JP6358013B2 - 電源装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電源装置及び照明装置に関する。

近年流通している調光器には、白熱電球用の調光器があるが、このような白熱電球用の調光器を発光素子、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等に接続して使用した場合、発光素子では力率が悪いため、調光下限では電源波形が安定せず、発光素子が発する光がちらついてしまう場合がある。

特開２０１４−２９７６３号公報

本発明が解決しようとする課題は、発光素子が発する光のちらつきを抑制することである。

実施形態の電源装置は、制御部と、電力変換部とを具備する。制御部は、操作部によって指定された調光率に応じた導通角で導通角制御されるとともに、電源供給経路を介して供給される交流電圧の導通角の変化に応じて、複数段階の調光率の中から何れかの調光率を決定し、決定した調光率に応じた制御信号を出力する。電力変換部は、制御信号に応じて前記交流電圧を変換して、照明負荷に供給する。

実施形態の電源装置によれば、発光素子が発する光のちらつきを抑制することができるという効果が期待できる。

図１は、実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。 図２は、実施形態に係る電源回路を模式的に表す回路図である。 図３（ａ）〜図３（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。 図５は、制御信号ＣＴＬを生成する処理の一例について説明するための図である。 図６は、カウントした回数に応じて、複数の段階の調光率の中から何れかの調光率を決定する処理の一例について説明するための図である。

以下で説明する実施形態の電源装置は、制御部と、電力変換部とを具備する。制御部は、操作部によって指定された調光率に応じた導通角で導通角制御されるとともに、電源供給経路を介して供給される交流電圧の導通角の変化に応じて、複数段階の調光率の中から何れかの調光率を決定し、決定した調光率に応じた制御信号を出力する。電力変換部は、制御信号に応じて前記交流電圧を変換して、照明負荷に供給する。

また、以下で説明する実施形態に係る電源装置において、制御部は、電源供給経路を介して供給される交流電圧の導通角が、所定の閾値を超えてから所定の閾値未満となる第１の回数、又は、所定の閾値未満となってから所定の閾値を超えた第２の回数に応じて、複数段階の調光率の中から何れかの調光率を決定し、決定した調光率に応じた制御信号を出力する。

また、以下で説明する実施形態に係る電源装置において、制御部は、第１の回数又は第２の回数のカウント開始時において、操作部によって指定される調光率が上がるように操作された場合と、操作部によって指定される調光率が下がるように操作された場合とで、第１の回数又は第２の回数に応じて、異なる調光率を決定する。

また、以下で説明する実施形態に係る電源装置において、制御部は、制御信号を出力した後に、操作部が操作されて、電源供給経路を介して供給される交流電圧の導通角が、決定した調光率に対応する閾値以下となった場合には、複数段階の調光率の中から、決定した調光率よりも低い調光率を新たに決定し、新たに決定した調光率に応じた制御信号を出力する。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置は、照明負荷と、電源装置とを具備する。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。図１に表したように、照明装置１０は、照明負荷１２（負荷）と、電源回路１４と、を備える。照明負荷１２は、例えば、発光素子などの照明光源１６を有する。

電源回路１４は、交流電源２及び調光器３と接続されている。なお、本願明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味し、物理的に接続されていない場合や他の要素を介して接続されている場合も含むものとする。なお、電源回路１４は、電源装置の一例である。

交流電源２は、例えば、商用電源である。調光器３は、ユーザにより操作される調光ボリューム（図示せず）を有する。調光器３は、調光ボリュームによって指定された調光率に応じた導通角で、交流電源２の交流の電源電圧ＶＩＮを導通角制御した交流電圧ＶＣＴを生成する。電源回路１４は、調光器３から供給される交流電圧ＶＣＴを直流電圧ＶＤＣに変換して照明負荷１２に出力することにより、照明光源１６を点灯させる。また、電源回路１４は、導通角制御された交流電圧ＶＣＴに同期して、照明光源１６の調光を行う。

調光器３の導通角制御には、例えば、交流電圧のゼロクロスから交流電圧の絶対値が最大値となる期間において導通する位相を制御する位相制御（leading edge）の方式と、交流電圧の絶対値が最大値となってから交流電圧がゼロクロスする期間において遮断する位相を制御する逆位相制御（trailing edge)の方式とがある。

位相制御する調光器３は、回路構成が簡単であり、比較的大きな電力負荷を扱うことができる。しかし、トライアックが使用されている場合は、軽負荷動作が困難で、電源電圧が一時的に低下するいわゆる電源ディップが発生すると不安定動作に陥りやすい。また、容量性負荷を接続した場合は、突入電流が発生するため容量性負荷との相性が悪いなどの特徴がある。

一方、逆位相制御する調光器３は、軽負荷でも動作可能であり、容量性負荷を接続しても突入電流が発生せず、また電源ディップが発生しても動作が安定である。しかし、回路構成が複雑であり、温度が上昇し易いため、重負荷に向かない。また、誘導性負荷を接続した場合は、サージが発生するなどの特徴がある。

本実施形態では、調光器３として、電源電圧ＶＩＮを供給する一対の電源ラインの一方の端子４、６間に直列に挿入された構成を例示しているが、他の構成でもよい。

電源回路１４は、電力変換部２０と、制御部２１と、制御用電源部２２と、電流調整部２３と、を有する。電力変換部２０は、電源供給経路２５を介して供給される交流電圧ＶＣＴを照明負荷１２に応じた所定の電圧値の直流電圧ＶＤＣに変換して照明負荷１２に供給する。

制御用電源部２２は、電源供給経路２５に接続された配線部４０を有する。配線部４０は、入力端子４に接続された配線４０ａと、入力端子５に接続された配線４０ｂと、を含む。制御用電源部２２は、配線部４０を介して入力される交流電圧ＶＣＴを制御部２１に応じた直流の駆動電圧ＶＤＤに変換して、その駆動電圧ＶＤＤを制御部２１に供給する。

電流調整部２３は、電源供給経路２５に電気的に接続された分岐経路２４を有し、電源供給経路２５を流れる電流の一部を分岐経路２４に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替え可能である。これにより、電流調整部２３は、例えば、電源供給経路２５に流れる電流を調整する。この例では、電流調整部２３の分岐経路２４が、制御用電源部２２を介して電源供給経路２５に接続されている。分岐経路２４は、制御用電源部２２を介することなく、電源供給経路２５に直接接続してもよい。なお、非導通状態には、動作に影響のない微小な電流が分岐経路２４に流れる場合も含む。非導通状態は、例えば、分岐経路２４に流れる電流が、導通状態よりも小さい状態である。

制御部２１は、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。制御部２１は、検出した導通角に対応する制御信号ＣＴＬを生成し、その制御信号ＣＴＬを電力変換部２０に入力する。電力変換部２０は、入力された制御信号ＣＴＬに応じた電圧値の直流電圧ＶＤＣを生成する。すなわち、制御部２１は、電力変換部２０による直流電圧ＶＤＣへの変換を制御する。また、制御部２１は、検出した導通角に応じて制御信号ＣＧＳを生成し、その制御信号ＣＧＳを電流調整部２３に入力することにより、電流調整部２３の導通状態と非導通状態との間の切り替えを制御する。このように、制御部２１は、検出した導通角に応じて電力変換部２０と電流調整部２３とを制御することにより、調光器３の導通角制御に同期して、照明光源１６を調光する。制御部２１には、例えば、マイクロプロセッサが用いられる。

また、制御部２１には、検出回路２８が設けられている。検出回路２８は、交流電圧ＶＣＴの導通角制御の種類を検出する。検出回路２８は、交流電圧ＶＣＴの導通角制御が、位相制御であるか逆位相制御であるかを検出する。すなわち、検出回路２８は、調光器３が位相制御を行う調光器であるか逆位相制御を行う調光器であるかを検出する。交流電圧ＶＣＴの導通角の検出は、例えば、検出回路２８の検出結果に基づいて行われる。制御部２１は、検出回路２８の検出した導通角制御の種類に応じて、電力変換部２０及び電流調整部２３を制御する。

図２は、実施形態に係る電源回路を模式的に表す回路図である。図２に表したように、電力変換部２０は、整流回路３０と、平滑コンデンサ３２と、直流電圧変換部３４と、を有する。

整流回路３０は、例えば、ダイオードブリッジで構成されている。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂは、一対の入力端子４、５に接続されている。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂには、調光器３を介して位相制御または逆位相制御された交流電圧ＶＣＴが入力される。整流回路３０は、例えば、交流電圧ＶＣＴを全波整流し、全波整流後の脈流電圧を高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に生じさせる。

平滑コンデンサ３２は、整流回路３０の高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ３２は、整流回路３０によって整流された脈流電圧を平滑化する。これにより、平滑コンデンサ３２の両端には、直流電圧ＶＲＥ（第１直流電圧）が現れる。

直流電圧変換部３４は、平滑コンデンサ３２の両端に接続されている。これにより、直流電圧ＶＲＥが、直流電圧変換部３４に入力される。直流電圧変換部３４は、直流電圧ＶＲＥを電圧値の異なる直流電圧ＶＤＣ（第２直流電圧）に変換し、その直流電圧ＶＤＣを電源回路１４の出力端子７、８に出力する。照明負荷１２は、出力端子７、８に接続されている。照明負荷１２は、電源回路１４から供給された直流電圧ＶＤＣにより、照明光源１６を点灯させる。

直流電圧変換部３４は、制御部２１と接続されている。制御部２１は、直流電圧変換部３４に制御信号ＣＴＬを入力する。直流電圧変換部３４は、例えば、制御信号ＣＴＬに応じて直流電圧ＶＲＥを降圧する。これにより、直流電圧変換部３４は、例えば、直流電圧ＶＲＥを、制御信号ＣＴＬに応じた直流電圧ＶＤＣに変換する。

直流電圧変換部３４は、例えば、ＦＥＴなどのスイッチング素子を有しており、スイッチング素子をオン・オフすることによって直流電圧ＶＲＥを降圧する。制御部２１は、例えば、スイッチング素子のオン・オフのタイミングを規定するデューティ信号を制御信号ＣＴＬとして直流電圧変換部３４に入力する。これにより、直流電圧ＶＤＣの電圧値を、制御信号ＣＴＬのデューティ比に応じた値に調整することができる。直流電圧変換部３４は、例えば、降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータである。

電源回路１４は、フィルタコンデンサ２６をさらに有している。フィルタコンデンサ２６は、入力端子４、５の間に接続されている。すなわち、フィルタコンデンサ２６は、電源供給経路２５に接続されている。フィルタコンデンサ２６は、例えば、交流電圧ＶＣＴに含まれるノイズを除去する。

制御用電源部２２は、整流素子４１〜４３と、抵抗４４、４５と、コンデンサ４６、４７と、レギュレータ４８と、ツェナーダイオード５０と、半導体素子５１と、を有している。

整流素子４１、４２は、例えば、ダイオードである。整流素子４１のアノードは、配線４０ａを介して整流回路３０の一方の入力端子３０ａに接続されている。整流素子４２のアノードは、配線４０ｂを介して整流回路３０の他方の入力端子３０ｂに接続されている。

半導体素子５１には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、半導体素子５１をＦＥＴとして説明を行う。この例において、半導体素子５１は、エンハンスメント型のｎチャネルＦＥＴである。半導体素子５１は、ソース電極５１Ｓと、ドレイン電極５１Ｄと、ゲート電極５１Ｇと、を有する。ドレイン電極５１Ｄの電位は、ソース電極５１Ｓの電位よりも高く設定される。ゲート電極５１Ｇは、ソース電極５１Ｓとドレイン電極５１Ｄとの間に電流の流れる第１状態と、ソース電極５１Ｓとドレイン電極５１Ｄとの間に流れる電流が第１状態よりも小さい第２状態と、を切り替えるために用いられる。第２状態では、ソース電極５１Ｓとドレイン電極５１Ｄとの間に実質的に電流が流れない。半導体素子５１は、ｐチャネル形でもよいし、デプレッション型でもよい。例えば、半導体素子５１をｐチャネル形とする場合には、ドレイン電極５１Ｄが第１主電極となり、ソース電極５１Ｓが第２主電極となる。すなわち、ｐチャネル形の場合には、ソース電極５１Ｓの電位が、ドレイン電極５１Ｄの電位よりも高く設定される。

半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄは、整流素子４１のカソード及び整流素子４２のカソードに接続されている。すなわち、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄは、整流素子４１、４２を介して電源供給経路２５に接続されている。半導体素子５１のソース電極５１Ｓは、抵抗４４の一端に接続されている。半導体素子５１のゲート電極５１Ｇは、ツェナーダイオード５０のカソードに接続されている。また、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇは、抵抗４５を介して整流回路３０の高電位側の出力端子である高電位端子３０ｃに接続されている。

抵抗４４の他端は、整流素子４３のアノードに接続されている。整流素子４３のカソードは、コンデンサ４６の一端及びレギュレータ４８の一端に接続されている。レギュレータ４８の他端は、制御部２１及びコンデンサ４７の一端に接続されている。

交流電圧ＶＣＴの印加にともなう一方の極性の電流は、整流素子４１を介して半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに流れる。一方、交流電圧ＶＣＴの印加にともなう他方の極性の電流は、整流素子４２を介して半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに流れる。これにより、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄには、交流電圧ＶＣＴを全波整流した脈流の電圧が印加される。

ツェナーダイオード５０のカソードには、抵抗４５を介して、平滑コンデンサ３２によって平滑された直流電圧ＶＲＥが、印加される。これにより、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇには、ツェナーダイオード５０の降伏電圧に応じた実質的に一定の電圧が印加される。これにともない、半導体素子５１のドレイン−ソース間に、実質的に一定の電流が流れる。このように、半導体素子５１は、定電流素子として機能する。半導体素子５１は、配線部４０に流れる電流を調整する。

コンデンサ４６は、半導体素子５１のソース電極５１Ｓから抵抗４４及び整流素子４３を介して供給される脈流の電圧を平滑化し、脈流の電圧を直流電圧に変換する。レギュレータ４８は、入力された直流電圧から実質的に一定の直流の駆動電圧ＶＤＤを生成し、制御部２１に出力する。コンデンサ４７は、例えば、駆動電圧ＶＤＤのノイズの除去などに用いられる。これにより、駆動電圧ＶＤＤが制御部２１に供給される。

この際、上記のように、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄを電源供給経路２５に接続し、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇを整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続する。すなわち、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに、交流電圧ＶＣＴを印加し、半導体素子５１のゲート電極５１Ｇに、直流電圧ＶＲＥを印加する。これにより、例えば、半導体素子５１の動作を安定させることができる。整流素子４１、４２にかかる負荷を抑えることができる。安定した駆動電圧ＶＤＤを制御部２１に供給することができる。結果として、制御部２１の動作を安定させることができる。なお、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに印加される電圧は、平滑コンデンサ３２により平滑化されていない電圧であればよい。半導体素子５１のゲート電極５１Ｇに印加される電圧は、平滑コンデンサ３２に平滑された電圧であればよい。例えば、直流電圧ＶＤＣでもよい。

電流調整部２３は、抵抗６１と、スイッチング素子６２と、を有している。スイッチング素子６２には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、スイッチング素子６２をＦＥＴとして説明を行う。

抵抗６１の一端は、半導体素子５１のソース電極５１Ｓに接続されている。抵抗６１の他端は、スイッチング素子６２のドレインに接続されている。スイッチング素子６２のゲートは、制御部２１に接続されている。制御部２１は、スイッチング素子６２のゲートに制御信号ＣＧＳを入力する。スイッチング素子６２には、例えば、ノーマリオフ型が用いられる。例えば、制御部２１から入力される制御信号ＣＧＳをＬｏからＨｉに切り替えることで、スイッチング素子６２が、オフ状態からオン状態に変化する。

スイッチング素子６２をオン状態にすると、例えば、整流素子４１、４２、及び半導体素子５１を介して、電源供給経路２５を流れる電流の一部が、分岐経路２４に流れる。すなわち、スイッチング素子６２をオン状態にすることによって、電流調整部２３が導通状態となり、スイッチング素子６２をオフ状態にすることによって、電流調整部２３が非導通状態となる。

スイッチング素子６２のソース、ツェナーダイオード５０のアノード、コンデンサ４６の他端、及び、コンデンサ４７の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。すなわち、制御用電源部２２のグランド及び電流調整部２３のグランドは、直流電圧変換部３４の入力側のグランドと共通化されている。一方、制御部２１のグランドは、出力端子８に接続されている。すなわち、制御部２１のグランドは、直流電圧変換部３４の出力側のグランドと共通化されている。これにより、例えば、制御部２１の動作をより安定させることができる。

電源回路１４には、抵抗７１〜７６が、さらに設けられている。抵抗７１の一端は、半導体素子５１のドレイン電極５１Ｄに接続されている。抵抗７１の他端は、抵抗７２の一端に接続されている。抵抗７２の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

抵抗７３の一端は、整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。抵抗７３の他端は、抵抗７４の一端に接続されている。抵抗７４の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

抵抗７５の一端は、整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。抵抗７５の他端は、抵抗７６の一端に接続されている。抵抗７６の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

検出回路２８には、第１コンパレータ８１と、第２コンパレータ８２と、判別部８３と、が設けられている。第１コンパレータ８１は、第１入力端子８１ａと、第２入力端子８１ｂと、第１出力端子８１ｃと、を有する。第２コンパレータ８２は、第３入力端子８２ａと、第４入力端子８２ｂと、第２出力端子８２ｃと、を有する。

第１コンパレータ８１の第１入力端子８１ａは、抵抗７１と抵抗７２との接続点に接続されている。これにより、第１コンパレータ８１の第１入力端子８１ａには、抵抗７１、７２の分圧比に応じた脈流の電圧が、導通角制御の種類を検出するための第１検出用電圧として入力される。第１検出用電圧は、例えば、整流前の交流の電圧でもよい。このように、第１入力端子８１ａは、交流の電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴに基づく交流または脈流の第１検出用電圧を入力するための端子である。

第１コンパレータ８１の第２入力端子８１ｂは、抵抗７３と抵抗７４との接続点に接続されている。これにより、第１コンパレータ８１の第２入力端子８１ｂには、抵抗７３、７４の分圧比に応じた直流の電圧が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１として入力される。第１閾値電圧Ｖｔｈ１の電圧値は、第１検出用電圧の最大値よりも低い。例えば、第１閾値電圧Ｖｔｈ１の電圧値が、第１検出用電圧の最大値よりも低くなるように、抵抗７３、７４の分圧比が設定される。このように、第２入力端子８１ｂは、第１閾値電圧Ｖｔｈ１を入力するための端子である。

第１コンパレータ８１の第１出力端子８１ｃは、第１出力信号を出力する。第１出力信号は、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満であることを示す第１状態と、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上であることを示す第２状態と、を有する。この例では、第１入力端子８１ａが、反転入力端子であり、第２入力端子８１ｂが、非反転入力端子である。従って、この例の第１出力信号においては、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満のときに、Ｈｉ（第１状態）になり、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、Ｌｏ（第２状態）になる。

上記と反対に、第１入力端子８１ａを非反転入力端子とし、第２入力端子８１ｂを反転入力端子としてもよい。この場合には、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満のときに、第１出力信号がＬｏ（第１状態）になり、第１検出用電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、第１出力信号がＨｉ（第２状態）になる。

第２コンパレータ８２の第３入力端子８２ａは、抵抗７１と抵抗７２との接続点に接続されている。これにより、第２コンパレータ８２の第３入力端子８２ａには、抵抗７１、７２の分圧比に応じた脈流の電圧が、導通角制御の種類を検出するための第２検出用電圧として入力される。第２検出用電圧は、例えば、整流前の交流の電圧でもよい。第３入力端子８２ａは、交流の電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴに基づく交流または脈流の第２検出用電圧を入力するための端子である。この例において、第２検出用電圧は、第１検出用電圧と実質的に同じである。第２検出用電圧は、第１検出用電圧と異なる電圧でもよい。

第２コンパレータ８２の第４入力端子８２ｂは、抵抗７５と抵抗７６との接続点に接続されている。これにより、第２コンパレータ８２の第４入力端子８２ｂには、抵抗７５、７６の分圧比に応じた直流の電圧が、第２閾値電圧Ｖｔｈ２として入力される。第２閾値電圧Ｖｔｈ２の電圧値は、第２検出用電圧の最大値よりも低い。また、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高い。例えば、第２閾値電圧Ｖｔｈ２の絶対値は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１の絶対値よりも高い。例えば、第２閾値電圧Ｖｔｈ２が、検出用電圧Ｖｄｅｔの最大値よりも低く、かつ第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高くなるように、抵抗７５、７６の分圧比が設定される。このように、第４入力端子８２ｂは、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を入力するための端子である。

第２コンパレータ８２の第２出力端子８２ｃは、第２出力信号を出力する。第２出力信号は、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満であることを示す第３状態と、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上であることを示す第４状態と、を有する。この例では、第３入力端子８２ａが、反転入力端子であり、第４入力端子８２ｂが、非反転入力端子である。従って、この例の第２出力信号においては、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満のときに、Ｈｉ（第３状態）になり、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、Ｌｏ（第４状態）になる。

上記と反対に、第３入力端子８２ａを非反転入力端子とし、第４入力端子８２ｂを反転入力端子としてもよい。この場合には、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満のときに、第２出力信号がＬｏ（第３状態）になり、第２検出用電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、第２出力信号がＨｉ（第４状態）になる。

なお、第２コンパレータ８２のＨｉ及びＬｏの第２出力信号の極性は、第１コンパレータ８１の第１出力信号の極性と反対でもよい。例えば、第１検出用電圧が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、第１コンパレータ８１の第１出力信号がＬｏに設定され、第２検出用電圧が、第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、第２コンパレータ８２の第２出力信号がＨｉに設定されるようにしてもよい。第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、例えば、１Ｖ程度である。第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、例えば、３Ｖ程度である。以下では、第１検出用電圧及び第２検出用電圧をまとめて検出用電圧Ｖｄｅｔと称す。

判別部８３は、第１コンパレータ８１の第１出力端子８１ｃ及び第２コンパレータ８２の第２出力端子８２ｃのそれぞれに接続されている。判別部８３は、第１コンパレータ８１の第１出力信号及び第２コンパレータ８２の第２出力信号を基に、導通角制御の種類の判別を行うとともに、導通角の検出を定期的に行う。判別部８３は、例えば、第１出力信号と第２出力信号との時間差を基に、判別を行う。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）では、電源回路１４に入力された交流電圧が、位相制御方式で導通角制御されている場合の制御部２１の動作例を表す。図３（ａ）〜図３（ｄ）の横軸は、時間ｔである。図３（ａ）の縦軸は、検出用電圧Ｖｄｅｔである。図３（ｂ）の縦軸は、第１コンパレータ８１の第１出力信号Ｓ１である。図３（ｃ）の縦軸は、第２コンパレータ８２の第２出力信号Ｓ２である。図３（ｄ）の縦軸は、制御信号ＣＧＳの電圧値である。

判別部８３は、第１出力信号Ｓ１、第２出力信号Ｓ２、及び、各出力信号Ｓ１、Ｓ２の時間差によって、導通角制御の種類の判別を行う。より詳しくは、判別部８３は、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１、第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１、第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２、及び、各エッジの時間差によって、導通角制御の種類の判別を行う。

この例では、検出用電圧Ｖｄｅｔが、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上のときに、第１出力信号Ｓ１がＬｏになる。そして、検出用電圧Ｖｄｅｔが、第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上のときに、第２出力信号Ｓ２がＬｏになる。

判別部８３は、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１と第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２との間の第１時間差Δｔ１を計時する。また、判別部８３は、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２と第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１との間の第２時間差Δｔ２を計時する。判別部８３による各時間差Δｔ１、Δｔ２の計時は、例えば、制御部２１の内部クロックを用いて行ってもよいし、制御部２１の外部にタイマなどを設けて行ってもよい。

図３（ａ）〜図３（ｄ）に表したように、位相制御方式の導通角制御の場合には、第１出力信号Ｓ１の立ち下がりエッジＴＥ１と第２出力信号Ｓ２の立ち下がりエッジＴＥ２との間の第１時間差Δｔ１が、極めて小さくなる。例えば、第１時間差Δｔ１が、０．５ｍｓｅｃ未満になる。このため、判別部８３は、第１時間差Δｔ１及び第２時間差Δｔ２の計時を行い、第１時間差Δｔ１が所定値未満で、第２時間差Δｔ２が所定値以上である場合に、位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。判別部８３は、例えば、第１時間差Δｔ１が０．５ｍｓｅｃ未満で、第２時間差Δｔ２が０．５ｍｓｅｃ以上である場合に、位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。

制御部２１は、判別部８３によって位相制御方式の導通角制御が判別された場合、判別部８３の判別の結果を基に、交流電圧ＶＣＴの導通角の検出を行う。制御部２１は、例えば、第１出力信号Ｓ１がＬｏに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の導通区間Ｔｏｎと判断する。そして、制御部２１は、第１出力信号Ｓ１がＨｉに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間Ｔｏｆｆと判断する。これにより、制御部２１は、導通区間Ｔｏｎと遮断区間Ｔｏｆｆとの比率から、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。導通角の検出は、第２出力信号Ｓ２に基づいて行ってもよい。導通角の検出は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１及び第２閾値電圧Ｖｔｈ２とは異なる閾値に基づいて行ってもよい。

制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満である場合に、制御信号ＣＧＳをＨｉ（電流調整部２３を導通状態）に設定する。そして、制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上である場合に、制御信号ＣＧＳをＬｏ（電流調整部２３を非導通状態）に設定する。すなわち、制御部２１は、電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴが下限値未満のときに電流調整部２３を導通状態とし、電源電圧ＶＩＮまたは交流電圧ＶＣＴが下限値以上のときに電流調整部２３を非導通状態とする。なお、この例では、第１閾値電圧Ｖｔｈ１を下限値として用いているが、下限値は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１と異なる値の電圧でもよい。そして、制御部２１は、判別部８３によって位相制御方式の導通角制御が判別された場合、電流調整部２３を導通状態から非導通状態に切り替えるタイミングを、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の状態から第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上の状態に切り替わるタイミングよりも、第１微小時間ＭＴ１だけ遅くする。

これにより、位相制御方式の導通角制御が行われている場合において、調光器３の動作を安定させることができる。

図４（ａ）〜図４（ｄ）は、実施形態に係る制御部の動作を模式的に表すグラフ図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）では、電源回路１４に入力された交流電圧が、逆位相制御方式で導通角制御されている場合の制御部２１の動作例を表す。図４（ａ）〜図４（ｄ）のそれぞれの横軸及び縦軸は、図３（ａ）〜図３（ｄ）のそれぞれの横軸及び縦軸と同じである。

図４（ａ）〜図４（ｄ）に表したように、逆位相制御方式の導通角制御の場合には、第２出力信号Ｓ２の立ち上がりエッジＬＥ２と第１出力信号Ｓ１の立ち上がりエッジＬＥ１との間の第２時間差Δｔ２が、極めて小さくなる。例えば、第２時間差Δｔ２が、０．５ｍｓｅｃ未満になる。このため、判別部８３は、第１時間差Δｔ１及び第２時間差Δｔ２の計時を行い、第１時間差Δｔ１が所定値以上で、第２時間差Δｔ２が所定値未満である場合に、逆位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。判別部８３は、例えば、第１時間差Δｔ１が０．５ｍｓｅｃ以上で、第２時間差Δｔ２が０．５ｍｓｅｃ未満である場合に、逆位相制御方式の導通角制御が行われていると判別する。

制御部２１は、判別部８３によって逆位相制御方式の導通角制御が判別された場合、交流電圧ＶＣＴの導通角の検出を行う。制御部２１は、例えば、第１出力信号Ｓ１がＬｏに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の導通区間Ｔｏｎと判断する。そして、制御部２１は、第１出力信号Ｓ１がＨｉに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間Ｔｏｆｆと判断する。これにより、制御部２１は、導通区間Ｔｏｎと遮断区間Ｔｏｆｆとの比率から、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。

制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満である場合に、制御信号ＣＧＳをＨｉに設定する。制御部２１は、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上である場合に、制御信号ＣＧＳをＬｏに設定する。

制御部２１は、判別部８３によって逆位相制御方式の導通角制御が判別された場合、電流調整部２３を非導通状態から導通状態に切り替えるタイミングを、検出用電圧Ｖｄｅｔの電圧値が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上の状態から第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の状態に切り替わるタイミングよりも、第２微小時間ＭＴ２だけ早くする。

制御部２１は、例えば、１つ前に検出した半波の導通区間Ｔｏｎの時間を記憶しておき、その時間よりも第２微小時間ＭＴ２だけ早いタイミングで、電流調整部２３を非導通状態から導通状態に切り替える。

逆位相制御方式では、フィルタコンデンサ２６などに蓄積された電荷の影響により、調光器３の実際の導通区間よりも、導通区間Ｔｏｎが、長くなってしまう場合がある。導通区間Ｔｏｎが、実際の導通区間よりも長くなると、例えば、制御信号ＣＴＬのデューティ比が変化し、照明光源１６の調光の度合いが変化してしまう。

電流調整部２３を導通状態にして、電源供給経路２５を流れる電流の一部を分岐経路２４に流すことにより、フィルタコンデンサ２６などに蓄積された電荷を、電流調整部２３に引き抜くことができる。これにより、電源回路１４では、逆位相制御された交流電圧ＶＣＴの導通角をより確実に検出することができる。より高精度に照明光源１６の調光を行うことができる。また、上記のように、電流調整部２３を切り替えるタイミングを第２微小時間ＭＴ２だけ早くすることで、フィルタコンデンサ２６などに蓄積された電荷をより適切に引き抜くことができる。導通角の検出精度をより高めることができる。

また、制御部２１は、導通角の変化に応じて、複数段階の調光率の中から何れかの調光率を決定し、決定した調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。

制御信号ＣＴＬを生成する処理の一例について説明する。図５は、制御信号ＣＴＬを生成する処理の一例について説明するための図である。図５には、ある時刻ｔ１において導通角がα度であり、時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２でユーザによって調光ボリュームが操作されて、この時刻ｔ２において導通角β（＞α）度となり、そして、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３でユーザによって調光ボリュームが操作されて、この時刻ｔ３において導通角α度となった場合が示されている。なお、図５の例では、逆位相制御方式の導通角制御が行われた場合が示されている。図５の例では、導通角が、所定の閾値である導通角γ未満の値から導通角γを超えた値となり、再び、導通角γ未満の値となった場合が示されている。制御部２１は、所定時間内に、導通角が、図５の例に示すような、所定の閾値である導通角γ未満の値から導通角γを超えた値となり、再び、導通角γ未満の値となった回数をカウントする。所定の閾値である導通角γは、例えば、逆位相制御方式の導通角制御の場合には、９０度以上１８０度以下の値である。なお、カウントを開始するタイミングとしては、例えば、一定時間以上導通角の変化がなかった後の１回目の導通角の変化が起こったタイミングが挙げられる。すなわち、一定時間以上導通角の変化がなかった後の１回目の導通角の変化が起こったタイミングから所定時間内における上述の回数のカウントが開始される。

なお、制御部２１は、所定時間内に、導通角が、導通角γを超えた値から導通角γ未満の値となり、再び、導通角γを超えた値となった回数をカウントしてもよい。

そして、制御部２１は、カウントした回数に応じて、複数の段階の調光率の中から何れかの調光率を決定する。図６は、カウントした回数に応じて、複数の段階の調光率の中から何れかの調光率を決定する処理の一例について説明するための図である。

図６の例に示すように、照明装置１０の電源投入用のスイッチがオンされたときに、導通角が９０度以上であった場合には、制御部２１は、複数の調光率（２０％、４０％、６０％、８０％、１００％の調光率）の中から１００％の調光率を決定し、決定した１００％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。これにより、発光素子１６は、１００％の調光率に応じた明るさの光を発する。

ここで、ユーザによって調光ボリュームが操作されて、導通角が９０度未満になった場合、または、導通角が７０度以上９０度未満でスイッチがオンされた場合について説明する。なお、この９０度は、調光率１００％に対応する閾値である。導通角が７０度以上９０度未満である場合には、図６に示すように、制御部２１は、複数の調光率の中から８０％の調光率を決定し、決定した８０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。このとき、ユーザによって調光ボリュームが操作されて、導通角が９０度以上になった場合、１００％の調光率に応じた明るさの光を発する。

ユーザによって調光ボリュームが操作されて導通角が５０度以上７０度未満になった場合、または、スイッチがオンされたときに導通角が５０度以上７０度未満である場合には、制御部２１は、複数の調光率の中から６０％の調光率を決定し、決定した６０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。このとき、ユーザによって調光ボリュームが操作されて、導通角が７０度以上になった場合、８０％の調光率に応じた明るさの光を発する。

ユーザによって調光ボリュームが操作されて導通角が３０度以上５０度未満になった場合、または、スイッチがオンされたときに導通角が３０度以上５０度未満である場合には、制御部２１は、複数の調光率の中から４０％の調光率を決定し、決定した４０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。このとき、ユーザによって調光ボリュームが操作されて、導通角が５０度以上になった場合、６０％の調光率に応じた明るさの光を発する。

ユーザによって調光ボリュームが操作されて導通角が１０度以上３０度未満になった場合、または、スイッチがオンされたときに導通角が１０度以上３０度未満である場合には、制御部２１は、複数の調光率の中から２０％の調光率を決定し、決定した２０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。このとき、ユーザによって調光ボリュームが操作されて、導通角が３０度以上になった場合、４０％の調光率に応じた明るさの光を発する。

ユーザによって調光ボリュームが操作されて導通角が１０度未満になった場合、または、スイッチがオンされたときに導通角が１０度未満である場合には、制御部２１は、複数の調光率の中から０％の調光率を決定し、決定した０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。このとき、ユーザによって調光ボリュームが操作されて、導通角が１０度以上になった場合、２０％の調光率に応じた明るさの光を発する。

また、ユーザによって調光ボリュームが導通角９０度以上の範囲で操作されて、カウントした回数が１回となった場合には、図６の例に示すように、制御部２１は、複数の調光率の中から８０％の調光率を決定し、決定した８０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。

そして、ユーザによって調光ボリュームが導通角９０度以上の範囲で操作されて、カウントした回数が２回となった場合には、図６の例に示すように、制御部２１は、複数の調光率の中から６０％の調光率を決定し、決定した６０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。

そして、ユーザによって調光ボリュームが導通角９０度以上の範囲で操作されて、カウントした回数が３回となった場合には、図６の例に示すように、制御部２１は、複数の調光率の中から４０％の調光率を決定し、決定した４０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。

そして、ユーザによって調光ボリュームが導通角９０度以上の範囲で操作されて、カウントした回数が４回となった場合には、図６の例に示すように、制御部２１は、複数の調光率の中から２０％の調光率を決定し、決定した２０％の調光率に応じたデューティ比の制御信号ＣＴＬを生成し、生成した制御信号ＣＴＬを直流電圧変換部３４に入力する。

以上、本実施形態に係る電源回路１４及び照明装置１０について説明した。本実施形態に係る電源回路１４及び照明装置１０によれば、導通角に追従してリニアに調光するのではなく、導通角の変化に応じて、段調光を行うので、発光素子が発する光のちらつきを抑制することができる。

なお、上述の実施形態では、カウントした回数の値が大きくなるほど、調光率が下がるような段調光を行う例について説明したが、カウントした回数の値が大きくなるほど、調光率が上がるような段調光を行ってもよい。すなわち、スイッチがオンされた際に、所定の調光率、例えば２０％の調光率で点灯し、カウントした回数の値が大きくなるほど、調光率が上がるような段調光を行ってもよい。

また、制御部２１は、一定時間以上導通角の変化がなかった後に、導通角の変化が起こった際（すなわち、上述の回数のカウント開始時）に、ユーザにより調光ボリュームが、調光率が上がるように操作された場合と、調光率が下がるように操作された場合とで、カウントした回数の値が同じであっても、異なる調光率を決定することもできる。例えば、制御部２１は、一定時間以上導通角の変化がなかった後の１回目の導通角の変化が起こった際に、ユーザにより調光ボリュームが、調光率が上がるように操作された場合には、カウントした回数の値が大きくなるほど、調光率が上がるような段調光が行われるように制御し、ユーザにより調光ボリュームが、調光率が下がるように操作された場合には、カウントした回数の値が大きくなるほど、調光率が下がるような段調光が行われるように制御することもできる。

また、制御部２１は、照明装置１０の電源投入用のスイッチがオンされた場合には、発光素子１６が１００％の調光率に応じた明るさの光を発するように制御する場合について説明した。しかしながら、制御部２１は、照明装置１０の電源投入用のスイッチがオンされた場合に、まず、発光素子１６が１００％の調光率に応じた明るさの光を発するように制御し、そして、発光素子１６が発する光の明るさが徐々に低下するように調光率を徐々に下げるように制御（フェードアウト制御）することもできる。このとき、制御部２１は、導通角が、導通角γ未満の値から導通角γを超えた値となり、再び、導通角γ未満の値となったか、又は、導通角γを超えた値から導通角γ未満の値となり、再び、導通角γを超えた値となったことを検知した場合には、検知したタイミングでの発光素子１６が発する光の調光率が維持されるように制御する。

また、制御部２１は、照明装置１０の電源投入用のスイッチがオンされた場合に、まず、発光素子１６が０％の調光率に応じた明るさの光を発するように制御し、そして、発光素子１６が発する光の明るさが徐々に上昇するように調光率を徐々に上げるように制御（フェードイン制御）することもできる。このとき、制御部２１は、導通角が、導通角γ未満の値から導通角γを超えた値となり、再び、導通角γ未満の値となったか、又は、導通角γを超えた値から導通角γ未満の値となり、再び、導通角γを超えた値となったことを検知した場合には、検知したタイミングでの発光素子１６が発する光の調光率が維持されるように制御する。

また、上述の実施形態では、制御部２１が、１つの閾値（導通角γ）を用いて、回数をカウントする場合について説明した。しかしながら、制御部２１が、２つの閾値（導通角γ、γ´）を用いて、ヒステリシスを有するように、回数をカウントすることもできる。例えば、導通角γ´が導通角γよりも大きい場合には、制御部２１は、導通角が、導通角γ未満の値から導通角γを超えた値となり、そして、導通角γ´未満の値となったか、又は、導通角γ´を超えた値から導通角γ´未満の値となり、そして、導通角γを超えた値となった回数をカウントすることもできる。

本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施
例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これ
ら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これ
ら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求
の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１４ 電源回路
２０ 電力変換部
２１ 制御部

Claims (4)

1. 電源供給経路を介して供給される交流電圧の導通角の変化に応じて、複数段階の調光率の中から何れかの調光率を決定し、決定した調光率に応じた制御信号を出力する制御部と；
   前記制御信号に応じて前記交流電圧を変換して、照明負荷に供給する電力変換部と；
   を具備し、
   前記制御部は、
   前記電源供給経路を介して供給される前記交流電圧の導通角が、所定の閾値未満の値から前記所定の閾値を超えた値となり、再び、前記所定の閾値未満の値となる第１の回数、又は、前記所定の閾値を超えた値から前記所定の閾値未満の値となり、再び、前記所定の閾値を超えた値となる第２の回数に応じて、複数段階の調光率の中から何れかの調光率を決定し、決定した調光率に応じた制御信号を出力する
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記制御部は、前記第１の回数又は前記第２の回数のカウント開始時において、操作部によって調光率が上がるように操作された場合と、該操作部によって調光率が下がるように操作された場合とで、前記第１の回数又は前記第２の回数に応じて、異なる調光率を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御部は、前記制御信号を出力した後に、前記電源供給経路を介して供給される交流電圧の導通角が、前記決定した調光率に対応する閾値以下となった場合には、前記複数段階の調光率の中から、前記決定した調光率よりも低い調光率を新たに決定し、新たに決定した調光率に応じた制御信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 照明負荷と；
   請求項１〜３の何れか１項に記載の電源装置と；
   を具備することを特徴とする照明装置。

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