JP2010165546A - 点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電流により点灯する光源を点灯する点灯装置において、電力損失を少なくし、光源を流れる電流を比較的自由に設定できるようにする。
【解決手段】変換回路１５０は、交流電流を、光源ＬＡを点灯する直流電流に変換する。チョークコイルＬ４１（インピーダンス素子）は、変換回路１５０と直列に電気接続している。交流電圧生成回路１１０は、チョークコイルＬ４１と変換回路１５０との直列回路に印加する交流電圧を生成する。制御回路１６０は、電流検出回路１７０が検出した電流に基づいて、交流電圧生成回路１１０が生成する交流電圧の周波数を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、直流電流により点灯する光源を点灯する点灯装置に関する。

照明器具における消費電力を抑えるため、蛍光灯などを光源とする照明器具は、インバータ式のものが増えている。また、光源として低消費電力であるＬＥＤを用いることも行われている。
ＬＥＤは、配光性能に制限があることから、広範囲を照らすことができる蛍光灯と組み合わせて用いることにより、双方の長所を活用することができる。

特開２００３−２６４０９０号公報

インバータ式の照明器具において、商用電源などから入力した交流電圧（例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、１００Ｖ〜２５４Ｖ）から直流電圧（例えば４００Ｖ）を生成し、生成した直流電圧から高周波の交流電圧（例えば５０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚ）を生成して、蛍光灯などを含む負荷回路に印加する。
生成した直流電圧を直接ＬＥＤに印加してＬＥＤを点灯しようとする場合、ＬＥＤ１つ当たりの電圧降下との関係により、直列に電気接続するＬＥＤの数が決まってしまい、照明器具設計の自由度が損なわれる。
また、生成した直流電圧を降圧してＬＥＤに印加する場合、抵抗などを用いた降圧回路を使用すると、降圧回路における電力損失が発生し、回路の効率が低下する。

この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤなど直流電流により点灯する光源を点灯する点灯装置において、比較的高電圧の直流電源を利用した場合であっても、電力損失が少なく、光源を流れる電流を比較的自由に設定できるようにすることを目的とする。

この発明にかかる点灯装置は、交流電流を、光源を点灯する直流電流に変換する変換回路と、
上記変換回路と直列に電気接続した周波数特性を持つインピーダンス素子を有する直列回路と、
上記直列回路に印加する交流電圧を生成する交流電圧生成回路とを有することを特徴とする。

この発明にかかる点灯装置によれば、光源を流れる電流をインピーダンス素子が制限するので、交流電圧生成回路が生成する交流電圧の電圧値が比較的高い場合であっても、交流電圧生成回路が生成する交流電圧の周波数を調整することにより、光源を流れる電流を比較的自由に設定でき、電力損失が少ないという効果を奏する。

実施の形態１における照明器具８００の構成を示す全体構成図。 実施の形態１における点灯装置１００の回路構成を示す電気回路図。 実施の形態１における点灯装置１００の各部の電圧・電流の一例を示す図。 実施の形態１における電流検出回路１７０の変形例を示す図。 実施の形態１における変換回路１５０の変形例を示す図。 実施の形態１における変換回路１５０及び光源ＬＡの別の変形例を示す図。 実施の形態２における照明器具８００の構成を示す全体構成図。 実施の形態３における照明器具８００の構成を示す全体構成図。 実施の形態３における照明器具８００の変形例を示す全体構成図。 実施の形態４における照明器具８００の構成を示す全体構成図。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図６を用いて説明する。

図１は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す全体構成図である。
照明器具８００は、点灯装置１００、光源ＬＡを有する。光源ＬＡは、直流電流により点灯するＬＥＤなどの光源である。点灯装置１００は、商用電源などの交流電源ＡＣから電力を入力し、光源ＬＡを点灯する直流電流を生成して、光源ＬＡを点灯する。

点灯装置１００は、交流電圧生成回路１１０、直列回路１４０、制御回路１６０、電流検出回路１７０、電圧検出回路１８０を有する。
交流電圧生成回路１１０は、交流電源ＡＣから交流電力（例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、１００Ｖ〜２５４Ｖ）を入力し、周波数及び電圧を変換して、交流電圧（例えば５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、４００Ｖ）を生成する。交流電圧生成回路１１０は、制御回路１６０からの指示にしたがって動作する。
直列回路１４０は、チョークコイルＬ４１、結合コンデンサＣ４２、変換回路１５０が、直列に電気接続されたものであり、交流電圧生成回路１１０に対する負荷回路である。
結合コンデンサＣ４２は、交流電圧生成回路１１０が生成する交流電圧の直流成分を除去するためのコンデンサであり、十分大きな静電容量を有する。なお、交流電圧生成回路１１０が生成する交流電圧に直流成分がない場合には、結合コンデンサＣ４２がない構成としてもよい。
チョークコイルＬ４１（インピーダンス素子）は、変換回路１５０を流れる電流を制限するコイルである。
変換回路１５０は、交流電圧生成回路１１０からチョークコイルＬ４１を介して入力した交流電流（以下「直列回路電流ｉ_Ｓ」と呼ぶ。）を、直流電流に変換する。変換回路１５０が変換した直流電流は、光源ＬＡを点灯する電流（以下「光源電流Ｉ_ＬＡ」と呼ぶ。）となる。
電流検出回路１７０は、直列回路電流ｉ_Ｓを検出する。
電圧検出回路１８０は、変換回路１５０に発生する電圧を検出する。
制御回路１６０は、点灯装置１００全体を制御する。制御回路１６０（周波数制御回路）は、電流検出回路１７０が検出した直列回路電流ｉ_Ｓに基づいて、交流電圧生成回路１１０に指示をして、光源電流Ｉ_ＬＡが所定の電流値（以下「目標電流Ｉ_０」と呼ぶ。）となるよう、交流電圧生成回路１１０が生成する交流電圧の周波数（以下「生成周波数ｆ」と呼ぶ。）を調整する。また、制御回路１６０は、電圧検出回路１８０が検出した電圧に基づいて、光源ＬＡの故障などの異常が発生したか否かを判定する。異常発生と判定した場合、制御回路１６０は、交流電圧生成回路１１０に指示をして、交流電圧の生成を停止させる。

図２は、この実施の形態における点灯装置１００の回路構成を示す電気回路図である。
交流電圧生成回路１１０は、ダイオードブリッジＤＢ１、アクティブフィルタ回路１２０、ハーフブリッジ回路１３０を有する。
ダイオードブリッジＤＢ１（整流回路）は、交流電源ＡＣから入力した交流電力を全波整流して脈流電圧を生成する。
アクティブフィルタ回路１２０（直流電圧生成回路）は、ダイオードブリッジＤＢ１が生成した脈流電圧を昇圧して直流電圧を生成する。アクティブフィルタ回路１２０は、ＰＦＣ、コイルＬ２１、スイッチング素子Ｑ２２、整流素子Ｄ２３、平滑コンデンサＣ２４を有する。ＰＦＣは、スイッチング素子Ｑ２２を制御して、スイッチング素子Ｑ２２のオンオフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ２２がオンの間、ダイオードブリッジＤＢ１が生成した脈流電圧がコイルＬ２１に印加され、コイルＬ２１に電流が流れる。スイッチング素子Ｑ２２がオフになると、コイルＬ２１を流れる電流が、整流素子Ｄ２３を介して、平滑コンデンサＣ２４を充電する。これにより、平滑コンデンサＣ２４には、昇圧された電圧が充電される。ＰＦＣが、スイッチング素子Ｑ２２をオンオフするタイミングを調整することにより、点灯装置１００の力率が改善される。なお、平滑コンデンサＣ２４の陰極端子は、点灯装置１００内の基準電位を有するグランド配線に電気接続している。
ハーフブリッジ回路１３０（インバータ回路）は、二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２を直列に電気接続した回路であり、平滑コンデンサの両端に電気接続されている。二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２は、それぞれ、制御回路からのドライブ信号にしたがって、オンあるいはオフになる。二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２が生成周波数ｆで交互にオンオフを繰り返すことにより、二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の接続点ｂに、生成周波数ｆの矩形波電圧が発生する。交流電圧生成回路１１０は、接続点ｂに発生した矩形波電圧を交流電圧として出力する。また、二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２がともにオフの状態を継続することにより、接続点ｂには矩形波電圧が発生せず、交流電圧生成回路１１０は、交流電圧の生成を停止する。

変換回路１５０は、ダイオードブリッジＤＢ２、平滑コンデンサＣ５１を有する。
ダイオードブリッジＤＢ２（整流回路）は、直列回路電流ｉ_Ｓを全波整流して、平滑コンデンサＣ５１を充電し、光源ＬＡを点灯する電流を生成する。
平滑コンデンサＣ５１は、ダイオードブリッジＤＢ２が生成した電流の交流成分（リプル）を平滑して、光源電流がほぼ一定となるようにする。
なお、ダイオードブリッジＤＢ２は、生成周波数ｆに対して逆回復時間が十分短い高速型ダイオードなどを用いて構成する。あるいは、高速型ダイオードと一般型ダイオードとを組み合わせて、高速型ダイオードによりスイッチングを高速にするとともに、一般型ダイオードにより耐圧を上げる構成としてもよい。

電流検出回路１７０は、二つの整流素子Ｄ７１，Ｄ７２、電流検出抵抗Ｒ７３を有する。電流検出回路１７０は、二つの整流素子Ｄ７１，Ｄ７２が、直列回路電流ｉ_Ｓから一方向（図２において、右から左へ向かう方向）の成分のみを取り出し、電流検出抵抗Ｒ７３を流れることにより、電流検出抵抗Ｒ７３の両端に発生する電圧（以下「電流検出電圧ｖ_ｉｄ」と呼ぶ。）を出力する。
電圧検出回路１８０は、二つの分圧抵抗Ｒ８１，Ｒ８２を有する。電圧検出回路１８０は、チョークコイルＬ４１とダイオードブリッジＤＢ２との接続点ｃに発生した電圧を、二つの分圧抵抗Ｒ８１，Ｒ８２が分圧し、分圧抵抗Ｒ８２の両端に発生する電圧（以下「電圧検出電圧ｖ_ｖｄ」と呼ぶ。）を出力する。

制御回路１６０は、電圧比較部１６１、周波数調整部１６２、信号生成部１６３、ドライブ回路１６４、異常判定部１６５を有する。
電圧比較部１６１は、電流検出回路１７０が出力した電流検出電圧ｖ_ｉｄを、所定の電圧値（以下「基準電圧Ｖ_ｒｅｆ」と呼ぶ。）と比較して、どちらが大きいかを判定する。
周波数調整部１６２は、電圧比較部１６１の判定結果に基づいて、交流電圧生成回路１１０が生成する交流電圧の生成周波数ｆを決定する。周波数調整部１６２は、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより大きいと電圧比較部１６１が判定した期間の長さと、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより小さいと電圧比較部１６１が判定した期間の長さとの比を算出して、算出した比が所定の値（以下「目標比」と呼ぶ。）に等しければ、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０と等しいと判定して、生成周波数ｆをそのまま維持する。算出した比が目標比より大きい場合、周波数調整部１６２は、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０より大きいと判定し、生成周波数ｆを高くする。算出した比が目標比より小さい場合、周波数調整部１６２は、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０より小さいと判定し、生成周波数ｆを低くする。
信号生成部１６３は、周波数調整部１６２が決定した生成周波数ｆの制御信号を生成する。
ドライブ回路１６４は、信号生成部１６３が生成した制御信号に基づいて、生成周波数ｆで二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２を交互にオンオフするドライブ信号を生成する。
これにより、光源電流Ｉ_ＬＡが、目標電流Ｉ_０にほぼ等しくなる。

異常判定部１６５は、電圧検出回路１８０が出力した電圧検出電圧ｖ_ｖｄに基づいて、異常が発生したか否かを判定する。
例えば、光源ＬＡにおいて直列に接続したＬＥＤのいずれかが開放故障した場合、光源電流Ｉ_ＬＡが０になり、平滑コンデンサＣ５１が充電されるばかりで放電しなくなるので、光源ＬＡの両端電圧が高くなる。接続点ｃに発生する電圧は、結合コンデンサＣ４２に充電された電圧を中心として、光源ＬＡの両端電圧を加えた電圧から光源ＬＡの両端電圧を差し引いた電圧までの間の値を取るので、接続点ｃに発生する電圧の最大値は高くなり、最小値は低くなる。異常判定部１６５（開放故保護回路）は、電圧検出電圧ｖ_ｖｄが所定の電圧以上である場合、あるいは、電圧検出電圧ｖ_ｖｄが所定の電圧以下である場合、ＬＥＤが開放故障して、光源ＬＡの両端電圧が異常に高くなったと判定する。
また、光源ＬＡにおいて直列に接続したＬＥＤのいずれかが短絡故障した場合は、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０にほぼ等しく保たれるので、そのまま光源ＬＡを点灯していても問題ないが、短絡故障したＬＥＤの分、光源ＬＡの両端電圧が低くなる。したがって、接続点ｃに発生する電圧の最大値は低くなり、最小値は高くなる。異常判定部１６５は、電圧検出電圧ｖ_ｖｄの最大値が所定の電圧以下である場合、あるいは、電圧検出電圧ｖ_ｖｄの最小値が所定の電圧以上である場合、多くのＬＥＤが短絡故障して、光源ＬＡの両端電圧が異常に低くなったと判定する。

異常が発生したと異常判定部１６５が判定した場合、信号生成部１６３は、制御信号を生成しない。これにより、ドライブ回路１６４がドライブ信号を生成しないので、二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２は、オフの状態を継続し、交流電圧生成回路１１０は、交流電圧の生成を停止する。
これにより、光源ＬＡに異常が発生した場合、点灯装置１００は、安全に停止する。

図３は、この実施の形態における点灯装置１００の各部の電圧・電流の一例を示す図である。
なお、平滑コンデンサＣ２４、結合コンデンサＣ４２、平滑コンデンサＣ５１の静電容量は十分に大きく、平衡状態まで充電されているものとし、図３に示した期間中において、これらのコンデンサに充電された電圧は一定であるものとする。以下、平滑コンデンサＣ５１の両端電圧を、直流電圧Ｖ_０と呼び、結合コンデンサＣ４２の両端電圧を、結合電圧Ｖ_１と呼び、平滑コンデンサＣ５１の両端電圧を、光源電圧Ｖ_ＬＡと呼ぶ。結合電圧Ｖ_１は、直流電圧Ｖ_０のほぼ半分である。

異常判定部１６５が異常が発生していないと判定し、ドライブ回路１６４が生成周波数ｆのドライブ信号を生成して、二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２が交互にオンオフしているものとする。例えば、時刻ｔ_１において、スイッチング素子Ｑ３１がオンになり、時刻ｔ_２において、スイッチング素子Ｑ３１がオフになる。この間、スイッチング素子Ｑ３２は、オフのままである。時刻ｔ_２と時刻ｔ_３との間は、短絡を防止するためのデッドオフ時間である。時刻ｔ_３において、今度は、スイッチング素子Ｑ３２がオンになり、時刻ｔ_４において、スイッチング素子Ｑ３２がオフになる。時刻ｔ_４と時刻ｔ_５との間は、やはり、デッドオフ時間である。時刻ｔ_５において、再びスイッチング素子Ｑ３１がオンになり、以後、これを繰り返す。二つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２がオンオフを繰り返す周期は、生成周波数ｆの逆数である。

スイッチング素子Ｑ３１がオンの期間（以下「高電位期間」と呼ぶ。）において、接続点ｂに発生する電圧（以下「電圧ｖ_ｂ」と呼ぶ。）は、直流電圧Ｖ_０とほぼ等しい。チョークコイルＬ４１には、図２において左から右へ向かう電流が流れるので、接続点ｃに発生する電圧（以下「電圧ｖ_ｃ」と呼ぶ。）は、結合電圧Ｖ_１に光源電圧Ｖ_ＬＡを加えた電圧となる。チョークコイルＬ４１の両端電圧（以下「コイル電圧ｖ_Ｌ」と呼ぶ。）は、電圧ｖ_ｂと電圧ｖ_ｃとの差であるから、チョークコイルＬ４１にほぼ一定の電圧が印加され、直列回路電流ｉ_Ｓは、ほぼ一定の傾きで増加する。以下、直列回路電流ｉ_Ｓの最大値を最大電流Ｉ_１と呼ぶ。

高電位期間終了後のデッドオフ時間において、直列回路電流ｉ_Ｓが速やかに０になる。その過程でコイル電圧ｖ_Ｌが一時的に大きくなるが、直列回路電流ｉ_Ｓが０になったのちは、コイル電圧ｖ_Ｌも０になるので、電圧ｖ_ｂは、直流電圧Ｖ_０のほぼ半分になる。

スイッチング素子Ｑ３２がオンの期間（以下「低電位期間」と呼ぶ。）において、電圧ｖ_ｂは、ほぼ０となる。チョークコイルＬ４１には、図２において右から左へ向かう電流が流れるので、電圧ｖ_ｃは、結合電圧Ｖ_１から光源電圧Ｖ_ＬＡを差し引いた電圧となる。コイル電圧ｖ_Ｌは、高電位期間と符号が逆のほぼ同じ電圧となる。直列回路電流ｉ_Ｓは、高電位期間と逆方向に流れ、高電位期間とほぼ同じほぼ一定の傾きで増加する。高電位期間の長さと低電位期間の長さが等しければ、直列回路電流ｉ_Ｓの逆方向の最大値は、高電位期間における最大電流Ｉ_１とほぼ等しい。

低電位期間終了後のデッドオフ時間において、直列回路電流ｉ_Ｓが速やかに０になる。その過程でコイル電圧ｖ_Ｌが一時的に大きくなるが、直列回路電流ｉ_Ｓが０になったのちは、コイル電圧ｖ_Ｌも０になるので、電圧ｖ_ｂは、直流電圧Ｖ_０のほぼ半分になる。

直列回路電流ｉ_Ｓは、ダイオードブリッジＤＢ２で全波整流され、全波整流された電流（以下「整流電流ｉ_ｒ」と呼ぶ。）は、平滑コンデンサＣ５１を充電する電流（以下「コンデンサ電流ｉ_Ｃ」と呼ぶ。）と、光源ＬＡを点灯する光源電流Ｉ_ＬＡとに分かれる。光源電圧Ｖ_ＬＡがほぼ一定であるから、光源ＬＡの電圧電流特性にしたがって、光源電流Ｉ_ＬＡもほぼ一定となる。平滑コンデンサＣ５１が平衡状態であるから、整流電流ｉ_ｒが光源電流Ｉ_ＬＡより大きいときに平滑コンデンサＣ５１を充電する電流の総量と、整流電流ｉ_ｒが光源電流Ｉ_ＬＡより小さいときに光源電流Ｉ_ＬＡを補うため平滑コンデンサＣ５１を放電する電流の総量とは、等しい。すなわち、図３において、右肩上がり斜線で示した範囲の面積と、左肩上がり斜線で示した範囲の面積とが等しい。したがって、光源電流Ｉ_ＬＡは、最大電流Ｉ_１に比例し、デッドオフ時間を無視できる場合は、最大電流Ｉ_１のほぼ半分である。

電流検出電圧ｖ_ｉｄは、直列回路電流ｉ_Ｓのうち、０以上の部分に比例する電圧である。

最大電流Ｉ_１が大きければ、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより大きい期間が長くなり、周波数調整部１６２が生成周波数ｆを高くする。これにより、高電位期間及び低電位期間の長さが短くなる。直列回路電流ｉ_Ｓの増加の傾きはほぼ一定であるから、高電位期間及び低電位期間の長さが短くなることにより、最大電流Ｉ_１が小さくなる。
逆に、最大電流Ｉ_１が小さければ、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより大きい期間が短くなり、周波数調整部１６２が生成周波数ｆを低くする。これにより、高電位期間及び低電位期間の長さが長くなり、最大電流Ｉ_１が大きくなる。
したがって、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０と等しくなるように、生成周波数ｆを調整することができる。

なお、以上の説明において、周波数調整部１６２は、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより大きい期間の長さと、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより小さい期間の長さとの比に基づいて、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０と等しいかを判定して、生成周波数ｆを決定しているが、他の構成により、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０と等しいかを判定する構成であってもよい。
例えば、電圧比較部１６１に代えて、最大電圧検出部を設け、最大電圧検出部が、電流検出電圧ｖ_ｉｄの最大値を検出し、周波数調整部１６２は、最大電圧検出部が検出した電流検出電圧ｖ_ｉｄの最大値に基づいて、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０と等しいかを判定して、生成周波数ｆを決定する構成であってもよい。

また、電流検出回路１７０の構成も、以上説明したものに限らず、他の構成であってもよい。
図４は、この実施の形態における電流検出回路１７０の変形例を示す図である。
電流検出回路１７０は、変流器ＣＴ４、二つの整流素子Ｄ７５，Ｄ７６、電流検出抵抗Ｒ７７を有する。変流器ＣＴ４は、直列回路１４０と電磁結合し、直列回路電流ｉ_Ｓに比例する電流を生成する。二つの整流素子Ｄ７５，Ｄ７６は、変流器ＣＴ４が生成した電流を全波整流する。電流検出抵抗Ｒ７７は、二つの整流素子Ｄ７５，Ｄ７６が整流した電流を電圧に変換する。電流検出回路１７０は、電流検出抵抗Ｒ７７の両端電圧を、電流検出電圧ｖ_ｉｄとして出力する。
この構成の電流検出回路１７０は、交流電圧生成回路１１０や直列回路１４０と電気的に絶縁しているので、結合コンデンサＣ４２と交流電圧生成回路１１０との間に設置する必要がなく、チョークコイルＬ４１と交流電圧生成回路１１０との間など、他の位置に設置してもよい。また、変流器ＣＴ４に代えて、チョークコイルＬ４１に二次巻線を設けることにより、直列回路電流ｉ_Ｓを検出することとしてもよい。

なお、以上の説明において、電流検出回路１７０は、直列回路電流ｉ_Ｓを検出することにより、光源電流Ｉ_ＬＡを間接的に検出しているが、光源電流Ｉ_ＬＡを直接検出する構成であってもよい。

更に、変換回路１５０の構成も、以上説明したものに限らず、他の構成であってもよい。
図５は、この実施の形態における変換回路１５０の変形例を示す図である。
変換回路１５０は、ダイオードブリッジＤＢ２、平滑コンデンサＣ５１に加えて、トランスＴ５３（絶縁トランス）を有する。トランスＴ５３の一次側巻線は、チョークコイルＬ４１や結合コンデンサＣ４２と直列に電気接続し、ダイオードブリッジＤＢ２は、トランスＴ５３二次側巻線に励起された電流を入力して、全波整流する。
トランスＴ５３の巻き数比を変えることにより、目標電流Ｉ_０の設定できる範囲を広げることができる。また、トランスＴ５３により、一次側と二次側とを絶縁することができる。

図６は、この実施の形態における変換回路１５０及び光源ＬＡの別の変形例を示す図である。
変換回路１５０は、二つの整流素子Ｄ５４，Ｄ５５を有する。整流素子Ｄ５４の陰極端子（カソード）と、整流素子Ｄ５５の陽極端子（アノード）とは、結合コンデンサＣ４２に電気接続している。
光源ＬＡは、複数のＬＥＤを直列接続した二つのＬＥＤ回路を有する。ＬＥＤ回路の一つは、陰極側端子を、整流素子Ｄ５４の陽極端子に電気接続し、陽極側端子を、変換回路１５０を介して、チョークコイルＬ４１に電気接続している。もう一つのＬＥＤ回路は、陽極側端子を、整流素子Ｄ５５の陰極端子に電気接続し、陰極側端子を、変換回路１５０を介して、チョークコイルＬ４１に電気接続している。
直列回路電流ｉ_Ｓは、２つの整流素子Ｄ５４，Ｄ５５により半波整流されて二つに分けられ、分けられたそれぞれの電流が、光源ＬＡのＬＥＤ回路を流れて、ＬＥＤを点灯する。
これにより、光源ＬＡの二つのＬＥＤ回路は、生成周波数ｆで交互に点灯する。ＬＥＤ１つ当たりの点灯時間が短くなるので、光源ＬＡの寿命が長くなる。
また、変換回路１５０の構成が単純になるので、点灯装置１００の部品数が削減され、小型軽量化、製造コストの削減を図ることができる。

更に別の変形例として、図２や図５に示した変換回路１５０の構成から、平滑コンデンサＣ５１を削除した構成であってもよい。その場合、整流電流ｉ_ｒの高周波成分（リプル）が除去されずに光源ＬＡを流れるので、光源ＬＡは、生成周波数ｆの二倍の周波数で点滅する。

この実施の形態における点灯装置１００は、直列回路電流ｉ_Ｓを、光源ＬＡを点灯する光源電流Ｉ_ＬＡに変換する変換回路１５０と直列に電気接続したチョークコイルＬ４１を有するので、チョークコイルＬ４１が直列回路電流ｉ_Ｓを制限し、直列回路電流ｉ_Ｓの周波数を変えることにより、光源電流Ｉ_ＬＡを制御することができる。

点灯装置１００は、制御回路１６０が、光源ＬＡを点灯する光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０となるよう、交流電圧生成回路１１０が生成する交流電圧の生成周波数ｆを制御するので、抵抗などによって降圧をする必要がなく、その分、消費電力を抑えることができる。

点灯装置１００は、異常判定部１６５が、光源電圧Ｖ_ＬＡが所定の電圧値以上であることを判定して、ドライブ回路１６４がドライブ信号の生成を止め、交流電圧生成回路１１０に、交流電圧の生成を停止させるので、光源ＬＡが開放故障した場合に、点灯装置１００を安全に停止させることができる。

点灯装置１００は、異常判定部１６５が、光源電圧Ｖ_ＬＡが所定の電圧値以下であることを判定して、ドライブ回路１６４がドライブ信号の生成を止め、交流電圧生成回路１１０に、交流電圧の生成を停止させるので、光源ＬＡが短絡故障した場合に、点灯装置１００を安全に停止させることができる。

照明器具８００は、以上のような点灯装置１００と、点灯装置１００が生成した直流電流により点灯する光源ＬＡとを有するので、光源ＬＡを所定の明るさで点灯することができる。

また、照明器具８００は、直流電流により点灯するＬＥＤなどの光源ＬＡのほかに、蛍光灯などの光源を有する構成でもよい。これにより、蛍光灯の長所と、ＬＥＤの長所との双方を活用することができる。
その場合、蛍光灯などを点灯する点灯装置は、点灯装置１００の交流電圧生成回路１１０を共用することができる。蛍光灯などを点灯する点灯装置における交流電圧生成回路は、生成する交流電圧の周波数の制御が、交流電圧生成回路１１０と異なるため、ハーフブリッジ回路のみ、専用のものを設ける。専用のハーフブリッジ回路は、アクティブフィルタ回路１２０が生成した直流電圧を入力し、高周波の交流電圧を生成する。
これにより、照明器具８００の部品数を削減し、小型軽量化、製造コストの削減、省エネ化を図ることができる。

なお、交流電圧生成回路１１０は、アクティブフィルタ回路１２０に代えて、降圧型チョッパ回路を有する構成であってよいし、単に平滑する平滑コンデンサのみを有する構成であってもよい。

実施の形態２．
実施の形態２について、図７を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図７は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す全体構成図である。
点灯装置１００は、実施の形態１におけるチョークコイルＬ４１に代えて、コンデンサＣ４３を有する。
また、変換回路１５０は、平滑コンデンサＣ５１を有さず、ダイオードブリッジＤＢ２だけから構成されている。

コンデンサＣ４３（インピーダンス素子）は、変換回路１５０を流れる電流を制限する。実施の形態１では、チョークコイルＬ４１が変換回路１５０を流れる電流を制限していたので、交流電圧生成回路１１０が生成する交流電圧の生成周波数ｆが高いほど、変換回路１５０を流れる電流が小さく、生成周波数ｆが低いほど、変換回路１５０を流れる電流が大きくなる。これに対し、この実施の形態では、コンデンサＣ４３が変換回路１５０を流れる電流を制限するので、生成周波数ｆが低いほど、変換回路１５０を流れる電流が小さく、生成周波数ｆが高いほど、変換回路１５０を流れる電流が大きくなる。

周波数調整部１６２は、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０より大きいと判定した場合、生成周波数ｆを低くする。周波数調整部１６２は、光源電流Ｉ_ＬＡが目標電流Ｉ_０より小さいと判定した場合、生成周波数ｆを高くする。

このように、変換回路１５０と直列に接続する素子は、チョークコイルＬ４１など誘導性のリアクタンス素子に限らず、コンデンサＣ４３など容量性のリアクタンス素子であってもよい。いずれの場合も、リアクタンス素子が直列回路電流ｉ_Ｓを制限するので、直列回路電流ｉ_Ｓの周波数を変えることにより、光源電流Ｉ_ＬＡを制御することができる。

更に言えば、変換回路１５０と直列に接続する素子は、周波数によってインピーダンスが変化する素子であれば、コイルやコンデンサなどのリアクタンス素子に限らず、レジスタンス成分を有するインピーダンス素子であってもよい。ただし、インピーダンス素子がレジスタンス成分を有する場合は、インピーダンス素子における電力損失が発生するので、インピーダンス素子のレジスタンス成分は小さいほうが好ましく、コイルやコンデンサなどの純リアクタンス素子であることが望ましい。

実施の形態３．
実施の形態３について、図８〜図９を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図８は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す全体構成図である。
照明器具８００は、複数の光源ＬＡ１，ＬＡ２を有する。光源ＬＡ１，ＬＡ２は、ともに、直流電流により点灯するＬＥＤなどの光源である。光源ＬＡ１の目標電流Ｉ_０（以下「Ｉ_０１」と記す。）と、光源ＬＡ２の目標電流Ｉ_０（以下「Ｉ_０２」と記す。）とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

点灯装置１００は、複数の光源ＬＡ１，ＬＡ２に対応して、複数のチョークコイルＬ４１ａ，Ｌ４１ｂ、複数の変換回路１５０ａ，１５０ｂを有する。
チョークコイルＬ４１ａと変換回路１５０ａとが直列に電気接続した回路と、チョークコイルＬ４１ｂと変換回路１５０ｂとが直列に電気接続した回路とが、並列に電気接続し、結合コンデンサＣ４２と直列に電気接続している。
変換回路１５０ａは、光源ＬＡ１を点灯する直流電流を生成する。変換回路１５０ｂは、光源ＬＡ２を点灯する直流電流を生成する。

チョークコイルＬ４１ａのインダクタンス（以下「Ｌ_１」と記す。）と、チョークコイルＬ４１ｂのインダクタンス（以下「Ｌ_２」と記す。）とは、以下の式を満たす値に設定する。

高電位期間及び低電位期間における直列回路電流ｉ_Ｓの傾きは、チョークコイルＬ４１ａ，Ｌ４１ｂのインダクタンスに反比例する。したがって、例えば、チョークコイルＬ４１ｂのインダクタンスＬ_２がチョークコイルＬ４１ａのＬ_１の倍なら、チョークコイルＬ４１ｂを流れる直列回路電流ｉ_Ｓ（以下「ｉ_Ｓ２」と記す。）は、チョークコイルＬ４１ａを流れる直列回路電流ｉ_Ｓ（以下「ｉ_Ｓ１」と記す。）の半分になる。これにより、光源ＬＡ２を流れる光源電流Ｉ_ＬＡ（以下「Ｉ_ＬＡ２」と記す。）は、光源ＬＡ１を流れる光源電流Ｉ_ＬＡ（以下「Ｉ_ＬＡ１」と記す。）の半分になる。

電流検出回路１７０は、直列回路電流ｉ_Ｓ１と直列回路電流ｉ_Ｓ２とを合計した電流を検出する。制御回路１６０は、電流検出回路１７０が検出した電流に基づいて、生成周波数ｆを制御する。チョークコイルＬ４１ａのインダクタンスＬ_１と、チョークコイルＬ４２ｂのインダクタンスＬ_２との比により、直列回路電流ｉ_Ｓ１と直列回路電流ｉ_Ｓ２との比が定まっているので、両者を合計した電流に基づく制御により、光源電流Ｉ_ＬＡ１，Ｉ_ＬＡ２を、それぞれ目標電流Ｉ_０１，Ｉ_０２に等しくなるよう制御することができる。

電圧検出回路１８０は、分圧抵抗Ｒ８１，Ｒ８２に加えて、二つの整流素子Ｄ８３，Ｄ８４を有する。整流素子Ｄ８３は、陽極端子がチョークコイルＬ４１ａと変換回路１５０ａとの接続点に電気接続し、陰極端子が分圧抵抗Ｒ８１に電気接続している。整流素子Ｄ８４は、陽極端子がチョークコイルＬ４１ｂと変換回路１５０ｂとの接続点に電気接続し、陰極端子が分圧抵抗Ｒ８１に電気接続している。二つの整流素子Ｄ８３，Ｄ８４がオア接続していることにより、二つの分圧抵抗Ｒ８１，Ｒ８２には、チョークコイルＬ４１ａと変換回路１５０ａとの接続点と、チョークコイルＬ４１ｂと変換回路１５０ｂとの接続点とのうち、いずれか高いほうの電圧が印加される。これにより、光源ＬＡ１と光源ＬＡ２とのうちいずれかの両端電圧が異常に高くなった場合に、制御回路１６０が異常を検出することができる。

直列回路電流ｉ_Ｓ１と直列回路電流ｉ_Ｓ２との比が一定になるようにする構成は、以上説明した構成に限らず、他の構成であってもよい。
図９は、この実施の形態における照明器具８００の変形例を示す全体構成図である。
点灯装置１００は、チョークコイルＬ４１ａ，Ｌ４１ｂとして、バランサーＢ４３を用いる。この構成では、バランサーＢ４３の巻き数比により、直列回路電流ｉ_Ｓ１と直列回路電流ｉ_Ｓ２との比を設定することができる。

このように、電圧電流特性が異なる複数の光源ＬＡ１，ＬＡ２を点灯する場合、直列回路電流ｉ_Ｓ１と直列回路電流ｉ_Ｓ２との比が一定になるようにすることにより、交流電圧生成回路１１０を共用することができ、点灯装置１００の部品数の削減、小型軽量化、省エネ化を図ることができる。

実施の形態４．
実施の形態４について、図１０を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０は、この実施の形態における照明器具８００の構成を示す全体構成図である。
照明器具８００は、調光信号生成装置２００が生成した調光信号に基づいて、光源ＬＡの明るさを調整できる調光機能を有する。
調光信号生成装置２００は、例えばリモコンなどであり、利用者が所望する光源ＬＡの調光度を表わす調光信号を生成する。調光信号は、例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比により、光源ＬＡの調光度を表わす。

点灯装置１００は、実施の形態１で説明した構成に加えて、調光信号入力回路１９０を有する。
調光信号入力回路１９０は、調光信号生成装置２００が生成した調光信号を入力する。
制御回路１６０は、調光信号入力回路１９０が入力した調光信号が表わす調光度に基づいて、目標電流Ｉ_０を設定し、設定した目標電流Ｉ_０に光源電流Ｉ_ＬＡが等しくなるよう、生成周波数ｆを調整する。
例えば、実施の形態１で説明した方式、すなわち、周波数調整部１６２が、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより大きい期間の長さと、電流検出電圧ｖ_ｉｄが基準電圧Ｖ_ｒｅｆより小さい期間の長さとの比を、目標比と比較することにより、生成周波数ｆを決定する方式の場合、周波数調整部１６２は、光源ＬＡを明るく点灯する調光度のとき、目標比を大きく設定することにより、目標電流Ｉ_０を大きくし、光源ＬＡを暗く点灯する調光度のとき、目標比を小さく設定することにより、目標電流Ｉ_０を小さくする。調光度から目標比との関係をあらかじめ算出してＲＯＭなどの記憶装置に書き込んでおき、周波数調整部１６２は、それを参照して、調光度から目標比を算出する構成であってもよいし、調光度から目標比を算出する計算式を用いて、周波数調整部１６２が、調光度から目標比を算出する構成であってもよい。
あるいは、調光信号入力回路１９０が入力した調光信号が表わす調光度に基づいて、電圧比較部１６１が電流検出電圧ｖ_ｉｄを比較する基準電圧Ｖ_ｒｅｆを変化させる構成であってもよい。電圧比較部１６１は、光源ＬＡを明るく点灯する調光度のとき、基準電圧Ｖ_ｒｅｆを高く設定し、光源ＬＡを暗く点灯する調光度のとき、基準電圧Ｖ_ｒｅｆを低く設定する。調光信号入力回路１９０が入力する調光信号がＰＷＭ信号である場合は、調光信号を積分して基準電圧Ｖ_ｒｅｆを生成する積分回路を有する構成としてもよい。

これにより、光源ＬＡを一定の明るさで点灯するのではなく、所定の範囲内で光源ＬＡの明るさを変化させることができる。

１００ 点灯装置、１１０ 交流電圧生成回路、１２０ アクティブフィルタ回路、１３０ ハーフブリッジ回路、１５０ 変換回路、１６０ 制御回路、１６１ 電圧比較部、１６２ 周波数調整部、１６３ 信号生成部、１６４ ドライブ回路、１６５ 異常判定部、１７０ 電流検出回路、１８０ 電圧検出回路、１９０ 調光信号入力回路、２００ 調光信号生成装置、８００ 照明器具、ＡＣ 交流電源、Ｂ４３ バランサー、Ｃ２４，Ｃ５１ 平滑コンデンサ、Ｃ４２ 結合コンデンサ、Ｃ４３ コンデンサ、ＣＴ４ 変流器、Ｄ２３，Ｄ５４，Ｄ５５，Ｄ７１，Ｄ７２，Ｄ７５，Ｄ７６，Ｄ８３，Ｄ８４ 整流素子、ＤＢ１，ＤＢ２ ダイオードブリッジ、ｆ 生成周波数、Ｉ_０ 目標電流、Ｉ_１ 最大電流、ｉ_Ｃ コンデンサ電流、Ｉ_ＬＡ 光源電流、ｉ_ｒ 整流電流、ｉ_Ｓ 直列回路電流、Ｌ２１ コイル、Ｌ４１ チョークコイル、ＬＡ 光源、Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２ スイッチング素子、Ｒ７３，Ｒ７７ 電流検出抵抗、Ｒ８１，Ｒ８２ 分圧抵抗、Ｔ５３ トランス、Ｖ_０ 直流電圧、Ｖ_１ 結合電圧、ｖ_ｂ，ｖ_ｃ 電圧、ｖ_Ｌ コイル電圧、Ｖ_ＬＡ 光源電圧、ｖ_ｉｄ 電流検出電圧、Ｖ_ｒｅｆ 基準電圧、ｖ_ｖｄ 電圧検出電圧。

Claims (6)

1. 交流電流を、光源を点灯する直流電流に変換する変換回路と、
   上記変換回路と直列に電気接続した周波数特性を持つインピーダンス素子を有する直列回路と、
   上記直列回路に印加する交流電圧を生成する交流電圧生成回路とを有することを特徴とする点灯装置。
2. 上記インピーダンス素子は、チョークコイルまたはコンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 上記点灯装置は、更に、
   上記光源を点灯する直流電流が所定の電流値となるよう、上記交流電圧生成回路が生成する交流電圧の周波数を制御する周波数制御回路を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の点灯装置。
4. 上記点灯装置は、更に、
   上記光源の両端電圧が所定の電圧値以上である場合に、上記交流電圧生成回路による交流電圧の生成を停止させる開放故障保護回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の点灯装置。
5. 上記点灯装置は、更に、
   上記光源の両端電圧が所定の電圧値以下である場合に、上記交流電圧生成回路による交流電圧の生成を停止させる短絡故障保護回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の点灯装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の点灯装置と、上記点灯装置が生成した直流電流により点灯する光源とを有することを特徴とする照明器具。

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