JP6153112B2 - 点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ等の固体発光素子を点灯させる点灯装置、及び、その点灯装置を備える照明器具に関する。

負荷であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を安定して点灯させる点灯装置では、負荷によらず一定の出力電流を出力する定電流制御を行うことが望ましい。なぜなら、ＬＥＤ素子の電圧−電流特性は、ある印加電圧以上で急に電流が流れ出し、定格電流値付近の電流が流れている状態においては順方向電圧はほとんど変化しないという非線形特性を持ち、かつ、光出力は基本的に流す電流値に応じて決まるからである。定電流制御では、出力電圧に拠らずＬＥＤ素子に一定の電流を流れるよう制御することにより、ＬＥＤ素子の個体差による点灯電圧にばらつきがある場合において光出力のばらつきを低減させることができる。また、定電流制御では、定格点灯電圧が異なる負荷を接続した場合や、同じ負荷の直列数を変更して接続する場合においても、負荷に一定の電流を流せることにより、様々な接続形態に対応可能である。

従来、以上のような定電流制御を基本として、ＬＥＤ素子の光出力のばらつきを抑制する様々な点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１では、直流電源の電圧が脈動することによる出力電流のばらつきの低減策について考案されている。

一般的に、バックコンバータを電流臨界モード（Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ；ＢＣＭ）＆ピーク電流制御にて動作させることにより、接続されるＬＥＤにはその順方向電圧によらず一定の電流を流す制御を行うことができる。ここで、ＢＣＭ＆ピーク電流制御とは、バックコンバータにおいて、電流検出回路により検出される電流値が所定値に達するとスイッチング素子をオフさせ、インダクタが所定のエネルギーを放出したことを検出するとスイッチング素子をオンさせる制御である。このようなＢＣＭ制御では、平均出力電流は電流ピーク値の半分であり、ピーク電流制御では、インダクタに流れる電流がピーク電流目標値Ｉｒｅｆに達するとスイッチング素子をオフする。これにより、インダクタに流れる電流のピーク値を目標値Ｉｒｅｆと一致させるため、出力電圧に拠らず出力電流を一定値（電流目標値Ｉｒｅｆの１／２）とすることができる。しかし、バックコンバータを構成する部品が持つ遅延時間（例えば検出演算回路の遅延時間、ドライバＩＣの信号出力遅延時間、スイッチング素子の駆動遅延時間等）が存在する。これにより、インダクタに流れる電流がピーク電流目標値Ｉｒｅｆに達したタイミングからスイッチング素子をオフするタイミングまでの間に遅れが発生する。バックコンバータの入力電圧が脈動する場合、この遅延時間の存在により、実際のインダクタに流れる電流ピーク値Ｉｐｅａｋは、目標値Ｉｒｅｆよりも大きい値となり、光出力にも変動が生じる。この課題に対し特許文献１では、バックコンバータの入力電圧に相当する電圧を、インダクタの２次巻線により検出し、ピーク電流目標値Ｉｒｅｆを補正するというものである。

特許文献２では、複数の出力（出力端子）を備えた点灯装置において各出力の電流を同一とする回路について考案されている。共通の電流目標値ＲＥＦに対して、各バックコンバータはスイッチング素子に流れる平均電流を算出し、目標値に一致させるようにフィードバック制御が行われる。つまり、それぞれのバックコンバータのスイッチング素子を流れる電流を監視し、監視電流Ｉｓｅｎと目標電流ＲＥＦとの差異をエラーアンプで算出する。そして、エラーアンプ出力と鋸波形（ＲＡＭＰ波形）の論理和を算出することにより、スイッチング素子がオンしている期間の監視電流Ｉｓｅｎの平均値とＲＥＦを等しくするようにスイッチング素子の駆動信号のデューティー比を調整する。このような制御においては、通常、電流連続モード（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ；ＣＣＭ）により定電流制御が行われる。

特開２０１２−１０９１４１号公報 特開２０１０−４０５０９号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２の技術では、以下の問題がある。

特許文献１の技術では、バックコンバータを構成する部品が持つ遅延時間の存在が考慮されているが、バックコンバータの入力電圧の脈動による出力電流の変動を解決するものである。よって、特許文献１の技術では、遅延時間の存在による出力電圧の変動時の電流変動は改善できず、出力電圧−電流特性は、完全な定電流特性とならず、出力電圧が小さくなるにつれ出力電流が大きくなる特性となる。このような特性の点灯装置においては、接続される負荷（つまり、ＬＥＤ）の電圧電流特性の個体差や温度特性により、負荷による光出力のばらつきが出たり、時間経過により光出力が変化してしまうことが考えられる。また、電流定格が同じで電圧定格の異なる異種の負荷（つまり、ＬＥＤ）を接続する場合、または、負荷の直列接続数を変更する場合において、出力電圧の違いにより出力電流が定格値からずれてしまうことで、所望の光出力が得られないことも考えられる。

また、特許文献２の技術では、共通の電流目標値ＲＥＦに対して、各バックコンバータはスイッチング素子に流れる平均電流を算出し、電流目標値に一致させるよう制御するフィードバック制御を行うことで、各出力の電流を同一とすることができる。しかしながら、フィードバック回路を構成するには、エラーアンプや周辺回路が必要であるため、回路部品のコストアップとなる。またエラーアンプの出力と鋸波形（ＲＡＭＰ波形）の論理和を算出することによりスイッチング素子駆動信号を作成するため、スイッチング周波数は鋸波（ＲＡＭＰ波）の周波数と常に一致する。つまり、基本的には周波数一定の電流連続モード（ＣＣＭ）で動作させることになる。電流連続モードにおいては、バックコンバータのインダクタに流れる電流が連続的であり０に戻ることがなく、連続的な電流を入切するためにバックコンバータのスイッチング素子等の部品に貫通電流が流れるなど大きなストレスとロスが発生する。そのために、回路効率の低下や回路部品のコストアップ、回路の大型化に繋がる。特に高出力の照明用途としては適さない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ＢＣＭ＆ピーク電流制御で動作する点灯装置であって、特性の異なる固体発光素子に対して簡単な構成で光出力のばらつきが抑制された安定した点灯をさせることができる点灯装置等を提供することを目的する。

上記目的を達成するために、本発明に係る点灯装置の一形態は、固体発光素子を点灯させる点灯装置であって、直流電源と、前記直流電源からの電流を受けて前記固体発光素子に所定の電流を提供するバックコンバータと、前記バックコンバータを制御する制御回路とを備え、前記バックコンバータは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子と直列に接続され、前記スイッチング素子のオン時に前記直流電源から電流が流れるインダクタと、前記インダクタから放出される電流を前記固体発光素子に供給するダイオードとを有し、前記制御回路は、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記固体発光素子の両端の電圧又は前記インダクタの両端の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路により検出される電流値が所定の電流指令値に達したことが検出されると前記スイッチング素子をオフさせ、前記インダクタが所定のエネルギーを放出したことが検出されると前記スイッチング素子をオンさせる制御信号を生成して前記スイッチング素子に出力する駆動回路と、前記電圧検出回路により検出される電圧に応じて、前記電流指令値に補正を加える補正回路とを有し、前記補正回路は、前記電圧検出回路により検出される電圧が所定の閾値より小さい場合及び大きい場合のそれぞれにおいて、前記電圧が大きいほど前記インダクタに流れる電流のピーク値が小さくなり、かつ、前記電圧検出回路により検出される電圧と前記インダクタに流れる電流のピーク値との関係において、前記小さい場合及び前記大きい場合のそれぞれにおける２つの異なる前記電圧における前記電流のピーク値が略等しくなるように、前記電流指令値に補正を加える。

また、前記補正回路は、前記電圧検出回路により検出される出力電圧が第１の閾値以下である場合に、前記電流指令値を、前記電流指令値よりも小さい第１の補正値に補正してもよい。

また、前記補正回路は、さらに、前記電圧検出回路により検出される出力電圧が、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以下である場合に、前記電流指令値を、前記第１の補正値よりも小さい第２の補正値に補正してもよい。

また、前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、当該点灯装置に接続される固体発光素子のうち、順方向電圧が異なる２種類の固体発光素子の順方向電圧の間の値であってもよい。

また、前記補正回路は、前記電圧検出回路により検出される電圧に依存することなく前記インダクタに流れる電流のピーク値が一定になるよう、前記電流指令値に補正を加えてもよい。

また、前記点灯装置は、複数の固体発光素子を点灯させる装置であり、前記点灯装置は、前記複数の固体発光素子のそれぞれに対応する複数の前記バックコンバータと、前記複数のバックコンバータのそれぞれを制御する複数の前記制御回路とを備えてもよい。

また、前記点灯装置はさらに、所望の光出力に応じた前記電流指令値を前記複数の制御回路に出力する調光制御回路を備えてもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る照明器具の一形態は、上記点灯装置と、前記点灯装置から電流を供給される固体発光素子とを具備する。

本発明によれば、ＢＣＭ＆ピーク電流制御で動作する点灯装置であって、特性の異なる固体発光素子に対して簡単な構成で光出力のばらつきが抑制された安定した点灯をさせることができる点灯装置及びその点灯装置を用いた照明器具が実現される。

よって、ＬＥＤ等の固体発光素子の照明装置が普及してきた今日において、本発明の実用的価値は極めて高い。

本発明の実施の形態１における点灯装置の回路図 本発明の実施の形態１における点灯装置が備える制御回路の詳細な回路図 従来の点灯装置におけるインダクタに流れる電流のピーク値のばらつきを示す図 従来の点灯装置における出力電圧−電流特性を示す図 本発明の実施の形態１における点灯装置の出力電圧と電流指令値との関係を示す図 本発明の実施の形態１における点灯装置の出力電圧−電流特性を示す図 本発明の実施の形態２における補正回路の詳細な回路図 本発明の実施の形態２における点灯装置の出力電圧と電流指令値との関係を示す図 本発明の実施の形態２における点灯装置の出力電圧−電流特性を示す図 本発明の実施の形態３における電圧検出回路と補正回路の詳細な回路図 本発明の実施の形態３における点灯装置の出力電圧と電流指令値との関係を示す図 本発明の実施の形態３における点灯装置の出力電圧−電流特性を示す図 本発明の実施の形態４における点灯装置の回路図 本発明の実施の形態４における点灯装置の各バックコンバータのインダクタを流れる電流の波形例を示す図 本発明の実施の形態における照明器具の一例を示す外観図 本発明の実施の形態における照明器具の他の一例を示す外観図 本発明の実施の形態における照明器具の他の一例を示す外観図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の点灯装置１ａの回路図、図２は、点灯装置１ａが備える制御回路５の詳細な回路図である。従来の技術との差異は、制御回路５内に補正回路９を追加している点等である。

点灯装置１ａは、負荷となる固体発光素子の一例であるＬＥＤ４を点灯させる装置であって、直流電源となる平滑コンデンサＣ１と、バックコンバータ３と、バックコンバータ３を制御する制御回路５と、調光制御回路１１とを備える。バックコンバータ３は、直流電源となる平滑コンデンサＣ１からの電流を受けてＬＥＤ４に所定の電流を提供する定電流出力のコンバータである。つまり、この点灯装置１ａは、直流電源となる平滑コンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ１の直流電圧を降圧して、負荷となる固体発光素子（ここでは、ＬＥＤ４）に直流電流を供給するバックコンバータ３と、その制御回路５と、調光制御回路１１を備えている。

直流電源となる平滑コンデンサＣ１は、例えば商用交流電源を全波整流器（図示せず）により全波整流した直流電圧を充電されている。全波整流器の交流入力側には高周波成分を除去するためのフィルタ回路を設けることが一般的である。また、全波整流器の直流出力側と平滑コンデンサＣ１の間に、昇圧チョッパ回路等を用いた力率改善回路を介在させてもよい。

調光制御回路１１は、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉを制御回路５（厳密には、制御回路５の電流検出回路６）へ送信する回路である。そのために、調光制御回路１１は、例えば外部からの調光信号（図示せず）を受信し、所望の光出力を得ることができる点灯装置１ａの出力電流Ｉｏｕｔの目標を設定し、その出力電流Ｉｏｕｔを得るための電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉを算出する。なお、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉは、例えば、指令する出力電流の大きさに対応する電圧である。

バックコンバータ３は、主要な構成要素として、スイッチング素子Ｑ１と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１とを有する。インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１、及び、直流電流により点灯するＬＥＤ４に対して直列に接続されここには、スイッチング素子Ｑ１のオン時に平滑コンデンサＣ１からの電流が流れる。スイッチング素子Ｑ１は、インダクタＬ１とＬＥＤ４の直列回路を直流電源となる平滑コンデンサＣ１の両端間に接続するための素子であり、例えば、トランジスタ等である。ダイオードＤ１は、インダクタＬ１から放出される電流をＬＥＤ４に供給する回生ダイオードである。つまり、ダイオードＤ１は、インダクタＬ１とＬＥＤ４との直列回路と並列に接続されて、スイッチング素子Ｑ１のオフ時にインダクタＬ１の蓄積エネルギーをＬＥＤ４に放出する。また、ＬＥＤ４と並列に出力コンデンサＣ２が接続されている。この出力コンデンサＣ２は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフによる脈動成分を平滑化してＬＥＤ４に平滑化された直流電流が流れるようにその容量が設定されている。なお、ＬＥＤ４は、単一のＬＥＤチップであってもよいし、複数個のＬＥＤを直列または並列または直並列接続したＬＥＤモジュールであってもよい。

図１に示される抵抗Ｒ１２及びＲ１３は、ＬＥＤ４とインダクタＬ１との接続点における電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋを検出するための分圧用の抵抗であり、後述するように、電圧検出回路８に属する。なお、電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋは、ＬＥＤ４のカソードにおける電圧でもあるので、以下、電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋをカソード電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋともいう。同様に、抵抗Ｒ１０及びＲ１１も、平滑コンデンサＣ１の両端での電圧Ｖｃ１を検出するための分圧用の抵抗であり、後述するように、電圧検出回路８に属する。また、抵抗Ｒ１は、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出するための抵抗であり、後述するように、電流検出回路６に属する。

制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１を高周波でオンオフする信号を生成し、負荷（ＬＥＤ４）に適正な電流が流れるようインダクタＬ１に流れる電流ＩＬ１を制御する。制御回路５は電流検出回路６とＺＣＤ検出回路７と電圧検出回路８と補正回路９と駆動回路１０とを備える。

図２は本実施の形態に用いる制御回路５の内部構成を簡略化して示している。

電流検出回路６は、電流検出用の抵抗Ｒ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点における電圧を監視することによりスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出値Ｉｓｅｎとして検出する。具体的には、図２に示されるように、電流検出回路６は、コンパレータ６０、抵抗６１、コンデンサ６２を有する。電流検出回路６では、検出値Ｉｓｅｎを示す信号は、抵抗６１及びコンデンサ６２からなるローパスフィルタで平滑化され、コンパレータ６０に入力される。そして、コンパレータ６０で、検出値Ｉｓｅｎと、補正回路９からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとが比較され、検出値Ｉｓｅｎが電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏより大きいときを示す信号が駆動回路１０から出力される。

ＺＣＤ検出回路７は、インダクタＬ１が所定のエネルギーを放出した時点を検出する回路の一例である。本実施の形態では、ＺＣＤ検出回路７は、インダクタＬ１に結合された２次巻線ｎ２の電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆ以下となることを検出し、これにより、電流ＩＬ１が略ゼロとなったことを検出する。具体的には、図２に示されるように、ＺＣＤ検出回路７は、コンパレータ７０、及び、閾値電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生器７１等を有する。ＺＣＤ検出回路７は、コンパレータ７０で、インダクタＬ１に結合された２次巻線ｎ２の電圧と、基準電圧発生器７１で発生された閾値電圧Ｖｒｅｆとを比較し、２次巻線ｎ２の電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆよりも小さいときを示す信号を駆動回路１０に出力する。

電圧検出回路８は、ＬＥＤ４の両端の電圧（順方向電圧）又はインダクタＬ１の両端の電圧を検出する回路の一例である。本実施の形態では、電圧検出回路８は、負荷であるＬＥＤ４の両端電圧Ｖｏｕｔを検出する回路であり、図９に示されるように、電圧Ｖｃ１とカソード出力電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋとの差を検出するための差動増幅器８０を有する。電圧検出回路８では、差動増幅器８０は、ＬＥＤ４のアノード側の電圧ＶＣ１（が抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１とで分圧された電圧から、カソード側１の電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋが抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３とで分圧された電圧を引き算して増幅する。これにより、差動増幅器８０は、ＬＥＤ４への出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｖｏｕｔ＝Ｖｃ１−Ｖｏｕｔ＿Ｋ）を算出し、算出した出力電圧Ｖｏｕｔを補正回路９に出力する。

補正回路９は、電圧検出回路８により検出される電圧（ここでは、出力電圧Ｖｏｕｔ）に応じて、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉに補正を加え、補正後の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして、電流検出回路６に出力する。より詳しくは、補正回路９は、電圧検出回路８により検出される電圧（ここでは、出力電圧Ｖｏｕｔ）とインダクタL１に流れる電流のピーク値との関係において、少なくとも２つの異なる電圧（出力電圧Ｖｏｕｔ）における電流のピーク値が略等しくなるように、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉに補正を加える。そのために、図２に示されるように、補正回路９は、コンパレータ９０、基準電圧（第１の閾値）Ｖｔｈ１を発生する基準電圧発生器９１、トランジスタ９２等を有する。コンパレータ９０で、電圧検出回路８からの出力電圧Ｖｏｕｔと基準電圧発生器９１からの第１の閾値Ｖｔｈ１とが比較され、その比較結果に応じて、トランジスタ９２がオン又はオフする。その比較結果に応じて、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが抵抗で分圧され、又は、分圧されることなくそのまま、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして、出力される。具体的には、電圧検出回路８からの出力電圧Ｖｏｕｔが第１の閾値Ｖｔｈ１以下である場合に、トランジスタ９２がオンし、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが、より小さな値となって、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして出力される。

駆動回路１０は、スイッチング素子Ｑ１をオンオフさせる制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力する。その制御信号は、電流検出回路６により検出される電流値（検出値Ｉｓｅｎ）が所定の電流指令値（電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏ）に達したことが検出されるとスイッチング素子Ｑ１をオフさせる信号である。さらに、その制御信号は、インダクタＬ１が所定のエネルギーを放出したことが検出されると（本実施の形態では、ＺＣＤ検出回路７により電流ＩＬ１が略ゼロになったことが検出されると）、スイッチング素子Ｑ１をオンさせる信号である。つまり、駆動回路１０は、電流検出回路６とＺＣＤ検出回路７の検出結果を受けてスイッチング素子Ｑ１のゲート信号を生成しスイッチング素子Ｑ１を駆動させる回路である。なお、抵抗Ｒ１は電流検出用の小抵抗であるので、ゲート信号には殆ど影響しない。

具体的には、図２に示されるように、駆動回路１０は、フリップフロップ１００及びバッファアンプ１０１等を有する。フリップフロップ１００は、電流検出回路６により検出される電流（検出値Ｉｓｅｎ）が所定の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏに達した時点でリセットされる。そして、インダクタＬ１が所定のエネルギーを放出した時点（ＺＣＤ検出回路７により電流ＩＬ１が略ゼロになったことが検出された時点）でセットされる。バッファアンプ１０１は、フリップフロップ１００からの出力信号を制御信号としてスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力する。

次に、以上のように構成された本実施の形態における点灯装置１ａの動作について、説明する。

まずは、本実施の形態においてのバックコンバータ３の基本動作となる、ピーク電流制御と電流臨界モード（ＢＣＭ）制御について説明する。これらは、特許文献１で示されている動作と同じである。ピーク電流制御は、インダクタＬ１の電流ＩＬ１が所定値に達するとスイッチング素子Ｑ１をオフする制御である。ＢＣＭ制御は、電流ＩＬ１が略ゼロとなった時にスイッチング素子Ｑ１をオンする制御である。

スイッチング素子Ｑ１がオンの状態では、平滑コンデンサＣ１の正極から出力コンデンサＣ２、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、抵抗Ｒ１を介して平滑コンデンサＣ１の負極へ電流が流れる。このとき、インダクタＬ１に流れるチョッパ電流ｉは、インダクタＬ１が磁気飽和しない限り略直線的に上昇する電流となる。インダクタＬ１の両端電圧は平滑コンデンサＣ１の両端での電圧Ｖｃ１と出力コンデンサＣ２の両端での電圧Ｖｃ２の差となるため、インダクタＬ１の電流ｉは略一定の傾きｄｉ／ｄｔ（≒（Ｖｃ１−Ｖｃ２）／Ｌ１）となる。よって、出力コンデンサＣ２の両端での電圧Ｖｃ２、つまり、出力電圧が大きいときには、インダクタＬ１の電流ｉは緩慢に増加し、小さいときには、急速に増加する。

スイッチング素子Ｑ１がオンの状態でインダクタＬ１に流れる電流値は、スイッチング素子Ｑ１に直列に接続された抵抗Ｒ１に発生する電圧により電流検出回路６にて検出される。電流検出回路６は、検出値Ｉｓｅｎと電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとを比較するコンパレータ６０等を備えている。電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏは、補正回路９によって、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが補正された値である。電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉは、調光制御回路１１により、検出抵抗Ｒ１による電流検出Ｉｓｅｎの検出比（実際の電流値と検出電圧の比）に応じて、電流ピーク目標値Ｉｐｅａｋ＿Ｔが、出力電流の目標値Ｉｏｕｔ＿Ｔの２倍の値となるような値に設定されている。例えば、Ｒ１＝０．１Ω、Ｉｏｕｔ＿Ｔ＝１Ａとする時、Ｉｐｅａｋ＿Ｔ＝２Ａ、Ｉｒｅｆ＝０．２Ｖと設定されている。

よって、インダクタ電流が電流指令値Ｉｒｅｆによって定まる電流ピーク目標値ｉｐｅａｋ＿Ｔに達すると、電流検出回路６の検出値Ｉｓｅｎが電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏを超えてコンパレータ６０の出力がＨｉｇｈレベルとなる。その結果、駆動回路１０のフリップフロップ（ＦＦ）１００のリセット入力端子Ｒにリセット信号が入力される。これによりフリップフロップ１００のＱ出力はＬｏｗレベルとなる。よって、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間電荷が引き抜かれて、スイッチング素子Ｑ１は速やかにオフとなる。

スイッチング素子Ｑ１がオフの状態では、インダクタＬ１に蓄積されていた電磁エネルギーがダイオードＤ１を介して出力コンデンサＣ２に放出される。このとき、インダクタＬ１の両端電圧は出力コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２にクランプされるので、インダクタＬ１の電流ｉは略一定の傾きｄｉ／ｄｔ（≒−Ｖｃ２／Ｌ１）で減少していく。

インダクタＬ１に電流ｉが流れている期間中は、インダクタＬ１の２次巻線ｎ２にはインダクタＬ１の電流ｉの傾きに応じた電圧が発生している。この電圧は、インダクタＬ１の電流ｉが流れ終わると、消失する。そのタイミングをＺＣＤ検出回路７で検出する。

ＺＣＤ検出回路７は、ゼロクロス検出用のコンパレータ７０を備えている。コンパレータ７０の−入力端子にはインダクタＬ１の２次巻線ｎ２に発生する電圧が接続され、コンパレータ７０の＋入力端子には、基準電圧発生器７１で発生されたゼロクロス検出用の基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。２次巻線ｎ２の電圧が消失すると、コンパレータ７０の出力がＨｉｇｈレベルとなり、駆動回路１０のフリップフロップ１００のセット入力端子Ｓにセットパルスが供給される。その結果、フリップフロップ１００のＱ出力はＨｉｇｈレベルとなり、スイッチング素子Ｑ１のゲート信号が印加されスイッチング素子Ｑ１はオンとなる。

このような動作を繰り返すことで、インダクタ電流は、ピーク値が一定であり、かつ、略ゼロとなる点で折り返す電流波形となる。このとき、電圧Ｖｏｕｔは、出力コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２と等しく、出力電流Ｉｏｕｔは、インダクタ電流の平均値、つまり、ピーク電流値の約半分の電流値となる。

また、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると自動的にスイッチング素子Ｑ１のオン時間が長く、オフ時間が短くなり、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、自動的にスイッチング素子Ｑ１のオン時間が短く、オフ時間が長くなる。したがって、負荷（ＬＥＤ４）の電圧特性に拠らず、定電流特性を維持できる仕組みとなっている。

ところで、背景技術においても述べたが、バックコンバータ３を構成する部品が持つ遅延時間が存在することにより、スイッチングオフを行うタイミングには電流ピーク検出タイミングから遅延時間ｔｄ０が発生する。

図３に示すように、このような遅延時間ｔｄｏの存在により、実際のインダクタＬ１に流れる電流ＩＬ１のピーク値Ｉｐｅａｋ＿Ｒは、電流ピーク目標値Ｉｐｅａｋ＿Ｔ（電流指令値）よりも大きい値となる。図３は、従来の点灯装置における実際のインダクタＬ１に流れる電流（インダクタ電流ＩＬ１）の電流ピーク値Ｉｐｅａｋ＿Ｒのばらつきを示す図である。図３の左図は、様々な電流ピーク値Ｉｐｅａｋ＿Ｒの例を示しており、図３の右図は、電流ピーク値Ｉｐｅａｋ＿Ｒ付近を拡大したインダクタ電流ＩＬ１の波形を示している。また、次に式から分かるように、バックコンバータ３の出力電圧Ｖｏｕｔが小さいほど、実際のピーク電流値Ｉｐｅａｋ＿Ｒと電流ピーク目標値Ｉｐｅａｋ＿Ｔとの差Δｉｐｅａｋ＝Ｉｐｅａｋ＿Ｒ−Ｉｐｅａｋ＿Ｔは大きくなる。

Δｉｐｅａｋ＝Ｉｐｅａｋ＿Ｒ−Ｉｐｅａｋ＿Ｔ＝ｄｉ／ｄｔ×ｔｄ０＝（Ｖｃ１−Ｖｏｕｔ）／Ｌ×ｔｄ０

これは、遅延時間ｔｄ０が一定であっても、スイッチング素子Ｑ１がオンしている期間でのインダクタＬ１の電流の傾きはｄｉ／ｄｔ≒（Ｖｃ１−Ｖｏｕｔ）／Ｌ１となり、出力電圧Ｖｏｕｔによって傾きｄｉ／ｄｔが異なるからである。これにより、単に電流臨界モード（ＢＣＭ）＆ピーク電流制御にてバックコンバータ３を動作させると、出力電圧−電流特性は、図４に示す従来のような、完全な定電流性とならず、出力電圧Ｖｏｕｔが小さくなるにつれ出力電流が大きくなる特性となる。図４は、従来の点灯装置における出力電圧−電流特性を示す図である。ここに示される出力電圧−電流特性は、次の式に示される通りである。

Ｉｏｕｔ＝Ｉｐｅａｋ＿Ｒ／２＝（Δｉｐｅａｋ＋Ｉｐｅａｋ＿Ｔ）／２＝（Ｖｃ１−Ｖｏｕｔ）／Ｌ×ｔｄ０／２＋Ｉｐｅａｋ＿Ｔ／２

実際のこのような特性の点灯装置において、接続される負荷（ＬＥＤ４）において順方向電圧（つまり、出力電圧Ｖｏｕｔ）に個体差がある場合、接続される個体により出力電流にばらつきが出るため、光出力にばらつきが出てしまう。電流定格が同じで電圧定格の異なる異種の負荷を接続した場合、または、同じ負荷を直列に複数個並べて回路に接続した場合、出力電圧の差により出力電流が定格範囲内から外れてしまうことで、所望の光出力が得られないことが考えられる。

例えば、図４の出力特性を持つ点灯装置に、順方向電圧（つまり、電圧Ｖｏｕｔ）が定格１００ＶのＬＥＤモジュールを複数直列接続した際、１直列（Ｖｏｕｔ＝１００Ｖ）では出力電流１．１０Ａに対し、２直列（Ｖｏｕｔ＝２００Ｖ）の負荷では１．０７Ａとなり、出力電流に３０ｍＡのばらつきが発生してしまう。これでは、同じＬＥＤモジュールにも関わらず、直列接続数によって１つあたりが出力する光出力が変化してしまう。なお、上記出力電流の算出条件は、Ｖｃ１＝４２０Ｖ、インダクタＬ＝８００ｕＨ、Ｔｄ０＝５００ｎＳ、Ｉｐｅａｋ＿Ｔ＝２Ａである。

そこで、本実施の形態では、電圧検出回路８により検出される出力電圧Ｖｏｕｔが第１の閾値以下である場合に、調光制御回路１１から与えられた電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉを補正する補正回路９を制御回路５内に備えている。これにより、インダクタ電流ＩＬ１の実際のピーク電流値Ｉｐｅａｋ＿Ｒと電流ピーク目標値Ｉｐｅａｋ＿Ｔとの差Δｉｐｅａｋを、出力電圧Ｖｏｕｔに拠らず一定値とする。本実施の形態では、電圧検出回路８により検出される出力電圧ＶｏｕｔとインダクタＬ１に流れる電流のピーク値との関係において、少なくとも２つの異なる出力電圧Ｖｏｕｔにおいて電流のピーク値が略等しくなるように、制御される。

補正回路９には、入力として調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが与えられ、出力として電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏが出力される。より詳しくは、補正回路９は、電圧検出回路８で検出された出力電圧Ｖｏｕｔが第１の閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合は、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉをそのまま出力する。一方、出力電圧Ｖｏｕｔが第１の閾値Ｖｔｈ１以下である場合は、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉを減衰させ（分圧し）、Ｉｒｅｆ＿ｏ＜Ｉｒｅｆ＿ｉとなる電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏを出力する。

この動作により、実際のピーク電流値Ｉｐｅａｋ＿Ｒの出力電圧Ｖｏｕｔによる差異が低減される。

図５に、Ｖｃ１＝４２０Ｖ、Ｔｄ０＝５００ｎＳ、インダクタＬ＝８００ｕＨ、Ｉｐｅａｋ＿Ｔ＝２Ａとした時の、出力電圧Ｖｏｕｔと電流指令値Ｉｒｅｆ（Ｉｒｅｆ＿ｉ、Ｉｒｅｆ＿ｏ）との関係の一例を示す。電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉ＝２に対し、補正回路９から出力される電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏは、Ｖｏｕｔ＜１５０ＶにおいてＩｒｅｆ＿ｏ＝０．１９４とするようステップ状に電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが補正される。

以上のような電流指令値の補正により、図６に示すように、実際のピーク電流値Ｉｐｅａｋ＿Ｒの出力電圧Ｖｏｕｔによる違いを小さくすることができる。図６は、本実施の形態における点灯装置１ａの出力電圧−電流特性を示す図である。この図６と従来の点灯装置における図４とを比較して分かるように、本実施の形態における点灯装置１ａにより、出力電圧−電流特性を、電圧Ｖｏｕｔによる変動幅の小さい特性にすることができる。

図６の出力電圧−電流特性を持つ点灯装置において、順方向電圧Ｖｏｕｔが定格１００ＶのＬＥＤモジュールを接続する場合、モジュール１直列（Ｖｏｕｔ＝１００Ｖ）では出力電流１．０７０Ａに対し、モジュール２直列（Ｖｏｕｔ＝２００Ｖ）の負荷でも１．０７０Ａとなり、出力電流差が発生しない。なお、このときの算出条件は、Ｖｃ１＝４２０Ｖ、インダクタＬ＝８００ｕＨ、 Ｔｄ０＝５００ｎＳ、Ｉｐｅａｋ＿Ｔ＝２Ａである。

このように、本実施の形態では、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉを補正することで、ＬＥＤ４として直列に接続するＬＥＤの個数が変更された場合においても、出力電流をほぼ同一にする（出力電流の出力電圧依存性を抑制する）ことができる。

なお、本実施の形態における補正回路９を有効に機能させるために、第１の閾値Ｖｔｈ１については、点灯装置１ａに接続されるＬＥＤ４のうち、順方向電圧が異なる２種類のＬＥＤ４の順方向電圧Ｖｒ１とＶｒ２との間となるように設定する。たとえば、Ｖｒ１＜Ｖｔｈ１＜Ｖｒ２が成立するように、Ｖｔｈ１を設定する。より好ましくは、補正回路９のコンパレータ９０が切り替る出力電圧付近においては出力電流が急に切り替るため、第１の閾値Ｖｔｈ１は、通常採ることのない出力電圧に設定するのがよい。例えば、接続が想定される負荷（ＬＥＤ４）の出力電圧の中間値に設定するのがよい。上記算出例の場合、出力電圧は１００Ｖもしくは２００Ｖを想定したため、その中間値である１５０Ｖを第１の閾値Ｖｔｈ１として選択した。なお、第１の閾値Ｖｔｈ１に所定のヒステリシス値を持たせてもよい。

なお、本実施の形態を実現できるバックコンバータ３は、図１に示すような回路だけでなく、スイッチング素子Ｑ１がオンであるときに、インダクタを流れる電流の傾きが出力電圧に応じて変化するコンバータであればよい。つまり、本発明におけるバックコンバータは、平滑コンデンサＣ１の正極から出力コンデンサＣ２、インダクタＬ１を介して平滑コンデンサＣ１の負極へ電流が流れるタイプのコンバータであればよい。ただし、採用する回路構成に合わせて一部検出回路の論理の正負など詳細部において変更が必要になる場合がある。

以上、実施の形態１では、電圧検出回路８により検出される出力電圧が第１の閾値以下である場合に、補正回路９により、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが補正される。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔによらず出力電流Ｉｏｕｔを一定とする（出力電流Ｉｏｕｔの出力電圧Ｖｏｕｔ依存性が抑制された）点灯装置１ａを実現できる。よって、電圧定格が違う負荷（ＬＥＤ４）が接続された場合や、負荷としてのＬＥＤの直列接続の個数を変更した場合においても、所望の光出力を得ることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における点灯装置について説明する。

実施の形態２の点灯装置は、補正回路が出力電圧Ｖｏｕｔと電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとの関係を切り替える切替点（つまり、閾値）を複数持つ点で実施の形態１と異なる。以下、実施の形態１と異なる構成（補正回路）だけについて説明する。

図７は、本実施の形態における補正回路１９の詳細な回路図である。本図に示されるように、補正回路１９は、２つのコンパレータ１９０及び１９２、２つの基準電圧発生器１９１及び１９３、２つのトランジスタ１９４及び１９５、抵抗１９６〜１９８等を有する。この補正回路１９は、実施の形態１における補正回路９の２セット（ただし、基準電圧が異なる）に相当する。２つの基準電圧発生器１９１及び１９３で発生される基準電圧（第１の閾値Ｖｔｈ１、第２の閾値Ｖｔｈ２）は、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１満たすように設定されている。

このような構成を備える補正回路１９では、電圧検出回路８からの出力電圧Ｖｏｕｔは、コンパレータ１９０及び１９２で、第２の閾値Ｖｔｈ２及び第１の閾値Ｖｔｈ１と比較される。その比較結果に応じて、トランジスタ１９４及び１９５がオン又はオフし、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが第１の分圧比で分圧される、又は、第２の分圧比で分圧される、又は、分圧されることなくそのまま、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして、出力される。

具体的には、電圧検出回路８からの出力電圧Ｖｏｕｔが第１の閾値Ｖｔｈ１より大きい場合には（Ｖｔｈ１＜Ｖｏｕｔ）、コンパレータ１９２及び１９０からＬｏｗレベル信号が出力され、２つのトランジスタ１９４及び１９５がオフとなる。その結果、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉは、分圧されることなくそのまま、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして、出力される。

また、電圧検出回路８からの出力電圧Ｖｏｕｔが第２の閾値Ｖｔｈ２より大きく、かつ第１の閾値Ｖｔｈ１以下である場合には（Ｖｔｈ２＜Ｖｏｕｔ≦Ｖｔｈ１）、コンパレータ１９２からＨｉｇｈレベル信号、コンパレータ１９０からＬｏｗレベル信号が出力される。その結果、２つのトランジスタ１９４及び１９５のうちトランジスタ１９４だけがオンし、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉは、抵抗１９６と抵抗１９７とで定まる第１の分圧比で分圧され、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして、出力される。

また、電圧検出回路８からの出力電圧Ｖｏｕｔが第２の閾値Ｖｔｈ２以下である場合には（Ｖｏｕｔ≦Ｖｔｈ２）、コンパレータ１９２及び１９０からＨｉｇｈレベル信号が出力され、２つのトランジスタ１９４及び１９５がオンする。その結果、調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉは、抵抗１９６と、抵抗１９７及び抵抗１９８の並列合成抵抗とで定まる第２の分圧比（＜第１の分圧比）で分圧され、電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとして、出力される。

このような動作により、補正回路１９は、図８に示されるように２点のＶｏｕｔ（第１の閾値Ｖｔｈ１、第２の閾値Ｖｔｈ２）で電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏを切り替えることができるため、出力電圧−電流特性は図９に示されるようになる。なお、図８は、本実施の形態における点灯装置の出力電圧Ｖｏｕｔと電流指令値Ｉｒｅｆ（Ｉｒｅｆ＿ｉ、Ｉｒｅｆ＿ｏ）との関係の一例を示す図である。図９は、本実施の形態における点灯装置の出力電圧−電流特性を示す図である。

図９と従来の点灯装置における図４とを比較して分かるように、本実施の形態における点灯装置によれば、出力電圧Ｖｏｕｔによる実際のピーク電流値Ｉｐｅａｋ＿Ｒの差異をより低減することができる。このように、補正回路１９において複数の電圧切替点を持たせることで、より多くの定格電圧の違う負荷（ＬＥＤ４）にも対応可能である（つまり、略等しい出力電流を供給できる）。

例えば、図９に示されるような特性においては、Ｖｏｕｔ＝１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖにおいて、すべてほぼ同じ電流をＬＥＤ４に出力することが可能である。

なお、本実施の形態における補正回路１９を有効に機能させるために、第１の閾値Ｖｔｈ１及び第２の閾値Ｖｔｈ２については、点灯装置に接続されるＬＥＤ４のうち、順方向電圧が異なる２種類のＬＥＤ４の順方向電圧Ｖｒ１とＶｒ２との間に設定するのが好ましい。たとえば、Ｖｒ１＜Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１＜Ｖｒ２と設定するのが好ましい。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における点灯装置について説明する。

実施の形態３の点灯装置は、補正回路が出力電圧Ｖｏｕｔに応じて変化するカソード電圧Ｖｏｕｔ＿ｋを検出し、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿ｋに応じて電流指令値Ｉｒｅｆを連続的に補正する点で実施の形態１と異なる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔによらず出力電流Ｉｏｕｔを確実に一定とする点灯装置が実現される。そのために、本実施の形態の点灯装置では、実施の形態１の点灯装置１ａにおける電圧検出回路８と補正回路９に一部の変更を加えている。以下、実施の形態１と異なる構成（電圧検出回路及び補正回路）だけについて説明する。

図１０は、本実施の形態における電圧検出回路２８と補正回路２９の詳細な回路図である。

電圧検出回路２８は、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋを、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３とで分圧し、得られた分圧電圧を補正回路２９に出力する。なお、スイッチング素子Ｑ１がオンである期間においては、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿ＫはインダクタＬ１の両端電圧ＶＬと略等しい。スイッチング素子Ｑ１のオン抵抗及び抵抗Ｒ１は、無視できる程度に小さいからである。本実施の形態では、電圧検出回路２８は、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋを検出することで、スイッチング素子Ｑ１がオンである期間のインダクタＬ１の両端電圧ＶＬを検出している。

補正回路２９は、電圧検出回路２８により検出される電圧に依存することなくインダクタＬ１に流れる電流のピーク値が一定になるよう、電流指令値ｉｒｅｆ＿ｉに補正を加える回路である。つまり、補正回路２９は、電圧検出回路２８により検出される電圧（ここでは、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋ）に応じて補正回路２９により連続的に電流指令値Ｉｒｅｆを補正する。そのために、補正回路２９は、トランスコンダクタンスアンプ２９０、基準電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）を発生する基準電圧発生器２９１、トランジスタ２９２等を有する。

このように構成された電圧検出回路２８と補正回路２９の動作は次の通りである。

電圧検出回路２８では、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿ｋを分圧した電圧を補正回路２９に出力する。

補正回路２９では、トランスコンダクタンスアンプ２９０は、電圧検出回路２８からの電圧と基準電圧発生器２９１で発生した閾値電圧Ｖｔｈとの電圧差に応じた電流をトランジスタ２９２のベースに出力する。補正後の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏは、入力された電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉから、図示された抵抗とトランジスタ２９２のコレクタ電流（言い換えると、トランジスタ２９２のオン抵抗）とに応じて分圧された値となる。

このような電圧検出回路２８及び補正回路２９により、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿ｋが大きくなるにつれて、トランジスタ２９２のコレクタ電流が大きくなり、補正後の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏが連続的に小さくなる。言い換えると、上述した出力電圧Ｖｏｕｔとカソード電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋとの関係（Ｖｏｕｔ＝Ｖｃ１−Ｖｏｕｔ＿Ｋ）より、出力電圧Ｖｏｕｔが小さいほど、より小さな電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏが生成される。

なお、基準電圧発生器２９１が発生する閾値電圧Ｖｔｈは、カソード電圧Ｖｏｕｔ＿Ｋ（あるいは、出力電圧Ｖｏｕｔ）と補正後の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとを適切に関係づけるオフセット値として設定される。

これらの電圧検出回路２８及び補正回路２９による実施結果を図１１（電流指令値補正）、図１２（電圧―電流特性）に示す。つまり、図１１は、本実施の形態における点灯装置の出力電圧Ｖｏｕｔと補正後の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏとの関係の一例を示す図である。図１２は、本実施の形態における点灯装置の出力電圧−電流特性を示す図である。

図１１に示されるように、本実施の形態では、点灯装置の出力電圧Ｖｏｕｔが大きいほど補正後の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏが大きくなるように、補正後の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｏが連続的に変化している。また、図１２と従来の点灯装置における図４とを比較して分かるように、出力電圧Ｖｏｕｔによらずに、出力電流Ｉｏｕｔが一定となる。

このように、本実施の形態における点灯装置によれば、電圧検出回路２８により検出される電圧に依存することなくインダクタＬ１に流れる電流のピーク値が一定になるように調光制御回路１１からの電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉに対して補正が加えられる。その結果、出力電圧Ｖｏｕｔに依存することなく、同一の出力電流Ｉｏｕｔが確保される。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における点灯装置について説明する。

実施の形態４では、バックコンバータと、制御回路と、固体発光素子（ここでは、ＬＥＤ）とを複数備える点で実施の形態１〜３と異なる。

図１３は、本実施の形態の点灯装置１ｂの回路図である。

ここでは、例えば、３個のバックコンバータ３ａ〜３ｃで点灯装置１ｂを構成した回路を用いて説明する。この点灯装置１ｂは、共通の直流電源となる平滑コンデンサＣ１の直流電圧を降圧して、負荷となるＬＥＤ４ａ〜４ｃに直流電流を供給する複数のバックコンバータ３ａ〜３ｃ及び制御回路５ａ〜５ｃを備える。

それぞれのバックコンバータ３ａ〜３ｃは、いずれも、実施の形態１のバックコンバータ３と同様の回路構成を備える。たとえば、バックコンバータ３ａであれば、インダクタＬ１ａと、スイッチング素子Ｑ１ａと、ダイオードＤ１ａと、出力コンデンサＣ２ａとを備える。

それぞれの制御回路５ａ〜５ｃは、いずれも、実施の形態１の制御回路５と同様の回路構成を備える。たとえば、制御回路５ａであれば、電流検出回路６ａ、ＺＣＤ検出回路７ａ、電圧検出回路８ａ、補正回路９ａ、駆動回路１０ａを備える。３つの制御回路５ａ〜５ｃには、調光制御回路１１から共通の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉが入力される。

各バックコンバータ３ａ〜３ｃとその制御回路５ａ〜５ｃは、それぞれ独立して実施の形態１と同様の動作をする。例えば、バックコンバータ３ａ及び制御回路５ａにおいては、電圧検出回路８により検出される出力電圧が第１の閾値以下である場合に補正回路９により電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｉを補正する。これにより、出力電圧に拠らずにインダクタＬ１に流れる電流のピーク値が一定値となり（あるいは、変動幅が抑制され）、出力電圧によらず出力電流を一定とする（あるいは、出力電流の変動幅が抑制される）点灯装置を実現できる。

図１４に各バックコンバータ３ａ〜３ｃのインダクタを流れる電流ＩＬ＿ａ〜ＩＬ＿ｃの波形例を示す。なお、各制御回路５ａ〜５ｃが備える補正回路には、実施の形態２で示した補正回路１９と同様のものを用いている。３つのバックコンバータ３ａ〜３ｃには定格電圧が異なる以下の負荷（ＬＥＤ４ａ〜４ｃ）を接続した。つまり、バックコンバータ３ａに接続されるＬＥＤ４ａの定格電圧Ｖｏｕｔ＿ａ＝１００Ｖ、バックコンバータ３ｂに接続されるＬＥＤ４ｂの定格電圧Ｖｏｕｔ＿ｂ＝２００Ｖ、バックコンバータ３ｃに接続されるＬＥＤ４ｃの定格電圧Ｖｏｕｔ＿ｃ＝３００Ｖである。

図１４の波形例から分かるように、それぞれのバックコンバータ３ａ〜３ｃにおいて、スイッチング素子のオン時間Ｔｏｎと電流傾きΔｉは異なるが、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて目標値Ｉｒｅｆ＿ｉが補正される。これにより、電流ピーク値Ｉｐｅａｋ＿Ｒはほぼ同一となり、出力電流もほぼ一定とすることができる。

このように、本実施の形態によれば、各出力における出力電圧−電流特性の定電流性を確保することにより、出力電圧によらず出力電流を一定とする点灯装置が実現される。また、各出力に電圧定格の違うＬＥＤが接続された場合や、ＬＥＤの直列接続の個数を変更した負荷（ＬＥＤ）を接続した場合においても、所望の電流を流すことができるため所望の光出力を得ることができる。

以上のように、本実施の形態においては、簡単な回路により、複数の出力における各出力において所望の光出力を確保し全体出力の光出力ムラを低減することができる点灯装置を実現できる。

なお、本実施の形態の点灯装置１ｂは、実施の形態１のバックコンバータ及び制御回路を３セット備えたが、３セット以外のセット数のバックコンバータ及び制御回路を備えてもよいし、実施の形態２又は３のバックコンバータ及び制御回路を備えてもよい。

以上の実施の形態１〜４で説明した点灯装置１ａ及び１ｂは、照明器具に適用できるのは言うまでもない。図１５〜図１７は、上記実施の形態１〜４の点灯装置１ａ及び１ｂを備える照明器具の外観図である。ここでは、照明器具の例として、ダウンライト２００ａ（図１５）、スポットライト２００ｂ（図１６）及び２００ｃ（図１７）が図示されている。図中の２０１は点灯装置の回路（バックコンバータ及び制御回路）を収納している回路ボックスであり、２０２はＬＥＤを装着した灯体であり、２０３は回路ボックス２０１と灯体２０２のＬＥＤとを電気的に接続する配線である。回路ボックス２０１には、例えば、実施の形態１〜３のいずれかの点灯装置、又は、実施の形態４の点灯装置１ｂにおける１組以上の回路（バックコンバータ及び制御回路）のいずれかが収納される。

このような照明器具では、上記実施の形態における点灯装置が用いられるので、簡単な構成で光出力のばらつきが抑制された安定した照明が実現される。さらに、上記実施の形態４の点灯装置を適用した場合には、複数の照明器具において、同じ光出力が確保される。

以上のように、上記実施の形態における点灯装置は、固体発光素子（ＬＥＤ４等）を点灯させる点灯装置であって、直流電源（平滑コンデンサＣ１）と、直流電源からの電流を受けて固体発光素子に所定の電流を提供するバックコンバータ３等と、バックコンバータ３等を制御する制御回路５等とを備える。バックコンバータ３等は、スイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１と直列に接続され、スイッチング素子Ｑ１のオン時に直流電源から電流が流れるインダクタＬ１と、インダクタＬ１から放出される電流を固体発光素子に供給するダイオードＤ１とを有する。制御回路５等は、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出する電流検出回路６等と、固体発光素子の両端の電圧又はインダクタＬ１の両端の電圧を検出する電圧検出回路８等と、電流検出回路６等により検出される電流値が所定の電流指令値に達したことが検出されるとスイッチング素子Ｑ１をオフさせ、インダクタＬ１が所定のエネルギーを放出したことが検出されるとスイッチング素子Ｑ１をオンさせる制御信号を生成してスイッチング素子Ｑ１に出力する駆動回路１０等と、電圧検出回路８等により検出される電圧に応じて、電流指令値に補正を加える補正回路９等とを有する。

より詳しくは、補正回路９等は、電圧検出回路８等により検出される電圧とインダクタＬ１に流れる電流のピーク値との関係において、少なくとも２つの異なる電圧における電流のピーク値が略等しくなるように、電流指令値に補正を加える。

これにより、出力電圧の大きさに依存する出力電流のばらつきが抑制されるので、固体発光素子の順方向電圧あるいは定格電圧のばらつきがあっても、電流指令値で定まる一定範囲内の電流が固体発光素子に出力される。さらに、このような定電流制御は、簡易な補正回路によって実現されている。よって、ＢＣＭ＆ピーク電流制御で動作するスイッチング電源回路を用いた点灯装置であって、特性の異なる固体発光素子に対して簡単な構成で光出力のばらつきが抑制された安定した点灯をさせることができる点灯装置が実現される。

また、実施の形態１では、補正回路９は、電圧検出回路８により検出される出力電圧が第１の閾値以下である場合に、電流指令値を、電流指令値よりも小さい第１の補正値に補正する。これにより、電圧検出回路により検出される出力電圧が第１の閾値以下である場合に、電流指令値がより小さい第１の補正値に補正され、インダクタに流れる電流のピーク値のばらつきが抑制される。

また、実施の形態２では、補正回路１９は、さらに、電圧検出回路８により検出される出力電圧が、第１の閾値よりも小さい第２の閾値以下である場合に、電流指令値を、第１の補正値よりも小さい第２の補正値に補正する。これにより、出力電圧と電流指令値との関係を切り替える切替点（つまり、閾値）が複数設けられるので、インダクタに流れる電流のピーク値のばらつきが更に抑制される。

なお、閾値については、第１の閾値及び第２の閾値は、当該点灯装置に接続される固体発光素子のうち、順方向電圧が異なる２種類の固体発光素子の順方向電圧の間の値である。これにより、点灯装置に接続される固体発光素子の順方向電圧の範囲内に閾値が設定されるので、確実に、インダクタに流れる電流のピーク値のばらつきが抑制される。

また、実施の形態３では、補正回路２９は、電圧検出回路２８により検出される電圧に依存することなくインダクタＬ１に流れる電流のピーク値が一定になるよう、電流指令値に補正を加える。これにより、電圧検出回路２８により検出される電圧に依存することなくインダクタに流れる電流のピーク値が一定になるので、出力電圧に依存することなく出力電流が一定となる。

また、実施の形態４では、点灯装置１ｂは、複数の固体発光素子を点灯させる装置であり、複数の固体発光素子のそれぞれに対応する複数のバックコンバータ３ａ〜３ｃと、複数のバックコンバータ３ａ〜３ｃのそれぞれを制御する複数の制御回路５ａ〜５ｃとを備える。このとき、点灯装置１ｂはさらに、所望の光出力に応じた電流指令値を複数の制御回路５ａ〜５ｃに出力する調光制御回路１１を備える。これにより、複数の固体発光素子に対して、共通の電流指令値で定まる同じ出力電流が印加されるので、複数の固体発光素子間において光出力の大きさが統一され、全体として光出力のばらつきが抑制された照明が行われる。

また、上記実施の形態における照明器具（ダウンライト２００ａ、スポットライト２００ｂ及び２００ｃ）は、点灯装置１ａ及び１ｂと、点灯装置から電流を供給される固体発光素子とを具備する。これにより、簡単な構成で光出力のばらつきが抑制された安定した照明が実現される。さらに、上記実施の形態３の点灯装置を適用した複数の照明器具では、複数の照明器具間で光出力のばらつきが抑制された照明が実現される。

以上、本発明に係る点灯装置及び照明器具について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

たとえば、上記実施の形態の点灯装置では、固体発光素子として、ＬＥＤが用いられたが、本発明に係る固体発光素子は、有機ＥＬ素子等の他の固体発光素子であってもよい。

また、上記実施の形態における点灯装置を複数の照明器具に適用する場合には、上記実施の形態１〜４のいずれかのタイプの点灯装置が全ての照明器具に適用されてもよいし、複数のタイプの点灯装置が混在した形態で複数の照明器具に適用されてもよい。さらに、上記実施の形態４の点灯装置を複数の照明器具に適用する場合には、複数組のバックコンバータ及び制御回路のそれぞれが分散されて各照明器具に収納されてもよいし、複数組のバックコンバータ及び制御回路がまとめて１つの照明器具に収納されてもよい。

Ｃ１、Ｃ１ａ 平滑コンデンサ
Ｄ１、Ｄ１ａ ダイオード
Ｑ１、Ｑ１ａ スイッチング素子
Ｌ１、Ｌ１ａ インダクタ
Ｃ２、Ｃ２ａ 出力コンデンサ
Ｒ１、Ｒ１ａ、Ｒ１０〜Ｒ１３、Ｒ１２ａ、Ｒ１３ａ、６１、１９６〜１９８ 抵抗
１ａ、１ｂ 点灯装置
３、３ａ〜３ｃ、１３ バックコンバータ
４、４ａ〜４ｃ ＬＥＤ
５、５ａ〜５ｃ、１５ 制御回路
６、６ａ 電流検出回路
７、７ａ ＺＣＤ検出回路
８、８ａ、２８ 電圧検出回路
９、９ａ、１９、２９ 補正回路
１０、１０ａ 駆動回路
１１ 調光制御回路
６０、７０ コンパレータ
６２ コンデンサ
７１、９１、１９１、１９３、２９１ 基準電圧発生器
９０、１９０、１９２ コンパレータ
９２、１９４、１９５、２９２ トランジスタ
１００ フリップフロップ
１０１ バッファアンプ
２００ａ ダウンライト
２００ｂ、２００ｃ スポットライト
２０１ 回路ボックス
２０２ 灯体
２９０ トランスコンダクタンスアンプ

Claims (8)

1. 固体発光素子を点灯させる点灯装置であって、
   直流電源と、
   前記直流電源からの電流を受けて前記固体発光素子に所定の電流を提供するバックコンバータと、
   前記バックコンバータを制御する制御回路とを備え、
   前記バックコンバータは、
   スイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と直列に接続され、前記スイッチング素子のオン時に前記直流電源から電流が流れるインダクタと、
   前記インダクタから放出される電流を前記固体発光素子に供給するダイオードとを有し、
   前記制御回路は、
   前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
   前記固体発光素子の両端の電圧又は前記インダクタの両端の電圧を検出する電圧検出回路と、
   前記電流検出回路により検出される電流値が所定の電流指令値に達したことが検出されると前記スイッチング素子をオフさせ、前記インダクタが所定のエネルギーを放出したことが検出されると前記スイッチング素子をオンさせる制御信号を生成して前記スイッチング素子に出力する駆動回路と、
   前記電圧検出回路により検出される電圧に応じて、前記電流指令値に補正を加える補正回路とを有し、
   前記補正回路は、前記電圧検出回路により検出される電圧が所定の閾値より小さい場合及び大きい場合のそれぞれにおいて、前記電圧が大きいほど前記インダクタに流れる電流のピーク値が小さくなり、かつ、前記電圧検出回路により検出される電圧と前記インダクタに流れる電流のピーク値との関係において、前記小さい場合及び前記大きい場合のそれぞれにおける２つの異なる前記電圧における前記電流のピーク値が略等しくなるように、前記電流指令値に補正を加える
   点灯装置。
2. 前記補正回路は、前記電圧検出回路により検出される出力電圧が第１の閾値以下である場合に、前記電流指令値を、前記電流指令値よりも小さい第１の補正値に補正する
   請求項１記載の点灯装置。
3. 前記補正回路は、さらに、前記電圧検出回路により検出される出力電圧が、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以下である場合に、前記電流指令値を、前記第１の補正値よりも小さい第２の補正値に補正する
   請求項２記載の点灯装置。
4. 前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、当該点灯装置に接続される固体発光素子のうち、順方向電圧が異なる２種類の固体発光素子の順方向電圧の間の値である
   請求項３記載の点灯装置。
5. 前記補正回路は、前記電圧検出回路により検出される電圧に依存することなく前記インダクタに流れる電流のピーク値が一定になるよう、前記電流指令値に補正を加える
   請求項１記載の点灯装置。
6. 前記点灯装置は、複数の固体発光素子を点灯させる装置であり、
   前記点灯装置は、前記複数の固体発光素子のそれぞれに対応する複数の前記バックコンバータと、前記複数のバックコンバータのそれぞれを制御する複数の前記制御回路とを備える
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
7. さらに、所望の光出力に応じた前記電流指令値を前記複数の制御回路に出力する調光制御回路を備える
   請求項６記載の点灯装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の点灯装置と、
   前記点灯装置から電流を供給される固体発光素子とを具備する
   照明器具。

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