(57)【要約】【課題】入力電力の測定用の回路の単純化が可能な電源装置及び照明装置及び電力計測システムを提供する。【解決手段】昇圧チョッパ型の電源装置において、インダクタＬ１の両端電圧を半波整流した電圧を少なくともスイッチング素子Ｑ１のオンオフの１周期分積分した電圧に比例する検出電圧Ｖｃｄを出力する積分器２と、積分器２が出力した検出電圧Ｖｃｄに基いて入力電力を演算する演算部３とを備える。積分器２が出力する検出電圧Ｖｃｄは電源からの入力電圧Ｖｉｎとスイッチング素子Ｑ１のオン状態の継続時間との積に比例するから、スイッチング素子Ｑ１のオン状態の継続時間を計時する場合に比べ、回路の単純化が可能となる。【選択図】図１
2011097682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されたインダクタと、インダクタに接続されてインダクタへのエネルギーの蓄積をオンオフするスイッチング素子と、インダクタへのエネルギーの蓄積がオフされている期間にインダクタのエネルギーにより充電される出力コンデンサと、スイッチング素子を周期的にオンオフ駆動し、出力コンデンサの両端電圧を一定に維持するようにスイッチング素子のオンデューティを制御する制御部とを備え、出力コンデンサの両端電圧を出力電圧とする電源装置であって、
インダクタの両端電圧を半波整流した電圧を少なくともスイッチング素子のオンオフの１周期分積分した電圧に比例する検出電圧を出力する積分器と、
積分器が出力した検出電圧に基いて入力電力を演算する演算部と、
演算部によって演算された入力電力の情報を外部に出力する出力部とを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
インダクタは、一端がグランドに接続されて他端がダイオードを介して積分器に接続された二次巻線を有し、
積分器は、インダクタの前記二次巻線からの入力電圧を平滑することで検出電圧を生成することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
インダクタに接続される電源は、交流電源から入力された交流電力を全波整流して出力するダイオードブリッジであって、
積分器は、インダクタの両端電圧を半波整流した電圧をダイオードブリッジからの入力電圧の１周期分積分した電圧に比例する検出電圧を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
インダクタに接続される電源は、交流電源から入力された交流電力を全波整流して出力するダイオードブリッジであって、
ダイオードブリッジからの入力電圧の周期を測定する入力測定部を備え、
演算部は、入力測定部によって測定された入力電圧の周期に基いて、演算に用いるパラメータを決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
演算部は、積分器から入力された検出電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器によって変換された検出電圧を用いて入力電力を演算するデジタル回路とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源装置と、電源装置の出力電力を用いて電気的光源を点灯させる負荷回路とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の少なくとも１個の電源装置と、
各電源装置の出力部から得られた入力電力の情報を表示する少なくとも１個の表示装置とを備えることを特徴とする電力計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置、照明装置、及び、電力計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直流電源に接続されたインダクタと、インダクタに接続されてインダクタへのエネルギーの蓄積をオンオフするスイッチング素子と、インダクタへのエネルギーの蓄積がオフされている期間にインダクタのエネルギーにより充電される出力コンデンサと、スイッチング素子を周期的にオンオフ駆動し、出力コンデンサの両端電圧を一定に維持するようにスイッチング素子のオンデューティを制御する制御部とを備え、出力コンデンサの両端電圧を出力電圧とする電源装置が提供されている。この種の電源装置としては、例えば、降圧チョッパ回路とも呼ばれるバックコンバータや、昇圧チョッパ回路とも呼ばれるブーストコンバータや、フライバックコンバータなどがある。
【０００３】
この種の電源装置として、入力電力を測定するものが提供されている。測定された入力電力は適宜の手段によって使用者に報知され、使用者は報知された入力電力を節電のために参考にすることができる。上記の電源装置において入力電力を測定する方法としては、スイッチング素子のオン状態の継続時間（以下、「オン時間」と呼ぶ。）を計時し、計時されたオン時間に基いて入力電力を演算するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、オン時間の計時には比較的に複雑な回路が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、入力電力の測定用の回路の単純化が可能な電源装置及び照明装置及び電力計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、直流電源に接続されたインダクタと、インダクタに接続されてインダクタへのエネルギーの蓄積をオンオフするスイッチング素子と、インダクタへのエネルギーの蓄積がオフされている期間にインダクタのエネルギーにより充電される出力コンデンサと、スイッチング素子を周期的にオンオフ駆動し、出力コンデンサの両端電圧を一定に維持するようにスイッチング素子のオンデューティを制御する制御部とを備え、出力コンデンサの両端電圧を出力電圧とする電源装置であって、インダクタの両端電圧を半波整流した電圧を少なくともスイッチング素子のオンオフの１周期分積分した電圧に比例する検出電圧を出力する積分器と、積分器が出力した検出電圧に基いて入力電力を演算する演算部と、演算部によって演算された入力電力の情報を外部に出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、積分器が出力する検出電圧は電源からの入力電圧とスイッチング素子のオン状態の継続時間との積に比例するから、スイッチング素子のオン状態の継続時間を計時する場合に比べ、入力電力の測定用の回路の単純化が可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、インダクタは、一端がグランドに接続されて他端がダイオードを介して積分器に接続された二次巻線を有し、積分器は、インダクタの前記二次巻線からの入力電圧を平滑することで検出電圧を生成することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、インダクタに接続される電源は、交流電源から入力された交流電力を全波整流して出力するダイオードブリッジであって、積分器は、インダクタの両端電圧を半波整流した電圧をダイオードブリッジからの入力電圧の１周期分積分した電圧に比例する検出電圧を出力することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、インダクタに接続される電源は、交流電源から入力された交流電力を全波整流して出力するダイオードブリッジであって、ダイオードブリッジからの入力電圧の周期を測定する入力測定部を備え、演算部は、入力測定部によって測定された入力電圧の周期に基いて、演算に用いるパラメータを決定することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、入力測定部を備えない場合に比べ、より多様な交流電源に対応可能となる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、演算部は、積分器から入力された検出電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器によって変換された検出電圧を用いて入力電力を演算するデジタル回路とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源装置と、電源装置の出力電力を用いて電気的光源を点灯させる負荷回路とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の少なくとも１個の電源装置と、各電源装置の出力部から得られた入力電力の情報を表示する少なくとも１個の表示装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、インダクタの両端電圧を半波整流した電圧を少なくともスイッチング素子のオンオフの１周期分積分した電圧に比例する検出電圧を出力する積分器と、積分器が出力した検出電圧に基いて入力電力を演算する演算部とを備えるので、積分器が出力する検出電圧は電源からの入力電圧とスイッチング素子のオン状態の継続時間との積に比例するから、スイッチング素子のオン状態の継続時間を計時する場合に比べ、入力電力の測定用の回路の単純化が可能となる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、インダクタに接続される電源は、交流電源から入力された交流電力を全波整流して出力するダイオードブリッジであって、ダイオードブリッジからの入力電圧の周期を測定する入力測定部を備え、演算部は、入力測定部によって測定された入力電圧の周期に基いて、演算に用いるパラメータを決定するので、入力測定部を備えない場合に比べ、より多様な交流電源に対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１を示す回路ブロック図である。
【図２】同上においてスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態とオン電圧Ｖｏｎと回路電流ＩＬ１との時間変化を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態２を示す回路ブロック図である。
【図４】同上においてスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態とオン電圧Ｖｏｎと回路電流ＩＬ１との時間変化を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態３を示す回路ブロック図である。
【図６】同上においてスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態とオン電圧Ｖｏｎと回路電流ＩＬ１と検出電圧Ｖｃｄとの時間変化を示す説明図である。
【図７】同上の変更例を示す回路ブロック図である。
【図８】図７の例においてスイッチング素子Ｑ１のオンオフ状態とオン電圧Ｖｏｎとダイオードを流れる電流ＩＤ１との時間変化を示す説明図である。
【図９】同上を用いた照明装置の一例を示す回路ブロック図である。
【図１０】同上を用いた照明装置の別の例を示す回路ブロック図である。
【図１１】同上を用いた電力計測システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、交流電源ＡＣから入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジＤＢと、一端がダイオードブリッジＤＢの高電圧側の出力端に接続されたインダクタＬ１と、インダクタＬ１の他端とダイオードブリッジＤＢの低電圧側の出力端との間に接続されたスイッチング素子Ｑ１と、アノードがインダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点に接続されたダイオードＤ１と出力コンデンサＣ１との直列回路であってスイッチング素子Ｑ１に並列に接続された直列回路とを備え、出力コンデンサＣ１の両端電圧を出力電圧Ｖｄｃとする、ブーストコンバータ（昇圧チョッパ回路）と呼ばれる電源装置である。すなわち、出力コンデンサＣ１の両端間には、適宜の負荷回路Ｚが接続される。また、ダイオードブリッジＤＢの低電圧側の出力端はグランドに接続されている。
【００２１】
さらに、本実施形態は、スイッチング素子Ｑ１を周期的にオンオフ駆動する制御部１を有する。すなわち、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオンされている期間（以下、「オン期間」と呼ぶ。）にはダイオードブリッジＤＢからの入力によりインダクタＬ１に流れる電流（以下、「回路電流」と呼ぶ。）ＩＬ１が徐々に増加し、スイッチング素子Ｑ１がオフされている期間（以下、「オフ期間」と呼ぶ。）には回路電流ＩＬ１の減少に伴ってインダクタＬ１の両端に誘導される電圧がダイオードブリッジＤＢの出力電圧Ｖｉｎに重畳された電圧により出力コンデンサＣ１が充電される。つまり、オン期間にはインダクタＬ１にエネルギーが蓄積され、オフ期間にはインダクタＬ１にオン期間中に蓄積されたエネルギーにより出力コンデンサＣ１が充電される。制御部１は、出力電圧Ｖｄｃを監視しており、出力電圧Ｖｄｃを一定に保つように、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティを調整する。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１のオンオフの周期（以下、「駆動周期」と呼ぶ。）Ｔｃｐは一定とされ、オン期間の長さ（以下、「オン時間」と呼ぶ。）Ｔｏｎのみが制御される。
【００２２】
さらに、インダクタＬ１には二次巻線が設けられており、この二次巻線においてオン期間中に低電圧側となる一端はグランドに接続され、他端はダイオードのアノードに接続されている。このダイオードの他端は、抵抗とコンデンサとの直列回路からなり抵抗とコンデンサとの接続点を出力端とする積分器２を介してグランドに接続されている。すなわち、積分器２への入力電圧は、オン期間中のみインダクタＬ１の両端電圧を反映するような矩形波状の電圧（以下、「オン誘導電圧」と呼ぶ。）Ｖｏｎとなり、積分器２の出力電圧（すなわち、上記のコンデンサの両端電圧。以下、「検出電圧」と呼ぶ。）Ｖｃｄは、オン誘導電圧Ｖｏｎが平滑された電圧となる。つまり、検出電圧Ｖｃｄは、インダクタＬ１の両端電圧を半波整流した電圧をダイオードブリッジＤＢからの入力電圧Ｖｉｎの１周期分積分した電圧に比例する。
【００２３】
また、本実施形態は、検出電圧Ｖｃｄに基いて、交流電源ＡＣからの入力電力を演算する演算部３と、演算部３の演算に用いられる数値が適宜格納される記憶部５と、演算部３によって演算された入力電力の情報を出力する出力部４とを備える。
【００２４】
記憶部５としては、例えば周知の半導体メモリを用いることができ、周知技術で実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
【００２５】
出力部４は、入力電力の情報を電気信号やワイヤレス信号として外部の装置に送信するものであってもよいし、入力電力の情報を例えば液晶パネルやスピーカ等の適宜の手段を用いて視覚的又は聴覚的に報知するものであってもよい。いずれの場合であっても出力部４は周知技術で実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
【００２６】
演算部３は、例えば検出電圧ＶｃｄをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３１とＡ／Ｄ変換器２１の出力を用いて入力電力を演算するデジタル回路３２とを含む集積回路からなる。なお、演算部３は、入力された検出電圧Ｖｃｄをそのまま用いる代わりに、いったん記憶部５に格納し、複数の検出電圧Ｖｃｄのサンプルを平均して用いる、いわゆる平均化処理を行うものであってもよい。
【００２７】
以下、演算部３による入力電力の演算方法について説明する。
【００２８】
まず、簡単のために、ダイオードブリッジＤＢの出力電圧（以下、「入力電圧」と呼ぶ。）Ｖｉｎを直流電圧とする。インダクタＬ１のインダクタンスをＬとおき、インダクタＬ１に流れる回路電流ＩＬ１の最大値（以下、「ピーク電流」と呼ぶ。）をＩｐとおき、インダクタＬ１に流れる回路電流ＩＬ１がピーク電流Ｉｐから０にまで低下する際にかかる時間（以下、「減衰時間」と呼ぶ。）をＴｄとおくと、ピーク電流Ｉｐと減衰時間Ｔｄとオン時間Ｔｏｎと駆動周期Ｔｃｐとを用いて、インダクタＬ１に流れる回路電流ＩＬ１の平均値Ｉａｖは次式で表される。
【００２９】
【数１】
2011097682.tif 000003
一方、ピーク電流Ｉｐは、入力電圧Ｖｉｎとオン時間ＴｏｎとインダクタンスＬとを用いて次式で表される。
【００３０】
【数２】
2011097682.tif 000004
また、ダイオードＤ１の両端電圧が充分に小さいとして無視すると、出力電圧Ｖｄｃは入力電圧Ｖｉｎと減衰時間Ｔｄとピーク電流Ｉｐとを用いて次式で表される。
【００３１】
【数３】
2011097682.tif 000005
式２，３を用いて式１から減衰時間Ｔｄとピーク電流Ｉｐとを消去すると、次式のようになる。
【００３２】
【数４】
2011097682.tif 000006
従って、入力電力Ｗｉｎは次式のようになる。
【００３３】
【数５】
2011097682.tif 000007
さらに、検出電圧Ｖｃｄは、入力電圧Ｖｉｎと、オン時間Ｔｏｎと、駆動周期Ｔｃｐと、インダクタＬ１に設けられた二次巻線の巻数比ｎとを用いて、次式で表される。
【００３４】
【数６】
2011097682.tif 000008
つまり、検出電圧Ｖｃｄは、オン時間Ｔｏｎと入力電圧Ｖｉｎとの積に比例する。
【００３５】
式６を用い、式５をオン時間Ｔｏｎを含まない式に書き換えると、次式のようになる。
【００３６】
【数７】
2011097682.tif 000009
実際には入力電圧Ｖｉｎは変動し、オン時間Ｔｏｎもオン期間毎に変化する。そこで、式５において入力電圧Ｖｉｎとオン時間Ｔｏｎとを含む項についてダイオードブリッジＤＢの出力の一周期（交流電源ＡＣの出力の半周期。以下、「入力周期」と呼ぶ。）Ｔｉｎ分の平均をとる。すると、入力電力Ｗｉｎは次式のようになる。
【００３７】
【数８】
2011097682.tif 000010
式８において、入力電圧Ｖｉｎがｓｉｎ関数である場合、入力電圧Ｖｉｎの振幅（以下、「入力振幅」と呼ぶ。）Ｖｉｎｐと位相θとを用いてＶｉｎ（ｉ）＝Ｖｉｎｐ・ｓｉｎθ（ｉ）と置き換えることができる。さらに、周期毎のオン時間Ｔｏｎの変動は非常に小さいとして、全てのｉでオン時間Ｔｏｎが一定であるとみなすと、式８は次式のように書き換えられる。
【００３８】
【数９】
2011097682.tif 000011
さらに、入力周期Ｔｉｎに対して駆動周期Ｔｃｐが非常に短い場合（入力電圧Ｖｉｎの周波数に対してスイッチング素子Ｑ１の駆動の周波数が非常に高い場合）、上記のΣはｓｉｎ関数の積分とみなすことができ、ほぼ定数となる。さらに、インダクタンスＬ、駆動周期Ｔｃｐ、入力周期Ｔｉｎはそれぞれ定数であり、また、本実施形態では積分器２が出力する検出電圧Ｖｃｄは入力電圧Ｖｉｎの複数周期分のオン電圧Ｖｏｎが平滑された電圧であって、すなわち入力振幅Ｖｉｎｐとオン時間Ｔｏｎとの積Ｖｉｎｐ・Ｔｏｎは検出電圧Ｖｃｄに対して比例関係にあるので、上記の場合には、結局、入力電力Ｗｉｎは、定数ｋを用い、次のような簡単な式で表されることになる。
【００３９】
【数１０】
2011097682.tif 000012
上記の定数ｋは、予め記憶部５などに格納された固定の数値としてもよいし、実測に基づいて随時決定してもよい。例えば、入力周期Ｔｉｎを測定（すなわち入力電圧Ｖｉｎの周波数を測定）する入力測定部（図示せず）を設け、電源がオンされる度に入力測定部に測定された入力周期Ｔｉｎに基いて上記演算に用いる定数ｋを演算部３が演算するという構成を採用すれば、それぞれ入力周期Ｔｉｎが異なる複数種類の交流電源ＡＣに対応可能となる。
【００４０】
上記構成によれば、検出電圧Ｖｃｄのみによって入力電力Ｗｉｎを演算することができるから、オン時間Ｔｏｎを計時する場合に比べて回路を簡略化することができる。
【００４１】
（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する部分については詳細な説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の回路はいわゆるフライバック・コンバータであって、図３に示すように、インダクタＬ１は二次巻線が追加されてフライバック・トランスとされており、ダイオードＤ１と出力コンデンサＣ１との回路は、インダクタＬ１に追加された二次巻線の両端間に接続され、ダイオードＤ１の向きは、スイッチング素子Ｑ１がオフされている期間に電流が流れる向きとされている。すなわち、図４に示すように、オン期間中にインダクタＬ１にエネルギーが蓄積され、このエネルギーによってオン期間中に出力コンデンサＣ１が充電される点は実施形態１と同様であるが、本実施形態ではオフ期間にはインダクタＬ１（一次巻線）には回路電流ＩＬ１は一切流れずにオン期間にのみ回路電流ＩＬ１が流れる。従って、入力電圧Ｖｉｎとオン時間Ｔｏｎとがそれぞれ一定とした場合には、本実施形態における回路電流ＩＬ１の平均値Ｉａｖは次式で表される。
【００４３】
【数１１】
2011097682.tif 000013
従って、入力電力Ｗｉｎは次式のようになる。
【００４４】
【数１２】
2011097682.tif 000014
実施形態１と同様に式６を用い、式１２をオン時間Ｔｏｎを含まない式に書き換えると次式のようになる。
【００４５】
【数１３】
2011097682.tif 000015
ここで、式１３において、巻数比ｎとインダクタンスＬと駆動周期Ｔｃｐとはそれぞれ既知の定数である。つまり、本実施形態においても、実施形態１と同様に、検出電圧Ｖｃｄの二乗に定数を乗じることで入力電力Ｗｉｎを得ることができる。
【００４６】
実際には入力電圧Ｖｉｎは変動し、オン時間Ｔｏｎも周期毎に変化する。そこで、式１２において、実施形態１と同様に、入力電圧Ｖｉｎとオン時間Ｔｏｎとを含む項について入力周期Ｔｉｎ分の平均をとると、入力電力Ｗｉｎは次式のようになる。
【００４７】
【数１４】
2011097682.tif 000016
実施形態１と同様に、入力電圧Ｖｉｎがｓｉｎ関数である場合であって入力周期Ｔｉｎに対して駆動周期Ｔｃｐが非常に短い場合を想定し、入力振幅Ｖｉｎｐと位相θとを用いてＶｉｎ（ｉ）＝Ｖｉｎｐ・ｓｉｎθ（ｉ）と置き換え、さらに、全てのｉでオン時間Ｔｏｎが一定であるとみなすと、本実施形態でもやはり入力電力ＷｉｎはＶｃｄの二乗に定数を乗じることで得られるということを示す式が導出される。
【００４８】
（実施形態３）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する部分についての説明は省略する。
【００４９】
本実施形態では、図５に示すように、一端がグランドに接続されて他端が制御部１に接続された二次巻線がインダクタＬ１に追加されており、制御部１は、オフ期間中にインダクタＬ１に流れる回路電流ＩＬ１が０にまで低下したことを上記二次巻線の両端電圧に基いて検出したタイミングでスイッチング素子Ｑ１をオンさせる。すなわち、本実施形態の動作は、回路電流ＩＬ１が図６に示すようにゼロとピーク値との間を往復する三角波形状でほぼ連続的に流れる、いわゆる臨界モードの動作となる。
【００５０】
この場合、実施形態１でいうところの減衰時間Ｔｄが、オフ期間の長さ（以下、「オフ時間」と呼ぶ。）Ｔｏｆｆに等しくなる。従って、式１において（Ｔｏｎ＋Ｔｄ）／Ｔｃｐ＝１となり、Ｉａｖ＝Ｉｐ／２となる。これに式２を代入すると、Ｉａｖ＝Ｖｉｎ・Ｔｏｎ／２Ｌとなる。従って、入力電力Ｗｉｎ＝Ｖｉｎ・Ｉａｖは、次式のようになる。
【００５１】
【数１５】
2011097682.tif 000017
Ｓ（ｉ）＝Ｖｉｎ（ｉ）・Ｔｏｎ（ｉ）／ｎとおくと、式１５は、Ｓ（ｉ）を用いて次の式１６や式１７のように書き換えられる。
【００５２】
【数１６】
2011097682.tif 000018
【００５３】
【数１７】
2011097682.tif 000019
ここで、本実施形態では、演算部３は、オン電圧Ｖｏｎに基づいてスイッチング素子Ｑ１のオンオフ切換のタイミングを検出しており、スイッチング素子Ｑ１の駆動の１周期分のオン電圧Ｖｏｎの積分値に比例する電圧となるような検出電圧Ｖｃｄがスイッチング素子Ｑ１の駆動の周期毎に（つまりオン期間毎に）得られるように、積分器２を制御する。すなわち、図６に示すように、オン期間中には検出電圧Ｖｃｄは徐々に上昇し、オフ期間中に演算部３による検出電圧Ｖｃｄの読み込みと検出電圧Ｖｃｄのリセット（図１の積分器２でのコンデンサの放電）とが行われる。このような積分器２や演算部３は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。上記のＳ（ｉ）は上記のようなオン期間毎の検出電圧Ｖｃｄ（ｉ）の定数倍となるので、入力電圧Ｖｉｎの瞬時値とオン時間Ｔｏｎとの一方を別途に検出すれば、その検出値と、検出電圧Ｖｃｄの上記定数倍とを、上記の式１６又は式１７に代入して入力電力Ｗｉｎを演算することができる。
【００５４】
さらに、式１６を用いる場合において、入力電圧Ｖｉｎの瞬時値を検出する代わりに、例えば電源が投入された直後といった所定のタイミングで入力電圧Ｖｉｎの位相を検出するとともに、前記タイミングからの経過時間を計時し、計時された時間と前記タイミングでの位相と入力電圧Ｖｉｎの周波数と入力振幅Ｖｉｎｐとから、入力電圧Ｖｉｎの瞬時値を演算してもよい。この構成を採用すれば、オン期間毎に入力電圧Ｖｉｎの瞬時値を検出する場合に比べ、回路構成を簡略化できる可能性がある。
【００５５】
ところで、オフ期間中にインダクタＬ１の二次巻線に誘導される電圧は、（Ｖｄｃ−Ｖｉｎ）／ｎとなるが、本実施形態のように臨界モードでの動作で、つまり減衰時間Ｔｄがオフ時間Ｔｏｆｆに等しい場合、式２及び式３より、Ｖｉｎ・Ｔｏｎ＝（Ｖｄｃ−Ｖｉｎ）・Ｔｏｆｆである。従って、図７及び図８に示すように、積分器２への入力として半波整流する極性を変更し、積分器２への入力電圧が、オフ期間中の回路電流ＩＬ１（すなわちダイオードＤ１を流れる電流ＩＤ１）を反映するような矩形波状の電圧（以下、「オフ誘導電圧」と呼ぶ。）Ｖｏｆｆとなるような構成を採用した場合であっても、得られる検出電圧Ｖｃｄは図５及び図６の例と同じとなり、演算部２の動作も同様とすることができる。図７のようにインダクタＬ１の二次巻線を制御部１と積分器２とで共用とすれば、インダクタＬ１の二次巻線においてタップを不要とすることができる。
【００５６】
本実施形態において、演算に用いる入力振幅Ｖｉｎｐや入力周期Ｔｉｎについては、一定とする代わりに、電源がオンされる度に入力振幅Ｖｉｎｐや入力周期Ｔｉｎを測定する入力測定部（図示せず）を設け、入力測定部による測定結果を演算部３が用いるようにすれば、より多様な交流電源ＡＣに対応可能となる。
【００５７】
上記各種の電源装置は、例えば図９や図１０に示すような照明装置６に用いることができる。
【００５８】
図９の照明装置６では、負荷回路Ｚは、出力電圧Ｖｄｃが両端間に入力される２個のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と、低電圧側（ローサイド）のスイッチング素子Ｑ３の両端間に接続されるとともに電気的光源としての放電灯ＦＬに接続された共振回路Ｚ１とを備える、周知のハーフブリッジ形のインバータ回路である。すなわち、制御部１が上記２個のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオンオフ駆動すると、共振回路Ｚ１の共振により、出力電圧Ｖｄｃが交流電圧に変換されて放電灯ＦＬに供給され、この交流電圧によって放電灯ＦＬが点灯される。上記のような共振回路Ｚ１及び制御部１は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【００５９】
また、図１０の照明装置６では、負荷回路Ｚは、出力電圧Ｖｄｃの電圧を適宜変換（例えば降圧）して電気的光源としての発光ダイオードＬＥＤに出力することで発光ダイオードＬＥＤを点灯させる直流電源回路である。このような負荷回路Ｚは周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【００６０】
さらに、図９や図１０の照明装置６では、出力部４は、信号線ＳＬに接続されて信号線ＳＬとの間で電気信号を送受信するものである。すなわち、出力部４は、演算部３によって演算された入力電力を示す電気信号（以下、「電力通知信号」と呼ぶ。）を、定期的に、又は、入力電力を要求する電気信号が信号線ＳＬを介して受信されたときに、信号線ＳＬを介して外部装置に送信するものである。出力部４が電力通知信号を送信するタイミングとしては、定期的に入力電力が測定される毎に送信されるようにしてもよいし、入力電力の測定結果をいったん記憶部５に格納するとともに電力通知信号を要求する電気信号が信号線ＳＬを介して受信されたときに記憶部５に格納されている測定結果が送信されるようにしてもよい。さらに、電気的光源の光出力の変更やオンオフといった制御を指示する電気信号（以下、「制御信号」と呼ぶ。）を信号線ＳＬを介して外部装置から受信し、受信された制御信号に応じて制御部１が電気的光源の光出力の変更や電気的光源への給電のオンオフを行うようにしてもよい。このような光出力の変更は、例えば図９の場合には負荷回路Ｚのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ駆動する周波数を変更することで実現可能であり、図１０の場合には発光ダイオードＬＥＤを間欠点灯させるオンデューティを変更することで実現可能であるといったように、周知技術で実現可能であるので詳細な説明は省略する。
【００６１】
図９や図１０の照明装置６は、図１１に示すように、信号線ＳＬを介して受信される電力通知信号に示された入力電力を表示する外部装置としての表示装置７とともに、電力測定システムを構成することができる。図１１の表示装置７は、信号線ＳＬを介して電気信号を送受信する通信部７１と、各種の表示を行う表示部７２と、通信部７１と表示部７２とをそれぞれ制御する制御部７３と、制御部７３が動作に用いるデータが適宜格納される記憶部７４とを備える。通信部７１及び制御部７３はそれぞれ周知の電子回路で実現可能であり、表示部７２は例えば液晶パネルなどの周知の表示装置で実現可能であり、記憶部７４は周知の半導体メモリで実現可能であるといったように、上記の表示装置７は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。また、図１１の例では、照明装置６を複数個備え、各照明装置６はそれぞれ電源線ＰＬを介して互いに共通の交流電源ＡＣから交流電力を供給されている。照明装置６に代えて、電気的光源以外の例えば高周波加熱装置等の負荷を動作させる電源装置を電力測定システムに加えてもよい。
【００６２】
さらに、上記の電力測定システムにおいて、表示装置７に制御盤としての機能を付加してもよい。すなわち、負荷を制御するための操作入力を受け付ける操作手段や、人感センサや照度センサのようなセンサが表示装置７に接続され、制御部７３は、操作手段に受け付けられた操作入力やセンサの出力に応じて負荷の制御を指示する制御信号を送信するように通信部７１を制御する。
【００６３】
ここで、例えば電源線ＰＬにおいて電力を測定した場合、その電源線ＰＬに接続された電源装置への入力電力の合計しか測定することができない。これに対し、上記の電力計測システムでは、各照明装置６（各電源装置）でそれぞれ入力電力が測定されるので、例えば電力通知信号が電源装置毎に固有の識別符号（アドレス）や負荷の種別の情報を含む場合には負荷の種別毎に入力電力の総計を演算するといったように、電力通知信号に含まれる情報に応じて、電源線ＰＬに対する接続の形態に拘束されない括り方での消費電力の集計が可能となる。
【００６４】
上記のような、電源装置毎の入力電力の管理や、負荷の個別制御や、多重通信は、いずれも周知技術を用いて実現可能であるので、詳細な説明は省略する。
【符号の説明】
【００６５】
１  制御部
２  積分器
３  演算部
４  出力部
６  照明装置
７  表示装置
３１  Ａ／Ｄ変換器
３２  デジタル回路
Ｃ１  出力コンデンサ
ＦＬ  放電灯（請求項における電気的光源）
ＬＥＤ  発光ダイオード（請求項における電気的光源）
Ｑ１  スイッチング素子
【図１】
2011097682.tif 000020
【図２】
2011097682.tif 000021
【図３】
2011097682.tif 000022
【図４】
2011097682.tif 000023
【図５】
2011097682.tif 000024
【図６】
2011097682.tif 000025
【図７】
2011097682.tif 000026
【図８】
2011097682.tif 000027
【図９】
2011097682.tif 000028
【図１０】
2011097682.tif 000029
【図１１】
2011097682.tif 000030