JP2014057436A - Ｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】負荷電流が増大する異常時において、ドライブ回路の制御を変更することなく負荷電流を低減させることができるＬＥＤ点灯装置を提供する。
【解決手段】スイッチング素子Ｑ３１およびインダクタＬ３１を有し、光源８に直流電力を供給する降圧チョッパ回路３と、スイッチング素子Ｑ３１がオン時のインダクタＬ３１に流れるインダクタ電流を検出するスイッチング電流検出部５と、光源８に供給されるＬＥＤ電流Ｉｌｄを検出する負荷電流検出部６と、スイッチング素子Ｑ３１を所定の周期Ｔ１でターンオンし、インダクタ電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈ以上となった場合にスイッチング素子Ｑ３１をターンオフするドライブ回路４と、負荷電流検出部６の検出値が異常判定閾値以上となった場合、インダクタＬ３１のインダクタンスを低減することで、ＬＥＤ電流Ｉｌｄを低減させる出力電流保護回路７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ点灯装置に関するものである。
従来、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換して、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源に印加することで光源を点灯させるＬＥＤ点灯装置がある（例えば、特許文献１参照）。
図８に、従来のＬＥＤ点灯装置の回路構成図を示す。この従来のＬＥＤ点灯装置は、整流回路１，平滑回路２，降圧チョッパ回路３，ドライブ回路４，スイッチング電流検出部５，負荷電流検出部６を主構成とする。そして、このＬＥＤ点灯装置は、交流電源Ｅ１を入力電源とし、複数の発光ダイオードからなる光源８に流れる負荷電流をフィードバック制御して、光源８を所望の調光度で点灯させるものである。以下に、従来のＬＥＤ点灯装置の構成について説明する。
整流回路１は、図示しない複数のダイオードからなるダイオードブリッジで構成されており、交流電源Ｅ１の出力端に接続されている。そして、整流回路１は、交流電源Ｅ１から入力される交流電圧Ｖａｃを全波整流または半波整流して、後段の平滑回路２に出力する。
平滑回路２は、平滑用のコンデンサＣ２１で構成されており、整流回路１の出力端間に接続されている。そして、平滑回路２は、整流回路１が出力する整流電圧を平滑した直流電圧Ｖｄｃを降圧チョッパ回路３に出力する。
降圧チョッパ回路３は、スイッチング素子Ｑ３１，インダクタＬ３１，コンデンサＣ３１，ダイオードＤ３１で構成されている。スイッチング素子Ｑ３１と、スイッチング電流検出部５を構成する抵抗Ｒ５１と、インダクタＬ３１と、平滑用のコンデンサＣ３１との直列回路が、コンデンサＣ２１に並列接続されている。また、インダクタＬ３１とコンデンサＣ３１の直列回路と並列に、電流回生用のダイオードＤ３１が接続されている。スイッチング素子Ｑ３１は、ドライブ回路４によってオン・オフ制御される。また、コンデンサＣ３１と並列に、直列接続された複数の発光ダイオードＬｄ８１からなる光源８と、負荷電流検出部６を構成する抵抗Ｒ６１との直列回路が接続されている。
上記構成の降圧チョッパ回路３は、ドライブ回路４によってスイッチング素子Ｑ３１がオン・オフ制御されることで、直流電圧Ｖｄｃを降圧して光源８に印加する。これにより、光源８に直流の負荷電流（以降、ＬＥＤ電流Ｉｌｄと称す）が流れ、光源８を構成する各発光ダイオードＬｄ８１が点灯する。
スイッチング電流検出部５は、スイッチング素子Ｑ３１に直列接続された抵抗Ｒ５１で構成されている。そして、スイッチング電流検出部５は、スイッチング素子Ｑ３１に流れる電流（以降、スイッチング電流Ｉｓｗと称す）を検出しており、抵抗Ｒ５１の両端電圧をスイッチング電流Ｉｓｗの検出値としてドライブ回路４に出力する。
負荷電流検出部６は、光源８に直列接続された抵抗Ｒ６１で構成されている。そして、負荷電流検出部６は、光源８に流れるＬＥＤ電流Ｉｌｄを検出しており、抵抗Ｒ６１の両端電圧をＬＥＤ電流Ｉｌｄの検出値としてドライブ回路４に出力する。
そして、ドライブ回路４は、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが所望の目標値となるように、スイッチング電流検出部５および負荷電流検出部６の検出値に基づいて、スイッチング素子Ｑ３１をオン・オフ制御している。以下に、図９（ａ）を用いてドライブ回路４が行うスイッチング素子Ｑ３１のオン・オフ制御について説明する。
ドライブ回路４は、所定の周期Ｔ１でスイッチング素子Ｑ３１をターンオンし、スイッチング電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈ以上となった場合にスイッチング素子Ｑ３１をターンオフするオン・オフ制御を行っている。このオフ閾値Ｔｈは、負荷電流検出部６の検出値に基づいて設定される。なお、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが所望の目標値である場合を正常時とし、図９（ａ）ではオフ閾値ＴｈがＴｈ１に設定されている。そして、ドライブ回路４は、オフ閾値Ｔｈを変動させることでスイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎを調整し、負荷電流検出部６の検出値（ＬＥＤ電流Ｉｌｄ）が所望の目標値となるようにフィードバック制御している。なお、正常時におけるオン時間ＴｏｎをＴｏｎ１、オフ時間ＴｏｆｆをＴｏｆｆ１とする。例えば、パナソニック社製のＩＰＤ（ＭＩＰ９Ｅ０Ｘ）を用いた場合、ドライブ回路４とスイッチング素子Ｑ３１が同一パッケージ内に設けられる。そして、このＩＰＤは、負荷電流検出部６の検出値が入力される端子が一定電圧となるように、スイッチング素子Ｑ３１を上述したオン・オフ制御する。
特開２０１２−１４７５０７号公報
上述した従来のＬＥＤ点灯装置において、電子部品やドライブ回路４内の短絡・開放故障が発生して、ドライブ回路４が負荷電流検出部６の検出値を取得できず、フィードバック制御が不能となる異常状態が発生したとする。例えば、ドライブ回路４が、負荷電流検出部６の検出値が入力される端子がグランドに短絡した場合、ドライブ回路４はＬＥＤ電流Ｉｌｄが不足していると判断して、オフ閾値Ｔｈを上限値であるＴｈ２（＞Ｔｈ１）まで上昇させる。また、ドライブ回路４にパナソニック社製のＩＰＤを用いた場合も同様に、負荷電流検出部６の検出値が入力される端子がグランドに短絡すると、ＩＰＤはＬＥＤ電流Ｉｌｄが不足していると判断する。または、負荷電流検出部６の検出値を内部ＭＯＳＦＥＴの制御回路に伝達する端子が、周辺の基準電位を決定する部位に短絡した場合も、ＩＰＤはＬＥＤ電流Ｉｌｄが不足していると判断する。
このような異常状態が発生した場合、図９（ｂ）に示すように、オフ閾値Ｔｈが上限値であるＴｈ２まで上昇する。これにより、スイッチング電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈ２に到達するまでの時間が増加するので、スイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎが正常時よりも長いＴｏｎ３（＞Ｔｏｎ１）となる。スイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎが長くなることによって、ＬＥＤ電流Ｉｌｄも上昇することとなる。
図１０に示すように、正常時におけるＬＥＤ電流ＩｌｄをＩｌｄ１とした場合、上記異常時におけるＬＥＤ電流Ｉｌｄは、定格上限値であるＩｌｄ２より大きいＩｌｄ４となる。定格上限値Ｉｌｄ２は、光源８の発熱による照明器具や周辺部材に与える熱ストレス等を考慮して設定されている。したがって、上記異常状態が発生して、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが定格上限値Ｉｌｄ２を上回った場合、光源８への過電流によって光源８が発熱し、照明器具や周辺部材に熱ストレスを与え、安全性が損なわれるおそれがあった。
また、従来のＬＥＤ点灯装置では、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが増大する異常状態が発生するとヒューズなどで電源供給経路を遮断することで光源８への電力供給自体を停止させていた。しかし、電源供給経路を遮断した場合、光源８が不点となるため、ユーザーにとって不便となっていた。
また、ドライブ回路４の加熱状態を検知する手段を設け、ドライブ回路４が所定温度を上回るとスイッチング素子Ｑ３１をオフ状態に維持することで光源８への過電流を抑制する方法がある。しかし、ＬＥＤ点灯装置が取り付けられるＬＥＤ照明器具は、放電灯照明器具に比べて放熱性が高く、ドライブ回路４が所定温度に達する前に温度平衡状態となり、光源８への過電流を抑制できないおそれがある。さらに、ドライブ回路４の制御が複雑となるため、コストが高くなるという問題もある。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷電流が増大する異常時において、ドライブ回路の制御を変更することなく負荷電流を低減させることができるＬＥＤ点灯装置を提供することにある。
本発明のＬＥＤ点灯装置は、スイッチング素子および当該スイッチング素子に直列接続されるインダクタを有し、前記スイッチング素子がオン・オフ制御されることで、１乃至複数の発光素子からなる光源に直流電力を供給する電源回路と、前記インダクタに流れるインダクタ電流を検出するインダクタ電流検出部と、前記光源に供給される負荷電流を検出する負荷電流検出部と、前記スイッチング素子を所定の周期でターンオンし、前記インダクタ電流検出部の検出結果が第１の閾値以上となった場合に前記スイッチング素子をターンオフするドライブ回路と、前記負荷電流検出部の検出結果が第２の閾値以上となった場合、前記光源への電力供給経路における回路定数を変更することで、前記負荷電流を低減させる出力電流保護手段とを備えることを特徴とする。
このＬＥＤ点灯装置において、前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記光源への電力供給経路における回路定数を変更することで、前記スイッチング素子のオン時間を短縮させることが好ましい。
このＬＥＤ点灯装置において、前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記スイッチング素子のオン時において前記インダクタ電流が増加する傾きを大きくさせることが好ましい。
このＬＥＤ点灯装置において、前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記インダクタのインダクタンスを低減させることが好ましい。
このＬＥＤ点灯装置において、前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記電源回路の入力電圧を上昇させることが好ましい。
このＬＥＤ点灯装置において、前記光源は直列接続された複数の前記発光素子で構成されており、前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記負荷電流が供給される前記発光素子の直列個数を減少させることが好ましい。
以上説明したように、本発明では、負荷電流が増大する異常時において、ドライブ回路の制御を変更することなく、光源への電力供給経路の回路定数を変更することで負荷電流を低減させることができるという効果がある。
本発明の実施形態１のＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 （ａ）（ｂ）同上のスイッチング電流検出部の検出値を示す波形図である。 同上のＬＥＤ電流の波形図である。 実施形態２のＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 実施形態３のＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 実施形態４のＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 実施形態５のＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 従来のＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。 （ａ）（ｂ）従来のＬＥＤ点灯装置のスイッチング電流検出部の検出値を示す波形図である。 従来のＬＥＤ点灯装置のＬＥＤ電流の波形図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路構成図を図１に示す。本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、整流回路１，平滑回路２，降圧チョッパ回路３，ドライブ回路４，スイッチング電流検出部５，負荷電流検出部６，出力電流保護回路７を主構成とする。そして、このＬＥＤ点灯装置は、交流電源Ｅ１を入力電源とし、複数の発光ダイオードＬｄ８１（発光素子）からなる光源８に流れる負荷電流をフィードバック制御して、光源８を所望の調光度で点灯させるものである。以下に、本実施形態のＬＥＤ点灯装置の構成について説明する。
整流回路１は、図示しない複数のダイオードからなるダイオードブリッジで構成されており、交流電源Ｅ１の出力端に接続されている。そして、整流回路１は、交流電源Ｅ１から入力される交流電圧Ｖａｃを全波整流または半波整流して、後段の平滑回路２に出力する。
平滑回路２は、平滑用のコンデンサＣ２１で構成されており、整流回路１の出力端間に接続されている。そして、平滑回路２は、整流回路１が出力する整流電圧を平滑した直流電圧Ｖｄｃを生成し、後段の降圧チョッパ回路３に出力する。
降圧チョッパ回路３（電源回路）は、スイッチング素子Ｑ３１，インダクタＬ３１，コンデンサＣ３１，ダイオードＤ３１で構成されている。スイッチング素子Ｑ３１と、スイッチング電流検出部５を構成する抵抗Ｒ５１と、インダクタＬ３１と、平滑用のコンデンサＣ３１との直列回路が、コンデンサＣ２１に並列接続されている。また、インダクタＬ３１とコンデンサＣ３１の直列回路と並列に、電流回生用のダイオードＤ３１が接続されている。スイッチング素子Ｑ３１は、ドライブ回路４によってオン・オフ制御される。また、コンデンサＣ３１と並列に、直列接続された複数の発光ダイオードＬｄ８１（発光素子）からなる光源８と、負荷電流検出部６を構成する抵抗Ｒ６１との直列回路が接続されている。
そして、上記構成の降圧チョッパ回路３は、ドライブ回路４によってスイッチング素子Ｑ３１がオン・オフ制御されることで、直流電圧Ｖｄｃを降圧して光源８に印加する。これにより、光源８に直流の負荷電流（以降、ＬＥＤ電流Ｉｌｄと称す）が流れ、光源８を構成する各発光ダイオードＬｄ８１が点灯する。なお、本実施形態では、光源８は複数の発光ダイオードＬｄ８１で構成されているが、単数の発光ダイオードＬｄ８１で構成されていてもよい。
スイッチング電流検出部５は、スイッチング素子Ｑ３１に直列接続された抵抗Ｒ５１で構成される。そして、スイッチング電流検出部５は、スイッチング素子Ｑ３１に流れる電流（以降、スイッチング電流Ｉｓｗと称す）を検出しており、抵抗Ｒ５１の両端電圧をスイッチング電流Ｉｓｗの検出値としてドライブ回路４に出力する。なお、スイッチング素子Ｑ３１，抵抗Ｒ５１，インダクタＬ３１は直列接続されており、スイッチング素子Ｑ３１のオン時におけるスイッチング電流Ｉｓｗは、インダクタＬ３１に流れるインダクタ電流と同一となる。すなわち、スイッチング電流検出部５は、スイッチング素子Ｑ３１のオン時におけるインダクタ電流を検出するインダクタ電流検出部として機能する。
負荷電流検出部６は、光源８に直列接続された抵抗Ｒ６１で構成される。そして、負荷電流検出部６は、光源８に流れるＬＥＤ電流Ｉｌｄを検出しており、抵抗Ｒ６１の両端電圧をＬＥＤ電流Ｉｌｄの検出値としてドライブ回路４に出力する。
そして、ドライブ回路４は、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが所望の目標値となるように、スイッチング電流検出部５および負荷電流検出部６の検出値に基づいて、スイッチング素子Ｑ３１をオン・オフ制御する。図２（ａ）を用いてドライブ回路４が行うスイッチング素子Ｑ３１のオン・オフ制御について説明する。
ドライブ回路４は、所定の周期Ｔ１でスイッチング素子Ｑ３１をターンオンし、スイッチング電流検出部５の検出値（検出結果）がオフ閾値Ｔｈ（第１の閾値）以上となった場合にスイッチング素子Ｑ３１をターンオフするオン・オフ制御を行っている。このオフ閾値Ｔｈは、負荷電流検出部６の検出値に基づいて設定されており、負荷電流検出部６の検出値（ＬＥＤ電流Ｉｌｄ）が小さくなるにつれて、オフ閾値Ｔｈが大きくなるように設定され、上限値はＴｈ２に設定される。なお、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが定格上限値Ｉｌｄ２よりも低い所望の目標値である場合を正常時とし、図２（ａ）ではオフ閾値ＴｈがＴｈ１に設定されている。
オフ閾値Ｔｈが大きくなると、スイッチング電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈに到達するまでの時間、すなわちスイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎが長く（オフ時間Ｔｏｆｆが短く）なり、光源８に流れるＬＥＤ電流Ｉｌｄが増加することとなる。なお、図２（ａ）に示す波形図は、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが正常時のものであり、このときのスイッチング素子Ｑ３１のオン時間ＴｏｎをＴｏｎ１、オフ時間ＴｏｆｆをＴｏｆｆ１とする。
そして、ドライブ回路４は、負荷電流検出部６の検出値に基づいてオフ閾値Ｔｈを変動させてオン時間Ｔｏｎを調整することで、負荷電流検出部６の検出値（ＬＥＤ電流Ｉｌｄ）が所望の目標値となるようにフィードバック制御している。例えば、パナソニック社製のＩＰＤ（ＭＩＰ９Ｅ０Ｘ）の場合、ドライブ回路４とスイッチング素子Ｑ３１が同一パッケージ内に設けられ、負荷電流検出部６の検出値が入力される端子（Ｖ０１ピン）が一定電圧となるように、スイッチング素子Ｑ３１を上述したオン・オフ制御する。
次に、電子部品やドライブ回路４内の短絡・開放故障によってドライブ回路４が負荷電流検出部６の検出値を取得できず、フィードバック制御が不能となる異常状態が発生した場合について説明する。例えば、ドライブ回路４において、負荷電流検出部６の検出値が入力される端子がグランドに短絡した場合、ドライブ回路４はＬＥＤ電流Ｉｌｄが不足していると判断して、オフ閾値Ｔｈを上限値であるＴｈ２（＞Ｔｈ１）まで上昇させる。上述したように、従来のＬＥＤ点灯装置では、オフ閾値Ｔｈが上昇することによってスイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎが長くなり、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが増加して定格上限値Ｉｌｄ２を上回るおそれがあった。しかし、本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、異常時にＬＥＤ電流Ｉｌｄを低減させる出力電流保護回路７を備えることで、フィードバック制御が不能となる異常状態が発生しても、光源８への過電流を抑制することができる。以下に、出力電流保護回路７について説明する。
出力電流保護回路７（出力電流保護手段）は、スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７２と、抵抗Ｒ７１，Ｒ７２と、コンデンサＣ７１とで構成されている。抵抗Ｒ７１と抵抗Ｒ７２の直列回路が抵抗Ｒ６１に並列接続されており、コンデンサＣ７１が抵抗Ｒ７２に並列接続されている。スイッチング素子Ｑ７１は、ＮＰＮトランジスタで構成されており、ベースが抵抗Ｒ７１，Ｒ７２の接続点に接続され、エミッタがコンデンサＣ２１の負極端子に接続され、コレクタがスイッチング素子Ｑ７２に接続されている。また、本実施形態のインダクタＬ３１は、中点を備えており、第１の巻線Ｌ３１１と第２の巻線Ｌ３１２で構成されている。そして、スイッチング素子Ｑ７２は、ＰＮＰトランジスタで構成され、第２の巻線Ｌ３１２に並列接続されている。具体的には、スイッチング素子Ｑ７２は、エミッタがインダクタＬ３１の中点（第２の巻線Ｌ３１２の一端）に接続され、コレクタが第２の巻線Ｌ３１２の他端に接続され、ベースがスイッチング素子Ｑ７１のコレクタに接続されている。
したがって、負荷電流検出部６の検出値（検出結果）である抵抗Ｒ６１の両端電圧が、所定の異常判定閾値（第２の閾値）以上になると、スイッチング素子Ｑ７１がオンし、スイッチング素子Ｑ７１がオンすることによってスイッチング素子Ｑ７２もオンする。なお、スイッチング素子Ｑ７１がオンする異常判定閾値（第２の閾値）は、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが正常時である場合における負荷電流検出部６の検出値よりも大きく設定されている。すなわち、スイッチング素子Ｑ７１は、ＬＥＤ電流Ｉｌｄの正常時はオフとなる。
図２（ｂ）を用いて、フィードバック制御が不能となった異常時におけるドライブ回路４の動作について説明する。
フィードバック制御が不能となる異常状態が発生すると、オフ閾値Ｔｈが上限値Ｔｈ２まで上昇することによって、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが増加する。このとき、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが増加して、負荷電流検出部６の検出値が異常判定閾値以上となった場合、スイッチング素子Ｑ７１およびスイッチング素子Ｑ７２がオンする。スイッチング素子Ｑ７２は第２の巻線Ｌ３１２に並列接続されているため、スイッチング素子Ｑ７２がオンすることによって、第２の巻線Ｌ３１２の両端間が短絡される。第２の巻線Ｌ３１２の両端間が短絡されることによって、インダクタＬ３１のインダクタンスが低減することとなる。
すなわち、出力電流保護回路７は、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが上昇して、負荷電流検出部６の検出値が異常判定閾値以上となった場合、インダクタＬ３１のインダクタンスを低減させる。インダクタＬ３１のインダクタンスが低減することによって、スイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎにおいてインダクタ電流（スイッチング電流Ｉｓｗ）が増加する傾きが大きくなる。これにより、スイッチング電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈ２に到達するまでの時間、すなわちスイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎが従来よりも短縮されてＴｏｎ２（＜Ｔｏｎ３）となる。オン時間Ｔｏｎが短縮されることで、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが従来の異常時（Ｉｌｄ４）よりも低減されたＩｌｄ３となり、定格上限値Ｉｌｄ２よりも低くすることができる（図３参照）。
このように、本実施形態では、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが増加する異常時において、出力電流保護回路７が、光源８への電力供給経路における回路定数を変更（本実施形態では、インダクタＬ３１のインダクタンスを低減）することで、ＬＥＤ電流Ｉｌｄを低減させる。これにより、異常時であっても光源８に過電流が供給されることを抑制し、光源８が取り付けられる照明器具や、光源８の周辺部材に与える熱ストレスを低減することができるので、融点の低い樹脂成形品の使用が可能となり、加工の容易化および加工費の低減を実現することができる。さらに、フィードバック制御が不能となる異常時においても、ＬＥＤ電流Ｉｌｄの供給は継続されるので、光源８が不点となることがなく、ユーザーの利便性が向上する。
また、本実施形態では、ドライブ回路４が行うスイッチング素子Ｑ３１のオン・オフ制御方法を変更するのではなく、回路定数を変更している。したがって、ドライブ回路４の加熱状態を検知する手段を設ける必要がないので、ドライブ回路４の構成が複雑化することがなく、汎用性の高いドライブ回路４を用いることができるので、コストを低減させることができる。
また、第１の巻線Ｌ３１１と第２の巻線Ｌ３１２の巻数比を調整することで、異常時におけるスイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎを調整することができる。したがって、本実施形態のＬＥＤ点灯装置が取り付けられる照明器具の許容温度に応じて、異常時におけるＬＥＤ電流Ｉｌｄ３を設定することができ、ＬＥＤ点灯装置の設計余裕度を向上させることができる。
なお、本実施形態では、インダクタＬ３１に中点を設けて、直列接続された第１の巻線Ｌ３１１，第２の巻線Ｌ３１２を構成し、異常時に第２の巻線Ｌ３１２の両端間を短絡することで、インダクタＬ３１のインダクタンスを低減している。しかし、上記構成に限定するものではなく、例えばインダクタを並列接続し、一方のインダクタにスイッチング素子を直列接続する。そして、異常時にインダクタに直列接続されたスイッチング素子をオンして、合成インダクタンスを低減するように構成してもよい。
（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路構成図を図４に示す。本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、実施形態１のＬＥＤ点灯装置の構成に加えて、スイッチング素子Ｑ７２のオン状態を保持するラッチ回路７１を備えていることに特徴を有する。なお、実施形態１のＬＥＤ点灯装置と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
ラッチ回路７１は、スイッチング素子Ｑ７２のベースの電位を検出することで、スイッチング素子Ｑ７２のオン・オフ状態を監視している。また、ラッチ回路７１は、平滑回路２のコンデンサＣ２１の両端間に接続されており、直流電圧Ｖｄｃを検出することで、交流電源Ｅ１から電力供給状態であるか否かを監視している。
そして、ラッチ回路７１は、交流電源Ｅ１から電力供給されている状態で、スイッチング素子Ｑ７２がターンオンした場合、スイッチング素子Ｑ７２のベースとグランド（コンデンサＣ２１の負極端子）とを短絡させた状態で保持する。
すなわち、ラッチ回路７１は、光源８が点灯している状態で、負荷電流検出部６の検出値がオフ閾値Ｔｈ２以上となってスイッチング素子Ｑ７２が一旦ターンオンすると、以降のＬＥＤ電流Ｉｌｄの値に関わらず、スイッチング素子Ｑ７２のオン状態を保持する。したがって、負荷電流検出部６の検出値（ＬＥＤ電流Ｉｌｄ）が変動して異常判定閾値を下回り、スイッチング素子Ｑ７１が再度オフしても、スイッチング素子Ｑ７２のオン状態が保持されるので、ＬＥＤ電流Ｉｌｄの低減状態が継続される。
このように、本実施形態では、光源８への過電流を継続的に抑制することで、光源８の発熱を抑制し、安全性を向上させることができる。
（実施形態３）
本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路構成図を図５に示す。本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、スイッチング電流検出部５が抵抗Ｒ５２，Ｒ５３の直列回路で構成され、出力電流保護回路７は、負荷電流検出部６の検出値に基づいて抵抗Ｒ５３の両端間を短絡・開放することに特徴を有する。なお、実施形態１のＬＥＤ点灯装置と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態のスイッチング電流検出部５は、抵抗Ｒ５２，Ｒ５３の直列回路で構成されており、抵抗Ｒ５２，Ｒ５３の直列回路の両端電圧をスイッチング電流Ｉｓｗの検出値として、ドライブ回路４に出力する。
また、本実施形態の出力電流保護回路７は、抵抗Ｒ７１〜Ｒ７４，コンデンサＣ７１，スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７３で構成されている。スイッチング素子Ｑ７１は、コレクタが抵抗Ｒ７３を介してドライブ回路４の定電圧出力端子に接続され、ベースが抵抗Ｒ７１，Ｒ７２の接続点に接続され、エミッタがコンデンサＣ２１の負極端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ７３は、抵抗Ｒ５３に並列接続されており、エミッタが抵抗Ｒ５３の一端（抵抗Ｒ５２，Ｒ５３の接続点）に接続され、コレクタが抵抗Ｒ５３の他端に接続され、ベースが抵抗Ｒ７３，スイッチング素子Ｑ７１の接続点に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ７３のベース−コレクタ間には、抵抗Ｒ７４が接続されている。
したがって、抵抗Ｒ６１の両端電圧（負荷電流検出部６の検出値）が所定の異常判定閾値（第２の閾値）以上になると、スイッチング素子Ｑ７１がオンし、スイッチング素子Ｑ７１がオンすることによってスイッチング素子Ｑ７３がオフする。
次に、本実施形態のＬＥＤ点灯装置の動作について説明する。なお、正常時（ＬＥＤ電流ＩｌｄがＩｌｄ１（＜Ｉｌｄ２）である場合）の動作は、スイッチング素子Ｑ７１がオフし、実施形態１と同様であるので説明を省略する。
フィードバック制御が不能となる異常状態が発生した場合、実施形態１と同様にオフ閾値Ｔｈが上限値であるＴｈ２（＞Ｔｈ１）まで上昇し、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが増加する。このとき、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが増加して、負荷電流検出部６の検出値が異常判定閾値以上となった場合、スイッチング素子Ｑ７１がオンする。スイッチング素子Ｑ７１がオンすることによって、スイッチング素子Ｑ７３のベースがグランドに短絡してスイッチング素子Ｑ７３がオフするので、抵抗Ｒ５３の両端間が開放される。すなわち、スイッチング電流検出部５を構成する電流検出抵抗は、正常時は抵抗Ｒ５２のみであるのに対し、異常時は抵抗Ｒ５２，Ｒ５３の合成抵抗となる。したがって、図２（ｂ）に示すように、異常時において、スイッチング電流検出部５の検出値（抵抗Ｒ５２，Ｒ５３の直列回路の両端電圧）は、正常時のスイッチング電流検出部５の検出値（抵抗Ｒ５２の両端電圧）よりも大きくなる。これにより、スイッチング電流検出部５の検出値が増加する傾きが大きくなり、スイッチング電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈ２に到達するまでのオン時間Ｔｏｎ２は、従来のＬＥＤ点灯装置のオン時間Ｔｏｎ３よりも短くなる。オン時間Ｔｏｎが短縮されることで、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが従来の異常時（Ｉｌｄ４）よりも低減されたＩｌｄ３となり、定格上限値Ｉｌｄ２よりも低くすることができる（図３参照）。
すなわち、本実施形態では、フィードバック制御が不能となる異常時に、スイッチング電流検出部５を構成する検出抵抗値を増加させて、スイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎを短くすることによって、光源８に過電流が供給されることを防止することができ、安全性を向上させることができる。また、光源８に過電流が供給されることを防止することによって、光源８が取り付けられる照明器具や、光源８の周辺部材に与える熱ストレスを低減することができるので、融点の低い樹脂成形品の使用が可能となり、加工の容易化および加工費の低減を実現することができる。さらに、フィードバック制御が不能となる異常時においても、ＬＥＤ電流Ｉｌｄの供給は継続されるので、光源８が不点となることがなく、ユーザーの利便性が向上する。
また、本実施形態では、ドライブ回路４が行うスイッチング素子Ｑ３１のオン・オフ制御を変更するのではなく、回路定数を変更している。したがって、ドライブ回路４の加熱状態を検知する手段を設ける必要がないので、ドライブ回路４の構成が複雑化することがなく、汎用性の高いものを用いることができるので、コストを低減させることができる。
なお、本実施形態では抵抗Ｒ５２，Ｒ５３を直列接続し、抵抗Ｒ５３と並列にスイッチング素子Ｑ７３を接続しているが、このような構成に限定するものではない。例えば、抵抗を並列接続し、一方の抵抗にスイッチング素子を直列接続する。そして、抵抗に直列接続されたスイッチング素子を異常時にオフするように構成することで、電流検出部５を構成する検出抵抗値を低減するように構成してもよい。
（実施形態４）
本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路構成図を図６に示す。本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、降圧チョッパ回路３に電力供給する昇圧チョッパ回路９を備え、出力電流保護回路７は、負荷電流検出部６の検出値に基づいて昇圧チョッパ回路９の出力を増大させることに特徴を有する。なお、実施形態１のＬＥＤ点灯装置と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
昇圧チョッパ回路９は、整流回路１の後段に設けられており、整流電圧を昇圧した直流電圧ＶｄｃをコンデンサＣ２１の両端間に生成する。また、昇圧チョッパ回路９は、コンデンサＣ２１に並列接続される複数の抵抗（図示なし）の直列回路を備えており、この抵抗によって得られる直流電圧Ｖｄｃの分圧値を直流電圧Ｖｄｃの検出値として取得している。そして、昇圧チョッパ回路９は、取得した直流電圧Ｖｄｃの検出値が所望の値となるように制御することで、直流電圧Ｖｄｃをフィードバック制御している。なお、昇圧チョッパ回路９の詳細な構成および制御は、従来周知のものであるので説明を省略する。
また、本実施形態の出力電流保護回路７は、抵抗Ｒ７１〜Ｒ７２，コンデンサＣ７１，スイッチング素子Ｑ７１で構成されている。出力電流保護回路７は、スイッチング素子Ｑ７１のコレクタが昇圧チョッパ回路９に接続されており、スイッチング素子Ｑ７１がオンすることで、昇圧チョッパ回路９が取得する直流電圧Ｖｄｃの検出値が低減するように構成されている。例えば、直流電圧Ｖｄｃを分圧する抵抗のうち、低電位側の抵抗と並列に図示しない抵抗とスイッチング素子の直列回路を接続し、このスイッチング素子はスイッチング素子Ｑ７１がオンすることによってオンするように構成する。
そして、異常状態が発生して負荷電流検出部６の検出値が異常判定閾値以上となりスイッチング素子Ｑ７１がオンした場合、直流電圧Ｖｄｃを検出する抵抗の分圧比が変動して、直流電圧Ｖｄｃの検出値が低減することとなる。昇圧チョッパ回路９は、低減した直流電圧Ｖｄｃの検出値が所望の値となるように制御するので、スイッチング素子Ｑ７１がオフしているときと比べて、直流電圧Ｖｄｃが増大することとなる。
すなわち、ＬＥＤ電流Ｉｌｄのフィードバック制御が不能となる異常状態が発生した場合、降圧チョッパ回路３に入力される直流電圧Ｖｄｃが増大することとなる。直流電圧Ｖｄｃが増大することによって、スイッチング素子Ｑ３１のオン時におけるインダクタＬ３１に流れるインダクタ電流が増加する傾きが大きくなり、図２（ｂ）に示すようにスイッチング電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈ２に到達するまでの時間が短くなる。オン時間Ｔｏｎが短縮されることで、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが従来の異常時（Ｉｌｄ４）よりも低減されたＩｌｄ３となり、定格上限値Ｉｌｄ２よりも低くすることができる（図３参照）。
このように、本実施形態では、フィードバック制御が不能となる異常時に、降圧チョッパ回路３に入力される直流電圧Ｖｄｃを増大することで、スイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎを短くする。これによって、光源８に過電流が供給されることを防止することができ、安全性を向上させることができる。また、光源８に過電流が供給されることを防止することによって、光源８が取り付けられる照明器具や、光源８の周辺部材に与える熱ストレスを低減することができるので、融点の低い樹脂成形品の使用が可能となり、加工の容易化および加工費の低減を実現することができる。さらに、フィードバック制御が不能となる異常時においても、ＬＥＤ電流Ｉｌｄの供給は継続されるので、光源８が不点となることがなく、ユーザーの利便性が向上する。
また、実施形態２と同様に、異常状態が発生した場合に、直流電圧Ｖｄｃの増大を維持するラッチ回路を設けてもよい。これにより、光源８への過電流を継続的に抑制することで、光源８の発熱を抑制し、安全性を向上させることができる。
（実施形態５）
本実施形態のＬＥＤ点灯装置の回路構成図を図７に示す。本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、異常時にＬＥＤ電流Ｉｌｄが流れる発光ダイオードＬｄ８１の個数を減少させることに特徴を有する。なお、実施形態４のＬＥＤ点灯装置と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態の出力電流保護回路７は、抵抗Ｒ７１〜Ｒ７２，コンデンサＣ７１，スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７４，ＬＥＤ短絡回路７２で構成されている。スイッチング素子Ｑ７１は、コレクタがＬＥＤ短絡回路７２に接続されている。スイッチング素子Ｑ７４は、直列接続された複数の発光ダイオードＬｄ８１の一部に並列接続されており、ＬＥＤ短絡回路７２から出力される制御信号によってオン・オフする。ＬＥＤ短絡回路７２は、スイッチング素子Ｑ７１がオンしている場合、スイッチング素子Ｑ７４をオンし、スイッチング素子Ｑ７１がオフしている場合、スイッチング素子Ｑ７４をオフするように構成されている。したがって、異常状態が発生して負荷電流検出部６の検出値が異常判定閾値以上となりスイッチング素子Ｑ７１がオンした場合、スイッチング素子Ｑ７４もオンする。スイッチング素子Ｑ７４がオンすることによって、このスイッチング素子Ｑ７４に並列接続された発光ダイオードＬｄ８１の両端間が短絡することとなる。
すなわち、ＬＥＤ電流Ｉｌｄのフィードバック制御が不能となる異常状態が発生した場合、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが流れる発光ダイオードＬｄ８１の直列個数が減少することとなり、光源８の両端電圧（順方向電圧）が低下する。スイッチング素子Ｑ３１のオン時におけるインダクタＬ３１に流れるインダクタ電流が増加する傾きは、［（直流電圧Ｖｄｃ−光源８の順方向電圧）／インダクタＬ３１のインダクタンス］となる。すなわち、発光ダイオードＬｄ８１の直列個数が減少することによって、スイッチング素子Ｑ３１のオン時におけるインダクタＬ３１に流れるインダクタ電流が増加する傾きが大きくなり、図２（ｂ）に示すようにスイッチング電流検出部５の検出値がオフ閾値Ｔｈ２に到達するまでの時間が短くなる。オン時間Ｔｏｎが短縮されることで、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが従来の異常時（Ｉｌｄ４）よりも低減されたＩｌｄ３となり、定格上限値Ｉｌｄ２よりも低くすることができる（図３参照）。
このように、本実施形態では、フィードバック制御が不能となる異常時に、ＬＥＤ電流Ｉｌｄが流れる発光ダイオードＬｄ８１の直列個数を減少させることで、スイッチング素子Ｑ３１のオン時間Ｔｏｎを短くする。これによって、光源８に過電流が供給されることを防止することができ、安全性を向上させることができる。また、光源８に過電流が供給されることを防止することによって、光源８が取り付けられる照明器具や、光源８の周辺部材に与える熱ストレスを低減することができるので、融点の低い樹脂成形品の使用が可能となり、加工の容易化および加工費の低減を実現することができる。さらに、フィードバック制御が不能となる異常時においても、ＬＥＤ電流Ｉｌｄの供給は継続されるので、光源８が不点となることがなく、ユーザーの利便性が向上する。
１ 整流回路
２ 平滑回路
３ 降圧チョッパ回路（電源回路）
４ ドライブ回路
５ スイッチング電流検出部（インダクタ電流検出部）
６ 負荷電流検出部
７ 出力電流保護回路（出力電流保護手段）
８ 光源
Ｑ３１ スイッチング素子
Ｌ３１ インダクタ
Ｌｄ８１ 発光ダイオード（発光素子）

Claims (6)

  1. スイッチング素子および当該スイッチング素子に直列接続されるインダクタを有し、前記スイッチング素子がオン・オフ制御されることで、１乃至複数の発光素子からなる光源に直流電力を供給する電源回路と、
    前記インダクタに流れるインダクタ電流を検出するインダクタ電流検出部と、
    前記光源に供給される負荷電流を検出する負荷電流検出部と、
    前記スイッチング素子を所定の周期でターンオンし、前記インダクタ電流検出部の検出結果が第１の閾値以上となった場合に前記スイッチング素子をターンオフするドライブ回路と、
    前記負荷電流検出部の検出結果が第２の閾値以上となった場合、前記光源への電力供給経路における回路定数を変更することで、前記負荷電流を低減させる出力電流保護手段とを備えることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
  2. 前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記光源への電力供給経路における回路定数を変更することで、前記スイッチング素子のオン時間を短縮させることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
  3. 前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記スイッチング素子のオン時において前記インダクタ電流が増加する傾きを大きくさせることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ点灯装置。
  4. 前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記インダクタのインダクタンスを低減させることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
  5. 前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記電源回路の入力電圧を上昇させることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
  6. 前記光源は直列接続された複数の前記発光素子で構成されており、
    前記出力電流保護手段は、前記負荷電流検出部の検出結果が前記第２の閾値以上となった場合、前記負荷電流が供給される前記発光素子の直列個数を減少させることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
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