(57)【要約】【課題】固体発光素子を点灯させる点灯装置において、簡素化された構成で、調光信号のデューティ比と、固体発光素子からの出射光に対して人が感じる明るさとの関係を、線形に近づけることができる点灯装置を提供する。【解決手段】点灯装置２は、矩形波電圧信号からなる調光信号が入力され、調光信号を調光信号のデューティ比に対応する直流電圧信号に変換する信号変換回路３０と、交流電圧が入力され、直流電圧信号に対応する電流値の直流電流を出力する電源回路１０とを備え、信号変換回路３０は、調光信号に対応する信号を積分するＲＣ回路３６を備え、ＲＣ回路３６における充電時の時定数は、放電時の時定数より大きい。【選択図】図１
2017021966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形波電圧信号からなる調光信号が入力され、前記調光信号を前記調光信号のデューティ比に対応する直流電圧信号に変換する信号変換回路と、
交流電圧が入力され、前記直流電圧信号に対応する電流値の直流電流を出力する電源回路とを備え、
前記信号変換回路は、前記調光信号に対応する信号を積分するＲＣ回路を備え、
前記ＲＣ回路における充電時の時定数は、放電時の時定数より大きい
点灯装置。
【請求項２】
前記放電時の時定数は、前記調光信号の周期の１０倍以上である
請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記ＲＣ回路は、第一抵抗と、前記第一抵抗に直列接続される第二抵抗と、前記第二抵抗に直列接続されるコンデンサと、前記第二抵抗及び前記コンデンサから構成される直列回路に並列接続されるトランジスタとを備える
請求項１又は２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記ＲＣ回路は、前記第二抵抗に並列接続される整流素子を備え、
前記第一抵抗の抵抗値は、前記第二抵抗の抵抗値より大きい
請求項３に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記トランジスタと前記コンデンサとの間に、整流素子を備えない
請求項３に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記電源回路が出力する直流電流の電流値は、前記直流電圧信号の電圧値と正の相関を有する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の点灯装置と、
前記点灯装置から出力された直流電流が入力される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、点灯装置及び照明器具に関し、特に、調光機能を有する点灯装置及び照明器具に関する。
【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、調光機能を有する点灯装置が知られている。そのような点灯装置では、調光比を操作するための調光器などを備え、調光器などへのユーザの操作に基づいて任意の調光比を得ることができる。
【０００３】
調光機能を有する点灯装置において、点灯装置から出射された光の明るさの調整を容易にするために、ユーザの調光における操作量に対して、ユーザが感じる明るさが線形的に変化することが好ましい。ところが、人の視感度特性は、調光比に比例しない。そのため、ユーザの調光における操作量に、調光比を比例させると、ユーザの操作量に対して、ユーザが感じる明るさを線形的に変化させることができない。
【０００４】
そこで、ユーザの操作量に比例するデューティ比を有するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が入力されて、調光比が当該ＰＷＭ信号のデューティ比の約２．３乗に比例する照明器具が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２２９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された照明器具では、ＰＷＭ信号を調光比に対応する直流電圧信号に変換するために、マイコンを用いている。そのため、照明器具内の回路基板においてマイコンを実装するための領域が必要となる。また、マイコンを用いることにより、マイコンを用いない場合より、照明器具のコストが増加する。
【０００７】
そこで本発明は、固体発光素子を点灯させる点灯装置であって、簡素化された構成で、調光信号のデューティ比と、固体発光素子からの出射光に対して人が感じる明るさとの関係を線形に近づけることができる点灯装置及び当該点灯装置を備える照明器具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、矩形波電圧信号からなる調光信号が入力され、前記調光信号を前記調光信号のデューティ比に対応する直流電圧信号に変換する信号変換回路と、交流電圧が入力され、前記直流電圧信号に対応する電流値の直流電流を出力する電源回路とを備え、前記信号変換回路は、前記調光信号に対応する信号を積分するＲＣ回路を備え、前記ＲＣ回路における充電時の時定数は、放電時の時定数より大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固体発光素子を点灯させる点灯装置であって、簡素化された構成で、調光信号のデューティ比と、固体発光素子からの出射光に対して人が感じる明るさとの関係を線形に近づけることができる点灯装置及び当該点灯装置を備える照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係る点灯装置及び照明器具の回路構成を示す回路図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る信号変換回路の回路構成を示す回路図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る反転経路及びＲＣ回路における充電時及び放電時の電流経路を示す回路図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る点灯装置における調光信号の電圧値、並びに、信号変換回路の各ノード及び出力端子における信号の電圧値の波形を示すグラフである。
【図５】図５は、比較例１の信号変換回路の回路構成を示す回路図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る調光信号のデューティ比と信号変換回路の出力信号の電圧との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、比較例２の点灯装置及び照明器具の回路構成を示す回路図である。
【図８】図８は、変形例に係るＲＣ回路の回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の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される。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態）
［１．全体構成］
まず、実施の形態に係る点灯装置及び照明器具の全体構成について、図１を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る点灯装置２及び照明器具４の回路構成を示す回路図である。なお、本図には、交流電圧を出力する交流電源６も併せて図示されている。
【００１５】
図１に示されるように、照明器具４は、点灯装置２と固体発光素子８とを備える。
【００１６】
交流電源６は、点灯装置２に交流電圧を出力する電源であり、例えば、商用交流電源などの系統電源である。
【００１７】
固体発光素子８は、点灯装置２から直流電流が入力される素子である。固体発光素子８は、例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などである。
【００１８】
点灯装置２は、交流電源６から交流電圧が入力されて、固体発光素子８に直流電流を供給する装置である。図１に示されるように、点灯装置２は、電源回路１０、調光信号源２０、信号変換回路３０、分圧回路４０、オペアンプ８０、抵抗８２及び８４を備える。
【００１９】
調光信号源２０は、矩形波電圧信号からなる調光信号を出力する信号源である。本実施の形態では、調光信号源２０はＰＷＭ信号を出力する。調光信号の周波数は、特に限定されない。本実施の形態では、調光信号の周波数は、１ｋＨｚである。調光信号源２０として、例えば、固体発光素子８の調光比を決定する調光器が用いられる。調光信号源２０は、調光度調整用のハンドルなどを備える。調光度調整用のハンドルは、例えば、ロータリ式又はスライド式のハンドルであり、ハンドルの回転量、又は、スライド量などの操作量に比例するデューティ比のＰＷＭ信号が調光信号源２０から出力される。本実施の形態に係る点灯装置２では、ＰＷＭ信号のデューティ比が大きいほど、調光比が小さくなる。すなわち、デューティ比が大きいほど、照明器具４から出射される光束が少なくなる。
【００２０】
信号変換回路３０は、矩形波電圧信号からなる調光信号が入力され、調光信号を調光信号のデューティ比に対応する直流電圧信号に変換する回路である。本実施の形態では、信号変換回路３０は、調光信号源２０から調光信号が入力され、調光信号のデューティ比の約２．３乗に比例する電圧値を有する直流電圧信号に変換する。また、信号変換回路３０は、直流電圧信号を、分圧回路４０を介して、オペアンプ８０に出力する。信号変換回路３０の詳細な構成については、後述する。
【００２１】
分圧回路４０は、信号変換回路３０から入力された直流電圧信号を分圧する回路である。本実施の形態では、分圧回路４０は、抵抗４２及び４４を備える。分圧回路４０は、抵抗４２及び４４の抵抗値によって決定される分圧比で直流電圧信号を分圧し、オペアンプ８０の非反転入力端子に出力する。分圧回路４０によって、直流電圧信号が所定の範囲の電圧値をもつ信号に変換される。なお、信号変換回路３０から出力される直流電圧信号が、当該所定の範囲の電圧値を有する場合には、点灯装置２は分圧回路４０を備えなくてもよい。
【００２２】
オペアンプ８０は、調光信号のデューティ比に対応する電圧と、固体発光素子８に流れる電流に対応する電圧との差を増幅する回路である。本実施の形態では、オペアンプ８０は、分圧回路４０から出力される信号の電圧と、固体発光素子８に直列接続される抵抗８２に印加される電圧との差を増幅する。オペアンプ８０は、非反転入力端子に入力された電圧と、反転入力端子に入力された電圧との差を増幅した電圧を、電源回路１０に出力する。
【００２３】
抵抗８２は、固体発光素子８に流れる電流、すなわち、電源回路１０の出力電流を検出するためのセンス抵抗である。抵抗８２は、固体発光素子８に直列接続されている。
【００２４】
抵抗８４は、オペアンプ８０の増幅率を定める抵抗である。抵抗８４は、一方の端子が固体発光素子８と抵抗８２との接続点に接続され、他方の端子が、オペアンプ８０の反転入力端子に接続される。
【００２５】
抵抗８６及びコンデンサ８８は、オペアンプ８０の増幅率及び周波数特性を定める素子である。抵抗８６及びコンデンサ８８が直列接続された回路が、オペアンプ８０の負帰還回路に接続される。
【００２６】
電源回路１０は、交流電圧が入力され、前記直流電圧信号に対応する電流値の直流電流を出力する回路である。図１に示されるように、電源回路１０は、整流回路１２、昇圧チョッパ回路１４、及び、降圧チョッパ回路１６を備える。
【００２７】
整流回路１２は、交流電源６から入力された交流電圧を整流する回路である。整流回路１２として、例えば、ダイオードブリッジを用いることができる。
【００２８】
昇圧チョッパ回路１４は、整流回路１２から入力された直流電圧を昇圧して出力する直流電源回路である。昇圧チョッパ回路１４は、入力された直流電圧を昇圧して出力する公知の直流電流回路であればよく、その構成は、特に限定されない。
【００２９】
降圧チョッパ回路１６は、昇圧チョッパ回路１４から入力された直流電圧を降圧して出力する直流電源回路である。また、降圧チョッパ回路１６は、オペアンプ８０から入力される信号に基づいて、出力電流を調整する。具体的には、降圧チョッパ回路１６は、内部にスイッチング素子を備え、オペアンプ８０から入力される信号電圧に応じて、当該スイッチング素子のオン時間を調節することにより、出力電流を調整する。これにより、降圧チョッパ回路１６は、オペアンプ８０の非反転入力端子に入力される電圧と反転入力端子に入力される電圧とが等しくなるように、出力電流をフィードバック制御することができる。ここで、上述のとおり、オペアンプ８０の非反転入力端子に入力される電圧は、調光信号に対応する電圧であり、反転入力端子に入力される電圧は、降圧チョッパ回路１６の出力電流に対応する電圧である。したがって、降圧チョッパ回路１６は、出力電流を調光信号に対応する電流値に調整することができる。
【００３０】
［２．信号変換回路の構成］
次に、信号変換回路３０の構成について、図２を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図２は、本実施の形態に係る信号変換回路３０の回路構成を示す回路図である。なお、本図には、調光信号源２０も併せて図示されている。
【００３２】
図２に示されるように、信号変換回路３０は、無極性化回路３２、反転回路３４、ＲＣ回路３６及びＲＣ平滑回路３８を備える。
【００３３】
［２−１．無極性化回路］
まず、無極性化回路３２について説明する。無極性化回路３２は、調光信号源２０から入力されたＰＷＭ信号を無極性化する回路である。また、無極性化回路３２は、調光信号源２０と反転回路３４とを電気的に絶縁する機能も有する。図２に示されるように、無極性化回路３２は、整流回路３２０、ツェナーダイオード３２２、抵抗３２４、３２６及び３３０、フォトカプラ３２８、並びに、コンデンサ３３２を備える。
【００３４】
整流回路３２０は、調光信号源２０から入力される調光信号を整流することによって、無極性化する回路である。整流回路３２０として、例えば、ダイオードブリッジが用いられる。
【００３５】
抵抗３２４及び３２６は、整流回路３２０から出力された電圧を分圧するための素子である。抵抗３２４の一方の端子は、整流回路３２０の高電位側の出力端子に接続され、他方の端子は、抵抗３２６の一方の端子に接続される。抵抗３２６の他方の端子は、フォトカプラ３２８の入力側ＬＥＤのアノード端子に接続される。抵抗３２４及び３２６の抵抗値は、調光信号の電圧値、フォトカプラ３２８の特性などに基づいて、フォトカプラ３２８に所定の電圧が印加されるような値に定められる。本実施の形態では、抵抗３２４及び３２６の抵抗値は、例えば、それぞれ、２．７ｋΩ、及び、３．９ｋΩである。
【００３６】
ツェナーダイオード３２２は、フォトカプラ３２８に印加される電圧を安定化するための素子である。ツェナーダイオード３２２は、カソード端子が抵抗３２４と抵抗３２６との接続部に接続され、アノード端子が、整流回路３２０の低電位側の出力端子に接続される。ツェナーダイオード３２２の降伏電圧は、フォトカプラ３２８の特性に基づいて定められる。本実施の形態では、ツェナーダイオード３２２の降伏電圧は、例えば、４．７Ｖである。
【００３７】
フォトカプラ３２８は、調光信号源２０と反転回路３４とを電気的に絶縁するための素子である。フォトカプラ３２８の入力側ＬＥＤのアノード端子は、抵抗３２６に接続され、カソード端子は、整流回路３２０の低電位側の出力端子に接続される。フォトカプラ３２８の出力側フォトトランジスタのコレクタ端子は、ノードＮ１（抵抗３３０とコンデンサ３３２一方の端子との接続部）に接続され、エミッタ端子は、接地される。フォトカプラ３２８は以上のように接続されることにより、入力側ＬＥＤに印加される電圧が順方向電圧以上になった場合に、出力側フォトトランジスタの両端子間は低抵抗化される。また、フォトカプラ３２８の入力側ＬＥＤに印加される電圧が、順方向電圧未満である場合には、出力側フォトトランジスタの両端子間は高抵抗化される。
【００３８】
抵抗３３０は、フォトカプラ３２８（及び反転回路３４のトランジスタ３４０のベース−エミッタ間）に流れる電流を制限するための素子である。抵抗３３０の一方の端子は、直流電源に接続されて電圧Ｖｃｃが印加され、他方の端子は、ノードＮ１に接続される。抵抗３３０の抵抗値は、特に限定されない。本実施の形態では、抵抗３３０の抵抗値は、例えば、１５ｋΩである。
【００３９】
コンデンサ３３２は、フォトカプラ３２８から出力された信号のノイズを除去するための小容量のコンデンサである。つまり、コンデンサ３３２は、フォトカプラ３２８から出力された信号を平滑化しない程度に容量の小さいコンデンサである。コンデンサ３３２の一方の端子は、ノードＮ１に接続され、他方の端子は、接地される。また、コンデンサ３３２の一方の端子は、反転回路３４が備えるトランジスタ３４０のベース端子に接続される。コンデンサ３３２の容量は、フォトカプラ３２８から出力された信号を平滑化しない程度に小さければよい。本実施の形態では、コンデンサ３３２の容量は、例えば、１００ｐＦである。
【００４０】
以上のように、無極性化回路３２が形成されることにより、調光信号は無極性化される。また、フォトカプラ３２８により、調光信号源２０と反転回路３４とが電気的に絶縁される。
【００４１】
［２−２．反転回路］
続いて、反転回路３４について説明する。反転回路３４は、無極性化回路３２からノードＮ１に出力される信号の論理を反転させて（つまり、信号のハイレベルとローレベルとを反転させて）ノードＮ３に出力する回路である。図２に示されるように、反転回路３４は、トランジスタ３４０、抵抗３４２及び３４４、ダイオード３４６並びにコンデンサ３４８を備える。
【００４２】
抵抗３４２は、トランジスタ３４０に流れる電流を制限するための素子である。抵抗３４２の一方の端子は、直流電源に接続されて電圧Ｖｃｃが印加され、他方の端子は、ノードＮ２に接続される。抵抗３４２の抵抗値については後述する。
【００４３】
抵抗３４４は、トランジスタ３４０に流れる電流を制限するための素子である。抵抗３４４の一方の端子は、ノードＮ２に接続され、他方の端子は、ノードＮ３に接続される。抵抗３４２の抵抗値については後述する。
【００４４】
ダイオード３４６は、コンデンサ３４８の充電時における電流の経路をバイパスさせるための整流素子である。ダイオード３４６のアノード端子は、ノードＮ２に接続され、カソード端子は、ノードＮ３に接続される。つまり、ダイオード３４６は、抵抗３４４に並列接続される。
【００４５】
コンデンサ３４８は、反転回路３４から出力される信号のノイズを除去するための小容量のコンデンサである。つまり、コンデンサ３４８は、反転回路３４から出力される信号を平滑化しない程度に容量の小さいコンデンサである。コンデンサ３４８の一方の端子は、ノードＮ３に接続され、他方の端子は、接地される。コンデンサ３４８の容量は、反転回路３４から出力された信号を平滑化しない程度に小さければよい。本実施の形態では、コンデンサ３４８の容量は、例えば、１００ｐＦである。
【００４６】
トランジスタ３４０は、ノードＮ１に入力された信号の論理を反転させるために使用される素子である。トランジスタ３４０のベース端子は、ノードＮ１に接続され、コレクタ端子は、ノードＮ２に接続され、エミッタ端子は接地される。
【００４７】
反転回路３４は以上のような回路構成を有する。また、抵抗３４２の抵抗値は、抵抗３４４の抵抗値と等しくなるように定められる。これにより、コンデンサ３４８の充電時に電流の経路となるＲＣ回路の時定数と、コンデンサ３４８の放電時に電流の経路となるＲＣ回路の時定数とが等しくなる。ここで、反転回路３４における、コンデンサ３４８の充電時及び放電時における電流経路について図３を用いて説明する。
【００４８】
図３は、本実施の形態に係る反転回路３４（及びＲＣ回路３６）における充電時及び放電時の電流経路を示す回路図である。なお、後述するＲＣ回路３６においても充電時及び放電時における電流経路は同様であるため、図３には、ＲＣ回路３６の各素子に対応する符号が括弧内に示されている。
【００４９】
コンデンサ３４８の充電時とは、トランジスタ３４０のコレクタとエミッタとの間が高抵抗である（つまり、電気的に絶縁されているとみなすことができる）場合である。この場合、ノードＮ２の電位がノードＮ３の電位より高くなるため、ダイオード３４６が導通状態となり、抵抗３４４には電流が流れない。したがって、図３に一点鎖線の矢印で示されるように、コンデンサ３４８の充電時に電流の経路となるＲＣ回路は、抵抗３４２、ダイオード３４６及びコンデンサ３４８で形成される。したがって、この場合、ＲＣ回路の時定数は、抵抗３４２の抵抗値とコンデンサ３４８の容量との積で表される。
【００５０】
一方、コンデンサ３４８の放電時とは、トランジスタ３４０のコレクタとエミッタとの間が低抵抗である（つまり、短絡されているとみなすことができる）場合である。この場合、ノードＮ２の電位がノードＮ３の電位より低くなるため、ダイオード３４６が非導通状態となり、抵抗３４４に電流が流れる。したがって、図３に破線の矢印で示されるように、コンデンサ３４８の放電時に電流の経路となるＲＣ回路は、抵抗３４４及びコンデンサ３４８で形成される。したがって、この場合、ＲＣ回路の時定数は、抵抗３４４の抵抗値とコンデンサ３４８の容量との積で表される。
【００５１】
なお、抵抗３４２の抵抗値は、抵抗３４４の抵抗値と、完全に一致しなくてもよい。それらの抵抗値間の誤差に起因して、反転回路３４からの出力信号に歪みが発生するが、当該歪みが無視できる程度の誤差であれば許容される。
【００５２】
［２−３．ＲＣ回路］
続いて、ＲＣ回路３６について説明する。ＲＣ回路３６は、反転回路３４からノードＮ３に出力される調光信号に対応する信号を積分する回路である。図２に示されるように、ＲＣ回路３６は、トランジスタ３６０、第一抵抗３６２、第二抵抗３６４、ダイオード３６６及びコンデンサ３６８を備える。
【００５３】
第一抵抗３６２は、トランジスタ３６０に流れる電流を制限するための素子である。第一抵抗３６２の一方の端子は直流電源に接続されて電圧Ｖｃｃが印加され、他方の端子はノードＮ４に接続される。第一抵抗３６２の抵抗値については後述する。
【００５４】
第二抵抗３６４は、トランジスタ３６０に流れる電流を制限するための素子である。第二抵抗３６４は、第一抵抗３６２に直列接続される。本実施の形態では、第二抵抗３６４の一方の端子はノードＮ４に接続され、他方の端子はノードＮ５に接続される。第二抵抗３６４の抵抗値については後述する。
【００５５】
ダイオード３６６は、コンデンサ３６８の充電時における電流の経路をバイパスさせるための整流素子である。ダイオード３６６は、第二抵抗３６４に並列接続される。本実施の形態では、ダイオード３６６のアノード端子は、ノードＮ４に接続され、カソード端子は、ノードＮ５に接続される。
【００５６】
コンデンサ３６８は、ＲＣ回路３６に入力される信号を積分するための比較的大容量のコンデンサである。コンデンサ３６８は、第二抵抗３６４に直列接続される。本実施の形態では、コンデンサ３６８の一方の端子はノードＮ５に接続され、他方の端子は接地される。コンデンサ３６８の容量については後述する。
【００５７】
トランジスタ３６０は、ノードＮ３に入力された信号の論理を反転させるために使用される素子である。トランジスタ３６０は、第二抵抗３６４及びコンデンサ３６８から構成される直列回路に並列接続される。本実施の形態では、トランジスタ３６０のベース端子はノードＮ３に接続され、コレクタ端子はノードＮ４に接続され、エミッタ端子は接地される。
【００５８】
ＲＣ回路３６は、上述のとおり反転回路３４と同様の回路構成を有するが、充電時の時定数が、放電時の時定数より大きい点において、反転回路３４と異なる。つまり、第一抵抗３６２の抵抗値と第二抵抗３６４の抵抗値とが異なる。本実施の形態では、第一抵抗３６２及び第二抵抗３６４の抵抗値は、それぞれ、３３０ｋΩ及び１００ｋΩである。これらの抵抗値は、実現すべき調光信号のデューティ比と調光比との関係などに基づいて決定される。点灯装置２における調光信号のデューティ比と、固体発光素子８からの出射光に対して人が感じる明るさとの関係を、線形に近づけるためには、第一抵抗３６２の抵抗値は、例えば、第二抵抗３６４の抵抗値の２倍以上、かつ、４倍以下であることが好ましい。
【００５９】
また、ＲＣ回路３６の充電時及び放電時の時定数が、いずれも調光信号の周期の１０倍以上となるように、第一抵抗３６２及び第二抵抗３６４の抵抗値を定めることが好ましい。なお、ＲＣ回路３６の時定数が調光信号の周期の１０倍未満の場合においても、調光信号のデューティ比と、固体発光素子８からの出射光に対して人が感じる明るさとの関係を線形に近づけることは、ＲＣ平滑回路３８の時定数を大きくすることにより可能となる。しかしながら、ＲＣ平滑回路３８の時定数を大きくすることにより、調光信号を変化させた場合に調光比が収束するまでに要する時間が長くなる。したがって、調光信号を変化させた場合に調光比を速やかに収束させるために、ＲＣ回路３６の充電時及び放電時の時定数が、いずれも調光信号の周期の１０倍以上であることが好ましい。なお、本実施の形態では、放電時の時定数の方が小さいため、放電時の時定数が、調光信号の周期の１０倍以上であれば、充電時の時定数も、自ずと調光信号の周期の１０倍以上となる。
【００６０】
なお、コンデンサ３６８の充電時及び放電時における電流経路は、反転回路３４と同様に図３に示されるとおりである。したがって、ＲＣ回路３８の充電時の時定数は、第一抵抗３６２の抵抗値とコンデンサ３６８の容量との積で表され、ＲＣ回路３８の放電時の時定数は、第二抵抗３６４の抵抗値とコンデンサ３６８の容量との積で表される。
【００６１】
また、ＲＣ回路３６の充電時及び放電時の時定数は、反転回路３４のそれらより大きい。本実施の形態では、上述のように、コンデンサ３６８の容量は、０．１μＦである。このように、ＲＣ回路３６の第一抵抗３６２及び第二抵抗３６４の抵抗値は、それぞれ、反転回路３４の抵抗３４２及び３４４の抵抗値より大きい。また、ＲＣ回路３６のコンデンサ３６８の容量は、反転回路３４のコンデンサ３４８の容量より大きい。これにより、ＲＣ回路３６では、反転回路３４の時定数より大きい時定数を実現できる。
【００６２】
［２−４．ＲＣ平滑回路］
続いて、ＲＣ平滑回路３８について説明する。ＲＣ平滑回路３８は、ＲＣ回路３６からノードＮ５に出力される信号を平滑化する回路である。図２に示されるように、ＲＣ平滑回路３８は、抵抗３８０、３８４及び３８８、並びに、コンデンサ３８２、３８６、３９０を備える。ＲＣ平滑回路３８は、抵抗３８０及びコンデンサ３８２からなるＲＣ積分回路、抵抗３８４及びコンデンサ３８６からなるＲＣ積分回路、並びに、抵抗３８８及びコンデンサ３９０からなるＲＣ積分回路の三段のＲＣ積分回路を備える。本実施の形態では、抵抗３８０、３８４及び３８８の抵抗値はいずれも４０ｋΩであり、コンデンサ３８２、３８６及び３９０の容量はいずれも０．１μＦである。
【００６３】
このように、本実施の形態では、比較的時定数の小さいＲＣ積分回路を三段設けているが、ＲＣ平滑回路３８は、一段の比較的時定数の大きいＲＣ積分回路で形成されてもよい。ただし、本実施の形態のように、比較的時定数の小さいＲＣ積分回路を複数段設けることにより、比較的時定数の大きい一段のＲＣ積分回路を設ける場合より、出力信号の電圧値の収束を早くすることができる。
【００６４】
［３．信号変換回路の動作］
次に、信号変換回路３０の動作について図２及び図４を用いて説明する。
【００６５】
図４は、本実施の形態に係る点灯装置２における調光信号の電圧値、並びに、信号変換回路３０の各ノード及び出力端子における信号の電圧値の波形を示すグラフである。図４のグラフ（ａ）には、調光信号の電圧値の波形が示されている。図４のグラフ（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）には、それぞれ、信号変換回路３０のノードＮ１、Ｎ３及びＮ５における信号の各電圧値Ｖ１、Ｖ３及びＶ５の波形が示されている。また、図４のグラフ（ｅ）には、信号変換回路３０の出力信号の電圧値Ｖｃの波形が示されている。
【００６６】
図４のグラフ（ａ）に示されるように、調光信号は、出力電圧がハイレベルであるオン時間Ｔｏｎと、出力電圧がローレベルであるオフ時間Ｔｏｆｆとを繰り返す矩形波電圧信号である。ここで、調光信号のデューティ比Ｒｄは、オン時間の調光信号周期に対する比で表される。すなわち、調光信号のデューティ比Ｒｄは下式で表される。
【００６７】
Ｒｄ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）
【００６８】
図４のグラフ（ａ）に示されるような調光信号が、調光信号源２０から、信号変換回路３０に入力された場合、図４のグラフ（ａ）と同様の波形を有し、最大電圧だけが異なる信号がフォトカプラ３２８の入力側端子に入力される。ここで、調光信号のオン時間に対応する時間においては、フォトカプラ３２８の入力側ＬＥＤから光が出射されることにより、フォトカプラ３２８の出力端子間が低抵抗状態となる。このため、ノードＮ１は接地され、Ｎ１における信号の電圧Ｖ１は、ローレベルとなる。
【００６９】
一方、調光信号のオフ時間に対応する時間においては、フォトカプラ３２８の入力側ＬＥＤから光が出射されないため、フォトカプラ３２８の出力端子間が高抵抗状態となる。これにより、ノードＮ１には、直流電源から電圧Ｖｃｃが印加されるため、ノードＮ１における信号の電圧Ｖ１はハイレベルとなる。したがって、ノードＮ１における信号の電圧Ｖ１は、図４のグラフ（ｂ）に示されるように、調光信号を反転させた波形を有する。
【００７０】
ノードＮ１における信号の電圧Ｖ１がハイレベルである場合、トランジスタ３４０のベース−エミッタ間には、電圧Ｖ１に対応するバイアス電圧が印加される。このため、トランジスタ３４０のコレクタ−エミッタ間が低抵抗となる。これにより、ノードＮ２が実質的に接地されるため、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３は、ローレベルとなる。
【００７１】
一方、ノードＮ１における信号の電圧Ｖ１がローレベルである場合、トランジスタ３４０のベース−エミッタ間の電圧がほぼゼロとなる。このため、トランジスタ３４０のコレクタ−エミッタ間が高抵抗となる。これにより、ノードＮ３には、直流電源の電圧Ｖｃｃが印加されるため、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３は、ハイレベルとなる。したがって、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３は、図４のグラフ（ｃ）に示されるように、ノードＮ１における信号の電圧Ｖ１の波形を反転させた波形を有する。つまり、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３は、調光信号と同様の波形を有する。なお、ノードＮ１における信号の電圧Ｖ１の変化から、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３が変化するまでに、反転回路３４におけるＲＣ回路の時定数に応じた時間を要する。しかしながら、当該時定数は十分小さいため、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３の波形は、ほぼ矩形波とみなすことができる。
【００７２】
ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３がハイレベルである場合、トランジスタ３６０のベース−エミッタ間には、電圧Ｖ３に対応するバイアス電圧が印加される。このため、トランジスタ３６０のコレクタ−エミッタ間が低抵抗となる。これにより、ノードＮ４が実質的に接地されるため、ノードＮ５における信号の電圧Ｖ５は、ローレベルとなる。
【００７３】
一方、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３がローレベルである場合、トランジスタ３６０のベース−エミッタ間の電圧がほぼゼロとなる。このため、トランジスタ３６０のコレクタ−エミッタ間が高抵抗となる。これにより、ノードＮ５には、直流電源の電圧Ｖｃｃが印加されるため、ノードＮ５における信号の電圧Ｖ５は、ハイレベルとなる。
【００７４】
ここで、ノードＮ３における信号の電圧Ｖ３の変化から、ノードＮ５における信号の電圧Ｖ５が変化するまでに、ＲＣ回路３６の時定数に応じた時間を要する。ＲＣ回路３６の充電時及び放電時における時定数は比較的大きいため、ノードＮ５における信号の電圧Ｖ５の波形は、図４のグラフ（ｄ）に実線で示されるような鋸波状の曲線となる。また、本実施の形態では、ＲＣ回路３６の充電時の時定数は、放電時の時定数より大きい。そのため、ノードＮ５における信号の電圧Ｖ５の波形の充電時（電圧上昇時）における傾きは比較的小さく、放電時（電圧下降時）における傾きは比較的大きいである。
【００７５】
ここで、信号変換回路３０の動作の特徴を理解するために、比較例１の信号変換回路について、図５を用いて説明する。
【００７６】
図５は、比較例１の信号変換回路３００の回路構成を示す回路図である。なお、本図には、調光信号源２０も併せて図示されている。
【００７７】
図５に示されるように、比較例１の信号変換回路３００は、ＲＣ回路３７０の構成において、本実施の形態に係る信号変換回路３０と異なる。具体的には、比較例１のＲＣ回路３７０における第一抵抗３７２及び第二抵抗３７４の抵抗値が、それぞれ、本実施の形態に係るＲＣ回路３６における第一抵抗３６２及び第二抵抗３６４の抵抗値と異なる。比較例１の第一抵抗３７２及び第二抵抗３７４の抵抗値は、例えば、いずれも２００ｋΩである。比較例１のように、第一抵抗３７２及び第二抵抗３７４の抵抗値が等しい場合には、ＲＣ回路３７０の充電時及び放電時の時定数が等しい。この場合、調光信号のデューティ比に、信号変換回路３００の出力信号の電圧Ｖｃａが比例する。
【００７８】
また、比較例１における第一抵抗３７２の抵抗値は、本実施の形態に係る第一抵抗３６２の抵抗値より小さく、比較例１における第二抵抗３７４の抵抗値は、本実施の形態に係る第二抵抗３６４の抵抗値より大きい。したがって、比較例１のＲＣ回路３７０の充電時の時定数は、本実施の形態に係るＲＣ回路３６の充電時の時定数より小さい。また、比較例１のＲＣ回路３７０の放電時の時定数は、本実施の形態に係るＲＣ回路３６の放電時の時定数より大きい。ここで、比較例１のＲＣ回路３７０のノードＮ５における信号の電圧Ｖ５ａについて検討する。
【００７９】
図４のグラフ（ｄ）には、比較例１のノードＮ５における信号の電圧Ｖ５ａの波形が破線で示されている。図４のグラフ（ｄ）に示されるように、破線で示される波形は実線で示される波形より、ＲＣ回路３６の充電時において傾きが大きく、放電時において傾きが小さい。したがって、比較例１のノードＮ５における信号の電圧Ｖ５ａの平均値である信号変換回路３００の出力信号の電圧Ｖｃａは、本実施の形態に係る信号変換回路３０の出力信号の電圧Ｖｃより大きい。ただし、調光信号のデューティ比が１に近づくにつれて、本実施の形態に係る電圧Ｖｃ、及び、比較例における電圧Ｖｃａが、いずれもゼロに近づき、それらの差が小さくなる。また、調光信号のデューティ比がゼロに近づくにつれて、本実施の形態に係る電圧Ｖｃ、及び、比較例における電圧Ｖｃａが、いずれもゼロより大きい一定の値に近づき、それらの差が小さくなる。ここで、本実施の形態に係る調光信号のデューティ比と電圧Ｖｃとの関係について、図６を用いて説明する。
【００８０】
図６は、本実施の形態に係る調光信号のデューティ比と信号変換回路３０の出力信号の電圧Ｖｃとの関係を示すグラフである。図６には、本実施の形態に係る調光信号のデューティ比と信号変換回路３０の出力信号の電圧Ｖｃとの関係を示すグラフが実線で示されている。また、図６には、調光信号のデューティ比と比較例１における電圧Ｖｃａとの関係を示すグラフも一点鎖線で示されている。さらに、図６には、電圧Ｖｃが調光信号のデューティ比の２．３乗に比例する場合のグラフ（いわゆる２．３乗カーブ）も破線で示されている。
【００８１】
図６に示されるように、本実施の形態に係る調光信号のデューティ比と信号変換回路３０の出力信号の電圧Ｖｃとの関係は、非線形である。また、本実施の形態に係る電圧Ｖｃのグラフは、破線で示される２．３乗カーブに近い形状を有する。なお、上述のとおり、調光信号のデューティ比と比較例１における電圧Ｖｃとの関係は、図６に示されるように線形である。
【００８２】
ここで、図６に破線で示されるような２．３乗カーブを忠実に再現するための比較例２の点灯装置及び照明器具について説明する。
【００８３】
図７は、比較例２の点灯装置２００及び照明器具４００の回路構成を示す回路図である。なお、本図には、交流電圧を出力する交流電源６も併せて図示されている。
【００８４】
図７に示されるように、照明器具４００は、点灯装置２００と固体発光素子８とを備える。
【００８５】
点灯装置２００は、本実施の形態に係る点灯装置２と同様に、電源回路１０、調光信号源２０、信号変換回路３００、オペアンプ８０、抵抗８２及び８４を備える。点灯装置２００は、さらに、マイコン６０及び平滑回路７０を備える。ここで、信号変換回路３００は、比較例１の信号変換回路３００と同様の構成を有する。したがって、信号変換回路３００の出力電圧Ｖｃａは、調光信号源２０からの調光信号のデューティ比に比例する（図６の一点鎖線のグラフ参照）。
【００８６】
マイコン６０は、信号変換回路３００の出力電圧が入力されて、平滑回路７０に直流電圧信号を出力する回路である。マイコン６０は、内部に記憶された変換テーブルなどに基づいて、入力された信号の電圧を変換し、入力された信号の電圧の２．３乗に比例する電圧を有する直流電圧信号を出力する。
【００８７】
平滑回路７０は、マイコン６０の出力信号を平滑化する回路である。平滑回路７０は、平滑化した信号をオペアンプ８０の非反転入力端子に出力する。図７に示されるように、平滑回路７０は、抵抗７１及び７２、並びに、コンデンサ７３を備える。
【００８８】
抵抗７１及び７２は、本実施の形態の分圧回路４０と同様に、マイコン６０から入力された直流電圧信号を分圧するための素子である。
【００８９】
コンデンサ７３は、入力された直流電圧信号を平滑化する素子である。
【００９０】
比較例２の点灯装置２００は、以上のような構成を有することにより、調光信号のデューティ比の２．３乗に比例する電流値の電流を固体発光素子８に供給することができる。つまり、比較例２の照明器具４００では、調光比が、調光信号のデューティ比の２．３乗に比例する。これにより、ユーザの調光における操作量に対して、ユーザが感じる明るさを線形的に変化させることができる。しかしながら、図７に示されるように、比較例２に係る点灯装置２００は、マイコン６０を備えるため、点灯装置２００内の回路基板において、マイコン６０を実装するための領域が必要となる。つまり、回路基板上の実装面積がマイコンを用いない場合より増大する。また、マイコンを用いることにより、点灯装置２００及び照明器具４００のコストが、マイコンを用いない場合より増加する。
【００９１】
一方、本実施の形態に係る点灯装置２及び照明器具４では、マイコンを用いることなく、調光信号のデューティ比と調光比との関係を２．３乗カーブで示される関係に近づけることができる。つまり、本実施の形態に係る点灯装置２及び照明器具４では、簡素化された構成で、調光信号のデューティ比と、固体発光素子からの出射光に対して人が感じる明るさとの関係を、線形に近づけることができる。
【００９２】
［４．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置２は、矩形波電圧信号からなる調光信号が入力され、調光信号を調光信号のデューティ比に対応する直流電圧信号に変換する信号変換回路３０を備える。また、点灯装置２は、交流電圧が入力され、直流電圧信号に対応する電流値の直流電流を出力する電源回路１０をさらに備える。信号変換回路３０は、調光信号に対応する信号を積分するＲＣ回路３６を備え、ＲＣ回路３６における充電時の時定数は、放電時の時定数より大きい。
【００９３】
これにより、本実施の形態に係る点灯装置２は、調光信号のデューティ比と、固体発光素子からの出射光に対して人が感じる明るさとの関係を、線形に近づけることができる。しかも、本実施の形態に係る点灯装置２では、マイコンを用いていないため、構成が簡素化されている。これにより、点灯装置２の回路基板の省スペース化が可能となる。
【００９４】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、放電時の時定数は、調光信号の周期の１０倍以上であってもよい。
【００９５】
これにより、調光信号を変化させた場合に調光比を速やかに収束させることができる。
【００９６】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、ＲＣ回路３６は、第一抵抗３６２と、第一抵抗３６２に直列接続される第二抵抗３６４と、第二抵抗３６４に直列接続されるコンデンサ３６８と、第二抵抗３６４及びコンデンサから構成される直列回路に並列接続されるトランジスタ３６０とを備えてもよい。
【００９７】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、ＲＣ回路３６は、第二抵抗３６４に並列接続されるダイオード３６６を備え、第一抵抗３６２の抵抗値は、第二抵抗３６４の抵抗値より大きくてもよい。
【００９８】
また、本実施の形態に係る点灯装置２において、電源回路１０が出力する直流電流の電流値は、直流電圧信号の電圧値と正の相関を有してもよい。
【００９９】
また、本実施の形態に係る照明器具４は、点灯装置２と点灯装置２から出力された直流電流が入力される固体発光素子８とを備える。
【０１００】
これにより、照明器具４は、点灯装置２と同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
（変形例など）
以上、本発明に係る点灯装置２及び照明器具４について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、当該実施の形態に限定されるものではない。
【０１０２】
例えば、変形例に係る点灯装置のＲＣ回路において、トランジスタ３６０とコンデンサ３６８との間に、整流素子を備えなくてもよい。本変形例について、図８を用いて説明する。
【０１０３】
図８は、本変形例に係るＲＣ回路３６ａの回路構成を示す回路図である。なお、図８には、ＲＣ回路３６ａにおける充電時及び放電時の電流経路も示されている。
【０１０４】
図８に示されるように、本変形例に係るＲＣ回路３６ａは、トランジスタ３６０、第一抵抗３６２ａ、第二抵抗３６４ａ及びコンデンサ３６８を備える。このように、ＲＣ回路３６ａは、トランジスタ３６０とコンデンサ３６８との間に整流素子を備えない点において、ＲＣ回路３６と異なる。また、ＲＣ回路３６ａは、第一抵抗３６２ａ及び第二抵抗３６４ａの抵抗値が、それぞれ、ＲＣ回路３６の第一抵抗３６２及び第二抵抗３６４の抵抗値と異なる。
【０１０５】
図８に一点鎖線の矢印で示されるように、コンデンサ３６８の充電時に電流の経路となるＲＣ回路は、第一抵抗３６２ａ、第二抵抗３６４ａ及びコンデンサ３６８で形成される。したがって、充電時のＲＣ回路の時定数は、第一抵抗３６２ａ及び第二抵抗３６４ａの抵抗値の和と、コンデンサ３６８の容量との積で表される。
【０１０６】
一方、コンデンサ３６８の放電時に電流の経路となるＲＣ回路は、図８に破線の矢印で示されるように、第二抵抗３６４ａ及びコンデンサ３６８で形成される。したがって、放電時の時定数は、第二抵抗３６４ａの抵抗値とコンデンサ３６８の容量との積で表される。
【０１０７】
本変形例では、第一抵抗３６２ａ及び第二抵抗３６４ａの抵抗値として、それぞれ、２３０ｋΩ及び１００ｋΩを採用し、コンデンサ３６８の容量として、実施の形態と同様に０．１μＦを採用する。これにより、ＲＣ回路３６ａの充電時の時定数及び放電時の時定数は、実施の形態に係るＲＣ回路３６の充電時の時定数及び放電時の時定数と、それぞれ等しくなる。すなわち、ＲＣ回路３６ａは、ＲＣ回路３６と等価な回路である。したがって、実施の形態に係る点灯装置２において、ＲＣ回路３６に代えて、本変形例に係るＲＣ回路３６ａを用いることができる。本変形例に係るＲＣ回路３６ａでは、ダイオードなどの整流素子を備えないため、実施の形態のＲＣ回路３６より回路構成を簡素化できる。なお、本変形例では、第一抵抗３６２ａ及び第二抵抗３６４ａの抵抗値が等しくてもよい。第一抵抗３６２ａ及び第二抵抗３６４ａの抵抗値が等しい場合でも、ＲＣ回路３６ａにおける充電時の時定数は、放電時の時定数より大きくなる。
【０１０８】
また、実施の形態に係る調光信号源２０では、調光信号の周波数を１ｋＨｚとしたが、調光信号の周波数は、これに限定されない。例えば、調光信号の周波数を１００Ｈｚとしてもよい。この場合、点灯装置２において調光信号の周波数が１ｋＨｚの場合と同様の調光特性を得るためには、ＲＣ回路３６における充電時の時定数と放電時の時定数をともに、１ｋＨｚ／１００Ｈｚ倍、すなわち１０倍すればよい。
【０１０９】
また、実施の形態に係る点灯装置２では、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とを用いたが、この構成に限定されない。例えば、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及び昇降圧コンバータのいずれか一つだけを用いてもよい。
【０１１０】
また、実施の形態に係る点灯装置２において、調光比が調光信号のデューティ比の２．３乗に比例する特性に近い特性を備えるが、調光比の特性は当該特性に限定されない。例えば、点灯装置２において、調光比が調光信号のデューティ比の２．７乗に比例する特性に近い特性を備えてもよい。
【０１１１】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１１２】
２  点灯装置
４  照明器具
８  固体発光素子
１０  電源回路
３０  信号変換回路
３６、３６ａ  ＲＣ回路
３６８  コンデンサ
３６０  トランジスタ
３６６  ダイオード（整流素子）
３６２、３６２ａ  第一抵抗
３６４、３６４ａ  第二抵抗
【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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