(57)【要約】【課題】本発明は、装置の大型化と放熱性の悪化を抑制しつつ電流臨界モードでの制御を可能とする点灯装置と照明器具を提供することを目的とする。【解決手段】整流回路と、該整流回路から出力される電流が流れるコイルと、該コイルに流れる電流の増減を変化させるスイッチング素子とを有し、高調波を抑制して力率を改善すると共に該整流回路から出力される電力を直流電力に変換する直流変換回路と、直流変換回路を制御する制御部と、該整流回路の出力電圧を分圧する第１分圧回路と、スイッチング素子の両端電圧を分圧する第２分圧回路と、該第１分圧回路から出力される第１分圧電圧と、該第２分圧回路から出力される第２分圧電圧の電圧を比較し大小関係に応じた電圧を該制御部に出力する比較器と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される電流が流れるコイルと、前記コイルに流れる電流の増減を変化させるスイッチング素子とを有し、高調波を抑制して力率を改善すると共に前記整流回路から出力される電力を直流電力に変換する直流変換回路と、
直流変換回路を制御する制御部と、
前記整流回路の出力電圧を分圧する第１分圧回路と、
スイッチング素子の両端電圧を分圧する第２分圧回路と、
前記第１分圧回路から出力される第１分圧電圧と、前記第２分圧回路から出力される第２分圧電圧の電圧を比較し大小関係に応じた電圧を前記制御部に出力する比較器と、を備えたことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記比較器は、ゼロ電流検出信号を前記制御部に出力し、前記第１分圧電圧より前記第２分圧電圧が低くなると前記ゼロ電流検出信号を論理反転させ、
前記制御部は、前記論理反転があった後に前記スイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記第１分圧回路と前記第２分圧回路における分圧比は等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記第１分圧電圧が予め定められた値より小さくなったときに、前記第１分圧電圧に代えて、前記第１分圧電圧より高い電圧を前記比較器に提供する電圧供給部を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記第１分圧回路は、直列接続された２つの抵抗素子の中点電圧を前記第１分圧電圧として出力し、
前記電圧供給部は、前記２つの抵抗素子の中点にカソードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのアノードに接続され、前記ダイオードの順方向電圧より大きい電圧を提供する電圧源と、を有することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記電圧供給部が前記比較器に提供する電圧は、前記第２分圧電圧の最大値より小さいことを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項７】
カソードが前記第１分圧回路の出力に接続され、アノードが前記第２分圧回路の出力に接続され、前記第２分圧電圧を低下させる電圧低下ダイオードを備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記比較器の出力端子と基準電位の接続の有無を切り替える出力停止スイッチング素子を備え、
前記制御部は、１回目の前記論理反転を受けると、前記出力停止スイッチング素子をオンすることを特徴とする請求項２に記載の点灯装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載された点灯装置と、
前記点灯装置の電流供給を受ける光源と、を備えたことを特徴とする照明器具。
【請求項１０】
前記光源はＬＥＤを備えたことを特徴とする請求項９に記載の照明器具。
【請求項１１】
前記光源は有機ＥＬを備えたことを特徴とする請求項９に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源を点灯する点灯装置とその点灯装置を用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を光源とした照明器具には、入力電流の高調波に関する規制が定められている。日本国内においては、日本工業規格によって入力電流の高調波に対して限度値が定められている。そのため、点灯装置は、入力電流の高調波を抑制し、力率を改善するための力率改善回路であるＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路を有する。
【０００３】
点灯装置はＬＥＤの明るさを制御する。ＬＥＤの明るさはＬＥＤの電流の大きさに依存して決まるため、点灯装置は出力電流の大きさを一定に制御する電流制御回路を有する。特に、ＰＦＣ回路と電流制御回路を１つの回路で実現する構成とする場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１３２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、ＰＦＣ回路のスイッチング素子をオンさせるタイミング制御として、コイルの２次巻線の出力電圧を使用しゼロ電流検出を行うことが開示されている。これは電流臨界モードと呼ばれている。この場合、コイルをトランス構造にする必要があるため、巻太りによりコイルが大型化してしまう。また、２次巻線が主巻線の放熱を妨げるため、巻線温度が上昇してしまう問題がある。これは点灯装置の高出力化を妨げると言い換えることもできる。
【０００６】
ゼロ電流検出する別の手段としては、シャント抵抗を用い、コイル電流を検出することが考えられる。この場合、シャント抵抗において損失が発生するため、点灯装置の効率が低下してしまう問題がある。
【０００７】
また、コイル両端の電圧を測定することでゼロ電流検出を行う手段も考えられる。この場合、測定する電圧が変動すると正しくゼロ電流検出ができず、電流臨界モード制御を実施できない問題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置の大型化と放熱性の悪化を抑制しつつ電流臨界モードでの制御を可能とする点灯装置と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】
【０００９】
本願の発明に係る点灯装置は、交流電力を整流する整流回路と、該整流回路から出力される電流が流れるコイルと、該コイルに流れる電流の増減を変化させるスイッチング素子とを有し、高調波を抑制して力率を改善すると共に該整流回路から出力される電力を直流電力に変換する直流変換回路と、直流変換回路を制御する制御部と、該整流回路の出力電圧を分圧する第１分圧回路と、スイッチング素子の両端電圧を分圧する第２分圧回路と、該第１分圧回路から出力される第１分圧電圧と、該第２分圧回路から出力される第２分圧電圧の電圧を比較し大小関係に応じた電圧を該制御部に出力する比較器と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る点灯装置によれば、スイッチング素子の両端電圧と、整流回路の出力電圧を分圧して比較することでコイル電流がゼロになったことを検出するので、装置の大型化と放熱性の悪化を抑制しつつ電流臨界モードでの制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る点灯装置と照明器具の構成例を示す図である。
【図２】電流制御回路の構成例を示す図である。
【図３】電流制御回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】直流変換回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】スイッチング素子をオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】実施の形態２に係る点灯装置と照明器具の構成例を示す図である。
【図７】スイッチング素子をオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】実施の形態３に係る点灯装置と照明器具の構成例を示す図である。
【図９】スイッチング素子をオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】実施の形態４に係る点灯装置と照明器具の構成例を示す図である。
【図１１】スイッチング素子をオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る点灯装置及び照明器具を図面に基づいて説明する。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。なお、実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る点灯装置及び照明器具の構成例を示す図である。照明器具２００は交流電源１に接続されている。照明器具２００は、点灯装置１００と、点灯装置１００の電流供給を受け点灯する光源８と、光源８の点灯、消灯又は調光を行うための調光信号を出力する調光器１０とを備えている。点灯装置１００は、交流電源１から出力される交流電流の高周波成分を除去する入力フィルタ２を介して、交流電源１から供給される電力を光源８に入力可能な直流電流に変換して出力する。光源８は、例えば複数のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ群で構成される。ＬＥＤ群の一端は正極側直流母線に接続され、ＬＥＤ群の他端は負極側直流母線に接続される。ＬＥＤを備える光源８に代えて、有機ＥＬを備える光源８を用いてもよい。
【００１５】
点灯装置１００は、入力フィルタ２、入力フィルタ２に接続され交流電力を整流する整流回路３、整流回路３に並列接続されるコンデンサ４、ＰＦＣ回路である直流変換回路５及び電流制御回路７を備える。点灯装置１００は、直流変換回路５と電流制御回路７を制御するための制御部９を備えている。
【００１６】
点灯装置１００は、直流変換回路５と、直流変換回路５の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ６と、光源８に出力する電流の大きさを制御する電流制御回路７とを備える。直流変換回路５は、交流電源１から入力される電流の高調波を抑制して力率を改善すると共に、整流回路３から出力される電力を直流電力に変換して光源８に供給する機能を有する。
【００１７】
交流電源１と整流回路３との間に配置される入力フィルタ２は、コイル２ａ及びフィルタコンデンサ２ｂを有し、交流電源１から出力される電流に重畳している高周波成分を低減する。コイル２ａは交流電源１に直列接続される。コイル２ａの一端は交流電源１の一端に接続され、コイル２ａの他端はフィルタコンデンサ２ｂ及び整流回路３に接続される。フィルタコンデンサ２ｂの他端は交流電源１及び整流回路３に接続される。
【００１８】
整流回路３は、入力フィルタ２と直流変換回路５との間に配置され、交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換する。整流回路３は４つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成されている。なお、整流回路３の構成はこれに限定されるものではなく、単方向導通素子であるＭＯＳＦＥＴを組み合わせて構成したものでもよい。
【００１９】
コンデンサ４は整流回路３の出力に並列接続されており、整流回路３の出力電圧を平滑する。コンデンサ４の一端は正極側直流母線に接続され、コンデンサ４の他端は負極側直流母線に接続される。
【００２０】
直流変換回路５は、整流回路３と電流制御回路７との間に配置される。直流変換回路５は、ＭＯＳＦＥＴなどで構成されたスイッチング素子５ｂと、コイル５ａと、ダイオード５ｃとを有する。制御部９によってスイッチング素子５ｂがオンオフ制御されることにより、整流回路３の出力電圧を昇圧し、昇圧した電圧を平滑コンデンサ６に出力する。また直流変換回路５は、入力電流の高調波を抑制し、力率改善する機能を持つ。実施の形態１では、直流変換回路５を昇圧チョッパ回路で構成した例を説明する。なお直流変換回路５は、昇圧チョッパ回路の他にも、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、ＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｎｄｅｄ  Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｉｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、Ｚｅｔａコンバータ又はＣｕｋコンバータといった回路で構成してもよい。
【００２１】
コイル５ａは、正極側直流母線において、コンデンサ４とスイッチング素子５ｂとの間に配置される。コイル５ａはコアに絶縁性ワイヤを巻くことにより形成することができる。コイル５ａの一端はコンデンサ４の一端に接続される。コイル５ａの他端はダイオード５ｃのアノードに接続される。コイル５ａには、スイッチング素子５ｂのオンオフ動作に伴い、極性が異なる電圧が印加される。スイッチング素子５ｂがオンになるとコイル５ａに整流回路３から出力される電流が増加する。
【００２２】
スイッチング素子５ｂのドレインは、正極側直流母線において、コイル５ａとダイオード５ｃのアノードとに接続される。スイッチング素子５ｂのソースは、負極側直流母線において、コンデンサ４の他端と、平滑コンデンサ６の他端とに接続される。スイッチング素子５ｂのゲートは制御部９に接続される。スイッチング素子５ｂのゲートには、制御部９から出力される制御信号が入力される。制御信号が入力されることによりスイッチング素子５ｂのオンオフ制御が行われる。
【００２３】
ダイオード５ｃは、正極側直流母線において、スイッチング素子５ｂと平滑コンデンサ６との間に配置される。ダイオード５ｃのアノードはコイル５ａ及びスイッチング素子５ｂに接続され、ダイオード５ｃのカソードは平滑コンデンサ６に接続される。
【００２４】
平滑コンデンサ６は、直流変換回路５と電流制御回路７との間に配置される。平滑コンデンサ６の一端は正極側直流母線に接続され、平滑コンデンサ６の他端は負極側直流母線に接続される。
【００２５】
制御部９は、直流変換回路５を制御するために、目標値出力部９ａ、電圧検出部９ｂ、演算部９ｃ及び駆動部９ｄを備える。
【００２６】
目標値出力部９ａには調光器１０が接続されている。目標値出力部９ａは、調光器１０から出力される調光信号の種類に対応した出力電流目標値を決定し、決定した出力電流目標値を演算部９ｃに出力する。出力電流目標値は、点灯装置１００が光源８に出力する電流目標値を指定する信号である。
【００２７】
電圧検出部９ｂは、平滑コンデンサ６の電圧を検出し、検出した電圧の値に対応した電圧情報を演算部９ｃに出力する。電圧検出部９ｂとしては抵抗分圧回路を例示できる。当該分圧回路は、２つ以上の抵抗を直列接続した直列抵抗体の一端が正極側直流母線に接続されると共に、当該直列抵抗体の他端が負極側直流母線に接続されることで、平滑コンデンサ６に印加される電圧を分圧する回路である。
【００２８】
演算部９ｃは、予め定められた出力電圧目標値と、電圧検出部９ｂに入力された電圧情報とに基づき、直流変換回路５を制御するための制御信号を出力する。電流制御回路７は、制御部９から出力された制御信号に基づき、直流変換回路５から出力された直流電圧を光源８に入力可能な直流電流に変換する。
【００２９】
図２は、電流制御回路７の構成例を示す図である。電流制御回路７は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子７ａ、コイル７ｂ、ダイオード７ｃ及びフィルタコンデンサ７ｄを備えている。スイッチング素子７ａは正極側直流母線に配置される。スイッチング素子７ａのドレインは、図１に示す平滑コンデンサ６の一端とダイオード５ｃのカソードとに接続される。スイッチング素子７ａのソースは、ダイオード７ｃのカソードとコイル７ｂの一端とに接続される。スイッチング素子７ａのゲートは駆動部９ｄに接続される。スイッチング素子７ａのゲートには、制御部９から出力される制御信号が入力される。当該制御信号はスイッチング素子７ａをオンオフ制御するための信号である。
【００３０】
コイル７ｂの一端は、スイッチング素子７ａのソースとダイオード７ｃのカソードとに接続される。コイル７ｂの他端は、フィルタコンデンサ７ｄの一端と図１に示す光源８の一端とに接続される。ダイオード７ｃのカソードは、スイッチング素子７ａのソースとコイル７ｂの一端とに接続される。ダイオード７ｃのアノードは、図１に示す平滑コンデンサ６の他端とフィルタコンデンサ７ｄの他端と図１に示す光源８の他端とに接続される。
【００３１】
図２に示す電流制御回路７は降圧チョッパ回路で構成されているが、降圧チョッパ回路の他にも、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、ＳＥＰＩＣ、Ｚｅｔａコンバータ又はＣｕｋコンバータといった回路で電流制御回路７を構成してもよい。
【００３２】
図３は、光源８に流れる電流と、コイル７ｂに流れる電流と、スイッチング素子７ａのゲート電圧との関係を示すタイミングチャートである。図３には上から順に、光源８に流れる電流、コイル７ｂに流れる電流、スイッチング素子７ａのゲート電圧が示されている。横軸は時間を表す。
【００３３】
スイッチング周期Ｔｓｗは、スイッチング素子７ａの制御信号がオフからオンに変化した時点から、再びスイッチング素子７ａの制御信号がオフからオンに変化するまでの時間に等しい。スイッチング周期Ｔｓｗは、予め演算部９ｃに設定されている。オン時間Ｔｏｎは、スイッチング素子７ａの制御信号がオフからオンに変化した時点から、オンからオフに変化するまでの時間に等しい。
【００３４】
スイッチング素子７ａの制御信号がオフからオンの状態に変化すると、スイッチング素子７ａがオン状態になるため、平滑コンデンサ６、スイッチング素子７ａ、コイル７ｂ及びフィルタコンデンサ７ｄを通る電流経路が形成され、図３に示すようにコイル７ｂに流れる電流が増加する。
【００３５】
スイッチング素子７ａの制御信号がオンからオフの状態に変化すると、スイッチング素子７ａがオフ状態になるため、コイル７ｂ、フィルタコンデンサ７ｄ及びダイオード７ｃを通る電流経路が形成され、図３に示すコイル７ｂに流れる電流がゼロまで減少する。スイッチング周期Ｔｓｗが経過した時点で、スイッチング素子７ａの制御信号がオフからオンに変化する。これによりスイッチング素子７ａが再びオン状態になる。
【００３６】
このとき、コイル７ｂに流れる電流は三角波状の波形になるが、光源８に出力される電流はフィルタコンデンサ７ｄにより平滑化され、コイル７ｂに流れる電流の平均値が電流制御回路７から出力される。なお、コイル７ｂに流れる電流はゼロまで低下した後、スイッチング素子７ａの寄生容量と、コイル７ｂが形成する共振回路において共振電流が発生するが、記載を省略している。
【００３７】
光源８を調光するために光源８に流れる電流を制御する場合、演算部９ｃは、スイッチング素子７ａをターンオンするスイッチング周期Ｔｓｗを一定とし、出力電流の目標値によってオン時間Ｔｏｎを変化させる。このようにオン時間Ｔｏｎを調整することにより特定の出力を得る制御方法は、スイッチング周期Ｔｓｗに対するオン時間Ｔｏｎの割合をデューティーと呼ぶことから、デューティー制御と呼ばれる。
【００３８】
スイッチング素子５ｂ、７ａは、例えばシリコン系半導体で構成してもよいし、炭化珪素又は窒化ガリウム系材料などのワイドバンドギャップ半導体で構成してもよい。スイッチング素子５ｂ、７ａにワイドバンドギャップ半導体を用いることで、スイッチング素子の通電損失を減らすことができ、スイッチング周波数すなわち駆動周波数を高周波にしても放熱が良好となる。このため、直流変換回路５、電流制御回路７の放熱部品を小型化又は省略することができ、点灯装置１００の小型化および低コスト化を実現することができる。
【００３９】
次に、直流変換回路５の動作を詳細に説明する。
【００４０】
図４は、図１に示すコイル５ａに流れる電流、スイッチング素子５ｂのドレイン電圧及びスイッチング素子５ｂのゲート電圧の関係を示すタイミングチャートである。図４には上から順に、点灯装置１００に入力される交流電源１の電流と、コイル５ａに流れる電流と、ゼロ電流検出回路１１が出力するゼロ電流検出信号と、スイッチング素子５ｂのドレイン電圧と、スイッチング素子５ｂのゲート電圧とが示されている。横軸は時間を表す。
【００４１】
図４では、説明の便宜上、スイッチング素子５ｂのゲート電圧がオンオフされる周期を実際よりも長く記載している。スイッチング素子５ｂのゲート電圧がオンオフされる周期は、スイッチング素子５ｂのゲート電圧がオフからオンに変化した時点から、再びスイッチング素子５ｂのゲート電圧がオフからオンに変化するまでの時間に等しい。
【００４２】
スイッチング素子５ｂがオンされたとき、交流電源１、整流回路３、コイル５ａ及びスイッチング素子５ｂの電流経路が形成され、交流電源１がコイル５ａを介して短絡される。そのため、コイル５ａに流れる電流が増加し、コイル５ａにエネルギーが蓄積される。
【００４３】
演算部９ｃに設定されたオン時間が経過すると、スイッチング素子５ｂがオフされる。これにより、コイル５ａ、ダイオード５ｃ及び平滑コンデンサ６の電流経路が形成される。この電流経路において、コイル５ａに蓄積されたエネルギーが放出され、平滑コンデンサ６が充電される。
【００４４】
コイル５ａに流れる電流がゼロになるとスイッチング素子５ｂは再びオン状態になる。スイッチング素子５ｂによって、コイル５ａに流れる電流の増減を変化させることができる。このように、コイル５ａの電流がゼロとなった後、直ちにスイッチング素子５ｂをオンする制御を電流臨界モードと呼ぶ。
【００４５】
スイッチング素子５ｂの一連のオンオフ動作により、コイル５ａに流れる電流は、三角波状の波形となり、その頂点が点線で示すような正弦波の包絡線になる。このとき、交流電源１から入力される電流波形は、入力フィルタ２により高周波成分が除去され、コイル２ａに流れるコイル電流の平均値が入力され、正弦波状となる。
【００４６】
この時、電圧検出部９ｂが平滑コンデンサ６の印加電圧を検出して、検出された電圧が目標値に追従するよう制御部９によるフィードバック制御が行われることで、スイッチング素子５ｂのオン時間が制御される。
【００４７】
スイッチング素子５ｂのオン時間をフィードバック制御する際、オン時間が大きく変化してしまうと、コイル５ａに流れる電流の頂点の包絡線が正弦波にならず、交流電源１の入力電流を正弦波状にすることができない。そのため制御部９では、フィードバック制御の応答時間は、フィードバック制御のループゲインが交流電源１の１周期の１／２周期以上で１倍（０ｄＢ）以下となるように設定される。言い換えると、フィードバック制御の応答時間は、交流電源１の周波数の２倍以下の周波数で１倍（０ｄＢ）以下となるように設定される。
【００４８】
具体的に説明すると、電源周波数が５０Ｈｚの場合、電源周波数の半周期（半波）の周波数１００Ｈｚ以下、すなわち周期１０ｍｓｅｃ以上で、フィードバック制御のループゲインを１倍(０ｄＢ)以下とする。これにより、フィードバック制御は電源周期の１／２より短い周期で応答しないように設定される。また、電源周期の１／２周期以内においては、スイッチング素子５ｂのオン時間の変動が抑制され、コイル５ａに流れる電流の頂点の包絡線が正弦波状の波形となる。
【００４９】
フィードバック制御において、オン時間の更新周期を、交流電源１の周期の半分に相当する周期、又は交流電源１の周期の半分に相当する周期よりも長い周期とすることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
ゼロ電流を検出した後、スイッチング素子５ｂをオンさせるまでにわずかに遅延時間を設け、スイッチング素子５ｂのドレイン電圧が自由振動している期間において、ドレイン電圧振動のボトム付近でスイッチング素子５ｂをオンさせることもできる。これにより、ドレイン電圧の急峻な変動を抑制し、スイッチングに起因するノイズを抑制できる。
【００５１】
光源８を調光する場合、交流電源１の入力電流を小さくするため、演算部９ｃは、スイッチング素子５ｂのオン時間を短くするように制御を行う。
【００５２】
次に、ゼロ電流検出回路１１及びその動作を説明する。図１にはゼロ電流検出回路１１が図示されている。ゼロ電流検出回路１１は分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、及び比較器１１ｅを備えている。比較器１１ｅはコイル５ａの電流がゼロとなったことを検出するためのゼロ電流検出信号を出力する。
【００５３】
分圧抵抗１１ａは一端がコンデンサ４に接続され、他端が分圧抵抗１１ｂと比較器１１ｅの入力端子に接続される。分圧抵抗１１ｂは一端が分圧抵抗１１ａと比較器１１ｅの入力端子に接続され、他端が負極側直流母線に接続される。すなわち、分圧抵抗１１ａ、１１ｂは整流回路３の出力電圧ＶＤＢを比較器１１ｅに入力可能な電圧に分圧する。分圧抵抗１１ａ、１１ｂは、整流回路３の出力電圧ＶＤＢを分圧する第１分圧回路１１Ａの一例である。
【００５４】
分圧抵抗１１ｃは一端がスイッチング素子５ｂのドレイン端子に接続され、他端が分圧抵抗１１ｄと比較器１１ｅの入力端子に接続される。分圧抵抗１１ｄは一端が分圧抵抗１１ｃと比較器１１ｅの入力端子に接続され、他端が負極側直流母線に接続される。すなわち、分圧抵抗１１ｃ、１１ｄは、スイッチング素子５ｂのドレイン電圧Ｖｄｓを比較器１１ｅに入力可能な電圧に分圧する。分圧抵抗１１ｃ、１１ｄは、スイッチング素子５ｂのドレイン電圧Ｖｄｓを分圧する第２分圧回路１１Ｂの一例である。第２分圧回路１１Ｂはスイッチング素子５ｂの両端電圧を分圧する回路ということもできる。第１分圧回路１１Ａと第２分圧回路１１Ｂにおける分圧比は等しくすることができる。
【００５５】
比較器１１ｅは、分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、及び分圧抵抗１１ｃ、１１ｄを介して整流回路３の出力電圧ＶＤＢと、スイッチング素子５ｂのドレイン電圧Ｖｄｓとを比較する。スイッチング素子５ｂのドレイン電圧Ｖｄｓを単にＶｄｓと称し、整流回路３の出力電圧ＶＤＢを単にＶＤＢと称することがある。正確には、比較器１１ｅは、ＶＤＢを分圧した第１分圧電圧ＶＤＢ−とＶｄｓを分圧した第２分圧電圧Ｖｄｓ−とを比較し、比較の結果に基づいた信号を演算部９ｃに出力する。以下、第１分圧回路１１Ａと第２分圧回路１１Ｂにおける分圧比は等しく、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きい場合にハイ信号を出力し、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも小さい場合にロー信号を出力する構成について説明する。
【００５６】
図５は、スイッチング素子５ｂをオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。図５には上から順に、コイル５ａに流れる電流と、コイル５ａの電圧と、第２分圧電圧Ｖｄｓ−と、ゼロ電流検出回路１１が出力するゼロ電流検出信号と、スイッチング素子５ｂのゲート電圧とが示されている。なお、横軸は時間を表す。
【００５７】
ｔ１はスイッチング素子５ｂのゲート電圧をオンからオフに変更したタイミングである。ｔ１以降、ダイオード５ｃが導通することにより、スイッチング素子５ｂのドレインには平滑コンデンサ６に充電された直流変換回路５の出力電圧が印加される。ｔ１以降、コイル５ａは充電されたエネルギーを平滑コンデンサ６に放電するため、コイル５ａの電流が減少する。また、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きいため、ゼロ電流検出信号としてハイ信号が出力される。
【００５８】
ｔ２はコイル５ａの電流がゼロまで減少したタイミングである。コイル５ａの電流がゼロまで減少すると、スイッチング素子５ｂの寄生容量と、コイル５ａが形成する共振回路において共振電圧が発生する。コイル５ａの電圧の波形と、第２分圧電圧Ｖｄｓ−の波形表示欄に示す点線はｔ２以降における共振電圧を示す補助線である。コイル５ａの共振電圧はゼロに、第２分圧電圧Ｖｄｓ−の共振電圧はＶＤＢ−に収束する振動波形である。
【００５９】
ｔ３は、コイル５ａの電流がゼロまで減少した後の共振電圧により、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−まで低下したタイミングである。ｔ３においてゼロ電流検出信号としてロー信号が出力される。演算部９ｃはゼロ電流検出信号がハイからローに変化したことを検出し、これにより、コイル５ａの電流がゼロまで減少したと判定する。
【００６０】
Ｖｄｓの共振電圧は、ＶＤＢの大きさ及び直流変換回路５の出力電圧Ｖｐｆｃの瞬時値によって変化する。しかし、Ｖｄｓの共振電圧はＶＤＢに収束するため、Ｖｄｓの分圧電圧とＶＤＢの分圧電圧を比較することで、ＶＤＢ又は直流変換回路５の出力電圧Ｖｐｆｃが変動した場合においても、ゼロ電流検出信号をハイからローに変化させることができる。なお、ゼロ電流検出信号の論理を上述の論理とは逆転させ、それに応じた制御を実現することもできる。
【００６１】
ｔ４はスイッチング素子５ｂのゲートをオフからオンに変更するタイミングである。Ｖｄｓがゼロ付近まで低下すると、整流回路３の出力はコイル５ａを介して短絡されるため、ｔ４以降コイル５ａの電流が増加し、コイル５ａはエネルギーを充電する。ｔ４は例えば、Ｖｄｓの振動が極小値となるタイミングとすることができる。スイッチング素子５ｂをオンするタイミングにおけるＶｄｓが小さいほど、電圧の急峻な変化を抑制し、ノイズ低減できる。また、電圧の変化幅を小さくし、損失を低減できる。そこで、ｔ３−ｔ４の期間をどの程度にすれば、スイッチング素子５ｂをオンするタイミングｔ４におけるＶｄｓが極小になるか、調査しておくことができる。調査で求めた最適なｔ３−ｔ４の期間を継続使用することで、ノイズ及び損失を抑制できる。
【００６２】
上述のゼロ電流検出回路１１を用いることで、電流臨界モードを含む電流不連続モードによる制御を実施する場合に従来必要であったコイルの２次巻線を不要にすることができる。これにより、コイルを小型化でき、放熱性を良好にすることでコイルの温度上昇を抑制し、点灯装置の出力を高めることができる。また、２次巻線を設ける場合、コイルの形状がトランスに限定されるが、本構成は２次巻線が不要であるためコイル５ａの形状の自由度が向上する。例えば、コイル５ａとして、空芯コイル、片面基板プレーナコイル又はドラム型コイルを適用することができる。
【００６３】
比較器１１ｅは、第１分圧回路１１Ａから出力される第１分圧電圧ＶＤＢ−と、第２分圧回路１１Ｂから出力される第２分圧電圧Ｖｄｓ−を比較し、大小関係に応じた電圧を制御部９に出力するものであるということができる。実施の形態１では、比較器１１ｅは、ゼロ電流検出信号を制御部９に出力し、第１分圧電圧ＶＤＢ−より第２分圧電圧Ｖｄｓ−が低くなるとゼロ電流検出信号を論理反転させた。そして、この論理反転があった後に制御部９はスイッチング素子５ｂをオンさせる動作を示した。第１分圧回路１１Ａと第２分圧回路１１Ｂの分圧比が異なれば、第１分圧電圧と第２分圧電圧の大小関係を比較する場合に比べて、より複雑な処理が必要となる。
【００６４】
実施の形態１に記載した構成は以下の実施の形態に係る点灯装置と照明器具にも応用できる。以下の実施の形態に係る点灯装置と照明器具は実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１に係る点灯装置及び照明器具との相違点を中心に説明する。
【００６５】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る点灯装置１００Ａと照明器具２００Ａの構成例を示す図である。実施の形態２に係る照明器具２００Ａは、点灯装置１００の代わりに点灯装置１００Ａが用いられている点で実施の形態１に係る照明器具２００と相違する。実施の形態２に係る点灯装置１００Ａと、実施の形態１に係る点灯装置１００との相違点は、点灯装置１００Ａでは、ゼロ電流検出回路１１Ｃがダイオード１１ｆと電圧源１１ｇを含む点である。
【００６６】
ゼロ電流検出回路１１Ｃは、分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと比較器１１ｅに加え、ダイオード１１ｆと、直流電源である電圧源１１ｇとを備える。ダイオード１１ｆと電圧源１１ｇは電圧供給部１１Ｄを構成している。比較器１１ｅはコイル５ａの電流がゼロとなったことを検出するためのゼロ電流検出信号を出力する。
【００６７】
ダイオード１１ｆは、カソードが分圧抵抗１１ａ、１１ｂと比較器１１ｅの入力端子とに接続され、アノードが電圧源１１ｇの一端に接続される。電圧源１１ｇの一端はダイオード１１ｆのアノードに接続される。電圧源１１ｇはダイオード１１ｆの順方向電圧より大きい電圧を提供する。
【００６８】
前述のとおり第１分圧回路１１Ａは、直列接続された２つの抵抗素子の中点電圧を第１分圧電圧ＶＤＢ−として出力する。そのため、ダイオード１１ｆのカソードはその２つの抵抗素子の中点に接続されたということができる。
【００６９】
電圧源１１ｇの他端は負極側直流母線において分圧抵抗１１ｂと接続される。分圧抵抗１１ａ、１１ｂがＶＤＢを比較器１１ｅに入力可能な第１分圧電圧ＶＤＢ−に分圧する。第１分圧電圧ＶＤＢ−が電圧源１１ｇの電圧以下に低下する場合には、比較器１１ｅに電圧源１１ｇの電圧を入力する。実施の形態２では、第１分圧電圧ＶＤＢ−が小さくなったときにだけ比較器１１ｅに電圧源１１ｇの電圧が提供され、それ以外の場合は第１分圧電圧ＶＤＢ−が比較器１１ｅに提供される、ＯＲ回路が提供されているということができる。
【００７０】
このように、比較器１１ｅは、ＶＤＢとＶｄｓの分圧電圧に加え、電圧源１１ｇの電圧に基づいたゼロ電流検出信号を演算部９ｃに出力する。ここでは、一例として、分圧抵抗１１ａ、１１ｂと分圧抵抗１１ｃ、１１ｄの分圧比が同一であり、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きい場合にハイ信号を制御部９へ出力し、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも小さい場合にロー信号を制御部９へ出力する構成について説明する。
【００７１】
比較器１１ｅに入力される第１分圧電圧ＶＤＢ−が電圧源１１ｇの電圧よりも大きい場合は、ダイオード１１ｆが導通しない。この場合、ゼロ電流検出回路１１Ｃの回路動作は実施の形態１におけるゼロ電流検出回路１１の回路動作と同一であるため、説明を省略する。
【００７２】
他方、第１分圧電圧ＶＤＢ−が電圧源１１ｇの電圧よりも小さい場合について、図７を参照しつつ、ゼロ電流検出回路１１Ｃの回路動作を説明する。
【００７３】
図７は、図６のスイッチング素子５ｂをオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。図７には上から順に、コイル５ａに流れる電流、コイル５ａの電圧、第２分圧電圧Ｖｄｓ−、ゼロ電流検出回路１１Ｃが出力するゼロ電流検出信号、スイッチング素子５ｂのゲート電圧が示される。なお、横軸は時間を表す。
【００７４】
ｔ１はスイッチング素子５ｂのゲート電圧をオンからオフに変更したタイミングである。ｔ１からの期間ではダイオード５ｃが導通するので、スイッチング素子５ｂのドレインには、平滑コンデンサ６に充電された直流変換回路５の出力電圧が印加される。ｔ１以降、コイル５ａは充電されたエネルギーを平滑コンデンサ６に放電するため、コイル電流が減少する。第１分圧電圧ＶＤＢ−が第２分圧電圧Ｖｄｓ−よりも大きいため、ゼロ電流検出信号としてハイ信号が出力される。
【００７５】
ｔ２はコイル５ａの電流がゼロまで減少したタイミングである。コイル５ａの電流がゼロまで減少すると、スイッチング素子５ｂの寄生容量とコイル５ａが形成する共振回路において共振電圧が発生する。コイル５ａの電圧の波形と、第２分圧電圧Ｖｄｓ−の波形の表示欄に示す点線はｔ２以降における共振電圧を示す補助線である。また、コイル５ａの電圧はゼロに、第２分圧電圧Ｖｄｓ−は第１分圧電圧ＶＤＢ−に収束する振動波形である。
【００７６】
ｔ３はコイル５ａの電流がゼロまで減少した後の共振電圧により、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が電圧源１１ｇの電圧まで低下したタイミングである。第２分圧電圧Ｖｄｓ−が電圧源１１ｇの電圧よりも小さくなると、ゼロ電流検出回路１１Ｃからロー信号が出力される。演算部９ｃはゼロ電流検出信号がハイからローに変化したことを検出し、これにより、コイル５ａの電流がゼロまで減少したと判定する。なお、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が低下していく過程で第２分圧電圧Ｖｄｓ−が電圧源１１ｇの電圧より小さくなるタイミングを生じさせるためには、電圧源１１ｇが比較器１１ｅに提供する電圧は、第２分圧電圧Ｖｄｓ−の最大値より小さくする必要がある。
【００７７】
ｔ４はコイル５ａの電流がゼロまで減少した後の共振電圧により、Ｖｄｓがゼロまで低下したタイミングである。Ｖｄｓがゼロまで低下すると、スイッチング素子５ｂの寄生ダイオードが導通するためＶｄｓはゼロ未満には低下しない。
【００７８】
ｔ５はスイッチング素子５ｂのゲートをオフからオンに変更するタイミングである。Ｖｄｓがゼロ付近まで低下すると、整流回路３の出力はコイル５ａを介して短絡されるため、ｔ５以降はコイル５ａの電流が増加し、コイル５ａはエネルギーを充電する。
【００７９】
実施の形態１に示すゼロ電流検出回路１１は電圧源１１ｇを用いない構成であった。そのため、ＶＤＢ又は第１分圧電圧ＶＤＢ−がゼロ付近まで低下したとき、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも低くならない場合がある。この場合、ゼロ電流検出信号をハイからローに変化させることができず、ゼロ電流の検出を行うことができない。これに対し、実施の形態２に示すゼロ電流検出回路１１Ｃは電圧源１１ｇを用いることで、第１分圧電圧ＶＤＢ−がゼロ付近まで低下する場合においても、第１分圧電圧ＶＤＢ−の代わりに電圧源１１ｇの電圧を比較器１１ｅに提供するので、ゼロ電流の検出を行うことができる。
【００８０】
臨界モード制御など、ゼロ電流検出に基づいてスイッチング素子５ｂをオフからオンに変化させる制御を行う場合、ゼロ電流検出ができないと、スイッチング動作が停止した後再開できない。この対策として、ゼロ電流検出ができない場合に、制御部９において、あらかじめ定める時間が経過した後にスイッチングを再開させる方法がある。しかしそれでは、スイッチング周波数が低下するため、入力電流波形にひずみが増加し高調波が増加するため好ましくない。
【００８１】
そこで、実施の形態２に係るゼロ電流検出回路１１Ｃを用いることで、電流臨界モード又は臨界モード以外の電流不連続モードによる制御を確実に実施することができる。しかも、臨界モードで従来必要であったコイルの２次巻線を不要にすることができる。これにより、コイルを小型化し、かつ放熱性を良好にすることでコイルの温度上昇を抑制し、点灯装置の出力を高めることができる。また、２次巻線を設ける場合、コイル５ａの形状がトランスに限定されるが、本構成は２次巻線が不要であるため、コイル５ａの形状の自由度が向上する。そのため、コイル５ａとして例えば空芯コイル、片面基板プレーナコイル又はドラム型コイルを適用することができる。加えて、電源電圧ゼロクロス近傍、又は電源電圧の瞬低が発生した場合など、ＶＤＢが低下した場合においても、より正確にゼロ電流検出を行えるため、点灯装置の高調波抑制による損失低減と発熱抑制が可能である。
【００８２】
なお、実施の形態２においては電圧源１１ｇを個別部品で記述したが、例えば比較器１１ｅを動作させるための制御電源等を分圧することで電圧源を提供してもよい。電圧供給部１１Ｄは、第１分圧電圧ＶＤＢ−が予め定められた値より小さくなったときに、第１分圧電圧ＶＤＢ−に代えて、第１分圧電圧ＶＤＢ−より高い電圧を比較器１１ｅに提供する回路である。電圧供給部１１Ｄとしてこのような作用をもたらす別の回路を採用することができる。
【００８３】
実施の形態３．
図８は実施の形態３に係る点灯装置１００Ｂ及び照明器具２００Ｂの構成例を示す図である。実施の形態３に係る照明器具２００Ｂと、実施の形態１に係る照明器具２００との相違点は、照明器具２００Ｂでは、点灯装置１００の代わりに点灯装置１００Ｂが用いられていることである。実施の形態３に係る点灯装置１００Ｂと、実施の形態１に係る点灯装置１００との相違点は、点灯装置１００Ｂではゼロ電流検出回路１１Ｅが電圧低下ダイオード１１ｈを含む点である。
【００８４】
ゼロ電流検出回路１１Ｅは、分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと比較器１１ｅに加え、電圧低下ダイオード１１ｈを備える。電圧低下ダイオード１１ｈはカソードが分圧抵抗１１ａ、１１ｂに接続され、アノードが分圧抵抗１１ｃ、１１ｄに接続される。より詳細には、電圧低下ダイオード１１ｈのカソードは分圧抵抗１１ａ、１１ｂを有する第１分圧回路の出力に接続される。電圧低下ダイオード１１ｈのアノードは分圧抵抗１１ｃ、１１ｄを有する第２分圧回路の出力に接続される。電圧低下ダイオード１１ｈは第２分圧電圧Ｖｄｓ−を低下させる。比較器１１ｅはコイル５ａの電流がゼロとなったことを検出するためのゼロ電流検出信号を出力する。
【００８５】
比較器１１ｅはＶＤＢとＶｄｓの分圧電圧に基づいた信号を演算部９ｃに出力する。この例では、分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、及び分圧抵抗１１ｃ、１１ｄの分圧比が同一である。また、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きい場合に比較器１１ｅはハイ信号を出力し、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも小さい場合に比較器１１ｅはロー信号を出力する。
【００８６】
図９は、図８に示すスイッチング素子５ｂをオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。図９には上から順に、コイル５ａに流れる電流と、コイル５ａの電圧、Ｖｄｓ、第２分圧電圧Ｖｄｓ−、コイル５ａに流れる電流がゼロとなったタイミングを示すゼロ電流検出信号、スイッチング素子５ｂのゲート電圧とが示される。なお、横軸は時間を表す。
【００８７】
ｔ１はスイッチング素子５ｂのゲート電圧をオンからオフに変更したタイミングであり、ダイオード５ｃが導通することにより、スイッチング素子５ｂのドレインには平滑コンデンサ６に充電された直流変換回路５の出力電圧が印加される。ｔ１以降、コイル５ａに充電されたエネルギーを平滑コンデンサ６に放電するため、コイル５ａの電流が減少する。ＶｄｓがＶＤＢよりも大きいため、ハイ信号がゼロ電流検出信号として出力される。
【００８８】
このとき、ＶｄｓがＶＤＢよりも大きく、また、分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによる分圧比が同等であるため、電圧低下ダイオード１１ｈが導通する。これによって、比較器１１ｅに入力される第２分圧電圧Ｖｄｓ−は、直流変換回路５の出力電圧とＶＤＢの平均値に、電圧低下ダイオード１１ｈの順方向電圧を加味した電圧になる。
【００８９】
ｔ２はコイル５ａの電流がゼロまで減少したタイミングである。コイル５ａの電流がゼロまで減少すると、スイッチング素子５ｂの寄生容量と、コイル５ａが形成する共振回路において共振電圧が発生する。コイル５ａの電圧波形と、Ｖｄｓ波形の表示欄に示す点線はｔ２以降における共振電圧を示す補助線である。コイル５ａの共振電圧はゼロに、Ｖｄｓの共振電圧はＶＤＢに収束する振動波形である。
【００９０】
ｔ３はコイル５ａの電流がゼロまで減少した後の共振電圧により、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−まで低下したタイミングである。ｔ３以降、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも小さくなるため、ゼロ電流検出信号としてロー信号が出力される。演算部９ｃはゼロ電流検出信号がハイからローに変化したことを検出し、これにより、コイル５ａの電流がゼロまで減少したと判定する。第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも小さくなると、電圧低下ダイオード１１ｈは非導通となる。
【００９１】
ｔ４はスイッチング素子５ｂのゲートをオフからオンに変更するタイミングである。Ｖｄｓがゼロ付近まで低下すると、整流回路３の出力はコイル５ａを介して短絡されるため、ｔ５以降はコイル５ａの電流が増加し、コイル５ａはエネルギーを充電する。
【００９２】
ところで、直流変換回路５の出力電圧が過電圧となる場合がある。例えば、正常な出力電圧が４００Ｖである場合、過電圧として５００−６００Ｖもの出力電圧が生じることがある。この場合、例えば６００Ｖの出力電圧が生じても、これによって比較器１１ｅが故障しないように、第２分圧電圧Ｖｄｓ−を小さくしなければならない。つまり、分圧抵抗１１ｃ、１１ｄの抵抗値を決定する際には、直流変換回路５の出力電圧に発生しうる過電圧を考慮し、第２分圧電圧Ｖｄｓ−を比較器１１ｅの耐圧以内にする必要がある。そのため、過電圧が発生していない場合における第２分圧電圧Ｖｄｓ−を低くせざるを得ず、その結果、狭い電圧範囲を使用することとなる。狭い電圧範囲の使用は誤動作の原因となる。これに対し、実施の形態３に係るゼロ電流検出回路１１Ｅは電圧低下ダイオード１１ｈを用いることで、第２分圧電圧Ｖｄｓ−のピーク値を抑制することができる。そうすると、過電圧が発生していない場合において広い電圧範囲を使用することができ、誤動作の抑制が可能となる。
【００９３】
本構成のゼロ電流検出回路１１Ｅを用いることで、電流臨界モード、又は電流臨界モード以外の電流不連続モードによる制御を実施する場合に従来必要であったコイルの２次巻線を不要にすることができる。これにより、コイルを小型化し、かつ放熱性を良好にすることでコイルの温度上昇を抑制し、点灯装置の出力を高めることができる。また、２次巻線を設ける場合、コイルの形状がトランスに限定されるが、本構成は２次巻線が不要であるため、コイル５ａの形状の自由度が向上する。コイル５ａとして、例えば、空芯コイル、片面基板プレーナコイル又はドラム型コイルを適用することができる。加えて、比較器１１ｅに入力する分圧電圧を小さくできるので、検出分解能が荒い安価な比較器１１ｅを用いることができ、点灯装置１００Ｂを低コスト化することができる。
【００９４】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る点灯装置１００Ｃ及び照明器具２００Ｃの構成例を示す図である。実施の形態４に係る照明器具２００Ｃと、実施の形態１に係る照明器具２００との相違点は、照明器具２００Ｃでは点灯装置１００の代わりに点灯装置１００Ｃが用いられていることである。この点灯装置１００Ｃと、実施の形態１に係る点灯装置１００との相違点は、点灯装置１００Ｃのゼロ電流検出回路１１Ｆが出力停止スイッチング素子１１ｉを含む点である。
【００９５】
ゼロ電流検出回路１１Ｆは分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、比較器１１ｅに加え、例えばＭＯＳＦＥＴで構成された出力停止スイッチング素子１１ｉを備える。駆動部９ｄはスイッチング素子５ｂに加えて、出力停止スイッチング素子１１ｉのゲートにも接続されている。駆動部９ｄは演算部９ｃの演算結果に基づき出力停止スイッチング素子１１ｉのオンオフ状態を制御する。
【００９６】
出力停止スイッチング素子１１ｉのドレイン端子は、比較器１１ｅの出力端子と、演算部９ｃに接続されている。出力停止スイッチング素子１１ｉのソース端子は負極側母線電圧に接続される。比較器１１ｅはコイル５ａの電流がゼロとなったことを検出するためのゼロ電流検出信号を出力する。しかし、出力停止スイッチング素子１１ｉがオンしている場合、ゼロ電流検出回路１１Ｆの出力電圧はローに固定される。出力停止スイッチング素子１１ｉは、比較器１１ｅの出力端子と基準電位の接続の有無を切り替える。出力停止スイッチング素子１１ｉはゼロ電流検出回路１１Ｆの出力電圧に対してマスク機能を付加するものである。
【００９７】
比較器１１ｅはＶＤＢとＶｄｓの分圧電圧に基づいた信号を演算部９ｃに出力する。この例では、分圧抵抗１１ａ、１１ｂと分圧抵抗１１ｃ、１１ｄの分圧比が同一である。また、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きい場合にハイ信号を出力し、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも小さい場合にロー信号を出力する構成について説明する。
【００９８】
図１１は、図１０に示すスイッチング素子５ｂをオフからオンに変化させるタイミングを示すタイミングチャートである。図１０には上から順に、コイル５ａに流れる電流、コイル５ａの電圧、第２分圧電圧Ｖｄｓ−、ゼロ電流検出回路１１Ｃが出力するゼロ電流検出信号、出力停止スイッチング素子１１ｉのドレイン電圧、スイッチング素子５ｂのゲート電圧が示される。なお、横軸は時間を表す。
【００９９】
ｔ１はスイッチング素子５ｂのゲート電圧をオンからオフに変更したタイミングである。ダイオード５ｃが導通することにより、スイッチング素子５ｂのドレインに平滑コンデンサ６に充電された直流変換回路５の出力電圧が印加される。ｔ１以降、コイル５ａは充電されたエネルギーを平滑コンデンサ６に放電するため、コイル５ａの電流が減少する。第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きいため、ゼロ電流検出信号としてハイ信号が出力される。また、この時、出力停止スイッチング素子１１ｉをオンからオフに変化させる。
【０１００】
ｔ２はコイル５ａの電流がゼロまで減少したタイミングである。コイル５ａの電流がゼロまで減少すると、スイッチング素子５ｂの寄生容量と、コイル５ａが形成する共振回路において共振電圧が発生する。コイル５ａの電圧波形と、第２分圧電圧Ｖｄｓ−の波形の表示欄に示す点線はｔ２以降における共振電圧を示す補助線である。コイル５ａの電圧はゼロに、第２分圧電圧Ｖｄｓ−は第１分圧電圧ＶＤＢ−に収束する振動波形である。
【０１０１】
ｔ３はコイル５ａの電流がゼロまで減少した後の共振電圧により、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−まで低下したタイミングである。ｔ３において、ＶｄｓがＶＤＢよりも小さくなるため、ゼロ電流検出信号としてロー信号が出力される。演算部９ｃはゼロ電流検出信号がハイからローに変化したことを検出し、これにより、コイル５ａの電流がゼロまで減少したと判定する。また、演算部９ｃは、コイル５ａの電流がゼロまで減少したと判定すると、出力停止スイッチング素子１１ｉをオフからオンに変化させるための信号を出力停止スイッチング素子１１ｉに出力する。つまり、制御部９は、ゼロ電流検出信号の１回目の論理反転を受けると、出力停止スイッチング素子１１ｉをオンする。
【０１０２】
実施の形態４では、ｔ３においてコイル５ａの電流がゼロまで減少したことを検出したのち、再びスイッチング素子５ｂをオフからオンに変化させるまでに遅延時間を設ける。遅延時間を設けることで、スイッチング周波数を低周波化することができるため、スイッチング素子５ｂで発生するスイッチング損失を抑制できることに加え、コイル５ａで発生する鉄損又は銅損といった高周波損失を低減することができる。
【０１０３】
遅延時間を設ける手段としては、演算部９ｃにおいて、ゼロ電流検出信号の立下り又は論理反転を検出した後、スイッチング素子５ｂをオフからオンに切り替える信号を送信するまでに遅延を設ける方法がある。
【０１０４】
ｔ４、ｔ５はコイル５ａの電流がゼロまで減少した後の共振電圧により、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が再び第１分圧電圧ＶＤＢ−と交差するタイミングである。ｔ４において、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きくなるためハイ信号を出力しようとし、ｔ５においてはロー信号を出力しようとする。ｔ３において１回目のゼロ電流検出信号の論理反転を受けて遅延時間の進行が始まった場合に、ｔ４、ｔ５において再びゼロ電流検出信号の論理反転を受けると遅延時間が再設定され得る。このような弊害を防止するために、ｔ３以降のタイミングにおいて出力停止スイッチング素子１１ｉをオンさせ、比較器１１ｅの出力をローに固定することで、遅延時間を設けている期間における不要なゼロ電流検出をマスクする。
【０１０５】
ｔ６はスイッチング素子５ｂのゲートをオフからオンに変更するタイミングであり、スイッチング素子５ｂのドレイン電圧はゼロ付近まで低下する。整流回路３の出力はコイル５ａを介して短絡されるため、ｔ６以降コイル５ａの電流が増加し、コイル５ａはエネルギーを充電する。ｔ３において開始した遅延時間は例えばｔ６まで継続する。
【０１０６】
本構成のゼロ電流検出回路１１Ｆを用いることで、電流臨界モード、又は臨界モード以外の電流不連続モードによる制御を実施する場合に従来必要であったコイルの２次巻線を不要にすることができる。これにより、コイルを小型化し、かつ放熱性を良好にすることでコイルの温度上昇を抑制し、点灯装置の出力を高めることができる。また、２次巻線を設ける場合、コイルの形状がトランスに限定されるが、本構成は２次巻線が不要であるため、コイル５ａの形状の自由度が向上する。コイル５ａとして、例えば、空芯コイル、片面基板プレーナコイル又はドラム型コイルを適用することができる。加えて、遅延時間を設けることで、スイッチング周波数を低周波化することができるため、スイッチング素子５ｂで発生するスイッチング損失を抑制できる。これは、コイル５ａで発生する鉄損と銅損といった高周波損失を低減し、点灯装置１００Ｃを高効率化することに貢献する。
【０１０７】
なお、出力停止スイッチング素子１１ｉは、ＭＯＳＦＥＴに限るものではなく、トランジスタ又はサイリスタ等のスイッチング素子を用いることができる。ＭＯＳＦＥＴは高速なスイッチングが可能であるので本実施形態で採用した。
【０１０８】
以上の実施の形態に示した構成において、ゼロ電流検出回路で用いる分圧手段として、分圧抵抗を使用する構成を示した。分圧手段としては、他にも、コンデンサを直列に接続して分圧する手段も用いることができる。以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、実施の形態２、３、４を組み合わせること、また別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
【０１０９】
また、光源８がＬＥＤで構成されている場合について説明したが、光源８はＬＥＤに限定されず、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）でもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１  交流電源、  ２  入力フィルタ、  ３  整流回路、  ４  コンデンサ、  ５  直流変換回路、  ６  平滑コンデンサ、  ７  電流制御回路、  ８  光源、  ９  制御部、  １０  調光器、  １１  ゼロ電流検出回路、  ２ａ、５ａ、７ｂ  コイル、  ２ｂ、７ｄ  フィルタコンデンサ、  ５ｂ、７ａ  スイッチング素子、  ５ｃ、７ｃ、１１ｆ  ダイオード、  １１ｇ  電圧源、  １１ｈ  電圧低下ダイオード、  １１ｉ  出力停止スイッチング素子、  ９ａ  目標値出力部、  ９ｂ  電圧検出部、  ９ｃ  演算部、  ９ｄ  駆動部、  １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  分圧抵抗、  １１ｅ  比較器、  １００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  点灯装置、  ２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ  照明器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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