発光ダイオード点灯装置及び照明器具
【課題】発光ダイオードを安定に調光可能な発光ダイオード点灯装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】発光ダイオードと電源回路部と調光制御部とを備えた発光ダイオード点灯装置が提供される。前記電源回路部は、電源から供給される電力を直流電力に変換して前記発光ダイオードに供給する。前記調光制御部は、前記電源回路部から出力される出力電圧が調光信号に応じた第１の電圧よりも低いときは、前記電源回路部から出力される出力電流を前記調光信号に応じた定電流値に制御し、前記出力電圧が前記第１の電圧よりも高いときは、前記出力電圧が増加すると前記出力電流を減少させる。
【解決手段】発光ダイオードと電源回路部と調光制御部とを備えた発光ダイオード点灯装置が提供される。前記電源回路部は、電源から供給される電力を直流電力に変換して前記発光ダイオードに供給する。前記調光制御部は、前記電源回路部から出力される出力電圧が調光信号に応じた第１の電圧よりも低いときは、前記電源回路部から出力される出力電流を前記調光信号に応じた定電流値に制御し、前記出力電圧が前記第１の電圧よりも高いときは、前記出力電圧が増加すると前記出力電流を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光ダイオード点灯装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明装置において、照明光源は白熱電球や蛍光灯から省エネルギー・長寿命の光源、例えば発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）への置き換えが進んでいる。また、例えば、ＥＬ（Electro-Luminescence）や有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）など新たな照明光源も開発されている。これらの照明光源の光出力は流れる電流値に依存するため、照明光源を点灯・調光するためには供給する電流値の制御が可能な点灯装置が必要になる。例えば、発光ダイオード点灯装置は、発光ダイオードを全点灯させる最大電流から消光時の最小値である電流値ゼロまで広範囲にわたって制御する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３２６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、消光に近い深調光時においては電流値が微小になり、検出誤差が増大する。また、発光ダイオードは、製造ばらつきや温度依存性などにより特性が変動するため、全光から深調光を経て消灯するまで、なめらかに調光できない場合がある。
本発明の実施形態は、発光ダイオードを安定に調光可能な発光ダイオード点灯装置及び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】
【０００５】
実施形態の発光ダイオード点灯装置は、発光ダイオードと電源回路部と調光制御部とを備える。前記電源回路部は、電源から供給される電力を直流電力に変換して前記発光ダイオードに供給する。前記調光制御部は、前記電源回路部から出力される出力電圧が調光信号に応じた第１の電圧よりも低いときは、前記電源回路部から出力される出力電流を前記調光信号に応じた定電流値に制御し、前記出力電圧が前記第１の電圧よりも高いときは、前記出力電圧が増加すると前記出力電流を減少させる。前記調光信号の調光度が相対的に高いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも高く、前記調光信号の調光度が相対的に低いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも低い。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、発光ダイオードを安定に調光可能な発光ダイオード点灯装置及び照明器具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示するブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置の出力特性を例示する特性図である。
【図３】発光ダイオード点灯装置の調光特性を例示する特性図である。
【図４】第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
【図５】第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
【図６】整流回路の回路図である。
【図７】照明器具を例示する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、本願明細書においては、「調光度」とは、調光時の光出力の全点灯時の光出力に対する比をいい、調光度１００％は全点灯に、調光度０％は消灯時の光出力に対応する。
【０００９】
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示するブロック図である。
図１に表したように、発光ダイオード点灯装置１は、照明負荷として発光ダイオード２と、発光ダイオード２に出力電流ＩＦ、出力電圧ＶＦの電力ＯＵＴを供給する電源装置３と、を備えている。発光ダイオード２は、電力ＯＵＴを供給されて点灯する。また発光ダイオード２の光出力は、調光信号ＣＴＬに応じて供給される電力ＯＵＴを制御して、調光される。
【００１０】
電源装置３は、電源回路部４と、調光信号ＣＴＬを生成する調光信号生成部５と、調光信号ＣＴＬ及び電源回路部４の出力電流ＩＦと出力電圧ＶＦに基づいて電源回路部４を制御する帰還信号ＦＢを生成する調光制御部６と、を有する。
【００１１】
電源回路部４は、電源と発光ダイオード２との間に接続される出力素子７と、帰還信号ＦＢを入力して制御信号ＶＧを生成して出力素子７を駆動する駆動回路８と、を有する。電源回路部４は、電源から供給される電力ＩＮを変換して出力電圧ＶＦ、出力電流ＩＦの直流電力ＯＵＴを出力する。なお、電源回路部４は、帰還信号ＦＢのレベルを小さくする極性で出力電圧ＶＦ、出力電流ＩＦを制御できればよく、構成は任意である。電源回路部４は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータで構成される。また、電源回路部４は、リニアレギュレータで構成されてもよい。
【００１２】
調光信号生成部５は、発光ダイオード２を全点灯と消灯との間で調光する調光信号ＣＴＬを出力する。調光信号ＣＴＬは、例えば調光度に応じて電圧値が変化する直流電圧である。また、調光信号ＣＴＬは、例えば調光度に応じて平均電圧が変化するＰＷＭ信号である。なお、調光信号生成部５は、例えば発光ダイオード点灯装置１と別体で設けられてもよい。また、例えば別体で設けられた図示しない送信部から無線信号または光信号として送信される調光信号を受信して、調光信号ＣＴＬを生成してもよい。
【００１３】
調光制御部６は、第１の検出回路９と、第２の検出回路１０と、調光信号ＣＴＬに応じて第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する第１の基準電圧生成回路１１と、調光信号ＣＴＬに応じて第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する第２の基準電圧生成回路１２と、第１の誤差検出回路１３と、第２の誤差検出回路１４と、入力された信号のうちの小さい信号を選択して出力する最小値回路（マグニチュードコンパレータ）１５と、を有する。
【００１４】
第２の検出回路１０は、電源回路部４の出力に接続され、電源回路部４の出力電流ＩＦを検出して出力電流ＩＦに比例する第２の検出電圧ＤＥＴ２を出力する。なお、第２の検出回路１０は、例えば発光ダイオード２と電源回路部４との間に接続された抵抗により構成される。
【００１５】
第１の検出回路９は、電源回路部４の出力に接続され、出力電圧ＶＦを検出して、第２の検出回路１０から出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２とを合成した合成電圧を第１の検出電圧ＤＥＴ１として出力する。なお、第２の検出回路１０は、例えば分割抵抗により構成される。
【００１６】
第１の基準電圧生成回路１１は、調光信号ＣＴＬから第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する。第２の基準電圧生成回路１２は、調光信号ＣＴＬから第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する。第１の基準電圧ＲＥＦ１は、第２の基準電圧ＲＥＦ２よりも高く設定されている。また、第１の基準電圧ＲＥＦ１と第２の基準電圧ＲＥＦ２との差電圧は、調光信号ＣＴＬの値に応じて変化する。なお、第１及び第２の基準電圧生成回路１１、１２は、例えば調光信号ＣＴＬをそれぞれ分割する分割抵抗により構成される。
【００１７】
第１の誤差検出回路１３は、第１の基準電圧生成回路１１から出力される第１の基準電圧ＲＥＦ１と、第１の検出回路９から出力される第１の検出電圧ＤＥＴ１と、の誤差電圧を第１の誤差電圧として出力する。
第２の誤差検出回路１４は、第２の基準電圧生成回路１２から出力される第２の基準電圧ＲＥＦ２と、第２の検出回路１０から出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２と、の誤差電圧を第２の誤差電圧として出力する。なお、第１の誤差検出回路１３及び第２の誤差検出回路１４は、例えば演算増幅回路を用いた減算回路により構成される。
【００１８】
最小値回路１５は、第１の誤差検出回路１３から出力される第１の誤差電圧と第２の誤差検出回路１４から出力される第２の誤差電圧とのうちの最小電圧を出力する。なお、最小値回路１５は、例えばアノードが互いに接続されたダイオードにより構成される。
【００１９】
第１の基準電圧ＲＥＦ１と第２の基準電圧ＲＥＦ２との電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、出力電圧ＶＦの検出値、すなわち第１の検出回路９の第１の検出電圧ＤＥＴ１と第２の検出回路の第２の検出電圧ＤＥＴ２との電圧差ＤＥＴ１−ＤＥＴ２に等しいときは、第１の誤差検出回路１３の出力電圧は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧とほぼ等しくなる。
【００２０】
また、電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、電圧差ＤＥＴ１−ＤＥＴ２よりも大きいとき、すなわち出力電圧ＶＦの検出値よりも大きいときは、第１の誤差検出回路１３の出力電圧は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧よりも大きくなる。したがって、最小値回路１５は、第１の誤差検出回路１３の出力電圧を選択して帰還信号ＦＢとして出力する。その結果、電源回路部４は、出力電流ＩＦが第２の検出電圧ＤＥＴ２を第２の基準電圧ＲＥＦ２に等しくなるように制御される。すなわち調光制御部６は、電源回路部４の出力電流ＩＦを、調光信号ＣＴＬに応じた定電流値に制御する。
【００２１】
また、電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、電圧差ＤＥＴ１−ＤＥＴ２よりも小さいとき、すなわち出力電圧ＶＦの検出値よりも小さいときは、第１の誤差検出回路１３の出力電圧は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧よりも小さくなる。したがって、最小値回路１５は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧を選択して帰還信号ＦＢとして出力する。その結果、電源回路部４は、第１の検出電圧ＤＥＴ２が第１の基準電圧ＲＥＦ１に等しくなるように制御される。すなわち調光制御部６は、電源回路部４の出力電圧ＶＦが増加すると、出力電流ＩＦを減少させる。
【００２２】
このように、第１及び第２の基準電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２の電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、出力電圧ＶＦの検出値（＝ＤＥＴ１−ＤＥＴ２）に等しいときが境界条件になる。このときの出力電圧ＶＦを第１の電圧Ｖ１とする。
【００２３】
図２は、第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置の出力特性を例示する特性図である。
図２に表したように、発光ダイオード点灯装置１の電源装置３の出力特性は、出力電圧ＶＦが第１の電圧Ｖ１よりも低いときは定電流モード（cuurent mode）、出力電圧ＶＦが第１の電圧Ｖ１よりも高いときは出力電圧ＶＦが増加すると出力電流ＩＦが減少する電流・電圧モード（current voltage mode）になる。なお、図２においては、調光信号ＣＴＬがＣ１、Ｃ２、・・・、Ｃ８の順に調光度が低下する場合、すなわち光出力が小さくなる場合における出力特性を実線で例示している。
【００２４】
また、調光信号ＣＴＬに応じて定電流値が増加すると、第１の電圧Ｖ１が線形に増加する場合の特性、すなわち第１の電圧Ｖ１が定電流値の一次式で表される特性を一点鎖線で例示している。またさらに、発光ダイオード（ＬＥＤ）２の電流・電圧特性を、破線で例示している。
【００２５】
発光ダイオード２は、電源装置３の負荷回路として接続されるため、発光ダイオード２の動作点は、調光信号ＣＴＬに応じた電源装置３の出力特性と、発光ダイオード２の電流・電圧特性との交点になる。例えば、調光信号ＣＴＬがＣ５のときの動作点Ｐは、電源装置３が、電流モードまたは電流・電圧モードになる境界点になり、このときの出力電圧ＶＦは、調光信号ＣＴＬ＝Ｃ５に応じた第１の電圧Ｖ１になる。なお、発光ダイオード２は、一般に電圧・電流特性が指数関数になり、発光ダイオード２の電流・電圧特性のグラフは、線形の第１の電圧Ｖ１のグラフと交差する。
【００２６】
調光信号ＣＴＬの調光度が調光信号ＣＴＬ＝Ｃ５における調光度よりも高くなると、出力電力ＯＵＴが増加し、動作点における出力電圧ＶＦは第１の電圧Ｖ１よりも低くなる。その結果、電源装置３は、電流モードで動作する。
また、調光信号ＣＴＬの調光度が調光信号ＣＴＬ＝Ｃ５における調光度よりも低くなると、出力電力ＯＵＴが減少し、動作点における出力電圧ＶＦは第１の電圧Ｖ１よりも高くなる。その結果、電源装置３は、電流・電圧モードで動作する。
【００２７】
図３は、発光ダイオード点灯装置の調光特性を例示する特性図である。
図３においては、発光ダイオード２に供給される出力電流ＩＦの調光信号ＣＴＬの電圧依存性を模式的に表している。
動作点Ｐにおける調光信号ＣＴＬの調光度よりも調光度が高くなると、出力電流ＩＦは調光信号ＣＴＬに応じた定電流値に制御される。その結果、出力電流ＩＦは、調光信号ＣＴＬに応じて制御され、発光ダイオード２を安定に調光することができる。
【００２８】
また、動作点Ｐにおける調光信号ＣＴＬの調光度よりも調光度が低くなると、出力電流ＩＦは、調光信号ＣＴＬに応じた電流値と電圧値に制御される。調光度が相対的に低くなると、出力電流ＩＦが全灯時と比較して小さくなるため、出力電流ＩＦを検出する第２の検出回路１０の誤差が増大する。そのため、例えば調光度が相対的に低いときに第２の検出電圧ＤＥＴ２だけを用いて出力電流ＩＦを定電流値に制御すると、出力電流ＩＦの誤差が増大して、発光ダイオード２を安定に調光することが困難である。
【００２９】
また、例えば調光度が相対的に高いときに第１の検出電圧ＤＥＴ１を用いて出力電流ＩＦと出力電圧ＶＦを所定値に制御すると、温度特性や製造ばらつきによる出力電圧ＶＦの変動の影響で、出力電流ＩＦの軽時変化やばらつきが生じる可能性がある。
【００３０】
これに対して、本実施形態においては、調光度が相対的に低いときは、出力電流ＩＦと出力電圧ＶＦを検出して、出力電流ＩＦが増加すると出力電圧ＶＦが低下するように制御する。発光ダイオード２の出力電圧ＶＦは、調光度が相対的に低く出力電流ＩＦが小さいときでも相対的に高く、例えばＧａＮ系ダイオードがオンする電圧は２．５Ｖ程度である。したがって、本実施形態においては、調光度が相対的に低いときでも、発光ダイオード２を安定に調光することができる。
【００３１】
なお、発光ダイオード２の順方向電圧が相対的に高いため、調光度が相対的に低いときに、出力電圧ＶＦだけを検出して出力電圧ＶＦを定電圧に制御する定電圧モードとすることも可能ではある。しかし、上記のとおり、出力電圧ＶＦを所定値に制御すると、温度特性や製造ばらつきによる出力電圧ＶＦの変動の影響で、出力電流ＩＦの経時変化やばらつきが生じる可能性がある。また、調光度に応じて定電流モードと定電圧モードとを切替えると、モードが切り替わる遷移点において発光ダイオードの電流の変化の傾きが変わるため、滑らかな調光が困難になる。
【００３２】
またさらに、調光度に応じて、定電流モードと定電圧モードとを電流・電圧モードを介して切替える構成とした場合、出力電流ＩＦが小さい領域において２つの遷移点を正確に設定することが困難であり、温度特性や製造ばらつきにより遷移点が設計値からずれてしまう可能性がある。
これに対して、本実施形態においては、定電圧モードがなく、遷移点は１つのみであり、温度特性や製造ばらつきなどに対しても発光ダイオード２を安定に調光することができる。
【００３３】
図４は、第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
図４に表したように、第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、電源装置３の電源回路部４及び調光制御部６の構成が異なっている。すなわち、第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置１ａの電源装置３ａは、電源回路部４ａと調光制御部６ａとを有している。第２の発光ダイオード点灯装置１ａの電源回路部４ａ及び調光制御部６ａ以外の構成については、第１の実施形態と同様である。
【００３４】
電源回路部４ａは、リニアレギュレータであり、出力素子７ａと駆動回路８ａとを有している。また、出力素子７ａは、電源と発光ダイオード２との間に接続される出力トランジスタ２４を有している。出力トランジスタ２４は、例えばＦＥＴであり、例えばＢＪＴである。駆動回路８ａは、出力トランジスタ２４の制御端子（ゲートまたはベース）に制御信号ＶＧを出力して、出力トランジスタ２４の電流を制御する。
【００３５】
調光制御部６ａは、第１の検出回路９ａと、第２の検出回路１０ａと、調光信号ＣＴＬに応じて第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する第１の基準電圧生成回路１１ａ、調光信号ＣＴＬに応じて第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する第２の基準電圧生成回路１２ａと、第１の誤差検出回路１３ａと、第２の誤差検出回路１４ａと、入力された信号のうちの小さい信号を選択して出力する最小値回路１５ａと、を有する。
【００３６】
第２の検出回路１０ａは、抵抗であり、電源回路部４の出力に接続され、電源回路部４の出力電流ＩＦを検出して出力電流ＩＦに比例する第２の検出電圧ＤＥＴ２を出力する。
【００３７】
第１の検出回路９ａは、電源回路部４の出力に接続された分割抵抗１６、１７を有する。第１の検出回路９ａは、出力電圧ＶＦを検出して、第２の検出回路１０ａから出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２とを合成した合成電圧を第１の検出電圧ＤＥＴ１として出力する。
【００３８】
第１の基準電圧生成回路１１ａは、調光信号ＣＴＬを分割する分割抵抗２０、２１を有し、第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する。第２の基準電圧生成回路１２ａは、調光信号ＣＴＬを分割する分割抵抗２２、２３を有し、第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する。第１の基準電圧ＲＥＦ１は、第２の基準電圧ＲＥＦ２よりも高く設定されている。すなわち、分割抵抗２０、２１の分割比は、分割抵抗２２、２３の分割比よりも大きく設定されている。また、第１の基準電圧ＲＥＦ１と第２の基準電圧ＲＥＦ２との差電圧は、調光信号ＣＴＬの値に対して線形に変化する。なお、調光信号ＣＴＬと接地との間に３つの分割抵抗を直列に接続して、分割抵抗の接続点から第１及び第２の基準電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２を生成してもよい。
【００３９】
第１の誤差検出回路１３ａは、演算増幅回路の減算回路を有し、第１の基準電圧生成回路１１ａから出力される第１の基準電圧ＲＥＦ１と、第１の検出回路９から出力される第１の検出電圧ＤＥＴ１と、の誤差電圧を出力する。
第２の誤差検出回路１４ａは、演算増幅回路の減算回路を有し、第２の基準電圧生成回路１２ａから出力される第２の基準電圧ＲＥＦ２と、第２の検出回路１０ａから出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２と、の誤差電圧を出力する。
【００４０】
最小値回路１５ａは、アノードが互いに接続されたダイオードを有し、第１の誤差検出回路１３ａから出力される第１の誤差電圧と第２の誤差検出回路１４ａから出力される第２の誤差電圧とのうちの最小電圧を出力する。
第２の実施形態の動作及び効果は、第１の実施形態の動作及び効果と同様である。
【００４１】
図５は、第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
図５に表したように、第３の実施形態は、第２の実施形態と比較して、電源装置３ａの電源回路部４ａ及び調光制御部６ａの構成が異なっている。すなわち、第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置１ｂの電源装置３ｂは、電源回路部４ｂと調光制御部６ｂとを有している。第２の発光ダイオード点灯装置１ｂの電源回路部４ｂ及び調光制御部６ｂ以外の構成については、第２の実施形態と同様である。
【００４２】
電源回路部４ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、出力素子７ｂと駆動回路８ｂとを有している。また、出力素子７ｂは、電源と発光ダイオード２との間に直列に接続されたスイッチング素子２５とインダクタ２６とを有している。スイッチング素子２５は、例えばＦＥＴであり、例えばＢＪＴである。駆動回路８ｂは、スイッチング素子２５の制御端子（ゲートまたはベース）に制御信号ＶＧを出力して、スイッチング素子２５をオンまたはオフする。ここで、制御信号ＶＧは、例えばスイッチング素子２５をオンまたはオフする信号であり、帰還信号ＦＢのレベルを小さくする極性で出力されてスイッチング素子２５を制御する。なお、出力素子７ｂは、さらにダイオードを有してもよく、また、インダクタ２６の替わりにトランスを介して発光ダイオード２と接続されてもよい。
【００４３】
調光制御部６ｂは、第２の実施形態における調光制御部６ａと比較して、第１の検出回路９ａを第１の検出回路９ｂに替えた点以外は同様である。
第１の検出回路９ｂは、第１の検出回路９ａにコンデンサと抵抗で構成された微分回路２７が追加されている。そのため、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧が検出され、出力電圧ＶＦの検出値に重畳される。
【００４４】
第１の検出回路９ｂは、出力電圧ＶＦと、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧とを検出して、第１の検出電圧ＤＥＴ１として出力する。その結果、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧を低減することができ、発光ダイオード２のちらつきを低減することができる。
【００４５】
図６は、整流回路の回路図である。
図６に表したように、整流回路２８は、交流電力ＡＣＩＮを整流するダイオードブリッジ２９と、整流された電力を平滑化する平滑コンデンサ３０とを有する。
交流電力ＡＣＩＮは、例えば商用電源から供給され、平滑化された電力ＩＮは、発光ダイオード点灯装置１ｂに出力される。
【００４６】
このように交流電力ＡＣＩＮを整流して生成した電力が入力として供給される場合は、電力ＩＮに低周波リプル成分が重畳している。例えば、力率を改善するためにダイオードブリッジの流通角を大きくすると、低周波リプル成分が大きくなる。上記のとおり、本実施形態においては、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧が低減されるため、交流電力ＡＣＩＮに由来する発光ダイオード２のちらつきを低減することができる。
第３の実施形態の上記以外の動作及び効果については、第１の実施形態と同様である。
【００４７】
図７は、照明器具を例示する部分断面図である。
図７に表したように、照明器具１００は、発光ダイオード点灯装置１と、ベース１０１ａと、筐体１０２ａと、透光シールド１０３ａと、実装基板１０８とを備えている。ベース１０１ａと筐体１０２ａと透光シールド１０３ａとは、円筒形状に形成されている。
【００４８】
発光ダイオード点灯装置１は、第１の実施形態と同様であり、発光ダイオード２と電源装置３とを有している。電源装置３は、円環状の実装基板１０８上に設けられている。なお、図６においては、図を見やすくするために、電源装置３をブロックとして簡略化している。
電源装置３は、実装基板１０８の主面１０８ａが、筐体１０２ａの仮想的な中心軸に垂直に設けられる。
【００４９】
ベース１０１ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む金属で円板形状に形成された口金部１０６と、導電体１０７とを有する。口金部１０６は、筐体１０２ａの上部に設けられ、照明器具本体（図示せず）に設けられた放熱体と熱接続する。導電体１０７は、筐体１０２ａの上部に複数設けられ、電源装置３に電力を供給し、また必要により調光信号ＣＴＬを供給する。なお、調光信号ＣＴＬは、例えば電源装置３の調光信号生成部５を介して、無線信号や光信号などにより供給してもよい。
【００５０】
筐体１０２ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む金属で形成され、周辺部に電源装置３を収納し、中央部に発光ダイオード２を収納する。発光ダイオード２は、口金部１０６と熱接続している。発光ダイオード２は、電源装置３の照明負荷として、電源装置３から電力を供給されて点灯する。
【００５１】
透光シールド１０３ａは、円板形状に形成され、筐体１０２ａの下部、すなわち筐体１０２ａのベース１０１ａと反対側に発光ダイオード２を覆って設けられる。透光シールド１０３ａは、発光ダイオード２から放射される光を透過するとともに、発光ダイオード２を保護する。
【００５２】
本実施形態においても、調光信号ＣＴＬに応じて発光ダイオード２を調光度０〜１００％まで安定に調光することができる。
【００５３】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、発光ダイオード２は、ＯＬＥＤなどでもよく、発光ダイオード２は、複数個の発光ダイオードが直列又は並列に接続されていてもよい。
【００５４】
また、照明器具１００として、フラット形の照明器具を例示したが、照明器具は、例えば電球形、ベースライト、ダウンライト、スポットライトでもよい。また、第１の実施形態に係る電源装置３を用いた照明器具を例示したが、第２または第３の実施形態に係る電源装置をもちいてもよい。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１、１ａ、１ｂ…発光ダイオード点灯装置、 ２…発光ダイオード、 ３、３ａ、３ｂ…電源装置、 ４、４ａ、４ｂ…電源回路部、 ５…調光信号生成部、 ６、６ａ、６ｂ…調光制御部、 ７、７ａ、７ｂ…出力素子、 ８、８ａ、８ｂ…駆動回路、 ９、９ａ、９ｂ…第１の検出回路、 １０、１０ａ…第２の検出回路、 １１、１１ａ…第１の基準電圧生成回路、 １２、１２ａ…第２の基準電圧生成回路、 １３、１３ａ…第１の誤差検出回路、 １４、１４ａ…第２の誤差検出回路、 １５、１５ａ…最小値回路、 １６〜２３…分割抵抗、 ２４…出力トランジスタ、 ２５…スイッチング素子、 ２６…インダクタ、 ２７…微分回路、 ２８…整流回路、 ２９…ダイオードブリッジ、 ３０…平滑コンデンサ、 １００…照明器具、 １０１ａ…ベース、 １０２ａ…筐体、 １０３ａ…透光シールド、 １０６…口金部、 １０７…導電体、 １０８…実装基板、 １０８ａ…主面
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光ダイオード点灯装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明装置において、照明光源は白熱電球や蛍光灯から省エネルギー・長寿命の光源、例えば発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）への置き換えが進んでいる。また、例えば、ＥＬ（Electro-Luminescence）や有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）など新たな照明光源も開発されている。これらの照明光源の光出力は流れる電流値に依存するため、照明光源を点灯・調光するためには供給する電流値の制御が可能な点灯装置が必要になる。例えば、発光ダイオード点灯装置は、発光ダイオードを全点灯させる最大電流から消光時の最小値である電流値ゼロまで広範囲にわたって制御する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３２６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、消光に近い深調光時においては電流値が微小になり、検出誤差が増大する。また、発光ダイオードは、製造ばらつきや温度依存性などにより特性が変動するため、全光から深調光を経て消灯するまで、なめらかに調光できない場合がある。
本発明の実施形態は、発光ダイオードを安定に調光可能な発光ダイオード点灯装置及び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】
【０００５】
実施形態の発光ダイオード点灯装置は、発光ダイオードと電源回路部と調光制御部とを備える。前記電源回路部は、電源から供給される電力を直流電力に変換して前記発光ダイオードに供給する。前記調光制御部は、前記電源回路部から出力される出力電圧が調光信号に応じた第１の電圧よりも低いときは、前記電源回路部から出力される出力電流を前記調光信号に応じた定電流値に制御し、前記出力電圧が前記第１の電圧よりも高いときは、前記出力電圧が増加すると前記出力電流を減少させる。前記調光信号の調光度が相対的に高いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも高く、前記調光信号の調光度が相対的に低いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも低い。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、発光ダイオードを安定に調光可能な発光ダイオード点灯装置及び照明器具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示するブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置の出力特性を例示する特性図である。
【図３】発光ダイオード点灯装置の調光特性を例示する特性図である。
【図４】第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
【図５】第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
【図６】整流回路の回路図である。
【図７】照明器具を例示する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、本願明細書においては、「調光度」とは、調光時の光出力の全点灯時の光出力に対する比をいい、調光度１００％は全点灯に、調光度０％は消灯時の光出力に対応する。
【０００９】
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示するブロック図である。
図１に表したように、発光ダイオード点灯装置１は、照明負荷として発光ダイオード２と、発光ダイオード２に出力電流ＩＦ、出力電圧ＶＦの電力ＯＵＴを供給する電源装置３と、を備えている。発光ダイオード２は、電力ＯＵＴを供給されて点灯する。また発光ダイオード２の光出力は、調光信号ＣＴＬに応じて供給される電力ＯＵＴを制御して、調光される。
【００１０】
電源装置３は、電源回路部４と、調光信号ＣＴＬを生成する調光信号生成部５と、調光信号ＣＴＬ及び電源回路部４の出力電流ＩＦと出力電圧ＶＦに基づいて電源回路部４を制御する帰還信号ＦＢを生成する調光制御部６と、を有する。
【００１１】
電源回路部４は、電源と発光ダイオード２との間に接続される出力素子７と、帰還信号ＦＢを入力して制御信号ＶＧを生成して出力素子７を駆動する駆動回路８と、を有する。電源回路部４は、電源から供給される電力ＩＮを変換して出力電圧ＶＦ、出力電流ＩＦの直流電力ＯＵＴを出力する。なお、電源回路部４は、帰還信号ＦＢのレベルを小さくする極性で出力電圧ＶＦ、出力電流ＩＦを制御できればよく、構成は任意である。電源回路部４は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータで構成される。また、電源回路部４は、リニアレギュレータで構成されてもよい。
【００１２】
調光信号生成部５は、発光ダイオード２を全点灯と消灯との間で調光する調光信号ＣＴＬを出力する。調光信号ＣＴＬは、例えば調光度に応じて電圧値が変化する直流電圧である。また、調光信号ＣＴＬは、例えば調光度に応じて平均電圧が変化するＰＷＭ信号である。なお、調光信号生成部５は、例えば発光ダイオード点灯装置１と別体で設けられてもよい。また、例えば別体で設けられた図示しない送信部から無線信号または光信号として送信される調光信号を受信して、調光信号ＣＴＬを生成してもよい。
【００１３】
調光制御部６は、第１の検出回路９と、第２の検出回路１０と、調光信号ＣＴＬに応じて第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する第１の基準電圧生成回路１１と、調光信号ＣＴＬに応じて第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する第２の基準電圧生成回路１２と、第１の誤差検出回路１３と、第２の誤差検出回路１４と、入力された信号のうちの小さい信号を選択して出力する最小値回路（マグニチュードコンパレータ）１５と、を有する。
【００１４】
第２の検出回路１０は、電源回路部４の出力に接続され、電源回路部４の出力電流ＩＦを検出して出力電流ＩＦに比例する第２の検出電圧ＤＥＴ２を出力する。なお、第２の検出回路１０は、例えば発光ダイオード２と電源回路部４との間に接続された抵抗により構成される。
【００１５】
第１の検出回路９は、電源回路部４の出力に接続され、出力電圧ＶＦを検出して、第２の検出回路１０から出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２とを合成した合成電圧を第１の検出電圧ＤＥＴ１として出力する。なお、第２の検出回路１０は、例えば分割抵抗により構成される。
【００１６】
第１の基準電圧生成回路１１は、調光信号ＣＴＬから第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する。第２の基準電圧生成回路１２は、調光信号ＣＴＬから第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する。第１の基準電圧ＲＥＦ１は、第２の基準電圧ＲＥＦ２よりも高く設定されている。また、第１の基準電圧ＲＥＦ１と第２の基準電圧ＲＥＦ２との差電圧は、調光信号ＣＴＬの値に応じて変化する。なお、第１及び第２の基準電圧生成回路１１、１２は、例えば調光信号ＣＴＬをそれぞれ分割する分割抵抗により構成される。
【００１７】
第１の誤差検出回路１３は、第１の基準電圧生成回路１１から出力される第１の基準電圧ＲＥＦ１と、第１の検出回路９から出力される第１の検出電圧ＤＥＴ１と、の誤差電圧を第１の誤差電圧として出力する。
第２の誤差検出回路１４は、第２の基準電圧生成回路１２から出力される第２の基準電圧ＲＥＦ２と、第２の検出回路１０から出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２と、の誤差電圧を第２の誤差電圧として出力する。なお、第１の誤差検出回路１３及び第２の誤差検出回路１４は、例えば演算増幅回路を用いた減算回路により構成される。
【００１８】
最小値回路１５は、第１の誤差検出回路１３から出力される第１の誤差電圧と第２の誤差検出回路１４から出力される第２の誤差電圧とのうちの最小電圧を出力する。なお、最小値回路１５は、例えばアノードが互いに接続されたダイオードにより構成される。
【００１９】
第１の基準電圧ＲＥＦ１と第２の基準電圧ＲＥＦ２との電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、出力電圧ＶＦの検出値、すなわち第１の検出回路９の第１の検出電圧ＤＥＴ１と第２の検出回路の第２の検出電圧ＤＥＴ２との電圧差ＤＥＴ１−ＤＥＴ２に等しいときは、第１の誤差検出回路１３の出力電圧は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧とほぼ等しくなる。
【００２０】
また、電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、電圧差ＤＥＴ１−ＤＥＴ２よりも大きいとき、すなわち出力電圧ＶＦの検出値よりも大きいときは、第１の誤差検出回路１３の出力電圧は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧よりも大きくなる。したがって、最小値回路１５は、第１の誤差検出回路１３の出力電圧を選択して帰還信号ＦＢとして出力する。その結果、電源回路部４は、出力電流ＩＦが第２の検出電圧ＤＥＴ２を第２の基準電圧ＲＥＦ２に等しくなるように制御される。すなわち調光制御部６は、電源回路部４の出力電流ＩＦを、調光信号ＣＴＬに応じた定電流値に制御する。
【００２１】
また、電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、電圧差ＤＥＴ１−ＤＥＴ２よりも小さいとき、すなわち出力電圧ＶＦの検出値よりも小さいときは、第１の誤差検出回路１３の出力電圧は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧よりも小さくなる。したがって、最小値回路１５は、第２の誤差検出回路１４の出力電圧を選択して帰還信号ＦＢとして出力する。その結果、電源回路部４は、第１の検出電圧ＤＥＴ２が第１の基準電圧ＲＥＦ１に等しくなるように制御される。すなわち調光制御部６は、電源回路部４の出力電圧ＶＦが増加すると、出力電流ＩＦを減少させる。
【００２２】
このように、第１及び第２の基準電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２の電圧差ＲＥＦ１−ＲＥＦ２が、出力電圧ＶＦの検出値（＝ＤＥＴ１−ＤＥＴ２）に等しいときが境界条件になる。このときの出力電圧ＶＦを第１の電圧Ｖ１とする。
【００２３】
図２は、第１の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置の出力特性を例示する特性図である。
図２に表したように、発光ダイオード点灯装置１の電源装置３の出力特性は、出力電圧ＶＦが第１の電圧Ｖ１よりも低いときは定電流モード（cuurent mode）、出力電圧ＶＦが第１の電圧Ｖ１よりも高いときは出力電圧ＶＦが増加すると出力電流ＩＦが減少する電流・電圧モード（current voltage mode）になる。なお、図２においては、調光信号ＣＴＬがＣ１、Ｃ２、・・・、Ｃ８の順に調光度が低下する場合、すなわち光出力が小さくなる場合における出力特性を実線で例示している。
【００２４】
また、調光信号ＣＴＬに応じて定電流値が増加すると、第１の電圧Ｖ１が線形に増加する場合の特性、すなわち第１の電圧Ｖ１が定電流値の一次式で表される特性を一点鎖線で例示している。またさらに、発光ダイオード（ＬＥＤ）２の電流・電圧特性を、破線で例示している。
【００２５】
発光ダイオード２は、電源装置３の負荷回路として接続されるため、発光ダイオード２の動作点は、調光信号ＣＴＬに応じた電源装置３の出力特性と、発光ダイオード２の電流・電圧特性との交点になる。例えば、調光信号ＣＴＬがＣ５のときの動作点Ｐは、電源装置３が、電流モードまたは電流・電圧モードになる境界点になり、このときの出力電圧ＶＦは、調光信号ＣＴＬ＝Ｃ５に応じた第１の電圧Ｖ１になる。なお、発光ダイオード２は、一般に電圧・電流特性が指数関数になり、発光ダイオード２の電流・電圧特性のグラフは、線形の第１の電圧Ｖ１のグラフと交差する。
【００２６】
調光信号ＣＴＬの調光度が調光信号ＣＴＬ＝Ｃ５における調光度よりも高くなると、出力電力ＯＵＴが増加し、動作点における出力電圧ＶＦは第１の電圧Ｖ１よりも低くなる。その結果、電源装置３は、電流モードで動作する。
また、調光信号ＣＴＬの調光度が調光信号ＣＴＬ＝Ｃ５における調光度よりも低くなると、出力電力ＯＵＴが減少し、動作点における出力電圧ＶＦは第１の電圧Ｖ１よりも高くなる。その結果、電源装置３は、電流・電圧モードで動作する。
【００２７】
図３は、発光ダイオード点灯装置の調光特性を例示する特性図である。
図３においては、発光ダイオード２に供給される出力電流ＩＦの調光信号ＣＴＬの電圧依存性を模式的に表している。
動作点Ｐにおける調光信号ＣＴＬの調光度よりも調光度が高くなると、出力電流ＩＦは調光信号ＣＴＬに応じた定電流値に制御される。その結果、出力電流ＩＦは、調光信号ＣＴＬに応じて制御され、発光ダイオード２を安定に調光することができる。
【００２８】
また、動作点Ｐにおける調光信号ＣＴＬの調光度よりも調光度が低くなると、出力電流ＩＦは、調光信号ＣＴＬに応じた電流値と電圧値に制御される。調光度が相対的に低くなると、出力電流ＩＦが全灯時と比較して小さくなるため、出力電流ＩＦを検出する第２の検出回路１０の誤差が増大する。そのため、例えば調光度が相対的に低いときに第２の検出電圧ＤＥＴ２だけを用いて出力電流ＩＦを定電流値に制御すると、出力電流ＩＦの誤差が増大して、発光ダイオード２を安定に調光することが困難である。
【００２９】
また、例えば調光度が相対的に高いときに第１の検出電圧ＤＥＴ１を用いて出力電流ＩＦと出力電圧ＶＦを所定値に制御すると、温度特性や製造ばらつきによる出力電圧ＶＦの変動の影響で、出力電流ＩＦの軽時変化やばらつきが生じる可能性がある。
【００３０】
これに対して、本実施形態においては、調光度が相対的に低いときは、出力電流ＩＦと出力電圧ＶＦを検出して、出力電流ＩＦが増加すると出力電圧ＶＦが低下するように制御する。発光ダイオード２の出力電圧ＶＦは、調光度が相対的に低く出力電流ＩＦが小さいときでも相対的に高く、例えばＧａＮ系ダイオードがオンする電圧は２．５Ｖ程度である。したがって、本実施形態においては、調光度が相対的に低いときでも、発光ダイオード２を安定に調光することができる。
【００３１】
なお、発光ダイオード２の順方向電圧が相対的に高いため、調光度が相対的に低いときに、出力電圧ＶＦだけを検出して出力電圧ＶＦを定電圧に制御する定電圧モードとすることも可能ではある。しかし、上記のとおり、出力電圧ＶＦを所定値に制御すると、温度特性や製造ばらつきによる出力電圧ＶＦの変動の影響で、出力電流ＩＦの経時変化やばらつきが生じる可能性がある。また、調光度に応じて定電流モードと定電圧モードとを切替えると、モードが切り替わる遷移点において発光ダイオードの電流の変化の傾きが変わるため、滑らかな調光が困難になる。
【００３２】
またさらに、調光度に応じて、定電流モードと定電圧モードとを電流・電圧モードを介して切替える構成とした場合、出力電流ＩＦが小さい領域において２つの遷移点を正確に設定することが困難であり、温度特性や製造ばらつきにより遷移点が設計値からずれてしまう可能性がある。
これに対して、本実施形態においては、定電圧モードがなく、遷移点は１つのみであり、温度特性や製造ばらつきなどに対しても発光ダイオード２を安定に調光することができる。
【００３３】
図４は、第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
図４に表したように、第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、電源装置３の電源回路部４及び調光制御部６の構成が異なっている。すなわち、第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置１ａの電源装置３ａは、電源回路部４ａと調光制御部６ａとを有している。第２の発光ダイオード点灯装置１ａの電源回路部４ａ及び調光制御部６ａ以外の構成については、第１の実施形態と同様である。
【００３４】
電源回路部４ａは、リニアレギュレータであり、出力素子７ａと駆動回路８ａとを有している。また、出力素子７ａは、電源と発光ダイオード２との間に接続される出力トランジスタ２４を有している。出力トランジスタ２４は、例えばＦＥＴであり、例えばＢＪＴである。駆動回路８ａは、出力トランジスタ２４の制御端子（ゲートまたはベース）に制御信号ＶＧを出力して、出力トランジスタ２４の電流を制御する。
【００３５】
調光制御部６ａは、第１の検出回路９ａと、第２の検出回路１０ａと、調光信号ＣＴＬに応じて第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する第１の基準電圧生成回路１１ａ、調光信号ＣＴＬに応じて第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する第２の基準電圧生成回路１２ａと、第１の誤差検出回路１３ａと、第２の誤差検出回路１４ａと、入力された信号のうちの小さい信号を選択して出力する最小値回路１５ａと、を有する。
【００３６】
第２の検出回路１０ａは、抵抗であり、電源回路部４の出力に接続され、電源回路部４の出力電流ＩＦを検出して出力電流ＩＦに比例する第２の検出電圧ＤＥＴ２を出力する。
【００３７】
第１の検出回路９ａは、電源回路部４の出力に接続された分割抵抗１６、１７を有する。第１の検出回路９ａは、出力電圧ＶＦを検出して、第２の検出回路１０ａから出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２とを合成した合成電圧を第１の検出電圧ＤＥＴ１として出力する。
【００３８】
第１の基準電圧生成回路１１ａは、調光信号ＣＴＬを分割する分割抵抗２０、２１を有し、第１の基準電圧ＲＥＦ１を生成する。第２の基準電圧生成回路１２ａは、調光信号ＣＴＬを分割する分割抵抗２２、２３を有し、第２の基準電圧ＲＥＦ２を生成する。第１の基準電圧ＲＥＦ１は、第２の基準電圧ＲＥＦ２よりも高く設定されている。すなわち、分割抵抗２０、２１の分割比は、分割抵抗２２、２３の分割比よりも大きく設定されている。また、第１の基準電圧ＲＥＦ１と第２の基準電圧ＲＥＦ２との差電圧は、調光信号ＣＴＬの値に対して線形に変化する。なお、調光信号ＣＴＬと接地との間に３つの分割抵抗を直列に接続して、分割抵抗の接続点から第１及び第２の基準電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２を生成してもよい。
【００３９】
第１の誤差検出回路１３ａは、演算増幅回路の減算回路を有し、第１の基準電圧生成回路１１ａから出力される第１の基準電圧ＲＥＦ１と、第１の検出回路９から出力される第１の検出電圧ＤＥＴ１と、の誤差電圧を出力する。
第２の誤差検出回路１４ａは、演算増幅回路の減算回路を有し、第２の基準電圧生成回路１２ａから出力される第２の基準電圧ＲＥＦ２と、第２の検出回路１０ａから出力される第２の検出電圧ＤＥＴ２と、の誤差電圧を出力する。
【００４０】
最小値回路１５ａは、アノードが互いに接続されたダイオードを有し、第１の誤差検出回路１３ａから出力される第１の誤差電圧と第２の誤差検出回路１４ａから出力される第２の誤差電圧とのうちの最小電圧を出力する。
第２の実施形態の動作及び効果は、第１の実施形態の動作及び効果と同様である。
【００４１】
図５は、第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置を例示する回路図である。
図５に表したように、第３の実施形態は、第２の実施形態と比較して、電源装置３ａの電源回路部４ａ及び調光制御部６ａの構成が異なっている。すなわち、第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置１ｂの電源装置３ｂは、電源回路部４ｂと調光制御部６ｂとを有している。第２の発光ダイオード点灯装置１ｂの電源回路部４ｂ及び調光制御部６ｂ以外の構成については、第２の実施形態と同様である。
【００４２】
電源回路部４ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、出力素子７ｂと駆動回路８ｂとを有している。また、出力素子７ｂは、電源と発光ダイオード２との間に直列に接続されたスイッチング素子２５とインダクタ２６とを有している。スイッチング素子２５は、例えばＦＥＴであり、例えばＢＪＴである。駆動回路８ｂは、スイッチング素子２５の制御端子（ゲートまたはベース）に制御信号ＶＧを出力して、スイッチング素子２５をオンまたはオフする。ここで、制御信号ＶＧは、例えばスイッチング素子２５をオンまたはオフする信号であり、帰還信号ＦＢのレベルを小さくする極性で出力されてスイッチング素子２５を制御する。なお、出力素子７ｂは、さらにダイオードを有してもよく、また、インダクタ２６の替わりにトランスを介して発光ダイオード２と接続されてもよい。
【００４３】
調光制御部６ｂは、第２の実施形態における調光制御部６ａと比較して、第１の検出回路９ａを第１の検出回路９ｂに替えた点以外は同様である。
第１の検出回路９ｂは、第１の検出回路９ａにコンデンサと抵抗で構成された微分回路２７が追加されている。そのため、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧が検出され、出力電圧ＶＦの検出値に重畳される。
【００４４】
第１の検出回路９ｂは、出力電圧ＶＦと、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧とを検出して、第１の検出電圧ＤＥＴ１として出力する。その結果、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧を低減することができ、発光ダイオード２のちらつきを低減することができる。
【００４５】
図６は、整流回路の回路図である。
図６に表したように、整流回路２８は、交流電力ＡＣＩＮを整流するダイオードブリッジ２９と、整流された電力を平滑化する平滑コンデンサ３０とを有する。
交流電力ＡＣＩＮは、例えば商用電源から供給され、平滑化された電力ＩＮは、発光ダイオード点灯装置１ｂに出力される。
【００４６】
このように交流電力ＡＣＩＮを整流して生成した電力が入力として供給される場合は、電力ＩＮに低周波リプル成分が重畳している。例えば、力率を改善するためにダイオードブリッジの流通角を大きくすると、低周波リプル成分が大きくなる。上記のとおり、本実施形態においては、出力電圧ＶＦに重畳する低周波リプル電圧が低減されるため、交流電力ＡＣＩＮに由来する発光ダイオード２のちらつきを低減することができる。
第３の実施形態の上記以外の動作及び効果については、第１の実施形態と同様である。
【００４７】
図７は、照明器具を例示する部分断面図である。
図７に表したように、照明器具１００は、発光ダイオード点灯装置１と、ベース１０１ａと、筐体１０２ａと、透光シールド１０３ａと、実装基板１０８とを備えている。ベース１０１ａと筐体１０２ａと透光シールド１０３ａとは、円筒形状に形成されている。
【００４８】
発光ダイオード点灯装置１は、第１の実施形態と同様であり、発光ダイオード２と電源装置３とを有している。電源装置３は、円環状の実装基板１０８上に設けられている。なお、図６においては、図を見やすくするために、電源装置３をブロックとして簡略化している。
電源装置３は、実装基板１０８の主面１０８ａが、筐体１０２ａの仮想的な中心軸に垂直に設けられる。
【００４９】
ベース１０１ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む金属で円板形状に形成された口金部１０６と、導電体１０７とを有する。口金部１０６は、筐体１０２ａの上部に設けられ、照明器具本体（図示せず）に設けられた放熱体と熱接続する。導電体１０７は、筐体１０２ａの上部に複数設けられ、電源装置３に電力を供給し、また必要により調光信号ＣＴＬを供給する。なお、調光信号ＣＴＬは、例えば電源装置３の調光信号生成部５を介して、無線信号や光信号などにより供給してもよい。
【００５０】
筐体１０２ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む金属で形成され、周辺部に電源装置３を収納し、中央部に発光ダイオード２を収納する。発光ダイオード２は、口金部１０６と熱接続している。発光ダイオード２は、電源装置３の照明負荷として、電源装置３から電力を供給されて点灯する。
【００５１】
透光シールド１０３ａは、円板形状に形成され、筐体１０２ａの下部、すなわち筐体１０２ａのベース１０１ａと反対側に発光ダイオード２を覆って設けられる。透光シールド１０３ａは、発光ダイオード２から放射される光を透過するとともに、発光ダイオード２を保護する。
【００５２】
本実施形態においても、調光信号ＣＴＬに応じて発光ダイオード２を調光度０〜１００％まで安定に調光することができる。
【００５３】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、発光ダイオード２は、ＯＬＥＤなどでもよく、発光ダイオード２は、複数個の発光ダイオードが直列又は並列に接続されていてもよい。
【００５４】
また、照明器具１００として、フラット形の照明器具を例示したが、照明器具は、例えば電球形、ベースライト、ダウンライト、スポットライトでもよい。また、第１の実施形態に係る電源装置３を用いた照明器具を例示したが、第２または第３の実施形態に係る電源装置をもちいてもよい。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１、１ａ、１ｂ…発光ダイオード点灯装置、 ２…発光ダイオード、 ３、３ａ、３ｂ…電源装置、 ４、４ａ、４ｂ…電源回路部、 ５…調光信号生成部、 ６、６ａ、６ｂ…調光制御部、 ７、７ａ、７ｂ…出力素子、 ８、８ａ、８ｂ…駆動回路、 ９、９ａ、９ｂ…第１の検出回路、 １０、１０ａ…第２の検出回路、 １１、１１ａ…第１の基準電圧生成回路、 １２、１２ａ…第２の基準電圧生成回路、 １３、１３ａ…第１の誤差検出回路、 １４、１４ａ…第２の誤差検出回路、 １５、１５ａ…最小値回路、 １６〜２３…分割抵抗、 ２４…出力トランジスタ、 ２５…スイッチング素子、 ２６…インダクタ、 ２７…微分回路、 ２８…整流回路、 ２９…ダイオードブリッジ、 ３０…平滑コンデンサ、 １００…照明器具、 １０１ａ…ベース、 １０２ａ…筐体、 １０３ａ…透光シールド、 １０６…口金部、 １０７…導電体、 １０８…実装基板、 １０８ａ…主面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと、
電源から供給される電力を直流電力に変換して前記発光ダイオードに供給する電源回路部と、
前記電源回路部から出力される出力電圧が調光信号に応じた第１の電圧よりも低いときは、前記電源回路部から出力される出力電流を前記調光信号に応じた定電流値に制御し、前記出力電圧が前記第１の電圧よりも高いときは、前記出力電圧が増加すると前記出力電流を減少させる調光制御部と、
を備え、
前記調光信号の調光度が相対的に高いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも高く、前記調光信号の調光度が相対的に低いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも低い発光ダイオード点灯装置。
【請求項２】
前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値が増加すると前記第１の電圧は線形に増加する請求項１記載の発光ダイオード点灯装置。
【請求項３】
前記調光制御部は、
前記出力電圧を検出する第１の検出回路と、
前記出力電流を検出する第２の検出回路と、
前記調光信号に応じた第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成回路と、
前記調光信号に応じた前記第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成回路と、
前記第１の検出回路により検出された第１の検出電圧と、前記第２の検出回路により検出された前記出力電流に比例する第２の検出電圧と、を合成した合成電圧を、前記第１の基準電圧と比較する第１の誤差検出回路と、
前記第２の検出電圧を前記第２の基準電圧と比較する第２の誤差検出回路と、
前記第１の誤差検出回路の出力と前記第２の誤差検出回路の出力との最小値を帰還信号として前記電源回路部に帰還する最小値回路と、
を有し、
前記第１の基準電圧から前記第２の基準電圧を減算した電圧は、前記出力電圧が前記第１の電圧のときの前記第１の検出電圧に等しい請求項１または２に記載の発光ダイオード点灯装置。
【請求項４】
前記第１の検出回路は、前記出力電圧を微分した値を含む請求項３記載の発光ダイオード点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光ダイオード点灯装置と、
前記発光ダイオード点灯装置を収容する筐体と、
を備えた照明器具。
【請求項１】
発光ダイオードと、
電源から供給される電力を直流電力に変換して前記発光ダイオードに供給する電源回路部と、
前記電源回路部から出力される出力電圧が調光信号に応じた第１の電圧よりも低いときは、前記電源回路部から出力される出力電流を前記調光信号に応じた定電流値に制御し、前記出力電圧が前記第１の電圧よりも高いときは、前記出力電圧が増加すると前記出力電流を減少させる調光制御部と、
を備え、
前記調光信号の調光度が相対的に高いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも高く、前記調光信号の調光度が相対的に低いときの前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値を供給した場合の前記発光ダイオードの電圧降下よりも低い発光ダイオード点灯装置。
【請求項２】
前記第１の電圧は、前記調光信号に応じた定電流値が増加すると前記第１の電圧は線形に増加する請求項１記載の発光ダイオード点灯装置。
【請求項３】
前記調光制御部は、
前記出力電圧を検出する第１の検出回路と、
前記出力電流を検出する第２の検出回路と、
前記調光信号に応じた第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成回路と、
前記調光信号に応じた前記第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成回路と、
前記第１の検出回路により検出された第１の検出電圧と、前記第２の検出回路により検出された前記出力電流に比例する第２の検出電圧と、を合成した合成電圧を、前記第１の基準電圧と比較する第１の誤差検出回路と、
前記第２の検出電圧を前記第２の基準電圧と比較する第２の誤差検出回路と、
前記第１の誤差検出回路の出力と前記第２の誤差検出回路の出力との最小値を帰還信号として前記電源回路部に帰還する最小値回路と、
を有し、
前記第１の基準電圧から前記第２の基準電圧を減算した電圧は、前記出力電圧が前記第１の電圧のときの前記第１の検出電圧に等しい請求項１または２に記載の発光ダイオード点灯装置。
【請求項４】
前記第１の検出回路は、前記出力電圧を微分した値を含む請求項３記載の発光ダイオード点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光ダイオード点灯装置と、
前記発光ダイオード点灯装置を収容する筐体と、
を備えた照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１４９９０（Ｐ２０１３−１１４９９０Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２１７５（Ｐ２０１１−２６２１７５）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]