JP2009232624A

JP2009232624A - 電源装置及び照明器具

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Publication number: JP2009232624A
Application number: JP2008076836A
Authority: JP
Inventors: Takuro Hiramatsu; 拓朗平松; Hirokazu Otake; 寛和大武; Michihiko Nishiie; 充彦西家
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】半導体発光素子を安定して点灯することができる電源装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】スイッチングトランジスタ１５のオンオフを制御回路２６により制御し、スイッチングトランス１４を介して交流電源より変換した直流出力を出力し、発光ダイオード１９〜２１を点灯させるような電源装置であって、交流電源側の出力により制御回路２６の駆動に必要な最小電流量を確保する電荷を充電可能なコンデンサ２４を有する制御電源用直流変換部２２を設け、この制御電源用直流変換部２２のコンデンサ２４の充電電荷により制御電源部２５での制御回路２６の制御電源を生成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば発光ダイオードなどの半導体発光素子の駆動に最適な電源装置及び照明器具に関するものである。

最近、発光ダイオードなどの半導体発光素子の電源として、スイッチング手段を用いた直流の電源装置が多く用いられている。

そして、この種の電源装置として、特許文献１に開示されるように負荷に印加される負荷電圧に基づいて制御回路によりスイッチングトランジスタをオンオフさせてスイッチングトランスを介して発光ダイオードなどの負荷に対する出力を制御するようなものがある。また、この特許文献１には、スイッチングトランスに３次巻線を設け、この３次巻線の出力を制御回路の電源として用いることも開示されている。
特開２００３−８８１１９号公報

しかし、特許文献１のようにスイッチングトランスに３次巻線を設けて制御回路の電源を生成するものは、スイッチングトランスが大きくなるため、装置全体が大型化してしまう。

そこで、例えば、特許文献１に記載されるスイッチングトランスの２次巻線側に接続される平滑コンデンサを利用し、この平滑コンデンサの充電電荷により制御回路の制御電源を生成するような考えのものもある。

ところが、このようにすると平滑コンデンサには負荷電圧を平滑する容量に大きなものが用いられるため、スイッチングトランスの１次巻線への入力供給を断って電源遮断にしても、平滑コンデンサの残留電荷により制御電源内部のコンデンサなどの充電素子の電荷が放電するまで時間をかかって制御電源が直ちにオフにならず、制御回路内部への電荷の放電（給電）が終了するのに時間を要することがある。

このため、例えば、調光機能を有する電源装置では、調光状態で電源遮断した場合、調光信号がなくなっても制御電源の電荷はそのまま残っていて、制御回路は調光信号のない状態で電源の再投入による動作を待っているため、この状態から電源を投入すると、調光信号が入力されるまでの間に、制御回路は制御電源の残留電荷により駆動され調光信号のない状態（全光）で発光ダイオードの点灯を開始してしまうことがある。これにより、発光ダイオードは、一瞬だけ全光で点灯したのち、調光信号に応じた点灯状態に移行するようになり、照明として安定した点灯状態が得られないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半導体発光素子を安定して点灯することができる電源装置及び照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、交流電源より直流出力を生成する直流出力生成手段と；前記直流出力生成手段を制御する制御手段と；前記直流出力生成手段より生成される直流出力が供給される半導体発光素子と；前記直流出力生成手段の出力により充電される充電回路と；前記充電回路の充電電荷により前記制御手段の制御電源を生成する制御電源手段と；を具備し、前記充電回路は前記制御電源手段による前記制御手段の駆動に必要な最小電流量を確保する電荷を充電可能にしたことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源装置と；前記電源装置を有する器具本体と：を具備したことを特徴とする照明器具である。

本発明によれば、通常点灯時は勿論、調光点灯時であっても半導体発光素子を安定して点灯することができる。

また、本発明によれば、半導体発光素子を安定して点灯することができる照明器具を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の電源装置が適用される照明器具について簡単に説明する。図１及び図２において、１は器具本体で、この器具本体１は、アルミニウムのダイカスト製のもので、両端を開口した円筒状をしている。この器具本体１は、内部を仕切り部材１ａ、１ｂにより上下方向に３分割され、下方開口と仕切り部材１ａの間の空間は、光源部２に形成されている。この光源部２には、半導体発光素子としての複数のＬＥＤ２ａと反射体２ｂが設けられている。複数のＬＥＤ２ａは、仕切り部材１ａ下面に設けられた円盤状の配線基板２ｃの円周方向に沿って等間隔に配置され実装されている。

器具本体１の仕切り部材１ａと１ｂの間の空間は電源室３に形成されている。この電源室３は、仕切り部材１ａ上部に配線基板３ａが配置されている。この配線基板３ａには、前記複数のＬＥＤ２ａを駆動するための本発明の電源装置を構成する各電子部品が設けられている。この直流電源装置と複数のＬＥＤ２ａは、リード線４により接続されている。

器具本体１の仕切り板１ｂと上方開口の間の空間は、電源端子室５に形成されている。この電源端子室５は、仕切り板１ｂに電源端子台６が設けられている。この電源端子台６は、電源室３の電源装置に商用電源の交流電力を供給するための端子台で、電絶縁性の合成樹脂で構成されたボックス６ａの両面に電源ケーブル用端子部となる差込口６ｂ、送りケーブル用端子部となる差込口６ｃ及び電源線及び送り線を切り離すリリースボタン６dなどを有している。

図３は、このように構成された照明器具の電源室３に組み込まれる本発明の電源装置の概略構成を示している。

図３において、１１は交流電源で、この交流電源１１は、不図示の商用電源からなっている。この交流電源１１には、全波整流回路１２の入力端子が接続されている。全波整流回路１２は、交流電源１１からの交流電力を全波整流した出力を発生する。

全波整流回路１２の正負極の出力端子間には、リップル電流平滑用コンデンサ１３が接続されている。また、このリップル電流平滑用コンデンサ１３の両端には、フライバックトランスであるスイッチングトランス１４の一次巻線１４ａとスイッチング手段としてのスイッチングトランジスタ１５の直列回路が接続されている。スイッチングトランス１４は、一次巻線１４ａと磁気的結合された二次巻線１４ｂを有している。

スイッチングトランス１４の二次巻線１４ｂには、整流平滑手段として図示極性のダイオード１６と平滑コンデンサ１７からなる整流平滑回路１８が接続されている。この整流平滑回路１８は、スイッチングトランジスタ１５、スイッチングトランス１４とともに直流出力生成手段を構成し、スイッチングトランス１４の二次巻線１４ｂより発生する交流出力をダイオード１６で整流し、この整流出力を平滑コンデンサ１７により平滑して直流出力として発生する。

整流平滑回路１８の平滑コンデンサ１７両端には、負荷として、半導体発光素子である複数個（図示例では３個）直列に接続された発光ダイオード１９〜２１（図２で述べたＬＥＤ２ａに相当する。）が接続されている。

スイッチングトランス１４の二次巻線１４ｂの間には、平滑コンデンサ１７と並列に制御電源用直流変換部２２が接続されている。この制御電源用直流変換部２２は、図示極性のダイオード２３とコンデンサ２４を直列接続してなる充電回路から構成され、スイッチングトランス１４の二次巻線１４ｂの出力を、ダイオード２３を介してコンデンサ２４で充電する。

コンデンサ２４の両端には、制御電源部２５が接続されている。制御電源部２５は、コンデンサ２４の充電電荷により制御回路２６を駆動するための制御電源を生成する。

この場合、制御電源部２５による制御電源の電流量は、制御回路２６の駆動に必要とするだけの小さいものである。これにより上述のコンデンサ２４は、制御回路２６の駆動に必要な最小電流量を確保する電荷を充電可能とし、整流平滑回路１８の平滑コンデンサ１７の容量に比べて十分に小さな容量のものが用いられる。

制御回路２６は、制御電源部２５を制御電源として負荷出力調整のための制御動作を行うもので、その動作によりスイッチングトランジスタ１５のオンオフさせてスイッチングトランス１４をスイッチング駆動し発光ダイオード１９〜２１に供給される出力を制御する。

制御回路２６には、制御回路２６の起動を制御する起動制御部２８が接続されている。起動制御部２８は、スイッチングトランス１４の一次巻線１４ａに接続され、電源投入によりリップル電流平滑用コンデンサ１３の出力がスイッチングトランス１４の一次巻線１４ａに供給されると、所定時間だけ制御回路２６に起動出力を供給する。

制御回路２６には、調光手段として調光操作部２７が接続されている。調光操作部２７は、発光ダイオード１９〜２１の光量を調整するための調光信号を制御回路２６に入力する。制御回路２６は、調光操作部２７からの調光信号に基づいてスイッチングトランジスタ１５のオンオフを制御することで、発光ダイオード１９〜２１の光量を、例えば定格の０〜１００％の範囲で調整可能にしている。

次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。

いま、電源投入により交流電源１１の交流電力が全波整流回路１２に供給されると、交流電力が全波整流回路１２で全波整流され、リップル電流平滑用コンデンサ１３で平滑されてスイッチングトランス１４の一次巻線１４ａ及びスイッチングトランジスタ１５に供給される。すると、起動制御部２８より所定時間だけ起動出力が発生し、制御回路２６が起動される。

この状態で、制御回路２６によるスイッチングトランジスタ１５のオンオフによりスイッチングトランス１４の一次巻線１４ｂに出力が発生すると、この出力が制御電源用直流変換部２２のダイオード２３を介してコンデンサ２４に送られ、コンデンサ２４に充電される。これによりコンデンサ２４の充電電荷は、制御電源部２５に供給され、これ以降、制御回路２６は、制御電源部２５を制御電源として負荷出力調整のための制御動作を行う。

この状態で、制御回路２６によるスイッチングトランジスタ１５のオンオフによりスイッチングトランス１４がスイッチング駆動され、スイッチングトランジスタ１５のオンでスイッチングトランス１４の一次巻線１４ａに電流を流してエネルギーを蓄積し、スイッチングトランジスタ１５のオフで、一次巻線１４ａに蓄積したエネルギーを二次巻線１４ｂを通して放出する。これにより整流平滑回路１８を介して直流出力が発生し、この直流出力により発光ダイオード１９〜２１が点灯される。

また、この状態で、調光操作部２７より発光ダイオード１９〜２１の光量を調整するための調光信号が入力されると、この調光信号に基づいて制御回路２６はスイッチングトランジスタ１４をオンオフ動作させる。これにより発光ダイオード１９〜２１に流れる電流は変更され、発光ダイオード１９〜２１の光量が、例えば定格の０〜１００％の範囲で調整される。

この状態から、全波整流回路１２に供給される交流電源１１の交流電力をオフ（電源遮断）にすると、スイッチングトランス１４より整流平滑回路１８を介して発光ダイオード１９〜２１に供給される直流出力が停止する。また、これと同時に、リップル電流平滑用コンデンサ１３から制御電源用直流変換部２２のコンデンサ２４に供給されていた出力が断たれ、コンデンサ２４の充電電荷は放電する。これにより、制御電源部２５は、制御回路２６を駆動する制御電源の発生を停止し、制御回路２６によるスイッチングトランジスタ１５のオンオフ動作が停止し、発光ダイオード１９〜２１は直ちに消灯される。

このようにすれば、制御電源用直流変換部２２のコンデンサ２４は、制御電源部２５による制御回路２６の駆動に必要な最小電流量を確保する程度の電荷を充電する十分に小さな容量のものが用いられている。これにより電源遮断した際に、コンデンサ２４の放電を短時間にできるので、制御電源部２５内部のコンデンサなどの充電素子の放電も速やかにでき、制御電源部２５を直ちにオフして制御回路２６内部への電荷の放電（給電）を速やかに終了させることができる。

このことは、調光操作部２７により調光制御を行っている場合でも、電源遮断により制御回路２６への調光信号がなくなると同時に、制御電源部２５の電荷も放電を終わっているので、電源を再投入した場合も、制御回路２６が制御電源部２５の残留電荷により駆動されるようなことがなくなり、発光ダイオードは、一瞬だけ全光で点灯したのち、調光信号に応じた点灯状態に移行するような現象を回避することができる。これにより通常点灯は勿論、調光点灯時であっても半導体発光素子を安定して点灯することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、半導体発光素子として発光ダイオードの例を述べたが、レーザダイオードなど他の半導体発光素子を用いた場合にも適用できる。また、上述した実施の形態では、交流電源１１を備えたものを述べているが、交流電源１１は、装置外部に設けられるものでもよい。

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

本発明の第１の実施の形態にかかる電源装置が適用される照明器具を示す斜視図。第１の実施の形態にかかる電源装置が適用される照明器具の断面図。第１の実施の形態にかかる電源装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１…器具本体、２…光源部、２ａ…ＬＥＤ
３…電源室、５…電源端子室
１１…交流電源、１２…全波整流回路、１３…コンデンサ
１４…スイッチングトランス、１５…スイッチングトランジスタ
１８…整流平滑回路、１９〜２１…発光ダイオード、
２２…制御電源用直流変換部、２４…コンデンサ、
２５…制御電源部、２６…制御回路、２７…調光操作部
２８…起動制御部。

Claims

交流電源より直流出力を生成する直流出力生成手段と；
前記直流出力生成手段を制御する制御手段と；
前記直流出力生成手段より生成される直流出力が供給される半導体発光素子と；
前記直流出力生成手段の出力により充電される充電回路と；
前記充電回路の充電電荷により前記制御手段の制御電源を生成する制御電源手段と；
を具備し、前記充電回路は、前記制御電源手段による前記制御手段の駆動に必要な最小電流量を確保する電荷を充電可能にしたことを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置と；前記電源装置を有する器具本体と：を具備したことを特徴とする照明器具。