17bの接続点との接続点、調色回路22のスイッチング素子23a及びスイッチング素子23bの接続点の間にインダクタ30を備える。また、光源点灯装置27は、スイッチング素子23a,23bがオフの際に電流経路を確保するための還流ダイオード31a,31bを備える。そして、還流ダイオード31a,31bは、それぞれスイッチング素子23aとスイッチング素子23bと並列に接続される。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンすることで、発光モジュール21aに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17aより放電されるため、「平滑コンデンサ17a→スイッチング素子23a→インダクタ30→平滑コンデンサ17a」の経路で突入電流が流れる。同様に、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンすることで、発光モジュール21bに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17bより放電されるため、「平滑コンデンサ17b→インダクタ30→スイッチング素子23b→平滑コンデンサ17b」の経路で突入電流が流れる。このため、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、LED20a,20bに流れる突入電流を回避するだけでなく、インダクタ30の特性により突入電流のピーク値を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態の変形例では、実施の形態2と比べて、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、スイッチング素子23a又はスイッチング素子23bに流れる突入電流のピーク値を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
実施の形態5.
実施の形態4では、インダクタ30を設けることで突入電流のピーク値を抑制させている。これに対し、本実施の形態では、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17からの放電を徐々に行うことで突入電流を抑制する。
以下、本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態1と同様である。
図9は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図9において、発光モジュール21aは、3つのLED20aA,20aB,20aCから構成されている。同様に、発光モジュール21bは、3つのLED20bA,20bB,20bCから構成されている。光源点灯装置27は、実施の形態1(図1参照)と同様の構成に加えて、発光モジュール21a内のLED20aAに並列接続されたスイッチング素子33aと、発光モジュール21a内のLED20aAとLED20aBに並列接続されたスイッチング素子34aとを備える。また、光源点灯装置27は、発光モジュール21b内のLED20bAに並列接続されたスイッチング素子33bと、発光モジュール21b内のLED20bAとLED20bBに並列接続されたスイッチング素子34bとを備える。即ち、光源点灯装置27は、スイッチング素子23a,23bに並列に接続される発光モジュール21a,21bを構成するLEDの一部に並列に接続される他のスイッチング素子33a,33b,34a,34bを備える。制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)をオンにする場合、他のスイッチング素子33a,34a(又はスイッチング素子33b,34b)をスイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)より先にオンにする。具体的には、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)をオンにする場合、他のスイッチング素子33a,34a(又はスイッチング素子33b,34b)を、並列に接続される光源の数の少ない順番、即ち、スイッチング素子33a、スイッチング素子34aの順番(又はスイッチング素子33b、スイッチング素子34bの順番)にオンにする。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
実施の形態1では、制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンすることで、発光モジュール21a内のLED20aA,20aB,20aCに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電される。また、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンすることで、発光モジュール21b内のLED20bA,20bB,20bCに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電される。
これに対し、本実施の形態では、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンする直前に、まずは駆動回路25を介してスイッチング素子33aをオンすることで、LED20aAに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電させる。制御回路26は、次に駆動回路25を介してスイッチング素子34aをオンすることで、LED20aBに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電させる。そして、制御回路26は、最後に駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンすることで、LED20aCに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電させる。同様に、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンする直前に、まずは駆動回路25を介してスイッチング素子33bをオンすることで、LED20bAに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電させる。制御回路26は、次に駆動回路25を介してスイッチング素子34bをオンすることで、LED20bBに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電させる。そして、制御回路26は、最後に駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンすることで、LED20bCに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電させる。
このように、制御回路26が、並列接続されたLEDの数が少ない順番にスイッチング素子をオンにして、平滑コンデンサ17からの放電を徐々に行うことで、突入電流を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態1と比べて、調色回路22の各スイッチング素子をオンした際に、発光モジュール21a,21bのLEDに流れる突入電流を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
なお、発光モジュール21a,21bは、それぞれ2つ又は4つ以上のLEDで構成されていてもよい。また、本実施の形態では、LEDを1つずつ短絡させるため、LEDと同じ数のスイッチング素子を備えているが、これに限定するものではない。即ち、LEDに並列に接続されるスイッチング素子の数は、LEDと同数でなくてもよい。例えば、発光モジュール21aが5つのLEDから構成されている場合に、そのうち2つのLEDに並列に接続されるスイッチング素子33aと、4つのLEDに並列に接続されるスイッチング素子34aと、5つのLED全体に並列に接続されるスイッチング素子23aとの3つのスイッチング素子のみが設けられていてもよい。
また、本実施の形態は、実施の形態1の第1変形例(図2参照)と同様に、光源点灯装置27の定電流電源回路13に3つの発光モジュール21a,21b,21cが直列に接続されている場合や、実施の形態1の第2変形例(図3参照)と同様に、光源点灯装置27の調色回路22が発光モジュール21bに対応するスイッチング素子23bのみを備えている場合にも適用することができる。
ここで、発光モジュール21a,21bに対して複数のスイッチング素子を備える構成には、下記の変形例のように、実施の形態2(図5参照)と同様の構成、即ち、発光モジュール21aと発光モジュール21bにそれぞれ並列に接続された平滑コンデンサ17aと平滑コンデンサ17bを定電流電源回路13の出力端に備えた構成を組み合わせることができる。
以下、本実施の形態の変形例について、主に実施の形態2との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態2と同様である。
図10は、本実施の形態の変形例に係る照明装置10の構成を示す回路図である。
図10において、光源点灯装置27は、実施の形態2(図2参照)と同様の構成に加えて、発光モジュール21a内のLED20aAに並列接続されたスイッチング素子33aと、発光モジュール21a内のLED20aAとLED20aBに並列接続されたスイッチング素子34aとを備える。また、光源点灯装置27は、発光モジュール21b内のLED20bAに並列接続されたスイッチング素子33bと、発光モジュール21b内のLED20bAとLED20bBに並列接続されたスイッチング素子34bとを備える。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
実施の形態2では、制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンすることで、発光モジュール21a内のLED20aA,20aB,20aCに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の平滑コンデンサ17aより放電される。また、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンすることで、発光モジュール21b内のLED20bA,20bB,20bCに印加されていた電圧が、定電流電源回路13の第2の平滑コンデンサ17bより放電される。
これに対し、本実施の形態では、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンする直前に、まずは駆動回路25を介してスイッチング素子33aをオンすることで、LED20aAに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17aより放電させる。制御回路26は、次に駆動回路25を介してスイッチング素子34aをオンすることで、LED20aBに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17aより放電させる。そして、制御回路26は、最後に駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンすることで、LED20aCに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17aより放電させる。同様に、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンする直前に、まずは駆動回路25を介してスイッチング素子33bをオンすることで、LED20bAに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17bより放電させる。制御回路26は、次に駆動回路25を介してスイッチング素子34bをオンすることで、LED20bBに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17bより放電させる。そして、制御回路26は、最後に駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンすることで、LED20bCに印加されていた電圧を定電流電源回路13の平滑コンデンサ17bより放電させる。
このように、制御回路26が、並列接続されたLEDの数が少ない順番にスイッチング素子をオンにして、平滑コンデンサ17a又は平滑コンデンサ17bからの放電を徐々に行うことで、突入電流を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態2と比べて、調色回路22の各スイッチング素子をオンした際に、発光モジュール21a,21bのLEDに流れる突入電流を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
実施の形態6.
本実施の形態では、制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23a,23bをオンする際に、一定期間能動領域で動作させることで突入電流を抑制する。
以下、本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態1と同様である。
図11は、本実施の形態に係る照明装置10の一部の構成を示す回路図である。
図11において、調色回路22の駆動回路25は、駆動IC35(集積回路)と、積分回路36a,36bと、抵抗37a,37bとを備える。駆動IC35は、スイッチング素子23a,23bを駆動する。積分回路36a,36bは、それぞれ駆動IC35の出力端子に接続された抵抗38a,38b及びコンデンサ39a,39bからなる。抵抗37a,37bは、それぞれ積分回路36a,36bの出力端子とスイッチング素子23a,23bとの間に接続されている。
以下、色温度を調節する際の光源点灯装置27の動作について説明する。
駆動回路25の駆動IC35により、スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)をオンに駆動する際、抵抗38a(又は抵抗38b)とコンデンサ39a(又はコンデンサ39b)とからなる積分回路36a(積分回路36b)により、スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)のゲート電圧が徐々に上昇する。スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)のゲート電圧がオン電圧に達すると、スイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)が徐々にオン動作を始める(即ち、能動領域で動作する)。そして、コンデンサ39a(又はコンデンサ39b)が満充電となりスイッチング素子23a(又はスイッチング素子23b)に十分なゲート電圧が供給されると通常の動作となる(即ち、飽和領域で動作する)。
このように、スイッチング素子23a,23bのゲートに時定数を持たせることにより、突入電流が流れるタイミングでスイッチング素子23a,23bのドレイン−ソース間が能動領域となり、オン抵抗がある程度大きい値となるため、オン抵抗により突入電流を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態1と比べて、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、発光モジュール21a,21bのLED20a,20b及び調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bに流れる突入電流を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
なお、本実施の形態の構成に、実施の形態1〜5もしくはその変形例と同様の構成を組み合わせて実施しても構わない。
実施の形態7.
本実施の形態では、制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23a,23bをオンする直前に、定電流電源回路13の出力を一定期間低下させ、この期間中にスイッチング素子23a,23bをオンすることで、突入電流のピーク値を抑制する。
以下、本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態1と同様である。
本実施の形態に係る照明装置10の構成は、実施の形態1(図1参照)と同様である。
図12(a)は、スイッチング素子の駆動波形の第1例を示すタイミングチャートである。
図12(a)の例において、制御回路26は、調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンにする場合、定電流電源回路13の出力を所定の期間低下させる。具体的には、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンする直前に、定電流電源回路13の駆動回路19に対する、スイッチング素子14の駆動信号(スイッチング信号)の出力を停止する。これにより、定電流電源回路13の出力が低下するため、LED20a,20bに流れる電流も低下する。このため、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンしたときに、発光モジュール21aに印加されていた電圧が定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電される際の、LED20bに流れる突入電流のピーク値を抑制することができる。
図12(b)は、スイッチング素子の駆動波形の第2例を示すタイミングチャートである。
図12(b)の例において、制御回路26は、調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンにする場合、定電流電源回路13の出力を所定の期間低下させる。具体的には、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンする直前に、定電流電源回路13の駆動回路19に対する、スイッチング素子14の駆動信号(スイッチング信号)の出力を停止する。これにより、定電流電源回路13の出力が低下するため、LED20a,20bに流れる電流も低下する。このため、制御回路26が駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンしたときに、発光モジュール21bに印加されていた電圧が定電流電源回路13の平滑コンデンサ17より放電される際の、LED20aに流れる突入電流のピーク値を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態1と比べて、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンした際に、発光モジュール21a,21bのLED20a,20bに流れる突入電流のピーク値を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
なお、本実施の形態における処理を、実施の形態2〜6もしくはその変形例と同様の構成において実施しても構わない。
実施の形態8.
本実施の形態では、制御回路26が調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23a,23bをオンする直前に、定電流電源回路13の出力を一定期間低下させ、この期間中にスイッチング素子23a,23bを低周波に高周波を重畳した波形で一定期間駆動することで、突入電流のピーク値を抑制する。
以下、本実施の形態について、主に実施の形態4(又はその変形例)との差異を説明する。説明を省略する事項については実施の形態4と同様である。
本実施の形態に係る照明装置10の構成は、実施の形態4(図7又は図8参照)と同様である。
図13(a)は、スイッチング素子の駆動波形の第1例を示すタイミングチャートである。
図13(a)の例において、制御回路26は、調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンにする場合、定電流電源回路13の出力を所定の期間低下させる。そして、制御回路26は、当該期間中、スイッチング素子23aを制御するために駆動回路25を介してスイッチング素子23aに対し出力する駆動信号(スイッチング信号)に高周波成分を一定期間重畳させる。具体的には、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23aをオンする直前に、定電流電源回路13の駆動回路19に対する、スイッチング素子14の駆動信号(スイッチング信号)の出力を停止する。これにより、平滑コンデンサ17(又は平滑コンデンサ17a,17b)への充電経路が遮断されるとともに、定電流電源回路13の出力が低下するため、LED20a,20bに流れる電流も低下する。このときに、制御回路26は、調色回路22のスイッチング素子23aを、発光モジュール21aに印加されていた電圧が定電流電源回路13の平滑コンデンサ17(又は平滑コンデンサ17a)より放電される期間、低周波に高周波を重畳した波形で駆動することで、インダクタ30の特性により突入電流のピーク値を抑制することができる。
図13(b)は、スイッチング素子の駆動波形の第2例を示すタイミングチャートである。
図13(b)の例において、制御回路26は、調色回路22の駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンにする場合、定電流電源回路13の出力を所定の期間低下させる。そして、制御回路26は、当該期間中、スイッチング素子23bを制御するために駆動回路25を介してスイッチング素子23bに対し出力する駆動信号(スイッチング信号)に高周波成分を一定期間重畳させる。具体的には、制御回路26は、駆動回路25を介してスイッチング素子23bをオンする直前に、定電流電源回路13の駆動回路19に対する、スイッチング素子14の駆動信号(スイッチング信号)の出力を停止する。これにより、平滑コンデンサ17(又は平滑コンデンサ17a,17b)への充電経路が遮断されるとともに、定電流電源回路13の出力が低下するため、LED20a,20bに流れる電流も低下する。このときに、制御回路26は、調色回路22のスイッチング素子23bを、発光モジュール21bに印加されていた電圧が定電流電源回路13の平滑コンデンサ17(又は平滑コンデンサ17b)より放電される期間、低周波に高周波を重畳した波形で駆動することで、インダクタ30の特性により突入電流のピーク値を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態4と比べて、調色回路22のスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bをオンする際に、低周波に高周波を重畳した波形でスイッチング素子23a又はスイッチング素子23bを一定期間駆動することで、平滑コンデンサ17(又は平滑コンデンサ17a,17b)の電圧が徐々に放電されるため、発光モジュール21a,21bのLED20a,20b(又はスイッチング素子23a,23b)に流れる突入電流のピーク値を抑制した光源点灯装置27を得ることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、2つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、2つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。