(57)【要約】【課題】スイッチング損失の抑制と調光自由度の向上を両立できるように改善された照明器具を提供する。【解決手段】スイッチング素子に並列に存在する容量成分とインダクタンス要素のインダクタンスとによって、スイッチング素子のターンオフに応じたインダクタンス要素からのエネルギーの放出が終わった後に、スイッチング素子の端子間電圧波形に減衰振動が生ずる。制御回路は、予め定めた互いに大きさの異なる複数の所定遅延量から遅延時間の長さを選択し、調光指令値が小さくなるほど遅延時間が大きくなるように複数の所定遅延量を切り替える。減衰振動の波形が複数の極大値を含む。複数の所定遅延量は、時間軸上において複数の極大値が生ずる時刻である複数の極大時刻を除いたタイミングでスイッチング素子をターンオンさせるように互いに離散的に定められている。【選択図】図５
2019046680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタンス要素およびスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオン時に前記インダクタンス要素が蓄えたエネルギーを前記スイッチング素子のオフ時に放出することで、直流電流を生成する変換回路と、
前記直流電流が流れることで点灯する光源と、
前記インダクタンス要素が蓄えた前記エネルギーの放出がなされてから前記直流電流の目標値を指定するための調光指令値に応じて決まる遅延時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオンし、オン時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオフする制御回路と、
を備え、
前記スイッチング素子がターンオフされた後に、前記スイッチング素子に並列な容量成分と前記インダクタンス要素とによって、前記スイッチング素子の端子間電圧波形に減衰振動が生ずる場合において、
前記制御回路は、予め定めた互いに大きさの異なる複数の所定遅延量から前記遅延時間の長さを選択し、前記調光指令値が小さくなるほど前記遅延時間が大きくなるように前記複数の所定遅延量を切り替え、
前記複数の所定遅延量は、時間軸上において前記減衰振動の波形が極大値をとる時刻である極大時刻を除いたタイミングで前記スイッチング素子をターンオンさせるように互いに離散的に定められた照明器具。
【請求項２】
前記減衰振動の波形が複数の極小値を含み、
前記複数の所定遅延量は、時間軸上において前記複数の極小値が生ずる時刻である複数の極小時刻に前記スイッチング素子をターンオンさせるように互いに離散的に定められた請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記制御回路は、前記調光指令値の減少に応じて前記オン時間を低減し、
前記制御回路は、前記調光指令値の減少に応じて前記遅延時間を増大するときに前記オン時間を予め定めた大きさだけ増大させる請求項１に記載の照明器具。
【請求項４】
インダクタンス要素およびスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオン時に前記インダクタンス要素が蓄えたエネルギーを前記スイッチング素子のオフ時に放出することで、直流電流を生成する変換回路と、
前記直流電流が流れることで点灯する光源と、
前記インダクタンス要素が蓄えた前記エネルギーの放出がなされてから前記直流電流の目標値を指定するための調光指令値に応じて決まる遅延時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオンし、オン時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオフする制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記調光指令値が予め定められた第一指令値範囲に含まれるときに前記遅延時間を第一遅延量に設定し、前記調光指令値が予め前記第一指令値範囲より低い範囲に定められた第二指令値範囲に含まれるときに前記遅延時間を前記第一遅延量よりも大きな第二遅延量に設定し、
前記第一遅延量と前記第二遅延量との間に、前記遅延時間に設定されない範囲として予め定められた第一離散域が設けられ、
前記スイッチング素子に並列な容量成分と前記インダクタンス要素とで決まる減衰振動波形における半周期の第一偶数倍の値が前記第一離散域に含まれるように前記第一離散域が設定され、
前記制御回路は、前記第一指令値範囲と前記第二指令値範囲との境界で前記調光指令値が変化するときに、前記第一離散域を挟んで前記第一遅延量と前記第二遅延量とを不連続に切り換える照明器具。
【請求項５】
前記制御回路は、前記調光指令値が予め前記第二指令値範囲より低い範囲に定められた第三指令値範囲に含まれるときに前記遅延時間を前記第二遅延量よりも大きな第三遅延量に設定し、
前記第二遅延量と前記第三遅延量との間に、前記遅延時間に設定されない範囲として予め定められた第二離散域が設けられ、
前記減衰振動波形における前記半周期の第二偶数倍の値が前記第二離散域に含まれるように前記第二離散域が設定され、
前記制御回路は、前記第二指令値範囲と前記第三指令値範囲との境界で前記調光指令値が変化するときに、前記第二離散域を挟んで前記第二遅延量と前記第三遅延量とを不連続に切り換える請求項４に記載の照明器具。
【請求項６】
前記第一遅延量および前記第二遅延量が前記減衰振動波形の前記半周期を奇数倍した値に設定された請求項４または５に記載の照明器具。
【請求項７】
前記制御回路は、前記第一指令値範囲および前記第二指令値範囲それぞれの範囲内において前記調光指令値の減少に応じて前記オン時間を低減し、
前記制御回路は、前記調光指令値の減少に応じて前記遅延時間を増大するときに前記オン時間を予め定めた大きさだけ増大させる請求項４に記載の照明器具。
【請求項８】
前記オン時間は、前記第一指令値範囲と前記第二指令値範囲との境界に山を持つノコギリ波状に変化する請求項７に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１２−２２１８９９号公報に記載されているように、スイッチング素子のターンオンタイミングに遅延時間を設ける照明器具が知られている。スイッチング素子のオン時間を短くしていくと、スイッチング動作周波数が増大する。スイッチング素子のスイッチング動作周波数を高くすることには限界があるので、オン時間の短縮のみに頼ると十分な調光制御を行うことが難しい。この点に関し、上記従来の技術では、調光レベルが所定レベルより深くなると遅延時間を設けることで、スイッチング素子のオンを遅らせる技術を開示している。これにより、スイッチング動作周波数を大きくしすぎることなく、調光を深くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２１８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の照明器具に用いられるような従来の変換回路は、スイッチング素子のオン時にインダクタンス要素が蓄えたエネルギーをスイッチング素子のオフ時に放出することで、直流電流を生成する。スイッチング素子のターンオフの後、インダクタンス要素のエネルギー放出が完了するのに応じて、スイッチング素子の端子間電圧に減衰振動が生ずる。減衰振動波形の極大値付近でスイッチング素子がターンオンされると、スイッチング損失が大きくなるので好ましくない。本願発明者は、調光自由度向上を鋭意研究するなかで、調光自由度とスイッチング損失抑制とを両立できる新規な技術を見出すに至った。
【０００５】
本発明は、スイッチング損失の抑制と調光自由度の向上を両立できるように改善された照明器具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】
本願の第一発明にかかる照明器具は、
インダクタンス要素およびスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオン時に前記インダクタンス要素が蓄えたエネルギーを前記スイッチング素子のオフ時に放出することで、直流電流を生成する変換回路と、
前記直流電流が流れることで点灯する光源と、
前記インダクタンス要素が蓄えた前記エネルギーの放出がなされてから前記直流電流の目標値を指定するための調光指令値に応じて決まる遅延時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオンし、オン時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオフする制御回路と、
を備え、
前記スイッチング素子がターンオフされた後に、前記スイッチング素子に並列な容量成分と前記インダクタンス要素とによって、前記スイッチング素子の端子間電圧波形に減衰振動が生ずる場合において、
前記制御回路は、予め定めた互いに大きさの異なる複数の所定遅延量から前記遅延時間の長さを選択し、前記調光指令値が小さくなるほど前記遅延時間が大きくなるように前記複数の所定遅延量を切り替え、
前記複数の所定遅延量は、時間軸上において前記減衰振動の波形が極大値をとる時刻である極大時刻を除いたタイミングで前記スイッチング素子をターンオンさせるように互いに離散的に定められたものである。
【０００７】
本願の第二発明にかかる照明器具は、
インダクタンス要素およびスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオン時に前記インダクタンス要素が蓄えたエネルギーを前記スイッチング素子のオフ時に放出することで、直流電流を生成する変換回路と、
前記直流電流が流れることで点灯する光源と、
前記インダクタンス要素が蓄えた前記エネルギーの放出がなされてから前記直流電流の目標値を指定するための調光指令値に応じて決まる遅延時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオンし、オン時間の経過後に前記スイッチング素子をターンオフする制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記調光指令値が予め定められた第一指令値範囲に含まれるときに前記遅延時間を第一遅延量に設定し、前記調光指令値が予め前記第一指令値範囲より低い範囲に定められた第二指令値範囲に含まれるときに前記遅延時間を前記第一遅延量よりも大きな第二遅延量に設定し、
前記第一遅延量と前記第二遅延量との間に、前記遅延時間に設定されない範囲として予め定められた第一離散域が設けられ、
前記スイッチング素子に並列な容量成分と前記インダクタンス要素とで決まる減衰振動波形における半周期の偶数倍の値が前記第一離散域に含まれるように前記第一離散域が設定され、
前記制御回路は、前記第一指令値範囲と前記第二指令値範囲との境界で前記調光指令値が変化するときに、前記第一離散域を挟んで前記第一遅延量と前記第二遅延量とを不連続に切り換えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スイッチング素子の並列容量成分とインダクタンス要素とで決まる減衰振動波形の極大値付近を避けるように、ターンオンタイミングを決める遅延時間の値を、離散的に設定することができる。これにより、スイッチング損失の抑制と調光自由度の向上とを高次元に両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる照明器具を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる照明器具の動作を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態にかかる照明器具の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態にかかる照明器具の動作を示すタイムチャートの部分拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる照明器具における遅延時間と調光度との関係を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる照明器具における遅延時間、調光度、およびオン時間の関係を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具の動作を示すタイムチャートの部分拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具における遅延時間と調光度との関係を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具における遅延時間と調光度との関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具における遅延時間と調光度との関係を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具を示す回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態の変形例にかかる検知回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１００を示す回路図である。照明器具１００は、前段直流電源回路１０１と、後段直流電源回路１と、ＬＥＤ光源ＬＡと、調光信号変換回路４と、を備えている。
【００１１】
前段直流電源回路１０１は、交流電源ＡＣから交流電力を受けて、この交流電力を直流電力に変換する。前段直流電源回路１０１は、整流回路ＤＢと、コンデンサＣ１と、ＤＣＤＣコンバータ部１０１ａと、コンデンサＣ２と、を備えている。整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣから入力された交流電圧を脈流電圧に変換する。整流回路ＤＢは、一例としてダイオードブリッジ回路でもよい。コンデンサＣ１は、脈流電圧で充電されることで電荷を蓄える。ＤＣＤＣコンバータ部１０１ａは、コンデンサＣ１と並列に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ部１０１ａは、後段直流電源回路１に直流電圧Ｖｄｃを供給する。ＤＣＤＣコンバータ部１０１ａは、昇圧チョッパ回路などの力率改善回路でもよいし、コンデンサインプット回路でもよい。コンデンサＣ２は、直流電圧Ｖｄｃで充電されることで電荷を蓄える。前段直流電源回路１０１の代わりに、バッテリあるいは太陽電池などの外部直流電源が設けられてもよい。
【００１２】
後段直流電源回路１は、前段直流電源回路１０１から直流電力を受けて、この直流電力からＬＥＤ光源ＬＡに供給するための直流電流を生成する。後段直流電源回路１は、バックコンバータ回路１ａと、制御ＩＣ３と、抵抗Ｒ２と、検知回路５と、を備えている。後段直流電源回路１は、直流電圧Ｖｄｃを電源として直流電流を生成する。後段直流電源回路１は、ＬＥＤ光源ＬＡに対して直流電流Ｉｏを流すことができる。
【００１３】
バックコンバータ回路１ａは、インダクタンス要素Ｌ、スイッチング素子Ｑ１、およびダイオードＤ１を備えている。実施の形態にかかるインダクタンス要素Ｌは、コイルＬである。実施の形態では、スイッチング素子Ｑ１をＭＯＳＦＥＴとしている。スイッチング素子Ｑ１は、寄生容量である並列容量成分Ｃｑ１を持っている。バックコンバータ回路１ａは、スイッチング素子Ｑ１のオン時にコイルＬが蓄えたエネルギーをスイッチング素子Ｑ１のオフ時に放出することで、直流電流Ｉｏを生成する。
【００１４】
直流電圧ＶｄｃからＬＥＤ光源ＬＡの間に、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、およびコイルＬで構成されるバックコンバータ回路１ａが接続される。直流電圧Ｖｄｃにスイッチング素子Ｑ１のドレインが接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソースは、ダイオードＤ１のカソードとコイルＬの一端との接続点に接続されている。コイルＬの他端には、コンデンサＣ３が接続される。コンデンサＣ３と並列に、ＬＥＤ光源ＬＡが接続されている。コンデンサＣ３とＬＥＤ光源ＬＡとの接続点には、電流検知抵抗Ｒ１の一端が接続されている。電流検知抵抗Ｒ１の他端は、回路グランドに接続されている。ダイオードＤ１のアノードも、回路グランドに接続されている。
【００１５】
制御ＩＣ３は、Ｖｃｃ端子と、Ｖｇ端子と、ｚｃｄ端子と、オン時間検出端子と、を備えている。Ｖｇ端子は、スイッチング素子Ｑ１のゲートに接続されている。Ｖｃｃ端子は、制御ＩＣ３が動作するための制御電源を受け入れるための端子である。オン時間検出端子は、スイッチング素子Ｑ１のオン時間ｔｏｎを検出する端子である。オン時間検出端子は、端子電圧を安定化させるためのコンデンサＣ５と接続されている。
【００１６】
コイルＬは、二次巻線を有している。抵抗Ｒ２を介して、コイルＬの二次巻線とｚｃｄ端子とが接続されている。抵抗Ｒ２は、コイルＬの二次巻線電流を限流する。限流された二次巻線電流は、ｚｃｄ端子に供給される。
【００１７】
検知回路５は、比較器ＯＰ１と、位相補償回路５ａと、コンデンサＣ５と、電圧源５ｂと、電流検知抵抗Ｒ１と、を備えている。
【００１８】
電流検知抵抗Ｒ１は、比較器ＯＰ１のマイナス端子に接続されている。電圧源５ｂは、比較器ＯＰ１のプラス端子に調光指令電圧Ｖｒｅｆを印加する。比較器ＯＰ１の出力端子は、制御ＩＣ３のオン時間検出端子に接続されている。比較器ＯＰ１のマイナス端子と出力端子との間には、位相補償回路５ａが接続されている。位相補償回路５ａは、コンデンサＣ４である。
【００１９】
調光信号変換回路４は、図示しない調光器から調光信号ＰＷＭを受信する。調光信号変換回路４は、調光信号ＰＷＭに従って電圧源５ｂの調光指令電圧Ｖｒｅｆを調整する。調光信号ＰＷＭは、調光比に応じてオンデューティが可変設定される信号である。調光信号変換回路４は、調光信号ＰＷＭのオンデューティに応じて、調光指令電圧Ｖｒｅｆの大きさを調整することができる。調光信号ＰＷＭが全光を指示する信号であるときには、調光指令電圧Ｖｒｅｆは予め定められた高電圧となる。調光信号ＰＷＭが調光を指示する信号であるときには、ＬＥＤ光源ＬＡが暗くなるように調光信号ＰＷＭのオンデューティが変更されるほど、調光指令電圧Ｖｒｅｆも低減される。
【００２０】
位相補償回路５ａはコンデンサＣ４のみで構成される回路に限られない。コンデンサＣ４の代わりに、例えば、コンデンサと抵抗の直列回路を設けてもよく、コンデンサと抵抗の直列回路に対してコンデンサを並列に設けた回路を設けてもよい。
【００２１】
ＬＥＤ光源ＬＡは、複数の半導体発光素子を含んでいる。複数の半導体発光素子に直流電流Ｉｏが流れることでＬＥＤ光源ＬＡが点灯する。
【００２２】
制御ＩＣ３は、コイルＬが蓄えたエネルギーの放出がなされてから、遅延時間ｔｄの経過後にスイッチング素子Ｑ１をターンオンする。遅延時間ｔｄは、直流電流Ｉｏの目標値を決める調光指令電圧Ｖｒｅｆに応じて決定される。遅延時間ｔｄの詳細については、後述する。制御ＩＣ３は、オン時間ｔｏｎの経過後にスイッチング素子Ｑ１をターンオフする。オン時間ｔｏｎは、直流電流Ｉｏおよび調光指令電圧Ｖｒｅｆに基づいて決まる。バックコンバータ回路１ａは、ＬＥＤ光源ＬＡに流れる直流電流Ｉｏを定電流制御する。スイッチング素子Ｑ１がオンとなると、コイルＬを介して、コンデンサＣ３とＬＥＤ光源ＬＡとの並列回路へと電流が供給される。コンデンサＣ３は、コイルＬから得られる高周波電流を平滑する。平滑された高周波電流が、ＬＥＤ光源ＬＡに供給される。スイッチング素子Ｑ１がターンオフすると、スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときに蓄えられたコイルＬのエネルギーが、コンデンサＣ３とＬＥＤ光源ＬＡとの並列回路およびダイオードＤ１を介して放出される。
【００２３】
スイッチング素子Ｑ１がスイッチングを行うことで、コンデンサＣ３およびＬＥＤ光源ＬＡに流れる電流が、電流検知抵抗Ｒ１にも流れる。電流検知抵抗Ｒ１は、ＬＥＤ光源ＬＡに流れる直流電流Ｉｏの平均値を、電圧に変換することができる。電流検知抵抗Ｒ１に発生した電圧を、「検知電圧」とも称する。
【００２４】
電流検知抵抗Ｒ１に発生した検知電圧は、比較器ＯＰ１のマイナス端子に入力される。比較器ＯＰ１は、電流検知抵抗Ｒ１に発生した電圧と、調光指令電圧Ｖｒｅｆとを比較する。比較器ＯＰ１での比較結果が制御ＩＣ３のオン時間検出端子で検出される。比較器ＯＰ１での比較結果に従ってスイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作が制御される。電流検知抵抗Ｒ１で検知された検知電圧が、調光指令電圧Ｖｒｅｆと一致するように、比較器ＯＰ１は出力電圧を変化させる。比較器ＯＰ１の出力電圧に応じて制御ＩＣ３のオン時間ｔｏｎが制御される。以上により、直流電流Ｉｏを定電流制御することができる。
【００２５】
コイルＬの二次巻線電圧は、制御ＩＣ３のｚｃｄ端子で検出される。制御ＩＣ３は、スイッチング素子Ｑ１がターンオフしてコイルＬからエネルギーが放出されたことを検出する。制御ＩＣ３は、コイルＬからエネルギーが放出されたら再びスイッチング素子Ｑ１をオンさせることで、いわゆる臨界モード動作を実現する。
【００２６】
調光を深くするほど調光指令電圧Ｖｒｅｆが低く設定される。調光時には、全光時に比べると、比較器ＯＰ１の出力端子が出力する電圧も低下する。調光を深くするほど、制御ＩＣ３が持つオン時間検出端子に入力される電圧が低減される。オン時間検出端子に入力される電圧が低くなると、スイッチング素子Ｑ１のオン時間ｔｏｎも短くなる。オン時間ｔｏｎが短くなることで後段直流電源回路１の出力電流が低減されるので、ＬＥＤ光源ＬＡを暗くすることができる。
【００２７】
図２および図３は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１００の動作を示すタイムチャートである。図２は全光時の動作を示している。図２および図３には、スイッチング素子Ｑ１のドレイン電流Ｉｄおよびドレインソース間電圧Ｖｄｓと、ダイオードＤ１に流れる電流と、スイッチング素子Ｑ１のオンオフと、コイルＬの二次巻線電圧とが図示されている。図３には、さらに制御ＩＣ３のオン時間検出端子に加わる電圧も図示されている。
【００２８】
図２の時刻ｔ１において、制御ＩＣ３からスイッチング素子Ｑ１にオン信号が出力され、スイッチング素子Ｑ１がターンオンする。スイッチング素子Ｑ１にはドレイン電流Ｉｄが流れ始める。
【００２９】
図２の時刻ｔ２において、制御ＩＣ３はオン時間検出端子に入力された電圧に従って、スイッチング素子Ｑ１のオン信号を停止する。オン信号が停止することでスイッチング素子Ｑ１はターンオフするので、ドレイン電流Ｉｄが流れなくなる。ターンオフに応じて、コイルＬに蓄えられたエネルギーはダイオードＤ１を介して放出され、ダイオードＤ１には電流が流れる。スイッチング素子Ｑ１のソース電位は、ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆの分だけ回路グランドよりも低い電位になっている。スイッチング素子Ｑ１のドレインソース間には、電位差が発生する。この電位差を、ドレインソース間電圧Ｖｄｓとする。ドレインソース間電圧Ｖｄｓは、直流電圧ＶｄｃとＬＥＤ光源ＬＡの順方向電圧Ｖｆとで決まる。コイルＬには、電位差が発生する。コイルＬの電位差は、ＬＥＤ光源ＬＡの電圧ＶｏとダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆとに応じて決まる。コイルＬの二次巻線には、コイルＬに生ずる電位差とコイルＬの巻き数比とによって決まる電圧が発生する。
【００３０】
図２の時刻ｔ３において、コイルＬに蓄えられたエネルギーが全て放出される。時刻ｔ３においてダイオードＤ１に電流が流れなくなると、コイルＬへの印加電圧が低下する。時刻ｔ３以降にコイルＬへの印加電圧が減衰振動を開始している。減衰振動の様子は図３にも図示されている。コイルＬ減衰振動は、スイッチング素子Ｑ１の端子間電圧波形に生ずる減衰振動に起因するものである。この減衰振動は、並列容量成分Ｃｑ１とコイルＬのインダクタンスとに起因するものである。この減衰振動は、スイッチング素子Ｑ１のターンオフに応じたコイルＬからのエネルギーの放出が終わった後に発生する。
【００３１】
図２の時刻ｔ４において、コイルＬの二次巻線電圧が減衰振動の極小値まで低下する。制御ＩＣ３のｚｃｄ端子は、立ち下がった二次巻線電圧がターンオン閾値Ｖｔｈ１を下回ったことを検出する。二次巻線電圧がターンオン閾値Ｖｔｈ１を下回ったら、制御ＩＣ３は、再びオン信号を出力することでスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせる。このようにして、時刻ｔ４でスイッチング素子Ｑ１のターンオンが行われる。
【００３２】
制御ＩＣ３は臨界モード動作を実現している。スイッチング素子Ｑ１のオン時間ｔｏｎが制御されることで、ＬＥＤ光源ＬＡに流れる直流電流Ｉｏが所望値に定電流制御される。
【００３３】
図３は、調光状態における動作を示している。調光信号ＰＷＭが調光器（図示せず）を介して外部から調光信号変換回路４に入力される。調光信号変換回路４は、調光信号ＰＷＭに従って、電圧源５ｂの調光指令電圧Ｖｒｅｆを全光時よりも低い電圧に調整する。比較器ＯＰ１の出力も低下し、制御ＩＣ３のオン時間検出端子も低下する。制御ＩＣ３はスイッチング素子Ｑ１のオン時間ｔｏｎの幅を短くし、光源ＬＥＤを暗く調光することできる。オン時間ｔｏｎの幅は、図２および図３における時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間長である。
【００３４】
制御ＩＣ３が指令するオン時間ｔｏｎの値と、スイッチング素子Ｑ１が性能上実現可能なオン時間ｔｏｎとには、限界がある。コイルＬの小型化を実現するためには回路の高周波化が効果的である。一方、回路を高周波化すると、スイッチング素子Ｑ１のオン時間ｔｏｎが更に短くなるので、調光動作が難しくなる。
【００３５】
そこで、図３に示すようにスイッチング素子Ｑ１がターンオフして、コイルＬのエネルギーが放出され終わったあとに、遅延時間ｔｄが設けられている。遅延時間ｔｄの長さを、「遅延量」とも称す。「遅延量」は、コイルＬのエネルギーが放出され終わった後にスイッチング素子Ｑ１のターンオンタイミングをどの程度遅らせるかを決める時間長である。実施の形態では、遅延時間ｔｄを可変に設定することで、スイッチング素子Ｑ１のターンオンタイミングの遅延量を調整することができる。ターンオンタイミングが遅延されていることで、遅延時間内はＬＥＤ光源ＬＡが消灯する。遅延時間を長く取ればＬＥＤ光源ＬＡの明るさを下げることができるので、遅延時間の調節によって調光を行うことができる。
【００３６】
図３においても、時刻ｔ３までの動作は図２と同様であるため、説明を省略する。ただし、図２との相違点として、図３には制御ＩＣ３のオン時間検出端子に入力される電圧の波形を追加している。
【００３７】
図３の時刻ｔ４において、コイルＬの二次巻線電圧が低下する。二次巻線電圧がターンオン閾値Ｖｔｈ１になったとしても、制御ＩＣ３のオン時間検出端子に入力される電圧が、オン時間ｔｏｎのゼロ閾値Ｖｔｈ０よりも低い。従って、時刻ｔ４においては、スイッチング素子Ｑ１はターンオンしない。その結果、図２とは異なり、時刻ｔ４以降も、コイルＬの電圧波形が減衰振動を継続する。この減衰振動の周波数は、主として、コイルＬのインダクタンスとスイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間にある並列容量成分Ｃｑ１とによって決まる。
【００３８】
時刻ｔ４を過ぎた後、図３の時刻ｔ５までは、制御ＩＣ３のオン時間検出端子に入力される電圧は、オン時間ｔｏｎのゼロ閾値Ｖｔｈ０よりも低い。従って、時刻ｔ５まではスイッチング素子Ｑ１はターンオンされない。時刻ｔ５に達すると、オン時間ｔｏｎのゼロ閾値Ｖｔｈ０よりも高くなり、且つ、ｚｃｄ端子もターンオン閾値Ｖｔｈ１よりも低い。このため、時刻ｔ５に達すると、スイッチング素子Ｑ１はターンオンすることができる。
【００３９】
このように、制御ＩＣ３のオン時間検出端子電圧によって、遅延時間ｔｄを追加することができる。制御ＩＣ３のオン時間検出端子は比較器ＯＰ１の出力で決定される。位相補償回路５ａすなわちコンデンサＣ４の仕様を調節することで上記動作が実現される。
【００４０】
図４は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１００の動作を示すタイムチャートの部分拡大図である。図４は、図３の減衰振動波形を拡大したものである。図４には、第一遅延量ｔｄ１、第二遅延量ｔｄ２、および第三遅延量ｔｄ３が図示されている。第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３は、予め定めた互いに大きさの異なる複数の所定遅延量である。制御ＩＣ３は、第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３から遅延時間ｔｄの長さを選択する。制御ＩＣ３は、調光指令電圧Ｖｒｅｆが小さくなるほど遅延時間ｔｄが大きくなるように第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３を切り替える。図４に示す減衰振動波形は、第一極大値Ｓｈ１〜第三極大値Ｓｈ３および第一極小値ＳＬ１〜第三極小値ＳＬ３を含んでいる。図４のグラフにおける横軸つまり時間軸上で、第一極大値Ｓｈ１〜第三極大値Ｓｈ３が生ずる時刻それぞれを、第一極大時刻ｔ３、第二極大時刻ｔ３２、および第三極大時刻ｔ３４とする。図４のグラフにおける横軸つまり時間軸上で、第一極小値ＳＬ１〜第三極小値ＳＬ３が生ずる時刻それぞれを、第一極小時刻ｔ３１、第二極小時刻ｔ３３、および第三極小時刻ｔ３５とする。
【００４１】
実施の形態では、第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３は、第一極大時刻ｔ３〜第三極大時刻ｔ３４を除いたタイミングでスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせるように互いに離散的に定められている。スイッチング素子Ｑ１の並列容量成分Ｃｑ１とコイルＬとで決まる減衰振動波形の極大値付近を避けるように、ターンオンタイミングを決める遅延時間ｔｄの長さを、離散的に設定することができる。これにより、スイッチング損失抑制と調光自由度向上とを高次元に両立することができる。
【００４２】
特に、実施の形態では、第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３は、第一極小時刻ｔ３１〜第三極小時刻ｔ３５それぞれでスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせるように互いに離散的に定められている。減衰振動波形の極小値に合わせてターンオンタイミングを設定できるので、スイッチング損失をより一層抑制することができる。
【００４３】
減衰振動波形における一周期Ｔｘの長さは、スイッチング素子Ｑ１に並列に存在する並列容量成分Ｃｑ１であるＣとコイルＬのインダクタンスであるＬとで決まる。減衰振動の一周期の値を、便宜上、「Ｔｘ」と記載する。
【００４４】
ＬＣ回路の減衰振動周波数ωは、下記の値となる。
ω＝（Ｌ×Ｃ）−１／２
ω＝２πｆ＝２π／Ｔから、周期Ｔｘを求めると下記の値となる。
Ｔｘ＝２π（Ｌ×Ｃ）１／２
従って、減衰振動の半周期の値は、下記の値となる。
Ｔｘ／２＝π（Ｌ×Ｃ）１／２
【００４５】
減衰振動波形の極大値と極小値は、減衰振動の半周期Ｔｘ／２毎に交互に現れる。周期Ｔｘのゼロ倍または整数倍のタイミングにおいて、減衰振動波形が第一極大値Ｓｈ１〜第三極大値Ｓｈ３を迎える。周期Ｔｘの整数倍のタイミングとはＴｘ、２Ｔｘ、３Ｔｘ・・・であり、これはすなわち減衰振動波形における半周期Ｔｘ／２を偶数倍したタイミングである。減衰振動波形における半周期Ｔｘ／２の奇数倍のタイミングにおいて、減衰振動波形が第一極小値ＳＬ１〜第三極小値ＳＬ３を迎える。半周期Ｔｘ／２の奇数倍のタイミングとは、Ｔｘ／２、３Ｔｘ／２、５Ｔｘ／２・・・である。図４にこれらのタイミングが図示されている。
【００４６】
オン時間ｔｏｎと遅延時間ｔｄとの関係は、下記の式で表される。Ｖｏは、ＬＥＤ光源ＬＡに印加される電圧である。Ｉｏは、ＬＥＤ光源ＬＡを流れる直流電流である。Ｌは、コイルＬのインダクタンスである。Ｖｄｃは、後段直流電源回路１に入力される直流電圧である。Ｖｆは、ＬＥＤ光源ＬＡを構成する半導体発光素子の順方向電圧である。ηは、回路変換効率である。下記式により、遅延時間ｔｄが長くなるとオン時間ｔｏｎが長くなるという関係が導き出される。
【００４７】
【数１】
2019046680.tif 000003
【００４８】
なお、オフ時間Ｔｏｆｆは、下記の式で表される。オフ時間Ｔｏｆｆは、基本オフ時間Ｔｏｆｆｂと遅延時間ｔｄとの合計で決まる。
【００４９】
【数２】
2019046680.tif 000004
【００５０】
遅延時間ｔｄは、上記の通り、制御ＩＣ３のオン時間検出端子とｚｃｄ端子とにそれぞれ入力される電圧値によって決まる。コイルＬの二次巻線電圧波形が持つ減衰振動のボトム付近に、遅延時間ｔｄを設定したい。遅延時間ｔｄは、減衰振動周期との関係で決まる。減衰振動周期は、コイルＬのインダクタンスとスイッチング素子Ｑ１が持つ並列容量成分Ｃｑ１で決まる。具体的には、遅延時間ｔｄは以下の式で算出してもよい。下記の式にＮ＝０、１、２を代入することで、第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３を求めることができる。Ｎはゼロまたは正の整数を取り、Ｎ＝０、１、２、３・・・である。
【００５１】
【数３】
2019046680.tif 000005
【００５２】
図５は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１００における遅延時間ｔｄと調光度との関係を説明するための図である。図５は、遅延時間ｔｄと調光度との関係を規定したグラフと、このグラフとの関係を説明するために軸を合わせて記載した減衰振動波形と、を含んでいる。図５に示すように、調光度は、予め第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３に区分されている。
【００５３】
第一指令値範囲１１は、全光指令値電圧ＶｒｅｆＨ〜第一指令閾値Ｖｒｅｆ１である。第二指令値範囲１２は、予め第一指令値範囲１１より低い範囲に定められている。第二指令値範囲１２は、第一指令閾値Ｖｒｅｆ１〜第二指令閾値Ｖｒｅｆ２である。第三指令値範囲１３は、予め第二指令値範囲１２より低い範囲に定められている。第三指令値範囲１３は、第二指令閾値Ｖｒｅｆ２〜下限調光指令値ＶｒｅｆＬである。
【００５４】
制御ＩＣ３は、調光指令電圧Ｖｒｅｆが第一指令値範囲１１に含まれるときに遅延時間ｔｄを第一遅延量ｔｄ１に設定する。制御ＩＣ３は、調光指令電圧Ｖｒｅｆが第二指令値範囲１２に含まれるときに遅延時間ｔｄを第二遅延量ｔｄ２に設定する。制御ＩＣ３は、調光指令電圧Ｖｒｅｆが第三指令値範囲１３に含まれるときに遅延時間ｔｄを第三遅延量ｔｄ３に設定する。遅延量の大きさは、第一遅延量ｔｄ１＜第二遅延量ｔｄ２＜第三遅延量ｔｄ３となる。第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３は、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３のなかでそれぞれ一定値を取る。
【００５５】
図５に記載されているように、遅延時間ｔｄは第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３から選択されるので、遅延時間ｔｄは離散値つまり不連続値をとる。第一遅延量ｔｄ１と第二遅延量ｔｄ２との間には、遅延時間ｔｄに設定されない数値の範囲が存在する。第二遅延量ｔｄ２と第三遅延量ｔｄ３との間にも、遅延時間ｔｄに設定されない数値の範囲が存在する。遅延時間ｔｄに設定されない数値の範囲のことを、「離散域」とも称す。減衰振動における半周期Ｔｘ／２を偶数倍したタイミングで減衰振動波形が第二極大値Ｓｈ２および第三極大値Ｓｈ３を取る。「離散域」は、減衰振動波形における半周期の偶数倍の値を含むように定められている。これにより、スイッチング素子Ｑ１のターンオンタイミングが第二極大値Ｓｈ２および第三極大値Ｓｈ３に合致することを、避けることができる。
【００５６】
制御ＩＣ３は、第一指令値範囲１１と第二指令値範囲１２との境界で調光指令電圧Ｖｒｅｆが変化するときに、離散域を挟んで第一遅延量ｔｄ１と第二遅延量ｔｄ２とを不連続に切り換える。制御ＩＣ３は、第二指令値範囲１２と第三指令値範囲１３との境界で調光指令電圧Ｖｒｅｆが変化するときに、離散域を挟んで第二遅延量ｔｄ２と第三遅延量ｔｄ３とを不連続に切り換える。
【００５７】
スイッチング素子Ｑ１の並列容量成分Ｃｑ１とコイルＬとで決まる減衰振動波形の極大値付近を避けるように、ターンオンタイミングを決める遅延時間ｔｄの値を、離散的に設定することができる。これにより、スイッチング損失抑制と調光自由度向上とを高次元に両立することができる。第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３を定めることによって、全光、下限調光、および中間調光を含む三段階の調光を行うことができる。減衰振動波形の三つ目の極小値付近までを有効活用することで、スイッチング損失抑制と調光自由度向上とを高次元に両立することができる。
【００５８】
第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３が、減衰振動波形の半周期Ｔｘ／２の奇数倍に設定されている。減衰振動波形における半周期の奇数倍のタイミングにおいて、減衰振動波形が第一極小値ＳＬ１〜第三極小値ＳＬ３を迎える。減衰振動波形の極小値に合わせてターンオンタイミングを設定できるので、スイッチング損失をより一層抑制することができる。
【００５９】
図６は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１００における遅延時間ｔｄ、調光度、およびオン時間ｔｏｎの関係を説明するための図である。制御ＩＣ３は、調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じてオン時間ｔｏｎを低減する。制御ＩＣ３は、調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じて遅延時間ｔｄを増大するときにオン時間ｔｏｎを予め定めた大きさだけ増大させる。調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じてオン時間ｔｏｎを低減することで、遅延時間ｔｄの変更とは別にオン時間ｔｏｎ幅の調節による調光を行うことができる。調光指令電圧Ｖｒｅｆを減少させるのに応じてオン時間ｔｏｎを増大させることができるので、オン時間ｔｏｎの幅を狭くしすぎない回路設計を容易に行うことができる。
【００６０】
制御ＩＣ３は、第一指令値範囲１１および第二指令値範囲１２それぞれの範囲内において調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じてオン時間ｔｏｎを低減する。制御ＩＣ３は、調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じて遅延時間ｔｄを増大するときにオン時間ｔｏｎを予め定めた大きさだけ増大させる。
【００６１】
調光指令電圧Ｖｒｅｆを減少させるのに応じてオン時間ｔｏｎを増大させることができるので、オン時間ｔｏｎの幅を狭くしすぎない回路設計を容易に行うことができる。
【００６２】
図６に示すように、オン時間ｔｏｎは、ノコギリ波状に変化する。このノコギリ波は、第一指令閾値Ｖｒｅｆ１および第二指令閾値Ｖｒｅｆ２にピーク値を持つ。実施の形態では、制御ＩＣ３は、オン時間ｔｏｎは、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３のそれぞれの範囲で、調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じて、上限オン時間ｔｏｎ２から下限オン時間ｔｏｎ１にかけてオン時間ｔｏｎを直線状に減少させる。
【００６３】
図７は、本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具１００の動作を示すタイムチャートの部分拡大図である。第一遅延量ｔｄ１と第二遅延量ｔｄ２との間に、遅延時間ｔｄに設定されない数値の範囲として予め定められた第一離散域Ｔｚ１が設けられている。第二遅延量ｔｄ２と第三遅延量ｔｄ３との間に、遅延時間ｔｄに設定されない数値の範囲として予め定められた第二離散域Ｔｚ２が設けられている。なお、第一遅延量ｔｄ１はゼロよりも大きい値に設定されるので、基本離散域Ｔｚ０も設けられている。
【００６４】
減衰振動波形における半周期の偶数倍の値が第一離散域Ｔｚ１に含まれるように第一離散域Ｔｚ１が設定されている。減衰振動波形における半周期の偶数倍の値が第二離散域Ｔｚ２に含まれるように第二離散域Ｔｚ２が設定されている。制御ＩＣ３は、第一指令値範囲１１と第二指令値範囲１２との境界で調光指令電圧Ｖｒｅｆが変化するときに、第一離散域Ｔｚ１を挟んで第一遅延量ｔｄ１と第二遅延量ｔｄ２とを不連続に切り換える。制御ＩＣ３は、第二指令値範囲１２と第三指令値範囲１３との境界で調光指令電圧Ｖｒｅｆが変化するときに、第二離散域Ｔｚ２を挟んで第二遅延量ｔｄ２と第三遅延量ｔｄ３とを不連続に切り換える。
【００６５】
図７の所定電圧Ｖｘは、減衰振動波形の中央値Ｖｍよりも低い予め定めた電圧である。図７の減衰振動波形における第一極小値ＳＬ１〜第三極小値ＳＬ３それぞれの近傍に、中間値Ｓ１〜Ｓ９を取ることができる。中間値Ｓ１〜Ｓ９に対応するドレインソース間電圧Ｖｄｓは、いずれも、所定電圧Ｖｘ以下となる。
【００６６】
図８〜図１０は、本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具１００における遅延時間ｔｄと調光度との関係を説明するための図である。
【００６７】
図８を参照して変形例について説明すると、まず、第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３は、減衰振動中のドレインソース間電圧Ｖｄｓが中間値Ｓ１〜Ｓ９以下となる任意のタイミングでスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせるように、互いに離散的に定められてもよい。中間値Ｓ１と中間値Ｓ４との間の任意の時刻にスイッチング素子Ｑ１がターンオンするように、第一遅延量ｔｄ１が設定されてもよい。つまり、第一遅延量ｔｄ１が、基本離散域Ｔｚ０と第一離散域Ｔｚ１との間に予め定められた所定遅延量範囲ｔｄ１１〜ｔｄ１２のなかで任意に設定されてもよい。中間値Ｓ５と中間値Ｓ８との間の任意の時刻にスイッチング素子Ｑ１がターンオンするように、第二遅延量ｔｄ２が設定されてもよい。つまり、第二遅延量ｔｄ２が、第一離散域Ｔｚ１と第二離散域Ｔｚ２との間に予め定められた所定遅延量範囲ｔｄ２１〜ｔｄ２２のなかで任意に設定されてもよい。中間値Ｓ９と第三極小値ＳＬ３との間の任意の時刻にスイッチング素子Ｑ１がターンオンするように、第三遅延量ｔｄ３が設定されてもよい。つまり、第三遅延量ｔｄ３が、第二離散域Ｔｚ２より大きい側に予め定められた所定遅延量範囲ｔｄ３１〜ｔｄ３のなかで任意に設定されてもよい。
【００６８】
第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれにおける遅延量は、図５および図６のように一定値とされてもよいが、これに限られない。変形例として、図８〜図１０に示すように、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれにおける遅延量が、調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じて連続的又は段階的に増加されてもよい。図８に示すように、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれの範囲内で、調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じて、遅延量が増加されてもよい。調光指令電圧Ｖｒｅｆの減少に応じた増加は、増加率一定でもよく、増加率が変化する曲線的増加でもよい。
【００６９】
図８には、変形例にかかるオン時間ｔｏｎも図示されている。図８のオン時間ｔｏｎは、図６のオン時間ｔｏｎに比べて、緩やかな傾きを持っている。従って、図８の変形例によれば、オン時間ｔｏｎの上限値と下限値との幅をより小さくすることができる。なお、オン時間ｔｏｎの調節は、例えば制御ＩＣ３の制御ロジックを適宜に調節するなどによって実現すればよい。
【００７０】
図９にかかる変形例では、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれにおける遅延量が、「一定値部分」と「増加率一定部分」とを含む。図９のグラフにおいて横軸をｘとし縦軸をｙとしたときのｘｙ平面座標において、増加率一定部分の傾きは、全光点座標（ｘ＝ＶｒｅｆＨ、ｙ＝０）と下限調光座標（ｘ＝０、ｙ＝５Ｔｘ／２）とを結ぶ直線をなぞるものである。
【００７１】
図９にかかる変形例では、オン時間ｔｏｎの特性が、傾きを持って変化する傾斜部分と、オン時間一定部分とを含んでいる。調光指令電圧Ｖｒｅｆが低減されるとき、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれにおける遅延量が一定値部分に該当している区間では、オン時間ｔｏｎは予め定められた傾きで減少する。調光指令電圧Ｖｒｅｆが低減されるとき、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれにおける遅延量が増加率一定部分に該当している区間では、オン時間ｔｏｎは一定値とされる。
【００７２】
図１０に示すように、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれにおける遅延量が、複数の値を離散的に取る平らな階段状とされてもよい。
【００７３】
なお、第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３それぞれにおける遅延量の変化傾向は互いに同じでもよいが、互いに異なってもよい。第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３のうち一つの遅延時間ｔｄが図５、図８〜図１０に示した複数の傾向の一つに定められ、他の遅延量が図５、図８〜図１０に示した複数の傾向のうち他の一つに定められてもよい。
【００７４】
図１０にかかる変形例では、オン時間ｔｏｎが、図６の場合よりも小刻みなノコギリ波となる。
【００７５】
図１２は、本発明の実施の形態の変形例にかかる検知回路５を示す回路図である。実施の形態にかかる検知回路５に、外部電源３０５が追加されている。外部電源３０５は、ターンオンタイミングを操作するように、比較器ＯＰ１の出力に、電圧を加えることができる。比較器ＯＰ１の出力に電圧が加わると、ターンオンタイミングを遅らせることができる。従って、遅延量を細かく調節することができる。上述した図８〜図１０の変形例における、調光指令電圧Ｖｒｅｆに応じた遅延量の各種調節は、外部電源３０５による電圧供給量の調節によって行うことができる。
【００７６】
第一指令値範囲１１〜第三指令値範囲１３の区切り幅は、均等でなくとも良い。また、調光度を二段階に区切っても良いし、調光度を四段階以上に区切ってもよい。
【００７７】
実施の形態では、後段直流電源回路１にバックコンバータ回路１ａを用いている。しかしながら、フライバック回路およびバックブーストコンバータ回路などにも実施の形態を適用することができる。
【００７８】
図１１は、本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具２００を示す回路図である。図１１の変形例にかかる照明器具２００は、後段直流電源回路１を直流電源回路２１に置換したものである。直流電源回路２１は、フライバック回路２１ａを備える。図１に示した前段直流電源回路１０１は図示されていないが、前段直流電源回路１０１を用いずにフライバック回路２１ａに直流電力を供給するための各種公知の回路構成が追加されてもよい。フライバック回路はいわゆるワンコンバータ式の変換回路だからである。ただし、図１１に前段直流電源回路１０１が追加されることは禁止されない。前段直流電源回路１０１の代わりに、バッテリあるいは太陽電池などの外部直流電源が設けられてもよい。
【００７９】
制御ＩＣ２３、電流検知抵抗Ｒ１、コンデンサＣ４、Ｃ５、および検知回路５を備える点で、図１１の直流電源回路２１は、図１の後段直流電源回路１と同様である。フライバック回路２１ａは、インダクタンス要素Ｔ、スイッチング素子Ｑ２、およびダイオードＤ２を備えている。実施の形態の変形例にかかるインダクタンス要素Ｔは、トランスＴである。スイッチング素子Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴである。バックコンバータ回路１ａと同様に、フライバック回路２１ａは、スイッチング素子Ｑ２のオン時にトランスＴが蓄えたエネルギーをスイッチング素子Ｑ２のオフ時に放出することで直流電流Ｉｏを生成する。
【００８０】
直流電圧Ｖｄｃの電圧は、トランスＴの一次巻線Ｔ１の一端に印加される。一次巻線Ｔ１の他端は、スイッチング素子Ｑ２のドレインに接続される。トランスＴの二次巻線Ｔ２には、ダイオードＤ２のアノードが接続される。ダイオードＤ２のカソードに、コンデンサＣ６とＬＥＤ光源ＬＡとの並列回路が接続される。トランスＴの二次巻線Ｔ３には、電流制限用の抵抗Ｒ３が接続される。抵抗Ｒ３を介して、二次巻線Ｔ３と制御ＩＣ２３のｚｃｄ端子とが接続される。
【００８１】
スイッチング素子Ｑ２がオン状態であるときに、直流電圧ＶｄｃからトランスＴの一次巻線Ｔ１に電流が流れる。このとき、トランスＴにエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子Ｑ２がオフすると、トランスＴに蓄えられたエネルギーが、トランスＴの二次巻線Ｔ２からダイオードＤ２を介して、コンデンサＣ６およびＬＥＤ光源ＬＡに供給される。その結果、コンデンサＣ６及びＬＥＤ光源ＬＡに高周波電流が供給される。
【００８２】
コンデンサＣ６は、トランスＴの二次巻線Ｔ２からの高周波電流を平滑する。コンデンサＣ６による平滑を経て、ＬＥＤ光源ＬＡに直流電流Ｉｏが供給される。スイッチング素子Ｑ２がスイッチングすると、電流検知抵抗Ｒ１によって、ＬＥＤ光源ＬＡに流れる電流の平均値が電圧に変換される。
【００８３】
電流検知抵抗Ｒ１に発生した電圧は、比較器ＯＰ１のマイナス端子で検出され、調光指令電圧Ｖｒｅｆと比較される。この比較結果が制御ＩＣ２３のオン時間検出端子で検出され、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作を制御する。比較器ＯＰ１は、調光指令電圧Ｖｒｅｆと電流検知抵抗Ｒ１で検出された検知電圧とを比較する。制御ＩＣ２３は、検知電圧と調光指令電圧Ｖｒｅｆとが一致するようにオン時間ｔｏｎを調整する。これによりＬＥＤ光源ＬＡを一定にする定電流制御が行われる。
【００８４】
トランスＴの二次巻線Ｔ３に発生する電圧は、制御ＩＣ２３のｚｃｄ端子で検出される。制御ＩＣ２３は、ｚｃｄ端子を介して、スイッチング素子Ｑ２がターンオフしてトランスＴからエネルギーが放出されたことを検出する。このエネルギー放出を検知すると、制御ＩＣ２３は再びスイッチング素子Ｑ２をターンオンさせる。これにより臨界モード動作が実現される。
【００８５】
トランスＴの一次巻線Ｔ１のインダクタンスとスイッチング素子Ｑ２のドレインソース間に寄生する並列容量成分Ｃｑ２とにより、減衰振動が発生する。実施の形態で説明したように、遅延時間ｔｄをどのような遅延量に設定するかは、減衰振動との関係で決めることができる。減衰振動の周期は、一次巻線Ｔ１のインダクタンスと並列容量成分Ｃｑ２とで決まる。この周期との関係で第一遅延量ｔｄ１〜第三遅延量ｔｄ３をそれぞれ決定すればよい。
【００８６】
変形例として、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のドレイン−ソース間に並列にコンデンサを取り付けても良い。このような並列接続コンデンサを追加したほうが、寄生の並列容量成分Ｃｑ１、Ｃｑ２のみに頼るよりも減衰振動周期を正確に特定できるという利点がある。
【符号の説明】
【００８７】
１  後段直流電源回路
１ａ  バックコンバータ回路
３、２３  制御ＩＣ
４  調光信号変換回路
５  検知回路
５ａ  位相補償回路
５ｂ  電圧源
１１  第一指令値範囲
１２  第二指令値範囲
１３  第三指令値範囲
２１  直流電源回路
２１ａ  フライバック回路
１００、２００  照明器具
１０１  前段直流電源回路
１０１ａ  コンバータ部
ＤＢ  整流回路
Ｌ  インダクタンス要素（コイル）
Ｔ  インダクタンス要素（トランス）
ＬＡ  ＬＥＤ光源
ＯＰ１  比較器
Ｑ１、Ｑ２  スイッチング素子
Ｒ１  電流検知抵抗
Ｓ１〜Ｓ９  中間値
ＡＣ  交流電源
Ｃｑ１、Ｃｑ２  並列容量成分
ＳＬ１  第一極小値
ＳＬ２  第二極小値
ＳＬ３  第三極小値
Ｓｈ１  第一極大値
Ｓｈ２  第二極大値
Ｓｈ３  第三極大値
Ｔ１  一次巻線
Ｔ２、Ｔ３  二次巻線
Ｔｘ  周期（減衰振動の一周期）
Ｔｚ１  第一離散域
Ｔｚ２  第二離散域
Ｖｄｃ  直流電圧
Ｖｒｅｆ  調光指令電圧
Ｖｒｅｆ１  第一指令閾値
Ｖｒｅｆ２  第二指令閾値
ＶｒｅｆＨ  全光指令値電圧
ＶｒｅｆＬ  下限調光指令値
ｔ３  極大時刻（第一極大時刻）
ｔ３２  極大時刻（第二極大時刻）
ｔ３４  極大時刻（第三極大時刻）
ｔ３１  極小時刻（第一極小時刻）
ｔ３３  極小時刻（第二極小時刻）
ｔ３５  極小時刻（第三極小時刻）
ｔｄ  遅延時間
ｔｄ１  第一遅延量
ｔｄ２  第二遅延量
ｔｄ３  第三遅延量
【図１】
2019046680.tif 000006
【図２】
2019046680.tif 000007
【図３】
2019046680.tif 000008
【図４】
2019046680.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
2019046680.tif 000012
【図８】
2019046680.tif 000013
【図９】
2019046680.tif 000014
【図１０】
2019046680.tif 000015
【図１１】
2019046680.tif 000016
【図１２】
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