JP2017073433A

JP2017073433A - Ｌｅｄ電源装置

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Publication number: JP2017073433A
Application number: JP2015198209A
Authority: JP
Inventors: 稔松本; Minoru Matsumoto
Original assignee: Eye Lighting Systems Corp
Current assignee: Eye Lighting Systems Corp
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2035-10-06
Also published as: JP6513546B2

Abstract

【課題】本発明は、異常発生時における制御回路の安定動作維持が可能なＬＥＤ電源装置を提供することである。
【解決手段】図１のＬＥＤ電源装置１０であって、
出力側整流回路２６はＬＥＤ２８への電流値を検出するとともに短絡も検出する電流検出手段３０と、無負荷を検出する無負荷検出手段３２を備え
電源回路１６はスイッチングにより制御回路１８への電圧を適正に調整する電圧供給スイッチＱ１を備え
制御回路はＬＥＤの通常制御を行う通常動作モードと、異常検出モードの２段階の制御モードを備え
通常動作モードは主回路スイッチング素子２２のスイッチング動作でＬＥＤへ適正電圧を供給し
異常検出モードは制御回路が異常信号を受けると主回路スイッチング素子を停止させるとともに、電圧供給スイッチによりオフ・デューティー比を変化させることで、制御回路のみが動作維持出来る電圧を制御回路へ供給可能なＬＥＤ電源装置。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ電源装置に関し、特にＬＥＤ負荷の異常検出機能および異常検出時における制御回路維持機能の改良に関する。

近年、ＬＥＤ素子は発光効率の向上や寿命向上等により、従来の光源からの置き換えが急速に進みつつある。今後、ＬＥＤ素子の性能が向上すれば、更に汎用の照明器具分野でＬＥＤ光源が採用され、ＬＥＤ電源装置などの照明用電源装置の需要が高まることが期待される。一般的にＬＥＤ電源装置は、商用の交流電圧では動作しないＬＥＤ素子に対し、直流電圧を印加してＬＥＤ素子を適正に動作させるためのものである。そして、昨今のＬＥＤ電源装置は、例えば、ＬＥＤ素子へ供給する直流電圧値を変化させ、ＬＥＤ素子への電流値を調整することにより調光制御を行う調光機能や、入力側（一次側）と出力側（二次側）とをトランスを利用して絶縁することで、安全性を高める安全機能等を備えるようなさまざまな工夫がなされている。

特許文献１には、スイッチング電源装置の起動回路に第１の電圧供給回路と第２の電圧供給回路の２種類の電圧供給回路を設け、第１の電圧供給回路による電圧供給の際（安定動作時）に、負荷の急激な変化等が発生すると、負荷への出力電圧を停止させるとともに、第２の電圧供給回路に切換えて、スイッチング電源回路を制御する制御回路のみの動作を維持する技術が開示されている。
また、特許文献２には、自動復帰型の過負荷保護機能（停止状態を維持するのではなく、異常解除後は自動復帰する機能）を備えた電源制御ＩＣにおいて、過負荷時の停止機能が内蔵されていなくても、電源端子ＶＣＣと平滑コンデンサーＣ１の間に抵抗Ｒ０を接続する事によって一定の電圧を維持し、過負荷時に停止状態の保持が可能となる技術が開示されている。

特開２００４−３２０８５８特許第５１４１４３８号

しかしながら、上記特許文献１のようにスイッチング電源装置が備える起動回路に、２種類の電圧供給回路を設けることにより、負荷の急激な変化等における出力電圧の停止、および制御回路の動作維持は実現出来るものの、例えば短絡や無負荷状態等のような異常状態を検知して出力を停止させるとともに、制御回路の動作を維持する機能は実現出来ていない。また、ＬＥＤ電源装置を使用する場合、実際には、負荷変動が起きた場合においてはＬＥＤ素子への出力を停止させずに負荷変動に応じた適正な制御を行い、短絡状態や無負荷状態等の動作維持が困難な場合においてのみＬＥＤ素子への出力を停止させ、且つ、制御回路の動作を維持させることが望ましい。

そして、特許文献２のように抵抗値に依存した電圧維持を行うと、入力電圧の種類に応じて抵抗値を変える必要があるとともに、消費電力が大きくなってしまうなどの問題がある。加えて、特許文献１および特許文献２のように、出力停止状態における制御回路（電源制御ＩＣ）の動作維持を行うための電圧供給回路にツェナーダイオード（定電圧を出力できる素子）を使用すると簡単に定電圧を得られるが、入力電源の変動などで大きな電流が流れると、定電圧特性を維持することが出来なくなるため、安定的な制御回路の動作維持を行うことが困難であり、まだまだ改良の余地がある。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて行われたものであって、その目的はＬＥＤ電源装置の負荷変動に対して適正な制御を行うとともに、負荷側の短絡検出時や無負荷状態検出時には出力を停止させ、且つ、出力停止時における制御回路の安定的な動作維持機能を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明にかかるＬＥＤ電源装置は、
商用電源からの交流電圧を整流する入力側整流平滑回路と、ＬＥＤ素子への供給電圧を適正に制御する制御回路と、該制御回路へ電圧を供給する電源回路と、前記入力側整流平滑回路で整流された電圧をスイッチング動作することで電圧値を調整する主回路スイッチング手段と、該主回路スイッチング手段によって調整された電圧を整流しＬＥＤ素子へ直流電圧を供給する出力側整流平滑回路と、を備えたＬＥＤ電源装置であって、
前記出力側整流平滑回路は、ＬＥＤ素子への電流値を検出するとともに短絡状態も検出する電流検出手段と、ＬＥＤ素子が接続されていない無負荷状態を検出する無負荷検出手段を備え、
前記電源回路は、スイッチング動作することで前記制御回路への電圧を適正に調整する電圧供給スイッチを備え、
前記制御回路は、ＬＥＤ素子の通常動作時の制御を行う通常動作モードと、異常検出時の制御を行う異常検出モードの２段階の制御モードを備え、
前記通常動作モードは、前記主回路スイッチング手段をスイッチング動作させることでＬＥＤ素子へ適正な電圧を供給し、
前記異常検出モードは、前記制御回路が異常検出信号を受けると前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作を停止させるとともに、前記電圧供給スイッチのスイッチング動作によりオフ・デューティー比を変化させることで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することを特徴とする。

また、前記主回路スイッチング手段と出力側整流平滑回路の間にはトランスを備え、該トランスの一次側には補助巻線を有しており、
前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作による前記補助巻線からの電圧を前記制御回路へ供給する補助電源回路を備え、
前記補助電源回路は、ＬＥＤ素子の安定動作後に前記制御回路へ電圧を供給することが好適である。

また、前記電源回路は、前記電圧供給スイッチがオン時にはオフし、該電圧供給スイッチがオフ時にはオンする補助スイッチを備え、
前記異常検出モード時には、前記主回路スイッチング素子のスイッチング動作が停止されるとともに、前記補助電源回路から前記制御回路への電圧供給は停止され、
前記補助スイッチのスイッチング動作により、前記電圧供給スイッチのオフ・デューティー比を調整することで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することが好適である。

本発明によれば、出力側整流平滑回路に絶縁型の電流検出手段および同じく絶縁型の無負荷検出手段を備えることにより、負荷変動に応じた適正な制御を行うとともに、出力短絡や、無負荷状態を検出した場合には、ＬＥＤ負荷への出力を停止することが可能となる。
さらに、起動用電源回路に電圧供給スイッチと補助スイッチを備え、異常発生時（短絡常検出時や無負荷状態検出時）には該補助スイッチにより電圧供給スイッチのオフ・デューティー比を調整し、前記電圧供給スイッチから制御回路へ適正な電圧を供給することで、出力短絡時および無負荷時における出力停止状態での制御回路の動作維持を、入力電源に依存することなく安定的に行うことが可能となる。

本発明に係るＬＥＤ電源装置の第１実施形態の概略構成図を示す。本発明に係るＬＥＤ電源装置の第１実施形態における制御回路の概略図を示す。本発明に係るＬＥＤ電源装置の第１実施形態における時間経過に対する各点での電圧変化を示す。本発明に係るＬＥＤ電源装置の第２実施形態の概略構成図を示す。

以下、本発明のＬＥＤ電源装置について図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を超えない限り何ら以下の例に限定されるものではない。
＜第１実施形態＞

図１に本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ電源装置の概略図を示す。同図に示すＬＥＤ電源装置１０は、商用の交流電圧を供給する商用電源１２と、交流電圧を整流するための入力側整流平滑回路１４と、制御回路１８へ電圧を供給する起動用電源回路１６と、主回路スイッチング素子２２のスイッチング制御を行う制御回路１８と、起動後に制御回路１８へ電圧を供給する補助電源回路２０と、入力側整流平滑回路１４で整流された電圧を高速スイッチング動作を行うことによって高周波の矩形波電圧を生成するための（デューティー比を調整することで、電圧値を調整するための）主回路スイッチング素子２２と、高周波の矩形波電圧の波高値（電圧値）を適正値にするとともに、一次側と二次側を電気的に絶縁するためのフライバックトランス２４と、適正値に調整された矩形波電圧を直流電圧に変換しＬＥＤ負荷（ＬＥＤ素子２８）へ直流電圧を供給するための出力側整流平滑回路２６と、を備えている。

本発明について特徴的なことは、出力側整流平滑回路２６に出力電流および短絡を検出するための電流検出オペアンプ３０と、ＬＥＤ素子２８の無負荷状態を検出するための無負荷検出オペアンプ３２を備えていることである。また、起動用電源回路１６には、補助スイッチＱ２と該補助スイッチＱ２がオン時にはオフし、オフ時にはオンする電圧供給スイッチＱ１を備えている。

はじめに入力側整流平滑回路１４について説明する。
入力側整流平滑回路１４は、ダイオードブリッジＤＢと平滑用コンデンサＣ１を備えている。商用電源１２により交流の商用電圧（ＡＣ１００やＡＣ２００Ｖなど）を印加すると、商用電圧はダイオードブリッジＤＢに到達する。ダイオードブリッジＤＢは、ダイオード素子などで構成されているが、同じ機能を果たせれば他の半導体素子でも良い。ダイオードブリッジＤＢによって全波整流（交流電流の正・負両波とも整流し、流れの向きを同じにすること）された電圧（脈流電圧とも呼ぶ）は、平滑用コンデンサＣ１によって大まかな直流電圧（完全な直流電圧にするためには、さらに積分回路が必要）に平滑される。

平滑された電圧は主回路スイッチング素子２２へ到達するとともに、起動用電源回路１６にも到達する。起動用電源回路１６は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、逆流防止用のダイオードＤ１と、ＦＥＴで構成される電圧供給スイッチＱ１と、一定の電圧を生成するツェナーダイオードＺ１と、ＦＥＴで構成され、補助スイッチＱ２がオン時にはオフし、補助スイッチＱ２がオフ時にはオンする電圧供給スイッチＱ１から構成されている。

抵抗Ｒ２と、ツェナーダイオードＺ１により、該ツェナーダイオードＺ１の両端には一定の電圧（ツェナー電圧）が発生し、ツェナーダイオードＺ１の両端の電圧から電圧供給スイッチＱ１を導通させるのに必要なゲート電圧を引いた電圧によりコンデンサーＣ２が充電される。つまり、電圧供給スイッチＱ１がＯＮすることで充電用コンデンサーＣ２の充電が開始される。充電用コンデンサーＣ２の電圧、すなわちＰ２の電圧が一定の値（制御回路１８が備えるＣＰＵが動作可能な５Ｖ程度）を超えると、制御回路１８が動作を開始する。

制御回路１８が動作を開始すると、該制御回路１８の制御指令により、図１の主回路スイッチング素子２２のスイッチング動作が開始する。このスイッチング動作によって、入力側整流平滑回路１４で平滑された電圧は、高周波の矩形波電圧となり、フライバックトランス２４の一次側Ｔｌａへと進む。フライバックトランス２４は商用電源１２から供給された電圧値をＬＥＤ素子２８へ供給するのに適正な電圧値（または電流値）へ調整するとともに、フライバックトランス２４の一次側である一次巻線Ｔｌａと二次側である二次巻線Ｔｌｂを電気的に絶縁することで、安全性を高めるために配置されている。

ここで、フライバック方式の電源装置の動作について簡単に説明する。主回路スイッチング素子２２のオン時には、入力側整流平滑回路１４の正極側から、フライバックトランス２４の一次巻線Ｔｌａ、主回路スイッチング素子２２、入力側整流平滑回路１４の負極側までの導通ループが形成され、該入力側整流平滑回路１４で整流された電圧の印加によりフライバックトランス２４の一次巻線Ｔｌａに磁界のエネルギーが蓄積される。一方、オフ時には、上記の導通ループが切れて、フライバックトランス２４の二次巻線Ｔｌｂからの磁界のエネルギーの放出に伴う電流が、ダイオードＤ３、平滑用のコンデンサーＣ３の順に流れ、フライバックトランス２４の二次巻線Ｔｌｂに戻る。このような動作によってトランス２４の二次巻線Ｔｌｂ側に所望の出力電流（および出力電流に対応した出力電圧）が発生する。

そして、フライバックトランス２４の二次巻線Ｔｌｂへと進んだ高周波の矩形波電圧は、出力側整流平滑回路２６へと到達する。出力側整流平滑回路２６は、抵抗Ｒ５〜Ｒ７と、ダイオードＤ３と、平滑用のコンデンサーＣ３と、出力電流を検出するとともに、出力短絡も検出可能な電流検出オペアンプ３０と、無負荷状態を検出する無負荷検出オペアンプ３２を備えている。高周波の矩形波電圧は、ダイオードＤ３および平滑用コンデンサーＣ３によって直流電圧へと整流され、該直流電圧は、ＬＥＤ素子２８へと供給される。また、電流検出オペアンプ３０は、抵抗Ｒ５の電流を検出して、制御回路１８へフィードバックすることで電流検出を実現している。そのため、制御回路１８は、常にＬＥＤ素子２８への電流値が適正になるように主回路スイッチング素子２２への制御指令を行いながらスイッチング動作を適正に制御しているので、ＬＥＤ素子２８の安定的な動作が可能となる。

ここで制御回路１８の動作について詳しく説明する。
図２に本発明に係るＬＥＤ電源装置１０の第１実施形態における制御回路１８の概略図を示す。制御回路１８は、主にＣＰＵを含むＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ）と、主回路スイッチング素子２２の制御を行うＦＥＴドライバーと、三端子レギュレータから構成される。また、ＭＣＵは、補助スイッチＱ２へ制御信号を送るためのＩ／Ｏと、Ｒ５の電流値による短絡検出信号およびＲ６の電圧値による無負荷検出信号を受けるためのＡ／Ｄを備えている。制御回路１８の主要部分であるＭＣＵは、図１のＰ２からの供給電圧である１２Ｖ〜２０Ｖの電圧を、三端子レギュレータで変換した電圧（５Ｖ）で動作している。つまり、制御回路１８の動作維持を行うためには５Ｖ程度の電圧を確保出来れば良いこととなる。また、正確に５Ｖの電圧である必要はなく、例えば４Ｖ〜１０Ｖ程度であって、ＭＣＵ（またはＭＣＵが有するＣＰＵ）の動作電圧が確保出来ればどのような電圧値でも良い。

そして、制御回路１８は、前述のとおり、ＬＥＤ素子２８が安定動作している時は、電流検出オペアンプ３０のフィードバック信号によって主回路スイッチング素子２２のスイッチング動作を適切に調整している。このフィードバック信号としての電流値を常に監視しながら、ＬＥＤ素子２８へ供給する電流を決定しているので、仮にＬＥＤ素子２８の変動があった場合でも、本実施形態におけるＬＥＤ電源装置１０では、その変動に応じた適切な制御が可能である。また、本実施形態におけるＬＥＤ電源装置１０は、動作を維持することが困難な何らかの不具合が発生した場合（例えば、負荷短絡や無負荷状態等）には、出力を停止することが可能である。具体的には、フィードバック信号として電流を監視している電流検出オペアンプ３０は出力電流を検出するとともに、同時に短絡電流も検出可能であるため、万が一短絡が起こった場合には瞬時に制御回路１８により、主回路スイッチング素子２２の動作が停止され、同時に負荷側（ＬＥＤ素子２８側）への電圧出力は停止する。また、無負荷状態などの無負荷検出は、無負荷検出オペアンプ３２によって常に監視している。そのため、仮に無負荷状態を検出した場合には、制御回路１８がその信号（無負荷検出信号）を受け、短絡時と同様に主回路スイッチング素子２２の動作を停止させ、負荷側への電圧出力は停止する。

このように、フィードバック信号として電流値を常に監視し、さらに短絡検出および、無負荷検出についても制御回路１８で常に監視することにより、単なる負荷変動の場合には適正な電流値を供給することができ、且つ、動作を維持することが困難な場合（短絡検出時および無負荷検出時）には、直ちに負荷側への出力を停止することが出来る。

そして、一般的には負荷側への出力を停止すると、制御回路１８への電圧供給も停止してしまうが、より安全性を高めるためには、ＬＥＤ素子２８への出力停止状態においても制御回路１８の動作を維持させることが必要である。そこで本実施形態では、負荷側への出力が停止した状態においても、制御回路１８への電圧供給のみが可能となるよう工夫がなされている。

具体的には、本実施形態におけるＬＥＤ電源装置１０は、起動用電源回路１６に制御回路１８への電圧供給を調整する電圧供給スイッチＱ１の他に、短絡検出時および無負荷検出時に制御回路１８のみへ電圧供給スイッチＱ１での適正な電圧供給を可能とする補助スイッチＱ２を備えている。ここで、補助スイッチＱ２の動作について、ＬＥＤ電源装置１０の動作（商用電源１２から供給された電圧がＬＥＤ素子２８に到達するまでの流れ）とともに図３を用いて説明する。

図３に本発明に係るＬＥＤ電源装置の第１実施形態における時間経過に対する各点での電圧変化を示す。図３では、電源が投入された時間ｔ１の時点では、補助スイッチＱ２はＯＦＦの状態なので、コンデンサーＣ２の充電電圧は０Ｖである。そして電圧供給スイッチＱ１のゲート、ソース間電圧には、ツェナーダイオードＺ１によるツェナー電圧が印加され、電圧供給スイッチＱ１がＯＮの状態となり、抵抗Ｒ１、および起動用電源回路１６の有するダイオードＤ１を通して充電用コンデンサーＣ２が充電される。充電用コンデンサーＣ２の電圧、すなわちＰ２の電圧が除々に上昇し、Ｒ１を流れる電流値と制御回路１８で消費される電流値とが等しくなった時点で、Ｐ２の電圧上昇は停止する（図３のｔ２）。

次に、制御回路１８が動作を開始し、図１のスイッチング回路２２のスイッチング素子を動作させると、補助電源回路２０によりＰ２の電圧はさらに上昇し、一定値に到達する（図３のｔ３時点のＰ２）。補助電源回路２０は、フライバックトランス２４に追加された補助巻線Ｔｌｃと、該補助巻線Ｔｌｃの誘起電圧を整流するダイオードＤ２と、充電用のコンデンサーＣ２を備えている。また、ダイオードＤ２のカソードはコンデンサーＣ２の正極側に接続される。なお、コンデンサーＣ２の正極側は、上述のＰ２にもつながっているので、コンデンサーＣ２は、起動用電源回路１６と補助電源回路２０の両方から電力の供給を受けることができるようになっている。この時点で、制御回路１８から起動用電源回路１６への停止信号が送られ、補助スイッチＱ２がＯＮ状態となる（図３のｔ３時点のＱ２）。また、電圧供給スイッチＱ１のゲート、ソース間電圧は負電圧となるため電圧供給スイッチＱ１はＯＦＦになり（図３のｔ３時点のＱ１）、ＬＥＤ素子２８は点灯状態となる。この時、制御回路１８はＬＥＤ素子２８の点灯制御を続ける。

そして、ＬＥＤ素子２８の安定動作状態（ＬＥＤ点灯状態）において、無負荷検出オペアンプ３２で無負荷状態を検出、もしくは電流検出オペアンプ３０で短絡を検出すると、それらの検出信号は制御回路１８へ送られ、該制御回路１８の制御によって、ＬＥＤ素子２８への出力を停止する（図４のｔ４）。

この時、主回路スイッチング素子２２の動作を停止するとともに、充電用コンデンサーＣ２への充電が停止されるので、制御回路１８への電源供給を行っている補助電源回路２０の動作も停止する。

ここで、制御回路１８の動作を維持するため、起動用電源回路１６の補助スイッチＱ２のスイッチング動作により、制御回路１８のみが動作する電圧（５Ｖ程度）を作り出す。
前述のとおり、電圧供給スイッチＱ１は、補助スイッチＱ２がオン時にはオフし、補助スイッチＱ２がオフ時にはオンするような回路構成となっている。したがって、具体的には、ＦＥＴで構成される補助スイッチＱ２を制御回路１８が有するＣＰＵによってスイッチング動作させ、電圧供給スイッチＱ１のオフ・デューティー比を調整することで、少なくとも制御回路１８のＣＰＵが動作を維持出来る程度の電圧（５Ｖ程度）をＰ２に発生させることで、ＬＥＤ素子２８への出力が停止した状態においても、制御回路１８の動作を維持することが可能となる。

また、補助スイッチＱ２は前述のとおりＦＥＴなどのスイッチング素子で構成されており、例えば商用電源１２からの供給電圧が何らかの影響で変動した場合などでも、補助スイッチＱ２のスイッチング動作により電圧供給スイッチＱ１のオフ・デューティー比を調整することで、適正な電圧（５Ｖ程度）を生成出来るので、制御回路１８専用の電源を設けたり、あるいは複数の電源供給手段を備えることなく、制御回路１８の安定的な動作維持が可能となる。加えて、商用電源１２からの電圧が例えば１００Ｖの場合や、または２００Ｖの場合のどちらの場合であっても、補助スイッチＱ２で、電源電圧に合わせた適正なスイッチング動作（電圧供給スイッチＱ１のオフ・デューティ比を調整する制御）を行うことにより、制御回路１８の安定的な動作維持が可能となる。

そして、電源の再投入時に、短絡状態、もしくは無負荷状態が解消されていれば、通常の運転を行い、解消されていなければ、同様の動作（出力停止および制御回路１８のみ動作維持）を繰り返すこととなる。

このように、本実施形態では、出力側整流平滑回路１６に絶縁型の出力電流検出オペアンプ３０および同じく絶縁型の無負荷検出オペアンプ３２を備えることにより、負荷変動に応じた適正な制御を行うとともに、出力短絡や無負荷状態を検出し、動作維持が困難な場合には、ＬＥＤ素子２８への出力を停止することが可能となる。また、起動用電源回路１６にスイッチング素子であるＦＥＴで構成される電圧供給スイッチＱ１と、補助スイッチＱ２を備え、該補助スイッチＱ２のスイッチング動作で電圧供給スイッチＱ１のオフ・デューティ比を適正に調整することで、出力短絡および無負荷時における出力停止状態での制御回路１８の動作維持を、入力電源（商用電源１２など）に依存することなく安定的に行うことが可能となる。例えば、入力電源が１００Ｖまたは２００Ｖのどちらの場合であっても補助スイッチＱ２によるスイッチング動作によって電圧供給スイッチＱ１から適正な電圧供給（５Ｖ程度）が可能となるので、入力電源に応じてＬＥＤ電源装置１０の回路構成を変えることなく、異常発生時には制御回路１８の動作を維持することが出来る。

また、本実施形態におけるＬＥＤ電源装置１０では、制御回路１８のみ（少なくともＣＰＵ）が動作可能な適正な電圧供給を行うことで、異常発生における出力停止時に商用電圧を補助スイッチＱ２のスイッチング動作なしに、直接制御回路１８へ供給するようなシステムに比べて、大幅に消費電力を少なくすることが出来る。
＜第２実施形態＞

次に、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ電源装置について図面を用いて説明する。図１に示したＬＥＤ電源装置１０（第１実施形態）と共通する構成については、符号に１００を足して示している。

図４に本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ電源装置の概略図を示す。図４におけるＬＥＤ電源装置１１０の基本的な構成は前述した図１に示すＬＥＤ電源装置１０と同じであるが、本実施形態では、入力側整流平滑回路１１４と主回路スイッチング素子１２２の間に力率改善回路１４０を備えている。そのため、本実施形態におけるＬＥＤ電源装置１１０では、入力電圧からの高調波の影響による波形の歪みを改善して、ＬＥＤ素子１２８への電圧供給が可能となるので、第１実施形態に係るＬＥＤ電源装置１０に比べて効率の良い電力供給が可能となる。

そして、力率改善回路１４０が備えるＰＦＣ制御回路への電圧供給は電圧供給スイッチＱ１（ＬＥＤ素子１２８の安定動作後は、補助電源回路１２０）によるものであるので、トランス１２４の二次側（二次巻線Ｔｌｂ側）において、短絡状態や無負荷状態を検出して制御回路１１８によって出力が停止されれば、力率改善回路１４０の動作も停止し、第１実施形態と同様に、補助スイッチＱ２のスイッチング動作（電圧供給スイッチＱ１のオフ・デューティ比を調整する制御）によって、電圧供給スイッチＱ１からの適正な電圧で制御回路１１８のみを安定的に動作維持することが出来る。

以上のように本発明のＬＥＤ電源装置によれば、出力側整流平滑回路に絶縁型の電流検出オペアンプおよび、同じく絶縁型の無負荷検出オペアンプを備えることにより、負荷変動に応じた適正な制御を行うとともに、出力短絡や、無負荷状態を検出し、重大事故の発生に繋がる場面におけるＬＥＤ素子への出力を停止することが可能となる。また、起動用電源回路に電圧供給スイッチング素子と補助スイッチング素子を備え、異常発生時（短絡常検出時や無負荷状態検出時）には該補助スイッチング素子により電圧供給スイッチング素子のオフ・デューティー比を調整し、前記電圧供給スイッチング素子から制御回路へ適正な電圧を供給することで、出力短絡時および無負荷時における出力停止状態での制御回路の動作維持を、入力電源に依存することなく安定的に行うことが可能となる。

１０１１０ＬＥＤ電源装置
１２１１２商用電源
１４１１４入力側整流平滑回路
１６１１６起動用電源回路
１８１１８制御回路
２０１２０補助電源回路
２２１２２主回路スイッチング素子
２４１２４フライバックトランス
２６１２６出力側整流平滑回路
２８１２８ＬＥＤ素子
３０１３０電流検出オペアンプ
３２１３２無負荷検出オペアンプ
１４０力率改善回路
Ｒ１〜Ｒ７抵抗器
Ｄ１〜Ｄ３ダイオード
Ｃ１、Ｃ３平滑用コンデンサー
Ｃ２充電用コンデンサー
Ｑ１電圧供給スイッチ
Ｑ２補助スイッチ
Ｔｌａ一次巻線
Ｔｌｂ二次巻線
Ｔｌｃ補助巻線
Ｚ１ツェナーダイオード

Claims

商用電源からの交流電圧を整流する入力側整流平滑回路と、ＬＥＤ素子への供給電圧を適正に制御する制御回路と、該制御回路へ電圧を供給する電源回路と、前記入力側整流平滑回路で整流された電圧をスイッチング動作することで電圧値を調整する主回路スイッチング手段と、該主回路スイッチング手段によって調整された電圧を整流しＬＥＤ素子へ直流電圧を供給する出力側整流平滑回路と、を備えたＬＥＤ電源装置であって、
前記出力側整流平滑回路は、ＬＥＤ素子への電流値を検出するとともに短絡状態も検出する電流検出手段と、ＬＥＤ素子が接続されていない無負荷状態を検出する無負荷検出手段を備え、
前記電源回路は、スイッチング動作することで前記制御回路への電圧を適正に調整する電圧供給スイッチを備え、
前記制御回路は、ＬＥＤ素子の通常動作時の制御を行う通常動作モードと、異常検出時の制御を行う異常検出モードの２段階の制御モードを備え、
前記通常動作モードは、前記主回路スイッチング手段をスイッチング動作させることでＬＥＤ素子へ適正な電圧を供給し、
前記異常検出モードは、前記制御回路が異常検出信号を受けると前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作を停止させるとともに、前記電圧供給スイッチのスイッチング動作によりオフ・デューティー比を変化させることで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することを特徴とするＬＥＤ電源装置。
請求項１に記載のＬＥＤ電源装置であって、
前記主回路スイッチング手段と出力側整流平滑回路の間にはトランスを備え、該トランスの一次側には補助巻線を有しており、
前記主回路スイッチング手段のスイッチング動作による前記補助巻線からの電圧を前記制御回路へ供給する補助電源回路を備え、
前記補助電源回路は、ＬＥＤ素子の安定動作後に前記制御回路へ電圧を供給することを特徴とするＬＥＤ電源装置。
請求項１および請求項２の何れかに記載のＬＥＤ電源装置であって、
前記電源回路は、前記電圧供給スイッチがオン時にはオフし、該電圧供給スイッチがオフ時にはオンする補助スイッチを備え、
前記異常検出モード時には、前記主回路スイッチング素子のスイッチング動作が停止されるとともに、前記補助電源回路から前記制御回路への電圧供給は停止され、
前記補助スイッチのスイッチング動作により、前記電圧供給スイッチのオフ・デューティー比を調整することで、前記制御回路のみが動作維持出来る電圧を該制御回路へ供給することを特徴とするＬＥＤ電源装置。