JP6350931B2 - 発光素子点灯装置および、これを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子点灯装置および、これを用いた照明器具に関するものである。

従来、商用電源と、３極双方向サイリスタであるトライアックとを電気的に接続し、トライアックを制御して、商用電源の電源電圧の導通角を可変とすることによって、発光素子を調光制御する発光素子点灯装置がある。発光素子は、有機ＥＬ（Electroluminescence）素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子等がある。

トライアックは、ゲートにトリガ信号を加えることによってオンする。そして、トライアックに流れるアノード電流が保持電流以下になると、トライアックはオフする。

一般に、トライアックをオフ状態からオン状態に切り替えるときのみ（ターンオン時にのみ）、トライアックのゲート端子にパルス状のトリガ信号を入力する、所謂パルストリガ方式が採用される。しかしながら、このパルストリガ方式では、商用電源の電源ラインにノイズが重畳すると、ノイズによりトライアックを流れるアノード電流が保持電流を下回ることで、トライアックが不意にオフ状態に切り替わる場合がある。

また、トライアックをオンさせて導通させる期間のうち所定期間、トライアックをオンさせるトリガ信号を継続して供給する、所謂ＤＣトリガ方式も提案されている。しかしながら、ＤＣトリガ方式を用いた場合も、ノイズによりトライアックを流れるアノード電流が保持電流を下回ることで、トライアックが不意にオフ状態に切り替わる場合がある。

以下、ＤＣトリガ方式を用いた場合について説明する。

まず、商用電源の電源ラインにノイズが重畳しない通常時において、トライアックは、図９（ａ）に示すように、トリガ信号の継続期間Ｔ５１が終了した後、アノード電流が保持電流以下になるまでは、導通状態を維持する。この場合、トライアックの導通期間Ｔ５２は、トリガ信号が立ち上がってからアノード電流が保持電流以下になるまでとなる。したがって、電源電圧がゼロクロス近傍に達するまで、照明器具に電源電圧が印加される。なお、図９（ａ）において、破線は商用電源の電源電圧を示し、実線は、照明器具の印加電圧を示す。

一方、商用電源の電源ラインにノイズが重畳する場合、トライアックは、図９（ｂ）に示すように、トリガ信号の継続期間Ｔ５１が終了した後、ノイズによりアノード電流が保持電流以下となってオフする虞がある。この場合、図９（ｂ）に示すように、トライアックの導通期間Ｔ５３は、期間Ｔ５２よりも短くなる。なお、図９（ｂ）において、破線は商用電源の電源電圧を示し、実線は、照明器具の印加電圧を示す。

したがって、商用電源の電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源の電源ラインにノイズが重畳する場合、トライアックの導通期間が変動することで、照明器具の点灯にチラツキが生じたり、不意に消灯する虞があった。

そこで、トライアックのゲートにトリガ信号が加えられていない期間において、保持電流を上回るアノード電流を確保してトライアックのオン状態を維持するため、トライアックにブリーダ電流を流す構成が提案された（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１８５９９８号公報

しかし、従来の構成では、発光素子点灯装置に調光器が接続されていない場合、ブリーダ電流そのものが不要であるにも関わらずブリーダ電流が生成されており、電力損失増加の要因となっていた。

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、調光器が接続されていない場合における電力損失を低減することができる発光素子点灯装置および、これを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の発光素子点灯装置は、交流電源から電源電圧が入力され、発光素子からなる光源に供給する点灯電力を目標値に一致させる電力変換回路と、前記電力変換回路に並列接続されて、前記交流電源を供給源とするブリーダ電流を生成するブリーダ回路と、前記電力変換回路に入力される前記電源電圧の導通角を検出する位相検出回路と、前記位相検出回路が検出した前記導通角に応じて、前記目標値を設定する調光回路と、前記電源電圧を位相制御することで前記導通角を制御する調光器が接続されているか否かを検出する調光器検出回路とを備え、前記ブリーダ回路は、前記調光器検出回路が前記調光器が接続されていると判断した場合に前記ブリーダ電流を生成し、前記調光器検出回路が前記調光器が接続されていないと判断した場合に前記ブリーダ電流を生成せず、前記ブリーダ回路は、前記ブリーダ電流を生成する場合、前記電源電圧の瞬時値が高いほど前記ブリーダ電流の電流値を低くすることを特徴とする。

この発光素子点灯装置において、前記ブリーダ回路は、前記調光器検出回路が前記調光器が接続されていると判断し、かつ前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に前記ブリーダ電流を生成することが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記調光器検出回路は、前記電源電圧の導通角が所定値未満である場合に前記調光器が接続されていると判断し、前記電源電圧の導通角が前記所定値以上である場合に前記調光器が接続されていないと判断することが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記位相検出回路は、前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に第１の信号レベル、前記電源電圧が前記閾値電圧以上である場合に第２の信号レベルに設定されたデューティ信号を出力し、前記調光器検出回路は、前記デューティ信号における前記第１の信号レベルに対応するデューティ比が第１の閾値以上である場合に前記調光器が接続されていると判断し、前記デューティ信号における前記第１の信号レベルに対応するデューティ比が前記第１の閾値未満である場合に前記調光器が接続されていないと判断することが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記位相検出回路は、前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に第１の信号レベル、前記電源電圧が前記閾値電圧以上である場合に前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルに設定されたデューティ信号を出力し、前記調光器検出回路は、前記デューティ信号の積分値が第２の閾値以上である場合に前記調光器が接続されていると判断し、前記デューティ信号の積分値が前記第２の閾値未満である場合に前記調光器が接続されていないと判断することが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記位相検出回路は、前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に第１の信号レベル、前記電源電圧が前記閾値電圧以上である場合に前記第１の信号レベルよりも高い第２の信号レベルに設定されたデューティ信号を出力し、前記調光器検出回路は、前記デューティ信号の積分値が第３の閾値未満である場合に前記調光器が接続されていると判断し、前記デューティ信号の積分値が前記第３の閾値以上である場合に前記調光器が接続されていないと判断することが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記発光素子は、ＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子であることが好ましい。

本発明の照明器具は、上述の発光素子点灯装置と、前記発光素子点灯装置から点灯電力が供給される発光素子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、調光器が接続されていない場合、ブリーダ電流が生成されない。これにより、調光器が接続されていない場合における電力損失を低減することができるという効果がある。

実施形態の照明器具のブロック構成図である。 実施形態の発光素子点灯装置の回路構成図である。 （ａ）〜（ｅ）実施形態の発光素子点灯装置における各部の動作を示す波形図である。（ａ）は同期信号の波形図である。（ｂ）はトリガ信号の波形図である。（ｃ）は入力電圧の波形図である。（ｄ）は力率改善機能を有する電力変換回路を用いた場合における入力電流の波形図である。（ｅ）はコンデンサインプット型の電力変換回路を用いた場合における入力電流の波形図である。 実施形態のブリーダ回路およびブリーダ制御回路の回路構成図である。 （ａ）（ｂ）実施形態の位相検出回路の動作を示す波形図である。（ａ）は入力電圧の波形図である。（ｂ）はデューティ信号の波形図である。 （ａ）〜（ｃ）実施形態のブリーダ回路による各部の動作を示す波形図である。（ａ）は入力電圧の波形図である。（ｂ）は入力電流の波形図である。（ｃ）はブリーダ電流の波形図である。 （ａ）〜（ｃ）実施形態のブリーダ回路による各部の動作を示す波形図である。（ａ）は入力電圧の波形図である。（ｂ）は入力電流の波形図である。（ｃ）はブリーダ電流の波形図である。 実施形態のブリーダ制御回路の別構成の回路構成図である。 （ａ）（ｂ）従来の動作を示す各部の波形図である。（ａ）はノイズが重畳しない通常時の波形図である。（ｂ）はノイズが重畳した場合の波形図である。

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）
本実施形態の照明器具１のブロック構成図を図１、発光素子点灯装置の回路構成図を図２に示す。本実施形態の発光素子点灯装置１４は、電力変換回路１ｃとブリーダ回路１２と位相検出回路１ｄと調光回路１ｅと調光器検出回路１３ａとを備える。電力変換回路１ｃは、商用電源１０（交流電源）から電源電圧（入力電圧Ｖｉ）が入力され、ＬＥＤ素子（発光素子）からなる光源１ｇに供給する点灯電力を目標値に一致させる。ブリーダ回路１２は、電力変換回路１ｃに並列接続されて、商用電源１０を供給源とするブリーダ電流を生成する。位相検出回路１ｄは、電力変換回路１ｃに入力される電源電圧の導通角を検出する。調光回路１ｅは、位相検出回路１ｄが検出した導通角に応じて、目標値を設定する。調光器検出回路１３ａは、電源電圧を位相制御することで導通角を制御する調光器２が接続されているか否かを検出する。そして、ブリーダ回路１２は、調光器検出回路１３ａが調光器２が接続されていると判断した場合にブリーダ電流Ｉｂを生成し、調光器検出回路１３ａが調光器２が接続されていないと判断した場合にブリーダ電流Ｉｂを生成しない。

以下に、本実施形態の発光素子点灯装置および照明器具１について詳細に説明する。

本実施形態の照明器具１は、商用電源１０（交流電源）の両端間に接続され、使用状況に応じて調光器２が直列接続される。照明器具１は、照明負荷１１と、ブリーダ回路１２と、ブリーダ制御回路１３とを備える。調光器２は、商用電源１０の電源電圧（交流電圧）を位相制御する。

まず、照明負荷１１は、図２に示すように、入力フィルタ回路１ａと、整流回路１ｂと、電力変換回路１ｃと、位相検出回路１ｄと、調光回路１ｅと、出力フィードバック回路１ｆと、光源１ｇとを備える。なお、電力変換回路１ｃとブリーダ回路１２と位相検出回路１ｄと調光回路１ｅとブリーダ制御回路１３（調光器検出回路１３ａ）とで、発光素子点灯装置１４を構成する。

入力フィルタ回路１ａは、照明負荷１１の入力端間に接続したコンデンサＣ１と、照明負荷１１の両電源ラインに直列接続したインダクタＬ１とを備える。この入力フィルタ回路１ａは、電源ラインに伝播するノイズや、空間へ輻射するノイズを抑制する機能を有する。

整流回路１ｂは、ダイオードをフルブリッジ接続して構成され、商用電源１０の電源電圧を全波整流する。

電力変換回路１ｃは、コンデンサＣ２，Ｃ３と、トランスＴ１と、スイッチング素子Ｑ１と、制御回路Ｋ１と、ダイオードＤ１とを備えて、非絶縁型のフライバックコンバータを構成する。この電力変換回路１ｃは、損失低減、雑音低減のために、擬似共振回路を構成しており、さらに、商用電源１０の力率を改善する力率改善機能を有する。

コンデンサＣ２は、整流回路１ｂの出力端間に接続したフィルムコンデンサであって、スイッチング素子Ｑ１のターンオン時に発生する電圧・電流スパイクを抑制する。このコンデンサＣ２は、平滑用コンデンサに比べて容量が小さく、平滑作用を考慮したものではない。すなわち、電力変換回路１ｃは、電解コンデンサ等の容量が大きい平滑コンデンサを入力手段に備えておらず、コンデンサインプット型の電源回路を構成するものではない。

トランスＴ１は、一次巻線Ｎ１、二次巻線Ｎ２、三次巻線Ｎ３を備えて、各巻線は互いに磁気的に結合している。そして、一次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路が、整流回路１ｂの出力端間に接続し、二次巻線Ｎ２の一端には、ダイオードＤ１が介挿されており、二次巻線Ｎ２とダイオードＤ１との直列回路には、平滑用のコンデンサＣ３が並列接続している。三次巻線Ｎ３は、制御回路Ｋ１に接続されて、制御回路Ｋ１の動作電源を生成する。

そして、制御回路Ｋ１は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフ駆動する。まず、スイッチング素子Ｑ１のオン時において、一次巻線Ｎ１およびスイッチング素子Ｑ１の直列回路に電流が流れ、一次巻線Ｎ１に磁気エネルギーが蓄積される。次に、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、一次巻線Ｎ１の磁気エネルギーによって、二次巻線Ｎ２に誘起電圧が発生し、コンデンサＣ３の両端間に電圧が生じる。また、スイッチング素子Ｑ１がオフした場合には、一次巻線Ｎ１の磁気エネルギーによって、三次巻線Ｎ３にも誘起電圧が発生し、制御回路Ｋ１へ動作電源として供給される。

さらに、制御回路Ｋ１は、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御することによって、電力変換回路１ｃの出力（点灯電力）を所定値に制御し、さらには商用電源１０の力率を改善させる。なお、フライバックコンバータによる力率改善動作については、周知技術であり、詳細な説明は省略する。

光源１ｇは、単数のＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子、もしくは直列接続または並列接続した複数のＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子から構成されており、コンデンサＣ３の両端間に接続している。

位相検出回路１ｄは、整流回路１ｂの各入力端にアノードを接続したダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードに接続しており、調光器２によって位相制御された電源電圧を全波整流した電圧波形が入力される。

そして、位相検出回路１ｄは、照明負荷１１に入力される電源電圧の導通角を検出し、この検出した導通角に応じたデューティ比の信号１０１（デューティ信号１０１）を、調光回路１ｅ，ブリーダ回路１２，ブリーダ制御回路１３へ出力する。

調光回路１ｅは、デューティ信号１０１のデューティ比に応じた負荷電流の目標値を設定し、この負荷電流の目標値に応じた電圧信号（目標信号）を、出力フィードバック回路１ｆへ出力する。

出力フィードバック回路１ｆは、光源１ｇに直列接続した抵抗等によって、光源１ｇに流れる負荷電流を検出する。また、出力フィードバック回路１ｆは、調光回路１ｅから入力された目標信号によって、負荷電流の目標値を取得する。そして、出力フィードバック回路１ｆは、負荷電流の検出値と目標値とに基づくフィードバック信号（例えば、負荷電流の検出値と目標値の誤差）を制御回路Ｋ１へ出力する。

制御回路Ｋ１は、フィードバック信号に応じて、スイッチング素子Ｑ１の導通期間（オン期間）を設定することによって、負荷電流が目標値に一致するように定電流制御を行う。

次に、調光器２は、図１に示すように、雑音防止用のフィルタを構成するコンデンサＣ１１及びインダクタＬ１１と、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子であるトライアックＱ１１とを備える。コンデンサＣ１１は、調光器２の入力端間に接続し、コンデンサＣ１１には、トライアックＱ１１とインダクタＬ１１との直列回路が並列接続している。このトライアックＱ１１は、電力変換回路１ｃと商用電源１０との直列回路に直列接続している。そして、トライアックＱ１１がオンしている導通状態にあるとき、商用電源１０から照明器具１へ交流電力が供給される。

また、調光器２は、制御電源部４を備える。制御電源部４は、調光器２の各部（後述の調光制御部３等）の制御電源を生成するものであり、トライアックＱ１１に並列接続されている。

この制御電源部４は、ダイオードＤ１１と、コンデンサＣ１２と、電源回路Ｋ１１と、コンデンサＣ１３とを備える。

ダイオードＤ１１は、照明器具１からの電源ラインに接続しており、コンデンサＣ１２は、ダイオードＤ１１を介してトライアックＱ１１に並列接続している。電源回路Ｋ１１は、コンデンサＣ１２の両端電圧を制御電圧Ｖｃｃに変換して出力する。コンデンサＣ１３は、電源回路Ｋ１１の出力端間に接続された平滑用コンデンサである。ここで、コンデンサＣ１３の低圧端子は、回路グランドに接続している。

さらに、調光器２は、調光制御部３を備える。調光制御部３は、位相検出回路Ｋ１２、制御回路Ｋ１３、操作部Ｋ１４を備えており、トライアックＱ１１を制御することで、商用電源１０の電源電圧の導通角を可変とする位相制御を行う。

まず、照明器具１からの電源ライン（ダイオードＤ１１のアノード側）には、ダイオードＤ１２を介して位相検出回路Ｋ１２が接続されている。位相検出回路Ｋ１２は、グランド端子を回路グランドに接続しており、商用電源１０から供給される電源電圧の位相に基づいて、図３（ａ）に示す同期信号１１０を生成し、制御回路Ｋ１３に出力する。具体的に、位相検出回路Ｋ１２は、ダイオードＤ１２を介して商用電源１０の電源電圧を検出することによって、商用電源１０の電源電圧と所定の閾値Ｖｔ１とを比較し、電源電圧が閾値Ｖｔ１を上回る期間をＨレベルとした同期信号１１０を生成する。すなわち、同期信号１１０は、電源電圧が閾値Ｖｔ１を上回ると立ち上がり、閾値Ｖｔ１を下回ると立ち下がる。なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、破線は商用電源１０の電源電圧を示している。

制御回路Ｋ１３は、位相検出回路Ｋ１２から与えられる同期信号１１０、および操作部Ｋ１４から与えられる調光信号に基づいて、トライアックＱ１１をターンオンさせるトリガ信号１１１を生成する（図３（ｂ）参照）。トリガ信号１１１の立ち上がりおよび立ち下がりは、何れも同期信号１１０の立ち上がりを基準にして決定される。制御回路Ｋ１３がトリガ信号１１１をＨレベルに切り替えることによって、トライアックＱ１１のゲートに駆動電流が流れてトライアックＱ１１が導通状態（オン状態）となる。

すなわち、調光制御部３は、トライアックＱ１１をオン制御することによって、電力変換回路１ｃに入力される電源電圧を位相制御している。

以下、本実施形態の調光動作について説明する。まず、位相検出回路Ｋ１２が、同期信号１１０を生成し、制御回路Ｋ１３に出力する。また、操作部Ｋ１４は、ユーザ操作に応じた調光信号を制御回路Ｋ１３に出力する。制御回路Ｋ１３は、同期信号１１０および調光信号に基づいてトリガ信号１１１を生成し、トライアックＱ１１のゲートに出力する。トライアックＱ１１は、トリガ信号１１１の立ち上がり時にターンオンし、導通状態となる。したがって、図３（ｃ）に示すように、電力変換回路１ｃには、商用電源１０の電源電圧が位相制御されて入力される（以降、電力変換回路１ｃに入力される位相制御された電源電圧を入力電圧Ｖｉと称す）。なお、トリガ信号１１１の立ち上がりは、ユーザが操作する操作部Ｋ１４から出力される電圧信号によって位相角が変化する。これにより、入力電圧Ｖｉの導通角が変化するため、調光を行うことができる。

その後、トリガ信号１１１が立ち下がると、トライアックＱ１１のゲートに駆動電流が流れなくなる。トライアックＱ１１は、アノード電流が保持電流を上回っている間は導通状態を維持するため、トリガ信号１１１の立ち下がり後も暫くは電力変換回路１ｃに商用電源１０の電源電圧が印加され続ける（図３（ｃ）参照）。そして、トライアックＱ１１のアノード電流が保持電流以下になると、トライアックＱ１１はターンオフして、非導通状態（オフ状態）に切り替わる。これにより、電力変換回路１ｃへの商用電源１０の電源電圧の印加が停止する。

照明負荷１１では、位相検出回路１ｄが、入力電圧Ｖｉの導通角を検出し、この検出した導通角に応じたデューティ信号１０１を調光回路１ｅへ出力する。調光回路１ｅは、デューティ信号１０１のデューティ比に応じて負荷電流の目標値を設定し、この目標値に応じた目標信号を出力する。出力フィードバック回路１ｆは、負荷電流の検出値と目標値とに基づくフィードバック信号を制御回路Ｋ１へ出力する。制御回路Ｋ１は、フィードバック信号に応じて、スイッチング素子Ｑ１の導通期間（オン期間）を設定することによって、負荷電流が目標値に一致するように定電流制御を行い、光源１ｇを調光する。

ここで、図３（ｂ）に示すように、トリガ信号１１１はパルストリガとは異なり、照明負荷１１に点灯用の電力を与える期間のうち一定期間は継続してＨレベルとなっている。これにより、トライアックＱ１１のゲート端子には、トリガ信号１１１が立ち下がるまで継続して駆動電流が流れる。すなわち、トライアックＱ１１を導通させる期間のうち一定期間（トリガ信号１１１のＨレベル期間）、トライアックＱ１１に駆動電流を継続して与える。

また、照明負荷１１は、電力変換回路１ｃを用いており、図３（ｄ）に示すように、照明負荷１１（電力変換回路１ｃ）の入力電流Ｉｃは正弦波状となり、商用電源１０の力率が改善されている。すなわち、商用電源１０の電源電圧の振幅がピークを過ぎて低下し、ゼロクロス付近に達した場合でも、トライアックＱ１１のアノード電流を確保できる。したがって、商用電源１０の電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１０の電源ラインにノイズが重畳したとしても、トライアックＱ１１の導通期間の変動を抑制でき、光源１ｇの点灯にチラツキが生じたり、不意に消灯する可能性を低減できる。

而して、本実施形態の発光素子点灯装置１４、照明器具１は、電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１０の電源ラインにノイズが重畳しても、トライアックＱ１１が不意にオフすることなく、安定した調光を行うことができる。

一方、電力変換回路１ｃの代わりに、整流回路１ｂの整流電圧を平滑する大容量の平滑用コンデンサ（例えば、電解コンデンサ）を設け、この平滑用コンデンサの電圧を光源１ｇに印加したとする。この場合、照明負荷１１の入力電流Ｉｃは、図３（ｅ）に示す突入電流の波形となって、商用電源１０の力率が低くなる。したがって、このようなコンデンサインプット型の電力変換回路を用いた場合、商用電源１０の電源電圧の振幅がピークを過ぎて低下し、ゼロクロス付近に達した場合、トライアックＱ１１のアノード電流を確保することが難しくなる。したがって、電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１０の電源ラインにノイズが重畳すると、トライアックＱ１１が不意にオフして、調光が不安定になる虞がある。

さらに、本実施形態では、トリガ信号１１１のオフ期間においても、トライアックＱ１１に、保持電流を上回る十分なアノード電流が継続して流れるように、電力変換回路１ｃと並列にブリーダ回路１２を設けている（図１、図２参照）。また、このブリーダ回路１２は、トライアックＱ１１のオフ時に、調光器２の制御電源部４に電力を供給する機能も併せて有する。

図４に、ブリーダ回路１２の回路構成図を示す。

ブリーダ回路１２は、整流回路１ｂの各入力端にアノードを接続したダイオードＤ２，Ｄ３と、ダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードと整流回路１ｂの整流出力の低圧側との間に接続した電流引込部１２ａとを備える。すなわち、ブリーダ回路１２は、電力変換回路１ｃ（照明負荷１１）に並列接続したものと等価的に考えることができる。

電流引込部１２ａは、ＦＥＴ素子Ｑ３１、抵抗Ｒ３１、抵抗Ｒ３２の直列回路が、ダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードと整流回路１ｂの整流出力の低圧側との間に接続している。ＦＥＴ素子Ｑ３１のドレインは、ダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードに接続し、ＦＥＴ素子Ｑ３１のソースは、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路に接続している。さらに、ＦＥＴ素子Ｑ３１のゲートは、ダイオードＤ３１の各カソードに接続している。ダイオードＤ３１のアノードは、ブリーダ制御回路１３を介して位相検出回路１ｄに接続している。ダイオードＤ３１のアノードと整流回路１ｂの整流出力の低圧側との間には、ツェナダイオードＺＤ３１が接続している。

そして、位相検出回路１ｄは、入力電圧Ｖｉの導通角を検出している。具体的に、位相検出回路１ｄは、入力電圧Ｖｉを全波整流した電圧波形（図５（ａ）参照）が、ダイオードＤ２，Ｄ３を介して入力されており、この電圧波形を、閾値電圧Ｖｔ１１と比較することによって、導通角に応じたデューティ信号１０１を生成している。デューティ信号１０１は、入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値電圧Ｖｔ１１以上の場合、Ｌレベル（第２の信号レベル）となり、入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値電圧Ｖｔ１１未満の場合、Ｈレベル（第１の信号レベル）となる（図５（ｂ）参照）。位相検出回路１ｄは、このデューティ信号１０１を、後述するブリーダ制御回路１３，ダイオードＤ３１を介して電流引込部１２ａのＦＥＴ素子Ｑ３１のゲートに印加する。

そして、ＦＥＴ素子Ｑ３１は、デューティ信号１０１がＨレベルのとき、すなわち位相制御された電源電圧（入力電圧Ｖｉ）の振幅が閾値電圧Ｖｔ１１未満のときに導通する。そして、ダイオードＤ２またはＤ３、ＦＥＴ素子Ｑ３１、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介してブリーダ電流Ｉｂが流れる。このブリーダ電流Ｉｂは、商用電源１０を供給源として、商用電源１０、ブリーダ回路１２、調光器２で構成される閉回路を流れる。

次に、ブリーダ回路１２による動作を、図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図６（ａ）〜（ｃ）は調光時の動作である。図７（ａ）〜（ｃ）は全点灯（定格点灯）時または、調光器２が省略され商用電源１０に照明器具１のみが接続されている場合の動作である。

ブリーダ回路１２は、電源電圧（入力電圧Ｖｉ）の振幅が閾値電圧Ｖｔ１１未満である場合（図６（ａ）、図７（ａ）参照）、ブリーダ電流Ｉｂが発生する（図６（ｃ）、図７（ｃ）参照）。なお、以下の説明では、ブリーダ電流Ｉｂの発生期間によって、ブリーダ電流Ｉｂ１，Ｉｂ２の符号を付している。ブリーダ電流Ｉｂ１は、調光器２の制御電源を生成するための電流である。ブリーダ電流Ｉｂ２は、電源電圧のゼロクロス近傍においてもトライアックＱ１１のオン状態を維持するための電流である。

そして、照明器具１の入力電流Ｉｉは、照明負荷１１の入力電流Ｉｃとブリーダ電流Ｉｂとの和となる（図６（ｂ）、図７（ｂ）参照）。ここで、ブリーダ電流Ｉｂ１は、トライアック制御のための制御電源を生成するために過不足の少ない電流値に設定される必要がある。また、ブリーダ電流Ｉｂ２は、耐ノイズ性を向上させるために、トライアックＱ１１の保持電流Ｉｈを確保できればよい。

ここで、調光器２が未接続である場合、トライアックＱ１１，電源回路Ｋ１１がないので、ブリーダ電流Ｉｂ（図７（ｂ）の斜線部）そのものが不要となる。そして、調光器２が接続されていない場合にブリーダ電流Ｉｂを生成することによって、電力損失増加の要因となる。

そこで、本実施形態では、調光器２が接続されていない場合、ブリーダ回路１２を停止させるブリーダ制御回路１３を備える。ブリーダ制御回路１３は、調光器検出回路１３ａとスイッチＳＷ４１とを有する例えばＭＰＵ(Micro Processing Unit)で構成されている。そして、ブリーダ制御回路１３は、位相検出回路１ｄとブリーダ回路１２のダイオードＤ３１のアノードとの間に設けられている（図４参照）。

スイッチＳＷ４１は、ｃ接点型に構成されており、共通端子がダイオードＤ３１のアノードに接続され、第１端子が位相検出回路１ｄに接続され、第２端子が回路グランドに接続されている。

調光器検出回路１３ａは、位相検出回路１ｄが出力するデューティ信号１０１に基づいて、調光器２が接続されているか否かを判断し、判断結果に基づいてスイッチＳＷ４１を切り替える。具体的には、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１のＨレベルに対応するデューティ比（以降、Ｈデューティ比とする）と、第１の閾値とを比較する。上述したように、調光器２が接続されている場合、電源電圧が位相制御されるので、デューティ信号１０１のＨデューティ比が大きくなる。

そこで、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１のＨデューティ比が第１の閾値以上、すなわち入力電圧Ｖｉの導通角が所定値未満である場合に調光器２が接続されていると判断する。そして、調光器検出回路１３ａは、スイッチＳＷ４１を第１端子に接続してＦＥＴ素子Ｑ３１のゲートと位相検出回路１ｄとを短絡させる。したがって、ブリーダ回路１２は、上述したようにデューティ信号１０１がＨレベルのときブリーダ電流Ｉｂを生成する。

一方、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１のＨデューティ比が第１の閾値未満、すなわち入力電圧Ｖｉの導通角が所定値以上である場合に調光器２が接続されていないと判断する。そして、調光器検出回路１３ａは、スイッチＳＷ４１を第２端子に接続してＦＥＴ素子Ｑ３１のゲートと回路グランドとを短絡させる。これにより、ＦＥＴ素子Ｑ３１にはデューティ信号１０１が入力されず常にオフ状態となり、電源電圧の位相に関わらず、ブリーダ電流Ｉｂは生成されない。

すなわち、ブリーダ回路１２は、調光器検出回路１３ａが調光器２が接続されていると判断し、かつ電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１１未満である場合にブリーダ電流Ｉｂを生成する。一方、ブリーダ回路１２は、調光器検出回路１３ａが調光器２が接続されていないと判断した場合にブリーダ電流ｉｂを生成しない。したがって、本実施形態では、調光器２が接続されていない場合における電力損失を低減することができる。

また、電源電圧の導通角が最大である光源１ｇの全点灯時または、電源電圧の導通角が最大値近傍である光源１ｇの調光度が大きい場合は、調光器２に十分な電力が供給されるのでブリーダ電流Ｉｂが不要となる。しかし、本実施形態では、電源電圧の導通角が所定値以上である場合にブリーダ電流Ｉｂを生成しないように構成できる。したがって、調光器２が接続されている場合であっても、光源１ｇの全点灯時または調光度が大きい場合、ブリーダ電流Ｉｂを生成しないので、ブリーダ電流Ｉｂによる電力損失を低減することができる。

また、図８にブリーダ制御回路１３の別構成を示す。図８に示すブリーダ制御回路１３は、抵抗Ｒ４１〜Ｒ４３と、コンデンサＣ４１と、ダイオードＤ４１と、ＦＥＴ素子Ｑ４１，Ｑ４２と定電圧源Ｅ４１とで構成されている。抵抗Ｒ４１は、位相検出回路１ｄと電流引込部１２ａとの間に直列接続されている。ダイオードＤ４１と抵抗Ｒ４２とコンデンサＣ４１とは、位相検出回路１ｄの出力と回路グランドとの間に直列接続されている。また、抵抗Ｒ４３とスイッチング素子Ｑ４３とは、定電圧源Ｅ４１と回路グランドとの間に直列接続されている。ＦＥＴ素子Ｑ４１は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor）で構成されており、ゲートにコンデンサＣ４１の両端電圧が印加される。ＦＥＴ素子Ｑ４２は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されており、ドレインが電流引込部１２ａと抵抗Ｒ４１との接続中点に接続され、ソースが回路グランドに接続され、ゲートが抵抗Ｒ４３とＦＥＴ素子Ｑ４１との接続中点に接続されている。なお、ダイオードＤ４１，抵抗Ｒ４２，コンデンサＣ４１，ＦＥＴ素子Ｑ４１で、調光器検出回路１３ａを構成している。そして、コンデンサＣ４１の両端には、デューティ信号１０１のＨデューティに比例した電圧、すなわちデューティ信号１０１の積分値が生成される。

そして、コンデンサＣ４１の両端電圧（デューティ信号１０１の積分値）が第２の閾値以上である場合、ＦＥＴ素子Ｑ４１がオンされる。ＦＥＴ素子Ｑ４１がオンされることによって、ＦＥＴ素子Ｑ４２がオフされ、位相検出回路１ｄから電流引込部１２ａにデューティ信号１０１が伝達される。これにより、ブリーダ回路１２は、電源電圧の位相（デューティ信号１０１の信号レベル）に応じてブリーダ電流Ｉｂを生成する。すなわち、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１の積分値が第２の閾値以上である場合に調光器２が接続されていると判断し、デューティ信号１０１を電流引込部１２ａに伝達させることで、ブリーダ回路１２はブリーダ電流Ｉｂを生成する。

一方、コンデンサＣ４１の両端電圧（デューティ信号１０１の積分値）が第２の閾値未満である場合、ＦＥＴ素子Ｑ４１がオフされる。ＦＥＴ素子Ｑ４１がオフされることによって、ＦＥＴ素子Ｑ４２がオンされる。これにより、電流引込部１２ａの入力が回路グランドと短絡され、位相検出回路１ｄから電流引込部１２ａへのデューティ信号１０１の伝達が遮断される。これにより、ブリーダ回路１２は、電源電圧の位相（デューティ信号１０１の信号レベル）に関わらず、ブリーダ電流Ｉｂを生成しない。すなわち、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１の積分値が第２の閾値未満である場合に調光器２が接続されていないと判断し、デューティ信号１０１を遮断することで、ブリーダ回路１２はブリーダ電流Ｉｂを生成しない。

ブリーダ制御回路１３を図８に示すように構成することによって、デューティ信号１０１の積分値を算出するという簡易な構成で、調光器２が接続されているか否かを判断することができる。

なお、上記では、デューティ信号１０１の信号レベルは、入力電圧Ｖｉの瞬時値が、閾値電圧Ｖｔ１１以上の場合にＬレベル、閾値電圧Ｖｔ１１未満の場合にＨレベルと設定している。しかし、設計に応じて、デューティ信号１０１の信号レベルを、入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値電圧Ｖｔ１１以上の場合にＨレベル、閾値電圧Ｖｔ１１未満の場合にＬレベルとなるように設定してもよい。このように構成した場合、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１の積分値が第３の閾値未満である場合に調光器２が接続されていると判断し、ブリーダ回路１２はブリーダ電流Ｉｂを生成する。一方、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１の積分値が第３の閾値以上である場合に調光器２が接続されていないと判断し、ブリーダ回路１２はブリーダ電流Ｉｂを生成しない。

なお、本実施形態では、調光器２が接続されている場合に、電源電圧（入力電圧Ｖｉ）の位相に応じて所定のブリーダ電流Ｉｂを生成するように構成されてるが、ブリーダ電流Ｉｂの値が変動するよう構成してもよい。この場合、入力電圧Ｖｉの瞬時値と比較する閾値電圧を複数設定することで、ブリーダ電流Ｉｂは、入力電圧Ｖｉの瞬時値が高い場合に低い電流値、入力電圧Ｖｉの瞬時値が低い場合に高い電流値とすることができる。このように構成することで、ブリーダ電流Ｉｂによる電力損失を抑制することができる。

また、本実施形態では、調光器検出回路１３ａは、デューティ信号１０１に基づいて調光器２が接続されているか否かを検出しているが、この方法に限定しない。例えば、調光器検出回路１３ａは、調光器２の接続有無を機械的または電気的に検出するスイッチを備え、このスイッチの接点状態に基づいて調光器２が接続されているか否かを検出するように構成してもよい。

１ 照明器具
１ｃ 電力変換回路
１ｇ 光源
２ 調光器
３ 調光制御部
４ 制御電源部
１０ 商用電源（交流電源）
１２ ブリーダ回路
１３ ブリーダ制御回路
１３ａ 調光器検出回路
１４ 発光素子点灯装置
Ｑ１１ トライアック

Claims (8)

1. 交流電源から電源電圧が入力され、発光素子からなる光源に供給する点灯電力を目標値に一致させる電力変換回路と、
   前記電力変換回路に並列接続されて、前記交流電源を供給源とするブリーダ電流を生成するブリーダ回路と、
   前記電力変換回路に入力される前記電源電圧の導通角を検出する位相検出回路と、
   前記位相検出回路が検出した前記導通角に応じて、前記目標値を設定する調光回路と、
   前記電源電圧を位相制御することで前記導通角を制御する調光器が接続されているか否かを検出する調光器検出回路とを備え、
   前記ブリーダ回路は、前記調光器検出回路が前記調光器が接続されていると判断した場合に前記ブリーダ電流を生成し、前記調光器検出回路が前記調光器が接続されていないと判断した場合に前記ブリーダ電流を生成せず、
   前記ブリーダ回路は、前記ブリーダ電流を生成する場合、前記電源電圧の瞬時値が高いほど前記ブリーダ電流の電流値を低くする
   ことを特徴とする発光素子点灯装置。
2. 前記ブリーダ回路は、前記調光器検出回路が前記調光器が接続されていると判断し、かつ前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に前記ブリーダ電流を生成する
   ことを特徴とする請求項１記載の発光素子点灯装置。
3. 前記調光器検出回路は、
   前記電源電圧の導通角が所定値未満である場合に前記調光器が接続されていると判断し、
   前記電源電圧の導通角が前記所定値以上である場合に前記調光器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の発光素子点灯装置。
4. 前記位相検出回路は、前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に第１の信号レベル、前記電源電圧が前記閾値電圧以上である場合に第２の信号レベルに設定されたデューティ信号を出力し、
   前記調光器検出回路は、
   前記デューティ信号における前記第１の信号レベルに対応するデューティ比が第１の閾値以上である場合に前記調光器が接続されていると判断し、
   前記デューティ信号における前記第１の信号レベルに対応するデューティ比が前記第１の閾値未満である場合に前記調光器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする請求項３記載の発光素子点灯装置。
5. 前記位相検出回路は、前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に第１の信号レベル、前記電源電圧が前記閾値電圧以上である場合に前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルに設定されたデューティ信号を出力し、
   前記調光器検出回路は、
   前記デューティ信号の積分値が第２の閾値以上である場合に前記調光器が接続されていると判断し、
   前記デューティ信号の積分値が前記第２の閾値未満である場合に前記調光器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする請求項３記載の発光素子点灯装置。
6. 前記位相検出回路は、前記電源電圧が閾値電圧未満である場合に第１の信号レベル、前記電源電圧が前記閾値電圧以上である場合に前記第１の信号レベルよりも高い第２の信号レベルに設定されたデューティ信号を出力し、
   前記調光器検出回路は、
   前記デューティ信号の積分値が第３の閾値未満である場合に前記調光器が接続されていると判断し、
   前記デューティ信号の積分値が前記第３の閾値以上である場合に前記調光器が接続されていないと判断する
   ことを特徴とする請求項３記載の発光素子点灯装置。
7. 前記発光素子は、ＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子である
   ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の発光素子点灯装置。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の発光素子点灯装置と、
   前記発光素子点灯装置から点灯電力が供給される発光素子とを備える
   ことを特徴とする照明器具。
   
   
   

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