JP2016212953A - 点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電圧が急変した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチング素子に過大な電流が流れることを抑制できる点灯装置を提供する。【解決手段】点灯装置１は、固体発光素子（ＬＥＤ２）に電流を出力する点灯装置１であって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を検出する出力検出部１３とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチング素子１６と、スイッチング素子１６を制御する制御装置１１と、スイッチング素子１６に流れる電流を検出する電流検出部１２とを備え、制御装置１１は、電流検出部１２が検出した電流値が予め定められた閾値より小さい場合に前記出力検出部が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子１６を制御し、当該電流値が当該閾値より大きい場合に、当該オンデューティより小さいオンデューティでスイッチング素子１６を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、点灯装置及び照明器具に関し、特に、固体発光素子に電流を出力する点灯装置及びその点灯装置を備える照明器具に関する。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の固体発光素子に電流を供給する点灯装置として、様々な点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎｄｅｄ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）型のＤＣ／ＤＣコンバータを有する点灯装置が開示されている。ＳＥＰＩＣ型のＤＣ／ＤＣコンバータによれば、昇降圧（昇圧及び降圧）動作が可能である。さらに、ＳＥＰＩＣ型のＤＣ／ＤＣコンバータによれば、商用交流電源に対してインダクタが接続された状態となり、商用交流電源の全周期においてスイッチング素子によるスイッチングによって電流が流れ、入力電流の力率が改善される。

特開２００７−１８９００４号公報

ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータが有するスイッチング素子のスイッチング制御として、スイッチング素子を一定周期でオンさせることで、制御回路が簡素化されるというメリットがある。

しかしながら、上記特許文献１の点灯装置では、スイッチング素子を一定周期でオンさせた場合には、商用交流電源の電源電圧が急変した時に、動作が不安定になってしまうという問題がある。つまり、商用交流電源の電源電圧が急変した時に、ＤＣ／ＤＣコンバータが有するインダクタとコンデンサとによるＬＣ共振が起こって電流振動が生じ、スイッチング素子に流れる電流が徐々に増加し、スイッチング素子が破壊してしまう可能性がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える点灯装置であって、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電圧が急変した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ内に含まれるスイッチング素子に過大な電流が流れることを抑制できる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、固体発光素子に電流を出力する点灯装置であって、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を検出する出力検出部とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子と、スイッチング素子のオンオフを制御する制御装置と、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部とを備える。制御装置は、電流検出部が検出した電流値が予め定められた閾値より小さい場合に、出力検出部が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子を制御する。一方、制御装置は、電流値が閾値より大きい場合に、オンデューティより小さいオンデューティでスイッチング素子を制御する。

本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える点灯装置であって、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電圧が急変した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ内に含まれるスイッチング素子に過大な電流が流れることを抑制できる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供できる。

図１は、実施の形態１に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図２は、実施の形態１に係る帰還回路の構成を示す回路図である。 図３は、実施の形態１に係る点灯装置の動作の概要を示すタイミングチャートである。 図４は、比較例の点灯装置の構成を示す回路図である。 図５は、比較例の点灯装置の動作の概要を示すタイミングチャートである。 図６は、実施の形態１の変形例１に係る過電流抑制回路の構成を示す回路図である。 図７は、実施の形態１の変形例２に係る過電流抑制回路の構成を示す回路図である。 図８は、実施の形態１の変形例３に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図９は、実施の形態１の変形例３に係る定電流回路の構成を示す回路図である。 図１０は、実施の形態１の変形例４に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図１１は、実施の形態２に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図１２は、実施の形態２に係る帰還回路の構成を示す回路図である。 図１３は、実施の形態３に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図１４は、実施の形態３に係る帰還回路の構成を示す回路図である。 図１５は、実施の形態３に係る点灯装置の動作の概要を示すタイミングチャートである。 図１６は、実施の形態４に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図１７は、実施の形態４に係る過電流抑制回路の構成を示す回路図である。 図１８は、実施の形態４に係る点灯装置の動作の概要を示すタイミングチャートである。 図１９は、実施の形態５に係る照明器具の外観図である。 図２０は、実施の形態５に係る照明器具の外観図である。 図２１は、実施の形態５に係る照明器具の外観図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
［１−１．構成］
まず、実施の形態１に係る点灯装置の構成について、図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る点灯装置１の構成を示す回路図である。なお、図１には、点灯装置１に合わせて、交流電源３、フィルタ回路４、整流回路５及びＬＥＤ２も示されている。

交流電源３は、交流電圧を出力する電源である。交流電源３は、交流電圧を出力する電源であれば特に限定されない。交流電源３は、例えば、商用電源などの系統電源である。

フィルタ回路４は、点灯装置１から発生するスイッチング動作による高周波ノイズが交流電源３に漏出することを抑制するためにフィルタである。本実施の形態では、フィルタ回路４は、交流電源３の両出力端の間に接続されるコンデンサ４３と、交流電源３の各出力端に接続されるインダクタ４１及び４２とを備える。

整流回路５は、入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する回路である。本実施の形態では、整流回路５は、交流電源３からフィルタ回路４を介して入力された交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧を点灯装置１に出力する。また、本実施の形態では、整流回路５は、ダイオードブリッジで構成されるが、整流回路５は、交流電圧を直流電圧に変換する回路であれば特に限定されない。

点灯装置１は、固体発光素子に電流を出力する装置である。本実施の形態では、固体発光素子としてＬＥＤ２が用いられる。図１に示されるように、点灯装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と出力検出部１３とを備える。以下、点灯装置１の各構成要素について説明する。

出力検出部１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を検出する検出部である。本実施の形態では、出力検出部１３は、抵抗１３１を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流を検出する。出力検出部１３は、抵抗１３１に印加される電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１０の制御装置１１に入力する。抵抗１３１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流が流れるため、抵抗１３１に印加される電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力値（出力される電流値）に対応する信号として利用できる。すなわち、抵抗１３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流を検出するためのセンス抵抗として利用される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、整流回路５から入力された直流電圧を電圧変換して出力する回路であり、スイッチング素子１６と、制御装置１１と、電流検出部１２とを備える。本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、さらに、コンデンサ１４及び１７、インダクタ１５及び１８、ダイオード１９、並びに、電解コンデンサ２０を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、点灯装置１の負荷であるＬＥＤ２の特性に基づいて、入力電圧を昇圧又は降圧して出力する昇降圧型コンバータの一種であるＳＥＰＩＣ型コンバータである。コンデンサ１４は、整流回路５の二つの出力端子間に接続される。インダクタ１５は、一方の端子が整流回路５の高電位側の出力端子に接続され、他方の端子が、スイッチング素子１６のドレイン電極に接続される。コンデンサ１７は、一方の端子がスイッチング素子１６のドレイン電極に接続され、他方の端子がインダクタ１８の一方の端子に接続される。インダクタ１８は、一方の端子がコンデンサ１７の上記他方の端子に接続され、他方の端子が接地される。ダイオード１９は、アノード電極がインダクタ１８の上記一方の端子に接続され、カソード電極が点灯装置１の上電位側の出力端子に接続される。電解コンデンサ２０の正電極は、点灯装置１の上電位側の出力端子に接続され、負電極は接地される。

スイッチング素子１６は、制御装置１１から出力される信号に基づいてスイッチングする（すなわちオン及びオフを繰り返す）素子である。本実施の形態ではスイッチング素子１６は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。

制御装置１１は、スイッチング素子１６のオンオフを制御する装置である。制御装置１１は、電流検出部１２が検出した電流値が予め定められた閾値Ｉｔｈより小さい場合に出力検出部１３が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子１６を制御する。一方、電流値が閾値Ｉｔｈより大きい場合に、当該オンデューティより小さいオンデューティでスイッチング素子１６を制御する。閾値Ｉｔｈは、スイッチング素子１６の絶対最大定格電流以下であることが好ましい。これにより、スイッチング素子１６に絶対最大定格より大きい電流が流れることが抑制される。また、閾値Ｉｔｈは、点灯装置１の定格電圧が点灯装置１に定常的に入力される場合にスイッチング素子に流れる電流のピーク値以上であることが好ましい。これにより、定常動作時には、固定周波数かつ、オン時間一定でスイッチング素子１６が制御されるため、点灯装置１の力率改善効果を高めることができる。制御装置１１は、スイッチング素子１６のゲート電極に制御信号を出力することによって、スイッチング素子１６のオンオフを制御する。本実施の形態では、制御装置１１は、帰還回路１１０、過電流抑制回路１１１及び駆動回路１１２を備える。

駆動回路１１２は、スイッチング素子１６を駆動する回路である。駆動回路１１２の入力端子は抵抗１１３及び１１４の各一方の端子とトランジスタ１１５のコレクタ電極とに接続され、出力端子はスイッチング素子１６のゲート電極に接続される。駆動回路１１２は、入力された信号を増幅して、制御信号としてスイッチング素子１６のゲート電極に出力する。これにより、駆動回路１１２は、スイッチング素子１６を駆動する。

帰還回路１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流（すなわち、点灯装置１の出力電流）を所定の大きさに帰還制御する回路である。本実施の形態では、帰還回路１１０は、出力検出部１３からの信号が入力される端子ＦＢと、スイッチング素子１６のオンオフを制御するための信号を出力する端子ＯＵＴとを有する。帰還回路１１０は、スイッチング素子１６のオンオフを制御するための信号を端子ＯＵＴから駆動回路１１２に出力することにより、出力検出部１３が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子１６のオンオフを制御する。以下、帰還回路１１０の構成について、図２を用いて説明する。

図２は、本実施の形態に係る帰還回路１１０の構成を示す回路図である。

図２に示されるように、帰還回路１１０は、三角波発生回路２１１、エラーアンプ２１２、コンデンサ２１３及びコンパレータ２１４を備える。

三角波発生回路２１１は、三角波状の信号を出力する（すなわち、ランプ信号を所定の周期で繰り返し出力する）回路である。当該三角波状の信号の周期が、スイッチング素子１６のスイッチング周期に相当する。三角波発生回路２１１の出力信号は、コンパレータ２１４の反転入力端子に入力される。

エラーアンプ２１２は、端子ＦＢに入力される出力検出部１３からの信号の電圧と、参照電圧Ｖｒｅｆとの誤差を増幅して出力する回路である。エラーアンプ２１２の反転入力端子には、端子ＦＢに入力される出力検出部１３からの信号が入力され、非反転入力端子には、参照電圧Ｖｒｅｆが入力される。参照電圧Ｖｒｅｆは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流（すなわち点灯装置１の出力電流）の目標値に対応する電圧である。エラーアンプ２１２は、当該参照電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流に対応する出力検出部１３からの信号の電圧との誤差を増幅してコンパレータ２１４の非反転入力端子に出力する。エラーアンプ２１２は、端子ＦＢから入力された信号の電圧が、参照電圧Ｖｒｅｆより小さい場合には、出力電圧を増加させる。一方、端子ＦＢから入力された信号の電圧が、参照電圧Ｖｒｅｆより大きい場合には、出力電圧を減少させる。

コンデンサ２１３は、エラーアンプ２１２の出力電圧を平滑化するための素子である。本実施の形態では、コンデンサ２１３の一方の端子はエラーアンプ２１２の出力端子及びコンパレータ２１４の非反転入力端子に接続され、他方の端子は接地される。コンデンサ２１３は、エラーアンプ２１２の出力信号に含まれるノイズ成分などを抑制するとともに、帰還回路１１０における制御ループの位相補償を行う。なお、コンデンサ２１３に代えて、コンデンサと抵抗とを組み合わせたインピーダンス回路などを用いてもよい。

コンパレータ２１４は、三角波発生回路２１１の出力信号と、エラーアンプ２１２の出力信号とを比較して、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力する回路である。コンパレータ２１４の反転入力端子には、三角波発生回路２１１の出力信号が入力され、非反転入力端子には、エラーアンプ２１２の出力信号が入力される。コンパレータ２１４の出力信号は、帰還回路１１０の端子ＯＵＴに出力される。

なお、以上のような構成を有する帰還回路１１０は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されてもよい。

過電流抑制回路１１１は、スイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制する回路である。図１に示されるように、過電流抑制回路１１１は、抵抗１１３、１１４、１１７及び１１８、トランジスタ１１５並びにコンデンサ１１６を備える。

抵抗１１７、１１８及びコンデンサ１１６は、ＲＣフィルタ回路を構成する素子である。電流検出部１２からの信号が当該ＲＣフィルタ回路を経由してトランジスタ１１５のベース電極に入力される。

抵抗１１３は、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから過大な電流が流れることを抑制するための素子である。抵抗１１３の一方の端子は、帰還回路１１０の端子ＯＵＴに接続され、他方の端子は、駆動回路１１２の入力端子及び抵抗１１４の一方の端子に接続される。これにより、トランジスタ１１５がオンされる場合に、帰還回路１１０の端子ＯＵＴが直接接地されず、抵抗１１３を介して接地される。このため、帰還回路１１０の端子ＯＵＴが直接接地されることによって、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから過大な電流が流れることが抑制される。

抵抗１１４は、抵抗１１３とともに、帰還回路１１０の端子ＯＵＴからの出力信号の電圧を分圧する素子である。抵抗１１３は、一方の端子が、抵抗１１４の上記他方の端子及び駆動回路１１２の入力端子に接続され、他方の端子が接地される。抵抗１１３及び１１４によって、端子ＯＵＴからの出力信号の電圧を分圧することができるため、駆動回路１１２に所望の電圧を入力することができる。

トランジスタ１１５は、駆動回路１１２に接続される素子であり、電流検出部１２からの信号に基づいて制御される。本実施の形態ではトランジスタ１１５は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ１１５のベース電極には、電流検出部１２からの信号が入力され、コレクタ電極は駆動回路１１２の入力端子に接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ１１５は、スイッチング素子１６に流れる電流が予め定められた閾値Ｉｔｈより大きい場合に、すなわち、電流検出部１２からの信号の電圧が閾値Ｉｔｈに対応する電圧より大きい場合にオンされる。この場合、駆動回路１１２の入力端子が接地されるため、駆動回路１１２の入力信号の電圧がゼロとなり、駆動回路１１２の出力信号もゼロとなる。これにより、スイッチング素子１６のゲート電極に入力される電圧がゼロとなるため、スイッチング素子１６がオフされる。したがって、スイッチング素子１６に流れる電流もゼロとなる。

［１−２．動作］
続いて、本実施の形態に係る点灯装置１の動作について図面を用いて説明する。

図３は、本実施の形態に係る点灯装置１の動作の概要を示すタイミングチャートである。図３のグラフ（ａ）は、点灯装置１のコンデンサ１４に印加される電圧ＶＣ１の波形を示す。図３のグラフ（ｂ）は、帰還回路１１０の端子ＯＵＴからの出力信号（ＯＵＴ）の波形を示す。図３のグラフ（ｃ）は、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷの波形を示す。図３のグラフ（ｄ）は、トランジスタ１１５の状態の波形を示す。図３のグラフ（ｅ）は、スイッチング素子１６の状態の波形を示す。

図３のグラフ（ａ）に示されるように、点灯装置１においては、定常動作の他に、異常動作が発生し得る。定常動作においては、交流電源３が正常に動作し、電圧ＶＣ１が略一定である（図３の時間ｔ１４までを参照）。一方、異常動作においては、交流電源３の異常などに起因して、電圧ＶＣ１が異常に上昇する（図３の時間ｔ１５以降を参照）。

異常動作は、交流電源３の出力電圧の急変、点灯装置１の電源スイッチのオンオフ切替え動作、電源スイッチの接点不良などによって点灯装置１への入力電圧が不安定となることに起因する。点灯装置１への入力電圧が不安定となる場合、点灯装置１内のＬＣ回路における共振よって、入力電圧より高い電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１０内に発生する。当該共振は、ダイオード１９が導通しているときは、インダクタ１５と、コンデンサ１４、１７及び２０とから構成されるＬＣ回路において発生し、ダイオード１９が導通していないときは、インダクタ１５及び１８とコンデンサ１４及び１７とから構成されるＬＣ回路において発生する。特に、コンデンサ１４において入力電圧より高い電圧が発生する場合、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷの波形の傾きが大きくなるため、定常動作時より大きい電流がスイッチング素子１６に流れる。また、定常動作時より大きい電流がインダクタ１５及び１８に流れることによって、インダクタ１５及び１８のコアが飽和状態となり、さらに電流が増加することもある。上述のような過大な電流がスイッチング素子１６に流れることにより、スイッチング素子１６はストレスを受ける。また、当該過大な電流の値がスイッチング素子１６の絶対最大定格を超える場合には、スイッチング素子１６が破壊され得る。

定常動作の状態において、帰還回路１１０の三角波発生回路２１１で定められる周期と、出力検出部１３が検出した出力値に基づいて帰還回路１１０で定められるデューティとを有する信号が帰還回路１１０の端子ＯＵＴから出力される（図３のグラフ（ｂ）参照）。

帰還回路１１０の端子ＯＵＴから出力された信号は、駆動回路１１２で増幅されてスイッチング素子１６のゲート電極に入力される。スイッチング素子１６は、端子ＯＵＴからの出力信号が高レベルである期間において、オン状態に維持される（図３のグラフ（ｅ）参照）。図３に示される例では、スイッチング素子１６のスイッチング周期Ｔは、例えば、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間である。また、スイッチング素子１６のオン期間Ｔｏｎは、例えば、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間である。したがって、定常動作時におけるスイッチング素子１６のオンデューティは、Ｔｏｎ／Ｔで表される。

スイッチング素子１６が時間ｔに亘ってオン状態である場合に、スイッチング素子１６に流れる電流は、インダクタ１５のインダクタンスをＬ１とすると、下記式１で表される。
ＩＳＷ＝ＶＣ１×ｔ／Ｌ１ （式１）

上記式１より、スイッチング素子１６のオン期間をＴｏｎとすると、スイッチング素子１６に流れる電流のピーク値ＩＳＷ＿ｐは、ＶＣ１×Ｔｏｎ／Ｌ１で表される。定常動作時においては、コンデンサ１４に印加される電圧ＶＣ１、すなわち、点灯装置１に入力される電圧は、点灯装置１の定格電圧以下であるため、当該最大値ＩＳＷ＿ｐは、閾値Ｉｔｈを超えない。したがって、過電流抑制回路１１１のトランジスタ１１５は、オフ状態に維持される（図３のグラフ（ｄ）参照）。

異常動作の状態では、図３のグラフ（ａ）に示されるように、電圧ＶＣ１は、異常に上昇する。このため、図３のグラフ（ｃ）に示されるように、スイッチング素子１６のオン期間（図３の時刻ｔ１５からｔ１６まで、及び、時刻ｔ１７からｔ１８まで）におけるスイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷの傾きが、定常動作時より大きくなる。したがって、電流ＩＳＷのピーク値ＩＳＷ＿ｐも定常動作時より大きくなる。さらに、電圧ＶＣ１が、点灯装置１の定格電圧より大きくなる場合、電流ＩＳＷは、閾値Ｉｔｈを超え得る。図３のグラフ（ｃ）に示す例では、時刻ｔ１８において、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える。これにより、過電流抑制回路１１１のトランジスタ１１５がオンされるため（図３のグラフ（ｄ）参照）、駆動回路１１２の入力端子が接地され、駆動回路１１２の出力信号の電圧がゼロとなる。したがって、スイッチング素子１６がオフされる（図３のグラフ（ｅ）参照）。これにより、スイッチング素子１６に流れる電流がゼロとなる。すなわち、スイッチング素子１６のオン期間が、定常動作時のオン期間Ｔｏｎから、時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までのオン期間Ｔｏｎ’に短縮される。これにより、スイッチング素子１６のオンデューティは、Ｔｏｎ’／Ｔとなり、定常動作時のオンデューティより小さくなる。以上のような動作を行うことにより、点灯装置１ではスイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制できる。

［１−３．比較例］
続いて、本実施の形態に係る点灯装置１における効果の理解のために、本実施の形態に係る電流検出部１２及び過電流抑制回路１１１を備えない点灯装置の構成及び動作について図面を用いて説明する。

図４は、比較例の点灯装置５００の構成を示す回路図である。

図４に示されるように、比較例の点灯装置５００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０と出力検出部１３とを備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０は、制御装置９１を備える。点灯装置５００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０が電流検出部１２及び過電流抑制回路１１１を備えない点において、本実施の形態に係る点灯装置１と相違し、その他の点において一致する。これにより、点灯装置５００では、常に、帰還回路１１０によって定められたスイッチング周期及びオンデューティで、スイッチング素子１６が制御される。

続いて、点灯装置５００の動作について図５を用いて説明する。

図５は、比較例の点灯装置５００の動作の概要を示すタイミングチャートである。図５のグラフ（ａ）は、点灯装置５００のコンデンサ１４に印加される電圧ＶＣ１の波形を示す。図５のグラフ（ｂ）は、帰還回路１１０の端子ＯＵＴからの出力信号（ＯＵＴ）の波形を示す。図５のグラフ（ｃ）は、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷの波形を示す。図５のグラフ（ｄ）は、ダイオード１９に流れる電流ＩＤの波形を示す。

図５のグラフ（ａ）及び（ｂ）に示されるように、比較例の電圧ＶＣ１及び端子ＯＵＴからの信号の波形は、本実施の形態と同様である。一方、電流ＩＳＷは、本実施の形態と異なる。点灯装置５００は、過電流抑制回路１１１を備えないため、図５のグラフ（ａ）及び（ｃ）に示されるように、異常動作時に、電圧ＶＣ１の上昇に伴って電流ＩＳＷが上昇し、電流ＩＳＷが制限されない。また、図５に示される例では、電流ＩＳＷの上昇に伴って、電流ＩＤも上昇し、時刻ｔ２４以降において、スイッチング素子１６のオフ期間に電流ＩＤがゼロとならない。すなわち、時刻ｔ２４以降において、点灯装置５００は連続モード（ＣＣＭ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ）で動作している。これにより、スイッチング素子１６のオン期間の開始時（例えば、図５の時刻ｔ２５、ｔ２７及びｔ２９）において、電流ＩＳＷがゼロでないため、電流ＩＳＷのピーク値がさらに大きくなる。以上のように、比較例の点灯装置５００では、電流検出部１２及び過電流抑制回路１１１を備えないため、異常動作時において、スイッチング素子１６に過大な電流が流れ得る。一方、本実施の形態に係る点灯装置１では、電流検出部１２及び過電流抑制回路１１１を備えるため、図３に示されるように、スイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制できる。

［１−４．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を検出する出力検出部１３とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチング素子１６と、スイッチング素子１６のオンオフを制御する制御装置１１と、スイッチング素子１６に流れる電流を検出する電流検出部１２とを備える。制御装置１１は、電流検出部１２が検出した電流値が予め定められた閾値より小さい場合に、出力検出部１３が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子１６を制御する。一方、制御装置１１は、電流値が閾値より大きい場合に、オンデューティより小さいオンデューティでスイッチング素子１６を制御する。

これにより、点灯装置１のＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される電圧が急変した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０内に含まれるスイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制できる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＬＥＤ２の特性に基づいて、入力される電圧を昇圧又は降圧して出力する。

これにより、点灯装置１は昇圧及び降圧が可能となるため、出力電圧のダイナミックレンジが広くなる。したがって、点灯装置１を幅広い順方向電圧のＬＥＤ２に適用することができる。また、点灯装置１の力率を改善することができる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＳＥＰＩＣ型であってもよい。

また、本実施の形態に係る点灯装置１において、閾値は、スイッチング素子１６の絶対最大定格電流以下であり、点灯装置１の定格電圧が点灯装置１に定常的に入力される場合にスイッチング素子１６に流れる電流以上である。

これにより、スイッチング素子１６に絶対最大定格電流を超える電流が流れることを抑制することができる。したがって、スイッチング素子１６が過大な電流によって破壊されることを抑制できる。また、定常動作時には、固定周波数かつ、オン時間一定でスイッチング素子１６が制御されるため、点灯装置１の力率改善効果を高めることができる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１において、制御装置１１は、電流値が閾値より大きい場合に、電流値が閾値より小さい場合よりスイッチング素子１６のオン期間を短縮してもよい。

また、本実施の形態に係る点灯装置１において、制御装置１１は、電流値が閾値より大きい場合に、スイッチング素子１６をオフさせてもよい。

また、本実施の形態に係る点灯装置１において、制御装置１１は、スイッチング素子１６を駆動する駆動回路１１２と、駆動回路１１２に接続されるトランジスタ１１５とを有し、トランジスタ１１５をオンさせることによってスイッチング素子１６をオフさせてもよい。

（実施の形態１の変形例１）
続いて、上記実施の形態１の変形例１に係る点灯装置について説明する。上記実施の形態１に係る点灯装置１では、スイッチング素子１６に過大な電流が流れる場合に受けるダメージを抑制するために、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えた場合に、速やかにスイッチング素子１６がオフされることが好ましい。そのため、上記実施の形態１に係る点灯装置１の過電流抑制回路１１１において、コンデンサ１１６、抵抗１１７及び１１８から構成されるＲＣフィルタの時定数は小さい方がよい。ただし、ＲＣフィルタの時定数が比較的小さい場合、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えて、スイッチング素子１６がオフされた後、比較的短時間で、トランジスタ１１５のベース電極に印加される電圧が低下する。トランジスタ１１５のベース電極に印加される電圧が低下することにより、トランジスタ１１５は再びオフされる。トランジスタ１１５が再びオフされた時に、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから、高レベルの信号が出力されている場合には、スイッチング素子１６は、再びオンされる。このように、端子ＯＵＴから期間Ｔｏｎに亘って高レベルの信号が出力されている間に、スイッチング素子１６がオンオフを繰り返すことが起こり得る。そこで、本変形例として、スイッチング素子１６を一定時間オフ状態に維持することにより、上記の現象が発生することを抑制することができる過電流抑制回路を有する点灯装置について説明する。なお、本変形例に係る点灯装置は、過電流抑制回路の構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置１と相違し、その他の点において一致するため、ここでは、本変形例に係る点灯装置の過電流抑制回路を中心に説明する。

図６は、本変形例に係る過電流抑制回路１１１ａの構成を示す回路図である。図６では、過電流抑制回路１１１ａに加えて、スイッチング素子１６などの周辺の素子も示されている。

図６に示されるように、過電流抑制回路１１１ａは、ＲＣフィルタの構成において、上記実施の形態１に係る過電流抑制回路１１１と相違し、その他の点において一致する。すなわち、本変形例に係る過電流抑制回路１１１ａでは、ＲＣフィルタは、コンデンサ１１６、抵抗１１７、１１８ａ及び１１８ｂ、並びに、ダイオード１１９から構成される。

以上のように、過電流抑制回路１１１ａのＲＣフィルタが構成されることにより、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合には、ダイオード１１９のアノード電極がカソード電極より高電位になることによって、ダイオード１１９は導通状態となる。この場合、スイッチング素子１６と抵抗１２１との接続点から、並列接続された抵抗１１８ａ及び１１８ｂを経由してコンデンサ１１６に電荷が蓄積される。そして、コンデンサ１１６の高電位側の端子、すなわち、トランジスタ１１５のベース電極の電位が、所定の電位以上となった場合に、トランジスタ１１５がオンされる。

一方、トランジスタ１１５がオンされることにより、スイッチング素子１６がオフされた場合、抵抗１２１に流れる電流がゼロとなり、スイッチング素子１６と抵抗１２１との接続点の電位、すなわち、ダイオード１１９のアノード電極の電位がゼロとなる。また、この場合、ダイオード１１９のカソード電極の電位は、コンデンサ１１６などで決定される時定数で低下する。そして、ダイオード１１９のアノード電極がカソード電極より低電位となることによって、ダイオード１１９は非導通状態となる。ここで、抵抗１２１の抵抗値は抵抗１１８ａの抵抗値に比べて無視できる程度に小さい。したがって、コンデンサ１１６に蓄積された電荷は、並列接続された抵抗１１８ａ及び抵抗１１７を経由してアースに流れるとみなすことができる。ここで、抵抗１１７の抵抗値を抵抗１１８ｂの抵抗値より大きくすることにより、並列接続された抵抗１１８ａ及び抵抗１１７の合成抵抗値を、抵抗１１８ａ及び抵抗１１８ｂの合成抵抗値より大きくすることができる。これにより、コンデンサ１１６に電荷が蓄積される場合のＲＣフィルタの時定数より、コンデンサ１１６から電荷が放出される場合のＲＣフィルタの時定数を大きくすることができる。したがって、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えてからトランジスタ１１５がオンされるまでの時間よりも、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈより小さくなってからトランジスタ１１５がオフされるまでの時間の方が長い過電流抑制回路１１１ａを実現することができる。以上のように、本変形例に係る過電流抑制回路１１１ａでは、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えてから一定時間、スイッチング素子１６をオフ状態に維持することができる。

（実施の形態１の変形例２）
続いて、実施の形態１の変形例２に係る点灯装置について説明する。上記実施の形態１に係る点灯装置１では、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷの閾値Ｉｔｈをトランジスタ１１５がオンされるベース電圧に対応する値としたが、閾値Ｉｔｈは、当該ベース電圧に対応する値としなくてもよい。本変形例では、閾値Ｉｔｈをトランジスタ１１５の特性に依存しない任意の値とすることができる点灯装置について説明する。なお、本変形例に係る点灯装置は、過電流抑制回路の構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置１と相違し、その他の点において一致するため、ここでは、本変形例に係る点灯装置の過電流抑制回路を中心に説明する。

図７は、本変形例に係る過電流抑制回路１１１ｂの構成を示す回路図である。図７では、過電流抑制回路１１１ｂに加えて、スイッチング素子１６などの周辺の素子も示されている。

図７に示されるように、過電流抑制回路１１１ｂは、コンパレータ１２０を備える点において、上記実施の形態１に係る過電流抑制回路１１１と相違し、その他の点において一致する。過電流抑制回路１１１ｂでは、コンデンサ１１６の高電位側の端子がコンパレータ１２０の非反転入力端子に接続される。そして、コンデンサ１１６の高電位側の端子の電圧と、コンパレータ１２０の反転入力端子に入力された参照電圧Ｖｒｅｆ１とがコンパレータ１２０において比較され、コンパレータ１２０の出力がトランジスタ１１５のベース電極に入力される。

以上のような構成により、過電流抑制回路１１１ｂでは、スイッチング素子１６に流れる電流に対応する電圧が、参照電圧Ｖｒｅｆ１より大きい場合に、トランジスタ１１５をオンさせることによって、スイッチング素子１６をオフさせる。つまり、過電流抑制回路１１１ｂでは、閾値Ｉｔｈを、トランジスタ１１５の特性に依存しない参照電圧Ｖｒｅｆ１に対応する値とすることができる。さらに、過電流抑制回路１１１ｂは、以上の構成を有することにより、トランジスタ１１５の特性の温度依存性、個体差などに起因する閾値Ｉｔｈのばらつきを抑制することができる。

なお、本変形例では、閾値としてトランジスタ１１５がオンされるベース電圧以外の値を用いる構成の一例として、コンパレータを用いる構成を示したが、過電流抑制回路の構成はこれに限定されない。例えば、閾値として、ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧を用いてもよい。

（実施の形態１の変形例３）
続いて、実施の形態１の変形例３に係る点灯装置について説明する。本変形例においては、上記実施の形態１に係る点灯装置１のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の後段に定電流回路を設けることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流をより安定化できる点灯装置について説明する。

図８は、本変形例に係る点灯装置１ａの構成を示す回路図である。

図９は、本変形例に係る定電流回路６の構成を示す回路図である。

図８に示されるように、本変形例に係る点灯装置１ａでは、上記実施の形態１に係る点灯装置１の抵抗１３１で構成される出力検出部１３に代えて、定電流回路６で構成される出力検出部１３ａを備える。すなわち、帰還回路１１０の端子ＦＢには、定電流回路６の両端の電位差が入力される。定電流回路６は、図９に示されるように、コンパレータ６１、抵抗６２及び６４、スイッチング素子６３並びにコンデンサ６５を備える。コンパレータ６１の非反転入力端子には、参照電圧Ｖｒｅｆ２が入力され、反転入力端子には、抵抗６４に印加される電圧が入力される。ここで、抵抗６４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流を検出するためのセンス抵抗である。また、コンパレータ６１の出力端子は、ＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチング素子６３のゲート電極に接続される。さらに、コンパレータ６１の出力端子と、反転入力端子とは、抵抗６２を介して接続される。また、定電流回路６の入出力端子間にコンデンサ６５が接続されることにより、定電流回路６に印加される電圧、すなわち、抵抗６４に流れる電流が平滑化される。定電流回路６が以上のような構成を有することにより、抵抗６４に印加される電圧が参照電圧Ｖｒｅｆ２と等しくなるように、スイッチング素子６３が制御される。したがって、定電流回路６により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流、すなわち、点灯装置１の出力電流がより安定化される。具体的には、定電流回路６は、点灯装置１に入力される直流電圧に含まれる、交流電源３の周波数の２倍の周波数を有するリップルを抑制することができる。

（実施の形態１の変形例４）
続いて、実施の形態１の変形例４に係る点灯装置について説明する。本変形例においては、上記実施の形態１に係る点灯装置１のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の後段に、さらに他のＤＣ／ＤＣコンバータを設けることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流をより安定化できる点灯装置について説明する。

図１０は、本変形例に係る点灯装置１ｂの構成を示す回路図である。

図１０に示されるように、本変形例に係る点灯装置１ｂでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の後段にさらに他のＤＣ／ＤＣコンバータ７が接続されている。また、点灯装置１ｂでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７への入力電圧を安定化させるために、出力検出部１３ｂにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７への入力電圧、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧を検出している。

出力検出部１３ｂは、抵抗１３２及び１３３を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧を抵抗１３２及び１３３によって分圧して、分圧された電圧を検出値として帰還回路１１０の端子ＦＢに出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧が入力され、固体発光素子に電流を出力する回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ７としては、用途に応じて任意のＤＣ／ＤＣコンバータが用いられてよい。例えば、バックコンバータなどが用いられてもよい。

以上のように、本変形例に係る点灯装置１ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の後段にさらに他のＤＣ／ＤＣコンバータ７が接続される。これにより、瞬時停電時などにより一時的にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧が低下する場合でも、後段のＤＣ／ＤＣコンバータ７によって、固体発光素子への出力電流の低下が抑制される。したがって、点灯装置１ｂは、固体発光素子への出力電流をより一層安定化することができる。

また、点灯装置１ｂでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７として任意のＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７及び１０を個別に制御できる。これにより、点灯装置１ｂの制御の自由度を高めることができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る点灯装置について説明する。上記実施の形態１に係る点灯装置１では、スイッチング素子１６に過大な電流が流れる場合に、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから出力される信号が駆動回路１１２に入力されることを過電流抑制回路１１１によって抑制する構成を備えた。本実施の形態では、当該構成に代えて、スイッチング素子１６に過大な電流が流れる場合に、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから出力される信号を低下させる構成を備える。すなわち、スイッチング素子１６に過大な電流が流れる場合に、帰還回路１１０によって定められるスイッチング素子１６のオン期間自体を短縮する構成を有する。本実施の形態に係る点灯装置は、過電流抑制回路及び帰還回路の構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置１と相違し、その他の点において一致するため、以下では、本実施の形態に係る点灯装置の過電流抑制回路及び帰還回路を中心に説明する。

［２−１．構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について図面を用いて説明する。

図１１は、本実施の形態に係る点灯装置１ｃの構成を示す回路図である。

図１２は、本実施の形態に係る帰還回路１１０ｃの構成を示す回路図である。

図１１に示されるように、本実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｃは、制御装置１１ｃ内に帰還回路１１０ｃを備える。また、図１２に示されるように、本実施の形態では、過電流抑制回路１１１ｃが、帰還回路１１０ｃの内部に備えられる。

帰還回路１１０ｃは、端子ＦＢ及びＯＵＴに加えて、端子ＣＳを備える。端子ＣＳには、電流検出部１２で検出されたスイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷに対応する電圧が入力される。端子ＣＳに入力された電圧は、過電流抑制回路１１１ｃに入力される。

過電流抑制回路１１１ｃは、図１２に示されるように、抵抗１１７、１１８及び２１５、コンデンサ１１６並びにトランジスタ１１５を備える。

抵抗２１５は、トランジスタ１１５がオンされたときに、エラーアンプ２１２の出力端子から流れる電流が過大となることを抑制するための素子である。

［２−２．動作］
以上のように点灯装置１ｃが構成されることにより、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合に、コンデンサ２１３に蓄積された電荷が抵抗２１５及びトランジスタ１１５を通る経路を介してアースに流れる。このため、エラーアンプ２１２の出力電圧、すなわち、コンパレータ２１４の非反転入力端子への入力電圧が一時的に低下する。したがって、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから出力される信号が高電圧である期間が短くなるため、スイッチング素子１６のオン期間Ｔｏｎが短縮される。これにより、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合に、スイッチング素子１６のオン期間Ｔｏｎが短縮されるため、電流ＩＳＷのピーク値ＩＳＷ＿ｐが抑制され、スイッチング素子１６が受けるダメージを抑制することができる。

［２−３．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１ｃにおいて、制御装置１１ｃは、電流値が閾値より大きい場合に、電流値が閾値より小さい場合よりスイッチング素子１６のオン期間を短縮する。

これにより、点灯装置１ｃのＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｃに入力される電圧が急変した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｃ内に含まれるスイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制できる。

（実施の形態３）
続いて、実施の形態３に係る点灯装置について説明する。上記各実施の形態では、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えた場合に、スイッチング素子１６のオン期間Ｔｏｎを短縮したが、本実施の形態では、オン期間Ｔｏｎを変更せずに、スイッチング周期を大きくする（すなわち、スイッチング周波数を小さくする）。本実施の形態に係る点灯装置は、帰還回路の構成において、上記実施の形態２に係る点灯装置１ｃと相違し、その他の点において一致するため、以下では、本実施の形態に係る点灯装置の帰還回路の構成及び動作を中心に説明する。

［３−１．構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について図面を用いて説明する。

図１３は、本実施の形態に係る点灯装置１ｄの構成を示す回路図である。

図１４は、本実施の形態に係る帰還回路１１０ｄの構成を示す回路図である。

図１３に示されるように、本実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｄは、制御装置１１ｄ内に帰還回路１１０ｄを備える。

帰還回路１１０ｄは、図１４に示されるように、過電流抑制回路を備えない。帰還回路１１０ｄは、三角波発生回路２１１ｄを備え、端子ＣＳから入力された信号が、三角波発生回路２１１ｄに入力される。

三角波発生回路２１１ｄは、端子ＣＳから入力された信号によって、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えたことを検出する。この場合に、三角波発生回路２１１ｄは、出力する信号の周期を大きくすることにより、スイッチング素子１６のスイッチング周期を大きくする。また、三角波発生回路２１１ｄは、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えない場合のスイッチング素子１６のオン期間Ｔｏｎと、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えた場合のオン期間Ｔｏｎとが略同一となるように、出力信号の傾きを調整する。三角波発生回路２１１ｄが以上のような構成を有するため、帰還回路１１０ｃは、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈより大きい場合に、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈより小さい場合より、スイッチング素子１６のオンデューティを小さくすることができる。これにより、スイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制することができる。

［３−２．動作］
続いて、本実施の形態に係る点灯装置１ｄの動作について、図面を用いて説明する。

図１５は、本実施の形態に係る点灯装置１ｄの動作の概要を示すタイミングチャートである。図１５のグラフ（ａ）は、点灯装置１ｄのコンデンサ１４に印加される電圧ＶＣ１の波形を示す。図１５のグラフ（ｂ）は、帰還回路１１０ｄの端子ＯＵＴからの出力信号（ＯＵＴ）の波形を示す。図１５のグラフ（ｃ）は、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷの波形を示す。図１５のグラフ（ｄ）は、ダイオード１９に流れる電流ＩＤの波形を示す。図１５のグラフ（ｅ）は、スイッチング素子１６の状態の波形を示す。

図１５のグラフ（ａ）に示されるように、上記実施の形態１と同様に、点灯装置１ｄにおいて異常動作が発生して、電圧ＶＣ１が異常に上昇することによって、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合がある（図１５の時刻ｔ３６参照）。この場合、電流ＩＳＷに対応する電圧が、帰還回路１１０ｄの端子ＣＳに入力される。端子ＣＳに入力された電圧は、三角波発生回路２１１ｄに入力される。三角波発生回路２１１ｄは、図１５に示される時刻ｔ３６において、入力された電圧により、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えたことを検出すると、出力する信号の周期を所定期間に亘って大きくする。これにより、スイッチング素子１６のスイッチング周期が大きくなる。また、三角波発生回路２１１ｄは、出力信号の周期を大きくする。さらに、三角波発生回路２１１ｄは、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えない場合のスイッチング素子１６のオン期間Ｔｏｎと、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えた場合のオン期間Ｔｏｎとが略同一となるように、出力信号の傾きを調整する。これにより、図１５のグラフ（ｅ）に示されるように、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合に、スイッチング素子１６のオン期間Ｔｏｎは変化させず、かつ、スイッチング周期を大きくすること（すなわち、スイッチング周波数を小さくすること）ができる。このため、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合に、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えない場合より、オンデューティを小さくすることによって、スイッチング素子１６に流れる過大な電流を抑制できる点灯装置１ｄを実現できる（図１５のグラフ（ｃ）参照）。なお、三角波発生回路２１１ｄが周期の大きい信号を出力することを維持する期間は、点灯装置１ｄの特性、当該周期などに応じて適宜決定することができる。例えば、当該期間は、三角波発生回路２１１ｄが出力信号の数周期分程度の期間であってもよい。

［３−３．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１ｄにおいて、制御装置１１ｄは、電流値が閾値より大きい場合に、電流値が閾値より小さい場合よりスイッチング素子１６のスイッチング周波数を小さくする。

これにより、点灯装置１ｄのＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｄに入力される電圧が急変した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｄ内に含まれるスイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制できる。

（実施の形態４）
続いて、実施の形態４に係る点灯装置１ｅについて説明する。本実施の形態でも、上記各実施の形態と同様に、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合に、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えない場合より、スイッチング素子１６のオンデューティを小さくする。ただし、本実施の形態では、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合に、スイッチング素子１６の次のオン期間において、スイッチング素子１６をオンさせない構成を有する。本実施の形態に係る点灯装置は、過電流抑制回路の構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置１と相違し、その他の点において一致するため、以下では、本実施の形態に係る点灯装置の過電流抑制回路の構成及び動作を中心に説明する。

［４−１．構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について図面を用いて説明する。

図１６は、本実施の形態に係る点灯装置１ｅの構成を示す回路図である。

図１７は、本実施の形態に係る過電流抑制回路１１１ｅの構成を示す回路図である。

図１６に示されるように、本実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｅは、制御装置１１ｅ内に過電流抑制回路１１１ｅを備える。

図１７に示されるように、過電流抑制回路１１１ｅは、端子ＰＩＮ、ＰＯＵＴ、ＣＳ及びＧＮＤ、抵抗３１１、３１３、３１５、３１６、３１８、３１９、３２２及び３２３、コンデンサ３１２及び３２０、並びに、トランジスタ３１４、３１７及び３２１を備える。

端子ＰＩＮは、帰還回路１１０の端子ＯＵＴからスイッチング素子１６のオンオフを制御するための信号が入力される端子である。

端子ＰＯＵＴは、過電流抑制回路１１１ｅで生成された信号を駆動回路１１２に出力する端子である。過電流抑制回路１１１ｅで生成された信号は、スイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制するように、スイッチング素子１６を制御する信号である。

端子ＣＳは、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷに対応する電圧を有する信号が入力される端子である。

端子ＧＮＤは、接地される端子である。

抵抗３１１及び３１３並びにコンデンサ３１２は、ＲＣフィルタを構成する素子である。電流検出部１２からの信号が当該ＲＣフィルタを経由してトランジスタ３１４のベース電極に入力される。

トランジスタ３１４は、電流検出部１２からの出力信号に基づいて制御される素子である。本実施の形態ではトランジスタ３１４は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ３１４のベース電極は、ＲＣフィルタを介して端子ＣＳに接続され、コレクタ電極はトランジスタ３１７のベース電極に接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ３１４はスイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合にオンされる。

抵抗３１５及び３１６は、電圧Ｖ０を分圧するための素子である。抵抗３１５の一方の端子には電圧Ｖ０が印加され、他方の端子には、抵抗３１６の一方の端子及びトランジスタ３１４のコレクタ電極が接続される。また、抵抗３１６の他方の端子は接地される。抵抗３１５及び３１６の接続部は、トランジスタ３１７のベース電極に接続される。これにより、トランジスタ３１４がオフ状態の場合には、トランジスタ３１７のベース電極には、電圧Ｖ０を抵抗３１５及び３１６で分圧した電圧が印加される。

トランジスタ３１７は、トランジスタ３１４の状態に応じてオンオフが制御される素子である。本実施の形態ではトランジスタ３１７は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ３１７のベース電極は、トランジスタ３１４のコレクタ電極と、抵抗３１５及び３１６の接続部とに接続され、コレクタ電極は、トランジスタ３２１のベース電極に接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ３１７は、トランジスタ３１４がオフ状態である場合に、すなわち、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えない場合にオンされ、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合にオフされる。

抵抗３１８及び３１９は、電圧Ｖ０を分圧するための素子である。抵抗３１８の一方の端子には電圧Ｖ０が印加され、他方の端子には、抵抗３１９の一方の端子及びトランジスタ３１７のコレクタ電極が接続される。また、抵抗３１９の他方の端子は接地される。抵抗３１８及び３１９の接続部は、コンデンサ３２０の一方の端子及びトランジスタ３２１のベース電極に接続される。これにより、トランジスタ３１４がオフ状態の場合には、トランジスタ３１７のベース電極には、電圧Ｖ０を抵抗３１５及び３１６で分圧した電圧が印加される。

コンデンサ３２０は、抵抗３１８及び３１９とともにＲＣフィルタを構成する素子である。コンデンサ３２０の一方の端子は抵抗３１８及び３１９の接続部に接続され、他方の端子は接地される。

トランジスタ３２１は、トランジスタ３１７の状態に応じてオンオフが制御される素子である。本実施の形態ではトランジスタ３２１は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ３２１のベース電極は、トランジスタ３１７のコレクタ電極と、抵抗３１８及び３１９の接続部と、コンデンサ３２０の一方の端子とに接続され、コレクタ電極は端子ＰＯＵＴに接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ３２１は、トランジスタ３１７がオフ状態である場合に、すなわち、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合にオンされ、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えない場合にオフされる。

抵抗３２２及び３２３は、端子ＰＩＮから入力された電圧を分圧して端子ＰＯＵＴに出力するための素子である。抵抗３２２は、一方の端子は端子ＰＩＮに接続され、他方の端子が、抵抗３２３の一方の端子に接続される。抵抗３２３の他方の端子は接地される。抵抗３２２及び３２３の接続部は、トランジスタ３２１のコレクタ電極及び端子ＰＯＵＴに接続される。また、抵抗３２２は、トランジスタ３２１がオンされた場合に、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから過大な電流が流れることを抑制するための素子としても機能する。

［４−２．動作］
続いて、本実施の形態に係る点灯装置１ｅの動作について図面を用いて説明する。

図１８は、本実施の形態に係る点灯装置１ｅの動作の概要を示すタイミングチャートである。図１８のグラフ（ａ）は、点灯装置１ｅのコンデンサ１４に印加される電圧ＶＣ１の波形を示す。図１８のグラフ（ｂ）は、帰還回路１１０の端子ＯＵＴからの出力信号（ＯＵＴ）の波形を示す。図１８のグラフ（ｃ）は、スイッチング素子１６に流れる電流ＩＳＷの波形を示す。図１８のグラフ（ｄ）は、ダイオード１９に流れる電流ＩＤの波形を示す。図１８のグラフ（ｅ）は、トランジスタ３２１の状態の波形を示す。図１８のグラフ（ｆ）は、スイッチング素子１６の状態の波形を示す。

図１８のグラフ（ａ）に示されるように、上記実施の形態１と同様に、点灯装置１ｅが定常動作状態である場合と、点灯装置１ｅが異常動作状態であって、電圧ＶＣ１が異常に上昇する場合とがある（図１８の時刻ｔ４３以降参照）。

上記いずれの場合においても、電流ＩＳＷに対応する電圧が、過電流抑制回路１１１ｅの端子ＣＳに入力される。端子ＣＳに入力された電圧は、抵抗３１１及び３１３、並びに、コンデンサ３１２から構成されるＲＣフィルタを経由して、トランジスタ３１４に入力される。

定常動作状態である場合には、電流ＩＳＷは閾値Ｉｔｈを超えず、トランジスタ３１４及び３２１はオフ状態に維持され、トランジスタ３１７はオン状態に維持される。これにより、端子ＰＩＮから入力された信号は、抵抗３２２及び３２３によって分圧されて、ＰＯＵＴに出力される。したがって、スイッチング素子１６は、帰還回路１１０の端子ＯＵＴから出力される信号に基づいて制御される。

一方、異常動作が発生して、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合、ＲＣフィルタの時定数に応じた時間の後、トランジスタ３１４がオンされる。これに伴い、トランジスタ３１７のベース電極が接地されるため、トランジスタ３１７がオフされる。これにより、トランジスタ３２１のベース電極に、電圧Ｖ０の抵抗３１８及び３１９による分圧が印加される。当該分圧が、トランジスタ３２１がオン状態となるための閾値電圧以上に設定されている。このため、トランジスタ３２１は、コンデンサ３２０などから構成されるＲＣフィルタの時定数に応じた時間の後、オンされる。したがって、端子ＰＯＵＴは、接地されるため、駆動回路１１２への入力電圧がゼロとなる。これにより、スイッチング素子１６はオフされる。

スイッチング素子１６がオフされることにより、端子ＣＳに入力される信号の電圧がゼロまで低下する。この場合、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超える場合と逆に、コンデンサ３１２などから構成されるＲＣフィルタの時定数に応じた時間の後、トランジスタ３１４がオフされ、トランジスタ３１７がオンされる。トランジスタ３１７がオンされてから、コンデンサ３２０などから構成されるＲＣフィルタの時定数に応じた時間の後、トランジスタ３２１がオフされる。これにより、スイッチング素子１６は、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えてオフされてから、過電流抑制回路１１１ｅが備えるＲＣフィルタの時定数に応じた所定の時間に亘って、オフ状態に維持される。本実施の形態では、当該所定の時間が、スイッチング周期以上の時間となるようなＲＣフィルタが用いられる。これにより、本実施の形態に係る点灯装置１ｅでは、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えた場合、少なくともスイッチング素子１６のスイッチング周期に亘って、スイッチング素子１６はオンされない。したがって、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えた場合、次のオン期間において、スイッチング素子１６がオンされない。このため、スイッチング素子１６のオンデューティが小さくなるため、スイッチング素子１６に過大な電流が流れることが抑制される。

［４−３．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１ｅは、制御装置１１ｅは、電流値が閾値より大きい場合に、スイッチング素子１６のスイッチング周期に亘って、スイッチング素子１６をオンさせない。

これにより、点灯装置１ｅのＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｅに入力される電圧が急変した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０ｅ内に含まれるスイッチング素子１６に過大な電流が流れることを抑制できる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５として、上記各実施の形態に係る点灯装置を備える照明器具について、図１９〜２１を用いて説明する。

図１９〜２１は、本実施の形態に係る照明器具の外観図である。ここでは、照明器具の例として、ダウンライト１００ａ（図１９）、スポットライト１００ｂ（図２０）及び１００ｃ（図２１）が示される。ダウンライト１００ａ、スポットライト１００ｂ及び１００ｃは、それぞれ回路ボックス１０１ａ、１０１ｂ及び１０１ｃを備える。回路ボックス１０１ａ、１０１ｂ及び１０１ｃは上記各実施の形態に係る点灯装置の少なくとも一つの回路が収納された筐体である。また、ダウンライト１００ａ、スポットライト１００ｂ及び１００ｃは、それぞれ灯体１０２ａ、１０２ｂ及び１０２ｃを備える。灯体１０２ａ、１０２ｂ及び１０２ｃはＬＥＤ２を装着した灯体である。また、ダウンライト１００ａ及びスポットライト１００ｂは、それぞれ、回路ボックス１０１ａ及び１０１ｂと灯体１０２ａ及び１０２ｂのＬＥＤ２とを電気的に接続する配線１０３ａ及び１０３ｂを備える。

本実施の形態においても、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。

（変形例など）
以上、本発明に係る点灯装置について、上記各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記ＬＥＤ２は、回路図上では、一つのＬＥＤとして図示されているが、ＬＥＤ２は一つの素子に限定されない。例えば、複数のＬＥＤチップを直並列に接続した構成、複数のＬＥＤ素子をモジュール化した構成、複数のモジュールを組み合わせた構成などを用いてもよい。

また、上記各実施の形態においては、固体発光素子として、ＬＥＤを用いたが、点灯装置の負荷である固体発光素子は、ＬＥＤに限定されない。例えば、点灯装置の負荷として有機ＥＬ素子など他の固体発光素子を用いてもよい。

また、帰還回路は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されてもよい。また、帰還回路は、マイコンなどを用いてデジタル制御する構成としてもよい。

また、上記各実施の形態では、電流検出部は、スイッチング素子１６に流れる電流を直接検出したが、他の素子に流れる電流を検出することによって、間接的にスイッチング素子１６に流れる電流を検出してもよい。

また、上記実施の形態１では、過電流抑制回路１１１を駆動回路１１２の入力側に設けているが、出力側に設けてもよい。

また、上記各実施の形態において、電流検出部１２及び出力検出部１３において、抵抗を用いて電流又は電圧を検出しているが、抵抗以外の素子などを用いて検出してもよい。

また、上記各実施の形態において使用されるインダクタ１８は、一次巻線と二次巻線とを備えるトランス構造を有していてもよい。インダクタ１８がトランス構造を有する場合、インダクタ１８の各巻線は以下のように他の素子と接続される。すなわち、上記各実施の形態に係る各点灯装置において、コンデンサ１７の出力側の端子に一次巻線の一方の端子が接続され、一次巻線の他方の端子が接地される。また、二次巻線の一方の端子がダイオード１９のアノード電極に接続され、二次巻線の他方の端子が接地される。また、コンデンサ１７とダイオード１９とは、トランス構造を有するインダクタ１８によって、絶縁される。この場合、各点灯装置の出力検出部は、各点灯装置の出力電流そのものを出力として検出してもよいし、一次巻線側にセンス抵抗を接続して、一次巻線に流れる電流を出力として検出してもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態１と上記実施の形態２とを組み合わせることで、電流ＩＳＷが閾値Ｉｔｈを超えたときに、即座にスイッチング素子１６をオフできる、かつ、次のオン時間も短くできるため、過大な電流を抑制する効果をより高めることができる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 点灯装置
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
７、１０、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ 制御装置
１２ 電流検出部
１３、１３ａ、１３ｂ 出力検出部
１６ スイッチング素子
１１２ 駆動回路
１１５、３１４、３１７、３２１ トランジスタ

Claims (10)

1. 固体発光素子に電流を出力する点灯装置であって、
   ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を検出する出力検出部とを備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御装置と、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部とを備え、
   前記制御装置は、前記電流検出部が検出した電流値が予め定められた閾値より小さい場合に、前記出力検出部が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティで前記スイッチング素子を制御し、前記電流値が前記閾値より大きい場合に、前記オンデューティより小さいオンデューティで前記スイッチング素子を制御する
   点灯装置。
2. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記固体発光素子の特性に基づいて、入力される電圧を昇圧又は降圧して出力する
   請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＳＥＰＩＣ型である
   請求項１又は２に記載の点灯装置。
4. 前記閾値は、前記スイッチング素子の絶対最大定格電流以下であり、前記点灯装置の定格電圧が前記点灯装置に定常的に入力される場合にスイッチング素子に流れる電流以上である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
5. 前記制御装置は、前記電流値が前記閾値より大きい場合に、前記電流値が前記閾値より小さい場合より前記スイッチング素子のオン期間を短縮する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置。
6. 前記制御装置は、前記電流値が前記閾値より大きい場合に、前記スイッチング素子をオフさせる
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
7. 前記制御装置は、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路に接続されるトランジスタとを有し、前記トランジスタをオンさせることによって前記スイッチング素子をオフさせる
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の点灯装置。
8. 前記制御装置は、前記電流値が前記閾値より大きい場合に、前記電流値が前記閾値より小さい場合より前記スイッチング素子のスイッチング周波数を小さくする
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の点灯装置。
9. 前記制御装置は、前記電流値が前記閾値より大きい場合に、前記スイッチング素子のスイッチング周期に亘って、前記スイッチング素子をオンさせない
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の点灯装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の点灯装置を備える
    照明器具。

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