(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ点灯装置であって、
ＬＥＤに対して可変の出力電圧及び出力電流を供給可能な電源回路部と、
前記出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電源回路部の動作開始後であって前記出力電流が検出されるまで前記出力電圧を徐々に上昇させる基準値生成部、前記出力電流が検出された時点の前記出力電圧である点灯電圧を取得する取得部、取得された前記点灯電圧に基づいて該点灯電圧よりも高い無負荷設定電圧を決定する決定部、及び前記無負荷設定電圧を記憶する記憶部を有し、記憶された前記無負荷設定電圧が前記出力電圧の上限値となるように前記電源回路部を制御するように構成された制御回路と
を備えたＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記電源回路部の動作開始ごとに前記無負荷設定電圧が決定されるように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記基準値生成部が、前記出力電圧を前記ＬＥＤの公称順方向降下電圧のばらつき下限値から上昇させるように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記記憶部が不揮発性メモリからなり、
前記記憶部に前回点灯における前記点灯電圧又は前記無負荷設定電圧が記憶されるように構成され、前記基準値生成部が、前記記憶されている点灯電圧又は無負荷設定電圧よりも所定量だけ低い電圧から前記出力電圧を上昇させるように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記記憶部が不揮発性メモリからなり、
前記記憶部に初回点灯における前記点灯電圧又は前記無負荷設定電圧が記憶されるように構成され、
前記電源回路部の動作開始時に前記記憶部に前記無負荷設定電圧が記憶されている場合には、前記基準値生成部が、前記記憶されている無負荷設定電圧を前記上限値として採用するように構成され、又は
前記電源回路部の動作開始時に前記記憶部に前記点灯電圧が記憶されている場合には、前記基準値生成部が、前記記憶されている点灯電圧に基づいて決定された、該点灯電圧よりも高い無負荷設定電圧を前記上限値として採用するように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置と、前記ＬＥＤとを備えたＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ点灯装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ＬＥＤ等の負荷に所定の最小付加電流を流し、その負荷の種類を自動的に特定し、特定した負荷に最適な制御を行う照明点灯装置を開示する。具体的には、照明点灯装置において、設定された最小電流値を流した場合に、接続可能な複数の負荷の各々が示す複数の電圧値及び電流値の組合せが記憶され、負荷データ記憶部に記憶された電圧値及び電流値の組合せと、負荷に最小電流値を流した場合に検出される電圧に基づいて負荷が特定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３１１６２４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の構成においては、接続されるＬＥＤ（負荷）が正常であり、かつ負荷電流が流れ始めた後の状態において負荷が特定されて制御の最適化が行われる。しかし、ＬＥＤ点灯装置においては、ＬＥＤが接続されない、いわゆる無負荷状態における制御も最適化される必要がある。一般に無負荷状態においは、電源回路から見た負荷が軽くなるため、あるいは出力電流フィードバックの作用により、電源回路の出力電圧が上昇する。そして、電源回路では、この上昇した出力電圧が上限値、すなわち無負荷設定電圧以下となるように制御されることになる。
【０００５】
ここで、無負荷設定電圧がＬＥＤ順方向降下電圧未満であると、出力電圧も順方向降下電圧未満となるためＬＥＤを点灯することはできない。一方、これを回避するために無負荷設定電圧がＬＥＤ順方向降下電圧よりも大幅に高く設定されると、ＬＥＤが接触不良等の無負荷状態から回復した場合等に電源回路からＬＥＤに非常に大きな突入電流が流れ、ＬＥＤ又は電源回路の短寿命化がもたらされてしまう（詳細は後述する）。したがって、無負荷設定電圧は、接続されるＬＥＤの順方向降下電圧に対して適切な値に設定されることが好ましい。ただし、ＬＥＤ順方向降下電圧には個体ばらつきがあるため、このばらつきを考慮して上記無負荷設定電圧が適切な値に設定されなければならない。
【０００６】
そこで、本発明は、ＬＥＤの順方向降下電圧にばらつきがある場合でも無負荷設定電圧を最適化し、ＬＥＤ正常時の始動性の確保、及び無負荷状態回復時の突入電流の抑制を可能とするＬＥＤ点灯装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤに対して可変の出力電圧及び出力電流を供給可能な電源回路部と、出力電圧を検出する電圧検出回路と、出力電流を検出する電流検出回路と、電源回路部を制御する制御回路を備える。制御回路は、電源回路部の動作開始後であって前記出力電流が検出されるまで出力電圧を徐々に上昇させる基準値生成部、出力電流が検出された時点の点灯電圧を取得する取得部、取得された点灯電圧に基づいて無負荷設定電圧を決定する決定部、及び無負荷設定電圧を記憶する記憶部を有し、記憶された無負荷設定電圧が出力電圧の上限値となるように電源回路部を制御するように構成される。
【０００８】
上記ＬＥＤ点灯装置によると、点灯開始時に取得されたＬＥＤの点灯電圧に基づいて無負荷設定電圧が決定されるので、ＬＥＤの順方向降下電圧にばらつきがある場合でも無負荷設定電圧が最適化され、ＬＥＤ正常時の始動性の確保、及び無負荷状態回復時の突入電流の抑制が可能となる。
【０００９】
ここで、第１の形態では、電源回路部の動作開始ごとに無負荷設定電圧が決定されるように構成される。これにより、無負荷設定電圧の決定がＬＥＤの点灯回ごとに行われるので、その決定が高精度化され、無負荷時動作に関する信頼性が高まる。
【００１０】
更に、基準値生成部は、出力電圧をＬＥＤの公称順方向降下電圧のばらつき下限値から上昇させるように構成されるようにしてもよい。これにより、点灯電圧を取得する動作が短縮化され、迅速な点灯動作が可能となる。
【００１１】
また、第２の形態では、記憶部が不揮発性メモリからなり、記憶部に点灯電圧又は無負荷設定電圧が記憶されている場合には、基準値生成部が、記憶されている点灯電圧又は無負荷設定電圧よりも所定量だけ低い電圧から出力電圧を上昇させるように構成される。これにより、２回目点灯以降において、点灯電圧を取得する動作が短縮化され、迅速な点灯動作が可能となる。
【００１２】
また、第３の形態では、記憶部が不揮発性メモリからなり、電源回路部の動作開始時に記憶部に無負荷設定電圧が記憶されている場合には、基準値生成部が、記憶されている無負荷設定電圧を採用するように構成される。あるいは、電源回路部の動作開始時に記憶部に点灯電圧が記憶されている場合には、基準値生成部が、記憶されている点灯電圧に基づいて決定された無負荷設定電圧を採用するように構成される。これにより、２回目点灯以降において、点灯電圧の取得及び無負荷設定電圧の決定の動作、又は無負荷設定電圧の決定の動作が省略され、更に迅速な点灯動作が可能となる。  
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明装置は、上記いずれかのＬＥＤ点灯装置と、ＬＥＤとを備える。これにより、ＬＥＤの始動性が確保され、ＬＥＤ及びＬＥＤ点灯装置の寿命が確保された信頼性の高いＬＥＤ照明装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成図である。
【図２】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置の動作を説明する図である。
【図３】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置の動作を説明する図である。
【図４】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態によるＬＥＤ点灯装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態によるＬＥＤ点灯装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の変形例によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置の回路構成図である。
【図８】一般的なＬＥＤ点灯装置の回路構成を説明する図である。
【図９】一般的なＬＥＤ点灯装置の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１に、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置１及びそれを用いたＬＥＤ照明装置３の回路構成図を示す。ＬＥＤ照明装置３はＬＥＤ点灯装置１及びＬＥＤ２を含む。ＬＥＤ点灯装置１には入力端子Ｔ１及びＴ２から交流電源ＡＣ（例えば、商用電源）が投入され、ＬＥＤ点灯装置１の出力端子Ｔ３及びＴ４から直流出力がＬＥＤ２に供給される。ＬＥＤ２は直列接続された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤモジュールであればよい。本実施形態においては、図１に示すように、８個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤモジュールを例示するが、ＬＥＤ素子の接続数は任意である。
【００１６】
ＬＥＤ点灯装置１は、電源回路部１００、電圧検出回路２００、電流検出回路（電流検出抵抗）２５０及び制御回路３００を備える。なお、本明細書における説明において、各回路又は構成要素が上記のどのブロックに属するかは便宜的なものであり、本発明を拘束するものではない。また、同様の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
電源回路部１００は、入力回路１１０、力率改善回路１２０（以下、「ＰＦＣ１２０」という）、降圧チョッパ回路１３０及び補助電源生成回路１５０を含む。なお、以降の説明において、電源回路部１００（より具体的には降圧チョッパ回路１３０）の出力電圧及び出力電流をそれぞれ出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔというものとする。したがって、ＬＥＤ２が正常に接続されている場合には、出力電圧ＶｏｕｔはＬＥＤ電圧に実質的に等しく、出力電流ＩｏｕｔはＬＥＤ電流に実質的に等しい。
【００１８】
入力回路１１０は、電流ヒューズ１１１及び１１２、全波整流器１１３並びに入力コンデンサ１１４を含む。電流ヒューズ１１１及び１１２はそれぞれ入力端子Ｔ１及びＴ２と全波整流器１１３の入力端子間に接続される。入力回路１１０はまた、必要に応じてノイズフィルタ、バリスタ等をさらに含んでいてもよい。入力交流電圧が全波整流器１１３によって全波整流され、入力コンデンサ１１４に発生する脈流電圧が後段のＰＦＣ１２０に供給される。なお、電源回路部１００に直流電源が投入される場合には、全波整流器１１３は不要である。
【００１９】
ＰＦＣ１２０は、インダクタ１２１、スイッチング素子１２２、ダイオード１２３、平滑コンデンサ１２４、ＰＷＭ制御回路１２５及び電流検出抵抗１２６を含む。以降の説明において、コンデンサ１２４の負極側電極と同電位のノードをグランドというものとする。なお、ＰＷＭ制御回路１２５は、不図示の配線によってグランド接続されている。スイッチング素子１２２はＰＷＭ制御回路１２５によって高周波スイッチングによりＰＷＭ制御され、これにより入力力率が改善される。スイッチング素子１２２がオンの期間においては、入力回路１１０からの脈流電圧がインダクタ１２１及びスイッチング素子１２２に流れることによりインダクタ１２１にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子１２２がオフの期間においては、インダクタ１２１に蓄えられているエネルギーがダイオード１２３を介してコンデンサ１２４に充電される。これにより、コンデンサ１２４には入力電源電圧から昇圧された電圧が充電される。このように、ＰＦＣ１２０は昇圧回路としても機能する。ＰＷＭ制御回路１２５は、不図示の電圧検出回路によって検出されるコンデンサ１２４の電圧が所望の値となるようにＰＷＭ制御におけるオン幅を決定するとともに、電流検出抵抗１２６によって検出される電流を参照してスイッチング素子１２２の動作状態を制御する。
【００２０】
降圧チョッパ回路１３０は、スイッチング素子１３１、インダクタ１３２、ダイオード１３３、コンデンサ１３４、ＰＷＭ制御回路１３５及びフィルタコンデンサ１３６を含み、電流制限用の機能を実現する。なお、ＰＷＭ制御回路１３５は不図示の配線によってグランド接続されている。降圧チョッパ回路１３０は、コンデンサ１２４の電圧を電源として制限された出力電流をＬＥＤ２に供給する。スイッチング素子１３１はＰＷＭ制御回路１３５によってＰＷＭ制御される。スイッチング素子１３１がオンの期間においては、ＰＦＣ１２０（コンデンサ１２４）→スイッチング素子１３１→インダクタ１３２→ＬＥＤ２→電流検出抵抗２５０に出力電流Ｉｏｕｔが流れ、インダクタ１３２にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子１３１がオフの期間においては、インダクタ１３２に蓄えられたエネルギーをもとに、インダクタ１３２→ＬＥＤ２→電流検出抵抗２５０→ダイオード１３３に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。コンデンサ１３４は出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔを平滑化する。これにより、制限された直流電圧及び直流電流が降圧チョッパ回路１３０からＬＥＤ２に供給される。
【００２１】
補助電源生成回路１５０は、例えば、降圧チョッパ回路、リンギングチョークコンバータ回路、三端子レギュレータ等の定電圧出力回路を含み、コンデンサ１２４の電圧からＰＷＭ制御回路１２５、ＰＷＭ制御回路１３５、後述の制御回路３００の制御電源を生成する。なお、補助電源回路１５０は不図示の配線によってグランド接続されているものとする。制御電源は５〜１５Ｖ程度の一定の低電圧であればよく、ＰＷＭ制御回路１２５、ＰＷＭ制御回路１３５及び制御回路３００に供給される制御電源は同じ電圧値であっても異なる電圧値であってもよい。
【００２２】
電圧検出回路２００は降圧チョッパ回路１３０の出力端間に接続された抵抗２０１、２０２及び２０３の直列回路からなる。出力電圧Ｖｏｕｔが各抵抗によって分圧され、抵抗２０３に発生した分圧値が電圧検出値として制御回路３００に供給される。したがって、電圧検出回路２００では、ＬＥＤ２が正常に接続されているときはＬＥＤ電圧が検出され、ＬＥＤ２が開放状態にあるときは無負荷電圧が検出される。
【００２３】
電流検出抵抗（電流検出回路）２５０は０．１〜１Ω程度の低抵抗素子からなる。出力電流Ｉｏｕｔによって電流検出抵抗２５０に発生した電圧が電流検出値として制御回路３００に供給される。
【００２４】
制御回路３００は、誤差増幅器３０１及び３０２並びにマイクロコンピュータ（ＭＣ）３１０を備える。誤差増幅器３０１及び３０２並びにＭＣ３１０の各々は補助電源生成回路１５０から制御電源の供給を受け、不図示の配線によってグランド接続されているものとする。概略として、誤差増幅器３０１は出力電圧Ｖｏｕｔを基準値（目標値）に一致させる機能を担う電圧帰還制御用のオペアンプであり、誤差増幅器３０２は出力電流Ｉｏｕｔを基準値（目標値）に一致させる機能を担う電流帰還制御用のオペアンプである。
【００２５】
電圧帰還制御用の誤差増幅器３０１の負入力端子（−）には電圧検出回路２００によって検出された電圧検出値が入力され、正入力端子（＋）には出力電圧Ｖｏｕｔの目標値に対応する電圧基準値がＭＣ３１０から入力される。なお、誤差増幅器３０１の負入力端子と出力端子の間には帰還素子（抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路）が接続されていてもよい。誤差増幅器３０１は、負入力端子に入力される電圧検出値と、正入力端子に入力される電圧基準値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、ＰＷＭ制御回路１３５において電圧帰還制御が選択されている場合には、誤差増幅器３０１及びＰＷＭ制御回路１３５によって、電圧検出値が電圧基準値に一致するようにＰＷＭ制御におけるオン幅が決定されることになる。
【００２６】
電流帰還制御用の誤差増幅器３０２の負入力端子（−）には電流検出抵抗２５０によって検出された電流検出値が入力され、正入力端子（＋）には出力電流Ｉｏｕｔの目標値に対応する電流基準値がＭＣ３１０から入力される。なお、誤差増幅器３０２の負入力端子と出力端子の間にも帰還素子が接続されていてもよい。誤差増幅器３０２は、負入力端子に入力される電流検出値と、正入力端子に入力される電流基準値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、ＰＷＭ制御回路１３５において電流帰還制御が選択されている場合には、誤差増幅器３０２及びＰＷＭ制御回路１３５によって、電流検出値が電流基準値に一致するようにＰＷＭ制御におけるオン幅が決定されることになる。
【００２７】
なお、ＰＷＭ制御回路１３５においては、例えば、ダイオードＯＲ回路等の選択回路（不図示）によって電圧帰還制御又は電流帰還制御が選択されるようにすればよい。具体的には、誤差増幅器３０１及び３０２の出力端子が第１及び第２のダイオードのカソードにそれぞれ接続され、第１及び第２のダイオードの共通アノードにおける電位に基づいてＰＷＭ制御におけるオン幅が決定されるようにすればよい。すなわち、誤差増幅器３０１及び３０２における増幅誤差の小さい方に関して帰還制御が行われる。
【００２８】
ＭＣ３１０は、入出力インターフェイスＩ／Ｆ、基準値生成部３１１、点灯電圧取得部３１２（以下、「取得部３１２」という）、無負荷設定電圧決定部３１３（以下、「決定部３１３」という）及び記憶部３１４を含み、これらはバスＢによって相互にデータ又は信号のやり取りが可能な態様で接続されている。入出力インターフェイスＩ／Ｆには、電圧検出回路２００からの電圧検出値及び電流検出回路２５０からの電流検出値が入力され、入出力インターフェイスＩ／Ｆからは、誤差増幅器３０１及び３０２の正入力端子に電圧基準値及び電流基準値がそれぞれ出力される。
【００２９】
基準値生成部３１１は、ＬＥＤ点灯装置１が起動すると（すなわち、制御回路３００が起動すると）、誤差増幅器３０１へ出力する電圧基準値をゼロ付近の低電圧から徐々に上昇させる。この間、基準値生成部３１１は、誤差増幅器３０２に対しては通常点灯用（例えば、定格点灯用）の電流基準値を出力するものとする。電圧基準値の上昇開始時点では、出力電圧ＶｏｕｔはＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆ未満であるので出力電流Ｉｏｕｔは流れない。したがって、電流帰還制御用の誤差増幅器３０２の出力は最大となり、ＰＷＭ制御回路１３５における選択回路（ダイオードＯＲ回路）においては電圧帰還制御用の誤差増幅器３０１の出力が選択され、これがＰＷＭ制御に反映される。すなわち、出力電圧ＶｏｕｔがＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆ以上となるまでは、誤差増幅器３０１による電圧帰還制御が行われる。
【００３０】
なお、基準値生成部３１１の出力信号はデューティ比可変（オン幅可変）のＰＷＭ信号であればよい。基準値生成部３１１からのＰＷＭ信号は、ＭＣ３１０と誤差増幅器３０１及び３０２の間にそれぞれ設けられた不図示の積分回路によって平滑化（アナログ化）され、そのアナログ信号が誤差増幅器３０１及び３０２の正入力端子にそれぞれ入力されるようにすればよい。すなわち、誤差増幅器３０１への電圧基準値を上昇させる動作においては、基準値生成部３１１はＰＷＭ出力信号のデューティ比（オン幅）を増加させる。なお、本実施形態においては、基準値生成部３１１はＰＷＭ信号を出力するものとするが、基準値生成部３１１がアナログ値を出力する構成としてもよい。すなわち、基準値生成部３１１内においてデジタル値がＤ／Ａ変換される構成としてもよい。
【００３１】
取得部３１２は、基準値生成部３１１が電圧基準値を上昇させる過程で出力電流Ｉｏｕｔが検出された時点の点灯電圧Ｖ１を取得する。具体的には、取得部３１２は、電流検出値の立ち上がりを検出してＬＥＤ２の点灯開始を検出し、その時点での電圧検出値を読み取り、これに基づいて点灯電圧Ｖ１を特定する。なお、点灯電圧Ｖ１はＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆと実質的に等しい。
【００３２】
決定部３１３は、取得部３１２によって取得された点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２を決定する。詳細を後述するように、無負荷設定電圧Ｖ２は点灯電圧Ｖ１よりも若干高い電圧に設定される。
【００３３】
記憶部３１４は、決定部３１３によって決定された無負荷設定電圧Ｖ２を記憶する。そして、記憶部３１４に記憶された無負荷設定電圧Ｖ２は、電圧基準値（誤差増幅器３０１の正入力端子電圧）として基準値生成部３１１から出力される。本実施形態では、記憶された無負荷設定電圧Ｖ２はＭＣ３１０の電源リセット時、すなわちＬＥＤ消灯後の次回点灯時にリセットされる。
【００３４】
したがって、ＬＥＤ２が点灯を開始した後は、電圧検出値（点灯電圧Ｖ１に対応）と電圧基準値（無負荷設定電圧Ｖ２に対応）の誤差により電圧帰還制御用の誤差増幅器３０１の出力は増大する。これにより、ＰＷＭ制御回路１３５における選択回路（ダイオードＯＲ回路）においては電流帰還制御用の誤差増幅器３０２の出力が選択されて、これがＰＷＭ制御に反映される。すなわち、ＬＥＤ２の点灯開始後の通常点灯時では、誤差増幅器３０２による定電流出力制御が行われる。一方、電圧帰還制御用の誤差増幅器３０１は、無負荷状態が発生して出力電流Ｉｏｕｔが検出されなくなった場合の出力電圧リミッタ回路として機能する。
【００３５】
図２に、ＬＥＤ点灯装置１の始動時の出力電圧Ｖｏｕｔ、無負荷設定電圧Ｖ２、及び出力電流（ＬＥＤ電流）Ｉｏｕｔを示す。左縦軸は電圧、右縦軸は電流、横軸は時間を示し、時刻ｔ０において制御回路３００が起動するものとする。本例では、ＬＥＤ２を構成する各ＬＥＤ素子の順方向降下電圧Ｖｆは３０Ｖ±１０％であり、したがって８個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆは２４０Ｖ±１０％（すなわち、２１６Ｖ〜２６４Ｖ）であるものとする。定電流出力電流は５００ｍＡであるものとする。
【００３６】
時刻ｔ０以降、基準値生成部３１１が電圧基準値、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔを徐々に上昇させる。本例では、出力電圧Ｖｏｕｔが段階的に上昇される態様を示すが、この上昇は連続的であってもよい。このように、充分に低い電圧から出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる構成によると、接続されるＬＥＤ２が設計変更される場合（例えば、ＬＥＤ素子の接続数が変更される場合、異なる順方向降下電圧のＬＥＤ素子に変更される場合など）に対して、同じＬＥＤ点灯装置１を適用することができ、点灯装置の標準化の観点から好ましい。
【００３７】
また、本例では、段階的上昇における上昇幅が略一定の態様を示すが、この上昇幅が時間とともに（すなわち、段階を進むごとに）細かくなるようにしてもよい。また更に、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇が連続的である場合も、上昇速度が時間とともに遅くなるようにしてもよい。これにより、点灯可能性の低い低電圧付近での所要時間を短縮することができる。あるいは、ＬＥＤ２の仕様がある程度分かっている場合には、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇を開始させる電圧（以下、「上昇開始電圧Ｖ０」という）は０Ｖでなくてもよい。例えば、上昇開始電圧Ｖ０は、ＬＥＤ２の公称順方向降下電圧のばらつき下限値（本例では、２４０Ｖの−１０％である２１６Ｖ）であってもよい。これによっても、点灯電圧Ｖ１を取得する動作が短縮化され、迅速な点灯動作が可能となる。
【００３８】
時刻ｔ１においてＬＥＤ２が点灯開始した時点で、取得部３１２が点灯電圧Ｖ１を取得し、決定部３１３が点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２を決定し、記憶部３１４がこれを記憶する。時刻ｔ２以降、基準値生成部３１１は、電圧基準値として無負荷設定電圧Ｖ２を出力する。言い換えると、出力電圧Ｖｏｕｔは時刻ｔ１までは無負荷設定電圧Ｖ２に等しく、時刻ｔ１以降は点灯電圧Ｖ１に等しい。なお、時刻ｔ２は時刻ｔ１の後であってもよいし、時刻ｔ１と実質的に同時であってもよい。
【００３９】
無負荷設定電圧Ｖ２と点灯電圧Ｖ１との差は点灯電圧Ｖ１に対して１〜５％程度、好ましくは２〜３％程度であればよい。あるいは、無負荷設定電圧Ｖ２と点灯電圧Ｖ１との差は、制御回路３００における制御解像度を考慮して固定値（例えば、５Ｖ）としてもよい。例えば、本例では、点灯電圧Ｖ１が２４０Ｖである場合には、無負荷設定電圧Ｖ２は２４５Ｖとなるように構成される。時刻ｔ１以降は、誤差増幅器３０２の作用により出力電流（ＬＥＤ電流）Ｉｏｕｔが５００ｍＡで一定となるように定電流制御される。
【００４０】
ここで、ＬＥＤ点灯装置１の無負荷状態回復時の動作を説明する前に、一般的なＬＥＤ点灯装置について説明しておく。図８は、一般的なＬＥＤ点灯装置４の回路構成図である。ＬＥＤ点灯装置４と図１のＬＥＤ点灯装置１とは制御回路が異なる。ＬＥＤ点灯装置４の制御回路４００は、電圧帰還制御用の誤差増幅器４０１、電流帰還制御用の誤差増幅器４０２、電圧基準値用の電圧源４１１及び電流基準値用の電圧源４１２を含む。誤差増幅器４０１及び４０２は図１に関して上述した誤差増幅器３０１及び３０２と同様であり、電圧源４１１及び４１２は所定の基準電圧を抵抗分割する回路である。基準電源４１１は固定の電圧基準値を誤差増幅器４０１の正入力端子に入力し、基準電源４１２は固定の電流基準値を誤差増幅器４０２の正入力端子に入力する。すなわち、ＬＥＤ点灯装置４においては、無負荷設定電圧Ｖ３は点灯電圧Ｖ１にかかわらず固定値である。
【００４１】
ここで、上述したように、８個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆの公称値は２４０Ｖとなり、順方向降下電圧Ｖｆには±１０％のばらつきがあるものとする。すなわち、本例では、ＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆは２１６Ｖから２６４Ｖの範囲でばらつくことになる。ここで、電圧源４１１によって決まる無負荷設定電圧Ｖ３をばらつきの中心である２４０Ｖとした場合、ばらつきにより順方向降下電圧Ｖｆが２４０Ｖを超えるＬＥＤ２を点灯することができない。これを考慮して、無負荷設定電圧Ｖ３をばらつき上限の２６４Ｖとした場合、この無負荷設定電圧Ｖ３と現実の順方向降下電圧Ｖｆの差が大きい場合に、ＬＥＤ２における無負荷状態回復時の突入電流が大きくなってしまう。この状況を、図９を用いて説明する。なお、無負荷状態回復時とは、主にＬＥＤ２に関する接触不良回復時を想定している。この接触不良は、ＬＥＤ２の個々の素子又は素子間において、あるいは出力端子Ｔ３又はＴ４の接続状態に起因して発生し得る。
【００４２】
図９は、無負荷状態回復時の出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流（ＬＥＤ電流）Ｉｏｕｔを示す。左縦軸は電圧、右縦軸は電流、横軸は時間を示し、時刻ｔｒにおいて無負荷状態が回復するものとする。ＬＥＤ２の現実の順方向降下電圧Ｖｆは２４０Ｖであり、無負荷設定電圧Ｖ３は２６４Ｖであり、定電流出力電流は５００ｍＡであるものとする。時刻ｔｒまでは、無負荷状態であるため、電圧帰還制御用の誤差増幅器４０１の作用により出力電圧Ｖｏｕｔが無負荷設定電圧Ｖ３（２６４Ｖ）に固定される。したがって、ＬＥＤ２の両端には、接触不良個所を介して２６４Ｖの無負荷電圧が印加される。時刻ｔｒにおいて無負荷状態が回復すると、無負荷電圧（２６４Ｖ）と現実の順方向降下電圧（２４０Ｖ）の差に起因して、ＬＥＤ２には定電流出力電流５００ｍＡよりもはるかに高い突入電流が流れてしまう。この突入電流によって、ＬＥＤ２の故障又は電源回路部１００（例えば、スイッチング素子１３１）の故障がもたらされる可能性がある。
【００４３】
一方、図３に、本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１における無負荷状態回復時の出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流（ＬＥＤ電流）Ｉｏｕｔを示す。図９と同様に、左縦軸は電圧、右縦軸は電流、横軸は時間を示し、時刻ｔｒにおいて無負荷状態が回復するものとする。図２に関して前述したように、ＬＥＤ２の現実の順方向降下電圧Ｖｆが２４０Ｖであり、無負荷設定電圧Ｖ２が２４５Ｖであり、定電流出力電流が５００ｍＡであるものとする。時刻ｔｒまでは、無負荷状態であるため、誤差増幅器３０１の作用により出力電圧Ｖｏｕｔが無負荷設定電圧Ｖ２（２４５Ｖ）に固定される。したがって、ＬＥＤ２の両端には、接触不良個所を介して２４５Ｖの無負荷電圧が印加される。時刻ｔｒにおいて無負荷状態が回復しても、無負荷電圧（２４５Ｖ）と順方向降下電圧Ｖｆ（２４０Ｖ）の差が、図９に示す場合よりも大幅に小さいため、ＬＥＤ２には、定電流出力電流５００ｍＡよりも若干高い突入電流しか流れない。このように、無負荷設定電圧Ｖ２が、点灯電圧Ｖ１（順方向降下電圧Ｖｆ）に対してわずかに高い値に設定されることにより、ＬＥＤ２の始動性を確保しつつも無負荷状態回復時の突入電流を抑制することができる。
【００４４】
図４は、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１の動作を示すフローチャートである。
入力電源ＡＣが投入されて制御回路３００が起動すると、ステップＳ１０において、基準値生成部３１１が電圧基準値、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。
ステップＳ１５で、取得部３１２がＬＥＤ２の点灯開始を検出し、ＬＥＤ２の点灯開始が検出されない場合（ステップＳ１５、ＮＯ）、処理はステップＳ１０に戻り、ＬＥＤ２の点灯開始が検出された場合（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０に進む。
【００４５】
ステップＳ２０において、取得部３１２が点灯電圧Ｖ１を取得し、ステップＳ２５において、決定部３１３が点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２を決定し、ステップＳ３０において、記憶部３１４が無負荷設定電圧Ｖ２を記憶する。
【００４６】
ステップＳ３５において、基準値生成部３１１が、記憶部３１４に記憶された無負荷設定電圧Ｖ２を電圧基準値として出力する。これにより、制御回路３００は全体として、出力電圧Ｖｏｕｔの上限値が、記憶部３１４に記憶されている無負荷設定電圧Ｖ２となるように電源回路部１００を制御する。
【００４７】
以上のように、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１によると、以下の有利な効果が得られる。
【００４８】
（１）始動性の確保及び無負荷状態回復時の突入電流の抑制
制御回路３００が、ＬＥＤ２の始動時に出力電圧Ｖｏｕｔを徐々に上昇させる基準値生成部３１１、ＬＥＤ２の点灯開始時点の点灯電圧Ｖ１を取得する取得部３１２、点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２を決定する決定部３１３、及び無負荷設定電圧Ｖ２を記憶する記憶部３１４を備える。そして、制御回路３００は、無負荷設定電圧Ｖ２が出力電圧Ｖｏｕｔの上限値がとなるように電源回路部１００を制御するように構成される。したがって、点灯開始時に取得されたＬＥＤ２の点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２が決定されるので、ＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆにばらつきがある場合でも無負荷設定電圧Ｖ２が最適化され、ＬＥＤ正常時の始動性の確保、及び無負荷状態回復時の突入電流の抑制が可能となる。また、上記のＬＥＤ点灯装置１を含むＬＥＤ照明装置３においては、ＬＥＤの始動性が確保され、無負荷状態回復時の突入電流の抑制によりＬＥＤ及びＬＥＤ点灯装置の寿命が確保される。
【００４９】
（２）無負荷設定電圧の高精度化
また、本実施形態においては、電源回路部１００の動作開始ごと、すなわちＬＥＤ２の点灯回ごとに無負荷設定電圧Ｖ２が決定されるように構成した。これにより、例えば、ＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆが使用時間又は使用環境の変化とともに変化する場合、又はＬＥＤ２が交換された場合においても、点灯回ごとに常に最適な無負荷設定電圧が決定される。したがって、無負荷設定電圧の決定が高精度化され、無負荷時動作に関する信頼性が高まる。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態においては、点灯回ごとに固定の上昇開始電圧Ｖ０から出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる構成を示したが、本実施形態では、前回点灯における点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２に基づいて上昇開始電圧Ｖ０が決定される構成を示す。なお、ＬＥＤ点灯装置１の回路構成は図１に示すものと同様である。ただし、記憶部３１４は、不揮発性メモリからなるものとし、一旦点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が記憶された後はＭＣ３１０の電源がオフされた後も、その点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が保持されるものとする。
【００５１】
図５は、本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ５において、基準値生成部３１１は、記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されているか否かを判別する。記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されていないと判別された場合（例えば、初回点灯の場合）（ステップＳ５、ＮＯ）、処理はステップＳ６に進む。一方、記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されていると判別された場合（例えば、２回目以降の点灯の場合）（ステップＳ５、ＹＥＳ）、処理はステップＳ７に進む。
【００５２】
ステップＳ６において、基準値生成部３１１は、上昇開始電圧Ｖ０をデフォルト値に設定する。このデフォルト値は、第１の実施形態において説明したように、０Ｖであってもよいし、ＬＥＤ２の順方向降下電圧Ｖｆの公称値の下限値であってもよいし、０Ｖと当該下限値の間のいずれかの値であってもよい。
【００５３】
ステップＳ７において、基準値生成部３１１は、上昇開始電圧Ｖ０を、記憶された点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２よりも所定電圧ΔＶ１又はΔＶ２だけ低い値に設定する。なお、点灯電圧Ｖ１＜無負荷設定電圧Ｖ２であるから、所定電圧ΔＶ１＜所定電圧ΔＶ２である。
【００５４】
ステップＳ１０、Ｓ１５、Ｓ２０及びＳ２５は、図４に示した第１の実施形態における対応の処理と同様である。すなわち、ステップＳ１０及びＳ１５において、基準値生成部３１１が出力電圧Ｖｏｕｔを徐々に上昇させる。ＬＥＤ２が点灯を開始すると、ステップＳ２０において、取得部３１２が点灯電圧Ｖ１を取得し、ステップＳ２５において、決定部３１３が点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２を決定する。
【００５５】
ステップＳ３１において、記憶部３１４は、決定部３１３によって決定された無負荷設定電圧Ｖ２、又は取得部３１２によって取得された点灯電圧Ｖ１及び決定部３１３によって決定された無負荷設定電圧Ｖ２を記憶する。そして、ステップＳ３５において、無負荷設定電圧Ｖ２が出力電圧Ｖｏｕｔの上限値となるように電源回路部１００が制御される。
【００５６】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置１によると、上記第１の実施形態における有利な効果（１）始動性の確保及び無負荷状態回復時の突入電流の抑制及び（２）無負荷設定電圧の高精度化に加えて、以下の効果が得られる。
【００５７】
（３）点灯動作の迅速化
不揮発性メモリからなる記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されている場合には、これらの点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２よりも所定量だけ低い電圧から出力電圧Ｖｏｕｔの上昇が開始される。したがって、２回目点灯以降は、ＬＥＤ始動時の出力電圧Ｖｏｕｔの上昇幅が減少されて点灯電圧Ｖ１を取得する動作が短縮化され、迅速な点灯動作が可能となる。
【００５８】
＜第３の実施形態＞
上記第１の実施形態においては、点灯回ごとに点灯電圧Ｖ１が取得され、無負荷設定電圧Ｖ２が決定される構成を示したが、本実施形態では、２回目点灯以降においては少なくとも無負荷設定電圧Ｖ２の決定動作が省略される構成を示す。なお、ＬＥＤ点灯装置１の回路構成は図１に示すものと同様である。ただし、記憶部３１４は、不揮発性メモリからなるものとし、一旦点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が記憶された後はＭＣ３１０の電源がオフされた後も、その点灯電圧Ｖ１又は無負荷設定電圧Ｖ２が保持されるものとする。
【００５９】
図６は、本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ８において、基準値生成部３１１は、記憶部３１４に無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されているか否かを判別する。記憶部３１４に無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されていないと判別された場合（例えば、初回点灯の場合）（ステップＳ８、ＮＯ）、処理はステップＳ９に進む。一方、記憶部３１４に無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されていると判別された場合（例えば、２回目以降の点灯の場合）（ステップＳ８、ＹＥＳ）、処理はステップＳ３５に進む。これにより、ステップＳ１０からＳ３１が省略される。
【００６０】
ステップＳ９において、基準値生成部３１１は、記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１が記憶されているか否かを判別する。記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１が記憶されていないと判別された場合（例えば、初回点灯の場合）（ステップＳ９、ＮＯ）、処理はステップＳ１０に進む。一方、記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１が記憶されていると判別された場合（例えば、２回目以降の点灯の場合）（ステップＳ９、ＹＥＳ）、処理はステップＳ２５に進む。これにより、ステップＳ１０からＳ２０が省略される。
【００６１】
なお、ステップＳ１０、Ｓ１５、Ｓ２０、Ｓ２５、Ｓ３１及びＳ３５は、図５に示した第２の実施形態における対応の処理と同様である。すなわち、ステップＳ１０及びＳ１５において、基準値生成部３１１が出力電圧Ｖｏｕｔを徐々に上昇させ、ＬＥＤ２が点灯を開始すると、ステップＳ２０において、取得部３１２が点灯電圧Ｖ１を取得する。ステップＳ２５において、決定部３１３が点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２を決定する。ステップＳ３１において、記憶部３１４が無負荷設定電圧Ｖ２、又は点灯電圧Ｖ１及び無負荷設定電圧Ｖ２を記憶する。そして、ステップＳ３５において、無負荷設定電圧Ｖ２が出力電圧Ｖｏｕｔの上限値となるように電源回路部１００が制御される。
【００６２】
本実施形態の構成によると、上記第１の実施形態における有利な効果（１）始動性の確保及び無負荷状態回復時の突入電流の抑制に加えて、以下の効果が得られる。なお、ステップＳ８又はステップＳ９のいずれか一方が省略されていても、以下の相応の効果が得られる。
【００６３】
（４）点灯動作の更なる迅速化
不揮発性メモリからなる記憶部３１４に無負荷設定電圧Ｖ２が記憶されている場合には、その無負荷設定電圧Ｖ２が採用される。したがって、２回目点灯以降において、点灯電圧Ｖ１の取得及び無負荷設定電圧Ｖ２の決定の動作が省略され、一層迅速な点灯動作が可能となる。あるいは、不揮発性メモリからなる記憶部３１４に点灯電圧Ｖ１が記憶されている場合には、その点灯電圧Ｖ１に基づいて無負荷設定電圧Ｖ２が決定される。これによっても、２回目点灯以降において、点灯電圧Ｖ１の取得の動作が省略され、相応の迅速な点灯動作が可能となる。
【００６４】
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
【００６５】
（１）電源回路部１００の変形
上記各実施形態においては、電源回路部１００がＰＦＣ１２０及び降圧チョッパ回路１３０を備える構成を示したが、電源回路部１００は他の構成であってもよい。例えば、電源回路部１００は、力率改善機能を持つ、いわゆるワンコンバータ方式の絶縁型フライバックコンバータを備えていてもよい。図７に、電源回路部１００が絶縁型のフライバックコンバータ１４０を含む場合の回路構成図を示す。フライバックコンバータ１４０は、トランス１４１、スイッチング素子１４２、ダイオード１４３、コンデンサ１４４及びＰＷＭ制御回路１４５を含む。
【００６６】
フライバックコンバータ１４０において、スイッチング素子１４２のオン期間にトランス１４１の一次巻線によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子１４２のオフ期間にそのエネルギーがトランス１４１の二次巻線側からダイオード１４３を介してコンデンサ１４４に充電される。出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔは、トランス１４１の巻数比、スイッチング素子１４２のＰＷＭ制御におけるオンデューティ（オン幅）等によって決まる。ＰＷＭ制御回路１４５は、制御回路３００（フォトカプラ３３０）の出力に基づいてＰＷＭ制御におけるオン幅を決定し、スイッチング素子１４２を駆動する。なお、ＰＷＭ制御回路１４５及び制御回路３００への制御電源は、トランス１４１の補助巻線に発生する電力から生成されるようにすればよい。
【００６７】
制御回路３００は、図１の構成に加えて、選択回路３２０及びフォトカプラ３３０を有する。選択回路３２０は、例えば、ダイオードＯＲ回路からなり、誤差増幅器３０１及び３０２の出力端子がダイオード３２１及び３２２のカソードにそれぞれ接続され、ダイオード３２１及び３２２の共通アノードにおける電位がフォトカプラ３３０に入力される。この選択回路３２０は、第１の実施形態に関して上述したＰＷＭ制御回路１３５内の選択回路と同じ機能を持つものである。フォトカプラ３３０は、フライバックコンバータ１４０の二次側のグランド（コンデンサ１４４の負極）を基準とする入力信号を、一次側のグランド（ダイオードブリッジ１１３の低電位出力端）を基準とする出力信号に変換して、ＰＷＭ制御回路１４５に出力する。ＰＷＭ制御回路１４５においては、このフォトカプラ３３０からの出力信号に基づいてＰＷＭ制御におけるオン幅が決定される。このような構成においても、上記第１〜第３の実施形態と同様の有利な効果が得られる。
【００６８】
（２）出力電流制御の変形
上記各実施形態においては、通常点灯時に出力電流Ｉｏｕｔが誤差増幅器３０２の作用によってフィードバック制御される構成を示したが、出力電流Ｉｏｕｔはフィードフォワード制御される構成としてもよい。この場合においても、無負荷状態においては、降圧チョッパ回路１３０又はフライバックコンバータ１４０からみて負荷が非常に軽くなるので出力電圧Ｖｏｕｔが上昇し、出力電圧Ｖｏｕｔが、電圧帰還制御用の誤差増幅器３０１の作用によって無負荷設定電圧Ｖ２に固定される（すなわち、上限値に張り付く）ことになる。したがって、出力電流Ｉｏｕｔがフィードフォワード制御される場合においても、無負荷設定電圧Ｖ２を適正化する本発明の効果を享受できる。
【符号の説明】
【００６９】
１  ＬＥＤ点灯装置
２  ＬＥＤ
３  ＬＥＤ照明装置
１００  電源回路部
２００  電圧検出回路
２５０  電流検出回路（電流検出抵抗）
３００  制御回路
３０１、３０２  誤差増幅器
３１０  マイクロコンピュータ（ＭＣ）
３１１  基準値生成部
３１２  点灯電圧取得部（取得部）
３１３  無負荷設定電圧決定部（決定部）
３１４  記憶部
【図１】
0006350051.tif 000002
【図２】
0006350051.tif 000003
【図３】
0006350051.tif 000004
【図４】
0006350051.tif 000005
【図５】
0006350051.tif 000006
【図６】
0006350051.tif 000007
【図７】
0006350051.tif 000008
【図８】
0006350051.tif 000009
【図９】
0006350051.tif 000010