JP2019041484A - 電源装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時間の短縮と駆動電圧低下の抑制を図る。【解決手段】駆動電源回路１２は、制御電源回路１１の出力端子にアノードが電気的に接続された第１ダイオードＤ１を有する。駆動電源回路１２は、第１ダイオードＤ１のカソードに第１端が電気的に接続され、第２端がインダクタＬ１の第２端と電気的に接続された第１コンデンサＣ１と、第１ダイオードＤ１のカソードにアノードが電気的に接続された第２ダイオードＤ２を有する。駆動電源回路１２は、第２ダイオードＤ２のカソードに第１端が電気的に接続され、第２端がインダクタＬ１の第２端と電気的に接続された第２コンデンサＣ２を有する。駆動電源回路１２は、駆動回路１０がスイッチング素子Ｑ１の駆動を開始する前に第１入力端子Ｔ１１から第２コンデンサＣ２の第１端に向けて充電電流を流す充電経路（抵抗器Ｒ１及び第３ダイオードＤ３）を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、電源装置及び照明装置に関し、より詳細には、スイッチング電源回路を有する電源装置及び当該電源装置と照明負荷を備える照明装置に関する。

特許文献１には、スイッチング電源回路（降圧チョッパ回路）によって照明負荷（発光ダイオード）を点灯させる点灯装置（電源装置）が記載されている。スイッチング電源回路のスイッチング素子は、照明負荷よりも高電位側（ハイサイド）に配置されている。点灯装置は、ハイサイドのスイッチング素子を駆動する駆動電圧を得るためにブートストラップ回路を備えている。さらに、点灯装置は、第１制御電源回路及び第２制御電源回路を備えている。第１制御電源回路は、スイッチング電源回路のスイッチング素子のオフ期間に、第１制御電源電圧によってブートストラップ回路のコンデンサ（ブートストラップコンデンサ）を充電するように構成される。そして、ブートストラップコンデンサが充電されることにより、ブートストラップコンデンサの高電位側の端子から、スイッチング素子の駆動電圧を得ることができる。一方、第２制御電源回路は、スイッチング電源回路の入力電圧によってブートストラップコンデンサを充電するように構成される。

特許文献１記載の点灯装置（電源装置）は、第１制御電源回路と第２制御電源回路から択一的にブートストラップコンデンサを充電することにより、再起動時における動作の安定性の向上を図っている。

特開２０１６−１１０８７４号公報

ところで、特許文献１記載の従来例において、スイッチング電源回路（電源装置）の起動時間を短縮するにはブートストラップコンデンサの容量を小さくすることが望ましい。一方、スイッチング電源回路への電圧入力が停止している間において、ブートストラップコンデンサの電圧（駆動電圧）の低下を抑制するにはブートストラップコンデンサの容量を大きくすることが望ましい。しかしながら、特許文献１記載の従来例では、スイッチング電源回路の起動時間の短縮と駆動電圧低下の抑制を両立することは困難である。

本発明の目的は、起動時間の短縮と駆動電圧低下の抑制を図ることができる電源装置及び照明装置を提供することである。

本発明の一態様に係る電源装置は、外部から電圧が入力される第１入力端子及び第２入力端子と、負荷と電気的に接続される第１出力端子及び第２出力端子と、前記第１出力端子に第１端が電気的に接続されたインダクタとを備える。前記電源装置は、前記インダクタの第２端と前記第１入力端子の間に配置されて前記第１入力端子から前記第１出力端子に流れる電流を断続するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路とを備える。前記電源装置は、前記第１入力端子と前記第２入力端子に入力される前記電圧から所定の制御電源電圧を生成して出力端子から出力する制御電源回路と、前記駆動回路に対して前記スイッチング素子を駆動するための駆動電圧を供給する駆動電源回路とを備える。前記駆動電源回路は、前記制御電源回路の前記出力端子にアノードが電気的に接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのアノードに第１端が電気的に接続され、第２端が前記インダクタの第２端と電気的に接続された第１コンデンサとを有する。前記駆動電源回路は、前記第１ダイオードのカソードにアノードが電気的に接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのカソードに第１端が電気的に接続され、第２端が前記インダクタの第２端と電気的に接続された第２コンデンサとを有する。前記駆動電源回路は、前記駆動回路が前記スイッチング素子の駆動を開始する前に前記第１入力端子から前記第２コンデンサの第１端に向けて充電電流を流す充電経路を有する。

本発明の一態様に係る照明装置は、電源装置と、前記電源装置の前記第１出力端子と前記第２出力端子の間に電気的に接続される照明負荷とを備える。

本発明の電源装置及び照明装置は、起動時間の短縮と駆動電圧低下の抑制を図ることができるという効果がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置の回路構成図である。 図２は、同上の電源装置の動作説明用の波形図である。 図３は、同上の電源装置の変形例の回路構成図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る照明装置の斜視図である。 図５は、同上の照明装置の分解斜視図である。

本発明に係る電源装置の実施形態、及び本発明に係る照明装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態の電源装置１は、図１に示すように、第１入力端子Ｔ１１及び第２入力端子Ｔ１２と、第１出力端子Ｔ２１及び第２出力端子Ｔ２２とを備える。第１入力端子Ｔ１１には、スイッチＳＷ１を介して交流電源９の第１端が電気的に接続される。第２入力端子Ｔ１２には、交流電源９の第２端が電気的に接続される。なお、第１入力端子Ｔ１１、第２入力端子Ｔ１２、第１出力端子Ｔ２１並びに第２出力端子Ｔ２２は、ねじ端子、ねじなし端子（速結端子）のような機械的な端子でもよいし、コネクタやプリント配線板の表面に形成されたパッドなどであってよい。

第１入力端子Ｔ１１と第２入力端子Ｔ１２の間には、スイッチＳＷ１がオンしている場合に交流電源９から交流電圧が入力される。なお、スイッチＳＷ１は、たとえば、建物の壁などに配設されて人に操作されるように構成されている。

電源装置１は、第１入力端子Ｔ１１と第２入力端子Ｔ１２の間に入力される交流電圧を、極性が反転しない電圧（脈流電圧又は直流電圧など）に変換する変換回路１４を備える。変換回路１４は、ダイオードブリッジのような全波整流回路を有し、交流電圧を脈流電圧に変換する。ただし、変換回路１４は、全波整流回路と、力率改善回路とを有し、交流電圧を直流電圧に変換するように構成されてもよい。なお、変換回路１４は電源装置１の必須の構成要素ではない。

一方、第１出力端子Ｔ２１には、負荷（照明負荷）であるＬＥＤモジュール２の正極が電気的に接続される。第２出力端子Ｔ２２には、ＬＥＤモジュール２の負極が電気的に接続される。ＬＥＤモジュール２は、複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２０が電気的に直列に接続されて構成されている。ＬＥＤ２０は、たとえば、照明用白色ＬＥＤである。ただし、照明負荷はＬＥＤモジュール２に限定されず、有機エレクトロルミネッセンス素子や半導体レーザ素子などのＬＥＤ以外の固体光源であっても構わない。

電源装置１は、第１出力端子Ｔ２１に第１端が電気的に接続されたインダクタＬ１と、インダクタＬ１の第２端と第１入力端子Ｔ１１の間に配置されて第１入力端子Ｔ１１から第１出力端子Ｔ２１に流れる電流を断続するスイッチング素子Ｑ１とを備える。また、電源装置１は、スイッチング素子Ｑ１を駆動する駆動回路１０と、第１入力端子Ｔ１１と第２入力端子Ｔ１２に入力される電圧（入力電圧）から所定の制御電源電圧Ｖccを生成して出力端子から出力する制御電源回路１１とを備える。さらに、電源装置１は、駆動回路１０に対してスイッチング素子Ｑ１を駆動するための駆動電圧Ｖｘを供給する駆動電源回路１２を備える。さらに、電源装置１は、第１出力端子Ｔ２１と第２出力端子Ｔ２２に電気的に直列接続された第４コンデンサＣ４と、インダクタＬ１及び第４コンデンサＣ４の直列回路に対して電気的に並列接続されたダイオードＤ５及び抵抗器Ｒ２とを備える。ここで、スイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１、第４コンデンサＣ４並びにダイオードＤ５は、降圧チョッパ回路（スイッチング電源回路）を構成している。なお、電源装置１において、第２出力端子Ｔ２２の電位を基準電位（０Ｖ）とする。

スイッチング素子Ｑ１は、ｎチャネルエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）である。ただし、スイッチング素子Ｑ１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタやその他の半導体スイッチング素子であっても構わない。スイッチング素子Ｑ１のドレインが第４ダイオードＤ４のカソードと電気的に接続され、第４ダイオードＤ４のアノードが第１入力端子Ｔ１１と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソースはインダクタＬ１の第２端と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のゲートは駆動回路１０の出力端子と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、ゲート・ソース電圧が所定のしきい値電圧を超えるとオンし、ゲート・ソース電圧がしきい値電圧を下回るとオフする。

駆動回路１０は、駆動電源回路１２から供給される駆動電圧Ｖｘから生成した駆動信号を出力端子からスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力することによりスイッチング素子Ｑ１をオンする。ここで、スイッチング素子Ｑ１のソースと第２出力端子Ｔ２２との間に第４コンデンサＣ４が電気的に接続されており、スイッチング素子Ｑ１がターンオンするときにはインダクタＬ１を介して第４コンデンサＣ４が充電されている。そのため、基準電位に対する駆動信号の信号電圧は、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース電圧のしきい値電圧にインダクタＬ１の両端電圧（誘起電圧）と第４コンデンサＣ４の両端電圧を加えた電圧よりも高くなければならない。

駆動回路１０は、たとえば、インダクタＬ１と磁気結合される２次巻線（図示せず）に誘起される誘起電圧によってインダクタＬ１に流れる電流ＩＬ１の大きさを計測している。駆動回路１０は、駆動信号を出力してスイッチング素子Ｑ１をオンしているときの電流ＩＬ１の計測値が目標値に達すると駆動信号の出力を停止してスイッチング素子Ｑ１をオフする。さらに、駆動回路１０は、駆動信号の出力を停止した後の電流ＩＬ１の計測値がほぼゼロとなれば、再び駆動信号を出力してスイッチング素子Ｑ１をオンする。このようにして、駆動回路１０はインダクタＬ１に流れる電流ＩＬ１、すなわち、第１出力端子Ｔ２１及び第２出力端子Ｔ２２よりＬＥＤモジュール２に供給される電流を定電流化している。

制御電源回路１１は、変換回路１４で変換された脈流電圧から所定の直流電圧を生成する。制御電源回路１１の出力端子と第２入力端子Ｔ１２に第３コンデンサＣ３が電気的に接続されている。つまり、制御電源回路１１の出力端子から出力される制御電源電圧Ｖccが第３コンデンサＣ３で安定化（平滑）されて駆動電源回路１２に入力される。制御電源電圧Ｖccは、たとえば、１５Ｖの直流電圧である。なお、制御電源回路１１は、たとえば、バックコンバータなどの降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータで構成されることが好ましい。

駆動電源回路１２は、制御電源回路１１から供給される制御電源電圧Ｖccを電圧変換して駆動電圧Ｖｘを生成し、生成した駆動電圧Ｖｘを出力端子から駆動回路１０に出力する。駆動電源回路１２は、第１〜第３ダイオードＤ１〜Ｄ３、第１及び第２コンデンサＣ１、Ｃ２、ツェナーダイオードＺＤ１、並びに１つの抵抗器Ｒ１を有している。第１ダイオードＤ１のアノードが制御電源回路１１の出力端子と電気的に接続され、第１ダイオードＤ１のカソードが第２ダイオードＤ２のアノードと第１コンデンサＣ１の第１端に電気的に接続されている。第２ダイオードＤ２のカソードがツェナーダイオードＺＤ１のカソード、第３ダイオードＤ３のカソード並びに第２コンデンサＣ２の第１端と電気的に接続されている。第１コンデンサＣ１の第２端とツェナーダイオードＺＤ１のアノードと第２コンデンサＣ２の第２端がスイッチング素子Ｑ１のソース及びインダクタＬ１の第２端と電気的に接続されている。第３ダイオードＤ３のアノードが抵抗器Ｒ１の第１端と電気的に接続されている。抵抗器Ｒ１の第２端が第４ダイオードＤ４のカソードと平滑コンデンサＣ０の正極端子とスイッチング素子Ｑ１のドレインとに電気的に接続されている。なお、平滑コンデンサＣ０の負極端子は基準電位（第２入力端子Ｔ１２）と電気的に接続されている。

さらに、電源装置１は制御回路１３を備えている。制御回路１３は、たとえば、マイクロコントローラを構成要素として備えている。制御回路１３は、たとえば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号からなる制御信号を駆動回路１０に与えて駆動回路１０の動作を制御する。駆動回路１０は、制御信号のハイレベル期間に駆動信号を繰り返し出力してスイッチング素子Ｑ１をスイッチングし、制御信号のローレベル期間に駆動信号の出力を停止してスイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持する。つまり、制御回路１３は、制御信号（ＰＷＭ信号）のデューティ比を調整することによってＬＥＤモジュール２を調光することができる。

次に、電源装置１の動作を説明する。まず、スイッチＳＷ１がオンされると、制御電源回路１１が制御電源電圧Ｖccの出力を開始する前に、平滑コンデンサＣ０から抵抗器Ｒ１、第３ダイオードＤ３、第２コンデンサＣ２、抵抗器Ｒ２とインダクタＬ１及び第４コンデンサＣ４の並列回路の経路に電流（充電電流）が流れて第２コンデンサＣ２が充電される。そして、制御電源回路１１が制御電源電圧Ｖccの出力を開始すると、制御電源回路１１から第１ダイオードＤ１、第１コンデンサＣ１、抵抗器Ｒ２とインダクタＬ１及び第４コンデンサＣ４の並列回路の経路に電流が流れて第１コンデンサＣ１が充電される。つまり、駆動電源回路１２は、駆動回路１０がスイッチング素子Ｑ１の駆動を開始する前に第１入力端子Ｔ１１から第２コンデンサＣ２の第１端に向けて充電電流を流す充電経路（抵抗器Ｒ１及び第３ダイオードＤ３の直列回路で構成される電流経路）を有している。

駆動回路１０は、第２コンデンサＣ２の両端電圧（駆動電圧Ｖｘ）が供給されることにより、制御電源電圧Ｖccが安定する前に駆動信号を出力してスイッチング素子Ｑ１をオンすることができる。スイッチング素子Ｑ１がオンすると、平滑コンデンサＣ０からスイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１、第４コンデンサＣ４に電流ＩＬ１が流れてインダクタＬ１に磁気エネルギーが蓄えられる。駆動回路１０は、スイッチング素子Ｑ１をオンしているときの電流ＩＬ１の計測値が目標値に達すると、駆動信号の出力を停止してスイッチング素子Ｑ１をオフする。スイッチング素子Ｑ１がオフすると、インダクタＬ１に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーとして放出され、インダクタＬ１の第１端から第４コンデンサＣ４、第５ダイオードＤ５、インダクタＬ１の第２端の経路で引き続き電流ＩＬ１（回生電流）が流れる。駆動回路１０は、駆動信号の出力を停止した後の電流ＩＬ１の計測値がほぼゼロとなれば、再び駆動信号を出力してスイッチング素子Ｑ１をオンする。このようにして駆動回路１０がスイッチング素子Ｑ１を繰り返しオン・オフ（スイッチング）することにより、第１出力端子Ｔ２１と第２出力端子Ｔ２２の間に接続されているＬＥＤモジュール２に電流が供給されてＬＥＤモジュール２が点灯する。

ここで、スイッチング素子Ｑ１がオフして回生電流（電流ＩＬ１）が流れている間、インダクタＬ１の第２端（スイッチング素子Ｑ１のソースとの接続点）の電位がインダクタＬ１の第１端の電位よりも低くなる。そのため、制御電源電圧Ｖccが基準電位とインダクタＬ１の第２端の電位との電位差を上回ることにより、第１及び第２ダイオードＤ１、Ｄ２が導通して駆動電源回路１２の第１及び第２コンデンサＣ１、Ｃ２が制御電源電圧Ｖccによって充電される。そして、駆動回路１０は、駆動電源回路１２から供給される駆動電圧Ｖｘにより、スイッチング素子Ｑ１をオンすることができる。

また、スイッチＳＷ１がオフされるか、あるいは交流電源９が停電すると、交流電源９からの給電が停止して制御電源回路１１からの制御電源電圧Ｖccの供給も停止する。しかしながら、駆動電源回路１２は、第１及び第２コンデンサＣ１、Ｃ２に充電されている電荷を放電させることにより、所定時間だけ駆動電圧Ｖｘを駆動回路１０に供給することができる。したがって、駆動回路１０は、スイッチＳＷ１がオフされてから所定時間が経過する前に再度スイッチＳＷ１がオンされれば、直ちにスイッチング素子Ｑ１のスイッチングを開始することができる。また、駆動回路１０は、交流電源９が停電してから所定時間が経過する前に交流電源９が復電した場合にも直ちにスイッチング素子Ｑ１のスイッチングを開始することができる。

ここで、駆動電源回路１２において、第２コンデンサＣ２と第２ダイオードＤ２を削除して第２コンデンサＣ２の両端を開放し、かつ第２ダイオードＤ２のアノード・カソード間を短絡した回路構成を有する比較例を想定する。そして、本実施形態における駆動電源回路１２の駆動電圧Ｖｘの立ち上がり時間及び立ち下がり時間の測定値と、比較例の駆動電圧の立ち上がり時間及び立ち下がり時間の測定値とを比較した。なお、立ち上がり時間は駆動電圧が０Ｖから上昇し始めて１０Ｖに達するまでに要する時間とし、立ち下がり時間は駆動電圧が１５Ｖから下降し始めて１０Ｖに達するまでの時間とした。また、抵抗器Ｒ１の抵抗値は３ＭΩ、抵抗器Ｒ２の抵抗値は３６０ｋΩ、第４コンデンサＣ４の容量は０．４７μＦ、駆動回路１０の入力インピーダンスは起動前が無限大、駆動回路１０の待機中が１５０ｋΩ、変換回路１４からの入力電圧はピーク値が４００Ｖの脈流電圧とする。さらに、制御電源電圧Ｖccは直流の１５Ｖとする。

本実施形態の駆動電源回路１２における第１コンデンサＣ１の容量が１μＦ、第２コンデンサＣ２の容量が０．１μＦの場合、立ち上がり時間の測定値は９．２ミリ秒であり、立ち下がり時間は９２．８ミリ秒であった。また、本実施形態の駆動電源回路１２における第１コンデンサＣ１の容量が２μＦ、第２コンデンサＣ２の容量が０．２μＦの場合、立ち上がり時間の測定値は１７．６ミリ秒であり、立ち下がり時間は１８６．８ミリ秒であった。一方、比較例における第１コンデンサＣ１の容量が１μＦの場合、立ち上がり時間の測定値は６２．０ミリ秒であり、立ち下がり時間は９１．８ミリ秒であった。

上述のように本実施形態の電源装置１は、駆動電圧Ｖｘの立ち下がり時間を比較例の立ち下がり時間と同程度としつつ、駆動電圧Ｖｘの立ち上がり時間を比較例の７分の１未満に短縮することができる。つまり、本実施形態の電源装置１は、起動時間（駆動電圧Ｖｘの立ち上がり時間）の短縮と駆動電圧低下（駆動電圧Ｖｘの立ち下がり時間の短縮）の抑制を図ることができる。なお、本実施形態の電源装置１において、第１及び第２コンデンサＣ１、Ｃ２の容量は同じ値であってもよいが、上述のように第２コンデンサＣ２の容量が第１コンデンサＣ１の容量よりも小さいことが好ましい。

ところで、駆動電源回路１２では、第２コンデンサＣ２の充電電流を限流する限流素子として抵抗器Ｒ１が用いられているが、限流素子は抵抗器に限定されない。たとえば、駆動電源回路１２は、抵抗器Ｒ１の代わりに、トランジスタを能動領域で動作させことによって第２コンデンサＣ２の充電電流を限流するように構成されてもかまわない。

また、駆動電源回路１２においては、第２コンデンサＣ２の両端電圧（駆動電圧Ｖｘ）がツェナーダイオードＺＤ１によって一定の電圧（ツェナー電圧）にクランプされている。これにより、駆動回路１０の起動前に駆動電圧Ｖｘが必要以上に上昇することを防ぎ、駆動回路１０に過電圧が印加されることを抑制している。

さらに、制御回路１３が駆動回路１０を制御してＬＥＤモジュール２を調光する場合において、本実施形態における駆動電圧Ｖｘの変化と、比較例の駆動電圧Ｖｘｘの変化とを図２に示す。制御回路１３に制御された駆動回路１０は、駆動信号を出力する給電期間Ｔdhと、駆動信号の出力を休止する休止期間Ｔdlとを交互に繰り返しつつ、給電期間Ｔdhと休止期間Ｔdlの比率に応じてＬＥＤモジュール２に流れる電流の単位時間当たりの平均値を増減する。図２から明らかなように、駆動電圧Ｖｘｘの立ち下がり時間が短い比較例に比べて、駆動電圧Ｖｘの立ち下がり時間が長い本実施形態の電源装置１の方が給電期間Ｔdhに対する休止期間Ｔdlの比率を大きくして調光時の下限値を下げることができる。

ところで、電源装置１を構成するスイッチング電源回路は降圧チョッパ回路に限定されない。たとえば、電源装置１の変形例は、図３に示すように、いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路として構成されたスイッチング電源回路を備えていてもよい。図３に示すように、第１入力端子Ｔ１１と第２入力端子Ｔ１２の間に２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路と第５及び第６コンデンサＣ５、Ｃ６の直列回路とが互いに並列に接続されている。また、２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点と第５及び第６コンデンサＣ５、Ｃ６の接続点との間に、インダクタＬ１と第４コンデンサＣ４の直列回路が電気的に接続されている。さらに、第４コンデンサＣ４の両端に第１出力端子Ｔ２１と第２出力端子Ｔ２２が設けられている。

ハイサイドのスイッチング素子Ｑ１は、ハイサイド用の駆動回路１０によってスイッチングされる。ローサイドのスイッチング素子Ｑ２は、ローサイド用の駆動回路１５によってスイッチングされる。まず、駆動回路１０がスイッチング素子Ｑ１をオンし、駆動回路１５はスイッチング素子Ｑ２をオンしない。スイッチング素子Ｑ１のみがオンすれば、平滑コンデンサＣ０からスイッチング素子Ｑ１を通してインダクタＬ１、第４コンデンサＣ４、第６コンデンサＣ６、第２入力端子Ｔ１２に電流が流れてインダクタＬ１に磁気エネルギーが蓄えられる。そして、駆動回路１０がスイッチング素子Ｑ１をオフし、駆動回路１５がスイッチング素子Ｑ２をオンしない。スイッチング素子Ｑ１がオフすれば、インダクタＬ１に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーとして放出され、第４コンデンサＣ４、第６コンデンサＣ６、スイッチング素子Ｑ２の寄生ダイオード、インダクタＬ１の経路で回生電流が流れる。

続いて、駆動回路１０がスイッチング素子Ｑ１をオンせず、駆動回路１５がスイッチング素子Ｑ２をオンする。スイッチング素子Ｑ２のみがオンすれば、平滑コンデンサＣ０から第５コンデンサＣ５、第４コンデンサＣ４、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ２、第２入力端子Ｔ１２に電流が流れてインダクタＬ１に磁気エネルギーが蓄えられる。そして、駆動回路１０がスイッチング素子Ｑ１をオンせず、駆動回路１５がスイッチング素子Ｑ２をオフする。スイッチング素子Ｑ２がオフすれば、インダクタＬ１に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーとして放出され、スイッチング素子Ｑ１の寄生ダイオード、第５コンデンサＣ５、第４コンデンサＣ４、インダクタＬ１の経路で回生電流が流れる。

上述のように変形例では、各駆動回路１０、１５が対応する各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を交互にスイッチングすることにより、第１出力端子Ｔ２１と第２出力端子Ｔ２２から高周波の交流電力が負荷に供給される。なお、第１出力端子Ｔ２１と第２出力端子Ｔ２２の間に接続される負荷は、たとえば、放電ランプのような照明負荷が望ましい。

図３に示した変形例においても、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ１を駆動する駆動回路１０の起動時間の短縮と駆動電圧低下の抑制を図ることができる。なお、電源装置１を構成するスイッチング電源回路は、降圧チョッパ回路及びハーフブリッジ型のインバータ回路の他に、単相のフルブリッジ型のインバータ回路や３相のインバータ回路などで構成されてもよい。

最後に、本発明の実施形態に係る照明装置３について図４及び図５を参照して説明する。照明装置３は、電源装置１と、光源ユニット４と、本体５とを備えている。光源ユニット４は、図５に示すように、２つのＬＥＤモジュール２と、取付部材４１と、カバー部材４２とを備えている。ＬＥＤモジュール２は、多数のＬＥＤ２０と、基板２１と、中継コネクタ２２と、入力コネクタ２３とを備えている。基板２１は、長尺の矩形板状に形成されている。多数のＬＥＤ２０は、基板２１の表面（下面）における短手方向の中央に、基板２１の長手方向に沿って等間隔かつ１列に並べて実装されている。中継コネクタ２２は、それぞれのＬＥＤモジュール２の基板２１において、２つのＬＥＤモジュール２同士が長手方向に沿って隣り合う側の端部にそれぞれ実装されている。入力コネクタ２３は、それぞれのＬＥＤモジュール２の基板２１において、中継コネクタ２２が実装されている側と反対側の端部にそれぞれ実装されている。

取付部材４１は、金属板によって長尺の角樋状に形成されている。取付部材４１は、長尺の矩形板状の底板４１０と、底板４１０の長手方向に沿った両端から上向きに立ち上がる一対の側板４１１とを有している。２つのＬＥＤモジュール２は、互いの中継コネクタ２２同士が電気的に接続された状態で、底板４１０から切り起こされている複数の爪によって底板４１０の下面に取り付けられている。なお、２つのＬＥＤモジュール２の入力コネクタ２３は、電線によって電源装置１の出力用のコネクタ（第１出力端子Ｔ２１及び第２出力端子Ｔ２２）と電気的に接続されている。

カバー部材４２は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂に拡散材が混入された材料により、おおよそ半円筒形状に形成されている。また、カバー部材４２は、長手方向に沿って上向きに突出する一対の突壁４２０を有している。カバー部材４２は、一対の突壁４２０の間に取付部材４１を収容し、取付部材４１の一対の側板４１１の先端（上端）に、一対の突壁４２０の先端（上端）に形成されている引掛部が引っ掛けられることで取付部材４１に取り付けられている。

電源装置１は、プリント配線板１６と、プリント配線板１６を収容するケース１７とを有している。プリント配線板１６の両面に、駆動回路１０、制御電源回路１１、駆動電源回路１２、制御回路１３、変換回路１４、スイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１、平滑コンデンサＣ０、第３コンデンサＣ３、第４コンデンサＣ４、第４ダイオードＤ４、抵抗器Ｒ２を含む種々の回路部品が実装されている。ケース１７は、金属板により、一面が開口した長尺の矩形箱状に形成されている。ケース１７は、プリント配線板１６を収容し、開口面を底板４１０の上面に向けるようにして取付部材４１に固定（例えば、ねじ止め）されている。

本体５は、下面が開放された矩形箱状の収容部５０と、収容部５０の長手方向に沿った両側の開口端縁より斜め上向きに突出する一対の反射板５１と、収容部５０及び一対の反射板５１の長手方向の両端に設けられている一対のエンド板５２とを備えている。本体５は、収容部５０の底面に設けられている複数の取付孔５００のうちの少なくともいずれか２つの取付孔５００に吊りボルトがそれぞれ挿通され、それらの吊りボルトにナットが締め付けられることで天井に設置される。また、本体５は、収容部５０の底面に設けられている複数の電源孔５０１のうちのいずれか１つの電源孔５０１に電源線が挿通されている。そして、電源孔５０１に挿通された電源線は、端子台を介して、電源装置１の電源コネクタと電気的に接続されている。

光源ユニット４は、取付部材４１の一対の側板４１１及びカバー部材４２の一対の突壁４２０が収容部５０内に収容されるようにして、本体５に取り付けられている（図４参照）。なお、電源装置１は、光源ユニット４の取付部材４１ではなく、本体５の収容部５０に取り付けられても構わない。また、ＬＥＤモジュール２が取付部材４１ではなく、本体５の収容部５０に取り付けられてもよい。

上述のように本実施形態の第１の態様に係る電源装置（１）は、外部（交流電源９）から電圧が入力される第１入力端子（Ｔ１１）及び第２入力端子（Ｔ１２）と、負荷（ＬＥＤモジュール２）と電気的に接続される第１出力端子（Ｔ２１）及び第２出力端子（Ｔ２２）とを備える。第１の態様に係る電源装置（１）は、第１出力端子（Ｔ２１）に第１端が電気的に接続されたインダクタ（Ｌ１）を備える。第１の態様に係る電源装置（１）は、インダクタ（Ｌ１）の第２端と第１入力端子（Ｔ１１）の間に配置されて第１入力端子（Ｔ１１）から第１出力端子（Ｔ２１）に流れる電流を断続するスイッチング素子（Ｑ１）を備える。第１の態様に係る電源装置（１）は、スイッチング素子（Ｑ１）を駆動する駆動回路（１０）と、第１入力端子（Ｔ１１）と第２入力端子（Ｔ１２）に入力される電圧から所定の制御電源電圧（Ｖcc）を生成して出力端子から出力する制御電源回路（１１）とを備える。第１の態様に係る電源装置（１）は、駆動回路（１０）に対してスイッチング素子（Ｑ１）を駆動するための駆動電圧（Ｖｘ）を供給する駆動電源回路（１２）とを備える。駆動電源回路（１２）は、制御電源回路（１１）の出力端子にアノードが電気的に接続された第１ダイオード（Ｄ１）を有する。駆動電源回路（１２）は、第１ダイオード（Ｄ１）のカソードに第１端が電気的に接続され、第２端がインダクタ（Ｌ１）の第２端と電気的に接続された第１コンデンサ（Ｃ１）を有する。駆動電源回路（１２）は、第１ダイオード（Ｄ１）のカソードにアノードが電気的に接続された第２ダイオード（Ｄ２）を有する。駆動電源回路（１２）は、第２ダイオード（Ｄ２）のカソードに第１端が電気的に接続され、第２端がインダクタ（Ｌ１）の第２端と電気的に接続された第２コンデンサ（Ｃ２）とを有する。駆動電源回路（１２）は、駆動回路（１０）がスイッチング素子（Ｑ１）の駆動を開始する前に第１入力端子（Ｔ１１）から第２コンデンサ（Ｃ２）の第１端に向けて充電電流を流す充電経路（抵抗器Ｒ１及び第３ダイオードＤ３）を有する。

第１の態様に係る電源装置（１）は、駆動回路（１０）がスイッチング素子（Ｑ１）の駆動を開始する前に、充電経路（抵抗器Ｒ１及び第３ダイオードＤ３）を介して第２コンデンサ（Ｃ２）が充電される。そのため、第１の態様に係る電源装置（１）は、起動時間（駆動電圧Ｖｘの立ち上がり時間）の短縮と駆動電圧低下（駆動電圧Ｖｘの立ち下がり時間の短縮）の抑制を図ることができる。

第２の態様に係る電源装置（１）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様に係る電源装置（１）において、充電経路は、充電電流を限流する限流素子（抵抗器Ｒ１）と、充電電流を整流する整流素子（第３ダイオードＤ３）とを有することが好ましい。

第２の態様に係る電源装置（１）は、限流素子（抵抗器Ｒ１）と整流素子（第３ダイオードＤ３）の簡単な回路構成によって第２コンデンサ（Ｃ２）の充電経路を形成することができる。

第３の態様に係る電源装置（１）は、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様に係る電源装置（１）では、第２コンデンサ（Ｃ２）の容量が第１コンデンサ（Ｃ１）の容量よりも小さいことが好ましい。

第３の態様に係る電源装置（１）は、第２コンデンサ（Ｃ２）の容量が第１コンデンサ（Ｃ１）の容量よりも小さいため、起動時間の更なる短縮を図ることができる。

第４の態様に係る電源装置（１）は、第１〜第３の態様のいずれか１つの態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様に係る電源装置（１）では、駆動電源回路（１２）は、第２コンデンサ（Ｃ２）と電気的に並列接続された定電圧素子（ツェナーダイオードＺＤ１）を有することが好ましい。

第４の態様に係る電源装置（１）は、第２コンデンサ（Ｃ２）に定電圧素子（ツェナーダイオードＺＤ１）を電気的に並列接続しているので、駆動電圧（Ｖｘ）が必要以上に上昇することを防ぎ、駆動回路（１０）に過電圧が印加されることを抑制することができる。

第５の態様に係る電源装置（１）は、第１〜第４の態様のいずれか１つの態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様に係る電源装置（１）では、駆動回路（１０）を制御する制御回路（１３）を備えることが好ましい。制御回路（１３）は、駆動回路（１０）にスイッチング素子（Ｑ１）を駆動させて負荷（ＬＥＤモジュール２）に給電する給電期間（Ｔdh）と、駆動回路（１０）にスイッチング素子（Ｑ１）を駆動させずに負荷（ＬＥＤモジュール２）への給電を休止する休止期間（Ｔdl）とを交互に切り替えることが好ましい。

第５の態様に係る電源装置（１）は、負荷（ＬＥＤモジュール２）に給電する電力を増減することができる。

第６の態様に係る照明装置（３）は、第１〜第５の態様のいずれか１つの態様に係る電源装置（１）と、電源装置（１）の第１出力端子（Ｔ２１）と第２出力端子（Ｔ２２）の間に電気的に接続される照明負荷（ＬＥＤモジュール２）とを備える。

第６の態様に係る照明装置（３）は、第１〜第５の態様のいずれか１つの態様に係る電源装置（１）を備えるので、起動時間の短縮と駆動電圧低下の抑制を図ることができる。

１ 電源装置
２ ＬＥＤモジュール（負荷；照明負荷）
３ 照明装置
１０ 駆動回路
１１ 制御電源回路
１２ 駆動電源回路
１３ 制御回路
Ｔ１１ 第１入力端子
Ｔ１２ 第２入力端子
Ｔ２１ 第１出力端子
Ｔ２２ 第２出力端子
Ｑ１ スイッチング素子
Ｌ１ インダクタ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｄ３ 第３ダイオード（整流素子）
Ｃ１ 第１コンデンサ
Ｃ２ 第２コンデンサ
Ｒ１ 抵抗器（限流素子）
ＺＤ１ ツェナーダイオード（定電圧素子）
Ｖcc 制御電源電圧
Ｖｘ 駆動電圧
Ｔdh 給電期間
Ｔdl 休止期間

Claims (6)

1. 外部から電圧が入力される第１入力端子及び第２入力端子と、
   負荷と電気的に接続される第１出力端子及び第２出力端子と、
   前記第１出力端子に第１端が電気的に接続されたインダクタと、
   前記インダクタの第２端と前記第１入力端子の間に配置されて前記第１入力端子から前記第１出力端子に流れる電流を断続するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
   前記第１入力端子と前記第２入力端子に入力される前記電圧から所定の制御電源電圧を生成して出力端子から出力する制御電源回路と、
   前記駆動回路に対して前記スイッチング素子を駆動するための駆動電圧を供給する駆動電源回路と
   を備え、
   前記駆動電源回路は、
   前記制御電源回路の前記出力端子にアノードが電気的に接続された第１ダイオードと、
   前記第１ダイオードのカソードに第１端が電気的に接続され、第２端が前記インダクタの第２端と電気的に接続された第１コンデンサと、
   前記第１ダイオードのカソードにアノードが電気的に接続された第２ダイオードと、
   前記第２ダイオードのカソードに第１端が電気的に接続され、第２端が前記インダクタの第２端と電気的に接続された第２コンデンサと、
   前記駆動回路が前記スイッチング素子の駆動を開始する前に前記第１入力端子から前記第２コンデンサの第１端に向けて充電電流を流す充電経路と
   を有する
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記充電経路は、
   前記充電電流を限流する限流素子と、
   前記充電電流を整流する整流素子と
   を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記第２コンデンサの容量が前記第１コンデンサの容量よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
4. 前記駆動電源回路は、前記第２コンデンサと電気的に並列接続された定電圧素子を有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 前記駆動回路を制御する制御回路を備え、
   前記制御回路は、前記駆動回路に前記スイッチング素子を駆動させて前記負荷に給電する給電期間と、前記駆動回路に前記スイッチング素子を駆動させずに前記負荷への給電を休止する休止期間とを交互に切り替える
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項の電源装置と、
   前記電源装置の前記第１出力端子と前記第２出力端子の間に電気的に接続される照明負荷と
   を備える
   ことを特徴とする照明装置。

Images