ＬＥＤ点灯装置およびそれを用いた照明器具
【課題】消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減したＬＥＤ点灯装置およびそれを用いる照明器具を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、整流回路２の出力をスイッチング素子７でスイッチングすることによって所望の電圧値の直流電圧に変換し、ＬＥＤ５に駆動電流を供給する絶縁型フライバックコンバータ３と、電流検出部９によって検出されたＬＥＤ５の順方向電流が目標値となるようにスイッチング素子７のスイッチング動作を制御する制御回路部１１を備える。制御回路部１１は、消灯状態のＬＥＤ５を点灯させるために絶縁型フライバックコンバータ３のスイッチング動作を開始させた時点からＬＥＤ５への印加電圧が点灯開始電圧に増加するまでの間に、スイッチング素子７のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間を設けた後、スイッチング素子７のオン時間が相対的に短い第２スイッチング期間を設ける。
【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、整流回路２の出力をスイッチング素子７でスイッチングすることによって所望の電圧値の直流電圧に変換し、ＬＥＤ５に駆動電流を供給する絶縁型フライバックコンバータ３と、電流検出部９によって検出されたＬＥＤ５の順方向電流が目標値となるようにスイッチング素子７のスイッチング動作を制御する制御回路部１１を備える。制御回路部１１は、消灯状態のＬＥＤ５を点灯させるために絶縁型フライバックコンバータ３のスイッチング動作を開始させた時点からＬＥＤ５への印加電圧が点灯開始電圧に増加するまでの間に、スイッチング素子７のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間を設けた後、スイッチング素子７のオン時間が相対的に短い第２スイッチング期間を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ点灯装置およびそれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを光源としたＬＥＤ点灯装置およびそれを備えた照明器具があった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたＬＥＤ点灯装置では、交流電源を整流器によって全波整流した後、降圧チョッパ回路によって一定の電圧に降圧し、降圧チョッパ回路の出力端に接続された定電流回路からＬＥＤに一定の電流を供給してＬＥＤを点灯させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のＬＥＤ点灯装置では定電流回路によりＬＥＤに一定電流を流しているが、ＬＥＤに流れる順方向電流をフィードバックして、順方向電流が所定の目標値となるようにＬＥＤへの出力を制御する電源回路を備えたＬＥＤ点灯装置もある。
【０００６】
図４はＬＥＤに流れる順方向電流をフィードバック制御するＬＥＤ点灯装置の一例であり、このＬＥＤ点灯装置は、整流回路２と、絶縁型フライバックコンバータ３と、平滑コンデンサ４と、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う。）５とで構成される。
【０００７】
整流回路２は商用交流電源１を全波整流して直流に変換しており、整流回路２によって全波整流された直流電圧が絶縁型フライバックコンバータ３に出力される。
【０００８】
絶縁型フライバックコンバータ３は、絶縁トランス６と、例えばＦＥＴからなるスイッチング素子７と、ダイオード８とで構成される。絶縁トランス６の一次巻線は、スイッチング素子７と電流検出部１０とを介して整流回路２の出力端子間に接続されている。絶縁トランス６の２次巻線の両端間にはダイオード８を介して平滑コンデンサ４が接続され、平滑コンデンサ４の両端間にＬＥＤ５と電流検出部９とが接続されている。スイッチング素子７は、制御回路部１１から入力される駆動信号Ｓ２によってオン／オフが制御される。
【０００９】
絶縁型フライバックコンバータ３では、スイッチング素子７がオンすると、絶縁トランス６の１次巻線にスイッチング電流Ｉ２が流れ、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換される。この時、ダイオード８の極性によって絶縁トランス６の二次側には電流が流れず、絶縁トランス６に磁気エネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子７がオフになると、スイッチング素子７のオン期間に絶縁トランス６に蓄積された磁気エネルギーが電気エネルギーに再変換され、絶縁トランス６の２次側から放出されて平滑コンデンサ４を充電する。スイッチング素子７が周期的にオン／オフを繰り返すことによって、絶縁トランス６の２次側には、１次側と絶縁された直流電圧が発生し、平滑コンデンサ４の両端間に発生する直流電圧Ｖ１がＬＥＤ５に印加されて、ＬＥＤ５が点灯する。
【００１０】
制御回路部１１には、外部から出力電流（ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１）の目標値を決定する制御信号Ｓ１と、電流検出部９，１０の検出信号とが入力される。電流検出部９は、例えばＬＥＤ５と直列に接続された抵抗器からなり、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１を検出し、順方向電流に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。電流検出部１０は、例えばスイッチング素子７と直列に接続された抵抗器からなり、スイッチング素子７に流れるスイッチング電流Ｉ２を検出し、スイッチング電流Ｉ２に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。制御回路部１１は、制御信号Ｓ１と電流検出部９，１０からの検出信号とに基づいて、ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１が目標値となるようにスイッチング素子７の動作を制御する。
【００１１】
ここで、ＬＥＤ５が消灯している状態から、電源が投入されるか或いは制御信号Ｓ１が切り替えられるかして、制御回路部１１が絶縁型フライバックコンバータ３のスイッチング動作を開始させて、ＬＥＤ５を点灯状態に切り替える場合の動作を説明する。図５は、消灯状態から点灯状態へと切り替わる間の２次側の出力電圧、すなわちＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１と、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１の理想的な経時変化を示している。
【００１２】
時刻ｔ１において、絶縁型フライバックコンバータ３が停止状態からスイッチング動作を開始すると、２次側の出力電圧、すなわちＬＥＤ５の印加電圧Ｖ１が略０Ｖから上昇を始める。そして、時刻ｔ１において印加電圧Ｖ１がＬＥＤ５の点灯開始電圧Ｖf0に達すると、ＬＥＤ５に順方向電流Ｉ１が流れ始め、それ以降は順方向電流Ｉ１が制御信号Ｓ１に応じた目標値Ｉｆに一致するように制御回路部１１がスイッチング素子７の動作を制御し、ＬＥＤ５への印加電圧も電圧Ｖｆで安定する。
【００１３】
しかしながら、図５の波形図は理想的な動作を示したものであり、実際には図６の波形図に示すような動作となる。尚、図６（ａ）はＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１（すなわち絶縁型フライバックコンバータ３の出力電圧）の波形図、図６（ｂ）は順方向電流Ｉ１の波形図、図６（ｃ）はスイッチング電流Ｉ２の波形図である。
【００１４】
制御回路部１１がスイッチング素子７にスイッチング動作を開始させた時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間はＬＥＤ５は点灯しておらず、順方向電流Ｉ１は略０Ａである。この期間では順方向電流Ｉ１の目標値Ｉｆに対して実績値が足りていないから、制御回路部１１は、ＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１を急速に増加させるため、スイッチング素子７に流れるスイッチング電流が調整範囲内で最大となるような動作モードでスイッチング動作を行わせる。この動作モード（以下、最大負荷モードという。）は、スイッチング素子７のオン期間が定常点灯時（図６の時刻ｔ３以降）に比べて長く、スイッチング電流Ｉ２のピーク値も定常点灯時に比べて高くなる。
【００１５】
その後、印加電圧Ｖ１が上昇し、時刻ｔ２において点灯開始電圧Ｖf0に達すると、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１が急激に増加し、目標値Ｉｆを大きく上回るＩｆmaxの順方向電流Ｉ１がＬＥＤ５に流れることになる。この時、電流検出部９によって過大な順方向電流Ｉｆmaxが流れたことが検出されると、制御回路部１１は電流検出部９の検出結果に基づいて、スイッチング素子７のスイッチング動作を停止させる。スイッチング素子７がオフされることによって順方向電流Ｉ１が急激に低下し、時刻ｔ３において順方向電流Ｉ１が目標値Ｉｆよりも低いＩｆminまで低下する。そして、電流検出部９によって順方向電流Ｉ１が目標値Ｉｆを下回ったことが検出されると、制御回路部１１は、電流検出部９の検出結果に基づいて、スイッチング素子７のスイッチング動作を再開させる。これにより、時刻ｔ３以降では順方向電流Ｉ１が目標値Ｉｆに制御されて、ＬＥＤ５は定常点灯動作に切り替わっており、制御回路部１１は、スイッチング素子７のスイッチング動作を継続して行わせる。
【００１６】
ところで、ＬＥＤには、順方向電圧が一定値以上になって順方向電流Ｉ１が流れ始めてからは、順方向電流に比べて順方向電圧があまり変化しないという特性がある。つまり、図６（ａ）に示すようにＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達して、順方向電流Ｉ１が流れ始めると、順方向電流Ｉ１の落ち込みによって印加電圧Ｖ１も若干低下するが、印加電圧Ｖ１は点灯開始電圧Ｖf0で略一定していると言える。これは、過渡的に印加電圧Ｖ１が増加すると、順方向電流Ｉ１が印加電圧Ｖ１の変動に比べて大きく増加し、その結果、ＬＥＤ５の明るさも大きく変化することを意味している。
【００１７】
この一連の動作によって発生するＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１の変化により、ＬＥＤ５が一瞬明るく点灯し、その後にＬＥＤ５の明るさが急激に暗くなった後、目標レベルまで明るくなる。したがって、この光出力の変化が閃光となりユーザが視覚的な違和感を感じるという問題があった。尚、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの最大負荷モードと時刻ｔ３以降の定常負荷モードとで動作に差異が大きいほど、また順方向電流Ｉ１のフィードバック信号を回路動作に反映させるまでの遅れ時間が大きいほど、印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達した時に発生する順方向電流Ｉ１のピーク値が大きくなり、これに対応してユーザが感じる視覚的な違和感も大きくなる傾向がある。
【００１８】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減したＬＥＤ点灯装置およびそれを用いた照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本願のＬＥＤ点灯装置は、スイッチング電源部と、電流検出部と、制御回路部とを備える。スイッチング電源部は、直流電源からの入力をスイッチング素子でスイッチングすることによって、所望の電圧値の直流電圧に変換して、ＬＥＤに駆動電流を供給する。電流検出部はＬＥＤに流れる順方向電流を検出する。制御回路部は、定常点灯状態においては電流検出部の検出電流が目標値となるようにスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。また制御回路部は、消灯状態のＬＥＤを点灯させるためにスイッチング電源部のスイッチング動作を開始させた時点からＬＥＤへの印加電圧が点灯開始電圧に増加するまでの間に、スイッチング素子のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間を設けた後、スイッチング素子のオン時間が第１スイッチング期間に比べて相対的に短い第２スイッチング期間を設けることを特徴とする。
【００２０】
このＬＥＤ点灯装置において、制御回路部は、スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過するまでの期間を第１スイッチング期間とし、所定時間が経過すると第２スイッチング期間に切り替えることも好ましい。
【００２１】
このＬＥＤ点灯装置において、ＬＥＤへの印加電圧を検出する電圧検出部を備えることも好ましい。制御回路部は、スイッチング動作を開始させた時点から電圧検出部の検出電圧が点灯開始電圧よりも低い所定の閾値電圧に達するまでの期間を第１スイッチング期間とし、検出電圧が閾値電圧を超えると第２スイッチング期間に切り替える。
【００２２】
このＬＥＤ点灯装置において、閾値電圧が、定常点灯状態におけるＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値であることも好ましい。
【００２３】
本願の照明器具は、上述した何れかのＬＥＤ点灯装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減することができ、閃光の発生によってユーザに与える視覚的な違和感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図２】同上の動作波形図であり、（ａ）はスイッチング電流の波形図、（ｂ）は駆動信号Ｓ２の波形図、（ｃ）は点灯電力の波形図である。
【図３】同上の消灯状態から点灯状態への切り替え時における波形図であり、（ａ）はＬＥＤへの印加電圧の波形図、（ｂ）は順方向電流の波形図、（ｃ）はスイッチング電流の波形図である。
【図４】従来のＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図５】同上の消灯状態から点灯状態への切り替え時における理想的な波形図であり、（ａ）はＬＥＤへの印加電圧の波形図、（ｂ）は順方向電流の波形図である。
【図６】同上の消灯状態から点灯状態への切り替え時における実際の波形図であり、（ａ）はＬＥＤへの印加電圧の波形図、（ｂ）は順方向電流の波形図、（ｃ）はスイッチング電流の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置およびそれを用いた照明器具について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１はＬＥＤ点灯装置の回路図であり、このＬＥＤ点灯装置は、整流回路２と、絶縁型フライバックコンバータ３と、平滑コンデンサ４と、ＬＥＤ（発光ダイオード）５とを主要な構成として備えている。尚、本実施形態のＬＥＤ点灯装置では、負荷として２個のＬＥＤ５が直列に接続されているが、ＬＥＤの個数は２個に限定されるものではなく、１個でも３個以上でもよいし、複数のＬＥＤが並列に接続されていてもよい。
【００２８】
整流回路２は、商用交流電源１を全波整流して直流に変換しており、整流回路２によって全波整流された直流電圧が絶縁型フライバックコンバータ３に出力される。ここにおいて、整流回路２によって、スイッチング電源たる絶縁型フライバックコンバータ３に直流電力を供給する直流電源が構成される。
【００２９】
スイッチング電源部たる絶縁型フライバックコンバータ３は、絶縁トランス６と、スイッチング素子７と、ダイオード８とで構成される。絶縁トランス６の一次巻線は、スイッチング素子７（例えばＦＥＴからなる）と電流検出部１０とを介して整流回路２の出力端子間に接続されている。絶縁トランス６の２次巻線の両端間にはダイオード８を介して平滑コンデンサ４（例えば大容量の電解コンデンサからなる）が接続され、平滑コンデンサ４の両端間にＬＥＤ５と電流検出部９とが接続されている。また、絶縁型フライバックコンバータ３の出力端子間には、出力電圧（ＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１）と所定の閾値電圧との高低を検出する電圧検出部１５が接続されている。尚、スイッチング電源部は絶縁型フライバックコンバータ３に限定されるものではなく、他の回路形式のものでもよい。
【００３０】
絶縁型フライバックコンバータ３のスイッチング素子７は、制御回路部１１から入力される駆動信号Ｓ２によってオン／オフが制御される。制御回路部１１からの駆動信号Ｓ２によってスイッチング素子７がオンになると、絶縁トランス６の１次巻線にスイッチング電流Ｉ２が流れ、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換される。この時、ダイオード８の極性によって絶縁トランス６の二次側には電流が流れず、絶縁トランス６に磁気エネルギーが蓄積される。その後、駆動信号Ｓ２によってスイッチング素子７がオフになると、スイッチング素子７のオン期間に絶縁トランス６に蓄積された磁気エネルギーが電気エネルギーに再変換され、絶縁トランス６の２次側から放出されて平滑コンデンサ４を充電する。スイッチング素子７が周期的にオン／オフを繰り返すことによって、絶縁トランス６の２次側には、１次側と絶縁された直流電圧が発生し、平滑コンデンサ４の両端間に発生する直流電圧がＬＥＤ５に印加されて、ＬＥＤ５が点灯する。
【００３１】
次に制御回路部１１について説明する。制御回路部１１には、外部から出力電流（ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１）の目標値を決定する制御信号Ｓ１と、電流検出部９，１０の検出信号と、電圧検出部１５の検出出力とが入力されている。電流検出部９は、例えばＬＥＤ５と直列に接続された電流検出用の抵抗器からなり、順方向電流Ｉ１に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。電流検出部１０は、例えばスイッチング素子７と直列に接続された電流検出量の抵抗器からなり、スイッチング電流Ｉ２に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。電圧検出部１５は分圧回路１２と基準電源１３とコンパレータ１４とを備える。分圧回路１２は、絶縁型フライバックコンバータ３の出力端子間に接続された抵抗１２ａ，１２ｂの直列回路からなり、抵抗１２ａの抵抗値と抵抗１２ｂの抵抗値との比率に応じた分圧比でＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１を分圧する。コンパレータ１４は、分圧回路１２によって分圧された分圧電圧と、基準電源１３の基準電圧との高低を比較し、分圧電圧が基準電圧よりも高ければＨレベルの信号を、分圧電圧が基準電圧よりも低ければＬレベルの信号を制御回路部１１に出力する。尚、基準電源１３の基準電圧は上記の閾値電圧に対応した値に設定されており、印加電圧Ｖ１が閾値電圧よりも高ければ、電圧検出部１５の出力はＨレベルとなり、印加電圧Ｖ１が閾値電圧よりも低ければ、電圧検出部１５の出力はＬレベルとなる。
【００３２】
制御回路部１１は、スイッチング素子７のオン時間（オンデューティ又はスイッチング周波数）を変化させることによって、絶縁型フライバックコンバータ３の出力電力（すなわちＬＥＤ５に供給される点灯電力）を調整することができる。図２は点灯電力が大小異なる２つの点灯モードＭ１，Ｍ２での動作波形を示し、図２（ａ）はスイッチング電流Ｉ２の波形図、同図（ｂ）は駆動信号Ｓ２の波形図、同図（ｃ）は点灯電力Ｗ１の波形図である。また、図２中の左側は点灯電力Ｗ１が相対的に大きい点灯モードＭ１における動作波形、図２中の右側は点灯電力Ｗ１が相対的に小さい点灯モードＭ２における動作波形である。図２の動作波形より、点灯電力Ｗ１が大きい点灯モードＭ１では、点灯電力Ｗ１が小さい点灯モードＭ２に比べて、スイッチング素子７のオン期間が長く、スイッチング電流Ｉ２のピーク値が高くなっている。上述のように、スイッチング素子７のオン時にスイッチング素子７を介して絶縁トランス６の１次巻線に電流が流れることによって、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換されて絶縁トランス６に蓄積される。その後、スイッチング素子７がオフになると、スイッチング素子７のオン時に絶縁トランス６に蓄積された磁気エネルギーが電気エネルギーに再変換されて、二次側から放出される。トランスには、巻線に流れる電流の増加とともにエネルギーが蓄積する性質があるため、スイッチング素子７のオン時に絶縁トランス６の１次巻線及びスイッチング素子７に流れる電流は徐々に増加していく。また電流の増加に伴い、絶縁トランス６に蓄積されて、絶縁トランス６の二次側に放出されるエネルギも大きくなるため、オン期間が長く、スイッチング電流Ｉ２のピーク値が大きい点灯モードＭ１の方が点灯モードＭ２に比べて点灯電力Ｗ１も大きくなるのである。
【００３３】
制御回路部１１に入力される制御信号Ｓ１は、所定周波数のパルス信号のオン時間を、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１の目標値に応じて変調させたＰＷＭ信号である。制御回路部１１は、電流検出部９が検出した順方向電流Ｉ１の実績値が、制御信号Ｓ１から生成した直流の基準信号の信号レベル（順方向電流Ｉ１の目標値）と一致するように、スイッチング素子７に出力する駆動信号Ｓ２を調整して、点灯電力を調整する。すなわち、制御回路部１１は、電流検出部１０によって検出されたスイッチング電流Ｉ２のピーク値が、順方向電流Ｉ１の目標値と実績値との差をもとに決定された閾値を超えると、スイッチング素子７をターンオフさせている。
【００３４】
以上の動作を纏めると、制御回路部１１は、外部から入力される制御信号Ｓ１から得た基準信号の信号レベルと電流検出部９の検知信号とを比較し、定常点灯状態においてはＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１が制御信号Ｓ１に応じたレベルとなるように、スイッチング素子７をターンオフさせる閾値を変化させており、これによってオン時間（すなわち点灯電力Ｗ１）が制御されるのである。一方、ＬＥＤ５を消灯状態から点灯状態に切り替える場合、ＬＥＤ５には順方向電流Ｉ１が流れていないので、制御回路部１１は、スイッチング素子７を最大負荷モードで動作させて、印加電圧Ｖ１を短時間で増加させるような制御を行うのであるが、印加電圧Ｖ１が所定の閾値電圧まで上昇すると、絶縁型フライバックコンバータ３の出力電力を低下させて、消灯状態から点灯状態に切り替わる際の閃光を低減する。そのために本実施形態では、制御回路部１１に、ＬＥＤ５に印加される印加電圧Ｖ１を検出する電圧検出部１５の検出出力が入力されている。電圧検出部１５のコンパレータ１４は印加電圧Ｖ１を分圧回路１２で分圧した電圧と基準電源１３から与えられる基準電圧（上記の閾値電圧に対応して設定された電圧）との高低を比較し、印加電圧Ｖ１を分圧した電圧が基準電圧を超えると、コンパレータ１４の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる。制御回路部１１では、電圧検出部１５の出力に応じて、上述したスイッチング電流Ｉ２の閾値を切り替えており、電圧検出部１５の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わると（すなわち印加電圧Ｖ１が閾値電圧を超えると）、スイッチング電流Ｉ２の閾値をそれまでよりも低い値へと切り替え、出力電力を低下させている。
【００３５】
ここで、ＬＥＤ点灯装置の動作を図３の波形図をもとに説明する。尚、図３（ａ）はＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１の波形図、同図（ｂ）はＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１の波形図、同図（ｃ）はスイッチング素子７に流れるスイッチング電流Ｉ２の波形図である。
【００３６】
時刻ｔ１１において、ＬＥＤ点灯装置に電源が投入されるか、或いは、外部から入力される制御信号Ｓ１が切り替えられるかすると、制御回路部１１は消灯中のＬＥＤ５を点灯させるようにスイッチング素子７のスイッチング動作を開始させる。スイッチング動作が開始されることによって印加電圧Ｖ１は増加していくが、印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達する時刻ｔ１３までの間はＬＥＤ５は点灯しておらず、順方向電流Ｉ１は略０Ａである。そして、印加電圧Ｖ１が所定の閾値電圧Ｖf1（例えば定常点灯状態における印加電圧Ｖf0の約８０％の電圧）に達するまでの間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、制御回路部１１には電圧検出部１５からＬレベルの信号が入力されており、制御回路部１１は調整範囲内でオン時間を最大とする最大負荷モードでスイッチング素子７を動作させる。これにより、時刻ｔ１１〜ｔ１２までの期間では、その後の期間（時刻ｔ１２〜ｔ１３）に比べて印加電圧Ｖ１が急激に上昇する。その後、時刻ｔ１２においてＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖf１を超えると、制御回路部１１には電圧検出部１５からＨレベルの信号が入力され、制御回路部１１は、電圧検出部１５から入力される信号をもとにスイッチング電流Ｉ２の閾値をそれまでの期間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）に比べて低い値に制限する。これにより、時刻ｔ１２からＬＥＤ５が点灯するまでの期間（この期間が第２スイッチング期間Ｔ２となる）では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間（この期間が第１スイッチング期間Ｔ１となる）に比べてスイッチング素子７のオン時間が短い時間に切り替えられるから、印加電圧Ｖ１の増加割合が第１スイッチング期間Ｔ１に比べて緩やかになる。そして、印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達した時刻ｔ１３において、ＬＥＤ５に電流が流れ始めると、ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１が急峻に立ち上がり、順方向電流Ｉ１の目標値Ｉｆを超える電流Ｉｆmaxが瞬間的に流れることになる。しかしながら、第２スイッチング期間Ｔ２では第１スイッチング期間Ｔ１に比べてオン時間が短い時間に切り替えられることで、スイッチング電流Ｉ２のピーク値が低減され、定常点灯状態との差が小さくなっているので、第２スイッチング期間Ｔ２と定常点灯状態とで出力電力の差も小さくなっている。したがって、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する順方向電流Ｉ１のピークＩｆmaxを従来に比べて低減できるから、ＬＥＤ５が消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光が抑制され、ユーザに与える視覚的な違和感を抑制することができる。
【００３７】
以上説明したように本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、スイッチング電源部（絶縁型フライバックコンバータ３からなる）と、電流検出部９と、制御回路部１１とを備える。スイッチング電源部は、直流電源（整流回路２からなる）からの入力をスイッチング素子７でスイッチングすることによって、所望の電圧値の直流電圧に変換して、ＬＥＤ５に駆動電流を供給する。電流検出部９はＬＥＤ５に流れる順方向電流を検出する。制御回路部１１は、定常点灯状態においては電流検出部９の検出電流が目標値となるようにスイッチング素子７のスイッチング動作を制御する。また制御回路部１１は、消灯状態のＬＥＤ５を点灯させるためにスイッチング電源部のスイッチング動作を開始させた時点からＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に増加するまでの間に、スイッチング素子７のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間Ｔ１を設けた後、スイッチング素子７のオン時間が第１スイッチング期間Ｔ１に比べて相対的に短い第２スイッチング期間Ｔ２を設けることを特徴とする。
【００３８】
これにより、第２スイッチング期間Ｔ２では第１スイッチング期間に比べてスイッチング素子のオン時間を短くすることで、スイッチング電源部からＬＥＤへの出力電力が低減されているから、ＬＥＤ５が消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する順方向電流Ｉ１のピーク値を低減することができる。これによって、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減することができ、閃光の発生によってユーザに与える視覚的な違和感を低減することができる。
【００３９】
このＬＥＤ点灯装置において、制御回路部１１が、スイッチング動作を開始させた時点から電圧検出部１５の検出電圧が点灯開始電圧Ｖf0よりも低い所定の閾値電圧Ｖf1に達するまでの期間を第１スイッチング期間Ｔ１とし、検出電圧が閾値電圧Ｖf1を超えると第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えることも好ましい。
【００４０】
例えば、スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過すると第１スイッチング期間Ｔ１から第２スイッチング期間Ｔ２に切り替える場合は、所定時間を計時するタイマ回路を構成するコンデンサの容量減退などの回路部品の劣化や電源開閉時などでコンデンサに電荷が残っているなどして、第２スイッチング期間Ｔ２に切り替わるタイミングが変動する可能性があるが、検出電圧が閾値電圧Ｖf1を超えると第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えているので、点灯開始電圧に達する前に第２スイッチング期間Ｔ２に確実に切り替えることができ、閃光の発生を確実に低減できる。
【００４１】
このＬＥＤ点灯装置において、閾値電圧が、定常点灯状態におけるＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値であることも好ましい。
【００４２】
実機検討の結果、閾値電圧を、定常点灯状態におけるＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値に設定することによって、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を確実に低減できる。また閾値電圧を低くしすぎると、印加電圧が点灯開始電圧に達するまでの時間が長くなって、ＬＥＤ５が点灯するまでの時間が遅くなるが、閾値電圧を５０％以上とすることで、ＬＥＤ５が点灯するまでの時間が長くなりすぎるという弊害が起こりにくいという利点もある。
【００４３】
なお、上記の実施形態では印加電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖf1に達すると、制御回路部１１が第１スイッチング期間Ｔ１から第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えているが、制御回路部１１は、スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過するまでの期間を第１スイッチング期間Ｔ１とし、所定時間が経過すると第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えることも好ましい。
【００４４】
この場合は、ＲＣ回路の時定数を利用したり、他の制御に使用しているマイコンのクロックを共用するなど、比較的簡単な回路の追加で、第１スイッチング期間Ｔ１から第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えるタイミングを検出して、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減することができる。
【００４５】
また本実施形態の照明器具は、光源であるＬＥＤ５と、ＬＥＤ５を点灯させる上述のＬＥＤ点灯装置とを、例えば天井直付け型の器具本体（図示せず）に取り付けることによって構成される。
【００４６】
これにより、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減し、ユーザに与える視覚的な違和感を抑制した照明器具を実現するｋとおができる。
【００４７】
尚、照明器具としては、天井直付け型のものに限らず、天井から吊り下げられるペンダント型の器具本体にＬＥＤ５と上述のＬＥＤ点灯装置とを保持させたものでもよいし、壁に取り付けられる器具本体にＬＥＤ５と上述のＬＥＤ点灯装置とを保持させたものでもよいし、スタンド型の器具本体にＬＥＤ５と上述のＬＥＤ点灯装置とを保持させたものでもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 商用交流電源
２ 整流回路（直流電源）
３ 絶縁型フライバックコンバータ（スイッチング電源部）
５ ＬＥＤ
７ スイッチング素子
９，１０ 電流検出部
１１ 制御回路部
１５ 電圧検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ点灯装置およびそれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを光源としたＬＥＤ点灯装置およびそれを備えた照明器具があった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたＬＥＤ点灯装置では、交流電源を整流器によって全波整流した後、降圧チョッパ回路によって一定の電圧に降圧し、降圧チョッパ回路の出力端に接続された定電流回路からＬＥＤに一定の電流を供給してＬＥＤを点灯させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のＬＥＤ点灯装置では定電流回路によりＬＥＤに一定電流を流しているが、ＬＥＤに流れる順方向電流をフィードバックして、順方向電流が所定の目標値となるようにＬＥＤへの出力を制御する電源回路を備えたＬＥＤ点灯装置もある。
【０００６】
図４はＬＥＤに流れる順方向電流をフィードバック制御するＬＥＤ点灯装置の一例であり、このＬＥＤ点灯装置は、整流回路２と、絶縁型フライバックコンバータ３と、平滑コンデンサ４と、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う。）５とで構成される。
【０００７】
整流回路２は商用交流電源１を全波整流して直流に変換しており、整流回路２によって全波整流された直流電圧が絶縁型フライバックコンバータ３に出力される。
【０００８】
絶縁型フライバックコンバータ３は、絶縁トランス６と、例えばＦＥＴからなるスイッチング素子７と、ダイオード８とで構成される。絶縁トランス６の一次巻線は、スイッチング素子７と電流検出部１０とを介して整流回路２の出力端子間に接続されている。絶縁トランス６の２次巻線の両端間にはダイオード８を介して平滑コンデンサ４が接続され、平滑コンデンサ４の両端間にＬＥＤ５と電流検出部９とが接続されている。スイッチング素子７は、制御回路部１１から入力される駆動信号Ｓ２によってオン／オフが制御される。
【０００９】
絶縁型フライバックコンバータ３では、スイッチング素子７がオンすると、絶縁トランス６の１次巻線にスイッチング電流Ｉ２が流れ、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換される。この時、ダイオード８の極性によって絶縁トランス６の二次側には電流が流れず、絶縁トランス６に磁気エネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子７がオフになると、スイッチング素子７のオン期間に絶縁トランス６に蓄積された磁気エネルギーが電気エネルギーに再変換され、絶縁トランス６の２次側から放出されて平滑コンデンサ４を充電する。スイッチング素子７が周期的にオン／オフを繰り返すことによって、絶縁トランス６の２次側には、１次側と絶縁された直流電圧が発生し、平滑コンデンサ４の両端間に発生する直流電圧Ｖ１がＬＥＤ５に印加されて、ＬＥＤ５が点灯する。
【００１０】
制御回路部１１には、外部から出力電流（ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１）の目標値を決定する制御信号Ｓ１と、電流検出部９，１０の検出信号とが入力される。電流検出部９は、例えばＬＥＤ５と直列に接続された抵抗器からなり、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１を検出し、順方向電流に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。電流検出部１０は、例えばスイッチング素子７と直列に接続された抵抗器からなり、スイッチング素子７に流れるスイッチング電流Ｉ２を検出し、スイッチング電流Ｉ２に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。制御回路部１１は、制御信号Ｓ１と電流検出部９，１０からの検出信号とに基づいて、ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１が目標値となるようにスイッチング素子７の動作を制御する。
【００１１】
ここで、ＬＥＤ５が消灯している状態から、電源が投入されるか或いは制御信号Ｓ１が切り替えられるかして、制御回路部１１が絶縁型フライバックコンバータ３のスイッチング動作を開始させて、ＬＥＤ５を点灯状態に切り替える場合の動作を説明する。図５は、消灯状態から点灯状態へと切り替わる間の２次側の出力電圧、すなわちＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１と、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１の理想的な経時変化を示している。
【００１２】
時刻ｔ１において、絶縁型フライバックコンバータ３が停止状態からスイッチング動作を開始すると、２次側の出力電圧、すなわちＬＥＤ５の印加電圧Ｖ１が略０Ｖから上昇を始める。そして、時刻ｔ１において印加電圧Ｖ１がＬＥＤ５の点灯開始電圧Ｖf0に達すると、ＬＥＤ５に順方向電流Ｉ１が流れ始め、それ以降は順方向電流Ｉ１が制御信号Ｓ１に応じた目標値Ｉｆに一致するように制御回路部１１がスイッチング素子７の動作を制御し、ＬＥＤ５への印加電圧も電圧Ｖｆで安定する。
【００１３】
しかしながら、図５の波形図は理想的な動作を示したものであり、実際には図６の波形図に示すような動作となる。尚、図６（ａ）はＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１（すなわち絶縁型フライバックコンバータ３の出力電圧）の波形図、図６（ｂ）は順方向電流Ｉ１の波形図、図６（ｃ）はスイッチング電流Ｉ２の波形図である。
【００１４】
制御回路部１１がスイッチング素子７にスイッチング動作を開始させた時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間はＬＥＤ５は点灯しておらず、順方向電流Ｉ１は略０Ａである。この期間では順方向電流Ｉ１の目標値Ｉｆに対して実績値が足りていないから、制御回路部１１は、ＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１を急速に増加させるため、スイッチング素子７に流れるスイッチング電流が調整範囲内で最大となるような動作モードでスイッチング動作を行わせる。この動作モード（以下、最大負荷モードという。）は、スイッチング素子７のオン期間が定常点灯時（図６の時刻ｔ３以降）に比べて長く、スイッチング電流Ｉ２のピーク値も定常点灯時に比べて高くなる。
【００１５】
その後、印加電圧Ｖ１が上昇し、時刻ｔ２において点灯開始電圧Ｖf0に達すると、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１が急激に増加し、目標値Ｉｆを大きく上回るＩｆmaxの順方向電流Ｉ１がＬＥＤ５に流れることになる。この時、電流検出部９によって過大な順方向電流Ｉｆmaxが流れたことが検出されると、制御回路部１１は電流検出部９の検出結果に基づいて、スイッチング素子７のスイッチング動作を停止させる。スイッチング素子７がオフされることによって順方向電流Ｉ１が急激に低下し、時刻ｔ３において順方向電流Ｉ１が目標値Ｉｆよりも低いＩｆminまで低下する。そして、電流検出部９によって順方向電流Ｉ１が目標値Ｉｆを下回ったことが検出されると、制御回路部１１は、電流検出部９の検出結果に基づいて、スイッチング素子７のスイッチング動作を再開させる。これにより、時刻ｔ３以降では順方向電流Ｉ１が目標値Ｉｆに制御されて、ＬＥＤ５は定常点灯動作に切り替わっており、制御回路部１１は、スイッチング素子７のスイッチング動作を継続して行わせる。
【００１６】
ところで、ＬＥＤには、順方向電圧が一定値以上になって順方向電流Ｉ１が流れ始めてからは、順方向電流に比べて順方向電圧があまり変化しないという特性がある。つまり、図６（ａ）に示すようにＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達して、順方向電流Ｉ１が流れ始めると、順方向電流Ｉ１の落ち込みによって印加電圧Ｖ１も若干低下するが、印加電圧Ｖ１は点灯開始電圧Ｖf0で略一定していると言える。これは、過渡的に印加電圧Ｖ１が増加すると、順方向電流Ｉ１が印加電圧Ｖ１の変動に比べて大きく増加し、その結果、ＬＥＤ５の明るさも大きく変化することを意味している。
【００１７】
この一連の動作によって発生するＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１の変化により、ＬＥＤ５が一瞬明るく点灯し、その後にＬＥＤ５の明るさが急激に暗くなった後、目標レベルまで明るくなる。したがって、この光出力の変化が閃光となりユーザが視覚的な違和感を感じるという問題があった。尚、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの最大負荷モードと時刻ｔ３以降の定常負荷モードとで動作に差異が大きいほど、また順方向電流Ｉ１のフィードバック信号を回路動作に反映させるまでの遅れ時間が大きいほど、印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達した時に発生する順方向電流Ｉ１のピーク値が大きくなり、これに対応してユーザが感じる視覚的な違和感も大きくなる傾向がある。
【００１８】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減したＬＥＤ点灯装置およびそれを用いた照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本願のＬＥＤ点灯装置は、スイッチング電源部と、電流検出部と、制御回路部とを備える。スイッチング電源部は、直流電源からの入力をスイッチング素子でスイッチングすることによって、所望の電圧値の直流電圧に変換して、ＬＥＤに駆動電流を供給する。電流検出部はＬＥＤに流れる順方向電流を検出する。制御回路部は、定常点灯状態においては電流検出部の検出電流が目標値となるようにスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。また制御回路部は、消灯状態のＬＥＤを点灯させるためにスイッチング電源部のスイッチング動作を開始させた時点からＬＥＤへの印加電圧が点灯開始電圧に増加するまでの間に、スイッチング素子のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間を設けた後、スイッチング素子のオン時間が第１スイッチング期間に比べて相対的に短い第２スイッチング期間を設けることを特徴とする。
【００２０】
このＬＥＤ点灯装置において、制御回路部は、スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過するまでの期間を第１スイッチング期間とし、所定時間が経過すると第２スイッチング期間に切り替えることも好ましい。
【００２１】
このＬＥＤ点灯装置において、ＬＥＤへの印加電圧を検出する電圧検出部を備えることも好ましい。制御回路部は、スイッチング動作を開始させた時点から電圧検出部の検出電圧が点灯開始電圧よりも低い所定の閾値電圧に達するまでの期間を第１スイッチング期間とし、検出電圧が閾値電圧を超えると第２スイッチング期間に切り替える。
【００２２】
このＬＥＤ点灯装置において、閾値電圧が、定常点灯状態におけるＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値であることも好ましい。
【００２３】
本願の照明器具は、上述した何れかのＬＥＤ点灯装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減することができ、閃光の発生によってユーザに与える視覚的な違和感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図２】同上の動作波形図であり、（ａ）はスイッチング電流の波形図、（ｂ）は駆動信号Ｓ２の波形図、（ｃ）は点灯電力の波形図である。
【図３】同上の消灯状態から点灯状態への切り替え時における波形図であり、（ａ）はＬＥＤへの印加電圧の波形図、（ｂ）は順方向電流の波形図、（ｃ）はスイッチング電流の波形図である。
【図４】従来のＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図５】同上の消灯状態から点灯状態への切り替え時における理想的な波形図であり、（ａ）はＬＥＤへの印加電圧の波形図、（ｂ）は順方向電流の波形図である。
【図６】同上の消灯状態から点灯状態への切り替え時における実際の波形図であり、（ａ）はＬＥＤへの印加電圧の波形図、（ｂ）は順方向電流の波形図、（ｃ）はスイッチング電流の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置およびそれを用いた照明器具について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１はＬＥＤ点灯装置の回路図であり、このＬＥＤ点灯装置は、整流回路２と、絶縁型フライバックコンバータ３と、平滑コンデンサ４と、ＬＥＤ（発光ダイオード）５とを主要な構成として備えている。尚、本実施形態のＬＥＤ点灯装置では、負荷として２個のＬＥＤ５が直列に接続されているが、ＬＥＤの個数は２個に限定されるものではなく、１個でも３個以上でもよいし、複数のＬＥＤが並列に接続されていてもよい。
【００２８】
整流回路２は、商用交流電源１を全波整流して直流に変換しており、整流回路２によって全波整流された直流電圧が絶縁型フライバックコンバータ３に出力される。ここにおいて、整流回路２によって、スイッチング電源たる絶縁型フライバックコンバータ３に直流電力を供給する直流電源が構成される。
【００２９】
スイッチング電源部たる絶縁型フライバックコンバータ３は、絶縁トランス６と、スイッチング素子７と、ダイオード８とで構成される。絶縁トランス６の一次巻線は、スイッチング素子７（例えばＦＥＴからなる）と電流検出部１０とを介して整流回路２の出力端子間に接続されている。絶縁トランス６の２次巻線の両端間にはダイオード８を介して平滑コンデンサ４（例えば大容量の電解コンデンサからなる）が接続され、平滑コンデンサ４の両端間にＬＥＤ５と電流検出部９とが接続されている。また、絶縁型フライバックコンバータ３の出力端子間には、出力電圧（ＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１）と所定の閾値電圧との高低を検出する電圧検出部１５が接続されている。尚、スイッチング電源部は絶縁型フライバックコンバータ３に限定されるものではなく、他の回路形式のものでもよい。
【００３０】
絶縁型フライバックコンバータ３のスイッチング素子７は、制御回路部１１から入力される駆動信号Ｓ２によってオン／オフが制御される。制御回路部１１からの駆動信号Ｓ２によってスイッチング素子７がオンになると、絶縁トランス６の１次巻線にスイッチング電流Ｉ２が流れ、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換される。この時、ダイオード８の極性によって絶縁トランス６の二次側には電流が流れず、絶縁トランス６に磁気エネルギーが蓄積される。その後、駆動信号Ｓ２によってスイッチング素子７がオフになると、スイッチング素子７のオン期間に絶縁トランス６に蓄積された磁気エネルギーが電気エネルギーに再変換され、絶縁トランス６の２次側から放出されて平滑コンデンサ４を充電する。スイッチング素子７が周期的にオン／オフを繰り返すことによって、絶縁トランス６の２次側には、１次側と絶縁された直流電圧が発生し、平滑コンデンサ４の両端間に発生する直流電圧がＬＥＤ５に印加されて、ＬＥＤ５が点灯する。
【００３１】
次に制御回路部１１について説明する。制御回路部１１には、外部から出力電流（ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１）の目標値を決定する制御信号Ｓ１と、電流検出部９，１０の検出信号と、電圧検出部１５の検出出力とが入力されている。電流検出部９は、例えばＬＥＤ５と直列に接続された電流検出用の抵抗器からなり、順方向電流Ｉ１に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。電流検出部１０は、例えばスイッチング素子７と直列に接続された電流検出量の抵抗器からなり、スイッチング電流Ｉ２に応じた大きさの信号を制御回路部１１に出力する。電圧検出部１５は分圧回路１２と基準電源１３とコンパレータ１４とを備える。分圧回路１２は、絶縁型フライバックコンバータ３の出力端子間に接続された抵抗１２ａ，１２ｂの直列回路からなり、抵抗１２ａの抵抗値と抵抗１２ｂの抵抗値との比率に応じた分圧比でＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１を分圧する。コンパレータ１４は、分圧回路１２によって分圧された分圧電圧と、基準電源１３の基準電圧との高低を比較し、分圧電圧が基準電圧よりも高ければＨレベルの信号を、分圧電圧が基準電圧よりも低ければＬレベルの信号を制御回路部１１に出力する。尚、基準電源１３の基準電圧は上記の閾値電圧に対応した値に設定されており、印加電圧Ｖ１が閾値電圧よりも高ければ、電圧検出部１５の出力はＨレベルとなり、印加電圧Ｖ１が閾値電圧よりも低ければ、電圧検出部１５の出力はＬレベルとなる。
【００３２】
制御回路部１１は、スイッチング素子７のオン時間（オンデューティ又はスイッチング周波数）を変化させることによって、絶縁型フライバックコンバータ３の出力電力（すなわちＬＥＤ５に供給される点灯電力）を調整することができる。図２は点灯電力が大小異なる２つの点灯モードＭ１，Ｍ２での動作波形を示し、図２（ａ）はスイッチング電流Ｉ２の波形図、同図（ｂ）は駆動信号Ｓ２の波形図、同図（ｃ）は点灯電力Ｗ１の波形図である。また、図２中の左側は点灯電力Ｗ１が相対的に大きい点灯モードＭ１における動作波形、図２中の右側は点灯電力Ｗ１が相対的に小さい点灯モードＭ２における動作波形である。図２の動作波形より、点灯電力Ｗ１が大きい点灯モードＭ１では、点灯電力Ｗ１が小さい点灯モードＭ２に比べて、スイッチング素子７のオン期間が長く、スイッチング電流Ｉ２のピーク値が高くなっている。上述のように、スイッチング素子７のオン時にスイッチング素子７を介して絶縁トランス６の１次巻線に電流が流れることによって、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換されて絶縁トランス６に蓄積される。その後、スイッチング素子７がオフになると、スイッチング素子７のオン時に絶縁トランス６に蓄積された磁気エネルギーが電気エネルギーに再変換されて、二次側から放出される。トランスには、巻線に流れる電流の増加とともにエネルギーが蓄積する性質があるため、スイッチング素子７のオン時に絶縁トランス６の１次巻線及びスイッチング素子７に流れる電流は徐々に増加していく。また電流の増加に伴い、絶縁トランス６に蓄積されて、絶縁トランス６の二次側に放出されるエネルギも大きくなるため、オン期間が長く、スイッチング電流Ｉ２のピーク値が大きい点灯モードＭ１の方が点灯モードＭ２に比べて点灯電力Ｗ１も大きくなるのである。
【００３３】
制御回路部１１に入力される制御信号Ｓ１は、所定周波数のパルス信号のオン時間を、ＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１の目標値に応じて変調させたＰＷＭ信号である。制御回路部１１は、電流検出部９が検出した順方向電流Ｉ１の実績値が、制御信号Ｓ１から生成した直流の基準信号の信号レベル（順方向電流Ｉ１の目標値）と一致するように、スイッチング素子７に出力する駆動信号Ｓ２を調整して、点灯電力を調整する。すなわち、制御回路部１１は、電流検出部１０によって検出されたスイッチング電流Ｉ２のピーク値が、順方向電流Ｉ１の目標値と実績値との差をもとに決定された閾値を超えると、スイッチング素子７をターンオフさせている。
【００３４】
以上の動作を纏めると、制御回路部１１は、外部から入力される制御信号Ｓ１から得た基準信号の信号レベルと電流検出部９の検知信号とを比較し、定常点灯状態においてはＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１が制御信号Ｓ１に応じたレベルとなるように、スイッチング素子７をターンオフさせる閾値を変化させており、これによってオン時間（すなわち点灯電力Ｗ１）が制御されるのである。一方、ＬＥＤ５を消灯状態から点灯状態に切り替える場合、ＬＥＤ５には順方向電流Ｉ１が流れていないので、制御回路部１１は、スイッチング素子７を最大負荷モードで動作させて、印加電圧Ｖ１を短時間で増加させるような制御を行うのであるが、印加電圧Ｖ１が所定の閾値電圧まで上昇すると、絶縁型フライバックコンバータ３の出力電力を低下させて、消灯状態から点灯状態に切り替わる際の閃光を低減する。そのために本実施形態では、制御回路部１１に、ＬＥＤ５に印加される印加電圧Ｖ１を検出する電圧検出部１５の検出出力が入力されている。電圧検出部１５のコンパレータ１４は印加電圧Ｖ１を分圧回路１２で分圧した電圧と基準電源１３から与えられる基準電圧（上記の閾値電圧に対応して設定された電圧）との高低を比較し、印加電圧Ｖ１を分圧した電圧が基準電圧を超えると、コンパレータ１４の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる。制御回路部１１では、電圧検出部１５の出力に応じて、上述したスイッチング電流Ｉ２の閾値を切り替えており、電圧検出部１５の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わると（すなわち印加電圧Ｖ１が閾値電圧を超えると）、スイッチング電流Ｉ２の閾値をそれまでよりも低い値へと切り替え、出力電力を低下させている。
【００３５】
ここで、ＬＥＤ点灯装置の動作を図３の波形図をもとに説明する。尚、図３（ａ）はＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１の波形図、同図（ｂ）はＬＥＤ５に流れる順方向電流Ｉ１の波形図、同図（ｃ）はスイッチング素子７に流れるスイッチング電流Ｉ２の波形図である。
【００３６】
時刻ｔ１１において、ＬＥＤ点灯装置に電源が投入されるか、或いは、外部から入力される制御信号Ｓ１が切り替えられるかすると、制御回路部１１は消灯中のＬＥＤ５を点灯させるようにスイッチング素子７のスイッチング動作を開始させる。スイッチング動作が開始されることによって印加電圧Ｖ１は増加していくが、印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達する時刻ｔ１３までの間はＬＥＤ５は点灯しておらず、順方向電流Ｉ１は略０Ａである。そして、印加電圧Ｖ１が所定の閾値電圧Ｖf1（例えば定常点灯状態における印加電圧Ｖf0の約８０％の電圧）に達するまでの間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、制御回路部１１には電圧検出部１５からＬレベルの信号が入力されており、制御回路部１１は調整範囲内でオン時間を最大とする最大負荷モードでスイッチング素子７を動作させる。これにより、時刻ｔ１１〜ｔ１２までの期間では、その後の期間（時刻ｔ１２〜ｔ１３）に比べて印加電圧Ｖ１が急激に上昇する。その後、時刻ｔ１２においてＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖf１を超えると、制御回路部１１には電圧検出部１５からＨレベルの信号が入力され、制御回路部１１は、電圧検出部１５から入力される信号をもとにスイッチング電流Ｉ２の閾値をそれまでの期間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）に比べて低い値に制限する。これにより、時刻ｔ１２からＬＥＤ５が点灯するまでの期間（この期間が第２スイッチング期間Ｔ２となる）では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間（この期間が第１スイッチング期間Ｔ１となる）に比べてスイッチング素子７のオン時間が短い時間に切り替えられるから、印加電圧Ｖ１の増加割合が第１スイッチング期間Ｔ１に比べて緩やかになる。そして、印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に達した時刻ｔ１３において、ＬＥＤ５に電流が流れ始めると、ＬＥＤ５の順方向電流Ｉ１が急峻に立ち上がり、順方向電流Ｉ１の目標値Ｉｆを超える電流Ｉｆmaxが瞬間的に流れることになる。しかしながら、第２スイッチング期間Ｔ２では第１スイッチング期間Ｔ１に比べてオン時間が短い時間に切り替えられることで、スイッチング電流Ｉ２のピーク値が低減され、定常点灯状態との差が小さくなっているので、第２スイッチング期間Ｔ２と定常点灯状態とで出力電力の差も小さくなっている。したがって、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する順方向電流Ｉ１のピークＩｆmaxを従来に比べて低減できるから、ＬＥＤ５が消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光が抑制され、ユーザに与える視覚的な違和感を抑制することができる。
【００３７】
以上説明したように本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、スイッチング電源部（絶縁型フライバックコンバータ３からなる）と、電流検出部９と、制御回路部１１とを備える。スイッチング電源部は、直流電源（整流回路２からなる）からの入力をスイッチング素子７でスイッチングすることによって、所望の電圧値の直流電圧に変換して、ＬＥＤ５に駆動電流を供給する。電流検出部９はＬＥＤ５に流れる順方向電流を検出する。制御回路部１１は、定常点灯状態においては電流検出部９の検出電流が目標値となるようにスイッチング素子７のスイッチング動作を制御する。また制御回路部１１は、消灯状態のＬＥＤ５を点灯させるためにスイッチング電源部のスイッチング動作を開始させた時点からＬＥＤ５への印加電圧Ｖ１が点灯開始電圧Ｖf0に増加するまでの間に、スイッチング素子７のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間Ｔ１を設けた後、スイッチング素子７のオン時間が第１スイッチング期間Ｔ１に比べて相対的に短い第２スイッチング期間Ｔ２を設けることを特徴とする。
【００３８】
これにより、第２スイッチング期間Ｔ２では第１スイッチング期間に比べてスイッチング素子のオン時間を短くすることで、スイッチング電源部からＬＥＤへの出力電力が低減されているから、ＬＥＤ５が消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する順方向電流Ｉ１のピーク値を低減することができる。これによって、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減することができ、閃光の発生によってユーザに与える視覚的な違和感を低減することができる。
【００３９】
このＬＥＤ点灯装置において、制御回路部１１が、スイッチング動作を開始させた時点から電圧検出部１５の検出電圧が点灯開始電圧Ｖf0よりも低い所定の閾値電圧Ｖf1に達するまでの期間を第１スイッチング期間Ｔ１とし、検出電圧が閾値電圧Ｖf1を超えると第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えることも好ましい。
【００４０】
例えば、スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過すると第１スイッチング期間Ｔ１から第２スイッチング期間Ｔ２に切り替える場合は、所定時間を計時するタイマ回路を構成するコンデンサの容量減退などの回路部品の劣化や電源開閉時などでコンデンサに電荷が残っているなどして、第２スイッチング期間Ｔ２に切り替わるタイミングが変動する可能性があるが、検出電圧が閾値電圧Ｖf1を超えると第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えているので、点灯開始電圧に達する前に第２スイッチング期間Ｔ２に確実に切り替えることができ、閃光の発生を確実に低減できる。
【００４１】
このＬＥＤ点灯装置において、閾値電圧が、定常点灯状態におけるＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値であることも好ましい。
【００４２】
実機検討の結果、閾値電圧を、定常点灯状態におけるＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値に設定することによって、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を確実に低減できる。また閾値電圧を低くしすぎると、印加電圧が点灯開始電圧に達するまでの時間が長くなって、ＬＥＤ５が点灯するまでの時間が遅くなるが、閾値電圧を５０％以上とすることで、ＬＥＤ５が点灯するまでの時間が長くなりすぎるという弊害が起こりにくいという利点もある。
【００４３】
なお、上記の実施形態では印加電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖf1に達すると、制御回路部１１が第１スイッチング期間Ｔ１から第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えているが、制御回路部１１は、スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過するまでの期間を第１スイッチング期間Ｔ１とし、所定時間が経過すると第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えることも好ましい。
【００４４】
この場合は、ＲＣ回路の時定数を利用したり、他の制御に使用しているマイコンのクロックを共用するなど、比較的簡単な回路の追加で、第１スイッチング期間Ｔ１から第２スイッチング期間Ｔ２に切り替えるタイミングを検出して、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減することができる。
【００４５】
また本実施形態の照明器具は、光源であるＬＥＤ５と、ＬＥＤ５を点灯させる上述のＬＥＤ点灯装置とを、例えば天井直付け型の器具本体（図示せず）に取り付けることによって構成される。
【００４６】
これにより、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に発生する閃光を低減し、ユーザに与える視覚的な違和感を抑制した照明器具を実現するｋとおができる。
【００４７】
尚、照明器具としては、天井直付け型のものに限らず、天井から吊り下げられるペンダント型の器具本体にＬＥＤ５と上述のＬＥＤ点灯装置とを保持させたものでもよいし、壁に取り付けられる器具本体にＬＥＤ５と上述のＬＥＤ点灯装置とを保持させたものでもよいし、スタンド型の器具本体にＬＥＤ５と上述のＬＥＤ点灯装置とを保持させたものでもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 商用交流電源
２ 整流回路（直流電源）
３ 絶縁型フライバックコンバータ（スイッチング電源部）
５ ＬＥＤ
７ スイッチング素子
９，１０ 電流検出部
１１ 制御回路部
１５ 電圧検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの入力をスイッチング素子でスイッチングすることによって、所望の電圧値の直流電圧に変換して、ＬＥＤに駆動電流を供給するスイッチング電源部と、
前記ＬＥＤに流れる順方向電流を検出する電流検出部と、
定常点灯状態においては前記電流検出部の検出電流が目標値となるように前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部とを備え、
前記制御回路部は、消灯状態の前記ＬＥＤを点灯させるために前記スイッチング電源部のスイッチング動作を開始させた時点から前記ＬＥＤへの印加電圧が点灯開始電圧に増加するまでの間に、前記スイッチング素子のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間を設けた後、前記スイッチング素子のオン時間が前記第１スイッチング期間に比べて相対的に短い第２スイッチング期間を設けることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路部は、前記スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過するまでの期間を前記第１スイッチング期間とし、前記所定時間が経過すると前記第２スイッチング期間に切り替えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤへの印加電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御回路部は、前記スイッチング動作を開始させた時点から前記電圧検出部の検出電圧が前記点灯開始電圧よりも低い所定の閾値電圧に達するまでの期間を前記第１スイッチング期間とし、前記検出電圧が前記閾値電圧を超えると前記第２スイッチング期間に切り替えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記閾値電圧が、定常点灯状態における前記ＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のＬＥＤ点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１】
直流電源からの入力をスイッチング素子でスイッチングすることによって、所望の電圧値の直流電圧に変換して、ＬＥＤに駆動電流を供給するスイッチング電源部と、
前記ＬＥＤに流れる順方向電流を検出する電流検出部と、
定常点灯状態においては前記電流検出部の検出電流が目標値となるように前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部とを備え、
前記制御回路部は、消灯状態の前記ＬＥＤを点灯させるために前記スイッチング電源部のスイッチング動作を開始させた時点から前記ＬＥＤへの印加電圧が点灯開始電圧に増加するまでの間に、前記スイッチング素子のオン時間が相対的に長い第１スイッチング期間を設けた後、前記スイッチング素子のオン時間が前記第１スイッチング期間に比べて相対的に短い第２スイッチング期間を設けることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路部は、前記スイッチング動作を開始させた時点から所定時間が経過するまでの期間を前記第１スイッチング期間とし、前記所定時間が経過すると前記第２スイッチング期間に切り替えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤへの印加電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御回路部は、前記スイッチング動作を開始させた時点から前記電圧検出部の検出電圧が前記点灯開始電圧よりも低い所定の閾値電圧に達するまでの期間を前記第１スイッチング期間とし、前記検出電圧が前記閾値電圧を超えると前記第２スイッチング期間に切り替えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記閾値電圧が、定常点灯状態における前記ＬＥＤへの印加電圧の５０％以上且つ８０％以下の値であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のＬＥＤ点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６９７６６（Ｐ２０１３−６９７６６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６０１８（Ｐ２０１１−２０６０１８）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【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４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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