(57)【要約】【課題】高周波の電圧変動がある電源電圧が照明装置に供給される場合でも、安定した電力を照明負荷へ供給する。【解決手段】電源装置３０において、スイッチング回路３５は、入力電圧に対するオン−オフ制御により、照明負荷４０へ供給される電力を調節し、制御回路３４は、照明負荷４０に供給される電力が目標電力に一致するように、スイッチング回路３５のオンとオフとを制御する。そして、制御回路３４のスイッチング回路３５に対する制御周波数は、スイッチング回路３５のスイッチング周波数以上である。【選択図】図１
2014067498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧に対するオン−オフ制御により、照明負荷へ供給される電力を調節するスイッチング回路と；
前記供給される電力が目標電力に一致するように、前記スイッチング回路のオンとオフとを制御する制御回路と；を具備し、
前記制御回路の前記スイッチング回路に対する制御周波数が、前記スイッチング回路のスイッチング周波数以上である
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
導通角が制御された交流電圧を入力電圧として入力され、この入力電圧を前記交流電圧の１周期に対するオン時間の情報に変換する変換回路と；
前記オン時間に基づいて前記目標電力を設定する設定回路と；
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、照明装置に用いられる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明負荷としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いた照明装置が開発されている。さらに、ＬＥＤの明るさを調節可能な調光器も開発されている。
【０００３】
また、調光可能なＬＥＤ照明装置として、フィードバック制御を用いて、ＬＥＤへの供給電力と調光比に対応する目標電力との差を検出し、この差を無くすようにＬＥＤへの供給電力を調節する電源装置を備えるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２８３０５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３０２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
照明負荷への供給電力を調節する電源装置において、ＬＥＤへの供給電力を目標電力に一致させるフィードバック制御には、一般に、オペアンプが用いられる。また、商用の交流電源の周波数である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚという低周波での安定性を優先させて高周波でのオペアンプの発振を防止するために、電源装置には、コンデンサと抵抗とから構成される位相補償回路が備えられるのが一般的である。
【０００６】
ここで、商用の交流電源は照明装置以外の様々な他の電気機器に接続されるため、照明装置に供給される電圧には、他の電気機器での信号の高周波成分の影響により、数ｋＨｚ程度の電圧変動が生じることがある。例えば、照明装置に供給される電圧に２ｋＨｚ程度の高周波変動が重畳されることがある。
【０００７】
上記のようにオペアンプでは低周波での安定性が優先されるため、高周波の電圧変動が生じた電源電圧が照明装置に供給されると、オペアンプの動作が高周波の電圧変動に追随できなくなる。つまり、低周波で動作するオペアンプを用いたフィードバック制御は、高周波の電圧変動に対応することができない。よって、ＬＥＤへの供給電力も高周波の電圧変動に従って不安定となり、ＬＥＤが明るくなったり暗くなったりするちらつきが発生する。
【０００８】
特に、商用電源から供給される電圧が調光信号も兼ねる従来の位相調光ではＬＥＤのちらつきが顕著となる。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、高周波の電圧変動がある電源電圧が照明装置に供給される場合でも、安定した電力を照明負荷へ供給することができる電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係る電源装置は、スイッチング回路と、制御回路とを有する。スイッチング回路は、入力電圧に対するオン−オフ制御により、照明負荷へ供給される電力を調節する。制御回路は、前記供給される電力が目標電力に一致するように、前記スイッチング回路のオンとオフとを制御する。前記制御回路の前記スイッチング回路に対する制御周波数は、前記スイッチング回路のスイッチング周波数以上である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高周波の電圧変動がある電源電圧が照明装置に供給される場合でも、安定した電力を照明負荷へ供給することができる電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一実施形態の電源装置の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、一実施形態の波形の一例を示す波系図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下で説明する実施形態では、スイッチング回路が、入力電圧に対するオン−オフ制御により、照明負荷へ供給される電力を調節する。また、制御回路が、照明負荷へ供給される電力が目標電力に一致するように、スイッチング回路のオンとオフとを制御する。そして、スイッチング回路のスイッチング周波数以上の周波数で動作する制御回路を用いる。すなわち、制御回路のスイッチング回路に対する制御周波数を、スイッチング回路のスイッチング周波数以上にする。
【００１４】
また、電源装置は、変換回路と、設定回路とを有する。変換回路は、導通角が制御された交流電圧を入力電圧として入力され、この入力電圧をその交流電圧の１周期に対するオン時間の情報に変換する。設定回路は、そのオン時間に基づいて目標電力を設定する。
【００１５】
以下、図面を参照して、実施形態に係る電源装置を説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態の電源装置の一例を示す構成図である。図１に示すように、電源装置３０は、調光器２０と照明負荷４０との間に接続される。調光器２０は、商用交流電源１０に接続される。また、電源装置３０及び照明負荷４０は、照明装置（図示せず）に備えられる。
【００１７】
電源装置３０は、整流回路３１と、変換回路３２と、目標値設定回路３３と、制御回路３４と、スイッチング回路３５と、電力変換回路３６とを有する。
【００１８】
商用交流電源１０は、例えば５０ＨＺまたは６０Ｈｚ、１００Ｖの電源である。
【００１９】
調光器２０は、調光のために、商用交流電源１０の導通角（位相角）をトライアック等の位相制御素子を用いて制御して、導通角が制御された交流電圧を整流回路３１及び変換回路３２に出力する。調光器２０の出力波形は、例えば、図２に示す波形５１のように、正弦波の導通角が制御された波形となる。このような調光器２０は一般に位相調光器と呼ばれ、周知の位相調光器を調光器２０として用いることができる。
【００２０】
整流回路３１は、導通角が制御された交流電圧を整流し、整流後の電圧をスイッチング回路３５に出力する。
【００２１】
スイッチング回路３５は、整流回路３１からの入力電圧に対するオン−オフ制御により、照明負荷４０へ供給される電力を調節する。スイッチング回路３５のオン−オフ制御は制御回路３４によってなされる。スイッチング回路３５でのオン−オフ制御により、図２の波形５１を整流した波形からいくつかのパルスが間引かれる。スイッチング回路３５がオフにされる回数が多いほど間引かれるパルスの数が増加し、照明負荷４０へ供給される電力が減少する。換言すれば、スイッチング回路３５がオンにされている時間が長いほど間引かれるパルスの数が減少し、照明負荷４０へ供給される電力が増加する。このように、スイッチング回路３５のオン−オフ制御により、スイッチング回路３５から電力変換回路３６に出力されるパルスの数が変化する。
【００２２】
ここで、商用交流電源１０に高周波の雑音が重畳された場合でも照明負荷４０へ安定した電力を供給するために、スイッチング回路３５のスイッチング周波数を電圧変動の周波数より高くする。例えば、数ｋＨｚ（例えば２ｋＨＺ）程度の電圧変動が重畳されることがあると予測される場合には、数十ｋＨｚ（例えば６６ｋＨｚ）のスイッチング周波数を持つスイッチング回路３５を用いるとよい。
【００２３】
電力変換回路３６は、コンデンサを有し、スイッチング回路３５がオンのときには、スイッチング回路３５から入力されるパルス列によってコンデンサを充電する一方で、スイッチング回路３５がオフのときには、コンデンサを定電流放電させる。これにより、電力変換回路３６は、照明負荷４０に直流電圧を出力して照明負荷４０を直流点灯させる。よって、スイッチング回路３５から電力変換回路３６に入力されるパルスの数に応じて、照明負荷４０に供給される電力の大きさが変化する。つまり、照明負荷４０には、スイッチング回路３５のオン−オフ制御により調節された電力が供給される。
【００２４】
また、電力変換回路３６から出力される直流電圧は、フィードバック信号として制御回路３４に入力される。
【００２５】
照明負荷４０は、例えばＬＥＤまたは放電ランプ等である。
【００２６】
変換回路３２は、調光器２０から入力される交流電圧の導通角を検出し、この導通角の情報を時間の情報に変換する。まず、変換回路３２は、交流電圧が入力電圧として入力されると、この交流電圧の周波数を特定する。変換回路３２は、少なくとも５サイクル以上の周期を、交流電圧の周波数を特定するために使用する。次に、変換回路３２は、交流電圧のゼロクロスよりも高い電圧、例えば１Ｖ以上を閾値として、これ以上の電圧を導通角として検出する。そして、変換回路３２は、図２に示すように、調光器２０から入力される波形５１を、波形５１のθｏｎに相当するオン時間ｔｏｎを立ち上がり時間とするパルス列５２に変換する。変換回路３２は、変換後のパルス列５２と、特定した周波数とから、交流電圧の１周期に対するオン時間のデューティ比を求め、このデューティ比を目標設定回路３３に出力する。これによって、導通角の誤差を小さくすることができる。
【００２７】
なお、変換回路３２は、デューティ比ではなく、変換後のパルス列を目標値設定回路３３に出力してもよい。これによっても、導通角の誤差を小さくすることができる。
【００２８】
また、変換回路３２に入力される入力電圧の波形は、変換回路３２が導通角を検出しやすくするように、例えば図示しない回路によって、導通角が制御された交流電圧の立ち上がりの形と立下りの形とを鈍らせた波形とすることが好ましい。
【００２９】
目標値設定回路３３は、変換回路３２から入力されるデューティ比に基づいて、照明負荷４０に出力される電圧の目標値を設定する。すなわち、目標値設定回路３３は、交流電圧の１周期に対するオン時間のデューティ比に対応する電圧値を目標値として設定する。目標値設定回路３３は、そのデューティ比が大きいほど、より大きい目標電圧を設定する。
【００３０】
なお、目標値設定回路３３は、変換後のパルス列を変換回路３２から入力される場合は、変換回路３２から入力されるパルス列に基づいて、照明負荷４０に出力される電圧の目標値を設定する。すなわち、目標値設定回路３３は、交流電圧の１周期に対するオン時間ｔｏｎに対応する電圧値を目標値として設定する。目標値設定回路３３は、そのオン時間ｔｏｎが長いほど、より大きい目標電圧を設定する。
【００３１】
そして、目標値設定回路３３は、設定した目標電圧を制御回路３４に出力する。
【００３２】
ここで、図２に示すθｏｎが長いほど、電力変換回路３６から照明負荷４０に供給される電力はより大きくなる。また、オン時間ｔｏｎは上述したように、波形５１のθｏｎに相当する。よって、交流電圧の１周期に対するオン時間のデューティ比に対応する目標電圧を設定すること、及び、交流電圧の１周期に対するオン時間ｔｏｎに対応する目標電圧を設定することは、交流電圧の１周期に対するオン時間ｔｏｎに対応する目標電力を設定することに等しい。
【００３３】
制御回路３４は、電力変換回路３６から入力される直流電圧（フィードバック電圧）が、目標値設定回路３３から入力される目標電圧に一致するように、スイッチング回路３５のオンとオフとを制御する。このために、制御回路３４は、フィードバック電圧と目標電圧との差を検出する。電力変換回路３６に入力されるパルスの数が多いほど照明負荷４０に供給される電力はより大きくなるため、制御回路３４は、フィードバック電圧が目標電圧より大きいときは、スイッチング回路３５をオフにする回数を増加させて、電力変換回路３６に入力されるパルスの数を減少させる。一方で、制御回路３４は、フィードバック電圧が目標電圧より小さいときは、スイッチング回路３５をオフにする回数を減少させて、電力変換回路３６に入力されるパルスの数を増加させる。これにより、照明負荷４０に供給される電力を、目標電力に一致するように制御することができる。
【００３４】
ここで、スイッチング回路３５が、商用交流電源１０に重畳される雑音の周波数より高いスイッチング周波数で動作可能なものであっても、制御回路３４の制御周波数がスイッチング回路３５のスイッチング周波数より低ければ、スイッチング回路３５は制御回路３４の制御周波数以下でしか動作できない。そこで、本実施の形態では、スイッチング回路３５のスイッチング周波数以上の周波数で動作する制御回路３４を用いる。すなわち、制御回路３４のスイッチング回路３５に対する制御周波数を、スイッチング回路３５のスイッチング周波数以上にする。例えば、スイッチング回路３５のスイッチング周波数が６６ｋＨｚである場合には、動作周波数が６６ｋＨｚ以上の制御回路３４を用いる。これにより、照明負荷４０に供給される電力のフィードバック制御を、高周波の電圧変動に追随させることができる。ここで、数十ｋＨｚの動作周波数を持つ制御回路３４として、例えば、従来のオペアンプに代えて、位相補償回路を必要としないコンパレータを用いることができる。
【００３５】
以上のように、上記の実施形態では、電源装置３０は、スイッチング回路３５と、制御回路３４とを有する。スイッチング回路３５は、入力電圧に対するオン−オフ制御により、照明負荷４０へ供給される電力を調節する。制御回路３４は、照明負荷４０に供給される電力が目標電力に一致するように、スイッチング回路３５のオンとオフとを制御する。そして、制御回路３４のスイッチング回路３５に対する制御周波数は、スイッチング回路３５のスイッチング周波数以上である。これにより、スイッチング回路３５は、動作可能な最大のスイッチング周波数でスイッチングを行うことができるため、商用交流電源１０に高周波の雑音が重畳された場合でも、電源装置３０は照明負荷４０へ安定した電力を供給することができる。
【００３６】
また、上記の実施形態では、変換回路３２は、導通角が制御された交流電圧を入力電圧として入力され、この入力電圧をその交流電圧の１周期に対するオン時間の情報に変換する。目標値設定回路３３は、そのオン時間に基づいて目標電力を設定する。これにより、目標電力を、交流電圧の導通角ではなく、導通角に相当する、交流電圧の１周期に対するオン時間に基づいて設定することができる。すなわち、図２に示すような高周波のノイズが波形５１に重畳されている場合でも、波形５１ではなく、ノイズの影響が除去されたオン時間ｔｏｎに基づいて目標電力を設定できる。よって、さらに安定した電力を照明負荷４０へ供給することができる。
【００３７】
以上説明したとおり、上記の実施形態によれば、高周波の電圧変動がある電源電圧が照明装置に供給される場合でも、安定した電力を照明負荷へ供給することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態を説明した。上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３９】
３０  電源装置
３１  整流回路
３２  変換回路
３３  目標値設定回路
３４  制御回路
３５  スイッチング回路
３６  電力変換回路
【図１】
2014067498.tif 000003
【図２】
2014067498.tif 000004