特許 6201360 照明用電源及び照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6201360

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】照明用電源及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 J

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-61115(P2013-61115)

(22)【出願日】2013年3月22日

(65)【公開番号】特開2014-186870(P2014-186870A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2015年9月15日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】北村 紀之

(72)【発明者】

【氏名】赤星 博

(72)【発明者】

【氏名】大武 寛和

(72)【発明者】

【氏名】高橋 雄治

【審査官】 松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０８５５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５５８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３２６０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１１９２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３４５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１６４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００７４０５８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明光源の一端と電気的に接続される第１出力端子と、
前記照明光源の他端と電気的に接続される第２出力端子と、
高電位端子と、前記第２出力端子を介して前記照明光源の他端と電気的に接続される低電位端子と、を有し、交流電圧を整流した電圧を前記高電位端子と前記低電位端子との間に出力する整流回路と、
前記高電位端子と電気的に接続された第１主電極と、前記第１出力端子を介して前記照明光源の前記一端と電気的に接続される第２主電極と、前記第１主電極と前記第２主電極との間に流れる電流を制御するための制御電極と、を有し、前記照明光源に供給する電流を制御する定電流素子と、
一端が前記第２主電極及び前記第１出力端子と電気的に接続された第１分圧抵抗と、
一端が前記第１分圧抵抗の他端と電気的に接続され、他端が前記低電位端子及び前記第２出力端子と電気的に接続された第２分圧抵抗と、
前記第１分圧抵抗と前記第２分圧抵抗との接続点と前記低電位端子との間に電気的に接続され、前記第１分圧抵抗に流れる電流を調整する定電流回路と、
を備え、
前記制御電極は、前記第１分圧抵抗と前記第２分圧抵抗との接続点と電気的に接続されている照明用電源。

【請求項2】

前記整流回路によって整流された電圧を平滑化し、直流電圧に変換して前記第１主電極に供給する平滑コンデンサと、
前記第１分圧抵抗に対して並列に接続されたコンデンサと、
をさらに備え、
前記第１分圧抵抗と前記コンデンサとの時定数は、前記交流電圧の半周期以下である請求項１記載の照明用電源。

【請求項3】

前記定電流素子は、ノーマリオン形である請求項１または２に記載の照明用電源。

【請求項4】

照明光源を有する照明負荷と、
前記照明負荷に電力を供給する請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明用電源と、
を備えた照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、照明用電源及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

照明装置において、照明光源は白熱電球や蛍光灯から省エネルギー・長寿命の光源、例えば発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）などの発光素子への置き換えが進んでいる。こうした光源に電力を供給する照明用電源において、入力電圧の歪みに起因する輝度の変化（チラツキ）を抑制することが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１１９２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

入力電圧の歪みに起因する輝度の変化を抑制した照明用電源及び照明装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態によれば、第１出力端子と、第２出力端子と、整流回路と、定電流素子と、第１分圧抵抗と、第２分圧抵抗と、定電流回路と、を備えた照明用電源が提供される。前記第１出力端子は、照明光源の一端と電気的に接続される。前記第２出力端子は、前記照明光源の他端と電気的に接続される。前記整流回路は、高電位端子と、前記第２出力端子を介して前記照明光源の他端と電気的に接続される低電位端子と、を有し、交流電圧を整流した電圧を前記高電位端子と前記低電位端子との間に出力する。前記定電流素子は、前記高電位端子と電気的に接続された第１主電極と、前記第１出力端子を介して前記照明光源の前記一端と電気的に接続される第２主電極と、前記第１主電極と前記第２主電極との間に流れる電流を制御するための制御電極と、を有し、前記照明光源に供給する電流を制御する。前記第１分圧抵抗は、一端が前記第２主電極及び前記第１出力端子と電気的に接続される。前記第２分圧抵抗は、一端が前記第１分圧抵抗の他端と電気的に接続され、他端が前記低電位端子及び前記第２出力端子と電気的に接続される。前記定電流回路は、前記第１分圧抵抗と前記第２分圧抵抗との接続点と前記低電位端子との間に電気的に接続され、前記第１分圧抵抗に流れる電流を調整する。前記制御電極は、前記第１分圧抵抗と前記第２分圧抵抗との接続点と電気的に接続されている。

【発明の効果】

【0006】

本発明の実施形態によれば、入力電圧の歪みに起因する輝度の変化を抑制した照明用電源及び照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る照明装置を模式的に表す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0009】

図１は、実施形態に係る照明装置を模式的に表す回路図である。
図１に表したように、照明装置１０は、照明用電源１２と、照明負荷１４と、を備えている。
照明負荷１４は、照明光源１６を有する。照明光源１６には、例えば、ＬＥＤが用いられる。照明光源１６には、例えば、順方向降下電圧を有する発光素子が用いられる。照明負荷１４は、照明用電源１２からの出力電圧ＶＯＵＴの印加、及び、出力電流ＩＯＵＴの供給により、照明光源１６を点灯させる。また、照明負荷１４は、出力電圧ＶＯＵＴ及び出力電流ＩＯＵＴの少なくともいずれかを変化させて調光することができる。なお、出力電圧ＶＯＵＴ、出力電流ＩＯＵＴの値は、照明光源１６に応じて規定される。

【0010】

照明用電源１２は、交流電源２及び調光器３と接続されている。なお、本願明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味し、物理的に接続されていない場合や他の要素を介して接続されている場合も含むものとする。

【0011】

交流電源２は、例えば、商用電源である。調光器３は、交流電源２の交流の電源電圧ＶＩＮから導通角制御した交流電圧ＶＣＴを生成する。照明用電源１２は、調光器３から供給される交流電圧ＶＣＴを出力電圧ＶＯＵＴに変換して照明負荷１４に出力することにより、照明光源１６を点灯させる。また、照明用電源１２は、導通角制御された交流電圧ＶＣＴに同期して、照明光源１６の調光を行う。なお、調光器３は、必要に応じて設けられ、省略可能である。調光器３が設けられていない場合には、交流電源２の電源電圧ＶＩＮが、照明用電源１２に供給される。以下では、調光器３が接続されている場合を例に説明を行う。

【0012】

調光器３の導通角制御には、例えば、交流電圧のゼロクロスから交流電圧の絶対値が最大値となる期間において導通する位相を制御する位相制御（leading edge）の方式と、交流電圧の絶対値が最大値となってから交流電圧がゼロクロスする期間において遮断する位相を制御する逆位相制御（trailing edge)の方式とがある。

【0013】

位相制御する調光器３は、回路構成が簡単であり、比較的大きな電力負荷を扱うことができる。しかし、トライアックが使用されている場合は、軽負荷動作が困難で、電源電圧が一時的に低下するいわゆる電源ディップが発生すると不安定動作に陥りやすい。また、容量性負荷を接続した場合は、突入電流が発生するため容量性負荷との相性が悪いなどの特徴がある。

【0014】

一方、逆位相制御する調光器３は、軽負荷でも動作可能であり、容量性負荷を接続しても突入電流が発生せず、また電源ディップが発生しても動作が安定である。しかし、回路構成が複雑であり、温度が上昇し易いため、重負荷に向かない。また、誘導性負荷を接続した場合は、サージが発生するなどの特徴がある。

【0015】

本実施形態では、調光器３として、電源電圧ＶＩＮを供給する一対の電源ラインの一方に直列に挿入された構成を例示しているが、他の構成でもよい。

【0016】

照明用電源１２は、交流電圧を直流に変換する整流回路２０と、調光器３が位相制御するのに必要な定電流を流す定電流回路２２と、出力電圧ＶＯＵＴを生成するＤＣ−ＤＣコンバータ２４と、出力電流ＩＯＵＴを制御する電流制御回路２６と、を有する。

【0017】

整流回路２０には、調光器３によって導通角制御された交流電圧ＶＣＴが入力される。整流回路２０は、交流電圧ＶＣＴを全波整流し、交流電圧ＶＣＴから脈流の電圧を生成する。整流回路２０は、例えば、ダイオードブリッジである。整流回路２０は、ダイオードブリッジに限定されない。整流回路２０は、調光器３から入力される交流電圧を整流できればよい。

【0018】

整流回路２０の高電位端子２０ａと低電位端子２０ｂとの間には、平滑コンデンサ３０が接続されている。平滑コンデンサ３０は、整流回路２０によって整流された脈流電圧を平滑化し、脈流電圧を直流電圧ＶＲＥに変換する。また、整流回路２０の一対の入力端には、交流電圧ＶＣＴに含まれるノイズを低減させるフィルタコンデンサ３２が接続されている。

【0019】

定電流回路２２は、例えば、トランジスタ３４、抵抗３５、ツェナーダイオード３６、チョークコイル３７、及び、ダイオード３８を有する。抵抗３５とツェナーダイオード３６とは、トランジスタ３４をバイアスする。トランジスタ３４は、例えばＦＥＴであり、ノーマリオン形の素子である。トランジスタ３４のドレインは、チョークコイル３７を介して、整流回路２０の高電位端子２０ａに接続されている。

【0020】

トランジスタ３４のソースは、並列に接続された抵抗３５とツェナーダイオード３６とを介して、整流回路２０の低電位端子２０ｂに接続されている。トランジスタ３４のゲートは、整流回路２０の低電位端子２０ｂに接続されている。また、整流回路２０の高電位端子２０ａは、ダイオード３８を介して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４に接続される。

【0021】

定電流回路２２は、例えば、調光器３の位相回路を動作させる定電流を流す回路である。位相回路と比較してインピーダンスの小さい素子を整流回路２０の負荷として接続することにより、後段のＤＣ−ＤＣコンバータ２４の入力インピーダンスの影響を抑制して、調光器３を安定に動作させることができる。

【0022】

ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、例えば、出力素子４０、定電流素子４１、整流素子４２、インダクタ４３、出力素子４０を駆動する帰還巻き線（駆動素子）４４、結合コンデンサ４５、分圧抵抗４６、４７、出力コンデンサ４８、バイアス抵抗４９を有している。

【0023】

出力素子４０及び定電流素子４１は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、例えば高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）であり、ノーマリオン形の素子である。すなわち、この例では、定電流素子４１のドレインが、第１主電極であり、ソースが、第２主電極であり、ゲートが、制御電極である。

【0024】

定電流素子４１のソースは、照明光源１６に対して直列に接続される。定電流素子４１のゲートは、定電流素子４１のドレイン−ソース間に流れる電流を制御するための電極である。定電流素子４１のドレインは、例えば、出力素子４０を介して平滑コンデンサ３０に接続される。平滑コンデンサ３０は、平滑化した直流電圧ＶＲＥを定電流素子４１のドレインに供給する。

【0025】

出力素子４０のドレインは、定電流回路２２を介して、整流回路２０の高電位端子２０ａに接続される。出力素子４０のソースは、定電流素子４１のドレインに接続される。出力素子４０のゲートは、結合コンデンサ４５を介して、帰還巻き線４４の一端に接続される。

【0026】

定電流素子４１のソースは、インダクタ４３の一端と帰還巻き線４４の他端とに接続される。定電流素子４１のゲートには、定電流素子４１のソース電位を分圧抵抗４６、４７で分圧した電圧が入力される。定電流素子４１のソースは、インダクタ４３を介して照明光源１６に接続される。分圧抵抗４６は、照明光源１６に対して並列に接続される。すなわち、定電流素子４１のゲートには、照明光源１６の電圧（順方向電圧）を分圧抵抗４６、４７で分圧した電圧が入力される。出力素子４０のゲートと定電流素子４１のゲートには、それぞれ保護ダイオードが接続される。

【0027】

バイアス抵抗４９は、出力素子４０のドレインと定電流素子４１のソースとの間に接続され、分圧抵抗４６、４７に直流電圧を供給する。その結果、定電流素子４１のゲートには、ソースよりも低い電位が供給される。

【0028】

分圧抵抗４６には、コンデンサ５０とツェナーダイオード５２とが、それぞれ並列に接続されている。分圧抵抗４６、コンデンサ５０及びツェナーダイオード５２は、ローパスフィルタとして機能する。

【0029】

分圧抵抗４６とコンデンサ５０との時定数は、例えば、電源電圧ＶＩＮ（交流電圧）の半周期以下である。すなわち、分圧抵抗４６とコンデンサ５０との時定数は、例えば、１２０Ｈｚ以下である。また、分圧抵抗４６とコンデンサ５０との時定数は、例えば、出力素子４０のスイッチング周波数の周期以上である。例えば、出力素子４０のスイッチング周波数が１ＭＨｚで、電源電圧ＶＩＮの周波数が６０Ｈｚである場合、分圧抵抗４６とコンデンサ５０との時定数は、１μｓｅｃ以上８．３ｍｓｅｃ以下である。例えば、上記の時定数を満足するように、コンデンサ５０の容量が設定される。

【0030】

インダクタ４３と帰還巻き線４４とは、インダクタ４３の一端から他端に増加する電流が流れるとき、出力素子４０のゲートに正極性の電圧が供給される極性で磁気結合している。

【0031】

整流素子４２は、定電流素子４１のソースと整流回路２０の低電位端子２０ｂとの間に、低電位端子２０ｂから定電流素子４１の方向を順方向として接続されている。

【0032】

インダクタ４３の他端は、高電位出力端子１２ａに接続され、整流回路２０の低電位端子２０ｂは、低電位出力端子１２ｂに接続される。また、出力コンデンサ４８は、高電位出力端子１２ａと低電位出力端子１２ｂとの間に接続される。

【0033】

照明負荷１４は、高電位出力端子１２ａと低電位出力端子１２ｂとの間に、出力コンデンサ４８と並列に接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、平滑コンデンサ３０によって生成された直流電圧ＶＲＥを直流の出力電圧ＶＯＵＴに変換し、照明負荷１４に出力する。

【0034】

電流制御回路２６は、例えば、トランジスタ６０と、抵抗６１〜６３と、ダイオード６４、６５と、コンデンサ６６と、ツェナーダイオード６７と、を有する。この例において、トランジスタ６０は、ｐｎｐトランジスタである。トランジスタ６０は、ノーマリオン形の素子である。トランジスタ６０は、ｎｐｎトランジスタやＦＥＴなどでもよい。トランジスタ６０は、ノーマリオフ形でもよい。

【0035】

抵抗６１の一端は、分圧抵抗４６、４７の接続点に接続されている。抵抗６１の他端は、ダイオード６４のアノードに接続されている。ダイオード６４のカソードは、トランジスタ６０のエミッタに接続されている。ダイオード６５のアノードは、トランジスタ６０のベースに接続されている。ダイオード６５のカソードは、トランジスタ６０のエミッタに接続されている。

【0036】

コンデンサ６６は、トランジスタ６０のエミッタと整流回路２０の低電位端子２０ｂとの間に接続されている。抵抗６２は、トランジスタ６０のベースと整流回路２０の低電位端子２０ｂとの間に接続されている。ツェナーダイオード６７は、トランジスタ６０のベースと整流回路２０の低電位端子２０ｂとの間に接続されている。すなわち、ツェナーダイオード６７は、抵抗６２に対して並列に接続されている。トランジスタ６０のコレクタは、整流回路２０の低電位端子２０ｂに接続されている。

【0037】

抵抗６３の一端は、トランジスタ６０のベースに接続されている。抵抗６３の他端には、所定の直流電圧が印加される。これにより、トランジスタ６０のベースには、ツェナーダイオード６７の降伏電圧に応じた実質的に一定の電圧が印加される。これにともない、トランジスタ６０のエミッタ−コレクタ間に、実質的に一定の電流が流れる。このように、トランジスタ６０は、定電流素子として機能する。電流制御回路２６は、例えば、分圧抵抗４６に流れる電流を調整する。電流制御回路２６は、例えば、分圧抵抗４６に流れる電流を実質的に一定にする。すなわち、電流制御回路２６は、定電流回路である。

【0038】

次に、照明用電源１２の動作について説明する。
まず、調光器３の調光度がほぼ１００％に設定され、入力される電源電圧ＶＩＮがほぼそのまま伝達される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２４に最も高い直流電圧ＶＲＥが入力される場合について説明する。

【0039】

電源電圧ＶＩＮが、照明用電源１２に供給されるとき、出力素子４０及び定電流素子４１は、ノーマリオン形の素子であるため、いずれもオンしている。そして、出力素子４０、定電流素子４１、インダクタ４３、出力コンデンサ４８の経路で電流が流れ、出力コンデンサ４８が充電される。出力コンデンサ４８の両端の電圧、すなわち高電位出力端子１２ａと低電位出力端子１２ｂとの間の電圧は、照明用電源１２の出力電圧ＶＯＵＴとして、照明負荷１４の照明光源１６に供給される。なお、出力素子４０及び定電流素子４１がオンしているため、整流素子４２には、逆電圧が印加される。整流素子４２には、電流は流れない。

【0040】

出力電圧ＶＯＵＴが所定電圧に達すると、照明光源１６に出力電流ＩＯＵＴが流れ、照明光源１６が点灯する。このとき、出力素子４０、定電流素子４１、インダクタ４３、出力コンデンサ４８及び照明光源１６の経路で電流が流れる。例えば、照明光源１６がＬＥＤの場合、この所定電圧は、ＬＥＤの順方向電圧であり、照明光源１６に応じて定まる。また、照明光源１６が消灯した場合、出力電流ＩＯＵＴが流れないため、出力コンデンサ４８は、出力電圧ＶＯＵＴの値を保持する。

【0041】

ＤＣ−ＤＣコンバータ２４に入力される直流電圧ＶＲＥは、出力電圧ＶＯＵＴと比較して十分に高い。すなわち、入出力間の電位差ΔＶは、十分に大きい。このため、インダクタ４３を流れる電流は増加していく。帰還巻き線４４は、インダクタ４３と磁気結合しているため、帰還巻き線４４には、結合コンデンサ４５側を高電位とする極性の起電力が誘起される。そのため、出力素子４０のゲートには、結合コンデンサ４５を介してソースに対して正の電位が供給され、出力素子４０はオンの状態を維持する。

【0042】

定電流素子４１を流れる電流が上限値を超えると、定電流素子４１のドレイン・ソース間電圧は、急激に上昇する。そのため、出力素子４０のゲート・ソース間電圧がしきい値電圧よりも低くなり、出力素子４０はオフする。上限値は、定電流素子４１の飽和電流値であり、定電流素子４１のゲートに入力される電位により規定される。定電流素子４１のゲート電位は、バイアス抵抗４９を介して分圧抵抗４６、４７に供給される直流電圧、照明光源１６の電圧、分圧抵抗４６、４７の分圧比、及び、電流制御回路２６による電流調整によって設定される。なお、上記のとおり、定電流素子４１のゲート電位は、ソースに対して負電位のため、飽和電流値を適正値に制限することができる。

【0043】

インダクタ４３は、整流素子４２、出力コンデンサ４８及び照明負荷１４の経路で電流を流し続ける。このとき、インダクタ４３は、エネルギーを放出するため、インダクタ４３の電流は、減少していく。このため、帰還巻き線４４には、結合コンデンサ４５側を低電位とする極性の起電力が誘起される。出力素子４０のゲートには、結合コンデンサ４５を介してソースに対して負の電位が供給され、出力素子４０はオフの状態を維持する。

【0044】

インダクタ４３に蓄積されていたエネルギーがゼロになると、インダクタ４３を流れる電流はゼロになる。帰還巻き線４４に誘起される起電力の方向が再び反転し、結合コンデンサ４５側を高電位とする起電力が誘起される。これにより、出力素子４０のゲートにソースよりも高い電位が供給され、出力素子４０が再びオンする。これにより、上記の出力電圧ＶＯＵＴが所定電圧に達した状態に戻る。

【0045】

以後、上記の動作を繰り返す。これにより、出力素子４０のオン及びオフへの切替が自動的に繰り返されて、照明光源１６には電源電圧ＶＩＮを降下した出力電圧ＶＯＵＴが供給される。すなわち、照明用電源１２においては、出力素子４０のスイッチング周波数が、分圧抵抗４６、４７及び電流制御回路２６によって設定される。また、照明光源１６に供給される電流は、定電流素子４１により上限値の制限された定電流となる。そのため、照明光源１６を安定に点灯させることができる。

【0046】

調光器３の調光度が１００％よりも小さい値に設定され、入力される交流電圧ＶＣＴが導通角制御されて伝達される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２４に高い直流電圧ＶＲＥが入力される場合についても、出力素子４０が発振を継続できる場合は、上記と同様である。調光器３の調光度に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４に入力される直流電圧ＶＲＥの値が変化して、出力電流ＩＯＵＴの平均値を制御することができる。従って、調光度に応じて、照明負荷１４の照明光源１６を調光することができる。

【0047】

また、調光器３の調光度がさらに小さい値に設定される場合、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２４に入力される直流電圧ＶＲＥがさらに低い場合には、出力素子４０がオンしてもインダクタ４３の両端の電位差が小さいため、インダクタ４３を流れる電流が増加することができない。したがって、出力素子４０は、オフの状態にならず、一定の直流電流を出力する。すなわち、照明用電源１２は、調光器３の調光度が小さい場合、すなわち、入出力間の電位差ΔＶが小さい場合、シリーズレギュレータのような動作をする。

【0048】

このように、照明用電源１２は、電位差ΔＶが所定値よりも大きいとスイッチング動作し、電位差ΔＶが小さいと、シリーズレギュレータのような動作をする。電位差ΔＶが大きい場合は、電位差ΔＶと電流との積が大きく、シリーズレギュレータの動作を行うと損失が大きくなる。したがって、電位差ΔＶが大きい場合に、スイッチング動作をすることは、低消費電力化に適する。また、電位差ΔＶが小さい場合は、損失は小さいため、シリーズレギュレータとして動作をすることは問題ない。

【0049】

また、照明用電源１２では、電位差ΔＶが所定値よりも小さいときは、出力素子４０はオフの状態にならずにオンの状態を継続したまま電流が振動して、電流の平均値で照明負荷１４の照明光源１６を点灯させる。また、電位差ΔＶがさらに小さいときは、出力素子４０は、オンの状態を継続したまま、直流電流を照明負荷１４に出力して照明光源１６を点灯させる。その結果、照明用電源１２では、出力電流をゼロまで連続的に変化させることができる。例えば、照明装置１０において、照明負荷１４の照明光源１６をスムーズに消灯させることができる。

【0050】

照明用電源１２では、電位差ΔＶに応じて、出力素子４０のスイッチング動作時における最大値から、出力素子４０のオンの状態を継続したまま直流電流を出力する際の最小値まで出力電流ＩＯＵＴを連続的に変化させることができる。例えば、照明装置１０において、照明光源１６を連続的に０〜１００％の範囲で調光することができる。

【0051】

照明用電源１２では、バイアス抵抗４９からの直流電圧及び照明光源１６の電圧を分圧抵抗４６、４７で分圧して定電流素子４１のゲートに入力することにより、出力素子４０のスイッチング周波数を設定している。照明光源１６の電圧は、電源電圧ＶＩＮや交流電圧ＶＣＴなどの入力電圧が歪んでも、ある程度安定する。従って、上記のように、バイアス抵抗４９からの直流電圧及び照明光源１６の電圧を分圧抵抗４６、４７で分圧して定電流素子４１のゲートに入力することで、特別な制御リファレンスなどを用意することなく、入力電圧の歪みに起因する照明光源１６の輝度の変化を抑制することができる。例えば、照明光源１６のチラツキを抑制することができる。例えば、入力電圧の変動にともなう照明光源１６の電圧の変動を抑えることができる。

【0052】

照明用電源１２では、分圧抵抗４６に対してコンデンサ５０を並列に接続し、ローパスフィルタを形成している。そして、照明用電源１２では、分圧抵抗４６とコンデンサ５０との時定数を、例えば、電源電圧ＶＩＮの半周期以下としている。これにより、例えば、出力素子４０のスイッチングにともなって、定電流素子４１のゲート電位が変動してしまうことを抑制することができる。例えば、インダクタ４３が介在していても、分圧抵抗４６、４７に現れるようになり、定電流素子４１のゲート電位をより安定させることができる。すなわち、照明光源１６の輝度の変化をより適切に抑制することができる。例えば、スイッチング周波数を高くし、コンデンサ５０の容量を小さくする。これにより、例えば、応答性が高くなり、比較的広い範囲の電流リプルを抑えることができる。

【0053】

また、照明用電源１２では、分圧抵抗４６に電流制御回路２６を接続し、分圧抵抗４６に流れる電流が、実質的に一定になるようにしている。これにより、例えば、定電流素子４１のゲート電位をより安定させることができる。

【0054】

また、電流制御回路２６のトランジスタ６０をノーマリオン形とする。これにより、例えば、電流制御回路２６が動作していない状態において、定電流素子４１のゲートに負電位を入力できなくなり、定電流素子４１をオフ状態にすることができる。例えば、照明用電源１２の動作が停止した際に、出力素子４０及び定電流素子４１を速やかに停止させる方向に動かすことができる。例えば、点灯開始時（電源電圧ＶＩＮの供給開始時）に高い出力電圧ＶＯＵＴが照明光源１６に印加され、一時的に意図しない高い輝度で照明光源１６が点灯してしまうことを抑制することができる。

【0055】

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

【0056】

例えば、出力素子４０及び定電流素子４１はＧａＮ系ＨＥＭＴには限定されない。例えば、半導体基板に炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）やダイヤモンドのようなワイドバンドギャップを有する半導体（ワイドバンドギャップ半導体）を用いて形成した半導体素子でもよい。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、バンドギャップが約１．４ｅＶのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップの広い半導体をいう。例えば、バンドギャップが１．５ｅＶ以上の半導体、リン化ガリウム（ＧａＰ、バンドギャップ約２．３ｅＶ）、窒化ガリウム（ＧａＮ、バンドギャップ約３．４ｅＶ）、ダイアモンド（Ｃ、バンドギャップ約５．２７ｅＶ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ、バンドギャップ約５．９ｅＶ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが含まれる。このようなワイドバンドギャップ半導体素子は、耐圧を等しくする場合、シリコン半導体素子よりも小さくできるために寄生容量が小さく、高速動作が可能なため、スイッチング周期を短くすることができ、巻線部品やコンデンサなどの小形化が可能となる。

【0057】

上記実施形態では、出力素子４０と定電流素子４１とをカスコード接続し、出力素子４０でスイッチングを行い、定電流素子４１で電流の制御を行っている。これに限ることなく、例えば、定電流素子４１のみで、スイッチングと電流の制御とを行ってもよい。また、照明用電源１２は、例えば、スイッチングを行うことなく、入力された直流電圧ＶＲＥの電流制御のみを定電流素子４１で行って、照明光源１６に供給してもよい。例えば、上述のように、入出力間の電位差ΔＶが小さい場合には、スイッチングを行わなくてもよい。

【0058】

なお、照明光源１６はＬＥＤに限らず、例えば、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）やＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode）などでもよい。照明負荷１４には、複数の照明光源１６が直列又は並列に接続されていてもよい。

【0059】

本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0060】

２…電源、 ３…調光器、 １０…照明装置、 １２…照明用電源、 １２ａ…高電位出力端子、 １２ｂ…低電位出力端子、 １４…照明負荷、 １６…照明光源、 ２０…整流回路、 ２０ａ…高電位端子、 ２０ｂ…低電位端子、 ２２…定電流回路、 ２４…ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ２６…電流制御回路、 ３０…平滑コンデンサ、 ３２…フィルタコンデンサ、 ３４…トランジスタ、 ３５…抵抗、 ３６…ツェナーダイオード、 ３７…チョークコイル、 ３８…ダイオード、 ４０…出力素子、 ４１…定電流素子、 ４２…整流素子、 ４３…インダクタ、 ４４…帰還巻き線、 ４５…結合コンデンサ、 ４６、４７…分圧抵抗、 ４８…出力コンデンサ、 ４９…バイアス抵抗、５０…コンデンサ、５２…ツェナーダイオード、 ６０…トランジスタ、 ６１〜６３…抵抗、 ６４、６５…ダイオード、 ６６…コンデンサ、 ６７…ツェナーダイオード

【図1】