(57)【要約】【課題】安定した動作の電源回路及び照明装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、電力変換部とフィードバック回路とを具備する電源回路が提供される。電力変換部は、出力素子のオン・オフ、及び、電流制御素子の制御端子に印加された電圧に応じて直流負荷に流れる電流を制御する。フィードバック回路は、差動増幅回路と入出力絶縁素子とを備える。差動増幅回路は、直流負荷に流れる電流の検出電圧と基準電圧との差分に対応したフィードバック信号を出力端子から出力する。入出力絶縁素子は、制御端子と出力端子とを電気的に絶縁した状態で、フィードバック信号を制御端子に伝達する。電力変換部は、電圧印加部を有する。電圧印加部は、フィードバック信号が伝達されていない時に、電流制御素子をオフ状態にし、フィードバック信号が伝達されている時に、制御端子に印加する電圧を高くする。【選択図】図１
2015195161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の主端子と制御端子とを有する電流制御素子と、前記電流制御素子の前記一対の主端子の一方に直列に接続された出力素子と、を備え、電源供給経路及び直流負荷に接続され、前記出力素子のオン・オフ、及び、前記電流制御素子の前記制御端子に印加された電圧に応じて前記直流負荷に流れる電流を制御することにより、前記電源供給経路から供給された入力電力を前記直流負荷に応じた直流電力に変換し、前記直流電力を前記直流負荷に供給する電力変換部と、
出力端子を有し、前記直流負荷に流れる電流の検出電圧と基準電圧との差分に対応したフィードバック信号を前記出力端子から出力する差動増幅回路と、
前記電流制御素子の前記制御端子と、前記差動増幅回路の前記出力端子との間に設けられ、前記制御端子と前記出力端子とを電気的に絶縁した状態で、前記フィードバック信号を前記制御端子に伝達する入出力絶縁素子と、
を備えたフィードバック回路と、
を具備し、
前記電力変換部は、前記入出力絶縁素子が前記フィードバック信号を前記制御端子に伝達していない時に、前記電流制御素子をオフ状態にする電圧を前記制御端子に印加し、前記入出力絶縁素子が前記フィードバック信号を前記制御端子に伝達している時に、前記フィードバック信号に応じて、前記制御端子に印加する前記電圧を前記オフ状態にする前記電圧よりも高くする電圧印加部を有する電源回路。
【請求項２】
前記電流制御素子及び前記出力素子は、ノーマリオン形であり、
前記電圧印加部は、前記入出力絶縁素子が前記フィードバック信号を前記制御端子に伝達していない時に、前記電流制御素子の低電位側の前記主端子の電位よりも低い負電圧を前記制御端子に印加する請求項１記載の電源回路。
【請求項３】
前記直流負荷は、順方向降下電圧を有する発光素子を照明光源として含む照明負荷であり、
前記電圧印加部は、前記直流電力の電圧が前記順方向降下電圧よりも高くなる前に、前記オフ状態にする前記電圧を前記制御端子に印加する請求項１又は２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記入出力絶縁素子は、発光部と受光部とを有するフォトカプラであり、
前記電圧印加部は、前記発光部が発光していない時に、前記電流制御素子をオフ状態にする電圧を前記制御端子に印加する請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源回路。
【請求項５】
前記電力変換部は、交流の前記入力電力を整流する整流回路を含み、
前記電圧印加部は、
前記制御端子と前記整流回路の低電位端子との間に設けられた第１分圧抵抗と、
前記第１分圧抵抗と前記低電位端子との間に設けられた第２分圧抵抗と、
前記電流制御素子の低電位側の前記主端子と前記第２分圧抵抗との間に設けられた第３分圧抵抗と、
を有し、
前記受光部は、前記第２分圧抵抗と前記第３分圧抵抗との間に設けられ、前記第１〜第３分圧抵抗の分圧比を変化させることによって、前記制御端子の前記電圧を変化させる請求項４記載の電源回路。
【請求項６】
照明負荷と、
前記照明負荷に電力を供給する請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源回路と、
を備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源回路及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流負荷に電力を供給する電源回路がある。電源回路は、例えば、照明負荷に電力を供給して照明負荷を点灯させる照明装置に用いられる。こうした電源回路では、負荷に流れる電流を検出し、負荷に流れる電流が実質的に一定になるように、フィードバック制御が行われている。
【０００３】
電源回路は、直流負荷に流れる電流を制御する電流制御素子を有する。電流制御素子には、例えば、電界効果トランジスタなどが用いられる。電流制御素子は、制御端子を有し、制御端子の電圧に応じて、直流負荷に流れる電流を制御する。
【０００４】
フィードバック制御には、トランジスタなどの半導体素子が用いられている。半導体素子は、電流制御素子の制御端子に接続され、直流負荷に流れる電流に応じて、電流制御素子の制御端子に印加される電圧を制御する。これにより、フィードバック制御が行われる。
【０００５】
この場合、制御端子の電圧は、電源電圧を分圧して生成され、電源電圧の変動が、制御端子の電圧に影響する。このため、例えば、電源投入時などの過渡状態において、瞬間的に高い輝度で照明負荷が点灯する閃光現象が発生する。また、位相制御方式の調光器などで電源電圧が急峻に変化する場合に、ちらつき（輝度の周期的な変化）の要因となる。
【０００６】
このため、電源回路及びこれを用いた照明装置では、フィードバック制御を行う場合においても、閃光現象の発生などを抑制した、安定した動作が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３２６２５号公報
【特許文献２】特開２０１２−０３４５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
安定した動作の電源回路及び照明装置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】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、電力変換部と、フィードバック回路と、電圧印加部と、を具備する電源回路が提供される。前記電力変換部は、一対の主端子と制御端子とを有する電流制御素子と、前記電流制御素子の前記一対の主端子の一方に直列に接続された出力素子と、を備える。前記電力変換部は、電源供給経路及び直流負荷に接続され、前記出力素子のオン・オフ、及び、前記電流制御素子の前記制御端子に印加された電圧に応じて前記直流負荷に流れる電流を制御することにより、前記電源供給経路から供給された入力電力を前記直流負荷に応じた直流電力に変換し、前記直流電力を前記直流負荷に供給する。前記フィードバック回路は、差動増幅回路と、入出力絶縁素子と、を備える。前記差動増幅回路は、出力端子を有し、前記直流負荷に流れる電流の検出電圧と基準電圧との差分に対応したフィードバック信号を前記出力端子から出力する。前記入出力絶縁素子は、前記電流制御素子の前記制御端子と、前記差動増幅回路の前記出力端子との間に設けられ、前記制御端子と前記出力端子とを電気的に絶縁した状態で、前記フィードバック信号を前記制御端子に伝達する。前記電圧印加部は、前記入出力絶縁素子が前記フィードバック信号を前記制御端子に伝達していない時に、前記電流制御素子をオフ状態にする電圧を前記制御端子に印加し、前記入出力絶縁素子が前記フィードバック信号を前記制御端子に伝達している時に、前記フィードバック信号に応じて、前記制御端子に印加する前記電圧を前記オフ状態にする前記電圧よりも高くする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、安定した動作の電源回路及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
【図２】実施形態に係る電源回路を模式的に表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１３】
図１は、実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。  
図１に表したように、照明装置１０は、照明負荷１２（直流負荷）と、電源回路１４と、を備える。照明負荷１２は、例えば、発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）などの照明光源１６を有する。照明光源１６は、例えば、有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）などでもよい。照明光源１６には、例えば、順方向降下電圧を有する発光素子が用いられる。照明負荷１２は、電源回路１４からの出力電圧の印加及び出力電流の供給により、照明光源１６を点灯させる。出力電圧及び出力電流の値は、照明光源１６に応じて規定される。照明光源１６は、複数設けられる。複数の照明光源１６は、直列に接続される。各照明光源１６の合計の順方向降下電圧は、６０Ｖ程度である。照明光源１６の数は、任意でよい。照明光源１６は、１つでもよい。
【００１４】
電源回路１４は、交流電源２及び調光器３と接続されている。なお、本願明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味し、物理的に接続されていない場合や他の要素を介して接続されている場合も含むものとする。また、トランスなどを介して磁気的に接続されている場合や、フォトカプラなどを介して光学的に接続されている場合も、「接続」に含むものとする。
【００１５】
交流電源２は、例えば、商用電源である。調光器３は、交流電源２の交流の電源電圧ＶＩＮから導通角制御した交流電圧ＶＣＴを生成する。電源回路１４は、調光器３から供給される交流電圧ＶＣＴを直流電圧に変換して照明負荷１２に出力することにより、照明光源１６を点灯させる。また、電源回路１４は、導通角制御された交流電圧ＶＣＴに同期して、照明光源１６の調光を行う。なお、調光器３は、必要に応じて設けられ、省略可能である。調光器３が設けられていない場合には、交流電源２の電源電圧ＶＩＮが、電源回路１４に供給される。
【００１６】
調光器３の導通角制御には、例えば、交流電圧のゼロクロスから交流電圧の絶対値が最大値となる期間において導通する位相を制御する位相制御（leading edge）の方式と、交流電圧の絶対値が最大値となってから交流電圧がゼロクロスする期間において遮断する位相を制御する逆位相制御（trailing edge)の方式とがある。
【００１７】
位相制御する調光器３は、回路構成が簡単であり、比較的大きな電力負荷を扱うことができる。しかし、トライアックが使用されている場合は、軽負荷動作が困難で、電源電圧が一時的に低下するいわゆる電源ディップが発生すると不安定動作に陥りやすい。また、容量性負荷を接続した場合は、突入電流が発生するため容量性負荷との相性が悪いなどの特徴がある。
【００１８】
一方、逆位相制御する調光器３は、軽負荷でも動作可能であり、容量性負荷を接続しても突入電流が発生せず、また電源ディップが発生しても動作が安定である。しかし、回路構成が複雑であり、温度が上昇し易いため、重負荷に向かない。また、誘導性負荷を接続した場合は、サージが発生するなどの特徴がある。
【００１９】
本実施形態では、調光器３として、電源電圧ＶＩＮを供給する一対の電源ラインの一方の端子４、６間に直列に挿入された構成を例示しているが、他の構成でもよい。
【００２０】
電源回路１４は、電力変換部２０と、制御部２２と、制御用電源部２３と、電流調整部２４と、フィードバック回路２５と、を含む。また、電源回路１４は、一対の入力端子４、５と、各入力端子４、５に接続された第１電源供給経路２６ａと、を含む。電源回路１４は、各入力端子４、５を介して交流電源２又は調光器３に接続される。
【００２１】
電力変換部２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂと、を含む。ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、第１電源供給経路２６ａに接続されている。ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、第１電源供給経路２６ａを介して供給される交流電圧ＶＣＴを第１直流電圧ＶＤＣ１に変換する。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、第２電源供給経路２６ｂを介してＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａと接続されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、照明負荷１２と接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、第２電源供給経路２６ｂから供給される第１直流電圧ＶＤＣ１を照明負荷１２に応じた所定の電圧値の第２直流電圧ＶＤＣ２に変換して照明負荷１２に供給する。第２直流電圧ＶＤＣ２の絶対値は、第１直流電圧ＶＤＣ１の絶対値と異なる。第２直流電圧ＶＤＣ２の絶対値は、例えば、第１直流電圧ＶＤＣ１の絶対値よりも低い。この例において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、降圧型のコンバータである。第２直流電圧ＶＤＣ２の供給により、照明負荷１２の照明光源１６が点灯する。
【００２３】
このように、電力変換部２０は、第１電源供給経路２６ａ及び照明負荷１２に接続され、第１電源供給経路２６ａから供給された電力を照明負荷１２に応じた直流電力に変換し、直流電力を照明負荷１２に供給する。この例では、電力変換部２０が、交流電源２又は調光器３から供給された交流電力を直流電力に変換している。この場合、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａから出力された直流電力を照明負荷１２に供給してもよい。例えば、直流電源から供給された直流電力を、異なる直流電力に変換してもよい。この場合、ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、省略される。電力変換部２０は、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａ及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂの少なくとも一方を含んでいればよい。
【００２４】
制御用電源部２３は、第１電源供給経路２６ａに接続された配線部２７を有する。配線部２７は、入力端子４に接続された配線２７ａと、入力端子５に接続された配線２７ｂと、を含む。制御用電源部２３は、配線部２７を介して入力される交流電圧ＶＣＴを制御部２２に応じた直流の駆動電圧ＶＤＤに変換して、その駆動電圧ＶＤＤを制御部２２に供給する。配線部２７は、例えば、第２電源供給経路２６ｂに接続してもよい。
【００２５】
電流調整部２４は、第１電源供給経路２６ａに電気的に接続された分岐経路２８を有し、第１電源供給経路２６ａを流れる電流の一部を分岐経路２８に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替え可能である。これにより、電流調整部２４は、例えば、第１電源供給経路２６ａに流れる電流を調整する。この例では、電流調整部２４の分岐経路２８が、制御用電源部２３を介して第１電源供給経路２６ａに接続されている。分岐経路２８は、制御用電源部２３を介することなく、第１電源供給経路２６ａに直接接続してもよい。なお、非導通状態には、動作に影響のない微小な電流が分岐経路２８に流れる場合も含む。非導通状態は、例えば、分岐経路２８に流れる電流が、導通状態よりも小さい状態である。分岐経路２８は、例えば、第２電源供給経路２６ｂに接続してもよい。
【００２６】
制御部２２は、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。制御部２２は、検出した導通角に対応する調光信号ＤＭＳを生成し、その調光信号ＤＭＳをフィードバック回路２５に入力する。また、制御部２２は、検出した導通角に応じて制御信号ＣＧＳを生成し、その制御信号ＣＧＳを電流調整部２４に入力することにより、電流調整部２４の導通状態と非導通状態との間の切り替えを制御する。このように、制御部２２は、検出した導通角に応じて電流調整部２４とフィードバック回路２５とを制御することにより、調光器３の導通角制御に同期して、照明光源１６を調光する。制御部２２には、例えば、マイクロプロセッサが用いられる。
【００２７】
フィードバック回路２５は、電源回路１４の低電位側の出力端子８に接続される。すなわち、フィードバック回路２５は、照明負荷１２の低電位側の端部に接続される。フィードバック回路２５は、照明負荷１２（照明光源１６）に流れる電流を検出する。フィードバック回路２５は、制御部２２から入力された調光信号ＤＭＳと検出した電流とを基に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂをフィードバック制御する。フィードバック回路２５は、例えば、照明負荷１２に実質的に一定の電流が流れるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂをフィードバック制御する。例えば、照明光源１６に過電流か過電流が流れている場合に、電流を小さくするようにＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂをフィードバック制御する。これにより、フィードバック回路２５は、照明光源１６に過電流が流れることを抑制する。
【００２８】
図２は、実施形態に係る電源回路を模式的に表す回路図である。  
図２に表したように、ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、整流回路３０と、平滑コンデンサ３２と、インダクタ３４と、フィルタコンデンサ３６と、を有する。
【００２９】
整流回路３０は、例えば、ダイオードブリッジである。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂは、一対の入力端子４、５に接続されている。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂには、調光器３を介して位相制御または逆位相制御された交流電圧ＶＣＴが入力される。整流回路３０は、例えば、交流電圧ＶＣＴを全波整流し、全波整流後の整流電圧を高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に生じさせる。整流回路３０は、例えば、交流電圧ＶＣＴを脈流電圧に変換する。
【００３０】
平滑コンデンサ３２は、整流回路３０の高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ３２は、整流回路３０によって整流された整流電圧を平滑化する。これにより、平滑コンデンサ３２の両端には、第１直流電圧ＶＤＣ１が現れる。
【００３１】
インダクタ３４は、入力端子４に直列に接続されている。インダクタ３４は、例えば、第１電源供給経路２６ａに対して直列に接続される。フィルタコンデンサ３６は、入力端子４、５の間に接続されている。フィルタコンデンサ３６は、例えば、第１電源供給経路２６ａに対して並列に接続される。インダクタ３４及びフィルタコンデンサ３６は、例えば、交流電圧ＶＣＴに含まれるノイズを除去する。
【００３２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、平滑コンデンサ３２の両端に接続される。これにより、第１直流電圧ＶＤＣ１が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、第１直流電圧ＶＤＣ１を絶対値の異なる第２直流電圧ＶＤＣ２に変換し、その第２直流電圧ＶＤＣ２を電源回路１４の出力端子７、８に出力する。照明負荷１２は、出力端子７、８に接続されている。照明負荷１２は、電源回路１４から供給された第２直流電圧ＶＤＣ２により、照明光源１６を点灯させる。
【００３３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、例えば、出力素子４０、電流制御素子４１、整流素子４２、インダクタ４３、出力素子４０を駆動する帰還巻き線（駆動素子）４４、結合コンデンサ４５、出力コンデンサ４９、バイアス抵抗５０、電圧印加部５５を有している。電圧印加部５５は、分圧抵抗４６、４７、４８を有する。
【００３４】
出力素子４０及び電流制御素子４１は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、例えば高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）であり、ノーマリオン形の素子である。
【００３５】
電流制御素子４１は、一対の主端子４１ａ、４１ｂと、制御端子４１ｃと、を含む。制御端子４１ｃは、各主端子４１ａ、４１ｂ間に流れる電流を制御するための端子である。電流制御素子４１は、制御端子４１ｃに印加された電圧に応じて照明負荷１２に流れる電流を制御する。一方の主端子４１ａは、例えば、ドレインであり、他方の主端子４１ｂは、例えば、ソースであり、制御端子４１ｃは、例えば、ゲートである。
【００３６】
電流制御素子４１のドレインは、出力素子４０を介して第２電源供給経路２６ｂに電気的に接続される。電流制御素子４１のソースは、照明負荷１２に電気的に接続される。電流制御素子４１のゲートは、電流制御素子４１のドレイン−ソース間に流れる電流を制御するための電極である。
【００３７】
電流制御素子４１は、ドレインとソースとの間に電流が流れる第１状態と、ドレインとソースとの間に流れる電流が第１状態よりも小さい第２状態と、を有する。第１状態は、例えば、オン状態であり、第２状態は、例えば、オフ状態である。第１状態は、オン状態に限らない。第２状態は、オフ状態に限らない。第１状態は、第２状態よりも相対的に流れる電流が大きいような任意の状態でよい。第２状態は、第１状態よりも相対的に流れる電流が小さいような任意の状態でよい。
【００３８】
ノーマリオン形の素子である電流制御素子４１では、ゲートの電位をソースの電位よりも低下させることで、第１状態から第２状態に変化する。例えば、電流制御素子４１は、ゲートの電位をソースの電位に対して相対的に負電位にすることにより、オン状態からオフ状態に変化する。
【００３９】
出力素子４０は、一対の主端子４０ａ、４０ｂと、制御端子４０ｃと、を含む。一方の主端子４０ａは、例えば、ドレインであり、他方の主端子４０ｂは、例えば、ソースであり、制御端子４０ｃは、例えば、ゲートである。出力素子４０のドレインは、整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続される。出力素子４０のソースは、電流制御素子４１のドレインに接続される。出力素子４０のゲートは、結合コンデンサ４５を介して、帰還巻き線４４の一端に接続される。
【００４０】
電流制御素子４１のソースは、インダクタ４３の一端と帰還巻き線４４の他端とに接続される。電流制御素子４１のゲートには、電流制御素子４１のソース電位を分圧抵抗４６、４７、４８で分圧した電圧が入力される。電流制御素子４１のゲートには、例えば、複数の分圧抵抗４６、４７、４８が接続される。電流制御素子４１のゲートに接続される分圧抵抗の数は、３つに限ることなく、２つでもよいし、４つ以上でもよい。出力素子４０のゲートと電流制御素子４１のゲートには、それぞれ保護ダイオードが接続される。
【００４１】
バイアス抵抗５０は、出力素子４０のドレインと電流制御素子４１のソースとの間に接続され、分圧抵抗４６、４７、４８に直流電圧を供給する。その結果、電流制御素子４１のゲートには、ソースよりも低い電位が供給される。
【００４２】
インダクタ４３と帰還巻き線４４とは、インダクタ４３の一端から他端に増加する電流が流れるとき、出力素子４０のゲートに正極性の電圧が供給される極性で磁気結合している。
【００４３】
整流素子４２は、電流制御素子４１のソースと整流回路３０の低電位端子３０ｄとの間に、低電位端子３０ｄから電流制御素子４１の方向を順方向として接続されている。
【００４４】
この例では、整流素子４２と電流制御素子４１のソースとの間に、半導体素子５２が設けられている。半導体素子５２には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。半導体素子５２は、例えば、ノーマリオン形である。半導体素子５２のゲートは、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続される。これにより、半導体素子５２は、オン状態で保持される。
【００４５】
インダクタ４３の他端は、出力端子７に接続される。整流回路３０の低電位端子３０ｄは、出力端子８に接続される。出力コンデンサ４９は、出力端子７と出力端子８との間に接続される。照明負荷１２は、出力端子７と出力端子８との間に、出力コンデンサ４９と並列に接続される。
【００４６】
制御用電源部２３は、整流素子６１〜６３と、抵抗６４と、コンデンサ６５、６６と、レギュレータ６７と、ツェナーダイオード６８と、半導体素子７０と、を有している。
【００４７】
整流素子６１、６２は、例えば、ダイオードである。整流素子６１のアノードは、配線２７ａを介して整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。整流素子４２のアノードは、配線２７ｂを介して整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。
【００４８】
半導体素子７０には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、半導体素子７０をＦＥＴとして説明を行う。この例において、半導体素子７０は、エンハンスメント型のｎチャネルＦＥＴである。半導体素子７０は、ソースと、ドレインと、ゲートと、を有する。ドレインの電位は、ソースの電位よりも高く設定される。ゲートは、ソースとドレインとの間に電流の流れる第１状態と、ソースとドレインとの間に流れる電流が第１状態よりも小さい第２状態と、を切り替えるために用いられる。第２状態では、ソースとドレインとの間に実質的に電流が流れない。半導体素子７０は、ｐチャネル形でもよいし、デプレッション型でもよい。例えば、半導体素子７０をｐチャネル形とする場合には、ソースの電位が、ドレインの電位よりも高く設定される。
【００４９】
半導体素子７０のドレインは、整流素子６１のカソード及び整流素子６２のカソードに接続されている。すなわち、半導体素子７０のドレインは、整流素子６１、６２を介して第１電源供給経路２６ａに接続されている。半導体素子７０のソースは、整流素子６３のアノードに接続されてる。半導体素子７０のゲートは、ツェナーダイオード６８のカソードに接続されている。また、半導体素子７０のゲートは、抵抗６４を介して整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。
【００５０】
整流素子６３のカソードは、コンデンサ６５の一端及びレギュレータ６７の入力端子に接続されている。レギュレータ６７の出力端子は、制御部２２及びコンデンサ６６の一端に接続されている。
【００５１】
交流電圧ＶＣＴの印加にともなう各極性の電流は、整流素子６１を介して半導体素子７０のドレインに流れる。これにより、半導体素子７０のドレインには、交流電圧ＶＣＴを全波整流した脈流の電圧が印加される。
【００５２】
ツェナーダイオード６８のカソードには、抵抗６４及び整流素子６１を介して、脈流の電圧が印加される。これにより、半導体素子７０のゲートには、ツェナーダイオード６８の降伏電圧に応じた実質的に一定の電圧が印加される。これにともない、半導体素子７０のドレイン−ソース間に、実質的に一定の電流が流れる。このように、半導体素子７０は、定電流素子として機能する。半導体素子７０は、配線部２７に流れる電流を調整する。
【００５３】
コンデンサ６５は、半導体素子７０のソースから整流素子６３を介して供給される脈流の電圧を平滑化し、脈流の電圧を直流電圧に変換する。レギュレータ６７は、入力された直流電圧から実質的に一定の直流の駆動電圧ＶＤＤを生成し、制御部２２に出力する。コンデンサ６６は、例えば、駆動電圧ＶＤＤのノイズの除去などに用いられる。これにより、駆動電圧ＶＤＤが制御部２２に供給される。
【００５４】
また、制御用電源部２３には、抵抗７１、７２が、さらに設けられている。抵抗７１の一端は、整流素子６１、６２のカソードに接続されている。抵抗７１の他端は、抵抗７２の一端に接続されている。抵抗７２の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。抵抗７１、７２の接続点は、制御部２２に接続されている。これにより、抵抗７１、７２の分圧比に応じた電圧が、交流電圧ＶＣＴの絶対値を検出するための検出電圧として制御部２２に入力される。
【００５５】
制御部２２は、例えば、検出電圧を基に、交流電圧ＶＣＴの導通角制御の有無や、導通角制御の種類（位相制御か逆位相制御か）の検出を行う。そして、制御部２２は、導通角制御が行われている場合に、その導通角の検出を行う。制御部２２は、この検出結果に基づいて、調光信号ＤＭＳを生成し、その調光信号ＤＭＳをフィードバック回路２５に入力する。制御部２２は、例えば、検出した導通角に対応するＰＷＭ信号を調光信号ＤＭＳとしてフィードバック回路２５に入力する。
【００５６】
電流調整部２４は、抵抗７５、７６と、スイッチング素子７８と、を有している。スイッチング素子７８には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、スイッチング素子７８をＦＥＴとして説明を行う。
【００５７】
抵抗７５の一端は、半導体素子７０のソースに接続されている。抵抗７５の他端は、スイッチング素子７８のドレインに接続されている。スイッチング素子７８のゲートは、抵抗７６を介して制御部２２に接続されている。制御部２２は、スイッチング素子７８のゲートに制御信号ＣＧＳを入力する。スイッチング素子７８には、例えば、ノーマリオフ形が用いられる。例えば、制御部２２から入力される制御信号ＣＧＳをＬｏからＨｉに切り替えることで、スイッチング素子７８が、オフ状態からオン状態に変化する。
【００５８】
スイッチング素子７８をオン状態にすると、例えば、整流素子６１、６２、及び半導体素子７０を介して、第１電源供給経路２６ａを流れる電流の一部が、分岐経路２８に流れる。すなわち、スイッチング素子７８をオン状態にすることによって、電流調整部２４が導通状態となり、スイッチング素子７８をオフ状態にすることによって、電流調整部２４が非導通状態となる。
【００５９】
制御部２２は、例えば、交流電圧ＶＣＴの導通角制御の有無及びその種類の検出結果に応じて制御信号ＣＧＳを生成する。例えば、位相制御方式の導通角制御が行われている場合には、所定値以下の交流電圧ＶＣＴにおいて、トライアックをオンするために必要な保持電流を電流調整部２４（分岐経路２８）に流すようにする。これにより、例えば、調光器３の動作を安定させることができる。一方、逆位相制御方式の導通角制御が行われている場合には、導通状態から遮断状態に切り替わるタイミングにおいて、フィルタコンデンサ３６などに蓄積された電荷を電流調整部２４に引き抜くようにする。これにより、例えば、導通角の検出精度をより高めることができる。
【００６０】
フィードバック回路２５は、差動増幅回路８０を含む。差動増幅回路８０は、例えば、オペアンプ８１と、抵抗８２と、コンデンサ８３と、を有する。オペアンプ８１は、出力端子８１ａと、反転入力端子８１ｂと、非反転入力端子８１ｃとを含む。抵抗８２は、オペアンプ８１の出力端子８１ａと、オペアンプ８１の反転入力端子８１ｂと、の間に接続されている。コンデンサ８３は、抵抗８２とオペアンプ８１の反転入力端子８１ｂとの間に接続されている。すなわち、差動増幅回路８０は、負帰還を有する。
【００６１】
オペアンプ８１の反転入力端子８１ｂは、抵抗８４の一端に接続されている。抵抗８４の他端は、抵抗８５の一端、抵抗８６の一端、及び、コンデンサ８７の一端に接続されている。コンデンサ８７の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。抵抗８５の他端は、出力端子７に接続されている。抵抗８６の他端は、出力端子８及び抵抗８８の一端に接続されている。抵抗８８の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。
【００６２】
これにより、オペアンプ８１の反転入力端子８１ｂには、出力端子７、８の間に印加される第２直流電圧ＶＤＣ２を抵抗８５、８６で分圧した直流の電圧が、検出電圧として入力される。すなわち、オペアンプ８１の反転入力端子８１ｂは、照明負荷１２の低電位側の端部に接続される。これにより、照明負荷１２に流れる電流を検出することができる。照明光源１６にＬＥＤなどの発光素子が用いられている場合、照明負荷１２の電圧は、照明光源１６の順方向降下電圧に応じて実質的に一定である。従って、照明光源１６にＬＥＤなどの発光素子が用いられている場合には、照明負荷１２の低電位側の端部に接続することで、照明負荷１２に流れる電流を適切に検出することができる。
【００６３】
オペアンプ８１の非反転入力端子８１ｃは、抵抗９０の一端に接続されている。抵抗９０の他端は、抵抗９１の一端、及び、コンデンサ９２の一端に接続されている。コンデンサ９２の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。抵抗９１の他端は、制御部２２に接続されている。このように、オペアンプ８１の非反転入力端子８１ｃは、抵抗９０、９１を介して制御部２２に接続されている。オペアンプ８１の非反転入力端子８１ｃには、制御部２２からの調光信号ＤＭＳが入力される。
【００６４】
例えば、ＰＷＭ信号をコンデンサ９２で平滑化した直流の電圧が、調光信号ＤＭＳとしてオペアンプ８１の非反転入力端子８１ｃに入力される。オペアンプ８１の非反転入力端子８１ｃには、例えば、調光器３の調光度に応じた直流の電圧が、調光信号ＤＭＳとして入力される。調光信号ＤＭＳの電圧レベルは、反転入力端子８１ｂに入力される検出電圧の電圧レベルに対応して設定される。より詳しくは、例えば、所望の調光度に対応する調光信号ＤＭＳの電圧レベルが、その調光度に対応する輝度で照明光源１６が発光した場合の検出電圧の電圧レベルと実質的に同じとなるように設定される。
【００６５】
このように、オペアンプ８１の反転入力端子８１ｂには、照明負荷１２に流れる電流に対応する検出電圧が入力され、オペアンプ８１の非反転入力端子８１ｃには、調光信号ＤＭＳが入力される。これにより、オペアンプ８１は、検出電圧と調光信号ＤＭＳとの差分に対応した信号をフィードバック信号として出力端子８１ａから出力する。検出電圧と調光信号ＤＭＳとの差が大きくなるに従って、オペアンプ８１の出力も大きくなる。オペアンプ８１の出力は、調光信号ＤＭＳが検出電圧よりも高いほど大きくなる。
【００６６】
このように、この例においては、調光信号ＤＭＳが基準電圧として用いられる。例えば、調光を行わない場合には、基準電圧となる実質的に一定の直流電圧が、オペアンプ８１の非反転入力端子８１ｃに入力される。このように、差動増幅回路８０は、出力端子８１ａを有し、照明負荷１２に流れる電流の検出電圧と基準電圧との差分に対応したフィードバック信号を出力端子８１ａから出力する。
【００６７】
フィードバック回路２５は、入出力絶縁素子１００をさらに含む。入出力絶縁素子１００は、差動増幅回路８０の出力端子と電流制御素子４１の制御端子４１ｃとの間に設けられる。この例において、差動増幅回路８０の出力端子は、オペアンプ８１の出力端子８１ａである。入出力絶縁素子１００は、電流制御素子４１の制御端子４１ｃと差動増幅回路８０の出力端子とを電気的に絶縁した状態で、差動増幅回路８０から出力されるフィードバック信号を電流制御素子４１の制御端子４１ｃに伝達する。これにより、電流制御素子４１に流れる電流が変化し、照明負荷１２に流れる電流がフィードバック制御される。
【００６８】
この例において、入出力絶縁素子１００は、例えば、発光部１０１と、受光部１０２と、を含む。すなわち、この例において、入出力絶縁素子１００は、いわゆるフォトカプラである。入出力絶縁素子１００は、例えば、電流制御素子４１の制御端子４１ｃと差動増幅回路８０の出力端子とを電気的に絶縁しつつ、フィードバック信号を光学的に伝達する。入出力絶縁素子１００は、例えば、トランスなどでもよい。入出力絶縁素子１００は、例えば、電流制御素子４１の制御端子４１ｃと差動増幅回路８０の出力端子とを電気的に絶縁しつつ、フィードバック信号を磁気的に伝達してもよい。入出力絶縁素子１００は、電流制御素子４１の制御端子４１ｃと差動増幅回路８０の出力端子とを電気的に絶縁しつつ、フィードバック信号を伝達可能な任意の素子でよい。
【００６９】
発光部１０１は、抵抗１０３を介してオペアンプ８１の出力端子８１ａに接続されている。発光部１０１は、フィードバック信号を光信号に変換する。発光部１０１は、フィードバック信号の電圧値に応じて、光信号の輝度を変化させる。差動増幅回路８０は、調光信号ＤＭＳが検出電圧よりも高いほど、発光部１０１の発光光の輝度を高くする。発光部１０１は、変換した光信号を受光部１０２に向けて照射し、光信号を受光部１０２に入力する。
【００７０】
受光部１０２の一端は、分圧抵抗４８の一端に接続されている。分圧抵抗４８の他端は、電流制御素子４１のソースに接続されている。分圧抵抗４６の一端は、電流制御素子４１のゲートに接続されている。分圧抵抗４６の他端は、分圧抵抗４７の一端に接続されている。分圧抵抗４７の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。受光部１０２の他端は、分圧抵抗４６、４７の接続点に接続されている。分圧抵抗４６（第１分圧抵抗）は、電流制御素子４１のゲートと低電位端子３０ｄとの間に設けられる。分圧抵抗４７（第２分圧抵抗）は、分圧抵抗４６と低電位端子３０ｄとの間に設けられる。分圧抵抗４８（第３分圧抵抗）は、電流制御素子４１のソースと分圧抵抗４７との間に設けられる。受光部１０２は、分圧抵抗４７と分圧抵抗４８との間に設けられる。受光部１０２は、分圧抵抗４６を介して電流制御素子４１のゲートに接続される。
【００７１】
受光部１０２は、発光部１０１から入力された光信号を受光し、光信号を再び電気信号に変換する。受光部１０２は、例えば、光信号の輝度に応じて、分圧抵抗４８に流れる電流を変化させる。これにより、受光部１０２は、例えば、光信号の輝度に応じて、各分圧抵抗４６、４７、４８の分圧比を変化させる。これにより、電流制御素子４１の制御端子４１ｃの電圧が変化し、照明負荷１２に流れる電流が制御される。
【００７２】
オペアンプ８１及び発光部１０１のカソードは、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。このように、フィードバック回路２５の基準電位は、整流回路３０の低電位端子３０ｄの電位に設定される。すなわち、フィードバック回路２５の基準電位は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂの基準電位と共通である。フィードバック回路２５の基準電位は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂの基準電位と実質的に同じである。これにより、例えば、照明負荷１２に流れる電流の検出精度を高めることができる。
【００７３】
電圧印加部５５は、入出力絶縁素子１００がフィードバック信号を電流制御素子４１のゲートに伝達していない時に、電流制御素子４１をオフ状態にする電圧を電流制御素子４１のゲートに印加する。すなわち、電圧印加部５５は、発光部１０１が発光していない時に、電流制御素子４１をオフ状態にする電圧を電流制御素子４１のゲートに印加する。この例において、電流制御素子４１は、ノーマリオン形である。このため、電圧印加部５５は、電流制御素子４１のソースの電位よりも低い負電圧を、電流制御素子４１をオフ状態にする電圧として、電流制御素子４１のゲートに印加する。
【００７４】
また、電圧印加部５５は、入出力絶縁素子１００がフィードバック信号を電流制御素子４１のゲートに伝達している時に、フィードバック信号に応じて、電流制御素子４１のゲートに印加する電圧をオフ状態にする電圧よりも高くする。すなわち、電圧印加部５５は、発光部１０１が発光している時に、電流制御素子４１のゲートに印加する電圧を高くする。
【００７５】
この例において、電圧印加部５５は、分圧抵抗４６、４７、４８を含む。受光部１０２が光信号を受信せず、受光部１０２に電流が流れていない状態では、電流制御素子４１のゲートの電位が、分圧抵抗４６、４７を介して整流回路３０の低電位端子３０ｄの電位に設定される。これにより、電流制御素子４１のゲートに負電圧が印加される。
【００７６】
照明負荷１２は、順方向降下電圧を有する発光素子を照明光源１６として含む。このため、受光部１０２に電流が流れていない状態において、分圧抵抗４６、４７は、第２直流電圧ＶＤＣ２が順方向降下電圧よりも高くなる前に、電流制御素子４１のゲートに負電圧を印加する。
【００７７】
一方、分圧抵抗４６、４７、４８は、受光部１０２が光信号を受信し、受光部１０２に電流が流れている状態では、分圧抵抗４６、４７、４８の分圧比により、電流制御素子４１のゲートの電圧を高くする。例えば、電流制御素子４１のゲートの電圧を、電流制御素子４１のソースの電圧に近づける。これにより、ゲート電圧に応じた電流が、電流制御素子４１のドレイン−ソース間に流れる。
【００７８】
このように、電圧印加部５５は、調光信号ＤＭＳが検出電圧よりも高くなるほど、発光部１０１の発光光の輝度を高くし、発光部１０１の発光光の輝度が高くなるほど、電流制御素子４１のゲートに印加する電圧を高くする。電圧印加部５５の構成は、分圧抵抗４６、４７、４８に限ることなく、上記の動作が可能な任意の構成でよい。
【００７９】
次に、電源回路１４の動作について説明する。  
まず、調光器３の調光度がほぼ１００％に設定され、入力される電源電圧ＶＩＮがほぼそのまま伝達される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに最も高い第１直流電圧ＶＤＣ１が入力される場合について説明する。
【００８０】
電源電圧ＶＩＮが、電源回路１４に供給されるとき、出力素子４０及び電流制御素子４１は、ノーマリオン形の素子であるため、いずれもオンしている。電流制御素子４１のゲートには、電圧印加部５５により、第２直流電圧ＶＤＣ２が順方向降下電圧よりも高くなる前に、負電圧が印加される。すなわち、電流制御素子４１は、照明負荷１２が点灯する前に、オフ状態になる。フィードバック回路２５が起動し、発光部１０１から光信号が出力される。これにより、出力素子４０、電流制御素子４１、インダクタ４３、出力コンデンサ４９の経路で電流が流れ、出力コンデンサ４９が充電される。出力コンデンサ４９の両端の電圧、すなわち出力端子７、８の間の電圧は、第２直流電圧ＶＤＣ２として、照明負荷１２の照明光源１６に供給される。なお、出力素子４０及び電流制御素子４１がオンしているため、整流素子４２には、逆電圧が印加される。整流素子４２には、電流は流れない。
【００８１】
第２直流電圧ＶＤＣ２が所定電圧に達すると、照明負荷１２に電流が流れ、照明負荷１２が点灯する。このとき、出力素子４０、電流制御素子４１、インダクタ４３、出力コンデンサ４９及び照明負荷１２の経路で電流が流れる。例えば、照明光源１６がＬＥＤの場合、この所定電圧は、ＬＥＤの順方向降下電圧であり、照明光源１６に応じて定まる。また、照明負荷１２が消灯した場合、電流が流れないため、出力コンデンサ４９は、出力電圧の値を保持する。
【００８２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される第１直流電圧ＶＤＣ１は、第２直流電圧ＶＤＣ２と比較して十分に高い。すなわち、入出力間の電位差ΔＶは、十分に大きい。このため、インダクタ４３を流れる電流は増加していく。帰還巻き線４４は、インダクタ４３と磁気結合しているため、帰還巻き線４４には、結合コンデンサ４５側を高電位とする極性の起電力が誘起される。そのため、出力素子４０のゲートには、結合コンデンサ４５を介してソースに対して正の電位が供給され、出力素子４０はオンの状態を維持する。
【００８３】
電流制御素子４１を流れる電流が上限値を超えると、電流制御素子４１のドレイン−ソース間電圧は、急激に上昇する。そのため、出力素子４０のゲート−ソース間電圧がしきい値電圧よりも低くなり、出力素子４０はオフする。上限値は、電流制御素子４１の飽和電流値であり、電流制御素子４１の制御端子４１ｃ（ゲート）に入力される電圧により規定される。
【００８４】
電流制御素子４１の制御端子４１ｃの電位は、バイアス抵抗５０を介して分圧抵抗４６、４７、４８に供給される直流電圧、照明光源１６の電圧、分圧抵抗４６、４７、４８の分圧比、及び、受光部１０２に流れる電流によって設定される。なお、上記のとおり、電流制御素子４１の制御端子４１ｃの電位は、主端子４１ｂの電位に対して負電位のため、飽和電流値を適正値に制限することができる。
【００８５】
インダクタ４３は、整流素子４２、出力コンデンサ４９及び照明負荷１２の経路で電流を流し続ける。このとき、インダクタ４３は、エネルギーを放出するため、インダクタ４３の電流は、減少していく。このため、帰還巻き線４４には、結合コンデンサ４５側を低電位とする極性の起電力が誘起される。出力素子４０のゲートには、結合コンデンサ４５を介してソースに対して負の電位が供給され、出力素子４０はオフの状態を維持する。
【００８６】
インダクタ４３に蓄積されていたエネルギーがゼロになると、インダクタ４３を流れる電流はゼロになる。帰還巻き線４４に誘起される起電力の方向が再び反転し、結合コンデンサ４５側を高電位とする起電力が誘起される。これにより、出力素子４０のゲートにソースよりも高い電位が供給され、出力素子４０が再びオンする。これにより、上記の所定電圧に達した状態に戻る。
【００８７】
以後、上記の動作を繰り返す。これにより、出力素子４０のオン及びオフへの切替が自動的に繰り返されて、照明光源１６には電源電圧ＶＩＮを降下した第２直流電圧ＶＤＣ２が供給される。すなわち、電源回路１４においては、出力素子４０のスイッチング周波数が、分圧抵抗４６、４７、４８及びフィードバック回路２５によって設定される。また、照明負荷１２に流れる電流は、電流制御素子４１により上限値の制限された実質的に一定の電流となる。そのため、照明負荷１２を安定に点灯させることができる。このように、電力変換部２０は、出力素子４０のオン・オフ、及び、電流制御素子４１による電流の制御により、交流電力を直流電力に変換する。
【００８８】
出力素子４０のスイッチング周波数は、例えば、数ＭＨｚである。このため、出力素子４０のスイッチング制御に、比較的動作速度の遅いフォトカプラを用いるのは難しい。一方、電流制御素子４１では、出力素子４０に比べて高速な動作を必要としない。従って、フォトカプラを入出力絶縁素子１００として用いた場合でも、直流電力への変換動作を適切に行うことができる。
【００８９】
フィードバック回路２５の差動増幅回路８０は、照明負荷１２に流れる電流の検出電圧と、調光信号ＤＭＳ（基準電圧）との差に応じて、入出力絶縁素子１００の発光部１０１の輝度を変化させる。差動増幅回路８０は、例えば、調光信号ＤＭＳの電圧レベルと検出電圧の電圧レベルとの差が大きい場合に、発光部１０１から出力される光信号の輝度を高くする。
【００９０】
受光部１０２は、発光部１０１から入力された光信号の輝度に応じて、分圧抵抗４８に流れる電流を変化させる。各分圧抵抗４６、４７、４８の分圧比を変化させる。これにより、電流制御素子４１に流れる電流が変化し、照明負荷１２に流れる電流がフィードバック制御される。このように、この例では、フィードバック回路２５が、検出電圧と調光信号ＤＭＳとを基に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂをフィードバック制御する。
【００９１】
調光器３の調光度が１００％よりも小さい値に設定され、入力される交流電圧ＶＣＴが導通角制御されて伝達される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに高い第１直流電圧ＶＤＣ１が入力される場合についても、出力素子４０が発振を継続できる場合は、上記と同様である。調光器３の調光度に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される第１直流電圧ＶＤＣ１の値が変化して、出力電流の平均値を制御することができる。従って、調光度に応じて、照明負荷１２を調光することができる。
【００９２】
また、調光器３の調光度がさらに小さい値に設定される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される第１直流電圧ＶＤＣ１がさらに低い場合には、出力素子４０がオンしてもインダクタ４３の両端の電位差が小さいため、インダクタ４３を流れる電流が増加することができない。したがって、出力素子４０は、オフの状態にならず、一定の直流電流を出力する。すなわち、電源回路１４は、調光器３の調光度が小さい場合、すなわち、入出力間の電位差ΔＶが小さい場合、シリーズレギュレータのような動作をする。
【００９３】
このように、電源回路１４は、電位差ΔＶが所定値よりも大きいとスイッチング動作し、電位差ΔＶが小さいと、シリーズレギュレータのような動作をする。電位差ΔＶが大きい場合は、電位差ΔＶと電流との積が大きく、シリーズレギュレータの動作を行うと損失が大きくなる。したがって、電位差ΔＶが大きい場合に、スイッチング動作をすることは、低消費電力化に適する。また、電位差ΔＶが小さい場合は、損失は小さいため、シリーズレギュレータとして動作をすることは問題ない。
【００９４】
また、電源回路１４では、電位差ΔＶが所定値よりも小さいときは、出力素子４０はオフの状態にならずにオンの状態を継続したまま電流が振動して、電流の平均値で照明負荷１２の照明光源１６を点灯させる。また、電位差ΔＶがさらに小さいときは、出力素子４０は、オンの状態を継続したまま、直流電流を照明負荷１２に出力して照明光源１６を点灯させる。その結果、電源回路１４では、出力電流をゼロまで連続的に変化させることができる。例えば、照明装置１０において、照明負荷１２の照明光源１６をスムーズに消灯させることができる。
【００９５】
電源回路１４では、電位差ΔＶに応じて、出力素子４０のスイッチング動作時における最大値から、出力素子４０のオンの状態を継続したまま直流電流を出力する際の最小値まで出力電流を連続的に変化させることができる。例えば、照明装置１０において、照明負荷１２を連続的に０〜１００％の範囲で調光することができる。
【００９６】
トランジスタなどの半導体素子を電流制御素子の制御端子に接続し、電流制御素子の制御端子の電圧を半導体素子によって制御する電源回路がある。この場合、制御端子の電圧は電源電圧を分圧して生成しており、電源電圧の変動が、制御端子の電圧に影響する。このため、例えば、電源投入時などの過渡状態において、瞬間的に高い輝度で照明負荷が点灯する閃光現象が発生する。また、位相制御方式の調光器などで電源電圧が急峻に変化する場合に、ちらつき（輝度の周期的な変化）の要因となる。閃光現象を抑制する回路を追加した場合には、部品点数の増加を招く。また、半導体素子が電源電圧に接続されるため、半導体素子に高耐圧の素子を用いる必要があり、電源回路の小型化が難しくなる。
【００９７】
これに対して、本実施形態に係る電源回路１４では、入出力絶縁素子１００が、電流制御素子４１の制御端子４１ｃと差動増幅回路８０の出力端子とを電気的に絶縁した状態で、フィードバック信号を制御端子４１ｃに伝達する。また、入出力絶縁素子１００がフィードバック信号を制御端子４１ｃに伝達していない時に、電圧印加部５５が、電流制御素子４１をオフ状態にする。これにより、電源回路１４では、閃光現象の発生やチラツキの発生を抑制することができる。従って、電源回路１４では、安定した動作を得ることができる。また、電源側と制御側を電気的に絶縁することにより、入出力絶縁素子１００には、低耐圧の素子を用いることができる。これにより、例えば、電源回路１４の小型化を容易にすることができる。
【００９８】
さらには、入出力絶縁素子１００の故障などにより、発光部１０１が発光しなくなった場合に、電流制御素子４１がオフ状態になり、照明負荷１２に電流が供給されなくなる。発光部１０１が発光しなくなった場合に、照明負荷１２を安全に停止させることができる。従って、照明装置１０及び電源回路１４の故障時などの安全性を高めることもできる。
【００９９】
また、照明負荷１２が発光素子を含み、電流制御素子４１の制御端子４１ｃには、第２直流電圧ＶＤＣ２が順方向降下電圧よりも高くなる前に、負電圧が印加される。これにより、例えば、電源投入時などにおける閃光現象の発生をより適切に抑えることができる。
【０１００】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【０１０１】
例えば、出力素子４０及び電流制御素子４１はＧａＮ系ＨＥＭＴには限定されない。例えば、半導体基板に炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）やダイヤモンドのようなワイドバンドギャップを有する半導体（ワイドバンドギャップ半導体）を用いて形成した半導体素子でもよい。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、バンドギャップが約１．４ｅＶのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップの広い半導体をいう。例えば、バンドギャップが１．５ｅＶ以上の半導体、リン化ガリウム（ＧａＰ、バンドギャップ約２．３ｅＶ）、窒化ガリウム（ＧａＮ、バンドギャップ約３．４ｅＶ）、ダイアモンド（Ｃ、バンドギャップ約５．２７ｅＶ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ、バンドギャップ約５．９ｅＶ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが含まれる。このようなワイドバンドギャップ半導体素子は、耐圧を等しくする場合、シリコン半導体素子よりも小さくできるために寄生容量が小さく、高速動作が可能なため、スイッチング周期を短くすることができ、巻線部品やコンデンサなどの小形化が可能となる。
【０１０２】
上記実施形態では、出力素子４０と電流制御素子４１とをカスコード接続し、出力素子４０でスイッチングを行い、電流制御素子４１で電流の制御を行っている。これに限ることなく、例えば、電流制御素子４１のみで、スイッチングと電流の制御とを行ってもよい。
【０１０３】
なお、照明光源１６はＬＥＤに限らず、例えば、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）やＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode）などでもよい。照明負荷１２には、複数の照明光源１６が直列又は並列に接続されていてもよい。
【０１０４】
上記実施形態では、直流負荷として、照明負荷１２を示しているが、これに限ることなく、例えば、ヒータなどの他の直流負荷でもよい。上記実施形態では、電源回路として、照明装置１０に用いられる電源回路１４を示しているが、これに限ることなく、直流負荷に対応する任意の電源回路でよい。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０６】
２…交流電源、  ３…調光器、  １０…照明装置、  １２…照明負荷、  １４…電源回路、  １６…照明光源、  ２０…電力変換部、  ２０ａ…ＡＣ−ＤＣコンバータ、  ２０ｂ…ＤＣ−ＤＣコンバータ、  ２２…制御部、  ２３…制御用電源部、  ２４…電流調整部、  ２５…フィードバック回路、  ２６ａ…第１電源供給経路、  ２６ｂ…第２電源供給経路、  ２７…配線部、  ２８…分岐経路、  ３０…整流回路、  ３２…平滑コンデンサ、  ３４…インダクタ、  ３６…フィルタコンデンサ、  ４０…出力素子、  ４１…電流制御素子、  ４２…整流素子、  ４３…インダクタ、  ４４…帰還巻き線、  ４５…結合コンデンサ、  ４６、４７、４８…分圧抵抗、  ４９…出力コンデンサ、  ５０…バイアス抵抗、５２…半導体素子、  ６１〜６３…整流素子、  ６４…抵抗、  ６５、６６…コンデンサ、  ６７…レギュレータ、  ６８…ツェナーダイオード、  ７０…半導体素子、  ７１、７２…抵抗、  ８０…差動増幅回路、  ８１…オペアンプ、  ８２、８４〜８６、８８、９０、９１、１０３…抵抗、  ８３、８７、９２…コンデンサ、  １００…入出力絶縁素子、  １０１…発光部、  １０２…受光部
【図１】
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【図２】
2015195161.tif 000004