(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体発光素子に電流を供給する点灯装置であって、
直列に接続された二つのスイッチング素子、及び、前記二つのスイッチング素子の接続点に接続された共振回路を含むＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記二つのスイッチング素子の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記二つのスイッチング素子のスイッチングを行うスイッチング期間と前記二つのスイッチング素子のスイッチングを停止させる停止期間とを交互に繰り返す間欠駆動を行い、かつ、前記スイッチング期間の開始部に、前記二つのスイッチング素子の駆動周波数を漸減させる周波数漸減期間を設ける
点灯装置。
【請求項２】
前記共振回路は、トランスと、前記トランスの一次側コイルに直列接続されたインダクタと、前記一次側コイル及び前記インダクタに直列接続された共振コンデンサと、を備え、
前記トランスの二次側コイルに流れる電流が前記固体発光素子に供給される
請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記周波数漸減期間の開始時における前記駆動周波数は、前記共振回路のインダクタンスと前記共振コンデンサのキャパシタンスとによって決定される第１の共振周波数以上であり、かつ、
前記周波数漸減期間の終了時における前記駆動周波数は、前記第１の共振周波数以下、かつ、前記インダクタンス及び前記トランスの励磁インダクタンスとの和と前記キャパシタンスとによって決定される第２の共振周波数以上である
請求項２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記駆動周波数が第１の周波数の場合に、前記二つのスイッチング素子のデッドタイムの長さを第１の時間とし、前記駆動周波数が前記第１の周波数より高い第２の周波数の場合に、前記デッドタイムの長さを前記第１の時間より長い第２の時間とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記固体発光素子に供給する電流が所定の値より大きい場合には、前記停止期間を設けず、前記固体発光素子に供給する電流が前記所定の値以下の場合には、前記停止期間を設ける
請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力部に平滑コンデンサを備え、
前記制御部は、前記スイッチング期間の開始時における前記平滑コンデンサの電圧を検出し、前記電圧が第１の値である場合には、前記周波数漸減期間の長さを第３の時間に調整し、前記電圧が前記第１の値より大きい第２の値である場合には、前記周波数漸減期間の長さを前記第３の時間より短い第４の時間に調整する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記停止期間の長さが第５の時間の場合には、前記周波数漸減期間の長さを第６の時間に調整し、前記停止期間の長さが前記第５の時間より短い第７の時間の場合には、前記周波数漸減期間の長さを前記第６の時間より短い第８の時間に調整する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記スイッチング期間のデューティ比が第１のデューティ比である場合には、前記間欠駆動の周波数である間欠周波数を第３の周波数に調整し、前記デューティ比が前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比である場合には、前記間欠周波数を前記第３の周波数より低い第４の周波数に調整する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記間欠周波数を調整するために、前記スイッチング期間の長さを一定として、前記停止期間の長さを変化させる
請求項８に記載の点灯装置。
【請求項１０】
前記第２のデューティ比は、５０％以下である
請求項８又は９に記載の点灯装置。
【請求項１１】
前記固体発光素子は、有機ＥＬ素子及びＬＥＤの少なくとも一方である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の点灯装置と、
固体発光素子と、を備える
照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体発光素子に電流を供給する点灯装置、及び、その点灯装置を備える照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の固体発光素子に電流を供給する点灯装置として、ＡＣ／ＤＣコンバータと、そのＡＣ／ＤＣコンバータに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータとを備える装置が知られている。このような点灯装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制御することにより、調光が可能である。ここで、点灯装置において、調光深い場合（すなわち、光量が小さい場合）には、出力電流を低減させるために、ＤＣ／ＤＣコンバータが備えるスイッチング素子に流れるピーク電流を低減させる。この場合、点灯装置の回路内に流れる無効電流が増加して、点灯装置の効率が低下する。そこで、調光が深い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を間欠駆動させることにより、スイッチング素子に流れるピーク電流を小さくすることを抑制しながら、深い調光を可能とする点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された点灯装置では、スイッチング素子のスイッチングを開始してから出力電流が安定するまでの期間に、スイッチング素子を含む共振回路において高周波電流が発生するリンギングという現象が発生する。これにより、スイッチング素子を含む共振回路においてサージ電流が流れ、スイッチング素子等の回路構成部品がストレスを受けるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の問題を解決するために、共振回路を備えるＤＣ／ＤＣコンバータにおけるリンギングを抑制することができる点灯装置等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】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る点灯装置は、固体発光素子に電流を供給する点灯装置であって、直列に接続された二つのスイッチング素子、及び、二つのスイッチング素子の接続点に接続された共振回路を含むＤＣ／ＤＣコンバータと、二つのスイッチング素子の駆動を制御する制御部と、を備え、制御部は、二つのスイッチング素子のスイッチングを行うスイッチング期間と二つのスイッチング素子のスイッチングを停止させる停止期間とを交互に繰り返す間欠駆動を行い、かつ、スイッチング期間の開始部に、二つのスイッチング素子の駆動周波数を漸減させる周波数漸減期間を設ける。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、共振回路を備えるＤＣ／ＤＣコンバータにおけるリンギングを抑制することができる点灯装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る点灯装置の回路構成を示す回路図
【図２】実施の形態１に係る点灯装置の各部における電圧等の時間波形を示すグラフ
【図３】実施の形態１に係る点灯装置において、スイッチング期間の開始時にスイッチング素子に流れる電流の時間波形の一例を示すグラフ
【図４】比較例の点灯装置における平滑化前の出力電流及びスイッチング素子の駆動周波数の時間波形を示すグラフ
【図５】比較例の点灯装置において、スイッチング期間の開始時にスイッチング素子に流れる電流の時間波形の一例を示すグラフ
【図６】実施の形態１に係る点灯装置における三つの調光度に対する駆動周波数等の時間波形を示すグラフ
【図７】実施の形態１に係る点灯装置の駆動周波数及びスイッチング期間のデューティ（オンデューティ）と調光度との関係を示すグラフ
【図８】実施の形態１に係る点灯装置におけるデッドタイムの時間波形例を示すグラフ
【図９】実施の形態２に係る点灯装置の回路構成を示す回路図
【図１０】実施の形態２に係る点灯装置において、二つの調光度に対する平滑化前の出力電流及び駆動周波数の時間波形を示すグラフ
【図１１】実施の形態３に係る点灯装置の回路構成を示す回路図
【図１２】実施の形態３に係る点灯装置における、五つの調光度に対する駆動周波数等の時間波形を示すグラフ
【図１３】実施の形態３に係る点灯装置の調光度に対する各パラメータの変化を示すグラフ
【図１４】比較例の点灯装置において、調光を行う場合の平滑化前の出力電流の時間波形を示すグラフ
【図１５】実施の形態４に係る照明器具の外観図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一態様に係る点灯装置及び照明器具について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１０】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明する。
【００１１】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１２】
（実施の形態１）
［１−１．点灯装置全体の構成］
まず、実施の形態１に係る点灯装置全体の構成について説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る点灯装置２の回路構成を示す回路図である。なお、本図には、この点灯装置２に入力される交流電圧を発生する交流電源３（例えば、商用電源）、及び、この点灯装置２から出力される電流が供給される固体発光素子の一例であるＬＥＤ８も併せて図示されている。
【００１４】
図１に示されるように、この点灯装置２は、ＬＥＤ８に電流を供給する装置であり、フィルタ４、整流回路５、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路６及びＤＣ／ＤＣコンバータ７を備える。
【００１５】
フィルタ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７等から発生するスイッチング動作による高周波ノイズが点灯装置２の外への漏出を抑制するためにフィルタである。フィルタ４として、コモンモードフィルタ及びノーマルモードフィルタの少なくとも一方を用いることができる。
【００１６】
整流回路５は、フィルタ４から入力される交流電力を整流する回路である。整流回路５は、例えば、ダイオード・ブリッジ、平滑コンデンサ等から構成される。
【００１７】
ＰＦＣ回路６は、整流回路５から入力される電流の位相を調整することによって点灯装置２の力率を改善するための回路である。ＰＦＣ回路６は、コンデンサとコイルとから構成されるパッシブな回路であってもよいし、スイッチング素子等を備えて、入力電圧を所定の出力電圧に変換するアクティブな回路であってもよい。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、ＰＦＣ回路６の出力電圧を変換して固体発光素子に印加する回路である。図１に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、共振ブロック１０、整流回路２０、平滑コンデンサ３０、誤差増幅ブロック４０及び制御ブロック５０を備える。
【００１９】
共振ブロック１０は、ＰＦＣ回路６から入力される直流電流を共振させる回路である。図１に示されるように、共振ブロック１０は、直列に接続された二つのスイッチング素子１１及び１２、並びに、二つのスイッチング素子１１及び１２の接続点に接続された共振回路１３を備える。スイッチング素子１１及び１２は、それぞれ制御ブロック５０からの制御の下でスイッチングする（オン及びオフを繰り返す）素子であり、本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタである。また、スイッチング素子１２の両端に共振回路１３が並列に接続される。
【００２０】
共振回路１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７に入力される電流を共振させるための回路である。本実施の形態では、図１に示されるように、共振回路１３は、トランス１５と、トランス１５の一次側コイル１５ａに直列接続されたインダクタ１４と、一次側コイル１５ａ及びインダクタ１４に直列接続された共振コンデンサ１６と、を備える。また、トランス１５の二次側コイル１５ｂには、整流回路２０が接続される。なお、インダクタ１４は、トランス１５と別の素子であってもよいし、トランス１５のリーケージ成分であってもよい。
【００２１】
整流回路２０は、共振回路１３から出力される交流電流を整流する回路である。本実施の形態では、図１に示されるように、整流回路２０は、二つのダイオード２１及び２２から構成される。
【００２２】
平滑コンデンサ３０は、整流回路２０によって整流された電流の脈流を平滑化するためのコンデンサである。本実施の形態においては、平滑コンデンサ３０は、電解コンデンサから構成される。
【００２３】
誤差増幅ブロック４０は、ＬＥＤ８に流れる電流を検出して制御するための回路である。本実施の形態では、誤差増幅ブロック４０は、誤差増幅器４１、位相補償回路４２、抵抗４３、４４、４５及び４８、スイッチング素子４６、コンデンサ４７並びにＬＥＤ１０２ａを備える。抵抗４８は、ＬＥＤ８に流れる電流を検出するためのセンス抵抗である。抵抗４８における電圧降下がＬＥＤ８に流れる電流に対応する。また、抵抗４３及び４４は、制御ブロック５０から印加される電圧を分圧するための抵抗である。抵抗４３及び４４の接続点における電圧が基準電圧Ｖｒｅｆとして誤差増幅器４１の非反転入力端子に入力される。スイッチング素子４６は、誤差増幅器４１の非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆを変化させるための素子である。スイッチング素子４６として、例えば、スイッチングトランジスタを用いることができる。抵抗４５は、スイッチング素子４６がオン状態である場合に、非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆを決定するための素子である。コンデンサ４７は、スイッチング素子４６がオンにされた場合の誤差増幅器４１の非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆの変化の時定数を定める素子である。誤差増幅器４１は、ＬＥＤ８に流れる電流に対応する抵抗４８における電圧降下と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する増幅器である。誤差増幅器４１の反転入力端子には、抵抗４８における電圧降下に対応する電圧が入力される。一方、誤差増幅器４１の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。位相補償回路４２は、誤差増幅器４１の位相補償を行うための回路であり、誤差増幅器４１の出力端子及び反転入力端子に接続されている。ＬＥＤ１０２ａは、フォトカプラの発光素子として使用される素子であり、後述するフォトトランジスタ１０２ｂへ光を出射する。
【００２４】
制御ブロック５０は、入力される信号に基づいて点灯装置２を制御するための回路である。図１に示されるように、制御ブロック５０は、信号入力部５１、抵抗５２、５３及び５６、ツェナーダイオード５５、ＬＥＤ１０１ａ、フォトトランジスタ１０１ｂ及び１０２ｂ並びに制御部５４を備える。信号入力部５１は、点灯装置２の外部から信号を入力するための入力部である。本実施の形態では、信号入力部５１には、調光の程度を示すＰＷＭ信号である調光信号が入力される。抵抗５２及び５３並びにツェナーダイオード５５から構成される回路は、ＬＥＤ１０１ａに印加される電圧を制限するための回路である。ＬＥＤ１０１ａ及びフォトトランジスタ１０１ｂは、それぞれフォトカプラを構成する発光素子及び受光素子である。ＬＥＤ１０１ａは、フォトトランジスタ１０１ｂへ光を出射する。フォトトランジスタ１０１ｂは、コレクタ端子に抵抗５６を介して制御電圧源ＶＣＣが接続される。フォトトランジスタ１０２ｂは、フォトカプラの受光素子として使用される素子であり、誤差増幅ブロック４０に備えられるＬＥＤ１０２ａが出射する光を受ける。
【００２５】
制御部５４は、信号入力部５１に入力される信号に基づいてスイッチング素子１１、１２及び４６を制御するための処理部である。制御部５４は、少なくとも６個の端子（ＧＤ１端子、ＧＤ２端子、Ｔｒ端子、Ｔｉｎ端子、Ｔｄ端子及びＴｓ端子）を備える。ＧＤ１端子及びＧＤ２端子はそれぞれスイッチング素子１１及び１２を駆動するための信号を出力する端子である。Ｔｒ端子は、基準電圧Ｖｒｅｆに対応する電圧を誤差増幅ブロック４０の抵抗４３に印加するための端子である。Ｔｉｎ端子は、信号入力部５１から入力される信号に対応する信号を受信する端子である。Ｔｄ端子は、ＬＥＤ８に流れる電流と目標値との誤差を検出するための端子である。Ｔｓ端子は、スイッチング素子４６を駆動するための信号を出力する端子である。制御部５４は、ハードウェアのみで構成されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現されてもよい。制御部５４は、例えば、マイコン等でも実現できる。
【００２６】
［１−２．リンギング抑制原理］
次に、ＬＬＣ型共振回路を用いたＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、間欠駆動時にリンギングが発生する原理と、本実施の形態に係る点灯装置２において、リンギングの発生を抑制する原理について説明する。
【００２７】
一般に、上述した本実施の形態に係る点灯装置２のようなＬＬＣ型共振回路を用いたＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、複合共振動作させるために、スイッチング素子を第１の共振周波数Ｆｒ１以下かつ第２の共振周波数ｆｓ以上の周波数でスイッチングさせる必要がある。ここで、第１の共振周波数Ｆｒ１は、当該負荷を短絡状態とした場合の共振周波数であり、第２の共振周波数ｆｓは、ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷を開放状態とした場合の共振周波数である。なお、第１の共振周波数Ｆｒ１及び第２の共振周波数ｆｓは、ＤＣ／ＤＣコンバータが有する共振回路のインダクタンスＬｒ、励磁インダクタンスＬｍ及びキャパシタンスＣｒを用いて、以下の式で表される。
【００２８】
Ｆｒ１＝１／｛２π（Ｌｒ・Ｃｒ）−１／２｝                        （式１）
ｆｓ＝１／［２π｛（Ｌｒ＋Ｌｍ）・Ｃｒ｝−１／２］                （式２）
【００２９】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータの進相動作の境界周波数は、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される負荷状態に応じて第１の共振周波数Ｆｒ１以下、かつ、第２の共振周波数ｆｓ以上の範囲で変動する。なお、負荷開放状態では、当該臨界周波数は第２の共振周波数ｆｓとなり、負荷短絡状態では第１の共振周波数Ｆｒ１となる。以上のことから、ＤＣ／ＤＣコンバータは、負荷状態が過渡的に変化するスイッチング開始時に進相動作になりやすい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力部に接続された平滑コンデンサが充電されていない状態でスイッチング素子のスイッチング動作を開始した場合を考える。この場合、スイッチング動作を開始した瞬間には、負荷短絡状態のようなモードでＤＣ／ＤＣコンバータが動作する。これにより、あたかも進相動作の臨界周波数がＦｒ１であるかのようにＤＣ／ＤＣコンバータが振る舞うため、複合共振動作のためのｆｓ以上Ｆｒ１以下の周波数の全範囲が進相動作領域となる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、ｆｓ以上Ｆｒ１以下の駆動周波数でスイッチング動作を開始した瞬間にリンギングが発生する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、スイッチング素子のスイッチングを行うスイッチング期間と、スイッチング素子のスイッチングを停止する停止期間とを交互に繰り返す間欠駆動を行う場合、スイッチング期間の開始の度にリンギングが発生する。したがって、間欠駆動を行う場合には、リンギングの影響はより顕著となる。
【００３０】
そこで、本実施の形態に係る点灯装置２のＤＣ／ＤＣコンバータ７は、間欠駆動を行う場合に、スイッチング期間の開始部にスイッチング素子１１及び１２の駆動周波数を漸減させる周波数漸減期間を設ける。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、スイッチング期間の開始部において、より遅相側の動作領域から動作を開始するので、進相動作を抑制することができる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ７はリンギングの発生を抑制することができる。さらに、点灯装置２は、周波数漸減期間の開始時において、上記第１の共振周波数Ｆｒ１以上の駆動周波数でスイッチング素子をスイッチングする。これにより、点灯装置２は、進相動作を回避することができるため、より確実にリンギングの発生を抑制することができる。また、点灯装置２は、周波数漸減期間の終了時において、第１の共振周波数Ｆｒ１以下、かつ、第２の共振周波数ｆｓ以上での駆動周波数でスイッチングを行う。これにより、点灯装置２は、スイッチング期間の開始部以外において、複合共振動作を行うことができる。
【００３１】
［１−３．動作］
次に、本実施の形態に係る点灯装置２の動作について説明する。
【００３２】
まず、制御ブロック５０の信号入力部５１にＰＷＭ信号からなる調光信号が入力されると、当該ＰＷＭ信号が、フォトカプラを構成するＬＥＤ１０１ａ及びフォトトランジスタ１０１ｂを介して、制御部５４のＴｉｎ端子に入力される。制御部５４は、調光度を示す当該ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子１１及び１２の駆動周波数を決定する。ここで、駆動周波数とは、スイッチング素子１１又は１２のオン及びオフを交互に繰り返す周波数である。本実施の形態において、駆動周波数は、ＬＥＤ８に供給される電流に対応する。すなわち、駆動周波数が低いほど、ＬＥＤ８に供給される電流は大きく、駆動周波数が高いほど当該電流は小さい。本実施の形態に係る点灯装置２では、例えば、１００％の出力光量の場合に（すなわち、最大光量の場合）、駆動周波数は４０ｋＨｚ程度である。なお、本実施の形態においては、後で詳述するようにＬＥＤ８に流れる電流をフィードバック制御するため、初期の駆動周波数は、例えば、ＬＥＤ８に供給される電流が十分小さくなるように設定されてもよい。
【００３３】
次に、制御部５４は、以上で決定された駆動周波数を実現するために、スイッチング素子１１及び１２のゲートに、それぞれＧＤ１端子及びＧＤ２端子から当該駆動周波数で変動する信号を出力する。ここで、スイッチング素子１１及び１２は、オン及びオフが互いにほぼ逆となるようにスイッチングされる。これにより、スイッチング素子１１がオン、スイッチング素子１２がオフとされる場合には、スイッチング素子１１から、インダクタ１４へ電流が流れる。また、スイッチング素子１１がオフ、スイッチング素子１２がオンとされる場合には、スイッチング素子１１がオンであったときにインダクタ１４等に蓄えられたエネルギーが放出されるため、インダクタ１４からスイッチング素子１２へ電流が流れる。したがって、共振回路１３に交流電流が流れる。
【００３４】
共振回路１３に交流電流が流れるとトランス１５の二次側コイル１５ｂにも交流電流が流れ、当該交流電流が整流回路２０により整流される。
【００３５】
整流回路２０によって整流された直流電流は、平滑コンデンサ３０によって平滑化されてＬＥＤ８に供給される。
【００３６】
また、ＬＥＤ８に供給された電流は、以下に示すように制御部５４等によってフィードバック制御される。ＬＥＤ８に供給された電流は、抵抗４８の電圧降下として検出される。そして、当該電圧降下に対応する電圧が、誤差増幅器４１の反転入力端子に入力される。一方、誤差増幅器４１の反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。当該基準電圧Ｖｒｅｆは、調光信号に基づいて決定される電圧である。基準電圧Ｖｒｅｆは、制御部５４のＴｒ端子から出力される電圧が、抵抗４３及び４４等によって分圧されることにより生成される。このように誤差増幅器４１の入力端子に電圧が入力されると、誤差増幅器４１の出力端子に接続されたＬＥＤ１０２ａには、当該誤差に対応する電流が流れる。これにより、ＬＥＤ１０２ａとフォトカプラを構成するフォトトランジスタ１０２ｂの抵抗が変化し、Ｔｄ端子から、当該誤差に対応する電流が引き出される。制御部５４は、Ｔｄ端子から引き出された電流を検出して、当該誤差を減らすために、スイッチング素子１１及び１２の駆動周波数を変化させる。以上に述べたような動作により、ＬＥＤ８に供給される電流は調光信号に基づいた電流となるようにフィードバック制御される。
【００３７】
さらに、本実施の形態に係る点灯装置２は、誤差増幅器４１に入力する基準電圧Ｖｒｅｆを変化させることにより、スイッチング素子１１及び１２を間欠駆動させる。すなわち、本実施の形態に係る点灯装置２は、スイッチング素子１１及び１２をスイッチングするスイッチング期間と、スイッチング素子１１及び１２のスイッチングを停止させる停止期間とを交互に繰り返す動作を行う。また、本実施の形態に係る点灯装置２は、スイッチング期間の開始部におけるリンギングを抑制するために、スイッチング期間の開始部にスイッチング素子１１及び１２の駆動周波数を漸減させる周波数漸減期間を設ける。以下、上述の間欠駆動について図２を参照しながら説明する。
【００３８】
図２は、本実施の形態に係る点灯装置２の各部における電圧等の時間波形を示すグラフである。
【００３９】
図２のグラフ（ａ）に示されるように、制御部５４は、Ｔｓ端子からスイッチング素子４６に印加する電圧をＶｏｎ及びＶｏｆｆに切り換えることにより、スイッチング素子４６をオン状態（導通状態）及びオフ状態（非導通状態）とする。ここで、スイッチング素子４６をオフからオンに切り替えた場合に、抵抗４５が抵抗４４に並列接続されるため、抵抗４４の両端に印加される電圧が低下する。これにより、抵抗４３及び４４の接続点における電位が低下する。すなわち、誤差増幅器４１の非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆが低下する。また、スイッチング素子４６をオフからオンに切り替えた場合、コンデンサ４７からは、スイッチング素子４６がオフ状態であったときに蓄積された電荷の一部が、コンデンサ４７の容量に対応する時定数で放出される。このため、スイッチング素子４６をオフからオンに切り替えた場合、基準電圧Ｖｒｅｆは、図２のグラフ（ｂ）に示されるようにＶ２からＶ１へと所定の時定数で漸増する。ここで、抵抗４５として抵抗値が十分小さいものを選択することにより、スイッチング素子４６がオンの場合の基準電圧Ｖｒｅｆを十分小さい電圧Ｖ２とすることができる。
【００４０】
基準電圧Ｖｒｅｆが十分小さい電圧Ｖ２である場合には、制御部５４は、スイッチング素子１１及び１２の駆動周波数をフィードバック制御することにより、共振回路１３に流れる電流をゼロとする。なお、基準電圧Ｖｒｅｆが十分小さい場合には、制御部５４は、スイッチング素子１１及び１２のスイッチングを停止する。これにより、図２のグラフ（ｃ）に示されるように整流回路２０から出力される電流Ｉｏｕｔ（平滑コンデンサ３０によって平滑化される前の電流）もゼロとなる。
【００４１】
基準電圧Ｖｒｅｆが電圧Ｖ２より大きい電圧Ｖ１である場合には、制御部５４は、ＬＥＤ８に流れる電流ＩＬＥＤによる抵抗４８における電圧降下が電圧Ｖ２と等しくなるように、スイッチング素子１１及び１２の駆動周波数をフィードバック制御する。これにより、整流回路２０から出力される電流Ｉｏｕｔは、図２のグラフ（ｃ）に示されるように変化する。
【００４２】
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置２では、スイッチング素子１１及び１２を間欠駆動させる。本実施の形態に係る点灯装置２では、当該間欠駆動の周波数である間欠周波数は、例えば、５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度に設定される。
【００４３】
さらに、本実施の形態に係る点灯装置２では、上述のように基準電圧Ｖｒｅｆを電圧Ｖ２から電圧Ｖ１に漸増させる。これに伴って制御部５４がスイッチング素子１１及び１２の駆動周波数をフィードバック制御するため、図２のグラフ（ｄ）に示されるように、当該駆動周波数は漸減する。ここで、駆動周波数は、周波数漸減期間に亘って、第１の共振周波数Ｆｒ１以上の周波数から、第１の共振周波数Ｆｒ１以下、かつ、第２の共振周波数ｆｓ以上の周波数まで漸減する。その後、駆動周波数は、スイッチング期間が終了するまでの周波数一定期間に亘って、第１の共振周波数Ｆｒ１以下、かつ、第２の共振周波数ｆｓ以上の周波数でほぼ一定に維持される。なお、周波数漸減期間の長さは、特に限定されないが、リンギングが発生しないように、平滑コンデンサ３０の容量等の各素子の特性に基づいて決定されてよい。
【００４４】
ここで、本実施の形態に係る点灯装置２において、リンギングが発生しないように第１の共振周波数Ｆｒ１以上の駆動周波数でスイッチング素子１１及び１２がスイッチングされた場合に各スイッチング素子に流れる電流について図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図３は、本実施の形態に係る点灯装置２において、スイッチング期間の開始時にスイッチング素子１１及び１２に流れる電流の時間波形の一例を示すグラフである。図３に示される時刻Ｔｏｎ及びＴｏｆｆにおいて、スイッチング素子１１（又は１２）がオン及びオフされる。
【００４６】
図４は、比較例の点灯装置における平滑化前の出力電流Ｉｏｕｔ及びスイッチング素子の駆動周波数の時間波形を示すグラフである。なお、比較例の点灯装置は、周波数漸減期間を有さない点において、本実施の形態に係る点灯装置２と相違し、その余の点において一致する。
【００４７】
図５は、比較例の点灯装置において、スイッチング期間の開始時にスイッチング素子に流れる電流の時間波形の一例を示すグラフである。図３に示される時刻Ｔｏｎ及びＴｏｆｆにおいて、スイッチング素子がオン及びオフされる。
【００４８】
図３に示されるように、時刻Ｔｏｎ及びＴｏｆｆの後に、スイッチング素子１１（又は１２）に、サージが発生することなく電流がながれている。すなわち、点灯装置２のＤＣ／ＤＣコンバータ７においては、リンギングの発生が抑制されている。
【００４９】
一方、比較例の点灯装置においては、図４のグラフ（ａ）及び（ｂ）に示されるように、間欠駆動が行われるが、周波数漸減期間は設けられない。このような動作を行う比較例の点灯装置では、スイッチング期間の開始時におけるスイッチング素子に流れる電流において、図５に示されるように、時刻Ｔｏｎ及びＴｏｆｆの後にサージが発生している。すなわち、比較例の点灯装置のＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、リンギングが発生している。
【００５０】
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置２によれば、間欠駆動において、スイッチング期間の開始時にリンギングが発生することを抑制することができる。なお、ここでは、周波数漸減期間の開始時におけるスイッチング素子１１及び１２の駆動周波数が第１の共振周波数Ｆｒ１以上となるように、スイッチング素子１１及び１２が制御される例を示した。しかしながら、当該駆動周波数は、第１の共振周波数Ｆｒ１以上でなくてもよい。スイッチング期間の開始部において、当該開始部以外のスイッチング期間（周波数一定期間）の駆動周波数以上の駆動周波数で駆動し、駆動周波数が漸減する期間が設けられていればよい。これにより、スイッチング期間の開始部においても一定の駆動周波数でスイッチング素子を駆動する場合より、少なくとも部分的には、リンギングが抑制される。
【００５１】
［１−４．調光動作例］
次に、本実施の形態に係る点灯装置２で、調光を行う場合の動作例について図６を参照しながら説明する。
【００５２】
図６は、本実施の形態に係る点灯装置２における三つの調光度に対する駆動周波数等の時間波形を示すグラフである。図６において、グラフ（ａ１）、（ａ２）及び（ａ３）は、それぞれ、調光が浅い場合（すなわち、光量が大きい場合）における駆動周波数、平滑化前の出力電流Ｉｏｕｔ及びＬＥＤ８に供給される平滑化後の出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。また、図６において、グラフ（ｂ１）、（ｂ２）及び（ｂ３）は、それぞれ、調光が中程度の場合（すなわち、光量が中程度の場合）における駆動周波数、出力電流Ｉｏｕｔ及び出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。また、図６において、グラフ（ｃ１）、（ｃ２）及び（ｃ３）は、それぞれ、調光が深い場合（すなわち、光量が小さい場合）における駆動周波数、平滑化前の出力電流Ｉｏｕｔ及びＬＥＤ８に供給される平滑化後の出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。
【００５３】
図６に示されるように、点灯装置２は、調光が深い場合以外は、スイッチング素子１１及び１２に間欠駆動させず、連続動作させる。ここで、調光が浅い場合と調光が中程度の場合とを比較すると、点灯装置２は、調光が深くなるほど、スイッチング素子１１及び１２の駆動周波数を高くすることにより（図６のグラフ（ａ１）及び（ｂ１）参照）、出力電流Ｉｏｕｔ及びＩＬＥＤを低下させていることが分かる（図６のグラフ（ａ２）、（ａ３）、（ｂ２）及び（ｂ３）参照）。また、点灯装置２は、さらに調光を深くする場合には、駆動周波数を高くすることによりスイッチング損失が大きくなることを抑制するために、スイッチング素子１１及び１２に間欠駆動させる（図６のグラフ（ｃ１）及び（ｃ２）参照）。ただし、ＬＥＤ８に流れる電流ＩＬＥＤは、平滑コンデンサ３０によって平滑化される（図６のグラフ（ｃ３）参照）。なお、点灯装置２において、図６のグラフ（ｃ１）に示されるように、スイッチング素子１１及び１２に間欠駆動させる場合に、周波数漸減期間を設けることは上述したとおりである。
【００５４】
以上に述べた調光動作におけるスイッチング素子１１及び１２の駆動周波数と、スイッチング期間のデューティについて説明する。
【００５５】
図７は、本実施の形態に係る点灯装置２の駆動周波数及びスイッチング期間のデューティ（オンデューティ）と調光度との関係を示すグラフである。なお、図７において、横軸の調光度は、右側に進むほど深くなる（すなわち、出力光量が低下する）。
【００５６】
図７に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置２において、スイッチング素子１１及び１２の駆動周波数が所定の周波数ｆ１となるまでは、駆動周波数を制御することにより調光度が調整される（図６のグラフ（ａ１）及び（ｂ１）も参照されたい）。このとき、オンデューティは１００％である。すなわち、スイッチング素子１１及び１２は連続駆動される。一方、駆動周波数が周波数ｆ１、オンデューティが１００％の場合より深い調光を行う場合は、図７に示されるように、駆動周波数をｆ１に維持したまま、オンデューティを下げることにより、調光を行う。すなわち、点灯装置２は、スイッチング素子１１及び１２に間欠駆動をさせる。
【００５７】
［１−５．デッドタイム制御］
次に、本実施の形態に係る点灯装置２におけるデッドタイム制御について説明する。
【００５８】
本実施の形態に係る点灯装置２においては、周波数漸減期間において駆動周波数を通常より高くするため、ＮＭＯＳトランジスタから構成されるスイッチング素子１１及び１２のＭＯＳ電流ピークが小さくなる。その結果、スイッチング動作時のドレイン−ソース間電圧の傾きが緩やかになるため、スイッチング動作に要する時間が長くなる。この点を考慮して、本実施の形態に係る点灯装置２において、スイッチング素子１１及び１２を同時にオフ状態にする期間であるデッドタイムを長く設定してもよい。ただし、駆動周波数が高くない場合にデッドタイムを長く設定すると、電流を流さない時間が増えることにより、損失が増えるため、駆動周波数が高い場合にだけ、デッドタイムを長く設定してもよい。
【００５９】
以下、本実施の形態に係る点灯装置２におけるデッドタイム制御例について図８を参照しながら説明する。
【００６０】
図８は、本実施の形態に係る点灯装置２におけるデッドタイムの時間波形例を示すグラフである。
【００６１】
図８のグラフ（ａ１）、（ａ２）及び（ａ３）は、スイッチング素子１２のドレイン−ソース間電圧の時間微分を検出して、デッドタイムを制御する例におけるデッドタイムの時間波形を示す。また、図８のグラフ（ａ１）、（ａ２）及び（ａ３）は、それぞれ、調光が浅い場合、調光が中程度の場合及び調光が深い場合における波形を示す。本制御例においては、スイッチング素子１２のドレイン−ソース間電圧の時間微分がローレベルになるタイミングを検知することにより、スイッチング動作が完了したタイミングを検知し、当該タイミングに基づいてデッドタイムを制御する。なお、当該時間微分は、例えば、スイッチング素子１１及び１２の接続点に電流検出用のコンデンサの一方の端子を接続して、当該コンデンサの他方の端子に流れる微分電流を制御部５４等で測定することによって検出できる。本制御例においては、スイッチング素子１２のゲートにスイッチングのための電圧を印加してから、スイッチング動作が完了するまでに要する時間（すなわち、スイッチング動作に要する時間）を検出することができる。したがって、スイッチング動作に要する時間に基づいて、常に適切なデッドタイムを設定することができる。
【００６２】
図８のグラフ（ｂ１）、（ｂ２）及び（ｂ３）は、間欠駆動を行う場合にだけデッドタイムを長くする制御例におけるデッドタイムの時間波形を示す。また、図８のグラフ（ｂ１）、（ｂ２）及び（ｂ３）は、それぞれ、調光が浅い場合、調光が中程度の場合及び調光が深い場合における波形を示す。本制御例は、例えば、制御部５４がスイッチング素子１１及び１２に間欠駆動をさせる場合に、合わせてデッドタイムを制御することで実現できる。本制御例は、特に駆動周波数が高くなる間欠駆動においてデッドタイムを長くしているため、簡単な構成でデッドタイムを制御することができる。
【００６３】
図８のグラフ（ｃ１）、（ｃ２）及び（ｃ３）は、周波数漸減期間においてデッドタイムを長くする制御例におけるデッドタイムの時間波形を示す。また、図８のグラフ（ｃ１）、（ｃ２）及び（ｃ３）は、それぞれ、調光が浅い場合、調光が中程度の場合及び調光が深い場合における波形を示す。本制御例は、例えば、制御部５４がスイッチング素子１１及び１２に間欠駆動をさせる場合に、周波数漸減期間に亘ってデッドタイムを制御することで実現できる。なお、周波数漸減期間の長さは、図１に示されるコンデンサ４７の容量等に基づいて予め求められる。本制御例は、駆動周波数が高くなる周波数漸減期間においてデッドタイムを長くしているため、簡単な構成で比較的少ない損失の点灯装置を実現することができる。
【００６４】
［１−６．効果等］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置２は、直列に接続されたスイッチング素子１１及び１２、並びに、スイッチング素子１１及び１２の接続点に接続された共振回路１３を含むＤＣ／ＤＣコンバータ７と、スイッチング素子１１及び１２の駆動を制御する制御部５４と、を備える。また、制御部５４は、スイッチング素子１１及び１２のスイッチングを行うスイッチング期間とスイッチング素子１１及び１２のスイッチングを停止させる停止期間とを交互に繰り返す間欠駆動を行い、かつ、スイッチング期間の開始部に、スイッチング素子１１及び１２の駆動周波数を漸減させる周波数漸減期間を設ける。
【００６５】
これにより、点灯装置２のＤＣ／ＤＣコンバータ７において、間欠駆動する際、スイッチング期間の開始部において、出力電流が漸増するため、リンギングを抑制することができる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の各スイッチング素子などにサージ電流が流れることを抑制できるため、各スイッチング素子などに印加されるストレスを軽減することができる。
【００６６】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、共振回路１３は、トランス１５と、トランス１５の一次側コイル１５ａに直列接続されたインダクタ１４と、一次側コイル１５ａ及びインダクタ１４に直列接続された共振コンデンサ１６と、を備え、トランス１５の二次側コイル１５ｂに流れる電流がＬＥＤ８に供給される。
【００６７】
これにより、点灯装置２のＤＣ／ＤＣコンバータ７はＬＬＣ型共振回路を形成する。ここで、一般にＬＬＣ型共振回路を備えるＤＣ／ＤＣコンバータでは、スイッチング期間の開始部の過渡期間において、リンギングが発生しやすい状態となる。しかしながら、点灯装置２においては、周波数漸減期間が設けられることにより、進相動作を抑制することができる。したがって、点灯装置２のＤＣ／ＤＣコンバータ７は、リンギングを抑制することができる。
【００６８】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、周波数漸減期間の開始時における駆動周波数は、共振回路１３のインダクタンスと共振コンデンサ１６のキャパシタンスとによって決定される第１の共振周波数以上であり、かつ、周波数漸減期間の終了時における駆動周波数は、第１の共振周波数以下、かつ、共振回路１３のインダクタンス及びトランス１５の励磁インダクタンスとの和と共振コンデンサ１６のキャパシタンスとによって決定される第２の共振周波数以上である。
【００６９】
これにより、点灯装置２は、リンギングをより確実に抑制することができる。
【００７０】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、制御部５４は、駆動周波数が第１の周波数の場合に、スイッチング素子１１及び１２のデッドタイムの長さを第１の時間とし、駆動周波数が第１の周波数より高い第２の周波数の場合に、当該デッドタイムの長さを第１の時間より長い第２の時間とする。
【００７１】
これにより、駆動周波数が高い場合に、スイッチング素子１１及び１２がともにオン状態である時間を抑制することができる。
【００７２】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、制御部５４は、ＬＥＤ８に供給する電流が所定の値より大きい場合には、停止期間を設けず、ＬＥＤ８に供給する電流が所定の値以下の場合には、前記停止期間を設ける。
【００７３】
これにより、間欠駆動をすることなしにスイッチング損失を低く抑えられる場合には、間欠駆動をしないため、リンギングの発生をより抑制することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、間欠調光時にオンデューティの制御で調光度を調整したが、オンデューティ及び駆動周波数の両方を制御してもよい。
【００７５】
これにより、オンデューティと駆動周波数との二つのパラメータを制御することができるため、より精度の高い調光制御を行うことができる。
【００７６】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る点灯装置について説明する。上記実施の形態１においては、周波数低減期間の長さを一定とした。しかしながら、停止期間が短い場合には、停止期間の終了時（駆動期間の開始時）において、平滑コンデンサ３０に蓄積された電荷の多くが放出されておらず、平滑コンデンサ３０は高い電圧が印加された状態にある。そのため、この場合には、周波数漸減期間が短くてもリンギングを抑制できる。そこで、本実施の形態においては、周波数低減期間の長さを平滑コンデンサに印加されている電圧等に応じて制御する。
【００７７】
以下、本実施の形態に係る点灯装置について、上記実施の形態１に係る点灯装置２と相違する構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。
【００７８】
［２−１．点灯装置全体の構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置全体の構成について説明する。
【００７９】
図９は、実施の形態２に係る点灯装置２ａの回路構成を示す回路図である。なお、本図には、図１と同様に、交流電源３及びＬＥＤ８も併せて図示されている。
【００８０】
図９に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置２ａは、上記実施の形態１に係る点灯装置２と同様に、フィルタ４、整流回路５、ＰＦＣ回路６及びＤＣ／ＤＣコンバータ７ａを備える。ただし、本実施の形態に係る点灯装置２ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７ａの構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置２と相違する。
【００８１】
図９に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７ａは、共振ブロック１０、整流回路２０、平滑コンデンサ３０、検出ブロック６０及び制御ブロック５０ａを備える。以下、本実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ７ａの上記実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータ７との相違点である、誤差増幅ブロックを備えない点、検出ブロック６０を備える点、及び、制御ブロック５０ａの構成が異なる点について説明する。
【００８２】
上述のとおり、本実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ７ａは、誤差増幅ブロックを備えない。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ７ａは、ＬＥＤ８に流れる電流に基づく駆動周波数のフィードバック制御を行なわず、誤差増幅ブロックを用いて周波数漸減期間を形成しない。本実施の形態に係る点灯装置２ａでは、制御ブロック５０ａによって周波数漸減期間を形成する。
【００８３】
検出ブロック６０は、平滑コンデンサ３０に印加される電圧を検出する回路である。図９に示されるように、検出ブロック６０は、分圧用の抵抗６１及び６２を備え、平滑コンデンサ３０に印加される電圧の、抵抗６１及び６２の抵抗値の比に対応する分圧を、検出する。
【００８４】
制御ブロック５０ａは、信号入力部５１、抵抗５２、５３及び５６、ツェナーダイオード５５、ＬＥＤ１０１ａ、フォトトランジスタ１０１ｂ並びに制御部５４ａを備える。
【００８５】
制御部５４ａは、信号入力部５１に入力される信号に基づいてスイッチング素子１１及び１２を制御するための処理部である。制御部５４ａは、少なくとも４個の端子（ＧＤ１端子、ＧＤ２端子、Ｔｉｎ端子及びＴｖ端子）を備える。ＧＤ１端子、ＧＤ２端子及びＴｉｎ端子は、上記実施の形態１に係る制御部５４の各端子と同様である。Ｔｖ端子は、検出ブロック６０から、平滑コンデンサ３０に印加されている電圧の分圧が入力される端子である。制御部５４ａは、Ｔｖ端子において平滑コンデンサ３０に印加されている電圧を検知し、当該電圧に基づいてスイッチング素子１１及び１２を制御する。また、本実施の形態に係る点灯装置２ａにおいて、制御部５４ａが、Ｔｉｎ端子に入力される調光信号に対応する信号に基づいて、スイッチング素子１１及び１２を制御し、フィードバック制御は行われない。そのため、点灯装置２ａにおいては、調光信号に基づいて、制御部５４ａが各スイッチング素子に連続動作又は間欠駆動をさせる。例えば、制御部５４ａは、調光信号と、各スイッチング素子の駆動周波数及びオンデューティとの対応関係を示すテーブルを内部に記憶し、当該テーブルに基づいて各スイッチング素子を制御してもよい。また、制御部５４ａは、間欠駆動において、スイッチング期間の開始部に周波数漸減期間を設けるように各スイッチング素子を制御する。さらに、本実施の形態では、制御部５４ａは、スイッチング期間の直前に平滑コンデンサ３０に印加されている電圧が高いほど、周波数漸減期間が短くなるように制御を行う。例えば、制御部５４ａは、スイッチング期間開始時における平滑コンデンサ３０に印加されている電圧と、周波数漸減期間の長さとの対応関係を示すテーブルを内部に記憶し、当該テーブルに基づいて周波数漸減期間の長さを制御してもよい。制御部５４ａは、ハードウェアのみで構成されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現されてもよい。制御部５４ａは、例えば、マイコン等でも実現できる。
【００８６】
［２−２．調光動作例］
次に、本実施の形態に係る点灯装置２ａで、調光を行う場合の動作例について図１０を参照しながら説明する。
【００８７】
図１０は、本実施の形態に係る点灯装置２ａにおいて、二つの調光度に対する平滑化前の出力電流Ｉｏｕｔ及び駆動周波数の時間波形を示すグラフである。図１０において、グラフ（ａ１）及び（ａ２）は、それぞれ、停止期間が比較的短い場合における平滑化前の出力電流Ｉｏｕｔ及び駆動周波数の時間波形を示すグラフである。また、図１０において、グラフ（ｂ１）及び（ｂ２）は、それぞれ、停止期間が比較的長い場合における平滑化前の出力電流Ｉｏｕｔ及び駆動周波数の時間波形を示すグラフである。
【００８８】
図１０のグラフ（ａ２）及び（ｂ２）に示されるように、停止期間が短い場合（グラフ（ａ２））の方が、長い場合（グラフ（ｂ２））より、周波数漸減期間は短く制御される。これにより、図１０のグラフ（ａ１）及び（ｂ１）に示されるように、周波数漸減期間が短い場合には、出力電流Ｉｏｕｔが漸増する期間も短くなる。しかしながら、グラフ（ａ１）及び（ａ２）に示される場合には、スイッチング期間開始直前において、平滑コンデンサ３０に比較的高い電圧が印加されている。すなわち、平滑コンデンサ３０等のＤＣ／ＤＣコンバータ７ａ内の各素子は、スイッチング期間内の状態に近い状態にある。したがって、比較的短い周波数漸減期間でスイッチング素子１１及び１２に流れる電流を安定化させることができる。
【００８９】
［２−３．効果等］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置２ａにおいて、制御部５４ａは、スイッチング期間の開始時における平滑コンデンサ３０の電圧を検出し、当該電圧が第１の値である場合には、周波数漸減期間の長さを第３の時間に調整し、当該電圧が第１の値より大きい第２の値である場合には、周波数漸減期間の長さを第３の時間より短い第４の時間に調整する。
【００９０】
これにより、周波数漸減期間を抑制し、かつ、リンギングを抑制することができる。また、周波数漸減期間を抑制することにより、スイッチング期間の周波数が一定である期間を長くすることができるため、各スイッチング期間における電流量のばらつきを抑制し、ＬＥＤ８に流す電流量の制御を高精度化することができる。
【００９１】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る点灯装置について説明する。
【００９２】
ＤＣ／ＤＣコンバータを備える点灯装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチング素子に間欠駆動をさせる場合には、出力電流のリプルによって出力光がちらつくことを抑制するために、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力部に平滑コンデンサが設けられる。また、点灯装置の出力光のちらつきを確実に抑制するために、平滑コンデンサの容量を大きくし過ぎると、平滑コンデンサの大型化、及び、時定数の増大に伴う点灯装置の始動時間の遅れにつながる。そのため、一般に、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、出力電流のリプルを抑制するために、平滑コンデンサを設け、かつ、高い周波数で間欠駆動を行うように制御される。
【００９３】
しかしながら、深い調光の際、間欠駆動の周波数である間欠周波数を増加させると、スイッチング素子のスイッチングが行われるスイッチング期間におけるスイッチングサイクル数が減少する。ここで、スイッチング期間の開始部におけるＤＣ／ＤＣコンバータに流れる電流は不安定になりやすい。そのため、スイッチング期間におけるスイッチングサイクル数が少ない場合には、スイッチング期間毎の電流量のばらつきが顕著になるという問題がある。
【００９４】
そこで、本実施の形態は、間欠駆動を行う場合に、出力電流のリプルを低減できる点灯装置等を提供することを目的とする。
【００９５】
上記目的を達成するために、発明者が鋭意研究を行った結果、調光が深い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力部に設けられた平滑コンデンサにおける電流消費が減るため、間欠周波数が低くても、出力電流のリプルを低減できることを見出した。そこで、本実施の形態に係る点灯装置では、調光を深くする場合には、間欠周波数を低下させる制御を行う。
【００９６】
以下、本実施の形態に係る点灯装置について、上記実施の形態１に係る点灯装置２と相違する構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。
【００９７】
［３−１．点灯装置全体の構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置全体の構成について説明する。
【００９８】
図１１は、本実施の形態に係る点灯装置２ｂの回路構成を示す回路図である。なお、本図には、図１等と同様に、交流電源３及びＬＥＤ８も併せて図示されている。
【００９９】
図１１に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置２ｂは、上記実施の形態１に係る点灯装置２と同様に、フィルタ４、整流回路５、ＰＦＣ回路６及びＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂを備える。ただし、本実施の形態に係る点灯装置２ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂにおける制御ブロック５０ｂが備える制御部５４ｂの構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置２と相違する。以下、本実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂと上記実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータ７との相違点である、制御部５４ｂの構成について説明する。
【０１００】
本実施の形態に係る制御部５４ｂは、信号入力部５１から入力される調光信号に基づいて、深い調光を行う場合に、間欠周波数を低下させる制御を行う点において相違し、その余の点において一致する。
【０１０１】
具体的には、本実施の形態に係る制御部５４ｂは、Ｔｉｎ端子から深い調光を示すＰＷＭ信号が入力された場合、上記実施の形態１に係る制御部５４と同様に、Ｔｓ端子に印加される電圧を制御することにより、スイッチング素子４６をスイッチングさせる。ただし、本実施の形態に係る制御部５４ｂは、当該間欠駆動において、スイッチング素子１１及び１２をスイッチングさせるスイッチング期間のデューティ比（オンデューティ）が、所定の値未満となる場合に、間欠周波数を低下させる制御を行う。上記所定の値は、例えば、以下のように決定される。例えば、駆動周波数が４０ｋＨｚ、間欠周波数が１ｋＨｚの場合に、スイッチング期間毎に含まれるスイッチングのサイクル数を２０より多くすることができるように、上記所定の値は５０％程度に設定される。なお、駆動周波数は、可聴最大周波数（約２０ｋＨｚ）より高く、かつ、スイッチング損失が大きくなり過ぎないように設定される。また、間欠周波数は、電気用品安全法に規定されている光出力のちらつきを感じない繰り返し周波数の下限値である５００Ｈｚより十分高い周波数に設定される。また、間欠周波数を低下させる制御を行うオンデューティの範囲をより制限する場合であっても、オンデューティが１０％未満では、当該制御を行うことが好ましい。当該オンデューティの上限値１０％は、駆動周波数が５０ｋＨｚ、間欠周波数が５００Ｈｚの場合に、スイッチング期間毎に含まれるスイッチングのサイクル数を１０より多くすることができるという条件のもとで定められる。
【０１０２】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂは、調光が深い場合においても、出力電流のリプルを抑制することができる。
【０１０３】
［３−２．調光動作例］
次に、本実施の形態に係る点灯装置２ｂで、調光を行う場合の動作例について図１２を参照しながら説明する。
【０１０４】
図１２は、本実施の形態に係る点灯装置２ｂにおける、五つの調光度に対する駆動周波数等の時間波形を示すグラフである。図１２において、グラフ（ａ１）、（ａ２）及び（ａ３）は、それぞれ、１００％の出力光量の場合（すなわち、最大光量の場合）におけるスイッチング素子１１及び１２の駆動周波数、平滑化前の出力電流Ｉｏｕｔ及びＬＥＤ８に供給される平滑化後の出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。また、図１２において、グラフ（ｂ１）、（ｂ２）及び（ｂ３）は、それぞれ、８０％の出力光量の場合における駆動周波数、出力電流Ｉｏｕｔ及び出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。また、図１２において、グラフ（ｃ１）、（ｃ２）及び（ｃ３）は、それぞれ、６０％の出力光量の場合における駆動周波数、出力電流Ｉｏｕｔ及び出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。また、図１２において、グラフ（ｄ１）、（ｄ２）及び（ｄ３）は、それぞれ、４０％の出力光量の場合における駆動周波数、出力電流Ｉｏｕｔ及び出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。また、図１２において、グラフ（ｅ１）、（ｅ２）及び（ｅ３）は、それぞれ、２０％の出力光量の場合における駆動周波数、出力電流Ｉｏｕｔ及び出力電流ＩＬＥＤの時間波形を示すグラフである。
【０１０５】
図１２のグラフ（ａ１）〜（ａ３）、（ｂ１）〜（ｂ３）、（ｃ１）〜（ｃ３）及び（ｄ１）〜（ｄ３）に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置２ｂにおいて、出力光量が４０％以上の場合には、上記実施の形態１に係る点灯装置２と同様に動作する。本実施の形態に係る点灯装置２ｂにおいては、出力光量が４０％の場合に、間欠駆動におけるオンデューティが５０％である。そのため、出力光量が４０％以上であって、間欠駆動する場合には、同一の間欠周波数でスイッチング素子１１及び１２が駆動される（図１２のグラフ（ｃ２）及び（ｄ２）参照）。一方、図１２のグラフ（ｅ２）に示されるように、出力光量が２０％の場合は、間欠駆動のオンデューティが５０％未満であるため、オンデューティが５０％以上の場合より、間欠周波数が低くなるようにスイッチング素子１１及び１２が制御される。ここで、間欠周波数を低くするために、本実施の形態に係る点灯装置２ｂでは、スイッチング期間を一定として、停止期間の長さを長くする。
【０１０６】
以上で述べた本実施の形態に係る点灯装置２ｂの調光動作における各パラメータの変化について、図１３を参照しながら説明する。
【０１０７】
図１３は、本実施の形態に係る点灯装置２ｂの調光度に対する各パラメータの変化を示すグラフである。図１３のグラフ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、調光度に対する駆動周波数、オンデューティ、スイッチング期間の長さ（オン期間）、及び、間欠周波数の変化を示している。なお、図１３の各グラフにおいて、横軸の調光度は、右側に進むほど深くなる（すなわち、出力光量が低下する）。
【０１０８】
図１３のグラフ（ａ）に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置２ｂは、調光度が浅い場合には、駆動周波数の制御によって調光を行う。そして、調光度が中程度の場合には、図１３のグラフ（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、間欠駆動を行うため間欠周波数を一定に維持して、オンデューティを小さくすること、すなわち、オン期間を短くすることにより、調光を行う。さらに、調光度が深い場合には、図１３のグラフ（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、オン期間を一定に維持して、停止期間を長くすることにより間欠周波数及びオンデューティを低下させて調光を行う。
【０１０９】
これにより、本実施の形態に係る点灯装置２ｂでは、調光が深い場合にも、各スイッチング期間内のスイッチングのサイクル数が少なくなりすぎることが抑制されるため、スイッチング期間毎の電流量のばらつきが抑制される。しかも、本実施の形態に係る点灯装置２ｂでは、出力電流のリプルも抑制される。
【０１１０】
なお、ここで、本実施の形態に係る点灯装置２ｂの効果の理解のため、比較例の点灯装置における調光動作例について説明する。ここでは、比較例の点灯装置として、間欠周波数を変化させない点以外は、本実施の形態と同じ構成を備える点灯装置を示す。
【０１１１】
図１４は、比較例の点灯装置において、調光を行う場合の平滑化前の出力電流の時間波形を示すグラフである。図１４のグラフ（ａ）は、オンデューティが５０％以上である場合の電流波形を示し、グラフ（ｂ）は、オンデューティが５０％未満である場合の電流波形を示す。
【０１１２】
図１４のグラフ（ａ）に示されるように、オンデューティが５０％以上の場合には、各スイッチング期間の電流波形のばらつきは顕著ではない。しかしながら、図１４のグラフ（ｂ）に示されるように、オンデューティが５０％未満の場合には、スイッチング期間が短いために、各スイッチング期間の電流波形のばらつきが顕著となる。
【０１１３】
［３−３．効果等］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置２ｂは、直列に接続されたスイッチング素子１１及び１２、並びに、スイッチング素子１１及び１２の接続点に接続された共振回路１３を含むＤＣ／ＤＣコンバータ７と、スイッチング素子１１及び１２の駆動を制御する制御部５４ｂと、を備える。また、制御部５４ｂは、スイッチング素子１１及び１２のスイッチングを行うスイッチング期間とスイッチング素子１１及び１２のスイッチングを停止させる停止期間とを交互に繰り返す間欠駆動を行い、かつ、スイッチング期間のデューティ比が第１のデューティ比である場合には、間欠駆動の周波数である間欠周波数を第３の周波数に調整し、デューティ比が第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比である場合には、間欠周波数を第３の周波数より低い第４の周波数に調整する。
【０１１４】
これにより、間欠駆動によって深い調光を実現する場合に、スイッチング期間毎の電流量のばらつき、及び、出力電流のリプルを抑制することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る点灯装置２ｂにおいて、共振回路１３は、トランス１５と、トランス１５の一次側コイル１５ａに直列接続されたインダクタ１４と、一次側コイル１５ａ及びインダクタ１４に直列接続された共振コンデンサ１６と、を備え、トランス１５の二次側コイル１５ｂに流れる電流がＬＥＤ８に供給される。
【０１１６】
これにより、点灯装置２ｂのＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂはＬＬＣ型共振回路を形成する。ここで、一般にＬＬＣ型共振回路を備えるＤＣ／ＤＣコンバータでは、スイッチング期間の開始部の過渡期間において、リンギングが発生しやすい状態となる。したがって、出力電流を安定化させるためには、スイッチング期間を長くして、スイッチング期間に対する過渡期間の割合を小さくする必要がある。点灯装置２ｂでは、スイッチング期間を長くすることができるため、出力電流の安定性を向上することができる。
【０１１７】
また、本実施の形態に係る点灯装置２ｂにおいて、制御部５４ｂは、間欠周波数を調整するために、スイッチング期間の長さを一定として、停止期間の長さを変化させる。
【０１１８】
これにより、スイッチング期間の長さを所定の長さで一定とするため、当該所定の長さ以上のスイッチング期間を確保することができる。当該所定の長さを適切に設定することにより、スイッチング期間毎の電流量のばらつきを抑制することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態に係る点灯装置２ｂにおいて、制御部５４ｂは、駆動周波数が第１の周波数の場合に、スイッチング素子１１及び１２のデッドタイムの長さを第１の時間とし、駆動周波数が第１の周波数より高い第２の周波数の場合に、デッドタイムの長さを第１の時間より長い第２の時間とする。
【０１２０】
これにより、一般的な駆動周波数及び間欠周波数において駆動される点灯装置において、スイッチング期間毎の電流量のばらつき、及び、出力電流のリプルを確実に抑制することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態に係る点灯装置２ｂにおいて、制御部５４ｂは、スイッチング期間の開始部に、スイッチング素子１１及び１２の駆動周波数を漸減させる周波数漸減期間を設ける。
【０１２２】
これにより、点灯装置２ｂのＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂにおいて、間欠駆動する際、スイッチング期間の開始部において、出力電流が漸増するため、リンギングを抑制することができる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂの各スイッチング素子などにサージ電流が流れることを抑制できるため、各スイッチング素子などに印加されるストレスを軽減することができる。
【０１２３】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４に係る照明器具について説明する。
【０１２４】
図１５は、本実施の形態に係る照明器具８０の外観図である。この照明器具８０は、上記実施の形態１〜３に係る点灯装置のいずれかと、その点灯装置から電流の供給を受けるＬＥＤ８とを備える。本実施の形態では、照明器具８０は、街灯用照明器具であり、点灯装置を収納し、かつ、ＬＥＤ８が装着された灯体８１から構成される。
【０１２５】
このような照明器具８０は、上記実施の形態１〜３に係る点灯装置のいずれかを備えるので、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
（変形例等）
以上、本発明に係る点灯装置及び照明器具について、実施の形態１〜４に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したもの、及び、実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される形態も、本発明の範囲内に含まれてもよい。
【０１２７】
例えば、上記各実施の形態の点灯装置は、フィルタ４等を備えるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ以外の構成は必須ではない。例えば、上記各実施の形態に係る点灯装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータに直流電源から直流電力を供給する構成としてもよい。
【０１２８】
また、上記各実施の形態に係る整流回路２０において、ダイオード２１及び２２を用いる方式に代えて、同期整流方式を用いてもよい。
【０１２９】
また、上記各実施の形態において、共振回路１３に接続されるスイッチング素子として二つのスイッチング素子が用いられたが、三つ以上のスイッチング素子を用いる構成としてもよい。
【０１３０】
また、上記実施の形態２では、平滑コンデンサ３０に印加されている電圧に基づいて、周波数漸減期間の長さを決定したが、周波数漸減期間の長さの決定方法は、これに限られない。例えば、スイッチング期間の直前に平滑コンデンサ３０に印加されている電圧は、概ね停止期間が長いほど低くなる傾向があるため、周波数漸減期間の長さを停止期間の長さに基づいて決定してもよい。これにより、上記実施の形態２の点灯装置２ａと同様の効果が得られる。
【０１３１】
また、上記実施の形態３では、周波数漸減期間を設ける構成が示されたが、当該構成を備えなくてもよい。すなわち、周波数漸減期間を設けなくとも、オンデューティが小さい場合に間欠周波数を低下させる構成を備えれば、出力電流の安定性を改善することができる。
【０１３２】
また、上記実施の形態３では、周波数漸減期間を誤差増幅ブロック４０等によって形成したが、周波数漸減期間の形成手段はこれに限られない。例えば、上記実施の形態２のように、誤差増幅ブロック４０を用いず、制御部５４ｂによって、周波数漸減期間を形成してもよい。
【０１３３】
また、上記各実施の形態においては、一つの制御部を用いる構成が示されたが、制御部を機能毎に分離してもよい。例えば、全体の制御を行う制御部と、スイッチング素子の制御だけを行う制御部とを用いる構成としてもよい。
【０１３４】
また、上記各実施の形態では、平滑コンデンサ３０は電解コンデンサから構成されたが、出力電流を十分に平滑化できるコンデンサであれば電解コンデンサ以外のコンデンサでもよい。
【０１３５】
また、上記各実施の形態では、調光信号としてＰＷＭ信号が用いられたが、他の信号であってもよい。例えば、調光信号はＤＣ信号であってもよい。
【０１３６】
たとえば、上記実施の形態１〜４では、固体発光素子の一例として、ＬＥＤが用いられたが、固体発光素子としてはＬＥＤに限定されず、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子等の他の種類の固体発光素子であってもよい。
【０１３７】
また、固体発光素子は、一つのＬＥＤに限られず、複数のＬＥＤであってもよい。このとき、複数のＬＥＤは、直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよいし、それらが混在した接続であってもよいし、複数のＬＥＤチップが接続されたモジュールであってもよいし、複数のモジュールで構成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１３８】
２、２ａ、２ｂ  点灯装置
７、７ａ、７ｂ  ＤＣ／ＤＣコンバータ
８  ＬＥＤ（固体発光素子）
１１、１２、４６  スイッチング素子
１３  共振回路
３０  平滑コンデンサ
５４、５４ａ、５４ｂ  制御部
８０  照明器具
【図１】
0006414676.tif 000002
【図２】
0006414676.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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