特開 2024-162654 ＬＥＤ調光ユニット及びＬＥＤ点灯装置

(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】P2024162654

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】ＬＥＤ調光ユニット及びＬＥＤ点灯装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/10 20200101AFI20241114BHJP

   H05B 45/50 20220101ALI20241114BHJP

   H05B 45/305 20200101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H05B45/10

H05B45/50

H05B45/305

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078380

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】723014807

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160967

【弁理士】

【氏名又は名称】▲濱▼口 岳久

(72)【発明者】

【氏名】杉尾 匠史郎

(72)【発明者】

【氏名】三浦 正義

(72)【発明者】

【氏名】菊地 誠次

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273AA10

3K273BA07

3K273BA14

3K273BA27

3K273BA34

3K273CA02

3K273DA02

3K273EA06

3K273EA24

3K273EA25

3K273EA42

3K273EA44

3K273FA03

3K273FA14

3K273FA22

3K273GA03

3K273GA08

3K273GA12

3K273GA14

3K273GA15

3K273GA22

3K273HA14

3K273HA17

(57)【要約】

【課題】ＬＥＤ電源ユニットに外付け接続される小型かつ安価なＬＥＤ調光ユニットを提供する。
【解決手段】 ＬＥＤ調光ユニット３は、調光配線Ｌ４から入力される調光信号Ｓｄに応じた直流出力電流をＬＥＤアレイ４に出力配線Ｌ２を介して供給するＬＥＤ電源ユニット２に、出力配線Ｌ２と同電位の引込配線Ｌ３によって接続される。ＬＥＤ調光ユニット３は、引込配線Ｌ３の線間電圧Ｖｄｃを降圧して制御電源Ｖｃｃを生成する制御電源生成回路５０と、制御電源Ｖｃｃから調光信号Ｓｄを自律的に生成して調光信号Ｓｄを調光配線Ｌ４に出力する調光信号生成回路６０とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

調光配線から入力される調光信号に応じた直流出力電流をＬＥＤアレイに出力配線を介して供給するＬＥＤ電源ユニットに、前記出力配線と同電位の引込配線によって接続されるＬＥＤ調光ユニットであって、
前記引込配線の線間電圧を降圧して制御電源を生成する制御電源生成回路と、
前記制御電源から前記調光信号を自律的に生成して該調光信号を前記調光配線に出力する調光信号生成回路と
を備えるＬＥＤ調光ユニット。

【請求項2】

前記制御電源生成回路は、前記引込配線の線間電圧が所定の上限値を超えた場合に、前記引込配線の高電位側配線のノードと低電位側配線のノードとを短絡するように構成された過電圧保護回路を含む、請求項１に記載のＬＥＤ調光ユニット。

【請求項3】

前記調光信号生成回路は、前記調光信号として、アナログ回路雑音に起因する１／ｆノイズ信号を生成するゆらぎ調光回路を含む、請求項１に記載のＬＥＤ調光ユニット。

【請求項4】

前記１／ｆノイズ信号の１／ｆゆらぎ波形に含まれる周波数の主成分が０．１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下となるように前記ゆらぎ調光回路が構成された、請求項３に記載のＬＥＤ調光ユニット。

【請求項5】

前記調光信号生成回路は、第１のダイオード及び第２のダイオードを含むノイズ保護回路を含み、前記第１のダイオードのカソードは前記制御電源の高電位側ノードに接続されるとともにアノードは前記調光配線の高電位側配線に接続され、前記第２のダイオードのカソードは前記調光配線の高電位側配線に接続されるとともにアノードは前記制御電源の低電位側ノードに接続された、請求項１に記載のＬＥＤ調光ユニット。

【請求項6】

請求項１、３、４及び５のいずれか一項に記載のＬＥＤ調光ユニットと、
前記ＬＥＤ電源ユニットと、
前記ＬＥＤ電源ユニットと前記ＬＥＤ調光ユニットの前記制御電源生成回路との間に接続された前記引込配線と、
前記ＬＥＤ電源ユニットと前記ＬＥＤ調光ユニットの前記調光信号生成回路との間に接続された前記調光配線と
を備えるＬＥＤ点灯装置。

【請求項7】

請求項２に記載のＬＥＤ調光ユニットと、
前記ＬＥＤ電源ユニットと、
前記ＬＥＤ電源ユニットと前記ＬＥＤ調光ユニットの前記制御電源生成回路との間に接続された前記引込配線と、
前記ＬＥＤ電源ユニットと前記ＬＥＤ調光ユニットの前記調光信号生成回路との間に接続された前記調光配線と
を備え、
前記ＬＥＤ電源ユニットは、
交流入力電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路の整流出力に対するスイッチング動作によって前記直流出力電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記調光信号に基づいて前記スイッチング動作を制御する駆動制御回路と、
前記出力配線の高電位側配線と低電位側配線との間の短絡を検出する検出回路と
を備え、前記駆動制御回路は、前記検出回路によって前記短絡が検出された場合に所定期間にわたって前記スイッチング動作を停止させるように構成された、ＬＥＤ点灯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ調光ユニット及びそれを含むＬＥＤ点灯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ＡＣ／ＤＣ変換部、調光インタフェース部及び電流制御部を備えるＬＥＤ照明システムを開示する。ＡＣ／ＤＣ変換部は、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換する。調光インタフェース部は、調光情報を表すパルス信号を出力する調光器に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換部から得られる直流電圧を調光器から出力されるパルス信号の電圧レベルに合わせて電圧の正負が変化するパルス電圧に変換する。電流制御部は、ＬＥＤに接続され、調光インタフェース部から得られるパルス電圧を電力としてＬＥＤを点灯させるとともにパルス電圧の正負に基づいてＬＥＤを調光する。ＡＣ／ＤＣ変換部及び調光器は、それぞれ商用電源に接続され、交流電圧の給電を受ける。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２８７３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、ＬＥＤ照明システムの設置環境には商用電源などの交流電源のみが引き込まれる場合が多い。したがって、特許文献１の構成では、ＬＥＤ電源ユニットに調光器（調光ユニット）を接続する場合の調光ユニットの動作電源は、交流電源からの給電を受けて生成される。しかし、調光ユニットにおいて交流電圧から直流の動作電源を確保するためには、調光ユニットがＡＣ／ＤＣコンバータを備える必要があり、これが調光ユニットの小型化及び低コスト化の妨げとなってしまう。そのため、ＬＥＤ電源ユニットに調光ユニットを外付け接続する場合に、調光ユニットの導入が難しくなるという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、ＬＥＤ電源ユニットに外付け接続される小型かつ安価なＬＥＤ調光ユニットを提供することを課題とし、さらには、それを含む省スペースかつ安価なＬＥＤ点灯装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のＬＥＤ調光ユニットは、調光配線から入力される調光信号に応じた直流出力電流をＬＥＤアレイに出力配線を介して供給するＬＥＤ電源ユニットに、出力配線と同電位の引込配線によって接続されるＬＥＤ調光ユニットであって、引込配線の線間電圧を降圧して制御電源を生成する制御電源生成回路と、制御電源から調光信号を自律的に生成して調光信号を調光配線に出力する調光信号生成回路とを備える。

【0007】

上記構成のＬＥＤ調光ユニットは、ＬＥＤ電源ユニットの出力配線と同電位の引込配線の線間電圧を降圧して制御電源を生成し、制御電源から調光信号を自律的に生成してその調光信号をＬＥＤ電源ユニットに供給する。このように、ＬＥＤ調光ユニットは、交流電源の電圧を利用することなくＬＥＤ電源ユニットの出力電圧を動作電源として利用して動作する。したがって、ＬＥＤ電源ユニットに外付け接続される小型かつ安価なＬＥＤ調光ユニットが実現される。

【0008】

また、上記ＬＥＤ調光ユニットにおいて、制御電源生成回路は、引込配線の線間電圧が所定の上限値を超えた場合に、引込配線の高電位側配線のノードと低電位側配線のノードとを短絡するように構成された過電圧保護回路を含む。これにより、ＬＥＤ電源ユニット側の異常による過電圧に起因してＬＥＤ調光ユニットが故障することが防止される。

【0009】

また、上記ＬＥＤ調光ユニットにおいて、調光信号生成回路は、調光信号として、アナログ回路雑音に起因する１／ｆノイズ信号を生成するゆらぎ調光回路を含む。ゆらぎ調光回路は、例えば、１／ｆノイズ信号の１／ｆゆらぎ波形に含まれる周波数の主成分が０．１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下となるように構成され得る。本開示のＬＥＤ調光ユニットは、調光用の外部信号源を必要としないゆらぎ調光機器に対して好適に適用可能である。

【0010】

また、上記ＬＥＤ調光ユニットにおいて、調光信号生成回路は、第１のダイオード及び第２のダイオードを含むノイズ保護回路を含み、第１のダイオードのカソードは制御電源の高電位側ノードに接続されるとともにアノードは調光配線の高電位側配線に接続され、第２のダイオードのカソードは調光配線の高電位側配線に接続されるとともにアノードは制御電源の低電位側ノードに接続される。これにより、調光配線に発生し得る過大なノイズ電圧から調光信号生成回路が保護される。

【0011】

本発明のＬＥＤ点灯装置は、上記いずれかのＬＥＤ調光ユニットと、上記ＬＥＤ電源ユニットと、ＬＥＤ電源ユニットとＬＥＤ調光ユニットの制御電源生成回路との間に接続された引込配線と、ＬＥＤ電源ユニットとＬＥＤ調光ユニットの調光信号生成回路との間に接続された調光配線とを備える。これにより、小型かつ安価なＬＥＤ調光ユニットを含む省スペースかつ安価なＬＥＤ点灯装置が実現される。

【0012】

また、上記ＬＥＤ点灯装置において、ＬＥＤ電源ユニットは、交流入力電圧を整流する整流回路と、整流回路の整流出力に対するスイッチング動作によって直流出力電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、調光信号に基づいてスイッチング動作を制御する駆動制御回路と、出力配線の高電位側配線と低電位側配線との間の短絡を検出する検出回路とを備え、駆動制御回路は、検出回路によって短絡が検出された場合に所定期間にわたってスイッチング動作を停止させるように構成される。これにより、ＬＥＤ調光ユニットの過電圧保護回路の動作とＬＥＤ電源ユニットの動作とを連動させて保護動作の効果を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態によるＬＥＤ調光ユニットを含むＬＥＤ点灯装置のブロック図である。

【図2】本発明の実施形態によるＬＥＤ調光ユニットを含むＬＥＤ点灯装置の回路図である。

【図3A】実施形態における引込配線の形態の一例を示す図である。

【図3B】実施形態における引込配線の形態の一例を示す図である。

【図3C】実施形態における引込配線の形態の一例を示す図である。

【図3D】実施形態における引込配線の形態の一例を示す図である。

【図3E】実施形態における引込配線の形態の一例を示す図である。

【図4】本発明の変形例によるＬＥＤ点灯装置の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［実施形態］
図１に、本発明の実施形態によるＬＥＤ調光ユニット３を含むＬＥＤ点灯装置１のブロック図を示す。ＬＥＤ点灯装置１は、ＬＥＤ電源ユニット２及びＬＥＤ調光ユニット３を含み、ＬＥＤアレイ４を点灯、調光又は消灯する。ＬＥＤ電源ユニット２には、交流電源ＡＣ（例えば、ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖなどの商用電源）から入力配線Ｌ１を介して交流電圧が供給され、ＬＥＤ調光ユニット３から調光配線Ｌ４を介して調光信号Ｓｄが入力される。ＬＥＤ電源ユニット２は交流入力電圧を調光信号Ｓｄに応じた直流出力電流に変換し、その直流出力電流を出力配線Ｌ２を介してＬＥＤアレイ４に供給する。出力配線Ｌ２から引込配線Ｌ３が分岐され、ＬＥＤ電源ユニット２から出力される直流出力電圧がＬＥＤ調光ユニット３に供給される。

【0015】

ＬＥＤ電源ユニット２は、整流回路１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、駆動制御回路３０及び検出回路４０を含む。整流回路１０には入力端子（不図示）を介して入力配線Ｌ１が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０には出力端子（不図示）を介して出力配線Ｌ２及び直接又は間接的に引込配線Ｌ３が接続される。駆動制御回路３０には調光入力端子（不図示）を介して調光配線Ｌ４が接続される。入力配線Ｌ１に、サージキラーユニット（過電圧防止素子）などの適宜の保護回路が挿入接続されてもよい。なお、ＬＥＤ電源ユニット２は、以下に説明する整流回路１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、駆動制御回路３０及び検出回路４０を有していれば、既設のものであってもよい。

【0016】

ＬＥＤ電源ユニット２において、整流回路１０は、入力配線Ｌ１からの交流入力電圧を全波整流するダイオードブリッジである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、整流回路１０の整流出力をスイッチングして直流出力電流及び直流出力電圧（出力電圧Ｖｄｃ）（以下、まとめて「直流出力」ともいう）に変換し、その直流出力を出力配線Ｌ２及び引込配線Ｌ３に出力する。駆動制御回路３０は、調光配線Ｌ４からの調光信号Ｓｄ（本実施形態では、アナログ電圧値）に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング動作を制御する。検出回路４０は、出力電圧Ｖｄｃを検出し、特に、直流出力の短絡を検出する。駆動制御回路３０は、検出回路４０によって短絡が検出された場合に所定期間にわたってＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング動作（すなわち、出力動作）を停止させる。各回路については、図２を参照して詳細を後述する。

【0017】

ＬＥＤ調光ユニット３は、制御電源生成回路５０及び調光信号生成回路６０を含む。制御電源生成回路５０には引込端子（不図示）を介して引込配線Ｌ３が接続され、調光信号生成回路６０には調光出力端子（不図示）を介して調光配線Ｌ４が接続される。なお、図１から分かるように、ＬＥＤ調光ユニット３（特に、制御電源生成回路５０）は、交流電源ＡＣには接続されない。

【0018】

ＬＥＤ調光ユニット３において、制御電源生成回路５０は、引込配線Ｌ３の線間電圧、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖｄｃ（例えば、本実施形態では３６Ｖ）を降圧して制御電源Ｖｃｃ（例えば、本実施形態では５Ｖ）を生成する。調光信号生成回路６０は、制御電源Ｖｃｃから調光信号Ｓｄを自律的に生成し、その調光信号Ｓｄを調光配線Ｌ４に出力する。なお、本開示において、「調光信号を自律的に生成する」とは、ＬＥＤ調光ユニット３の外部からの入力信号、すなわち、調光用の外部信号源を用いずにＬＥＤ調光ユニット３の内部回路のみに依存して調光信号Ｓｄを生成することを意味する。各回路については、図２を参照して詳細を後述する。

【0019】

図２に、図１のＬＥＤ電源ユニット２及びＬＥＤ調光ユニット３を含むＬＥＤ点灯装置１の回路図を示す。なお、図２においては、本発明の原理を説明するのに必要な回路素子のみが記載され、現実の実施において実装される全ての回路素子が記載されているわけではない。

【0020】

図２において、図１の出力配線Ｌ２は高電位側配線Ｌ２ｈ及び低電位側配線Ｌ２ｇからなり、図１の引込み配線Ｌ３は高電位側配線Ｌ３ｈ及び低電位側配線Ｌ３ｇからなり、図１の調光配線Ｌ４は高電位側配線Ｌ４ｈ及び低電位側配線Ｌ４ｇからなる。高電位側配線Ｌ２ｈ及び高電位側配線Ｌ３ｈは、同電位にある（以下、この電位のノードを「ノードＮｈ」という）。また、低電位側配線Ｌ２ｇ、低電位側配線Ｌ３ｇ及び低電位側配線Ｌ４ｇは、同電位にある（以下、この電位のノードを「二次側グランドＧ２」という）。

【0021】

＜ＬＥＤ電源ユニット２＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０として、本実施形態では、絶縁型のフライバック降圧コンバータを例示する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、少なくとも、入力コンデンサ２１、トランス２２、スイッチング素子（ＦＥＴ）２３、ダイオード２４及び出力コンデンサ２５を含む。入力コンデンサ２１は、整流回路１０の出力端間に接続される平滑コンデンサであり、その低電位側ノードが一次側グランドＧ１となる。トランス２２の一次巻線とＦＥＴ２３の直列回路が、入力コンデンサ２１に並列接続される。二次側では、トランス２２の二次巻線、ダイオード２４及び出力コンデンサ２５の直列回路が構成され、出力コンデンサ２５の高電位側ノードは上記のノードＮｈに対応し、出力コンデンサ２５の低電位側ノードは上記の二次側グランドＧ２に対応する。ＦＥＴ２３は、駆動制御回路３０からのＰＷＭゲート信号によってオン／オフされる。ＦＥＴ２３のオン時に、入力コンデンサ２１からトランス２２の一次巻線に流れる電流によってトランス２２にエネルギーが蓄積される。ＦＥＴ２３のオフ時に、トランス２２に蓄積されていたエネルギーがトランス２２の二次巻線から放出され、ダイオード２４によって整流されつつ出力コンデンサ２５に充電される。これにより、出力コンデンサ２５の両端電圧は略一定の出力電圧Ｖｄｃとなる。

【0022】

駆動制御回路３０は、フォトカプラ３１及びＰＷＭ駆動部３２を含む。また、駆動制御回路３０は、例えば、トランス２２の三次巻線（不図示）に発生する電圧を整流及び平滑するなどして駆動制御回路３０の動作電源を生成する適宜の制御電源部（不図示）を有する。フォトカプラ３１のフォトダイオードは調光配線Ｌ４に接続され、フォトトランジスタがＰＷＭ駆動部３２に接続される。調光信号Ｓｄの電圧（アナログ電圧値）が増加／減少すると、フォトダイオード及びフォトトランジスタに流れる電流が略比例して増加／減少する。ＰＷＭ駆動部３２は、ドライバＩＣなどを含み、フォトカプラ３１のフォトトランジスタの電流の増加を適宜の態様で電圧の増加に変換し、その電圧の増加に応じたデューティ比のＰＷＭゲート信号を生成してＦＥＴ２３のゲートに印加する。なお、ＰＷＭ駆動部３２は、調光信号Ｓｄのアナログ電圧値の増加／減少に対してＰＷＭゲート信号のオンデューティ（すなわち、直流出力電流）が逆比例して減少／増加するように構成されてもよいし、調光信号Ｓｄのアナログ電圧値の増加／減少に対してＰＷＭゲート信号のオンデューティが比例して増加／減少するように構成されてもよい。

【0023】

検出回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力端間に並列接続された抵抗４１及び４２からなる抵抗分圧回路並びにフォトカプラ４３を含み、抵抗４２に発生する電圧を検出電圧として駆動制御回路３０に入力する。検出回路４０の基準電位（二次側グランドＧ２）と駆動制御回路３０の基準電位（一次側グランドＧ１）とが相違するため、検出回路４０の検出電圧はフォトカプラ４３を介して駆動制御回路３０に供給される。直流出力が短絡して検出回路４０の検出電圧が所定の閾値未満となると、ＰＷＭ駆動部３２は所定期間（例えば、１秒～３０秒程度）にわたってＰＷＭゲート信号の生成を停止してＦＥＴ２３のスイッチング動作を停止させる（すなわち、ＦＥＴ２３をオフに維持する）。上記所定の閾値は、直流出力の短絡を検出するのに適した値に適宜設定される。

【0024】

なお、ＰＷＭ駆動部３２は、検出回路４０による検出電圧が所定値を超える場合にＰＷＭゲート信号の生成を停止してＦＥＴ２３のスイッチング動作を停止させる過電圧保護機能を有していてもよい。また、検出回路４０は、出力電流を検出する電流検出抵抗（不図示）を含んでいてもよい。この場合、直流出力が短絡して検出電流値が所定値を超える場合、ＰＷＭ駆動部３２は、上記の所定期間にわたってＰＷＭゲート信号の生成を停止してＦＥＴ２３のスイッチング動作を停止させる。また、ＰＷＭ駆動部３２は、電流検出抵抗によって検出される検出電流値が、調光信号Ｓｄによって示される目標電流値に一致するようにＰＷＭゲート信号のデューティ比を制御するフィードバック機能を有していてもよい。

【0025】

＜ＬＥＤ調光ユニット３＞
制御電源生成回路５０は、過電圧保護回路５１及び定電圧回路５２を含む。過電圧保護回路５１が前段側、すなわち、引込配線Ｌ３に接続され、定電圧回路５２が後段側、すなわち、調光信号生成回路６０に接続される。

【0026】

過電圧保護回路５１は、コンデンサ５０１、ツェナーダイオード５０２、抵抗５０３及びトライアック（双方向サイリスタ）５０４を含む。コンデンサ５０１は、ノードＮｈと二次側グランドＧ２の間に接続され、引込配線Ｌ３の線間電圧（Ｖｄｃ）を保持する。ツェナーダイオード５０２のカソードはノードＮｈに接続され、そのアノードはトライアック５０４のゲートに接続される。抵抗５０３は、トライアック５０４のゲートと二次側グランドＧ２の間に接続される。トライアック５０４の一方のメインターミナルはノードＮｈに接続され、他方のメインターミナルは二次側グランドＧ２に接続される。ツェナーダイオード５０２のツェナー電圧は、例えば、正常な出力電圧Ｖｄｃ（すなわち、ＬＥＤアレイ４の順方向電圧）の１１０％程度である。例えば、本実施形態のように３６Ｖの出力電圧Ｖｄｃが想定されている場合、ツェナーダイオード５０２のツェナー電圧は４０Ｖ（２０Ｖ×２など）に設定され得る。

【0027】

過電圧保護回路５１において、ＬＥＤ電源ユニット２が正常に動作し、二次側グランドＧ２に対するノードＮｈの電位がツェナーダイオード５０２のツェナー電圧以下である場合、ツェナーダイオード５０２及びトライアック５０４はオフ状態となる。ＬＥＤ電源ユニット２の出力電圧Ｖｄｃが増加し、二次側グランドＧ２に対するノードＮｈの電位がツェナーダイオード５０２のツェナー電圧を超えた場合、ツェナーダイオード５０２がオンし、トライアック５０４がオンする。これにより、ノードＮｈと二次側グランドＧ２とが短絡される。なお、トライアック５０４のオン状態は、トライアック５０４のメインターミナル間の電流が停止するまで継続する。このように、引込配線Ｌ３から過電圧が印加された場合であっても、後段の定電圧回路５２及び調光信号生成回路６０は過電圧から保護される。上記の短絡が行われると、トライアック５０４に対するゲート入力が解消され、トライアック５０４はオフ状態に戻る。

【0028】

なお、トライアック５０４が動作しない場合の更なる保護回路として、別途のツェナーダイオード（不図示）をトライアック５０４に並列接続してもよい。この場合の別途のツェナーダイオードのツェナー電圧は、ツェナーダイオード５０２のツェナー電圧よりも高い。なお、トライアック５０４が動作しない場合とは、例えば、ツェナーダイオード５０２からトライアック５０４へのゲート電流が不足する場合が考えられる。また、トライアック５０４の代わりに、サイリスタが接続されてもよい。この場合、サイリスタのカソードが二次側グランドＧ２に接続され、そのアノードがノードＮｈに接続され、ゲートがツェナーダイオード５０２のアノードに接続される。このサイリスタも、トライアック５０４と実質的に同様に動作し得る。

【0029】

定電圧回路５２は、三端子レギュレータ５０５及びコンデンサ５０６を含む。三端子レギュレータ５０５は、本実施形態では、入力電圧を５Ｖの定電圧に降圧し、この定電圧が制御電源Ｖｃｃに対応する。三端子レギュレータ５０５の入力端子はノードＮｈに接続され、グランド端子は二次側グランドＧ２に接続され、出力端子は調光信号生成回路６０に接続される。コンデンサ５０６は、三端子レギュレータ５０５の出力端子と二次側グランドＧ２の間に接続される。

【0030】

調光信号生成回路６０は、ゆらぎ調光回路６１及びノイズ保護回路６８を含む。ゆらぎ調光回路６１及びノイズ保護回路６８は、全体として制御電源Ｖｃｃと二次側グランドＧ２の間に構成される。

【0031】

ゆらぎ調光回路６１は、仮想グランド回路６２、１／ｆノイズ発生回路６３、ローパスフィルタ回路６４、オフセット回路６５、積分回路６６及び増幅回路６７を含む。仮想グランド回路６２はレールスプリッタ素子６０１からなり、その入力端子が制御電源Ｖｃｃに接続され、コモン端子が二次側グランドＧ２に接続され、出力端子が１／ｆノイズ発生回路６３に接続される。仮想グランド回路６２（レールスプリッタ素子６０１）の出力端子のノードを仮想グランドＧ３というものとする。

【0032】

１／ｆノイズ発生回路６３は、オペアンプ６０２、抵抗６０３及び抵抗６０４を含む。オペアンプ６０２の反転入力端子と非反転入力端子の間に抵抗６０３が接続され、オペアンプ６０２の非反転入力端子は仮想グランドＧ３に接続され、オペアンプ６０２の反転入力端子と出力端子の間に抵抗６０４が接続される。一例として、抵抗６０３は１０Ω、抵抗６０４は１ｋΩである。ただし、回路定数は、これに限定されない。１／ｆノイズ発生回路６３の出力信号は、オペアンプ６０２のアナログ回路雑音である１／ｆノイズに相当する。なお、１／ｆノイズとは、パワーが周波数に反比例する雑音のことである。

【0033】

ローパスフィルタ回路６４は、オペアンプ６０５、抵抗６０６、コンデンサ６０７、抵抗６０８を含み、反転増幅回路の形態のローパスフィルタを構成する。１／ｆノイズ発生回路６３の出力端が抵抗６０６を介してオペアンプ６０５の反転入力端子に接続され、オフセット回路６５の出力端がオペアンプ６０５の非反転入力端子に接続される。オペアンプ６０５の反転入力端子と出力端子の間には、コンデンサ６０７及び抵抗６０８の並列回路が接続される。ローパスフィルタ回路６４は、１／ｆノイズ発生回路６３から入力されるノイズ信号とオフセット回路６５からの出力積分信号との誤差を反転増幅してゆらぎ出力信号を生成する。一例として、抵抗６０６は１０ｋΩ、コンデンサ６０７は０．１μＦ、抵抗６０８は３．３ＭΩである。ただし、回路定数は、これに限定されない。

【0034】

オフセット回路６５は、オペアンプ６０９、抵抗６１０、コンデンサ６１１、抵抗６１２及び抵抗６１３を含み、反転増幅回路の形態の完全積分回路を構成する。ローパスフィルタ回路６４の出力端が抵抗６１０を介してオペアンプ６０９の反転入力端子に接続され、オペアンプ６０９の非反転入力端子は仮想グランドＧ３に接続される。オペアンプ６０９の反転入力端子と出力端子の間にはコンデンサ６１１が接続され、オペアンプ６０９の出力端子とオペアンプ６０５の非反転入力端子の間に抵抗６１２が接続され、オペアンプ６０９の出力端子と仮想グランドＧ３の間に抵抗６１３が接続される。オフセット回路６５は、ローパスフィルタ回路６４の出力信号を積分して出力積分信号を生成し、この出力積分信号をローパスフィルタ回路６４にフィードバックする。すなわち、オフセット回路６５は、仮想グランドＧ３に関して、１／ｆゆらぎ出力信号の直流成分を除去する。一例として、抵抗６１０は１０ＭΩ、コンデンサ６１１は４７μＦ、抵抗６１２は１０ｋΩ、抵抗６１３は１０ｋΩである。ただし、回路定数は、これに限定されない。

【0035】

なお、オペアンプ６０５及び６０９とオペアンプ６０２とは、異なる種類のオペアンプであることが望ましい。１／ｆノイズ発生回路６３のオペアンプ６０２は、１／ｆノイズ信号を生成する目的上、１／ｆノイズなどのノイズの大きな素子であることが好ましい。一方、ローパスフィルタ回路６４のオペアンプ６０５及びオフセット回路６５のオペアンプ６０９は、一般的な信号処理の目的上、ノイズの少ない素子であることが好ましい。したがって、オペアンプ６０２は、オペアンプ６０５及び６０９よりも高ノイズの素子であることが好ましい。また、オペアンプ６０２、６０５及び６０９は演算用の基準電位として仮想グランドＧ３に関与するが、オペアンプ６０２、６０５及び６０９は制御電源Ｖｃｃの供給を受けて二次側グランドＧ２を基準電位として動作する。すなわち、オペアンプ６０２、６０５及び６０９の各々を含むオペアンプＩＣの接地端子は、二次側グランドＧ２に接続される。

【0036】

積分回路６６は、抵抗６１４及びコンデンサ６１５を含む。抵抗６１４とコンデンサ６１５の直列回路がローパスフィルタ回路６４の出力端と仮想グランドＧ３の間に接続され、その積分出力端が増幅回路６７に接続される。

【0037】

増幅回路６７は、オペアンプ６１６、抵抗６１７及び抵抗６１８を含む。オペアンプ６１６は、制御電源Ｖｃｃの供給を受けて二次側グランドＧ２を基準電位として動作する。積分回路６６の出力端がオペアンプ６１６の非反転入力端子に接続され、オペアンプ６１６の反転入力端子が抵抗６１７を介して仮想グランドＧ３に接続されるとともに抵抗６１８を介してオペアンプ６１６の出力端子に接続される。すなわち、ローパスフィルタ回路６４の出力信号が、積分回路６６及び増幅回路６７によって積分及び増幅されて調光信号Ｓｄとなる。このように、二次側グランドＧ２（実質的には仮想グランドＧ３）の電位と制御電源Ｖｃｃの電位との間で変動するアナログ電圧信号である調光信号Ｓｄが、調光配線Ｌ４に出力される。

【0038】

なお、１／ｆゆらぎ出力信号（ローパスフィルタ回路６４の出力信号の１／ｆゆらぎ波形）に含まれる周波数の主成分が０．１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下、より好ましくは０．１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下となるようにゆらぎ調光回路６１が構成されることが好ましい。これは、人間の視覚によって知覚可能な明るさの変化の周波数が０．１Ｈｚ～１００Ｈｚ程度であり、人間の視覚によって容易に知覚される明るさの変化の周波数が０．１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下程度であることに基づく。すなわち、上記周波数が０．１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下、より好ましくは０．１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下であれば、ＬＥＤアレイ４のユーザは確実に１／ｆゆらぎ効果を視覚的に体感できる。

【0039】

ノイズ保護回路６８は、ダイオード６１９及びダイオード６２０を含む。ダイオード６１９のカソードは制御電源Ｖｃｃに接続され、そのアノードはオペアンプ６１６の出力端子（調光配線Ｌ４の高電位側配線Ｌ４ｈ）に接続される。ダイオード６２０のカソードはオペアンプ６１６の出力端子（調光配線Ｌ４の高電位側配線Ｌ４ｈ）に接続され、そのアノードは二次側グランドＧ２（調光配線Ｌ４の低電位側配線Ｌ４ｇ）に接続される。調光配線Ｌ４において正極性側に過電圧ノイズが発生した場合、ダイオード６１９がオンしてオペアンプ６１６に過電圧が印加されるのが防止される。また、調光配線Ｌ４において負極性側に過電圧ノイズが発生した場合、ダイオード６２０がオンしてオペアンプ６１６に負電圧が印加されるのが防止される。

【0040】

＜引込配線Ｌ３＞
図１及び図２では、ブロック図及び回路図としての説明の便宜上、引込配線Ｌ３は出力配線Ｌ２自体から分岐されているように図示したが、引込配線Ｌ３ｈ及びＬ３ｇが出力配線Ｌ２ｈ及びＬ２ｇとそれぞれ同電位であれば種々の接続態様が可能である。言い換えると、本開示の主旨を逸脱しない範囲で任意の接続形態の引込配線Ｌ３が採用され得る。図３Ａ～図３Ｅに、引込配線Ｌ３（Ｌ３ｈ及びＬ３ｇ）の接続形態を例示する。ただし、接続形態は、これに限定されない。

【0041】

例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、引込配線Ｌ３は、ＬＥＤ電源ユニット２又はＬＥＤアレイ４に接続されてもよい。図３Ａに示す例では、ＬＥＤ電源ユニット２において、引込配線Ｌ３ｈが出力配線Ｌ２ｈと同一又は同電位の端子Ｔｈに接続され、引込配線Ｌ３ｇが出力配線Ｌ２ｇと同一又は同電位の端子Ｔｇに接続される。また、図３Ｂに示す例のように、ＬＥＤアレイ４において、引込配線Ｌ３ｈが出力配線Ｌ２ｈと同一又は同電位の端子Ｔｈに接続され、引込配線Ｌ３ｇが出力配線Ｌ２ｇと同一又は同電位の端子Ｔｇに接続されてもよい。ここでいう「端子に接続され」とは、同電位のコネクタ端子に挿入されること、同じノードにはんだ付けされることなどを意味する。

【0042】

あるいは、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、出力配線Ｌ２ｈが適宜の箇所でＬＥＤ電源ユニット２側の出力配線Ｌ２ｈａとＬＥＤアレイ４側の出力配線Ｌ２ｈｂとに切断され、かつ出力配線Ｌ２ｇが適宜の箇所でＬＥＤ電源ユニット２側の出力配線Ｌ２ｇａとＬＥＤアレイ４側の出力配線Ｌ２ｇｂに切断されてもよい。この場合、一方が挿入側で他方が被挿入側の一対のコネクタＡ及びＢが用意される。例えば、図３Ｃに示すように、コネクタＡにおいて出力配線Ｌ２ｈａ及び引込配線Ｌ３ｈが一方の端子に接続されるとともに出力配線Ｌ２ｇａ及び引込配線Ｌ３ｇが他方の端子に接続され、コネクタＢにおいて出力配線２ｈｂが一方の端子に接続されるとともに出力配線Ｌ２ｇｂが他方の端子に接続され、コネクタＡとコネクタＢとが接続される。この場合、ＬＥＤ電源ユニット２及びＬＥＤ調光ユニット３を一組の装置として取り扱うことができる。あるいは、図３Ｄに示すように、コネクタＡにおいて出力配線Ｌ２ｈａが一方の端子に接続されるとともに出力配線Ｌ２ｇａが他方の端子に接続され、コネクタＢにおいて出力配線２ｈｂ及び引込配線Ｌ３ｈが一方の端子に接続されるとともに出力配線Ｌ２ｇｂ及び引込配線Ｌ３ｇが他方の端子に接続され、コネクタＡとコネクタＢとが接続されるようにしてもよい。なお、図３Ｃ及び図３Ｄのいずれの場合でも、２つの配線の同電位での接続のために適宜の渡り線が利用されてもよい。

【0043】

あるいは、図３Ｅに示すように、ＬＥＤ調光ユニット３に実装されたコネクタＣにおいて、上述のように切断された出力配線Ｌ２ｈａ及びＬ２ｈｂが一方の端子に接続され、出力配線Ｌ２ｇａ及びＬ２ｇｂが他方の端子に接続されてもよい。この場合、引込配線Ｌ３（Ｌ３ｈ及びＬ３ｇ）は、ＬＥＤ調光ユニット３の回路基板上の配線パターンとなる。言い換えると、コネクタＣに接続された出力配線Ｌ２ｈａと出力配線Ｌ２ｈｂとが引込配線Ｌ３ｈ（配線パターン）とともに接続され、出力配線Ｌ２ｇａと出力配線Ｌ２ｇｂとが引込配線Ｌ３ｇ（配線パターン）とともに接続される。したがって、本開示において、引込配線Ｌ３とは、ケーブル状の線材だけでなく回路基板上の配線パターンも意味し得る。なお、出力配線Ｌ２ｈａと出力配線Ｌ２ｈｂとの接続、及び出力配線Ｌ２ｇａと出力配線Ｌ２ｇｂとの接続には、コネクタＣに外部接続される渡り線が利用されてもよい。

【0044】

＜小括＞
以上、本実施形態のＬＥＤ調光ユニット３は、調光配線Ｌ４から入力される調光信号Ｓｄに応じた直流出力電流をＬＥＤアレイ４に出力配線Ｌ２を介して供給するＬＥＤ電源ユニット２に、出力配線Ｌ２と同電位の引込配線Ｌ３によって接続されるＬＥＤ調光ユニット３であって、引込配線Ｌ３の線間電圧Ｖｄｃを降圧して制御電源Ｖｃｃを生成する制御電源生成回路５０と、制御電源Ｖｃｃから調光信号Ｓｄを自律的に生成して調光信号Ｓｄを調光配線Ｌ４に出力する調光信号生成回路６０とを備える。

【0045】

このように、ＬＥＤ調光ユニット３は、ＬＥＤ電源ユニット２の出力配線Ｌ２と同電位の引込配線Ｌ３の線間電圧Ｖｄｃを降圧して制御電源Ｖｃｃを生成し、制御電源Ｖｃｃから調光信号Ｓｄを自律的に生成してその調光信号ＳｄをＬＥＤ電源ユニット２に供給する。すなわち、ＬＥＤ調光ユニット３は、交流電源ＡＣの電圧を利用することなくＬＥＤ電源ユニット２の出力電圧Ｖｄｃを動作電源として利用して動作する。通常、商用電源などの交流電圧を５Ｖ程度の制御電源に降圧するためのＡＣ／ＤＣコンバータよりも、数十Ｖ程度の直流電圧を５Ｖ程度の制御電源に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（定電圧回路）の方が小型かつ安価に構成される。したがって、ＬＥＤ電源ユニット２に外付け接続される小型かつ安価なＬＥＤ調光ユニット３が実現される。

【0046】

また、上記ＬＥＤ調光ユニット３において、制御電源生成回路５０は、引込配線Ｌ３の線間電圧（Ｖｄｃ）が所定の上限値を超えた場合に、引込配線Ｌ３の高電位側配線Ｌ３ｈのノードＮｈと低電位側配線Ｌ３ｇのノード（二次側グランドＧ２）とを短絡するように構成された過電圧保護回路５１を含む。これにより、ＬＥＤ電源ユニット２側の異常による過電圧に起因してＬＥＤ調光ユニット３が故障することが防止される。

【0047】

また、上記ＬＥＤ調光ユニット３において、調光信号生成回路６０は、調光信号Ｓｄとして、アナログ回路雑音に起因する１／ｆノイズ信号を生成するゆらぎ調光回路６１を含む。ゆらぎ調光回路６１は、例えば、１／ｆノイズ信号の１／ｆゆらぎ波形に含まれる周波数の主成分が０．１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下となるように構成され得る。本開示のＬＥＤ調光ユニット３は、調光用の外部信号源を必要としないゆらぎ調光機器に対して好適に適用可能である。

【0048】

また、上記ＬＥＤ調光ユニット３において、調光信号生成回路６０は、第１のダイオード６１９及び第２のダイオード６２０を含むノイズ保護回路６８を含み、第１のダイオード６１９のカソードは制御電源Ｖｃｃの高電位側ノードに接続されるとともにアノードは調光配線Ｌ４の高電位側配線Ｌ４ｈに接続され、第２のダイオード６２０のカソードは調光配線Ｌ４の高電位側配線Ｌ４ｈに接続されるとともにアノードは制御電源Ｖｃｃの低電位側ノード（二次側グランドＧ２）に接続される。これにより、調光配線Ｌ４に発生し得る過大なノイズ電圧から調光信号生成回路６０が保護される。

【0049】

本発明のＬＥＤ点灯装置１は、ＬＥＤ電源ユニット２と、上記ＬＥＤ調光ユニット３と、ＬＥＤ電源ユニット２とＬＥＤ調光ユニット３の制御電源生成回路５０との間に接続された引込配線Ｌ３と、ＬＥＤ電源ユニット２とＬＥＤ調光ユニット３の調光信号生成回路６０との間に接続された調光配線Ｌ４とを備える。これにより、小型かつ安価なＬＥＤ調光ユニット３を含む省スペースかつ安価なＬＥＤ点灯装置１が実現される。

【0050】

また、上記ＬＥＤ点灯装置１において、ＬＥＤ電源ユニット２は、交流入力電圧を整流する整流回路１０と、整流回路１０の整流出力に対するスイッチング動作によって直流出力電流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、調光信号Ｓｄに基づいてスイッチング動作を制御する駆動制御回路３０と、出力配線Ｌ２の高電位側配線Ｌ２ｈと低電位側配線Ｌ２ｇとの間の短絡を検出する検出回路４０とを備える。駆動制御回路３０は、検出回路４０によって短絡が検出された場合に所定期間にわたってスイッチング動作を停止させるように構成される。これにより、ＬＥＤ調光ユニット３の過電圧保護回路５１の動作とＬＥＤ電源ユニット２の動作とを連動させて保護動作の効果を確実に得ることができる。

【0051】

［変形例］
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。

【0052】

（１）調光信号生成回路６０の変形
上記実施形態では、調光信号生成回路６０がゆらぎ調光回路６１を含み、ＬＥＤ電源ユニット２にゆらぎ調光を実行させる構成を示した。一方、調光信号生成回路６０は、自律的に調光信号Ｓｄを生成するものであれば、他の態様の調光をＬＥＤ電源ユニット２に実行させる回路であってもよい。例えば、調光信号生成回路６０は、ゆらぎ調光回路６１の代わりにタイマ回路などを含む周期信号生成回路を含み、周期的に変化する調光信号Ｓｄを生成するように構成されてもよい。あるいは、調光信号生成回路６０は、ゆらぎ調光回路６１の代わりに、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）、プログラムされたプロセッサなどを含み、時刻又は日時に応じた調光信号Ｓｄを生成するように構成されてもよい。ただし、ＲＴＣには適宜のバックアップ電源（リチウム一次電池、リチウム二次電池、電気二重層コンデンサなど）が必要となる。

【0053】

（２）ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の回路方式に関する変形
上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が絶縁型のフライバックコンバータである構成を示したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が非絶縁型のコンバータである場合にも、本発明は適用可能である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、図２の回路において一次側グランドＧ１と二次側グランドＧ２が接続された非絶縁型のフライバックコンバータであってもよいし、図４に示すような降圧チョッパ回路であってもよい。この場合、一次側グランドＧ１と二次側グランドＧ２（調光配線Ｌ４ｇ）は同電位となるため、調光配線Ｌ４と駆動制御回路３０の間にフォトカプラ３１（図２参照）及び検出回路４０と駆動制御回路３０の間のフォトカプラ４３（図２参照）は不要となる。また、理論上は調光配線Ｌ４ｇも不要となる。

【0054】

（３）ＬＥＤアレイ４に関する変形
上記実施形態では、ＬＥＤ点灯装置１の点灯対象としてＬＥＤ素子（発光ダイオード）のアレイからなるＬＥＤアレイ４が想定されている。ただし、本開示における「ＬＥＤ又はＬＥＤアレイ」は、いわゆる発光ダイオードだけでなく有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）も含み得ることが意図されている。

【符号の説明】

【0055】

１ ＬＥＤ点灯装置
２ ＬＥＤ電源ユニット
３ ＬＥＤ調光ユニット
４ ＬＥＤアレイ
１０ 整流回路
２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ 駆動制御回路
４０ 検出回路
５０ 制御電源生成回路
５１ 過電圧保護回路
５２ 定電圧回路
６０ 調光信号生成回路
６１ ゆらぎ調光回路
６８ ノイズ保護回路
Ｌ１ 入力配線
Ｌ２、Ｌ２ｈ、Ｌ２ｇ 出力配線
Ｌ３、Ｌ３ｈ、Ｌ３ｇ 引込配線
Ｌ４、Ｌ４ｈ、Ｌ４ｇ 調光配線

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】