JP2012146586A - 電源装置及び発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の負荷回路に異なる電流を流す電源装置における電力損失を抑える。
【解決手段】第一の直列回路は、第一の巻線Ｌ２１と、第一の巻線Ｌ２１と直列に第一の負荷回路８１０を電気接続させる第一の接続部とを有し、電源回路１１０の出力に電気接続している。第二の直列回路は、上記第一の巻線Ｌ２１と逆極性に磁気結合した第二の巻線Ｌ２２と、スイッチング回路Ｓ３１と、上記第二の巻線Ｌ２２及び上記スイッチング回路Ｓ３１と直列に第二の負荷回路８２０を電気接続させる第二の接続部とを有し、上記第一の直列回路と並列に上記電源回路１１０の出力に電気接続している。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の負荷に対して電力を供給する電源装置に関する。

ＬＥＤなど定電流駆動する負荷が複数ある場合、複数の負荷を互いに直列に接続して負荷回路を形成し、これをスイッチング電源などの電源回路に接続して、電源回路を定電流制御する技術がある。
また、複数の負荷回路を並列に接続し、カレントミラー回路やバランサを用いて、それぞれの負荷回路に流れる電流を同じにする技術がある。
また、複数の負荷回路を並列に接続し、いずれかの負荷回路に直列に電流制限回路を接続することで、それぞれの負荷回路を流れる電流を異ならせる技術がある。

特開２００９−９７８２号公報 特開２００６−３１９２２１号公報

カレントミラー回路やバランサを用いた従来の構成は、複数の負荷回路に異なる電流を流すことができない。
また、負荷回路に直列に電流調整回路を接続する従来の構成は、電流調整回路における電力損失が発生する場合がある。
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、複数の負荷回路に異なる電流を流す電源装置における電力損失を抑えることを目的とする。

この発明にかかる電源装置は、電源回路と、
第一の負荷回路と直列に電気接続される第一の巻線と、上記第一の巻線と逆極性に磁気結合し第二の負荷回路と直列に電気接続される第二の巻線とを有し、上記第一の巻線と上記第二の巻線との接続点が上記電源回路に電気接続したバランサ回路と、
上記第二の巻線及び上記第二の負荷回路と直列に電気接続されるスイッチング回路と、上記スイッチング回路のオンオフを制御する制御回路とを有する。

この発明にかかる電源装置によれば、バランサを使って２つの負荷回路に電流を分配し、スイッチング回路のオンオフにより第二の負荷回路を流れる電流を調整するので、電源装置における電力損失を抑えることができる。

実施の形態１における照明装置８００の全体構成を示すブロック構成図。 実施の形態１における照明装置８００の具体的な回路構成を示す回路図。 実施の形態１における照明装置８００の動作タイミングを示すタイミング図。 実施の形態１における実験の結果を示す図。 実施の形態２における直流直流変換回路１１４の回路構成を示す回路図。 実施の形態３における直流直流変換回路１１４の回路構成を示す回路図。 実施の形態４における直流直流変換回路１１４の回路構成を示す回路図。 実施の形態５における照明装置８００の回路構成を示す回路図。 実施の形態５における照明装置８００の動作タイミングを示すタイミング図。 実施の形態６における照明装置８００の回路構成を示す回路図。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図４を用いて説明する。

図１は、この実施の形態における照明装置８００の全体構成を示すブロック構成図である。
照明装置８００（発光装置）は、例えば、電源装置１００と、２つの負荷回路８１０，８２０とを有する。
負荷回路８１０，８２０は、例えばＬＥＤなどの光源を有する光源回路である。
電源装置１００は、負荷回路８１０，８２０に対して電力を供給して、負荷回路８１０，８２０の光源を点灯するなど、負荷回路８１０，８２０を動作させる。
電源装置１００は、二つの出力を有する。負荷回路８１０（第一の負荷回路）は、電源装置１００の二つの出力のうちの一つ（第一の接続部）に電気接続される。負荷回路８２０（第二の負荷回路）は、電源装置１００の二つの出力のうちのもう一つ（第二の接続部）に電気接続される。電源装置１００と、負荷回路８１０，８２０との間は、コネクタやハーネスなどを介して着脱自在に接続される構成であってもよいし、半田付けなどにより固定して接続される構成であってもよい。
電源装置１００は、例えば、それぞれの負荷回路８１０，８２０を流れる電流の平均値が、それぞれの負荷回路８１０，８２０の目標電流値に一致するよう制御する定電流電源である。
電源装置１００は、例えば、電源回路１１０と、バランサ１２０と、制御回路１３０と、スイッチング回路Ｓ３１とを有する。

バランサ１２０は、２つの巻線Ｌ２１，Ｌ２２を有するトランスである。巻線Ｌ２１の一端と、巻線Ｌ２２の一端とは、電気接続している。巻線Ｌ２１の巻数と巻線Ｌ２２の巻数とは、同じであり、巻線Ｌ２１と巻線Ｌ２２とは、互いに逆極性に磁気結合している。巻線Ｌ２１の両端に発生する電圧と、巻線Ｌ２２の両端に発生する電圧とは、極性が逆で、絶対値が同じである。
制御回路１３０（開閉制御回路）は、スイッチング回路Ｓ３１をオンオフする制御信号を生成する。スイッチング回路Ｓ３１は、制御回路１３０が生成した制御信号によりオンオフする。

電源装置１００の出力の一つに電気接続された負荷回路８１０と、巻線Ｌ２１とは、互いに直列に電気接続する。電源装置１００のもう一つの出力に電気接続された負荷回路８２０と、巻線Ｌ２２と、スイッチング回路Ｓ３１とは、互いに直列に電気接続する。負荷回路８１０と巻線Ｌ２１とによって構成される直列回路（第一の直列回路）と、負荷回路８２０と巻線Ｌ２２とスイッチング回路Ｓ３１とによって構成される直列回路（第二の直列回路）とは、互いに並列に電気接続し、電源回路１１０の出力に電気接続する。

制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンにしている間は、バランサ１２０の働きにより、負荷回路８１０を流れる電流と、負荷回路８２０を流れる電流とは、ほぼ同じになる。また、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオフにしている間は、負荷回路８１０には電流が流れるが、負荷回路８２０には電流が流れない。このため、スイッチング回路Ｓ３１をオンオフするデューティ比を変えることにより、負荷回路８１０を流れる電流の平均値と、負荷回路８２０を流れる電流の平均値との間の比率を、容易に変化させることができる。

図２は、この実施の形態における照明装置８００の具体的な回路構成を示す回路図である。
照明装置８００は、図１で説明した機能ブロックに加えて、２つの整流素子Ｄ４１，Ｄ５１と、２つの平滑コンデンサＣ４２，Ｃ５２と、電流検出抵抗Ｒ１８とを有する。
平滑コンデンサＣ４２は、負荷回路８１０と並列に電気接続される。平滑コンデンサＣ５２は、負荷回路８２０と並列に電気接続される。平滑コンデンサＣ４２，Ｃ５２は、それぞれ負荷回路８１０，８２０を流れる電流を平滑化する。
整流素子Ｄ４１及び電流検出抵抗Ｒ１８は、平滑コンデンサＣ４２と負荷回路８１０との並列回路や巻線Ｌ２１と直列に電気接続される。整流素子Ｄ５１は、平滑コンデンサＣ５２と負荷回路８２０との並列回路、整流素子Ｄ５１、スイッチング回路Ｓ３１と直列に電気接続される。整流素子Ｄ４１，Ｄ５１は、平滑コンデンサＣ４２，Ｃ５２に蓄積された電荷の逆流を防ぐ。
電流検出抵抗Ｒ１８（検出部）は、負荷回路８１０を流れる電流と、平滑コンデンサＣ４２を流れる電流との合計電流を検出する。負荷回路８１０を流れる電流は平滑コンデンサＣ４２によって平滑化されるが、負荷回路８１０を流れる電流の平均値は、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流の平均値と等しい。電流検出抵抗Ｒ１８の両端には、電流検出抵抗Ｒ１８の抵抗値によって定まる比例定数により、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流に比例する電圧が発生する。このため、電流検出抵抗Ｒ１８の両端電圧を検出することにより、負荷回路８１０を流れる電流の平均値を知ることができる。

負荷回路８１０は、例えば、複数のＬＥＤを直列に電気接続した回路である。負荷回路８２０は、例えば、負荷回路８１０のＬＥＤとは相関色温度が異なる複数のＬＥＤを直列に電気接続した回路である。負荷回路８１０のＬＥＤの数と、負荷回路８２０のＬＥＤの数とは、異なっていてもよい。ただし、バランサ１２０が正しく機能するためには、巻線Ｌ２１と直列に接続された回路（整流素子Ｄ４１、平滑コンデンサＣ４２及び負荷回路８１０、電流検出抵抗Ｒ１８からなる回路）の両端電圧と、巻線Ｌ２２と直列に接続された回路（整流素子Ｄ５１、平滑コンデンサＣ５２及び負荷回路８２０、スイッチング回路Ｓ３１からなる回路）の両端電圧との差が小さいことが望ましく、例えば±１０％程度の範囲内に入ることが望ましい。
スイッチング回路Ｓ３１（スイッチング素子）は、例えばエンハンスメント型Ｎ−ＭＯＳＦＥＴである。

電源回路１１０（コンバータ）は、スイッチング電源である。電源回路１１０は、例えば商用電源などの交流電源ＡＣから供給された交流電力を、負荷回路８１０，８２０に供給する電力に変換する。電源回路１１０は、例えば、全波整流回路１１１と、力率改善回路１１２と、平滑コンデンサＣ１４と、直流直流変換回路１１４とを有する。
全波整流回路１１１は、例えばダイオードブリッジである。全波整流回路１１１は、交流電源ＡＣから入力した電力の電圧波形を整流して脈流にする。
力率改善回路１１２は、電源装置１００が入力する電力の力率を改善するための回路である。力率改善回路１１２は、全波整流回路１１１の出力に電気接続している。力率改善回路１１２は、例えば、チョークコイルＬ１１と、スイッチング素子Ｑ１２と、制御回路１１３と、整流素子Ｄ１３とを有するブーストコンバータ回路である。
平滑コンデンサＣ１４は、力率改善回路１１２の出力を平滑化する。平滑コンデンサＣ１４は、力率改善回路１１２の出力に電気接続している。
直流直流変換回路１１４は、電源回路１１０が出力する電流を調整するための回路である。直流直流変換回路１１４は、力率改善回路１１２の出力に、平滑コンデンサＣ１４と並列に電気接続している。直流直流変換回路１１４は、例えば、スイッチング素子Ｑ１５と、制御回路１１５と、整流素子Ｄ１６と、チョークコイルＬ１７とを有するバックコンバータ回路である。
制御回路１１５は、電流検出抵抗Ｒ１８の両端電圧を入力し、入力した電圧に基づいて、スイッチング素子Ｑ１５をオンオフする制御信号を生成する。スイッチング素子Ｑ１５は、制御回路１１５が生成した制御信号によりオンオフする。スイッチング素子Ｑ１５がオンになると、チョークコイルＬ１７を流れる電流が増加する。チョークコイルＬ１７を流れる電流が増加すると、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流も増加するので、電流検出抵抗Ｒ１８の両端電圧が高くなる。電流検出抵抗Ｒ１８の両端電圧が所定の閾値を超えると、制御回路１１５は、スイッチング素子Ｑ１５をオフにする。スイッチング素子Ｑ１５がオフになると、チョークコイルＬ１７を流れる電流が減少する。チョークコイルＬ１７を流れる電流が０になると、制御回路１１５は、スイッチング素子Ｑ１５を再びオンにする。これを繰り返すことにより、負荷回路８１０を流れる電流の平均値が、所定の目標電流値になる。制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオンオフする周期やデューティ比は、平滑コンデンサＣ１４の両端電圧や負荷回路８１０によって異なるが、制御回路１１５は、ほぼ数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度の周波数で、スイッチング素子Ｑ１５をオンオフする。
これに対し、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンオフする周波数は、人の目にちらつきが感じられない程度に高い周波数であればよく、例えば、１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度である。これは、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオンオフする周波数より桁違いに低い周波数である。

図３は、この実施の形態における照明装置８００の動作タイミングを示すタイミング図である。
横軸は、時刻を表わす。実線６２１は、スイッチング素子Ｑ１５のオンオフ状態を表わす。実線６３１は、整流素子Ｄ４１を流れる電流（電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流と等しい）を表わす。破線６３２は、負荷回路８１０を流れる電流を表わす。実線６２２は、スイッチング回路Ｓ３１のオンオフ状態を表わす。実線６３３は、整流素子Ｄ５１を流れる電流（スイッチング回路Ｓ３１を流れる電流と等しい）を表わす。破線６３４は、負荷回路８２０を流れる電流を表わす。

上述したように、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオンオフする周波数は、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンオフする周波数と比べて格段に高い。また、制御回路１１５は、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンオフする一周期ごとに、スイッチング素子Ｑ１５を連続してオフする休止時間を設ける。全期間に対する休止時間の割合は、例えば１％〜５％程度である。休止期間を設けることにより、スイッチング回路Ｓ３１のオンオフによる負荷の急変による影響が緩和される。この例において、時刻６１１に制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオフにし、同時に、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５を連続してオフにする休止期間に入る。その後、時刻６１２に、制御回路１１５はスイッチング素子Ｑ１５を高周波でオンオフする動作期間に入る。その後、時刻６１３に、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンにする。その後、時刻６１４に、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオフにし、制御回路１１５が休止期間に入る。照明装置８００は、時刻６１１〜時刻６１４を一周期として、これを繰り返す。

更に詳しく動作を見ると、制御回路１１５の休止期間（時刻６１１〜時刻６１２）において、スイッチング素子Ｑ１５が連続してオフなので、チョークコイルＬ１７には電流が流れず、整流素子Ｄ４１には電流が流れない。負荷回路８１０には、平滑コンデンサＣ４２を放電する電流が流れる。また、スイッチング回路Ｓ３１がオフなので、整流素子Ｄ５１にも電流が流れない。なお、仮に、スイッチング回路Ｓ３１がオンだったとしても、チョークコイルＬ１７に電流が流れていないので、整流素子Ｄ５１には電流が流れない。すなわち、この例では、休止期間にスイッチング回路Ｓ３１をオフにしているが、休止期間にスイッチング回路Ｓ３１をオンにする構成であってもよい。負荷回路８２０には、平滑コンデンサＣ５２を放電する電流が流れる。

制御回路１１５の動作期間（時刻６１２〜時刻６１４）のうち、スイッチング回路Ｓ３１がオフである期間（時刻６１２〜時刻６１３）において、スイッチング回路Ｓ３１がオフなので、巻線Ｌ２２・整流素子Ｄ５１・スイッチング回路Ｓ３１には電流が流れない。負荷回路８２０には、平滑コンデンサＣ５２を放電する電流が流れる。巻線Ｌ２２に電流が流れないので、バランサ１２０は、巻線Ｌ２１からなる単なるコイルとして機能する。スイッチング素子Ｑ１５がオンになると、チョークコイルＬ１７を流れる電流が徐々に増える。チョークコイルＬ１７を流れる電流は、巻線Ｌ２１・整流素子Ｄ４１を通り、平滑コンデンサＣ４２を充電する電流と、負荷回路８１０を流れる電流とに分かれる。制御回路１１５は、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（チョークコイルＬ１７を流れる電流と等しい）が閾値に達すると、スイッチング素子Ｑ１５をオフにする。これにより、チョークコイルＬ１７を流れる電流が徐々に減る。制御回路１１５は、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（チョークコイルＬ１７を流れる電流と等しい）が０になると、スイッチング素子Ｑ１５を再びオンにする。これを繰り返すことにより、この期間において電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流の平均値は、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオフにする閾値に比例する所定の値になる。例えば、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流が０になってから制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオンにするまでの時間が０である場合、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流の平均値は、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオフにする閾値の約半分である。

制御回路１１５の動作期間（時刻６１２〜時刻６１４）のうち、スイッチング回路Ｓ３１がオンである期間（時刻６１３〜時刻６１４）において、スイッチング回路Ｓ３１がオンなので、巻線Ｌ２２・整流素子Ｄ５１・スイッチング回路Ｓ３１に電流が流れ得る。スイッチング素子Ｑ１５がオンになると、チョークコイルＬ１７を流れる電流が徐々に増える。チョークコイルＬ１７を流れる電流は、バランサ１２０で、巻線Ｌ２１を流れる電流と、巻線Ｌ２２を流れる電流とに分かれる。制御回路１１５の動作は、スイッチング回路Ｓ３１がオフの場合と同様である。すなわち、制御回路１１５は、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（巻線Ｌ２１を流れる電流と等しい）が閾値に達すると、スイッチング素子Ｑ１５をオフにする。これにより、チョークコイルＬ１７を流れる電流が徐々に減る。制御回路１１５は、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（チョークコイルＬ１７を流れる電流と等しい）が０になると、スイッチング素子Ｑ１５を再びオンにする。
巻線Ｌ２１と巻線Ｌ２２とは、巻数が同じで、逆極性に磁気結合しているので、巻線Ｌ２２の両端には、巻線Ｌ２１の両端に発生した電圧と絶対値が同じで極性が逆の電圧が発生する。このため、巻線Ｌ２１の両端電圧は、巻線Ｌ２１と直列に接続された回路の両端電圧と、巻線Ｌ２２と直列に接続された回路の両端電圧との差の半分になる。

巻線Ｌ２１の両端電圧は、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差の微分に比例する。すなわち、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差は、巻線Ｌ２１の両端電圧の積分になる。スイッチング回路Ｓ３１がオンになった瞬間は、巻線Ｌ２１を流れる電流も、巻線Ｌ２２を流れる電流も０であるから、両者の差は０である。その後、時間の経過とともに、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差が大きくなる。
チョークコイルＬ１７を流れる電流が減少してくると、巻線Ｌ２１を流れる電流と、巻線Ｌ２２を流れる電流とのうち、いずれか一方が先に０になる。整流素子Ｄ４１，Ｄ５１の働きにより、逆向きの電流は流れないから、巻線Ｌ２１を流れる電流や巻線Ｌ２２を流れる電流が０より小さくなることはない。その後、バランサ１２０は、スイッチング回路Ｓ３１がオフの場合と同様、単なるコイルとして動作する。

巻線Ｌ２２と直列に接続された回路の両端電圧のほうが巻線Ｌ２１と直列に接続された回路の両端電圧より大きい場合、巻線Ｌ２１を流れる電流のほうが巻線Ｌ２２を流れる電流より大きくなるので、チョークコイルＬ１７を流れる電流が減ってくると、巻線Ｌ２２を流れる電流が先に０になる。この時点で、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（巻線Ｌ２１を流れる電流に等しい）はまだ０ではないので、制御回路１１５は、スイッチング素子Ｑ１５をオフにしたままである。その後、チョークコイルＬ１７を流れる電流が減ると、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（チョークコイルＬ１７を流れる電流に等しい）が０になる。この時点で、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差は、リセットされて０になる。したがって、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオンオフする周期が、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスによって定まる時定数に比べて十分小さければ、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差は、無視できるほど小さい。
巻線Ｌ２１と直列に接続された回路の両端電圧のほうが巻線Ｌ２２と直列に接続された回路の両端電圧より大きい場合、巻線Ｌ２２を流れる電流のほうが巻線Ｌ２１を流れる電流より大きくなるので、チョークコイルＬ１７を流れる電流が減ってくると、巻線Ｌ２１を流れる電流が先に０になる。制御回路１１５が、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（巻線Ｌ２１を流れる電流に等しい）が０になってすぐにスイッチング素子Ｑ１５をオンにする構成である場合、巻線Ｌ２２を流れる電流がまだ０になっていないうちにスイッチング素子Ｑ１５がオンになり、チョークコイルＬ１７を流れる電流が増加に転じるので、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差がリセットされず、蓄積されていく。その後、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオフにすると、巻線Ｌ２２を流れる電流が０になり、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差がリセットされる。したがって、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンにしている期間の長さが、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスによって定まる時定数に比べて十分小さければ、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差は、無視できるほど小さい。
なお、制御回路１１５が、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（巻線Ｌ２１を流れる電流に等しい）が０になってすぐにスイッチング素子Ｑ１５をオンにするのではなく、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流が０になってから所定の時間が経過するのを待ち、その後、スイッチング素子Ｑ１５をオンにする構成であってもよい。そうすれば、巻線Ｌ２１と直列に接続された回路の両端電圧のほうが巻線Ｌ２２と直列に接続された回路の両端電圧より大きい場合でも、巻線Ｌ２２を流れる電流が０になってからスイッチング素子Ｑ１５がオンになるので、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差をリセットすることができる。
いずれの場合も、休止期間に入れば、巻線Ｌ２１を流れる電流も巻線Ｌ２２を流れる電流も０になるので、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差は、確実にリセットされる。

このように、制御回路１１５の動作期間（時刻６１２〜時刻６１４）のうち、スイッチング回路Ｓ３１がオンの期間（時刻６１３〜時刻６１４）において、巻線Ｌ２２を流れる電流は、巻線Ｌ２１を流れる電流とほぼ同じになる。また、スイッチング回路Ｓ３１がオンの場合もオフの場合も、制御回路１１５の動作は変わらないので、制御回路１１５の動作期間のうち、スイッチング回路Ｓ３１がオンの期間に巻線Ｌ２１を流れる電流は、スイッチング回路Ｓ３１がオフの期間（時刻６１２〜時刻６１３）に巻線Ｌ２１を流れる電流とほぼ同じである。負荷回路８１０には、全期間を通して巻線Ｌ２１を流れる電流を平滑コンデンサＣ４２が平滑化した電流が流れる。また、負荷回路８２０には、全期間を通して巻線Ｌ２２を流れる電流を平滑コンデンサＣ５２が平滑化した電流が流れる。したがって、負荷回路８１０を流れる電流の平均値と、負荷回路８２０を流れる電流の平均値との比は、制御回路１１５の動作期間（時刻６１２〜時刻６１４）の長さと、スイッチング回路Ｓ３１がオンの期間（時刻６１３〜時刻６１４）の長さとの比とほぼ等しい。

なお、制御回路１３０は、制御回路１１５の動作期間の途中でスイッチング回路Ｓ３１をオンにするのではなく、制御回路１１５の動作期間の最初でスイッチング回路Ｓ３１をオンにする構成であってもよい。あるいは、制御回路１３０は、制御回路１１５の休止期間中にスイッチング回路Ｓ３１をオンにする構成であってもよい。また、制御回路１３０は、制御回路１１５の動作期間の最後でスイッチング回路Ｓ３１をオフにするのではなく、制御回路１１５の動作期間の途中でスイッチング回路Ｓ３１をオフにする構成であってもよい。あるいは、制御回路１３０は、制御回路１１５の休止期間中にスイッチング回路Ｓ３１をオフにする構成であってもよい。あるいは、制御回路１３０は、制御回路１１５の動作期間の途中でスイッチング回路Ｓ３１をオンにし、制御回路１１５の休止期間中もスイッチング回路Ｓ３１をオンのままとし、制御回路１１５の次の動作期間の途中でスイッチング回路Ｓ３１をオフにする構成であってもよい。あるいは、制御回路１３０は、制御回路１１５の一回の動作期間と休止期間との組に対して、スイッチング回路Ｓ３１を一回オンオフするのではなく、スイッチング回路Ｓ３１を複数回オンオフする構成であってもよい。
また、休止期間を設けず、制御回路１１５が、継続してスイッチング素子Ｑ１５をオンオフし続ける構成であってもよい。

このように、バランサ１２０が、巻線Ｌ２１と直列に接続した回路を流れる電流と、巻線Ｌ２２と直列に接続した回路を流れる電流とをほぼ等しくするので、電源回路１１０が電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（巻線Ｌ２１を流れる電流と等しい）を調整することにより、巻線Ｌ２２を流れる電流も自動的に調整される。
また、スイッチング回路Ｓ３１をオンオフするデューティ比を変えることにより、負荷回路８１０を流れる電流の平均値と、負荷回路８２０を流れる電流の平均値との比率を容易に変えることができる。例えば、負荷回路８１０を流れる電流の平均値と、負荷回路８２０を流れる電流の平均値とを等しくしたい場合は、スイッチング回路Ｓ３１を常にオンにすればよい。また、負荷回路８２０を流れる電流の平均値を、負荷回路８１０を流れる電流の平均値の半分にしたい場合、スイッチング回路Ｓ３１をオンにする期間の長さを、制御回路１１５の動作期間の長さの半分にすればよい。
このように、負荷回路８１０を流れる電流の平均値と、負荷回路８２０を流れる電流の平均値との比率を容易に変えることができるので、例えば、昼白色のＬＥＤを直列に接続した回路を負荷回路８１０とし、電球色のＬＥＤを直列に接続した回路を負荷回路８２０とすることにより、照明装置８００が放射する光の相関色温度を容易に変えることができる。
例えば、照明装置８００は、リモコンなどから、放射する光の相関色温度を指示する色温度指示信号を入力し、入力した色温度指示信号にしたがって、放射する光の相関色温度を変える。制御回路１３０は、例えばあらかじめ記憶した換算表を参照して、入力した色温度指示信号が指示する相関色温度を、スイッチング回路Ｓ３１をオンにする期間の長さに換算する。制御回路１３０は、換算した長さに基づいて、スイッチング回路Ｓ３１を制御する。

この実施の形態における照明装置８００の効果を計測するため、以下のような実験を行った。
負荷回路８１０として、ＬＥＤを２４個直列に接続した回路を用いた。負荷回路８２０として、負荷回路８１０と同じＬＥＤを、それぞれ２４個、２５個、２６個、３０個、３４個、３６個直列に接続した６種類の回路を用意した。また、バランサ１２０として、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスが、チョークコイルＬ１７のインダクタンスのそれぞれ２５％、１００％、５００％である３種類のトランスを用意した。比較のため、バランサ１２０を設けず、チョークコイルＬ１７と、整流素子Ｄ４１及び整流素子Ｄ５１のアノードとを直接接続した場合についても実験を行った。
スイッチング回路Ｓ３１は、常にオンとし、負荷回路８１０を流れる電流と、負荷回路８２０を流れる電流とを測定した。バランサ１２０が正しく動作していれば、負荷回路８１０を流れる電流と、負荷回路８２０を流れる電流とは、同じになるはずである。

図４は、上記実験の結果を示す図である。
横軸は、負荷回路８２０の両端電圧と、負荷回路８１０の両端電圧との差を、負荷回路８１０の両端電圧を基準とした百分率で表わしたものである。負荷回路８２０のＬＥＤが２４個の場合、電圧差は約０％、２５個の場合、電圧差は約４％、２６個の場合、電圧差は約８％、３０個の場合、電圧差は約２５％、３４個の場合、電圧差は約４２％、３６個の場合、電圧差は約５０％である。
縦軸は、負荷回路８２０を流れる電流を、負荷回路８１０を流れる電流を基準とした百分率で表わしたものである。
実線６４１は、バランサ１２０を設けない比較例の場合を示す。実線６４２は、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスがチョークコイルＬ１７の４分の１（２５％）の場合を示す。実線６４３は、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスがチョークコイルＬ１７と同じ（１００％）場合を示す。実線６４４は、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスがチョークコイルＬ１７の５倍（５００％）の場合を示す。

この実験結果から、以下のようなことがわかった。
比較例の場合、電圧差が４％程度でも、２つの負荷回路８１０，８２０を流れる電流が大きく異なり、電圧差が８％以上の場合、負荷回路８１０だけに電流が流れ、負荷回路８２０には電流が流れない。ＬＥＤは特性のバラツキが大きいので、負荷回路８１０の灯数と負荷回路８２０の灯数とが同じでも、４％程度の電圧差が生じる可能性は十分にある。したがって、バランサ１２０を設けるとよいことがわかる。
バランサ１２０を設ける場合、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスが大きいほど、大きな電圧差にも耐えることができる。
巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスがチョークコイルＬ１７のインダクタンスの４分の１（２５％）である場合、電圧差が８％あっても、負荷回路８１０，８２０を流れる電流の差は３％程度に抑えられる。負荷回路８１０の灯数と負荷回路８２０の灯数とがほぼ同じならば、ＬＥＤの特性のバラツキによる電圧差は５％以内に収まると想定されるので、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスは、チョークコイルＬ１７のインダクタンスの２０％以上あればよい。
また、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスがチョークコイルＬ１７のインダクタンスと同じ（１００％）である場合、電圧差が２５％のとき、負荷回路８１０，８２０を流れる電流の差は１５％程度である。負荷回路８１０の灯数と負荷回路８２０の灯数とが大きく異なる場合や、色温度を変えるため負荷回路８２０を流れる電流を大きく変える場合など、電圧差が２０％程度ある可能性がある場合、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスは、チョークコイルＬ１７のインダクタンスの１００％以上あればよい。
また、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスがチョークコイルＬ１７のインダクタンスの５倍（５００％）である場合、電圧差が更に大きくても負荷回路８１０，８２０を流れる電流の差が小さくなるが、その効果は小さい。したがって、巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスは、チョークコイルＬ１７のインダクタンスの２倍程度を上限とすればよい。

このように、バランサ１２０の巻線Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスを設定することにより、バランサ１２０が正常に機能する。このため、スイッチング回路Ｓ３１がオンの期間において、ＬＥＤの順方向降下電圧のバラツキや、直列に接続したＬＥＤの数、ＬＥＤの種類の違いによる電圧電流特性の違いなどの影響を抑え、巻線Ｌ２１を流れる電流と、巻線Ｌ２２を流れる電流との差を少なくすることができる。
また、電流の分配にバランサ１２０を用いるので、電力損失が少ない。

また、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンオフすることにより、負荷回路８２０を流れる電流の平均値を、負荷回路８１０を流れる電流の平均値より少なくするので、電力損失が少ない。スイッチング回路Ｓ３１がオフの期間は、バランサ１２０が単なるコイルとして機能するので、スイッチング回路Ｓ３１のオンオフに関わらず、電源回路１１０が正常に動作する。

なお、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオフにする電流検出抵抗Ｒ１８の両端電圧の閾値を変える（もしくは、電流検出抵抗Ｒ１８の抵抗値を変える）ことにより、負荷回路８１０を流れる電流の平均値と、負荷回路８２０を流れる電流の平均値との比率を変えることなく、全体の電流の平均値を変えることができる。これにより、照明装置８００は、放射する光の相関色温度を変えずに明るさだけを変えることが容易にできる。例えば、照明装置８００は、リモコンなどから調光度を指示する調光信号を入力し、入力した調光信号にしたがって、放射する光の明るさを変える。制御回路１１５は、例えばあらかじめ記憶した換算表を参照して、入力した調光信号が指示する調光度を、閾値電圧に換算する。制御回路１１５は、換算した閾値電圧に基づいて、スイッチング素子Ｑ１５を制御する。あるいは、電流検出抵抗Ｒ１８を可変抵抗により構成し、調光信号にしたがって電流検出抵抗Ｒ１８の抵抗値を変化させる抵抗値調整回路を設ける構成であってもよい。その場合、制御回路１１５が閾値電圧を変える必要はない。
また、調光信号にしたがって、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンにする期間の長さを変えることにより、照明装置８００が放射する光の相関色温度を変える構成としてもよい。例えば、調光度が低い場合は、相関色温度を低くすることにより温かみのある光とし、調光度が高い場合は、相関色温度を高くすることにより涼しげな光とすることにより、使用者に快適な環境を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図５を用いて説明する。
この実施の形態における照明装置８００の構成は、実施の形態１と同様なので、説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図５は、この実施の形態における直流直流変換回路１１４の回路構成を示す回路図である。
直流直流変換回路１１４は、実施の形態１で説明した直流直流変換回路１１４の構成に加えて、平滑コンデンサＣ１９を有する。平滑コンデンサＣ１９は、直流直流変換回路１１４が出力する電流を平滑化する。
実施の形態１では、直流直流変換回路１１４が出力する電流が間歇的であるが、この実施の形態では、平滑コンデンサＣ１９が平滑化するので、直流直流変換回路１１４が出力する電流は、連続的になる。また、平滑コンデンサＣ１９の両端電圧が、直流直流変換回路１１４が出力する電圧となるので、直流直流変換回路１１４が出力する電圧が安定する。
直流直流変換回路１１４をこのような構成としても、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態３．
実施の形態３について、図６を用いて説明する。
この実施の形態における照明装置８００の構成は、実施の形態１と同様なので、説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図６は、この実施の形態における直流直流変換回路１１４の回路構成を示す回路図である。
直流直流変換回路１１４は、例えば、スイッチング素子Ｑ１５と、制御回路１１５と、トランスＴ２５とを有するフライバックコンバータ回路である。制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオンにすると、トランスＴ２５の一次巻線Ｌ２６を流れる電流が増加する。トランスＴ２５の二次巻線Ｌ２７は、巻線Ｌ２６と逆極性に磁気結合している。二次巻線Ｌ２７と直列に接続した整流素子Ｄ４１や整流素子Ｄ５１に阻止されて、二次巻線Ｌ２７には電流が流れない。制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオフにすると、一次巻線Ｌ２６を流れていた電流が０になり、整流素子Ｄ４１や整流素子Ｄ５１がオンになって、二次巻線Ｌ２７を電流が流れる。制御回路１１５は、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流が０になったのち、スイッチング素子Ｑ１５を再びオンにする。

このように、直流直流変換回路１１４は、例えばフライバックコンバータ回路のような絶縁型のスイッチング電源回路であってもよい。直流直流変換回路１１４をこのような構成としても、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態４．
実施の形態４について、図７を用いて説明する。
この実施の形態における照明装置８００の構成は、実施の形態３と同様なので、説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図７は、この実施の形態における直流直流変換回路１１４の回路構成を示す回路図である。
直流直流変換回路１１４は、実施の形態３で説明した直流直流変換回路１１４の構成に加えて、整流素子Ｄ１６と、平滑コンデンサＣ１９とを有する。
実施の形態３では、整流素子Ｄ４１，Ｄ５１及び平滑コンデンサＣ４２，Ｃ５２を、通常のフライバックコンバータ回路が備える整流素子Ｄ１６及び平滑コンデンサＣ１９の代わりとして使っている。この実施の形態における直流直流変換回路１１４は、通常のフライバックコンバータ回路と同様に、整流素子Ｄ１６や平滑コンデンサＣ１９を備える。
直流直流変換回路１１４をこのような構成としても、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態５．
実施の形態５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装置８００の回路構成を示す回路図である。
実施の形態１では、電流検出抵抗Ｒ１８が巻線Ｌ２１を流れる電流を検出する位置に設けられているのに対し、この実施の形態では、電流検出抵抗Ｒ１８がチョークコイルＬ１７を流れる電流を検出する位置に設けられている。
制御回路１１５は、実施の形態１と同様、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流が０になると、スイッチング素子Ｑ１５をオンにし、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流が所定の閾値を超えると、スイッチング素子Ｑ１５をオフにする。

図９は、この実施の形態における照明装置８００の動作タイミングを示すタイミング図である。

制御回路１１５は、休止期間を設けず、常に、スイッチング素子Ｑ１５をオンオフしている。
制御回路１３０は、時刻６１５にスイッチング回路Ｓ３１をオフにし、その後、時刻６１６にスイッチング回路Ｓ３１をオンにし、その後、時刻６１７にスイッチング回路Ｓ３１を再びオフにする。制御回路１３０は、時刻６１５〜時刻６１７を一周期として、これを繰り返す。

スイッチング回路Ｓ３１がオンの期間（時刻６１６〜時刻６１７）において、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（チョークコイルＬ１７を流れる電流と等しい）は、巻線Ｌ２１を流れる電流と、巻線Ｌ２２を流れる電流とを合わせた電流である。これに対し、スイッチング回路Ｓ３１がオフの期間（時刻６１５〜時刻６１６）において、巻線Ｌ２２には電流が流れないので、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流（チョークコイルＬ１７を流れる電流と等しい）は、巻線Ｌ２１を流れる電流と等しい。
いずれの場合も、制御回路１１５は、電流検出抵抗Ｒ１８を流れる電流が所定の値になるようスイッチング素子Ｑ１５を制御する。スイッチング回路Ｓ３１がオンの期間において、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流とはほぼ等しいから、スイッチング回路Ｓ３１がオフの期間において巻線Ｌ２１を流れる電流は、スイッチング回路Ｓ３１がオンの期間において巻線Ｌ２１を流れる電流の約２倍になる。
なお、負荷回路８１０には、平滑コンデンサＣ４２が平滑化した電流が流れるから、負荷回路８１０を流れる電流は、スイッチング回路Ｓ３１がオンのときとオフのときとで大きく異なるわけではない。
しかし、スイッチング回路Ｓ３１がオンのときと、スイッチング回路Ｓ３１がオフのときとで、巻線Ｌ２１を流れる電流が異なるので、負荷回路８１０を流れる電流の平均値と負荷回路８２０を流れる電流の平均値との比率と、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンにする期間の長さとの関係が変わる。
例えば、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンにする期間の割合（オンデューティ）が５０％である場合、負荷回路８２０を流れる電流の平均値は、負荷回路８１０を流れる電流の平均値の約３分の１になる。
これを一般化すると、次の式が成り立つ。

ｂ＝ａ／（２−ａ）

ただし、ｂは、負荷回路８１０を流れる電流の平均値に対する負荷回路８２０を流れる電流の平均値の割合を表わす。ａは、制御回路１１５の動作期間のうち、制御回路１３０がスイッチング回路Ｓ３１をオンにする期間の割合を表わす。

制御回路１１５は、チョークコイルＬ１７を流れる電流が０になってからスイッチング素子Ｑ１５をオンにするので、負荷回路８２０を流れる電流が０になるのを待つ待ち時間を設ける必要がない。また、制御回路１１５がスイッチング素子Ｑ１５をオンオフする各周期ごとに、巻線Ｌ２１を流れる電流と巻線Ｌ２２を流れる電流との差が確実にリセットされるので、休止期間を設ける必要がない。このため、電源回路１１０の効率を高くすることができる。

実施の形態６．
実施の形態６について、図１０を用いて説明する。
なお、実施の形態５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装置８００の回路構成を示す回路図である。
照明装置８００は、実施の形態５で説明した構成に加えて、スイッチング回路Ｓ３２と、電流検出抵抗Ｒ３８とを有する。
スイッチング回路Ｓ３２と、電流検出抵抗Ｒ３８とは、互いに直列に電気接続している。スイッチング回路Ｓ３２と電流検出抵抗Ｒ３８とからなる直列回路は、電流検出抵抗Ｒ１８と並列に電気接続している。
電流検出抵抗Ｒ３８の抵抗値は、電流検出抵抗Ｒ１８の抵抗値とほぼ等しい。
制御回路１３０は、スイッチング回路Ｓ３１のオンオフと同期してスイッチング回路Ｓ３２をオンオフする制御信号を生成する。
スイッチング回路Ｓ３２は、制御回路１３０からの制御信号にしたがってオンオフする。

スイッチング回路Ｓ３２がオンになると、電流検出抵抗Ｒ３８が電流検出抵抗Ｒ１８と並列に接続されるので、合成抵抗は約半分になる。このため、スイッチング回路Ｓ３２がオフの場合と比べ、チョークコイルＬ１７を流れる電流が同じなら、電流検出抵抗Ｒ１８の両端電圧は約半分になる。スイッチング回路Ｓ３２がオフの場合と比べて、チョークコイルＬ１７を流れる電流が２倍になると、電流検出抵抗Ｒ１８の両端電圧が同じになる。

制御回路１３０は、スイッチング回路Ｓ３１がオンの間は、スイッチング回路Ｓ３２もオンにし、スイッチング回路Ｓ３１がオフの間は、スイッチング回路Ｓ３２もオフにする。スイッチング回路Ｓ３１がオフのときに巻線Ｌ２１を流れる電流は、チョークコイルＬ１７を流れる電流に等しい。スイッチング回路Ｓ３１がオンのときに巻線Ｌ２１を流れる電流は、チョークコイルＬ１７を流れる電流の約半分である。スイッチング回路Ｓ３１がオンのときは、スイッチング回路Ｓ３２もオンなので、制御回路１１５は、スイッチング回路Ｓ３１がオフの場合と比べて、チョークコイルＬ１７を流れる電流が約２倍になるよう、スイッチング素子Ｑ１５を制御する。したがって、巻線Ｌ２１を流れる電流は、スイッチング回路Ｓ３１がオンのときもオフのときも、ほぼ同じになる。

なお、電流検出抵抗Ｒ３８の抵抗値は、電流検出抵抗Ｒ１８の抵抗値と異なっていてもよい。その場合、電流検出抵抗Ｒ１８と電流検出抵抗Ｒ３８との合成抵抗の抵抗値と、電流検出抵抗Ｒ１８の抵抗値との比率を変えることにより、スイッチング回路Ｓ３１がオンのとき巻線Ｌ２１を流れる電流と、スイッチング回路Ｓ３１がオフのとき巻線Ｌ２１を流れる電流との比率を変えることができる。
また、電流検出抵抗Ｒ３８とスイッチング回路Ｓ３２との直列回路を電流検出抵抗Ｒ１８と並列に電気接続するのではなく、電流検出抵抗Ｒ３８とスイッチング回路Ｓ３２とを並列に電気接続し、電流検出抵抗Ｒ３８とスイッチング回路Ｓ３２との並列回路を、電流検出抵抗Ｒ１８と直列に電気接続する構成であってもよい。その場合、制御回路１３０は、例えば、スイッチング回路Ｓ３１をオンにするときスイッチング回路Ｓ３２をオフにし、スイッチング回路Ｓ３１をオフにするときスイッチング回路Ｓ３２をオンにする。また、上記構成に限らず、スイッチング回路Ｓ３１がオンのときとオフのときとで、電流検出抵抗の抵抗値を変えることができる構成であれば、他の構成であってもよい。

１００ 電源装置、１１０ 電源回路、１１１ 全波整流回路、１１２ 力率改善回路、１１３，１１５，１３０ 制御回路、１１４ 直流直流変換回路、１２０ バランサ、６１１〜６１７ 時刻、６２１，６２２，６３１，６３３，６４１〜６４４ 実線、６３２，６３４ 破線、８００ 照明装置、８１０，８２０ 負荷回路、ＡＣ 交流電源、Ｃ１４，Ｃ１９，Ｃ４２，Ｃ５２ 平滑コンデンサ、Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ４１，Ｄ５１ 整流素子、Ｌ１１，Ｌ１７ チョークコイル、Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２６，Ｌ２７ 巻線、Ｑ１２，Ｑ１５ スイッチング素子、Ｒ１８，Ｒ３８ 電流検出抵抗、Ｓ３１，Ｓ３２ スイッチング回路、Ｔ２５ トランス。

Claims (5)

1. 電源回路と、
   第一の負荷回路と直列に電気接続される第一の巻線と、上記第一の巻線と逆極性に磁気結合し第二の負荷回路と直列に電気接続される第二の巻線とを有し、上記第一の巻線と上記第二の巻線との接続点が上記電源回路に電気接続したバランサ回路と、
   上記第二の巻線及び上記第二の負荷回路と直列に電気接続されるスイッチング回路と、
   上記スイッチング回路のオンオフを制御する制御回路とを有することを特徴とする電源装置。
2. 上記電源装置は、
   上記第一の負荷回路と並列に電気接続される第一の平滑コンデンサと、
   上記第二の負荷回路と並列に電気接続される第二の平滑コンデンサとを有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 上記スイッチング回路は、上記第一の負荷回路を流れる電流の目標値と上記第二の負荷回路を流れる電流の目標値との比によって定まるデューティ比でオンオフを繰り返すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
4. 上記電源回路は、上記第一の巻線を流れる電流と上記電源回路が出力する電流とのうち少なくともいずれかの電流を検出し、検出した電流が目標電流と一致するよう出力を調整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電源装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源装置と、
   上記第一の負荷回路として上記第一の巻線と直列に電気接続し、一つ以上の発光ダイオードを有する第一の光源回路と、
   上記第二の負荷回路として上記第二の巻線及び上記スイッチング回路と直列に電気接続し、一つ以上の発光ダイオードを有する第二の光源回路とを有することを特徴とする発光装置。

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