特許 7134735 電源装置、電源装置の制御方法、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】

(24)【登録日】2022-09-02

(45)【発行日】2022-09-12

(54)【発明の名称】電源装置、電源装置の制御方法、及び、照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/335 20200101AFI20220905BHJP

   H05B 45/385 20200101ALI20220905BHJP

   H05B 45/14 20200101ALI20220905BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20220905BHJP

【ＦＩ】

H05B45/335

H05B45/385

H05B45/14

H02M3/28 L

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2018121066

(22)【出願日】2018-06-26

(65)【公開番号】P2020004536

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137523

【弁理士】

【氏名又は名称】出口 智也

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(72)【発明者】

【氏名】林 正明

【審査官】田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０８０６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８１７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３１２９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４５／００

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明の電源を供給する電流臨界型の電源装置であって、
交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路に接続され、スイッチ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタでエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプに直流電流を供給する直流電源回路と、
前記ＬＥＤランプに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、前記ＬＥＤランプのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号と調光信号に対応した調光電圧とを誤差アンプにより比較した比較結果より出力される誤差値に基づいて前記スイッチのオン幅を制御し、前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングから次に前記スイッチがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間を設け、前記ディレイ時間を経過した後に前記スイッチをオンし、前記誤差値が予め定められた基準閾値以上である場合には、前記ディレイ時間をゼロにし、一方、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値に基づいて決定する制御部と、を有するものであり、
前記制御部は、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値が小さくなる程、長くする方向に制御する
ことを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記スイッチのオン幅を予め設定した最小の最小オン幅に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記直流電源回路は、前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングの検出を、前記二次側インダクタとトランスを構成するように巻かれた補助巻線の電圧により実行する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記誤差アンプは前記二次側インダクタに流れるピーク電流の包絡線が前記交流電源の周期に同期して正弦波状となるように、周波数応答帯域を交流電源周波数の倍の周波数に対して十分落としている
ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の電源装置。

【請求項5】

前記直流電源回路は、絶縁型のフライバックの電源方式である
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の電源装置。

【請求項6】

前記直流電源回路は、
前記整流回路が整流した直流電圧が供給される第１入力電源端子及び第２入力電源端子と、
前記第１入力電源端子と前記第２入力電源端子との間に接続された入力コンデンサと、 前記ＬＥＤランプの一端が接続される第１出力電源端子及び前記ＬＥＤランプの他端が接続される第２出力電源端子と、
一端が前記第１入力電源端子に接続された前記一次側インダクタと、
一端が前記一次側インダクタの他端に接続され、他端が前記第２入力電源端子に接続され、前記制御部が出力する制御電圧によりオン／オフが制御される前記スイッチと、
前記一次側インダクタとトランスを構成する前記二次側インダクタと、
一端が前記二次側インダクタの一端に接続され、他端が前記第１出力電源端子に接続された整流素子と、
一端が前記第２出力電源端子に接続され、他端が前記二次側インダクタの他端に接続された出力抵抗と、
一端が前記第１出力電源端子に接続され、他端が前記出力抵抗の他端に接続された出力コンデンサと、
前記二次側インダクタに流れる放電電流に応じた検出信号を出力する前記補助巻線と、を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。

【請求項7】

前記補助巻線は、一端から前記検出信号を前記制御部に出力し、他端が前記第２入力電源端子に接続されている
ことを特徴とする請求項６に記載の電源装置。

【請求項8】

前記制御部は、
反転入力端子が前記第２出力電源端子に接続され、非反転入力端子に前記調光電圧が供給され、前記誤差値を出力する前記誤差アンプと、
前記検出信号に応じて前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングでオントリガ信号を出力するオントリガ回路と、
前記オントリガ信号に応じて、所定の電圧値からオン幅タイマ電圧を上昇させ、前記オン幅タイマ電圧が前記誤差値に到達すると、オフトリガ信号を出力するオン幅タイマと、 ディレイタイマ電圧が前記誤差値未満の場合、前記オントリガ信号に応じて、オン制御信号を出力し、一方、前記ディレイタイマ電圧が前記誤差値以上の場合、前記オントリガ信号に応じて、所定の電圧値からディレイタイマ電圧を降下させ、前記ディレイタイマ電圧が前記誤差値よりも低くなると、オン制御信号を出力するオンディレイ制御回路と、
前記オン制御信号に応じて前記スイッチをオンする前記制御電圧を出力し、一方、前記オフトリガ信号に応じて前記スイッチをオフする前記制御電圧を出力する論理回路と、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の電源装置。

【請求項9】

前記オン幅タイマは、
前記スイッチの制御に応じて、前記スイッチがオフするオフ期間及び前記オフ期間の経過後予め設定された設定期間の間、オン幅タイママスク信号を生成し、
前記オン幅タイママスク信号が生成されている期間は、前記オフトリガ信号の出力をマスクし、
一方、前記オン幅タイママスク信号が生成されていない期間は、前記オフトリガ信号の出力をマスクしない
ことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。

【請求項10】

前記制御部は、
前記スイッチの制御に応じて、前記制御部の動作をリスタートするためのリスタート信号を出力するリスタート回路をさらに備え、
前記論理回路は、前記リスタート信号により起動時やスイッチング停止時において前記検出信号が得られない場合でもリスタートできることを特徴とする請求項８に記載の電源装置。

【請求項11】

前記論理回路Ｈは、
前記オンディレイ制御回路が出力する前記オン制御信号、及び、前記リスタート回路が出力する前記リスタート信号が入力され、演算信号を出力するＯＲ回路と、
セット端子に前記ＯＲ回路が出力した演算信号が入力され、リセット端子に前記オフトリガ信号が入力されるフリップフロップ回路と、
前記フリップフロップ回路が出力する論理信号が入力され、前記制御電圧を出力するインバータ回路と、を備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の電源装置。

【請求項12】

前記誤差アンプの反転入力端子と前記誤差アンプの出力との間に接続されたアンプ用コンデンサと、
前記誤差アンプの反転入力端子と前記誤差アンプの出力との間で、前記アンプ用コンデンサと直列に接続されたアンプ用抵抗と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。

【請求項13】

照明の電源を供給する電流臨界型の電源装置であって、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路に接続され、スイッチ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタでエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプに直流電流を供給する直流電源回路と、
制御部と、を有する電源装置の制御方法であって、
前記制御部が、
前記ＬＥＤランプに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、前記ＬＥＤランプのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号と調光信号に対応した調光電圧とを誤差アンプにより比較した比較結果より出力される誤差値に基づいて前記スイッチのオン幅を制御し、
前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングから次に前記スイッチがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間を設け、前記ディレイ時間を経過した後に前記スイッチをオンし、
前記誤差値が予め定められた基準閾値以上である場合には、前記ディレイ時間をゼロにし、一方、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値に基づいて決定するものであり、
前記制御部は、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値が小さくなる程、長くする方向に制御する
ことを特徴とする電源装置の制御方法。

【請求項14】

交流電圧を出力する交流電源と、
ＬＥＤランプと、
前記交流電圧から照明である前記ＬＥＤランプの電源を供給する電流臨界型の電源装置と、を備え、
前記電源装置は、
前記交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路に接続され、スイッチ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタでエネルギーの充放電を行い、前記ＬＥＤランプに直流電流を供給する直流電源回路と、
前記ＬＥＤランプに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、前記ＬＥＤランプのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号と調光信号に対応した調光電圧とを誤差アンプにより比較した比較結果より出力される誤差値に基づいて前記スイッチのオン幅を制御し、前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングから次に前記スイッチがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間を設け、前記ディレイ時間を経過した後に前記スイッチをオンし、前記誤差値が予め定められた基準閾値以上である場合には、前記ディレイ時間をゼロにし、一方、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値に基づいて決定する制御部と、を有するものであり、
前記制御部は、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値が小さくなる程、長くする方向に制御する
ことを特徴とする照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置、電源装置の制御方法、及び、照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電流臨界型スイッチング電源は、電流連続と電流不連続の丁度臨界点でスイッチをオンすることから効率面、ノイズ面で優れた回路方式で、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路や、フライバック電源、ＬＥＤ照明用電源等で使用される（例えば、特許文献１、２、３参照）。

【0003】

但し、周波数変調制御である為、入力電圧が高く出力電力が小さいほど、周波数は上がり、効率低下や制御限界による間欠動作や出力電圧上昇等が起こることがある。

【0004】

この対策の一例として、ＬＥＤ照明等では、調光信号のレベルで臨界点からオンまでのディレイ時間を伸ばす事で周波数上昇を抑制する方式がある。

【0005】

この方式だと、調光信号レベルに応じてディレイ時間を切り換えている為、入力電圧やＬＥＤのＶＦ（出力電圧）に合わせて最適なディレイ時間に制御することができない。

【0006】

ＰＦＣ回路及び、ＰＦＣ回路とＬＥＤのシンゲルステージ(ワンコンバータ) 電源とで臨界動作を行う回路において、深調光で電力を絞り込むと、高入力電圧時に特にオン幅が狭くなり、制御限界となり、電流を絞り込めないという状況が発生する。

【0007】

その対策として、調光信号に応じて、周波数を下げる等の回路構成が考えられる。

【0008】

しかし、入力電圧が低い時と高い時では、オン幅制御限界は大きく違っており、最適なポイントでの切り替えが困難となる問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特許第6135635号公報

【文献】特許第5999326号公報

【文献】特許第5828106号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

そこで、本発明は、調光信号レベルに拘わらず、入力電圧や出力電圧が変わっても最適なディレイ時間に制御することが可能な電源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】

【0011】

本発明の一態様に係る電源装置は、
照明の電源を供給する電流臨界型の電源装置であって、
交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路に接続され、スイッチ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタでエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプに直流電流を供給する直流電源回路と、
前記ＬＥＤランプに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、前記ＬＥＤランプのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号と調光信号に対応した調光電圧とを誤差アンプにより比較した比較結果より出力される誤差値に基づいて前記スイッチのオン幅を制御し、前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングから次に前記スイッチがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間を設け、前記ディレイ時間を経過した後に前記スイッチをオンし、前記誤差値が予め定められた基準閾値以上である場合には、前記ディレイ時間をゼロにし、一方、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値に基づいて決定する制御部と、を有する
ことを特徴とする。

【0012】

前記電源装置において、
前記制御部は、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値が小さくなる程、長くする方向に制御する
ことを特徴とする。

【0013】

前記電源装置において、
前記制御部は、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記スイッチのオン幅を予め設定した最小の最小オン幅に制御する
ことを特徴とする。

【0014】

前記電源装置において、
前記直流電源回路は、前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングの検出を、前記二次側インダクタとトランスを構成するように巻かれた補助巻線の電圧により実行する
ことを特徴とする。

【0015】

前記電源装置において、
前記誤差アンプは前記二次側インダクタに流れるピーク電流の包絡線が前記交流電源の周期に同期して正弦波状となるように、周波数応答帯域を交流電源周波数の倍の周波数に対して十分落としている
ことを特徴とする。

【0016】

前記電源装置において、
前記直流電源回路は、非絶縁型の昇圧チョッパ、降圧チョッパ、昇降圧チョッパ、絶縁型のフライバックの何れかの電源方式である
ことを特徴とする。

【0017】

前記電源装置において、
前記直流電源回路は、
前記整流回路が整流した直流電圧が供給される第１入力電源端子及び第２入力電源端子と、
前記第１入力電源端子と前記第２入力電源端子との間に接続された入力コンデンサと、
前記ＬＥＤランプの一端が接続される第１出力電源端子及び前記ＬＥＤランプの他端が接続される第２出力電源端子と、
一端が前記第１入力電源端子に接続された一次側インダクタと、
一端が前記一次側インダクタの他端に接続され、他端が前記第２入力電源端子に接続され、前記制御部が出力する制御電圧によりオン／オフが制御される前記スイッチと、
前記一次側インダクタとトランスを構成する二次側インダクタと、
一端が前記二次側インダクタの一端に接続され、他端が前記第１出力電源端子に接続された整流素子と、
一端が前記第２出力電源端子に接続され、他端が前記二次側インダクタの他端に接続された出力抵抗と、
一端が前記第１出力電源端子に接続され、他端が前記出力抵抗の他端に接続された出力コンデンサと、
前記二次側インダクタに流れる放電電流に応じた検出信号を出力する前記補助巻線と、を備える
ことを特徴とする。

【0018】

前記電源装置において、
前記補助巻線は、一端から前記検出信号を前記制御部Ｙに出力し、他端が前記第２入力電源端子に接続されている
ことを特徴とする。

【0019】

前記電源装置において、
前記制御部は、
反転入力端子が前記第２出力電源端子に接続され、非反転入力端子に前記調光電圧が供給され、前記誤差値を出力する前記誤差アンプと、
前記検出信号に応じて前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングでオントリガ信号を出力するオントリガ回路と、
前記オントリガ信号に応じて、所定の電圧値からオン幅タイマ電圧を上昇させ、前記オン幅タイマ電圧が前記誤差値に到達すると、オフトリガ信号を出力するオン幅タイマと、
ディレイタイマ電圧が前記誤差値未満の場合、前記オントリガ信号に応じて、オン制御信号を出力し、一方、前記ディレイタイマ電圧が前記誤差値以上の場合、前記オントリガ信号に応じて、所定の電圧値からディレイタイマ電圧を降下させ、前記ディレイタイマ電圧が前記誤差値よりも低くなると、オン制御信号を出力するオンディレイ制御回路と、
前記オン制御信号に応じて前記スイッチをオンする前記制御電圧を出力し、一方、前記オフトリガ信号に応じて前記スイッチをオフする前記制御電圧を出力する論理回路と、を備える
ことを特徴とする。

【0020】

前記電源装置において、
前記オン幅タイマは、
前記スイッチの制御に応じて、前記スイッチがオフするオフ期間及び前記オフ期間の経過後予め設定された設定期間の間、オン幅タイママスク信号を生成し、
前記オン幅タイママスク信号が生成されている期間は、前記オフトリガ信号の出力をマスクし、
一方、前記オン幅タイママスク信号が生成されていない期間は、前記オフトリガ信号の出力をマスクしない
ことを特徴とする。

【0021】

前記電源装置において、
前記制御部は、
前記スイッチの制御に応じて、前記制御部の動作をリスタートするためのリスタート信号を出力するリスタート回路をさらに備え、
前記論理回路は、前記リスタート信号により起動時やスイッチング停止時において前記検出信号が得られない場合でもリスタートできることを特徴とする。

【0022】

前記電源装置において、
前記論理回路Ｈは、
前記オンディレイ制御回路が出力する前記オン制御信号、及び、前記リスタート回路が出力する前記リスタート信号が入力され、演算信号を出力するＯＲ回路と、
セット端子に前記ＯＲ回路が出力した演算信号が入力され、リセット端子に前記オフトリガ信号が入力されるフリップフロップ回路と、
前記フリップフロップ回路が出力する論理信号が入力され、前記制御電圧を出力するインバータ回路と、を備える
ことを特徴とする。

【0023】

前記電源装置において、
前記誤差アンプの反転入力端子と前記誤差アンプの出力との間に接続されたアンプ用コンデンサと、
前記誤差アンプの反転入力端子と前記誤差アンプの出力との間で、前記コンデンサと直列に接続されたアンプ用抵抗と、をさらに備える
ことを特徴とする。

【0024】

本発明の一態様に係る電源装置の制御方法は、
照明の電源を供給する電流臨界型の電源装置であって、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路に接続され、スイッチ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタでエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプに直流電流を供給する直流電源回路と、
制御部と、を有する電源装置の制御方法であって、
前記制御部が、
前記ＬＥＤランプに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、前記ＬＥＤランプのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号と調光信号に対応した調光電圧とを誤差アンプにより比較した比較結果より出力される誤差値に基づいて前記スイッチのオン幅を制御し、
前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングから次に前記スイッチがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間を設け、前記ディレイ時間を経過した後に前記スイッチをオンし、
前記誤差値が予め定められた基準閾値以上である場合には、前記ディレイ時間をゼロにし、一方、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値に基づいて決定する
ことを特徴とする。

【0025】

本発明の一態様に係る照明装置は、
交流電圧を出力する交流電源と、
ＬＥＤランプと、
前記交流電圧から照明である前記ＬＥＤランプの電源を供給する電流臨界型の電源装置と、を備え、
前記電源装置は、
前記交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路に接続され、スイッチ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタでエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプに直流電流を供給する直流電源回路と、
前記ＬＥＤランプに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、前記ＬＥＤランプのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号と調光信号に対応した調光電圧とを誤差アンプにより比較した比較結果より出力される誤差値に基づいて前記スイッチのオン幅を制御し、前記スイッチをオフした後に、前記二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングから次に前記スイッチがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間を設け、前記ディレイ時間を経過した後に前記スイッチをオンし、前記誤差値が予め定められた基準閾値以上である場合には、前記ディレイ時間をゼロにし、一方、前記誤差値が前記基準閾値未満である場合には、前記ディレイ時間を前記誤差値に基づいて決定する制御部と、を有する
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

本発明の一態様に係る電源装置は、照明の電源を供給する電流臨界型の電源装置であって、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、整流回路に接続され、スイッチ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタでエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプに直流電流を供給する直流電源回路と、ＬＥＤランプに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、ＬＥＤランプのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号と調光信号に対応した調光電圧とを、誤差アンプにより比較した比較結果より出力される誤差値に基づいてスイッチのオン幅を制御し、スイッチをオフした後に、二次側インダクタの放電電流がゼロになるタイミングから次にスイッチがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間を設け、ディレイ時間を経過した後にスイッチをオンし、誤差値が予め定められた基準閾値以上である場合には、ディレイ時間をゼロにし、一方、誤差値が基準閾値未満である場合には、ディレイ時間を誤差値に基づいて決定する制御部と、を有する。

【0027】

これにより、本発明の電源装置によれば、調光信号レベルに拘わらず、入力電圧や出力電圧が変わっても最適なディレイ時間に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本実施形態に係る電源装置１００を含む照明装置１０００のシステム構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、図１に示す電源装置１００の構成の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、図１、図２に示す電源装置１００の制御部Ｙの動作波形の一例を示す波形図である。

【図4】図４は、図３の誤差アンプＥＰが出力する誤差値ＶＯＰｏｕｔとスイッチＭのオン幅及びディレイ時間との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は、本実施形態に係る電源装置１００を含む照明装置１０００のシステム構成の一例を示す図である。また、図２は、図１に示す電源装置１００の構成の一例を示すブロック図である。また、図３は、図１、図２に示す電源装置１００の制御部Ｙの動作波形の一例を示す波形図である。また、図４は、図３の誤差アンプＥＰが出力する誤差値ＶＯＰｏｕｔとスイッチＭのオン幅及びディレイ時間との関係の一例を示す図である。
本実施形態に係る照明装置１０００は、例えば、図１に示すように、交流電源ＡＣと、ＬＥＤランプＺと、電源装置１００と、を備える。

【0030】

そして、交流電源ＡＣは、交流電圧を出力するようになっている。

【0031】

また、ＬＥＤランプＺは、一端（アノード側）が第１出力電源端子ＴＯＵＴ１に接続され、他端（カソード側）が第２出力電源端子ＴＯＵＴ２に接続されるようになっている。

【0032】

また、電源装置１００は、交流電源ＡＣが出力した交流電圧から照明であるＬＥＤランプＺの電源を供給する電流臨界型の電源装置である。

【0033】

ここで、この電源装置１００は、例えば、図１に示すように、整流回路ＲＥＣと、直流電源回路Ｇと、制御部Ｙと、を備える。

【0034】

そして、整流回路ＲＥＣは、交流電源ＡＣからの交流電圧を整流するようになっている。

【0035】

また、直流電源回路Ｇは、例えば、図１に示すように、整流回路ＲＥＣに接続されている。

【0036】

この直流電源回路Ｇは、スイッチＭ及びトランス２０を構成する一次側及び二次側インダクタＬ１ａ、Ｌ２でエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプＺに直流電流を供給するようになっている。

【0037】

この直流電源回路Ｇは、例えば、非絶縁型の昇圧チョッパ、降圧チョッパ、昇降圧チョッパ、絶縁型のフライバックの何れかの電源方式の電源回路であればよい。

【0038】

ここで、この直流電源回路Ｇは、例えば、図１に示すように、第１入力電源端子ＴＩＮ１と、第２入力電源端子ＴＩＮ２と、入力コンデンサＣ１と、第１出力電源端子ＴＯＵＴ１と、第２出力電源端子ＴＯＵＴ２と、一次側インダクタＬ１ａと、二次側インダクタＬ２と、出力抵抗Ｒ２と、補助巻線Ｌ１ｂと、アンプ用コンデンサＣＸと、アンプ用抵抗ＲＸと、を備える。

【0039】

そして、第１入力電源端子ＴＩＮ１及び第２入力電源端子ＴＩＮ２は、整流回路ＲＥＣが整流した直流電圧が供給されるようになっている。

【0040】

また、入力コンデンサＣ１は、第１入力電源端子ＴＩＮ１と第２入力電源端子ＴＩＮ２との間に接続されている。

【0041】

また、第１出力電源端子ＴＯＵＴ１は、ＬＥＤランプＺの一端（アノード側）が接続されるようになっている。

【0042】

また、第２出力電源端子ＴＯＵＴ２は、ＬＥＤランプＺの他端（カソード側）が接続されるようになっている。

【0043】

また、一次側インダクタＬ１ａは、一端が第１入力電源端子ＴＩＮ１に接続されている。

【0044】

また、スイッチＭは、一端（ドレイン）が一次側インダクタＬ１ａの他端に接続され、他端（ソース）が第２入力電源端子ＴＩＮ２に接続されている。このスイッチＭは、制御部Ｙが出力する制御電圧ＶＤＧが制御端子（ゲート）に供給され、当該制御電圧ＶＤＧによりオン／オフが制御されるようになっている。

【0045】

このスイッチＭは、例えば、図１に示すように、ＭＯＳトランジスタである。

【0046】

また、二次側インダクタＬ２は、一次側インダクタＬ１ａとトランス２０を構成している。

【0047】

また、整流素子Ｄは、一端（アノード）が二次側インダクタＬ２の一端に接続され、他端（カソード）が第１出力電源端子ＴＯＵＴ１に接続されている。

【0048】

この整流素子Ｄは、例えば、図１に示すように、アノードが二次側インダクタＬ２の一端に接続され、カソードが第１出力電源端子に接続されたダイオードである。

【0049】

また、出力抵抗Ｒ２は、一端が第２出力電源端子ＴＯＵＴ２に接続され、他端が二次側インダクタＬ２の他端に接続されている。

【0050】

なお、この出力抵抗Ｒ２の他端（二次側インダクタＬ２の他端）は、既述の第２入力電源端子ＴＩＮ２に接続されており、１次側と２次側のグランドが共通に接続されている。

【0051】

また、出力コンデンサＣ２は、一端が第１出力電源端子ＴＯＵＴ１に接続され、他端が出力抵抗Ｒ２の他端に接続されている。

【0052】

また、補助巻線Ｌ１ｂは、二次側インダクタＬ２に流れる放電電流ＩＦに応じた検出信号ＶＺＣＤを出力するようになっている。

【0053】

この補助巻線Ｌ１ｂは、例えば、図１に示すように、一端から検出信号ＶＺＣＤを制御部Ｙに出力し、他端が第２入力電源端子ＴＩＮ２に接続されている。

【0054】

特に、この直流電源回路Ｇは、スイッチＭをオフした後に、二次側インダクタＬ２の放電電流がゼロになるタイミングの検出を、二次側インダクタＬ２とトランスを構成するように巻かれた補助巻線Ｌ１ｂの電圧により実行するようになっている。

【0055】

また、アンプ用コンデンサＣＸは、誤差アンプＥＰの反転入力端子（制御部Ｙの端子ＯＰ－）と誤差アンプＥＰの出力（制御部Ｙの端子ＯＰｏｕｔ）との間に接続されている。

【0056】

また、アンプ用抵抗ＲＸは、誤差アンプＥＰの反転入力端子（制御部Ｙの端子ＯＰ－）と誤差アンプＥＰの出力（制御部Ｙの端子ＯＰｏｕｔ）との間で、コンデンサＣＸと直列に接続されている。

【0057】

また、制御部Ｙは、ＬＥＤランプＺに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、ＬＥＤランプＺのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号ＶＯＰ－と調光信号に対応した調光電圧ＶＯＰ＋とを誤差アンプＥＰにより比較した比較結果より出力される誤差値ＶＯＰｏｕｔに基づいてスイッチＭのオン幅を制御するようになっている。

【0058】

特に、この制御部Ｙは、スイッチＭをオフした後に、二次側インダクタＬ２の放電電流ＩＦがゼロになるタイミングから次にスイッチＭがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間ＤＴを設け、当該ディレイ時間ＤＴを経過した後にスイッチＭをオンするようになっている。

【0059】

そして、この制御部Ｙは、誤差値ＶＯＰｏｕｔが予め定められた基準閾値以上である場合には、ディレイ時間ＤＴをゼロにし、一方、誤差値ＶＯＰｏｕｔが基準閾値未満である場合には、ディレイ時間ＤＴを誤差値ＶＯＰｏｕｔに基づいて決定するようになっている（図３、図４）。

【0060】

なお、制御部Ｙは、誤差値ＶＯＰｏｕｔが既述の基準閾値未満である場合には、ディレイ時間ＤＴを誤差値ＶＯＰｏｕｔが小さくなる程、長くする方向に制御するようになっている。

【0061】

そして、制御部Ｙは、当該誤差値ＶＯＰｏｕｔが既述の基準閾値未満である場合には、スイッチＭのオン幅を予め設定した最小の最小オン幅ＷＳに制御するようになっている（図３、図４）。

【0062】

ここで、この制御部Ｙは、例えば、図２に示すように、誤差アンプＥＰと、オントリガ回路ＯＴと、オン幅タイマＴＣと、オンディレイ制御回路ＯＣと、リスタート回路ＲＣと、論理回路Ｈと、を備える。

【0063】

そして、誤差アンプＥＰは、反転入力端子が第２出力電源端子ＴＯＵＴ２に接続され、非反転入力端子に調光電圧ＶＯＰ＋が供給され、誤差値ＶＯＰｏｕｔを出力するようになっている（図３）。

【0064】

なお、この誤差アンプＥＰは、例えば、二次側インダクタＬ２に流れるピーク電流の包絡線が交流電源ＡＣの周期に同期して正弦波状となるように、周波数応答帯域を交流電源周波数の倍の周波数に対して十分落とすようになっている。

【0065】

また、オントリガ回路ＯＴは、端子ＺＣＤを介して入力された検出信号ＶＺＣＤに応じて二次側インダクタＬ２の放電電流ＩＦがゼロになるタイミングでオントリガ信号Ｔ１（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力するようになっている（図３）。

【0066】

また、オン幅タイマＴＣは、オントリガ信号Ｔ１に応じて、所定の電圧値からオン幅タイマ電圧を上昇させ、オン幅タイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔに到達すると、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦを出力するようになっている（図３）。

【0067】

特に、このオン幅タイマＴＣは、スイッチＭの制御に応じて、スイッチＭがオフするオフ期間及び当該オフ期間の経過後予め設定された設定期間ＴＸの間、オン幅タイママスク信号（“Ｈｉｇｈ”レベル）を生成するようになっている（図３）。

【0068】

例えば、オン幅タイマＴＣは、オン幅タイママスク信号が生成されている期間（“Ｈｉｇｈ”レベルの期間）は、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦの出力をマスクするようになっている。

【0069】

一方、オン幅タイマＴＣは、オン幅タイママスク信号が生成されていない期間（“Ｌｏｗ”レベルの期間）は、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦの出力をマスクしないようになっている。

【0070】

また、オンディレイ制御回路ＯＣは、ディレイタイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔ未満の場合、オントリガ信号Ｔ１に応じて、オン制御信号ＴＲＧＯＮ１（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力するようになっている（図３）。

【0071】

一方、このオンディレイ制御回路ＯＣは、ディレイタイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔ以上の場合、オントリガ信号Ｔ１に応じて、所定の電圧値からディレイタイマ電圧を降下させ、ディレイタイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔよりも低くなると、オン制御信号ＴＲＧＯＮ１（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力するようになっている（図３）。

【0072】

また、リスタート回路ＲＣは、スイッチＭの制御（一定期間オフして発振していない場合等）に応じて（フリップフロップ回路ＦＦが出力する論理信号ＳＱに応じて）、制御部Ｙの動作をリスタートするためのリスタート信号ＳＲ（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力するようになっている。

【0073】

また、論理回路Ｈは、オン制御信号ＴＲＧＯＮ１に応じてスイッチＭをオンする制御電圧ＶＤＧ（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力し、一方、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦに応じてスイッチＭをオフする制御電圧ＶＤＧ（“Ｌｏｗ”レベル）を出力するようになっている。

【0074】

なお、論理回路Ｈは、リスタート回路ＲＣが出力するリスタート信号ＳＲにより起動時やスイッチング停止時において前記検出信号が得られない場合でもリスタートできるようになっている。

【0075】

ここで、この論理回路Ｈは、例えば、図２に示すように、ＯＲ回路Ｋと、フリップフロップ回路ＦＦと、インバータ回路Ｎと、を備える。

【0076】

そして、ＯＲ回路Ｋは、オンディレイ制御回路ＯＣが出力するオン制御信号ＴＲＧＯＮ１、及び、リスタート回路ＲＣが出力するリスタート信号ＳＲが入力され、演算信号ＴＲＧＯＮ２を出力するようになっている。

【0077】

また、フリップフロップ回路ＦＦは、セット端子ＳにＯＲ回路Ｋが出力した演算信号ＴＲＧＯＮ２が入力され、リセット端子Ｒにオフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦが入力されるようになっている。

【0078】

また、インバータ回路Ｎは、フリップフロップ回路ＦＦが出力する論理信号ＳＱが入力され、制御電圧ＶＤＧを、端子ＧＤを介してスイッチＭの制御端子（ゲート）に出力するようになっている。

【0079】

次に、以上のような構成を有する電源装置１００の制御方法の一例について、図面を参照しつつ説明する。

【0080】

例えば、図３の時刻ｔ１以前において、制御電圧ＶＤＧが“Ｌｏｗ”レベルでスイッチＭがオフしており、電流ＩＤが流れない状態で、二次側インダクタＬ２の放電電流ＩＦが低下する。

【0081】

その後、図３の時刻ｔ１において、オントリガ回路ＯＴは、端子ＺＣＤを介して入力された検出信号ＶＺＣＤに応じて二次側インダクタＬ２の放電電流ＩＦがゼロになるタイミングでオントリガ信号Ｔ１（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力する。

【0082】

そして、オンディレイ制御回路ＯＣは、ディレイタイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔ未満であるので、オントリガ信号Ｔ１に応じて、オン制御信号ＴＲＧＯＮ１（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力するようになっている（図３の時刻ｔ１）。

【0083】

そして、制御電圧ＶＤＧが“Ｈｉｇｈ”レベルになると、スイッチＭがオンして、電流ＩＤが増加する。

【0084】

そして、オン幅タイマＴＣは、このオントリガ信号Ｔ１に応じて、所定の電圧値からオン幅タイマ電圧を上昇させ、オン幅タイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔに到達すると、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦを出力する（時刻ｔ２）。

【0085】

ここで、既述のように、オン幅タイマＴＣは、スイッチＭの制御に応じて、スイッチＭがオフするオフ期間及び当該オフ期間の経過後予め設定された設定期間ＴＸの間、オン幅タイママスク信号（“Ｈｉｇｈ”レベル）を生成する。

【0086】

例えば、図３の時刻ｔ２～時刻ｔ３ａは、オン幅タイママスク信号が生成されており、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦはマスクされている。時刻t３a以降、オン幅タイママスク信号が生成されていない期間（“ＬＯＷ”レベルの期間）はオフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦを出力できる。

【0087】

一方、図３の時刻ｔ４～時刻ｔ７ａにおいて、オン幅タイマＴＣは、オン幅タイママスク信号が生成されている期間（“Ｈｉｇｈ”レベルの期間）は、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦの出力をマスクする。

【0088】

これによりオン幅タイマ電圧が誤差値ＶＯＰＯＵＴより低くてもオン幅タイママスク信号（“Ｈｉｇｈ”レベル）が生成されている期間は制御電圧ＶＤＧはＬＯＷにならない事から最小オン幅が決定されている。

【0089】

そして、例えば、図３の時刻ｔ６～時刻ｔ７において、オンディレイ制御回路ＯＣは、ディレイタイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔ以上であるので、オントリガ信号Ｔ１に応じて、所定の電圧値からディレイタイマ電圧を降下させ、ディレイタイマ電圧が誤差値ＶＯＰｏｕｔよりも低くなると、オン制御信号ＴＲＧＯＮ１（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力する。

【0090】

そして、論理回路Ｈは、オン制御信号ＴＲＧＯＮ１に応じてスイッチＭをオンする制御電圧ＶＤＧ（“Ｈｉｇｈ”レベル）を出力し、一方、オフトリガ信号ＴＲＧＯＦＦに応じてスイッチＭをオフする制御電圧ＶＤＧ（“Ｌｏｗ”レベル）を出力する。

【0091】

このように、制御部Ｙは、ＬＥＤランプＺに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、ＬＥＤランプＺのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号ＶＯＰ－と調光信号に対応した調光電圧ＶＯＰ＋とを誤差アンプＥＰにより比較した比較結果より出力される誤差値ＶＯＰｏｕｔに基づいてスイッチＭのオン幅（制御電圧ＶＤＧの“Ｈｉｇｈ”レベルの期間）を制御する。

【0092】

特に、この制御部Ｙは、スイッチＭをオフした後に、二次側インダクタＬ２の放電電流ＩＦがゼロになるタイミングから次にスイッチＭがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間ＤＴを設け、当該ディレイ時間ＤＴを経過した後に、制御電圧ＶＤＧを“Ｈｉｇｈ”レベルにしてスイッチＭをオンする。

【0093】

そして、この制御部Ｙは、誤差値ＶＯＰｏｕｔが予め定められた基準閾値以上である場合には、ディレイ時間ＤＴをゼロにし、一方、誤差値ＶＯＰｏｕｔが基準閾値未満である場合には、ディレイ時間ＤＴを誤差値ＶＯＰｏｕｔに基づいて決定する（図３、図４）。

【0094】

なお、制御部Ｙは、誤差値ＶＯＰｏｕｔが既述の基準閾値未満である場合には、ディレイ時間ＤＴを誤差値ＶＯＰｏｕｔが小さくなる程、長くする方向に制御する。

【0095】

そして、制御部Ｙは、当該誤差値ＶＯＰｏｕｔが既述の基準閾値未満である場合には、スイッチＭのオン幅を予め設定した最小の最小オン幅ＷＳに制御する（図３、図４）。

【0096】

これにより、本発明の電源装置によれば、調光信号レベル（調光電圧の大きさ）に拘わらず、入力電圧や出力電圧が変わっても最適なディレイ時間に制御することができる。

【0097】

以上のように、本発明の一態様に係る電源装置は、照明の電源を供給する電流臨界型の電源装置であって、交流電源ＡＣからの交流電圧を整流する整流回路ＲＥＣと、整流回路ＲＥＣに接続され、スイッチＭ及びトランスを構成する一次側及び二次側インダクタＬ１ａ、Ｌ２でエネルギーの充放電を行い、ＬＥＤランプＺに直流電流を供給する直流電源回路Ｇと、ＬＥＤランプＺに調光信号に対応したＬＥＤ電流が流れるように、ＬＥＤランプＺのＬＥＤ電流に基づいたフィードバック信号ＶＯＰ－と調光信号に対応した調光電圧ＶＯＰ＋とを、誤差アンプＥＰにより比較した比較結果より出力される誤差値ＶＯＰｏｕｔに基づいてスイッチＭのオン幅を制御し、スイッチＭをオフした後に、二次側インダクタＬ２の放電電流ＩＦがゼロになるタイミングから次にスイッチＭがオンするタイミングを遅延させるディレイ時間ＤＴを設け、ディレイ時間ＤＴを経過した後にスイッチＭをオンし、誤差値ＶＯＰｏｕｔが予め定められた基準閾値以上である場合には、ディレイ時間ＤＴをゼロにし、一方、誤差値ＶＯＰｏｕｔが基準閾値未満である場合には、ディレイ時間ＤＴを誤差値ＶＯＰｏｕｔに基づいて決定する制御部Ｙと、を有する。

【0098】

これにより、本発明の電源装置によれば、調光信号レベル（調光電圧の大きさ）に拘わらず、入力電圧や出力電圧が変わっても最適なディレイ時間に制御することができる。

【0099】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0100】

１０００ 照明装置
ＡＣ 交流電源
Ｚ ＬＥＤランプ
１００ 電源装置
ＲＥＣ 整流回路
Ｇ 直流電源回路
Ｙ 制御部
ＥＰ 誤差アンプ
ＯＴ オントリガ回路
ＴＣ オン幅タイマ
ＯＣ オンディレイ制御回路
ＲＣ リスタート回路
Ｈ 論理回路
Ｋ ＯＲ回路
ＦＦ フリップフロップ回路
Ｎ インバータ回路
ＴＩＮ１ 第１入力電源端子
ＴＩＮ２ 第２入力電源端子
Ｃ１ 入力コンデンサ
ＴＯＵＴ１ 第１出力電源端子
ＴＯＵＴ２ 第２出力電源端子
Ｌ１ａ 一次側インダクタ
Ｌ２ 二次側インダクタ
Ｒ２ 出力抵抗
Ｌ１ｂ 補助巻線
ＣＸ アンプ用コンデンサ
ＲＸ アンプ用抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】