JP7308410B2 - 点灯装置、照明器具、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、点灯装置、照明器具、及びプログラムに関する。

特許文献１の天井灯は、発光ダイオード、及びドライバ回路を有する。

ドライバ回路は、整流モジュール、変換モジュール、及び制御モジュールを有して、発光ダイオードの駆動、及び照明輝度のリニア調節に用いられる。

整流モジュールは、外部電源に接続して、外部電源の交流電圧を受け入れ、交流電圧を全波整流して入力電圧を生成する。

変換モジュールは、ＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductor Converter）又はブーストコンバータを構成する。変換モジュールは、整流モジュールから入力電圧を受け入れ、入力電圧から稼動電圧を形成する。変換モジュールは稼働電圧を出力し、稼働電圧によって発光ダイオードに駆動電流が流れる。

制御モジュールは、稼働電圧の出力値を調節し、かつ、駆動電流を常に安定状態に維持する。そして、制御モジュールは、外部の輝度調節信号を受け入れて、稼働電圧の出力値を改変して駆動電流の値を改変し、調光効果を実現する。

実用新案登録第３１８７６３７号公報

上述の特許文献１には、外部電源から交流電圧を入力されて、光源に負荷電流（駆動電流）を供給する点灯装置が開示されている。このような点灯装置には、負荷電流の値を目標値に一致させること、及び外部電源から供給される交流電流の歪みの抑制が求められる。

本開示の目的とするところは、負荷電流の制御精度を向上させ、かつ、外部電源から供給される交流電流の歪みを抑制することができる点灯装置、照明器具、及びプログラムを提供することにある。

本開示の一態様に係る点灯装置は、電源回路と、電流可変回路と、制御回路と、を備える。前記電源回路は、外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、一対の出力端子から前記直流電圧を出力する。前記電流可変回路は、前記一対の出力端子の間で光源に直列接続されて、前記光源に流れる負荷電流の値を目標値に一致させる電流フィードバック制御を実行する。前記制御回路は、前記電源回路を制御する。前記制御回路は、指示される前記光源の調光レベルに応じた前記目標値を前記電流可変回路に設定し、前記直流電圧を調整するための電圧フィードバック制御を実行する。前記制御回路は、前記電圧フィードバック制御のフィードバックゲインを電圧フィードバックゲインとし、前記調光レベルが変わって前記負荷電流が変化している過渡期間における前記電圧フィードバックゲインを、前記調光レベルが変わらない定常期間における前記電圧フィードバックゲインより大きくする。

本開示の一態様に係る照明器具は、上述の点灯装置と、前記負荷電流が流れる光源と、前記点灯装置及び前記光源の少なくとも一方を支持する筐体とを備える。

本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、上述の点灯装置が備える前記制御回路として機能させる。

以上説明したように、本開示では、負荷電流の制御精度を向上させ、かつ、外部電源から供給される交流電流の歪みを抑制することができるという効果がある。

図１は、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、同上の点灯装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、同上の点灯装置の動作を示すタイムチャートである。 図４は、実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。

以下の実施形態は、一般に、点灯装置、照明器具、及びプログラムに関する。より詳細には、以下の実施形態は、外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換して、光源を点灯させる点灯装置、照明器具、及びプログラムに関する。

以下に本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）基本構成
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、電流可変回路１２と、制御回路１３とを、主構成として備える。

電源回路１１の一対の入力端子Ｐ１、Ｐ２は、外部電源９に電気的に接続している。外部電源９は、１００Ｖ系又は２００Ｖ系の商用電力系統である。電源回路１１は、外部電源９から交流電力を供給され、交流電力を電力変換して直流電力を生成し、生成した直流電力を光源２へ供給する。外部電源９の電圧は交流電圧Ｖｉであり、交流電圧Ｖｉが電源回路１１の一対の入力端子Ｐ１、Ｐ２に入力され、外部電源９から電源回路１１には交流電流Ｉｉが供給される。

電源回路１１は、昇降圧機能、及び昇圧機能のいずれかを有するワンコンバータ（又はシングルステージコンバータ）のスイッチング電源回路である。ワンコンバータでは、交流電力の力率を改善する力率改善回路と、交流電力を直流電力に変換する電力変換回路とが一体に構成されており、部品点数の低減、及び高効率化を図っている。すなわち、電源回路１１は、力率改善回路、及び電力変換回路として機能することができる。電源回路１１が昇降圧機能を有する場合、電源回路１１は、ＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductor Converter）回路、ＣＵＫ回路、及びＺＥＴＡ回路のいずれかの構成を備えることが好ましい。

図１の電源回路１１は、整流回路１１１、及びコンバータ１１２を備えており、コンバータ１１２は、ＳＥＰＩＣ回路を構成している。

整流回路１１１は、フルブリッジ接続された４個のダイオードを有するダイオードブリッジ１１ａ、及びコンデンサ１１ｂを備える。コンデンサ１１ｂは、ダイオードブリッジ１１ａの出力端間に接続される。ダイオードブリッジ１１ａは、外部電源９から一対の入力端子Ｐ１、Ｐ２を介して入力された交流電圧Ｖｉを全波整流し、コンデンサ１１ｂの両端間には直流の脈流電圧が生成される。整流回路１１１が出力する脈流電圧は、コンバータ１１２に入力される。

コンバータ１１２は、整流回路１１１から脈流電圧を入力されて、直流の出力電圧（直流電圧）Ｖｏを出力する。コンバータ１１２は、制御回路１３によって制御される。

具体的に、コンバータ１１２は、インダクタ１１ｃ、１１ｈ、コンデンサ１１ｄ、ダイオード１１ｅ、出力コンデンサ１１ｆ、及びスイッチング素子１１ｇを備えて、ＳＥＰＩＣ回路を構成する。インダクタ１１ｃとインダクタ１１ｈとは、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。コンデンサ１１ｂの正極（脈流電圧の高電位）と負極（脈流電圧の負電位）との間には、正極からインダクタ１１ｃ、コンデンサ１１ｄ、ダイオード１１ｅ、出力コンデンサ１１ｆを順に接続した直列回路が接続されている。インダクタ１１ｃとコンデンサ１１ｄとの接続点とコンデンサ１１ｂの負極との間には、スイッチング素子１１ｇが接続されている。図１のスイッチング素子１１ｇは、Ｎチャネルのエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）である。スイッチング素子１１ｇのドレインは、インダクタ１１ｃとコンデンサ１１ｄとの接続点に接続され、スイッチング素子１１ｇのソースは、コンデンサ１１ｂの負極に接続される。なお、スイッチング素子１１ｇは、ＭＯＳＦＥＴ以外に、例えばバイポーラトランジスタなどの他の半導体スイッチング素子であってもよい。

コンデンサ１１ｄとダイオード１１ｅとの接続点とコンデンサ１１ｂの負極との間には、インダクタ１１ｈが接続されている。そして、出力コンデンサ１１ｆの両端電圧が出力電圧Ｖｏになる。なお、ダイオード１１ｅのアノードはコンデンサ１１ｄに接続され、ダイオード１１ｅのカソードは出力コンデンサ１１ｆの正極に接続されている。

そして、スイッチング素子１１ｇがオンすると、コンデンサ１１ｂの正極、インダクタ１１ｃ、スイッチング素子１１ｇ、コンデンサ１１ｂの負極の順序で電流が流れて、インダクタ１１ｃにエネルギー（磁気エネルギー）が蓄積される。また、スイッチング素子１１ｇがオンすると、コンデンサ１１ｄ、スイッチング素子１１ｇ、インダクタ１１ｈ、コンデンサ１１ｄの順序で電流が流れて、インダクタ１１ｈにエネルギー（磁気エネルギー）が蓄積される。

次に、スイッチング素子１１ｇがオフすると、インダクタ１１ｃ及びインダクタ１１ｈに蓄積されているエネルギーによって、出力コンデンサ１１ｆが充電される。また、スイッチング素子１１ｇがオフすると、インダクタ１１ｃを通じて脈流電圧によってコンデンサ１１ｄが充電される。

そして、スイッチング素子１１ｇがオンオフすることによって、脈流電圧を入力とする昇降圧動作が行われ、出力コンデンサ１１ｆの両端間に直流の出力電圧Ｖｏが発生する。電源回路１１は、一対の出力端子Ｐ３、Ｐ４を備えており、出力端子Ｐ３は、出力コンデンサ１１ｆの正極（出力電圧Ｖｏの高電位）に接続し、出力端子Ｐ４は、出力コンデンサ１１ｆの負極（出力電圧Ｖｏの低電位）に接続する。すなわち、電源回路１１は、一対の出力端子Ｐ３、Ｐ４から出力電圧Ｖｏを出力する。

一対の出力端子Ｐ３、Ｐ４の間には、光源２と電流可変回路１２との直列回路が接続されている。光源２と電流可変回路１２との直列回路には、出力電圧Ｖｏが印加される。光源２に流れる負荷電流Ｉｏの大きさは、電流可変回路１２によって制御される。電流可変回路１２は、負荷電流Ｉｏの大きさを制御することで光源２の光出力を調整し、光源２の点灯、消灯、及び調光を行うことができる。

光源２は、固体発光素子としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いており、１個以上のＬＥＤを備える。図１では、光源２として１個のＬＥＤのみを図示しているが、直列接続された複数のＬＥＤを備えてもよい。直列接続された複数のＬＥＤを備える場合、隣り合う一対のＬＥＤでは、一方のＬＥＤのカソードが、他方のＬＥＤのアノードに接続している。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、出力コンデンサ１１ｆの正極に接続している。光源２のカソード側は、電流可変回路１２に接続している。

電流可変回路１２は、ＦＥＴ１２１（トランジスタ）と、電流制御部１２２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のカソード側に接続している。なお、ＦＥＴ１２１の代わりに、例えばバイポーラトランジスタなどの他のトランジスタを用いてもよい。

電流制御部１２２は、オペアンプ１２ａと、抵抗１２ｂ、１２ｃと、検出抵抗１２ｄとを備える。

ＦＥＴ１２１のソースは、検出抵抗１２ｄの一端に接続している。検出抵抗１２ｄの他端は、出力コンデンサ１１ｆの負極に接続している。すなわち、電源回路１１の一対の出力端子Ｐ３、Ｐ４の間には、光源２とＦＥＴ１２１と検出抵抗１２ｄとの直列回路が接続している。

抵抗１２ｂの一端は、ＦＥＴ１２１のソースに接続し、抵抗１２ｂの他端は、オペアンプ１２ａの－側入力端子に接続している。すなわち、ＦＥＴ１２１のソースと検出抵抗１２ｄとの接続点は、抵抗１２ｂを介してオペアンプ１２ａの－側入力端子に接続している。また、オペアンプ１２ａの＋側入力端子には、制御回路１３のＤＣポートＰ１２から基準電圧Ｖｒ１が入力される。また、オペアンプ１２ａの出力端子と－側入力端子との間には、抵抗１２ｃが接続されている。さらに、オペアンプ１２ａの出力端子は、ＦＥＴ１２１のゲートに接続している。そして、電流制御部１２２は、ＦＥＴ１２１のゲート電圧を制御することで、ＦＥＴ１２１と検出抵抗１２ｄとの直列回路に流れる負荷電流Ｉｏの大きさを調節できる。

すなわち、電流可変回路１２は、負荷電流Ｉｏが流れるＦＥＴ（トランジスタ）１２１と検出抵抗１２ｄとの直列回路、及び検出抵抗１２ｄの両端電圧が基準電圧に一致するようにＦＥＴ１２１を制御して負荷電流Ｉｏを調節する電流制御部１２２を、備える。

さらに、本実施形態では、ＦＥＴ１２１と検出抵抗１２ｄとの直列回路の両端電圧（ＦＥＴ１２１のドレインと出力コンデンサ１１ｆの負極との間の電圧）をフィードバック電圧Ｖａとする。このフィードバック電圧Ｖａは、ＦＥＴ１２１の両端電圧（ドレイン－ソース間電圧）を含む。本実施形態では、フィードバック電圧Ｖａは、ＦＥＴ１２１と検出抵抗１２ｄとの直列回路の両端電圧である。フィードバック電圧Ｖａは、制御回路１３の入力ポートＰ１３に入力される。入力ポートＰ１３には、例えば制御回路１３のＦＢ（Feedback）ポートを用いることができる。制御回路１３は、フィードバック電圧Ｖａに基づいて、スイッチング素子１１ｇのスイッチング動作を制御する。

図１の制御回路１３は、例えばプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータなどのコンピュータを有する。この場合、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータが制御回路１３の機能の少なくとも一部を実現する。プロセッサが実行するプログラムは、ここではコンピュータのメモリに予め記録されているが、メモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて提供されてもよい。また、制御回路１３は、コンピュータにディスクリート部品を組み合わせて構成されてもよい。

そして、制御回路１３は、電源回路１１が、外部電源９から供給される交流電力の力率を改善する力率改善回路、及び交流電力を直流電力に変換する電力変換回路として機能するように、スイッチング素子１１ｇをスイッチング制御する。すなわち、制御回路１３は、電源回路１１を制御することで、出力電圧Ｖｏを制御することができる。

さらに、制御回路１３は、基準電圧Ｖｒ１を生成し、ＤＣポートＰ１２から基準電圧Ｖｒ１を電流制御部１２２へ出力する。すなわち、制御回路１３は、基準電圧Ｖｒ１の値を調整することで、負荷電流Ｉｏ（負荷電流Ｉｏの大きさ）を制御することができる。

なお、光源２は、ＬＥＤに限らず、有機ＥＬ（Organic ElectroLuminescence、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。

（２）電流フィードバック制御
以下、負荷電流Ｉｏのフィードバック制御（電流フィードバック制御）について説明する。

電流可変回路１２のオペアンプ１２ａ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１２ａは、イマジナリショート（Imaginary Short）の作用によって、オペアンプ１２ａの－側入力端子の電圧が基準電圧Ｖｒ１に等しくなるように出力電圧を調整する。つまり、負荷電流Ｉｏによって生じる検出抵抗１２ｄの両端電圧が基準電圧Ｖｒ１に等しくなるように、オペアンプ１２ａは出力電圧を調整する。

そして、オペアンプ１２ａ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。電流制御部１２２は、ＦＥＴ１２１のゲート電圧を調整することで、負荷電流Ｉｏ（ＦＥＴ１２１のドレイン電流）を制御することができる。

制御回路１３は、入力ポートＰ１４を介して、外部のコントローラから調光指示信号Ｘ２を受け取る。調光指示信号Ｘ２は、光源２の調光レベルを指示する信号である。制御回路１３は、調光指示信号Ｘ２によって指示された調光レベルに応じて、基準電圧Ｖｒ１の大きさを設定する。指示された調光レベルが高いほど、基準電圧Ｖｒ１は高くなり、指示された調光レベルが低いほど、基準電圧Ｖｒ１は低くなる。したがって、制御回路１３が、調光指示信号Ｘ２に応じた基準電圧Ｖｒ１を設定することで、光源２の光出力が制御される。

すなわち、基準電圧Ｖｒ１は負荷電流Ｉｏの目標値に相当し、電流可変回路１２は、負荷電流Ｉｏの値を目標値に一致させる電流フィードバック制御を実行する。

電流フィードバック制御のゲインである電流フィードバックゲインは、抵抗１２ｂ、１２ｃの各抵抗値で決まる。抵抗１２ｂの抵抗値をＲｂ、抵抗１２ｃの抵抗値をＲｃとすると、電流フィードバックゲインの絶対値（大きさ）はＲｃ／Ｒｂとなる。

（３）電圧フィードバック制御
以下、出力電圧Ｖｏのフィードバック制御（電圧フィードバック制御）について説明する。

制御回路１３は、入力ポートＰ１３を介してフィードバック電圧Ｖａを受け取る。そして、制御回路１３は、フィードバック電圧Ｖａが目標電圧に一致するように駆動信号Ｘ１を生成し、駆動信号Ｘ１を出力ポートＰ１１からスイッチング素子１１ｇのゲートへ出力する。駆動信号Ｘ１は、スイッチング素子１１ｇをスイッチング制御するための電圧信号である。駆動信号Ｘ１の電圧値がＨ（Ｈｉｇｈ）レベルであれば、スイッチング素子１１ｇはオンし、駆動信号Ｘ１の電圧値がＬ（Ｌｏｗ）レベルであれば、スイッチング素子１１ｇはオフする。

制御回路１３は、スイッチング素子１１ｇを繰り返しオンオフさせるスイッチング制御を駆動信号Ｘ１によって行うことで、電源回路１１を力率改善回路及び電力変換回路として機能させる。具体的に、制御回路１３は、スイッチング素子１１ｇを一定のスイッチング周期毎にターンオンさせ、フィードバック電圧Ｖａが目標電圧に一致するように（フィードバック電圧Ｖａと目標電圧との差分が０（ゼロ）になるように）、スイッチング素子１１ｇのオン時間を調整することで、出力電圧Ｖｏをフィードバック制御する。目標電圧は、光源２を点灯可能、かつ、できるだけ低い値に設定されることが好ましく、光源２の順方向電圧Ｖｆの最大値に一定値（例えば２～３Ｖ程度）を加算した値になる。したがって、ＦＥＴ１２１のドレイン－ソース間電圧は、目標電圧から検出抵抗１２ｄでの電圧降下を引いた値に維持され、ＦＥＴ１２１の電力損失を抑制することができる。

すなわち、制御回路１３は、フィードバック電圧Ｖａが目標電圧に一致するように、出力電圧Ｖｏの電圧フィードバック制御を実行する。

本実施形態では、制御回路１３による電圧フィードバック制御は、比例積分制御（以降、ＰＩ制御と称す）であることが好ましい。制御回路１３は、スイッチング素子１１ｇのオン時間（又はオンデューティ）をＰＩ制御の制御値として求めるために、離散値を扱うデジタル演算によるＰＩ制御を実行する。

具体的に、フィードバック電圧Ｖａと目標電圧との差分を誤差Ｅ、オン時間の演算値をＹ、積分時間をＴｉ、比例制御のフィードバックゲイン（比例ゲイン）をＫｐとする。この場合、演算値Ｙは、ＰＩ制御の伝達関数を用いて、以下の式１で表される。

そして、離散値のサンプル番号をｎ、積分制御のフィードバックゲイン（積分ゲイン）をＫｉ、オン時間の更新周期（制御回路１３の演算周期）をＴｓ、整数をｍとして、式１をデジタル演算式に変換すると、演算値Ｙｎは、以下の式２で表される。

上述の式２では、比例ゲインＫｐ及び積分ゲインＫｉが、電圧フィードバック制御のフィードバックゲインである電圧フィードバックゲインに相当する。制御回路１３は、実行するプログラム中のパラメータを変更することで、比例ゲインＫｐ及び積分ゲインＫｉ（式２参照）を変化させることができる。本実施形態では、制御回路１３は、式２に示すように、比例ゲインＫｐを変化させることで、積分ゲインＫｉも併せて変化させることができる。

（４）電圧フィードバックゲインの設定
制御回路１３は、ＰＩ制御でスイッチング素子１１ｇのオン時間を調整することで、フィードバック電圧Ｖａを目標電圧に一致させ、かつ、基準電圧Ｖｒ１の値を調整することで、負荷電流Ｉｏを指示された調光レベルに対応する値に制御する。

そして、調光指示信号Ｘ２の変化時又は点灯装置１の起動時には、指示される調光レベルが変わる。指示される調光レベルが変わると、負荷電流Ｉｏが変化する。負荷電流Ｉｏが変化しているときにフィードバック電圧Ｖａが目標電圧に一致するように電圧フィードバック制御を実行するためには、電圧フィードバックゲインを比較的大きくして、電圧フィードバック制御の応答速度を比較的速くする必要がある。しかしながら、電圧フィードバックゲインを大きくすると、指示される調光レベルが一定で、負荷電流Ｉｏが変化していないときに、交流電圧Ｖｉのリプル、及びノイズなどによって、交流電流Ｉｉの歪み（入力歪み）が生じやすくなり、力率が低下することがある。

このような入力歪みを抑制するためには、電圧フィードバックゲインを小さくすることが考えられる。しかし、電圧フィードバックゲインを小さくするほど、電圧フィードバック制御の応答速度がより遅くなり、電圧フィードバック制御（スイッチング素子１１ｇのオン時間の制御）がコンバータ１１２の入力の変化に追従し難くなる。この結果、フィードバック電圧Ｖａが電流可変回路１２の制御限界である限界値未満にまで低下して、負荷電流Ｉｏが一瞬落ち込み、光源２の光量も一瞬低下して、光源２の光がちらつくことがある。

そこで、本実施形態の制御回路１３は、負荷電流Ｉｏの制御精度を向上させ、かつ、入力歪みを抑制するために、図２に示す電圧フィードバックゲイン（比例ゲインＫｐ及び積分ゲインＫｉ）の調整処理を実行する。負荷電流Ｉｏの制御精度は、例えば負荷電流Ｉｏの値と目標値との差分を指標とすることができ、負荷電流Ｉｏの値と目標値との差分が小さいほど、負荷電流Ｉｏの制御精度が高くなる（向上する）。

なお、式２に示すように、比例ゲインＫｐを変化させることで、積分ゲインＫｉも同様に変化させることができる。そこで、制御回路１３は、電圧フィードバックゲインを増加させるときには、比例ゲインＫｐを増加させ、電圧フィードバックゲインを減少させるときには、比例ゲインＫｐを減少させる。また、図２中の「ＦＢゲイン」は、電圧フィードバックゲインを表す。

制御回路１３は、電圧フィードバックゲインを調整しながら、電圧フィードバック制御を行う。そして、更新周期Ｔｓ毎に、制御回路１３は、指示される調光レベルが変わって負荷電流Ｉｏが変化する過渡期間であるか否かを判定する（Ｓ１）。例えば、制御回路１３は、調光指示信号Ｘ２によって指示される調光レベルが変化（増大又は低下）する期間、及び指示される調光レベルの変化によって負荷電流Ｉｏが変化（増加又は減少）する期間を過渡期間とする。本実施形態では、制御回路１３は、基準電圧Ｖｒ１（指示される調光レベル）の変化中、及び基準電圧Ｖｒ１の変化が完了してから一定時間が経過するまでを過渡期間であると判定する。過渡期間は、調光指示信号Ｘ２の変化、及び点灯装置１の起動などによって発生する。また、制御回路１３は、指示される調光レベルに一定時間以上に亘って変化がなければ、定常期間であると判定する。

制御回路１３は、過渡期間であると判定した場合、現状の電圧フィードバックゲインから所定値だけ増加させた電圧フィードバックゲインを第１仮ゲインとして求める（Ｓ２）。次に、制御回路１３は、ステップＳ２で求めた第１仮ゲインが予め決められた上限値（電圧フィードバックゲインの上限値）を上回っているか否かを判定する（Ｓ３）。制御回路１３は、第１仮ゲインが上限値を上回っていれば、電圧フィードバックゲインを上限値に設定する（Ｓ４）。制御回路１３は、第１仮ゲインが上限値以下であれば、電圧フィードバックゲインを、第１仮ゲインの値に設定する（Ｓ８）。

また、制御回路１３は、過渡期間でないと判定した場合（定常期間であると判定した場合）、現状の電圧フィードバックゲインから所定値だけ減少させた電圧フィードバックゲインを第２仮ゲインとして求める（Ｓ５）。次に、制御回路１３は、ステップＳ５で求めた第２仮ゲインが予め決められた下限値（電圧フィードバックゲインの下限値）を下回っているか否かを判定する（Ｓ６）。制御回路１３は、ステップＳ５で求めた第２仮ゲインが下限値を下回っていれば、電圧フィードバックゲインを下限値に設定する（Ｓ７）。制御回路１３は、第２仮ゲインが下限値以上であれば、電圧フィードバックゲインを、第２仮ゲインの値に設定する（Ｓ８）。

そして、制御回路１３は、設定した電圧フィードバックゲインを用いて、上述の式２に基づいて、オン時間の演算値Ｙｎを求める（Ｓ９）。制御回路１３は、演算値Ｙｎが０未満（負の数）であるか否かを判定する（Ｓ１０）。制御回路１３は、ステップＳ９で求めた演算値Ｙｎが０未満であれば、演算値Ｙｎを０に変更し（Ｓ１１）、演算値Ｙｎ（＝０）をスイッチング素子１１ｇのオン時間とする（Ｓ１４）。この場合、スイッチング素子１１ｇのデューティは０％になる。制御回路１３は、ステップＳ９で求めた演算値Ｙｎが０以上であれば、演算値Ｙｎがスイッチング素子１１ｇのスイッチング周期を上回っているか否かを判定する（Ｓ１２）。制御回路１３は、演算値Ｙｎがスイッチング素子１１ｇのスイッチング周期を上回っていれば、演算値Ｙｎをスイッチング周期に変更し（Ｓ１３）、演算値Ｙｎ（＝スイッチング周期）をスイッチング素子１１ｇのオン時間とする（Ｓ１４）。この場合、スイッチング素子１１ｇのデューティは１００％になる。制御回路１３は、演算値Ｙｎがスイッチング素子１１ｇのスイッチング周期以下であれば、ステップＳ９で求めた演算値Ｙｎをスイッチング素子１１ｇのオン時間とする（Ｓ１４）。この場合、スイッチング素子１１ｇのデューティは０％より大きく、１００％より小さくなる。

制御回路１３は、図２の処理を更新周期Ｔｓ毎に繰り返すことで、過渡期間の電圧フィードバックゲインが定常期間の電圧フィードバックゲインより大きくなるように、電圧フィードバックゲインを調整することができる。したがって、過渡期間には定常期間に比べて電圧フィードバック制御の応答速度が速くなるので、電圧フィードバック制御がコンバータ１１２の入力の変化に追従しやすくなる。この結果、フィードバック電圧Ｖａが限界値未満にまで低下し難くなるので、負荷電流Ｉｏの落ち込みが生じ難く、光源２の光のちらつきが抑制される。また、定常期間には過渡期間に比べて電圧フィードバック制御の応答速度が遅くなるので、交流電圧Ｖｉのリプル、及びノイズなどによる入力歪みが生じ難くなり、力率の低下が抑制される。

上述のように、本実施形態の点灯装置１は、負荷電流Ｉｏの制御精度を向上させ、かつ、外部電源９から供給される交流電流Ｉｉの歪みを抑制することができる。

また、制御回路１３は、ステップＳ２によって電圧フィードバックゲインを段階的に大きくし、ステップＳ５によって電圧フィードバックゲインを段階的に小さくする。この結果、電圧フィードバックゲインの大きな変化が生じ難くなり、電圧フィードバック制御の安定性を向上させることができる。例えば、電圧フィードバックゲインを段階的に小さくすることで、フィードバック電圧Ｖａが限界値未満にまで低下することを抑制できる。

図３は、上述の式２の比例ゲインＫｐの時間変化を示す。

時間ｔ１以前の過渡期間Ｔ１では、制御回路１３は、比例ゲインＫｐを第１値Ｋｐ１に設定している。時間ｔ１～ｔ２の定常期間Ｔ２では、制御回路１３は、比例ゲインＫｐを第１値Ｋｐ１から第２値Ｋｐ２に低下させる。このとき、制御回路１３は、比例ゲインＫｐを第１値Ｋｐ１から第２値Ｋｐ２まで段階的に小さくすることで、比例ゲインＫｐを緩やかに低下（漸減）させている。時間ｔ２～ｔ３の過渡期間Ｔ３では、制御回路１３は、比例ゲインＫｐを第２値Ｋｐ２から第１値Ｋｐ１に増加させる。このとき、制御回路１３は、比例ゲインＫｐを第２値Ｋｐ２から段階的に大きくすることで、比例ゲインＫｐを緩やかに増加（漸増）させている。時間ｔ３以降の定常期間Ｔ４では、制御回路１３は、比例ゲインＫｐを第１値Ｋｐ１から第２値Ｋｐ２に段階的に低下させる。

制御回路１３は、比例ゲインＫｐを緩やかに低下させることで、比例ゲインＫｐの低下による光源２のちらつきの発生をより抑制できる。また、制御回路１３は、比例ゲインＫｐを緩やかに増加させることで、比例ゲインＫｐの増加による入力歪みの発生をより抑制できる。

また、比例ゲインＫｐの時間経過に伴う変化の傾きの絶対値をゲイン傾きとする。この場合、比例ゲインＫｐを漸増させる際のゲイン傾きΔＫｐ１と、比例ゲインＫｐを漸減させる際のゲイン傾きΔＫｐ２とは、互いに異なることが好ましい。例えば、ゲイン傾きΔＫｐ２をゲイン傾きΔＫｐ１より小さくする。このとき、比例ゲインＫｐを第１値Ｋｐ１から第２値Ｋｐ２まで低下させるのに要する時間は、比例ゲインＫｐを第２値Ｋｐ２から第１値Ｋｐ１まで増加させるのに要する時間よりも長くなる。

さらに、電源回路１１を力率改善回路として機能させるためには、電圧フィードバックゲインを低く抑えたい。そこで、定常期間の電圧フィードバック制御の応答速度は、電流フィードバック制御の応答速度より遅いことが好ましい。具体的には、上述の比例ゲインＫｐ及び積分ゲインＫｉのうち、少なくとも比例ゲインＫｐの絶対値（大きさ）が、電流フィードバックゲイン（＝Ｒｃ／Ｒｂ）より小さくなる。

さらに、比例ゲインＫｐの第１値Ｋｐ１は、第２値Ｋｐ２の１０倍以上であることが好ましい。この構成によって、負荷電流Ｉｏの制御精度の向上と、外部電源９から供給される交流電流Ｉｉの歪みの抑制との両立が容易になる。

なお、制御回路１３は、比例ゲイン及び積分ゲインのうち、比例ゲインのみを変化させてもよい。

（５）照明器具
図４は、天井パネルに設置された給電ダクト４に取り付けられる照明器具Ｂ１を示す。照明器具Ｂ１は、給電ダクト４に固定される固定部３１と、光源２を保持した筐体３２とを備える。筐体３２は、円柱形状であって、光源２の光を軸方向の一面から出射させる。点灯装置１は、固定部３１又は筐体３２に収納される。また、点灯装置１は、固定部３１及び筐体３２に分散して収納されてもよい。照明器具Ｂ１の点灯装置１には、給電ダクト４内の導電体（図示せず）を介して、交流電圧Ｖｉが入力される。

さらに、筐体３２は、固定部３１に対して回転可能に連結されている。具体的に説明すると、照明器具Ｂ１は、第１連結部３３と、第２連結部３４とを備える。第１連結部３３は、固定部３１に対して鉛直方向の周りに回転可能に連結される。第２連結部３４は、第１連結部３３に対して筐体３２を水平方向の周りに回転可能に連結する。つまり、固定部３１に対して第１連結部３３を回転させることで、筐体３２の水平方向の向きを変更することができる。また、第２連結部３４によって筐体３２を回転させることで、筐体３２の鉛直方向の向きを変更することができる。

（６）まとめ
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、電流可変回路（１２）と、制御回路（１３）と、を備える。電源回路（１１）は、外部電源（９）から供給される交流電圧（Ｖｉ）を直流電圧（Ｖｏ）に変換し、一対の出力端子（Ｐ３、Ｐ４）から直流電圧（Ｖｏ）を出力する。電流可変回路（１２）は、一対の出力端子（Ｐ３、Ｐ４）の間で光源（２）に直列接続されて、光源（２）に流れる負荷電流（Ｉｏ）の値を目標値に一致させる電流フィードバック制御を実行する。制御回路（１３）は、電源回路（１１）を制御する。制御回路（１３）は、指示される光源（２）の調光レベルに応じた目標値を電流可変回路（１２）に設定し、直流電圧（Ｖｏ）を調整するための電圧フィードバック制御を実行する。制御回路（１３）は、電圧フィードバック制御のフィードバックゲインを電圧フィードバックゲインとし、調光レベルが変わって負荷電流（Ｉｏ）が変化している過渡期間（Ｔ１、Ｔ３）における電圧フィードバックゲインを、調光レベルが変わらない定常期間（Ｔ２、Ｔ４）における電圧フィードバックゲインより大きくする。

上述の点灯装置（１）は、負荷電流（Ｉｏ）の制御精度を向上させ、かつ、外部電源（９）から供給される交流電流（Ｉｉ）の歪みを抑制することができる。

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、フィードバック制御は、比例積分制御であることが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、比例積分制御において、負荷電流（Ｉｏ）の制御精度を向上させ、かつ、外部電源（９）から供給される交流電流（Ｉｉ）の歪みを抑制することができる。

実施形態に係る第３の態様の点灯装置（１）では、第２の態様において、電圧フィードバックゲインは、比例制御のフィードバックゲイン及び積分制御のフィードバックゲインのうち、少なくとも比例制御のフィードバックゲインを含むことが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、比例積分制御の電圧フィードバックゲインを調整できる。

実施形態に係る第４の態様の点灯装置（１）では、第１乃至第３の態様のいずれか一つにおいて、定常期間（Ｔ２、Ｔ４）において、電圧フィードバック制御の応答速度は、電流フィードバック制御の応答速度より遅いことが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、電源回路（１１）を力率改善回路として機能させることができる。

実施形態に係る第５の態様の点灯装置（１）では、第１乃至第４の態様のいずれか一つにおいて、電流フィードバック制御のフィードバックゲインを電流フィードバックゲインとする。定常期間（Ｔ２、Ｔ４）において、電圧フィードバックゲインは電流フィードバックゲインより小さいことが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、電源回路（１１）を力率改善回路として機能させることができる。

実施形態に係る第６の態様の点灯装置（１）では、第１乃至第５の態様のいずれか一つにおいて、電源回路（１１）は、ＳＥＰＩＣ回路を備えることが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、ＳＥＰＩＣ回路において、負荷電流（Ｉｏ）の制御精度を向上させ、かつ、外部電源（９）から供給される交流電流（Ｉｉ）の歪みを抑制することができる。

実施形態に係る第７の態様の点灯装置（１）では、第１乃至第６の態様のいずれか一つにおいて、過渡期間（Ｔ１、Ｔ３）における電圧フィードバックゲインは、定常期間（Ｔ２、Ｔ４）における電圧フィードバックゲインの１０倍以上であることが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、負荷電流（Ｉｏ）の制御精度の向上と、交流電流（Ｉｉ）の歪みの抑制との両立が容易になる。

実施形態に係る第８の態様の点灯装置（１）では、第１乃至第７の態様のいずれか一つにおいて、定常期間（Ｔ２、Ｔ４）から過渡期間（Ｔ１、Ｔ３）へ移行するとき、電圧フィードバックゲインは漸増し、過渡期間（Ｔ１、Ｔ３）から定常期間（Ｔ２、Ｔ４）へ移行するとき、電圧フィードバックゲインは漸減することが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、電圧フィードバックゲインを緩やかに低下させることで、電圧フィードバックゲインの低下による光源（２）のちらつきの発生をより抑制できる。また、点灯装置（１）は、電圧フィードバックゲインを緩やかに増加させることで、電圧フィードバックゲインの増加による交流電流（Ｉｉ）の歪みの発生をより抑制できる。

実施形態に係る第９の態様の点灯装置（１）では、第８の態様において、電圧フィードバックゲインの時間経過に伴う変化の傾きの絶対値をゲイン傾きとする。電圧フィードバックゲインを漸増させる際のゲイン傾き（ΔＫｐ１）と、電圧フィードバックゲインを漸減させる際のゲイン傾き（ΔＫｐ２）とは、互いに異なることが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、電圧フィードバックゲインの低下による光源（２）のちらつきの発生、及び電圧フィードバックゲインの増加による交流電流（Ｉｉ）の歪みの発生を、それぞれ抑制できる。

実施形態に係る第１０の態様の点灯装置（１）では、第１乃至第９の態様のいずれか一つにおいて、電源回路（１１）は、外部電源（９）の力率を改善する力率改善回路及び交流電圧（Ｖｉ）を直流電圧（Ｖｏ）に変換する電力変換回路として機能することが好ましい。

上述の点灯装置（１）は、力率改善回路及び電力変換回路として機能しながら、各負荷電流（Ｉｏ）の制御精度を向上させ、かつ、外部電源（９）から供給される交流電流（Ｉｉ）の歪みを抑制することができる。

実施形態に係る第１１の態様の照明器具（Ｂ１）は、第１乃至第１０の態様のいずれか一つの点灯装置（１）と、負荷電流（Ｉｏ）が流れる光源（２）と、点灯装置（１）及び光源（２）の少なくとも一方を支持する筐体（３２）とを備える。

上述の照明器具（Ｂ１）は、負荷電流（Ｉｏ）の制御精度を向上させ、かつ、外部電源９から供給される交流電流（Ｉｉ）の歪みを抑制することができる。

実施形態に係る第１２の態様のプログラムは、コンピュータを、第１乃至第１０の態様のいずれか一つの点灯装置（１）が備える制御回路（１３）として機能させる。

上述のプログラムは、負荷電流（Ｉｏ）の制御精度を向上させ、かつ、外部電源９から供給される交流電流（Ｉｉ）の歪みを抑制することができる。

また、上述の実施形態は本開示の一例である。このため、本開示は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本開示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
１１ 電源回路
１２ 電流可変回路
１３ 制御回路
２ 光源
３２ 筐体
９ 外部電源
Ｐ３、Ｐ４ 出力端子
Ｖｉ 交流電圧
Ｖｏ 出力電圧（直流電圧）
Ｉｏ 負荷電流
Ｔ１、Ｔ３ 過渡期間
Ｔ２、Ｔ４ 定常期間
ΔＫｐ１ ゲイン傾き
ΔＫｐ２ ゲイン傾き

Claims (12)

1. 外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、一対の出力端子から前記直流電圧を出力する電源回路と、
   前記一対の出力端子の間で光源に直列接続されて、前記光源に流れる負荷電流の値を目標値に一致させる電流フィードバック制御を実行する電流可変回路と、
   前記電源回路を制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   指示される前記光源の調光レベルに応じた前記目標値を前記電流可変回路に設定し、
   前記直流電圧を調整するための電圧フィードバック制御を実行し、
   前記電圧フィードバック制御のフィードバックゲインを電圧フィードバックゲインとし、前記調光レベルが変わって前記負荷電流が変化している過渡期間における前記電圧フィードバックゲインを、前記調光レベルが変わらない定常期間における前記電圧フィードバックゲインより大きくする
   点灯装置。
2. 前記電圧フィードバック制御は、比例積分制御である
   請求項１の点灯装置。
3. 前記電圧フィードバックゲインは、比例制御のフィードバックゲイン及び積分制御のフィードバックゲインのうち、少なくとも前記比例制御のフィードバックゲインを含む
   請求項２の点灯装置。
4. 前記定常期間において、前記電圧フィードバック制御の応答速度は、前記電流フィードバック制御の応答速度より遅い
   請求項１乃至３のいずれか一項の点灯装置。
5. 前記電流フィードバック制御のフィードバックゲインを電流フィードバックゲインとし、
   前記定常期間において、前記電圧フィードバックゲインは前記電流フィードバックゲインより小さい
   請求項１乃至４のいずれか一項の点灯装置。
6. 前記電源回路は、ＳＥＰＩＣ回路を備える
   請求項１乃至５のいずれか一項の点灯装置。
7. 前記過渡期間における前記電圧フィードバックゲインは、前記定常期間における前記電圧フィードバックゲインの１０倍以上である
   請求項１乃至６のいずれか一項の点灯装置。
8. 前記定常期間から前記過渡期間へ移行するとき、前記電圧フィードバックゲインは漸増し、前記過渡期間から前記定常期間へ移行するとき、前記電圧フィードバックゲインは漸減する
   請求項１乃至７のいずれか一項の点灯装置。
9. 前記電圧フィードバックゲインの時間経過に伴う変化の傾きの絶対値をゲイン傾きとし、
   前記電圧フィードバックゲインを漸増させる際の前記ゲイン傾きと、前記電圧フィードバックゲインを漸減させる際の前記ゲイン傾きとは、互いに異なる
   請求項８の点灯装置。
10. 前記電源回路は、前記外部電源の力率を改善する力率改善回路及び前記交流電圧を前記直流電圧に変換する電力変換回路として機能する
    請求項１乃至９のいずれか一つの点灯装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項の点灯装置と、前記負荷電流が流れる光源と、前記点灯装置及び前記光源の少なくとも一方を支持する筐体とを備える照明器具。
12. コンピュータを、請求項１乃至１０のいずれか一項の点灯装置が備える前記制御回路として機能させる
    プログラム。

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