JP6176568B2 - 点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子等の固体発光素子の点灯装置及びこれを備えた照明器具に関する。

ＬＥＤ素子等の固体発光素子は、小型、高効率及び長寿命であることから、様々な製品の光源として期待されている。

ＬＥＤ素子の電圧−電流特性は、ある印加電圧以上で電流が流れ出し、定格電流値付近の電流が流れている状態において、順方向電圧はほとんど変化しないという非線形特性を持つ。したがって、ＬＥＤ素子の光出力は、基本的に、ＬＥＤ素子を流れる電流値に応じて決まる。

照明用途においては、図１に示されるような複数のＬＥＤ素子２を直並列に接続されたＬＥＤユニット１を一つの光源として、所定の明るさの光出力を得るように構成されている。

上述したとおり、ＬＥＤ素子の光出力は、ＬＥＤ素子を流れる電流値によって決定されるため、所定の明るさの光出力に対応する電流値が、ＬＥＤユニット１の定格電流として設定される。

その為、ＬＥＤユニット１を点灯させるための点灯装置は、一定の電流をＬＥＤユニット１に供給するよう制御されることが望まれている。

図２は、ＬＥＤユニットの点灯装置の一例を示す回路図である。なお、本図には、点灯装置だけでなく、点灯装置に直流電力を供給する直流電源Ｅ１、及び、点灯装置に接続されるＬＥＤユニット２３も示されている。

点灯装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの一種である降圧チョッパ回路２１と、制御回路２２とを備える。降圧チョッパ回路２１は、スイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ１等を備える。

降圧チョッパ回路２１は、さらに、インダクタＬ１に流れる電流値Ｉｓｅｎｓｅ１を検出する電流検出回路ＩＳ１と、ダイオードＤ１の両端電圧値Ｖｓｅｎｓｅ１を検出するダイオード電圧検出回路ＶＳ１とを有している。

ここで、直流電源Ｅ１としては、たとえば、商用交流電源と全波整流回路とを備えた直流電源、商用交流電源と力率改善回路とを備えた直流電源等を用いることができる。

ここで、図２に示された点灯装置の動作を簡単に説明する。

制御回路２２からの指令によりスイッチング素子Ｑ１がオン状態にされると、スイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１及び平滑コンデンサＣ１を介して、直流電源Ｅ１からＬＥＤユニット２３に電流が流れる。インダクタＬ１には、直流電源Ｅ１の電圧値Ｖｉｎと、ＬＥＤユニット２３に印加される負荷電圧Ｖｏｕｔ及びインダクタＬ１のインダクタンス値Ｌにより決まる（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）／Ｌの時間変化率を持った電流が流れる。

この電流を電流検出回路ＩＳ１により検出し、検出値Ｉｓｅｎｓｅ１が目標電流値Ｉｒｅｆになった場合に、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態にする。

スイッチング素子Ｑ１がオフ状態にされると、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときに供給された電流によりインダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが放出される。

インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが放出されている期間、ダイオードＤ１は導通状態となる。そのとき、ダイオードの順方向電圧は、ごく小さな電圧となっているが、エネルギーの放出が終わり、ダイオードＤ１が非導通状態となるとその両端電圧は、負荷電圧Ｖｏｕｔ近傍まで上昇する。

ダイオード電圧検出回路ＶＳ１の出力である電圧値Ｖｓｅｎｓｅ１が所定値Ｖｒｅｆを超えたことを検知することによって、ダイオードＤ１の両端電圧の立ち上がりが検知される。ダイオードＤ１の両端電圧の立ち上がりが検知されれば、制御回路２２は、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーの放出が完了したと判断し、スイッチング素子Ｑ１を再びオン状態にする。

図３は、上述のように動作する制御回路２２の一例を示す回路図である。

制御回路２２は、コンパレータ３１、３２と、ＲＳフリップフロップとから構成される。

コンパレータ３１は、インダクタＬ１に流れる電流を検出する素子であり、コンパレータ３２は、ダイオードＤ１に発生する電圧を検出する回路である。

ＲＳフリップフロップは、コンパレータ３１の出力Ｉ＿ｄｅｔｅｃｔをリセット信号とし、コンパレータ３２の接続点３５における出力Ｖ＿ｄｅｔｅｃｔをセット信号とする回路である。なお、図３のＮＯＲ回路３３、３４が、接続点３６に信号を出力するＲＳフリップフロップを形成する。

図４は、以上で述べた点灯装置の各素子の動作を示すタイミングチャートである。

図４において、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１及びインダクタＬ１に流れる電流が、それぞれＩ＿Ｑ１、Ｉ＿Ｄ１及びＩ＿Ｌ１で表されている。

上述したように動作する点灯装置を用いることにより、点灯装置に継続的にエネルギーが供給され、負荷であるＬＥＤユニット２３には、平滑コンデンサＣ１から安定的な直流電流が供給される。また、インダクタＬ１の電流ピーク値を適正に設定することにより、原理的には、ＬＥＤユニット２３を定格電流にて点灯することができる。

さらに、従来から、ＬＥＤユニットに流れる電流を、より安定化させる技術が検討されている。特許文献１には、降圧チョッパ回路を用いた点灯装置において、インダクタに施された二次巻線に発生する電圧により、インダクタのエネルギー放出を検出した場合に、直流電源の変動に対して、ＬＥＤユニットに流れる電流を一定にする手法が開示されている。特許文献１に開示された技術は、スイッチング素子がオフ状態のときに、インダクタの二次巻線に発生する電圧を利用し、直流電源が変動した場合においても、負荷であるＬＥＤユニットに流れる電流の一定化を図り、電源電圧に起因する電流変動を抑制している。

特開２０１２−１０９１４１号公報 特開２０１０−４０５０９号公報

しかしながら、以下に述べるとおり、照明用途のＬＥＤユニットの光出力の安定化は、十分とは言えない。上述のとおり、照明用途のＬＥＤユニットにおいては、十分な明るさを確保する為、複数のＬＥＤ素子を直並列に接続し、一つの光源としている。ＬＥＤユニットを構成する各ＬＥＤ素子は、良好に製造される。しかしながら、一定の電流を流した際に生じる各ＬＥＤ素子の両端に印加される電圧（順方向電圧）には、バラツキがあり、それを直並列に接続して構成されるＬＥＤユニットの順方向電圧のバラツキは大きくなり得る。

上述の降圧チョッパ回路では、電流のピーク値が所定値になるよう制御しているが、実際の動作としては、電流が所定値に達した後、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態とされるまでに時間遅れが生じる。ここで、ＬＥＤユニットの順方向電圧にバラツキがあると、降圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｏｕｔが順方向電圧となるため、インダクタＬ１を流れる電流の時間変化率が変化する。

図５は、インダクタＬ１に流れる電流の時間に対する変化を示した図である。

図５に示されるとおり、時間遅れが同一であっても、電流の時間変化率が異なると、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態にされた際の電流のピーク値は、変動する。したがって、ＬＥＤユニットの順方向電圧が異なると、ＬＥＤユニットに流れる平滑化された電流が異なる。つまり、複数のＬＥＤユニットを使用するような環境では、個々のＬＥＤユニットの光出力のバラツキにより、明るさの強弱や、色むらなどの不具合を生じることがある。

とりわけ、複数のＬＥＤユニットを一つの器具内に設置し、一つの照明器具として用いるような多灯用の電源装置においては、個々のＬＥＤユニットの光出力のバラツキは大きな問題となる。

特許文献２では、複数の固体発光素子に電力を供給する点灯装置において、各固体発光素子に流れる電流を実質的に同一とする技術が開示されている。

特許文献２に開示された技術においては、直流電源としてのＤＣ／ＤＣコンバータの出力に、複数のバックスイッチングレギュレータが接続され、各バックスイッチングレギュレータに接続されるＬＥＤ素子に流れる電流値が同一となるように制御される。各々のバックスイッチングレギュレータはスイッチングバランス制御器を有している。スイッチングバランス制御器では、各バックスイッチングレギュレータのスイッチング素子に流れる電流が目標値と一致するように、積分器等を用いてフィードバック制御される。さらに、各バックスイッチングレギュレータに電力を供給できるように、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を調整するフィードバック選択回路を備えている。

特許文献２に開示された技術では、各ＬＥＤ素子に流れる電流を同一となるよう制御可能であるが、構成が複雑であり、システムコストが増加するなどの問題が生じる。

本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、順方向電圧が異なる固体発光素子が接続されても、固体発光素子に流れる電流を略同一とする点灯装置を提供することを課題とする。

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、直流電源に接続されて固体発光素子に電流を供給する点灯装置であって、ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御回路と、電流設定回路と、を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記直流電源に接続され、オン・オフ制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子と直列に接続され、前記スイッチング素子がオン状態のときに前記直流電源から電流が流れるインダクタと、前記インダクタから放出される電流を前記固体発光素子に供給するダイオードと、前記スイッチング素子に流れる電流を検出し、検出された電流検出値を出力する電流検出回路と、を有し、前記制御回路は、前記スイッチング素子をオン・オフ制御するスイッチング素子制御回路と、前記固体発光素子の両端電圧を検出し、検出された電圧検出値を出力する電圧検出回路と、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整するスイッチング制御調整回路と、を有し、前記電流設定回路は、前記スイッチング素子を流れる電流の目標値である電流目標値を示す信号を前記制御回路に出力し、前記スイッチング素子制御回路は、前記インダクタがエネルギーを放出し終えたことを検知した場合に、前記スイッチング素子をオン状態にし、前記電流検出値が前記電流目標値となった場合に、前記スイッチング素子をオフ状態にし、前記スイッチング制御調整回路は、前記電圧検出値に依存することなく前記インダクタに流れる平均電流が予め定められた範囲内の値となるように、前記電圧検出値に基づいて、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整することを特徴とする。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記スイッチング制御調整回路は、前記電流目標値を示す信号を、前記電圧検出値に基づいて補正することにより、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記スイッチング制御調整回路は、補正後の前記電流目標値が、前記電圧検出値と正の相関をもつように、前記電流目標値を補正する構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記スイッチング制御調整回路は、前記電流検出値を、前記電圧検出値に基づいて補正することにより、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記スイッチング制御調整回路は、補正後の前記電流検出値が、前記電圧検出値と負の相関をもつように、前記電流検出値を補正する構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記制御回路を、複数対備える構成としてもよい。

また、本発明に係る照明器具の一態様において、さらに、前記電流設定回路の出力を変化させる調光制御回路を備える構成としてもよい。

また、本発明に係る照明器具の一態様は、上記いずれかに記載の点灯装置と、固体発光素子と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で、順方向電圧が異なる固体発光素子が接続されても、固体発光素子に流れる電流を略同一とする点灯装置を実現することができる。

複数のＬＥＤ素子が直並列に接続されたＬＥＤユニットの外観図である。 従来の点灯装置の回路図である。 従来の点灯装置における制御回路の回路図である。 従来の点灯装置の各素子の動作を示すタイミングチャートである。 従来の点灯装置のインダクタに流れる電流の時間変化を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る点灯装置及び照明器具の回路図である。 本発明の実施の形態１に係るスイッチング制御調整回路の回路図である。 本発明の実施の形態１に係るスイッチング制御調整回路におけるＶｏｕｔとＩｒｅｆ２との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る点灯装置及び照明器具の回路図である。 本発明の実施の形態２に係るスイッチング制御調整回路の回路図である。 本発明の実施の形態３に係るスイッチング制御調整回路の回路図である。 本発明の実施の形態４に係るスイッチング制御調整回路の回路図である。 本発明の実施の形態５に係る照明器具の一例を示す外観図である。 本発明の実施の形態５に係る照明器具の他の一例を示す外観図である。 本発明の実施の形態５に係る照明器具の他の一例を示す外観図である。

以下、本発明の実施の形態に係る点灯装置及び照明器具について、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。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における点灯装置及び照明器具について説明する。

図６は、本発明の実施の形態１における点灯装置１０及び照明器具１００の概要を示す回路図である。なお、本図には、点灯装置１０及び照明器具１００だけでなく、点灯装置１０に直流電力を供給する直流電源Ｅ１も併せて図示されている。

照明器具１００は、点灯装置１０と、固体発光素子の一種であるＬＥＤ素子を含むＬＥＤユニット１３とを備える。

点灯装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータの一種である降圧チョッパ回路１１と、制御回路１２と、電流設定回路１４と、を有する。

降圧チョッパ回路１１は、スイッチング素子Ｑ１と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ１と、電流検出回路ＩＳ１と、ダイオード電圧検出回路ＶＳ１と、を有する。

スイッチング素子Ｑ１は、直流電源Ｅ１に接続され、オン・オフ制御される素子である。

インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１と直列に接続され、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときに直流電源Ｅ１から電流が流れる素子である。

ダイオードＤ１は、インダクタＬ１から放出される電流をＬＥＤユニット１３に供給する素子である。

平滑コンデンサＣ１は、ＬＥＤユニット１３に供給される電流を平滑化する素子である。

電流検出回路ＩＳ１は、インダクタＬ１に流れる電流を検出し、検出された電流検出値Ｉｓｅｎｓｅ１を出力する回路である。

ダイオード電圧検出回路ＶＳ１は、ダイオード間の電圧を検出して、検出値Ｖｓｅｎｓｅ１を出力する回路である。

制御回路１２は、スイッチング素子制御回路１７と、電圧検出回路１５と、スイッチング制御調整回路１６と、を有する。

スイッチング素子制御回路１７は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフ制御する回路である。スイッチング素子制御回路１７は、インダクタＬ１がエネルギーを放出し終えたことを検知した場合に、スイッチング素子Ｑ１をオン状態にし、電流検出値Ｉｓｅｎｓｅ１が電流目標値となった場合に、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態にする。

電圧検出回路１５は、ＬＥＤユニット１３の両端電圧を検出し、検出された電圧検出値Ｖｏｕｔを出力する回路である。

スイッチング制御調整回路１６は、電圧検出値Ｖｏｕｔに依存することなくインダクタＬ１に流れる平均電流が予め定められた範囲内の値となるように、電圧検出値Ｖｏｕｔに基づいて、スイッチング素子制御回路１７のオフ制御のタイミングを調整する回路である。

電流設定回路１４は、インダクタＬ１に流れるピーク電流の目標値である電流目標値を示す信号を制御回路１２に出力する回路である。

図７は、図６に示されるスイッチング制御調整回路１６の一例を示した回路図である。

図７に示されるスイッチング制御調整回路１６の一例は、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３及びＲ３４から構成される。

図８は、図７に示されるようなスイッチング制御調整回路１６に、所定の電流目標値Ｉｒｅｆ及びＬＥＤユニット１３の両端電圧の検出値Ｖｏｕｔを入力した場合における、補正された電流目標値Ｉｒｅｆ２と検出値Ｖｏｕｔとの関係を示す図である。

図８に示されるように、スイッチング制御調整回路１６に入力される検出値Ｖｏｕｔが増加した場合に、補正された電流目標値Ｉｒｅｆ２が増加する。

次に、以上のように構成された本実施の形態における点灯装置１０の動作について、説明する。

まずは、本実施の形態における点灯装置１０の動作について説明する。

スイッチング素子Ｑ１が、スイッチング素子制御回路１７によって、オン状態にされると、スイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１及び平滑コンデンサＣ１を介して、直流電源Ｅ１からＬＥＤユニット１３に電流が流れる。このときインダクタＬ１に流れる電流は、図２に示した従来技術について述べたとおり、ＬＥＤユニット１３の両端電圧に依存する時間変化率を有する。

インダクタＬ１に流れる電流は、電流検出回路ＩＳ１によって検出され、検出値であるＩｓｅｎｓｅ１が、スイッチング素子制御回路に入力される。

一方、電圧検出回路１５によって、ＬＥＤユニット１３の両端電圧が検出され、検出値Ｖｏｕｔがスイッチング制御調整回路１６に入力される。さらに、スイッチング制御調整回路には、電流設定回路１４から電流目標値Ｉｒｅｆが入力される。

スイッチング制御調整回路１６は、検出値Ｖｏｕｔに基づいて、電流目標値Ｉｒｅｆを補正して補正された電流目標値Ｉｒｅｆ２を生成し、補正された電流目標値Ｉｒｅｆ２をスイッチング素子制御回路１７に出力する。

スイッチング素子制御回路１７は、補正された電流目標値Ｉｒｅｆ２と、インダクタＬ１に流れる電流の検出値Ｉｓｅｎｓｅ１と、を比較する。そして、Ｉｓｅｎｓｅ１がＩｒｅｆ２となったことを検知した場合に、スイッチング素子Ｑ１をオン状態からオフ状態にスイッチングさせる。

上述したとおり、補正された電流目標値Ｉｒｅｆ２は、検出値Ｖｏｕｔが大きいほど大きくなる。つまり、検出値Ｖｏｕｔが大きいほど、インダクタＬ１に流れる電流の時間変化率が小さいため、インダクタＬ１に流れる電流の時間変化率が小さいほど、Ｉｒｅｆ２が大きくなる。したがって、たとえば、Ｖｏｕｔが増加した場合には、電流目標値が補正前の電流目標値Ｉｒｅｆより大きい値Ｉｒｅｆ２に補正されるため、インダクタＬ１に流れる電流のピーク値が増加する。つまり、Ｖｏｕｔが変動した場合のインダクタＬ１に流れる電流値のピーク値の変動が抑制され得る。

スイッチング素子Ｑ１がオフ状態にされると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが放出される。スイッチング素子制御回路１７は、インダクタＬ１がエネルギーを放出し終えたことを、ダイオード電圧検出回路ＶＳ１の出力である電圧値Ｖｓｅｎｓｅ１によって検知した場合に、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態からオン状態にスイッチングする。

点灯装置１０は、以上のように動作することにより、ＬＥＤユニット１３に流れる電流を一定化することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における点灯装置及び照明器具について説明する。

図９は、本発明の実施の形態２における点灯装置１０及び照明器具１００の概要を示す回路図である。

本実施の形態は、スイッチング制御調整回路１６が、電流検出回路ＩＳの検出値Ｉｓｅｎｓｅ１を補正し、補正された電流検出値Ｉｓｅｎｓｅ２を出力する点において、実施の形態１と異なる。

図１０は、スイッチング制御調整回路１６の一例を示す回路図である。

図１０に示すように、スイッチング制御調整回路１６は、減算回路を構成する。

スイッチング制御調整回路１６には、ＬＥＤユニット１３の両端電圧の検出値Ｖｏｕｔと、参照電圧値Ｖｏｕｔ＿ｒｅｆと、電流検出値Ｉｓｅｎｓｅ１と、が入力される。スイッチング制御調整回路１６の減算回路に、ＶｏｕｔとＶｏｕｔ＿ｒｅｆとが入力されることにより、Ｖｏｕｔが増加するほど減少する信号Ｖｏｕｔ２が、減算回路から出力される。

したがって、図１０に示されたスイッチング制御調整回路１６によって、Ｖｏｕｔが増加するほど減少するＩｓｅｎｓｅ２を生成することができる。

本実施の形態において、Ｖｏｕｔが増加した場合に、インダクタＬ１に流れる電流の時間変化率は減少するが、電流検出値が小さい値に補正されるため、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態にするタイミングが遅くなる。したがって、Ｖｏｕｔが増加した場合にインダクタＬ１に流れる電流のピーク値が減少することを抑制することができる。

点灯装置１０は、以上のように動作することにより、ＬＥＤユニット１３に流れる電流を一定化することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における点灯装置及び照明器具について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態３における点灯装置１０及び照明器具１００の概要を示す回路図である。

本実施の形態の点灯装置１０は、調光制御回路１８を備える点において、実施の形態１と異なる。

調光制御回路１８は、電流設定回路１４の出力Ｉｒｅｆを変化させることにより、ＬＥＤユニット１３の調光点灯を可能とする回路である。

点灯装置１０は、調光制御回路１８を用いた調光点灯状態において、ＬＥＤユニット１３の両端電圧のバラツキや変動によるＬＥＤユニット１３の光出力の不要な変動を抑制し、良好な調光点灯を実現することを可能とする。

なお、本実施の形態においては、実施の形態１の点灯装置１０に調光制御回路１８を追加する構成を示したが、実施の形態２の点灯装置１０に調光制御回路１８を追加することもできる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における点灯装置及び照明器具について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態４における点灯装置１０及び照明器具１００の概要を示す回路図である。

本実施の形態においては、点灯装置が、二つの降圧チョッパ回路１１ａ、１１ｂと、二つの制御回路１２ａ、１２ｂと、を備える点において、実施の形態３と異なる。

本実施の形態の点灯装置においては、電流設定回路１４から、二つの制御回路１２ａ、１２ｂに共通の電流目標値を出力することにより、二つのＬＥＤユニット１３ａ、１３ｂに対して一括して調光制御を行うことができる。

また、本実施の形態においては、二つのＬＥＤユニット１３ａ、１３ｂの光出力のバラツキを抑制することもできる。

本実施の形態の照明器具は、とりわけ、二つのＬＥＤユニットを同一の灯具内に設置して使用する場合に好適である。

なお、本実施の形態の点灯装置においては、実施の形態１の制御回路を用いる構成を示したが、実施の形態２の制御回路を用いることもできる。

また、本実施の形態においては、降圧チョッパ回路、制御回路及びＬＥＤユニットを二組備える構成について述べたが、三組以上備える構成を採用することもできる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における点灯装置及び照明器具について説明する。

図１３〜１５は、本実施の形態の照明器具１００の外観図である。

図１３は、照明器具１００をダウンライトに適用した例を示し、図１４及び図１５は、スポットライトに適用した例を示す。

図１３〜１５に示された照明器具１００は、回路ボックス１０１及び灯体１０２を備え、図１３に示された照明器具１００は、さらに、配線１０３を備える。

回路ボックス１０１には、上述の点灯装置が格納され、灯体１０２には、ＬＥＤユニットが装着される。

また、配線１０３は、回路ボックス１０１と灯体１０２とを電気的に接続する配線である。

本実施の形態においては、照明器具１００に、上述の点灯装置を用いることにより、ＬＥＤユニットに流れる電流を所望の電流値とすることができる。したがって、複数の照明器具１００を同一空間内に設置する場合における各照明器具１００の光出力のバラツキを抑制することができる。

また、照明器具１００が、複数のＬＥＤユニットを備える場合には、各ＬＥＤユニット間の色むらを抑制することができる。

以上のように、上記実施の形態における点灯装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御回路と、電流設定回路と、を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記直流電源に接続され、オン・オフ制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子と直列に接続され、前記スイッチング素子がオン状態のときに前記直流電源から電流が流れるインダクタと、前記インダクタから放出される電流を前記固体発光素子に供給するダイオードと、前記スイッチング素子に流れる電流を検出し、検出された電流検出値を出力する電流検出回路と、を有し、前記制御回路は、前記スイッチング素子をオン・オフ制御するスイッチング素子制御回路と、前記固体発光素子の両端電圧を検出し、検出された電圧検出値を出力する電圧検出回路と、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整するスイッチング制御調整回路と、を有し、前記電流設定回路は、前記スイッチング素子を流れる電流の目標値である電流目標値を示す信号を前記制御回路に出力し、前記スイッチング素子制御回路は、前記インダクタがエネルギーを放出し終えたことを検知した場合に、前記スイッチング素子をオン状態にし、前記電流検出値が前記電流目標値となった場合に、前記スイッチング素子をオフ状態にし、前記スイッチング制御調整回路は、前記電圧検出値に依存することなく前記インダクタに流れる平均電流が予め定められた範囲内の値となるように、前記電圧検出値に基づいて、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する。

これにより、固体発光素子の両端電圧に依存することなく、固体発光素子に流れる平均電流を一定にすることができる。したがって、固体発光素子の順方向電圧あるいは定格電圧にバラツキがあっても、電流目標値で定まる一定の電流を、固体発光素子に出力することができる。しかも、これらの点灯装置は、比較的簡単な構成で実現されている。

また、実施の形態１では、前記スイッチング制御調整回路は、前記電流目標値を示す信号を、前記電圧検出値に基づいて補正することにより、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する構成となっている。

これにより、制御回路の、電流設定回路からの信号が入力される部分に、簡単な回路を付加するだけで、固体発光素子に一定の電流を出力することができる。

また、実施の形態１では、さらに、前記スイッチング制御調整回路は、補正後の前記電流目標値が、前記電圧検出値と正の相関をもつように、前記電流目標値を補正する構成となっている。

これにより、固体発光素子に出力される電流をより精度よく制御することができる。

また、実施の形態２では、前記スイッチング制御調整回路は、前記電流検出値を、前記電圧検出値に基づいて補正することにより、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する構成となっている。

これにより、制御回路の、電流検出回路からの信号が入力される部分に、簡単な回路を付加するだけで、固体発光素子に一定の電流を出力することができる。

また、実施の形態２では、さらに、前記スイッチング制御調整回路は、補正後の前記電流検出値が、前記電圧検出値と負の相関をもつように、前記電流検出値を補正する構成となっている。

これにより、固体発光素子に出力される電流をより精度よく制御することができる。

また、実施の形態３では、さらに、前記電流設定回路の出力を変化させる調光制御回路を備える構成となっている。

これにより、固体発光素子を所望の光出力で調光点灯することができる。

また、実施の形態４では、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記制御回路を、複数対備える構成となっている。

これにより、複数の固体発光素子に対して共通の目標電流値で定まる同じ電流が出力されるため、各固体発光素子から出力される光のバラツキを抑制することができる。

また、実施の形態５では、照明器具が、上記いずれかに記載の点灯装置と、固体発光素子と、を備える。

これにより、複数の照明器具を同一空間内に設置する場合における各照明器具の光出力のバラツキを抑制することができる。また、照明器具が、複数の固体発光素子を備える場合には、各固体発光素子間の色むらを抑制することができる。

以上、本発明に係る点灯装置及び照明器具について、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。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の実施の形態の範囲内に含まれてもよい。

たとえば、上記実施の形態の点灯装置では、固体発光素子として、ＬＥＤ素子が用いられたが、本発明に係る固体発光素子は、有機ＥＬ素子等の他の固体発光素子に置き換えられてもよい。

また、上記実施の形態における点灯装置を複数の照明器具に適用する場合には、上記実施の形態１〜４のいずれかのタイプの点灯装置が全ての照明器具に適用されてもよいし、複数のタイプの点灯装置が混在した形態で複数の照明器具に適用されてもよい。さらに、上記実施の形態４の点灯装置を複数の照明器具に適用する場合には、複数組の降圧チョッパ回路及び制御回路のそれぞれが分散されて各照明器具に収納されてもよいし、複数組の降圧チョッパ回路及び制御回路がまとめて一つの照明器具に収納されてもよい。

また、上記実施の形態の点灯装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータとして降圧チョッパ回路の一例が用いられたが、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、各実施の形態で示された降圧チョッパ回路に限られない。ＤＣ／ＤＣコンバータとしては、スイッチング素子、インダクタ及びダイオードを有し、以下に述べるように動作するものであれば採用され得る。すなわち、スイッチング素子がオン状態の際に、インダクタに電流が流れてエネルギーが蓄積され、スイッチング素子がオフ状態の際に、インダクタに蓄積されたエネルギーが、ダイオードを介して放電されるように動作するＤＣ／ＤＣコンバータであればよい。

また、上記実施の形態の点灯装置では、インダクタがエネルギー放出し終えたことを、ダイオード電圧検出回路によって検知しているが、他の構成によって検知してもよい。たとえば、インダクタに流れる電流がゼロになったことを検出する構成等が採用され得る。

１、１３、１３ａ、１３ｂ、２３ ＬＥＤユニット
２ ＬＥＤ素子
１０ 点灯装置
１１、１１ａ、１１ｂ、２１ 降圧チョッパ回路
１２、１２ａ、１２ｂ、２２ 制御回路
１４ 電流設定回路
１５、１５ａ、１５ｂ 電圧検出回路
１６、１６ａ、１６ｂ スイッチング制御調整回路
１７、１７ａ、１７ｂ スイッチング素子制御回路
１８ 調光制御回路
３１、３２ コンパレータ
３３、３４ ＮＯＲ回路
３５、３６ 接続点
１００ 照明器具
１０１ 回路ボックス
１０２ 灯体
１０３ 配線
Ｃ１、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ 平滑コンデンサ
Ｄ１、Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ ダイオード
Ｅ１ 直流電源
Ｌ１、Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ インダクタ
Ｑ１、Ｑ１ａ、Ｑ１ｂ スイッチング素子
ＩＳ１、ＩＳ１ａ、ＩＳ１ｂ 電流検出回路
ＶＳ１、ＶＳ１ａ、ＶＳ１ｂ ダイオード電圧検出回路

Claims (7)

1. 直流電源に接続されて固体発光素子に電流を供給する点灯装置であって、
   複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、複数の制御回路と、一つの電流設定回路と、を備え、
   前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々は、
   前記直流電源に接続され、オン・オフ制御されるスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と直列に接続され、前記スイッチング素子がオン状態のときに前記直流電源から電流が流れるインダクタと、
   前記インダクタから放出される電流を前記固体発光素子に供給するダイオードと、
   前記スイッチング素子に流れる電流を検出し、検出された電流検出値を出力する電流検出回路と、を有し、
   前記複数の制御回路の各々は、
   前記スイッチング素子をオン・オフ制御するスイッチング素子制御回路と、
   前記固体発光素子の両端電圧を検出し、検出された電圧検出値を出力する電圧検出回路と、
   前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整するスイッチング制御調整回路と、を有し、
   前記一つの電流設定回路は、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の前記スイッチング素子を流れる電流の目標値である電流目標値を示す信号を前記複数の制御回路に出力し、
   前記スイッチング素子制御回路は、前記インダクタがエネルギーを放出し終えたことを検知した場合に、前記スイッチング素子をオン状態にし、前記電流検出値が前記電流目標値となった場合に、前記スイッチング素子をオフ状態にし、
   前記スイッチング制御調整回路は、前記電圧検出値に依存することなく前記インダクタに流れる平均電流が予め定められた範囲内の値となるように、前記電圧検出値に基づいて、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する
   点灯装置。
2. 前記スイッチング制御調整回路は、前記電流目標値を示す信号を、前記電圧検出値に基づいて補正することにより、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する
   請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記スイッチング制御調整回路は、補正後の前記電流目標値が、前記電圧検出値と正の相関をもつように、前記電流目標値を補正する
   請求項２に記載の点灯装置。
4. 前記スイッチング制御調整回路は、前記電流検出値を、前記電圧検出値に基づいて補正することにより、前記スイッチング素子制御回路のオフ制御のタイミングを調整する
   請求項１に記載の点灯装置。
5. 前記スイッチング制御調整回路は、補正後の前記電流検出値が、前記電圧検出値と負の相関をもつように、前記電流検出値を補正する
   請求項４に記載の点灯装置。
6. さらに、前記一つの電流設定回路の出力を変化させる調光制御回路を備える
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の点灯装置と、固体発光素子と、を備える照明器具。

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