照明用電源装置
【課題】位相制御式の調光器を備えた照明システムを構成する照明用電源装置において、調光器の特性や実現したい調光特性に応じた制御動作の設定が行えるようにする。
【解決手段】ランプに流す駆動電流を制御するトランジスタの制御回路を備え、位相制御式調光器により位相制御された交流を整流する整流回路によって交流から変換された脈流を受け、ランプに供給する直流電圧・電流を生成し出力する照明用電源装置において、制御回路に、整流回路で変換された脈流に応じた電圧の位相によって決定される時間を電圧に変換する時間−電圧変換回路と、任意の容量値のコンデンサを接続可能な端子とを設け、時間−電圧変換回路は、コンデンサに脈流の位相に応じた充電電圧を発生させ、サンプルホールド回路は電圧比較回路の出力の変化に応じた所定のタイミングでコンデンサの充電電圧を取り込んで次のタイミングまでその電圧を保持し出力するように構成した。
【解決手段】ランプに流す駆動電流を制御するトランジスタの制御回路を備え、位相制御式調光器により位相制御された交流を整流する整流回路によって交流から変換された脈流を受け、ランプに供給する直流電圧・電流を生成し出力する照明用電源装置において、制御回路に、整流回路で変換された脈流に応じた電圧の位相によって決定される時間を電圧に変換する時間−電圧変換回路と、任意の容量値のコンデンサを接続可能な端子とを設け、時間−電圧変換回路は、コンデンサに脈流の位相に応じた充電電圧を発生させ、サンプルホールド回路は電圧比較回路の出力の変化に応じた所定のタイミングでコンデンサの充電電圧を取り込んで次のタイミングまでその電圧を保持し出力するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相制御式の調光器により調光を行う照明用電源装置に関し、特にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明装置の調光を制御可能なＬＥＤ照明用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出量を低減するため、消費電力の大きな白熱灯に代わって消費電力の少ないＬＥＤを用いた照明器具（以下、ＬＥＤランプと称する）が普及しつつある。従来、ＬＥＤランプの電源装置において、位相制御式の調光器により調光を制御する技術が提案されている（特許文献１）。また、白熱灯の電源装置においても、位相制御式の調光器による調光制御が行われている。
【０００３】
特許文献１にも記載されているように、位相制御式の調光器を備えたＬＥＤランプの電源装置においては、商用交流電源からの交流電源電圧を、スイッチング素子としてのサイリスタやトライアック、および該スイッチング素子をオン、オフ制御する制御部を備えた位相制御式調光器と、交流を直流に変換する整流回路と、所望の電力をＬＥＤランプへ供給するＡＣ−ＤＣコンバータを有する照明用電源回路などから構成されている。位相制御式調光器においては、調光調節手段としての可変抵抗の抵抗値などに応じてスイッチング素子のオン位相角を制御部により制御することで、交流電源電圧のデューティ比を変化させて、照明用電源回路に接続されたＬＥＤの調光を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２７１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
位相制御式調光器を使用したＬＥＤ照明用電源装置においては、位相制御された図８（Ａ）のような入力信号に基づいてＬＥＤランプの明るさを制御する必要がある。そのため、かかるＬＥＤ照明用電源装置の制御回路には、図８（Ａ）のような入力信号から位相に応じたパルス幅を有する図８（Ｂ）のような矩形波形の時間−電圧変換信号を生成し、該変換信号のパルス幅を電圧に変換する時間−電圧変換回路を設けて、時間−電圧変換された電圧に基づいてＬＥＤ駆動電流を制御するのが望ましい。
【０００６】
時間−電圧変換回路としては、例えば図９に示すような回路が考えられる。図９の回路は、図８（Ａ）の入力信号から位相に応じたパルス幅を有する図８（Ｂ）のようなパルス信号を生成するコンパレータＣＭＰと、コンパレータＣＭＰの後段に設けられパルス幅に応じた直流電圧を生成するＣＲフィルタＦＬＴと、性背された電圧をインピーダンス変換して伝達するボルテージフォロワＶＦとから構成したものである。
【０００７】
しかし、現在市場に提供されている調光器には、調整用のつまみ（操作ダイヤル）の変動範囲（変動角度）が異なる複数のものが存在しているが、図９に示す時間−電圧変換回路は、ＣＲフィルタの時定数が固定されているためパルス幅に応じて一義的に決定される直流電圧しか生成することができない。そのため、図９のような時間−電圧変換回路を使用した照明システムにおいては、調整用のつまみの変動範囲に対応した調光制御のみしか行えないという課題がある。また、図９に示す時間−電圧変換回路は、ＣＲフィルタを使用しているため入力信号の位相変化に対する応答が遅いという課題がある。
【０００８】
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、位相制御式の調光器を備えた照明システムを構成する照明用電源装置において、使用する調光器の種類や実現したい調光制御特性に応じた制御動作の設定が行えるとともに、入力信号の位相変化に対する応答を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、
ランプに点灯用の電流を流すトランジスタと、前記ランプの電流に応じた電圧を入力とし前記トランジスタを制御する制御回路と、を備え、位相制御式調光器により位相制御された交流を整流する整流回路によって交流から変換された脈流を受け、前記ランプに供給する直流電圧・電流を生成し出力する照明用電源装置であって、
前記制御回路は、前記整流回路で変換された脈流の位相によって決定される時間を電圧に変換する時間−電圧変換回路と、任意の容量値のコンデンサを接続可能な端子と、を備え、
前記時間−電圧変換回路は、
所定の電流で前記コンデンサを充電もしくは放電可能な電流源と、
前記コンデンサを放電もしくは充電可能なスイッチ手段と、
前記コンデンサの充電電圧をサンプリング可能なサンプルホールド回路と、
前記脈流に応じた電圧と所定の参照電圧とを比較する電圧比較回路と、
を備え、前記コンデンサに前記脈流の位相に応じた充電電圧を発生させ、前記サンプルホールド回路は前記電圧比較回路の出力の変化に応じた所定のタイミングで前記充電電圧を取り込んで次のタイミングまでその取り込んだ電圧を保持し出力するように構成したものである。
【００１０】
上記のような手段によれば、時間−電圧変換回路を構成するコンデンサの容量値を変えることで入力信号としての脈流の位相に応じて生成される電圧値を変えることができ、これによって使用する調光器の種類や実現したい調光制御特性に応じた制御動作の設定が行える。また、ＣＲフィルタを用いずに時間を電圧に変換することができるため、入力信号の位相変化に対する応答性を向上させることができる。
【００１１】
また、望ましくは、 前記制御回路は半導体集積回路として構成され、
前記端子は前記半導体集積回路の外部端子として設けられ、
前記コンデンサは前記外部端子に外付け素子として接続されるように構成する。
【００１２】
これにより、時間−電圧変換回路を構成するコンデンサの容量値を容易に変えることができるようになる。また、コンデンサを接続する外部端子に外部より制御電圧を入力することで調光を制御することもできる。
【００１３】
また、望ましくは、 前記電圧比較回路の出力に基づいて前記スイッチ手段をオン、オフ動作させるタイミング信号および前記サンプルホールド回路を動作させるタイミング信号を生成するタイミング生成回路を備えるように構成する。
これにより、スイッチ手段やサンプルホールド回路を動作させるタイミング信号を外部から入力する必要がなく、システム設計者の負担を軽減することができる。
【００１４】
さらに、望ましくは、前記外部端子と前記サンプルホールド回路との間に、前記コンデンサの充電電圧をインピーダンス変換して伝達する電圧バッファを設けるようにする。
これにより、サンプルホールド回路を動作させることによってコンデンサの充電電圧が変化してしまうのを回避することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明に従うと、位相制御式の調光器を備えたＬＥＤ照明システムを構成する照明用電源装置において、使用する調光器の種類や実現したい調光制御特性に応じた制御動作の設定が行える。また、入力信号の位相変化に対する応答を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用して有効な位相制御式のＬＥＤ照明用電源装置およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の照明システムを構成するＬＥＤ照明用電源装置の制御用ＩＣの構成例を示すブロック図である。
【図３】制御用ＩＣ内の時間−電圧変換回路の一実施例を示す回路構成図である。
【図４】制御用ＩＣ内の時間−電圧変換回路に入力される信号と内部で生成されるタイミング信号およびサンプルホールド回路の出力電圧の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図５】実施例の時間−電圧変換回路における時間（入力信号の位相）とサンプルホールド回路の出力電圧との関係を示す時間−電圧特性図である。
【図６】時間−電圧変換回路を利用した制御用ＩＣの他の構成例を示すである。
【図７】時間−電圧変換回路を利用した制御用ＩＣのさらに他の構成例およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの構成例を示すである。
【図８】位相制御式調光器を使用したＬＥＤ照明用電源装置における、位相制御された入力信号と、該入力信号から生成する時間−電圧変換信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明に先立って検討した一般的な時間−電圧変換回路の具体例を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用して有効な位相制御式のＬＥＤ照明用電源装置およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの概略構成を示す。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の位相制御式ＬＥＤ照明システムは、商用交流電源からの交流電源電圧ＡＣを入力とし、スイッチング素子のオン位相角を制御することで交流電源電圧のデューティ比を変化させて出力する位相制御式調光器１０と、入力された交流を全波整流して直流に変換するダイオードブリッジなどからなる整流回路２１と、整流回路２１により変換された直流電圧・電流に基づいて所望の電力を負荷としてのＬＥＤランプ２２へ供給するＡＣ−ＤＣコンバータ（直流電圧変換回路）からなるＬＥＤ照明用電源回路２３、該ＬＥＤ照明用電源回路２３の制御回路（３０）の動作に必要な電源電圧を生成するレギュレータ２４などから構成されている。
【００１９】
位相制御式調光器１０は、サイリスタ（ダイアック）もしくはトライアックなどのスイッチング素子１１と、該スイッチング素子１１を位相制御でオン／オフする制御部１２と、可変抵抗などからなる調光調節手段１３を備え、制御部１２が調光調節手段１３の抵抗値などの状態に応じてスイッチング素子１１のオン位相角を制御することで交流電源電圧のデューティ比を変化させて出力する。なお、図１のＬＥＤ照明システムにおいては、ＬＥＤランプ２２が接続される出力端子ＯＵＴ１−ＯＵＴ２間に接続された容量Ｃ０は、出力電圧を平滑するための平滑コンデンサである。
【００２０】
本実施形態のＬＥＤ照明用電源回路２３は、ＬＥＤランプ２２が接続される出力端子ＯＵＴ２と接地点との間に直列に接続されたインダクタＬ０とスイッチング・トランジスタＱ０および電流検出用のセンス抵抗Ｒｓと、インダクタＬ０とスイッチング・トランジスタＱ０との接続ノードＮ１と出力端子ＯＵＴ１との間に接続された整流用ダイオードＤ０と、スイッチング・トランジスタＱ０をオン／オフ制御するスイッチング制御用半導体集積回路（制御用ＩＣ）３０とを備え、いわゆるスイッチング・レギュレータとして構成されている。
【００２１】
また、センス抵抗Ｒｓで電流−電圧変換された接続ノードＮ２の電位が制御用ＩＣ３０へフィードバック電圧ＦＢとして入力されている。制御用ＩＣ３０は、フィードバック電圧ＦＢに応じてスイッチング・トランジスタＱ０をオン／オフ制御する信号を出力し、センス抵抗Ｒｓに流れる電流を一定とするような制御を行うように構成されている。
【００２２】
さらに、ＬＥＤ照明用電源回路２３は、整流回路２１による整流後の脈流を分圧する直列の抵抗Ｒ１，Ｒ２を備え、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された電圧が制御用ＩＣ３０の入力端子ＶＩＮへ監視電圧Ｖｉｎとして入力されている。制御用ＩＣ３０には、外付けのコンデンサＣ１を接続するための外部端子Ｐ１が設けられている。このコンデンサＣ１の機能については後に詳しく説明する。
【００２３】
制御用ＩＣ３０は、トランジスタＱ０とセンス抵抗Ｒｓとの接続ノードＮ２の電位が下がると、トランジスタＱ０をオンさせる制御信号をＱ０のゲート端子へ出力する。これにより、Ｑ０を通って接地点へ電流が流れることとなるが、整流用ダイオードＤ０が逆方向接続されているため、整流回路２１からＬＥＤ照明用電源回路２３へ流れ込んだ電流は、ＬＥＤランプ２２−インダクタＬ０−トランジスタＱ０−抵抗Ｒｓを経由して接地点へ流れる。そして、ＬＥＤランプ２２はこの電流によって点灯されるとともに、この間にインダクタＬ０にエネルギーが蓄積される。
【００２４】
センス抵抗Ｒｓに電流が流れると、接続ノードＮ２の電位が高くなり、制御用ＩＣ３０は、ノードＮ２の電位と内部の基準電圧とを比較することで基準電圧よりも高くなるとトランジスタＱ０をオフさせる制御信号をＱ０のゲート端子へ出力する。そして、Ｑ０がオフされると、インダクタＬ０に蓄積されていたエネルギーが放出され、インダクタＬ０からダイオードＤ０を通して出力端子ＯＵＴ１へ向かう電流が流され、ＬＥＤランプ２２はこの電流によって点灯される。上記のような動作を繰り返すことで、ＬＥＤランプ２２が連続して点灯される。また、調光器１０によって交流入力の位相が制御されることで、ＬＥＤランプ２２の明るさが調節される。制御用ＩＣ３０によるトランジスタＱ０のスイッチング周波数は、交流入力電圧ＡＣの周波数よりも高い周波数となるように設定される。
【００２５】
図２には、上記ＬＥＤ照明用電源回路２３を構成する制御用ＩＣ３０の実施例が示されている。
図２に示されているように、この実施例の制御用ＩＣ３０は、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された電圧Ｖｉｎが印加される入力端子ＶＩＮに接続され位相制御された脈流の有効部分（図３のＴ１）の時間の長さに応じた電圧を生成する時間−電圧変換回路３１と、該時間−電圧変換回路３１の出力電圧と前記フィードバック電圧ＦＢとを比較してトランジスタＱ０をオフさせるタイミングを与える信号を生成する電圧比較回路（コンパレータ）３２を備える。
【００２６】
また、制御用ＩＣ３０は、該コンパレータ３２の出力信号によってリセットされるフリップフロップ３３と、該フリップフロップ３３の出力Ｑに応じてトランジスタＱ０のオン・オフ駆動信号を出力するドライバ３４と、タイマもしくは遅延回路からなりフリップフロップ３３の反転出力／Ｑに基づいて上記トランジスタＱ０を所定の時間（固定）だけオフにさせる信号を生成してフリップフロップ３３のセット端子に供給するオフ時間制御回路３５などを備える。
【００２７】
次に、図３を用いて、本発明の要旨である時間−電圧変換回路３１の具体的な実施例について説明する。
図３に示すように、本実施例における時間−電圧変換回路３１は、入力端子ＶＩＮに入力される電圧Ｖｉｎと所定の参照電圧Ｖｒｅｆとを比較する電圧比較回路（コンパレータ）４１と、該コンパレータ４１の出力信号に基づいて所定のタイミングの信号φｓ，φｃ，φｄを生成するタイミング生成回路４２を備える。
【００２８】
タイミング生成回路４２は、コンパレータ４１の出力信号をそのままタイミング信号φｃとして出力するようにしてもよい。また、タイミング信号φｄは、コンパレータ４１の出力信号または信号φｃを入力とするインバータにより構成することができる。タイミング信号φｓは、コンパレータ４１の出力信号または信号φｃを入力とし、信号の立ち下がりエッジに同期したワンショットパルスを生成するワンショットパルス生成回路により生成することができる。
【００２９】
また、時間−電圧変換回路３１は、タイミング生成回路４２により生成されたタイミング信号φｃによってオン、オフされ外部端子Ｐ１に接続されているコンデンサＣ１をチャージアップするための定電流源ＣＳ１と、コンデンサＣ１をディスチャージするためのスイッチ・トランジスタＳＷ１と、外部端子Ｐ１の電位をインピーダンス変換して伝達するためのバッファ（ボルテージフォロワ）４３と、該バッファ４３の出力電圧をサンプリングするサンプルホールド回路４４を備える。上記スイッチ・トランジスタＳＷ１はタイミングの信号φｄによってオン、オフされ、サンプルホールド回路４４はタイミングの信号φｓによってサンプリングを行う。
【００３０】
次に、上記時間−電圧変換回路３１の機能及び動作を、図４を参照しながら説明する。
時間−電圧変換回路３１の入力端子ＶＩＮには、図４（Ａ）に示すような位相制御された電圧Ｖｉｎ（脈流）が入力される。参照電圧Ｖｒｅｆは比較的低い電位に設定されており、コンパレータ４１は入力電圧Ｖｉｎと参照電圧Ｖｒｅｆとを比較することで入力電圧Ｖｉｎの有効期間Ｔ１に近い時間だけハイレベルとなる図４（Ｂ）に示すような波形信号（時間−電圧変換信号）を出力する。
【００３１】
タイミング生成回路４２により生成されるタイミング信号φｃは、図４（Ｂ）に示す時間−電圧変換信号とほぼ同じ波形であり、φｃがハイレベルである間は定電流源ＣＳ１が電流を流し、この電流によってコンデンサＣ１が充電される。そのため、外部端子Ｐ１の電位は図４（Ｃ）に示すように、ほぼ一定の速度で高くなるように変化する。
タイミング生成回路４２により生成されるタイミング信号φｓは、図４（Ｄ）に示すように、図４（Ｂ）に示す時間−電圧変換信号の立ち下がりに同期したワンショットパルスであり、該パルスφｓによって、外部端子Ｐ１の電位（Ｃ１の充電電圧）と同一電位であるバッファ４３の出力電圧をサンプルホールド回路４４がサンプリングして保持する。図４（Ｆ）に、サンプルホールド回路４４によってホールドされた出力電圧を示す。
【００３２】
上記タイミング信号φｄは、図４（Ｅ）に示すように、図４（Ｂ）に示す時間−電圧変換信号とほぼ逆相の信号であり、サンプルホールド回路４４によるサンプリングが終了するタイミングでφｄによってスイッチ・トランジスタＳＷ１がオンされ、コンデンサＣ１の電荷をディスチャージし、それによって外部端子Ｐ１の電位は速やかに接地電位まで立ち下がることとなる。
本実施例の時間−電圧変換回路３１においては、図９に示す回路とは異なりＲＣフィルタを設けず、代わりにサンプルホールド回路４４を設けているため、入力電圧Ｖｉｎの位相が変化したときに素早く出力電圧を応答させることができるという利点がある。
【００３３】
また、本実施例の時間−電圧変換回路３１においては、図５に示すように、コンデンサＣ１の容量値を変えると、サンプルホールド回路４４の出力電圧の時間特性を変えることができる。つまり、容量値の大きなコンデンサＣ１を外部端子Ｐ１に接続しておけば、所定時間後に達するコンデンサＣ１の充電電圧を低くし、容量値の小さなコンデンサＣ１を外部端子Ｐ１に接続しておけば、所定時間後に達するコンデンサＣ１の充電電圧を高くすることができる。
現在市場に提供されている調光器には、調整用のつまみの変動範囲（変動角度や変動距離）が異なる複数のものが存在しており、つまみの変動量に対して明るさをどのように設定するかもメーカによって考え方（設計思想）が異なっている。しかし、前記実施例の時間−電圧変換回路３１は、コンデンサＣ１の容量値を変えることで入力電圧Ｖｉｎの同一位相の信号に対して異なる電圧を生成して出力することができる。
その結果、実施例のような時間−電圧変換回路３１を内蔵した制御用ＩＣを使用した図１のＬＥＤ照明システムにおいては、調光器１０の調整用つまみの変動量に対して自由度の高い調光制御が行えるようになるという利点がある。つまり、コンデンサＣ１の容量値を変えることで、調光器における調整量に対する調光制御カーブ（つまみの感度）を自由に設定することができる。
【００３４】
また、本実施例の時間−電圧変換回路３１においては、サンプルホールド回路４４のサンプリング対象となる電位を与えるノードが外部端子Ｐ１に接続されているため、図３のように外部端子Ｐ１にコンデンサＣ１を接続しておく代わりに、端子Ｐ１に外部より制御電圧を入力することで調光を制御することができる。そのため、電圧制御方式で調光を行うシステムを、ＩＣのピン数や素子数を増加させることなくつまりコストアップを招くことなく容易に実現することができる。また、この端子を使用してＩＣの検査を行うことができるという利点もある。
【００３５】
以上、調光器１０が交流波形の位相の前縁（立上がり）を制御するタイプのものである場合について説明したが、図２の制御用ＩＣ３０の時間−電圧変換回路３１は、調光器１０が交流波形の位相の後縁（立下がり）を制御するタイプのものである場合にも前述したのと同様な原理で、位相制御された入力信号に応じた電圧を速やかに出力することができる。
【００３６】
図６および図７には、前記実施例の時間−電圧変換回路を利用した制御用ＩＣの他の構成例およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの構成例を示す。
このうち、図６は、ＬＥＤランプ２２に電流を流すトランジスタＱ０をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で制御する制御用ＩＣ３０に、前記実施例の時間−電圧変換回路３１を利用するようにしたものである。この実施例においては、フィードバック電圧ＦＢが入力されるコンパレータ３２の反転入力端子側に、時間−電圧変換回路３１の出力電圧ではなく、所定の基準電圧Ｖref0を印加するとともに、時間−電圧変換回路３１の出力電圧と所定の周波数の信号φ０とから入力電圧Ｖｉｎの位相に応じたパルス幅を有するＰＷＭ制御パルスを生成するＰＷＭパルス生成回路３６と、所定の周波数のクロック信号ＣＫを生成する発振回路３７とを設けている。
【００３７】
そして、上記コンパレータ３２の出力信号をフリップフロップ３３のリセット端子に入力し、発振回路３７から出力されるクロック信号ＣＫをフリップフロップ３３のセット端子に入力するように構成されている。また、フリップフロップ３３とドライバ３４との間には、ＰＷＭパルス生成回路３６から出力されるＰＷＭ制御パルスとフリップフロップ３３の出力信号との論理積をとるＡＮＤゲート３８が設けられている。この実施例の制御用ＩＣ３０においても、時間−電圧変換回路３１は図３に示すような構成を備えるように構成することにより、該制御用ＩＣ３０を使用したＬＥＤ照明システムにおいては、前記実施例で説明したのと同様な効果を奏することかできる。
【００３８】
図７は、ＬＥＤランプ２２に電流を流すトランジスタＱ０をシリーズ・レギュレータ方式で制御する制御用ＩＣ３０に、前記実施例の時間−電圧変換回路３１を利用するようにしたものである。この実施例においては、フィードバック電圧ＦＢと時間−電圧変換回路３１の出力電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプ（誤差増幅回路）３９を設け、該誤差アンプ３９の出力電圧をトランジスタＱ０のゲート端子に印加して電流を制御するように構成されている。
この実施例の制御用ＩＣ３０においても、時間−電圧変換回路３１は図３に示すような構成を備えるように構成することにより、該制御用ＩＣ３０を使用したＬＥＤ照明システムにおいては、前記実施例で説明したのと同様な効果を奏することかできる。
【００３９】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施例の時間−電圧変換回路（図３）においては、定電流源ＣＳ１はタイミング信号φｃによってオン、オフされると説明したが、定電流源ＣＳ１を直接オン、オフする代わりに、定電流源ＣＳ１と外部端子Ｐ１との間に、オン／オフ・スイッチもしくは切り替えスイッチを設けて、定電流源ＣＳ１からの電流を、φｃによってオン、オフもしくは切り替えて、コンデンサＣ１をφｃのハイレベル期間だけ充電させるように構成しても良い。
【００４０】
また、前記実施例の時間−電圧変換回路においては、外付けのコンデンサＣ１を定電流源ＣＳ１で充電しスイッチ・トランジスタＳＷ１で放電する方式のものを示したが、スイッチ・トランジスタでコンデンサを充電した後に定電流源で放電する方式の回路として構成することも可能である。
【００４１】
また、前記実施形態においては、ＡＣ−ＤＣコンバータ３１として、スイッチング・トランジスタＱ０とダイオードＤ０とインダクタＬ０を有するものを示したが、ダイオードＤ０の代わりにトランジスタを使用し、このトランジスタを制御用ＩＣ３０によってスイッチング・トランジスタＱ０と相補的にオン／オフ制御するいわゆる同期整流型のスイッチング・レギュレータとして構成することも可能である。
以上、本発明をその背景となった利用分野であるＬＥＤ照明システムに適用したものを説明したが、本発明はそれに限定されず、ＬＥＤランプ以外の照明器具を使用し位相制御式で調光を行う照明システムにも利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 位相制御式調光器
１１ スイッチング素子（サイリスタ，トライアック）
１２ 位相制御部
１３ 調光調節手段（可変抵抗）
２１ 整流回路（ダイオードブリッジ）
２２ ＬＥＤランプ（照明器具）
２３ ＬＥＤ照明用電源回路（照明用電源装置）
２４ レギュレータ
３０ 制御用ＩＣ（制御回路）
３１ 時間−電圧変換回路
３２ 電圧比較回路（コンパレータ）
３４ ドライバ
３９ 誤差アンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相制御式の調光器により調光を行う照明用電源装置に関し、特にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明装置の調光を制御可能なＬＥＤ照明用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出量を低減するため、消費電力の大きな白熱灯に代わって消費電力の少ないＬＥＤを用いた照明器具（以下、ＬＥＤランプと称する）が普及しつつある。従来、ＬＥＤランプの電源装置において、位相制御式の調光器により調光を制御する技術が提案されている（特許文献１）。また、白熱灯の電源装置においても、位相制御式の調光器による調光制御が行われている。
【０００３】
特許文献１にも記載されているように、位相制御式の調光器を備えたＬＥＤランプの電源装置においては、商用交流電源からの交流電源電圧を、スイッチング素子としてのサイリスタやトライアック、および該スイッチング素子をオン、オフ制御する制御部を備えた位相制御式調光器と、交流を直流に変換する整流回路と、所望の電力をＬＥＤランプへ供給するＡＣ−ＤＣコンバータを有する照明用電源回路などから構成されている。位相制御式調光器においては、調光調節手段としての可変抵抗の抵抗値などに応じてスイッチング素子のオン位相角を制御部により制御することで、交流電源電圧のデューティ比を変化させて、照明用電源回路に接続されたＬＥＤの調光を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２７１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
位相制御式調光器を使用したＬＥＤ照明用電源装置においては、位相制御された図８（Ａ）のような入力信号に基づいてＬＥＤランプの明るさを制御する必要がある。そのため、かかるＬＥＤ照明用電源装置の制御回路には、図８（Ａ）のような入力信号から位相に応じたパルス幅を有する図８（Ｂ）のような矩形波形の時間−電圧変換信号を生成し、該変換信号のパルス幅を電圧に変換する時間−電圧変換回路を設けて、時間−電圧変換された電圧に基づいてＬＥＤ駆動電流を制御するのが望ましい。
【０００６】
時間−電圧変換回路としては、例えば図９に示すような回路が考えられる。図９の回路は、図８（Ａ）の入力信号から位相に応じたパルス幅を有する図８（Ｂ）のようなパルス信号を生成するコンパレータＣＭＰと、コンパレータＣＭＰの後段に設けられパルス幅に応じた直流電圧を生成するＣＲフィルタＦＬＴと、性背された電圧をインピーダンス変換して伝達するボルテージフォロワＶＦとから構成したものである。
【０００７】
しかし、現在市場に提供されている調光器には、調整用のつまみ（操作ダイヤル）の変動範囲（変動角度）が異なる複数のものが存在しているが、図９に示す時間−電圧変換回路は、ＣＲフィルタの時定数が固定されているためパルス幅に応じて一義的に決定される直流電圧しか生成することができない。そのため、図９のような時間−電圧変換回路を使用した照明システムにおいては、調整用のつまみの変動範囲に対応した調光制御のみしか行えないという課題がある。また、図９に示す時間−電圧変換回路は、ＣＲフィルタを使用しているため入力信号の位相変化に対する応答が遅いという課題がある。
【０００８】
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、位相制御式の調光器を備えた照明システムを構成する照明用電源装置において、使用する調光器の種類や実現したい調光制御特性に応じた制御動作の設定が行えるとともに、入力信号の位相変化に対する応答を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、
ランプに点灯用の電流を流すトランジスタと、前記ランプの電流に応じた電圧を入力とし前記トランジスタを制御する制御回路と、を備え、位相制御式調光器により位相制御された交流を整流する整流回路によって交流から変換された脈流を受け、前記ランプに供給する直流電圧・電流を生成し出力する照明用電源装置であって、
前記制御回路は、前記整流回路で変換された脈流の位相によって決定される時間を電圧に変換する時間−電圧変換回路と、任意の容量値のコンデンサを接続可能な端子と、を備え、
前記時間−電圧変換回路は、
所定の電流で前記コンデンサを充電もしくは放電可能な電流源と、
前記コンデンサを放電もしくは充電可能なスイッチ手段と、
前記コンデンサの充電電圧をサンプリング可能なサンプルホールド回路と、
前記脈流に応じた電圧と所定の参照電圧とを比較する電圧比較回路と、
を備え、前記コンデンサに前記脈流の位相に応じた充電電圧を発生させ、前記サンプルホールド回路は前記電圧比較回路の出力の変化に応じた所定のタイミングで前記充電電圧を取り込んで次のタイミングまでその取り込んだ電圧を保持し出力するように構成したものである。
【００１０】
上記のような手段によれば、時間−電圧変換回路を構成するコンデンサの容量値を変えることで入力信号としての脈流の位相に応じて生成される電圧値を変えることができ、これによって使用する調光器の種類や実現したい調光制御特性に応じた制御動作の設定が行える。また、ＣＲフィルタを用いずに時間を電圧に変換することができるため、入力信号の位相変化に対する応答性を向上させることができる。
【００１１】
また、望ましくは、 前記制御回路は半導体集積回路として構成され、
前記端子は前記半導体集積回路の外部端子として設けられ、
前記コンデンサは前記外部端子に外付け素子として接続されるように構成する。
【００１２】
これにより、時間−電圧変換回路を構成するコンデンサの容量値を容易に変えることができるようになる。また、コンデンサを接続する外部端子に外部より制御電圧を入力することで調光を制御することもできる。
【００１３】
また、望ましくは、 前記電圧比較回路の出力に基づいて前記スイッチ手段をオン、オフ動作させるタイミング信号および前記サンプルホールド回路を動作させるタイミング信号を生成するタイミング生成回路を備えるように構成する。
これにより、スイッチ手段やサンプルホールド回路を動作させるタイミング信号を外部から入力する必要がなく、システム設計者の負担を軽減することができる。
【００１４】
さらに、望ましくは、前記外部端子と前記サンプルホールド回路との間に、前記コンデンサの充電電圧をインピーダンス変換して伝達する電圧バッファを設けるようにする。
これにより、サンプルホールド回路を動作させることによってコンデンサの充電電圧が変化してしまうのを回避することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明に従うと、位相制御式の調光器を備えたＬＥＤ照明システムを構成する照明用電源装置において、使用する調光器の種類や実現したい調光制御特性に応じた制御動作の設定が行える。また、入力信号の位相変化に対する応答を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用して有効な位相制御式のＬＥＤ照明用電源装置およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の照明システムを構成するＬＥＤ照明用電源装置の制御用ＩＣの構成例を示すブロック図である。
【図３】制御用ＩＣ内の時間−電圧変換回路の一実施例を示す回路構成図である。
【図４】制御用ＩＣ内の時間−電圧変換回路に入力される信号と内部で生成されるタイミング信号およびサンプルホールド回路の出力電圧の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図５】実施例の時間−電圧変換回路における時間（入力信号の位相）とサンプルホールド回路の出力電圧との関係を示す時間−電圧特性図である。
【図６】時間−電圧変換回路を利用した制御用ＩＣの他の構成例を示すである。
【図７】時間−電圧変換回路を利用した制御用ＩＣのさらに他の構成例およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの構成例を示すである。
【図８】位相制御式調光器を使用したＬＥＤ照明用電源装置における、位相制御された入力信号と、該入力信号から生成する時間−電圧変換信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明に先立って検討した一般的な時間−電圧変換回路の具体例を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用して有効な位相制御式のＬＥＤ照明用電源装置およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの概略構成を示す。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の位相制御式ＬＥＤ照明システムは、商用交流電源からの交流電源電圧ＡＣを入力とし、スイッチング素子のオン位相角を制御することで交流電源電圧のデューティ比を変化させて出力する位相制御式調光器１０と、入力された交流を全波整流して直流に変換するダイオードブリッジなどからなる整流回路２１と、整流回路２１により変換された直流電圧・電流に基づいて所望の電力を負荷としてのＬＥＤランプ２２へ供給するＡＣ−ＤＣコンバータ（直流電圧変換回路）からなるＬＥＤ照明用電源回路２３、該ＬＥＤ照明用電源回路２３の制御回路（３０）の動作に必要な電源電圧を生成するレギュレータ２４などから構成されている。
【００１９】
位相制御式調光器１０は、サイリスタ（ダイアック）もしくはトライアックなどのスイッチング素子１１と、該スイッチング素子１１を位相制御でオン／オフする制御部１２と、可変抵抗などからなる調光調節手段１３を備え、制御部１２が調光調節手段１３の抵抗値などの状態に応じてスイッチング素子１１のオン位相角を制御することで交流電源電圧のデューティ比を変化させて出力する。なお、図１のＬＥＤ照明システムにおいては、ＬＥＤランプ２２が接続される出力端子ＯＵＴ１−ＯＵＴ２間に接続された容量Ｃ０は、出力電圧を平滑するための平滑コンデンサである。
【００２０】
本実施形態のＬＥＤ照明用電源回路２３は、ＬＥＤランプ２２が接続される出力端子ＯＵＴ２と接地点との間に直列に接続されたインダクタＬ０とスイッチング・トランジスタＱ０および電流検出用のセンス抵抗Ｒｓと、インダクタＬ０とスイッチング・トランジスタＱ０との接続ノードＮ１と出力端子ＯＵＴ１との間に接続された整流用ダイオードＤ０と、スイッチング・トランジスタＱ０をオン／オフ制御するスイッチング制御用半導体集積回路（制御用ＩＣ）３０とを備え、いわゆるスイッチング・レギュレータとして構成されている。
【００２１】
また、センス抵抗Ｒｓで電流−電圧変換された接続ノードＮ２の電位が制御用ＩＣ３０へフィードバック電圧ＦＢとして入力されている。制御用ＩＣ３０は、フィードバック電圧ＦＢに応じてスイッチング・トランジスタＱ０をオン／オフ制御する信号を出力し、センス抵抗Ｒｓに流れる電流を一定とするような制御を行うように構成されている。
【００２２】
さらに、ＬＥＤ照明用電源回路２３は、整流回路２１による整流後の脈流を分圧する直列の抵抗Ｒ１，Ｒ２を備え、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された電圧が制御用ＩＣ３０の入力端子ＶＩＮへ監視電圧Ｖｉｎとして入力されている。制御用ＩＣ３０には、外付けのコンデンサＣ１を接続するための外部端子Ｐ１が設けられている。このコンデンサＣ１の機能については後に詳しく説明する。
【００２３】
制御用ＩＣ３０は、トランジスタＱ０とセンス抵抗Ｒｓとの接続ノードＮ２の電位が下がると、トランジスタＱ０をオンさせる制御信号をＱ０のゲート端子へ出力する。これにより、Ｑ０を通って接地点へ電流が流れることとなるが、整流用ダイオードＤ０が逆方向接続されているため、整流回路２１からＬＥＤ照明用電源回路２３へ流れ込んだ電流は、ＬＥＤランプ２２−インダクタＬ０−トランジスタＱ０−抵抗Ｒｓを経由して接地点へ流れる。そして、ＬＥＤランプ２２はこの電流によって点灯されるとともに、この間にインダクタＬ０にエネルギーが蓄積される。
【００２４】
センス抵抗Ｒｓに電流が流れると、接続ノードＮ２の電位が高くなり、制御用ＩＣ３０は、ノードＮ２の電位と内部の基準電圧とを比較することで基準電圧よりも高くなるとトランジスタＱ０をオフさせる制御信号をＱ０のゲート端子へ出力する。そして、Ｑ０がオフされると、インダクタＬ０に蓄積されていたエネルギーが放出され、インダクタＬ０からダイオードＤ０を通して出力端子ＯＵＴ１へ向かう電流が流され、ＬＥＤランプ２２はこの電流によって点灯される。上記のような動作を繰り返すことで、ＬＥＤランプ２２が連続して点灯される。また、調光器１０によって交流入力の位相が制御されることで、ＬＥＤランプ２２の明るさが調節される。制御用ＩＣ３０によるトランジスタＱ０のスイッチング周波数は、交流入力電圧ＡＣの周波数よりも高い周波数となるように設定される。
【００２５】
図２には、上記ＬＥＤ照明用電源回路２３を構成する制御用ＩＣ３０の実施例が示されている。
図２に示されているように、この実施例の制御用ＩＣ３０は、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された電圧Ｖｉｎが印加される入力端子ＶＩＮに接続され位相制御された脈流の有効部分（図３のＴ１）の時間の長さに応じた電圧を生成する時間−電圧変換回路３１と、該時間−電圧変換回路３１の出力電圧と前記フィードバック電圧ＦＢとを比較してトランジスタＱ０をオフさせるタイミングを与える信号を生成する電圧比較回路（コンパレータ）３２を備える。
【００２６】
また、制御用ＩＣ３０は、該コンパレータ３２の出力信号によってリセットされるフリップフロップ３３と、該フリップフロップ３３の出力Ｑに応じてトランジスタＱ０のオン・オフ駆動信号を出力するドライバ３４と、タイマもしくは遅延回路からなりフリップフロップ３３の反転出力／Ｑに基づいて上記トランジスタＱ０を所定の時間（固定）だけオフにさせる信号を生成してフリップフロップ３３のセット端子に供給するオフ時間制御回路３５などを備える。
【００２７】
次に、図３を用いて、本発明の要旨である時間−電圧変換回路３１の具体的な実施例について説明する。
図３に示すように、本実施例における時間−電圧変換回路３１は、入力端子ＶＩＮに入力される電圧Ｖｉｎと所定の参照電圧Ｖｒｅｆとを比較する電圧比較回路（コンパレータ）４１と、該コンパレータ４１の出力信号に基づいて所定のタイミングの信号φｓ，φｃ，φｄを生成するタイミング生成回路４２を備える。
【００２８】
タイミング生成回路４２は、コンパレータ４１の出力信号をそのままタイミング信号φｃとして出力するようにしてもよい。また、タイミング信号φｄは、コンパレータ４１の出力信号または信号φｃを入力とするインバータにより構成することができる。タイミング信号φｓは、コンパレータ４１の出力信号または信号φｃを入力とし、信号の立ち下がりエッジに同期したワンショットパルスを生成するワンショットパルス生成回路により生成することができる。
【００２９】
また、時間−電圧変換回路３１は、タイミング生成回路４２により生成されたタイミング信号φｃによってオン、オフされ外部端子Ｐ１に接続されているコンデンサＣ１をチャージアップするための定電流源ＣＳ１と、コンデンサＣ１をディスチャージするためのスイッチ・トランジスタＳＷ１と、外部端子Ｐ１の電位をインピーダンス変換して伝達するためのバッファ（ボルテージフォロワ）４３と、該バッファ４３の出力電圧をサンプリングするサンプルホールド回路４４を備える。上記スイッチ・トランジスタＳＷ１はタイミングの信号φｄによってオン、オフされ、サンプルホールド回路４４はタイミングの信号φｓによってサンプリングを行う。
【００３０】
次に、上記時間−電圧変換回路３１の機能及び動作を、図４を参照しながら説明する。
時間−電圧変換回路３１の入力端子ＶＩＮには、図４（Ａ）に示すような位相制御された電圧Ｖｉｎ（脈流）が入力される。参照電圧Ｖｒｅｆは比較的低い電位に設定されており、コンパレータ４１は入力電圧Ｖｉｎと参照電圧Ｖｒｅｆとを比較することで入力電圧Ｖｉｎの有効期間Ｔ１に近い時間だけハイレベルとなる図４（Ｂ）に示すような波形信号（時間−電圧変換信号）を出力する。
【００３１】
タイミング生成回路４２により生成されるタイミング信号φｃは、図４（Ｂ）に示す時間−電圧変換信号とほぼ同じ波形であり、φｃがハイレベルである間は定電流源ＣＳ１が電流を流し、この電流によってコンデンサＣ１が充電される。そのため、外部端子Ｐ１の電位は図４（Ｃ）に示すように、ほぼ一定の速度で高くなるように変化する。
タイミング生成回路４２により生成されるタイミング信号φｓは、図４（Ｄ）に示すように、図４（Ｂ）に示す時間−電圧変換信号の立ち下がりに同期したワンショットパルスであり、該パルスφｓによって、外部端子Ｐ１の電位（Ｃ１の充電電圧）と同一電位であるバッファ４３の出力電圧をサンプルホールド回路４４がサンプリングして保持する。図４（Ｆ）に、サンプルホールド回路４４によってホールドされた出力電圧を示す。
【００３２】
上記タイミング信号φｄは、図４（Ｅ）に示すように、図４（Ｂ）に示す時間−電圧変換信号とほぼ逆相の信号であり、サンプルホールド回路４４によるサンプリングが終了するタイミングでφｄによってスイッチ・トランジスタＳＷ１がオンされ、コンデンサＣ１の電荷をディスチャージし、それによって外部端子Ｐ１の電位は速やかに接地電位まで立ち下がることとなる。
本実施例の時間−電圧変換回路３１においては、図９に示す回路とは異なりＲＣフィルタを設けず、代わりにサンプルホールド回路４４を設けているため、入力電圧Ｖｉｎの位相が変化したときに素早く出力電圧を応答させることができるという利点がある。
【００３３】
また、本実施例の時間−電圧変換回路３１においては、図５に示すように、コンデンサＣ１の容量値を変えると、サンプルホールド回路４４の出力電圧の時間特性を変えることができる。つまり、容量値の大きなコンデンサＣ１を外部端子Ｐ１に接続しておけば、所定時間後に達するコンデンサＣ１の充電電圧を低くし、容量値の小さなコンデンサＣ１を外部端子Ｐ１に接続しておけば、所定時間後に達するコンデンサＣ１の充電電圧を高くすることができる。
現在市場に提供されている調光器には、調整用のつまみの変動範囲（変動角度や変動距離）が異なる複数のものが存在しており、つまみの変動量に対して明るさをどのように設定するかもメーカによって考え方（設計思想）が異なっている。しかし、前記実施例の時間−電圧変換回路３１は、コンデンサＣ１の容量値を変えることで入力電圧Ｖｉｎの同一位相の信号に対して異なる電圧を生成して出力することができる。
その結果、実施例のような時間−電圧変換回路３１を内蔵した制御用ＩＣを使用した図１のＬＥＤ照明システムにおいては、調光器１０の調整用つまみの変動量に対して自由度の高い調光制御が行えるようになるという利点がある。つまり、コンデンサＣ１の容量値を変えることで、調光器における調整量に対する調光制御カーブ（つまみの感度）を自由に設定することができる。
【００３４】
また、本実施例の時間−電圧変換回路３１においては、サンプルホールド回路４４のサンプリング対象となる電位を与えるノードが外部端子Ｐ１に接続されているため、図３のように外部端子Ｐ１にコンデンサＣ１を接続しておく代わりに、端子Ｐ１に外部より制御電圧を入力することで調光を制御することができる。そのため、電圧制御方式で調光を行うシステムを、ＩＣのピン数や素子数を増加させることなくつまりコストアップを招くことなく容易に実現することができる。また、この端子を使用してＩＣの検査を行うことができるという利点もある。
【００３５】
以上、調光器１０が交流波形の位相の前縁（立上がり）を制御するタイプのものである場合について説明したが、図２の制御用ＩＣ３０の時間−電圧変換回路３１は、調光器１０が交流波形の位相の後縁（立下がり）を制御するタイプのものである場合にも前述したのと同様な原理で、位相制御された入力信号に応じた電圧を速やかに出力することができる。
【００３６】
図６および図７には、前記実施例の時間−電圧変換回路を利用した制御用ＩＣの他の構成例およびそれを用いたＬＥＤ照明システムの構成例を示す。
このうち、図６は、ＬＥＤランプ２２に電流を流すトランジスタＱ０をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で制御する制御用ＩＣ３０に、前記実施例の時間−電圧変換回路３１を利用するようにしたものである。この実施例においては、フィードバック電圧ＦＢが入力されるコンパレータ３２の反転入力端子側に、時間−電圧変換回路３１の出力電圧ではなく、所定の基準電圧Ｖref0を印加するとともに、時間−電圧変換回路３１の出力電圧と所定の周波数の信号φ０とから入力電圧Ｖｉｎの位相に応じたパルス幅を有するＰＷＭ制御パルスを生成するＰＷＭパルス生成回路３６と、所定の周波数のクロック信号ＣＫを生成する発振回路３７とを設けている。
【００３７】
そして、上記コンパレータ３２の出力信号をフリップフロップ３３のリセット端子に入力し、発振回路３７から出力されるクロック信号ＣＫをフリップフロップ３３のセット端子に入力するように構成されている。また、フリップフロップ３３とドライバ３４との間には、ＰＷＭパルス生成回路３６から出力されるＰＷＭ制御パルスとフリップフロップ３３の出力信号との論理積をとるＡＮＤゲート３８が設けられている。この実施例の制御用ＩＣ３０においても、時間−電圧変換回路３１は図３に示すような構成を備えるように構成することにより、該制御用ＩＣ３０を使用したＬＥＤ照明システムにおいては、前記実施例で説明したのと同様な効果を奏することかできる。
【００３８】
図７は、ＬＥＤランプ２２に電流を流すトランジスタＱ０をシリーズ・レギュレータ方式で制御する制御用ＩＣ３０に、前記実施例の時間−電圧変換回路３１を利用するようにしたものである。この実施例においては、フィードバック電圧ＦＢと時間−電圧変換回路３１の出力電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプ（誤差増幅回路）３９を設け、該誤差アンプ３９の出力電圧をトランジスタＱ０のゲート端子に印加して電流を制御するように構成されている。
この実施例の制御用ＩＣ３０においても、時間−電圧変換回路３１は図３に示すような構成を備えるように構成することにより、該制御用ＩＣ３０を使用したＬＥＤ照明システムにおいては、前記実施例で説明したのと同様な効果を奏することかできる。
【００３９】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施例の時間−電圧変換回路（図３）においては、定電流源ＣＳ１はタイミング信号φｃによってオン、オフされると説明したが、定電流源ＣＳ１を直接オン、オフする代わりに、定電流源ＣＳ１と外部端子Ｐ１との間に、オン／オフ・スイッチもしくは切り替えスイッチを設けて、定電流源ＣＳ１からの電流を、φｃによってオン、オフもしくは切り替えて、コンデンサＣ１をφｃのハイレベル期間だけ充電させるように構成しても良い。
【００４０】
また、前記実施例の時間−電圧変換回路においては、外付けのコンデンサＣ１を定電流源ＣＳ１で充電しスイッチ・トランジスタＳＷ１で放電する方式のものを示したが、スイッチ・トランジスタでコンデンサを充電した後に定電流源で放電する方式の回路として構成することも可能である。
【００４１】
また、前記実施形態においては、ＡＣ−ＤＣコンバータ３１として、スイッチング・トランジスタＱ０とダイオードＤ０とインダクタＬ０を有するものを示したが、ダイオードＤ０の代わりにトランジスタを使用し、このトランジスタを制御用ＩＣ３０によってスイッチング・トランジスタＱ０と相補的にオン／オフ制御するいわゆる同期整流型のスイッチング・レギュレータとして構成することも可能である。
以上、本発明をその背景となった利用分野であるＬＥＤ照明システムに適用したものを説明したが、本発明はそれに限定されず、ＬＥＤランプ以外の照明器具を使用し位相制御式で調光を行う照明システムにも利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 位相制御式調光器
１１ スイッチング素子（サイリスタ，トライアック）
１２ 位相制御部
１３ 調光調節手段（可変抵抗）
２１ 整流回路（ダイオードブリッジ）
２２ ＬＥＤランプ（照明器具）
２３ ＬＥＤ照明用電源回路（照明用電源装置）
２４ レギュレータ
３０ 制御用ＩＣ（制御回路）
３１ 時間−電圧変換回路
３２ 電圧比較回路（コンパレータ）
３４ ドライバ
３９ 誤差アンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプに点灯用の電流を流すトランジスタと、前記ランプの電流に応じた電圧を入力とし前記トランジスタを制御する制御回路と、を備え、位相制御式調光器により位相制御された交流を整流する整流回路によって交流から変換された脈流を受け、前記ランプに供給する直流電圧・電流を生成し出力する照明用電源装置であって、
前記制御回路は、前記整流回路で変換された脈流の位相によって決定される時間を電圧に変換する時間−電圧変換回路と、任意の容量値のコンデンサを接続可能な端子と、を備え、
前記時間−電圧変換回路は、
所定の電流で前記コンデンサを充電もしくは放電可能な電流源と、
前記コンデンサを放電もしくは充電可能なスイッチ手段と、
前記コンデンサの充電電圧をサンプリング可能なサンプルホールド回路と、
前記脈流に応じた電圧と所定の参照電圧とを比較する電圧比較回路と、
を備え、前記コンデンサに前記脈流の位相に応じた充電電圧を発生させ、前記サンプルホールド回路は前記電圧比較回路の出力の変化に応じた所定のタイミングで前記充電電圧を取り込んで次のタイミングまでその取り込んだ電圧を保持し出力するように構成されていることを特徴とする照明用電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は半導体集積回路として構成され、
前記端子は前記半導体集積回路の外部端子として設けられ、
前記コンデンサは前記外部端子に外付け素子として接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明用電源装置。
【請求項３】
前記電圧比較回路の出力に基づいて前記スイッチ手段をオン、オフ動作させるタイミング信号および前記サンプルホールド回路を動作させるタイミング信号を生成するタイミング生成回路を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明用電源装置。
【請求項４】
前記外部端子と前記サンプルホールド回路との間に、前記コンデンサの充電電圧をインピーダンス変換して伝達する電圧バッファが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の照明用電源装置。
【請求項１】
ランプに点灯用の電流を流すトランジスタと、前記ランプの電流に応じた電圧を入力とし前記トランジスタを制御する制御回路と、を備え、位相制御式調光器により位相制御された交流を整流する整流回路によって交流から変換された脈流を受け、前記ランプに供給する直流電圧・電流を生成し出力する照明用電源装置であって、
前記制御回路は、前記整流回路で変換された脈流の位相によって決定される時間を電圧に変換する時間−電圧変換回路と、任意の容量値のコンデンサを接続可能な端子と、を備え、
前記時間−電圧変換回路は、
所定の電流で前記コンデンサを充電もしくは放電可能な電流源と、
前記コンデンサを放電もしくは充電可能なスイッチ手段と、
前記コンデンサの充電電圧をサンプリング可能なサンプルホールド回路と、
前記脈流に応じた電圧と所定の参照電圧とを比較する電圧比較回路と、
を備え、前記コンデンサに前記脈流の位相に応じた充電電圧を発生させ、前記サンプルホールド回路は前記電圧比較回路の出力の変化に応じた所定のタイミングで前記充電電圧を取り込んで次のタイミングまでその取り込んだ電圧を保持し出力するように構成されていることを特徴とする照明用電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は半導体集積回路として構成され、
前記端子は前記半導体集積回路の外部端子として設けられ、
前記コンデンサは前記外部端子に外付け素子として接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明用電源装置。
【請求項３】
前記電圧比較回路の出力に基づいて前記スイッチ手段をオン、オフ動作させるタイミング信号および前記サンプルホールド回路を動作させるタイミング信号を生成するタイミング生成回路を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明用電源装置。
【請求項４】
前記外部端子と前記サンプルホールド回路との間に、前記コンデンサの充電電圧をインピーダンス変換して伝達する電圧バッファが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の照明用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１２５４８（Ｐ２０１２−２１２５４８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７３９７（Ｐ２０１１−７７３９７）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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