JP2015072738A - 点灯装置および、これを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子が短絡故障した場合における、固体発光素子の発熱を抑制することができる点灯装置および、これを用いた照明器具を提供する。【解決手段】直流電力を出力する直流電源回路２と、直流電源回路２の出力端間に接続されるスイッチング素子Ｑ１を有し、スイッチング素子Ｑ１の導通状態が制御されることでＬＥＤ素子７１に電力供給する電力変換回路３と、直流電源回路２の出力を制御する第１の制御回路４と、スイッチング素子Ｑ１の導通状態を制御することで、電力変換回路３の出力を制御する第２の制御回路５と、スイッチング素子Ｑ１の短絡を検出する短絡検出回路６とを備え、第１の制御回路４は、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、直流電源回路２の出力を低減させる。【選択図】図１

Description

本発明は、固体発光素子を点灯させる点灯装置および、これを用いた照明器具に関するものである。

従来、ＬＥＤ素子（発光ダイオード）や有機ＥＬ素子等の固体発光素子（半導体発光素子）を点灯させる点灯装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の点灯装置は、力率改善回路，電力変換回路を備える。力率改善回路は、交流電源に接続される。電力変換回路は、力率改善回路の出力を電力変換して固体発光素子に電流を供給することで、固体発光素子を点灯させる。

また、特許文献１の点灯装置は、異常検出回路，制御回路を備える。異常検出回路は、固体発光素子の異常（短絡，開放）を検出する。制御回路は、異常検出回路により固体発光素子の異常が検出されたときに、力率改善回路の動作を停止、または力率改善回路の出力を抑制させる。

特開２０１２−１４８７９号公報

特許文献１の電力変換回路は、固体発光素子に供給する電流を定電流制御するために、スイッチング素子（半導体素子）を備えた降圧チョッパ回路で構成されている。したがって、スイッチング素子が短絡故障した場合、力率改善回路から固体発光素子に電流が供給され続け、固体発光素子が発熱することとなる。特許文献１の異常検出回路は、固体発光素子の異常を検出するものであり、スイッチング素子の短絡故障には対処することができなかった。

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、半導体素子が短絡故障した場合における、固体発光素子の発熱を抑制することができる点灯装置および、これを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の点灯装置は、直流電力を出力する直流電源回路と、前記直流電源回路の出力端間に接続される半導体素子を有し、前記半導体素子の導通状態が制御されることで固体発光素子に電力供給する電力変換回路と、前記直流電源回路の出力を制御する第１の制御回路と、前記半導体素子の導通状態を制御することで、前記電力変換回路の出力を制御する第２の制御回路と、前記半導体素子の短絡を検出する短絡検出回路とを備え、前記第１の制御回路は、前記短絡検出回路が前記半導体素子の短絡を検出した場合、前記直流電源回路の出力を低減させることを特徴とする。

この点灯装置において、前記半導体素子は、前記第２の制御回路によってスイッチング制御されるスイッチング素子で構成され、前記電力変換回路は、前記スイッチング素子に流れる電流が断続されることで、前記固体発光素子に所望の電力を供給するチョッパ回路で構成されることが好ましい。

この点灯装置において、前記半導体素子の高電位側端子または低電位側端子の電圧を検出する第１の電圧検出回路を備え、前記短絡検出回路は、前記第１の電圧検出回路の検出結果と第１の閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記半導体素子が短絡状態であるか否かを判断することが好ましい。

この点灯装置において、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する第１の電流検出回路を備え、前記短絡検出回路は、前記第１の電流検出回路の検出結果と第２の閾値とを比較し、前記第１の電流検出回路の検出結果が第２の閾値以上である期間に基づいて、前記スイッチング素子が短絡状態であるか否かを判断することが好ましい。

この点灯装置において、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する第１の電流検出回路と、前記第２の制御回路が、前記スイッチング素子をオンさせるオン信号を出力すると計時を開始し、前記第１の電流検出回路の検出結果が所定値に達すると計時した値をリセットする第１のタイマとを備え、前記短絡検出回路は、前記第１のタイマが計時する値が第３の閾値を上回る場合、前記スイッチング素子が短絡状態であると判断することが好ましい。

この点灯装置において、第２の電流検出回路と、時間を計測する第２のタイマとを備え、前記チョッパ回路は、インダクタを有しており、前記直流電源回路の出力端間に前記固体発光素子と前記インダクタと前記スイッチング素子とが直列接続され、前記第２の電流検出回路は、前記インダクタに流れる電流を検出し、前記第２のタイマは、前記第２の制御回路が、前記スイッチング素子をオンさせるオン信号を出力すると計時を開始し、前記第２の電流検出回路の検出結果が所定値を下回ると計時した値をリセットし、前記短絡検出回路は、前記第２のタイマが計時する値が第４の閾値を上回る場合、前記スイッチング素子が短絡状態であると判断することが好ましい。

この点灯装置において、前記直流電源回路の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路を備え、前記チョッパ回路は、インダクタを有しており、前記直流電源回路の出力端間に前記固体発光素子と前記インダクタと前記スイッチング素子とが直列接続され、前記第２の制御回路が前記スイッチング素子をオフさせるオフ信号の出力時において、前記第２の電圧検出回路の検出結果が第５の閾値未満である場合、前記短絡検出回路は、前記スイッチング素子が短絡状態であると判断することが好ましい。

本発明の照明器具は、直流電力を出力する直流電源回路と、前記直流電源回路の出力端間に接続される半導体素子を有し、前記半導体素子の導通状態が制御されることで固体発光素子に電力供給する電力変換回路と、前記直流電源回路の出力を制御する第１の制御回路と、前記半導体素子の導通状態を制御することで、前記電力変換回路の出力を制御する第２の制御回路と、前記半導体素子の短絡を検出する短絡検出回路とを備え、前記第１の制御回路は、前記短絡検出回路が前記半導体素子の短絡を検出した場合、前記直流電源回路の出力を低減させる点灯装置と、前記点灯装置から電力供給される固体発光素子とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、短絡検出回路が半導体素子の短絡を検出すると、第１の制御回路は、直流電源回路の出力を低減させることで、固体発光素子に供給される電流を低減させる。したがって、半導体素子が短絡故障した場合における、固体発光素子の発熱を抑制することができるという効果がある。

本発明の実施形態１の点灯装置の回路構成図である。 実施形態１の点灯装置が備えるスイッチング素子が正常時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第４の電圧Ｖ４の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態１の点灯装置が備えるスイッチング素子が短絡故障時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第４の電圧Ｖ４の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態１の変形例１の点灯装置の回路構成図である。 実施形態１の第１の変形例の点灯装置が備えるスイッチング素子が正常時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第５の電圧Ｖ５の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態１の第１の変形例の点灯装置が備えるスイッチング素子が短絡故障時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第５の電圧Ｖ５の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態１の第２の変形例の点灯装置の回路構成図である。 実施形態２の点灯装置の回路構成図である。 実施形態２の点灯装置が備えるスイッチング素子が正常時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第７の電圧Ｖ７の波形図、（ｃ）は出力信号Ｓ２の波形図、（ｄ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態２の点灯装置が備えるスイッチング素子が短絡故障時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第７の電圧Ｖ７の波形図、（ｃ）は出力信号Ｓ２の波形図、（ｄ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態３の点灯装置の回路構成図である。 実施形態３の点灯装置が備えるスイッチング素子が正常時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第４の電圧Ｖ４の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態３の点灯装置が備えるスイッチング素子が短絡故障時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第４の電圧Ｖ４の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態３の変形例の点灯装置の回路構成図である。 実施形態３の変形例の点灯装置が備えるスイッチング素子が正常時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第４の電圧Ｖ４の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態３の変形例の点灯装置が備えるスイッチング素子が短絡故障時における、（ａ）は駆動信号Ｓ１の波形図、（ｂ）は第４の電圧Ｖ４の波形図、（ｃ）はチョッパ電流Ｉ１の波形図である。 実施形態４の点灯装置の回路構成図である。 実施形態５の照明器具の概略構成図である。

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）
本実施形態の点灯装置１の回路構成図を図１に示す。本実施形態の点灯装置１は、直流電源回路２，電力変換回路３，第１の制御回路４，第２の制御回路５，短絡検出回路６を主構成とする。そして、点灯装置１は、商用電源Ｅ１を入力電源として、ＬＥＤ（Light-Emitting-Diode）素子７１（固体発光素子）を点灯させる。以下に、点灯装置１の構成について説明する。

直流電源回路２は、商用電源Ｅ１に接続されており、直流電力を出力する。具体的には、直流電源回路２は、商用電源Ｅ１から入力される交流の電圧Ｖ１（以降、第１の電圧Ｖ１とする）を、直流の電圧Ｖ２（以降、第２の電圧Ｖ２とする）に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ回路で構成されている。また、直流電源回路２の出力端間には、コンデンサＣ１が接続されている。コンデンサＣ１は、平滑コンデンサとして機能する。また、コンデンサＣ１の負極は、回路グランドに接地されている。

第１の制御回路４は、直流電源回路２の動作を制御することで、直流電源回路２の出力を制御する。なお、本実施形態では、第１の制御回路４は、第２の電圧Ｖ２が所定値となるように定電圧制御している。

電力変換回路３は、直流電源回路２の出力に接続されている。そして、電力変換回路３は、直流電源回路２の出力電力を所望の電力レベルに変換し、ＬＥＤ素子７１に電力供給する。具体的には、電力変換回路３は、スイッチング素子Ｑ１（半導体素子），インダクタＬ１，ダイオードＤ１，コンデンサＣ２を備える降圧チョッパ回路で構成されている。コンデンサＣ２，インダクタＬ１，スイッチング素子Ｑ１の順に接続された直列回路が、直流電源回路２の出力端間（コンデンサＣ１の両端間）に接続されている。また、コンデンサＣ２，インダクタＬ１の直列回路と並列に、ダイオードＤ１が接続されている。コンデンサＣ２は、平滑コンデンサとして機能する。また、ダイオードＤ１は、回生ダイオードとして機能する。スイッチング素子Ｑ１は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor）で構成されている。そして、スイッチング素子Ｑ１は、第２の制御回路５によってスイッチング制御される。

また、電力変換回路３の出力端間（コンデンサＣ２の両端間）に、光源７が接続されている。光源７は、１乃至複数（図１では３つ）のＬＥＤ素子７１の直列回路を備えている。このＬＥＤ素子７１の直列回路は、コンデンサＣ２に並列接続されている。

そして、電力変換回路３は、スイッチング素子Ｑ１がスイッチング制御されることで、第２の電圧Ｖ２を降圧した直流電圧を生成し、この直流電圧を光源７に印加する。光源７に直流電圧が印加されることによって、各ＬＥＤ素子７１に直流電流が流れ、各ＬＥＤ素子７１が点灯する。なお、各ＬＥＤ素子７１による電圧降下の総和を、第３の電圧Ｖ３とする。

第２の制御回路５は、駆動信号Ｓ１をスイッチング素子Ｑ１に出力することで、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御する。駆動信号Ｓ１は、Highレベル（以降、Ｈレベルとする）とLowレベル（以降、Ｌレベルとする）とを交互に繰り返す矩形波で構成される。なお、信号レベルがＨレベル時の駆動信号Ｓ１が、スイッチング素子Ｑ１をオンさせるオン信号に相当する。また、信号レベルがＬレベル時の駆動信号Ｓ１が、スイッチング素子Ｑ１をオフさせるオフ信号に相当する。第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号Ｓ１を出力することで、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフさせる。第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフさせることで、スイッチング素子Ｑ１の導通状態を制御、すなわちスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を断続させる。そして、電力変換回路３は、第２の制御回路５によってスイッチング素子Ｑ１に流れる電流が断続されることで、ＬＥＤ素子７１に所望の電力、具体的にはＬＥＤ素子７１に所望の定電流を供給する。なお、本実施形態では、例えば駆動信号Ｓ１の周波数およびオフデューティ（またはオンデューティ）は、予め設定された値に固定されている。なお、駆動信号Ｓ１の周波数およびオフデューティ（またはオンデューティ）の値は、変動するものであってもよい。

さらに、本実施形態の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ１の高電位側端子の電圧Ｖ４、すなわちスイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の電圧Ｖ４（以降、第４の電圧Ｖ４とする）を検出する電圧検出回路８１（第１の電圧検出回路）を備えている。電圧検出回路８１は、検出結果を短絡検出回路６に出力する。

短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１の短絡を検出する。具体的には、短絡検出回路６は、電圧検出回路８１の検出結果（第４の電圧Ｖ４）と、閾値Ｖｔｈ１（第１の閾値）とを比較する比較処理を行う。そして、短絡検出回路６は、比較処理の結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。

以下に、短絡検出回路６が行うスイッチング素子Ｑ１の短絡検出について、図２（ａ）〜（ｃ），図３（ａ）〜（ｃ）に示す波形図を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障していない正常時の波形図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障時の波形図である。なお、図２（ａ），図３（ａ）は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１に出力する「駆動信号Ｓ１」の波形図である。図２（ｂ），図３（ｂ）は、電圧検出回路８１が検出する「第４の電圧Ｖ４」の波形図である。図２（ｃ），図３（ｃ）は、インダクタＬ１に流れる「チョッパ電流Ｉ１」の波形図である。

まず、スイッチング素子Ｑ１が正常（短絡していない）である場合について説明する。

駆動信号Ｓ１の信号レベルがＨレベルである場合、スイッチング素子Ｑ１がオンする。スイッチング素子Ｑ１がオンすることによって、第４の電圧Ｖ４の値はゼロとなる（図２（ｂ）参照）。また、スイッチング素子Ｑ１がオンすることによって、チョッパ電流Ｉ１が直線的に増加する（図２（ｃ）参照）。

そして、駆動信号Ｓ１の信号レベルがＨレベルからＬレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ１がターンオフする。スイッチング素子Ｑ１がオフすることによって、第４の電圧Ｖ４の値は、直流電源回路２が出力する第２の電圧Ｖ２と同じ値となる（図２（ｂ）参照）。また、スイッチング素子Ｑ１がオフすることによって、チョッパ電流Ｉ１が直線的に低減する（図２（ｃ）参照）。

次に、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合について説明する。

スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、駆動信号Ｓ１の信号レベルに関わらず、スイッチング素子Ｑ１は常にオン状態となる。したがって、第４の電圧Ｖ４の値は、常にゼロとなる（図３（ｂ）参照）。また、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、ＬＥＤ素子７１およびインダクタＬ１には、直流電源回路２の電力供給能力で決まる直流電流が流れ続ける（図３（ｃ）参照）。そして、直流電源回路２が出力する第２の電圧Ｖ２の値は、直流電圧Ｖ３（各ＬＥＤ素子７１による電圧降下の総和）と略同じ値となるまで低下する（図３（ｂ）参照）。

上述したように、スイッチング素子Ｑ１が正常である場合、第４の電圧Ｖ４の値は、第２の電圧Ｖ２の値とゼロとを交互に繰り返す（図２（ｂ）参照）。一方、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、第４の電圧Ｖ４の値は、常にゼロとなる（図３（ｂ）参照）。

そこで、本実施形態の短絡検出回路６は、第４の電圧Ｖ４の平均値を算出する。そして、短絡検出回路６は、第４の電圧Ｖ４の平均値と閾値Ｖｔｈ１とを比較することで、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。なお、第４の電圧Ｖ４の平均値は、第２の電圧Ｖ２の値と、駆動信号Ｓ１のオフデューティとの積となる。第４の電圧Ｖ４の平均値が閾値Ｖｔｈ１以上である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１は正常状態（短絡していない）であると判断する。一方、第４の電圧Ｖ４の平均値が閾値Ｖｔｈ１未満である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１は短絡状態であると判断する、すなわちスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出する。そして、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、直流電源回路２の出力を制御する第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を低減させる。

このように、本実施形態の点灯装置１は、直流電源回路２，電力変換回路３，第１の制御回路４，第２の制御回路５，短絡検出回路６を備える。直流電源回路２は、直流電力を出力する。電力変換回路３は、直流電源回路２の出力端間に接続されるスイッチング素子Ｑ１（半導体素子）を有し、スイッチング素子Ｑ１の導通状態が制御されることでＬＥＤ素子７１（固体発光素子）に電力供給する。第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を制御する。第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１の導通状態を制御することで、電力変換回路３の出力を制御する。短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１の短絡を検出する。そして、第１の制御回路４は、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、直流電源回路２の出力を低減させる。

直流電源回路２の出力が低減することによって、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減される。したがって、本実施形態の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障した場合における、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

また、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、第２の電圧Ｖ２の値が、各ＬＥＤ素子７１の順方向電圧の総和以下となるように構成してもよい。第２の電圧Ｖ２の値が、各ＬＥＤ素子７１の順方向電圧の総和以下となるように制御されることによって、各ＬＥＤ素子７１に電流がほとんど流れない消灯状態となる。したがって、ＬＥＤ素子７１の発熱がより抑制され、安全性をより向上させることができる。さらに、直流電源回路２の出力は継続される。したがって、直流電源回路２の出力電源を用いて他の回路（第１の制御回路４，第２の制御回路５，短絡検出回路６など）を駆動させることができるので、別途電源回路を設ける必要がない。

また、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力をゼロにするために、直流電源回路２の駆動を停止させるように構成してもよい。このように構成した場合、電力変換回路３，ＬＥＤ素子７１に電力が供給されないので、安全性を向上させることができる。

また、駆動信号Ｓ１のオンデューティに比較的大きい値を設定する場合、スイッチング素子Ｑ１が正常であっても、第４の電圧Ｖ４の平均値が小さくなる。したがって、第４の電圧Ｖ４の平均値が閾値Ｖｔｈ１付近の値となり、短絡検出回路６が、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると誤った判断をするおそれがある。

そこで、駆動信号Ｓ１のオンデューティに比較的大きい値を設定する場合、短絡検出回路６が、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する前に、第２の制御回路５がオフ信号を出力するように構成することが望ましい。具体的には、第４の電圧Ｖ４の平均値が閾値Ｖｔｈ１未満になると、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出する前に、第２の制御回路５は、駆動信号Ｓ１の信号レベルをＬレベルに設定する。スイッチング素子Ｑ１が正常である場合、スイッチング素子Ｑ１がオフされ、第４の電圧Ｖ４の値が上昇するので、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると誤った判断をすることがない。一方、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、第４の電圧Ｖ４の値は上昇しないので、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

次に、本実施形態の点灯装置１の第１の変形例について説明する。本変形例の点灯装置１の回路構成図を図４に示す。本変形例の点灯装置１は、上述した電圧検出回路８１の代わりに電圧検出回路８２を備えている。電圧検出回路８２は、インダクタＬ１とコンデンサＣ２と光源７との接続中点の電圧Ｖ５（以降、第５の電圧Ｖ５とする）を検出する。そして、電圧検出回路８２は、検出結果を短絡検出回路６に出力する。

短絡検出回路６は、電圧検出回路８２の検出結果（第５の電圧Ｖ５）と、閾値Ｖｔｈ２とを比較する比較処理を行う。そして、短絡検出回路６は、比較処理の結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。

以下に、短絡検出回路６が行うスイッチング素子Ｑ１の短絡検出について、図５（ａ）〜（ｃ），図６（ａ）〜（ｃ）に示す波形図を用いて説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障していない正常時の波形図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障時の波形図である。なお、図５（ａ），図６（ａ）は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１に出力する「駆動信号Ｓ１」の波形図である。図５（ｂ），図６（ｂ）は、電圧検出回路８２が検出する「第５の電圧Ｖ５」の波形図である。図５（ｃ），図６（ｃ）は、インダクタＬ１に流れる「チョッパ電流Ｉ１」の波形図である。

スイッチング素子Ｑ１が正常である場合、スイッチングＱ１のオン・オフに関わらず、第５の電圧Ｖ５は、第２の電圧Ｖ２（直流電源回路２の出力電圧）から直流電圧Ｖ３（各ＬＥＤ素子７１による電圧降下の総和）分だけ降下した値となる（図５（ｂ）参照）。なお、閾値Ｖｔｈ２は、スイッチング素子Ｑ１の正常時における第５の電圧Ｖ５の値よりも小さい値に設定されている。一方、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、第５の電圧Ｖ５の値は、常にゼロとなる（図６（ｂ）参照）。

上述したように、スイッチング素子Ｑ１が正常である場合、第５の電圧Ｖ５の値は、ゼロより大きい所定値となるのに対し、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、第５の電圧Ｖ５の値は、ゼロとなる（図５（ｂ），図６（ｂ）参照）。

そこで、本変形例の短絡検出回路６は、第５の電圧Ｖ５の平均値を算出する。そして、短絡検出回路６は、第５の電圧Ｖ５の平均値と閾値Ｖｔｈ２とを比較することで、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。第５の電圧Ｖ５の平均値が閾値Ｖｔｈ２以上である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１は正常状態（短絡していない）であると判断する。一方、第５の電圧Ｖ５の平均値が閾値Ｖｔｈ２未満である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１は短絡状態であると判断する。

そして、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を低減させる。直流電源回路２の出力が低減することによって、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減される。したがって、本実施形態の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障した場合における、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

次に、本実施形態の点灯装置１の第２の変形例について説明する。本変形例の点灯装置１の回路構成図を図７に示す。本変形例の点灯装置１は、上述した電力変換回路３の代わりに電力変換回路３０を備えている。

電力変換回路３は、降圧チョッパ回路で構成されていたのに対し、電力変換回路３０は、スイッチング素子Ｑ２（半導体素子），抵抗Ｒ１を備えるエミッタフォロワ回路で構成されている。光源７（ＬＥＤ素子７１），スイッチング素子Ｑ２，抵抗Ｒ１の順に接続された直列回路が、直流電源回路２の出力端間（コンデンサＣ１の両端間）に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタで構成されている。第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ２のベース電圧を制御することで、スイッチング素子Ｑ２の導通状態を制御し、ＬＥＤ素子７１に流れる電流を定電流制御する。

さらに、本変形例の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ２の高電位側端子の電圧Ｖ６（以降、第６の電圧Ｖ６とする）を検出する電圧検出回路８３を備えている。電圧検出回路８３は、検出結果を短絡検出回路６に出力する。

短絡検出回路６は、電圧検出回路８３の検出結果（第６の電圧Ｖ６）と、閾値Ｖｔｈ３とを比較する比較処理を行う。そして、短絡検出回路６は、比較処理の結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ２が短絡状態であるか否かを判断する。スイッチング素子Ｑ２が短絡故障している場合、スイッチング素子Ｑ２が正常である場合に比べて、光源７（ＬＥＤ素子７１），スイッチング素子Ｑ２，抵抗Ｒ１の直列回路に流れる電流が大きくなる。光源７（ＬＥＤ素子７１）に流れる電流が増加すると、ＬＥＤ素子７１の順方向電圧が上昇する。そのため、第６の電圧Ｖ６は、正常である場合よりも低下する。さらに、直流電源回路２の出力電力が電力供給能力をを超えた時点で、直流電源回路２が出力する第２の電圧Ｖ２の値は低下するので、第６の電圧Ｖ６がさらに低下することになる。

そこで、本変形例の短絡検出回路６は、第６の電圧Ｖ６の平均値を算出する。そして、短絡検出回路６は、第６の電圧Ｖ６の平均値と閾値Ｖｔｈ３とを比較することで、スイッチング素子Ｑ２が短絡状態であるか否かを判断する。第６の電圧Ｖ６の平均値が閾値Ｖｔｈ３以上である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ２が正常状態（短絡していない）であると判断する。一方、第６の電圧Ｖ６の平均値が閾値Ｖｔｈ３未満である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ２が短絡状態であると判断する。

そして、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ２の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を低減させる。直流電源回路２の出力が低減することによって、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減される。したがって、本変形例の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ２が短絡故障した場合における、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

なお、電圧検出回路８３は、スイッチング素子Ｑ２の低電位側端子の電圧を検出し、短絡検出回路６は、電圧検出回路８３の検出結果と閾値との比較結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ２が短絡状態であるか否かを判断するように構成してもよい。

（実施形態２）
本実施形態の点灯装置１の回路構成図を図８に示す。本実施形態の点灯装置１は、実施形態１の電圧検出回路８１の代わりに電流検出回路８４（第１の電流検出回路）を備え、短絡検出回路６はコンパレータ６１を備えている。他の構成は、実施形態１と同一であり、実施形態１と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

電流検出回路８４は、抵抗Ｒ２で構成されており、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出する。電流検出回路８４は、スイッチング素子Ｑ１のソースと回路グランドとの間に接続されている。そして、電流検出回路８４は、抵抗Ｒ２の両端電圧Ｖ７（以降、第７の電圧Ｖ７とする）を、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流の検出値として、短絡検出回路６に出力する。

短絡検出回路６は、電流検出回路８４の検出結果（第７の電圧Ｖ７）と、閾値Ｖｔｈ４（第２の閾値）とを比較するコンパレータ６１を備えている。コンパレータ６１は、第７の電圧Ｖ７と閾値Ｖｔｈ４との比較結果に基づいて信号レベルを設定した出力信号Ｓ２を出力する。具体的には、コンパレータ６１は、第７の電圧Ｖ７が閾値Ｖｔｈ４以上である場合、出力信号Ｓ２の信号レベルをHighレベル（以降、Ｈレベルとする）に設定する。また、コンパレータ６１は、第７の電圧Ｖ７が閾値Ｖｔｈ４未満である場合、出力信号Ｓ２の信号レベルをLowレベル（以降、Ｌレベルとする）に設定する。

そして、短絡検出回路６は、第７の電圧Ｖ７が閾値Ｖｔｈ４以上である期間、すなわち出力信号Ｓ２がＨレベルである期間Ｔ１（以降、Ｈレベル期間Ｔ１とする）に基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。

以下に、短絡検出回路６が行うスイッチング素子Ｑ１の短絡検出について、図９（ａ）〜（ｄ），図１０（ａ）〜（ｄ）に示す波形図を用いて説明する。図９（ａ）〜（ｄ）は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障していない正常時の波形図である。図１０（ａ）〜（ｄ）は、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障時の波形図である。なお、図９（ａ），図１０（ａ）は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１に出力する「駆動信号Ｓ１」の波形図である。図９（ｂ），図１０（ｂ）は、電流検出回路８４が検出する「第７の電圧Ｖ７」の波形図である。図９（ｃ），図１０（ｃ）は、コンパレータ６１が出力する「出力信号Ｓ２」の波形図である。図９（ｄ），図１０（ｄ）は、インダクタＬ１に流れる「チョッパ電流Ｉ１」の波形図である。

まず、スイッチング素子Ｑ１が正常（短絡していない）である場合について説明する。

駆動信号Ｓ１の信号レベルがＨレベルである場合、スイッチング素子Ｑ１がオンする。スイッチング素子Ｑ１がオンすることによって、第７の電圧Ｖ７（スイッチング素子Ｑ１に流れる電流）およびチョッパ電流Ｉ１が直線的に増加する（図９（ｂ），図９（ｄ）参照）。そして、第７の電圧Ｖ７が閾値Ｖｔｈ４以上になると、コンパレータ６１が出力する出力信号Ｓ２の信号レベルがＬレベルからＨレベルに切り替わる（図９（ｃ）参照）。

そして、駆動信号Ｓ１の信号レベルがＨレベルからＬレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑ１がターンオフする。スイッチング素子Ｑ１がオフすることによって、第７の電圧Ｖ７（スイッチング素子Ｑ１に流れる電流）は、ゼロとなる（図９（ｂ）参照）。また、また、スイッチング素子Ｑ１がオフすることによって、チョッパ電流Ｉ１が直線的に低減する（図９（ｄ）参照）。

次に、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合について説明する。

スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、駆動信号Ｓ１の信号レベルに関わらず、スイッチング素子Ｑ１は常にオン状態となる。この場合、ＬＥＤ素子７１，インダクタＬ１，スイッチング素子Ｑ１には、直流電源回路２の電力供給能力で決まる直流電流が流れ続け、第７の電圧Ｖ７が閾値Ｖｔｈ４よりも常に高い状態となる（図１０（ｂ），図１０（ｄ）参照）。したがって、コンパレータ６１が出力する出力信号Ｓ２の信号レベルは、常にＨレベルとなる（図１０（ｃ）参照）。

上述したように、スイッチング素子Ｑ１が正常である場合、出力信号Ｓ２の信号レベルは、ＨレベルとＬレベルとを交互に繰り返す（図９（ｃ）参照）。一方、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障している場合、出力信号Ｓ２の信号レベルは、常にＨレベルとなる（図１０（ｃ）参照）。

そこで、本実施形態の短絡検出回路６は、出力信号Ｓ２の信号レベルがＨレベルである期間Ｔ１（Ｈレベル期間Ｔ１）の時間長さに基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。Ｈレベル期間Ｔ１の時間長さが閾値Ｔｔｈ１未満である場合、すなわちＨレベル期間Ｔ１が所定期間経過する前に、出力信号Ｓ２の信号レベルがＬレベルに切り替わった場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１は正常状態であると判断する。一方、Ｈレベル期間Ｔ１の時間長さが閾値Ｔｔｈ１以上である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１は短絡状態であると判断する。

そして、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を低減させる。直流電源回路２の出力が低減することによって、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減される。したがって、本変形例の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ２が短絡故障した場合における、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

なお、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かの判断方法は、上記に限定しない。

例えば、短絡検出回路６は、出力信号Ｓ２の信号レベルを平均化し、出力信号Ｓ２の平均値と閾値との比較結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断するように構成してもよい。出力信号Ｓ２の平均値が閾値未満である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると判断する。一方、出力信号Ｓ２の平均値が閾値以上である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

また、短絡検出回路６は、出力信号Ｓ２の信号レベルが切り替わる間隔に基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断するように構成してもよい。所定期間以内に、出力信号Ｓ２の信号レベルが「Ｈレベル→Ｌレベル」または、「Ｌレベル→Ｈレベル」に切り替わった場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると判断する。一方、所定期間経過したにも関わらず、出力信号Ｓ２の信号レベルが「Ｈレベル→Ｌレベル」または、「Ｌレベル→Ｈレベル」に切り換わらない場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

また、短絡検出回路６は、駆動信号Ｓ１の信号レベルがＬレベルからＨレベルに切り換わった時点における、出力信号Ｓ２の信号レベルに基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断するように構成してもよい。駆動信号Ｓ１の信号レベルがＬレベルからＨレベルに切り替わった時点における、出力信号Ｓ２の信号レベルがＬレベルである場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると判断する（図９（ａ）（ｃ）参照）。一方、駆動信号Ｓ１の信号レベルがＬレベルからＨレベルに切り替わった時点における、出力信号Ｓ２の信号レベルがＨレベルである場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する（図１０（ａ）（ｃ）参照）。

（実施形態３）
本実施形態の点灯装置１の回路構成図を図１１に示す。本実施形態の点灯装置１は、実施形態２の点灯装置１の構成に加えて、電流検出回路８５（第２の電流検出回路），タイマ９１（第１のタイマ）を備えている。さらに、本実施形態の点灯装置１は、第２の制御回路５によるスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御方法および、短絡検出回路６によるスイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かの判断方法が、実施形態２の点灯装置１と異なる。他の構成は、実施形態２と同一であり、実施形態２と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

電流検出回路８５は、インダクタＬ１に流れるチョッパ電流Ｉ１を検出する。具体的には、電流検出回路８５は、インダクタＬ１の両端間の電圧Ｖ８（以降、第８の電圧Ｖ８とする）を検出することで、インダクタＬ１に電流が流れているか否かを検出する。

そして、第２の制御回路５は、電流検出回路８４の検出結果（第７の電圧Ｖ７）および電流検出回路８５の検出結果（第８の電圧Ｖ８）に基づいて、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御する。以下に、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御について、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す波形図を用いて説明する。なお、図１２（ａ）は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１に出力する「駆動信号Ｓ１」の波形図である。図１２（ｂ）は、「第４の電圧Ｖ４」の波形図である。図１２（ｃ）は、インダクタＬ１に流れる「チョッパ電流Ｉ１」の波形図である。

第２の制御回路５は、電流検出回路８４の検出結果（第７の電圧Ｖ７）に基づいて、スイッチング素子Ｑ１をターンオフさせるタイミングを決定する。また、第２の制御回路５は、電流検出回路８５の検出結果（第８の電圧Ｖ８）に基づいて、スイッチング素子Ｑ１をターンオンさせるタイミングを決定する。具体的には、第２の制御回路５は、第７の電圧Ｖ７が所定値に達するとスイッチング素子Ｑ１をターンオフさせる。すなわち、第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流（＝スイッチング素子Ｑ１のオン時におけるチョッパ電流Ｉ１）が閾値Ｉｔｈ１に達すると、スイッチング素子Ｑ１をターンオフさせる（図１２（ａ）（ｃ）参照）。スイッチング素子Ｑ１がオフすることによって、チョッパ電流Ｉ１が直線的に低減し、チョッパ電流Ｉ１がゼロを下回ると、第８の電圧Ｖ８の極性が反転して所定値を下回る。第２の制御回路５は、第８の電圧Ｖ８の値が所定値を下回る、すなわちチョッパ電流Ｉ１がゼロになると、スイッチング素子Ｑ１をターンオンさせる（図１２（ａ），（ｃ）参照）。このように、第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１を臨界モードでスイッチング制御しており、チョッパ電流Ｉ１は三角波となる（図１２（ｃ）参照）。

また、タイマ９１は、第２の制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１をオンさせるオン信号（信号レベルがＨレベル時の駆動信号Ｓ１）を出力すると計時を開始する。そして、タイマ９１は、電流検出回路８４の検出結果（第７の電圧Ｖ７）が所定値に達すると計時した値をリセットする。すなわち、タイマ９１は、第２の制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１をオフさせるオフ信号（信号レベルがＬレベル時の駆動信号Ｓ１）を出力すると計時した値をリセットする。このように、タイマ９１は、駆動信号Ｓ１の信号レベルがＨレベルに設定された期間Ｔ２（以降、Ｈレベル期間Ｔ２とする）を計測する。

ここで、第２の制御回路５は、駆動信号Ｓ１の信号レベルをＨレベルに設定するＨレベル期間Ｔ２に、上限値Ｔ２０（第３の閾値）が設定されている。また、第２の制御回路５は、駆動信号Ｓ１の信号レベルをＬレベルに設定するＬレベル期間Ｔ３に、上限値Ｔ３０が設定されている。そして、第２の制御回路５は、Ｈレベル期間Ｔ２が上限値Ｔ２０を上回ると、駆動信号Ｓ１の信号レベルを強制的にＬレベルに切り替える。また、第２の制御回路５は、Ｌレベル期間Ｔ３が上限値Ｔ３０を上回ると、駆動信号Ｓ１の信号レベルを強制的にＨレベルに切り替える。

例えば、光源７への供給電力に過渡的な変化が発生して、直流電源回路２が出力する第２の電圧Ｖ２に瞬時降下が生じた場合、チョッパ電流Ｉ１が閾値Ｉｔｈ１に達しないおそれがある。このような場合、第２の制御回路５は、Ｈレベル期間Ｔ２が上限値Ｔ２０を上回ると、駆動信号Ｓ１の信号レベルを強制的にＬレベルに切り替えることで、スイッチング素子Ｑ１を強制的にオフし、出力電流を低減させる。

次に、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障した場合について、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す波形図を用いて説明する。なお、図１３（ａ）は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１に出力する「駆動信号Ｓ１」の波形図である。図１３（ｂ）は、「第４の電圧Ｖ４」の波形図である。図１３（ｃ）は、インダクタＬ１に流れる「チョッパ電流Ｉ１」の波形図である。

スイッチング素子Ｑ１が短絡することによって、直流電源回路２が出力する第２の電圧Ｖ２の値は、直流電圧Ｖ３（各ＬＥＤ素子７１による電圧降下の総和）と略同じ値となるまで低下する（図１３（ｂ）参照）。そして、インダクタＬ１には、直流電源回路２の電力供給能力で決まる直流電流が流れ続け、チョッパ電流Ｉ１の値は、閾値Ｉｔｈ１よりも低い値で略一定となる。そのため、第２の制御回路５は、Ｈレベル期間Ｔ２が上限値Ｔ２０を上回ると駆動信号Ｓ１の信号レベルをＬレベルに切り替え、Ｌレベル期間Ｔ３が上限値Ｔ３０を上回ると駆動信号Ｓ１の信号レベルをＨレベルに切り替える動作を繰り返す（図１３（ａ）参照）。

次に、短絡検出回路６によるスイッチング素子Ｑ１の短絡検出について説明する。

上述したように、タイマ９１は、第２の制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１をオンさせるオン信号（信号レベルがＨレベル時の駆動信号Ｓ１）を出力すると計時を開始する。また、タイマ９１は、第２の制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１をオフさせるオフ信号（信号レベルがＬレベル時の駆動信号Ｓ１）を出力すると計時した値をリセットする。

短絡検出回路６には、電流検出回路８４の検出結果（第７の電圧Ｖ７）と、タイマ９１が計時する値とが入力される。そして、短絡検出回路６は、電流検出回路８４の検出結果とタイマ９１が計時する値とに基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。具体的には、タイマ９１が計時中に、第７の電圧Ｖ７が所定値に達した場合（チョッパ電流Ｉ１が閾値Ｉｔｈ１に達した場合）、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると判断する。一方、タイマ９１が計時中に、第７の電圧Ｖ７が所定値に達しない場合（チョッパ電流Ｉ１が閾値Ｉｔｈ１に達しない場合）、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

すなわち、タイマ９１が計時する値が、Ｈレベル期間Ｔ２の上限値Ｔ２０（第３の閾値）を上回る場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

なお、本実施形態では、短絡検出回路６は、タイマ９１が計時する値が上限値Ｔ２０を複数回上回った場合に、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。これにより、例えば第２の電圧Ｖ２に瞬時降下が発生した場合における、短絡検出回路６の誤判断を防止することができる。

そして、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を低減させる。直流電源回路２の出力が低減することによって、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減される。したがって、本変形例の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ２が短絡故障した場合における、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

次に、本実施形態の点灯装置１の変形例について説明する。本変形例の点灯装置１の回路構成図を図１４に示す。本変形例の点灯装置１は、タイマ９１の代わりに、タイマ９２（第２のタイマ）を備えており、短絡検出回路６によるスイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かの判断方法が上記とは異なる。

タイマ９２は、第２の制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１をオンさせるオン信号（信号レベルがＨレベル時の駆動信号Ｓ１）を出力すると計時を開始する。また、タイマ９２は、電流検出回路８５の検出結果（第８の電圧Ｖ８）が所定値を下回る、すなわち第２の制御回路５が、スイッチング素子Ｑ１を再びオンさせるオン信号を出力すると、計時した値をリセットする。つまり、タイマ９２は、駆動信号Ｓ１の周期Ｔ４を計測する。

次に、本変形例におけるスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御について、図１５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。なお、図１５（ａ）は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１に出力する「駆動信号Ｓ１」の波形図である。図１５（ｂ）は、「第４の電圧Ｖ４」の波形図である。図１５（ｃ）は、インダクタＬ１に流れる「チョッパ電流Ｉ１」の波形図である。

上記同様に、本変形例の第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１を臨界モードでスイッチング制御している。また、本変形例の第２の制御回路５は、Ｌレベル期間Ｔ３の上限値Ｔ３０の代わりに、駆動信号Ｓ１の周期Ｔ４の上限値Ｔ４０（第４の閾値）が設定されている。そして、第２の制御回路５は、Ｈレベル期間Ｔ２が上限値Ｔ２０を上回ると、駆動信号Ｓ１の信号レベルを強制的にＬレベルに切り替える。また、第２の制御回路５は、駆動信号Ｓ１の周期Ｔ４が上限値Ｔ４０を上回ると、駆動信号Ｓ１の信号レベルを強制的にＨレベルに切り替える。

例えば、電力変換回路３の起動時において、コンデンサＣ２の両端電圧が低い場合、第８の電圧Ｖ８の変化が小さく、第２の制御回路５は、チョッパ電流Ｉ１がゼロになったことを検出できないおそれがある。このような場合、第２の制御回路５は、駆動信号Ｓ１の周期Ｔ４が上限値Ｔ４０を上回ると、駆動信号Ｓ１の信号レベルを強制的にＨレベルに切り替えることで、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を継続させることができる。

次に、本変形例の短絡検出回路６によるスイッチング素子Ｑ１の短絡検出について説明する。

図１６（ａ）〜（ｃ）に、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障した場合における波形図を示す。なお、図１６（ａ）は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１に出力する「駆動信号Ｓ１」の波形図である。図１６（ｂ）は、「第４の電圧Ｖ４」の波形図である。図１６（ｃ）は、インダクタＬ１に流れる「チョッパ電流Ｉ１」の波形図である。

図１６（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障した際に、チョッパ電流Ｉ１が閾値Ｉｔｈ１の近傍の値となった場合、Ｈレベル期間Ｔ２が上限値Ｔ２０を上回る前に、第２の制御回路５からオフ信号が出力されるおそれがある。このような場合、Ｈレベル期間Ｔ２を計測するタイマ９１を用いて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断すると、スイッチング素子Ｑ１が短絡しているにも関わらず、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると誤って判断するおそれがある。

そこで、本変形例の短絡検出回路６には、電流検出回路８５の検出結果（第８の電圧Ｖ８）と、タイマ９２が計時する値とが入力される。そして、短絡検出回路６は、電流検出回路８５の検出結果とタイマ９２が計時する値とに基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。具体的には、タイマ９２の計時中に、第８の電圧Ｖ８がゼロになった場合（チョッパ電流Ｉ１がゼロになった場合）、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると判断する。一方、タイマ９２が計時中に、第８の電圧Ｖ８がゼロにならない場合（チョッパ電流Ｉ１がゼロにならない場合）、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

すなわち、タイマ９２が計時する値が、駆動信号Ｓ１の周期Ｔ４の上限値Ｔ４０（第４の閾値）を上回る場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

そして、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を低減させる。直流電源回路２の出力が低減することによって、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減される。したがって、本変形例の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ２が短絡故障した場合における、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

このように、本変形例では、駆動信号Ｓ１の周期Ｔ４を計測するタイマ９２を用いて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断している。したがって、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障し、チョッパ電流Ｉ１が閾値Ｉｔｈの近傍の値となった場合に、スイッチング素子Ｑ１が短絡しているにも関わらず、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると誤って判断することを防止することができる。

なお、上述したように、電力変換回路３の起動直後は、コンデンサＣ２の両端電圧が低く、駆動信号Ｓ１の周期Ｔ４が上限値Ｔ４０を上回るおそれがある。そのため、電力変換回路３が起動してから、コンデンサＣ２の両端電圧が上昇するのに十分な時間が経過するまでの期間中は、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡検出を行わないように構成することが望ましい。

（実施形態４）
本実施形態の点灯装置１の回路構成図を図１７に示す。本実施形態の点灯装置１は、実施形態１の電圧検出回路８１の代わりに、電圧検出回路８６（第２の電圧検出回路），電圧検出回路８７を備えている。さらに、本実施形態の点灯装置１は、第２の制御回路５によるスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御方法および、短絡検出回路６によるスイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かの判断方法が、実施形態１の点灯装置１と異なる。他の構成は、実施形態１と同一であり、実施形態１と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

電圧検出回路８６は、直流電源回路２の出力電圧（第２の電圧Ｖ２）を検出し、検出結果を第２の制御回路５および短絡検出回路６に出力する。また、電圧検出回路８７は、直流電源回路２の入力電圧（第１の電圧Ｖ１）を検出し、検出結果を短絡検出回路６に出力する。

電圧検出回路８６の検出結果（第２の電圧Ｖ２）が所定値以上である場合、第２の制御回路５は、ＨレベルとＬレベルとを交互に繰り返す駆動信号Ｓ１をスイッチング素子Ｑ１に出力することで、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフ駆動させる。一方、電圧検出回路８６の検出結果（第２の電圧Ｖ２）が所定値未満である場合、第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１に出力する駆動信号Ｓ１の信号レベルを所定期間Ｌレベルに設定、すなわち所定期間オフ信号を出力し、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を一時停止させる。つまり、第２の制御回路５は、第２の電圧Ｖ２が低下した際に、スイッチング素子Ｑ１を強制的にオフ状態に維持させる。

例えば、光源７への出力電力の過渡的な変化による第２の電圧Ｖ２が低減した場合、スイッチング素子Ｑ１が強制的にオフされることによって、光源７への供給電流が低減し、第２の電圧Ｖ２が復帰する。そして、所定期間以内に、第２の電圧Ｖ２が復帰して所定値以上となった場合、第２の制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフ駆動を再開させる。

しかし、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障した場合、第２の電圧Ｖ２の値は、直流電圧Ｖ３（各ＬＥＤ素子７１による電圧降下の総和）と略同じ値となるまで低下した状態となり、第２の電圧Ｖ２は復帰しない（図３（ｂ）参照）。

そこで、短絡検出回路６は、第２の制御回路５がスイッチング素子Ｑ１を強制的にオフ状態に維持させている際における第２の電圧Ｖ２に基づいて、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かを判断する。具体的には、短絡検出回路６は、第２の制御回路５がオフ信号を所定期間出力している際における、電圧検出回路８６の検出結果（第２の電圧Ｖ２）と閾値Ｖｔｈ５（第５の閾値）とを比較する。そして、電圧検出回路８６の検出結果（第２の電圧Ｖ２）が閾値Ｖｔｈ５以上となった場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が正常状態であると判断する。一方、電圧検出回路８６の検出結果（第２の電圧Ｖ２）が閾値Ｖｔｈ５未満である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断する。

そして、短絡検出回路６がスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出した場合、第１の制御回路４は、直流電源回路２の出力を低減させる。直流電源回路２の出力が低減することによって、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減される。したがって、本変形例の点灯装置１は、スイッチング素子Ｑ２が短絡故障した場合における、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

また、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であるか否かの判断条件に、電圧検出回路８７の検出結果が所定値以上であるか否かも付け加えてもよい。例えば、何らかの理由によって第１の電圧Ｖ１が大きく低減した場合、第２の電圧Ｖ２も低減することとなる。この場合、スイッチング素子Ｑ１が正常であったとしても、第２の電圧Ｖ２は復帰しない。したがって、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると誤った判断をするおそれがある。そこで、第２の制御回路５がオフ信号の出力時における、電圧検出回路８６の検出結果が閾値Ｖｔｈ５未満かつ、電圧検出回路８７の検出結果が所定値以上である場合、短絡検出回路６は、スイッチング素子Ｑ１が短絡状態であると判断するように構成してもよい。このように構成することによって、第１の電圧Ｖ１の低減時における短絡検出回路６の誤判断を防止することができる。

なお、実施形態１〜４において、降圧チョッパ回路で構成された電力変換回路３を用いて説明したが、電力変換回路３は他の構成のチョッパ回路（例えば昇圧チョッパ回路，昇降圧チョッパ回路など）または、チョッパ回路以外の構成でもよい。また、電力変換回路３は、複数のチョッパ回路が組み合わされた構成（例えば、昇圧チョッパ回路の後段に降圧チョッパ回路を備える構成）でもよい。

また、実施形態１〜４において、直流電源回路２は、商用電源Ｅ１を入力電源としたＡＣ−ＤＣコンバータ回路で構成されているが、直流電源を入力電源としたＤＣ−ＤＣコンバータ回路で構成されていてもよい。

また、実施形態１〜４において、光源７は、ＬＥＤ素子７１（発光ダイオード）を備えているが、他の固体発光素子（例えば、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子）を備えた構成であってもよい。

また、実施形態１〜４の点灯装置１の構成，制御，機能を組み合わせて、点灯装置１を構成してもよい。

（実施形態５）
本実施形態の照明器具１０の概略構成図を図１８に示す。本実施形態の照明器具１０は、実施形態１〜４のうちいずれかの点灯装置１と、点灯装置１から電力供給される光源７とを備える電源別置型ＬＥＤ照明器具である。

点灯装置１の筐体１１と、光源７の筐体７２とが別体に構成されている。筐体１１は、天井１００の裏面に設置されている。筐体７２は、下端が開口した円筒状に形成されており、天井１００に形成された孔１０１に埋め込まれるように設けられている。筐体７２内の底面（上面）には、基板７３が設けられており、この基板７３の下面に複数（図１８では３つ）のＬＥＤ素子７１が実装されている。また、筐体７２の開口を塞ぐように、光拡散板７４が設けられている。光拡散板７４は、ＬＥＤ素子７１から照射される光を拡散させる。

筐体１１から導電線１１１が導出されており、この導電線１１１の先端にコネクタ１１２が設けられている。また、筐体７２から導電線７２１が導出されており、この導電線７２１の先端にコネクタ７２２が設けられている。そして、コネクタ１１２とコネクタ７２２とが接続されることで、点灯装置１とＬＥＤ素子７１とが電気的に接続される。

本実施形態の照明器具１０は、実施形態１〜４のうちいずれかの点灯装置１を備えているので、電力変換回路３を構成するスイッチング素子Ｑ１（半導体素子）の短絡を検出することができる。そして、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障した場合、ＬＥＤ素子７１に流れる電流が低減されるので、ＬＥＤ素子７１の発熱を抑制することができ、安全性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、照明器具１０は、点灯装置１と光源７とが別体に設けられた電源別置型ＬＥＤ照明器具で構成されているが、点灯装置１と光源７とが一体に設けられた電源一体型ＬＥＤ照明器具で構成されていてもよい。

１ 点灯装置
２ 直流電源回路
３ 電力変換回路
４ 第１の制御回路
５ 第２の制御回路
６ 短絡検出回路
７ 光源
７１ ＬＥＤ素子（固体発光素子）
８１ 電圧検出回路（第１の電圧検出回路）

Claims (8)

1. 直流電力を出力する直流電源回路と、
   前記直流電源回路の出力端間に接続される半導体素子を有し、前記半導体素子の導通状態が制御されることで固体発光素子に電力供給する電力変換回路と、
   前記直流電源回路の出力を制御する第１の制御回路と、
   前記半導体素子の導通状態を制御することで、前記電力変換回路の出力を制御する第２の制御回路と、
   前記半導体素子の短絡を検出する短絡検出回路とを備え、
   前記第１の制御回路は、前記短絡検出回路が前記半導体素子の短絡を検出した場合、前記直流電源回路の出力を低減させる
   ことを特徴とする点灯装置。
2. 前記半導体素子は、前記第２の制御回路によってスイッチング制御されるスイッチング素子で構成され、
   前記電力変換回路は、前記スイッチング素子に流れる電流が断続されることで、前記固体発光素子に所望の電力を供給するチョッパ回路で構成される
   ことを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記半導体素子の高電位側端子または低電位側端子の電圧を検出する第１の電圧検出回路を備え、
   前記短絡検出回路は、前記第１の電圧検出回路の検出結果と第１の閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記半導体素子が短絡状態であるか否かを判断する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
4. 前記スイッチング素子に流れる電流を検出する第１の電流検出回路を備え、
   前記短絡検出回路は、前記第１の電流検出回路の検出結果と第２の閾値とを比較し、前記第１の電流検出回路の検出結果が第２の閾値以上である期間に基づいて、前記スイッチング素子が短絡状態であるか否かを判断する
   ことを特徴とする請求項２記載の点灯装置。
5. 前記スイッチング素子に流れる電流を検出する第１の電流検出回路と、
   前記第２の制御回路が、前記スイッチング素子をオンさせるオン信号を出力すると計時を開始し、前記第１の電流検出回路の検出結果が所定値に達すると計時した値をリセットする第１のタイマとを備え、
   前記短絡検出回路は、前記第１のタイマが計時する値が第３の閾値を上回る場合、前記スイッチング素子が短絡状態であると判断する
   ことを特徴とする請求項２記載の点灯装置。
6. 第２の電流検出回路と、
   時間を計測する第２のタイマとを備え、
   前記チョッパ回路は、インダクタを有しており、前記直流電源回路の出力端間に前記固体発光素子と前記インダクタと前記スイッチング素子とが直列接続され、
   前記第２の電流検出回路は、前記インダクタに流れる電流を検出し、
   前記第２のタイマは、前記第２の制御回路が、前記スイッチング素子をオンさせるオン信号を出力すると計時を開始し、前記第２の電流検出回路の検出結果が所定値を下回ると計時した値をリセットし、
   前記短絡検出回路は、前記第２のタイマが計時する値が第４の閾値を上回る場合、前記スイッチング素子が短絡状態であると判断する
   ことを特徴とする請求項２記載の点灯装置。
7. 前記直流電源回路の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路を備え、
   前記チョッパ回路は、インダクタを有しており、前記直流電源回路の出力端間に前記固体発光素子と前記インダクタと前記スイッチング素子とが直列接続され、
   前記第２の制御回路が前記スイッチング素子をオフさせるオフ信号の出力時において、前記第２の電圧検出回路の検出結果が第５の閾値未満である場合、前記短絡検出回路は、前記スイッチング素子が短絡状態であると判断する
   ことを特徴とする請求項２記載の点灯装置。
8. 請求項１乃至７のうち、いずれか１項に記載の点灯装置と、
   前記点灯装置から電力供給される固体発光素子とを備える
   ことを特徴とする照明器具。
   
   
   
   

Images