JP6008277B2 - 固体光源点灯装置、照明器具、照明システム - Google Patents

Description

本発明は、固体光源を調光点灯する固体光源点灯装置、照明器具、照明システムに関するものである。

近年、ＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子等を用いた固体光源を調光点灯する固体光源点灯装置がある。

この固体光源点灯装置の構成としては、スイッチング回路（降圧チョッパ回路、フライバック回路など）により固体光源に流す電流を制御し、調光信号発生装置からの調光信号により固体光源に流す電流量を決定して調光することが一般的である。

例えば、従来の固体光源点灯装置として、図１０のように、入力フィルタ１０１、整流回路１０２、昇圧チョッパ回路１０３、降圧チョッパ回路１０４、制御回路１０５を備えるものがある。

入力フィルタ１０１は、商用電源ＰＳ１００を入力として、ノイズ等の不要な周波数成分を除去する。

整流回路１０２は、入力フィルタ１０１を介して入力された交流電圧を整流（全波整流、半波整流）した整流電圧を出力する。

昇圧チョッパ回路１０３は、整流電圧の高電位側に接続したインダクタＬ１０１とダイオードＤ１０１との直列回路を備える。さらに、スイッチング素子Ｑ１０１と抵抗Ｒ１０１との直列回路を、整流回路１０２の出力端間にインダクタＬ１０１を介して接続する。また、昇圧チョッパ回路１０３の出力端間には、コンデンサＣ１０１が接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ１０１がオン・オフすることによって、コンデンサＣ１０１の両端間に昇圧電圧が発生する。

降圧チョッパ回路１０４は、コンデンサＣ１０１の両端間に、スイッチング素子Ｑ１０２、インダクタＬ１０２、コンデンサＣ１０２、抵抗Ｒ１０２が直列接続している。さらに、インダクタＬ１０２とコンデンサＣ１０２との直列回路には、回生用のダイオードＤ１０２が並列接続している。そして、コンデンサＣ１０２の両端間には、ＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子等を用いた固体光源１００が接続している。そして、スイッチング素子Ｑ１０２がオン・オフすることによって、コンデンサＣ１０２の両端に降圧電圧が発生する。

制御回路１０５は、昇圧制御回路１０５ａと、調光信号変換回路１０５ｂと、マイクロコンピュータ１０５ｃ（以降、マイコン１０５ｃと称す）と、降圧制御回路１０５ｄとを備える。

昇圧制御回路１０５ａは、スイッチング素子Ｑ１０１のオン・オフをスイッチング制御することによって、昇圧チョッパ回路１０３の昇圧動作を制御する。

そして、制御回路１０５に外部から入力される調光信号Ｘは、調光比に応じてオンデューティを可変としたＰＷＭ信号であり、調光信号変換回路１０５ｂは、調光信号Ｘをオンデューティに応じた直流電圧に変換して、マイコン１０５ｃのＡ／Ｄ変換ポートへ入力する。

マイコン１０５ｃは、調光信号Ｘのオンデューティが大きいほど調光比が低くなる調光カーブを予め記憶している。そして、マイコン１０５ｃは、この調光カーブを参照して、調光信号変換回路１０５ｂから入力された直流電圧（調光信号Ｘのオンデューティに相当）に応じて、調光比（出力電流値）を求める。マイコン１０５ｃは、求めた調光比に応じて降圧制御信号Ｓを生成し、この降圧制御信号Ｓを降圧制御回路１０５ｄへ出力する。この降圧制御信号Ｓは、調光比を指示する信号である。

降圧制御回路１０５ｄは、降圧制御信号Ｓに基づいて、スイッチング素子Ｑ１０２のオン・オフをスイッチング制御することによって、降圧チョッパ回路１０４の降圧動作を制御する。

固体光源１００の調光方法としては、固体光源１００へ供給する直流電流を増減させる直流電流調光（例えば、特許文献１，２参照）や、直流電流をオン・オフしてＰＷＭ制御を行うバースト調光（例えば、特許文献３参照）がある。また、直流電流調光とバースト調光とを組合せた調光方法（例えば、特許文献４参照）もある。

調光時、固体光源１００の光出力波形と、ビデオカメラなどの撮影機器とのマッチングによるビデオフリッカが発生する場合がある。このビデオフリッカを抑制するためには、固体光源１００に流れる電流のピーク値とボトム値との差を極力小さくし、固体光源１００に流れる電流を、電流リプルの少ない直流波形に近づける必要がある。

そこで、降圧チョッパ回路１０４の出力、つまり、固体光源１００にコンデンサＣ１０２を並列接続することにより、電流のピーク値とボトム値の差を小さくして、電流リプルの少ない直流波形に近づけることができる（例えば、特許文献５参照）。このとき、コンデンサＣ１０２の両端電圧Ｖｏ２（以降、出力電圧Ｖｏ２と称す）は、固体光源１００の順方向電圧と略同等になる。この固体光源１００の順方向電圧は、固体光源の順方向電流−順方向電圧特性にしたがって、調光比（出力電流値）に応じて決まる。

特開２００５−３４７１３３号公報 特開２０１０−２０５７７８号公報 特開２０１１−１５０８７８号公報 特開２０１１−１０８６６８号公報 特開２０１１−６０６１５号公報

図１０に示す従来の固体光源点灯装置は、固体光源１００の順方向電圧が高い場合や、コンデンサＣ１０２の容量が大きい場合、以下のような問題があった。

まず、図１１に示すように、固体光源１００の点灯時に、現在の調光比Ｄｐを指示する調光信号Ｘｐから、より高い調光比Ｄｑを指示する調光信号Ｘｑに切り替わったとする。この場合、マイコン１０５ｃが出力する降圧制御信号Ｓは、調光比Ｄｐを指示する降圧制御信号Ｓｐから、調光比Ｄｑを指示する降圧制御信号Ｓｑに切り替わる。

しかしながら、固体光源１００の光出力を、調光比Ｄｐから調光比Ｄｑ（Ｄｐ＜Ｄｑ）にまで上昇させる場合、コンデンサＣ１０２の充電時間が必要になる。したがって、出力電圧Ｖｏ２が、調光比Ｄｐに相当する出力電圧Ｖｐから、調光比Ｄｑに相当する出力電圧Ｖｑにまで上昇するまでに、応答時間ｔ１０１を要する（図１１のＹ１０１参照）。

また、図１２に示すように、固体光源１００の消灯時に、消灯（調光比０％）を指示する調光信号Ｘ０から、より高い調光比Ｄｒを指示する調光信号Ｘｒが入力されたとする。この場合、マイコン１０５ｃが出力する降圧制御信号Ｓは、調光比０％を指示する降圧制御信号Ｓ０から、調光比Ｄｒを指示する降圧制御信号Ｓｒに切り替わる。

しかしながら、固体光源１００の光出力を、消灯から調光比Ｄｒにまで上昇させる場合、コンデンサＣ１０２の充電時間が必要になる。したがって、出力電圧Ｖｏ２が、固体光源１００が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈとなるまでに、応答時間ｔ１０２を要する（図１２のＹ１０２参照）。また、目標となる調光比がＤｒより低い場合、順方向電圧Ｖｔｈとなるまでに要する応答時間ｔ１０３は、応答時間ｔ１０２より長くなる（図１２のＹ１０３参照）。

すなわち、固体光源１００が、消灯状態から調光下限で点灯する場合、調光下限値が低いほど、固体光源１００へ供給される電流が少なくなり、コンデンサＣ１０２の充電量が少なくなる。つまり、コンデンサＣ１０２の充電量が少ないため、固体光源１００が点灯開始に至るまでに要する応答時間や、所望の調光比に到達するまでの応答時間が長くなる。つまり、許容可能な応答時間の最大値によっては、調光下限の調光比が制限されてしまう可能性が生じる。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、調光比が高くなる方向に調光制御するときに、実際の光出力の応答時間を短縮できる固体光源点灯装置、照明器具、照明システムを提供することにある。

本発明の固体光源点灯装置は、少なくとも１つのスイッチング素子を具備して、このスイッチング素子をオン・オフすることによって直流電力を出力する電源回路と、前記電源回路の出力端間に接続された固体光源に並列接続したコンデンサと、前記固体光源の調光比を指示する調光信号に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング動作の制御値を決定し、この制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、第１の調光比を指示する前記調光信号によって調光比が高くなる方向に前記スイッチング素子をスイッチング制御する場合、前記第１の調光比となる前記制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御する前の所定期間、前記第１の調光比より高い第２の調光比となる前記制御値に基づいて、前記スイッチング素子をスイッチング制御し、前記第１の調光比に応じて前記第２の調光比を可変に設定することを特徴とする。

この発明において、前記所定期間は、前記制御回路が、前記第１の調光比より低い第３の調光比となる前記制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御しているときに、前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから所定時間が経過するまでの期間、または、前記固体光源が消灯しているときに、前記制御回路が前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから所定時間が経過するまでの期間であることが好ましい。

この発明において、前記固体光源の両端電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記所定期間は、前記制御回路が、前記第１の調光比より低い第３の調光比となる前記制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御しているときに、前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから、前記固体光源の両端電圧が閾値以上となるまでの期間、または、前記固体光源が消灯しているときに、前記制御回路が前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから、前記固体光源の両端電圧が閾値以上となるまでの期間であることが好ましい。

この発明において、本固体光源点灯装置の動作時間または前記固体光源の点灯時間を記憶する記憶部を備え、前記制御回路は、前記動作時間または前記点灯時間に基づいて前記所定時間を決定することが好ましい。

この発明において、前記固体光源に固有の順方向電圧を記憶する記憶部を備え、前記制御回路は、前記固有の順方向電圧に基づいて前記閾値を決定することが好ましい。

本発明の照明器具は、本発明の固体光源点灯装置と、前記固体光源点灯装置から直流電力を供給される固体光源とを備えることを特徴とする。

本発明の照明システムは、本発明の１乃至複数の照明器具と、前記照明器具へ調光信号を送信するコントローラとを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、調光比が高くなる方向に調光制御するときに、実際の光出力の応答時間を短縮できるという効果がある。

実施形態１の固体光源点灯装置の構成を示す回路図である。 同上の調光カーブを示す特性図である。 同上の調光動作時の各部の動作を示す波形図である。 同上の別の調光動作時の各部の動作を示す波形図である。 実施形態２の固体光源点灯装置の構成を示す回路図である。 同上の調光動作時の各部の動作を示す波形図である。 同上の別の調光動作時の各部の動作を示す波形図である。 実施形態４の照明器具の構成を示す断面図である。 同上の照明システムの構成を示す断面図である。 従来の固体光源点灯装置の構成を示す回路図である。 同上の調光動作時の各部の動作を示す波形図である。 同上の別の調光動作時の各部の動作を示す波形図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の固体光源点灯装置は、図１に示すように、入力フィルタ１、整流回路２、昇圧チョッパ回路３、降圧チョッパ回路４、制御回路５を備える。なお、降圧チョッパ回路４が、本発明の電源回路に相当する。

入力フィルタ１は、商用電源ＰＳ１を入力として、ノイズ等の不要な周波数成分を除去する。

整流回路２は、入力フィルタ１を介して入力された交流電圧を整流（全波整流、半波整流）した整流電圧を出力する。

昇圧チョッパ回路３は、整流電圧の高電位側に接続したインダクタＬ１とダイオードＤ１との直列回路を備える。さらに、スイッチング素子Ｑ１と抵抗Ｒ１との直列回路を、整流回路２の出力端間にインダクタＬ１を介して接続する。また、昇圧チョッパ回路３の出力端間には、コンデンサＣ１が接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフすることによって、コンデンサＣ１の両端間に昇圧電圧が発生する。

降圧チョッパ回路４は、コンデンサＣ１の両端間に、スイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２が直列接続している。さらに、インダクタＬ２とコンデンサＣ２との直列回路には、回生用のダイオードＤ２が並列接続している。そして、コンデンサＣ２の両端間には、ＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子等を用いた固体光源１０が接続している。そして、スイッチング素子Ｑ２がオン・オフすることによって、コンデンサＣ２の両端に降圧電圧が発生する。

制御回路５は、昇圧制御回路５ａと、調光信号変換回路５ｂと、マイクロコンピュータ５ｃ（以降、マイコン５ｃと称す）と、降圧制御回路５ｄとを備える。

昇圧制御回路５ａは、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフをスイッチング制御することによって、昇圧チョッパ回路３の昇圧動作を制御する。具体的に、昇圧制御回路５ａは、図示しない電流検出手段によって検出したインダクタＬ１を流れる電流値を閾値と比較して、スイッチング素子Ｑ１のオンタイミングを決定する。さらに、昇圧制御回路５ａは、抵抗Ｒ１の両端電圧（スイッチング素子Ｑ１を流れる電流値）を閾値と比較して、スイッチング素子Ｑ１のオフタイミングを決定する。昇圧制御回路５ａは、スイッチング素子Ｑ１のオンタイミングおよびオフタイミングを調整することによって、コンデンサＣ１の両端に発生する昇圧電圧を所定電圧に制御する。

そして、制御回路５に外部から入力される調光信号Ｘは、調光比に応じてオンデューティを可変としたＰＷＭ信号であり、調光信号変換回路５ｂは、調光信号Ｘをオンデューティに応じた直流電圧に変換して、マイコン５ｃのＡ／Ｄ変換ポートへ入力する。なお、マイコン５ｃは、例えば、ルネサスエレクトロニクス（株）のＲ８Ｃ／２８，２９グループが用いられる。

マイコン５ｃは、図２に示す調光カーブを予め記憶している。調光カーブの横軸は、調光信号Ｘのオンデューティ、縦軸は調光比（出力電流値）を示しており、調光比は、オンデューティが大きいほど低くなる。具体的に、調光信号Ｘのオンデューティが０〜５％である場合、調光比は１００％（全点灯）になり、調光信号Ｘのオンデューティが９５〜１００％である場合、調光比は０％（消灯）になる。調光信号Ｘのオンデューティが５〜９５％である場合、調光信号Ｘのオンデューティが大きくなるほど、調光比は、調光カーブにしたがって低下する。

そして、マイコン５ｃは、図２の調光カーブを参照して、調光信号変換回路５ｂから入力された直流電圧（調光信号Ｘのオンデューティに相当）に応じて、調光比（出力電流値）を求める。マイコン５ｃは、求めた調光比に応じて降圧制御信号Ｓを生成し、この降圧制御信号Ｓを降圧制御回路５ｄへ出力する。この降圧制御信号Ｓは、調光比を指示する信号である。

降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓに基づいて、スイッチング素子Ｑ２のオン・オフをスイッチング制御することによって、降圧チョッパ回路４の降圧動作を制御する。具体的に、降圧制御回路５ｄは、図示しない電流検出手段によって検出したインダクタＬ２を流れる電流値を閾値と比較して、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングを決定する。さらに、降圧制御回路５ｄは、抵抗Ｒ２の両端電圧（スイッチング素子Ｑ２を流れる電流値）を閾値と比較して、スイッチング素子Ｑ２のオフタイミングを決定する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓによって指示される調光比に応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミング（本発明の制御値に相当）を調整することによって、固体光源１０に流す電流（出力電流）が、調光比に応じた所定電流となるように制御する。

この固体光源１０の調光方法としては、固体光源１０へ供給する直流電流を増減させる直流電流調光や、直流電流をオン・オフしてＰＷＭ制御を行うバースト調光や、直流電流調光とバースト調光とを組合せた調光方法がある。

なお、図示していないが、バースト調光や、直流電流調光とバースト調光とを組合せた場合は、さらにバースト調光用のＰＷＭ信号をマイコン５ｃから降圧制御回路５ｄへ出力する。そして、降圧制御回路５ｄは、スイッチング素子Ｑ２のオン・オフ動作の動作区間と、スイッチング素子Ｑ２のオン・オフ動作を停止させる休止区間とを設けることによって、固体光源１０の調光を行う。

また、降圧チョッパ回路４の出力、つまり、固体光源１０にコンデンサＣ２を並列接続することにより、出力電流のピーク値とボトム値の差を小さくして、電流リプルの少ない直流波形に近づけている。このとき、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｏ１（以降、出力電圧Ｖｏ１と称す）は、固体光源１０の順方向電圧と略同等になる。この固体光源１０の順方向電圧は、固体光源の順方向電流−順方向電圧特性にしたがって、調光比（出力電流値）に応じて決まる。

この固体光源点灯装置の調光動作について、説明する。

まず、図３に示すように、制御回路５は、調光比Ｄａを指示する調光信号Ｘａが入力されており、マイコン５ｃは、調光比Ｄａを指示する降圧制御信号Ｓａを出力している。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓａによって指示される調光比Ｄａに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整することによって、出力電圧Ｖｏ１を調光比Ｄａに応じた電圧Ｖａに制御している。

そして、時刻Ｔ１において、現在の調光比Ｄａ（第３の調光比）を指示する調光信号Ｘａから、より高い調光比Ｄｂ（第１の調光比）を指示する調光信号Ｘｂに切り替わったとする。

従来、出力電圧Ｖｏ１が、調光比Ｄａに相当する電圧Ｖａから、調光比Ｄｂに相当する電圧Ｖｂに上昇するまでに、応答時間ｔ２を要していた（図３のＹ２参照）。

しかしながら、調光比Ｄｂを指示されたマイコン５ｃは、時刻Ｔ１から所定時間ｔｉ１が経過するまで、調光比Ｄｂより高い調光比Ｄｃ（第２の調光比）を指示する降圧制御信号Ｓｃを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｃによって指示される調光比Ｄｃに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整し、出力電圧Ｖｏ１は、電圧Ｖａからの立ち上がりの傾きが大きくなって、電圧Ｖｂに短時間で近付く。

そして、マイコン５ｃは、時刻Ｔ１から所定時間ｔｉ１が経過した後、調光比Ｄｂを指示する降圧制御信号Ｓｂを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｂによって指示される調光比Ｄｂに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整し、出力電圧Ｖｏ１は、電圧Ｖｂの近傍から電圧Ｖｂに達する。したがって、出力電圧Ｖｏ１が、電圧Ｖａから電圧Ｖｂに上昇するまでに要する応答時間ｔ１は、従来の応答時間ｔ２より短くなる（図３のＹ１参照）。

なお、図３中のＶｔｈは、固体光源１０が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈを示し、Ｖｂ＞Ｖａ＞Ｖｔｈの関係にある。

調光比Ｄｃの設定値は、調光比Ｄｂに対応した値、調光比Ｄａと調光比Ｄｂとの差分に応じて算出した値のいずれでもよい。また、所定時間ｔｉ１の設定値は、固定時間、調光比Ｄｂに対応した時間、調光比Ｄａと調光比Ｄｂとの差分に応じて算出した時間のいずれでもよい。これらの調光比Ｄｃ、所定時間ｔｉ１は、固体光源点灯装置の設計、仕様等に合わせるように任意に設定すればよい。

また、マイコン５ｃは、例えば、マイコン５ｃに内蔵するメモリにデータテーブル等を格納しており、調光比Ｄの変化を検出したときにデータテーブル等を参照して、降圧制御信号Ｓｃを所定時間ｔｉ１が経過するまで出力する。

次に、固体光源１０の消灯時に、消灯を指示する調光信号Ｘ０から、より高い調光比Ｄｄを指示する調光信号Ｘｄが入力されたとする。

まず、図４に示すように、制御回路５は、消灯の調光比Ｄ０を指示する調光信号Ｘ０が入力されており、マイコン５ｃは、消灯を指示する降圧制御信号Ｓ０を出力している。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓ０によって指示される調光比Ｄ０に応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整することによって、出力電圧Ｖｏ１を、固体光源１０が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈ未満に制御している。

そして、時刻Ｔ１１において、現在の消灯を指示する調光信号Ｘ０から、より高い調光比Ｄｄ（第１の調光比）を指示する調光信号Ｘｄに切り替わったとする。

従来、出力電圧Ｖｏ１が、消灯状態から、調光比Ｄｄに相当する電圧Ｖｄに上昇するまでに、応答時間ｔ１２を要していた（図４のＹ１２参照）。

しかしながら、調光比Ｄｄを指示されたマイコン５ｃは、時刻Ｔ１１から所定時間ｔｉ２が経過するまで、調光比Ｄｄより高い調光比Ｄｅ（第２の調光比）を指示する降圧制御信号Ｓｅを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｅによって指示される調光比Ｄｅに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整する。而して、出力電圧Ｖｏ１は、消灯状態からの立ち上がりの傾きが大きくなって（図４のＹ１３参照）、電圧Ｖｄに短時間で近付く。

そして、マイコン５ｃは、時刻Ｔ１１から所定時間ｔｉ２が経過した後、調光比Ｄｄを指示する降圧制御信号Ｓｄを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｄによって指示される調光比Ｄｄに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整し、出力電圧Ｖｏ１は、電圧Ｖｄの近傍から電圧Ｖｄに達する。したがって、出力電圧Ｖｏ１が、消灯状態から電圧Ｖｄに上昇するまでに要する応答時間ｔ１１は、従来の応答時間ｔ１２より短くなる（図４のＹ１１参照）。

調光比Ｄｅの設定値は、調光比Ｄｄに対応した値、消灯状態の継続時間に対応した値（つまり、コンデンサＣ２の残留電荷に対応した値）、消灯状態の直前の調光比とコンデンサＣ２の残留電荷との関係から算出した値のいずれでもよい。

また、所定時間ｔｉ２の設定値は、固定時間、調光比Ｄｅに対応した時間、調光比Ｄｄと調光比Ｄｅとの関係に応じて算出した値、消灯状態の継続時間に対応した値のいずれでもよい。さらに、この所定時間ｔｉ２の設定値は、消灯状態の直前の調光比とコンデンサＣ２の残留電荷との関係から算出した値、または消灯状態の継続時間と調光比Ｄｅとの関係に応じて算出した値であってもよい。

これらの調光比Ｄｅ、所定時間ｔｉ２は、固体光源点灯装置の設計、仕様等に合わせるように任意に設定すればよい。

ここで、消灯を指示する調光信号Ｘ０が入力されている場合、コンデンサＣ２の両端に印加される出力電圧Ｖｏ１は、固体光源１０が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈ未満であればよい。例えば、調光信号Ｘ０入力時の出力電圧Ｖｏ１は、ゼロでもよいし、順方向電圧Ｖｔｈ未満の電圧が発生していてもよい。

また、マイコン５ｃは、例えば、マイコン５ｃに内蔵するメモリにデータテーブル等を格納しており、調光比Ｄの変化を検出したときにデータテーブル等を参照して、降圧制御信号Ｓｅを所定時間ｔｉ２が経過するまで出力する。

このように、調光比Ｄａでの点灯時に、より高い調光比Ｄｂを指示する調光信号Ｘｂに切り替わった場合や、消灯状態からより高い調光比Ｄｄを指示する調光信号Ｘｄが入力された場合に、出力電圧Ｖｏ１の応答時間を従来より短縮している。したがって、本固体光源点灯装置は、調光比が高くなる方向に調光制御するときに、実際の光出力の応答時間を短縮できる。また、調光比Ｄが高くなる方向に調光制御するときに、実際の光出力の応答時間を短縮できるので、調光下限の調光比を拡大することも可能になる。

また、マイコン５ｃを用いた降圧チョッパ回路４の制御によって、上記効果を実現できるので、装置の大型化を招くこともない。

また、マイコン５ｃは、調光比Ｄの上昇時の応答時間を許容できる場合、上述の降圧制御信号Ｓｃ，Ｓｅの出力期間を設けなくてもよい。例えば、点灯状態において調光比Ｄが５０％以上上昇する場合や、消灯状態から調光比５０％以上に調光制御する場合等である。

なお、本実施形態では、変化前の調光比Ｄａと変化後の調光比Ｄｂとの間に、所定時間ｔｉ１に亘る調光比Ｄｃの期間を設け、また、消灯状態と調光比Ｄｄとの間に、所定時間ｔｉ２に亘る調光比Ｄｅの期間を設けている。すなわち、調光比Ｄの変化前と変化後との間に一段階の高調光比期間を設けているが、調光比Ｄの変化前と変化後との間に複数段階の高調光比期間を設けてもよい。複数段階の高調光比期間を設けることによって、調光比Ｄの変化特性を、任意の傾きを有する直線、任意の曲率を有する曲線等に設定できる。

（実施形態２）
本実施形態の固体光源点灯装置は、図５に示すように、電圧検出回路６を備える。なお、他の構成は実施形態１と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

電圧検出回路６は、コンデンサＣ２の高圧側とグランド電位との間に接続した抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路で構成され、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点が、制御回路５のマイコン５ｃのＡ／Ｄ変換ポートに入力される。すなわち、固体光源１０の両端電圧（出力電圧Ｖｏ１）の検出値がマイコン５ｃに入力されており、マイコン５ｃは、出力電圧Ｖｏ１を把握可能になる。

この固体光源点灯装置の調光動作について、説明する。

まず、図６に示すように、制御回路５は、調光比Ｄａを指示する調光信号Ｘａが入力されており、マイコン５ｃは、調光比Ｄａを指示する降圧制御信号Ｓａを出力している。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓａによって指示される調光比Ｄａに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整することによって、出力電圧Ｖｏ１を調光比Ｄａに応じた電圧Ｖａに制御している。

そして、時刻Ｔ２１において、現在の調光比Ｄａ（第３の調光比）を指示する調光信号Ｘａから、より高い調光比Ｄｂ（第１の調光比）を指示する調光信号Ｘｂに切り替わったとする。

従来、出力電圧Ｖｏ１が、調光比Ｄａに相当する電圧Ｖａから、調光比Ｄｂに相当する電圧Ｖｂに上昇するまでに、応答時間ｔ２２を要していた（図６のＹ２２参照）。

しかしながら、調光比Ｄｂを指示されたマイコン５ｃは、時刻Ｔ２１から、出力電圧Ｖｏ１が増加して所定の閾値Ｖｓ１に達するまで、調光比Ｄｂより高い調光比Ｄｃ（第２の調光比）を指示する降圧制御信号Ｓｃを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｃによって指示される調光比Ｄｃに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整し、出力電圧Ｖｏ１は、電圧Ｖａからの立ち上がりの傾きが大きくなって、電圧Ｖｂに短時間で近付く。

そして、マイコン５ｃは、出力電圧Ｖｏ１が増加して所定の閾値Ｖｓ１に達した後、調光比Ｄｂを指示する降圧制御信号Ｓｂを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｂによって指示される調光比Ｄｂに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整し、出力電圧Ｖｏ１は、電圧Ｖｂの近傍から電圧Ｖｂに達する。したがって、出力電圧Ｖｏ１が、電圧Ｖａから電圧Ｖｂに上昇するまでに要する応答時間ｔ２１は、従来の応答時間ｔ２２より短くなる（図６のＹ２１参照）。

なお、図６中のＶｔｈは、固体光源１０が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈを示し、Ｖｂ＞Ｖｓ１＞Ｖａ＞Ｖｔｈの関係にある。

調光比Ｄｃの設定値は、調光比Ｄｂに対応した値、調光比Ｄａと調光比Ｄｂとの差分に応じて算出した値のいずれでもよい。また、閾値Ｖｓ１の設定値は、調光比Ｄａで固体光源１０を点灯させた場合の電圧Ｖａより高く、調光比Ｄｂで固体光源１０を点灯させた場合の電圧Ｖｂより低い値に設定される。これらの調光比Ｄｃ、閾値Ｖｓ１は、固体光源点灯装置の設計、仕様等に合わせるように任意に設定すればよい。

また、マイコン５ｃは、例えば、マイコン５ｃに内蔵するメモリにデータテーブル等を格納しており、調光比Ｄの変化を検出したときにデータテーブル等を参照して、降圧制御信号Ｓｃ、閾値Ｖｓ１を生成する。

次に、固体光源１０の消灯時に、消灯を指示する調光信号Ｘ０から、より高い調光比Ｄｄを指示する調光信号Ｘｄが入力されたとする。

まず、図７に示すように、制御回路５は、消灯の調光比Ｄ０を指示する調光信号Ｘ０が入力されており、マイコン５ｃは、消灯を指示する降圧制御信号Ｓ０を出力している。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓ０によって指示される調光比Ｄ０に応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整することによって、出力電圧Ｖｏ１を、固体光源１０が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈ未満に制御している。

そして、時刻Ｔ３１において、現在の消灯を指示する調光信号Ｘ０から、より高い調光比Ｄｄ（第１の調光比）を指示する調光信号Ｘｄに切り替わったとする。

従来、出力電圧Ｖｏ１が、消灯状態から、調光比Ｄｄに相当する電圧Ｖｄに上昇するまでに、応答時間ｔ３２を要していた（図７のＹ３２参照）。

しかしながら、調光比Ｄｄを指示されたマイコン５ｃは、時刻Ｔ３１から、出力電圧Ｖｏ１が増加して所定の閾値Ｖｓ２に達するまで、調光比Ｄｄより高い調光比Ｄｅ（第２の調光比）を指示する降圧制御信号Ｓｅを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｅによって指示される調光比Ｄｅに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整する。而して、出力電圧Ｖｏ１は、消灯状態からの立ち上がりの傾きが大きくなって（図７のＹ３３参照）、電圧Ｖｄに短時間で近付く。

そして、マイコン５ｃは、出力電圧Ｖｏ１が増加して所定の閾値Ｖｓ２に達した後、調光比Ｄｄを指示する降圧制御信号Ｓｄを出力する。降圧制御回路５ｄは、降圧制御信号Ｓｄによって指示される調光比Ｄｄに応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンタイミングおよびオフタイミングを調整し、出力電圧Ｖｏ１は、電圧Ｖｄの近傍から電圧Ｖｄに達する。したがって、出力電圧Ｖｏ１が、消灯状態から電圧Ｖｄに上昇するまでに要する応答時間ｔ３１は、従来の応答時間ｔ３２より短くなる（図７のＹ３１参照）。

調光比Ｄｅの設定値は、調光比Ｄｄに対応した値、電圧検出回路６による出力電圧Ｖｏ１の検出値（つまり、コンデンサＣ２の残留電荷（消灯状態の継続時間）から算出した値）のいずれでもよい。

また、閾値Ｖｓ２の設定値は、調光比Ｄｄで固体光源１０を点灯させた場合の電圧Ｖｄより低い値、固体光源１０が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈより低い値のいずれでもよい。

これらの調光比Ｄｅ、閾値Ｖｓ２は、固体光源点灯装置の設計、仕様等に合わせるように任意に設定すればよい。

ここで、消灯の調光比Ｄ０を指示する調光信号Ｘ０である場合、コンデンサＣ２の両端に印加される出力電圧Ｖｏ１は、固体光源１０が点灯を開始する順方向電圧Ｖｔｈ未満であればよい。例えば、調光信号Ｘ０入力時の出力電圧Ｖｏ１は、ゼロでもよいし、順方向電圧Ｖｔｈ未満の電圧が発生していてもよい。

また、マイコン５ｃは、例えば、マイコン５ｃに内蔵するメモリにデータテーブル等を格納しており、調光比Ｄの変化を検出したときにデータテーブル等を参照して、降圧制御信号Ｓｅ、閾値Ｖｓ２を生成する。

このように、調光比Ｄａでの点灯時に、より高い調光比Ｄｂを指示する調光信号Ｘｂに切り替わった場合、消灯状態からより高い調光比Ｄｄを指示する調光信号Ｘｄが入力された場合に、出力電圧Ｖｏ１の応答時間を従来より短縮している。したがって、本固体光源点灯装置は、調光比が高くなる方向に調光制御するときに、実際の光出力の応答時間を短縮できる。また、調光比Ｄが高くなる方向に調光制御するときに、実際の光出力の応答時間を短縮できるので、調光下限の調光比を拡大することも可能になる。

また、出力電圧Ｖｏ１と閾値Ｖｓ１またはＶｓ２とを比較して、調光比を一時的に高くする期間を決定するため、消灯時のコンデンサＣ２の残留電荷を考慮することなく、調光比を一時的に高くする期間の長さを適切に設定できる。

また、マイコン５ｃは、調光比Ｄの上昇時の応答時間を許容できる場合、上述の降圧制御信号Ｓｃ，Ｓｅの出力期間を設けなくてもよい。例えば、点灯状態において調光比Ｄが５０％以上上昇する場合や、消灯状態から調光比５０％以上に調光制御する場合等である。

なお、本実施形態では、変化前の調光比Ｄａと変化後の調光比Ｄｂとの間に、閾値Ｖｓ１によって規定される調光比Ｄｃの期間を設け、また、消灯状態と調光比Ｄｄとの間に、閾値Ｖｓ２によって規定される調光比Ｄｅの期間を設けている。すなわち、調光比Ｄの変化前と変化後との間に一段階の高調光比期間を設けているが、調光比Ｄの変化前と変化後との間に複数段階の高調光比期間を設けてもよい。複数段階の高調光比期間を設けることによって、調光比Ｄの変化特性を、任意の傾きを有する直線、任意の曲率を有する曲線等に設定できる。

（実施形態３）
本実施形態の固体光源点灯装置は、マイコン５ｃが、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の記憶部と対になって、以下の動作を行う。なお、このＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の記憶部は、マイコン５ｃが内蔵する構成、またはマイコン５ｃの外部に設ける構成のいずれでもよい。例えば、なお、マイコン５ｃは、例えば、ルネサスエレクトロニクス（株）のＲ８Ｃ／２８，２９グループを用いた場合、マイコン内にフラッシュメモリが内蔵されている。

コンデンサＣ２として電解コンデンサを用いた場合、コンデンサＣ２は、通電時間が経過するにつれて容量が低下していく。そのため、実施形態１の場合、所定時間ｔｉ１に亘る調光比Ｄｃの期間（図３参照）、または所定時間ｔｉ２に亘る調光比Ｄｅの期間（図４参照）を設けたとしても、調光比Ｄｃ，Ｄｅ、所定時間ｔｉ１，ｔｉ２の各値は、固体光源装置の動作時間によって変更が必要になる可能性がある。そこで、マイコン５ｃは、固体光源装置の動作時間を計時して、この計時結果を記憶部に格納しておき、調光比Ｄｃ，Ｄｅ、所定時間ｔｉ１，ｔｉ２の各値を、動作時間の計時結果に基づいて補正する。したがって、コンデンサＣ２の容量低下による調光特性のばらつきを抑制することができる。

なお、マイコン５ｃは、固体光源１０の点灯時間を計時して、この計時結果を記憶部に格納しておき、調光比Ｄｃ，Ｄｅ、所定時間ｔｉ１，ｔｉ２の各値を、点灯時間の計時結果に基づいて補正してもよい。

また、固体光源１０の順方向電圧は、個体差や温度特性によってばらつきを生じる。そのため、実施形態２の場合、調光比Ｄｃの期間（図６参照）、または調光比Ｄｅの期間（図７参照）を設けたとしても、調光比Ｄｃ，Ｄｅ、閾値Ｖｓ１，Ｖｓ２の各値は、固体光源１０の順方向電圧のばらつきによって変更が必要になる可能性がある。そこで、マイコン５ｃは、使用する固体光源１０の固有の順方向電圧のデータを記憶部に格納しておき、調光比Ｄｃ，Ｄｅ、閾値Ｖｓ１，Ｖｓ２の各値を、使用する固体光源１０の固有の順方向電圧に基づいて補正する。したがって、固体光源１０の順方向電圧のばらつきによる調光特性のばらつきを抑制することができる。

（実施形態４）
図８は、実施形態１乃至３いずれかの固体光源点灯装置（以降、固体光源点灯装置Ａと称す）を用いた照明器具Ｂの概略構成を示している。

この照明器具Ｂでは、固体光源点灯装置Ａが、固体光源１０の筐体１０ｂとは別のケース１１に内蔵されている。したがって、固体光源１０を薄型化することが可能となり、さらには別置型の電源ユニットとしての固体光源点灯装置Ａも小型化を図ることができるので、設置場所を限定されることが少ない。

固体光源１０の筐体１０ｂは、一端を開放した金属製の円筒体よりなり、一端の開放部は光拡散板１０ｃで覆われている。筐体１０ｂの他端側の底面には、光拡散板１０ｃに対向するように、複数の固体光源素子１０ａが実装された実装基板１０ｄが配置されている。

そして、筐体１０ｂは、天井８０に埋め込まれており、固体光源１０は、天井裏に配置された固体光源点灯装置Ａに、リード線９１とコネクタ９２とを介して配線されている。

次に、図９は、複数の照明器具Ｂを、通信線Ｗを介してコントローラ７０に接続した照明システムの概略を示す。コントローラ７０は、通信線Ｗを介して、照明器具Ｂの各々へ調光信号Ｘを送信する。各照明器具Ｂでは、固体光源点灯装置Ａが、調光信号Ｘに応じた調光動作を行う。

本実施形態の照明器具Ｂ、この照明器具Ｂを用いた照明システムにおいても、固体光源点灯装置Ａが、実施形態１乃至３いずれかと同様の動作を行う。したがって、調光比が高くなる方向に調光制御するときに、実際の光出力の応答時間を短縮できるという効果を得ることができる。

４ 降圧チョッパ回路（電源回路）
５ 制御回路
１０ 固体光源
Ｑ２ スイッチング素子
Ｃ２ コンデンサ

Claims (7)

1. 少なくとも１つのスイッチング素子を具備して、このスイッチング素子をオン・オフすることによって直流電力を出力する電源回路と、
   前記電源回路の出力端間に接続された固体光源に並列接続したコンデンサと、
   前記固体光源の調光比を指示する調光信号に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング動作の制御値を決定し、この制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、
   第１の調光比を指示する前記調光信号によって調光比が高くなる方向に前記スイッチング素子をスイッチング制御する場合、前記第１の調光比となる前記制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御する前の所定期間、前記第１の調光比より高い第２の調光比となる前記制御値に基づいて、前記スイッチング素子をスイッチング制御し、前記第１の調光比に応じて前記第２の調光比を可変に設定する
   ことを特徴とする固体光源点灯装置。
2. 前記所定期間は、
   前記制御回路が、前記第１の調光比より低い第３の調光比となる前記制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御しているときに、前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから所定時間が経過するまでの期間、
   または、前記固体光源が消灯しているときに、前記制御回路が前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから所定時間が経過するまでの期間
   であることを特徴とする請求項１記載の固体光源点灯装置。
3. 前記固体光源の両端電圧を検出する電圧検出回路を備え、
   前記所定期間は、
   前記制御回路が、前記第１の調光比より低い第３の調光比となる前記制御値に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング制御しているときに、前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから、前記固体光源の両端電圧が閾値以上となるまでの期間、
   または、前記固体光源が消灯しているときに、前記制御回路が前記第１の調光比を指示する前記調光信号を受信してから、前記固体光源の両端電圧が閾値以上となるまでの期間
   であることを特徴とする請求項１記載の固体光源点灯装置。
4. 本固体光源点灯装置の動作時間または前記固体光源の点灯時間を記憶する記憶部を備え、
   前記制御回路は、前記動作時間または前記点灯時間に基づいて前記所定時間を決定する
   ことを特徴とする請求項２記載の固体光源点灯装置。
5. 前記固体光源に固有の順方向電圧を記憶する記憶部を備え、
   前記制御回路は、前記固有の順方向電圧に基づいて前記閾値を決定する
   ことを特徴とする請求項３記載の固体光源点灯装置。
6. 請求項１乃至５いずれか記載の固体光源点灯装置と、前記固体光源点灯装置から直流電力を供給される固体光源とを備えることを特徴とする照明器具。
7. 請求項６記載の１乃至複数の照明器具と、前記照明器具へ調光信号を送信するコントローラとを備えることを特徴とする照明システム。

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