JP6692071B2 - 点灯装置、および照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置、および照明器具に関する。

従来、交流電源を入力とし、交流電圧を直流電圧に変換する直流電源を備えて、直流電力を光源に供給する点灯装置がある。光源は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの複数の固体発光素子の直列回路で構成されている。

たとえば、特許文献１の点灯装置（以降、従来技術と呼ぶ）は、直流電源の出力端間に、光源とＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）と検出抵抗とを直列接続している。この従来技術では、検出抵抗の両端電圧が基準値に一致するようにＦＥＴのゲート電圧を調節して、ＦＥＴのドレイン電流を制御することによって、光源に流れる電流（負荷電流）を制御している。

しかし、光源を消灯させるために交流電源がオフ状態になり、ＭＯＳＦＥＴがオフ状態になった後に、装置内のコンデンサの電荷によって光源の点灯状態が継続することがあった。そこで、従来技術では、光源に分圧抵抗を並列接続し、ＭＯＳＦＥＴと検出抵抗との直列回路に別の分圧抵抗を並列接続し、２つの分圧抵抗のそれぞれの抵抗値を適宜設定することで、光源に印加される電圧を光源の順方向電圧未満に制限している。したがって、光源を消灯させるために交流電源がオフ状態になり、ＭＯＳＦＥＴがオフ状態になった後、光源に印加される電圧が光源の順方向電圧未満に制限されるので、点灯状態の継続が抑えられる。

特開２０１６−１００１６５号公報

しかしながら、上述の従来技術では、点灯装置が光源を点灯状態に制御しているとき、検出抵抗には、光源を流れる負荷電流だけでなく、光源に並列接続された分圧抵抗からの電流も流れる。したがって、検出抵抗の両端電圧には、光源に並列接続された分圧抵抗からの電流による電圧が、負荷電流による電圧に重畳されている。すなわち、検出抵抗の両端電圧は、実際の負荷電流のみによる電圧より大きくなっており、電流制御の精度が悪化する要因になっていた。

本発明の目的とするところは、消灯制御時に光源が点灯することを抑制でき、かつ電流制御の精度を向上させることができる点灯装置、および照明器具を提供することにある。

本発明の一態様に係る点灯装置は、電源回路と、定電流回路と、基準設定部と、第１抵抗と、第２抵抗とを備える。前記電源回路は、一対の出力端から直流電圧を出力して、１つ以上の固体発光素子を有する光源に直流電力を供給する。前記定電流回路は、前記光源に直列接続されたトランジスタと検出抵抗との直列回路、および前記検出抵抗の両端電圧が基準電圧に一致するように前記トランジスタを制御して前記トランジスタと前記検出抵抗との直列回路に流れる電流を調節する電流制御部を有する。前記基準設定部は、調光信号によって指示された前記光源の調光レベルである指示レベルに応じて前記基準電圧を調整する。前記第１抵抗は、前記光源に並列接続されている。前記第２抵抗は、前記第１抵抗に直列接続されている。前記光源と前記トランジスタと前記検出抵抗との直列回路が前記一対の出力端の間に電気的に接続されている。前記基準設定部は、前記光源の調光レベルが前記指示レベルとなるように前記光源に供給された第１電流によって前記検出抵抗の両端に発生する第１電圧と、前記直流電圧によって前記第１抵抗から前記トランジスタに流れる第２電流によって前記検出抵抗の両端に発生する第２電圧とを加算した値を、前記基準電圧とする。

本発明の一態様に係る照明器具は、上述の点灯装置と、１つ以上の固体発光素子を有して前記点灯装置から直流電力を供給される光源と、前記光源を設ける筐体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、消灯制御時に光源が点灯することを抑制でき、かつ電流制御の精度を向上させることができるという効果がある。

図１は、本発明の実施形態に係る点灯装置を示すブロック図である。 図２は、同上の点灯装置で用いられる調光信号の特性を示すグラフである。 図３は、同上の点灯装置の比較例の動作を示す波形図である。 図４は、同上の点灯装置の比較例のフェードイン、フェードアウトの各動作を示す波形図である。 図５は、同上の点灯装置の動作を示す波形図である。 図６は、同上の点灯装置の平滑回路を示す回路図である。 図７は、同上の点灯装置の電流−電圧特性を示す特性図である。 図８は、同上の点灯装置のフェードイン、フェードアウトの各動作を示す波形図である。 図９Ａは、本発明の実施形態に係る照明器具を示す断面図である。図９Ｂは、本発明の実施形態に係る別の照明器具を示す断面図である。

以下の実施形態は、一般に、点灯装置、および照明器具に関する。より詳細には、以下の実施形態は、固体発光素子に直流電力を供給する点灯装置、および照明器具に関する。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の点灯装置１の回路構成を示す。

点灯装置１は、電源回路１１と、定電流回路１２と、制限回路１３と、制御回路１４とを備える。点灯装置１は、光源２に点灯電力を供給する。

電源回路１１は、一対の入力端１１１，１１２に商用電源２００から交流電力を供給され、交流を直流に変換して、一対の出力端１１３，１１４から直流電力を出力する。出力端１１３−１１４間の直流電圧Ｖｏ１はフィードバック制御されており、電源回路１１は、直流電圧Ｖｏ１が所望の値に一致するように電圧制御を行う。出力端１１３は直流電圧Ｖｏ１の高電位側となり、出力端１１４は直流電圧Ｖｏ１の低圧側となる。

電源回路１１は、たとえば、降圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路のいずれかで構成される。さらに、電源回路１１が昇降圧チョッパ回路で構成される場合、具体的な回路構成として、ＳＥＰＩＣ回路、ＣＵＫ回路、ＺＥＴＡ回路のいずれかが用いられることが好ましい。なお、降圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路、ＳＥＰＩＣ回路、ＣＵＫ回路、ＺＥＴＡ回路の各構成および動作は周知であり、詳細な説明は省略する。

電源回路１１の出力端１１３−１１４間には、光源２と定電流回路１２とが直列接続されている。

光源２は、固体発光素子としてＬＥＤ２１を用いており、直列接続された複数のＬＥＤ２１を備える。隣り合う一対のＬＥＤ２１では、一方のＬＥＤ２１のカソードが、他方のＬＥＤ２１のアノードに電気的に接続している。光源２は、高電位側をアノード側とし、低電位側をカソード側とする。この場合、光源２のアノード側は、電源回路１１の出力端１１３に電気的に接続している。光源２のカソード側は、定電流回路１２に電気的に接続している。

定電流回路１２は、ＦＥＴ１２１（トランジスタ）と、検出抵抗１２２と、電流制御部１２３とを備える。

ＦＥＴ１２１は、Ｎチャネルのエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴであり、ＦＥＴ１２１のドレインは、光源２のカソード側に電気的に接続している。ＦＥＴ１２１のソースは、検出抵抗１２２の一端に電気的に接続している。検出抵抗１２２の他端は、電源回路１１の出力端１１４に電気的に接続している。すなわち、電源回路１１の出力端１１３−１１４間には、光源２、ＦＥＴ１２１、検出抵抗１２２の直列回路が電気的に接続している。

電流制御部１２３は、オペアンプ１２３ａと、抵抗１２３ｂ，１２３ｃとを備える。抵抗１２３ｂの一端は、ＦＥＴ１２１のソースに電気的に接続し、抵抗１２３ｂの他端は、オペアンプ１２３ａの−側入力端子に電気的に接続している。すなわち、ＦＥＴ１２１のソースと検出抵抗１２２との接続点は、抵抗１２３ｂを介してオペアンプ１２３ａの−側入力端子に電気的に接続している。また、オペアンプ１２３ａの＋側入力端子には、制御回路１４から基準電圧Ｖｒ１が入力される。また、オペアンプ１２３ａの出力端子と−側入力端子との間には、抵抗１２３ｃが電気的に接続されている。さらに、オペアンプ１２３ａの出力端子は、ＦＥＴ１２１のゲートに電気的に接続している。そして、電流制御部１２３は、ＦＥＴ１２１のゲート電圧を制御することで、ＦＥＴ１２１と検出抵抗１２２との直列回路に流れる電流を調節できる。

制限回路１３は、第１抵抗１３１、第２抵抗１３２を備えている。第１抵抗１３１は光源２に電気的に並列接続している。第２抵抗１３２の一端は、第１抵抗１３１とＦＥＴ１２１との接続点（ＦＥＴ１２１のドレイン）に電気的に接続している。第２抵抗１３２の他端は、ダイオード１５を介して直流電源１６の正極に電気的に接続している。直流電源１６は、制御電圧Ｖｄ１を出力しており、制御電圧Ｖｄ１は、制御回路１４の動作電源となる。本実施形態において、制御電圧Ｖｄ１は５Ｖに設定されている。なお、制御電圧Ｖｄ１の電圧値は、５Ｖに限定されず、制御回路１４に適した直流電圧に設定されればよい。

制御回路１４は、コンピュータを備えている。コンピュータは、プログラムを実行するプロセッサを備えたデバイスと、他の装置との間で信号を授受するためのインターフェイス用のデバイスと、プログラムやデータなどを記憶する記憶用のデバイスとを主な構成要素として備える。プロセッサを備えたデバイスは、記憶用のデバイスと別体であるＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）のほか、記憶用のデバイスを一体に備えるマイコン（Microcomputer）のいずれであってもよい。記憶用のデバイスには、半導体メモリのようにアクセス時間が短い記憶装置が主に用いられる。

プログラムの提供形態としては、コンピュータに読み取り可能なＲＯＭ（Read Only Memory）、光ディスク等の記録媒体に予め格納されている形態、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給される形態等がある。

そして、制御回路１４は、コンピュータがプログラムを実行することで、スイッチング制御部１４ａ、基準設定部１４ｂとして機能し、電源回路１１および定電流回路１２の各動作を制御する。なお、制御回路１４は、ディスクリート部品を組み合わせて、スイッチング制御部１４ａ、基準設定部１４ｂを構成してもよい。

制御回路１４は、電源端子１４ｃを備えており、制御電圧Ｖｄ１が電源端子１４ｃに印加されている。また、電源端子１４ｃは、ダイオード１５のカソードに電気的に接続している。さらに、ダイオード１５のアノードは、第２抵抗１３２、第１抵抗１３１を介して、電源回路１１の出力端１１３に電気的に接続している。

そして、制御回路１４の入力端子１４ｄには、ダイオード１５のアノードの電圧が検出電圧Ｖｓ１として入力される。検出電圧Ｖｓ１の値は、ダイオード１５によって、上限電圧（制御電圧Ｖｄ１とダイオード１５の順方向電圧との和）にクランプされており、過電圧保護がなされている。

スイッチング制御部１４ａは、電源回路１１の動作を制御する電圧制御信号Ｓ１を、電源回路１１へ出力する。スイッチング制御部１４ａは、点灯制御時において、検出電圧Ｖｓ１を目標値と比較して、検出電圧Ｖｓ１が目標値より低い場合、直流電圧Ｖｏ１を増加させる電圧制御信号Ｓ１を電源回路１１へ出力する。また、スイッチング制御部１４ａは、点灯制御時において、検出電圧Ｖｓ１が目標値より高い場合、直流電圧Ｖｏ１を減少させる電圧制御信号Ｓ１を電源回路１１へ出力する。電圧制御信号Ｓ１は、たとえば電源回路１１内のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する信号である。電源回路１１は、電圧制御信号Ｓ１によって、直流電圧Ｖｏ１を調整することができる。

さらに制御回路１４は、外部のコントローラから調光信号Ｓ２を入力される。調光信号Ｓ２は、光源２の調光レベルを指示する信号である。以降、調光信号Ｓ２が指示する調光レベルを指示レベルと呼ぶ。基準設定部１４ｂは、調光信号Ｓ２に基づいて基準電圧Ｖｒ１を生成し、基準電圧Ｖｒ１を出力する。基準電圧Ｖｒ１は、オペアンプ１２３ａの＋側入力端子に入力される。

次に、定電流回路１２による電流制御について説明する。

オペアンプ１２３ａの＋側入力端子には基準電圧Ｖｒ１が入力されている。そして、オペアンプ１２３ａは、イマジナリショート（Imaginary Short）の作用によって、オペアンプ１２３ａの−側入力端子の電位も基準電圧Ｖｒ１に等しくなるように出力電圧を調整する。つまり、ＦＥＴ１２１のドレイン電流をＩｄとし、検出抵抗１２２の抵抗値をＲ１２２とすると、Ｖｒ１＝Ｉｄ×Ｒ１２２となるように、オペアンプ１２３ａは出力電圧を調整する。なお、ＦＥＴ１２１のドレイン電流Ｉｄと検出抵抗１２２の抵抗値Ｒ１２２との積［Ｉｄ×Ｒ１２２］は、検出抵抗１２２の両端電圧であり、以降、検出電圧Ｖｓ２と呼ぶ（Ｖｓ２＝Ｉｄ×Ｒ１２２）。

そして、オペアンプ１２３ａの出力電圧はＦＥＴ１２１のゲートに印加されるため、基準電圧Ｖｒ１によってＦＥＴ１２１のゲート電圧（ゲート−ソース間電圧）が決まる。ＦＥＴ１２１のゲート電圧は、ＦＥＴ１２１のゲート−ソース間電圧（Ｖｇｓ）とドレイン電流（Ｉｄ）との対応を示すＶｇｓ−Ｉｄ特性に従う。電流制御部１２３は、ＦＥＴ１２１のゲート電圧を調整することで、ＦＥＴ１２１のドレイン電流Ｉｄを制御することができる。したがって、基準設定部１４ｂが調光信号Ｓ２に応じた基準電圧Ｖｒ１を設定することで、検出電圧Ｖｓ２が基準電圧Ｖｒ１に一致するようにＦＥＴ１２１のドレイン電流Ｉｄが制御されて、光源２の調光レベルが制御される。

すなわち、点灯装置１の調光レベルの範囲の仕様を満たすように、基準電圧Ｖｒ１の調整範囲、および検出抵抗１２２の抵抗値Ｒ１２２が予め決定されている。そして、基準設定部１４ｂが、調光信号Ｓ２に基づいて基準電圧Ｖｒ１を設定することで、定電流回路１２は、ドレイン電流Ｉｄの大きさを所望の範囲内で調節することができる。つまり、定電流回路１２は、調光信号Ｓ２に基づいて生成される基準電圧Ｖｒ１によって、指示レベルに応じたドレイン電流Ｉｄを流して、光源２を調光することができる。

そして、基準設定部１４ｂは、光源２を消灯制御する場合、基準電圧Ｖｒ１を０（Ｖ）に設定し、ＦＥＴ１２１をオフさせる。つまり、光源２を消灯させる場合、電源回路１１の動作は継続しており、電源回路１１から直流電圧Ｖｏ１が出力されている状態で、ＦＥＴ１２１がオフ状態になる。電源回路１１から直流電圧Ｖｏ１が出力されている状態で、ＦＥＴ１２１をオフ制御することは、「調光切り」と呼ばれる。

しかし、電源回路１１から直流電圧Ｖｏ１が出力されている状態で、ＦＥＴ１２１がオフ状態になっても、ＦＥＴ１２１のリーク電流などによって光源２に電流が流れることがある。また、ＦＥＴ１２１がオフ状態になっても、出力端１１３→光源２→第２抵抗１３２→ダイオード１５→直流電源１６の電流経路が形成されることが考えられる。すなわち、消灯制御が実行されても、光源２が点灯を継続する可能性がある。

そこで、本実施形態では、制限回路１３と、スイッチング制御部１４ａによる直流電圧Ｖｏ１の電圧制御とによって、消灯制御時における光源２の順方向電圧Ｖｆ（第１抵抗１３１の両端電圧）を抑えている。

まず、スイッチング制御部１４ａは、消灯制御時において、直流電圧Ｖｏ１を増加させて、ダイオード１５を導通させる。すなわち、出力端１１３→第１抵抗１３１→第２抵抗１３２→ダイオード１５→直流電源１６の電流経路が形成されて、第２抵抗１３２には電流Ｉ３が流れる。このときの検出電圧Ｖｓ１は、上限電圧（制御電圧Ｖｄ１とダイオード１５の順方向電圧との和）にクランプされている。そして、消灯制御時における第１抵抗１３１の両端電圧（Ｖｆ）が、光源２の点灯が開始される順方向電圧未満になるように、第１抵抗１３１および第２抵抗１３２のそれぞれの抵抗値、および直流電圧Ｖｏ１の値が設定されている。特に、第２抵抗１３２は、電流Ｉ３を制限するための制限抵抗としての機能を有する。また、光源２が点灯を開始する順方向電圧とは、直列接続された複数のＬＥＤ２１のそれぞれが点灯を開始する順方向電圧の和であり、光源２の点灯開始電圧である。したがって、消灯制御時において、光源２の順方向電圧Ｖｆは点灯開始電圧未満になり、光源２の点灯を防止することができる。

一方、制御回路１４が光源２を点灯制御（調光制御を含む）する場合、検出抵抗１２２を流れるドレイン電流Ｉｄは、光源２を流れる負荷電流Ｉ１と、第１抵抗１３１からＦＥＴ１２１に流れる非負荷電流Ｉ４との和となる。非負荷電流Ｉ４は、第１抵抗１３１を流れる電流Ｉ２から第２抵抗１３２を流れる電流Ｉ３を差し引いた値である。

しかし、本実施形態では点灯制御時における電流Ｉ３を０にするために、スイッチング制御部１４ａは、点灯制御時の直流電圧Ｖｏ１を調節して、ダイオード１５を非導通状態にしている。したがって、点灯制御時において電流Ｉ３は０になるので、点灯制御時の検出電圧Ｖｓ１は、第１抵抗１３１と第２抵抗１３２との接続点の電圧Ｖａ（ＦＥＴ１２１のドレイン電圧）に等しくなる。また、点灯制御時における非負荷電流Ｉ４は、第１抵抗１３１を流れる電流Ｉ２に等しくなる。

具体的に、スイッチング制御部１４ａは、点灯制御時における検出電圧Ｖｓ１の目標値として、制御電圧Ｖｄ１とダイオード１５の順方向電圧との和より小さい値を設定されている。スイッチング制御部１４ａは、点灯制御時において、検出電圧Ｖｓ１が目標値となるように、直流電圧Ｖｏ１を調節する。この結果、ダイオード１５が非導通状態になって、点灯制御時における電流Ｉ３が０になる。

本実施形態では、制御電圧Ｖｄ１が５Ｖであるので、目標値が３Ｖに設定されており、スイッチング制御部１４ａは、点灯制御時において、検出電圧Ｖｓ１が３Ｖになるように直流電圧Ｖｏ１を調節する。

そして、ドレイン電流Ｉｄ＝負荷電流Ｉ１＋非負荷電流Ｉ４となり、検出電圧Ｖｓ２＝（Ｉ１＋Ｉ４）×Ｒ１２２となる。したがって、検出電圧Ｖｓ２が基準電圧Ｖｒ１に一致するように、定電流回路１２がドレイン電流Ｉｄを制御すると、負荷電流Ｉ１と非負荷電流Ｉ４との和が制御されることになる。

ここで、調光信号Ｓ２は、図２に示すように、調光の指示レベルが高いほど振幅が小さくなり、指示レベルが低いほど振幅が大きくなる電圧信号である。この調光信号Ｓ２は、指示レベルに対応する負荷電流Ｉ１の大きさのみに基づいて、振幅が設定されている。なお、この調光信号Ｓ２は、たとえばデューティで指示レベルを示すＰＷＭ信号を平滑して生成される。また、調光信号Ｓ２は、調光の指示レベルが高いほど振幅が大きくなり、指示レベルが低いほど振幅が小さくなる電圧信号であってもよい。

従来の点灯装置（比較例）は、図３に示すように調光信号Ｓ２を入力されると、以下の処理を行う。従来の点灯装置は、調光信号Ｓ２による指示レベルを、調光信号Ｓ２の振幅に基づいて判定できる。そして、従来の点灯装置は、指示レベルに応じた電圧パルス信号Ｓ３を生成する。電圧パルス信号Ｓ３は、周期Ｔ１０の電圧パルス信号であり、電圧パルス信号Ｓ３のオン期間をＴ１１とし、電圧パルス信号Ｓ３のオフ期間をＴ１２とする。電圧パルス信号Ｓ３は、指示レベルが高いほどオンデューティ（＝Ｔ１１／Ｔ１０）が大きくなり、指示レベルが低いほどオンデューティが小さくなる。そして、従来の点灯装置は、電圧パルス信号Ｓ３を平滑した正の電圧を基準電圧Ｖｒ２１とする。しかし、基準電圧Ｖｒ２１には、非負荷電流Ｉ４の影響が反映されていない。したがって、検出電圧Ｖｓ２が基準電圧Ｖｒ２１に一致するようにドレイン電流Ｉｄが制御されると、負荷電流Ｉ１は、調光信号Ｓ２による指示レベルに必要な電流値より非負荷電流Ｉ４の分だけ小さくなる。すなわち、光源２の実際の調光レベルは、調光信号Ｓ２による指示レベルより低くなる。

この非負荷電流Ｉ４の影響は、指示レベルが低いほど大きくなる。すなわち、指示レベル低いほど、指示された調光レベルに対する実際の調光レベルの比（実際の調光レベル／指示された調光レベル）が小さくなり、非負荷電流Ｉ４の影響が大きくなる。

たとえば、消灯状態から指示レベルを徐々に上昇させるフェードイン制御において、点灯タイミングが遅れてしまうという不具合が発生する。また、点灯状態から指示レベルを徐々に下降させて消灯させるフェードアウト制御において、消灯タイミングが早まってしまうという不具合が発生する。

図４は、比較例のフェードイン制御およびフェードアウト制御における基準電圧Ｖｒ２１、負荷電流Ｉ１の時間変化を示す。まず、時刻ｔ１１において、フェードイン制御が開始されて、基準電圧Ｖｒ２１が０（Ｖ）から増大し始める。しかし、負荷電流Ｉ１は、時刻ｔ１１から時間Ｔ２１遅れて流れ始める。すなわち、フェードイン制御の点灯タイミングが、フェードイン制御の開始タイミングより遅れてしまう。また、フェードアウト制御が実行されると、基準電圧Ｖｒ２１が徐々に減少して、負荷電流Ｉ１も徐々に減少する。そして、時刻ｔ１２において基準電圧Ｖｒ２１が０（Ｖ）に達するが、負荷電流Ｉ１は、時刻ｔ１２から時間Ｔ２２だけ早いタイミングで０（Ａ）に既に達している。すなわち、フェードアウト制御においては、フェードアウト制御の終了タイミングより消灯タイミングが早まってしまう。

そこで、本実施形態において、基準設定部１４ｂは、調光信号Ｓ２が入力されると、図５に示す処理を実行して、基準電圧Ｖｒ１を生成する。

まず、基準設定部１４ｂは、調光信号Ｓ２の振幅に基づいて指示レベルを判定する。そして、基準設定部１４ｂは、指示レベルに応じた電圧パルス信号Ｓ４を生成する。電圧パルス信号Ｓ４は、周期Ｔ１０の電圧パルス信号であり、電圧パルス信号Ｓ４のオン期間をＴ１１０とし、電圧パルス信号Ｓ４のオフ期間をＴ１２０とする。電圧パルス信号Ｓ４は、指示レベルが高いほどオンデューティ（＝Ｔ１１０／Ｔ１０）が大きくなり、指示レベルが低いほどオンデューティが小さくなる。

ここで、電圧パルス信号Ｓ４のオン期間Ｔ１１０は、指示レベルが同じ電圧パルス信号Ｓ３のオン期間Ｔ１１（図３参照）より予め決められた補正時間Ｔ１だけ長くなっている。

基準設定部１４ｂは、図６に示す平滑回路１４ｅを備えている。平滑回路１４ｅは、抵抗１４１とコンデンサ１４２とを備えており、電圧パルス信号Ｓ４は抵抗１４１とコンデンサ１４２とで平滑されて、コンデンサ１４２の電圧が基準電圧Ｖｒ１になる。すなわち、基準電圧Ｖｒ１は、指示レベルが高いほど振幅が大きく、指示レベルが低いほど振幅が小さい正の電圧になる。

この基準電圧Ｖｒ１は、電圧パルス信号Ｓ３を平滑した正の電圧である第１電圧Ｖｒ１１（上述の基準電圧Ｖｒ２１に等しい）に第２電圧Ｖｒ１２を加算した値になる。すなわち、基準電圧Ｖｒ１は、上述の基準電圧Ｖｒ２１に比べて、第２電圧Ｖｒ１２だけ増加している。補正時間Ｔ１は、第２電圧Ｖｒ１２が所望の値になるように予め設定されている。すなわち、補正時間Ｔ１が長い場合、第２電圧Ｖｒ１２は高くなり、補正時間Ｔ１が短い場合、第２電圧Ｖｒ１２は低くなる。

以降、第２電圧Ｖｒ１２を補正電圧Ｖｒ１２と呼ぶ。具体的に、補正電圧Ｖｒ１２は、以下のように設定される。

第１電圧Ｖｒ１１は、調光信号Ｓ２の指示レベルに対応する負荷電流Ｉ１（第１電流）によって検出抵抗１２２の両端に発生する電圧（＝Ｉ１×Ｒ１２２）に等しい。

また、第１抵抗１３１の抵抗値をＲ１３１とすれば、非負荷電流Ｉ４は、以下の式（１）で求められる。なお、Ｖｆは、光源２の順方向電圧（第１抵抗１３１の両端電圧）である。
Ｉ４＝Ｖｆ／Ｒ１３１ 式（１）
式（１）によると、非負荷電流Ｉ４は順方向電圧Ｖｆに依存している。図７に示すように、負荷電流Ｉ１が増大すれば、順方向電圧Ｖｆは増大する。すなわち、調光レベルが高くなるに従って、順方向電圧Ｖｆは増大し、調光レベルが低くなるに従って、順方向電圧Ｖｆは減少する。図７では、非負荷電流Ｉ４の影響が最も大きくなる調光下限時に、負荷電流Ｉ１＝Ｉ１１となり、順方向電圧Ｖｆ＝Ｖｆ１１となる。

本実施形態では、非負荷電流Ｉ４の影響が大きい調光下限時の順方向電圧Ｖｆ１１を用いて非負荷電流Ｉ４１（第２電流）を求め（式（２）参照）、この非負荷電流Ｉ４１を用いて補正電圧Ｖｒ１２が決定されている（式（３）参照）。非負荷電流Ｉ４１は、調光下限時に第１抵抗１３１に流れる電流Ｉ２に等しい。補正電圧Ｖｒ１２は、非負荷電流Ｉ４１によって検出抵抗１２２の両端に発生する電圧（＝Ｉ４１×Ｒ１２２）に等しい。
Ｉ４１＝（Ｖｆ１１／Ｒ１３１） 式（２）
Ｖｒ１２＝Ｉ４１×Ｒ１２２ 式（３）
すなわち、補正電圧Ｖｒ１２（第２電圧）は一定値である。なお、順方向電圧Ｖｆ１１は、調光下限時（負荷電流Ｉ１＝Ｉ１１）の順方向電圧Ｖｆに限定されない。たとえば、順方向電圧Ｖｆ１１は、調光レベルの全範囲Ｗ１のうち、調光レベルが比較的低い低調光範囲Ｗ２（図７参照）内の特定の調光レベルに対応する順方向電圧Ｖｆであればよい。あるいは、順方向電圧Ｖｆ１１は、低調光範囲Ｗ２における順方向電圧Ｖｆの中心値、または低調光範囲Ｗ２における順方向電圧Ｖｆの平均値であってもよい。なお、低調光範囲Ｗ２は、調光下限を含んでいる。

そして、基準電圧Ｖｒ１は、式（４）によって決定される。
Ｖｒ１＝Ｖｒ１１＋Ｖｒ１２ 式（４）
定電流回路１２は、式（４）によって決定された基準電圧Ｖｒ１が入力されると、検出電圧Ｖｓ２が基準電圧Ｖｒ１に一致するようにドレイン電流Ｉｄを制御する。基準電圧Ｖｒ１は、上述のように非負荷電流Ｉ４１による補正電圧Ｖｒ１２が加算されているので、制御されたドレイン電流Ｉｄは、調光信号Ｓ２よる指示レベルに必要な負荷電流Ｉ１と非負荷電流Ｉ４１との和になる。したがって、負荷電流Ｉ１は、調光信号Ｓ２よる指示レベルに必要な電流値とほぼ同値になる。すなわち、光源２の実際の調光レベルは、調光信号Ｓ２で指示された調光レベルに近くなる。

図８は、本実施形態のフェードイン制御およびフェードアウト制御における基準電圧Ｖｒ１、負荷電流Ｉ１の時間変化を示す。まず、時刻ｔ１において、フェードイン制御が開始されると、基準電圧Ｖｒ１が０（Ｖ）から補正電圧Ｖｒ１２に変更され、基準電圧Ｖｒ１が補正電圧Ｖｒ１２から増大し始める。この場合、負荷電流Ｉ１も、時刻ｔ１から流れ始める。すなわち、フェードイン制御の点灯タイミングが、フェードイン制御の開始タイミングに一致する。また、フェードアウト制御が実行されると、基準電圧Ｖｒ１が徐々に減少して、負荷電流Ｉ１も徐々に減少する。そして、時刻ｔ２において基準電圧Ｖｒ１が補正電圧Ｖｒ１２に達し、負荷電流Ｉ１も、時刻ｔ２において０（Ａ）に達している。すなわち、フェードアウト制御の終了タイミングと消灯タイミングとが一致している。なお、基準設定部１４ｂは、光源２を消灯制御する場合、基準電圧Ｖｒ１を０（Ｖ）に設定している。

したがって、点灯装置１は、制限回路１３によって消灯制御時に光源２が点灯することを抑制できる。さらに、点灯装置１では、基準設定部１４ｂが、負荷電流Ｉ１および非負荷電流Ｉ４の両方を反映させた基準電圧Ｖｒ１を生成するので、負荷電流Ｉ１が、調光信号Ｓ２による指示レベルに必要な電流値に近くなる。すなわち、点灯装置１は、電流制御の精度を向上させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

本変形例の基準設定部１４ｂは、補正電圧Ｖｒ１２（第２電圧）を以下のように設定する。

まず、図７に示すように、順方向電圧Ｖｆは負荷電流Ｉ１に依存している。負荷電流Ｉ１は調光レベルに応じて変化するので、順方向電圧Ｖｆも調光レベルに応じて変化する。

本変形例において、基準設定部１４ｂは、調光レベルと順方向電圧Ｖｆとの対応関係のデータ（調光データ）を予め記憶している。調光データは、たとえば調光レベルと順方向電圧Ｖｆとを互いに対応させたテーブル形式で作成される。基準設定部１４ｂは、調光信号Ｓ２によって指示される調光レベルを、調光信号Ｓ２の振幅に基づいて判定できる。調光信号Ｓ２の振幅が小さいほど指示レベルが高く、調光信号Ｓ２の振幅が大きいほど指示レベルが低い（図２参照）。基準設定部１４ｂは、指示レベルを判定した後、判定された指示レベル（たとえば、図７中の負荷電流Ｉ１＝Ｉ１２に相当する指示レベル）に対応する順方向電圧Ｖｆ１２を調光データから読み出す。基準設定部１４ｂは、順方向電圧Ｖｆ１２を用いて非負荷電流Ｉ４２（第２電流）を求め（式（５）参照）、非負荷電流Ｉ４２に基づいて補正電圧Ｖｒ１２を決定している（式（６）参照）。非負荷電流Ｉ４２は、第１抵抗１３１に流れる電流Ｉ２に等しい。補正電圧Ｖｒ１２は、非負荷電流Ｉ４２によって検出抵抗１２２の両端に発生する電圧（＝Ｉ４２×Ｒ１２２）に等しい。
Ｉ４２＝（Ｖｆ１２／Ｒ１３１） 式（５）
Ｖｒ１２＝Ｉ４２×Ｒ１２２ 式（６）
すなわち、基準設定部１４ｂは、調光レベルと順方向電圧Ｖｆとの関係を示すデータを予め記憶しており、指示レベルに対応する順方向電圧Ｖｆ１２に基づいて補正電圧Ｖｒ１２を求める。補正電圧Ｖｒ１２（第２電圧）は、指示レベルに応じて変化する。

そして、基準電圧Ｖｒ１は、上述の式（４）によって決定される。定電流回路１２は、基準電圧Ｖｒ１が入力されると、検出電圧Ｖｓ２が基準電圧Ｖｒ１に一致するようにドレイン電流Ｉｄを制御する。指示レベルに応じて変化する補正電圧Ｖｒ１２が基準電圧Ｖｒ１に加算されているので、定電流回路１２は、実際の調光レベルが指示レベルになるように、負荷電流Ｉ１をより精度よく調整することができる。

図９Ａは、天井パネル５に埋込配設されるダウンライトである照明器具１０Ａを示す。照明器具１０Ａは、上述の点灯装置１と、上述の光源２と、筐体３とを備える。筐体３は、アルミニウムなどの金属によって、上面が閉塞され、下面が開口した有底の円筒形状に形成されている。筐体３の上底面には、光源２が取り付けられている。光源２は、複数のＬＥＤ２１、基板２２を備えており、基板２２上に複数のＬＥＤ２１が実装されている。また、筐体３の下面開口は円板状のカバー４１で閉塞されている。カバー４１は、ガラスまたはポリカーボネートなどの透光性材料で形成されている。点灯装置１は、矩形箱状に形成された金属製のケース４２に収納されて、天井パネル５の上面に配置されている。点灯装置１は、電気ケーブル４３およびコネクタ４４を介して光源２に電気的に接続されている。

図９Ｂは、天井パネル５に埋込配設される別のダウンライトである照明器具１０Ｂを示す。照明器具１０Ｂは、上述の点灯装置１と、上述の光源２と、筐体６とを備える。筐体６は、アルミニウムなどの金属によって、上面が閉塞され、下面が開口した有底の円筒形状に形成されている。筐体６の下面開口は、円板状のカバー７１で閉塞されている。カバー７１は、ガラスまたはポリカーボネートなどの透光性材料で形成されている。筐体６内は、円板状の仕切板７２によって上下に分割されている。仕切板７２の上面側には、点灯装置１が配置されている。仕切板７２の下面には、光源２が配置されている。点灯装置１は、仕切板７２の通線孔７３を通る電気ケーブル７４によって、光源２と電気的に接続されている。

照明器具１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、上述の点灯装置１を備えるので、光源２に対する電流制御の精度を向上させることができる。

なお、光源２は、ＬＥＤ２１に限らず、有機ＥＬ（Organic Electro Luminescence、OEL）、または半導体レーザ（Laser Diode、LD）などの他の固体発光素子を有していてもよい。

以上のように、実施形態に係る第１の態様の点灯装置１は、電源回路１１と、定電流回路１２と、基準設定部１４ｂと、第１抵抗１３１と、第２抵抗１３２とを備える。電源回路１１は、一対の出力端１１３，１１４から直流電圧Ｖｏ１を出力して、１つ以上のＬＥＤ２１（固体発光素子）を有する光源２に直流電力を供給する。定電流回路１２は、光源２に直列接続されたＦＥＴ１２１（トランジスタ）と検出抵抗１２２との直列回路、および検出電圧Ｖｓ２（検出抵抗１２２の両端電圧）が基準電圧Ｖｒ１に一致するようにＦＥＴ１２１を制御してＦＥＴ１２１と検出抵抗１２２との直列回路に流れる電流を調節する電流制御部１２３を有する。基準設定部１４ｂは、調光信号Ｓ２によって指示された光源２の調光レベルである指示レベルに応じて基準電圧Ｖｒ１を調整する。第１抵抗１３１は、光源２に並列接続されている。第２抵抗１３２は、第１抵抗１３１に直列接続されている。光源２とＦＥＴ１２１と検出抵抗１２２との直列回路が一対の出力端１１３，１１４の間に電気的に接続されている。基準設定部１４ｂは、光源２の調光レベルが指示レベルとなるように光源２に供給された負荷電流Ｉ１（第１電流）によって検出抵抗１２２の両端に発生する第１電圧Ｖｒ１１と、直流電圧Ｖｏ１によって第１抵抗１３１からＦＥＴ１２１に流れる非負荷電流Ｉ４１またはＩ４２（第２電流）によって検出抵抗１２２の両端に発生する第２電圧Ｖｒ１２（補正電圧）とを加算した値を、基準電圧Ｖｒ１とする。

したがって、点灯装置１は、制限回路１３によって消灯制御時に光源２が点灯することを抑制できる。さらに、点灯装置１では、基準設定部１４ｂが、負荷電流Ｉ１および非負荷電流Ｉ４の両方を反映させた基準電圧Ｖｒ１を生成するので、負荷電流Ｉ１が、調光信号Ｓ２で指示された調光レベルに必要な電流値に近くなる。すなわち、点灯装置１は、消灯制御時に光源２が点灯することを抑制でき、かつ電流制御の精度を向上させることができる。

また、実施形態に係る第２の態様の点灯装置１では、第１の態様において、第２電圧Ｖｒ１２は、調光レベルの全範囲Ｗ１のうち低調光レベル側の特定の調光レベル（たとえば、調光下限）に対応する光源２の順方向電圧Ｖｆ１１を用いて求められた一定値であることが好ましい。

非負荷電流Ｉ４が調光レベルに及ぼす影響は調光レベルが低いほど大きいので、点灯装置１は、低調光レベルの順方向電圧Ｖｆ１１を用いて一定値の第２電圧Ｖｒ１２を求めることで、簡易な構成で電流制御の精度を向上させることができる。

また、実施形態に係る第３の態様の点灯装置１では、第１の態様において、基準設定部１４ｂは、調光レベルと光源２の順方向電圧Ｖｆとの関係を示すデータを予め記憶していることが好ましい。そして、基準設定部１４ｂは、指示レベルに対応する光源２の順方向電圧Ｖｆ１２をデータに基づいて求め、指示レベルに対応する光源２の順方向電圧Ｖｆ１２に基づいて第２電圧Ｖｒ１２を求める。

この場合、基準設定部１４ｂは、調光の指示レベルに応じて変化する光源２の順方向電圧Ｖｆ１２に基づいて、第２電圧Ｖｒ１２を求める。したがって、基準設定部１４ｂは、調光の指示レベルに適した第２電圧Ｖｒ１２を求めることができ、全調光範囲において電流制御の精度を向上させることができる。

上述の実施形態に係る第４の態様の照明器具１０Ａ，１０Ｂは、点灯装置１と、１つ以上のＬＥＤ２１（固体発光素子）を有して点灯装置１から直流電力を供給される光源２と、光源２を設ける筐体３，６とを備えることを特徴とする。

照明器具１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、上述の点灯装置１を備えるので、消灯制御時に光源２が点灯することを抑制でき、かつ電流制御の精度を向上させることができる。

また、上述の実施形態および変形例は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態および変形例に限定されることはなく、この実施形態および変形例以外であっても、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ことは勿論である。

１ 点灯装置
２ 光源
２１ ＬＥＤ（固体発光素子）
３，６ 筐体
１０Ａ，１０Ｂ 照明器具
１１ 電源回路
１１３，１１４ 出力端
１２ 定電流回路
１２１ ＦＥＴ（トランジスタ）
１２２ 検出抵抗
１２３ 電流制御部
１３ 制限回路
１３１ 第１抵抗
１３２ 第２抵抗
１４ 制御回路
１４ｂ 基準設定部
Ｖｏ１ 直流電圧
Ｖｓ２ 検出電圧（検出抵抗１２２の両端電圧）
Ｖｒ１ 基準電圧
Ｖｒ１１ 第１電圧
Ｖｒ１２ 第２電圧（補正電圧）
Ｖｆ，Ｖｆ１１，Ｖｆ１２ 順方向電圧
Ｓ２ 調光信号
Ｉ１ 負荷電流（第１電流）
Ｉ４１，Ｉ４２ 非負荷電流（第２電流）
Ｗ１ 調光レベルの全範囲

Claims (4)

1. 一対の出力端から直流電圧を出力して、１つ以上の固体発光素子を有する光源に直流電力を供給する電源回路と、
   前記光源に直列接続されたトランジスタと検出抵抗との直列回路、および前記検出抵抗の両端電圧が基準電圧に一致するように前記トランジスタを制御して前記トランジスタと前記検出抵抗との直列回路に流れる電流を調節する電流制御部を有する定電流回路と、
   調光信号によって指示された前記光源の調光レベルである指示レベルに応じて前記基準電圧を調整する基準設定部と、
   前記光源に並列接続された第１抵抗と、
   前記第１抵抗に直列接続された第２抵抗とを備え、
   前記光源と前記トランジスタと前記検出抵抗との直列回路が前記一対の出力端の間に電気的に接続され、
   前記基準設定部は、
   前記光源の調光レベルが前記指示レベルとなるように前記光源に供給された第１電流によって前記検出抵抗の両端に発生する第１電圧と、前記直流電圧によって前記第１抵抗から前記トランジスタに流れる第２電流によって前記検出抵抗の両端に発生する第２電圧とを加算した値を、前記基準電圧とする
   ことを特徴とする点灯装置。
2. 前記第２電圧は、前記調光レベルの全範囲のうち低調光レベル側の特定の調光レベルに対応する前記光源の順方向電圧を用いて求められた一定値であることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記基準設定部は、前記調光レベルと前記光源の順方向電圧との関係を示すデータを予め記憶しており、前記指示レベルに対応する前記光源の順方向電圧を前記データに基づいて求め、前記指示レベルに対応する前記光源の順方向電圧に基づいて前記第２電圧を求めることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の点灯装置と、１つ以上の固体発光素子を有して前記点灯装置から直流電力を供給される光源と、前記光源を設ける筐体とを備えることを特徴とする照明器具。

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