(57)【要約】      （修正有）【課題】インダクタを流れる電流が零になるタイミングを検知するための部品が不要な電源装置を提供する。【解決手段】電源装置１００は、コンバータ１１と、制御部１２と、を備える。コンバータ１１は、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、及び整流素子（ダイオードＤ１）を有する。コンバータ１１は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作により、一対の入力端１ａ，１ｂに入力される入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ３に変換して一対の出力端１ｃ，１ｄから出力する。制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１を制御する。制御部１２は、インダクタＬ１を流れる電流が零となるタイミングを判断する判断処理を実行する。【選択図】図１
2019103183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端が一対の入力端のうちの一方に電気的に接続されるインダクタ、前記インダクタの第２端と前記一対の入力端のうちの他方との間に電気的に接続されるスイッチング素子、及び前記インダクタから一対の出力端へ流れる電流を一方向に制限する機能を有する整流素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記一対の入力端に入力される入力電圧を出力電圧に変換して前記一対の出力端から出力するコンバータと、
前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記インダクタを流れる電流が零となるタイミングを判断する判断処理を実行する
電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記判断処理において、前記インダクタを流れる電流、前記入力電圧、及び前記出力電圧の少なくとも１つに基づいて、前記タイミングを判断する
請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記スイッチング素子を流れる電流の大きさが閾値以上になると、前記スイッチング素子をオフし、
前記閾値は、前記入力電圧の波形に応じて変化する
請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記整流素子は、前記スイッチング素子とは異なる整流用スイッチング素子であって、
前記制御部は、前記スイッチング素子がオンのときに前記整流用スイッチング素子をオフ、前記スイッチング素子がオフのときに前記整流用スイッチング素子をオンする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置を有し、固体発光素子を有する光源部を点灯させるための電力を出力する
点灯装置。
【請求項６】
請求項５記載の点灯装置と、
前記点灯装置の出力する電力により点灯可能な前記光源部と、を備える
照明器具。
【請求項７】
第１端が一対の入力端のうちの一方に電気的に接続されるインダクタ、前記インダクタの第２端と前記一対の入力端のうちの他方との間に電気的に接続されるスイッチング素子、及び前記インダクタから一対の出力端へ流れる電流を制限する機能を有する整流素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記一対の入力端に入力される入力電圧を出力電圧に変換して前記一対の出力端から出力するコンバータの制御方法であって、
前記インダクタを流れる電流が零となるタイミングを判断する判断処理を含む制御方法を、
コンピュータシステムに実行させるための
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に電源装置、及びそれを用いた点灯装置、照明器具、並びにプログラムに関し、より詳細には、入力電圧を出力電圧に変換して出力する電源装置、及びそれを用いた点灯装置、照明器具、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源部を点灯させる点灯装置（電源装置）が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の点灯装置は、ＬＥＤを点灯させる点灯装置であって、直流電源と、バックコンバータと、制御回路と、を備える。バックコンバータは、スイッチング素子と、インダクタと、ダイオードとを有する。制御回路は、インダクタが所定のエネルギーを放出した時点を検出するＺＣＤ検出回路を有している。ＺＣＤ検出回路は、インダクタに結合された２次巻線の電圧が閾値電圧以下となることを検出し、インダクタを流れる電流が略零となったことを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３３２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電源装置では、インダクタを流れる電流が零になるタイミングを検知するための部品として、インダクタに結合された２次巻線を必要とする、という問題があった。
【０００５】
本開示は、上記の点に鑑みてなされており、インダクタを流れる電流が零になるタイミングを検知するための部品が不要である電源装置、及びそれを用いた点灯装置、照明器具、並びにプログラム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】
本開示の一態様に係る電源装置は、コンバータと、制御部と、を備える。前記コンバータは、インダクタ、スイッチング素子、及び整流素子を有する。前記インダクタは、第１端が一対の入力端のうちの一方に電気的に接続される。前記スイッチング素子は、前記インダクタの第２端と前記一対の入力端のうちの他方との間に電気的に接続される。前記整流素子は、前記インダクタから一対の出力端へ流れる電流を一方向に制限する機能を有する。前記コンバータは、前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記一対の入力端に入力される入力電圧を出力電圧に変換して前記一対の出力端から出力する。前記制御部は、前記スイッチング素子を制御する。前記制御部は、前記インダクタを流れる電流が零となるタイミングを判断する判断処理を実行する。
【０００７】
本開示の一態様に係る点灯装置は、上記の電源装置を有し、固体発光素子を有する光源部を点灯させるための電力を出力する。
【０００８】
本開示の一態様に係る照明器具は、上記の点灯装置と、前記点灯装置の出力する電力により点灯可能な前記光源部と、を備える。
【０００９】
本開示の一態様に係るプログラムは、インダクタ、スイッチング素子、及び整流素子を有するコンバータの制御方法を、コンピュータシステムに実行させるためのプログラムである。前記インダクタは、第１端が一対の入力端のうちの一方に電気的に接続される。前記スイッチング素子は、前記インダクタの第２端と前記一対の入力端のうちの他方との間に電気的に接続される。前記整流素子は、前記インダクタから一対の出力端へ流れる電流を制限する機能を有する。前記コンバータは、前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記一対の入力端に入力される入力電圧を出力電圧に変換して前記一対の出力端から出力する。前記制御方法は、前記インダクタを流れる電流が零となるタイミングを判断する判断処理を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本開示は、インダクタを流れる電流が零になるタイミングを検知するための部品が不要である、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る電源装置及び点灯装置の回路図である。
【図２】図２は、同上の電源装置の電流臨界モードでの動作を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、同上の電源装置の電流臨界モードでの動作を示すフローチャートである。
【図４】図４及び図４Ｂは、それぞれ同上の電源装置における判断処理の概要を説明するための波形図である。
【図５】図５は、同上の点灯装置を備えた照明器具の斜視図である。
【図６】図６は、本開示の一実施形態の変形例に係る電源装置における、電流不連続モードでの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、本開示の一実施形態の他の変形例に係る電源装置及び点灯装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）概要
以下、実施形態に係る電源装置１００及び点灯装置２００について図１を用いて説明する。本実施形態の点灯装置２００は、電源装置１００を備えており、光源部３００に電力を供給することにより光源部３００を点灯させるように構成されている。言い換えれば、点灯装置２００は、電源装置１００を有し、光源部３００を点灯させるための電力を出力するように構成されている。
【００１３】
光源部３００は、複数の固体発光素子３１を備えている。本実施形態では、複数の固体発光素子３１の各々は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。複数の固体発光素子３１の電気的な接続関係は、直列接続である。複数の固体発光素子３１の各々の発光色は、例えば白色である。
【００１４】
電源装置１００は、コンバータ１１と、制御部１２と、を備えている。コンバータ１１は、昇圧チョッパ回路であり、力率改善機能を有するＰＦＣ（Power Factor Correction）回路である。コンバータ１１は、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、及び整流素子であるダイオードＤ１を有する。インダクタＬ１は、第１端が一対の入力端１ａ，１ｂのうちの一方（ここでは、入力端１ａ）に電気的に接続される。スイッチング素子Ｑ１は、インダクタＬ１の第２端と一対の入力端１ａ，１ｂのうちの他方（ここでは、入力端１ｂ）との間に電気的に接続される。ダイオードＤ１は、インダクタＬ１から一対の出力端１ｃ，１ｄへ流れる電流を一方向に制限する機能を有する。
【００１５】
制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１を制御する。そして、制御部１２は、インダクタＬ１を流れる電流ＩＬ１が零となるタイミングを判断する判断処理を実行する。
【００１６】
上述のように、本実施形態では、制御部１２は、判断処理を実行することにより、インダクタＬ１を流れる電流ＩＬ１が零となるタイミングを検知せずとも、当該タイミングを判断することが可能である。このため、本実施形態では、インダクタＬ１を流れる電流ＩＬ１が零となるタイミングを検知するための部品が不要である、という利点がある。
【００１７】
（２）詳細
以下、本実施形態の電源装置１００及び点灯装置２００について図１を用いて詳細に説明する。点灯装置２００は、電源装置１００と、ダイオードブリッジ１０１と、降圧コンバータ１０２と、を備えている。
【００１８】
ダイオードブリッジ１０１の一対の入力端は、交流電源Ｐ１と電気的に接続される。交流電源Ｐ１は、所定範囲内（例えば、９０〜２７０Ｖ）の交流電圧を出力するように構成されている。言い換えれば、ダイオードブリッジ１０１の一対の入力端間には、所定範囲内の交流電圧が印加されるように構成されている。ダイオードブリッジ１０１は、交流電源Ｐ１からの交流電圧を全波整流し、整流後の脈流電圧を電源装置１００に出力する。
【００１９】
電源装置１００は、コンバータ１１と、制御部１２と、を備えている。コンバータ１１は、インダクタＬ１と、入力コンデンサＣ１と、出力コンデンサＣ２と、を有している。また、コンバータ１１は、スイッチング素子Ｑ１と、整流素子であるダイオードＤ１と、を更に有している。
【００２０】
コンバータ１１の一対の入力端１ａ，１ｂ間には、入力コンデンサＣ１が電気的に接続されている。コンバータ１１の一対の出力端１ｃ，１ｄ間には、出力コンデンサＣ２が電気的に接続されている。また、一対の出力端１ｃ，１ｄには、降圧コンバータ１０２の一対の入力端が電気的に接続されている。
【００２１】
入力コンデンサＣ１の高電位側の一端には、インダクタＬ１の第１端が電気的に接続されている。インダクタＬ１の第２端には、スイッチング素子Ｑ１が電気的に接続されている。
【００２２】
スイッチング素子Ｑ１は、エンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。スイッチング素子Ｑ１のドレインは、インダクタＬ１の第２端、及びダイオードＤ１のアノードに電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソースは、入力コンデンサＣ１の低電位側の一端、及び出力コンデンサＣ２の低電位側の一端に電気的に接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、出力コンデンサＣ２の高電位側の一端に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のゲートには、制御部１２から駆動信号が与えられる。したがって、スイッチング素子Ｑ１は、制御部１２によりオン／オフを制御される。
【００２３】
ダイオードＤ１は、インダクタＬ１を介して流れる電流（以下、「インダクタ電流」ともいう）ＩＬ１が流れるのを許容する。一方、ダイオードＤ１は、インダクタ電流ＩＬ１と逆向きの電流が流れるのを阻止する。つまり、ダイオードＤ１は、インダクタＬ１から一対の出力端１ｃ，１ｄへ流れる電流（インダクタ電流ＩＬ１）を一方向に制限する機能を有している。
【００２４】
制御部１２は、マイクロコンピュータを主構成とし、マイクロコンピュータのメモリに記録されたプログラムを、マイクロコンピュータのプロセッサで実行することにより、コンバータ１１の制御を行う。プログラムはメモリに予め記録されていてもよいし、インターネットなどの電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカードなどの記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【００２５】
制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号を与えることにより、スイッチング素子Ｑ１を制御するように構成されている。具体的には、制御部１２は、スイッチ電流ＩＱ１、入力電圧Ｖ１、及び出力電圧Ｖ２，Ｖ３の検知結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ１を制御する。スイッチ電流ＩＱ１は、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流である。入力電圧Ｖ１は、ダイオードブリッジ１０１の出力電圧であり、電源装置１００への入力電圧である。出力電圧Ｖ２は、降圧コンバータ１０２の出力電圧である。出力電圧Ｖ３は、コンバータ１１の出力電圧である。スイッチ電流ＩＱ１は、例えばシャント抵抗などの適宜の電流検知回路を用いて検知する。入力電圧Ｖ１、及び出力電圧Ｖ２，Ｖ３は、例えば分圧抵抗回路などの適宜の電圧検知回路を用いて検知する。
【００２６】
本実施形態では、制御部１２は、基本的に、スイッチング素子Ｑ１を電流臨界モードで動作（スイッチング動作）させるように構成されている。本開示でいう「電流臨界モード」は、インダクタ電流ＩＬ１が零となるタイミングでスイッチング素子Ｑ１をオンし、インダクタ電流ＩＬ１が零となる期間が極力発生しないようにスイッチング素子Ｑ１を制御するモードである。
【００２７】
また、本実施形態では、制御部１２は、判断処理を実行するように構成されている。判断処理は、インダクタ電流ＩＬ１が零となるタイミングを判断する処理である。具体的には、制御部１２は、判断処理において、インダクタ電流ＩＬ１、入力電圧Ｖ１、及びコンバータ１１の出力電圧Ｖ３の少なくとも１つに基づいて、上記タイミングを判断する。特に、制御部１２は、判断処理において、スイッチング素子Ｑ１のオフ時のインダクタ電流ＩＬ１、入力電圧Ｖ１、コンバータ１１の出力電圧Ｖ３、及びインダクタＬ１のインダクタンスに基づいて、上記タイミングを判断するのが好ましい。判断処理については、後述する「（３）動作」にて詳細に説明する。
【００２８】
コンバータ１１は、制御部１２によるスイッチング素子Ｑ１の動作により、一対の入力端１ａ，１ｂに入力される入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ３に変換し、変換した出力電圧Ｖ３を一対の出力端１ｃ，１ｄから出力するように構成されている。コンバータ１１の動作については、後述する「（３）動作」にて詳細に説明する。
【００２９】
降圧コンバータ１０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータであって、電源装置１００の一対の出力端１ｃ，１ｄと、光源部３００との間に電気的に接続されている。降圧コンバータ１０２は、電源装置１００からの出力電圧（直流電圧）を所定の大きさの直流電圧に降圧し、降圧した直流電圧を光源部３００に出力するように構成されている。
【００３０】
上述のように、点灯装置２００は、ダイオードブリッジ１０１、電源装置１００、及び降圧コンバータ１０２により、交流電源Ｐ１からの交流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換し、変換した直流電圧を光源部３００に供給する。これにより、光源部３００の複数の固体発光素子３１に所定の大きさの電流（以下、「負荷電流」ともいう）が流れ、複数の固体発光素子３１が発光することにより、光源部３００が点灯する。
【００３１】
ここで、点灯装置２００は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって降圧コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２を調整することで、負荷電流を調整することが可能である。つまり、点灯装置２００は、負荷電流を調整することで光源部３００の光出力を調整することが可能である。
【００３２】
（３）動作
以下、本実施形態の電源装置１００の動作、主としてコンバータ１１の動作について、図１〜図４Ｂを用いて説明する。図２において、“ＩＬ１”はインダクタ電流ＩＬ１の波形、“ＩＱ１”はスイッチ電流ＩＱ１の波形、“Ｄ１”はダイオードＤ１を流れる電流の波形を表している。また、図２において、“Ｑ１”はスイッチング素子Ｑ１のオン／オフの状態を表している。また、図４Ａにおいて、一点鎖線は、入力電圧Ｖ１の波形を表している。また、図４Ｂは、図４Ａにおいて破線で囲まれた部分の拡大図である。つまり、コンバータ１１は、インダクタ電流ＩＬ１が正弦波を包絡線とする鋸歯状の波形となるように動作している。
【００３３】
まず、制御部１２は、時刻ｔ０にてスイッチング素子Ｑ１をオンすることにより、コンバータ１１の動作を開始する（ステップＳ１）。スイッチング素子Ｑ１がオフ状態からオン状態になると、入力コンデンサＣ１の高電位側の一端、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、及び入力コンデンサＣ１の低電位側の一端を通る経路で電流が流れ始める。つまり、スイッチング素子Ｑ１がオンになると、インダクタ電流ＩＬ１（またはスイッチ電流ＩＱ１）が流れ始める。そして、インダクタＬ１にエネルギーが蓄積される。
【００３４】
このとき、制御部１２は、タイマによるカウントを開始することで、スイッチング素子Ｑ１のオン時間（スイッチング素子Ｑ１がオンからオフになるまでに要する時間）Ｔ１の計測を開始する（ステップＳ２）。
【００３５】
インダクタ電流ＩＬ１（スイッチ電流ＩＱ１）は、時間経過に伴って大きくなる。そして、時刻ｔ１にて、インダクタ電流ＩＬ１（スイッチ電流ＩＱ１）の大きさが閾値Ｔｈ１以上になると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１をオフする（ステップＳ４）。ここで、閾値Ｔｈ１は、制御部１２にて予め設定してあるパラメータである。本実施形態では、閾値Ｔｈ１は一定値ではなく、入力電圧Ｖ１の大きさに応じて変化する。
【００３６】
つまり、本実施形態では、制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流ＩＱ１（インダクタ電流ＩＬ１）の大きさが、閾値Ｔｈ１以上になると、スイッチング素子Ｑ１をオフする。そして、閾値Ｔｈ１は、入力電圧Ｖ１の波形（大きさ）に応じて変化する。このように、本実施形態では、入力電圧Ｖ１の波形に応じてインダクタＬ１に三角波状に電流を流し、インダクタ電流ＩＬ１の平均値が正弦波になるように制御することで、電圧（入力電圧Ｖ１）と電流（インダクタ電流ＩＬ１）の位相のずれを補正している。
【００３７】
また、本実施形態では、閾値Ｔｈ１の最大値は、降圧コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２の大きさに応じて変化する。出力電圧Ｖ２の大きさに応じて光源部３００を流れる負荷電流の大きさが変化するので、負荷電流の大きさに合わせてインダクタ電流ＩＬ１の大きさを調整するためである。具体的には、制御部１２は、出力電圧Ｖ２が大きくなると閾値Ｔｈ１の最大値を大きくし、出力電圧Ｖ２が小さくなると閾値Ｔｈ１の最大値を小さくする。
【００３８】
スイッチング素子Ｑ１がオフすると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが放出される。そして、インダクタＬ１の第２端、ダイオードＤ１、出力コンデンサＣ２、入力コンデンサＣ１、インダクタＬ１の第１端を通る経路で電流が流れ始める。このため、インダクタ電流ＩＬ１は、時間経過に伴って減少する。
【００３９】
また、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、制御部１２は、タイマによるカウントを終了し、スイッチング素子Ｑ１のオン時間Ｔ１の計測を終了する（ステップＳ５）。そして、制御部１２は、計測により得られたオン時間Ｔ１を用いて、待機時間Ｔ２を演算する（ステップＳ６）。本開示でいう「待機時間Ｔ２」は、スイッチング素子Ｑ１をオフしてからインダクタ電流ＩＬ１が零になるまでの時間である。つまり、制御部１２は、判断処理において待機時間Ｔ２を演算することにより、インダクタ電流ＩＬ１が零となるタイミングを判断する。
【００４０】
待機時間Ｔ２は、例えば以下の式（１）及び式（２）を用いて演算する。式（１）において、“Ｖ１”はコンバータ１１の入力電圧Ｖ１の電圧値、“Ｔ１”は計測により求めたスイッチング素子Ｑ１のオン時間を表している。また、式（１）において、“Ｌ”は既知のインダクタＬ１のインダクタンス、“Δｉ”はオン時間Ｔ１でのインダクタ電流ＩＬ１（スイッチ電流ＩＱ１）の増加分を表している。また、式（２）において、“Ｖ３”はコンバータ１１の出力電圧Ｖ３の電圧値、“ｉ”はインダクタ電流ＩＬ１（ダイオードＤ１を流れる電流）、“Ｔ２”は演算対象である待機時間Ｔ２を表している。
【００４１】
【数１】
2019103183.tif 000003
【００４２】
【数２】
2019103183.tif 000004
【００４３】
制御部１２は、式（１）により、インダクタ電流ＩＬ１（スイッチ電流ＩＱ１）の増加分“Δｉ”を求める。また、制御部１２は、式（２）を“ｉ＝０”について解くことにより、待機時間Ｔ２を求める。そして、制御部１２は、タイマによるカウントを開始する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ６は、ステップＳ７の後に行われてもよい。
【００４４】
制御部１２は、時刻ｔ２にてタイマによるカウント時間が待機時間Ｔ２以上になると（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、タイマによるカウントを終了する（ステップＳ９）。そして、制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１を再びオンする（ステップＳ１）。つまり、制御部１２は、タイマによるカウント時間が待機時間Ｔ２に達すると、インダクタ電流ＩＬ１（ダイオードＤ１を流れる電流）が零になったと判断する。制御部１２は、上述のステップＳ１〜Ｓ９を繰り返すことにより、スイッチング素子Ｑ１を電流臨界モードにて動作させる。
【００４５】
以下、本実施形態の電源装置１００の利点について、比較例の電源装置との比較を交えながら説明する。比較例の電源装置は、インダクタと磁気的に結合する２次巻線を有している点で、本実施形態の電源装置１００と相違する。また、比較例の電源装置は、制御部が判断処理を実行せずに、２次巻線に誘起される誘起電圧に基づいてインダクタを流れる電流が零になるタイミングを検知する点で、本実施形態の電源装置１００と相違する。具体的には、比較例の電源装置では、インダクタを流れる電流が零になると、インダクタに蓄積されたエネルギーが零になることにより、誘起電圧の極性が反転する。比較例の電源装置では、この誘起電圧の極性が反転するタイミングに基づいて、インダクタを流れる電流が零になるタイミングを検知している。
【００４６】
比較例の電源装置は、上述のように、インダクタを流れる電流が零になるタイミングを検知するための検知用部品（２次巻線）を必要とする。このため、比較例の電源装置では、検知用部品の分だけ部品点数が増えるという問題がある。また、比較例の電源装置では、検知用部品を設けるためのスペースを必要とすることから、小型化を図りにくいという問題がある。
【００４７】
一方、本実施形態の電源装置１００では、制御部１２は、インダクタ電流ＩＬ１等のコンバータ１１の制御で通常用いられるパラメータに基づいて判断処理を実行することで、インダクタ電流ＩＬ１が零になるタイミングを判断している。このため、本実施形態の電源装置１００では、比較例の電源装置では必要とされる検知用部品（２次巻線）が不要になる、という利点がある。その結果、本実施形態の電源装置１００では、検知用部品が不要であることから、部品点数を削減することが可能になる、という利点がある。また、本実施形態の電源装置１００では、検知用部品を設けるためのスペースが不要であることから、小型化を図りやすい、という利点もある。
【００４８】
（４）照明器具
以下、本実施形態の点灯装置２００を備えた照明器具４００の一例について図５を用いて説明する。図５に示す例では、照明器具４００は、投光器である。照明器具４００は、複数（ここでは、４つ）の光源ユニット４０１と、点灯装置２００と、を備える。複数の光源ユニット４０１の各々は、光源部３００と、放熱部材４０５と、を有している。点灯装置２００は、直方体状のケース４０４に収容されている。また、照明器具４００は、複数の光源ユニット４０１を連結する連結部材４０２と、連結部材４０２を支持するアーム４０３と、を更に備えている。
【００４９】
以上説明した本実施形態の照明器具４００は、点灯装置２００と、点灯装置２００の出力する電力により点灯可能な光源部３００（光源ユニット４０１）と、を備えている。このため、インダクタＬ１を流れる電流ＩＬ１が零となるタイミングを検知するための部品が不要である、という利点がある。
【００５０】
本実施形態では、照明器具４００は投光器であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、照明器具４００は、天井材に直付けされるベースライトであってもよいし、天井材に埋め込み配置されるベースライトであってもよい。また、照明器具４００は、ベースライトに限らず、例えば、ダウンライト等であってもよい。
【００５１】
（５）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、制御部１２と同様の機能は、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
【００５２】
一態様に係るプログラムは、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、及び整流素子（ダイオードＤ１）を有するコンバータ１１の制御方法を、コンピュータシステムに実行させるためのプログラムである。インダクタＬ１は、第１端が一対の入力端１ａ，１ｂのうちの一方に電気的に接続される。スイッチング素子Ｑ１は、インダクタＬ１の第２端と一対の入力端１ａ，１ｂのうちの他方との間に電気的に接続される。整流素子は、インダクタＬ１から一対の出力端１ｃ，１ｄへ流れる電流を制限する機能を有する。コンバータ１１は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作により、一対の入力端１ａ，１ｂに入力される入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ３に変換して一対の出力端１ｃ，１ｄから出力する。制御方法は、インダクタＬ１を流れる電流ＩＬ１が零となるタイミングを判断する判断処理を含む。
【００５３】
以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
【００５４】
上述の実施形態において、制御部１２は、電流臨界モードではなく電流不連続モードにてスイッチング素子Ｑ１を動作させてもよい。本開示でいう「電流不連続モード」は、インダクタ電流ＩＬ１が零となる期間を意図的に設けるように、スイッチング素子Ｑ１を制御するモードである。
【００５５】
電流不連続モードにおいては、制御部１２は、例えば図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１をオフしてから待機時間Ｔ２が経過した時刻ｔ２ではなく、更に追加時間Ｔ３が経過した時刻ｔ３で、スイッチング素子Ｑ１をオンする。
【００５６】
以下、電流不連続モードでの動作の利点について、電流臨界モードでの動作との比較を交えながら説明する。電流臨界モードでは、ダイオードＤ１を流れる電流（つまり、インダクタ電流ＩＬ１）が零になるまでに要する時間（以下、「オフ時間」ともいう）は、出力電圧Ｖ２と入力電圧Ｖ１との差分の大きさに比例する。つまり、出力電圧Ｖ２が小さい程、この差分が小さいことから、オフ時間が短くなる。そして、オフ時間が短くなる程、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング周期が短くなることから、コンバータ１１の動作周波数が大きくなる。
【００５７】
ここで、コンバータ１１の動作周波数を大きくすると、ノイズが発生しやすくなる、という問題が生じ得る。また、制御部１２の性能の制約上、コンバータ１１の動作周波数を大きくすることにも限界がある、という問題もある。一方、これらの問題が生じないようにコンバータ１１の動作周波数を制限した場合、電流臨界モードでの動作では、光源部３００の光出力を十分に小さくする制御が難しくなる、という別の問題が生じ得る。
【００５８】
一方、電流不連続モードでの動作では、追加時間Ｔ３を設けることにより、スイッチング周期を長くする、つまりコンバータ１１の動作周波数を小さくすることが可能である。つまり、電流不連続モードでの動作では、光源部３００の光出力を十分に小さくした場合でも、追加時間Ｔ３の長さを調整することにより、動作周波数を大きくすることなくコンバータ１１を制御することが可能である、という利点がある。
【００５９】
また、上述の実施形態では、制御部１２は、条件に応じて、スイッチング素子Ｑ１の動作モードを切り替えてもよい。例えば、制御部１２は、コンバータ１１の出力（ここでは、降圧コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２）に応じて追加時間Ｔ３の長さを変化させることで、電流臨界モードと、電流不連続モードとを切り替えてもよい。具体的には、制御部１２は、出力電圧Ｖ２が所定の電圧値を上回っていれば、追加時間Ｔ３を設けないことで、スイッチング素子Ｑ１を電流臨界モードで動作させる。一方、制御部１２は、出力電圧Ｖ２が所定の電圧値以下になれば、出力電圧Ｖ２の大きさに応じた長さの追加時間Ｔ３を設けることで、スイッチング素子Ｑ１を電流不連続モードで動作させる。
【００６０】
上述の実施形態では、整流素子としてダイオードＤ１を用いているが、これに限定する趣旨ではない。例えば図７に示すように、整流素子として、ダイオードＤ１の代わりに整流用スイッチング素子Ｑ２を用いてもよい。整流用スイッチング素子Ｑ２は、エンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴであり、スイッチング素子Ｑ１とは異なる素子である。整流用スイッチング素子Ｑ２のソースは、インダクタＬ１の第２端、及びスイッチング素子Ｑ１のドレインに電気的に接続されている。整流用スイッチング素子Ｑ２のドレインは、出力コンデンサＣ２の高電位側の一端に電気的に接続されている。整流用スイッチング素子Ｑ２のゲートには、制御部１２から駆動信号が与えられる。したがって、整流用スイッチング素子Ｑ２は、制御部１２によりオン／オフを制御される。
【００６１】
整流用スイッチング素子Ｑ２は、オン状態において、インダクタ電流ＩＬ１が流れるのを許容する。一方、整流用スイッチング素子Ｑ２は、オフ状態において、インダクタ電流ＩＬ１、及びインダクタ電流ＩＬ１と逆向きの電流が流れるのを阻止する。つまり、整流用スイッチング素子Ｑ２は、インダクタＬ１から一対の出力端１ｃ，１ｄへ流れる電流（インダクタ電流ＩＬ１）を一方向に制限する機能を有している。
【００６２】
この態様では、制御部１２は、判断処理に加えて、以下の処理を実行する。すなわち、制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに整流用スイッチング素子Ｑ２をオフ、スイッチング素子Ｑ１がオフのときに整流用スイッチング素子Ｑ２をオンする。具体的には、図３に示すフローチャートにおいて、制御部１２は、ステップＳ４とステップＳ５との間で、整流用スイッチング素子Ｑ２をオンするステップを実行する。また、制御部１２は、ステップＳ９とステップＳ１との間で、整流用スイッチング素子Ｑ２をオフするステップを実行する。このように、この態様では、制御部１２は、同期整流方式でスイッチング素子Ｑ１及び整流用スイッチング素子Ｑ２を制御する。
【００６３】
この態様では、制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１及び整流用スイッチング素子Ｑ２の両方がオンするのを避けるべく、スイッチング素子Ｑ１及び整流用スイッチング素子Ｑ２の両方がオフする期間、いわゆるデッドタイムを設ける制御を行うのが好ましい。具体的には、制御部１２は、スイッチング素子Ｑ１をオフしてから整流用スイッチング素子Ｑ２をオンするまでの間にデッドタイムを設ける制御を行うのが好ましい。また、制御部１２は、整流用スイッチング素子Ｑ２をオフしてからスイッチング素子Ｑ１をオンするまでの間にデッドタイムを設ける制御を行うのが好ましい。
【００６４】
上述の実施形態では、スイッチング素子Ｑ１はエンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、スイッチング素子Ｑ１は、他の半導体スイッチング素子であってもよい。同様に、上述の変形例では、整流用スイッチング素子Ｑ２はエンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるが、他の半導体スイッチング素子であってもよい。
【００６５】
上述の実施形態では、制御部１２は、マイクロコンピュータであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、制御部１２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等であってもよい。つまり、制御部１２は、１以上のプロセッサによりプログラムを実行するように構成されていればよい。
【００６６】
上述の実施形態では、光源部３００の複数の固体発光素子３１の電気的な接続関係を直列接続としているが、この接続に限らず、例えば、並列接続であってもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続であってもよい。また、上述の実施形態では、固体発光素子３１の数を複数としているが、１つであってもよい。さらに、上述の実施形態では、固体発光素子３１としてＬＥＤを用いているが、これに限らず、例えば、半導体レーザ素子、有機エレクトロルミネッセンス素子等を用いてもよい。また、上述の実施形態では、複数の固体発光素子３１の各々の発光色を白色としているが、白色以外の色であってもよい。
【００６７】
本開示における電源装置１００は、例えば、制御部１２等に、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における電源装置１００としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１乃至複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。
【００６８】
（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係る電源装置（１００）は、コンバータ（１１）と、制御部（１２）と、を備える。コンバータ（１１）は、インダクタ（Ｌ１）、スイッチング素子（Ｑ１）、及び整流素子（Ｄ１，Ｑ２）を有する。インダクタ（Ｌ１）は、第１端が一対の入力端（１ａ，１ｂ）のうちの一方に電気的に接続される。スイッチング素子（Ｑ１）は、インダクタ（Ｌ１）の第２端と一対の入力端（１ａ，１ｂ）のうちの他方との間に電気的に接続される。整流素子（Ｄ１，Ｑ２）は、インダクタ（Ｌ１）から一対の出力端（１ｃ，１ｄ）へ流れる電流を一方向に制限する機能を有する。コンバータ（１１）は、スイッチング素子（Ｑ１）のスイッチング動作により、一対の入力端（１ａ，１ｂ）に入力される入力電圧（Ｖ１）を出力電圧（Ｖ３）に変換して一対の出力端（１ｃ，１ｄ）から出力する。制御部（１２）は、スイッチング素子（Ｑ１）を制御する。制御部（１２）は、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）が零となるタイミングを判断する判断処理を実行する。
【００６９】
この態様によれば、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）が零になるタイミングを検知するための部品が不要である、という利点がある。
【００７０】
第２の態様に係る電源装置（１００）では、第１の態様において、制御部（１２）は、判断処理において、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）、入力電圧（Ｖ１）、及び出力電圧（Ｖ３）の少なくとも１つに基づいて、タイミングを判断する。
【００７１】
この態様によれば、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）等のコンバータ（１１）の制御で通常用いられるパラメータに基づいて判断処理を実行することが可能である、という利点がある。
【００７２】
第３の態様に係る電源装置（１００）では、第１又は第２の態様において、制御部（１２）は、スイッチング素子（Ｑ１）を流れる電流（ＩＱ１）の大きさが閾値（Ｔｈ１）以上になると、スイッチング素子（Ｑ１）をオフする。閾値（Ｔｈ１）は、入力電圧（Ｖ１）の波形に応じて変化する。
【００７３】
この態様によれば、電圧（入力電圧（Ｖ１））と電流（インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１））の位相のずれを補正することができる、という利点がある。
【００７４】
第４の態様に係る電源装置（１００）では、第１〜第３のいずれかの態様において、整流素子（Ｄ１，Ｑ２）は、スイッチング素子（Ｑ１）とは異なる整流用スイッチング素子（Ｑ２）である。制御部（１２）は、スイッチング素子（Ｑ１）がオンのときに整流用スイッチング素子（Ｑ２）をオフ、スイッチング素子（Ｑ１）がオフのときに整流用スイッチング素子（Ｑ２）をオンする。
【００７５】
この態様によれば、同期整流方式でスイッチング素子（Ｑ１）及び整流用スイッチング素子（Ｑ２）を制御することで、整流素子としてダイオード（Ｄ１）を用いる場合と比較して、損失（導通損失）を低減することができる、という利点がある。
【００７６】
第５の態様に係る点灯装置（２００）は、第１〜第４のいずれかの態様の電源装置（１００）を有し、固体発光素子（３１）を有する光源部（３００）を点灯させるための電力を出力する。
【００７７】
この態様によれば、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）が零になるタイミングを検知するための部品が不要である、という利点がある。
【００７８】
第６の態様に係る照明器具（４００）は、第５の態様の点灯装置（２００）と、光源部（３００）と、を備える。光源部（３００）は、点灯装置（２００）の出力する電力により点灯可能である。
【００７９】
この態様によれば、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）が零になるタイミングを検知するための部品が不要である、という利点がある。
【００８０】
第７の態様に係るプログラムは、インダクタ（Ｌ１）、スイッチング素子（Ｑ１）、及び整流素子（Ｄ１，Ｑ２）を有するコンバータ（１１）の制御方法を、コンピュータシステムに実行させるためのプログラムである。インダクタ（Ｌ１）は、第１端が一対の入力端（１ａ，１ｂ）のうちの一方に電気的に接続される。スイッチング素子（Ｑ１）は、インダクタ（Ｌ１）の第２端と一対の入力端（１ａ，１ｂ）のうちの他方との間に電気的に接続される。整流素子（Ｄ１，Ｑ２）は、インダクタ（Ｌ１）から一対の出力端（１ｃ，１ｄ）へ流れる電流を制限する機能を有する。コンバータ（１１）は、スイッチング素子（Ｑ１）のスイッチング動作により、一対の入力端（１ａ，１ｂ）に入力される入力電圧（Ｖ１）を出力電圧（Ｖ３）に変換して一対の出力端（１ｃ，１ｄ）から出力する。制御方法は、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）が零となるタイミングを判断する判断処理を含む。
【００８１】
この態様によれば、インダクタ（Ｌ１）を流れる電流（ＩＬ１）が零になるタイミングを検知するための部品が不要である、という利点がある。
【００８２】
第２〜第４の態様に係る構成については、電源装置（１００）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１００  電源装置
１ａ，１ｂ  一対の入力端
１ｃ，１ｄ  一対の出力端
１１  コンバータ
１２  制御部
ＩＬ１  インダクタを流れる電流
ＩＱ１  スイッチング素子を流れる電流
Ｄ１  ダイオード（整流素子）
Ｌ１  インダクタ
Ｑ１  スイッチング素子
Ｑ２  整流用スイッチング素子（整流素子）
Ｔｈ１  閾値
Ｖ１  入力電圧
Ｖ３  出力電圧
２００  点灯装置
３００  光源部
３１  固体発光素子
４００  照明器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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