点灯装置及びそれを用いた照明器具
【課題】低光束での調光時における各発光素子の明るさのバラツキを低減し、且つ映像機器を通して光源部を見たときのチラツキを抑えることのできる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅を可変制御して直流電圧を降圧する降圧チョッパ回路５と、降圧チョッパ回路５の出力電流を調整して光源部１０に流れる負荷電流を可変制御する電流調整回路５０とを備え、電流調整回路５０は、光源部１０と並列に接続されて降圧チョッパ回路５の出力電流を分流する抵抗Ｒ１７，Ｒ１８と、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８と直列に接続されるスイッチング素子Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御する制御部５０Ａとを備え、制御部５０Ａは、光源部１０の調光が深い領域においてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御する。
【解決手段】スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅を可変制御して直流電圧を降圧する降圧チョッパ回路５と、降圧チョッパ回路５の出力電流を調整して光源部１０に流れる負荷電流を可変制御する電流調整回路５０とを備え、電流調整回路５０は、光源部１０と並列に接続されて降圧チョッパ回路５の出力電流を分流する抵抗Ｒ１７，Ｒ１８と、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８と直列に接続されるスイッチング素子Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御する制御部５０Ａとを備え、制御部５０Ａは、光源部１０の調光が深い領域においてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光ダイオードのような発光素子の点灯装置及びそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明モジュールに給電する給電アッセンブリ（点灯装置）が提供されており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の従来例は、図１２に示すように、ＤＣ電源１００の両端間に接続されるダイオードＤ１００及びＭＯＳＦＥＴで示す制御スイッチ１０１の直列回路を備える。また、インダクタＬ１００及びＬＥＤ照明モジュール１０２は、ダイオードＤ１００の両端間に接続される。コントローラ１０３は、増幅器１０４を通じて制御スイッチ１０１の制御入力部に供給されるデュアルＰＷＭスイッチング信号を発生する。このデュアルＰＷＭスイッチング信号は、実質的には、低周波数のパルスバースト、すなわち低周波ＰＷＭスイッチング信号成分に供給される高周波ＰＷＭスイッチング信号成分の組み合わせである。
【０００３】
コントローラ１０３は、電流モードパルス幅変調器１０５を有し、電流モードパルス幅変調器１０５は、電流源１０６からのＬＥＤ電流基準信号、検知電流及び高周波のこぎり波信号を受信する。電流モードパルス幅変調器１０５は、ＡＮＤゲート１０７の一方の入力部に供給される高周波パルス幅変調スイッチング信号成分を発生し、ＡＮＤゲート１０７の他方の入力部は、低周波ＰＷＭスイッチング信号成分を受信する。ＡＮＤゲート１０７からの出力は、増幅器１０４を通じて制御スイッチ１０１のゲートに供給される。
【０００４】
したがって、上記従来例では、デュアルＰＷＭスイッチング信号の低周波成分を変化させることによって、ＬＥＤ照明モジュール１０２を流れる平均電流を、ＬＥＤ照明モジュール１０２から出力される光強度を変化させるために変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５１１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来例のように、ＬＥＤモジュール１０２（光源部）に間欠的に負荷電流が流れるように調光する、所謂バースト調光方式では、低光束まで容易に調光することが可能である。しかしながら、このバースト調光方式では、負荷電流が間欠的に流れることから負荷電流の流れない休止期間が存在する。したがって、例えばビデオカメラ等の他の映像機器を通して光源部を見た場合には、映像機器特有の周波数と干渉したチラツキが目視される虞があった。
【０００７】
一方、光源部の調光方式としては、光源部を流れる負荷電流のピーク値を可変する振幅制御方式も考えられる。この振幅制御方式では、負荷電流が光源部に連続的に流れることから、上記のように映像機器を通して光源部を見た場合にチラツキが目視される可能性は低くなる。
【０００８】
ところで、光源部を構成する発光ダイオード（発光素子）は、それぞれ順方向電圧にバラツキがあり、その種類によっては１５％以上のバラツキが生じる。このため、振幅制御方式では、低光束での調光時において光源部に印加される電圧が下がるため、光源部において各発光ダイオードの明るさにバラツキが生じるという問題があった。この問題は、直列に接続される発光ダイオードの個数が多いほど顕著になる。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、低光束での調光時における各発光素子の明るさのバラツキを低減し、且つ映像機器を通して光源部を見たときのチラツキを抑えることのできる点灯装置及びそれを用いた照明器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】
【００１０】
本発明の点灯装置は、直流電力を出力する直流電源回路と、第１のスイッチング素子を有し前記第１のスイッチング素子のオンパルス幅を可変制御することで前記直流電源回路の出力電力を可変して出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路の出力電流を調整して複数の発光素子から成る光源部に流れる負荷電流を可変制御する電流調整回路とを備え、前記電流調整回路は、前記光源部と並列に接続されて前記チョッパ回路の出力電流を分流するインピーダンス素子と、前記インピーダンス素子と直列に接続される第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域において前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御することを特徴とする。
【００１１】
この点灯装置において、前記電流調整回路には、充放電により前記第２のスイッチング素子がオンに切り替わる際に発生するパルス電圧を前記光源部に印加するためのコンデンサが前記第２のスイッチング素子と直列に接続されることが好ましい。
【００１２】
この点灯装置において、前記電流調整回路は、前記負荷電流を平滑化する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと直列に接続されるスイッチング素子とを有し、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域になると前記スイッチング素子をオンに切り替え、前記光源部の調光率が所定値に達すると前記スイッチング素子をオフに切り替えることが好ましい。
【００１３】
この点灯装置において、前記制御部は、前記スイッチング素子がオフに切り替えられると前記第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を前記スイッチング素子のオン時のスイッチング周波数よりも高くすることが好ましい。
【００１４】
この点灯装置において、前記制御部は、前記各発光素子の明るさにバラツキが生じ始める前に前記第２のスイッチング素子のオン／オフ制御を開始することが好ましい。
【００１５】
本発明の照明器具は、上記何れかの点灯装置と、前記光源部を収納する器具本体とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、低光束での調光時における各発光素子の明るさのバラツキを低減し、且つ映像機器を通して光源部を見たときのチラツキを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る点灯装置の実施形態１を示す回路概略図である。
【図２】同上の点灯装置における回路詳細図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における動作波形図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における光源部の発光の様子を示す図である。
【図５】本発明に係る点灯装置の実施形態２における降圧チョッパ回路の回路概略図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における動作波形図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における光源部の発光の様子を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は同上の点灯装置においてビデオカメラで撮像した場合の光源部の発光の様子を示す図である。
【図９】本発明に係る点灯装置の実施形態３における降圧チョッパ回路の回路概略図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る点灯装置の各実施形態における降圧チョッパ回路の他の構成を示す回路概略図である。
【図１１】本発明に係る照明器具の実施形態を示す概略図である。
【図１２】従来例のＬＥＤ照明モジュール用の給電アッセンブリの回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施形態１）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、フィルタ回路１と、整流回路２と、昇圧チョッパ回路３と、制御用電源回路４と、降圧チョッパ回路５と、発振回路６と、パルス幅設定回路７と、調光回路８と、電源遮断検出回路９とを備える。また、降圧チョッパ回路５の出力端子ＣＮ２には、複数（本実施形態では、３２個）の発光ダイオード（発光素子）ＬＤ１を直列に接続して成る光源部１０が接続されている。なお、光源部１０は、複数の発光ダイオードＬＤ１を並列に接続する、又は直列に接続したものを並列に接続する構成であってもよい。
【００１９】
フィルタ回路１は、図２に示すように、商用電源ＶＳ１が接続される入力端子ＣＮ１と、電流ヒューズＦ１と、サージ保護素子ＳＰＤ１と、フィルタコンデンサＣＦ１と、ラインフィルタＬＦ１とを備え、商用電源ＶＳ１の電源ノイズをカットする。入力端子ＣＮ１は、電流ヒューズＦ１を介してラインフィルタＬＦ１の入力端子に接続されている。また、ラインフィルタＬＦ１の入力端子には、サージ保護素子ＳＰＤ１とフィルタコンデンサＣＦ１とが並列に接続されている。ラインフィルタＬＦ１の出力端子は、後述する整流回路２の全波整流器ＤＢ１の入力端子に接続されている。
【００２０】
整流回路２は、図２に示すように、ダイオードブリッジから成る全波整流器ＤＢ１を備え、全波整流器ＤＢ１の出力端子には、高周波バイパス用のコンデンサＣ１が並列に接続されている。全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極は、回路基板上のグランドであって、コンデンサＣ２，Ｃ３の直列回路を介してシャーシ電位に高周波的に接地されている。
【００２１】
昇圧チョッパ回路３は、図２に示すように、インダクタＬ１と、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ３と、ダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ４と、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１とを備える。全波整流器ＤＢ１の出力端子の正極は、インダクタＬ１を介してスイッチング素子Ｑ３のドレイン端子、及びダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソース端子は、電流検出抵抗Ｒ１を介して全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極に接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子は、平滑コンデンサＣ４の正極に接続されている。平滑コンデンサＣ４の負極は、全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極に接続されている。
【００２２】
平滑コンデンサＣ４は、アルミ電解コンデンサ等より成る大容量のコンデンサであり、その両端には高周波バイパス用の小容量のコンデンサＣ５が並列に接続されている。コンデンサＣ５はフィルムコンデンサ等より成り、平滑コンデンサＣ４を流れる高周波成分をバイパスする。そして、昇圧チョッパ回路３は、スイッチング素子Ｑ３のオン／オフを高周波で切り替えることにより、全波整流器ＤＢ１から出力される脈流電圧を昇圧し、また、平滑コンデンサＣ４によって平滑化することで直流電圧（例えば、４１０Ｖ）を出力する。したがって、本実施形態では、上記の商用電源ＶＳ１と、フィルタ回路１と、整流回路２と、昇圧チョッパ回路３とで直流電力を出力する直流電源回路を構成している。
【００２３】
ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＬ６５６２Ａで構成される。この制御回路ＩＣ１の１番ピン（ＩＮＶ）は内蔵の誤差増幅器（図示せず）の反転入力端子、２番ピン（ＣＯＭＰ）は誤差増幅器の出力端子、３番ピン（ＭＵＬＴ）は内蔵の乗算回路（図示せず）の入力端子、４番ピン（ＣＳ）はチョッパ電流の検出用端子である。また、この制御回路ＩＣ１の５番ピン（ＺＣＤ）はゼロクロスの検出用端子、６番ピン（ＧＮＤ）はグランド端子、７番ピン（ＧＤ）はゲートドライブ端子、８番ピン（Ｖｃｃ）は電源端子である。
【００２４】
昇圧チョッパ回路３の入力電圧であるコンデンサＣ１の両端電圧は、商用電源ＶＳ１の交流電源電圧を全波整流した脈流電圧となる。この脈流電圧は、抵抗Ｒ２〜Ｒ４と抵抗Ｒ５とにより分圧され、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の３番ピンに入力される。これにより、コンデンサＣ１の両端電圧を検出する。３番ピンに接続された内蔵の乗算回路は、全波整流器ＤＢ１を介して商用電源ＶＳ１から引き込まれる入力電流の電流波形が脈流電圧波形と相似形となるように制御するために用いられる。
【００２５】
平滑コンデンサＣ４の両端電圧は、抵抗Ｒ６〜Ｒ９の直列回路と、抵抗Ｒ１０及び可変抵抗ＶＲ１の直列回路とで分圧され、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の１番ピンに入力される。これにより、平滑コンデンサＣ４の両端電圧を検出する。なお、１番ピンと２番ピンとの間に接続されたコンデンサＣ６，Ｃ７及び抵抗Ｒ１は、内蔵の誤差増幅器の帰還インピーダンスである。電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧は、抵抗Ｒ１２及びコンデンサＣ８より成るノイズフィルタ回路を介してＰＦＣ制御回路ＩＣ１の４番ピンに入力される。これにより、スイッチング素子Ｑ３を流れる電流を検出する。インダクタＬ１の２次巻線Ｎ１の一端は、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の６番ピンに接続されることで回路グランドに接続され、他端は抵抗Ｒ１３を介してＰＦＣ制御回路ＩＣ１の５番ピンに入力されている。これにより、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーを検出する。
【００２６】
ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の７番ピンはゲートドライブ端子であって、当該端子がハイレベルになると、抵抗Ｒ１４を介して抵抗Ｒ１５に電流が流れ、抵抗Ｒ１５の両端電圧が上昇する。そして、抵抗Ｒ１５の両端電圧がスイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース間の閾値電圧以上となることにより、スイッチング素子Ｑ３がオンに切り替わる。また、ゲートドライブ端子がローレベルになると、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ１６を介してスイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース間に蓄積された電荷が放電されることにより、スイッチング素子Ｑ３がオフに切り替わる。
【００２７】
ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、４番ピンで検出されるスイッチング素子Ｑ３を流れる電流が所定のピーク値に達すると、スイッチング素子Ｑ３をオフに切り替える。また、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、５番ピンで検出されるインダクタＬ１のエネルギーが放出されると、スイッチング素子Ｑ３を再度オンに切り替える。また、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、３番ピンで検出される脈流電圧が高い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が長くなるように制御し、脈流電圧が低い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が短くなるように制御する。更に、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、１番ピンで検出される平滑コンデンサＣ４の両端電圧が目標値よりも高い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が短くなるように制御し、目標値よりも低い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が長くなるように制御する。これにより、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、スイッチング素子Ｑ３を流れるピーク電流が目標値と一致するように制御する。
【００２８】
制御用電源回路４は、図２に示すように、平滑コンデンサＣ４に接続されるＩＰＤ素子ＩＣ２と、その周辺回路とで構成される。ＩＰＤ素子ＩＣ２は、所謂インテリジェント・パワー・デバイスであって、例えばパナソニック社製のＭＩＰ２Ｅ２Ｄより成る。ＩＰＤ素子ＩＣ２は、ドレイン端子、ソース端子、コントロール端子を有する３ピンのＩＣであって、その内部にはパワーＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子と、そのオン／オフを制御する制御回路とが内蔵されている。
【００２９】
このＩＰＤ素子ＩＣ２に内蔵のスイッチング素子と、インダクタＬ２と、平滑コンデンサＣ９と、ダイオードＤ３とで降圧チョッパ回路が構成されている。また、ツェナーダイオードＺＤ１と、ダイオードＤ４と、平滑コンデンサＣ１０と、コンデンサＣ１１とでＩＰＤ素子ＩＣ２の電源回路が構成されている。平滑コンデンサＣ９の両端電圧は、他の集積回路ＩＣ１、及び後述する集積回路ＩＣ３，ＩＣ４，ＩＣ５に制御用の電源電圧を供給する電源電圧ＶＣ１となる。したがって、ＩＰＤ素子ＩＣ２が動作を開始するまでは平滑コンデンサＣ９が充電されていないため、他の集積回路ＩＣ１，ＩＣ３，ＩＣ４，ＩＣ５は動作しない。
【００３０】
以下、制御用電源回路４の動作について説明する。電源を投入した初期において、平滑コンデンサＣ４が全波整流器ＤＢ１の出力電圧により充電されると、ＩＰＤ素子ＩＣ２のドレイン端子→コントロール端子→平滑コンデンサＣ１０→インダクタＬ２→平滑コンデンサＣ９の経路で電流が流れる。これにより、平滑コンデンサＣ９が図２に示す極性で充電され、ＩＰＤ素子ＩＣ２に動作電圧を供給する。すると、ＩＰＤ素子ＩＣ２が動作を開始し、内蔵のスイッチング素子のオン／オフが開始される。
【００３１】
ＩＰＤ素子ＩＣ２のスイッチング素子がオンのとき、平滑コンデンサＣ４→ＩＰＤ素子ＩＣ２のドレイン端子→ソース端子→インダクタＬ２→平滑コンデンサＣ９の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ９が充電される。当該スイッチング素子がオフに切り替わると、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ３を介して平滑コンデンサＣ９に放出される。これにより、ＩＰＤ素子ＩＣ２と、インダクタＬ２と、ダイオードＤ３と、平滑コンデンサＣ９とから成る回路が降圧チョッパ回路として動作し、平滑コンデンサＣ９の両端には、平滑コンデンサＣ４の電圧を降圧した電源電圧ＶＣ１が発生する。
【００３２】
また、ＩＰＤ素子ＩＣ２のスイッチング素子がオフのとき、ダイオードＤ３を介して回生電流が流れるが、インダクタＬ２の両端電圧は、平滑コンデンサＣ９の両端電圧と、ダイオードＤ３の順方向電圧との和の電圧にクランプされる。この和電圧から、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧とダイオードＤ４の順方向電圧との和の電圧を差し引いた電圧が、平滑コンデンサＣ１０の両端電圧となる。ＩＰＤ素子ＩＣ２に内蔵された制御回路は、平滑コンデンサＣ１０の両端電圧が一定となるようにスイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、結果として平滑コンデンサＣ９の両端電圧も一定となるように制御される。
【００３３】
平滑コンデンサＣ９の両端に電源電圧ＶＣ１が発生すると、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１が動作を開始して昇圧チョッパ回路３が動作する。そして、後述する第１のタイマ回路ＩＣ３及び第２のタイマ回路ＩＣ４も動作を開始することにより、後述する降圧チョッパ回路５のスイッチング素子Ｑ１のオン／オフ制御も開始される。また、後述するバッファ回路ＩＣ５も動作を開始することで、調光動作が可能となる。
【００３４】
降圧チョッパ回路５は、図２に示すように、インダクタＬ３と、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ１（第１のスイッチング素子）と、ダイオードＤ５と、平滑コンデンサＣ１２とを備える。そして、降圧チョッパ回路５は、スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅を可変制御することで平滑コンデンサＣ４の両端電圧を降圧して平滑コンデンサＣ１２を充電する。平滑コンデンサＣ４の正極には、平滑コンデンサＣ１２の正極が接続されている。平滑コンデンサＣ１２の負極は、インダクタＬ３を介してスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子、及びダイオードＤ５のアノード端子に接続されている。ダイオードＤ５のカソード端子は、平滑コンデンサＣ１２の正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、平滑コンデンサＣ４の負極に接続されている。また、平滑コンデンサＣ１２の両端には、後述する電流調整回路５０が並列に接続されている。この平滑コンデンサＣ１２の両端電圧は、出力端子ＣＮ２を介して光源部１０に印加される。
【００３５】
発振回路６は、図２に示すように、第１のタイマ回路ＩＣ３を備え、時定数設定用の抵抗Ｒ２１及びコンデンサＣ１８が外付けされることにより、無安定マルチバイブレータとして動作する。パルス幅設定回路７は、図２に示すように、第２のタイマ回路ＩＣ４を備え、時定数設定用の抵抗Ｒ２３、可変抵抗ＶＲ２、及びコンデンサＣ１９が外付けされることにより、単安定マルチバイブレータとして動作する。また、抵抗Ｒ２３及び可変抵抗ＶＲ２の直列回路には、フォトカプラＰＣ１の受光素子が並列に接続されており、単安定マルチバイブレータの出力信号のパルス幅をフォトカプラＰＣ１の光信号強度に応じて可変制御している。
【００３６】
第１のタイマ回路ＩＣ３及び第２のタイマ回路ＩＣ４は、何れも周知のタイマＩＣ（所謂「５５５」）であり、例えばルネサスエレクトロニクス社製のＵＰＤ５５５５又はそのデュアル版であるＵＰＤ５５５６、若しくはこれらの互換品から成る。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の１番ピンはグランド端子、８番ピンは電源端子である。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４において、電源端子とグランド端子との間に接続されるコンデンサＣ１４，Ｃ１５は、何れもバイパス用の小容量のコンデンサであり、電源電圧ＶＣ１のノイズを除去する。
【００３７】
各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の５番ピンは制御端子であり、内蔵の分圧抵抗によって通常は電源電圧ＶＣ１の２／３となる基準電圧が印加される。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４において、５番ピンと１番ピンとの間に接続されるコンデンサＣ１６，Ｃ１７は、何れもバイパス用の小容量のコンデンサであり、５番ピンに印加される基準電圧のノイズを除去する。
【００３８】
各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の２番ピンはトリガ端子であり、この端子電圧が５番ピンの基準電圧の半分（電源電圧ＶＣ１の１／３）よりも低くなると、内蔵されたフリップフロップの出力が反転して３番ピン（出力端子）がハイレベルとなり、７番ピン（放電端子）が開放状態となる。また、各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の６番ピンはスレッショルド端子である。この端子電圧が５番ピンの基準電圧よりも高くなると、内蔵されたフリップフロップの出力が反転して３番ピン（出力端子）がローレベルとなり、７番ピン（放電端子）は１番ピンと短絡された状態となる。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の４番ピンはリセット端子であり、この端子電圧がローレベルになると動作停止状態となり、３番ピン（出力端子）はローレベルに固定される。
【００３９】
発振回路６では、第１のタイマ回路ＩＣ３の２番ピン（トリガ端子）と６番ピン（スレッショルド端子）とにそれぞれコンデンサＣ１８の両端電圧が入力され、内部の基準電圧と比較される。
【００４０】
以下、発振回路６の動作について説明する。電源を投入した初期においては、コンデンサＣ１８の両端電圧が２番ピン（トリガ端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の１／３）よりも低いため、３番ピン（出力端子）がハイレベルとなり、７番ピン（放電端子）は開放状態となる。したがって、電源電圧ＶＣ１が抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介してコンデンサＣ１８に印加されることにより、コンデンサＣ１８が充電される。
【００４１】
次に、コンデンサＣ１８の両端電圧が６番ピン（スレッショルド端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の２／３）よりも高くなると、３番ピン（出力端子）はローレベルとなり、７番ピン（放電端子）は１番ピン（グランド端子）と短絡された状態となる。これにより、コンデンサＣ１８は抵抗Ｒ２１を介して放電される。
【００４２】
そして、コンデンサＣ１８の両端電圧が２番ピン（トリガ端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の１／３）よりも低くなると、３番ピン（出力端子）がハイレベルとなり、７番ピン（放電端子）が開放状態となってコンデンサＣ１８が再び充電される。以下、上記の動作を繰り返す。
【００４３】
ここで、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２とコンデンサＣ１８とで決定される時定数は、３番ピン（出力端子）から出力される２値信号の発振周波数が数十ｋＨｚの高周波となるように設定される。また、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値は、Ｒ２１≪Ｒ２２となるように設定される。このため、コンデンサＣ１８を充電している期間（３番ピンがハイレベルである期間）に比べて、コンデンサＣ１８を放電する期間（３番ピンがローレベルである期間）は極端に短くなる。したがって、第１のタイマ回路ＩＣ３の３番ピン（出力端子）からは、ローレベルのパルス幅が短い２値信号が数十ｋＨｚの高周波で出力される。この２値信号を用いて、第２のタイマ回路ＩＣ４の２番ピン（トリガ端子）を１周期毎に１回だけトリガする。
【００４４】
以下、パルス幅設定回路７の動作について説明する。第２のタイマ回路ＩＣ４の２番ピン（トリガ端子）に、第１のタイマ回路ＩＣ３の３番ピン（出力端子）からの２値信号が入力されると、その立ち下がりエッジにおいて第２のタイマ回路ＩＣ４の２番ピンがハイレベルとなる。これにより、第２のタイマ回路ＩＣ４の７番ピン（放電端子）が開放状態となり、抵抗Ｒ２３及び可変抵抗ＶＲ２の直列回路とフォトカプラＰＣ１の受光素子とを介してコンデンサＣ１９が充電される。このコンデンサＣ１９の両端電圧が６番ピン（スレッショルド端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の２／３）よりも高くなると、３番ピン（出力端子）はローレベルとなり、７番ピン（放電端子）は１番ピン（グランド端子）と短絡された状態となる。これにより、コンデンサＣ１９は瞬時に放電される。
【００４５】
したがって、第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピン（出力端子）から出力される２値信号のハイレベルのパルス幅は、コンデンサＣ１９をグランド電位から基準電圧（電源電圧ＶＣ１の２／３）まで充電するのに要する時間で決定される。この充電時間の最大値は、発振回路６を構成する第１のタイマ回路ＩＣ３の発振周期よりも短くなるように設定する。また、この充電時間の最小値は、第１のタイマ回路ＩＣ３の３番ピン（出力端子）から出力される２値信号のローレベルのパルス幅よりも長くなるように設定する。
【００４６】
第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピン（出力端子）から出力される２値信号は、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号となる。すなわち、第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピンがハイレベルのとき、抵抗Ｒ２４を介して抵抗Ｒ２５に電流が流れ、抵抗Ｒ２５の両端電圧がスイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間の閾値電圧以上となることで、スイッチング素子Ｑ１がオンに切り替わる。また、第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピンがローレベルのとき、ダイオードＤ６及び抵抗Ｒ２６を介してスイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間に蓄積された電荷が放電されることにより、スイッチング素子Ｑ１がオフに切り替わる。
【００４７】
調光回路８は、入力される調光信号に基づいてフォトカプラＰＣ１の受光素子に光信号を与えるものであって、図２に示すように、無極性化回路８０と、絶縁回路８１と、直流変換回路８２とから構成される。ここで、調光回路８に入力される調光信号は、例えば周波数が１ｋＨｚ、振幅が１０Ｖのパルス幅が可変の矩形波パルスより成るＰＷＭ信号であって、蛍光灯のインバータ点灯装置の調光信号として広く用いられているものである。
【００４８】
無極性化回路８０は、全波整流器ＤＢ２を備え、調光信号線の配線を逆極性に接続しても正常に動作するように、全波整流器ＤＢ２の入力端子に調光信号線を接続している。全波整流器ＤＢ２の出力端子間には、抵抗Ｒ２７及びツェナーダイオードＺＤ２の直列回路が接続されており、ツェナーダイオードＺＤ２の両端には、抵抗Ｒ２８及びフォトカプラＰＣ２の発光素子の直列回路が並列に接続されている。
【００４９】
絶縁回路８１は、フォトカプラＰＣ２から成る。ここで、調光信号線及び電源線には、複数の点灯装置が並列に接続されることが一般的である。この場合、各点灯装置の回路グランドが同一電位であるとは限らないため、調光信号線と各点灯装置の回路グランドとは絶縁しておく必要がある。フォトカプラＰＣ２の発光素子は調光信号線に接続されており、受光素子は抵抗Ｒ２９と直列に接続され、電源電圧ＶＣ１と点灯装置の回路グランドとの間に接続されている。
【００５０】
ＰＷＭ信号がハイレベルのとき、フォトカプラＰＣ２の発光素子は光信号を発生し、フォトカプラＰＣ２の受光素子の抵抗値が低下することで、抵抗Ｒ２９とフォトカプラＰＣ２の受光素子との接続点の電位が低下する。一方、ＰＷＭ信号がローレベルのとき、フォトカプラＰＣ２の発光素子は光信号を発生せず、フォトカプラＰＣ２の受光素子の抵抗値が高くなることから、抵抗Ｒ２９とフォトカプラＰＣ２の受光素子との接続点の電位が上昇する。この接続点における電圧の変化はＰＷＭ信号の周波数で繰り返されるが、後述する直流変換回路８２により直流電圧に変換される。
【００５１】
直流変換回路８２は、第１のオペアンプＯＰ１及び第２のオペアンプＯＰ２を内蔵した集積回路ＩＣ５と、抵抗Ｒ３０及びコンデンサＣ２０より成る時定数回路とを備える。集積回路ＩＣ５は、例えばルネサスエレクトロニクス社製のＵＰＣ３５８、又はその互換品を用いればよい。第１のオペアンプＯＰ１はバッファアンプとして用いられ、抵抗Ｒ２９とフォトカプラＰＣ２の受光素子との接続点の電圧を低インピーダンス化して、抵抗Ｒ３０及びコンデンサＣ２０の直列回路に印加する。
【００５２】
以下、調光回路８の動作について説明する。ＰＷＭ信号がローレベルである期間が長ければ、抵抗Ｒ３０を介してコンデンサＣ２０が充電される期間が長くなるので、コンデンサＣ２０の両端電圧が上昇する。一方、ＰＷＭ信号がハイレベルである期間が長ければ、抵抗Ｒ３０を介してコンデンサＣ２０が放電される期間が長くなるので、コンデンサＣ２０の両端電圧が下降する。このコンデンサＣ２０の両端電圧を、第２のオペアンプＯＰ２により低インピーダンス化して出力することで、フォトカプラＰＣ１の発光素子を駆動する。
【００５３】
コンデンサＣ２０の両端電圧が低い場合は、第２のオペアンプＯＰ２の出力電圧も低くなることから、抵抗Ｒ３１を介してフォトカプラＰＣ１の発光素子に流れる電流が増大し、フォトカプラＰＣ１の受光素子の抵抗値が減少する。すなわち、ＰＷＭ信号がハイレベルである期間が長くなると、パルス幅設定回路７により設定されるスイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅が短くなり、光源部１０の光出力が減少する。
【００５４】
一方、コンデンサＣ２０の両端電圧が高い場合は、第２のオペアンプＯＰ２の出力電圧も高くなることから、抵抗Ｒ３１を介してフォトカプラＰＣ１の発光素子に流れる電流が減少し、フォトカプラＰＣ１の受光素子の抵抗値が増大する。すなわち、ＰＷＭ信号がローレベルである期間が長くなると、パルス幅設定回路７により設定されるスイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅が長くなり、光源部１０の光出力が増加する。したがって、仮に調光信号線が断線した場合には、光源部１０の光出力は最大となる。
【００５５】
電源遮断検出回路９は、図２に示すように、全波整流器ＤＢ１の入力端子にそれぞれアノード端子が接続されるダイオードＤ７，Ｄ８を備える。ダイオードＤ７，Ｄ８のカソード端子は、抵抗Ｒ３２，Ｒ３３の並列回路を介してｎｐｎ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ４のベース端子に接続される。スイッチング素子Ｑ４のベース端子とエミッタ端子との間には、コンデンサＣ２１及び抵抗Ｒ３４の並列回路から成る時定数回路が接続される。スイッチング素子Ｑ４のエミッタ端子は、全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極に接続される。スイッチング素子Ｑ４のコレクタ端子は、ｎｐｎ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ５のベース端子と接続されている。また、スイッチング素子Ｑ５のエミッタ−コレクタ間には、抵抗Ｒ３８及びコンデンサＣ２２の並列回路が並列に接続されている。なお、コンデンサＣ２２は、ノイズ除去用の小容量のコンデンサである。
【００５６】
以下、電源遮断検出回路９の動作について説明する。商用電源ＶＳ１からの電力供給が通常である場合には、ダイオードＤ７，Ｄ８及び抵抗Ｒ３２，Ｒ３３を介してコンデンサＣ２１が充電されることにより、スイッチング素子Ｑ４はオン状態を維持する。このため、抵抗Ｒ３５を介するスイッチング素子Ｑ５のバイアス電流はスイッチング素子Ｑ４にバイパスされ、スイッチング素子Ｑ５はオフ状態を維持する。
【００５７】
一方、商用電源ＶＳ１からの電力供給が遮断されると、コンデンサＣ２１を充電する経路が遮断されるため、コンデンサＣ２１の充電電荷は抵抗Ｒ３４を介して放電される。ここで、コンデンサＣ２１と抵抗Ｒ３４とで決定される時定数を適切に設定しておけば、商用電源ＶＳ１の電力供給が複数サイクルに亘って遮断されると、スイッチング素子Ｑ４がオフに切り替わる。スイッチング素子Ｑ４がオフに切り替わると、平滑コンデンサＣ４の電荷が残っている間は、平滑コンデンサＣ９の両端電圧である電源電圧ＶＣ１が維持される。このため、抵抗Ｒ３５を介して抵抗Ｒ３４に電流が流れ、スイッチング素子Ｑ５が順バイアスされてスイッチング素子Ｑ５がオンに切り替わる。
【００５８】
ここで、抵抗Ｒ３８には抵抗Ｒ３７が直列に接続されており、スイッチング素子Ｑ５がオフ状態のときに、この抵抗Ｒ３７，Ｒ３８の直列回路によって電源電圧ＶＣ１を分圧して第２のタイマ回路ＩＣ４の４番ピン（リセット端子）にイネーブル信号を供給する。上記のようにスイッチング素子Ｑ５がオンに切り替わると、イネーブル信号がスイッチング素子Ｑ５にバイパスされるため、第２のタイマ回路ＩＣ４の４番ピン（リセット端子）はローレベルとなり、第２のタイマ回路ＩＣ４の動作が停止する。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態を維持し、点灯装置の動作が停止する。
【００５９】
以下、本実施形態の特徴である電流調整回路５０について説明する。電流調整回路５０は、図１，２に示すように、コンデンサＣ１３、抵抗Ｒ１９、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ２（第２のスイッチング素子）の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御を行う制御部５０Ａとを備える。コンデンサＣ１３には抵抗Ｒ２０が並列に接続され、コンデンサＣ１３及び抵抗Ｒ１９の直列回路には、インピーダンス素子として抵抗Ｒ１７，Ｒ１８が並列に接続されている。
【００６０】
以下、電流調整回路５０の動作を主として本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態では、抵抗Ｒ１７，１８には何れも抵抗値が２７ｋΩ、定格電力が３Ｗのものを用いている。また、抵抗Ｒ１９には、抵抗値が３６Ω、定格電力が１Ｗのもの、抵抗Ｒ２０には抵抗値が６８ｋΩのものを用いている。また、コンデンサＣ１２には容量値が０．４７μＦのフィルムコンデンサ、コンデンサＣ１３には容量値が１μＦのフィルムコンデンサを用いている。
【００６１】
先ず、光源部１０を全点灯する際には、スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となっている。このとき、光源部１０を流れる負荷電流は３００ｍＡ、負荷電圧は９８Ｖである。その後、調光信号によって光源部１０の調光率を下げていくと、スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅が短くなることで負荷電流のピーク値が徐々に下がり、光源部１０の光出力が調光率に伴って減少する。
【００６２】
その後、調光率を下げて調光が深い領域（低光束）になると、光源部１０の負荷電圧が低下し、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める。例えば図４（ａ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合、同図中の「Ｓ１」で示す発光ダイオードＬＤ１に比べて、「Ｓ２」で示す発光ダイオードＬＤ１の明るさが暗くなる。そこで、本実施形態では、制御部５０Ａが負荷電流を監視し、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める前に、すなわち負荷電流が８ｍＡ程度になると、スイッチング素子Ｑ２を高周波（１２０Ｈｚ〜１ｋＨｚ）でオン／オフする制御を開始する。なお、負荷電流を検出する手段としては、例えば光源部１０と直列に電流検出用の抵抗を挿入し、当該抵抗の両端電圧に基づいて負荷電流を検出することが考えられる。勿論、負荷電流を検出できるものであれば他の手段を採用してもよい。
【００６３】
スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わると、抵抗Ｒ１９を介してコンデンサＣ１３にインラッシュ電流が流れ、コンデンサＣ１３に数百ｎｓのパルス電圧が印加され（図３（ｂ）参照）、コンデンサＣ１３が充電される。その後、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８には６〜７ｍＡ程度の電流が流れる。ここで、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８が無い場合には、スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅にも下限があるため、負荷電流は５ｍＡ程度までしか制御できず、低光束での調光が困難である。一方、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２をオンに切り替えて抵抗Ｒ１７，Ｒ１８に分流することで負荷電流を低減することができるので、負荷電流を５０μＡまで制御することができる。
【００６４】
その後、スイッチング素子Ｑ２をオフに切り替えると、コンデンサＣ１３に蓄積された電荷が抵抗Ｒ２０を介して放電され、また、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８は負荷電流が流れる経路から切り離される。すると、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８に流れていた電流が光源部１０に流れることで負荷電流が上昇する。すなわち、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを高周波で切り替えることで、光源部１０にパルス状の負荷電流を流すことができる。このため、低光束での調光時においても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。例えば図４（ｂ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合であっても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさがほぼ均一となる。なお、負荷電流が８ｍＡ〜１００μＡの場合における動作波形図を図３（ａ）に、負荷電流が１００μＡ以下の場合における動作波形図を図３（ｂ）に示す。
【００６５】
上述のように、本実施形態では、電流調整回路５０においてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを高周波で切り替えることで、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８に分流する電流を調整し、振幅制御方式と比較して負荷電流を低い値まで調整することができる。このため、本実施形態では、光源部１０を低光束まで調光することができる。また、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを高周波で切り替えて光源部１０にパルス状の負荷電流を流すことで、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わる毎に、コンデンサＣ１３が充電することによるパルス電圧が印加されるので、負荷電圧の平均電圧を上昇させることができ、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキをより抑えることができる。
【００６６】
更に、本実施形態では、調光の浅い領域では、降圧チョッパ回路５を間欠的に動作させるバースト調光方式ではなく、負荷電流のピーク値を制御する振幅制御方式で調光を行っている。このため、光源部１０に負荷電流が継続して流れるので、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを抑えることができる。また、本実施形態では、調光の深い領域では、降圧チョッパ回路５の発振動作を継続させつつスイッチング素子Ｑ２を高周波でスイッチングすることで負荷電流を調整している。このため、バースト調光方式のように光源部１０に低周波で負荷電流を間欠的に流す場合と比較して、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを抑えることができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、昇圧チョッパ回路３の出力電圧により制御用電源回路４において各回路の動作電源を確保しており、低光束での調光時においても昇圧チョッパ回路３が安定して動作しているので、動作電源が不安定になることがないという利点もある。
【００６８】
（実施形態２）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の構成は、電流調整回路５０以外は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態の電流調整回路５０は、図５に示すように、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８の並列回路とスイッチング素子Ｑ２とを直列に接続した回路と、抵抗Ｒ３９、電解コンデンサＣ２３、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ６の直列回路とを並列に接続して構成される。また、電流調整回路５０には、各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ６のオン／オフを制御する制御部５０Ａが設けられている。
【００６９】
実施形態１では、図３（ａ）に示すように、電流調整回路５０においてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御時に、負荷電流が脈動する。このため、映像機器を通して光源部１０を見たときにチラツキが発生する虞がある。ここで、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御時に電解コンデンサＣ２３によって負荷電流を平滑化することにより、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを回避することができる。
【００７０】
但し、電解コンデンサＣ２３により負荷電流を平滑化した場合には、低光束での調光時において、振幅制御方式と同様に各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じる虞がある。例えば図７（ａ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合、同図中の「Ｓ１」で示す発光ダイオードＬＤ１に比べて、「Ｓ２」で示す発光ダイオードＬＤ１の明るさが暗くなる。そこで、本実施形態では、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める前に、スイッチング素子Ｑ６をオフに切り替えて電解コンデンサＣ２３を回路から切り離すことで、上記の問題を解決している。
【００７１】
以下、本実施形態の電流調整回路５０の動作について説明する。先ず、調光の深い領域において負荷電流が８ｍＡ程度になると、電流調整回路５０の制御部５０Ａはスイッチング素子Ｑ２を高周波でオン／オフする制御を開始する。このとき、制御部５０Ａは、スイッチング素子Ｑ６をオンに切り替えることで、電解コンデンサＣ２３により負荷電流を平滑化させる（図６（ａ）参照）。これにより、負荷電流の脈動が抑えられるので、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを回避することができる。
【００７２】
その後、更に調光率を下げていき、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める前に、すなわち負荷電流が１００μＡ程度になると、制御部５０Ａはスイッチング素子Ｑ６をオフに切り替えることでコンデンサＣ２３を回路から切り離す。これにより、光源部１０にはパルス状の負荷電流が流れる（図６（ｂ）参照）。したがって、例えば図７（ｂ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合であっても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさがほぼ均一となり、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。
【００７３】
ところで、スイッチング素子Ｑ６をオフに切り替えて電解コンデンサＣ２３を回路から切り離した後は、光源部１０にパルス状の負荷電流が流れるため、映像機器を通して光源部１０を見たときにチラツキが発生する虞がある。そこで、本実施形態では、電解コンデンサＣ２３を回路から切り離すとともに、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数をスイッチング素子Ｑ２のオン時のスイッチング周波数よりも高くするのが望ましい。この場合、電解コンデンサ２３を回路から切り離した後に光源部１０を流れる負荷電流を直流レベルに近付けることができるので、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキの発生を抑えることができる。
【００７４】
本願の発明者等は、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を変更しつつ、シャッタースピードを１／６０〜１／８０００の間で設定可能なビデオカメラで光源部１０を撮像する実験を行った。その結果、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を１ｋＨｚに設定すれば、シャッタースピードが１／１０００以下であればビデオカメラを通して光源部１０を撮像したときのチラツキが発生しないことが判明している。例えば図８（ａ）に示すように、振幅制御方式のみで調光する場合、同図中の「Ｓ１」で示す発光ダイオードＬＤ１に比べて、「Ｓ２」で示す発光ダイオードＬＤ１の明るさが暗くなる。一方、図８（ｂ）に示すように、本実施形態の回路構成でスイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を１ｋＨｚに設定した場合、各発光ダイオードＬＤ１の明るさがほぼ均一となり、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。また、図８（ｃ）に示すように、本実施形態の回路構成でスイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を５００Ｈｚに設定した場合においても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。
【００７５】
なお、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を高くし過ぎた場合、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキが目立ち始めるので、発光ダイオードＬＤ１の個数等に応じて適宜スイッチング周波数を設定する必要がある。
【００７６】
（実施形態３）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態３について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の構成は、電流調整回路５０以外は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態の電流調整回路５０は、図９に示すように、実施形態１の電流調整回路５０に、実施形態２における抵抗Ｒ３９、電解コンデンサＣ２３、スイッチング素子Ｑ６の直列回路を並列に接続して構成される。なお、本実施形態の動作は実施形態２と同様であり、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキが生じ始める前後でスイッチング素子Ｑ６のオン／オフを切り替えるものである。
【００７７】
本実施形態では、実施形態２の回路構成に加えて、実施形態１と同様にスイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わる毎に、コンデンサＣ１３が充電することによるパルス電圧を光源部１０に印加することができる。したがって、負荷電圧の平均電圧を上昇させることができ、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキをより抑えることができる。
【００７８】
ところで、上記各実施形態においては、電源部の出力電圧を降圧チョッパ回路５で降圧して光源部１０に印加しているが、降圧チョッパ回路５に限定される必要はなく、図１０（ａ）に示すような昇圧チョッパ回路を降圧チョッパ回路５の代わりに用いてもよい。また、降圧チョッパ回路５の代わりとしては、図１０（ｂ）に示すような昇降圧チョッパ回路、図１０（ｃ）に示すようなフライバックコンバータ回路、図１０（ｄ）に示すようなフォワードコンバータ回路を用いてもよい。なお、図１０（ｃ），（ｄ）に示す回路では、インダクタＬ３の代わりにトランスＴ１を用いている。また、各回路は従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。何れの回路を用いる場合でも、当該回路と光源部１０との間に電流調整回路５０を接続することで、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７９】
以下、本発明に係る照明器具の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１１における上下を上下方向と定めるものとする。また、本実施形態における点灯装置Ａ１は、上記何れかの実施形態の点灯装置を用いるものとする。本実施形態は、図１１に示すように、電源部及び点灯装置Ａ１を光源部１０とは別に配置した電源別置型の照明器具であって、光源部１０を収納する器具本体１１を天井１３に埋込配設している。このため、光源部１０を含む器具本体１１を薄型にすることができ、別置型の電源ユニットとしての点灯装置Ａ１は、場所に依らず設置可能となっている。
【００８０】
器具本体１１は、例えばアルミダイカスト等の金属製であって、下端部が開口した有底円筒状に形成される。器具本体１１内側の上底部には、複数（図示では３つ）の発光ダイオードＬＤ１と、各発光ダイオードＬＤ１の直列回路が実装された基板１０Ａとを備えた光源部１０が配設されている。なお、各発光ダイオードＬＤ１は、器具本体１１の下端部から外部空間に光を照射するために、光の照射向きが下向きとなるように配設されている。また、器具本体１１の下端部の開口には、各発光ダイオードＬＤ１からの光を拡散するための光拡散板１１Ａが設けられている。天井１３の裏面（上面）には、点灯装置Ａ１が器具本体１１とは別の場所に配設されており、点灯装置Ａ１と光源部１０との間は、コネクタ１２Ａを介してリード線１２で配線されている。
【００８１】
上述のように、本実施形態では、上記何れかの実施形態の点灯装置Ａ１を用いることで、上記何れかの実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、本実施形態は、電源部及び点灯装置Ａ１を光源部１０とは別に配置した電源別置型の照明器具であるが、点灯装置Ａ１を光源部１０とともに器具本体１１に内蔵した電源一体型の照明器具として構成してもよい。
【００８２】
なお、上記何れかの実施形態の点灯装置Ａ１は、上記のような照明器具に用途が限定される必要はなく、例えば液晶ディスプレイのバックライトや、複写機、スキャナ、プロジェクタ等の装置の光源の点灯装置として利用しても構わない。また、上記各実施形態では、光源部１０を構成する発光素子として発光ダイオードＬＤ１を用いているが、これに限定される必要はなく、例えば有機ＥＬ素子や半導体レーザ素子を発光素子として用いてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ フィルタ回路（直流電源回路）
１０ 光源部
２ 整流回路（直流電源回路）
３ 昇圧チョッパ回路（直流電源回路）
５ 降圧チョッパ回路（チョッパ回路）
５０ 電流調整回路
５０Ａ 制御部
ＬＤ１ 発光ダイオード（発光素子）
Ｒ１７，Ｒ１８ 抵抗（インピーダンス素子）
Ｑ１ 第１のスイッチング素子
Ｑ２ 第２のスイッチング素子
ＶＳ１ 商用電源（直流電源回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光ダイオードのような発光素子の点灯装置及びそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明モジュールに給電する給電アッセンブリ（点灯装置）が提供されており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の従来例は、図１２に示すように、ＤＣ電源１００の両端間に接続されるダイオードＤ１００及びＭＯＳＦＥＴで示す制御スイッチ１０１の直列回路を備える。また、インダクタＬ１００及びＬＥＤ照明モジュール１０２は、ダイオードＤ１００の両端間に接続される。コントローラ１０３は、増幅器１０４を通じて制御スイッチ１０１の制御入力部に供給されるデュアルＰＷＭスイッチング信号を発生する。このデュアルＰＷＭスイッチング信号は、実質的には、低周波数のパルスバースト、すなわち低周波ＰＷＭスイッチング信号成分に供給される高周波ＰＷＭスイッチング信号成分の組み合わせである。
【０００３】
コントローラ１０３は、電流モードパルス幅変調器１０５を有し、電流モードパルス幅変調器１０５は、電流源１０６からのＬＥＤ電流基準信号、検知電流及び高周波のこぎり波信号を受信する。電流モードパルス幅変調器１０５は、ＡＮＤゲート１０７の一方の入力部に供給される高周波パルス幅変調スイッチング信号成分を発生し、ＡＮＤゲート１０７の他方の入力部は、低周波ＰＷＭスイッチング信号成分を受信する。ＡＮＤゲート１０７からの出力は、増幅器１０４を通じて制御スイッチ１０１のゲートに供給される。
【０００４】
したがって、上記従来例では、デュアルＰＷＭスイッチング信号の低周波成分を変化させることによって、ＬＥＤ照明モジュール１０２を流れる平均電流を、ＬＥＤ照明モジュール１０２から出力される光強度を変化させるために変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５１１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来例のように、ＬＥＤモジュール１０２（光源部）に間欠的に負荷電流が流れるように調光する、所謂バースト調光方式では、低光束まで容易に調光することが可能である。しかしながら、このバースト調光方式では、負荷電流が間欠的に流れることから負荷電流の流れない休止期間が存在する。したがって、例えばビデオカメラ等の他の映像機器を通して光源部を見た場合には、映像機器特有の周波数と干渉したチラツキが目視される虞があった。
【０００７】
一方、光源部の調光方式としては、光源部を流れる負荷電流のピーク値を可変する振幅制御方式も考えられる。この振幅制御方式では、負荷電流が光源部に連続的に流れることから、上記のように映像機器を通して光源部を見た場合にチラツキが目視される可能性は低くなる。
【０００８】
ところで、光源部を構成する発光ダイオード（発光素子）は、それぞれ順方向電圧にバラツキがあり、その種類によっては１５％以上のバラツキが生じる。このため、振幅制御方式では、低光束での調光時において光源部に印加される電圧が下がるため、光源部において各発光ダイオードの明るさにバラツキが生じるという問題があった。この問題は、直列に接続される発光ダイオードの個数が多いほど顕著になる。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、低光束での調光時における各発光素子の明るさのバラツキを低減し、且つ映像機器を通して光源部を見たときのチラツキを抑えることのできる点灯装置及びそれを用いた照明器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】
【００１０】
本発明の点灯装置は、直流電力を出力する直流電源回路と、第１のスイッチング素子を有し前記第１のスイッチング素子のオンパルス幅を可変制御することで前記直流電源回路の出力電力を可変して出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路の出力電流を調整して複数の発光素子から成る光源部に流れる負荷電流を可変制御する電流調整回路とを備え、前記電流調整回路は、前記光源部と並列に接続されて前記チョッパ回路の出力電流を分流するインピーダンス素子と、前記インピーダンス素子と直列に接続される第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域において前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御することを特徴とする。
【００１１】
この点灯装置において、前記電流調整回路には、充放電により前記第２のスイッチング素子がオンに切り替わる際に発生するパルス電圧を前記光源部に印加するためのコンデンサが前記第２のスイッチング素子と直列に接続されることが好ましい。
【００１２】
この点灯装置において、前記電流調整回路は、前記負荷電流を平滑化する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと直列に接続されるスイッチング素子とを有し、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域になると前記スイッチング素子をオンに切り替え、前記光源部の調光率が所定値に達すると前記スイッチング素子をオフに切り替えることが好ましい。
【００１３】
この点灯装置において、前記制御部は、前記スイッチング素子がオフに切り替えられると前記第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を前記スイッチング素子のオン時のスイッチング周波数よりも高くすることが好ましい。
【００１４】
この点灯装置において、前記制御部は、前記各発光素子の明るさにバラツキが生じ始める前に前記第２のスイッチング素子のオン／オフ制御を開始することが好ましい。
【００１５】
本発明の照明器具は、上記何れかの点灯装置と、前記光源部を収納する器具本体とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、低光束での調光時における各発光素子の明るさのバラツキを低減し、且つ映像機器を通して光源部を見たときのチラツキを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る点灯装置の実施形態１を示す回路概略図である。
【図２】同上の点灯装置における回路詳細図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における動作波形図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における光源部の発光の様子を示す図である。
【図５】本発明に係る点灯装置の実施形態２における降圧チョッパ回路の回路概略図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における動作波形図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は同上の点灯装置における光源部の発光の様子を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は同上の点灯装置においてビデオカメラで撮像した場合の光源部の発光の様子を示す図である。
【図９】本発明に係る点灯装置の実施形態３における降圧チョッパ回路の回路概略図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る点灯装置の各実施形態における降圧チョッパ回路の他の構成を示す回路概略図である。
【図１１】本発明に係る照明器具の実施形態を示す概略図である。
【図１２】従来例のＬＥＤ照明モジュール用の給電アッセンブリの回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施形態１）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、フィルタ回路１と、整流回路２と、昇圧チョッパ回路３と、制御用電源回路４と、降圧チョッパ回路５と、発振回路６と、パルス幅設定回路７と、調光回路８と、電源遮断検出回路９とを備える。また、降圧チョッパ回路５の出力端子ＣＮ２には、複数（本実施形態では、３２個）の発光ダイオード（発光素子）ＬＤ１を直列に接続して成る光源部１０が接続されている。なお、光源部１０は、複数の発光ダイオードＬＤ１を並列に接続する、又は直列に接続したものを並列に接続する構成であってもよい。
【００１９】
フィルタ回路１は、図２に示すように、商用電源ＶＳ１が接続される入力端子ＣＮ１と、電流ヒューズＦ１と、サージ保護素子ＳＰＤ１と、フィルタコンデンサＣＦ１と、ラインフィルタＬＦ１とを備え、商用電源ＶＳ１の電源ノイズをカットする。入力端子ＣＮ１は、電流ヒューズＦ１を介してラインフィルタＬＦ１の入力端子に接続されている。また、ラインフィルタＬＦ１の入力端子には、サージ保護素子ＳＰＤ１とフィルタコンデンサＣＦ１とが並列に接続されている。ラインフィルタＬＦ１の出力端子は、後述する整流回路２の全波整流器ＤＢ１の入力端子に接続されている。
【００２０】
整流回路２は、図２に示すように、ダイオードブリッジから成る全波整流器ＤＢ１を備え、全波整流器ＤＢ１の出力端子には、高周波バイパス用のコンデンサＣ１が並列に接続されている。全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極は、回路基板上のグランドであって、コンデンサＣ２，Ｃ３の直列回路を介してシャーシ電位に高周波的に接地されている。
【００２１】
昇圧チョッパ回路３は、図２に示すように、インダクタＬ１と、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ３と、ダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ４と、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１とを備える。全波整流器ＤＢ１の出力端子の正極は、インダクタＬ１を介してスイッチング素子Ｑ３のドレイン端子、及びダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソース端子は、電流検出抵抗Ｒ１を介して全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極に接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子は、平滑コンデンサＣ４の正極に接続されている。平滑コンデンサＣ４の負極は、全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極に接続されている。
【００２２】
平滑コンデンサＣ４は、アルミ電解コンデンサ等より成る大容量のコンデンサであり、その両端には高周波バイパス用の小容量のコンデンサＣ５が並列に接続されている。コンデンサＣ５はフィルムコンデンサ等より成り、平滑コンデンサＣ４を流れる高周波成分をバイパスする。そして、昇圧チョッパ回路３は、スイッチング素子Ｑ３のオン／オフを高周波で切り替えることにより、全波整流器ＤＢ１から出力される脈流電圧を昇圧し、また、平滑コンデンサＣ４によって平滑化することで直流電圧（例えば、４１０Ｖ）を出力する。したがって、本実施形態では、上記の商用電源ＶＳ１と、フィルタ回路１と、整流回路２と、昇圧チョッパ回路３とで直流電力を出力する直流電源回路を構成している。
【００２３】
ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＬ６５６２Ａで構成される。この制御回路ＩＣ１の１番ピン（ＩＮＶ）は内蔵の誤差増幅器（図示せず）の反転入力端子、２番ピン（ＣＯＭＰ）は誤差増幅器の出力端子、３番ピン（ＭＵＬＴ）は内蔵の乗算回路（図示せず）の入力端子、４番ピン（ＣＳ）はチョッパ電流の検出用端子である。また、この制御回路ＩＣ１の５番ピン（ＺＣＤ）はゼロクロスの検出用端子、６番ピン（ＧＮＤ）はグランド端子、７番ピン（ＧＤ）はゲートドライブ端子、８番ピン（Ｖｃｃ）は電源端子である。
【００２４】
昇圧チョッパ回路３の入力電圧であるコンデンサＣ１の両端電圧は、商用電源ＶＳ１の交流電源電圧を全波整流した脈流電圧となる。この脈流電圧は、抵抗Ｒ２〜Ｒ４と抵抗Ｒ５とにより分圧され、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の３番ピンに入力される。これにより、コンデンサＣ１の両端電圧を検出する。３番ピンに接続された内蔵の乗算回路は、全波整流器ＤＢ１を介して商用電源ＶＳ１から引き込まれる入力電流の電流波形が脈流電圧波形と相似形となるように制御するために用いられる。
【００２５】
平滑コンデンサＣ４の両端電圧は、抵抗Ｒ６〜Ｒ９の直列回路と、抵抗Ｒ１０及び可変抵抗ＶＲ１の直列回路とで分圧され、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の１番ピンに入力される。これにより、平滑コンデンサＣ４の両端電圧を検出する。なお、１番ピンと２番ピンとの間に接続されたコンデンサＣ６，Ｃ７及び抵抗Ｒ１は、内蔵の誤差増幅器の帰還インピーダンスである。電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧は、抵抗Ｒ１２及びコンデンサＣ８より成るノイズフィルタ回路を介してＰＦＣ制御回路ＩＣ１の４番ピンに入力される。これにより、スイッチング素子Ｑ３を流れる電流を検出する。インダクタＬ１の２次巻線Ｎ１の一端は、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の６番ピンに接続されることで回路グランドに接続され、他端は抵抗Ｒ１３を介してＰＦＣ制御回路ＩＣ１の５番ピンに入力されている。これにより、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーを検出する。
【００２６】
ＰＦＣ制御回路ＩＣ１の７番ピンはゲートドライブ端子であって、当該端子がハイレベルになると、抵抗Ｒ１４を介して抵抗Ｒ１５に電流が流れ、抵抗Ｒ１５の両端電圧が上昇する。そして、抵抗Ｒ１５の両端電圧がスイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース間の閾値電圧以上となることにより、スイッチング素子Ｑ３がオンに切り替わる。また、ゲートドライブ端子がローレベルになると、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ１６を介してスイッチング素子Ｑ３のゲート−ソース間に蓄積された電荷が放電されることにより、スイッチング素子Ｑ３がオフに切り替わる。
【００２７】
ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、４番ピンで検出されるスイッチング素子Ｑ３を流れる電流が所定のピーク値に達すると、スイッチング素子Ｑ３をオフに切り替える。また、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、５番ピンで検出されるインダクタＬ１のエネルギーが放出されると、スイッチング素子Ｑ３を再度オンに切り替える。また、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、３番ピンで検出される脈流電圧が高い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が長くなるように制御し、脈流電圧が低い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が短くなるように制御する。更に、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、１番ピンで検出される平滑コンデンサＣ４の両端電圧が目標値よりも高い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が短くなるように制御し、目標値よりも低い場合にはスイッチング素子Ｑ３のオン時間が長くなるように制御する。これにより、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１は、スイッチング素子Ｑ３を流れるピーク電流が目標値と一致するように制御する。
【００２８】
制御用電源回路４は、図２に示すように、平滑コンデンサＣ４に接続されるＩＰＤ素子ＩＣ２と、その周辺回路とで構成される。ＩＰＤ素子ＩＣ２は、所謂インテリジェント・パワー・デバイスであって、例えばパナソニック社製のＭＩＰ２Ｅ２Ｄより成る。ＩＰＤ素子ＩＣ２は、ドレイン端子、ソース端子、コントロール端子を有する３ピンのＩＣであって、その内部にはパワーＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子と、そのオン／オフを制御する制御回路とが内蔵されている。
【００２９】
このＩＰＤ素子ＩＣ２に内蔵のスイッチング素子と、インダクタＬ２と、平滑コンデンサＣ９と、ダイオードＤ３とで降圧チョッパ回路が構成されている。また、ツェナーダイオードＺＤ１と、ダイオードＤ４と、平滑コンデンサＣ１０と、コンデンサＣ１１とでＩＰＤ素子ＩＣ２の電源回路が構成されている。平滑コンデンサＣ９の両端電圧は、他の集積回路ＩＣ１、及び後述する集積回路ＩＣ３，ＩＣ４，ＩＣ５に制御用の電源電圧を供給する電源電圧ＶＣ１となる。したがって、ＩＰＤ素子ＩＣ２が動作を開始するまでは平滑コンデンサＣ９が充電されていないため、他の集積回路ＩＣ１，ＩＣ３，ＩＣ４，ＩＣ５は動作しない。
【００３０】
以下、制御用電源回路４の動作について説明する。電源を投入した初期において、平滑コンデンサＣ４が全波整流器ＤＢ１の出力電圧により充電されると、ＩＰＤ素子ＩＣ２のドレイン端子→コントロール端子→平滑コンデンサＣ１０→インダクタＬ２→平滑コンデンサＣ９の経路で電流が流れる。これにより、平滑コンデンサＣ９が図２に示す極性で充電され、ＩＰＤ素子ＩＣ２に動作電圧を供給する。すると、ＩＰＤ素子ＩＣ２が動作を開始し、内蔵のスイッチング素子のオン／オフが開始される。
【００３１】
ＩＰＤ素子ＩＣ２のスイッチング素子がオンのとき、平滑コンデンサＣ４→ＩＰＤ素子ＩＣ２のドレイン端子→ソース端子→インダクタＬ２→平滑コンデンサＣ９の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ９が充電される。当該スイッチング素子がオフに切り替わると、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ３を介して平滑コンデンサＣ９に放出される。これにより、ＩＰＤ素子ＩＣ２と、インダクタＬ２と、ダイオードＤ３と、平滑コンデンサＣ９とから成る回路が降圧チョッパ回路として動作し、平滑コンデンサＣ９の両端には、平滑コンデンサＣ４の電圧を降圧した電源電圧ＶＣ１が発生する。
【００３２】
また、ＩＰＤ素子ＩＣ２のスイッチング素子がオフのとき、ダイオードＤ３を介して回生電流が流れるが、インダクタＬ２の両端電圧は、平滑コンデンサＣ９の両端電圧と、ダイオードＤ３の順方向電圧との和の電圧にクランプされる。この和電圧から、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧とダイオードＤ４の順方向電圧との和の電圧を差し引いた電圧が、平滑コンデンサＣ１０の両端電圧となる。ＩＰＤ素子ＩＣ２に内蔵された制御回路は、平滑コンデンサＣ１０の両端電圧が一定となるようにスイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、結果として平滑コンデンサＣ９の両端電圧も一定となるように制御される。
【００３３】
平滑コンデンサＣ９の両端に電源電圧ＶＣ１が発生すると、ＰＦＣ制御回路ＩＣ１が動作を開始して昇圧チョッパ回路３が動作する。そして、後述する第１のタイマ回路ＩＣ３及び第２のタイマ回路ＩＣ４も動作を開始することにより、後述する降圧チョッパ回路５のスイッチング素子Ｑ１のオン／オフ制御も開始される。また、後述するバッファ回路ＩＣ５も動作を開始することで、調光動作が可能となる。
【００３４】
降圧チョッパ回路５は、図２に示すように、インダクタＬ３と、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ１（第１のスイッチング素子）と、ダイオードＤ５と、平滑コンデンサＣ１２とを備える。そして、降圧チョッパ回路５は、スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅を可変制御することで平滑コンデンサＣ４の両端電圧を降圧して平滑コンデンサＣ１２を充電する。平滑コンデンサＣ４の正極には、平滑コンデンサＣ１２の正極が接続されている。平滑コンデンサＣ１２の負極は、インダクタＬ３を介してスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子、及びダイオードＤ５のアノード端子に接続されている。ダイオードＤ５のカソード端子は、平滑コンデンサＣ１２の正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、平滑コンデンサＣ４の負極に接続されている。また、平滑コンデンサＣ１２の両端には、後述する電流調整回路５０が並列に接続されている。この平滑コンデンサＣ１２の両端電圧は、出力端子ＣＮ２を介して光源部１０に印加される。
【００３５】
発振回路６は、図２に示すように、第１のタイマ回路ＩＣ３を備え、時定数設定用の抵抗Ｒ２１及びコンデンサＣ１８が外付けされることにより、無安定マルチバイブレータとして動作する。パルス幅設定回路７は、図２に示すように、第２のタイマ回路ＩＣ４を備え、時定数設定用の抵抗Ｒ２３、可変抵抗ＶＲ２、及びコンデンサＣ１９が外付けされることにより、単安定マルチバイブレータとして動作する。また、抵抗Ｒ２３及び可変抵抗ＶＲ２の直列回路には、フォトカプラＰＣ１の受光素子が並列に接続されており、単安定マルチバイブレータの出力信号のパルス幅をフォトカプラＰＣ１の光信号強度に応じて可変制御している。
【００３６】
第１のタイマ回路ＩＣ３及び第２のタイマ回路ＩＣ４は、何れも周知のタイマＩＣ（所謂「５５５」）であり、例えばルネサスエレクトロニクス社製のＵＰＤ５５５５又はそのデュアル版であるＵＰＤ５５５６、若しくはこれらの互換品から成る。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の１番ピンはグランド端子、８番ピンは電源端子である。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４において、電源端子とグランド端子との間に接続されるコンデンサＣ１４，Ｃ１５は、何れもバイパス用の小容量のコンデンサであり、電源電圧ＶＣ１のノイズを除去する。
【００３７】
各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の５番ピンは制御端子であり、内蔵の分圧抵抗によって通常は電源電圧ＶＣ１の２／３となる基準電圧が印加される。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４において、５番ピンと１番ピンとの間に接続されるコンデンサＣ１６，Ｃ１７は、何れもバイパス用の小容量のコンデンサであり、５番ピンに印加される基準電圧のノイズを除去する。
【００３８】
各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の２番ピンはトリガ端子であり、この端子電圧が５番ピンの基準電圧の半分（電源電圧ＶＣ１の１／３）よりも低くなると、内蔵されたフリップフロップの出力が反転して３番ピン（出力端子）がハイレベルとなり、７番ピン（放電端子）が開放状態となる。また、各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の６番ピンはスレッショルド端子である。この端子電圧が５番ピンの基準電圧よりも高くなると、内蔵されたフリップフロップの出力が反転して３番ピン（出力端子）がローレベルとなり、７番ピン（放電端子）は１番ピンと短絡された状態となる。各タイマ回路ＩＣ３，ＩＣ４の４番ピンはリセット端子であり、この端子電圧がローレベルになると動作停止状態となり、３番ピン（出力端子）はローレベルに固定される。
【００３９】
発振回路６では、第１のタイマ回路ＩＣ３の２番ピン（トリガ端子）と６番ピン（スレッショルド端子）とにそれぞれコンデンサＣ１８の両端電圧が入力され、内部の基準電圧と比較される。
【００４０】
以下、発振回路６の動作について説明する。電源を投入した初期においては、コンデンサＣ１８の両端電圧が２番ピン（トリガ端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の１／３）よりも低いため、３番ピン（出力端子）がハイレベルとなり、７番ピン（放電端子）は開放状態となる。したがって、電源電圧ＶＣ１が抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介してコンデンサＣ１８に印加されることにより、コンデンサＣ１８が充電される。
【００４１】
次に、コンデンサＣ１８の両端電圧が６番ピン（スレッショルド端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の２／３）よりも高くなると、３番ピン（出力端子）はローレベルとなり、７番ピン（放電端子）は１番ピン（グランド端子）と短絡された状態となる。これにより、コンデンサＣ１８は抵抗Ｒ２１を介して放電される。
【００４２】
そして、コンデンサＣ１８の両端電圧が２番ピン（トリガ端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の１／３）よりも低くなると、３番ピン（出力端子）がハイレベルとなり、７番ピン（放電端子）が開放状態となってコンデンサＣ１８が再び充電される。以下、上記の動作を繰り返す。
【００４３】
ここで、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２とコンデンサＣ１８とで決定される時定数は、３番ピン（出力端子）から出力される２値信号の発振周波数が数十ｋＨｚの高周波となるように設定される。また、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値は、Ｒ２１≪Ｒ２２となるように設定される。このため、コンデンサＣ１８を充電している期間（３番ピンがハイレベルである期間）に比べて、コンデンサＣ１８を放電する期間（３番ピンがローレベルである期間）は極端に短くなる。したがって、第１のタイマ回路ＩＣ３の３番ピン（出力端子）からは、ローレベルのパルス幅が短い２値信号が数十ｋＨｚの高周波で出力される。この２値信号を用いて、第２のタイマ回路ＩＣ４の２番ピン（トリガ端子）を１周期毎に１回だけトリガする。
【００４４】
以下、パルス幅設定回路７の動作について説明する。第２のタイマ回路ＩＣ４の２番ピン（トリガ端子）に、第１のタイマ回路ＩＣ３の３番ピン（出力端子）からの２値信号が入力されると、その立ち下がりエッジにおいて第２のタイマ回路ＩＣ４の２番ピンがハイレベルとなる。これにより、第２のタイマ回路ＩＣ４の７番ピン（放電端子）が開放状態となり、抵抗Ｒ２３及び可変抵抗ＶＲ２の直列回路とフォトカプラＰＣ１の受光素子とを介してコンデンサＣ１９が充電される。このコンデンサＣ１９の両端電圧が６番ピン（スレッショルド端子）で比較される基準電圧（電源電圧ＶＣ１の２／３）よりも高くなると、３番ピン（出力端子）はローレベルとなり、７番ピン（放電端子）は１番ピン（グランド端子）と短絡された状態となる。これにより、コンデンサＣ１９は瞬時に放電される。
【００４５】
したがって、第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピン（出力端子）から出力される２値信号のハイレベルのパルス幅は、コンデンサＣ１９をグランド電位から基準電圧（電源電圧ＶＣ１の２／３）まで充電するのに要する時間で決定される。この充電時間の最大値は、発振回路６を構成する第１のタイマ回路ＩＣ３の発振周期よりも短くなるように設定する。また、この充電時間の最小値は、第１のタイマ回路ＩＣ３の３番ピン（出力端子）から出力される２値信号のローレベルのパルス幅よりも長くなるように設定する。
【００４６】
第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピン（出力端子）から出力される２値信号は、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号となる。すなわち、第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピンがハイレベルのとき、抵抗Ｒ２４を介して抵抗Ｒ２５に電流が流れ、抵抗Ｒ２５の両端電圧がスイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間の閾値電圧以上となることで、スイッチング素子Ｑ１がオンに切り替わる。また、第２のタイマ回路ＩＣ４の３番ピンがローレベルのとき、ダイオードＤ６及び抵抗Ｒ２６を介してスイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間に蓄積された電荷が放電されることにより、スイッチング素子Ｑ１がオフに切り替わる。
【００４７】
調光回路８は、入力される調光信号に基づいてフォトカプラＰＣ１の受光素子に光信号を与えるものであって、図２に示すように、無極性化回路８０と、絶縁回路８１と、直流変換回路８２とから構成される。ここで、調光回路８に入力される調光信号は、例えば周波数が１ｋＨｚ、振幅が１０Ｖのパルス幅が可変の矩形波パルスより成るＰＷＭ信号であって、蛍光灯のインバータ点灯装置の調光信号として広く用いられているものである。
【００４８】
無極性化回路８０は、全波整流器ＤＢ２を備え、調光信号線の配線を逆極性に接続しても正常に動作するように、全波整流器ＤＢ２の入力端子に調光信号線を接続している。全波整流器ＤＢ２の出力端子間には、抵抗Ｒ２７及びツェナーダイオードＺＤ２の直列回路が接続されており、ツェナーダイオードＺＤ２の両端には、抵抗Ｒ２８及びフォトカプラＰＣ２の発光素子の直列回路が並列に接続されている。
【００４９】
絶縁回路８１は、フォトカプラＰＣ２から成る。ここで、調光信号線及び電源線には、複数の点灯装置が並列に接続されることが一般的である。この場合、各点灯装置の回路グランドが同一電位であるとは限らないため、調光信号線と各点灯装置の回路グランドとは絶縁しておく必要がある。フォトカプラＰＣ２の発光素子は調光信号線に接続されており、受光素子は抵抗Ｒ２９と直列に接続され、電源電圧ＶＣ１と点灯装置の回路グランドとの間に接続されている。
【００５０】
ＰＷＭ信号がハイレベルのとき、フォトカプラＰＣ２の発光素子は光信号を発生し、フォトカプラＰＣ２の受光素子の抵抗値が低下することで、抵抗Ｒ２９とフォトカプラＰＣ２の受光素子との接続点の電位が低下する。一方、ＰＷＭ信号がローレベルのとき、フォトカプラＰＣ２の発光素子は光信号を発生せず、フォトカプラＰＣ２の受光素子の抵抗値が高くなることから、抵抗Ｒ２９とフォトカプラＰＣ２の受光素子との接続点の電位が上昇する。この接続点における電圧の変化はＰＷＭ信号の周波数で繰り返されるが、後述する直流変換回路８２により直流電圧に変換される。
【００５１】
直流変換回路８２は、第１のオペアンプＯＰ１及び第２のオペアンプＯＰ２を内蔵した集積回路ＩＣ５と、抵抗Ｒ３０及びコンデンサＣ２０より成る時定数回路とを備える。集積回路ＩＣ５は、例えばルネサスエレクトロニクス社製のＵＰＣ３５８、又はその互換品を用いればよい。第１のオペアンプＯＰ１はバッファアンプとして用いられ、抵抗Ｒ２９とフォトカプラＰＣ２の受光素子との接続点の電圧を低インピーダンス化して、抵抗Ｒ３０及びコンデンサＣ２０の直列回路に印加する。
【００５２】
以下、調光回路８の動作について説明する。ＰＷＭ信号がローレベルである期間が長ければ、抵抗Ｒ３０を介してコンデンサＣ２０が充電される期間が長くなるので、コンデンサＣ２０の両端電圧が上昇する。一方、ＰＷＭ信号がハイレベルである期間が長ければ、抵抗Ｒ３０を介してコンデンサＣ２０が放電される期間が長くなるので、コンデンサＣ２０の両端電圧が下降する。このコンデンサＣ２０の両端電圧を、第２のオペアンプＯＰ２により低インピーダンス化して出力することで、フォトカプラＰＣ１の発光素子を駆動する。
【００５３】
コンデンサＣ２０の両端電圧が低い場合は、第２のオペアンプＯＰ２の出力電圧も低くなることから、抵抗Ｒ３１を介してフォトカプラＰＣ１の発光素子に流れる電流が増大し、フォトカプラＰＣ１の受光素子の抵抗値が減少する。すなわち、ＰＷＭ信号がハイレベルである期間が長くなると、パルス幅設定回路７により設定されるスイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅が短くなり、光源部１０の光出力が減少する。
【００５４】
一方、コンデンサＣ２０の両端電圧が高い場合は、第２のオペアンプＯＰ２の出力電圧も高くなることから、抵抗Ｒ３１を介してフォトカプラＰＣ１の発光素子に流れる電流が減少し、フォトカプラＰＣ１の受光素子の抵抗値が増大する。すなわち、ＰＷＭ信号がローレベルである期間が長くなると、パルス幅設定回路７により設定されるスイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅が長くなり、光源部１０の光出力が増加する。したがって、仮に調光信号線が断線した場合には、光源部１０の光出力は最大となる。
【００５５】
電源遮断検出回路９は、図２に示すように、全波整流器ＤＢ１の入力端子にそれぞれアノード端子が接続されるダイオードＤ７，Ｄ８を備える。ダイオードＤ７，Ｄ８のカソード端子は、抵抗Ｒ３２，Ｒ３３の並列回路を介してｎｐｎ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ４のベース端子に接続される。スイッチング素子Ｑ４のベース端子とエミッタ端子との間には、コンデンサＣ２１及び抵抗Ｒ３４の並列回路から成る時定数回路が接続される。スイッチング素子Ｑ４のエミッタ端子は、全波整流器ＤＢ１の出力端子の負極に接続される。スイッチング素子Ｑ４のコレクタ端子は、ｎｐｎ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ５のベース端子と接続されている。また、スイッチング素子Ｑ５のエミッタ−コレクタ間には、抵抗Ｒ３８及びコンデンサＣ２２の並列回路が並列に接続されている。なお、コンデンサＣ２２は、ノイズ除去用の小容量のコンデンサである。
【００５６】
以下、電源遮断検出回路９の動作について説明する。商用電源ＶＳ１からの電力供給が通常である場合には、ダイオードＤ７，Ｄ８及び抵抗Ｒ３２，Ｒ３３を介してコンデンサＣ２１が充電されることにより、スイッチング素子Ｑ４はオン状態を維持する。このため、抵抗Ｒ３５を介するスイッチング素子Ｑ５のバイアス電流はスイッチング素子Ｑ４にバイパスされ、スイッチング素子Ｑ５はオフ状態を維持する。
【００５７】
一方、商用電源ＶＳ１からの電力供給が遮断されると、コンデンサＣ２１を充電する経路が遮断されるため、コンデンサＣ２１の充電電荷は抵抗Ｒ３４を介して放電される。ここで、コンデンサＣ２１と抵抗Ｒ３４とで決定される時定数を適切に設定しておけば、商用電源ＶＳ１の電力供給が複数サイクルに亘って遮断されると、スイッチング素子Ｑ４がオフに切り替わる。スイッチング素子Ｑ４がオフに切り替わると、平滑コンデンサＣ４の電荷が残っている間は、平滑コンデンサＣ９の両端電圧である電源電圧ＶＣ１が維持される。このため、抵抗Ｒ３５を介して抵抗Ｒ３４に電流が流れ、スイッチング素子Ｑ５が順バイアスされてスイッチング素子Ｑ５がオンに切り替わる。
【００５８】
ここで、抵抗Ｒ３８には抵抗Ｒ３７が直列に接続されており、スイッチング素子Ｑ５がオフ状態のときに、この抵抗Ｒ３７，Ｒ３８の直列回路によって電源電圧ＶＣ１を分圧して第２のタイマ回路ＩＣ４の４番ピン（リセット端子）にイネーブル信号を供給する。上記のようにスイッチング素子Ｑ５がオンに切り替わると、イネーブル信号がスイッチング素子Ｑ５にバイパスされるため、第２のタイマ回路ＩＣ４の４番ピン（リセット端子）はローレベルとなり、第２のタイマ回路ＩＣ４の動作が停止する。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態を維持し、点灯装置の動作が停止する。
【００５９】
以下、本実施形態の特徴である電流調整回路５０について説明する。電流調整回路５０は、図１，２に示すように、コンデンサＣ１３、抵抗Ｒ１９、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ２（第２のスイッチング素子）の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御を行う制御部５０Ａとを備える。コンデンサＣ１３には抵抗Ｒ２０が並列に接続され、コンデンサＣ１３及び抵抗Ｒ１９の直列回路には、インピーダンス素子として抵抗Ｒ１７，Ｒ１８が並列に接続されている。
【００６０】
以下、電流調整回路５０の動作を主として本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態では、抵抗Ｒ１７，１８には何れも抵抗値が２７ｋΩ、定格電力が３Ｗのものを用いている。また、抵抗Ｒ１９には、抵抗値が３６Ω、定格電力が１Ｗのもの、抵抗Ｒ２０には抵抗値が６８ｋΩのものを用いている。また、コンデンサＣ１２には容量値が０．４７μＦのフィルムコンデンサ、コンデンサＣ１３には容量値が１μＦのフィルムコンデンサを用いている。
【００６１】
先ず、光源部１０を全点灯する際には、スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となっている。このとき、光源部１０を流れる負荷電流は３００ｍＡ、負荷電圧は９８Ｖである。その後、調光信号によって光源部１０の調光率を下げていくと、スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅が短くなることで負荷電流のピーク値が徐々に下がり、光源部１０の光出力が調光率に伴って減少する。
【００６２】
その後、調光率を下げて調光が深い領域（低光束）になると、光源部１０の負荷電圧が低下し、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める。例えば図４（ａ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合、同図中の「Ｓ１」で示す発光ダイオードＬＤ１に比べて、「Ｓ２」で示す発光ダイオードＬＤ１の明るさが暗くなる。そこで、本実施形態では、制御部５０Ａが負荷電流を監視し、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める前に、すなわち負荷電流が８ｍＡ程度になると、スイッチング素子Ｑ２を高周波（１２０Ｈｚ〜１ｋＨｚ）でオン／オフする制御を開始する。なお、負荷電流を検出する手段としては、例えば光源部１０と直列に電流検出用の抵抗を挿入し、当該抵抗の両端電圧に基づいて負荷電流を検出することが考えられる。勿論、負荷電流を検出できるものであれば他の手段を採用してもよい。
【００６３】
スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わると、抵抗Ｒ１９を介してコンデンサＣ１３にインラッシュ電流が流れ、コンデンサＣ１３に数百ｎｓのパルス電圧が印加され（図３（ｂ）参照）、コンデンサＣ１３が充電される。その後、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８には６〜７ｍＡ程度の電流が流れる。ここで、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８が無い場合には、スイッチング素子Ｑ１のオンパルス幅にも下限があるため、負荷電流は５ｍＡ程度までしか制御できず、低光束での調光が困難である。一方、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２をオンに切り替えて抵抗Ｒ１７，Ｒ１８に分流することで負荷電流を低減することができるので、負荷電流を５０μＡまで制御することができる。
【００６４】
その後、スイッチング素子Ｑ２をオフに切り替えると、コンデンサＣ１３に蓄積された電荷が抵抗Ｒ２０を介して放電され、また、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８は負荷電流が流れる経路から切り離される。すると、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８に流れていた電流が光源部１０に流れることで負荷電流が上昇する。すなわち、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを高周波で切り替えることで、光源部１０にパルス状の負荷電流を流すことができる。このため、低光束での調光時においても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。例えば図４（ｂ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合であっても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさがほぼ均一となる。なお、負荷電流が８ｍＡ〜１００μＡの場合における動作波形図を図３（ａ）に、負荷電流が１００μＡ以下の場合における動作波形図を図３（ｂ）に示す。
【００６５】
上述のように、本実施形態では、電流調整回路５０においてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを高周波で切り替えることで、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８に分流する電流を調整し、振幅制御方式と比較して負荷電流を低い値まで調整することができる。このため、本実施形態では、光源部１０を低光束まで調光することができる。また、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを高周波で切り替えて光源部１０にパルス状の負荷電流を流すことで、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わる毎に、コンデンサＣ１３が充電することによるパルス電圧が印加されるので、負荷電圧の平均電圧を上昇させることができ、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキをより抑えることができる。
【００６６】
更に、本実施形態では、調光の浅い領域では、降圧チョッパ回路５を間欠的に動作させるバースト調光方式ではなく、負荷電流のピーク値を制御する振幅制御方式で調光を行っている。このため、光源部１０に負荷電流が継続して流れるので、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを抑えることができる。また、本実施形態では、調光の深い領域では、降圧チョッパ回路５の発振動作を継続させつつスイッチング素子Ｑ２を高周波でスイッチングすることで負荷電流を調整している。このため、バースト調光方式のように光源部１０に低周波で負荷電流を間欠的に流す場合と比較して、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを抑えることができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、昇圧チョッパ回路３の出力電圧により制御用電源回路４において各回路の動作電源を確保しており、低光束での調光時においても昇圧チョッパ回路３が安定して動作しているので、動作電源が不安定になることがないという利点もある。
【００６８】
（実施形態２）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の構成は、電流調整回路５０以外は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態の電流調整回路５０は、図５に示すように、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８の並列回路とスイッチング素子Ｑ２とを直列に接続した回路と、抵抗Ｒ３９、電解コンデンサＣ２３、ＭＯＳＦＥＴより成るスイッチング素子Ｑ６の直列回路とを並列に接続して構成される。また、電流調整回路５０には、各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ６のオン／オフを制御する制御部５０Ａが設けられている。
【００６９】
実施形態１では、図３（ａ）に示すように、電流調整回路５０においてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御時に、負荷電流が脈動する。このため、映像機器を通して光源部１０を見たときにチラツキが発生する虞がある。ここで、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御時に電解コンデンサＣ２３によって負荷電流を平滑化することにより、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを回避することができる。
【００７０】
但し、電解コンデンサＣ２３により負荷電流を平滑化した場合には、低光束での調光時において、振幅制御方式と同様に各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じる虞がある。例えば図７（ａ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合、同図中の「Ｓ１」で示す発光ダイオードＬＤ１に比べて、「Ｓ２」で示す発光ダイオードＬＤ１の明るさが暗くなる。そこで、本実施形態では、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める前に、スイッチング素子Ｑ６をオフに切り替えて電解コンデンサＣ２３を回路から切り離すことで、上記の問題を解決している。
【００７１】
以下、本実施形態の電流調整回路５０の動作について説明する。先ず、調光の深い領域において負荷電流が８ｍＡ程度になると、電流調整回路５０の制御部５０Ａはスイッチング素子Ｑ２を高周波でオン／オフする制御を開始する。このとき、制御部５０Ａは、スイッチング素子Ｑ６をオンに切り替えることで、電解コンデンサＣ２３により負荷電流を平滑化させる（図６（ａ）参照）。これにより、負荷電流の脈動が抑えられるので、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキを回避することができる。
【００７２】
その後、更に調光率を下げていき、各発光ダイオードＬＤ１の明るさにバラツキが生じ始める前に、すなわち負荷電流が１００μＡ程度になると、制御部５０Ａはスイッチング素子Ｑ６をオフに切り替えることでコンデンサＣ２３を回路から切り離す。これにより、光源部１０にはパルス状の負荷電流が流れる（図６（ｂ）参照）。したがって、例えば図７（ｂ）に示すように、負荷電流が３０μＡの場合であっても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさがほぼ均一となり、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。
【００７３】
ところで、スイッチング素子Ｑ６をオフに切り替えて電解コンデンサＣ２３を回路から切り離した後は、光源部１０にパルス状の負荷電流が流れるため、映像機器を通して光源部１０を見たときにチラツキが発生する虞がある。そこで、本実施形態では、電解コンデンサＣ２３を回路から切り離すとともに、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数をスイッチング素子Ｑ２のオン時のスイッチング周波数よりも高くするのが望ましい。この場合、電解コンデンサ２３を回路から切り離した後に光源部１０を流れる負荷電流を直流レベルに近付けることができるので、映像機器を通して光源部１０を見たときのチラツキの発生を抑えることができる。
【００７４】
本願の発明者等は、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を変更しつつ、シャッタースピードを１／６０〜１／８０００の間で設定可能なビデオカメラで光源部１０を撮像する実験を行った。その結果、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を１ｋＨｚに設定すれば、シャッタースピードが１／１０００以下であればビデオカメラを通して光源部１０を撮像したときのチラツキが発生しないことが判明している。例えば図８（ａ）に示すように、振幅制御方式のみで調光する場合、同図中の「Ｓ１」で示す発光ダイオードＬＤ１に比べて、「Ｓ２」で示す発光ダイオードＬＤ１の明るさが暗くなる。一方、図８（ｂ）に示すように、本実施形態の回路構成でスイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を１ｋＨｚに設定した場合、各発光ダイオードＬＤ１の明るさがほぼ均一となり、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。また、図８（ｃ）に示すように、本実施形態の回路構成でスイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を５００Ｈｚに設定した場合においても、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキを抑えることができる。
【００７５】
なお、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を高くし過ぎた場合、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキが目立ち始めるので、発光ダイオードＬＤ１の個数等に応じて適宜スイッチング周波数を設定する必要がある。
【００７６】
（実施形態３）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態３について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の構成は、電流調整回路５０以外は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態の電流調整回路５０は、図９に示すように、実施形態１の電流調整回路５０に、実施形態２における抵抗Ｒ３９、電解コンデンサＣ２３、スイッチング素子Ｑ６の直列回路を並列に接続して構成される。なお、本実施形態の動作は実施形態２と同様であり、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキが生じ始める前後でスイッチング素子Ｑ６のオン／オフを切り替えるものである。
【００７７】
本実施形態では、実施形態２の回路構成に加えて、実施形態１と同様にスイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わる毎に、コンデンサＣ１３が充電することによるパルス電圧を光源部１０に印加することができる。したがって、負荷電圧の平均電圧を上昇させることができ、各発光ダイオードＬＤ１の明るさのバラツキをより抑えることができる。
【００７８】
ところで、上記各実施形態においては、電源部の出力電圧を降圧チョッパ回路５で降圧して光源部１０に印加しているが、降圧チョッパ回路５に限定される必要はなく、図１０（ａ）に示すような昇圧チョッパ回路を降圧チョッパ回路５の代わりに用いてもよい。また、降圧チョッパ回路５の代わりとしては、図１０（ｂ）に示すような昇降圧チョッパ回路、図１０（ｃ）に示すようなフライバックコンバータ回路、図１０（ｄ）に示すようなフォワードコンバータ回路を用いてもよい。なお、図１０（ｃ），（ｄ）に示す回路では、インダクタＬ３の代わりにトランスＴ１を用いている。また、各回路は従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。何れの回路を用いる場合でも、当該回路と光源部１０との間に電流調整回路５０を接続することで、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７９】
以下、本発明に係る照明器具の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１１における上下を上下方向と定めるものとする。また、本実施形態における点灯装置Ａ１は、上記何れかの実施形態の点灯装置を用いるものとする。本実施形態は、図１１に示すように、電源部及び点灯装置Ａ１を光源部１０とは別に配置した電源別置型の照明器具であって、光源部１０を収納する器具本体１１を天井１３に埋込配設している。このため、光源部１０を含む器具本体１１を薄型にすることができ、別置型の電源ユニットとしての点灯装置Ａ１は、場所に依らず設置可能となっている。
【００８０】
器具本体１１は、例えばアルミダイカスト等の金属製であって、下端部が開口した有底円筒状に形成される。器具本体１１内側の上底部には、複数（図示では３つ）の発光ダイオードＬＤ１と、各発光ダイオードＬＤ１の直列回路が実装された基板１０Ａとを備えた光源部１０が配設されている。なお、各発光ダイオードＬＤ１は、器具本体１１の下端部から外部空間に光を照射するために、光の照射向きが下向きとなるように配設されている。また、器具本体１１の下端部の開口には、各発光ダイオードＬＤ１からの光を拡散するための光拡散板１１Ａが設けられている。天井１３の裏面（上面）には、点灯装置Ａ１が器具本体１１とは別の場所に配設されており、点灯装置Ａ１と光源部１０との間は、コネクタ１２Ａを介してリード線１２で配線されている。
【００８１】
上述のように、本実施形態では、上記何れかの実施形態の点灯装置Ａ１を用いることで、上記何れかの実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、本実施形態は、電源部及び点灯装置Ａ１を光源部１０とは別に配置した電源別置型の照明器具であるが、点灯装置Ａ１を光源部１０とともに器具本体１１に内蔵した電源一体型の照明器具として構成してもよい。
【００８２】
なお、上記何れかの実施形態の点灯装置Ａ１は、上記のような照明器具に用途が限定される必要はなく、例えば液晶ディスプレイのバックライトや、複写機、スキャナ、プロジェクタ等の装置の光源の点灯装置として利用しても構わない。また、上記各実施形態では、光源部１０を構成する発光素子として発光ダイオードＬＤ１を用いているが、これに限定される必要はなく、例えば有機ＥＬ素子や半導体レーザ素子を発光素子として用いてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ フィルタ回路（直流電源回路）
１０ 光源部
２ 整流回路（直流電源回路）
３ 昇圧チョッパ回路（直流電源回路）
５ 降圧チョッパ回路（チョッパ回路）
５０ 電流調整回路
５０Ａ 制御部
ＬＤ１ 発光ダイオード（発光素子）
Ｒ１７，Ｒ１８ 抵抗（インピーダンス素子）
Ｑ１ 第１のスイッチング素子
Ｑ２ 第２のスイッチング素子
ＶＳ１ 商用電源（直流電源回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する直流電源回路と、第１のスイッチング素子を有し前記第１のスイッチング素子のオンパルス幅を可変制御することで前記直流電源回路の出力電力を可変して出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路の出力電流を調整して複数の発光素子から成る光源部に流れる負荷電流を可変制御する電流調整回路とを備え、前記電流調整回路は、前記光源部と並列に接続されて前記チョッパ回路の出力電流を分流するインピーダンス素子と、前記インピーダンス素子と直列に接続される第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域において前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御することを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記電流調整回路には、充放電により前記第２のスイッチング素子がオンに切り替わる際に発生するパルス電圧を前記光源部に印加するためのコンデンサが前記第２のスイッチング素子と直列に接続されることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記電流調整回路は、前記負荷電流を平滑化する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと直列に接続されるスイッチング素子とを有し、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域になると前記スイッチング素子をオンに切り替え、前記光源部の調光率が所定値に達すると前記スイッチング素子をオフに切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記スイッチング素子がオフに切り替えられると前記第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を前記スイッチング素子のオン時のスイッチング周波数よりも高くすることを特徴とする請求項３記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記各発光素子の明るさにバラツキが生じ始める前に前記第２のスイッチング素子のオン／オフ制御を開始することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の点灯装置と、前記光源部を収納する器具本体とを備えたことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
直流電力を出力する直流電源回路と、第１のスイッチング素子を有し前記第１のスイッチング素子のオンパルス幅を可変制御することで前記直流電源回路の出力電力を可変して出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路の出力電流を調整して複数の発光素子から成る光源部に流れる負荷電流を可変制御する電流調整回路とを備え、前記電流調整回路は、前記光源部と並列に接続されて前記チョッパ回路の出力電流を分流するインピーダンス素子と、前記インピーダンス素子と直列に接続される第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域において前記第２のスイッチング素子のオン／オフを制御することを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記電流調整回路には、充放電により前記第２のスイッチング素子がオンに切り替わる際に発生するパルス電圧を前記光源部に印加するためのコンデンサが前記第２のスイッチング素子と直列に接続されることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記電流調整回路は、前記負荷電流を平滑化する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと直列に接続されるスイッチング素子とを有し、前記制御部は、前記光源部の調光が深い領域になると前記スイッチング素子をオンに切り替え、前記光源部の調光率が所定値に達すると前記スイッチング素子をオフに切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記スイッチング素子がオフに切り替えられると前記第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を前記スイッチング素子のオン時のスイッチング周波数よりも高くすることを特徴とする請求項３記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記各発光素子の明るさにバラツキが生じ始める前に前記第２のスイッチング素子のオン／オフ制御を開始することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の点灯装置と、前記光源部を収納する器具本体とを備えたことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４４１３（Ｐ２０１３−４４１３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６６４６（Ｐ２０１１−１３６６４６）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]