JP6453164B2 - 照明用電源制御装置、半導体集積回路、照明用電源および照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明用電源制御装置、半導体集積回路、照明用電源および照明器具に関する。

従来、ＬＥＤ照明器具は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を徐々に明るく光らせるフェードイン機能を有する。このフェードイン機能は、ＬＥＤ照明器具の照明用電源が、ＬＥＤに供給する電流を調光器で設定された調光度（照度）に応じた電流値まで徐々に増加させていくことにより実現される。

より詳しくは、照明用電源は、調光度に応じたデューティ比を有するＰＷＭ調光信号に基づいて生成された直流電圧（以下「調光直流電圧」ともいう。）を基準電圧として、ＬＥＤに供給する電流を調節する。調光直流電圧は、ＰＷＭ調光信号に基づいて照明用電源制御装置内で生成されたＰＷＭ信号を平滑コンデンサで平滑化することによって得られる。平滑コンデンサの容量を大きくすることで、調光直流電圧を徐々に上昇させ、フェードイン動作を実現することが可能である。

なお、特許文献１には、コンデンサおよび二つのツェナーダイオードからなる直列回路と、バッファ回路とを用いて、スイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴ）のゲート端子に印加する電圧を所定の傾きで上昇させることで、大容量のコンデンサを用いることなく、フェードイン動作を行うＬＥＤ駆動回路が記載されている。

特開２００５−３２４７０号公報

前述のように平滑コンデンサの容量を大きくすることでフェードイン機能を実現する場合、調光度を変化させたときの応答速度が遅くなってしまう、すなわち応答性が低下するという問題がある。

また、ＬＥＤ照明器具を使用中に、商用交流電源等の入力電源断が短時間発生することがある。このような場合、平滑コンデンサの電圧が十分に低下しないうちに入力電源が回復し、照明用電源が平滑コンデンサに残存する電荷に対応した電流を出力するため、ＬＥＤは中間的な照度から明るくなる。よって、フェードイン動作として不完全なものとなる。

本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、その目的は、平滑コンデンサの容量を大きくすることなく、フェードイン動作を行うことが可能な照明用電源制御装置、半導体集積回路、照明用電源および照明器具を提供することである。

本発明に係る照明用電源制御装置は、
交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する整流回路と、電流注入型の発光素子を有する発光モジュール部に前記直流電圧に基づく直流電流を出力するＤＣ−ＤＣコンバータとを備える照明用電源に適用される照明用電源制御装置であって、
第１の動作電圧出力端子および第２の動作電圧出力端子を有し、前記整流回路が直流電圧を出力すると前記第１の動作電圧出力端子から第１の動作電圧を出力し、前記第１の動作電圧を出力した後、前記第２の動作電圧出力端子から第２の動作電圧を出力する動作電圧生成部と、
調光度に応じたデューティ比を有するＰＷＭ調光信号を入力し、前記ＰＷＭ調光信号および前記第２の動作電圧に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号生成部の出力に一端が接続され、他端が接地され、前記ＰＷＭ信号を平滑化して調光直流電圧を生成する平滑コンデンサとを有する調光直流電圧生成部と、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される直流電流をモニタし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが前記調光直流電圧に応じた直流電流を出力するように前記ＤＣ−ＤＣコンバータをフィードバック制御するフィードバック制御部と、
前記調光直流電圧が立ち上がり始めた後、前記平滑コンデンサに流れ込む前記ＰＷＭ信号の電流の少なくとも一部を接地に流し且つ前記接地に流す電流を減少させることにより、前記調光直流電圧が前記デューティ比に応じた電圧に達するまでの時間を延長する立ち上がり時間延長部と、
を備えることを特徴とする。

また、前記照明用電源制御装置において、
前記立ち上がり時間延長部は、
一端が前記第２の動作電圧出力端子に電気的に接続され、他端が接地されたタイマーコンデンサと、
前記ＰＷＭ信号生成部の出力に電気的に接続された第１の主電極と、接地された第２の主電極と、前記タイマーコンデンサの前記一端に電気的に接続された制御電極とを有し、前記タイマーコンデンサの前記一端の電圧が高くなるにつれて前記第１の主電極と前記第２の主電極との間を流れる電流を減少させるトランジスタと、
を有するようにしてもよい。

また、前記照明用電源制御装置において、
前記タイマーコンデンサの前記一端は、第１の抵抗を介して前記第２の動作電圧出力端子に電気的に接続され、前記トランジスタの前記第１の主電極は、第２の抵抗を介して前記ＰＷＭ信号生成部の出力に電気的に接続されているようにしてもよい。

また、前記照明用電源制御装置において、
前記トランジスタの前記制御電極は、第３の抵抗を介して前記タイマーコンデンサの前記一端に電気的に接続されているようにしてもよい。

また、前記照明用電源制御装置において、
前記トランジスタの前記制御電極は、アノードが前記制御電極に接続され、カソードが前記タイマーコンデンサの前記一端に接続されたダイオードを介して、前記タイマーコンデンサの前記一端に電気的に接続されているようにしてもよい。

また、前記照明用電源制御装置において、
前記整流回路から出力される直流電圧が所定値を下回ったことを検知すると、入力検知信号を出力する入力電源監視部と、
前記入力検知信号を受信すると、前記タイマーコンデンサの前記一端を接地に電気的に接続して、前記タイマーコンデンサを放電させる放電手段と、
を有するリセット部をさらに備えてもよい。

また、前記照明用電源制御装置において、
前記第１の動作電圧を受信すると、前記タイマーコンデンサの前記一端を接地に電気的に接続して、前記タイマーコンデンサを放電させる放電手段を有するリセット部をさらに備え、前記リセット部は、前記第２の動作電圧が立ち上がると、前記放電手段による放電動作を停止させる放電停止手段をさらに有してもよい。

本発明に係る半導体集積回路は、
前記照明用電源制御装置を半導体基板に集積形成したことを特徴とする。

本発明に係る照明用電源は、
交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する整流回路と、
電流注入型の発光素子を有する発光モジュール部に前記直流電圧に基づく直流電流を出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する照明用電源制御装置と、
を備え、
前記照明用電源制御装置は、
第１の動作電圧出力端子および第２の動作電圧出力端子を有し、前記整流回路が直流電圧を出力すると前記第１の動作電圧出力端子から第１の動作電圧を出力し、前記第１の動作電圧を出力した後、前記第２の動作電圧出力端子から第２の動作電圧を出力する動作電圧生成部と、
調光度に応じたデューティ比を有するＰＷＭ調光信号を入力し、前記ＰＷＭ調光信号および前記第２の動作電圧に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号生成部の出力に一端が接続され、他端が接地され、前記ＰＷＭ信号を平滑化して調光直流電圧を生成する平滑コンデンサとを有する調光直流電圧生成部と、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される直流電流をモニタし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが前記調光直流電圧に応じた直流電流を出力するように前記ＤＣ−ＤＣコンバータをフィードバック制御するフィードバック制御部と、
前記調光直流電圧が立ち上がり始めた後、前記平滑コンデンサに流れ込む前記ＰＷＭ信号の電流の少なくとも一部を接地に流し且つ前記接地に流す電流を減少させることにより、前記調光直流電圧が前記デューティ比に応じた電圧に達するまでの時間を延長する立ち上がり時間延長部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る照明器具は、
前記照明用電源と、
電流注入型の発光素子を有する発光モジュール部と、
を備えることを特徴とする。

本発明では、立ち上がり時間延長部は、調光直流電圧が立ち上がり始めた後、平滑コンデンサに流れ込むＰＷＭ信号の電流の少なくとも一部を接地に流し且つ接地に流す電流を減少させることにより、調光直流電圧がデューティ比に応じた電圧に達するまでの時間を延長する。これにより、本発明によれば、平滑コンデンサの容量を大きくすることなく、フェードイン動作を行うことができる。

本発明の実施形態に係る照明器具１の概略的な構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る照明用電源制御装置４の詳細構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る照明用電源制御装置４の動作を説明するためのタイムチャートの一例である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付す。

＜照明器具１＞
まず、本発明の実施形態に係る照明器具１について、図１を参照して説明する。

照明器具１は、ＬＥＤ等の発光素子を有する発光モジュール部５と、この発光モジュール部５に、調光度に応じた電流を供給する照明用電源とを備えており、調光器６により発光モジュール部５の調光度を調整可能に構成されている。

照明器具１は、図１に示すように、整流回路２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３と、照明用電源制御装置４と、発光モジュール部５と、調光器６、調光度信号変換部７とを備えている。照明用電源は、整流回路２、ＤＣ−ＤＣコンバータ３および照明用電源制御装置４を有する。なお、照明用電源は、整流回路２とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間に力率改善回路（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＰＦＣ、図示せず）を有してもよい。

整流回路２は、商用電源等の交流電源（ＡＣ）から入力した交流電圧を整流平滑し、整流平滑された直流電圧を出力する。この整流回路２は、図１に示すように、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４から構成されるダイオードブリッジと、平滑コンデンサＣ１とを有する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、整流回路２から出力された直流電圧に基づく直流電流を発光モジュール部５に出力するように構成されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３が出力する直流電流は発光モジュール部５の調光度が低下するにつれて小さくなる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、本実施形態では降圧チョッパ回路であり、図１に示すように、スイッチ素子Ｑ１と、ダイオードＤ５と、インダクタＬと、平滑コンデンサＣ４とを有している。スイッチ素子Ｑ１は、例えばＮ型のＭＯＳＦＥＴであり、ゲート端子が照明用電源制御装置４のドライバ部１３ｄ（後述）に接続されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、降圧チョッパ回路に限らず、その他公知のＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。

次に、発光モジュール部５について説明する。発光モジュール部５は、図１に示すように、複数の発光素子ライン５ａ，５ｂを有する。発光素子ライン５ａおよび５ｂは、直列接続された複数の発光素子を有する。発光素子ライン５ａおよび５ｂの一端（アノード） はいずれも、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力端子に接続されている。一方、発光素子ライン５ａおよび５ｂの他端（カソード）は、電流モニタ用の抵抗Ｒ１７を介して接地されるとともに、照明用電源制御回路４の電流検出部１３ｂ（後述）に接続されている。

なお、発光素子ラインの数および各発光素子ラインに含まれる発光素子の数は、任意であり、図１に示す個数に限られない。

また、発光素子ライン５ａ，５ｂが有する発光素子は、本実施形態では発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、これに限られず、レーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子等、電流注入型の発光素子であれば他の発光素子であってもよい。

調光器６は、使用者が照明器具１の調光度（照度）を調節するためのものである。この調光器６は、調光度を設定可能なツマミ部（図示せず）などの設定手段を有し、設定された調光度に応じた調光度信号を出力する。この調光度信号は、例えば、設定された調光度が低くなるにつれて、オンデューティが大きくなるＰＷＭ信号である。なお、調光器６は、照明器具１自身（照明器具１の筐体等）に設けられたり、あるいは、照明器具１が取り付けられた部屋の壁などに設けられる。

調光度信号変換部７は、調光器６から出力された調光度信号を変換する。本実施形態では、調光度信号変換部７は、調光器６から出力されたＰＷＭ信号を受信し、このＰＷＭ信号を変換したＰＷＭ信号（以下、「ＰＷＭ調光信号」ともいう。）を照明用電源制御装置４に出力する。図１に示すように、調光度信号変換部７は、フォトカプラＰＣ１と、このフォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタに直列接続された抵抗Ｒ２５とを有する。フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードの両端には、調光器６の出力電圧（すなわちＰＷＭ信号）が印加される。抵抗Ｒ２５の一端は、動作電圧生成部１１の動作電圧出力端子１１ａ（第１の動作電圧出力端子）に電気的に接続されている。このような構成により、調光度信号変換部７は、調光器６から出力されたＰＷＭ信号を反転し、所定の電圧レベルに変換したＰＷＭ信号を照明用電源制御装置４の調光直流電圧生成部１２（後述）に出力する。

＜照明用電源制御装置４＞
次に、照明用電源制御装置４について詳しく説明する。照明用電源制御装置４は、照明器具１の照明用電源に適用され、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を制御する。より詳しくは、照明用電源制御装置４は、発光モジュール部５に流れる電流をモニタし、照明用電源が調光器６で設定された調光度に応じた直流電流を供給するようにＤＣ−ＤＣコンバータ３を制御する。

図１に示すように、照明用電源制御装置４は、動作電圧生成部１１と、調光直流電圧生成部１２と、フィードバック制御部１３と、立ち上がり時間延長部１４と、リセット部１５とを備える。

なお、照明用電源制御装置４は、シリコン基板等の半導体基板に集積された半導体集積回路として構成されてもよい。すなわち、照明用電源制御装置４の上記構成要素の一部または全部を半導体基板に集積形成してもよい。例えば、図２に示す各種コンデンサ（タイマーコンデンサＣ２、コンデンサＣ３、平滑コンデンサＣｄｓ）やパラメータ調整用の抵抗（Ｒ１６等）については、半導体集積回路に含めずに外付けとしてもよい。

次に、照明用電源制御装置４の各構成要素について、図２を参照して説明する。

動作電圧生成部１１は、整流回路２の出力電圧に基づいて、照明用電源制御装置４を動作させるための２つの動作電圧Ｖｓｔ，Ｖｒｅｆを生成する。この動作電圧生成部１１は、動作電圧Ｖｓｔを出力するための動作電圧出力端子１１ａ（第１の動作電圧出力端子）と、動作電圧Ｖｒｅｆを出力するための動作電圧出力端子１１ｂ（第２の動作電圧出力端子）を有する。なお、動作電圧生成部１１は、バンドギャップ・リファレンス等の基準電圧回路により構成される。また、照明用電源が力率改善回路を有する場合、動作電圧生成部１１は力率改善回路の出力電圧を入力するように設けられる。

動作電圧生成部１１は、整流回路２が直流電圧を出力すると、動作電圧出力端子１１ａから動作電圧Ｖｓｔ（第１の動作電圧）を出力する。そして、動作電圧生成部１１は、図３に示すように、動作電圧Ｖｓｔを出力した後、動作電圧出力端子１１ｂから動作電圧Ｖｒｅｆ（第２の動作電圧）を出力する。より詳しくは、整流回路２から直流電圧を受けると、照明用電源制御装置４において、動作電圧Ｖｓｔとともに内部電源電圧Ｖｃｃが生成される。そして、この内部電源電圧Ｖｃｃが所定の電圧（例えばＵＶＬＯ電圧）に達すると、動作電圧Ｖｒｅｆが出力される。

調光直流電圧生成部１２は、調光器６の調光度信号に応じた直流電圧（調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}）を生成する。この調光直流電圧生成部１２は、ＰＷＭ信号生成部と、平滑コンデンサＣｄｓとを有する。

ＰＷＭ信号生成部は、調光度信号変換部７から、調光度（所望の照度）に応じたデューティ比を有するＰＷＭ調光信号を入力する。そして、ＰＷＭ調光信号および動作電圧Ｖｒｅｆに基づいてＰＷＭ信号を生成する。なお、このＰＷＭ信号は、調光度信号と同じデューティ比を有する。

平滑コンデンサＣｄｓは、図２に示すように、ＰＷＭ信号生成部の出力に一端が接続され、他端が接地されており、ＰＷＭ信号生成部が出力したＰＷＭ信号を平滑化して調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}を生成する。なお、平滑コンデンサＣｄｓの容量は、例えば０．０１μＦ〜０．１μＦである。

本実施形態では、ＰＷＭ信号生成部は、比較器ＣＯＭＰ１と、トランジスタＴｒ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３とを有する。比較器ＣＯＭＰ１は、一方の入力端子（−）が調光度信号変換部７の出力に接続され、他方の入力端子（＋）が基準電圧Ｖ１に接続されている。比較器ＣＯＭＰ１の出力端子は、トランジスタＴｒ１のゲート端子に接続されている。

トランジスタＴｒ１は、例えばＮ型のＭＯＳＦＥＴであり、図２に示すように、一端（ドレイン端子）が抵抗Ｒ１の一端に接続され、他端（ソース端子）が接地されている。抵抗Ｒ１の他端は、動作電圧出力端子１１ｂに電気的に接続されている。抵抗Ｒ２は、一端がトランジスタＴｒ１の一端（ドレイン端子）に接続され、他端が接地されている。

抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は直列接続されており、トランジスタＴｒ１がオフの場合に動作電圧Ｖｒｅｆを分圧する分圧回路を構成している。抵抗Ｒ３は、一端がトランジスタＴｒ１の一端（ドレイン端子）に接続され、他端が平滑コンデンサＣｄｓに接続されている。なお、抵抗Ｒ３としては、抵抗値が比較的高いものが使用される。

ＰＷＭ信号生成部から出力されたＰＷＭ信号が平滑コンデンサＣｄｓにより直流化される結果、調光器６で設定された調光度に応じた直流電圧（調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}）が生成される。この調光直流電圧は、図２に示す構成例の場合、調光度が低くなるにつれて低くなる。

フィードバック制御部１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３から出力される直流電流をモニタし、ＤＣ−ＤＣコンバータ３が調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}に応じた直流電流を出力するようにＤＣ−ＤＣコンバータ３をフィードバック制御する。このフィードバック制御部１３は、図１に示すように、電流可変値生成部１３ａと、電流検出部１３ｂと、電源制御部１３ｃと、ドライバ部１３ｄとを有する。

電流可変値生成部１３ａは、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}に応じてエラーアンプＥＡ１（後述）の基準電圧を引き下げる。図２に示すように、電流可変値生成部１３ａは、オペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、ダイオードＤ１とを有している。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）は平滑コンデンサＣｄｓに接続されている。オペアンプＯＰ１および抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は非反転増幅回路を構成しており、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}を増幅して出力する。

電流検出部１３ｂは、発光モジュール部５に流れる電流（すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ３から出力される直流電流）を検出し、検出した電流と電流可変値生成部１３ａの出力電圧との差分に応じた電圧を出力する。この電流検出部１３ｂは、図２に示すように、エラーアンプＥＡ１と、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ２４とを有している。エラーアンプＥＡ１の反転入力端子（−）は、発光素子ライン５ａ，５ｂのカソードに接続され、非反転入力端子（＋）は抵抗Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５の一端に接続されている。抵抗Ｒ１３の他端はダイオードＤ１に接続され、抵抗Ｒ１４の他端は基準電圧Ｖ２を介して接地され、抵抗Ｒ１５の他端は接地されている。基準電圧Ｖ２としては、例えば動作電圧Ｖｒｅｆが用いられる。抵抗Ｒ２４は、エラーアンプＥＡ１の利得を調整するためのものである。

電源制御部１３ｃは、図２に示すように、比較器ＰＷＭＣｏｍｐと、発振器ＯＳＣと、抵抗Ｒ１６と、コンデンサＣ３とを有している。発振器ＯＳＣは、抵抗Ｒ１６およびコンデンサＣ３により設定される発振信号（例えば三角波信号）を生成する。比較器ＰＷＭＣｏｍｐは、発振器ＯＳＣから出力される発振信号と、エラーアンプＥＡ１から出力される信号とを比較し、この比較結果に応じた信号を出力する。

ドライバ部１３ｄは、発光モジュール部５の発光素子に流れる電流が調光度に応じた目標値になるように、比較器ＰＷＭＣｏｍｐの出力信号に基づいてスイッチ素子Ｑ１の制御信号を生成し、スイッチ素子Ｑ１のゲート端子に出力する。例えば、比較器ＰＷＭＣｏｍｐの出力信号から、発光素子に流れる電流が目標値未満であると判断した場合には、ドライバ部１３ｄは、オンデューティが大きくなるようにスイッチ素子Ｑ１を制御する。一方、比較器ＰＷＭＣｏｍｐの出力信号から、発光素子に流れる電流が目標値以上であると判断した場合には、ドライバ部１３ｄは、オンデューティが小さくなるようにスイッチ素子Ｑ１を制御する。

次に、立ち上がり時間延長部１４について説明する。立ち上がり時間延長部１４は、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}の立ち上がり時間を長くすることで、平滑コンデンサＣｄｓの容量を大きくすることなくフェードイン動作を行うためのものである。後述するように、立ち上がり時間延長部１４は、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}が立ち上がり始めた後、平滑コンデンサＣｄｓに流れ込むＰＷＭ信号の電流の少なくとも一部を接地に流し且つ接地に流す電流を減少させる。これにより、調光直流電圧がＰＷＭ調光信号のデューティ比に応じた電圧に達するまでの時間を延長することができる。なお、好ましくは、立ち上がり時間延長部１４は、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}の所望の立ち上がり時間に応じた減少速度で、接地に流す電流を徐々に減少させる。

本実施形態では、立ち上がり時間延長部１４は、タイマーコンデンサＣ２と、トランジスタＴｒ２と、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９，Ｒ２２とを有している。なお、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９，Ｒ２２は、タイマーコンデンサＣ２の充電時間を調整する機能を有する。抵抗Ｒ１８，Ｒ１９としては、抵抗値が比較的高いもの（例えば３３ｋΩ）が使用される。抵抗Ｒ２２としては、抵抗値が比較的低いもの（例えば２２０Ω）が使用される。

タイマーコンデンサＣ２は、図２に示すように、一端が動作電圧出力端子１１ｂに電気的に接続され、他端が接地されている。より詳しくは、タイマーコンデンサＣ２の一端は、抵抗Ｒ１８（第１の抵抗）を介して動作電圧出力端子１１ｂに電気的に接続されている。よって、図３に示すように、タイマーコンデンサＣ２は、抵抗Ｒ１８を流れる電流Ｉ１８により充電され、タイマーコンデンサＣ２の電圧Ｖ_Ｃ２は動作電圧Ｖｒｅｆに合わせて上昇する。なお、タイマーコンデンサＣ２の容量は、例えば１０μＦ〜１００μＦである。

トランジスタＴｒ２は、図２に示すように、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタであり、ＰＷＭ信号生成部の出力（すなわち抵抗Ｒ３）に電気的に接続されたエミッタ端子（第１の主電極）と、接地されたコレクタ端子（第２の主電極）と、タイマーコンデンサＣ２の一端に電気的に接続されたベース端子（制御電極）とを有する。より詳しくは、トランジスタＴｒ２のエミッタ端子は抵抗Ｒ２２（第２の抵抗）を介してＰＷＭ信号生成部の出力に電気的に接続されており、トランジスタＴｒ２のベース端子は抵抗Ｒ１９（第３の抵抗）を介してタイマーコンデンサＣ２の一端に電気的に接続されている。トランジスタＴｒ２は、飽和領域で動作し、タイマーコンデンサＣ２の一端の電圧（すなわち電圧Ｖ_Ｃ２）が高くなるにつれてエミッタ端子とコレクタ端子との間を流れる電流を減少させる。トランジスタＴｒ２は、当初、エミッタ端子とコレクタ端子間が電気的に導通した導通状態にある。図３に示すように、タイマーコンデンサＣ２が動作電圧Ｖｒｅｆにより充電されて電圧Ｖ_Ｃ２が上昇するにつれて、トランジスタＴｒ２はリニアに徐々にオフする。これにより、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}の上昇が抑制されるため、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}の立ち上がり時間が延長される。従来（すなわち立ち上がり時間延長部１４が無い場合）は、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}は時刻ｔ１で調光度に応じた電圧に到達したのに対し、本実施形態では、調光直流電圧Ｖ_{ＤＣＯＵＴ}は時刻ｔ２で調光度に応じた電圧に到達しており、立ち上がり時間は（ｔ２−ｔ１）の時間だけ延長される。よって、平滑コンデンサＣｄｓの容量を大きくすることなく、フェードイン動作を行うことができる。

なお、トランジスタＴｒ２は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ等の他のスイッチ素子で構成することも可能である。

また、抵抗Ｒ１９に代えて、ダイオードを用いてもよい。このダイオードは、アノードがトランジスタＴｒ２のベース端子に接続され、カソードがタイマーコンデンサＣ２の一端に接続される。換言すれば、トランジスタＴｒ２のベース端子は、上記ダイオードを介して、タイマーコンデンサＣ２の一端に電気的に接続される。

次に、リセット部１５について説明する。リセット部１５は、商用交流電源等の入力電源断が短時間に発生した場合であっても、入力電源回復時に完全なフェードイン動作を行うために設けられている。

リセット部１５は、入力電源断を検知する入力電源監視部１６と、タイマーコンデンサＣ２を放電（リセット）させる放電手段と、この放電手段による放電動作を停止させる放電停止手段とを有している。

入力電源監視部１６は、動作電圧Ｖｓｔにより動作する。また、入力電源を監視するために、入力電源監視部１６の入力端子は、ダイオードＤ１１（Ｄ１３）とダイオードＤ１２（Ｄ１４）との間に設けられた分圧回路の出力（すなわち直列抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点）に接続されている。平滑コンデンサＣ１よりも入力電源側に設けられているため、入力電源監視部１６は入力電源断を即座に検知することができる。

入力電源監視部１６は、整流回路２から出力される直流電圧が所定値を下回ったことを検知すると、出力端子から入力検知信号を出力する。本実施形態では入力検知信号は、Ｈレベルの信号である。

放電手段は、入力検知信号を受信すると、タイマーコンデンサＣ２の一端を接地に電気的に接続して、タイマーコンデンサＣ２を放電させる。本実施形態では、放電手段は、図２に示すように、トランジスタＴｒ３および抵抗Ｒ２０，Ｒ２３により構成されている。

トランジスタＴｒ３は、例えばｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであり、コレクタ端子が抵抗Ｒ２０を介してタイマーコンデンサＣ２の一端に接続され、エミッタ端子が接地され、ベース端子が抵抗Ｒ２３を介して入力電源監視部１６の出力端子に接続されている。なお、抵抗Ｒ２０としては、抵抗値が比較的低いもの（例えば２７０Ω）が使用される。

入力電源監視部１６が入力電源の断を検知してＨレベルの入力検知信号を出力すると、図３に示すようにトランジスタＴｒ３のベース電圧Ｖｂ３がＨレベルとなり、トランジスタＴｒ３は導通状態となる。これにより、タイマーコンデンサＣ２の一端が接地に電気的に接続され、タイマーコンデンサＣ２は放電される。これにより、入力電源断が発生した場合、入力電源監視部１６の入力検知信号に基づいてタイマーコンデンサＣ２が直ちに放電される。よって、入力電源断が短時間発生した場合でも、入力電源が回復した際、途中の調光度からフェードインすることなく、完全なフェードイン動作を行うことができる。

放電停止手段は、動作電圧Ｖｒｅｆが立ち上がると、放電手段による放電動作を停止させるように構成されている。放電動作が停止することにより、タイマーコンデンサＣ２は充電可能な状態となる。本実施形態では、放電停止手段は、図２に示すように、トランジスタＴｒ４および抵抗Ｒ２１により構成されている。

トランジスタＴｒ４は、例えばｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであり、コレクタ端子がトランジスタＴｒ３のベース端子に接続され、エミッタ端子が接地され、ベース端子が抵抗Ｒ２１を介して動作電圧出力端子１１ｂに電気的に接続されている。動作電圧Ｖｒｅｆが立ち上がると、トランジスタＴｒ４が導通状態となる。これにより、トランジスタＴｒ３が遮断状態となるため、タイマーコンデンサＣ２の放電動作は停止する。なお、放電停止手段は、動作電圧Ｖｒｅｆが立ち上がっている間、入力検知信号を無効にする。これにより、ごく短時間の入力電源断（例えば２０ミリ秒以下の瞬断）の場合は現状動作を維持することができる。

なお、入力電源監視部１６を設けず、トランジスタＴｒ３のベース端子を動作電圧出力端子１１ａに電気的に接続してもよい。この場合、トランジスタＴｒ３は、動作電圧生成部１１から動作電圧Ｖｓｔを受信すると、タイマーコンデンサＣ２の一端を接地に電気的に接続して、タイマーコンデンサＣ２を放電させる。入力電源監視部１６、および分圧回路の抵抗Ｒ４，Ｒ５が不要となるので、照明用電源制御装置４の簡略化、低コスト化を図ることができる。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１ 照明器具
２ 整流回路
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４ 照明用電源制御装置
５ 発光モジュール部
５ａ，５ｂ 発光素子ライン
６ 調光器
７ 調光度信号変換部
１１ 動作電圧生成部
１１ａ，１１ｂ 動作電圧出力端子
１２ 調光直流電圧生成部
１３ フィードバック制御部
１３ａ 電流可変値生成部
１３ｂ 電流検出部
１３ｃ 電源制御部
１３ｄ ドライバ部
１４ 立ち上がり時間延長部
１５ リセット部
１６ 入力電源監視部
Ｃ１ 平滑コンデンサ
Ｃ２ タイマーコンデンサ
Ｃ３ コンデンサ
Ｃ４ 平滑コンデンサ
Ｃｄｓ 平滑コンデンサ
ＣＯＭＰ１ 比較器
Ｄ１，Ｄ５，Ｄ１１〜Ｄ１４， ダイオード
ＥＡ１ エラーアンプ
Ｌ インダクタ
ＯＰ１ オペアンプ
ＯＳＣ 発振器
ＰＣ１ フォトカプラ
ＰＷＭＣｏｍｐ 比較器
Ｑ１ スイッチ素子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ１１〜Ｒ２５ 抵抗
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４ トランジスタ
Ｖ１，Ｖ２ 基準電圧
Ｖｂ３，Ｖｂ４ （Ｔｒ３，Ｔｒ４の）ベース電圧
Ｖ_Ｃ２ （タイマーコンデンサＣ２の）電圧
Ｖｃｃ 内部電源電圧
Ｖ_{ＤＣＯＵＴ} 調光直流電圧
Ｖｓｔ，Ｖｒｅｆ 動作電圧

Claims (10)

1. 交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する整流回路と、電流注入型の発光素子を有する発光モジュール部に前記直流電圧に基づく直流電流を出力するＤＣ−ＤＣコンバータとを備える照明用電源に適用される照明用電源制御装置であって、
   第１の動作電圧出力端子および第２の動作電圧出力端子を有し、前記整流回路が直流電圧を出力すると前記第１の動作電圧出力端子から第１の動作電圧を出力し、前記第１の動作電圧を出力した後、前記第２の動作電圧出力端子から第２の動作電圧を出力する動作電圧生成部と、
   調光度に応じたデューティ比を有するＰＷＭ調光信号を入力し、前記ＰＷＭ調光信号および前記第２の動作電圧に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号生成部の出力に一端が接続され、他端が接地され、前記ＰＷＭ信号を平滑化して調光直流電圧を生成する平滑コンデンサとを有する調光直流電圧生成部と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される直流電流をモニタし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが前記調光直流電圧に応じた直流電流を出力するように前記ＤＣ−ＤＣコンバータをフィードバック制御するフィードバック制御部と、
   前記調光直流電圧が立ち上がり始めた後、前記平滑コンデンサに流れ込む前記ＰＷＭ信号の電流の少なくとも一部を接地に流し且つ前記接地に流す電流を減少させることにより、前記調光直流電圧が前記デューティ比に応じた電圧に達するまでの時間を延長する立ち上がり時間延長部と、
   を備えることを特徴とする照明用電源制御装置。
2. 前記立ち上がり時間延長部は、
   一端が前記第２の動作電圧出力端子に電気的に接続され、他端が接地されたタイマーコンデンサと、
   前記ＰＷＭ信号生成部の出力に電気的に接続された第１の主電極と、接地された第２の主電極と、前記タイマーコンデンサの前記一端に電気的に接続された制御電極とを有し、前記タイマーコンデンサの前記一端の電圧が高くなるにつれて前記第１の主電極と前記第２の主電極との間を流れる電流を減少させるトランジスタと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の照明用電源制御装置。
3. 前記タイマーコンデンサの前記一端は、第１の抵抗を介して前記第２の動作電圧出力端子に電気的に接続され、前記トランジスタの前記第１の主電極は、第２の抵抗を介して前記ＰＷＭ信号生成部の出力に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の照明用電源制御装置。
4. 前記トランジスタの前記制御電極は、第３の抵抗を介して前記タイマーコンデンサの前記一端に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の照明用電源制御装置。
5. 前記トランジスタの前記制御電極は、アノードが前記制御電極に接続され、カソードが前記タイマーコンデンサの前記一端に接続されたダイオードを介して、前記タイマーコンデンサの前記一端に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の照明用電源制御装置。
6. 前記整流回路から出力される直流電圧が所定値を下回ったことを検知すると、入力検知信号を出力する入力電源監視部と、
   前記入力検知信号を受信すると、前記タイマーコンデンサの前記一端を接地に電気的に接続して、前記タイマーコンデンサを放電させる放電手段と、
   を有するリセット部をさらに備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の照明用電源制御装置。
7. 前記第１の動作電圧を受信すると、前記タイマーコンデンサの前記一端を接地に電気的に接続して、前記タイマーコンデンサを放電させる放電手段を有するリセット部をさらに備え、前記リセット部は、前記第２の動作電圧が立ち上がると、前記放電手段による放電動作を停止させる放電停止手段をさらに有することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の照明用電源制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の照明用電源制御装置を半導体基板に集積形成したことを特徴とする半導体集積回路。
9. 交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する整流回路と、
   電流注入型の発光素子を有する発光モジュール部に前記直流電圧に基づく直流電流を出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する照明用電源制御装置と、
   を備え、
   前記照明用電源制御装置は、
   第１の動作電圧出力端子および第２の動作電圧出力端子を有し、前記整流回路が直流電圧を出力すると前記第１の動作電圧出力端子から第１の動作電圧を出力し、前記第１の動作電圧を出力した後、前記第２の動作電圧出力端子から第２の動作電圧を出力する動作電圧生成部と、
   調光度に応じたデューティ比を有するＰＷＭ調光信号を入力し、前記ＰＷＭ調光信号および前記第２の動作電圧に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号生成部の出力に一端が接続され、他端が接地され、前記ＰＷＭ信号を平滑化して調光直流電圧を生成する平滑コンデンサとを有する調光直流電圧生成部と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される直流電流をモニタし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが前記調光直流電圧に応じた直流電流を出力するように前記ＤＣ−ＤＣコンバータをフィードバック制御するフィードバック制御部と、
   前記調光直流電圧が立ち上がり始めた後、前記平滑コンデンサに流れ込む前記ＰＷＭ信号の電流の少なくとも一部を接地に流し且つ前記接地に流す電流を減少させることにより、前記調光直流電圧が前記デューティ比に応じた電圧に達するまでの時間を延長する立ち上がり時間延長部と、を有する、
   ことを特徴とする照明用電源。
10. 請求項９に記載の照明用電源と、
    電流注入型の発光素子を有する発光モジュール部と、
    を備えることを特徴とする照明器具。

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