(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相制御式調光器に接続可能であり、前記位相制御式調光器により位相制御された交流電圧に基づく入力電圧が入力されてＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
前記ＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動部と、
前記入力電圧に基づき位相角を検出する位相角検出部と、
第１基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、
前記位相角検出部により検出された位相角に応じた第２基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、
前記入力電圧の閾値電圧に対する大小関係を検出する入力電圧検出部と、
第１基準電圧または第２基準電圧に応じた電流を前記ＬＥＤ駆動部に電源を供給するための電源供給ラインから引抜く電流引抜部と、
前記入力電圧検出部による検出結果に応じて、前記第１基準電圧生成部から前記電流引抜部への出力と、前記第２基準電圧生成部から前記電流引抜部への出力を切替える切替部と、
を備えたことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記第１基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角に応じた第１基準電圧を生成することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記第１基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が０°付近の場合、前記電流引抜部が電流を引抜かないような第１基準電圧を生成することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記入力電圧検出部が前記入力電圧が前記閾値電圧以下であることを検出すると、前記ＬＥＤ駆動部はスイッチングを停止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記第２基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が０°から９０°までは前記電流引抜部が電流を引抜かないような第２基準電圧を生成し、前記位相角検出部により検出された位相角が９０°より大きくなるに従って前記電流引抜部により引抜く電流が増加するような第２基準電圧を生成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
前記第２基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が９０°より大きな所定の位相角以上では前記電流引抜部により引抜く電流が一定となるような第２基準電圧を生成することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
前記位相角検出部により検出された位相角が予め定められた位相角より大きくなったときに、前記ＬＥＤ駆動部は前記ＬＥＤ負荷を消灯させ、
前記第２基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が前記予め定められた位相角より大きくなるに従って前記電流引抜部により引抜く電流がゼロまで減少するような第２基準電圧を生成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項８】
前記第２基準電圧生成部は、交流周期の半周期内において生成する第２基準電圧を可変させることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項９】
前記位相角検出部は、交流周期の半周期ごとに位相角を検出することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されたＬＥＤ負荷と、を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動回路及びこれを用いたＬＥＤ照明灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）は、低消費電流で長寿命などの特徴を有し、表示装置だけでなく照明器具等にもその用途が広がりつつある。なお、ＬＥＤ照明器具では、所望の照度を得るために、複数個のＬＥＤを使用する場合が多い（例えば特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
一般的な照明器具は商用交流電源を使用することが多く、白熱電球などの一般的な照明灯具に代えてＬＥＤ照明灯具を使用する場合などを考慮すると、ＬＥＤ照明灯具も一般的な照明灯具と同様に商用交流電源を使用する構成であることが望ましい。
【０００４】
また、白熱電球を調光制御しようとした場合、スイッチング素子（一般的にはサイリスタ素子やトライアック素子）を交流電源電圧の或る位相角でオンすることにより白熱電球への電源供給をボリューム一つで簡単に調光制御できる位相制御式調光器（一般的に白熱ライコンと呼ばれている）が用いられている。しかしながら、白熱電球を位相制御式調光器で調光する場合において、ワット数の小さな白熱電球と調光器を接続するとちらつきや点滅が生じ正常に調光できないことが知られている。
【０００５】
交流電源使用のＬＥＤ照明灯具を調光制御しようとした場合、既存の白熱灯用の位相制御式調光器をそのまま接続できることが望ましい。調光用の設備は既存のままで、灯具のみをＬＥＤ照明灯具にすることにより、白熱灯に比較すると大幅な低消費電力化が可能になる。また、調光用の設備をＬＥＤ照明灯具専用のものに変更することなく互換性を確保でき、設備コストの低減につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３２７１５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１１７３９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２８９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、交流電源を用いたＬＥＤ照明灯具を調光制御することができるＬＥＤ照明システムの従来例を図１２に示す。図１２に示すＬＥＤ照明システムは、位相制御式調光器２００と、ダイオードブリッジＤＢ１及び電流制限部ＩＬを有するＬＥＤ駆動回路３００と、ＬＥＤを直列に接続したＬＥＤアレイ４００を備えている。交流電源である商用電源１００と電流制限部ＩＬの間に位相制御式調光器２００が直列に接続されている。位相制御式調光器２００では、半固定抵抗Ｒｖａｒの抵抗値を可変させることにより、抵抗値に依存した電源位相角でトライアックＴｒｉをオンさせる。コンデンサＣｃの両端電圧がダイアックＤｉのオン電圧を超えると、トライアックＴｒｉのゲートに電流が流れてトライアックＴｒｉがオンとなる。半固定抵抗Ｒｖａｒの抵抗値を変化させることにより、トライアックＴｒｉがオンとなる位相角を可変させることができる。通常、半固定抵抗Ｒｖａｒは回転つまみやスライド式になっており、つまみの回転角を変えたり、スライド位置を変えることにより、照明灯具の調光制御ができるようになっている。さらに、位相制御式調光器２００では、コンデンサＣａとインダクタＬによる雑音抑制回路が構成され、位相制御式調光器２００から交流電源ラインに帰還する雑音を低減している。図１３に位相制御式調光器２００の位相角が４５°、９０°、１３５°に対応する調光器の出力波形とダイオードブリッジＤＢ１の出力波形を示す。位相角が大きくなるに従い、ダイオードブリッジ出力波形の電圧の平均値が小さくなる。位相制御式調光器２００にＬＥＤ照明灯具を接続すると調光器の位相角が大きくなるに従い、明るさが暗くなる。
【０００８】
白熱灯用の位相制御式調光器にＬＥＤを直列接続したＬＥＤアレイを接続し、位相制御式調光器の位相角を大きくして、ＬＥＤの明るさを暗くしていった場合、ダイオードブリッジの出力電圧がＬＥＤアレイの光り始めの順方向電圧よりも小さくなったときに、ＬＥＤが光らなくなり調光器に流れる電流が急激に減少する。調光器に流れる電流が急激に減少すると、調光器内部のトライアックに流れる電流が保持電流を下回るため、トライアックがオフして調光器の出力がストップして不安定になり、ＬＥＤの明るさにちらつきが発生する。また、調光器出力が位相制御されて、トライアックがオフからオンになるときに、ＬＥＤがオフからオンになりＬＥＤのインピーダンスが急激に変化する。これにより調光器の出力電圧が急激に変化するエッジ部分にリンギングが発生し、トライアックが不安定になりオフしてしまい、明るさにちらつきが発生することがある。トライアックがオフするタイミングが交流の半周期ごとにずれたり、トライアックがオフしたりしなかったりする現象が発生することにより、ちらつきが発生する。また、一度オフしたトライアックが一定時間後にオンとなり、オン・オフを繰り返す発振現象が発生し、ちらつきが発生する場合もある。
【０００９】
また、力率改善及びＥＭＩノイズ低減のためにダイオードブリッジとＬＥＤ駆動回路の間に抵抗、インダクタ、ダイオード、コンデンサによるフィルタ回路を配置することが多い。調光器の位相角が９０°以上になると、ＬＥＤ駆動回路の調光動作によってＬＥＤ駆動回路に流れる電流が減少すると共に、調光器の出力電圧が上昇から下降に転じるため、フィルタ回路内のコンデンサに蓄積された電荷により、ＬＥＤ駆動回路が動作するようになる。これにより、調光器から供給される電流が急激に減少して、調光器内のトライアックの電流が保持電流を下回り、トライアックがオフして調光器が誤動作し、ちらつきが発生してしまうことがある。
【００１０】
なお、従来の白熱灯負荷の場合は、負荷がタングステンなどのフィラメントであるため、調光器のトライアックがオフからオンに切替る際にインピーダンスの変動が少なく、インピーダンスが低い状態を保ったままである。また、ダイオードブリッジやフィルタ回路もないため、調光器に流れる電流が急激に変化することなく、交流電源が０Ｖ付近まで安定した調光動作が可能である。
【００１１】
上記問題点を鑑み、本発明は、ＬＥＤのちらつきを抑えつつ、効率の向上を図ることができるＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤ照明灯具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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、位相制御式調光器に接続可能であり、前記位相制御式調光器により位相制御された交流電圧に基づく入力電圧が入力されてＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
前記ＬＥＤ負荷を駆動するＬＥＤ駆動部と、
前記入力電圧に基づき位相角を検出する位相角検出部と、
第１基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、
前記位相角検出部により検出された位相角に応じた第２基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、
前記入力電圧の閾値電圧に対する大小関係を検出する入力電圧検出部と、
第１基準電圧または第２基準電圧に応じた電流を前記ＬＥＤ駆動部に電源を供給するための電源供給ラインから引抜く電流引抜部と、
前記入力電圧検出部による検出結果に応じて、前記第１基準電圧生成部から前記電流引抜部への出力と、前記第２基準電圧生成部から前記電流引抜部への出力を切替える切替部と、
を備えたＬＥＤ駆動回路とする。
【００１３】
このような構成によれば、第１基準電圧による電流引抜きと第２基準電圧による電流引抜を個別に行うと共に、位相角に応じて引抜く電流を可変とするので、位相制御式調光器内の電流制御手段（例えばトライアック等）がオフとなることを抑えてＬＥＤのちらつきを抑えつつ、効率の向上を図ることができる。
【００１４】
また、前記第１基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角に応じた第１基準電圧を生成するようにしてもよい。
【００１５】
また、前記第１基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が０°付近の場合、前記電流引抜部が電流を引抜かないような第１基準電圧を生成するようにしてもよい。
【００１６】
また、前記入力電圧検出部が前記入力電圧が前記閾値電圧以下であることを検出すると、前記ＬＥＤ駆動部はスイッチングを停止するようにしてもよい。
【００１７】
また、前記第２基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が０°から９０°までは前記電流引抜部が電流を引抜かないような第２基準電圧を生成し、前記位相角検出部により検出された位相角が９０°より大きくなるに従って前記電流引抜部により引抜く電流が増加するような第２基準電圧を生成するようにしてもよい。
【００１８】
また、前記第２基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が９０°より大きな所定の位相角以上では前記電流引抜部により引抜く電流が一定となるような第２基準電圧を生成するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記位相角検出部により検出された位相角が予め定められた位相角より大きくなったときに、前記ＬＥＤ駆動部は前記ＬＥＤ負荷を消灯させ、
前記第２基準電圧生成部は、前記位相角検出部により検出された位相角が前記予め定められた位相角より大きくなるに従って前記電流引抜部により引抜く電流がゼロまで減少するような第２基準電圧を生成するようにしてもよい。
【００２０】
また、前記第２基準電圧生成部は、交流周期の半周期内において生成する第２基準電圧を可変させるようにしてもよい。
【００２１】
また、前記位相角検出部は、交流周期の半周期ごとに位相角を検出するようにしてもよい。
【００２２】
また、本発明のＬＥＤ照明灯具は、上記いずれかの構成のＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤ駆動回路の出力側に接続されたＬＥＤ負荷と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、ＬＥＤのちらつきを抑えつつ、効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示すＬＥＤ照明システムにおける位相制御式調光器及びフィルタ回路の詳細構成を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る位相角と第２基準電圧の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る位相角と第１基準電圧の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る調光位相角ごとの入力電圧及び基準電圧の波形例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る位相角と第２基準電圧の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る入力電圧、基準電圧及びスイッチング電流の波形例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る入力電圧及び基準電圧の波形例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る位相角検出部の構成を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る位相角検出部の構成を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動部の構成を示す図である。
【図１２】ＬＥＤ照明システムの従来例を示す図である。
【図１３】調光器位相角ごとの調光器出力及びダイオードブリッジ出力の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明システムの全体構成を図１に示す。また、図１に示すＬＥＤ照明システムにおける位相制御式調光器及びフィルタ回路の詳細構成を示した全体構成を図２に示す。
【００２６】
図１に示すＬＥＤ照明システムは、商用電源１００と、位相制御式調光器（以下、単に調光器と記載する場合がある）２００と、ヒューズＦ１と、サージ対策用素子ＮＲ１と、ダイオードブリッジＤＢ１と、ＬＥＤ駆動回路５００と、ＬＥＤアレイ４００を備えている。商用電源１００は、位相制御式調光器２００及びヒューズＦ１を介してダイオードブリッジＤＢ１に接続され、商用電源１００の一端とヒューズＦ１の一端の間にサージ対策用素子ＮＲ１が接続される。そして、ダイオードブリッジＤＢ１の出力側にＬＥＤ駆動回路５００が接続され、ＬＥＤ駆動回路５００の出力側にＬＥＤアレイ４００が接続される。なお、ＬＥＤ駆動回路５００と、ＬＥＤアレイ４００とがＬＥＤ照明灯具を構成することになり、ＬＥＤ照明灯具の一例としてはＬＥＤ電球などが挙げられる。
【００２７】
商用電源１００は正弦波の交流電圧を出力し、電圧は国によって異なり、１００Ｖ〜２５０Ｖ、周波数は５０Ｈｚ、６０Ｈｚが存在する。交流電圧が位相制御式調光器２００に入力されると、調光するためのボリュームの回転やスライド動作に従って、交流波形の或る位相ポイントを切り欠くような波形を生成する。位相制御式調光器２００の出力波形はダイオードブリッジＤＢ１により全波整流され、入力周波数の倍（５０Ｈｚの場合１００Ｈｚ、６０Ｈｚの場合１２０Ｈｚ）の周波数をもつ脈動波形がＬＥＤ駆動回路５００の入力端子Ｔ０に入力される。
【００２８】
ＬＥＤ駆動回路５００は、フィルタ回路１と、入力電圧検出部２と、位相角検出部３と、第１基準電圧生成部４と、第２基準電圧生成部５と、電流引抜部６と、ＬＥＤ駆動部７を有している。
【００２９】
力率改善及びＬＥＤ駆動部７のスイッチングノイズを減衰させて外部に放射されるＥＭＩノイズを低減させることを目的とするフィルタ回路１は、図２に示すように、抵抗Ｒ１と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１及びＣ２から構成される。
【００３０】
位相角検出部３は、ダイオードブリッジＤＢ１から入力端子Ｔ０に入力される入力電圧ＶＩＮに基づいて位相制御式調光器２００の位相角を検出する。ＬＥＤ駆動部７は、位相角検出部３により検出された位相角に対応してＬＥＤアレイ４００に流す電流を可変させて調光を行う。
【００３１】
ＬＥＤ駆動部７を擬似共振フライバック式コンバータとして構成した場合の構成例を図１１に示す。図１１に示すＬＥＤ駆動部７は、制御部７１と、スイッチング素子７２と、ダイオード７３と、コンデンサ７４と、ＬＥＤ電流検出部７５と、トランスＴｒと、発光ダイオードＬと、フォトトランジスタＰと、抵抗Ｒ７１と、補助巻線Ｌ７１を有している。発光ダイオードＬ及びフォトトランジスタＰを介してＬＥＤ電流検出部７５から制御部７１にＬＥＤ電流検出信号が入力される。制御部７１は、ＬＥＤ電流検出信号と、位相角検出部３から入力される位相角検出信号に基づいてスイッチング素子７２をスイッチング制御し、ＬＥＤ電流を一定に制御する。
【００３２】
第１基準電圧生成部４及び第２基準電圧生成部５は、位相角検出部３により検出された位相角に対応した基準電圧を生成する。入力電圧検出部２は、入力電圧ＶＩＮが所定の閾値電圧以下か否かを検出し、検出結果に応じてスイッチＳＷ１を切替える。
【００３３】
入力電圧検出部２は、入力電圧ＶＩＮが閾値電圧以下であることを検出すると、第１基準電圧生成部４の出力する第１基準電圧が電流引抜部６へ入力されるようにスイッチＳＷ１を切替える。一方、入力電圧検出部２は、入力電圧ＶＩＮが閾値電圧を超えることを検出すると、第２基準電圧生成部５の出力する第２基準電圧が電流引抜部６へ入力されるようにスイッチＳＷ１を切替える。電流引抜部６は、入力される第１基準電圧または第２基準電圧に比例した電流を、ＬＥＤ駆動部７に電源を供給するための電源供給ラインＬＮ１から引抜く。
【００３４】
第２基準電圧生成部５が生成する第２基準電圧と調光器２００の位相角との関係を示すグラフの一例を図３に示す。調光器２００の位相角が０°〜９０°まではＬＥＤ駆動部７の調光動作によりＬＥＤアレイ４００の輝度が明るく、ＬＥＤ駆動部７に流れる電流が大きい。さらに、入力電圧ＶＩＮが単調に上昇することにより、フィルタ回路１においてダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に充電される。従って、調光器２００から引抜かれる電流が大きくなり、トライアックＴｒｉはオフしにくい。しかしながら、調光器２００の位相角が９０°より大きくなると、ＬＥＤアレイ４００の輝度が調光器２００の位相角が大きくなるに従って急激に暗くなり、ＬＥＤ駆動部７に流れる電流が減少する。さらに、入力電圧ＶＩＮは単調に減少するため、ＬＥＤ駆動部７で消費される電流の一部がコンデンサＣ５から供給される。従って、調光器２００から引抜かれる電流が小さくなってしまい、トライアックＴｒｉがオフしやすい状態となる。
【００３５】
このような理由から、図３に示すように、調光器２００の位相角が０°〜９０°までは第２基準電圧を０Ｖとし、位相角が９０°から大きくなるに従い第２基準電圧を増加させ、位相角が或る値以上で第２基準電圧を一定としている。
【００３６】
また、第１基準電圧生成部４が生成する第１基準電圧と調光器２００の位相角との関係を示すグラフの一例を図４に示す。一般的な調光器の位相角の範囲は３０°〜１６０°であるため、位相角が５°以下の場合は調光器が接続されていないと判断することができる。調光器が接続されていなければ、調光器内のトライアックがオフすることを防止する引抜電流を引抜く必要はない。そこで、図４に示すように、調光器２００の位相角が０°〜５°までは第１基準電圧を０Ｖとしている。そして、位相角が５°より大きくなるに従って第１基準電圧を増加させ、位相角が或る値以上で第１基準電圧を一定としている。これにより、調光器が接続されていない場合に、電流を引抜かないので消費電力を低減できる。
【００３７】
基準電圧の特性として図３及び図４を用いた場合に、調光器２００の位相角が４５°、９０°、１００°、１３５°であるときの入力電圧ＶＩＮ及び電流引抜部６へ入力される基準電圧Ｖｓの波形を図５に示す。入力電圧ＶＩＮが閾値電圧以下のときは第１基準電圧が基準電圧Ｖｓとして選択され、入力電圧ＶＩＮが閾値電圧を超えるときは第２基準電圧が基準電圧Ｖｓとして選択される。
【００３８】
入力電圧ＶＩＮが閾値電圧を超えるときは、検出された位相角に応じた第２基準電圧が電流引抜部６に入力され、電流引抜部６により第２基準電圧に比例した電流が引抜かれるので、調光器２００内のトライアックＴｒｉがオフとなることを防止すると共に、適切な量の電流を引抜くことによって効率を向上させることができる。また、入力電圧ＶＩＮが閾値電圧以下のときに、第１基準電圧が電流引抜部６に入力され、電流引抜部６により第１基準電圧に比例した電流が引抜かれるので、ＬＥＤアレイ４００がオフになるときにトライアックＴｒｉがオフとなることを防止できる。また、入力電圧ＶＩＮのオン期間とオフ期間とで基準電圧を切替えて引抜き電流を可変させるので、効率を向上させることができる。上記のようにトライアックＴｒｉのオフを防止することにより、ちらつきや明るさのヒステリシスを抑えた調光を実現することができる（従来、調光器の位相角を小→大と大→小にするときにＬＥＤの明るさにヒステリシスが発生していた）。
【００３９】
なお、第１基準電圧は、調光器２００の位相角に依らず一定の値としてもよい。即ち、検出された位相角に応じて第１基準電圧を必ずしも生成しなくてもよい。
【００４０】
また、第２基準電圧生成部５が生成する第２基準電圧と調光器２００の位相角との関係を示すグラフの他の一例を図６に示す。本実施形態では、位相角検出部３により検出された位相角が予め定められた位相角（ＬＥＤ消灯位相角）より大きくなったときに、ＬＥＤ駆動部７がＬＥＤアレイ４００を消灯させる。図６に示す特性では、調光器２００の位相角が９０°より大きくなるに従って第２基準電圧を増加させ、位相角が或る値以上で第２基準電圧を一定とし、位相角がＬＥＤ消灯位相角より大きくなるに従って第２基準電圧を０Ｖまで減少させる。ＬＥＤを消灯させる場合は、調光器２００内のトライアックＴｒｉがオフになってもちらつきは発生しないため、引抜く電流を小さくしてもよいからである。これにより、ＬＥＤ消灯時の消費電力を低減できる。
【００４１】
また、第１基準電圧が選択されている低電圧時（即ち入力電圧ＶＩＮが閾値電圧以下であることが入力電圧検出部２により検出されたとき）は、ＬＥＤ駆動部７のスイッチングを停止してもよい。ＬＥＤ駆動部７がフライバック式コンバータ（例えば図１１）で構成される場合、入力が低電圧時にスイッチング周波数が低下してスイッチング周波数が可聴帯域に入って音鳴りが発生することを防止できる。入力が低電圧時にスイッチング周波数が低下する原因を具体的に説明すると、例えば図１１に示す擬似共振フライバック式コンバータの場合、トランスＴｒの１次側コイルに流れる電流が或る閾値Ｉｏｎに達したことを抵抗Ｒ７１により制御部７１が検出すると、制御部７１はスイッチング素子７２をオフとする。スイッチング素子７２がオフすると２次側のダイオード７３に順方向に電流が流れる。そして、２次側のダイオード７３の電流がゼロになったことを補助巻線Ｌ７１により制御部７１が検出すると、制御部７１はスイッチング素子７２をオンにする。なお、閾値Ｉｏｎは位相角検出部３により検出された位相角に応じて設定され、位相角が大きいほど閾値Ｉｏｎは小さく設定される。また、閾値Ｉｏｎは、ＬＥＤ電流検出部７５により検出されるＬＥＤ電流と位相角検出部３により検出される位相角に応じた目標電流値との関係に基づき調整される。ここで、入力電圧をＶｉｎとすると、トランスＴｒの１次側コイルに流れる電流が閾値Ｉｏｎに達する時間Ｔｏｎは次式で表される。
Ｔｏｎ＝Ｌ１×Ｉｏｎ／Ｖｉｎ
Ｌ１：トランスＴｒの１次側コイルのインダクタンス
Ｉｏｎ：閾値電流
Ｖｉｎ：入力電圧
上記の式より、Ｔｏｎが入力電圧Ｖｉｎに反比例するため、入力が低電圧時にはＴｏｎが大きくなり、スイッチング周波数が低下する。
【００４２】
また、本発明の別実施形態に係る入力電圧ＶＩＮ、電流引抜部６へ入力される基準電圧Ｖｓ及びＬＥＤ駆動部７のスイッチング電流（平均値）の各波形を図７に示す。上述した図５の実施形態では、第２基準電圧は交流周期の半周期内において一定値としていたが、図７では第２基準電圧を交流周期の半周期内において可変としている。より具体的には、スイッチング電流が小さいときは第２基準電圧を大きくして引抜電流を大きくし、スイッチング電流が大きいときは第２基準電圧を小さくして引抜電流を小さくし、スイッチング電流と引抜電流の和が一定値となるよう制御する。なお、入力電圧ＶＩＮが立ち上がって閾値電圧を超えた時点の第２基準電圧は、位相角に応じた値にすればよい。このような引抜電流の可変制御により、効率を向上させることができる。
【００４３】
また、本発明のさらなる別実施形態に係る入力電圧ＶＩＮ及び電流引抜部６へ入力される基準電圧Ｖｓの各波形を図８に示す。位相角検出部３は、例えば図９に示すように、抵抗Ｒ３１及びＲ３２と、コンデンサＣ３１よりローパスフィルタとして構成した場合、入力端子Ｔ２から入力される電圧波形を平滑化し、検出位相角を電圧ＶＰＨＡＳＥとして出力する。即ち、位相角が小さいときは電圧ＶＰＨＡＳＥが高くなり、位相角が大きいときは電圧ＶＰＨＡＳＥが低くなる。しかしながら、調光器２００のつまみを速く回すなどして位相角が急激に変化した場合、ローパスフィルタの特性により電圧ＶＰＨＡＳＥの変化に遅延が発生する。よって、電圧ＶＰＨＡＳＥに対応するように第２基準電圧を変化させても、適切な第２基準電圧を生成できず、適切な電流の引抜が行えず、調光器２００内のトライアックＴｒｉがオフとなってしまうことが発生する場合がある。
【００４４】
そこで、本実施形態では、図８に示すように、交流周期の半周期で調光器２００の位相角の検出を行い、検出された位相角に対応した第２基準電圧を次の半周期で設定する。これにより、調光器２００の位相角が急激に変化した場合でも、引抜電流の追従の遅れを最小限に抑えることができ、トライアックＴｒｉがオフすることを防止できる。
【００４５】
本実施形態に係る位相角検出部３の構成例を図１０に示す。位相角検出部３は、入力端子Ｔ３と、抵抗Ｒ３３及びＲ３４と、コンパレータＣＬ、ＣＨと、スイッチＳＷＬ、ＳＷＨと、定電流源Ｉ１と、コンデンサＣ３２を有する。入力電圧ラインと基準電圧ラインとの間に抵抗Ｒ３３と抵抗Ｒ３４が直列接続される。抵抗Ｒ３３、Ｒ３４による分圧がコンパレータＣＬの反転端子に入力され、基準電圧ＶＬがコンパレータＣＬの非反転端子に入力される。コンパレータＣＬの出力がスイッチＳＷＬを駆動する。また、抵抗Ｒ３３、Ｒ３４による分圧がコンパレータＣＨの反転端子に入力され、基準電圧ＶＨ（＞ＶＬ）が非反転端子に入力される。コンパレータＣＨの出力がスイッチＳＷＨを駆動する。また、コンデンサＣ３２の一端にはスイッチＳＷＬを介して基準電圧ＶＢが印加されると共に、スイッチＳＷＨを介して定電流源Ｉ１が接続され、その一端から電圧ＶＰＨＡＳＥが取り出される。
【００４６】
上記構成において、抵抗Ｒ３３、Ｒ３４による分圧が基準電圧ＶＬ以下の時、入力端子Ｔ３から入力される入力電圧は０Ｖであるとみなし、スイッチＳＷＬ、ＳＷＨはオンとされ、電圧ＶＰＨＡＳＥは基準電圧ＶＢとなり、コンデンサＣ３２が充電される。そして、抵抗Ｒ３３、Ｒ３４による分圧が基準電圧ＶＬを超えるが基準電圧ＶＨ以下のとき、入力電圧は未だ立ち上がっていないとみなし、スイッチＳＷＬはオフとなり、スイッチＳＷＨはオンであるので、定電流源Ｉ１によりコンデンサＣ３２が放電される。そして、抵抗Ｒ３３、Ｒ３４による分圧が基準電圧ＶＨを超えると、入力電圧が立ち上がったとみなし、スイッチＳＷＬ、ＳＷＨがオフにされ、コンデンサＣ３２の放電を停止する。このような動作により、入力電圧が０Ｖから立ち上がるまでの時間、即ち位相角に応じた電圧ＶＰＨＡＳＥを生成することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  商用電源
２００  位相制御式調光器
４００  ＬＥＤアレイ（ＬＥＤ負荷）
５００  ＬＥＤ駆動回路
１  フィルタ回路
２  入力電圧検出部
３  位相角検出部
４  第１基準電圧生成部
５  第２基準電圧生成部
６  電流引抜部
７  ＬＥＤ駆動部
Ｆ１  ヒューズ
ＮＲ１  サージ対策用素子
ＤＢ１  ダイオードブリッジ
Ｔ０  入力端子
ＬＮ１  電源供給ライン
ＳＷ１  スイッチ（切替部）
Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ  コンデンサ
Ｒａ  抵抗
Ｒｖａｒ  半固定抵抗
Ｄｉ  ダイアック
Ｔｒｉ  トライアック
Ｒ１  抵抗
Ｃ１、Ｃ２  コンデンサ
Ｌ１  インダクタ
Ｄ１  ダイオード
【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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【図１２】
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【図１３】
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