JP5398249B2

JP5398249B2 - 電源装置及び照明装置

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Publication number: JP5398249B2
Application number: JP2008317589A
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Inventors: 浩和中川
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Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2010140823A

Description

本発明は、発光素子を調光点灯するための電源装置及び該電源装置を備える照明装置に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照明装置が様々な用途向けに開発されており、白熱電球や蛍光灯等の従来の光源を用いた照明装置に対する置換えが行われつつある。また、光源を所望の明るさに調整することができる調光機能を備えた照明装置が既に商品化されている。

例えば、白熱電球を用いた照明装置では、調光器により位相制御された交流電圧を白熱電球に印加して調光を行うことができる。また、交流電圧を整流する整流回路、スイッチング素子としてのＦＥＴを有するＬＥＤ電流調整回路などを備え、位相制御された交流電圧に応じてＬＥＤを調光点灯させることができるＬＥＤ点灯装置が開示されている（特許文献１参照）。

図１１は従来のＬＥＤ調光用の電源装置の要部構成の一例を示すブロック図である。従来のＬＥＤ調光用の電源装置は、交流電圧を位相制御するための調光器２００及びＬＥＤ点灯装置３００などを備えている。調光器２００は、例えば、トライアックＴＲを備え、不図示のコントローラからの信号をトライアックＴＲのゲートに入力することで所要の位相角で交流電圧を位相制御することができる。なお、トライアックＴＲに代えてサイリスタなどを用いたものもある。

ＬＥＤ点灯装置３００は、整流器３０１（全波整流器や半波整流器）、整流した直流電圧を平滑するためのコンデンサ３０２、平滑された電圧を所要の直流電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ３０３などを備えている。なお、コンデンサ３０２は、不可欠な部品ではないものの、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０３の動作を安定化させるために多くのＬＥＤ点灯装置では採用されている。そして、調光器２００で位相角を調整することで位相制御された交流電圧がＬＥＤ点灯装置３００に入力され、位相角に応じたＬＥＤ調光を実現することができる。
特開２００４−３２７１５２号公報

しかしながら、位相制御された交流電圧を用いたＬＥＤの調光は、白熱電球の調光に比べて困難な場合ある。図１２は位相制御された交流電圧により白熱電球を調光する一例を示す説明図である。図１２（ａ）は調光器により位相制御された交流電圧（白熱電球に印加される入力電圧）を示し、図１２（ｂ）は白熱電球に流れる入力電流を示す。白熱電球は抵抗負荷と見ることができるので、入力電圧波形と入力電流波形とは相似している。図１２（ｂ）に示す保持電流は、調光器のサイリスタやトライアックなどがオン状態を維持するために必要な最小電流である。オン状態のサイリスタやトライアックに流れている電流が保持電流より少なくなると、サイリスタやトライアックはオン状態からオフ状態に遷移する。図１２（ｂ）では、入力電流が保持電流以下になった状態で調光器のサイリスタやトライアックがオフするので、その時点で入力電流が遮断されている。図１２（ｂ）に示すように、白熱電球を用いる場合には、サイリスタやトライアックがオンした後オフするまでの期間が長く、十分な位相制御可能な期間を確保することができる。

図１３は位相制御された交流電圧によりＬＥＤを調光する一例を示す説明図である。図１３（ａ）は調光器２００により位相制御された交流電圧（ＬＥＤ点灯装置３００に印加される入力電圧）を示し、図１３（ｂ）はＬＥＤ点灯装置３００の入力電流を示す。図１３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ点灯装置３００の入力側に流れる入力電流は、調光器２００のトライアックＴＲがオンした時に比較的急峻な尖形状となっている。これは、平滑用のコンデンサ３０２への充電電流によるものである。また、白熱電球が、例えば、６０Ｗ程度の消費電力であるのに対し、ＬＥＤの消費電力は数Ｗ程度であるため、尖形状の入力電流波形の時間幅が一層短くなる。このため、トライアックやサイリスタがオンした後、非常に短い時間の間に入力電流の波高値が保持電流以下となり、トライアックやサイリスタが白熱電球の場合に比べて短い時間経過後にオン状態からオフ状態へ遷移するので、十分な調光幅を持った調光を行うことができず、また精度良く調光を行うこともできない。

一方で、照明装置の省電力化は一層求められており、特に多数の照明装置を使用する場合には、無駄な消費電力を削減することが望まれている。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、位相制御による発光素子の調光を可能にしつつ省電力化を図ることができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電源装置は、交流電圧を整流する整流素子と、該整流素子で整流された電圧を発光素子へ出力する電源装置において、前記整流素子の入力側の交流電圧が位相制御された電圧であるか否かを判定する電圧判定部と、自装置への入力電流の波高値を所定の閾値より大きくする電流制御部と、前記電圧判定部で判定した結果に応じて、前記電流制御部を作動状態又は停止状態のいずれかに切り替える切替部と、位相制御された交流電圧の位相角に応じたパルス幅の調光用信号を生成する信号生成部と、該信号生成部で生成した調光用信号のパルス幅に応じて前記発光素子に流す電流を調整する調光制御部とを備え、前記電圧判定部は、前記信号生成部で生成した調光用信号のパルス幅に応じて、位相制御された電圧であるか否かを判定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る電源装置は、前記電流制御部は、電源ライン経路に接続された抵抗又は定電流回路であり、前記電流制御部に流れる電流によって入力電流の波高値を所定の閾値より大きくするようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る照明装置は、前述のいずれか１つの発明に係る電源装置と、該電源装置が出力する電圧が印加される発光素子とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする。

本発明にあっては、電圧判定部は、整流素子の入力側の交流電圧が位相制御された電圧であるか否かを判定する。電流制御部は、自装置への入力電流の波高値を大きくする。例えば、電流制御部は、平滑用のコンデンサへの充電電流に影響される入力電流波形の波高値を大きくする。例えば、コンデンサへの急峻な充電電流により、整流素子の入力側の入力電流波形は尖形状になる。電流制御部は、尖形状になった入力電流波形の波高値を大きくすることにより、尖形状になった部分だけでなく波高値が小さい部分の波高値も大きくすることができる。波高値は、例えば、閾値より大きくする。所定の閾値は、例えば、調光器のトライアックやサイリスタなどのスイッチング素子をオン状態に保持するための最小電流である保持電流値とすることができる。すなわち、電流制御部は、尖形状の入力電流（この入力電流は、調光器のトライアックやサイリスタに流れる電流である。）の波高値を保持電流より大きくすることで、調光器のトライアックやサイリスタがオンした後オフするまでの期間を長くする。切替部は、電圧判定部で判定した結果に応じて、電流制御部を作動状態又は停止状態のいずれかに切り替える。例えば、交流電圧が位相制御された電圧である場合、電流制御部を作動状態にすることで、調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間（調光可能な期間）を長くして、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。また、交流電圧が位相制御された電圧でない場合、電流制御部を停止状態にすることで、電流制御部による消費電力を低減する。

また、信号生成部は、位相制御された交流電圧の位相角に応じたパルス幅の信号を生成する。例えば、位相制御された交流電圧の場合、位相角に相当する期間だけオフしたパルス信号を生成し、位相制御されていない交流電圧の場合、連続した信号を生成する。そして、電圧判定部は、信号生成部で生成した信号のパルス幅に基づいて、位相制御された電圧であるか否かを判定する。これにより、位相制御方式の調光器が入力側に設置されているか否かを容易に判定することができ、調光器が存在しない場合には、不要な電力が消費されることを防止する。

本発明にあっては、電流制御部は、交流電圧の入力端から平滑用のコンデンサまでの電源ライン経路に接続された定電流回路であり、定電流回路に流れる電流により尖形状になった入力電流波形の波高値を所定の閾値より大きくする。すなわち、コンデンサに並列に接続した定電流回路に一定の電流を流すことにより、整流素子の入力側の入力電流波が、平滑用のコンデンサに流れる充電電流による尖形状の電流波形に、定電流回路に流れる一定電流による略矩形波状の電流波形が加わり、尖形状になった部分以外の入力電流波形の波高値を所定の閾値より大きくする。そして、切替部は、電圧判定部で判定した結果に応じて、定電流回路に流れる電流値を切り替える。例えば、交流電圧が位相制御された電圧である場合、定電流回路に所要の電流を流し、交流電圧が位相制御された電圧でない場合、定電流回路には、電流を流さないか、あるいは、所要以下の電流を流す。これにより、調光器の有無に応じて、正確な調光を行うこと、あるいは消費電力を低減することができる。

また、電流制御部は、交流電圧の入力端から前記コンデンサまでの電源ライン経路に接続された抵抗であり、抵抗に流れる電流により尖形状になった入力電流波形の波高値を所定の閾値より大きくする。すなわち、コンデンサに並列に接続した抵抗に電流を流すことにより、整流素子の入力側の入力電流波が、平滑用のコンデンサに流れる充電電流による尖形状の電流波形に、抵抗に流れる略正弦波状の電流波形が加わり、尖形状になった部分以外の入力電流波形の波高値を所定の閾値より大きくする。そして、切替部は、電圧判定部で判定した結果に応じて、抵抗に流れる電流値を切り替える。例えば、交流電圧が位相制御された電圧である場合、抵抗に所要の電流を流し、交流電圧が位相制御された電圧でない場合、抵抗には、電流を流さないか、あるいは、所要以下の電流を流す。これにより、調光器の有無に応じて、正確な調光を行うこと、あるいは消費電力を低減することができる。

本発明にあっては、発光素子（例えば、発光ダイオード）を十分な調光幅で、かつ正確に調光することができる。

本発明によれば、調光器の有無に応じて、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができるとともに、消費電力を低減することができる。

実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電源装置７の一実施の形態の構成の一例を示すブロック図である。図１において、Ｗ１は入力側のコネクタであり、トライアックやサイリスタなどを備え交流電圧を位相制御することができる調光器（位相制御方式の負荷出力調整器）に接続される。また、ＣＮ１は出力側のコネクタであり、発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）が接続される。なお、入力側のコネクタＷ１に調光器を接続していない構成もあり得る。

電源装置７は、調光器を介して、あるいは調光器を介さずに入力された交流電圧を整流する整流素子Ｄ１（なお、整流素子Ｄ１は全波整流するものでも、半波整流するものでもよい。）、ダイオードＤ２を介して整流素子Ｄ１で整流された電圧を平滑する平滑コンデンサＣ２、平滑コンデンサＣ２で平滑された電圧を所要の電圧に変換するコンバータとしてのＤＣ／ＤＣコンバータ７１などを備えている。以下、図１に従って詳細に説明する。

コネクタＷ１と整流素子Ｄ１との間には、過電流が流れる異常事態から装置を保護するためのヒューズＦ１、入力側の電源ラインなどから侵入するノイズを遮断するためのコンデンサＣ１、コイルＬ１、また、入力側の電源ラインから侵入する過電圧（サージ電圧）などから装置を保護するサージ吸収素子（バリスタ）ＺＮＲ１などを備えている。

整流素子Ｄ１の出力側には、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３との直列回路を接続してあり、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３との接続箇所には、ツェナーダイオードＩＣ１のカソード及びトランジスタＱ１のベースを接続してある。トランジスタＱ１のコレクタは整流素子Ｄ１の出力の正側に接続され、トランジスタＱ１のエミッタには、フォトカップラＰＣ１と抵抗Ｒ２の直列回路を接続してある。そして、抵抗Ｒ２と並列に、抵抗Ｒ３とフォトカップラＰＣ２との直列回路を接続してある。フォトカップラＰＣ２の端子１、２は、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ７１の端子ＣＮＴ及びＧＮＤに接続してある。整流素子Ｄ１の出力の正側には、ダイオードＤ２のアノードを接続してあり、ダイオードＤ２のカソードは、平滑コンデンサＣ２及びＤＣ／ＤＣコンバータ７１の端子ＩＮ（＋）に接続してある。また、整流素子Ｄ１の出力の負側は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１の端子ＩＮ（−）に接続してある。

上述の構成において、トランジスタＱ１、ツェナーダイオードＩＣ１及び抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ２を介して、平滑コンデンサＣ２に並列に接続された電流制御部としての定電流回路を構成している。また、抵抗Ｒ２、Ｒ３及びフォトカップラＰＣ２は、定電流回路に流れる電流を切り替える切替部としての切替回路を構成している。また、フォトカップラＰＣ１、抵抗Ｒ５、Ｒ６、コンデンサＣ５は、位相制御された交流電圧の位相角に応じたパルス幅の信号を生成する信号生成部としての信号生成回路を構成している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、入力される交流電圧が位相制御された電圧であるか否か、すなわち、入力側に調光器が存在するか否かを判定する電圧判定部としての電圧判定回路を備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、例えば、ハイブッリドＩＣ化され、内部には、スイッチング素子としてのＦＥＴ、スイッチングトランス、ＦＥＴのオン／オフのタイミングを制御する制御回路などを備えている。そして、端子ＡＤＪに入力される信号のパルス幅に応じて、ＬＥＤに流れる電流を調整することにより、ＬＥＤの調光を行うことができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１の出力端子ＯＵＴと端子ＧＮＤの間には、リップルなどを除去するための平滑コンデンサＣ４を接続してある。また、ＬＥＤと直列になるように抵抗Ｒ４を設けてあり、抵抗Ｒ４に流れる電流を電圧に変換し、変換した電圧を端子ＩＦに出力するようにしてある。抵抗Ｒ４の両端の電圧を検出することにより、ＬＥＤに流れる電流を検出することができる。また、出力端子ＯＵＴには、抵抗Ｒ５を介してフォトカップラＰＣ１の出力側が接続され、抵抗Ｒ５とフォトカップラＰＣ１との接続箇所には、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ５との直列回路を接続してあるとともに、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ５との接続箇所は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１の端子ＡＤＪに接続してある。

次に、電源装置７の動作について説明する。図２は電源装置７の入力電圧と入力電流の一例を示す説明図である。図２（ａ）は、電源装置７に入力された入力電圧波形を示し、調光器により位相各αで位相制御されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）で示す入力電圧に対して、電源装置７の入力電流波形を示す。図２（ｂ）に示すように、入力電流波形は、平滑コンデンサＣ２への充電電流の影響により尖形状になった部分が存在する。なお、尖形状になった部分以外は、非常に小さい波高値となっている。また、平滑コンデンサＣ２に並列に接続され、トランジスタＱ１、ツェナーダイオードＩＣ１及び抵抗Ｒ２で構成される電流制御部としての定電流回路のトランジスタＱ１には、一定に電流を流すことができ、トランジスタＱ１に流れる一定の電流により、入力電流波形は、平滑コンデンサＣ２に流れる充電電流の影響により尖形状となった電流波形に、トランジスタＱ１に流れる一定電流による略矩形波状の電流波形が加わり、尖形状の部分以外の入力電流波形を略矩形状にして入力電流の波高値を所定の閾値より大きくすることができる。なお、この場合、入力電流波形の尖形状の部分にも略矩形状の電流波形が加わるものの、尖形状部分の波高値が元々大きいので、尖形状は変化しない。また、所定の閾値は、例えば、調光器のトライアックやサイリスタなどのスイッチング素子をオン状態に保持するための最小電流である保持電流値とすることができる。

すなわち、トランジスタＱ１、ツェナーダイオードＩＣ１及び抵抗Ｒ２で構成される電流制御部としての定電流回路を備えることにより、尖形状の入力電流波形（この入力電流は、調光器のトライアックやサイリスタに流れる電流である。）の尖形状になった部分だけでなく波高値が小さい部分の波高値も保持電流より大きくし、調光器のトライアックやサイリスタがオンした後オフするまでの期間を長くする。そして、調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間が長ければ、それだけ調光可能な期間が長くなり、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。

図３は調光器の有無を判定するための信号の一例を示す説明図である。図３（ａ）は調光器あり、すなわち、入力電圧が位相制御されている場合の信号の例を示し、図３（ｂ）は調光器なし、すなわち、入力電圧が位相制御されていない場合の信号の例を示す。調光器の有無を判定するための信号は、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ３、トランジスタＱ１及びフォトカップラＰＣ１などにより構成される信号生成部としての信号生成回路により生成される。

コンデンサＣ５は、入力電圧波形のゼロクロス点でフォトカップラＰＣ１へ電流が流れず、調光用信号（ＤＣ/ＤＣコンバータ７１のＡＤＪ端子への入力電圧）が変化する（０Ｖ以上になる）のを防止する。またＣ５、Ｒ５、Ｒ６の値を変更することで調光信号の変化を防止できる範囲を変更することが可能で、本実施例では調光時の位相角検知を妨げない範囲とした。

入力電圧が位相制御されている場合、調光器のトライアックやサイリスタがオフしている期間の入力電圧は０であるから、トランジスタＱ１がオフとなり、フォトカップラＰＣ１の出力側（フォトトランジスタ）もオンしない。そして、この状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１の出力端子ＯＵＴの電圧が端子ＡＤＪに出力される。

一方、調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間では、入力電圧が印加され、トランジスタＱ１がオンし、フォトカップラＰＣ１の出力側（フォトトランジスタ）がオンする。そして、この状態では、端子ＡＤＪの電圧はＧＮＤレベルとなる。従って、フォトカップラＰＣ１から端子ＡＤＪに出力される電圧波形（信号）は、図３（ａ）のように位相角αに応じたパルス幅を有する信号となる。ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、所定の範囲内のパルス幅の信号が端子ＡＤＪに入力された場合、入力電圧が位相制御されているものと判定し、調光器が入力側に接続されていることを判定することができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、調光器が入力側に接続されていると判定した場合、端子ＣＮＴからフォトカップラＰＣ２の入力端１、２へ信号を出力してフォトカップラＰＣ２をオンさせる。これにより、トランジスタＱ１には、抵抗Ｒ２、Ｒ３の並列抵抗が接続されたことになり、これにより、トランジスタＱ１に所要の一定電流を流すようにする。これにより、入力電流の波高値を保持電流より大きくする。すなわち、入力電流波形の波高値を保持電流よりも大きく、トランジスタＱ１、ツェナーダイオードＩＣ１及び抵抗Ｒ２で構成される電流制御部としての定電流回路の、入力電流波形の波高値を保持電流よりも大きくするという機能を作動状態とする。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、調光器が入力側に接続されていない判定した場合、端子ＣＮＴからフォトカップラＰＣ２の入力端１、２への信号をＧＮＤレベルに下げてフォトカップラＰＣ２をオフさせる。これにより、トランジスタＱ１には、抵抗Ｒ２、Ｒ３の並列抵抗よりも大きい抵抗Ｒ２が接続されたことになり、トランジスタＱ１に流れる電流を所要の一定電流よりも少ない電流にする。すなわち、入力電流波形の波高値を保持電流よりも小さくし、トランジスタＱ１、ツェナーダイオードＩＣ１及び抵抗Ｒ２で構成される電流制御部としての定電流回路の、入力電流波形の波高値を保持電流よりも大きくするという機能を停止状態とする。これにより、入力電圧が位相制御された電圧でない場合、トランジスタＱ１に流れる電流を小さい値に切り替えて、消費電力を低減することができる。この状態では、入力電流波形は、尖形状以外の部分の波高値は、所定の閾値（保持電流）よりも小さくなっているので、電流制御部が停止している状態と同等であるといえる。

これにより、位相制御方式の調光器が入力側に設置されているか否かを容易に判定することができ、調光器が存在しない場合には、不要な電力が消費されることを防止することができる。すなわち、電源装置７は、調光器の有無に応じて、ＬＥＤに対して十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができるとともに、消費電力を低減することができる。

次に、電源装置７によるＬＥＤの調光について説明する。図４及び図５は電源装置７による調光動作を示す説明図である。図４はＬＥＤを高照度で調光する場合を示し、例えば、位相角αは９０度よりも小さい。一方、図５はＬＥＤを低照度で調光する場合を示し、位相角αは９０度よりも大きい。なお、図４、図５は一例であって、調光の度合いはこれらに限定されるものではない。また、図４、図５で示す電圧波形や電流波形等は、一例であり、また、模式的に示している。

図４（ａ）に示すように、入力電圧のゼロクロスの時点を基準として位相角αの時点で、調光器のトライアックやサイリスタがオンし、図４（ｂ）に示すように、入力電流が流れ始める。入力電流が流れ始める時には、平滑コンデンサＣ２への充電電流の影響により、図４に示すように尖形状になる。しかし、位相角αの時点で抵抗Ｒ１、コンデンサＣ３に電圧が印加され、トランジスタＱ１はオンするので、トランジスタＱ１、ツェナーダイオードＩＣ１及び抵抗Ｒ２で構成される定電流回路で矩形波状の一定の電流が流れ、入力電流の尖形状の部分のみならず尖形状以外の部分の波高値も押し上げられ、所要の波高値（トライアックやサイリスタの保持電流より大きい値）の略矩形状の波形となる。これにより、入力電流波形の波高値が保持電流よりも大きい期間を長くすることができる。

また、位相角αの時点でトランジスタＱ１がオンし、フォトカップラＰＣ１の発光ダイオードに電流が流れ、フォトカップラＰＣ１のフォトトランジスタがオンするので、抵抗Ｒ５とＲ６との接続箇所はＧＮＤレベルとなる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１の端子ＡＤＪには、図４（ｃ）に示すような信号が出力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１の端子ＡＤＪに出力される信号は、ＬＥＤの調光用の信号と調光器の有無（位相制御の有無）を判定するための信号を兼ねている。なお、フォトカップラＰＣ１、抵抗Ｒ５、Ｒ６、コンデンサＣ５に加えて、さらに、フォトカップラ、抵抗、コンデンサ等を設けて、調光用の信号生成回路と調光器の有無を判定する回路とを別個に設けてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、端子ＡＤＪに出力された信号のパルス幅に応じて、ＬＥＤに流す電流の大小を調整し、調光率に応じた電流を出力する。図４（ｄ）の例では、ＬＥＤに流れる電流の波高値が図５（ｄ）の場合に比べて高くなっている。なお、図５は、位相角αがさらに大きい点を除いて図４の場合と同様である。

図６は本発明に係る照明装置１００の実施の形態の要部斜視図であり、図７は本発明に係る照明装置１００の実施の形態の要部分解斜視図である。図６、図７に示すように、照明装置１００は、１又は複数のＬＥＤ（図示せず）を有する光源モジュール２を光源とするＬＥＤ電球である。光源モジュール２は、放熱部３の光源取り付け面４に熱伝導シート５を介装して取り付けられている。放熱部３は、例えば、アルミニウム等の軽量かつ熱伝導性の高い金属からなり、略円筒形状をしている。また、放熱部３は、円筒の外周面に複数の放熱溝６を有しており、光源モジュール２から放熱部３に伝達される熱は放熱溝６を利用して外周面から外部の空気に放熱される。

さらに、放熱部３は、内部に空洞が形成されており、光源モジュール２のＬＥＤを調光点灯させるための電源装置７を収容する収容部（不図示）を有している。また、放熱部３は、収容部の開口端９側に、外部のソケットに嵌めて商用電源に電気的に接続するための電源接続部としての口金１０を備え、連結体１１によって放熱部３と口金１０とが連結されている。

また、放熱部３は、光源取り付け面４側に、光源モジュール２から照射される光を制御して照射面における配光分布等を制御する光制御部材である透光部１２をカバーとして有しており、透光部１２は、放熱部３の外周面１５における光源取り付け面４側の端部に螺合係止されている。なお、透光部１２は、乳白色のポリカーボネート樹脂が用いられている。

次に、電源装置７の保持構造について説明する。放熱部３の内部は、電源装置７を収容するのに必要な容積を有する空洞の収容部（不図示）が形成されている。電源装置７は、２本の柱状のスペーサー１６によって、収容部の底面（不図示）から所定の距離を保つように保持されている。各スペーサー１６の一端は、収容部の底面と光源取り付け面４を貫通して設けられたネジ等の第１の係止部１８に連結されて固定されており、各スペーサー１６の他端は、電源装置７の基板に絶縁シート１９を介装してネジ等の第２の係止部２０に連結されて固定されている。

これにより、電源装置７は、収容部の底面に対してスペーサー１６を介して機械的に固定されることになり、照明装置が外部から衝撃を受けた場合であっても、電源装置７を収容部内で安定して保持することが可能である。また、電源装置７は、収容部内において、電源装置７を構成する電子回路部品が口金１０側に配置されるように保持されていることが好ましい。そうすることにより、熱源である光源モジュール２及び電源装置７を一定の距離を空けて保持することになるので、熱源の集中を避けることができ、発火の危険性を低減するとともに、放熱部３の放熱性をより向上させることが可能となる。

なお、スペーサー１６としては、放熱部３の底面と電源装置７の電気的な絶縁性を確保する必要があるので、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の合成樹脂など電気的な絶縁性を有する部材が用いられることが好ましい。また、電源装置７は、放熱部３の収容部の底面に対して所定の距離を保ちつつ、絶縁シート１９を間に配して保持されているので、放熱部３と電源装置７との間で電気的な絶縁性を確保することができる。さらに、収容部の内周面に電源装置７を囲むように絶縁シート２２を設けることによって、放熱部３と電源装置７との間での電気的な絶縁がより確実になされている。

光源モジュール２は、セラミックからなる略矩形のモジュール基板上に１又は複数のＬＥＤチップ（図示せず）を所要の間隔で実装した擬似白色の光源モジュールであって、ＬＥＤチップは蛍光体を含んだ封止樹脂によって封止されている。蛍光体は、ＬＥＤチップから出射される青色の光に励起されて黄色の光を発するので、光源モジュール２から出射される光は、ＬＥＤチップからの青色の光と蛍光体からの黄色の光により白色に視認される。

光源取り付け面４には、光源モジュール２を被照射側から押圧して保持し、かつ光源モジュール２から照射された光及び透光部１２で乱反射した光を反射する板状の反射部２３が取り付けられる。

図８は本発明に係る照明装置１００の設置例を示す模式図である。交流電源には調光器２００を設けてあり、調光器２００の出力側の電源線には、複数の照明装置１００を接続してある。上述したように、照明装置１００は、一例としてＬＥＤや電源装置７を内蔵した電球形状とすることにより、既存の電球に代えて、本実施の形態の照明装置１００を置き換えることが可能である。図８において、調光器２００の調光用のつまみ（操作スイッチなど）を回すことにより、広範囲に設置された照明装置１００を一括して調光することができる。なお、本実施の形態の照明装置１００では、上述したように位相制御された交流電圧に対しても正確に調光することができるので、既存の電球に置き換えることも、あるいは、既存の電球とともに併用して用いることもできる。

実施の形態２
図９は実施の形態２の電源装置７の構成を示すブロック図である。実施の形態１、すなわち、図１の例との違いは、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ２に代えて抵抗Ｒ１１、Ｒ１２とし、抵抗Ｒ１、Ｒ３、コンデンサＣ３、ツェナーダイオードＩＣ１が削除されている点である。すなわち、実施の形態１では、トランジスタＱ１、ツェナーダイオードＩＣ１及び抵抗Ｒ２で定電流回路を構成していたのに対し、実施の形態では、定電流回路に代えて、電流制御部としての抵抗Ｒ１１（抵抗回路）を構成している。

図９に示す構成において、抵抗Ｒ１１は、電流制御部としての抵抗を構成している。また、抵抗Ｒ１２及びフォトカップラＰＣ２は、抵抗Ｒ１１に流れる電流を切り替える切替部としての切替回路を構成している。また、フォトカップラＰＣ１、抵抗Ｒ５、Ｒ６、コンデンサＣ５は、位相制御された交流電圧の位相角に応じたパルス幅の信号を生成する信号生成部としての信号生成回路を構成している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、入力される交流電圧が位相制御された電圧であるか否か、すなわち、入力側に調光器が存在するか否かを判定する電圧判定部としての電圧判定回路を備えている。

次に、実施の形態２の電源装置７の動作について説明する。図１０は実施の形態２の電源装置７の入力電圧と入力電流の一例を示す説明図である。図１０（ａ）は、電源装置７に入力された入力電圧波形を示し、調光器により位相各αで位相制御されている。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）で示す入力電圧に対して、電源装置７の入力電流波形を示す。図１０（ｂ）に示すように、入力電流波形は、平滑コンデンサＣ２への充電電流により尖形状になった部分が存在する。また、平滑コンデンサＣ２に並列に接続された抵抗Ｒ１１には、入力電圧波形に相似する略正弦波状の電流を流すことができ、抵抗Ｒ１１に流れる電流により、入力電流波形は、平滑コンデンサＣ２に流れる充電電流による尖形状の電流波形に、抵抗Ｒ１１に流れる略正弦波状の電流波形が加わり、尖形状になった部分以外の入力電流波形を略正弦波状にして入力電流の波高値を所定の閾値より大きくすることができる。ここで、所定の閾値は、例えば、調光器のトライアックやサイリスタなどのスイッチング素子をオン状態に保持するための最小電流である保持電流値とすることができる。

すなわち、抵抗Ｒ１１で構成される電流制御部としての抵抗回路を備えることにより、尖形状の入力電流波形（この入力電流は、調光器のトライアックやサイリスタに流れる電流である。）の尖形状以外の波高値を保持電流より大きくすることができる。したがって、より簡便な構成で十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。

入力電圧が位相制御されている場合、調光器のトライアックやサイリスタがオフしている期間の入力電圧は０であるから、フォトカップラＰＣ１がオフとなり、フォトカップラＰＣ１の出力側（フォトトランジスタ）もオンしない。そして、この状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１の出力端子ＯＵＴの電圧が端子ＡＤＪに出力される。

一方、調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間では、入力電圧が印加され、フォトカップラＰＣ１がオンし、フォトカップラＰＣ１の出力側（フォトトランジスタ）がオンする。そして、この状態では、端子ＡＤＪの電圧はＧＮＤレベルとなる。従って、フォトカップラＰＣ１から端子ＡＤＪに出力される電圧波形（信号）は、図３（ａ）と同様に、位相角αに応じたパルス幅を有する信号となる。ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、所定の範囲内のパルス幅の信号が端子ＡＤＪに入力された場合、入力電圧が位相制御されているものと判定し、調光器が入力側に接続されていることを判定することができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、調光器が入力側に接続されていると判定した場合、端子ＣＮＴからフォトカップラＰＣ２の入力端１、２へ信号を出力してフォトカップラＰＣ２をオンさせる。これにより、抵抗Ｒ１２の両端が短絡されたのと同様の状態になり、抵抗Ｒ１１に所要の電流を流すことができる。これにより、入力電流の波高値を保持電流より大きくする。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、調光器が入力側に接続されていない判定した場合、端子ＣＮＴからフォトカップラＰＣ２の入力端１、２への信号をＧＮＤレベルに下げてフォトカップラＰＣ２をオフさせる。これにより、抵抗Ｒ１１には直列に抵抗Ｒ１２が加わり、抵抗Ｒ１１に流れる電流を所要の電流値よりも少ない電流にすることができる。これにより、入力電圧が位相制御された電圧でない場合、抵抗Ｒ１１に流れる電流を小さい値に切り替えて、消費電力を低減することができる。なお、この状態では、入力電流波形は、尖形状以外の部分の波高値は、所定の閾値（保持電流）よりも小さくなっているので、電流制御部が停止している状態と同等であるといえる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＬＥＤなどの発光素子を十分な調光幅で、かつ正確に調光することができる。また、調光器の有無に応じて、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができるとともに、消費電力を低減することもできる。

上述の実施の形態では、ＬＥＤを光源として用いる例を説明したが、ＬＥＤに限定されず、ＥＬ（Electro-Luminescence）等の他の光源を用いてもよい。

上述の実施の形態では、電球型の照明装置を一例として説明したが、照明装置は、電球形に限定されるものではなく、他の照明装置でもよい。

上述の実施の形態では、電源回路から電圧が供給される負荷として、照明装置を一例として説明したが、照明装置に限定されるものではなく、モーターやヒーター等の負荷であってもよい。また、負荷出力調整器も、調光器に限定されるものではなく、上記負荷の出力を制御する調整器であればよい。

本発明に係る電源装置の一実施の形態の構成の一例を示すブロック図である。電源装置の入力電圧と入力電流の一例を示す説明図である。調光器の有無を判定するための信号の一例を示す説明図である。電源装置による調光動作を示す説明図である。電源装置による調光動作を示す説明図である。本発明に係る照明装置の実施の形態の要部斜視図である。本発明に係る照明装置の実施の形態の要部分解斜視図である。本発明に係る照明装置の設置例を示す模式図である。実施の形態２の電源装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２の電源装置の入力電圧と入力電流の一例を示す説明図である。従来のＬＥＤ調光用の電源装置の要部構成の一例を示すブロック図である。位相制御された交流電圧により白熱電球を調光する一例を示す説明図である。位相制御された交流電圧によりＬＥＤを調光する従来例を示す説明図である。

符号の説明

７電源装置
７１ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧判定部）
Ｒ１抵抗（電流制御部）
Ｒ２、Ｒ３抵抗（切替部）
Ｒ４〜Ｒ６抵抗
Ｒ１１抵抗（電流制御部）
Ｒ１２抵抗（切替部）
Ｄ１整流素子
Ｃ２平滑コンデンサ
Ｑ１トランジスタ（電流制御部）
ＩＣ１ツェナーダイオード（電流制御部）
ＰＣ１フォトカップラ
ＰＣ２フォトカップラ（切替部）
Ｃ３、Ｃ５コンデンサ

Claims

交流電圧を整流する整流素子と、該整流素子で整流された電圧を発光素子へ出力する電源装置において、
前記整流素子の入力側の交流電圧が位相制御された電圧であるか否かを判定する電圧判定部と、
自装置への入力電流の波高値を所定の閾値より大きくする電流制御部と、
前記電圧判定部で判定した結果に応じて、前記電流制御部を作動状態又は停止状態のいずれかに切り替える切替部と、
位相制御された交流電圧の位相角に応じたパルス幅の調光用信号を生成する信号生成部と、
該信号生成部で生成した調光用信号のパルス幅に応じて前記発光素子に流す電流を調整する調光制御部と
を備え、
前記電圧判定部は、
前記信号生成部で生成した調光用信号のパルス幅に応じて、位相制御された電圧であるか否かを判定するようにしてあることを特徴とする電源装置。
前記電流制御部は、
電源ライン経路に接続された抵抗又は定電流回路であり、
前記電流制御部に流れる電流によって入力電流の波高値を所定の閾値より大きくするようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
請求項１又は請求項２に記載の電源装置と、該電源装置が出力する電圧が印加される発光素子とを備えることを特徴とする照明装置。
前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。