(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの入力をスイッチングするスイッチング素子及びインダクタの直列回路と、前記スイッチング素子のオフ時に前記インダクタのエネルギーを固体発光素子に回生するダイオードと、前記スイッチング素子のオン／オフを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、パルス信号からなり前記固体発光素子を流れる負荷電流の振幅を決定する高周波駆動信号を出力する駆動信号生成部と、当該高周波駆動信号よりも低周波であって調光レベルに応じてオンデューティが変化するＰＷＭ信号及び前記高周波駆動信号に基づいて前記スイッチング素子をオン／オフする駆動制御部とを備え、
前記駆動信号生成部は、前記ＰＷＭ信号がオフからオンに変化した後、前記負荷電流のピーク値が所定の傾きを示す包絡線に沿って徐々に下降し、且つ、当該包絡線の前記所定の傾きが前記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて変化するよう前記高周波駆動信号のオン時間を変化させることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記固体発光素子を流れる負荷電流を検出する電流検出回路を備え、
前記制御回路は、前記負荷電流のピーク値を決定する閾値調整部と、前記電流検出回路の出力と前記閾値調整部の出力を比較する比較部とを有し、
前記駆動信号生成部は、前記比較部からの出力に応じて前記高周波駆動信号のオン時間を決定することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記駆動信号生成部は、前記ＰＷＭ信号がオフからオンに変化した時から所定の期間は、前記負荷電流のピーク値が上昇するように前記高周波駆動信号のオン時間を変化させ、当該所定の期間が経過した後は、前記負荷電流のピーク値が所定の傾きを示す包絡線に沿って徐々に下降するよう前記高周波駆動信号のオン時間を変化させることを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記固体発光素子を流れる負荷電流を検出する電流検出回路を備え、
前記制御回路は、コンデンサを具備して前記負荷電流のピーク値を決定する閾値調整部と、前記電流検出回路の出力と前記閾値調整部の出力を比較する比較部とを備え、
前記ＰＷＭ信号のオン期間とオフ期間とで当該コンデンサへの充電と放電を切り替える充放電回路を備え、前記コンデンサの電圧を前記比較部の基準電圧とする請求項２又は３の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記固体発光素子を流れる負荷電流を検出する電流検出回路を備え、
前記制御回路は、前記負荷電流のピーク値を決定する閾値調整部と、前記電流検出回路の出力と前記閾値調整部の出力を重畳したものと、所定の基準電圧とを比較する比較部とを有することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記直流電源と前記固体発光素子との間に前記インダクタ及び前記スイッチング素子の直列回路が接続された降圧チョッパ回路からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記インダクタに流れる電流が略ゼロとなる零電流状態を検出する零電流検出部を有し、前記零電流検出部が零電流状態を検出すると、駆動信号生成部により前記高周波駆動信号を出力させる電流臨界モードで動作することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記負荷電流を不連続モードで動作させたことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記負荷電流を連続モードで動作させたことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項１０】
前記直流電源は、ＡＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＤＣコンバータの出力であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項１１】
前記直流電源は、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力であって、前記ＰＷＭ信号の周波数を６００Ｈｚ又は６００Ｈｚの整数倍とすることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項１２】
前記固体発光素子と、請求項１〜１１の何れか一項に記載の点灯装置とを備えることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）や有機ＥＬなどの固体発光素子を点灯させる点灯装置及び、この点灯装置を備える照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の固体発光素子を点灯させる点灯装置として、定電流を固体発光素子に供給する制御用スイッチを有し、高周波のパルス信号と低周波のバースト信号とを組み合わせたデュアル信号を制御スイッチに供給する点灯装置が考えられている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示された給電アッセンブリでは、制御スイッチの高周波駆動パルスと、低周波のＰＷＭ信号をＡＮＤ出力させたデュアル信号を制御スイッチに供給している。この給電アッセンブリでは、低周波のＰＷＭ信号のデューティ比を変化させることで、固体発光素子を流れる平均電流を変化させ、固体発光素子を所望の調光レベルで点灯している。
【０００４】
ところで、この種の点灯装置では、安価に供給することができることから、低周波（１kHz程度）のＰＷＭ信号を出力する信号源として、インバータ式蛍光灯器具の調光用途に広く利用されている調光器が用いられることが考えられる。しかしながら、固体発光素子の応答速度は蛍光灯に比べて速いため、特に調光レベルが低い場合においては、ＰＷＭ信号のデューティ比が変化する際の光出力の変化が、目視で確認することができてしまうという課題があった。
【０００５】
そこで、この種の調光器から出力される低周波のＰＷＭ信号を受けて動作し、入力されたＰＷＭ信号よりも多段階にパルス幅が可変とするＰＷＭ信号に変換する調光信号変換回路を備えるＬＥＤ点灯装置も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。このＬＥＤ調光点灯装置では、調光信号変換回路によりＰＷＭ信号を、より多段階のＰＷＭ信号に変換することで、処理ビット数が低い調光器を用いながら、処理ビット数が高い調光器を用いた場合と同様の滑らかな調光レベル変化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５１１０７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９８７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のような点灯装置において、制御スイッチへの高周波駆動パルスは、低周波のＰＷＭ信号とのＡＮＤ出力であり、制御スイッチがオンのときにＰＷＭ信号のエッジが入力されると制御スイッチの駆動パルスがLowレベルとなる。これにより、低周波のＰＷＭ信号の変化によって制御スイッチのオン期間が変化し、固体発光素子に流れる電流が変化して光出力が変化する。一方、制御スイッチがオフの期間では、点灯装置を構成するインダクタの回生電流が固体発光素子に流れるため、この制御スイッチがオフの期間にＰＷＭ信号を変化させても、固体発光素子に流れる電流は変化しない。
【０００８】
そのため、引用文献２に記載されたＬＥＤ点灯装置のように、ＰＷＭ信号のビット数を擬似的に高くして連続的にデューティ比を変化させても、固体発光素子を流れる電流の変化が遅れ、光出力が階段状に変化するという問題がある（図１８を参照）。特に調光レベルが低い場合には、元の光出力に対する変化の割合が大きいために、この光出力の変化が目立ち易いという問題があった。
【０００９】
また、ビデオカメラなどの映像機器を通して固定発光素子の光出力を見た場合に、映像機器特有の周波数と干渉したチラつきが目視されるため、低周波ＰＷＭ信号の周波数を所定値よりも高めに設定する必要がある。ここで、低周波ＰＷＭ信号の周波数を高くすると、制御スイッチの高周波駆動パルス一周期分の光出力が大きくなるため、高周波駆動パルスの周波数をさらに高くする必要がある。しかしながら、高周波駆動パルスの周波数を高くすると、スイッチング損失が増加したり部品が高価になるため、大幅に周波数を高くすることは困難であった。
【００１０】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、制御スイッチの高周波駆動パルスの周波数を高めることなく、調光レベルが低い場合であっても照度変化を滑らかにできる点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本願の点灯装置は、直流電源からの入力をスイッチングするスイッチング素子及びインダクタの直列回路と、スイッチング素子のオフ時にインダクタのエネルギーを固体発光素子に回生するダイオードと、スイッチング素子のオン／オフを制御する制御回路とを備え、制御回路は、パルス信号からなり固体発光素子を流れる負荷電流の振幅を決定する高周波駆動信号を出力する駆動信号生成部と、当該高周波駆動信号よりも低周波であって調光レベルに応じてオンデューティが変化するＰＷＭ信号及び高周波駆動信号に基づいてスイッチング素子をオン／オフする駆動制御部とを備え、駆動信号生成部は、ＰＷＭ信号がオフからオンに変化した後、負荷電流のピーク値が所定の傾きを示す包絡線に沿って徐々に下降し、且つ、当該包絡線の所定の傾きがＰＷＭ信号のデューティ比に応じて変化するよう高周波駆動信号のオン時間を変化させることを特徴とする。
【００１２】
この点灯装置に固体発光素子を流れる負荷電流を検出する電流検出回路を設け、制御回路は、負荷電流のピーク値を決定する閾値調整部と電流検出回路の出力と閾値調整部の出力を比較する比較部とを有し、駆動信号生成部は比較部からの出力に応じて高周波駆動信号のオン時間を決定するようにしてもよい。
【００１３】
また駆動信号生成部は、ＰＷＭ信号がオフからオンに変化した時から所定の期間は、負荷電流のピーク値が上昇するように高周波駆動信号のオン時間を変化させ、当該所定の期間が経過した後は、負荷電流のピーク値が所定の傾きを示す包絡線に沿って徐々に下降するよう高周波駆動信号のオン時間を変化させるようにしてもよい。
【００１４】
また、この点灯装置に固体発光素子を流れる負荷電流を検出する電流検出回路を設け、制御回路は、負荷電流のピーク値を決定する閾値調整部と電流検出回路の出力と閾値調整部の出力を比較する比較部とを有し、閾値調整部はコンデンサを有し、ＰＷＭ信号のオン期間とオフ期間とで当該コンデンサへの充電と放電を切り替える充放電回路を備え、コンデンサの電圧を比較部の基準電圧とするようにしてもよく、比較部は、電流検出回路の出力に閾値調整部の出力を重畳したものと、所定の基準電圧とを比較するようにしても良い。
【００１５】
また、制御回路は、直流電源と固体発光素子との間にインダクタ及びスイッチング素子の直列回路が接続された降圧チョッパ回路を用いても良い。
【００１６】
また制御回路は、インダクタに流れる電流が略ゼロとなる零電流状態を検出する零電流検出部を有し、零電流検出部が零電流状態を検出すると、駆動信号生成部により高周波駆動信号を出力させる電流臨界モードで動作するようにしてもよく、また、負荷電流を不連続モードで動作させてもよく、さらには、負荷電流を連続モードで動作させてもよい。
【００１７】
また直流電源は、ＡＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＤＣコンバータの出力としてもよく、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力である場合には、ＰＷＭ信号の周波数を６００Ｈｚ又は６００Ｈｚの整数倍とすることが好ましい。
【００１８】
また本願の照明器具は、上述のような点灯装置と、固体発光素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本願の点灯装置及び照明器具によれば、制御スイッチの高周波駆動パルスの周波数を高めることなく、調光レベルが低い場合であっても滑らかな照度変化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１にかかる照明器具を示す概略回路図である。
【図２】同照明器具の動作を説明する為の概略グラフであり、（ａ）はＰＷＭ信号の波形を示し、（ｂ）は平滑回路からの出力電圧を示し、（ｃ）は高周波駆動パルスを示し、（ｄ）は基準電圧Vref及び電圧Vaを示し、（ｅ）は光源モジュール１を流れる電流I1及びピーク値Idpを示す。
【図３】同照明器具を示す概略回路図である。
【図４】同照明器具の別例を示す概略回路図である。
【図５】同照明器具のさらに別例を示す概略回路図である。
【図６】同照明器具のさらに別例を示す概略回路図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、図５、図６に示す照明器具の動作状態を示す概略グラフである。
【図８】実施の形態２にかかる照明器具を示す概略回路図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は、同照明器具の動作を説明するための概略グラフである。
【図１０】実施の形態３にかかる照明器具を示す概略回路図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、同照明器具の動作を説明するための概略グラフである。
【図１２】実施の形態４にかかる照明器具を示す概略回路図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、同照明器具の動作を説明するための概略グラフである。
【図１４】実施の形態５にかかる照明器具を示す概略回路図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は、同照明器具の動作を説明するための概略グラフである。
【図１６】実施の形態６にかかる照明器具を示す概略回路図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は、同照明器具の動作を説明するための概略グラフである。
【図１８】従来の照明器具における動作を示す概略グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本願の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態にかかる照明器具は、図３に示すように、直流電源１と、降圧チョッパ回路２及び制御回路４を具備する点灯装置と、光源モジュール３とをその構成要素として備える。この照明器具は、ユーザによる設定操作部（例えば、照明器具に設けられた操作部や壁面に設置された調光器など）の操作に応じて、光源モジュール３の点灯レベルを調整する調光機能を有する照明器具である。なお本実施の形態にかかる照明器具は、降圧チョッパ回路２及び制御回路４を具備する点灯装置を光源モジュール３とともに器具本体（図示せず）に内蔵する電源一体型の照明器具として構成されている。
【００２３】
直流電源１は、商用電源などの交流電源から供給される交流電力を全波整流し、直流電力に変換するAC/DCコンバータ１ａと、このAC/DCコンバータ１ａの出力端子間に接続された電解コンデンサＣ０とを備える。本実施の形態では、直流電源１は、商用のＡＣ１００Ｖ電源から供給される交流電力を電圧Voutの直流電圧に変換して出力している。
【００２４】
降圧チョッパ回路２は、直流電源１からの出力電圧を所望の直流電圧に降圧し、光源モジュール３にその点灯電力を供給する。また降圧チョッパ回路２は、直流電源１の出力端子間に光源モジュール３を介して接続されたインダクタＬ１及びスイッチング素子Ｑ１の直列回路を構成要素として備える。また降圧チョッパ回路２は、インダクタＬ１及び光源モジュール３に並列接続され、スイッチング素子Ｑ１のオン時にインダクタＬ１に蓄積されたエネルギーを、スイッチング素子Ｑ１のオフ時に光源モジュール３に回生させるダイオードＤ１を備える。
【００２５】
光源モジュール３は、例えば複数個（本実施の形態では３個）の発光ダイオードＬＤ１の直列回路からなり、降圧チョッパ回路２から出力される直流電力に応じて点灯する。なお本実施の形態では、３個の発光ダイオードＬＤ１により光源モジュール３を構成しているが、発光ダイオードＬＤ１の個数を制限するものではなく、１個又は２個でも良く、４個以上であっても良い。また、発光ダイオードＬＤ１に限らず、有機ＥＬなどの他の固体発光素子を用いて光源モジュール３を構成するようにしても良い。
【００２６】
制御回路４は、その外部から入力される低周波のＰＷＭ信号に応じて、降圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御し、ＰＷＭ信号が示す調光レベルで光源モジュール３が点灯するよう制御する。このＰＷＭ信号は、上述の設定操作部から入力される調光レベルに応じたデューティ比に設定されている。制御回路４は、このＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電流が光源モジュール３に流れるようスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御している。なお、図中の抵抗Ｒ１は、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流値を検出するための抵抗であり、制御回路４は、抵抗Ｒ１の両端電圧（電圧Va）に基づいてスイッチング素子Ｑ１を流れる電流を検出する。
【００２７】
ここで、制御回路４の具体的な構成を図１の概略回路図に示す。制御回路４は、図１に示すように、スイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御する駆動制御部１０と、ＰＷＭ信号により生成された電圧波形を駆動制御部１０の動作の基準値として出力する閾値調整部２０により構成される。
【００２８】
駆動制御部１０は、インダクタＬ１の二次巻線に流れる電流が略ゼロになったことを検出する零電流検出回路１１と、発振停止時において起動信号を一定間隔で出力するスタータ１２とを備える。また駆動制御部１０は、スイッチング素子Ｑ１をオン／オフさせる駆動パルスを発生する駆動パルス発生部１４と、駆動パルス発生部１４からの駆動パルスを受けてスイッチング素子Ｑ１を駆動させる駆動回路１３とを備える。さらに駆動制御部１０は、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流が閾値調整部２０から出力される基準値に達すると駆動パルス発生部１４にリセット信号を比較する比較器１５とを備える。
【００２９】
駆動パルス発生部１４は、ＲＳフリップフロップからなり、セット端子に零電流検出回路１１の検出信号とスタータ１２の起動信号のＯＲ出力がＯＲ回路１６を介して入力される。駆動パルス発生部１４は、このＯＲ回路１６からセット信号が入力されると、Highレベルの信号を駆動回路１３に出力する。また、リセット端子には比較器１５からの出力が入力され、抵抗Ｒ１の両端電圧が閾値調整部２０から出力される基準電圧Vrefよりも低くなって、比較器１５の出力がHighレベルになると、Lowレベルの信号を駆動回路１３に出力する。
【００３０】
閾値調整部２０は、ＰＷＭ信号を平滑して直流電圧に変換する平滑回路２１と、この平滑回路２１の出力電圧を電流に変換する電圧電流変換回路２２とを構成要素として備える。また閾値調整部２０は、ＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化した際に狭パルスを発生する狭パルス発生回路２３と、狭パルス発生回路２３によりオン／オフ制御されるスイッチＱ２とを備える。さらに閾値調整部２０は、スイッチＱ２を介して閾値電圧Vpthが印加されるコンデンサＣ１をその構成要素として備える。
【００３１】
この閾値調整部２０は、入力されるＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化すると、狭パルス発生回路２３によりスイッチＱ２がオン状態になり、コンデンサＣ１が基準電圧Vrefまで充電される。すなわち、スイッチＱ２及びコンデンサＣ１により充電回路が構成されている。
【００３２】
ここで、コンデンサＣ１が充電されると、駆動制御部１０の比較器１５の基準端子に基準電圧Vrefが印加される。その後、平滑回路２１及び電圧電流変換回路２２により、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧Vbに応じた電流I3が電圧電流返還回路２２に流れ、コンデンサＣ１の電荷が放電される。したがって、比較器１５に入力される基準電圧Vrefは直線的に下降する。このようにして、閾値調整部２０は、駆動制御部１０の比較器１５の基準電圧VrefをＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きの包絡線に沿って緩やかに変化させる。
【００３３】
次に、本実施の形態にかかる照明器具の動作について説明を行う。比較器１５に入力される基準電圧Vrefがゼロよりも大きい場合に、スタータ１２又は零電流検出回路１１からの出力信号によって駆動パルス発生部１４にセット信号が入力されると、駆動パルス発生部１４からの出力がHighレベルとなる。これにより、駆動回路１３を介してスイッチング素子Ｑ１がオン状態となり、スイッチング素子Ｑ１に負荷電流I1が流れる。ここで、光源モジュール３の負荷電圧をV1、インダクタＬ１のインピーダンスをL1とし、スイッチング素子Ｑ１のオン開始時からの時間をtとすると、負荷電流I1は以下のように表される。
【００３４】
【数１】
0005576819.tif 000002
【００３５】
ここで、抵抗Ｒ１の両端電圧（抵抗Ｒ１の抵抗値R1×I1）が基準電圧Vrefに達すると、比較器１５の出力が反転して駆動パルス発生部１４にリセット信号が入力され、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態となる。スイッチング素子Ｑ１がオフ状態になると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ１を介して光源モジュール３に回生され、この回生電流I2により光源モジュール３が点灯する。ここで、スイッチング素子Ｑ１のオン期間をTon、インダクタＬ１に流れるピーク電流をIdpとすると、インダクタ回生電流I2は以下のように表される。
【００３６】
【数２】
0005576819.tif 000003
【００３７】
そして、回生電流I2がゼロになり、インダクタＬ１の作用により電流が反転すると、スイッチング素子Ｑ１に充電されている電荷が放電される。その結果、スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧が低下し、インダクタＬ１の電圧が反転する。この電圧反転を零電流検出回路１１が検出して、駆動パルス発生部１４にセット信号を出力することになるので、インダクタＬ１に流れる電流I2のゼロ付近で再びスイッチング素子Ｑ１がオン状態になる。そして、これらの一連の動作を繰り返すことによってチョッパ動作が行われる。なお、本実施の形態では、インダクタＬ１に流れる電流I2がゼロになるタイミングでスイッチング素子Ｑ１をオフからオンに切り替える、いわゆる臨界モードで動作させている。
【００３８】
このような電流I2が光源モジュール３に断続的に流れることで、光源モジュール３が所定の調光レベルで点灯する。なお、電流I2の変化によって光源モジュール３の光出力が変化するが、人の目の感度に比べて十分高い周波数で光出力が変化するため、人がチラつきを感じることはい。
【００３９】
ここで、図２（ａ）に示すようにＰＷＭ信号が変化した場合の平滑回路２１からの出力電圧Vb、駆動パルス発生部１４からの駆動信号、基準電圧Vref、及び、光源モジュール１を流れる電流I2を図２（ｂ）〜（ｅ）に示す。図２（ａ）の実線に示すデューティ比のＰＷＭ信号が入力されると、上述した閾値調整部２０のコンデンサＣ１が閾値電圧Vpthに充電された後、徐々に低下していき、比較器１５の基準電圧Vrefは、図２（ｄ）の点線に示すように変化する。すなわち、ＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化すると、所定の傾きを持つ包絡線に沿って、基準電圧Vrefが徐々に下降する。
【００４０】
その後、ＰＷＭ信号のデューティ比が図２（ａ）の破線のように変化し、ＰＷＭ信号のオンデューティが増加した場合には、平滑回路からの出力電圧Vbが低下して（図２（ｂ）の破線）、コンデンサＣ１の電荷を放電する電流I3が減少する。これにより、コンデンサＣ１の放電速度は低下するので、基準電圧Vrefの下降が遅くなる（図２（ｄ）の一点鎖線）。すなわち、比較器１５に入力される基準電圧Vrefは、ＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化した後、所定の傾きを示す包絡線に沿って徐々に下降し、この包絡線の傾きはＰＷＭ信号のデューティ比に応じて変化する。これにより、光源モジュール３を流れる電流はＰＷＭ信号の連続的な変化に応じて連続的に変化し、スイープ動作時の光出力の変化を滑らかに変化させることができる。なお、負荷電流I1は、基準電圧Vref（すなわち、コンデンサＣ１の両端電圧）がゼロになるまで流れることになる。
【００４１】
とろこで、スイッチング素子Ｑ１におけるオン期間Tonとオフ期間Toffは、（１）式及び（２）式から、以下のように表される。
【００４２】
【数３】
0005576819.tif 000004
【００４３】
【数４】
0005576819.tif 000005
【００４４】
ここで、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティをDonとすると、この（３）式及び（４）式から以下のように表される。
【００４５】
【数５】
0005576819.tif 000006
【００４６】
すなわち、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティDonは、直流電源１の出力電圧Voutと光源モジュール３の負荷電圧V1で決定される。ここで、負荷電圧V1と出力電圧Voutとの比をKとし、Vout＝K×V1と定義すると、（５）式からK＝1/Donとなる。
【００４７】
ところで、駆動パルスの周波数を一定とした場合には、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティが大きいほど、インダクタＬ１に流れるピーク電流Idpが小さくなる。また、インダクタＬ１の三角波電流のうち最後の波形は、光源モジュール３の電流変化の最小分解能に相当するため、オンデューティが大きいほど光出力が滑らかになる。
【００４８】
したがって、負荷電圧V1と出力電圧Voutとの比であるKが小さいほど光出力は滑らかになり、動作の安定性や精度を考慮すると、K≦5.0とすることが好ましい。すなわち、直流電源１の出力電圧Voutを光源モジュールの負荷電圧V1の5.0倍以下とすることで、光源モジュール３におけるチラつきをさらに低減することができる。また出力電圧Voutの下限値は、降圧チョッパ動作を成立させるため、負荷電圧V1よりも大きい（すなわち、K＞１）である必要があり、光源モジュール３の温度特性による負荷電圧V1の変化を考慮すると、K≧1.2とすることが好ましい。
【００４９】
なお、本実施の形態では、AC/DCコンバータ１ａの入力電源として、周波数が50Hz又は60Hzの商用交流電源を利用している。このため、電解コンデンサＣ０の容量により、出力電圧Vinに100Hz又は120Hzのリプルが現れる場合がある。そこで、ＰＷＭ信号の周波数とリプルとの干渉による光出力のちらつきを回避するために、ＰＷＭ信号の周波数を600Hz又は600Hzの整数倍に設定している。このようにすることで、周波数が50Hz又は60Hzの何れの場合であっても、光出力がほぼ一定となり、チラつきを抑制することができる。
【００５０】
上述のように、低周波のＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化した後、光源モジュール３を流れるピーク電流Idpは、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きの包絡線に沿って徐々に下降する。これにより、駆動パルス発生部１４の駆動周波数を高めることなく、低い調光レベルであっても、光源モジュール３の照度変化を滑らかにすることができる。また、ビデオカメラなどの映像機器を通して光源モジュール３を見た場合でも、映像機器特有の周波数と干渉したチラつきを低減することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、直流電源１として、商用電源及びAC/DCコンバータ１ａを用いているが、直流電源にDC/DCコンバータを設けたものであってもよく、直流電源を直接接続しても良い。
【００５２】
また、図４に示すように、光源モジュール３と並列に電解コンデンサからなるコンデンサＣ２を設けてもよい。このようにすれば、コンデンサＣ２により光源モジュール３の負荷電流I1が平滑され、負荷電流I1におけるリプルを低減することができる。
【００５３】
さらに本実施の形態では、降圧チョッパ回路２を用いて光源モジュール３を点灯させているが、図５に示すような昇圧チョッパ回路５を用いてもよく、また、図６に示す昇降圧チョッパ回路６を用いても良い。この場合には、昇圧チョッパ回路５又は昇降圧チョッパ回路６を構成するスイッチング素子Ｑ１のオン／オフが、制御回路４によって上述のように制御されることで、ダイオードＤ１を流れる電流D1が図７（ｄ）のように変化する。これにより、降圧チョッパ回路２を用いた場合と同様に、光源モジュール３を流れる負荷電流I1が、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きを示す包絡線に沿って徐々に下降する。而して、駆動パルス発生部１４の駆動周波数を高めることなく、低い調光レベルであっても、光源モジュール３の照度変化を滑らかにすることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
本実施の形態にかかる照明器具を、図８〜図９を用いて説明する。本実施の形態にかかる照明器具は、図８に示すように、スイッチＱ２の前段に定電流源２４が設けられている。この点を除いては、実施の形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００５５】
閾値調整部２０は、実施の形態１と同様に、入力されるＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化すると、狭パルス発生回路２３によりスイッチＱ２がオン状態になり、コンデンサＣ１が充電される。このとき、定電流源２４から定電流I4が流れ、コンデンサＣ１の充電速度は定電流I4と電流I3との差（I4-I3）により決定されることとなる。したがって、基準電圧Vrefは、図９（ｄ）に示すように、ＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化した後、立ち上がり期間TUの間に緩やかに上昇する。また、狭パルス発生回路２３から出力されるパルス信号の幅TUと定電流I4の大きさとでVrefのピーク値が定まり、このピーク値を閾値電圧Vpthよりも低い値に設定することができる。
【００５６】
このように、基準電圧Vrefの立ち上がりを緩やかにすることで基準電圧Vrefのピーク値が低くなり、調光レベルが低い場合（ＰＷＭ信号のオンデューティが低い場合）であっても、基準電圧Vrefが下降する包絡線の傾きを緩やかに設定することができる。したがって、調光レベルが低い場合であっても、電流I3を大きな値に設定することなく光源モジュール３の照度変化を滑らかにすることができる。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態にかかる照明器具を、図１０〜図１１を用いて説明する。本実施の形態にかかる照明器具は、図１０に示すように、基準電圧Vrefを内部で生成する汎用のPFC用IC（例えば、オンセミコンダクター社のMC33262や、STマイクロエレクトロニクス社のL6562など）を比較器１５として用いる。また、抵抗Ｒ１の両端電圧を抵抗Ｒ２を介して比較器１５に入力するとともに、コンデンサＣ１の電圧（すなわち、閾値調整部２０の出力）を抵抗Ｒ３を介して抵抗Ｒ２に接続している。この点を除いては、実施の形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００５８】
この照明器具において、ＰＷＭ信号がLowレベルからHighレベルに変化すると、スイッチＱ２が短時間オンされてコンデンサＣ１が放電し、コンデンサＣ１の両端電圧がゼロになる。その後、狭パルス発生回路２３によってスイッチＱ２がオンされると、電圧電流変換回路２２からの電流I3によってコンデンサＣ１が充電され、コンデンサＣ１の両端電圧は閾値電圧Vpthまで徐々に増加する。また、比較器１５に入力される比較電圧Vaは、抵抗Ｒ１の両端電圧及びコンデンサＣ１の電圧と、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３により決まる係数をそれぞれ掛けあわせたものの和となる。したがって、比較器１５に入力される比較電圧Vaは、コンデンサＣ１の両端電圧の上昇に応じて、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値とＰＷＭ信号のデューティ比により決まる傾きで徐々に上昇する（図１１（ａ）、（ｄ））。これにより、コンデンサＣ１の両端電圧の上昇に応じて、負荷電流I1のピーク値が徐々に低下する（図１１（ｅ））。また、この比較電圧Vaが比較器１５内部の基準電圧Vrefを超えると、駆動パルス発生部１４からの出力はLowレベルとなって駆動回路１３が停止して、光源モジュール３を流れる電流I1がゼロになる。これにより、光源モジュール３が消灯する。
【００５９】
このように、比較器１５の基準電圧Vrefを直接変化させることは出来ないが、上述のように構成することで、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きを示す包絡線に沿って光出力が低下させることができる。また、比較器１５を汎用のPFC用ICで構成しているので、駆動制御回路１０の部品点数を減らすことができる。
【００６０】
（実施の形態４）
本実施の形態にかかる照明器具を、図１２〜図１３を用いて説明する。本実施の形態にかかる照明器具は、図１２に示すように、零電流検出回路１１に一定周波数のパルス波を出力する発振器１７を接続している。この点を除いては、実施の形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００６１】
この照明器具では、零電流検出回路１１には発振器１７から一定周波数のパルス波が入力されるので、スイッチング素子Ｑ１は、比較器１５の基準電圧Vrefの変化に応じて、駆動周波数が一定のまま、オン期間が変化する（図１３を参照）。このため、インダクタＬ１に電流が流れない期間が発生し（図１３（ｄ）を参照）、このような制御モードを不連続モードという。この場合でも、光源モジュール３を流れる負荷電流I1は、閾値調整部２０からの出力である基準電圧Vrefの下降に伴い、電流ピークは包絡線に沿って減少し、光源モジュール３からの光出力も低下する。すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きを示す包絡線に沿って光出力が低下し、低い調光レベルであっても、光源モジュール３の照度変化を滑らかにすることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態においては零電流検出回路１１を用いた構成について説明したが、必ずしも必要ではなく、ＰＷＭ制御用のＩＣなどを利用するようにしてもよく、また、これらの構成に限られるものではない。
【００６３】
（実施の形態５）
本実施の形態にかかる照明器具を、図１４〜図１５を用いて説明する。本実施の形態にかかる照明器具は、図１４に示すように、駆動回路１３からの出力がオフになった時点から所定期間（Toff）経過すると零電流検出回路１１に出力を行う単安定マルチバイブレータ１８を備える。この点を除いては、実施の形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００６４】
この照明器具では、実施の形態１と同様に、基準電圧Vrefがゼロよりも大きい場合に、スタータ１２又は零電流検出回路１１からの出力信号により駆動パルス発生部１４から駆動パルスが出力され、駆動回路１３によりスイッチング素子Ｑ１がオンされる。その後、比較器１５からリセット信号が駆動パルス発生部１４に入力され、駆動回路１３がスイッチング素子Ｑ１をオフに設定する。その後、所定期間Toffが経過すると、単安定マルチバイブレータ１８からの出力に応じて零電流検出回路１１が出力信号を発し、駆動パルス発生部１４から駆動パルスが出力され、駆動回路１３によりスイッチング素子Ｑ１がオンされる。
【００６５】
これにより、図１５に示すように、初期ではインダクタＬ１に電流が流れ続ける連続モードでスイッチング素子Ｑ１は動作し、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きを示す包絡線に沿って光源モジュール３の負荷電流I1が低下する。また後半では、電流の低下に伴い、インダクタＬ１に電流が流れない期間が発生する不連続モードでスイッチング素子Ｑ１は動作する。この場合でも、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きを示す包絡線に沿って光源モジュール３の負荷電流I1を低下し、光源モジュール３の照度変化を滑らかにすることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態においては零電流検出回路１１を用いた構成について説明したが、必ずしも必要ではなく、ＰＷＭ制御用のＩＣなどを利用するようにしてもよく、また、これらの構成に限られるものではない。
【００６７】
（実施の形態６）
本実施の形態にかかる照明器具を、図１６〜図１７を用いて説明する。本実施の形態にかかる照明器具は、図１６に示すように、基準電圧Vrefを所定の倍数（k1倍）減衰する減衰器３２と、この減衰器３２からの出力電圧とインダクタＬ１の二次巻線側の電圧とを比較して零電流検出回路１１に出力する比較器３１とを備える。この照明器具は、抵抗Ｒ１の両端電圧が、閾値調整部２０からの出力である基準電圧Vrefを上回ると、比較器１５から駆動パルス発生部１４にリセット信号が出力されてスイッチング素子Ｑ１がオフになる。また、抵抗Ｒ１の両端電圧が、基準電圧Vrefを減衰器３２によりk1（k1＜１）倍した電圧よりも低くなると、比較器３１から零電流検出回路１１に信号が出力され、駆動パルス発生部１４にセット信号が与えられてスイッチング素子Ｑ１がオンになる。すなわち、コンデンサＣ１の両端電圧に応じて負荷電流I1の閾値Ith1が決定され、コンデンサＣ１の両端電圧をk1倍した電圧に応じて閾値Ith2（閾値Ith2＜閾値Ith1）が決定される。そして、負荷電流I1が閾値Ith1まで上昇すると、スイッチング素子Ｑ１がオフになり、その後、負荷電流I1が閾値Ith2まで下降すると、スイッチング素子Ｑ１がオンになり、これらの動作が繰り返されることになる。この点を除いては、実施の形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００６８】
この照明器具では、実施の形態１と同様に、基準電圧Vrefがゼロよりも大きい場合に、スタータ１２又は零電流検出回路１１からの出力信号により駆動パルス発生部１４から駆動パルスが出力され、駆動回路１３によりスイッチング素子Ｑ１がオンされる。その後、比較器１５からリセット信号が駆動パルス発生部１４に入力され、駆動回路１３がスイッチング素子Ｑ１をオフに設定する。これにより、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ１を介して光源モジュール３に回生され、インダクタＬ１の二次巻線側の電圧が低下する。この電圧が基準電圧Vrefのk1倍よりも低い値になると、比較器３１からの出力が反転し、零電流検出回路１１は、比較器３１からの出力が反転したのを検知して信号を出力し、駆動パルス発生部１４にセット信号が入力されスイッチング素子Ｑ１がオンされる。このようにして、基準電圧Vrefをk1倍した電圧を下限として、スイッチング素子Ｑ１が連続モードで動作する。
【００６９】
これにより、図１７に示すように、スイッチング素子Ｑ１は基準電圧Vrefをk1倍した電圧を下限とする連続モードで動作し、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きを示す包絡線に沿って光源モジュール３の負荷電流I1が低下する。また、閾値Ith2が略ゼロになると、スイッチング素子Ｑ１は不連続モードで動作し、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた傾きを示す包絡線に沿って光源モジュール３の負荷電流I1が低下する。したがって、実施の形態１と同様に、光源モジュール３の照度変化を滑らかにすることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態においては零電流検出回路１１を用いた構成について説明したが、必ずしも必要ではなく、ＰＷＭ制御用のＩＣなどを利用するようにしてもよく、また、これらの構成に限られるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１          直流電源
２          降圧チョッパ回路
３          光源モジュール
４          制御回路
１０        駆動制御回路
１１        零電流検出回路
１２        スタータ
１３        駆動回路
１４        駆動パルス発生部
１５        比較器
１６        ＯＲ回路
２０        閾値調整部
２１        平滑回路
２２        電圧電流変換回路
２３        狭パルス発生回路
Ｑ１        スイッチング素子
Ｌ１        インダクタ
Ｄ１        ダイオード
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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