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特開2021-93813電源システム、点灯システム、照明システム、及び照明器具
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-93813(P2021-93813A)
(43)【公開日】2021年6月17日
(54)【発明の名称】電源システム、点灯システム、照明システム、及び照明器具
(51)【国際特許分類】
   H02M 3/28 20060101AFI20210521BHJP
   H05B 45/00 20200101ALI20210521BHJP
   F21S 2/00 20160101ALN20210521BHJP
【FI】
   H02M3/28 H
   H05B37/02 J
   F21S2/00 622
   F21S2/00 623
   F21S2/00 621
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2019-222418(P2019-222418)
(22)【出願日】2019年12月9日
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】特許業務法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】元村 正志
(72)【発明者】
【氏名】木戸 正二郎
(72)【発明者】
【氏名】鶴岡 隼典
【テーマコード(参考)】
3K243
3K273
5H730
【Fターム(参考)】
3K243MA01
3K273AA08
3K273BA11
3K273CA01
3K273CA02
3K273CA03
3K273CA12
3K273CA25
3K273DA08
3K273EA06
3K273EA07
3K273EA11
3K273EA24
3K273EA25
3K273EA35
3K273EA36
3K273FA03
3K273FA07
3K273FA13
3K273FA14
3K273FA22
3K273FA26
3K273FA27
3K273FA35
3K273FA41
3K273GA03
3K273GA05
3K273GA06
3K273GA07
3K273GA14
3K273GA17
5H730AA18
5H730AS02
5H730AS05
5H730BB57
5H730BB62
5H730CC04
5H730DD03
5H730DD04
5H730DD16
5H730EE04
5H730EE07
5H730FD31
5H730FD61
5H730FF19
5H730FG05
5H730FG07
5H730FG22
5H730ZZ01
(57)【要約】
【課題】 出力パラメータの調整範囲をより広くすることができる電源システム、点灯システム、照明システム、及び照明器具を提供する。
【解決手段】 電源システム1は、コンバータ回路2と、制御回路3と、を備える。制御回路3は、出力パラメータを第1制御範囲内で調整するとき、コンバータ回路2の少なくとも2つのスイッチング素子のスイッチング周波数を変化させる。制御回路3は、出力パラメータが第1制御範囲より小さくなる第2制御範囲内で出力パラメータを調整するとき、少なくとも2つのスイッチング素子のスイッチング期間、少なくとも2つのスイッチング素子のデッドタイム及び各オン時間の比率、並びに出力電流Ioの少なくとも1つを変化させる。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電源から供給される直流電圧を電圧変換し、電力を負荷へ供給するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つである出力パラメータを調整するように前記コンバータ回路を制御する制御回路と、を備え、
前記コンバータ回路は、少なくとも2つのスイッチング素子を有し、
前記制御回路は、
前記出力パラメータを第1制御範囲内で調整するとき、前記少なくとも2つのスイッチング素子のスイッチング周波数を変化させ、
前記出力パラメータが第1制御範囲より小さくなる第2制御範囲内で前記出力パラメータを調整するとき、前記少なくとも2つのスイッチング素子のそれぞれがオンオフを繰り返すスイッチング期間、前記少なくとも2つのスイッチング素子のデッドタイム及び各オン時間の比率、並びに前記出力パラメータの少なくとも1つを変化させる
電源システム。
【請求項2】
前記コンバータ回路は、第1共振周波数、及び前記第1共振周波数より高い第2共振周波数で共振する共振回路を有する共振形コンバータであり、
前記制御回路は、前記出力パラメータを前記第1制御範囲内で調整するとき、前記スイッチング周波数を、前記第2共振周波数より高い範囲内で変化させ、前記スイッチング周波数を増加させることで、前記出力パラメータを減少させる
請求項1の電源システム。
【請求項3】
前記制御回路は、前記出力パラメータを前記第2制御範囲内で調整するとき、前記スイッチング周波数を一定値に固定する
請求項1又は2の電源システム。
【請求項4】
前記一定値は、少なくとも前記制御回路の仕様によって決まる前記スイッチング周波数の上限周波数である
請求項3の電源システム。
【請求項5】
前記制御回路は、前記出力パラメータを前記第2制御範囲内で調整するとき、少なくとも前記スイッチング期間を変化させる
請求項1乃至4のいずれか1つの電源システム。
【請求項6】
前記制御回路は、前記出力パラメータを前記第2制御範囲内で調整するとき、少なくとも前記デッドタイムを変化させる
請求項1乃至4のいずれか1つの電源システム。
【請求項7】
前記制御回路は、前記出力パラメータを前記第2制御範囲内で調整するとき、少なくとも前記各オン時間の比率を変化させる
請求項1乃至4のいずれか1つの電源システム。
【請求項8】
前記制御回路は、前記出力パラメータを前記第2制御範囲内で調整するとき、少なくとも前記出力電流を変化させる
請求項1乃至4のいずれか1つの電源システム。
【請求項9】
前記コンバータ回路は、電流調整回路を有し、
前記電流調整回路は、前記負荷と電気的に直列接続されるトランジスタを有し、前記トランジスタにおける電圧降下が制御されることによって、前記出力電流を調整する
請求項8の電源システム。
【請求項10】
請求項1乃至9のいずれか一項の電源システムを備え、
前記負荷は、前記電源システムから供給される直流電力によって点灯する照明負荷である
点灯システム。
【請求項11】
請求項10の点灯システムと、
前記照明負荷と、を備える
照明システム。
【請求項12】
請求項11の照明システムと、
前記点灯システム及び前記照明負荷の少なくとも1つが取り付けられる本体と、を備える
ことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電源システム、点灯システム、照明システム、及び照明器具に関する。より詳細には、出力パラメータを調整する電源システム、点灯システム、照明システム、及び照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1の点灯装置は、電力変換回路と、制御回路とを備えて、光源を点灯させるよう構成されている。
【0003】
電力変換回路は、バックコンバータ、及びPFC(Power Factor Correction)回路を備える。PFC回路は、昇圧チョッパ回路であって、力率を改善するよう構成される。バックコンバータは、降圧チョッパ回路とも呼ばれるスイッチング電源回路であり、PFC回路から供給される数百ボルトの直流入力電圧を、光源に必要とされる数十ボルトの直流電圧に降圧するよう構成される。
【0004】
制御回路は、外部装置から与えられる調光信号に応じて、負荷電流(出力電流)の目標値を調整することにより、光源を調光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2018−166162号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献1のように光源を調光する点灯装置(電源システム、点灯システム)には、負荷電流(出力パラメータ)の調整範囲をより広くして、調光範囲をより広くすることが求められている。
【0007】
本開示の目的は、出力パラメータの調整範囲をより広くすることができる電源システム、点灯システム、照明システム、及び照明器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様に係る電源システムは、直流電源から供給される直流電圧を電圧変換し、電力を負荷へ供給するコンバータ回路と、前記コンバータ回路の出力電流及び出力電圧の少なくとも1つである出力パラメータを調整するように前記コンバータ回路を制御する制御回路と、を備える。前記コンバータ回路は、少なくとも2つのスイッチング素子を有する。前記制御回路は、前記出力パラメータを第1制御範囲内で調整するとき、前記少なくとも2つのスイッチング素子のスイッチング周波数を変化させる。前記制御回路は、前記出力パラメータが第1制御範囲より小さくなる第2制御範囲内で前記出力パラメータ調整するとき、前記少なくとも2つのスイッチング素子のそれぞれがオンオフを繰り返すスイッチング期間、前記少なくとも2つのスイッチング素子のデッドタイム及び各オン時間の比率、並びに前記出力パラメータの少なくとも1つを変化させる。
【0009】
本開示の一態様に係る点灯システムは、上述の電源システムを備え、前記負荷は、前記電源システムから供給される直流電力によって点灯する照明負荷である。
【0010】
本開示の一態様に係る照明システムは、上述の点灯システムと、前記照明負荷と、を備える。
【0011】
本開示の一態様に係る照明器具は、上述の照明システムと、前記点灯システム及び前記照明負荷の少なくとも1つが取り付けられる本体と、を備える。
【発明の効果】
【0012】
本開示の電源システム、点灯システム、照明システム、及び照明器具は、出力パラメータの調整範囲をより広くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1図1は、本開示の実施形態に係る点灯システム(電源システム)を備える照明システムを示すブロック図である。
図2図2は、同上の点灯システム(電源システム)を示す回路図である。
図3図3は、同上の点灯システムの制御範囲を示す特性図である。
図4図4は、同上の制御回路を示すブロック図である。
図5図5は、同上の点灯システムの調光動作を示すフローチャートである。
図6図6は、同上の点灯システムの負荷判別処理を示すフローチャートである。
図7図7A及び図7Bは、同上の第1変形例の調光動作を説明するための説明図である。
図8図8A及び図8Bは、同上の第2変形例の調光動作を説明するための説明図である。
図9図9は、同上の第3変形例の照明システムを示すブロック図である。
図10図10は、同上の照明器具を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に説明する実施形態は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態に限定されることなく、以下の実施形態以外であっても、本開示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。
【0015】
(1)照明システムの概要
本開示の実施形態に係る照明システム6(以下、照明システム6と略す。)は、図1に示すように、本開示の実施形態に係る電源システム1、直流電源4、及びLEDユニット5(照明負荷)を備えている。
【0016】
本開示の実施形態に係る電源システム1(以下、電源システム1と略す。)は、コンバータ回路2と、制御回路3と、直流電源4とを備える。
【0017】
直流電源4は、例えば、商用の電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換する電力変換装置を有することが好ましい。また、電力変換装置は、昇圧チョッパ回路などのPFC(Power Factor Correction)回路で構成されることが好ましい。ただし、直流電源4は、PFC回路などの電力変換装置に限定されず、蓄電池、太陽電池、燃料電池などであってもかまわない。直流電源4は、一対の出力端子40、41を有し、一対の出力端子40、41から直流電圧(入力電圧Vin)を出力する。
【0018】
照明負荷であるLEDユニット5は、複数個のLED(Light Emitting Diode)50を有する。ただし、図1では2個のLED50のみを図示している。これら複数個のLED50は、順方向に電気的かつ直列に接続されている。なお、LED50の個数は2個に限定されず、例えば、十数個から数十個以上であってもかまわない。以下の説明において、LEDユニット5の正極端子とは、電気的に直列接続されている複数個のLED50のうち、最も高電位となるLED50(図1における上側のLED50)のアノード端子である。また、LEDユニット5の負極端子とは、電気的に直列接続されている複数個のLED50のうち、最も低電位となるLED50(図1における下側のLED50)のカソード端子である。
【0019】
なお、本実施形態の電源システム1は、照明負荷であるLEDユニット5を負荷としており、電源システム1は、本開示の実施形態に係る点灯システム10を構成する。
【0020】
(2)電源システムの概要
本開示の実施形態に係る電源システム1(以下、電源システム1と略す。)は、コンバータ回路2と、コンバータ回路2を制御する制御回路3とを備える。なお、電源システム1は、コンバータ回路2と制御回路3とが同一の筐体に収められた装置構成、コンバータ回路2と制御回路3とが別々の筐体に収められたシステム構成のいずれであってもよい。
【0021】
コンバータ回路2は、直流電源4から供給される入力電圧Vinを、入力電圧Vinよりも低い(あるいは高い)直流の出力電圧Voに変換する。なお、コンバータ回路2は、後述するようにLLC方式の電流共振形コンバータである。
【0022】
コンバータ回路2は、一対の入力端子として、正極の入力端子20P及び負極の入力端子20Nを有している。コンバータ回路2の正極の入力端子20Pは、直流電源4の正極の出力端子40と電気的に接続されている。また、コンバータ回路2の負極の入力端子20Nは、直流電源4の負極の出力端子41と電気的に接続されている。
【0023】
コンバータ回路2は、一対の出力端子として、正極の出力端子21P及び負極の出力端子21Nを有している。コンバータ回路2の正極の出力端子21Pは、LEDユニット5の正極端子と電気的に接続されている。また、コンバータ回路2の負極の出力端子21Nは、LEDユニット5の負極端子と電気的に接続されている。LEDユニット5は、コンバータ回路2から出力電流Ioを供給される。LEDユニット5は、出力電流Ioによって点灯し、出力電流Ioが大きいほど調光レベルが高くなり、LEDユニット5が発する光量が大きくなる。
【0024】
制御回路3は、コンバータ回路2を制御する。制御回路3は、外部から受け取る調光信号に応じて、コンバータ回路2の出力電圧Voを調整し、LEDユニット5の光量を調節(調光)するように構成されている。なお、調光信号は、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)信号、直流の電圧信号、あるいは、照明用の通信プロトコルであるDMX512に準拠したディジタル信号(DMX信号)などである。
【0025】
制御回路3は、コンピュータシステムを備えることが好ましい。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御回路3としての機能の少なくとも一部が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリにあらかじめ記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む一ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、一つ以上のプロセッサ及び一つ以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む一ないし複数の電子回路で構成される。
【0026】
(3)電源システムの詳細な説明
(3.1)コンバータ回路の構成
コンバータ回路2は、図2に示すように、LLC方式の電流共振形コンバータである。
【0027】
コンバータ回路2は、2つのスイッチング素子Q1、Q2と、共振回路22と、整流平滑回路23とを有している。
【0028】
これらのスイッチング素子Q1、Q2はそれぞれ、エンハンスメント型のnチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。ただし、スイッチング素子Q1、Q2は、MOSFET以外のパワートランジスタ、例えば、バイポーラトランジスタ及びIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などでもよい。
【0029】
コンバータ回路2において、ハイサイドのスイッチング素子Q1のドレインが正極の入力端子20Pと電気的に接続され、ローサイドのスイッチング素子Q2のドレインとハイサイドのスイッチング素子Q1のソースが電気的に接続されている。また、ローサイドのスイッチング素子Q2のソースが負極の入力端子20Nと電気的に接続されている。なお、コンバータ回路2の一対の入力端子20P、20N間にフィルタ用のコンデンサC1が電気的に接続されている。
【0030】
コンバータ回路2において、共振回路22は、トランスT1、インダクタL1、2つのコンデンサC2、C3を有している。コンデンサC2の第1端は、ローサイドのスイッチング素子Q2のドレインに電気的に接続され、コンデンサC2の第2端は、スイッチング素子Q2のソースに電気的に接続されている。インダクタL1の第1端は、ハイサイドのスイッチング素子Q1のソース及びローサイドのスイッチング素子Q2のドレインと電気的に接続されている。インダクタL1の第2端は、トランスT1の1次巻線N1の第1端と電気的に接続されている。トランスT1の1次巻線N1の第2端とコンデンサC3の第1端が電気的に接続され、コンデンサC3の第2端がコンデンサC2の第2端及びローサイドのスイッチング素子Q2のソースと電気的に接続されている。なお、共振回路22は、1次巻線N1と2次巻線N2の結合係数を小さくすることでトランスT1の漏れインダクタンスを大きくし、この漏れインダクタンスを共振用のインダクタンスに利用している。
【0031】
コンバータ回路2において、整流平滑回路23は、ダイオードブリッジ230と平滑コンデンサ231を備えている。ダイオードブリッジ230の一対の交流入力端子は、トランスT1の2次巻線N2の両端と電気的に接続されている。平滑コンデンサ231は、ダイオードブリッジ230の一対の脈流出力端子の間に電気的に接続されている。平滑コンデンサ231の負極は、二次側回路グランドに接続される。
【0032】
コンバータ回路2は、制御回路3によって2つのスイッチング素子Q1、Q2がスイッチング制御されることにより、入力電圧Vinを矩形波のパルス状の電圧に変換する。さらに、コンバータ回路2は、共振回路22により、前記パルス状の電圧を正弦波電圧に変換する。この正弦波電圧は、トランスT1によって降圧され、整流平滑回路23によって直流電圧に変換される。この結果、平滑コンデンサ231の両端間に出力電圧Voが生じ、LEDユニット5に出力電流Ioが供給される。
【0033】
LLC方式の電流共振形コンバータであるコンバータ回路2は、一般に、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を変化させるPFM(Pulse Frequency Modulation:パルス周波数変調)制御によって、LEDユニット5を調光する。コンバータ回路2の共振回路22は、2つの共振周波数として、第1共振周波数、及び第2共振周波数を有する。第1共振周波数は、第2共振周波数より低い。通常、LLC方式の電流共振形コンバータでは、出力電圧が極大となる第2共振周波数よりも高いスイッチング周波数(例えば、上限周波数から下限周波数までの周波数範囲)でPFM制御が行われる。具体的に、スイッチング周波数が低くなるにつれて(第2共振周波数に近付くにつれて)、調光レベルがより高くなり、スイッチング周波数が高くなるにつれて(上限周波数に近付くにつれて)、調光レベルがより低くなる。なお、調光レベルが高いほど、出力電流Ioが大きくなり、LEDユニット5の光出力が大きくなる。
【0034】
スイッチング周波数の上限周波数は、制御回路3の仕様、及び共振回路22の仕様などによって決まる。本実施形態では、LEDユニット5を流れる出力電流Io(順方向電流)が少なくなるほどLEDユニット5の等価抵抗値が大きくなるため、上限周波数を引き上げたとしても、PFM制御による調光下限を下げることが困難になる場合があった。一方、PFM制御による調光下限を下げるために出力電圧の極大値を大きくすると、コンバータ回路2が発振してしまうおそれがある。すなわち、PFM制御の調光下限は、スイッチング周波数の上限周波数によって決まる。
【0035】
図3は、コンバータ回路2がPFM制御によって出力可能な出力電流Io及び出力電圧Voで規定される第1制御範囲G1を示す。出力電流Ioは調光レベルに相当し、出力電圧VoはLEDユニット5の順方向電圧に相当する。そして、第1制御範囲G1では、出力電圧Voが高いほど、出力電流Ioがとり得る範囲(調光レベルの範囲)は広くなり、出力電圧Voが低いほど、出力電流Ioがとり得る範囲(調光レベルの範囲)は狭くなる。図3では、PFM制御による出力電圧Voの上限値をVo1とし、PFM制御による出力電圧Voの下限値をVo2とする。また、図3では、PFM制御による出力電流Ioの上限値を上限値Io1とし、PFM制御による出力電流Ioの下限値をIo2とする。
【0036】
第1制御範囲G1は、3つの線分W11〜W13で囲まれた三角形状である。線分W11は、出力電圧Voが上限値Vo1で一定、かつ、出力電流Ioが上限値Io1以下、下限値Io2以上の範囲で変化する線分である。線分W12は、出力電流Ioが上限値Io1で一定、かつ、出力電圧Voが上限値Vo1以下、下限値Vo2以上の範囲で変化する線分である。線分W13は、点(Vo1、Io2)と点(Vo2、Io1)とを結ぶ線分である。線分W13は、スイッチング周波数が上限周波数になったときのIo−Vo特性を示す。すなわち、線分W13は、PFM制御による調光レベルの下限に相当する。
【0037】
(3.2)制御回路の構成
図3に示すように、PFM制御だけでは、調整可能な調光レベルに下限が存在し、調光レベルの下限を更に低くしたいという要求を満たすことは困難であった。そこで、本開示の制御回路3は、LEDユニット5の調光制御として、第1調光制御及び第2調光制御を択一的に選択することで、出力パラメータである出力電流Ioを更に小さくし、調光レベルの下限を更に低くする。第1調光制御は、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を変化させる。第2調光制御は、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング期間、デッドタイム、各オン時間の比率、及びLEDユニット5へ供給する出力電流Ioの少なくとも1つを変化させる。
【0038】
本実施形態では、第1調光制御として、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を変化させるPFM制御を行う。また、第2調光制御として、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング期間を制御するバースト制御を行う。
【0039】
制御回路3は、検出処理部31、フォトカプラ32、33、及びLLC制御部34を有する(図2参照)。
【0040】
検出処理部31は、マイクロコントローラを有することが好ましい。検出処理部31は、調光信号Y1を外部の図示しない調光器から受け取ることができる。本実施形態の調光信号Y1はPWM信号であり、例えば、調光レベルの指示値が大きいほど、低速調光信号Y1のデューティが小さくなる。
【0041】
検出処理部31は、電流検出信号Yi、及び周波数検出信号Yfを受け取る。
【0042】
LEDユニット5の負極端子と平滑コンデンサ231の負極との間には、検出抵抗R1が接続されている。検出処理部31は、検出抵抗R1の両端電圧を電流検出信号Yiとして受け取る。電流検出信号Yiの電圧値は、出力電流Ioの大きさに比例するので、電流検出信号Yiは、出力電流Ioの検出信号に相当する。
【0043】
また、2次巻線N2の一端と二次側回路グランド(平滑コンデンサの負極)との間には、検出抵抗R11、R12の直列回路が接続されている。検出処理部31は、検出抵抗R11、R12の接続点の電圧を、周波数検出信号Yfとして受け取る。周波数検出信号Yfの周波数はスイッチング周波数であるので、周波数検出信号Yfは、スイッチング周波数の検出信号に相当する。
【0044】
検出処理部31は、図4に示すように、第1処理部311、第2処理部312、及び周波数判別部313を主構成として備える。
【0045】
第1処理部311は、指令生成部311a、平滑部311b、及び誤差アンプ311cを有する。
【0046】
指令生成部311aは、調光信号Y1を受け取り、調光信号Y1で指示された調光レベルに応じたデューティのPWM信号を指令信号Y11として生成する。指示された調光レベルが高いほど、指令信号Y11のデューティは大きくなる。すなわち、指令信号Y11のデューティは、出力電流Io(の大きさ)の指令値(電流指令値)に相当する。
【0047】
平滑部311bは、コンデンサ及び抵抗によるCR平滑回路を有し、PWM信号である指令信号Y11を平滑して、平滑信号Y12を生成する。
【0048】
誤差アンプ311cは、オペアンプ、抵抗、及びコンデンサなどを有する。誤差アンプ311cは、平滑信号Y12と電流検出信号Yiとを比較し、平滑信号Y12と電流検出信号Yiとの各電圧値の差分を第1誤差信号Y13として生成する。第1処理部311は、第1誤差信号Y13に応じた電流を第2誤差信号Y14として、フォトカプラ32の入力ダイオードに流す。フォトカプラ32の出力トランジスタは、LLC制御部34の入力ポートに電気的に接続しており、フォトカプラ32の入力ダイオードによって駆動される。したがって、第2誤差信号Y14の電流値に応じた(第1誤差信号Y13に応じた)電流がフォトカプラ32の出力トランジスタに流れる。すなわち、フォトカプラ32の出力トランジスタを流れる電流は、出力電流Ioの指令値と出力電流Ioの検出値との差分を表す第3誤差信号Y15に相当する。したがって、LLC制御部34は、第3誤差信号Y15によって、出力電流Ioの指令値と出力電流Ioの検出値との差分を把握できる。
【0049】
第2処理部312は、バースト制御部312aを有する。
【0050】
バースト制御部312aは、調光信号Y1を受け取り、指示された調光レベルを知ることができる。バースト制御部312aは、指示された調光レベルに応じた電流信号を第1バースト信号Y21として、フォトカプラ33の入力ダイオードに流す。第1バースト信号Y21はHレベル及びLレベルのいずれかの値をとる2値のPWM信号であり、デューティ(PWM周期に対してHレベルとなる期間の比率)は、指示された調光レベルが低いほど小さくなる。フォトカプラ33の出力トランジスタは、LLC制御部34の入力ポートに電気的に接続しており、第1バースト信号Y21がHレベルであればオンし、第1バースト信号Y21がLレベルであればオフする。したがって、第1バースト信号Y21がHレベルであれば、フォトカプラ33の出力トランジスタに電流が流れ、第1バースト信号Y21がLレベルであれば、フォトカプラ33の出力トランジスタに電流が流れない。フォトカプラ33の出力トランジスタを流れる電流は、バースト制御のデューティを表す第2バースト信号Y22に相当する。したがって、LLC制御部34は、第2バースト信号Y22によって、バースト制御のデューティの指示値を把握できる。なお、フォトカプラ33の出力トランジスタがオンしているとき、第2バースト信号Y22はHレベルであり、フォトカプラ33の出力トランジスタがオフしているとき、第2バースト信号Y22はLレベルであるとする。
【0051】
周波数判別部313は、周波数検出信号Yfに基づいてスイッチング周波数を判別し、第1処理部311及び第2処理部312はスイッチング周波数を知る。そこで、第1処理部311は、第1誤差信号Y13だけでなく、スイッチング周波数も併せて用いて上述の第1誤差信号Y13を生成することが好ましい。例えば、第1処理部311は、スイッチング周波数の検出結果に基づいて、第1誤差信号Y13を補正する。第2処理部312は、指示された調光レベルだけでなく、スイッチング周波数も併せて用いて上述の第1バースト信号Y21を生成できる。例えば、第2処理部312は、スイッチング周波数の検出結果に基づいて、第1バースト信号Y21を補正する。
【0052】
LLC制御部34は、第3誤差信号Y15及び第2バースト信号Y22に基づいて、PFM制御、及びバースト制御を択一的に選択して動作する。PFM制御は、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を変化させるスイッチング制御である。バースト制御は、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング期間を制御するスイッチング制御である。なお、LLC制御部34には、テキサスインスツルメンツ社製のLLC共振コントローラIC(型番 UCC256301)又は新電元工業社製のLLC電流共振用制御IC(型番 MCZ5211ST)などが好適である。
【0053】
PFM制御を行うLLC制御部34は、第3誤差信号Y15に基づいて、出力電流Ioの検出値が出力電流Ioの指令値に一致するように、2つのスイッチング素子Q1、Q2をPFM制御する。
【0054】
バースト制御を行うLLC制御部34は、スイッチング周波数を一定値に固定した状態で2つのスイッチング素子Q1、Q2のスイッチングをバースト制御する。つまり、バースト制御を行うLLC制御部34は、PWM周期に対して2つのスイッチング素子Q1、Q2をスイッチングする期間(駆動期間)の比(デューティ)を調節することにより、出力電流Ioの平均値を調整する。具体的に、LLC制御部34は、第2バースト信号Y22がHレベルとなる期間に2つのスイッチング素子Q1、Q2をスイッチングさせ、第2バースト信号Y22がLレベルとなる期間に2つのスイッチング素子Q1、Q2のスイッチングを停止させる。つまり、出力電流Ioは、第1バースト信号Y21がHレベルとなる期間にLEDユニット5を流れ、第1バースト信号Y21がLレベルとなる期間にLEDユニット5を流れない。
【0055】
(3.3)電源システムの動作
制御回路3は、受け取った調光信号Y1に基づいて、調光レベルの指示値を判定する。制御回路3は、調光レベルの指示値が調光閾値以上であれば、PFM制御を行う。検出処理部31は、調光レベルの指示値が調光閾値未満であれば、バースト制御を行う。なお、調光レベルの指示値が0〜100%の範囲内で設定されるとすると、調光閾値は例えば5%又は2%であることが好ましい。調光レベル0%は、LEDユニット5の消灯に相当し、調光レベル100%は、LEDユニット5の全点灯に相当する。
【0056】
制御回路3は、PFM制御を行う場合、出力電流Ioの指令値と出力電流Ioの検出値との差分に応じた第2誤差信号Y14を生成し、第1バースト信号Y21をLレベルにする。この結果、第3誤差信号Y15は、出力電流Ioの指令値と出力電流Ioの検出値との差分に応じた信号になり、第2バースト信号Y22はLレベルになる。LLC制御部34は、第2バースト信号Y22がLレベルであるので、バースト制御を行わない。LLC制御部34は、第3誤差信号Y15に応じて、PFM制御のみを行う。この場合、電源システム1は、図3の第1制御範囲G1内で調光可能に動作する。すなわち、制御回路3は、出力電流Ioを第1制御範囲G1内で調整するとき、スイッチング周波数を変化させる。具体的に、制御回路3は、出力電流Ioを第1制御範囲G1内で調整するとき、スイッチング周波数を、第2共振周波数より高い範囲内で変化させる。制御回路3は、スイッチング周波数を上昇させることで、出力電流Ioを減少させ、スイッチング周波数を下降させることで、出力電流Ioを増加させる。
【0057】
上述の第1制御範囲G1では、出力電流Ioは、出力電流Ioの閾値(線分W13上の値)以上、上限値Io1以下の範囲内で変化する。出力電流Ioの閾値は、出力電圧Vo(LEDユニット5の順方向電圧)によって一義的に決まり、出力電圧Voと出力電流Ioの閾値との関係は図3の線分W13で表される。すなわち、出力電流Ioの閾値は、線分W13上に存在する。なお、出力電流Ioの閾値と上述の調光閾値とは実質的に同じ概念である。
【0058】
制御回路3は、バースト制御を行う場合、スイッチング周波数を上限周波数に固定するための第2誤差信号Y14を生成し、第1バースト信号Y21のデューティを調光レベルの指示値に応じて変化させる。この結果、第3誤差信号Y15は、スイッチング周波数を上限周波数に固定するための信号になり、第2バースト信号Y22は調光レベルの指示値に応じたデューティでHレベルとLレベルとを交互に繰り返す信号になる。LLC制御部34は、第3誤差信号Y15によって、スイッチング周波数を上限周波数に固定する。LLC制御部34は、第2バースト信号Y22がHレベルである期間をスイッチング期間として、スイッチング期間ではスイッチング素子Q1、Q2を駆動する。LLC制御部34は、第2バースト信号Y22がLレベルである期間を停止期間として、停止期間ではスイッチング素子Q1、Q2を駆動しない。したがって、バースト制御では、調光レベルが低いほど、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング期間が短くなり、出力電流Ioの平均値が小さくなる。また、バースト制御では、調光レベルが高いほど、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング期間が長くなり、出力電流Ioの平均値が大きくなる。なお、バースト制御では、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング期間が短くなり過ぎると、共振回路22を流れる共振電流の波形が歪むため、スイッチング周波数を考慮したスイッチング期間の最小値を設定することが好ましい。
【0059】
この結果、コンバータ回路2がバースト制御によって出力可能な出力電流Io及び出力電圧Voで規定される第2制御範囲G2は、図3のようになる。第2制御範囲G2では、出力電流Ioは、出力電流Ioの閾値(線分W13上の値)未満、0A以上の範囲内で変化する。第2制御範囲G2では、出力電圧Voが高いほど、出力電流Ioがとり得る範囲(調光レベルの範囲)は狭くなり、出力電圧Voが低いほど、出力電流Ioがとり得る範囲(調光レベルの範囲)は広くなる。すなわち、第2制御範囲G2は、第1制御範囲G1外を補完し、第1制御範囲G1と第2制御範囲G2とで、矩形状の制御範囲を形成する。したがって、電源システム1は、PFM制御とバースト制御を択一的に切り替えることで、調光範囲(出力パラメータの調整範囲)をより広くすることができる。例えば、点灯システム10は調光レベルをより低くでき、安定した深い調光制御が可能になる。
【0060】
上述の制御回路3の動作をまとめると、図5のフローチャートで表される。
【0061】
制御回路3は、調光信号Y1を受け取り(S1)、電流検出信号Yi、及び周波数検出信号Yfを受け取る(S2)。なお、ステップS1とステップS2とは、いずれが先に実行されてもよく、あるいは並列的に実行されてもよい。
【0062】
次に、制御回路3は、PFM制御及びバースト制御のいずれを行うかを判定する(S3)。制御回路3は、調光レベルの指示値が調光閾値以上であれば、PFM制御を行う(S4)。制御回路3は、調光レベルの指示値が調光閾値未満であれば、スイッチング周波数を上限周波数に固定して、バースト制御を行う(S5)。
【0063】
また、図3では、LEDユニット5の順方向電圧が上限値Vo1以下、下限値Vo2以上の間であれば、調整可能な調光範囲が広くなっている。したがって、電源システム1は、順方向電圧が互いに異なる複数仕様のLEDユニット5のそれぞれに対しても、調光範囲をより広くすることができる。
【0064】
また、制御回路3は、ステップS3においてスイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を上限周波数と比較してもよい。この場合、制御回路3は、スイッチング周波数が上限周波数未満であれば、PFM制御を行い(S4)、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数が上限周波数であれば、バースト制御を行う(S5)。
【0065】
図6は、LEDユニット5の順方向電圧を判別する負荷判別処理のフローチャートを示す。
【0066】
まず、商用の電力系統から直流電源4に交流電力が投入される(S11)と、直流電源4が動作を開始して、直流の入力電圧Vinが生成される(S12)。次に、制御回路3は、スイッチング周波数を上限周波数に設定して、コンバータ回路2を動作させるソフトスタートを実行する(S13)。制御回路3は、ソフトスタート時の出力電圧Voを検出する(S14)。なお、コンバータ回路2は、出力電圧Voを検出する図示しない電圧検出回路を更に有して、制御回路3は、電圧検出回路から出力電圧Voの検出結果を取得する。制御回路3は、ステップS4で取得した出力電圧Voの検出結果から、LEDユニット5の順方向電圧などの仕様を判別する(S15)。以降、制御回路3は、LEDユニット5の順方向電圧に応じて上述の調光閾値を設定し、LEDユニット5の仕様に応じてPFM制御及びバースト制御を行う。調光閾値は、図3の線分W13上の閾値に対応する。
【0067】
(4)第1変形例
コンバータ回路2では、スイッチング素子Q1、Q2は、スイッチング素子Q1のオン時間とスイッチング素子Q2のオン時間とが重ならないように、それぞれ交互にオンオフする。そして、スイッチング素子Q1、Q2が同時にオンすることを防ぐために、スイッチング素子Q1のオン時間とスイッチング素子Q2のオン時間との間にデッドタイムを設ける。すなわち、スイッチング素子Q1がターンオフしてからデッドタイムが経過した後に、スイッチング素子Q2がターンオンし、スイッチング素子Q2がターンオフしてからデッドタイムが経過した後に、スイッチング素子Q1がターンオンする。
【0068】
第1変形例では、第2調光制御として、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を上限周波数に固定し、スイッチング素子Q1、Q2のデッドタイムを変化させるデッドタイム制御を行う。デッドタイムが増加すると、出力電流Ioは減少し、デッドタイムが減少すると、出力電流Ioは増加する。
【0069】
具体的に、図7A及び図7Bに示すように、スイッチング素子Q1のオン時間Ton1とスイッチング素子Q2のオン時間Ton2とは、交互に発生する。図7A及び図7Bのスイッチング周波数は同一であり、図7BのデッドタイムTd2は、図7AのデッドタイムTd1より長い。したがって、スイッチング素子Q1、Q2が図7Bのスイッチング動作を行ったときの出力電流Ioは、スイッチング素子Q1、Q2が図7Aのスイッチング動作を行ったときの出力電流Ioに比べて小さくなる。
【0070】
そこで、制御回路3は、出力電流Ioを第2制御範囲G2(図3参照)内で調整するとき、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を上限周波数に固定する。そして、制御回路3は、第2制御範囲G2におけるスイッチング素子Q1、Q2のデッドタイムを、第1制御範囲G1(図3参照)におけるデッドタイムよりも減少させることで、調光レベルをさらに低下させることができる。
【0071】
(5)第2変形例
コンバータ回路2では、ハイサイドのスイッチング素子Q1とローサイドのスイッチング素子Q2とがハーフブリッジ接続されている。スイッチング素子Q2のドレイン−ソース間には、共振回路22が電気的に接続されている。
【0072】
第2変形例では、第2調光制御として、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を上限周波数に固定し、スイッチング素子Q1、Q2の各オン時間の比を変化させる非対称制御を行う。スイッチング素子Q1、Q2の各オン時間の比は、スイッチング素子Q2のオン時間Ton2に対するスイッチング素子Q1のオン時間Ton1の比[Ton1/Ton2]である。オン時間の比[Ton1/Ton2]が減少すると、出力電流Ioは減少し、オン時間の比[Ton1/Ton2]が増加すると、出力電流Ioは増加する。
【0073】
具体的に、図8A及び図8Bに示すように、スイッチング素子Q1のオン時間Ton1とスイッチング素子Q2のオン時間Ton2とは、交互に発生する。図8A及び図8Bのスイッチング周波数は同一である。図8Aのオン時間Ton1とオン時間Ton2とは同じ時間長さであり、オン時間の比[Ton1/Ton2]は1である。図8Bのオン時間Ton1はオン時間Ton2より短く、オン時間の比[Ton1/Ton2]は1より小さい。したがって、スイッチング素子Q1、Q2が図8Bのスイッチング動作を行ったときの出力電流Ioは、スイッチング素子Q1、Q2が図8Aのスイッチング動作を行ったときの出力電流Ioに比べて小さくなる。
【0074】
そこで、制御回路3は、出力電流Ioを第2制御範囲G2(図3参照)内で調整するとき、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を上限周波数に固定する。そして、制御回路3は、第2制御範囲G2におけるスイッチング素子Q1、Q2のオン時間の比[Ton1/Ton2]を、第1制御範囲G1(図3参照)におけるオン時間の比[Ton1/Ton2]よりも減少させることで、調光レベルをさらに低下させることができる。
【0075】
(6)第3変形例
第3変形例では、電源システム1は、出力電流Ioを変化させる電流調整回路7を更に備えて、第2調光制御として定電流制御を行う。
【0076】
電流調整回路7は、トランジスタ71、及び駆動回路72を備える。トランジスタ71は、Nチャネルのエンハンスメント型のMOSFETである。LEDユニット5の負極端子は、トランジスタ71のドレインに電気的に接続する。トランジスタ71のソースは、コンバータ回路2の負極の出力端子21Nを介して、検出抵抗R1に電気的に接続している。すなわち、トランジスタ71と検出抵抗R1とは直列接続されて、出力電流Ioが流れる。
【0077】
電流調整回路7の駆動回路72は、トランジスタ71のゲートに接続し、トランジスタ71のゲート−ソース間に駆動信号(ゲート電圧)を出力する。トランジスタ71のドレイン−ソース間の抵抗は、トランジスタ71のゲート電圧によって変動する。すなわち、トランジスタ71での電圧降下(トランジスタ71のドレイン−ソース間電圧)は、トランジスタ71のゲート電圧によって変動する。そして、電流調整回路7は、トランジスタ71での電圧降下を制御されることで、LEDユニット5に流れる出力電流Ioを調整できる。駆動回路72は、制御回路3から電流制御信号Ysを受け取り、電流制御信号Ysに基づいてトランジスタ71のゲート電圧を調整する。すなわち、電流調整回路7は、電流制御信号Ysに基づいて出力電流Ioを調整できる。
【0078】
制御回路3は、検出抵抗R1の両端電圧を電流検出信号Yiとして取得する。また、制御回路3は、調光信号Y1を取得する。そして、制御回路3は、電流検出信号Yi及び調光信号Y1に基づいて、電流制御信号Ysを生成する。制御回路3は、電流調整回路7の駆動回路72に電気的に接続しており、電流制御信号Ysを駆動回路72へ出力する。駆動回路72は、電流制御信号Ysに基づいて、トランジスタ71のゲート電圧を調整する。すなわち、制御回路3は、トランジスタ71のゲート電圧を制御して、出力電流Ioを調整する。
【0079】
制御回路3は、出力電流Ioを第1制御範囲G1(図3参照)内で調整するとき、トランジスタ71をオンさせて、トランジスタ71の電圧降下を最小にして、PFM制御を行う。
【0080】
一方、制御回路3は、出力電流Ioを第2制御範囲G2(図3参照)内で調整するとき、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を上限周波数に固定する。そして、制御回路3は、第2制御範囲G2(図3参照)におけるトランジスタ71での電圧降下を、第1制御範囲G1(図3参照)における電圧降下よりも大きくすることで、調光レベルをさらに低下させることができる。
【0081】
(7)第4変形例
第4変形例では、調光レベルの全範囲0〜100%を、高レベル範囲、中レベル範囲、及び低レベル範囲の3つの範囲に分割する。例えば、高レベル範囲は、調光レベル30%〜100%であり、中レベル範囲は、調光レベル10%〜30%であり、低レベル範囲は、調光レベル0%〜10%である。
【0082】
そして、制御回路3は、調光レベルの指示値が高レベル範囲内であれば、第1調光制御としてPFM制御(実施形態)を行う。また、制御回路3は、調光レベルの指示値が中レベル範囲内であれば、第2調光制御として、スイッチング周波数を上限周波数に固定して、電流調整回路7による定電流制御(第3変形例)を行う。また、制御回路3は、調光レベルの指示値が低レベル範囲内であれば、第2調光制御として、スイッチング周波数を上限周波数に固定してバースト制御(実施形態)、デッドタイム制御(第1変形例)、又は非対称制御(第2変形例)を行う。
【0083】
低レベル範囲では、定電流制御ではなく、バースト制御、デッドタイム制御、又は非対称制御を行うことで、電流調整回路7のトランジスタ71での電力損失を抑えることができる。
【0084】
(8)第5変形例
制御回路3は、第1制御範囲G1で行う第1調光制御として、スイッチング素子Q1、Q2のスイッチング周波数を変化させるPFM制御(実施形態)を行う。制御回路3は、第2制御範囲G2で行う第2調光制御として、バースト制御(実施形態)、デッドタイム制御(第1変形例)、非対称制御(第2変形例)、及び定電流制御(第3変形例)のいずれか2つ以上を適宜組み合わせることが好ましい。
【0085】
また、制御回路3は、上述のように、コンバータ回路2の出力電流Ioを出力パラメータとして、出力電流Ioを調整するようにコンバータ回路2を制御している。しかし、制御回路3は、コンバータ回路2の出力電圧Voを出力パラメータとして、出力電圧Vo調整するようにコンバータ回路2を制御してもよい。すなわち、制御回路3は、コンバータ回路2の出力電流Io及び出力電圧Voの少なくとも1つである出力パラメータを調整するようにコンバータ回路2を制御すればよい。
【0086】
照明負荷は、固体発光素子としてLEDを有する構成に限らない。照明負荷は、例えば、有機EL(Organic Electro Luminescence、OEL)、又は半導体レーザダイオード(Laser Diode、LD)などの他の固体発光素子を有していてもよい。
【0087】
また、上述の電源システム1の負荷はLEDユニット5であり、電源システム1は、光源を負荷とする点灯システム10である。しかしながら、電源システム1の負荷はLEDユニット5に限定されず、空調装置、及び送風装置などのように、消費電力が幅広く変化する他の電気機器であってもよい。例えば、電気自動車(Electric Vehicle)に搭載されている二次電池に充電する充電装置として、電源システム1を用いてもよい。
【0088】
(9)第6変形例
図10は、照明器具9を示し、照明器具9は、照明器具9とは別体の点灯システム10から電力を供給される。照明器具9は、例えば競技場、スタジアム、ホール、及び劇場などに設置される。
【0089】
照明器具9は、複数(図示例では4つ)の光源ユニット910と、照明器具本体920とを有する。また、照明器具9は、パネルユニット930、固定部材940、保護カバー950及び結線ボックス960等を有することが好ましい。
【0090】
光源ユニット910は、光源であるLEDユニット5(図1参照)等を備える。
【0091】
照明器具本体920は、枠部921を有する。枠部921は、扁平な角筒状に形成されている。なお、枠部921は、アルミ又はアルミ合金により、扁平な角筒状に形成されていることが好ましい。
【0092】
固定部材940は、固定板941と、固定板941の左右両端から上向きに立ち上がる一対のアーム片942とが金属板によって一体に形成されている。なお、固定部材940は、ステンレス鋼板等の金属板で形成されていることが好ましい。一対のアーム片942は、先端部に円形の挿通孔それぞれ貫通している。そして、挿通孔に挿通されるボルト946が、照明器具本体920の軸受部(図示しない)にねじ込まれる。つまり、固定部材940は、一対の軸受け部(図示しない)を介して、照明器具本体920と結合され、かつ、ボルト946を回転軸として照明器具本体920を回転可能に支持することができる。
【0093】
パネルユニット930は、2枚のパネル931と、2つのパネルパッキン932とを有する。各パネル931は、短形の平板状に形成される。なお、パネル931は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明性を有する合成樹脂材料、あるいはガラス等の透明性材料で形成されていることが好ましい。各パネルパッキン932は、短形の枠状に形成されている。各パネルパッキン932は、シリコーンゴム等の弾性を有する材料で形成されていることが好ましい。各パネルパッキン932の内周面には、パネル931の周部を嵌め込み可能な溝(図示しない)が形成されている。パネル931は、周部がパネルパッキン932の内周面の溝により嵌め込まれた状態で、照明器具本体920の枠部921内に前方から挿入される。
【0094】
保護カバー950は、箱形に形成されている。保護カバー950は、4つの光源ユニット910を覆うように、照明器具本体920に取り付けられている。
【0095】
上述のように照明器具9は、光源であるLEDユニット5が取り付けられる照明器具本体920と、を備えている。点灯システム10は、照明器具9とは別体に構成され、点灯システム10は、電力供給線を介して照明器具9へ電力を供給する。
【0096】
なお、点灯システム10とLEDユニット5との両方が照明器具本体に取り付けられる構成であってもよい。
【0097】
(10)まとめ
上述の実施形態に係る第1の態様の電源システム(1)は、コンバータ回路(2)と、制御回路(3)と、を備える。コンバータ回路(2)は、直流電源(4)から供給される直流電圧(Vin)を電圧変換し、電力を負荷(5)へ供給する。制御回路(3)は、コンバータ回路(2)の出力電流(Io)及び出力電圧(Vo)の少なくとも1つである出力パラメータを調整するようにコンバータ回路(2)を制御する。コンバータ回路(2)は、少なくとも2つのスイッチング素子(Q1、Q2)を有する。制御回路(3)は、出力パラメータを第1制御範囲(G1)内で調整するとき、少なくとも2つのスイッチング素子(Q1、Q2)のスイッチング周波数を変化させる。制御回路(3)は、出力パラメータが第1制御範囲(G1)より小さくなる第2制御範囲(G2)内で出力パラメータを調整するとき、少なくとも2つのスイッチング素子(Q1、Q2)のそれぞれがオンオフを繰り返すスイッチング期間、少なくとも2つのスイッチング素子(Q1、Q2)のデッドタイム(Td1、Td2)及び各オン時間の比率(Ton1/Ton2)、並びに出力パラメータの少なくとも1つを変化させる。
【0098】
上述の電源システム(1)は、出力パラメータの調整範囲をより広くすることができる。
【0099】
上述の実施形態に係る第2の態様の電源システム(1)では、第1の態様において、コンバータ回路(2)は、第1共振周波数、及び第1共振周波数より高い第2共振周波数で共振する共振回路(22)を有する共振形コンバータであることが好ましい。制御回路(3)は、出力パラメータを第1制御範囲(G1)内で調整するとき、スイッチング周波数を、第2共振周波数より高い範囲内で変化させ、スイッチング周波数を増加させることで、出力パラメータを減少させる。
【0100】
上述の電源システム(1)は、PFM制御によって、共振形コンバータを安定して制御できる。
【0101】
上述の実施形態に係る第3の態様の電源システム(1)では、第1又は第2の態様において、制御回路(3)は、出力パラメータを第2制御範囲(G2)内で調整するとき、スイッチング周波数を一定値に固定することが好ましい。
【0102】
上述の電源システム(1)は、PFM制御によって出力パラメータをできるだけ小さくした後に、第2制御範囲(G2)内で出力パラメータを更に小さくすることができる。
【0103】
上述の実施形態に係る第4の態様の電源システム(1)では、第3の態様において、一定値は、少なくとも前記制御回路の仕様によって決まるスイッチング周波数の上限周波数であることが好ましい。
【0104】
上述の電源システム(1)は、PFM制御によって出力パラメータをできるだけ小さくした後に、第2制御範囲(G2)内で出力パラメータを更に小さくすることができる。
【0105】
上述の実施形態に係る第5の態様の電源システム(1)では、第1乃至第4の態様のいずれか1つにおいて、制御回路(3)は、出力パラメータを第2制御範囲(G2)内で調整するとき、少なくともスイッチング期間を変化させることが好ましい。
【0106】
上述の電源システム(1)は、第2制御範囲(G2)内でバースト制御を行うことによって、出力パラメータを更に小さくすることができる。
【0107】
上述の実施形態に係る第6の態様の電源システム(1)では、第1乃至第4の態様のいずれか1つにおいて、制御回路(3)は、出力パラメータを第2制御範囲(G2)内で調整するとき、少なくともデッドタイム(Td1、Td2)を変化させることが好ましい。
【0108】
上述の電源システム(1)は、第2制御範囲(G2)内でデッドタイム制御を行うことによって、出力パラメータを更に小さくすることができる。
【0109】
上述の実施形態に係る第7の態様の電源システム(1)では、第1乃至第4の態様のいずれか1つにおいて、制御回路(3)は、出力パラメータを第2制御範囲(G2)内で調整するとき、少なくとも各オン時間の比率(Ton1/Ton2)を変化させることが好ましい。
【0110】
上述の電源システム(1)は、第2制御範囲(G2)内で非対称制御を行うことによって、出力パラメータを更に小さくすることができる。
【0111】
上述の実施形態に係る第8の態様の電源システム(1)では、第1乃至第4の態様のいずれか1つにおいて、制御回路(3)は、出力パラメータを第2制御範囲(G2)内で調整するとき、少なくとも出力電流(Io)を変化させることが好ましい。
【0112】
上述の電源システム(1)は、第2制御範囲(G2)内で定電流制御を行うことによって、出力パラメータを更に小さくすることができる。
【0113】
上述の実施形態に係る第9の態様の電源システム(1)では、第8の態様において、コンバータ回路(2)は、電流調整回路(7)を有することが好ましい。電流調整回路(7)は、負荷(5)と電気的に直列接続されるトランジスタ(71)を有し、トランジスタ(71)における電圧降下が制御されることによって、出力電流(Io)を調整する。
【0114】
上述の電源システム(1)は、定電流制御を容易に実現できる。
【0115】
上述の実施形態に係る第10の態様の点灯システム(10)は、第1乃至第9の態様のいずれか1つの電源システム(1)を備え、負荷は、電源システム(1)から供給される直流電力によって点灯する照明負荷(5)である。
【0116】
上述の点灯システム(10)は、調光範囲をより広くすることができる。例えば、点灯システム(10)は、照明負荷(5)の調光レベルをより低くでき、安定した深い調光制御が可能になる。
【0117】
上述の実施形態に係る第11の態様の照明システム(6)は、第10の態様の点灯システム(10)と、照明負荷(5)と、を備える。
【0118】
上述の照明システム(6)は、調光範囲をより広くすることができる。
【0119】
上述の実施形態に係る第12の態様の照明器具(9)は、第11の態様の照明システム(6)と、点灯システム(10)及び照明負荷(5)の少なくとも1つが取り付けられる本体(920)と、を備える。
【0120】
上述の照明器具(9)は、調光範囲をより広くすることができる。
【符号の説明】
【0121】
1 電源システム
10 点灯システム
2 コンバータ回路
22 共振回路
3 制御回路
4 直流電源
5 LEDユニット(負荷、照明負荷)
6 照明システム
7 電流調整回路
71 トランジスタ
9 照明器具
920 照明器具本体(本体)
Vin 入力電圧(直流電圧)
Io 出力電流
Vo 出力電圧
Q1、Q2 スイッチング素子
G1 第1制御範囲
G2 第2制御範囲
Td1、Td2 デッドタイム
Ton1/Ton2 各オン時間の比率
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10