JP6328394B2 - 調光用点灯装置 - Google Patents

Description

本発明はＨＩＤランプ等の放電灯用、及び、ＬＥＤ等の半導体発光素子用の調光用点灯装置に関し、特にそのインダクタンス要素の小型化技術に関する。

従来の点灯装置の調光制御では、全光点灯を１００％とした場合、ＬＥＤでは概ね３０％まで、ＨＩＤでは概ね６０％までの調光領域が設けられていた。そして、調光制御中も高力率を維持するため、主に、ＭＩＮ調光時の入力電流値と、ＭＩＮ調光時の昇圧スイッチング周波数の設定値（例えば８０ｋＨｚ）とに基づいて、昇圧チョークコイルのインダクタンス値（Ｌ値）を決定していた。
また、調光制御中であってもランプ立ち消え・ちらつきを防止するため、主に、ＭＩＮ調光時の各光源（ＬＥＤ、ＨＩＤ）の特性電流値と、ＭＩＮ調光時の降圧スイッチング周波数の設定値（例えば６０ｋＨｚ）とに基づいて、降圧チョークコイルのＬ値を決定していた。

特開２００９−２８３４０１号公報

しかし、調光時の電流値は全光点灯時よりも少ないためにコイルのＬ値が不足状態に陥りやすいことから、調光時の電流値に基づいて昇降圧のチョークコイルを設計する場合は、かなり大きなＬ値が必要になってしまう。このことを図５，６により模式的に説明する。図５のグラフは、全光点灯（１００％）時のコイル電流値を示すもので、コイルのＬ値を変えた場合の各電流波形を比較したものである。図６のグラフは、５０％調光時のそれぞれのコイル電流値を同様に比較したものである。図５のＡは、Ｌ値の小さいコイルを使った降圧回路におけるコイル電流値の変化を示す。スイッチングのオン期間に電流値は増加し、オフ期間に減少するので、のこぎり状の変化を示す。図５のように全光点灯であれば、最小電流値はゼロにならず、マージンを確保できる。しかし、図６のＡに示すように５０％調光では、電流変化が下方にシフトするため、小さいＬ値のコイルではマージンがなくなり、電流値が不連続になってしまう。つまり、調光時の電流値に基づいてＬ値を決定する場合は、かなり大きなＬ値にしないとＬ値が不足状態に陥ってしまう。大きなＬ値のコイルを用いれば、図５のＢのように大きなマージンを確保できて、図６のＢのように５０％調光であってもマージンが残り、連続電流を維持できる。

さらに、昇圧チョークコイルおよび降圧チョークコイルに用いる銅線の線径は、全光点灯時の電流値に合わせて設計するため、ある程度太い線径の銅線を選定して、全光点灯時の電流によるチョークコイルの温度上昇を基準内に抑える必要があった。
このように、太い線径の銅線を使用し、かつ、大きなＬ値を確保する必要があるので、チョークコイルのサイズが大きくなり、材料コストも高くなってしまう。その結果、点灯装置も大型化し、高コストになってしまう。

ここで、特許文献１には、ＬＥＤ電源装置においてスイッチング周波数を変化させることによって、連続電流を維持する手法についての説明がある。例えば、上記の図６のＡでは５０％調光において電流が不連続になってしまうが、特許文献１の段落００３５に記載のようにコイル電流が所定のマージンを有している時点でスイッチング素子をオンに転じさせるように制御することによって、連続電流を維持できる。つまり、図７のＡ’に示すように調光中でも所定のマージンが得られるように、スイッチング素子の駆動周波数を制御している。しかし、特許文献１は、リップルの増加を抑えること（段落００２６参照）やオフに転じる際のスイッチング損失を抑えること（段落００６６参照）を目的としたものであり、チョークコイルの小型化、特に最適なチョークコイルの設計手法については特に考慮されていない。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、インダクタンス素子の小型化を実現できる調光用点灯装置を提供することを目的とする。

昇圧回路におけるインダクタンス素子の小型化について

上記の課題を解決するために、発明者らは、昇圧回路、昇圧回路用の制御部、および、調光器を備えて構成される調光用点灯装置において、昇圧回路用の制御部を以下のように構成することにした。すなわち、昇圧回路は、昇圧コイル、および、前記昇圧コイルに印加される電圧を切り換える昇圧スイッチング素子と有し、入力される直流化電力を前記昇圧スイッチング素子の駆動により昇圧して光源側に出力する。また、調光器は、調光率の情報を前記昇圧回路用の制御部に送る。そして、前記昇圧回路用の制御部が、前記調光率に応じて前記昇圧スイッチング素子を駆動制御する。
ここで、本発明の調光用点灯装置において特徴的な前記昇圧回路用の制御部は、複数の調光領域の情報と、その複数の調光領域に割り振られた駆動周波数の情報と、を保有し、かつ、前記調光器からの調光率に応じた調光領域の一定の駆動周波数で前記昇圧スイッチング素子を駆動制御するとともに、前記昇圧コイルのコイル電流の連続状態を保ちつつ該駆動周波数でのオン幅を変えることによって調光制御する。また、前記昇圧回路用の制御部には、前記昇圧コイルのインダクタンス値（Ｌ値）によって定まるコイル電流が調光率の低下に伴って連続状態から不連続状態に陥る手前で、前記調光領域が変わり、かつ、前記駆動周波数がステップ状に高い値に切り換わるように、前記調光領域および前記駆動周波数が予め設定されている。

また、前記昇圧回路用の制御部は、前記複数の調光領域のうちで、全光点灯を含む調光領域での駆動周波数として、全光点灯時の駆動周波数を使うとともに、この制御部は、前記全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数として、前記全光点灯時の駆動周波数よりも高い駆動周波数を使うことが好ましい。
さらに、前記昇圧コイルのＬ値は、前記全光点灯を含む調光領域の下限の調光率とその調光領域に割り振られた駆動周波数とに基づいて定められていることが好ましい。

降圧回路におけるインダクタンス素子の小型化について

同様に、発明者らは、降圧回路、降圧回路用の制御部、および、調光器を備えて構成される調光用点灯装置においても、降圧回路用の制御部を以下のように構成することによって本発明を完成させた。すなわち、降圧回路は、降圧コイル、および、前記降圧コイルに印加される電圧を切り換える降圧スイッチング素子と有し、入力される直流化電力を前記降圧スイッチング素子の駆動により降圧して光源側に出力する。また、調光器は、調光率の情報を前記降圧回路用の制御部に送る。そして、前記降圧回路用の制御部が、前記調光率に応じて前記降圧スイッチング素子を駆動制御する。
ここで、本発明の調光用点灯装置において特徴的な前記降圧回路用の制御部は、複数の調光領域の情報と、その複数の調光領域に割り振られた駆動周波数の情報と、を保有し、かつ、前記調光器からの調光率に応じた調光領域の一定の駆動周波数で前記降圧スイッチング素子を駆動制御するとともに、前記降圧コイルのコイル電流の連続状態を保ちつつ該駆動周波数でのオン幅を変えることによって調光制御する。また、前記降圧回路用の制御部には、前記降圧コイルのインダクタンス値（Ｌ値）によって定まるコイル電流が調光率の低下に伴って連続状態から不連続状態に陥る手前で、前記調光領域が変わり、かつ、前記駆動周波数がステップ状に高い値に切り換わるように、前記調光領域および前記駆動周波数が予め設定されている。

また、前記降圧回路用の制御部は、前記複数の調光領域のうちで、全光点灯を含む調光領域での駆動周波数として、全光点灯時の駆動周波数を使うとともに、この制御部は、前記全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数として、前記全光点灯時の駆動周波数よりも高い駆動周波数を使うことが好ましい。
さらに、前記降圧コイルのＬ値は、前記全光点灯を含む調光領域の下限の調光率とその調光領域に割り振られた駆動周波数とに基づいて定められていることが好ましい。

昇圧回路および降圧回路に共通する事項について

ここで、前記全光点灯を含む調光領域の下限の調光率は、１０％〜５０％であることが好ましい。
また、前記全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数は、前記全光点灯を含む調光領域での駆動周波数の１．２〜３．０倍であることが好ましい。
さらに、前記全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数は、前記全光点灯を含む調光領域での駆動周波数に対して、段階的に高くなっていることが好ましい。

本発明によれば、昇圧回路用または降圧回路用の制御部は、基本的には調光率に応じた電流値が得られるようにスイッチング素子を駆動制御して調光を実行する。また、調光率を下げた場合に、昇圧コイルまたは降圧コイルのインダクタンス値（Ｌ値）が不足状態に陥る手前で、スイッチング素子の駆動周波数が調光率に応じた駆動周波数に切り換わる。この駆動周波数の切り換えは、複数の調光領域とその調光領域ごとに設定する駆動周波数という簡単な設定で実行され、調光制御中、常にＬ値が充足している状態を作り出すことができる。

このことを図８〜１０に基づいて説明する。図８は、調光率をＡ→Ｂ→Ｃのように下げた場合の、スイッチング信号の変化と昇圧回路または降圧回路のコイル電流の変化を模式的に示す。スイッチング素子の駆動周波数ｆ_SW1(0)は一定である。調光率をＡ→Ｂに下げる際は、ハッチングを付けたオン幅を変化させることによって、調光率Ｂに応じた平均電流値を得ている。このような調光制御を可能にするためには、コイルを大きなＬ値に設計しなければならず、調光率Ａの状態でコイル電流値に大きなマージンを確保しなければならない。グラフに示す電流値の変化（傾き）がコイルのＬ値に応じて決まるからである。

これに対して図９、１０は、本発明を適用した調光用点灯装置による調光制御の一例を示し、比較的小さいＬ値のコイルを用いている。１回のスイッチング周期における電流変化は図８よりも大きい。説明の簡単化のため、本発明に係る調光領域は２段階とする。図９のように調光率をＡ→Ｂ→Ｃ’まで下げる、つまり、第１の調光領域内で調光率を下げる場合、スイッチング素子の駆動周波数ｆ_SW1(0)は一定のままであるが、調光率Ｃ’においても最低限の電流値のマージンを確保している。しかし、点線で示す調光率Ｃのレベルまで下げると、コイルのＬ値が不足状態に陥りコイル電流が不連続になってしまう。

図１０は、図９の調光率を更にＣ’→Ｃ’’→Ｃ→Ｄのように下げる場合のスイッチング信号の変化とコイル電流の変化を示す。本発明では、調光率がＣ’からＣ’’まで僅かだけ下がると、駆動周波数がｆ_SW1(0)からｆ_SW1(1)に切り換わる。つまり、調光率Ｃ’’，Ｃ，Ｄは第２の調光領域に属し、この調光領域に割り振られた駆動周波数はｆ_SW1(1)（＞ｆS_W1(0)）である。駆動周波数が大きくなることで、調光率Ｃ’’でのスイッチング１周期における電流値の変化は小さくなり、電流値のマージンが増加する。そして、調光率をＣ’’からＤまで下げる場合、切り換わった駆動周波数ｆ_SW1(1)は一定のままであり、電流値のマージンは少しずつ減少するが、調光率Ｄでも最低限の電流値のマージンを確保することができる。

そして、このような調光率とその調光領域での駆動周波数とを組合せた設計条件によって、昇圧コイルまたは降圧コイルのＬ値を定めれば、昇圧コイルまたは降圧コイルのサイズを必要最小限に抑えることができて、昇圧コイルまたは降圧コイルの小型化と材料コストの低減を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る放電灯点灯装置の全体構成図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の全体構成図である。 ２ステップの場合の調光率と駆動周波数のデータテーブルである。 ３ステップの場合の調光率と駆動周波数のデータテーブルである。 ２種類のコイルを使った全光点灯時の電流値を模式的に示すグラフ。 ２種類のコイルを使った５０％調光時の電流値を模式的に示すグラフ。 Ｌ値の小さいコイルを使った５０％調光において駆動周波数を切換えた場合の電流値を模式的に示すグラフである。 大きいＬ値のコイルにて調光率を下げた場合の電流値の変化を示すグラフ。 小さいＬ値のコイルにて調光率を下げた場合の電流値の変化を示すグラフ。 本発明に係る駆動周波数の切り換えの効果を説明するためのグラフ。

以下、図面に基づき本発明に係る放電灯点灯装置およびＬＥＤ点灯装置のそれぞれの実施形態について説明する。

第１実施形態
図１に示すように、放電灯点灯装置は、整流回路１４、力率改善回路１６、降圧回路１８、ブリッジ回路２０およびスタータ回路２４を備え、さらに制御回路４２と調光器５２を備え、交流電源ＡＣから電源供給を受けて、所望のランプ電圧、ランプ電流に変換した後、スタータ回路２４に接続された放電灯（ランプ）に供給するように構成された調光用点灯装置である。

まず、整流回路１４は、交流電圧をダイオードブリッジＤＢによって脈動を伴う直流電圧に整流する。また、ダイオードブリッジＤＢの出力の両極端子は、後述の昇圧スイッチング素子Ｑ₁のスイッチングに伴う高周波成分通流用フィルタとしての平滑コンデンサＣ₁で結ばれている。

力率改善回路１６は、整流回路１４の出力電圧が供給されて所定の昇圧電圧Ｖ₀まで昇圧し、かつ、入力力率を高力率にするためのもので、昇圧コンバータ回路とも呼ばれる。この力率改善回路１６は、ダイオードブリッジＤＢの正極の端子に一端部が接続された昇圧コイルＬ₁と、この昇圧コイルＬ₁の他端部とダイオードブリッジＤＢの負極端子との間にドレインおよびソースが接続された昇圧スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ₁と、前記昇圧コイルＬ₁とスイッチング素子Ｑ₁間の接続点にアノードが接続された昇圧ダイオードＤ₁と、このダイオードＤ₁のカソードとダイオードブリッジＤＢの負極端子との間に接続された電解コンデンサＣ₂と、スイッチング素子Ｑ₁をオンオフ駆動する昇圧制御用の駆動回路３２と、を備えている。スイッチング素子Ｑ₁のオンオフ駆動に伴って、コイルＬ₁に印加される電圧が切り換わるようになっている。

そして、力率改善回路１６は、ダイオードブリッジＤＢに入力される交流電流を歪みのない正弦波に整形し、振幅一定の安定化した直流電流を高効率で生成し、電解コンデンサＣ₂に静電エネルギーを充電する。電解コンデンサＣ₂は、該コンデンサの両端子間に降圧回路１８を介して、さらにブリッジ回路２０を介して接続された放電灯へ点灯電流を供給する。

次に、降圧回路１８は、力率改善回路１６の出力を定電流化または定電力化してブリッジ回路２０に出力するもので、降圧チョッパー回路とも呼ばれる。具体的には降圧回路１８は、降圧スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ₂と、降圧コイルＬ₂と、ダイオードＤ₂と、降圧スイッチング素子Ｑ₂をオンオフ駆動する降圧制御用の駆動回路３４とで構成される。また、降圧回路１８の出力端間には平滑コンデンサＣ₃が接続される。平滑コンデンサＣ₃の両端にブリッジ回路２０が接続される。力率改善回路１６の電解コンデンサＣ₂の正極側端子にスイッチング素子Ｑ₂の一端を接続し、電解コンデンサＣ₂のグランド側端子とスイッチング素子Ｑ₂の他端の間に降圧コイルＬ₂および平滑コンデンサＣ₃が直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ₂のオンオフ駆動に伴って、コイルＬ₂に印加される電圧が切り換わるようになっている。すなわち、スイッチング素子Ｑ₂をオンにして電解コンデンサＣ₂の充電電力によって降圧コイルＬ₂に磁気エネルギーを蓄積させ、スイッチング素子Ｑ₂をオンからオフに切り替えた際、磁気エネルギーの放出による降圧コイルＬ₂からの電流をブリッジ回路２０経由で再び降圧コイルＬ₂に戻すように、降圧コイルＬ₂の入力端と電解コンデンサＣ₂のグランド側端との間を、降圧コイルＬ₂に戻る方向のみ電流を流すダイオードＤ₂で接続することによって構成されている。

ブリッジ回路２０は、スイッチング素子Ｑ₃〜Ｑ₆をフルブリッジ接続した構成であり、放電灯に印加するための交番する矩形波を生成する。なお、フルブリッジ型に限られず、ハーフブリッジ型やその他の構成のブリッジ回路でもよい。
スタータ回路２４は、始動時に高圧パルスを発生して、これをランプ電圧に重畳させて放電灯に印加する回路である。

力率改善回路１６、降圧回路１８およびブリッジ回路２０に含まれている各スイッチング素子Ｑ₁〜Ｑ₆を駆動するための駆動回路３２，３４，３６が、それぞれのスイッチング回路に設けられている。駆動回路３２は昇圧制御用であり、駆動回路３４は降圧制御用であり、駆動回路３６はブリッジ制御用である。駆動回路の具体的な構成としては、トランジスタによる増幅回路、フォトカプラ、専用ＩＣ又はパルストランス等を適用できる。

力率改善回路１６のスイッチング制御には、電流不連続モードではなく、電流連続モード（平均電流方式とも呼ばれる）の制御方式を採用する。電流連続モードであれば、スイッチング周波数ｆ_SW1を所定の設定値に固定して制御することが可能であるから、調光領域に応じてスイッチング周波数ｆ_SW1の設定値自体を切り替えたとしても、電流連続モードの実行には支障がない。また、電流連続モードは、力率改善回路１６への入力電流のピークを小さく抑えられるとともに、昇圧コイルＬ₁の小型化に適する。

具体的には、力率改善回路の駆動回路３２は、ダイオードブリッジＤＢの全波整流電圧の振幅レベルの監視と、スイッチング素子Ｑ₁を流れる電流レベルの監視とに基づいて全波整流電圧の振幅レベルに応じてスイッチング素子Ｑ₁のオン幅を制御することで、入力交流電流を入力交流電圧の位相に一致させる力率改善の制御を行っている。調光を行う際は、この全波整流電圧の振幅レベルに応じて、さらに、調光率を加味した電流レベルが得られるように、オン幅を決定している。これによって、力率改善回路１６は、全波整流電圧を高力率で安定化直流電圧に変換し、後段の降圧回路１８に直流電力を供給する。グランドレベルを流れる電流レベルの監視に基づくスイッチング素子Ｑ₁の制御方式でもよい。
また、降圧回路１８の駆動回路３４によって調光を行う際は、調光率に応じた電流レベルになるように、降圧スイッチング素子Ｑ₂のオン幅が制御される。

制御回路４２は、マイコンまたは専用ＩＣ等で構成され、降圧回路１８の出力から検出されるランプ電圧とランプ電流の検出値、および、調光器５２からの調光信号を受けて、これらの情報に基づいて、各駆動回路３２、３４、３６に指令信号を送る。指令信号として、例えば、昇圧電圧Ｖ₀、昇圧スイッチング周波数ｆ_SW1、降圧電流、降圧スイッチング周波数ｆ_SW2の各設定値がある。

制御回路４２の記憶部には、本発明に特徴的な調光率と駆動周波数のデータテーブルが記憶されている。このデータテーブルには、０％〜１００％の調光率（調光率の下限を５％程度に抑える場合もある。）の範囲を２以上に区分した調光領域と、それぞれの調光領域に設定された駆動周波数とが含まれる。力率改善回路用のデータテーブルと、降圧回路用のデータテーブルを独立して設けるのが好ましい。

制御回路４２の具体的な構成としては、マイコンのみ、マイコンと専用ＩＣの組合せ、専用ＩＣのみというように様々な構成を適用できる。従って、専用ＩＣを用いないで、マイコンのみの構成であっても、本発明を適用することができる。

制御回路４２は、放電灯が負荷状態の場合、受け取った調光率に対応する駆動周波数ｆ_SW1を力率改善回路の駆動回路３２に出力する。例えば、９０％調光率と５０％調光率の調光領域が異なる場合は対応する駆動周波数も異なる。９０％から５０％まで調光率を下げた場合、互いの調光領域の境界で駆動周波数が切り換わる。調光率を下げる場合は、高い駆動周波数に切り換わるようにするのが好ましい。

調光制御は、基本的には昇圧スイッチング素子Ｑ₁のオン幅制御によって実行される。つまり、調光率が変化した際、スイッチング素子Ｑ₁のオン幅を調整して、調光率に応じた所望の平均電流値が連続電流の状態で得られるようにする。しかし、調光率がデータテーブルでの隣接する調光領域をまたいで変化する場合は、スイッチング素子Ｑ₁の駆動周波数ｆ_SW1が切り換わって、新しい駆動周波数ｆ_SW1に応じたオン幅制御が実行される。データテーブルでの複数の調光領域の設定においては、調光率を下げていく場合に、昇圧コイルＬ₁のＬ値が不足状態に陥る手前で、昇圧スイッチング素子Ｑ₁の駆動周波数ｆ_SW1が切り換わるようにする。これによって、所望の調光領域でＬ値が常に足りている状態が維持される。

制御回路４２は、調光率を下げるにつれて昇圧コイルＬ₁を流れる電流が低下し、そのままでは、昇圧コイルＬ₁のＬ値が不足状態に陥ってしまう。しかし、本実施形態では、Ｌ値が不足状態に陥る手前で昇圧スイッチング素子Ｑ₁の駆動周波数ｆ_SW1を高い設定値に切り換えるため、Ｌ値を充足状態に戻すことができる。なお、切換えによって駆動周波数ｆ_SW1が高くなると電源効率が悪くなるため、全光点灯から調光率を下げていく場合に、最初に駆動周波数ｆ_SW1を切り換えるタイミングを、５０％以下の調光率にすることが望ましい。

このようにして、複数の調光領域とその調光領域ごとに設定する駆動周波数という簡単なデータテーブルの設定で、調光制御においてもＬ値が常に充足している状態を作り出すことができる。そして、このような調光率とその調光領域での駆動周波数とを組合せた設計条件によって、昇圧コイルＬ₁の電流が不連続にならないようにＬ値を定めれば、昇圧コイルＬ₁のサイズを必要最小限に抑えることができて、昇圧コイルＬ₁の小型化と材料コストの低減を図ることができる。つまり、調光制御中も高力率を維持できて、かつ、コイルの小型化も実現する。特に、昇圧コイルのＬ値は、全光点灯を含む調光領域の下限の調光率とその調光領域に割り振られた駆動周波数とに基づいて設計するのが好ましい。例えば、後述する図３中のＰ₁で示す部分、および、図４中のＰ₂で示す部分が、Ｌ値の好適な設計ポイントの例である。

同様に、降圧回路用の制御部に本発明を適用すれば、調光制御中もランプ立ち消え、ちらつきを防止できて、かつ、降圧コイルＬ₂の小型化と材料コストの低減を図ることもできる。

なお、本発明は、力率改善回路および降圧回路の両方に駆動周波数の切り換え制御を適用する場合に限られず、いずれか一方の回路に駆動周波数の切り換え制御を適用する場合も含む。また、本発明は、必ずしも調光器からの調光率を用いる場合に限られず、例えば、光源電圧、光源電流の検出値から調光状態を読み取って、その調光状態に応じて駆動周波数を切り換える場合も含む。もちろん、光源電圧、光源電流を検出しない状態において、調光制御の値から出力の状態を判別し、駆動周波数を切り換える場合も含んでいる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置について図２に基づいて説明する。図２において、整流回路１４から降圧回路１８までの各回路の構成は、基本的に前述の第１実施形態に共通する。ＬＥＤ点灯装置では、降圧回路１８の出力がＬＥＤに印加される構成になっていることが、第１実施形態の放電灯点灯装置と相違する。従って、ＬＥＤ点灯装置においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

以下、本発明に係る各設定値の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例では、上述の第２実施形態のＬＥＤ点灯装置を使用し、力率改善回路１６のスイッチング周波数ｆ_SW1および降圧回路１８のスイッチング周波数ｆ_SW2については、調光率に応じて図３のように切り換わるようにした。図３のデータテーブルは、２つの調光領域を設けて２ステップで周波数を切換える場合に用いられる。１００％調光（全光点灯）から２５％調光までの調光領域に、５０ｋＨｚの駆動周波数を設定し、２５％調光から０％調光（消灯）までの調光領域に、１５０ｋＨｚの駆動周波数を設定した。

また、図４のデータテーブルのように、３つの調光領域を設けて３ステップで周波数を切り換えてもよい。この場合、１００％調光（全光点灯）から５０％調光までの調光領域に、５０ｋＨｚの駆動周波数を設定し、５０％調光から２０％調光までの調光領域に、１００ｋＨｚの駆動周波数を設定し、２０％調光から０％調光（消灯）までの調光領域に、１５０ｋＨｚの駆動周波数を設定した。このように、調光領域を３ステップ、４ステップ、…、と予め決められたデータテーブルに従って段階的に変化させることが望ましい。

ここで、周波数の切換えを実施することにより電源効率が悪化する。そのため、１００％〜５０％の調光領域では、周波数の切換えを実施しない方が望ましい。電源効率を重視する場合は、図３のように切換えタイミングをさらに低い調光率（１０％〜３０％程度）に設定する方がよい。

また、スイッチング素子の駆動制御において、駆動周波数ｆ_SW1およびｆ_SW2を高くし過ぎるのはスイッチング素子に起因する電源効率の悪化が顕著となる。そのため、図３および図４に示したように、全光点灯での駆動周波数の１．２〜３．０倍の駆動周波数に切り換えることが望ましい。一例として、４０ｋＨｚから８０ｋＨｚへの２段階切換えが好適である。

１４ 整流回路
１６ 力率改善回路
１８ 降圧回路
２０ ブリッジ回路
２４ スタータ回路
３２，３４，３６ 駆動回路
４２，１４２ 制御回路
５２，１５２ 調光器
ＡＣ 交流電源
Ｃ₁ 平滑コンデンサ
Ｃ₂ 電解コンデンサ
Ｃ₃ 平滑コンデンサ
Ｄ₁ 昇圧ダイオード
Ｄ₂ 降圧ダイオード
ＤＢ ダイオードブリッジ
Ｌ₁ 昇圧コイル
Ｌ₂ 降圧コイル
Ｑ₁ 昇圧スイッチング素子
Ｑ₂ 降圧スイッチング素子
Ｑ₃〜Ｑ₆ 矩形波生成スイッチング素子

Claims (9)

1. 昇圧コイル、および、前記昇圧コイルに印加される電圧を切り換える昇圧スイッチング素子と有し、入力される直流化電力を前記昇圧スイッチング素子の駆動により昇圧して光源側に出力する昇圧回路と、
   調光率の情報を前記昇圧回路用の制御部に送る調光器と、を備え、
   前記昇圧回路用の制御部が、前記調光率に応じて前記昇圧スイッチング素子を駆動制御するように構成された調光用点灯装置において、
   前記昇圧回路用の制御部は、複数の調光領域の情報と、その複数の調光領域に割り振られた駆動周波数の情報と、を保有し、かつ、前記調光器からの調光率に応じた調光領域の一定の駆動周波数で前記昇圧スイッチング素子を駆動制御するとともに、前記昇圧コイルのコイル電流の連続状態を保ちつつ該駆動周波数でのオン幅を変えることによって調光制御し、
   前記昇圧回路用の制御部には、前記昇圧コイルのインダクタンス値（Ｌ値）によって定まるコイル電流が調光率の低下に伴って連続状態から不連続状態に陥る手前で、前記調光領域が変わり、かつ、前記駆動周波数がステップ状に高い値に切り換わるように、前記調光領域および前記駆動周波数が予め設定されていることを特徴とする調光用点灯装置。
2. 請求項１記載の調光用点灯装置において、
   前記昇圧回路用の制御部は、前記複数の調光領域のうちで、全光点灯を含む調光領域での駆動周波数として、全光点灯時の駆動周波数を使い、
   前記全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数として、前記全光点灯時の駆動周波数よりも高い駆動周波数を使うことを特徴とする調光用点灯装置。
3. 請求項２記載の調光用点灯装置において、前記昇圧コイルのＬ値は、前記全光点灯を含む調光領域の下限の調光率とその調光領域に割り振られた駆動周波数に基づいて定められていることを特徴とする調光用点灯装置。
4. 降圧コイル、および、前記降圧コイルに印加される電圧を切り換える降圧スイッチング素子と有し、入力される直流化電力を前記降圧スイッチング素子の駆動により降圧して光源側に出力する降圧回路と、
   調光率の情報を前記降圧回路用の制御部に送る調光器と、を備え、
   前記降圧回路用の制御部が、前記調光率に応じて前記降圧スイッチング素子を駆動制御するように構成された調光用点灯装置において、
   前記降圧回路用の制御部は、複数の調光領域の情報と、その複数の調光領域に割り振られた駆動周波数の情報と、を保有し、かつ、前記調光器からの調光率に応じた調光領域の一定の駆動周波数で前記降圧スイッチング素子を駆動制御するとともに、前記降圧コイルのコイル電流の連続状態を保ちつつ該駆動周波数でのオン幅を変えることによって調光制御し、
   前記降圧回路用の制御部には、前記降圧コイルのインダクタンス値（Ｌ値）によって定まるコイル電流が調光率の低下に伴って連続状態から不連続状態に陥る手前で、前記調光領域が変わり、かつ、前記駆動周波数がステップ状に高い値に切り換わるように、前記調光領域および前記駆動周波数が予め設定されていることを特徴とする調光用点灯装置。
5. 請求項４記載の調光用点灯装置において、
   前記降圧回路用の制御部は、前記複数の調光領域のうちで、全光点灯を含む調光領域での駆動周波数として、全光点灯時の駆動周波数を使い、
   前記全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数として、前記全光点灯時の駆動周波数よりも高い駆動周波数を使うことを特徴とする調光用点灯装置。
6. 請求項５記載の調光用点灯装置において、前記降圧コイルのＬ値は、前記全光点灯を含む調光領域の下限の調光率とその調光領域に割り振られた駆動周波数に基づいて定められていることを特徴とする調光用点灯装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の調光用点灯装置において、全光点灯を含む調光領域の下限の調光率は、１０％〜５０％であることを特徴とする調光用点灯装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の調光用点灯装置において、
   全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数は、全光点灯を含む調光領域での駆動周波数の１．２〜３．０倍であることを特徴とする調光用点灯装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の調光用点灯装置において、全光点灯を含まない他の調光領域での駆動周波数は、全光点灯を含む調光領域での駆動周波数に対して、段階的に高くなっていることを特徴とする調光用点灯装置。

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