(57)【要約】【課題】ハイサイドに制御回路（集積回路）を備える降圧コンバータで構成される、直流発光負荷を駆動する駆動装置及び照明装置において、微小調光及び消灯を可能にする。【解決手段】駆動装置２は、直流電源Ｅにスイッチング素子Ｑ１とリアクトルＬ１と平滑コンデンサＣ６が直列接続され、リアクトルＬ１と平滑コンデンサＣ６の直列回路に並列に回生ダイオードＤ１が接続された降圧型コンバータで構成され、スイッチング素子Ｑ１とリアクトルＬ１との接続点を基準電位とするスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦ制御する集積回路Ｚ１と、直流発光負荷４と並列に接続されたバイパス回路３とを有し、集積回路Ｚ１は、直流発光負荷４に流れる電流を検出する電流検出手段と、外部からの調光信号に応じて直流発光負荷に流れる電流を制御し、バイパス回路３は、調光信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ動作することを特徴とする。【選択図】図１
2018181454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流発光負荷と、前記直流電源から得たエネルギーを変換して前記直流発光負荷へ出力する駆動装置において、前記直流電源にスイッチング素子とリアクトルと平滑コンデンサが直列接続され、前記リアクトルと平滑コンデンサの直列回路に並列に回生ダイオードが接続され、前記スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより降圧された直流電圧を前記直流発光負荷に供給する降圧型コンバータと、前記スイッチング素子と前記リアクトルとの接続点を基準電位とする、前記スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路と、前記直流発光負荷と並列に接続されたバイパス回路と、を備え、前記制御回路は、前記直流発光負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、外部からの調光信号に応じて前記直流発光負荷に流れる電流を制御する電流制御手段とを有し、前記バイパス回路は、前記調光信号が微小調光または消灯レベルの時、前記直流発光負荷に流れる電流をバイパスすることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記駆動装置と前記直流発光負荷とを備えたことを特徴とする請求項１の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流発光負荷に対して調光を行う駆動装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主要な技術的先進国で照明用に使用される電気エネルギーは、各国における総発電量の
約１５％に達すると言われ、地球環境問題の観点から電気エネルギーの削減が求められて
いる。このような要求を背景に、従来の照明装置に用いられている白熱電球や蛍光灯より
も消費電力が少なく且つ寿命が長い光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  
Ｄｉｏｄｅ）及び有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）といった直流
発光デバイスを発光負荷として備える照明装置が注目されている。
【０００３】
さらに近年、特許文献１に記載されるように、家庭或いはオフィスにおける生産効率の
改善に寄与することを目的とし、調光が可能な室内用照明装置の開発が進められている。
調光とは、照明装置内外からの情報に基づき照明の明るさを変化させることである。
【０００４】
従来の照明装置のスイッチング電源装置として、図４のように、降圧コンバータからな
るスイッチング電源装置と、スイッチング電源装置の出力端子に並列接続された発光ダイ
オード（ＬＥＤ）と、を備えるスイッチング電源装置が知られている（特許文献１）。従
来の照明装置において、降圧コンバータのスイッチング素子は回路上、ハイサイドのスイ
ッチ素子であるので、その駆動のためにグランドレベルよりも高い電位側を基準とする駆
動電圧を入力電圧から定電圧電源を介して生成する。また、制御回路はグランドレベルに
接続され、ハイサイドのスイッチ素子をオン／オフ制御するためにレベルシフト回路を介
して制御回路から制御信号が送信される。ここで、制御回路用電源Ｖｃｃは、別電源から
供給され、制御回路用電源Ｖｃｃからブートストラップダイオードを介して、ハイサイド
の駆動電圧にも使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５８２５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のスイッチング電源装置は、調光することを前提に考えてい
ない。このため、外部信号による調光制御、特に消灯までの調光を行った場合には、入力
電圧に接続された定電圧電源及びスイッチング素子の駆動回路の回路電流が発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）に流れるので、完全消灯ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、直流発光負荷に対して消灯までの調光が可能な駆動装置及び照明装置を提供
する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、直流電源と、直流発光負荷と、前記直流電源から得たエネルギーを変換して前記直流発光負荷へ出力する駆動装置において、前記直流電源にスイッチング素子とリアクトルと平滑コンデンサが直列接続され、前記リアクトルと平滑コンデンサの直列回路に並列に回生ダイオードが接続され、前記スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより降圧された直流電圧を前記直流発光負荷に供給する降圧型コンバータと、前記スイッチング素子と前記リアクトルとの接続点を基準電位とする、前記スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路と、前記直流発光負荷と並列に接続されたバイパス回路と、を備え、前記制御回路は、前記直流発光負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、外部からの調光信号に応じて前記直流発光負荷に流れる電流を制御する電流制御手段とを有し、前記バイパス回路は、前記調光信号が微小調光または消灯レベルの時、前記直流発光負荷に流れる電流をバイパスすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、直流発光負荷に対して、消灯及び微小調光が可能な駆動装置及び照明
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置１の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る駆動装置２の集積回路ブロック図を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る調光信号電圧―調光電流のグラフを示す。
【図４】特許文献１に記載される照明装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示す
るものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定す
るものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えるこ
とができる。
【００１２】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る照明装置１の構成を示す回路図である。本実施形態に
係る照明装置１は、外部の直流電源Ｅに接続された駆動装置２で構成され、駆動装置２は
外部からの調光信号に応じて、直流発光デバイスＬＥＤ１〜ＬＥＤｎからなる直流発光負
荷４に電力を供給する。
また、駆動装置２は、直流電源Ｅ２に接続する第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２と、
直流発光デバイスＬＥＤ１〜ＬＥＤｎからなる直流発光負荷４に接続する第３の端子Ｔ３
及び第４の端子Ｔ４と、調光信号を受信するための第５の端子Ｔ５及び第６の端子Ｔ６と
を備える。
【００１３】
駆動装置２は、降圧チョッパ―回路を構成し、主要部品のスイッチング素子Ｑ１、電流
検出抵抗Ｒ１、リアクトルＬ１、平滑コンデンサＣ６及び回生ダイオードＤ１と、平滑コ
ンデンサＣ６と並列接続されたバイパス回路２を構成する抵抗Ｒ６〜Ｒ１０、及びＭＯＳ
ＦＥＴＱ２、Ｑ３、フォトカプラＰＣ１、及び外部からの調光信号を基にしてスイッチン
グ素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路である集積回路Ｚ１とその周辺回路等からな
る。
【００１４】
本実施形態に係る駆動装置２は、直流電源Ｅからスイッチング素子Ｑ１をオンさせて、
電流検出抵抗Ｒ１、リアクトルＬ１、平滑コンデンサＣ１の直列回路で、リアクトルＬ１
を励磁し、且つ平滑コンデンサＣ６を充電させると同時に直流発光デバイスＬＥＤ１〜Ｌ
ＥＤｎからなる直流発光負荷４に電力を供給する。次に、スイッチング素子Ｑ１をオフさ
せて、回生ダイオードＤ１を介して電流検出抵抗Ｒ１、リアクトルＬ１、平滑コンデンサ
Ｃ１の経路で、リアクトルＬ１の蓄積エネルギーを平滑コンデンサＣ６へ充電させると共
に直流発光デバイスＬＥＤ１〜ＬＥＤｎからなる直流発光負荷４に電力を供給する。
【００１５】
外部からの調光信号を基にしてスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦ制御する集積回路
Ｚ１とその周辺回路は、該集積回路Ｚ１、抵抗Ｒ２〜Ｒ５、コンデンサＣ１〜Ｃ５、ダイ
オードＤ２から構成される。
図２に集積回路Ｚ１の内部ブロック図を示す。集積回路Ｚ１は、起動回路ＳＴＡＲＴＵ
Ｐ、内部電源Ｒｅｇ、発振器ＯＳＣ、フリップフロップＦＦ１、論理回路ＡＮＤ１、ＯＲ
１、ＮＯＲ１、駆動回路ＤＲＶ、誤差増幅器ＯＴＡ、フィードバック制御部Ｆｅｅｄｂａ
ｃｋ  ｃｏｎｔｒｏｌ、ボトム検出部Ｂｏｔｔｏｍ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、過電流保護Ｏ
ＣＰ、過電圧保護ＯＶＰ等からなる。
【００１６】
集積回路Ｚ１は、発振器ＯＳＣからのトリガパルスをフリップフロップＦＦ１のセット
端子に入力して論理回路ＡＮＤ１、駆動回路ＤＲＶを介してスイッチング素子Ｑ１のゲー
トへ出力しオンさせる。スイッチング素子Ｑ１のオン動作により、電流検出抵抗Ｒ１に電
圧降下が生じ、該電圧降下を抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４のフィルタを介して、集積回路Ｚ
１のＩｓｅｎｓｅ端子に入力される。Ｉｓｅｎｓｅ端子には誤差増幅器ＯＴＡが接続され、
誤差増幅器ＯＴＡから、コンデンサＣ２が接続されたＣＯＭＰ端子及びフィードバック制
御部Ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｃｏｎｔｒｏｌに出力される。フィードバック制御部Ｆｅｅｄｂ
ａｃｋ  ｃｏｎｔｒｏｌは、ＣＯＭＰ端子電圧と後述するＶｒｅｆ端子電圧とを比較して、
ＣＯＭＰ端子電圧の方が高くなった時点で、論理回路ＯＲ１を介してフリップフロップＦ
Ｆ１のリセット端子にＨレベルを出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１はターン
オフする。
ここで、Ｖｒｅｆ端子には、外部からの調光信号が抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ５の並列
回路を介して入力される。すなわち、Ｖｒｅｆ端子には調光信号電圧が入力される。
また、電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下は、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ３から成るフィルタ―
を介して集積回路Ｚ１のＯＣＰ端子に入力される。ＯＣＰ端子には、過電流保護ＯＣＰ、
及びボトム検出部Ｂｏｔｔｏｍ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎが接続されている。電流検出抵抗Ｒ
１の電圧降下が所定の閾値を超えた場合には、過電流保護ＯＣＰから論理回路ＯＲ１に信
号が出力されてスイッチング素子Ｑ１がターンオフする。
また、電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下が、ほぼゼロボルト以上となった時にはボトム検出
部Ｂｏｔｔｏｍ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎから発振器ＯＳＣへ信号が入力され、発振器ＯＳＣ
からトリガパルスが出力させて、スイッチング素子Ｑ１をターンオンさせる。すなわち、
ボトム検出部Ｂｏｔｔｏｍ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎは、リアクトルＬ１の回生電流が終了し
た事を検出してスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせる。
次に、ダイオードＤ２は、コンデンサＣ１と集積回路Ｚ１の電源端子Ｖｃｃに接続され、
リアクトルＬ１の分割巻線の電圧を整流して電源端子Ｖｃｃを得るものである。リアクト
ルＬ１の分割巻線の電圧は、直流発光負荷４の電圧をリアクトルＬ１の分割された巻数比
に比例した電圧になる。
また、電源端子Ｖｃｃには過電圧保護ＯＶＰが接続され、リアクトルＬ１の分割巻線の
電圧が集積回路Ｚ１の定格電圧を超えた場合に、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作を
停止させる。
【００１７】
本実施形態に係る駆動装置２は、図1に示すように、スイッチング素子Ｑ１をＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御する集積回路Ｚ１のＧＮＤが、スイッチング素子Ｑ１のソースと回生ダイオード
のカソードとに接続されている。すなわち、降圧コンバータのハイサイド側に接続された
フローティング構成となっている。
【００１８】
ここで、集積回路Ｚ１は、電源投入時に直流電源Ｅからの電圧をリアクトルＬ１及び直
流発光デバイスＬＥＤ１〜ＬＥＤｎからなる直流発光負荷４を介して起動電流を供給する
。起動電流が流れることで、集積回路Ｚ１の電源端子Ｖｃｃに接続されるコンデンサＣ１
が充電されたのち起動する。起動後の集積回路Ｚ１の電源は、前述したようにリアクトル
Ｌ１の分割巻線電圧をダイオード２を介して整流、平滑して得ることで、直流電源Ｅから
の起動電流を停止させる。
起動後は、集積回路Ｚ１のＶｒｅｆ端子に入力される外部からの調光信号電圧に応じた
電流が抵抗Ｒ１に流れるように、スイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦをフィードバック
制御する。すなわち、図１に示すように、抵抗Ｒ１と直流発光負荷４は直列に接続されて
いるので、調光信号電圧に応じた電流が直流発光負荷４に流れ、調光信号に応じた直流発
光負荷４の調光を行う。
【００１９】
図1に示す本実施形態に係るバイパス回路３は、本発明の微小調光及び消灯手段に相当
する。
電位的にハイサイドとなる集積回路Ｚ１の電源端子Ｖｃｃには、バイパス回路３を構成
する抵抗Ｒ６、Ｒ７、ＭＯＳＦＥＴＱ２、フォトカプラＰＣ１−１が接続されている。詳
しくは、集積回路Ｚ１の電源端子ＶｃｃとＧＮＤ端子間には、フォトカプラＰＣ１のフォ
トダイオードＰＣ１−１、抵抗Ｒ８、ＭＯＳＦＥＴＱ２の直列回路が接続されている。ま
た、集積回路Ｚ１のＶｒｅｆ端子、すなわち抵抗Ｒ５、コンデンサＣ５の両端にＭＯＳＦ
ＥＴＱ２のゲート・ソースおよび抵抗Ｒ６が接続される。
また、平滑コンデンサＣ６の両端子間には抵抗Ｒ８〜Ｒ１０、ＭＯＳＦＥＴＱ３、フォ
トカプラＰＣ１のフォトトランジスタＰＣ１−２が接続される。詳しくは、平滑コンデン
サＣ６の両端子間に抵抗Ｒ８，Ｒ９の直列回路と、抵抗Ｒ１０、ＭＯＳＦＥＴＱ３の直列
回路が並列に接続されている。抵抗Ｒ９の両端にＭＯＳＦＥＴＱ３のゲート・ソースと、
フォトカプラＰＣ１−２が並列に接続されている。
【００２０】
調光信号電圧が、バイパス回路３のＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートの閾値電圧以上の場合は、
フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＣ１−１がオン状態になり、電位的にローサイ
ドにあるフォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタＰＣ１−２がオンし、ＭＯＳＦＥＴＱ
３をオフ状態にする。これにより、バイパス回路３はオフ状態となり、抵抗Ｒ１０を介し
ての放電はされない。
調光信号電圧がゼロまたはバイパス回路３のＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートの閾値電圧未満
になると、集積回路Ｚ１は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。
これにより、集積回路Ｚ１はリアクトルＬ１の分割巻線から電源電圧Ｖｃｃを得られな
くなるが、起動回路ＳＴＡＲＴＵＰを起動させて、直流電源から電源電圧Ｖｃｃを供給す
る。ここで、直流電源から電源電圧Ｖｃｃを供給することで、直流発光負荷４に集積回路
Ｚ１の回路電流が流れることになる。
しかし、調光信号電圧がゼロまたはバイパス回路３のＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートの閾値
電圧未満になると同時に、集積回路Ｚ１の回路電流を放電するバイパス回路３のＭＯＳＦ
ＥＴＱ３がオンとなり、直流発光負荷４に流れる回路電流をバイパスする。これにより、
直流発光負荷４の微小調光または消灯を可能にする。
【００２１】
図３に本発明の実施形態に係る調光信号電圧―調光電流のグラフを示す。
調光信号電圧が一定値以下（図３では１０％以下）になると、スイッチング素子Ｑ１は
オフとなり、直流発光負荷４には集積回路Ｚ１の回路電流（２ｍＡ程度）が流れ込み、微
小調光状態となる。微小調光電流の調整は、ＭＯＳＦＥＴＱ３のゲート電圧のバイアス値
を抵抗Ｒ８，Ｒ９の抵抗値を調整することで可能である。
【００２２】
上述のように、ハイサイドに制御回路（集積回路Ｚ１）を備える降圧コンバータの駆動
装置２は、調光信号に応じてバイパス回路３をオフ又はオン状態にすることで、直流発光
負荷４の照度を下げた場合でも、微小調光及び消灯状態にすることができる。
【００２３】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び
図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様
々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載
していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲
は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるもの
である。
例えば、駆動装置２の直流電源は、商用交流電源からブリッジ整流器と平滑コンデンサ
から構成される交流整流平滑回路を介して得た直流電圧でも良い。
【符号の説明】
【００２４】
１      照明装置
２      駆動装置
３      バイパス回路
４      直流発光負荷
Ｃ１〜Ｃ５    コンデンサ
Ｃ６    平滑コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２    ダイオード
Ｅ      直流電源
Ｌ１    リアクトル
ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ      直流発光デバイス
ＰＣ１  フォトカプラ
Ｑ１    スイッチング素子
Ｑ２、Ｑ３    ＭＯＳＦＥＴ
Ｒ１    電流検出抵抗
Ｒ２〜Ｒ１０    抵抗
Ｚ１    集積回路
【図１】
2018181454.tif 000003
【図２】
2018181454.tif 000004
【図３】
2018181454.tif 000005
【図４】
2018181454.tif 000006