JP2015185377A - 点灯回路及び照明装置及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定した動作の点灯回路及び照明装置及び照明システムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、電力変換部と電流調整部と制御部とを備えた点灯回路が提供される。電力変換部は、電源供給経路を介して調光器に接続されるとともに、照明負荷に接続され、調光器から供給された位相制御された交流電圧を直流電圧に変換して照明負荷に供給する。電流調整部は、電源供給経路を流れる電流の一部を分岐経路に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替える。制御部は、交流電圧の検出電圧が第１閾値電圧未満になった時に、電流調整部を導通状態にし、検出電圧が第１閾値電圧以上になった時に、電流調整部を非導通状態にするとともに、検出電圧が最小値から最大値に変化する範囲においては、電流調整部を非導通状態にするタイミングを、検出電圧が第２閾値電圧以上になるまで遅らせる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、点灯回路及び照明装置及び照明システムに関する。

位相制御方式の調光器に接続され、調光器から供給された交流電力を直流電力に変換して照明負荷に供給することにより、照明負荷を点灯させる点灯回路がある。点灯回路と照明負荷とを含む照明装置がある。照明装置と調光器とを含む照明システムがある。こうした点灯回路及び照明装置及び照明システムにおいて、安定した動作が望まれる。

特開２００９−２３２６２５号公報 特開２０１２−０３４５６９号公報

安定した動作の点灯回路及び照明装置及び照明システムを提供することを目的とする。

本発明の実施形態によれば、電力変換部と、電流調整部と、制御部と、を備えた点灯回路が提供される。前記電力変換部は、電源供給経路を介して調光器に接続されるとともに、照明負荷に接続され、前記調光器から供給された位相制御された交流電圧を直流電圧に変換して前記照明負荷に供給する。前記電流調整部は、前記電源供給経路に接続された分岐経路を有し、前記電源供給経路を流れる電流の一部を前記分岐経路に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替え、前記電源供給経路に流れる電流を調整する。前記制御部は、前記交流電圧の検出電圧が第１閾値電圧未満になった時に、前記電流調整部を前記導通状態にし、前記検出電圧が前記第１閾値電圧以上になった時に、前記電流調整部を前記非導通状態にするとともに、前記検出電圧が最小値から最大値に変化する範囲においては、前記電流調整部を前記非導通状態にするタイミングを、前記検出電圧が前記第１閾値電圧よりも高い第２閾値電圧以上になるまで遅らせる。

本発明の実施形態によれば、安定した動作の点灯回路及び照明装置及び照明システムを提供することができる。

実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。 実施形態に係る点灯回路を模式的に表す回路図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、交流電圧及び制御信号の一例を模式的に表すグラフ図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、交流電圧及び制御信号の別の一例を模式的に表すグラフ図である。 実施形態に係る別の点灯回路を模式的に表す回路図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、交流電圧及び制御信号の別の一例を模式的に表すグラフ図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
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。

図１は、実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、照明システムＬＳは、照明装置１０と、調光器３と、を含む。照明装置１０は、照明負荷１２と、点灯回路１４と、を含む。照明負荷１２は、例えば、発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）などの照明光源１６を有する。照明光源１６は、例えば、有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）などでもよい。照明光源１６には、例えば、順方向降下電圧を有する発光素子が用いられる。照明負荷１２は、点灯回路１４からの出力電圧の印加及び出力電流の供給により、照明光源１６を点灯させる。出力電圧及び出力電流の値は、照明光源１６に応じて規定される。

点灯回路１４は、交流電源２及び調光器３と接続されている。なお、本願明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味し、物理的に接続されていない場合や他の要素を介して接続されている場合も含むものとする。また、トランスなどを介して磁気的に結合している場合も、「接続」に含むものとする。

交流電源２は、例えば、商用電源である。調光器３は、交流電源２に接続されている。調光器３は、交流電源２の交流の電源電圧ＶＩＮから導通角制御した交流電圧ＶＣＴを生成する。調光器３は、電源電圧ＶＩＮを供給する一対の電源ラインの一方の端子４、６間に直列に接続されている。すなわち、調光器３は、いわゆる２線式の調光器である。調光器３は、これに限ることなく、例えば、３線式や４線式などでもよい。

点灯回路１４は、一対の入力端子４、５と、一対の出力端子７、８と、を有する。点灯回路１４は、各入力端子４、５を介して交流電源２及び調光器３に接続され、各出力端子７、８を介して照明負荷１２に接続される。

点灯回路１４は、調光器３から供給される交流電圧ＶＣＴを直流電圧に変換して照明負荷１２に出力することにより、照明光源１６を点灯させる。また、点灯回路１４は、導通角制御された交流電圧ＶＣＴに同期して、照明光源１６の調光を行う。なお、調光器３は、必要に応じて設けられ、省略可能である。調光器３が設けられていない場合には、交流電源２の電源電圧ＶＩＮが、点灯回路１４に供給される。

調光器３には、位相制御（leading edge）方式の調光器が用いられる。調光器３は、交流電圧のゼロクロスから交流電圧の絶対値が最大値となる期間において導通する位相を制御する。すなわち、この例において、交流電圧ＶＣＴは、位相制御された交流電圧である。調光器３は、位相制御された交流電圧ＶＣＴを点灯回路１４に供給する。

調光器３は、白熱電球などに対応した調光器である。調光器３は、スイッチング素子３ｓを含む。調光器３は、スイッチング素子３ｓのオン・オフにより、位相制御の導通区間と遮断区間とを切り替える。例えば、スイッチング素子３ｓをオン状態にした時に、交流電圧ＶＣＴが導通区間になり、スイッチング素子３ｓをオフ状態にした時に、交流電圧ＶＣＴが遮断区間になる。スイッチング素子３ｓには、例えば、トライアックなどが用いられる。

調光器３は、例えば、調光度設定部と、可変抵抗と、をさらに含む。調光度設定部は、例えばスライドスイッチやダイヤルスイッチなどである。調光度設定部は、可変抵抗に接続されている。調光度設定部は、使用者などの操作に応じて、可変抵抗の抵抗値を変化させる。

調光器３は、スイッチング素子３ｓの制御端子に一時的に電流を流す。すなわち、調光器３は、スイッチング素子３ｓの制御端子にパルス電流を流す。スイッチング素子３ｓは、パルス電流の供給に応じてオン状態となり、交流電圧ＶＣＴのゼロクロス時にオフ状態になる。スイッチング素子３ｓは、オン状態になった後は、制御端子の電位によらず、主端子間の電位差が所定値以下になった時にオフ状態になる。パルス電流の生成には、例えば、トリガ・ダイオードが用いられる。調光器３は、可変抵抗の抵抗値に応じて、パルス電流の流れるタイミングを変化させる。これにより、調光器３は、電源電圧ＶＩＮを交流電圧ＶＣＴに変換する。

点灯回路１４は、電力変換部２０と、第１電源供給経路２１ａと、制御部２２と、制御用電源部２３と、電流調整部２４と、フィードバック回路２５と、を含む。第１電源供給経路２１ａは、一対の入力端子４、５に接続されている。

電力変換部２０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂと、第２電源供給経路２１ｂと、を含む。ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、第１電源供給経路２１ａに接続されている。ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、第１電源供給経路２１ａ及び各入力端子４、５を介して調光器３に接続される。ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、第１電源供給経路２１ａを介して供給される交流電圧ＶＣＴを第１直流電圧ＶＤＣ１に変換する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、第２電源供給経路２１ｂを介してＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａと接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、第２電源供給経路２１ｂから供給される第１直流電圧ＶＤＣ１を照明負荷１２に応じた所定の電圧値の第２直流電圧ＶＤＣ２に変換して照明負荷１２に供給する。第２直流電圧ＶＤＣ２の絶対値は、第１直流電圧ＶＤＣ１の絶対値と異なる。第２直流電圧ＶＤＣ２の絶対値は、例えば、第１直流電圧ＶＤＣ１の絶対値よりも低い。この例において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、降圧型のコンバータである。第２直流電圧ＶＤＣ２の供給により、照明負荷１２の照明光源１６が点灯する。このように、電力変換部２０は、調光器３及び照明負荷１２に接続され、調光器３から供給された位相制御された交流電力を直流電力に変換して照明負荷１２に供給する。

制御用電源部２３は、第１電源供給経路２１ａに接続された配線部２７を有する。配線部２７は、入力端子４に接続された配線２７ａと、入力端子５に接続された配線２７ｂと、を含む。制御用電源部２３は、配線部２７を介して入力される交流電圧ＶＣＴを制御部２２に応じた直流の駆動電圧ＶＤＤに変換して、その駆動電圧ＶＤＤを制御部２２に供給する。配線部２７は、例えば、第２電源供給経路２１ｂに接続してもよい。

電流調整部２４は、第１電源供給経路２１ａに接続された分岐経路２８を有し、第１電源供給経路２１ａを流れる電流の一部を分岐経路２８に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替え可能である。これにより、電流調整部２４は、例えば、第１電源供給経路２１ａに流れる電流を調整する。この例では、電流調整部２４の分岐経路２８が、制御用電源部２３を介して第１電源供給経路２１ａに接続されている。分岐経路２８は、制御用電源部２３を介することなく、第１電源供給経路２１ａに直接接続してもよい。なお、非導通状態には、動作に影響のない微小な電流が分岐経路２８に流れる場合も含む。非導通状態は、例えば、分岐経路２８に流れる電流が、導通状態よりも小さい状態である。分岐経路２８は、例えば、第２電源供給経路２１ｂに接続してもよい。

制御部２２は、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。制御部２２は、検出した導通角に対応する調光信号ＤＭＳを生成し、その調光信号ＤＭＳをフィードバック回路２５に入力する。これにより、制御部２２は、検出した導通角に応じて、電力変換部２０による電力の変換を制御する。すなわち、制御部２２は、検出した導通角に応じて、照明負荷１２を調光する。

また、制御部２２は、検出した導通角に応じて制御信号ＣＧＳを生成し、その制御信号ＣＧＳを電流調整部２４に入力することにより、電流調整部２４の導通状態と非導通状態との間の切り替えを制御する。このように、制御部２２は、検出した導通角に応じて電流調整部２４とフィードバック回路２５とを制御することにより、調光器３の導通角制御に同期して、照明光源１６を調光する。制御部２２には、例えば、マイクロプロセッサが用いられる。

フィードバック回路２５は、点灯回路１４の低電位側の出力端子８に接続される。すなわち、フィードバック回路２５は、照明負荷１２の低電位側の端部に接続される。フィードバック回路２５は、照明負荷１２（照明光源１６）に流れる電流を検出する。フィードバック回路２５は、制御部２２から入力された調光信号ＤＭＳと検出した電流とを基に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂをフィードバック制御する。

フィードバック回路２５は、調光信号ＤＭＳと検出した電流とを基に、照明負荷１２に流れる電流を制御する。フィードバック回路２５は、例えば、照明負荷１２に流れる電流を実質的に一定に制御する。これにより、例えば、照明負荷１２の輝度を実施的に一定に保つことができる。例えば、照明負荷１２に過電流が流れることを抑制することができる。

図２は、実施形態に係る点灯回路を模式的に表す回路図である。
図２に表したように、ＡＣ−ＤＣコンバータ２０ａは、整流回路３０と、平滑コンデンサ３２と、インダクタ３４と、フィルタコンデンサ３６と、を有する。

整流回路３０は、例えば、ダイオードブリッジである。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂは、一対の入力端子４、５に接続されている。整流回路３０の入力端子３０ａ、３０ｂには、調光器３を介して位相制御または逆位相制御された交流電圧ＶＣＴが入力される。整流回路３０は、例えば、交流電圧ＶＣＴを全波整流し、全波整流後の整流電圧を高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に生じさせる。整流回路３０は、交流電圧ＶＣＴを整流電圧に変換する。整流電圧は、例えば、脈流電圧である。

平滑コンデンサ３２は、整流回路３０の高電位端子３０ｃと低電位端子３０ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ３２は、整流回路３０によって整流された整流電圧を平滑化する。これにより、平滑コンデンサ３２の両端には、第１直流電圧ＶＤＣ１が現れる。

インダクタ３４は、入力端子４に直列に接続されている。インダクタ３４は、例えば、第１電源供給経路２１ａに対して直列に接続される。フィルタコンデンサ３６は、入力端子４、５の間に接続されている。フィルタコンデンサ３６は、例えば、第１電源供給経路２１ａに対して並列に接続される。インダクタ３４及びフィルタコンデンサ３６は、例えば、交流電圧ＶＣＴに含まれるノイズを除去する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、平滑コンデンサ３２の両端に接続される。これにより、第１直流電圧ＶＤＣ１が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、第１直流電圧ＶＤＣ１を絶対値の異なる第２直流電圧ＶＤＣ２に変換し、その第２直流電圧ＶＤＣ２を点灯回路１４の出力端子７、８に出力する。照明負荷１２は、出力端子７、８に接続されている。照明負荷１２は、点灯回路１４から供給された第２直流電圧ＶＤＣ２により、照明光源１６を点灯させる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂは、例えば、出力素子４０、電流制御素子４１、整流素子４２、インダクタ４３、出力素子４０を駆動する帰還巻き線（駆動素子）４４、結合コンデンサ４５、分圧抵抗４６、４７、出力コンデンサ４８、バイアス抵抗４９を有している。

出力素子４０及び電流制御素子４１は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、例えば高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）であり、ノーマリオン形の素子である。

電流制御素子４１のドレインは、出力素子４０を介して第２電源供給経路２１ｂに電気的に接続される。電流制御素子４１のソースは、照明負荷１２に電気的に接続される。電流制御素子４１のゲートは、電流制御素子４１のドレイン−ソース間に流れる電流を制御するための電極である。

電流制御素子４１は、ドレインとソースとの間に電流が流れる第１状態と、ドレインとソースとの間に流れる電流が第１状態よりも小さい第２状態と、を有する。第１状態は、例えば、オン状態であり、第２状態は、例えば、オフ状態である。第１状態は、オン状態に限らない。第２状態は、オフ状態に限らない。第１状態は、第２状態よりも相対的に流れる電流が大きいような任意の状態でよい。第２状態は、第１状態よりも相対的に流れる電流が小さいような任意の状態でよい。

ノーマリオン形の素子である電流制御素子４１では、ゲートの電位をソースの電位よりも低下させることで、第１状態から第２状態に変化する。例えば、電流制御素子４１は、ゲートの電位をソースの電位に対して相対的に負電位にすることにより、オン状態からオフ状態に変化する。

出力素子４０のドレインは、整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続される。出力素子４０のソースは、電流制御素子４１のドレインに接続される。出力素子４０のゲートは、結合コンデンサ４５を介して、帰還巻き線４４の一端に接続される。

電流制御素子４１のソースは、インダクタ４３の一端と帰還巻き線４４の他端とに接続される。電流制御素子４１のゲートには、電流制御素子４１のソース電位を分圧抵抗４６、４７で分圧した電圧が入力される。出力素子４０のゲートと電流制御素子４１のゲートには、それぞれ保護ダイオードが接続される。

バイアス抵抗４９は、出力素子４０のドレインと電流制御素子４１のソースとの間に接続され、分圧抵抗４６、４７に直流電圧を供給する。その結果、電流制御素子４１のゲートには、ソースよりも低い電位が供給される。

インダクタ４３と帰還巻き線４４とは、インダクタ４３の一端から他端に増加する電流が流れるとき、出力素子４０のゲートに正極性の電圧が供給される極性で磁気結合している。

整流素子４２は、電流制御素子４１のソースと整流回路３０の低電位端子３０ｄとの間に、低電位端子３０ｄから電流制御素子４１の方向を順方向として接続されている。

この例では、整流素子４２と電流制御素子４１のソースとの間に、半導体素子５０が設けられている。半導体素子５０には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。半導体素子５０は、例えば、ノーマリオン形である。半導体素子５０のゲートは、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続される。これにより、半導体素子５０は、オン状態で保持される。

インダクタ４３の他端は、出力端子７に接続される。整流回路３０の低電位端子３０ｄは、出力端子８に接続される。出力コンデンサ４８は、出力端子７と出力端子８との間に接続される。照明負荷１２は、出力端子７と出力端子８との間に、出力コンデンサ４８と並列に接続される。

制御用電源部２３は、整流素子６１〜６３と、抵抗６４と、電荷蓄積素子６５と、コンデンサ６６と、レギュレータ６７と、ツェナーダイオード６８と、半導体素子７０と、を有している。

整流素子６１、６２は、例えば、ダイオードである。整流素子６１のアノードは、配線２７ａを介して整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。整流素子４２のアノードは、配線２７ｂを介して整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

半導体素子７０には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、半導体素子７０をＦＥＴとして説明を行う。この例において、半導体素子７０は、エンハンスメント型のｎチャネルＦＥＴである。半導体素子７０は、ソースと、ドレインと、ゲートと、を有する。ドレインの電位は、ソースの電位よりも高く設定される。ゲートは、ソースとドレインとの間に電流の流れる第１状態と、ソースとドレインとの間に流れる電流が第１状態よりも小さい第２状態と、を切り替えるために用いられる。第２状態では、ソースとドレインとの間に実質的に電流が流れない。半導体素子７０は、ｐチャネル形でもよいし、デプレッション型でもよい。例えば、半導体素子７０をｐチャネル形とする場合には、ソースの電位が、ドレインの電位よりも高く設定される。

半導体素子７０のドレインは、整流素子６１のカソード及び整流素子６２のカソードに接続されている。すなわち、半導体素子７０のドレインは、整流素子６１、６２を介して第１電源供給経路２１ａに接続されている。半導体素子７０のソースは、整流素子６３のアノードに接続されている。半導体素子７０のゲートは、ツェナーダイオード６８のカソードに接続されている。また、半導体素子７０のゲートは、抵抗６４を介して整流回路３０の高電位端子３０ｃに接続されている。

整流素子６３のカソードは、電荷蓄積素子６５の一端及びレギュレータ６７の入力端子に接続されている。レギュレータ６７の出力端子は、制御部２２及びコンデンサ６６の一端に接続されている。

交流電圧ＶＣＴの印加にともなう各極性の電流は、整流素子６１を介して半導体素子７０のドレインに流れる。これにより、半導体素子７０のドレインには、交流電圧ＶＣＴを全波整流した脈流の電圧が印加される。

ツェナーダイオード６８のカソードには、抵抗６４及び整流素子６１を介して、脈流の電圧が印加される。これにより、半導体素子７０のゲートには、ツェナーダイオード６８の降伏電圧に応じた実質的に一定の電圧が印加される。これにともない、半導体素子７０のドレイン−ソース間に、実質的に一定の電流が流れる。半導体素子７０は、例えば、定電流素子として機能する。半導体素子７０は、配線部２７に流れる電流を調整する。

電荷蓄積素子６５は、整流素子６３のカソードと整流回路３０の低電位端子３０ｄとの間に接続されている。この例において、電荷蓄積素子６５は、コンデンサである。電荷蓄積素子６５は、半導体素子７０のソースから整流素子６３を介して供給される脈流の電圧を平滑化し、脈流の電圧を直流電圧に変換する。

レギュレータ６７は、入力端子と、出力端子と、共通端子と、を含む、いわゆる三端子レギュレータである。レギュレータ６７の入力端子は、電荷蓄積素子６５に接続されている。これにより、レギュレータ６７の入力端子には、電荷蓄積素子６５で平滑化された直流電圧が入力される。レギュレータ６７の出力端子は、制御部２２に接続されている。レギュレータ６７の共通端子は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。レギュレータ６７は、入力された直流電圧から実質的に一定の直流の駆動電圧ＶＤＤを生成し、制御部２２に出力する。これにより、駆動電圧ＶＤＤが、制御部２２に供給され、制御部２２が動作する。

コンデンサ６６は、レギュレータ６７の出力端子に接続されている。コンデンサ６６は、例えば、駆動電圧ＶＤＤのノイズの除去などに用いられる。これにより、駆動電圧ＶＤＤが制御部２２に供給される。

制御用電源部２３は、抵抗７１、７２をさらに含む。抵抗７１の一端は、整流素子６１、６２のカソードに接続されている。抵抗７１の他端は、抵抗７２の一端に接続されている。抵抗７２の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。抵抗７１、７２の接続点は、制御部２２に接続されている。これにより、抵抗７１、７２の分圧比に応じた電圧が、交流電圧ＶＣＴの絶対値を検出するための検出電圧として制御部２２に入力される。

制御部２２は、例えば、検出電圧を基に、交流電圧ＶＣＴの導通角の検出を行う。制御部２２は、この検出結果に基づいて、調光信号ＤＭＳを生成し、その調光信号ＤＭＳをフィードバック回路２５に入力する。制御部２２は、例えば、検出した導通角に対応するＰＷＭ信号を調光信号ＤＭＳとしてフィードバック回路２５に入力する。

電流調整部２４は、抵抗７５、７６と、スイッチング素子７８と、を有している。スイッチング素子７８には、例えば、ＦＥＴやＧａＮ−ＨＥＭＴなどが用いられる。以下では、スイッチング素子７８をＦＥＴとして説明を行う。

抵抗７５の一端は、半導体素子７０のソースに接続されている。抵抗７５の他端は、スイッチング素子７８のドレインに接続されている。スイッチング素子７８のゲートは、抵抗７６を介して制御部２２に接続されている。制御部２２は、スイッチング素子７８のゲートに制御信号ＣＧＳを入力する。スイッチング素子７８には、例えば、ノーマリオフ形が用いられる。例えば、制御部２２から入力される制御信号ＣＧＳをＬｏからＨｉに切り替えることで、スイッチング素子７８が、オフ状態からオン状態に変化する。

スイッチング素子７８をオン状態にすると、例えば、整流素子６１、６２、及び半導体素子７０を介して、第１電源供給経路２１ａを流れる電流の一部が、分岐経路２８に流れる。すなわち、スイッチング素子７８をオン状態にすることによって、電流調整部２４が導通状態となり、スイッチング素子７８をオフ状態にすることによって、電流調整部２４が非導通状態となる。

フィードバック回路２５は、差動増幅回路８０と、半導体素子１００と、を有する。この例において、半導体素子１００は、ｎｐｎトランジスタである。半導体素子１００は、ノーマリオフ形の素子である。半導体素子１００は、ｐｎｐトランジスタやＦＥＴなどでもよい。半導体素子１００は、ノーマリオン形でもよい。

差動増幅回路８０は、例えば、オペアンプ８１と、抵抗８２と、コンデンサ８３と、を有する。抵抗８２は、オペアンプ８１の出力端子と、オペアンプ８１の反転入力端子と、の間に接続されている。コンデンサ８３は、抵抗８２に対して並列に接続されている。すなわち、差動増幅回路８０は、負帰還を有する。

オペアンプ８１の非反転入力端子は、抵抗８４の一端に接続されている。抵抗８４の他端は、抵抗８５の一端、抵抗８６の一端、及び、コンデンサ８７の一端に接続されている。コンデンサ８７の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。抵抗８５の他端は、出力端子７に接続されている。抵抗８６の他端は、出力端子８及び抵抗８８の一端に接続されている。抵抗８８の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。

これにより、オペアンプ８１の非反転入力端子には、出力端子７、８の間に印加される第２直流電圧ＶＤＣ２を抵抗８５、８６で分圧した直流の電圧が、検出電圧として入力される。すなわち、オペアンプ８１の非反転入力端子は、照明負荷１２の低電位側の端部に接続される。これにより、照明光源１６に流れる電流を検出することができる。照明光源１６にＬＥＤなどの発光素子が用いられている場合、照明光源１６の電圧は、順方向降下電圧に応じて実質的に一定である。従って、照明光源１６にＬＥＤなどの発光素子が用いられている場合には、照明負荷１２の低電位側の端部に接続することで、照明光源１６に流れる電流を適切に検出することができる。

オペアンプ８１の反転入力端子は、抵抗９０の一端に接続されている。抵抗９０の他端は、抵抗９１の一端、及び、コンデンサ９２の一端に接続されている。コンデンサ９２の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。抵抗９１の他端は、制御部２２に接続されている。このように、オペアンプ８１の反転入力端子は、抵抗９０、９１を介して制御部２２に接続されている。これにより、オペアンプ８１の反転入力端子には、制御部２２からの調光信号ＤＭＳが入力される。

例えば、ＰＷＭ信号をコンデンサ９２で平滑化した直流の電圧が、調光信号ＤＭＳとしてオペアンプ８１の反転入力端子に入力される。オペアンプ８１の反転入力端子には、例えば、調光器３の調光度に応じた直流の電圧が、調光信号ＤＭＳとして入力される。調光信号ＤＭＳの電圧レベルは、非反転入力端子に入力される検出電圧の電圧レベルに対応して設定される。より詳しくは、例えば、所望の調光度に対応する調光信号ＤＭＳの電圧レベルが、その調光度に対応する輝度で照明光源１６が発光した場合の検出電圧の電圧レベルと実質的に同じとなるように設定される。

このように、オペアンプ８１の非反転入力端子には、照明光源１６に流れる電流に対応する検出電圧が入力され、オペアンプ８１の反転入力端子には、調光信号ＤＭＳが入力される。これにより、オペアンプ８１の出力端子からは、検出電圧と調光信号ＤＭＳとの差分に対応した信号が出力される。検出電圧が調光信号ＤＭＳよりも大きくなるに従って、オペアンプ８１の出力も大きくなる。すなわち、照明光源１６に過電流が流れている場合に、オペアンプ８１の出力が大きくなる。このように、この例においては、調光信号ＤＭＳが基準値として用いられる。なお、調光を行わない場合には、基準値となる実質的に一定の直流電圧を、オペアンプ８１の反転入力端子に入力してもよい。

半導体素子１００のコレクタは、分圧抵抗４７の一端に接続されている。半導体素子１００のコレクタは、分圧抵抗４７を介して電流制御素子４１のゲートに電気的に接続される。半導体素子１００のエミッタは、抵抗１０１の一端に接続されている。抵抗１０１の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。これにより、半導体素子１００のエミッタは、電流制御素子４１のソースの電位よりも低い電位に設定される。半導体素子１００のベースは、オペアンプ８１の出力端子に接続されている。これにより、半導体素子１００のエミッタ−コレクタ間に流れる電流は、オペアンプ８１からの出力によって制御される。

半導体素子１００は、コレクタとエミッタとの間に電流が流れる第３状態と、コレクタとエミッタとの間に流れる電流が第３状態よりも小さい第４状態と、を有する。第３状態は、例えば、オン状態であり、第４状態は、例えば、オフ状態である。第３状態は、オン状態に限らない。第４状態は、オフ状態に限らない。第３状態は、第４状態よりも相対的に流れる電流が大きいような任意の状態でよい。第４状態は、第３状態よりも相対的に流れる電流が小さいような任意の状態でよい。

この例では、半導体素子１００が、ノーマリオフ形であり、ベースの電位をエミッタの電位よりも高くすることによって、第４状態から第３状態に変化する。例えば、ベースの電位をエミッタの電位よりも高くすることによって、半導体素子１００が、オフ状態からオン状態に変化する。

前述のように、検出電圧が調光信号ＤＭＳよりも大きい場合に、オペアンプ８１の出力が大きくなる。従って、半導体素子１００は、例えば、検出電圧が調光信号ＤＭＳよりも大きい場合に、オン状態となり、検出電圧が調光信号ＤＭＳ以下の場合に、オフ状態となる。例えば、検出電圧が調光信号ＤＭＳよりも大きくなるに従って、半導体素子１００のエミッタ−コレクタ間の電流が大きくなる。

また、半導体素子１００のコレクタは、抵抗１０２の一端、及び、コンデンサ１０３の一端に、さらに接続されている。抵抗１０２の他端は、半導体素子１００のベースに接続されている。コンデンサ１０３の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。半導体素子１００のベースは、抵抗１０４の一端に、さらに接続されている。抵抗１０４の他端は、整流回路３０の低電位端子３０ｄに接続されている。このように、フィードバック回路２５の基準電位は、整流回路３０の低電位端子３０ｄの電位に設定される。すなわち、フィードバック回路２５の基準電位は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂの基準電位と共通である。フィードバック回路２５の基準電位は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂの基準電位と実質的に同じである。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）の横軸は、時間ｔである。
図３（ａ）の縦軸は、検出電圧Ｖｄｅｔである。
図３（ｂ）の縦軸は、制御信号ＣＧＳの電圧値である。
この例では、交流電圧ＶＣＴを全波整流して検出電圧Ｖｄｅｔを生成している。全波整流していない場合、図３（ａ）の縦軸は、検出電圧Ｖｄｅｔの絶対値である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に表したように、制御部２２は、例えば、検出電圧Ｖｄｅｔに対して、第１閾値電圧Ｖｔｈ１及び第２閾値電圧Ｖｔｈ２の２つの閾値を設定する。第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、例えば、０Ｖよりも僅かに大きい程度に設定される。第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、例えば、検出電圧Ｖｄｅｔ（交流電圧ＶＣＴ）の零クロスを検出するための閾値である。

制御部２２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）の信号Ｓ１１〜Ｓ１３に表したように、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満になった時に、制御信号ＣＧＳをＨｉに設定する。すなわち、スイッチング素子７８をオン状態にし、電流調整部２４を導通状態にする。

第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、電流調整部２４を非導通状態に切り替えるタイミングを決定するための閾値である。第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高く設定される。

制御部２２は、信号Ｓ１１で表したように、検出電圧Ｖｄｅｔ（絶対値）が最小値（例えば０Ｖ）から最大値に変化する範囲において、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となるタイミングで第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２になるタイミングで、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替える。スイッチング素子７８をオン状態からオフ状態に切り替え、電流調整部２４を非導通状態にする。

一方、制御部２２は、信号Ｓ１２で表したように、検出電圧Ｖｄｅｔが最小値から最大値に変化する範囲において、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上となるタイミングで第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になったタイミングで、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替える。

また、制御部２２は、信号Ｓ１３で表したように、検出電圧Ｖｄｅｔが最大値から最小値に変化する範囲において、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になったタイミングで、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替える。制御部２２は、例えば、検出電圧Ｖｄｅｔが最大値から最小値に変化する範囲では、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となるタイミングにおいて、照明負荷１２を消灯させる。

このように、制御部２２は、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満になった時に、電流調整部２４を導通状態にし、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった時に、電流調整部２４を非導通状態にするとともに、検出電圧Ｖｄｅｔが最小値から最大値に変化する範囲においては、電流調整部２４を非導通状態にするタイミングを、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上になるまで遅らせる。

なお、検出電圧Ｖｄｅｔが最小値から最大値に変化する範囲とは、換言すれば、検出電圧Ｖｄｅｔ（交流電圧ＶＣＴ）の位相が、０°から９０°の範囲である。検出電圧Ｖｄｅｔが最大値から最小値に変化する範囲とは、換言すれば、検出電圧Ｖｄｅｔの位相が、９０°から１８０°の範囲である。

「検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となるタイミング」は、例えば、検出電圧Ｖｄｅｔを基に判定してもよいし、制御信号ＣＧＳをＨｉに設定したタイミングからの時間を基に判定してもよい。すなわち、「検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となるタイミング」は、換言すれば、「検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となった時」である。また、「検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となるタイミング」は、換言すれば、「制御信号ＣＧＳをＨｉに設定したタイミングからの経過時間が所定時間未満の時」である。「検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２になるタイミング」及び「検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上となるタイミング」などについても同様である。

このように、制御部２２は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の時にスイッチング素子７８をオン状態にする。これにより、例えば、調光器３に含まれるトライアックをオンするために必要な保持電流を電流調整部２４（分岐経路２８）に流すようにする。これにより、例えば、調光器３の動作を安定させることができる。

また、制御部２２は、位相制御された交流電圧ＶＣＴの立ち上がりのタイミングに応じて、電流調整部２４を非導通状態にするタイミングを変化させる。これにより、例えば、調光器３の動作をより安定させることができる。

第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、例えば、発光素子を用いた照明光源１６の順電圧に応じて設定される。第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、例えば、交流電圧ＶＣＴの換算値において、照明光源１６の順電圧以上交流電圧ＶＣＴの最大値以下となる範囲に設定される。交流電圧ＶＣＴの換算値とは、検出電圧Ｖｄｅｔに対応する電圧値を抵抗７１、７２の分圧比などに応じて交流電圧ＶＣＴに対応する電圧値に変換した値である。例えば、電源電圧ＶＩＮの実効値が１００Ｖ（最大値が１４１Ｖ）である場合、照明光源１６の順電圧は、例えば、６０Ｖ程度である。第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、例えば、６０Ｖを分圧した値に設定される。

また、制御部２２は、例えば、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満の区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間Ｔｏｆｆと判断する。そして、制御部２２は、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上の区間を、調光器３の導通角制御の導通区間Ｔｏｎと判断する。制御信号ＣＧＳがＬｏに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の導通区間Ｔｏｎと判断する。そして、制御部２２は、制御信号ＣＧＳがＨｉに設定されている区間を、調光器３の導通角制御の遮断区間Ｔｏｆｆと判断する。

これにより、制御部２２は、導通区間Ｔｏｎと遮断区間Ｔｏｆｆとの比率から、交流電圧ＶＣＴの導通角を検出する。制御部２２は、例えば、検出した導通区間ＴｏｎをＨｉ、遮断区間ＴｏｆｆをＬｏとするＰＷＭ信号を調光信号ＤＭＳとして生成する。導通角の検出は、例えば、第１閾値電圧Ｖｔｈ１とは異なる閾値に基づいて行ってもよい。

次に、点灯回路１４の動作について説明する。
まず、調光器３の調光度がほぼ１００％に設定され、入力される電源電圧ＶＩＮがほぼそのまま伝達される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに最も高い第１直流電圧ＶＤＣ１が入力される場合について説明する。

電源電圧ＶＩＮが、点灯回路１４に供給されるとき、出力素子４０及び電流制御素子４１は、ノーマリオン形の素子であるため、いずれもオンしている。そして、出力素子４０、電流制御素子４１、インダクタ４３、出力コンデンサ４８の経路で電流が流れ、出力コンデンサ４８が充電される。出力コンデンサ４８の両端の電圧、すなわち出力端子７、８の間の電圧は、第２直流電圧ＶＤＣ２として、照明負荷１２の照明光源１６に供給される。なお、出力素子４０及び電流制御素子４１がオンしているため、整流素子４２には、逆電圧が印加される。整流素子４２には、電流は流れない。

第２直流電圧ＶＤＣ２が所定電圧に達すると、照明光源１６に電流が流れ、照明光源１６が点灯する。このとき、出力素子４０、電流制御素子４１、インダクタ４３、出力コンデンサ４８及び照明光源１６の経路で電流が流れる。例えば、照明光源１６がＬＥＤの場合、この所定電圧は、ＬＥＤの順方向降下電圧であり、照明光源１６に応じて定まる。また、照明光源１６が消灯した場合、電流が流れないため、出力コンデンサ４８は、出力電圧の値を保持する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される第１直流電圧ＶＤＣ１は、第２直流電圧ＶＤＣ２と比較して十分に高い。すなわち、入出力間の電位差ΔＶは、十分に大きい。このため、インダクタ４３を流れる電流は増加していく。帰還巻き線４４は、インダクタ４３と磁気結合しているため、帰還巻き線４４には、結合コンデンサ４５側を高電位とする極性の起電力が誘起される。そのため、出力素子４０のゲートには、結合コンデンサ４５を介してソースに対して正の電位が供給され、出力素子４０はオンの状態を維持する。

電流制御素子４１を流れる電流が上限値を超えると、電流制御素子４１のドレイン−ソース間電圧は、急激に上昇する。そのため、出力素子４０のゲート−ソース間電圧がしきい値電圧よりも低くなり、出力素子４０はオフする。上限値は、電流制御素子４１の飽和電流値であり、電流制御素子４１のゲートに入力される電位により規定される。電流制御素子４１のゲート電位は、バイアス抵抗４９を介して分圧抵抗４６、４７に供給される直流電圧、照明光源１６の電圧、分圧抵抗４６、４７の分圧比、及び、半導体素子１００のエミッタ−コレクタ間の電流によって設定される。なお、上記のとおり、電流制御素子４１のゲート電位は、ソースに対して負電位のため、飽和電流値を適正値に制限することができる。

インダクタ４３は、整流素子４２、出力コンデンサ４８及び照明負荷１２の経路で電流を流し続ける。このとき、インダクタ４３は、エネルギーを放出するため、インダクタ４３の電流は、減少していく。このため、帰還巻き線４４には、結合コンデンサ４５側を低電位とする極性の起電力が誘起される。出力素子４０のゲートには、結合コンデンサ４５を介してソースに対して負の電位が供給され、出力素子４０はオフの状態を維持する。

インダクタ４３に蓄積されていたエネルギーがゼロになると、インダクタ４３を流れる電流はゼロになる。帰還巻き線４４に誘起される起電力の方向が再び反転し、結合コンデンサ４５側を高電位とする起電力が誘起される。これにより、出力素子４０のゲートにソースよりも高い電位が供給され、出力素子４０が再びオンする。これにより、上記の所定電圧に達した状態に戻る。

以後、上記の動作を繰り返す。これにより、出力素子４０のオン及びオフへの切替が自動的に繰り返されて、照明光源１６には電源電圧ＶＩＮを降下した第２直流電圧ＶＤＣ２が供給される。すなわち、点灯回路１４においては、出力素子４０のスイッチング周波数が、分圧抵抗４６、４７及びフィードバック回路２５によって設定される。また、照明光源１６に供給される電流は、電流制御素子４１により上限値の制限された実質的に一定の電流となる。そのため、照明光源１６を安定に点灯させることができる。

フィードバック回路２５の差動増幅回路８０は、照明光源１６に流れる電流に対応する検出電圧と、調光信号ＤＭＳとの差に応じて、半導体素子１００のベース電位を変化させる。差動増幅回路８０は、例えば、照明光源１６に過電流が流れ、調光信号ＤＭＳの電圧レベルに対して、検出電圧の電圧レベルが所定値以上高い場合に、半導体素子１００のベースに高い電位を設定し、半導体素子１００を実質的にオン状態とする。

半導体素子１００がオン状態になると、電流制御素子４１のゲート電位が、例えば、整流回路３０の低電位端子３０ｄに設定される。すなわち、電流制御素子４１のゲート電位に負電位が設定され、電流制御素子４１がオフ状態になる。これにより、照明光源１６に流れる電流が小さくなり、照明光源１６に過電流が流れることが抑制される。このように、この例では、フィードバック回路２５が、検出電圧と調光信号ＤＭＳとを基に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂをフィードバック制御する。

調光器３の調光度が１００％よりも小さい値に設定され、入力される交流電圧ＶＣＴが導通角制御されて伝達される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに高い第１直流電圧ＶＤＣ１が入力される場合についても、出力素子４０が発振を継続できる場合は、上記と同様である。調光器３の調光度に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される第１直流電圧ＶＤＣ１の値が変化して、出力電流の平均値を制御することができる。従って、調光度に応じて、照明負荷１２の照明光源１６を調光することができる。

また、調光器３の調光度がさらに小さい値に設定される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂに入力される第１直流電圧ＶＤＣ１がさらに低い場合には、出力素子４０がオンしてもインダクタ４３の両端の電位差が小さいため、インダクタ４３を流れる電流が増加することができない。したがって、出力素子４０は、オフの状態にならず、一定の直流電流を出力する。すなわち、点灯回路１４は、調光器３の調光度が小さい場合、すなわち、入出力間の電位差ΔＶが小さい場合、シリーズレギュレータのような動作をする。

このように、点灯回路１４は、電位差ΔＶが所定値よりも大きいとスイッチング動作し、電位差ΔＶが小さいと、シリーズレギュレータのような動作をする。電位差ΔＶが大きい場合は、電位差ΔＶと電流との積が大きく、シリーズレギュレータの動作を行うと損失が大きくなる。したがって、電位差ΔＶが大きい場合に、スイッチング動作をすることは、低消費電力化に適する。また、電位差ΔＶが小さい場合は、損失は小さいため、シリーズレギュレータとして動作をすることは問題ない。

また、点灯回路１４では、電位差ΔＶが所定値よりも小さいときは、出力素子４０はオフの状態にならずにオンの状態を継続したまま電流が振動して、電流の平均値で照明負荷１２の照明光源１６を点灯させる。また、電位差ΔＶがさらに小さいときは、出力素子４０は、オンの状態を継続したまま、直流電流を照明負荷１２に出力して照明光源１６を点灯させる。その結果、点灯回路１４では、出力電流をゼロまで連続的に変化させることができる。例えば、照明装置１０において、照明負荷１２の照明光源１６をスムーズに消灯させることができる。

点灯回路１４では、電位差ΔＶに応じて、出力素子４０のスイッチング動作時における最大値から、出力素子４０のオンの状態を継続したまま直流電流を出力する際の最小値まで出力電流を連続的に変化させることができる。例えば、照明装置１０において、照明光源１６を連続的に０〜１００％の範囲で調光することができる。

点灯回路１４では、フィードバック回路２５を照明負荷１２の低電位側の端部に接続し、照明光源１６に流れる電流を検出し、その検出結果に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂの動作をフィードバック制御している。照明光源１６の電圧は、電源電圧ＶＩＮや交流電圧ＶＣＴなどの入力電圧が歪んでも、ある程度安定する。従って、上記のように、フィードバック回路２５を照明負荷１２の低電位側の端部に接続して照明光源１６に流れる電流を検出することにより、例えば、電流の検出精度を高めることができる。例えば、過電流が発生した場合に、照明光源１６に流れる電流を即座に停止させることができる。さらには、ノーマリオン形の電流制御素子４１のゲートに対して、負電位を容易に設定することもできる。これにより、点灯回路１４では、より確実な電流制御及び過電流保護を行うことができる。

また、点灯回路１４では、フィードバック回路２５の基準電位が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ｂの基準電位と共通である。これにより、例えば、出力電圧である第２直流電圧ＶＤＣ２の変動を抑制することができる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、交流電圧及び制御信号の一例を模式的に表すグラフ図である。
図４（ａ）は、参考例の点灯回路における交流電圧ＶＣＴ及び制御信号ＣＧＳの一例を模式的に表す。
図４（ｂ）は、本実施形態に係る点灯回路１４における交流電圧ＶＣＴ及び制御信号ＣＧＳの一例を模式的に表す。

図４（ａ）に表したように、参考例の点灯回路では、検出電圧Ｖｄｅｔが最小値から最大値に変化する範囲においても、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となるタイミングで第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合に、検出電圧Ｖｄｅｔが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になったタイミングで、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替える。

例えば、交流電圧ＶＣＴの立ち上がりのタイミングが、発光素子である照明光源１６の順電圧以下である場合に、電流調整部２４を非導通状態にしてしまうと、調光器３から照明負荷１２側に十分な電流（保持電流）を流すことができず、調光器３のスイッチング素子３ｓ（例えばトライアック）がオン・オフを繰り返してしまう場合がある。こうした調光器３の誤動作は、例えば、照明負荷１２においてフリッカ（輝度の連続的な変化）となって表れる。

これに対し、本実施形態に係る点灯回路１４では、検出電圧Ｖｄｅｔが最小値から最大値に変化する範囲において、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となるタイミングで第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合、検出電圧Ｖｄｅｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２になるタイミングで、制御信号ＣＧＳをＨｉからＬｏに切り替える。

すなわち、点灯回路１４では、交流電圧ＶＣＴの立ち上がりのタイミングが、照明光源１６の順電圧以上となるタイミングまで、電流調整部２４を導通状態にする。これにより、順電圧以下の範囲においても、調光器３のスイッチング素子３ｓに適切に電流を流すことができ、調光器３の誤動作を抑制することができる。例えば、照明負荷１２のフリッカを抑制することができる。従って、本実施形態に係る点灯回路１４では、安定した動作を得ることができる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、交流電圧及び制御信号の別の一例を模式的に表すグラフ図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ＬＥＤなどの発光素子に対応した調光器３に点灯回路を接続した場合の動作の一例を模式的に表す。図５（ａ）は、上記参考例の点灯回路を発光素子に対応した調光器３に接続した場合の交流電圧ＶＣＴ、検出電圧Ｖｄｅｔ、制御信号ＣＧＳの一例を模式的表す。図５（ｂ）は、実施形態に係る点灯回路１４を発光素子に対応した調光器３に接続した場合の交流電圧ＶＣＴ、検出電圧Ｖｄｅｔ、制御信号ＣＧＳの一例を模式的表す。

発光素子に対応した調光器３において、スイッチング素子３ｓには、例えば、トライアックやパワーＭＯＳＦＥＴなどが用いられる。また、発光素子に対応した調光器３は、例えば、ゼロクロス検出部と、調光度設定部と、調光制御部と、をさらに含む。

ゼロクロス検出部は、電源電圧ＶＩＮのゼロクロスを検出する。ゼロクロス検出部は、調光制御部に接続されており、ゼロクロスの検出結果を調光制御部に入力する。調光度設定部は、例えばスライドスイッチやダイヤルスイッチなどである。調光度設定部は、調光制御部に接続されており。使用者などの操作に応じた調光度の設定を調光制御部に入力する。

調光制御部は、例えば、ゼロクロスの検出から所定時間経過した後に、スイッチング素子３ｓをオン状態にする。そして、調光制御部は、設定された調光度に応じてスイッチング素子３ｓをオンに切り替えるタイミングを変化させる。調光制御部は、例えば、調光度が低い程（０％に近い程）スイッチング素子３ｓをオンに切り替えるタイミングを遅らせる。調光制御部は、再びゼロクロスが検出された際に、スイッチング素子３ｓをオフ状態にする。これにより、調光器３は、電源電圧ＶＩＮを位相制御された交流電圧ＶＣＴに変換する。

また、調光制御部は、スイッチング素子３ｓをオン状態にする導通区間において、スイッチング素子３ｓの制御端子に、スイッチング素子３ｓをオン状態にする制御信号を入力し続ける。これにより、例えば、負荷側の電圧が高い場合などに、スイッチング素子３ｓがオン・オフを繰り返してしまうことを抑制することができる。

図５（ａ）に表したように、発光素子に対応した位相制御方式の調光器３を参考例の点灯回路に接続した場合には、電源電圧ＶＩＮの急変などで電源電圧ＶＩＮのゼロクロスが正しく検知されない場合に、調光制御部が誤動作し、導通角が不安定な状態を維持することがある。例えば、遮断区間において、交流電圧ＶＣＴの絶対値が高くなった状態が維持されてしまうことがある。

上記のように、遮断区間の交流電圧ＶＣＴの絶対値が高くなると、例えば、点灯回路において、導通角を適切に検知することができなくなってしまう。導通角を検知して調光を行う点灯回路では、導通角の変動に応じて出力を変動させる。このため、例えば、フリッカの発生の要因となる。例えば、調光が適切に行われなくなる。

また、２線式の位相制御方式の調光器３は、遮断区間において調光器３自身の電力を確保する。このため、遮断区間の交流電圧ＶＣＴの絶対値が高くなった状態が維持されると、調光器３が電力を確保できなくなってしまう。このため、調光器３は、上記のような異常状態に陥った場合、交流電圧ＶＣＴの出力を半周期から１周期程度欠損させて、自身の電力を確保しようとする。

そこで、発光素子に対応した調光器３に点灯回路１４を接続する場合には、交流電圧ＶＣＴの換算値において、調光器３の動作に必要な電圧以上交流電圧ＶＣＴの最大値以下の範囲に、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を設定する。これにより、例えば、遮断区間の絶対値が高くなった部分の電圧を電流調整部２４に引き抜くことができる。例えば、図５（ｂ）に表したように、調光器３が誤動作を起こした後に、自動的に正常な状態に復帰させることができる。

例えば、上記参考例の場合には、発光素子に対応した調光器３が誤動作を起こした場合、壁スイッチなどを操作して調光器３及び照明装置１０の電源を一度オフにする必要がある。これに対して、点灯回路１４では、自動的に正常な状態に復帰させることができる。これにより、点灯回路１４では、例えば、使用者などに電源をオン・オフさせる手間を省くことができる。また、例えば、調光器３が誤動作を起こした状態で、長時間使用されてしまうことを抑制することができる。

このように、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、調光器３の動作に必要な電圧に応じて設定してもよい。この場合にも、点灯回路１４において、安定した動作を得ることができる。なお、調光器３の動作に必要な電圧は、照明光源１６の順電圧よりも低い場合が多い。従って、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を照明光源１６の順電圧以上に設定した場合には、発光素子に対応した調光器３の誤動作も適切に抑制することができる。

図６は、実施形態に係る別の点灯回路を模式的に表す回路図である。
図６に表したように、点灯回路１１４では、制御部２２が、平滑コンデンサ３２の電圧を検出する。そして、点灯回路１１４では、制御部２２が、交流電圧ＶＣＴの換算値において、平滑コンデンサ３２の電圧以上交流電圧ＶＣＴの最大値以下の範囲に、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を設定する。制御部２２は、例えば、平滑コンデンサ３２の電圧の検出値に応じて、第２閾値電圧Ｖｔｈ２の値を変化させる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、交流電圧及び制御信号の別の一例を模式的に表すグラフ図である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、白熱電球などに対応した調光器３に点灯回路を接続した場合の別の動作の一例を模式的に表す。図７（ａ）は、参考例の点灯回路における交流電圧ＶＣＴ、制御信号ＣＧＳ、平滑コンデンサ３２の電圧Ｖｃの一例を模式的に表す。図７（ｂ）は、実施形態に係る点灯回路１１４における交流電圧ＶＣＴ、制御信号ＣＧＳ、平滑コンデンサ３２の電圧Ｖｃの一例を模式的に表す。

図７（ａ）に表したように、参考例の点灯回路では、立ち上がり時の交流電圧ＶＣＴの電圧が、平滑コンデンサ３２の電圧Ｖｃよりも低い場合に、調光器３のスイッチング素子３ｓに十分な電流が流れず、スイッチング素子３ｓがオフ状態になってしまう場合がある。この場合、平滑コンデンサ３２の充電が正常に行われず、例えば、照明負荷１２においてフリッカとなって表れる。

これに対して、実施形態に係る点灯回路１１４では、平滑コンデンサ３２の電圧Ｖｃに応じて第２閾値電圧Ｖｔｈ２を設定する。これにより、図７（ｂ）に表したように、導通区間内においてスイッチング素子３ｓがオフ状態になってしまうことを抑制することができる。従って、安定して平滑コンデンサ３２への充電を行うことができる。照明負荷１２のフリッカを抑制することができる。また、例えば、ＬＥＤなどの照明光源１６の順方向電圧を高く設定でき、電力変換部２０において、高効率の高圧チョッパ回路を構成することができる。

このように、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、平滑コンデンサ３２の電圧に応じて設定してもよい。この場合にも、点灯回路１１４において、安定した動作を得ることができる。なお、照明負荷１２を点灯させている状態において、充電に失敗した場合の平滑コンデンサ３２の電圧は、照明光源１６の順電圧と実質的に同じである。従って、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を照明光源１６の順電圧以上に設定した場合には、平滑コンデンサ３２の充電することができる。

第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、例えば、交流電圧ＶＣＴの最大値に応じて設定してもよい。換言すれば、交流電圧ＶＣＴの９０°位相の範囲において、電流調整部２４を導通状態にしてもよい。但し、上記のように、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を照明光源１６の順電圧、調光器３の動作に必要な電圧、または、平滑コンデンサ３２の電圧に応じて設定する。これにより、例えば、点灯回路を安定して動作させつつ、電流調整部２４での消費電力を抑制することができる。例えば、点灯回路を安定して動作させつつ、電流調整部２４での発熱を抑制することができる。

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、出力素子４０及び電流制御素子４１はＧａＮ系ＨＥＭＴには限定されない。例えば、半導体基板に炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）やダイヤモンドのようなワイドバンドギャップを有する半導体（ワイドバンドギャップ半導体）を用いて形成した半導体素子でもよい。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、バンドギャップが約１．４ｅＶのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップの広い半導体をいう。例えば、バンドギャップが１．５ｅＶ以上の半導体、リン化ガリウム（ＧａＰ、バンドギャップ約２．３ｅＶ）、窒化ガリウム（ＧａＮ、バンドギャップ約３．４ｅＶ）、ダイアモンド（Ｃ、バンドギャップ約５．２７ｅＶ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ、バンドギャップ約５．９ｅＶ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが含まれる。このようなワイドバンドギャップ半導体素子は、耐圧を等しくする場合、シリコン半導体素子よりも小さくできるために寄生容量が小さく、高速動作が可能なため、スイッチング周期を短くすることができ、巻線部品やコンデンサなどの小形化が可能となる。

上記実施形態では、出力素子４０と電流制御素子４１とをカスコード接続し、出力素子４０でスイッチングを行い、電流制御素子４１で電流の制御を行っている。これに限ることなく、例えば、電流制御素子４１のみで、スイッチングと電流の制御とを行ってもよい。

電力変換部２０の構成は、上記に限ることなく、位相制御された交流電力を直流電力に変更可能な任意の構成でよい。上記実施形態では、制御部２２が、調光信号ＤＭＳをフィードバック回路２５に入力することにより、電力変換部２０による電力の変換を制御している。制御部２２による電力変換部２０の制御方法は、上記に限ることなく、電力変換部２０の構成に応じた任意の方法でよい。例えば、電力変換部２０がスイッチング素子を含むチョッパ回路である場合には、スイッチング素子のスイッチングを制御することにより、電力変換部２０での電力の変換を制御すればよい。

なお、照明光源１６はＬＥＤに限らず、例えば、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）やＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode）などでもよい。照明負荷１２には、複数の照明光源１６が直列又は並列に接続されていてもよい。

本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、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または実施例は、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。これら実施形態または実施例やその変形は、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。

２…交流電源、 ３…調光器、 ３ｓ…スイッチング素子、 １０…照明装置、 １２…照明負荷、 １４、１１４…点灯回路、 １６…照明光源、 ２０…電力変換部、 ２０ａ…ＡＣ−ＤＣコンバータ、 ２０ｂ…ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ２１ａ…第１電源供給経路、 ２１ｂ…第２電源供給経路、 ２２…制御部、 ２３…制御用電源部、 ２４…電流調整部、 ２５…フィードバック回路、 ２７…配線部、 ２８…分岐経路、 ３０…整流回路、 ３２…平滑コンデンサ、 ３４…インダクタ、 ３６…フィルタコンデンサ、 ４０…出力素子、 ４１…電流制御素子、 ４２…整流素子、 ４３…インダクタ、 ４４…帰還巻き線、 ４５…結合コンデンサ、 ４６、４７…分圧抵抗、 ４８…出力コンデンサ、 ４９…バイアス抵抗、５０…半導体素子、 ６１〜６３…整流素子、 ６４…抵抗、 ６５…電荷蓄積素子、６６…コンデンサ、 ６７…レギュレータ、 ６８…ツェナーダイオード、 ７０…半導体素子、 ７１、７２…抵抗、 ８０…差動増幅回路、 ８１…オペアンプ、 ８２、８４〜８６、８８、９０、９１…抵抗、 ８３、８７、９２…コンデンサ、 １００…半導体素子、 １０１、１０２、１０４…抵抗、 １０３…コンデンサ、 ＬＳ…照明システム

Claims (6)

1. 電源供給経路を介して調光器に接続されるとともに、照明負荷に接続され、前記調光器から供給された位相制御された交流電圧を直流電圧に変換して前記照明負荷に供給する電力変換部と、
   前記電源供給経路に接続された分岐経路を有し、前記電源供給経路を流れる電流の一部を前記分岐経路に流す導通状態と、流さない非導通状態と、を切り替え、前記電源供給経路に流れる電流を調整する電流調整部と、
   前記交流電圧の検出電圧が第１閾値電圧未満になった時に、前記電流調整部を前記導通状態にし、前記検出電圧が前記第１閾値電圧以上になった時に、前記電流調整部を前記非導通状態にするとともに、前記検出電圧が最小値から最大値に変化する範囲においては、前記電流調整部を前記非導通状態にするタイミングを、前記検出電圧が前記第１閾値電圧よりも高い第２閾値電圧以上になるまで遅らせる制御部と、
   を備えた点灯回路。
2. 前記照明負荷は、順電圧を有する発光素子を照明光源として含み、
   前記第２閾値電圧は、前記交流電圧の換算値において、前記照明光源の前記順電圧以上前記交流電圧の最大値以下である請求項１記載の点灯回路。
3. 前記調光器は、前記交流電圧の導通区間と遮断区間とを切り替えるスイッチング素子を含み、前記スイッチング素子をオン状態にする前記導通区間において、前記スイッチング素子をオン状態にする制御信号を前記スイッチング素子に入力し続け、
   前記第２閾値電圧は、前記交流電圧の換算値において、前記調光器の動作に必要な電圧以上前記交流電圧の最大値以下である請求項１記載の点灯回路。
4. 前記電力変換部は、前記交流電圧を整流して整流電圧に変換する整流回路と、前記整流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、を含み、
   前記第２閾値電圧は、前記交流電圧の換算値において、前記平滑コンデンサの電圧以上前記交流電圧の最大値以下である請求項１記載の点灯回路。
5. 照明負荷と、
   前記照明負荷に電力を供給する請求項１〜４のいずれか１つに記載の点灯回路と、
   を備えた照明装置。
6. 請求項５記載の照明装置と、
   位相制御された交流電圧を前記照明装置に供給する調光器と、
   を備えた照明システム。