JP6145678B2 - 点灯装置、照明器具、及び照明システム - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置、照明器具、及び照明システムに関し、より詳細には、光量又は色温度を調整可能な点灯装置、照明器具、及び照明システムに関する。

従来、位相制御式調光器から入力される調光信号にしたがって、色調の異なる複数のＬＥＤ負荷を有する発光部を制御するＬＥＤ駆動回路があった（例えば特許文献１参照）。

位相制御式調光器は、交流電源と直列に接続されたスイッチング素子を、交流電源電圧のある位相角でオンさせることによって、正弦波形の一部をカットしたような交流電圧を生成し、この交流電圧を調光信号としてＬＥＤ駆動回路に出力する。ＬＥＤ駆動回路は、位相制御式調光器から入力された調光信号に基づいて、複数のＬＥＤ負荷に流す電流をそれぞれ調整することによって、調色および調光を行っていた。

特開２０１２−１３４００１号公報

上記特許文献１に記載されたＬＥＤ駆動回路では、電圧変動やノイズなどによって交流電源電圧に歪みが重畳されると、位相制御式調光器から出力される調光信号にも歪みが重畳されてしまい、発光部から出力される光が変動する可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みて為され、出力光の変動を抑制しつつ、制御の追従性を向上させた点灯装置、照明器具、及び照明システムを提供することを目的とする。

本発明の点灯装置は、交流直流変換部と、電圧変換部と、第１信号発生部と、第２信号発生部と、測定部と、制御部とを備えたことを特徴とする。前記交流直流変換部は、交流電源から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号を出力する外部の設定器から前記設定信号が入力され、前記設定信号を整流、平滑して所定電圧値の直流電圧に変換する。前記電圧変換部は、前記交流直流変換部から出力される直流電圧の電圧値を変換して、固体発光素子を有する光源モジュールに出力する。前記第１信号発生部は、前記設定信号の導通角の大きさに対応したデューティ比のＰＷＭ信号を発生する。前記第２信号発生部は、前記ＰＷＭ信号を平滑することによって前記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧値の直流電圧を発生する。前記測定部は、前記交流直流変換部から出力される直流電圧の変動値を測定する。前記制御部は、前記第２信号発生部が発生した直流電圧に前記測定部によって測定された変動値をフィードバックした結果に基づいて、前記電圧変換部の出力を制御する。

この点灯装置において、前記制御部は、前記第２信号発生部が発生した直流電圧に、前記測定部によって測定された変動値を重畳させて得た指令値に基づいて前記電圧変換部の出力を制御することも好ましい。

この点灯装置において、前記制御部は、前記測定部によって測定された変動値の絶対値が所定の閾値未満であれば、前記第２信号発生部が発生した出力電圧をもとに前記電圧変換部の出力を制御するように構成されることも好ましい。さらに、前記制御部は、前記測定部によって測定された変動値の絶対値が前記閾値以上であれば、前記第２信号発生部が発生した直流電圧に前記測定部によって測定された変動値をフィードバックした結果に基づいて、前記電圧変換部の出力を制御するように構成されることも好ましい。

本発明の照明器具は、上述した何れかの点灯装置を備えたことを特徴とする。

本発明の照明器具は、固体発光素子を有する光源モジュールと、上述した何れかの点灯装置を備えたことを特徴とする。

この照明器具において、前記光源モジュールを複数備え、複数の前記光源モジュールの各々は、他の前記光源モジュールと、前記固体発光素子の順方向電圧の合計値が異なることも好ましい。

この照明器具において、前記光源モジュールを複数備え、複数の前記光源モジュールの各々は、他の前記光源モジュールと色温度が異なる前記固体発光素子を備えることも好ましい。

本発明の照明システムは、上述した何れかの照明器具と、設定器とを備えたことを特徴とする。前記設定器は、交流電源から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号を前記照明器具に出力する。

本発明の点灯装置によれば、第２信号発生部は、ＰＷＭ信号を平滑することによってデューティ比に応じた直流電圧を発生しているから、交流電圧に歪みが重畳されることでＰＷＭ信号のデューティ比が変動した場合でも、第２信号発生部から出力される直流電圧が変動するのを抑制できる。したがって、電源変動やノイズなどによって交流電源から入力される交流電圧に歪みが重畳されたとしても、光源モジュールから出力される光の変動を抑制できる。また、ユーザが設定器を操作して設定信号の導通角を低下させた場合に、交流直流変換部の出力電力が、光源モジュールを点灯させるのに必要な電力を下回ると、交流変換部の出力電圧が所定電圧値から低下することになる。本発明の点灯装置によれば、制御部は、測定部が測定した変動値を第２信号発生部が発生した直流電圧にフィードバックした結果に基づいて、電圧変換部の出力を制御しているので、設定器の設定変更に追随させて光出力を変化させることができ、制御の追従性を向上させることができる。

本発明の照明器具では、意図しない出力光の変動を抑制しつつ、制御の追従性を向上させた照明器具を実現できる。

本発明の照明システムでは、意図しない出力光の変動を抑制しつつ、制御の追従性を向上させた照明システムを実現できる。

本実施形態の点灯装置の概略的なブロック回路図である。 本実施形態の点灯装置の調光・調色特性を説明する説明図である。 本実施形態の点灯装置の動作を説明する波形図であり、（ａ）は整流回路３の出力電圧の波形図、（ｂ）はＰＷＭ信号の波形図、（ｃ）は平滑回路８の出力電圧の波形図、（ｄ）は測定回路１４の出力電圧の波形図である。 本実施形態の点灯装置の動作を説明する説明図である。 本実施形態の点灯装置の動作を説明する波形図である。 本実施形態の点灯装置の動作を説明する波形図である。 本実施形態の点灯装置の別の回路構成を示した概略的なブロック回路図である。 本実施形態の点灯装置の動作を説明する波形図である。 本実施形態の照明器具の概略的な断面図である。

本発明に係る点灯装置、及び、それを用いた照明器具並びに照明システムの実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。

本実施形態の点灯装置１は、交流直流変換部２と、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂと、ＰＷＭ信号発生回路７と、平滑回路８と、第１制御回路９と、測定回路１４とを備える。

また、本実施形態の点灯装置１は、第１電源回路１０と、起動回路１１と、第２制御回路１２と、第２電源回路１３と、フィルタ回路１５と、ドライブ回路５２ａ，５２ｂを、さらに備え、光源モジュール６ａ，６ｂを点灯させる。

フィルタ回路１５の入力側には、設定器２０を介して、ＡＣ１００Ｖの交流電源１００が接続されている。フィルタ回路１５の出力側には整流回路３が接続されている。

本実施形態の点灯装置１は２種類の光源モジュール６ａ，６ｂを点灯させる。光源モジュール６ａは、それぞれ色温度が約２０００Ｋの光を放射する複数個の発光ダイオード６１（固体発光素子）を備える。これら複数個の発光ダイオード６１は直列又は並列に接続されており、これら複数個の発光ダイオード６１をケース（図示せず）に収納することによって、光源モジュール６ａとしてモジュール化されている。

光源モジュール６ｂは、それぞれ色温度が約８０００Ｋの光を発光する複数個の発光ダイオード６２（固体発光素子）を備える。これら複数個の発光ダイオード６２は直列又は並列に接続されており、これら複数個の発光ダイオード６２をケース（図示せず）に収納することによって、光源モジュール６ｂとしてモジュール化されている。

本実施形態では、光源モジュール６ａと光源モジュール６ｂとで照射光の色温度が互いに異なっており、光源モジュール６ａからの照射光と光源モジュール６ｂからの照射光とを混色した光（混色光）が照射される。

設定器２０は、光源モジュール６ａからの照射光と光源モジュール６ｂからの照射光とを混色した光（混色光）の光量及び色温度を、ユーザが設定するために用いられる調光器である。設定器２０は、交流電源１００と直列に接続されたサイリスタなどのスイッチング素子（図示せず）と、交流電源電圧の半周期ごとにスイッチング素子を導通させる位相角をユーザが設定するための設定ボリューム（図示せず）を備える。設定器２０は、交流電源電圧の半周期ごとに、設定ボリュームにより設定された位相角がくると、スイッチング素子を導通させ、次のゼロクロスまでスイッチング素子の導通状態を継続させることで、交流電源１００から点灯装置１に電力を供給させている。したがって、交流電源電圧のゼロクロスから設定ボリュームで設定された位相角がくるまでは、交流電源１００から点灯装置１に電力が供給されなくなり、正弦波形の一部をカットしたような交流電圧が生成される。このように、交流電源１００から点灯装置１に入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成された設定信号が、設定器２０から点灯装置１に出力される。本実施形態の点灯装置１では、設定信号の導通角に比例して混色光の光量及び色温度を変化させており、図２に示すような調色・調光カーブにしたがって調光及び調色を行っている。ここで、導通角とは、設定器２０が備えるスイッチング素子が導通している位相角の範囲のことをいい、例えば図５の時刻ｔ１以前は導通角が１５０度、時刻ｔ１以後は導通角が３０度となっている。

本実施形態の点灯装置１に用いられる設定器２０はリーディングエッジ方式であるが、設定器２０はトレーリングエッジ方式でもよい。トレーリングエッジ方式の場合、設定器２０は、交流電圧のゼロクロスから設定ボリュームで設定された位相角に達するまではスイッチング素子を導通させ、設定ボリュームで設定された位相角から次のゼロクロスまではスイッチング素子をオフさせる。これにより、交流電源電圧の半周期ごとに、設定ボリュームで設定された位相角から次のゼロクロスまで正弦波形の一部がカットされたような交流電圧が設定器２０から点灯装置１に出力される。

交流直流変換部２は、設定器２０から入力される設定信号を整流、平滑して、所定電圧値の直流電圧に変換する。本実施形態の交流直流変換部２は、設定器２０から入力される交流電圧を全波整流する整流回路３と、整流回路３の出力を平滑する第１コンバータ回路４とを備える。

整流回路３は例えばダイオードブリッジ回路で構成される。整流回路３は、フィルタ回路１５を介して入力される交流電圧（設定信号）を全波整流して出力する。

第１コンバータ回路４は、例えばフライバック・コンバータのようなスイッチング電源である。第１コンバータ回路４は、整流回路３の出力電圧をスイッチング素子（図示せず）でスイッチングすることによって、所定電圧値の直流電圧Ｖ２に変換する。

第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２は、第２制御回路１２にフィードバックされている。第２制御回路１２は、フィードバックされた出力電圧Ｖ２が予め設定された電圧値に一致するように、第１コンバータ回路４が備えるスイッチング素子（図示せず）のオン／オフを制御する。この第２制御回路１２には第１電源回路１０から動作に必要な電力が供給される。

第１電源回路１０には、フライバック・コンバータからなる第１コンバータ回路４の一次側又は二次側から直流電圧が供給される。第１電源回路１０は、第１コンバータ回路４から供給される直流電圧を、電圧レベルが一定の直流電圧に変換して、第２制御回路１２に供給する。

起動回路１１は、例えば整流回路３の出力電圧が一定レベルを超えると、第１電源回路１０を起動して、電圧変換動作を開始させる。

ＰＷＭ信号発生回路７（第１信号発生部）には、設定器２０から点灯装置１に入力された設定信号が、整流回路３によって全波整流された後に入力されている。図３（ａ）は整流回路３から出力される電圧信号Ｖ１の波形図であり、図３（ｂ）はＰＷＭ信号発生回路７から出力されるＰＷＭ信号Ｖ３の波形図である。ＰＷＭ信号発生回路７は、電圧信号Ｖ１と所定の基準値との高低を比較する。この基準値は、電圧信号Ｖ１がゼロか否かを検出するために用いられる基準値であり、ノイズレベルよりもやや大きい所定の電圧値に設定されている。ＰＷＭ信号発生回路７は、電圧信号Ｖ１が上記の基準値を超えると、出力の電圧レベルをＬレベルからＨレベルに切り替え、電圧信号Ｖ１が基準値以下になると、出力の電圧レベルをＨレベルからＬレベルに切り替える。したがって、ＰＷＭ信号発生回路７から出力されるＰＷＭ信号Ｖ３は、設定器２０のスイッチング素子が導通している位相角の範囲（導通角）ではＨレベルとなり、設定器２０のスイッチング素子が非導通となっている位相角の範囲（非導通角）ではＬレベルとなる。よって、ＰＷＭ信号発生回路７は、設定器２０から入力される設定信号の導通角に対応したデューティ比のＰＷＭ信号Ｖ３を出力する。

平滑回路８（第２信号発生部）は、例えばＰＷＭ信号発生回路７の出力端子と回路のグランドとの間に抵抗器とコンデンサとを直列に接続したＲＣ積分回路（図示せず）で構成されている。ＰＷＭ信号発生回路７から入力されたＰＷＭ信号Ｖ３はＲＣ積分回路によって平滑され、ＲＣ積分回路を構成するコンデンサの両端に、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比に応じた電圧レベルの直流電圧Ｖ４が発生し、この直流電圧Ｖ４は第１制御回路９に出力される。本実施形態では、平滑回路８を構成するＲＣ積分回路の時定数が、ＰＷＭ信号Ｖ３の１周期（交流電圧の半周期）の時間に比べて十分大きい値に設定されているので、図３（ｃ）に示すように直流電圧Ｖ４はほぼ一定の直流電圧となる。時定数の設定によって、平滑回路８から出力される直流電圧Ｖ４のリップル率は非常に小さい値となっているから、直流電圧Ｖ４を取り込むタイミングがずれることによって発生する取り込み値の誤差は抑制されている。したがって、ＰＷＭ信号Ｖ３の各周期で、第１制御回路９が直流電圧Ｖ４を取り込むタイミングが多少ずれていてもよいし、第１制御回路９が、直流電圧Ｖ４の読み取り値の平均値を求める処理を不要にできる。

測定回路１４（測定部）は、第１コンバータ回路４から出力される直流電圧Ｖ２の変動値Ｖ５を測定し、変動値Ｖ５の測定結果を第１制御回路９に出力する。定常時は、第２制御回路１２が第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２を所定電圧値に制御しているので、図３（ｄ）に示すように、測定回路１４によって測定された変動値Ｖ５は、ほぼゼロになる。

本実施形態の点灯装置１は、２種類の光源モジュール６ａ，６ｂを点灯させるように構成されており、光源モジュール６ａを点灯させる点灯回路５ａと、光源モジュール６ｂを点灯させる点灯回路５ｂを備えている。

点灯回路５ａは、電圧変換部たる第２コンバータ回路５１ａと、ドライブ回路５２ａを備える。また点灯回路５ｂは、電圧変換部たる第２コンバータ回路５１ｂと、ドライブ回路５２ｂを備える。

第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂは例えばスイッチング電源（フォワードコンバータ或いはバックコンバータ）で構成されており、２つの第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂは第１コンバータ回路４の出力端子に並列的に接続されている。

ドライブ回路５２ａは、第１制御回路９から入力される制御信号に応じて、第２コンバータ回路５１ａが備えるスイッチング素子（図示せず）のオン／オフを制御する。第２コンバータ回路５１ａは、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２をスイッチングすることによって、出力電圧Ｖ２を制御信号に応じた電圧レベルに変換し、光源モジュール６ａに出力する。

ドライブ回路５２ｂは、第１制御回路９から入力される制御信号に応じて、第２コンバータ回路５１ｂが備えるスイッチング素子（図示せず）のオン／オフを制御する。第２コンバータ回路５１ｂは、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２をスイッチングすることによって、出力電圧Ｖ２を制御信号に応じた電圧レベルに変換し、光源モジュール６ｂに出力する。

第１制御回路９は例えばマイクロコンピュータ（ルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＬ７８／Ｉ１Ａなど）を用いて実現される。第１制御回路９には第２電源回路１３から動作に必要な電力が供給される。第２電源回路１３は、第１コンバータ回路４の出力電圧を第１制御回路９に適合した電圧レベルに変換して、第１制御回路９に供給する。

第１制御回路９は、平滑回路８から出力される直流電圧Ｖ４、及び、測定回路１４が測定した変動値Ｖ５をそれぞれＡ／Ｄ変換して取り込むＡ／Ｄ変換部（図示せず）を備え、所定のタイミングで直流電圧Ｖ４及び変動値Ｖ５をＡ／Ｄ変換して取り込む。

第１制御回路９は、平滑回路８が発生した直流電圧Ｖ４に、測定回路１４によって測定された変動値Ｖ５をフィードバックした結果に基づいて、指令値を決定する。第１制御回路９はメモリ（図示せず）を備え、このメモリには、指令値に対して、第２コンバータ回路５１ａの出力電力、及び、第２コンバータ回路５１ｂの出力電力をそれぞれ関連付けたテーブルが予め記憶されている。第１制御回路９は、直流電圧Ｖ４と変動値Ｖ５をもとに指令値を決定すると、上記のテーブルを参照して第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力を求め、ドライブ回路５２ａ，５２ｂに制御信号を出力する。ドライブ回路５２ａは、第１制御回路９から入力される制御信号をもとに、第２コンバータ回路５１ａの出力を制御して、光源モジュール６ａの光出力を変化させる。同様に、ドライブ回路５２ｂは、第１制御回路９から入力される制御信号をもとに、第２コンバータ回路５１ｂの出力を制御して、光源モジュール６ｂの光出力を変化させる。

このように、第１制御回路９は、直流電圧Ｖ４及び変動値Ｖ５の読み込み値から決定した指令値をもとに第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御し、光源モジュール６ａ，６ｂの光出力を変化させることで、混色光の色温度及び光出力比を変化させる。図２は本実施形態の点灯装置１が混色光の光出力比及び色温度を変化させる調光・調色カーブの一例である。図２に示す調光・調色カーブにおいて、光出力比が０％から９０％までの調光・調色カーブは、白熱灯の場合の調光カーブに一致するように設定されている。

ここで、図２に示した調光・調色カーブの縦軸を第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力とし、横軸を電圧信号Ｖ１の導通角又は実効値、或いは、調光レベルに置き換えて示した点灯装置１の静特性を図４の実線Ｌ１に示す。なお、図４中の実線Ｌ２は、電圧信号Ｖ１の実効値、又は、電圧信号Ｖ１の導通角に対して第１コンバータ回路４から供給可能な最大電力値を示している。

この点灯装置１の動作を図４及び図６に基づいて説明する。図６の時刻ｔ１までは、電圧信号Ｖ１の導通角が１５０度に設定されている。導通角が１５０度の場合、図４に示すように、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力の合計Ｐ２は、第１コンバータ回路４から供給可能な最大電力Ｐ１を下回っているため、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２は所定電圧値に制御されている。

一方、図６の時刻ｔ１において、ユーザが設定器２０を操作して、設定信号Ｖ１の導通角を１５０度から３０度に急減させた場合、導通角の減少によって、第１コンバータ回路４から供給可能な最大電力はＰ３に減少する。導通角の減少に応じてＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比が小さくなるため、平滑回路８の出力電圧Ｖ４が低下し、それに応じて第１制御回路９が第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力を低下させる。ここで、リップル率を抑制するために平滑回路８の時定数は大きい値に設定されているので、平滑回路８の出力電圧Ｖ４は緩やかに低下する。

第１制御回路９が平滑回路８の出力電圧Ｖ４のみに基づいて第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御する場合、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を低下させる制御が遅れ、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力の合計が第１コンバータ回路４から供給可能な最大電力Ｐ３を上回る可能性がある（図４中に斜線で示す領域）。第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力が、第１コンバータ回路４から供給可能な最大電力Ｐ３を上回ると、図５に示すように、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が所定電圧値を維持できず、出力電圧Ｖ２が所定電圧値から急激に減少してしまう。その後、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を低下させる制御が行われ、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力の合計が第１コンバータ回路４から供給可能な最大電力Ｐ３を下回ると、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が一定電圧に制御される。

なお、第１コンバータ回路４からの供給電力が不足する状態が継続すると、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が低下し続け、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの動作に影響するだけでなく、光源モジュール６ａ，６ｂの点灯に必要な電圧を下回る可能性もある。そのため、光源モジュール６ａ，６ｂに供給する電流を安定的に制御できない可能性があり、光源モジュール６ａ，６ｂの不点灯が発生したり、ちらつきが発生する可能性がある。ここで、第１コンバータ回路４の供給能力を大きくすることで、第１コンバータ回路４の供給電力が不足しないようにした場合、定常時には過剰な供給能力を第１コンバータ回路４に持たせることになり、第１コンバータ回路４を構成する回路部品の大型化やコストアップを招いてしまう。

それに対して本実施形態では、第１制御回路９が、平滑回路８の出力電圧Ｖ４に、測定回路１４が測定した変動値Ｖ５をフィードバックした結果に基づいて、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御している。具体的には、第１制御回路９は、平滑回路８の出力電圧Ｖ４に、測定回路１４が測定した変動値Ｖ５を重畳させて得た値（Ｖ４＋Ｖ５）をもとに、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御する。第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力の合計に対して第１コンバータ回路４の供給能力が不足すると、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が所定電圧値よりも低下し、変動値Ｖ５は負の値となる。よって、出力電圧Ｖ４に変動値Ｖ５を重畳させた値（Ｖ４＋Ｖ５）は出力電圧Ｖ４に比べて小さい値となり、第１制御回路９は、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を低下させるように制御するから、導通角の低下に光源モジュール６ａ，６ｂの出力を追従させることができる。よって、第１コンバータ回路４の供給能力の不足がより短い時間で解消され、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力の合計が第１コンバータ回路４の出力電力の最大値を下回るので、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が元の値（所定電圧値）に制御される。

以上のように、本実施形態の点灯装置１は、光源モジュール６ａ，６ｂと、交流直流変換部２と、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂ（電圧変換部）と、ＰＷＭ信号発生回路７（第１信号発生部）と、平滑回路８（第２信号発生部）と、測定回路１４（測定部）と、第１制御回路９（制御部）とを備える。光源モジュール６ａ，６ｂは固体発光素子を有する。交流直流変換部２は、交流電源１００から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号を出力する外部の設定器２０から設定信号が入力され、設定信号を整流、平滑して所定電圧値の直流電圧に変換する。第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂは、交流直流変換部２から出力される直流電圧の電圧値を変換して光源モジュール６ａ，６ｂに出力する。ＰＷＭ信号発生回路７は、設定信号の導通角の大きさに対応したデューティ比のＰＷＭ信号Ｖ３を発生する。平滑回路８は、ＰＷＭ信号Ｖ３を平滑することによってＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比に応じた電圧値の直流電圧を発生する。測定回路１４は、交流直流変換部２から出力される直流電圧Ｖ２の変動値Ｖ５を測定する。第１制御回路９は、平滑回路８が発生した直流電圧Ｖ４に、測定回路１４によって測定された変動値Ｖ５をフィードバックした結果に基づいて、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御する。

電源電圧の電圧変動やノイズによって設定信号に歪みが重畳されることで、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比が変化したとしても、平滑回路８はＰＷＭ信号Ｖ３を平滑しているので、平滑回路８から出力される出力電圧Ｖ４が変動するのを抑制できる。したがって、交流電源１００から入力される交流電圧に歪みが重畳された場合でも、光源モジュール６ａ，６ｂから出力される光の変動を抑制できる。また、ユーザが設定器２０を操作して設定信号の導通角を低下させた場合に、交流直流変換部２の出力電力が、光源モジュール６ａ，６ｂを点灯させるのに必要な電力を下回ると、交流直流変換部２の出力電圧が所定電圧値から低下することになる。本実施形態の点灯装置１によれば、交流直流変換部２の供給電力が不足することで交流直流変換部２の出力電圧Ｖ２が低下した場合、第１制御回路９が、出力電圧Ｖ２の変動値Ｖ５をフィードバックして第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を調整しているので、設定器２０の設定に光源モジュール６ａ，６ｂの光出力を追従させることができる。また、第１制御回路９が、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を調整することによって、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力電力の合計が交流直流変換部２の出力電力の最大値をより短い時間で下回ることになり、交流直流変換部２の供給能力が不足している状態がより短い時間で解消されるから、光源モジュール６ａ，６ｂの不点灯やちらつきの発生を抑制できる。

また本実施形態の点灯装置１では、第１制御回路９は、平滑回路８が発生した直流電圧Ｖ４に、測定回路１４によって測定された変動値Ｖ５を重畳させて得た指令値（Ｖ４＋Ｖ５）に基づいて第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御している。

ユーザが設定器２０を操作して設定信号の導通角を低下させた場合に、交流直流変換部２の出力電力が、光源モジュール６ａ，６ｂを点灯させるのに必要な電力を下回ると、交流直流変換部２の出力電圧が所定電圧値から低下することになる。本実施形態では、第１制御回路９が、出力電圧Ｖ２の変動値Ｖ５を平滑回路８の出力電圧Ｖ４に重畳して得た指令値に基づいて第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を調整しているので、設定器２０の設定に光源モジュール６ａ，６ｂの光出力を追従させることができる。また、第１制御回路９が、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を調整することによって、交流直流変換部２の供給能力が不足している状態がより短い時間で解消されるから、光源モジュール６ａ，６ｂの不点灯やちらつきの発生を抑制できる。

ところで、図１に示す回路構成の点灯装置１では、第１制御回路９が、平滑回路８の出力電圧Ｖ４と、測定回路１４が測定した変動値Ｖ５とを取り込み、出力電圧Ｖ４に変動値Ｖ５をフィードバックする演算を行っている。それに対して、図７に回路構成を示した点灯装置１では、平滑回路８の出力電圧Ｖ４に変動値Ｖ５をフィードバックするフィードバック回路１８を備え、出力電圧Ｖ４に変動値Ｖ５をフィードバックした電圧Ｖ７を第１制御回路９に出力している。

図７に回路構成を示した点灯装置１は、測定回路１４とフィードバック回路１８とを除いて、図１に回路構成を示した点灯装置１と共通の構成要素を有しているので、共通の構成要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。

測定回路１４はＣＲ微分回路１６と反転増幅回路１７とを備える。

ＣＲ微分回路１６は、第１コンバータ回路４の出力端子に一端が接続されたコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１の他端と回路のグランドとの間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路とを備える。抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点には、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２の変動値を、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗比で分圧した電圧Ｖ６が発生する。

反転増幅回路１７はオペアンプＡ１と抵抗Ｒ３，Ｒ４とを備える。抵抗Ｒ３は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点と、オペアンプＡ１の反転入力端子との間に接続される。抵抗Ｒ４は、オペアンプＡ１の反転入力端子と出力端子との間に接続される。

反転増幅回路１７は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧Ｖ６を、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗比で定まる増幅率で、反転増幅した電圧を変動値Ｖ５として出力する。

フィードバック回路１８は、オペアンプＡ２と、抵抗Ｒ５と、コンデンサＣ２と、ダイオードＤ１とを備える。抵抗Ｒ５は、オペアンプＡ１の出力端子と、オペアンプＡ２の反転入力端子との間に接続される。コンデンサＣ２は、オペアンプＡ２の反転入力端子と出力端子との間に接続される。ダイオードＤ１のカソードはオペアンプＡ２の出力端子に接続され、ダイオードＤ１のアノードは平滑回路８の出力端子に接続されている。また、オペアンプＡ２の非反転入力端子には、所定の閾値電圧Ｅ１（Ｅ１＞０）を出力する定電圧回路１９が接続されている。

定常状態では第１コンバータ回路４の出力電圧がほぼ一定に制御されているので、測定回路１４の出力電圧Ｖ５はほぼゼロになり、オペアンプＡ２の出力電圧Ｖ７はハイになり、ダイオードＤ１は非導通の状態となる。この場合、第１制御回路９に入力される電圧Ｖ８は、平滑回路８の出力電圧Ｖ４とほぼ同じになり、定常時において、第１制御回路９は、平滑回路８の出力電圧Ｖ４をもとに第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御する。

一方、設定器２０の設定変更によって、設定器２０から点灯装置１に入力される設定信号の導通角が急減し、第１コンバータ回路４の供給電力が不足すると、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が所定電圧値から低下する。図８は、時刻ｔ１１で設定信号の導通角が１５０度から３０度に急減する場合の、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２、平滑回路８の出力電圧Ｖ４、ＣＲ微分回路１６の出力電圧Ｖ６の時間変化を示している。第１コンバータ回路４の供給電力が不足することによって、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が急減すると、測定回路１４の出力電圧Ｖ５が増加する。第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が減少すると、ＣＲ微分回路１６の出力電圧Ｖ６が低下し、測定回路１４の出力電圧Ｖ５が増加する。時刻ｔ１２において測定回路１４の出力電圧Ｖ５が閾値電圧Ｅ１を上回ると、オペアンプＡ２の出力電圧Ｖ７は出力電圧Ｖ５と閾値電圧Ｅ１との誤差増幅によって低下する。オペアンプＡ２の出力電圧Ｖ７が、平滑回路８の出力電圧Ｖ４からダイオードＤ１の順方向電圧を差し引いた電圧まで低下すると、ダイオードＤ１がオンになり、出力電圧Ｖ７とダイオードＤ１の順電圧ＶＤ１の和である電圧Ｖ８（Ｖ８＝Ｖ７＋ＶＤ１）が第１制御回路９に入力される。第１制御回路９は、この電圧Ｖ８に基づいて第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御しており、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を低下させる。第１制御回路９が第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を減少させる制御を行うことによって、第１コンバータ回路４の供給電力が不足する状態が解消されると、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が所定電圧値に制御される（時刻ｔ１３）。第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が所定電圧値に制御されると、測定回路１４によって測定される変動値Ｖ５がほぼゼロになり、第１制御回路９は、平滑回路８の出力電圧をもとに第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御する状態となる。

この点灯装置１では、第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２が変動すると、フィードバック回路１８によって変動値Ｖ５が閾値電圧Ｅ１に相当する一定電圧となるように電圧Ｖ８を変化させ、その電圧Ｖ８が第１制御回路９に入力される。したがって、第１制御回路９が出力電圧Ｖ４に変動値Ｖ５をフィードバックする演算処理を行う必要が無く、第１制御回路９による演算処理の処理量が軽減される。

なお、定電圧回路１９から出力される閾値電圧Ｅ１の設定により、測定回路１４が測定した変動値Ｖ５を、平滑回路８の出力電圧Ｖ４にフィードバックする補正処理を、どの時点から有効にするかを決定することができる。また、定常状態において第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２は多少変動するが、定常状態での出力電圧Ｖ２の誤差分よりも閾値電圧Ｅ１を大きい値に設定することで、定常状態で発生する誤差が平滑回路８の出力電圧Ｖ４にフィードバックされにくくなる。

上述のように、図７に回路構成を示した点灯装置１では第１制御回路９が以下のような動作を行うように構成されている。すなわち、第１制御回路９は、測定回路１４によって測定された変動値Ｖ５の絶対値が所定の閾値（閾値電圧Ｅ１）未満であれば、平滑回路８の出力電圧Ｖ４をもとに第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御する。さらに、第１制御回路９は、測定回路１４が測定した変動値Ｖ５の絶対値が閾値（閾値電圧Ｅ１）以上であれば、平滑回路８の出力電圧Ｖ４に、変動値Ｖ５をフィードバックした結果に基づいて、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御する。

電源電圧の電圧変動やノイズによって設定信号に歪みが重畳されることで、ＰＷＭ信号Ｖ３のデューティ比が変化したとしても、平滑回路８はＰＷＭ信号Ｖ３を平滑しているので、平滑回路８から出力される出力電圧Ｖ４が変動するのを抑制できる。第１コンバータ回路４の出力電圧Ｖ２の変動値Ｖ５が閾値電圧Ｅ１未満であれば、第１制御回路９は平滑回路８の出力電圧Ｖ４をもとに第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を制御している。したがって、電源電圧の電圧変動やノイズによって設定信号に歪みが重畳された場合でも、光源モジュール６ａ，６ｂから出力される光の変動を抑制できる。また、ユーザが設定器２０を操作して設定信号の導通角を低下させた場合に、交流直流変換部２の出力電力が、光源モジュール６ａ，６ｂを点灯させるのに必要な電力を下回ると、交流直流変換部２の出力電圧Ｖ２が所定電圧値から低下することになる。そして、変動値Ｖ５が閾値電圧Ｅ１以上になると、第１制御回路９が、平滑回路８の出力電圧Ｖ４に変動値Ｖ５をフィードバックして第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を調整しているので、設定器２０の設定に光源モジュール６ａ，６ｂの光出力を追従させることができる。また、第１制御回路９が、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力を調整することによって、交流直流変換部２の供給能力が不足している状態がより短い時間で解消されるから、光源モジュール６ａ，６ｂの不点灯やちらつきの発生を抑制できる。

なお、本実施形態で説明した点灯装置１は光源モジュール６ａ，６ｂを複数（例えば２個）備え、複数の光源モジュール６ａ，６ｂの各々は、他の光源モジュールと色温度が異なる固体発光素子（発光ダイオード６１，６２）を備えている。色温度が異なる光源モジュール６ａ，６ｂの光出力を変化させることで、調光と調色の両方を行うことができる。

なお、発光ダイオード６１および発光ダイオード６２は、それぞれＬＥＤチップが発する光をそのまま利用するものであってもよいし、波長変換部材により、ＬＥＤチップの光の一部を波長変換して、ＬＥＤチップが発する光と波長変換部材が発する光とを混色した光を利用するものであってもよい。この場合、発光ダイオード６１および発光ダイオード６２に同じＬＥＤチップを用いても、異なる波長変換部材を用いることで、発光ダイオード６１および発光ダイオード６２が互いに異なる色温度の光を発することができる。

また、本実施形態の点灯装置１において、複数の光源モジュール６ａ，６ｂの各々が、他の光源モジュールと、固体発光素子の順方向電圧の合計値が異なるようにしてもよい。順方向電圧が異なる光源モジュール６ａ，６ｂの光出力を変化させることで、調光制御を行うことができる。

なお、本実施形態で例示した光源モジュール６ａ，６ｂの色温度や、出力光の調光カーブは一例であって、光源モジュール６ａ，６ｂの色温度や、出力光の調光カーブは本実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。また、設定器２０から出力される設定信号の導通角に対して、第１コンバータ回路４から供給可能な電力の特性カーブ（図４参照）も一例であり、また簡略化して図示しており、図４の特性に限定されない。また光源モジュール６ａ，６ｂは固体発光素子として発光ダイオードを備えているが、固体発光素子として発光ダイオード以外の素子、例えば電界発光素子（Electroluminescence）などの素子を備えていてもよい。

次に、本実施形態の点灯装置１を用いた照明器具３０の一例について図９を参照して説明する。

本実施形態の照明器具３０は、例えば、天井材４０に埋め込み配置される。

照明器具３０は、複数の光源モジュール６ａ，６ｂを収納する第１ケース３１と、点灯装置１の構成部品を収納する第２ケース３２を備える。

第１ケース３１は、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属で、下面が開口した円筒状に形成されている。第１ケース３１の下端部には、径方向における外向きに突出する外鍔３３が一体に設けられている。第１ケース３１の底壁（図９における上側壁）の内面には、光源モジュール６ａ，６ｂが実装された実装基板３４が、光源モジュール６ａ，６ｂを開口側に向けた状態で取り付けられている。第１ケース３１の開口部分は光拡散板３５で塞がれており、光源モジュール６ａ，６ｂから照射された光は光拡散板３５を透過して、外部に照射される。光拡散板３５は光を拡散させる機能を有しており、光源モジュール６ａ，６ｂから照射された光は光拡散板３５によって拡散され、所望の照明領域に照射される。

第１ケース３１は、天井材４０に形成された取付用の孔４１に下側から挿入され、外鍔３３の上面を孔４１の周縁部に接触させた状態で、天井材４０に固定される。

第２ケース３２は、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属で、箱状に形成されており、天井材４０の上側に載置されている。第２ケース３２の下部の両端にはスタンド３６が取り付けられており、スタンド３６を介して天井材４０の上面に第２ケース３２が載置された状態では、第２ケース３２の下面と天井材４０の上面との間に隙間が設けられている。

第１ケース３１からは、光源モジュール６ａ，６ｂに電気的に接続された電線３７が引き出され、電線３７の先端にはコネクタ３７ａが接続されている。また、第２ケース３２からは、第２コンバータ回路５１ａ，５１ｂの出力端に電気的に接続された電線３８が引き出され、電線３８の先端にはコネクタ３８ａが接続されている。コネクタ３７ａとコネクタ３８ａとが接続されると、第２コンバータ回路５１ａと光源モジュール６ａの間が電気的に接続され、第２コンバータ回路５１ｂと光源モジュール６ｂの間が電気的に接続される。

本実施形態の照明器具３０は、上述した点灯装置１を備えており、意図しない出力光の変動を抑制したり、出力光の応答性を改善した照明器具を実現できる。

また本実施形態の照明システムは、上述した点灯装置１と、交流電源１００から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号を点灯装置１に出力する設定器２０とを備える。照明システムは、上述した点灯装置１を備えているので、意図しない出力光の変動を抑制したり、出力光の応答性を改善した照明システムを実現できる。

なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されない。

１ 点灯装置
２ 交流直流変換部
３ 整流回路
４ 第１コンバータ回路
６ａ，６ｂ 光源モジュール
７ ＰＷＭ信号発生回路（第１信号発生部）
８ 平滑回路（第２信号発生部）
９ 第１制御回路（制御部）
１４ 測定回路（測定部）
２０ 設定器
３０ 照明器具
５１ａ，５１ｂ 第２コンバータ回路（電圧変換部）
６１，６２ 発光ダイオード（固体発光素子）
１００ 交流電源
Ｖ２ 出力電圧
Ｖ４ 出力電圧
Ｖ５ 変動値

Claims (8)

1. 交流電源から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号を出力する外部の設定器から前記設定信号が入力され、前記設定信号を整流、平滑して所定電圧値の直流電圧に変換する交流直流変換部と、
   前記交流直流変換部から出力される直流電圧の電圧値を変換して、固体発光素子を有する光源モジュールに出力する電圧変換部と、
   前記設定信号の導通角の大きさに対応したデューティ比のＰＷＭ信号を発生する第１信号発生部と、
   前記ＰＷＭ信号を平滑することによって前記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧値の直流電圧を発生する第２信号発生部と、
   前記交流直流変換部から出力される直流電圧の変動値を測定する測定部と、
   前記第２信号発生部が発生した直流電圧に前記測定部によって測定された変動値をフィードバックした結果に基づいて、前記電圧変換部の出力を制御する制御部
   とを備えたことを特徴とする点灯装置。
2. 前記制御部は、前記第２信号発生部が発生した直流電圧に、前記測定部によって測定された変動値を重畳させて得た指令値に基づいて前記電圧変換部の出力を制御することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記制御部は、前記測定部によって測定された変動値の絶対値が所定の閾値未満であれば、前記第２信号発生部が発生した出力電圧をもとに前記電圧変換部の出力を制御するように構成され、
   前記制御部は、前記測定部によって測定された変動値の絶対値が前記閾値以上であれば、前記第２信号発生部が発生した直流電圧に前記測定部によって測定された変動値をフィードバックした結果に基づいて、前記電圧変換部の出力を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の点灯装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の点灯装置を備えたことを特徴とする照明器具。
5. 固体発光素子を有する光源モジュールと、請求項１乃至３の何れか１項に記載の点灯装置を備えたことを特徴とする照明器具。
6. 前記光源モジュールを複数備え、
   複数の前記光源モジュールの各々は、他の前記光源モジュールと、前記固体発光素子の順方向電圧の合計値が異なることを特徴とする請求項５記載の照明器具。
7. 前記光源モジュールを複数備え、
   複数の前記光源モジュールの各々は、他の前記光源モジュールと色温度が異なる前記固体発光素子を備えることを特徴とする請求項５記載の照明器具。
8. 請求項４乃至７の何れか１項に記載の照明器具と、
   交流電源から入力される交流電圧の導通角を調整することによって生成した設定信号を前記照明器具に出力する設定器
   とを備えたことを特徴とする照明システム。

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