JP6489473B2 - 電源装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置及び照明装置に関し、より詳細には、発光ダイオードを点灯させる電源装置及び照明装置に関する。

従来、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を点灯させる電源装置として、特許文献１に開示されるようなＬＥＤ電源装置が提案されていた。特許文献１に開示されたＬＥＤ電源装置は、発光色の色温度が異なる２種類のＬＥＤアレイを光源とし、２種類のＬＥＤアレイに流れる電流を調整することで、混色光の色温度を変化させている。

特開２０１１−２５８５１７号公報

特許文献１に開示されたＬＥＤ電源装置では、１周期内で２つのＬＥＤアレイが交互に点灯するように、２つのＬＥＤアレイを周期的に点滅させている。このＬＥＤ電源装置では、１周期内で２つのＬＥＤアレイが点灯する期間の割合を変更することで、混色光の色温度を調整している。

色温度の調整範囲の上限又は下限で、一方のＬＥＤアレイのみに電流を流し、他方のＬＥＤアレイに電流を流さないように制御することが考えられる。この場合、２つのＬＥＤアレイのアノード側は共通接続されているため、一方のＬＥＤアレイのカソード側端と他方のＬＥＤアレイのカソード側端との間に大きな電位差が発生する。したがって、ＬＥＤアレイや電源回路が実装される基板において、絶縁を確保するために、２つのＬＥＤアレイのカソード側端に接続される導電路を離して配置する必要があり、回路基板が大型化するという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、従来に比べて小型化が可能な電源装置及び照明装置を提供することを目的とする。

本発明の電源装置は、複数のＬＥＤ光源の各々に接続される複数のＬＥＤ駆動回路と、制御回路とを備え、前記複数のＬＥＤ光源の各々は複数の発光ダイオードの直列回路を備え、前記複数のＬＥＤ光源のアノード側の一端が共通接続されており、前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ駆動回路の各々が対応するＬＥＤ光源に流す電流を制御するように構成され、前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ光源のうち一部のＬＥＤ光源を消灯させ、前記複数のＬＥＤ光源のうち前記一部のＬＥＤ光源以外のＬＥＤ光源を点灯させる場合、前記一部のＬＥＤ光源に、電流が流れ始めるしきい値電圧よりも低い電圧を印加させるように、前記一部のＬＥＤ光源に対応したＬＥＤ駆動回路の出力を制御するように構成されたことを特徴とする。

本発明の照明装置は、上記の電源装置と、上記の電源装置と、前記複数のＬＥＤ駆動回路の各々に接続される複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源を保持する器具本体とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べて小型化が可能な電源装置及び照明装置を提供することができる。

実施形態の照明装置の回路図である。 実施形態の照明装置による出力光の色温度と出力電流との関係を示す図である。 実施形態の照明装置に用いられる発光ダイオードの順方向電流−順方向電圧特性を示す図である。 実施形態の電源装置の各部の波形図である。 実施形態の照明装置の斜視図である。 実施形態の照明装置の分解斜視図である。 実施形態の電源装置の分解斜視図である。

以下、本実施形態に係る電源装置及びそれを用いた照明装置について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する構成は本発明の一例に過ぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明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。

図１は本実施形態の照明装置１の回路図である。照明装置１は、電源装置２と、光源ユニット３とを備える。

光源ユニット３は、端子Ｐ２１，Ｐ２２間に接続された第１ＬＥＤ光源３１と、端子Ｐ２１，Ｐ２３間に接続された第２ＬＥＤ光源３２とを備える。本実施形態では第１ＬＥＤ光源３１と第２ＬＥＤ光源３２とで発光色の色温度が異なっている。第１ＬＥＤ光源３１は、発光色が昼光色（色温度が約６０００Ｋ）の発光ダイオードＬＤ１を複数（例えば７２個）備えている。複数の発光ダイオードＬＤ１は、端子Ｐ２１と端子Ｐ２２との間に、端子Ｐ２１から端子Ｐ２２に電流を流す向きに直列に接続されている。第２ＬＥＤ光源３２は、発光色が電球色（色温度が約３０００Ｋ）の発光ダイオードＬＤ２を複数（例えば７２個）備えている。複数の発光ダイオードＬＤ２は、端子Ｐ２１と端子Ｐ２３との間に、端子Ｐ２１から端子Ｐ２３に電流を流す向きに直列に接続されている。

電源装置２は、整流回路２０と、電圧変換回路としての昇圧チョッパ回路２１と、ＬＥＤ駆動回路としても第１降圧チョッパ回路２２及び第２降圧チョッパ回路２３と、第１制御回路２５と、第２制御回路２６とを備える。

整流回路２０は、ダイオードブリッジからなり、商用交流電源のような交流電源１００から入力される交流電圧を全波整流する。

昇圧チョッパ回路２１は、整流回路２０から入力される脈流電圧を平滑して、所望の電圧値（例えば約４００Ｖ）の直流電圧に変換する。昇圧チョッパ回路２１は、チョークコイルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、電解コンデンサのような平滑コンデンサＣ１とを備える。整流回路２０の高電位側（正極側）の出力端にはチョークコイルＬ１の一端が接続される。チョークコイルＬ１の他端と整流回路２０の低電位側（負極側）の出力端との間には、電界効果トランジスタからなるスイッチング素子Ｑ１が接続される。チョークコイルＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点にはダイオードＤ１のアノードが接続される。整流回路２０の低電位側の出力端と、ダイオードＤ１のカソードとの間には、電解コンデンサよりなる平滑コンデンサＣ１が接続される。

第１制御回路２５は、スイッチング素子Ｑ１のゲートに駆動信号を印加し、スイッチング素子Ｑ１を高周波でオン／オフさせることによって、昇圧チョッパ回路２１に昇圧動作を行わせる。第１制御回路２５は、昇圧チョッパ回路２１の出力電圧が所望の電圧値（例えば４００Ｖ）となるように、スイッチング素子Ｑ１に印加する駆動信号のオンデューティや周波数を制御する。

第１降圧チョッパ回路２２は、ダイオードＤ２と、平滑コンデンサＣ２と、チョークコイルＬ２と、スイッチング素子Ｑ２と、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３とを備える。昇圧チョッパ回路２１の出力端子間（平滑コンデンサＣ１の両端間）には、平滑コンデンサＣ２とチョークコイルＬ２とスイッチング素子Ｑ２との直列回路が接続される。昇圧チョッパ回路２１の高電位側の出力端にはダイオードＤ２のカソードが接続され、ダイオードＤ２のアノードはチョークコイルＬ２とスイッチング素子Ｑ２との接続点に接続される。平滑コンデンサＣ２の両端は出力端子Ｐ１１，Ｐ１２に接続されている。出力端子Ｐ１１は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２１に電気的に接続され、出力端子Ｐ１２は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２２に電気的に接続されており、平滑コンデンサＣ２の両端間に第１ＬＥＤ光源３１が電気的に接続されている。平滑コンデンサＣ２の両端間には放電用の抵抗Ｒ２１が接続される。スイッチング素子Ｑ２の駆動電極には第２制御回路２６から駆動信号ＶＱ２が入力されており、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフは第２制御回路２６によって制御される。スイッチング素子Ｑ２が高周波（約５０ｋＨｚ）でオン／オフを繰り返すことによって、第１降圧チョッパ回路２２が降圧動作を行う。

また、チョークコイルＬ２とスイッチング素子Ｑ２との直列回路と並列に抵抗Ｒ２２，Ｒ２３の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ２３の両端電圧Ｖ２３は第２制御回路２６に入力されている。第１ＬＥＤ光源３１の両端間に印加される電圧、すなわち平滑コンデンサＣ２の両端電圧が変化すると、抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２との接続点の電位が変化し、それに応じて抵抗Ｒ２３の両端電圧Ｖ２３が変化する。したがって、第２制御回路２６は、抵抗Ｒ２３の両端電圧Ｖ２３の大きさから、第１ＬＥＤ光源３１に印加される電圧を検出することができる。ここにおいて、第２制御回路２６の演算機能や抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３などから、第１ＬＥＤ光源３１に印加される電圧を計測する電圧計測部が構成される。

第２降圧チョッパ回路２３は、ダイオードＤ３と、平滑コンデンサＣ３と、チョークコイルＬ３と、スイッチング素子Ｑ３と、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３とを備える。昇圧チョッパ回路２１の出力端子間には、平滑コンデンサＣ３とチョークコイルＬ３とスイッチング素子Ｑ３との直列回路が接続される。昇圧チョッパ回路２１の高電位側の出力端にはダイオードＤ３のカソードが接続され、ダイオードＤ３のアノードはチョークコイルＬ３とスイッチング素子Ｑ３との接続点に接続される。平滑コンデンサＣ３の両端は出力端子Ｐ１１，Ｐ１３に接続されている。出力端子Ｐ１３は電線を介して光源ユニット３の端子Ｐ２３に電気的に接続されており、平滑コンデンサＣ３の両端間に第２ＬＥＤ光源３２が電気的に接続されている。平滑コンデンサＣ３の両端間には放電用の抵抗Ｒ３１が接続される。スイッチング素子Ｑ３の駆動電極には第２制御回路２６から駆動信号ＶＱ３が入力されており、スイッチング素子Ｑ３のオン／オフは第２制御回路２６によって制御される。スイッチング素子Ｑ３が高周波（約５０ｋＨｚ）でオン／オフを繰り返すことによって、第２降圧チョッパ回路２３が降圧動作を行う。

また、チョークコイルＬ３とスイッチング素子Ｑ３との直列回路と並列に抵抗Ｒ３２，Ｒ３３の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ３３の両端電圧Ｖ３３は第２制御回路２６に入力されている。第２ＬＥＤ光源３２の両端間に印加される電圧、すなわち平滑コンデンサＣ３の両端電圧が変化すると、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との接続点の電位が変化し、それに応じて抵抗Ｒ３３の両端電圧Ｖ３３が変化する。したがって、第２制御回路２６は、抵抗Ｒ３３の両端電圧Ｖ３３の大きさから、第２ＬＥＤ光源３２に印加される電圧を検出することができる。ここにおいて、第２制御回路２６の演算機能や抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３やなどから、第２ＬＥＤ光源３２に印加される電圧を計測する電圧計測部が構成される。

第２制御回路２６には、外部の設定器２００から調色信号Ｓ１と調光信号Ｓ２とが入力されている。第２制御回路２６は、調色信号Ｓ１と調光信号Ｓ２とに基づいて、スイッチング素子Ｑ２に印加する駆動信号ＶＱ２のオンデューティ及び周波数、並びにスイッチング素子Ｑ３に印加する駆動信号ＶＱ３のオンデューティ及び周波数を制御する。第２制御回路２６が第１降圧チョッパ回路２２及び第２降圧チョッパ回路２３の出力をそれぞれ制御することによって、第１ＬＥＤ光源３１の光出力及び第２ＬＥＤ光源３２の光出力がそれぞれ制御される。これにより、第１ＬＥＤ光源３１の出力光と第２ＬＥＤ光源３２の出力光とを混色した光（照明装置１の出力光）の色温度及び光束が制御される。

ここで、第２制御回路２６による調色動作を図２に基づいて説明する。図２中の一点鎖線は、調色時における第１降圧チョッパ回路２２の出力電流（第１ＬＥＤ光源３１に流れる負荷電流）Ｉ１と色温度との関係を示している。図２中の実線は、調色時における第２降圧チョッパ回路２３の出力電流（第２ＬＥＤ光源３２に流れる負荷電流）Ｉ２と色温度との関係を示している。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を３０００Ｋとする調色信号Ｓ１と、光束を最大とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の動作を説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１をゼロ（電流値Ｉ１１）とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２を最大値（電流値Ｉ２１）とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。第２制御回路２６の制御によって、発光色が昼白色の第１ＬＥＤ光源３１は消灯し、発光色が電球色の第２ＬＥＤ光源３２が最大の明るさで点灯するため、混色光の色温度は約３０００Ｋ（電球色の色温度）となる。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を６０００Ｋとする調色信号Ｓ１と、光束を最大とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の動作を説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１を最大値（電流値Ｉ１３）とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２をゼロ（電流値Ｉ２３）とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。第２制御回路２６の制御によって、発光色が昼白色の第１ＬＥＤ光源３１は最大の明るさで点灯し、発光色が電球色の第２ＬＥＤ光源３２が消灯するため、混色光の色温度は約６０００Ｋ（昼白色の色温度）となる。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を３０００Ｋよりも高く、かつ６０００Ｋよりも低い色温度（例えば４０００Ｋ）とする調色信号Ｓ１と、光束を最大とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の動作を説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１を最大値（電流値Ｉ１３）よりも小さい電流値であって、調色信号Ｓ１に応じて予め設定された電流値Ｉ１２とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２を最大値（電流値Ｉ２１）よりも小さい電流値であって、調色信号Ｓ１に応じて予め設定された電流値Ｉ２２とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。第２制御回路２６の制御によって、第１ＬＥＤ光源３１及び第２ＬＥＤ光源３２はそれぞれ調色信号Ｓ１に応じて予め設定された明るさで点灯し、光源ユニット３は全体として調色信号Ｓ１で設定された色温度（例えば４０００Ｋ）で点灯する。

第２制御回路２６は、混色光（光源ユニット３）の色温度を高くする場合、第１ＬＥＤ光源３１に流れる電流Ｉ１を増やし、かつ第２ＬＥＤ光源３２に流れる電流Ｉ２を減らすように、第１降圧チョッパ回路２２及び第２降圧チョッパ回路２３の出力を制御する。第２制御回路２６は、混色光（光源ユニット３）の色温度を低くする場合、第１ＬＥＤ光源３１に流れる電流Ｉ１を減らし、かつ第２ＬＥＤ光源３２に流れる電流Ｉ２を増やすように、第１降圧チョッパ回路２２及び第２降圧チョッパ回路２３の出力を制御する。

次に、第２制御回路２６による調光動作を図２に基づいて説明する。

設定器２００から第２制御回路２６に、色温度を４０００Ｋとする調色信号Ｓ１と、光束を最大値の０．５倍とする調光信号Ｓ２とが入力された場合の調光、調色動作について説明する。この場合、第２制御回路２６は、第１降圧チョッパ回路２２の出力電流Ｉ１を電流値Ｉ１２の０．５倍の電流値Ｉ１４とするように、駆動信号ＶＱ２のオンデューティ、周波数を決定する。また、第２制御回路２６は、第２降圧チョッパ回路２３の出力電流Ｉ２を電流値Ｉ２２の０．５倍の電流値Ｉ２４とするように、駆動信号ＶＱ３のオンデューティ、周波数を決定する。一般的に、発光ダイオードの発する光束は発光ダイオードに流れる電流の大きさに比例するので、第２制御回路２６は、光束を最大値の０．５倍とするために、発光ダイオードに流れる電流を、光束が最大値となる場合の電流値の０．５倍に制御する。第２制御回路２６の調光、調色制御によって、第１ＬＥＤ光源３１及び第２ＬＥＤ光源３２はそれぞれ予め設定された明るさで点灯し、混色光（光源ユニット３）の色温度は調色信号Ｓ１で設定された約４０００Ｋとなり、光束は最大値の約０．５倍に制御される。

また第２制御回路２６には、抵抗Ｒ２３の両端電圧Ｖ２３と、抵抗Ｒ３３の両端電圧Ｖ３３とが入力されている。第２制御回路２６は、両端電圧Ｖ２３及び両端電圧Ｖ２３と所定の基準値との高低を比較することによって、回路の異常の有無を判定する。第２制御回路２６は、両端電圧Ｖ２３が所定の基準値を超えるか、又は両端電圧Ｖ３３が所定の基準値を超えると、異常が発生したと判断して、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフさせ、降圧動作を停止させる。

次に、照明装置１の構造を図５及び図６に基づいて説明する。本実施形態の照明装置１は天井直付け型の照明装置である。

照明装置１は、天井材に取り付けられる器具本体１１と、器具本体１１に対して着脱自在に取り付けられる光源ユニット３とを備える。

器具本体１１は、板金にプレス加工を施すことによって形成され、下面には光源ユニット３を収容するための凹部１２が器具本体１１の全長にわたって形成されている。

光源ユニット３は、図６に示すように、２つの回路基板４１と、２つの回路基板４１が長手方向に並んだ状態で取り付けられる長尺の取付部材４２と、２つの回路基板４１を覆うようにして取付部材４２に取り付けられるカバー４３とを備える。

回路基板４１は細長い矩形板状のプリント配線基板からなる。回路基板４１の下面（カバー４３との対向面）には、第１ＬＥＤ光源３１を構成する複数の発光ダイオードＬＤ１が、回路基板４１の長手方向に沿ってほぼ等間隔に並ぶように実装されている。同様に、回路基板４１の下面には、第２ＬＥＤ光源３２を構成する複数の発光ダイオードＬＤ２が、回路基板４１の長手方向に沿ってほぼ等間隔に並ぶように実装されている。なお、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の光が混色しやすいように、回路基板４１の長手方向において発光ダイオードＬＤ１と発光ダイオードＬＤ２とが交互に実装されてもよい。

２個の回路基板４１のうち一方（図６中の右側）の回路基板４１には、電源装置２の出力端子Ｐ１１〜Ｐ１３に電線を介して電気的に接続されるコネクタ４１１が設けられ、端子Ｐ２１〜Ｐ２３となる銅箔の導電路が形成されている。２個の回路基板４１の各々には、隣接する回路基板４１との対向部位に、２個の回路基板４１の間を電気的に接続するコネクタ４１２が設けられている。２個の回路基板４１のコネクタ４１２を互いに接続することで、電源装置２から一方（図６中の右側）の回路基板４１に供給された電力が、一方の回路基板４１から他方（図６中の左側）の回路基板４１へと供給される。なお、本実施形態では、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２が実装された回路基板４１を２つ備えているが、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の必要個数に応じて回路基板４１の数は適宜変更が可能である。

取付部材４２は、板金に曲げ加工を施すことで、長手方向から見た断面形状が略Ｕ型に形成されている。取付部材４２の下面には、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の実装面を下側に向けた状態で、２個の回路基板４１が長手方向に並べて取り付けられている。また、取付部材４２の上面には電源装置２と端子台４とが取り付けられる。端子台４には、電源装置２の入力線が電気的に接続されている。端子台４には、天井材の裏側から天井材を通して室内側（下側）に露出する電源線が接続され、電源線と電源装置２とが端子台４を介して電気的に接続される。この端子台４は取付金具５を介して取付部材４２の上面に取り付けられる。

カバー４３は、透光性及び拡散性を有する合成樹脂材料（例えば乳白色のアクリル樹脂）により、上面（取付部材４２側の面）が開口する長尺状に形成されている。このカバー４３は、側面視の形状が下向きに凸となる半円形に形成されており、２個の回路基板４１を覆うようにして、取付部材４２に取り付けられる。

電源装置２は、取付部材４２の上面に取り付けられる。電源装置２は、図６及び図７に示すように、回路基板５１と、ケース５２と、絶縁シート５３とを備える。

ケース５２は、図６及び図７に示すように、板金にプレス加工を施すことによって、下面が開口した箱状に形成されている。ケース５２は、回路基板５１を内部に収納した状態で取付部材４２の上面に固定される。

絶縁シート５３は絶縁性を有する合成樹脂により、側面視の形状がＵ型に形成されている。絶縁シート５３は、ケース５２の内側面に沿って配置されており、ケース５２と回路基板５１との間を電気的に絶縁する。

回路基板５１は、細長い矩形板状に形成されたプリント配線基板からなる。回路基板５１は両面実装基板である。回路基板５１の表裏両面には、図１に示した電源装置２の回路（整流回路２０、昇圧チョッパ回路２１、第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３、第１制御回路２５、第２制御回路２６など）を構成する構成部品が実装されている。

ところで、本実施形態の電源装置２では、発光色の色温度を昼光色の色温度（約６０００Ｋ）とする場合、発光色が昼光色の第１ＬＥＤ光源３１のみに電流を流し、発光色が電球色の第２ＬＥＤ光源３２には電流を流さないようにしている。

この場合に、第２制御回路２６が駆動信号ＶＱ３のオンデューティを０％にし、第２降圧チョッパ回路２３のスイッチング素子Ｑ３を完全にオフにすると、第２ＬＥＤ光源３２の両端電圧Ｖ２は抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３の分圧比で決定される電圧値となる。すなわち、第２ＬＥＤ光源３２の両端電圧Ｖ２は、昇圧チョッパ回路２１の出力電圧を、抵抗Ｒ３１と、抵抗Ｒ３２，Ｒ３３の合成抵抗とで分圧した電圧値となる。抵抗Ｒ３１は、交流電源１００から昇圧チョッパ回路２１への電力供給が停止された場合に、平滑コンデンサＣ３に蓄積された電荷を放電させるために設けられている。抵抗Ｒ３１の抵抗値は、平滑コンデンサＣ３に蓄積された電荷を速やかに放電できるように、抵抗Ｒ３２，Ｒ３３の合成抵抗値よりも遥かに小さい値に設定されている。そのため、第２ＬＥＤ光源３２の消灯時にスイッチング素子Ｑ３を完全にオフにした場合、第２ＬＥＤ光源３２の両端電圧Ｖ２は、点灯中の第１ＬＥＤ光源３１の両端電圧Ｖ１に比べて大きく低下する。ここで、第１ＬＥＤ光源３１を構成する発光ダイオードＬＤ１の個数を７２個、点灯中の発光ダイオードＬＤ１の順方向電圧を約３Ｖとすると（図３参照）、点灯中の第１ＬＥＤ光源３１の両端電圧Ｖ１は、３×７２＝２１６Ｖとなる。よって、回路基板４１において、点灯中の第１ＬＥＤ光源３１のカソード側に接続される導電路（端子Ｐ２２に接続される導電路）と、消灯している第２ＬＥＤ光源３２のカソード側に接続される導電路（端子Ｐ２３に接続される導電路）との電位差が大きくなる。同様に、回路基板５１において、点灯中の第１ＬＥＤ光源３１のカソード側に接続される導電路（端子Ｐ１２に接続される導電路）と、消灯している第２ＬＥＤ光源３２のカソード側に接続される導電路（端子Ｐ１３に接続される導電路）との電位差が大きくなる。回路基板５１において端子Ｐ１２に接続される導電路と端子Ｐ１３に接続される導電路との絶縁を確保するためには、これらの導電路を離して配置する必要があり、回路基板５１の幅寸法を広げる必要があるから、電源装置２の大型化を招いてしまう。

図３は、青色ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて実現された昼白色タイプの発光ダイオードＬＤ１や電球色タイプの発光ダイオードＬＤ２の順方向電流−順方向電圧特性を計測した結果を示す図である。この計測結果より、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の順方向電圧が２Ｖ以下であれば、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２には電流が流れないことが判る。

そこで、第２制御回路２６は、例えば第２ＬＥＤ光源３２を消灯させる場合、第２降圧チョッパ回路２３のスイッチング素子Ｑ３を間欠発振させて、第２ＬＥＤ光源３２に印加される電圧Ｖ２を第２ＬＥＤ光源３２が発光しない範囲で高い電圧に保っている。上述のように発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２は順方向電圧が２Ｖ以下であれば発光しないので、７２個の発光ダイオードＬＤ２が直列接続された第２ＬＥＤ光源３２では、２（Ｖ）×７２＝１４４（Ｖ）の電圧を印加しても第２ＬＥＤ光源３２は発光しない。そこで、本実施形態では１４４Ｖから約１５％の余裕を設定し、第２制御回路２６が、消灯中の第２ＬＥＤ光源３２に印加する電圧Ｖ２を、１１０Ｖ以上かつ１２０Ｖ以下の電圧範囲に保つようにスイッチング素子Ｑ３を間欠発振させている。

この場合の第２制御回路２６の動作を図４に基づいて説明する。

図４は、色温度の調整範囲の上限で、第１ＬＥＤ光源３１を点灯させ、第２ＬＥＤ光源３２を消灯させる場合、すなわち第１ＬＥＤ光源３１のみに電流Ｉ１を流し、第２ＬＥＤ光源３２には電流を流さない場合の各部の波形図である。

第２制御回路２６は、スイッチング素子Ｑ２を所定のオンデューティでオン／オフさせることによって、第１降圧チョッパ回路２２から第１ＬＥＤ光源３１に調光信号Ｓ２に応じた電流Ｉ２を供給し、第１ＬＥＤ光源３１を点灯させる。

また第２制御回路２６は、電流を流さない第２ＬＥＤ光源３２に印加する電圧Ｖ２を、第２ＬＥＤ光源３２に電流が流れ始めるしきい値電圧（例えば約２．４Ｖ）よりも低い範囲で、なるべく高い電圧に保っている。第２制御回路２６は、抵抗Ｒ２３の両端電圧Ｖ２３から第１ＬＥＤ光源３１の印加電圧Ｖ１を常時監視しており、抵抗Ｒ３３の両端電圧Ｖ３３から第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２を常時監視している。第２制御回路２６は、第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２が発振開始電圧Ｖ２Ｌ（例えば１１０Ｖ）まで低下すると（図４の時刻ｔ１）、スイッチング素子Ｑ３のスイッチング動作を開始させる。スイッチング素子Ｑ３がスイッチング動作を開始すると、第２降圧チョッパ回路２３のチョッパ動作によって、第２降圧チョッパ回路２３の出力電圧、すなわち第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２が上昇する。第２制御回路２６は、第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２が発振停止電圧Ｖ２Ｈ（例えば１２０Ｖ）まで増加すると（図４の時刻ｔ２）、スイッチング素子Ｑ３のスイッチング動作を停止させる。第２降圧チョッパ回路２３がチョッパ動作を停止すると、第２降圧チョッパ回路２３の出力電圧、すなわち第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２は徐々に低下していく。その後、第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２が発振開始電圧Ｖ２Ｌまで低下すると（図４の時刻ｔ３）、第２制御回路２６はスイッチング素子Ｑ３のスイッチング動作を再び開始させ、印加電圧Ｖ２を上昇させる。第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２が発振停止電圧Ｖ２Ｈまで上昇すると（図４の時刻ｔ４）、第２制御回路２６はスイッチング素子Ｑ３のスイッチング動作を停止させる。第２ＬＥＤ光源３２の消灯中は、第２制御回路２６が上記の制御動作を繰り返し行うことによって、第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２は、第２ＬＥＤ光源３２に電流が流れ始めない範囲で、なるべく高い電圧に保持される。

なお、第２制御回路２６は、第２ＬＥＤ光源３２に電流を流していない状態で、第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２が発振開始電圧Ｖ２Ｌまで低下すると（図４の時刻ｔ１）、一定時間Ｔ１だけスイッチング素子Ｑ３を発振させてもよい。この一定時間Ｔ１は、第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２を約１０Ｖ昇圧させるのに必要な時間であって、印加電圧Ｖ２が上記のしきい値電圧を超えて昇圧するのに必要な時間よりも短い時間であればよく、例えば５ミリ秒に設定される。第２ＬＥＤ光源３２の印加電圧Ｖ２が発振開始電圧Ｖ２Ｌまで低下すると、第２制御回路２６がスイッチング素子Ｑ３を一定時間発振させることによって、印加電圧Ｖ２を、第２ＬＥＤ光源３２に電流が流れ始めない範囲で、なるべく高い電圧に保持できる。

また、第２制御回路２６は、色温度の調整範囲の下限では、第１ＬＥＤ光源３１を消灯させ、第２ＬＥＤ光源３２を点灯させており、第２ＬＥＤ光源３２のみに電流Ｉ２を流し、第１ＬＥＤ光源３１には電流を流さない。第２制御回路２６は、第２ＬＥＤ光源３２を消灯させた場合と同様に、第１ＬＥＤ光源３１の印加電圧を、第１ＬＥＤ光源３１に電流が流れ始めない範囲で、なるべく高い電圧に保持している。

本実施形態では、第２制御回路２６は、第２ＬＥＤ光源３２に電流を流さない場合、第２ＬＥＤ光源３２に印加する電圧Ｖ２を、第２ＬＥＤ光源３２に電流が流れ始めるしきい値電圧よりも低い電圧（例えばしきい値電圧の８５％の電圧）に保持している。これにより、消灯中の第２ＬＥＤ光源３２に印加する電圧をゼロにする場合に比べて、点灯中の第１ＬＥＤ光源３１のカソード側の電圧（端子Ｐ２２の電圧）と、消灯中の第２ＬＥＤ光源３２のカソード側の電圧（端子Ｐ２３の電圧）との電位差を小さくできる。また、第２制御回路２６は、第１ＬＥＤ光源３１に電流を流さない場合、第１ＬＥＤ光源３１に印加する電圧Ｖ１を、第１ＬＥＤ光源３１に電流が流れ始めるしきい値電圧よりも低い電圧（例えばしきい値電圧の８５％の電圧）に保持している。これにより、消灯中の第１ＬＥＤ光源３１に印加する電圧をゼロにする場合に比べて、点灯中の第２ＬＥＤ光源３２のカソード側の電圧（端子Ｐ２３の電圧）と、消灯中の第１ＬＥＤ光源３１のカソード側の電圧（端子Ｐ２２の電圧）との電位差を小さくできる。

よって、回路基板４１において、絶縁を確保する目的で、端子Ｐ２２に接続される導電路と、端子Ｐ２３に接続される導電路との間に設ける距離を、消灯中の第１ＬＥＤ光源３１又は第２ＬＥＤ光源３２に印加する電圧をゼロにする場合に比べて短くできる。同様に、回路基板５１において、絶縁を確保する目的で、出力端子Ｐ１２に接続される導電路と、出力端子Ｐ１３に接続される導電路との間に設ける距離を、消灯中の第１ＬＥＤ光源３１又は第２ＬＥＤ光源３２に印加する電圧をゼロにする場合に比べて短くできる。したがって、回路基板４１，５１を小型にして、電源装置２や光源ユニット３の小型化を図ることができ、長手方向に比べて幅寸法の小さい器具本体１１に電源装置２や光源ユニット３を収めることができる。

また、色温度の調整範囲の上限では、色温度が低い第２ＬＥＤ光源３２に電流を流していないので、全体として、第１ＬＥＤ光源３１の発光色の色温度で発光させることができる。色温度の調整範囲の下限では、色温度が高い第１ＬＥＤ光源３１に電流を流していないので、全体として、第２ＬＥＤ光源３２の発光色の色温度で発光させることができる。よって、色温度の調整範囲の上限及び下限でも、第１ＬＥＤ光源３１と第２ＬＥＤ光源３２の両方を点灯させる場合に比べて、色温度の調整範囲を広くとることができる。

上述のように本実施形態の電源装置２は、複数のＬＥＤ光源（第１ＬＥＤ光源３１、第２ＬＥＤ光源３２）の各々に接続される複数のＬＥＤ駆動回路（第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３）と、制御回路（第２制御回路２６）とを備える。複数のＬＥＤ光源の各々は複数の発光ダイオード（発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２）の直列回路を備え、複数のＬＥＤ光源のアノード側の一端が共通接続されている。制御回路は、複数のＬＥＤ駆動回路の各々が対応するＬＥＤ光源に流す電流を制御するように構成される。制御回路は、複数のＬＥＤ光源のうち一部のＬＥＤ光源に電流を流さない場合、電流を流さないＬＥＤ光源に、電流が流れ始めるしきい値電圧よりも低い電圧を印加させるように、電流を流さないＬＥＤ光源に対応したＬＥＤ駆動回路の出力を制御する。なお、制御回路がＬＥＤ駆動回路によって電流を流さないＬＥＤ光源に印加させる電圧は、ゼロボルトよりも高く、電流が流れ始めるしきい値電圧よりも低い所望の電圧である。

これにより、電流を流さないＬＥＤ光源のカソード側端と、電流が流れるＬＥＤ光源のカソード側端との電位差を、電流を流さないＬＥＤ光源の印加電圧をゼロにする場合に比べて小さくできる。よって、電流を流さないＬＥＤ光源のカソード側端に接続される導電路と、電流が流れるＬＥＤ光源のカソード側端に接続される導電路との電位差が小さくなり、この導電路間に絶縁を確保する目的で設ける距離を短くできる。したがって、電源装置の回路基板を小型にでき、電源装置の全体を小型化できる。

本実施形態の電源装置２において、複数のＬＥＤ光源の各々について両端電圧を計測する電圧計測部（抵抗Ｒ２１〜２３，３１〜３３及び第２制御回路２６）を備えてもよい。複数のＬＥＤ駆動回路の各々はチョッパ方式のコンバータ回路である。電圧計測部によって計測された、電流を流さないＬＥＤ光源の両端電圧が、しきい値電圧よりも低い発振開始電圧まで低下すると、制御回路（第２制御回路２６）は、電流を流さないＬＥＤ光源に対応するＬＥＤ駆動回路に間欠的にチョッパ動作を行わせればよい。

これにより、電流を流さないＬＥＤ光源の両端電圧が発振開始電圧まで低下すると、制御回路がＬＥＤ駆動回路にチョッパ動作を行わせているので、電流を流さないＬＥＤ光源に、発振開始電圧以上の電圧を印加できる。よって、電流を流さないＬＥＤ光源のカソード側端子に接続される導電路と、電流が流れるＬＥＤ光源のカソード側の端子に接続される導電路との電位差が小さくなり、この導電路間に絶縁を確保する目的で設ける距離を短くできる。

本実施形態の照明装置１は、上述の電源装置２と、複数のＬＥＤ駆動回路（第１降圧チョッパ回路２２、第２降圧チョッパ回路２３）の各々に接続される複数のＬＥＤ光源（第１ＬＥＤ光源３１，第２ＬＥＤ光源３２）と、複数のＬＥＤ光源を保持する器具本体１１とを備える。

この照明装置１は、上述の電源装置２を備えているので、小型の照明装置１を実現することができる。

本実施形態の照明装置１において、複数のＬＥＤ光源（第１ＬＥＤ光源３１、第２ＬＥＤ光源３２）は、発光色の色温度が互いに異なるように構成されてもよい。

これにより、複数のＬＥＤ光源の出力を制御することで、混色光の色温度を調整することができる。

１ 照明装置
２ 電源装置
３ 光源ユニット
２２ 第１降圧チョッパ回路（ＬＥＤ駆動回路）
２３ 第２降圧チョッパ回路（ＬＥＤ駆動回路）
２６ 第２制御回路（制御回路、電圧計測部）
３１ 第１ＬＥＤ光源（ＬＥＤ光源）
３２ 第２ＬＥＤ光源（ＬＥＤ光源）
ＬＤ１，ＬＤ２ 発光ダイオード
Ｒ２１〜Ｒ２３ 抵抗（電圧計測部）
Ｒ３１〜Ｒ３３ 抵抗（電圧計測部）

Claims (4)

1. 複数のＬＥＤ光源の各々に接続される複数のＬＥＤ駆動回路と、制御回路とを備え、
   前記複数のＬＥＤ光源の各々は複数の発光ダイオードの直列回路を備え、前記複数のＬＥＤ光源のアノード側の一端が共通接続されており、
   前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ駆動回路の各々が対応するＬＥＤ光源に流す電流を制御するように構成され、
   前記制御回路は、前記複数のＬＥＤ光源のうち一部のＬＥＤ光源を消灯させ、前記複数のＬＥＤ光源のうち前記一部のＬＥＤ光源以外のＬＥＤ光源を点灯させる場合、前記一部のＬＥＤ光源に、電流が流れ始めるしきい値電圧よりも低い電圧を印加させるように、前記一部のＬＥＤ光源に対応したＬＥＤ駆動回路の出力を制御するように構成されたことを特徴とする電源装置。
2. 前記複数のＬＥＤ光源の各々について両端電圧を計測する電圧計測部を備え、
   前記複数のＬＥＤ駆動回路の各々はチョッパ方式のコンバータ回路であり、
   前記電圧計測部によって計測された、前記一部のＬＥＤ光源の両端電圧が、前記しきい値電圧よりも低い発振開始電圧まで低下すると、前記制御回路は、前記一部のＬＥＤ光源に対応する前記ＬＥＤ駆動回路に間欠的にチョッパ動作を行わせるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置と、
   前記複数のＬＥＤ駆動回路の各々に接続される複数のＬＥＤ光源と、
   前記複数のＬＥＤ光源を保持する器具本体とを備えたことを特徴とする照明装置。
4. 前記複数のＬＥＤ光源は、発光色の色温度が互いに異なるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。

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