特開 2024-175563 点灯装置及び照明器具

(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】P2024175563

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】点灯装置及び照明器具

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/375 20200101AFI20241211BHJP

   H05B 45/325 20200101ALI20241211BHJP

   H05B 45/34 20200101ALI20241211BHJP

   H05B 45/36 20200101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

H05B45/375

H05B45/325

H05B45/34

H05B45/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093441

(22)【出願日】2023-06-06

(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】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】下村 優太郎

(72)【発明者】

【氏名】大野 健

(72)【発明者】

【氏名】日野 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】関 圭介

(72)【発明者】

【氏名】森脇 淑也

(72)【発明者】

【氏名】中山 航

(72)【発明者】

【氏名】杉本 正暁

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273AA08

3K273BA27

3K273CA02

3K273CA12

3K273CA25

3K273DA08

3K273EA06

3K273EA07

3K273EA14

3K273EA22

3K273EA24

3K273EA35

3K273EA44

3K273FA14

3K273FA26

3K273GA03

3K273GA12

3K273GA14

3K273GA15

(57)【要約】

【課題】回路規模の小型化が可能な点灯装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】点灯装置２は、整流回路４と、降圧チョッパ回路５と、補助巻線Ｌ２と、電圧変換部９と、制御部７と、を備える。降圧チョッパ回路５は、チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｓ１、及び回生ダイオードＤ１を有する。スイッチング素子Ｓ１は、整流回路４の一対の直流出力端４２のうちローサイドの直流出力端４２２とチョークコイルＬ１との間に接続される。回生ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｓ１のオフ時にチョークコイルＬ１を含む閉回路を形成する。補助巻線Ｌ２はチョークコイルＬ１に磁気結合される。電圧変換部９は、補助巻線Ｌ２の電圧を変換して出力する。制御部７は、電圧変換部９の出力電圧が入力される入力端子ＰＩ１を有し、入力端子ＰＩ１に入力される電圧に基づいてスイッチング素子Ｓ１のオン／オフを制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の交流入力端と、一対の直流出力端と、を有し、交流電源から前記一対の交流入力端に入力される交流電圧を整流した脈流電圧を、前記一対の直流出力端に出力する整流回路と、
チョークコイル、前記一対の直流出力端のうちローサイドの直流出力端と前記チョークコイルとの間に接続されたスイッチング素子、及び前記スイッチング素子のオフ時に前記チョークコイルを含む閉回路を形成するための回生ダイオードを有する降圧チョッパ回路と、
前記チョークコイルに磁気結合された補助巻線と、
電圧変換部と、
制御部と、を備え、
前記電圧変換部は、前記補助巻線の電圧を変換して出力し、
前記制御部は、前記電圧変換部の出力電圧が入力される入力端子を有し、前記入力端子に入力される電圧に基づいて前記スイッチング素子のオン／オフを制御する、
点灯装置。

【請求項2】

前記降圧チョッパ回路が有する一対の出力端の間に接続される出力コンデンサを更に備え、
前記出力コンデンサは、前記降圧チョッパ回路の出力電圧を平滑する、
請求項１に記載の点灯装置。

【請求項3】

前記降圧チョッパ回路が有する一対の入力端の間に接続される入力コンデンサを更に備え、
前記入力コンデンサの静電容量は、１μＦ以下であり、
前記出力コンデンサの静電容量は、前記入力コンデンサの静電容量の１００倍以上である、
請求項２に記載の点灯装置。

【請求項4】

前記補助巻線の電圧を整流、平滑して前記制御部の駆動電圧を生成する電源回路を更に備える、
請求項１に記載の点灯装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記降圧チョッパ回路の出力電圧の電圧値が目標電圧値に一致するように前記スイッチング素子のオン／オフを制御する、
請求項１に記載の点灯装置。

【請求項6】

前記目標電圧値が１００Ｖ以下である、
請求項５に記載の点灯装置。

【請求項7】

前記降圧チョッパ回路の出力電圧を電圧変換して光源に出力する電力変換回路を、更に備える、
請求項１に記載の点灯装置。

【請求項8】

前記制御部は、電流臨界モードで前記スイッチング素子のオン／オフを制御する、
請求項１に記載の点灯装置。

【請求項9】

前記入力端子は第１入力端子であり、
前記制御部は、前記補助巻線の一端に、電流制限抵抗を含むフィルタ回路を介して接続される第２入力端子を更に有し、
前記制御部は、前記第２入力端子に入力される電圧に基づいて、前記スイッチング素子のオフ時に、前記チョークコイルに流れる電流がゼロレベルになる状態を検出すると、前記スイッチング素子をオフからオンに制御する、
請求項８に記載の点灯装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載の点灯装置と、光源と、を備え、
前記点灯装置は、交流電源を電源として前記光源を点灯する、
照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、点灯装置及び照明器具に関する。より詳細には、本開示は、交流電源を電源として光源を点灯させる点灯装置及び照明器具に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ＬＥＤに定電流を供給する電源装置を開示する。この電源装置は、制御スイッチ素子がローサイドに配置された昇降圧型コンバータと、制御回路と、を備えている。制御回路は、制御スイッチ素子と直列に接続された検出抵抗の電圧と、一次巻線が制御スイッチ素子と直列に接続されたトランスの二次巻線の巻線電圧とに基づいて、制御スイッチ素子を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０９９０７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の電源装置は、トランスの二次巻線の巻線電圧と設定電圧との高低を比較する監視用コンパレータの比較結果を第２の制御部にフィードバックしているため、巻線電圧と設定電圧との高低を比較する監視用コンパレータが必要になり、回路基板が大型化する可能性があった。

【0005】

本開示の目的は、回路規模の小型化が可能な点灯装置及び照明器具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様の点灯装置は、整流回路と、降圧チョッパ回路と、補助巻線と、電圧変換部と、制御部と、を備える。前記整流回路は、一対の交流入力端と、一対の直流出力端と、を有する。前記整流回路は、交流電源から前記一対の交流入力端に入力される交流電圧を整流した脈流電圧を、前記一対の直流出力端に出力する。前記降圧チョッパ回路は、チョークコイル、スイッチング素子、及び回生ダイオードを有する。前記スイッチング素子は、前記一対の直流出力端のうちローサイドの直流出力端と前記チョークコイルとの間に接続される。前記回生ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ時に前記チョークコイルを含む閉回路を形成する。前記補助巻線は前記チョークコイルに磁気結合される。前記電圧変換部は、前記補助巻線の電圧を変換して出力する。前記制御部は、前記電圧変換部の出力電圧が入力される入力端子を有する。前記制御部は、前記入力端子に入力される電圧に基づいて前記スイッチング素子のオン／オフを制御する。

【0007】

本開示の一態様の照明器具は、光源と、前記点灯装置と、を備える。前記点灯装置は、交流電源を電源として前記光源を点灯する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、回路規模の小型化が可能な点灯装置及び照明器具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る点灯装置の模式的な回路図である。

【図2】図２は、同上の点灯装置を備える照明器具の外観斜視図である。

【図3】図３は、同上の点灯装置の動作を説明するための波形図である。

【図4】図４は、同上の点灯装置の動作を説明するための波形図である。

【図5】図５は、比較例の点灯装置の動作を説明するための波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の実施形態に係る点灯装置、及び点灯装置を備える照明器具について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の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。また、下記の実施形態（変形例を含む）は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

【0011】

（１）概要
以下、点灯装置２及び照明器具１の概要について、図１を参照して説明する。

【0012】

点灯装置２は、整流回路４と、降圧チョッパ回路５と、補助巻線Ｌ２と、電圧変換部９と、制御部７と、を備える。

【0013】

整流回路４は、一対の交流入力端４１と、一対の直流出力端４２と、を有する。整流回路４は、交流電源ＰＳから一対の交流入力端４１に入力される交流電圧を整流した脈流電圧を、一対の直流出力端４２に出力する。

【0014】

降圧チョッパ回路５は、チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｓ１、及び回生ダイオードＤ１を有する。スイッチング素子Ｓ１は、一対の直流出力端４２のうちローサイドの直流出力端４２２と、チョークコイルＬ１との間に接続される。回生ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｓ１のオフ時にチョークコイルＬ１を含む閉回路ＬＰ１を形成する。

【0015】

補助巻線Ｌ２はチョークコイルＬ１に磁気結合される。

【0016】

電圧変換部９は、補助巻線Ｌ２の電圧を変換して出力する。

【0017】

制御部７は、電圧変換部９の出力電圧が入力される入力端子ＰＩ１を有する。制御部７は、入力端子ＰＩ１に入力される電圧に基づいてスイッチング素子Ｓ１のオン／オフを制御する。

【0018】

本実施形態の点灯装置２では、電圧変換部９が補助巻線Ｌ２の電圧を変換して制御部７の入力端子ＰＩ１に出力しており、制御部７は、入力端子ＰＩ１に入力される電圧に基づいてスイッチング素子Ｓ１のオン／オフを制御する。したがって、補助巻線Ｌ２の電圧をフィードバックするために、コンパレータやフォトカプラ等の回路部品を用いる場合に比べて、点灯装置２の回路部品を削減でき、回路規模の小型化を図ることができる。

【0019】

電圧変換部９は、例えば分圧抵抗を用いて補助巻線Ｌ２の電圧を分圧する分圧回路等で構成されており、コンパレータやフォトカプラ等の回路部品を用いる場合に比べて、補助巻線Ｌ２の電圧をフィードバックするための回路を小型化することができる。

【0020】

（２）照明器具の構成
以下に、本実施形態に係る照明器具１の構成について、図２を参照しながら詳細に説明する。

【0021】

照明器具１は、例えば、オフィスビルの執務室の天井などに直接又は取付器具を介して取り付けられる。ただし、照明器具１が設置される場所は、執務室の天井に限定されず、執務室及び執務室以外の居室などの壁面又は床面でも構わない。

【0022】

照明器具１は、図２に示すように、長尺の棒状に形成された器具本体１０と、透光性を有する合成樹脂によって形成されるカバー１１と、交流電源ＰＳ（図１参照）に電気的に接続される給電コネクタ１２と、を有する。また、照明器具１は、図１に示すように、点灯装置２と、光源３と、を備える。点灯装置２及び光源３は、器具本体１０とカバー１１との間の内部空間に収容され、光源３からの光がカバー１１を介して下方に照射される。

【0023】

点灯装置２は、図１に示すように、交流電源ＰＳと光源３との間に接続されており、給電コネクタ１２（図２参照）を介して交流電源ＰＳから光源３に供給される直流電圧を制御する。ここで、交流電源ＰＳは、例えば商用電力系統（１００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）である。なお、交流電源ＰＳは、２００Ｖ系の商用電力系統であってもよい。また、光源３は、電気的に直列に接続された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）３０を含む。以下に、点灯装置２の構成について説明する。

【0024】

点灯装置２は、図１に示すように、整流回路４、入力コンデンサＣ１、降圧チョッパ回路５、出力コンデンサＣ２、電力変換回路６、制御部７、電源回路８、及び電圧変換部９を備える。

【0025】

整流回路４は、一対の交流入力端４１と、一対の直流出力端４２と、を有する。

【0026】

整流回路４は、例えばダイオードブリッジ回路である。一対の交流入力端４１には、交流電源ＰＳから交流電圧が入力される。整流回路４は、一対の交流入力端４１に入力される交流電圧を全波整流することによって脈流電圧に変換し、一対の直流出力端４２に脈流電圧を出力する。ここにおいて、脈流電圧の高電位側となる直流出力端４２をハイサイドの直流出力端４２１とし、脈流電圧の低電位側となる直流出力端４２をローサイドの直流出力端４２２とする。なお、ローサイドの直流出力端４２２は降圧チョッパ回路５のグランドに接続されている。

【0027】

入力コンデンサＣ１は、例えば無極性のフィルムコンデンサである。入力コンデンサＣ１の静電容量は１μＦ以下である。入力コンデンサＣ１は、整流回路４の一対の直流出力端４２の間に接続される。入力コンデンサＣ１は、降圧チョッパ回路５等で発生するスイッチングノイズを除去するためのコンデンサであり、スイッチングノイズが交流電源ＰＳ側の電路に流出するのを抑制する。なお、入力コンデンサＣ１はフィルムコンデンサに限定されず、セラミックコンデンサ等でもよい。

【0028】

降圧チョッパ回路５は、図１に示すように、スイッチング素子Ｓ１と、チョークコイルＬ１と、回生ダイオードＤ１と、補助巻線Ｌ２と、を有する。また、降圧チョッパ回路５は、一対の入力端５１と、一対の出力端５２と、電流検出用の抵抗Ｒ１と、を有する。なお、以下では降圧チョッパ回路５の一対の入力端５１を一対の第１入力端、一対の出力端５２を一対の第１出力端と言う場合もある。

【0029】

一対の入力端５１は、整流回路４が有する一対の直流出力端４２と各々接続される。一対の直流出力端４２の間には、ノイズ除去用の入力コンデンサＣ１が接続されている。一対の入力端５１には、交流電源ＰＳの交流電圧を整流回路４で整流した全波整流電圧Ｖ１が入力される。ここで、一対の入力端５１のうち、全波整流電圧Ｖ１の高電位側となる入力端５１をハイサイドの入力端５１１とし、全波整流電圧Ｖ１の低電位側となる入力端５１をローサイドの入力端５１２とする。

【0030】

降圧チョッパ回路５は、一対の入力端５１に入力される全波整流電圧Ｖ１を降圧して、所定の目標電圧値の直流電圧に変換し、一対の出力端５２に出力する。一対の出力端５２の間には出力コンデンサＣ２が接続されている。つまり、本実施形態の点灯装置２は、降圧チョッパ回路５が有する一対の出力端５２の間に接続される出力コンデンサＣ２を更に備え、出力コンデンサＣ２は、降圧チョッパ回路５の出力電圧を平滑する。ここで、一対の出力端５２のうち、降圧チョッパ回路５の出力電圧の高電位側となる出力端５２をハイサイドの出力端５２１とし、出力電圧の低電位側となる出力端５２をローサイドの出力端５２２とする。なお、ハイサイドの出力端５２１は、ハイサイドの直流出力端４２１に電気的に接続されている。

【0031】

スイッチング素子Ｓ１は、例えば、Ｎチャネルのエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴである。なお、スイッチング素子Ｓ１は、ＭＯＳＦＥＴ以外に、例えばバイポーラトランジスタなどの他の半導体スイッチング素子であってもよい。

【0032】

スイッチング素子Ｓ１の第１端（ソース電極）は、抵抗Ｒ１を介してローサイドの入力端５１２に接続されている。スイッチング素子Ｓ１の第２端（ドレイン電極）は、チョークコイルＬ１の第１端に接続されている。つまり、スイッチング素子Ｓ１はローサイドの入力端５１２とチョークコイルＬ１との間に接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１の制御電極（ゲート電極）は、制御部７の出力端子ＰＯ１に接続されており、スイッチング素子Ｓ１は、制御部７から制御電極に入力される制御信号に応じてオン又はオフに制御される。なお、制御部７とスイッチング素子Ｓ１の制御電極との間には、スイッチング素子Ｓ１を駆動する駆動回路が接続されていてもよく、駆動回路が、制御部７からの制御信号に応じてスイッチング素子Ｓ１をオン又はオフに制御してもよい。

【0033】

チョークコイルＬ１の第１端はスイッチング素子Ｓ１の第２端（ドレイン電極）に接続され、チョークコイルＬ１の第２端はローサイドの出力端５２２に接続されている。

【0034】

回生ダイオードＤ１のアノードは、スイッチング素子Ｓ１の第２端とチョークコイルＬ１の第１端との間の経路上の節点に接続されている。また、回生ダイオードＤ１のカソードは、ハイサイドの入力端５１１とハイサイドの出力端５２１との間の経路上の節点に接続されている。回生ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｓ１のオフ時に、チョークコイルＬ１に蓄えられたエネルギによって電流が流れる閉回路ＬＰ１の一部を形成する。閉回路ＬＰ１は、チョークコイルＬ１と回生ダイオードＤ１と出力コンデンサＣ２とを含む。スイッチング素子Ｓ１のオフ時には、スイッチング素子Ｓ１のオン時にチョークコイルＬ１に蓄えられたエネルギによって、チョークコイルＬ１から回生ダイオードＤ１及び出力コンデンサＣ２を介して電流が流れる。

【0035】

補助巻線Ｌ２は、チョークコイルＬ１に磁気結合されている。

【0036】

補助巻線Ｌ２の第１端は、ダイオードＤ３のアノードに接続されている。ダイオードＤ３のカソードはコンデンサＣ４の第１端に接続され、コンデンサＣ４の第２端は降圧チョッパ回路５のグランドに接続されている。コンデンサＣ４と並列に抵抗Ｒ２，Ｒ３の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点が制御部７の入力端子ＰＩ１に接続されている。補助巻線Ｌ２の第２端は、整流回路４のローサイドの直流出力端４２２に接続されている。ここにおいて、ダイオードＤ３とコンデンサＣ４と抵抗Ｒ２，Ｒ３とで、補助巻線Ｌ２の電圧を変換して出力する電圧変換部９が構成される。電圧変換部９は、補助巻線Ｌ２の電圧を整流、平滑した後、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との分圧比で分圧（降圧）した電圧を、制御部７の入力端子ＰＩ１に出力する。

【0037】

また、補助巻線Ｌ２の第１端は、電流制限抵抗Ｒ５の第１端に接続されている。電流制限抵抗Ｒ５の第２端にはコンデンサＣ５の第１端が接続され、コンデンサＣ５の第２端は降圧チョッパ回路５のグランドに接続されている。ここにおいて、電流制限抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５とでＲＣフィルタ回路が構成されており、電流制限抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５との接続点が、制御部７の入力端子ＰＩ２に接続されている。つまり、補助巻線Ｌ２の第１端は、電流制限抵抗Ｒ５を含むフィルタ回路２０を介して制御部７の入力端子ＰＩ２に接続されている。

【0038】

また、補助巻線Ｌ２の第１端には、ダイオードＤ２のアノードが接続され、ダイオードＤ２のカソードとグランドとの間には平滑用のコンデンサＣ３が接続されている。補助巻線Ｌ２に発生する電流がダイオードＤ２を介してコンデンサＣ３に流れることによって、コンデンサＣ３が充電される。コンデンサＣ３に充電された電圧が駆動電圧として制御部７に供給される。ここにおいて、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ３等から制御部７に駆動電圧を供給する電源回路８が構成されている。電源回路８は、補助巻線Ｌ２の電圧を整流、平滑して、制御部７の駆動電圧を生成する。

【0039】

制御部７は、例えば、降圧チョッパ回路用の制御ＩＣで構成される。制御部７は、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有する制御ＩＣを主構成要素として備えている。つまり、制御部７による降圧チョッパ回路５の制御は、ハードウェアである制御ＩＣと、制御ＩＣで実行されるソフトウェアとで実現される。制御部７は、電源回路８から駆動電圧が供給されて動作する。

【0040】

制御部７は、３つの入力端子ＰＩ１～ＰＩ３と、１つの出力端子ＰＯ１と、を備える。

【0041】

入力端子ＰＩ１は、補助巻線Ｌ２に発生する電圧をフィードバックするため入力端子であり、入力端子ＰＩ１を第１入力端子という場合もある。入力端子ＰＩ１には、電圧変換部９から補助巻線Ｌ２の電圧を変換（降圧）した電圧が入力される。ここで、電圧変換部９は、補助巻線Ｌ２の電圧を整流、平滑するダイオードＤ３及びコンデンサＣ４と、コンデンサＣ４の電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３とで構成されている。したがって、補助巻線Ｌ２の電圧をフィードバックする回路にフォトカプラやコンパレータ等を用いる場合に比べて、回路の規模を小さくでき、回路の小型化を実現できる。

【0042】

入力端子ＰＩ２は、チョークコイルＬ１に流れる電流がゼロレベルとなる状態を検知するための入力端子であり、入力端子ＰＩ２を第２入力端子という場合もある。入力端子ＰＩ２には、補助巻線Ｌ２の電圧をフィルタ回路２０で平滑化して得た電圧が入力される。なお、チョークコイルＬ１に流れる電流がゼロレベルとなる状態とは、チョークコイルＬ１に流れる電流が完全にゼロになる状態に限定されず、チョークコイルＬ１に流れる電流がゼロ付近の閾値以下となる状態も含み得る。

【0043】

チョークコイルＬ１に流れる電流に応じて、補助巻線Ｌ２に二次電流が発生すると、補助巻線Ｌ２に発生する二次電流によってコンデンサＣ４が充電され、コンデンサＣ４の電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した電圧が入力端子ＰＩ１に入力される。また、チョークコイルＬ１に流れる電流に応じて、補助巻線Ｌ２に二次電流が発生すると、電流制限抵抗Ｒ５を介してコンデンサＣ５が充電され、コンデンサＣ５の電圧が入力端子ＰＩ２に入力される。これにより、制御部７の入力端子ＰＩ１，ＰＩ２に、補助巻線Ｌ２に流れる二次電流に応じた電圧、つまり補助巻線Ｌ２の電圧に応じた電圧が入力される。

【0044】

制御部７は、出力端子ＰＯ１からスイッチング素子Ｓ１の制御電極に制御信号を出力することによって、スイッチング素子Ｓ１のオン期間とオフ期間が交互に繰り返すように、スイッチング素子Ｓ１のオン／オフを制御し、降圧チョッパ回路５に降圧動作を行わせる。制御部７は、降圧チョッパ回路５の出力電圧の電圧値が目標電圧値に一致するようにスイッチング素子Ｓ１のオン／オフを制御する。これにより、降圧チョッパ回路５の一対の出力端５２の間に接続された出力コンデンサＣ２の電圧が目標電圧値に制御されるので、電力変換回路６に入力される電圧を一定電圧に制御することができる。

【0045】

スイッチング素子Ｓ１のオン／オフが交互に切り替わると、チョークコイルＬ１に流れる電流が変化し、補助巻線Ｌ２には、チョークコイルＬ１に流れる電流に応じた二次電流が発生する。制御部７の入力端子ＰＩ２には、補助巻線Ｌ２の電圧をフィルタ回路２０で平滑化した電圧が入力される。制御部７は、スイッチング素子Ｓ１のオフ時に、入力端子ＰＩ２に入力される電圧が所定の閾値電圧以下になると、チョークコイルＬ１に流れる電流がゼロレベルであると判断し、スイッチング素子Ｓ１をオフからオンに切り替える。これにより、制御部７は、スイッチング素子Ｓ１を電流臨界モードでスイッチングする。ここにおいて、電流臨界モードとは、スイッチング素子Ｓ１がオフの状態で、チョークコイルＬ１に流れる電流（回生電流）がゼロレベルとなったときにスイッチング素子Ｓ１をオンにする動作モードである。

【0046】

また、電圧変換部９は補助巻線Ｌ２の電圧を降圧して制御部７の入力端子ＰＩ１に出力しており、制御部７は、入力端子ＰＩ１に入力される電圧（電圧変換部９の出力電圧）に基づいて、降圧チョッパ回路５の出力電圧の電圧値が所定の目標電圧に一致するように、スイッチング素子Ｓ１のオン時間を変化させる。

【0047】

また、制御部７は、入力端子ＰＩ３に入力される電圧値に基づいて、降圧チョッパ回路５に過電流等の異常電流が流れている状態を検出すると、降圧チョッパ回路５の出力電流を制限する等の保護動作を行う。

【0048】

電力変換回路６は、一対の入力端（第２入力端）６１と、一対の出力端（第２出力端）６２と、を備える。ここで、一対の入力端６１を第２入力端と言い、一対の出力端６２を第２出力端と言う場合もある。一対の入力端（第２入力端）６１は、降圧チョッパ回路５の一対の出力端（第１出力端）５２の各々に接続されている。一対の出力端６２には光源３が接続されている。電力変換回路６は、降圧チョッパ回路５の出力電圧を電圧変換して光源３に出力する。電力変換回路６は、例えば、一対の入力端６１に入力される直流電圧を降圧して、光源３の負荷の大きさに応じた電圧値に変換する降圧チョッパ回路で構成されている。なお、電力変換回路６は、例えば、光源３の明るさを設定する設定器から入力される設定信号に応じて、光源３に出力する電流の大きさを制御することによって、光源３の明るさを制御することもできる。

【0049】

なお、電力変換回路６の回路構成は降圧チョッパ回路に限定されず、昇降圧チョッパ回路でもよく、適宜変更が可能である。

【0050】

（３）降圧チョッパ回路の動作説明
制御部７は、スイッチング素子Ｓ１のオン期間とオフ期間が交互に繰り返すようにスイッチング素子Ｓ１のオン／オフを周期的に制御する。なお、スイッチング素子Ｓ１のスイッチング周波数は、交流電圧Ｖａｃの周波数に比べて十分高い周波数に設定されている。

【0051】

スイッチング素子Ｓ１のオン期間では、整流回路４のハイサイドの直流出力端４２１から出力コンデンサＣ２、チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｓ１、抵抗Ｒ１を介して整流回路４のローサイドの直流出力端４２２に電流が流れる。スイッチング素子Ｓ１のオン期間ではチョークコイルＬ１に流れる電流Ｉ２は徐々に増加し（図４参照）、チョークコイルＬ１にエネルギが蓄積される。

【0052】

制御部７は、入力端子ＰＩ１に入力される電圧（つまり、補助巻線Ｌ２の電圧を電圧変換部９で降圧した電圧）に基づいて、降圧チョッパ回路５の出力電圧Ｖ２の電圧値が目標電圧に一致するように、スイッチング素子Ｓ１のオン時間を決定する。制御部７は、スイッチング素子Ｓ１をオフからオンに切り替えた時点からオン時間が経過すると、スイッチング素子Ｓ１をオンからオフに切り替える。

【0053】

スイッチング素子Ｓ１のオフ期間では、オン期間にチョークコイルＬ１に蓄えられたエネルギが放出され、チョークコイルＬ１からダイオードＤ１及び出力コンデンサＣ２を介して電流が流れる。チョークコイルＬ１に蓄えられたエネルギが減少するにつれて、チョークコイルＬ１に流れる電流Ｉ２は徐々に低下する。そして、制御部７が、入力端子ＰＩ２に入力される電圧（フィルタ回路２０の出力電圧）に基づいて、チョークコイルＬ１に流れる電流Ｉ２がゼロレベルになった状態を検出すると、制御部７は、スイッチング素子Ｓ１をオフからオンに切り替える。スイッチング素子Ｓ１がオンになると、オン期間の電流経路で電流が流れ、チョークコイルＬ１に流れる電流Ｉ２は徐々に増加し、チョークコイルＬ１にエネルギが蓄積される。

【0054】

制御部７が、スイッチング素子Ｓ１のオン期間とオフ期間を交互に繰り返すように、スイッチング素子Ｓ１のオン／オフを制御することによって、降圧チョッパ回路５は、整流回路４から入力される脈流電圧を降圧して電圧値が一定の直流電圧に変換する。ここで、制御部７は、電流臨界モードでスイッチング素子Ｓ１のオン／オフを制御しているので、スイッチング動作によって発生するサージ電圧を抑制でき、スイッチング損失の発生を抑制することができる。

【0055】

そして、電力変換回路６が、降圧チョッパ回路５の出力電圧Ｖ２を、光源３の負荷の大きさに応じた電圧値に降圧して、光源３に出力しており、光源３を点灯させることができる。

【0056】

また、本実施形態では、チョークコイルＬ１に設けられた補助巻線Ｌ２を、定電圧制御のためのフィードバック用、チョークコイルＬ１に流れる電流がゼロレベルになる状態を検出するためのゼロレベル検出用、及び、制御部７の動作電圧の生成用に用いているので、別々に巻線を設ける場合に比べて、回路構成を簡略化することができる。

【0057】

（４）利点
（４．１）利点１
本実施形態の点灯装置２が有する入力コンデンサＣ１は静電容量が１μＦ以下であるため、交流電源ＰＳから点灯装置２に流れる入力電流Ｉｉｎ（図３参照）の波形を正弦波に近づけ、交流電源ＰＳの力率を改善することができる。以下に詳細に説明する。

【0058】

まず、比較例として、入力コンデンサＣ１に代わって静電容量が１μＦよりも十分大きい（例えば１００μＦ）コンデンサが一対の直流出力端４２間に接続された点灯装置による脈流電圧の平滑動作について図５を参照して説明する。

【0059】

図５に示すように、比較例のコンデンサの両端の電圧Ｖ１０は、第１期間Ｔ１（Ｔ１Ｂ）において、脈流電圧Ｖｐと等しくなる。なお、脈劉電圧Ｖｐは交流電源ＰＳから入力される交流電圧を全波整流した電圧である。この第１期間Ｔ１Ｂでは脈流電圧Ｖｐが降圧チョッパ回路５に印加される。つまり、第１期間Ｔ１Ｂにおいては、交流電源ＰＳから点灯装置２に入力電流Ｉｉｎが流れる。

【0060】

一方、第２期間Ｔ２（Ｔ２Ｂ）では、コンデンサの電圧Ｖ１０の降下速度が脈流電圧Ｖｐの変化速度よりも遅いため、脈流電圧Ｖｐが電圧Ｖ１０よりも低くなる。つまり、第２期間Ｔ２Ｂでは、降圧チョッパ回路５には脈流電圧Ｖｐが印加されず、コンデンサの両端の電圧Ｖ１０が印加されるので、交流電源ＰＳから点灯装置２に入力電流Ｉｉｎが流れない。このため、比較例の点灯装置では入力電流Ｉｉｎの波形は図５に示すような高調波成分が重畳された歪んだ波形となる。

【0061】

ここで、入力電流Ｉｉｎが流れない第２期間Ｔ２の長さは、一対の直流出力端４２間に接続されたコンデンサの電圧Ｖ１０の降下速度によって決まる。具体的には、一対の直流出力端４２間に接続されたコンデンサの電圧Ｖ１０の降下速度が速いほど、第２期間Ｔ２の長さは短くなる。つまり、一対の直流出力端４２間に接続されたコンデンサの静電容量が小さいほど、第２期間Ｔ２の長さは短くなる。したがって、比較例のコンデンサよりも静電容量が小さい入力コンデンサＣ１が一対の直流出力端４２（一対の入力端５１）間に接続された本実施形態の場合、図３に示すように、第２期間Ｔ２（Ｔ２Ａ）の長さは、比較例での第２期間Ｔ２Ｂよりも短くなり、入力電流Ｉｉｎの波形は正弦波に近づく。これにより、交流電源ＰＳの力率が改善する。

【0062】

一方、本実施形態での第１期間Ｔ１（Ｔ１Ａ）の長さは比較例の第１期間Ｔ１Ｂよりも長くなる。つまり、一対の入力端５１に入力される全波整流電圧Ｖ１は、比較例での電圧Ｖ１０と比較して脈流成分に起因するリップルを多く含んだ状態となる。このため、降圧チョッパ回路５から一対の出力端５２に出力される直流電圧も、全波整流電圧Ｖ１のリップルを多く含んだ状態となる。そのため、一対の出力端５２間に接続される出力コンデンサＣ２の静電容量を入力コンデンサＣ１の静電容量の１００倍以上とすることが好ましい。出力コンデンサＣ２の静電容量を入力コンデンサＣ１の静電容量の１００倍以上とすることにより、リップルが低減された略一定電圧の直流電圧Ｖ２を出力コンデンサＣ２から電力変換回路６に出力することができる。

【0063】

（４．２）利点２
本実施形態の点灯装置２では、制御部７が、降圧チョッパ回路５の出力電圧Ｖ２の目標電圧値を１００Ｖ以下に制御している。制御部７が出力電圧Ｖ２の目標電圧値を１００Ｖ以下に制御することによって、出力電圧Ｖ２の電圧値を変換して光源３に出力する電力変換回路６を簡易な構成とすることができる。換言すると、制御部７が、降圧チョッパ回路５の出力電圧Ｖ２の目標電圧値を１００Ｖ以下に制御することによって、簡易な構成の電力変換回路６によって、光源３に出力する直流電圧を細かに制御することができる。以下に詳細に説明する。

【0064】

電力変換回路６は、例えばスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを有する降圧チョッパ部と、ＭＯＳＦＥＴのオン／オフを制御するマイクロコントローラと、降圧チョッパ回路５の出力電圧Ｖ２を降圧してマイクロコントローラの駆動電圧を生成する駆動電源部と、を有している。

【0065】

ここで、駆動電源部によって生成される駆動電圧が、マイクロコントローラの動作電圧と、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧とを兼ねるように構成されていれば、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を生成する制御電圧回路を別途設ける必要がなく、電力変換回路６を簡易な構成とすることができる。

【0066】

マイクロコントローラの動作電圧は、一般的に５Ｖ以下（例えば５Ｖ）である。したがって、駆動電源部が生成する駆動電圧を、マイクロコントローラの動作電圧と、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧とに兼用するためには、ＭＯＳＦＥＴとしてゲート閾値電圧が５Ｖ以下であるＭＯＳＦＥＴを選択する必要がある。例えば、駆動電源部が生成する駆動電圧を５Ｖに設定した場合、５Ｖの駆動電圧がゲート電圧としてゲートに入力されることよりオン状態となるＭＯＳＦＥＴを選択する必要がある。一般的に、ゲート閾値電圧が５Ｖ以下であるＭＯＳＦＥＴのドレイン－ソース間電圧の定格値は１００Ｖ以下である。つまり、制御部７が、降圧チョッパ回路５の出力電圧の目標電圧値を１００Ｖ以下に制御することによって、マイクロコントローラの駆動電圧を生成する駆動電源部の駆動電圧でＭＯＳＦＥＴを駆動することが可能になり、電力変換回路６の構成を簡素化することができる。

【0067】

（５）変形例
以下、本実施形態の変形例を列挙する。

【0068】

上記実施形態では、降圧チョッパ回路５のスイッチング素子Ｓ１がＭＯＳＦＥＴであったが、スイッチング素子Ｓ１はＭＯＳＦＥＴに限定されず、バイポーラトランジスタ等でもよい。

【0069】

上記実施形態では、チョークコイルＬ１に設けられた補助巻線Ｌ２を、定電圧制御のためのフィードバック用、チョークコイルＬ１に流れる電流がゼロレベルになる状態を検出するためのゼロレベル検出用、及び、制御部７の動作電圧の生成用に兼用しているが、少なくとも定電圧制御のためのフィードバック用に利用すればよい。降圧チョッパ回路５は、補助巻線Ｌ２以外の回路要素を用いて、チョークコイルＬ１に流れる電流がゼロレベルになる状態を検出したり、制御部７の動作電圧を生成したりしてもよい。

【0070】

（まとめ）
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。

【0071】

第１の態様の点灯装置（２）は、整流回路（４）と、降圧チョッパ回路（５）と、補助巻線（Ｌ２）と、電圧変換部（９）と、制御部（７）と、を備える。整流回路（４）は、一対の交流入力端（４１）と、一対の直流出力端（４２）と、を有する。整流回路（４）は、交流電源（ＰＳ）から一対の交流入力端（４１）に入力される交流電圧を整流した脈流電圧を、一対の直流出力端（４２）に出力する。降圧チョッパ回路（５）は、チョークコイル（Ｌ１）、スイッチング素子（Ｓ１）、及び回生ダイオード（Ｄ１）を有する。スイッチング素子（Ｓ１）は、一対の直流出力端（４２）のうちローサイドの直流出力端（４２２）と、チョークコイル（Ｌ１）との間に接続される。回生ダイオード（Ｄ１）は、スイッチング素子（Ｓ１）のオフ時にチョークコイル（Ｌ１）を含む閉回路（ＬＰ１）を形成する。補助巻線（Ｌ２）はチョークコイル（Ｌ１）に磁気結合される。電圧変換部（９）は、補助巻線（Ｌ２）の電圧を変換して出力する。制御部（７）は、電圧変換部（９）の出力電圧が入力される入力端子（ＰＩ１）を有する。制御部（７）は、入力端子（ＰＩ１）に入力される電圧に基づいてスイッチング素子（Ｓ１）のオン／オフを制御する。

【0072】

この態様によれば、回路規模の小型化が可能な点灯装置（２）を提供することができる。

【0073】

第２の態様の点灯装置（２）は、第１の態様において、降圧チョッパ回路（５）が有する一対の出力端（５２）の間に接続される出力コンデンサ（Ｃ２）を更に備える。出力コンデンサ（Ｃ２）は、降圧チョッパ回路（５）の出力電圧を平滑する。

【0074】

この態様によれば、光源（３）に印加する電圧の電圧変動を低減できる。

【0075】

第３の態様の点灯装置（２）は、第２の態様において、降圧チョッパ回路（５）が有する一対の入力端（５１）の間に接続される入力コンデンサ（Ｃ１）を更に備える。入力コンデンサ（Ｃ１）の静電容量は、１μＦ以下である。出力コンデンサ（Ｃ２）の静電容量は、入力コンデンサ（Ｃ１）の静電容量の１００倍以上である。

【0076】

この態様によれば、降圧チョッパ回路（５）の出力電圧のリップルを低減することができる。

【0077】

第４の態様の点灯装置（２）は、第１～第３のいずれかの態様において、補助巻線（Ｌ２）の電圧を整流、平滑して制御部（７）の駆動電圧を生成する電源回路（８）を更に備える。

【0078】

この態様によれば、スイッチング素子（Ｓ１）の制御に用いる補助巻線（Ｌ２）を、制御部（７）の駆動電圧を生成する電源回路（８）に兼用しているので、回路構成を簡素化して、回路規模の小型化を図ることができる。

【0079】

第５の態様の点灯装置（２）では、第１～第４のいずれかの態様において、制御部（７）は、降圧チョッパ回路（５）の出力電圧の電圧値が目標電圧値に一致するようにスイッチング素子（Ｓ１）のオン／オフを制御する。

【0080】

この態様によれば、降圧チョッパ回路（５）の出力電圧の電圧値を目標電圧値に制御する定電圧制御を行うことができる。

【0081】

第６の態様の点灯装置（２）では、第５の態様において、目標電圧値が１００Ｖ以下である。

【0082】

この態様によれば、降圧チョッパ回路（５）の後段に設ける電力変換回路（６）の構成を簡素化することができる。

【0083】

第７の態様の点灯装置（２）は、第１～第６のいずれかの態様において、降圧チョッパ回路（５）の出力電圧を電圧変換して光源（３）に出力する電力変換回路（６）を、更に備える。

【0084】

この態様によれば、電力変換回路（６）により光源（３）に出力する電圧をより細かく制御することができる。

【0085】

第８の態様の点灯装置（２）では、第１～第７のいずれかの態様において、制御部（７）は、電流臨界モードでスイッチング素子（Ｓ１）のオン／オフを制御する。

【0086】

この態様によれば、スイッチング素子（Ｓ１）のスイッチング損失を低減することができる。

【0087】

第９の態様の点灯装置（２）では、第８の態様において、入力端子（ＰＩ１）は第１入力端子（ＰＩ１）である。制御部（７）は、補助巻線（Ｌ２）の一端に、電流制限抵抗（Ｒ５）を含むフィルタ回路（２０）を介して接続される第２入力端子（ＰＩ２）を更に有する。制御部（７）は、第２入力端子（ＰＩ２）に入力される電圧に基づいて、スイッチング素子（Ｓ１）のオフ時に、チョークコイル（Ｌ１）に流れる電流がゼロレベルになる状態を検出すると、スイッチング素子（Ｓ１）をオフからオンに制御する。

【0088】

この態様によれば、スイッチング素子（Ｓ１）の制御に用いる補助巻線（Ｌ２）を、チョークコイル（Ｌ１）に流れる電流がゼロレベルになる状態を検出する用途に兼用しているので、回路構成を簡素化して、回路規模の小型化を図ることができる。

【0089】

なお、第２～第９の態様に係る構成については、点灯装置（２）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

【0090】

第１０の態様の照明器具（１）は、第１～第９のいずれかの態様の点灯装置（２）と、光源（３）と、を備える。点灯装置（２）は、交流電源（ＰＳ）を電源として光源（３）を点灯する。

【0091】

この態様によれば、回路規模の小型化が可能な照明器具（１）を提供することができる。

【符号の説明】

【0092】

１ 照明器具
２ 点灯装置
３ 光源
４ 整流回路
５ 降圧チョッパ回路
６ 電力変換回路
７ 制御部
８ 電源回路
９ 電圧変換部
２０ フィルタ回路
４１ 交流入力端
４２ 直流出力端
５１ 入力端
５２ 出力端
４２２ 直流出力端
Ｃ１ 入力コンデンサ
Ｃ２ 出力コンデンサ
Ｄ１ 回生ダイオード
Ｌ１ チョークコイル
Ｌ２ 補助巻線
ＰＩ１ 入力端子（第１入力端子）
ＰＩ２ 入力端子（第２入力端子）
ＰＳ 交流電源
Ｓ１ スイッチング素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】