(57)【要約】【課題】より広い調光領域にわたって調光指示信号の大きさと出力電流の大きさとの関係を線形とすることができる光源駆動装置を提供する。【解決手段】光源駆動装置１は、ＰＷＭ信号である調光指示信号Ｓａｄに基づいて調光制御部５から駆動回路部２に調光信号Ｓｃを出力することで、調光信号Ｓｃに基づく電流を駆動回路部２からＬＥＤモジュール１２に供給する。調光制御部５は、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値以上である場合、調光指示信号Ｓａｄに基づいて生成した第１の直流電圧信号に対応する直流電圧調光信号を調光信号Ｓｃとして出力する。調光制御部５は、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値未満である場合、所定値である第２の直流電圧信号に対応した値を波高値とするＰＷＭ調光信号を調光指示信号Ｓａｄに基づいて生成するとともに、そのＰＷＭ調光信号を調光信号Ｓｃとして駆動回路部２に出力する。【選択図】図２
2015135738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ信号である調光指示信号に基づいて、光源に電流を供給して前記光源を駆動させる光源駆動装置であって、
前記調光指示信号に基づいて調光信号を出力する調光制御部と、
前記調光信号に基づいて前記光源に電流を供給する駆動回路部とを備え、
前記駆動回路部は、
前記光源に接続されたインダクタ及び前記インダクタを流れる電流をオン／オフ動作により変化させるスイッチ素子を含むコンバータ回路部と、
前記インダクタに流れる電流を検出する電流検出抵抗と、
前記電流検出抵抗の検出結果と前記調光信号とに基づいて前記スイッチ素子のオン／オフ動作を制御するコンバータ制御部とを有し、
前記調光制御部は、
前記調光指示信号のオンデューティが所定値以上である場合、前記調光指示信号に基づいて生成した第１の直流電圧信号に対応する直流電圧調光信号を前記調光信号として出力し、
前記調光指示信号のオンデューティが所定値未満である場合、所定値である第２の直流電圧信号に対応した値を波高値とするＰＷＭ調光信号を前記調光指示信号に基づいて生成するとともに、前記ＰＷＭ調光信号を前記調光信号として前記駆動回路部に出力する、光源駆動装置。
【請求項２】
前記コンバータ制御部は、
前記調光信号として前記直流電圧調光信号が入力される場合、前記直流電圧調光信号に基づいて生成した第１のＰＷＭ信号を前記スイッチ素子に出力して前記スイッチ素子のオン／オフ動作を制御し、
前記調光信号として前記ＰＷＭ調光信号が入力される場合、前記ＰＷＭ調光信号に基づいて生成した第２のＰＷＭ信号を前記スイッチ素子に出力して前記スイッチ素子がオン／オフ動作を断続的に行うように制御する、請求項１に記載の光源駆動装置。
【請求項３】
前記コンバータ制御部は、前記インダクタに臨界モードで電流が流れるように前記スイッチ素子のオン／オフ動作を制御する、請求項１又は２に記載の光源駆動装置。
【請求項４】
前記調光制御部は、
前記調光指示信号に基づいて前記第１の直流電圧信号を生成する信号変換回路と、
前記調光指示信号に基づいて基準信号を生成する基準信号生成回路と、
前記第１の直流電圧信号と前記基準信号との比較結果に基づいて前記ＰＷＭ調光信号を生成するＰＷＭ調光信号生成回路と、
前記基準信号に基づいて前記第２の直流電圧信号を生成する直流電圧信号生成回路と、
前記第２の直流電圧信号に基づいて前記第１の直流電圧信号の下限電圧値を設定する直流電圧値制限回路とを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の光源駆動装置。
【請求項５】
光源と、
前記光源を駆動する請求項１から４のいずれか１項に記載の光源駆動装置と、
前記光源駆動装置に前記調光指示信号を出力する調光制御装置とを備える、照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源駆動装置及び照明器具に関し、特に、光源を調光制御可能な光源駆動装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＬＥＤ（発光ダイオード）モジュールなどを光源として用いた照明器具において、ユーザーが入力する調光指示信号に基づいて光源駆動装置が制御を行うことで、光源を調光することができるものがある。
【０００３】
下記特許文献１には、このような調光制御を行う電源装置が記載されている。この電源装置では、調光指示信号から生成された基準信号とスイッチング素子に流れる電流に比例した検出信号とを比較してスイッチング素子のオンからオフへの切り替えタイミングが制御されるとともに、インダクタに流れる電流に比例する誘起電圧に基づいてスイッチング素子のオフからオンへの切り替えタイミングが制御され、ＤＣ−ＤＣコンバータがいわゆる電流臨界モードで動作するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の特許文献１に記載されているような電源装置では、深い調光（暗い調光）を行う場合に、問題が生じることがあった。以下、調光指示信号がＰＷＭ（パルス幅変調）方式の信号である場合を一例として、このような問題について説明する。
【０００６】
図７は、従来の電源装置における調光指示信号のオンデューティに対する出力電流Ｉｏの一例を示す図である。
【０００７】
図７に示されるように、比較的浅い調光領域（光源が明るい調光領域）において、インダクタに流れる電流がいわゆる連続モード又は臨界モードで制御されている場合には、調光指示信号の大きさ（調光指示信号のオンデューティの値）と出力電流Ｉｏの関係は、線形となる。例えば、ラインＡＢで示されるように、調光指示信号の大きさが１００％から３０％程度の範囲では、両者の関係は線形となる。
【０００８】
他方、これよりも深い調光を行うと、インダクタに流れる電流がいわゆる不連続モードになり、両者の関係は非線形になる。例えば、ラインＢＣで示されるように、調光指示信号の大きさが３０％未満の範囲では、非線形となる。
【０００９】
このように、従来の電源装置においては、調光指示信号の大きさと出力電流Ｉｏの関係が線形となる調光領域の範囲は、限られている。そのため、点Ａから点Ｃまで調光の程度を変化させる場合（浅い調光から深い調光まで照度を下げていく場合）や、点Ｃから点Ａまで変化させる場合（深い調光から浅い調光まで照度を上げていく場合）には、調光指示信号の大きさの変化に対する出力電流Ｉｏの変化が、線形の変化となるか非線形の変化となるか、途中のＢ点で切り替わる。
【００１０】
このように、調光指示と調光の程度との関係が浅い調光時と深い調光時とで大きく異なるような調光特性は、光源駆動装置の調光特性としては一般的に好まれないものである。
【００１１】
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、より広い調光領域にわたって調光指示信号の大きさと出力電流Ｉｏとの関係を線形とすることができる光源駆動装置及び照明器具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ＰＷＭ信号である調光指示信号に基づいて、光源に電流を供給して光源を駆動させる光源駆動装置は、調光指示信号に基づいて調光信号を出力する調光制御部と、調光信号に基づいて光源に電流を供給する駆動回路部とを備え、駆動回路部は、光源に接続されたインダクタ及びインダクタを流れる電流をオン／オフ動作により変化させるスイッチ素子を含むコンバータ回路部と、インダクタに流れる電流を検出する電流検出抵抗と、電流検出抵抗の検出結果と調光信号とに基づいてスイッチ素子のオン／オフ動作を制御するコンバータ制御部とを有し、調光制御部は、調光指示信号のオンデューティが所定値以上である場合、調光指示信号に基づいて生成した第１の直流電圧信号に対応する直流電圧調光信号を調光信号として出力し、調光指示信号のオンデューティが所定値未満である場合、所定値である第２の直流電圧信号に対応した値を波高値とするＰＷＭ調光信号を調光指示信号に基づいて生成するとともに、ＰＷＭ調光信号を調光信号として駆動回路部に出力する。
【００１３】
好ましくは、コンバータ制御部は、調光信号として直流電圧調光信号が入力される場合、直流電圧調光信号に基づいて生成した第１のＰＷＭ信号をスイッチ素子に出力してスイッチ素子のオン／オフ動作を制御し、調光信号としてＰＷＭ調光信号が入力される場合、ＰＷＭ調光信号に基づいて生成した第２のＰＷＭ信号をスイッチ素子に出力してスイッチ素子がオン／オフ動作を断続的に行うように制御する。
【００１４】
好ましくは、コンバータ制御部は、インダクタに臨界モードで電流が流れるようにスイッチ素子のオン／オフ動作を制御する。
【００１５】
好ましくは、調光制御部は、調光指示信号に基づいて第１の直流電圧信号を生成する信号変換回路と、調光指示信号に基づいて基準信号を生成する基準信号生成回路と、第１の直流電圧信号と基準信号との比較結果に基づいてＰＷＭ調光信号を生成するＰＷＭ調光信号生成回路と、基準信号に基づいて第２の直流電圧信号を生成する直流電圧信号生成回路と、第２の直流電圧信号に基づいて第１の直流電圧信号の下限電圧値を設定する直流電圧値制限回路とを備える。
【００１６】
この発明の他の局面に従うと、照明器具は、光源と、光源を駆動する上述に記載の光源駆動装置と、光源駆動装置に調光指示信号を出力する調光制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
これらの発明に従うと、調光制御部は、調光指示信号のオンデューティが所定値未満である場合、所定値を波高値とするＰＷＭ調光信号を調光指示信号に基づいて生成して調光信号として駆動回路部に出力する。したがって、より広い調光領域にわたって調光指示信号の大きさと出力電流の大きさとの関係を線形とすることができる光源駆動装置及び照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の１つにおける光源駆動装置を用いた照明器具の構成を示すブロック図である。
【図２】光源駆動装置の構成を示す図である。
【図３】調光制御部の構成を示す回路図である。
【図４】本実施の形態における調光動作を説明する波形図である。
【図５】調光指示信号のオンデューティに対する出力電流の関係を表すグラフである。
【図６】直流電圧値制限回路の変形例を示す回路図である。
【図７】従来の電源装置における調光指示信号のオンデューティに対する出力電流の大きさの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態における光源駆動装置を用いた照明器具について説明する。
【００２０】
［実施の形態］
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおける光源駆動装置を用いた照明器具の構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示されるように、照明器具１００は、光源駆動装置１と、ＬＥＤモジュール（光源の一例）１２と、調光制御装置８０とを備えている。照明器具１００は、ＬＥＤモジュール１２が駆動されて点灯することで、照明を行う。
【００２３】
本実施の形態において、ＬＥＤモジュール１２は、複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤユニットである。なお、ＬＥＤモジュール１２は、１つのＬＥＤであってもよい。ＬＥＤモジュール１２は、複数のＬＥＤユニットが互いに並列に又は直列に接続された構成を有していてもよい。
【００２４】
光源駆動装置１は、ＬＥＤモジュール１２に接続されている。光源駆動装置１は、ＬＥＤモジュール１２を駆動する。
【００２５】
本実施の形態において、光源駆動装置１は、調光制御装置８０に接続されている。調光制御装置８０は、光源駆動装置１に対して調光指示信号Ｓａｄを出力する。光源駆動装置１は、その外部の調光制御装置８０から送られた調光指示信号Ｓａｄに基づいて、ＬＥＤモジュール１２の調光動作を行う。すなわち、照明器具１００では、ＬＥＤモジュール１２による照明の明るさを変更できる。
【００２６】
調光指示信号Ｓａｄは、調光の度合いに応じたデューティ比のＰＷＭ信号である。調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが大きいほど、ＬＥＤモジュール１２は浅く（明るく）調光されて点灯する。調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが小さいほど、ＬＥＤモジュール１２は深く（暗く）調光されて点灯する。
【００２７】
調光制御装置８０は、例えば、明るさを変更するために照明器具１００に設けられているリモートコントローラである。調光制御装置８０と光源駆動装置１との接続は、有線によるものであってもよいし、無線によるものであってもよい。例えば無線により調光制御装置８０と光源駆動装置１とが接続されている場合、調光制御装置８０に発光部が設けられ、光源駆動装置１に受光部が設けられ、両者の間で赤外線通信を行うように構成されていてもよい。
【００２８】
図２は、光源駆動装置１の構成を示す図である。
【００２９】
図２に示されるように、光源駆動装置１は、おおまかに、駆動回路部２と、調光制御部５とを含んでいる。光源駆動装置１には、直流電源Ｖｄｃからの直流電圧と、直流電源Ｖｃｃからの直流電圧と、調光指示信号Ｓａｄとが入力される。光源駆動装置１は、出力電流ＩｏをＬＥＤモジュール１２に供給し、ＬＥＤモジュール１２を駆動する。
【００３０】
調光制御部５には、直流電源Ｖｃｃからの直流電圧と、調光指示信号Ｓａｄとが入力される。調光制御部５は、これらの信号に基づいて調光信号Ｓｃを生成し、生成した調光信号Ｓｃを駆動回路部２に出力する。
【００３１】
駆動回路部２は、コンバータ回路部３と、コンバータ制御部４と、電流検出抵抗Ｒ１とを有している。駆動回路部２は、調光信号Ｓｃに基づいて、コンバータ回路部３からＬＥＤモジュール１２に出力電流Ｉｏを供給する。
【００３２】
コンバータ回路部３は、一般的な降圧チョッパ回路であり、スイッチ素子Ｑ１と、整流素子Ｄ１と、インダクタＬ１と、平滑コンデンサＣ１とを含んでいる。
【００３３】
平滑コンデンサＣ１は、ＬＥＤモジュール１２に並列接続されている。この並列接続に、インダクタＬ１が直列に接続されている。また、この並直列回路に、ダイオードＤ１が並列に接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子は、平滑コンデンサＣ１の一端とともに、直流電源Ｖｄｃの正極端子に接続されている。また、ダイオードＤ１のアノード端子は、インダクタＬ１を介してコンデンサＣ１の他端に接続されている。
【００３４】
スイッチ素子Ｑ１は、インダクタＬ１を流れる電流をオン／オフ動作により変化させる。スイッチ素子Ｑ１のドレイン端子は、ダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。スイッチ素子Ｑ１のソース端子は、電流検出抵抗Ｒ１を介して、直流電源Ｖｄｃの負極端子に接続されている。スイッチ素子Ｑ１のゲート端子は、コンバータ制御部４に接続されている。
【００３５】
なお、コンバータ回路部３は、降圧チョッパ回路に限定されない。例えば、昇降圧チョッパ回路であったり、フライバックコンバータ回路であったりしてもよい。
【００３６】
電流検出抵抗Ｒ１は、スイッチ素子Ｑ１のソース端子と直流電源Ｖｄｃの負極端子との間に接続されている。
【００３７】
電流検出抵抗Ｒ１は、スイッチ素子Ｑ１がオンであるときにインダクタＬ１に流れる電流Ｉｓを、検出電圧Ｖｆｂとして検出する。すなわち、スイッチ素子Ｑ１がオンにときに電流検出抵抗Ｒ１にかかる電圧が、検出電圧Ｖｆｂとしてコンバータ制御部４に出力される。
【００３８】
コンバータ制御部４には、調光制御部５から出力された調光信号Ｓｃと、電流検出抵抗Ｒ１で検出された検出電圧Ｖｆｂとが入力される。コンバータ制御部４は、検出電圧Ｖｆｂと調光信号Ｓｃとに基づいて、スイッチ素子Ｑ１のオフ動作を制御する。
【００３９】
コンバータ制御部４は、比較器６と、コントロールロジック７と、ゼロ電圧検出回路（ＺＤＣ）８と、ゲートドライブ９とを有している。
【００４０】
比較器６は、調光信号Ｓｃと検出電圧Ｖｆｂとを比較して、比較結果を、コントロールロジック７に出力する。すなわち、比較器６は検出電圧Ｖｆｂが調光信号Ｓｃに達したときにＨ（ハイ）レベルを出力する。
【００４１】
ゼロ電圧検出回路８は、インダクタＬ１の両端電圧を検出し、インダクタＬ１に流れる電流がゼロになったときに、ゼロ電圧検出信号をコントロールロジック７に出力する。
【００４２】
コントロールロジック７は、ゼロ電圧検出回路（ＺＤＣ）８から出力されたゼロ電圧検出信号を検出したとき、出力信号をＬ（ロー）レベルからＨレベルに切り替える。他方、検出電圧Ｖｆｂが調光信号Ｓｃに達したときに、出力信号をＨレベルからＬレベルに切り替える。
【００４３】
ゲートドライブ９には、コントロールロジック７から出力された信号が入力される。ゲートドライブ９は、コントロールロジック７の出力信号を増幅して、スイッチ素子Ｑ１のゲート端子にＰＷＭ信号Ｓｐを出力する。すなわち、スイッチ素子Ｑ１は、ゲート端子にゲートドライブ９から出力されたＰＷＭ信号Ｓｐが入力されることで、それに応じてオン／オフ動作を行う。
【００４４】
このように、コンバータ制御部４は、インダクタＬ１に流れる電流がゼロになったときにスイッチ素子Ｑ１をオンとし、検出電圧Ｖｆｂが調光信号Ｓｃに達したときにスイッチ素子Ｑ１をオフとする。すなわち、コンバータ制御部４は、後述するように、インダクタＬ１に臨界モードで電流が流れるようにスイッチ素子Ｑ１のオン／オフ動作を制御する。
【００４５】
［光源駆動装置１の基本的な動作の説明］
【００４６】
以下、調光信号Ｓｃを２．５Ｖとし、電流検出抵抗を１Ωとして、光源駆動装置１の動作を説明する。なお、平滑コンデンサＣ１は、出力電流Ｉｏのリップルを抑制するために設けられているものであるため、以下の説明においては無視する。
【００４７】
直流電源Ｖｄｃから直流電圧が印加され、かつ、コンバータ制御部４が動作を開始すると、スイッチ素子Ｑ１がターンオンし、直流電源Ｖｄｃの正極側から電流Ｉｓが流れる。このとき、ＬＥＤモジュール１２、インダクタＬ１、スイッチ素子Ｑ１、電流検出抵抗Ｒ１、そして直流電源Ｖｄｃの負極側を順に辿る経路で、漸増電流が流れる。スイッチ素子Ｑ１のオン期間中には、直流電源ＶｄｃからＬＥＤモジュール１２に電力が供給されるとともに、インダクタＬ１にエネルギーが蓄積される。
【００４８】
インダクタＬ１に流れる電流が次第に増加するのに伴って、スイッチ素子Ｑ１に流れる電流Ｉｓが増加する。そして、スイッチ素子Ｑ１に流れる電流Ｉｓが２．５Ａに達すると、電流検出抵抗Ｒ１で検出されるフィードバック電圧（検出電圧Ｖｆｂ）は、２．５Ｖ（＝１Ω×２．５Ａ）となって調光信号Ｓｃに達する。そうすると、比較器６が作用し、コントロールロジック７がスイッチ素子Ｑ１をオフにする。これにより、スイッチ素子Ｑ１に流れる電流のピーク値は、一定に制御される。
【００４９】
スイッチ素子Ｑ１がオフになると、インダクタＬ１の誘起電圧により、インダクタＬ１の一端、ダイオードＤ１、ＬＥＤモジュール１２、そしてインダクタＬ１の他端を順に辿る経路で漸減電流が流れ、インダクタＬ１のエネルギーが放出される。
【００５０】
インダクタＬ１の両端電圧が０Ｖに達したタイミングで、ゼロ電圧検出回路（ＺＤＣ）８の作用により、コントロールロジック７がスイッチ素子Ｑ１を再びオンにする。
【００５１】
コンバータ制御部４は、ＰＷＭ信号Ｓｐ（後述の第１のＰＷＭ信号Ｓｐ１）をスイッチ素子Ｑ１に出力することで、以上のような制御を行う。このように、インダクタＬ１のエネルギー放出が完了したタイミングでスイッチ素子Ｑ１をオンにするような動作モードを、臨界モードと呼ぶ。
【００５２】
なお、インダクタＬ１のエネルギー放出が完了するよりも前にスイッチ素子Ｑ１をオンにするような動作を連続モードと呼び、インダクタＬ１のエネルギー放出が完了した後で休止期間を経てスイッチ素子Ｑ１をオンにするような動作を不連続モードと呼ぶ。
【００５３】
インダクタＬ１を流れる電流の平均値が、ＬＥＤモジュール１２に流れる出力電流Ｉｏになる。
【００５４】
臨界モードにおいて、インダクタＬ１の電流波形は三角波形であり、毎周期の始まりと終わりの電流値はゼロアンペアになり、ピーク値は所定の値に制限される。すなわち、毎周期にゼロアンペアから始まる連続的な三角波形となり、その各三角形の面積は一定となる。したがって、出力電流Ｉｏは設定したインダクタＬ１のピーク値にのみ依存する一定値となる。調光制御においてインダクタＬ１の電流Ｉｓのピーク値の設定値を変更することで、出力電流Ｉｏを制御することができる。また、インダクタＬ１の電流Ｉｓのピーク値に対する出力電流Ｉｏの大きさは、線形になる。
【００５５】
不連続モードにおいて、インダクタＬ１の電流波形は、スイッチ素子Ｑ１がオン期間に入る毎周期に、ゼロアンペアから始まり、ピーク値は所定の値に制限される。そして、オフ期間になると電流値はゼロアンペアまで下がった後、ゼロアンペアの期間（休止期間）を経て、次のオン期間に移る。すなわち、インダクタＬ１の電流波形は、連続的な三角波にならない。したがって、調光制御においてインダクタＬ１の電流Ｉｓのピーク値の設定値を変更することで出力電流Ｉｏを制御することは可能であるが、インダクタＬ１の電流Ｉｓのピーク値に対する出力電流Ｉｏの大きさは、非線形になる。
【００５６】
なお、連続モードにおいて、インダクタＬ１の電流波形のピーク値は所定の値に制限されるが、毎周期の始まりと終わりの電流値は、ゼロアンペアより大きい値となる。すなわち、インダクタＬ１の電流波形は、ゼロアンペアにならない連続的な三角波形となり、各周期の波形内の面積は一定となる。したがって、臨界モードと同じように、出力電流Ｉｏは設定したインダクタＬ１のピーク値に依存する一定値になる。また、調光制御においてインダクタＬ１の電流Ｉｓのピーク値に対する出力電流Ｉｏの大きさは線形になる。
【００５７】
本実施の形態において、臨界モードでの動作に代えて、連続モードでの動作が行われるようにしてもよい。なお、臨界モードの方が、連続モードと比較して、電力変換効率が高い。
【００５８】
［調光に関する説明］
【００５９】
本実施の形態において、調光制御部５は、入力された調光指示信号Ｓａｄのオンデューティに応じて、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティに応じた電圧レベルの直流電圧調光信号Ｖｄ２ａか、上限の電圧レベルが一定であって調光指示信号Ｓａｄのオンデューティに応じたオンデューティのＰＷＭ調光信号Ｖｍか、いずれかを調光信号Ｓｃとして生成する。
【００６０】
すなわち、後述するように、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値以上であるときは、直流電圧調光信号Ｖｄ２ａが調光信号Ｓｃとして駆動回路部２に出力される。このとき、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが大きいほど、調光信号Ｓｃの電圧値が大きくなり、出力電流Ｉｏが大きくなる。
【００６１】
調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値未満であるときは、ＰＷＭ調光信号Ｖｍが調光信号Ｓｃとして駆動回路部２に出力される。このとき、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが小さいほど、ＰＷＭ調光信号Ｖｍのオンデューティが小さくなり、出力電流Ｉｏが小さくなる。
【００６２】
図３は、調光制御部５の構成を示す回路図である。
【００６３】
図３に示されるように、調光制御部５は、大まかに、基準信号生成回路２１と、直流電圧信号生成回路２２と、ＰＷＭ調光信号生成回路２３と、信号変換回路２４と、直流電圧値制限回路２５と、分圧回路２６とを含んでいる。
【００６４】
基準信号生成回路２１は、調光指示信号Ｓａｄに基づいて、基準信号Ｖｂを生成する。すなわち、コンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１１によって構成された微分回路により調光指示信号Ｓａｄの立ち上がりエッジを検出し、その検出信号Ｖａに応じてスイッチ素子Ｑ１１をオン／オフする。スイッチ素子Ｑ１１は、コンデンサＣ１２、抵抗Ｒ１２、オペアンプＯＰ１、及び直流電圧である基準電源Ｖｒｅｆとともに鋸歯状波発生回路を構成している。スイッチ素子Ｑ１１がオンとなるタイミングで、基準電源Ｖｒｅｆにより時間経過とともに充電されるコンデンサＣ１２の充電電圧がリセットされることで、調光指示信号Ｓａｄと同じ周期の鋸歯状波信号が、基準信号Ｖｂとして生成される。
【００６５】
直流電圧信号生成回路２２は、基準信号Ｖｂに基づいて、第２の直流電圧信号Ｖｃを生成する。すなわち、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４とによって、基準信号Ｖｂの分圧信号Ｖｂ２が生成される。オペアンプＯＰ２、整流素子Ｄ１１、及びコンデンサＣ１３によって構成されたピークホールド回路により分圧信号Ｖｂ２の波高値が保持されることで、第２の直流電圧信号Ｖｃが生成される。
【００６６】
信号変換回路２４は、調光指示信号Ｓａｄに基づいて、第１の直流電圧信号Ｖｄを生成する。すなわち、抵抗Ｒ１７とコンデンサＣ１４とで構成される積分回路により、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティに基づいて、第１の直流電圧信号Ｖｄが生成される。
【００６７】
ＰＷＭ調光信号生成回路２３は、第１の直流電圧信号Ｖｄと基準信号Ｖｂとの比較結果に基づいて、ＰＷＭ調光信号Ｖｍを生成する。すなわち、抵抗Ｒ１５と抵抗Ｒ１６とによって基準信号Ｖｂの分圧信号Ｖｂ１が生成される。そして、分圧信号Ｖｂ１と第１の直流電圧信号ＶｄとがオペアンプＯＰ３に入力され、比較結果であるオペアンプＯＰ３の出力信号Ｖｅによってスイッチ素子Ｑ１２のオン／オフ動作が制御される。このようにして、分圧電圧Ｖｄ２（後述の分圧電圧Ｖｄ２ｂ）を波高値とするＰＷＭ調光信号Ｖｍが生成される。
【００６８】
直流電圧値制限回路２５は、第２の直流電圧信号Ｖｃに基づいて、第１の直流電圧信号Ｖｄの下限電圧値を設定する。直流電源Ｖｃｃと、トランジスタＱ１３と、抵抗Ｒ１９と、抵抗Ｒ２０とによって、第１のエミッタフォロワ回路が構成され、直流電源Ｖｃｃと、トランジスタＱ１４と、抵抗Ｒ１９と、抵抗Ｒ２０とによって第２のエミッタフォロワ回路が構成されている。
【００６９】
トランジスタＱ１３のベース端子には、第１の直流電圧信号Ｖｄが入力されている。これにより、トランジスタＱ１３の出力であるエミッタ電圧Ｖｄ１ａは、例えば、Ｖｄ１ａ＝Ｖｄ−０．７Ｖとなる。他方、トランジスタＱ１４のベース端子には、第２の直流電圧信号Ｖｃが入力されている。これにより、トランジスタＱ１４の出力であるエミッタ電圧Ｖｄ１ｂは、例えば、Ｖｄ１ｂ＝Ｖｃ−０．７Ｖとなる。Ｖｄ≧Ｖｃであるとき、第１のエミッタフォロワ回路が優勢となり、出力Ｖｄ１はＶｄ１ａとなる。他方、Ｖｄ＜Ｖｃのとき、第２のエミッタフォロワ回路が優勢となり、出力Ｖｄ１はＶｄ１ｂとなる。すなわち、出力Ｖｄ１は、下限電圧が“Ｖｃ−０．７Ｖ”に制限される。
【００７０】
分圧回路２６は、抵抗Ｒ１９と抵抗Ｒ２０とで構成されている。調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値（例えば３０％）以上であるとき、直流電圧値制限回路２５からのエミッタ電圧Ｖｄ１ａを抵抗Ｒ１９と抵抗Ｒ２０とで分圧した分圧電圧Ｖｄ２ａが、調光信号Ｓｃとして駆動回路部２に出力される。他方、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値未満のときは、エミッタ電圧Ｖｄ１ｂを抵抗Ｒ１９と抵抗Ｒ２０とで分圧した分圧電圧Ｖｄ２ｂを波高値とするＰＷＭ調光信号Ｖｍが、調光信号Ｓｃとして駆動回路部２に出力される。なお、抵抗Ｒ１９と抵抗Ｒ２０との抵抗値の比率は、例えば１対１に設定されている。
【００７１】
図４は、本実施の形態における調光動作を説明する波形図である。
【００７２】
図４においては、浅い調光（上限値）から深い調光（下限値）に調光制御が行われる場合の具体例が示されている。すなわち、図４において左側が浅い調光となり、右側が深い調光となる。（ａ）〜（ｊ）の各行は、それぞれの信号の波形を示す。縦軸は電圧軸（又は電流軸）であり、横軸は時間軸である。
【００７３】
本実施の形態において、調光信号Ｓｃの上限値は、例えば２．５Ｖである（調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが１００％のとき）。また、調光信号Ｓｃの下限値は、例えば０．５Ｖである（下限電圧値；調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが３０％（所定値の一例）であるとき）。調光指示信号Ｓａｄのオンデューティの下限値は、例えば１％である（最も深い調光）。
【００７４】
図４に示されるように、本実施の形態においては、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを１００％から１％に向かって下げていくと（ａ）、出力電流Ｉｏは、Ｉ３からＩ１に、直線的に減少する（ｊ）。
【００７５】
まず、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが３０％以上（１００％から３０％）である第１の区間について説明する。調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを１００％から３０％に向かって下げていくと（ａ）、調光信号Ｓｃは、２．５Ｖから０．５Ｖに直線的に減少する（ｈ）。この第１の区間においては、分圧電圧Ｖｄ２ａ（以下、直流電圧調光信号Ｖｄ２ａということがある）が調光信号Ｓｃとして出力されている。すなわち、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値である３０％以上である場合、第１の直流電圧信号Ｖｄに対応する直流電圧調光信号Ｖｄ２ａが、調光信号Ｓｃとして出力される。
【００７６】
コンバータ制御部４は、直流電圧調光信号Ｖｄ２ａを基準値として、インダクタＬ１のピーク電流を制御する。すなわち、第１の区間では、直流電圧調光信号Ｖｄ２ａに対応するように、出力電流Ｉｏが制御される。
【００７７】
第１の区間において、ＰＷＭ信号Ｓｐは、調光指示信号Ｓａｄに比べて高いスイッチング周波数の波形となる（ｉ）。そのため、図４においては便宜的に黒く表示されている。第１の区間のＰＷＭ信号Ｓｐを、第１のＰＷＭ信号Ｓｐ１と呼ぶ。
【００７８】
第１の区間において、インダクタＬ１の電流は、臨界モード又は連続モードで動作する範囲に設定されている。すなわち、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが３０％以上であるとき、インダクタＬ１の電流は、臨界モード又は連続モードで動作する範囲に設定されている。これにより、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティに対する出力電流Ｉｏの関係が線形になる。
【００７９】
次に、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが３０％未満（３０％から１％）である第２の区間について説明する。第２の区間では、調光信号Ｓｃは、周波数が調光指示信号Ｓａｄと同じであって波高値が０．５Ｖ（＝ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル）であるＰＷＭ信号になり（ｈ）、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを３０％から１％に向かって下げていくと、それに伴って、このＰＷＭ信号のオンデューティは下がっていく。この第２の区間の調光信号Ｓｃのことを、ＰＷＭ調光信号Ｖｍと呼ぶ。
【００８０】
コンバータ制御部４は、ＰＷＭ調光信号Ｖｍがロー（Ｌｏｗ）レベルのとき、出力電流Ｉｏをゼロに制御する。ＰＷＭ調光信号Ｖｍがハイレベル（０．５Ｖ）のとき、０．５Ｖを基準値として、インダクタＬ１のピーク電流を制御する。すなわち、コンバータ制御部４は、出力電流Ｉｏが０．５Ｖに対応するように制御する。したがって、この第２の区間では、ＰＷＭ調光信号Ｖｍのオンデューティを変化させることによって断続制御を行うことで出力電流Ｉｏの平均値を調整することができる。すなわち、ハイレベルの割合を短くすることで（オンデューティを小さくすることで）、出力電流Ｉｏを小さくすることができる。
【００８１】
ＰＷＭ調光信号Ｖｍがローレベルのとき、ＰＷＭ信号Ｓｐはローレベルとなる（ｉ）。ＰＷＭ調光信号Ｖｍがハイレベルのとき、ＰＷＭ信号Ｓｐは調光指示信号Ｓａｄに比べて高いスイッチング周波数の波形となる（ｉ）。そのため、図４において、ＰＷＭ調光信号ＶｍがハイレベルのときのＰＷＭ信号Ｓｐは便宜的に黒く表示されている。すなわち、第２の区間において、ＰＷＭ信号Ｓｐは、ＰＷＭ調光信号Ｖｍのハイレベル期間と同期間のＯＮ時間にコンバータ制御部４で決められた高いスイッチング周波数の波形となり、ＰＷＭ調光信号Ｖｍのローレベル期間と同期間のＯＦＦ時間にはローレベルとなる。この第２の区間のＰＷＭ信号Ｓｐを、第２のＰＷＭ信号Ｓｐ２と呼ぶ。スイッチ素子Ｑ１は、第２のＰＷＭ信号Ｓｐ２に基づいて、オン／オフ動作を断続的に行う。
【００８２】
第２の区間において、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを下げていくと、ＰＷＭ調光信号Ｖｍのオンデューティが下がる。これにより、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティに対する出力電流Ｉｏの関係が線形になる。
【００８３】
このような調光動作が行われるとき、調光制御部５は、次のように動作する。
【００８４】
検出信号Ｖａは、調光指示信号Ｓａｄの微分波形である（ｂ）。すなわち、調光指示信号Ｓａｄの立ち上がりエッジ、又は立ち下がりエッジに同期して、検出信号Ｖａの電圧が変化する。この立ち上がりエッジに同期した電圧で、スイッチ素子Ｑ１１がオンとなる。
【００８５】
基準信号生成回路２１によって、調光指示信号Ｓａｄと同じ周期の基準信号Ｖｂが生成される（ｃ）。
【００８６】
第２の直流電圧信号Ｖｃは、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４によって、１．７Ｖに設定される（ｄ）。すなわち、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４によって決まる分圧比によって基準信号Ｖｂが分圧され、分圧信号Ｖｂ２が生成される（ｄ）。そして、第２の直流電圧信号Ｖｃは、ピークホールド回路によって、分圧信号Ｖｂ２の波高値と同じ電圧値である１．７Ｖに設定される。
【００８７】
分圧信号Ｖｂ１の波高値は、抵抗Ｒ１５及び抵抗Ｒ１６によって、１．７Ｖに設定される（ｅ）。すなわち、抵抗Ｒ１５と抵抗Ｒ１６によって決まる分圧比によって基準信号Ｖｂを分圧することで設定される。
【００８８】
第１の直流電圧信号Ｖｄは、調光指示信号の積分波形である。すなわち、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを１００％から１％に向かって下げていくと、電圧値が直線的に減少する直流電圧信号Ｖｄになる（ｅ）。
【００８９】
ＰＷＭ調光信号生成回路２３におけるオペアンプＯＰ３の出力信号Ｖｅは、第１の直流電圧信号Ｖｄが分圧信号Ｖｂ１を下回ったときにハイレベルになる（ｆ）。すなわち、第１の直流電圧信号Ｖｄを直線的に下げていくと、第１の直流電圧信号Ｖｄが分圧信号Ｖｂ１の波高値１．７Ｖを下回る。そうすると、オペアンプＯＰ３の出力信号Ｖｅが周期的に第１の直流電圧信号Ｖｄを下回り。出力信号Ｖｅは、第１の直流電圧信号Ｖｄが分圧信号Ｖｂ１を下回ったときにハイレベルとなるＰＷＭ波形になる。
【００９０】
直流電圧値制限回路２５の出力Ｖｄ１（トランジスタＱ１３又はトランジスタＱ１４のエミッタ電圧）は、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを１００％から３０％に向かって下げていくにつれて、５Ｖから１Ｖに直線的に下がる。そして、オンデューティが３０％未満となる場合には、１Ｖのまま維持される（ｇ）。すなわち、直流電圧値制限回路２５の出力Ｖｄ１の下限電圧は、“Ｖｃ−０．７Ｖ＝１．０Ｖ”に設定されている。
【００９１】
調光信号Ｓｃは、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを１００％から３０％に向かって下げていくにつれて、２．５Ｖから０．５Ｖに直線的に下がる（直流電圧調光信号（分圧電圧）Ｖｄ２ａ）。そして、オンデューティを３０％から１％に向かって下げると、調光信号Ｓｃは、波高値が０．５Ｖ（＝ハイレベル）のＰＷＭ信号に切り替わり（ＰＷＭ調光信号Ｖｍ）、このＰＷＭ信号のオンデューティが下がっていく。
【００９２】
すなわち、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが３０％以上のとき、調光信号Ｓｃは直流電圧値制限回路２５の出力Ｖｄ１を抵抗Ｒ１９と抵抗Ｒ２０とで分圧した直流電圧調光信号Ｖｄ２ａとなる。他方、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが３０％未満のとき、調光信号Ｓｃは、ＰＷＭ調光信号Ｖｍとなる。ＰＷＭ調光信号Ｖｍは、波高値が直流電圧値制限回路２５の出力Ｖｄ１の下限電圧１Ｖを分圧した電圧Ｖｄ２ｂとなるＰＷＭ信号となる。
【００９３】
図５は、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティに対する出力電流Ｉｏの関係を表すグラフである。
【００９４】
図５において、横軸は調光指示信号Ｓａｄのオンデューティの大きさを示し、縦軸は出力電流Ｉｏの大きさを示す。
【００９５】
従来は、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティを１００％から１％に向かって下げていくと、オンデューティが所定値（３０％）を下回る時点においてインダクタＬ１の電流モードが不連続モードに切り替わり、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティと出力電流Ｉｏの関係が線形から非線形に切り替わるという問題があった。
【００９６】
これに対して、本実施の形態においては、図５に示されるように、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティが所定値（３０％）を下回っても、上述のような断続制御を行うことで、調光指示信号Ｓａｄのオンデューティと出力電流Ｉｏの関係を線形にすることができる（ラインＢＣ）。
【００９７】
［実施の形態における効果の説明］
【００９８】
以上説明したように、本実施の形態では、従来よりもより深い調光領域で、調光指示信号大きさと出力電流の大きさとの関係を略線形に制御することができる。
【００９９】
また、臨界モードでスイッチング動作が行われることで、光源駆動装置の電力変換効率を向上させることができる。効率が向上することにより、スイッチ素子Ｑ１の発熱を低減させることができる。したがって、放熱用のヒートシンクなどを小型化し、光源駆動装置を小型化することが容易となる。
【０１００】
また、調光制御部を高価なマイクロコンピュータではなく、簡素なアナログ回路で構成できるため、光源駆動装置やそれを用いる照明器具の製造コストを低減することができる。
【０１０１】
［その他］
【０１０２】
図６は、直流電圧値制限回路の変形例を示す回路図である。
【０１０３】
図６に示されるように、上述の実施の形態のようなエミッタフォロワ回路である直流電圧値制限回路２５に代えて、２つの整流素子Ｄ２１，Ｄ２２を用いて構成された直流電圧値制限回路２５ａを用いるようにしてもよい。直流電圧値制限回路２５ａは、直流電圧値制限回路２５におけるトランジスタＱ１４が整流素子Ｄ２２に置き換えられ、トランジスタＱ１３が整流素子Ｄ２１に置き換えられて構成されている。このような構成であっても、上述と同様な効果を得ることができる。
【０１０４】
スイッチ素子Ｑ１は、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴに限定されず、同様の機能を有するスイッチ素子であってもよい。
【０１０５】
直流電源及び駆動回路部は、上記の実施の形態のような構成のものに限定されない。例えば、ＡＣ電源とＡＣ−ＤＣコンバータとが組み合わされて構成されていてもよい。
【０１０６】
上述の実施の形態における、基準電圧の値、電流検出抵抗の値、調光信号の上限値、所定値、下限値、及び抵抗値の比率などは、あくまで具体例であり、上述のものに限定されない。
【０１０７】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０８】
１  光源駆動装置
２  駆動回路部
３  コンバータ回路部
４  コンバータ制御部
５  調光制御部
１２  ＬＥＤモジュール（光源の一例）
２１  基準信号生成回路
２２  直流電圧信号生成回路
２３  ＰＷＭ調光信号生成回路
２４  信号変換回路
２５  直流電圧値制限回路
８０  調光制御装置
Ｃ１  平滑コンデンサ
Ｄ１  整流素子
Ｉｏ  出力電流
Ｌ１  インダクタ
Ｑ１  スイッチ素子
Ｒ１  電流検出抵抗
Ｓａｄ  調光指示信号
Ｓｃ  調光信号
Ｓｐ１  第１のＰＷＭ信号
Ｓｐ２  第２のＰＷＭ信号
Ｖｂ  基準信号
Ｖｃ  第２の直流電圧信号
Ｖｃｃ，Ｖｄｃ  直流電源
Ｖｄ  第１の直流電圧信号
Ｖｄ２ａ  直流電圧調光信号
Ｖｆｂ  検出電圧
Ｖｍ  ＰＷＭ調光信号
【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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