以下、本発明の実施形態に係る点灯装置、並びに本発明の実施形態に係る照明器具を説明する。なお、以下の実施形態で説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(実施形態1)
実施形態1に係る点灯装置1X(以下、点灯装置1Xと略す)は、図1に示すように、整流回路11と、駆動回路12と、分流回路13とを備えている。整流回路11は、第1入力端子111及び第2入力端子112と、第1出力端子113及び第2出力端子114とを有している。第1入力端子111は、交流電源4の一端(例えば、ホット側)と電気的に接続される。第2入力端子112は、交流電源4の他端(例えば、アース側)と電気的に接続される。第1出力端子113は、第1固体光源部21の正極と電気的に接続される。第2出力端子114は、駆動回路12の出力端と電気的に接続される。整流回路11は、例えば、ダイオードブリッジである。整流回路11は、第1入力端子111及び第2入力端子112に入力される交流電圧V1を脈流電圧V2に全波整流し、第1出力端子113及び第2出力端子114から脈流電圧V2を出力する。ただし、「入力端子」及び「出力端子」は、電線などが電気的かつ機械的に接続される部品(ねじ端子など)でもよいが、例えば電子部品のリードや、回路基板に配線として形成された導電体の一部でもよい。
第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23は、いずれも複数個の固体光源の直列回路で構成されることが好ましい。また、第1固体光源部21は、第1キャパシタC1が電気的に並列接続されている。第2固体光源部22は、第2キャパシタC2が電気的に並列接続されている。第3固体光源部23は、第3キャパシタC3が電気的に並列接続されている。第1固体光源部21の負極に第1ダイオードD1のアノードが電気的に接続されている。第2固体光源部22の負極に第2ダイオードD2のアノードが電気的に接続されている。第3固体光源部23の負極に第3ダイオードD3のアノードが電気的に接続されている。第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23は、それぞれの正極と負極の間に印加される電圧がそれぞれのオン電圧(第1オン電圧V21、第2オン電圧V22及び第3オン電圧V23)以上のときに導通して発光(点灯)する。
駆動回路12は、第1定電流回路121、第2定電流回路122、及び第3定電流回路123を有している。第1定電流回路121の入力端子が分流回路13を介して第1ダイオードD1のカソードと電気的に接続されている。第2定電流回路122の入力端子が第2ダイオードD2のカソードと電気的に接続されている。第3定電流回路123の入力端子が第3ダイオードD3のカソードと電気的に接続されている。また、第1定電流回路121、第2定電流回路122、及び第3定電流回路123の出力端子が整流回路11の第2出力端子114と電気的に接続されている。第1定電流回路121、第2定電流回路122及び第3定電流回路123はそれぞれ、入力端子から入力する電流を定電流化して出力端子から出力するように構成されている。ただし、第1定電流回路121、第2定電流回路122及び第3定電流回路123はそれぞれ単独で動作し、2つ以上の定電流回路が同時に動作することはない。
分流回路13は、ブリーダ抵抗130と、制御回路131とを有している。分流回路13は、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1と電気的に並列接続されている。ブリーダ抵抗130の一端が整流回路11の第1出力端子113及び第1固体光源部21の正極と電気的に接続されている。制御回路131は、第1固体光源部21の非導通時(消灯時)にブリーダ抵抗130に電流(ブリーダ電流)を流し、第1固体光源部21の導通時(点灯時)にブリーダ電流を流さないように構成されている。
整流回路11から出力される脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21未満となる期間(図2における期間T1、T7)では、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23が導通せずに全て消灯する。このとき、第2定電流回路122と第3定電流回路123は停止している。一方、分流回路13の制御回路131が動作し、整流回路11から出力される電流I1をブリーダ抵抗130に流す。ブリーダ抵抗130に流れる電流は、制御回路131を経由して第1定電流回路121の入力端子に流れ込む。そのため、第1定電流回路121が動作する。その結果、図3Aに点線で示す経路RT1、すなわち整流回路11の第1出力端子113から分流回路13及び第1定電流回路121を通って整流回路11の第2出力端子114に戻る経路で電流I20(電流I1)が流れる。以下では、経路RT1に電流I1が流れる動作モードを第1モードという。ここで、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21未満となる期間が、分流回路13に電流I20が流れる、第1期間となる。
脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21以上、かつ、第1オン電圧V21と第2オン電圧V22の合計値(第1電圧合計値という)未満になる期間(図2の期間T2,T6)では、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1が導通する。第1固体光源部21及び第1ダイオードD1が導通すれば、第1定電流回路121が動作して第1固体光源部21に流れる電流I21(電流I1)を定電流化する。第1固体光源部21は、電流I21が流れることで点灯する。なお、分流回路13の制御回路131は、第1固体光源部21に電流I21が流れ始めると、ブリーダ抵抗130に電流I1を流さないように構成されている。したがって、期間T2、T6においては、図3Bに点線で示す経路RT2、すなわち整流回路11の第1出力端子113から第1固体光源部21と第1ダイオードD1と分流回路13の抵抗R4と第1定電流回路121とを通って整流回路11の第2出力端子114に戻る経路に、電流I1が流れる。なお、第1定電流回路121は、第1固体光源部21に流れる電流I21を所定の電流値Ist1に定電流化する(図2参照)。ただし、第2固体光源部22と第3固体光源部23は導通せずに消灯したままである。以下では、経路RT2に電流I1(I21)が流れる動作モードを第2モードという。ここで、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21以上、かつ、第1電圧合計値未満となる期間が、第1固体光源部21のみに電流I21が流れる、第2期間となる。
図2の期間T3、T5では、脈流電圧V2の電圧値が第1電圧合計値(V21+V22)以上、かつ、第1電圧合計値と第3オン電圧V23の合計値(第2電圧合計値いう)未満となる。この期間T3、T5では、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第2ダイオードD2が導通する。第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第2ダイオードD2が導通すれば、第2定電流回路122が動作して第1固体光源部21及び第2固体光源部22に流れる電流I21、I22(電流I1)を定電流化する。第1固体光源部21及び第2固体光源部22は、電流I21、I22が流れることで点灯する。なお、第1定電流回路121は動作を停止する。つまり、図3Cに点線で示す経路RT3、すなわち整流回路11の第1出力端子113から第1固体光源部21及び第2固体光源部22と第2ダイオードD2と第2定電流回路122を通って整流回路11の第2出力端子114に戻る経路に電流I1が流れる。なお、第2定電流回路122は、第1固体光源部21に流れる電流I21及び第2固体光源部22に流れる電流I22を所定の電流値Ist1に定電流化する(図2参照)。ただし、第3固体光源部23は導通せずに消灯したままである。以下では、経路RT3に電流I1(I21及びI22)が流れる動作モードを第3モードという。
図3の期間T4では、脈流電圧V2の電圧値が第2電圧合計値(V21+V22+V23)以上となる。この期間T4では、第1固体光源部21、第2固体光源部22、第3固体光源部23及び第3ダイオードD3が導通する。第1固体光源部21、第2固体光源部22、第3固体光源部23及び第3ダイオードD3が導通すれば、第3定電流回路123が動作して第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23に流れる電流I21、I22、I23を定電流化する。第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23は、電流I21、I22、I23が流れることで点灯する。なお、第1定電流回路121及び第2定電流回路122は動作を停止する。つまり、図3Dに点線で示す経路RT4に電流I1が流れる。この経路RT4は、整流回路11の第1出力端子113から第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23と第3ダイオードD3と第3定電流回路123を通って整流回路11の第2出力端子114に戻る経路である。なお、第3定電流回路123は、第1固体光源部21に流れる電流I21、第2固体光源部22に流れる電流I22及び第3固体光源部23に流れる電流I23を所定の電流値Ist1に定電流化する(図2参照)。以下では、経路RT4に電流I1(I21、I22及びI23)が流れる動作モードを第4モードという。ここで、脈流電圧V2の電圧値が第2電圧合計値以上となる期間が、全ての固体光源(第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23)が点灯する、第3期間となる。
次に、図4の回路図を参照して、点灯装置1Xの回路構成をさらに詳しく説明する。ただし、図4の回路図に示す構成は、点灯装置1Xの回路構成の一例である。つまり、点灯装置1Xの回路構成は、図4に示す回路構成に限定されず、適宜変更が可能である。
第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23は、それぞれ表面実装型の発光ダイオードからなる固体光源(第1固体光源210、第2固体光源220、第3固体光源230)を有している。ただし、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23は、それぞれ複数個の固体光源(第1固体光源210、第2固体光源220、第3固体光源230)の直列回路で構成されることが好ましい。なお、第1固体光源210、第2固体光源220及び第3固体光源230は、発光ダイオード以外の固体光源、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子やレーザダイオードであっても構わない。
ここで、第1固体光源部21の第1オン電圧V21は、第1固体光源210の順方向電圧に、第1固体光源210の直列接続されている個数を乗じた値に等しい。また、第2固体光源部22の第2オン電圧V22は、第2固体光源220の順方向電圧に、第2固体光源220の直列接続されている個数を乗じた値に等しい。さらに、第3固体光源部23の第3オン電圧V23は、第3固体光源230の順方向電圧に、第3固体光源230の直列接続されている個数を乗じた値に等しい。例えば、第1固体光源210、第2固体光源220及び第3固体光源230の順方向電圧が全て3.1[V]であると仮定する。このとき、第1固体光源部21を構成する第1固体光源210の数が14個であれば、第1オン電圧V21は、V21=3.1×14=43.4[V]、となる。また、第2固体光源部22を構成する第2固体光源220の数が13個であれば、第2オン電圧V22は、V22=3.1×13=40.3(V)、となる。さらに、第3固体光源部23を構成する第3固体光源230の数が12個であれば、第3オン電圧V23は、V23=3.1×12=37.2[V]となる。
第1固体光源210、第2固体光源220及び第3固体光源230のそれぞれと一対一に並列接続されている、第1キャパシタC1、第2キャパシタC2及び第3キャパシタC3は、例えば、アルミ電解コンデンサである。第1キャパシタC1、第2キャパシタC2及び第3キャパシタC3は、それぞれ電流I21、I22及びI23を平滑することによって、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23の光出力のリップル(変動)を低減している。ゆえに、第1固体光源部21の等価抵抗と第1キャパシタC1の静電容量とで決定される時定数が脈流電圧V2の周期よりも大きくなるように、第1キャパシタC1の静電容量が設定されていることが好ましい。同様に、第2固体光源部22の等価抵抗と第2キャパシタC2の静電容量とで決定される時定数が脈流電圧V2の周期よりも大きくなるように、第2キャパシタC2の静電容量が設定されていることが好ましい。また、第3固体光源部23の等価抵抗と第3キャパシタC3の静電容量とで決定される時定数が脈流電圧V2の周期よりも大きくなるように、第3キャパシタC3の静電容量が設定されていることが好ましい。ただし、これらのキャパシタC1〜C3は点灯装置1Xに必須の構成要素ではなく、適宜省略されてもよい。
駆動回路12は、第1定電流回路121〜第3定電流回路123に加えて、電流制御回路124を有している。電流制御回路124は、ツェナーダイオード1240、第1分圧抵抗R101、第2分圧抵抗R102、第3分圧抵抗R103並びにキャパシタC101で構成されることが好ましい。第1分圧抵抗R101の一端は、整流回路11の第1出力端子113と電気的に接続されている。第1分圧抵抗R101の他端は、第2分圧抵抗R102の一端及びツェナーダイオード1240のカソードと電気的に接続されている。第2分圧抵抗R102の他端は、第3分圧抵抗R103の一端と電気的に接続されている。第3分圧抵抗R103の他端は、ツェナーダイオード1240のアノード、整流回路11の第2出力端子114及び抵抗R1と電気的に接続されている。キャパシタC101は第3分圧抵抗R103と電気的に並列接続されている。
ここで、第1分圧抵抗R101、第2分圧抵抗R102及び第3分圧抵抗R103からなる分圧回路は、第1分圧抵抗R101、第2分圧抵抗R102及び第3分圧抵抗R103で脈流電圧V2を分圧して基準電圧Vxを生成している。ただし、基準電圧Vxは、脈流電圧V2が第1オン電圧V21以上の期間(図2の期間T2〜T6)においては、ツェナーダイオード1240のツェナー電圧を第2分圧抵抗R102と第3分圧抵抗R103で分圧した電圧に制限(クランプ)される。一方、脈流電圧V2が第1オン電圧V21未満の期間(図2の期間T1、T7)においては、基準電圧Vxは、脈流電圧V2に比例して変化する。なお、3つの分圧抵抗R101〜R103とキャパシタC101とでフィルタ回路が構成されている。フィルタ回路は、交流電源4から入力されるノイズ(高調波ノイズ)を低減させ、ノイズによる定電流回路121〜123の誤動作が抑制される。ただし、フィルタ回路の時定数は、交流電源4の電源周波数が50[Hz]又は60[Hz]である場合、期間T1、T7における基準電圧Vxを脈流電圧V2に比例して変化させるために1ミリ秒以下に設定されることが好ましい。
第1定電流回路121は、トランジスタQ1と、オペアンプU1と、キャパシタC11と、抵抗R12とを備えている。トランジスタQ1は、例えばエンハンスメント形のnチャンネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)である。トランジスタQ1のドレインは第1ダイオードD1のカソードと電気的に接続されている。トランジスタQ1のソースは抵抗R1と電気的に接続されている。トランジスタQ1のゲートはオペアンプU1の出力端子と電気的に接続されている。オペアンプU1のプラス入力端子は、第2分圧抵抗R102、R103の接続点と電気的に接続されている。オペアンプU1のプラス入力端子は、電流制御回路124の出力端子(第2分圧抵抗R102と第3分圧抵抗R103の接続点)と電気的に接続されている。つまり、オペアンプU1のプラス入力端子には、基準電圧Vxが入力される。オペアンプU1のマイナス入力端子は、キャパシタC11を介してオペアンプU1の出力端子と電気的に接続されている。また、オペアンプU1のマイナス入力端子は、抵抗R12を介してトランジスタQ1のソースと電気的に接続されている。つまり、オペアンプU1のマイナス入力端子には、抵抗R1に流れる電流(電流I1)に比例した検出電圧Vyが入力される。オペアンプU1は、基準電圧Vxと検出電圧Vyとの差電圧に比例した電圧をトランジスタQ1のゲートに出力する。オペアンプU1は、抵抗R1に流れる電流I1の電流値が基準電圧Vxの電圧値に対応した目標値よりも大きければ、出力電圧を低下してトランジスタQ1のゲート・ソース電圧を低下させることで電流I1を減少させる。また、オペアンプU1は、電流I1の電流値が目標値よりも小さければ、出力電圧を高くしてトランジスタQ1のゲート・ソース電圧を上昇させることで電流I1を増加させる。このようにして、オペアンプU1は、抵抗R1に流れる電流I1を、基準電圧Vxの電圧値に対応した目標値に一致させるようにトランジスタQ1を制御している。ここで、キャパシタC11と抵抗R12とで位相補償回路が構成され、オペアンプU1の発振が防止されている。
第2定電流回路122及び第3定電流回路123は、第1定電流回路121と共通の回路構成を有している。すなわち、第2定電流回路122の「トランジスタQ2」、「オペアンプU2」、「キャパシタC21」、「抵抗R22」は、それぞれ、第1定電流回路121の「トランジスタQ1」、「オペアンプU1」、「キャパシタC11」、「抵抗R12」に相当する。同じく、第3定電流回路123の「トランジスタQ3」、「オペアンプU3」、「キャパシタC31」、「抵抗R32」は、それぞれ、第1定電流回路121の「トランジスタQ1」、「オペアンプU1」、「キャパシタC11」、「抵抗R12」に相当する。そして、第2定電流回路122及び第3定電流回路123は、第1定電流回路121と同様に、抵抗R1に流れる電流I1を、基準電圧Vxの電圧値に対応した目標値に一致させるように動作する。ただし、第2定電流回路122及び第3定電流回路123は、それぞれ第2固体光源部22及び第3固体光源部23が導通しなければ、動作しない。また、第1定電流回路121は、第2定電流回路122が動作しているときはトランジスタQ1のドレイン電流を遮断又は減少させることが好ましい。さらに、第2定電流回路122は、第3定電流回路123が動作しているときはトランジスタQ2のドレイン電流を遮断又は減少させることが好ましい。
最後に、分流回路13の回路構成を説明する。既に説明したように、分流回路13は、ブリーダ抵抗130と制御回路131を有している。ブリーダ抵抗130の一端が整流回路11の第1出力端子113と電気的に接続されている。制御回路131は、3つのスイッチング素子Q4、Q5、Q6と、3つの抵抗R2、R3、R4とを有している。なお、3つのスイッチング素子Q4、Q5、Q6は、いずれもNPN型のバイポーラトランジスタである。スイッチング素子Q4のコレクタがブリーダ抵抗130の他端と電気的に接続されている。スイッチング素子Q4のエミッタが抵抗R2の一端及びスイッチング素子Q5のベースと電気的に接続されている。抵抗R2の他端がスイッチング素子Q5のエミッタ及びスイッチング素子Q6のエミッタと電気的に接続されている。スイッチング素子Q5のコレクタが抵抗R3を介してブリーダ抵抗130の一端及び整流回路11の第1出力端子113と電気的に接続されている。スイッチング素子Q6のコレクタが、スイッチング素子Q4のベース及びスイッチング素子Q5のコレクタと電気的に接続されている。スイッチング素子Q6のベースが第1ダイオードD1のカソード及び抵抗R4の一端と電気的に接続されている。スイッチング素子Q6のコレクタが抵抗R4の他端及び第1定電流回路121のトランジスタQ1のドレインと電気的に接続されている。制御回路131は、スイッチング素子Q4をオンすることでブリーダ抵抗130に電流を流す。また、制御回路131は、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1が導通して抵抗R4に電流I1が流れると、スイッチング素子Q6をオンしてスイッチング素子Q4をオフすることにより、ブリーダ抵抗130に電流を流さない。また、制御回路131は、ブリーダ抵抗130に流れる電流が増えすぎた場合、スイッチング素子Q5をオンしてスイッチング素子Q4をオフする。すなわち、制御回路131は、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21未満の期間にブリーダ抵抗130に電流を流し、その他の期間にはブリーダ抵抗130に電流を流さないように構成されている。
次に、図5及び図6を参照して点灯装置1Xの動作を詳細に説明する。図5は、点灯装置1Xの動作説明用の波形図である。図5には、図5の上から順番に、脈流電圧V2、電流I1、電流I20、電流I21、電流I22、電流I23の波形が示されている。図6は、分流回路13の動作説明用の波形図である。図6には、図6の上から順番に、電流I21の波形、第1ダイオードD1の状態(オン、オフ)、スイッチング素子Q6の状態(オン、オフ)、スイッチング素子Q4の状態(オン、オフ)、電流I20の波形が示されている。なお、図5及び図6における横軸は時間tであり、時間t=t0、t7が脈流電圧V2のゼロクロスと一致している。
まず、時間t=t0〜t1の期間では、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21未満であるので、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23は全て消灯している。脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21未満の場合、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1が導通(オン)しないので、抵抗R4に電流が流れず、スイッチング素子Q6はオフしている。このとき、スイッチング素子Q4がオンしているので、整流回路11の第1出力端子113からブリーダ抵抗130、スイッチング素子Q4、抵抗R2、第1定電流回路121の経路で電流I20(電流I1)が流れる。第1定電流回路121は、分流回路13に流れる電流I20(電流I1)を、基準電圧Vxの電圧値に対応した目標値に一致させる。ただし、時間t=t0〜t1の期間では、電流制御回路124から出力される基準電圧Vxが脈流電圧V2に比例して増加するので、電流I20(電流I1)も徐々に増加する。
時間t=t1〜t2の期間では、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21以上、かつ、第1電圧合計値未満であるので、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1が導通(オン)して抵抗R4に電流I21(電流I1)が流れる。抵抗R4に電流が流れるとスイッチング素子Q6がオンする。スイッチング素子Q6がオンするとスイッチング素子Q4がオフするので、ブリーダ抵抗130に電流I20が流れなくなる。第1定電流回路121は、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1に流れる電流I21(電流I1)を、基準電圧Vxの電圧値に対応した目標値に一致させる。ただし、時間t=t1〜t6の期間では、電流制御回路124から出力される基準電圧Vxが、ツェナーダイオード1240のツェナー電圧を第2分圧抵抗R102と第3分圧抵抗R103で分圧した電圧に制限(クランプ)される。したがって、電流I21(電流I1)は、所定の電流値Ist1に定電流化される。
時間t=t2〜t3の期間では、脈流電圧V2の電圧値が第1電圧合計値以上、かつ、第2電圧合計値未満であるので、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第2ダイオードD2が導通(オン)し、第1ダイオードD1が非導通(オフ)となる。第1ダイオードD1がオフすると、抵抗R4に電流I21(電流I1)が流れなくなり、スイッチング素子Q6がオフする。ただし、スイッチング素子Q6がオフであっても、第1固体光源部21が点灯している間は分流回路13の方に電流が流れ込まないため、スイッチング素子Q4はオフしたままである。ゆえに、分流回路13に電流I20は流れない。このとき、第1定電流回路121は停止する。また、第2定電流回路122は、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第2ダイオードD2に流れる電流I22(電流I1)を、所定の電流値Ist1に定電流化する。
時間t=t3〜t4の期間では、脈流電圧V2の電圧値が第2電圧合計値以上であるので、第1固体光源部21、第2固体光源部22、第3固体光源部23及び第3ダイオードD3が導通(オン)する。また、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2は非導通(オフ)となる。第1ダイオードD1がオフしているが、分流回路13は引き続き停止している。また、第1定電流回路121及び第2定電流回路122は停止する。第3定電流回路123は、第1固体光源部21、第2固体光源部22、第3固体光源部23及び第3ダイオードD3に流れる電流I23(電流I1)を、所定の電流値Ist1に定電流化する。
時間t=t4〜t5の期間では、脈流電圧V2の電圧値が第1電圧合計値以上、かつ、第2電圧合計値未満であるので、第3固体光源部23及び第3ダイオードD3が非導通(オフ)となる。また、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第2ダイオードD2が導通(オン)し、第1ダイオードD1が非導通(オフ)となる。第1ダイオードD1がオフしているが、分流回路13は引き続き停止している。また、第3定電流回路123は停止する。第2定電流回路122は、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第2ダイオードD2に流れる電流I22(電流I1)を、所定の電流値Ist1に定電流化する。
時間t=t5〜t6の期間では、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21以上、かつ、第1電圧合計値未満であるので、第2固体光源部22、第3固体光源部23、第2ダイオードD2及び第3ダイオードD3が非導通(オフ)となる。また、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1が導通(オン)する。第1ダイオードD1がオンするので、スイッチング素子Q4がオフする。したがって、分流回路13は引き続き停止している。また、第2定電流回路122は停止する。第1定電流回路121は、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1に流れる電流I21(電流I1)を、所定の電流値Ist1に定電流化する。
時間t=t6〜t7の期間では、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21未満であるので、第1固体光源部21、第2固体光源部22、第3固体光源部23、第1ダイオードD1、第2ダイオードD2及び第3ダイオードD3が非導通(オフ)とある。第1ダイオードD1がオフしているので、スイッチング素子Q4がオンして制御回路131が動作し、ブリーダ抵抗130に電流I20を流す。また、第2定電流回路122及び第3定電流回路123は引き続き停止している。第1定電流回路121は、分流回路13に流れる電流I20(電流I1)を、基準電圧Vxの電圧値に対応した目標値に一致させる。ただし、時間t=t6〜t7の期間では、電流制御回路124から出力される基準電圧Vxが脈流電圧V2に比例して減少するので、電流I20(電流I1)も徐々に減少する。
以下、点灯装置1は、交流電圧V1の半周期(脈流電圧V2の1周期)ごとに時間t0〜t7までの動作を繰り返す。
上述のように、点灯装置1Xは第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23が全て消灯している期間(第1期間)に分流回路13に電流I20を流すことにより、交流電源4から入力電流(電流I1)が流れ込まない期間がなくなる。その結果、点灯装置1Xは、入力電流(電流I1)の高調波歪みを低減することができる。
ここで、分流回路13が第1固体光源部21と電気的に並列接続されていることの利点を説明する。整流回路11の第1出力端子113及び第2出力端子114から出力される脈流電圧V2は、最大で交流電圧V1のピーク値(実効値が100[V]の場合で約141[V])に達する。したがって、分流回路13が第1出力端子113及び第2出力端子114に電気的に並列接続されていると仮定すると、制御回路131のスイッチング素子Q4の耐圧は、脈流電圧V2の最大値(約141[V])よりも高くなければならない。
一方、点灯装置1Xでは、分流回路13が第1固体光源部21(実際は第1固体光源部21と第1ダイオードD1)と電気的に並列接続されている。したがって、制御回路131のスイッチング素子Q4には、最大で第1固体光源部21の順方向電圧(第1オン電圧V21)程度の電圧(例えば、約43[V])しか印加されない。そのため、スイッチング素子Q4の耐圧は、せいぜい80[V]程度で十分である。ゆえに、スイッチング素子Q4として、脈流電圧V2の最大値(約141[V])よりも十分に低い耐圧の半導体スイッチング素子(例えば、電界効果トランジスタ)が使用できるので、製造コストの上昇を抑えることができる。
点灯装置1Xは上述のように、整流回路11と、駆動回路12と、分流回路13とを備えている。整流回路11は、第1出力端子113と第2出力端子114を有している。整流回路11は、交流電圧V1を整流した脈流電圧V2を、第1出力端子113及び第2出力端子114から出力するように構成されている。駆動回路12は、脈流電圧V2の1周期内において、脈流電圧V2の電圧値に応じて、第1期間と、第2期間と、第3期間と、第2期間と、第1期間とを順に切り換えるように構成されている。第1期間は、第1出力端子113から出力される出力電流I1を分流回路13に供給する期間である。第2期間は、出力電流I1を第1固体光源部21に供給する期間である。第3期間は、出力電流I1を第1固体光源部21を含む複数の固体光源部(第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23)に供給する期間である。分流回路13は、第1固体光源部21と電気的に並列接続されている。分流回路13は、第1期間に、脈流電圧V2の電圧値に比例した出力電流I1(電流I20)を流すように構成されている。
点灯装置1Xが上述のように構成されれば、分流回路13に印加される脈流電圧V2の最大値が第1固体光源部21の順方向電圧程度であるから、分流回路13を構成する回路素子の耐圧を相対的に下げることができる。その結果、点灯装置1Xは、分流回路13に電流を流すことで入力電流I1の高調波歪みを低減しつつ、耐圧の低い回路素子を使用することで製造コストの上昇を抑えることができる。
また、点灯装置1Xにおいて、複数の固体光源部(第1固体光源部21、第2固体光源部22、第3固体光源部23)に一対一に対応する複数のキャパシタ(第1キャパシタC1、第2キャパシタC2、第3キャパシタC3)を備えることが好ましい。複数のキャパシタ(第1キャパシタC1、第2キャパシタC2、第3キャパシタC3)のそれぞれは、複数の固体光源部のうち、対応する固体光源部(第1固体光源部21、第2固体光源部22、第3固体光源部23)と電気的に並列接続されていることが好ましい。
点灯装置1Xが上述のように構成されれば、脈流電圧V2の変化に対して複数の固体光源部の印加電圧を平滑し、複数の固体光源部の光出力の変動(リップル)を抑えることができる。
さらに、点灯装置1Xにおいて、分流回路13は、第1期間に流す出力電流I1の電流値を所定の上限値以下に制限するように構成されていることが好ましい。
点灯装置1Xが上述のように構成されれば、分流回路13を構成する回路素子(スイッチング素子Q4)に過大な電流が流れることを防ぐことができる。
ところで、分流回路13の制御回路131は、図7に示す回路構成であってもよい。図7に示す制御回路131は、2つのスイッチング素子Q4、Q6と、2つの抵抗R3、R4とを有している。ブリーダ抵抗130の一端と抵抗R3の一端とが第1固体光源部21の正極と電気的に接続されている。ブリーダ抵抗130の他端がスイッチング素子Q4のコレクタと電気的に接続されている。抵抗R3の他端がスイッチング素子Q4のベース及びスイッチング素子Q6のコレクタと電気的に接続されている。スイッチング素子Q4のエミッタ及びスイッチング素子Q6のベースが抵抗R4の一端及び第1ダイオードD1のカソードと電気的に接続されている。スイッチング素子Q6のエミッタが抵抗R4の他端及びトランジスタQ1のドレインと電気的に接続されている。
制御回路131は、スイッチング素子Q4をオンすることでブリーダ抵抗130に電流I20を流す。また、制御回路131は、第1固体光源部21及び第1ダイオードD1が導通して抵抗R4に電流I21が流れ、抵抗R4の両端電圧がスイッチング素子Q6のベース・エミッタ電圧のしきい値を超えると、スイッチング素子Q6をオンする。制御回路131は、スイッチング素子Q6をオンすることにより、スイッチング素子Q4をオフしてブリーダ抵抗130に電流を流さない。また、制御回路131は、ブリーダ抵抗130に流れる電流が増えすぎると、スイッチング素子Q6をオンしてスイッチング素子Q4をオフする。すなわち、制御回路131は、脈流電圧V2の電圧値が第1オン電圧V21未満の期間にブリーダ抵抗130に電流を流し、その他の期間にはブリーダ抵抗130に電流を流さないように構成されている。
制御回路131が上述のように構成されれば、スイッチング素子Q5と抵抗R5を削減しつつ、第1期間のみにブリーダ抵抗130に電流I20を流すことができる。
(実施形態2)
実施形態2に係る点灯装置1Y(以下、点灯装置1Yと略す)の回路構成を図8に示す。ただし、点灯装置1Yの回路構成は、図4に示した点灯装置1Xの回路構成の大部分と共通しているので、点灯装置1Xの回路構成と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
点灯装置1Yは、第2定電流回路及び第3定電流回路が集積回路(第1集積回路30)で置き換えられている点と、第1定電流回路121を強制的に停止させる回路を備える点とが点灯装置1Xと異なっている。また、点灯装置1Yは、分流回路13の制御回路131が図7に示した回路構成である点が点灯装置1Xと異なっている。
第1集積回路30は、トランジスタQ2、Q3、トランジスタQ2、Q3を制御する制御部300、第1電流検知部301及び第2電流検知部302、制御電源部303、温度検知部304などを有している。
第1電流検知部301は、トランジスタQ2に流れる電流I22の電流値を検知する。第2電流検知部302は、トランジスタQ3に流れる電流I23の電流値を検知する。制御部300は、第1電流検知部301が検知する電流値を目標値(例えば、所定の電流値Ist1)に一致させるようにトランジスタQ2のゲート・ソース電圧を制御する。また、制御部300は、第2電流検知部302が検知する電流値を目標値(例えば、所定の電流値Ist1)に一致させるようにトランジスタQ3のゲート・ソース電圧を制御する。温度検知部304は、第1集積回路30の内部温度を検知する。制御電源部303は、整流回路11の第1出力端子113及び第2出力端子114から取り込んだ脈流電圧V2を降圧し、かつ、定電圧化して制御電圧を生成する。制御電源部303が生成する制御電圧は、制御部300、第1電流検知部301、第2電流検知部302などに供給される。また、制御電源部303は、温度検知部304が検知する内部温度を第1しきい値と比較し、内部温度が第1しきい値を超えると、制御電圧の供給を停止する。したがって、制御電圧の供給が停止されることで制御部300が停止するので、トランジスタQ2、Q3のゲート・ソース電圧がゼロになり、トランジスタQ2、Q3がオフする。その結果、第1集積回路30の内部温度の上昇が抑えられる。なお、制御電源部303は、温度検知部304が検知する内部温度が第1しきい値よりも低い第2しきい値を下回れば、制御電圧の供給を再開する。
第1定電流回路121を強制的に停止させる回路は、スイッチング素子Q301と、2つの抵抗R333、R334とで構成されている。スイッチング素子Q301は、NPN型のバイポーラトランジスタである。スイッチング素子Q301のコレクタがオペアンプU1のプラス入力端子と電気的に接続されている。スイッチング素子Q301のエミッタが整流回路11の第2出力端子114と電気的に接続されている。スイッチング素子Q301のベースが抵抗R333の一端及び抵抗R334の一端と電気的に接続されている。抵抗R333の他端が第2ダイオードD2のカソードと電気的に接続されている。抵抗R334の他端が整流回路11の第2出力端子114及びスイッチング素子Q301のエミッタと電気的に接続されている。第2ダイオードD2が導通(オン)して抵抗R333及び抵抗R334に電流が流れると、スイッチング素子Q301のベース・エミッタ電圧が上昇してスイッチング素子Q301がオンする。スイッチング素子Q301がオンすれば、オペアンプU1のプラス入力端子に入力する基準電圧Vxがほぼゼロとなるので、トランジスタQ1がオフして第1定電流回路121が停止する。一方、第2ダイオードD2が非導通(オフ)のときは、スイッチング素子Q301のベース・エミッタ電圧が低下してスイッチング素子Q301がオフする。
上述のように点灯装置1Yは、第1集積回路30が異常な温度上昇によって停止したとき、あるいは、第1集積回路30が故障したときに、第1定電流回路121を強制的に停止させる。そのため、点灯装置1Yは、第1定電流回路121が連続して動作することによる、不具合の発生を抑制することができる。
ここで、点灯装置1Yの回路構成を変形した変形例に係る点灯装置1Z(以下、点灯装置1Zと略す)の回路構成を図9に示す。点灯装置1Zは、第1集積回路30に加えて、第2集積回路31を備えている点が点灯装置1Yと異なっている。
第2集積回路31は、トランジスタQ21、Q31、トランジスタQ21、Q31を制御する制御部310、第1電流検知部311及び第2電流検知部312、制御電源部313、温度検知部314などを有している。すなわち、第2集積回路31は、第1集積回路30と同一の回路構成を有している。
第1電流検知部311は、トランジスタQ21に流れる電流I22の電流値を検知する。トランジスタQ21と第1電流検知部311の直列回路は、第1集積回路30のトランジスタQ2と第1電流検知部301の直列回路と電気的に並列接続されている。また、第2電流検知部312は、トランジスタQ31に流れる電流I23の電流値を検知する。トランジスタQ31と第2電流検知部312の直列回路は、第1集積回路30のトランジスタQ3と第2電流検知部302の直列回路と電気的に並列接続されている。制御部310は、第1電流検知部311が検知する電流値を目標値(例えば、所定の電流値Ist1)に一致させるようにトランジスタQ21のゲート・ソース電圧を制御する。また、制御部310は、第2電流検知部312が検知する電流値を目標値(例えば、所定の電流値Ist1)に一致させるようにトランジスタQ31のゲート・ソース電圧を制御する。温度検知部314は、第2集積回路31の内部温度を検知する。制御電源部313は、整流回路11の第1出力端子113及び第2出力端子114から取り込んだ脈流電圧V2を降圧し、かつ、定電圧化して制御電圧を生成する。制御電源部313が生成する制御電圧は、制御部310、第1電流検知部311、第2電流検知部312などに供給される。また、制御電源部313は、温度検知部314が検知する内部温度を第1しきい値と比較し、内部温度が第1しきい値を超えると、制御電圧の供給を停止する。したがって、制御電圧の供給が停止されることで制御部310が停止するので、トランジスタQ21、Q31のゲート・ソース電圧がゼロになり、トランジスタQ21、Q31がオフする。その結果、第2集積回路31の内部温度の上昇が抑えられる。なお、制御電源部313は、温度検知部314が検知する内部温度が第1しきい値よりも低い第2しきい値を下回れば、制御電圧の供給を再開する。
点灯装置1Zは、第2固体光源部22及び第3固体光源部23に流す電流I22、I23を、2つの集積回路30、31で分担することにより、第1集積回路30及び第2集積回路31のそれぞれの温度上昇を抑えることができる。また、点灯装置1Zは、2つの集積回路30、31に電流を分担させることにより、1つの集積回路(第1集積回路30)に電流を流させる回路構成に比べて、コスト上昇を抑えつつ高出力化を図ることができる。
(実施形態3)
以下、実施形態3に係る照明器具について詳細に説明する。
図10Aは本実施形態に係る照明器具5Aの斜視図である。
この照明器具5Aは、上述した点灯装置1X、1Y、1Zのいずれか1つと、いずれか1つの点灯装置を収容する本体50Aとを備えている。
照明器具5Aは、天井に埋込配設されるダウンライトとして構成される。照明器具5Aは、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23と点灯装置とを収容する本体50Aと、反射板61とを備えている。本体50Aは、複数枚の放熱フィン62を上部に備えている。本体50Aからは電源ケーブル63が導出されている。電源ケーブル63は、本体50Aに収容された点灯装置と、交流電源4とを電気的に接続している。
また、照明器具は、ダウンライトとして構成された照明器具に限定されず、スポットライトとして構成された照明器具でもよいし、その他の形態に構成された照明器具でもよい。
図10B及び図10Cは、配線ダクト7に取り付けられるスポットライトとして構成された照明器具5B,5Cである。
図10B及び図10Cは、配線ダクト7に取り付けられるスポットライトとしてそれぞれ構成された照明器具5B(変形例1)、照明器具5C(変形例2)である。
変形例1の照明器具5Bは、図10Bに示すように、本体50Bと、反射板64と、コネクタ部65と、アーム部66とを備える。本体50Bは、第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23と点灯装置とを収容する。コネクタ部65は、配線ダクト7に装着される。アーム部66は、コネクタ部65と本体50Bとを結合する。本体50Bに収容された点灯装置とコネクタ部65とは、電源ケーブル67を介して接続されている。
また、変形例2の照明器具5Cは、図10Cに示すように、本体50Cと、ボックス68と、連結部70と、電源ケーブル71とを備えている。本体50Cは第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23を収容する。ボックス68は点灯装置を収容する。連結部70は本体50Cとボックス68とを連結する。電源ケーブル71は、本体50Cに収容された第1固体光源部21、第2固体光源部22及び第3固体光源部23と、ボックス68に収容された点灯装置とを電気的に接続する。なお、ボックス68の上面には、配線ダクト7と着脱可能な状態で電気的且つ機械的に接続されるコネクタ部69が設けられる。
上述のように照明器具(照明器具5A、照明器具5B及び照明器具5C)は、点灯装置(点灯装置1X、点灯装置1Y又は点灯装置1Z)と、点灯装置を保持する本体(本体50A、本体50B又は本体50C)とを備えている。
照明器具が上述のように構成されれば、点灯装置(点灯装置1X、点灯装置1Y又は点灯装置1Z)を備えるので、入力電流I1の高調波歪みを低減しつつ製造コストの上昇を抑えることができる。