JP7300644B2 - 制御装置、点灯装置、光源ユニット及び照明器具 - Google Patents

Description

本開示は、制御装置、点灯装置、光源ユニット及び照明器具に関する。より詳細には、本開示は、負荷を定電流駆動するための制御装置、当該制御装置を有して光源を点灯させる点灯装置に関する。さらに、本開示は、前記点灯装置と前記光源を備える光源ユニット、及び当該光源ユニットを有する照明器具に関する。

点灯装置の従来例として、特許文献１記載の多直列ＬＥＤ駆動回路（以下、従来例という。）を例示する。従来例は、商用交流電源を全波整流して得られる直流電源を、スイッチング制御方式のＤＣ－ＤＣコンバータで電圧変換して多直列ＬＥＤに供給することにより、多直列ＬＥＤを定電流で通電駆動する。従来例におけるＤＣ－ＤＣコンバータは、ＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductance Converter）タイプのコンバータ回路、コンバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御するＰＦＣ回路（制御装置）などを備える。従来例では、ＰＦＣ回路としてＳＴマイクロエレクトロニクス社製のアナログＩＣ（型番Ｌ６５６２Ａ）が使用されている。

特開２０１１－８２２０４号公報

ところで、ＳＥＰＩＣ型のコンバータ回路は、一般に電圧・電流の変動（リップル）が大きい。そのため、従来例のコンバータ回路は、リップルを抑制するための出力キャパシタに静電容量の大きいコンデンサを用いる必要があった。なお、従来例において、負荷（多直列ＬＥＤ）に流す電流を定電流化する定電流回路を設けた場合、部品点数の増加及び製造コストの増大などを招く可能性がある。

本開示の目的は、部品点数及び製造コストの増大を抑えつつ負荷電流のリップルの抑制を図ることができる制御装置、点灯装置、光源ユニット及び照明器具を提供することである。

本開示の一態様に係る制御装置は、負荷に対して直流の負荷電流を供給するコンバータ回路を制御する。前記制御装置は、前記コンバータ回路が備えるスイッチング素子をスイッチング制御する制御回路と、前記負荷電流を定電流化する定電流回路とを備える。前記制御装置は、前記コンバータ回路の起動時に、前記コンバータ回路に入力される入力電圧から前記制御回路の動作用電圧を作成する起動回路を備える。前記制御回路、前記定電流回路及び前記起動回路は、一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージに収容されている。前記コンバータ回路の起動時において、前記制御回路は、前記起動回路が前記動作用電圧を作成した後、前記スイッチング素子のスイッチング制御を開始する。前記定電流回路は、前記スイッチング制御の開始後に動作を開始する。
本開示の一態様に係る制御装置は、負荷に対して直流の負荷電流を供給するコンバータ回路を制御する。前記制御装置は、前記コンバータ回路が備えるスイッチング素子をスイッチング制御する制御回路と、トランジスタ回路を有して前記負荷電流を定電流化する定電流回路とを備える。前記制御装置は、前記コンバータ回路の起動時に、前記コンバータ回路に入力される入力電圧から前記制御回路の動作用電圧を作成する起動回路を備える。前記制御回路、前記定電流回路及び前記起動回路は、一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージに収容されている。前記定電流回路は、前記負荷電流を目標電流に一致させるように前記トランジスタ回路を制御する。前記制御回路は、少なくとも前記起動回路が前記動作用電圧を作成している期間においては、前記コンバータ回路が起動して定常動作を行っているときの前記目標電流に比べて、前記期間中の前記目標電流を小さくするように前記スイッチング素子をスイッチング制御する。

本開示の一態様に係る点灯装置は、負荷に対して直流の負荷電流を供給する前記コンバータ回路と、前記制御装置とを備える。前記負荷は、一つ以上の固体発光素子を有する光源である。

本開示の一態様に係る光源ユニットは、前記点灯装置と、前記点灯装置によって点灯させられる光源とを備える。

本開示の一態様に係る照明器具は、前記光源ユニットと、前記光源ユニットを支持する器具本体とを備える。

本開示の制御装置、点灯装置、光源ユニット及び照明器具は、部品点数及び製造コストの増大を抑えつつ負荷電流のリップルの抑制を図ることができるという効果がある。

図１は、本開示の実施形態に係る照明器具及び光源ユニットの斜視図である。 図２は、同上の照明器具及び光源ユニットの分解斜視図である。 図３は、本開示の実施形態に係る制御装置及び点灯装置の回路構成図である。 図４は、同上の制御装置における起動回路の回路構成図である。 図５は、同上の制御装置の起動時における動作を説明するためのタイムチャートである。 図６は、同上の制御装置の外観図である。

以下、本開示の実施形態に係る制御装置、点灯装置、光源ユニット及び照明器具について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

まず、本開示の実施形態に係る照明器具３（以下、照明器具３と略す。）について、図１及び図２を参照して説明する。

照明器具３は、図１及び図２に示すように、本開示の実施形態に係る光源ユニット２（以下、光源ユニット２と略す。）と、光源ユニット２を支持する器具本体４とを備える。光源ユニット２は、天井に直付けされる器具本体４に着脱可能に取り付けられる。ただし、器具本体４は、天井に埋め込まれてもよいし、あるいは、壁に直付けされてもよいし、壁に埋め込まれてもよい。

器具本体４は、下面が開放された矩形箱状の収容部４０と、収容部４０の長手方向に沿った両側の開口端縁より斜め上向きに突出する一対の反射板４１と、収容部４０及び一対の反射板４１の長手方向の両端に設けられた一対のエンド板４２とを備える（図２参照）。器具本体４は、収容部４０の底面に設けられている複数の取付孔４００のうちの少なくともいずれか二つの取付孔４００に吊りボルト（不図示）がそれぞれ挿通され、それらの吊りボルトにナット（不図示）が締め付けられることで天井に設置される。また、収容部４０の底面に設けられている複数の電源孔４０１のうちのいずれか一つの電源孔４０１に電源線が挿通される。電源孔４０１に挿通された電源線は、端子台４０２を介して、点灯装置１と電気的に接続される。

光源ユニット２は、図２に示すように、本開示の実施形態に係る点灯装置１（以下、点灯装置１と略す。）と、点灯装置１によって点灯させられるＬＥＤモジュール２２とを備えている。また、光源ユニット２は、取付部材２１とカバー２３を更に備えている。

ＬＥＤモジュール２２は、多数のＬＥＤ２２０と、基板２２１とを備えている。基板２２１は、長尺の矩形板状に形成されている。多数のＬＥＤ２２０は、基板２２１の表面（下面）における短手方向の中央に、基板２２１の長手方向に沿って等間隔かつ一列に並べて実装されている。

取付部材２１は、金属板によって長尺の角とい状に形成されている。取付部材２１は、長尺の矩形板状の底板２１０と、底板２１０の長手方向に沿った両端から上向きに立ち上がる一対の側板２１１とを有している。ＬＥＤモジュール２２は、底板２１０から切り起こされている複数の爪によって底板２１０の下面に取り付けられている。なお、ＬＥＤモジュール２２は、不図示の電線によって点灯装置１の出力用のコネクタと電気的に接続される。

カバー２３は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂によって半円筒形状に形成されている。また、カバー２３は、長手方向に沿って上向きに突出する一対の突壁２３３を有している。カバー２３は、一対の突壁２３３の間に取付部材２１を収容し、取付部材２１の一対の側板２１１の先端（上端）に、一対の突壁２３３の先端（上端）に形成されている引掛部が引っ掛けられることで取付部材２１に取り付けられる。

点灯装置１は、プリント回路板１９と、プリント回路板１９を収容するケース１８とを有する。プリント回路板１９は、本開示の実施形態に係る制御装置５（以下、制御装置５と略す。）を含む種々の電子部品が長方形状のプリント配線板に実装されて構成されている。ケース１８は、金属板により、一面（下面）が開口した長尺の矩形箱状に形成されている。ケース１８は、プリント回路板１９を収容し、開口面を底板２１０の下面に向けるようにして取付部材２１に固定される。なお、ケース１８は、取付部材２１に固定された状態において、取付部材２１と電気的に接続されている。さらに、取付部材２１は、光源ユニット２が器具本体４に取り付けられた状態において器具本体４と電気的に接続されている。したがって、点灯装置１のケース１８は、取付部材２１を通して器具本体４と電気的に接続される。

点灯装置１の回路構成を図３に示す。点灯装置１は、整流回路１０、コンバータ回路１１、制御電源回路１２、制御装置５などを備えている。

整流回路１０は、ダイオードブリッジからなる。整流回路１０は、商用電力系統などの交流電源９から供給される交流電圧を全波整流する。整流回路１０の一対の脈流出力端にコンバータ回路１１が電気的に接続されている。なお、整流回路１０の低電位側の脈流出力端は、グランドと電気的に接続されている。

コンバータ回路１１は、電圧変換と力率改善を並行して行うことが可能なシングル・ステージ・コンバータ（ワン・コンバータとも呼ばれる。）を有している。具体的には、コンバータ回路１１は、ＳＥＰＩＣタイプのＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有している。

コンバータ回路１１は、整流回路１０から出力される脈流電圧を平滑する入力コンデンサＣ１を備えている。コンバータ回路１１は、スイッチング素子Ｑ１、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２、コンデンサＣ２、ダイオードＤ１、抵抗器Ｒ１及び出力コンデンサＣ３を更に備えている。ただし、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２は、同じ鉄心に巻き回されていてもよいし、それぞれ別の鉄心に巻き回されていてもよい。第１インダクタＬ１の第１端が入力コンデンサＣ１の高電位側の第１端と電気的に接続されている。第１インダクタＬ１の第２端がコンデンサＣ２の第１端と電気的に接続されている。コンデンサＣ２の第２端がダイオードＤ１のアノード及び第２インダクタＬ２の第１端と電気的に接続されている。ダイオードＤ１のカソードが出力コンデンサＣ３の正極と電気的に接続されている。出力コンデンサＣ３の負極及び第２インダクタＬ２の第２端が入力コンデンサＣ１の低電位側の第２端（グランド）と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、エンハンスメント形のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。スイッチング素子Ｑ１のドレインが第１インダクタＬ１の第２端及びコンデンサＣ２の第１端と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソースが抵抗器Ｒ１を介して入力コンデンサＣ１の低電位側の第２端と電気的に接続されている。また、第２インダクタＬ２の第２端及び出力コンデンサＣ３の負極が入力コンデンサＣ１の低電位の第２端と電気的に接続されている。なお、出力コンデンサＣ３の正極がＬＥＤモジュール２２の正極と電気的に接続され、出力コンデンサＣ３の負極が、負荷電流Ｉｆを計測するための抵抗器Ｒｘを介してＬＥＤモジュール２２の負極と電気的に接続されている。

コンバータ回路１１は、後述するようにスイッチング素子Ｑ１がスイッチング制御されることにより、入力コンデンサＣ１で平滑された直流の入力電圧（例えば、１４１Ｖの直流電圧）を所望の直流電圧（例えば、３０Ｖ～６０Ｖ程度の直流電圧）に降圧する。なお、コンバータ回路１１の出力電圧（所望の直流電圧）は、ＬＥＤモジュール２２の点灯開始電圧以上の直流電圧である。

制御電源回路１２は、補助巻線Ｌ３、抵抗器Ｒ２、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ４を有している。補助巻線Ｌ３は、コンバータ回路１１の第２インダクタＬ２と磁気結合されている。補助巻線Ｌ３の第１端が抵抗器Ｒ２の第１端と電気的に接続され、補助巻線Ｌ３の第２端が入力コンデンサＣ１の低電位側の第２端と電気的に接続されている。抵抗器Ｒ２の第２端がダイオードＤ２のアノードと電気的に接続されている。ダイオードＤ２のカソードがコンデンサＣ４の第１端と電気的に接続されている。コンデンサＣ４の第２端が入力コンデンサＣ１の低電位側の第２端と電気的に接続されている。

制御電源回路１２は、コンバータ回路１１の起動後、補助巻線Ｌ３に誘起される電圧を抵抗器Ｒ２、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ４で整流平滑することにより、コンデンサＣ４の両端から直流の制御電源電圧Ｖｃｃを出力する。そして、制御装置５は、制御電源回路１２から供給される制御電源電圧Ｖｃｃによって動作する。

次に、制御装置５について説明する。制御装置５は、コンバータ回路１１のスイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御する制御回路５０と、負荷電流Ｉｆ（ＬＥＤモジュール２２に流れる順方向電流）を定電流化する定電流回路５１とを備える。制御装置５は、調光制御回路５２、エラーアンプ５３、起動回路５４、起動オン・オフ回路５５、及びコンパレータ５６を更に有する。

制御回路５０は、コンバータ回路１１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに駆動電圧Ｖｇを印加することによってスイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御する。エラーアンプ５３は、ＬＥＤモジュール２２の負極の電圧と基準電圧Ｖｓｔの差分を増幅し、増幅した差分の電圧（フィードバック電圧）を制御回路５０に出力する。制御回路５０は、エラーアンプ５３から入力されるフィードバック電圧をゼロに近付けるように駆動電圧Ｖｇのデューティ比を調整する。つまり、制御回路５０は、ＬＥＤモジュール２２に一定の電圧（ＬＥＤモジュール２２の点灯開始電圧以上の電圧）を出力するようにコンバータ回路１１のスイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御している。

また、制御回路５０は、コンパレータ５６からハイレベルの電圧が入力されている場合、駆動電圧Ｖｇの出力を中止することでコンバータ回路１１を停止させる。コンパレータ５６は、スイッチング素子Ｑ１のソース電流に比例した抵抗器Ｒ１の両端電圧をしきい値電圧Ｖｔｈと比較している。コンパレータ５６は、抵抗器Ｒ１の両端電圧がしきい値電圧Ｖｔｈ未満のときはローレベルの電圧を出力し、抵抗器Ｒ１の両端電圧がしきい値電圧Ｖｔｈ以上のときはハイレベルの電圧を出力する。つまり、何らかの原因でスイッチング素子Ｑ１に過大な電流が流れた場合、制御装置５がコンバータ回路１１を停止させることにより、点灯装置１を過電流から保護することができる。

調光制御回路５２は、信号線などの通信媒体を介して伝送されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号を調光信号に信号変換して定電流回路５１に出力する。ＰＷＭ信号は、調光レベルをデューティ比に置き換えた電圧信号である。調光レベルは、点灯装置１がＬＥＤモジュール２２に供給する負荷電流Ｉｆの電流値に対応している。負荷電流Ｉｆの電流値がＬＥＤモジュール２２の定格電流の電流値に等しいときの調光レベルを１００％としている。そして、調光レベルとＰＷＭ信号のデューティ比には、以下のような関係がある。すなわち、デューティ比が０～５％のときに調光レベルを１００％とし、かつ、デューティ比が９８％以上（ただし、１００％を除く。）のときに調光レベルを５％（下限値）とする。そして、デューティ比が５～９８％のとき、調光レベルは、デューティ比の増加に対して一定の割合で減少する。ただし、デューティ比が１００％のときに調光レベルを０％、つまり、ＬＥＤモジュール２２を消灯させる。

調光制御回路５２は、ＰＷＭ信号のデューティ比が０～５％のときに電圧値を最大値とした調光信号（直流の電圧信号）を出力し、ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％のときに調光信号の電圧値をゼロとする。そして、調光制御回路５２は、ＰＷＭ信号のデューティ比が５％～９８％のときに、デューティ比に逆比例した電圧値の調光信号を出力する。

定電流回路５１は、オペアンプ５１０と、電圧・電流変換回路５１１と、トランジスタ回路に相当するカレントミラー回路５１２とを有している。

オペアンプ５１０は、帰還抵抗（抵抗器Ｒ１２）及び入力抵抗（抵抗器Ｒ１１）とともに差動増幅器を構成している。差動増幅器（オペアンプ５１０）は、調光制御回路５２から入力される調光信号と、抵抗器Ｒｘの両端電圧（負荷電流Ｉｆに比例した電圧）との差分の電圧（差分電圧Ｖｄ）を増幅して出力する。

電圧・電流変換回路５１１は、オペアンプ５１０から出力される差分電圧Ｖｄを電流に変換する。電圧・電流変換回路５１１の出力電流は、差分電圧Ｖｄに比例する。

カレントミラー回路５１２は、二つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ２で構成されている。二つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ２はそれぞれ、エンハンスメント形のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。ただし、二つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ２はそれぞれ、バイポーラトランジスタであっても構わない。トランジスタＴＲ１のドレインは、電圧・電流変換回路５１１の出力端及びトランジスタＴＲ１、ＴＲ２のそれぞれのゲートと電気的に接続されている。トランジスタＴＲ２のドレインは、ＬＥＤモジュール２２の負極と電気的に接続されている。各トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のソースは、抵抗器Ｒｘを介してグランドと電気的に接続されている。

しかして、カレントミラー回路５１２は、トランジスタＴＲ２のドレイン電流、つまり、ＬＥＤモジュール２２に流れる負荷電流Ｉｆを電圧・電流変換回路５１１の出力電流（目標電流）に等しくするように動作する。

上述のように定電流回路５１は、ＬＥＤモジュール２２に流す負荷電流Ｉｆを、ＰＷＭ信号で指示される調光レベルに応じた目標電流に一致させるように動作する。ただし、定電流回路５１が有するトランジスタ回路はカレントミラー回路５１２に限定されない。例えば、定電流回路５１は、トランジスタ回路としてトランジスタ増幅回路を有しても構わない。

起動回路５４は、交流電源９が交流電圧の供給を開始してからコンバータ回路１１の出力電圧が安定するまでの間、制御電源回路１２に代わって制御電源電圧Ｖｃｃを作成する。起動回路５４は、図４に示すように、カレントミラー回路５４０、電流制限回路５４１、定電圧回路５４２、トランジスタＴＲ３及びスイッチング素子Ｑ２を有している。

トランジスタＴＲ３は、エンハンスメント形のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。ただし、トランジスタＴＲ３は、バイポーラトランジスタであっても構わない。トランジスタＴＲ３のドレインは、整流回路１０の高電位側の交流入力端子と電気的に接続されている。トランジスタＴＲ３のソースは、カレントミラー回路５４０の入力端子と電気的に接続されている。

カレントミラー回路５４０は、ＰＮＰ型の二つのバイポーラトランジスタＴＲ４、ＴＲ５によって構成されている。二つのバイポーラトランジスタＴＲ４、ＴＲ５のエミッタ（カレントミラー回路５４０の入力端子に相当。）がそれぞれトランジスタＴＲ３のソースと電気的に接続されている。二つのバイポーラトランジスタＴＲ４、ＴＲ５のゲート同士が電気的に接続されている。カレントミラー回路５４０の出力端子、すなわち、バイポーラトランジスタＴＲ５のコレクタにコンデンサＣ２１の第１端が電気的に接続されている。コンデンサＣ２１の第２端は、グランドと電気的に接続されている。

定電圧回路５４２は、突入電流を抑制するための負特性サーミスタ５４２０、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＲ６、及びツェナーダイオードＺＤ１を有している。負特性サーミスタ５４２０の第１端が整流回路１０の高電位側の交流入力端子と電気的に接続されている。負特性サーミスタ５４２０の第２端は、バイポーラトランジスタＴＲ６のコレクタ及びトランジスタＴＲ３のゲートと電気的に接続されている。バイポーラトランジスタＴＲ６のベースは、バイポーラトランジスタＴＲ６のコレクタと電気的に接続されている。つまり、バイポーラトランジスタＴＲ６は、ダイオードとして機能する。バイポーラトランジスタＴＲ６のエミッタは、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードと電気的に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、グランドと電気的に接続されている。しかして、定電圧回路５４２は、トランジスタＴＲ３のゲートの電位をツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧にクランプしている。

電流制限回路５４１は、二つのＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＲ７、ＴＲ８と、二つの抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２とを有している。バイポーラトランジスタＴＲ７のコレクタは、カレントミラー回路５４０の出力端子（バイポーラトランジスタＴＲ４のコレクタ）と電気的に接続されている。バイポーラトランジスタＴＲ７のベースは、抵抗器Ｒ２１を介してトランジスタＴＲ３のソース及びバイポーラトランジスタＴＲ８のコレクタと電気的に接続されている。バイポーラトランジスタＴＲ７のエミッタは、バイポーラトランジスタＴＲ８のベース及び抵抗器Ｒ２２の第１端と電気的に接続されている。バイポーラトランジスタＴＲ８のエミッタ及び抵抗器Ｒ２２の第２端は、グランドと電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｑ２は、エンハンスメント形のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。ただし、スイッチング素子Ｑ２は、バイポーラトランジスタであっても構わない。スイッチング素子Ｑ２のドレインは、電流制限回路５４１のバイポーラトランジスタＴＲ８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Ｑ２のソースは、バイポーラトランジスタＴＲ８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Ｑ２がオンすることにより、電流制限回路５４１を介してカレントミラー回路５４０に電流が流れなくなり、起動回路５４の動作が停止する。

起動回路５４は、カレントミラー回路５４０から出力される電流をコンデンサＣ２１に充電し、コンデンサＣ２１の充電電圧を、制御電源電圧Ｖｃｃとして制御回路５０及び定電流回路５１などに供給する。

起動オン・オフ回路５５は、スイッチング素子Ｑ２をオン・オフすることにより、起動回路５４の動作をオン・オフ制御する。起動オン・オフ回路５５は、交流電源９が交流電圧の供給を開始してからコンバータ回路１１の出力電圧が安定するまでの間、起動回路５４を動作させる。

次に、交流電源９が交流電圧の供給を開始してからコンバータ回路１１の出力電圧が安定するまでの期間（以下、起動期間と呼ぶ。）における制御装置５の動作を、図３、図４及び図５のタイムチャートを参照して詳細に説明する。なお、図５における最上段は、制御電源電圧Ｖｃｃの波形図を示し、上から２段目は、差分電圧Ｖｄの波形図を示している。また、図５における上から３段目は、負荷電流Ｉｆの波形を示し、上から４段目は駆動電圧Ｖｇの波形図を示している。さらに、図５における最下段は、不図示の発振器から出力される三角波信号Ｖｏｓを示している。なお、図５における横軸は時間ｔを示している。

交流電源９から交流電圧の供給が開始された時点（時間ｔ＝ｔ０）では、起動オン・オフ回路５５が動作していないので、スイッチング素子Ｑ２はオフしている。したがって、起動回路５４は、交流電圧の供給が開始された時点（時間ｔ＝ｔ０）から動作する。起動回路５４が動作を開始すると、制御電源電圧Ｖｃｃが徐々に上昇する。制御電源電圧Ｖｃｃが制御回路５０及び定電流回路５１などの動作可能な電圧に達すると、制御回路５０が動作を開始して駆動電圧Ｖｇを出力する（時間ｔ＝ｔ１）。コンバータ回路１１は、制御回路５０から駆動電圧Ｖｇが入力されることで動作（スイッチング素子Ｑ１のスイッチング）を開始する。また、調光制御回路５２は、信号線を介して受信するＰＷＭ信号のデューティ比に関わらず、定格（１００％）よりも低い調光レベル（例えば、５０％）の調光信号を出力する。したがって、定電流回路５１のオペアンプ５１０から出力される差分電圧Ｖｄは、調光レベルが１００％のときの電圧値の半分の電圧値となる。その結果、定電流回路５１は、定格の半分の大きさの負荷電流ＩｆをＬＥＤモジュール２２に流すように動作する。

ここで、制御回路５０が動作を開始するタイミング（時間ｔ＝ｔ１）に合わせて、発振器が発振を開始し、調光制御回路５２及び起動オン・オフ回路５５に対して三角波信号Ｖｏｓを出力する。調光制御回路５２及び起動オン・オフ回路５５はそれぞれ、三角波信号Ｖｏｓのパルスをカウントする。三角波信号Ｖｏｓのパルスのカウント数が所定の上限（例えば、２回）に達すると（時間ｔ＝ｔ２）、調光制御回路５２は、調光レベルを１００％まで徐々に上昇させる。一方、起動オン・オフ回路５５は、起動回路５４のスイッチング素子Ｑ２をオンして起動回路５４を停止させる。ただし、この時点（時間ｔ＝ｔ２）では、既にコンバータ回路１１の動作が安定しているので、制御電源回路１２は、安定して制御電源電圧Ｖｃｃを供給することができる。

上述のように制御装置５は、交流電源９が交流電圧の供給を開始したとき、起動回路５４の動作期間（時間ｔ＝ｔ１－ｔ２の期間）において負荷電流Ｉｆを定格値よりも少なくするように定電流回路５１を制御する。その結果、起動回路５４の出力電流と定電流回路５１の出力電流（負荷電流Ｉｆ）が同時に最大値付近まで増加することを回避できる。ただし、制御装置５は、ＰＷＭ信号で指示される調光レベルが０％の状態（ＬＥＤモジュール２２が消灯した状態）から数十％～１００％の任意の調光レベルに立ち上がった場合にも同様に動作することが好ましい。

ここで、制御装置５において、制御回路５０及び定電流回路５１は、一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージ６に収容されている（図３及び図６参照）。パッケージ６は、電気絶縁性を有する材料（例えば、合成樹脂）によって長方形の箱状に形成されている（図６参照）。また、パッケージ６の長手方向に沿った二つの側面から、それぞれ複数本のリード６０が突出している。すなわち、パッケージ６は、SOP(Small Outline Package)、SSOP(Shrink SOP)、あるいは、TSOP(Thin SOP)のいずれかの種類のパッケージとして構成されている。

上述のように、制御装置５は、制御回路５０及び定電流回路５１が一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージ６に収容されている。そのため、制御装置５は、ＳＥＰＩＣ型のコンバータ回路１１と定電流回路５１の組合せにおいて、部品点数及び製造コストの増大を抑えつつ負荷電流Ｉｆのリップルの抑制を図ることができる。

また、制御回路５０及び定電流回路５１は、一つの集積回路に集積化されていることが好ましい。制御装置５は、制御回路５０及び定電流回路５１が一つの集積回路に集積化されることにより、パッケージ６の小型化を図ることができる。

また、コンバータ回路１１がシングル・ステージ・コンバータ（ＳＥＰＩＣ型のコンバータ）を有しており、制御装置５は、定電流回路５１によってコンバータ回路１１のリップルの抑制を図っている。そのため、制御装置５は、定電流回路５１によってコンバータ回路１１のリップルの抑制を図ることができるので、大型のコンデンサが不要であり、更なる回路規模の縮小と部品点数の削減を図ることができる。

さらに、制御装置５では、定電流回路５１がトランジスタ回路（カレントミラー回路５１２）を有しているので、例えば、定電流回路５１が降圧チョッパ回路を有する場合に比べて、更なる回路規模の縮小と部品点数の削減を図ることができる。

ここで、制御装置５は、制御回路５０及び定電流回路５１とともに起動回路５４を集積回路に集積化してパッケージ６に収容している。その結果、制御装置５は、更なる回路規模の縮小と部品点数の削減を図ることができる。さらに、制御装置５は、図３において長方形の実線で囲まれた回路及び回路素子を集積化してパッケージ６に収容している。

また、コンバータ回路１１の起動時において、制御回路５０は、起動回路５４が制御電源電圧Ｖｃｃを作成した後、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を開始することが好ましい。そして、コンバータ回路１１の起動時において、定電流回路５１は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御の開始後に動作を開始することが好ましい。コンバータ回路１１の起動時において、制御回路５０及び定電流回路５１が上述のように動作すれば、制御装置５の出力電流の増加を抑制することができる。

さらに、制御回路５０は、少なくとも起動回路５４が制御電源電圧Ｖｃｃを作成している期間においては、負荷電流Ｉｆの目標電流（調光レベル）を小さくするようにスイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御することが好ましい。さらに、制御回路５０は、コンバータ回路１１が起動して定常動作を行っているときの目標電流に比べて、期間中の目標電流を小さくすることが好ましい。制御装置５は、制御回路５０が上述のように動作することにより、消費電力の増加を抑えることができる。

また、制御回路５０は、起動回路５４が制御電源電圧Ｖｃｃの作成を終了するタイミング（図５の時間ｔ＝ｔ２）に合わせて、目標電流を定常時の目標電流とするようにスイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御することが好ましい。制御装置５は、制御回路５０が上述のように動作することにより、起動回路５４と定電流回路５１のそれぞれの出力電流が同時に増大することがないので、制御装置５の消費電力の増加を更に抑えることができる。

ここで、起動回路５４と定電流回路５１のそれぞれの消費電流が同時に増大した場合、制御装置５の発熱量も増大してしまう可能性が高い。そして、制御装置５の発熱量が増大する可能性が高い場合、定電流回路５１と起動回路５４が一つの集積回路に集積化されると、制御装置５の動作時の温度が過度に上昇してしまうおそれがある。

これに対して実施形態に係る制御装置５は、交流電源９が交流電圧の供給を開始する際、起動回路５４の消費電流が増大する期間と定電流回路５１の消費電流（負荷電流Ｉｆ）が増大する期間が重ならないように構成されている。そのため、制御装置５は、温度の過度の上昇を抑制しつつ、制御回路５０、定電流回路５１及び起動回路５４を一つの集積回路に集積化して単一のパッケージ６に収容することができる。

上述のように本開示の第１の態様に係る制御装置（５）は、負荷（ＬＥＤモジュール２２）に対して直流の負荷電流（Ｉｆ）を供給するコンバータ回路（１１）を制御する。第１の態様に係る制御装置（５）は、コンバータ回路（１１）が備えるスイッチング素子（Ｑ１）をスイッチング制御する制御回路（５０）と、負荷電流（Ｉｆ）を定電流化する定電流回路（５１）とを備える。制御回路（５０）及び定電流回路（５１）は、一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージ（６）に収容されている。

第１の態様に係る制御装置（５）は、制御回路（５０）及び定電流回路（５１）が一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージ（６）に収容されているため、部品点数及び製造コストの増大を抑えつつ負荷電流（Ｉｆ）のリップルの抑制を図ることができる。

本開示の第２の態様に係る制御装置（５）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る制御装置（５）において、制御回路（５０）及び定電流回路（５１）は、一つの集積回路に集積化されていることが好ましい。

第２の態様に係る制御装置（５）は、制御回路（５０）及び定電流回路（５１）が一つの集積回路に集積化されることにより、パッケージ（６）の小型化を図ることができる。

本開示の第３の態様に係る制御装置（５）は、第１又は第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る制御装置（５）において、コンバータ回路（１１）は、電圧変換と力率改善を並行して行うことが可能なシングル・ステージ・コンバータを有していることが好ましい。制御回路（５０）は、電圧変換と力率改善を並行して行うようにスイッチング素子（Ｑ１）をスイッチング制御することが好ましい。

第３の態様に係る制御装置（５）は、定電流回路（５１）によってコンバータ回路（１１）のリップルの抑制を図ることができるので、大型のコンデンサが不要であり、更なる回路規模の縮小と部品点数の削減を図ることができる。

本開示の第４の態様に係る制御装置（５）は、第１～第３の態様のいずれかとの組合せにより実現され得る。第４の態様に係る制御装置（５）において、定電流回路（５１）は、トランジスタ回路を有することが好ましい。制御回路（５０）は、負荷電流を目標電流に一致させるようにトランジスタ回路を制御することが好ましい。

第４の態様に係る制御装置（５）は、定電流回路（５１）がトランジスタ回路（カレントミラー回路５１２）を有しているので、例えば、定電流回路（５１）が降圧チョッパ回路を有する場合に比べて、更なる回路規模の縮小と部品点数の削減を図ることができる。

本開示の第５の態様に係る制御装置（５）は、第１～第４の態様のいずれかとの組合せにより実現され得る。第５の態様に係る制御装置（５）は、コンバータ回路（１１）の起動時に、コンバータ回路（１１）に入力される入力電圧から制御回路（５０）の動作用電圧（制御電源電圧Ｖｃｃ）を作成する起動回路（５４）を備えることが好ましい。起動回路（５４）は、制御回路（５０）及び定電流回路（５１）とともに集積回路に集積化されてパッケージ（６）に収容されていることが好ましい。

第５の態様に係る制御装置（５）は、更なる回路規模の縮小と部品点数の削減を図ることができる。

本開示の第６の態様に係る制御装置（５）は、第５の態様との組合せにより実現され得る。第６の態様に係る制御装置（５）において、コンバータ回路（１１）の起動時において、制御回路（５０）は、起動回路（５４）が動作用電圧を作成した後、スイッチング素子（Ｑ１）のスイッチング制御を開始することが好ましい。定電流回路（５１）は、スイッチング制御の開始後に動作を開始することが好ましい。

第６の態様に係る制御装置（５）は、消費電力の増加を抑制することができる。

本開示の第７の態様に係る制御装置（５）は、第５又は第６の態様との組合せにより実現され得る。第７の態様に係る制御装置（５）において、制御回路（５０）は、負荷電流（Ｉｆ）を目標電流に一致させるようにトランジスタ回路を制御することが好ましい。制御回路（５０）は、少なくとも起動回路（５４）が動作用電圧を作成している期間においては、コンバータ回路（１１）が起動して定常動作を行っているときの目標電流に比べて、期間中の目標電流を小さくするようにスイッチング素子（Ｑ１）をスイッチング制御することが好ましい。

第７の態様に係る制御装置（５）は、消費電力の増加を抑えることができる。

本開示の第８の態様に係る制御装置（５）は、第７の態様との組合せにより実現され得る。第８の態様に係る制御装置（５）において、制御回路（５０）は、起動回路（５４）が動作用電圧の作成を終了するタイミングに合わせて、目標電流を定常時の目標電流とするようにスイッチング素子（Ｑ１）をスイッチング制御することが好ましい。

第８の態様に係る制御装置（５）は、起動回路（５４）と定電流回路（５１）のそれぞれの消費電流が同時に増大することがないので、消費電力の増加を更に抑えることができる。

本開示の第９の態様に係る点灯装置（１）は、負荷に対して直流の負荷電流を供給するコンバータ回路と、第１～第８の態様のいずれかの態様に係る制御装置（５）とを備える。負荷は、一つ以上の固体発光素子（ＬＥＤ２２０）を有する光源（ＬＥＤモジュール２２）である。

第９の態様に係る点灯装置（１）は、部品点数及び製造コストの増大を抑えつつ負荷電流（Ｉｆ）のリップルの抑制を図ることができる。

本開示の第１０の態様に係る点灯装置（１）は、第９の態様との組合せにより実現され得る。第１０の態様に係る点灯装置（１）において、コンバータ回路（１１）の起動後に動作用電圧を供給する電源回路（制御電源回路１２）を備えることが好ましい。コンバータ回路（１１）は、スイッチング素子（Ｑ１）のスイッチングに応じて電気エネルギと磁気エネルギを相互に変換するインダクタ（第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２）を一つ以上有することが好ましい。電源回路は、インダクタに磁気結合された補助巻線（Ｌ３）と、補助巻線（Ｌ３）に誘起される電圧を安定化して動作用電圧とする安定化回路（コンデンサＣ４）とを有することが好ましい。

第１０の態様に係る点灯装置（１）は、電源回路によって動作用電圧を安定して供給することができる。

本開示の第１１の態様に係る光源ユニット（２）は、第９又は第１０の態様に係る点灯装置（１）と、点灯装置（１）によって点灯させられる光源とを備える。

第１１の態様に係る光源ユニット（２）は、部品点数及び製造コストの増大を抑えつつ負荷電流（Ｉｆ）のリップルの抑制を図ることができる。

本開示の第１２の態様に係る照明器具（３）は、第１１の態様に係る光源ユニット（２）と、光源ユニット（２）を支持する器具本体（４）とを備える。

第１２の態様に係る照明器具（３）は、部品点数及び製造コストの増大を抑えつつ負荷電流（Ｉｆ）のリップルの抑制を図ることができる。

１ 点灯装置
２ 光源ユニット
３ 照明器具
４ 器具本体
５ 制御装置
６ パッケージ
１１ コンバータ回路
１２ 制御電源回路（電源回路）
２２ ＬＥＤモジュール（負荷、光源）
５０ 制御回路
５１ 定電流回路
５４ 起動回路
２２０ ＬＥＤ（固体発光素子）
５１２ カレントミラー回路（トランジスタ回路）
Ｑ１ スイッチング素子
Ｉｆ 負荷電流
Ｖｃｃ 制御電源電圧（動作用電圧）
Ｌ１ 第１インダクタ（インダクタ）
Ｌ２ 第２インダクタ（インダクタ）
Ｌ３ 補助巻線
Ｃ４ コンデンサ（安定化回路）

Claims (11)

1. 負荷に対して直流の負荷電流を供給するコンバータ回路を制御する制御装置であって、
   前記コンバータ回路が備えるスイッチング素子をスイッチング制御する制御回路と、
   前記負荷電流を定電流化する定電流回路と、
   前記コンバータ回路の起動時に、前記コンバータ回路に入力される入力電圧から前記制御回路の動作用電圧を作成する起動回路と、
   を備え、
   前記制御回路、前記定電流回路及び前記起動回路は、一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージに収容されており、
   前記コンバータ回路の起動時において、
   前記制御回路は、前記起動回路が前記動作用電圧を作成した後、前記スイッチング素子のスイッチング制御を開始し、
   前記定電流回路は、前記スイッチング制御の開始後に動作を開始する、
   制御装置。
2. 負荷に対して直流の負荷電流を供給するコンバータ回路を制御する制御装置であって、
   前記コンバータ回路が備えるスイッチング素子をスイッチング制御する制御回路と、
   トランジスタ回路を有して前記負荷電流を定電流化する定電流回路と、
   前記コンバータ回路の起動時に、前記コンバータ回路に入力される入力電圧から前記制御回路の動作用電圧を作成する起動回路と、
   を備え、
   前記制御回路、前記定電流回路及び前記起動回路は、一つ以上の集積回路に集積化されて単一のパッケージに収容されており、
   前記定電流回路は、前記負荷電流を目標電流に一致させるように前記トランジスタ回路を制御し、
   前記制御回路は、少なくとも前記起動回路が前記動作用電圧を作成している期間においては、前記コンバータ回路が起動して定常動作を行っているときの前記目標電流に比べて、前記期間中の前記目標電流を小さくするように前記スイッチング素子をスイッチング制御する、
   制御装置。
3. 前記制御回路及び前記定電流回路は、一つの集積回路に集積化されている、
   請求項１又は２記載の制御装置。
4. 前記コンバータ回路は、電圧変換と力率改善を並行して行うことが可能なシングル・ステージ・コンバータを有しており、
   前記制御回路は、電圧変換と力率改善を並行して行うように前記スイッチング素子をスイッチング制御する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記定電流回路は、トランジスタ回路を有し、
   前記定電流回路は、前記負荷電流を目標電流に一致させるように前記トランジスタ回路を制御する、
   請求項１記載の制御装置。
6. 前記コンバータ回路の起動時において、
   前記制御回路は、前記起動回路が前記動作用電圧を作成した後、前記スイッチング素子のスイッチング制御を開始し、
   前記定電流回路は、前記スイッチング制御の開始後に動作を開始する、
   請求項２記載の制御装置。
7. 前記制御回路は、前記起動回路が前記動作用電圧の作成を終了するタイミングに合わせて、前記目標電流を定常時の目標電流とするように前記スイッチング素子をスイッチング制御する、
   請求項２又は６記載の制御装置。
8. 負荷に対して直流の負荷電流を供給する前記コンバータ回路と、
   請求項１～７のいずれかの制御装置と、
   を備え、
   前記負荷は、一つ以上の固体発光素子を有する光源である、
   点灯装置。
9. 前記コンバータ回路の起動後に前記動作用電圧を供給する電源回路を備え、
   前記コンバータ回路は、前記スイッチング素子のスイッチングに応じて電気エネルギと磁気エネルギを相互に変換するインダクタを一つ以上有し、
   前記電源回路は、前記インダクタに磁気結合された補助巻線と、前記補助巻線に誘起される電圧を安定化して前記動作用電圧とする安定化回路とを有する、
   請求項８記載の点灯装置。
10. 請求項８又は９記載の点灯装置と、
    前記点灯装置によって点灯させられる光源と、
    を備える、
    光源ユニット。
11. 請求項１０の光源ユニットと、
    前記光源ユニットを支持する器具本体と、
    を備える、
    照明器具。

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