JP2017010686A - 点灯装置、及びこれを用いた照明器具 - Google Patents
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Abstract
【課題】フェードイン点灯における光源の調光範囲を広げることを可能とする点灯装置、及びこれを用いた照明器具を提供する。【解決手段】点灯装置1は、スイッチング電源回路4と、制御部52とを備える。スイッチング電源回路4は、スイッチング素子Q1、及び出力段に設けられる平滑用のコンデンサC1を有し、光源6に電力を供給し、出力が可変となるように構成されている。制御部52は、スイッチング電源回路4に電源が供給されるとスイッチング電源回路4の出力の目標値を下限値から徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始し、光源6が点灯を開始する前に第1のスイープ動作を完了する。また、制御部52は、第1のスイープ動作が完了するとスイッチング電源回路4の出力の目標値を下限値から徐々に増加させる第2のスイープ動作を開始する。【選択図】図1
Description
本発明は、一般には点灯装置、及びこれを用いた照明器具、より詳細には固体発光素子を点灯させる点灯装置、及びこれを用いた照明器具に関する。
従来、発光ダイオード(固体発光素子)を有するLED負荷(光源)を調光点灯させるLED点灯装置(点灯装置)が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、スイッチング電源回路を用いて光源に流れる電流が一定となるように定電流制御しており、スイッチング電源回路の出力を増減することで光源を調光制御している。
光源の光出力を徐々に増加させるフェードイン点灯を行う場合、光源に供給される電流を徐々に増加させるスイープ動作が行われる。特許文献1のスイッチング電源回路は、降圧チョッパ回路で構成されており、光源に並列接続される平滑コンデンサを備えている。したがって、電源投入後は、平滑コンデンサを充電する必要があり、平滑コンデンサの両端電圧が光源の順方向電圧を上回るまでは光源が点灯しない。そのため、電源投入後においてフェードイン点灯させるためにスイープ動作を行った場合、スイープ動作が開始してから所定期間は、平滑コンデンサの充電に電力が割り当てられるため光源が点灯しない。そして、スイープ動作が開始してから所定期間が経過した後に、光源の点灯が開始される。したがって、光源の点灯が開始した時点でスイッチング電源回路の出力がある程度増加した状態となるので、フェードイン点灯における光源の調光範囲が狭くなる。
本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、フェードイン点灯における光源の調光範囲を広げることを可能とする点灯装置、及びこれを用いた照明器具を提供することにある。
本発明の点灯装置は、スイッチング素子、及び出力段に設けられる平滑用のコンデンサを有し、前記スイッチング素子が駆動されることで固体発光素子を有する光源に電力を供給しており、出力が可変となるように構成されるスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記スイッチング電源回路に電源が供給されると前記スイッチング電源回路の出力の目標値を下限値から徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始し、前記光源が点灯を開始する前に前記第1のスイープ動作を完了し、前記第1のスイープ動作が完了すると前記スイッチング電源回路の出力の目標値を前記下限値から徐々に増加させる第2のスイープ動作を開始することを特徴とする。
本発明の照明器具は、上記の点灯装置と、前記スイッチング電源回路から電力が供給される前記光源と、少なくとも前記光源を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。
本発明では、フェードイン点灯における光源の調光範囲を広げることを可能とするという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態1)
本実施形態の点灯装置1の概略回路構成図を図1に示す。本実施形態の点灯装置1は、整流回路2、変換回路3、スイッチング電源回路4、及び制御ブロック5を備え、発光ダイオード61(LED:Light Emitting Diode)を有する光源6のフェードイン点灯を可能とする点灯装置1である。
(実施形態1)
本実施形態の点灯装置1の概略回路構成図を図1に示す。本実施形態の点灯装置1は、整流回路2、変換回路3、スイッチング電源回路4、及び制御ブロック5を備え、発光ダイオード61(LED:Light Emitting Diode)を有する光源6のフェードイン点灯を可能とする点灯装置1である。
整流回路2は、例えばダイオードブリッジ回路で構成されており、商用の交流電源7から供給される交流電圧を全波整流して変換回路3に出力する。
変換回路3は、例えば昇圧チョッパ回路(力率改善回路)で構成されており、整流回路2の出力電圧から直流電圧Vdcを生成し、スイッチング電源回路4に出力する。
スイッチング電源回路4は、スイッチング素子Q1、ダイオードD1、インダクタL1、及びコンデンサC1を備える降圧チョッパ回路で構成されている。スイッチング素子Q1は、エンハンスメント型のnチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)で構成されている。インダクタL1は、チョークコイル41の一次巻線で構成されている。コンデンサC1は、電解コンデンサで構成された平滑コンデンサである。そして、コンデンサC1、インダクタL1、スイッチング素子Q1、電流検出用の抵抗R1の順に直列接続された直列回路が、変換回路3の出力端間に電気的に接続されている。ダイオードD1は、コンデンサC1とインダクタL1との直列回路に並列接続されており、アノードがインダクタL1とスイッチング素子Q1との接続点に電気的に接続され、カソードがコンデンサC1の正極に電気的に接続されている。そして、コンデンサC1の両端がスイッチング電源回路4の出力端を構成しており、コンデンサC1に光源6が並列接続されている。言い換えれば、スイッチング電源回路4の出力段に平滑用のコンデンサC1が設けられており、コンデンサC1の両端電圧が光源6に印加される。
また、スイッチング素子Q1は、ゲートに駆動信号が入力されることで駆動される。なお「スイッチング素子Q1の駆動」とは、駆動信号に同期してスイッチング素子Q1がオンとオフとを交互に繰り返すことを示す。スイッチング素子Q1がオン状態である場合、光源6→インダクタL1→スイッチング素子Q1の経路で電流が流れる。このときインダクタL1(チョークコイル41)にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Q1がターンオフするとインダクタL1に逆起電力が発生し、インダクタL1に蓄積されたエネルギーが放出され、インダクタL1を電源としてダイオードD1→光源6の経路で電流が流れる。スイッチング素子Q1が上記のように駆動することによって、コンデンサC1の両端間に直流電圧Vdcを降圧した直流の出力電圧Voが生成され、この出力電圧Voが光源6に印加されることで光源6が点灯する。
光源6は、固体発光素子として発光ダイオード61を採用しており、複数個の発光ダイオード61の直列回路で構成されている。なお、光源6は、複数個の発光ダイオード61の直列回路を並列接続した構成であってもよい。また、光源6は、固体発光素子として有機EL素子(EL:Electro Luminescence)、あるいは半導体レーザ素子などを採用した構成であってもよい。
制御ブロック5は、駆動部51、制御部52、電流検出部53、出力電圧検出部54、及び電源電圧検出部55を備える。
駆動部51は、方形パルス波からなる駆動信号をスイッチング素子Q1に出力することでスイッチング素子Q1を駆動する駆動回路である。駆動部51は、電流検出部53の検出結果に基づいて駆動信号を生成する。
電流検出部53は、第1電流検出部531と第2電流検出部532とを備え、インダクタL1に流れる電流(以降、インダクタ電流ILという)を検出する。第1電流検出部531は、スイッチング素子Q1のソースと変換回路3の負極(変換回路3の出力端の低電位側)との間に接続された抵抗R1で構成されている。第1電流検出部531は、抵抗R1の両端電圧を、スイッチング素子Q1のオン状態におけるインダクタ電流ILの検出結果として駆動部51に出力する。第2電流検出部532は、チョークコイル41の二次巻線であるインダクタL2及び抵抗R2で構成されている。インダクタL2は、一端が変換回路3の負極に接続され、他端が抵抗R2を介して駆動部51に接続されている。インダクタL2には、インダクタL1に電流が流れることによって誘起電圧が発生し、誘起電圧の極性はスイッチング素子Q1のオン状態とオフ状態とで互いに異なる。第2電流検出部532は、スイッチング素子Q1のオフ時に生じるインダクタL2の誘起電圧を、スイッチング素子Q1のオフ時におけるインダクタ電流ILの検出結果として駆動部51に出力する。
そして、駆動部51は、第1電流検出部531及び第2電流検出部532それぞれの検出結果に基づいて、駆動信号のレベルを切り替える。具体的には、駆動部51は、スイッチング素子Q1がオン状態である場合、図2に示すように、インダクタ電流ILが電流閾値Ithに達すると駆動信号をハイレベルからローレベルに切り替えてスイッチング素子Q1をターンオフする。また、駆動部51は、スイッチング素子Q1がオフ状態である場合、インダクタ電流ILがゼロまで低減すると駆動信号をローレベルからハイレベルに切り替えてスイッチング素子Q1をターンオンする。すなわち、駆動部51は、インダクタ電流ILが電流閾値Ithに達するとスイッチング素子Q1をターンオフし、インダクタ電流ILがゼロまで低減するとスイッチング素子Q1をターンオンするゼロクロススイッチングを実行する。
駆動部51がスイッチング素子Q1を上記のように駆動することによって、インダクタ電流ILの波形は、ピーク値がほぼ一定の三角波となる。また、コンデンサC1によってインダクタ電流ILが平滑され、スイッチング電源回路4から光源6に供給される出力電流Ioは、インダクタ電流ILのピーク値のほぼ1/2の電流(三角波の平均値)となる。したがって、インダクタ電流ILのピーク値を一定に制御することにより光源6に供給される電流(出力電流Io)の定電流制御が実現される。なお、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数は、一般的に50kHz〜200kHz程度に設定される。
制御部52は、例えばCPU(Central Processing Unit)で構成されており、駆動部51を制御することでスイッチング電源回路4の出力を制御する。以下に、制御部52について詳細に説明する。
制御部52は、電源電圧検出部55の検出結果に基づいて、駆動部51からスイッチング素子Q1への駆動信号の出力を許可する駆動許可信号を駆動部51に送信する。電源電圧検出部55は、整流回路2の出力電圧を検出し、検出結果を制御部52に出力する。制御部52は、電源電圧検出部55の結果(整流回路2の出力電圧)と所定の閾値とを比較することで、スイッチング電源回路4への電源供給の有無を判断する。制御部52は、例えば交流電源7と点灯装置1との間の配線経路に設けられたスイッチがオンされ、交流電源7から点灯装置1(スイッチング電源回路4)への電源供給が開始されたと判断すると、駆動許可信号を駆動部51に送信する。駆動部51は、駆動許可信号を受信することでスイッチング素子Q1に駆動信号を出力可能な状態となる。
さらに、制御部52と駆動部51とで光源6のバースト調光を実現している。具体的には、制御部52は、スイッチング電源回路4の出力の目標値を示す調光信号を駆動部51に出力する。調光信号は、周波数が数百Hz〜1kHz程度の低周波のPWM信号(PWM:Pulse Width Modulation)で構成されており、所定期間に対するスイッチング素子Q1を駆動する期間の割合を示している。駆動部51は、図2に示すように、調光信号のオン期間(ハイレベル期間)においてスイッチング素子Q1を駆動し、調光信号のオフ期間(ローレベル期間)においてスイッチング素子Q1の駆動を停止する。つまり、調光信号のデューティ比(周期T1に対するオン期間Tonの割合)が大きいほど、スイッチング素子Q1が駆動する時間が長くなるので、光源6に供給される電流が増加し光源6の光出力が大きくなる。一方、調光信号のデューティ比が小さいほど、スイッチング素子Q1が駆動する時間が短くなるので、光源6に供給される電流が低減し光源6の光出力が小さくなる。
このように、調光信号は、光源6の光出力の目標レベル、言い換えればスイッチング電源回路4の出力電流Ioの目標値に1対1に対応している。制御部52は、調光信号のデューティ比を変動させることで、スイッチング電源回路4の出力を変動させ、光源6を調光制御するように構成されている。したがって、調光信号のデューティ比の下限値(本実施形態では0%)が、スイッチング電源回路4の出力電流Ioの目標値の下限値に1対1に対応する。
なお、光源6に供給される電流(出力電流Io)は、調光信号の周波数で増減を繰り返すことになるが、光源6に並列接続されたコンデンサC1によって平滑化されるので、出力電流Ioのリップルが抑制される。これにより、光源6の照射範囲をビデオカメラで撮影した際において、映像にフリッカ(縞模様)が生じることが抑制される。さらに、コンデンサC1による出力電流Ioの平滑によって、輻射ノイズが抑制され他機器の誤動作の誘発が抑制される。なお、コンデンサC1の容量は、光源6の順方向電圧(複数個の発光ダイオード61それぞれの順方向電圧の総和)、及び光源6の順方向電流にも依存するが、上記の調光制御(バースト調光)を行う場合、数十μF〜数百μFであることが望ましい。
また、本実施形態の制御部52は、光源6をフェードイン点灯するために第1のスイープ動作及び第2のスイープ動作を行う。なお、「光源6のフェードイン点灯」とは、光源6の光出力を目標レベルまで徐々に増加させる調光制御、つまり光源6を徐々に明るくする調光制御である。以下に、第1のスイープ動作、及び第2のスイープ動作について詳細に説明する。
制御部52は、スイッチング電源回路4への電源供給が開始された際に、スイッチング電源回路4の出力の目標値を下限値から一定の傾きで徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始する。具体的には、制御部52は、第1のスイープ動作において、調光信号のデューティ比を下限値(本実施形態では0%)から徐々に増加させることで、スイッチング電源回路4の出力電流Ioの目標値を下限値から徐々に増加させる。そして、制御部52は、コンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)を検出する出力電圧検出部54の検出結果に基づいて、第1のスイープ動作を完了する。
出力電圧検出部54は、第1電圧検出部541、第2電圧検出部542、及び演算部543を備える。第1電圧検出部541は、変換回路3の出力端の低電位側(負極)の電位を基準とした変換回路3の出力端の高電位側(正極)の電位、つまり変換回路3が出力する直流電圧Vdcを検出する。第2電圧検出部542は、変換回路3の出力端の低電位側(負極)の電位を基準としたコンデンサC1の負極と光源6との接続点の電位、つまり直流電圧Vdcと出力電圧Voとの差分電圧(直流電圧Vdc−出力電圧Vo)を検出する。そして、演算部543は、第1電圧検出部541の検出結果(直流電圧Vdc)から第2電圧検出部542の検出結果(直流電圧Vdc−出力電圧Vo)を減算することで出力電圧Voを等価的に算出し、制御部52に出力する。なお、演算部543は、制御部52に内蔵された構成であってもよい。
制御部52は、出力電圧検出部54が検出したコンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)が、所定の電圧閾値Vthに達すると第1のスイープ動作を完了させる。電圧閾値Vthは、光源6の点灯開始電圧Vfよりも低い電圧値に設定されている。「光源6の点灯開始電圧Vf」とは、光源6を構成する発光ダイオード61の順方向電圧と、発光ダイオード61の個数との乗算値であり、光源6に電流が流れ始め点灯を開始する電圧値を示す。
このように、制御部52は、スイッチング電源回路4に電源が供給されると、調光信号のデューティ比を下限値(0%)から徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始し、出力電圧Voが電圧閾値Vthに達すると第1のスイープ動作を完了する。つまり、制御部52は、スイッチング電源回路4に電源が供給されるとスイッチング電源回路4の出力電流Ioの目標値を下限値から徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始し、光源6が点灯を開始する前に第1のスイープ動作を完了する。なお、電圧閾値Vthは、光源6の点灯開始電圧Vfとの差が小さいこと好ましい。
そして、制御部52は、第1のスイープ動作が完了すると、第2のスイープ動作を開始する。具体的には、制御部52は、第2のスイープ動作において、調光信号のデューティ比を下限値(本実施形態では0%)から終了値まで一定の傾きで徐々に増加させることで、スイッチング電源回路4の出力電流Ioの目標値を下限値から徐々に増加させる。制御部52は、例えば調光器などから入力される調光レベル指示信号が示す光源6の目標調光レベルに基づいて、デューティ比の終了値を決定する。調光レベル指示信号は、例えば周波数が数百Hz〜数kHzのPWM信号で構成され、デューティ比が小さいほど高い目標調光レベルを示し、デューティ比が大きいほど低い目標調光レベルを示す。制御部52は、調光レベル指示信号のデューティ比に基づいて、駆動部51に出力する調光信号のデューティ比の終了値を決定する。なお、本実施形態では、調光レベル指示信号が示す目標調光レベルは100%(いわゆる全点灯)であり、調光信号のデューティ比の終了値は100%であるとする。したがって、制御部52は、第2のスイープ動作において、調光信号のデューティ比を下限値(0%)から終了値(100%)まで一定の傾きで徐々に増加させる。なお、制御部52は、第2のスイープ動作において調光信号のデューティ比が終了値(100%)に達し第2のスイープ動作が完了すると、調光信号のデューティ比を終了値(100%)に維持する。
次に、光源6の点灯を開始する際における制御部52の動作について図3を用いて説明する。なお、図3において、第1のスイープ動作の動作期間をTs1、第2のスイープ動作の動作期間をTs2と示す。
時間t1において、スイッチング電源回路4への電源供給が開始され、制御部52は、駆動部51に対して駆動許可信号を出力し、第1のスイープ動作を開始する。なお、スイッチング電源回路4への前回の電源供給が停止されてから所定の期間が経過しており、時間t1における出力電圧(コンデンサC1の両端電圧)はゼロである。
第1のスイープ動作によって調光信号のデューティ比が下限値(0%)から徐々に増加することでコンデンサC1の充電が開始される。そして、コンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)は、光源6の点灯開始電圧Vfよりも低い電圧閾値Vthに達するまで徐々に増加する。すなわち、第1のスイープ動作の動作期間Ts1は、コンデンサC1の充電期間であり、出力電圧Voが点灯開始電圧Vfよりも低い範囲で変動するので、光源6に供給されるスイッチング電源回路4の出力電流Ioはゼロであり、光源6は点灯しない。
そして、時間t2において、出力電圧Voが電圧閾値Vthに達して第1のスイープ動作が完了し、第2のスイープ動作が開始する。第2のスイープ動作によって、調光信号のデューティ比が再び下限値(0%)に設定(リセット)され下限値から徐々に増加し、出力電圧Voが電圧閾値Vthを初期値として増加する。そして、時間t3において、出力電圧Voが点灯開始電圧Vfに達し、光源6が点灯を開始する。光源6の点灯開始後は、調光信号のデューティ比の増加に伴ってスイッチング電源回路4の出力電流Ioが増加し、光源6の光出力が増加する。そして、時間t4において、調光信号のデューティ比が終了値(100%)に達して第2のスイープ動作が完了し、時間t4以降は調光信号のデューティ比が終了値(100%)に維持される。
このように、本実施形態の点灯装置1は、光源6の点灯を開始する際において第1のスイープ動作と第2のスイープ動作とを連続して行うことで光源6のフェードイン点灯を実現している。第1のスイープ動作によって、コンデンサC1の両端電圧(スイッチング電源回路4の出力電圧Vo)が、光源6の点灯開始電圧Vfよりも低い電圧閾値Vthに達するまでコンデンサC1が充電される。すなわち、第1のスイープ動作によって、光源6が点灯を開始しない範囲でコンデンサC1が充電される。これにより、第1のスイープ動作の完了後に開始される第2のスイープ動作において、コンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)が光源6の点灯開始電圧Vfに達するまでの期間(時間t2から時間t3までの期間)が短縮される。第2のスイープ動作が開始してから短い期間で光源6の点灯が開始するので、光源6の点灯開始時における調光信号のデューティ比が比較的低く、光源6に供給される出力電流Ioが比較的小さくなる、言い換えれば光源6の光出力が比較的小さい。したがって、光源6が点灯を開始してから、調光信号のデューティ比が終了値に達するまでの期間(時間t3から時間t4までの期間)における調光信号のデューティ比の変動幅が従来よりも広くなる。つまり、フェードイン点灯における光源6の調光範囲を広げることが可能となる。また、光源6が、光出力が小さい状態から点灯を開始するので、フェードイン点灯するときの見栄えが向上する。
上述したように、本実施形態の点灯装置1は、スイッチング電源回路4と、制御部52とを備える。スイッチング電源回路4は、スイッチング素子Q1、及び出力段に設けられる平滑用のコンデンサC1を有する。スイッチング電源回路4は、スイッチング素子Q1が駆動されることで固体発光素子(発光ダイオード61)を有する光源6に電力を供給し、出力が可変となるように構成されている。制御部52は、スイッチング電源回路4の出力を制御する。また、制御部52は、スイッチング電源回路4に電源が供給されるとスイッチング電源回路4の出力の目標値を下限値から徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始し、光源6が点灯を開始する前に第1のスイープ動作を完了する。また、制御部52は、第1のスイープ動作が完了するとスイッチング電源回路4の出力の目標値を下限値から徐々に増加させる第2のスイープ動作を開始する。
上記構成により、本実施形態の点灯回路は、第2のスイープ動作が開始してから短い期間で光源6が点灯を開始するので、フェードイン点灯における光源6の調光範囲を広げることが可能となる。
また、本実施形態の点灯装置1は、コンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)を検出する出力電圧検出部54(電圧検出部)をさらに備える。制御部52は、出力電圧検出部54により検出されたコンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)が、光源6が点灯を開始する点灯開始電圧Vfよりも低い電圧閾値Vthに達すると第1のスイープ動作を完了し、第2のスイープ動作を開始する。
上記構成により、制御部52は、光源6が点灯を開始するタイミングを容易に把握することができるので、第2のスイープ動作の開始時におけるコンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)と、光源6の点灯開始電圧Vfとの差を容易に小さくすることができる。これにより、第2のスイープ動作が開始してから光源6が点灯を開始するまでの期間をより短くすることが可能となり、フェードイン点灯における光源6の調光範囲をより広げることが可能となる。
また、本実施形態の制御部52は、第1のスイープ動作と第2のスイープ動作とで、調光信号のデューティ比の変化率(単位時間あたりのデューティ比の変化量)が同じとなるように構成されている。これにより、制御部52は、第1のスイープ動作と第2のスイープ動作とで、調光信号のデューティ比を変化させる処理を共通化することができるので、構成を簡略化することが可能となる。本実施形態では、調光信号のデューティ比の変化率は、第2のスイープ動作の動作期間Ts2(例えば1〜3秒間程度)において調光信号のデューティ比が下限値(0%)から終了値(100%)まで一定の傾きで増加する値に設定されている。なお、調光信号のデューティ比の変化率は、一定の傾きに限らず、例えば段階的、あるいは指数関数的に増加するように設定されていてもよい。
また、本実施形態では、第1のスイープ動作の開始時における調光信号のデューティ比と、第2のスイープ動作の開始時における調光信号のデューティ比とで、共通の値である下限値(0%)に設定しているが、互いに異なる値であってもよい。
また、上述した各数値(調光信号のデューティ比の下限値及び終了値、目標調光レベル)は一例であり、上述した数値に限らず他の数値であってもよい。
次に、点灯装置1の変形例である点灯装置1Aについて説明する。本変形例の点灯装置1Aの回路構成図を図4に示す。上述した点灯装置1と本変形例の点灯装置1Aとでは、光源6を調光制御する方法が異なる。上述した点灯装置1は、駆動部51がPWM信号からなる調光信号に同期してスイッチング素子Q1を駆動する期間を調整することでスイッチング電源回路4の出力を調整し、光源6を調光制御(バースト調光)する構成であった。本変形例の点灯装置1Aは、駆動部51Aがスイッチング素子Q1をターンオフする際にインダクタ電流ILと比較する電流閾値Ithを調整することで、スイッチング電源回路4の出力を変動させ光源6を調光制御するDC調光を行う。
本変形例の点灯装置1Aは、制御部52Aと駆動部51Aとの間に平滑回路56が設けられている。平滑回路56は、制御部52Aが出力するPWM信号からなる調光信号を平滑して直流信号(DC信号)からなる直流調光信号を生成し、駆動部51Aに出力する。したがって、制御部52Aが出力する調光信号のデューティ比が大きいほど、直流調光信号の電圧レベルが大きくなり、調光信号のデューティ比が小さいほど、直流調光信号の電圧レベルが小さくなる。
駆動部51Aは、直流調光信号の電圧レベルの大きさに応じて、スイッチング素子Q1をターンオフする際にインダクタ電流ILと比較する電流閾値Ithの大きさを決定する。具体的には、図5に示すように、駆動部51Aは、直流調光信号の電圧レベルが低いほど電流閾値Ithを大きい値に設定し、直流調光信号の電圧レベルが大きいほど電流閾値Ithを小さい値に設定する。電流閾値Ithが大きいほど、インダクタ電流ILのピーク値が大きくなるので、光源6に供給される電流が大きくなり、電流閾値Ithが小さいほど、インダクタ電流ILのピーク値が小さくなるので、光源6に供給される電流が小さくなる。
したがって、本変形例では、制御部52Aが出力する調光信号のデューティ比が小さいほど、直流調光信号の電圧レベルが小さくなり電流閾値Ithが大きくなるため、光源6に供給される電流が増加して光源6の光出力が大きくなる(図6参照)。一方、制御部52Aが出力する調光信号のデューティ比が大きいほど、直流調光信号の電圧レベルが大きくなり電流閾値Ithが小さくなるため、光源6に供給される電流が低減して光源6の光出力が小さくなる。すなわち、本変形例では、制御部52Aが出力する調光信号のデューティ比の上限値(100%)が、スイッチング電源回路4の出力電流Ioの目標値の下限値に1対1に対応する。
なお、駆動部51Aは、インダクタ電流ILがゼロまで低減するとスイッチング素子Q1をターンオンするゼロクロススイッチングを行う。したがって、調光信号のデューティ比が小さい(電流閾値Ithが大きい)ほど、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数が低くなる。また、調光信号のデューティ比が大きい(電流閾値Ithが小さい)ほど、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数が高くなる。
次に、光源6の点灯を開始する際における制御部52Aの動作について図7を用いて説明する。
時間t11において、スイッチング電源回路4への電源供給が開始され、制御部52Aは、駆動部51に対して駆動許可信号を出力し、調光信号のデューティ比を上限値(100%)から徐々に低減させる第1のスイープ動作を開始する。第1のスイープ動作によってコンデンサC1の充電が開始される。そして、コンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)は、光源6の点灯開始電圧Vfよりも低い電圧閾値Vthに達するまで徐々に増加する。
そして、時間t12において、出力電圧Voが電圧閾値Vthに達して第1のスイープ動作が完了し、第2のスイープ動作が開始する。第2のスイープ動作によって、調光信号のデューティ比が再び上限値(100%)に設定(リセット)され上限値から徐々に低減し、出力電圧Voが電圧閾値Vthを初期値として増加する。そして、時間t13において、出力電圧Voが点灯開始電圧Vfに達し、光源6が点灯を開始する。光源6の点灯開始後は、調光信号のデューティ比の低減に伴ってスイッチング電源回路4の出力電流Ioが増加し、光源6の光出力が増加する。そして、時間t14において、調光信号のデューティ比が終了値(0%)に達して第2のスイープ動作が完了し、時間t14以降は調光信号のデューティ比が終了値(0%)に維持される。
本変形例においても、第2のスイープ動作が開始してから短い期間で光源6が点灯を開始するので、フェードイン点灯における光源6の調光範囲を広げることが可能となる。
(実施形態2)
本実施形態の点灯装置1Bの回路構成図を図8に示す。本実施形態の点灯装置1Bは、実施形態1の点灯装置1(図1参照)に対して、出力電圧検出部54の代わりにタイマ57を備える点が異なる。なお、実施形態1の点灯装置1と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
(実施形態2)
本実施形態の点灯装置1Bの回路構成図を図8に示す。本実施形態の点灯装置1Bは、実施形態1の点灯装置1(図1参照)に対して、出力電圧検出部54の代わりにタイマ57を備える点が異なる。なお、実施形態1の点灯装置1と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
タイマ57は、制御部52Bが第1のスイープ動作を開始してからの経過時間を計測するように構成されている。具体的には、タイマ57は、制御部52Bが駆動部51に対して駆動許可信号を出力し第1のスイープ動作を開始すると計測を開始し、計測結果(経過時間)を制御部52Bに出力する。なお、タイマ57は、第1のスイープ動作が完了すると計測を終了して計測結果をリセットする。また、タイマ57は、制御部52Bに内蔵された構成であってもよい。
制御部52Bは、第1のスイープ動作を開始後、タイマ57が計測した経過時間が時間閾値Tthに達すると第1のスイープ動作を完了し、第2のスイープ動作を開始する。「時間閾値Tth」とは、図9中の破線で示すように、第1のスイープ動作を継続した場合において、第1のスイープ動作が開始してから光源6が点灯を開始するまでの期間T10(時間t21から時間t23までの期間)よりも短い時間である。すなわち、時間閾値Tthは、コンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)が点灯開始電圧Vfに達するまでに要する時間よりも短い時間である。この時間閾値Tthは、コンデンサC1の容量、光源6の点灯開始電圧Vf、調光信号のデューティ比の変化率、直流電圧Vdcなどに基づいて、制御部52Bに予め設定されている。
制御部52Bは、第1のスイープ動作の開始後、タイマ57が計測した経過時間と予め設定された時間閾値Tthとを比較し、経過時間が時間閾値Tthに達すると第1のスイープ動作を完了し、第2のスイープ動作を開始する。
次に、光源6の点灯を開始する際における制御部52Bの動作について図9を用いて説明する。
時間t21において、スイッチング電源回路4への電源供給が開始され、制御部52Bは、駆動部51に対して駆動許可信号を出力し、調光信号のデューティ比を下限値(0%)から徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始する。また、時間t21において、タイマ57は、計測を開始する。第1のスイープ動作によってコンデンサC1の充電が開始され、出力電圧Vo(コンデンサC1の両端電圧)が徐々に増加する。
そして、時間t22において、タイマ57が計測した経過時間が時間閾値Tthに達し、制御部52Bは第1のスイープ動作を完了し、第2のスイープ動作を開始する。第2のスイープ動作によって、調光信号のデューティ比が再び下限値(0%)に設定(リセット)され下限値から徐々に増加し、出力電圧Voが電圧閾値Vthを初期値として増加する。そして、時間t24において、出力電圧Voが点灯開始電圧Vfに達し、光源6が点灯を開始する。光源6の点灯開始後は、調光信号のデューティ比の増加に伴ってスイッチング電源回路4の出力電流Ioが増加し、光源6の光出力が増加する。そして、時間t25において、調光信号のデューティ比が終了値(0%)に達して第2のスイープ動作が完了し、時間t24以降は調光信号のデューティ比が終了値(0%)に維持される。
このように、本実施形態の点灯装置1Bは、第1のスイープ動作が開始してからの経過時間を計測するタイマ57をさらに備える。制御部52Bは、タイマ57により計測された経過時間が時間閾値Tthに達すると第1のスイープ動作を完了し、第2のスイープ動作を開始する。時間閾値Tthは、第1のスイープ動作を継続した場合において、第1のスイープ動作が開始してから光源6が点灯を開始するまでの時間よりも短い時間である。
上記構成により、コンデンサC1の両端電圧(出力電圧Vo)を検出することなく、光源6が点灯を開始する前に第1のスイープ動作を完了し、第2のスイープ動作を開始することができる。これにより、点灯装置1Bの構成の簡略化が可能となる。また、第2のスイープ動作が開始してから短い期間で光源6の点灯が開始するので、フェードイン点灯における光源6の調光範囲を広げることが可能となる。
(実施形態3)
本実施形態の照明器具10を図10を用いて説明する。
(実施形態3)
本実施形態の照明器具10を図10を用いて説明する。
本実施形態の照明器具10は、図10に示すように、天井8に埋込配設されるダウンライトであって、光源6を内蔵した器具本体101と、天井8の裏側(上側)に設置される点灯装置1Cとを備える。
器具本体101は、アルミダイカストなどの金属材料により下面が開口した有底円筒形状に形成され、内底面に光源6が取り付けられ、下面の開口が円板状のカバー102で閉塞される。なお、カバー102は、ガラスやポリカーボネートなどの透光性材料で形成されている。
本実施形態の点灯装置1Cは、実施形態1,2で説明した点灯装置1,1A,1Bのいずれかが採用され、矩形箱状に形成された金属製のケースに収納されている。また、点灯装置1Cは、電源ケーブル103とコネクタ104を介して器具本体101の光源6と電気的に接続されている。
このように、本実施形態の照明器具10は、点灯装置1Cと、点灯装置1Cのスイッチング電源回路4から電力が供給される光源6と、光源6を保持する器具本体101とを備える。上記構成により、本実施形態の照明器具10は、第2のスイープ動作が開始してから短い期間で光源6の点灯が開始するので、フェードイン点灯における光源6の調光範囲を広げることが可能となる。
なお、上述した各実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の各実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。
1,1A,1B,1C 点灯装置
4 スイッチング電源回路
52,52A,52B 制御部
54 出力電圧検出部(電圧検出部)
57 タイマ
6 光源
61 発光ダイオード(固体発光素子)
10 照明器具
101 器具本体
Q1 スイッチング素子
C1 コンデンサ
4 スイッチング電源回路
52,52A,52B 制御部
54 出力電圧検出部(電圧検出部)
57 タイマ
6 光源
61 発光ダイオード(固体発光素子)
10 照明器具
101 器具本体
Q1 スイッチング素子
C1 コンデンサ
Claims (4)
- スイッチング素子、及び出力段に設けられる平滑用のコンデンサを有し、前記スイッチング素子が駆動されることで固体発光素子を有する光源に電力を供給し、出力が可変となるように構成されるスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の出力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記スイッチング電源回路に電源が供給されると前記スイッチング電源回路の出力の目標値を下限値から徐々に増加させる第1のスイープ動作を開始し、前記光源が点灯を開始する前に前記第1のスイープ動作を完了し、前記第1のスイープ動作が完了すると前記スイッチング電源回路の出力の目標値を前記下限値から徐々に増加させる第2のスイープ動作を開始する
ことを特徴とする点灯装置。 - 前記コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧検出部により検出された前記両端電圧が、前記光源が点灯を開始する点灯開始電圧よりも低い電圧閾値に達すると前記第1のスイープ動作を完了し、前記第2のスイープ動作を開始する
ことを特徴とする請求項1記載の点灯装置。 - 前記第1のスイープ動作が開始してからの経過時間を計測するタイマをさらに備え、
前記制御部は、前記タイマにより計測された前記経過時間が時間閾値に達すると前記第1のスイープ動作を完了し、前記第2のスイープ動作を開始し、
前記時間閾値は、前記制御部が前記第1のスイープ動作を前記光源の点灯が開始するまで継続した場合において、前記第1のスイープ動作が開始してから前記光源が点灯を開始するまでの時間よりも短い時間である
ことを特徴とする請求項1記載の点灯装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の点灯装置と、
前記スイッチング電源回路から電力が供給される前記光源と、
少なくとも前記光源を保持する器具本体とを備える
ことを特徴とする照明器具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015123117A JP2017010686A (ja) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 点灯装置、及びこれを用いた照明器具 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=57763866
Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020095831A (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 株式会社Yamagiwa | 光源駆動装置および照明システム |
WO2021186848A1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 照明装置および天井扇 |
-
2015
- 2015-06-18 JP JP2015123117A patent/JP2017010686A/ja active Pending
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