(57)【要約】【課題】調光により暗くしても色ちらつきを生じさせにくいＬＥＤ点灯装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、複数のＬＥＤ負荷を点灯させるＬＥＤ点灯装置であって、前記複数のＬＥＤ負荷のそれぞれに直列に接続されるスイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６と、電源装置から入力電圧を受け、当該入力電圧をスイッチングすることにより前記複数のＬＥＤ負荷に電力を供給する電源回路３１と、複数の前記スイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６を順番にオンさせることにより前記複数のＬＥＤ負荷を順送りに点灯させるように制御する制御回路３３と、を備え、前記電源回路３１は、電流臨界モードで動作する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ負荷を点灯させるＬＥＤ点灯装置であって、
前記複数のＬＥＤ負荷のそれぞれに直列に接続されるスイッチング素子と、
電源装置から入力電圧を受け、当該入力電圧をスイッチングすることにより前記複数のＬＥＤ負荷に電力を供給する電源回路と、
複数の前記スイッチング素子を順番に排他的にオンさせることにより前記複数のＬＥＤ負荷を順送りに点灯させるように制御する制御回路と、を備え、
前記電源回路は、電流臨界モードで動作する
ＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路は、複数のＬＥＤ負荷のうち、少なくとも１つのＬＥＤ負荷の電流値に従って前記入力電圧の増加または減少を指示する指示信号を生成し、前記電源装置に前記指示信号を出力する
請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流値に応じて、前記入力電圧の増加または減少を指示するように前記指示信号を生成する
請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流が小さくなるに従って、前記入力電圧を低くするように、前記指示信号を生成する
請求項２または３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れている前記ＬＥＤ負荷の電流がしきい値よりも小さいとき、前記電源装置に前記指示信号を出力する
請求項２〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
前記電源回路におけるスイッチング動作と、複数の前記スイッチング素子におけるスイッチング動作とが同期している
請求項１〜５のいずれかに１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
異なる発光色を有する前記複数のＬＥＤ負荷を備える
請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記複数のＬＥＤ負荷のそれぞれは、１つ以上のＬＥＤと、前記１つ以上のＬＥＤに並列に接続された平滑用コンデンサとを有する
請求項７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記電源回路は、降圧型のチョッパ回路である
請求項１〜８のいずれに１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
前記指示信号に従って前記入力電圧を増加または減少させる前記電源装置を備える
請求項２〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
前記請求項１〜１０のいずれかに１項に記載のＬＥＤ点灯装置を備える照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる発光色を有する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）負荷を点灯させるＬＥＤ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、異なる発光色を有する複数のＬＥＤを順次切り替えて点灯させ、各ＬＥＤの明るさおよび混合割合を調整することにより調光および調色可能な照明装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術によれば、ＬＥＤの明るさを調光により暗くしていくほど、色ちらつきが生じやすくなるという問題がある。ここで、色ちらつきとは、照明光の下で素早く動く物体が存在したときに、例えば、照明光の下で手を素早く振ったとき、扇風機の羽根が回転しているときなどに、個々の発光色が分かれて見える現象である。即ち、色ちらつきは、素早く動く物体上で色が分離して見えやすくなる現象である。このような、色ちらつきは、人に不快感や違和感を与えてしまうことがある。
【０００５】
本発明は、調光により暗くしても色ちらつきを生じさせにくいＬＥＤ点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るＬＥＤ点灯装置は、複数のＬＥＤ負荷を点灯させるＬＥＤ点灯装置であって、前記複数のＬＥＤ負荷のそれぞれに直列に接続されるスイッチング素子と、電源装置から入力電圧を受け、当該入力電圧をスイッチングすることにより前記複数のＬＥＤ負荷に電力を供給する電源回路と、複数の前記スイッチング素子を順番に排他的にオンさせることにより前記複数のＬＥＤ負荷を順送りに点灯させるように制御する制御回路と、を備え、前記電源回路は、電流臨界モードで動作する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るＬＥＤ点灯装置および照明装置よれば、調光により暗くしても色ちらつきを生じさせにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置を有する照明器具の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る照明器具の動作を示すタイムチャートを示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る照明器具の調光動作を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、実施の形態２に係る照明器具の構成例を示す回路図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る照明器具の調光動作を示すタイムチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、ＬＥＤ点灯装置を有する照明器具の外観例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ＬＥＤ点灯装置を有する照明器具の他の外観例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、ＬＥＤ点灯装置を有する照明器具のさらに他の外観例を示す図である。
【図７】図７は、比較例の照明器具の構成を示す図である。
【図８】図８は、比較例の照明器具における各種信号波形および調光動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（発明者の知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した照明装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１０】
まず、本発明者の知見に係る照明器具を比較例として説明する。
【００１１】
図７は、本発明者の知見に係る比較例の照明器具の構成を示す図である。同図の照明器具は、電源回路９０、ＬＥＤ負荷９１〜９４、スイッチング素子ＳＷ３〜ＳＷ６を備える。電源回路９０は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、インダクタＬ０を有し、いわゆる降圧チョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータである。スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は、排他的にオン状態になるように制御される。インダクタＬ０は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２の接続点から供給されるエネルギーを蓄積および放出する。
【００１２】
ＬＥＤ負荷９１〜９４は、異なる発光色を有する。
【００１３】
スイッチング素子ＳＷ３〜ＳＷ６は、１周期内で順にオンになるように制御される。
【００１４】
図８は、比較例の照明器具の電流波形を示す図である。同図の縦軸は、インダクタ電流を示す。インダクタ電流は、インダクタＬ０を介していずれかのＬＥＤ負荷に供給される、電源回路９０の出力電流である。横軸は時間を示す。また、色α、色β、色γ、色δは、ＬＥＤ負荷９１〜９４の発光色を示す。ＬＥＤ負荷９１〜９４の発光色は、例えば、赤、緑、青、白である。
【００１５】
図８のように、ＬＥＤ負荷９１〜９４は、周期Ｔｓにおいて一巡して発光する。この動作を順送り点灯と呼ぶ。また、図８では、周期Ｔｓが固定であり、スイッチング素子ＳＷ３〜ＳＷ６のスイッチング周波数が固定である場合を示している。各周期Ｔｓは、インダクタ電流が流れる給電区間と、インダクタ電流が流れない休止区間Ｔｘとからなる。スイッチング周波数が固定された状態で調光により暗くする場合、給電区間が短くなると同時に休止区間Ｔｘが長くなる。休止区間Ｔｘが長くなると、順送り点灯時は人間の目に色ちらつきが知覚されることがあるという問題がある。
【００１６】
ここで、色ちらつきとは、照明光の下で素早く動く物体が存在したときに、例えば、照明光の下で手を素早く振ったとき、扇風機の羽根が回転しているときなどに、個々の発光色が分かれて見える現象である。このような、色ちらつきは、人に不快感や違和感を与えてしまうことがある。
【００１７】
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係るＬＥＤ点灯装置は、複数のＬＥＤ負荷を点灯させるＬＥＤ点灯装置であって、前記複数のＬＥＤ負荷のそれぞれに直列に接続されるスイッチング素子と、電源装置から入力電圧を受け、当該入力電圧をスイッチングすることにより前記複数のＬＥＤ負荷に電力を供給する電源回路と、複数の前記スイッチング素子を順番に排他的にオンさせることにより前記複数のＬＥＤ負荷を順送りに点灯させるように制御する制御回路と、を備え、前記電源回路は、電流臨界モードで動作する。
【００１８】
これによれば、電流臨界モードでは休止区間がほぼ０なので、調光により暗くしても色ちらつきを生じさせにくくすることができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２１】
（実施の形態１）
［１．１  ＬＥＤ点灯装置および照明器具の構成］
まず、実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置を備える照明器具の構成例について説明する。
【００２２】
図１は、実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置３０を有する照明器具１００の構成例を示すブロック図である。同図の照明器具１００は、ＡＣ−ＤＣ電源１０、光源２０およびＬＥＤ点灯装置３０を備える。
【００２３】
ＡＣ−ＤＣ電源１０は、例えば商用１００Ｖ電源に接続され、交流電力を入力し直流電力に変換する。この直流電力は、ＬＥＤ点灯装置３０内の電源回路３１へ入力電圧として供給される。なお、照明器具１００は、ＡＣ−ＤＣ電源１０の代わりに、直流電圧を入力してＤＣ−ＤＣ変換する電源装置を備えてもよい。
【００２４】
光源２０は、ＬＥＤ負荷２１〜２４を備える。ＬＥＤ負荷２１〜２４は、異なる発光色を有する。ＬＥＤ負荷２１〜２４の発光色は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）である。
【００２５】
ＬＥＤ負荷２１は、具体的な回路例として、ＬＥＤｄ１〜ｄ３と、ＬＥＤｄ１〜ｄ３と並列に接続された平滑コンデンサＣ２と、ＬＥＤｄ１〜ｄ３および平滑コンデンサＣ２を含む並列回路と直列に接続された逆流防止用のダイオードＤａと、電源オフ時の放電用の抵抗Ｒ２とを有する。
【００２６】
ＬＥＤｄ１〜ｄ３は、直列接続された同じ発光色のＬＥＤ発光素子であり、スイッチング素子Ｍ３と直列に接続される。
【００２７】
平滑コンデンサＣ２は、インダクタＬ１からダイオードＤａを介して供給されるインダクタ電流を平滑化する。平滑コンデンサＣ２は、ＬＥＤ負荷２１を流れる電流を平滑化する。
【００２８】
ダイオードＤａは、平滑コンデンサＣ２からインダクタＬ１に電流が逆流することを防止する。つまり、ダイオードＤａは、平滑コンデンサＣ２にチャージされた電荷をＬＥＤｄ１〜ｄ３のみに供給させる。
【００２９】
抵抗Ｒ２は、高抵抗値を有し、ＬＥＤ点灯装置３０がオン状態からオフ状態になった後に平滑コンデンサＣ２の電荷を放電させる。
【００３０】
ＬＥＤ負荷２２〜２４は、発光色が異なる点以外はＬＥＤ負荷２１と同様の構成である。
【００３１】
なお、ＬＥＤ負荷２１は、平滑コンデンサＣ２、逆流防止用のダイオードＤａを備えない構成であってもよい。また、ＬＥＤ負荷２２〜２４も同様である。
【００３２】
ＬＥＤ点灯装置３０は、異なる発光色を有する複数のＬＥＤ負荷２１〜２４を順送り点灯させる。そのためＬＥＤ点灯装置３０は、電源回路３１、セレクタ回路３２および制御回路３３を備える。
【００３３】
電源回路３１は、ＡＣ−ＤＣ電源１０からの入力電力を、電圧の異なる直流電力に変換し、変換した直流電力を光源２０に供給するＤＣ−ＤＣコンバータである。同図の電源回路３１は、降圧チョッパ回路の例を示す。具体的には、電源回路３１は、レギュレータ３４、ＨＶＩＣ（High Voltage Integrated Circuit）３５、入力抵抗Ｒ６、Ｒ７、スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２およびインダクタＬ１、Ｌ２、電流検出抵抗Ｒ１７を備える。
【００３４】
レギュレータ３４は、ＡＣ−ＤＣ電源１０からの直流電力を受け、当該直流電力を降圧および安定化し、ＨＶＩＣ３５および制御回路３３に電源電圧として供給する。レギュレータ３４は、例えば小型のスイッチングレギュレータ、シリーズレギュレータなどで構成される。
【００３５】
ＨＶＩＣ３５は、制御回路３３の制御に従って、入力抵抗Ｒ６を介してスイッチング素子Ｍ１にゲート信号を供給し、入力抵抗Ｒ７を介してスイッチング素子Ｍ２にゲート信号を供給する。スイッチング素子Ｍ１のゲート信号およびスイッチング素子Ｍ２のゲート信号は、高速かつ周期的に排他的にアクティブになる。
【００３６】
スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２は、ＡＣ−ＤＣ電源１０から供給される直流電圧とグラウンドレベルとを交互にインダクタＬ１に接続するためのハイサイドスイッチ、ローサイドスイッチである。
【００３７】
スイッチング素子Ｍ１は、外部から供給される直流電圧を受ける入力電源線に接続される。
【００３８】
スイッチング素子Ｍ２は、接地線とスイッチング素子Ｍ１との間に接続される。なお、電源回路３１は、スイッチング素子Ｍ２の代わりにダイオードを備えてもよい。このダイオードのアノードはグランドに接続され、カソードはスイッチング素子Ｍ１とインダクタＬ１との接続点に接続される。
【００３９】
インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｍ１とスイッチング素子Ｍ２との接続点に接続され、スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２のスイッチングに応じて電気エネルギーを蓄積および放出する。これにより、インダクタＬ１は、複数のＬＥＤ負荷２１〜２４に電流を供給する。
【００４０】
インダクタＬ２は、インダクタＬ１と対をなす二次巻線であり、一次巻線であるインダクタＬ１の電流検出用である。
【００４１】
電流検出抵抗Ｒ１７は、インダクタＬ２と直列に接続され、インダクタＬ２に誘起される電流値を示す電圧降下を制御回路３３に入力する。
【００４２】
セレクタ回路３２は、複数のＬＥＤ負荷２１〜２４を順次巡回的に選択することによって、選択したＬＥＤ負荷に対して電源回路３１から給電させる。
【００４３】
そのため、セレクタ回路３２は、スイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６および電流検出回路３２ａを備える。
【００４４】
スイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６のそれぞれは、複数のＬＥＤ負荷２１〜２４のうちのいずれかのＬＥＤ負荷と直列に接続される。例えば図１では、スイッチング素子Ｍ３は、ＬＥＤ負荷２１に直列に接続される。スイッチング素子Ｍ４は、ＬＥＤ負荷２２に直列に接続される。スイッチング素子Ｍ５は、ＬＥＤ負荷２３に直列に接続される。スイッチング素子Ｍ６は、ＬＥＤ負荷２４に直列に接続される。これらのスイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６は、例えば、排他的にオン状態になるように制御される。これにより、ＬＥＤ負荷２１〜２４は排他的につまり１つずつ発光する。
【００４５】
電流検出回路３２ａは、各スイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６に直列に接続された電流検出抵抗Ｒ１３〜Ｒ１６を有する。電流検出抵抗Ｒ１３〜Ｒ１６は比較的小さい抵抗値を有する。例えば、電流検出抵抗Ｒ１３に生じる電圧降下はスイッチング素子Ｍ３を流れる電流に比例するので、この電圧降下を電流値として制御回路３３に出力する。電流検出抵抗Ｒ１４〜Ｒ１６についても、スイッチング素子Ｍ４〜Ｍ６に対応する点以外は、電流検出抵抗Ｒ１３と同様である。電流検出回路３２ａは、スイッチング素子Ｍ４〜Ｍ６のそれぞれに流れる電流値、つまりＬＥＤ負荷２１〜２４を個別に測定できる構成になっている。
【００４６】
なお、セレクタ回路３２は、電流検出回路３２ａの代わりに、スイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６のソース側のグランド線が合流した後のグランド線に挿入された１個の電流検出抵抗により構成された電流検出回路を備えてもよい。
【００４７】
制御回路３３は、大きく２つの役割を持つ。１つは、電源回路３１におけるスイッチング動作の制御である。電源回路３１のスイッチング動作は電流臨界モードで制御される。ここで、電流臨界モードとは、一般に、インダクタＬ１に流れる電流波形の形状によって分類される３つの動作モードのうちの１つである。３つの動作モードは、電流連続モード、電流不連続モードおよび電流臨界モードの３つである。電流連続モード（CCM：Continuous Current Mode）は、インダクタＬ１に電流を流し続ける動作をいう。電流不連続モード（DCM：Discontinuous Conduction Mode）は、インダクタＬ１の電流を断続させる動作をいう。比較例の図８に示したインダクタ電流は、電流不連続モードに該当する。電流臨界モード（BCM：Boundary Current Mode またはCCM：Critical Conduction Mode）は、インダクタ電流ＩＬがゼロになる時点で直ちにインダクタ電流の供給を再開する（スイッチング素子Ｍ１をオンにする）動作をいう。電流臨界モードとは、例えば図８においてインダクタ電流の休止区間Ｔｘをほぼ０にするようにスイッチング動作させることをいう。このとき、制御回路３３は、インダクタ電流の０を検出すると同時にスイッチング素子Ｍ１をオンにするよう制御する。電流臨界モードは、休止期間がなくなるので、色ちらつきを生じさせにくくする。
【００４８】
制御回路３３のもう１つの役割は、セレクタ回路３２内の複数のスイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６におけるスイッチング動作の制御である。電源回路３１におけるスイッチング動作と、複数のスイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６におけるスイッチング動作とは同期している。
【００４９】
制御回路３３は、例えば、マイコン（マイクロコンピュータまたはマイクロコントローラ）である。マイコンで構成された制御回路３３は、プログラムおよびデータを記憶するメモリ、プログラムを実行するＣＰＵ、時計回路、タイマー、入出力ポートおよびＡＤＣ（Analog Digital Converter）３７を備える。
【００５０】
ＡＤＣ３７は、電流検出抵抗Ｒ１７の電圧降下を示すアナログ値をデジタル値に変換することによって、インダクタ電流の大きさを検出する。具体的には、電流検出抵抗Ｒ１７の電圧降下は、インダクタ電流が０になる０ポイントの検出に用いられる。
【００５１】
また、ＡＤＣ３７は、電流検出抵抗Ｒ１３の電圧降下をアナログ値からデジタル値に変換することによって、ＬＥＤ負荷２１を流れる電流の大きさを検出する。同様に、ＡＤＣ３７は、電流検出抵抗Ｒ１４〜１６からＬＥＤ負荷２２〜２４を流れる電流を個別に検出する。
【００５２】
［１．２  ＬＥＤ点灯装置および照明器具の動作例］
以上のように構成されたＬＥＤ点灯装置３０を有する照明器具１００について、その動作を説明する。まず、スイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６を順番に導通させることによって複数のＬＥＤ負荷を順送りで点灯させる順送り点灯の動作について説明する。
【００５３】
図２は、実施の形態１に係る照明器具の動作を示すタイムチャートを示す図である。同図の横軸は時間軸である。縦軸は各部の電流または電圧を示す。インダクタ電流ＩＬは、インダクタＬ１を流れる電流、つまり、電源回路３１からインダクタＬ１を介していずれかのＬＥＤ負荷に供給される電流を示す。同図では、２つのＲＧＢＷ点灯周期を示す。ＲＧＢＷ点灯周期は、４つのＬＥＤ負荷２１〜２４が一巡して点灯する期間であり、可変である。このインダクタ電流ＩＬは、電流臨界モードを示している。
【００５４】
ＲＧＢＷ点灯周期は、複数のＬＥＤ負荷２１〜２４と同数に４分割されたＲ区間、Ｇ区間、Ｂ区間、Ｗ区間から構成され、それぞれ赤、緑、青、白の発光色に対応するものとする。Ｒ区間、Ｇ区間、Ｂ区間、Ｗ区間のそれぞれは可変である。
【００５５】
ゲート電圧Ｖｇｓ１は、制御回路３３からＨＶＩＣ３５を介してスイッチング素子Ｍ１のゲートに入力される電圧を示す。ゲート電圧Ｖｇｓ１がハイレベルのときスイッチング素子Ｍ１（つまりハイサイドスイッチ）はオン状態になり、ローレベルのときオフ状態になる。ゲート電圧Ｖｇｓ１がハイレベルの区間ではインダクタ電流ＩＬは増加していく。このとき、インダクタＬ１は電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄積する。ゲート電圧Ｖｇｓ１がローレベルのときスイッチング素子Ｍ１はオフ状態になる。スイッチング素子Ｍ１がオン状態からオフ状態に切り替わった後は、インダクタＬ１は蓄積したエネルギーを放出する、つまり、インダクタＬ１の逆起電力によりインダクタ電流ＩＬが０まで減少しながらＬＥＤ負荷に供給される。その結果、インダクタ電流ＩＬは同図では三角波となる。制御回路３３は、電流臨界モードで電源回路３１をスイッチング動作させるために、インダクタ電流ＩＬが０と検出した時点でゲート電圧Ｖｇｓ１を立ち上げる。
【００５６】
負荷電流Ｉｒは、ＬＥＤ負荷２１内のＬＥＤｄ１〜ｄ３を流れる電流を示す。給電区間の後、つまり、電源回路３１からＬＥＤ負荷２１への給電が終わった後も負荷電流Ｉｒは０にならずに電流が減少しながら流れ続けている。これは、平滑コンデンサＣ２および逆流防止ダイオードＤａによる。
【００５７】
負荷電流Ｉｇ、Ｉｂ、Ｉｗについても、負荷電流Ｉｒと同様である。
【００５８】
ゲート電圧Ｖｇｓｍ３は、制御回路３３からスイッチング素子Ｍ３のゲートに入力される電圧を示す。ゲート電圧Ｖｇｓｍ３がハイレベルのときスイッチング素子Ｍ３はオン状態になり、つまり、対応するＬＥＤ負荷２１が選択されて導通可能な状態となる。また、ゲート電圧Ｖｇｓｍ３のハイレベル区間は、ゲート電圧Ｖｇｓ１のハイレベル区間を含み、かつ対応するインダクタ電流ＩＬの三角波を含む期間になるように制御される。
【００５９】
ゲート電圧Ｖｇｓｍ４、Ｖｇｓｍ５、Ｖｇｓｍ６も、ゲート電圧Ｖｇｓｍ３と同様である。
【００６０】
図２に示すように、ゲート電圧Ｖｇｓ１のパルス幅によって、インダクタ電流量、つまり発光量が定まり、三角波の底辺の区間も定まる。ＲＧＢＷ点灯区間における混合発光色は、４つの色Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの混合比率によって定まる。４つの色Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの混合比率は、Ｒ区間、Ｇ区間、Ｂ区間、Ｗ区間におけるゲート電圧Ｖｇｓ１の４つのパルス幅の比率、つまり、Ｒ区間、Ｇ区間、Ｂ区間、Ｗ区間の比率に応じて定まる。
【００６１】
次に、制御回路３３による調光動作の例について説明する。
【００６２】
図３は、実施の形態１に係る照明器具の調光動作を示すタイムチャートである。同図の縦軸は、インダクタ電流ＩＬとゲート電圧Ｖｇｓ１とを示す。インダクタ電流ＩＬは、インダクタＬ１を介していずれかのＬＥＤ負荷に供給される、電源回路３１の出力電流である。横軸は時間を示す。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗは、ＬＥＤ負荷２１〜２４の発光色を示す。ＬＥＤ負荷２１〜２４の発光色は、例えば、赤、緑、青、白である。
【００６３】
図３のように、ＬＥＤ負荷２１〜２４は、周期Ｔ１において一巡して発光する。この動作を順送り点灯と呼ぶ。電源回路３１は電流臨界モードでスイッチング動作するので、周期Ｔ１は固定ではなく明るさに応じて変化する。インダクタ電流ＩＬの三角波の面積は、明るさに対応する。
【００６４】
図３の下段は、上段と比べて三角波の面積が小さく、明るさが暗くなった状態を示している。同図下段の周期Ｔ２も固定ではなく明るさに応じて変化する。周期Ｔ２は、上段の周期Ｔ１よりも短くなっている。周期Ｔ１および周期Ｔ２は、調光により暗くなるほど短くなる。同図下段のＲ区間、Ｇ区間、Ｂ区間、Ｗ区間もそれぞれ、同図上段と比べて短くなっている。
【００６５】
調光率は、ゲート電圧Ｖｇｓ１のハイレベルのパルス幅によって制御される。つまり、パルス幅が広いと明るく、狭いと暗くなる。また、電流臨界モードで動作させるために、制御回路３３は、インダクタ電流の０を検出すると同時にスイッチング素子Ｍ１をオンにするようにゲート電圧Ｖｇｓ１を立ち上げる。
【００６６】
図３は、比較例の図８と比べると、インダクタ電流が流れない休止区間Ｔｘがほぼ０になっている。これにより、順送り点灯において人間の目に色ちらつきが知覚されることを低減することができる。
【００６７】
以上のように実施の形態１に係るＬＥＤ点灯装置３０は、複数のＬＥＤ負荷を点灯させるＬＥＤ点灯装置であって、前記複数のＬＥＤ負荷のそれぞれに直列に接続されるスイッチング素子と、電源装置から入力電圧を受け、当該入力電圧をスイッチングすることにより前記複数のＬＥＤ負荷に電力を供給する電源回路）と、複数の前記スイッチング素子を順番に排他的にオンさせることにより前記複数のＬＥＤ負荷を順送りに点灯させるように制御する制御回路と、を備え、前記電源回路は、電流臨界モードで動作する。
【００６８】
これによれば、調光により暗くしても色ちらつきを生じさせにくくすることができる。なぜなら、電流臨界モードでは、図８に示す休止区間Ｔｘが存在しない、あるいは、休止区間Ｔｘの長さがほぼ０になるからである。
【００６９】
ここで、前記電源回路におけるスイッチング動作と、複数の前記スイッチング素子におけるスイッチング動作とが同期していてもよい。例えば、図２に示すように、電源回路３１内のスイッチング素子Ｍ１（ハイサイドスイッチ）がオンするタイミングと、複数のＬＥＤ負荷に設けられた各スイッチング素子Ｍ３〜Ｍ６がオンするタイミングとが同期していてもよい。
【００７０】
これよれば、電源回路の効率を高め、ＬＥＤ負荷での電流消費効率を高めることができる。
【００７１】
ここで、異なる発光色を有する前記複数のＬＥＤ負荷を備えてもよい。
【００７２】
これによれば、ＬＥＤ点灯装置は、調光だけでなく調色にも適している。
【００７３】
ここで、複数のＬＥＤ負荷のそれぞれは、１つ以上のＬＥＤと、前記１つ以上のＬＥＤに並列に接続された平滑コンデンサとを有していてもよい。
【００７４】
この構成によれば、各ＬＥＤ負荷を流れる電流を平滑化するので、色ちらつきをより低減することができる。
【００７５】
ここで、電源回路は、降圧型のチョッパ回路であってもよい。
【００７６】
また、実施の形態１に係る、照明装置は、上記のＬＥＤ点灯装置を備える。
【００７７】
これによれば、調光により暗くしても色ちらつきを生じさせにくくすることができる。
【００７８】
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置３０について説明する。実施の形態２では、実施の形態１で説明した電流臨界モードに加えて、電源回路３１への入力電圧を増加または減少させるＬＥＤ点灯装置３０について説明する。入力電圧の減少は、スイッチングの動作周波数を抑制し、高周波ノイズを低減する効果を奏する。
【００７９】
例えば、図３の下段のように、電流臨界モードでは、調光率が低いときつまり暗いとき、スイッチング動作の周波数が高くなり、高周波ノイズが発生しやすく、他の機器に影響を及ぼすことがある。また、スイッチングの動作周波数が高くなれば、トータルのスイッチングロスも大きくなる場合がある。実施の形態２では、このような課題に対応する。
【００８０】
［２．１  ＬＥＤ点灯装置および照明器具の構成］
まず、実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置を備える照明器具の構成例について説明する。
【００８１】
図４は、実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置を有する照明器具の構成例を示すブロック図である。図４は、図１と比べて、制御回路３３が指示信号Ｓ０を生成する点と、ＡＣ−ＤＣ電源１０が指示信号Ｓ０に従って、出力電圧（つまりＬＥＤ点灯装置３０への入力電圧）を増加または減少させる点とが異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【００８２】
制御回路３３は、ＡＣ−ＤＣ電源１０の出力電圧（つまり電源回路３１の入力電圧）の増加または減少を指示する指示信号Ｓ０を生成し、ＡＣ−ＤＣ電源１０に指示信号Ｓ０を出力する。例えば、電源回路３１への入力電圧を減少させればインダクタ電流ＩＬもＬＥＤ負荷の電流も減少するので、電流臨界モードにおいてスイッチングの動作周波数を高くすることなく、調光として暗くすることができる。これにより、調光により暗くした場合でも、高周波ノイズの発生を抑制し、他の機器に影響を低減することができる。また、電源回路３１におけるスイッチングの動作周波数を高くしないので、トータルのスイッチングロスの増加を抑制することができる。
【００８３】
制御回路３３は、例えば、電流検出抵抗Ｒ１３〜Ｒ１６の電圧降下に基づいてＬＥＤ負荷２１〜２４それぞれの電流値を検出し、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流値に応じて、電源回路３１への入力電圧の増加または減少を指示する指示信号Ｓ０を生成する。具体的には、制御回路３３は、複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流が小さくなるに従って、電源回路の入力電圧を低くするように、指示信号Ｓ０を生成してもよい。
【００８４】
このように、指示信号Ｓ０の生成において、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流値を基準とするので、高周波ノイズの抑制と、トータルのスイッチングロスの抑制とを効率的に行うことができる。
【００８５】
また、ＡＣ−ＤＣ電源１０は、制御回路３３からの指示信号Ｓ０に従って出力電圧（つまり電源回路３１への入力電圧）を増加または減少させる。
【００８６】
［２．２  ＬＥＤ点灯装置および照明器具の動作］
以上のように構成された実施の形態２におけるＬＥＤ点灯装置３０の動作について説明する。
【００８７】
図５は、実施の形態２に係る照明器具の調光動作を示すタイムチャートである。同図の縦軸は、インダクタ電流ＩＬとゲート電圧Ｖｇｓ１とを示す。インダクタ電流ＩＬは、インダクタＬ１を介していずれかのＬＥＤ負荷に供給される、電源回路３１の出力電流である。横軸は時間を示す。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗは、ＬＥＤ負荷２１〜２４の発光色を示す。ＬＥＤ負荷２１〜２４の発光色は、例えば、赤、緑、青、白である。
【００８８】
図５の上段のように、ＬＥＤ負荷２１〜２４は、周期Ｔ２において一巡する順送り点灯をする。
【００８９】
これに対して、図５の下段は、同図上段と比べて、指示信号Ｓ０の指示によって電源回路３１への入力電圧が減少した動作を示している。すなわち、同図下段は、電流臨界モードを維持し、かつ、同図上段と同じ周期Ｔ２を維持したまま、調光により暗くした状態を示している。
【００９０】
このように、実施の形態２におけるＬＥＤ点灯装置３０は、スイッチングの動作周波数を一定に維持したまま、入力電圧の増減により調光することができる。例えば、電源回路３１への入力電圧を低下させることにより暗く調光することができる。それゆえ、スイッチングの周期Ｔ２を一定（つまりスイッチング素子Ｍ１のスイッチングの動作周波数を一定に）に維持することができる。これにより、調光により暗くしても、スイッチングの動作周波数が高くなりすぎることを防止できるので、高周波ノイズの発生を抑制し、他の機器に影響を低減することができる。また、スイッチングの動作周波数を高くしないので、トータルのスイッチングロスの増加を抑制することができる。
【００９１】
なお、実施の形態２におけるＬＥＤ点灯装置３０は、調光率が０％から１００％の範囲で、電流臨界モードで周期Ｔ２を一定に維持したまま、入力電圧の増減によって調光するようにしてもよい。
【００９２】
また、実施の形態２におけるＬＥＤ点灯装置３０は、調光率がしきい値以上の場合には、図３に示したように、入力電圧を増減することなく、電流臨界モードで周期Ｔ２を可変にすることにより、調光するようにしてもよい。また、調光率がしきい値よりも小さい場合には、図５に示したように、電流臨界モードで周期Ｔ２を一定に維持したまま、入力電圧の増減によって調光するようにしてもよい。
【００９３】
ここで、しきい値は、あらかじめ定められた値であって、例えば調光率０％〜５０％の範囲内の値（あるいは対応する電流の範囲内の電流値）としてもよい。また、しきい値は、複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の調光率（あるいは電流値）と比較するようにしてもよい。
【００９４】
なお、実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置３０において、調光率は、ゲート信号Ｖｇｓ１のハイレベルのパルス幅の増減と、入力電圧の増減との組み合わせによって制御される。
【００９５】
以上のように実施の形態２に係るＬＥＤ点灯装置は、制御回路は、複数のＬＥＤ負荷のうち、少なくとも１つのＬＥＤ負荷の電流値に従って入力電圧の増加または減少を指示する指示信号を生成し、前記電源装置に対して前記指示信号を出力する。
【００９６】
これによれば、例えば、入力電圧を減少させればＬＥＤ電流も減少するので、電流臨界モードにおいてスイッチングの動作周波数を高くすることなく、調光として暗くすることができる。これにより、暗くしても高周波ノイズの発生を抑制し、他の機器に影響を低減することができる。また、スイッチングの動作周波数を高くしないので、トータルのスイッチングロスの増加を抑制することができる。
【００９７】
ここで、前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流値に応じて、前記入力電圧の増加または減少を指示する前記指示信号を生成してもよい。
【００９８】
これによれば、前記指示信号の生成において最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流値を基準とするので、高周波ノイズを抑制することと、トータルのスイッチングロスの増加を抑制することとを効率的に行うことができる。
【００９９】
ここで、前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れているＬＥＤ負荷の電流が小さくなるにしたがって、前記入力電圧を下げていくことを指示する前記指示信号を生成してもよい。
【０１００】
ここで、前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ負荷のうち、最も多くの電流が流れている前記ＬＥＤ負荷の電流がしきい値よりも小さいとき、前記電源装置に前記指示信号を出力してもよい。
【０１０１】
これによれば、該当するＬＥＤ負荷の電流がしきい値より小さいとき、前記指示信号により入力電圧を減少または増加させることにより調光する。この場合、電流臨界モードにおいて動作周波数を一定にしてもよく、高周波ノイズを抑制することができる。また、該当するＬＥＤ負荷の電流がしきい値以上のとき、入力電圧を増減しないで、電流臨界モードにおいて動作周波数を制御することによって調光してもよい。
【０１０２】
ここで、前記ＬＥＤ点灯装置は、前記指示信号に従って前記入力電圧を増加または減少させる前記電源装置（つまりＡＣ−ＤＣ電源１０）を備えていてもよい。
【０１０３】
なお、ＬＥＤ負荷２１〜２４の発光色の組み合わせは、赤、緑、青、白に限らない。
【０１０４】
次に、ＬＥＤ点灯装置３０を備える照明器具１００の具体例について、図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明する。
【０１０５】
図６Ａは、実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置３０を有する照明器具１００の外観例を示す図である。図６Ａでは、照明器具１００の例として、ダウンライト１００ａの外観を示す。
【０１０６】
ダウンライト１００ａは、回路ボックス１０１ａ、灯体１０２ａおよび配線１０３ａを備える。回路ボックス１０１ａは、実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置３０の全部または一部を収納する筐体である。灯体１０２ａは、光源２０を装着した灯体である。配線１０３ａは、回路ボックス１０１ａと灯体１０２ａ内の光源２０とを電気的に接続する。
【０１０７】
図６Ｂは、実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置３０を有する照明器具１００の他の外観例を示す図である。図６Ｂでは、照明器具１００の例として、スポットライト１００ｂの外観を示す。スポットライト１００ｂは、回路ボックス１０１ｂ、灯体１０２ｂおよび配線１０３ｂを備える。これらの回路ボックス１０１ｂ、灯体１０２ｂおよび配線１０３ｂは、図６Ａの回路ボックス１０１ａ、灯体１０２ａおよび配線１０３ａと同様である。
【０１０８】
図６Ｃは、実施の形態に係るＬＥＤ点灯装置３０を有する照明器具１００のさらに他の外観例を示す図である。図６Ｃでは、照明器具１００の例として、スポットライト１００ｃの外観を示す。スポットライト１００ｃは、回路ボックス１０１ｃおよび灯体１０２ｃを備える。これらも図６Ａの回路ボックス１０１ａおよび灯体１０２ａと同様である。
【０１０９】
なお、光源２０内のＬＥＤｄ１〜ｄ１２は、いわゆる発光ダイオードだけでなく、有機ＥＬ発光素子（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、レーザー発光素子などの固体発光素子でもよい。
【０１１０】
以上、本開示の一つまたは複数の態様に係るＬＥＤ点灯装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  ＡＣ−ＤＣ電源（電源装置）
２１、２２、２３、２４  ＬＥＤ負荷
３０  ＬＥＤ点灯装置
３１  電源回路
３２  セレクタ回路
３３  制御回路
３６  タイマー
３７  ＡＤＣ
１００  照明器具
Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５  平滑コンデンサ
ｄ１〜ｄ１２  ＬＥＤ
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ    ダイオード
Ｌ１  インダクタ
Ｍ１  スイッチング素子（ハイサイドスイッチ）
Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６  スイッチング素子
Ｒ２〜Ｒ５  抵抗
【図１】
2020129470.tif 000003
【図２】
2020129470.tif 000004
【図３】
2020129470.tif 000005
【図４】
2020129470.tif 000006
【図５】
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【図６Ａ】
2020129470.tif 000008
【図６Ｂ】
2020129470.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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