(57)【要約】【課題】動作の安定性を向上する。【解決手段】点灯装置１０１は、発光素子１０２に可視光通信信号によって変調された電流を供給する点灯装置１０１であって、発光素子１０２に電圧Ｖ１を供給する直流電源回路１１１と、発光素子１０２に直列に接続され、可視光通信信号に基づきオン及びオフが制御される電流制御素子Ｑ１と、発光素子１０２と電流制御素子Ｑ１との接続点Ｎ１の電圧Ｖ２に基づき、電圧Ｖ２が一定値になるように直流電源回路１１１を制御する直流電源制御回路１１５と、接続点Ｎ１と直流電源制御回路１１５との間に接続され、電圧Ｖ２を直流電源制御回路１１５に供給するフィードバック回路１１４とを備え、フィードバック回路１１４は、電流制御素子Ｑ１がオフしている期間において、直流電源制御回路１１５に予め定められた電圧を供給する。【選択図】図１
2018125103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子に可視光通信信号によって変調された電流を供給する点灯装置であって、
前記発光素子に第１電圧を供給する直流電源回路と、 
前記発光素子に直列に接続され、前記可視光通信信号に基づきオン及びオフが制御される電流制御素子と、
前記発光素子と前記電流制御素子との第１接続点の第２電圧に基づき、前記第２電圧が一定値になるように前記直流電源回路を制御する直流電源制御回路と、
前記第１接続点と前記直流電源制御回路との間に接続され、前記第２電圧を前記直流電源制御回路に供給する第１フィードバック回路とを備え、
前記発光素子１０２に流れる電流の平均電流値が略一定となるように前記可視光通信信号が生成され、
前記第１フィードバック回路は、前記電流制御素子がオフしている期間において、前記直流電源制御回路に予め定められた電圧を供給する
点灯装置。
【請求項２】
前記第１フィードバック回路は、
前記第１接続点と前記直流電源制御回路との間に直列に接続されたダイオードと、
前記ダイオードと前記直流電源制御回路との第２接続点と電圧源との間に直列に接続された抵抗とを備える
請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記第１フィードバック回路は、
前記第１接続点と前記直流電源制御回路との間に直列に接続された抵抗と、
前記抵抗と前記直流電源制御回路との第２接続点と接地電位との間に接続されたトランジスタとを含み、
前記トランジスタは、前記電流制御素子がオフしている期間においてオンし、前記電流制御素子がオンしている期間においてオフする
請求項１記載の点灯装置。
【請求項４】
前記第１フィードバック回路は、
前記第１接続点と前記直流電源制御回路との間に直列に接続された抵抗と、
前記抵抗と前記直流電源制御回路との第２接続点と接地電位との間に接続されたダイオードとを含む
請求項１記載の点灯装置。
【請求項５】
前記点灯装置は、さらに、
前記第１接続点と前記直流電源制御回路との間に接続され、前記第２電圧を前記直流電源制御回路に供給する第２フィードバック回路を備え、
前記第２フィードバック回路は、前記電流制御素子がオフしている期間において、前記直流電源制御回路に予め定められた電圧を供給し、
前記直流電源制御回路は、
前記第１フィードバック回路により供給された電圧と第１基準電圧との差を増幅する第１判定回路と、
前記第２フィードバック回路により供給された電圧が、前記第１基準電圧より高い第２基準電圧より高いかを判定する第２判定回路とを備え、
前記第２判定回路の応答速度は、前記第１判定回路の応答速度より早い
請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記直流電源制御回路は、さらに、
前記第１判定回路の判定結果を示す信号と、前記第２判定回路の判定結果を示す信号とを伝送する単一のフォトカプラと、
前記フォトカプラにより伝送された信号に基づき前記直流電源回路を制御する制御回路とを備える
請求項５記載の点灯装置。
【請求項７】
前記直流電源回路は、前記第２電圧が前記第１電圧に含まれる脈流電圧の振幅より大きくなる前記第１電圧を出力する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記点灯装置は、
前記可視光通信信号に基づき前記電流制御素子をオン及びオフし、前記電流制御素子を制御することで、前記電流制御素子がオンしている時間区間において前記発光素子に流れる電流を定電流指令信号に応じた定電流値に調整する電流制御回路を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の点灯装置を備える
照明器具。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の点灯装置を備える
看板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点灯装置、照明器具及び看板に関し、特に、発光素子に可視光通信信号によって変調された電流を供給する点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、定電流回路を用いた点灯装置及び照明器具が開示されている。一方で、可視光通信に対応した点灯装置及び照明器具が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１００１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような点灯装置及び照明器具では、動作の安定性を向上することが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、動作の安定性を向上できる点灯装置、照明器具又は看板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】
本発明の一態様に係る点灯装置は、発光素子に可視光通信信号によって変調された電流を供給する点灯装置であって、前記発光素子に第１電圧を供給する直流電源回路と、前記発光素子に直列に接続され、前記可視光通信信号に基づきオン及びオフが制御される電流制御素子と、前記発光素子と前記電流制御素子との第１接続点の第２電圧に基づき、前記第２電圧が一定値になるように前記直流電源回路を制御する直流電源制御回路と、前記第１接続点と前記直流電源制御回路との間に接続され、前記第２電圧を前記直流電源制御回路に供給する第１フィードバック回路とを備え、前記発光素子１０２に流れる電流の平均電流値が略一定となるように前記可視光通信信号が生成され、前記第１フィードバック回路は、前記電流制御素子がオフしている期間において、前記直流電源制御回路に予め定められた電圧を供給する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、動作の安定性を向上できる点灯装置、照明器具又は看板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１に係る照明器具の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る電流制御回路の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る照明器具の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、実施の形態１に係る可視光通信信号の変調方式の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る直流電源回路及び直流電源制御回路の構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る発光素子の電圧電流特性を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係るフィードバック回路及び判定回路の構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係るシャントレギュレータの構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る照明器具の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係る照明器具の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態１の変形例１に係るフィードバック回路及び判定回路の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１の変形例１に係る照明器具の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態１の変形例２に係るフィードバック回路及び判定回路の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１の変形例２に係る照明器具の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る直流電源制御回路及びフィードバック回路の構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２の変形例に係る直流電源制御回路及びフィードバック回路の構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態３に係る照明器具の外観を示す模式図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係る照明器具の外観を示す模式図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係る看板の外観を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、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等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の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。
【００１０】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１１】
（実施の形態１）
［照明器具の構成］
まず、本実施の形態に係る照明器具１００の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係る照明器具１００の構成を示す図である。図１に示すように、照明器具１００は、点灯装置１０１と、発光素子１０２とを備える。
【００１２】
発光素子１０２は、固体発光素子であり、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）である。なお、図１では、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に一つの発光素子１０２のみが接続されているが、複数の発光素子１０２が直列又は並列に接続されてもよい。
【００１３】
点灯装置１０１は、発光素子１０２に可視光通信信号によって変調された電流を供給する。この点灯装置１０１は、直流電源回路１１１と、電流制御回路１１２と、信号生成回路１１３と、フィードバック回路１１４と、直流電源制御回路１１５とを備える。
【００１４】
直流電源回路１１１は、発光素子１０２に略一定の直流の電圧Ｖ１（第１電圧）又は電流を供給する。例えば、直流電源回路１１１は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、得られた直流電力を用いて、一定電圧を出力する回路であり、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを含む。
【００１５】
電流制御回路１１２は、発光素子１０２に流れる電流ＩＤを一定値に調整する。信号生成回路１１３は、制御信号ＶＳを生成し、生成した制御信号ＶＳを電流制御回路１１２に供給する。
【００１６】
直流電源制御回路１１５は、発光素子１０２と電流制御回路１１２との接続点の電圧Ｖ２に基づき、電圧Ｖ２が一定値になるように直流電源回路１１１を制御する。
【００１７】
フィードバック回路１１４は、発光素子１０２と電流制御回路１１２との接続点と直流電源制御回路１１５との間に接続され、電圧Ｖ２に応じた信号を直流電源制御回路１１５に供給する。
【００１８】
［電流制御回路の構成及び動作］
図２は、電流制御回路１１２の構成例を示す図である。電流制御回路１１２は、発光素子１０２に流れる電流ＩＤを、制御信号ＶＳの電圧値に応じた一定の電流値に制御する。この電流制御回路１１２は、電流制御素子Ｑ１と、増幅器Ｕ１と、抵抗ＲＳ及びＲ１と、容量Ｃ１及びＣ２とを備える。
【００１９】
電流制御素子Ｑ１は、例えば、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチであり、端子Ｔ２を介して発光素子１０２と直列に接続される。また、電流制御素子Ｑ１は、発光素子１０２に流れる電流ＩＤを調整するために用いられる。この電流制御素子Ｑ１は飽和領域で動作し、ゲート電圧Ｖｇｓに応じて電流ＩＤが制御される。
【００２０】
なお、電流ＩＤは、発光素子１０２、電流制御素子Ｑ１及び抵抗ＲＳに流れる電流であり、直流電源回路１１１の出力電流でもある。
【００２１】
抵抗ＲＳは、発光素子１０２及び電流制御素子Ｑに流れる電流ＩＤを検出するための電流検出素子であり、電流制御素子Ｑ１と直列に接続される。
【００２２】
増幅器Ｕ１は、例えば、オペアンプ（誤差増幅器）であり、抵抗ＲＳによって検出された電流信号Ｖ３と制御信号ＶＳとの差を増幅する。具体的には、増幅器Ｕ１の反転入力端子は、抵抗Ｒ１を介して、抵抗ＲＳと電流制御素子Ｑ１との接続点に接続される。増幅器Ｕ１の非反転入力端子には、制御信号ＶＳが供給される。増幅器Ｕ１の出力端子は、電流制御素子Ｑ１の制御端子であるゲート端子に接続される。これにより、増幅器Ｕ１の出力信号に応じて電流制御素子Ｑ１に流れる電流が調整される。
【００２３】
図３は、制御信号ＶＳと電流ＩＤとを示す図である。制御信号ＶＳは、可視光通信信号に基づくタイミングでハイレベルとローレベルとが切り替わり、定電流指令信号に応じたハイレベルの電圧値ＶＳＨを有する。ここで、定電流指令信号とは、発光素子１０２に流れる定電流の値に対応する信号であり、言い換えると、電流制御素子Ｑ１により調整される定電流値に対応する信号である。つまり、制御信号ＶＳは、定電流指令信号に可視光通信信号が重畳された信号である。
【００２４】
ここで、電流ＩＤがネガティブフィードバックされることで、増幅器Ｕ１の非反転入力端子の電圧と、反転入力端子の電圧とが等しくなるように電圧ＶＧＳが制御される。つまり、ＶＳ＝ＩＤ×ＲＳが成り立つように制御されるため，電流ＩＤはＩＤ＝ＶＳ／ＲＳとなる。また、制御信号ＶＳには可視光通信信号が重畳されているため、図３に示すように、電流ＩＤも制御信号ＶＳと同じように変調される。これにより、発光素子１０２から照射される光に可視光通信信号が重畳される。
【００２５】
このように、電流制御回路１１２は、制御信号ＶＳに応じて電流制御素子Ｑ１を制御する。具体的には、電流制御回路１１２は、可視光通信信号ＶＣに基づき電流制御素子Ｑ１をオン及びオフし、電流制御素子Ｑ１を制御することで、電流制御素子Ｑ１がオンしている時間区間において発光素子１０２に流れる電流ＩＤを定電流指令信号ＶＳＨに応じた定電流値ＩＤＨに調整する。
【００２６】
なお、図３では、制御信号ＶＳのローレベルの電圧値ＶＳＬがゼロであり、その時の電流値ＩＤＬがゼロである例を示しているが、電圧値ＶＳＬ及び電流値ＩＤＬはゼロでなくてもよい。つまり、電流制御回路１１２は、可視光通信信号ＶＣに基づき電流制御素子Ｑ１を、インピーダンスが互いに異なる第１状態と第２状態との間で切り替え、電流制御素子Ｑ１を制御することで、電流制御素子Ｑ１の第１状態の時間区間において発光素子１０２に流れる電流ＩＤを定電流指令信号ＶＳＨに応じた定電流値ＩＤＨに調整してもよい。ここで、第１状態は、第２状態よりインピーダンスが低く、第２状態より電流が多く流れる状態である。
【００２７】
また、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１及びＣ２は、増幅器Ｕ１の発振を防ぎ、フィードバックループの安定度を向上させるための位相補償要素である。よって、これらの素子の代わりに、抵抗及び容量などのインピーダンス要素を直並列などに組み合わせた回路が用いられてもよい。また、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１及びＣ２の少なくとも一つが電流制御回路１１２に含まれなくてもよい。
【００２８】
このように、本実施の形態に係る点灯装置１０１では、定電流制御のための電流制御素子Ｑ１を用いて、可視光通信信号を重畳するためのスイッチング制御を行う。言い換えると、定電流制御のための電流制御素子Ｑ１が、可視光通信信号の重畳のために流用される。これにより、新たに可視光通信信号の重畳のためにスイッチング素子等を追加する場合に比べ、回路の増加を抑制できる。
【００２９】
また、本実施の形態では、電流ＩＤの平均電流値が一定となるように可視光通信信号が生成される。具体的には、ビット列の変化による光出力の変化を抑制するために、可視光通信信号にはＮ（２以上の整数）値のパルス位置変調（ＰＰＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が用いられる。例えば、４ＰＰＭでは、一定時間長の１シンボルで２ビットが表現される（図４参照）。これにより、一定時間長内のハイ区間とロー区間との比が一定になるため、出力電流の平均値は信号に拠らず一定となる。
【００３０】
［直流電源回路及び直流電源制御回路の構成］
直流電源制御回路１１５は、発光素子１０２と電流制御素子Ｑ１との接続点Ｎ１の電圧Ｖ２に基づき、電圧Ｖ２が一定値になるように直流電源回路１１１を制御する。
【００３１】
図５は、直流電源回路１１１及び直流電源制御回路１１５の構成例を示す図である。なお、図５は、直流電源回路１１１にフライバック回路を用いた場合の構成例を示す。
【００３２】
図５に示すように直流電源制御回路１１５は、判定回路１３２と、フォトカプラ１３３と、制御回路１３４とを備える。また、直流電源回路１１１は、壁スイッチ等のスイッチ１０４を介して、交流の商用電源１０３に接続されている。
【００３３】
直流電源回路１１１は、商用電源１０３から供給される交流電力を直流電力に変換する。
【００３４】
制御回路１３４は、電圧Ｖ２が一定になるように直流電源回路１１１の一次側のスイッチング素子を制御する。なお、ここで一定とは、所定期間ごとの平均電流を一定にすることであり、上述した電流制御回路１１２による定電流制御とは時定数が異なる。
【００３５】
判定回路１３２は、直流電源回路１１１の出力電圧Ｖ１が略一定になるように制御回路１３４に二次側の電圧Ｖ２をフィードバックするための回路である。判定回路１３２は、フォトカプラ１３３を介して、電圧Ｖ２に応じた信号を制御回路１３４に送る。
【００３６】
上記構成により、直流電源回路１１１は、発光素子１０２と電流制御素子Ｑ１との接続点Ｎ１（第１接続点）の電圧Ｖ２（第２電圧）が一定値になるように電圧Ｖ１（第１電圧）を出力する。これにより、広い負荷の順方向電圧に対応しつつも、電流制御素子Ｑ１の損失を最小限に抑えることができる。ここで、負荷電圧（順方向電圧）は一定なので、電圧Ｖ２が一定であれば電圧Ｖ１も一定になる。
【００３７】
特に、２５Ｗ以上の入力電力が用いられる場合は、力率改善（ＰＦＣ）制御を行うことで高調波電流規制に対応することが望ましい。例えば、１００Ｖ〜２４２Ｖ等の広い入力電圧に対応したＡＣ／ＤＣコンバータの設計に上記回路を用いることができる。
【００３８】
［課題］
上記のような回路構成において、可視光通信信号の変調を行う場合、制御信号ＶＳがローレベル（０Ｖ）の場合には、電流制御素子Ｑ１はオフする。
【００３９】
電流制御素子Ｑ１がオフの場合、すなわち、電流ＩＤが０の場合でも、図６に示すように、負荷である発光素子１０２の順方向特性は微小電流領域で順電圧を持つ。これにより、電流制御素子Ｑ１、容量Ｃ１、及びその他回路を構成する部品の漏れ電流によって発光素子１０２の両端の電圧ＶＦは、０とならず、ある程度の電圧値を有する。また、このときの電圧ＶＦの値は、部品バラツキ、温度及び湿度などの環境によっても変動するため、予め把握することができない。これにより、電圧Ｖ２及び電圧Ｖ１を予め定められた電圧値に精度よく制御できないという課題がある。
【００４０】
これに対して、本実施の形態では、フィードバック回路１１４は、電流制御素子Ｑ１がオフしている期間において、直流電源制御回路１１５に予め定められた電圧を供給する。これにより、電流制御素子Ｑ１がオフしている期間においてフィードバックされる電圧値を事前に把握することができるので、精度のよい定電圧制御を実現できる。
【００４１】
［判定回路及びフィードバック回路の構成］
図７は、判定回路１３２及びフィードバック回路１１４の構成例を示す図である。判定回路１３２は、シャントレギュレータＵ２と、抵抗Ｒ２及びＲ３と、容量Ｃ３とを備える。
【００４２】
シャントレギュレータＵ２は、入力電圧ＶＦＢ（Ｒ端子の電圧）が予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆより高いかを判定する回路である。具体的には、シャントレギュレータＵ２は、入力電圧ＶＦＢ（Ｒ端子の電圧）と基準電圧Ｖｒｅｆとの差を増幅する。
【００４３】
図８は、シャントレギュレータＵ２の構成例を示す図である。図８に示すようにシャントレギュレータＵ２は、増幅器Ｕ３と、トランジスタＱ２と、基準電圧源Ｅ１とを備える。図８に示す構成により、基準電圧源Ｅ１から供給される基準電圧ＶｒｅｆよりＲ端子の電圧ＶＦＢが低い場合には、トランジスタＱ２はオフする。また、基準電圧Ｖｒｅｆより電圧ＶＦＢが高い場合には、トランジスタＱ２はオンする。これにより、電圧ＶＦＢが基準電圧Ｖｒｅｆより高いか否かを示す信号がフォトカプラ１３３を介して、制御回路１３４に送られる。また、抵抗Ｒ３及び容量Ｃ３は位相補償要素である。
【００４４】
フィードバック回路１１４は、電流制御素子Ｑ１がオフしている期間において、直流電源制御回路１１５に予め定められた電圧を供給する。このフィードバック回路１１４は、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ４と、容量Ｃ４とを含む。
【００４５】
ダイオードＤ１は、接続点Ｎ１と直流電源制御回路１１５（判定回路１３２）との間に直列に接続される。
【００４６】
抵抗Ｒ４は、ダイオードＤ１と直流電源制御回路１１５（判定回路１３２）との接続点Ｎ２（第２接続点）と電圧源ＶＣＣとの間に直列に接続される。容量Ｃ４は、接続点Ｎ２に接続される。
【００４７】
［フィードバック回路の動作］
図９は、フィードバック回路１１４の動作例を示すタイミングチャートである。
【００４８】
制御信号ＶＳがハイレベルであり、電流制御素子Ｑ１がオンの場合、電圧Ｖ２が小さくなるため，ダイオードＤ１はオン状態である。よって、ＶＦＢ＝Ｖ２が成り立つ。
【００４９】
一方、制御信号ＶＳがローレベルであり、電流制御素子Ｑ１がオフの場合、電圧Ｖ２が大きくなるため、ダイオードＤ１がオフする。このように、電圧Ｖ２が不定となる電流制御素子Ｑ１のオフ期間において、電圧Ｖ２がダイオードＤ１によってカットされる。つまり、電流制御素子Ｑ１がオフ期間では、電圧Ｖ２が高くなるため、ダイオードＤ１により判定回路１３２に、電圧Ｖ２が印加されないようにする。
【００５０】
また、このとき、容量Ｃ４に抵抗Ｒ４経由で電荷が充電される。
【００５１】
また、フィードバック系の応答速度を調整する位相補償要素（抵抗Ｒ３及び容量Ｃ３等）により、応答速度は可視光通信信号のビットレートよりも十分遅く設定される。これにより、電圧ＶＦＢの波形の平均値が基準電圧Ｖｒｅｆになるように制御される。
【００５２】
ここで、上述したように、可視光通信信号には、例えば、４ＰＰＭ変調された信号が用いられる。４ＰＰＭでは、信号全体の中でハイレベルの区間とローレベルの区間との比は常に３：１である。
【００５３】
よって、電流制御素子Ｑ１がオフ期間における電圧ＶＦＢは、下記（式１）で表される。
【００５４】
【数１】
2018125103.tif 000003
【００５５】
ここで、Δｔは、可視光通信信号の１ｂｉｔのパルス幅であり、Ｖ２（ＯＮ）は、電流制御素子Ｑがオンの場合の電圧Ｖ２の電圧値であり、ＶＦ（Ｄ１）は、ダイオードＤ１の順方向電圧である。
【００５６】
また、三角波波形が重畳されるため、第１項に１／２が乗算され、４ＰＰＭが用いられているので、第１項に１／４が乗算されている。
【００５７】
この式から求められる電圧Ｖ２（ＯＮ）になるように、直流電源回路１１１の出力電圧Ｖ１が調整される。つまり、（式１）に、所望の電圧Ｖ２（ＯＮ）を代入することで得られたＶＦＢに等しい基準電圧Ｖｒｅｆを設定することで、所望の電圧Ｖ２（ＯＮ）での定電圧制御を実現できる。
【００５８】
このように、本実施の形態では、フィードバック回路１１４により、電流制御素子Ｑ１がオフの場合に、予め定められた電圧を直流電源制御回路１１５に供給できる。これにより、電流制御素子Ｑ１のオフ期間の電圧ＶＦＢを予め把握できるので、精度のよい定電圧制御を実現できる。このように、点灯装置１０１は、動作の安定性を向上できる。
【００５９】
また、異なる順方向電圧を有する発光素子１０２が接続された場合でも、電圧Ｖ２（ＯＮ）が一定になるように制御される。これにより、電流制御素子Ｑ１の損失を抑えることができる。
【００６０】
［動作波形］
図１０は、各信号の動作波形を示す図である。電圧Ｖ１は、商用電源１０３の交流信号の２倍の周波数成分を有する脈流電圧を含む。また、電圧Ｖ２にも同様に脈流電圧が含まれる。ここで、この脈流電圧は、ＭＯＳトランジスタである電流制御素子Ｑ１のドレイン電圧に吸収されるため、電流ＩＤに脈流電流が含まれることを抑制できる。これにより、光チラツキ及びビデオフリッカを抑制することができる。また、十分高い周波数（例えば１ｋＨｚ以上）で可視光通信信号を変調することで、光チラツキは人の目には感知できなくなる。
【００６１】
なお、上記のように脈流電圧を吸収するためには、電流制御素子Ｑ１が導通しているときの電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１及びＶ２の脈流電圧の振幅ΔＶよりも大きい必要がある。つまり、直流電源回路１１１は、電圧Ｖ２が電圧Ｖ１に含まれる脈流電圧の振幅ΔＶより大きくなる電圧Ｖ１を出力する。
【００６２】
［フィードバック回路の変形例１］
図１１は、フィードバック回路１１４の変形例であるフィードバック回路１１４Ａの構成を示す図である。図１２は、フィードバック回路１１４Ａの動作例を示すタイミングチャートである。
【００６３】
図１１に示すフィードバック回路１１４Ａは、トランジスタＱ３と、抵抗Ｒ５とを含む。抵抗Ｒ５は、接続点Ｎ１（第１接続点）と直流電源制御回路１１５（判定回路１３２）との間に直列に接続されている。トランジスタＱ３は、抵抗Ｒ５と直流電源制御回路１１５（判定回路１３２）との接続点Ｎ２（第２接続点）と、接地電位（ＧＮＤ）との間に接続されている。トランジスタＱ３は、電流制御素子Ｑ１がオフしている期間においてオンし、電流制御素子Ｑ１がオンしている期間においてオフする。例えば、図１１に示すように、トランジスタＱ３のベースには制御信号ＶＳの反転信号が供給される。
【００６４】
この構成により、電流制御素子Ｑ１のオン期間では、トランジスタＱ２がオフする。よって、ＶＦＢ＝Ｖ２が成り立つ。
【００６５】
一方、電流制御素子Ｑ１のオフ期間では、トランジスタＱ２がオンし、電圧ＶＦＢは０になる。なお、電流制御素子Ｑ１のオフ期間において流れる電流が小さくなるように抵抗Ｒ５は十分に大きな値に設定される。
【００６６】
また、４ＰＰＭ信号では、信号全体の中でハイレベルの区間とローレベルの区間との比は常に３：１である。よって、電流制御素子Ｑ１のオフ期間における電圧ＶＦＢは、下記（式２）で表される。
【００６７】
【数２】
2018125103.tif 000004
【００６８】
この式から求められる電圧Ｖ２（ＯＮ）になるように、直流電源回路１１１の出力電圧Ｖ１が調整される。つまり、（式２）に、所望の電圧Ｖ２（ＯＮ）を代入することで得られたＶＦＢに等しい基準電圧Ｖｒｅｆを設定することで、所望の電圧Ｖ２（ＯＮ）での定電圧制御を実現できる。
【００６９】
このように、フィードバック回路１１４Ａにより、電流制御素子Ｑ１がオフの場合に、予め定められた電圧を直流電源制御回路１１５に供給できる。これにより、電流制御素子Ｑ１のオフ期間の電圧ＶＦＢを予め把握できるので、精度のよい定電圧制御を実現できる。
【００７０】
［フィードバック回路の変形例２］
図１３は、フィードバック回路１１４の変形例であるフィードバック回路１１４Ｂの構成を示す図である。図１４は、フィードバック回路１１４Ｂの動作例を示すタイミングチャートである。
【００７１】
図１３に示すフィードバック回路１１４Ｂは、ダイオードＺＤ１と、抵抗Ｒ６とを含む。抵抗Ｒ６は、接続点Ｎ１（第１接続点）と直流電源制御回路１１５（判定回路１３２）との間に直列に接続されている。ダイオードＺＤ１は、ツェナーダイオードであり、抵抗Ｒ６と直流電源制御回路１１５（判定回路１３２）との接続点Ｎ２（第２接続点）と、接地電位（ＧＮＤ）との間に接続されている。
【００７２】
この構成により、電流制御素子Ｑ１のオン期間では、電圧Ｖ２が小さいためダイオードＺＤ１がオフする。よって、ＶＦＢ＝Ｖ２が成り立つ。
【００７３】
一方、電流制御素子Ｑ１のオフ期間では、電圧Ｖ２が大きいためダイオードＺＤ１がオンし、電圧ＶＦＢはダイオードＺＤ１のツェナー電圧ＶＺ（ＺＤ１）と等しくなる。なお、電流制御素子Ｑ１のオフ期間において流れる電流が小さくなるように抵抗Ｒ６は十分に大きな値に設定される。
【００７４】
また、４ＰＰＭ信号では、信号全体の中でハイレベルの区間とローレベルの区間との比は常に３：１である。よって、電流制御素子Ｑ１のオフ期間における電圧ＶＦＢは、下記（式３）で表される。
【００７５】
【数３】
2018125103.tif 000005
【００７６】
この式から求められる電圧Ｖ２（ＯＮ）になるように、直流電源回路１１１の出力電圧Ｖ１が調整される。つまり、（式３）に、所望の電圧Ｖ２（ＯＮ）を代入することで得られたＶＦＢに等しい基準電圧Ｖｒｅｆを設定することで、所望の電圧Ｖ２（ＯＮ）での定電圧制御を実現できる。
【００７７】
このように、フィードバック回路１１４Ｂにより、電流制御素子Ｑ１がオフの場合に、予め定められた電圧を直流電源制御回路１１５に供給できる。これにより、電流制御素子Ｑ１のオフ期間の電圧ＶＦＢを予め把握できるので、精度のよい定電圧制御を実現できる。
【００７８】
［その他の変形例］
直流電源回路１１１はフライバックコンバータに限らない。例えば、直流電源回路１１１は、降圧コンバータ、昇圧コンバータ、ＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｎｄｅｄ  Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｉｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）又は昇降圧コンバータなどの非絶縁型コンバータであってもよい。非絶縁型コンバータを用いる場合、フォトカプラ１３３などのアイソレータはなくてもよい。
【００７９】
また、直流電源制御回路１１５及びフィードバック回路１１４の処理の一部又は全ては、マイクロコンピュータなどによるデジタル制御により実現されてもよい。この場合、フィードバック電圧ＶＦＢは上記マイクロコンピュータのＡ／Ｄコンバータ入力端子に入力される。また、上記基準電圧源、増幅器及びその周辺回路に相当する部分はマイコン内部の処理として実現される。また、可視光通信信号の生成処理も同一のマイクロコンピュータで行うことで、部品点数を削減できる。
【００８０】
（実施の形態２）
［課題］
上記実施の形態１の構成では、交流の商用電源１０３に接続される直流電源回路１１１において、商用電源１０３の電圧変動或いは瞬時停電、又は、スイッチ１０４の操作或いはスイッチ１０４のチャタリングによる電圧急変などが生じた場合に、直流電源回路１１１の出力電圧Ｖ１が大きくなることがある。
【００８１】
これは、直流電源制御回路１１５の応答速度が遅いことが原因である。具体的には、直流電源制御回路１１５に含まれる位相補償要素（抵抗Ｒ３及び容量Ｃ３等）などによって、直流電源制御回路１１５の応答速度は、可視光通信信号の周波数よりも十分遅い応答速度に設定される。また，力率改善（ＰＦＣ）動作をさせる場合は、直流電源制御回路１１５の応答速度は、交流の周波数よりも十分遅い応答速度に設定される。これにより、高周波電流歪みを抑制し、力率を改善することができる。これらにより、直流電源制御回路１１５の応答速度を早くすることができない。
【００８２】
また、直流電源回路１１１の出力電圧Ｖ１が大きくなると、Ｖ２＝Ｖ１−ＶＦが電流制御素子Ｑ１及び抵抗ＲＳに印加される。ここで、電圧ＶＦは、発光素子１０２の両端子間の電圧である。また、電流制御回路１１２は発光素子１０２に流れる電流ＩＤが一定になるよう制御するため，電流制御素子Ｑ１にはＩＤ×ＶＤＳの電力ストレスが発生する。ここでＶＤＳは、電流制御素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧である。
【００８３】
このように電圧Ｖ２が大きくなると、電流制御素子Ｑ１に過大なストレスが発生し、故障が発生する可能性がある。
【００８４】
本実施の形態では、電力ストレスを抑制する構成について説明する。
【００８５】
［直流電源制御回路及びフィードバック回路の構成］
図１５は、本実施の形態に係る直流電源制御回路１１５Ａ及びフィードバック回路１１４及び１１４Ｃの構成を示す図である。本実施の形態では、上述した実施の形態１に対して、直流電源制御回路１１５Ａの構成が直流電源制御回路１１５と異なる。また、点灯装置１０１は、フィードバック回路１１４に加え、フィードバック回路１１４Ｃを備える。
【００８６】
直流電源制御回路１１５Ａは、直流電源制御回路１１５の構成に加え、判定回路１３２Ａと、フォトカプラ１３３Ａとを備える。また、制御回路１３４Ａの機能が制御回路１３４と異なる。
【００８７】
フィードバック回路１１４及び判定回路１３２の構成は、実施の形態１と同様である。つまり、上述したように、これらの回路により、定常時に電圧Ｖ２が略一定になるように制御が行われる。また、位相補償要素（抵抗Ｒ３及び容量Ｃ３等）によって、これらの回路の応答速度は遅くなるように設定されている。具体的には、電圧ＶＦＢ１が基準電圧Ｖｒｅｆになるように制御される。
【００８８】
フィードバック回路１１４Ｃは、接続点Ｎ１と直流電源制御回路１１５Ａ（判定回路１３２Ａ）との間に接続され、電圧Ｖ２を直流電源制御回路１１５Ａ（判定回路１３２Ａ）に供給する。また、フィードバック回路１１４Ｃは、電流制御素子Ｑ１がオフしている期間において、直流電源制御回路１１５Ａ（判定回路１３２Ａ）に予め定められた電圧を供給する。
【００８９】
このフィードバック回路１１４Ｃの構成及び機能はフィードバック回路１１４と同様であり、ダイオードＤ２と、抵抗Ｒ７と、容量Ｃ５とを備える。ダイオードＤ２は、接続点Ｎ１と直流電源制御回路１１５Ａ（判定回路１３２Ａ）との間に直列に接続される。抵抗Ｒ７は、ダイオードＤ２と直流電源制御回路１１５Ａ（判定回路１３２Ａ）との接続点Ｎ３と、電圧源ＶＣＣとの間に直列に接続される。容量Ｃ５は、接続点Ｎ３に接続される。
【００９０】
判定回路１３２Ａは、フィードバック回路１１４Ｃにより供給された電圧ＶＦＢ２が、第２基準電圧より高いか否かを判定する。具体的には、判定回路１３２Ａは、ダイオードＺＤ２を含む。ダイオードＺＤ２は、ツェナーダイオードであり、接続点Ｎ３とフォトカプラ１３３Ａとの間に直列に接続される。ここで、第２基準電圧とは、判定回路１３２における基準電圧Ｖｒｅｆより高い電圧であり、ダイオードＺＤ２のツェナー電圧に基づき設定される。
【００９１】
この構成により、フィードバック回路１１４Ｃは、電圧Ｖ２が第２基準電圧より高い場合に動作し、電圧Ｖ２が第２基準電圧より低い場合には動作しない。また、これらの回路により、電圧Ｖ２が一時的に高くなったことが検知され、検知結果がフォトカプラ１３３Ａを介して、制御回路１３４Ａに通知される。
【００９２】
また、判定回路１３２Ａは、定常時は動作しないため、動作の安定性を向上させるための位相補償要素を備えない。これにより、判定回路１３２Ａの応答速度は、判定回路１３２よりも早い。
【００９３】
制御回路１３４Ａは、制御回路１３４の機能に加え、判定回路１３２Ａから通知された信号に基づき、直流電源回路１１１を制御する。具体的には、制御回路１３４Ａは、判定回路１３２Ａにより電圧Ｖ２が第２基準電圧より高いと判定された場合には、電圧Ｖ１を下げるように直流電源回路１１１を制御する。
【００９４】
具体的には、定常動作時は、ダイオードＺＤ２はオフ状態であり、フォトカプラ１３３Ａは動作しない。一方、電圧Ｖ１が大きくなると、電流制御素子Ｑ１がオン時の電圧Ｖ２（ＯＮ）が大きくなる。これにより、電圧ＶＦＢ２が大きくなり、ダイオードＺＤ２がオン状態になり、フォトカプラ１３３Ａが駆動される。フォトカプラ１３３Ａが駆動されると、制御回路１３４Ａは電圧Ｖ１を下げる制御を行う。なお、制御回路１３４Ａは、電圧Ｖ１を下げるのではなく、直流電源回路１１１を一時停止し、その後再起動してもよい。
【００９５】
このように、本実施の形態では、直流電源制御回路１１５Ａは、判定回路１３２に加え、応答速度の速い判定回路１３２Ｂを備える。これにより、商用電源１０３の電圧変動或いは瞬時停電、又は、スイッチ１０４の操作或いはスイッチ１０４のチャタリングによる電圧急変などに起因して電圧Ｖ１が大きくなった場合に、当該電圧Ｖ１を下げることができる。これにより、素子に過大なストレスが発生ことを抑制できる。
【００９６】
［直流電源制御回路の変形例］
図１６は、直流電源制御回路１１５Ａの変形例である直流電源制御回路１１５Ｂの構成を示す図である。なお、フィードバック回路１１４及び１１４Ｃの構成は、図１５と同様である。
【００９７】
図１６に示す直流電源制御回路１１５Ｂは、判定回路１３２Ｂの構成が判定回路１３２Ａと異なる。また、単一のフォトカプラ１３３により、判定回路１３２の判定結果及び判定回路１３２Ｂの判定結果が共に制御回路１３４Ｂに送られる点が異なる。
【００９８】
具体的には、判定回路１３２Ｂは、判定回路１３２Ａの構成に加え、さらに、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ８とを備える。電圧ＶＦＢ２が第２基準電圧を超えた場合、トランジスタＱ４がオンし、フォトカプラ１３３が動作する。
【００９９】
制御回路１３４Ａは、フォトカプラ１３３により伝送された信号に基づき直流電源回路１１１を制御する。具体的には、制御回路１３４Ａは、フォトカプラ１３３の駆動電流が大きくなると電圧Ｖ１を小さくするように直流電源回路１１１は制御する。これにより、電圧Ｖ１が過大電圧となったときは判定回路１３２Ｂによりフォトカプラ１３３が直ちに駆動され、電圧Ｖ１が大きくなることが抑制される。
【０１００】
なお、図１５及び図１６において、フィードバック回路１１４及び１１４Ｃとして、図７に示す回路構成を用いる例を示したが、図１１に示すフィードバック回路１１４Ａ、又は図１３に示すフィードバック回路１１４Ｂが用いられもよい。
【０１０１】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２では、単一の電流制御素子Ｑ１により、定電流制御と、可視光通信信号の重畳とを行う例を述べたが、定電流制御と、可視光通信信号の重畳とを異なる素子で行われてもよい。例えば、直列に接続されたトランジスタとスイッチとのうち、トランジスタ（電流制御素子）を用いて定電流制御が行われ、スイッチを用いて可視光通信信号の重畳が行われてもよい。また、定電流制御は行われず、可視光通信信号の重畳のみが行われてもよい。
【０１０２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２で説明した点灯装置１０１を備える照明器具１００及び看板１５０について説明する。
【０１０３】
［照明器具の一例］
図１７は、上記実施の形態で説明した照明器具１００の外観図である。図１７は、照明器具１００をダウンライトに適用した例を示す。この照明器具１００は、回路ボックス１１、灯体１２及び配線１３を備える。
【０１０４】
回路ボックス１１には、上記の点灯装置１０１が格納され、灯体１２には、ＬＥＤ（発光素子１０２）が装着される。また、配線１３は、回路ボックス１１と灯体１２とを電気的に接続する配線である。
【０１０５】
なお、照明器具１００は、図１８に示すスポットライト等の他の照明器具に適用してもよい。
【０１０６】
［看板の一例］
図１９は、上記実施の形態で説明した点灯装置１０１及び発光素子１０２を備える看板１５０の外観図である。例えば、点灯装置１０１は、図１９に示すように、商業施設又は店舗で用いられる看板１５０に用いられる。なお、点灯装置１０１が用いられ看板１５０の種別はこれに限らない。例えば、看板１５０は、駅等で用いられる駅名標、案内板、又は広告用の看板等であってもよい。
【０１０７】
［その他の変形例］
上記で示したスイッチング素子の種別は一例であり、これに限らない例えば、スイッチング素子はＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はリレーなどであってもよい。
【０１０８】
また、上記実施の形態に係る照明器具又は点灯装置に含まれる処理部の少なくとも一部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【０１０９】
また、上記回路図に示す回路構成は、一例であり、本発明は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる回路も本発明に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、スイッチング素子（トランジスタ）、抵抗素子、又は容量素子等の素子を接続したものも本発明に含まれる。言い換えると、上記実施の形態における「接続される」とは、２つの端子（ノード）が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該２つの端子（ノード）が、素子を介して接続される場合も含む。
【０１１０】
また、ハイ／ローにより表される論理レベル又はオン／オフにより表されるスイッチング状態は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、例示された論理レベル又はスイッチング状態の異なる組み合わせにより、同等な結果を得ることも可能である。さらに、上で示した論理回路の構成は本発明を具体的に説明するために例示するものであり、異なる構成の論理回路により同等の入出力関係を実現することも可能である。
【０１１１】
以上、一つまたは複数の態様に係る点灯装置及び照明器具について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明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、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１００  照明器具
１０１  点灯装置
１０２  発光素子
１１１  直流電源回路
１１２  電流制御回路
１１３  信号生成回路
１１４、１１４Ａ、１１４Ｂ  フィードバック回路（第１フィードバック回路）
１１４Ｃ  フィードバック回路（第２フィードバック回路）
１１５、１１５Ａ  直流電源制御回路
１３２  判定回路（第１判定回路）
１３２Ａ  判定回路（第２判定回路）
１３３  フォトカプラ
１３４Ａ  制御回路
１５０  看板
Ｄ１、ＺＤ１  ダイオード
Ｑ１  電流制御素子（スイッチ）
Ｑ３  トランジスタ
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６  抵抗
【図１】
2018125103.tif 000006
【図２】
2018125103.tif 000007
【図３】
2018125103.tif 000008
【図４】
2018125103.tif 000009
【図５】
2018125103.tif 000010
【図６】
2018125103.tif 000011
【図７】
2018125103.tif 000012
【図８】
2018125103.tif 000013
【図９】
2018125103.tif 000014
【図１０】
2018125103.tif 000015
【図１１】
2018125103.tif 000016
【図１２】
2018125103.tif 000017
【図１３】
2018125103.tif 000018
【図１４】
2018125103.tif 000019
【図１５】
2018125103.tif 000020
【図１６】
2018125103.tif 000021
【図１７】
2018125103.tif 000022
【図１８】
2018125103.tif 000023
【図１９】
2018125103.tif 000024