JP6009344B2 - 照明装置、および、照明装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、および、照明装置の制御方法に関する。

例えば、ＬＥＤ用の照明装置は、出力端子に高い順方向電圧ＶＦのＬＥＤ素子が接続された場合、または出力端子が無負荷となった場合に、出力電圧が上昇する特性を有する。

したがって、出力電圧を監視し、過電圧と判定される閾値を超えた場合を過電圧として検出し、電圧出力を停止または制限する過電圧保護機能を設けることが有効である。

そこで、従来、出力電圧を監視する照明装置がある（例えば、特許文献１参照。）。図６は、従来の照明装置２００の構成の一例を示す回路図である。

図６に示すように、従来の照明装置２００は、入力端子Ｔｉｎと、第１のダイオードＤ１と、第２のダイオードＤ２と、スイッチ素子ＳＷと、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２と、出力抵抗Ｒｏｕｔと、第１のキャパシタＣ１と、第２のキャパシタＣ２と、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１と、第２の出力端子Ｔｏｕｔ２と、ＬＥＤ素子Ｚと、トランスＬＸと、分圧回路ＤＣと、コンパレータ２０１と、電流制御回路１０１Ａと、を備える。

ここで、図６に示すように、入力端子Ｔｉｎは、電源電圧ＶＤＤが供給されるようになっている。

第１のダイオードＤ１は、入力端子Ｔｉｎにカソードが接続されている。

スイッチ素子ＳＷは、第１のダイオードＤ１のアノードに一端が接続されている。

第１の抵抗Ｒ１は、スイッチ素子ＳＷの他端と接地との間に接続されている。

電流制御回路１０１Ａは、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、スイッチ素子ＳＷのオンとオフとの周期的な切り替えを制御するようになっている。

また、第１のキャパシタＣ１は、第１のダイオードＤ１のカソードに一端が接続されている。

第１の出力端子Ｔｏｕｔ１は、第１のキャパシタＣ１の一端に接続されている。

第２の出力端子Ｔｏｕｔ２は、第１のキャパシタＣ１の他端に接続されている。

出力抵抗Ｒｏｕｔは、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１と第２の出力端子Ｔｏｕｔ２との間に接続されている。

ＬＥＤ素子Ｚは、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１にアノードが接続され、第２の出力端子Ｔｏｕｔ２にカソードが接続されている。

一次巻線Ｌ１は、トランスＬＸを構成する。この一次巻線Ｌ１は、一端が第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、他端が第１のキャパシタＣ１の他端に接続されている。

二次巻線Ｌ２は、トランスＬＸを構成する。この二次巻線Ｌ２は、一端が接地に接続されている。

第２の抵抗Ｒ２は、一端が二次巻線Ｌ２の他端に接続されている。

第２のダイオードＤ２は、アノードが第２の抵抗Ｒ２の他端に接続されている。

第２のキャパシタＣ２は、一端が第２のダイオードＤ２のカソードに接続され、他端が二次巻線Ｌ２の一端に接続されている。

分圧回路ＤＣは、第２のキャパシタＣ２の一端と他端との間の電圧を分圧した電圧に基づいた検出電圧ＶＸを出力するようになっている。

この分圧回路ＤＣは、第１の分圧抵抗ＲＤ１と、第２の分圧抵抗ＲＤ２と、を有する。

第１の分圧抵抗ＲＤ１は、第２のキャパシタＣ２の一端に一端が接続されている。

第２の分圧抵抗ＲＤ２は、第１の分圧抵抗ＲＤ１の他端に一端が接続され、第２のキャパシタＣ２の他端に他端が接続されている。

そして、分圧回路ＤＣは、上記第１の分圧抵抗ＲＤ１の他端と第２の分圧抵抗ＲＤ２の一端との間の電圧を分圧した分圧電圧を、上記検出電圧ＶＸとして出力するようになっている。

上記構成を有する従来の照明装置２００は、トランスＬＸの二次巻線Ｌ２からフライバック方式で出力電圧Ｖｏｕｔの巻数比倍の二次巻線電圧を発生させ、この発生させた二次巻線電圧をピーク充電回路（第２の抵抗Ｒ２、第２のダイオードＤ２、および第２のキャパシタＣ２）によって直流電圧にすることで検出電圧ＶＸを得る。

そして、コンパレータ２０１により、過電圧保護の検出電圧ＶＸと基準電圧(閾値)とを比較して過電圧の判定を行う。そして、照明装置２００は、過電圧と判定した場合は電圧出力を停止させる。

ここで、図７は、ダイオード素子Ｚに流れる出力電流Ｉｏｕｔと調光度との関係を示す図である。また、図８は、第１のモード（リニア調光モード）における二次巻線電圧と検出電圧ＶＸとの関係を示す図である。また、図９は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）における二次巻線電圧と検出電圧ＶＸとの関係を示す図である。また、図１０は、図６に示す従来の照明装置２００の第１のモード（リニア調光モード）および第２のモード（ＰＷＭ調光モード）における検出電圧ＶＸと基準電圧ＶＲＥＦとの関係を示す図である。なお、図１０では、検出電圧ＶＸの値は、負荷開放時の値であり、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧になっている場合の値である。
図７、図８に示すように、電流制御の目標値を変化させる第１のモード（リニア調光モード）では、低光量域で十分な精度を得られない。このため、より低い光量を得る方法として、一定間隔で電流制御回路１０１Ａによるスイッチ素子ＳＷのＰＷＭ制御をオン／オフする第２のモード（ＰＷＭ調光モード）を実行する(図７、図９)。

特開２０１１−１０８６６８号公報

しかし、図６に示すような従来の照明装置２００は、スイッチ素子ＳＷのＰＷＭ制御をオフしている期間（制限期間ＰＯ）はスイッチ素子ＳＷが発振しないため、二次巻線Ｌ２に電圧が発生しない期間が長くなる（図９）。

これにより、検出電圧ＶＸが十分に上昇することができずに、検出電圧ＶＸが低下する(図９)。

したがって、従来の照明装置２００において、ＰＷＭ調光モードを実行した場合の検出電圧ＶＸはスイッチ素子ＳＷのＰＷＭ制御がオフのとき低下してしまい、出力電圧Ｖｏｕｔに比例した検出電圧ＶＸを得ることができない。

これにより、従来の照明装置２００は、ＰＷＭ調光モードを実行した場合は、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧となっても、十分な検出電圧ＶＸを得られず保護機能を動作させることができない問題がある（図１０）。

本発明の一態様に係る実施例に従った照明装置は、
電源電圧が供給される入力端子と、
前記入力端子にカソードが接続された第１の整流素子と、
前記第１の整流素子のアノードに一端が接続されたスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の他端と接地との間に接続された電流検出手段と、
前記電流検出手段に流れる電流が目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの周期的な切り替えを制御する電流制御回路と、
前記第１の整流素子のカソードに一端が接続された第１の出力端子と、
前記第１の整流素子のアノードに一端が接続され、トランスを構成する一次巻線と、
前記接地に一端が接続され、前記トランスを構成する二次巻線と、
前記一次巻線の他端に接続された第２の出力端子と、
前記第１の出力端子にアノードが接続され、前記第２の出力端子にカソードが接続されたＬＥＤ素子と、
前記二次巻線の他端にアノードが接続された第２の整流素子と、
前記第２の整流素子のカソードに一端が接続され、前記二次巻線の一端に他端が接続されたキャパシタと、
基準電圧を生成し出力する基準電圧生成回路と、
前記キャパシタの一端と他端との間の電圧に基づいた検出電圧と前記基準電圧とを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、を備え、
前記目標値は、指定される前記ＬＥＤ素子の調光度に対して単調増加するように設定され、
第１のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を第１の値に設定し、
一方、前記第１のモードで指定される調光度よりも指定される調光度が低い第２のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ずつ前記スイッチ素子を強制的にオフに制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を前記第１の値よりも低い第２の値に設定する
ことを特徴とする。

前記照明装置において、
前記キャパシタの一端と他端との間の電圧を分圧した分圧電圧を前記検出電圧として出力する分圧回路をさらに備える
ことを特徴とする。

前記照明装置において、
前記比較回路は、
前記検出電圧が前記基準電圧以上の場合には、第１の比較結果信号を出力し、
一方、前記検出電圧が前記基準電圧未満の場合には、第２の比較結果信号を出力する
ことを特徴とする。

前記照明装置において、
前記比較回路が前記第１の比較結果信号を出力した場合には、前記電源電圧の前記入力端子への供給が停止または制限される
ことを特徴とする。

前記照明装置において、
前記比較回路が前記第１の比較結果信号を出力した場合には、前記電流制御回路は、前記スイッチ素子をオフに制御する
ことを特徴とする。

前記照明装置において、
前記基準電圧生成回路は、
前記第２のモードにおいて、前記第２の値を、前記制限期間の長さに基づいて変化させることを特徴とする。

前記照明装置において、
前記基準電圧生成回路は、
前記第２の値が前記制限期間の長さの単調減少関数になるように前記第２の値を変化させることを特徴とする。

前記照明装置において、
前記第１の値は、固定値であることを特徴とする。

前記照明装置において、
前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間に接続された出力抵抗をさらに備えることを特徴とする。

前記照明装置において、
前記比較回路は、
前記検出電圧と前記基準電圧とが入力され、前記比較結果信号を出力するコンパレータであり、
前記基準電圧生成回路は、
前記制限期間の長さに対応するデューティ比を有するパルス信号を出力する発振回路と、
前記パルス信号を積分して得られた信号を前記基準電圧として出力する積分回路と、を有する
ことを特徴とする。

前記照明装置において、
前記比較回路は、
前記検出電圧と前記基準電圧とが入力され、前記比較結果信号を出力するコンパレータであり、
前記基準電圧生成回路は、前記制限期間の長さに基づいて変化する前記基準電圧を出力する電圧源であることを特徴とする。

前記照明装置において、
前記比較回路は、
前記検出電圧が非反転入力端子に入力され且つ所定の固定電圧が反転入力端子に入力される第１のコンパレータと、
前記検出電圧が非反転入力端子に入力され且つ前記基準電圧が反転入力端子に入力される第２のコンパレータと、
前記第１のコンパレータの出力と前記第２のコンパレータの出力とをＯＲ演算して得られた信号を前記比較結果信号として出力するＯＲ回路と、を有し、
前記基準電圧生成回路は、
前記制限期間の長さに基づいて変化する前記基準電圧を出力する電圧源であることを特徴とする。

前記照明装置において、
前記分圧回路は、
前記キャパシタの一端に一端が接続された第１の分圧抵抗と、
前記第１の分圧抵抗の他端に一端が接続され、前記キャパシタの他端に他端が接続された第２の分圧抵抗と、を有し、
前記第１の分圧抵抗の他端と前記第２の分圧抵抗の一端との間の分圧電圧を、前記検出電圧として出力する
ことを特徴とする。

前記照明装置において、
前記電流検出手段は、前記スイッチ素子の他端と前記接地との間に接続された抵抗であることを特徴とする。

前記照明装置において、
前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間で前記出力抵抗と並列に接続されたキャパシタをさらに備える。

本発明の一態様に係る実施例に従った照明装置の制御方法は、
電源電圧が供給される入力端子と、前記入力端子にカソードが接続された第１の整流素子と、前記第１の整流素子のアノードに一端が接続されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子の他端と接地との間に接続された電流検出手段と、前記電流検出手段に流れる電流が目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの周期的な切り替えを制御する電流制御回路と、前記第１の整流素子のカソードに一端が接続された第１の出力端子と、前記第１の整流素子のアノードに一端が接続され、トランスを構成する一次巻線と、前記接地に一端が接続され、前記トランスを構成する二次巻線と、前記一次巻線の他端に接続された第２の出力端子と、前記第１の出力端子にアノードが接続され、前記第２の出力端子にカソードが接続されたＬＥＤ素子と、前記二次巻線の他端にアノードが接続された第２の整流素子と、前記第２の整流素子のカソードに一端が接続され、前記二次巻線の一端に他端が接続されたキャパシタと、基準電圧を生成し出力する基準電圧生成回路と、前記キャパシタの一端と他端との間の電圧に基づいた検出電圧と前記基準電圧とを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、を備えた照明装置の制御方法であって、
前記目標値は、指定される前記ＬＥＤ素子の調光度に対して単調増加するように設定され、
第１のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を第１の値に設定し、
一方、前記第１のモードで指定される調光度よりも指定される調光度が低い第２のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ずつ前記スイッチ素子を強制的にオフに制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を前記第１の値よりも低い第２の値に設定する
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係る照明装置において、第１のモード（リニア調光モード）において、電流制御回路は、第１の抵抗に流れる電流が目標値になるように、スイッチ素子のオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御し、基準電圧生成回路は、基準電圧（閾値）を第１の値に設定し、第１のモードで指定される調光度よりも指定される調光度が低い第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において、電流制御回路は、第１の抵抗に流れる電流が目標値になるように、デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ずつスイッチ素子を強制的にオフに制御し、基準電圧生成回路は、基準電圧を第１の値よりも低い第２の値に設定する。

特に、基準電圧生成回路は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において、第２の値を、制限期間に基づいて変化させる。例えば、基準電圧生成回路は、第２の値が制限期間の単調減少関数になるように、第２の値を変化させる。

そして、比較回路は、検出電圧が基準電圧以上（出力電圧が過電圧である）の場合には、第１の比較結果信号を出力し、一方、検出電圧が基準電圧未満（出力電圧が過電圧ではない）の場合には、第２の比較結果信号を出力する。

比較回路が第１の比較結果信号を出力した場合には、電源電圧の入力端子への供給が停止または制限され、また、電流制御回路は、スイッチ素子をオフに制御する。

このように、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において、基準電圧を第１の値よりも低い第２の値にする。特に、第２の値を、制限期間に基づいて変化させることにより、検出電圧に対する基準電圧（閾値）の比率の変化を小さくすることができる。

したがって、本発明に係る照明装置は、より正確に出力電圧が過電圧になるのを検出することができる。

すなわち、本発明に係る照明装置は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）を実行した場合においても、より適切に保護機能を動作させることができる。

図１は、本発明の一態様である実施例１に係る照明装置１００の構成の一例を示す回路図である。 図２は、図１に示す照明装置１００における、比較回路１０２と基準電圧生成回路１０３の構成の一例を具体的に示す回路図である。 図３は、図１に示す照明装置１００における、比較回路１０２と基準電圧生成回路１０３の構成の他の例を具体的に示す回路図である。 図４は、図１に示す照明装置１００における、比較回路１０２と基準電圧生成回路１０３の構成のさらに他の例を具体的に示す回路図である。 図５は、図１に示す照明装置１００の第１のモード（リニア調光モード）および第２のモード（ＰＷＭ調光モード）における検出電圧ＶＸ（負荷開放時）と基準電圧ＶＲＥＦとの関係を示す図である。 図６は、従来の照明装置２００の構成の一例を示す回路図である。 図７は、ダイオード素子Ｚに流れる出力電流Ｉｏｕｔと調光度との関係を示す図である。 図８は、第１のモード（リニア調光モード）における二次巻線電圧と検出電圧ＶＸとの関係を示す図である。 図９は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）における二次巻線電圧と検出電圧ＶＸとの関係を示す図である。 図１０は、図６に示す従来の照明装置２００の第１のモード（リニア調光モード）および第２のモード（ＰＷＭ調光モード）における検出電圧ＶＸ（負荷開放時）と基準電圧ＶＲＥＦとの関係を示す図である。

以下、本発明に係る実施例について図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一態様である実施例１に係る照明装置１００の構成の一例を示す回路図である。

図１に示すように、照明装置１００は、例えば、入力端子Ｔｉｎと、第１のダイオード（整流素子）Ｄ１と、第２のダイオード（整流素子）Ｄ２と、スイッチ素子ＳＷと、第１の抵抗（電流検出手段）Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２と、出力抵抗Ｒｏｕｔと、第１のキャパシタＣ１と、第２のキャパシタＣ２と、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１と、第２の出力端子Ｔｏｕｔ２と、ＬＥＤ素子Ｚと、トランスＬＸと、分圧回路ＤＣと、電流制御回路１０１と、比較回路１０２と、基準電圧生成回路１０３と、を備える。

この図１に示す照明装置１００は、既述の図６に示す従来の照明装置２００と同様に、 第１のモード（リニア調光モード）または第２のモード（ＰＷＭ調光モード）を実行する。すなわち、図１に示す照明装置１００も、既述の図７から図９に示す特性を有する。

ここで、図１に示すように、入力端子Ｔｉｎは、電源電圧ＶＤＤが供給されるようになっている。

第１のダイオードＤ１は、入力端子Ｔｉｎにカソードが接続されている。

スイッチ素子ＳＷは、第１のダイオードＤ１のアノードに一端が接続されている。

このスイッチ素子ＳＷは、図１に示すように、例えば、ドレインが第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、ソースが第１の抵抗Ｒ１の一端に接続され、電流制御回路１０１から制御電圧がゲートに入力されるｎＭＯＳトランジスタである。

第１の抵抗Ｒ１は、スイッチ素子ＳＷの他端と接地との間に接続されている。

電流制御回路１０１は、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、スイッチ素子ＳＷのオンとオフとの周期的な切り替えを制御するようになっている。

ここで、既述の図７に示すように、第１のモード（リニア調光モード）は、ＰＷＭ制御がオンになる（ＰＷＭ Ｄｕｔｙ＝１００％）。また、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）は、ＰＷＭ制御がオフになる（ＰＷＭ Ｄｕｔｙ＜１００％）。

そして、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）は、第１のモード（リニア調光モード）で指定される調光度よりも指定される調光度が低い（出力光が暗くなる）。

例えば、電流制御回路１０１は、第１のモード（リニア調光モード）において（図７）、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、スイッチ素子ＳＷのオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御するようになっている（図８）。

また、電流制御回路１０１は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において（図７）、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ＰＯずつスイッチ素子ＳＷを強制的にオフに制御するようになっている（図９）。

なお、上記目標値は、指定されるＬＥＤ素子Ｚの調光度に対して、単調増加するように設定される。

また、第１のキャパシタＣ１は、第１のダイオードＤ１のカソードに一端が接続されている。

第１の出力端子Ｔｏｕｔ１は、第１のキャパシタＣ１の一端に接続されている。

第２の出力端子Ｔｏｕｔ２は、第１のキャパシタＣ１の他端に接続されている。

出力抵抗Ｒｏｕｔは、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１と第２の出力端子Ｔｏｕｔ２との間に接続されている。

ＬＥＤ素子Ｚは、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１にアノードが接続され、第２の出力端子Ｔｏｕｔ２にカソードが接続されている。なお、図１の例では、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１と第２の出力端子Ｔｏｕｔ２との間に、複数（図１の例では、３個）のＬＥＤ素子Ｚが直列に接続されている。しかし、第１の出力端子Ｔｏｕｔ１と第２の出力端子Ｔｏｕｔ２との間に接続されるＬＥＤ素子Ｚは、１個でもよい。

一次巻線Ｌ１は、トランスＬＸを構成する。この一次巻線Ｌ１は、一端が第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、他端が第１のキャパシタＣ１の他端に接続されている。

二次巻線Ｌ２は、トランスＬＸを構成する。この二次巻線Ｌ２は、一端が接地に接続されている。

第２の抵抗Ｒ２は、一端が二次巻線Ｌ２の他端に接続されている。

第２のダイオードＤ２は、アノードが第２の抵抗Ｒ２の他端に接続されている。

第２のキャパシタＣ２は、一端が第２のダイオードＤ２のカソードに接続され、他端が二次巻線Ｌ２の一端に接続されている。

分圧回路ＤＣは、第２のキャパシタＣ２の一端と他端との間の電圧を分圧した電圧に基づいた検出電圧ＶＸを出力するようになっている。すなわち、検出電圧ＶＸは、キャパシタの一端と他端との間の電圧に基づいた電圧である。

この分圧回路ＤＣは、第１の分圧抵抗ＲＤ１と、第２の分圧抵抗ＲＤ２と、を有する。

第１の分圧抵抗ＲＤ１は、第２のキャパシタＣ２の一端に一端が接続されている。

第２の分圧抵抗ＲＤ２は、第１の分圧抵抗ＲＤ１の他端に一端が接続され、第２のキャパシタＣ２の他端に他端が接続されている。

そして、分圧回路ＤＣは、上記第１の分圧抵抗ＲＤ１の他端と第２の分圧抵抗ＲＤ２の一端との間の電圧を分圧した分圧電圧を、上記検出電圧ＶＸとして出力するようになっている。

このように、照明装置１００は、トランスＬＸの二次巻線Ｌ２からフライバック方式で出力電圧Ｖｏｕｔの巻数比倍の二次巻線電圧を発生させ、この発生させた二次巻線電圧をピーク充電回路（第２の抵抗Ｒ２、第２のダイオードＤ２、および第２のキャパシタＣ２）によって直流電圧にする。これにより、照明装置１００は、検出電圧ＶＸを出力する。

また、図１に示すように、基準電圧生成回路１０３は、基準電圧ＶＲＥＦを生成し出力するようになっている。

この基準電圧生成回路１０３は、第１のモード（リニア調光モード）において（図７）、基準電圧ＶＲＥＦを第１の値に設定するようになっている。

なお、上記第１の値は、固定値である。

また、基準電圧生成回路１０３は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において（図７）、基準電圧ＶＲＥＦを第１の値よりも低い第２の値に設定するようになっている。

例えば、基準電圧生成回路１０３は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において、第２の値を、制限期間ＰＯの長さに基づいて変化させるようになっている。この場合、より詳しくは、例えば、基準電圧生成回路１０３は、第２の値が制限期間ＰＯの長さの単調減少関数になるように第２の値を変化させる。

また、比較回路１０２は、検出電圧ＶＸと基準電圧ＶＲＥＦとを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力するようになっている。

例えば、この比較回路１０２は、検出電圧ＶＸが基準電圧ＶＲＥＦ以上の場合には、第１の比較結果信号Ｓ１を出力するようになっている。

一方、比較回路１０２は、検出電圧ＶＸが基準電圧ＶＲＥＦ未満の場合には、第２の比較結果信号Ｓ２を出力するようになっている。

そして、例えば、比較回路１０２が第１の比較結果信号Ｓ１を出力した場合には、電源電圧ＶＤＤの入力端子Ｔｉｎへの供給が停止または制限される。

これにより、第１、第２の出力端子Ｔｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２間に接続された部品に過電圧が印加されるのを抑制することができる。

また、例えば、比較回路１０２が第１の比較結果信号Ｓ１を出力した場合には、電流制御回路１０１は、スイッチ素子ＳＷをオフに制御するようにしてもよい。

この場合も、第１、第２の出力端子Ｔｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２間に接続された部品に過電圧が印加されるのを抑制することができる。

なお、上記制限期間ＰＯは、指定される調光度に基づいて制御される。第１のモード（リニア調光モード）においては、制限期間ＰＯはゼロ（すなわち、ＰＷＭ Ｄｕｔｙ＝１００％）に設定される。そして、第１のモードより調光度が低い第２のモード（ＰＷＭ調光モード）においては、制限期間ＰＯの長さは、例えば、ゼロより大きい値（ＰＷＭ Ｄｕｔｙ＜１００％）に設定される。

ここで、既述のように基準電圧（閾値）ＶＲＥＦを制限期間ＰＯ（すなわちＰＷＭ信号）に応じて変化させるためには、アナログ演算による手法と、デジタル演算による手法がある。以下、これらの手法による構成例について説明する。

図２は、図１に示す照明装置１００における、比較回路１０２と基準電圧生成回路１０３の構成の一例を具体的に示す回路図である。なお、この図２においては、簡単のため、図１に示す構成のうち、二次巻線Ｌ２、第２の抵抗Ｒ２、第２のダイオードＤ２、第２のキャパシタＣ２、分圧回路ＤＣ、比較回路１０２、及び基準電圧生成回路１０３以外の構成は、省略している。

図２に示すように、比較回路１０２は、検出電圧ＶＸと基準電圧ＶＲＥＦとが入力され、比較結果信号（第１または第２の比較結果信号Ｓ１、Ｓ２）を出力するコンパレータＣＯＭＰである。

また、基準電圧生成回路１０３は、発振回路１０３ａと、積分回路１０３ｂと、を有する。

発振回路１０３ａは、制限期間ＰＯの長さに対応するデューティ比を有するパルス信号（図８および図９のＰＷＭ信号に対応する）を出力するようになっている。

積分回路１０３ｂは、発振回路１０３ａが出力したパルス信号を積分して得られた信号を基準電圧ＶＲＥＦとして出力するようになっている。

このように、図２に示す構成は、アナログ演算による手法の一例であり、ＰＷＭ信号（図８および図９）の電圧を積分回路１０３ｂで平均化し、得られた信号を基準電圧ＶＲＥＦとするものである。

また、図３は、図１に示す照明装置１００における、比較回路１０２と基準電圧生成回路１０３の構成の他の例を具体的に示す回路図である。なお、この図３においては、簡単のため、図１に示す構成のうち、二次巻線Ｌ２、第２の抵抗Ｒ２、第２のダイオードＤ２、第２のキャパシタＣ２、分圧回路ＤＣ、比較回路１０２、及び基準電圧生成回路１０３以外の構成は、省略している。

図３に示すように、比較回路１０２は、検出電圧ＶＸと基準電圧ＶＲＥＦとが入力され、比較結果信号（第１または第２の比較結果信号Ｓ１、Ｓ２）を出力するコンパレータＣＯＭＰである。

基準電圧生成回路１０３は、制限期間ＰＯの長さに基づいて変化する基準電圧ＶＲＥＦを出力する電圧源（可変電源）１０３ｘである。

このように、図３に示す構成は、デジタル演算による手法の一例であり、電圧源（可変電源）１０３ｘが出力する基準電圧ＶＲＥＦが図８および図９に示すＰＷＭ信号のカウント値の関数となるようにプログラムされる。

また、図４は、図１に示す照明装置１００における、比較回路１０２と基準電圧生成回路１０３の構成のさらに他の例を具体的に示す回路図である。なお、図４においては、簡単のため、図１に示す構成のうち、二次巻線Ｌ２、第２の抵抗Ｒ２、第２のダイオードＤ２、第２のキャパシタＣ２、分圧回路ＤＣ、比較回路１０２、及び基準電圧生成回路１０３以外の構成は、省略している。

図４に示すように、比較回路１０２は、電圧源１０２ａと、第１のコンパレータＣＯＭＰ１と、第２のコンパレータＣＯＭＰ２と、ＯＲ回路１０２ｂと、を有する。

電圧源１０２ａは、所定の固定電圧を生成するようになっている。

第１のコンパレータＣＯＭＰ１は、検出電圧ＶＸが非反転入力端子に入力され且つ電源１０２ａから所定の固定電圧が反転入力端子に入力されるようになっている。

第２のコンパレータＣＯＭＰ２は、検出電圧ＶＸが非反転入力端子に入力され且つ基準電圧ＶＲＥＦが反転入力端子に入力されるようになっている。

ＯＲ回路１０２ｂは、第１のコンパレータの出力と第２のコンパレータの出力とをＯＲ演算して得られた信号を比較結果信号（第１または第２の比較結果信号Ｓ１、Ｓ２）として出力するようになっている。

基準電圧生成回路１０３は、制限期間ＰＯの長さに基づいて変化する基準電圧ＶＲＥＦを出力する電圧源（可変電源）１０３ｘである。

このように、図４に示す構成は、デジタル演算による手法の一例である。そして、第１、第２の出力端子Ｔｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２間に低耐圧の部品を使用する場合は、高速で動作する固定閾値の第１のコンパレータＣＯＭＰ１による保護を併用する。これにより、部品破損を防ぐことができる。

次に、以上のような構成を有する照明装置１００の制御方法の一例について、説明する。

ここで、図５は、図１に示す照明装置１００の第１のモード（リニア調光モード）および第２のモード（ＰＷＭ調光モード）における検出電圧ＶＸ（負荷開放時）と基準電圧ＶＲＥＦとの関係を示す図である。図５では、検出電圧ＶＸの値は、負荷開放時の値であり、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧になっている場合の値である。
第１のモード（リニア調光モード）において（図７）、電流制御回路１０１は、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、スイッチ素子ＳＷのオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御し（図８）、基準電圧生成回路１０３は、基準電圧ＶＲＥＦを第１の値に設定する。

一方、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において（図７）、電流制御回路１０１は、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ＰＯずつスイッチ素子ＳＷを強制的にオフに制御し（図９）、基準電圧生成回路１０３は、基準電圧ＶＲＥＦを第１の値よりも低い第２の値に設定する。

このような照明装置１００の制御方法により、調光度が低くなるのに応じて基準電圧ＶＲＥＦを下げることができる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧になるのをより確実に検出することができる。

以上のように、本発明の一態様に係る照明装置１００では、第１のモード（リニア調光モード）において、電流制御回路１０１は、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、スイッチ素子ＳＷのオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御し、基準電圧生成回路１０３は、基準電圧（閾値）ＶＲＥＦを第１の値に設定し、第１のモードで指定される調光度よりも指定される調光度が低い第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において、電流制御回路１０１は、第１の抵抗Ｒ１に流れる電流が目標値になるように、デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ＰＯずつスイッチ素子ＳＷを強制的にオフに制御し、基準電圧生成回路１０３は、基準電圧ＶＲＥＦを第１の値よりも低い第２の値に設定する。

特に、基準電圧生成回路１０３は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において、第２の値を、制限期間ＰＯに基づいて変化させる。例えば、基準電圧生成回路１０３は、第２の値が制限期間ＰＯの単調減少関数になるように、第２の値を変化させる。

そして、比較回路１０２は、検出電圧ＶＸが基準電圧ＶＲＥＦ以上（出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧である）の場合には、第１の比較結果信号Ｓ１を出力し、一方、検出電圧ＶＸが基準電圧ＶＲＥＦ未満（出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧ではない）の場合には、第２の比較結果信号Ｓ２を出力する。

そして、比較回路１０２が第１の比較結果信号Ｓ１を出力した場合には、電源電圧ＶＤＤの入力端子Ｔｉｎへの供給が停止または制限され、また、電流制御回路１０１は、スイッチ素子ＳＷをオフに制御する。

このように、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）において、基準電圧ＶＲＥＦを第１の値よりも低い第２の値にする。特に、第２の値を、制限期間ＰＯに基づいて変化させることにより、検出電圧ＶＸに対する基準電圧（閾値）ＶＲＥＦの比率の変化を小さくすることができる。

したがって、本発明に係る照明装置１００は、より正確に出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧になるのを検出することができる。

すなわち、本発明に係る照明装置１００は、第２のモード（ＰＷＭ調光モード）を実行した場合においても、より適切に保護機能を動作させることができる。

なお、実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。

１００ 照明装置
Ｔｉｎ 入力端子
Ｄ１ 第１のダイオード
Ｄ２ 第２のダイオード
ＳＷ スイッチ素子
Ｒ１ 第１の抵抗（電流検出手段）
Ｒ２ 第２の抵抗
Ｒｏｕｔ 出力抵抗
Ｃ１ 第１のキャパシタ
Ｃ２ 第２のキャパシタ
Ｔｏｕｔ１ 第１の出力端子
Ｔｏｕｔ２ 第２の出力端子
Ｚ ＬＥＤ素子
ＬＸ トランス
ＤＣ 分圧回路
１０１ 電流制御回路
１０２ 比較回路
１０３ 基準電圧生成回路
ＲＤ１ 第１の分圧抵抗
ＲＤ２ 第２の分圧抵抗
１０３ａ 発振回路
１０３ｂ 積分回路
ＣＯＭＰ コンパレータ
１０３ｘ 電圧源（可変電源）
１０２ａ 電圧源
ＣＯＭＰ１ 第１のコンパレータ
ＣＯＭＰ２ 第２のコンパレータ
１０２ｂ ＯＲ回路
ＶＸ 検出電圧
ＶＲＥＦ 基準電圧
ＰＯ 制限期間

Claims (16)

1. 電源電圧が供給される入力端子と、
   前記入力端子にカソードが接続された第１の整流素子と、
   前記第１の整流素子のアノードに一端が接続されたスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子の他端と接地との間に接続された電流検出手段と、
   前記電流検出手段に流れる電流が目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの周期的な切り替えを制御する電流制御回路と、
   前記第１の整流素子のカソードに一端が接続された第１の出力端子と、
   前記第１の整流素子のアノードに一端が接続され、トランスを構成する一次巻線と、
   前記接地に一端が接続され、前記トランスを構成する二次巻線と、
   前記一次巻線の他端に接続された第２の出力端子と、
   前記第１の出力端子にアノードが接続され、前記第２の出力端子にカソードが接続されたＬＥＤ素子と、
   前記二次巻線の他端にアノードが接続された第２の整流素子と、
   前記第２の整流素子のカソードに一端が接続され、前記二次巻線の一端に他端が接続されたキャパシタと、
   基準電圧を生成し出力する基準電圧生成回路と、
   前記キャパシタの一端と他端との間の電圧に基づいた検出電圧と前記基準電圧とを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、を備え、
   前記目標値は、指定される前記ＬＥＤ素子の調光度に対して単調増加するように設定され、
   第１のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を第１の値に設定し、
   一方、前記第１のモードで指定される調光度よりも指定される調光度が低い第２のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ずつ前記スイッチ素子を強制的にオフに制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を前記第１の値よりも低い第２の値に設定する
   ことを特徴とする照明装置。
2. 前記キャパシタの一端と他端との間の電圧を分圧した分圧電圧を前記検出電圧として出力する分圧回路をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記比較回路は、
   前記検出電圧が前記基準電圧以上の場合には、第１の比較結果信号を出力し、
   一方、前記検出電圧が前記基準電圧未満の場合には、第２の比較結果信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記比較回路が前記第１の比較結果信号を出力した場合には、前記電源電圧の前記入力端子への供給が停止または制限される
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記比較回路が前記第１の比較結果信号を出力した場合には、前記電流制御回路は、前記スイッチ素子をオフに制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
6. 前記基準電圧生成回路は、
   前記第２のモードにおいて、前記第２の値を、前記制限期間の長さに基づいて変化させることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
7. 前記基準電圧生成回路は、
   前記第２の値が前記制限期間の長さの単調減少関数になるように前記第２の値を変化させることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記第１の値は、固定値であることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
9. 前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間に接続された出力抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
10. 前記比較回路は、
    前記検出電圧と前記基準電圧とが入力され、前記比較結果信号を出力するコンパレータであり、
    前記基準電圧生成回路は、
    前記制限期間の長さに対応するデューティ比を有するパルス信号を出力する発振回路と、
    前記パルス信号を積分して得られた信号を前記基準電圧として出力する積分回路と、を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
11. 前記比較回路は、
    前記検出電圧と前記基準電圧とが入力され、前記比較結果信号を出力するコンパレータであり、
    前記基準電圧生成回路は、前記制限期間の長さに基づいて変化する前記基準電圧を出力する電圧源であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
12. 前記比較回路は、
    前記検出電圧が非反転入力端子に入力され且つ所定の固定電圧が反転入力端子に入力される第１のコンパレータと、
    前記検出電圧が非反転入力端子に入力され且つ前記基準電圧が反転入力端子に入力される第２のコンパレータと、
    前記第１のコンパレータの出力と前記第２のコンパレータの出力とをＯＲ演算して得られた信号を前記比較結果信号として出力するＯＲ回路と、を有し、
    前記基準電圧生成回路は、
    前記制限期間の長さに基づいて変化する前記基準電圧を出力する電圧源であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
13. 前記分圧回路は、
    前記キャパシタの一端に一端が接続された第１の分圧抵抗と、
    前記第１の分圧抵抗の他端に一端が接続され、前記キャパシタの他端に他端が接続された第２の分圧抵抗と、を有し、
    前記第１の分圧抵抗の他端と前記第２の分圧抵抗の一端との間の分圧電圧を、前記検出電圧として出力する
    ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
14. 前記電流検出手段は、前記スイッチ素子の他端と前記接地との間に接続された抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
15. 前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間で前記出力抵抗と並列に接続されたキャパシタをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
16. 電源電圧が供給される入力端子と、前記入力端子にカソードが接続された第１の整流素子と、前記第１の整流素子のアノードに一端が接続されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子の他端と接地との間に接続された電流検出手段と、前記電流検出手段に流れる電流が目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの周期的な切り替えを制御する電流制御回路と、前記第１の整流素子のカソードに一端が接続された第１の出力端子と、前記第１の整流素子のアノードに一端が接続され、トランスを構成する一次巻線と、前記接地に一端が接続され、前記トランスを構成する二次巻線と、前記一次巻線の他端に接続された第２の出力端子と、前記第１の出力端子にアノードが接続され、前記第２の出力端子にカソードが接続されたＬＥＤ素子と、前記二次巻線の他端にアノードが接続された第２の整流素子と、前記第２の整流素子のカソードに一端が接続され、前記二次巻線の一端に他端が接続されたキャパシタと、基準電圧を生成し出力する基準電圧生成回路と、前記キャパシタの一端と他端との間の電圧に基づいた検出電圧と前記基準電圧とを比較し、この比較結果に応じた比較結果信号を出力する比較回路と、を備えた照明装置の制御方法であって、
    前記目標値は、指定される前記ＬＥＤ素子の調光度に対して単調増加するように設定され、
    第１のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記スイッチ素子のオンとオフとの切り替えの１周期におけるオンする期間に対応するデューティ比を制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を第１の値に設定し、
    一方、前記第１のモードで指定される調光度よりも指定される調光度が低い第２のモードにおいて、前記電流制御回路は、前記電流検出手段に流れる電流が前記目標値になるように、前記デューティ比を制御しつつ周期的に制限期間ずつ前記スイッチ素子を強制的にオフに制御し、前記基準電圧生成回路は、前記基準電圧を前記第１の値よりも低い第２の値に設定する
    ことを特徴とする照明装置の制御方法。

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