(57)【要約】【課題】直流電圧を生成するに際して商用電源からみた力率を高くし、かつ突入電流を抑制しながら負荷の固体光源に対して連続的な直流電力を供給できる装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ６を接続する光源点灯装置１１０において、商用電源１から交流電圧を入力し、入力した交流電圧から直流電圧を生成する直流電圧生成回路３と、スイッチング素子Ｑを備え、スイッチング素子Ｑの動作により直流電圧生成回路３により生成された直流電圧を変換し、ＬＥＤ６に直流電流を供給するコンバータ５とを備え、コンバータ５は、スイッチング素子Ｑのオン期間に充電されるコンデンサＣ１と、オフ期間にコンデンサＣ１の回生電流を流すダイオードＤ１とを備え、直流電圧生成回路３は、突入電流を制限する突入電流制限回路であるコンデンサＣ３であって、ダイオードＤ１を介して回生電流を流すコンデンサＣ３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を接続する光源点灯装置において、
交流電源から交流電圧を入力し、入力した交流電圧から直流電圧を生成する直流電圧生成回路と、
スイッチング素子を備え、前記スイッチング素子の動作により前記直流電圧生成回路により生成された直流電圧を変換し、前記光源に直流電流を供給する直流変換回路とを備え、
前記直流変換回路は、前記スイッチング素子のオン期間に充電される第１コンデンサと、前記スイッチング素子のオフ期間に前記第１コンデンサの回生電流を流す第１ダイオードとを備え、
前記直流電圧生成回路は、突入電流を制限する突入電流制限回路である第２コンデンサであって、前記第１ダイオードを介して回生電流を流す第２コンデンサを備えることを特徴とする光源点灯装置。
【請求項２】
前記第２コンデンサは、前記交流電圧のピーク電圧より低い電圧を生成する降圧回路であることを特徴とする請求項１に記載の光源点灯装置。
【請求項３】
前記第２コンデンサは、前記交流電源の瞬時値が、放電を開始する放電開始電圧より低い期間で放電し、最小電圧になると前記スイッチング素子の動作により充電されることを特徴とする請求項１または２に記載の光源点灯装置。
【請求項４】
前記第２コンデンサの最小電圧Ｖｍｉｎは、定常動作時に前記光源に直流電流を流したときの電圧ＶＦの１．５倍以上に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項５】
光源を接続する光源点灯装置において、
交流電源から交流電圧を入力し、入力した交流電圧から直流電圧を生成する直流電圧生成回路と、
スイッチング素子を備え、前記スイッチング素子の動作により前記直流電圧生成回路により生成された直流電圧を変換し、前記光源に直流電流を供給する直流変換回路とを備え、
前記直流電圧生成回路は、突入電流を制限する突入電流制限回路である第１抵抗に直列に接続され、前記第１抵抗を介して充電される第３コンデンサと第４コンデンサとを備え、前記第３コンデンサと前記第４コンデンサとは前記第１抵抗を介さずに放電することを特徴とする光源点灯装置。
【請求項６】
前記直流変換回路は、高電位側あるいは低電位側にスイッチング素子を備えるバックコンバータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項７】
前記直流変換回路は、非接触電力供給方式を使用して直流電流を前記光源に供給する非接触電力供給回路であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項８】
前記直流電圧生成回路は、前記交流電源に接続された位相制御調光装置に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項９】
前記直流電圧生成回路は、前記交流電源に接続された逆位相制御調光装置に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項１０】
前記突入電流制限回路は、前記交流電源からの入力電力が１０Ｗ以下の場合、突入電流を３Ａｏ−ｐ以下とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光源点灯装置と、
前記光源点灯装置から供給される直流電流により点灯する前記光源を接続する光源接続部とを備えることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源点灯装置及び照明装置に関するものである。本発明は、例えば、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）等の固体発光素子を光源とし、これを点灯する光源点灯装置と、この光源点灯装置を備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
商用電源を整流して直流電圧を生成し、生成した直流電圧をコンバータと称される装置を用いて変換し、変換した直流電圧を固体光源に供給することが一般的に行われる。その直流電圧の生成には種々の方法が提案されているが、商用電源に対して力率を高くすることができる回路として文献１或いは文献２に示すような部分平滑回路或いは谷埋め回路と称される従来技術が知られている。
【０００３】
特許文献１の第１図では、商用交流電源の交流電圧を全波整流回路で整流し、この出力端子に２個のコンデンサを直列に接続するダイオードと２個のコンデンサの電荷を夫々放出するための２個のダイオードを接続した部分平滑回路を備え、直流電圧を生成している。これにより直流電圧は、ほぼ商用電源電圧のピーク値の１／２を最小値とする直流電圧となる。この直流電圧がインバータ回路に入力され、高周波電力に変換されて負荷である放電灯に印加され、負荷の放電灯を高周波で点灯する。
【０００４】
この装置では、放電灯に休止期間の無い高周波電力を供給することができるので、放電灯の発光効率を向上させ、さらにインバータ回路を直流電圧に応じて制御することで光出力を略一定にできる。
【０００５】
特許文献２の装置は、インバータ回路を使用して直流電圧を交流電圧に変換し、負荷の放電灯を高周波点灯するものであるが、直流電圧の生成方法が異なる。すなわち商用交流電源の交流電圧を全波整流回路で整流し、この出力端子に１個のコンデンサとインダクタとダイオードを直列に接続して、これをインバータ回路のスイッチング素子（トランジスタＱ１）に接続している。またコンデンサにはインバータ回路に電荷を放出するための別のダイオードを接続している。
【０００６】
この装置では、インバータ回路のスイッチング素子が高周波でオン・オフを繰り返すと、オンの期間にコンデンサはインダクタを介して充電される。そしてコンデンサの電圧が商用電源の瞬時値より高い期間では、このコンデンサの電荷がインバータ回路に供給される。このように、インバータ回路には部分平滑された直流電圧が印加されるので負荷の放電灯には休止期間の無い高周波電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許２７０６５３０号公報（第１図参照）
【特許文献２】特開平５−２７５１８５号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の装置では、直列に接続された２個のコンデンサには商用電源の投入時に大きな突入電流が流れるという課題がある。
また、特許文献２の装置では、インダクタをスイッチングした電流でコンデンサに充電するので突入電流は抑制できるが、スイッチング素子のオフ時にインダクタに蓄積されたエネルギーを回生するための手段が必要となるという課題がある。
【０００９】
一般照明に使用されるＬＥＤ光源は、その効率が向上している。従来の白熱電球では、６０Ｗで８１０ルーメンの光束であったので、この白熱電球を装着した照明装置（照明器具）を使用する場合、照明装置の器具効率（照明装置の外に放射される光量の比率）が６０％〜８０％であることを考慮すると、実際にとりだせる光束は５００〜６５０ｌｍ（ルーメン）程度にすぎなかった。ところが、ＬＥＤ光源では、器具効率が非常に高い状態になるので、ＬＥＤ自身の発光効率が例えば１００〜１５０ｌｍ／Ｗのものが入手できると、６０Ｗ電球相当の光量を得るために必要な光源の電力は、僅か数Ｗで済む場合も生じる。
【００１０】
このため、１台の壁スイッチやブレーカ、或いは調光装置に対して、従来の白熱電球を使用した照明装置より多数のＬＥＤ照明装置が接続される可能性がある。このような状態に対応するためには、ＬＥＤを点灯する装置の力率を高くしたり、さらには電源を投入したときの突入電流を少なくするなどの対策が必要となる。この状況は、ＬＥＤの発光効率が上昇していることから、ＬＥＤ照明装置、あるいはランプのように単体で点灯機能を果たすことのできるＬＥＤ光源で４Ｗ以上〜１０Ｗ以下程度の入力電力のものにとって特に深刻である。
【００１１】
本発明は、直流電圧を生成するに際して商用電源からみた力率を高くし、かつ突入電流を抑制しながら負荷の固体光源に対して連続的な直流電力を供給できる装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光源点灯装置は、光源を接続する光源点灯装置において、交流電源から交流電圧を入力し、入力した交流電圧から直流電圧を生成する直流電圧生成回路と、スイッチング素子を備え、前記スイッチング素子の動作により前記直流電圧生成回路により生成された直流電圧を変換し、前記光源に直流電流を供給する直流変換回路とを備え、前記直流変換回路は、前記スイッチング素子のオン期間に充電される第１コンデンサと、前記スイッチング素子のオフ期間に前記第１コンデンサの回生電流を流す第１ダイオードとを備え、前記直流電圧生成回路は、突入電流を制限する突入電流制限回路である第２コンデンサであって、前記第１ダイオードを介して回生電流を流す第２コンデンサを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光源点灯装置によれば、直流電圧生成回路は、突入電流を制限する突入電流制限回路である第２コンデンサであって、直流変換回路の第１コンデンサの回生電流を流す第１ダイオードを介して回生電流を流す第２コンデンサを備え、効率的に突入電流を抑制したので、直流電圧を生成するに際して交流電源からみた力率を高くし、かつ突入電流を抑制しながら負荷のＬＥＤに対して連続的な直流電力を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図２】商用電源１を全波整流した電圧波形とコンデンサＣ３の電圧を示す図である。
【図３】実施の形態２に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図４】実施の形態３に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図５】実施の形態３に係る照明装置１００の回路構成の他の例を示す図である。
【図６】実施の形態３に係る照明装置１００の回路構成の他の例を示す図である。
【図７】実施の形態４に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図８】実施の形態５に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図９】逆位相制御を説明するための図である。
【図１０】実施の形態６に係る照明装置１００ａの回路構成の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態７に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成について、図１を用いて説明する。
【００１６】
図１において、照明装置１００（照明器具）は、商用電源１（交流電源）に接続されるとともに、ＬＥＤ６（光源）を接続する。照明装置１００は、光源点灯装置１１０と、ＬＥＤ６を接続する光源接続部１２０とを備える。光源接続部１２０は、例えば、ＬＥＤランプを装着するソケット、あるいは、ＬＥＤモジュールを接続するためのコネクタ等である。ＬＥＤ６は、光源接続部１２０を介して光源点灯装置１１０に接続される。
【００１７】
光源点灯装置１１０は、直流電圧生成回路３、コンバータ５を備える。
商用電源１は、照明装置１００に対して交流電圧を供給する電源であり、例えば、商用交流電源である。
直流電圧生成回路３は、ＬＥＤ６に直流電流を供給するためのコンバータ５に対し、直流電力を供給する。
コンバータ５は、スイッチング動作により、ＬＥＤ６に所定の直流電流を供給する。
【００１８】
直流電圧生成回路３は、全波整流回路２、比較的小容量のコンデンサＣ２、ダイオードＤ４，Ｄ３，Ｄ２、さらにコンデンサＣ２より大きな静電容量のコンデンサＣ３（第２コンデンサ）、インダクタＬ２から構成される。
コンバータ５は、バックコンバータと称されるものであり、スイッチング素子Ｑ、スイッチング素子Ｑの駆動を制御する制御回路４、コンデンサＣ１（第１コンデンサ）、インダクタＬ１、ダイオードＤ１等で構成される。
【００１９】
コンバータ５は、スイッチング素子Ｑのオン・オフ動作（スイッチング動作）により、直流電圧生成回路３から入力した直流電圧を変換し、ＬＥＤ６に所定の直流電流を供給する直流変換回路である。
スイッチング素子Ｑは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、あるいはトランジスタ等の半導体スイッチング素子である。
スイッチング素子Ｑがオンしたときに、インダクタＬ１にエネルギーが蓄積される。
スイッチング素子Ｑがオフしたときに、ダイオードＤ１はオンとなり、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが流れる経路を形成し、直流電流をコンデンサＣ１及びＬＥＤ６に供給する。ダイオードＤ１（第１ダイオード）は、インダクタＬ１に対し、いわゆる回生動作を行うものである。
【００２０】
直流電圧生成回路３において、スイッチング素子Ｑがオンしたときに、コンデンサＣ３にはインダクタＬ２を介して充電電流が流れる。スイッチング素子Ｑがオフすると、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーは、コンバータ５のダイオードＤ１を通じてコンデンサＣ３に充電される。すなわち、ダイオードＤ１（第１ダイオード）は、インダクタＬ２に対しても回生動作を行う。
このようにコンデンサＣ３は、スイッチング素子Ｑのスイッチング動作により充電される。
スイッチング素子ＱがオンしたときにコンデンサＣ３に流れる充電電流は、インダクタＬ２、ダイオードＤ２等を介して流れるため、インダクタＬ２、ダイオードＤ２等による電圧降下が発生する。このことから、回路のＧＮＤ電位（スイッチング素子Ｑのソース端子や、整流器（全波整流回路２）の基準電位）に対しては、（商用電源１の電圧）＝（整流器の出力電圧）とすると、コンデンサＣ３に充電される電圧は、整流器の出力電圧から、インダクタＬ２、ダイオードＤ２、ダイオードＤ４で発生した電圧降下を差し引いた電圧が印加される。したがって、コンデンサＣ３には、商用電源１の電圧のピーク値より低い電圧が充電されることとなる。
【００２１】
以上のように、ダイオードＤ１は、インダクタＬ１に対する回生動作だけでなく、インダクタＬ２に対しても回生動作を行うという２つの役割を果たす。
【００２２】
コンデンサＣ３の電荷は、商用電源１の瞬時値が低くなるとダイオードＤ３を通じてコンバータ５に放出される。
図２は、商用電源１を全波整流した電圧波形とコンデンサＣ３の電圧を示す図である。
図２において、コンデンサＣ３の充電電圧をＸ（充電開始電圧Ｘ）とすると、この位相からコンバータ５にはコンデンサＣ３に充電された電荷の放出が開始される。そして電荷の放出によりコンデンサＣ３の電圧が低下してＹ（最小電圧Ｙ）の電圧に達すると、再び商用電源１から電力が供給され、コンデンサＣ３は充電動作を行う。
【００２３】
光源であるＬＥＤ６に休止期間の無い連続的な直流電流を安定的に供給するためには、コンデンサＣ３の最小電圧（図２におけるＹの電圧）は、電流が流れている状態でのＬＥＤ６のＬＥＤ電圧の１．５倍以上が適切な状態である。これはコンバータ５が降圧動作を行うバックコンバータと称されるもので構成される場合である。
【００２４】
コンデンサＣ３の電荷が放出を開始する開始電圧Ｘは、高くしすぎると商用電源１側から見た力率が低下してしまう。そこで、高力率とされる０．８５以上にするには、開始電圧Ｘは、商用電源１の電圧の６０％程度以下と設定することが好ましい。
【００２５】
また、ダイオードＤ４は、コンデンサＣ２がＣ３に比べて十分に小さい容量（例えば、１／１０以下）ならば無くてもよい。
【００２６】
以上のように、本実施の形態に係る光源点灯装置１１０は、商用電源１から受電し、これを直流電圧に変換する直流電圧生成回路３と、この直流電圧を変換して固体光源（ＬＥＤ６）に直流電力を供給するコンバータ５とを備える。直流電圧生成回路３は、商用電源１のピーク電圧より低い電圧を生成する降圧手段（降圧回路）（コンデンサＣ３）と、突入電流制限手段（突入電流制限回路）（コンデンサＣ３、スイッチング素子Ｑ、ダイオードＤ１、インダクタＬ２）とを備えている。
【００２７】
コンバータ５は、スイッチング素子Ｑのオフ期間にコンバータ５の回生電流を流すダイオードＤ１を備えたバックコンバータで構成される。直流電圧生成回路３は、スイッチング素子Ｑのオン期間にインダクタＬ２を介して充電するコンデンサＣ３を備える。直流電圧生成回路３は、スイッチング素子Ｑのオフ期間には前記回生電流を流すダイオードＤ１を介してコンデンサＣ３を充電し、商用交流電源の瞬時値の低い期間でコンデンサＣ３の充電電荷を放出する手段を備えている。
【００２８】
したがって、本実施の形態に係る光源点灯装置１１０によれば、コンバータ５のダイオードＤ１を利用してコンデンサＣ３に充電することができ、さらにコンデンサＣ３はスイッチング素子のスイッチング動作により充電されるので商用電源の投入時のコンデンサＣ３への突入電流を抑制できる。
また、コンデンサＣ３は、商用電源１のピーク電圧より低い電圧を生成するので、直流電圧を生成するに際して、コンデンサＣ３の電荷が放出を開始する電圧Ｘを調整することにより、商用電源１からみた力率を高くすることができる。
【００２９】
また、本実施の形態に係る光源点灯装置１１０では、直流電圧生成回路３の電荷を蓄積するコンデンサＣ３の最小電圧をＶｍｉｎとし、ＬＥＤ６に定常動作時の直流電流を流したときのＬＥＤ６の電圧をＶＦ（直列接続ではその合成電圧）とするとき、Ｖｍｉｎ≧１．５ＶＦの関係を満たすように電圧を設定する。したがって、ＬＥＤ６に対して、連続的に安定した直流電流を供給することができる。
【００３０】
このように、本実施の形態に係る光源点灯装置１１０によれば、直流電圧を生成するに際して、商用電源１からみた力率を高くし、かつ突入電流を抑制しながら負荷の固体光源に対して連続的な直流電力を供給できる。
【００３１】
実施の形態２．
本実施の形態では、主に、実施の形態１との差異について説明する。
図３は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
図３において、実施の形態１で説明した構成に相当する構成には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００３２】
図３に示すように、本実施の形態のコンバータ５は、ハイサイド（高電位側）にスイッチング素子Ｑを配置している。スイッチング素子Ｑがローサイド（低電位側）に配置された図１のコンバータ５とは構成が異なるが、バックコンバータとしての基本動作は類似である。
【００３３】
スイッチング素子Ｑのオン期間には、出力側に接続されたインダクタＬ２にエネルギーが蓄積されるとともに、このインダクタＬ２からダイオードＤ２を通ってコンデンサＣ３が充電される。
そして、スイッチング素子Ｑのオフ期間では、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーは、コンバータ５のダイオードＤ１、インダクタＬ２，ダイオードＤ２の経路でコンデンサＣ３を充電する。
【００３４】
このようにコンデンサＣ３は、スイッチング素子Ｑのスイッチング動作により充電される。コンデンサＣ３には、商用電源１の電圧のピーク値より低い電圧が充電される。
このとき、実施の形態１と同様に、ダイオードＤ１は、インダクタＬ１に対する回生動作だけでなく、インダクタＬ２に対しても回生動作を行うという２つの役割を果たす。
【００３５】
また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、コンデンサＣ３の電荷は、商用電源１の瞬時値が低くなるとダイオードＤ３を通じてコンバータ５に放出される。コンデンサＣ３が放電を開始する開始電圧Ｘ、最小電圧Ｙは、実施の形態１と同様に設定するとよい。
【００３６】
また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ダイオードＤ４は、コンデンサＣ２がＣ３に比べて十分に小さい容量（例えば、１／１０以下）ならば無くてもよい。
【００３７】
以上のように、本実施の形態に係る光源点灯装置１１０によれば、直流電圧を生成するに際して交流電源からみた力率を高くし、かつ突入電流を抑制しながら負荷の固体光源に対して連続的な直流電力を供給できる。
また、本実施の形態に係る光源点灯装置１１０によれば、ハイサイドにスイッチング素子Ｑが接続されたバックコンバータもコンバータ５として用いることができる。
【００３８】
実施の形態３．
本実施の形態では、主に、実施の形態１，２との差異について説明する。
図４は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。図５は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の他の例を示す図である。図６は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の他の例を示す図である。図６に示す光源点灯装置１１０は、図４、図５に示す光源点灯装置１１０とは異なる構成を有する。
図４〜６において、実施の形態１，２で説明した構成に相当する構成には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００３９】
図４において、直流電圧生成回路３は、略容量を同じくする２個のコンデンサＣ４（第３コンデンサ），Ｃ５（第４コンデンサ）と、ダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７と、抵抗Ｒ１（第１抵抗）とを備える。
コンバータ５は、図１と同様に、ローサイドにスイッチング素子Ｑを備える構成であるが、図３のようにハイサイドにスイッチング素子Ｑを備える構成でもよい。
【００４０】
図４に示す本実施の形態の光源点灯装置１１０において、コンデンサＣ４，Ｃ５は、ダイオードＤ６、抵抗Ｒ１を通じて充電されるので、定常時には２個のコンデンサ各々には商用電源１のピーク値の約１／２の電圧が充電される。
【００４１】
抵抗Ｒ１の存在により、商用電源１の投入時におけるコンデンサＣ４，Ｃ５への突入電流を制限することができる。抵抗Ｒ１は、突入電流制限回路である。
また、コンデンサＣ４，Ｃ５からコンバータ５への電荷の放出時は、この抵抗Ｒ１を介することなく電流が流れるので損失が少ない。具体的には、コンデンサＣ４からコンバータ５への電荷の放出は、コンデンサＣ４、ダイオードＤ５の経路で電流が流れる。また、コンデンサＣ５からコンバータ５への電荷の放出は、コンデンサＣ５、ダイオードＤ７の経路で電流が流れる。
【００４２】
図４に示す本実施の形態に係る光源点灯装置１１０では、図２に示すコンデンサＣ４，Ｃ５の放電電圧Ｘは、商用電源１の電圧（交流電源電圧）の略１／２となる。抵抗Ｒ１を大きくすると充電に時間を要するので商用電源１の電圧の１／２電圧より低くなる。また、最小電圧Ｙは、コンデンサＣ４，Ｃ５と抵抗Ｒ１にも依存するが、最小電圧Ｙの最小値は、実施の形態１で説明したような設定が好ましい。
【００４３】
抵抗Ｒ１の抵抗値は、以下のように設定することが好ましい。
商用電源１が公称１００Ｖとして、光源であるＬＥＤ６の電力と、光源点灯装置１１０（点灯装置）の消費電力とをあわせて１０Ｗ以下と想定する。ここで、ＬＥＤ器具約２０〜３０台を壁スイッチやブレーカに接続することを考慮すると、例えば１５Ａ定格のブレーカや壁スイッチが短時間の突入電流に対してその定格の約１０倍の許容値を有するとすれば、１５０Ａｏ−ｐの許容ピーク電流値となる。したがって、３Ａｏ−ｐ程度に突入電流が制限できる抵抗値を備えていれば３０台接続しても、突入電流を１００Ａｏ−ｐ以下にすることができる。これは、商用電源１が１００Ｖの場合、抵抗値４７オーム以上に相当する。
【００４４】
図４に示す本実施の形態に係る光源点灯装置１１０では、２個のコンデンサＣ４，Ｃ５により商用電源１の電圧を分圧しているが、原理的には３個のコンデンサ、或いは４個のコンデンサを使用して商用電源１の電圧をより小さく分圧することができる。しかし、そのようにするとコンデンサの充電電圧が低くなりすぎて、ＬＥＤ６への直流電流の供給が安定的にできなくなるおそれがある。そこで２個のコンデンサを使用することが１００Ｖの商用電源１では適切である。
【００４５】
図４に示す本実施の形態に係る光源点灯装置１１０の直流電圧生成回路３は、図１、図３に示す光源点灯装置１１０の直流電圧生成回路３と異なり、コンバータ５側の動作と独立しているので、コンバータ５は図３のようなハイサイドにスイッチング素子Ｑを備えたものに適用できることは勿論であるが、フライバックトランスを使用してその二次側巻線からＬＥＤ６に直流電流を供給するように構成したフライバックコンバータにも適用できる。
【００４６】
次に、図５を用いて、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の他の例について説明する。
図５に示す直流電圧生成回路３は、図４の構成に加えて、充電側の経路に、抵抗Ｒ１に直列に接続されたインダクタＬ３を備えている。この装置においても図４に示す装置と同様に、突入電流を制限し力率を高くすることができるが、インダクタＬ３の作用により図４の場合より充電時の損失を少なくすることができる。
【００４７】
図５に示す光源点灯装置１１０においても、最小電圧ＹはコンデンサＣ４，Ｃ５と抵抗Ｒ１、インダクタＬ３にも依存するが、最小電圧値Ｙは図１で説明したような設定が好ましい。使用するコンバータ５は図３で説明したバックコンバータ以外に、フライバックコンバータと称されるコンバータにも適用できる。
【００４８】
次に、図６を用いて、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の他の例について説明する。図６に示す直流電圧生成回路３は、図４、図５に示す直流電圧生成回路３とは異なる構成を有する。
【００４９】
本実施の形態に係る光源点灯装置１１０では、直流電圧生成回路３の充電側の経路に、比較的抵抗値の小さい抵抗Ｒ１と直列に、スイッチ素子としてのＳＣＲ（Ｓｉｌｉｃｏｎ・Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ・Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ：シリコン制御整流子）を接続する。また、この抵抗Ｒ１とＳＣＲとから構成される回路と並列に、抵抗Ｒ２とダイオードＤ８の直列体を備えている。
図６に示す光源点灯装置１１０においては、商用電源１を投入したときの突入電流の制限は抵抗Ｒ２で行ない、所定の遅延時間後にＳＣＲをオンにして定常状態にするものである。定常状態となった以降は、少なくとも商用電源１の各半サイクルにおいて、図２に示す最小電圧Ｙを過ぎたらＳＣＲをオンするような期間を設ける。
【００５０】
これにより定常状態では、２個のコンデンサＣ４，Ｃ５は抵抗Ｒ１、ＳＣＲを通じて充電される。商用電源１の投入時は、抵抗Ｒ２で突入電流が制限されるので定常状態での装置の損失が少なく、コンデンサＣ４，Ｃ５の充電電圧値の設定も抵抗Ｒ２に影響されず容易になる。
この理由は、次の通りである。抵抗値が比較的高い抵抗Ｒ２で突入電流を制限し、定常状態では、ＳＣＲをオンして抵抗値が比較的低い抵抗Ｒ１を介して充電電流を流すので装置の損失を低くすることができる。また、ＳＣＲをオンして抵抗値が比較的低い抵抗Ｒ１を介して充電電流を流すので、コンデンサＣ４，Ｃ５の充電電圧値の設定も抵抗Ｒ２に影響されず容易になる。
図２に示す最小電圧Ｙの最適な設定は、実施の形態１で説明したものと同様である。また、使用するコンバータ５についても、図４，５と同様に、図３で説明したバックコンバータ以外に、フライバックコンバータと称される出力トランスを備えたコンバータにも適用できる。
また、突入電流を制限するためのスイッチ素子は、ＳＣＲ以外でもよく、例えば、トランジスタなどを用いてもよい。
【００５１】
以上のように、例えば、図４に示す光源点灯装置１１０では、直流電圧生成回路３は商用電源１を全波整流した直流電圧を、突入電流制限手段（抵抗Ｒ１）を介して２個のコンデンサＣ４，Ｃ５に直列に充電する。そして、このコンデンサＣ４，Ｃ５の電荷の放出には、突入電流制限手段（Ｒ１）を介さずに行うので損失が少ない。
【００５２】
実施の形態４．
本実施の形態では、主に、実施の形態１〜３との差異について説明する。
図７は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。図７において、実施の形態１〜３で説明した構成に相当する構成には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００５３】
図７において、照明装置１００は、位相制御電圧を生成し、光源であるＬＥＤ６の調光を行う位相制御調光装置７を備える。位相制御調光装置７は、オン・オフのスイッチ動作と類似の動作を行う。
【００５４】
本実施の形態に係る光源点灯装置１１０において、例えば、直流電圧生成回路３とコンバータ５が、図１あるいは図３のように構成されているとする。このとき、位相制御調光装置７から急峻な電圧波形が商用電源１の電圧位相の電気角７０度〜１１０度程度で印加されても、コンデンサＣ３はスイッチング素子Ｑのオン・オフ動作により充電されるので、コンデンサＣ３へ急峻な電圧による過大な電流が各半サイクル毎に流れ込むことを防止できる。
【００５５】
また、直流電圧生成回路３とコンバータ５が、実施の形態３の図４〜６のような構成の場合にも、充電電流を制限する抵抗Ｒ１の存在により、急峻な位相制御調光装置７の出力電圧での過大な電流の流入を防止できる。
【００５６】
通常、位相制御調光装置７の出力電圧の位相が電気角９０度より後ろになると、コンデンサＣ３やコンデンサＣ４，Ｃ５の最適な最小電圧Ｙを維持することが困難になる。しかし、上述したように、本実施の形態に示す照明装置１００によれば、実施の形態１〜３に係る光源点灯装置１１０と位相制御調光装置７とを組み合わせた場合でも、光源点灯装置１１０やＬＥＤ６に不要なストレスを与えないという効果がある。
【００５７】
実施の形態５．
本実施の形態では、主に、実施の形態１〜４との差異について説明する。
図８は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。図８において、実施の形態１〜４で説明した構成に相当する構成には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００５８】
図８では、商用電源１から逆位相制御調光装置８を介して直流電圧生成回路３、コンバータ５、ＬＥＤ６を接続する構成の照明装置１００を示している。
図９は、逆位相制御を説明するための図である。
【００５９】
逆位相制御では、通常のＳＣＲ等を使用した位相制御装置と導通動作が逆になり、図９に示す矢印期間が通電状態であり、波形の破線部が逆位相制御調光装置８が出力する電圧である。このため、商用電源１の位相の電気角１０度あるいはもっと電圧値が低い位相から出力電圧を供給する。図９（１）は出力電圧が小さい状態、図９（２）は出力電圧が大きい状態である。
【００６０】
この逆位相制御調光装置８からは、通常の位相制御調光装置７（図７参照）の出力電圧のような、急峻な電圧が印加されないという利点がある。したがって、本実施の形態に係る照明装置１００によれば、図４〜６で説明したような直流電圧生成回路３に電圧を供給するときの突入電流制限のための抵抗Ｒ１あるいはＲ２が本質的には無くても済むので、照明装置１００全体としては抵抗による損失が減る。
しかしながら、このような逆位相制御調光装置８との組み合わせにおいても、突入電流の防止の観点でなく、高次の高調波電流成分の抑制という意味で、抵抗Ｒ１をさらに小さな抵抗値にして挿入するとしてもよい。
【００６１】
実施の形態６．
本実施の形態では、主に、実施の形態１〜５との差異について説明する。
図１０は、本実施の形態に係る照明装置１００ａの回路構成の一例を示す図である。図１０において、実施の形態１〜５で説明した構成に相当する構成には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００６２】
図１０において、直流電圧生成回路３は、図４〜６で説明したものと同様である。本実施の形態に係る照明装置１００ａは、非接触電力供給装置１１を備える。非接触電力供給装置１１は、非接触電力供給手段を使用してＬＥＤ６へ電力を供給する装置である。本実施の形態に係る非接触電力供給装置１１は、スイッチング素子Ｓが制御回路９により駆動され、非接触電力供給を行う給電コイル１０の一次側のコイル１０Ｐを高周波で動作させる。
【００６３】
二次側のコイル１０Ｓは受電コイルであり、受電した電圧をダイオードＤ９，Ｄ１０で整流し平滑する。そして、ここから所定の直流電流をＬＥＤ６に供給する。ＬＥＤ６への直流電流の設定は、スイッチング素子Ｓで行う方法でもよいし、あるいは受電側にさらにコンバータなどを備えて所定値に制御してもよい。
【００６４】
ＬＥＤ照明に使用する１０Ｗ以下程度の小電力では、非接触電力供給装置１１のようなコイルによる非接触給電技術が適用しやすいので、商用電源１側からみて突入電流を少なくし、力率を高めることは有用である。非接触電力供給の手段は、図１０に示す照明装置１００ａの例に限定されない。直流電圧生成回路３と組み合わせることができるものであれば、どのような構成の非接触電力供給の手段でも構わない。図２の最小電圧Ｙに対する最適な設定はこれまでの説明と同様である。
【００６５】
また、図１、３〜８において説明した照明装置１００では、ＬＥＤ６の電圧と直流電圧生成回路３の最小電圧Ｙとの関係は１．５倍以上が最適であるとした。しかし、図１０で示す照明装置１００ａでは、給電コイル１０の一次側１０ｐと二次側１０ｓとの発生電圧比により、この最小電圧Ｙが影響される。
しかしながら、図２の開始電圧Ｘは、高力率を維持するために商用電源ピーク値の約６０％程度以下とすること、及び、非接触電力供給装置１１の安定な動作を確保する観点から最小電圧Ｙも図１、３〜８において説明した設定とすることが好ましい。
【００６６】
実施の形態７．
本実施の形態では、主に、実施の形態３との差異について説明する。
図１１は、本実施の形態に係る照明装置１００の回路構成の一例を示す図である。
図１１は、実施の形態３で説明した図４に相当する図である。
図１１において、実施の形態３の図４で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
図１１に示すように、本実施の形態に係る照明装置１００では、ダイオードＤ６のカソード側とインダクタンスＬ１とが接続されていない。このような構成とすることで、コンデンサＣ４からコンバータ５への電荷の放出時において、確実に抵抗Ｒ１に電流が流れないようにすることができる。よって、本実施の形態に係る照明装置１００によれば、より確実に、抵抗Ｒ１に電流が流れることによる電流の損失を防ぐことができる。
【００６８】
実施の形態１〜７に示す照明装置１００，１００ａ（光源点灯装置１１０，１１０ａ）のように、直流電圧生成回路と、光源に直流電流を供給する装置と、光源とを含むＬＥＤ照明装置は、スイッチ等の回路に多数等点灯できるので住宅や店舗などの照明に広く使用することができる。
また白熱灯用の調光器、特に３００Ｗや６００Ｗクラスの小形調光器と組み合わせて使用するときには、突入電流が少ないことは特に有利になる。
【００６９】
以上のように、実施の形態１〜７に示す照明装置１００，１００ａ（光源点灯装置１１０，１１０ａ）によれば、発光効率の高いＬＥＤを使用した比較的小電力の照明装置に応用するときに、直流電圧を生成するに際して商用電源からみた力率を高くし、かつ突入電流を抑制しながら負荷のＬＥＤに対して連続的な直流電力を供給できる装置を得ることができるので、ブレーカや壁スイッチその他の手段から受電してＬＥＤを点灯するときに比較的小電力のＬＥＤ照明装置を多数接続することができるという効果を有する。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  商用電源、２  全波整流回路、３  直流電圧生成回路、４  制御回路、５  コンバータ、６  ＬＥＤ、７  位相制御調光装置、８  逆位相制御調光装置、９  制御回路、１１  非接触電力供給装置、１００，１００ａ  照明装置、１１０，１１０ａ  光源点灯装置、１２０  光源接続部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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