JP6855899B2 - 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。

特許文献１には、複数の色の光を発する複数の発光素子を有するＬＥＤ照明システムが開示されている。特許文献１において、複数の第１ＬＥＤが直列に配列された第１ＬＥＤ群と、複数の第２ＬＥＤが直列に配列された第２ＬＥＤ群とが並列に接続されている。第１ＬＥＤ群が発する光と第２ＬＥＤ群が発する光は色温度が異なる。この照明システムでは、例えば、第１ＬＥＤ群と第２ＬＥＤ群の発光比率を変化させることで、さまざまな調色を行うことができる。

特開２０１６−１２９１２９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される照明システムでは、調色する際に、第１ＬＥＤ群の順電圧の和と第２ＬＥＤ群の順電圧の和が異なる。このため、一方のＬＥＤ群のみに電流を流した場合と、他方のＬＥＤ群のみに電流を流した場合とで、明るさが異なる可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、調色の際に明るさの変化を抑制できる点灯装置および照明器具を得ることを目的とする。

本発明に係る点灯装置は、定電流回路の出力に接続され、第１発光素子部と、該第１発光素子部と直列に接続された第１インピーダンス制御部と、を備えた第１直列回路と、該定電流回路の出力に対して該第１直列回路と並列に接続され、第２発光素子部と、該第２発光素子部と直列に接続された第２インピーダンス制御部と、を備えた第２直列回路と、該第１直列回路に流れる電流を検出する電流検出部と、該電流検出部に接続された電流制御回路と、を備え、該電流制御回路は、該第１直列回路と該第２直列回路との一方に流れる電流が増えると他方に流れる電流が減るように、該電流検出部の検出電圧に応じて該第１インピーダンス制御部のインピーダンスと該第２インピーダンス制御部のインピーダンスとを変更する。

本発明に係る点灯装置では、第１インピーダンス制御部と第２インピーダンス制御部のインピーダンスが調節されることで、第１発光素子部と第２発光素子部を流れる電流が調整される。このとき、第１直列回路と第２直列回路との一方に流れる電流が増えると他方に流れる電流が減る。従って、調色の際に明るさの変化を抑制できる。

実施の形態１に係る照明器具の回路ブロック図である。 基準電圧の変化を説明する図である。 第１発光素子部のＶ−Ｉ特性を示す図である。 第２発光素子部のＶ−Ｉ特性を示す図である。 第１トランジスタと第２トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧および第１発光素子部と第２発光素子部に印加される電圧を示す図である。 第１発光素子部と第２発光素子部に流れる電流を示す図である。 実施の形態１の変形例に係る電流制御回路の回路図である。 実施の形態１の別の変形例に係る電流制御回路の回路図である。

本発明の実施の形態に係る点灯装置および照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具１００の回路ブロック図である。照明器具１００は、交流電源１に接続された整流回路１０を備える。交流電源１は、交流電圧を発生する外部電源である。交流電源１は、例えば、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）などの商用電源である。整流回路１０は、交流電源１から入力される交流電圧を、直流電圧へと変換する。整流回路１０の出力には、定電流回路２０が接続される。整流回路１０が出力する直流電圧は、定電流回路２０へ供給される。

定電流回路２０は、整流回路１０から直流電圧の供給を受け、定電流を出力する。定電流回路２０の出力電流はＩｉｎである。また、定電流回路２０の出力の両端に印加される電圧はＶｉｎである。出力電流Ｉｉｎは、予め設定されている。出力電流Ｉｉｎは、外部からの調光信号などにより設定されても良い。定電流回路２０の出力には、点灯装置１０１が接続される。定電流回路２０の出力電流Ｉｉｎは、点灯装置１０１に供給される。

点灯装置１０１は、第１直列回路６１と第２直列回路６２とを備える。第１直列回路６１は、定電流回路２０の出力と並列に接続される。第２直列回路６２は、定電流回路２０の出力に対して第１直列回路６１と並列に接続される。

第１直列回路６１は、第１発光素子部９１と、第１発光素子部９１と直列に接続された第１インピーダンス制御部４０とを備える。第２直列回路６２は、第２発光素子部９２と、第２発光素子部９２と直列に接続された第２インピーダンス制御部５０とを備える。

第１発光素子部９１の一端は、定電流回路２０の高電位側に接続される。第１発光素子部９１の他端は、第１インピーダンス制御部４０に接続される。第１発光素子部９１は、直列に接続された複数の第１発光素子９３を備える。第１発光素子部９１が備える第１発光素子９３の数は１つ以上であれば良い。第１発光素子９３はＬＥＤである。第１発光素子部９１において、第１発光素子９３のアノードは、定電流回路２０の高電位側に接続される。第１発光素子９３のカソードは、第１インピーダンス制御部４０側に接続される。

第１発光素子部９１の両端の順電圧をＶＬＥＤ１とする。ＶＬＥＤ１は、第１発光素子部９１が備える複数の第１発光素子９３の各々の順電圧の和である。また、第１発光素子部９１を流れる電流をＩＬＥＤ１とする。第１発光素子部９１は、定電流回路２０から電流の供給を受け発光する。

第２発光素子部９２の一端は、定電流回路２０の高電位側に接続される。第２発光素子部９２の他端は、第２インピーダンス制御部５０に接続される。第２発光素子部９２は、直列に接続された複数の第２発光素子９４を備える。第２発光素子９４はＬＥＤである。第２発光素子部９２が備える第２発光素子９４の数は１つ以上であれば良い。第２発光素子部９２において、第２発光素子９４のアノードは、定電流回路２０の高電位側に接続される。第２発光素子９４のカソードは、第２インピーダンス制御部５０側に接続される。

第２発光素子部９２の両端の順電圧をＶＬＥＤ２とする。ＶＬＥＤ２は、第２発光素子部９２が備える複数の第２発光素子９４の各々の順電圧の和である。また、第２発光素子部９２を流れる電流をＩＬＥＤ２とする。第２発光素子部９２は、定電流回路２０から電流の供給を受け、発光する。

第１発光素子部９１と、第２発光素子部９２は異なる色温度の光を発する。つまり、第１発光素子９３と第２発光素子９４は、色温度の異なる光を発する。第１発光素子９３と第２発光素子９４は、同シリーズのＬＥＤであり、同じ特性を有する。また、第１発光素子９３と第２発光素子９４は、順電圧が等しい。また、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２が備えるＬＥＤの数は等しいものとする。従って、本実施の形態では第１発光素子部９１と第２発光素子部９２の順電圧は等しい。

第１インピーダンス制御部４０は、第１トランジスタＴｒ１を備える。第１トランジスタＴｒ１は、ｐｎｐ型のトランジスタである。第１トランジスタＴｒ１のエミッタは、第１発光素子部９１の他端と接続される。第１トランジスタＴｒ１のコレクタは、電流検出回路３０に接続される。つまり、第１トランジスタＴｒ１において、エミッタとコレクタとが第１発光素子部９１と直列に接続されている。

第１トランジスタＴｒ１のベースには、抵抗Ｒ１の一端、抵抗Ｒ２の一端およびスイッチ素子Ｑ１のドレインが接続される。抵抗Ｒ１の他端には、定電圧源から電圧Ｖｃｃが供給される。抵抗Ｒ２の他端は、定電流回路２０の低電位側に接続される。また、第１トランジスタＴｒ１のベースと定電流回路２０の低電位側との間には、抵抗Ｒ２と並列にコンデンサＣ１が接続される。

スイッチ素子Ｑ１のソースは定電流回路２０の低電位側に接続される。スイッチ素子Ｑ１のゲートは、電流検出回路３０が備えるコンパレータｃｍｐの出力と接続される。スイッチ素子Ｑ１はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。

第２インピーダンス制御部５０は、第２トランジスタＴｒ２を備える。第２トランジスタＴｒ２は、ｐｎｐ型のトランジスタである。第２トランジスタＴｒ２のエミッタは、第２発光素子部９２の他端と接続される。第２トランジスタＴｒ２のコレクタは、定電流回路２０の低電位側に接続される。つまり、第２トランジスタＴｒ２において、エミッタとコレクタとが第２発光素子部９２と直列に接続されている。

第２トランジスタＴｒ２のベースには、抵抗Ｒ３の一端、抵抗Ｒ４の一端およびスイッチ素子Ｑ２のドレインが接続される。抵抗Ｒ３の他端には、定電圧源から電圧Ｖｃｃが供給される。抵抗Ｒ４の他端は、定電流回路２０の低電位側に接続される。また、第２トランジスタＴｒ２のベースと定電流回路２０の低電位側との間には、抵抗Ｒ４と並列にコンデンサＣ２が接続される。本実施の形態では、Ｒ１＝Ｒ３、Ｒ２＝Ｒ４であるものとする。Ｒ１とＲ３は異なる値でも良い。また、Ｒ２とＲ４は異なる値でも良い。

スイッチ素子Ｑ２のソースは定電流回路２０の低電位側に接続される。スイッチ素子Ｑ２のゲートは、抵抗Ｒ５の一端、抵抗Ｒ６の一端およびスイッチ素子Ｑ３のドレインと接続される。スイッチ素子Ｑ１はＭＯＳＦＥＴである。抵抗Ｒ５の他端には電圧Ｖｃｃが供給される。抵抗Ｒ６の他端は、定電流回路２０の低電位側に接続される。スイッチ素子Ｑ３のソースは、定電流回路２０の低電位側に接続される。スイッチ素子Ｑ３のゲートは、コンパレータｃｍｐの出力と接続される。

電流検出回路３０は、電流検出部３１と、電流検出部３１に接続された電流制御回路３２とを備える。電流検出部３１は、第１直列回路６１に流れる電流を検出する。本実施の形態において電流検出部３１は、検出抵抗Ｒｓｅｎｓｅを備える。検出抵抗Ｒｓｅｎｓｅの一端は第１トランジスタＴｒ１のコレクタに接続される。検出抵抗Ｒｓｅｎｓｅの他端は、定電流回路２０の低電位側に接続される。本実施の形態では、第１直列回路６１は、第１発光素子部９１、第１トランジスタＴｒ１および検出抵抗Ｒｓｅｎｓｅから構成される。なお、電流検出部３１は、第１直列回路６１に流れる電流を検出できれば、別の構成でも良い。

電流制御回路３２はコンパレータｃｍｐを備える。コンパレータｃｍｐの一方の入力には、検出抵抗Ｒｓｅｎｓｅの一端が接続される。コンパレータｃｍｐの他方の入力には抵抗Ｒ７の一端と可変抵抗ＶＲ１の一端が接続される。抵抗Ｒ７の他端には電圧Ｖｃｃが供給される。可変抵抗ＶＲ１の他端は、定電流回路２０の低電位側に接続される。

電圧Ｖｃｃが抵抗Ｒ７と可変抵抗ＶＲ１によって分圧された電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆとなる。コンパレータｃｍｐは、基準電圧Ｖｒｅｆと、検出抵抗Ｒｓｅｎｓｅの両端に印加される検出電圧Ｖｓｅｎｓｅとを比較する。コンパレータｃｍｐは、比較結果に応じてＬｏｗまたはＨｉｇｈを出力する。

基準電圧Ｖｒｅｆは、第１直列回路６１に流す目標電流に応じた指令値である。指令値は、第１直列回路６１に流す目標電流を達成した場合に、電流検出部３１で検出される電圧である。本実施の形態において、指令値は照明器具１００の目標とする調色に応じて設定される。基準電圧Ｖｒｅｆは、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値に応じて決まる。可変抵抗ＶＲ１の抵抗値は、外部から設定される。従って、電流制御回路３２は、外部から入力された指令値と検出電圧Ｖｓｅｎｓｅを比較し、比較結果に応じた信号を出力する。

第１発光素子部９１と、第１トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間に流れる電流の経路を第１電流経路７０とする。また、第２発光素子部９２と、第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間を流れる電流経路を第２電流経路８０とする。また、第１トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧をＶｃｅ１とする。また、第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧をＶｃｅ２とする。

このとき、第１電流経路７０に発生する順電圧の和はＶＬＥＤ１＋Ｖｃｅ１＋Ｖｓｅｎｓｅである。つまり、第１直列回路６１の両端に印加される電圧は、ＶＬＥＤ１＋Ｖｃｅ１＋Ｖｓｅｎｓｅである。また、第２電流経路８０に発生する順電圧の和はＶＬＥＤ２＋Ｖｃｅ２となる。つまり、第２直列回路６２の両端に印加される電圧はＶＬＥＤ２＋Ｖｃｅ２となる。ここで、検出電圧ＶｓｅｎｓｅはＶＬＥＤ１、ＶＬＥＤ２、Ｖｃｅ１およびＶｃｅ２と比べて十分に小さい。このため、本実施の形態では、便宜上Ｖｓｅｎｓｅを省略する場合がある。

また、第１トランジスタＴｒ１と第２トランジスタＴｒ２は同じ特性を有する。第１トランジスタＴｒ１と第２トランジスタＴｒ２において、コレクタ−ベース間の順電圧は数百ミリＶ程度である。このため、コレクタ−ベース間電圧Ｖｂｃは、ベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅに比べて十分小さい。従って、コレクタ−ベース間電圧Ｖｂｃは省略できる。つまり、Ｖｂｃ＝０とみなすことができる。従って、本実施の形態では、Ｖｃｅ１は第１トランジスタＴｒ１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ１に等しいものとする。同様に、Ｖｃｅ２は第２トランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ２に等しいものとする。

次に、照明器具１００の動作について説明する。電流検出部３１において、電流ＩＬＥＤ１は、検出抵抗Ｒｓｅｎｓｅによって検出電圧Ｖｓｅｎｓｅに変換される。ここで、Ｖｓｅｎｓｅ＝ＩＬＥＤ１×Ｒｓｅｎｓｅである。コンパレータｃｍｐは、検出電圧Ｖｓｅｎｓｅと基準電圧Ｖｒｅｆを比較する。

まず、Ｖｓｅｎｓｅ＞Ｖｒｅｆの場合について説明する。このとき、コンパレータｃｍｐはＬｏｗ出力となる。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態となる。同様に、スイッチ素子Ｑ３はオフ状態となる。このため、スイッチ素子Ｑ２はオン状態となる。スイッチ素子Ｑ３、抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ６は、コンパレータｃｍｐの出力を反転する。ここで、コンパレータｃｍｐの出力とスイッチ素子Ｑ２のゲートとの間に設けられる回路は、コンパレータｃｍｐの出力を反転できれば別の構成でも良い。

スイッチ素子Ｑ１がオフ状態の場合、第１トランジスタＴｒ１のベースには、電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した電圧が印加される。このため、Ｖｃｅ１＝Ｖｃｃ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））−Ｖｓｅｎｓｅとなる。また、スイッチ素子Ｑ２はオン状態であるため、第２トランジスタＴｒ２のベースに印加される電圧は、ゼロとなる。このため、Ｖｃｅ２＝０となる。以上から、電流制御回路３２は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも検出電圧Ｖｓｅｎｓｅが大きい場合に第１トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１を、第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２よりも大きくする。

このとき、第１直列回路６１に発生する電圧はＶＬＥＤ１＋Ｖｃｅ１＋Ｖｓｅｎｓｅであり、第２直列回路６２に発生する電圧はＶＬＥＤ２となる。ここで、第１直列回路６１と第２直列回路６２は並列接続されているため、第１直列回路６１と第２直列回路６２の両端に印加される電圧は等しい。つまり、ＶＬＥＤ１＋Ｖｃｅ１＋Ｖｓｅｎｓｅ＝ＶＬＥＤ２となる。従って、ＶＬＥＤ１＜ＶＬＥＤ２となる。

本実施の形態では、第１トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１がインピーダンスとして働く。電流制御回路３２は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも検出電圧Ｖｓｅｎｓｅが大きい場合に第１インピーダンス制御部４０のインピーダンスを、第２インピーダンス制御部５０のインピーダンスよりも大きくする。このため、第１発光素子部９１よりも第２発光素子部９２に大きな電圧が印加されることとなる。ここで、定電流回路２０の出力電流Ｉｉｎは一定である為、第１直列回路６１と第２直列回路６２とに流れる電流の和はＩｉｎに等しい。このため、第１直列回路６１と第２直列回路６２との一方に流れる電流が増えると他方に流れる電流が減ることとなる。従って、Ｖｓｅｎｓｅ＞Ｖｒｅｆの場合は、第１発光素子部９１を流れる電流は減少し、第２発光素子部９２を流れる電流は増加する。

次に、Ｖｓｅｎｓｅ＜Ｖｒｅｆの場合について説明する。このとき、コンパレータｃｍｐはＨｉｇｈ出力となる。このため、スイッチ素子Ｑ１はオン状態となる。同様に、スイッチ素子Ｑ３はオン状態となる。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態となる。

スイッチ素子Ｑ１がオン状態の場合、第１トランジスタＴｒ１のベースに印加される電圧は、ゼロとなる。このため、Ｖｃｅ１＝−Ｖｓｅｎｓｅとなる。また、第２トランジスタＴｒ２のベースには、電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４で分圧した電圧が印加される。このため、Ｖｃｅ２＝Ｖｃｃ×（Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））となる。以上から、電流制御回路３２は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも検出電圧Ｖｓｅｎｓｅが小さい場合に第１トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１を、第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２よりも小さくする。

このとき、第１直列回路６１に発生する電圧はＶＬＥＤ１であり、第２直列回路６２に発生する電圧はＶＬＥＤ２＋Ｖｃｅ２となる。ここで、ＶＬＥＤ１＝ＶＬＥＤ２＋Ｖｃｅ２となる。従って、ＶＬＥＤ１＞ＶＬＥＤ２となる。

本実施の形態では、第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２がインピーダンスとして働く。電流制御回路３２は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも検出電圧Ｖｓｅｎｓｅが小さい場合に第１インピーダンス制御部４０のインピーダンスを、第２インピーダンス制御部５０のインピーダンスよりも小さくする。このため、第２発光素子部９２よりも第１発光素子部９１に大きな電圧が印加されることとなる。従って、Ｖｓｅｎｓｅ＜Ｖｒｅｆの場合は、第２発光素子部９２を流れる電流は減少し、第１発光素子部９１を流れる電流は増加する。

電流制御回路３２は、検出電圧Ｖｓｅｎｓｅと基準電圧Ｖｒｅｆの比較結果に応じて、Ｈｉｇｈ出力およびＬｏｗ出力を切り替える。電流制御回路３２は、この動作を繰り返すことで、検出電圧Ｖｓｅｎｓｅと基準電圧Ｖｒｅｆとを一致させる。これにより、Ｖｃｅ１およびＶｃｅ２が変更され、ＩＬＥＤ１とＩＬＥＤ２が調整される。本実施の形態では、第１発光素子９３と第２発光素子９４は色温度が異なる。従って、ＩＬＥＤ１とＩＬＥＤ２を調整することで、調色が可能となる。ＩＬＥＤ１を目標電流に一致させることで、照明器具１００が発する光を目標とする色温度に設定できる。

次に、基準電圧Ｖｒｅｆの値に応じた点灯装置１０１の動作を説明する。図２は、基準電圧Ｖｒｅｆの変化を説明する図である。基準電圧Ｖｒｅｆの値は、点灯装置１０１の動作モードによって、３つの領域Ｔ１〜Ｔ３に分けることができる。領域Ｔ１では、Ｖｒｅｆ＝０である。このとき、検出電圧Ｖｓｅｎｓｅは常に基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きくなる。従って、第２電流経路８０のみに電流が流れる。

領域Ｔ３では、Ｖｒｅｆ≧Ｉｉｎ×Ｒｓｅｎｓｅである。ここで、Ｉｉｎ×Ｒｓｅｎｓｅは、第１電流経路７０にのみ電流が流れる場合の検出電圧Ｖｓｅｎｓｅである。つまり、領域Ｔ３では、常に検出電圧Ｖｓｅｎｓｅが基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さい。このとき、第１電流経路７０にのみに電流が流れる。領域Ｔ２では、０＜Ｖｒｅｆ＜Ｉｉｎ×Ｒｓｅｎｓｅである。このとき、第１電流経路７０および第２電流経路８０の両方に電流が流れる。

図３は、第１発光素子部９１のＶ−Ｉ特性を示す図である。領域Ｔ１では、第１発光素子部９１に電流が流れない。このため、ＩＬＥＤ１＝０となる。領域Ｔ２において、順電圧ＶＬＥＤ１の上昇に伴い、ＩＬＥＤ１は上昇する。ここで、ＶＬＥＤ１＝Ｖ０のとき、第１発光素子部９１に電流が流れ始める。また、ＶＬＥＤ１＝Ｖ１のとき、ＩＬＥＤ１＝ｌｉｎとなる。領域Ｔ３において、出力電流Ｉｉｎの全てが第１発光素子部９１を流れる。

図４は、第２発光素子部９２のＶ−Ｉ特性を示す図である。領域Ｔ３では、第２発光素子部９２に電流が流れない。このため、ＩＬＥＤ２＝０となる。領域Ｔ２において、順電圧ＶＬＥＤ２の上昇に伴い、ＩＬＥＤ２は上昇する。ここで、ＶＬＥＤ２＝Ｖ０のとき、第２発光素子部９２に電流が流れ始める。また、ＶＬＥＤ２＝Ｖ１のとき、ＩＬＥＤ２＝ｌｉｎとなる。領域Ｔ１において、出力電流Ｉｉｎの全てが第２発光素子部９２を流れる。

ここでＶ１は、定電流回路２０の出力電流Ｉｉｎのすべてが第１直列回路６１を流れる場合に第１発光素子部９１に印加される電圧である。また、Ｖ１は、出力電流Ｉｉｎのすべてが第２直列回路６２を流れる場合に第２発光素子部９２に印加される電圧でもある。さらに、Ｖ０は出力電流Ｉｉｎのすべてが第２直列回路６２を流れる場合に第１発光素子部９１に印加される電圧である。また、Ｖ０は出力電流Ｉｉｎのすべてが第１直列回路６１を流れる場合に第２発光素子部９２に印加される電圧でもある。

図５は、第１トランジスタＴｒ１と第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧および第１発光素子部９１と第２発光素子部９２に印加される電圧を示す図である。領域Ｔ１において、常にＶｓｅｎｓｅ＞Ｖｒｅｆとなる。このとき、コンパレータｃｍｐは常にＬｏｗ出力となる。このとき、Ｖｃｅ１＝Ｖｃｃ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））−Ｖｓｅｎｓｅである。また、Ｖｃｅ２＝０である。さらに、ＶＬＥＤ１＋Ｖｃｅ１＋Ｖｓｅｎｓｅ＝ＶＬＥＤ２＋Ｖｃｅ２となるため、ＶＬＥＤ１＋Ｖｃｃ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））＝ＶＬＥＤ２となる。つまり、ＶＬＥＤ２はＶＬＥＤ１よりもＶｃｃ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））だけ大きい。また、領域Ｔ１において、出力電流Ｉｉｎは第２発光素子部にのみ流れる。このため、ＶＬＥＤ２＝Ｖ１である。また、ＶＬＥＤ１＝Ｖ０である。

領域Ｔ２において、Ｖｒｅｆ＝Ｖｓｅｎｓｅとなるように、コンパレータｃｍｐはＨｉｇｈ出力およびＬｏｗ出力の切替え動作を繰り返す。ここで、コンパレータｃｍｐの出力のＨｉｇｈ出力とＬｏｗ出力との割合をオンデューティーＤｏｎとする。このとき、Ｖｃｅ１＝（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））×（１−Ｄｏｎ）−Ｖｓｅｎｓｅであり、Ｖｃｅ２＝Ｖｃｃ×（Ｒ３／Ｒ３＋Ｒ４））×Ｄｏｎである。

このため、ＶＬＥＤ１＋Ｖｃｃ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））×（１−Ｄｏｎ）＝ＶＬＥＤ２＋Ｖｃｃ×（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４））×Ｄｏｎが成り立つ。領域Ｔ２において、オンデューティーＤｏｎは、基準電圧Ｖｒｅｆが大きい程大きくなる。従って、基準電圧Ｖｒｅｆの上昇に伴い、Ｖｃｅ１が低下しＶｃｅ２が上昇する。このため、基準電圧Ｖｒｅｆの上昇に伴い、ＶＬＥＤ１が上昇しＶＬＥＤ２が低下する。

領域Ｔ３において、常にＶｓｅｎｓｅ＜Ｖｒｅｆとなる。このとき、コンパレータｃｍｐは常にＨｉｇｈ出力となる。このとき、Ｖｃｅ１＝−Ｖｓｅｎｓｅである。また、Ｖｃｅ２＝Ｖｃｃ×（Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））である。さらに、ＶＬＥＤ１＋Ｖｃｅ１＋Ｖｓｅｎｓｅ＝ＶＬＥＤ２＋Ｖｃｅ２となるため、ＶＬＥＤ１＝ＶＬＥＤ２＋Ｖｃｃ×（Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））となる。つまり、ＶＬＥＤ１はＶＬＥＤ２よりもＶｃｃ×（Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））だけ大きい。また、領域Ｔ３において、出力電流Ｉｉｎは第１発光素子部にのみ流れる。このため、ＶＬＥＤ１＝Ｖ１である。また、ＶＬＥＤ２＝Ｖ０である。

図６は、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２に流れる電流を示す図である。領域Ｔ１において、第２発光素子部９２にのみ電流が流れる。このため、ＩＬＥＤ１＝Ｉｉｎである。領域Ｔ２において、図５で示されるように、基準電圧Ｖｒｅｆの上昇に伴い、ＶＬＥＤ１が上昇し、ＶＬＥＤ２が低下する。このため、基準電圧Ｖｒｅｆの上昇に伴い、ＩＬＥＤ１が上昇しＩＬＥＤ２が低下する。本実施の形態では、出力電流Ｉｉｎは一定である。このため、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２の一方に流れる電流が増えると他方に流れる電流が減る。領域Ｔ３において、第１発光素子部９１にのみ電流が流れる。このため、ＩＬＥＤ２＝Ｉｉｎである。

次に、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２の一方にのみ電流を流すための条件を説明する。図５に示されるように第１発光素子部９１および第２発光素子部９２の両端に印加される電圧は、Ｖ０からＶ１まで変化する。また、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２とを流れる電流の比率によらず、第１直列回路６１および第２直列回路６２の両端に印加される電圧は一定値Ｖｉｎとなる。

このとき、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間に、電圧Ｖ１−Ｖ０を印加できる必要がある。つまり、第１トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の最大値と第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の最大値は、Ｖ１とＶ０との差分よりも大きい必要がある。このとき、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ間電圧の最大値Ｖｍａｘ＝Ｖｃｃ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））−（Ｖｓｅｎｓｅ）＝Ｖｃｃ×（Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））＞Ｖ１−Ｖ０が成り立つ。

この条件を満たすことで、一方の発光素子部にのみ電流を流すことができる。つまり、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２に流れる電流比が１００％〜０％の範囲で、調色が可能となる。この条件を満たすように、第１トランジスタＴｒ１と第２トランジスタＴｒ２は選定される。また、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２において、ＬＥＤの順電圧の和が、この条件を満たすように、ＬＥＤの直列数またはＬＥＤの特性を調整しても良い。

また、本実施の形態では、Ｖｓｅｎｓｅ＞Ｖｒｅｆの場合に第１トランジスタＴｒ１はオフ状態である。また、Ｖｓｅｎｓｅ＜Ｖｒｅｆの場合に第２トランジスタＴｒ２はオフ状態である。これにより、第１電流経路７０と第２電流経路８０から構成される並列回路において、一方の経路をオフし、他方の経路にのみ電流を流すことが可能となる。この変形例として、Ｖｓｅｎｓｅ＞Ｖｒｅｆの場合に第１トランジスタＴｒ１はオフしなくても良い。また、Ｖｓｅｎｓｅ＜Ｖｒｅｆの場合に第２トランジスタＴｒ２はオフしなくても良い。

以上から、本実施の形態では、出力電流Ｉｉｎを一定に保ちつつ、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２に流れる電流比を変更できる。従って、調色の際に明るさの変化を抑制できる。また、電流比が１００％〜０％の範囲で、調色できる。

また、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２の順電圧が大きく異なると、第１トランジスタＴｒ１と第２トランジスタＴｒ２における損失が大きくなることがある。本実施の形態では第１発光素子部９１と第２発光素子部９２の順電圧が等しい。このため、第１トランジスタＴｒ１と第２トランジスタＴｒ２における損失を抑制できる。

この変形例として、第１発光素子部９１と第２発光素子部９２の順電圧は異なっていても良い。つまり、第１発光素子９３と第２発光素子９４は、異なるシリーズのＬＥＤであり、順電圧が異なるものとしても良い。また、第１発光素子部９１と、第２発光素子部９２のＬＥＤの直列数は異なっていても良い。このとき、第１発光素子部９１の順電圧ＶＬＥＤ１と第２発光素子部９２の順電圧ＶＬＥＤ２は近い値であることが望ましい。

本実施の形態では、第１インピーダンス制御部４０および第２インピーダンス制御部５０において、コンパレータｃｍｐの出力信号に応じて、第１トランジスタＴｒ１および第２トランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ１、Ｖｂｅ２を変更している。これにより、第１インピーダンス制御部４０および第２インピーダンス制御部５０のインピーダンスが変更され、ＩＬＥＤ１およびＩＬＥＤ２が指令値に合わせて調節される。ここで、第１インピーダンス制御部４０および第２インピーダンス制御部５０として、電流制御回路３２の出力信号に応じて、ＩＬＥＤ１およびＩＬＥＤ２が指令値に一致するようにインピーダンスが変更されるあらゆる回路を採用できる。

また、本実施の形態において電流制御回路３２は、コンパレータｃｍｐの比較結果に応じて、第１インピーダンス制御部４０と第２インピーダンス制御部５０のインピーダンスを変更する。これに限らず、電流制御回路３２は、第１インピーダンス制御部４０と第２インピーダンス制御部５０のインピーダンスを検出電圧Ｖｓｅｎｓｅに応じて変更するあらゆる回路を採用できる。

図７は、実施の形態１の変形例に係る電流制御回路２３２の回路図である。本変形例では、指令値である基準電圧Ｖｒｅｆの生成方法が実施の形態１と異なる。電流制御回路２３２において、コンパレータｃｍｐの他方の入力には抵抗Ｒ７の一端、抵抗Ｒ８の一端およびスイッチ素子Ｑ４のドレインが接続される。スイッチ素子Ｑ４はＭＯＳＦＥＴである。実施の形態１と同様に、抵抗Ｒ７の他端には電圧Ｖｃｃが供給される。抵抗Ｒ８の他端は、接地用端子とスイッチ素子Ｑ４のソースに接続される。スイッチ素子Ｑ４は抵抗Ｒ８と並列に接続されている。スイッチ素子Ｑ４のゲートには外部からＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が入力される。

ＰＷＭ信号はスイッチ素子Ｑ４のオンオフを制御する。本変形例では、指令値である基準電圧Ｖｒｅｆは、外部から入力されたＰＷＭ信号のデューティー比に応じて決まる。スイッチ素子Ｑ４がオンしている間は、基準電圧Ｖｒｅｆはゼロとなる。また、スイッチ素子Ｑ４がオフしている間は、電圧Ｖｃｃが抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８によって分圧された電圧が基準電圧Ｖｒｅｆとなる。スイッチ素子Ｑ４に入力されるＰＷＭ信号のデューティー比が高いほど、基準電圧Ｖｒｅｆは小さくなる。従って、外部からＰＷＭ信号のデューティー比を変更することで、指令値を変更できる。

図８は、実施の形態１の別の変形例に係る電流制御回路３３２の回路図である。本変形例においても、指令値である基準電圧Ｖｒｅｆの生成方法が実施の形態１と異なる。電流制御回路３３２において、コンパレータｃｍｐの他方の入力には、コンデンサＣ３の正極と、抵抗Ｒ９の一端が接続される。抵抗Ｒ９の他端からはＰＷＭ信号が入力される。コンデンサＣ３の負極は接地用端子に接続される。

電流制御回路３３２はコンデンサＣ３と抵抗Ｒ９から構成されるＣＲ回路を備える。ＣＲ回路はＰＷＭ信号を平均化する。このため、ＰＷＭ信号のデューティー比が高いほど、基準電圧Ｖｒｅｆは大きくなる。本変形例においても、指令値である基準電圧Ｖｒｅｆは、外部から入力されたＰＷＭ信号のデューティー比に応じて決まる。従って、外部からＰＷＭ信号のデューティー比を変更することで、指令値を変更できる。

また、本実施の形態では、出力電流Ｉｉｎを一定に保ち、調色を行った。この変形例として、出力電流Ｉｉｎを調節しつつ、基準電圧Ｖｒｅｆを変更しても良い。このとき、照明器具１００において、調光および調色ができる。

１００ 照明器具、１０１ 点灯装置、２０ 定電流回路、３０ 電流検出回路、３１ 電流検出部、３２、２３２、３３２ 電流制御回路、４０ 第１インピーダンス制御部、５０ 第２インピーダンス制御部、６１ 第１直列回路、６２ 第２直列回路、９１ 第１発光素子部、９２ 第２発光素子部、Ｔｒ１ 第１トランジスタ、Ｔｒ２ 第２トランジスタ、Ｖｓｅｎｓｅ 検出電圧、ＶＲ１ 可変抵抗

Claims (11)

1. 定電流回路の出力に接続され、第１発光素子部と、前記第１発光素子部と直列に接続された第１インピーダンス制御部と、を備えた第１直列回路と、
   前記定電流回路の出力に対して前記第１直列回路と並列に接続され、第２発光素子部と、前記第２発光素子部と直列に接続された第２インピーダンス制御部と、を備えた第２直列回路と、
   前記第１直列回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部に接続された電流制御回路と、
   を備え、
   前記電流制御回路は、前記第１直列回路と前記第２直列回路との一方に流れる電流が増えると他方に流れる電流が減るように、前記電流検出部の検出電圧に応じて前記第１インピーダンス制御部のインピーダンスと前記第２インピーダンス制御部のインピーダンスとを変更することを特徴とする点灯装置。
2. 前記電流制御回路は、前記第１直列回路に流す目標電流を達成した場合に前記電流検出部で検出される電圧である指令値と、前記検出電圧と、を一致させることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記指令値は、外部から設定されることを特徴とする請求項２に記載の点灯装置。
4. 前記指令値は、可変抵抗の抵抗値に応じて決まり、
   前記抵抗値は、外部から設定されることを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
5. 前記指令値は、外部から入力されたＰＷＭ信号のデューティー比に応じて決まることを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
6. 前記電流制御回路は、前記検出電圧が前記指令値よりも大きい場合に、前記第１インピーダンス制御部の前記インピーダンスを前記第２インピーダンス制御部の前記インピーダンスよりも大きくし、前記検出電圧が前記指令値よりも小さい場合に、前記第１インピーダンス制御部の前記インピーダンスを前記第２インピーダンス制御部の前記インピーダンスよりも小さくすることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の点灯装置。
7. 前記第１インピーダンス制御部は、エミッタとコレクタとが前記第１発光素子部と直列に接続された第１トランジスタを備え、
   前記第２インピーダンス制御部は、エミッタとコレクタとが前記第２発光素子部と直列に接続された第２トランジスタを備え、
   前記電流制御回路は、前記検出電圧が前記指令値よりも大きい場合に、前記第１トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を前記第２トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧よりも大きくし、前記検出電圧が前記指令値よりも小さい場合に、前記第１トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を、前記第２トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧よりも小さくすることを特徴とする請求項６に記載の点灯装置。
8. 前記第１トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧の最大値と前記第２トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧の最大値は、前記定電流回路の出力電流のすべてが前記第１直列回路を流れる場合に前記第１発光素子部に印加される電圧と、前記出力電流のすべてが前記第２直列回路を流れる場合に前記第１発光素子部に印加される電圧と、の差分よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の点灯装置。
9. 前記第１発光素子部と前記第２発光素子部の順電圧は等しいことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の点灯装置。
10. 前記第１発光素子部と、前記第２発光素子部は異なる色温度の光を発することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の点灯装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の点灯装置と、
    前記定電流回路と、
    を備えることを特徴とする照明器具。

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